(57)【要約】【課題】溶接欠陥を出来る限り形成せずに溶接強度や品質の向上をすることができるレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置を提供すること。【解決手段】環状に形成された環状レーザ２２と前記環状レーザ２２よりもエネルギ密度が高く、前記環状レーザ２２の中心位置に配置された中心レーザ２１とを備えるレーザ光２０を用い、高融点をもつ鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂに低融点金属コーティング１０２Ａ，１０２Ｂが施された鋼板１００Ａ，１００Ｂを溶接するレーザ溶接方法が、前記鋼板１００Ａ，１００Ｂを密着させて重ね合わせる重ね合わせ工程と、重ね合わされた前記鋼板１００Ａ，１００Ｂの所定位置に前記レーザ光２０を位置合わせする位置合わせ工程と、所定位置から前記レーザ光２０を走査することにより、前記鋼板１００Ａ，１００Ｂ同士を溶接する溶接工程と、を備える。【選択図】図１
2018069258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に形成された環状レーザと前記環状レーザよりもエネルギ密度が高く、前記環状レーザの中心位置に配置された中心レーザとを備えるレーザ光を用い、高融点をもつ鋼板本体に低融点金属コーティングが施された鋼板を溶接するレーザ溶接方法であって、
前記鋼板を密着させて重ね合わせる重ね合わせ工程と、
重ね合わされた前記鋼板の所定位置に前記レーザ光を位置合わせする位置合わせ工程と、
所定位置から前記レーザ光を走査することにより、前記鋼板同士を溶接する溶接工程と、
を備えるレーザ溶接方法。
【請求項２】
前記位置合わせ工程の前に、前記レーザ光のエネルギ密度を変化させる密度変化工程を更に備え、
密度変化工程は、
前記環状レーザのエネルギ密度を変化させる環状レーザ密度変化工程と、
前記中心レーザのエネルギ密度を変化させる中心レーザ密度変化工程と、
を備える請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項３】
前記中心レーザは、前記環状レーザの内径よりも小さい径をもつ請求項１又は２に記載のレーザ溶接方法。
【請求項４】
高融点をもつ鋼板本体に低融点金属コーティングが施された鋼板同士を密着させた状態でレーザ光を走査してレーザ溶接するレーザ溶接装置であって、
前記レーザ光のエネルギ密度を設定する密度設定部と、
前記密度設定部における設定に基づいて、前記鋼板に照射されるレーザ光を生成するレーザ光生成部と、
を備え、
前記レーザ光生成部は、
環状に形成される環状レーザを生成する環状レーザ生成部と、
前記環状レーザよりもエネルギ密度が高く、前記環状レーザの中心位置に配置された中心レーザを生成する中心レーザ生成部と、
を備えるレーザ溶接装置。
【請求項５】
前記中心レーザ生成部は、前記環状レーザ生成部によって生成される環状レーザよりも小さい径をもつ中心レーザを生成する請求項４に記載のレーザ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接は、細いビームスポットの高エネルギ密度の熱源が、鋼板の重ね合わせ部に照射されることにより、複数の鋼板をスポット状に溶接することができる。レーザ溶接は、従来から車体接合等に多用されるスポット溶接と比較すると、非接触溶接であり、スポット溶接のようにスポットガンや治具とワークとの干渉を回避する干渉回避動作を必要としない。そのため、レーザ溶接は、効率的な溶接をすることができる。
【０００３】
このようなレーザ溶接を用いて、２枚のメッキ鋼板を重ね合わせて、その重ね合わせ部分にレーザ光を照射することにより、鋼板材を溶接、結合させるレーザ溶接方法が知られている。このとき、メッキ材料が爆発的に気化し、生成されるガスによって溶融金属がスパッタされ、ブローホールやポロシティ等の溶接欠陥が発生することがあった。このため、溶接強度の低下や、スパッタによる品質劣化を引き起こすことがあった。
【０００４】
２つのメッキ鋼板の間に隙間を設け、生成されるガスを逃がす方法が考えられるが、この方法では、２つのメッキ鋼板の間隔を精密に制御する必要があり、鋼板表面にテクスチャを設ける等する必要があった。
【０００５】
鋼板を密着させた状態で接合するものとして、第１レーザ光を移動させながら重ね合わせ部に照射した後、第２レーザ光を移動させながら照射するレーザ溶接方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。第１レーザ光は、エネルギ密度が高く、狭い照射領域を有している。第２レーザ光は、第１レーザ光よりもエネルギ密度が低く、且つ、第１レーザ光よりも広い照射領域を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６１２０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
提案されたレーザ溶接方法では、第１レーザ光を照射することにより、溶融した鋼板の一部又は全部が亜鉛蒸気の圧力によって吹き飛ばされるか、若しくはブローホールが形成される。これにより、溶接欠陥が形成される。これに対し、第２レーザ光を照射することにより、鋼板を溶融して溶接欠陥を除去している。
【０００８】
しかしながら、一度溶接欠陥を形成した後に、溶接欠陥を除去しているため、溶接欠陥が除去し切れないことが考えられる。そこで、溶接欠陥を出来る限り形成せず溶接強度や品質の向上をすることができるのが好ましい。
【０００９】
本発明は、溶接欠陥を出来る限り形成せずに溶接強度や品質の向上をすることができるレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、環状に形成された環状レーザと前記環状レーザよりもエネルギ密度が高く、前記環状レーザの中心位置に配置された中心レーザとを備えるレーザ光を用い、高融点をもつ鋼板本体に低融点金属コーティングが施された鋼板を溶接するレーザ溶接方法であって、前記鋼板を密着させて重ね合わせる重ね合わせ工程と、重ね合わされた前記鋼板の所定位置に前記レーザ光を位置合わせする位置合わせ工程と、所定位置から前記レーザ光を走査することにより、前記鋼板同士を溶接する溶接工程と、を備えるレーザ溶接方法に関する。
【００１１】
また、レーザ溶接方法は、前記位置合わせ工程の前に、前記レーザ光のエネルギ密度を変化させる密度変化工程を更に備え、密度変化工程は、前記環状レーザのエネルギ密度を変化させる環状レーザ密度変化工程と、前記中心レーザのエネルギ密度を変化させる中心レーザ密度変化工程と、を備えるのが好ましい。
【００１２】
また、前記中心レーザは、前記環状レーザの内径よりも小さい径をもつのが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、高融点をもつ鋼板本体に低融点金属コーティングが施された鋼板同士を密着させた状態でレーザ光を走査してレーザ溶接するレーザ溶接装置であって、前記レーザ光のエネルギ密度を設定する密度設定部と、前記密度設定部における設定に基づいて、前記鋼板に照射されるレーザ光を生成するレーザ光生成部と、を備え、前記レーザ光生成部は、環状に形成される環状レーザを生成する環状レーザ生成部と、前記環状レーザよりもエネルギ密度が高く、前記環状レーザの中心位置に配置された中心レーザを生成する中心レーザ生成部と、を備えるレーザ溶接装置に関する。
【００１４】
また、前記中心レーザ生成部は、前記環状レーザ生成部によって生成される環状レーザよりも小さい径をもつ中心レーザを生成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、溶接欠陥を出来る限り形成せずに溶接強度や品質の向上をすることができるレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ溶接装置のレーザ光を鋼板に照射した模式図を示す。
【図２】一実施形態のレーザ溶接装置の構成を示すブロック図を示す。
【図３】本発明の一実施形態に係るレーザ溶接方法のフローチャートを示す。
【図４】一実施形態に係るレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法により溶接された鋼板の溶接部分の平面図を示す。
【図５】一実施形態に係るレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法により溶接された鋼板の溶接部分の断面図を示す。
【図６】従来のレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法により溶接された鋼板の溶接部分の平面図を示す。
【図７】従来のレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法により溶接された鋼板の溶接部分の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
本実施形態に係るレーザ溶接装置１は、レーザ光２０を鋼板１００Ａ，１００Ｂに照射することにより、２枚以上の鋼板１００Ａ，１００Ｂを溶接することに用いられる。ここで、溶接される鋼板１００Ａ，１００Ｂのそれぞれは、鉄やステンレス等の高融点をもつ鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂに、亜鉛やアルミニウム等の低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂが施されて形成される。なお、「高融点」とは、低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂの融点に比べて高い融点であることを意味し、「低融点」とは、鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂの融点に比べて低い融点であることを意味する。また、本実施形態に係るレーザ溶接装置１のレーザ光２０は、増幅媒質に光ファイバを使ったファイバレーザである。本実施形態に係るレーザ溶接装置１は、ファイバレーザで鋼板１００Ａ，１００Ｂを溶接するものである。
【００１８】
レーザ溶接装置１は、所定のエネルギ密度をもつレーザ光２０を鋼板１００Ａ，１００Ｂの溶接予定位置に照射することにより、密着させて重ね合わされた鋼板１００Ａ，１００Ｂの鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂ及び低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂを溶融する。そして、レーザ溶接装置１は、重ね合わされた全ての鋼板１００Ａ，１００Ｂの鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂ及び低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂを溶融することにより、全ての鋼板１００Ａ，１００Ｂを溶接する。このようなレーザ溶接装置１は、鋼板１００Ａの表面に沿ってレーザ光２０を走査することにより、重ね合わされた鋼板１００Ａ，１００Ｂを溶接することができる。本実施形態では、レーザ溶接装置１は、重ね合わされた２枚の鋼板１００Ａ，１００Ｂを溶接する例を説明する。
【００１９】
特に本実施形態に係るレーザ溶接装置１は、図１に示すように、環状レーザ２２と中心レーザ２１とを備えるレーザ光２０を発生させる装置である。環状レーザ２２は、環状に形成され、中心レーザ２１よりもエネルギ密度の低いレーザ光である。中心レーザ２１は、環状レーザ２２よりもエネルギ密度が高く、環状レーザ２２の中心位置に配置される。つまり、中心レーザ２１は、環状レーザ２２の内径よりも小さい径をもつ。特に、環状レーザ２２は、鋼板本体１０１Ａを溶融しない程度のエネルギ密度をもつことが好ましい。また、中心レーザ２１は、鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂを溶融可能な程度のエネルギ密度をもつことが好ましい。なお、エネルギ密度とは、単位面積当たりのエネルギ（強度）を意味する。
【００２０】
以上のようなレーザ光２０によれば、レーザ光２０が鋼板１００Ａの表面に沿って走査されることにより、溶接予定位置には、環状レーザ２２、中心レーザ２１の順にレーザ光２０が照射される。まず、エネルギ密度の低い環状レーザ２２が溶接予定位置に照射されることにより、低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂが加熱される。次に、エネルギ密度の高い中心レーザ２１が溶接予定位置に照射されることにより、重ね合わされた鋼板１００Ａ，１００Ｂの鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂ及び低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂが溶融されて、鋼板１００Ａ，１００Ｂ同士が溶接される。
【００２１】
このようなレーザ光２０を照射する光ファイバとしては、複数のファイバーオシレータが、コンバイナを介して１つのファイバーケーブルとしたものが用いられる。複数のファイバーオシレータのうちの一部によって形成されたレーザが環状レーザ２２となる。複数のファイバーオシレータの他のファイバーオシレータによって形成されたレーザが、中心レーザ２１となる。
【００２２】
レーザ溶接装置１は、図２に示すように、入力部１１と、密度設定部１２と、レーザ光生成部１３と、スイッチ部１４と、動作制御部１５と、を備える。本実施形態おいて、レーザ溶接装置１は、光ファイバの出力変更及び走査に供される。
【００２３】
入力部１１は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル等の入力インタフェースであり、レーザ光２０に対する制御情報が入力される。例えば、入力部１１は、環状レーザ２２の強度や焦点距離、中心レーザ２１の強度や焦点距離、レーザ光２０を走査するための座標情報等を制御情報として入力される。
【００２４】
密度設定部１２は、環状レーザ密度設定部１２１と、中心レーザ密度設定部１２２と、を備える。密度設定部１２は、レーザ光２０のエネルギ密度を設定する。
【００２５】
環状レーザ密度設定部１２１は、入力部１１に入力された制御情報に含まれる環状レーザ２２の強度及び焦点距離に基づいて、環状レーザ２２のレーザ密度を設定する。
【００２６】
中心レーザ密度設定部１２２は、入力部１１に入力された制御情報に含まれる中心レーザ２１の強度及び焦点距離に基づいて、中心レーザ２１のレーザ密度を設定する。特に、中心レーザ密度設定部１２２は、環状レーザ密度設定部１２１により設定された環状レーザ２２のエネルギ密度よりもエネルギ密度が大きくなるように、中心レーザ２１のエネルギ密度を設定する。なお、中心レーザ密度設定部１２２は、環状レーザ密度設定部１２１により設定されたエネルギ密度よりも、設定された中心レーザ２１のエネルギ密度が小さい場合に、警告手段（図示せず）により外部に警告してもよい。
【００２７】
レーザ光生成部１３は、環状レーザ生成部１３１と、中心レーザ生成部１３２と、を備える。レーザ光生成部１３は、密度設定部１２における設定に基づいて、鋼板１００Ａ，１００Ｂに照射されるレーザ光２０を生成する。レーザ光２０は、増幅媒質に光ファイバを使ったファイバレーザである。
【００２８】
環状レーザ生成部１３１は、環状レーザ密度設定部１２１によって設定されたエネルギ密度となる環状レーザ２２を生成する。つまり、環状レーザ生成部１３１は、中心レーザ２１の周方向に沿って形成される環状レーザ２２を生成する。なお、環状レーザ生成部１３１は、増幅媒質に光ファイバを使って環状レーザ２２を生成する。
【００２９】
中心レーザ生成部１３２は、中心レーザ密度設定部１２２によって設定されたエネルギ密度となる中心レーザ２１を生成する。つまり、中心レーザ生成部１３２は、環状レーザ２２の中心位置に形成される中心レーザ２１を生成する。なお、中心レーザ生成部１３２は、増幅媒質に光ファイバを使って中心レーザ２１を生成する。
【００３０】
スイッチ部１４は、入力部１１及びレーザ光生成部１３に接続される。そして、スイッチ部１４は、入力部１１から入力される制御情報に含まれる、レーザ光２０のオンオフ情報にしたがって、環状レーザ生成部１３１及び中心レーザ生成部１３２をオンオフする。
【００３１】
動作制御部１５は、入力部１１と、光ファイバを実際に動作させる動作部（図示せず）に接続される。動作制御部１５は、制御情報に含まれる溶接予定位置の座標情報等にしたがって動作部（図示せず）を動作させ、光ファイバを溶接開始位置に移動させる。また、動作制御部１５は、座標情報等にしたがって、動作部（図示せず）を動作させて光ファイバを溶接予定位置に沿って操作する。
【００３２】
以上のようなレーザ溶接装置１によれば、入力部１１に制御情報を入力することにより、環状レーザ密度設定部１２１及び中心レーザ密度設定部１２２が、環状レーザ２２及び中心レーザ２１のそれぞれのエネルギ密度を個別に設定することができる。環状レーザ生成部１３１及び中心レーザ生成部１３２は、環状レーザ密度設定部１２１及び中心レーザ密度設定部１２２により設定されたエネルギ密度のレーザ光２０を、光ファイバを介して照射することができる。そして、スイッチ部１４及び動作制御部１５は、制御情報に基づいてレーザ光２０のオンオフ及び溶接予定位置に沿う走査を実行することができる。
【００３３】
次に、本実施形態に係るレーザ溶接方法について、図３のフローチャートを参照して説明する。
本実施形態に係るレーザ溶接方法は、重ね合わせ工程と、密度変化工程と、位置合わせ工程と、レーザ光生成工程と、溶接工程と、を備える。
【００３４】
まず、重ね合わせ工程において、溶接する２枚の鋼板１００Ａ，１００Ｂを密着させて重ね合わせる（ステップＳ１）。これにより、光ファイバから照射されるレーザ光２０によって、鋼板１００Ａ，１００Ｂを溶接予定位置で溶接可能になる。なお、溶接予定位置は、鋼板１００Ａの表面に沿って設けられる。
【００３５】
次に、密度変化工程において、レーザ光２０のエネルギ密度が設定される（ステップＳ２）。密度変化工程は、環状レーザ密度変化工程と、中心レーザ密度変化工程と、を備える。
【００３６】
環状レーザ密度変化工程において、環状レーザ密度設定部１２１は、環状レーザ２２のエネルギ密度を変化させる。環状レーザ密度設定部１２１は、入力部１１に入力された制御情報に含まれる環状レーザ２２の強度及び焦点距離に基づいて、環状レーザ２２のエネルギ密度を設定する。
【００３７】
中心レーザ密度変化工程において、中心レーザ密度設定部１２２は、中心レーザ２１のエネルギ密度を変化させる。中心レーザ密度設定部１２２は、入力部１１に入力された制御情報に含まれる中心レーザ２１の強度及び焦点距離に基づいて、中心レーザ２１のエネルギ密度を設定する。
【００３８】
次に、位置合わせ工程において、動作制御部１５は、レーザ光２０の照射位置を重ね合わされた鋼板１００Ａ，１００Ｂの所定位置に位置合わせする（ステップＳ３）。具体的には、位置合わせ工程において、動作制御部１５は、レーザ光２０の照射位置を溶接開始位置に位置合わせする。
【００３９】
次に、レーザ光生成工程において、環状レーザ生成部１３１及び中心レーザ生成部１３２が、レーザ光２０として、環状レーザ２２及び中心レーザ２１を生成する（ステップＳ４）。具体的には、レーザ光生成工程において、スイッチ部１４が入力部１１に入力された制御情報に基づいてオンになることにより、環状レーザ生成部１３１及び中心レーザ生成部１３２が環状レーザ２２及び中心レーザ２１を生成する。これにより、環状レーザ生成部１３１及び中心レーザ生成部１３２は、光ファイバを介して、環状レーザ２２及び中心レーザ２１を溶接開始位置に照射する。
【００４０】
次に、溶接工程において、動作制御部１５は、所定位置からレーザ光２０を走査することにより、鋼板１００Ａ，１００Ｂ同士を溶接する（ステップＳ５）。動作制御部１５は、制御情報に含まれる溶接予定位置の座標情報にしたがって光ファイバの照射位置を走査することにより、鋼板１００Ａ，１００Ｂ同士を溶接する。溶接工程において、動作制御部１５が、レーザ光２０を走査することにより、レーザ光２０は、鋼板１００Ａ，１００Ｂの溶接予定位置に含まれるうちの一点から見て、環状レーザ２２及び中心レーザ２１を順に照射する。これにより、環状レーザ２２が低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂを加熱した後、中心レーザ２１が鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂ及び低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂを溶融して、鋼板１００Ａ，１００Ｂ同士を溶接する。溶接工程において、動作制御部１５は、溶接終了位置までレーザ光２０を走査する（ステップＳ６  ＮＯ）。
【００４１】
溶接工程において、動作制御部１５が、溶接終了位置までレーザ光２０を走査すると（ステップＳ６  ＹＥＳ）、スイッチ部１４は、制御情報に基づいて、環状レーザ生成部１３１及び中心レーザ生成部１３２によるレーザ光２０の生成を停止する（ステップＳ７）。これにより、鋼板１００Ａ，１００Ｂ同士は、レーザ光２０を用いて溶接される。
【００４２】
[実施例]
次に、本実施形態に係るレーザ溶接装置１及びレーザ溶接方法を用いた実施例について説明する。
本実施形態に係るレーザ溶接装置１では、１ＫＷの強度の中心レーザ２１と、４ＫＷの強度の環状レーザ２２をもつレーザ光２０を重ね合わされた２枚の鋼板１００Ａ，１００Ｂに照射した。また、レーザ光２０の走査速度を６ｍ／ｍｉｎとした。溶接する鋼板１００Ａ，１００Ｂとして、鉄を材料とする鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂに、亜鉛を材料とする低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂを形成したものを用いた。そして、鋼板１００Ａ，１００Ｂのそれぞれを、０．８０ｍｍ厚で形成した。その結果、溶接部分は、図４に示すような平面となり、図５に示すような断面となった。溶接部分の幅は、１．１３ｍｍであった。なお、環状レーザ２２の強度は、中心レーザ２１の強度よりも大きいが、環状レーザ２２の面積が、中心レーザ２１の面積よりも広い。そのため、環状レーザ２２のエネルギ密度は、中心レーザ２１のエネルギ密度よりも低くなる。
【００４３】
これに対し、比較対象として、中心レーザのみからなるレーザ光を重ね合わされた２枚の鋼板１００Ａ，１００Ｂに照射した。レーザ光として、４ＫＷの強度のレーザ光を用いた。また、レーザ光の走査速度を８ｍ／ｍｉｎとした。鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂの材料と、低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂの材料と、鋼板１００Ａ，１００Ｂの厚さとは、上記鋼板１００Ａ，１００Ｂと同じものとした。その結果、溶接部分は、図６に示すような平面となり、図７に示すような断面となった。溶接部分には、１．３４ｍｍの溶接欠陥が形成された。以上のように、中心レーザのみからなるレーザ光を溶接予定位置に照射する場合に比べ、品質を向上できることがわかった。
【００４４】
以上説明した一実施形態のレーザ溶接装置１及びレーザ溶接方法によれば、以下のような効果を奏する。
（１）高融点をもつ鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂに低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂが施された鋼板１００Ａ，１００Ｂを溶接するレーザ溶接方法を、鋼板１００Ａ，１００Ｂを密着させて重ね合わせる重ね合わせ工程と、重ね合わされた鋼板１００Ａ，１００Ｂの所定位置にレーザ光２０を位置合わせする位置合わせ工程と、所定位置からレーザ光２０を走査することにより、鋼板１００Ａ，１００Ｂ同士を溶接する溶接工程と、によって構成した。また、レーザ光２０を、環状に形成された環状レーザ２２と環状レーザ２２よりもエネルギ密度が高く、環状レーザ２２の中心位置に配置された中心レーザ２１とを備えるレーザ光２０により構成した。これにより、溶接工程において、環状レーザ２２によって低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂに熱を加えた後に、より強いエネルギ密度をもつ中心レーザ２１を用いて溶接するので、低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂのスパッタを防止することができる。これにより、ブローホールやポロシティ等の発生を防止することができ、溶接強度や品質の向上をすることができる。
【００４５】
（２）レーザ溶接方法を更に、位置合わせ工程の前に、レーザ光２０のエネルギ密度を変化させる密度変化工程によって構成した。そして、密度変化工程を、環状レーザ２２のエネルギ密度を変化させる環状レーザ密度変化工程と、中心レーザ２１のエネルギ密度を変化させる中心レーザ密度変化工程と、により構成した。これにより、環状レーザ２２及び中心レーザ２１のエネルギ密度を独立且つ柔軟に変化させることができるので、鋼材に合わせて柔軟なエネルギ密度をもつレーザ光２０を提供することができる。これにより、鋼材の種類に依らず、汎用性の高いレーザ溶接方法を提供することができる。
【００４６】
（３）中心レーザ２１を、環状レーザ２２の内径よりも小さい径をもつように構成した。これにより、中心レーザ２１及び環状レーザ２２の間に隙間を設けることができ、環状レーザ２２を用いて溶接予定位置を照射し、溶接予定位置の低融点金属コーティングの全体が十分に余熱された状態を保ちながら、より強いエネルギ密度の中心レーザ２１を照射する。したがって、低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂがスパッタされることを防止でき、溶接強度や品質をより向上させることができる。
【００４７】
（４）高融点をもつ鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂに低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂが施された鋼板１００Ａ，１００Ｂ同士を密着させた状態でレーザ光を走査してレーザ溶接するレーザ溶接装置１を、レーザ光２０のエネルギ密度を設定する密度設定部１２と、密度設定部１２における設定に基づいて、鋼板１００Ａ，１００Ｂに照射されるレーザ光２０を生成するレーザ光生成部１３と、により構成した。そして、レーザ光生成部１３を、環状に形成される環状レーザ２２を生成する環状レーザ生成部１３１と、環状レーザ２２よりもエネルギ密度が高く、環状レーザ２２の中心位置に配置された中心レーザ２１を生成する中心レーザ生成部１３２と、により構成した。これにより、レーザ光生成部１３は、密度設定部１２によって設定されたエネルギ密度をもつ環状レーザ２２及び中心レーザ２１を生成することができる。したがって、環状レーザが照射された低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂに対して、よりエネルギ密度の高い中心レーザ２１を照射することができる。したがって、低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂのスパッタを防止することができ、ブローホールやポロシティ等の発生を防止することができるので、溶接強度や品質の向上をすることができる。
【００４８】
（５）中心レーザ生成部１３２が、環状レーザ生成部１３１によって生成される環状レーザ２２よりも小さい径をもつ中心レーザ２１を生成するように構成した。これにより、中心レーザ２１及び環状レーザ２２の間に隙間を設けることができ、環状レーザ２２を用いて溶接予定位置を照射した後、溶接予定位置の低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂの全体が十分に余熱された状態で同時に、より強いエネルギ密度の中心レーザ２１を照射する。したがって、低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂがスパッタされることを防止でき、溶接強度や品質をより向上させることができる。
【００４９】
以上、本発明のレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法の好ましい一実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
【００５０】
例えば、上記実施形態において、２枚の鋼板１００Ａ，１００Ｂを溶接する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、３枚以上の鋼板を密接に重ね合わせて溶接することもできる。
【００５１】
また、上記実施形態において、環状レーザ密度設定部１２１及び中心レーザ密度設定部１２２のそれぞれが環状レーザ２２及び中心レーザ２１の強度及び焦点距離を設定するとしたが、これに限定されない。例えば、環状レーザ密度設定部１２１及び中心レーザ密度設定部１２２のそれぞれは、環状レーザ２２及び中心レーザ２１の強度のみを設定することとしてもよい。そして、別途、レーザ溶接装置１は、焦点設定部（図示せず）を更に備えてもよい。焦点設定部（図示せず）は、レーザ光生成部１３によって生成されたレーザ光２０の焦点を設定（変更）してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態において、低融点金属コーティング（メッキ）１０２Ａ，１０２Ｂは、鋼板本体に低融点金属をコーティングした低融点金属コーティングであってもよい。例えば、低融点金属コーティングとして、鋼板本体１０１Ａ，１０１Ｂにアルミニウム等の金属を蒸着したものが考えられる。
また、上記実施形態では、ファイバレーザであるレーザ光２０が用いられていたが、これに限定されない。レーザ光２０はＹＡＧレーザ等の増幅媒質に結晶を用いたレーザであってもよい。すなわち、レーザ溶接装置１は、増幅媒質に結晶を用いたレーザ（ＹＡＧレーザ等）で鋼板１００Ａ，１００Ｂを溶接するものであってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  レーザ溶接装置
１２  密度設定部
１３  レーザ光生成部
２０  レーザ光
２１  中心レーザ
２２  環状レーザ
１００Ａ，１００Ｂ  鋼板
１０１Ａ，１０１Ｂ  鋼板本体
１０２Ａ，１０２Ｂ  低融点金属コーティング
１３１  環状レーザ生成部
１３２  中心レーザ生成部
【図１】
2018069258.tif 000003
【図２】
2018069258.tif 000004
【図３】
2018069258.tif 000005
【図４】
2018069258.tif 000006
【図５】
2018069258.tif 000007
【図６】
2018069258.tif 000008
【図７】
2018069258.tif 000009