(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-30
(45)【発行日】2023-07-10
(54)【発明の名称】レーザ・アークハイブリッド溶接装置
(51)【国際特許分類】
B23K 26/348 20140101AFI20230703BHJP
B23K 9/16 20060101ALI20230703BHJP
【ＦＩ】
B23K26/348
B23K9/16 K
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019175045
(22)【出願日】2019-09-26
(65)【公開番号】P2021049561
(43)【公開日】2021-04-01
【審査請求日】2022-04-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000000262
【氏名又は名称】株式会社ダイヘン
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】劉 忠杰
【審査官】黒石 孝志
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０８１８８５８２（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００３－８８９６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２０５１６６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０
Ｂ２３Ｋ ９／００ － ９／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
異材接合に用いられるレーザ・アークハイブリッド溶接装置であって、
接合部に向けてレーザを照射するように構成されたレーザトーチと、
前記接合部との間にアークを発生させるように構成された溶接トーチとを備え、
前記レーザトーチは、前記接合部に向けてパルス状のレーザを照射するように構成され、
前記レーザトーチは、照射されるレーザの形状を加工するように構成された回折光学素子を含み、
前記回折光学素子は、溶接の幅方向に複数のレーザ照射点が形成されるようにレーザを加工する、レーザ・アークハイブリッド溶接装置。
【請求項2】
前記レーザトーチは、１Ｈｚから２５０Ｈｚのパルス状のレーザを照射するように構成される、請求項１に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。
【請求項3】
異材接合に用いられるレーザ・アークハイブリッド溶接装置であって、
接合部に向けてレーザを照射するように構成されたレーザトーチと、
前記接合部との間にアークを発生させるように構成された溶接トーチとを備え、
前記レーザトーチは、前記接合部に向けてパルス状のレーザを照射するように構成され、
前記レーザトーチは、レーザの照射領域においてレーザを走査するように構成されたレーザスキャン装置を含み、
前記レーザスキャン装置は、溶接の幅方向に複数のレーザ照射点が形成されるようにレーザを走査する、レーザ・アークハイブリッド溶接装置。
【請求項4】
前記レーザスキャン装置は、１Ｈｚから２５０×ｎ（ｎは２以上の整数）Ｈｚのパルス状のレーザを照射するように構成され、
溶接の幅方向にｎ点のレーザ照射点が形成されるようにレーザを走査する、請求項３に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。
【請求項5】
前記レーザトーチは、前記接合部における溶け込み形状が前記パルス状のレーザによって複数の凸部を有するように、前記接合部に向けてレーザを照射する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、異材接合に用いられるレーザ・アークハイブリッド溶接装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特開２００３－２０５３７７号公報（特許文献１）は、レーザ及びアークを用いる複合溶接方法を開示する。この複合溶接方法では、熱源の平均出力を増加させることなく溶け込み深さと溶接界面幅とを同時に確保するために、レーザのビーム径を広げることによって溶接界面幅の拡大を図るとともに、パルス発振モードでレーザを出力することによってパワー密度の低下が図られる。なお、レーザのパルス周波数については、溶け込み深さが溶接方向にリップル状になるのを抑制するために、溶接速度に対して適正な値に設定される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００３－２０５３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
異材接合（たとえば、ＧＩ鋼板やＧＡ鋼板等の溶融亜鉛メッキ鋼板と、アルミニウム合金板との接合）の溶接においては、溶接に伴ない金属間化合物（ＩＭＣ（Intermetallic Compound））が生成される。金属間化合物は、母材自体に比べて脆いため、金属間化合物の生成量が多くなると、接合強度が低下する。
【0005】
金属間化合物は、溶接金属と母材との界面付近に多く生成される。そのため、異材接合の溶接においては、溶接金属と母材との接合強度を十分に確保する必要がある。
【0006】
また、接合部への入熱量（Ｊ）が多いと、金属間化合物の生成量が多くなる。そのため、異材接合の溶接においては、接合部への入熱量（Ｊ）が多いと、接合強度が低下するので、接合部への入熱量（Ｊ）を適切に抑制する必要がある。
【0007】
本開示は、上記の課題を達成するためになされたものであり、本開示の目的は、接合強度の高い異材接合を実現可能なレーザ・アークハイブリッド溶接装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示のレーザ・アークハイブリッド溶接装置は、異材接合に用いられるレーザ・アークハイブリッド溶接装置であって、接合部に向けてレーザを照射するように構成されたレーザトーチと、接合部との間にアークを発生させるように構成された溶接トーチとを備える。レーザトーチは、接合部に向けてパルス状のレーザを照射するように構成される。
【0009】
このレーザ・アークハイブリッド溶接装置は、異材接合に用いられる。そして、この溶接装置では、接合部に向けてパルス状のレーザが照射されるので、接合部における溶け込み形状に凹凸を設けることができる。溶け込み形状に凹凸を設けることで、溶接金属と母材との接触面積が大きくなり、溶接金属と母材との接合強度を高めることができる。また、この溶接装置では、パルス状のレーザが照射されるため、接合部への入熱量（Ｊ）が抑制される。これにより、金属間化合物の生成量が抑制され、接合強度の低下を抑制することができる。したがって、このレーザ・アークハイブリッド溶接装置によれば、接合強度の高い異材接合を実現することができる。
【0010】
レーザトーチは、接合部における溶け込み形状がパルス状のレーザによって複数の凸部を有するように、接合部に向けてレーザを照射してもよい。
【0011】
このようなレーザ照射により、接合部への入熱量（Ｊ）を抑制しつつ、複数の凸部によるアンカー効果により溶接金属と母材との接合強度を高めることができる。したがって、このレーザ・アークハイブリッド溶接装置によれば、接合強度の高い異材接合を実現することができる。
【0012】
レーザトーチは、照射されるレーザの形状を加工するように構成された回折光学素子（以下「ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）」と称する。）を含んでもよい。そして、ＤＯＥは、溶接の幅方向に複数のレーザ照射点が形成されるようにレーザを加工するものであってもよい。
【0013】
このレーザ・アークハイブリッド溶接装置によれば、ＤＯＥによりレーザの照射領域が溶接の幅方向に拡げられるので、広い溶接ビード幅を容易に形成することができる。その結果、接合強度を高めることができる。
【0014】
レーザトーチがＤＯＥを含む場合において、レーザトーチは、１Ｈｚから２５０Ｈｚのパルス状のレーザを照射するように構成されてもよい。
【0015】
溶接速度にもよるが、レーザのパルス周波数が１Ｈｚを下回ると、溶接方向のレーザの照射間隔が広くなりすぎ、パルス状のレーザ照射による上記のアンカー効果が十分に得られなくなる可能性がある。一方、レーザのパルス周波数が２５０Ｈｚを超えると、接合部への入熱量（Ｊ）が多くなり、金属間化合物の生成量が増加することにより接合強度が低下する可能性がある。このレーザ・アークハイブリッド溶接装置によれば、１Ｈｚから２５０Ｈｚのパルス状のレーザを照射するので、上記のようなアンカー効果により溶接金属と母材との接合強度を高めることができるとともに、接合部への入熱量（Ｊ）が抑制されることにより金属間化合物の生成量を抑制することができる。
【0016】
レーザトーチは、レーザの照射領域においてレーザを走査するように構成されたレーザスキャン装置を含んでもよい。そして、レーザスキャン装置は、溶接の幅方向に複数のレーザ照射点が形成されるようにレーザを走査してもよい。
【0017】
この溶接装置によれば、レーザスキャン装置を用いてレーザの照射領域を溶接の幅方向に拡大するので、広い溶接ビード幅を形成する際の自由度が高い。
【0018】
レーザスキャン装置は、１Ｈｚから２５０×ｎ（ｎは２以上の整数）Ｈｚのパルス状のレーザを照射するように構成され、溶接の幅方向にｎ点のレーザ照射点が形成されるようにレーザを走査してもよい。
【0019】
この溶接装置によれば、レーザトーチがレーザスキャン装置を含む場合においても、アンカー効果により溶接金属と母材との接合強度を高めることができるとともに、接合部への入熱量（Ｊ）が抑制されることにより金属間化合物の生成量を抑制することができる。
【発明の効果】
【0020】
本開示のレーザ・アークハイブリッド溶接装置によれば、接合強度の高い異材接合を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本開示におけるレーザ・アークハイブリッド溶接装置の全体構成を示す図である。
【図2】実施の形態１におけるレーザトーチの構成を概略的に示す図である。
【図3】溶接時に形成される溶融部の一例を示した図である。
【図4】レーザの照射パターンの一例を示す図である。
【図5】母材に形成されるレーザ照射点の配置例を示す図である。
【図6】重ね継手の隅肉溶接における接合部の断面の一例を示す図である。
【図7】実施の形態２におけるレーザトーチの構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0023】
［実施の形態１］
図１は、本開示におけるレーザ・アークハイブリッド溶接装置の全体構成を示す図である。図１を参照して、レーザ・アークハイブリッド溶接装置１（以下、単に「溶接装置１」と称する場合がある。）は、溶接トーチ１０と、溶接ワイヤ２０と、溶接電源装置３０と、レーザトーチ４０と、レーザ発振装置６０とを備える。
図１は、本開示におけるレーザ・アークハイブリッド溶接装置の全体構成を示す図である。図１を参照して、レーザ・アークハイブリッド溶接装置１（以下、単に「溶接装置１」と称する場合がある。）は、溶接トーチ１０と、溶接ワイヤ２０と、溶接電源装置３０と、レーザトーチ４０と、レーザ発振装置６０とを備える。
【0024】
この溶接装置１は、異材接合の溶接に用いられる。異材接合とは、異種の材料の接合であり、溶接装置１は、たとえば、ＧＩ鋼板やＧＡ鋼板等の溶融亜鉛メッキ鋼板と、アルミニウム合金板との溶接に用いられる。アルミニウム合金板には、軟質アルミニウムだけでなく、ＪＩＳ規格の５０００番台（たとえば５０５２）、６０００番台（たとえば６０６３）、７０００番台（たとえば７０７５）等の硬質アルミニウムも適用可能である。溶接装置１によって、互いに接合される母材７０の一方と他方とが、たとえば、重ね隅肉溶接継手やフレア溶接継手等によって接合される。
【0025】
なお、上記のように、溶接装置１は、異材接合の溶接に用いられるものであるが、これに限定されるものではなく、同種の材料の接合にも用いることは可能である。
【0026】
溶接トーチ１０及び溶接電源装置３０は、アーク溶接を行なうための機器である。溶接トーチ１０は、母材７０の接合部に向けて、溶接ワイヤ２０及び図示しないシールドガスを供給する。溶接トーチ１０は、溶接電源装置３０から溶接電流の供給を受け、溶接ワイヤ２０の先端と母材７０の接合部との間にアーク２５を発生させるとともに、溶接部に向けてシールドガス（アルゴンガスや炭酸ガス等）を供給する。溶接ワイヤ２０に代えて、非消耗材の電極（タングステン等）を用いてもよい。すなわち、溶接トーチ１０を用いるアーク溶接は、溶極式（マグ溶接やミグ溶接等）であってもよいし、非溶極式（ティグ溶接等）であってもよい。
【0027】
溶接電源装置３０は、アーク溶接を行なうための溶接電圧及び溶接電流を生成し、生成された溶接電圧及び溶接電流を溶接トーチ１０へ出力する。また、溶接電源装置３０は、溶接トーチ１０における溶接ワイヤ２０の送り速度も制御する。
【0028】
レーザトーチ４０及びレーザ発振装置６０は、レーザによる溶接を行なうための機器である。レーザトーチ４０は、レーザ発振装置６０からレーザ光の供給を受け、母材７０の接合部に向けてレーザを照射する。
【0029】
本開示における溶接装置１では、レーザトーチ４０は、母材７０に向けてパルス状のレーザを照射する。そのため、レーザ発振装置６０は、所定の周波数を有するパルス状のレーザを生成し、光ファイバ等の伝送媒体を通じてレーザトーチ４０へ出力する。パルス状のレーザの周波数については、後ほど説明する。
【0030】
上述のように、この溶接装置１は、異材接合の溶接に用いられる。異材接合の溶接においては、溶接に伴ない金属間化合物（ＩＭＣ）が生成される。金属間化合物は、母材自体に比べて脆いため、金属間化合物の生成量が多くなると、接合強度が低下する。
【0031】
金属間化合物は、溶接金属（溶接の際の溶融池が凝固した部分）と母材との界面付近に多く生成される。そのため、異材接合の溶接においては、溶接金属と母材との接合強度を十分に確保する必要がある。
【0032】
また、接合部への入熱量（Ｊ）が多いと、溶接中に生成される溶融池の温度（溶融温度）が高くなり、溶融池の深さ（溶け込み深さ）も深くなる。このため、溶融池の凝固に時間がかかり、その結果、金属間化合物の生成量が多くなる。たとえば、溶融亜鉛メッキ鋼板とアルミニウム合金板とを溶接する場合、溶接によって鉄とアルミニウムとの合金（ＦｅＡｌ、Ｆｅ3Ａｌ、Ｆｅ2Ａｌ5、ＦｅＡｌ3等）である金属間化合物が接合部に生成され、接合部への入熱量が多いほどその生成量が多くなる。そのため、異材接合の溶接においては、接合部への入熱量（Ｊ）を適切に抑制する必要がある。
【0033】
そこで、本開示に従う溶接装置１では、上記のように、異材接合の溶接において、接合部に向けてパルス状のレーザを照射することとしたものである。これにより、溶け込み形状が複数の凸部を有するように溶接金属を形成することができる。そして、この複数の凸部によるアンカー効果により、溶接金属と母材との接合強度が高められる。また、レーザがパルス状であることにより、接合部への入熱量（Ｊ）が抑制される。これにより、金属間化合物の生成量が抑制され、接合強度の低下を抑制することができる。
【0034】
本実施の形態１に従う溶接装置１では、レーザトーチ４０は、母材７０に照射されるレーザを加工するＤＯＥを含む。本実施の形態１では、ＤＯＥは、母材７０において溶接の幅方向に複数のレーザ照射点が形成されるように、レーザ発振装置６０から受けるレーザ光を加工する。
【0035】
図２は、図１に示したレーザトーチ４０の構成を概略的に示す図である。図２を参照して、レーザトーチ４０は、ＤＯＥ４１と、レンズ４２とを含む。ＤＯＥ４１及びレンズ４２は、レーザ発振装置６０から出力されたレーザ光がこの順に通過するようにレーザトーチ４０に設置される。そして、レーザ発振装置６０から出力されたレーザ光は、ＤＯＥ４１及びレンズ４２を通過して母材７０に照射され、母材７０において照射領域８０が形成される。
【0036】
ＤＯＥ４１は、レーザ発振装置６０から受けるレーザ光を、回折現象を利用して所望のビームパターンに加工する。この実施の形態１では、ＤＯＥ４１は、レーザ発振装置６０から受ける入射光を溶接の幅方向（図中のＹ軸方向）に複数本に分光するように、レーザ光を加工する（詳細は後述）。母材７０上の照射領域８０は、ＤＯＥ４１が設けられない場合よりも溶接の幅方向（図中のＹ軸方向）に拡げられる。これにより、広い溶接ビード幅が形成され、溶接強度を高めることができる。
【0037】
レンズ４２は、ＤＯＥ４１によって加工されたレーザ光を集光して、母材７０に向けて出力する。
【0038】
図３は、溶接時に形成される溶融部の一例を示した図である。図３において、Ｘ軸方向は、溶接の進行方向（溶接方向）を示し、Ｙ軸方向は、溶接の幅方向を示す。図３を参照して、レーザの照射領域８０は、溶接トーチ１０によるアーク２５（図１）が発生するアーク領域８２の溶接方向前方に形成される。すなわち、この溶接装置１では、溶接トーチ１０によるアーク放電に先行してレーザトーチ４０によりレーザが照射される。なお、領域８４は、母材７０において部材が溶融する溶融プールを示す。
【0039】
レーザの照射領域８０には、複数の照射点（この例では４点）が溶接の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って形成されている。すなわち、ＤＯＥ４１（図２）は、レーザ発振装置６０から受ける入射光を溶接の幅方向（図中のＹ軸方向）に複数本（この例では４本）に分光するように、レーザ光を加工する。照射されるレーザはパルス状であるため、照射領域８０には、溶接の幅方向に沿った複数のレーザ照射点が形成される。
【0040】
レーザ照射による照射領域８０の溶け込み深さは、アークによるアーク領域８２の溶け込み深さよりも深い。すなわち、レーザの照射領域８０の溶け込み深さが、アーク領域８２の溶け込み深さよりも深くなるように、レーザ発振装置６０からのレーザ出力が調整される。
【0041】
なお、隣接するレーザ照射点の間隔は、１ｍｍ～２ｍｍ程度が好ましい。間隔が１ｍｍを下回ると、レーザが集中することにより、レーザ照射部における入熱量（Ｊ）が多くなり、金属間化合物の生成量が増加し、接合強度が低下する可能性がある。一方、間隔が２ｍｍを超えると、レーザの照射間隔が広くなりすぎ、パルス状のレーザ照射によるアンカー効果が十分に得られなくなる可能性がある。但し、上記の間隔は、１ｍｍ～２ｍｍに必ずしも限定されるものではない。
【0042】
なお、図示の例では、溶接の幅方向に４点のレーザ照射点が形成されているが、レーザ照射点の数はこれに限定されるものではなく、４点より少なくても多くてもよい。
【0043】
図４は、レーザの照射パターンの一例を示す図である。図４において、縦軸は、レーザの出力を示し、横軸は時間を示す。図４を参照して、レーザトーチ４０からは、周期１／ｆ（ｆは周波数）のパルス状のレーザが出力される。
【0044】
この実施の形態１に従う溶接装置１では、レーザのパルス周波数ｆは、１Ｈｚ～２５０Ｈｚの範囲内の所定周波数に設定される。溶接速度にもよるが、周波数ｆが１Ｈｚを下回ると、溶接方向のレーザの照射間隔が広くなりすぎ、パルス状のレーザ照射によるアンカー効果が十分に得られなくなる可能性がある。一方、たとえば、溶接速度が６０００ｍｍ／分の高速溶接下で、レーザ照射によるアンカー効果を十分に得るために溶接方向に１ｍｍ間隔でレーザ照射を行なうには、周波数ｆを１００Ｈｚにする必要がある。将来のさらなる高速化を考慮すると、周波数ｆはより高い方が望ましいが、周波数ｆが２５０Ｈｚを超えると、接合部への入熱量（Ｊ）が多くなり、金属間化合物の生成量が増加することにより接合強度が低下する可能性がある。そこで、本実施の形態１では、上記のように１Ｈｚ～２５０Ｈｚの範囲内でレーザの周波数ｆが設定される。
【0045】
なお、レーザの周波数ｆは、５Ｈｚ～２０Ｈｚ程度が好適である。たとえば、溶接速度が１２００ｍｍ／分である場合に、周波数ｆが２０Ｈｚのとき、溶接方向のレーザ照射間隔は１ｍｍとなる。また、たとえば、溶接速度が９００ｍｍ／分である場合に、周波数ｆが５Ｈｚのとき、溶接方向のレーザ照射間隔は３ｍｍとなる。
【0046】
なお、図示の例では、レーザのパルス形状は、断続的な矩形であるが、パルスの形状はこれに限定されるものではない。レーザのパルス形状は、台形状であってもよいし、滑らかなカーブ状であってもよい。また、非ピーク時のレーザ出力は０でなくてもよい。すなわち、連続的なレーザ出力の中でレーザ出力を高低変化させたものであってもよい。また、ピーク時のレーザ出力は、必ずしも一定である必要もなく、溶接条件等に応じて適宜変化させてもよい。
【0047】
図５は、母材７０に形成されるレーザ照射点の配置例を示す図である。図５を参照して、ＤＯＥ４１によって、溶接の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って複数のレーザ照射点（この例では４つ）が形成されている。隣接する照射点の溶接幅方向の間隔Ｗは、上述のように、たとえば１ｍｍ～２ｍｍ程度である。
【0048】
また、レーザトーチ４０から照射されるレーザはパルス状であるため、ＤＯＥ４１によって溶接幅方向に形成されるレーザ照射点の列が、溶接方向（Ｘ軸方向）に間隔Ｌ毎に形成されている。溶接方向のレーザ照射点の間隔Ｌは、溶接速度及びレーザのパルス周波数ｆによるが、たとえば１ｍｍ～３ｍｍ程度である。各レーザ照射点においては、溶け込み形状が凸部を有しているので、これらの各レーザ照射点における凸部によるアンカー効果により、溶接金属と母材の接合強度は高いものとなっている。
【0049】
図６は、重ね継手の隅肉溶接における接合部の断面の一例を示す図である。図６を参照して、この例では、母材７０は、ＧＩ鋼板７１と、ＧＩ鋼板７１上に重ねられたアルミニウム合金板７２とを含む。溶接装置１によってＧＩ鋼板７１とアルミニウム合金板７２との隅肉溶接が行なわれることにより、溶接ビード７３が形成される。
【0050】
溶接ビード７３と母材のＧＩ鋼板７１との接触部位７４には、レーザトーチ４０によるレーザ照射により母材のＧＩ鋼板７１側に凸状の溶融穴７５が形成されている。溶融穴７５の位置は、レーザトーチ４０によるレーザ照射点に対応する。そして、溶接トーチ１０によるアーク溶接により溶融穴７５が溶融金属で埋められている。この溶融穴７５によるアンカー効果により、溶接ビード７３とＧＩ鋼板７１との接触部位７４における接合強度が高められている。
【0051】
また、パルス状のレーザ照射により、レーザが連続照射される場合に比べて溶接部への入熱が抑制されているため、接触部位７４における金属間化合物の生成量も抑制されている。したがって、この点でも、溶接ビード７３とＧＩ鋼板７１との接触部位７４における接合強度が高められている。
【0052】
以上のように、この実施の形態１においては、溶接装置１は、異材接合の溶接に用いられ、レーザトーチ４０から接合部に向けてパルス状のレーザが照射される。これにより、接合部における溶け込み形状に複数の凸部を形成し、それらのアンカー効果により溶接金属と母材との接合強度を高めることができる。また、母材７０に照射されるレーザがパルス状であるため、接合部への入熱量（Ｊ）が抑制される。これにより、金属間化合物の生成量が抑制され、接合強度の低下を抑制することができる。したがって、この実施の形態１によれば、接合強度の高い異材接合を実現することができる。
【0053】
この実施の形態１では、レーザトーチ４０にＤＯＥ４１が設けられ、ＤＯＥ４１により、溶接の幅方向に複数のレーザ照射点が形成される。したがって、この実施の形態１によれば、上記のようなレーザ照射点を容易に形成することができる。また、ＤＯＥ４１によりレーザの照射領域が溶接の幅方向に拡げられるので、広い溶接ビード幅を形成することができる。その結果、接合強度を高めることができる。
【0054】
［実施の形態２］
実施の形態１では、ＤＯＥ４１によって、図２に示したような照射領域８０が形成されるものとした。この実施の形態２では、ＤＯＥに代えて、母材７０に照射されるレーザを母材７０上で走査可能なレーザスキャン装置がレーザトーチに設けられる。そして、レーザスキャン装置により母材７０上でレーザを走査することによって、母材７０に多数のレーザ照射点が形成される。
実施の形態１では、ＤＯＥ４１によって、図２に示したような照射領域８０が形成されるものとした。この実施の形態２では、ＤＯＥに代えて、母材７０に照射されるレーザを母材７０上で走査可能なレーザスキャン装置がレーザトーチに設けられる。そして、レーザスキャン装置により母材７０上でレーザを走査することによって、母材７０に多数のレーザ照射点が形成される。
【0055】
この実施の形態２に従うレーザ・アークハイブリッド溶接装置の全体構成は、図１に示した溶接装置１と同じである。
【0056】
図７は、実施の形態２におけるレーザトーチの構成を概略的に示す図である。図７を参照して、このレーザトーチ４０Ａは、図２に示したレーザトーチ４０において、ＤＯＥ４１に代えて、スキャンミラー４４と、光軸制御装置４５とを含む。
【0057】
スキャンミラー４４及び光軸制御装置４５は、母材７０上でレーザを走査可能なレーザスキャン装置を構成する。スキャンミラー４４は、レーザ発振装置６０から受けるレーザ光を反射してレンズ４２へ出力する。スキャンミラー４４は、光軸制御装置４５によって向きを変更可能に構成されており、レンズ４２を通じて照射されるレーザ光の照射位置８１を変更することができる。スキャンミラー４４は、たとえば、照射位置８１をＸ方向に変更可能なＸスキャンミラーと、照射位置８１をＹ方向に変更可能なＹスキャンミラーとを含む。
【0058】
光軸制御装置４５は、スキャンミラー４４の角度を変更する駆動装置と、駆動装置を制御することによってレーザ光の照射位置８１を調整する制御装置とを含む（いずれも図示せず）。駆動装置は、たとえば、Ｘスキャンミラーを回転駆動するＸ軸モータと、Ｙスキャンミラーを回転駆動するＹ軸モータとによって構成される。
【0059】
レーザトーチ４０Ａは、パルス状のレーザを出力しつつ母材７０上でレーザを走査することにより、母材７０に多数のレーザ照射点を形成することができる。なお、この実施の形態２に従う溶接装置において、実施の形態１で説明した溶接装置１と同じ溶接速度で、かつ、同等のレーザ照射点を形成するには、レーザトーチ４０Ａから照射されるパルス状のレーザの周波数ｆをｎ（ｎは２以上の整数）倍（実施の形態の溶接装置１が溶接幅方向にｎ点のレーザ照射点を形成する場合）にする必要がある。なお、この実施の形態２では、母材７０に形成されるレーザ照射点は、図５に示すような格子状ではなく、図７に示されるようにジグザグ状になる。
【0060】
以上のように、この実施の形態２によっても、実施の形態１と同等の効果を得ることができる。また、この実施の形態２によれば、レーザスキャン装置（スキャンミラー４４及び光軸制御装置４５）を用いてレーザの照射領域を溶接の幅方向に拡大するので、広い溶接ビード幅を形成する際の自由度が高い。
【0061】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0062】
１ レーザ・アークハイブリッド溶接装置、１０ 溶接トーチ、２０ 溶接ワイヤ、３０ 溶接電源装置、４０，４０Ａ レーザトーチ、４１ ＤＯＥ、４２ レンズ、４４ スキャンミラー、４５ 光軸制御装置、６０ レーザ発振装置、７０ 母材、７３ 溶接ビード、７５ 溶融穴、８０ 照射領域、８２ アーク領域、８４ 溶融プール。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】