KR20170015177A

KR20170015177A - 용접 구조체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170015177A
Application number: KR1020160094113A
Authority: KR
Inventors: 아키라 츠쿠이
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2017-02-08
Also published as: DE102016113720A1; DE102016113720B4; US20170028507A1; CN106392305A; CN106392305B; JP6241459B2; KR101902353B1; JP2017030010A; US10118251B2

Abstract

본 발명에 관련된 용접 구조체의 제조 방법에서는, 레이저 조사부에 의해, 제 1 부재와 제 2 부재의 경계를 주사하는 주 레이저 광과, 주 레이저 광의 진행 방향에 있어서의 전방을 조사 위치로 하는 선행 레이저 광과, 주 레이저 광의 진행 방향에 있어서의 후방을 조사 위치로 하는 후행 레이저 광을 조사한다. 또한, 레이저 조사부에 의해, 선행 레이저 광을, 주 레이저 광이 조사되는 주 궤적과 겹치지 않는 선행 궤적을 따라 조사하면서, 후행 레이저 광을, 주 궤적 및 선행 궤적에 모두 겹치지 않는 후행 궤적을 따라 조사하는 비중복 조사를 행한다.

Description

용접 구조체의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD FOR WELDED STRUCTURE}

본 개시는, 용접 구조체의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수의 레이저 광을 조사하는 레이저 용접에 의해 접합을 행하는 용접 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 복수의 부재를 접합하여 1개의 용접 구조체를 제조하기 위해, 레이저 광을 이용한 레이저 용접이 행해지고 있다. 이러한 레이저 용접에 의해 접합이 행해지고 있는 제품으로서, 예를 들면, 전지가 있다. 전지는, 일반적으로, 케이스의 내부에, 정부(正負)의 전극판으로 이루어지는 전극체를 수용하여 이루어지는 것이다. 그리고, 이러한 전지의 제조 공정에서는, 전극체를 케이스 본체의 개구부로부터 그 내부에 수용한 후, 케이스 본체의 개구부를 밀봉판으로 막아, 케이스 본체와 밀봉판의 경계를 레이저 용접에 의해 접합하는 용접 공정이 행해지는 경우가 있다.

예를 들면, 일본 공개특허 특개2012-110905에는, 맞댄 케이스 본체와 밀봉판의 경계 부근에, 파워 밀도가 낮은 저밀도 레이저 광과, 저밀도 레이저 광보다 파워 밀도가 높은 고밀도 레이저 광을 조사함으로써, 케이스 본체와 밀봉판을 접합하는 기술이 기재되어 있다. 또한, 일본 공개특허 특개2012-110905에서는, 저밀도 레이저 광을, 경계를 포함하는 케이스 본체와 밀봉판의 양방에 넓게 조사하면서, 2개의 고밀도 레이저 광을, 2개의 고밀도 레이저 광의 스폿이 저밀도 레이저의 스폿의 내부에 위치하도록 조사하는 것이 기재되어 있다. 또한, 2개의 고밀도 레이저 광을, 케이스 본체와 밀봉판에 각각, 경계를 따라 조사하는 것이 기재되어 있다.

그러나, 상기의 종래 기술에서는, 레이저 광의 주사 속도를 빠르게 할 수 없다는 문제가 있었다. 즉, 상기의 종래 기술에 있어서, 저밀도 레이저 광은, 고밀도 레이저 광의 조사 위치의 전방(前方)의 온도를 높일 수 있을 정도의 에너지로 조사되는 것이며, 조사 대상을 용융할 정도로 에너지가 높은 것은 아니다. 이 때문에, 주사 속도를 빠르게 한 경우에는, 고밀도 레이저 광의 조사 위치의 전방의 온도를, 저밀도 레이저 광에 의해 충분히 높일 수 없어, 충분한 접합 강도를 얻을 수 없을 우려가 있기 때문이다.

한편, 저밀도 레이저 광의 에너지는, 그렇게 높은 것으로 할 수도 없다. 상기의 종래 기술에서는, 저밀도 레이저 광은, 맞댄 접합 대상의 경계에도 조사되고 있기 때문이다. 즉, 그 접합 대상의 경계는, 완전히 폐쇄되어 있다고는 할 수 없다. 이 때문에, 저밀도 레이저 광이 접합 대상의 경계의 간극을 통과하는 레이저 누락이 발생해 버리는 경우가 있다. 그리고, 레이저 누락이 발생한 경우에는, 접합 대상의 경계의 간극을 통과한 레이저 광이, 접합 대상이 아닌 부재(예를 들면 전극체)에 조사되어버려, 이것을 손상 등 시켜버릴 우려가 있기 때문이다.

본 개시는, 불량을 억제하면서, 레이저 용접을 고속으로 행할 수 있는 용접 구조체의 제조 방법을 제공한다.

본 개시의 용접 구조체의 제조 방법은, 맞댄 제 1 부재와 제 2 부재의 경계를 레이저 용접에 의해 접합하여 용접 구조체를 제조하는 용접 구조체의 제조 방법으로서, 제 1 부재와 제 2 부재의 경계를 주사하는 주(主) 레이저 광과, 주 레이저 광의 진행 방향에 있어서의 전방을 조사 위치로 하는 선행 레이저 광과, 주 레이저 광의 진행 방향에 있어서의 후방을 조사 위치로 하는 후행 레이저 광을 조사하는 용접 장치에 의해, 주 레이저 광을, 제 1 부재와 제 2 부재의 경계 상의 주 궤적을 따라 조사시키고, 선행 레이저 광을, 주 궤적과 겹치지 않는 선행 궤적을 따라 조사시키며, 후행 레이저 광을, 주 궤적 및 선행 궤적 중 어디에도 겹치지 않는 후행 궤적을 따라 조사시키는 비중복 조사를 행한다.

본 개시와 관련된 용접 구조체의 제조 방법에 있어서, 선행 레이저 광이, 제 1 부재와 제 2 부재의 경계를 주사하는 주 레이저 광의 주 궤적과는 상이한 선행 궤적을 따라 조사된다. 즉, 비중복 조사에 있어서, 선행 레이저 광은, 제 1 부재와 제 2 부재의 경계를 통과하는 경우가 없기 때문에, 에너지가 높은 것으로 할 수 있다. 이로써, 주 레이저 광의 조사 위치의 전방을 용융시킬 수 있다. 또한, 주 레이저 광의 조사 위치의 전방을 용융시킴으로써, 주 레이저 광이 조사될 때에는, 제 1 부재와 제 2 부재의 경계였던 개소를, 간극이 없는 상태로 할 수 있다. 이 때문에, 주 레이저 광의 레이저 누락을 억제할 수 있다. 또한, 주 궤적 및 선행 궤적 중 어디에도 겹치지 않는 후행 궤적을 따라 조사하는 후행 레이저 광에 의해, 용접 자국의 폭을 충분히 확보할 수 있다. 그리고, 각 레이저 광으로서 에너지가 높은 것을 이용할 수 있기 때문에, 레이저 용접을 고속으로 행할 수 있다. 또한, 각 레이저 광으로서 에너지가 높은 것을 이용한 경우에도, 비중복 조사에 의해, 용융 개소에 있어서의 금속 증발의 발생을 억제할 수 있다. 이로써, 불량을 억제하면서, 레이저 용접을 고속으로 행할 수 있다.

또한, 상기에 기재된 용접 구조체의 제조 방법에 있어서, 비중복 조사에서는, 용접 장치에, 선행 레이저 광의 조사 위치와 후행 레이저 광의 조사 위치가, 주 레이저 광의 조사 위치를 지나고, 주 궤적에 대하여 경사지는 경사축에 대하여 대칭이 되도록 선행 레이저 광과 후행 레이저 광을 조사시킴과 함께, 선행 레이저 광으로서, 주 궤적보다 제 1 부재측을 조사 위치로 하는 제 1 선행 레이저 광과, 주 궤적보다 제 2 부재측을 조사 위치로 하는 제 2 선행 레이저 광을 조사시키고, 후행 레이저 광으로서, 주 궤적보다 제 1 부재측을 조사 위치로 하는 제 1 후행 레이저 광과, 주 궤적보다 제 2 부재측을 조사 위치로 하는 제 2 후행 레이저 광을 조사시켜도 된다. 이 구성에 의해, 서로 반대 방향이 되는 진행 방향의 구간에 대하여, 비중복 조사를, 동일한 조사 패턴에 의해, 동일한 조건으로 행할 수 있다.

또한, 상기에 기재된 용접 구조체의 제조 방법에 있어서, 비중복 조사에서는, 용접 장치에, 선행 레이저 광에 의해, 선행 레이저 광의 조사 위치를 용융시키면서, 주 궤적 상의 주 레이저 광의 조사 위치의 전방에 용융부를 형성시키고, 주 레이저 광에 의해, 주 레이저 광의 조사 위치에 있어서의 용융부의 깊이를, 주 레이저 광이 조사되기 전보다 깊게 하며, 후행 레이저 광에 의해, 후행 레이저 광의 조사 위치에 있어서의 용융부의 깊이를, 후행 레이저 광이 조사되기 전보다 깊게 해도 된다.

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, 실시 형태와 관련된 전지의 사시도이다.
도 2는, 실시 형태와 관련된 전지의 평면도이다.
도 3은, 제 1 긴 길이 직선 구간에 있어서의 레이저 광에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 제 1 짧은 길이 직선 구간에 있어서의 레이저 광에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 용접 장치의 개략 구성도이다.
도 6은, 용접 장치에 의한 레이저 광의 조사 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은, 레이저 용접이 이루어지기 전의 직선 구간에 있어서의 단면도이다.
도 8은, 레이저 용접 중의 제 1 긴 길이 직선 구간에 있어서의 평면도이다.
도 9는, 선행 레이저 광의 조사에 의해 형성되는 용융부의 단면도이다.
도 10은, 주 레이저 광이 조사되었을 때의 용융부의 단면도이다.
도 11은, 후행 레이저 광이 조사되었을 때의 용융부의 단면도이다.
도 12는, 굴곡 구간에 있어서의 레이저 광의 궤도를 설명하기 위한 평면도이다.
도 13은, 레이저 용접이 이루어지기 전의 굴곡 구간에 있어서의 단면도이다.
도 14는, 비교예의 레이저 광의 조사 패턴을 나타내는 도면이다.
도 15는, 도 14와는 상이한 비교예의 레이저 광의 조사 패턴을 나타내는 도면이다.

이하, 본 개시를 구체화한 최선의 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1에, 본 형태에 따른 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, 정부의 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 막혀져 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 주액구(注液口)를 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)은, 레이저 용접에 의해 접합되어 있다. 구체적으로는, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)은, 케이스 본체(10)의 개구부(11) 내에 밀봉판(20)을 끼워 넣고, 케이스 본체(10)의 개구부(11)와 밀봉판(20)의 측면(21)의 경계를 레이저 용접에 의해 접합함으로써, 이들이 일체가 된 용접 구조체로 되어 있다.

또한, 레이저 용접에 의해, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계였던 부분에는 한 바퀴, 용접 자국(30)이 형성되어 있다. 즉, 도 1에 나타내는 전지(1)의 외관도에 있어서는, 설명을 위해, 케이스 본체(10)의 개구부(11)와 밀봉판(20)의 측면(21)을 부호를 붙여 나타내고 있다. 그러나, 실제로는, 케이스 본체(10)의 개구부(11)와 밀봉판(20)의 측면(21)은, 이들 부근이 용융 혼합되어 형성된 용접 자국(30)으로 되어 있음으로써, 전지(1)의 외측에는 존재하고 있지 않다. 이것은, 다음의 도 2에 있어서도 마찬가지이다.

도 2는, 전지(1)의 평면도이다. 편평 형상의 전지(1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 좌우 방향인 X축 방향을 긴 길이 방향으로 하고, 상하 방향인 Y축 방향을 짧은 길이 방향으로 하는 것이다. 이로써, 본 형태의 용접 자국(30)은, X축 방향을 긴 길이 방향으로 하고, Y축 방향을 짧은 길이 방향으로 하는, 전체적으로 직사각형 형상을 하고 있는 것이다.

또한, 용접 자국(30)과 관련된 레이저 용접에 있어서의 레이저 광의 조사 구간은, 모두 X축 방향으로 평행하게 연장되는 직선 구간인 제 1 긴 길이 직선 구간(X1), 제 2 긴 길이 직선 구간(X2)을 가지고 있다. 또한, 레이저 광의 조사 구간은, 모두 Y축 방향으로 평행하게 연장되는 직선 구간인 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1), 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)을 가지고 있다. 또한, 레이저 광의 조사 구간은, 상기의 직선 구간의 사이를 잇는 제 1 굴곡 구간(R1), 제 2 굴곡 구간(R2), 제 3 굴곡 구간(R3), 제 4 굴곡 구간(R4)을 가지고 있다.

그리고, 본 형태의 용접 자국(30)은, 제 1 굴곡 구간(R1) 상에 나타내는 점(P)으로부터 시계 방향으로 한 바퀴, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근을 레이저 광에 의해 주사하는 레이저 용접에 의해 형성된 것이다. 또한, 레이저 용접의 개시점인 점(P)은 임의의 점이며, 제 1 굴곡 구간(R1) 상에 한정되는 것은 아니다. 또한, 레이저 용접의 개시점 부근과 종료점 부근은, 적절히 랩시켜 놓는 것이 바람직하다. 용접 자국(30)을 절단 자국 없이 형성할 수 있기 때문이다.

도 3에는, 본 형태에 따른 레이저 용접에 있어서 조사하는 레이저 광(L)을 나타내고 있다. 도 3에는, 조사된 레이저 광(L)의, 그 조사 대상인 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 외면 상에 있어서의 조사 패턴을 나타내고 있다. 본 형태의 레이저 용접에서 조사되는 레이저 광(L)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수의 레이저 광으로 구성되는 것이다. 즉, 본 형태의 레이저 광(L)은, 주 레이저 광(LP), 부(副) 레이저 광(LB, LC, LD, LE)으로 구성되는 것이다. 또한, 본 형태에서는, 적어도 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)에 대해서는, 모두 동일한 에너지의 것이다.

주 레이저 광(LP)은, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 상을 조사 위치로 하는 것이다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)은, 이들을 정점으로 하는 정방형(S)에 의해, 주 레이저 광(LP)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 본 형태에 있어서는, 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)은, 정방형(S)의 중심(重心)에 주 레이저 광(LP)이 위치하도록 배치되어 있다.

또한, 도 3은, 레이저 광(L)의 제 1 긴 길이 직선 구간(X1) 상에 있어서의 조사 상태를 나타내는 것이며, 화살표로 나타내는 바와 같이, 레이저 광(L)이 오른쪽 방향으로 이동하고 있을 때를 나타내는 것이다. 이 때문에, 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE) 중, 부 레이저 광(LB, LC)은, 주 레이저 광(LP)보다, 진행 방향의 전방에 조사되는 선행 레이저 광(LA)을 구성하고 있다. 한편, 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE) 중, 부 레이저 광(LD, LE)에 대해서는, 주 레이저 광(LP)에 의해 조사되는 개소보다, 진행 방향의 후방의 개소에 조사되는 후행 레이저 광(LF)를 구성하고 있다.

또한, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근에는, 선행 레이저 광(LA)(부 레이저 광(LB, LC)), 주 레이저 광(LP), 후행 레이저 광(LF)(부 레이저 광(LD, LE))이, 이 순서로 조사된다. 그리고, 선행 레이저 광(LA)은, 그 조사 위치에 용융부를 형성하기 위한 것이다. 또한, 주 레이저 광(LP)은, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계에 있어서의 용융부의 깊이를 충분한 것으로 하기 위한 것이다. 또한, 후행 레이저 광(LF)은, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근에, 충분한 깊이와 폭을 가지는 용융부를 형성하기 위한 것이다. 또한, 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)의 길이는, 진행 방향의 선두에 위치하는 부 레이저 광(LB)과, 진행 방향의 후미에 위치하는 부 레이저 광(LD)의 간격보다 긴 것이다.

도 3에는, 주 레이저 광(LP), 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)의 각각의 궤도(KA, KB, KC, KD, KE)를 나타내고 있다. 즉, 주 레이저 광(LP), 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)은 각각, 중심(中心)이 궤도(KA, KB, KC, KD, KE) 상을 이동하도록 조사된다. 또한, 궤도(KA, KB, KC, KD, KE)는, 주 레이저 광(LP), 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)의 각각의 진행 방향으로 연장되는 것이다. 추가하여, 도 3에는, 주 레이저 광(LP), 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)이 궤도(KA, KB, KC, KD, KE)를 따라 오른쪽에 방향으로 이동함으로써 이들이 조사된 궤적을 각각, 조사 궤적(LKA, LKB, LKC, LKD, LKE)으로서 나타내고 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)은, 정방형(S)이, 레이저 광(L)의 진행 방향에 대하여 경사지는 배치로 조사되고 있다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 부 레이저 광(LB, LE)의 중점과 부 레이저 광(LC, LD)의 중점을 지나는 선분인 축(T1)은, 주 레이저 광(LP)의 궤도(KA)에 대하여 경사져 있다. 이 때문에, 부 레이저 광(LB, LC)의 중점과 부 레이저 광(LD, LE)의 중점을 지나는 선분인 축(T2)에 대해서도, 주 레이저 광(LP)의 궤도(KA)에 대하여 경사져 있다. 도 3에는, 축(T1)의, 주 레이저 광(LP)의 궤도(KA)와 직각으로 교차하는 방향에 대한 경사각과, 축(T2)의, 주 레이저 광(LP)의 궤도(KA)에 대한 경사각을, 각도(θ)에 의해 나타내고 있다.

그리고, 본 형태의 레이저 광(L)은, 선행 레이저 광(LA)(부 레이저 광(LB, LC))과 후행 레이저 광(LF)(부 레이저 광(LD, LE))이, 주 레이저 광(LP)의 조사 위치를 지나, 궤도(KA)에 대하여 경사지는 축(T1)에 대하여 대칭이 되는 배치로 조사되고 있다.

추가하여, 본 형태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 축(T1, T2)의 경사각인 각도(θ)는, 조사 궤적(LKA, LKB, LKC, LKD, LKE)이 모두, 서로 겹치지 않는 각도로 되어 있다. 즉, 본 형태는, 주 레이저 광(LP)이 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)에 있어서의 궤도(KA)를 주사하고 있는 동안의 레이저 용접을, 조사 궤적(LKA, LKB, LKC, LKD, LKE)이 모두 겹치지 않도록 조사하는 비중복 조사에 의해 행하는 것이다.

즉, 본 형태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 선행 레이저 광(LA)인 부 레이저 광(LB, LC)이 각각, 주 레이저 광(LP)의 조사 궤적(LKA)과 겹치지 않는 조사 궤적(LKB, LKC)을 따라 조사되고 있다. 또한, 후행 레이저 광(LF)인 부 레이저 광(LD, LE)이 각각, 주 레이저 광(LP)의 조사 궤적(LKA) 및 선행 레이저 광(LA)인 부 레이저 광(LB, LC)의 조사 궤적(LKB, LKC)과 겹치지 않는 조사 궤적(LKD, LKE)을 따라 조사되고 있다. 이 비중복 조사에 관해서는 이후에 상세하게 설명한다.

또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 형태에서는, 각도(θ)를, 조사 궤적(LKA, LKB, LKC, LKD, LKE)의 사이에 간극이 형성되는 정도의 각도로 하고 있다. 또한, 각도(θ)는, 조사 궤적(LKA, LKB, LKC, LKD, LKE)이 접하는 각도로 해도 된다.

또한, 본 형태의 레이저 용접에 있어서는, 레이저 광(L)을, 도 3에 나타내는 조사 패턴인 채, 진행 방향만을 상이한 것으로 하여, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근을 따라 한 바퀴, 이동시킨다. 즉, 본 형태의 레이저 용접에 있어서는, 레이저 광(L)이 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근을 한 바퀴 도는 동안, 주 레이저 광(LP)에 대한 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)의 배치가, 도 3에 나타내는 조사 패턴의 배치로부터 변경되는 경우는 없다. 그리고, 그 레이저 광(L)의 조사 패턴이, 레이저 광(L)이 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근을 한 바퀴 도는 동안, 전지(1)에 대하여 회전 등 할 필요는 없다.

도 4에는, 도 2에 있어서 설명한 레이저 광(L)의 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1) 상에 있어서의 조사 상태를 나타내고 있다. 즉, 도 4에서는, 화살표로 나타내는 바와 같이, 레이저 광(L)이 하 방향으로 이동하고 있을 때를 나타내고 있다. 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)에 있어서의 레이저 광(L)의 조사 패턴은, 주 레이저 광(LP), 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)의 배치가, 도 3일 때와 동일하다. 또한, 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)에 있어서도, 주 레이저 광(LP)의 조사 위치는, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계이다.

그리고, 도 4에서는, 선행 레이저 광(LA)이, 부 레이저 광(LC, LD)에 의해 구성되어 있다. 또한, 도 4에서는, 후행 레이저 광(LF)이, 부 레이저 광(LB, LE)으로 구성되어 있다. 도 4에 있어서는, 도 3에 나타내는 조사 패턴인 채, 진행 방향만이 변경되어 있기 때문이다. 또한, 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)에 대해서도, 진행 방향의 선두에 위치하는 부 레이저 광(LC)과, 진행 방향의 후미에 위치하는 부 레이저 광(LE)의 간격보다 긴 것이다.

또한, 도 4에 있어서도, 선행 레이저 광(LA)(부 레이저 광(LC, LD))과 후행 레이저 광(LF)(부 레이저 광(LB, LE))은, 주 레이저 광(LP)의 조사 위치를 지나, 궤도(KA)에 대하여 경사지는 축(T2)에 대하여 대칭이 되는 배치로 조사되고 있다.

또한, 도 3에 있어서 설명한 바와 같이, 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)에 있어서, 축(T1, T2)의 경사각인 각도(θ)는, 조사 궤적(LKA, LKB, LKC, LKD, LKE)이 모두, 서로 겹치지 않는 각도로 되어 있다. 또한, 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)의 배치는, 정방형(S)을 구성하는 배치이다. 이 때문에, 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)의 레이저 용접에 대해서도, 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)과 마찬가지로, 비중복 조사에 의해 행한다. 즉, 주 레이저 광(LP)이 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)에 있어서의 궤도(KA)를 주사하고 있는 동안의 레이저 용접을, 조사 궤적(LKA, LKB, LKC, LKD, LKE)이 모두 겹치지 않도록 조사하는 비중복 조사에 의해 행한다.

또한, 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)과 대향하여 설치되어 있는 제 2 긴 길이 직선 구간(X2)에 있어서는, 레이저 광(L)의 진행 방향을 도 3에 나타내는 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)에 있어서의 방향(오른쪽 방향)과는 역 방향(왼쪽 방향)으로 하여 레이저 용접을 행한다. 이 때문에, 제 2 긴 길이 직선 구간(X2)에 있어서는, 선행 레이저 광(LA)이, 부 레이저 광(LD, LE)으로 구성된다. 또한, 제 2 긴 길이 직선 구간(X2)에 있어서는, 후행 레이저 광(LF)이, 부 레이저 광(LB, LC)으로 구성된다. 또한, 제 2 긴 길이 직선 구간(X2)에 대해서도, 진행 방향의 선두에 위치하는 부 레이저 광(LD)과, 진행 방향의 후미에 위치하는 부 레이저 광(LB)의 간격보다 긴 것이다.

또한, 제 2 긴 길이 직선 구간(X2)에 있어서도, 선행 레이저 광(LA)(부 레이저 광(LD, LE))과 후행 레이저 광(LF)(부 레이저 광(LB, LC))은, 주 레이저 광(LP)의 조사 위치를 지나, 궤도(KA)에 대하여 경사지는 축(T1)에 대하여 대칭이 되는 배치로 조사된다. 그리고, 제 2 긴 길이 직선 구간(X2)의 레이저 용접에 있어서도, 비중복 조사에 의해 행한다. 즉, 주 레이저 광(LP)이 제 2 긴 길이 직선 구간(X2)에 있어서의 궤도(KA)를 주사하고 있는 동안의 레이저 용접을, 조사 궤적(LKA, LKB, LKC, LKD, LKE)이 모두 겹치지 않도록 조사하는 비중복 조사에 의해 행한다. 즉, 제 2 긴 길이 직선 구간(X2)에 있어서도, 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)과 동일한 조건으로, 레이저 광(L)에 의한 레이저 용접을 행할 수 있다.

또한, 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)과 대향하여 설치되어 있는 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 있어서는, 레이저 광(L)의 진행 방향을 도 4에 나타내는 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)에 있어서의 방향(하 방향)과는 역 방향(상 방향)으로 하여 레이저 용접을 행한다. 이 때문에, 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 있어서는, 선행 레이저 광(LA)이, 부 레이저 광(LB, LE)으로 구성된다. 또한, 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 있어서는, 후행 레이저 광(LF)이, 부 레이저 광(LC, LD)으로 구성된다. 또한, 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 대해서도, 진행 방향의 선두에 위치하는 부 레이저 광(LE)과, 진행 방향의 후미에 위치하는 부 레이저 광(LC)의 간격보다 긴 것이다.

또한, 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 있어서도, 선행 레이저 광(LA)(부 레이저 광(LB, LE))과 후행 레이저 광(LF)(부 레이저 광(LC, LD))은, 주 레이저 광(LP)의 조사 위치를 지나, 궤도(KA)에 대하여 경사지는 축(T2)에 대하여 대칭이 되는 배치로 조사된다. 그리고, 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)의 레이저 용접에 있어서도, 비중복 조사에 의해 행한다. 즉, 주 레이저 광(LP)이 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 있어서의 궤도(KA)를 주사하고 있는 동안의 레이저 용접을, 조사 궤적(LKA, LKB, LKC, LKD, LKE)이 모두 겹치지 않도록 조사하는 비중복 조사에 의해 행한다. 즉, 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 있어서도, 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)과 동일한 조건으로, 레이저 광(L)에 의한 레이저 용접을 행할 수 있다.

이어서, 도 5에 의해, 본 형태의 레이저 용접을 행하기 위한 용접 장치(100)에 대하여 설명한다. 도 5는, 상기의 레이저 광(L)을 전지(1)에 조사하는 용접 장치(100)의 개략 구성도이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 본 형태의 용접 장치(100)는, 레이저 발진기(110)와 갈바노 스캐너(120)를 가지고 있다. 갈바노 스캐너(120)는, 한 쌍의 반사경(갈바노 미러)(121, 122)을 가지고 있다. 또한, 갈바노 스캐너(120)는, 콜리메이트 렌즈(130), 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Element)(140), Fθ 렌즈(150), 보호 렌즈(160)를 가지고 있다.

콜리메이트 렌즈(130)는, 레이저 발진기(110)로부터 발생되어, 광파이버(111)를 통하여 입사된 레이저 광을 평행 상태로 조정할 수 있는 것이다. 회절 광학 소자(140)는, 레이저 광(L)의 조사 패턴을 조정하기 위한 것이다. 즉, 본 형태의 용접 장치(100)에서는, 회절 광학 소자(140)에 의해, 주 레이저 광(LP), 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)으로 이루어지는 레이저 광(L)의 조사 패턴이 정해져 있다.

반사경(121, 122)은 각각, 모터에 의해 회전됨으로써 각도가 조정되는 것이다. 또한, Fθ 렌즈(150)는, 레이저 광(L)의 주사 속도가 일정해지도록 보정하기 위한 것이다.

그리고, 갈바노 스캐너(120)는, 반사경(121, 122)의 회전에 의해, 레이저 광(L)을 정한 위치에 정확하게 조사하는 것이 가능한 것이다. 즉, 갈바노 스캐너(120)는, 반사경(121, 122)의 회전에 의해, 레이저 광(L)에 의한 주사를 고속으로 행하는 것이 가능한 것이다. 즉, 용접 장치(100)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 반사경(121, 122)의 회전에 의해, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근을 따라 한 바퀴, 레이저 광(L)을 조사할 수 있다.

또한, 레이저 용접을 행하는 용접 장치로서는, 도 5에 나타내는 용접 장치(100)에 한정되지 않고, 레이저 광(L)을 조사할 수 있는 것이면, 상이한 구성의 것이어도 된다. 예를 들면, 주 레이저 광(LP), 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)의 각각에 대하여, 레이저 발진기나 한 쌍의 반사경(갈바노 미러) 등을 가지는 장치를 이용하는 것도 가능하다.

이어서, 본 형태의 레이저 용접에 있어서의 비중복 조사에 대하여 설명한다. 본 형태에서는, 비중복 조사를, 모두 직선 구간인 제 1 긴 길이 직선 구간(X1), 제 2 긴 길이 직선 구간(X2), 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1), 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 대하여 행한다.

도 7에, 레이저 용접이 행해지기 전의 제 1 긴 길이 직선 구간(X1), 제 2 긴 길이 직선 구간(X2), 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1), 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 있어서의 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근의 단면도를 나타내고 있다. 즉, 도 7은, 케이스 본체(10)의 개구부(11) 내에 밀봉판(20)이 끼워 넣어진 상태를 나타내는 것이며, 케이스 본체(10)의 개구부(11)와 밀봉판(20)의 측면(21)이 대면한 상태로 맞대져 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 케이스 본체(10)의 개구부(11)와 밀봉판(20)의 측면(21)의 사이에는, 간극(G)이 형성되어 있다. 간극(G)은, 케이스 본체(10)의 개구부(11)에, 밀봉판(20)을 끼워 넣기 위해 형성되어 있는 것이다. 이 간극(G)은, 레이저 광(L)의 주 레이저 광(LP)이 조사된 경우에는, 그 일부가 통과해버릴 정도의 크기의 것이다.

도 8은, 레이저 용접 중의 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)에 있어서의 평면도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 레이저 광(L)이 조사되고 있는 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근에서는, 이들이 용융된 용융부(M)가 형성되어 있다. 용융부(M)에 있어서는 일부, 용융된 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)이 혼합된 상태로 되어 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 주 레이저 광(LP)은, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계에 설치된 궤도(KA)를 따라 이동하면서 조사되고 있다. 또한, 선행 레이저 광(LA)을 구성하는 부 레이저 광(LB, LC)은 각각, 비중복 조사에 의해, 궤도(KA)보다 케이스 본체(10)측에 설치된 궤도(KB), 궤도(KA)보다 밀봉판(20)측에 설치된 궤도(KC)를 따라 이동하면서 조사되고 있다. 또한, 후행 레이저 광(LF)을 구성하는 부 레이저 광(LD, LE)은 각각, 비중복 조사에 의해, 궤도(KA)보다 밀봉판(20)측에 설치된 궤도(KD), 궤도(KA)보다 케이스 본체(10)측에 설치된 궤도(KE)를 따라 이동하면서 조사되고 있다.

이로써, 먼저, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 선행 레이저 광(LA)이 조사됨으로써 용융부(M)가 형성된다. 용융부(M)는, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근이 용융됨으로써 형성되어 있고, 용융부(M)의 일부는, 간극(G)이 형성되어 있던 개소에 유입됨으로써 간극(G)을 막고 있다. 도 9에는, 선행 레이저 광(LA)의 조사에 의해 형성되는 용융부(M)의 깊이(D1)를 나타내고 있다.

또한, 선행 레이저 광(LA)의 조사 위치는, 케이스 본체(10) 상 및 밀봉판(20) 상이며, 이들의 경계는 아니다. 따라서, 선행 레이저 광(LA)이, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계에 형성된 간극(G)을 통과하여, 전지(1)의 내부에 조사되어버리는 경우는 없다.

이어서, 선행 레이저 광(LA)의 통과에 의해 형성된 용융부(M)에는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 주 레이저 광(LP)이 조사된다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 주 레이저 광(LP)이 조사된 용융부(M)는, 주 레이저 광(LP)의 조사 위치에 가까운 부분일수록, 깊이가 깊은 것으로 되어 있다. 도 10에는, 주 레이저 광(LP)의 조사 위치에 있어서의 용융부(M)의 깊이(D2)를 나타내고 있다. 용융부(M)의 깊이(D2)는, 주 레이저 광(LP)이 조사됨으로써, 주 레이저 광(LP)이 조사되기 전의 깊이(D1)보다 깊은 것으로 되어 있다. 이로써, 주 레이저 광(LP)의 조사에 의해, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계였던 개소에 있어서의 용융부(M)의 깊이(D2)가 충분한 깊이로 되어 있다.

그리고, 본 형태에서는, 주 레이저 광(LP)이 조사될 때에는, 간극(G)은, 선행 레이저 광(LA)의 조사에 의해 형성된 용융부(M)가 유입됨으로써 막혀져 있다. 이 때문에, 간극(G)이었던 개소에 조사되는 주 레이저 광(LP)이, 전지(1)의 내부에 조사되어버리는 경우는 없다.

계속해서, 주 레이저 광(LP)이 통과한 후의 용융부(M)에는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 후행 레이저 광(LF)이 조사된다. 그리고, 도 11에 나타내는 바와 같이, 용융부(M)는, 후행 레이저 광(LF)이 조사됨으로써, 도 10의 상태보다, 진행 방향에 대한 폭방향(좌우 방향)의 단부 부근의 깊이가 깊은 것으로 되어 있다. 즉, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 용융부(M)는, 폭방향의 단부 부근까지, 깊이(D1)보다 깊은 깊이(D3)로 되어 있다. 또한, 도 11에 나타내는 깊이(D3)는, 도 10에 나타내는 깊이(D2)와 동일한 정도의 깊이이다.

또한, 후행 레이저 광(LF)에 대해서도, 전지(1)의 내부에 조사되어버리는 경우는 없다. 후행 레이저 광(LF)의 조사 위치는, 케이스 본체(10) 상 및 밀봉판(20) 상이기 때문이다. 또한, 용융부(M)가 형성되어 있음으로써, 간극(G)이 막혀져 있기 때문이다. 즉, 본 형태에서는, 비중복 조사를 행하는 동안, 전지(1)의 내부에 레이저 광(L)이 조사되어버리는 것이 억제되고 있다. 이로써, 전지(1)의 내부에 수용되어 있는 전극체 등이 손상되고, 불량이 발생해버리는 것이 억제되고 있다.

그리고, 본 형태의 레이저 용접에 있어서 형성된 용융부(M)는, 후행 레이저 광(LF)이 통과한 후, 고체화되어 용접 자국(30)이 된다. 그리고, 비중복 조사에 의해 형성된 용접 자국(30)에 있어서는, 충분한 깊이와 충분한 폭이 확보되어 있음과 함께, 용접 불량이 억제되고 있다.

즉, 이미 용융되어 있는 용융부(M)에서는, 용융되어 있지 않은 소재보다 레이저 광의 에너지의 흡수율이 높게 되어 있음으로써, 용융부(M)가 진전되기 쉬운 상태로 되어 있다. 따라서, 주 레이저 광(LP) 및 후행 레이저 광(LF)이 조사된 용융부(M)의 깊이를, 충분한 것으로 할 수 있기 때문이다. 또한, 용융부(M)의 깊이가 충분한 것은, 후행 레이저 광(LF)을, 비중복 조사에 의해, 주 레이저 광(LP)의 조사 위치보다 용융부(M)의 폭방향의 단부에 조사하고 있기 때문이다.

또한, 용접 소재에 에너지가 높은 레이저 광을 중복하여 조사한 경우에는, 그 중복 조사가 이뤄진 개소로의 입열량이 지나치게 커져버리는 경향이 있다. 이 때문에, 용접 소재에 에너지가 높은 레이저 광을 중복하여 조사한 경우에는, 금속 증발이 발생함으로써, 용접 불량이 발생해버릴 우려가 있다. 이에 대하여, 본 형태의 레이저 용접에 있어서의 비중복 조사에서는, 주 레이저 광(LP), 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)이 모두, 동일한 위치에 중복 조사되는 경우가 없다. 이 때문에, 주 레이저 광(LP), 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)으로서, 용융부(M)의 깊이를 충분하게 확보할 수 있을 정도의 에너지가 높은 것을 조사할 수 있다. 따라서, 충분한 강도를 가지는 용접 자국(30)을, 용접 불량을 발생시키지 않고, 연속하여 형성할 수 있다.

나아가서는, 비중복 조사에 의해 주 레이저 광(LP), 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)으로서 에너지가 높은 것을 조사할 수 있기 때문에, 레이저 광(L)의 주사 속도를 빠르게 하여, 레이저 용접을 고속으로 행할 수 있다. 따라서, 본 형태에서는, 비중복 조사에 의해, 불량을 억제하면서, 레이저 용접을 고속으로 행할 수 있다.

또한, 도 8은 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)에 대하여 나타내고 있지만, 그 밖의 직선 구간인 제 2 긴 길이 직선 구간(X2), 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1), 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 있어서도, 마찬가지이다. 제 2 긴 길이 직선 구간(X2), 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1), 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 있어서도, 선행 레이저 광(LA), 주 레이저 광(LP), 후행 레이저 광(LF)에 의한 비중복 조사를, 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)과 동일하게 행할 수 있기 때문이다.

즉, 본 형태에서는, 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)을 정점으로 하는 정방형(S)의 중심에 주 레이저 광(LP)이 위치하는 조사 패턴의 레이저 광(L)을 이용하고 있다. 나아가서는, 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)의 에너지를 모두, 동일하게 하고 있다. 이로써, 본 형태에서는, 모든 직선 구간에 있어서, 비중복 조사를 동일한 조건에 의해 행할 수 있다. 그리고, 용접 자국(30)을, 모든 직선 구간에 있어서 균일하게, 불량을 발생시키지 않고 형성할 수 있다.

이어서, 각 직선 구간의 사이에 있어서의 제 1 굴곡 구간(R1), 제 2 굴곡 구간(R2), 제 3 굴곡 구간(R3), 제 4 굴곡 구간(R4)에 대하여 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 형태의 레이저 용접에 있어서는, 레이저 광(L)을 상기의 조사 패턴인 채, 진행 방향만을 상이한 것으로 하여, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계 부근을 따라 한 바퀴, 이동시킨다. 이 때문에, 제 1 굴곡 구간(R1), 제 2 굴곡 구간(R2), 제 3 굴곡 구간(R3), 제 4 굴곡 구간(R4)에 있어서는, 주 레이저 광(LP)보다 진행 방향의 전방에 위치하는 선행 레이저 광(LA)이, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 간극(G)을 가로 지르는 경우가 있다.

도 12에는, 제 1 굴곡 구간(R1)에 있어서의 궤도(KA, KB, KC, KD, KE)를 나타내고 있다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 제 1 굴곡 구간(R1)에 있어서는, 궤도(KC, KE)가, 간극(G)의 위치를 가로 지르고 있다. 이 중, 궤도(KE)에 대해서는, 제 1 긴 길이 직선 구간(X1) 및 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)에 있어서 모두 후행 레이저 광(LF)을 구성하는 부 레이저 광(LE)에 관련되는 것이다. 따라서, 부 레이저 광(LE)에 대해서는, 이미 용융부(M)에 의해 간극(G)이 막혀진 후에, 간극(G)의 위치를 가로 지르고 있다. 이 때문에, 부 레이저 광(LE)에 대해서는, 간극(G)을 통과하여 전지(1)의 내부에 조사되어버리는 경우는 없다.

한편, 궤도(KC)는, 제 1 긴 길이 직선 구간(X1) 및 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)에 있어서 모두 선행 레이저 광(LA)을 구성하는 부 레이저 광(LC)에 관련된 것이다. 따라서, 레이저 용접을 고속으로 행할 경우, 제 1 굴곡 구간(R1)에 있어서, 부 레이저 광(LC)은, 용융부(M)가 형성되기 전의 간극(G)을 가로 질러버리는 경우가 있다. 이 점, 제 1 굴곡 구간(R1) 이외의 굴곡 구간인 제 2 굴곡 구간(R2), 제 3 굴곡 구간(R3), 제 4 굴곡 구간(R4)에 있어서도 동일하다. 즉, 전후의 직선 구간에 있어서 모두 선행 레이저 광(LA)을 구성하는 부 레이저 광에 대해서는, 그들의 직선 구간의 사이의 굴곡 구간에 있어서, 간극(G)을 통과해버리는 경우가 있다. 따라서, 본 형태에서는, 제 1 굴곡 구간(R1), 제 2 굴곡 구간(R2), 제 3 굴곡 구간(R3), 제 4 굴곡 구간(R4)에 있어서, 레이저 광이 간극(G)을 통과하여 전지(1)의 내부에 조사되는 경우가 없도록 되어 있다.

도 13에, 레이저 용접이 행해지기 전의 제 1 굴곡 구간(R1), 제 2 굴곡 구간(R2), 제 3 굴곡 구간(R3), 제 4 굴곡 구간(R4)에 있어서의 단면도를 나타낸다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 제 1 굴곡 구간(R1), 제 2 굴곡 구간(R2), 제 3 굴곡 구간(R3), 제 4 굴곡 구간(R4)에서는, 케이스 본체(10)의 개구부(11)보다 하측에, 개구부(11)보다 내측을 향해 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 받기 위한 면이다.

따라서, 제 1 굴곡 구간(R1), 제 2 굴곡 구간(R2), 제 3 굴곡 구간(R3), 제 4 굴곡 구간(R4)에서는, 레이저 광이 간극(G)에 진입했다고 해도, 그 진입한 레이저 광이 케이스 본체(10)의 지지면(12)에 조사되는 것이 된다. 이로써, 본 형태에서는, 제 1 굴곡 구간(R1), 제 2 굴곡 구간(R2), 제 3 굴곡 구간(R3), 제 4 굴곡 구간(R4)에 있어서도, 전지(1)의 내부에 레이저 광이 조사되어버리는 것이 억제되고 있다.

또한, 본 형태에서는, 전술한 바와 같이 제 1 굴곡 구간(R1) 상에 나타내는 점(P)을 레이저 용접의 개시점으로 하고 있다. 이로써, 레이저 광(L)의 조사의 개시 시에 있어서도, 주 레이저 광(LP)이 전지(1)의 내부에 조사되어버리는 것이 억제되고 있다. 즉, 전지(1)의 내부에 수용되어 있는 전극체 등이 손상되고, 불량이 발생해버리는 것이 억제되고 있다.

본 형태에 따른 비중복 조사의 효과를 확인하는 실험에 대하여, 이하에 설명한다. 본 실험에서는, 레이저 용접을 비중복 조사에 의해 행하는 실시예와, 레이저 용접을 선행 레이저 광과 후행 레이저 광의 조사 궤적이 겹치도록 행하는 비교예를 행했다.

즉, 실시예의 레이저 용접에 이용한 조사 패턴은, 상기의 도 3 등에 의해 설명한 레이저 광(L)과 동일한 것이다. 한편, 비교예 1의 레이저 용접에 이용한 조사 패턴을 도 14에, 비교예 2의 레이저 용접에 이용한 조사 패턴을 도 15에, 각각 나타내고 있다. 또한, 본 실험에서는, 실시예 및 비교예의 레이저 용접을 모두, 선두의 선행 레이저 광과 후미의 후행 레이저 광의 간격보다 긴 구간에 결쳐 행했다.

비교예 1의 조사 패턴은, 도 14에 나타내는 바와 같이, 주 레이저 광(LP)과, 선행 레이저 광(LA1, LA2)과, 후행 레이저 광(LF1, LF2)을 배치하여 이루어지는 것이다. 또한, 도 14에 나타내는 바와 같이, 진행 방향은 오른쪽 방향이다. 또한, 비교예 1에서는, 선행 레이저 광(LA1)과 후행 레이저 광(LF1)의 궤도가 모두 궤도(K1)로 공통되는 것이다. 또한, 비교예 1에서는, 선행 레이저 광(LA2)과 후행 레이저 광(LF2)의 궤도가 모두 궤도(K2)로 공통되는 것이다. 즉, 비교예 1의 조사 패턴은, 후행 레이저 광(LF1, LF2)이 각각, 선행 레이저 광(LA1, LA2)이 조사된 위치에 중복하여 조사되는 것이다.

비교예 2의 조사 패턴은, 도 15에 나타내는 바와 같이, 비교예 1의 조사 패턴에, 선행 레이저 광(LA3, LA4), 후행 레이저 광(LF3, LF4)을 추가한 것이다. 또한, 도 15에 나타내는 바와 같이, 진행 방향은 오른쪽 방향이다. 또한, 비교예 2에서는, 선행 레이저 광(LA3)과 후행 레이저 광(LF3)의 궤도가 모두 궤도(K3)로 공통되는 것이다. 또한, 비교예 2에서는, 선행 레이저 광(LA4)과 후행 레이저 광(LF4)의 궤도가 모두 궤도(K4)로 공통되는 것이다. 즉, 비교예 2의 조사 패턴은, 후행 레이저 광(LF1, LF2, LF3, LF4)이 각각, 선행 레이저 광(LA1, LA2, LA3, LA4)이 조사된 위치에 중복하여 조사되는 것이다.

그리고, 본 실험에서는, 실시예 및 비교예에 대하여 각각, 선행 레이저 광과 후행 레이저 광의 에너지를 모두 동일한 에너지로 한 경우의, 그 에너지의 허용 범위에 대하여 조사했다. 즉, 실시예 및 비교예에 대하여 각각, 선행 레이저 광과 후행 레이저 광의 에너지를 모두 변화시킨 각 조건에 대하여 조사 실험을 행하고, 주 레이저 광의 전방에, 선행 레이저 광에 의해 용융부를 형성하기 위해 필요한 에너지를 조사했다. 또한, 실시예 및 비교예에 대하여 각각, 선행 레이저 광과 후행 레이저 광의 에너지를 모두 변화시킨 각 조건에 대하여 조사 실험을 행하고, 후행 레이저 광의 조사 위치에 금속 증발이 발생해버리는 에너지를 조사했다.

다음의 표 1에, 선행 레이저 광에 의해 용융부를 형성하기 위해 필요한 에너지(E1)와, 후행 레이저 광에 의해 금속 증발이 발생하는 에너지(E2)를 나타내고 있다. 또한, 표 1은, 실시예 및 비교예 중 모두에 있어서, 레이저 광의 이동 속도를 동일한 속도로 하여 취득한 것이다.

	선행 레이저 광에 의해 용융부를 형성하기 위해 필요한 에너지 (E1)	후행 레이저 광에 의해 금속 증발이 발생하는 에너지 (E2)	차 (E2-E1)
실시예	490J	750J	260J
비교예 1	450J	540J	90J
비교예 2	350J	370J	20J

실시예 및 비교예에서는 각각, 표 1에 나타내는 선행 레이저 광에 의해 용융부를 형성하기 위해 필요한 에너지(E1) 이상의 에너지의 선행 레이저 광과 후행 레이저 광을 조사할 필요가 있다. 주 레이저 광(LP)이, 접합 대상의 부재의 사이의 간극을 통과하지 않도록 하기 위해서이다. 또한, 실시예 및 비교예에서는 각각, 표 1에 나타내는 후행 레이저 광에 의해 금속 증발이 발생하는 에너지(E2) 미만의 에너지의 선행 레이저 광과 후행 레이저 광을 조사할 필요가 있다. 용접 불량을 억제하기 위해서이다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예에 있어서는, 후행 레이저 광에 의해 금속 증발이 발생하는 에너지(E2)의 값이, 비교예의 어느 것보다 높은 것이다. 비교예에 있어서는 모두, 후행 레이저 광이 선행 레이저 광에 중복하여 조사되고 있는 것에 비해, 실시예에서는, 비중복 조사에 의해, 후행 레이저 광이 선행 레이저 광에 중복하여 조사되고 있지 않기 때문이다.

또한, 표 1에는, 선행 레이저 광에 의해 용융부를 형성하기 위해 필요한 에너지(E1)와, 후행 레이저 광에 의해 금속 증발이 발생하는 에너지(E2)의 차(E2-E1)를 나타내고 있다. 그리고, 차(E2-E1)의 값은, 비교예의 어느 것보다, 실시예가 높은 것이다. 즉, 실시예에서는, 선행 레이저 광과 후행 레이저 광의 에너지의 차의 허용 범위가 넓은 것이다. 한편, 비교예에서는 모두, 선행 레이저 광과 후행 레이저 광의 에너지의 차의 허용 범위가 좁은 것이다.

그리고, 선행 레이저 광과 후행 레이저 광의 에너지의 차의 허용 범위가 넓을수록, 레이저 용접에 있어서의 로버스트성이 높은 것이다. 즉, 실시예는, 비교예의 어느 것보다, 로버스트성이 높은 것을 알 수 있다. 또한, 실시예에서는, 차(E2-E1)의 값이 높음으로써, 선행 레이저 광과 후행 레이저 광을, E1 이상, E2 미만의 허용 범위 내의 에너지로 조사되도록 용이하게 조정할 수 있다.

즉, 본 형태에 따른 실시예에서는, 선행 레이저 광에 의해 적절한 용융부를 형성하면서, 후행 레이저 광에 의한 금속 증발을 억제할 수 있기 때문에, 불량의 발생 빈도를 저감할 수 있다. 게다가, 불량의 발생을 억제하면서, 고속으로 레이저 용접을 행할 수도 있다. 본 형태에 따른 실시예에 있어서는, 선행 레이저 광과 후행 레이저 광의 에너지의 차의 허용 범위가 넓고, 로버스트성이 높기 때문이다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시에서는, 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 레이저 용접을, 용접 장치(100)의 레이저 광(L)에 의해 행한다. 레이저 광(L)은, 직선 구간(제 1 긴 길이 직선 구간(X1), 제 2 긴 길이 직선 구간(X2), 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1), 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2))에 있어서, 선행 레이저 광(LA), 주 레이저 광(LP), 후행 레이저 광(LF)으로 이루어지는 것이다. 그리고, 주 레이저 광(LP)이 직선 구간에 있어서의 케이스 본체(10)와 밀봉판(20)의 경계를 주사하는 동안, 이들 선행 레이저 광(LA), 주 레이저 광(LP), 후행 레이저 광(LF)의 조사 궤적이 모두 겹치는 경우가 없는 비중복 조사를 행한다. 이로써, 불량을 억제하면서, 레이저 용접을 고속으로 행할 수 있는 용접 구조체의 제조 방법이 실현되고 있다.

또한, 본 실시 형태는 단순한 예시에 지나지 않고, 본 개시를 전혀 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시는 당연히, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능하다. 예를 들면, 레이저 광(L)의 조사 패턴은, 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)을 정점으로 하는 정방형(S)의 중심에 주 레이저 광(LP)이 위치하는 것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예를 들면, 부 레이저 광(LB, LC, LD, LE)을 정점으로 하는 장방형의 중심에 주 레이저 광(LP)이 위치하는 배치의 조사 패턴을 채용할 수도 있다. 그리고 이 경우에는, 비중복 조사를, 서로 반대 방향이 되는 진행 방향의 구간인 제 1 긴 길이 직선 구간(X1)과 제 2 긴 길이 직선 구간(X2)에 있어서, 동일한 조사 패턴에 의해, 동일한 조건으로 행할 수 있다. 또한, 비중복 조사를, 서로 반대 방향이 되는 진행 방향의 구간인 제 1 짧은 길이 직선 구간(Y1)과 제 2 짧은 길이 직선 구간(Y2)에 있어서, 동일한 조사 패턴에 의해, 동일한 조건으로 행할 수 있다.

또한 예를 들면, 상기의 실시 형태에서는, 용접 장치(100)에 의해, 직사각형 형상으로 한 바퀴, 레이저 용접을 행하는 경우에 대하여 상세하게 설명하고 있다. 그러나, 용접 장치(100)는, 예를 들면, 2개의 부재의 단면끼리를 대면시키면서 맞대어 이루어지는 경계가 직선 개소만인 경우의 레이저 용접에도 사용할 수 있다. 2개의 부재의 단면을 모두 완전한 평면으로 하는 것은 곤란하기 때문에, 그 경계에는 간극이 형성되는 경우가 있다. 그리고, 이러한 경우에도, 용접 장치(100)를 이용함으로써, 레이저 광이 간극을 통과해버리지 않고, 레이저 용접을 행할 수 있기 때문이다.

또한 예를 들면, 2개의 부재의 단면끼리를 대면시키면서 맞대어 이루어지는 경계가 직선 개소만인 경우에는, 선행 레이저 광과 후행 레이저 광이, 주 레이저 광의 조사 위치를 지나, 진행 방향에 대하여 경사지는 축에 대하여 반드시 대칭일 필요는 없다. 즉, 서로 반대 방향이 되는 진행 방향의 구간에 대하여 레이저 용접을 행할 필요가 없는 경우에는, 진행 방향에 대하여 경사지는 축에 대하여 선행 레이저 광과 후행 레이저 광을 대칭으로 설치해 둘 필요는 없다.

본 실시 형태를 요약한다. 본 개시와 관련된 용접 구조체의 제조 방법에서는, 용접 장치에 의해, 제 1 부재와 제 2 부재의 경계를 주사하는 주 레이저 광과, 주 레이저 광의 진행 방향에 있어서의 전방을 조사 위치로 하는 선행 레이저 광과, 주 레이저 광의 진행 방향에 있어서의 후방을 조사 위치로 하는 후행 레이저 광을 조사한다. 또한, 용접 장치에 의해, 선행 레이저 광을, 주 레이저 광이 조사되는 주 궤적과 겹치지 않는 선행 궤적을 따라 조사하면서, 후행 레이저 광을, 주 궤적 및 선행 궤적에 모두 겹치지 않는 후행 궤적을 따라 조사하는 비중복 조사를 행한다.

또한, 상기의 실시 형태에서는, 모두 알루미늄으로 이루어지는 케이스 본체(10) 및 밀봉판(20)을 레이저 용접에 의해 접합하여 용접 구조체로 하는 경우의 예에 대하여 설명하고 있다. 그러나, 본 개시는, 당연히, 전지와 관련되는 부재 이외의 용접 구조체의 제조에도 적용할 수 있다. 또한, 알루미늄끼리에 한정하지 않고, 레이저 용접에 의해 접합할 수 있는 재질끼리의 조합이면, 본 개시를 적용하는 것이 가능하다.

Claims

용접 구조체의 제조 방법으로서, 상기 용접 구조체는, 맞댄 제 1 부재(10)와 제 2 부재(20)의 경계를, 용접 장치(100)에 의한 레이저 용접에 의해 접합하여 제조되고, 상기 용접 장치(100)는 상기 제 1 부재(10)와 제 2 부재(20)의 경계를 주사하는 주 레이저 광(LP)과, 상기 주 레이저 광(LP)의 진행 방향에 있어서의 전방을 조사 위치로 하는 선행 레이저 광(LA)과, 상기 주 레이저 광(LP)의 진행 방향에 있어서의 후방을 조사 위치로 하는 후행 레이저 광(LF)을 조사하며,
상기 제조 방법은,
상기 용접 장치(100)에 의해, 주 레이저 광(LP)을, 제 1 부재(10)와 제 2 부재(20)의 경계 상의 주 궤적을 따라 조사시키고,
상기 용접 장치(100)에 의해, 상기 선행 레이저 광(LA)을, 상기 주 궤적과 겹치지 않는 선행 궤적을 따라 조사시키며,
상기 용접 장치(100)에 의해, 상기 후행 레이저 광(LF)을, 상기 주 궤적 및 상기 선행 궤적 중 어디에도 겹치지 않는 후행 궤적을 따라 조사시키는 것을 포함하는 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 용접 장치(100)에 의해 상기 선행 레이저 광(LA)의 조사 위치와 상기 후행 레이저 광(LF)의 조사 위치가, 경사축에 대하여 대칭이 되도록 상기 선행 레이저 광(LA)과 상기 후행 레이저 광(LF)을 조사시키고, 상기 경사축은 상기 주 레이저 광(LP)의 조사 위치를 지나, 상기 주 궤적에 대하여 경사지며,
상기 선행 레이저 광(LA)은, 제 1 선행 레이저 광과 제 2 선행 레이저 광을 포함하고, 상기 제 1 선행 레이저 광의 조사 위치는 상기 주 궤적보다 상기 제 1 부재(10)측이며, 상기 제 2 선행 레이저 광의 조사 위치는 상기 주 궤적보다 상기 제 2 부재(20)측이고,
상기 후행 레이저 광(LF)은, 제 1 후행 레이저 광과 제 2 후행 레이저 광을 포함하며, 상기 제 1 후행 레이저 광의 조사 위치는 상기 주 궤적보다 상기 제 1 부재(10)측을 조사 위치로 하고, 상기 제 2 후행 레이저 광의 조사 위치는 상기 주 궤적보다 상기 제 2 부재(20)측인 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 선행 레이저 광(LA)에 의해, 상기 선행 레이저 광(LA)의 조사 위치를 용융시키면서, 상기 주 궤적 상의 상기 주 레이저 광(LP)의 조사 위치의 전방에 용융부를 형성시키고,
상기 주 레이저 광(LP)에 의해, 상기 주 레이저 광(LP)의 조사 위치에 있어서의 상기 용융부의 깊이를, 상기 주 레이저 광(LP)이 조사되기 전보다 깊게 하며,
상기 후행 레이저 광(LF)에 의해, 상기 후행 레이저 광(LF)의 조사 위치에 있어서의 상기 용융부의 깊이를, 상기 후행 레이저 광(LF)이 조사되기 전보다 깊게 하는 제조 방법.