(57)【要約】【課題】レーザ光の照射位置を移動させながら２つの金属部を重なり方向に溶融及び接合し得るレーザ溶接方法において、溶け落ちの発生を抑制しつつタクトタイムの増加を抑える。【解決手段】照射工程では、第１照射動作と第２照射動作とからなる単位照射工程を繰返し行い、第１照射動作では、第１レーザ光を照射し、重なり方向において第１金属部材１０の全体に及ぶ第１溶融部３１を形成する。第２照射動作では、第１溶融部３１の領域内に第１レーザ光よりも小さいスポット径で第２レーザ光を照射しつつ照射位置を所定の移動方向に移動させ、第２金属部材２０まで及ぶ第２溶融部３２を移動方向に沿って形成する。照射工程では、先に行われる単位照射工程における第１レーザ光の照射位置と直後に行われる単位照射工程における第１レーザ光の照射位置とを移動方向に沿ってずらし、単位照射工程によって形成される溶融部を移動方向に沿って順次形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属部材の第１対向面と第２金属部材の第２対向面とを対向させ、前記第１金属部材を前記第２金属部材に重ねた状態で配置する配置工程と、
前記配置工程で配置された前記第１金属部材の前記第１対向面とは反対の上面に向けてレーザ光を照射することで、前記第１金属部材と前記第２金属部材との重なり方向において前記第１金属部材から前記第２金属部材まで及ぶ溶融部を形成する照射工程と、
を有するレーザ溶接方法であって、
前記照射工程は、
前記上面に対して第１レーザ光を照射することにより、前記重なり方向において前記第１金属部材の全体に及ぶ第１溶融部を形成する第１照射動作と、
前記第１照射動作で形成された前記第１溶融部の領域内に対して、第２レーザ光を前記第１レーザ光よりも小さいスポット径で照射しつつ前記第２レーザ光の照射位置を所定の移動方向に移動させることにより、前記重なり方向において前記第２金属部材まで及ぶ第２溶融部を前記移動方向に沿うように形成する第２照射動作と、
からなる単位照射工程を繰返し行うものであり、
前記単位照射工程を、先に行われる前記単位照射工程における前記第１照射動作が終了した後に直後に行われる前記単位照射工程における前記第１照射動作を開始するように、且つ、先に行われる前記単位照射工程における前記第２照射動作が終了した後に直後に行われる前記単位照射工程における前記第２照射動作を開始するように繰り返すと共に、先に行われる前記単位照射工程における前記第１レーザ光の照射位置と直後に行われる前記単位照射工程における前記第１レーザ光の照射位置とを前記移動方向に沿ってずらすことにより、前記単位照射工程によって形成される溶融部を前記移動方向に沿って順次形成する
レーザ溶接方法。
【請求項２】
前記照射工程では、前記第１照射動作と前記第２照射動作とを同一のレーザ光照射装置によって行う
請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項３】
前記照射工程では、前記第１照射動作と前記第２照射動作とを周期的に行うとともに、先に行われる前記単位照射工程での前記第２レーザ光の照射範囲と直後に行われる前記単位照射工程での前記第２レーザ光の照射範囲とを部分的に重ならせるように前記第２照射動作を行う
請求項１又は請求項２に記載のレーザ溶接方法。
【請求項４】
前記照射工程では、前記第１照射動作と前記第２照射動作とを周期的に行うとともに、先に行われる前記単位照射工程での前記第２レーザ光の照射範囲と直後に行われる前記単位照射工程での前記第２レーザ光の照射範囲とを離間させるように前記第２照射動作を行う
請求項１又は請求項２に記載のレーザ溶接方法。
【請求項５】
前記照射工程では、前記第１照射動作の終了時に前記第２照射動作を開始し、前記第２照射動作の終了時に前記第１照射動作を開始するように、前記第１照射動作と前記第２照射動作とを交互に切り替える
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ溶接方法。
【請求項６】
前記照射工程では、前記第１照射動作及び前記第２照射動作のうちの前記第１照射動作のみを行う第１期間と前記第２照射動作のみを行う第２期間とを交互に行い、前記第１期間が終了してから前記第２期間が開始されるまでの第３期間、又は前記第２期間が終了してから前記第１期間が開始されるまでの第４期間、の少なくともいずれかの期間に前記第１照射動作と前記第２照射動作とを並行して行う
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ溶接方法。
【請求項７】
前記照射工程では、前記第１照射動作と前記第２照射動作とを並行して行う期間の少なくとも一部期間において、前記第２レーザ光の出力を前記第２期間のときの前記第２レーザ光の出力よりも小さくする。
請求項６に記載のレーザ溶接方法。
【請求項８】
前記照射工程では、
前記第３期間において前記第１照射動作と前記第２照射動作とを並行して行うとともに前記第２レーザ光の出力を前記第２期間のときの出力以下で次第に増大させるように前記第２照射動作を行い、
前記第４期間において、前記第１照射動作と前記第２照射動作とを並行して行うとともに、前記第２レーザ光の出力を前記第２期間のときの出力以下で次第に減少させるように前記第２照射動作を行う
請求項７に記載のレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から用いられている溶接方法として、２枚の金属板を上下に重ねて配置しつつ上側の金属板の表面にレーザ光を照射し、重なり方向に溶融部を形成して両金属板を接合する溶接方法がある。この溶接方法では、金属板間に隙間が存在すると、上側の金属板がレーザ光の照射によって溶融したときにその溶融材料が隙間内に流れ込みやすくなり、上側の金属板の溶融部が溶け落ちて薄くなったり孔が空いたりするといった問題が生じやすくなる。そこで、特許文献１〜３のような従来技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１で開示されるレーザ溶接方法は、１回目のレーザ照射では、焦点を外したデフォーカス状態でレーザの照射を行い、隙間のある箇所ではレーザ照射側の上板（上側の金属板）を溶融させて下板（下側の金属板）側に凹ませた上で隙間を低減し、隙間のない箇所では下板の裏側まで貫通しない範囲で上板と下板との接合を行う。そして、２回目には、下板の裏側まで貫通した溶融部を形成するようにレーザ照射を行う。
【０００４】
特許文献２で開示されるレーザ溶接方法は、第１のステップではウィービングを行いながら上板（上側の金属板）を溶融し、第１のステップの後に行われる第２のステップでは、上板と下板（下側の金属板）とを貫通する貫通溶接を行うようにしている。
【０００５】
特許文献３で開示される部材接合方法は、第１のレーザ照射工程では、環状に形成された第１板状部（上側の金属板）に対し、相対的に大きいスポット径のレーザ光を照射することにより第１板状部の全周にわたって連続するように溶融部を形成する。そして、第２のレーザ照射工程では、第１のレーザ照射工程で形成された溶融部が固化し溶融固化部が形成された後に、溶融固化部の表面にレーザ光を照射し、その溶融固化部と第２板状部（下側の金属板）とを溶融させて溶接部を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２３０４７号公報
【特許文献２】特開２０１５−３００１８号公報
【特許文献３】特開２０１４−１４７９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１で開示されるレーザ溶接方法は、所定範囲を溶接する場合に、１回目のレーザ照射ではデフォーカス状態でのレーザ照射を所定範囲にわたって行い、２回目のレーザ照射では、下板の裏側まで貫通する溶融領域を形成するレーザ照射を所定範囲にわたって行う。つまり、所定範囲（溶接範囲）に連続的又は断続的な接合部を形成する場合に、レーザ走査を最低２回行わなければならず、この点で、タクトタイムの増加を招いてしまう。
【０００８】
特許文献２で開示されるレーザ溶接方法では、特許文献１のような焦点距離を切り替える動作は不要であるが、第１のステップで行う予備的なレーザ照射（上板を溶融させて下板に接触させる予備的なレーザ照射）でウィービングを行う必要があるため、ウィービング範囲を網羅するスポット径のレーザ光を照射する方法と比較すると、ウィービングによって移動させる分だけ時間がかかってしまう。しかも、この方法を、レーザ光の照射位置を所定方向に移動させながら所定範囲にわたって接合する方式（いわゆる連続溶接など）に適用すると、ウィービングによって上板を溶融させながらウィービング範囲を所定方向に移動させなければならず、より時間がかかってしまう。
【０００９】
特許文献３で開示されるレーザ溶接方法では、第１板状部（上板）の全周にわたって連続するような溶融部を形成し、その溶融部が固化した溶融固化部を形成してから、再びレーザ光を照射して溶融固化部と第２板状部とを溶融させるようにしている。このような方法では、同じ範囲を２回にわたってレーザ照射しなければならず、しかも、溶融部が固化するまでの時間を確保しなければならないため、余計な時間がかかってしまう。その結果、タクトタイムの増加を招くことになる。
【００１０】
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、レーザ光の照射位置を移動させながら２つの金属部を重なり方向に溶融及び接合し得るレーザ溶接方法において、溶け落ちの発生を抑制しつつタクトタイムの増加を抑え得る方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一つであるレーザ溶接方法は、
第１金属部材の第１対向面と第２金属部材の第２対向面とを対向させ、前記第１金属部材を前記第２金属部材に重ねた状態で配置する配置工程と、
前記配置工程で配置された前記第１金属部材の前記第１対向面とは反対の上面に向けてレーザ光を照射することで、前記第１金属部材と前記第２金属部材との重なり方向において前記第１金属部材から前記第２金属部材まで及ぶ溶融部を形成する照射工程と、
を有するレーザ溶接方法であって、
前記照射工程は、
前記上面に対して第１レーザ光を照射することにより、前記重なり方向において前記第１金属部材の全体に及ぶ第１溶融部を形成する第１照射動作と、
前記第１照射動作で形成された前記第１溶融部の領域内に対して、第２レーザ光を前記第１レーザ光よりも小さいスポット径で照射しつつ前記第２レーザ光の照射位置を所定の移動方向に移動させることにより、前記重なり方向において前記第２金属部材まで及ぶ第２溶融部を前記移動方向に沿うように形成する第２照射動作と、
からなる単位照射工程を繰返し行うものであり、
前記単位照射工程を、先に行われる前記単位照射工程における前記第１照射動作が終了した後に直後に行われる前記単位照射工程における前記第１照射動作を開始するように、且つ、先に行われる前記単位照射工程における前記第２照射動作が終了した後に直後に行われる前記単位照射工程における前記第２照射動作を開始するように繰り返すと共に、先に行われる前記単位照射工程における前記第１レーザ光の照射位置と直後に行われる前記単位照射工程における前記第１レーザ光の照射位置とを前記移動方向に沿ってずらすことにより、前記単位照射工程によって形成される溶融部を前記移動方向に沿って順次形成する。
【００１２】
上記レーザ溶接方法は、第１照射動作と第２照射動作とからなる単位照射工程を繰返し行い、第１照射動作では、第１金属部材の上面に対して相対的に大きいスポット径で第１レーザ光を照射することにより、重なり方向において第１金属部材の全体に及ぶ第１溶融部を形成する。
このように第１溶融部を形成すると、第１金属部材の第１対向面と第２金属部材の第２対向面との間に隙間が存在する場合に、第１溶融部の溶融材料が重力の影響を受けて隙間側に移動し、隙間を埋めるように作用する。第１溶融部は相対的に大きなスポット径で形成される溶融部であるため、第１溶融部の溶融量を多くすることができる。そのため、第１金属部材に形成された第１溶融部において溶融材料が隙間側に移動するような作用が生じても、溶け落ちは生じにくくなる。
そして、第２照射動作では、第１照射動作で形成された第１溶融部の領域内に対して、第２レーザ光を第１レーザ光よりも小さいスポット径で照射しつつ第２レーザ光の照射位置を所定の移動方向に移動させることにより、重なり方向において第２金属部材まで及ぶ第２溶融部を移動方向に沿うように形成する。
このようにすれば、第１金属部材が溶け落ちしにくい形で隙間（第１金属部材の第１対向面と第２金属部材の第２対向面との間の隙間）を埋めつつ、第２照射動作によって第１金属部材及び第２金属部材に跨る第２溶融部を更に深く形成することができる。よって、溶け落ちの発生を抑えつつ、深い溶融部を形成して両金属部を接合し得る。
更に、先に行われる単位照射工程における第１照射動作が終了した後に直後に行われる単位照射工程における第１照射動作を開始するように、且つ、先に行われる単位照射工程における第２照射動作が終了した後に直後に行われる単位照射工程における第２照射動作を開始するように単位照射工程を繰り返し、先に行われる単位照射工程における第１レーザ光の照射位置と直後に行われる単位照射工程における第１レーザ光の照射位置とを移動方向に沿ってずらすことにより、単位照射工程によって形成される溶融部を移動方向に沿って順次形成するようになっている。
このようにすれば、単位照射工程の繰り返しにより、第１照射動作を間欠的に行いながら第１溶融部を移動方向に沿って順次形成する工程と、第２照射動作を間欠的に行いながら第２溶融部を移動方向に沿って順次形成する工程とが、いずれも継続することになるため、タクトタイムの増加を効果的に抑えつつ、移動方向に沿った接合部を順次形成することができる。
【００１３】
本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第１照射動作と第２照射動作とを同一のレーザ光照射装置によって行うようにしてもよい。
この方法を用いれば、第１照射動作と第２照射動作とを共通のレーザ光照射装置によって行うことができ、構成の簡素化を図りつつ２種類の照射動作を実現できる。
【００１４】
本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第１照射動作と第２照射動作とを周期的に行うとともに、先に行われる単位照射工程での第２レーザ光の照射範囲と直後に行われる単位照射工程での第２レーザ光の照射範囲とを部分的に重ならせるように第２照射動作を行うようにしてもよい。
この方法を用いれば、第２溶融部を移動方向に沿って連続的に形成することができるため、より強固な接合が可能となる。
【００１５】
本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第１照射動作と第２照射動作とを周期的に行うとともに、先に行われる単位照射工程での第２レーザ光の照射範囲と直後に行われる単位照射工程での第２レーザ光の照射範囲とを離間させるように第２照射動作を行うようにしてもよい。
この方法を用いれば、第２照射動作が行われる時間をより短くしつつ、第２溶融部をより広い範囲にわたって形成しやすくなる。
【００１６】
本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第１照射動作の終了時に第２照射動作を開始し、第２照射動作の終了時に第１照射動作を開始するように、第１照射動作と第２照射動作とを交互に切り替えるようにしてもよい。
この方法を用いれば、第１レーザ光の照射期間と第２レーザ光の照射期間とが重ならないため、第２レーザ光によって第２溶融部を形成する際に、第１溶融部の熱影響を抑えやすくなる。
【００１７】
本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第１照射動作及び第２照射動作のうちの第１照射動作のみを行う第１期間と第２照射動作のみを行う第２期間とを交互に行い、第１期間が終了してから第２期間が開始されるまでの第３期間、又は第２期間が終了してから第１期間が開始されるまでの第４期間、の少なくともいずれかの期間に第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うようにしてもよい。
この方法を用いれば、一部の期間で第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うことができるため、第１照射動作及び第２照射動作の実行周期をより短くしやすくなり、タクトタイムの増加をより一層抑えることができる。
【００１８】
本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第１照射動作と第２照射動作とを並行して行う期間の少なくとも一部期間において、第２レーザ光の出力を第２期間のときの第２レーザ光の出力よりも小さくしてもよい。
この方法を用いれば、第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うことを可能としつつ、第１レーザ光と第２レーザ光とが同時期に照射されることに起因する過度な溶融を抑えることができる。
【００１９】
本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第３期間において第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うとともに第２レーザ光の出力を第２期間のときの出力以下で次第に増大させるように第２照射動作を行い、第４期間において、第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うとともに、第２レーザ光の出力を第２期間のときの出力以下で次第に減少させるように第２照射動作を行うようにしてもよい。
このように、第３期間及び第４期間のいずれにおいても第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うようにすれば、第１照射動作及び第２照射動作の実行周期をより短くしやすくなり、タクトタイムをより一層抑えることができる。しかも、第３期間では、第２レーザ光の出力を次第に増大させ、第４期間では、第２レーザ光の出力を次第に減少させるため、第３期間では時期が早いほど出力が抑えられ、第４期間では時期が遅いほど出力が抑えられる。第３期間では時期が早いほど第１照射動作に起因する熱影響が懸念され、第４期間では時期が遅いほど第１照射動作に起因する熱影響が懸念されるため、上記方法によれば熱影響の緩和効果を一層高めることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、レーザ光の照射位置を移動させながら２つの金属部を重なり方向に溶融及び接合するにあたり、溶け落ちの発生を抑制しつつタクトタイムの増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】溶接対象物を側面視した構成を簡略的に示しつつ第１実施形態に係るレーザ溶接装置を概念的に説明する説明図である。
【図２】第１実施形態に係るレーザ溶接装置の構成を簡略的に示すブロック図である。
【図３】図２のレーザ溶接装置におけるレーザ発振器、切替部、伝送部の具体例を概念的に示す説明図である。
【図４】（Ａ）は、溶接対象物を側面視した構成を簡略的に示しつつ第１実施形態に係るレーザ溶接方法の一部を概念的に説明する説明図である。（Ｂ）は、溶接対象物を平面視した構成を簡略的に示しつつ第１実施形態に係るレーザ溶接方法の一部を概念的に説明する説明図である。
【図５】（Ａ）は、第１実施形態に係るレーザ溶接方法を行ったときの、第１照射動作での照射領域と第２照射動作での照射領域との関係を概念的に説明する説明であり、（Ｂ）は、第１照射動作によるレーザ光の照射タイミング、第２照射動作によるレーザ光の照射タイミング、第１照射動作のときのレーザ光の出力、第２照射動作のときのレーザ光の出力の関係を示すタイミングチャートである。
【図６】（Ａ）は、第１照射動作によって第１溶融部を形成する様子を説明する説明図であり、（Ｂ）は、第２照射動作によって第２溶融部を形成する様子を説明する説明図である。
【図７】第２実施形態に係るレーザ溶接装置の構成を簡略的に示すブロック図である。
【図８】図７のレーザ溶接装置におけるレーザ発振器、誘導部、伝送部の具体例を概念的に示す説明図である。
【図９】（Ａ）は、第２実施形態に係るレーザ溶接方法を行ったときの、第１照射動作での照射領域と第２照射動作での照射領域との関係を概念的に説明する説明であり、（Ｂ）は、第１照射動作によるレーザ光の照射タイミング、第２照射動作によるレーザ光の照射タイミング、第１照射動作のときのレーザ光の出力、第２照射動作のときのレーザ光の出力の関係を示すタイミングチャートである。
【図１０】他の実施形態に係るレーザ溶接方法を行ったときの、第１照射動作での照射領域と第２照射動作での照射領域との関係を概念的に説明する説明である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．第１実施形態
１−１．レーザ溶接装置
図１等を参照し、レーザ溶接方法の実施に用いられるレーザ溶接装置の一例を説明する。
図１で示すレーザ溶接装置１は、複数の金属部を溶接対象物として溶接し得る装置である。
【００２３】
図１の例では、第１金属板１１０と第２金属板１２０とによって溶接対象物Ｗが構成され、第１金属板１１０の全体が一方の溶接対象としての第１金属部材１０に相当し、第２金属板１２０の全体が他方の溶接対象としての第２金属部材２０に相当する。第１金属部材１０及び第２金属部材２０はいずれも板状に構成され、第１金属部材１０の厚さ方向一方側の面が上面１０Ａに相当し、厚さ方向他方側の面が第１対向面１０Ｂに相当する。また、第２金属部材２０の厚さ方向一方側の面が第２対向面２０Ａに相当し、厚さ他方側の面が下面２０Ｂに相当する。第１対向面１０Ｂは、第１金属部材１０において第２金属部材２０に対向する面である。第２対向面２０Ａは、第２金属部材２０において第１金属部材１０に対向する面である。上面１０Ａは、第１金属部材１０において第１対向面１０Ｂとは反対の面である。図１の例では、第１金属部材１０の厚さ方向及び第２金属部材２０の厚さ方向が重なり方向となるように第２金属部材２０の鉛直方向上側に第１金属部材１０を重ねて配置しており、第１金属部材１０の第１対向面１０Ｂと第２金属部材２０の第２対向面２０Ａとが対向した状態で溶接対象物Ｗが構成されている。
【００２４】
レーザ溶接装置１は、図１のような重なり状態となっている溶接対象物Ｗに対してレーザ光を照射することで、いわゆる「重ね合わせ溶接」を行い得る装置である。このレーザ溶接装置１は、第１金属部材１０の上面１０Ａに向けてレーザ光を照射することで、第１金属部材１０と第２金属部材２０との重なり方向において第１金属部材１０から第２金属部材２０まで及ぶ溶融部３０を形成し、第１金属部材１０と第２金属部材２０とを接合するように動作し得る。
【００２５】
図１のように、レーザ溶接装置１は、主に、制御装置７０と、レーザ光照射装置８０と、移動装置９０と、を備える。
【００２６】
制御装置７０は、レーザ溶接装置１の各部を制御し得る情報処理装置である。制御装置７０は、ＣＰＵなどの演算装置、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶部、その他の周辺回路、等を備える。制御装置７０はレーザ光照射装置８０、移動装置９０などを制御し得る。
【００２７】
レーザ光照射装置８０は、レーザ光を発生させるとともに加工ヘッド８２（出射部）からレーザ光を出射するように構成された装置である。レーザ光照射装置８０は、相対的にスポット径が大きくなる第１レーザ光と、相対的にスポット径が小さくなる第２レーザ光との、２種類のレーザ光を加工ヘッド８２から照射可能とされている。
【００２８】
本明細書において「スポット径」とは、溶接対象物Ｗにおいてレーザ光が照射される表面である照射面（具体的には第１金属部材１０の表面）にレーザ光が照射されたときの当該照射面での照射範囲の径である。例えば、第１レーザ光のスポット径（第１スポット径）は、第１レーザ光が溶接対象物Ｗの照射面に照射されたときの当該照射面での第１レーザ光照射範囲の径である。また、第２レーザ光のスポット径（第２スポット径）は、第２レーザ光が溶接対象物Ｗの照射面に照射されたときの当該照射面での第２レーザ光照射範囲の径である。本構成では、第１レーザ光は、溶接対象物Ｗの照射面に照射されたときの照射面での照射範囲が相対的に広いレーザ光であり、第２レーザ光は、溶接対象物Ｗの照射面に照射されたときに照射面での照射範囲が第１レーザ光の照射範囲よりも狭くなるレーザ光である。
【００２９】
レーザ光照射装置８０は、ダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）、ファイバレーザ発振器などからなるレーザ発振器８４を備える。レーザ発振器８４は、半導体レーザ発振器として構成され、レーザダイオードを発振させ、レーザ溶接に利用可能な所定波長のレーザ光を出力する。
【００３０】
図３のように、切替部８６は、レーザ発振器８４から出力されたレーザ光を反射するミラー８６Ａと、ミラー８６Ａを駆動する駆動部８６Ｂとを備える。駆動部８６Ｂは、制御装置７０からの指示に応じて動作し、レーザ発振器８４からのレーザ光に対するミラー８６Ａの傾斜角度を、反射レーザ光が後述する第１コア部８９Ａに入射する角度と、反射レーザ光が後述する第２コア部８９Ｂに入射する角度とを切り替え得る。なお、切替部８６として、ミラー８６Ａの代わりに、電圧を印加して素子内の屈折率を変えることにより透過レーザ光の方向を調節し得る音響光学素子を備えるものを用いてもよい。
【００３１】
伝送部８８は、例えばダブルコアファイバーとして構成された光ファイバー８８Ａを備える。光ファイバー８８Ａは、入射するレーザ光を加工ヘッド８２側に伝送し得る部材であり、中心部に配置されるファイバー形状の第２コア部８９Ｂと、ファイバー形状の第２コア部８９Ｂを円筒状に覆う第１コア部８９Ａとを備える。光ファイバー８８Ａにおいて、第１コア部８９Ａと第２コア部８９Ｂとの間には第１クラッド部８９Ｃが設けられ、第１コア部８９Ａの外周面を被覆するように第２クラッド部８９Ｄが設けられている。更に、第２クラッド部８９Ｄの外周面を被覆するように樹脂による外装部８９Ｅが設けられている。第１コア部８９Ａは相対的に大きいビーム径のレーザ光を生成する部分であり、第２コア部８９Ｂは、相対的に小さいビーム径のレーザ光を生成する部分である。つまり、第１コア部８９Ａを通って加工ヘッド８２から出射されるレーザ光（ビーム径の大きいレーザ光）が、相対的に大きいスポット径となる第１レーザ光であり、第２コア部８９Ｂを通って加工ヘッド８２から出射されるレーザ光（ビーム径の小さいレーザ光）が、相対的に小さいスポット径となる第２レーザ光である。
【００３２】
移動装置９０は、溶接対象物Ｗにおけるレーザ光照射位置を変化させ得る装置である。移動装置９０は、加工ヘッド８２（出射部）を移動させる装置であってもよく、レーザ光を反射するミラー（ガルバノミラーなど）を変位させることでレーザ光の走査を行うような装置であってもよく、これらを組み合わせた装置として構成されていてもよい。或いは、溶接対象物Ｗを保持する保持部を移動させることで、溶接対象物Ｗに対するレーザ光の照射位置を相対的に変化させ得る装置であってもよい。なお、以下の説明では、代表例として、移動装置９０が加工ヘッド８２を移動させ得る装置として構成された例を挙げて説明する。
【００３３】
１−２．レーザ溶接方法
次に、上述したレーザ溶接装置１を用いて行われるレーザ溶接方法について説明する。
以下で説明するレーザ溶接方法は、接合体（第１金属部材１０と第２金属部材２０とが接合されてなる接合体）の製造方法の一工程として適用される方法である。
【００３４】
まず、照射工程の前段階で行われる配置工程について説明する。
配置工程では、図４（Ａ）のように、第１金属部材１０の第１対向面１０Ｂと第２金属部材２０の第２対向面２０Ａとを対向させ、第１金属部材１０を第２金属部材２０上に載置しつつ重ねた状態で保持する。図４（Ａ）の例では、板状に構成された両金属部（第１金属部材１０を第２金属部材２０）の板厚方向が重なり方向であり、具体的には、重なり方向が鉛直上下方向となるように第１金属部材１０及び第２金属部材２０が配置されている。このように配置された溶接対象物Ｗは、図示しない保持部（載置テーブル等）によって保持され、所定位置に位置決めされる。
【００３５】
このような配置工程を行った後には、照射工程を行う。照射工程は、配置工程で配置された第１金属部材１０の上面１０Ａ（厚さ方向において第１対向面１０Ｂとは反対の面）に向けてレーザ光（具体的には、第１レーザ光及び第２レーザ光）を照射することで、第１金属部材１０と第２金属部材２０との重なり方向において第１金属部材１０から第２金属部材２０まで及ぶ溶融部３０を形成する工程である。図４（Ｂ）では、所定のタイミングで形成された溶融部３０を概念的に示しており、照射工程では、溶融部３０と同様の溶融部が矢印で示す移動方向に沿って順次形成される。
【００３６】
照射工程では、レーザ光照射装置８０によって第１照射動作及び第２照射動作を行う。上述したように、レーザ光照射装置８０は、相対的に大きいビーム径の第１レーザ光及び相対的に小さいビーム径の第２レーザ光を加工ヘッド８２から照射し得るようになっており、第１照射動作では、第１レーザ光を加工ヘッド８２から所定の軸線Ｌに沿って照射し、第２照射動作でも、この軸線Ｌに沿うように第２レーザ光を加工ヘッド８２から照射する。照射工程では、第１照射動作の終了後に第２照射動作を開始し、第２照射動作の終了後に第１照射動作を開始するように、第１照射動作と第２照射動作とを交互に切り替える。
【００３７】
図５（Ａ）は、第１金属部材１０の上面１０Ａにおける各タイミングでのレーザ光照射領域を概念的に示しており、図５（Ｂ）は、第１照射動作のオンオフ期間、第２照射動作のオンオフ期間、第１レーザ光の出力、第２レーザ光の出力、をそれぞれ示している。図５の例では、第１金属部材１０の表面での第１レーザ光の照射範囲として、時間ｔ１のときの範囲を符号Ｓ１ａで示し、時間ｔ２のときの範囲を符号Ｓ１ｂで示し、時間ｔ３のときの範囲を符号Ｓ１ｃで示し、時間ｔ４のときの範囲を符号Ｓ１ｄで示す。また、第１金属部材１０の表面での第２レーザ光の照射範囲として、時間ｔ２のときの範囲をＳ２ａで示し、時間ｔ３のときの範囲を符号Ｓ２ｂで示し、時間ｔ４のときの範囲を符号Ｓ２ｃで示し、時間ｔ５のときの範囲を符号Ｓ２ｄで示し、時間ｔ６のときの範囲を符号Ｓ２ｅで示し、時間ｔ７のときの範囲を符号Ｓ２ｆで示している。なお、範囲Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂは実線で示すが、それ以外の範囲は二点鎖線で示す。
【００３８】
本実施形態に係るレーザ溶接方法では、制御装置７０からレーザ光照射装置８０に対して第１制御信号（第１照射動作を指示する信号）が周期的に与えられ、図５（Ｂ）のように、第１照射動作を行う期間Ｔａが一定周期で設定される。図５（Ｂ）の例では、期間Ｔａの周期がＴとなっている。レーザ光照射装置８０は、一定周期で設定される各期間Ｔａにおいて第１レーザ光（相対的に大きいスポット径で照射されるレーザ光）を連続的又は短周期で間欠的に照射する。ただし、第１レーザ光を短周期で間欠的に照射する場合には照射周期を周期Ｔよりも十分短くする。本明細書では、第１照射動作と、その第１照射動作中又はその第１照射動作の直後に開始する第２照射動作との組み合わせが「単位照射工程」であり、照射工程では、このような単位照射工程を繰返し行うようになっている。例えば、図５（Ｂ）の例では、期間Ｔａの開始タイミングから、その期間Ｔａの直後の期間Ｔｂの終了タイミングまでが１つの単位照射工程の期間となっており、具体的には、時間ｔ１から時間ｔ３までが１つの単位照射工程の期間であり、時間ｔ３から時間ｔ５までが１つの単位照射工程の期間であり、時間ｔ５から時間ｔ７までが１つの単位照射工程の期間である。図５の例では、先に行われる単位照射工程における第２照射動作の期間の終了タイミングと、直後に行われる単位照射工程における第１照射動作の期間の開始タイミングとを一致させながら、単位照射工程を繰り返すようになっている。
【００３９】
第１レーザ光の出力及び照射期間Ｔａは、第１レーザ光が上面１０Ａに照射されたときに第１溶融部３１が厚さ方向（重なり方向）において第１金属部材１０の全体に及ぶように設定される。図５（Ｂ）の例では、期間Ｔａにおいて第１レーザ光の出力が所定のハイレベルに設定され、期間Ｔｂにおいて第２レーザ光の出力が所定のハイレベルに設定されるようになっており、期間Ｔａでの第１レーザ光の出力は期間Ｔｂでの第２レーザ光の出力よりも大きく設定される。具体的には、図６（Ａ）のように、第１レーザ光によって第２金属部材２０のうちの第２対向面２０Ａ近傍のみに第１溶融部３１が形成される程度、又は第２金属部材２０に第１溶融部３１が形成されない程度に、期間Ｔａの長さ及び期間Ｔａでの第１レーザ光の出力（所定のハイレベル）が設定される。言い換えると、第１対向面１０Ｂと第２対向面２０Ａとの間の隙間の大きさが減少するように、期間Ｔａの長さ及び期間Ｔａでの第１レーザ光の出力（所定のハイレベル）が設定される。なお、図６（Ａ）では、第１レーザ光を符号Ｌ１によって概念的に示す。
【００４０】
制御装置７０は、このようにレーザ光照射装置８０に第１照射動作を周期的に行わせ、この動作と並行して移動動作を行わせるように移動装置９０に指示を与え、加工ヘッド８２を所定の「移動方向」に移動させる動作を行わせる。つまり、レーザ溶接装置１では、移動装置９０が加工ヘッド８２を「移動方向」に移動させる動作を行っているときに、レーザ光照射装置８０が第１照射動作を周期的に行うようになっている。このような制御がなされるため、第１照射動作が行われる毎（即ち、周期毎）に上面１０Ａにおいて第１レーザ光の照射位置が「移動方向」に移動し、第１溶融部３１がその移動方向に沿うように順次形成される。図５の例では、時間経過に応じて第１レーザ光の照射範囲が、範囲Ｓ１ａ、範囲Ｓ１ｂ、範囲Ｓ１ｃ、範囲Ｓ１ｄと変化し、各範囲の下方に第１溶融部３１が順次形成されることになる。
【００４１】
更に、制御装置７０は、図５（Ｂ）のように、第１照射動作が休止する各期間Ｔｂにおいてレーザ光照射装置８０に対して第２制御信号（第２照射動作を指示する信号）を与え、第２照射動作を第１照射動作と交互に行わせる。レーザ光照射装置８０は、第２制御信号に応じて各期間Ｔｂで第２照射動作を行う。つまり、第１照射動作が休止する各期間（即ち、第１制御信号が与えられていない各期間）Ｔｂが、レーザ光照射装置８０に第２照射動作を行わせる期間である。第２照射動作は、第２スポット径の第２レーザ光を連続的に又は短周期で間欠的に照射する動作であり、図６（Ｂ）のように照射面における第１溶融部３１の領域内に第２溶融部３２を形成する動作である。第２溶融部３２は、第１金属部材１０及び第２金属部材２０の厚さ方向（重なり方向）において第２金属部材２０まで及ぶ溶融部である。なお、図６（Ｂ）では、第２レーザ光を符号Ｌ２によって概念的に示す。
【００４２】
図５（Ａ）のように、第１レーザ光が第１金属部材１０の表面に照射されるときの当該表面でのスポット径（第１スポット径）のほうが、第２レーザ光が第１金属部材１０の表面に照射されるときの当該表面でのスポット径（第２スポット径）よりも大きくなっており、加工ヘッド８２が「移動方向」に移動しているときに加工ヘッド８２からの照射光が第１レーザ光から第２レーザ光に切り替えられると、切替直後に出射される第２レーザ光は直近の第１照射動作で形成された第１溶融部３１に照射され、加工ヘッド８２の移動に応じて第２レーザ光の照射位置はこの第１溶融部３１（直近の第１照射動作で形成された第１溶融部３１）の領域内で所定方向（移動方向）に移動することになる。
【００４３】
例えば、図５（Ｂ）で示す時間ｔ２において加工ヘッド８２から出射されるレーザ光が第１レーザ光から第２レーザ光に切り替えられると、切替直後に出射される第２レーザ光は、直近の第１照射動作で形成された第１溶融部３１（即ち、範囲Ｓ１ａから範囲Ｓ１ｂまでの移動範囲に対応する第１溶融部３１）に照射されることになり、第２レーザ光の照射位置はこの第１溶融部３１の領域内で範囲Ｓ２ａから範囲Ｓ２ｂまで「移動方向」に沿って移動することになる。
【００４４】
このように、第２レーザ光を直近の第１照射動作で形成された第１溶融部３１に照射しつつ第２レーザ光の照射位置を「移動方向」に移動させるように第２照射動作を行うことで、第２溶融部３２（重なり方向において第１溶融部３１よりも深い位置まで及ぶ溶融部）を移動方向に沿うように第１金属部材１０及び第２金属部材２０に順次形成することができる。期間Ｔｂの長さ及び期間Ｔｂにおける第２レーザ光の出力は、第２レーザ光が第１溶融部３１に照射されたときに第２溶融部３２が所望の深さで形成されるように設定され、具体的には、重なり方向（厚さ方向）において第１金属部材１０及び第２金属部材２０に跨るように第２溶融部３２が形成され且つ第１溶融部３１よりも深い位置まで第２溶融部３２が及ぶように設定される。なお、図６の例では、厚さ方向（重なり方向）において第２金属部材２０の中央位置（厚さ方向中央位置）よりも下面２０Ｂ側に及ばないように第１溶融部３１を形成し、第２金属部材２０の中央位置（厚さ方向中央位置）よりも下面２０Ｂ側に及ぶように第２溶融部３２を形成している。
【００４５】
図５の例では、周期的に設定される照射期間Ｔｂにおいて第２照射動作が行われ、第２レーザ光が周期的に照射されるようになっているが、各周期での第２レーザ光の照射範囲を、前の周期での第２レーザ光の照射範囲と部分的に重ならせるように第２照射動作を行っている。例えば、ある周期では、時間ｔ２から時間ｔ３までの期間において第２照射動作が行われ、移動方向において範囲Ｓ２ａから範囲Ｓ２ｂまで及ぶ第２溶融部が形成される。そして、その次の周期では、時間ｔ４から時間ｔ５までの期間において第２照射動作が行われ、移動方向において範囲Ｓ２ｃから範囲Ｓ２ｄまで及ぶ第２溶融部が形成されるようになっている。更に次の周期では、時間ｔ６から時間ｔ７までの期間において第２照射動作が行われ、移動方向において範囲Ｓ２ｅから範囲Ｓ２ｆまで及ぶ第２溶融部が形成されるようになっている。この例では、ある周期（時間ｔ２から時間ｔ３までの第２照射動作期間Ｔｂが設定される周期）における第２照射動作の終了時点での第２レーザ光照射範囲Ｓ２ｂと、次の周期（時間ｔ４から時間ｔ５までの第２照射動作期間Ｔｂが設定される周期）における第２照射動作の開始時点での第２レーザ光照射範囲Ｓ２ｃとが重なっている。同様に、ある周期（時間ｔ４から時間ｔ５までの第２照射動作期間Ｔｂが設定される周期）における第２照射動作の終了時点での第２レーザ光照射範囲Ｓ２ｄと、次の周期（時間ｔ６から時間ｔ７までの第２照射動作期間Ｔｂが設定される周期）における第２照射動作の開始時点での第２レーザ光照射範囲Ｓ２ｅとが重なっている。このように、ある周期において第２照射動作が終了する時点での第２レーザ光の照射領域と、その次の周期において第２照射動作が開始する時点での第２レーザ光の照射領域とが重なるようになっているため、第２照射動作を周期的に行っても、溶接対象物Ｗには第２溶融部３２を移動方向に沿って連続的に形成することができる。
【００４６】
１−３．作用・効果
上述したレーザ溶接方法では、第１照射動作と第２照射動作とからなる単位照射工程を繰返し行い、第１照射動作では、第１金属部材１０の上面１０Ａに対して相対的に大きいスポット径で第１レーザ光を照射することにより、重なり方向において第１金属部材１０の全体に及ぶ第１溶融部３１を形成する。このように第１溶融部３１を形成すると、第１金属部材１０の第１対向面１０Ｂと第２金属部材２０の第２対向面２０Ａとの間に隙間が存在する場合に、第１溶融部３１の溶融材料が重力の影響を受けて隙間側に移動し、隙間を埋めるように作用する。第１溶融部３１は相対的に大きなスポット径で形成される溶融部であるため、第１溶融部３１の溶融量を多くすることができる。そのため、第１金属部材１０に形成された第１溶融部３１において溶融材料が隙間側に移動するような作用が生じても、溶け落ちは生じにくくなる。
【００４７】
なお、第１照射動作によって第１溶融部３１を形成し、第１対向面１０Ｂと第２対向面２０Ａとの間の隙間を埋めるように溶融材料を移動させる場合、隙間を低減する効果が得られれば、第１溶融部３１の溶融材料は必ずしも第２対向面２０Ａに密着していなくてもよい。勿論、溶融材料が第２対向面２０Ａに密着していてもよい。
【００４８】
そして、第２照射動作では、第１照射動作で形成された第１溶融部３１の領域内に対して、第２レーザ光を第１レーザ光よりも小さいスポット径で照射しつつ第２レーザ光の照射位置を所定の移動方向に移動させることにより、重なり方向において第２金属部材２０まで及ぶ第２溶融部３２を移動方向に沿うように形成する。このようにすれば、第１金属部材１０が溶け落ちしにくい形で隙間（第１金属部材１０の第１対向面１０Ｂと第２金属部材２０の第２対向面２０Ａとの間の隙間）を埋めつつ、第２照射動作によって第１金属部材１０及び第２金属部材２０に跨る第２溶融部３２を更に深く形成することができる。よって、溶け落ちの発生を抑えつつ、より深い溶融部を形成して両金属部を接合し得る。
更に、先に行われる単位照射工程における第１照射動作が終了した後に直後に行われる単位照射工程における第１照射動作を開始するように、且つ、先に行われる単位照射工程における第２照射動作が終了した後に直後に行われる単位照射工程における第２照射動作を開始するように単位照射工程を繰り返し、先に行われる単位照射工程における第１レーザ光の照射位置と直後に行われる単位照射工程における第１レーザ光の照射位置とを移動方向に沿ってずらすことにより、単位照射工程によって形成される溶融部を移動方向に沿って順次形成するようになっている。このようにすれば、単位照射工程の繰り返しにより、第１照射動作を間欠的に行いながら第１溶融部３１を移動方向に沿って順次形成する工程と、第２照射動作を間欠的に行いながら第２溶融部３２を移動方向に沿って順次形成する工程とが、いずれも継続することになるため、タクトタイムの増加を効果的に抑えつつ、移動方向に沿った接合部を順次形成することができる。
【００４９】
なお、第１照射動作で形成された第１溶融部３１に対して第２レーザ光を照射する場合、第２照射動作の開始時点（第２レーザ光の照射開始時点）で第１溶融部３１は必ずしも固化していなくてもよい。勿論、第２照射動作の開始時点で第１溶融部３１が固化していてもよい。
【００５０】
また、照射工程では、第１照射動作と第２照射動作とを同一のレーザ光照射装置８０によって行い得る。より詳しくは、第１照射動作の第１レーザ光と第２照射動作の第２レーザ光とが共通の加工ヘッド８２から射出するレーザ光照射装置８０によって行い得る。このようにすれば、構成の簡素化を図りつつ２種類の照射動作を実現できる。
【００５１】
また、照射工程において、第１照射動作と第２照射動作とを周期的に行うとともに、先に行われる単位照射工程での第２レーザ光の照射範囲と直後に行われる単位照射工程での第２レーザ光の照射範囲とを部分的に重ならせるように第２照射動作を行い得る。このようにすれば、第２溶融部３２を移動方向に沿って連続的に形成することができるため、より強固な接合が可能となる。
【００５２】
また、照射工程では、第１照射動作の終了時に第２照射動作を開始し、第２照射動作の終了時に第２照射動作を開始するように、第１照射動作と第２照射動作とを交互に切り替えている。このようにすれば、第１レーザ光を照射する期間と第２レーザ光を照射する期間とが重ならないため、第２レーザ光によって第２溶融部３２を形成する際に、第１溶融部３１の熱影響を抑えやすくなる。
【００５３】
２．第２実施形態
次に、第２実施形態について説明する。
２−１．レーザ溶接装置
図７で示す第２実施形態に係るレーザ溶接装置２０１は、制御装置７０と、レーザ光照射装置２８０と、移動装置９０とを備える。レーザ溶接装置２０１において、制御装置７０及び移動装置９０は、第１実施形態に係るレーザ溶接装置１（図１等参照）の制御装置７０及び移動装置９０それぞれと同様の構成をなし、同様に機能する。よって、これらについては、第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、溶接対象物Ｗも、第１実施形態に係るレーザ溶接方法で用いた溶接対象物Ｗと同様の構成をなす。よって、溶接対象物Ｗについても第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、レーザ溶接装置２０１を用いて行われるレーザ溶接方法の概要は図１、図４、及び図６と同様である。よって、以下の説明では、適宜図１、図４、及び図６を参照する。
【００５４】
図７で示すレーザ溶接装置２０１において、レーザ光照射装置２８０は、第１レーザ発振器２８４Ａ、第２レーザ発振器２８４Ｂ、第１誘導部２８６Ａ、第２誘導部２８６Ｂ、伝送部８８などを備える。伝送部８８は、第１実施形態に係るレーザ溶接装置１（図２等参照）の伝送部８８と同様の構成をなす。よって、伝送部８８については、第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５５】
レーザ光照射装置２８０は、レーザ光を発生させるとともに図４のように加工ヘッド８２（出射部）からレーザ光を出射するように構成された装置であり、ビーム径が相対的に大きい第１レーザ光（スポット径が相対的に大きくなるレーザ光）と、ビーム径が相対的に第２小さいレーザ光（スポット径が相対的に小さくなるレーザ光）との、２種類のレーザ光を加工ヘッド８２から照射可能とされている。
【００５６】
図７のように、レーザ光照射装置２８０は、ファイバレーザ発振器などからなる第１レーザ発振器２８４Ａ及び第２レーザ発振器２８４Ｂを備える。第１レーザ発振器２８４Ａ及び第２レーザ発振器２８４Ｂのいずれも、半導体レーザ発振器として構成され、レーザダイオードを発振させ、レーザ溶接に利用可能な所定波長のレーザ光を出力する。
【００５７】
第１誘導部２８６Ａ及び第２誘導部２８６Ｂは、第１レーザ発振器２８４Ａ及び第２レーザ発振器２８４Ｂから、各レーザ光を第１コア部８９Ａ及び第２誘導部２８６Ｂに導くように機能する。第２実施形態の例では、第１誘導部２８６Ａ及び第２誘導部２８６Ｂは、ミラーやレンズなどの光学部品を備えてなる。具体的には、図８のように、第１誘導部２８６Ａは、第１レーザ発振器２８４Ａからのレーザ光を第１コア部８９Ａに入射させるように誘導する構成をなす。第２誘導部２８６Ｂは、第２レーザ発振器２８４Ｂからのレーザ光を第２コア部８９Ｂに入射させるように誘導する構成をなす。この構成でも、伝送部８８に入射したレーザ光が伝送部８８によって加工ヘッド８２に誘導され、加工ヘッド８２から出射するようになっている。この例でも、第１コア部８９Ａを通って加工ヘッド８２から出射されるレーザ光が、相対的に大きいスポット径となる第１レーザ光であり、第２コア部８９Ｂを通って加工ヘッド８２から出射されるレーザ光が、相対的に小さいスポット径となる第２レーザ光である。このレーザ光照射装置２８０では、第１レーザ光と第２レーザ光とを同時期に出射し得る構成となっている。
【００５８】
２−２．レーザ溶接方法
次に、第２実施形態に係るレーザ溶接方法を説明する。
本実施形態に係るレーザ溶接方法においても、第１実施形態と同様の配置工程を行い、図１、図４と同様の配置で溶接対象物Ｗを配置する。この例でも、第１金属部材１０の第１対向面１０Ｂと第２金属部材２０の第２対向面２０Ａとを対向させ、第１金属部材１０を第２金属部材２０上に載置しつつ重ねた状態で保持する。この例でも、板状に構成された両金属部（第１金属部材１０を第２金属部材２０）の板厚方向が重なり方向であり、重なり方向が鉛直上下方向となるように第１金属部材１０及び第２金属部材２０が配置され、図示しない保持部（載置テーブル等）によって保持される。
【００５９】
このような配置工程を行った後には、照射工程を行う。照射工程では、図４のように配置工程で配置された第１金属部材１０の上面１０Ａ（厚さ方向において第１対向面１０Ｂとは反対の面）に向けてレーザ光（具体的には、第１レーザ光及び第２レーザ光）を照射し、重なり方向において第１金属部材１０から第２金属部材２０まで及ぶ溶融部３０を形成する。
【００６０】
照射工程では、図７で示すレーザ光照射装置２８０によって第１照射動作及び第２照射動作を行う。上述したように、レーザ光照射装置２８０は、相対的に大きいビーム径の第１レーザ光及び相対的に小さいビーム径の第２レーザ光を加工ヘッド８２から照射し得るようになっている。そして、第１照射動作では、第１レーザ光を加工ヘッド８２から所定の軸線Ｌに沿って照射し、溶接対象物Ｗの表面（照射面）に対し第１スポット径で第１レーザ光を入射させる。第２照射動作では、第２レーザ光を軸線Ｌに沿って加工ヘッド８２から照射し、溶接対象物Ｗの表面（照射面）に対し第２スポット径で第２レーザ光を入射させる。
【００６１】
図９（Ａ）は、本実施形態に係るレーザ溶接方法に関し、第１金属部材１０の上面１０Ａにおける各タイミングでのレーザ光照射領域を概念的に示しており、図９（Ｂ）は、第１照射動作のオンオフ期間、第２照射動作のオンオフ期間、第１レーザ光の出力、第２レーザ光の出力、をそれぞれ示している。図９（Ａ）の例では、第１金属部材１０の表面での第１レーザ光の照射範囲として、時間ｔ１のときの範囲を符号Ｓ１ａで示し、時間ｔ３のときの範囲を符号Ｓ１ｂで示し、時間ｔ４のときの範囲を符号Ｓ１ｃで示し、時間ｔ７のときの範囲を符号Ｓ１ｄで示す。また、第１金属部材１０の表面での第２レーザ光の照射範囲として、時間ｔ２のときの範囲をＳ２ａで示し、時間ｔ５のときの範囲を符号Ｓ２ｂで示し、時間ｔ６のときの範囲を符号Ｓ２ｃで示し。なお、範囲Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂは実線で示すが、それ以外の範囲は二点鎖線で示す。
【００６２】
図９の例では、制御装置７０の制御により、第１照射動作を行う期間Ｔａが周期Ｔで周期的に設定され、第２照射動作を行う期間Ｔｂも周期Ｔで周期的に設定される。具体的には、第１照射動作及び第２照射動作のうちの第１照射動作のみを行う第１期間Ｔａ１と第２照射動作のみを行う第２期間Ｔｂ２とが交互に切り替えられ、第１期間Ｔａ１が終了してから第２期間Ｔｂ２が開始するまでの第３期間Ｔｂ３、及び第２期間Ｔｂ２が終了してから次の第１期間Ｔａ１が開始するまでの第４期間Ｔｂ４、のそれぞれにおいて、第１照射動作と第２照射動作とが並行して行われる。そして、第１照射動作と第２照射動作とを並行して行う各期間Ｔｂ３，Ｔｂ４の少なくとも一部期間において、第２レーザ光の出力が第２期間Ｔｂ２のときの第２レーザ光の出力よりも小さく設定される。図９（Ｂ）の例では、期間Ｔａの開始タイミングから、その期間Ｔａ中に開始する期間Ｔｂの終了タイミングまでが１つの単位照射工程の期間となっており、各々の単位照射工程の期間が、各々の次の単位照射工程の期間と重なっている。例えば、図９（Ｂ）において、時間ｔ１から時間ｔ５までが１つの単位照射工程の期間となっており、その次の単位照射工程の期間は、時間ｔ４から開始するようになっているため、これらの期間は一部重なっている。図９の例では、先に行われる単位照射工程における第２照射動作の期間の一部と、直後に行われる単位照射工程における第１照射動作の期間の一部とを重複させながら、単位照射工程を繰り返すようになっている。
【００６３】
本構成でも、制御装置７０からレーザ光照射装置２８０に対して第１制御信号（第１照射動作を指示する信号）が周期Ｔで周期的に与えられ、レーザ光照射装置２８０は、周期Ｔで設定される各期間Ｔａにおいて第１レーザ光を連続的に、又は周期Ｔよりも十分短い短周期で間欠的に照射する。この例でも、期間Ｔａの長さ及び第１レーザ光の出力は、図６（Ａ）のように第２金属部材２０のうちの第２対向面２０Ａ近傍のみに第１溶融部３１が形成される程度、又は第２金属部材２０に第１溶融部３１が形成されない程度に設定される。言い換えると、第１対向面１０Ｂと第２対向面２０Ａとの間の隙間の大きさが減少するように、期間Ｔａの長さ及び期間Ｔａでの第１レーザ光の出力（所定のハイレベル）が設定される。そして、本構成でも、制御装置７０の指示に応じて移動装置９０が加工ヘッド８２を「移動方向」に移動させる動作を行い、移動装置９０がこのような移動動作を行っているときに、レーザ光照射装置２８０が上述の第１照射動作を周期的に行う。このような制御がなされるため、第１照射動作が行われる毎に、図４で示す上面１０Ａにおいて第１レーザ光の照射位置が「移動方向」に移動し、図６（Ａ）のように、第１溶融部３１が「移動方向」に沿うように順次形成される。
【００６４】
更に、制御装置７０は、図９のように、周期的に設定される各期間Ｔｂ（各周期において第１照射動作が休止する各期間Ｔｂ２及びその前後の期間Ｔｂ３，Ｔｂ４）において、レーザ光照射装置８０に対して第２制御信号（第２照射動作を指示する信号）を与える。レーザ光照射装置８０は、この第２制御信号に応じて各期間Ｔｂで第２照射動作を行う。
【００６５】
図９（Ａ）の例でも、第１レーザ光のスポット径（第１スポット径）のほうが第２レーザ光のスポット径（第２スポット径）よりも大きくなっており、第１レーザ光の照射動作が継続し且つ加工ヘッド８２が移動方向に移動しているときに第２照射動作が開始されて加工ヘッド８２から第２レーザ光が照射されると、第２レーザ光は、直近の第１照射動作で形成された第１溶融部３１（即ち、その第２照射動作の開始時点で継続している第１照射動作で形成された第１溶融部３１）に照射され、第２レーザ光の照射位置はこの第１溶融部３１の領域内で「移動方向」に移動することになる。例えば、時間ｔ１に開始された第１照射動作の実行中に時間ｔ２にて第２照射動作が開始されると、この第２照射動作の開始直後に照射される第２レーザ光は、実行中の第１照射動作で形成された第１溶融部３１（範囲Ｓ１ａから範囲Ｓ１ｂまで移動するまでの範囲）に照射されることになり、第２レーザ光の照射位置はこの第１溶融部３１の領域内において範囲Ｓ２ａから範囲Ｓ２ｂまで「移動方向」に沿って移動することになる。このように第２照射動作を行うことで、図６（Ｂ）のように第１金属部材１０及び第２金属部材２０に跨る第２溶融部３２を「移動方向」に沿うように順次形成することができる。なお、本構成でも、第２溶融部３２は、照射面における第１溶融部３１の領域内に形成され、第１金属部材１０及び第２金属部材２０の厚さ方向（重なり方向）において第２金属部材２０まで及ぶ溶融部である。
【００６６】
更に、図９（Ｂ）の例では、第３期間Ｔｂ３において第１照射動作と第２照射動作とを並行して行いつつ第２レーザ光の出力を第２期間Ｔｂ２のときの出力以下で次第に増大させるように第２照射動作を行っている。また、第４期間Ｔｂ４には、第１照射動作と第２照射動作とを並行して行いつつ第２レーザ光の出力を第２期間Ｔｂ２のときの出力以下で次第に減少させるように第２照射動作を行っている。
【００６７】
また、図９の例でも、各周期での第２レーザ光の照射範囲を、前の周期での第２レーザ光の照射範囲と部分的に重ならせるように第２照射動作を行っている。例えば、ある周期（時間ｔ２から時間ｔ５までの周期）において第２照射動作が終了する時点（時間ｔ５）での第２レーザ光の照射領域（範囲Ｓ２ｂ）と、その次の周期において第２照射動作が開始する時点（時間ｔ６）での第２レーザ光の照射領域（範囲Ｓ２ｃ）とが重なるようになっているため、第２照射動作を周期的に行っても、溶接対象物Ｗには第２溶融部３２を移動方向に沿って連続的に形成することができる。
【００６８】
２−３．作用・効果
本実施形態に係るレーザ溶接方法では、照射工程において、第１照射動作及び第２照射動作のうちの第１照射動作のみを行う第１期間Ｔａ１と第２照射動作のみを行う第２期間Ｔａ２とを交互に行い、第１期間Ｔａ１が終了してから第２期間Ｔａ２が開始されるまでの第３期間Ｔａ３、及び第２期間Ｔａ２が終了してから第１期間Ｔａ１が開始されるまでの第４期間Ｔａ４に、第１照射動作と第２照射動作とを並行して行う。このようにすれば、一部の期間（第３期間Ｔｂ３及び第４期間Ｔｂ４）において第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うことができるため、第１照射動作及び第２照射動作の実行周期をより短くしやすくなり、タクトタイムの増加をより一層抑えることができる。
【００６９】
更に、照射工程では、第１照射動作と第２照射動作とを並行して行う期間（第３期間Ｔｂ３及び第４期間Ｔｂ４）の少なくとも一部期間において、第２レーザ光の出力を第２期間のときの第２レーザ光の出力よりも小さくしている。このようにすれば、第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うことを可能としつつ、第１レーザ光と第２レーザ光とが同時期に照射されることに起因する過度な溶融を抑えることができる。
【００７０】
また、照射工程では、第３期間Ｔｂ３及び第４期間Ｔｂ４のいずれにおいても第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うようにしているため、第１照射動作及び第２照射動作の実行周期をより短くしやすくなり、タクトタイムをより一層抑えることができる。しかも、第３期間Ｔｂ３では、第２レーザ光の出力を次第に増大させ、第４期間Ｔｂ４では、第２レーザ光の出力を次第に減少させるため、第３期間Ｔｂ３において時期が早いほど、或いは第４期間Ｔｂ４において時期が遅いほど出力が抑えられる。第３期間Ｔｂ３は時期が早いほど第１照射動作に起因する熱影響が懸念され、第４期間Ｔｂ４は時期が遅いほど第１照射動作に起因する熱影響が懸念されるため、上記方法によれば熱影響の緩和効果を一層高めることができる。
【００７１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施形態や後述する実施形態の様々な特徴は、矛盾しない組み合わせであればどのように組み合わせてもよい。
【００７２】
第２実施形態に係るレーザ溶接方法では、第３期間Ｔｂ３及び第４期間Ｔｂ４のいずれの期間にも第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うようにしているが、第３期間Ｔｂ３及び第４期間Ｔｂ４のうちのいずれか一方の期間にのみ第１照射動作と第２照射動作とを並行して行うようにしてもよい。
【００７３】
上述した実施形態では、第１溶融部３１において各周期での第２レーザ光の照射範囲と前の周期での第２レーザ光の照射範囲とを部分的に重ならせるようにしているが、この例に限定されない。例えば、図１０の例では、照射工程において、第１照射動作と第２照射動作とを周期的に行い、第２レーザ光を周期Ｔで周期的に照射するようになっており、照射工程では、先に行われる単位照射工程での第２レーザ光の照射範囲と直後に行われる単位照射工程での第２レーザ光の照射範囲とを離間させるように第２照射動作を行うようになっている。図１０は、図５の一部を変更した例を概念的に示しており、第１金属部材１０の上面１０Ａにおける各タイミングでのレーザ光照射領域を概念的に示すとともに、第１照射動作のオンオフ期間、第２照射動作のオンオフ期間を概念的に示している。なお、この例では、第１金属部材１０の表面での第１レーザ光の照射範囲として、時間ｔ１のときの範囲を符号Ｓ１ａで示し、時間ｔ２のときの範囲を符号Ｓ１ｂで示し、時間ｔ４のときの範囲を符号Ｓ１ｃで示し、時間ｔ５のときの範囲を符号Ｓ１ｄで示す。また、第１金属部材１０の表面での第２レーザ光の照射範囲として、時間ｔ２のときの範囲をＳ２ａで示し、時間ｔ３のときの範囲を符号Ｓ２ｂで示し、時間ｔ５のときの範囲を符号Ｓ２ｃで示し、時間ｔ６のときの範囲を符号Ｓ２ｄで示している。図１０の例では、ある周期では時間ｔ２から時間ｔ３までの間に第２照射動作が行われ、そのときの第２レーザ光の照射範囲が範囲Ｓ２ａから範囲Ｓ２ｂまでの範囲となっている。そして、その次の周期では、時間ｔ５から時間ｔ６までの間に第２照射動作が行われ、そのときの第２レーザ光の照射範囲が範囲Ｓ２ｃから範囲Ｓ２ｄまでの範囲となっている。そして、先の周期での照射範囲（範囲Ｓ２ａから範囲Ｓ２ｂ）と後の周期での照射範囲（範囲Ｓ２ｃから範囲Ｓ２ｄ）とが重ならないように第２照射動作を行うようにしている。このように、各周期での第２レーザ光の照射範囲を、前の周期での第２レーザ光の照射範囲から離間させれば、第２照射動作が行われる時間をより短くしつつ、第２溶融部をより広い範囲にわたって形成しやすくなる。
【００７４】
上述した実施形態では、第１金属部材１０及び第２金属部材２０がいずれも平坦な金属板によって構成された例を示したが、この例に限定されない。例えば、第１金属部材及び第２金属部材が湾曲した金属板であってもよい。或いは、第２金属部材が筒状に構成され、第１金属部材が筒状の金属部の外周面上に重ねられるような湾曲した金属板として構成されていてもよく、第２金属部材が筒状に構成され、第１金属部材が第２金属部材の外側に嵌合する筒状に構成されていてもよい。いずれの場合でも、第１金属部材と第２金属部材との重なり部分に対して上述の方法でレーザ溶接を行えばよい。
【００７５】
上述した実施形態では、移動方向が直線方向である例を示したが、移動方向は湾曲した向きであってもよい。
【００７６】
上述した実施形態では、第１レーザ光及び第２レーザ光のスポット形状（レーザ光を当該レーザ光と直交する切断面で切断したときのレーザ光の外縁形状）が円形である例を示したが、四角形状などの多角形上であってもよく、楕円形状などの他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１０…第１金属部材
１０Ａ…上面
１０Ｂ…第１対向面
２０…第２金属部材
２０Ａ…第２対向面
３０…溶融部
３１…第１溶融部
３２…第２溶融部
８０，２８０…レーザ光照射装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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