KR102095462B1 - 레이저 용접 장치 - Google Patents

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KR102095462B1
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아키라 츠쿠이
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

본 발명에 관한 레이저 용접 장치는, 회절 광학 소자, 입사점 변경부, 컨트롤러를 가진다. 회절 광학 소자는, 입사광의 파워 밀도 분포 형상과는 상이한 제 1 파워 밀도 분포 형상을 갖는 방사광을 방사하는 회절 격자가 형성된 제 1 영역을 가진다. 회절 광학 소자는 또한, 제 1 영역의 표면 형상과는 상이한 표면 형상을 갖고, 제 1 파워 밀도 분포 형상과는 상이한 제 2 파워 밀도 분포 형상을 갖는 방사광을 방사하는 제 2 영역을 가지고 있다. 그리고, 컨트롤러는, 레이저광의 출사 중에, 입사점 내의 적어도 1점이, 제 1 영역과 제 2 영역과의 경계를 가로지르도록 이동시키는 접합 제어를 행한다.

Description

레이저 용접 장치{LASER WELDING APPARATUS}
본 발명은, 레이저 용접 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 회절 광학 소자(DOE)에 입사 후, 방사된 레이저광에 의해 레이저 용접을 행하는 레이저 용접 장치에 관한 것이다.
복수의 부재를 접합하여 1개의 용접 구조체를 제조하기 위해, 레이저광을 이용한 레이저 용접이 행해지고 있다. 이러한 레이저 용접에 의해 접합이 행해지고 있는 제품으로서, 예를 들면, 전지가 있다. 전지는, 일반적으로, 케이스의 내부에, 정부의 전극판으로 이루어지는 전극체를 수용하여 이루어지는 것이다. 그리고, 이러한 전지의 제조 공정에서는, 전극체를 케이스 본체의 개구부로부터 그 내부에 수용한 후, 케이스 본체의 개구부를 밀봉판으로 막아, 레이저 용접에 의해 접합하는 접합 공정이 행해지는 경우가 있다. 접합 공정에서는, 케이스 본체의 개구부와 밀봉판의 측면이 대면하고 있는 지점의 용접선을 따라, 레이저 용접이 행해진다.
예를 들면, 일본국 공개특허 특개2013-220462에는, 케이스 본체와 밀봉판과의 사이의 용접선을 따라, 파워 밀도가 낮은 저밀도 레이저광과, 저밀도 레이저광보다도 파워 밀도가 높은 고밀도 레이저광을 조사하여, 케이스 본체와 밀봉판을 접합하는 기술이 기재되어 있다. 일본국 공개특허 특개2013-220462에는, 저밀도 레이저광을, 케이스 본체와 밀봉판과의 양방에 넓게 조사하면서, 고밀도 레이저광을, 고밀도 레이저광의 스폿이 저밀도 레이저광의 스폿의 내부에 위치하도록 조사하고 있다. 또한, 이러한 저밀도 레이저광과 고밀도 레이저광은 ,1개의 레이저광을 DOE에 의해 빔 성형함으로써 실현된다고 여겨진다. 그리고, 저밀도 레이저광에 의해 어느 정도, 온도를 상승시킨 후에, 고밀도 레이저광을 조사할 수 있도록 하고 있다. 이에 따라, 고밀도 레이저광의 조사되는 지점의 온도가 갑자기 상승해버리는 것을 방지하고, 용접 지점의 돌비(突沸) 등을 방지할 수 있게 되어 있다. 또한, 고밀도 레이저광이 조사된 지점에는, 그 후, 저밀도 레이저광이 조사된다. 이에 따라 고밀도 레이저광의 조사된 지점의 온도가 갑자기 저하되어 버리는 것을 방지하고, 크랙 등의 발생을 억제할 수 있는 것으로 하고 있다. 따라서, 용접 결함의 발생을 억제할 수 있다고 기재되어 있다.
그러나, 레이저 용접에서는, 접합 대상 지점의 상태나, 목표로 하는 접합부를 단시간으로 형성하기 위해, 보다 플렉시블한 제어를 행할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명은, 보다 플렉시블한 제어로 레이저 용접을 행할 수 있는 레이저 용접 장치를 제공한다.
레이저 용접 장치는, 용접점을 향하여 레이저광을 조사하고, 그 조사 지점에 접합 대상 부재를 접합하는 접합부를 형성하는 레이저 용접 장치로서, 레이저광을 출사하는 출사기와, 출사기로부터 출사된 레이저광을 입사광으로 하고, 입사광의 입사점으로부터 조사 지점으로 방사광을 방사하는 회절 광학 소자와, 입사점의 위치를 변경하는 입사점 변경부와, 출사기 및 입사점 변경부를 제어하는 컨트롤러를 갖고, 회절 광학 소자는, 인접하게 설치된 제 1 영역과 제 2 영역을 갖고, 제 1 영역은, 입사광의 파워 밀도 분포 형상과는 상이한 제 1 파워 밀도 분포 형상을 갖는 방사광을 방사하는 회절 격자가 형성된 영역이며, 제 2 영역은, 제 1 영역의 표면 형상과는 상이한 표면 형상을 갖고, 제 1 파워 밀도 분포 형상과는 상이한 제 2 파워 밀도 분포 형상을 갖는 방사광을 방사하는 영역이며, 컨트롤러는, 출사기에 의한 레이저광의 출사 중에, 입사점 변경부에 의해, 입사점 내의 적어도 1점이, 제 1 영역과 제 2 영역과의 경계를 가로지르도록 이동시키는 접합 제어를 행하는 것인 레이저 용접 장치이다.
레이저 용접 장치는, 레이저광의 출사 중에, 조사 지점에 형성되는 조사 패턴을, 상이한 파워 밀도 분포 형상인 것으로 전환할 수 있다. 또한, 레이저광의 출력 등을 바꾸는 일 없이, 조사 지점의 임의의 위치의 파워 밀도를, 임의의 높이로 하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 보다 플렉시블한 제어로 레이저 용접을 행하면서, 접합부를 단시간으로 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 제 2 영역은, 회절 격자가 형성되어 있지 않은 영역인 것으로 해도 된다. 상이한 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴을 형성할 수 있는 회절 광학 소자를, 회절 격자를 형성하는 영역을 작은 것으로 하고, 저렴한 것으로 할 수 있기 때문이다. 또한, 회절 격자가 형성되어 있지 않은 영역에서는, 출사기로부터 출사된 회절 광학 소자로의 입사광을, 파워 밀도 분포 형상을 바꾸는 일 없이 조사 지점으로 조사할 수 있기 때문에, 그 지점에서의 파워 밀도를 가장 높은 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 제 1 영역은, 제 1 파워 밀도 분포 형상에 있어서의 파워 밀도가 가장 높은 지점을, 제 2 파워 밀도 분포 형상에 있어서의 파워 밀도가 가장 높은 지점인 중앙 영역과는 상이한 외연 영역 내로 하는 방사광을 방사하는 영역인 것으로 해도 된다. 외연 영역의 용융량이 중앙 영역의 용융량보다도 많아지는 조사 패턴과, 중앙 영역의 용융량이 외연 영역의 용융량보다도 많아지는 조사 패턴을 구분하여 사용할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 컨트롤러는, 접합 제어에서는, 조사 지점의 용접점이 중앙 영역 내에 위치하도록 하면서, 출사기에 의한 레이저광의 출사를 개시하고 나서 미리 정한 초기 시간의 경과 후에는, 초기 시간의 경과 전보다도, 입사점 변경부에 의해, 입사점의 위치를, 제 2 영역측으로 하고, 출사기에 의한 레이저광의 출사 중에, 조사 지점을 접합 대상 부재에 대하여 이동시키지 않는 것으로 해도 된다. 스폿 용접에 있어서, 접합 대상 부재의 용접점의 간극을 통하여, 접합 대상 부재의 레이저 조사측과는 반대측에 위치하고 있는 부재에 레이저광이 조사되어 버린다는 레이저 투과에 의한 불량 발생을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 조사 지점과 접합 대상 부재와의 적어도 일방을 타방에 대하여 이동시키는 이동부를 갖고, 컨트롤러는, 접합 제어에서는, 이동부에 의해, 조사 지점을, 복수의 용접점이 연속하여 이루어지는 용접선이, 중앙 영역 내를 통과하도록 이동시키는 주사 제어를 행하는 것으로 해도 된다. 용접선을 따른 레이저 용접에 있어서, 용접선 상의 임의의 조사 지점에, 상이한 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴을 형성할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 컨트롤러는, 접합 제어에서는, 출사기에 의한 레이저광의 출사를 개시하고 나서 미리 정한 초기 시간의 경과 후에는, 초기 시간의 경과 전보다도, 입사점 변경부에 의해, 입사점의 위치를, 제 2 영역측으로 하는 것으로 해도 된다. 접합 제어의 개시시에는 용융부가 형성되어 있지 않기 때문에, 개시 위치의 접합 대상 부재의 용접점의 위치에는 간극이 존재할 가능성이 높다. 그리고, 그 개시 위치의 간극의 레이저 투과에 의해 불량이 발생해버리는 일을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 제 2 영역은, 중앙 영역에, 방사광에 의해 중앙 스폿을 형성하는 영역이며, 제 1 영역은, 외연 영역에, 방사광에 의해 중앙 스폿과 함께 삼각형의 정점(頂点)을 이루는 스폿인 제 1 외연(外緣) 스폿 및 제 2 외연 스폿을 형성하는 영역이며, 컨트롤러는, 주사 제어에서는, 용접선 상의 용접점에, 제 1 외연 스폿과 제 2 외연 스폿과의 사이, 중앙 스폿을 이 순서대로 통과시키는 것으로 해도 된다. 제 1 외연 스폿 및 제 2 외연 스폿에 의해 용융부를 형성하고, 그 용융부에 의해 중앙 스폿의 전방의 간극을 확실하게 막으면서, 주사 제어를 행할 수 있기 때문이다. 이에 따라, 주사 제어에 있어서의 레이저 투과를 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 제 2 영역은, 중앙 영역에, 방사광에 의해 중앙 스폿을 형성하는 영역이며, 제 1 영역은, 외연 영역에, 방사광에 의해 중앙 스폿을 둘러싸는 사각형의 정점을 이루는 4개의 외연 스폿을 형성하는 영역이며, 컨트롤러는, 주사 제어에서는, 용접선 상의 용접점에, 외연 스폿 중 이웃하는 2개의 제 1 외연 스폿과 제 2 외연 스폿과의 사이, 중앙 스폿, 제 1 외연 스폿 및 제 2 외연 스폿 이외의 외연 스폿인 제 3 외연 스폿과 제 4 외연 스폿과의 사이를 이 순서대로 통과시키는 것으로 해도 된다. 제 1 외연 스폿 및 제 2 외연 스폿에 의해 용융부를 형성하고, 그 용융부에 의해 중앙 스폿의 전방의 간극을 확실하게 막으면서, 주사 제어를 행할 수 있기 때문이다. 이에 따라, 주사 제어에 있어서의 레이저 투과를 억제할 수 있기 때문이다. 나아가서는, 제 3 외연 스폿 및 제 4 외연 스폿에 의해, 중앙 스폿의 통과에 의해 형성되어 있는 용융부의 온도가 급격하게 저하되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 용융부의 온도의 급격한 저하에 의해 발생하는 크랙 등을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 제 2 영역은, 중앙 영역에, 방사광에 의해 중앙 스폿을 형성하는 영역이며, 제 1 영역은, 외연 영역에, 방사광에 의해 제 1 외연 스폿, 및, 제 1 외연 스폿과는 상이한 위치의 제 2 외연 스폿을 형성하는 영역이며, 컨트롤러는, 주사 제어에서는, 중앙 스폿을, 용접선을 따라 이동시키고, 제 1 외연 스폿을, 용접선과 평행하게 설치된 궤도인 제 1 외연 궤도를 따라, 중앙 스폿의 전방을 이동시키고, 제 2 외연 스폿을, 용접선과 평행하게 설치된 궤도인 제 2 외연 궤도를 따라, 중앙 스폿의 후방을 이동시키는 것으로 해도 된다. 제 1 외연 스폿에 의해 용융부를 형성하고, 그 용융부에 의해 중앙 스폿의 전방의 간극을 확실하게 막으면서, 주사 제어를 행할 수 있기 때문이다. 이에 따라, 주사 제어에 있어서의 레이저 투과를 억제할 수 있기 때문이다. 나아가서는, 제 2 외연 스폿에 의해, 중앙 스폿의 통과에 의해 형성되어 있는 용융부의 온도가 급격하게 저하되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 용융부의 온도의 급격한 저하에 의해 발생하는 크랙 등을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 컨트롤러는, 접합 제어를 행하기 전에, 레이저광을 용접선 상의 일부의 가붙임 지점에 조사하고, 가붙임 지점에 가붙임부를 형성하는 가붙임 제어를 행함과 함께, 가붙임 제어에서는, 입사점변경부에 의해, 입사점의 위치를, 제 1 영역 내로 하는 것으로 해도 된다. 가붙임부의 형성에 의해 접합 제어 중에 있어서의 접합 대상 부재의 어긋남 등을 억제하고, 접합 제어에 의해 적절한 접합부를 형성할 수 있기 때문이다. 또한, 가붙임부의 형성에 대해서도, 접합부를 형성하는 레이저 용접 장치를 이용하면서, 레이저 투과에 의해 불량이 발생해버리는 것을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 접합 대상 부재끼리를 맞대어 이루어지는 용접선 상의 용접점에 대해서 간극을 검출하여 출력하는 간극 출력부를 갖고, 컨트롤러는, 접합 제어에서는, 용접점에 대해서 간극 출력부가 출력된 간극이 미리 정한 간극 문턱값 이상인 경우에는, 간극 문턱값 미만인 경우보다도, 입사점 변경부에 의해, 입사점의 위치를, 제 1 영역측으로 하는 레이저 제어를 행하는 것으로 해도 된다. 간극이 클수록, 외연 영역에 있어서의 파워 밀도를 높게, 중앙 영역에 있어서의 파워 밀도를 낮게 함으로써, 접합부를 적절하게 형성할 수 있는 경향이 있다. 한편, 간극이 작을수록, 중앙 영역에 있어서의 파워 밀도를 높게, 외연 영역에 있어서의 파워 밀도를 낮게 함으로써, 접합부를 적절하게 형성할 수 있는 경향이 있다. 즉, 간극의 크기에 따른 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴을 이용하여, 접합부를 적절하게 형성할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 컨트롤러는, 용접선이 전체적으로 장방형인 경우에는, 주사 제어를, 용접선의 장변(長邊)에 위치하는 용접점을 개시 위치로 하여 개시하는 것임과 함께, 그 개시 후, 용접선을 따라 일주(一周)하여, 개시 위치까지 주사 제어를 행하는 것으로 해도 된다. 용접선의 단변(短邊)에 위치하는 용접점으로부터 접합부를 형성하는 것보다도, 용접선의 장변에 위치하는 용접점으로부터 접합부를 형성하는 쪽이, 접합 대상 부재의 변형이 작아지는 경향이 있다. 이에 따라, 접합 대상 부재의 변형을 억제하면서, 접합부를 적절하게 형성할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 기재된 레이저 용접 장치에 있어서, 출사기가, 레이저광의 출사 중에, 출사하는 레이저광의 출력값인 레이저 출력값을 조정할 수 있는 것으로 해도 된다. 조사 패턴에 있어서의 파워 밀도의 최고값 및 최저값도 조정하면서, 레이저 용접을 행할 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 보다 플렉시블한 제어로 레이저 용접을 행할 수 있는 레이저 용접 장치가 제공되고 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은, 제 1 형태에 관한 전지의 사시도이다.
도 2는, 제 1 형태에 관한 용접 장치의 개략 구성도이다.
도 3은, 제 1 형태에 관한 용접 장치에 의한 레이저광의 주사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 회절 광학 소자 및 슬라이드부의 평면도이다.
도 5는, 입사점이 회절 광학 소자의 형성 영역 내에 있는 상태에 있어서 형성되는 조사 패턴을 나타내는 도면이다.
도 6은, 입사점이 회절 광학 소자의 형성 영역과 비형성 영역과의 경계에 걸려있는 상태에 있어서 형성되는 조사 패턴을 나타내는 도면이다.
도 7은, 입사점이 회절 광학 소자의 비형성 영역 내에 있는 상태에 있어서 형성되는 조사 패턴을 나타내는 도면이다.
도 8은, 슬라이드부의 슬라이드 위치와, 조사 패턴에 있어서의 파워 밀도의 비율과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는, 슬라이드 위치가, 입사점이 회절 광학 소자의 형성 영역 내가 되는 슬라이드 위치를 취하고 있을 때의 조사 패턴의 파워 밀도의 비율을 나타내는 도면이다.
도 10은, 슬라이드 위치가, 입사점이 회절 광학 소자의 형성 영역과 비형성 영역과의 경계에 걸리는 슬라이드 위치를 취하고 있을 때의 조사 패턴의 파워 밀도의 비율을 나타내는 도면이다.
도 11은, 제 1 형태에 관한 접합 제어에 있어서의 레이저광의 주사 제어에 대해서 설명하기 위한 전지의 평면도이다.
도 12는, 접합 제어의 개시 위치 부근에 있어서의 전지의 부분 평면도이다.
도 13은, 접합 제어가 행해지기 전의 직선 구간에 있어서의 단면도이다.
도 14는, 접합 제어가 행해지기 전의 굴곡 구간에 있어서의 단면도이다.
도 15는, 실시예 및 비교예에 있어서 형성된 접합부의 깊이를 나타내는 도면이다.
도 16은, 실시 형태와는 상이한, 1개의 스폿만으로 가붙임부를 형성하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은, 제 3 형태의 간극 검출 공정에 있어서의 레이저 변위계에 의한 간극의 측정 상태를 나타내는 도면이다.
도 18은, 레이저 변위계에 의한 간극의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 19는, 중앙 스폿의 파워 밀도의 비율과 접합부의 깊이와의 관계를, 간극의 크기마다 나타내는 도면이다.
도 20은, 간극의 크기와, 적절한 접합부를 형성할 수 있는 중앙 스폿의 파워 밀도의 비율과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 21은, 간극 슬라이드 위치 테이블을 나타내는 도면이다.
도 22는, 제 4 형태에 관한 용접 장치의 개략 구성도이다.
도 23은, 제 4 형태에 관한 용접 장치의 평면도이다.
도 24는, 제 4 형태에 관한 접합 제어에 있어서의 레이저광의 주사 제어에 대해서 설명하기 위한 전지의 평면도이다.
도 25는, 변형예에 관한 조사 패턴을 나타내는 도면이다.
도 26은, 도 25와는 상이한 변형예에 관한 조사 패턴을 나타내는 도면이다.
도 27은, 도 26의 변형예에 관한 조사 패턴에 의해 레이저 용접을 행하는 예에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 28은, 도 25, 도 26과는 상이한 변형예에 관한 조사 패턴을 나타내는 도면이다.
도 29는, 도 28의 변형예에 관한 조사 패턴에 의해 레이저 용접을 행하는 예에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 30은, 회절 광학 소자의 변형예에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명을 구체화한 최선의 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
[제 1 형태] 도 1에, 본 형태에 관한 레이저 용접의 접합 대상인 전지(1)의 외관에 있어서의 사시도를 나타낸다. 전지(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 외형이 편평 형상인 것이다. 전지(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 정극 단자(40) 및 부극 단자(50)를 가지고 있다. 그리고, 전지(1)는, 정극 단자(40) 및 부극 단자(50)를 개재하여 충방전을 행할 수 있는 이차 전지이다. 전지(1)로서는, 리튬 이온 이차 전지나, 니켈 수소 전지 등이 예시된다.
또한, 전지(1)는, 케이스 본체(10)를 가지고 있다. 케이스 본체(10)의 내부에는, 충방전을 행하기 위해, 정부(正負)의 전극판으로 이루어지는 전극체나 전해액 등이 수용되어 있다. 케이스 본체(10)의 상부에는, 내부에 전극체 등을 수용하기 위한 개구부(11)가 형성되어 있다. 케이스 본체(10)의 개구부(11)는, 도 1에 있어서는, 밀봉판(20)에 의해 막혀 있다. 본 형태에 있어서, 케이스 본체(10) 및 밀봉판(20)의 재질은 모두, 알루미늄이다.
정극 단자(40) 및 부극 단자(50)는, 밀봉판(20)에 설치되어 있다. 또한, 밀봉판(20)에는, 전해액을 내부에 주입하기 위한 주액구를 밀봉하고 있는 주액구 밀봉 부재(60)가 설치되어 있다. 주액구 밀봉 부재(60)는, 주액구로부터 전해액을 케이스 본체(10)의 내부에 주입한 후에 장착된 것이다.
또한, 본 형태의 전지(1)에 있어서, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과는, 레이저 용접에 의해 접합되어 있다. 구체적으로는, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과는, 케이스 본체(10)의 개구부(11) 내에 밀봉판(20)을 끼워 넣고, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과의 사이의 용접선을 따라 레이저광을 조사하는 레이저 용접을 행함으로써 접합되어 있다.
또한, 레이저 용접에 의해, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과의 용접선 상에는 일주한, 접합부(30)가 형성되어 있다. 즉, 도 1에 나타내는 전지(1)의 외관도에 있어서는, 설명을 위해, 케이스 본체(10)의 개구부(11)(내벽면(13))와 밀봉판(20)의 측면(21)을 부호를 붙여서 나타내고 있다. 그러나, 실제로는, 케이스 본체(10)의 개구부(11)(내벽면(13))와 밀봉판(20)의 측면(21)과는, 이들 부근이 용융하고 혼합되어 형성된 접합부(30)로 되어 있기 때문에, 전지(1)의 외측에는 존재하고 있지 않다.
다음으로, 도 2에 의해, 본 형태의 레이저 용접을 행하기 위한 용접 장치(100)에 대해서 설명한다. 도 2는, 레이저광(L)을 전지(1)에 조사하는 용접 장치(100)의 개략 구성도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 용접 장치(100)는, 레이저 발진기(110), 콜리메이트 렌즈(120), 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Element)(130), 갈바노 스캐너(150), Fθ 렌즈(160), 보호 렌즈(170)를 가지고 있다.
레이저 발진기(110)는, 레이저광을 발생시키고, 발생한 레이저광을 출사할 수 있는 출사기이다. 레이저 발진기(110)로부터 출사된 레이저광의 광로에는, 콜리메이트 렌즈(120), 회절 광학 소자(130), 갈바노 스캐너(150), Fθ 렌즈(160), 보호 렌즈(170)가, 이 순서대로 설치되어 있다. 그리고, 용접 장치(100)는, 보호 렌즈(170)의 하면으로부터 레이저광을 전지(1)를 향하여 투사할 수 있는 것이다.
콜리메이트 렌즈(120)는, 레이저 발진기(110)로부터 출사되고, 광파이버(111)를 통하여 입사한 레이저광을 평행 상태로 조정할 수 있는 것이다. 회절 광학 소자(130)는, 레이저광의 조사 패턴을 조정할 수 있는 것이다. 구체적으로는, 회절 광학 소자(130)는, 입사한 레이저광을, 그 입사했을 때와는 상이한 파워 밀도 분포 형상을 갖는 레이저광으로서 방사할 수 있는 것이다. 도 2에는, 회절 광학 소자(130)에 입사되기 전의 레이저광을, 입사광(Li)으로 하여 나타내고 있다. 그리고, 전지(1)에 조사되는 레이저광(L)은, 입사광(Li)이 회절 광학 소자(130)의 입사점으로부터 방사된 방사광이다.
또한, 회절 광학 소자(130)는, 슬라이드부(140)에 장착되어 있다. 슬라이드부(140)는, 회절 광학 소자(130)를, 입사광(Li)에 대하여 이동시키는 슬라이드 이동을 행할 수 있는 것이다. 회절 광학 소자(130) 및 슬라이드부(140)에 대해서는, 뒤에 상세하게 설명한다.
갈바노 스캐너(150)는, 한 쌍의 반사경(갈바노 미러)(151, 152)를 가지고 있다. 반사경(151, 152)은 각각, 모터에 의해 회전됨으로써 각도가 조정되는 것이다. 또한, Fθ 렌즈(160)는, 레이저광의 주사 속도가 일정해지도록 보정하기 위한 것이다.
그리고, 갈바노 스캐너(150)는, 반사경(151, 152)의 회전에 의해, 레이저광(L)을 정한 위치에 정확하게 조사할 수 있는 것이다. 즉, 갈바노 스캐너(150)는, 반사경(151, 152)의 회전에 의해, 임의의 용접점을 향하여 레이저광(L)을 조사할 수 있다. 또는, 복수의 용접점이 연속 형성된 용접선의 레이저광(L)에 의한 주사를, 고속으로 행할 수 있는 주사부이다. 그리고, 본 형태의 용접 장치(100)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 반사경(151, 152)의 회전에 의해, 전지(1)의 접합부(30)의 형성 지점(용접선)을 따라 일주하여, 레이저광(L)을 조사할 수 있다.
또한, 용접 장치(100)는, 각 부를 제어하기 위해, 제어부(180)를 가지고 있다. 제어부(180)는, 레이저 발진기(110)에 의한 레이저광의 출사를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(180)는, 슬라이드부(140)에 의한 슬라이드 이동을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(180)는, 갈바노 스캐너(150)에 의한 레이저광(L)의 주사를 제어할 수 있다.
도 4에, 용접 장치(100)의 회절 광학 소자(130) 및 슬라이드부(140)의 평면도를 나타내고 있다. 도 4에 있어서, 입사광(Li)은, 안길이 방향의 직전보다, 회절 광학 소자(130)에 입사되어 있다. 또한, 도 4에는, 입사광(Li)이 입사한 입사점(LP)을 나타내고 있다. 본 형태에 있어서, 입사점(LP)은, 0차원의 점이 아닌, 어느 정도의 면적을 갖는 것이다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 회절 광학 소자(130)는, 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)을 가지고 있다. 형성 영역(131)은, 회절 광학 소자(130)의 중앙에 설치된, 외형이 정방형인 영역이다. 비형성 영역(132)은, 정방형의 형성 영역(131)을 둘러싸는, 형성 영역(131)의 주위의 영역이다. 이 때문에, 회절 광학 소자(130)에 있어서, 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과는, 도 4에 나타내는 바와 같이 인접하고 있다. 또한, 형성 영역(131)의 외형의 4변을 따라 형성되어 있는 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과의 경계 중 1변을, 도 4에 경계(133)로 하여 나타내고 있다. 또한, 회절 광학 소자(130)는, 형성 영역(131) 및 비형성 영역(132)에 있어서 함께, 레이저광을 통과시킬 수 있는 재질에 의해 구성되어 있다. 이러한 회절 광학 소자(130)의 재질로서, 예를 들면, 석영 유리를 이용할 수 있다.
회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)은, 회절 격자가 형성되어 있는 영역이다. 이 때문에, 형성 영역(131)은, 입사광(Li)이 입사하고 있을 때, 그 입사광(Li)을 입사점(LP)으로부터 방사시켜, 조사 지점에 레이저광의 회절에 의한 간섭 무늬에 의해 조사 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 본 형태의 회절 광학 소자(130)에 있어서, 비형성 영역(132)은, 회절 격자가 형성되어 있지 않은 영역이다. 이 때문에, 비형성 영역(132)은, 입사광(Li)이 입사하고 있을 때, 그 입사광(Li)을 입사점(LP)에 투과시켜, 조사 지점에 조사 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 본 형태에 있어서는, 입사점(LP)이 비형성 영역(132) 내에 존재하는 경우에도, 그 입사점(LP)을 투과한 레이저광은, 입사점(LP)으로부터 방사된 방사광이다.
슬라이드부(140)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 가동부(141)와 고정부(142)를 가지고 있다. 가동부(141)는, 고정되어 있는 고정부(142)에 대하여 슬라이드 이동을 행할 수 있다. 본 형태의 슬라이드부(140)는, 가동부(141)가, 회절 광학 소자(130)의 면 내에 있어서 이동할 수 있는 것이다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 가동부(141)에는, 회절 광학 소자(130)가 고정되어 있다. 따라서, 슬라이드부(140)는, 회절 광학 소자(130)를, 그 면 내에서 슬라이드 이동시킬 수 있다. 그리고, 본 형태의 슬라이드부(140)는, 슬라이드 이동에 의해, 도 4에 실선으로 나타내는 슬라이드 위치(A)로부터 2점 쇄선으로 나타내는 슬라이드 위치(D)까지의 범위 내에서 슬라이드 이동을 행할 수 있다. 이에 따라, 본 형태의 슬라이드부(140)는, 회절 광학 소자(130) 상의 입사점(LP)의 위치를, 이동시킬 수 있는 것이다.
도 4에 실선으로 나타내는 슬라이드 위치(A)는, 입사광(Li)의 입사점(LP)이, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131) 내의 중앙에 위치하고 있는 상태이다. 즉, 슬라이드 위치(A)에서는, 입사광(Li)이, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)에만 입사하고 있다. 또한, 예를 들면, 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(D)까지의 슬라이드 이동을 행하는 사이에 있어서, 입사점(LP) 내의 적어도 한점이 형성 영역(131)으로부터 비어져 나올 때까지는, 입사광(Li)은, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)에만 입사하고 있다.
한편, 2점 쇄선으로 나타내는 슬라이드 위치(D)에 있어서는, 입사광(Li)의 입사점(LP)이, 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132) 내에 위치하고 있는 상태이다. 즉, 슬라이드 위치(D)에서는, 입사광(Li)이, 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132)에만 입사하고 있다. 또한, 예를 들면, 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(D)까지 슬라이드 이동을 행하는 사이에 있어서, 입사점(LP)의 전체가 형성 영역(131)으로부터 비어져 나온 후에는, 입사광(Li)은, 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132)에만 입사하고 있다.
또한, 슬라이드부(140)는, 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(D)까지의 사이에 있어서, 입사광(Li)이, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과 함께 입사한 상태를 취할 수도 있다. 예를 들면, 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(D)까지의 슬라이드 이동에 있어서, 입사점(LP) 내의 적어도 1점이 형성 영역(131)으로부터 빠져 나오고 나서 입사점(LP)이 비형성 영역(132) 내에 수렴될 때까지의 동안, 입사광(Li)은, 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)에 입사되고 있다. 즉, 입사점(LP)이 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과의 경계(133)에 걸려있는 상태에서는, 입사광(Li)은, 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과의 쌍방에 입사하고 있다.
도 5, 도 6, 도 7에는, 입사광(Li)이 회절 광학 소자(130)에 입사함으로써 형성되는 조사 패턴(P)을 나타내고 있다. 도 5, 도 6, 도 7에 나타내는 조사 패턴(P)은 모두, 입사점(LP)으로부터 방사된 레이저광(L)에 의해, 레이저광(L)의 조사 지점인 케이스 본체(10) 및 밀봉판(20)의 상면에 형성되는 것이다.
구체적으로, 도 5에는, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 있는 상태일 때에 형성되는 레이저광(L)의 조사 패턴(P)을 나타내고 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 있는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴(P)은, 사선 해칭에 의해 나타내는 외연 스폿군(SG)을 가지고 있다. 외연 스폿군(SG)은, 8개의 외연 스폿(S11, S12, S21, S22, S31, S32, S41, S42)에 의해 구성되어 있다. 외연 스폿군(SG)은 모두, 조사 패턴(P)에 있어서의 중앙 영역(A1)의 주위의 외연 영역(A2) 내에 위치하고 있다. 또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 있는 상태일 때의 조사 패턴(P)은, 중앙 영역(A1) 내에는, 스폿이 형성되어 있지 않다. 즉, 본 형태의 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)은, 입사광(Li)이 입사했을 때에, 파워 밀도가 가장 높은 지점이 외연 영역(A2) 내에 위치하도록 방사광을 방사하는 영역이다.
도 6에는, 입사점(LP)이 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과의 경계(133)에 걸려있는 상태일 때에 형성되는 레이저광(L)의 조사 패턴(P)을 나타내고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 입사점(LP)이 경계(133)에 걸려있는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴(P)은, 사선 해칭에 의해 나타내는 외연 스폿군(SG)과, 도트 해칭에 의해 나타내는 중앙 스폿(S0)으로 구성되어 있다. 중앙 스폿(S0)은, 조사 패턴(P)에 있어서의 중앙 영역(A1) 내에 위치하고 있다.
도 7에는, 입사점(LP)이 비형성 영역(132) 내에 있는 상태일 때에 형성되는 레이저광(L)의 조사 패턴(P)을 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 입사점(LP)이 비형성 영역(132) 내에 있는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴(P)은, 도트 해칭에 의해 나타내는 중앙 스폿(S0)에 의해 구성되어 있다. 또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 입사점(LP)이 비형성 영역(132) 내에 있는 상태일 때의 조사 패턴(P)은, 외연 영역(A2) 내에는, 스폿이 형성되어 있지 않다. 그리고, 본 형태에 있어서, 중앙 영역(A1)은, 중앙 스폿(S0)이 형성되어 있는 지점으로 하고 있다. 이 때문에, 본 형태에 있어서, 본 형태의 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132)은, 입사광(Li)이 입사했을 때에, 중앙 스폿(S0)이 파워 밀도가 가장 높은 지점이 되도록 방사광을 방사하는 영역이다.
그리고, 사선 해칭에 의해 나타내는 외연 스폿군(SG)은, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)에 입사한 입사광(Li)에 의해 형성된 것이다. 즉, 외연 스폿군(SG)은, 입사광(Li)이 형성 영역(131)에 있어서 방사된 레이저광(L)에 의해 형성된 것이다. 즉, 본 형태의 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)에는, 입사광(Li)을 회절시킨 간섭 무늬에 의해, 외연 영역(A2)에 외연 스폿군(SG)이 형성되는 바와 같은 회절 격자가 형성되어 있다.
또한, 형성 영역(131)은, 입사점(LP)의 위치에 관계없이, 형성 영역(131)으로 입사한 입사광(Li)의 1차 이상의 회절광에 의해 외연 스폿군(SG)의 각 스폿이 형성되도록 회절 격자가 형성되어 있다. 즉, 입사점(LP)이 형성 영역(131)의 중앙에 위치하고 있을 때에도, 입사점(LP)이 형성 영역(131)의 단부 부근에 위치하고 있을 때에도, 그 형성 영역(131) 내의 입사점(LP)으로부터 방사된 레이저광(L)에 의해 외연 스폿군(SG)의 각 스폿이 형성된다.
한편, 도트 해칭에 의해 나타내는 중앙 스폿(S0)은, 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132)에 입사한 입사광(Li)이, 입사점(LP)에 있어서 비형성 영역(132)을 투과한 레이저광(L)(0차 광)에 의해 형성된 것이다.
또한, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 조사 패턴(P)에 있어서의 외연 스폿군(SG)은, 중앙 영역(A1)에 위치하는 중앙 스폿(S0)을 중심으로 하여 방사 형상으로 배치되어 있다. 구체적으로, 외연 스폿군(SG)의 외연 스폿(S11, S12)은, 중앙 스폿(S0)의 오른쪽 위에 배치되어 있다. 외연 스폿(S21, S22)은, 중앙 스폿(S0)의 오른쪽 아래에 배치되어 있다. 외연 스폿(S31, S32)은, 중앙 스폿(S0)의 왼쪽 아래에 배치되어 있다. 외연 스폿(S41, S42)은, 중앙 스폿(S0)의 왼쪽 위에 배치되어 있다.
또한, 오른쪽 위의 외연 스폿(S11, S12)과, 왼쪽 위의 외연 스폿(S41, S42)과는, 각각 일방끼리가 중앙 스폿(S0)과 함께, 이들을 정점으로 하는 삼각형이 형성되는 위치 관계로 배치되어 있다. 또한, 오른쪽 위의 외연 스폿(S11, S12)과, 오른쪽 아래의 외연 스폿(S21, S22)과는, 각각의 일방끼리가 중앙 스폿(S0)과 함께, 이들을 정점으로 하는 삼각형이 형성되는 위치 관계로 배치되어 있다. 또한, 오른쪽 아래의 외연 스폿(S21, S22)과, 왼쪽 아래의 외연 스폿(S31, S32)과는, 각각의 일방끼리가 중앙 스폿(S0)과 함께, 이들을 정점으로 하는 삼각형이 형성되는 위치 관계로 배치되어 있다. 또한, 왼쪽 아래의 외연 스폿(S31, S32)과, 왼쪽 위의 외연 스폿(S41, S42)과는, 각각의 일방끼리가 중앙 스폿(S0)과 함께, 이들을 정점으로 하는 삼각형이 형성되는 위치 관계로 배치되어 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 외연 스폿(S11)과, 외연 스폿(S41)과는, 중앙 스폿(S0)과 함께 삼각형의 정점을 이루는 배치로 설치되어 있다.
게다가, 오른쪽 위의 외연 스폿(S11, S12)과, 오른쪽 아래의 외연 스폿(S21, S22)과, 왼쪽 아래의 외연 스폿(S31, S32)과, 왼쪽 위의 외연 스폿(S41, S42)과는, 각각의 일방씩을 정점으로 한 사각형이 형성되는 위치 관계로 배치되어 있다. 그리고 또한, 외연 스폿군(SG)은, 그 사각형에 의해, 중앙 스폿(S0)을 둘러싸는 배치로 되어 있다.
또한, 외연 스폿군(SG)의 좌측의 외연 스폿(S31, S32, S41, S42)과, 우측의 외연 스폿(S11, S12, S21, S22)과의 사이에는, 간극이 설치되어 있다. 또한, 외연 스폿군(SG)의 상측의 외연 스폿(S11, S12, S41, S42)과, 하측의 외연 스폿(S21, S22, S31, S32)과의 사이에도, 간극이 설치되어 있다. 이들 외연 스폿군(SG)에 있어서의 좌측과 우측과의 간극, 및, 상측과 하측과의 간극은 모두, 후술하는 용접선에 있어서의 간극 이상의 간격으로 여겨지고 있다.
또한, 조사 패턴(P)에 있어서의 중앙 스폿(S0) 및 외연 스폿군(SG)의 각 스폿은 모두, 0차원의 점은 아니며, 어느 정도의 면적을 갖는 것이다. 또한, 본 형태에서는, 외연 스폿군(SG)의 각 스폿은 모두, 중앙 스폿(S0)과 동일한 면적인 것이다. 즉, 외연 스폿군(SG)의 각 스폿의 면적의 합계는, 중앙 스폿(S0)의 면적의 8배이다.
그리고, 본 형태의 슬라이드부(140)는, 슬라이드 이동에 의해, 조사 패턴(P)을, 도 5, 도 6, 도 7의 각각에 나타내도록 전환할 수 있다. 즉, 슬라이드부(140)는, 회절 광학 소자(130) 상의 입사광(Li)의 입사점(LP)을 상이한 위치로 하고, 조사 패턴(P)에 있어서의 외연 스폿군(SG) 및 중앙 스폿(S0)을 각각, 형성된 상태 또는 형성되어 있지 않은 상태로 할 수 있다. 이에 따라, 조사 패턴(P)을 상이한 것으로 할 수 있다.
또한, 도 8은, 슬라이드부(140)의 슬라이드 위치와, 파워 밀도와의 관계를 나타낸 그래프 도면이다. 도 8의 가로축에는, 슬라이드부(140)의 슬라이드 위치를 나타내고 있다. 또한, 도 8의 세로축에는, 파워 밀도의 비율을 나타내고 있다.
또한, 도 8에는, 외연 스폿군(SG)의 파워 밀도의 비율의 그래프를 실선으로, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율의 그래프를 파선으로 나타내고 있다. 또한, 실선으로 나타내는 외연 스폿군(SG)의 파워 밀도의 비율의 그래프에 대해서는, 외연 스폿군(SG)을 구성하는 8개의 스폿 중 1개의 스폿에 대한 파워 밀도의 비율을 나타내고 있다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 가로축에 있어서의 좌단을, 슬라이드부(140)가, 슬라이드 위치(A)에 위치하고 있을 때로 하고 있다. 한편, 가로축에 있어서의 우단을, 슬라이드부(140)가, 슬라이드 위치(D)에 위치하고 있을 때로 하고 있다. 또한, 가로축에 나타내는 슬라이드 위치(B)는, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하고 있는 상태와, 입사점(LP)이 경계(133)에 걸려있는 상태와의 경계에 슬라이드부(140)가 위치하고 있을 때이다.
즉, 슬라이드 위치(B)로부터 좌측의 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하고 있는 상태의 범위 내에 있어서는, 도 5에 나타내는 조사 패턴(P)이 형성된다. 또한, 슬라이드 위치(B)로부터 우측의 입사점(LP)이 경계(133)에 걸려있는 상태의 범위 내에 있어서는, 도 6에 나타내는 조사 패턴(P)이 형성된다. 즉, 도 8의 입사점(LP)이 경계(133)에 걸려있는 상태의 범위 내에 있어서의 슬라이드 위치(C)에서는, 도 6에 나타내는 조사 패턴(P)이 형성된다. 또한, 입사점(LP)이 비형성 영역(132) 내에 위치하고 있는 상태인 슬라이드 위치(D)에 있어서는, 도 7에 나타내는 조사 패턴(P)이 형성된다.
도 8의 그래프에 나타내는 바와 같이, 외연 스폿군(SG)의 파워 밀도는, 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(B)까지의 범위 내에 있어서, 최대이다. 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(B)까지의 범위 내에서는, 어느 슬라이드 위치에 슬라이드부(140)가 위치하고 있어도, 입사광(Li)이, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)에만 입사하고 있기 때문이다. 또한, 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(B)까지의 범위 내에 있어서, 외연 스폿군(SG)의 1개의 스폿의 파워 밀도의 비율은, 외연 스폿군(SG)이 8개의 스폿으로 구성되어 있기 때문에, 약12.5％이다.
또한, 외연 스폿군(SG)의 파워 밀도는, 슬라이드 위치(B)로부터 슬라이드 위치(D)에 걸쳐서 저하되고, 슬라이드 위치(D)에서는 0으로 되어 있다. 슬라이드 위치(D)에 접근할수록, 입사점(LP)과 형성 영역(131)이 겹쳐지는 영역의 면적이 작아지기 때문이다. 이에 따라, 형성 영역(131) 내에 입사하는 입사광(Li)의 비율이 작아지기 때문이다. 또한, 슬라이드 위치(D)에서는, 입사점(LP)의 전부가 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131) 외에 위치하고 있으며, 입사광(Li)이 형성 영역(131) 내에 입사하고 있지 않기 때문이다.
한편, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도는, 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(B)까지의 범위 내에 있어서, 0이다. 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(B)까지의 범위 내에서는, 입사점(LP)의 전부가 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132) 외에 위치하고 있으며, 입사광(Li)이 비형성 영역(132) 내에 입사하고 있지 않기 때문이다. 그리고, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도는, 슬라이드 위치(B)로부터 슬라이드 위치(D)에 걸쳐서 상승하고, 슬라이드 위치(D)에서 최대인 100％로 되어 있다. 슬라이드 위치(D)에 접근할수록, 입사점(LP)과 비형성 영역(132)이 겹쳐지는 영역의 면적이 커지기 때문이다. 이에 따라, 비형성 영역(132)에 입사하는 입사광(Li)의 비율이 높아지기 때문이다. 또한, 슬라이드 위치(D)에서는, 입사점(LP)의 전부가 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132) 내에 위치하고 있으며, 입사광(Li)이 비형성 영역(132)에만 입사하고 있기 때문이다.
그리고, 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 형태의 용접 장치(100)는, 슬라이드부(140)의 슬라이드 이동에 의해, 조사 패턴(P)에 있어서의 외연 스폿군(SG)의 파워 밀도와 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도와의 비율을 제어할 수 있다. 이에 따라, 용접 장치(100)는, 조사 패턴(P)에 있어서의 파워 밀도 분포 형상을 상이한 것으로 할 수 있다.
구체적으로, 예를 들면, 도 9에는, 슬라이드부(140)가 슬라이드 위치(A)에 위치하고 있을 때의 조사 패턴(P)의 각 스폿에 있어서의 파워 밀도의 비율을 나타내고 있다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 외연 스폿군(SG)의 각 스폿에 있어서의 파워 밀도의 비율은 각각, 전술한 바와 같이, 외연 스폿군(SG)이 8개의 스폿으로부터 구성되어 있기 때문에, 약12.5％이다. 또한, 도 9로부터, 슬라이드 위치(A)에 관한 조사 패턴(P)에는, 중앙 스폿(S0)이 나타나 있지 않은 것을 알 수 있다. 즉, 중앙 스폿(S0)의 위치에 있어서의 파워 밀도가 0％인 것을 알 수 있다.
한편, 도 10에는, 슬라이드부(140)가 슬라이드 위치(C)에 위치하고 있을 때의 조사 패턴(P)의 각 스폿에 있어서의 파워 밀도의 비율을 나타내고 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 슬라이드 위치(C)에서는, 도 9에 나타내는 슬라이드 위치(A)와는 상이하며, 중앙 스폿(S0)이 나타나 있다. 또한, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율은, 가장 파워 밀도가 높은 것으로 되어 있다. 또한, 슬라이드 위치(C)에서는, 슬라이드 위치(A)일 때보다도, 외연 스폿군(SG)에 있어서의 각 스폿의 파워 밀도의 비율이 저하되고 있다. 이것은, 슬라이드 위치(C)에서는, 슬라이드 위치(A)의 경우보다도, 입사점(LP)과 형성 영역(131)이 겹쳐지는 영역의 면적이 작게 되어 있기 때문에, 형성 영역(131)에 입사하는 입사광(Li)의 비율이 낮게 되어 있기 때문이다.
그리고, 도 9와 도 10에서는, 파워 밀도 분포 형상이 상이한 것을 알 수 있다. 구체적으로, 도 9에 나타내는 슬라이드 위치(A)에 관한 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상은, 중앙 스폿(S0)에 있어서의 파워 밀도가 0％이며, 외연 스폿군(SG)의 각 스폿에 있어서의 파워 밀도가 약12.5％인 것이다. 이에 대하여, 슬라이드 위치(C)에 관한 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상은, 중앙 스폿(S0)에 있어서의 파워 밀도가 약14％이며, 외연 스폿군(SG)의 각 스폿에 있어서의 파워 밀도가 약10.75％인 것이다.
따라서, 슬라이드부(140)가 슬라이드 이동에 의해 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(C)로 이동했을 때, 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상은 상이한 것이 된다. 또한 반대로, 슬라이드부(140)가 슬라이드 이동에 의해 슬라이드 위치(C)로부터 슬라이드 위치(A)로 이동했을 때에도, 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상은 상이한 것이 된다. 즉, 본 형태의 용접 장치(100)는, 레이저광(L)의 조사 중에, 슬라이드부(140)의 슬라이드 이동에 의해, 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상을 상이한 것으로 할 수 있다.
또한, 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상이 상이한 것이 되는 경우에는, 슬라이드부(140)의 슬라이드 이동에 의해, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태와, 입사점(LP)이 경계(133)에 걸려있는 상태와의 일방으로부터 타방으로 변경되었을 때로 한정되지 않는다. 즉, 슬라이드부(140)에 의한 슬라이드 이동을, 입사점(LP)이 경계(133)에 걸려있는 상태의 범위 내에서 행한 경우에도, 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상은 상이한 것이 된다. 즉, 입사점(LP)의 위치를, 입사점(LP)이 경계(133)에 걸려있는 상태의 범위 내에서 변경시킨 경우에는, 조사 패턴(P)의 각 스폿의 배치는 변하지 않지만, 파워 밀도 분포 형상에 대해서는 상이한 것으로 할 수 있다. 즉, 본 형태의 용접 장치(100)는, 슬라이드부(140)에 의해, 입사점(LP) 내의 적어도 1점이 회절 광학 소자(130)의 경계(133)를 가로지르도록 이동시킴으로써, 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상을 상이한 것으로 할 수 있다. 이에 따라, 본 형태의 용접 장치(100)는, 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상을, 플렉시블하게 제어할 수 있는 것이다.
그리고, 본 형태에서는, 상기의 용접 장치(100)를 이용하여, 접합 공정을 행함으로써 전지(1)에 접합부(30)(도 1)를 형성한다. 또한, 용접 장치(100)의 제어부(180)는, 접합 공정에서는, 레이저 발진기(110)에 레이저광을 출사시키는 접합 제어를 행한다. 또한, 본 형태의 제어부(180)는, 접합 제어 중에, 슬라이드부(140)에 슬라이드 이동을 행하게 한다. 또한, 본 형태의 제어부(180)는, 접합 제어에서는, 갈바노 스캐너(150)에, 레이저광을, 용접선을 따라 주사시키는 주사 제어도 행한다.
도 11은, 접합 공정 전에 있어서의 전지(1)의 평면도이다. 도 11에 나타내는 전지(1)에서는, 접합부(30)(도 1)는, 아직, 형성되어 있지 않다. 도 11은, 케이스 본체(10)의 개구부(11)에 밀봉판(20)이 삽입된 상태이다. 이 때문에, 케이스 본체(10)의 개구부(11)의 내벽면(13)과 밀봉판(20)의 측면(21)이 대면하고 있는 상태이다. 그리고, 본 형태의 접합 공정에서는, 케이스 본체(10)의 내벽면(13)과 밀봉판(20)의 측면(21)이 대면하여 이루어지는 대면 지점(70)의 용접선(80)을 따라 레이저 용접을 행한다.
또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 접합 공정 전의 대면 지점(70)에는, 케이스 본체(10)의 개구부(11)의 내벽면(13)과 밀봉판(20)의 측면(21)과의 사이에 간극(G)이 존재하고 있다. 이 간극(G)은, 케이스 본체(10)의 개구부(11)에 밀봉판(20)을 원활하게 삽입하기 위한 것이다.
또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 편평 형상의 전지(1)는, 좌우 방향인 X축 방향을 장변 방향으로 하고, 상하 방향인 Y축 방향을 단변 방향으로 하는 것이다. 이 때문에, 용접선(80)은, X축 방향을 장변 방향으로 하고, Y축 방향을 단변 방향으로 하는, 전체적으로 장방형을 하고 있는 것이다. 또한, 용접선(80)에는, 함께 X축 방향으로 평행하게 연장되는 직선 구간인 장변 구간(X1, X2)이 있다. 또한, 용접선(80)에는, 함께 Y축 방향으로 평행하게 연장되는 직선 구간인 단변 구간(Y1, Y2)이 있다. 게다가, 용접선(80)에는, 상기의 직선 구간의 사이를 연결하는 굴곡 구간(R1, R2, R3, R4)이 있다.
그리고, 본 형태의 접합 공정에서는, 용접 장치(100)를 이용하여, 단변 구간(Y1) 상에 나타내는 개시 위치(T)로부터 시계 방향으로 일주하여, 용접선(80)을 레이저광에 의해 주사하는 레이저 용접에 의해 행한다. 그 때문에, 제어부(180)는, 레이저 발진기(110)에 레이저광을 출사시키는 접합 제어를 행하고, 그 접합 제어에 있어서, 갈바노 스캐너(150)에 용접선(80)을 따라 레이저광을 주사시키는 주사 제어를 행한다. 또한, 개시 위치(T)는, 용접선(80) 상에 복수 이어지는 용접점 중 하나이다.
제어부(180)는, 주사 제어에서는, 갈바노 스캐너(150)에 단변 구간(Y1)을 따라 개시 위치(T)로부터 Y축의 정(正)방향의 방향인 화살표(YW1)의 방향으로 레이저광을 주사시키는 포지티브 단변 주사 제어를 행한다. 또한, 주사 제어에서는, 갈바노 스캐너(150)에 장변 구간(X1)을 따라 X축의 정방향의 방향인 화살표(XW1)의 방향으로 레이저광을 주사시키는 포지티브 장변 주사 제어를 행한다. 또한, 주사 제어에서는, 갈바노 스캐너(150)에 단변 구간(Y2)을 따라 Y축의 부(負)방향의 방향인 화살표(YW2)의 방향으로 레이저광을 주사시키는 네거티브 단변 주사 제어를 행한다. 게다가, 주사 제어에서는, 갈바노 스캐너(150)에 장변 구간(X2)을 따라 X축의 부방향의 방향인 화살표(XW2)의 방향으로 레이저광을 주사시키는 네거티브 장변 주사 제어를 행한다.
또한, 상기의 최초의 포지티브 단변 주사 제어에 있어서는, 단변 구간(Y1) 중 개시 위치(T)보다도 장변 구간(X2)측에 레이저광이 조사되어 있지 않다. 이 때문에, 주사 제어에서는, 네거티브 장변 주사 제어의 후에, 단변 구간(Y1) 중 개시 위치(T)보다도 장변 구간(X2)측에 레이저광을 조사하기 때문에, 재차, 그 구간에 화살표(YW1)의 방향으로 레이저광을 주사시키는 포지티브 단변 주사 제어를 행한다.
또한, 제어부(180)는, 포지티브 단변 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어의 각 사이에, 갈바노 스캐너(150)에 굴곡 구간(R1, R2, R3, R4)을 따라 각각 레이저광을 주사시키는 제 1로부터 제 4까지의 굴곡 주사 제어를 행한다. 즉, 본 형태의 제어부(180)는, 주사 제어에서는, 포지티브 단변 주사 제어, 제 1 굴곡 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어, 제 2 굴곡 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 제 3 굴곡 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어, 제 4 굴곡 주사 제어, 포지티브 단변 주사 제어를, 이 순서대로 행한다.
또한, 주사 제어의 종료 위치 부근은, 개시 위치(T) 부근과 적절하게 랩시켜 놓는 것으로 해도 된다. 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)을, 용접선(80)을 따라 절단 눈금 없이 접합할 수 있기 때문이다. 그 때문에, 2회째의 포지티브 단변 주사 제어에서는, 개시 위치(T)에 도달한 후에도 계속해서, 갈바노 스캐너(150)에 적절하게 레이저광의 주사를 행하게 해도 된다.
또한, 본 형태의 접합 제어에 있어서는, 레이저광의 조사 패턴(P)으로서, 도 5 및 도 6의 것을 이용한다. 또한, 도 5 및 도 6에는 각각, X축 및 Y축을 나타내고 있다. 그리고, 본 형태의 용접 장치(100)는, 도 5 및 도 6에 나타내는 조사 패턴(P)을, 도 11에 나타내는 전지(1)와, X축 및 Y축이 합쳐지는 회전 위치에서 조사한다. 즉, 용접 장치(100)는, 전지(1)와 조사 패턴(P)과의 회전 위치가 각 주사 제어에 있어서 모두 동일한 회전 위치가 되도록 레이저광의 조사를 행한다. 더욱 구체적으로는, 도 5에 나타내는 조사 패턴(P)을 이용할 때에는, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 한다. 또한, 도 6에 나타내는 조사 패턴(P)을 이용할 때에는, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 한다. 또한, 본 형태에서는, 어느 조사 패턴(P)이 형성되어 있는 경우에도, 조사 패턴(P)의 중앙 영역(A1)의 중심에, 용접선(80)이 지나도록 한다.
도 12는, 전지(1)의 개시 위치(T) 부근의 부분의 평면도이다. 또한, 도 12에는, 용접선(80)을 따라 조사되는 레이저광의, 각 위치에서의 조사 패턴(P)을 나타내고 있다. 즉, 우선, 접합 제어를 개시하는 개시 위치(T)에 있어서, 제어부(180)는, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고, 개시 위치(T)에 외연 스폿군(SG)만의 조사 패턴(P)을 형성한다.
그리고, 도 12에 나타내는 바와 같이, 개시 위치(T)에 있어서의 외연 스폿군(SG)은, 케이스 본체(10) 상 및 밀봉판(20) 상에 형성되어 있다. 구체적으로는, 개시 위치(T)에 있어서의 외연 스폿군(SG)의 외연 스폿(S31, S32, S41, S42)은 케이스 본체(10) 상에, 외연 스폿(S11, S12, S21, S22)은 밀봉판(20) 상에 각각 형성되어 있다.
또한, 본 형태의 제어부(180)는, 접합 제어의 개시 후, 미리 정한 초기 시간이 경과할 때까지, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고, 초기 시간이 경과했을 때에, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)까지 이동하는 슬라이드 이동을 행하게 한다. 즉, 초기 시간의 경과 후에는, 초기 시간의 경과 전보다도, 회절 광학 소자(130) 상의 입사점(LP)의 위치를, 비형성 영역(132)측으로 한다. 바꾸어 말하면, 초기 시간의 경과 후에는, 초기 시간의 경과 전보다도, 입사점(LP) 중, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)에 걸려있는 면적을 작게 한다. 이에 따라, 초기 시간이 경과할 때까지 개시 위치(T)의 위치에 슬라이드 위치(A)에 관한 조사 패턴(P)을 조사하고, 초기 시간의 경과 후, 슬라이드 위치(C)에 관한 조사 패턴(P)을 조사한다. 또한, 제어부(180)는, 슬라이드부(140)의 슬라이드 이동을, 레이저 발진기(110)에 의한 레이저광의 출사를 정지하는 일 없이 행한다. 이에 따라, 본 형태의 용접 장치(100)는, 단시간으로 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상의 변경을 행할 수 있고, 레이저 용접에 필요로 하는 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 제어부(180)는, 초기 시간이 경과했을 때에, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(C)로의 슬라이드 이동을 행하게 함과 함께, 갈바노 스캐너(150)에 의해 레이저광의 주사를 개시시킨다. 즉, 포지티브 단변 주사 제어를 개시한다. 그리고, 도 12에 나타내는 바와 같이, 개시 위치(T)보다도 화살표(YW1)의 방향으로 진행된 단변 구간(Y1)의 종점 부근에 나타내는 조사 패턴(P)에서는, 외연 스폿군(SG)에 더하여, 중앙 스폿(S0)이 형성되어 있다. 또한, 중앙 스폿(S0)은, 용접선(80) 상에 형성되어 있다.
또한, 접합 제어에서는, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하면서, 전술의 포지티브 단변 주사 제어, 제 1 굴곡 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어, 제 2 굴곡 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 제 3 굴곡 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어, 제 4 굴곡 주사 제어, 포지티브 단변 주사 제어를 이 순서대로 행한다. 이에 따라, 접합 공정에서는, 용접선(80)을 따라 일주하여, 레이저 용접을 행할 수 있다.
여기에서, 도 13에는, 단변 구간(Y1, Y2) 및 장변 구간(X1, X2)에 있어서의 단면도를 나타내고 있다. 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 간극(G)이 존재하고 있는 상태에서, 그 간극(G)에 레이저광(L)이 조사된 경우에는, 레이저광(L)이 간극(G)을 통과해버리는 레이저 투과가 발생해 버릴 우려가 있다. 그리고, 레이저 투과가 발생한 경우에는, 케이스 본체(10)의 내부에 수용되어 있는 전극체 등이 손상되어 버릴 우려가 있다.
그래서, 본 형태에서는, 우선, 개시 위치(T)에 있어서, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 한 상태에서, 접합 제어를 개시하고 있다. 전술한 바와 같이, 슬라이드 위치(A)에 있어서는, 케이스 본체(10) 상 및 밀봉판(20) 상에 레이저광이 조사되어, 용접선(80) 상에 존재하는 간극(G)의 위치에 레이저광이 조사되는 일은 없다. 따라서, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고 있는 초기 시간이 경과할 때까지, 조사 패턴(P)에 관한 레이저광의 레이저 투과가 발생하는 일이 없도록 되어 있다.
또한, 본 형태에 있어서, 초기 시간은, 외연 스폿군(SG)에 의해 형성된 용융부가 간극(G)에 도달하고, 그 용융부에 의해 간극(G)이 막히는 정도의 시간으로 하고 있다. 이 초기 시간에 대해서는, 미리 실험 등을 행함으로써, 정해 둘 수 있다.
따라서, 초기 시간의 경과 후, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하고, 중앙 스폿(S0)이 용접선(80) 상에 형성될 때에는, 그 중앙 스폿(S0)의 위치에 용융부가 존재하고 있는 것으로 간극(G)이 없어져 있다. 즉, 초기 시간이 경과한 후, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 했을 때에도, 조사 패턴(P)에 관한 레이저광의 레이저 투과가 발생하는 일이 없도록 되어 있다.
또한, 초기 시간의 경과 후의 포지티브 단변 주사 제어에서는, 용접선(80) 상의 용접점에, 중앙 스폿(S0)과 함께 삼각형의 정점을 이루는 제 1, 제 2 외연 스폿의 사이, 중앙 스폿(S0)을 이 순서대로 통과시키고 있다. 구체적으로는, 포지티브 단변 주사 제어에서는, 용접선(80) 상의 용접점에, 우선, 제 1 외연 스폿인 외연 스폿(S11, S12)과, 제 2 외연 스폿인 외연 스폿(S41, S42)과의 사이를 통과시키고 있다. 그리고, 외연 스폿(S11, S12)과, 외연 스폿(S41, S42)과의 사이를 통과한 용접선(80) 상의 용접점에, 중앙 스폿(S0)이 통과하도록 되어 있다. 즉, 포지티브 단변 주사 제어를 행할 때에는, 그 화살표(YW1)의 방향의 주사 방향에 있어서의 중앙 스폿(S0)보다도 전방의 위치에, 외연 스폿(S11, S12, S41, S42)이 형성되어 있다. 또한, 외연 스폿(S41, S42)은 중앙 스폿(S0)의 전방에 있어서의 케이스 본체(10) 상에, 외연 스폿(S11, S12)은 중앙 스폿(S0)의 전방에 있어서의 밀봉판(20) 상에 각각 형성되어 있다.
이에 따라, 포지티브 단변 주사 제어에서는, 외연 스폿(S41, S42)에 의해 중앙 스폿(S0)의 전방에 있어서의 케이스 본체(10)를 용융시킴과 함께, 외연 스폿(S11, S12)에 의해 중앙 스폿(S0)의 전방에 있어서의 밀봉판(20)을 용융시킬 수 있다. 따라서, 포지티브 단변 주사 제어에서는, 중앙 스폿(S0)의 전방의 간극(G)을 막으면서, 레이저광의 주사를 행할 수 있다. 따라서, 초기 시간의 경과 후의 포지티브 단변 주사 제어에 있어서도, 조사 패턴(P)에 관한 레이저광의 레이저 투과가 발생하는 일이 없도록 되어 있다.
또한, 그 밖의 직선 구간에 있어서의 주사 제어인 포지티브 장변 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어에 있어서도, 상기의 포지티브 단변 주사 제어와 동일하다. 즉, 예를 들면, 포지티브 장변 주사 제어에서는, 용접선(80) 상의 용접점에, 우선, 중앙 스폿(S0)과 함께 삼각형의 정점을 이루는 제 1 외연 스폿인 외연 스폿(S11, S12)과, 제 2 외연 스폿인 외연 스폿(S21, S22)과의 사이를 통과시키고 있다. 그리고, 외연 스폿(S11, S12)과, 외연 스폿(S21, S22)과의 사이를 통과한 용접선(80) 상의 용접점에, 중앙 스폿(S0)이 통과하도록 되어 있다. 즉, 포지티브 장변 주사 제어라도, 레이저광의 주사 방향에 대해서, 중앙 스폿(S0)의 전방의 위치에, 외연 스폿(S11, S12, S21, S22)이 형성된다. 또한, 포지티브 장변 주사 제어에서는, 외연 스폿(S11, S12)이 케이스 본체(10) 상에, 외연 스폿(S21, S22)이 밀봉판(20) 상에 형성된다. 이에 따라, 어느 직선 구간에 있어서도, 조사 패턴(P)에 관한 레이저광의 레이저 투과가 발생하는 일이 없도록 되어 있다.
또한, 본 형태의 포지티브 단변 주사 제어에서는, 용접선(80) 상의 용접점에, 우선, 중앙 스폿(S0)을 둘러싸는 사각형의 정점을 이루는 외연 스폿 중 이웃하는 2개의 제 1, 제 2 외연 스폿의 사이를 통과시키고 있다. 다음으로, 제 1, 제 2 외연 스폿의 사이를 통과한 용접선(80) 상의 용접점에, 중앙 스폿(S0)을 통과시키고 있다. 계속해서, 중앙 스폿(S0)이 통과한 용접선(80) 상의 용접점에, 사각형의 정점을 이루는 외연 스폿 중 제 1, 제 2 외연 스폿 이외의 제 3, 제 4 외연 스폿의 사이를 통과시키고 있다. 구체적으로는, 포지티브 단변 주사 제어에서는, 용접선(80) 상의 용접점에, 우선, 제 1 외연 스폿인 외연 스폿(S11, S12)과, 제 2 외연 스폿인 외연 스폿(S41, S42)과의 사이를 통과시키고 있다. 다음으로, 외연 스폿(S11, S12)과, 외연 스폿(S41, S42)과의 사이를 통과한 용접선(80) 상의 용접점에, 중앙 스폿(S0)을 통과시키고 있다. 계속해서, 중앙 스폿(S0)이 통과한 용접선(80) 상의 용접점에, 제 3 외연 스폿인 외연 스폿(S21, S22)과, 제 4 외연 스폿인 외연 스폿(S31, S32)과의 사이를 통과시키고 있다. 즉, 포지티브 단변 주사 제어를 행할 때에는, 중앙 스폿(S0)보다도 전방의 위치에 외연 스폿(S11, S12, S41, S42)이, 중앙 스폿(S0)보다도 후방의 위치에 외연 스폿(S21, S22, S31, S32)이 형성되어 있다. 또한, 외연 스폿(S31, S32)은 중앙 스폿(S0)의 후방에 있어서의 케이스 본체(10) 상에, 외연 스폿(S21, S22)은 중앙 스폿(S0)의 후방에 있어서의 밀봉판(20) 상에 각각 형성되어 있다.
이에 따라, 포지티브 단변 주사 제어에서는, 외연 스폿(S31, S32)에 의해 중앙 스폿(S0)의 후방에 있어서의 케이스 본체(10)의 온도가 급격하게 저하되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 외연 스폿(S21, S22)에 의해 중앙 스폿(S0)의 후방에 있어서의 밀봉판(20)의 온도가 급격하게 저하되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 포지티브 단변 주사 제어에서는, 중앙 스폿(S0)이 통과하여 형성된 용융부의 급격한 온도 저하를 억제함으로써, 크랙 등의 발생을 억제하면서 레이저광의 주사를 행할 수 있다. 즉, 중앙 스폿(S0)의 전방의 외연 스폿에 의해 레이저 투과를 억제함과 함께, 중앙 스폿(S0)의 후방의 외연 스폿에 의해 크랙 등의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 그 밖의 직선 구간에 있어서의 주사 제어인 포지티브 장변 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어에 있어서도, 상기의 포지티브 단변 주사 제어와 동일하다. 즉, 예를 들면, 포지티브 장변 주사 제어에서는, 용접선(80) 상의 용접점에, 우선, 제 1 외연 스폿인 외연 스폿(S11, S12)과, 제 2 외연 스폿인 외연 스폿(S21, S22)과의 사이를 통과시키고 있다. 그리고, 외연 스폿(S11, S12)과, 외연 스폿(S21, S22)과의 사이를 통과한 용접선(80) 상의 용접점에, 중앙 스폿(S0)을 통과시키고 있다. 계속해서, 중앙 스폿(S0)이 통과한 용접선(80) 상의 용접점에, 제 3 외연 스폿인 외연 스폿(S31, S32)과, 제 4 외연 스폿인 외연 스폿(S41, S42)과의 사이를 통과시키고 있다. 즉, 중앙 스폿(S0)보다도 전방의 위치에 외연 스폿(S11, S12, S21, S22)이, 중앙 스폿(S0)보다도 후방의 위치에 외연 스폿(S31, S32, S41, S42)이 형성되어 있다. 또한, 외연 스폿(S41, S42)은 중앙 스폿(S0)의 후방에 있어서의 케이스 본체(10) 상에, 외연 스폿(S31, S32)은 중앙 스폿(S0)의 후방에 있어서의 밀봉판(20) 상에 각각 형성되어 있다. 이에 따라, 어느 직선 구간에 있어서도, 조사 패턴(P)에 관한 레이저광의 레이저 투과를 억제함과 함께, 용융부의 급격한 온도 저하의 억제에 의해 크랙 등이 발생하는 일이 없도록 되어 있다.
또한, 본 형태의 포지티브 단변 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어에서는, 전술한 바와 같이, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하고 있기 때문에, 접합부(30)를 형성하는 용접선(80) 상에 높은 파워 밀도의 레이저광을 조사할 수 있다. 그리고, 단시간으로 깊이가 깊은 용융부를 형성할 수 있다. 따라서, 포지티브 단변 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어에서는, 레이저광의 주사 속도를 빠르게 할 수 있다. 따라서, 본 형태에서는, 레이저 투과에 의한 불량의 발생을 억제하면서, 접합 공정에 있어서의 레이저 용접을 단시간으로 행할 수 있다.
또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 굴곡 구간(R1)에서는, 레이저광의 주사 방향에 있어서의 선두에 위치하는 외연 스폿군(SG)의 외연 스폿(S12)이, 간극(G)을 가로지르게 된다. 그래서, 굴곡 구간(R1)에서는, 도 14의 단면도에 나타내는 바와 같이, 케이스 본체(10)의 개구부(11)의 내벽면(13)보다도 하측에, 내벽면(13)보다도 내측을 향하여 돌출되어 있는 지지면(12)이 설치되어 있다. 지지면(12)은, 케이스 본체(10)의 개구부(11) 내에 끼워 넣어진 밀봉판(20)의 내면(22)을 받치기 위한 면이다.
이 때문에, 굴곡 구간(R1)에서는, 외연 스폿군(SG)의 외연 스폿(S12)에 관한 레이저광(L)이 간극(G)에 진입했다고 해도, 그 진입한 레이저광(L)이 케이스 본체(10)의 지지면(12)에 조사되게 된다. 이에 따라, 본 형태에서는, 굴곡 구간(R1)에 있어서도, 조사 패턴(P)에 관한 레이저광의 레이저 투과가 발생하는 일이 없도록 되어 있다.
이 점, 굴곡 구간(R1) 이외의 굴곡 구간(R2, R3, R4)에 대해서도 동일하다. 즉, 굴곡 구간(R2, R3, R4)에 대해서도, 레이저광의 주사 방향에 있어서의 선두에 위치하는 외연 스폿군(SG)의 스폿이, 간극(G)을 가로지르게 된다. 따라서, 굴곡 구간(R2, R3, R4)에 대해서도, 도 14의 단면도에 나타내는 바와 같이, 케이스 본체(10)의 개구부(11)의 내벽면(13)보다도 하측에, 내벽면(13)보다도 내측을 향하여 돌출되어 있는 지지면(12)이 설치되어 있다. 이에 따라, 굴곡 구간(R2, R3, R4)에 있어서도, 조사 패턴(P)에 관한 레이저광의 레이저 투과가 발생하는 일이 없도록 되어 있다.
또한, 상기에서는, 접합 제어를 개시하고 나서 초기 시간이 경과할 때까지 레이저광의 주사를 행하고 있지 않으며, 초기 시간의 경과 후에 레이저광의 주사를 개시하고 있다. 그러나, 초기 시간이 경과하기 전에 레이저광의 주사를 개시하는 것도 가능하다.
단, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고 있을 때에는, 용접선(80) 상에 중앙 스폿(S0)이 형성되지 않기 때문에, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하고 있을 때보다도, 충분한 깊이의 용융부를 형성하기 위해 긴 시간을 필요로 하는 경향이 있다. 이 때문에, 초기 시간이 경과하기 전에 레이저광의 주사를 개시하는 경우에는, 그 초기 시간의 경과 전의 레이저광의 주사 속도를, 초기 시간의 경과 후보다도, 느리게 하는 것으로 해도 된다.
한편, 초기 시간이 경과하고, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)까지 슬라이드 이동시킨 후에는, 그 전보다도, 레이저광의 주사 속도를 빠르게 하도록 해도 된다. 접합 제어를 단시간으로 행할 수 있기 때문이다. 즉, 용접 장치(100)에서는, 접합 제어를 단시간으로 행하기 위해, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하고 있는 동안은, 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고 있는 동안보다도, 레이저광의 주사 속도를 빠르게 하도록 해도 된다.
또한, 레이저광의 주사를 개시한 후에 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(C)까지 슬라이드 이동시키는 경우에는, 일단, 슬라이드 이동 전에 레이저광의 주사를 정지하고, 슬라이드 이동 후에 레이저광의 주사를 재개시켜도 된다. 그러나, 레이저광을 주사하면서 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(C)까지 슬라이드 이동시키도록 해도 된다. 레이저광의 주사를 정지함으로써, 그 정지하고 있는 시간만큼, 접합 제어에 필요로 하는 시간이 길어진다. 따라서, 레이저광을 주사하면서 입사점(LP)의 변경을 행함으로써, 접합 제어에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있기 때문이다.
또한, 본 형태에서는, 직선 구간에 있어서의 케이스 본체(10)의 어느 지점에도, 도 14의 단면도에 나타나는 바와 같은 지지면(12)을 설치해 둘 필요가 없다. 이 때문에, 본 형태에서는, 케이스 본체(10)로서, 직선 구간에 지지면(12)과 같은 돌출이 없는 단순한 형상의 것을 이용할 수 있다. 그리고, 예를 들면, 케이스 본체(10)를 금형을 이용하여 성형하는 경우에는, 그 금형을 저렴하게 제작할 수 있다.
또한, 용접선(80) 상에 지지면(12)이 설치된 지점과 지지면(12)이 설치되어 있지 않은 지점이 존재하는 경우, 그 지지면(12)이 설치된 지점과 지지면(12)이 설치되어 있지 않은 지점에, 접합부(30)가 균일하게 형성되지 않는 경우가 있다. 지지면(12)이 설치된 지점과 지지면(12)이 설치되어 있지 않은 지점에서는, 열용량이 상이한 것이 되기 때문이다. 즉, 본 형태에서는, 직선 구간인 장변 구간(X1, X2) 및 단변 구간(Y1, Y2)에, 접합부(30)를 균일하게 형성할 수 있다.
또한, 밀봉판(20)의 상면에는, 도 13 및 도 14에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 홈(23)을 형성해 두도록 해도 된다. 또한, 홈(23)은, 밀봉판(20)의 상면에, 측면(21)을 따라 일주하여, 형성해 두도록 해도 된다. 접합 제어에 있어서 조사된 레이저광에 의해 밀봉판(20)에 부여된 열량이, 밀봉판(20)의 내측으로 전달되어 버리는 것을 억제할 수 있기 때문이다. 즉, 레이저광에 의해 밀봉판(20)의 측면(21)의 부근을 적절하게 가열하고, 용융시킬 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 있어서는, 접합 제어를 개시하고, 초기 시간이 경과할 때까지, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고 있다. 그러나, 초기 시간을 경과할 때까지의 슬라이드부(140)에는, 슬라이드 위치(A)에 한정되지 않고, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하고 있는 상태가 되는 슬라이드 위치를 취하게 하면 된다. 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하고 있는 상태에서는, 조사되는 레이저광의 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상이, 슬라이드부(140)가 슬라이드 위치(A)를 취하고 있을 때의 것과 동일하기 때문이다.
또한, 상기에 있어서는, 초기 시간의 경과 후, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하고 있다. 그러나, 초기 시간을 경과 후의 슬라이드부(140)에는, 슬라이드 위치(C)에 한정되지 않고, 입사점(LP)이 경계(133)에 걸려있는 상태의 범위 내의 슬라이드 위치를 취하게 하면 된다. 즉, 형성되는 조사 패턴(P)에 있어서의 파워 밀도 분포 형상이, 슬라이드 위치(C)보다도 바람직한 슬라이드 위치가 있는 경우에는, 당연히, 그 슬라이드 위치를 취하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 접합 제어는, 케이스 본체(10)를 고정한 상태에서 실행하는 것으로 해도 된다. 케이스 본체(10)를 고정해 둠으로써, 용접선(80)을 따라 정확하게, 레이저광을 주사할 수 있기 때문이다. 또한, 케이스 본체(10)의 고정은, 케이스 본체(10)의 외측의 측면을, 도 11에 있어서의 X축 방향 및 Y축 방향으로부터 끼워 넣음으로써 행할 수 있다.
또한 본 형태의 용접 장치(100)에서는, 회절 광학 소자(130)로서, 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)을 갖는 것을 이용하고 있다. 그리고, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태와, 입사점(LP)이 경계(133)에 걸려있는 상태 에 따라, 각각 상이한 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴(P)을 형성하고 있다. 즉, 본 형태에서는, 복수의 상이한 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴(P)을 형성할 수 있는 회절 광학 소자(130)를, 회절 격자를 형성하는 영역을 작은 것으로 하면서 실현하고 있다. 이에 따라, 회절 광학 소자(130)를, 저렴한 것으로 할 수 있다.
또한, 슬라이드부(140)가 슬라이드 위치(A)를 취하고 있을 때에는, 중앙 영역(A1)의 중앙 스폿(S0)보다도, 외연 영역(A2)의 외연 스폿군(SG)에, 파워 밀도가 높은 방사광을 방사할 수 있다. 슬라이드부(140)가 슬라이드 위치(C)를 취하고 있을 때에는, 조사 지점에 있어서의 외연 영역(A2)의 외연 스폿군(SG)보다도, 중앙 영역(A1)의 중앙 스폿(S0)에, 파워 밀도가 높은 방사광을 방사할 수 있다. 즉, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 함으로써, 외연 영역(A2)에 있어서의 용융량을 많게 할 수 있다. 한편, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 함으로써, 중앙 영역(A1)에 있어서의 용융량을 많게 할 수 있다. 즉, 본 형태에서는, 중앙 영역(A1)에 있어서의 용융량을 많게 할 때와, 외연 영역(A2)에 있어서의 용융량을 많게 할 때를 구분하여 사용하면서, 레이저 용접을 행할 수 있다.
또한, 본 발명자는, 이하의 실험을 행함으로써, 본 형태에 관한 용접 장치(100)에 의한 접합 제어의 효과의 확인을 행했다. 본 실험에서는, 본 형태에 관한 실시예와, 본 형태와는 상이한 비교예 1, 2를 행했다.
즉, 실시예 및 비교예 1, 2에서는 모두, 상기의 전지(1)에 있어서의 단변 구간(Y1)에 대해서 각각 상이한 접합 제어를 행함으로써 레이저 용접을 행했다. 실시예는, 접합 제어를, 초기 시간을 경과할 때까지는 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고, 초기 시간의 경과 후에는 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 함으로써 실시했다. 즉, 실시예에서는, 접합 제어를, 슬라이드부(140)에 의해, 입사점(LP) 내의 적어도 한점이, 경계(133)를 가로 지르도록 이동시키면서 실시했다. 또한, 실시예의 접합 제어에 있어서는, 초기 시간이 경과할 때까지는 레이저광의 주사를 행하지 않고, 초기 시간의 경과 후, 레이저광의 주사를 개시했다.
한편, 비교예 1은, 접합 제어를, 그 개시로부터 종료까지, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하여 실시했다. 또한, 비교예 2는, 접합 제어를, 그 개시로부터 종료까지, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하여 실시했다. 즉, 비교예 1, 2에서는 모두, 접합 제어를, 슬라이드부(140)에 슬라이드 이동을 행하게 하지 않고, 입사점(LP)을 회절 광학 소자(130)에 대하여 고정하면서 실시했다. 또한, 비교예 1, 2에 있어서도, 실시예와 동일하게, 초기 시간이 경과할 때까지는 레이저광의 주사를 행하지 않고, 초기 시간의 경과 후, 레이저광의 주사를 개시했다.
도 15에, 본 실험의 결과를 나타내고 있다. 도 15에 있어서, 가로축은, 단변 구간(Y1)의 위치를 나타내고 있다. 가로축에 있어서의 우측의 위치일수록, 레이저광의 주사 방향에 있어서의 하류측이다. 가로축에는, 접합 제어가 개시된 개시 위치(T)를 나타내고 있다. 또한, 세로축은, 레이저광의 조사에 의해 형성된 접합부의 깊이를 나타내고 있다. 접합부의 깊이는, 실시예 및 비교예 1, 2의 각 접합 제어의 실시 후, 각각 형성된 접합부의 단면 관찰을 행함으로써 취득한 것이다.
그리고, 도 15에 나타내는 바와 같이, 실시예에서는, 접합 제어를 실시한 단변 구간(Y1)의 전역에 있어서, 비교예 1, 2의 어느 것보다도, 깊이가 깊은 접합부가 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에서는, 우선, 접합 제어가 개시되었을 때의 초기 시간에 있어서, 외연 스폿군(SG)에 의해 용접선(80)의 주변부를 충분한 깊이까지 용융할 수 있기 때문이다. 그리고, 초기 시간의 경과 후에 레이저광의 주사를 행하는 동안에는, 높은 파워 밀도의 중앙 스폿(S0)을 접합부의 형성 지점인 용접선(80) 상에 형성시키면서, 레이저광의 주사를 행했기 때문이다.
또한, 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 초기 시간의 경과 전에는 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고 있기 때문에, 간극(G)의 위치에 레이저광이 조사되고 있지 않다. 이 때문에, 초기 시간의 경과 전에 간극(G)에 있어서의 레이저 투과가 억제되고 있었다. 또한, 전술한 바와 같이, 초기 시간의 경과 후에 있어서는, 중앙 스폿(S0)의 주사 방향에 있어서의 전방에, 외연 스폿군(SG)에 의해 용융부를 형성시키고 있다. 따라서, 실시예에서는, 초기 시간의 경과 후에 있어서도, 간극(G)에 있어서의 레이저 투과가 억제되고 있었다.
이에 대하여, 비교예 1에 있어서 형성된 접합부는, 단변 구간(Y1)의 전역에 있어서, 실시예의 접합부의 깊이의 절반 정도의 얕은 것임을 알 수 있다. 비교예 1에서는, 접합부의 형성 지점인 용접선(80) 상에 레이저광이 조사되어 있지 않기 때문이다. 또한, 비교예 1에서는, 접합 제어의 개시로부터 종료까지 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고 있다. 이 때문에, 비교예 1에 있어서는, 간극(G)에 있어서의 레이저 투과가 억제되고 있었다.
또한, 비교예 2에서는, 개시 위치(T)의 부근에 있어서, 접합부의 깊이가 얕은 것이다. 이것은, 접합 제어의 개시시로부터 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하고 있기 때문에, 외연 스폿군(SG)에 있어서의 파워 밀도가 낮고, 용접선(80)의 주변부를 충분하게 용융시킬 수가 없기 때문이다. 또한, 비교예 2에서는, 레이저광의 주사와 함께 서서히 접합부의 깊이가 깊어지고, 그 후, 대략 일정한 깊이의 접합부가 형성되어 있다. 그리고, 그 지점에 대해서는, 실시예 정도는 아니지만, 어느 정도의 깊이인 것을 알 수 있다. 그러나, 비교예 2에 있어서는, 접합 제어의 개시시에도, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하고 있다. 이 때문에, 비교예 2에서는, 접합 제어의 개시시로부터, 간극(G)에 있어서의 레이저 투과가 발생해 버렸다.
따라서, 본 실험에 있어서, 본 형태에 관한 실시예에 의해, 레이저 투과를 적절하게 억제할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 본 형태에 관한 실시예에서는, 그 접합 제어를 행한 단변 구간(Y1)의 전역에 있어서, 비교예 1, 2의 어느 것보다도, 깊이가 깊은 접합부가 형성되었다. 이 때문에, 본 실험에 있어서, 본 형태에 관한 실시예에서는, 비교예 1, 2의 어느 것보다도, 레이저광의 주사 속도를 빠르게하면서, 목표로 하는 깊이를 갖는 접합부를 형성할 수 있는 것이 확인되었다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 형태에서는, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)을 접합하는 접합 공정을, 용접 장치(100)를 이용하여 행한다. 용접 장치(100)는, 회절 광학 소자(130)와 슬라이드부(140)를 가지고 있다. 회절 광학 소자(130)는, 인접하게 설치된 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)을 가지고 있다. 또한, 슬라이드부(140)는, 회절 광학 소자(130)로의 입사광(Li)의 입사점(LP)의 위치를 변경함으로써, 조사 패턴(P)에 있어서의 파워 밀도 분포 형상을 상이한 것으로 할 수 있다. 이와 같이, 플랙시블한 제어로 레이저 용접을 행할 수 있다. 그리고, 용접 장치(100)의 제어부(180)는, 레이저 발진기(110)에 레이저광을 출사시키고 있는 동안에, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(C)까지의 슬라이드 이동을 행하게 한다. 즉, 레이저 발진기(110)에 레이저광을 출사시키고 있는 동안에, 슬라이드부(140)에 의해, 입사점(LP) 내의 적어도 1점이, 경계(133)를 가로지르도록 이동시킨다. 이에 따라, 불량의 발생을 억제하면서, 접합부를 단시간으로 형성할 수 있다.
[제 2 형태] 다음으로, 제 2 형태에 대해서 설명한다. 본 형태에서는, 제 1 형태와 상이하게, 접합 공정 전에, 용접선 상에, 미리 가붙임부를 형성하는 가붙임 공정을 행한다. 접합 대상인 전지에 대해서는, 제 1 형태와 동일하다. 그리고, 본 형태는, 다음 순서로 행해진다. 1. 가붙임 공정 2. 접합 공정
우선, 「1. 가붙임 공정」부터 설명한다. 본 공정은, 상기한 바와 같이 「2. 접합 공정」에 앞서 행해진다. 본 공정은, 도 11에 나타내는 케이스 본체(10)의 개구부(11)에 밀봉판(20)이 삽입된 상태에서 행해진다. 또한, 본 공정에서는, 용접선(80) 상의 일부에 레이저광을 조사하고, 그 조사 지점을 용융시켜 가붙임부를 형성한다. 본 형태에서는, 도 11에 가붙임 지점(K)에서 나타내는 합계 8군데에 대해서, 가붙임부를 형성한다. 그리고, 가붙임부가 형성된 가붙임 지점(K)에 있어서, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)을 부분적으로 접합한다.
또한, 본 공정에 있어서도, 상기에서 설명한 용접 장치(100)를 이용한다. 그리고, 본 공정에서는, 용접 장치(100)의 제어부(180)에 가붙임 제어를 행하게 한다. 제어부(180)는, 가붙임 제어에 있어서도, 레이저 발진기(110)에 레이저광을 출사시킨다. 또한, 제어부(180)는, 가붙임 제어에서는, 가붙임 지점(K)에 레이저광이 조사되도록, 갈바노 스캐너(150)의 제어를 행한다. 또한, 제어부(180)는, 본 형태의 가붙임 제어에서는, 레이저광의 조사 중에 갈바노 스캐너(150)에 의한 레이저광의 주사를 행하지 않는다. 단, 용접선(80)보다도 짧은 범위에서, 가붙임 지점(K)의 부근을 용접선(80)을 따라, 레이저광의 주사를 행하도록 해도 된다.
또한, 본 형태의 제어부(180)는, 가붙임 제어에서는, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 한다. 즉, 본 형태에 있어서는, 가붙임 제어의 실행 중에, 슬라이드부(140)가 슬라이드 이동을 행하는 일은 없다.
또한, 가붙임 제어에 있어서 형성되는 조사 패턴(P)은, 슬라이드부(140)가 슬라이드 위치(A)를 취하고 있기 때문에, 도 5에 나타내는 외연 스폿군(SG)만을 갖는 것이다. 따라서, 가붙임 제어에 있어서, 가붙임 지점(K)에 중앙 스폿(S0)이 형성되는 일은 없다. 즉, 가붙임 제어에 있어서, 조사 패턴(P)에 관한 레이저광의 레이저 투과가 발생하는 일이 없도록 되어 있다.
그리고, 「1. 가붙임 공정」의 후에, 「2. 접합 공정」을 행한다. 본 형태에 있어서도, 「2. 접합 공정」에 대해서는, 제 1 형태와 동일하게 행한다. 즉, 용접 장치(100)를 이용하여, 용접선(80)을 따라 일주하여, 레이저 용접을 행하는 접합 제어에 의해 실시한다. 즉, 본 형태의 접합 공정에 대해서도, 레이저 투과 등에 의한 불량의 발생을 억제하면서, 레이저 용접을 단시간으로 행할 수 있다.
여기에서, 접합 제어에서는, 전술한 바와 같이, 레이저광에 의한 용접선(80)의 주사를 일주하여, 행하게 한다. 예를 들면, 밀봉판(20)이 얇고, 강도가 낮은 것일 경우 등에는, 가붙임 공정을 행하지 않고 접합 공정을 행했을 때에, 레이저광을 용접선(80)을 따라 주사시키고 있는 동안에, 밀봉판(20)이 변형되어 버리는 경우가 있다. 이 밀봉판(20)의 변형은, 레이저광의 조사에 수반되는 부분적인 온도의 상승이나, 형성된 접합부(30)에 의해 밀봉판(20)이 잡아 당겨져 버리는 경우 등에 의한 것이다.
예를 들면, 밀봉판(20)이 변형되어버린 경우, 아직 접합부(30)가 형성되어 있지 않은 대면 지점(70)의 위치에서는, 케이스 본체(10)의 개구부(11)의 내벽면(13)으로부터, 밀봉판(20)의 측면(21)이 떨어져 버리게 된다. 또한, 케이스 본체(10)의 개구부(11)의 내벽면(13)으로부터 밀봉판(20)의 측면(21)이 떨어짐으로써, 내벽면(13)과 측면(21)과의 어긋남이 발생해버린 지점에서는, 레이저광의 조사에 의해 적절하게 용융부가 형성되지 않고, 그 지점에 접합 불량이 발생해 버릴 우려가 있다.
그래서, 본 형태에서는, 접합 공정 전에 가붙임 공정을 행하고, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)을 부분적으로 접합하고 있다. 그리고, 접합 공정에 있어서 레이저광이 용접선(80)을 따라 일주하여, 주사하는 동안의, 케이스 본체(10)의 개구부(11)의 내벽면(13)과 밀봉판(20)의 측면(21)과의 어긋남을 억제하고 있다. 이에 따라, 접합 공정에 있어서, 용접선(80)을 따라 일주하여, 고리형의 접합부(30)가 적절하게 형성되도록 되어 있다.
또한, 도 11에는, 합계로 8군데의 가붙임 지점(K)을 나타내고 있다. 그러나, 가붙임 지점(K)의 위치나 개수에 대해서는 임의이다. 단, 본 형태와 같은 장변 구간(X1, X2)이 있는 경우에는, 접합 제어가 개시되는 개시 위치(T)로부터 먼 지점에 있어서, 케이스 본체(10)의 개구부(11)의 내벽면(13)과 밀봉판(20)의 측면(21)과의 어긋남이 발생하기 쉬운 경향이 있다. 따라서, 가붙임 지점(K)은, 장변 구간(X1, X2)에 복수, 설치해 두는 것으로 해도 된다.
또한, 본 형태에서는, 접합 공정에 더하여, 가붙임 공정에 대해서도, 용접 장치(100)를 이용하여 행할 수 있다. 즉, 가붙임 공정 및 접합 공정을, 1개의 용접 장치(100)에 각각 가붙임 제어 및 접합 제어를 실행시킴으로써 행할 수 있다. 용접 장치(100)가 플렉시블한 제어로 레이저 용접을 행할 수 있기 때문이다. 그리고, 가붙임 공정을 행하기 위한 장치를 별도로 설치할 필요는 없다.
또한, 예를 들면, 도 16의 평면도에 나타내는 바와 같이, 중앙 스폿(S0)만을 갖는 조사 패턴(PH)을 이용하여 가붙임 공정을 행하는 경우에는, 조사 패턴(PH)에 관한 레이저광을, 그 조사의 개시시에 가붙임 지점(K)에 조사할 수는 없다. 레이저광의 조사의 개시시에는, 가붙임 지점(K)에 간극(G)이 존재하고 있기 때문이다.
이 때문에, 조사 패턴(PH)을 이용하는 경우, 도 16에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 우선, 레이저광의 조사의 개시시에는, 예를 들면 밀봉판(20) 상에 조사 패턴(PH)을 형성시켜야 한다. 그리고, 밀봉판(20)이 용융하고, 그 용융부가 간극(G)을 막은 후, 조사 패턴(PH)을 가붙임 지점(K)으로 이동시켜, 케이스 본체(10)의 가붙임 지점(K)의 부근에 대해서도 용융시켜야 한다. 그러나, 이 경우에는, 밀봉판(20)의 용융부가 간극(G)을 막을 때까지 케이스 본체(10)의 가붙임 지점(K)의 부근을 용융시킬 수 없고, 가붙임 공정에 장시간을 필요하게 된다.
이에 대하여, 본 형태의 용접 장치(100)의 가붙임 제어에 의해 행하는 가붙임 공정에서는, 레이저광을, 그 조사의 개시시에 가붙임 지점(K)을 향하여 조사할 수 있다. 가붙임 제어에서 이용되는 도 5에 나타내는 조사 패턴(P)은, 외연 스폿군(SG)만으로 이루어지는 것이며, 가붙임 지점(K)을 향하여 조사했다고 해도, 레이저 투과가 발생하지 않기 때문이다. 그리고, 가붙임 지점(K)에 형성된 조사 패턴(P)에 의해, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과의 가붙임 지점(K)의 부근을, 레이저광의 조사의 개시시로부터 용융시킬 수 있다. 따라서, 본 형태에서는, 가붙임 공정을 단시간으로 행할 수 있다.
또한, 도 16에 나타내는 바와 같이, 중앙 스폿(S0)만으로 이루어지는 조사 패턴(PH)을 이용하여 가붙임 공정을 행하는 경우, 가붙임 지점(K)의 부근에 대해서는, 홈(23)을 형성해 둘 수 없고, 홈(23)이 형성되어 있지 않은 구간(H)을 설치해 둘 필요가 있다. 조사 패턴(PH)을 이용하여 가붙임 공정을 행하는 경우에는, 전술한 바와 같이, 레이저광의 조사의 개시시에 조사 패턴(PH)을 밀봉판(20) 상에 형성하고 용융시켜, 그 용융부에 의해 간극(G)을 막아야 한다. 이 때문에, 구간(H)에 홈(23)이 형성되어 있었던 경우에는, 조사 패턴(PH)에 의해 용융되는 밀봉판(20)의 용융부의 양이 적어져 버려, 그 용융부에 의해 가붙임 지점(K)의 간극(G)이 막힐 때까지 긴 시간이 걸려버리기 때문이다. 또한, 적은 양의 용융부에 의해서는, 가붙임 지점(K)의 간극(G)을 적절하게 막을 수 없는 경우도 있기 때문이다.
또한, 홈(23)이 형성되어 있지 않은 구간(H)을 설치한 경우에는, 접합 제어시에, 접합부(30)를 균일하게 형성할 수 없는 경우가 있다. 또는, 그 구간(H)에 대응되는 지점에서 접합 불량이 발생해버릴 우려가 있다. 구간(H)에서는, 홈(23)이 형성되어 있는 그 밖의 구간과, 열용량이 상이하게 되어 있기 때문이다.
이에 대하여, 본 형태의 용접 장치(100)의 가붙임 제어에 의해 행하는 가붙임 공정에서는, 레이저광을, 그 조사의 개시시보다 가붙임 지점(K)을 향하여 조사할 수가 있기 때문에, 홈(23)이 형성되어 있지 않은 구간(H)을 설치해서 둘 필요가 없다. 이 때문에, 밀봉판(20)에 일주하여, 홈(23)을 형성해 둘 수 있다. 따라서, 접합 불량이 억제되어 있음과 함께, 접합 불량을 발생시키지 않고 접합부(30)를 균일하게 형성할 수 있다.
또한, 가붙임 제어에 대해서도, 케이스 본체(10)를 고정한 상태로 행하도록 해도 된다. 본 형태에 있어서는, 가붙임 제어의 실행 전에 케이스 본체(10)를 끼워 넣음으로써 고정하고, 접합 제어의 실행 후, 그 고정을 해제하면 된다. 한번의 끼워 넣기로 가붙임 공정과 접합 공정을 행할 수 있기 때문이다.
또한, 상기에 있어서는, 가붙임 제어에 있어서, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고 있다. 그러나, 가붙임 제어에 있어서의 슬라이드부(140)에는, 슬라이드 위치(A)로 한정되지 않고, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태의 범위 내의 슬라이드 위치를 취하게 해두면 된다. 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태에서는, 조사되는 레이저광의 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상이, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고 있을 때와 동일하기 때문이다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 형태에서는, 접합 공정에 더하여, 가붙임 공정을 행한다. 가붙임 공정에 있어서도 용접 장치(100)를 이용하여, 용접 장치(100)에 가붙임 제어를 실행시킴으로써 가붙임 공정을 행한다. 용접 장치(100)는, 가붙임 제어에서는, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하면서 가붙임 지점(K)에 레이저광을 조사하고, 가붙임부를 형성한다. 이 때문에, 가붙임 제어에 있어서 레이저 투과가 발생하는 일은 없다. 또한, 가붙임 제어에 필요로 하는 시간을, 짧은 것으로 할 수 있다. 또한, 가붙임 공정 후, 제 1 형태와 동일한 접합 공정을, 용접 장치(100)의 제어부(180)에 접합 제어를 행하게 함으로써 행한다. 따라서, 접합 제어에 있어서의 불량의 발생을 억제할 수 있고, 접합 제어에 의해 품질이 높은 접합부(30)를 형성할 수 있다.
[제 3 형태] 다음으로, 제 3 형태에 대해서 설명한다. 본 형태에서는, 상기의 형태와 상이하고, 접합 공정 전에, 용접선 상에 있어서의 케이스 본체의 개구부의 내벽면과 밀봉판의 측면과의 간극의 크기를 검출하는 간극 검출 공정을 행한다. 또한, 접합 공정에서의 접합 대상인 전지에 대해서는, 제 1 형태와 동일하다. 그리고, 본 형태는, 다음 순서로 행해진다. 1. 가붙임 공정 2. 간극 검출 공정 3.접합 공정
본 형태에 있어서도, 「1. 가붙임 공정」 및 「3. 접합 공정」에 대해서는, 용접 장치(100)를 이용한다. 그리고, 용접 장치(100)에 「1. 가붙임 공정」에서는 가붙임 제어를 실행시키고, 「3. 접합 공정」에서는 접합 제어를 실행시킨다. 또한, 본 형태에 있어서도, 「1. 가붙임 공정」에 대해서는, 제 2 형태와 동일하다. 단, 본 형태에서는, 「3. 접합 공정」에서 실행되는 접합 제어가 상기의 형태와 상이하다. 본 형태의 「3. 접합 공정」에 대해서는 뒤에 상세하게 설명한다.
또한 본 형태에서는, 「3. 접합 공정」의 전에 「2. 간극 검출 공정」을 행한다. 따라서, 우선, 「2. 간극 검출 공정」에 대해서 설명한다. 본 공정은, 도 17에 나타내는 레이저 변위계(190)를 이용하여 행한다. 레이저 변위계(190)는, 상기의 형태의 용접 장치(100)에 장착되어 있는 것이다. 즉, 본 형태의 용접 장치(100)는, 상기의 형태에 있어서 설명한 구성에 더하여, 레이저 변위계(190)를 가지고 있다. 또한, 도 17에 나타내는 전지(1)는, 아직, 접합부가 형성되어 있지 않은 상태이다. 단, 가붙임부에 대해서는 형성되어 있다.
그리고, 도 17에 나타내는 바와 같이, 레이저 변위계(190)에 의해, 전지(1)에 대한 측정을 행한다. 레이저 변위계(190)에 의한 측정 지점은, 케이스 본체(10) 및 밀봉판(20)의 상면 중, 장변 방향에 있어서의 중앙이다.
도 18에, 레이저 변위계(190)에 의한 전지(1)에 대한 측정 결과를 나타내고 있다. 도 18의 가로축에 측정 위치를, 세로축에 높이를 나타내고 있다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 측정 결과에는, 케이스 본체(10) 및 밀봉판(20)의 상면에 있어서의 높이가 나타나 있다. 또한, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과의 사이에는, 케이스 본체(10) 및 밀봉판(20)의 상면보다도 높이가 낮은 지점이 나타나 있다.
따라서, 이 높이가 낮은 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과의 사이의 지점을, 각각 간극(G1, G2)으로 하여 검출할 수 있다. 또한, 간극(G1)은 장변 구간(X1)의 중앙에 있어서의 간극(G)이며, 간극(G2)은 장변 구간(X2)의 중앙에 있어서의 간극(G)이다. 이 때문에, 검출된 간극(G1, G2)의 위치는 각각, 용접선(80) 상의, 장변 구간(X1, X2)의 중앙에 위치하는 용접점에 대한 것이다. 또한, 도 18에 나타내는 측정 결과로부터, 그 간극(G1, G2)의 크기를 검출할 수 있다.
그리고, 「3. 접합 공정」에 있어서의 용접 장치(100)의 제어부(180)는, 우선, 접합 제어를 개시하기 전에, 검출된 간극(G1, G2)의 크기를 취득한다. 그리고, 본 형태의 용접 장치(100)의 제어부(180)는, 취득한 간극(G1, G2)에 따라서 접합 제어를 행한다. 구체적으로는, 본 형태의 제어부(180)는, 접합 제어에 있어서, 슬라이드부(140)의 슬라이드 위치를, 취득한 간극(G1, G2)에 따라서 상이한 것으로 하는 레이저 제어를 행한다.
여기에서, 간극(G)의 크기와, 적절한 접합부를 형성할 수 있는 슬라이드 위치와의 사이에는 상관이 있다. 이것에 대해서 설명한다. 도 19에는, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율과 형성되는 접합부의 깊이와의 관계를 나타낸 그래프를 나타내고 있다. 도 19의 가로축에 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율을, 세로축에 접합부의 깊이를 나타내고 있다. 가로축에 있어서의 좌측의 끝은, 슬라이드부(140)가 슬라이드 위치(A)에 가까운 슬라이드 위치를 취하고 있을 때의 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율을 나타내고 있다. 그리고, 가로축에 있어서의 우측의 끝은, 슬라이드부(140)가 슬라이드 위치(D)에 가까운 슬라이드 위치를 취하고 있을 때의 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율을 나타내고 있다.
또한, 도 19에는, 간극(G)의 크기가 10㎛일 때의 그래프를 실선에 의해, 간극(G)의 크기가 50㎛일 때의 그래프를 파선에 의해 나타내고 있다. 이들 그래프는, 용접선(80) 상에 각 크기의 간극(G)을 설치하고 배치한 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)을, 슬라이드부(140)에 상이한 슬라이드 위치를 취하게 하면서 레이저광을 일정 시간, 조사함으로써 접합하고, 형성된 접합부의 단면 관찰에 의해 얻은 것이다.
도 19에 나타내는 바와 같이, 간극(G)이 10㎛일 때에는, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율이 높을수록, 깊이가 깊은 접합부를 형성할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 간극(G)이 10㎛일 때에는, 슬라이드부(140)를 슬라이드 위치(D)에 가까운 슬라이드 위치로 했을 때만큼, 깊이가 깊은 접합부를 형성할 수 있는 경향이 있는 것을 알 수 있다.
한편, 간극(G)이 50㎛일 때에는, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율이 낮을수록, 깊이가 깊은 접합부를 형성할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 간극(G)이 50㎛일 때에는, 슬라이드부(140)를 슬라이드 위치(A)에 가까운 슬라이드 위치로 했을 때만큼, 깊이가 깊은 접합부를 형성할 수 있는 경향이 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 19에는, 접합부의 깊이(DT)를 나타내고 있다. 깊이(DT)는, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)을 적절하게 접합하기 위해 필요한 접합부의 깊이이다. 즉, 간극(G)이 10㎛일 때, 적절한 접합부를 형성하기 위해서는, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율이 가로축에 나타내는 비율(PT2) 이상이 되도록 조사 패턴(P)을 형성하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 간극(G)이 10㎛일 때에 적절한 접합부를 형성할 수 있는 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율을, 비율(PT2) 이상의 비율로 정할 수 있다.
한편, 간극(G)이 50㎛일 때, 적절한 접합부를 형성하기 위해서는, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율이 가로축에 나타내는 비율(PT1) 이하가 되도록 조사 패턴(P)을 형성하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 간극(G)이 50㎛일 때에 적절한 접합부를 형성할 수 있는 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율을, 비율(PT1) 이하의 비율로 정할 수 있다.
또한, 간극(G)의 크기를 상이한 것으로 하면서 각 크기의 간극(G)에 대해서 도 19와 동일하게 그래프를 취득함으로써, 각 크기의 간극(G)의 각각에 대해서, 적절한 접합부를 형성할 수 있는 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율을 정할 수 있다.
도 20에, 간극(G)과 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율과의 관계를 나타낸 그래프를 나타낸다. 도 20은, 상기한 바와 같이 하여, 각 크기의 간극(G)의 각각에 대해서, 적절한 접합부를 형성할 수 있는 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율을 정하여 작성한 것이다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 접합부를 적절하게 형성할 수 있는 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도의 비율은, 간극(G)이 클 때일수록, 낮은 것을 알 수 있다. 이 점에서, 간극(G)이 클 때일수록, 슬라이드부(140)에, 슬라이드 위치(A)에 가까운 슬라이드 위치를 취하게 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 즉, 간극(G)이 클 때일수록, 입사점(LP)의 위치를, 형성 영역(131)측으로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 바꾸어 말하면, 간극(G)이 클 때일수록, 입사점(LP) 중, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)에 걸려있는 면적을 크게 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 이 관계를 간극 슬라이드 위치 관계라고 한다.
그리고, 본 형태의 제어부(180)는, 레이저 제어에서는, 상기의 간극 슬라이드 위치 관계에 의거하여 슬라이드부(140)를 제어한다. 그 때문에, 본 형태의 제어부(180)는, 도 2에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 기억부(181)를 갖고 있음과 함께, 기억부(181)에, 도 21에 나타내는 간극 슬라이드 위치 테이블을 기억하고 있다.
도 21에 나타내는 간극 슬라이드 위치 테이블은, 전술한 간극 슬라이드 위치 관계에 의거하여 작성한 것이다. 즉, 도 21에 나타내는 간극 슬라이드 위치 테이블은, 간극(G)이 클 때일수록, 슬라이드부(140)의 슬라이드 위치가, 슬라이드 위치(A)에 가까워지도록 작성한 것이다.
또한, 도 21에 나타내는 간극 슬라이드 위치 테이블은, 간극(G)이 가로축에 나타내는 간극(GT1) 이하일 때에는, 슬라이드 위치(C1)가 되도록 작성되어 있다. 슬라이드부(140)가 슬라이드 위치(D)를 취하고 있을 때에는, 조사 패턴(P)이 중앙 스폿(S0)만으로 구성되기 때문에, 간극(G)이 작은 경우라도 레이저 투과가 발생할 우려가 있다. 따라서, 간극(G)이 간극(GT1) 이하인 경우에는, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C1)를 취하게 하고, 외연 스폿군(SG)에 의해 형성되는 용융부에 의해, 중앙 스폿(S0)의 전방의 간극(G)이 막히도록 되어 있다.
또한, 도 21에 나타내는 간극 슬라이드 위치 테이블은, 간극(G)이 가로축에 나타내는 간극(GT2) 이상일 때에는, 슬라이드 위치(A)가 되도록 작성되어 있다. 전술한 바와 같이, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하는 범위 내인 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(B)까지의 사이에 있어서는, 입사광(Li)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)에만 입사한다. 따라서, 슬라이드부(140)의 슬라이드 위치를, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하는 범위 내에서 변경했다고 해도, 조사되는 레이저광의 조사 패턴(P)이 동일하기 때문이다.
그리고, 본 형태의 접합 공정에 있어서, 제어부(180)는, 접합 제어의 실행 전에, 간극 검출 공정에서 검출된 간극(G1, G2)을 취득한다. 단, 본 형태에 있어서 검출된 간극(G1, G2)은, 장변 구간(X1, X2)에 대한 것이다. 이 때문에, 접합 제어에 있어서, 장변 구간(X1, X2) 이외의 단변 구간(Y1, Y2) 및 굴곡 구간(R1, R2, R3, R4)에 대해서는, 제 1 형태와 동일하게 행한다. 이 때문에, 본 형태에 있어서의 접합 제어에 있어서도, 장변 구간(X1, X2)에 대해서 레이저 제어를 행하는 이외는, 상기의 형태와 동일하다.
즉, 본 형태에 있어서도, 제어부(180)는, 접합 제어의 개시시에는, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하여, 도 12에 나타내는 바와 같이 개시 위치(T)에 외연 스폿군(SG)만을 형성한다. 그리고, 초기 시간의 경과 후, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(C)까지의 슬라이드 이동을 행하게 하고, 단변 구간(Y1)에 레이저광을 주사하는 포지티브 단변 주사 제어를 개시한다. 또한, 포지티브 단변 주사 제어에 이어서, 굴곡 구간(R1)에 레이저광을 주사하는 제 1 굴곡 주사 제어를 행한다.
그리고, 제 1 굴곡 주사 제어의 종료시에, 제어부(180)는, 레이저 제어를 행한다. 구체적으로, 레이저 제어에서는, 슬라이드 위치(C)로부터 간극(G1)에 대응되는 슬라이드 위치까지, 슬라이드부(140)에 슬라이드 이동을 행하게 한다. 이 때문에, 제어부(180)는, 제 1 굴곡 주사 제어의 종료 전까지, 간극(G1)에 의해 간극 슬라이드 위치 테이블(도 21)을 참조하여 간극(G1)에 대응되는 슬라이드 위치를 정해 둔다.
그리고, 레이저 제어에 의해 슬라이드부(140)에 간극(G1)에 대응되는 슬라이드 위치를 취하게 하면서, 포지티브 장변 주사 제어에 의해 장변 구간(X1)에 레이저광을 주사시킨다. 이에 따라, 장변 구간(X1)에, 적절한 접합부(30)를 형성할 수 있다. 레이저 제어에 의해, 조사 패턴(P)의 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도를, 간극(G1)의 크기의 지점에 적절한 접합부가 형성되는 파워 밀도로 하면서, 포지티브 장변 주사 제어를 행할 수 있기 때문이다. 또한, 간극(G1)에 의해 간극 슬라이드 위치 테이블을 참조하여 정한 슬라이드 위치가 슬라이드 위치(C)인 경우에는, 당연히, 레이저 제어에 있어서, 슬라이드부(140)에 슬라이드 이동을 행하게 할 필요는 없다.
또한, 포지티브 장변 주사 제어의 종료시에는, 제어부(180)는, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)까지 슬라이드 이동을 행하게 한다. 또한, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하면서, 굴곡 구간(R2), 단변 구간(Y2), 굴곡 구간(R3)에 각각 레이저광을 주사하는 제 2 굴곡 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 제 3 굴곡 주사 제어를 행한다.
또한, 제 3 굴곡 주사 제어의 종료시에, 제어부(180)는, 레이저 제어를 행한다. 즉, 제 3 굴곡 주사 제어의 종료시에, 슬라이드 위치(C)로부터 간극(G2)에 대응되는 슬라이드 위치까지, 슬라이드부(140)에 슬라이드 이동을 행하게 한다. 이 때문에, 제어부(180)는, 제 3 굴곡 주사 제어의 종료 전까지, 간극(G2)에 의해 간극 슬라이드 위치 테이블을 참조하여 간극(G2)에 대응되는 슬라이드 위치를 정해 둔다. 그리고, 레이저 제어에 의해, 슬라이드부(140)에 간극(G2)에 대응되는 슬라이드 위치를 취하게 하면서, 네거티브 장변 주사 제어에 의해 장변 구간(X2)에 레이저광을 주사시킨다. 이에 따라, 장변 구간(X2)에 대해서도, 장변 구간(X1)과 동일하게, 적절한 접합부(30)를 형성할 수 있다.
또한, 네거티브 장변 주사 제어의 종료시에는, 제어부(180)는, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)까지 슬라이드 이동을 행하게 한다. 또한, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)를 취하게 하면서, 굴곡 구간(R4), 단변 구간(Y1)에 각각 레이저광을 주사하는 제 4 굴곡 주사 제어, 포지티브 단변 주사 제어를 행한다. 그리고, 개시 위치(T)까지 일주하여, 주사 제어가 행해졌을 때, 접합 제어를 종료한다.
즉, 본 형태의 용접 장치(100)는, 용접선(80) 상의 장변 구간(X1, X2)에 있어서의 중앙의 용접점에 대해서 각각, 간극(G1, G2)을 검출하여 출력하는 레이저 변위계(190)를 가지고 있다. 제어부(180)는, 레이저 제어에 있어서, 레이저 변위계(190)가 출력한 간극(G1, G2)에 의해 간극 슬라이드 위치 테이블(도 21)을 참조하여 슬라이드 위치를 결정한다. 구체적으로, 슬라이드 위치는, 간극(G1, G2)에 대해서, 간극 슬라이드 위치 테이블의 가로축에 설치된 간극의 크기에 대한 복수의 간극 문턱값 이상, 미만에 대해서 판정하고, 그 간극(G1, G2)이 속하는 간극 문턱값의 범위 내에 대응된 것으로 결정된다. 예를 들면, 도 21에 나타내는 바와 같이, 간극(G1)이 간극 문턱값(GT3) 이상, 간극 문턱값(GT4) 미만일 때, 그 간극 문턱값(GT3) 이상, 간극 문턱값(GT4) 미만의 범위 내에 대응되는 슬라이드 위치(E)로 결정된다. 슬라이드 위치(E)는, 예를 들면, 간극 문턱값(GT3) 미만일 때에 대응되는 슬라이드 위치(C)보다도, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도가 낮고, 외연 스폿군(SG)의 파워 밀도가 높은 파워 밀도 분포 형상인 것이다. 또한, 슬라이드 위치(E)는, 예를 들면, 간극 문턱값(GT4) 이상일 때에 대응되는 슬라이드 위치(A)보다도, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도가 높고, 외연 스폿군(SG)의 파워 밀도가 낮은 파워 밀도 분포 형상인 것이다. 즉, 본 형태의 제어부(180)는, 레이저 제어에서는, 간극(G)이 미리 정한 간극 문턱값 이상일 때에는, 간극 문턱값 미만일 때보다도, 입사점(LP)의 위치를, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도가 낮고, 외연 스폿군(SG)의 파워 밀도가 높아지도록 한다. 즉, 레이저 제어에서는, 간극(G)이 미리 정한 간극 문턱값 이상일 때에는, 간극 문턱값 미만일 때보다도, 슬라이드부(140)에 의해, 입사점(LP)의 위치를 형성 영역(131)측으로 한다. 이에 따라, 간극(G)이 미리 정한 간극 문턱값 이상일 때에는, 간극 문턱값 미만일 때보다도, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)에 걸려있는 면적을 크게 한다.
또한 반대로, 제어부(180)는, 레이저 제어에서는, 간극(G)이 미리 정한 간극문턱값 미만일 때에는, 간극 문턱값 이상일 때보다도, 입사점(LP)의 위치를, 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도가 높고, 외연 스폿군(SG)의 파워 밀도가 낮아지도록 한다. 즉, 레이저 제어에서는, 간극(G)이 미리 정한 간극 문턱값 미만일 때에는, 간극 문턱값 이상일 때보다도, 슬라이드부(140)에 의해, 입사점(LP)의 위치를 비형성 영역(132)측으로 한다. 이에 따라, 간극(G)이 미리 정한 간극 문턱값 미만일 때에는, 간극 문턱값 이상일 때보다도, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)에 걸려있는 면적을 작게 한다. 이와 같이, 용접 장치(100)에 간극(G)의 크기에 따른 플랙시블한 제어로 레이저 용접을 행하게 한다.
또한, 본 형태에 있어서, 상기에서는, 장변 구간(X1, X2)에 대해서만, 레이저 제어를 행하고 있다. 그러나, 그 밖의 단변 구간(Y1, Y2)에 대해서도 동일하게, 레이저 제어를 행할 수도 있다. 단변 구간(Y1, Y2)에 대해서도 레이저 제어를 행함으로써, 단변 구간(Y1, Y2)에도 간극(G)의 크기에 따른 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴(P)에 의해, 적절한 접합부(30)를 형성할 수 있다. 또한, 단변 구간(Y1, Y2)에 대해서도 레이저 제어를 행하는 경우, 간극 검출 공정에 있어서, 단변 구간(Y1, Y2)에 대해서도 간극(G)의 크기를 검출해 두면 된다.
또한, 본 형태에 있어서, 상기에서는, 간극 검출 공정에 있어서, 장변 구간(X1, X2)의 중앙에 있어서의 간극(G)을 검출하고 있다. 그러나, 간극 검출 공정에 있어서의 간극(G)의 검출 위치는, 중앙에 한정되는 것은 아니다. 단, 장변 구간(X1, X2)에 있어서의 간극(G)은, 그 중앙에 있어서 가장 변동되기 쉬운 것이다. 따라서, 장변 구간(X1, X2)의 1군데에 대해서 간극(G)을 검출하는 경우에는, 본 형태와 같이 그 중앙을 검출 위치로 하는 것으로 해도 된다.
또한, 본 형태에 있어서, 가붙임 공정은, 필수의 공정은 아니다. 즉, 간극 검출 공정과 접합 공정만을 행해도 된다. 또한, 본 형태에서는, 가붙임 공정 후, 간극 검출 공정을 행하고 있다. 그러나, 이 순서는 반대라도 된다. 단, 가붙임 공정 후에 있어서는, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)이 가붙임부에 의해 고정되어 있기 때문에, 간극(G)의 크기가 바뀌어 버리는 경우가 없다. 한편, 가붙임부가 형성되기 전에는, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)이 고정되어 있지 않기 때문에, 간극(G)이 변화되어 버리는 경우가 있다. 즉, 가붙임 공정 전에 간극 검출 공정을 행한 경우, 간극 검출 공정에서 검출한 간극(G)의 크기와, 접합 공정시의 간극(G)의 크기가 상이한 크기인 경우가 있다. 따라서, 가붙임 공정 후, 간극 검출 공정 을 행함으로써, 가붙임 공정 후의 고정된 간극(G)에 대해서 간극 검출 공정을 행할 수 있다. 이 때문에, 가붙임 공정 후, 간극 검출 공정을 행하는 본 형태에서는, 보다 적절한 접합부(30)를 형성할 수 있다.
또한, 본 형태에서는, 간극 검출 공정을, 레이저 변위계(190)를 이용하여 행하고 있다. 그러나, 간극 검출 공정은, 당연히, 레이저 변위계(190)로 한정되지 않고, 그 밖의 계측 기기를 이용한 방법에 의해 행할 수도 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 시각 장치를 이용함으로써 간극 검출 공정을 행하는 것도 가능하다.
또한, 본 형태에서는, 레이저 제어를, 도 21에 나타내는 간극 슬라이드 위치 테이블에 의거하여 행하고 있다. 그러나, 예를 들면, 중앙 스폿(S0)에 있어서의 파워 밀도의 비율에 그다지 정밀도가 요구되지 않는 바와 같은 경우에는, 취득한 간극(G)의 크기에 의거하여, 예를 들면, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A) 또는 슬라이드 위치(C) 중 어느 것을 취하게 하도록 해도 된다. 즉, 레이저 제어에서는, 슬라이드부(140)에, 취득한 간극(G)의 크기가 미리 정한 간극 문턱값 이상일 때에는 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고, 취득한 간극(G)의 크기가 간극 문턱값 미만일 때에는 슬라이드 위치(C)를 취하게 해도 된다. 이 경우의 간극 문턱값으로서는, 예를 들면, 도 21의 간극 슬라이드 위치 테이블의 가로축에 나타내는 간극(GT2)의 값을 이용할 수 있다.
또한, 본 형태에서는, 상기한 바와 같이, 레이저 제어를, 슬라이드부(140)의 슬라이드 이동에 의해, 입사점(LP)의 위치를 회절 광학 소자(130) 상에서 이동시키는 것만으로 행하고 있다. 그러나, 레이저 제어에서는, 슬라이드부(140)에 의한 슬라이드 이동에 더하여, 레이저 발진기(110)로부터 출사되는 레이저광의 출력값인 레이저 출력값을 변화시켜도 된다.
레이저 제어를 슬라이드부(140)의 슬라이드 위치의 변경과 레이저 발진기(110)의 레이저 출력값의 제어에 의해 행하는 경우에도, 간극(G)의 크기마다, 적절한 접합부(30)를 형성할 수 있는 슬라이드 위치 및 레이저 출력값을 미리 취득해 두면 된다. 또한, 간극(G)의 크기에 대한 슬라이드 위치 및 레이저 출력값의 관계에 대해서 레이저 테이블을 작성하고, 그 레이저 테이블을 제어부(180)의 기억부(181)에 기억시켜 두면 된다. 그리고, 레이저 제어에서는, 간극 검출 공정에 의해 취득한 간극(G)의 크기에 의해 레이저 테이블을 참조하고, 그 간극(G)의 크기 에 적합한 슬라이드 위치 및 레이저 출력값을 정하여 접합 공정을 행할 수 있다.
이와 같이, 레이저 제어를, 레이저 발진기(110)의 레이저 출력값을 변화시켜 행함으로써, 조사 패턴(P)에 있어서의 각 스폿의 파워 밀도를 전체적으로 상승 또는 저하시킬 수 있다. 즉, 보다 플랙시블한 제어로 레이저 용접을 행할 수 있다. 그리고, 예를 들면, 레이저 출력값을 높임으로써, 더욱 단시간으로 접합 제어를 행하는 것도 가능해진다. 또한, 레이저 출력값을 상승 또는 저하시킴으로써, 형성되는 접합부의 깊이에 대해서도, 용이하게 조정할 수 있게 된다. 이 때문에, 레이저 테이블에 있어서의 간극(G)의 크기와 슬라이드 위치와의 관계는, 반드시, 상기의 간극 슬라이드 위치 관계를 충족시키는 것으로 할 필요는 없다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 형태에서는, 접합 공정 전에, 용접선(80) 상에 있어서의 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과의 간극(G)을 검출하는 간극검출 공정을 행한다. 간극 검출 공정에서는, 레이저 변위계(190)에 의해 간극(G)을 검출한다. 그리고, 접합 공정에 있어서, 용접 장치(100)의 제어부(180)는, 슬라이드부(140)에, 간극(G)의 크기에 따른 슬라이드 위치를 취하게 하는 레이저 제어를 행하면서 접합 제어를 행한다.
[제 4 형태] 다음으로, 제 4 형태에 대해서 설명한다. 본 형태에서도, 제 3 형태와 동일하게, 용접선 상에 있어서의 케이스 본체의 개구부의 내벽면과 밀봉판의 측면과의 간극의 크기를 검출하는 간극 검출 공정을 행한다. 단, 접합 공정에 앞서 간극 검출 공정을 행하는 제 3 형태와는 상이하고, 본 형태에서는, 간극 검출 공정을 행하면서, 접합 공정에 대해서도 행한다.
도 22에, 본 형태에 따른 용접 장치(200)를 나타낸다. 용접 장치(200)는, 제 1 형태에 따른 용접 장치(100)와 동일한, 레이저 발진기(110), 콜리메이트 렌즈(120), 회절 광학 소자(130), 제어부(180)를 가지고 있다. 또한, 본 형태의 용접 장치(200)는, 레이저광의 광로에 있어서의 회절 광학 소자(130)보다도 하류에, 집광 렌즈(270)를 가지고 있다. 또한, 본 형태의 제어부(180)에 대해서도, 도 22에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 기억부(181)를 갖고 있음과 함께, 기억부(181)에, 도 21에 나타내는 간극 슬라이드 위치 테이블을 기억하고 있다. 그리고, 용접 장치(200)가 상기의 형태의 용접 장치(100)와 크게 상이한 점은, 갈바노 스캐너(150)를 가지지 않고 있는 점, 및, 측면에 레이저 변위계(290)를 가지고 있는 점이다.
도 23은, 용접 장치(200)의 평면도이다. 도 23에 나타내는 바와 같이, 용접 장치(200)의 레이저 변위계(290)는, 용접 장치(200)에 의해 형성되는 조사 패턴(P)의 중앙 스폿(S0)을 중심으로 하여 회전 이동할 수 있다. 구체적으로, 레이저 변위계(290)는, 실선으로 나타내는 제 1 위치(291)로부터, 2점 쇄선으로 나타내는 제 2 위치(292), 제 3 위치(293), 제 4 위치(294)로 회전에 의해 이동할 수 있다.
또한, 본 형태에 있어서, 용접 장치(200)는, 로봇 아암의 선단에 장착되어 있으며, 전지(1)에 대하여 이동할 수 있는 것이다. 즉, 본 형태의 용접 장치(200)의 제어부(180)는, 주사 제어의 실행시에는, 제 1 형태와는 상이하고, 조사 패턴(P)을 용접 장치(200)마다, 용접선(80)을 따라 이동시킬 수 있는 것이다. 즉, 본 형태의 제어부(180)는, 로봇 아암에 의한 이동에 따라, 포지티브 단변 주사 제어, 제 1 굴곡 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어, 제 2 굴곡 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 제 3 굴곡 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어, 제 4 굴곡 주사 제어, 포지티브 단변 주사 제어를, 이 순서대로 행한다.
또한, 본 형태의 제어부(180)는, 포지티브 단변 주사 제어에서는, 도 23에 나타내는 Y축의 정방향의 방향으로 단변 구간(Y1)을 따라 레이저광을 주사시킨다. 또한, 포지티브 장변 주사 제어에서는, 도 23에 나타내는 X축의 정방향의 방향으로 장변 구간(X1)을 따라 레이저광을 주사시킨다. 또한, 네거티브 단변 주사 제어에서는, 도 23에 나타내는 Y축의 부방향의 방향으로 단변 구간(Y2)을 따라 레이저광을 주사시킨다. 또한, 네거티브 장변 주사 제어에서는, 도 23에 나타내는 X축의 부방향의 방향으로 장변 구간(X2)을 따라 레이저광을 주사시킨다.
또한, 본 형태의 제어부(180)는, 포지티브 단변 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어에 있어서, 레이저 변위계(290)의 회전 위치를 제어한다. 구체적으로는, 포지티브 단변 주사 제어 중에는, 레이저 변위계(290)의 회전 위치를 제 1 위치(291)로 한다. 포지티브 장변 주사 제어 중에는, 레이저 변위계(290)의 회전 위치를 제 2 위치(292)로 한다. 네거티브 단변 주사 제어 중에는, 레이저 변위계(290)의 회전 위치를 제 3 위치(293)로 한다. 네거티브 장변 주사 제어 중에는, 레이저 변위계(290)의 회전 위치를 제 4 위치(294)로 한다.
또한, 본 형태의 제어부(180)는, 포지티브 단변 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어의 각각에 있어서, 레이저 변위계(290)에 의한 간극(G)의 크기의 검출을 연속적으로 행한다. 즉, 포지티브 단변 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어의 각각에 있어서, 항상, 조사 패턴(P)의 전방의 간극(G)의 크기의 검출을 행한다. 또한, 레이저 변위계(290)에 의한 간극(G)의 크기의 검출은, 미리 정한 일정한 간격으로 행한다. 이 때문에, 레이저 변위계(290)에 의한 간극(G)의 크기의 검출은, 용접선(80) 상의 복수의 용접점에 대해서 행해진다.
그리고, 본 형태의 제어부(180)는, 조사 패턴(P)의 전방의 간극(G)을 검출하면서, 그 검출된 간극(G)의 크기에 의거하여, 레이저 제어를 행한다. 레이저 제어의 내용에 대해서는, 제 3 형태에 있어서 설명한 것과 동일하다. 즉, 레이저 제어에서는, 간극 슬라이드 위치 테이블에 의거하여, 슬라이드부(140)의 슬라이드 위치를 제어한다.
따라서, 본 형태에서는, 직선 구간인 장변 구간(X1, X2), 단변 구간(Y1, Y2)의 전역에 있어서, 레이저 제어를 행하면서 접합 제어를 행할 수 있다. 즉, 플랙시블한 제어로 레이저 용접을 행할 수 있다. 이에 따라, 본 형태의 용접 장치(200)는, 직선 구간인 장변 구간(X1, X2), 단변 구간(Y1, Y2)의 전역에 있어서, 적절한 접합부(30)를 형성할 수 있다. 직선 구간의 도중에 간극(G)이 변화되고 있는 경우라도, 슬라이드부(140)의 위치를, 변화된 간극(G)의 크기에 대응된 슬라이드 위치로 하면서 레이저 용접을 행할 수 있기 때문이다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 형태에서는, 용접선(80) 상에 있어서의 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과의 간극(G)을 검출하는 간극 검출 공정을 행하면서 접합 공정을 행한다. 용접 장치(200)는, 조사 패턴(P)의 전방의 간극(G)을 검출함과 함께, 슬라이드부(140)에 간극(G)의 크기에 따른 슬라이드 위치를 취하게 하는 레이저 제어를 행하면서 접합 제어를 행한다.
[제 5 형태] 다음으로, 제 5 형태에 대해서 설명한다. 본 형태에서도, 용접 장치의 구성 등은, 제 2 형태와 동일하다. 또한, 본 형태에서도, 제 2 형태와 동일하게, 가붙임 공정을 행한다. 단, 단변 구간으로부터 접합 제어 및 주사 제어를 개시하는 제 2 형태와는 상이하고, 본 형태에서는, 장변 구간에 의해 접합 제어 및 주사 제어를 개시한다.
본 형태에 대해서, 도 24에 의해 설명한다. 도 24는, 도 11과 동일하게, 전지(1)의 평면도이다. 단, 도 24는, 도 11과, 개시 위치(T) 및 가붙임 지점(K)의 배치가 상이하다. 구체적으로, 본 형태에서는, 개시 위치(T)의 위치를, 도 24에 나타내는 바와 같이, 장변 구간(X1)으로 하고 있다. 또한, 본 형태에서는, 가붙임 지점(K)의 수를, 도 24에 나타내는 바와 같이, 도 11의 8군데보다도 적은 6군데로 하고 있다.
그리고, 본 형태에 있어서도, 제 2 형태와 동일하게, 가붙임 공정, 접합 공정을 이 순서대로 행한다. 즉, 우선, 가붙임 공정을 행한다. 본 형태의 가붙임 공정에 있어서도, 가붙임 지점(K)의 수가 제 2 형태보다도 적은 것 이외는, 제 2 형태와 동일하게, 용접 장치(100)의 가붙임 제어에 의해 행한다.
계속해서, 본 형태의 접합 공정에서는, 용접 장치(100)를 이용하여, 장변 구간(X1) 상에 나타내는 개시 위치(T)로부터 시계 방향으로 일주하여, 용접선(80)을 레이저광에 의해 주사하는 레이저 용접에 의해 행한다. 또한, 본 형태에 있어서도, 접합 제어에서는, 갈바노 스캐너(150)에 용접선(80)을 따라 레이저광을 주사시키는 주사 제어를 행한다.
즉, 본 형태의 제어부(180)는, 주사 제어를, 포지티브 장변 주사 제어로부터 개시한다. 또한, 최초의 포지티브 장변 주사 제어에 있어서는, 장변 구간(X1) 중 개시 위치(T)보다도 단변 구간(Y1)측에 레이저광이 조사되지 않는다. 이 때문에, 주사 제어에서는, 포지티브 단변 주사 제어의 후, 장변 구간(X1) 중 개시 위치(T)보다도 단변 구간(Y1)측에 레이저광을 조사하기 때문에, 재차, 그 구간에 화살표(XW1)의 방향으로 레이저광을 주사시키는 포지티브 장변 주사 제어를 행한다. 즉, 본 형태의 제어부(180)는, 주사 제어에서는, 포지티브 장변 주사 제어, 제 2 굴곡 주사 제어, 네거티브 단변 주사 제어, 제 3 굴곡 주사 제어, 네거티브 장변 주사 제어, 제 4 굴곡 주사 제어, 포지티브 단변 주사 제어 , 제 1 굴곡 주사 제어, 포지티브 장변 주사 제어를, 이 순서대로 행한다.
또한, 본 형태에 있어서도, 제어부(180)는, 접합 제어의 개시 후, 초기 시간이 경과할 때까지, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하고, 초기 시간의 경과 후, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(C)까지 슬라이드 이동을 행하게 한다. 이에 따라, 본 형태에 있어서도, 개시 위치(T)의 부근에 있어서, 레이저 투과가 발생하지 않도록 하고 있다. 또한, 본 형태에 있어서도, 슬라이드부(140)에 의한 슬라이드 이동을, 레이저 발진기(110)에 의한 레이저광의 출사를 정지하는 일 없이 행하게 한다. 이에 따라, 본 형태에 있어서도, 단시간으로 조사 패턴(P)의 파워 밀도 분포 형상의 변경을 행할 수 있고, 레이저 용접에 관한 시간을 단축할 수 있다.
그리고, 본 형태의 접합 제어는, 개시 위치(T)로부터 개시되어 있는 것에 의해, 제 2 형태보다도, 밀봉판(20)의 변형을 작은 것으로 할 수 있다. 즉, 단변 구간(Y1)에 개시 위치(T)를 설치한 제 2 형태에서는, 예를 들면, 개시 위치(T)에 접합부가 형성되었을 때에, 단변 구간(Y2)에 있어서의 케이스 본체(10)의 개구부(11)의 내벽면(13)과 밀봉판(20)의 측면(21)과의 어긋남이 큰 것으로 되어 버리는 경우가 있다. 단변 구간(Y2)은, 개시 위치(T)의 대각에 위치하고 있기 때문에 개시 위치(T)로부터의 거리가 멀고, 예를 들면, 개시 위치(T) 부근의 밀봉판(20)의 변형이 발생했을 때에, 그 개시 위치(T) 부근의 변형이, 대각의 단변 구간(Y2)에 있어서는 큰 변위가 되어버리기 때문이다.
이에 대하여, 본 형태에서는, 개시 위치(T)를 장변 구간(X1)으로 하고 있기 때문에, 용접선(80)의 어느 지점에 대해서도, 개시 위치(T)로부터의 거리가, 제 2 형태보다도 가까운 것이다. 따라서, 본 형태에서는, 장변 구간(X1)의 개시 위치(T) 부근에서 접합부의 형성에 수반하는 변형이 발생했을 때에도, 그 개시 위치(T) 부근의 변형에 의해, 용접선(80) 상에, 케이스 본체(10)의 개구부(11)의 내벽면(13)과 밀봉판(20)의 측면(21)과의 어긋남이 큰 지점이 발생하지 않는다. 따라서, 본 형태에서는, 제 2 형태보다도, 용접선(80) 상에 접합부를 적절하게 형성할 수 있다.
또한, 본 형태에서는, 접합 제어에 있어서의 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과의 어긋남이 억제되어 있기 때문에, 가붙임 제어에 있어서의 가붙임 지점(K)의 수를 적게 할 수 있다. 가붙임부는, 접합 제어에 있어서의 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)과의 어긋남을 억제하기 위한 것이며, 그 어긋남이 작은 것일수록, 적게 할 수 있기 때문이다. 따라서, 본 형태에서는, 가붙임 제어를 단시간으로 완료시킬 수 있다. 가붙임 지점(K)이 적기 때문이다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 형태에서는, 접합 공정의 접합 제어 및 주사 제어를, 장변 구간(X1)에 위치하는 개시 위치(T)로부터 개시한다. 이 때문에, 접합 공정에 있어서의 불량의 발생을 보다 억제할 수 있다. 또한, 가붙임 공정에 있어서의 가붙임 지점(K)의 수를 적게 할 수 있다. 이 때문에, 가붙임 공정을, 보다 단시간으로 행할 수 있다.
[변형예] 다음으로, 상기의 실시 형태의 변형예에 대해서 설명한다. 우선, 조사 패턴의 변형예에 대해서 설명한다. 도 25에, 조사 패턴의 변형예 1, 2를 나타내고 있다. 도 25에는, 변형예 1, 2의 각각에 대해서, 상단(上段)에, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴을 나타내고 있다. 또한, 중단(中段)에, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132) 내에 위치하는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴을 나타내고 있다. 또한, 하단(下段)에, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과의 경계(133)에 걸려있는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴을 나타내고 있다. 도 25에 나타내는 바와 같이, 변형예 1, 2는 모두, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴이, 상기의 실시 형태와 상이한 것이다. 한편, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132) 내에 위치하는 상태일 때에는, 변형예 1, 2에 있어서 모두, 상기의 실시 형태와 동일하게, 중앙 영역(A1)에 중앙 스폿(S0)을 갖는 조사 패턴이다.
구체적으로, 도 25의 변형예 1의 상단에 나타내는 조사 패턴은, 외연 스폿군(SG)의 수가, 도 5에 나타내는 조사 패턴(P)보다도 적은 것이다. 그리고, 변형예 1에서는, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)을, 도 25의 상단에 나타내는 외연 스폿군(SG)의 각 스폿에 관한 방사광이 방사되는 회절 격자가 형성된 것으로 해두면 된다. 또한, 도 25의 변형예 1의 하단에 나타내는 조사 패턴은, 외연 스폿군(SG)과, 중앙 스폿(S0)이 함께 나타난 것으로 되어 있다. 따라서, 변형예 1에 대해서도, 상기의 실시 형태와 동일하게, 레이저 용접에 있어서, 회절 광학 소자(130) 상의 입사점(LP)의 위치를 변경함으로써, 각각 상이한 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 도 25의 변형예 2의 상단에 나타내는 조사 패턴은, 도 5에 나타내는 조사 패턴(P)의 외연 스폿군(SG)에 더하여, 중앙 스폿(S0)에 대해서도 형성되어 있는 것이다. 그리고, 변형예 2에서는, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)을, 도 25의 상단에 나타내는 외연 스폿군(SG)의 각 스폿과 중앙 스폿(S0)에 관한 방사광이 방사되는 회절 격자가 형성된 것으로 해두면 된다. 또한, 변형예 2에 대해서는, 도 25에 나타내는 바와 같이, 각 스폿의 수나 배치가, 상단의 조사 패턴과, 하단의 조사 패턴과 동일하다. 그러나, 변형예 2의 하단의 조사 패턴은, 상단의 조사 패턴과는 상이하고, 그 중앙 스폿(S0)의 파워 밀도가, 외연 스폿군(SG)보다도 높은 것이다. 따라서, 변형예 2에 대해서도, 상기의 실시 형태와 동일하게, 레이저 용접에 있어서, 회절 광학 소자 상의 입사점(LP)의 위치를 변경함으로써, 각각 상이한 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 도 25의 변형예 1, 2의 조사 패턴에는, 상기의 실시 형태에 관한 도 5, 도 6, 도 7과 동일하게, X축 및 Y축을 붙이고 있다. 그리고, 변형예 1, 2의 조사 패턴을 이용한 레이저 용접에 있어서도, 상기의 실시 형태에 관한 도 5, 도 6, 도 7에 나타내는 조사 패턴(P)을 이용한 경우와 동일하게 행할 수 있다. 이에 따라, 플랙시블한 제어로 레이저 용접을 행할 수 있다.
이어서, 도 25와는 상이한 조사 패턴의 변형예에 대해서 도 26에 의해 설명한다. 도 26에는, 변형예 3∼6의 각각에 대해서, 상단에, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴을 나타내고 있다. 또한, 중단에, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132) 내에 위치하는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴을 나타내고 있다. 또한, 하단에, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과의 경계(133)에 걸려있는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴을 나타내고 있다. 도 26에 나타내는 바와 같이, 변형예 3∼6은 모두, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴이, 상기의 실시 형태와 상이한 것이다. 한편, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132) 내에 위치하는 상태일 때에는, 변형예 3∼6에 있어서 모두, 상기의 실시 형태와 동일하게, 중앙 영역(A1)에 중앙 스폿(S0)을 갖는 조사 패턴이다.
구체적으로, 도 26의 변형예 3의 상단에 나타내는 조사 패턴은, 도 5에 나타내는 조사 패턴(P)의 외연 스폿(S11, S12, S41, S42)에 상당하는 외연 스폿군(SG)을 갖는 것이다. 또한, 도 26의 변형예 4, 5의 상단에 나타내는 조사 패턴은, 모두 외연 스폿군(SG)의 수가 변형예 3보다도 적게 되어 있음과 함께, 각각 배치가 상이한 것이다. 도 26의 변형예 6의 상단에 나타내는 조사 패턴은, 외연 스폿군(SG)의 수에 대해서는 변형예 3과 동일하지만, 그 배치가 상이한 것이다.
또한, 변형예 3∼6 중 어느 것에 대해서도, 도 26의 하단에 나타내는 조사 패턴은, 상단에 나타내는 외연 스폿군(SG)과, 중단에 나타내는 중앙 스폿(S0)이 함께 나타난 것으로 되어 있다. 따라서, 변형예 3∼6에 대해서도, 상기의 실시 형태와 동일하게, 레이저 용접에 있어서, 회절 광학 소자(130) 상의 입사점(LP)의 위치를 변경함으로써, 각각 상이한 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 플랙시블한 제어로 레이저 용접을 행할 수 있다. 또한, 변형예 3∼6에서는 각각, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)을, 도 26의 상단에 나타내는 외연 스폿군(SG)의 각 스폿에 관한 방사광이 방사되는 회절 격자가 형성된 것으로 하면 된다.
또한, 변형예 3∼6의 조사 패턴을 이용한 레이저 용접에 있어서 주사 제어를 행하는 경우에는, 도 26에 있어서, 각각의 조사 패턴에 붙이고 있는 화살표(Z)를 주사의 방향으로 하면 된다. 예를 들면, 변형예 4의 조사 패턴을 이용한 레이저 용접에 있어서 주사 제어를 행하는 경우, 도 27에 나타내도록 하면 된다.
도 27에는, 2개의 접합 대상 부재(91, 92)를 서로의 접합 예정면(93, 94)끼리 맞대어 이루어지는 대면 지점(90)의 용접선(95)이 직선 구간인 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 27에는, 변형예 4에 관한 조사 패턴(P4)을 나타내고 있다. 조사 패턴(P4)은, 중앙 스폿(S0)과, 중앙 스폿(S0)과 함께 삼각형의 정점을 이루는 제 1 외연 스폿(S51) 및 제 2 외연 스폿(S52)으로 이루어지는 외연 스폿군(SG)에 의해 구성된 것이다.
도 27에서는, 좌단이 접합 제어 및 주사 제어의 개시 위치이며, 레이저광의 주사 방향은, 화살표(Z)에 의해 나타내는 바와 같이 오른쪽 방향이다. 이 때문에, 도 27에 나타내는 바와 같이, 조사 패턴(P4)을 이용한 경우의 주사 제어에서는, 용접선(95) 상의 용접점에, 제 1 외연 스폿(S51)과 제 2 외연 스폿(S52)과의 사이, 중앙 스폿(S0)을 이 순서대로 통과시키고 있다.
이에 따라, 조사 패턴(P4)을 이용한 경우의 주사 제어에서는, 그 화살표(Z)의 방향의 주사 방향에 있어서의 중앙 스폿(S0)보다도 전방의 위치에, 제 1 외연 스폿(S51), 제 2 외연 스폿(S52)이 형성되어 있다. 또한, 제 1 외연 스폿(S51)은 중앙 스폿(S0)의 전방에 있어서의 접합 대상 부재(91) 상에, 제 2 외연 스폿(S52)은 중앙 스폿(S0)의 전방에 있어서의 접합 대상 부재(92) 상에 각각 형성되어 있다.
그리고, 도 27에서는, 접합 제어의 개시 후, 제 1 외연 스폿(S51), 제 2 외연 스폿(S52)에 의해 형성된 용융부에 의해 중앙 스폿(S0) 전방의 간극이 막히는 초기 시간이 경과할 때까지, 입사점(LP)이 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태로 하면 된다. 그리고, 초기 시간의 경과 후, 레이저광을 조사한 채 입사점(LP)의 위치를 변경시켜, 입사점(LP)의 위치를, 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과의 경계(133)에 걸리는 위치로 하면 된다. 또한, 입사점(LP)의 위치를 변경함과 함께, 주사 제어를 개시하면 된다. 이에 따라, 레이저 투과가 발생하지 않도록 하여 불량의 발생을 억제하면서, 단시간으로 2개의 접합 대상 부재(91, 92)를 용접선(95)을 따라 접합할 수 있다.
이어서, 도 25, 26과는 상이한 조사 패턴의 변형예에 대해서 도 28에 의해 설명한다. 도 28에는, 변형예 7∼9의 각각에 대해서, 상단에, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴을 나타내고 있다. 또한, 중단에, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132) 내에 위치하는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴을 나타내고 있다. 또한, 하단에, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과의 경계(133)에 걸려있는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴을 나타내고 있다. 도 28에 나타내는 바와 같이, 변형예 7, 9는 모두, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태일 때에 형성되는 조사 패턴이, 상기의 실시 형태 및 변형예 1∼6과 상이한 것이다. 또한, 변형예 8에 대해서는, 조사 패턴에 있어서의 외연 스폿군(SG)의 면적이나 배치가, 상기의 변형예 3과 동일한 것이다. 단, 변형예 8은, 도 28에 나타내는 바와 같이, 변형예 3과 주사 방향의 화살표(Z)의 방향이 상이한 것이다. 또한, 변형예 7∼9의 어느 것에 있어서도, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 비형성 영역(132) 내에 위치하는 상태일 때에는, 상기의 실시 형태와 동일하게, 중앙 영역(A1)에 중앙 스폿(S0)을 갖는 조사 패턴이다.
구체적으로, 도 28의 변형예 7의 상단에 나타내는 조사 패턴은, 도 5에 나타내는 조사 패턴(P)의 외연 스폿(S11, S12, S31, S32)에 상당하는 외연 스폿군(SG)을 갖는 것이다. 또한, 도 28의 변형예 8의 상단에 나타내는 조사 패턴은, 도 5에 나타내는 조사 패턴(P)의 외연 스폿(S11, S12, S21, S22)에 상당하는 외연 스폿군(SG)을 갖는 것이다. 도 28의 변형예 9의 상단에 나타내는 조사 패턴은, 외연 스폿군(SG)의 수가 변형예 7보다도 적게 되어 있음과 함께, 배치가 상이한 것이다.
또한, 변형예 8은, 상기의 변형예 3과는 상이한 회전 위치로 나타나 있을 뿐이며, 그 외연 스폿군(SG)의 면적이나 배치가 변형예 3과 동일하다. 이 때문에, 변형예 3과 변형예 8과의 조사 패턴에 대해서, 중앙 스폿(S0) 및 외연 스폿군(SG)의 각각의 파워 밀도의 비율이 동일한 경우, 파워 밀도 분포 형상은 동일하다.
또한, 변형예 7∼9에 있어서도, 도 28의 하단에 나타내는 조사 패턴은, 상단에 나타내는 외연 스폿군(SG)과, 중단에 나타내는 중앙 스폿(S0)이 함께 나타난 것으로 되어 있다. 따라서, 변형예 7∼9에 대해서도, 상기의 실시 형태와 동일하게, 레이저 용접에 있어서, 회절 광학 소자(130) 상의 입사점(LP)의 위치를 변경함으로써, 각각 상이한 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 플랙시블한 제어로 레이저 용접을 행할 수 있다. 또한, 변형예 7∼9에서는 각각, 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131)을, 도 28의 상단에 나타내는 외연 스폿군(SG)의 각 스폿에 관한 방사광이 방사되는 회절 격자가 형성된 것으로 하면 된다.
또한, 변형예 7∼9의 조사 패턴을 이용한 레이저 용접에 있어서 주사 제어를 행하는 경우에는, 도 28에 있어서, 각각의 조사 패턴에 붙이고 있는 화살표(Z)를 주사의 방향으로 하면 된다. 예를 들면, 변형예 9의 조사 패턴을 이용한 레이저 용접에 있어서 주사 제어를 행하는 경우, 도 29에 나타내도록 하면 된다.
도 29에는, 2개의 접합 대상 부재(91, 92)를 서로의 접합 예정면(93, 94)끼리로 맞대어 이루어지는 대면 지점(90)의 용접선(95)이 직선 구간인 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 29에는, 변형예 9에 따른 조사 패턴(P9)을 나타내고 있다. 조사 패턴(P9)은, 중앙 스폿(S0)과, 상이한 위치의 제 1 외연 스폿(S61) 및 제 2 외연 스폿(S62)으로 이루어지는 외연 스폿군(SG)에 의해 구성된 것이다.
도 29에서는, 좌단이 접합 제어 및 주사 제어의 개시 위치이며, 레이저광의 주사 방향은, 화살표(Z)에 의해 나타내는 바와 같이 오른쪽 방향이다. 그리고, 도 29에 나타내는 바와 같이, 조사 패턴(P9)을 이용한 경우의 주사 제어에서는, 중앙 스폿(S0)을, 용접선(95)을 따라 이동시키면 된다. 또한, 주사 제어에서는, 제 1 외연 스폿(S61)을, 용접선(95)과 평행하게 설치된 제 1 궤도(96)를 따라, 중앙 스폿(S0)의 전방을 이동시키면 된다. 게다가, 주사 제어에서는, 제 2 외연 스폿(S62)을, 용접선(95)과 평행하게 설치된 제 2 궤도(97)를 따라, 중앙 스폿(S0)의 후방을 이동시키면 된다.
이에 따라, 조사 패턴(P9)을 이용한 경우의 주사 제어에서는, 그 화살표(Z)의 방향의 주사 방향에 있어서의 중앙 스폿(S0)보다도 전방의 위치에, 제 1 외연 스폿(S61)이 형성되어 있다. 또한, 화살표(Z)의 방향의 주사 방향에 있어서의 중앙 스폿(S0)보다도 후방의 위치에, 제 2 외연 스폿(S62)이 형성되어 있다. 또한, 제 1 외연 스폿(S61)은 중앙 스폿(S0)의 전방에 있어서의 접합 대상 부재(92) 상에, 제 2 외연 스폿(S62)은 중앙 스폿(S0)의 후방에 있어서의 접합 대상 부재(91) 상에 각각 형성되어 있다.
그리고, 도 29에 있어서는, 접합 제어의 개시시에는, 제 1 외연 스폿(S61)에 의해 형성된 용융부에 의해 중앙 스폿(S0)의 전방의 간극이 막히는 초기 시간이 경과할 때까지, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(130)의 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태로 하면 된다. 그리고, 초기 시간의 경과 후, 레이저광을 조사한 채로 입사점(LP)의 위치의 변경을 행하고, 입사점(LP)의 위치를, 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)과의 경계(133)에 걸리는 위치로 하면 된다. 또한, 입사점(LP)의 위치를 변경함과 함께, 주사 제어를 개시하면 된다. 이에 따라, 레이저 투과가 발생하지 않도록 하여 불량의 발생을 억제하면서, 단시간으로 2개의 접합 대상 부재(91, 92)를 용접선(95)을 따라 접합할 수 있다.
나아가서는, 조사 패턴(P9)을 이용한 도 29의 주사 제어에서는, 제 2 외연 스폿(S62)에 의해, 중앙 스폿(S0)이 통과하여 형성된 용융부의 급격한 온도 저하를 억제할 수 있다. 이에 따라, 크랙 등의 발생을 억제하면서 레이저 용접을 행할 수 있다.
또한, 변형예 3∼9의 조사 패턴에 의해 전지(1)의 용접선(80)과 같은 직사각형 형상의 레이저 용접을 행하는 경우, 상기의 실시 형태와는 상이하고, 전지(1)와 조사 패턴(P)과의 회전 위치를 상이한 것으로 하면서, 주사 제어를 행하면 된다. 구체적으로는, 변형예 3∼9의 조사 패턴에 의해 전지(1)의 레이저 용접을 행하는 경우에는, 용접선(80)에 화살표(Z)의 방향을 따르도록 조사 패턴을 회전시키면서, 레이저광의 주사를 행하면 된다. 그 때문에, 예를 들면, 회절 광학 소자(130)를 전지(1)에 대하여 회전시키면 된다. 또한 예를 들면, 전지(1)를 회절 광학 소자(130)에 대하여 회전시키는 것으로 해도 된다.
계속해서, 회절 광학 소자의 변형예에 대해서 설명한다. 상기의 실시 형태에서는, 중앙에 회절 격자가 형성된 형성 영역(131)을, 그 외측에 회절 격자가 형성되어 있지 않은 비형성 영역(132)을 설치하여 이루어지는 회절 광학 소자(130)를 이용한 예에 대해서 설명하고 있다. 그러나, 예를 들면, 도 30에 나타내는 바와 같이, 함께 회절 격자가 형성된 제 1 형성 영역(231)과, 제 2 형성 영역(232)을 갖는 회절 광학 소자(230)를 이용해도 된다.
그리고, 회절 광학 소자(230)를 이용하여 도 5, 도 6, 도 7의 조사 패턴(P)을 형성하는 경우에는, 제 1 형성 영역(231)에, 입사광(Li)의 입사점(LP)보다, 도 5의 외연 스폿군(SG)에 관한 방사광을 방사하는 회절 격자를 형성해 두면 된다. 또한, 제 2 형성 영역(232)에는, 입사광(Li)의 입사점(LP)보다 도 7의 중앙 스폿(S0)에 관한 방사광을 방사하는 회절 격자를 형성해 두면 된다.
그리고, 슬라이드부를 도 30에 나타내는 슬라이드 위치(A)로 함으로써, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(230)의 제 1 형성 영역(231) 내에 위치하는 상태로 하고, 도 5에 나타내는 조사 패턴(P)을 형성할 수 있다. 또한, 슬라이드부를 도 30에 나타내는 슬라이드 위치(D)로 함으로써, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(230)의 제 2 형성 영역(232) 내에 위치하는 상태로 하고, 도 7에 나타내는 조사 패턴(P)을 형성할 수 있다. 또한, 슬라이드부를 도 30에 나타내는 슬라이드 위치(F)로 함으로써, 입사점(LP)이 회절 광학 소자(230)의 제 1 형성 영역(231)과 제 2 형성 영역(232)과의 경계(233)에 걸리는 상태로 하고, 도 6에 나타내는 조사 패턴(P)을 형성할 수 있다.
즉, 회절 광학 소자(130)로 바꾸어 회절 광학 소자(230)를 이용한 경우에도, 회절 광학 소자(130)를 이용한 경우와 동일, 복수의 상이한 파워 밀도 분포 형상의 조사 패턴(P)을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태는 단순한 예시에 지나지 않으며, 본 발명을 하등 한정하는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 당연히, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지 개량, 변형이 가능하다. 예를 들면, 접합 대상 부재를 서로의 접합 예정면끼리로 맞대어 이루어지는 대면 지점의 용접점에 점 형상의 접합부를 형성하는 스폿 용접에 있어서는, 레이저광의 주사를 행할 필요는 없다. 즉, 예를 들면, 접합 제어에 있어서의 용접점으로의 레이저광의 조사를, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)를 취하게 하여 개시하고, 초기 시간의 경과 후, 슬라이드부(140)에 슬라이드 위치(A)로부터 슬라이드 위치(C)까지의 슬라이드 이동을 행하게 하면 된다. 이 때에는, 조사 패턴(P)에 있어서의 중앙 영역(A1) 내에 용접점이 위치하도록 하면 된다. 이에 따라, 접합 제어가 개시되고 나서 초기 시간이 경과할 때까지는, 외연 스폿군(SG)에 의해, 간극의 레이저 투과를 억제하여 불량의 발생을 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 초기 시간이 경과하고, 간극이 막힌 후에는, 중앙 스폿(S0)에 의해, 용접점에 충분한 깊이를 갖는 점 형상의 접합부를, 단시간으로 형성할 수 있기 때문이다.
또한 예를 들면, 용접선을 따라 행하는 레이저광의 주사는, 접합 대상 부재를, 레이저광에 대하여 이동시키는 것에 의해서도 행할 수 있다. 또한, 레이저광과 접합 대상 부재를 함께 상대적으로 이동시킴으로써, 레이저광에 의한 용접선의 주사를 행하는 것도 가능하다.
또한 예를 들면, 상기의 형태에서는, 슬라이드부(140)의 슬라이드 이동에 의해, 회절 광학 소자 상의 입사광의 입사점의 위치를 변경하고 있다. 그러나, 슬라이드부(140) 이외의 구성을 이용하여, 회절 광학 소자 상의 입사광의 입사점의 위치를 변경시켜도 된다. 예를 들면, 입사광의 광축과 상이한 위치에, 입사광의 광축과 평행하게 설치한 회전축의 축 주위에 회절 광학 소자를 회전시키는 회전부를 이용할 수 있다. 그리고, 그 회전부의 회전에 의해서도 회절 광학 소자 상의 입사광의 입사점의 위치를 변경할 수 있다. 또는, 회절 광학 소자 상의 입사광의 입사점의 위치를, 입사광을 회절 광학 소자에 대하여 이동시킴으로써 변경해도 된다. 이 경우, 레이저광의 광로에 있어서의 회절 광학 소자보다도 상류에 위치하고 있는 광파이버를 이동시키는 것이 생각된다. 또한, 레이저광의 광로에 있어서의 회절 광학 소자보다도 상류에, 레이저광의 광로에 대한 각도를 변경할 수 있는 반사경을 설치하여, 그 반사경의 각도 변경에 의해 회절 광학 소자 상의 입사광의 입사점의 위치의 변경을 행하는 것도 가능하다. 나아가서는, 회절 광학 소자와 레이저광의 광로를 함께, 상대적으로 이동시킴으로써, 회절 광학 소자 상의 입사광의 입사점의 위치를 변경하는 것도 가능하다. 단, 상기의 실시 형태와 같이, 회절 광학 소자를 슬라이드 이동시키는 슬라이드부를 이용함으로써, 용접 장치를 간소한 구성인 것으로 할 수 있다.
또한 예를 들면, 상기의 형태에서는, 회절 광학 소자 상의 입사광의 입사점의 위치를, 형성 영역(131) 내에 위치하는 상태와, 경계(133)에 걸린 상태와의 사이에서 변경하는 경우에 대해서 설명하고 있다. 그러나, 예를 들면, 회절 광학 소자 상의 입사광의 입사점의 위치를, 경계(133)에 걸린 상태의 범위 내에서 변경해도 된다. 이러한 경우라도, 회절 광학 소자 상의 입사광의 입사점의 변경에 의해, 조사 패턴의 파워 밀도 분포 형상을 상이한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 상기의 실시 형태 중, 레이저 발진기의 레이저 출력값을 변화시키고 있는 예에 대해서 설명하고 있는 실시 형태는, 제 3 형태뿐이다. 그러나, 당연히, 제 3 형태 이외에 있어서, 파워 밀도 분포 형상을 보다 바람직한 것으로 할 수 있을 경우 등에는, 레이저 발진기의 레이저 출력값을 변화시켜도 된다.
또한, 상기의 실시 형태는 모두, 투과한 레이저광을 방사하는 회절 격자가 형성된 투과형의 회절 광학 소자를 이용한 예에 대해서 구체적으로 설명한 것이다. 그러나, 본 발명은, 투과형의 회절 광학 소자에 한정되지 않고, 반사된 레이저광을 방사하는 회절 격자가 형성된 반사형의 회절 광학 소자를 이용하는 경우에 대해서도 적용할 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태에서는 모두, 조사 패턴을 구성하는 스폿으로서 원 형상의 것을 도시하여 설명하고 있다. 그러나, 조사 패턴은, 삼각형 등의 다각형, 타원 형상 등, 원 형상 이외의 형상의 스폿에 의해 구성되어 있는 것이라도 된다.
또한, 상기의 실시 형태에서는, 모두 알루미늄으로 이루어지는 케이스 본체 및 밀봉판을 접합 대상 부재로서 이용한 경우의 예에 대해서 구체적으로 설명하고 있다. 그러나, 알루미늄끼리로 한정되지 않고, 레이저 용접에 의해 접합할 수 있는 재질끼리의 조합이면, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 또한 본 발명은, 당연히, 전지 이외의 접합 대상 부재의 레이저 용접에도 적용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 용접점을 향하여 레이저광을 조사하고, 그 조사 지점에 접합 대상 부재를 접합하는 접합부를 형성하는 레이저 용접 장치로서,
    레이저광을 출사하는 출사기(110)와,
    상기 출사기(110)로부터 출사된 레이저광을 입사광으로 하고, 상기 입사광의 입사점으로부터 상기 조사 지점으로 방사광을 방사하는 회절 광학 소자(130)와,
    상기 입사점의 위치를 변경하는 입사점 변경부(140)와,
    상기 출사기(110) 및 상기 입사점 변경부(140)를 제어하는 컨트롤러(180)를 포함하고,
    상기 회절 광학 소자(130)는, 인접하게 설치된 형성 영역(131)과 비형성 영역(132)을 갖고,
    상기 형성 영역(131)은, 상기 입사광의 파워 밀도 분포 형상과는 상이한 제 1 파워 밀도 분포 형상을 갖는 상기 방사광을 방사하는 회절 격자가 형성된 영역이며,
    상기 비형성 영역(132)은, 상기 형성 영역(131)의 표면 형상과는 상이한 표면 형상을 갖고, 상기 제 1 파워 밀도 분포 형상과는 상이한 제 2 파워 밀도 분포 형상을 갖는 상기 방사광을 방사하는 영역이며,
    상기 컨트롤러(180)는, 상기 출사기(110)에 의한 레이저광의 출사 중에, 상기 입사점 변경부(140)에 의해, 상기 입사점 내의 적어도 1점이, 상기 형성 영역(131)과 상기 비형성 영역(132)과의 경계를 가로지르도록 이동시키는 접합 제어를 행하고,
    상기 비형성 영역(132)은, 상기 회절 격자가 형성되어 있지 않은 영역인 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 형성 영역(131)은, 상기 제 1 파워 밀도 분포 형상에 있어서의 파워 밀도가 가장 높은 지점을, 상기 제 2 파워 밀도 분포 형상에 있어서의 파워 밀도가 가장 높은 지점인 중앙 영역(A1)과는 상이한 외연 영역(A2) 내로 하는 방사광을 방사하는 영역인 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨트롤러(180)는, 상기 접합 제어에서는, 상기 조사 지점의 상기 용접점이 상기 중앙 영역(A1) 내에 위치하도록 하면서, 상기 출사기(110)에 의한 레이저광의 출사를 개시하고 나서 미리 정한 초기 시간의 경과 후에는, 상기 초기 시간의 경과 전보다도, 상기 입사점 변경부(140)에 의해, 상기 입사점의 위치를, 상기 비형성 영역(132)측으로 하고, 상기 초기 시간이 경과하는 동안, 상기 출사기(110)에 의한 레이저광의 출사 중에, 상기 조사 지점을 접합 대상 부재에 대하여 이동시키지 않는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 조사 지점과 접합 대상 부재의 적어도 일방을 타방에 대하여 이동시키는 이동부를 갖고,
    상기 컨트롤러(180)는, 상기 접합 제어에서는, 상기 이동부에 의해, 상기 조사 지점을, 복수의 상기 용접점이 연속적으로 이루어지는 용접선이, 상기 중앙 영역(A1) 내를 통과하도록 이동시키는 주사 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨트롤러(180)는, 상기 접합 제어에서는, 상기 출사기(110)에 의한 레이저광의 출사를 개시하고 나서 미리 정한 초기 시간의 경과 후에는, 상기 초기 시간의 경과 전보다도, 상기 입사점 변경부(140)에 의해, 상기 입사점의 위치를, 상기 비형성 영역(132)측으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 비형성 영역(132)은, 상기 중앙 영역(A1)에, 상기 방사광에 의해 중앙 스폿을 형성하는 영역이며,
    상기 형성 영역(131)은, 상기 외연 영역(A2)에, 상기 방사광에 의해 상기 중앙 스폿과 함께 삼각형의 정점을 이루는 스폿인 제 1 외연 스폿 및 제 2 외연 스폿을 형성하는 영역이며,
    상기 컨트롤러(180)는, 상기 주사 제어에서는, 상기 용접선 상의 상기 용접점에, 상기 제 1 외연 스폿과 상기 제 2 외연 스폿과의 사이, 상기 중앙 스폿을 이 순서대로 통과시키는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 비형성 영역(132)은, 상기 중앙 영역(A1)에, 상기 방사광에 의해 중앙 스폿을 형성하는 영역이며,
    상기 형성 영역(131)은, 상기 외연 영역(A2)에, 상기 방사광에 의해 상기 중앙 스폿을 둘러싸는 사각형의 정점을 이루는 4개의 외연 스폿을 형성하는 영역이며,
    상기 컨트롤러(180)는, 상기 주사 제어에서는, 상기 용접선 상의 상기 용접점에, 상기 외연 스폿 중 이웃하는 2개의 제 1 외연 스폿과 제 2 외연 스폿과의 사이, 상기 중앙 스폿, 상기 제 1 외연 스폿 및 상기 제 2 외연 스폿 이외의 상기 외연 스폿인 제 3 외연 스폿과 제 4 외연 스폿과의 사이를 이 순서대로 통과시키는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 비형성 영역(132)은, 상기 중앙 영역(A1)에, 상기 방사광에 의해 중앙 스폿을 형성하는 영역이며,
    상기 형성 영역(131)은, 상기 외연 영역(A2)에, 상기 방사광에 의해 제 1 외연 스폿, 및, 상기 제 1 외연 스폿과는 상이한 위치의 제 2 외연 스폿을 형성하는 영역이며,
    상기 컨트롤러(180)는, 상기 주사 제어에서는, 상기 중앙 스폿을, 상기 용접선을 따라 이동시키고, 상기 제 1 외연 스폿을, 상기 용접선과 평행하게 설치된 궤도인 제 1 외연 궤도를 따라, 상기 중앙 스폿의 전방을 이동시키고, 상기 제 2 외연 스폿을, 상기 용접선과 평행하게 설치된 궤도인 제 2 외연 궤도를 따라, 상기 중앙 스폿의 후방을 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨트롤러(180)는, 상기 접합 제어를 행하기 전에, 레이저광을 상기 용접선 상의 일부의 가붙임 지점에 조사하고, 상기 가붙임 지점에 가붙임부를 형성하는 가붙임 제어를 행함과 함께, 상기 가붙임 제어에서는, 상기 입사점 변경부(140)에 의해, 상기 입사점의 위치를, 상기 형성 영역(131) 내로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    접합 대상 부재끼리를 맞대어 이루어지는 상기 용접선 상의 상기 용접점에 대해서 간극을 검출하여 출력하는 간극 출력부를 갖고,
    상기 컨트롤러(180)는, 상기 접합 제어에서는, 상기 용접점에 대해서 상기 간극 출력부가 출력한 간극이 미리 정한 간극 문턱값 이상일 때에는, 상기 간극 문턱값 미만일 때보다도, 상기 입사점 변경부(140)에 의해, 상기 입사점의 위치를, 상기 형성 영역(131)측으로 하는 레이저 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨트롤러(180)는, 상기 용접선이 전체적으로 장방형인 경우에는, 상기 주사 제어를, 상기 용접선의 장변에 위치하는 상기 용접점을 개시 위치로 하여 개시하는 것임과 함께, 그 개시 후, 상기 용접선을 따라 일주하여, 상기 개시 위치까지 상기 주사 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 출사기(110)가, 레이저광의 출사 중에, 출사되는 레이저광의 출력값인 레이저 출력값을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.


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