激光焊接方法

摘要

激光焊接方法包括：第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物(100)沿着环绕第一旋转中心的第一螺旋状的轨迹照射激光(7)，由此形成焊道(60)，第一旋转中心沿着焊接方向移动；以及第二步骤，在该第二步骤中，相对于焊接对象物沿着环绕第二旋转中心的第二螺旋状的轨迹(51)照射激光，第二旋转中心沿着焊接方向移动。第一步骤中的激光环绕的直径比第二步骤中的激光环绕的直径大。

权利要求

1.一种激光焊接方法，其包括：

第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物沿着环绕第一旋转中心的第一螺旋状的轨迹照射激光，由此形成焊道，所述第一旋转中心沿着焊接方向移动；以及第二步骤，在该第二步骤中，相对于所述焊接对象物沿着环绕第二旋转中心的第二螺旋状的轨迹照射激光，所述第二旋转中心沿着所述焊接方向移动，所述第一步骤中的所述激光环绕的直径比所述第二步骤中的所述激光环绕的直径大，所述第一步骤中的沿着焊接方向移动的所述第一旋转中心的轨迹即第一中心线沿着所述焊接方向延伸，所述第二步骤中的沿着焊接方向移动的所述第二旋转中心的轨迹即第二中心线沿着所述焊接方向延伸，所述第一中心线与所述第二中心线在俯视下在一方向上错开。

2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中，

在所述第一步骤中的所述激光的回旋方向从所述激光侧观察时为顺时针的情况下，所述第二步骤中的所述第二旋转中心与所述第一旋转中心相比在朝向所述焊接方向观察时偏向右侧，在所述第一步骤中的所述激光的回旋方向从所述激光侧观察时为逆时针的情况下，所述第二步骤中的所述第二旋转中心与所述第一旋转中心相比在朝向所述焊接方向观察时偏向左侧。

3.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中，

所述第一步骤中的所述激光回旋的方向与所述第二步骤中的所述激光回旋的方向相反。

4.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中，

在所述第一步骤或所述第二步骤中，根据所述焊接方向及所述激光环绕的方向来使所述激光的热量输入量变化。

5.根据权利要求4所述的激光焊接方法，其中，

在所述第一步骤或所述第二步骤中的所述激光环绕的方向从所述激光侧观察时为顺时针的情况下，朝向所述焊接方向观察时比所述第一旋转中心或所述第二旋转中心靠右侧的位置的热量输入量低于比所述第一旋转中心或所述第二旋转中心靠左侧的位置的热量输入量，在所述第一步骤或所述第二步骤中的所述激光环绕的方向从所述激光侧观察时为逆时针的情况下，朝向所述焊接方向观察时比所述第一旋转中心或所述第二旋转中心靠左侧的位置的热量输入量低于比所述第一旋转中心或所述第二旋转中心靠右侧的位置的热量输入量。

6.一种激光焊接方法，其包括：

第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物沿着环绕第一旋转中心的第一螺旋状的轨迹照射激光，由此形成焊道，所述第一旋转中心沿着焊接方向移动；以及第二步骤，在该第二步骤中，相对于所述焊接对象物在通过所述第一步骤形成的焊道上沿着所述焊接方向呈线状地照射激光，所述第一步骤中的沿着焊接方向移动的所述第一旋转中心的轨迹即第一中心线沿着所述焊接方向延伸，所述第一中心线与所述第二步骤中的激光的轨迹在俯视下在一方向上错开。

7.根据权利要求6所述的激光焊接方法，其中，

在所述第一步骤中的所述激光的回旋方向从所述激光侧观察时为顺时针的情况下，所述第二步骤中的所述激光的轨迹与所述第一旋转中心相比在朝向所述焊接方向观察时偏向右侧，在所述第一步骤中的所述激光的回旋方向从所述激光侧观察时为逆时针的情况下，所述第二步骤中的所述激光的轨迹与所述第一旋转中心相比在朝向所述焊接方向观察时偏向左侧。

8.根据权利要求6所述的激光焊接方法，其中，

在所述第一步骤中，根据所述焊接方向及所述激光环绕的方向来使所述激光的热量输入量变化。

9.根据权利要求8所述的激光焊接方法，其中，

在所述第一步骤中的所述激光环绕的方向从所述激光侧观察时为顺时针的情况下，朝向所述焊接方向观察时比所述第一旋转中心靠右侧的位置的热量输入量低于比所述第一旋转中心靠左侧的位置的热量输入量，在所述第一步骤中的所述激光环绕的方向从所述激光侧观察时为逆时针的情况下，朝向所述焊接方向观察时比所述第一旋转中心靠左侧的位置的热量输入量低于比所述第一旋转中心靠右侧的位置的热量输入量。

说明书

激光焊接方法

技术领域

[0001] 本公开涉及在焊接对象物之间存在间隙(gap)的情况下，进行用于填充间隙的焊接和用于确保熔深的焊接这样的至少两次焊接的激光焊接方法。

背景技术

[0002] 激光焊接在焊接对象物之间存在间隙g(gap)的情况下容易产生烧穿。其理由是，能量密度高且焊道细，因此用于填充间隙g的熔融金属量不足。参照图8来说明产生了烧穿的例子。如图8所示，在上板8与下板9之间存在间隙。图8是表示对上板8及下板9呈直线状进行基于激光7的激光焊接时的截面的示意图。在图8所示的焊接后的状态下，焊道细且熔融金属量不足，无法填充上板8与下板9的间隙g。即，图8示出了产生了烧穿的状态。于是，关于激光焊接，提出了各种在存在间隙的情况下抑制烧穿的方案。

[0003] 例如在专利文献1中，提出了如下方案：一边根据焊接部位处的母材彼此的间隙g的大小而连续地供给填充焊丝，一边进行搭接焊。另外，根据焊接部位处的母材彼此的间隙g的大小而可变地控制填充焊丝的供给量。

[0004] 在专利文献2中，通过两次激光照射来对具有间隙g的两张薄板的搭接部进行焊接。第一次是以错开焦点的散焦状态进行激光的照射。并且，在存在间隙g的部位，在使激光照射侧的上板熔融而向下板侧凹陷的基础上减少间隙g。在不存在间隙g的部位，在不贯穿到下板的背侧的范围内进行上板与下板的接合，通过第二次激光焊接贯穿到下板的背侧来进行焊接。

[0005] 在先技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特开2006-159234号公报

[0008] 专利文献2：日本专利第5224349号公报

发明内容

[0009] 本公开的激光焊接方法包括：第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物沿着环绕第一旋转中心的第一螺旋状的轨迹照射激光，由此形成焊道，所述第一旋转中心沿着焊接方向移动；以及第二步骤，在该第二步骤中，相对于所述焊接对象物沿着环绕第二旋转中心的第二螺旋状的轨迹照射激光，所述第二旋转中心沿着所述焊接方向移动，所述第一步骤中的所述激光环绕的直径比所述第二步骤中的所述激光环绕的直径大。

[0010] 本公开的另一激光焊接方法包括：第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物沿着环绕第一旋转中心的第一螺旋状的轨迹照射激光，由此形成焊道，所述第一旋转中心沿着焊接方向移动；以及第二步骤，在该第二步骤中，相对于所述焊接对象物在通过所述第一步骤形成的焊道上沿着所述焊接方向照射激光。

附图说明

[0011] 图1是表示实施方式1中的激光焊接装置的结构的简要图。

[0012] 图2是表示实施方式1中的激光照射头的结构的简要图。

[0013] 图3A是用于说明实施方式1中的激光焊接方法的焊接对象物的立体图。

[0014] 图3B是用于说明实施方式1中的激光焊接方法的焊接对象物的剖视图。

[0015] 图3C是用于说明实施方式1中的激光焊接方法的焊接对象物的立体图。

[0016] 图3D是用于说明实施方式1中的激光焊接方法的焊接对象物的剖视图。

[0017] 图4A是表示实施方式2中的焊接对象物的截面的图。

[0018] 图4B是表示实施方式2中的焊接对象物的截面的图。

[0019] 图5A是表示实施方式3中的焊接对象物的截面的图。

[0020] 图5B是表示实施方式3中的焊接对象物的截面的图。

[0021] 图6是表示实施方式4中的激光的照射位置的图。

[0022] 图7A是表示实施方式5、6中的激光输出与时间的关系的图。

[0023] 图7B是表示实施方式5、6中的激光输出与时间的关系的图。

[0024] 图8是表示以往的焊接方法的焊接对象物的截面的图。

具体实施方式

[0025] 在说明本公开的实施方式之前，简单地说明以往的装置中的问题。

[0026] 在专利文献1所记载的焊接方法中，需要用于供给填料的焊丝供给装置。因此，产生焊丝供给装置与被加工物的干涉的问题，因此损害设计的自由度。

[0027] 在专利文献2所记载的焊接方法中，作为第一次焊接而进行散焦状态下的焊接，但散焦状态下的焊接为热传导型的焊接，焊道宽度、熔深根据被加工物的材质而大幅地不同。例如，根据软钢与高张力钢的差异、即使同是软钢但添加元素的差异、或者材料的制作装入的差异，材料的热传导率会有一些不同。其结果是，若采用热传导率高的材料则热量扩散，因此焊道宽度变宽，熔深变浅，但若采用热传导率低的材料则热量容易聚集，焊道宽度变窄，熔深变深。在热传导率型的焊接中，与小孔型的焊接相比，材料的物性的差异显著地显现。

[0028] 另外，会大幅地受到光学系统所携带的热透镜效果(光学系统携带热量而导致折射率等性质发生变化的现象)的影响。虽然在焦点处的小孔焊接中也会产生热透镜效果，但由于光束直径小，因此热透镜效果的影响小。在散焦状态下的焊接中，光束直径大，因此热透镜效果的影响变得更大。

[0029] 例如，在激光的焦点处进行的小孔焊接中的光束直径为700μm的情况下，光束直径因热透镜效果而成为1.2倍时，光束直径成为840μm。另一方面，在散焦状态下光束直径为1500μm的情况下，同样地光束直径因热透镜效果而成为1.2倍时，光束直径成为1800μm。因而，变化了300μm，与焦点处的小孔焊接相比，变化幅度大，容易受到热透镜效果的影响。

[0030] 如以上那样，在专利文献2所记载的焊接方法中，容易大幅地受到被加工物的材质的差异、热透镜效果等外部因素的影响，无法得到再现性高且稳定的焊接结果。

[0031] (实施方式1)

[0032] 使用图1来说明本实施方式1中的激光焊接装置的结构。图1是表示本实施方式1中的激光焊接装置1的结构的简要图。

[0033] 如图1所示，激光焊接装置1具有控制部2、激光振荡器3、光纤4、激光照射头5及机械手6。

[0034] 控制部2与激光振荡器3、激光照射头5及机械手6连接。并且，控制部2对激光振荡器3、激光照射头5及机械手6的动作进行控制。激光振荡器3基于来自控制部2的指令来输出激光7。光纤4与激光振荡器3及激光照射头5连接，将激光7从激光振荡器3向激光照射头5传送。激光照射头5安装于机械手6的臂的前端，基于来自控制部2的指令来将激光7向被加工物100照射。机械手6基于来自控制部2的指令来使激光照射头5移动。

[0035] 接着，使用图2来说明本实施方式中的激光照射头5的结构。图2是表示本实施方式中的激光照射头5的结构的简要图。

[0036] 如图2所示，激光照射头5具有准直透镜10、聚焦透镜11、平行平板12及平行平板13。

[0037] 平行平板12及平行平板13分别与马达(未图示)连接，按照来自控制部2的指令进行旋转。

[0038] 接着，使用图1、图2来说明进行激光焊接时的激光焊接装置1的动作。从激光振荡器3输出的激光7通过光纤4向激光照射头5输送。进入到激光照射头5的激光7被设置于激光照射头5的内部的准直透镜10平行化，并被聚焦透镜11会聚。并且，通过由控制部2控制的两张平行平板12、13，由此决定出激光照射位置(焦距)，向被加工物100照射激光7。

[0039] 此时，激光照射头5通过使设置于内部的平行平板12及平行平板13旋转，能够使激光7以成为圆轨道的方式旋转而进行回旋移动。另外，能够通过机械手6而使激光照射头5移动。

[0040] 根据上述的结构，能够在被加工物100上的焊接区域中使激光7的照射位置移动。

[0041] 控制部2同时控制激光振荡器3、激光照射头5及机械手6，由此能够使激光7的照射位置在被加工物100上呈螺旋状移动。

[0042] 即，激光焊接装置1能够相对于被加工物100一边使激光7回旋一边进行照射，且使激光照射头5相对于被加工物100沿着焊接行进方向即焊接方向(以下称作焊接方向X)相对地移动。能够沿着旋转中心在焊接方向X上移动的螺旋状的轨迹对被加工物100照射激光来进行焊接。关于“旋转中心沿着焊接方向X移动的螺旋状的轨迹”，参照图3A而在后面作为轨迹50来叙述。作为焊接对象物而使用被加工物100(上板8及下板9)来进行说明。

[0043] 需要说明的是，在本实施方式中，通过激光照射头5及机械手6而使激光7的照射位置移动，但只要能够以通过螺旋状的轨道的方式变更激光照射位置，则也可以使用电扫描器等。

[0044] 接着，说明本公开的激光焊接方法。

[0045] 需要说明的是，以下使用“第一次焊接”、“第二次焊接”的用语来说明，但这是为了容易理解实施方式而使用的用语，未必对第几次实施焊接予以限定。另外，并不对焊接的次数的限制等予以限定。

[0046] 首先，使用图3A及图3B来说明第一次焊接的方法。

[0047] 如图3A及图3B所示，激光7一边回旋一边沿着焊接方向X移动，因此回旋的激光7的旋转中心沿着焊接方向X移动。作为实际的操作，通过由控制部2进行的控制来使激光照射头5的两张平行平板12、13旋转，使激光7呈圆形状照射。同时地，通过使机械手6移动来使激光照射头5相对于被加工物100(上板8及下板9)沿着焊接方向X移动。其结果是，以描绘螺旋状的方式照射激光。即，激光7的轨迹50描绘整体上沿着焊接方向X延伸的螺旋状。换言之，激光7相对于被加工物100(上板8及下板9)沿着螺旋状的轨迹50照射，所述螺旋状的轨迹50是环绕沿着焊接方向X移动的旋转中心的轨迹。将连续移动的旋转中心连结的线作为中心线70而示于图3A。另外，在本公开的激光焊接方法中，被加工物100为焊接对象物。

[0048] 如图3A及图3B所示，通过呈螺旋状照射激光7，从而激光7的照射范围扩大，可确保能够对上板8与下板9的间隙g进行填充的量的熔融金属。

[0049] 该金属熔化的部分(焊接金属)为通过第一次焊接形成的焊道60。作为使激光7进行扫描来扩大照射范围的方法，除此以外，例如还存在横摆运条等方法。

[0050] 接着，使用图3C、图3D来说明第二次焊接的方法。

[0051] 在第二次焊接中，使激光7以比第一次焊接中的激光7的回旋的直径小的直径进行回旋。第二次焊接中的激光7的轨迹仅是直径不同，其他与图3A所示的轨迹50同样，因此省略说明。

[0052] 在第二次焊接中，需要比第一次焊接缩窄激光的照射范围。例如使激光7借助平行平板12及平行平板13(图2所示)而描绘的圆形状的轨迹的半径在第二次焊接时比第一次焊接时小。即，在第二次焊接时，使激光7以比第一次焊接时小的直径进行回旋。在第二次焊接中，如图3C及图3D所示那样追加形成焊道61。

[0053] 接着，使用图3C、图3D来说明第二次焊接的另一方法。

[0054] 作为第二次焊接的另一方法，存在使激光7不回旋而呈线状移动的方法。将激光7的轨迹51示于图3C中。需要说明的是，在本实施方式中，激光7的轨迹51为直线，但无需一定是直线，也可以是曲线。

[0055] 在本公开中，关于第一次焊接及第二次焊接，并不限定它们各自的焊接次数。例如，在上板8与下板9的间隔大的情况下，在第一次焊接时，也可以向相同的部位多次照射激光7而在上板8与下板9之间可靠地产生桥连。并且，在多次照射激光7之后，也可以以将上板8与下板9焊接的方式进行第二次焊接。在第二次焊接时，向通过第一次焊接形成的焊道60上照射激光7。将进行第二次焊接后的状态示于图3C及图3D中。

[0056] 接着，说明本实施方式的具体的施工例。说明对上板8的厚度为2.3mm、下板9的厚度为1.2mm、上板8与下板9的间隙g为0.5mm的被加工物100进行焊接的情况。上板8及下板9的材质是软钢(例如冷轧钢板)。

[0057] 第一次焊接的条件是激光输出为4kW、焊接速度为2.0m/min、激光7的回旋的旋转直径为2.0mm的条件。并且，第二次焊接的条件设为比第一次焊接的激光7的旋转直径2.0mm小。例如使激光7的回旋的旋转直径为第一次焊接的1/2的值即1.0mm。第二次焊接中的除了旋转直径的大小以外的条件为与第一次焊接相同的条件。

[0058] 在激光焊接中，当向一度熔融了的液相上再次照射激光7时，容易产生内部缺陷。因此，例如使第一次焊接的开始点与第二次焊接的焊接开始点为同一点。这样，在第一次焊接结束之后移向第二次焊接时，产生机械手6用于使激光照射头5向第一次焊接的焊接开始点返回的移动时间。在该移动时间的期间，通过第一次焊接而熔融了的液相凝固而成为固相，因此通过第二次焊接向因第一次焊接而一度熔融了的焊道的固相上进行激光7的照射，能够抑制内部缺陷的产生。

[0059] 焊接条件根据被加工物的材质、板厚、激光的光束质量、光束直径等各种因素而变化，因此使用预先通过实验等决定的适当的条件即可。

[0060] 接着，记载本实施方式1的效果。在第一次焊接中，使激光7一边回旋一边相对于被加工物100(上板8及下板9)沿着焊接方向进行相对移动。即在第一次焊接中，扩大激光7的照射范围地进行焊接。因而，在第一次焊接中，上板8的熔融金属量多，即便在上板8与下板9之间存在大的间隙g，也能够不烧穿地实施焊接。

[0061] 然而，在第一次焊接中，熔深浅而无法在上板8与下板9之间得到充分的焊接强度。于是，实施第二次焊接。在第二次焊接开始时，由于已通过第一次焊接将上板8与下板9桥接，因此无需扩大焊道。于是，在第二次焊接中，以使激光7的照射范围比第一次焊接窄的状态进行焊接。

[0062] 因此，第二次焊接的能量密度比第一次焊接的能量密度高。通过第二次焊接形成的焊道61比通过第一次焊接形成的焊道60细，能够实现深的熔深的焊接。通过在第一次焊接结束后实施第二次焊接，从而能够抑制因存在间隙g而引起的烧穿，能够实现宽度宽且深熔深的焊接。

[0063] 如以上那样，在本公开的实施方式1中，以机械方式控制激光7，以使激光7相对于焊接对象物(被加工物100)的照射位置以回旋的方式进行相对移动，由此能够精密地控制焊道60的宽度，能够实现再现性高的焊接。

[0064] 在本公开的实施方式1中，在用于确保熔深的第一次焊接之后，进行第二次焊接，在第二次焊接中，实施使激光7以比第一次的激光7的回旋直径小的直径回旋并沿着焊接方向进行相对移动、或者使激光7沿着焊接方向移动的线状焊接。即，通过至少进行两次以上的焊接，从而即便在上板8与下板9之间存在间隙g的情况下也能够抑制烧穿，能够防止裂孔的产生。

[0065] 即，本公开的激光焊接方法包括第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物(上板8及下板9)沿着螺旋状的轨迹50照射激光7来形成焊道60，所述螺旋状的轨迹50是环绕沿着焊接方向X移动的旋转中心的轨迹。需要说明的是，将旋转中心相连的线在图3A中表示为中心线70。在本公开的激光焊接方法中，还包括第二步骤，在该第二步骤中，相对于焊接对象物(上板8及下板9)沿着螺旋状的轨迹(未图示)照射激光7，所述螺旋状的轨迹是环绕沿着焊接方向X移动的旋转中心的轨迹。

[0066] 第一步骤中的激光7环绕的直径比第二步骤中的激光7环绕的直径大。

[0067] 需要说明的是，在第二步骤中，就激光7而言，未必需要沿着螺旋状的轨迹照射激光7。作为第二步骤的另一方法，也可以相对于焊接对象物(上板8及下板9)在通过第一步骤形成的焊道60上沿着焊接方向X呈线状地照射激光7。将第二步骤中的激光7的轨迹作为轨迹51而示于图3C。

[0068] (实施方式2)

[0069] 接着，使用图3A、图4A、图4B来说明实施方式2。激光焊接装置的结构与实施方式1相同，因此省略在实施方式2中使用的激光焊接装置的说明。

[0070] 实施方式2与实施方式1的不同点在于，变更了通过第一次焊接形成的焊道60与通过第二次焊接形成的焊道的宽度方向的中心线(焊接瞄准位置)即焊接的中心线。

[0071] 即，在实施方式1中，第一次焊接中的焊接的中心线与第二次焊接中的焊接的中心线相同。

[0072] 图4A示出了使第二次焊接中的焊接的中心线为与第一次焊接中的中心线701相同的位置的情况下的焊道的状态。

[0073] 图4B示出了使第二次焊接中的焊接的中心线从第一次焊接中的中心线701错开a的情况下的焊道的状态。

[0074] 在呈螺旋状照射激光7的焊接中，如图4A及图4B所示，在第一次焊接中，熔深的状态在相对于焊接方向而言的左右侧不同。即，焊道601不是左右对称。

[0075] 说明如图3A所示那样，使激光7的回旋方向相对于焊接方向在从激光7侧观察时为顺时针的情况。此时，在朝向焊接方向X观察时，在焊接中心线(以下表示为中心线701)的右侧因激光的回旋而向与焊接方向相反的方向产生速度矢量分量。因而，在右侧，焊接速度变慢而成为容易聚集热量的状态。

[0076] 另一方面，在朝向焊接方向X观察时，在中心线701(焊道的宽度方向Y的激光7的回旋中心线70)的左侧，因激光7的回旋而向焊接方向的方向产生速度矢量分量。因而，在左侧，焊接速度变快而成为热量容易逸散的状态。

[0077] 因此，在使激光7相对于焊接方向X在从激光7侧观察时沿着顺时针回旋来进行焊接的情况下，在第一次焊接结束后，如图4A所示，朝向焊接方向X观察时右侧的熔深变深。

[0078] 在此，使用图4A来说明在朝向焊接方向X观察时右侧的熔深深的状态下，瞄准第一次焊接的中心线701来进行第二次焊接的情况。

[0079] 在瞄准第一次焊接的中心线701来进行第二次焊接的情况下，成为对在上板8与下板9之间存在间隙g的部分进行焊接的情况。即便进行第二次焊接，也如图4A所示那样，在中心线701附近，上板8与下板9不桥接而接头的强度低。

[0080] 接着，使用图4B来说明使第二次焊接的中心线702从第一次的中心线701偏离的情况。在图4B所示的例子中，在第一次焊接结束后，变更瞄准位置来进行第二次焊接。在第二次焊接中，瞄准通过第一次焊接形成的焊道602上的热量输入大且熔深深的部分来照射激光7。使激光7相对于上板8及下板9以一边回旋一边整体上照射位置沿着焊接方向X移动的方式照射。此时，在第二次焊接中，在通过第一次焊接形成的焊道602的宽度y1内形成焊道612。通过第一次焊接形成的焊道602的宽度方向的中心线701与通过第二次焊接形成的焊道612的宽度方向的中心线702处于不同的位置。在本实施方式中，在图4B中，使中心线702比中心线701偏向右侧来进行焊接。需要说明的是，如上所述，第二次焊接无需一定使激光7回旋，也可以呈线状进行焊接。

[0081] 即，在本实施方式的激光焊接方法中，第一次焊接中的沿着焊接方向移动的旋转中心的轨迹即中心线701沿着焊接方向X延伸，第二次焊接中的沿着焊接方向移动的旋转中心的轨迹即中心线702沿着焊接方向X延伸，中心线701与中心线702在俯视下在一方向上错开。

[0082] 另外，在第二次的激光焊接呈线状进行的情况下，第一次焊接中的沿着焊接方向移动的旋转中心的轨迹即中心线701沿着焊接方向延伸，中心线701与第二次焊接中的激光7的轨迹在俯视下在一方向上错开。

[0083] 需要说明的是，在本实施方式中，“俯视”是指例如在图4B中从上方或下方观察的情况。

[0084] 在本实施方式中，第一次焊接中的激光7的回旋方向从激光7侧观察时为顺时针，第二次焊接中的旋转中心(中心线702)与第一次焊接中的旋转中心(中心线701)相比在朝向焊接方向X观察时偏向右侧。

[0085] 需要说明的是，在第一次焊接中的激光7的回旋方向从激光7侧观察时为逆时针的情况下，第二次焊接中的旋转中心(中心线702)与第一次焊接中的旋转中心(中心线701)相比在朝向焊接方向X观察时偏向左侧。

[0086] 在本实施方式的激光焊接方法中，在第二次焊接为线状的情况下，第一次焊接中的激光7的回旋方向从激光7侧观察时为顺时针，第二次焊接中的激光7的轨迹与第一次焊接中的旋转中心(中心线701)相比在朝向焊接方向X观察时偏向右侧。

[0087] 需要说明的是，在第一次焊接中的激光7的回旋方向从激光7侧观察时为逆时针的情况下，第二次焊接中的激光7的轨迹与第一次焊接中的旋转中心(中心线701)相比在朝向焊接方向X观察时偏向左侧。

[0088] 在本实施方式中，针对通过第一次焊接而桥接的熔池或焊道602，瞄准位于第一次的焊道的焊接中心线(中心线701)附近且通过第一次焊接形成的焊道602的宽度y1内的熔深深的部分，来进行第二次焊接，由此能够对不存在上板8与下板9的间隙g的部分进行焊接。因而，在本实施方式中，上板8与下板9被更充分地桥接。因此，能够防止穿孔并实现深熔深的焊接。其结果是，接头的强度提高。

[0089] 需要说明的是，在超过第一次焊接的焊道601的宽度y1的范围地进行第二次焊接的情况下，会导致也在上板8与下板9未桥接的部分照射激光7。因而，导致也在存在间隙g的部分照射激光7，穿孔的产生概率有可能升高。

[0090] 接着，说明具体的施工例。材质为软钢，上板8的厚度为2.3mm，下板9的厚度为1.2mm，上板8与下板9的间隙g为0.5mm。说明对上述被加工物100(上板8及下板9)进行焊接的情况。第一次焊接在激光输出为4kW、焊接速度为2.0m/min、激光的回旋的旋转直径为
2.0mm的条件下进行。并且，在第二次焊接时，使旋转直径比第一次焊接时的旋转直径小。例如，在第二次焊接中，使激光的回旋的旋转直径为第一次焊接的1/2的值即1.0mm，其他的条件与第一次焊接相同。

[0091] 在本实施方式中，在第一次焊接中，使激光7相对于焊接方向X呈顺时针回旋的螺旋状进行焊接。在呈螺旋状进行第二次焊接时，使中心线702比第一次焊接的中心线701向右侧平行地移动0.5mm。在图4B中，a＝0.5mm。由此，上板8与下板9桥接(桥连)而能够通过深的熔深来实现接头强度高的焊接。

[0092] 另外，第二次焊接为线状的情况与第二次焊接为螺旋状的情况同样，使中心线702从第一次焊接的中心线701偏离0.5mm即可。

[0093] 需要说明的是，示出了焊接条件的一例，但焊接条件根据被加工物100的材质、板厚、激光7的光束质量、光束直径等各种因素而变化，因此使用预先通过实验等决定的适当的条件即可。

[0094] 如以上那样，在本公开的实施方式2中，在第一次焊接与第二次焊接中，使中心线的位置不同，由此例如能够抑制烧穿的产生。

[0095] (实施方式3)

[0096] 使用图5A、图5B来说明实施方式3。激光焊接装置1的结构与实施方式1同样，因此省略说明。实施方式3与实施方式1的不同点在于，相对于第一次的螺旋状的焊接中的激光7的回旋方向，使第二次的螺旋状的焊接中的激光7的回旋方向为反向。

[0097] 如图5A、图5B所示，在第一次焊接中，熔深位置相对于焊接的中心线701偏向右侧。第一次焊接后的状态与图4A所示的实施方式2同样，因此省略说明。

[0098] 接着，在第二次焊接中，瞄准与第一次焊接的中心线701相同的位置来进行焊接。在图5A中，第二次焊接的激光7的回旋方向为与第一次焊接的激光7相同的方向。另一方面，在图5B中，第二次焊接的激光7的回旋方向与第一次焊接的激光7的回旋方向相反。

[0099] 如图5B所示，当使第二次焊接的回旋方向相反时，通过第二次焊接形成的焊道613偏向左侧。其结果是，能够通过第二次焊接来填充通过第一次焊接所形成的间隙g，例如能够得到熔深宽度宽、深熔深且高强度的接头。

[0100] 接着，说明本实施方式的具体的施工例。说明材质为软钢(例如冷轧钢板)、上板8的厚度为2.3mm、下板9的厚度为1.2mm、上板8与下板9的间隙g为0.5mm的情况。

[0101] 就第一次焊接的条件而言，激光输出为4kW，焊接速度为2.0m/min，激光的回旋的旋转直径为2.0mm。并且，就第二次焊接的条件而言，使第二次焊接的旋转直径比第一次焊接的旋转直径小。例如使激光7的回旋的旋转直径为第一次焊接的3/4的值即1.5mm。对于第二次焊接，旋转直径的大小以外的条件为与第一次焊接相同的条件。

[0102] 在本实施方式中，在进行第一次焊接时，使激光7在从激光7侧观察时沿着顺时针回旋，在进行第二次焊接时，使激光7在从激光7侧观察时沿着逆时针回旋。

[0103] 换言之，在本实施方式中，第一次焊接时的激光7回旋的方向与第二次焊接时的激光7回旋的方向相反。

[0104] 根据该结构，能够填充上板8与下板9的间隙g，例如能够得到熔深宽度宽且高强度的接头。

[0105] 需要说明的是，焊接条件根据被加工物的材质、板厚、激光的光束质量、光束直径等各种因素而变化，因此使用预先通过实验等决定的适当的条件即可。

[0106] 如以上那样，在本公开的实施方式3中，通过使第一次焊接中的回旋方向与第二次焊接中的回旋方向为不同的旋转方向，从而例如能够实现均匀且熔深宽度宽的焊接。

[0107] (实施方式4)

[0108] 接着，使用图6来说明实施方式4。激光焊接装置1的结构与实施方式1相同，因此省略说明。实施方式4与实施方式1或实施方式2的不同点在于，在第一次焊接和第二次焊接中的至少任一方，相对于焊道60的宽度方向Y的焊接的中心线70(或焊接瞄准位置)在左右侧变更热量输入。

[0109] 例如，在激光7的回旋方向从激光7的照射侧观察时为顺时针的情况下，相对于焊接方向X而言的右侧存在容易聚集热量且熔深变深的倾向。因此，在朝向焊接方向X观察时的右侧处向降低热量输入量的方向调整控制参数。

[0110] 作为控制参数，存在激光输出、焊接速度，可以通过降低激光输出或加快焊接速度等调整来降低热量输入量。

[0111] 说明本实施例的具体的施工例。说明对材质为软钢(例如冷轧钢板)、上板8的厚度为2.3mm、下板9的厚度为1.2mm、上板8与下板9的间隙g为0.5mm的被加工物进行焊接的情况。就第一次焊接的条件而言，平均激光输出为4kW，平均焊接速度为2.0m/min，激光的回旋的旋转直径为2.0mm。

[0112] 在第一次焊接中，在朝向焊接方向X观察时相对于激光7的轨迹50的旋转中心线(焊道的宽度方向上的激光的回旋的中心线70)位于右侧的部位，以激光输出为3kW、焊接速度为3.0m/min的条件进行焊接，在朝向焊接方向X观察时相对于激光7的轨迹50的旋转中心线(焊道的宽度方向上的激光的回旋的中心线70)位于左侧的部位，以激光输出为5kW、焊接速度为1.0m/min的条件进行焊接。

[0113] 即，在本实施方式的激光焊接方法中，在第一次焊接或第二次焊接中，根据焊接方向X及激光7环绕的方向(顺时针或逆时针)来使激光7的热量输入量变化。需要说明的是，在第二次焊接为线状的情况下，可以仅在第一次焊接时根据焊接方向X及激光7环绕的方向来使激光7的热量输入量变化。

[0114] 具体而言，如图6所示，在第一次焊接或第二次焊接中的激光7环绕的方向从激光侧观察时为顺时针的情况下，朝向焊接方向X观察时比激光7的轨迹50的旋转中心(中心线70)靠右侧的位置的热量输入量低于比激光7的轨迹50的旋转中心(中心线70)靠左侧的位置的热量输入量。

[0115] 相反，在第一次焊接或第二次焊接中的激光7环绕的方向从激光7侧观察时为逆时针的情况下，朝向焊接方向X观察时比激光的轨迹50的旋转中心(中心线70)靠左侧的位置的热量输入量低于比激光的轨迹50的旋转中心(中心线70)靠右侧的位置的热量输入量即可。

[0116] 并且，在第二次焊接的焊接中，使第二次焊接的旋转直径比第一次焊接时的旋转直径小。例如使激光7的回旋的旋转直径为第一次焊接的1/2的值即1.0mm，其他焊接条件为与第一次焊接相同的条件。

[0117] 这样，在相对于激光7的轨迹50的旋转中心线70(焊道的宽度方向上的激光的回旋的中心线70)而言的左右侧使热量输入的平衡均匀化，例如能够实现熔深均匀且稳定的焊接。

[0118] 需要说明的是，焊接条件根据材质、板厚、激光的光束质量、光束直径等各种因素而变化，因此使用预先通过实验等决定的适当的条件即可。

[0119] 如以上那样，在本公开的实施方式4中，在使激光7的照射位置回旋时，考虑到左右的热平衡而在相对于焊道60中的激光7的回旋的中心线70而言的左右侧变更热量输入，由此例如能够实现熔深均匀的焊道60。

[0120] (实施方式5)

[0121] 使用图7A及图7B来说明实施方式5。激光焊接装置1的结构与实施方式1同样，因此省略说明。实施方式5与其他实施方式的不同点在于，在第一次焊接与第二次焊接之间设置冷却的时间。

[0122] 图7A示出了因第一次焊接的结束而暂时使激光关闭、之后立即移至第二次焊接的情况。在该情况下，若焊接长度短则会成为在通过第一次焊接形成的熔池冷却凝固之前开始进行第二次焊接的情况。其结果是，在熔融的液相上再次进行激光照射，产生气孔等内部缺陷的可能性升高。图7B表示在第一次焊接结束之后设置了足够冷却的规定的冷却的时间的情况。通过设置冷却的时间，由此第二次焊接可靠地在固相上进行焊接。需要说明的是，冷却的时间根据凝固时间而最佳化即可，凝固时间尤其受到材质、板厚、热量输入量的支配。

[0123] 说明本实施例的具体的施工例。说明对材质为软钢(例如冷轧钢板)、上板8的厚度为2.3mm、下板9的厚度为1.2mm、上板8与下板9的间隙g为0.5mm的被加工物100进行焊接的情况。就第一次焊接的条件而言，激光输出为4kW，焊接速度为2.0m/min，激光的回旋的旋转直径为2.0mm。在第一次焊接结束之后，使熔融的通过第一次焊接形成的焊道60凝固，因此作为直至第二次焊接开始为止的等待时间，将冷却的时间设置为1sec，在冷却的时间之后进行第二次焊接。就第二次焊接的条件而言，使第二次焊接的激光7的回旋的旋转直径比第一次焊接的焊接时的旋转直径小。

[0124] 例如，在进行第二次焊接时，使激光7的回旋的旋转直径为进行第一次焊接时的激光7的回旋的旋转直径的1/2的值即1.0mm。其他的焊接条件为与第一次焊接的条件相同的条件。

[0125] 这样，能够可靠地在第一次焊接时暂时熔融的焊道60的固相上进行焊接，例如能够抑制内部缺陷。

[0126] 上述的焊接条件根据材质、板厚、激光的光束质量、光束直径等各种因素而变化，因此使用预先通过实验等决定的适当的条件即可。

[0127] 如以上那样，在本公开的实施方式5中，在第一次焊接结束后设置用于冷却的时间而在第二次焊接中向固相上照射激光，从而例如能够抑制内部缺陷，能够实现高质量的焊接结果。

[0128] (实施方式6)

[0129] 使用图7B来说明实施方式6。需要说明的是，激光焊接装置1的结构与实施方式1同样，因此予以省略。

[0130] 在实施方式6中，通过使第一次焊接中的激光输出比第二次焊接中的激光输出高、或者使第一次焊接中的焊接时间比第二次焊接中的焊接时间长，来进行焊接条件的变更。如图7B所示，在第一次焊接与第二次焊接中，热量输入量(激光输出)不同。

[0131] 在第一次焊接中，为了扩大激光7的照射范围，使激光7呈螺旋状扫描。另一方面，在第二次焊接中，需要向在第一次焊接的焊接中上板8与下板9的间隙g被填充了的部分(熔深深的部分)照射激光，因此以比第一次焊接窄的范围照射激光。

[0132] 此时，当以与第一次焊接相同的激光输出、相同的焊接速度来进行第二次焊接时，照射范围窄，相应地热量输入集中到一部分，成为容易产生烧穿的状况。

[0133] 于是，在第二次焊接中，进行与第一次焊接相比降低激光输出或与第一次焊接相比提高焊接速度等调整。通过这样的应对，能够抑制热量输入集中、热量输入变得过多而引起的烧穿的产生。需要说明的是，热量输入量的调整可以仅通过激光输出的调整来进行，也可以仅通过焊接速度的调整来进行，还可以通过这两方来进行。

[0134] 另外，例如，若在第二次焊接中，进行相对于第一次焊接降低激光输出并减慢焊接速度等调整，结果是总的热量输入量也降低，则也可以采用这样的调整方式。

[0135] 说明本实施例的具体的施工例。说明对材质为软钢(例如冷轧钢板)、上板8的厚度为2.3mm、下板的厚度t为1.2mm、上板8与下板9的间隙g为0.5mm的被加工物进行焊接的情况。第一次焊接(螺旋状的焊接)的条件为：激光输出为4kW，焊接速度为2.0m/min，激光的回旋的旋转直径为2.0mm。在第一次焊接之后，在通过第一次焊接形成的焊道60上进行第二次焊接。在第二次焊接为螺旋状的情况下，在激光输出为3.0kW、激光的回旋的旋转直径为0.5mm、焊接速度为2.5m/min的条件下进行焊接。需要说明的是，第二次焊接也可以是线状焊接。

[0136] 这样，能够抑制热量输入变得过多而引起的烧穿的产生。

[0137] 上述的焊接条件根据材质、板厚、激光的光束质量、光束直径等各种因素而变化，因此使用预先通过实验等决定的适当的条件即可。

[0138] 如以上那样，在本公开的实施方式6中，在第一次焊接与第二次焊接中使热量输入量变更，由此能够进一步抑制由热量输入过多引起的烧穿的产生。

[0139] 如以上那样，在本公开中，以使激光7的照射位置回旋的方式进行相对移动来机械地进行控制，由此能够精密地控制焊道60的宽度，能够实现再现性高的焊接。

[0140] 另外，相对于被加工物100(焊接对象物)进行用于填充间隙g的第一次焊接和用于确保熔深的第二次焊接这样的至少两次以上的焊接，在所述第一次焊接中，按照以使激光7的照射位置回旋的方式进行相对移动的螺旋状的轨迹来形成焊道60，在所述第二次焊接中，实施以比第一次焊接的激光7的回旋直径小的直径进行回旋并沿着焊接方向进行相对移动的螺旋状的焊接。这样，即便在被加工物间(上板8与下板9之间)存在间隙g的情况下，例如也能够抑制烧穿，能够不产生裂孔地进行焊接。

[0141] 需要说明的是，在第二次焊接中无需一定使激光7回旋，也可以实施使激光7呈直线状或线状移动的线状焊接。

[0142] 而且，在本公开中，例如如使用图4B所说明的那样，也可以是，在第一次焊接中，相对于焊接对象物(上板8及下板9)使激光7一边回旋地照射一边沿着焊接方向X进行相对移动而形成焊道602，在第二次焊接中，在第一次焊接的焊道602上一边照射激光7一边沿着焊接方向进行移动，从而在第一次焊接的焊道602的宽度方向Y的中心线701附近且在第一次焊接的焊道60的宽度y1内形成第二次焊接的焊道60。第一次焊接的焊道602的宽度方向Y的中心线701与第二次焊接的焊道602的宽度方向Y的焊接的中心线702处于不同的位置。通过在第一次焊接与第二次焊接中变更焊接的中心线，由此能够进一步抑制烧穿的产生。

[0143] 另外，在本公开中，例如如使用图5B所说明的那样，在第一次焊接中，相对于焊接对象物(上板8及下板9)使激光7一边回旋地照射一边沿着焊接方向X进行相对移动而形成焊道603，在第二次焊接中，在通过第一次焊接形成的焊道603上一边使激光7以比第一次焊接小的直径回旋地照射一边沿着焊接方向移动，从而在第一次焊接的焊道603的焊接的中心线701附近形成第二次的焊道613。此时，使第二次焊接中的回旋方向为与第一次焊接中的回旋方向不同的旋转方向，而使第一次焊接中的回旋方向与第二次焊接中的回旋方向为不同的旋转方向，由此例如能够实现均匀且熔深宽度宽的焊接。

[0144] 另外，在本公开中，例如如使用图6所说明的那样，根据被移动的激光7的焊接方向X与回旋方向的组合，来以使激光7的轨道部分的热量输入量不同的方式照射激光。根据该结构，相对于焊接对象物(被加工物100)使激光7一边回旋地照射一边沿着焊接方向进行相对移动来形成第一次焊接的焊道60，在使激光7的照射位置回旋时考虑左右的热平衡而在相对于激光7的回旋的中心线70而言的左右侧变更热量输入，由此例如能够实现熔深均匀的焊道。

[0145] 需要说明的是，在第二次焊接中使激光7回旋的情况下，若与第一次焊接同样，在使激光7的照射位置回旋时考虑左右的热平衡而在相对于激光7的回旋的中心线而言的左右侧变更热量输入，则能够得到与第一次焊接同样的效果。

[0146] 另外，在本公开中，在激光7的回旋方向相对于焊接方向X为右旋的情况下，相对于焊道60的宽度方向Y上的激光7的回旋的中心(将连结沿着焊接方向移动的回旋的中心而成的线(回旋的旋转中心线的轨迹)表示为中心线70)，使朝向焊接方向X观察时焊道60的宽度方向右侧的热量输入量比左侧的热量输入量低。在激光7的回旋方向相对于焊接方向X为左旋的情况下，相对于焊道60的宽度方向Y上的激光7的回旋的中心(将连结中心而成的线表示为中心线70)，使朝向焊接方向X观察时焊道的宽度方向左侧的热量输入量比右侧的热量输入量低。相对于焊接对象物(被加工物100)使激光7一边回旋地照射一边沿着焊接方向X进行相对移动来形成焊道60，在使激光7的照射位置回旋时考虑左右的热平衡而在相对于激光7的回旋的中心线70而言的左右侧变更热量输入，由此例如能够形成熔深均匀的焊道60。

[0147] 需要说明的是，在本实施方式中，将被加工物100(上板8及下板9)固定而使激光7移动，由此相对于焊接对象物沿着环绕在焊接方向X上移动的旋转中心的螺旋状的轨迹来照射激光7。然而，无需一定使激光7移动。例如，也可以是，将激光7固定而使被加工物100移动，由此相对于焊接对象物，沿着环绕在焊接方向X上移动的旋转中心的螺旋状的轨迹来照射激光7。另外，也可以是，使被加工物100和激光7这两方移动，从而相对于焊接对象物沿着环绕在焊接方向X上移动的旋转中心的螺旋状的轨迹来照射激光7。即，作为焊接对象物的被加工物100与激光7也可以是相对移动，在本公开中所说明的作为焊接对象物的被加工物100与激光7的位置关系是相对的位置关系即可。

[0148] 另外，焊接方向X无需一定为直线。

[0149] 产业上的可利用性

[0150] 在本公开的激光焊接方法中，通过以机械方式控制光学系统而呈螺旋状地照射激光7，由此能够精密地控制焊道60的宽度y1。

[0151] 通过进行两次以上的焊接，从而即便在存在间隙g的情况下，焊接对象物(上板8与下板9)也会桥接，不会产生裂孔，能够再现性良好地进行熔深深的焊接。

[0152] 由此，例如能够实现焊接不良的减少、生产节拍的缩短，在产业上是有用的。

[0153] 附图标记说明

[0154] 1 激光焊接装置

[0155] 2 控制部

[0156] 3 激光振荡器

[0157] 4 光纤

[0158] 5 激光照射头

[0159] 6 机械手

[0160] 7 激光

[0161] 8 上板

[0162] 9 下板

[0163] 50、51 轨迹

[0164] 60、61、601、602、603、611、612、613 焊道

[0165] 70、701、702 中心线

[0166] 100 被加工物