特開 2023-112734 レーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023112734

(43)【公開日】2023-08-15

(54)【発明の名称】レーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/21 20140101AFI20230807BHJP

   B23K 26/361 20140101ALI20230807BHJP

【ＦＩ】

B23K26/21 A

B23K26/21 W

B23K26/361

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022014619

(22)【出願日】2022-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中川 龍幸

(72)【発明者】

【氏名】藤原 潤司

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 通雄

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD03

4E168BA54

4E168BA87

4E168CA06

4E168CB04

4E168CB08

4E168CB22

4E168DA02

4E168DA03

4E168DA13

4E168EA02

4E168EA08

4E168EA15

4E168EA17

4E168EA20

(57)【要約】

【課題】ワークの加工品質及び加工速度を高める。
【解決手段】ワークＷは、第１加工対象部ｗ１と、第２加工対象部ｗ２とを有する。第２加工対象部ｗ２は、第１加工対象部ｗ１から離れた位置にある。第１工程では、第１加工対象部ｗ１に対して第１レーザ光Ｌ１が出射される。第２工程では、第１レーザ光Ｌ１が出射された第１加工対象部ｗ１に対して、第２レーザ光Ｌ２が出射される。第３工程では、第２加工対象部ｗ２に対して第１レーザ光Ｌ１が出射される。第４工程では、第１レーザ光Ｌ１が出射された第２加工対象部ｗ２に対して、第２レーザ光Ｌ２が出射される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を出射してワークを加工するレーザ加工方法であって、
前記ワークは、第１加工対象部と、該第１加工対象部から離れた位置の第２加工対象部とを少なくとも有し、
前記レーザ光は、第１レーザ光と、該第１レーザ光よりも波長の長い第２レーザ光とを含み、
前記第１加工対象部に対して前記第１レーザ光を出射する第１工程と、
前記第１レーザ光が出射された前記第１加工対象部に対して、前記第２レーザ光を出射する第２工程と、
前記第２加工対象部に対して前記第１レーザ光を出射する第３工程と、
前記第１レーザ光が出射された前記第２加工対象部に対して、前記第２レーザ光を出射する第４工程とを備えた
ことを特徴とするレーザ加工方法。

【請求項2】

請求項１において、
前記第２工程を行っている間に、前記第３工程を行う
ことを特徴とするレーザ加工方法。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記第１加工対象部及び前記第２加工対象部は、互いに隣り合うように配置され、
前記第２工程では、前記第１加工対象部における前記第２加工対象部寄りの位置に前記第２レーザ光を出射し、
前記第４工程では、前記第２加工対象部における前記第１加工対象部寄りの位置に前記第２レーザ光を出射する
ことを特徴とするレーザ加工方法。

【請求項4】

請求項１において、
前記第１工程では、所定の移動軌跡に沿って前記第１レーザ光の出射位置を移動させ、
前記第２工程では、前記第１レーザ光の移動軌跡に沿って前記第２レーザ光の出射位置を移動させる
ことを特徴とするレーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、長波長と短波長の２つのレーザを同軸の光路に導いて重畳させる光学系と、同軸の光路に重畳した２つのレーザの出力ビームをワーク（被加工物）上に集光する集光レンズとを備えたレーザ加工光学装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－３２４２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、短波長のレーザ光は、レーザ光の反射率が鉄などに比べて相対的に高い、銅やアルミのような高反射率材料のワークに対するレーザ吸収率が高いが、レーザ光の最大出力が低く、加工速度が遅くなる。

【0005】

一方、長波長のレーザ光は、短波長のレーザ光よりもレーザ光の最大出力が高いが、高反射率材料のワークに対するレーザ吸収率が低い。そのため、長波長のレーザ光では、ワークの溶け込み量を一定にすることが困難であり、加工品質が低下するおそれがある。

【0006】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークの加工品質及び加工速度を高めることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の発明は、レーザ光を出射してワークを加工するレーザ加工方法であって、前記ワークは、第１加工対象部と、該第１加工対象部から離れた位置の第２加工対象部とを少なくとも有し、前記レーザ光は、第１レーザ光と、該第１レーザ光よりも波長の長い第２レーザ光とを含み、前記第１加工対象部に対して前記第１レーザ光を出射する第１工程と、前記第１レーザ光が出射された前記第１加工対象部に対して、前記第２レーザ光を出射する第２工程と、前記第２加工対象部に対して前記第１レーザ光を出射する第３工程と、前記第１レーザ光が出射された前記第２加工対象部に対して、前記第２レーザ光を出射する第４工程とを備えたことを特徴とする。

【0008】

第１の発明では、ワークは、第１加工対象部と、第２加工対象部とを有する。第２加工対象部は、第１加工対象部から離れた位置にある。第１工程では、第１加工対象部に対して第１レーザ光が出射される。第２工程では、第１レーザ光が出射された第１加工対象部に対して、第２レーザ光が出射される。第３工程では、第２加工対象部に対して第１レーザ光が出射される。第４工程では、第１レーザ光が出射された第２加工対象部に対して、第２レーザ光が出射される。

【0009】

このように、ワークの加工対象部を第１レーザ光で予熱した後に、第２レーザ光を出射することで、ワークの加工品質及び加工速度を高めることができる。

【0010】

具体的に、短波長の第１レーザ光（例えば、６００ｎｍ以下の青色レーザ光）は、銅などの高反射率材料のワークに対するレーザ吸収率が高いが、レーザ光の最大出力が低い。一方、長波長の第２レーザ光（例えば、８００ｎｍ以上の赤外レーザ光）は、高反射率材料のワークに対するレーザ吸収率は低いが、レーザ光の最大出力が高い。

【0011】

そこで、第１レーザ光をワークの表面に先行して出射することで、ワークの表面を酸化させる等の表面改質やワークの予熱を行う。そして、ワークの表面改質及び予熱が行われた部分に対して第２レーザ光を出射することで、第２レーザ光がワークに吸収されやすくなる。

【0012】

第２の発明は、第１の発明において、前記第２工程を行っている間に、前記第３工程を行うことを特徴とする。

【0013】

第２の発明では、第１加工対象部を第２レーザ光で加工している間に、次に加工すべき第２加工対象部を第１レーザ光で予熱しておくことで、ワークの加工時間を短くすることができる。

【0014】

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記第１加工対象部及び前記第２加工対象部は、互いに隣り合うように配置され、前記第２工程では、前記第１加工対象部における前記第２加工対象部寄りの位置に前記第２レーザ光を出射し、前記第４工程では、前記第２加工対象部における前記第１加工対象部寄りの位置に前記第２レーザ光を出射することを特徴とする。

【0015】

第３の発明では、第１加工対象部及び第２加工対象部に対して、それぞれ相手側に近い位置にレーザ光を出射することで、溶融された加工対象部が相手側に向かって流れ、互いに接合され易くなる。

【0016】

第４の発明は、第１の発明において、前記第１工程では、所定の移動軌跡に沿って前記第１レーザ光の出射位置を移動させ、前記第２工程では、前記第１レーザ光の移動軌跡に沿って前記第２レーザ光の出射位置を移動させることを特徴とする。

【0017】

第４の発明では、第１レーザ光で予熱した部分の温度が低下する前に第２レーザ光を出射することで、ワークの加工品質を高めることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ワークの加工品質及び加工速度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態１に係るレーザ加工装置の概略構成を示す側面図である。

【図2】レーザ光の波長と反射率との関係を示すグラフ図である。

【図3A】第１レーザ光を第１加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図3B】第１レーザ光を第２加工対象部に出射する一方、第２レーザ光を第１加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図3C】第１レーザ光を第３加工対象部に出射する一方、第２レーザ光を第２加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図3D】第１レーザ光を第４加工対象部に出射する一方、第２レーザ光を第３加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図3E】第１レーザ光を第５加工対象部に出射する一方、第２レーザ光を第４加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図3F】第１レーザ光を第６加工対象部に出射する一方、第２レーザ光を第５加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図3G】第２レーザ光を第６加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図3H】レーザ加工後のワークの状態を示す平面図である。

【図4A】本実施形態１の変形例に係るレーザ加工装置において、第１レーザ光を第１加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図4B】第１レーザ光を第２加工対象部に出射する一方、第２レーザ光を第１加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図4C】第１レーザ光を第３加工対象部に出射する一方、第２レーザ光を第２加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図4D】第１レーザ光を第４加工対象部に出射する一方、第２レーザ光を第３加工対象部に出射した状態を示す平面図である。

【図5A】本実施形態２に係るレーザ加工装置において、第１レーザ光を第１加工対象部に出射した状態を示す斜視図である。

【図5B】第１レーザ光を第２加工対象部に出射する一方、第２レーザ光を第１加工対象部に出射した状態を示す斜視図である。

【図5C】第１レーザ光を第３加工対象部に出射する一方、第２レーザ光を第２加工対象部に出射した状態を示す斜視図である。

【図5D】第２レーザ光を第３加工対象部に出射した状態を示す斜視図である。

【図5E】レーザ加工後のワークの状態を示す斜視図である。

【図6A】本実施形態３に係るレーザ加工装置において、第１レーザ光及び第２レーザ光の出射位置を第１加工対象部の領域内で移動させた状態を示す斜視図である。

【図6B】第１レーザ光及び第２レーザ光の出射位置を第２加工対象部の領域内で移動させた状態を示す斜視図である。

【図6C】第１レーザ光及び第２レーザ光の出射位置を第３加工対象部の領域内で移動させた状態を示す斜視図である。

【図6D】レーザ加工後のワークの状態を示す斜視図である。

【図7】本実施形態３の変形例１において、レーザ光の出射位置の移動軌跡を示す斜視図である。

【図8】本実施形態３の変形例２において、レーザ光の出射位置の移動軌跡を示す斜視図である。

【図9】本実施形態３の変形例３において、レーザ光の出射位置の移動軌跡を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0021】

《実施形態１》
図１に示すように、レーザ加工装置１は、第１レーザ発振器１１と、第２レーザ発振器１２と、第１伝送ファイバ１５と、第２伝送ファイバ１６と、レーザ加工ヘッド２０と、ロボット２と、制御部５とを備える。

【0022】

第１レーザ発振器１１は、制御部５からの指令に基づいて、第１レーザ光Ｌ１を出力する。第１レーザ光Ｌ１は、短波長のレーザ光である。短波長の第１レーザ光Ｌ１は、波長が６００ｎｍ以下（例えば、２６６ｎｍ～６００ｎｍ）の青色レーザ光又は緑色レーザ光である。

【0023】

第１レーザ発振器１１とレーザ加工ヘッド２０とは、第１伝送ファイバ１５で接続される。第１レーザ光Ｌ１は、第１伝送ファイバ１５を介して、第１レーザ発振器１１からレーザ加工ヘッド２０に伝送される。

【0024】

第２レーザ発振器１２は、制御部５からの指令に基づいて、第２レーザ光Ｌ２を出力する。第２レーザ光Ｌ２は、第１レーザ光Ｌ１よりも波長の長い長波長のレーザ光である。長波長の第２レーザ光Ｌ２は、波長が８００ｎｍ以上（例えば、８００ｎｍ～１６０００ｎｍ程度）の赤外レーザ光である。

【0025】

第２レーザ発振器１２とレーザ加工ヘッド２０とは、第２伝送ファイバ１６で接続される。第２レーザ光Ｌ２は、第２伝送ファイバ１６を介して、第２レーザ発振器１２からレーザ加工ヘッド２０に伝送される。

【0026】

レーザ加工ヘッド２０は、第１伝送ファイバ１５及び第２伝送ファイバ１６から入射される第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を、ワークＷに出射する。

【0027】

レーザ加工ヘッド２０は、第１コリメートレンズ２１と、第２コリメートレンズ２２と、第１ミラー２３と、第１調整機構２４と、第２調整機構２５と、ダイクロイックミラー２６と、ｆθレンズ２７とを有する。

【0028】

第１コリメートレンズ２１は、第１伝送ファイバ１５の出射端から出射された第１レーザ光Ｌ１を平行化する。第２コリメートレンズ２２は、第２伝送ファイバ１６の出射端から出射された第２レーザ光Ｌ２を平行化する。第１ミラー２３は、第１コリメートレンズ２１で平行化された第１レーザ光Ｌ１を反射して、ワークＷに対する第１レーザ光Ｌ１の出射位置を変更可能に、ミラー角度を可変とする第１調整機構２４に導光する。

【0029】

なお、ここで、第１コリメートレンズ２１及び第２コリメートレンズ２２を光軸方向に移動することで、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２のビーム径を拡大または縮小するように変更することができる。

【0030】

第１調整機構２４は、２軸ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーで構成される。第１調整機構２４は、第１ミラー２３で反射された第１レーザ光Ｌ１をさらに反射して、ダイクロイックミラー２６に導光する。第１調整機構２４は、ミラーの角度を２軸方向に変更することで、ダイクロイックミラー２６に対する第１レーザ光Ｌ１の入射位置を変更する。なお、第１調整機構２４は、２軸のガルバノメータ（ガルバノミラー）を用いた構成としてもよい。

【0031】

第２調整機構２５は、２軸ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーで構成される。第２調整機構２５は、第２コリメートレンズ２２で平行化された第２レーザ光Ｌ２を反射して、ダイクロイックミラー２６に導光する。第２調整機構２５は、ミラーの角度を２軸方向に変更することで、ダイクロイックミラー２６に対する第２レーザ光Ｌ２の入射位置を変更する。なお、第２調整機構２５は、２軸のガルバノメータ（ガルバノミラー）を用いた構成としてもよい。

【0032】

ダイクロイックミラー２６は、第２レーザ光Ｌ２を透光させるとともに、第１レーザ光Ｌ１を反射する。ダイクロイックミラー２６は、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を重ね合わせて、ｆθレンズ２７に導光する。

【0033】

ｆθレンズ２７は、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２の入射位置において、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２をそれぞれ、ワークＷの面（像面）に対して垂直入射するビームとなるように集光する。ｆθレンズ２７で集光された第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２は、互いに平行光（言い換えると主光線が光軸に対して平行な平行光）としてワークＷに出射される。

【0034】

ここで、ｆθレンズ２７に対する第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２の入射位置は、第１調整機構２４及び第２調整機構２５の角度をそれぞれ変更することで移動する。これにより、第１調整機構２４及び第２調整機構２５によって、ワークＷに対する第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２の出射位置が変更可能となる。

【0035】

ロボット２は、ロボットアーム３を有する。ロボットアーム３の先端部には、レーザ加工ヘッド２０が取り付けられる。ロボットアーム３は、複数の関節部４を有する。

【0036】

ロボット２は、制御部５からの指令に基づいて、レーザ加工ヘッド２０を所定の加工方向に沿って移動させ、ワークＷに対するレーザ加工ヘッド２０の位置を変更する。これにより、ワークＷに対する第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２の位置を移動させ、レーザ加工を行う。

【0037】

制御部５は、第１レーザ発振器１１、第２レーザ発振器１２、レーザ加工ヘッド２０、及びロボット２に接続される。制御部５は、第１レーザ発振器１１、第２レーザ発振器１２、レーザ加工ヘッド２０、及びロボット２の動作を制御する。

【0038】

制御部５は、レーザ加工ヘッド２０の移動速度の他に、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２の出力開始や停止、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２の出力強度などを制御する機能も備える。なお、制御部５は、ここで１つの構成になっているが、複数で構成しても良い。

【0039】

ワークＷは、上下方向に延びる複数のピン部材を有する。図１に示す例では、ピン部材は、６つ設けられる。６つのピン部材の上端部には、第１加工対象部ｗ１、第２加工対象部ｗ２、第３加工対象部ｗ３、第４加工対象部ｗ４、第５加工対象部ｗ５、第６加工対象部ｗ６がそれぞれ設けられる。なお、加工対象部の数はあくまでも例示であり、これに限定するものではない。

【0040】

第１加工対象部ｗ１、第３加工対象部ｗ３、第５加工対象部ｗ５は、溶接方向に沿って互いに間隔をあけて配置される。第２加工対象部ｗ２、第４加工対象部ｗ４、第６加工対象部ｗ６は、溶接方向に沿って互いに間隔をあけて配置される。

【0041】

第１加工対象部ｗ１と第２加工対象部ｗ２とは、溶接方向に交差する交差方向に互いに間隔をあけて配置される。第３加工対象部ｗ３と第４加工対象部ｗ４とは、交差方向に互いに間隔をあけて配置される。第５加工対象部ｗ５と第６加工対象部ｗ６とは、交差方向に互いに間隔をあけて配置される。

【0042】

レーザ加工装置１は、第１加工対象部ｗ１と第２加工対象部ｗ２とを溶接する。レーザ加工装置１は、第３加工対象部ｗ３と第４加工対象部ｗ４とを溶接する。レーザ加工装置１は、第５加工対象部ｗ５と第６加工対象部ｗ６とを溶接する。

【0043】

ワークＷは、レーザ吸収率の低い高反射率材料で構成される。具体的に、図２に示すように、レーザ光の反射率は、ワークＷの材質によって異なる。例えば、波長が８００ｎｍ以上の長波長としての赤外レーザ光を基準とした場合、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）は、鉄（Ｆｅ）に比べてレーザ光の波長の反射率（％）が高く、言い換えるとレーザ吸収率の低い高反射率材料であることが分かる。一方、鉄（Ｆｅ）は、相対的にレーザ光の波長の反射率（％）が低く、言い換えるとレーザ吸収率の高い低反射率材料であることが分かる。

【0044】

そこで、本実施形態では、ワークＷをレーザ吸収率の低い高反射率材料である銅で構成している。なお、ワークＷを金又は銀で構成してもよい。

【0045】

〈レーザ加工装置の動作〉
ところで、短波長の第１レーザ光Ｌ１は、銅などの高反射率材料のワークＷに対するレーザ吸収率が高いが、レーザ光の最大出力が低く、加工速度が遅くなる。

【0046】

一方、長波長の第２レーザ光Ｌ２は、短波長の第１レーザ光Ｌ１よりもレーザ光の最大出力が高いが、高反射率材料のワークＷに対するレーザ吸収率が低い。そのため、長波長の第２レーザ光Ｌ２では、ワークＷの溶け込み量を一定にすることが困難であり、加工品質が低下するおそれがある。

【0047】

そこで、本実施形態では、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２の出射方法を工夫することで、ワークＷの加工品質及び加工速度を高めることができるようにしている。

【0048】

図３Ａに示すように、レーザ加工装置１は、ワークＷの第１加工対象部ｗ１に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第１工程を行う。第１レーザ光Ｌ１は、平面視で第１加工対象部ｗ１の中心部に出射される。第１工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第１加工対象部ｗ１に付着していた被膜や接着剤が除去されるとともに、第１加工対象部ｗ１が予熱される。

【0049】

具体的に、レーザ加工ヘッド２０は、高反射率材料に対するレーザ吸収率の高い第１レーザ光Ｌ１を、ワークＷの表面に先行して出射することで、ワークＷの表面を酸化させたり、ワークＷの表面を先に一部溶融させる等の表面改質を行う。

【0050】

図３Ｂに示すように、レーザ加工装置１は、第１レーザ光Ｌ１が出射された第１加工対象部ｗ１に対して、パワー密度の高い長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する第２工程を行う。長波長の第２レーザ光Ｌ２は、平面視で第１加工対象部ｗ１の中心部に出射される。第２工程では、長波長の第２レーザ光Ｌ２によって、第１加工対象部ｗ１の一部が溶融することで溶融部３１が形成される。

【0051】

レーザ加工装置１は、第２加工対象部ｗ２に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第３工程を行う。第３工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第２加工対象部ｗ２に付着していた被膜や接着剤が除去されるとともに、第２加工対象部ｗ２が予熱される。

【0052】

ここで、第３工程は、第２工程を行っている間に実行するのが好ましい。このように、第１加工対象部ｗ１を長波長の第２レーザ光Ｌ２で加工している間に、次に加工すべき第２加工対象部ｗ２を短波長の第１レーザ光Ｌ１で予熱しておくことで、ワークＷの加工時間を短くすることができる。

【0053】

図３Ｃに示すように、レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第２加工対象部ｗ２に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する第４工程を行う。第４工程では、長波長の第２レーザ光Ｌ２によって、第２加工対象部ｗ２の一部が溶融することで溶融部３１が形成される。第１加工対象部ｗ１の溶融部３１と、第２加工対象部ｗ２の溶融部３１とが、相手側に向かって流動して、溶融部３１同士が一体化する。

【0054】

このように、ワークの加工対象部を短波長の第１レーザ光Ｌ１で予熱した後に、長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射することで、ワークＷの加工品質及び加工速度を高めることができる。

【0055】

レーザ加工装置１は、第３加工対象部ｗ３に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第５工程を行う。第５工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第３加工対象部ｗ３に付着していた被膜や接着剤が除去されるとともに、第３加工対象部ｗ３が予熱される。第５工程は、第４工程を行っている間に実行される。

【0056】

図３Ｄに示すように、溶融部３１が凝固することで接合部３２が形成される。第１加工対象部ｗ１と第２加工対象部ｗ２とは、接合部３２によって接合される。

【0057】

以下、残りの加工対象部に対しても同様に、短波長の第１レーザ光Ｌ１で予熱した後、長波長の第２レーザ光Ｌ２で溶融させる工程を繰り返し行う。

【0058】

具体的に、レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第３加工対象部ｗ３に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する。レーザ加工装置１は、第４加工対象部ｗ４に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する。

【0059】

図３Ｅに示すように、レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第４加工対象部ｗ４に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する。レーザ加工装置１は、第５加工対象部ｗ５に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する。

【0060】

第３加工対象部ｗ３の溶融部３１と、第４加工対象部ｗ４の溶融部３１とが、相手側に向かって流動して、溶融部３１同士が一体化する。

【0061】

図３Ｆに示すように、溶融部３１が凝固することで接合部３２が形成される。第３加工対象部ｗ３と第４加工対象部ｗ４とは、接合部３２によって接合される。レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第５加工対象部ｗ５に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する。レーザ加工装置１は、第６加工対象部ｗ６に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する。

【0062】

図３Ｇに示すように、レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第５加工対象部ｗ５に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する。第５加工対象部ｗ５の溶融部３１と、第６加工対象部ｗ６の溶融部３１とが、相手側に向かって流動して、溶融部３１同士が一体化する。

【0063】

図３Ｈに示すように、溶融部３１が凝固することで接合部３２が形成される。第５加工対象部ｗ５と第６加工対象部ｗ６とは、接合部３２によって接合される。

【0064】

－実施形態１の変形例－
図４Ａに示すように、レーザ加工装置１は、ワークＷの第１加工対象部ｗ１に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第１工程を行う。第１レーザ光Ｌ１は、平面視で第１加工対象部ｗ１の溶接方向と交差する交差方向（図４Ａで上下方向）の中心線よりも第２加工対象部ｗ２寄り（下側寄り）の位置に出射される。

【0065】

第１工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第１加工対象部ｗ１に付着していた被膜や接着剤が除去されるとともに、第１加工対象部ｗ１における第２加工対象部ｗ２に近い部分が予熱される。

【0066】

図４Ｂに示すように、レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第１加工対象部ｗ１に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する第２工程を行う。長波長の第２レーザ光Ｌ２は、平面視で第１加工対象部ｗ１の交差方向（図４Ｂで上下方向）の中心線よりも第２加工対象部ｗ２寄り（下側寄り）の位置に出射される。第２工程では、長波長の第２レーザ光Ｌ２によって、第１加工対象部ｗ１の一部が溶融することで溶融部３１が形成される。

【0067】

レーザ加工装置１は、第２加工対象部ｗ２に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第３工程を行う。短波長の第１レーザ光Ｌ１は、平面視で第２加工対象部ｗ２の交差方向（図４Ｂで上下方向）の中心線よりも第１加工対象部ｗ１寄り（上側寄り）の位置に出射される。

【0068】

第３工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第２加工対象部ｗ２に付着していた被膜や接着剤が除去されるとともに、第２加工対象部ｗ２における第１加工対象部ｗ１に近い部分が予熱される。

【0069】

図４Ｃに示すように、レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第２加工対象部ｗ２に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する第４工程を行う。長波長の第２レーザ光Ｌ２は、平面視で第２加工対象部ｗ２の交差方向（図４Ｃで上下方向）の中心線よりも第１加工対象部ｗ１寄り（上側寄り）の位置に出射される。

【0070】

第４工程では、長波長の第２レーザ光Ｌ２によって、第２加工対象部ｗ２の一部が溶融することで溶融部３１が形成される。

【0071】

ここで、第１加工対象部ｗ１及び第２加工対象部ｗ２では、それぞれ相手側に近い位置に第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２が出射されている。そのため、第１加工対象部ｗ１の溶融部３１と、第２加工対象部ｗ２の溶融部３１とが、相手側に向かって流動し易くなり、溶融部３１同士が一体化する。

【0072】

第４工程を行っている間、レーザ加工装置１は、第３加工対象部ｗ３に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する。短波長の第１レーザ光Ｌ１は、平面視で第３加工対象部ｗ３の交差方向（図４Ｃで上下方向）の中心線よりも第４加工対象部ｗ４寄り（下側寄り）の位置に出射される。

【0073】

図４Ｄに示すように、溶融部３１が凝固することで接合部３２が形成される。第１加工対象部ｗ１と第２加工対象部ｗ２とは、接合部３２によって接合される。

【0074】

以下、残りの加工対象部に対しても同様に、短波長の第１レーザ光Ｌ１で予熱した後、長波長の第２レーザ光Ｌ２で溶融させる工程を繰り返し行う。

【0075】

《実施形態２》
以下、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

【0076】

図５Ａに示すように、ワークＷは、互いに重ね合わされた２枚の板状の部材を有する。ワークＷには、第１加工対象部ｗ１、第２加工対象部ｗ２、及び第３加工対象部ｗ３が設けられる。第１加工対象部ｗ１、第２加工対象部ｗ２、及び第３加工対象部ｗ３は、溶接方向に間隔をあけて設けられる。なお、加工対象部の数はあくまでも例示であり、これに限定するものではない。

【0077】

図５Ａに示すように、レーザ加工装置１は、ワークＷの第１加工対象部ｗ１に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第１工程を行う。第１工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第１加工対象部ｗ１が予熱される。

【0078】

図５Ｂに示すように、レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第１加工対象部ｗ１に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する第２工程を行う。第２工程では、長波長の第２レーザ光Ｌ２によって、第１加工対象部ｗ１の一部が溶融することで溶融部３１が形成される。

【0079】

レーザ加工装置１は、第２加工対象部ｗ２に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第３工程を行う。第３工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第２加工対象部ｗ２が予熱される。第３工程は、第２工程を行っている間に実行される。

【0080】

図５Ｃに示すように、第１加工対象部ｗ１には、溶融部３１が凝固することで接合部３２が形成される。ワークＷの２枚の板状の部材は、接合部３２で接合される。

【0081】

レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第２加工対象部ｗ２に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する第４工程を行う。第４工程では、長波長の第２レーザ光Ｌ２によって、第２加工対象部ｗ２の一部が溶融することで溶融部３１が形成される。

【0082】

レーザ加工装置１は、第３加工対象部ｗ３に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第５工程を行う。第５工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第３加工対象部ｗ３が予熱される。第５工程は、第４工程を行っている間に実行される。

【0083】

図５Ｄに示すように、第２加工対象部ｗ２には、溶融部３１が凝固することで接合部３２が形成される。ワークＷの２枚の板状の部材は、接合部３２で接合される。

【0084】

レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第３加工対象部ｗ３に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する第６工程を行う。第６工程では、長波長の第２レーザ光Ｌ２によって、第３加工対象部ｗ３の一部が溶融することで溶融部３１が形成される。

【0085】

図５Ｅに示すように、第３加工対象部ｗ３には、溶融部３１が凝固することで接合部３２が形成される。ワークＷの２枚の板状の部材は、接合部３２で接合される。

【0086】

《実施形態３》
以下、前記実施形態２と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

【0087】

図６Ａに示すように、レーザ加工装置１は、第１加工対象部ｗ１に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第１工程を行う。第１工程では、第１加工対象部ｗ１の領域内で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置を溶接方向に沿って移動させる。第１工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第１加工対象部ｗ１が予熱される。

【0088】

レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第１加工対象部ｗ１に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する第２工程を行う。第２工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１の移動軌跡に沿って、長波長の第２レーザ光Ｌ２の出射位置を移動させる。具体的には、第１加工対象部ｗ１の領域内で、長波長の第２レーザ光Ｌ２の出射位置を溶接方向に沿って移動させる。第２工程では、長波長の第２レーザ光Ｌ２によって、第１加工対象部ｗ１の一部が溶融することで、溶接方向に延びる溶融部３１が形成される。

【0089】

第１工程及び第２工程は、第１加工対象部ｗ１の領域内において同時に行われる。短波長の第１レーザ光Ｌ１は、長波長の第２レーザ光Ｌ２よりも溶接方向の前方に先行して出射される。

【0090】

図６Ｂに示すように、第１加工対象部ｗ１には、溶融部３１が凝固することで接合部３２が形成される。ワークＷの２枚の板状の部材は、接合部３２で接合される。

【0091】

レーザ加工装置１は、第２加工対象部ｗ２に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第３工程を行う。第３工程では、第２加工対象部ｗ２の領域内で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置を溶接方向に沿って移動させる。第３工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第２加工対象部ｗ２が予熱される。

【0092】

レーザ加工装置１は短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第２加工対象部ｗ２に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する第４工程を行う。第４工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１の移動軌跡に沿って、長波長の第２レーザ光Ｌ２の出射位置を移動させる。第４工程では、長波長の第２レーザ光Ｌ２によって、第２加工対象部ｗ２の一部が溶融することで、溶接方向に沿って延びる溶融部３１が形成される。

【0093】

第３工程及び第４工程は、第２加工対象部ｗ２の領域内において同時に行われる。短波長の第１レーザ光Ｌ１は、長波長の第２レーザ光Ｌ２よりも溶接方向の前方に先行して出射される。

【0094】

図６Ｃに示すように、第２加工対象部ｗ２には、溶融部３１が凝固することで接合部３２が形成される。ワークＷの２枚の板状の部材は、接合部３２で接合される。

【0095】

レーザ加工装置１は、第３加工対象部ｗ３に対して短波長の第１レーザ光Ｌ１を出射する第５工程を行う。第５工程では、第３加工対象部ｗ３の領域内で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置を溶接方向に沿って移動させる。第５工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１によって、第３加工対象部ｗ３が予熱される。

【0096】

レーザ加工装置１は、短波長の第１レーザ光Ｌ１が出射された第３加工対象部ｗ３に対して長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射する第６工程を行う。第６工程では、短波長の第１レーザ光Ｌ１の移動軌跡に沿って、長波長の第２レーザ光Ｌ２の出射位置を移動させる。第６工程では、長波長の第２レーザ光Ｌ２によって、第３加工対象部ｗ３の一部が溶融することで、溶接方向に沿って延びる溶融部３１が形成される。

【0097】

第５工程及び第６工程は、第３加工対象部ｗ３の領域内において同時に行われる。短波長の第１レーザ光Ｌ１は、長波長の第２レーザ光Ｌ２よりも溶接方向の前方に先行して出射される。

【0098】

図６Ｄに示すように、第３加工対象部ｗ３には、溶融部３１が凝固することで接合部３２が形成される。ワークＷの２枚の板状の部材は、接合部３２で接合される。

【0099】

このように、短波長の第１レーザ光Ｌ１の移動軌跡に沿って、長波長の第２レーザ光Ｌ２の出射位置を移動させ、短波長の第１レーザ光Ｌ１で予熱した部分の温度が低下する前に長波長の第２レーザ光Ｌ２を出射することで、ワークＷの加工品質を高めることができる。

【0100】

－実施形態３の変形例１－
図７に示すように、レーザ加工装置１は、加工対象部の領域内で、所定の移動軌跡に沿って短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置を移動させる。図７に示す例では、レーザ加工装置１は、第１加工対象部ｗ１の領域内で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置を螺旋状に移動させる。

【0101】

具体的に、平面視で第１加工対象部ｗ１の中心部をレーザ開始位置３５、レーザ開始位置３５から径方向外側に離れた位置をレーザ終了位置３６とする。そして、レーザ開始位置３５からレーザ終了位置３６までの間で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置を、径方向外側へ徐々に広がるように時計回り方向に螺旋状に移動させる（図７の一点鎖線参照）。

【0102】

レーザ加工装置１は、第１加工対象部ｗ１の領域内で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の移動軌跡に沿って第１レーザ光Ｌ１の出射位置を移動させる。具体的に、短波長の第１レーザ光Ｌ１は、長波長の第２レーザ光Ｌ２よりも移動軌跡の前方に先行して出射される。長波長の第２レーザ光Ｌ２の出射位置は、短波長の第１レーザ光Ｌ１の螺旋状の移動軌跡に沿って、レーザ開始位置３５からレーザ終了位置３６までの間で、時計回り方向に螺旋状に移動する。

【0103】

これにより、第１加工対象部ｗ１の広範囲にわたって第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を出射することができる。

【0104】

なお、図７に示す例では、第１加工対象部ｗ１の領域内における第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２の移動軌跡について説明したが、他の加工対象部においても同様に、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光を出射すればよい。

【0105】

－実施形態３の変形例２－
図８に示すように、レーザ加工装置１は、加工対象部の領域内で、所定の移動軌跡に沿って短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置を移動させる。図８に示す例では、レーザ加工装置１は、第１加工対象部ｗ１の領域内で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置を四角螺旋状に移動させる。

【0106】

具体的に、平面視で第１加工対象部ｗ１の中心部付近をレーザ開始位置３５、第１加工対象部ｗ１の図８で左下隅部をレーザ終了位置３６とする。そして、レーザ開始位置３５からレーザ終了位置３６までの間で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置を、外側へ徐々に広がるように時計回り方向に四角螺旋状に移動させる（図８の一点鎖線参照）。

【0107】

レーザ加工装置１は、第１加工対象部ｗ１の領域内で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の移動軌跡に沿って第１レーザ光Ｌ１の出射位置を移動させる。具体的に、短波長の第１レーザ光Ｌ１は、長波長の第２レーザ光Ｌ２よりも移動軌跡の前方に先行して出射される。長波長の第２レーザ光Ｌ２の出射位置は、短波長の第１レーザ光Ｌ１の四角螺旋状の移動軌跡に沿って、レーザ開始位置３５からレーザ終了位置３６までの間で、時計回り方向に四角螺旋状に移動する。

【0108】

これにより、第１加工対象部ｗ１の広範囲にわたって第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を出射することができる。

【0109】

－実施形態３の変形例３－
図９に示すように、レーザ加工装置１は、加工対象部の領域内で、所定の移動軌跡に沿って第１レーザ光Ｌ１の出射位置を移動させる。図９に示す例では、レーザ加工装置１は、第１加工対象部ｗ１の領域内で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置をジグザグ状に移動させる。

【0110】

具体的に、平面視で第１加工対象部ｗ１における図９で右上隅部をレーザ開始位置３５、図９で左下隅部をレーザ終了位置３６とする。そして、レーザ開始位置から３５からレーザ終了位置３６までの間で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の出射位置をジグザグ状に移動させる（図９の一点鎖線参照）。

【0111】

レーザ加工装置１は、第１加工対象部ｗ１の領域内で、短波長の第１レーザ光Ｌ１の移動軌跡に沿って第１レーザ光Ｌ１の出射位置を移動させる。具体的に、短波長の第１レーザ光Ｌ１は、長波長の第２レーザ光Ｌ２よりも移動軌跡の前方に先行して出射される。長波長の第２レーザ光Ｌ２の出射位置は、短波長の第１レーザ光Ｌ１のジグザグ状の移動軌跡に沿って、レーザ開始位置３５からレーザ終了位置３６までの間で、ジグザグ状に移動する。

【0112】

これにより、第１加工対象部ｗ１の広範囲にわたって第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を出射することができる。

【0113】

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

【0114】

本実施形態では、ロボット２でレーザ加工ヘッド２０を移動させ、ワークＷに対するレーザ加工ヘッド２０の位置を変更するようにしたが、この形態に限定するものではない。例えば、ワークＷを移動テーブル（図示省略）に搭載して、ワークＷに対してレーザ加工ヘッド２０を相対的に移動させる構成であってもよい。

【0115】

本実施形態では、１つのレーザ加工ヘッド２０から第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を出射するようにした形態について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、第１レーザ光Ｌ１を出射するレーザ加工ヘッドと、第２レーザ光Ｌ２を出射するレーザ加工ヘッドとを別々に設けた構成であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0116】

以上説明したように、本発明は、ワークの加工品質及び加工速度を高めることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

【符号の説明】

【0117】

１ レーザ加工装置
１１ 第１レーザ発振器
１２ 第２レーザ発振器
２０ レーザ加工ヘッド
Ｌ１ 第１レーザ光
Ｌ２ 第２レーザ光
Ｗ ワーク
ｗ１ 第１加工対象部
ｗ２ 第２加工対象部

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図3H】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8】

【図9】