JP2017047454A

JP2017047454A - レーザ溶接機

Info

Publication number: JP2017047454A
Application number: JP2015172864A
Authority: JP
Inventors: 洋一成瀬; Yoichi Naruse
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: JP6485293B2

Abstract

【課題】ダミーワークを用意する必要がなく、焦点ズレが生じた場合に焦点ズレを解消または減少できるレーザ溶接機を提供すること。【解決手段】レーザ溶接機１は、ワーク８００にレーザ光ＬＢを出射するレーザ光出射機構３０と、ワーク８００に検査光ＴＢを照射する照明具５０と、レーザ光出射機構３０をワーク８００に対して相対移動させる移動機構６０とを備える。このうちレーザ光出射機構３０は、コリメートレンズ３１と、ガルバノスキャナ３３，３５と、集光レンズ３７と、レーザ光ＬＢは透過する一方、反射検査光ＴＣを反射するハーフミラー４１と、反射検査光ＴＣを用いて焦点ズレを検知する焦点ズレ検知ユニット４３とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、入力されたレーザ光をワークに向けて偏向して出射するレーザ光出射機構を備えるレーザ溶接機に関する。

従来より、自動車業界等においては、レーザ溶接機を用いたレーザ溶接が行われている。例えば特許文献１には、レーザ光を出射するレーザ発振器と、レーザ光を伝送する光ファイバと、レーザ光をワークに照射して溶接するレーザ溶接用加工ヘッド（レーザ光出射機構）とを備えるレーザ溶接機が開示されている（特許文献１の図２，特許請求の範囲等を参照）。また、このレーザ溶接機では、レーザ発振器内に、複数の光センサを配置しており、ワーク表面のうちレーザ光の照射部位から出射されたプラズマ光を、レーザ溶接用加工ヘッド及び光ファイバを通じて、レーザ発振器内の光センサに導くように構成されている。そして、光センサで検知されたプラズマ光の発光強度に基づいて、レーザ溶接用加工ヘッドをワークに対して移動させて、ビーム焦点を設定することが記載されている。

特開２００５−３４８８５号公報

ところで、レーザ溶接機は、連続してレーザ溶接を行うと、特に、高出力、小スポット径で連続してレーザ溶接を行うと、レーザ溶接用加工ヘッド（レーザ光出射機構）内の光学系の温度が上昇し、焦点位置が徐々にズレることが判ってきた。この問題を解決するには、実際の溶接に先立ち、予めレーザ溶接用加工ヘッド（レーザ光出射機構）内の光学系の温度が安定するまで連続でレーザ光を照射することが考えられるが、このようないわゆる暖機運転を行うのは、コスト高を招く。

これに対し、前述の特許文献１のレーザ溶接機は、前述のように、ワーク表面のレーザ照射部位から出射されたプラズマ光を、レーザ溶接用加工ヘッド及び光ファイバを通じてレーザ発振器内の光センサに導き、光センサで検知された発光強度に基づいて、焦点合わせを行う。このため、連続溶接に伴い光学系の温度が上昇して焦点ズレが生じる場合でも、各々の溶接前に焦点合わせをすることで、焦点ズレを無くすことができると考えられる。

しかしながら、特許文献１のレーザ溶接機は、実際にワークにレーザ光を照射しなければプラズマ光が発生しないため、レーザ光を照射しなければ焦点合わせができない。このため、実際のワークを用いたレーザ溶接に先立ち、ダミーワークを用意して、これにレーザ光を照射して、焦点合わせを行うことになる。従って、特許文献１のレーザ溶接機を利用した場合も、コスト高を招く。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、ダミーワークを用意しなくとも、レーザ照射に伴う焦点ズレを解消または減少できるレーザ溶接機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、レーザ光をワークに向けて偏向して出射するレーザ光出射機構を備えるレーザ溶接機であって、上記ワークに検査光を照射する照明具を備え、上記レーザ光出射機構は、上記レーザ光を平行光にするコリメートレンズと、上記コリメートレンズを通過した上記レーザ光を偏向させる少なくとも１つのガルバノスキャナと、上記レーザ光を集光して焦点に集める集光レンズと、上記コリメートレンズと上記ガルバノスキャナ及び上記集光レンズとの間に配置され、上記コリメートレンズを通過した上記レーザ光は透過する一方、上記照明具から出射した上記検査光が上記ワークで反射して上記レーザ光の光路を逆に進んだ反射検査光を反射するハーフミラーと、上記ハーフミラーで反射した上記反射検査光を用いて、上記焦点の焦点ズレを検知する焦点ズレ検知ユニットと、を有し、上記レーザ光出射機構を上記ワークに対して相対移動させて、上記レーザ光出射機構と上記ワークとの間の距離を調整する移動機構を備えるレーザ溶接機である。

このレーザ溶接機は、実際のレーザ溶接に先立ち、照明具からワークに検査光を照射し、ワークで反射してレーザ光が通るレーザ光出射機構内の光学系を逆向きに通った検査光（反射検査光）を用いて、焦点ズレ検知ユニットで焦点ズレを検知することで、例えば、レーザ光出射機構内の光学系の温度変化に伴って生じる焦点ズレを検知できる。そして、焦点ズレが生じている場合には、移動機構により、レーザ光出射機構をワークに対して相対移動させて、レーザ光出射機構とワークとの間の距離を調整することで、この焦点ズレを解消または減少できる。従って、上述のレーザ溶接機を用いれば、ダミーワークを用意しなくとも、レーザ照射に伴う焦点ズレを解消または減少できる。

なお、「移動機構」としては、例えば、ワークの位置を固定しておき、レーザ光出射機構を移動させて、両者間の距離を調整する移動機構や、逆に、レーザ光出射機構の位置を固定しておき、ワークを移動させて、両者間の距離を調整する移動機構、レーザ光出射機構及びワークをそれぞれ移動させて、両者間の距離を調整する移動機構が挙げられる。
また、「照明具」としては、発熱電球や蛍光灯を有する照明具のほか、ＬＥＤ照明や別途用意したレーザ光源を用いることができる。

更に、上記のレーザ溶接機であって、前記照明具は、前記レーザ光と同一波長の前記検査光を出射するレーザ溶接機とするのが好ましい。

レーザ光出射機構内の光学系の各レンズが有する色分散により、各レンズの焦点距離は波長毎に微妙に異なる。このため、レーザ光の波長とは異なる波長の検査光を用いて焦点ズレを測定すると、レーザ光出射機構に生じる焦点ズレの大きさを精度良く測定できないおそれがある。これに対し、上述のレーザ溶接機では、検査光をレーザ光と同一波長としているので、レーザ光出射機構に生じる焦点ズレの大きさを精度良く検知できる。そして、この焦点ズレの大きさに基づいて、移動機構によりレーザ光出射機構とワークとの間の距離を調整できる。
なお、レーザ光と同一波長の検査光を出射する照明具としては、溶接に用いるレーザ光と同一波長の光を発するように調整したＬＥＤ光源やレーザダイオードを用いたレーザ光源などが挙げられる。

また、他の態様としては、レーザ光をワークに向けて偏向して出射するレーザ光出射機構を備えるレーザ溶接機であって、上記ワークに検査光を照射する照明具を備え、上記レーザ光出射機構は、上記レーザ光を平行光にするコリメートレンズと、上記コリメートレンズを通過した上記レーザ光を偏向させる少なくとも１つのガルバノスキャナと、上記レーザ光を集光して焦点に集める集光レンズと、上記コリメートレンズと上記ガルバノスキャナ及び上記集光レンズとの間に配置され、上記コリメートレンズを通過した上記レーザ光は透過する一方、上記照明具から出射した上記検査光が上記ワークで反射して上記レーザ光の光路を逆に進んだ反射検査光を反射するハーフミラーと、上記ハーフミラーで反射した上記反射検査光を用いて、上記焦点の焦点ズレを検知する焦点ズレ検知ユニットと、を有し、上記レーザ光出射機構を上記ワークに対して相対移動させて、上記レーザ光出射機構と上記ワークとの間の距離を調整する移動機構を備えるレーザ溶接機を用いたレーザ溶接方法であって、実際に上記ワークに上記レーザ光を照射するのに先立ち、上記照明具から上記ワークに上記検査光を照射し、上記ワークの所定位置から反射した上記反射検査光を用いて、上記焦点ズレ検知ユニットで上記焦点ズレを検知し、上記焦点ズレに基づいて、上記移動機構で上記レーザ光出射機構と上記ワークとの間の距離を調整して上記焦点ズレを解消または減少した後、上記ワークに上記レーザ光を照射して溶接を行う溶接工程を備えるレーザ溶接方法とするのが好ましい。

このレーザ溶接方法では、実際のレーザ溶接に先立ち、照明具からワークに検査光を照射し、ワークで反射してレーザ光が通るレーザ光出射機構内の光学系を逆向きに通った検査光（反射検査光）を用いて、焦点ズレ検知ユニットで焦点ズレを検知する。そして、焦点ズレが生じている場合には、移動機構でレーザ光出射機構とワークとの間の距離を調整して焦点ズレを解消または減少した後に、ワークにレーザ溶接を行う。従って、このレーザ溶接方法によれば、ダミーワークを用意しなくとも、レーザ照射に伴う焦点ズレを解消または減少した上で、レーザ溶接を行うことができる。

更に、上記のレーザ溶接方法であって、前記レーザ光出射機構は、前記ハーフミラーと前記ガルバノスキャナ及び前記集光レンズとの間に、前記焦点の位置を前記レーザ光の光路に沿う光路方向に変化可能な焦点位置変更レンズ系を有し、前記溶接工程は、この溶接工程中に生じる焦点ズレを相殺するように、上記焦点位置変更レンズ系で上記焦点の位置を補正しつつ、上記ワークに溶接を行うレーザ溶接方法とするのが好ましい。

１つのワークに対して、溶接を開始してから溶接を終了するまでの間にも、レーザ光出射機構内の光学系の温度は上昇するため、溶接工程内でも溶接の始めと終わりとでは焦点ズレが生じる。これに対し、上述のレーザ溶接方法では、溶接工程において、この溶接工程中に生じる焦点ズレを相殺するように、焦点位置変更レンズ系で焦点の位置を補正しつつ、ワークに溶接を行うので、ワークに溶接を行っている間に焦点ズレが生じるのを抑制して、溶接工程の始めと終わりとで溶接状態が変動するのを抑制できる。

実施形態１に係るレーザ溶接機を示す説明図である。実施形態１に係り、電池（ワーク）の斜視図である。実施形態１に係り、電池（ワーク）の上方から見た平面図である。実施形態２に係るレーザ溶接機を示す説明図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態１に係るレーザ溶接機１を示す。また、図２及び図３に、このレーザ溶接機１でレーザ溶接される電池（ワーク）８００を示す。なお、以下では、レーザ溶接機１の上下方向をＺ方向ＺＨ、Ｚ方向ＺＨに直交する方向をＸ−Ｙ方向ＸＹＨとする（図１参照）。また、電池８００について、電池横方向ＡＨ、電池厚み方向ＢＨ、電池縦方向ＣＨを、図１〜図３に示す方向に定めて説明する。

レーザ溶接機１は、レーザ発振器１０と、光ファイバ２０と、レーザ光出射機構３０と、照明具５０と、移動機構６０と、制御装置７０等から構成される。
このうちレーザ発振器１０は、レーザ光ＬＢ、具体的には、波長１０７０ｎｍのレーザ光ＬＢを生成するファイバーレーザ装置である。このレーザ発振器１０と次述するレーザ光出射機構３０とは、光ファイバ２０を介して接続されている。

レーザ光出射機構３０は、これに接続された光ファイバ２０の先端から放射されたレーザ光ＬＢを、ワークである電池８００に向けて偏向して出射する装置である。このレーザ光出射機構３０は、コリメートレンズ３１と、２つのガルバノスキャナ（第１ガルバノスキャナ３３及び第２ガルバノスキャナ３５）と、集光レンズ３７と、Ｚレンズ系（焦点位置変更レンズ系）３９と、ハーフミラー４１と、焦点ズレ検知ユニット４３と、保護ガラス４９等から構成される。

このうちコリメートレンズ３１は、光ファイバ２０の先端からレーザ光出射機構３０に入力されたレーザ光ＬＢをＺ方向ＺＨ（図１中、上下方向）に進む平行光にするレンズである。
また、第１ガルバノスキャナ３３及び第２ガルバノスキャナ３５は、コリメートレンズ３１を通過し、更に後述するハーフミラー４１及びＺレンズ系３９を通過したレーザ光ＬＢをＸ−Ｙ方向ＸＹＨに偏向させる。第１ガルバノスキャナ３３及び第２ガルバノスキャナ３５は、それぞれ図示しないモータとこれに回動可能に取り付けられた全反射ミラーとを有し、モータを回動させることで、全反射ミラーに照射されたレーザ光ＬＢの角度を偏向できるように構成されている。これら第１ガルバノスキャナ３３及び第２ガルバノスキャナ３５で偏向されたレーザ光ＬＢは、レーザ光出射機構３０に取り付けられた保護ガラス４９を通じて、レーザ光出射機構３０から電池８００に照射される。

集光レンズ３７は、レーザ光ＬＢを集光して焦点に集めるレンズである。この集光レンズ３７は、第１ガルバノスキャナ３３と第２ガルバノスキャナ３５との間に配置されている。
Ｚレンズ系３９は、後述するハーフミラー４１と第１ガルバノスキャナ３３との間に配置されている。このＺレンズ系３９は、レーザ光ＬＢの焦点の位置を、レーザ光ＬＢの光路に沿う光路方向ＬＨに変化可能なレンズ系である。具体的には、Ｚレンズ系３９は、レンズとこれを光路方向ＬＨに移動させる移動機構（図示しない）とを有し、レンズを光路方向ＬＨに移動させることで、レーザ光ＬＢの焦点の位置を光路方向ＬＨ（Ｚ方向ＺＨ）に進退させる。

ハーフミラー４１は、コリメートレンズ３１とＺレンズ系３９との間に配置されている。このハーフミラー４１は、コリメートレンズ３１を通過したレーザ光ＬＢを透過する。一方、後述する反射検査光ＴＣ（照明具５０から出射した検査光ＴＢが電池８００で反射してレーザ光ＬＢの光路を逆に進んだ反射検査光ＴＣ）を反射する。

図１において破線で囲む焦点ズレ検知ユニット４３は、ハーフミラー４１で反射した反射検査光ＴＣを用いて、焦点ズレを検知する検知ユニットである。この焦点ズレ検知ユニット４３は、位相差を利用して焦点ズレを検知する検知ユニットであり、第１集光レンズ４４と、第２集光レンズ４５と、一対のセパレータレンズ４６と、光センサ４７とを有する。ハーフミラー４１で反射した反射検査光ＴＣは、第１集光レンズ４４及び第２集光レンズ４５を通過し、更に一対のセパレータレンズ４６を通過する。これにより、光センサ４７上で２つの像として結像する。結像した２つの像の間隔Ｌが、合焦しているときの所定間隔と一致している場合には、焦点が合っている。一方、結像した２つの像の間隔Ｌが、所定間隔よりも広い場合或いは狭い場合は、その間隔の違いに応じた大きさの焦点ズレが生じていることが判る。

次に、照明具５０について説明する。この照明具５０は、ＬＥＤを用いた照明具であり、前述のレーザ光ＬＢと同一波長（具体的には１０７０ｎｍ）の検査光ＴＢを出射する。照明具５０は、電池８００の斜め上方に配置されており、電池８００のケース蓋部材８１３に向けて検査光ＴＢを照射できる。
移動機構６０は、モータを有し、レーザ光出射機構３０全体をＺ方向ＺＨに移動させることができる。これにより、レーザ光出射機構３０と電池８００との間のＺ方向ＺＨの距離を調整できる。

制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含み、ＲＯＭ等に記憶された所定の制御プログラムによって作動するマイクロコンピュータを有する。この制御装置７０は、レーザ発振器１０に接続されており、レーザ光ＬＢの出射のオン・オフやレーザ光ＬＢの出力等を制御できる。また、制御装置７０は、レーザ光出射機構３０と接続されており、第１ガルバノスキャナ３３及び第２ガルバノスキャナ３５の全反射ミラーの角度をそれぞれ制御して、レーザ光ＬＢをＸ−Ｙ方向ＸＹＨに偏向させることができる。また、制御装置７０は、Ｚレンズ系３９のレンズの光路方向ＬＨへの移動を制御して、レーザ光ＬＢの焦点位置を光路方向ＬＨ（Ｚ方向ＺＨ）に進退させることができる。

また、制御装置７０は、移動機構６０に接続されており、レーザ光出射機構３０のＺ方向ＺＨへの移動を制御して、レーザ光出射機構３０と電池８００との間のＺ方向ＺＨの距離を調整できる。具体的には、焦点ズレ検知ユニット４３で焦点ズレが検知された場合には、その焦点ズレの大きさに応じて、焦点ズレを解消するように、レーザ光出射機構３０のＺ方向ＺＨへの移動を制御できる。また、制御装置７０は、照明具５０に接続されており、検査光ＴＢの出射のオン・オフを制御できる。

次に、ワークである電池８００について説明する（図１〜図３参照）。この電池８００は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両などに搭載される角型の密閉型電池である。電池８００は、直方体箱状で金属（具体的にはアルミニウム）からなる電池ケース８１０を備える。この電池ケース８１０は、有底角筒状のケース本体部材８１１と、このケース本体部材８１１の開口を閉塞する矩形板状のケース蓋部材８１３とから構成される。ケース本体部材８１１内には、電極体や電解液等（図示しない）が収容され、また、ケース蓋部材８１３には、正極端子８２０及び負極端子８３０が固設されている。ケース本体部材８１１とケース蓋部材８１３とは、前述のレーザ溶接機１を用いて、ケース本体部材８１１の開口及びケース蓋部材８１３の周縁に沿って全周にわたりレーザ溶接される。

次いで、前述のレーザ溶接機１を用いたレーザ溶接方法について説明する。まず、ケース本体部材８１１の開口をケース蓋部材８１３で閉塞した状態の電池８００（ケース本体部材８１１とケース蓋部材８１３とが未だ溶接されていない状態の電池８００）を用意し、この電池８００を所定の位置に固定する。

次に、この電池８００について「溶接工程」を行う。まず、図３に示すように、レーザ光ＬＢの照射位置が上側中央の焦点合わせ位置ＰＡとなるように、第１ガルバノスキャナ３３及び第２ガルバノスキャナ３５の全反射ミラーの角度をそれぞれ制御する。またこれと共に、Ｚレンズ系３９のレンズの光路方向ＬＨの位置を制御して、予め定められた位置（レーザ光ＬＢの焦点が焦点合わせ位置ＰＡとなる位置）に合わせる。

次に、実際に電池８００にレーザ光ＬＢを照射するのに先立ち、照明具５０から電池８００に向けて検査光ＴＢを照射する。この検査光ＴＢは、電池８００で反射され、この反射した反射検査光ＴＣの一部は、レーザ光ＬＢが通るレーザ光出射機構３０内の光学系を逆向きに進む。具体的には、反射検査光ＴＣは、保護ガラス４９を通過して、第２ガルバノスキャナ３５の全反射ミラーで反射され、集光レンズ３７を通過して、第１ガルバノスキャナ３３の全反射ミラーで反射される。更に、反射検査光ＴＣは、Ｚレンズ系３９のレンズを通過して、ハーフミラー４１に向かう。

更に、この反射検査光ＴＣは、ハーフミラー４１で反射され、焦点ズレ検知ユニット４３内に入射する。焦点ズレ検知ユニット４３内において、反射検査光ＴＣは、第１集光レンズ４４、第２集光レンズ４５、一対のセパレータレンズ４６の順に通過し、光センサ４７上に２つの像を結ぶ。前述したように、２つの像の間隔Ｌが、所定間隔である場合は、焦点が合っている。一方、２つの像の間隔Ｌが、所定間隔よりも広い場合或いは狭い場合は、その間隔の違いに応じた偏差の焦点ズレが生じている。そこで、制御装置７０は、焦点ズレ検知ユニット４３で検知した間隔Ｌに基づいて移動機構６０を制御する。具体的には、焦点ズレが解消するように、レーザ光出射機構３０をＺ方向ＺＨへ移動させ、レーザ光出射機構３０と電池８００との間のＺ方向ＺＨの距離を調整し、焦点ズレが解消した後、照明具５０からの検査光ＴＢを照射をオフにする。

次に、電池８００にレーザ光ＬＢを照射してレーザ溶接を行う。具体的には、レーザ発振器１０からレーザ光ＬＢを出射する。このレーザ光ＬＢは、光ファイバ２０を通じて、レーザ光出射機構３０内に入力される。レーザ光出射機構３０内において、レーザ光ＬＢは、コリメートレンズ３１を通過して平行光となる。その後、レーザ光ＬＢは、ハーフミラー４１を透過し、更にＺレンズ系３９のレンズを通過して、第１ガルバノスキャナ３３の全反射ミラーで反射される。その後、レーザ光ＬＢは、集光レンズ３７を通過し、第２ガルバノスキャナ３５の全反射ミラーで反射され、保護ガラス４９を通じて、レーザ光出射機構３０から電池８００に照射される。

本実施形態１におけるレーザ溶接では、図３に示すように、左上の角部に位置する溶接開始・終了位置ＰＢから開始し、時計回りにケース本体部材８１１の開口及びケース蓋部材８１３の周縁に沿って進み、１周して元の位置に戻ったら（溶接開始・終了位置ＰＢまで戻ると）終了する。この１周分のレーザ溶接は、第１ガルバノスキャナ３３及び第２ガルバノスキャナ３５の全反射ミラーの角度をそれぞれ制御して、レーザ光ＬＢをＸ−Ｙ方向ＸＹＨに偏向させることにより行う。

更に、この１周分のレーザ溶接において、第１ガルバノスキャナ３３及び第２ガルバノスキャナ３５の偏向角の変化に伴い、レーザ光出射機構３０から電池８００の溶接位置（レーザ光ＬＢの照射位置）までの光路の長さは徐々に変化する。このため、常に電池８００上のどの溶接位置でもレーザ光ＬＢが合焦するように、Ｚレンズ系３９のレンズを光路方向ＬＨへ移動させつつ溶接を行う。本実施形態１では、溶接位置とＺレンズ系３９のレンズの位置との関係を予め決めておき、この関係に基づいて、Ｚレンズ系３９のレンズを光路方向ＬＨへ移動させる。

ところで、１つの電池８００に対して、レーザ溶接を開始してからレーザ溶接を終了するまでの間にも、レーザ光出射機構３０内の光学系の温度は上昇する。このため、１周分の溶接工程中にも、温度上昇に伴う焦点ズレが生じる。そこで、本実施形態１では、上述の溶接位置（偏向角）に応じたＺレンズ系３９のレンズの移動に加えて、この１周分の溶接工程中に生じる焦点ズレを相殺するように、Ｚレンズ系３９のレンズを光路方向ＬＨへ移動させ、レーザ光ＬＢの焦点の位置を補正しつつ、レーザ溶接を行う。

具体的には、図３及び表１に示すように、１周分のレーザ溶接の経路を１０区間に分けて、各区間毎に、レーザ溶接中の温度上昇によって生じる焦点ズレを相殺するための、Ｚレンズ系３９のレンズの補正移動量を予め決めてある。なお、表１に示す補正移動量（ｍｍ）は、光路方向ＬＨのレーザ光ＬＢの進行方向への移動をプラス（後退方向への移動をマイナス）として記載してある。

そして、１周分のレーザ溶接を行うにあたっては、前述のように、溶接位置との関係で予め決めたおいたＺレンズ系３９のレンズの位置に、更に、溶接工程中の温度上昇で生じる焦点ズレを相殺するためのレンズの補正移動量を加えて、レンズを光路方向ＬＨへ移動させつつ、レーザ溶接を行う。
かくして、溶接工程が終了する。その後は、溶接した電池８００を取り外し、新たな溶接前の状態の電池８００に交換し、再び新たな電池８００について、前述と同様に溶接工程を行う。

以上で説明したように、レーザ溶接機１では、実際のレーザ溶接に先立ち、照明具５０から電池８００に検査光ＴＢを照射し、電池８００で反射してレーザ光ＬＢが通るレーザ光出射機構３０内の光学系を逆向きに通った検査光ＴＢ（反射検査光ＴＣ）を用いて、焦点ズレ検知ユニット４３で焦点ズレを検知することで、レーザ光出射機構３０内の光学系の温度変化に伴って生じる焦点ズレを検知できる。そして、焦点ズレが生じている場合には、移動機構６０により、レーザ光出射機構３０を移動させ、レーザ光出射機構３０と電池８００との間の距離を調整することで、この焦点ズレを解消できる。従って、レーザ溶接機１を用いれば、ダミーワークを用意しなくとも、レーザ照射に伴う焦点ズレを解消できる。

更に、本実施形態１のレーザ溶接機１では、検査光ＴＢをレーザ光ＬＢと同一波長としているので、レーザ光出射機構３０に生じる焦点ズレの大きさを精度良く検知できる。そして、この焦点ズレの大きさに基づいて、移動機構６０によりレーザ光出射機構３０と電池８００との間の距離を調整できる。
また、前述のレーザ溶接方法では、溶接工程において、この溶接工程中に生じる焦点ズレを相殺するように、Ｚレンズ系３９で焦点の位置を補正しつつ、電池８００に溶接を行う。従って、各々の電池８００に溶接を行っている間に焦点ズレが生じることも抑制して、溶接工程の始めと終わりとで溶接状態が変動するのを抑制できる。

（実施形態２）
次いで、第２の実施形態について説明する。実施形態１のレーザ溶接機１は、Ｚレンズ系３９を有していたのに対し、本実施形態２のレーザ溶接機１００（図４参照）は、Ｚレンズ系３９に代えて、Ｆθレンズを含むレンズユニット１３９を有する点が、実施形態１のレーザ溶接機１と異なる。このレンズユニット１３９は、保護ガラス４９よりも外側に取り付けられている。このレンズユニット１３９により、１周分のレーザ溶接において、レーザ光ＬＢを偏向させたためにレーザ光出射機構１３０から電池８００の溶接位置までの光路の長さが変化しても、常に電池８００上のどの溶接位置においてもレーザ光ＬＢを合焦させることができる。

また、実施形態１のレーザ溶接機１は、集光レンズ３７を第１ガルバノスキャナ３３と第２ガルバノスキャナ３５との間に配置していた。これに対し、本実施形態２のレーザ溶接機１００は、集光レンズ１３７を第２ガルバノスキャナ３５と保護ガラス４９との間に配置している点も、実施形態１のレーザ溶接機１と異なる。これら以外は、実施形態１と同様である。

本実施形態２のレーザ溶接機１００も、実際のレーザ溶接に先立ち、照明具５０から電池８００に検査光ＴＢを照射し、反射検査光ＴＣを用いて、焦点ズレ検知ユニット４３で焦点ズレを検知することで、レーザ光出射機構３０内の光学系の温度変化に伴って生じる焦点ズレを検知できる。そして、焦点ズレが生じている場合には、移動機構６０により、レーザ光出射機構３０を移動させ、レーザ光出射機構３０と電池８００との間の距離を調整することで、この焦点ズレを解消できる。従って、レーザ溶接機１００を用いれば、ダミーワークを用意しなくとも、レーザ照射に伴う焦点ズレを解消できる。その他、実施形態１と同様な部分は、実施形態１と同様な作用効果を奏する。

以上において、本発明を実施形態１，２に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１，２に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
実施形態１，２では、照明具５０として、ＬＥＤを用いた照明具を例示したが、これに限られない。例えば、レーザ光を照射するレーザ光源、好ましくは、溶接に用いるレーザ光ＬＢと同一波長のレーザ光を照射するレーザ光源を照明具として用いることもできる。

１，１００レーザ溶接機
１０レーザ発振器
３０，１３０レーザ光出射機構
３１コリメートレンズ
３３第１ガルバノスキャナ
３５第２ガルバノスキャナ
３７，１３７集光レンズ
３９Ｚレンズ系（焦点位置変更レンズ系）
１３９レンズユニット
４１ハーフミラー
４３焦点ズレ検知ユニット
４９保護ガラス
５０照明具
６０移動機構
７０制御装置
ＬＢレーザ光
ＴＢ検査光
ＴＣ反射検査光
８００電池（ワーク）

Claims

レーザ光をワークに向けて偏向して出射するレーザ光出射機構を備えるレーザ溶接機であって、
上記ワークに検査光を照射する照明具を備え、
上記レーザ光出射機構は、
上記レーザ光を平行光にするコリメートレンズと、
上記コリメートレンズを通過した上記レーザ光を偏向させる少なくとも１つのガルバノスキャナと、
上記レーザ光を集光して焦点に集める集光レンズと、
上記コリメートレンズと上記ガルバノスキャナ及び上記集光レンズとの間に配置され、上記コリメートレンズを通過した上記レーザ光は透過する一方、上記照明具から出射した上記検査光が上記ワークで反射して上記レーザ光の光路を逆に進んだ反射検査光を反射するハーフミラーと、
上記ハーフミラーで反射した上記反射検査光を用いて、上記焦点の焦点ズレを検知する焦点ズレ検知ユニットと、を有し、
上記レーザ光出射機構を上記ワークに対して相対移動させて、上記レーザ光出射機構と上記ワークとの間の距離を調整する移動機構を備える
レーザ溶接機。