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技術 接合体製造方法、蓄電素子製造方法、溶接制御プログラム

出願人 株式会社GSユアサ
発明者 上林広和
出願日 2013年4月30日 (6年5ヶ月経過) 出願番号 2013-095265
公開日 2014年11月17日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 2014-213374
状態 特許登録済
技術分野 レーザ加工 電池の電槽・外装及び封口 電池のガス排気装置
主要キーワード レーザー溶接用 溶接距離 軸ガルバノミラー 金属部材同士 部品公差 ポロシティ 溶融池内 レーザーヘッド
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

レーザー溶接による溶接不良の発生を抑制して接合体などを製造する。

解決手段

第一部材141、および、第二部材142を当接させ、境界線143と交差する方向にレーザー光200を照射し、境界線143に沿ってレーザー光200の照射位置を相対的に進行させることにより第一部材141と第二部材142とを溶接し、接合体を製造する接合体製造方法であって、レーザー光200の照射位置の進行方向と交差し、レーザー光200の光軸と交差する方向である幅方向にレーザー光200の照射位置を相対的に往復動させる幅方向往復動ステップと、レーザー光200の焦点位置201をレーザー光200の光軸に沿って相対的に往復動させる光軸方向往復動ステップとを含む。

概要

背景

金属部材同士レーザー光線により溶接する場合、溶接部分に発生するブローホール等の欠陥ポロシティ)は溶接部の品質の低下につながる。しかし、ブローホールは、溶接部分の内部に存在し外観検査などでは検出が難しく、ブローホールが発生しにくいレーザー溶接用法が望まれている。

そこで、特許文献1には、焦点位置が異なる複数のレーザー光を同一光軸上に合成し、複数のレーザー光を同時に接合部分に照射するレーザー溶接方法が記載されている。具体的には、金属部材の表面位置の近傍に焦点位置があるレーザー光により金属部材の表面近傍の部分を溶融し、同時に、焦点位置が金属部材の内部に位置する(いわゆるデフォーカス状態の)レーザー光により、同じ場所の金属部材の内部を溶融するものである。

概要

レーザー溶接による溶接不良の発生を抑制して接合体などを製造する。第一部材141、および、第二部材142を当接させ、境界線143と交差する方向にレーザー光200を照射し、境界線143に沿ってレーザー光200の照射位置を相対的に進行させることにより第一部材141と第二部材142とを溶接し、接合体を製造する接合体製造方法であって、レーザー光200の照射位置の進行方向と交差し、レーザー光200の光軸と交差する方向である幅方向にレーザー光200の照射位置を相対的に往復動させる幅方向往復動ステップと、レーザー光200の焦点位置201をレーザー光200の光軸に沿って相対的に往復動させる光軸方向往復動ステップとを含む。

目的

しかし、ブローホールは、溶接部分の内部に存在し外観検査などでは検出が難しく、ブローホールが発生しにくいレーザー溶接用法が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

第一部材、および、第二部材を当接させ、前記第一部材と前記第二部材との境界線と交差する方向にレーザー光照射し、前記境界線に沿って前記レーザー光の照射位置を相対的に進行させることにより前記第一部材と前記第二部材とを溶接し、接合体を製造する接合体製造方法であって、前記レーザー光の前記照射位置の進行方向と交差し、前記レーザー光の光軸と交差する方向である幅方向に前記レーザー光の前記照射位置を相対的に往復動させる幅方向往復動ステップと、前記レーザー光の前記焦点位置を前記レーザー光の光軸に沿って相対的に往復動させる光軸方向往復動ステップとを含む接合体製造方法。

請求項2

さらに、前記レーザー光の前記照射位置を前記境界線に沿って相対的に進行させた後、前記レーザー光の前記照射位置を前記境界線に沿って相対的にさせる進行方向往復動ステップを含む請求項1に記載の接合体製造方法。

請求項3

前記幅方向往復動ステップにおいて、前記レーザー光の前記照射位置を幅方向に第一周期周期的に往復動させ、前記光軸方向往復動ステップにおいて、前記レーザー光の前記焦点位置を光軸に沿って前記第一周期と同期させた第二周期で周期的に往復動させる請求項1または2に記載の接合体製造方法。

請求項4

前記レーザー光を照射する側と反対側において、前記境界線を跨ぐように前記境界線に沿って延在する第三部材を配置し、前記レーザー光の光軸が当接状態の前記第一部材と前記第二部材との境界面に沿うように前記レーザー光を照射する請求項1〜3のいずれか1項に記載の接合体製造方法。

請求項5

筐体の一部である第一部材、および、前記筐体の他の部分である第二部材を当接させ、前記第一部材と前記第二部材との境界線と交差する方向にレーザー光を照射し、前記境界線に沿ってレーザー光の照射位置を相対的に進行させることにより前記第一部材と前記第二部材とを溶接し、蓄電素子を製造する蓄電素子製造方法であって、前記レーザー光の前記照射位置の進行方向と交差し、前記レーザー光の光軸と交差する方向である幅方向に前記レーザー光の前記照射位置を相対的に往復動させる幅方向往復動ステップと、前記レーザー光の前記焦点位置を前記レーザー光の光軸に沿って相対的に往復動させる光軸方向往復動ステップとを含む蓄電素子製造方法。

請求項6

前記第一部材、および、前記第二部材のいずれか一方は、容器体であり、他方は前記容器体を封止する蓋体である請求項5に記載の蓄電素子製造方法。

請求項7

前記第一部材、および、前記第二部材のいずれか一方は、筐体の一部である貫通孔を有する筐体本体であり、他方は、前記貫通孔を封鎖する安全弁である請求項5に記載の蓄電素子製造方法。

請求項8

第一部材、および、第二部材を当接させ、前記第一部材と前記第二部材との境界線と交差する方向にレーザー光を照射し、前記境界線に沿ってレーザー光の照射位置を相対的に進行させることにより前記第一部材と前記第二部材とを溶接する溶接装置を制御する溶接制御プログラムであって、前記レーザー光の前記照射位置の進行方向と交差し、前記レーザー光の光軸と交差する方向である幅方向に前記レーザー光の前記照射位置を相対的に往復動させる幅方向往復動ステップと、前記レーザー光の前記焦点位置を前記レーザー光の光軸に沿って相対的に往復動させる光軸方向往復動ステップとを実行させるようにコンピュータを用いて前記溶接装置を制御する溶接制御プログラム。

技術分野

0001

本願発明は、金属製の部材と同士をレーザー溶接して金属製の接合体蓄電素子を製造する方法、および、プログラムに関する。

背景技術

0002

金属部材同士レーザー光線により溶接する場合、溶接部分に発生するブローホール等の欠陥ポロシティ)は溶接部の品質の低下につながる。しかし、ブローホールは、溶接部分の内部に存在し外観検査などでは検出が難しく、ブローホールが発生しにくいレーザー溶接用法が望まれている。

0003

そこで、特許文献1には、焦点位置が異なる複数のレーザー光を同一光軸上に合成し、複数のレーザー光を同時に接合部分に照射するレーザー溶接方法が記載されている。具体的には、金属部材の表面位置の近傍に焦点位置があるレーザー光により金属部材の表面近傍の部分を溶融し、同時に、焦点位置が金属部材の内部に位置する(いわゆるデフォーカス状態の)レーザー光により、同じ場所の金属部材の内部を溶融するものである。

先行技術

0004

特開2012−45570号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところが、焦点位置が異なる複数のレーザー光を同一光軸上に重畳するためには、複雑な装置が必要となり、また溶接するための装置の制御も複雑となる。

0006

本願発明は上記課題に鑑みなされたものであり、単数のレーザー光を用いるにもかかわらず、ブローホールなどの溶接不良の発生を抑制して接合体などを製造することができる接合体製造方法、蓄電素子製造方法、溶接制御プログラムの提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するために、本願発明にかかる接合体製造方法は、第一部材、および、第二部材を当接させ、前記第一部材と前記第二部材との境界線と交差する方向にレーザー光を照射し、前記境界線に沿って前記レーザー光の照射位置を相対的に進行させることにより前記第一部材と前記第二部材とを溶接し、接合体を製造する接合体製造方法であって、前記レーザー光の前記照射位置の進行方向と交差し、前記レーザー光の光軸と交差する方向である幅方向に前記レーザー光の前記照射位置を相対的に往復動させる幅方向往復動ステップと、前記レーザー光の前記焦点位置を前記レーザー光の光軸に沿って相対的に往復動させる光軸方向往復動ステップとを含むことを特徴とする。

0008

これによれば、当接状態の第一部材と第二部材(以降これらを総称して「被溶接部材」と記す場合がある。)とレーザー光の光軸とが相対的に進行しつつ、レーザー光の照射位置を往復動させ、かつ、前記進行方向と交差する方向に被溶接部材とレーザー光の光軸とを往復動させる、つまり、レーザー光の焦点位置、または、照射位置を三次元的に移動させつつ被溶接部材を溶接するものであるため、溶融池の内部でレーザー光の焦点位置、または、照射位置が三次元的に移動して溶融池をかき混ぜるような状態を創出することができる。従って、溶融池に発生した気泡の溶融池から離脱を促進させることができ、溶融池が凝固した後の溶接部にブローホール等の欠陥が発生することを抑制できる。延いては、溶接部分の接合強度が高く信頼性の高い接合体を提供することができる。

0009

また、交差部分を広く溶融することができ、溶接不良の発生を抑制することができる。従って、レーザー光のビーム径を細くすることができ、深い溶接距離を得ることも可能となる。

0010

さらに、前記レーザー光の前記照射位置を前記境界線に沿って相対的に進行させた後、前記レーザー光の前記照射位置を前記境界線に沿って相対的に後退させる進行方向往復動ステップを含んでもよい。

0011

これによれば、凝固しつつある溶融池に再度レーザー光を照射し再び溶融状態に戻すことができるため、溶融池をより効果的にかき混ぜることができ、溶融池内の気泡、特に深い部分に発生する気泡を効果的に離脱させることができる。従って、ブローホール等の発生を効果的に回避することが可能となる。

0012

また、前記幅方向往復動ステップにおいて、前記レーザー光の前記照射位置を幅方向に第一周期周期的に往復動させ、前記光軸方向往復動ステップにおいて、前記レーザー光の前記焦点位置を光軸に沿って前記第一周期と同期させた第二周期で周期的に往復動させてもよい。

0013

これによれば、レーザー光の光軸と被溶接部材との相対的な進行方向において、均一、または、ほぼ均一な溶融池を形成することができ、溶融池が凝固した後の溶接の品質も、相対的な進行方向で均一、または、ほぼ均一とすることができる。

0014

また、前記レーザー光を照射する側と反対側において、前記境界線を跨ぐように前記境界線に沿って延在する第三部材を配置し、前記レーザー光の光軸が当接状態の前記第一部材と前記第二部材との境界面に沿うように前記レーザー光を照射してもよい。

0015

これによれば、第一部材と第二部材との当接部分の厚みが薄くレーザー光が被溶接部材を通過したとしても、第三部材が透過したレーザー光を遮断することができ、被溶接部材に対しレーザー光が照射される側と反対側に存在する第三部材以外の部材や部位品がレーザー光により損傷を受けることを回避することができる。従って、第一部材と第二部材との当接部分の厚みにあまり影響されることなくレーザー光の焦点位置、または、照射位置を任意に変化させることが可能となる。

0016

また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる蓄電素子製造方法は、筐体の一部である第一部材、および、前記筐体の他の部分である第二部材を当接させ、前記第一部材と前記第二部材との境界線と交差する方向にレーザー光を照射し、前記境界線に沿ってレーザー光の照射位置を相対的に進行させることにより前記第一部材と前記第二部材とを溶接し、蓄電素子を製造する蓄電素子造方法であって、前記レーザー光の前記照射位置の進行方向と交差し、前記レーザー光の光軸と交差する方向である幅方向に前記レーザー光の前記照射位置を相対的に往復動させる幅方向往復動ステップと、前記レーザー光の前記焦点位置を前記レーザー光の光軸に沿って相対的に往復動させる光軸方向往復動ステップとを含むことを特徴とする。

0017

また、前記第一部材、および、前記第二部材のいずれか一方は、容器体であり、他方は前記容器体を封止する蓋体であってもよい。

0018

また、前記第一部材、および、前記第二部材のいずれか一方は、筐体の一部である貫通孔を有する筐体本体であり、他方は、前記貫通孔を封鎖する安全弁であってもよい。

0019

以上によれば、被溶接部材とレーザー光の光軸とが相対的に進行しつつ、レーザー光の焦点位置を往復動させ、かつ、前記進行方向と交差する方向に被溶接部材とレーザー光の光軸とを往復動させる、つまり、レーザー光の焦点位置、または、照射位置を三次元的に移動させつつ被溶接部材を溶接するものであるため、溶融池の内部でレーザー光の焦点位置、または、照射位置が三次元的に移動して溶融池をかき混ぜるような状態を創出することができる。従って、溶融池に発生した気泡は、溶融池が凝固する前に上昇して溶融池から離脱しやすくなり、溶融池が凝固した後の溶接部にブローホール等の欠陥が発生することを抑制できる。延いては、溶接部分の接合強度が高く信頼性の高い蓄電素子を提供することができる。

0020

また、上記目的を達成するために、本願発明に係る溶接制御プログラムは、第一部材、および、第二部材を当接させ、前記第一部材と前記第二部材との境界線と交差する方向にレーザー光を照射し、前記境界線に沿ってレーザー光の照射位置を相対的に進行させることにより前記第一部材と前記第二部材とを溶接する溶接装置を制御する溶接制御プログラムであって、前記レーザー光の前記照射位置の進行方向と交差し、前記レーザー光の光軸と交差する方向である幅方向に前記レーザー光の前記照射位置を相対的に往復動させる幅方向往復動ステップと、前記レーザー光の前記焦点位置を前記レーザー光の光軸に沿って相対的に往復動させる光軸方向往復動ステップとを実行させるようにコンピュータを用いて前記溶接装置を制御することを特徴とする。

0021

これによれば、当接状態の第一部材と第二部材(以降これらを総称して「被溶接部材」と記す場合がある。)とレーザー光の光軸とが相対的に進行しつつ、レーザー光の焦点位置を往復動させ、かつ、前記進行方向と交差する方向に被溶接部材とレーザー光の光軸とを往復動させる、つまり、レーザー光の焦点位置、または、照射位置を三次元的に移動させつつ被溶接部材を溶接するものであるため、溶融池の内部でレーザー光の焦点位置、または、照射位置が移動して溶融池をかき混ぜるような状態を創出することができる。従って、溶融池に発生した気泡は、溶融池が凝固する前に上昇して溶融池から離脱しやすくなり、溶融池が凝固した後の溶接部にブローホール等の欠陥が発生することを抑制できる。延いては、溶接部分の接合強度が高く信頼性の高い接合体を提供することができる。

発明の効果

0022

本願発明によれば、1本のレーザー光だけで、ブローホールなどの溶接不良の発生を抑制し、接合部分の信頼性の高い接合体などを製造することができる。

図面の簡単な説明

0023

図1は、レーザー光を用いた溶接により接合体を製造する溶接装置を模式的に示す図である。
図2は、制御装置の機能部を機構部と共に示すブロック図である。
図3は、接合体としての筐体を有する蓄電素子の外観を示す斜視図である。
図4は、XY平面における照射位置の移動軌跡を模式的に示す図である。
図5は、YZ平面における焦点位置の移動軌跡を模式的に示す図である。
図6は、他の実施の形態のXY平面における照射位置の移動軌跡を模式的に示す図である。
図7は、他の実施の形態のXY平面における照射位置の移動軌跡を模式的に示す図である。
図8は、他の実施の形態のYZ平面における焦点位置の移動軌跡を模式的に示す図である。
図9は、レーザー光を用いた溶接により接合体を製造する別態様の溶接装置を模式的に示す図である。

実施例

0024

次に、本願発明に係る接合体製造方法、蓄電素子製造方法、溶接制御プログラムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る接合体製造方法、蓄電素子製造方法、溶接制御プログラムの一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

0025

図1は、レーザー光を用いた溶接により接合体を製造する溶接装置を模式的に示す図である。

0026

同図に示すように、溶接装置100は、レーザー光200を用いて被溶接部材104(金属製の第一部材141と金属製の第二部材142を溶接する装置であり、発振器101と、走査装置102と、制御装置103とを備えている。

0027

発振器101は、レーザー光200を出射する装置であり、レーザー光200の光源ビームエクスパンダなどの光学機器を備える装置である。発振するレーザー光200の種類は特に限定されるものではなく、例えばYAGレーザーエキシマレーザー等を例示できる。本実施の形態の場合、発振器101から射出されるレーザー光200は、光ファイバー144により走査装置102に導入される。

0028

走査装置102は、レーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)と被溶接部材104とを三次元で相対的に走査掃引)することができる装置である。本実施の形態の場合、走査装置102は、固定状態の被溶接部材104に対し、レーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)を移動させる装置であり、2枚のガルバノミラーを個別に駆動させることにより、被溶接部材104の表面(溶接面)、または、当該表面に平行な面(同図中のXY平面)において自在に照射位置を移動させることができるガルバノスキャナと、被溶接部材104の表面に照射されるレーザー光200の光軸方向(同図中Z軸方向)に焦点位置201を移動させるレンズとを組み合わせた装置である。ここで、レーザー光200の光軸方向とは、被溶接部材104に照射されるレーザー光200の被溶接部材104近傍における光軸を意味しており、本実施の形態の場合は、走査装置102から出射されたレーザー光200の光軸と一致している。

0029

ここで、焦点位置とは、走査装置102により設定される位置を意味しており、レーザー光200が被溶接部材104の内部に侵入しないため実際には焦点が結ばれない場合でも仮想的に焦点位置201は存在する。

0030

なお、走査装置102は、特に限定されるものではない。例えば、ガルバノスキャナとレーザー光200の光軸方向(Z軸方向)に被溶接部材104を往復動させる装置との組み合わせでもよい。また、発振器101に接続されレーザー光を射出するレーザーヘッドロボットアームに取り付け、レーザーヘッド自体を三次元的に移動させるようなものでもよい。

0031

制御装置103は、発振器101や走査装置102を制御するコンピュータである。本実施の形態の場合、制御装置103は、走査装置102に備えられている二つのガルバノミラーの駆動を個別に制御し、焦点位置201(または、照射位置)をレーザー光200の光軸方向(Z軸方向)に移動させるレンズの駆動を制御している。

0032

図2は、制御装置の機能部を機構部と共に示すブロック図である。

0033

同図に示すように本実施の形態にかかる制御装置103は、ソフトウエアをコンピュータに実行させることにより各機構部を制御するものであり、ソフトウエアによって実現される処理部として幅方向往復動制御部131と、進行方向往復動制御部132と、光軸方向往復動制御部133と、発振器制御部134とを備えている。

0034

幅方向往復動制御部131は、レーザー光200の光軸の進行方向(図中Y方向)と交差し、レーザー光200の光軸(図中Z軸方向)と交差する方向である幅方向(図中X軸方向)にレーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)が被溶接部材104に対して相対的に往復動するようにX軸ガルバノミラー121を制御する処理部である。

0035

光軸方向往復動制御部133は、レーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)がレーザー光200の光軸(図中Z軸方向)に沿って被溶接部材104に対し相対的に往復動するようにレンズ123を制御する処理部である。

0036

進行方向往復動制御部132は、レーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)が境界線143(図中Y軸方向に延びる当接部分)に沿って相対的に進行した後、レーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)が境界線143に沿って相対的に後退するようにY軸ガルバノミラー122を制御する処理部である。

0037

ここで境界線143とは、第一部材141と第二部材142との当接部分であって、被溶接部材104の表面に現れる線状の部分である。

0038

発振器制御部134は、レーザー光200を出射するか否かを制御し、また、出射するレーザー光の出力を制御する処理部である。

0039

次に、接合体製造方法について説明する。

0040

図3は、接合体としての筐体を有する蓄電素子の外観を示す斜視図である。

0041

本実施の形態の場合、接合体としての筐体301を有する蓄電素子300は、蓄電放電することのできる素子であり、例えばリチウムイオン電池などの二次電池キャパシタなどである。筐体301は、アルミニウムステンレス鋼などの金属材料からなる部材であり密閉された空間を形成する部材である。筐体301は、発電要素を収容する容器体311と、容器体311を封止する蓋体312で形成されている。また別の見方をすれば、筐体301は、発電要素を密閉状態で収容する貫通孔を有する筐体本体313と、貫通孔を封鎖する安全弁314で形成されている。

0042

接合体としての筐体301を形成して蓄電素子300を製造するには、貫通孔を備えた蓋体312と安全弁314を溶接し、発電要素や集電体などが取り付けられた蓋体312を容器体311に挿入した後、容器体311と蓋体312とを溶接により接合する。もしくは、貫通孔を備えた容器体311と安全弁314を溶接し、発電要素や集電体などが取り付けられた蓋体312を安全弁が取り付けられた容器体311に挿入した後、容器体311と蓋体312とを溶接により接合する。

0043

具体的な溶接方法としては、容器体311と蓋体312との溶接を例として説明する。まず、接合体としての筐体301の一部である容器体311(第一部材)、および、蓋体312(第二部材)を当接させる。本実施の形態の場合は、容器体311の開口部に蓋体312をはめ込むことで、容器体311と蓋体312とを当接させている。また、容器体311の開口部近傍には、図1に示すように、容器体311の内方に向かって突出する突出部145が設けられており、蓋体312は、容器体311の内方に落ち込まないものとなっている。また、突出部145は、レーザー光200を照射する側と反対側において、境界線143を跨ぐように境界線143に沿って延在する第三部材としても機能しており、レーザー光200の光軸が境界線143を含む境界面に沿うようにレーザー光200を照射して溶接した場合でも、レーザー光200が筐体301の内方に進入することを防止することができる。

0044

次に、境界線143と交差する方向(図中Z軸方向)にレーザー光200を照射し、境界線143に沿ってレーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)を被溶接部材104(容器体311、および、蓋体312に対して相対的に進行させる。本実施の形態の場合、境界線143は、XY平面に配置される全ての角がRの四角形長方形)を描いているため、進行方向はX軸方向、および、Y軸方向となる。なお、蓋体312と安全弁314との境界線143は円形を描くため、進行方向は円形の接線となる。

0045

焦点位置201(または、照射位置)の進行と同時期に、図4に示すように、レーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)の進行方向(図中Y軸方向)と交差し、レーザー光の光軸(図中Z軸方向)と交差する方向である幅方向(図中X軸方向)にレーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)を相対的に往復動させる(幅方向往復動ステップ)。本実施の形態の場合、幅方向には第一周期で往復動させている。このように、焦点位置201(または、照射位置)の進行と幅方向の往復動を組み合わせることにより、焦点位置201(または、照射位置)は、XY平面においてジグザグに移動することとになる。なお、焦点位置201(または、照射位置)の往復動は、サインカーブのように滑らかに移動させてもかまわない。

0046

さらに、焦点位置201(または、照射位置)の進行と同時期、かつ、焦点位置201(または、照射位置)の幅方向の往復動と同時期に、図5に示すように、レーザー光200の焦点位置201をレーザー光200の光軸(図中Z軸方向)に沿って相対的に往復動させる(光軸方向往復動ステップ)。本実施の形態の場合、焦点位置201は、被溶接部材104の表面から上方に離れた位置から被溶接部材104に進入する位置まで境界線143を跨ぐように往復動するように設定されている。また、焦点位置201(または、照射位置)を幅方向に1往復させる間に光軸に沿って1往復させている。つまり、焦点位置201(または、照射位置)の幅方向の往復動の周期である第一周期と、焦点位置201の光軸方向の往復動の周期である第二周期とを同期(本実施の形態の場合は1対1で同期)させている。

0047

以上のような溶接方法を採用することで、レーザー光200の焦点位置201が、被溶接部材104の表面位置の近傍に配置されている状態では、被溶接部材104の表面近傍の部分が加熱され溶融する。この場合、被溶接部材104に高いエネルギー密度のレーザー光200が照射されるため、被溶接部材104を容易に溶融することができる。次に、焦点位置201が材料の内部に徐々に進入する。これにより、被溶接部材104の内部が加熱されて溶融するとともに、デフォーカス状態のレーザー光200が焦点位置201の周りの被溶接部材104を溶融するため、溶融池が大きくなる。また、焦点位置201が被溶接部材104から徐々に遠ざかる際も、デフォーカス状態のレーザー光200が溶融池を加熱し凝固を遅延させる。さらに、焦点位置201(または、照射位置)は、光軸方向の往復動に加えて幅方向にも往復動するため、レーザー光200のビーム径が細い場合でも大きな溶融池を形成することができる。このように、溶融池が焦点位置201(または、照射位置)の進行方向ばかりでなく、幅方向に拡がり、長時間にわたって溶融状態が維持される結果、溶融池の内部で発生した気泡は、溶融池が凝固する前に離脱しやすくなる。従って、溶接部にブローホールやポロシティ等の欠陥の発生を抑制することが可能となる。

0048

また、境界線143を跨いで幅方向に焦点位置201(または、照射位置)を往復動させることで、幅の広い溶融池を形成することができるため、交差部分を広く溶融することができ、部品公差を吸収することができ、溶接不良の発生を抑制することができる。また、レーザー光200のビーム径を細くすることができ、深い溶接距離を得ることも可能である。

0049

さらに、被溶接部材104に嵌合ずれが生じていても、焦点位置201や照射位置を往復動させることにより、嵌合ずれを許容して溶接することも可能となる。

0050

以上の溶接方法により製造される接合体としての筐体301は、容器体311と蓋体312との溶接部分や、筐体本体313と安全弁314との溶接部分に欠損がなく、機械的な強度において信頼性の高い部材となる。従って、当該筐体301を備えた蓄電素子300も信頼性の高い蓄電素子となる。

0051

なお、上記実施の形態は、接合体の製造方法を例示したものであり、被溶接部材104である第一部材141、および、第二部材142は、限定されるものではない。従って、第一部材141、および、第二部材142は、レーザー溶接可能な部材であれば、なんでも良く、第一部材141、および、第二部材142のいずれか一方が、容器体311であり、他方は容器体311を封止する蓋体312であってもよい。また、第一部材141、および、第二部材142のいずれか一方は、筐体301の一部である貫通孔を有する筐体本体313であり、他方は、貫通孔を封鎖する安全弁314であってもよい。

0052

次に、他の実施の形態に係る接合体製造方法について説明する。

0053

図6は、XY平面における焦点位置(または、照射位置)の移動軌跡を模式的に示す図である。

0054

同図に示すようにレーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)を境界線143に沿って相対的に進行させた後、焦点位置201(または、照射位置)を境界線143に沿って相対的に後退させることを繰り返し(進行方向往復動ステップ)、全体としては一定の方向に進行させている。

0055

さらに、焦点位置201(または、照射位置)の進行と同時期に、レーザー光200の焦点位置201(または、照射位置)を、幅方向(図中X軸方向)に往復動させる(幅方向往復動ステップ)。以上の進行方向往復動ステップの周期と幅方向往復動ステップの周期とを同期させることにより、図6に示すような焦点位置201(または、照射位置)の移動軌跡を描かせることができる。さらに、進行方向往復動ステップと幅方向往復動ステップに光軸方向往復動ステップとを組み合わせることにより、境界線143に沿った焦点位置201(または、照射位置)の進行と後退とを繰り返しながら、焦点位置201(または、照射位置)を幅方向に往復動させ、光軸方向にも往復動させることになる。従って、より長時間にわたって溶融池を溶融状態に維持することができ、溶融池の内部で発生した気泡を離脱しやすくすることができる。従って、溶接部にブローホールやポロシティ等の欠陥の発生をさらに抑制することが可能となる。

0056

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

0057

また、例えば、進行方向往復動ステップや幅方向往復動ステップによってXY平面に描かれる焦点位置(または、照射位置)201の軌跡は、図4図6に示されるようなものに限定されるわけではない。例えば、図7に示すような軌跡であってもかまわない。

0058

また、光軸方向往復動ステップによって描かれる焦点位置201の軌跡も、図5に示すようなジグザク、かつ、境界線143を跨ぐものに限定されるわけではない。例えば、図8に示すようなサインカーブのような軌跡でもよく、また、焦点位置201が境界線143を跨がず被溶接部材104の内方に位置するものなどでもよい。

0059

また、上記実施の形態のように、容器体311に突出部145(切欠き)を設けて、その上に蓋体312を載せ、蓋体312の上面からレーザー光200を照射するばかりでなく、図9に示すように、蓋体312に突出部145(切欠き)を設け、当該蓋体312を容器体311の上に載せて、筐体301の横方向(図中X軸方向)からレーザー光200を照射するものなど、第一部材141および第二部材142とレーザー光200の照射方向との位置関係は任意でかまわない。

0060

ただし、蓋体312に突出部145(切欠き)を設け、当該蓋体312を容器体311の上に載せて溶接することにより、切欠きを設けることが難しいほど容器体311を肉薄にした場合でも、蓄電素子300(電池)の寸法精度を向上させることができる。

0061

また、レーザー光200を境界線143に沿って往復動させる周期を第三周期とした場合、第一周期と第三周期を同期させても、第二周期と第三周期とを同期させても良く、第一周期、第二周期、および、第三周期を同期させてもよい。

0062

本願発明は、複数の金属部材をレーザー光により溶接して得られる接合体の製造、特に、蓄電素子の製造に利用可能である。

0063

100溶接装置
101発振器
102走査装置
103制御装置
104被溶接部材
121軸ガルバノミラー
122 軸ガルバノミラー
123レンズ
131幅方向往復動制御部
132 進行方向往復動制御部
133光軸方向往復動制御部
134 発振器制御部
141 第一部材
142 第二部材
143境界線
144光ファイバー
145 突出部
200レーザー光
201焦点位置(または、照射位置)
300蓄電素子
301筐体
311容器体
312蓋体
313 筐体本体
314 安全弁

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