JP2003048092A - Laser welding device - Google Patents

Laser welding device

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JP2003048092A
JP2003048092A JP2001230355A JP2001230355A JP2003048092A JP 2003048092 A JP2003048092 A JP 2003048092A JP 2001230355 A JP2001230355 A JP 2001230355A JP 2001230355 A JP2001230355 A JP 2001230355A JP 2003048092 A JP2003048092 A JP 2003048092A
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Pending
Application number
JP2001230355A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hirokawa
Takahiro Uchida
▲高▼弘 内田
武志 廣川
Original Assignee
Miyachi Technos Corp
Nidec Copal Corp
ミヤチテクノス株式会社
日本電産コパル株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser welding device with which an object to be welded is securely welded. SOLUTION: In a laser welding device 1, a laser beam emitted from the end of an optical fiber 2 passes through an optical system 3 located at an optical axis P1. The optical system 3 has a condenser lens 4, and a conical prism 5 of which the center axis S1 coincides with the optical axis P1 of the laser beam is arranged between the optical fiber 2 and an object to be welded 9 in a way that the apex of the prism is directed to the object to be welded 9. Thus, the laser beam is formed into a ring belt on the object to be welded 9 and an annular molten pond 10 is formed along the edge 9a of the object to be welded 9. Only the edge 9a of the object to be welded 9 is securely welded at once by the cooling and solidification of the molten pond 10. That is, it is unnecessary that the edge 9a of the object to be welded 9 is scanned with the laser beam, and hence a weld defect due to the deviation or the fluctuation of a scanning position does not take place.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、集光したレーザ光により溶接を行うレーザ溶接装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to a laser welding apparatus for performing welding by the focused laser beam. 【0002】 【従来の技術】従来、金属等の溶接対象物にレーザ光を照射することによってレーザ溶接加工を行っている。 [0004] Conventionally, doing laser welding by irradiating a laser beam to the welding object such as metal. このレーザ溶接加工は、携帯電話等に用いられる密閉式電池の製造過程において、電池ケースに円板状の密閉栓(溶接対象物)を接合する際に用いられている。 The laser welding process is the manufacturing process of the sealed battery used in a portable telephone or the like, have been used when bonding the disc-shaped sealing stopper (welded object) in the battery case. つまり、レーザ光により、電池ケースと密閉栓との境界に溶融池を生成し、この溶融池を冷却、固化させて電池ケースを密閉させる。 That is, by the laser beam, generates a molten pool at the boundary between the sealing stopper and the battery case, the molten pool cooling, thereby sealing the battery case solidified. このようなレーザ溶接加工に用いられる装置としては、例えば、図8に示すように、YAGレーザ装置などの光源(図示せず)からのレーザ光を伝送する光ファイバ101とコリメータレンズ102と集光レンズ103とで構成されたレーザ溶接装置100がある。 The apparatus used in such a laser welding process, for example, as shown in FIG. 8, the optical fiber 101 and collimator lens 102 and a condenser for transmitting a laser beam from a light source such as a YAG laser device (not shown) lens 103 and is laser welding apparatus 100 made up. このレーザ溶接装置100において、光源から光ファイバ101により伝送され、光ファイバ出射端101 In the laser welding device 100, transmitted by the optical fiber 101 from the light source, the optical fiber emission ends 101
aから出射させた光は、光軸P10上に配置されたコリメータレンズ102を介すことにより平行光とされ、その後、やはり光軸P10上に配置された集光レンズ10 Light is emitted from a is formed into parallel light by the intervention of the collimator lens 102 disposed on the optical axis P10, then, a condenser lens which is also arranged on the optical axis P10 10
3を介すことにより集光される。 3 is focused by the intervention of. 集光されたレーザ光は、光軸P10上に配置され且つ電池ケース105の注入口106に挿入された密閉栓104(図9参照)に照射される。 Laser beam focused is irradiated to the sealing stopper 104 inserted into the inlet 106 of and arranged on the optical axis P10 battery case 105 (see FIG. 9). このとき、レーザ光のスポット径は、密閉栓104の径よりやや大きくなるように設定され、これに対応するように溶融池107が生成され、この溶融池1 At this time, the spot diameter of the laser light is set to be slightly larger than the diameter of the sealing stopper 104, the molten pool 107 to correspond to the generated, the molten pool 1
07が冷却、固化されることによって密閉栓104が電池ケース105に溶接される(図10参照)。 07 is cooling, sealing stopper 104 is welded to the battery case 105 by being solidified (see FIG. 10). ここで、 here,
レーザ光線の半径方向の強度分布は、ガウシアン分布に従い、光軸P10の中心に近いほどレーザ光の強度は高く、光軸P10の中心から離れるほどレーザ光の強度は低くなることが知られている。 Intensity distribution in the radial direction of the laser beam, in accordance with Gaussian distribution, the intensity enough laser light close to the center of the optical axis P10 is high, the intensity of the more the laser light away from the center of the optical axis P10 is known to lower . そのため、溶接領域は、 Therefore, the welding area,
レーザ光の過剰な照射により密閉栓104の中央部がくぼむ場合(図11参照)や、レーザ光の不十分な照射により密閉栓104と注入口106の溶接が充分でない場合(図12参照)が生じ、密閉栓104の実質的な強度低下を招いてしまう。 If the excessive irradiation of the laser beam recessed central portion of the sealing stopper 104 (see FIG. 11) and, if the welding between the sealing stopper 104 by insufficient irradiation of the laser beam inlet 106 is not sufficient (see Fig. 12) It occurs, which leads to substantial reduction in strength of the sealing stopper 104. そこで、小スポットのレーザ光線を溶接対象物である密閉栓の縁に沿って走査させることで電池ケースと密閉栓とを溶接させるようにした。 So, so as to weld the sealing stopper and the battery case by be scanned along the edge of the sealing stopper is welded object a laser beam of a small spot. 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小スポットのレーザ光線による溶接はレーザ光線を走査させるための駆動系や制御系が複雑になる上、僅かなズレやブレによって溶接ミスが発生し易い。 However [0005], on the drive system and control system for welding to scan the laser beam by the laser beam of a small spot is complicated, the welding miss caused by a slight shift or blurring easy to. そのため、円板状の密閉栓の縁に沿って正確に小スポットのレーザ光を集光させ、確実に溶接することは非常に困難である。 Therefore, precisely by focusing a laser beam of a small spot along the edge of the disc-shaped sealing stopper, it is very difficult to reliably welded. 【0004】そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、確実に溶接対象物を溶接するレーザ溶接装置を提供することを目的とする。 [0004] The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a laser welding apparatus for welding reliably welded object. 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ溶接装置は、レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸上に位置する集光レンズをもった光学系とを備え、光学系によりレーザ光を集光させて溶接対象物を溶接するレーザ溶接装置において、レーザ光源と溶接対象物との間に、レーザ光の光軸と中心軸が一致する円錐プリズムを配置させ、円錐プリズムは、その頂点を溶接対象物側に向けると共に、レーザ光を溶接対象物上で輪帯化させる位置に配置させたことを特徴とする。 [0005] Means for Solving the Problems] Laser welding apparatus according to the present invention includes a laser light source, an optical system having a focusing lens positioned on the optical axis of the laser beam emitted from the laser light source comprising, in the laser welding apparatus for welding a welding target by focusing the laser beam by an optical system, between the laser light source welding object, it is arranged a conical prism optical axis and the central axis of the laser beam coincides , the conical prism, with directs the apex to the welding object side, characterized in that is disposed in a position to zones of the laser beam on the welding target. 【0006】本発明に係るレーザ溶接装置によれば、レーザ光源からレーザ光が出射されると、出射されたレーザ光は、光軸上に位置する光学系を通過する。 According to the laser welding device according to the invention, the laser light is emitted from the laser light source, a laser beam emitted is passed through the optical system to be positioned on the optical axis. この光学系は集光レンズをもっており、さらにレーザ光源と溶接対象物との間には、レーザ光の光軸と中心軸が一致する円錐プリズムが、その頂点を溶接対象物側に向けて配置されている。 This optical system has a condenser lens, is between more of the laser light source and the welding object, a conical prism optical axis and the central axis of the laser beam coincide is placed with its apex toward the welded object side ing. そのため、レーザ光は溶接対象物上で輪帯化されて、それにより溶接対象物の周縁に環状の溶融池が生成される。 Therefore, the laser light is annular reduction on welding object, whereby an annular weld pool on the periphery of the welding object is generated. そして、この溶融池が冷却により固化されることで溶接対象物の周縁のみを一度に確実に溶接することが可能となる。 Then, it is possible to the molten pool is securely welded at a time only the peripheral of the welded object by being solidified by cooling. すなわち、レーザ光を溶接対象物の縁に沿って走査させる必要がないため、走査位置のズレやブレによる溶接ミスが生じることがなく、このことは、溶接作業の効率化を図ると同時に溶接部分の信頼性の向上に寄与するものである。 That is, since there is no need to scan along the laser beam on the edge of the weld object, without welding errors due to the deviation and blurring of the scanning position occurs, this is at the same time weld the improve efficiency of welding operations thereby contributing to the improvement of the reliability. 【0007】また、本発明に係るレーザ溶接装置は、レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸上に位置する集光レンズをもった光学系とを備え、光学系によりレーザ光を集光させて溶接対象物を溶接するレーザ溶接装置において、レーザ光源と溶接対象物との間に、レーザ光の光軸と中心軸が一致する多角錐プリズムを配置させ、多角錐プリズムは、その頂点を溶接対象物側に向けて、溶接対象物に照射されるレーザ光を輪帯化させる位置に配置させたことを特徴とする。 [0007] The laser welding apparatus according to the present invention comprises a laser light source, an optical system having a focusing lens positioned on the optical axis of the laser beam emitted from the laser light source, a laser beam by an optical system in the laser welding apparatus for welding a welding target by focusing the, between the laser light source welding object, is arranged a polygonal prism optical axis and the central axis of the laser beam coincide, polygonal prism, the apex toward the welded object side, a laser beam irradiated to the object to be welded, characterized in that is disposed in a position to be annular reduction. 【0008】本発明に係るレーザ溶接装置によれば、レーザ光源からレーザ光が出射されると、出射されたレーザ光は、光軸上に位置する光学系を通過する。 According to the laser welding device according to the invention, the laser light is emitted from the laser light source, a laser beam emitted is passed through the optical system to be positioned on the optical axis. この光学系は集光レンズをもっており、さらにレーザ光源と溶接対象物との間には、レーザ光の光軸と中心軸が一致する多角錐プリズムが、その頂点を溶接対象物側に向けて配置されている。 This optical system has a condenser lens, is between more of the laser light source and the welding object, polygonal prisms which the optical axis and the central axis of the laser beam is matched, place the apex toward the welded object side It is. そのため、レーザ光は溶接対象物上で輪帯化されて、それにより溶接対象物の周縁に環状の溶融池が生成される。 Therefore, the laser light is annular reduction on welding object, whereby an annular weld pool on the periphery of the welding object is generated. そして、この溶融池が冷却により固化されることで溶接対象物の周縁のみを一度に確実に溶接することが可能となる。 Then, it is possible to the molten pool is securely welded at a time only the peripheral of the welded object by being solidified by cooling. すなわち、レーザ光を溶接対象物の縁に沿って走査させる必要がないため、走査位置のズレやブレによる溶接ミスが生じることがなく、このことは、溶接作業の効率化を図ると同時に溶接部分の信頼性の向上に寄与するものである。 That is, since there is no need to scan along the laser beam on the edge of the weld object, without welding errors due to the deviation and blurring of the scanning position occurs, this is at the same time weld the improve efficiency of welding operations thereby contributing to the improvement of the reliability. 【0009】 【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, illustrating the embodiments of the present invention in detail. 先ず、本発明に係るレーザ溶接装置の第1実施形態について説明する。 First, a description will be given of a first embodiment of a laser welding apparatus according to the present invention.
図1に示すように、レーザ溶接装置1は、例えばYAG As shown in FIG. 1, the laser welding apparatus 1 is, for example YAG
レーザ光を発振・出力するレーザ光源(図示せず)と、 A laser light source (not shown) for oscillating and outputting a laser beam,
レーザ光源からのレーザ光を導く光ファイバ2と、光ファイバ2から出射される赤外線のレーザ光の光軸P1上に配置された光学系3とで構成されている。 An optical fiber 2 for guiding the laser light from the laser light source, and a optical system 3 arranged on the optical axis P1 of the infrared laser beam emitted from the optical fiber 2. この光学系3は集光レンズ4をもっており、また、光学系3として、光ファイバ2のレーザ光出射端2aと集光レンズ4 The optical system 3 has a condensing lens 4, also, as the optical system 3, a laser beam emitting end 2a of the optical fiber 2 and the condenser lens 4
との間には、輪帯化手段である円錐プリズム5が配置されている。 Between the, conical prism 5 is disposed a Wataika means. この円錐プリズム5の中心軸S1はレーザ光の光軸P1と一致し、また、円錐プリズム5の頂点は集光レンズ4側に向けられており、その頂角は179度である。 Central axis S1 of the conical prism 5 coincides with the optical axis P1 of the laser beam, also the vertex of the conical prism 5 is directed to the condenser lens 4 side, the apex angle is 179 degrees. さらに、光学系3として、光ファイバ2のレーザ光出射端2aと円錐プリズム5との間にはコリメータレンズ6が配置されており、このコリメータレンズ6はレーザ光を平行光にするためのものである。 Further, as the optical system 3 is disposed a collimator lens 6 between the laser beam emitting end 2a and the conical prism 5 of the optical fiber 2, the collimator lens 6 is for the laser light into parallel light is there. 【0010】また、レーザ光の光軸P1上には、携帯電話等に用いられる密閉式電池の電池ケース7が配置され、電池ケース7の一部には注入口8が形成されている。 Further, on the optical axis P1 of the laser light, battery case 7 of the sealed battery used in a portable telephone or the like is arranged, the inlet 8 is formed in a part of the battery case 7. そして、溶接対象物である直径1mmの円板状の密閉栓9で注入口8を塞いだ状態において、密閉栓9の表面は光軸P1に対して垂直に配置されている。 Then, in a state in which closes the inlet 8 a disc-shaped sealing stopper 9 having a diameter of 1mm are welding target, the surface of the sealing plug 9 is disposed perpendicularly to the optical axis P1. なお、光ファイバ2のレーザ光出射端2aと光学系3との間隔及び光学系3と密閉栓9との間隔は、レーザ光が密閉栓9 The distance between the distance and the optical system 3 of the laser beam emitting end 2a and the optical system 3 of the optical fiber 2 and the sealing plug 9, the laser beam is sealing stopper 9
上で輪帯化されるように所定の距離に設定されている。 It is set to a predetermined distance so as to be annular reduction above. 【0011】続いて、レーザ溶接装置1の動作について簡単に説明する。 [0011] Subsequently, operation will be briefly described in the laser welding apparatus 1. 図1に示すように、先ず、光ファイバ2のレーザ光出射端2aから出射されたレーザ光は、レーザ光の口径より大きい径のコリメータレンズ6によって、ほぼ一定の径の平行光にされる。 As shown in FIG. 1, first, a laser beam emitted from the laser beam emitting end 2a of the optical fiber 2 passes through a collimator lens 6 of larger diameter than the diameter of the laser beam, are substantially parallel beam of constant diameter. 続いて、平行光にされたレーザ光は、円錐プリズム5によって周辺部の強度に比べて中心部の強度が強いレーザ光にされる。 Subsequently, laser light into parallel light, the intensity of the central portion as compared to the intensity of the peripheral portion is strong laser light by the conical prism 5. そのレーザ光は、さらに集光レンズ4を介すことによって集光しながら環状の光束となり、所定の位置に配置された密閉栓9の上で輪帯化される。 Its laser beam becomes a circular light flux with condensed by further going through a condenser lens 4, is annular reduction on the sealing stopper 9 arranged in a predetermined position. つまり、中心部の強度に比べて中心から一定の距離だけ離れた部分(輪帯化された円形の部分)の強度が強いレーザ光となる。 In other words, the strength of the apart portions fixed distance from the center as compared to the strength of the central portion (annular reduction are circular portion) becomes strong laser beam. そして、 And,
その高強度部は密閉栓9の上で環状となり、その部分は密閉栓9の縁9aに沿うように設定されている。 Its high strength portion is annular on the sealing stopper 9, the section is set along the edge 9a of the sealing stopper 9. 【0012】したがって、図2に示すように、密閉栓9 Accordingly, as shown in FIG. 2, the sealing plug 9
の縁9a及び電池ケース7の縁7aに沿うような環状の溶融池10が生成される。 Edge 9a and the annular molten pool 10, such as along the edge 7a of the battery case 7 of is generated. そして、溶融池10が冷却されて、固化されることによって、密閉栓9が注入口8を密閉する。 Then, the molten pool 10 is cooled by being solidified sealing plug 9 to seal the inlet 8. このとき、高強度部はレーザ光の中心部ではないため、過剰にレーザ光を照射して、密閉栓9の中央部がくぼむことがない(図11参照)。 At this time, since the high-strength portion is not the center of the laser beam, excessively irradiated with a laser beam, is never recessed central portion of the sealing stopper 9 (see FIG. 11). また、レーザ光の高強度部は密閉栓9の縁9aに沿うため、不十分なレーザ光の照射によって、密閉栓9と電池ケース7との溶接が不十分になることはない(図12参照)。 Further, since the high-strength portion of the laser beam along the edge 9a of the sealing stopper 9, by irradiation insufficient laser beam, it does not become insufficient welding of the sealing stopper 9 and the battery case 7 (see FIG. 12 ). そのため、密閉栓9を電池ケース7の注入口8に確実に溶接することが可能である。 Therefore, it is possible to reliably weld the sealing stopper 9 to the inlet 8 of the battery case 7. 【0013】次に、レーザ溶接装置1を具体化したレーザ溶接装置20について説明する。 [0013] Next, a description will be given of a laser welding apparatus 20 embodying the laser welding apparatus 1. 図4に示すように、 As shown in FIG. 4,
レーザ溶接装置20は、レーザ光源40からのレーザ光を導入するために形成した孔状のレーザ光導入部29a Laser welding apparatus 20 has a hole-shaped laser beam introduction portion 29a formed to introduce the laser beam from the laser source 40
と、可視光源21からの可視光を導入するために形成した孔状の可視光導入部29bとを備えている。 When, and a hole shape of the visible light introducing portion 29b formed to introduce the visible light from the visible light source 21. レーザ光源40から出射されるレーザ光は、光ファイバ2によって導光されると共に、レーザ光導入部29aに挿入させて接続固定した光ファイバ2のレーザ光出射端2aから装置20の内部に向けて出射される。 The laser beam emitted from the laser light source 40, while being guided by the optical fiber 2, towards the laser beam emitting end 2a of the optical fiber 2 connected fixed by inserting the laser light introduction portion 29a to the inside of the device 20 It is emitted. また、レーザ光の光軸P1上には、光軸P1から45度傾けられたハーフミラー23が設置されている。 Further, on the optical axis P1 of the laser light, a half mirror 23 is inclined from the optical axis P1 45 degrees is provided. そして、レーザ光出射端2aとハーフミラー23との間には円錐プリズム5が配置され、レーザ光出射端2aと円錐プリズム5との間にはコリメータレンズ6が配置されている。 Then, is disposed conical prism 5 is provided between the laser beam emitting end 2a and the half mirror 23, the collimator lens 6 is disposed between the laser beam emitting end 2a and the conical prism 5. また、ハーフミラー23によって反射されるレーザ光の光軸P1上において、密閉栓9の表面は光軸P1に対して垂直に配置されている。 Further, on the optical axis P1 of the laser beam reflected by the half mirror 23, the surface of the sealing plug 9 is disposed perpendicularly to the optical axis P1. そして、ハーフミラー23と密閉栓9との間の光軸P1上には、2枚一組の集光レンズ4が配置されている。 Then, on the optical axis P1 between the half mirror 23 and the sealing stopper 9, a set of two condenser lenses 4 are arranged. 【0014】一方、可視光源21から出射される可視光は、光ファイバ24によって導光されると共に、可視光導入部29bに挿入させて接続固定した光ファイバ24 [0014] On the other hand, visible light, while being guided by the optical fiber 24, optical fiber 24 which is connected and fixed by inserting the visible light incident portion 29b, which is emitted from the visible light source 21
の可視光出射端24aから出射される。 Of emitted from the visible light emitting end 24a. また、可視光の光軸P2上には、光軸P2から45度傾けられたハーフミラー25が設置されている。 Further, on the optical axis P2 of the visible light, a half mirror 25 is disposed which is inclined from the optical axis P2 45 degrees. ハーフミラー25は、反射された可視光の光軸P2が、ハーフミラー23によって反射されたレーザ光の光軸P1と同一軸上に並ぶように配置されている。 Half mirror 25, the optical axis P2 of the reflected visible light, are arranged side by side on the same axis as the optical axis P1 of the laser light reflected by the half mirror 23. そして、可視光出射端24aとハーフミラー25との間には、レンズ26が配置されている。 Further, between the visible light emitting end 24a and a half mirror 25, a lens 26 is disposed. ハーフミラー25によって反射された可視光の光軸P2上で、ハーフミラー25と密閉栓9との間にはハーフミラー23及び集光レンズ4が配置されている。 On the optical axis P2 of the visible light reflected by the half mirror 25, the half mirror 23 and the condenser lens 4 is disposed between the half mirror 25 and the sealing stopper 9. 【0015】さらに、密閉栓9上で反射される反射光の光軸P3上において、ハーフミラー25を挟んで密閉栓9と撮像装置27とが対向している。 Furthermore, on the optical axis P3 of the light reflected on the sealing stopper 9, and the sealing stopper 9 and the imaging device 27 are opposed to each other across the half mirror 25. また、ハーフミラー25と撮像装置27との間には結像レンズ28が設置されており、この結像レンズ28は、ピント調整のために光軸P3の方向に可動する。 Further, the imaging lens 28 is installed between the half mirror 25 and the imaging device 27, the imaging lens 28 is movable in the direction of the optical axis P3 for focus adjustment. なお、外部からの光を遮断する目的で、レーザ光出射端2aから集光レンズ4までの間、可視光出射端24aから集光レンズ4までの間、および集光レンズ4から撮像装置27までの間は、 For the purpose of blocking light from the outside, between the laser light emitting end 2a to the condenser lens 4, between the visible light emitting end 24a to the condenser lens 4, and from the condenser lens 4 to the imaging device 27 during the,
ハウジング29に覆われている。 It is covered by the housing 29. 【0016】次に、レーザ溶接装置20の動作について簡単に説明する。 Next, briefly described operation of the laser welding apparatus 20. レーザ溶接装置20において、光ファイバ2のレーザ光出射端2aから出射された光は、コリメータレンズ6及び円錐プリズム5を介し、ハーフミラー23で直角に反射された後、集光レンズ4を介すことにより、前述のとおり、密閉栓9上で輪帯化される。 In the laser welding device 20, light emitted from the laser beam emitting end 2a of the optical fiber 2 through a collimator lens 6 and the conical prism 5, after being reflected at a right angle by the half mirror 23, intervention of the condenser lens 4 it allows as described above, are annular reduction on sealing stopper 9. 一方、光ファイバ24の可視光出射端24aから出射された可視光は、レンズ26を介し、ハーフミラー25で直角に反射された後、ハーフミラー23及び集光レンズ4 On the other hand, the visible light emitted from the visible light emitting end 24a of the optical fiber 24, through a lens 26, is reflected at a right angle by the half mirror 25, the half mirror 23 and the condenser lens 4
を介すことにより、密閉栓9に照射される。 By the intervention of a, it is applied to the sealing stopper 9. さらに、可視光出射端24aから出射される可視光は密閉栓9に照射されると共に、密閉栓9および電池ケース7の表面で反射されるが、その反射光は、集光レンズ4を介し、さらにハーフミラー23,25を透過する。 Furthermore, the visible light emitted from the visible light emitting end 24a is irradiated to sealing stopper 9, is reflected by the surface of the sealing stopper 9 and the battery case 7, the reflected light, through the condenser lens 4, further transmitted through the half mirror 23 and 25. 【0017】そして、結像レンズ28を通過した光は、 [0017] Then, the light that has passed through the imaging lens 28,
光軸P3上に位置するCCD等の撮像手段27で撮像される。 By the imaging device 27 such as a CCD located on the optical axis P3. したがって、レーザ溶接装置20では、レーザ光源40から出射されるレーザ光によって溶接対象物9を溶接できる上に、可視光源21から出射される可視光によって溶接対象物9を照らすことで、溶接対象物9の溶接の状態を、撮像手段27を用いて観察することが可能である。 Therefore, in the laser welding device 20, on which can be welded to the welding object 9 by the laser beam emitted from the laser light source 40, by illuminating the welded object 9 by the visible light emitted from the visible light source 21, welding object the state of the welding 9, can be observed with the imaging unit 27. 【0018】次に、本発明に係るレーザ溶接装置の第2 Next, a second laser welding device according to the present invention
実施形態について説明する。 Embodiments will be described. なお、第1実施形態と同一又は同等な構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 The same or equivalent components as the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. 図5に示すように、レーザ溶接装置30 As shown in FIG. 5, the laser welding device 30
の構成は、円錐プリズム5が、中心軸S2がレーザ光の光軸P1と一致し、その頂点が集光レンズ4側に向けられた頂角179度の多角錐プリズム(例えば、八角錐プリズム)31になっている点で第1実施形態のレーザ溶接装置1と異なる。 The configuration, the conical prism 5, the central axis S2 is coincident with the optical axis P1 of the laser beam, polygonal prism apex angle 179 ° directed its vertices the condenser lens 4 side (e.g., octagonal pyramid prism) in that it becomes 31 differs from the laser welding apparatus 1 of the first embodiment. 【0019】続いて、レーザ溶接装置30の動作について、簡単に説明する。 [0019] Next, the operation of the laser welding device 30 will be briefly described. 先ず、光ファイバ2のレーザ光出射端2aから出射されたレーザ光は、レーザ光の口径より大きい径のコリメータレンズ6によって、ほぼ一定の径の平行光にされる。 First, laser beam emitted from the laser beam emitting end 2a of the optical fiber 2 passes through a collimator lens 6 of larger diameter than the diameter of the laser beam, it is substantially parallel beam of constant diameter. 続いて、平行光にされたレーザ光は、多角錐プリズム31によって周辺部の強度に比べて中心部の強度が強いレーザ光にされる。 Then, the laser light into parallel light, the intensity of the central portion as compared to the intensity of the peripheral portion by polygonal prism 31 is strong laser beam. そのレーザ光は、さらに集光レンズ4を介すことによって集光しながら環状の光束となり、所定の位置に配置された密閉栓9 Its laser beam becomes a circular light flux with condensed by further going through a condenser lens 4, sealing stopper disposed at a predetermined position 9
の上で略八角形に輪帯化される。 It is annular into substantially octagonal on. つまり、中心部の強度に比べて中心から離れた部分(輪帯化された八角形の部分)の強度が強いレーザ光となる。 In other words, the strength of the portion apart from the center than the strength of the central portion (annular reduction portion octagonal) is a strong laser beam. そして、その高強度部は密閉栓9の上で環状となり、その部分は密閉栓9の縁9aに沿うように設定されている。 Then, the high-strength portion is annular on the sealing stopper 9, the section is set along the edge 9a of the sealing stopper 9. 【0020】したがって、図6に示すように、密閉栓9 [0020] Therefore, as shown in FIG. 6, sealing stopper 9
の縁9a及び電池ケース7の縁7aに沿うように環状の溶融池10が生成される。 Molten pool 10 of the annular is created along the edge 9a and the edge 7a of the battery case 7. そして、溶融池10が冷却されて、固化されることによって密閉栓9が注入口8を密閉する。 Then, the molten pool 10 is cooled, sealing stopper 9 seals the inlet 8 by being solidified. このとき、高強度部はレーザ光の中心部ではないため、過剰にレーザ光を照射しすぎて、密閉栓9の中央部がくぼむことがない(図11参照)。 At this time, since the high-strength portion is not the center of the laser beam, excessively too irradiated with laser light, it is never recessed central portion of the sealing stopper 9 (see FIG. 11). また、レーザ光の高強度部は密閉栓9の縁9aに沿うため、不十分なレーザ光の照射によって、密閉栓9と電池ケース7との溶接が不十分になることはない(図12参照)。 Further, since the high-strength portion of the laser beam along the edge 9a of the sealing stopper 9, by irradiation insufficient laser beam, it does not become insufficient welding of the sealing stopper 9 and the battery case 7 (see FIG. 12 ). そのため、密閉栓9を電池ケース7の注入口8に確実に溶接することが可能である。 Therefore, it is possible to reliably weld the sealing stopper 9 to the inlet 8 of the battery case 7. なお、レーザ溶接装置30は、レーザ溶接装置20(図4参照)に設置された円錐プリズム5を多角錐プリズム31に交換することによって、具体的な装置として構成することができる。 The laser welding apparatus 30 by exchanging a conical prism 5 disposed on the laser welding device 20 (see FIG. 4) to the polygonal prisms 31 can be configured as a specific device. 【0021】また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。 Further, the present invention is not limited to the embodiments described above, various modifications are possible. 例えば、円錐プリズム5及び多角錐プリズム31の位置は、集光レンズ4とレーザ光出射端2aとの間に限定されず、光ファイバ2の出射端2aと溶接対象物9との間の光軸上であれば、集光レンズ4と溶接対象物9との間でもよい。 For example, the position of the conical prism 5 and polygonal prisms 31 is not limited to between the condenser lens 4 and the laser beam emitting end 2a, the optical axis between the exit end 2a of the optical fiber 2 and the welding object 9 if above, or between the condenser lens 4 and the welding object 9.
さらには、レーザ光の伝送に光ファイバではなく、ミラーなどの光学系部品を用いても良く、この場合には、レーザ光源と被溶接物との間の光路中、例えば、ミラーと集光レンズとの間に円錐プリズム5又は多角錐プリズム31を設ける構成としてもよい。 Further, instead of the optical fiber for transmitting the laser beam may be used an optical system component such as a mirror, in this case, in the optical path between the laser light source and the object to be welded, for example, a mirror and a condenser lens it may be provided with a conical prism 5 or polygonal prisms 31 between. 【0022】また、円錐プリズム5及び多角錐プリズム31の頂角は179度以外にも、レーザ光がその照射領域で輪帯化される角度であれば、180度未満の角度を適宜選択することができる。 [0022] In addition to the vertex angle is 179 degrees conical prism 5 and polygonal prisms 31, as long as the angle which the laser beam is annular reduction in the irradiation region, by appropriately selecting an angle of less than 180 degrees can. 更に、多角錐プリズム31 Further, polygonal prisms 31
は、八角錐に限定されるものではなく、溶接対象物9の形状に合わせて、多角錐プリズム31の錐形状は特定されるものである。 Is not intended to be limited to octagonal pyramid, in accordance with the shape of the welding object 9, conical shape of polygonal prism 31 is as defined. また、光学系3,32を構成する集光レンズ4、コリメータレンズ6及びプリズム5,31 Further, condenser lens 4 of the optical system 3 and 32, the collimator lens 6 and the prism 5, 31
は、溶接対象物9の大きさや形により、配列や個数を適宜変更することができる。 Is the size and shape of the weld object 9, it is possible to change the sequence and number as appropriate. さらに、レーザ光も、溶接対象物の特性によって、溶接可能なレーザ光から適宜選択されるべきであり、例えば、ガスレーザや半導体レーザなどを利用してもよい。 Further, the laser light also, the characteristics of the welding object, should be selected appropriately from weldable laser beam, for example, may be used, such as a gas laser or a semiconductor laser. 【0023】 【発明の効果】本発明に係るレーザ溶接装置は、レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸上に位置する集光レンズをもった光学系とを備え、光学系によりレーザ光を集光させて溶接対象物を溶接するレーザ溶接装置において、レーザ光源と溶接対象物との間に、 The laser welding apparatus according to the present invention comprises a laser light source, an optical system having a focusing lens positioned on the optical axis of the laser beam emitted from the laser light source, an optical system the laser beam in the laser welding apparatus for welding a welding target by focusing, between the welding object and the laser light source by,
レーザ光の光軸と中心軸が一致する円錐プリズムを配置させ、円錐プリズムは、その頂点を溶接対象物側に向けると共に、レーザ光を溶接対象物上で輪帯化させる位置に配置させたことにより、確実に溶接対象物を溶接することができる。 Is disposed a conical prism laser light of the optical axis and the central axis coincides, the conical prism, the together direct the apex to the welding object side, it was placed in a position to zones of the laser beam on the object to be welded Accordingly, it is possible to weld reliably welding target.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係るレーザ溶接装置の第1実施形態を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing a first embodiment of a laser welding apparatus according to the BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] present invention. 【図2】溶接後の溶接対象物を示す平面図である。 2 is a plan view showing a welding object after welding. 【図3】図2のIII−III線に沿った断面図である。 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 【図4】図1に示したレーザ溶接装置をより具体化した装置を示す概略図である。 4 is a schematic diagram showing a more a device embodying the laser welding apparatus shown in FIG. 【図5】本発明に係るレーザ溶接装置の第2実施形態を示す概略図である。 Is a schematic diagram showing a second embodiment of a laser welding apparatus according to the present invention; FIG. 【図6】溶接後の溶接対象物を示す平面図である。 6 is a plan view showing a welding object after welding. 【図7】図6のVII−VII線に沿った断面図である。 7 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 【図8】従来技術に係るレーザ溶接装置を示す概略図である。 8 is a schematic diagram showing a laser welding device according to the prior art. 【図9】溶接前の溶接対象物を示す断面図である。 9 is a sectional view showing a welding object prior to welding. 【図10】溶接後の溶接対象物を示す平面図である。 10 is a plan view showing a welding object after welding. 【図11】レーザ光の過剰照射により溶接した後の溶接対象物を示す断面図である。 11 is a sectional view showing a welding object after welding by excessive irradiation of the laser beam. 【図12】レーザ光の不十分な照射により溶接した後の溶接対象物を示す断面図である。 12 is a sectional view showing a welding object after welding by insufficient irradiation of the laser beam. 【符号の説明】 1,20,30…レーザ溶接装置、2…光ファイバ、 [Description of Reference Numerals] 1, 20, 30 ... laser welding apparatus, 2 ... optical fiber,
3,32…光学系、4…集光レンズ、5…円錐プリズム、9…密閉栓(溶接対象物)、31…多角錐プリズム、40…レーザ光源、P1…レーザ光の光軸、S1… 3, 32 ... optical system, 4 ... condenser lens, 5 ... conical prism, 9 ... sealing stopper (welded object), 31 ... polygonal prisms, 40 ... laser light source, the optical axis of P1 ... laser light, S1 ...
円錐プリズムの中心軸、S2…多角錐プリズムの中心軸。 The central axis of the conical prism, S2 ... center axis of the polygonal prisms.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 ▲高▼弘 千葉県野田市二ツ塚95番地の3 ミヤチテ クノス株式会社内Fターム(参考) 4E068 BA00 CD05 CD09 DA07 DA09 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (72) inventor Uchida ▲ high ▼ 3 of Chiba Prefecture Noda Futatsuzuka address 95 Hiroshi Miyachite Kunosu Co., Ltd. in the F-term (reference) 4E068 BA00 CD05 CD09 DA07 DA09

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸上に位置する集光レンズをもった光学系とを備え、前記光学系により前記レーザ光を集光させて溶接対象物を溶接するレーザ溶接装置において、 前記レーザ光源と前記溶接対象物との間に、前記レーザ光の光軸と中心軸が一致する円錐プリズムを配置させ、 Comprising a [claimed is: 1. A laser light source, an optical system having a focusing lens positioned on the optical axis of the laser beam emitted from the laser light source, the laser light by the optical system the in laser welding apparatus for welding a welding target by focusing, between the welding object and the laser light source, is disposed a conical prism optical axis and the central axis of the laser beam coincides,
    前記円錐プリズムは、その頂点を前記溶接対象物側に向けると共に、前記レーザ光を前記溶接対象物上で輪帯化させる位置に配置させたことを特徴とするレーザ溶接装置。 It said conical prism, the laser welding apparatus, characterized in that the apex with a directing the welding target side, was placed the laser beam in a position to annular reduction on the welding target. 【請求項2】 レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸上に位置する集光レンズをもった光学系とを備え、前記光学系により前記レーザ光を集光させて溶接対象物を溶接するレーザ溶接装置において、 前記レーザ光源と前記溶接対象物との間に、前記レーザ光の光軸と中心軸が一致する多角錐プリズムを配置させ、前記多角錐プリズムは、その頂点を前記溶接対象物側に向けると共に、前記レーザ光を前記溶接対象物上で輪帯化させる位置に配置させたことを特徴とするレーザ溶接装置。 2. A laser light source, the located laser on the optical axis of the laser beam emitted from a light source and an optical system having a condensing lens, thereby focusing the laser beam by the optical system Welding in the laser welding apparatus for welding an object, between the welding object and the laser light source, it is disposed a polygonal prism optical axis and the central axis of the laser beam is coincident, the polygonal prisms, the apex with the directing the welding target side, the laser welding apparatus, characterized in that the laser light was placed at a position to be annular reduction on the welding target.
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