JP2001191189A

JP2001191189A - レーザ溶接装置

Info

Publication number: JP2001191189A
Application number: JP37477599A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Saito; 晶彦齋藤; Katsuhisa Watanabe; 勝久渡辺
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-17

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ加工用レンズから出射されたレーザビ
ームをレーザ反射手段で反射してレーザビームの進路を
変更し、出射光学系の長さを短くするとともに、レーザ
反射手段を回転可能な構成とすることにより、レーザ溶
接装置全体の小型化を図るとともに、レーザビーム溶接
の溶接効率を向上させることができるようにする。【解決手段】レーザ発生部２２から発射されたレーザ
ビーム１９を角形電池３４の接合部３５に照射してその
接合部３５をレーザビーム１９で溶接するレーザ溶接装
置において、レーザ発生部２２と接合部３５との間にレ
ーザビーム１９の進行方向を変化させるレーザ反射ミラ
ー４１と、このレーザ反射ミラー４１をレーザビーム１
９の光軸ＣＬを中心に回転させる反射手段回転機構８０
と、を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平行性のよい高パ
ワーのレーザをレンズで加工物の表面に集光し、その接
合部をレーザビームによって溶接するようにしたレーザ
溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、レーザビームを用いて加
工物を溶接するレーザ溶接装置としては、例えば、図８
に示すような構成のものが知られている。この図８に示
すレーザ溶接装置１は、レーザを発射するレーザ発生部
２と、このレーザ発生部２から発射されたレーザに基づ
いてレーザビーム加工が行われる加工物を着脱可能に保
持する加工物保持部３等を備えて構成されている。

【０００３】レーザ溶接装置１のレーザ発生部２は、Ｙ
ＡＧロッド４と、このＹＡＧロッド４に平行に設けられ
たキセノンランプ５と、このキセノンランプ５の発光等
を制御する制御部６と、ＹＡＧロッド４から発射される
レーザの光路上に配置されたシャッタ７、絞り８、反射
ミラー９、レンズ１０及びレーザ加工用レンズ１１等を
備えている。レンズ１０とレーザ加工用レンズ１１とは
光ファイバ１２を介して接続されており、加工物１４の
接合部１５にレーザ加工用レンズ１１が対向設置され
る。

【０００４】レーザ溶接装置１の加工物保持部３は、平
面座標系Ｘ−Ｙ軸のＸ軸方向ｘに移動可能とされたＸ軸
テーブル１６と、同じくＹ軸方向ｙに移動可能とされた
Ｙ軸テーブル１７と、平面座標系Ｘ−Ｙ軸を回転変位さ
せる回転テーブル１８とを備えている。回転テーブル１
８の上にＹ軸テーブル１７が搭載され、Ｙ軸テーブル１
７の上にＸ軸テーブル１６が搭載されている。そして、
Ｘ軸テーブル１６の上に加工物１４が着脱可能に取り付
けられる。

【０００５】加工物１４は、上面が開口された縦長の直
方体からなる筐体１４ａと、この筐体１４ａの開口部を
塞ぐ板体からなる蓋体１４ｂとを有している。筐体１４
ａは、Ｘ軸テーブル１６上に立てた状態で固定され、そ
の上面に蓋体１４ｂが載置される。この加工物１４の接
合部１５は筐体１４ａと蓋体１４ｂとの接合面であり、
従って接合部１５は、側面の四面となっている。この接
合部１５の一面に対して、レーザ溶接装置１のレーザ加
工用レンズ１１が、側方から臨むように横向きに配置さ
れる。このレーザ加工用レンズ１１で加工物１４の表面
近傍に焦点を結んでレーザビーム１９を照射することに
より、加工物１４の接合部１５がレーザビーム加工によ
り溶接されて接合される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレーザ溶接装置１においては、レーザ加工用
レンズ１１から出射されるレーザビーム１９を加工物１
４まで真っ直ぐに送って接合部１５を溶接する構成とな
っていたため、レーザ加工用レンズ１１の焦点距離によ
り加工物１４の接合部１５からレーザ加工用レンズ１１
までの長さが必然的に決定されていた。その結果、レー
ザ溶接装置１を設置するためのスペースを大きく確保す
る必要があり、レーザ溶接装置１全体の小型化を図るこ
とが困難であるという課題があった。

【０００７】即ち、従来のレーザ溶接装置１では、レー
ザ発生部２内において反射ミラー９が使用されており、
この反射ミラー９でＹＡＧロッド４から発射されたレー
ザビームの進行方向を９０°変更し、レンズ１０及び光
ファイバ１２を介してレーザ加工用レンズ１１までレー
ザビームを導く構成となっていた。

【０００８】ところが、レーザ加工用レンズ１１から出
射されたレーザビーム１９は、その後は直線的に進行し
て加工物１４の接合部１５に到達される。その結果、レ
ーザ溶接装置１のレーザビーム加工部において、常に、
レーザ加工用レンズ１１から接合部１５までの長さ（出
射光学系の長さ）に相当するスペースを確保しておく必
要がある。そのため、この出射光学系の長さがレーザ溶
接装置１を設計・製作する上でスペース上の大きな制約
となっていた。

【０００９】特に、レーザ加工用レンズ１１を横方向に
設置して水平方向からレーザビーム加工を行う場合に
は、加工物１４を中心としてレーザ加工用レンズ１１を
回転させるか、又はレーザ加工用レンズ１１を中心とし
て加工物１４を回転させる必要がある。その結果、レー
ザ加工用レンズ１１を回転させる場合には、レーザ加工
用レンズ１１が回転変位するためのスペースを確保する
必要があるため、レーザ溶接装置１の平面方向のスペー
スが大きくなり、レーザ溶接装置全体の小型化が困難で
あった。また、加工物１４を回転させる場合には、加工
物保持部３において治具を回転させる機構が必要とな
り、加工物保持部３の構造が複雑になるという課題があ
った。

【００１０】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、レーザ加工用レンズから出射され
たレーザビームをレーザ反射手段で反射してレーザビー
ムの進路を変更し、出射光学系の長さを短くするととも
に、レーザ反射手段を回転可能な構成とすることによ
り、レーザ溶接装置全体の小型化を図るとともに、レー
ザビーム溶接の溶接効率を向上させることを目的として
いる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述したような課題等を
解決し、上記目的を達成するために、本出願の請求項１
記載のレーザ溶接装置は、レーザ発生部から発射された
レーザビームを加工物の接合部に照射してその接合部を
レーザビームで溶接するレーザ溶接装置において、レー
ザ発生部と接合部との間にレーザビームの進行方向を変
化させるレーザ反射手段と、このレーザ反射手段をレー
ザビームの光軸を中心に回転させる反射手段回転機構
と、を設けたことを特徴としている。

【００１２】本出願の請求項２記載のレーザ溶接装置
は、レーザ反射手段は、レーザ用に使用されるミラー又
はプリズムであることを特徴としている。

【００１３】本出願の請求項３記載のレーザ溶接装置
は、レーザ反射手段は、レーザビームの進行方向を無段
階又は多段階に変更可能なように角度調整可能に設けた
ことを特徴としている。

【００１４】本出願の請求項４記載のレーザ溶接装置
は、反射手段回転機構は、レーザビームの光軸を中心と
してレーザ発生部に回転自在に支持された回転部材と、
この回転部材を回転駆動する回転駆動手段と、を備え、
回転部材にレーザ反射手段を取り付けたことを特徴とし
ている。

【００１５】上述のように構成したことにより、本出願
の請求項１記載のレーザ溶接装置では、レーザ発生部と
加工物の接合部との間にレーザ反射手段が介在され、こ
のレーザ反射手段が反射手段回転機構によってレーザビ
ームの光軸を中心に回転されるため、レーザ発生部から
出射されたレーザビームがレーザ反射手段により反射さ
れて進行方向が変化されるとともに、レーザビームの発
射方向が回転変位される。その結果、出射光学系の長さ
を一定とした状態において、レーザ加工用レンズから接
合部までの長さを短くすることができ、この長さの短縮
分だけレーザ溶接装置の小型化を図ることができるとと
もに、回転方向に連続したレーザビーム溶接を行うこと
ができる。しかも、出射光学系の長さを変えることなく
レーザ加工用レンズの取付スペースの狭小化を図ること
ができるため、スペースの取れる方向にレーザ加工用レ
ンズのセットが可能となり、光学系をレイアウトする上
において設計・製作上の制約を少なくすることができ
る。

【００１６】本出願の請求項２記載のレーザ溶接装置で
は、レーザ反射手段としてレーザ用ミラー又はプリズム
を用いることにより、レーザ反射手段を、簡単な構造で
ありながらレーザビームを良く反射してレーザビーム溶
接を確実に行うことができる部材によって実現すること
ができる。

【００１７】本出願の請求項３記載のレーザ溶接装置で
は、レーザ反射手段を角度調整可能に構成し、レーザ発
生部から出射されたレーザビームの進行方向を無段階又
は多段階に変更可能としたことにより、レーザビームの
照射方向を、加工物の接合面に対して直角方向ばかりで
なく、斜め方向からも照射することができる。

【００１８】本出願の請求項４記載のレーザ溶接装置で
は、反射手段回転機構として回転部材と回転駆動手段と
を備える構成としたことにより、レーザビーム溶接と連
動させてレーザ反射手段を回転させ、加工物の接合面を
回転方向に連続させて溶接することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１〜図７は本発明の実施の
例を示すもので、図１はレーザ溶接装置の第１の実施例
を示す一部を断面した説明図、図２は加工物の溶接工程
を示す説明図、図３は加工物の第１の実施例を示す分解
斜視図、図４は同じく縦断面図、図５はレーザ溶接装置
の第２の実施例を示す説明図、図６は加工物の第２の実
施例を示す縦断面図、図７はレーザ溶接装置の第３の実
施例を示す説明図である。

【００２０】図１及び図２に示すように、本出願の第１
の実施例に係るレーザ溶接装置２１は、レーザビーム１
９を発射するレーザ発生部２２と、レーザビーム加工が
施される加工物３４を着脱可能に取り付けることができ
る加工物保持部２３と、レーザ反射ミラー４１をレーザ
ビーム１９の光軸を中心に回転させる反射手段回転機構
８０等を備えて構成されている。

【００２１】レーザ溶接装置２１のレーザ発生部２２
は、ＹＡＧ(yttrium-aluminum-garnet) ロッド２４と、
キセノンランプ２５と、制御部２６と、シャッタ２７
と、絞り２８と、反射ミラー２９と、レンズ３０と、レ
ーザ加工用レンズ３１と、光ファイバ３２等を備えてい
る。ＹＡＧロッド２４は、平行性のよい高パワーのレー
ザを発射するもので、このＹＡＧロッド２４と平行にキ
セノンランプ２５が配置されている。キセノンランプ２
５は、主としてキセノンガスの励起によって発光する放
電ランプである。このキセノンランプ２５の両端の電極
部には、制御部２６が電気的に接続されている。この制
御部２６は、キセノンランプ２５の発光等を制御するこ
とにより、ＹＡＧロッド２４から出力されるレーザのパ
ワー等を制御する。

【００２２】ＹＡＧロッド２４から発射されるレーザビ
ームの光路上にはＹＡＧロッド２４側から順に、光路を
開閉するシャッタ２７、光路の開口面積を調整する絞り
２８、レーザビームの進行方向を変化させる反射ミラー
２９、反射ミラー２９から入力されたレーザビームを光
ファイバ３２に導くレンズ３０、及び光ファイバ３２か
ら入力されるレーザビームを加工物３４の接合部３５に
照射するレーザ加工用レンズ３１が配置されている。レ
ーザ加工用レンズ３１は、可撓性を有する光ファイバ３
２を介してレンズ３０と接続されている。更に、レーザ
加工用レンズ３１は、図１において矢印ｚで示すＺ軸方
向（上下方向）へ移動可能に構成されている。

【００２３】レーザ加工用レンズ３１は、加工物３４に
対向される対物レンズ３１ａと、この対物レンズ３１ａ
の内側に配置されたレンズ３１ｂと、これらのレンズ３
１ａを保持する筒状のレンズホルダ３１ｃ等を有してい
る。レンズホルダ３１ｃには、レーザビーム１９の光軸
ＣＬと同心をなすようにボールベアリング８１が嵌合さ
れている。このボールベアリング８１には、リング状の
駆動ギア８２が嵌合されている。このボールベアリング
８１と駆動ギア８２とによって、反射手段回転機構８０
の回転部材が構成されている。

【００２４】駆動ギア８２の外周面にはギア部８２ａが
設けられているとともに、レーザ加工用レンズ３１の光
軸ＣＬと平行をなすように突出するブラケット４０が一
体に設けられている。このブラケット４０の先部には、
レーザビーム１９の光路側に突出する一対のミラー受け
片４０ａが設けられている。一対のミラー受け片４０ａ
には、レーザ反射手段の第１の具体例を示すレーザ反射
ミラー４１が角度調整可能に取り付けられている。

【００２５】レーザ反射ミラー４１は、レーザ用に用い
られる光学鏡である。このレーザ反射ミラー４１として
は、レーザに耐え得るレーザ光強度が必要であるため、
例えば、電子ビーム蒸着による誘電体多層膜鏡や金属蒸
着ミラー等が用いられる。このレーザ反射ミラー４１の
一面にレーザビーム１９を反射する鏡面が設けられてお
り、その鏡面が対物レンズ３１ａに対して傾斜して対向
されている。更に、レーザ反射ミラー４１の他面には、
ミラー受け片４０ａ側に突出する取付部４１ａが設けら
れている。この取付部４１ａには支持軸４２が貫通され
ており、この支持軸４２の両端が一対のミラー受け片４
０ａ，４０ａによって回動可能に支持されている。

【００２６】このレーザ反射ミラー４１は、任意の傾斜
角度で固定できるようにするため、例えば、ミラー受け
片４０ａと取付部４１ａとの間に板バネ（図示せず。）
を介在させる等して摩擦抵抗を生じさせる。これによ
り、板バネ等で付与される摺動摩擦抵抗によってレーザ
反射ミラー４１の鏡面角度を任意の位置に設定すること
ができる。そして、板バネ等による摩擦抵抗に抗してレ
ーザ反射ミラー４１を回動することにより、その鏡面角
度を任意の角度に、しかも無段階に調整することができ
る。尚、支持軸４２に替えてネジ軸を設け、このネジ軸
をミラー受け片４０ａ及び取付部４１ａに貫通させてネ
ジ部にナットを螺合させる構成とすることにより、レー
ザ反射ミラー４１の鏡面角度を任意の角度に設定して固
定することができる。

【００２７】更に、図示しないが、ミラー受け片４０ａ
と取付部４１ａとの接触面に、互いに係合される放射方
向に延びた放射溝を設け、この放射溝の係合位置を回転
方向に変位させて噛み合わせ位置を変える構成とするこ
ともできる。この場合には、レーザ反射ミラー４１の鏡
面角度を、予め設定された任意の角度に多段階に変更す
ることができる。

【００２８】また、ブラケット４０の先端部には、ミラ
ー受け片４０ａと同方向に突出する支持アーム４３が設
けられている。この支持アーム４３の先端部には、レー
ザ反射ミラー４１の鏡面を溶接屑の付着等から保護する
ための保護板４４が固着手段の一具体例を示す固定ネジ
４５によって着脱可能に取り付けられている。この保護
板４４は、レーザ反射ミラー４１と加工物３４との間に
介在するように配置されており、接合部３５を溶接する
際に、その溶接屑等が飛び散って鏡面に付着するのを防
止する。この溶接屑等が鏡面に付着すると、鏡面に照射
されたレーザビームによって溶接屑等が燃焼する等の弊
害を生ずるため、かかる弊害の発生を防止しようとする
ものである。

【００２９】この保護板４４には、レーザ反射ミラー４
１で反射されたレーザビーム１９を通過させる貫通穴４
６が設けられている。この貫通穴４６は、レーザ反射ミ
ラー４１の回動方向に長くなるよう長穴とされている。
これにより、予め設定された角度範囲内でレーザ反射ミ
ラー４１を傾斜させた場合にも、レーザビーム１９が保
護板４４に当たることがないようにしている。尚、保護
板４４をレーザ反射ミラー４１と連動させて回動可能に
構成し、レーザ反射ミラー４１の角度変化に対応させて
傾斜角度を自動的に変化させることもできる。かかる構
成とした場合には、保護板４４を通過するレーザビーム
１９の位置を１箇所に限定することができるため、貫通
穴４６の穴径を可及的に小さくして、溶接屑等が貫通穴
４６を通過して鏡面に付着するのを効果的に防止するこ
とができる。この保護板４４が、加工物３４の接合部３
５に対向される。

【００３０】また、レーザ加工用レンズ３１のレンズホ
ルダ３１ｃには、固定金具８３を介してサーボモータ８
４が取り付けられている。固定金具８３は、レンズホル
ダ３１ｃ及びサーボモータ８４を挟持する一対の挟持片
８３ａ，８３ａと、両挟持片８３ａ，８３ａ間を締付固
定する固定ネジ８３ｂとを有している。固定ネジ８３ｂ
は、レンズホルダ３１ｃとサーボモータ８４との間に配
置されており、サーボモータ８４の回転軸８４ａはレー
ザ加工用レンズ３１の光軸ＣＬと略平行となるように固
定されている。このサーボモータ８４の回転軸８４ａに
は出力ギア８５が固定されており、この出力ギア８５が
駆動ギア８２のギア部８２ａに噛合されている。

【００３１】更に、サーボモータ８４には駆動回路８６
が接続されている。この駆動回路８６は、サーボモータ
８４の回転を制御してレーザ反射ミラー４１の水平方向
における回転位置を調整するものである。この駆動回路
８６による制御の内容には、レーザ発生部２２によるレ
ーザビームの発射と連動させてレーザ反射ミラー４１の
回転角度を調整する制御も含まれる。このサーボモータ
８４と出力ギア８５と駆動回路８６とによって回転駆動
手段が構成されている。そして、この回転駆動手段と上
述した回転部材とによって反射手段回転機構が構成され
ている。

【００３２】レーザ溶接装置２１の加工物保持部２３
は、平面座標系Ｘ−Ｙ軸のＸ軸テーブル３６及びＹ軸テ
ーブル３７を備えている。Ｘ軸テーブル３６は、Ｘ−Ｙ
軸のうちＸ軸方向ｘに移動可能とされたテーブルであ
り、Ｙ軸テーブル３７は、同じくＹ軸方向ｙに移動可能
とされたテーブルである。このＹ軸テーブル３７の上に
Ｘ軸テーブル３６が搭載されている。Ｘ軸テーブル３６
の上面には、加工物３４を挟んで保持する一対の挟持爪
４７，４７が設けられている。一対の挟持爪４７，４７
は接近及び離反可能に構成されており、これらの挟持爪
４７，４７によってＸ軸テーブル３６上に加工物３４が
着脱可能に挟持されて取り付けられる。

【００３３】図３及び図４には、加工物の一具体例を示
す角形電池３４を示している。この角形電池３４は、上
面が開口された縦長の直方体からなる筐体５０と、この
筐体５０の開口部５０ａを塞ぐ板体からなる蓋体５１と
を有している。筐体５０の凹部５０ｂ内には、電力を蓄
える電池本体５２が収納されている。この電池本体５２
は、リード線５３を介してコレクタピン５４に接続され
ている。コレクタピン５４は、絶縁性を有するプラスチ
ック製のシール部材５５を介して蓋体５１に保持されて
いる。シール部材５５は、蓋体５１の中央部に設けた貫
通穴に嵌合されていて、両面に設けたフランジ部によっ
て抜け止めがなされている。

【００３４】蓋体５１は、筐体５０の上面に重なり合う
形状とされていて、内面には筐体５０の開口部５０ａに
嵌合される嵌合部５１ａが設けられている。この嵌合部
５１ａを開口部５０ａに嵌合することにより、蓋体５１
が筐体５０に対して自動的に位置決めされる。尚、筐体
５０及び蓋体５１の材質としては、溶接の可能な金属で
あれば各種の金属を用いることができる。

【００３５】この筐体５０と蓋体５１との接合部３５に
対して、レーザ溶接装置２１のレーザ加工用レンズ３１
が側方から臨むよう横向きに配置される。このレーザ加
工用レンズ３１で角形電池３４の表面近傍に焦点を結ん
でレーザビーム１９を照射することにより、角形電池３
４の側面４箇所の接合部３５がレーザビーム加工により
溶接されて接合される。

【００３６】このような構成を有するレーザ溶接装置２
１によれば、例えば、次のようにして角形電池３４の接
合部３５を溶接することができる。まず、図１に示すよ
うに、筐体５０に蓋体５１を重ね合わせた角形電池３４
をＸ軸テーブル３６上に載置し、これを一対の挟持爪４
７，４７で挟持して角形電池３４を加工物保持部２３に
固定する。

【００３７】次に、レーザ発生部２２を動作させ、レー
ザビーム１９を角形電池３４の接合部３５に照射する。
即ち、制御部２６の制御により、キセノンランプ２５を
点灯してＹＡＧロッド２４からレーザを発射するととも
にシャッタ２７を開くことにより、そのレーザが絞り２
８、反射ミラー２９、レンズ３０及び光ファイバ３２を
介してレーザ加工用レンズ３１に供給される。このレー
ザは、レーザ加工用レンズ３１の対物レンズ３１ａから
レーザ反射ミラー４１に向けて下方に放射される。レー
ザ反射ミラー４１では、その鏡面によってレーザビーム
１９の進行方向を９０°変化させ、横向きに変更して保
護板４４の貫通穴４６を通過させる。

【００３８】この保護板４４を通過したレーザビーム１
９は、加工物保持部２３に固定されている角形電池３４
の接合部３５の近傍において焦点が結ばれているため、
その接合部３５がレーザビーム１９により加熱されて溶
融される。これにより、筐体５０及び蓋体５１の各接触
面が互いに融着し、その接合部３５がレーザビーム加工
によって溶接される。このとき、図２において、矢印Ｆ
（逆方向の矢印Ｇでもよい。）で示すように、溶接速度
に応じてＸ軸テーブル３６を移動する。この際、反射手
段回転機構８０は作動を停止しており、従って、がレー
ザビーム１９は左側の一点に照射される。これにより、
角形電池３４の第１の面Ａを連続して溶接することがで
きる（Ｓ１の状態）。

【００３９】この第１の面Ａの溶接に続いて、第２の面
Ｂの溶接を連続して行う。第１の面Ａと第２の面Ｂとの
コーナー部分を溶接する場合には、反射手段回転機構８
０を作動して時計方向へ９０°回転させるとともに、レ
ーザビーム１９の焦点上にコーナー部分が位置するよう
に加工物保持部２３の動作を連動させる。即ち、反射手
段回転機構８０の作動によるレーザ反射ミラー４１の回
転に連動させて、レーザビーム１９の略焦点上にコーナ
ー部分が位置するように、図２において、Ｘ軸テーブル
３６を右方向へ且つＹ軸テーブル３７を上方へ同じ距離
を移動させる。

【００４０】このＸ軸テーブル３６及びＹ軸テーブル３
７の移動により、角形電池３４が、図２において右４５
°斜め上方に移動する。これと同時に、レーザ反射ミラ
ー４１の回転移動により、その反射面によって反射され
るレーザビーム１９の放射方向が、図２において上方と
なる。この状態において、矢印Ｒ（逆方向の矢印Ｌでも
よい。）で示すように、溶接速度に応じてＹ軸テーブル
３７を移動する。この際、反射手段回転機構８０は作動
を停止しており、従って、レーザビーム１９は上側の一
点に照射される。これにより、角形電池３４の第２の面
Ｂを連続して溶接することができる（Ｓ２の状態）。

【００４１】次に、第２の面Ｂの溶接に続いて、第３の
面Ｃ（第１の面Ａの反対側の面）の溶接を連続して行
う。第２の面Ｂと第３の面Ｃとのコーナー部分の溶接
は、上述したコーナー部分の溶接と同様にして行う。即
ち、反射手段回転機構８０を作動して時計方向へ更に９
０°（合計１８０°）回転させるとともに、レーザビー
ム１９の焦点上にコーナー部分が位置するように加工物
保持部２３の動作を連動させる。具体的には、反射手段
回転機構８０の作動によるレーザ反射ミラー４１の回転
に連動させて、レーザビーム１９の略焦点上にコーナー
部分が位置するように、図２において、Ｘ軸テーブル３
６を右方向へ且つＹ軸テーブル３７を下方へ同じ距離を
移動させる。

【００４２】このＸ軸テーブル３６及びＹ軸テーブル３
７の移動により、角形電池３４が、図２において右４５
°斜め下方に移動する。これと同時に、レーザ反射ミラ
ー４１の回転移動により、その反射面によって反射され
るレーザビーム１９の放射方向が、図２において右方と
なる。この状態において、矢印Ｇ（逆方向の矢印Ｆでも
よい。）で示すように、溶接速度に応じてＸ軸テーブル
３６を移動する。この際、反射手段回転機構８０は作動
を停止しており、従って、レーザビーム１９は右側の一
点に照射される。これにより、角形電池３４の第３の面
Ｃを連続して溶接することができる（Ｓ３の状態）。

【００４３】同様にして、第３の面Ｃの溶接に続いて、
第４の面Ｄ（第２の面Ｂの反対側の面）の溶接を連続し
て行う。第３の面Ｃと第４の面Ｄとのコーナー部分の溶
接は、上述したコーナー部分の溶接と同様にして行う。
即ち、反射手段回転機構８０を作動して時計方向へ更に
９０°（合計２７０°）回転させる。この反射手段回転
機構８０の作動によるレーザ反射ミラー４１の回転に連
動させて、レーザビーム１９の略焦点上にコーナー部分
が位置するように、図２において、Ｘ軸テーブル３６を
左方向へ且つＹ軸テーブル３７を下方へ同じ距離を移動
させる。

【００４４】このＸ軸テーブル３６及びＹ軸テーブル３
７の移動により、角形電池３４が、図２において左４５
°斜め下方に移動する。これと同時に、レーザ反射ミラ
ー４１の回転移動により、その反射面によって反射され
るレーザビーム１９の放射方向が、図２において下方と
なる。この状態において、矢印Ｌ（逆方向の矢印Ｒでも
よい。）で示すように、溶接速度に応じてＹ軸テーブル
３７を移動する。この際、反射手段回転機構８０は作動
を停止しており、従って、レーザビーム１９は下側の一
点に照射される。これにより、角形電池３４の第４の面
Ｄを連続して溶接することができる（Ｓ４の状態）。

【００４５】更に、同様にして、第４の面Ｄと第１の面
Ａとのコーナー部分の溶接は、上述したコーナー部分の
溶接と同様にして行う。即ち、反射手段回転機構８０を
作動して時計方向へ更に又９０°（合計３６０°）回転
させる。この反射手段回転機構８０の作動によるレーザ
反射ミラー４１の回転に連動させて、レーザビーム１９
の略焦点上にコーナー部分が位置するように、図２にお
いて、Ｘ軸テーブル３６を左方向へ且つＹ軸テーブル３
７を上方へ同じ距離を移動させる。

【００４６】このＸ軸テーブル３６及びＹ軸テーブル３
７の移動により、角形電池３４が、図２において左４５
°斜め上方に移動する。これと同時に、レーザ反射ミラ
ー４１の回転移動により、その反射面によって反射され
るレーザビーム１９の放射方向が、図２において左方と
なる。これにより、反射手段回転機構８０が３６０°回
転して、角形電池３４における接合部３５の四面Ａ〜Ｄ
全ての溶接が完了する。

【００４７】かくして、上述した実施例によれば、レー
ザ加工用レンズ３１から出射されたレーザビーム１９を
レーザ反射ミラー４１で反射させて進行方向を変化さ
せ、その変更後の光軸ＣＬ上に加工物３４の接合部３５
を配置する構成としたため、レーザ加工用レンズ３１か
ら接合部３５までの直線距離を短くすることができる。
その結果、レーザ加工用レンズ３１を設置するために必
要とされるスペースを小さくすることができ、レーザ溶
接装置２１全体の小型化を図ることができる。更に、レ
ーザ照射部分を防護カバーで覆う場合には、その防護カ
バーの大型化を回避することができる。しかも、反射手
段回転機構８０を設けてレーザ反射ミラー４１を、レー
ザビーム１９の光軸ＣＬを中心に回転自在に構成したた
め、角形電池３４の接合部３５における四面Ａ〜Ｄ全て
の溶接を連続した一連の溶接作業によって行うことがで
きる。

【００４８】また、レーザビーム１９を伝送する光ファ
イバ３２をレーザ溶接装置２１の上方から回してセット
することができるため、光ファイバ３２の配線に余裕を
持たせることができる。更に、レーザ加工用レンズ３１
の対物レンズ３１ａが下向きに設定されるため、この対
物レンズ３１ａに埃等が付き難くなり、レーザ加工用レ
ンズ３１のメンテナンスを簡単にすることができる。更
に又、レーザ加工用レンズ３１の交換作業を容易にする
こともできる。更に、加工物保持部２３としては、Ｘ軸
テーブル３６とＹ軸テーブル３７との２つのテーブルが
あればよく、従来のように回転テーブルを必要としない
ため、加工物保持部の構成を簡略化を図ることができ
る。

【００４９】図５に示す本願発明の第２の実施例は、角
形電池６４の上面に設けた接合部６５をレーザ溶接装置
２１によってレーザビーム溶接ができるように構成した
ものである。加工物６４は、上述した実施例と同じく角
形電池であるが、この角形電池６４は図６に示すような
構成となっている。即ち、角形電池６４は、上述した実
施例と同じく筐体７０と蓋体７１とを備えているが、蓋
体７１は筐体７０の開口部７０ａと略同程度の大きさに
形成されており、開口部７０ａ内に蓋体７１を嵌め込む
ことができるようになっている。

【００５０】この角形電池６４の接合部６５は筐体７０
と蓋体７１との接合面、即ち、筐体７０の開口部７０ａ
の内周面と蓋体７１の外周面である。従って、接合部６
５は、角形電池６４上面の四辺となっている。この接合
部６５の互いに対向する二辺に対して、１機のレーザ溶
接装置２１のレーザ加工用レンズ３１が上方から臨むよ
うに縦向きに配置されている。他の構成は、上述した第
１の実施例と同様である。

【００５１】このようなレーザ溶接装置２１の使い方
は、レーザ反射ミラー４１を角度調整可能に構成したこ
とによって簡単に実現することができる。即ち、図５に
示すように、レーザ溶接装置２１を加工物保持部２３の
上方に臨ませ、そのレーザ反射ミラー４１を大きく前傾
させる。そして、レーザ反射ミラー４１の傾斜角度を大
きくして角形電池６４上面の接合部６５にレーザ加工用
レンズ３１の焦点を結ばせる。その後のレーザビーム加
工は、上述した第１の実施例と同様である。

【００５２】この第２の実施例によれば、加工物の側面
からレーザビーム１９を照射させてレーザビーム溶接を
横方向から行うことができるレーザ溶接装置２１を使用
して、加工物の上面からレーザビーム１９を照射させて
レーザビーム溶接を縦方向から行うこともできる。従っ
て、このレーザ溶接装置２１によれば、横溶接方式の溶
接装置に縦溶接方式の溶接装置を加えた２台分の働きを
１台のレーザ溶接装置２１によって実現することができ
る。

【００５３】図７に示す本願発明の第３の実施例は、加
工物の第３の例を示すもので、積み重ねられた２本のパ
イプ８７，８８の接合部８９をレーザ溶接装置９１によ
って内面からレーザビーム溶接するようにしたものであ
る。２本のパイプ８７，８８は、レーザビーム溶接が可
能であって、その内径がレーザ反射手段の回転時におけ
る最大外径よりも大きいものであれば適用できるもので
ある。従って、パイプ８７，８８の材質としては、鉄板
やステンレス鋼板等の鉄及び鉄合金に限られるものでは
なく、アルミニウム合金その他のレーザビーム溶接が可
能な金属を適用することができる。

【００５４】また、レーザ溶接装置９１には、ミラー反
射手段の第２の実施例として三角柱状のプリズム９２を
適用している。このレーザ反射プリズム９２は、対角線
側の面が反射面９２ａとされていて、この反射面９２ａ
がレーザに耐え得るレーザ光強度の高い鏡面とされてい
る。この反射面９２ａに４５°の角度で対向する一方の
面が入射面とされ、他方の面が出射面とされている。こ
のレーザ反射プリズム９２の反射面９２ａの一端がプリ
ズムアーム９３に固定されている。プリズムアーム９３
には支持軸９４が貫通されており、この支持軸９４によ
ってプリズムアーム９３が上下方向へ回動可能に支持さ
れている。更に、支持軸９４は、駆動ギア８２に設けた
ブラケット４０のプリズム受け片４０ｂに設けられてい
る。他の構成は、上述した第１の実施例と同様である。

【００５５】この実施例によれば、加工物の内面からレ
ーザビーム１９を照射させてレーザビーム溶接を連続し
て行うことができる。即ち、レーザ溶接装置９１のレー
ザ加工用レンズ３１のレーザ反射プリズム９２を、２段
に重ねられたパイプ８７，８８内に挿入する。そして、
レーザ反射プリズム９２の高さを接合部８９の高さに略
一致させる。更に、加工物保持部２３のＸ軸テーブル３
６及びＹ軸テーブル３７をＸ軸方向ｘ及びＹ軸方向ｙへ
適当に移動して、パイプ８７，８８の中心部をレーザ加
工用レンズ３１の中心部、即ち、レーザビーム１９の光
軸ＣＬに略一致させる。

【００５６】この状態でレーザ発生部２２を作動し、レ
ーザ加工用レンズ３１から下方のレーザ反射プリズム９
２に向けてレーザビーム１９を発射する。これにより、
レーザビーム１９が入射面からレーザ反射プリズム９２
内に入り、その反射面９２ａで進行方向が９０°変えら
れた後、出射面から出て側方に進行する。これにより、
パイプ８７，８８の接合部８９が内側からレーザビーム
溶接され、これと同時に反射手段回転機構８０を作動し
てレーザ反射プリズム９２を一回転させる。その結果、
パイプ８７，８８の接合部８９が全周に亘ってレーザビ
ーム溶接され、２つのパイプ８７，８８が一体に結合さ
れる。

【００５７】この際、レーザ加工用レンズ３１の焦点を
接合部８９に一致させる必要がある。この焦点距離の調
整をレーザ加工用レンズ３１のみで行うことができる場
合には問題ないが、パイプ８７，８８の直径が大きいた
めにレーザ加工用レンズ３１だけの焦点調整では不可能
な場合には、レーザ反射プリズム９２の回転に連動させ
て加工物保持部２３を動作させるようにする。即ち、レ
ーザ反射プリズム９２の回転位置に応じて、常に、レー
ザビーム１９の焦点近傍に接合部８９が位置するように
Ｘ軸テーブル３６及びＹ軸テーブル３７を適宜に動作さ
せる。

【００５８】尚、パイプ８７，８８の形状としては円形
に限定されるものではなく、楕円形や四角形等の多角形
その他の形状を適用することができる。また、溶接方向
としては、上述したパイプ８７，８８の円周方向ばかり
でなく、軸方向にもレーザビーム溶接を行うことができ
る。

【００５９】以上説明したが、本発明は上記実施の例に
限定されるものではなく、例えば、上記実施例において
は加工物として角形電池を用いた例について説明した
が、加工物が丸形電池であっても良いことは勿論のこ
と、電池以外であっても、その加工物が筐体と蓋体とを
溶接して一体化させ、或いはパイプとパイプを溶接して
一体化させたり、１本のパイプの縦方向の継ぎ目を溶接
することを目的とするものであれば、各種の加工物に適
用できるものである。

【００６０】また、上述した実施例では、レーザ反射手
段としてレーザ反射ミラー及びレーザ反射プリズムを適
用した例について説明したが、レーザに耐え得るレーザ
光強度の反射面を備えた金属板をレーザ反射手段として
用いることができる。更に、レーザ発生部及び加工物保
持部の構成は、上述した実施例に限定されるものでない
ことは勿論である。このように、本発明は、その趣旨を
逸脱しない範囲で種々変更できるものである。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本出願の請求項１
記載のレーザ溶接装置によれば、レーザ発生部と加工物
の接合部との間にレーザ反射手段を介在し、このレーザ
反射手段を反射手段回転機構によってレーザビームの光
軸を中心に回転させる構成としたため、レーザ発生部か
ら出射されたレーザビームがレーザ反射手段により反射
されて進行方向が変化されるとともに、レーザビームの
発射方向が回転変位される。その結果、出射光学系の長
さを一定とした状態において、レーザ加工用レンズから
接合部までの長さを短くすることができ、この長さの短
縮分だけレーザ溶接装置の小型化を図ることができると
ともに、回転方向に連続したレーザビーム溶接を行うこ
とができる。しかも、出射光学系の長さを変えることな
くレーザ加工用レンズの取付スペースの狭小化を図るこ
とができるため、スペースの取れる方向にレーザ加工用
レンズのセットが可能となり、光学系をレイアウトする
上において設計・製作上の制約を少なくすることができ
るという効果を得ることができる。

【００６２】本発明の請求項２記載のレーザ溶接装置に
よれば、レーザ反射手段としてレーザ用ミラー又はプリ
ズムを用いる構成としたため、レーザ反射手段を、簡単
な構造でありながらレーザビームを良く反射してレーザ
ビーム溶接を確実に行うことができる部材によって実現
することができるという効果を得ることができる。

【００６３】本発明の請求項３記載のレーザ溶接装置に
よれば、レーザ反射手段を角度調整可能として、レーザ
発生部から出射されたレーザビームの進行方向を無段階
又は多段階に変更可能に構成したため、レーザビームの
照射方向を、加工物の接合面に対して直角方向ばかりで
なく、斜め方向からも照射することができるという効果
を得ることができる。

【００６４】本出願の請求項４記載のレーザ溶接装置に
よれば、反射手段回転機構として回転部材と回転駆動手
段とを備える構成としたため、レーザビーム溶接と連動
させてレーザ反射手段を回転させ、加工物の接合面を回
転方向に連続させて溶接することができるという効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ溶接装置の第１の実施例を示す
説明図である。

【図２】本発明のレーザ溶接装置の第１の実施例に係る
加工物保持部の回転変位状態を説明するための平面図で
ある。

【図３】本発明のレーザ溶接装置の第２の実施例に用い
て好適な加工物の実施例を示す分解斜視図である。

【図４】本発明のレーザ溶接装置に用いて好適な加工物
の第１の実施例を示す断面図である。

【図５】本発明のレーザ溶接装置の第２の実施例を示す
説明図である。

【図６】本発明のレーザ溶接装置の第２の実施例に用い
て好適な加工物の実施例を示す断面図である。

【図７】本発明のレーザ溶接装置の第３の実施例を示す
説明図である。

【図８】従来のレーザ溶接装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１９レーザビーム、２１，９１レーザ溶接装置、
２２レーザ発生部、２３加工物保持部、３１
レーザ加工用レンズ、３１ａ対物レンズ、３
４，６４角形電池（加工物）、３５，６５，８９
接合部、４１レーザ反射ミラー（レーザ反射手段）、
５０，７０筐体、５１，７１蓋体、８０反
射手段回転機構、８１ボールベアリング、８２
駆動ギア、８４サーボモータ、８５出力ギア、
８７，８８パイプ（加工物）、９２レーザ反射
プリズム（レーザ反射手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発生部から発射されたレーザビー
ムを加工物の接合部に照射して当該接合部をレーザビー
ムで溶接するレーザ溶接装置において、上記レーザ発生部と上記接合部との間に上記レーザビー
ムの進行方向を変化させるレーザ反射手段と、上記レーザ反射手段を上記レーザビームの光軸を中心に
回転させる反射手段回転機構と、を設けたことを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】上記レーザ反射手段は、レーザ用に使用
されるミラー又はプリズムであることを特徴とする請求
項１記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】上記レーザ反射手段は、上記レーザビー
ムの進行方向を無段階又は多段階に変更可能なように角
度調整可能に設けたことを特徴とする請求項１記載のレ
ーザ溶接装置。
【請求項４】上記反射手段回転機構は、上記レーザビ
ームの光軸を中心として上記レーザ発生部に回転自在に
支持された回転部材と、この回転部材を回転駆動する回
転駆動手段と、を備え、上記回転部材に上記レーザ反射手段を取り付けたことを
特徴とする請求項１記載のレーザ溶接装置。