JP2017113785A - レーザー溶接装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】よりフレキシブルな制御でレーザー溶接を行うことのできるレーザー溶接装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係るレーザー溶接装置は,回折光学素子,入射点変更部,コントローラーを有する。回折光学素子は,入射光のパワー密度分布形状とは異なる第1のパワー密度分布形状を持つ放射光を放射する回折格子が形成された第1の領域を有する。回折光学素子はさらに,第1の領域の表面形状とは異なる表面形状を有し,第1のパワー密度分布形状とは異なる第2のパワー密度分布形状を持つ放射光を放射する第2の領域を有している。そして,コントローラーは,出射器によるレーザー光の出射中に,入射点変更部により,入射点内の少なくとも1点が,第1の領域と第2の領域との境界を横切るように移動させる接合制御を行う。
【選択図】図8

Description

本発明は,レーザー溶接装置に関する。より詳細には,回折光学素子(DOE)に入射後,放射されたレーザー光によりレーザー溶接を行うレーザー溶接装置に関するものである。
従来より,複数の部材を接合して1つの溶接構造体を製造するため,レーザー光を用いたレーザー溶接が行われている。このようなレーザー溶接により接合が行われている製品として,例えば,電池がある。電池は,一般的に,ケースの内部に,正負の電極板よりなる電極体を収容してなるものである。そして,このような電池の製造工程では,電極体をケース本体の開口部よりその内部に収容した後,ケース本体の開口部を封口板で塞ぎ,レーザー溶接によって接合する接合工程が行われることがある。接合工程では,ケース本体の開口部と封口板の側面とが対面している箇所の溶接線に沿って,レーザー溶接が行われる。
例えば,特許文献1には,ケース本体と封口板との間の溶接線に沿って,パワー密度の低い低密度レーザー光と,低密度レーザー光よりもパワー密度の高い高密度レーザー光とを照射し,ケース本体と封口板とを接合する技術が記載されている。特許文献1には,低密度レーザー光を,ケース本体と封口板との両方に広く照射しつつ,高密度レーザー光を,高密度レーザー光のスポットが低密度レーザー光のスポットの内部に位置するように照射している。また,このような低密度レーザー光と高密度レーザー光とは,1つのレーザー光をDOEによってビーム成形することにより実現できるとされている。そして,低密度レーザー光によってある程度,温度を上昇させた後に,高密度レーザー光を照射することができるとしている。これにより,高密度レーザー光の照射される箇所の温度が急に上昇してしまうことを防止し,溶接箇所の突沸等を防止することができるとしている。また,高密度レーザー光が照射された箇所には,その後,低密度レーザー光が照射される。これにより高密度レーザー光の照射された箇所の温度が急に低下してしまうことを防止し,クラックなどの発生を抑制できるとしている。よって,溶接欠陥の発生を抑制できると記載されている。
特開2013−220462号公報
ところで,レーザー溶接では,接合対象箇所の状態や,目標とする接合部を短時間で形成するために,よりフレキシブルな制御を行えることが好ましい。
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは,よりフレキシブルな制御でレーザー溶接を行うことのできるレーザー溶接装置を提供することである。
この課題の解決を目的としてなされたレーザー溶接装置は,溶接点に向けてレーザー光を照射し,その照射箇所に接合対象部材を接合する接合部を形成するレーザー溶接装置であって,レーザー光を出射する出射器と,出射器より出射されたレーザー光を入射光とし,入射光の入射点から照射箇所へ放射光を放射する回折光学素子と,入射点の位置を変更する入射点変更部と,出射器および入射点変更部を制御するコントローラーとを有し,回折光学素子は,隣接して設けられた第1の領域と第2の領域とを有し,第1の領域は,入射光のパワー密度分布形状とは異なる第1のパワー密度分布形状を持つ放射光を放射する回折格子が形成された領域であり,第2の領域は,第1の領域の表面形状とは異なる表面形状を有し,第1のパワー密度分布形状とは異なる第2のパワー密度分布形状を持つ放射光を放射する領域であり,コントローラーは,出射器によるレーザー光の出射中に,入射点変更部により,入射点内の少なくとも1点が,第1の領域と第2の領域との境界を横切るように移動させる接合制御を行うものであることを特徴とするレーザー溶接装置である。
本発明に係るレーザー溶接装置は,レーザー光の出射中に,照射箇所に形成される照射パターンを,異なるパワー密度分布形状のものに切り替えることができる。また,レーザー光の出力等を変えることなく,照射箇所の任意の位置のパワー密度を,任意の高さとすることが可能となる。これにより,よりフレキシブルな制御でレーザー溶接を行いつつ,接合部を短時間で形成することが可能となる。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,第2の領域は,回折格子が形成されていない領域であることが好ましい。異なるパワー密度分布形状の照射パターンを形成することのできる回折光学素子を,回折格子を形成する領域を小さなものとし,安価なものとすることができるからである。さらに,回折格子が形成されていない領域では,出射器より出射された回折光学素子への入射光を,パワー密度分布形状を変えることなく照射箇所へと照射できるため,その箇所でのパワー密度を最も高いものとすることができるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,第1の領域は,第1のパワー密度分布形状におけるパワー密度が最も高い箇所を,第2のパワー密度分布形状におけるパワー密度が最も高い箇所である中央領域とは異なる外縁領域内とする放射光を放射する領域であることが好ましい。外縁領域の溶融量が中央領域の溶融量よりも多くなる照射パターンと,中央領域の溶融量が外縁領域の溶融量よりも多くなる照射パターンとを使い分けることができるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,コントローラーは,接合制御では,照射箇所の溶接点が中央領域内に位置するようにしつつ,出射器によるレーザー光の出射を開始してから予め定めた初期時間の経過後には,初期時間の経過前よりも,入射点変更部により,入射点の位置を,第2の領域側とし,出射器によるレーザー光の出射中に,照射箇所を接合対象部材に対して移動させないものであることが好ましい。スポット溶接において,接合対象部材の溶接点の隙間を通り,接合対象部材のレーザー照射側とは反対側に位置している部材にレーザー光が照射されてしまうというレーザー抜けによる不良発生を抑制できるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,照射箇所と接合対象部材との少なくとも一方を他方に対して移動させる移動部を有し,コントローラーは,接合制御では,移動部により,照射箇所を,複数の溶接点が連続してなる溶接線が,中央領域内を通るように移動させる走査制御を行うものであることが好ましい。溶接線に沿ったレーザー溶接において,溶接線上の任意の照射箇所に,異なるパワー密度分布形状の照射パターンを形成できるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,コントローラーは,接合制御では,出射器によるレーザー光の出射を開始してから予め定めた初期時間の経過後には,初期時間の経過前よりも,入射点変更部により,入射点の位置を,第2の領域側とするものであることが好ましい。接合制御の開始時には溶融部が形成されていないため,開始位置の接合対象部材の溶接点の位置には隙間が存在する可能性が高い。そして,その開始位置の隙間のレーザー抜けによって不良が発生してしまうことを抑制できるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,第2の領域は,中央領域に,放射光によって中央スポットを形成する領域であり,第1の領域は,外縁領域に,放射光によって中央スポットとともに三角形の頂点をなすスポットである第1の外縁スポットおよび第2の外縁スポットを形成する領域であり,コントローラーは,走査制御では,溶接線上の溶接点に,第1の外縁スポットと第2の外縁スポットとの間,中央スポットをこの順で通過させるものであることが好ましい。第1の外縁スポットおよび第2の外縁スポットにより溶融部を形成し,その溶融部によって中央スポットの前方の隙間を確実に塞ぎつつ,走査制御を行うことができるからである。これにより,走査制御におけるレーザー抜けを抑制することができるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,第2の領域は,中央領域に,放射光によって中央スポットを形成する領域であり,第1の領域は,外縁領域に,放射光によって中央スポットを囲う四角形の頂点をなす4つの外縁スポットを形成する領域であり,コントローラーは,走査制御では,溶接線上の溶接点に,外縁スポットのうちの隣り合う2つの第1の外縁スポットと第2の外縁スポットとの間,中央スポット,第1の外縁スポットおよび第2の外縁スポット以外の外縁スポットである第3の外縁スポットと第4の外縁スポットとの間をこの順で通過させるものであることが好ましい。第1の外縁スポットおよび第2の外縁スポットにより溶融部を形成し,その溶融部によって中央スポットの前方の隙間を確実に塞ぎつつ,走査制御を行うことができるからである。これにより,走査制御におけるレーザー抜けを抑制することができるからである。さらには,第3の外縁スポットおよび第4の外縁スポットにより,中央スポットの通過によって形成されている溶融部の温度が急激に低下してしまうことを抑制できる。これにより,溶融部の温度の急激な低下により発生するクラックなどを抑制することができるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,第2の領域は,中央領域に,放射光によって中央スポットを形成する領域であり,第1の領域は,外縁領域に,放射光によって第1の外縁スポット,および,第1の外縁スポットとは異なる位置の第2の外縁スポットを形成する領域であり,コントローラーは,走査制御では,中央スポットを,溶接線に沿って移動させ,第1の外縁スポットを,溶接線と平行に設けられた軌道である第1の外縁軌道に沿って,中央スポットの前方を移動させ,第2の外縁スポットを,溶接線と平行に設けられた軌道である第2の外縁軌道に沿って,中央スポットの後方を移動させるものであることが好ましい。第1の外縁スポットにより溶融部を形成し,その溶融部によって中央スポットの前方の隙間を確実に塞ぎつつ,走査制御を行うことができるからである。これにより,走査制御におけるレーザー抜けを抑制することができるからである。さらには,第2の外縁スポットにより,中央スポットの通過によって形成されている溶融部の温度が急激に低下してしまうことを抑制できる。これにより,溶融部の温度の急激な低下により発生するクラックなどを抑制することができるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,コントローラーは,接合制御を行う前に,レーザー光を溶接線上の一部の仮付け箇所に照射し,仮付け箇所に仮付け部を形成する仮付け制御を行うとともに,仮付け制御では,入射点変更部により,入射点の位置を,第1の領域内とさせるものであることが好ましい。仮付け部の形成により接合制御中における接合対象部材のズレなどを抑制し,接合制御によって適切な接合部を形成できるからである。また,仮付け部の形成についても,接合部を形成するレーザー溶接装置を用いつつ,レーザー抜けによって不良が発生してしまうことを抑制できるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,接合対象部材同士を突き合わせてなる溶接線上の溶接点について隙間を検出して出力する隙間出力部を有し,コントローラーは,接合制御では,溶接点について隙間出力部が出力した隙間が予め定めた隙間閾値以上であるときには,隙間閾値未満であるときよりも,入射点変更部により,入射点の位置を,第1の領域側とするレーザー制御を行うものであることが好ましい。隙間が大きいときほど,外縁領域におけるパワー密度を高く,中央領域におけるパワー密度を低くすることにより,接合部を適切に形成できる傾向にある。一方,隙間が小さいときほど,中央領域におけるパワー密度を高く,外縁領域におけるパワー密度を低くすることにより,接合部を適切に形成できる傾向にある。すなわち,隙間の大きさに応じたパワー密度分布形状の照射パターンを用いて,接合部を適切に形成することができるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,コントローラーは,溶接線が全体として長方形であるときには,走査制御を,溶接線の長辺に位置する溶接点を開始位置として開始するものであるとともに,その開始後,溶接線に沿って一周,開始位置まで走査制御を行うものであることが好ましい。溶接線の短辺に位置する溶接点から接合部を形成するよりも,溶接線の長辺に位置する溶接点から接合部を形成する方が,接合対象部材の変形が小さくなる傾向にある。これにより,接合対象部材の変形を抑制しつつ,接合部を適切に形成することができるからである。
また,上記に記載のレーザー溶接装置において,出射器が,レーザー光の出射中に,出射するレーザー光の出力値であるレーザー出力値を調整できるものであることが好ましい。照射パターンにおけるパワー密度の最高値および最低値をも調整しつつ,レーザー溶接を行うことができるからである。
本発明によれば,よりフレキシブルな制御でレーザー溶接を行うことのできるレーザー溶接装置が提供されている。
第1の形態に係る電池の斜視図である。 第1の形態に係る溶接装置の概略構成図である。 第1の形態に係る溶接装置によるレーザー光の走査方法を説明するための図である。 回折光学素子およびスライド部の平面図である。 入射点が回折光学素子の形成領域内にある状態において形成される照射パターンを示す図である。 入射点が回折光学素子の形成領域と非形成領域との境界にかかっている状態において形成される照射パターンを示す図である。 入射点が回折光学素子の非形成領域内にある状態において形成される照射パターンを示す図である。 スライド部のスライド位置と,照射パターンにおけるパワー密度の割合との関係を示す図である。 スライド位置が,入射点が回折光学素子の形成領域内となるスライド位置をとっているときの照射パターンのパワー密度の割合を示す図である。 スライド位置が,入射点が回折光学素子の形成領域と非形成領域との境界にかかるスライド位置をとっているときの照射パターンのパワー密度の割合を示す図である。 第1の形態に係る接合制御におけるレーザー光の走査制御について説明するための電池の平面図である。 接合制御の開始位置付近における電池の部分平面図である。 接合制御が行われる前の直線区間における断面図である。 接合制御が行われる前の屈曲区間における断面図である。 実施例および比較例において形成された接合部の深さを示す図である。 実施形態とは異なる,1つのスポットのみによって仮付け部を形成する場合を説明するための図である。 第3の形態の隙間検出工程におけるレーザー変位計による隙間の測定状態を示す図である。 レーザー変位計による隙間の測定結果を示す図である。 中央スポットのパワー密度の割合と接合部の深さとの関係を,隙間の大きさごとに示す図である。 隙間の大きさと,適切な接合部を形成することができる中央スポットのパワー密度の割合との関係を示す図である。 隙間スライド位置テーブルを示す図である。 第4の形態に係る溶接装置の概略構成図である。 第4の形態に係る溶接装置の平面図である。 第4の形態に係る接合制御におけるレーザー光の走査制御について説明するための電池の平面図である。 変形例に係る照射パターンを示す図である。 図25とは異なる変形例に係る照射パターンを示す図である。 図26の変形例に係る照射パターンによりレーザー溶接を行う例について説明するための図である。 図25,図26とは異なる変形例に係る照射パターンを示す図である 図28の変形例に係る照射パターンによりレーザー溶接を行う例について説明するための図である。 回折光学素子の変形例について説明するための図である。
以下,本発明を具体化した最良の形態について,図面を参照しつつ詳細に説明する。
[第1の形態]
図1に,本形態に係るレーザー溶接の接合対象である電池1の外観における斜視図を示す。電池1は,図1に示すように,外形が扁平形状のものである。電池1は,図1に示すように,正極端子40および負極端子50を有している。そして,電池1は,正極端子40および負極端子50を介して充放電を行うことができる二次電池である。電池1としては,リチウムイオン二次電池や,ニッケル水素電池などが例示される。
また,電池1は,ケース本体10を有している。ケース本体10の内部には,充放電を行うため,正負の電極板よりなる電極体や電解液などが収容されている。ケース本体10の上部には,内部に電極体などを収容するための開口部11が形成されている。ケース本体10の開口部11は,図1においては,封口板20により塞がれている。本形態において,ケース本体10および封口板20の材質はともに,アルミニウムである。
正極端子40および負極端子50は,封口板20に設けられている。また,封口板20には,電解液を内部に注入するための注液口を封止している注液口封止部材60が設けられている。注液口封止部材60は,注液口より電解液をケース本体10の内部に注入した後に取り付けられたものである。
さらに,本形態の電池1において,ケース本体10と封口板20とは,レーザー溶接により接合されている。具体的には,ケース本体10と封口板20とは,ケース本体10の開口部11内に封口板20をはめ込み,ケース本体10と封口板20との間の溶接線に沿ってレーザー光を照射するレーザー溶接を行うことで接合されている。
また,レーザー溶接により,ケース本体10と封口板20との溶接線上には一周,接合部30が形成されている。すなわち,図1に示す電池1の外観図においては,説明のため,ケース本体10の開口部11(内壁面13)と封口板20の側面21とを符号を付して示している。しかし,実際には,ケース本体10の開口部11(内壁面13)と封口板20の側面21とは,これらの付近が溶融して混ざり合って形成された接合部30となっていることにより,電池1の外側には存在していない。
次に,図2により,本形態のレーザー溶接を行うための溶接装置100について説明する。図2は,レーザー光Lを電池1に照射する溶接装置100の概略構成図である。図2に示すように,溶接装置100は,レーザー発振器110,コリメートレンズ120,回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element)130,ガルバノスキャナ150,Fθレンズ160,保護レンズ170を有している。
レーザー発振器110は,レーザー光を発生させ,発生したレーザー光を出射することのできる出射器である。レーザー発振器110より出射されたレーザー光の光路には,コリメートレンズ120,回折光学素子130,ガルバノスキャナ150,Fθレンズ160,保護レンズ170が,この順で設けられている。そして,溶接装置100は,保護レンズ170の下面よりレーザー光を電池1に向けて投射することのできるものである。
コリメートレンズ120は,レーザー発振器110より出射され,光ファイバー111を通じて入射したレーザー光を平行状態に調整することのできるものである。回折光学素子130は,レーザー光の照射パターンを調整することのできるものである。具体的には,回折光学素子130は,入射したレーザー光を,その入射したときとは異なるパワー密度分布形状を持つレーザー光として放射することのできるものである。図2には,回折光学素子130に入射する前のレーザー光を,入射光Liとして示している。そして,電池1に照射されるレーザー光Lは,入射光Liが回折光学素子130の入射点より放射された放射光である。
また,回折光学素子130は,スライド部140に取り付けられている。スライド部140は,回折光学素子130を,入射光Liに対して移動させるスライド移動を行うことのできるものである。回折光学素子130およびスライド部140については,後に詳述する。
ガルバノスキャナ150は,一対の反射鏡(ガルバノミラー)151,152を有している。反射鏡151,152はそれぞれ,モーターによって回転されることで角度が調整されるものである。また,Fθレンズ160は,レーザー光の走査速度が一定になるように補正するためのものである。
そして,ガルバノスキャナ150は,反射鏡151,152の回転により,レーザー光Lを定めた位置に正確に照射することのできるものである。つまり,ガルバノスキャナ150は,反射鏡151,152の回転により,任意の溶接点に向けてレーザー光Lを照射することができる。あるいは,複数の溶接点が連続形成された溶接線のレーザー光Lによる走査を,高速で行うことのできる走査部である。そして,本形態の溶接装置100は,図3に示すように,反射鏡151,152の回転により,電池1の接合部30の形成箇所(溶接線)に沿って一周,レーザー光Lを照射することができる。
また,溶接装置100は,各部を制御するため,制御部180を有している。制御部180は,レーザー発振器110によるレーザー光の出射を制御することができる。また,制御部180は,スライド部140によるスライド移動を制御することができる。さらに,制御部180は,ガルバノスキャナ150によるレーザー光Lの走査を制御することができる。
図4に,溶接装置100の回折光学素子130およびスライド部140の平面図を示している。図4において,入射光Liは,奥行き方向の手前より,回折光学素子130に入射している。また,図4には,入射光Liが入射した入射点LPを示している。本形態において,入射点LPは,0次元の点ではなく,ある程度の面積をもつものである。
また,図4に示すように,回折光学素子130は,形成領域131と非形成領域132とを有している。形成領域131は,回折光学素子130の中央に設けられた,外形が正方形の領域である。非形成領域132は,正方形の形成領域131を囲う,形成領域131の周囲の領域である。このため,回折光学素子130において,形成領域131と非形成領域132とは,図4に示すように隣接している。また,形成領域131の外形の4辺に沿って形成されている形成領域131と非形成領域132との境界のうちの1辺を,図4に境界133として示している。さらに,回折光学素子130は,形成領域131および非形成領域132においてともに,レーザー光を通過させることのできる材質により構成されている。このような回折光学素子130の材質として,例えば,石英ガラスを用いることができる。
回折光学素子130の形成領域131は,回折格子が形成されている領域である。このため,形成領域131は,入射光Liが入射しているとき,その入射光Liを入射点LPから放射させ,照射箇所にレーザー光の回折による干渉縞によって照射パターンを形成することができる。
一方,本形態の回折光学素子130において,非形成領域132は,回折格子が形成されていない領域である。このため,非形成領域132は,入射光Liが入射しているとき,その入射光Liを入射点LPに透過させ,照射箇所に照射パターンを形成することができる。なお,本形態においては,入射点LPが非形成領域132内に存在する場合にも,その入射点LPを透過したレーザー光は,入射点LPから放射された放射光である。
スライド部140は,図4に示すように,可動部141と固定部142とを有している。可動部141は,固定されている固定部142に対してスライド移動を行うことができる。本形態のスライド部140は,可動部141が,回折光学素子130の面内において移動することができるものである。
また,図4に示すように,可動部141には,回折光学素子130が固定されている。よって,スライド部140は,回折光学素子130を,その面内でスライド移動させることができる。そして,本形態のスライド部140は,スライド移動により,図4に実線で示すスライド位置Aから二点鎖線で示すスライド位置Dまでの範囲内でスライド移動を行うことができる。これにより,本形態のスライド部140は,回折光学素子130上の入射点LPの位置を,移動させることができるものである。
図4に実線で示すスライド位置Aは,入射光Liの入射点LPが,回折光学素子130の形成領域131内の中央に位置している状態である。つまり,スライド位置Aでは,入射光Liが,回折光学素子130の形成領域131のみに入射している。なお,例えば,スライド位置Aからスライド位置Dまでのスライド移動を行う間において,入射点LP内の少なくとも一点が形成領域131からはみ出るまでは,入射光Liは,回折光学素子130の形成領域131のみに入射している。
一方,二点鎖線で示すスライド位置Dにおいては,入射光Liの入射点LPが,回折光学素子130の非形成領域132内に位置している状態である。つまり,スライド位置Dでは,入射光Liが,回折光学素子130の非形成領域132のみに入射している。なお,例えば,スライド位置Aからスライド位置Dまでスライド移動を行う間において,入射点LPの全体が形成領域131よりはみ出した後には,入射光Liは,回折光学素子130の非形成領域132のみに入射している。
なお,スライド部140は,スライド位置Aからスライド位置Dまでの間において,入射光Liが,回折光学素子130の形成領域131と非形成領域132とにともに入射した状態をとることもできる。例えば,スライド位置Aからスライド位置Dまでのスライド移動において,入射点LP内の少なくとも1点が形成領域131よりはみ出てから入射点LPが非形成領域132内に収まるまでの間,入射光Liは,形成領域131と非形成領域132とに入射している。つまり,入射点LPが形成領域131と非形成領域132との境界133にかかっている状態では,入射光Liは,形成領域131と非形成領域132との双方に入射している。
図5,図6,図7には,入射光Liが回折光学素子130に入射することにより形成される照射パターンPを示している。図5,図6,図7に示す照射パターンPはいずれも,入射点LPから放射されたレーザー光Lにより,レーザー光Lの照射箇所であるケース本体10および封口板20の上面に形成されるものである。
具体的に,図5には,入射点LPが形成領域131内にある状態のときに形成されるレーザー光Lの照射パターンPを示している。図5に示すように,入射点LPが形成領域131内にある状態のときに形成される照射パターンPは,斜線ハッチングにより示す外縁スポット群SGを有している。外縁スポット群SGは,8つの外縁スポットS11,S12,S21,S22,S31,S32,S41,S42により構成されている。外縁スポット群SGはすべて,照射パターンPにおける中央領域A1の周囲の外縁領域A2内に位置している。また,図5に示すように,入射点LPが形成領域131内にある状態のときの照射パターンPは,中央領域A1内には,スポットが形成されていない。つまり,本形態の回折光学素子130の形成領域131は,入射光Liが入射したときに,パワー密度の最も高い箇所が外縁領域A2内に位置するように放射光を放射する領域である。
図6には,入射点LPが形成領域131と非形成領域132との境界133にかかっている状態のときに形成されるレーザー光Lの照射パターンPを示している。図6に示すように,入射点LPが境界133にかかっている状態のときに形成される照射パターンPは,斜線ハッチングにより示す外縁スポット群SGと,ドットハッチングにより示す中央スポットS0とにより構成されている。中央スポットS0は,照射パターンPにおける中央領域A1内に位置している。
図7には,入射点LPが非形成領域132内にある状態のときに形成されるレーザー光Lの照射パターンPを示している。図7に示すように,入射点LPが非形成領域132内にある状態のときに形成される照射パターンPは,ドットハッチングにより示す中央スポットS0により構成されている。また,図7に示すように,入射点LPが非形成領域132内にある状態のときの照射パターンPは,外縁領域A2内には,スポットが形成されていない。そして,本形態において,中央領域A1は,中央スポットS0が形成されている箇所としている。このため,本形態において,本形態の回折光学素子130の非形成領域132は,入射光Liが入射したときに,中央スポットS0がパワー密度の最も高い箇所となるように放射光を放射する領域である。
そして,斜線ハッチングにより示す外縁スポット群SGは,回折光学素子130の形成領域131に入射した入射光Liにより形成されたものである。つまり,外縁スポット群SGは,入射光Liが形成領域131において放射されたレーザー光Lにより形成されたものである。すなわち,本形態の回折光学素子130の形成領域131には,入射光Liを回折させた干渉縞により,外縁領域A2に外縁スポット群SGが形成されるような回折格子が形成されている。
また,形成領域131は,入射点LPの位置に関わらず,形成領域131へ入射した入射光Liの1次以上の回折光によって外縁スポット群SGの各スポットが形成されるように回折格子が形成されている。すなわち,入射点LPが形成領域131の中央に位置しているときにも,入射点LPが形成領域131の端部付近に位置しているときにも,その形成領域131内の入射点LPから放射されたレーザー光Lによって外縁スポット群SGの各スポットが形成される。
一方,ドットハッチングにより示す中央スポットS0は,回折光学素子130の非形成領域132に入射した入射光Liが,入射点LPにおいて非形成領域132を透過したレーザー光L(0次光)により形成されたものである。
また,図5および図6に示すように,照射パターンPにおける外縁スポット群SGは,中央領域A1に位置する中央スポットS0を中心として放射状に配置されている。具体的に,外縁スポット群SGの外縁スポットS11,S12は,中央スポットS0の右上に配置されている。外縁スポットS21,S22は,中央スポットS0の右下に配置されている。外縁スポットS31,S32は,中央スポットS0の左下に配置されている。外縁スポットS41,S42は,中央スポットS0の左上に配置されている。
さらに,右上の外縁スポットS11,S12と,左上の外縁スポットS41,S42とは,それぞれの一方同士が中央スポットS0とともに,これらを頂点とする三角形が形成される位置関係で配置されている。また,右上の外縁スポットS11,S12と,右下の外縁スポットS21,S22とは,それぞれの一方同士が中央スポットS0とともに,これらを頂点とする三角形が形成される位置関係で配置されている。また,右下の外縁スポットS21,S22と,左下の外縁スポットS31,S32とは,それぞれの一方同士が中央スポットS0とともに,これらを頂点とする三角形が形成される位置関係で配置されている。また,左下の外縁スポットS31,S32と,左上の外縁スポットS41,S42とは,それぞれの一方同士が中央スポットS0とともに,これらを頂点とする三角形が形成される位置関係で配置されている。具体的には,例えば,外縁スポットS11と,外縁スポットS41とは,中央スポットS0とともに三角形の頂点をなす配置で設けられている。
加えて,右上の外縁スポットS11,S12と,右下の外縁スポットS21,S22と,左下の外縁スポットS31,S32と,左上の外縁スポットS41,S42とは,それぞれの一方ずつを頂点とした四角形が形成される位置関係で配置されている。そしてさらに,外縁スポット群SGは,その四角形により,中央スポットS0を囲う配置とされている。
また,外縁スポット群SGの左側の外縁スポットS31,S32,S41,S42と,右側の外縁スポットS11,S12,S21,S22との間には,隙間が設けられている。さらに,外縁スポット群SGの上側の外縁スポットS11,S12,S41,S42と,下側の外縁スポットS21,S22,S31,S32との間にも,隙間が設けられている。これら外縁スポット群SGにおける左側と右側との隙間,および,上側と下側との隙間はともに,後述する溶接線における隙間以上の間隔とされている。
なお,照射パターンPにおける中央スポットS0および外縁スポット群SGの各スポットはいずれも,0次元の点ではなく,ある程度の面積をもつものである。また,本形態では,外縁スポット群SGの各スポットはいずれも,中央スポットS0と同じ面積のものである。つまり,外縁スポット群SGの各スポットの面積の合計は,中央スポットS0の面積の8倍である。
そして,本形態のスライド部140は,スライド移動により,照射パターンPを,図5,図6,図7のそれぞれに示すように切り替えることができる。すなわち,スライド部140は,回折光学素子130上の入射光Liの入射点LPを異なる位置とし,照射パターンPにおける外縁スポット群SGおよび中央スポットS0をそれぞれ,形成された状態または形成されていない状態とすることができる。これにより,照射パターンPを異なるものとすることができる。
また,図8は,スライド部140のスライド位置と,パワー密度との関係を示したグラフ図である。図8の横軸には,スライド部140のスライド位置を示している。また,図8の縦軸には,パワー密度の割合を示している。
さらに,図8には,外縁スポット群SGのパワー密度の割合のグラフを実線により,中央スポットS0のパワー密度の割合のグラフを破線により示している。なお,実線で示す外縁スポット群SGのパワー密度の割合のグラフについては,外縁スポット群SGを構成する8個のスポットのうちの1つのスポットについてのパワー密度の割合を示している。
また,図8に示すように,横軸における左端を,スライド部140が,スライド位置Aに位置しているときとしている。一方,横軸における右端を,スライド部140が,スライド位置Dに位置しているときとしている。さらに,横軸に示すスライド位置Bは,入射点LPが形成領域131内に位置している状態と,入射点LPが境界133にかかっている状態との境目にスライド部140が位置しているときである。
すなわち,スライド位置Bより左側の入射点LPが形成領域131内に位置している状態の範囲内においては,図5に示す照射パターンPが形成される。また,スライド位置Bより右側の入射点LPが境界133にかかっている状態の範囲内においては,図6に示す照射パターンPが形成される。つまり,図8の入射点LPが境界133にかかっている状態の範囲内におけるスライド位置Cでは,図6に示す照射パターンPが形成される。さらに,入射点LPが非形成領域132内に位置している状態であるスライド位置Dにおいては,図7に示す照射パターンPが形成される。
図8のグラフに示すように,外縁スポット群SGのパワー密度は,スライド位置Aからスライド位置Bまでの範囲内において,最大である。スライド位置Aからスライド位置Bまでの範囲内では,どのスライド位置にスライド部140が位置していても,入射光Liが,回折光学素子130の形成領域131のみに入射しているからである。また,スライド位置Aからスライド位置Bまでの範囲内において,外縁スポット群SGの1つのスポットのパワー密度の割合は,外縁スポット群SGが8個のスポットから構成されているため,約12.5%である。
また,外縁スポット群SGのパワー密度は,スライド位置Bからスライド位置Dにかけて低下し,スライド位置Dでは0となっている。スライド位置Dに近づくほど,入射点LPと形成領域131とが重なる領域の面積が小さくなるからである。これにより,形成領域131内に入射する入射光Liの割合が小さくなるからである。また,スライド位置Dでは,入射点LPのすべてが回折光学素子130の形成領域131外に位置しており,入射光Liが形成領域131内に入射していないからである。
一方,中央スポットS0のパワー密度は,スライド位置Aからスライド位置Bまでの範囲内において,0である。スライド位置Aからスライド位置Bまでの範囲内では,入射点LPのすべてが回折光学素子130の非形成領域132外に位置しており,入射光Liが非形成領域132内に入射していないからである。そして,中央スポットS0のパワー密度は,スライド位置Bからスライド位置Dにかけて上昇し,スライド位置Dで最大の100%となっている。スライド位置Dに近づくほど,入射点LPと非形成領域132とが重なる領域の面積が大きくなるからである。これにより,非形成領域132に入射する入射光Liの割合が高くなるからである。また,スライド位置Dでは,入射点LPのすべてが回折光学素子130の非形成領域132内に位置しており,入射光Liが非形成領域132のみに入射しているからである。
そして,図8からわかるように,本形態の溶接装置100は,スライド部140のスライド移動により,照射パターンPにおける外縁スポット群SGのパワー密度と中央スポットS0のパワー密度との割合を制御することができる。これにより,溶接装置100は,照射パターンPにおけるパワー密度分布形状を異なるものとすることができる。
具体的に,例えば,図9には,スライド部140がスライド位置Aに位置しているときの照射パターンPの各スポットにおけるパワー密度の割合を示している。図9に示すように,外縁スポット群SGの各スポットにおけるパワー密度の割合はそれぞれ,前述したように,外縁スポット群SGが8個のスポットから構成されていることにより,約12.5%である。また,図9から,スライド位置Aに係る照射パターンPには,中央スポットS0が表れていないことがわかる。つまり,中央スポットS0の位置におけるパワー密度が0%であることがわかる。
一方,図10には,スライド部140がスライド位置Cに位置しているときの照射パターンPの各スポットにおけるパワー密度の割合を示している。図10に示すように,スライド位置Cでは,図9に示すスライド位置Aとは異なり,中央スポットS0が表れている。また,中央スポットS0のパワー密度の割合は,最もパワー密度が高いものとなっている。なお,スライド位置Cでは,スライド位置Aのときよりも,外縁スポット群SGにおける各スポットのパワー密度の割合が低下している。これは,スライド位置Cでは,スライド位置Aのときよりも,入射点LPと形成領域131とが重なる領域の面積が小さくなっていることにより,形成領域131に入射する入射光Liの割合が低くなっているからである。
そして,図9と図10では,パワー密度分布形状が異なることがわかる。具体的に,図9に示すスライド位置Aに係る照射パターンPのパワー密度分布形状は,中央スポットS0におけるパワー密度が0%であり,外縁スポット群SGの各スポットにおけるパワー密度が約12.5%であるものである。これに対し,スライド位置Cに係る照射パターンPのパワー密度分布形状は,中央スポットS0におけるパワー密度が約14%であり,外縁スポット群SGの各スポットにおけるパワー密度が約10.75%であるものである。
よって,スライド部140がスライド移動によってスライド位置Aからスライド位置Cへと移動したとき,照射パターンPのパワー密度分布形状は異なるものとなる。また反対に,スライド部140がスライド移動によってスライド位置Cからスライド位置Aへと移動したときにも,照射パターンPのパワー密度分布形状は異なるものとなる。すなわち,本形態の溶接装置100は,レーザー光Lの照射中に,スライド部140のスライド移動により,照射パターンPのパワー密度分布形状を異なるものとすることができる。
なお,照射パターンPのパワー密度分布形状が異なるものとなる場合は,スライド部140のスライド移動により,入射点LPが形成領域131内に位置する状態と,入射点LPが境界133にかかっている状態との一方から他方へ変更されたときに限らない。つまり,スライド部140によるスライド移動を,入射点LPが境界133にかかっている状態の範囲内で行ったときにも,照射パターンPのパワー密度分布形状は異なるものとなる。すなわち,入射点LPの位置を,入射点LPが境界133にかかっている状態の範囲内で変更させたときには,照射パターンPの各スポットの配置は変わらないものの,パワー密度分布形状については異なるものとすることができる。つまり,本形態の溶接装置100は,スライド部140により,入射点LP内の少なくとも1点が回折光学素子130の境界133を横切るように移動させることで,照射パターンPのパワー密度分布形状を異なるものとすることができる。これにより,本形態の溶接装置100は,照射パターンPのパワー密度分布形状を,フレキシブルに制御できるものである。
そして,本形態では,上記の溶接装置100を用いて,接合工程を行うことにより電池1に接合部30(図1)を形成する。また,溶接装置100の制御部180は,接合工程では,レーザー発振器110にレーザー光を出射させる接合制御を行う。また,本形態の制御部180は,接合制御中に,スライド部140にスライド移動を行わせる。さらに,本形態の制御部180は,接合制御では,ガルバノスキャナ150に,レーザー光を,溶接線に沿って走査させる走査制御をも行う。
図11は,接合工程前における電池1の平面図である。図11に示す電池1では,接合部30(図1)は,まだ,形成されていない。図11は,ケース本体10の開口部11に封口板20が挿入された状態である。このため,ケース本体10の開口部11の内壁面13と封口板20の側面21とが対面している状態である。そして,本形態の接合工程では,ケース本体10の内壁面13と封口板20の側面21とが対面してなる対面箇所70の溶接線80に沿ってレーザー溶接を行う。
なお,図11に示すように,接合工程前の対面箇所70には,ケース本体10の開口部11の内壁面13と封口板20の側面21との間に隙間Gが存在している。この隙間Gは,ケース本体10の開口部11に封口板20を円滑に挿入するためのものである。
また,図11に示すように,扁平形状の電池1は,左右方向であるX軸方向を長手方向とし,上下方向であるY軸方向を短手方向とするものである。このため,溶接線80は,X軸方向を長手方向とし,Y軸方向を短手方向とする,全体として長方形をしているものである。また,溶接線80には,ともにX軸方向に平行に延びる直線区間である長手区間X1,X2がある。さらに,溶接線80には,ともにY軸方向に平行に延びる直線区間である短手区間Y1,Y2がある。加えて,溶接線80には,上記の直線区間の間を繋ぐ屈曲区間R1,R2,R3,R4がある。
そして,本形態の接合工程では,溶接装置100を用い,短手区間Y1上に示す開始位置Tから時計回りに一周,溶接線80をレーザー光によって走査するレーザー溶接により行う。そのため,制御部180は,レーザー発振器110にレーザー光を出射させる接合制御を行い,その接合制御において,ガルバノスキャナ150に溶接線80に沿ってレーザー光を走査させる走査制御を行う。なお,開始位置Tは,溶接線80上に複数連なる溶接点のうちの1つである。
制御部180は,走査制御では,ガルバノスキャナ150に短手区間Y1に沿って開始位置TからY軸の正方向の向きである矢印YW1の向きにレーザー光を走査させる正短手走査制御を行う。また,走査制御では,ガルバノスキャナ150に長手区間X1に沿ってX軸の正方向の向きである矢印XW1の向きにレーザー光を走査させる正長手走査制御を行う。さらに,走査制御では,ガルバノスキャナ150に短手区間Y2に沿ってY軸の負方向の向きである矢印YW2の向きにレーザー光を走査させる負短手走査制御を行う。加えて,走査制御では,ガルバノスキャナ150に長手区間X2に沿ってX軸の負方向の向きである矢印XW2の向きにレーザー光を走査させる負長手走査制御を行う。
なお,上記の最初の正短手走査制御においては,短手区間Y1のうちの開始位置Tよりも長手区間X2側にレーザー光が照射されていない。このため,走査制御では,負長手走査制御の後,短手区間Y1のうちの開始位置Tよりも長手区間X2側にレーザー光を照射するため,再度,その区間に矢印YW1の向きにレーザー光を走査させる正短手走査制御を行う。
また,制御部180は,正短手走査制御,正長手走査制御,負短手走査制御,負長手走査制御,正短手走査制御の各間に,ガルバノスキャナ150に屈曲区間R1,R2,R3,R4に沿ってそれぞれレーザー光を走査させる第1から第4までの屈曲走査制御を行う。すなわち,本形態の制御部180は,走査制御では,正短手走査制御,第1屈曲走査制御,正長手走査制御,第2屈曲走査制御,負短手走査制御,第3屈曲走査制御,負長手走査制御,第4屈曲走査制御,正短手走査制御を,この順で行う。
なお,走査制御の終了位置付近は,開始位置T付近と適度にラップさせておくことが好ましい。ケース本体10と封口板20とを,溶接線80に沿って切れ目なく接合することができるからである。そのため,2回目の正短手走査制御では,開始位置Tに到達した後にも引き続き,ガルバノスキャナ150に適度にレーザー光の走査を行わせることが好ましい。
また,本形態の接合制御においては,レーザー光の照射パターンPとして,図5および図6のものを用いる。また,図5および図6にはそれぞれ,X軸およびY軸を示している。そして,本形態の溶接装置100は,図5および図6に示す照射パターンPを,図11に示す電池1と,X軸およびY軸が合わさる回転位置で照射する。すなわち,溶接装置100は,電池1と照射パターンPとの回転位置が各走査制御においていずれも同じ回転位置となるようにレーザー光の照射を行う。さらに具体的には,図5に示す照射パターンPを用いるときには,スライド部140にスライド位置Aをとらせる。また,図6に示す照射パターンPを用いるときには,スライド部140にスライド位置Cをとらせる。また,本形態では,いずれの照射パターンPが形成されている場合にも,照射パターンPの中央領域A1の中心に,溶接線80が通るようにする。
図12は,電池1の開始位置T付近の部分の平面図である。また,図12には,溶接線80に沿って照射されるレーザー光の,各位置での照射パターンPを示している。すなわち,まず,接合制御を開始する開始位置Tにおいて,制御部180は,スライド部140にスライド位置Aをとらせ,開始位置Tに外縁スポット群SGのみの照射パターンPを形成する。
そして,図12に示すように,開始位置Tにおける外縁スポット群SGは,ケース本体10上および封口板20上に形成されている。具体的には,開始位置Tにおける外縁スポット群SGの外縁スポットS31,S32,S41,S42はケース本体10上に,外縁スポットS11,S12,S21,S22は封口板20上にそれぞれ形成されている。
また,本形態の制御部180は,接合制御の開始後,予め定めた初期時間が経過するまで,スライド部140にスライド位置Aをとらせ,初期時間が経過したときに,スライド部140にスライド位置Cまで移動するスライド移動を行わせる。すなわち,初期時間の経過後には,初期時間の経過前よりも,回折光学素子130上の入射点LPの位置を,非形成領域132側とする。換言すれば,初期時間の経過後には,初期時間の経過前よりも,入射点LPのうち,回折光学素子130の形成領域131にかかっている面積を小さくする。これにより,初期時間が経過するまで開始位置Tの位置にスライド位置Aに係る照射パターンPを照射し,初期時間の経過後,スライド位置Cに係る照射パターンPを照射する。また,制御部180は,スライド部140のスライド移動を,レーザー発振器110によるレーザー光の出射を停止することなく行う。これにより,本形態の溶接装置100は,短時間で照射パターンPのパワー密度分布形状の変更を行うことができ,レーザー溶接に要する時間を短縮することができる。
さらに,制御部180は,初期時間が経過したときに,スライド部140にスライド位置Aからスライド位置Cへのスライド移動を行わせるとともに,ガルバノスキャナ150によりレーザー光の走査を開始させる。すなわち,正短手走査制御を開始する。そして,図12に示すように,開始位置Tよりも矢印YW1の向きに進んだ短手区間Y1の終点付近に示す照射パターンPでは,外縁スポット群SGに加え,中央スポットS0が形成されている。また,中央スポットS0は,溶接線80上に形成されている。
また,接合制御では,スライド部140にスライド位置Cをとらせつつ,前述の正短手走査制御,第1屈曲走査制御,正長手走査制御,第2屈曲走査制御,負短手走査制御,第3屈曲走査制御,負長手走査制御,第4屈曲走査制御,正短手走査制御をこの順で行う。これにより,接合工程では,溶接線80に沿って一周,レーザー溶接を行うことができる。
ここで,図13には,短手区間Y1,Y2および長手区間X1,X2における断面図を示している。図13からわかるように,隙間Gが存在している状態で,その隙間Gにレーザー光Lが照射された場合には,レーザー光Lが隙間Gを通過してしまうレーザー抜けが生じてしまうおそれがある。そして,レーザー抜けが生じた場合には,ケース本体10の内部に収容されている電極体などが損傷してしまうおそれがある。
そこで,本形態では,まず,開始位置Tにおいて,スライド部140にスライド位置Aをとらせた状態で,接合制御を開始している。前述したように,スライド位置Aにおいては,ケース本体10上および封口板20上にレーザー光が照射され,溶接線80上に存在する隙間Gの位置にレーザー光が照射されることはない。よって,スライド部140にスライド位置Aをとらせている初期時間が経過するまで,照射パターンPに係るレーザー光のレーザー抜けが生じることがないようにされている。
また,本形態において,初期時間は,外縁スポット群SGにより形成された溶融部が隙間Gに到達し,その溶融部によって隙間Gが塞がれる程度の時間としている。この初期時間については,予め実験などを行うことにより,定めておくことができる。
よって,初期時間の経過後,スライド部140にスライド位置Cをとらせ,中央スポットS0が溶接線80上に形成されるときには,その中央スポットS0の位置に溶融部が存在していることで隙間Gがなくなっている。すなわち,初期時間が経過した後,スライド部140にスライド位置Cをとらせたときにも,照射パターンPに係るレーザー光のレーザー抜けが生じることがないようにされている。
また,初期時間の経過後の正短手走査制御では,溶接線80上の溶接点に,中央スポットS0とともに三角形の頂点をなす第1,第2外縁スポットの間,中央スポットS0をこの順で通過させている。具体的には,正短手走査制御では,溶接線80上の溶接点に,まず,第1外縁スポットである外縁スポットS11,S12と,第2外縁スポットである外縁スポットS41,S42との間を通過させている。そして,外縁スポットS11,S12と,外縁スポットS41,S42との間が通過した溶接線80上の溶接点に,中央スポットS0が通過するようにしている。つまり,正短手走査制御を行う際には,その矢印YW1の向きの走査方向における中央スポットS0よりも前方の位置に,外縁スポットS11,S12,S41,S42が形成されている。さらに,外縁スポットS41,S42は中央スポットS0の前方におけるケース本体10上に,外縁スポットS11,S12は中央スポットS0の前方における封口板20上にそれぞれ形成されている。
これにより,正短手走査制御では,外縁スポットS41,S42により中央スポットS0の前方におけるケース本体10を溶融させるとともに,外縁スポットS11,S12により中央スポットS0の前方における封口板20を溶融させることができる。よって,正短手走査制御では,中央スポットS0の前方の隙間Gを塞ぎつつ,レーザー光の走査を行うことができる。よって,初期時間の経過後の正短手走査制御においても,照射パターンPに係るレーザー光のレーザー抜けが生じることがないようにされている。
また,その他の直線区間における走査制御である正長手走査制御,負短手走査制御,負長手走査制御においても,上記の正短手走査制御と同様である。すなわち,例えば,正長手走査制御では,溶接線80上の溶接点に,まず,中央スポットS0とともに三角形の頂点をなす第1外縁スポットである外縁スポットS11,S12と,第2外縁スポットである外縁スポットS21,S22との間を通過させている。そして,外縁スポットS11,S12と,外縁スポットS21,S22との間を通過した溶接線80上の溶接点に,中央スポットS0が通過するようにしている。つまり,正長手走査制御でも,レーザー光の走査方向について,中央スポットS0の前方の位置に,外縁スポットS11,S12,S21,S22が形成される。さらに,正長手走査制御では,外縁スポットS11,S12がケース本体10上に,外縁スポットS21,S22が封口板20上に形成される。これにより,いずれの直線区間においても,照射パターンPに係るレーザー光のレーザー抜けが生じることがないようにされている。
さらに,本形態の正短手走査制御では,溶接線80上の溶接点に,まず,中央スポットS0を囲う四角形の頂点をなす外縁スポットのうちの隣り合う2つの第1,第2外縁スポットの間を通過させている。次に,第1,第2外縁スポットの間が通過した溶接線80上の溶接点に,中央スポットS0を通過させている。続いて,中央スポットS0が通過した溶接線80上の溶接点に,四角形の頂点をなす外縁スポットのうちの第1,第2外縁スポット以外の第3,第4外縁スポットの間を通過させている。具体的には,正短手走査制御では,溶接線80上の溶接点に,まず,第1外縁スポットである外縁スポットS11,S12と,第2外縁スポットである外縁スポットS41,S42との間を通過させている。次に,外縁スポットS11,S12と,外縁スポットS41,S42との間が通過した溶接線80上の溶接点に,中央スポットS0を通過させている。続いて,中央スポットS0が通過した溶接線80上の溶接点に,第3外縁スポットである外縁スポットS21,S22と,第4外縁スポットである外縁スポットS31,S32との間を通過させている。つまり,正短手走査制御を行う際には,中央スポットS0よりも前方の位置に外縁スポットS11,S12,S41,S42が,中央スポットS0よりも後方の位置に外縁スポットS21,S22,S31,S32が形成されている。さらに,外縁スポットS31,S32は中央スポットS0の後方におけるケース本体10上に,外縁スポットS21,S22は中央スポットS0の後方における封口板20上にそれぞれ形成されている。
これにより,正短手走査制御では,外縁スポットS31,S32により中央スポットS0の後方におけるケース本体10の温度が急激に低下してしまうことを抑制することができる。また,外縁スポットS21,S22により中央スポットS0の後方における封口板20の温度が急激に低下してしまうことを抑制することができる。よって,正短手走査制御では,中央スポットS0が通過して形成された溶融部の急激な温度低下を抑制することにより,クラックなどの発生を抑制しつつレーザー光の走査を行うことができる。すなわち,中央スポットS0の前方の外縁スポットによってレーザー抜けを抑制するとともに,中央スポットS0の後方の外縁スポットによってクラックなどの発生を抑制することができる。
また,その他の直線区間における走査制御である正長手走査制御,負短手走査制御,負長手走査制御においても,上記の正短手走査制御と同様である。すなわち,例えば,正長手走査制御では,溶接線80上の溶接点に,まず,第1外縁スポットである外縁スポットS11,S12と,第2外縁スポットである外縁スポットS21,S22との間を通過させている。そして,外縁スポットS11,S12と,外縁スポットS21,S22との間が通過した溶接線80上の溶接点に,中央スポットS0を通過させている。続いて,中央スポットS0が通過した溶接線80上の溶接点に,第3外縁スポットである外縁スポットS31,S32と,第4外縁スポットである外縁スポットS41,S42との間を通過させている。つまり,中央スポットS0よりも前方の位置に外縁スポットS11,S12,S21,S22が,中央スポットS0よりも後方の位置に外縁スポットS31,S32,S41,S42が形成されている。さらに,外縁スポットS41,S42は中央スポットS0の後方におけるケース本体10上に,外縁スポットS31,S32は中央スポットS0の後方における封口板20上にそれぞれ形成されている。これにより,いずれの直線区間においても,照射パターンPに係るレーザー光のレーザー抜けを抑制するとともに,溶融部の急激な温度低下の抑制によってクラックなどが生じることがないようにされている。
また,本形態の正短手走査制御,正長手走査制御,負短手走査制御,負長手走査制御では,前述したように,スライド部140にスライド位置Cをとらせていることにより,接合部30を形成する溶接線80上に高いパワー密度のレーザー光を照射することができる。そして,短時間で深さの深い溶融部を形成することができる。よって,正短手走査制御,正長手走査制御,負短手走査制御,負長手走査制御では,レーザー光の走査速度を速くすることができる。よって,本形態では,レーザー抜けによる不良の発生を抑制しつつ,接合工程におけるレーザー溶接を短時間で行うことができる。
なお,図12に示すように,屈曲区間R1では,レーザー光の走査方向における先頭に位置する外縁スポット群SGの外縁スポットS12が,隙間Gを横切ることとなる。そこで,屈曲区間R1では,図14の断面図に示すように,ケース本体10の開口部11の内壁面13よりも下側に,内壁面13よりも内側に向けて出っ張っている支持面12が設けられている。支持面12は,ケース本体10の開口部11内にはめ込まれた封口板20の内面22を受けるための面である。
このため,屈曲区間R1では,外縁スポット群SGの外縁スポットS12に係るレーザー光Lが隙間Gに進入したとしても,その進入したレーザー光Lがケース本体10の支持面12に照射されることとなる。これにより,本形態では,屈曲区間R1においても,照射パターンPに係るレーザー光のレーザー抜けが生じることがないようにされている。
この点,屈曲区間R1以外の屈曲区間R2,R3,R4についても同様である。すなわち,屈曲区間R2,R3,R4についても,レーザー光の走査方向における先頭に位置する外縁スポット群SGのスポットが,隙間Gを横切ることとなる。よって,屈曲区間R2,R3,R4についても,図14の断面図に示すように,ケース本体10の開口部11の内壁面13よりも下側に,内壁面13よりも内側に向けて出っ張っている支持面12が設けられている。これにより,屈曲区間R2,R3,R4においても,照射パターンPに係るレーザー光のレーザー抜けが生じることがないようにされている。
なお,上記では,接合制御を開始してから初期時間が経過するまでレーザー光の走査を行っておらず,初期時間の経過後にレーザー光の走査を開始している。しかし,初期時間が経過する前にレーザー光の走査を開始することも可能である。
ただし,スライド部140にスライド位置Aをとらせているときには,溶接線80上に中央スポットS0が形成されないため,スライド部140にスライド位置Cをとらせているときよりも,十分な深さの溶融部を形成するために長い時間を要する傾向にある。このため,初期時間が経過する前にレーザー光の走査を開始する場合には,その初期時間の経過前のレーザー光の走査速度を,初期時間の経過後よりも,遅くすることが好ましい。
一方,初期時間が経過し,スライド部140にスライド位置Cまでスライド移動させた後には,その前よりも,レーザー光の走査速度を速くすることが好ましい。接合制御を短時間で行うことができるからである。すなわち,溶接装置100では,接合制御を短時間で行うため,スライド部140にスライド位置Cをとらせている間は,スライド位置Aをとらせている間よりも,レーザー光の走査速度を速くすることが好ましい。
さらに,レーザー光の走査を開始した後にスライド部140にスライド位置Aからスライド位置Cまでスライド移動させる場合には,一旦,スライド移動前にレーザー光の走査を停止し,スライド移動後にレーザー光の走査を再開させてもよい。しかし,レーザー光を走査しつつスライド部140にスライド位置Aからスライド位置Cまでスライド移動させることが好ましい。レーザー光の走査を停止することで,その停止している時間分,接合制御に要する時間が長くなる。よって,レーザー光を走査しつつ入射点LPの変更を行うことで,接合制御に要する時間を短くすることができるからである。
また,本形態では,直線区間におけるケース本体10のどの箇所にも,図14の断面図に示すような支持面12を設けておく必要がない。このため,本形態では,ケース本体10として,直線区間に支持面12のような出っ張りのない単純な形状のものを用いることができる。そして,例えば,ケース本体10を金型を用いて成形する場合には,その金型を安価に製作することができる。
また,溶接線80上に支持面12が設けられた箇所と支持面12が設けられていない箇所とが存在する場合,その支持面12が設けられた箇所と支持面12が設けられていない箇所とに,接合部30が均一に形成されないことがある。支持面12が設けられた箇所と支持面12が設けられていない箇所とでは,熱容量が異なったものとなるからである。すなわち,本形態では,直線区間である長手区間X1,X2および短手区間Y1,Y2に,接合部30を均一に形成することができる。
また,封口板20の上面には,図13および図14に二点鎖線で示すように,溝23を形成しておくことが好ましい。また,溝23は,封口板20の上面に,側面21に沿って一周,形成しておくことが好ましい。接合制御において照射されたレーザー光によって封口板20に与えられた熱量が,封口板20の内側へと伝達してしまうことを抑制することができるからである。すなわち,レーザー光によって封口板20の側面21の付近を適切に加熱し,溶融させることができるからである。
また,上記においては,接合制御を開始し,初期時間が経過するまで,スライド部140にスライド位置Aをとらせている。しかし,初期時間を経過するまでのスライド部140には,スライド位置Aに限らず,入射点LPが形成領域131内に位置している状態となるスライド位置をとらせておけばよい。入射点LPが形成領域131内に位置している状態では,照射されるレーザー光の照射パターンPのパワー密度分布形状が,スライド部140がスライド位置Aをとっているときのものと同じだからである。
また,上記においては,初期時間の経過後,スライド部140にスライド位置Cをとらせている。しかし,初期時間を経過後のスライド部140には,スライド位置Cに限らず,入射点LPが境界133にかかっている状態の範囲内のスライド位置をとらせておけばよい。すなわち,形成される照射パターンPにおけるパワー密度分布形状が,スライド位置Cよりも好ましいスライド位置がある場合には,当然,そのスライド位置をとらせることが好ましい。
また,接合制御は,ケース本体10を固定した状態で実行することが好ましい。ケース本体10を固定しておくことで,溶接線80に沿って正確に,レーザー光を走査することができるからである。また,ケース本体10の固定は,ケース本体10の外側の側面を,図11におけるX軸方向およびY軸方向より挟み込むことで行うことができる。
さらに本形態の溶接装置100では,回折光学素子130として,形成領域131と非形成領域132とを有するものを用いている。そして,入射点LPが形成領域131内に位置する状態と,入射点LPが境界133にかかっている状態とにより,それぞれ異なるパワー密度分布形状の照射パターンPを形成している。つまり,本形態では,複数の異なるパワー密度分布形状の照射パターンPを形成することのできる回折光学素子130を,回折格子を形成する領域を小さなものとしつつ実現している。これにより,回折光学素子130を,安価なものとすることができている。
また,スライド部140がスライド位置Aをとっているときには,中央領域A1の中央スポットS0よりも,外縁領域A2の外縁スポット群SGに,パワー密度の高い放射光を放射することができる。スライド部140がスライド位置Cをとっているときには,照射箇所における外縁領域A2の外縁スポット群SGよりも,中央領域A1の中央スポットS0に,パワー密度の高い放射光を放射することができる。つまり,スライド部140にスライド位置Aをとらせることにより,外縁領域A2における溶融量を多くすることができている。一方,スライド部140にスライド位置Cをとらせることにより,中央領域A1における溶融量を多くすることができている。すなわち,本形態では,中央領域A1における溶融量を多くするときと,外縁領域A2における溶融量を多くするときとを使い分けつつ,レーザー溶接を行うことができている。
また,本発明者は,以下の実験を行うことにより,本形態に係る溶接装置100による接合制御の効果の確認を行った。本実験では,本形態に係る実施例と,本形態とは異なる比較例1,2とを行った。
すなわち,実施例および比較例1,2ではいずれも,上記の電池1における短手区間Y1についてそれぞれ異なる接合制御を行うことによりレーザー溶接を行った。実施例は,接合制御を,初期時間を経過するまではスライド部140にスライド位置Aをとらせ,初期時間の経過後にはスライド部140にスライド位置Cをとらせることにより実施した。すなわち,実施例では,接合制御を,スライド部140により,入射点LP内の少なくとも一点が,境界133を横切るように移動させつつ実施した。また,実施例の接合制御においては,初期時間が経過するまではレーザー光の走査を行わず,初期時間の経過後,レーザー光の走査を開始した。
一方,比較例1は,接合制御を,その開始から終了まで,スライド部140にスライド位置Aをとらせて実施した。また,比較例2は,接合制御を,その開始から終了まで,スライド部140にスライド位置Cをとらせて実施した。すなわち,比較例1,2ではともに,接合制御を,スライド部140にスライド移動を行わせず,入射点LPを回折光学素子130に対して固定しつつ実施した。なお,比較例1,2においても,実施例と同様に,初期時間が経過するまではレーザー光の走査を行わず,初期時間の経過後,レーザー光の走査を開始した。
図15に,本実験の結果を示している。図15において,横軸は,短手区間Y1の位置を示している。横軸における右側の位置ほど,レーザー光の走査方向における下流側である。横軸には,接合制御の開始した開始位置Tを示している。また,縦軸は,レーザー光の照射により形成された接合部の深さを示している。接合部の深さは,実施例および比較例1,2の各接合制御の実施後,それぞれ形成された接合部の断面観察を行うことにより取得したものである。
そして,図15に示すように,実施例では,接合制御を実施した短手区間Y1の全域において,比較例1,2のいずれよりも,深さが深い接合部が形成されていることがわかる。すなわち,実施例では,まず,接合制御が開始されたときの初期時間において,外縁スポット群SGによって溶接線80の周辺部を十分な深さまで溶融できているからである。そして,初期時間の経過後にレーザー光の走査を行う間には,高いパワー密度の中央スポットS0を接合部の形成箇所である溶接線80上に形成させつつ,レーザー光の走査を行ったからである。
また,実施例では,前述したように,初期時間の経過前にはスライド部140にスライド位置Aをとらせていることにより,隙間Gの位置にレーザー光が照射されていない。このため,初期時間の経過前に隙間Gにおけるレーザー抜けが抑制されていた。また,前述したように,初期時間の経過後においては,中央スポットS0の走査方向における前方に,外縁スポット群SGによって溶融部を形成させている。よって,実施例では,初期時間の経過後においても,隙間Gにおけるレーザー抜けが抑制されていた。
これに対し,比較例1において形成された接合部は,短手区間Y1の全域において,実施例の接合部の深さの半分程度の浅いものであることがわかる。比較例1では,接合部の形成箇所である溶接線80上にレーザー光が照射されていないからである。なお,比較例1では,接合制御の開始から終了までスライド部140にスライド位置Aをとらせている。このため,比較例1においては,隙間Gにおけるレーザー抜けが抑制されていた。
また,比較例2では,開始位置Tの付近において,接合部の深さが浅いものである。これは,接合制御の開始時からスライド部140にスライド位置Cをとらせているため,外縁スポット群SGにおけるパワー密度が低く,溶接線80の周辺部を十分に溶融させることができていないからである。なお,比較例2では,レーザー光の走査とともに徐々に接合部の深さが深くなり,その後,ほぼ一定の深さの接合部が形成されている。そして,その箇所については,実施例ほどではないものの,ある程度の深さであることがわかる。しかし,比較例2においては,接合制御の開始時にも,スライド部140にスライド位置Cをとらせている。このため,比較例2では,接合制御の開始時から,隙間Gにおけるレーザー抜けが発生してしまった。
よって,本実験において,本形態に係る実施例により,レーザー抜けを適切に抑制できることが確認された。また,本形態に係る実施例では,その接合制御を行った短手区間Y1の全域において,比較例1,2のいずれよりも,深さの深い接合部が形成された。このため,本実験において,本形態に係る実施例では,比較例1,2のいずれよりも,レーザー光の走査速度を速くしつつ,目標とする深さを有する接合部を形成できることが確認された。
以上詳細に説明したように,本形態では,ケース本体10と封口板20とを接合する接合工程を,溶接装置100を用いて行う。溶接装置100は,回折光学素子130とスライド部140とを有している。回折光学素子130は,隣接して設けられた形成領域131と非形成領域132とを有している。また,スライド部140は,回折光学素子130への入射光Liの入射点LPの位置を変更することで,照射パターンPにおけるパワー密度分布形状を異なるものとすることができる。このように,フレキシブルな制御でレーザー溶接を行うことができる。そして,溶接装置100の制御部180は,レーザー発振器110にレーザー光を出射させている間に,スライド部140にスライド位置Aからスライド位置Cまでのスライド移動を行わせる。すなわち,レーザー発振器110にレーザー光を出射させている間に,スライド部140により,入射点LP内の少なくとも1点が,境界133を横切るように移動させる。これにより,不良の発生を抑制しつつ,接合部を短時間で形成することができる。
[第2の形態]
次に,第2の形態について説明する。本形態では,第1の形態と異なり,接合工程前に,溶接線上に,予め仮付け部を形成する仮付け工程を行う。接合対象である電池については,第1の形態と同様である。そして,本形態は,次の手順で行われる。
1.仮付け工程
2.接合工程
まず,「1.仮付け工程」より説明する。本工程は,上記のように「2.接合工程」に先立って行われる。本工程は,図11に示すケース本体10の開口部11に封口板20が挿入された状態で行われる。また,本工程では,溶接線80上の一部にレーザー光を照射し,その照射箇所を溶融させて仮付け部を形成する。本形態では,図11に仮付け箇所Kで示す合計8か所について,仮付け部を形成する。そして,仮付け部が形成された仮付け箇所Kにおいて,ケース本体10と封口板20とを部分的に接合する。
また,本工程においても,上記で説明した溶接装置100を用いる。そして,本工程では,溶接装置100の制御部180に仮付け制御を行わせる。制御部180は,仮付け制御においても,レーザー発振器110にレーザー光を出射させる。また,制御部180は,仮付け制御では,仮付け箇所Kにレーザー光が照射されるように,ガルバノスキャナ150の制御を行う。なお,制御部180は,本形態の仮付け制御では,レーザー光の照射中にガルバノスキャナ150によるレーザー光の走査を行わない。ただし,溶接線80よりも短い範囲で,仮付け箇所Kの付近を溶接線80に沿って,レーザー光の走査を行うこととしてもよい。
さらに,本形態の制御部180は,仮付け制御では,スライド部140にスライド位置Aをとらせる。すなわち,本形態においては,仮付け制御の実行中に,スライド部140がスライド移動を行うことはない。
また,仮付け制御において形成される照射パターンPは,スライド部140がスライド位置Aをとっていることにより,図5に示す外縁スポット群SGのみを有するものである。よって,仮付け制御において,仮付け箇所Kに中央スポットS0が形成されることはない。すなわち,仮付け制御において,照射パターンPに係るレーザー光のレーザー抜けが生じることがないようにされている。
そして,「1.仮付け工程」の後,「2.接合工程」を行う。本形態においても,「2.接合工程」については,第1の形態と同様に行う。すなわち,溶接装置100を用い,溶接線80に沿って一周,レーザー溶接を行う接合制御により実施する。すなわち,本形態の接合工程についても,レーザー抜けなどによる不良の発生を抑制しつつ,レーザー溶接を短時間で行うことができる。
ここで,接合制御では,前述したように,レーザー光による溶接線80の走査を一周,行わせる。例えば,封口板20が薄く,強度が低いものである場合などには,仮付け工程を行わずに接合工程を行ったときに,レーザー光を溶接線80に沿って走査させている間に,封口板20が変形してしまうことがある。この封口板20の変形は,レーザー光の照射に伴う部分的な温度の上昇や,形成された接合部30によって封口板20が引っ張られてしまうことなどによるものである。
例えば,封口板20が変形してしまった場合,まだ接合部30が形成されていない対面箇所70の位置では,ケース本体10の開口部11の内壁面13から,封口板20の側面21が離れてしまうこととなる。また,ケース本体10の開口部11の内壁面13から封口板20の側面21が離れることにより,内壁面13と側面21とのズレが生じてしまった箇所では,レーザー光の照射によって適切に溶融部が形成されず,その箇所に接合不良が生じてしまうおそれがある。
そこで,本形態では,接合工程前に仮付け工程を行い,ケース本体10と封口板20とを部分的に接合している。そして,接合工程においてレーザー光が溶接線80に沿って一周,走査する間の,ケース本体10の開口部11の内壁面13と封口板20の側面21とのズレを抑制している。これにより,接合工程において,溶接線80に沿って一周,環状の接合部30が適切に形成することができるようにされている。
なお,図11には,合計で8か所の仮付け箇所Kを示している。しかし,仮付け箇所Kの位置や個数については任意である。ただし,本形態のような長手区間X1,X2がある場合には,接合制御が開始される開始位置Tから遠い箇所において,ケース本体10の開口部11の内壁面13と封口板20の側面21とのズレが生じやすい傾向にある。よって,仮付け箇所Kは,長手区間X1,X2に複数,設けておくことが好ましい。
また,本形態では,接合工程に加え,仮付け工程についても,溶接装置100を用いて行うことができる。つまり,仮付け工程および接合工程を,1つの溶接装置100にそれぞれ仮付け制御および接合制御を実行させることで行うことができる。溶接装置100がフレキシブルな制御でレーザー溶接を行うことができるからである。そして,仮付け工程を行うための装置を別に設ける必要はない。
また,例えば,図16の平面図に示すように,中央スポットS0のみを有する照射パターンPHを用いて仮付け工程を行う場合には,照射パターンPHに係るレーザー光を,その照射の開始時に仮付け箇所Kに照射することはできない。レーザー光の照射の開始時には,仮付け箇所Kに隙間Gが存在しているためである。
このため,照射パターンPHを用いる場合,図16に二点鎖線で示すように,まず,レーザー光の照射の開始時には,例えば封口板20上に照射パターンPHを形成させなければならない。そして,封口板20が溶融し,その溶融部が隙間Gを塞いだ後,照射パターンPHを仮付け箇所Kへと移動させ,ケース本体10の仮付け箇所Kの付近についても溶融させなければならない。しかし,この場合には,封口板20の溶融部が隙間Gを塞ぐまでケース本体10の仮付け箇所Kの付近を溶融させることができず,仮付け工程に長時間を要してしまうこととなる。
これに対し,本形態の溶接装置100の仮付け制御により行う仮付け工程では,レーザー光を,その照射の開始時に仮付け箇所Kに向けて照射することができる。仮付け制御で用いる図5に示す照射パターンPは,外縁スポット群SGのみからなるものであり,仮付け箇所Kに向けて照射したとしても,レーザー抜けが生じないからである。そして,仮付け箇所Kに形成された照射パターンPにより,ケース本体10と封口板20との仮付け箇所Kの付近を,レーザー光の照射の開始時から溶融させることができる。よって,本形態では,仮付け工程を短時間で行うことができる。
また,図16に示すように,中央スポットS0のみからなる照射パターンPHを用いて仮付け工程を行う場合,仮付け箇所Kの付近については,溝23を形成しておくことができず,溝23が形成されていない区間Hを設けておく必要がある。照射パターンPHを用いて仮付け工程を行う場合には,前述したように,レーザー光の照射の開始時に照射パターンPHを封口板20上に形成して溶融させ,その溶融部によって隙間Gを塞がなければならない。このため,区間Hに溝23が形成されていた場合には,照射パターンPHによって溶融する封口板20の溶融部の量が少なくなってしまい,その溶融部によって仮付け箇所Kの隙間Gが塞がれるまでに長い時間がかかってしまうからである。また,少ない量の溶融部によっては,仮付け箇所Kの隙間Gを適切に塞ぐことができないこともあるからである。
さらに,溝23が形成されていない区間Hを設けた場合には,接合制御時に,接合部30を均一に形成できないことがある。あるいは,その区間Hに対応する箇所で接合不良が生じてしまうおそれがある。区間Hでは,溝23が形成されているその他の区間と,熱容量が異なっているからである。
これに対し,本形態の溶接装置100の仮付け制御により行う仮付け工程では,レーザー光を,その照射の開始時より仮付け箇所Kに向けて照射することができるため,溝23が形成されていない区間Hを設けておく必要がない。このため,封口板20に一周,溝23を形成しておくことができる。よって,接合不良が抑制されているとともに,接合不良を生じさせずに接合部30を均一に形成することができる。
また,仮付け制御についても,ケース本体10を固定した状態で行うことが好ましい。本形態においては,仮付け制御の実行前にケース本体10を挟み込みにより固定し,接合制御の実行後,その固定を解除すればよい。一度の挟み込みで仮付け工程と接合工程とを行うことができるからである。
また,上記においては,仮付け制御において,スライド部140にスライド位置Aをとらせることとしている。しかし,仮付け制御におけるスライド部140には,スライド位置Aに限らず,入射点LPが形成領域131内に位置する状態の範囲内のスライド位置をとらせておけばよい。入射点LPが形成領域131内に位置する状態では,照射されるレーザー光の照射パターンPのパワー密度分布形状が,スライド部140にスライド位置Aをとらせているときと同じだからである。
以上詳細に説明したように,本形態では,接合工程に加え,仮付け工程を行う。仮付け工程においても溶接装置100を用い,溶接装置100に仮付け制御を実行させることにより仮付け工程を行う。溶接装置100は,仮付け制御では,スライド部140にスライド位置Aをとらせつつ仮付け箇所Kにレーザー光を照射し,仮付け部を形成する。このため,仮付け制御においてレーザー抜けが生じることはない。さらに,仮付け制御に要する時間を,短いものとすることができる。また,仮付け工程の後,第1の形態と同様の接合工程を,溶接装置100の制御部180に接合制御を行わせることにより行う。よって,接合制御における不良の発生を抑制でき,接合制御によって品質の高い接合部30を形成することができる。
[第3の形態]
次に,第3の形態について説明する。本形態では,上記の形態と異なり,接合工程前に,溶接線上におけるケース本体の開口部の内壁面と封口板の側面との隙間の大きさを検出する隙間検出工程を行う。なお,接合工程での接合対象である電池については,第1の形態と同様である。そして,本形態は,次の手順で行われる。
1.仮付け工程
2.隙間検出工程
3.接合工程
本形態においても,「1.仮付け工程」および「3.接合工程」については,溶接装置100を用いる。そして,溶接装置100に「1.仮付け工程」では仮付け制御を実行させ,「3.接合工程」では接合制御を実行させる。さらに,本形態においても,「1.仮付け工程」については,第2の形態と同様である。ただし,本形態では,「3.接合工程」で実行される接合制御が上記の形態と異なる。本形態の「3.接合工程」については後に詳述する。
また本形態では,「3.接合工程」の前に「2.隙間検出工程」を行う。よって,まず,「2.隙間検出工程」について説明する。本工程は,図17に示すレーザー変位計190を用いて行う。レーザー変位計190は,上記の形態の溶接装置100に取り付けられているものである。つまり,本形態の溶接装置100は,上記の形態において説明した構成に加えて,レーザー変位計190を有している。なお,図17に示す電池1は,まだ,接合部が形成されていない状態である。ただし,仮付け部については形成されている。
そして,図17に示すように,レーザー変位計190により,電池1についての測定を行う。レーザー変位計190による測定箇所は,ケース本体10および封口板20の上面のうち,長手方向における中央である。
図18に,レーザー変位計190による電池1についての測定結果を示している。図18の横軸に測定位置を,縦軸に高さを示している。図18に示すように,測定結果には,ケース本体10および封口板20の上面における高さが表れている。また,ケース本体10と封口板20との間には,ケース本体10および封口板20の上面よりも高さの低い箇所が表れている。
よって,この高さの低いケース本体10と封口板20との間の箇所を,それぞれ隙間G1,G2として検出することができる。なお,隙間G1は長手区間X1の中央における隙間Gであり,隙間G2は長手区間X2の中央における隙間Gである。このため,検出された隙間G1,G2の位置はそれぞれ,溶接線80上の,長手区間X1,X2の中央に位置する溶接点についてのものである。また,図18に示す測定結果より,その隙間G1,G2の大きさを検出することができる。
そして,「3.接合工程」における溶接装置100の制御部180は,まず,接合制御を開始する前に,検出された隙間G1,G2の大きさを取得する。そして,本形態の溶接装置100の制御部180は,取得した隙間G1,G2に応じて接合制御を行う。具体的には,本形態の制御部180は,接合制御において,スライド部140のスライド位置を,取得した隙間G1,G2に応じて異なるものとするレーザー制御を行う。
ここで,隙間Gの大きさと,適切な接合部を形成することができるスライド位置との間には相関がある。このことについて説明する。図19には,中央スポットS0のパワー密度の割合と形成される接合部の深さとの関係を示したグラフを示している。図19の横軸に中央スポットS0のパワー密度の割合を,縦軸に接合部の深さを示している。横軸における左側の端は,スライド部140がスライド位置Aに近いスライド位置をとっているときの中央スポットS0のパワー密度の割合を示している。そして,横軸における右側ほど,スライド部140がスライド位置Dに近いスライド位置をとっているときの中央スポットS0のパワー密度の割合を示している。
また,図19には,隙間Gの大きさが10μmのときのグラフを実線により,隙間Gの大きさが50μmのときのグラフを破線により示している。これらのグラフは,溶接線80上に各大きさの隙間Gを設けて配置したケース本体10と封口板20とを,スライド部140に異なるスライド位置をとらせつつレーザー光を一定時間,照射することで接合し,形成された接合部の断面観察により得たものである。
図19に示すように,隙間Gが10μmであるときには,中央スポットS0のパワー密度の割合が高いほど,深さの深い接合部を形成できることがわかる。すなわち,隙間Gが10μmであるときには,スライド部140をスライド位置Dに近いスライド位置としたときほど,深さの深い接合部を形成できる傾向にあることがわかる。
一方,隙間Gが50μmであるときには,中央スポットS0のパワー密度の割合が低いほど,深さの深い接合部を形成できることがわかる。すなわち,隙間Gが50μmであるときには,スライド部140をスライド位置Aに近いスライド位置としたときほど,深さの深い接合部を形成できる傾向にあることがわかる。
また,図19には,接合部の深さDTを示している。深さDTは,ケース本体10と封口板20とを適切に接合するために必要な接合部の深さである。すなわち,隙間Gが10μmであるとき,適切な接合部を形成するためには,中央スポットS0のパワー密度の割合が横軸に示す割合PT2以上となるように照射パターンPを形成することが好ましいことがわかる。よって,隙間Gが10μmであるときに適切な接合部を形成できる中央スポットS0のパワー密度の割合を,割合PT2以上の割合に定めることができる。
一方,隙間Gが50μmであるとき,適切な接合部を形成するためには,中央スポットS0のパワー密度の割合が横軸に示す割合PT1以下となるように照射パターンPを形成することが好ましいことがわかる。よって,隙間Gが50μmであるときに適切な接合部を形成できる中央スポットS0のパワー密度の割合を,割合PT1以下の割合に定めることができる。
また,隙間Gの大きさを異なるものとしつつ各大きさの隙間Gについて図19と同様にグラフを取得することで,各大きさの隙間Gのそれぞれについて,適切な接合部を形成できる中央スポットS0のパワー密度の割合を定めることができる。
図20に,隙間Gと中央スポットS0のパワー密度の割合との関係を示したグラフを示す。図20は,上記のようにして,各大きさの隙間Gのそれぞれについて,適切な接合部を形成できる中央スポットS0のパワー密度の割合を定めて作成したものである。
図20に示すように,接合部を適切に形成することができる中央スポットS0のパワー密度の割合は,隙間Gが大きいときほど,低いことがわかる。このことから,隙間Gが大きいときほど,スライド部140に,スライド位置Aに近いスライド位置をとらせることが好ましいことがわかる。つまり,隙間Gが大きいときほど,入射点LPの位置を,形成領域131側とすることが好ましいことがわかる。換言すれば,隙間Gが大きいときほど,入射点LPのうち,回折光学素子130の形成領域131にかかっている面積を大きくすることが好ましいことがわかる。この関係を隙間スライド位置関係とする。
そして,本形態の制御部180は,レーザー制御では,上記の隙間スライド位置関係に基づいてスライド部140を制御する。そのため,本形態の制御部180は,図2に二点鎖線で示すように,記憶部181を有しているとともに,記憶部181に,図21に示す隙間スライド位置テーブルを記憶している。
図21に示す隙間スライド位置テーブルは,前述した隙間スライド位置関係に基づいて作成したものである。すなわち,図21に示す隙間スライド位置テーブルは,隙間Gが大きいときほど,スライド部140のスライド位置が,スライド位置Aに近くなるように作成したものである。
なお,図21に示す隙間スライド位置テーブルは,隙間Gが横軸に示す隙間GT1以下であるときには,スライド位置C1となるように作成されている。スライド部140がスライド位置Dをとっているときには,照射パターンPが中央スポットS0のみで構成されるため,隙間Gが小さい場合であってもレーザー抜けが生じるおそれがある。よって,隙間Gが隙間GT1以下である場合には,スライド部140にスライド位置C1をとらせ,外縁スポット群SGによって形成される溶融部により,中央スポットS0の前方の隙間Gが塞がれるようにしている。
また,図21に示す隙間スライド位置テーブルは,隙間Gが横軸に示す隙間GT2以上であるときには,スライド位置Aとなるように作成されている。前述したように,入射点LPが形成領域131内に位置する範囲内であるスライド位置Aからスライド位置Bまでの間においては,入射光Liが回折光学素子130の形成領域131にのみ入射する。よって,スライド部140のスライド位置を,入射点LPが形成領域131内に位置する範囲内で変更したとしても,照射されるレーザー光の照射パターンPが同じだからである。
そして,本形態の接合工程において,制御部180は,接合制御の実行前に,隙間検出工程で検出された隙間G1,G2を取得する。ただし,本形態において検出された隙間G1,G2は,長手区間X1,X2についてのものである。このため,接合制御において,長手区間X1,X2以外の短手区間Y1,Y2および屈曲区間R1,R2,R3,R4については,第1の形態と同様に行う。このため,本形態における接合制御においても,長手区間X1,X2についてレーザー制御を行う以外は,上記の形態と同様である。
すなわち,本形態においても,制御部180は,接合制御の開始時には,スライド部140にスライド位置Aをとらせ,図12に示すように開始位置Tに外縁スポット群SGのみを形成する。そして,初期時間の経過後,スライド部140にスライド位置Aからスライド位置Cまでのスライド移動を行わせ,短手区間Y1にレーザー光を走査する正短手走査制御を開始する。また,正短手走査制御に続いて,屈曲区間R1にレーザー光を走査する第1屈曲走査制御を行う。
そして,第1屈曲走査制御の終了時に,制御部180は,レーザー制御を行う。具体的に,レーザー制御では,スライド位置Cから隙間G1に対応するスライド位置まで,スライド部140にスライド移動を行わせる。このため,制御部180は,第1屈曲走査制御の終了前までに,隙間G1により隙間スライド位置テーブル(図21)を参照して隙間G1に対応するスライド位置を定めておく。
そして,レーザー制御によりスライド部140に隙間G1に対応するスライド位置をとらせつつ,正長手走査制御によって長手区間X1にレーザー光を走査させる。これにより,長手区間X1に,適切な接合部30を形成することができる。レーザー制御により,照射パターンPの中央スポットS0のパワー密度を,隙間G1の大きさの箇所に適切な接合部が形成されるパワー密度としつつ,正長手走査制御を行うことができるからである。なお,隙間G1により隙間スライド位置テーブルを参照して定めたスライド位置がスライド位置Cである場合には,当然,レーザー制御において,スライド部140にスライド移動を行わせる必要はない。
また,正長手走査制御の終了時には,制御部180は,スライド部140にスライド位置Cまでスライド移動を行わせる。さらに,スライド部140にスライド位置Cをとらせつつ,屈曲区間R2,短手区間Y2,屈曲区間R3にそれぞれレーザー光を走査する第2屈曲走査制御,負短手走査制御,第3屈曲走査制御を行う。
また,第3屈曲走査制御の終了時に,制御部180は,レーザー制御を行う。つまり,第3屈曲走査制御の終了時に,スライド位置Cから隙間G2に対応するスライド位置まで,スライド部140にスライド移動を行わせる。このため,制御部180は,第3屈曲走査制御の終了前までに,隙間G2により隙間スライド位置テーブルを参照して隙間G2に対応するスライド位置を定めておく。そして,レーザー制御により,スライド部140に隙間G2に対応するスライド位置をとらせつつ,負長手走査制御によって長手区間X2にレーザー光を走査させる。これにより,長手区間X2についても,長手区間X1と同様に,適切な接合部30を形成することができる。
さらに,負長手走査制御の終了時には,制御部180は,スライド部140にスライド位置Cまでスライド移動を行わせる。さらに,スライド部140にスライド位置Cをとらせつつ,屈曲区間R4,短手区間Y1にそれぞれレーザー光を走査する第4屈曲走査制御,正短手走査制御を行う。そして,開始位置Tまで一周,走査制御が行われたとき,接合制御を終了する。
すなわち,本形態の溶接装置100は,溶接線80上の長手区間X1,X2における中央の溶接点についてそれぞれ,隙間G1,G2を検出して出力するレーザー変位計190を有している。制御部180は,レーザー制御において,レーザー変位計190が出力した隙間G1,G2により隙間スライド位置テーブル(図21)を参照してスライド位置を決定する。具体的に,スライド位置は,隙間G1,G2について,隙間スライド位置テーブルの横軸に設けられた隙間の大きさについての複数の隙間閾値以上,未満について判定し,その隙間G1,G2の属する隙間閾値の範囲内に対応したものに決定される。例えば,図21に示すように,隙間G1が隙間閾値GT3以上,隙間閾値GT4未満であるとき,その隙間閾値GT3以上,隙間閾値GT4未満の範囲内に対応するスライド位置Eに決定される。スライド位置Eは,例えば,隙間閾値GT3未満であるときに対応するスライド位置Cよりも,中央スポットS0のパワー密度が低く,外縁スポット群SGのパワー密度が高いパワー密度分布形状のものである。また,スライド位置Eは,例えば,隙間閾値GT4以上であるときに対応するスライド位置Aよりも,中央スポットS0のパワー密度が高く,外縁スポット群SGのパワー密度が低いパワー密度分布形状のものである。つまり,本形態の制御部180は,レーザー制御では,隙間Gが予め定めた隙間閾値以上であるときには,隙間閾値未満であるときよりも,入射点LPの位置を,中央スポットS0のパワー密度が低く,外縁スポット群SGのパワー密度が高くなるようにする。すなわち,レーザー制御では,隙間Gが予め定めた隙間閾値以上であるときには,隙間閾値未満であるときよりも,スライド部140により,入射点LPの位置を形成領域131側とする。これにより,隙間Gが予め定めた隙間閾値以上であるときには,隙間閾値未満であるときよりも,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131にかかっている面積を大きくする。
また逆に,制御部180は,レーザー制御では,隙間Gが予め定めた隙間閾値未満であるときには,隙間閾値以上であるときよりも,入射点LPの位置を,中央スポットS0のパワー密度が高く,外縁スポット群SGのパワー密度が低くなるようにする。すなわち,レーザー制御では,隙間Gが予め定めた隙間閾値未満であるときには,隙間閾値以上であるときよりも,スライド部140により,入射点LPの位置を非形成領域132側とする。これにより,隙間Gが予め定めた隙間閾値未満であるときには,隙間閾値以上であるときよりも,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131にかかっている面積を小さくする。このように,溶接装置100に隙間Gの大きさに応じたフレキシブルな制御でレーザー溶接を行わせる。
なお,本形態において,上記では,長手区間X1,X2についてのみ,レーザー制御を行っている。しかし,その他の短手区間Y1,Y2についても同様に,レーザー制御を行うこともできる。短手区間Y1,Y2についてもレーザー制御を行うことで,短手区間Y1,Y2にも隙間Gの大きさに応じたパワー密度分布形状の照射パターンPにより,適切な接合部30を形成することができる。また,短手区間Y1,Y2についてもレーザー制御を行う場合,隙間検出工程において,短手区間Y1,Y2についても隙間Gの大きさを検出しておけばよい。
また,本形態において,上記では,隙間検出工程において,長手区間X1,X2の中央における隙間Gを検出している。しかし,隙間検出工程における隙間Gの検出位置は,中央に限定されるものではない。ただし,長手区間X1,X2における隙間Gは,その中央において最も変動しやすいものである。よって,長手区間X1,X2の1か所について隙間Gを検出する場合には,本形態のようにその中央を検出位置とすることが好ましい。
また,本形態において,仮付け工程は,必須の工程ではない。すなわち,隙間検出工程と接合工程とのみを行っても良い。また,本形態では,仮付け工程の後,隙間検出工程を行っている。しかし,この順序は逆であっても良い。ただし,仮付け工程後においては,ケース本体10と封口板20とが仮付け部によって固定されているため,隙間Gの大きさが変わってしまうことがない。一方,仮付け部が形成される前には,ケース本体10と封口板20とが固定されていないことにより,隙間Gが変化してしまうことあがる。すなわち,仮付け工程前に隙間検出工程を行った場合,隙間検出工程で検出した隙間Gの大きさと,接合工程時の隙間Gの大きさとが異なる大きさであることがある。よって,仮付け工程の後,隙間検出工程を行うことにより,仮付け工程後の固定された隙間Gについて隙間検出工程を行うことができる。このため,仮付け工程の後,隙間検出工程を行う本形態では,より適切な接合部30を形成することができる。
また,本形態では,隙間検出工程を,レーザー変位計190を用いて行っている。しかし,隙間検出工程は,当然,レーザー変位計190に限らず,その他の計測機器を用いた方法によって行うこともできる。具体的には,例えば,視覚装置を用いることで隙間検出工程を行うことも可能である。
また,本形態では,レーザー制御を,図21に示す隙間スライド位置テーブルに基づいて行っている。しかし,例えば,中央スポットS0におけるパワー密度の割合にそれほど精度が求められないような場合には,取得した隙間Gの大きさに基づいて,例えば,スライド部140にスライド位置Aまたはスライド位置Cのどちらかをとらせることとしてもよい。すなわち,レーザー制御では,スライド部140に,取得した隙間Gの大きさが予め定めた隙間閾値以上であるときにはスライド位置Aをとらせ,取得した隙間Gの大きさが隙間閾値未満であるときにはスライド位置Cをとらせてもよい。この場合の隙間閾値としては,例えば,図21の隙間スライド位置テーブルの横軸に示す隙間GT2の値を用いることができる。
また,本形態では,上記のように,レーザー制御を,スライド部140のスライド移動によって,入射点LPの位置を回折光学素子130上で移動させることによってのみ行っている。しかし,レーザー制御では,スライド部140によるスライド移動に加え,レーザー発振器110から出射されるレーザー光の出力値であるレーザー出力値を変化させてもよい。
レーザー制御をスライド部140のスライド位置の変更とレーザー発振器110のレーザー出力値の制御とによって行う場合にも,隙間Gの大きさごとに,適切な接合部30を形成することができるスライド位置およびレーザー出力値を予め取得しておけばよい。さらに,隙間Gの大きさに対するスライド位置およびレーザー出力値の関係についてレーザーテーブルを作成し,そのレーザーテーブルを制御部180の記憶部181に記憶させておけばよい。そして,レーザー制御では,隙間検出工程により取得した隙間Gの大きさによってレーザーテーブルを参照し,その隙間Gの大きさに適したスライド位置およびレーザー出力値を定めて接合工程を行うことができる。
このように,レーザー制御を,レーザー発振器110のレーザー出力値を変化させて行うことで,照射パターンPにおける各スポットのパワー密度を全体的に上昇または低下させることができる。すなわち,よりフレキシブルな制御でレーザー溶接を行うことができる。そして,例えば,レーザー出力値を高めることにより,さらに短時間で接合制御を行うことも可能となる。さらに,レーザー出力値を上昇または低下させることにより,形成される接合部の深さについても,容易に調整することができるようになる。このため,レーザーテーブルにおける隙間Gの大きさとスライド位置との関係は,必ずしも,上記の隙間スライド位置関係を満たすものとする必要はない。
以上詳細に説明したように,本形態では,接合工程の前に,溶接線80上におけるケース本体10と封口板20との隙間Gを検出する隙間検出工程を行う。隙間検出工程では,レーザー変位計190によって隙間Gを検出する。そして,接合工程において,溶接装置100の制御部180は,スライド部140に,隙間Gの大きさに応じたスライド位置をとらせるレーザー制御を行いつつ接合制御を行う。
[第4の形態]
次に,第4の形態について説明する。本形態でも,第3の形態と同様,溶接線上におけるケース本体の開口部の内壁面と封口板の側面との隙間の大きさを検出する隙間検出工程を行う。ただし,接合工程に先立って隙間検出工程を行う第3の形態とは異なり,本形態では,隙間検出工程を行いつつ,接合工程についても行う。
図22に,本形態に係る溶接装置200を示す。溶接装置200は,第1の形態に係る溶接装置100と同じ,レーザー発振器110,コリメートレンズ120,回折光学素子130,制御部180を有している。なお,本形態の溶接装置200は,レーザー光の光路における回折光学素子130よりも下流に,集光レンズ270を有している。さらに,本形態の制御部180についても,図22に二点鎖線で示すように記憶部181を有しているとともに,記憶部181に,図21に示す隙間スライド位置テーブルを記憶している。そして,溶接装置200が上記の形態の溶接装置100と大きく異なる点は,ガルバノスキャナ150を有していないこと,および,側面にレーザー変位計290を有していることである。
図23は,溶接装置200の平面図である。図23に示すように,溶接装置200のレーザー変位計290は,溶接装置200により形成される照射パターンPの中央スポットS0を中心として回転移動することができる。具体的に,レーザー変位計290は,実線で示す第1位置291から,二点鎖線で示す第2位置292,第3位置293,第4位置294へと回転によって移動することができる。
また,本形態において,溶接装置200は,ロボットアームの先端に取り付けられており,電池1に対して移動することのできるものである。すなわち,本形態の溶接装置200の制御部180は,走査制御の実行時には,第1の形態とは異なり,照射パターンPを溶接装置200ごと,溶接線80に沿って移動させることのできるものである。すなわち,本形態の制御部180は,ロボットアームによる移動により,正短手走査制御,第1屈曲走査制御,正長手走査制御,第2屈曲走査制御,負短手走査制御,第3屈曲走査制御,負長手走査制御,第4屈曲走査制御,正短手走査制御を,この順で行う。
また,本形態の制御部180は,正短手走査制御では,図23に示すY軸の正方向の向きに短手区間Y1に沿ってレーザー光を走査させる。また,正長手走査制御では,図23に示すX軸の正方向の向きに長手区間X1に沿ってレーザー光を走査させる。また,負短手走査制御では,図23に示すY軸の負方向の向きに短手区間Y2に沿ってレーザー光を走査させる。また,負長手走査制御では,図23に示すX軸の負方向の向きに長手区間X2に沿ってレーザー光を走査させる。
また,本形態の制御部180は,正短手走査制御,正長手走査制御,負短手走査制御,負長手走査制御において,レーザー変位計290の回転位置を制御する。具体的には,正短手走査制御中には,レーザー変位計290の回転位置を第1位置291とする。正長手走査制御中には,レーザー変位計290の回転位置を第2位置292とする。負短手走査制御中には,レーザー変位計290の回転位置を第3位置293とする。負長手走査制御中には,レーザー変位計290の回転位置を第4位置294とする。
さらに,本形態の制御部180は,正短手走査制御,正長手走査制御,負短手走査制御,負長手走査制御のそれぞれにおいて,レーザー変位計290による隙間Gの大きさの検出を連続して行う。すなわち,正短手走査制御,正長手走査制御,負短手走査制御,負長手走査制御のそれぞれにおいて,常に,照射パターンPの前方の隙間Gの大きさの検出を行う。なお,レーザー変位計290による隙間Gの大きさの検出は,予め定めた一定の間隔で行う。このため,レーザー変位計290による隙間Gの大きさの検出は,溶接線80上の複数の溶接点について行われる。
そして,本形態の制御部180は,照射パターンPの前方の隙間Gを検出しつつ,その検出された隙間Gの大きさに基づいて,レーザー制御を行う。レーザー制御の内容については,第3の形態において説明したものと同じである。すなわち,レーザー制御では,隙間スライド位置テーブルに基づいて,スライド部140のスライド位置を制御する。
よって,本形態では,直線区間である長手区間X1,X2,短手区間Y1,Y2の全域において,レーザー制御を行いつつ接合制御を行うことができる。すなわち,フレキシブルな制御でレーザー溶接を行うことができる。これにより,本形態の溶接装置200は,直線区間である長手区間X1,X2,短手区間Y1,Y2の全域において,適切な接合部30を形成することができる。直線区間の途中で隙間Gが変化している場合であっても,スライド部140の位置を,変化した隙間Gの大きさに対応したスライド位置にしつつレーザー溶接を行うことができるからである。
以上詳細に説明したように,本形態では,溶接線80上におけるケース本体10と封口板20との隙間Gを検出する隙間検出工程を行いつつ接合工程を行う。溶接装置200は,照射パターンPの前方の隙間Gを検出するとともに,スライド部140に隙間Gの大きさに応じたスライド位置をとらせるレーザー制御を行いつつ接合制御を行う。
[第5の形態]
次に,第5の形態について説明する。本形態でも,溶接装置の構成などは,第2の形態と同様である。また,本形態でも,第2の形態と同様,仮付け工程を行う。ただし,短手区間より接合制御および走査制御を開始する第2の形態とは異なり,本形態では,長手区間より接合制御および走査制御を開始する。
本形態について,図24により説明する。図24は,図11と同様,電池1の平面図である。ただし,図24は,図11と,開始位置Tおよび仮付け箇所Kの配置が異なる。具体的に,本形態では,開始位置Tの位置を,図24に示すように,長手区間X1としている。また,本形態では,仮付け箇所Kの数を,図24に示すように,図11の8か所よりも少ない6か所としている。
そして,本形態においても,第2の形態と同様,仮付け工程,接合工程をこの順で行う。すなわち,まず,仮付け工程を行う。本形態の仮付け工程においても,仮付け箇所Kの数が第2の形態よりも少ないこと以外は,第2の形態と同様に,溶接装置100の仮付け制御により行う。
続いて,本形態の接合工程では,溶接装置100を用い,長手区間X1上に示す開始位置Tから時計回りに一周,溶接線80をレーザー光によって走査するレーザー溶接により行う。また,本形態においても,接合制御では,ガルバノスキャナ150に溶接線80に沿ってレーザー光を走査させる走査制御を行う。
すなわち,本形態の制御部180は,走査制御を,正長手走査制御より開始する。なお,最初の正長手走査制御においては,長手区間X1のうちの開始位置Tよりも短手区間Y1側にレーザー光が照射されない。このため,走査制御では,正短手走査制御の後,長手区間X1のうちの開始位置Tよりも短手区間Y1側にレーザー光を照射するため,再度,その区間に矢印XW1の向きにレーザー光を走査させる正長手走査制御を行う。すなわち,本形態の制御部180は,走査制御では,正長手走査制御,第2屈曲走査制御,負短手走査制御,第3屈曲走査制御,負長手走査制御,第4屈曲走査制御,正短手走査制御,第1屈曲走査制御,正長手走査制御を,この順で行う。
なお,本形態においても,制御部180は,接合制御の開始後,初期時間が経過するまで,スライド部140にスライド位置Aをとらせ,初期時間の経過後,スライド部140にスライド位置Cまでスライド移動を行わせる。これにより,本形態においても,開始位置Tの付近において,レーザー抜けが生じないようにしている。また,本形態においても,スライド部140によるスライド移動を,レーザー発振器110によるレーザー光の出射を停止することなく行わせる。これにより,本形態においても,短時間で照射パターンPのパワー密度分布形状の変更を行うことができ,レーザー溶接に係る時間を短縮することができる。
そして,本形態の接合制御は,開始位置Tより開始されていることにより,第2の形態よりも,封口板20の変形を小さなものとすることができる。すなわち,短手区間Y1に開始位置Tを設けた第2の形態では,例えば,開始位置Tに接合部が形成されたときに,短手区間Y2におけるケース本体10の開口部11の内壁面13と封口板20の側面21とのズレが大きなものとなってしまうことがある。短手区間Y2は,開始位置Tの対角に位置しているために開始位置Tからの距離が遠く,例えば,開始位置T付近の封口板20の変形が生じたときに,その開始位置T付近の変形が,対角の短手区間Y2においては大きな変位となってしまうからである。
これに対し,本形態では,開始位置Tを長手区間X1としているため,溶接線80のどの箇所についても,開始位置Tからの距離が,第2の形態よりも近いものである。よって,本形態では,長手区間X1の開始位置T付近で接合部の形成に伴う変形が生じたときにも,その開始位置T付近の変形により,溶接線80上に,ケース本体10の開口部11の内壁面13と封口板20の側面21とのズレが大きな箇所が発生しない。よって,本形態では,第2の形態よりも,溶接線80上に接合部を適切に形成することができる。
さらに,本形態では,接合制御におけるケース本体10と封口板20とのズレが抑制されていることにより,仮付け制御における仮付け箇所Kの数を少なくすることができている。仮付け部は,接合制御におけるケース本体10と封口板20とのズレを抑制するためのものであり,そのズレが小さなものであるほど,少なくすることができるからである。よって,本形態では,仮付け制御を短時間で完了させることができる。仮付け箇所Kが少ないからである。
以上詳細に説明したように,本形態では,接合工程の接合制御および走査制御を,長手区間X1に位置する開始位置Tより開始する。このため,接合工程における不良の発生をより抑制することができる。また,仮付け工程における仮付け箇所Kの数を少なくすることができる。このため,仮付け工程を,より短時間で行うことができる。
[変形例]
次に,上記の実施形態の変形例について説明する。まず,照射パターンの変形例について説明する。図25に,照射パターンの変形例1,2を示している。図25には,変形例1,2のそれぞれについて,上段に,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131内に位置する状態のときに形成される照射パターンを示している。また,中段に,入射点LPが回折光学素子130の非形成領域132内に位置する状態のときに形成される照射パターンを示している。さらに,下段に,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131と非形成領域132との境界133にかかっている状態のときに形成される照射パターンを示している。図25に示すように,変形例1,2はともに,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131内に位置する状態のときに形成される照射パターンが,上記の実施形態と異なるものである。一方,入射点LPが回折光学素子130の非形成領域132内に位置する状態のときには,変形例1,2においてともに,上記の実施形態と同様,中央領域A1に中央スポットS0を有する照射パターンである。
具体的に,図25の変形例1の上段に示す照射パターンは,外縁スポット群SGの数が,図5に示す照射パターンPよりも少ないものである。そして,変形例1では,回折光学素子130の形成領域131を,図25の上段に示す外縁スポット群SGの各スポットに係る放射光が放射される回折格子が形成されたものとしておけばよい。また,図25の変形例1の下段に示す照射パターンは,外縁スポット群SGと,中央スポットS0とがともに表れたものとなっている。よって,変形例1についても,上記の実施形態と同様,レーザー溶接において,回折光学素子130上の入射点LPの位置を変更することにより,それぞれ異なるパワー密度分布形状の照射パターンを形成することができる。
また,図25の変形例2の上段に示す照射パターンは,図5に示す照射パターンPの外縁スポット群SGに加え,中央スポットS0についても形成されているものである。そして,変形例2では,回折光学素子130の形成領域131を,図25の上段に示す外縁スポット群SGの各スポットと中央スポットS0とに係る放射光が放射される回折格子が形成されたものとしておけばよい。また,変形例2については,図25に示すように、各スポットの数や配置が,上段の照射パターンと,下段の照射パターンとで同じである。しかし,変形例2の下段の照射パターンは,上段の照射パターンとは異なり,その中央スポットS0のパワー密度が,外縁スポット群SGよりも高いものである。よって,変形例2についても,上記の実施形態と同様,レーザー溶接において,回折光学素子上の入射点LPの位置を変更することにより,それぞれ異なるパワー密度分布形状の照射パターンを形成することができる。
また,図25の変形例1,2の照射パターンには,上記の実施形態に係る図5,図6,図7と同様,X軸およびY軸を付している。そして,変形例1,2の照射パターンを用いたレーザー溶接においても,上記の実施形態に係る図5,図6,図7に示す照射パターンPを用いた場合と同様に行うことができる。これにより,フレキシブルな制御でレーザー溶接を行うことができる。
次いで,図25とは異なる照射パターンの変形例について図26により説明する。図26には,変形例3〜6のそれぞれについて,上段に,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131内に位置する状態のときに形成される照射パターンを示している。また,中段に,入射点LPが回折光学素子130の非形成領域132内に位置する状態のときに形成される照射パターンを示している。さらに,下段に,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131と非形成領域132との境界133にかかっている状態のときに形成される照射パターンを示している。図26に示すように,変形例3〜6はいずれも,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131内に位置する状態のときに形成される照射パターンが,上記の実施形態と異なるものである。一方,入射点LPが回折光学素子130の非形成領域132内に位置する状態のときには,変形例3〜6においていずれも,上記の実施形態と同様,中央領域A1に中央スポットS0を有する照射パターンである。
具体的に,図26の変形例3の上段に示す照射パターンは,図5に示す照射パターンPの外縁スポットS11,S12,S41,S42に相当する外縁スポット群SGを有するものである。また,図26の変形例4,5の上段に示す照射パターンは,ともに外縁スポット群SGの数が変形例3よりも少なくされているとともに,それぞれに配置の異なるものである。図26の変形例6の上段に示す照射パターンは,外縁スポット群SGの数については変形例3と同じであるが,その配置が異なるものである。
また,変形例3〜6のいずれについても,図26の下段に示す照射パターンは,上段に示す外縁スポット群SGと,中段に示す中央スポットS0とがともに表れたものとなっている。よって,変形例3〜6についても,上記の実施形態と同様,レーザー溶接において,回折光学素子130上の入射点LPの位置を変更することにより,それぞれ異なるパワー密度分布形状の照射パターンを形成することができる。すなわち,フレキシブルな制御でレーザー溶接を行うことができる。また,変形例3〜6ではそれぞれ,回折光学素子130の形成領域131を,図26の上段に示す外縁スポット群SGの各スポットに係る放射光が放射される回折格子が形成されたものとしておけばよい。
また,変形例3〜6の照射パターンを用いたレーザー溶接において走査制御を行う場合には,図26において,それぞれの照射パターンに付している矢印Zを走査の向きとすればよい。例えば,変形例4の照射パターンを用いたレーザー溶接において走査制御を行う場合,図27に示すようにすればよい。
図27には,2つの接合対象部材91,92を互いの接合予定面93,94同士で突合わせてなる対面箇所90の溶接線95が直線である場合を示している。また,図27には,変形例4に係る照射パターンP4を示している。照射パターンP4は,中央スポットS0と,中央スポットS0とともに三角形の頂点をなす第1外縁スポットS51および第2外縁スポットS52よりなる外縁スポット群SGとによって構成されたものである。
図27では,左端が接合制御および走査制御の開始位置であり,レーザー光の走査方向は,矢印Zにより示すように右向きである。このため,図27に示すように,照射パターンP4を用いた場合の走査制御では,溶接線95上の溶接点に,第1外縁スポットS51と第2外縁スポットS52との間,中央スポットS0をこの順で通過させている。
これにより,照射パターンP4を用いた場合の走査制御では,その矢印Zの向きの走査方向における中央スポットS0よりも前方の位置に,第1外縁スポットS51,第2外縁スポットS52が形成されている。さらに,第1外縁スポットS51は中央スポットS0の前方における接合対象部材91上に,第2外縁スポットS52は中央スポットS0の前方における接合対象部材92上にそれぞれ形成されている。
そして,図27では,接合制御の開始後,第1外縁スポットS51,第2外縁スポットS52により形成された溶融部によって中央スポットS0前方の隙間が塞がれる初期時間が経過するまで,入射点LPが形成領域131内に位置する状態とすればよい。そして,初期時間の経過後,レーザー光を照射したまま入射点LPの位置を変更させ,入射点LPの位置を,形成領域131と非形成領域132との境界133にかかる位置とすればよい。さらに,入射点LPの位置を変更するとともに,走査制御を開始すればよい。これにより,レーザー抜けが生じないようにして不良の発生を抑制しつつ,短時間で2つの接合対象部材91,92を溶接線95に沿って接合することができる。
次いで,図25,26とは異なる照射パターンの変形例について図28により説明する。図28には,変形例7〜9のそれぞれについて,上段に,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131内に位置する状態のときに形成される照射パターンを示している。また,中段に,入射点LPが回折光学素子130の非形成領域132内に位置する状態のときに形成される照射パターンを示している。さらに,下段に,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131と非形成領域132との境界133にかかっている状態のときに形成される照射パターンを示している。図28に示すように,変形例7,9はともに,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131内に位置する状態のときに形成される照射パターンが,上記の実施形態および変形例1〜6と異なるものである。なお,変形例8については,照射パターンにおける外縁スポット群SGの面積や配置が,上記の変形例3と同じものである。ただし,変形例8は,図28に示すように,変形例3と走査方向の矢印Zの向きが異なるものである。なお,変形例7〜9のいずれにおいても,入射点LPが回折光学素子130の非形成領域132内に位置する状態のときには,上記の実施形態と同様,中央領域A1に中央スポットS0を有する照射パターンである。
具体的に,図28の変形例7の上段に示す照射パターンは,図5に示す照射パターンPの外縁スポットS11,S12,S31,S32に相当する外縁スポット群SGを有するものである。また,図28の変形例8の上段に示す照射パターンは,図5に示す照射パターンPの外縁スポットS11,S12,S21,S22に相当する外縁スポット群SGを有するものである。図28の変形例9の上段に示す照射パターンは,外縁スポット群SGの数が変形例7よりも少なくされているとともに,配置の異なるものである。
なお,変形例8は,上記の変形例3とは異なる回転位置で示されているだけであり,その外縁スポット群SGの面積や配置が変形例3と同じである。このため,変形例3と変形例8との照射パターンについて,中央スポットS0および外縁スポット群SGのそれぞれのパワー密度の割合が同じである場合,パワー密度分布形状は同じである。
また,変形例7〜9においても,図28の下段に示す照射パターンは,上段に示す外縁スポット群SGと,中段に示す中央スポットS0とがともに表れたものとなっている。よって,変形例7〜9についても,上記の実施形態と同様,レーザー溶接において,回折光学素子130上の入射点LPの位置を変更することにより,それぞれ異なるパワー密度分布形状の照射パターンを形成することができる。すなわち,フレキシブルな制御でレーザー溶接を行うことができる。また,変形例7〜9ではそれぞれ,回折光学素子130の形成領域131を,図28の上段に示す外縁スポット群SGの各スポットに係る放射光が放射される回折格子が形成されたものとしておけばよい。
また,変形例7〜9の照射パターンを用いたレーザー溶接において走査制御を行う場合には,図28において,それぞれの照射パターンに付している矢印Zを走査の向きとすればよい。例えば,変形例9の照射パターンを用いたレーザー溶接において走査制御を行う場合,図29に示すようにすればよい。
図29には,2つの接合対象部材91,92を互いの接合予定面93,94同士で突合わせてなる対面箇所90の溶接線95が直線区間である場合を示している。また,図29には,変形例9に係る照射パターンP9を示している。照射パターンP9は,中央スポットS0と,異なる位置の第1外縁スポットS61および第2外縁スポットS62よりなる外縁スポット群SGとによって構成されたものである。
図29では,左端が接合制御および走査制御の開始位置であり,レーザー光の走査方向は,矢印Zにより示すように右向きである。そして,図29に示すように,照射パターンP9を用いた場合の走査制御では,中央スポットS0を,溶接線95に沿って移動させればよい。さらに,走査制御では,第1外縁スポットS61を,溶接線95と平行に設けられた第1軌道96に沿って,中央スポットS0の前方を移動させればよい。加えて,走査制御では,第2外縁スポットS62を,溶接線95と平行に設けられた第2軌道97に沿って,中央スポットS0の後方を移動させればよい。
これにより,照射パターンP9を用いた場合の走査制御では,その矢印Zの向きの走査方向における中央スポットS0よりも前方の位置に,第1外縁スポットS61が形成されている。さらに,矢印Zの向きの走査方向における中央スポットS0よりも後方の位置に,第2外縁スポットS62が形成されている。さらに,第1外縁スポットS61は中央スポットS0の前方における接合対象部材92上に,第2外縁スポットS62は中央スポットS0の後方における接合対象部材91上にそれぞれ形成されている。
そして,図29においては,接合制御の開始時には,第1外縁スポットS61により形成された溶融部によって中央スポットS0の前方の隙間が塞がれる初期時間が経過するまで,入射点LPが回折光学素子130の形成領域131内に位置する状態とすればよい。そして,初期時間の経過後,レーザー光を照射したまま入射点LPの位置の変更を行い,入射点LPの位置を,形成領域131と非形成領域132との境界133にかかる位置とすればよい。さらに,入射点LPの位置を変更するとともに,走査制御を開始すればよい。これにより,レーザー抜けが生じないようにして不良の発生を抑制しつつ,短時間で2つの接合対象部材91,92を溶接線95に沿って接合することができる。
さらには,照射パターンP9を用いた図29の走査制御では,第2外縁スポットS62により,中央スポットS0が通過して形成された溶融部の急激な温度低下を抑制することができる。これにより,クラックなどの発生を抑制しつつレーザー溶接を行うことができる。
また,変形例3〜9の照射パターンにより電池1の溶接線80のような矩形形状のレーザー溶接を行う場合,上記の実施形態とは異なり,電池1と照射パターンPとの回転位置を異なるものとしつつ,走査制御を行えばよい。具体的には,変形例3〜9の照射パターンにより電池1のレーザー溶接を行う場合には,溶接線80に矢印Zの向きが沿うように照射パターンを回転させつつ,レーザー光の走査を行えばよい。そのため,例えば,回折光学素子130を電池1に対して回転させればよい。また例えば,電池1を回折光学素子130に対して回転させることとしてもよい。
続いて,回折光学素子の変形例について説明する。上記の実施形態では,中央に回折格子が形成された形成領域131を,その外側に回折格子が形成されていない非形成領域132を設けてなる回折光学素子130を用いた例について説明している。しかし,例えば,図30に示すように,ともに回折格子が形成された第1形成領域231と,第2形成領域232とを有する回折光学素子230を用いても良い。
そして,回折光学素子230を用いて図5,図6,図7の照射パターンPを形成する場合には,第1形成領域231に,入射光Liの入射点LPより,図5の外縁スポット群SGに係る放射光を放射する回折格子を形成しておけばよい。また,第2形成領域232には,入射光Liの入射点LPより図7の中央スポットS0に係る放射光を放射する回折格子を形成しておけばよい。
そして,スライド部を図30に示すスライド位置Aとすることで,入射点LPが回折光学素子230の第1形成領域231内に位置する状態とし,図5に示す照射パターンPを形成することができる。また,スライド部を図30に示すスライド位置Dとすることで,入射点LPが回折光学素子230の第2形成領域232内に位置する状態とし,図7に示す照射パターンPを形成することができる。さらに,スライド部を図30に示すスライド位置Fとすることで,入射点LPが回折光学素子230の第1形成領域231と第2形成領域232との境界233にかかる状態とし,図6に示す照射パターンPを形成することができる。
すなわち,回折光学素子130に替えて回折光学素子230を用いた場合にも,回折光学素子130を用いた場合と同様,複数の異なるパワー密度分布形状の照射パターンPを形成することができる。
また,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,接合対象部材を互いの接合予定面同士で突合わせてなる対面箇所の溶接点に点状の接合部を形成するスポット溶接においては,レーザー光の走査を行う必要はない。すなわち,例えば,接合制御における溶接点へのレーザー光の照射を,スライド部140にスライド位置Aをとらせて開始し,初期時間の経過後,スライド部140にスライド位置Aからスライド位置Cまでのスライド移動を行わせればよい。このときには,照射パターンPにおける中央領域A1内に溶接点が位置するようにしておけばよい。これにより,接合制御が開始されてから初期時間が経過するまでは,外縁スポット群SGにより,隙間のレーザー抜けを抑制して不良の発生を抑制することができるからである。また,初期時間が経過し,隙間が塞がれた後には,中央スポットS0により,溶接点に十分な深さを有する点状の接合部を,短時間で形成することができるからである。
また例えば,溶接線に沿って行うレーザー光の走査は,接合対象部材を,レーザー光に対して移動させることによっても行うことができる。さらに,レーザー光と接合対象部材とをともに相対的に移動させることにより,レーザー光による溶接線の走査を行うことも可能である。
また例えば,上記の形態では,スライド部140のスライド移動により,回折光学素子上の入射光の入射点の位置を変更している。しかし,スライド部140以外の構成を用いて,回折光学素子上の入射光の入射点の位置を変更させてもよい。例えば,入射光の光軸と異なる位置に,入射光の光軸と平行に設けた回転軸の軸周りに回折光学素子を回転させる回転部を用いることができる。そして,その回転部の回転によっても回折光学素子上の入射光の入射点の位置を変更することができる。あるいは,回折光学素子上の入射光の入射点の位置を,入射光を回折光学素子に対して移動させることにより変更してもよい。この場合,レーザー光の光路における回折光学素子よりも上流に位置している光ファイバーを移動させることが考えられる。また,レーザー光の光路における回折光学素子よりも上流に,レーザー光の光路に対する角度を変更できる反射鏡を設け,その反射鏡の角度変更によって回折光学素子上の入射光の入射点の位置の変更を行うことも可能である。さらには,回折光学素子とレーザー光の光路とをともに,相対的に移動させることにより,回折光学素子上の入射光の入射点の位置を変更することも可能である。ただし,上記の実施形態のように,回折光学素子をスライド移動させるスライド部を用いることにより,溶接装置を簡素な構成のものとすることができる。
また例えば,上記の形態では,回折光学素子上の入射光の入射点の位置を,形成領域131内に位置する状態と,境界133にかかった状態との間で変更する場合について説明している。しかし,例えば,回折光学素子上の入射光の入射点の位置を,境界133にかかった状態の範囲内で変更してもよい。このような場合であっても,回折光学素子上の入射光の入射点の変更により,照射パターンのパワー密度分布形状を異なるものとすることができるからである。
また,上記の実施形態のうち,レーザー発振器のレーザー出力値を変化させている例について説明している実施形態は,第3の形態だけである。しかし,当然,第3の形態以外において,パワー密度分布形状をより好ましいものとすることができる場合等には,レーザー発振器のレーザー出力値を変化させてもよい。
また,上記の実施形態はいずれも,透過したレーザー光を放射する回折格子が形成された透過型の回折光学素子を用いた例について具体的に説明したものである。しかし,本発明は,透過型の回折光学素子に限らず,反射したレーザー光を放射する回折格子が形成された反射型の回折光学素子を用いる場合についても適用することができる。
また,上記の実施形態ではいずれも,照射パターンを構成するスポットとして円形状のものを図示して説明している。しかし,照射パターンは,三角形などの多角形,楕円形状など,円形状以外の形状のスポットにより構成されているものであってもよい。
また,上記の実施形態では,ともにアルミニウムよりなるケース本体および封口板を接合対象部材として用いた場合の例について具体的に説明している。しかし,アルミニウム同士に限らず,レーザー溶接により接合できる材質同士の組み合わせであれば,本発明を適用することが可能である。また本発明は,当然,電池以外の接合対象部材のレーザー溶接にも適用することができる。
1 電池
10 ケース本体
20 封口板
30 接合部
80 溶接線
100 溶接装置
110 レーザー発振器
130 回折光学素子
131 形成領域
132 非形成領域
140 スライド部
180 制御部
A,B,C,D スライド位置
Li 入射光
L レーザー光
LP 入射点
P 照射パターン
S0 中央スポット
SG 外縁スポット群
S11,S12,S21,S22,S31,S32,S41,S42 外縁スポット

Claims (13)

  1. 溶接点に向けてレーザー光を照射し,その照射箇所に接合対象部材を接合する接合部を形成するレーザー溶接装置において,
    レーザー光を出射する出射器と,
    前記出射器より出射されたレーザー光を入射光とし,前記入射光の入射点から前記照射箇所へ放射光を放射する回折光学素子と,
    前記入射点の位置を変更する入射点変更部と,
    前記出射器および前記入射点変更部を制御するコントローラーとを有し,
    前記回折光学素子は,隣接して設けられた第1の領域と第2の領域とを有し,
    前記第1の領域は,前記入射光のパワー密度分布形状とは異なる第1のパワー密度分布形状を持つ前記放射光を放射する回折格子が形成された領域であり,
    前記第2の領域は,前記第1の領域の表面形状とは異なる表面形状を有し,前記第1のパワー密度分布形状とは異なる第2のパワー密度分布形状を持つ前記放射光を放射する領域であり,
    前記コントローラーは,
    前記出射器によるレーザー光の出射中に,前記入射点変更部により,前記入射点内の少なくとも1点が,前記第1の領域と前記第2の領域との境界を横切るように移動させる接合制御を行うものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
  2. 請求項1に記載のレーザー溶接装置において,
    前記第2の領域は,前記回折格子が形成されていない領域であることを特徴とするレーザー溶接装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載のレーザー溶接装置において,
    前記第1の領域は,前記第1のパワー密度分布形状におけるパワー密度が最も高い箇所を,前記第2のパワー密度分布形状におけるパワー密度が最も高い箇所である中央領域とは異なる外縁領域内とする放射光を放射する領域であることを特徴とするレーザー溶接装置。
  4. 請求項3に記載のレーザー溶接装置において,
    前記コントローラーは,前記接合制御では,
    前記照射箇所の前記溶接点が前記中央領域内に位置するようにしつつ,
    前記出射器によるレーザー光の出射を開始してから予め定めた初期時間の経過後には,前記初期時間の経過前よりも,前記入射点変更部により,前記入射点の位置を,前記第2の領域側とし,
    前記出射器によるレーザー光の出射中に,前記照射箇所を接合対象部材に対して移動させないものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
  5. 請求項3に記載のレーザー溶接装置において,
    前記照射箇所と接合対象部材との少なくとも一方を他方に対して移動させる移動部を有し,
    前記コントローラーは,前記接合制御では,
    前記移動部により,前記照射箇所を,複数の前記溶接点が連続してなる溶接線が,前記中央領域内を通るように移動させる走査制御を行うものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
  6. 請求項5に記載のレーザー溶接装置において,
    前記コントローラーは,前記接合制御では,
    前記出射器によるレーザー光の出射を開始してから予め定めた初期時間の経過後には,前記初期時間の経過前よりも,前記入射点変更部により,前記入射点の位置を,前記第2の領域側とするものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
  7. 請求項5または請求項6に記載のレーザー溶接装置において,
    前記第2の領域は,
    前記中央領域に,前記放射光によって中央スポットを形成する領域であり,
    前記第1の領域は,
    前記外縁領域に,前記放射光によって前記中央スポットとともに三角形の頂点をなすスポットである第1の外縁スポットおよび第2の外縁スポットを形成する領域であり,
    前記コントローラーは,前記走査制御では,
    前記溶接線上の前記溶接点に,前記第1の外縁スポットと前記第2の外縁スポットとの間,前記中央スポットをこの順で通過させるものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
  8. 請求項5または請求項6に記載のレーザー溶接装置において,
    前記第2の領域は,
    前記中央領域に,前記放射光によって中央スポットを形成する領域であり,
    前記第1の領域は,
    前記外縁領域に,前記放射光によって前記中央スポットを囲う四角形の頂点をなす4つの外縁スポットを形成する領域であり,
    前記コントローラーは,前記走査制御では,
    前記溶接線上の前記溶接点に,前記外縁スポットのうちの隣り合う2つの第1の外縁スポットと第2の外縁スポットとの間,前記中央スポット,前記第1の外縁スポットおよび前記第2の外縁スポット以外の前記外縁スポットである第3の外縁スポットと第4の外縁スポットとの間をこの順で通過させるものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
  9. 請求項5または請求項6に記載のレーザー溶接装置において,
    前記第2の領域は,
    前記中央領域に,前記放射光によって中央スポットを形成する領域であり,
    前記第1の領域は,
    前記外縁領域に,前記放射光によって第1の外縁スポット,および,前記第1の外縁スポットとは異なる位置の第2の外縁スポットを形成する領域であり,
    前記コントローラーは,前記走査制御では,
    前記中央スポットを,前記溶接線に沿って移動させ,
    前記第1の外縁スポットを,前記溶接線と平行に設けられた軌道である第1の外縁軌道に沿って,前記中央スポットの前方を移動させ,
    前記第2の外縁スポットを,前記溶接線と平行に設けられた軌道である第2の外縁軌道に沿って,前記中央スポットの後方を移動させるものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
  10. 請求項5から請求項9までのいずれかに記載のレーザー溶接装置において,
    前記コントローラーは,
    前記接合制御を行う前に,レーザー光を前記溶接線上の一部の仮付け箇所に照射し,前記仮付け箇所に仮付け部を形成する仮付け制御を行うとともに,
    前記仮付け制御では,前記入射点変更部により,前記入射点の位置を,前記第1の領域内とさせるものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
  11. 請求項5から請求項10までのいずれかに記載のレーザー溶接装置において,
    接合対象部材同士を突き合わせてなる前記溶接線上の前記溶接点について隙間を検出して出力する隙間出力部を有し,
    前記コントローラーは,前記接合制御では,
    前記溶接点について前記隙間出力部が出力した隙間が予め定めた隙間閾値以上であるときには,前記隙間閾値未満であるときよりも,前記入射点変更部により,前記入射点の位置を,前記第1の領域側とするレーザー制御を行うものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
  12. 請求項5から請求項11までのいずれかに記載のレーザー溶接装置において,
    前記コントローラーは,前記溶接線が全体として長方形であるときには,
    前記走査制御を,前記溶接線の長辺に位置する前記溶接点を開始位置として開始するものであるとともに,
    その開始後,前記溶接線に沿って一周,前記開始位置まで前記走査制御を行うものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
  13. 請求項1から請求項12までのいずれかに記載のレーザー溶接装置において,
    前記出射器が,
    レーザー光の出射中に,出射するレーザー光の出力値であるレーザー出力値を調整できるものであることを特徴とするレーザー溶接装置。
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