JP2003094183A - レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 - Google Patents
レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ光を出力していない間に溶接部の画像
を取り込み、短時間で溶接ずれを計測して、溶接ずれを
精度よく補正できるようにする。 【解決手段】 本発明のレーザ溶接方法は、レーザヘッ
ド１０から出射されたパルスレーザ光を光検出器２１で
検出するステップと、所定回数のパルスレーザ光を検出
して所定の遅延時間が経過すると、外装缶７１の開口部
の周壁と開口部を封止する封口体７２との嵌合部（溶接
部）の溶接位置の画像をカメラ装置４０で撮影するステ
ップとを備えている。また、撮影された画像に基づいて
予め設定された溶接位置とのづれ量を画像処理装置３０
で演算するステップと、演算結果によりレーザヘッドコ
ントローラ５０からの指令に基づいて、レーザヘッド１
０の溶接軌道を載置台駆動装置１４が補正するステップ
とを備えている。
を取り込み、短時間で溶接ずれを計測して、溶接ずれを
精度よく補正できるようにする。 【解決手段】 本発明のレーザ溶接方法は、レーザヘッ
ド１０から出射されたパルスレーザ光を光検出器２１で
検出するステップと、所定回数のパルスレーザ光を検出
して所定の遅延時間が経過すると、外装缶７１の開口部
の周壁と開口部を封止する封口体７２との嵌合部（溶接
部）の溶接位置の画像をカメラ装置４０で撮影するステ
ップとを備えている。また、撮影された画像に基づいて
予め設定された溶接位置とのづれ量を画像処理装置３０
で演算するステップと、演算結果によりレーザヘッドコ
ントローラ５０からの指令に基づいて、レーザヘッド１
０の溶接軌道を載置台駆動装置１４が補正するステップ
とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は外装缶の開口部の周
壁と該開口部を封止する封口体との嵌合部にレーザヘッ
ドから出射されたレーザ光を照射して、この嵌合部を溶
接するレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置に関する。
壁と該開口部を封止する封口体との嵌合部にレーザヘッ
ドから出射されたレーザ光を照射して、この嵌合部を溶
接するレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、小型軽量でかつ高容量で充放電可
能な電池としてリチウムイオン電池が実用化されるよう
になり、小型ビデオカメラ、携帯電話、ノートパソコン
等の携帯用電子・通信機器等に用いられるようになっ
た。この種のリチウムイオン電池は、負極活物質として
リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボン系材料を用
い、正極活物質として、ＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮｉＯ2，Ｌ
ｉＭｎ2Ｏ4，ＬｉＦｅＯ2等のリチウム含有遷移金属酸
化物を用い、電解液として有機溶媒に溶質としてリチウ
ム塩を溶解したイオン伝導体を用い、電池として組み立
てた後、初回の充電により正極活物質から出たリチウム
イオンがカーボン粒子内に入って充放電可能となる電池
である。
能な電池としてリチウムイオン電池が実用化されるよう
になり、小型ビデオカメラ、携帯電話、ノートパソコン
等の携帯用電子・通信機器等に用いられるようになっ
た。この種のリチウムイオン電池は、負極活物質として
リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボン系材料を用
い、正極活物質として、ＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮｉＯ2，Ｌ
ｉＭｎ2Ｏ4，ＬｉＦｅＯ2等のリチウム含有遷移金属酸
化物を用い、電解液として有機溶媒に溶質としてリチウ
ム塩を溶解したイオン伝導体を用い、電池として組み立
てた後、初回の充電により正極活物質から出たリチウム
イオンがカーボン粒子内に入って充放電可能となる電池
である。
【０００３】上述したリチウムイオン電池においては、
正極活物質および負極活物質をそれぞれ金属製の芯体
（箔）に塗布して正極板および負極板とし、セパレータ
を間に入れて巻回して電極体とする。この電極体を金属
製の外装缶内に挿入するとともに、各電極から延出する
リード板をそれぞれの電極に溶接する。この後、外装缶
の開口部に封口体を装着し、外装缶の周壁と封口体の嵌
合部をレーザ溶接することにより外装缶を気密に密封す
る。ついで、封口体に設けられた注液孔より外装缶内に
電解液を充填し、注液孔を封止することにより組み立て
られる。
正極活物質および負極活物質をそれぞれ金属製の芯体
（箔）に塗布して正極板および負極板とし、セパレータ
を間に入れて巻回して電極体とする。この電極体を金属
製の外装缶内に挿入するとともに、各電極から延出する
リード板をそれぞれの電極に溶接する。この後、外装缶
の開口部に封口体を装着し、外装缶の周壁と封口体の嵌
合部をレーザ溶接することにより外装缶を気密に密封す
る。ついで、封口体に設けられた注液孔より外装缶内に
電解液を充填し、注液孔を封止することにより組み立て
られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような外装缶の周
壁と封口体の嵌合部（溶接部）をレーザ溶接するに際し
て、正確な溶接位置にレーザ光を照射して溶接すること
が気密性を保持するためには重要なことである。このた
め、レーザ溶接軌道の画像を撮影し、撮影したレーザ溶
接軌道の画像に基づいて画像解析して、溶接ずれなどの
データを収集し、収集したデータを管理することが望ま
れている。
壁と封口体の嵌合部（溶接部）をレーザ溶接するに際し
て、正確な溶接位置にレーザ光を照射して溶接すること
が気密性を保持するためには重要なことである。このた
め、レーザ溶接軌道の画像を撮影し、撮影したレーザ溶
接軌道の画像に基づいて画像解析して、溶接ずれなどの
データを収集し、収集したデータを管理することが望ま
れている。
【０００５】しかしながら、溶接位置にレーザ光を照射
したときに、被加工物の溶接部ではエネルギー密度が非
常に高いため、ブルームと呼ばれる発光（金属蒸気やプ
ラズマなどが発生することによる発光）を伴う。このた
め、溶接部の画像を撮影するとハレーションを起こし
て、良好な画像を画像解析装置に取り込むことができな
いという問題があった。このため、１ワーク毎の溶接終
了時に溶接箇所の画像を撮影して、撮影画像の解析を行
うようにしていた。この結果、溶接軌道にずれが発生し
ていても、迅速な対応ができないという問題を生じた。
また、ワーク全体を溶接した後では、接合部の溝が埋ま
っているため、ずれ量の正確なデータ管理が行えないと
いう問題も生じた。
したときに、被加工物の溶接部ではエネルギー密度が非
常に高いため、ブルームと呼ばれる発光（金属蒸気やプ
ラズマなどが発生することによる発光）を伴う。このた
め、溶接部の画像を撮影するとハレーションを起こし
て、良好な画像を画像解析装置に取り込むことができな
いという問題があった。このため、１ワーク毎の溶接終
了時に溶接箇所の画像を撮影して、撮影画像の解析を行
うようにしていた。この結果、溶接軌道にずれが発生し
ていても、迅速な対応ができないという問題を生じた。
また、ワーク全体を溶接した後では、接合部の溝が埋ま
っているため、ずれ量の正確なデータ管理が行えないと
いう問題も生じた。
【０００６】なお、溶接部の画像を良好に撮影する種々
の技術が、例えば、特開平５−３８５９２号公報、特開
平５−１７７３７４号公報、特開平１０−３１４９６９
号公報等にて提案されている。特開平５−３８５９２号
公報においては、ブルーム光の発光を検出して、その発
光強度が所定値以下になった時点から所定時間の経過後
にテレビカメラの露光を開始するようにしている。しか
しながら、非加工材（非照射物）の材質が変化するとブ
ルーム光の発光強度も変化するため、溶接部の画像を良
好に撮影することが困難であった。また、溶接部の画像
を撮影するだけであるため、撮影画像により溶接軌道の
ずれを制御することはできない。
の技術が、例えば、特開平５−３８５９２号公報、特開
平５−１７７３７４号公報、特開平１０−３１４９６９
号公報等にて提案されている。特開平５−３８５９２号
公報においては、ブルーム光の発光を検出して、その発
光強度が所定値以下になった時点から所定時間の経過後
にテレビカメラの露光を開始するようにしている。しか
しながら、非加工材（非照射物）の材質が変化するとブ
ルーム光の発光強度も変化するため、溶接部の画像を良
好に撮影することが困難であった。また、溶接部の画像
を撮影するだけであるため、撮影画像により溶接軌道の
ずれを制御することはできない。
【０００７】また、特開平５−１７７３７４号公報にお
いては、レーザコントローラから出力されたゲート信号
により、ＴＶカメラの撮影を開始する。そして、ＴＶカ
メラが撮影した撮影画像に基づいて加工部位の画像処理
を行い、処理結果をレーザコントローラにフィードバッ
クして、レーザの出力を制御するようにしている。しか
しながら、この場合においても、撮影画像によりレーザ
の出力を制御するだけであるため、撮影画像により溶接
軌道のずれを制御することはできない。また、レーザコ
ントローラから出力されたゲート信号により撮影を開始
するようにしているため、ゲート信号の送信経路にノイ
ズが生じて、撮影動作に誤動作が生じるという問題があ
った。
いては、レーザコントローラから出力されたゲート信号
により、ＴＶカメラの撮影を開始する。そして、ＴＶカ
メラが撮影した撮影画像に基づいて加工部位の画像処理
を行い、処理結果をレーザコントローラにフィードバッ
クして、レーザの出力を制御するようにしている。しか
しながら、この場合においても、撮影画像によりレーザ
の出力を制御するだけであるため、撮影画像により溶接
軌道のずれを制御することはできない。また、レーザコ
ントローラから出力されたゲート信号により撮影を開始
するようにしているため、ゲート信号の送信経路にノイ
ズが生じて、撮影動作に誤動作が生じるという問題があ
った。
【０００８】さらに、特開平１０−３１４９６９号公報
においては、レーザ光源からのレーザ照射タイミングパ
ルス信号に応じて、ＣＣＤカメラのシャッタを切るトリ
ガー信号を発生させ、このトリガー信号により加工部の
画像を撮影するようにしている。このため、撮影画像に
より溶接軌道のずれを制御することができないととも
に、レーザ照射タイミングパルス信号に基づいて撮影を
開始するようにしているので、送信経路にノイズが生じ
て、撮影動作に誤動作が生じるという問題があった。そ
こで、本発明は上記課題を解決するためになされたもの
であって、レーザ光を出力していない間に溶接部の画像
を取り込むようにして、短時間で溶接ずれを計測して、
溶接ずれを精度よく補正できるレーザ溶接方法およびレ
ーザ溶接装置を提供することを目的とする。
においては、レーザ光源からのレーザ照射タイミングパ
ルス信号に応じて、ＣＣＤカメラのシャッタを切るトリ
ガー信号を発生させ、このトリガー信号により加工部の
画像を撮影するようにしている。このため、撮影画像に
より溶接軌道のずれを制御することができないととも
に、レーザ照射タイミングパルス信号に基づいて撮影を
開始するようにしているので、送信経路にノイズが生じ
て、撮影動作に誤動作が生じるという問題があった。そ
こで、本発明は上記課題を解決するためになされたもの
であって、レーザ光を出力していない間に溶接部の画像
を取り込むようにして、短時間で溶接ずれを計測して、
溶接ずれを精度よく補正できるレーザ溶接方法およびレ
ーザ溶接装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のレーザ溶接方法は、レーザヘッドから出射
されたパルスレーザ光を検出するステップと、所定回数
（例えば、５回）のパルスレーザ光を検出して所定の遅
延時間が経過すると、外装缶の開口部の周壁と開口部を
封止する封口体との嵌合部（溶接部）の溶接位置の画像
を撮影するステップと、撮影された画像に基づいて予め
設定された溶接位置とのづれ量を演算するステップと、
演算結果に基づいてレーザヘッドの軌道を補正するステ
ップとを備えるようにしている。
め、本発明のレーザ溶接方法は、レーザヘッドから出射
されたパルスレーザ光を検出するステップと、所定回数
（例えば、５回）のパルスレーザ光を検出して所定の遅
延時間が経過すると、外装缶の開口部の周壁と開口部を
封止する封口体との嵌合部（溶接部）の溶接位置の画像
を撮影するステップと、撮影された画像に基づいて予め
設定された溶接位置とのづれ量を演算するステップと、
演算結果に基づいてレーザヘッドの軌道を補正するステ
ップとを備えるようにしている。
【００１０】このように、レーザヘッドから出射された
パルスレーザ光を直接検出して、所定回数のパルスレー
ザ光を検出した後、所定の遅延時間が経過してから溶接
部の画像を撮影すると、撮影した画像にブルームなどの
溶接光が写り込むことが防止できるようになる。これに
より、予め設定された溶接位置とのづれ量を正確に演算
することができるようになる。そして、溶接ずれが生じ
ていた場合には、直ちに溶接位置を補正することが可能
になるため、安定した溶接軌道を確保できるようになっ
て、溶接品質に優れた製品を得ることができるようにな
る。
パルスレーザ光を直接検出して、所定回数のパルスレー
ザ光を検出した後、所定の遅延時間が経過してから溶接
部の画像を撮影すると、撮影した画像にブルームなどの
溶接光が写り込むことが防止できるようになる。これに
より、予め設定された溶接位置とのづれ量を正確に演算
することができるようになる。そして、溶接ずれが生じ
ていた場合には、直ちに溶接位置を補正することが可能
になるため、安定した溶接軌道を確保できるようになっ
て、溶接品質に優れた製品を得ることができるようにな
る。
【００１１】この場合、このようなレーザ溶接方法を適
用すると、溶接箇所以外はレーザ溶接の影響を直接及ぼ
すことが防止できるので、被加工物としては、溶接の影
響を受けやすい電池要素を収容する電池用外装缶である
のが望ましい。そして、リチウムイオンを挿入・脱離可
能な負極活物質を含有する負極と、リチウムイオンを挿
入・脱離可能な正極活物質を含有する正極と、非水電解
液とからなる電池要素を電池用外装缶に収容する場合
は、特に、非水電解液が溶接熱の影響を受けやすいの
で、この溶接熱の影響を受け難くするためには、このよ
うなレーザ溶接方法を適用するのが好ましい。
用すると、溶接箇所以外はレーザ溶接の影響を直接及ぼ
すことが防止できるので、被加工物としては、溶接の影
響を受けやすい電池要素を収容する電池用外装缶である
のが望ましい。そして、リチウムイオンを挿入・脱離可
能な負極活物質を含有する負極と、リチウムイオンを挿
入・脱離可能な正極活物質を含有する正極と、非水電解
液とからなる電池要素を電池用外装缶に収容する場合
は、特に、非水電解液が溶接熱の影響を受けやすいの
で、この溶接熱の影響を受け難くするためには、このよ
うなレーザ溶接方法を適用するのが好ましい。
【００１２】また、本発明のレーザ溶接装置は、レーザ
ヘッドから出射されたパルスレーザ光を検出するレーザ
光検出手段と、所定回数のパルスレーザ光を検出して所
定の遅延時間が経過するとトリガパルスを発生するトリ
ガパルス発生手段と、トリガパルス発生手段から発生さ
れたトリガパルスに基づいて嵌合部の溶接位置の画像を
撮影する撮影手段と、撮影手段により撮影された画像に
基づいて予め設定された溶接位置とのづれ量を演算する
画像処理装置と、画像処理装置により演算された演算結
果に基づいてレーザヘッドの軌道を補正するレーザヘッ
ド制御手段とを備えるようにしている。
ヘッドから出射されたパルスレーザ光を検出するレーザ
光検出手段と、所定回数のパルスレーザ光を検出して所
定の遅延時間が経過するとトリガパルスを発生するトリ
ガパルス発生手段と、トリガパルス発生手段から発生さ
れたトリガパルスに基づいて嵌合部の溶接位置の画像を
撮影する撮影手段と、撮影手段により撮影された画像に
基づいて予め設定された溶接位置とのづれ量を演算する
画像処理装置と、画像処理装置により演算された演算結
果に基づいてレーザヘッドの軌道を補正するレーザヘッ
ド制御手段とを備えるようにしている。
【００１３】このように構成されたレーザ溶接装置は、
トリガパルス発生手段が所定回数のパルスレーザ光を検
出して所定の遅延時間が経過するとトリガパルスを発生
する。すると、撮影手段はトリガパルス発生手段から発
生されたトリガパルスに基づいて嵌合部の溶接位置の画
像を撮影する。このため、撮影した画像にブルームなど
の溶接光が写り込むことが防止できるようになる。そし
て、画像処理装置は撮影された画像に基づいて予め設定
された溶接位置とのづれ量を演算し、レーザヘッド制御
手段は演算された演算結果に基づいてレーザヘッドの軌
道を補正するので、溶接ずれが生じていた場合には、直
ちに溶接位置を補正することが可能になる。この結果、
安定した溶接軌道を確保できるようになって、溶接品質
に優れた製品を得ることができるようになる。
トリガパルス発生手段が所定回数のパルスレーザ光を検
出して所定の遅延時間が経過するとトリガパルスを発生
する。すると、撮影手段はトリガパルス発生手段から発
生されたトリガパルスに基づいて嵌合部の溶接位置の画
像を撮影する。このため、撮影した画像にブルームなど
の溶接光が写り込むことが防止できるようになる。そし
て、画像処理装置は撮影された画像に基づいて予め設定
された溶接位置とのづれ量を演算し、レーザヘッド制御
手段は演算された演算結果に基づいてレーザヘッドの軌
道を補正するので、溶接ずれが生じていた場合には、直
ちに溶接位置を補正することが可能になる。この結果、
安定した溶接軌道を確保できるようになって、溶接品質
に優れた製品を得ることができるようになる。
【００１４】この場合、レーザ光検出手段としては、受
光したパルスレーザ光を電気信号に変換するフォトディ
テクタを用いるのが好ましい。また、撮影手段として
は、撮影した画像をディジタルデータとして出力するこ
とが可能なＣＣＤカメラを用いるようにすると、画像処
理装置が容易に画像処理することができるので好まし
い。また、撮影手段にメカニカルシャッタを備えるよう
にすると、ＣＣＤカメラの電荷漏れを防止することがで
きるようになるので好ましい。
光したパルスレーザ光を電気信号に変換するフォトディ
テクタを用いるのが好ましい。また、撮影手段として
は、撮影した画像をディジタルデータとして出力するこ
とが可能なＣＣＤカメラを用いるようにすると、画像処
理装置が容易に画像処理することができるので好まし
い。また、撮影手段にメカニカルシャッタを備えるよう
にすると、ＣＣＤカメラの電荷漏れを防止することがで
きるようになるので好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明のレーザ溶接方法
を実施するためのレーザ溶接装置の一実施の形態を図１
〜図４に基づいて説明する。なお、図１は、本発明のレ
ーザ溶接装置の一例を模式的に示すブロック図である。
図２は、図１の画像処理装置の具体例を示す機能ブロッ
ク図である。図３は、図１の画像処理装置のＣＰＵの画
像処理動作を示すフローチャートである。図４は本発明
のレーザ溶接装置の各部の経過時間に伴う動作を示すタ
イミングチャートである。
を実施するためのレーザ溶接装置の一実施の形態を図１
〜図４に基づいて説明する。なお、図１は、本発明のレ
ーザ溶接装置の一例を模式的に示すブロック図である。
図２は、図１の画像処理装置の具体例を示す機能ブロッ
ク図である。図３は、図１の画像処理装置のＣＰＵの画
像処理動作を示すフローチャートである。図４は本発明
のレーザ溶接装置の各部の経過時間に伴う動作を示すタ
イミングチャートである。
【００１６】１．レーザ溶接装置
本発明のレーザ溶接装置は、所定の出力で所定のパルス
幅のレーザ光を発振するレーザヘッド１０と、このレー
ザヘッド１０より出射されたレーザ光を受光してトリガ
パルスを発生させるトリガパルス発生装置２０と、トリ
ガパルス発生装置２０で発生されたトリガパルスに基づ
いて所定の画像処理動作を行う画像処理装置３０と、画
像処理装置３０からの指令に基づいて溶接部の画像を撮
影するカメラ装置４０と、画像処理装置３０からの指令
に基づいてレーザヘッド１０を搭載する載置台を駆動す
る載置台駆動装置１４を制御するレーザヘッドコントロ
ーラ５０と、レーザヘッド１０を所定の出力、所定のパ
ルス幅で発振させるレーザ制御装置６０とを備えてい
る。なお、図１においては、レーザヘッド１０の下部の
レーザ光が集光される位置に、被加工体となるリチウム
イオン電池７０が配置されている。
幅のレーザ光を発振するレーザヘッド１０と、このレー
ザヘッド１０より出射されたレーザ光を受光してトリガ
パルスを発生させるトリガパルス発生装置２０と、トリ
ガパルス発生装置２０で発生されたトリガパルスに基づ
いて所定の画像処理動作を行う画像処理装置３０と、画
像処理装置３０からの指令に基づいて溶接部の画像を撮
影するカメラ装置４０と、画像処理装置３０からの指令
に基づいてレーザヘッド１０を搭載する載置台を駆動す
る載置台駆動装置１４を制御するレーザヘッドコントロ
ーラ５０と、レーザヘッド１０を所定の出力、所定のパ
ルス幅で発振させるレーザ制御装置６０とを備えてい
る。なお、図１においては、レーザヘッド１０の下部の
レーザ光が集光される位置に、被加工体となるリチウム
イオン電池７０が配置されている。
【００１７】レーザヘッド１０は、レーザ制御装置６０
から所定の電圧が印加されて、所定のパルス幅Ｔ1で、
所定の周期Ｔ2のパルスレーザ光Ｌ（図４（ａ）参照）
を出射するレーザ１１と、このレーザ１１より出射され
たレーザ光を垂直に反射させるとともに、レーザ光の一
部（可視光領域）を透過させるダイクロイックミラー１
２と、ダイクロイックミラー１２で反射されたレーザ光
を溶接部に集光させる集光レンズ１３とを備えている。
これらのレーザ１１とダイクロイックミラー１２と集光
レンズ１３からなるレーザヘッド１０は、光学系が固定
された状態でＸ−Ｙステージからなる載置台（図示せ
ず）に搭載されている。そして、この載置台は載置台駆
動装置１４により、予め設定された溶接軌道になるよう
にＸ方向（図１の横方向）あるいはＹ方向（図１の縦方
向）に駆動されるようになされている。なお、レーザ１
１としては、例えば、出力が１００〜１０００Ｗで、発
振周波数が２０〜２００ＨｚのＹＡＧレーザを用いてい
る。
から所定の電圧が印加されて、所定のパルス幅Ｔ1で、
所定の周期Ｔ2のパルスレーザ光Ｌ（図４（ａ）参照）
を出射するレーザ１１と、このレーザ１１より出射され
たレーザ光を垂直に反射させるとともに、レーザ光の一
部（可視光領域）を透過させるダイクロイックミラー１
２と、ダイクロイックミラー１２で反射されたレーザ光
を溶接部に集光させる集光レンズ１３とを備えている。
これらのレーザ１１とダイクロイックミラー１２と集光
レンズ１３からなるレーザヘッド１０は、光学系が固定
された状態でＸ−Ｙステージからなる載置台（図示せ
ず）に搭載されている。そして、この載置台は載置台駆
動装置１４により、予め設定された溶接軌道になるよう
にＸ方向（図１の横方向）あるいはＹ方向（図１の縦方
向）に駆動されるようになされている。なお、レーザ１
１としては、例えば、出力が１００〜１０００Ｗで、発
振周波数が２０〜２００ＨｚのＹＡＧレーザを用いてい
る。
【００１８】トリガパルス発生装置２０は、レーザ１１
より出射されてダイクロイックミラー１２を透過したレ
ーザ光を受光して、受光したレーザ光の光量が所定値以
上であると電気信号に変換して出力するフォトディテク
タ２１と、フォトディテクタ２１から出力された電気信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２と、Ａ／
Ｄ変換器２２から出力されたデジタル信号に基づいてト
リガパルスを画像装置３０に出力するトリガパルス発生
器２３とを備えている。トリガパルス発生器２３は、入
力されたディジタル信号の個数をカウントして積算し、
積算値が所定値（例えば、５個）に達すると、所定値に
達した時刻から所定の遅延時間Ｔｄが経過した後に、パ
ルス幅がＴ3のトリガパルスＰT（図４（ｂ）参照）を発
生させるように設定されている。なお、遅延時間Ｔｄは
数ｍｓであって、レーザ光Ｌのパルス幅Ｔ1よりも長く
なるように設定されている。なお、フォトディテクタ２
１は、ハーフミラー１２を透過したレーザ光を直接受光
できる位置に配置されている。
より出射されてダイクロイックミラー１２を透過したレ
ーザ光を受光して、受光したレーザ光の光量が所定値以
上であると電気信号に変換して出力するフォトディテク
タ２１と、フォトディテクタ２１から出力された電気信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２と、Ａ／
Ｄ変換器２２から出力されたデジタル信号に基づいてト
リガパルスを画像装置３０に出力するトリガパルス発生
器２３とを備えている。トリガパルス発生器２３は、入
力されたディジタル信号の個数をカウントして積算し、
積算値が所定値（例えば、５個）に達すると、所定値に
達した時刻から所定の遅延時間Ｔｄが経過した後に、パ
ルス幅がＴ3のトリガパルスＰT（図４（ｂ）参照）を発
生させるように設定されている。なお、遅延時間Ｔｄは
数ｍｓであって、レーザ光Ｌのパルス幅Ｔ1よりも長く
なるように設定されている。なお、フォトディテクタ２
１は、ハーフミラー１２を透過したレーザ光を直接受光
できる位置に配置されている。
【００１９】画像処理装置３０は、図２に示すように、
この画像処理装置３０の各部の動作を制御するＣＰＵ
（Central Processing Unit）３１と、ＣＰＵ３１が実
行する各種の処理動作のプログラムを格納するＲＯＭ
（Read Only Memory）３２と、ＣＰＵ３１での演算結果
の格納エリアやＣＰＵ３１のワークエリア等が設定され
るＲＡＭ（Random Access Memory）３３と、後述するカ
メラ装置４０が撮影した画像を格納する画像メモリ３４
と、トリガパルス発生装置２０やカメラ装置４０やレー
ザヘッドコントローラ５０等とデータの授受を行う外部
インタフェース回路３５とを備えている。なお、これら
のＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、画像メモリ３
４および外部インタフェース回路３５はバス３６を介し
てデータや命令の授受を行うようになされている。
この画像処理装置３０の各部の動作を制御するＣＰＵ
（Central Processing Unit）３１と、ＣＰＵ３１が実
行する各種の処理動作のプログラムを格納するＲＯＭ
（Read Only Memory）３２と、ＣＰＵ３１での演算結果
の格納エリアやＣＰＵ３１のワークエリア等が設定され
るＲＡＭ（Random Access Memory）３３と、後述するカ
メラ装置４０が撮影した画像を格納する画像メモリ３４
と、トリガパルス発生装置２０やカメラ装置４０やレー
ザヘッドコントローラ５０等とデータの授受を行う外部
インタフェース回路３５とを備えている。なお、これら
のＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、画像メモリ３
４および外部インタフェース回路３５はバス３６を介し
てデータや命令の授受を行うようになされている。
【００２０】そして、この画像処理装置３０のＣＰＵ３
１はトリガパルス発生装置２０で発生されたトリガパル
スに基づいて、カメラ装置４０に作動指令を送出すると
ともに、カメラ装置４０が撮影した画像を受信して所定
の画像処理動作を行い、この処理結果に基づいてレーザ
ヘットコントローラ５０に制御信号を送出するようにな
されている。カメラ装置４０は、レーザ光が照射されて
溶接された溶接部を集光レンズ１３により拡大し、ダイ
クロイックミラー１２を透過した画像を撮影するＣＣＤ
（Charge Coupled Device）カメラ４１と、このＣＣＤ
カメラ４１を露光させるメカニカルシャッタ４２とを備
えている。
１はトリガパルス発生装置２０で発生されたトリガパル
スに基づいて、カメラ装置４０に作動指令を送出すると
ともに、カメラ装置４０が撮影した画像を受信して所定
の画像処理動作を行い、この処理結果に基づいてレーザ
ヘットコントローラ５０に制御信号を送出するようにな
されている。カメラ装置４０は、レーザ光が照射されて
溶接された溶接部を集光レンズ１３により拡大し、ダイ
クロイックミラー１２を透過した画像を撮影するＣＣＤ
（Charge Coupled Device）カメラ４１と、このＣＣＤ
カメラ４１を露光させるメカニカルシャッタ４２とを備
えている。
【００２１】レーザヘッドコントローラ５０は、画像処
理装置３０より送出された補正信号に基づいて、レーザ
ヘッド載置台を駆動する載置台駆動装置１４に制御信号
を送出して、載置台駆動装置１４を制御するようになさ
れている。なお、載置台駆動装置１４はレーザヘッドコ
ントローラ５０からの制御信号に基づいて、図示しない
レーザヘッド１０を搭載する載置台（Ｘ−Ｙステージ）
を、一定の速度（例えば、０．５〜３ｃｍ／ｓの速度）
で、Ｘ方向に駆動した後、Ｙ方向に駆動し、ついで−Ｘ
方向（Ｘ方向とは逆の方向）に駆動し、さらに−Ｙ方向
（Ｙ方向とは逆の方向）に駆動するようになされてい
る。
理装置３０より送出された補正信号に基づいて、レーザ
ヘッド載置台を駆動する載置台駆動装置１４に制御信号
を送出して、載置台駆動装置１４を制御するようになさ
れている。なお、載置台駆動装置１４はレーザヘッドコ
ントローラ５０からの制御信号に基づいて、図示しない
レーザヘッド１０を搭載する載置台（Ｘ−Ｙステージ）
を、一定の速度（例えば、０．５〜３ｃｍ／ｓの速度）
で、Ｘ方向に駆動した後、Ｙ方向に駆動し、ついで−Ｘ
方向（Ｘ方向とは逆の方向）に駆動し、さらに−Ｙ方向
（Ｙ方向とは逆の方向）に駆動するようになされてい
る。
【００２２】レーザ制御装置６０は、レーザヘッド１０
のレーザ１１に所定のパルス電圧を所定の周期Ｔ2（例
えば、１１ｍｓ）で印加して、所定の周期Ｔ2（図４
（ａ）のパルス波形を参照のこと）のパルスレーザ光を
発振させるために設けられている。そして、レーザ制御
装置６０がレーザ１１に所定のパルス電圧を所定のパル
ス幅Ｔ1（例えば、２ｍｓ）で印加することにより、レ
ーザ光はレーザヘッド１０より出射されて、ダイクロイ
ックミラー１２で垂直に反射され、集光レンズ１３で溶
接部に集光されて溶接部の金属を溶融して溶接するよう
になされている。
のレーザ１１に所定のパルス電圧を所定の周期Ｔ2（例
えば、１１ｍｓ）で印加して、所定の周期Ｔ2（図４
（ａ）のパルス波形を参照のこと）のパルスレーザ光を
発振させるために設けられている。そして、レーザ制御
装置６０がレーザ１１に所定のパルス電圧を所定のパル
ス幅Ｔ1（例えば、２ｍｓ）で印加することにより、レ
ーザ光はレーザヘッド１０より出射されて、ダイクロイ
ックミラー１２で垂直に反射され、集光レンズ１３で溶
接部に集光されて溶接部の金属を溶融して溶接するよう
になされている。
【００２３】なお、レーザヘッド１０の下部のレーザ光
が集光される位置に被加工体となるリチウムイオン電池
７０が配置されている。このリチウムイオン電池７０
は、アルミニウム合金製の電池用外装缶７１と、この電
池用外装缶７１の開口部を封止するアルミニウム合金製
の封口板７２とを備えている。なお、電池用外装缶７１
の内部には、リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボ
ン系材料よりなる負極活物質と、ＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮ
ｉＯ2，ＬｉＭｎ2Ｏ4，ＬｉＦｅＯ2等のリチウム含有遷
移金属酸化物からなる正極活物質と、有機溶媒に溶質と
してリチウム塩を溶解した非水電解液とを収容してい
る。そして、電池用外装缶７１の開口部の周壁と封口板
７２の嵌合部の隙間にレーザ光を照射してレーザ溶接す
るようになされている。
が集光される位置に被加工体となるリチウムイオン電池
７０が配置されている。このリチウムイオン電池７０
は、アルミニウム合金製の電池用外装缶７１と、この電
池用外装缶７１の開口部を封止するアルミニウム合金製
の封口板７２とを備えている。なお、電池用外装缶７１
の内部には、リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボ
ン系材料よりなる負極活物質と、ＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮ
ｉＯ2，ＬｉＭｎ2Ｏ4，ＬｉＦｅＯ2等のリチウム含有遷
移金属酸化物からなる正極活物質と、有機溶媒に溶質と
してリチウム塩を溶解した非水電解液とを収容してい
る。そして、電池用外装缶７１の開口部の周壁と封口板
７２の嵌合部の隙間にレーザ光を照射してレーザ溶接す
るようになされている。
【００２４】２．レーザ溶接装置の動作
ついで、上述のように構成されたレーザ溶接装置の動作
について説明するが、このレーザ溶接装置の動作の理解
を容易にするために、まず、レーザヘッド１０の溶接動
作について説明した後、画像処理動作について説明する
こととする。この場合、レーザヘッド１０は、図１の外
装缶７１の左上端部から右上端部に達するまでは右方向
（Ｘ方向）に駆動され、外装缶７１の右上端部から右下
端部に達するまでは下方向（−Ｙ方向：Ｙ方向とは逆の
方向）に駆動され、外装缶７１の右下端部から左下端部
に達するまでは左方向（−Ｘ方向：Ｘ方向とは逆の方
向）に駆動され、外装缶７１の左下端部から左上端部に
達するまでは上方向（Ｙ方向）に駆動されるものとす
る。
について説明するが、このレーザ溶接装置の動作の理解
を容易にするために、まず、レーザヘッド１０の溶接動
作について説明した後、画像処理動作について説明する
こととする。この場合、レーザヘッド１０は、図１の外
装缶７１の左上端部から右上端部に達するまでは右方向
（Ｘ方向）に駆動され、外装缶７１の右上端部から右下
端部に達するまでは下方向（−Ｙ方向：Ｙ方向とは逆の
方向）に駆動され、外装缶７１の右下端部から左下端部
に達するまでは左方向（−Ｘ方向：Ｘ方向とは逆の方
向）に駆動され、外装缶７１の左下端部から左上端部に
達するまでは上方向（Ｙ方向）に駆動されるものとす
る。
【００２５】（１）レーザヘッドの溶接動作
レーザ制御装置６０の電源が投入されるとともに、図示
しない作動スイッチがオンにされることにより、レーザ
制御装置６０は所定のパルス電圧を所定の周期Ｔ2でレ
ーザ１１に印加する。これにより、レーザ１１より所定
のパルス幅（Ｔ1）で所定の周期Ｔ2（図４（ａ）参照）
のレーザ光Ｌが出射されることとなる。周期Ｔ2で出射
されたパルスレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１２
で逐次垂直に反射された後、集光レンズ１３にて逐次集
光されて溶接部Ｘ、即ち、外装缶７１の開口部の周壁と
封口体７２の嵌合部の隙間に逐次照射される。そして、
パルスレーザ光Ｌがこれらの嵌合部（溶接部）に照射さ
れると、これらの嵌合部のアルミニウム合金は逐次溶融
されて溶接されることとなる。
しない作動スイッチがオンにされることにより、レーザ
制御装置６０は所定のパルス電圧を所定の周期Ｔ2でレ
ーザ１１に印加する。これにより、レーザ１１より所定
のパルス幅（Ｔ1）で所定の周期Ｔ2（図４（ａ）参照）
のレーザ光Ｌが出射されることとなる。周期Ｔ2で出射
されたパルスレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１２
で逐次垂直に反射された後、集光レンズ１３にて逐次集
光されて溶接部Ｘ、即ち、外装缶７１の開口部の周壁と
封口体７２の嵌合部の隙間に逐次照射される。そして、
パルスレーザ光Ｌがこれらの嵌合部（溶接部）に照射さ
れると、これらの嵌合部のアルミニウム合金は逐次溶融
されて溶接されることとなる。
【００２６】このとき、載置台駆動装置１４は、レーザ
ヘッド１０を搭載する載置台（Ｘ−Ｙステージ）を一定
の速度（例えば、０．５〜３ｃｍ／ｓの速度）で、図１
の外装缶７１の左上端部から右上端部に達するまでは右
方向に駆動し、右上端部から右下端部に達するまでは下
方向に駆動し、右下端部から左下端部に達するまでは左
方向に駆動し、左下端部から左上端部に達するまでは上
方向に連続的に駆動している。これにより、電池用外装
缶７１の開口部の周壁と封口板７２の嵌合部の隙間は封
口板７２の外周縁に沿って連続的に溶接されることとな
る。
ヘッド１０を搭載する載置台（Ｘ−Ｙステージ）を一定
の速度（例えば、０．５〜３ｃｍ／ｓの速度）で、図１
の外装缶７１の左上端部から右上端部に達するまでは右
方向に駆動し、右上端部から右下端部に達するまでは下
方向に駆動し、右下端部から左下端部に達するまでは左
方向に駆動し、左下端部から左上端部に達するまでは上
方向に連続的に駆動している。これにより、電池用外装
缶７１の開口部の周壁と封口板７２の嵌合部の隙間は封
口板７２の外周縁に沿って連続的に溶接されることとな
る。
【００２７】（２）画像処理動作
ついで、上述のように構成されるレーザ溶接装置の画像
処理動作を画像処理装置３０のＣＰＵ３１が実行する図
３に示すフローチャートを参照しながら説明する。ま
ず、画像処理装置３０の電源（図示せず）が投入される
ことにより、画像処理装置３０のＣＰＵ３１は画像処理
動作をステップＳ１００にて開始する。
処理動作を画像処理装置３０のＣＰＵ３１が実行する図
３に示すフローチャートを参照しながら説明する。ま
ず、画像処理装置３０の電源（図示せず）が投入される
ことにより、画像処理装置３０のＣＰＵ３１は画像処理
動作をステップＳ１００にて開始する。
【００２８】ここで、レーザ制御装置６０が所定のパル
ス電圧をＴ2（例えば、１１ｍｓ）周期毎にレーザ１１
に印加すると、レーザ１１は、パルス幅がＴ1で、周期
がＴ2（例えば、１１ｍｓ）のパルスレーザ光Ｌを出射
させる。すると、パルスレーザ光Ｌはダイクロイックミ
ラー１２を透過して、トリガパルス発生装置２０のフォ
トディテクタ２１に入射する。このとき、フォトディテ
クタ２１に入射したレーザ光Ｌが所定の光量以上である
と、フォトディテクタ２１は受光したレーザ光Ｌを電気
信号に変換して、この電気信号をＡ／Ｄ変換器２２に出
力する。
ス電圧をＴ2（例えば、１１ｍｓ）周期毎にレーザ１１
に印加すると、レーザ１１は、パルス幅がＴ1で、周期
がＴ2（例えば、１１ｍｓ）のパルスレーザ光Ｌを出射
させる。すると、パルスレーザ光Ｌはダイクロイックミ
ラー１２を透過して、トリガパルス発生装置２０のフォ
トディテクタ２１に入射する。このとき、フォトディテ
クタ２１に入射したレーザ光Ｌが所定の光量以上である
と、フォトディテクタ２１は受光したレーザ光Ｌを電気
信号に変換して、この電気信号をＡ／Ｄ変換器２２に出
力する。
【００２９】すると、Ａ／Ｄ変換器２２はディジタル信
号に変換して、変換したディジタル信号をトリガパルス
発生器２３に出力する。トリガパルス発生器２３にディ
ジタル信号が入力されると、トリガパルス発生器２３は
入力されたディジタル信号の個数をカウントして積算す
る。ついで、トリガパルス発生器２３は入力されたディ
ジタル信号の積算値が所定値（例えば、５個）に達する
と、所定値に達した時刻から所定の遅延時間Ｔｄが経過
した後に、パルス幅がＴ3のトリガパルスＰT（図４
（ｂ）のトリガパルスＰTを参照）を発生させて、画像
処理装置３０に出力する。なお、遅延時間Ｔｄは数ｍｓ
であって、レーザ光Ｌのパルス幅Ｔ1よりも長くなるよ
うに設定されている。
号に変換して、変換したディジタル信号をトリガパルス
発生器２３に出力する。トリガパルス発生器２３にディ
ジタル信号が入力されると、トリガパルス発生器２３は
入力されたディジタル信号の個数をカウントして積算す
る。ついで、トリガパルス発生器２３は入力されたディ
ジタル信号の積算値が所定値（例えば、５個）に達する
と、所定値に達した時刻から所定の遅延時間Ｔｄが経過
した後に、パルス幅がＴ3のトリガパルスＰT（図４
（ｂ）のトリガパルスＰTを参照）を発生させて、画像
処理装置３０に出力する。なお、遅延時間Ｔｄは数ｍｓ
であって、レーザ光Ｌのパルス幅Ｔ1よりも長くなるよ
うに設定されている。
【００３０】トリガパルスＰTが画像処理装置３０に入
力されると、画像処理装置３０のＣＰＵ３１は、ステッ
プＳ１０２にて「Ｙｅｓ」と判定して、カメラ装置４０
に作動指令を送出する。なお、ステップＳ１０２にて
「Ｎｏ」と判定すると、トリガパルスＰTが入力される
までステップＳ１０２の動作を繰り返して実行する。つ
いで、カメラ装置４０が画像処理装置３０から出力され
た作動指令を受信すると、カメラ装置４０はＣＣＤカメ
ラ４１の電子シャッタ（図示せず）を作動させるととも
に、メカニカルシャッタ４２を作動させる。すると、Ｃ
ＣＤカメラ４１は、溶接部Ｘ（図１参照）が集光レンズ
１３にて拡大された画像を撮影し、撮影した画像を画像
処理装置３０に出力する。このとき、レーザ光が溶接部
Ｘに照射されてからＴｄ時間が経過した後であるため、
溶接光（ブルーム）が撮影画像に写り込むことはなく、
明瞭な画像が撮影できることとなる。また、メカニカル
シャッタ４２が作動したときのみ露光されるので、ＣＣ
Ｄカメラ４１に電荷漏れを生じることはない。
力されると、画像処理装置３０のＣＰＵ３１は、ステッ
プＳ１０２にて「Ｙｅｓ」と判定して、カメラ装置４０
に作動指令を送出する。なお、ステップＳ１０２にて
「Ｎｏ」と判定すると、トリガパルスＰTが入力される
までステップＳ１０２の動作を繰り返して実行する。つ
いで、カメラ装置４０が画像処理装置３０から出力され
た作動指令を受信すると、カメラ装置４０はＣＣＤカメ
ラ４１の電子シャッタ（図示せず）を作動させるととも
に、メカニカルシャッタ４２を作動させる。すると、Ｃ
ＣＤカメラ４１は、溶接部Ｘ（図１参照）が集光レンズ
１３にて拡大された画像を撮影し、撮影した画像を画像
処理装置３０に出力する。このとき、レーザ光が溶接部
Ｘに照射されてからＴｄ時間が経過した後であるため、
溶接光（ブルーム）が撮影画像に写り込むことはなく、
明瞭な画像が撮影できることとなる。また、メカニカル
シャッタ４２が作動したときのみ露光されるので、ＣＣ
Ｄカメラ４１に電荷漏れを生じることはない。
【００３１】画像処理装置３０に撮影画像が入力される
と、ＣＰＵ３１はステップＳ１０６にて画像メモリ３４
に撮影画像格納指令を送出して、所定のＴ4時間（例え
ば、９ｍｓ）内に撮影画像の画像メモリ３４への取り込
みを行う。この後、ステップ１０８に進み、画像メモリ
３４に取り込まれた溶接部Ｘの撮影画像の数値化された
位置データと、予め画像メモリ３４に取り込まれた基準
画像の数値化された位置データとを比較して、溶接位置
のずれ量（補正データ）を演算して画像処理を行う。な
お、この画像処理において、画像メモリ３４に取り込ま
れた外装缶７１の開口部の周壁のエッジ、あるいは封口
体７２の周縁のエッジにおける、基準画像の数値化され
た位置データと撮影画像の数値化された位置データとを
比較して、この差を演算することによりずれ量（補正デ
ータ）を求めるようにしている。
と、ＣＰＵ３１はステップＳ１０６にて画像メモリ３４
に撮影画像格納指令を送出して、所定のＴ4時間（例え
ば、９ｍｓ）内に撮影画像の画像メモリ３４への取り込
みを行う。この後、ステップ１０８に進み、画像メモリ
３４に取り込まれた溶接部Ｘの撮影画像の数値化された
位置データと、予め画像メモリ３４に取り込まれた基準
画像の数値化された位置データとを比較して、溶接位置
のずれ量（補正データ）を演算して画像処理を行う。な
お、この画像処理において、画像メモリ３４に取り込ま
れた外装缶７１の開口部の周壁のエッジ、あるいは封口
体７２の周縁のエッジにおける、基準画像の数値化され
た位置データと撮影画像の数値化された位置データとを
比較して、この差を演算することによりずれ量（補正デ
ータ）を求めるようにしている。
【００３２】そして、画像処理の結果、演算したずれ量
（補正データ）が所定値以上であれば、ＣＰＵ３１はス
テップＳ１１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、次のステッ
プＳ１１２に進める。演算したずれ量（補正量）が所定
値以内であれば、ＣＰＵ３１はステップＳ１１０にて
「Ｎｏ」と判定して、ステップ１０２に戻って、上述し
た処理動作を繰り返して実行する。ついで、ステップＳ
１１２に進むと、ＣＰＵ３１はレーザヘッドコントロー
ラ５０へ補正指令を送出する。この場合、ＣＰＵ３１は
演算したずれ量（補正データ）をレーザヘッドコントロ
ーラ５０へ送出するとともに、ＲＡＭ３３に格納（記
憶）するようになされている。これにより、この補正デ
ータに基づいて１ワーク毎の溶接軌道データを蓄積・解
析するようにすれば、溶接軌道ずれの傾向管理を容易に
行うことができるようになる。
（補正データ）が所定値以上であれば、ＣＰＵ３１はス
テップＳ１１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、次のステッ
プＳ１１２に進める。演算したずれ量（補正量）が所定
値以内であれば、ＣＰＵ３１はステップＳ１１０にて
「Ｎｏ」と判定して、ステップ１０２に戻って、上述し
た処理動作を繰り返して実行する。ついで、ステップＳ
１１２に進むと、ＣＰＵ３１はレーザヘッドコントロー
ラ５０へ補正指令を送出する。この場合、ＣＰＵ３１は
演算したずれ量（補正データ）をレーザヘッドコントロ
ーラ５０へ送出するとともに、ＲＡＭ３３に格納（記
憶）するようになされている。これにより、この補正デ
ータに基づいて１ワーク毎の溶接軌道データを蓄積・解
析するようにすれば、溶接軌道ずれの傾向管理を容易に
行うことができるようになる。
【００３３】ＣＰＵ３１がレーザヘッドコントローラ５
０へ補正指令を送出すると、レーザヘッドコントローラ
５０は載置台駆動装置１４に制御信号を出力して、載置
台（Ｘ−Ｙステージ）をずれ量（補正量）だけ移動させ
る。ここで、レーザヘッド１０が図１の左右方向（Ｘ方
向あるいは−Ｘ方向）に沿って移動している場合は、ず
れ量（補正量）だけＹ方向（あるいは−Ｙ方向）に移動
させ、レーザヘッド１０が図１の上下方向（Ｙ方向ある
いは−Ｙ方向）に沿って移動している場合は、ずれ量
（補正量）だけＸ方向（あるいは−Ｘ方向）に移動させ
るようになされる。そして、ＣＰＵ３１がレーザヘッド
コントローラ５０へ補正指令を送出すると、ステップ１
０２に戻って、上述した処理動作を繰り返して実行す
る。
０へ補正指令を送出すると、レーザヘッドコントローラ
５０は載置台駆動装置１４に制御信号を出力して、載置
台（Ｘ−Ｙステージ）をずれ量（補正量）だけ移動させ
る。ここで、レーザヘッド１０が図１の左右方向（Ｘ方
向あるいは−Ｘ方向）に沿って移動している場合は、ず
れ量（補正量）だけＹ方向（あるいは−Ｙ方向）に移動
させ、レーザヘッド１０が図１の上下方向（Ｙ方向ある
いは−Ｙ方向）に沿って移動している場合は、ずれ量
（補正量）だけＸ方向（あるいは−Ｘ方向）に移動させ
るようになされる。そして、ＣＰＵ３１がレーザヘッド
コントローラ５０へ補正指令を送出すると、ステップ１
０２に戻って、上述した処理動作を繰り返して実行す
る。
【００３４】このような処理動作を繰り返して実行する
ことにより、パルスレーザ光Ｌを所定回数（この例の場
合は５パルスとなる）出射する毎に、レーザヘッド１０
の位置、即ち、溶接位置が補正されるようになる。これ
により、電池用外装缶７１の開口部の周壁と封口板７２
の嵌合部の隙間は封口板７２の外周縁に沿って連続的に
正確にレーザ溶接されることとなる。
ことにより、パルスレーザ光Ｌを所定回数（この例の場
合は５パルスとなる）出射する毎に、レーザヘッド１０
の位置、即ち、溶接位置が補正されるようになる。これ
により、電池用外装缶７１の開口部の周壁と封口板７２
の嵌合部の隙間は封口板７２の外周縁に沿って連続的に
正確にレーザ溶接されることとなる。
【００３５】
【発明の効果】上述したように、本発明においては、レ
ーザヘッド１０から出射されたパルスレーザ光Ｌを直接
検出して、所定回数（例えば５回）のパルスレーザ光Ｌ
を検出した後、所定の遅延時間（Ｔｄ）が経過してから
溶接部の画像を撮影するようにしている。これにより、
撮影した画像にブルームなどの溶接光が写り込むことが
防止できるようになって、予め設定された溶接位置との
づれ量を正確に演算することができるようになる。そし
て、溶接ずれが生じていた場合には、直ちに溶接位置を
補正することが可能になるため、安定した溶接軌道を確
保できるようになって、溶接品質に優れた製品を得るこ
とができるようになる。
ーザヘッド１０から出射されたパルスレーザ光Ｌを直接
検出して、所定回数（例えば５回）のパルスレーザ光Ｌ
を検出した後、所定の遅延時間（Ｔｄ）が経過してから
溶接部の画像を撮影するようにしている。これにより、
撮影した画像にブルームなどの溶接光が写り込むことが
防止できるようになって、予め設定された溶接位置との
づれ量を正確に演算することができるようになる。そし
て、溶接ずれが生じていた場合には、直ちに溶接位置を
補正することが可能になるため、安定した溶接軌道を確
保できるようになって、溶接品質に優れた製品を得るこ
とができるようになる。
【００３６】なお、上述した実施の形態においては、ダ
イクロイックミラー１２を透過したレーザ光が直接受光
できる位置にフォトディテクタ２１を配置する例につい
て説明したが、フォトディテクタ２１の前方に光ファイ
バを配置して、この光ファイバを介してダイクロイック
ミラー１２を透過したレーザ光を受光できるようにして
もよい。このようにすると、フォトディテクタ２１を任
意の位置に配置できるようになるので、この種のレーザ
溶接装置の使い勝手が向上する。また、光ファイバを介
してダイクロイックミラー１２を透過したレーザ光を受
光できるようにすると、トリガパルス発生装置２０がレ
ーザ光の出射時に生じたノイズの影響を受けることを未
然に防止できるようになる。
イクロイックミラー１２を透過したレーザ光が直接受光
できる位置にフォトディテクタ２１を配置する例につい
て説明したが、フォトディテクタ２１の前方に光ファイ
バを配置して、この光ファイバを介してダイクロイック
ミラー１２を透過したレーザ光を受光できるようにして
もよい。このようにすると、フォトディテクタ２１を任
意の位置に配置できるようになるので、この種のレーザ
溶接装置の使い勝手が向上する。また、光ファイバを介
してダイクロイックミラー１２を透過したレーザ光を受
光できるようにすると、トリガパルス発生装置２０がレ
ーザ光の出射時に生じたノイズの影響を受けることを未
然に防止できるようになる。
【００３７】また、上述した実施の形態においては、電
池用外装缶７１の開口部の周壁と封口板７２の嵌合部の
外周縁に沿ってレーザ溶接する例について説明したが、
本発明のレーザ溶接方法およびレーザ溶接は電池に限ら
ず、各種の被加工物に適用できることは明らかである。
池用外装缶７１の開口部の周壁と封口板７２の嵌合部の
外周縁に沿ってレーザ溶接する例について説明したが、
本発明のレーザ溶接方法およびレーザ溶接は電池に限ら
ず、各種の被加工物に適用できることは明らかである。
【図１】 本発明のレーザ溶接装置の一例を模式的に示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】 図１の画像処理装置の具体例を示す機能ブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】 図１の画像処理装置のＣＰＵの処理動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図４】 本発明のレーザ溶接装置の各部の経過時間に
伴う動作を示すタイミングチャートである。
伴う動作を示すタイミングチャートである。
１０…レーザヘッド、１１…レーザ、１２…ダイクロイ
ックミラー、１３…集光レンズ、１４…載置台駆動装
置、２０…トリガパルス発生装置、２１…フォトディテ
クタ、２２…Ａ／Ｄ変換器、２３…トリガパルス発生
器、３０…画像処理装置、３１…ＣＰＵ、３２…ＲＯ
Ｍ、３３…ＲＡＭ、３４…画像メモリ、３５…外部イン
タフェース回路、３６…バス、４０…カメラ装置、４１
…カメラ、４２…メカニカルシャッタ、５０…レーザヘ
ッドコントローラ、６０…レーザ制御装置、７０…リチ
ウムイオン電池、７１…電池用外装缶、７２…封口体、
Ｌ…レーザ光、ＰＴ…トリガパルス、Ｔｄ…遅延時間、
Ｘ…溶接部
ックミラー、１３…集光レンズ、１４…載置台駆動装
置、２０…トリガパルス発生装置、２１…フォトディテ
クタ、２２…Ａ／Ｄ変換器、２３…トリガパルス発生
器、３０…画像処理装置、３１…ＣＰＵ、３２…ＲＯ
Ｍ、３３…ＲＡＭ、３４…画像メモリ、３５…外部イン
タフェース回路、３６…バス、４０…カメラ装置、４１
…カメラ、４２…メカニカルシャッタ、５０…レーザヘ
ッドコントローラ、６０…レーザ制御装置、７０…リチ
ウムイオン電池、７１…電池用外装缶、７２…封口体、
Ｌ…レーザ光、ＰＴ…トリガパルス、Ｔｄ…遅延時間、
Ｘ…溶接部
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｍ 2/02 Ｈ０１Ｍ 2/02 Ａ
// Ｂ２３Ｋ 101:36 Ｂ２３Ｋ 101:36
(72)発明者 細川 弘
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三
洋電機株式会社内
(72)発明者 奥田 大介
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三
洋電機株式会社内
Ｆターム(参考） 4E068 CA03 CA09 CC01 CE02 DA07
DA09
5H011 AA09 BB04 DD13 DD26 FF03
GG01 GG09 JJ03
Claims (6)
- 【請求項１】 外装缶の開口部の周壁と該開口部を封止
する封口体との嵌合部にレーザヘッドから出射されたレ
ーザ光を照射して該嵌合部を溶接するレーザ溶接方法で
あって、 前記レーザヘッドから出射されたパルスレーザ光を検出
するステップと、 所定回数の前記パルスレーザ光を検出して所定の遅延時
間が経過すると前記嵌合部の溶接位置の画像を撮影する
ステップと、 前記撮影された画像に基づいて予め設定された溶接位置
とのづれ量を演算するステップと、 前記演算結果に基づいて前記レーザヘッドの軌道を補正
するステップとを備えたことを特徴とするレーザ溶接方
法。 - 【請求項２】 前記外装缶は電池要素を収容する電池用
外装缶であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ
溶接方法。 - 【請求項３】 前記電池要素は少なくともリチウムイオ
ンを挿入・脱離可能な負極活物質を含有する負極と、リ
チウムイオンを挿入・脱離可能な正極活物質を含有する
正極と、非水電解液を含むことを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載のレーザ溶接方法。 - 【請求項４】 外装缶の開口部の周壁と該開口部を封止
する封口体との嵌合部にレーザヘッドから出射したレー
ザ光を照射して該嵌合部を溶接するレーザ溶接装置であ
って、 前記レーザヘッドから出射されたパルスレーザ光を検出
するレーザ光検出手段と、 所定回数の前記パルスレーザ光を検出して所定の遅延時
間が経過するとトリガパルスを発生するトリガパルス発
生手段と、 前記トリガパルス発生手段から発生されたトリガパルス
に基づいて前記嵌合部の溶接位置の画像を撮影する撮影
手段と、 前記撮影手段により撮影された画像に基づいて予め設定
された溶接位置とのづれ量を演算する画像処理装置と、 前記画像処理装置により演算された演算結果に基づいて
前記レーザヘッドの軌道を補正するレーザヘッド制御手
段とを備えたことを特徴とするレーザ溶接装置。 - 【請求項５】 前記レーザ光検出手段はフォトディテク
タであることを特徴とする請求項４に記載のレーザ溶接
装置。 - 【請求項６】 前記撮影手段はメカニカルシャッタを備
えたＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項４また
は請求項５に記載のレーザ溶接装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001284894A JP4318415B2 (ja) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 |
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| JP4318415B2 JP4318415B2 (ja) | 2009-08-26 |
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| JPH11167904A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-06-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角形電池の製造方法 |
| JP2000263265A (ja) * | 1999-03-19 | 2000-09-26 | Shinozaki Seisakusho:Kk | レーザ加工装置 |
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2001
- 2001-09-19 JP JP2001284894A patent/JP4318415B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US11875531B1 (en) | 2021-09-14 | 2024-01-16 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Detection method, electronic device, and computer-readable storage medium |
| WO2024009286A3 (ko) * | 2022-07-08 | 2024-02-29 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법 |
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