レーザ加工装置及びレーザ加工方法
【課題】深い溶け込み深さが要求され、かつ、溶接欠陥が発生し易い条件においても、溶込み深さと溶接欠陥の防止を両立させることができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する。
【解決手段】第１レーザ光源２から射出された第１レーザビームＢ１は、コリメートレンズ３により平行光線とされ、所定周期で回動方向８に回転ミラー４を回動させることにより、その反射角度が所定周期で変更され、固定ミラー５によりダイクロイックミラー６へ導かれ、ダイクロイックミラー６により反射されると共に第２レーザビームＢ２と重畳された後、集光レンズ７により集光されて、ウィービング方向９にウィービングされながら対象部材１０に照射される。
【解決手段】第１レーザ光源２から射出された第１レーザビームＢ１は、コリメートレンズ３により平行光線とされ、所定周期で回動方向８に回転ミラー４を回動させることにより、その反射角度が所定周期で変更され、固定ミラー５によりダイクロイックミラー６へ導かれ、ダイクロイックミラー６により反射されると共に第２レーザビームＢ２と重畳された後、集光レンズ７により集光されて、ウィービング方向９にウィービングされながら対象部材１０に照射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関し、例えば、レーザビームを用いて溶接等の熱加工を行う場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工は、レンズ等を用いてレーザビームを集光することにより、高いエネルギ密度の熱源とし、レーザビームを集光した状態で金属等の母材に照射することにより、母材を溶融させて、溶接、切断、肉盛り、表面処理等の加工を行うものである。
【０００３】
例えば、レーザビームによる溶接（レーザ溶接）を行う際には、母材の開先部分に対して、集光されたレーザビームを一定速度で移動させながら連続的に照射して行う。このとき、母材の開先部分が瞬間的に溶融、蒸発され、その蒸発の反力により、母材の表面から内部まで一貫するキーホールが形成される。そして、キーホールの周囲には溶融金属からなる溶融池が形成され、キーホールの進行方向と逆方向の溶融池の溶融金属が冷却されて凝固して、溶接が行われることになる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１１５１９号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、レーザ溶接では、集光して高エネルギ化したレーザビームを移動しながら母材へ照射することにより、形成したキーホールを移動させて溶接を行っている。この際、キーホールの生成、移動に伴い、ポロシティ（又はブローホール）と呼ばれる気泡状の空洞が取り残され、溶接欠陥となる問題があった。
【０００６】
具体的には、レーザビームの移動に伴い、キーホールとして形成された穴も移動するが、キーホールの先端部付近では、キーホールの中の雰囲気ガスを巻き込み易く、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固し、溶接欠陥となることがあった。又、レーザビームの移動に伴い、キーホールの中間部の形状が真直な形状ではなく、くびれた形状となり、キーホール中の雰囲気ガスを巻き込み易い状態となって、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固して、溶接欠陥となることもあった。更に、溶融池の溶融金属の対流により、レーザビームの移動に伴い、キーホールの開口部を塞ぐように溶融金属が覆い被さり、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固して、溶接欠陥となることもあった。このように、レーザ溶接を行う際、キーホールの形状が不安定になると、レーザ溶接を行った後の金属中には、ポロシティと呼ばれる気泡状の空洞が取り残され、これが溶接欠陥の要因となっていた。
【０００７】
このように、レーザ溶接においては、キーホールの不安定崩壊に起因する欠陥（ポロシティ）を防止する方法が求められていた。このような問題に対する解決方法１つとして、本願の発明者等は、既に出願した特願２００５−０８５３１９において、レーザ溶接の際、複数の波長のレーザビームを組み合わせると共にレーザビーム径を１ｍｍ以下に小さくすることにより、欠陥抑制効果が得られることを確認している。ところが、レーザビーム径を小さくしすぎると、溶込み深さが浅くなり、溶接時の効率が低下するという問題が発生していた。つまり、溶込み深さと欠陥抑制を両立させる方法はなく、深い溶込みが得られるレーザビーム径においても、溶接欠陥を防止する方法が求められていた。
【０００８】
更には、レーザ溶接により、重ね溶接を行う際には、別の原因により、キーホールの形状が不安定になり、レーザ溶接を行った後の金属中にポロシティが取り残されて、溶接欠陥となっていた。この原因を、図１７を参照して説明する。
【０００９】
図１７（ａ）に示すように、レーザ溶接により、重ね溶接を行う際には、母材となる下板と上板を重ね合わせ、母材の開先部分に対して、集光されたレーザビームを矢印方向に一定速度で移動させながら連続的に照射する。このとき、母材の開先部分が瞬間的に溶融、蒸発され、上板の表面から下板の方まで一貫するキーホールを形成することができ、キーホールの周囲に溶融金属からなる溶融池を形成することができる。従って、キーホールの進行に伴い、キーホールの進行方向と逆方向における溶融池の溶融金属が冷却されて溶接金属として凝固し、それにより、下板と上板とが溶接されることになる。
【００１０】
ところが、重ね溶接を行う場合には、下板と上板と間にギャップ（隙間）が存在し、ギャップの境界面においては、キーホールの維持が困難で、くびれた形状となり易い状況であった（図１７（ａ）、（ｂ）参照。なお、理解しやすくするため、ギャップの厚さを誇張して大きく図示している。）。具体的には、重ね溶接の際には、下板と上板の完全な密着は不可能であり、そのため、下板と上板と間にギャップが生じ、上板を貫通したレーザビームにより再形成される下板側のキーホールは、その安定開口が難しく、境界面近傍におけるキーホールの不安定化は避けることができない状況であった。このような状況では、くびれた部分より先の部分において、キーホール中の雰囲気ガスを巻き込み易く、その結果、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固してしまい、ポロシティ、つまり、溶接欠陥が発生していた（図１７（ｃ））。重ね溶接の場合、特に、上板が２ｍｍ以上の厚さになると、この溶接欠陥がより顕著に発生しており、より厚い厚さの板厚であっても、つまり、より深い溶け込み深さが要求され、かつ、より溶接欠陥が発生し易い状況であっても、溶込み深さを確保して、溶接欠陥を防止する方法が求められていた。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、深い溶け込み深さが要求され、かつ、溶接欠陥が発生し易い条件においても、溶込み深さと溶接欠陥の防止を両立させることができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法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】
【００１２】
上記課題を解決する第１の発明に係るレーザ加工装置は、
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームを射出する第１レーザ光源と、
前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームを射出する第２レーザ光源と、
前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとする第１周期移動手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第２の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第２周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第３の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１又は第２の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させる第３周期移動手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第４の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第３の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第４周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第５の発明に係るレーザ加工装置は、
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームを射出する第１レーザ光源と、
前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームを射出する第２レーザ光源と、
前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとする第５周期移動手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第６の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第５の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第６周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第７の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第６の発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第５周期移動手段又は前記第６周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のシリンドリカル面を用いたシリンドリカルミラーとしたことを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決する第８の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第６の発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第５周期移動手段又は前記第６周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のトロイダル面を用いたトロイダルミラーとしたことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決する第９の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１乃至第８のいずれかの発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段、前記第５周期移動手段、又は、前記第６周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する回転ミラーとしたことを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する第１０の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１乃至第９のいずれかの発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段、前記第５周期移動手段、又は、前記第６周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの光路を周期的に平行移動する平行移動ミラーとしたことを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決する第１１の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１乃至第１０のいずれかの発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザ光源又は前記第２レーザ光源、若しくは、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動する平行移動手段としたことを特徴とする。
【００２３】
上記課題を解決する第１２の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１乃至第１１の発明のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とする。
【００２４】
上記課題を解決する第１３の発明に係るレーザ加工方法は、
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームと、前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光し、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとすることを特徴とする。
【００２５】
上記課題を解決する第１４の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とする。
【００２６】
上記課題を解決する第１５の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３又は第１４の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させることを特徴とする。
【００２７】
上記課題を解決する第１６の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１５の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とする。
【００２８】
上記課題を解決する第１７の発明に係るレーザ加工方法は、
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームと、前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光し、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとすることを特徴とする。
【００２９】
上記課題を解決する第１８の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１７の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とする。
【００３０】
上記課題を解決する第１９の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１８の発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のシリンドリカル面のシリンドリカルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とする。
【００３１】
上記課題を解決する第２０の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１８の発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のトロイダル面のトロイダルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とする。
【００３２】
上記課題を解決する第２１の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３乃至第２０のいずれかの発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、回転ミラーを用い、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とする。
【００３３】
上記課題を解決する第２２の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３乃至第２１のいずれかの発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、平行移動ミラーを用い、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの光路を周期的に平行移動することにより行うことを特徴とする。
【００３４】
上記課題を解決する第２３の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３乃至第２２のいずれかの発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、前記第１レーザ光源又は前記第２レーザ光源、若しくは、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動することにより行うことを特徴とする。
【００３５】
上記課題を解決する第２４の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３乃至第２３の発明のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、レーザ加工の進行方向と同じ方向に、少なくとも、キーホールを形成する第１レーザビームを所定周期、所定量で周期振動させながら照射するので、溶接欠陥が発生し易い条件、例えば、重ね溶接等を行う場合であっても、実質的なキーホール径を拡大することにより、キーホールの不安定崩壊に起因する溶接欠陥を防止することができ、大きな溶込み深さを確保すると共に溶接欠陥の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して、本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法の実施形態のいくつかを説明する。
【実施例１】
【００３８】
図１は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の一例を示す概略図である。なお、本発明に係るレーザ加工装置において、実際の光学系の構成は複雑なものであるが、本実施例を示す図１を含め、後述する他の実施例を示す図面においても、その構成を簡略化して、模式的に図示する。
【００３９】
本実施例のレーザ加工装置１は、図１に示すように、第１レーザビームＢ１の光学系として、１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームＢ１を射出する第１レーザ光源２と、射出された第１レーザビームＢ１を平行光線にするコリメートレンズ３と、第１レーザビームＢ１を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第１レーザビームＢ１の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー４（第１周期移動手段）と、第１レーザビームＢ１を反射する固定ミラー５と、第１レーザビームＢ１を反射すると共に後述の第２レーザビームＢ２を透過して、第１レーザビームＢ１と第２レーザビームＢ２を重畳するダイクロイックミラー６（重畳手段）と、平行光線の第１レーザビームＢ１を集光する集光レンズ７（集光手段）を有している。
【００４０】
更に、本実施例のレーザ加工装置１は、第２レーザビームＢ２の光学系として、第１レーザビームＢ１とは波長が異なり、１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第２レーザビームＢ２を射出する第２レーザ光源１１と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ１２と、第２レーザビームＢ２を透過すると共に上記第１レーザビームＢ１を反射するダイクロイックミラー６と、平行光線の第２レーザビームＢ２を集光する集光レンズ７を有している。
【００４１】
従って、第１レーザ光源２から射出された第１レーザビームＢ１は、コリメートレンズ３により平行光線とされ、回転ミラー４を回動方向８に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、固定ミラー５によりダイクロイックミラー６側へ導かれ、ダイクロイックミラー６により反射される際、第２レーザビームＢ２と重畳される。又、第２レーザ光源１１から射出された第２レーザビームＢ２は、コリメートレンズ１２により平行光線とされ、ダイクロイックミラー６を透過する際、第１レーザビームＢ１と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１がウィービング方向９に所定周期でウィービング（周期移動）されながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。
【００４２】
第１レーザ光源２は、例えば、１つ又は複数のＹＡＧレーザやファイバレーザ等から構成され、直接的に、又は、光ファイバ等を介して間接的にレーザ加工装置１に接続されている。又、第２レーザ光源１１は、例えば、１つ又は複数の半導体レーザ（レーザダイオード等）から構成され、同じく、直接的に、又は、光ファイバ等を介して間接的にレーザ加工装置１に接続されている。
【００４３】
又、第１レーザ光源２から射出される第１レーザビームＢ１は、レーザ加工装置１の中心ビームとなるものであり、溶け込みを促進すべく、針状のキーホールを形成するために照射されるものであり、第２レーザ光源１１から射出される第２レーザビームＢ２は、主に、溶融池の安定化のために照射されるものである。例えば、第１レーザビームＢ１は、１０７０ｎｍの波長としており、又、第２レーザビームＢ２の波長は、第１レーザビームＢ１より短い波長、例えば、８０８ｎｍ、９４０ｎｍ、９８０ｎｍ等の複数の波長を有する構成としている。
【００４４】
又、コリメートレンズ３、１２は、各々独立してズーム動作が可能なように、第１レーザビームＢ１の光軸、第２レーザビームＢ２の光軸に沿って、その位置が移動可能である。集光レンズ７も、第１レーザビームＢ１の集光径、第２レーザビームＢ２の集光径を所望の大きさに調整可能なように、第１レーザビームＢ１の光軸、第２レーザビームＢ２の光軸に沿って、その位置が移動可能である。本発明において、第２レーザビームＢ２の対象部材１０における集光径は、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における集光径より相対的に大きくすることが望ましく、そのような状態になるように、コリメートレンズ３、１２、集光レンズ７等の光学系は適宜に設定されている。
【００４５】
又、ダイクロイックミラー６は、第１レーザビームＢ１と第２レーザビームＢ２を重畳するため、第１レーザビームＢ１を反射し、第２レーザビームＢ２を透過する透過・反射特性を有し、透過・反射特性の遷移域の変化が急峻なものが望ましい。
【００４６】
なお、図示していないが、レーザ加工装置１には、キーホール及び溶融池が形成される対象部材１０の周囲に、アルゴン等のシールドガスを供給するシールドガス供給装置が設けてあり、レーザ加工の際に対象部材１０の酸化を防ぐようにしている。
【００４７】
又、同じく図示していないが、レーザ加工装置１と対象部材１０の相対位置を移動可能な駆動装置も設けてあり、対象部材１０の形状に応じて、その相対位置を移動することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の照射位置を任意の位置に移動し、レーザ加工の進行方向を制御して、対象部材の所望の位置を溶接可能としている。
【００４８】
本実施例においては、上記駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しているが、更に、ウィービング方向９をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。
【００４９】
ここで、図２を用いて、第１レーザビームＢ１のウィービング動作の説明を行う。なお、図２において、実線は、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における集光径を示し、点線は、第２レーザビームＢ２の対象部材１０における集光径を示している。又、図２においては、上方方向をレーザ加工の進行方向としている。
【００５０】
図２に示すように、対象部材１０表面において、第２レーザビームＢ２の集光径は、第１レーザビームＢ１の集光径より大きくなるように設定されており、例えば、第１レーザビームＢ１の集光径は１００〜２００μｍ程度、第２レーザビームＢ２の集光径は７５０μｍ程度としている。
【００５１】
そして、第１レーザビームＢ１と第２レーザビームＢ２は、基準位置（図２における０°参照）において、それらの集光径の中心位置を同軸にして照射され、第１レーザビームＢ１は、その中心位置をウィービング動作の中心位置として、照射位置がウィービングされている。
【００５２】
具体的には、図１に示したレーザ加工装置１における回転ミラー４を、回動方向８に所定周期で回動させることにより、第１レーザビームＢ１の照射位置を、図２上における上下方向（ウィービング方向９）にウィービング動作させている。例えば、回転ミラー４を所定周期で、その角度を±１°の範囲で回動させると、図２に示すように、回転ミラー４の回転角度に応じて、第１レーザビームＢ１の照射位置が移動すると共にその照射形状も変化する。例えば、０°において、第１レーザビームＢ１のビーム形状は、第２レーザビームＢ２のビーム形状に同心の円形状であるが、±０．５°、±１°と角度が大きくなるに従い、ビーム形状は、そのウィービング方向９に長い楕円形状となっている。
【００５３】
本願発明者等の知見によれば、図３の上段のグラフに示すように、形成されたキーホールの開口径に対して、第１レーザビームＢ１のウィービング量を変化させた場合、ポロシティの発生個数に関しては、形成されたキーホールの開口径に対して、所定のウィービング量（下記条件における最適値は４０％）以上であれば、その発生個数を０にすることができる。これは、ウィービング量の下限値を規定する条件であり、対象部材１０の種類、溶接の進行速度、要求される溶込み深さ等に応じて、適宜な条件に設定され、最小値としては５％程度となる。
一方、図３の下段のグラフに示すように、形成されたキーホールの開口径に対して、第１レーザビームＢ１のウィービング量を変化させた場合、レーザビームが形成する溶込み深さに関しては、形成されたキーホールの開口径に対して、所定のウィービング量（同４０％）までは、溶込み深さは微減するに止まり、所定のウィービング量（同４０％）から１００％までは、溶込み深さが徐々に減少し、ウィービング量が１００％を越えると、溶込み深さが大きく減少し、所望の溶込み深さを得難い状況になる。これは、ウィービング量の上限値を規定する条件となる。
つまり、ポロシティ発生の抑制と所望の溶込み深さを両立させるには、第１レーザビームＢ１のウィービング量は、ウィービング停止時において、溶け込み深さが大きくなる条件（例えば、レーザビームの出力、集光径等）の第１レーザビームＢ１により形成されるキーホールの開口部の径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％程度の大きさが最適であった。これは、後述する他の実施例でも同様である。従って、少なくとも、第１レーザビームＢ１による溶込み深さができるだけ大きくなるように、第１レーザビームＢ１の出力、集光径等の条件を設定すると共に、生成されるキーホールの開口径の４０％程度となるように、第１レーザビームＢ１のウィービング量を設定すればよい。又、第１レーザビームＢ１のウィービングの周期（周波数）も、対象部材１０の種類、溶接の進行速度、要求される溶込み深さ等に応じて、適宜な条件に設定される。例えば、対象部材１０をステンレス鋼、溶接の進行速度を０．４ｍ／分とする条件の場合、ウィービングの周波数は、６０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度、ウィービング量は、０．５ｍｍ程度が良好であった。
【００５４】
次に、上記ウィービング動作に伴う作用、効果について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）に示すように、対象部材である下板１０ａと上板１０ｂを重ね溶接する場合、下板１０ａと上板１０ｂの間に生じるギャップ１０ｃは避けることができない。なお、ここでも、理解しやすくするため、ギャップ１０ｃの厚さを誇張して大きく図示している。
【００５５】
対象部材１０を溶接する際には、第１レーザビームＢ１、第２レーザビームＢ２を溶接の進行方向１３に移動させながら溶接を行う。このとき、上板１０ｂの上方側から第１レーザビームＢ１、第２レーザビームＢ２を照射して、第１レーザビームＢ１によりキーホール１４を形成すると共に、第２レーザビームＢ２によりキーホール１４の周囲に溶融池１６を形成している。本実施例においては、第１レーザビームＢ１を、進行方向１３と同じ方向のウィービング方向９に、所定周期でウィービング動作しているため、図４（ａ）の実線で示すキーホール１４のように、実質的なキーホール１４の径を拡大すると共に安定的に開口することが可能となる。参考のため、ウィービングが無い状態を点線のキーホール１５として図示している。
【００５６】
この状況を更に詳細に説明すると、例えば、図４（ｂ）に示すように、溶接の進行に伴い、第１レーザビームＢ１ａの照射時のある瞬間に、従来と同様な気泡１７がキーホール１５ａの下方側に形成されたとしても、図４（ｃ）に示すように、次の瞬間には、ウィービング動作により後方側へ移動した第１レーザビームＢ１ｂの照射と共にキーホール１５ｂも後方側へ移動して、形成された気泡１７がキーホール１５ｂに吸収されることになる。つまり、ウィービング動作により移動したキーホールにより、気泡１７が強制的に吸収（排除）されて、進行方向１３の後方に気泡１７を残留させることが無いようにしている。特に、前述したように、重ね溶接においては、ギャップ１０ｃの存在により、その近傍において、キーホールが不安定となり、気泡１７が残留して、ポロシティとなることが多いが、本実施例のように、第１レーザビームＢ１をウィービングさせることにより、気泡の残留を防止し、その結果、ポロシティの生成を防止することができる。
【００５７】
図５は、図４の状況を実際に確認するため、溶接時におけるキーホールの形成状況を、時間を追ってＸ線により観測した断面写真である。なお、（１）→（２）→（３）は従来法で行ったものあり、（４）→（５）→（６）は、本発明の方法で行ったものである。これらの溶接条件は、総レーザパワー（第１レーザビームＢ１と第２レーザビームＢ２の出力の和）を５ｋＷ、溶接の進行速度を０．４ｍ／分、対象部材を１枚の平板のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、シールドガスをアルゴン（Ａｒ）としており、ウィービング条件を、その周波数を６０Ｈｚ、その量を０．５ｍｍとしており、ウィービングの有無以外は同条件で溶接を行っている。
【００５８】
図５の（１）→（２）→（３）に示すように、従来法においては、溶接時におけるキーホールの進行（溶接の進行）に伴い、気泡が形成されると共に進行方向後方側に残留されて、ポロシティとなる様子がわかる。これに対して、本発明の方法では、図５の（４）→（５）→（６）に示すように、溶接時におけるキーホールの進行に伴い、ある瞬間、気泡が形成されてはいるが、次の瞬間には、進行方向後方側に残された気泡が、ウィービングにより後方に移動したキーホールに再び吸収されて、気泡として残留することはなく、ポロシティの生成が防止できることがわかる。
【００５９】
本発明の効果を、重ね溶接において確認するため、放射線透過（ＲＴ：Radiography Test）検査により、Ｘ線等を用いて内部欠陥を検査したものが図６である。ここでも、従来法との比較を行っている。なお、ここでの溶接条件は、総レーザパワーを４ｋＷ、溶接の進行速度を４ｍ／分、対象部材を厚さ２ｍｍのアルミニウム（Ａ６０６１）の平板を２枚重ねたものとしており、ウィービング条件を、その周波数を８０Ｈｚ、回転ミラー４の回転角度を±０．６°としており、ウィービングの有無以外は同条件で溶接を行っている。
【００６０】
図６に示す断面マクロ（１）及びＲＴ検査結果（２）からわかるように、従来法の溶接では、多数のポロシティが形成されている。特に、従来法では、上板が２ｍｍ以上の厚さなると、より顕著に発生していた。これに対して、図６に示す断面マクロ（３）及びＲＴ検査結果（４）からわかるように、本発明の方法では、ポロシティが全く生成されていないことがわかり、本発明の有効性が確認できた。なお、図６に示すＲＴ検査結果（４）には、溶接部分がわかるように、点線を付してある。
【００６１】
このように、本発明においては、上述したような制御下でレーザ加工を行うことにより、溶込み深さを維持しつつ、実質的なキーホール径を拡大することができ、その結果、キーホールの不安定崩壊を抑制して、ポロシティの残留による溶接欠陥の発生を防止することができる。又、本発明は、対象部材を、重ね合わせた部材（例えば、図４に示す下板１０ａ、上板１０ｂ）とする場合に、特に有用となる。
【００６２】
なお、本実施例において、第１レーザビームＢ１のウィービング方向９は、レーザ加工の進行方向１３と同じ方向としているが、更に、レーザ加工の進行方向１３と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加するようにしてもよい（第２周期移動手段）。例えば、固定ミラー５を回転ミラー４とは異なる方向の回動軸を持つ回転ミラーに変更することにより、第１レーザビームＢ１のウィービング方向を２次元方向にウィービング動作するようにしてもよい。この場合、制御が複雑になるが、第１レーザビームＢ１のウィービングの軌跡を円状、楕円状とすることもできる。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。
【実施例２】
【００６３】
図７は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。なお、図７においては、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６４】
図７に示すように、本実施例のレーザ加工装置２１は、第２レーザビームＢ２の光学系は上記実施例１（図１）と同等の構成であるが、第１レーザビームＢ１の光学系としては、第１レーザビームＢ１を射出する第１レーザ光源２と、射出された第１レーザビームＢ１を平行光線にするコリメートレンズ３と、第１レーザビームＢ１を反射すると共に、図示しない移動装置等により所定周期で平行移動（スライド）することにより、第１レーザビームＢ１の光路を所定周期で平行移動する平行移動ミラー２２（第１周期移動手段）と、第１レーザビームＢ１を反射する固定ミラー５と、第１レーザビームＢ１を反射し、第２レーザビームＢ２を透過するダイクロイックミラー６と、平行光線の第１レーザビームＢ１を集光する集光レンズ７を有している。
【００６５】
従って、第１レーザ光源２から射出された第１レーザビームＢ１は、コリメートレンズ３により平行光線とされ、平行移動ミラー２２を平行移動方向２３に所定周期で平行移動させることにより光路が所定周期で平行移動され、固定ミラー５によりダイクロイックミラー６側へ導かれ、ダイクロイックミラー６により反射される際、第２レーザビームＢ２と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１がウィービング方向２４に所定周期でウィービング（周期移動）されながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。
【００６６】
実施例１と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向２４をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。
【００６７】
なお、第１レーザビームＢ１のウィービング方向２４は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加するようにしてもよい（第２周期移動手段）。例えば、平行移動ミラー２２とは異なる方向（例えば、平行移動方向２３に垂直な方向）に平行移動する他の平行移動ミラーを設けることにより、第１レーザビームＢ１のウィービング方向を２次元方向（例えば、円状、楕円状）にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。
【実施例３】
【００６８】
図８は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。なお、図８においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６９】
図８に示すように、本実施例のレーザ加工装置３１は、第２レーザビームＢ２の光学系は上記実施例１（図１）と同等の構成であるが、第１レーザビームＢ１の光学系として、第１レーザビームＢ１を射出すると共に、入射平面上での入射位置を所定周期で平行移動させる平行移動手段（第１周期移動手段）を有する第１レーザ光源３２と、射出された第１レーザビームＢ１を平行光線にするコリメートレンズ３と、第１レーザビームＢ１を反射する固定ミラー３３と、第１レーザビームＢ１を反射する固定ミラー５と、第１レーザビームＢ１を反射し、第２レーザビームＢ２を透過するダイクロイックミラー６と、平行光線の第１レーザビームＢ１を集光する集光レンズ７を有している。例えば、第１レーザビームＢ１の入射位置を移動する際、第１レーザ光源３２が光ファイバを用いてレーザ加工装置３１と接続されている場合には、光ファイバの接続位置を平行移動方向３４に移動すればよい。なお、第１レーザ光源３２のレーザ光源部分の構成は、実施例１で説明した第１レーザ光源２と同等のものでよい。
【００７０】
従って、第１レーザ光源３２から射出された第１レーザビームＢ１は、その入射位置を平行移動方向３４に所定周期で平行移動させることにより光路が所定周期で平行移動され、コリメートレンズ３により平行光線とされ、固定ミラー３３及び固定ミラー５によりダイクロイックミラー６側へ導かれ、ダイクロイックミラー６により反射される際、第２レーザビームＢ２と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１がウィービング方向３５に所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。
【００７１】
実施例１と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向３５をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。
【００７２】
なお、第１レーザビームＢ１のウィービング方向３５は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい（第２周期移動手段）。例えば、第１レーザビームＢ１の入射位置を平行移動方向３４とは異なる方向（例えば、平行移動方向３４に垂直な方向）に移動することにより、第１レーザビームＢ１のウィービング方向を２次元方向（例えば、円状、楕円状）にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。
【実施例４】
【００７３】
図９は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例１（図１）の変形例に相当する。なお、図９においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７４】
本実施例のレーザ加工装置４１は、実施例１（図１）に示したレーザ加工装置１では、第１レーザビームＢ１のみをウィービングする構成であったのに対して、第２レーザビームＢ２もウィービングする構成としたものである。
【００７５】
具体的には、本実施例のレーザ加工装置４１は、第１レーザビームＢ１の光学系は上記実施例１（図１）と同等の構成であるが、第１レーザビームＢ１とは波長が異なる第２レーザビームＢ２の光学系として、第２レーザビームＢ２を射出する第２レーザ光源１１と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ１２と、第２レーザビームＢ２を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第２レーザビームＢ２の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー４２（第３周期移動手段）と、第２レーザビームＢ２は透過し、第１レーザビームＢ１を反射するダイクロイックミラー６と、平行光線の第２レーザビームＢ２を集光する集光レンズ７を有している。
【００７６】
従って、第２レーザ光源１１から射出された第２レーザビームＢ２は、コリメートレンズ１２により平行光線とされ、回転ミラー４２を回動方向４３に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、ダイクロイックミラー６を透過する際、第１レーザビームＢ１と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１はウィービング方向９に、第２レーザビームＢ２はウィービング方向４４に、所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置４１は、第１レーザビームＢ１の光学系及び第２レーザビームＢ２の光学系の各々に、ウィービング機能を有する構成である。
【００７７】
実施例１と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向９、４４をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。又、第２レーザビームＢ２は、第１レーザビームＢ１のウィービングと同期してウィービング動作することが望ましく、第２レーザビームＢ２のウィービング量は、第１レーザビームＢ１のウィービング量に比例した量としている。
【００７８】
なお、第２レーザビームＢ２のウィービング方向４４は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい（第４周期移動手段）。例えば、回転ミラー４２とは異なる方向の回動軸を持つ回転ミラーを追加することにより、第２レーザビームＢ２のウィービング方向を２次元方向（例えば、円状、楕円状）にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。
【実施例５】
【００７９】
図１０は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例２（図７）の変形例に相当する。なお、図１０においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８０】
本実施例のレーザ加工装置５１は、実施例２（図７）に示したレーザ加工装置２１では、第１レーザビームＢ１のみをウィービングする構成であったのに対して、第２レーザビームＢ２もウィービングする構成としたものである。
【００８１】
具体的には、本実施例のレーザ加工装置５１は、第１レーザビームＢ１の光学系は上記実施例１（図１）と同等の構成であるが、第１レーザビームＢ１とは波長が異なる第２レーザビームＢ２の光学系として、第２レーザビームＢ２を射出する第２レーザ光源１１と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ１２と、第２レーザビームＢ２を反射すると共に、図示しない移動装置等により所定周期で平行移動（スライド）することにより、第２レーザビームＢ２の光路を所定周期で平行移動する平行移動ミラー５２（第３周期移動手段）と、第２レーザビームＢ２は透過し、第１レーザビームＢ１を反射するダイクロイックミラー６と、平行光線の第２レーザビームＢ２を集光する集光レンズ７とを有している。
【００８２】
従って、第２レーザ光源１１から射出された第２レーザビームＢ２は、コリメートレンズ１２により平行光線とされ、平行移動ミラー５２を平行移動方向５３に所定周期で平行移動させることにより光路が所定周期で平行移動され、ダイクロイックミラー６を透過する際、第１レーザビームＢ１と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１はウィービング方向２４に、第２レーザビームＢ２はウィービング方向５４に、所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置５１は、第１レーザビームＢ１の光学系及び第２レーザビームＢ２の光学系の各々に、ウィービング機能を有する構成である。
【００８３】
実施例１と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向２４、５４をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。又、第２レーザビームＢ２は、第１レーザビームＢ１のウィービングと同期してウィービング動作することが望ましく、第２レーザビームＢ２のウィービング量は、第１レーザビームＢ１のウィービング量に比例した量としている。
【００８４】
なお、第２レーザビームＢ２のウィービング方向５４は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい（第４周期移動手段）。例えば、平行移動ミラー５２とは異なる方向（例えば、平行移動方向５３に垂直な方向）に平行移動する他の平行移動ミラーを設けることにより、第２レーザビームＢ２のウィービング方向を２次元方向（例えば、円状、楕円状）にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状の加工に対応することができる。
【実施例６】
【００８５】
図１１は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例３（図８）の変形例に相当する。なお、図１１においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８６】
本実施例のレーザ加工装置６１は、実施例３（図８）に示したレーザ加工装置３１では、第１レーザビームＢ１のみをウィービングする構成であったのに対して、第２レーザビームＢ２もウィービングする構成としたものである。
【００８７】
具体的には、本実施例のレーザ加工装置６１は、第１レーザビームＢ１の光学系は上記実施例１（図１）と同等の構成であるが、第１レーザビームＢ１とは波長が異なる第２レーザビームＢ２の光学系として、第２レーザビームＢ２を射出すると共に、入射平面上での入射位置を所定周期で平行移動させる平行移動手段（第３周期移動手段）を有する第２レーザ光源６２と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ１２と、第２レーザビームＢ２は透過し、第１レーザビームＢ１を反射するダイクロイックミラー６と、平行光線の第２レーザビームＢ２を集光する集光レンズ７を有している。例えば、第２レーザビームＢ２の入射位置を移動する際、第２レーザ光源６２が光ファイバを用いてレーザ加工装置６１と接続されている場合には、光ファイバの接続位置を平行移動方向６３に移動すればよい。なお、第２レーザ光源６２のレーザ光源部分の構成は、実施例１で説明した第２レーザ光源１１と同等のものでよい。
【００８８】
従って、第２レーザ光源６２から射出された第２レーザビームＢ２は、その入射位置を平行移動方向６３に所定周期で平行移動させることにより光路がウィービングされ、コリメートレンズ１２により平行光線とされ、ダイクロイックミラー６を透過し、第１レーザビームＢ１と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１はウィービング方向３５に、第２レーザビームＢ２はウィービング方向６４に、所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置６１は、第１レーザビームＢ１の光学系及び第２レーザビームＢ２の光学系の各々に、ウィービング機能を有する構成である。
【００８９】
実施例１と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向３５、６４をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。又、第２レーザビームＢ２は、第１レーザビームＢ１のウィービングと同期してウィービング動作することが望ましく、第２レーザビームＢ２のウィービング量は、第１レーザビームＢ１のウィービング量に比例した量としている。
【００９０】
なお、第２レーザビームＢ２のウィービング方向６４は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい（第４周期移動手段）。例えば、第２レーザビームＢ２の射出位置を平行移動方向６３とは異なる方向（例えば、平行移動方向６３に垂直な方向）に移動することにより、第２レーザビームＢ２のウィービング方向を２次元方向（例えば、円状、楕円状）にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状の加工に対応することができる。
【実施例７】
【００９１】
図１２は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例４（図９）の変形例に相当する。なお、図１２においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９２】
本実施例のレーザ加工装置７１は、実施例４（図９）に示したレーザ加工装置４１では、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を一軸方向にウィービングする構成であったのに対して、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を二軸方向に独立してウィービング動作する構成としたものである。なお、本実施例では、各光学系（第１レーザビームＢ１の光学系、第２レーザビームＢ２の光学系）に回転ミラーを２つ設けた構成であるが、更に多くの回転ミラーを設けても、本発明に係るウィービング動作は可能である。
【００９３】
本実施例のレーザ加工装置７１は、具体的には、図１２に示すように、第１レーザビームＢ１の光学系として、第１レーザビームＢ１を射出する第１レーザ光源２と、射出された第１レーザビームＢ１を平行光線にするコリメートレンズ（図示省略）と、第１レーザビームＢ１を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第１レーザビームＢ１の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー４と、第１レーザビームＢ１を反射し、第２レーザビームＢ２を透過すると共に、回転ミラー４とは異なる方向に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第１レーザビームＢ１の反射角度を所定周期で変更する回転ダイクロイックミラー７２と、平行光線の第１レーザビームＢ１を集光する集光レンズ７を有している。なお、回転ダイクロイックミラー７２は、回転可能である以外、実施例１で説明したダイクロイックミラー６と同等のものでよい。
【００９４】
又、本実施例のレーザ加工装置７１は、第１レーザビームＢ１とは波長が異なる第２レーザビームＢ２の光学系として、第２レーザビームＢ２を射出する第２レーザ光源１１と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ（図示省略）と、第２レーザビームＢ２を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第２レーザビームＢ２の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー４２と、第２レーザビームＢ２を反射すると共に、回転ミラー４２とは異なる方向に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第２レーザビームＢ２の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー７４と、第２レーザビームＢ２は透過し、第１レーザビームＢ１を反射する回転ダイクロイックミラー７２と、平行光線の第２レーザビームＢ２を集光する集光レンズ７を有している。
【００９５】
従って、第１レーザ光源２から射出された第１レーザビームＢ１は、コリメートレンズにより平行光線とされ、回転ミラー４を回動方向８に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、更に、回転ダイクロイックミラー７２を回動方向７３に所定周期で回動させることにより、反射角度が所定周期で変更されて反射されると共に、回転ダイクロイックミラー７２において、回転ダイクロイックミラー７２を透過する第２レーザビームＢ２と重畳される。又、第２レーザ光源１１から射出された第２レーザビームＢ２は、コリメートレンズにより平行光線とされ、回転ミラー４２を所定周期で回動方向４３に回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、回転ミラー７４を回動方向７５に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、回転ダイクロイックミラー７２を透過して、第１レーザビームＢ１と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光され、所定方向に所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置７１は、第１レーザビームＢ１の光学系及び第２レーザビームＢ２の光学系の各々に、複数軸で回動可能なウィービング機能を有する構成である。
【００９６】
なお、回転ミラー４又は回転ダイクロイックミラー７２のいずれか一方は、重畳された第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向にウィービングさせるものであることが望ましい。又、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、同期してウィービング動作することが望ましい。
【００９７】
本実施例のレーザ加工装置７１の場合、２つの光学系のミラーを各々独立して制御する必要があるが、最終段の回転ミラーとなる回転ダイクロイックミラー７２の大きさを比較的小さくすることができる。
【実施例８】
【００９８】
図１４は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。なお、図１４においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９９】
本実施例のレーザ加工装置８１は、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を重畳した後に、複数の回転ミラー８２、８３により、重畳した第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を同時にウィービング動作する構成としたものである。なお、本実施例では、回転ミラーを２つ設けた構成であるが、回転ミラーは少なくとも１つあればよく、又、３つ以上としても、本発明に係るウィービング動作は可能である。
【０１００】
本実施例のレーザ加工装置８１は、具体的には、図１４に示すように、第１レーザビームＢ１のみの光学系として、第１レーザビームＢ１を射出する第１レーザ光源２と、射出された第１レーザビームＢ１を平行光線にするコリメートレンズ３と、第１レーザビームＢ１を反射する固定ミラー５とを有し、又、第１レーザビームＢ１とは波長が異なる第２レーザビームＢ２のみの光学系として、第２レーザビームＢ２を射出する第２レーザ光源１１と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ１２とを有する。
【０１０１】
更に、本実施例のレーザ加工装置８１は、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２共通の光学系として、第１レーザビームＢ１を反射し、第２レーザビームＢ２を透過するダイクロイックミラー６と、ダイクロイックミラー６において重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー８２（第５周期移動手段）と、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を反射すると共に、回転ミラー８２とは異なる方向に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー８３（第６周期移動手段）と、平行光線の第１レーザビームＢ１を集光する集光レンズ７を有している。
【０１０２】
従って、第１レーザ光源２から射出された第１レーザビームＢ１は、コリメートレンズ３により平行光線とされ、固定ミラー５で反射されて、ダイクロイックミラー６へ導かれ、又、第２レーザ光源１１から射出された第２レーザビームＢ２は、コリメートレンズ１２により平行光線とされて、ダイクロイックミラー６へ導かれ、ダイクロイックミラー６において、第１レーザビームＢ１と第２レーザビームＢ２が重畳されることとなる。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、回転ミラー８３を回動方向８４に所定周期で回動させることにより、その反射角度が所定周期で変更され、更に、回転ミラー８３を回動方向８４と異なる回動方向８５に所定周期で回動させることにより、その反射角度が所定周期で変更された後、集光レンズ７により集光され、その結果、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置が、所定方向に所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。
【０１０３】
つまり、本実施例のレーザ加工装置８１は、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を重畳した後の共通の光学系に、複数軸で回動可能なウィービング機能を有する構成である。従って、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を、１対の回転ミラー８２、８３のみの制御でウィービング動作が可能となる。なお、回転ミラー８２、８３は、重畳した第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を反射する必要があることから、広範囲の波長を反射可能なミラーを用いる。
【０１０４】
なお、回転ミラー８２又は回転ミラー８３のいずれか一方は、重畳された第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向にウィービングさせるものであることが望ましい。
【０１０５】
又、図１４に示す１対の回転ミラー８２、８３は、ウィービング量によっては、１対の回転ミラーの後段側の面積を大きく取る必要がある（図１５（ａ）参照）。そこで、対象部材１０に近い方の回転ミラー８３に替えて、図１５（ｂ）に示すように、半円柱形状の凸側のシリンドリカル面をミラー面とするシリンドルカルミラー９１を用いてウィービング動作を行うようにしてもよい。シリンドルカルミラー９１を用いると、シリンドルカルミラー９１の角度を少し変更しても、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の反射角度を大きく変更することができるため、シリンドルカルミラー９１の寸法を小さくすることができる。その結果、高速周期のウィービング動作が容易となると共に、回動駆動のためのモータの小型化、更には、レーザ加工装置全体の小型化が可能となる。
又、前述の図１２において、回転駆動するミラーは、駆動量が大きい場合、振幅（回転量）が大きくなり、特に、高周波数領域で使用すると、能力の高い駆動モータが必要となる上、振動しやすくなり、望ましくない。そこで、図１３に示すように、ウィービング光学系の後段側に、上記シリンドリカルミラー９１を設置することにより、少ない振幅で大きく駆動することが可能となる。なお、図１３に示す構成は、シリンドリカルミラー９１以外は、図１２に示す構成と同じである。
【０１０６】
同じく、対象部材１０に近い方の回転ミラー８３に替えて、図１６に示すように、環状形状の凸側のトロイダル面をミラー面とするトロイダルミラー９２を用いてウィービング動作を行うようにしてもよい。トロイダルミラー９２を用いる場合も、トロイダルミラー９２の角度を少し変更しても、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の反射角度を大きく変更することができるため、トロイダルミラー９２の寸法を小さくすることができる。その結果、高速周期のウィービング動作が容易となると共に、回動駆動のためのモータの小型化、更には、レーザ加工装置全体の小型化が可能となる。
又、前述の図１４に示すウィービング光学系の後段側に、上記トロイダルミラー９２を設置することにより、より広いエリアを容易にスキャン可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、重ね溶接に適用して好適なものであるが、重ね溶接だけでなく、通常の溶接に適用しても溶接欠陥の発生を防止できるものであり、更に、他のレーザ加工、例えば、肉盛り等の加工に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の一例（実施例１）を説明する概略図である。
【図２】本発明に係るレーザ加工装置におけるウィービング動作を説明する図である。
【図３】本発明に係るレーザ加工装置において、ウィービング量に対するポロシティの発生個数及び溶込み深さを説明するグラフである。
【図４】本発明に係るレーザ加工装置において、ウィービング動作によるキーホールの形成状況を説明する図である。
【図５】ウィービング動作の有無におけるキーホール及びポロシティの形成状況を示すＸ線写真である。
【図６】ウィービング動作の有無における溶接欠陥の状況を示すＸ線写真である。
【図７】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例２）を説明する概略図である。
【図８】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例３）を説明する概略図である。
【図９】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例４）を説明する概略図である。
【図１０】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例５）を説明する概略図である。
【図１１】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例６）を説明する概略図である。
【図１２】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例７）を説明する概略図である。
【図１３】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例７の変形例）を説明する概略図である。
【図１４】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例８）を説明する概略図である。
【図１５】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例８の第１変形例）を説明する概略図である。
【図１６】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例８の第２変形例）を説明する概略図である。
【図１７】レーザによる重ね溶接において、溶接欠陥が発生する原因を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１ レーザ加工装置
２、３２ 第１レーザ光源
３、１２ コリメートレンズ
４、４２、７４、８２、８３ 回転ミラー
５、３３ 固定ミラー
６ ダイクロイックミラー
７ 集光レンズ
１０ 対象部材
１０ａ 下板
１０ｂ 上板
１０ｃ ギャップ
１１、６２ 第２レーザ光源
１４、１５、１５ａ、１５ｂ キーホール
１６ 溶融池
１７ 気泡
２２、５２ 平行移動ミラー
７２ 回転ダイクロイックミラー
９１ シリンドリカラミラー
９２ トロイダルミラー
Ｂ１ 第１レーザビーム
Ｂ２ 第２レーザビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関し、例えば、レーザビームを用いて溶接等の熱加工を行う場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工は、レンズ等を用いてレーザビームを集光することにより、高いエネルギ密度の熱源とし、レーザビームを集光した状態で金属等の母材に照射することにより、母材を溶融させて、溶接、切断、肉盛り、表面処理等の加工を行うものである。
【０００３】
例えば、レーザビームによる溶接（レーザ溶接）を行う際には、母材の開先部分に対して、集光されたレーザビームを一定速度で移動させながら連続的に照射して行う。このとき、母材の開先部分が瞬間的に溶融、蒸発され、その蒸発の反力により、母材の表面から内部まで一貫するキーホールが形成される。そして、キーホールの周囲には溶融金属からなる溶融池が形成され、キーホールの進行方向と逆方向の溶融池の溶融金属が冷却されて凝固して、溶接が行われることになる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１１５１９号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、レーザ溶接では、集光して高エネルギ化したレーザビームを移動しながら母材へ照射することにより、形成したキーホールを移動させて溶接を行っている。この際、キーホールの生成、移動に伴い、ポロシティ（又はブローホール）と呼ばれる気泡状の空洞が取り残され、溶接欠陥となる問題があった。
【０００６】
具体的には、レーザビームの移動に伴い、キーホールとして形成された穴も移動するが、キーホールの先端部付近では、キーホールの中の雰囲気ガスを巻き込み易く、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固し、溶接欠陥となることがあった。又、レーザビームの移動に伴い、キーホールの中間部の形状が真直な形状ではなく、くびれた形状となり、キーホール中の雰囲気ガスを巻き込み易い状態となって、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固して、溶接欠陥となることもあった。更に、溶融池の溶融金属の対流により、レーザビームの移動に伴い、キーホールの開口部を塞ぐように溶融金属が覆い被さり、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固して、溶接欠陥となることもあった。このように、レーザ溶接を行う際、キーホールの形状が不安定になると、レーザ溶接を行った後の金属中には、ポロシティと呼ばれる気泡状の空洞が取り残され、これが溶接欠陥の要因となっていた。
【０００７】
このように、レーザ溶接においては、キーホールの不安定崩壊に起因する欠陥（ポロシティ）を防止する方法が求められていた。このような問題に対する解決方法１つとして、本願の発明者等は、既に出願した特願２００５−０８５３１９において、レーザ溶接の際、複数の波長のレーザビームを組み合わせると共にレーザビーム径を１ｍｍ以下に小さくすることにより、欠陥抑制効果が得られることを確認している。ところが、レーザビーム径を小さくしすぎると、溶込み深さが浅くなり、溶接時の効率が低下するという問題が発生していた。つまり、溶込み深さと欠陥抑制を両立させる方法はなく、深い溶込みが得られるレーザビーム径においても、溶接欠陥を防止する方法が求められていた。
【０００８】
更には、レーザ溶接により、重ね溶接を行う際には、別の原因により、キーホールの形状が不安定になり、レーザ溶接を行った後の金属中にポロシティが取り残されて、溶接欠陥となっていた。この原因を、図１７を参照して説明する。
【０００９】
図１７（ａ）に示すように、レーザ溶接により、重ね溶接を行う際には、母材となる下板と上板を重ね合わせ、母材の開先部分に対して、集光されたレーザビームを矢印方向に一定速度で移動させながら連続的に照射する。このとき、母材の開先部分が瞬間的に溶融、蒸発され、上板の表面から下板の方まで一貫するキーホールを形成することができ、キーホールの周囲に溶融金属からなる溶融池を形成することができる。従って、キーホールの進行に伴い、キーホールの進行方向と逆方向における溶融池の溶融金属が冷却されて溶接金属として凝固し、それにより、下板と上板とが溶接されることになる。
【００１０】
ところが、重ね溶接を行う場合には、下板と上板と間にギャップ（隙間）が存在し、ギャップの境界面においては、キーホールの維持が困難で、くびれた形状となり易い状況であった（図１７（ａ）、（ｂ）参照。なお、理解しやすくするため、ギャップの厚さを誇張して大きく図示している。）。具体的には、重ね溶接の際には、下板と上板の完全な密着は不可能であり、そのため、下板と上板と間にギャップが生じ、上板を貫通したレーザビームにより再形成される下板側のキーホールは、その安定開口が難しく、境界面近傍におけるキーホールの不安定化は避けることができない状況であった。このような状況では、くびれた部分より先の部分において、キーホール中の雰囲気ガスを巻き込み易く、その結果、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固してしまい、ポロシティ、つまり、溶接欠陥が発生していた（図１７（ｃ））。重ね溶接の場合、特に、上板が２ｍｍ以上の厚さになると、この溶接欠陥がより顕著に発生しており、より厚い厚さの板厚であっても、つまり、より深い溶け込み深さが要求され、かつ、より溶接欠陥が発生し易い状況であっても、溶込み深さを確保して、溶接欠陥を防止する方法が求められていた。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、深い溶け込み深さが要求され、かつ、溶接欠陥が発生し易い条件においても、溶込み深さと溶接欠陥の防止を両立させることができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法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】
【００１２】
上記課題を解決する第１の発明に係るレーザ加工装置は、
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームを射出する第１レーザ光源と、
前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームを射出する第２レーザ光源と、
前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとする第１周期移動手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第２の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第２周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第３の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１又は第２の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させる第３周期移動手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第４の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第３の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第４周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第５の発明に係るレーザ加工装置は、
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームを射出する第１レーザ光源と、
前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームを射出する第２レーザ光源と、
前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとする第５周期移動手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第６の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第５の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第６周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第７の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第６の発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第５周期移動手段又は前記第６周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のシリンドリカル面を用いたシリンドリカルミラーとしたことを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決する第８の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第６の発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第５周期移動手段又は前記第６周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のトロイダル面を用いたトロイダルミラーとしたことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決する第９の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１乃至第８のいずれかの発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段、前記第５周期移動手段、又は、前記第６周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する回転ミラーとしたことを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する第１０の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１乃至第９のいずれかの発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段、前記第５周期移動手段、又は、前記第６周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの光路を周期的に平行移動する平行移動ミラーとしたことを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決する第１１の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１乃至第１０のいずれかの発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザ光源又は前記第２レーザ光源、若しくは、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動する平行移動手段としたことを特徴とする。
【００２３】
上記課題を解決する第１２の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第１乃至第１１の発明のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とする。
【００２４】
上記課題を解決する第１３の発明に係るレーザ加工方法は、
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームと、前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光し、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとすることを特徴とする。
【００２５】
上記課題を解決する第１４の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とする。
【００２６】
上記課題を解決する第１５の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３又は第１４の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させることを特徴とする。
【００２７】
上記課題を解決する第１６の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１５の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とする。
【００２８】
上記課題を解決する第１７の発明に係るレーザ加工方法は、
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームと、前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光し、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとすることを特徴とする。
【００２９】
上記課題を解決する第１８の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１７の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とする。
【００３０】
上記課題を解決する第１９の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１８の発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のシリンドリカル面のシリンドリカルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とする。
【００３１】
上記課題を解決する第２０の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１８の発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のトロイダル面のトロイダルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とする。
【００３２】
上記課題を解決する第２１の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３乃至第２０のいずれかの発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、回転ミラーを用い、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とする。
【００３３】
上記課題を解決する第２２の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３乃至第２１のいずれかの発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、平行移動ミラーを用い、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの光路を周期的に平行移動することにより行うことを特徴とする。
【００３４】
上記課題を解決する第２３の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３乃至第２２のいずれかの発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、前記第１レーザ光源又は前記第２レーザ光源、若しくは、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動することにより行うことを特徴とする。
【００３５】
上記課題を解決する第２４の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第１３乃至第２３の発明のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、レーザ加工の進行方向と同じ方向に、少なくとも、キーホールを形成する第１レーザビームを所定周期、所定量で周期振動させながら照射するので、溶接欠陥が発生し易い条件、例えば、重ね溶接等を行う場合であっても、実質的なキーホール径を拡大することにより、キーホールの不安定崩壊に起因する溶接欠陥を防止することができ、大きな溶込み深さを確保すると共に溶接欠陥の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して、本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法の実施形態のいくつかを説明する。
【実施例１】
【００３８】
図１は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の一例を示す概略図である。なお、本発明に係るレーザ加工装置において、実際の光学系の構成は複雑なものであるが、本実施例を示す図１を含め、後述する他の実施例を示す図面においても、その構成を簡略化して、模式的に図示する。
【００３９】
本実施例のレーザ加工装置１は、図１に示すように、第１レーザビームＢ１の光学系として、１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームＢ１を射出する第１レーザ光源２と、射出された第１レーザビームＢ１を平行光線にするコリメートレンズ３と、第１レーザビームＢ１を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第１レーザビームＢ１の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー４（第１周期移動手段）と、第１レーザビームＢ１を反射する固定ミラー５と、第１レーザビームＢ１を反射すると共に後述の第２レーザビームＢ２を透過して、第１レーザビームＢ１と第２レーザビームＢ２を重畳するダイクロイックミラー６（重畳手段）と、平行光線の第１レーザビームＢ１を集光する集光レンズ７（集光手段）を有している。
【００４０】
更に、本実施例のレーザ加工装置１は、第２レーザビームＢ２の光学系として、第１レーザビームＢ１とは波長が異なり、１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第２レーザビームＢ２を射出する第２レーザ光源１１と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ１２と、第２レーザビームＢ２を透過すると共に上記第１レーザビームＢ１を反射するダイクロイックミラー６と、平行光線の第２レーザビームＢ２を集光する集光レンズ７を有している。
【００４１】
従って、第１レーザ光源２から射出された第１レーザビームＢ１は、コリメートレンズ３により平行光線とされ、回転ミラー４を回動方向８に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、固定ミラー５によりダイクロイックミラー６側へ導かれ、ダイクロイックミラー６により反射される際、第２レーザビームＢ２と重畳される。又、第２レーザ光源１１から射出された第２レーザビームＢ２は、コリメートレンズ１２により平行光線とされ、ダイクロイックミラー６を透過する際、第１レーザビームＢ１と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１がウィービング方向９に所定周期でウィービング（周期移動）されながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。
【００４２】
第１レーザ光源２は、例えば、１つ又は複数のＹＡＧレーザやファイバレーザ等から構成され、直接的に、又は、光ファイバ等を介して間接的にレーザ加工装置１に接続されている。又、第２レーザ光源１１は、例えば、１つ又は複数の半導体レーザ（レーザダイオード等）から構成され、同じく、直接的に、又は、光ファイバ等を介して間接的にレーザ加工装置１に接続されている。
【００４３】
又、第１レーザ光源２から射出される第１レーザビームＢ１は、レーザ加工装置１の中心ビームとなるものであり、溶け込みを促進すべく、針状のキーホールを形成するために照射されるものであり、第２レーザ光源１１から射出される第２レーザビームＢ２は、主に、溶融池の安定化のために照射されるものである。例えば、第１レーザビームＢ１は、１０７０ｎｍの波長としており、又、第２レーザビームＢ２の波長は、第１レーザビームＢ１より短い波長、例えば、８０８ｎｍ、９４０ｎｍ、９８０ｎｍ等の複数の波長を有する構成としている。
【００４４】
又、コリメートレンズ３、１２は、各々独立してズーム動作が可能なように、第１レーザビームＢ１の光軸、第２レーザビームＢ２の光軸に沿って、その位置が移動可能である。集光レンズ７も、第１レーザビームＢ１の集光径、第２レーザビームＢ２の集光径を所望の大きさに調整可能なように、第１レーザビームＢ１の光軸、第２レーザビームＢ２の光軸に沿って、その位置が移動可能である。本発明において、第２レーザビームＢ２の対象部材１０における集光径は、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における集光径より相対的に大きくすることが望ましく、そのような状態になるように、コリメートレンズ３、１２、集光レンズ７等の光学系は適宜に設定されている。
【００４５】
又、ダイクロイックミラー６は、第１レーザビームＢ１と第２レーザビームＢ２を重畳するため、第１レーザビームＢ１を反射し、第２レーザビームＢ２を透過する透過・反射特性を有し、透過・反射特性の遷移域の変化が急峻なものが望ましい。
【００４６】
なお、図示していないが、レーザ加工装置１には、キーホール及び溶融池が形成される対象部材１０の周囲に、アルゴン等のシールドガスを供給するシールドガス供給装置が設けてあり、レーザ加工の際に対象部材１０の酸化を防ぐようにしている。
【００４７】
又、同じく図示していないが、レーザ加工装置１と対象部材１０の相対位置を移動可能な駆動装置も設けてあり、対象部材１０の形状に応じて、その相対位置を移動することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の照射位置を任意の位置に移動し、レーザ加工の進行方向を制御して、対象部材の所望の位置を溶接可能としている。
【００４８】
本実施例においては、上記駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しているが、更に、ウィービング方向９をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。
【００４９】
ここで、図２を用いて、第１レーザビームＢ１のウィービング動作の説明を行う。なお、図２において、実線は、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における集光径を示し、点線は、第２レーザビームＢ２の対象部材１０における集光径を示している。又、図２においては、上方方向をレーザ加工の進行方向としている。
【００５０】
図２に示すように、対象部材１０表面において、第２レーザビームＢ２の集光径は、第１レーザビームＢ１の集光径より大きくなるように設定されており、例えば、第１レーザビームＢ１の集光径は１００〜２００μｍ程度、第２レーザビームＢ２の集光径は７５０μｍ程度としている。
【００５１】
そして、第１レーザビームＢ１と第２レーザビームＢ２は、基準位置（図２における０°参照）において、それらの集光径の中心位置を同軸にして照射され、第１レーザビームＢ１は、その中心位置をウィービング動作の中心位置として、照射位置がウィービングされている。
【００５２】
具体的には、図１に示したレーザ加工装置１における回転ミラー４を、回動方向８に所定周期で回動させることにより、第１レーザビームＢ１の照射位置を、図２上における上下方向（ウィービング方向９）にウィービング動作させている。例えば、回転ミラー４を所定周期で、その角度を±１°の範囲で回動させると、図２に示すように、回転ミラー４の回転角度に応じて、第１レーザビームＢ１の照射位置が移動すると共にその照射形状も変化する。例えば、０°において、第１レーザビームＢ１のビーム形状は、第２レーザビームＢ２のビーム形状に同心の円形状であるが、±０．５°、±１°と角度が大きくなるに従い、ビーム形状は、そのウィービング方向９に長い楕円形状となっている。
【００５３】
本願発明者等の知見によれば、図３の上段のグラフに示すように、形成されたキーホールの開口径に対して、第１レーザビームＢ１のウィービング量を変化させた場合、ポロシティの発生個数に関しては、形成されたキーホールの開口径に対して、所定のウィービング量（下記条件における最適値は４０％）以上であれば、その発生個数を０にすることができる。これは、ウィービング量の下限値を規定する条件であり、対象部材１０の種類、溶接の進行速度、要求される溶込み深さ等に応じて、適宜な条件に設定され、最小値としては５％程度となる。
一方、図３の下段のグラフに示すように、形成されたキーホールの開口径に対して、第１レーザビームＢ１のウィービング量を変化させた場合、レーザビームが形成する溶込み深さに関しては、形成されたキーホールの開口径に対して、所定のウィービング量（同４０％）までは、溶込み深さは微減するに止まり、所定のウィービング量（同４０％）から１００％までは、溶込み深さが徐々に減少し、ウィービング量が１００％を越えると、溶込み深さが大きく減少し、所望の溶込み深さを得難い状況になる。これは、ウィービング量の上限値を規定する条件となる。
つまり、ポロシティ発生の抑制と所望の溶込み深さを両立させるには、第１レーザビームＢ１のウィービング量は、ウィービング停止時において、溶け込み深さが大きくなる条件（例えば、レーザビームの出力、集光径等）の第１レーザビームＢ１により形成されるキーホールの開口部の径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％程度の大きさが最適であった。これは、後述する他の実施例でも同様である。従って、少なくとも、第１レーザビームＢ１による溶込み深さができるだけ大きくなるように、第１レーザビームＢ１の出力、集光径等の条件を設定すると共に、生成されるキーホールの開口径の４０％程度となるように、第１レーザビームＢ１のウィービング量を設定すればよい。又、第１レーザビームＢ１のウィービングの周期（周波数）も、対象部材１０の種類、溶接の進行速度、要求される溶込み深さ等に応じて、適宜な条件に設定される。例えば、対象部材１０をステンレス鋼、溶接の進行速度を０．４ｍ／分とする条件の場合、ウィービングの周波数は、６０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度、ウィービング量は、０．５ｍｍ程度が良好であった。
【００５４】
次に、上記ウィービング動作に伴う作用、効果について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）に示すように、対象部材である下板１０ａと上板１０ｂを重ね溶接する場合、下板１０ａと上板１０ｂの間に生じるギャップ１０ｃは避けることができない。なお、ここでも、理解しやすくするため、ギャップ１０ｃの厚さを誇張して大きく図示している。
【００５５】
対象部材１０を溶接する際には、第１レーザビームＢ１、第２レーザビームＢ２を溶接の進行方向１３に移動させながら溶接を行う。このとき、上板１０ｂの上方側から第１レーザビームＢ１、第２レーザビームＢ２を照射して、第１レーザビームＢ１によりキーホール１４を形成すると共に、第２レーザビームＢ２によりキーホール１４の周囲に溶融池１６を形成している。本実施例においては、第１レーザビームＢ１を、進行方向１３と同じ方向のウィービング方向９に、所定周期でウィービング動作しているため、図４（ａ）の実線で示すキーホール１４のように、実質的なキーホール１４の径を拡大すると共に安定的に開口することが可能となる。参考のため、ウィービングが無い状態を点線のキーホール１５として図示している。
【００５６】
この状況を更に詳細に説明すると、例えば、図４（ｂ）に示すように、溶接の進行に伴い、第１レーザビームＢ１ａの照射時のある瞬間に、従来と同様な気泡１７がキーホール１５ａの下方側に形成されたとしても、図４（ｃ）に示すように、次の瞬間には、ウィービング動作により後方側へ移動した第１レーザビームＢ１ｂの照射と共にキーホール１５ｂも後方側へ移動して、形成された気泡１７がキーホール１５ｂに吸収されることになる。つまり、ウィービング動作により移動したキーホールにより、気泡１７が強制的に吸収（排除）されて、進行方向１３の後方に気泡１７を残留させることが無いようにしている。特に、前述したように、重ね溶接においては、ギャップ１０ｃの存在により、その近傍において、キーホールが不安定となり、気泡１７が残留して、ポロシティとなることが多いが、本実施例のように、第１レーザビームＢ１をウィービングさせることにより、気泡の残留を防止し、その結果、ポロシティの生成を防止することができる。
【００５７】
図５は、図４の状況を実際に確認するため、溶接時におけるキーホールの形成状況を、時間を追ってＸ線により観測した断面写真である。なお、（１）→（２）→（３）は従来法で行ったものあり、（４）→（５）→（６）は、本発明の方法で行ったものである。これらの溶接条件は、総レーザパワー（第１レーザビームＢ１と第２レーザビームＢ２の出力の和）を５ｋＷ、溶接の進行速度を０．４ｍ／分、対象部材を１枚の平板のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、シールドガスをアルゴン（Ａｒ）としており、ウィービング条件を、その周波数を６０Ｈｚ、その量を０．５ｍｍとしており、ウィービングの有無以外は同条件で溶接を行っている。
【００５８】
図５の（１）→（２）→（３）に示すように、従来法においては、溶接時におけるキーホールの進行（溶接の進行）に伴い、気泡が形成されると共に進行方向後方側に残留されて、ポロシティとなる様子がわかる。これに対して、本発明の方法では、図５の（４）→（５）→（６）に示すように、溶接時におけるキーホールの進行に伴い、ある瞬間、気泡が形成されてはいるが、次の瞬間には、進行方向後方側に残された気泡が、ウィービングにより後方に移動したキーホールに再び吸収されて、気泡として残留することはなく、ポロシティの生成が防止できることがわかる。
【００５９】
本発明の効果を、重ね溶接において確認するため、放射線透過（ＲＴ：Radiography Test）検査により、Ｘ線等を用いて内部欠陥を検査したものが図６である。ここでも、従来法との比較を行っている。なお、ここでの溶接条件は、総レーザパワーを４ｋＷ、溶接の進行速度を４ｍ／分、対象部材を厚さ２ｍｍのアルミニウム（Ａ６０６１）の平板を２枚重ねたものとしており、ウィービング条件を、その周波数を８０Ｈｚ、回転ミラー４の回転角度を±０．６°としており、ウィービングの有無以外は同条件で溶接を行っている。
【００６０】
図６に示す断面マクロ（１）及びＲＴ検査結果（２）からわかるように、従来法の溶接では、多数のポロシティが形成されている。特に、従来法では、上板が２ｍｍ以上の厚さなると、より顕著に発生していた。これに対して、図６に示す断面マクロ（３）及びＲＴ検査結果（４）からわかるように、本発明の方法では、ポロシティが全く生成されていないことがわかり、本発明の有効性が確認できた。なお、図６に示すＲＴ検査結果（４）には、溶接部分がわかるように、点線を付してある。
【００６１】
このように、本発明においては、上述したような制御下でレーザ加工を行うことにより、溶込み深さを維持しつつ、実質的なキーホール径を拡大することができ、その結果、キーホールの不安定崩壊を抑制して、ポロシティの残留による溶接欠陥の発生を防止することができる。又、本発明は、対象部材を、重ね合わせた部材（例えば、図４に示す下板１０ａ、上板１０ｂ）とする場合に、特に有用となる。
【００６２】
なお、本実施例において、第１レーザビームＢ１のウィービング方向９は、レーザ加工の進行方向１３と同じ方向としているが、更に、レーザ加工の進行方向１３と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加するようにしてもよい（第２周期移動手段）。例えば、固定ミラー５を回転ミラー４とは異なる方向の回動軸を持つ回転ミラーに変更することにより、第１レーザビームＢ１のウィービング方向を２次元方向にウィービング動作するようにしてもよい。この場合、制御が複雑になるが、第１レーザビームＢ１のウィービングの軌跡を円状、楕円状とすることもできる。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。
【実施例２】
【００６３】
図７は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。なお、図７においては、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６４】
図７に示すように、本実施例のレーザ加工装置２１は、第２レーザビームＢ２の光学系は上記実施例１（図１）と同等の構成であるが、第１レーザビームＢ１の光学系としては、第１レーザビームＢ１を射出する第１レーザ光源２と、射出された第１レーザビームＢ１を平行光線にするコリメートレンズ３と、第１レーザビームＢ１を反射すると共に、図示しない移動装置等により所定周期で平行移動（スライド）することにより、第１レーザビームＢ１の光路を所定周期で平行移動する平行移動ミラー２２（第１周期移動手段）と、第１レーザビームＢ１を反射する固定ミラー５と、第１レーザビームＢ１を反射し、第２レーザビームＢ２を透過するダイクロイックミラー６と、平行光線の第１レーザビームＢ１を集光する集光レンズ７を有している。
【００６５】
従って、第１レーザ光源２から射出された第１レーザビームＢ１は、コリメートレンズ３により平行光線とされ、平行移動ミラー２２を平行移動方向２３に所定周期で平行移動させることにより光路が所定周期で平行移動され、固定ミラー５によりダイクロイックミラー６側へ導かれ、ダイクロイックミラー６により反射される際、第２レーザビームＢ２と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１がウィービング方向２４に所定周期でウィービング（周期移動）されながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。
【００６６】
実施例１と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向２４をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。
【００６７】
なお、第１レーザビームＢ１のウィービング方向２４は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加するようにしてもよい（第２周期移動手段）。例えば、平行移動ミラー２２とは異なる方向（例えば、平行移動方向２３に垂直な方向）に平行移動する他の平行移動ミラーを設けることにより、第１レーザビームＢ１のウィービング方向を２次元方向（例えば、円状、楕円状）にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。
【実施例３】
【００６８】
図８は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。なお、図８においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６９】
図８に示すように、本実施例のレーザ加工装置３１は、第２レーザビームＢ２の光学系は上記実施例１（図１）と同等の構成であるが、第１レーザビームＢ１の光学系として、第１レーザビームＢ１を射出すると共に、入射平面上での入射位置を所定周期で平行移動させる平行移動手段（第１周期移動手段）を有する第１レーザ光源３２と、射出された第１レーザビームＢ１を平行光線にするコリメートレンズ３と、第１レーザビームＢ１を反射する固定ミラー３３と、第１レーザビームＢ１を反射する固定ミラー５と、第１レーザビームＢ１を反射し、第２レーザビームＢ２を透過するダイクロイックミラー６と、平行光線の第１レーザビームＢ１を集光する集光レンズ７を有している。例えば、第１レーザビームＢ１の入射位置を移動する際、第１レーザ光源３２が光ファイバを用いてレーザ加工装置３１と接続されている場合には、光ファイバの接続位置を平行移動方向３４に移動すればよい。なお、第１レーザ光源３２のレーザ光源部分の構成は、実施例１で説明した第１レーザ光源２と同等のものでよい。
【００７０】
従って、第１レーザ光源３２から射出された第１レーザビームＢ１は、その入射位置を平行移動方向３４に所定周期で平行移動させることにより光路が所定周期で平行移動され、コリメートレンズ３により平行光線とされ、固定ミラー３３及び固定ミラー５によりダイクロイックミラー６側へ導かれ、ダイクロイックミラー６により反射される際、第２レーザビームＢ２と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１がウィービング方向３５に所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。
【００７１】
実施例１と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向３５をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。
【００７２】
なお、第１レーザビームＢ１のウィービング方向３５は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい（第２周期移動手段）。例えば、第１レーザビームＢ１の入射位置を平行移動方向３４とは異なる方向（例えば、平行移動方向３４に垂直な方向）に移動することにより、第１レーザビームＢ１のウィービング方向を２次元方向（例えば、円状、楕円状）にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。
【実施例４】
【００７３】
図９は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例１（図１）の変形例に相当する。なお、図９においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７４】
本実施例のレーザ加工装置４１は、実施例１（図１）に示したレーザ加工装置１では、第１レーザビームＢ１のみをウィービングする構成であったのに対して、第２レーザビームＢ２もウィービングする構成としたものである。
【００７５】
具体的には、本実施例のレーザ加工装置４１は、第１レーザビームＢ１の光学系は上記実施例１（図１）と同等の構成であるが、第１レーザビームＢ１とは波長が異なる第２レーザビームＢ２の光学系として、第２レーザビームＢ２を射出する第２レーザ光源１１と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ１２と、第２レーザビームＢ２を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第２レーザビームＢ２の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー４２（第３周期移動手段）と、第２レーザビームＢ２は透過し、第１レーザビームＢ１を反射するダイクロイックミラー６と、平行光線の第２レーザビームＢ２を集光する集光レンズ７を有している。
【００７６】
従って、第２レーザ光源１１から射出された第２レーザビームＢ２は、コリメートレンズ１２により平行光線とされ、回転ミラー４２を回動方向４３に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、ダイクロイックミラー６を透過する際、第１レーザビームＢ１と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１はウィービング方向９に、第２レーザビームＢ２はウィービング方向４４に、所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置４１は、第１レーザビームＢ１の光学系及び第２レーザビームＢ２の光学系の各々に、ウィービング機能を有する構成である。
【００７７】
実施例１と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向９、４４をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。又、第２レーザビームＢ２は、第１レーザビームＢ１のウィービングと同期してウィービング動作することが望ましく、第２レーザビームＢ２のウィービング量は、第１レーザビームＢ１のウィービング量に比例した量としている。
【００７８】
なお、第２レーザビームＢ２のウィービング方向４４は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい（第４周期移動手段）。例えば、回転ミラー４２とは異なる方向の回動軸を持つ回転ミラーを追加することにより、第２レーザビームＢ２のウィービング方向を２次元方向（例えば、円状、楕円状）にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。
【実施例５】
【００７９】
図１０は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例２（図７）の変形例に相当する。なお、図１０においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８０】
本実施例のレーザ加工装置５１は、実施例２（図７）に示したレーザ加工装置２１では、第１レーザビームＢ１のみをウィービングする構成であったのに対して、第２レーザビームＢ２もウィービングする構成としたものである。
【００８１】
具体的には、本実施例のレーザ加工装置５１は、第１レーザビームＢ１の光学系は上記実施例１（図１）と同等の構成であるが、第１レーザビームＢ１とは波長が異なる第２レーザビームＢ２の光学系として、第２レーザビームＢ２を射出する第２レーザ光源１１と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ１２と、第２レーザビームＢ２を反射すると共に、図示しない移動装置等により所定周期で平行移動（スライド）することにより、第２レーザビームＢ２の光路を所定周期で平行移動する平行移動ミラー５２（第３周期移動手段）と、第２レーザビームＢ２は透過し、第１レーザビームＢ１を反射するダイクロイックミラー６と、平行光線の第２レーザビームＢ２を集光する集光レンズ７とを有している。
【００８２】
従って、第２レーザ光源１１から射出された第２レーザビームＢ２は、コリメートレンズ１２により平行光線とされ、平行移動ミラー５２を平行移動方向５３に所定周期で平行移動させることにより光路が所定周期で平行移動され、ダイクロイックミラー６を透過する際、第１レーザビームＢ１と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１はウィービング方向２４に、第２レーザビームＢ２はウィービング方向５４に、所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置５１は、第１レーザビームＢ１の光学系及び第２レーザビームＢ２の光学系の各々に、ウィービング機能を有する構成である。
【００８３】
実施例１と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向２４、５４をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。又、第２レーザビームＢ２は、第１レーザビームＢ１のウィービングと同期してウィービング動作することが望ましく、第２レーザビームＢ２のウィービング量は、第１レーザビームＢ１のウィービング量に比例した量としている。
【００８４】
なお、第２レーザビームＢ２のウィービング方向５４は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい（第４周期移動手段）。例えば、平行移動ミラー５２とは異なる方向（例えば、平行移動方向５３に垂直な方向）に平行移動する他の平行移動ミラーを設けることにより、第２レーザビームＢ２のウィービング方向を２次元方向（例えば、円状、楕円状）にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状の加工に対応することができる。
【実施例６】
【００８５】
図１１は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例３（図８）の変形例に相当する。なお、図１１においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８６】
本実施例のレーザ加工装置６１は、実施例３（図８）に示したレーザ加工装置３１では、第１レーザビームＢ１のみをウィービングする構成であったのに対して、第２レーザビームＢ２もウィービングする構成としたものである。
【００８７】
具体的には、本実施例のレーザ加工装置６１は、第１レーザビームＢ１の光学系は上記実施例１（図１）と同等の構成であるが、第１レーザビームＢ１とは波長が異なる第２レーザビームＢ２の光学系として、第２レーザビームＢ２を射出すると共に、入射平面上での入射位置を所定周期で平行移動させる平行移動手段（第３周期移動手段）を有する第２レーザ光源６２と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ１２と、第２レーザビームＢ２は透過し、第１レーザビームＢ１を反射するダイクロイックミラー６と、平行光線の第２レーザビームＢ２を集光する集光レンズ７を有している。例えば、第２レーザビームＢ２の入射位置を移動する際、第２レーザ光源６２が光ファイバを用いてレーザ加工装置６１と接続されている場合には、光ファイバの接続位置を平行移動方向６３に移動すればよい。なお、第２レーザ光源６２のレーザ光源部分の構成は、実施例１で説明した第２レーザ光源１１と同等のものでよい。
【００８８】
従って、第２レーザ光源６２から射出された第２レーザビームＢ２は、その入射位置を平行移動方向６３に所定周期で平行移動させることにより光路がウィービングされ、コリメートレンズ１２により平行光線とされ、ダイクロイックミラー６を透過し、第１レーザビームＢ１と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光されて、第１レーザビームＢ１はウィービング方向３５に、第２レーザビームＢ２はウィービング方向６４に、所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置６１は、第１レーザビームＢ１の光学系及び第２レーザビームＢ２の光学系の各々に、ウィービング機能を有する構成である。
【００８９】
実施例１と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向３５、６４をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を、直線状（一次元方向）にウィービング動作している。又、第２レーザビームＢ２は、第１レーザビームＢ１のウィービングと同期してウィービング動作することが望ましく、第２レーザビームＢ２のウィービング量は、第１レーザビームＢ１のウィービング量に比例した量としている。
【００９０】
なお、第２レーザビームＢ２のウィービング方向６４は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも１つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい（第４周期移動手段）。例えば、第２レーザビームＢ２の射出位置を平行移動方向６３とは異なる方向（例えば、平行移動方向６３に垂直な方向）に移動することにより、第２レーザビームＢ２のウィービング方向を２次元方向（例えば、円状、楕円状）にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状の加工に対応することができる。
【実施例７】
【００９１】
図１２は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例４（図９）の変形例に相当する。なお、図１２においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９２】
本実施例のレーザ加工装置７１は、実施例４（図９）に示したレーザ加工装置４１では、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を一軸方向にウィービングする構成であったのに対して、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を二軸方向に独立してウィービング動作する構成としたものである。なお、本実施例では、各光学系（第１レーザビームＢ１の光学系、第２レーザビームＢ２の光学系）に回転ミラーを２つ設けた構成であるが、更に多くの回転ミラーを設けても、本発明に係るウィービング動作は可能である。
【００９３】
本実施例のレーザ加工装置７１は、具体的には、図１２に示すように、第１レーザビームＢ１の光学系として、第１レーザビームＢ１を射出する第１レーザ光源２と、射出された第１レーザビームＢ１を平行光線にするコリメートレンズ（図示省略）と、第１レーザビームＢ１を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第１レーザビームＢ１の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー４と、第１レーザビームＢ１を反射し、第２レーザビームＢ２を透過すると共に、回転ミラー４とは異なる方向に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第１レーザビームＢ１の反射角度を所定周期で変更する回転ダイクロイックミラー７２と、平行光線の第１レーザビームＢ１を集光する集光レンズ７を有している。なお、回転ダイクロイックミラー７２は、回転可能である以外、実施例１で説明したダイクロイックミラー６と同等のものでよい。
【００９４】
又、本実施例のレーザ加工装置７１は、第１レーザビームＢ１とは波長が異なる第２レーザビームＢ２の光学系として、第２レーザビームＢ２を射出する第２レーザ光源１１と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ（図示省略）と、第２レーザビームＢ２を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第２レーザビームＢ２の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー４２と、第２レーザビームＢ２を反射すると共に、回転ミラー４２とは異なる方向に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第２レーザビームＢ２の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー７４と、第２レーザビームＢ２は透過し、第１レーザビームＢ１を反射する回転ダイクロイックミラー７２と、平行光線の第２レーザビームＢ２を集光する集光レンズ７を有している。
【００９５】
従って、第１レーザ光源２から射出された第１レーザビームＢ１は、コリメートレンズにより平行光線とされ、回転ミラー４を回動方向８に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、更に、回転ダイクロイックミラー７２を回動方向７３に所定周期で回動させることにより、反射角度が所定周期で変更されて反射されると共に、回転ダイクロイックミラー７２において、回転ダイクロイックミラー７２を透過する第２レーザビームＢ２と重畳される。又、第２レーザ光源１１から射出された第２レーザビームＢ２は、コリメートレンズにより平行光線とされ、回転ミラー４２を所定周期で回動方向４３に回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、回転ミラー７４を回動方向７５に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、回転ダイクロイックミラー７２を透過して、第１レーザビームＢ１と重畳される。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、集光レンズ７により集光され、所定方向に所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置７１は、第１レーザビームＢ１の光学系及び第２レーザビームＢ２の光学系の各々に、複数軸で回動可能なウィービング機能を有する構成である。
【００９６】
なお、回転ミラー４又は回転ダイクロイックミラー７２のいずれか一方は、重畳された第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向にウィービングさせるものであることが望ましい。又、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、同期してウィービング動作することが望ましい。
【００９７】
本実施例のレーザ加工装置７１の場合、２つの光学系のミラーを各々独立して制御する必要があるが、最終段の回転ミラーとなる回転ダイクロイックミラー７２の大きさを比較的小さくすることができる。
【実施例８】
【００９８】
図１４は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。なお、図１４においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９９】
本実施例のレーザ加工装置８１は、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を重畳した後に、複数の回転ミラー８２、８３により、重畳した第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を同時にウィービング動作する構成としたものである。なお、本実施例では、回転ミラーを２つ設けた構成であるが、回転ミラーは少なくとも１つあればよく、又、３つ以上としても、本発明に係るウィービング動作は可能である。
【０１００】
本実施例のレーザ加工装置８１は、具体的には、図１４に示すように、第１レーザビームＢ１のみの光学系として、第１レーザビームＢ１を射出する第１レーザ光源２と、射出された第１レーザビームＢ１を平行光線にするコリメートレンズ３と、第１レーザビームＢ１を反射する固定ミラー５とを有し、又、第１レーザビームＢ１とは波長が異なる第２レーザビームＢ２のみの光学系として、第２レーザビームＢ２を射出する第２レーザ光源１１と、射出された第２レーザビームＢ２を平行光線にするコリメートレンズ１２とを有する。
【０１０１】
更に、本実施例のレーザ加工装置８１は、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２共通の光学系として、第１レーザビームＢ１を反射し、第２レーザビームＢ２を透過するダイクロイックミラー６と、ダイクロイックミラー６において重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー８２（第５周期移動手段）と、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を反射すると共に、回転ミラー８２とは異なる方向に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー８３（第６周期移動手段）と、平行光線の第１レーザビームＢ１を集光する集光レンズ７を有している。
【０１０２】
従って、第１レーザ光源２から射出された第１レーザビームＢ１は、コリメートレンズ３により平行光線とされ、固定ミラー５で反射されて、ダイクロイックミラー６へ導かれ、又、第２レーザ光源１１から射出された第２レーザビームＢ２は、コリメートレンズ１２により平行光線とされて、ダイクロイックミラー６へ導かれ、ダイクロイックミラー６において、第１レーザビームＢ１と第２レーザビームＢ２が重畳されることとなる。そして、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２は、回転ミラー８３を回動方向８４に所定周期で回動させることにより、その反射角度が所定周期で変更され、更に、回転ミラー８３を回動方向８４と異なる回動方向８５に所定周期で回動させることにより、その反射角度が所定周期で変更された後、集光レンズ７により集光され、その結果、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の対象部材１０における照射位置が、所定方向に所定周期でウィービングされながら対象部材１０に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。
【０１０３】
つまり、本実施例のレーザ加工装置８１は、第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を重畳した後の共通の光学系に、複数軸で回動可能なウィービング機能を有する構成である。従って、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を、１対の回転ミラー８２、８３のみの制御でウィービング動作が可能となる。なお、回転ミラー８２、８３は、重畳した第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２を反射する必要があることから、広範囲の波長を反射可能なミラーを用いる。
【０１０４】
なお、回転ミラー８２又は回転ミラー８３のいずれか一方は、重畳された第１レーザビームＢ１の対象部材１０における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向にウィービングさせるものであることが望ましい。
【０１０５】
又、図１４に示す１対の回転ミラー８２、８３は、ウィービング量によっては、１対の回転ミラーの後段側の面積を大きく取る必要がある（図１５（ａ）参照）。そこで、対象部材１０に近い方の回転ミラー８３に替えて、図１５（ｂ）に示すように、半円柱形状の凸側のシリンドリカル面をミラー面とするシリンドルカルミラー９１を用いてウィービング動作を行うようにしてもよい。シリンドルカルミラー９１を用いると、シリンドルカルミラー９１の角度を少し変更しても、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の反射角度を大きく変更することができるため、シリンドルカルミラー９１の寸法を小さくすることができる。その結果、高速周期のウィービング動作が容易となると共に、回動駆動のためのモータの小型化、更には、レーザ加工装置全体の小型化が可能となる。
又、前述の図１２において、回転駆動するミラーは、駆動量が大きい場合、振幅（回転量）が大きくなり、特に、高周波数領域で使用すると、能力の高い駆動モータが必要となる上、振動しやすくなり、望ましくない。そこで、図１３に示すように、ウィービング光学系の後段側に、上記シリンドリカルミラー９１を設置することにより、少ない振幅で大きく駆動することが可能となる。なお、図１３に示す構成は、シリンドリカルミラー９１以外は、図１２に示す構成と同じである。
【０１０６】
同じく、対象部材１０に近い方の回転ミラー８３に替えて、図１６に示すように、環状形状の凸側のトロイダル面をミラー面とするトロイダルミラー９２を用いてウィービング動作を行うようにしてもよい。トロイダルミラー９２を用いる場合も、トロイダルミラー９２の角度を少し変更しても、重畳された第１レーザビームＢ１及び第２レーザビームＢ２の反射角度を大きく変更することができるため、トロイダルミラー９２の寸法を小さくすることができる。その結果、高速周期のウィービング動作が容易となると共に、回動駆動のためのモータの小型化、更には、レーザ加工装置全体の小型化が可能となる。
又、前述の図１４に示すウィービング光学系の後段側に、上記トロイダルミラー９２を設置することにより、より広いエリアを容易にスキャン可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、重ね溶接に適用して好適なものであるが、重ね溶接だけでなく、通常の溶接に適用しても溶接欠陥の発生を防止できるものであり、更に、他のレーザ加工、例えば、肉盛り等の加工に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の一例（実施例１）を説明する概略図である。
【図２】本発明に係るレーザ加工装置におけるウィービング動作を説明する図である。
【図３】本発明に係るレーザ加工装置において、ウィービング量に対するポロシティの発生個数及び溶込み深さを説明するグラフである。
【図４】本発明に係るレーザ加工装置において、ウィービング動作によるキーホールの形成状況を説明する図である。
【図５】ウィービング動作の有無におけるキーホール及びポロシティの形成状況を示すＸ線写真である。
【図６】ウィービング動作の有無における溶接欠陥の状況を示すＸ線写真である。
【図７】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例２）を説明する概略図である。
【図８】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例３）を説明する概略図である。
【図９】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例４）を説明する概略図である。
【図１０】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例５）を説明する概略図である。
【図１１】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例６）を説明する概略図である。
【図１２】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例７）を説明する概略図である。
【図１３】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例７の変形例）を説明する概略図である。
【図１４】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例８）を説明する概略図である。
【図１５】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例８の第１変形例）を説明する概略図である。
【図１６】本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例（実施例８の第２変形例）を説明する概略図である。
【図１７】レーザによる重ね溶接において、溶接欠陥が発生する原因を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１ レーザ加工装置
２、３２ 第１レーザ光源
３、１２ コリメートレンズ
４、４２、７４、８２、８３ 回転ミラー
５、３３ 固定ミラー
６ ダイクロイックミラー
７ 集光レンズ
１０ 対象部材
１０ａ 下板
１０ｂ 上板
１０ｃ ギャップ
１１、６２ 第２レーザ光源
１４、１５、１５ａ、１５ｂ キーホール
１６ 溶融池
１７ 気泡
２２、５２ 平行移動ミラー
７２ 回転ダイクロイックミラー
９１ シリンドリカラミラー
９２ トロイダルミラー
Ｂ１ 第１レーザビーム
Ｂ２ 第２レーザビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームを射出する第１レーザ光源と、
前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームを射出する第２レーザ光源と、
前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとする第１周期移動手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第２周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させる第３周期移動手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第４周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームを射出する第１レーザ光源と、
前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームを射出する第２レーザ光源と、
前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとする第５周期移動手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザ加工装置において、
更に、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第６周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザ加工装置において、
前記第５周期移動手段又は前記第６周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のシリンドリカル面を用いたシリンドリカルミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
請求項６に記載のレーザ加工装置において、
前記第５周期移動手段又は前記第６周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のトロイダル面を用いたトロイダルミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段、前記第５周期移動手段、又は、前記第６周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する回転ミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段、前記第５周期移動手段、又は、前記第６周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの光路を周期的に平行移動する平行移動ミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザ光源又は前記第２レーザ光源、若しくは、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動する平行移動手段としたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１３】
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームと、前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光し、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとすることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１７】
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームと、前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光し、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとすることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のレーザ加工方法において、
更に、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のシリンドリカル面のシリンドリカルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のトロイダル面のトロイダルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２１】
請求項１３乃至請求項２０のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、回転ミラーを用い、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２２】
請求項１３乃至請求項２１のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、平行移動ミラーを用い、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの光路を周期的に平行移動することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２３】
請求項１３乃至請求項２２のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、前記第１レーザ光源又は前記第２レーザ光源、若しくは、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２４】
請求項１３乃至請求項２３のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１】
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームを射出する第１レーザ光源と、
前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームを射出する第２レーザ光源と、
前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとする第１周期移動手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第２周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させる第３周期移動手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第４周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームを射出する第１レーザ光源と、
前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームを射出する第２レーザ光源と、
前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとする第５周期移動手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザ加工装置において、
更に、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第６周期移動手段を少なくとも１つ以上設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザ加工装置において、
前記第５周期移動手段又は前記第６周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のシリンドリカル面を用いたシリンドリカルミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
請求項６に記載のレーザ加工装置において、
前記第５周期移動手段又は前記第６周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のトロイダル面を用いたトロイダルミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段、前記第５周期移動手段、又は、前記第６周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更する回転ミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段、前記第５周期移動手段、又は、前記第６周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの光路を周期的に平行移動する平行移動ミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第１周期移動手段、前記第２周期移動手段、前記第３周期移動手段、前記第４周期移動手段の少なくとも一つを、前記第１レーザ光源又は前記第２レーザ光源、若しくは、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動する平行移動手段としたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１３】
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームと、前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光し、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとすることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第１レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１７】
１つ又は互いに異なる複数の波長からなる第１レーザビームと、前記第１レーザビームより短い１つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第１レーザビームより集光径を大きくする第２レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを集光し、
集光された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第１レーザビームが形成するキーホールの開口径の５％乃至１００％の大きさ、望ましくは、４０％の大きさとすることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のレーザ加工方法において、
更に、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる１つ以上の方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のシリンドリカル面のシリンドリカルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のトロイダル面のトロイダルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２１】
請求項１３乃至請求項２０のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、回転ミラーを用い、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２２】
請求項１３乃至請求項２１のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、平行移動ミラーを用い、前記第１レーザビーム又は前記第２レーザビーム、若しくは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの光路を周期的に平行移動することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２３】
請求項１３乃至請求項２２のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、前記第１レーザ光源又は前記第２レーザ光源、若しくは、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２４】
請求項１３乃至請求項２３のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とするレーザ加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−３１９８７８（Ｐ２００７−３１９８７８Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５０９１１（Ｐ２００６−１５０９１１）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度 新エネルギー・産業技術総合開発機構 エネルギー使用合理化技術戦略的開発 エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発 コアードビームによるキーホール内三次元エネルギー投入の最適化、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度 新エネルギー・産業技術総合開発機構 エネルギー使用合理化技術戦略的開発 エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発 コアードビームによるキーホール内三次元エネルギー投入の最適化、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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