本發(fā)明涉及激光焊接裝置。更詳細(xì)而言,涉及向衍射光學(xué)元件(doe)入射后利用所放射的激光進(jìn)行激光焊接的激光焊接裝置。
背景技術(shù):
為了接合多個(gè)部件來制造1個(gè)焊接結(jié)構(gòu)體,使用激光來進(jìn)行激光焊接。作為通過這樣的激光焊接進(jìn)行接合而成的制品,例如有電池。電池是一般在殼主體的內(nèi)部收納包含正電極板和負(fù)電極板的電極體來形成的。而且,在這樣的電池的制造工序中有時(shí)進(jìn)行以下的接合工序,即,從殼主體的開口部向其內(nèi)部收納電極體后,用封口板封堵殼主體的開口部,通過激光焊接來進(jìn)行接合。在接合工序中,沿著殼主體的開口部和封口板的側(cè)面相面對(duì)的部位的焊接線進(jìn)行激光焊接。
例如,在日本特開2013-220462中記載了以下技術(shù):沿著殼主體與封口板之間的焊接線,照射功率密度低的低密度激光、和功率密度比低密度激光高的高密度激光,將殼主體和封口板進(jìn)行接合。在日本特開2013-220462中,一邊向殼主體和封口板這兩者廣泛地照射低密度激光,一邊以高密度激光的光斑位于低密度激光的光斑的內(nèi)部的方式照射了高密度激光。另外,這樣的低密度激光和高密度激光能夠通過采用doe進(jìn)行單束激光的束成形來實(shí)現(xiàn)。而且,能夠在利用低密度激光使溫度上升某種程度后,照射高密度激光。由此,能夠防止高密度激光照射的部位的溫度驟然上升,能夠防止焊接部位的突沸等。另外,對(duì)被照射了高密度激光的部位,其后照射低密度激光。由此,能夠防止高密度激光所照射的部位的溫度驟然下降,能夠抑制裂紋等的發(fā)生。因此,記載有能夠抑制焊接缺陷的發(fā)生的內(nèi)容。
但是,在激光焊接中,為了以短時(shí)間形成接合對(duì)象部位的狀態(tài)、作為目標(biāo)的接合部,優(yōu)選的是能進(jìn)行更柔性的控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供能夠采用更柔性的控制來進(jìn)行激光焊接的激光焊接裝置。
一種激光焊接裝置,其向焊接點(diǎn)照射激光,形成將接合對(duì)象部件與其照射部位接合的接合部,該激光焊接裝置具有:
出射器,其出射激光;
衍射光學(xué)元件,其將從出射器出射的激光作為入射光,從入射光的入射點(diǎn)向照射部位放射放射光;
入射點(diǎn)變更部,其變更入射點(diǎn)的位置;和
控制器,其控制出射器和入射點(diǎn)變更部,
衍射光學(xué)元件具有相鄰地設(shè)置的第1區(qū)域和第2區(qū)域,
第1區(qū)域是形成有衍射光柵的區(qū)域,所述衍射光柵是放射具有與入射光的功率密度分布形狀不同的第1功率密度分布形狀的放射光的衍射光柵,
第2區(qū)域是具有與第1區(qū)域的表面形狀不同的表面形狀、且放射具有與第1功率密度分布形狀不同的第2功率密度分布形狀的放射光的區(qū)域,
控制器在由出射器進(jìn)行的激光的出射期間進(jìn)行以下接合控制,即,利用入射點(diǎn)變更部使入射點(diǎn)之中的至少一點(diǎn)以橫過第1區(qū)域與第2區(qū)域的邊界的方式移動(dòng)。
激光焊接裝置能夠在激光的出射期間將形成在照射部位的照射圖案切換為不同的功率密度分布形狀的照射圖案。另外,能夠不改變激光的輸出功率等而使照射部位的任意位置的功率密度達(dá)到任意的高度。由此,能夠一邊采用更柔性的控制進(jìn)行激光焊接,一邊以短時(shí)間形成接合部。
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:第2區(qū)域?yàn)闆]有形成衍射光柵的區(qū)域。其原因是,將形成衍射光柵的區(qū)域設(shè)為小區(qū)域,能夠使可形成不同的功率密度分布形狀的照射圖案的衍射光學(xué)元件成為低價(jià)的元件。進(jìn)而,其原因是,在未形成衍射光柵的區(qū)域中,能夠不改變功率密度分布形狀而將從出射器出射的向衍射光學(xué)元件的入射光照射到照射部位,因此能夠使該部位的功率密度最高。
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:第1區(qū)域是放射第1功率密度分布形狀中的功率密度最高的部位在與第2功率密度分布形狀中的功率密度最高的部位即中央?yún)^(qū)域不同的外緣區(qū)域內(nèi)的放射光的區(qū)域。其原因是,能夠靈活使用外緣區(qū)域的熔融量比中央?yún)^(qū)域的熔融量多的照射圖案、和中央?yún)^(qū)域的熔融量比外緣區(qū)域的熔融多的照射圖案。
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:控制器在接合控制中使照射部位的焊接點(diǎn)位于中央?yún)^(qū)域內(nèi),并且,從開始由出射器出射激光起經(jīng)過預(yù)定的初期時(shí)間后,與經(jīng)過初期時(shí)間之前相比,利用入射點(diǎn)變更部使入射點(diǎn)的位置處在第2區(qū)域側(cè),在由出射器進(jìn)行的激光的出射期間不使照射部位相對(duì)于接合對(duì)象部件移動(dòng)。其原因是,在點(diǎn)焊中,能夠抑制通過接合對(duì)象部件的焊接點(diǎn)的間隙而向位于與接合對(duì)象部件的激光照射側(cè)相反側(cè)的部件照射激光這樣的激光穿過所致的不良發(fā)生。
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:具有使照射部位和接合對(duì)象部件中的至少一方相對(duì)于另一方移動(dòng)的移動(dòng)部,控制器在接合控制中進(jìn)行以下掃描控制,即,利用移動(dòng)部使照射部位移動(dòng)以使得多個(gè)焊接點(diǎn)連續(xù)而成的焊接線從中央?yún)^(qū)域內(nèi)通過。其原因是,在沿著焊接線的激光焊接中,能夠在焊接線上的任意的照射部位形成不同的功率密度分布形狀的照射圖案。
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:控制器在接合控制中,從開始由出射器出射激光起經(jīng)過預(yù)定的初期時(shí)間后,與經(jīng)過初期時(shí)間之前相比,利用入射點(diǎn)變更部使入射點(diǎn)位置處在第2區(qū)域側(cè)。由于在接合控制開始時(shí)沒有形成熔融部,因此在開始位置的接合對(duì)象部件的焊接點(diǎn)的位置存在間隙的可能性高。并且,能夠抑制由于該開始位置的間隙的激光穿過而發(fā)生不良的情況。
另外,對(duì)于上面所述的激光焊接裝置,可以設(shè)為:第2區(qū)域是在中央?yún)^(qū)域中由放射光形成中央光斑的區(qū)域,第1區(qū)域是在外緣區(qū)域中由放射光形成第1外緣光斑和第2外緣光斑的區(qū)域,所述的第1外緣光斑和第2外緣光斑是與中央光斑一起構(gòu)成三角形的頂點(diǎn)的光斑,控制器在掃描控制中使第1外緣光斑與第2外緣光斑之間、中央光斑依次通過焊接線上的焊接點(diǎn)。其原因是,能夠一邊通過第1外緣光斑以及第2外緣光斑形成熔融部,并利用該熔融部可靠地堵住中央光斑的前方的間隙,一邊進(jìn)行掃描控制。由此,能夠抑制掃描控制中的激光穿過。
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:第2區(qū)域是在中央?yún)^(qū)域中由放射光形成中央光斑的區(qū)域,第1區(qū)域是在外緣區(qū)域中由放射光形成四個(gè)外緣光斑的區(qū)域,所述四個(gè)外緣光斑構(gòu)成包圍中央光斑的四邊形的頂點(diǎn),控制器在掃描控制中使外緣光斑之中的相鄰的第1外緣光斑與第2外緣光斑之間、中央光斑、第3外緣光斑與第4外緣光斑之間依次通過焊接線上的焊接點(diǎn),所述第3外緣光斑和所述第4外緣光斑是第1外緣光斑和第2外緣光斑以外的外緣光斑。其原因是,能夠一邊由第1外緣光斑以及第2外緣光斑形成熔融部,并利用該熔融部可靠地堵住中央光斑的前方的間隙,一邊進(jìn)行掃描控制。由此,能夠抑制掃描控制中的激光穿過。進(jìn)而,能夠利用第3外緣光斑以及第4外緣光斑抑制由中央光斑的通過而形成的熔融部的溫度急劇地下降的情況。由此,能夠抑制由于熔融部的溫度的急劇的下降而發(fā)生的裂紋等。
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:第2區(qū)域是在中央?yún)^(qū)域中由放射光形成中央光斑的區(qū)域,第1區(qū)域是在外緣區(qū)域中由放射光形成第1外緣光斑和與第1外緣光斑不同的位置的第2外緣光斑的區(qū)域,控制器在掃描控制中使中央光斑沿著焊接線移動(dòng),使第1外緣光斑沿著第1外緣軌道在中央光斑的前方移動(dòng),并使第2外緣光斑沿著第2外緣軌道在中央光斑的后方移動(dòng),所述第1外緣軌道和所述第2外緣軌道都是與所述焊接線平行地設(shè)置的軌道。其原因是,能夠一邊由第1外緣光斑形成熔融部,并利用該熔融部可靠地堵住中央光斑的前方的間隙,一邊進(jìn)行掃描控制。由此,能夠抑制掃描控制中的激光穿過。進(jìn)而,能夠利用第2外緣光斑抑制由中央光斑的通過而形成的熔融部的溫度急劇地下降的情況。由此,能夠抑制由于熔融部的溫度的急劇的下降而發(fā)生的裂紋等。
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:控制器在進(jìn)行接合控制之前,進(jìn)行向作為焊接線上的一部分的臨時(shí)定位部位照射激光從而在臨時(shí)定位部位形成臨時(shí)定位部的臨時(shí)定位控制,并且,在臨時(shí)定位控制中,利用入射點(diǎn)變更部使入射點(diǎn)的位置處在第1區(qū)域內(nèi)。其原因是,能夠通過形成臨時(shí)定位部來抑制接合控制中的接合對(duì)象部件的偏移等,能夠通過接合控制來形成適當(dāng)?shù)慕雍喜?。另外,?duì)于臨時(shí)定位部的形成,也能夠一邊使用用于形成接合部的激光焊接裝置,一邊抑制由于激光穿過而發(fā)生不良的情況。
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:具有間隙輸出部,所述間隙輸出部針對(duì)將接合對(duì)象部件彼此對(duì)接而成的焊接線上的焊接點(diǎn)檢測間隙并輸出,控制器在接合控制中進(jìn)行以下激光控制,即,在針對(duì)焊接點(diǎn)由所述間隙輸出部輸出的間隙為預(yù)定的間隙閾值以上時(shí),與小于間隙閾值時(shí)相比,利用入射點(diǎn)變更部使入射點(diǎn)的位置處在第1區(qū)域側(cè)。存在以下傾向:通過間隙越大時(shí),越提高外緣區(qū)域中的功率密度,越降低中央?yún)^(qū)域中的功率密度,能夠適當(dāng)?shù)匦纬山雍喜?。另一方面,存在以下傾向:通過間隙越小時(shí),越提高中央?yún)^(qū)域中的功率密度,越降低外緣區(qū)域中的功率密度,能夠適當(dāng)?shù)匦纬山雍喜?。即,其原因是,能夠使用與間隙的大小相應(yīng)的功率密度分布形狀的照射圖案來適當(dāng)?shù)匦纬山雍喜俊?/p>
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:控制器,在焊接線總體為長方形時(shí),將位于焊接線的長邊上的焊接點(diǎn)作為開始位置來開始掃描控制,并且,其開始后,沿著焊接線繞一周進(jìn)行掃描控制直到開始位置為止。與從位于焊接線的短邊上的焊接點(diǎn)起形成接合部相比,從位于焊接線的長邊上的焊接點(diǎn)起形成接合部時(shí),存在接合對(duì)象部件的變形變小的傾向。由此,能夠一邊抑制接合對(duì)象部件的變形,一邊適當(dāng)?shù)匦纬山雍喜俊?/p>
另外,在上面所述的激光焊接裝置中,可以設(shè)為:出射器在激光的出射期間能夠調(diào)整出射的激光的輸出功率值即激光輸出功率值。其原因是,能夠一邊調(diào)整照射圖案中的功率密度的最高值以及最低值,一邊進(jìn)行激光焊接。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式,提供了能夠采用更柔性的控制來進(jìn)行激光焊接的激光焊接裝置。
附圖說明
以下,參照附圖對(duì)本發(fā)明的典型的實(shí)施方式的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上的顯著意義進(jìn)行說明,在上述附圖中,類似的附圖標(biāo)記表示類似的部件,其中:
圖1是第1實(shí)施方式涉及的電池的立體圖。
圖2是第1實(shí)施方式涉及的焊接裝置的概略構(gòu)成圖。
圖3是用于說明由第1實(shí)施方式涉及的焊接裝置進(jìn)行的激光的掃描方法的圖。
圖4是衍射光學(xué)元件和滑動(dòng)部的平面圖。
圖5是表示在入射點(diǎn)位于衍射光學(xué)元件的形成區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)下所形成的照射圖案的圖。
圖6是表示在入射點(diǎn)落到衍射光學(xué)元件的形成區(qū)域與非形成區(qū)域的邊界的狀態(tài)下所形成的照射圖案的圖。
圖7是表示在入射點(diǎn)位于衍射光學(xué)元件的非形成區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)下所形成的照射圖案的圖。
圖8是表示滑動(dòng)部的滑動(dòng)位置和照射圖案中的功率密度的比例的關(guān)系的圖。
圖9是表示滑動(dòng)位置采取入射點(diǎn)處在衍射光學(xué)元件的形成區(qū)域內(nèi)的滑動(dòng)位置時(shí)的照射圖案的功率密度的比例的圖。
圖10是表示滑動(dòng)位置采取入射點(diǎn)落到衍射光學(xué)元件的形成區(qū)域與非形成區(qū)域的邊界的滑動(dòng)位置時(shí)的照射圖案的功率密度的比例的圖。
圖11是用于對(duì)第1實(shí)施方式涉及的接合控制中的激光的掃描控制進(jìn)行說明的電池的平面圖。
圖12是接合控制的開始位置附近的電池的部分平面圖。
圖13是在進(jìn)行接合控制之前的直線區(qū)間中的截面圖。
圖14是在進(jìn)行接合控制之前的彎曲區(qū)間中的截面圖。
圖15是表示在實(shí)施例以及比較例中所形成的接合部的深度的圖。
圖16是用于說明與實(shí)施方式不同的僅通過1個(gè)光斑來形成臨時(shí)定位部的情況的圖。
圖17是表示第3實(shí)施方式的間隙檢測工序中的利用激光位移計(jì)時(shí)的間隙的測定狀態(tài)的圖。
圖18是表示利用激光位移計(jì)時(shí)的間隙的測定結(jié)果的圖。
圖19是按間隙的大小來表示中央光斑的功率密度的比例與接合部的深度的關(guān)系的圖。
圖20是表示間隙的大小與能夠形成適當(dāng)?shù)慕雍喜康闹醒牍獍叩墓β拭芏鹊谋壤年P(guān)系的圖。
圖21是表示間隙-滑動(dòng)位置圖表(關(guān)聯(lián)圖表)的圖。
圖22是第4實(shí)施方式涉及的焊接裝置的概略構(gòu)成圖。
圖23是第4實(shí)施方式涉及的焊接裝置的平面圖。
圖24是用于對(duì)第4實(shí)施方式涉及的接合控制中的激光的掃描控制進(jìn)行說明的電池的平面圖。
圖25是表示變形例涉及的照射圖案的圖。
圖26是表示與圖25不同的變形例涉及的照射圖案的圖。
圖27是用于對(duì)采用圖26的變形例涉及的照射圖案進(jìn)行激光焊接的例子進(jìn)行說明的圖。
圖28是表示與圖25、圖26不同的變形例涉及的照射圖案的圖。
圖29是用于對(duì)采用圖28的變形例涉及的照射圖案進(jìn)行激光焊接的例子進(jìn)行說明的圖。
圖30是用于對(duì)衍射光學(xué)元件的變形例進(jìn)行說明的圖。
具體實(shí)施方式
以下,一邊參照附圖,一邊詳細(xì)地說明將本發(fā)明具體化的最佳的實(shí)施方式。
[第1實(shí)施方式]
圖1表示本實(shí)施方式涉及的激光焊接的接合對(duì)象即電池1的外觀的立體圖。電池1是如圖1所示那樣外形為扁平形狀的電池。電池1如圖1所示那樣具有正極端子40和負(fù)極端子50。并且,電池1是能夠通過正極端子40和負(fù)極端子50進(jìn)行充放電的二次電池。作為電池1,可例示鋰離子二次電池、鎳氫電池等。
另外,電池1具有殼主體10。在殼主體10的內(nèi)部,為了進(jìn)行充放電,收納有包含正電極板和負(fù)電極板的電極體、電解液等。在殼主體10的上部,形成有用于在內(nèi)部收納電極體等的開口部11。殼主體10的開口部11在圖1中被封口板20堵住。在本實(shí)施方式中,殼主體10和封口板20的材質(zhì)均為鋁。
正極端子40和負(fù)極端子50設(shè)置在封口板20上。另外,在封口板20上設(shè)置有將用于向內(nèi)部注入電解液的注液口密封的注液口密封部件60。注液口密封部件60是在從注液口向殼主體10的內(nèi)部注入電解液后被安裝的部件。
進(jìn)而,在本實(shí)施方式的電池1中,殼主體10和封口板20通過激光焊接而進(jìn)行了接合。具體而言,殼主體10和封口板20是通過向殼主體10的開口部11內(nèi)嵌入封口板20,并進(jìn)行沿著殼主體10與封口板20之間的焊接線照射激光的激光焊接來接合的。
另外,通過激光焊接,在殼主體10與封口板20的焊接線上繞一周形成有接合部30。即,在圖1所示的電池1的外觀圖中,為了說明,附帶標(biāo)記來示出了殼主體10的開口部11(內(nèi)壁面13)和封口板20的側(cè)面21。但是,實(shí)際上,殼主體10的開口部11(內(nèi)壁面13)和封口板20的側(cè)面21通過變?yōu)樗鼈兏浇廴诨旌隙纬傻慕雍喜?0,從而不存在于電池1的外側(cè)。
接著,根據(jù)圖2,對(duì)用于進(jìn)行本實(shí)施方式的激光焊接的焊接裝置100進(jìn)行說明。圖2是向電池1照射激光l的焊接裝置100的概略構(gòu)成圖。如圖2所示,焊接裝置100具有激光振蕩器110、準(zhǔn)直透鏡(collimatinglens)120、衍射光學(xué)元件(doe:diffractiveopticalelement)130、電掃描器(galvanoscanner)150、fθ透鏡160、保護(hù)透鏡170。
激光振蕩器110是能夠使激光產(chǎn)生、并出射所產(chǎn)生的激光的出射器。在從激光振蕩器110出射的激光的光路中,準(zhǔn)直透鏡120、衍射光學(xué)元件130、電掃描器150、fθ透鏡160、保護(hù)透鏡170依次設(shè)置。并且,焊接裝置100能夠從保護(hù)透鏡170的下面向電池1投射激光。
準(zhǔn)直透鏡120能夠?qū)募す庹袷幤?10出射、經(jīng)過光纖111而入射的激光調(diào)整為平行狀態(tài)。衍射光學(xué)元件130能夠調(diào)整激光的照射圖案。具體而言,衍射光學(xué)元件130能夠?qū)⑷肷淞说募す庖跃哂信c該入射時(shí)不同的功率密度分布形狀的激光的形式來放射。在圖2中,將向衍射光學(xué)元件130入射之前的激光作為入射光li來示出。并且,向電池1照射的激光l是入射光li從衍射光學(xué)元件130的入射點(diǎn)放射出的放射光。
另外,衍射光學(xué)元件130被安裝在滑動(dòng)部140上。滑動(dòng)部140能夠進(jìn)行使衍射光學(xué)元件130相對(duì)于入射光li移動(dòng)的滑行移動(dòng)。關(guān)于衍射光學(xué)元件130和滑動(dòng)部140,將在后面詳述。
電掃描器150具有一對(duì)反射鏡(galvanomirrors)151、152。反射鏡151、152分別通過由電動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)整角度。另外,fθ透鏡160用于進(jìn)行修正以使得激光的掃描速度成為恒定。
并且,電掃描器150能夠通過反射鏡151、152的轉(zhuǎn)動(dòng)來向確定的位置準(zhǔn)確地照射激光l。也就是說,電掃描器150能夠通過反射鏡151、152的轉(zhuǎn)動(dòng)來向任意的焊接點(diǎn)照射激光l?;蛘?,其是能夠以高速進(jìn)行激光l對(duì)連續(xù)形成有多個(gè)焊接點(diǎn)的焊接線的掃描的掃描部。并且,本實(shí)施方式的焊接裝置100,如圖3所示那樣能夠通過反射鏡151、152的轉(zhuǎn)動(dòng)來沿著電池1的接合部30的形成部位(焊接線)繞一周照射激光l。
另外,為了控制各部分,焊接裝置100具有控制部180??刂撇?80能夠控制由激光振蕩器110進(jìn)行的激光的出射。另外,控制部180能夠控制由滑動(dòng)部140進(jìn)行的滑行移動(dòng)。進(jìn)而,控制部180能夠控制由電掃描器150進(jìn)行的激光l的掃描。
在圖4中示出了焊接裝置100的衍射光學(xué)元件130和滑動(dòng)部140的平面圖。在圖4中,入射光li從縱深方向的面前向衍射光學(xué)元件130入射。另外,在圖4中示出了入射光li入射的入射點(diǎn)lp。在本實(shí)施方式中,入射點(diǎn)lp不是零維的點(diǎn),而是具有某種程度的面積的點(diǎn)。
另外,如圖4所示,衍射光學(xué)元件130具有形成區(qū)域131和非形成區(qū)域132。形成區(qū)域131是設(shè)置于衍射光學(xué)元件130的中央、且外形為正方形的區(qū)域。非形成區(qū)域132是圍繞正方形的形成區(qū)域131的、形成區(qū)域131周圍的區(qū)域。因而,在衍射光學(xué)元件130中,形成區(qū)域131和非形成區(qū)域132如圖4所示那樣相鄰。另外,在圖4中,將沿著形成區(qū)域131的外形的四邊所形成的形成區(qū)域131與非形成區(qū)域132的邊界之中的一邊作為邊界133來示出。進(jìn)而,衍射光學(xué)元件130由在形成區(qū)域131和非形成區(qū)域132都能夠使激光通過的材質(zhì)構(gòu)成。作為這樣的衍射光學(xué)元件130的材質(zhì),可使用例如石英玻璃。
衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131是形成有衍射光柵的區(qū)域。因而,形成區(qū)域131能夠在入射光li入射時(shí)使該入射光li從入射點(diǎn)lp放射,并在照射部位通過由激光的衍射產(chǎn)生的干涉條紋來形成照射圖案。
另一方面,在本實(shí)施方式的衍射光學(xué)元件130中,非形成區(qū)域132是沒有形成衍射光柵的區(qū)域。因而,非形成區(qū)域132能夠在入射光li入射時(shí)使該入射光li透過入射點(diǎn)lp,并在照射部位形成照射圖案。再者,在本實(shí)施方式中,在入射點(diǎn)lp存在于非形成區(qū)域132內(nèi)的情況下,透過了該入射點(diǎn)lp的激光也是從入射點(diǎn)lp放射的放射光。
滑動(dòng)部140如圖4所示那樣具有可動(dòng)部141和固定部142??蓜?dòng)部141能夠相對(duì)于已被固定的固定部142進(jìn)行滑行移動(dòng)。本實(shí)施方式的滑動(dòng)部140是可動(dòng)部141能夠在衍射光學(xué)元件130的面內(nèi)移動(dòng)的部件。
另外,如圖4所示,在可動(dòng)部141上固定了衍射光學(xué)元件130。因此,滑動(dòng)部140能夠使衍射光學(xué)元件130在其面內(nèi)滑行移動(dòng)。并且,本實(shí)施方式的滑動(dòng)部140通過滑行移動(dòng),能夠在從圖4中用實(shí)線表示的滑動(dòng)位置a到用雙點(diǎn)劃線表示的滑動(dòng)位置d的范圍內(nèi)進(jìn)行滑行移動(dòng)。由此,本實(shí)施方式的滑動(dòng)部140能夠使衍射光學(xué)元件130上的入射點(diǎn)lp的位置移動(dòng)。
圖4中用實(shí)線表示的滑動(dòng)位置a是入射光li的入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131內(nèi)的中央的狀態(tài)。也就是說,在滑動(dòng)位置a,入射光li僅向衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131入射。再者,例如,在進(jìn)行從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置d的滑行移動(dòng)的期間,直到入射點(diǎn)lp之中的至少一點(diǎn)從形成區(qū)域131脫離出來為止,入射光li僅向衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131入射。
另一方面,用雙點(diǎn)劃線表示的滑動(dòng)位置d,是入射光li的入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)。也就是說,在滑動(dòng)位置d,入射光li僅向衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132入射。再者,例如,在從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置d進(jìn)行滑行移動(dòng)的期間,入射點(diǎn)lp的全體從形成區(qū)域131脫離出來以后,入射光li僅向衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132入射。
再者,滑動(dòng)部140也能夠取得在從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置d的期間入射光li同時(shí)向衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131和非形成區(qū)域132進(jìn)行入射的狀態(tài)。例如,在從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置d的滑行移動(dòng)中,從入射點(diǎn)lp之中的至少一點(diǎn)脫離形成區(qū)域131起到入射點(diǎn)lp處于非形成區(qū)域132內(nèi)為止的期間,入射光li向形成區(qū)域131和非形成區(qū)域132入射。也就是說,在入射點(diǎn)lp落到形成區(qū)域131與非形成區(qū)域132的邊界133的狀態(tài)下,入射光li向形成區(qū)域131和非形成區(qū)域132這兩方入射。
在圖5、圖6、圖7中示出了通過入射光li向衍射光學(xué)元件130入射而形成的照射圖案p。圖5、圖6、圖7所示的照射圖案p均是利用從入射點(diǎn)lp放射的激光l形成在激光l的照射部位即殼主體10和封口板20的上面的照射圖案。
具體而言,圖5中示出了在入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的激光l的照射圖案p。如圖5所示,在入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案p具有由斜陰影線表示的外緣光斑群sg。外緣光斑群sg由8個(gè)外緣光斑s11、s12、s21、s22、s31、s32、s41、s42構(gòu)成。外緣光斑群sg全部位于照射圖案p的中央?yún)^(qū)域a1的周圍的外緣區(qū)域a2內(nèi)。另外,如圖5所示,入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)時(shí)的照射圖案p,在中央?yún)^(qū)域a1內(nèi)沒有形成光斑。也就是說,本實(shí)施方式的衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131是在入射光li入射時(shí)以功率密度最高的部位位于外緣區(qū)域a2內(nèi)的方式放射放射光的區(qū)域。
圖6中示出了入射點(diǎn)lp落到形成區(qū)域131與非形成區(qū)域132的邊界133的狀態(tài)時(shí)所形成的激光l的照射圖案p。如圖6所示,入射點(diǎn)lp落到邊界133的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案p由采用斜陰影線表示的外緣光斑群sg和采用點(diǎn)陰影線表示的中央光斑s0構(gòu)成。中央光斑s0位于照射圖案p的中央?yún)^(qū)域a1內(nèi)。
圖7中示出了入射點(diǎn)lp位于非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的激光l的照射圖案p。如圖7所示,入射點(diǎn)lp位于非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案p由采用點(diǎn)陰影線表示的中央光斑s0構(gòu)成。另外,如圖7所示,入射點(diǎn)lp位于非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)時(shí)的照射圖案p,在外緣區(qū)域a2內(nèi)沒有形成光斑。并且,在本實(shí)施方式中,中央?yún)^(qū)域a1為形成有中央光斑s0的部位。因而,在本實(shí)施方式中,本實(shí)施方式的衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132是在入射光li入射時(shí)以中央光斑s0成為功率密度最高的部位的方式放射放射光的區(qū)域。
并且,由斜陰影線表示的外緣光斑群sg是由向衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131入射的入射光li形成的光斑群。也就是說,外緣光斑群sg是由入射光li在形成區(qū)域131中放射的激光l形成的光斑群。即,在本實(shí)施方式的衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131中,形成有由使入射光li衍射而成的干涉條紋在外緣區(qū)域a2中形成外緣光斑群sg的衍射光柵。
另外,形成區(qū)域131與入射點(diǎn)lp的位置無關(guān),以由向形成區(qū)域131入射的入射光li的1次以上的衍射光形成外緣光斑群sg的各光斑的方式形成有衍射光柵。即,不論是入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131的中央時(shí),還是入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131的端部附近時(shí),都可由從該形成區(qū)域131內(nèi)的入射點(diǎn)lp放射的激光l形成外緣光斑群sg的各光斑。
另一方面,由點(diǎn)陰影線表示的中央光斑s0是由向衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132進(jìn)行了入射的入射光li在入射點(diǎn)lp透過非形成區(qū)域132后的激光l(0次光(zero-orderbeam))形成的光斑。
另外,如圖5和圖6所示,照射圖案p中的外緣光斑群sg是以位于中央?yún)^(qū)域a1的中央光斑s0為中心呈放射狀來配置。具體而言,外緣光斑群sg的外緣光斑s11、s12配置在中央光斑s0的右上方。外緣光斑s21、s22配置在中央光斑s0的右下方。外緣光斑s31、s32配置在中央光斑s0的左下方。外緣光斑s41、s42配置在中央光斑s0的左上方。
進(jìn)而,右上方的外緣光斑s11、s12和左上方的外緣光斑s41、s42采用各自中的一方彼此與中央光斑s0一起形成以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形的位置關(guān)系進(jìn)行了配置。另外,右上方的外緣光斑s11、s12和右下方的外緣光斑s21、s22采用各自中的一方彼此與中央光斑s0一起形成以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形的位置關(guān)系進(jìn)行了配置。另外,右下方的外緣光斑s21、s22和左下方的外緣光斑s31、s32采用各自中的一方彼此與中央光斑s0一起形成以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形的位置關(guān)系進(jìn)行了配置。另外,左下方的外緣光斑s31、s32和左上方的外緣光斑s41、s42采用各自中的一方彼此與中央光斑s0一起形成以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形的位置關(guān)系進(jìn)行了配置。具體而言,例如,外緣光斑s11和外緣光斑s41采用了與中央光斑s0一起構(gòu)成三角形的頂點(diǎn)的配置來進(jìn)行了設(shè)置。
而且,右上方的外緣光斑s11、s12、右下方的外緣光斑s21、s22、左下方的外緣光斑s31、s32、左上方的外緣光斑s41、s42,采用形成以各自的各一方為頂點(diǎn)的四邊形的位置關(guān)系進(jìn)行了配置。進(jìn)而,外緣光斑群sg被視為由該四邊形包圍中央光斑s0的配置。
另外,在外緣光斑群sg的左側(cè)的外緣光斑s31、s32、s41、s42與右側(cè)的外緣光斑s11、s12、s21、s22之間設(shè)置有間隙。進(jìn)而,在外緣光斑群sg的上側(cè)的外緣光斑s11、s12、s41、s42與下側(cè)的外緣光斑s21、s22、s31、s32之間也設(shè)置有間隙。這些外緣光斑群sg中的左側(cè)與右側(cè)的間隙、以及上側(cè)與下側(cè)的間隙均設(shè)為后述的焊接線中的間隙以上的間隔。
再者,照射圖案p中的中央光斑s0以及外緣光斑群sg的各光斑都不是零維的點(diǎn),而是具有某種程度的面積的點(diǎn)。另外,在本實(shí)施方式中,外緣光斑群sg的各光斑均是與中央光斑s0相同的面積的光斑。也就是說,外緣光斑群sg的各光斑的面積的合計(jì)為中央光斑s0的面積的8倍。
并且,本實(shí)施方式的滑動(dòng)部140通過滑行移動(dòng)能夠?qū)⒄丈鋱D案p切換成如圖5、圖6、圖7的各圖所示那樣。即,滑動(dòng)部140能夠使衍射光學(xué)元件130上的入射光li的入射點(diǎn)lp處于不同的位置,并成為分別形成了照射圖案p中的外緣光斑群sg以及中央光斑s0的狀態(tài)或沒有形成它們的狀態(tài)。由此,能夠使照射圖案p成為不同的圖案。
另外,圖8是表示滑動(dòng)部140的滑動(dòng)位置和功率密度的關(guān)系的圖。圖8的橫軸示出了滑動(dòng)部140的滑動(dòng)位置。另外,圖8的縱軸示出了功率密度的比例。
進(jìn)而,在圖8中,由實(shí)線示出了外緣光斑群sg的功率密度的比例的曲線,由虛線示出了中央光斑s0的功率密度的比例的曲線。再者,關(guān)于用實(shí)線表示的外緣光斑群sg的功率密度的比例的曲線,示出了關(guān)于構(gòu)成外緣光斑群sg的8個(gè)光斑之中的一個(gè)光斑的功率密度的比例。
另外,如圖8所示,將橫軸的左端設(shè)為滑動(dòng)部140位于滑動(dòng)位置a之時(shí)。另一方面,將橫軸的右端設(shè)為滑動(dòng)部140位于滑動(dòng)位置d之時(shí)。進(jìn)而,橫軸中所示的滑動(dòng)位置b是滑動(dòng)部140處于入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)與入射點(diǎn)lp落到邊界133的狀態(tài)的分界線(交界線)之時(shí)。
即,在滑動(dòng)位置b的左側(cè)的入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)的范圍內(nèi),形成圖5所示的照射圖案p。另外,在滑動(dòng)位置b的右側(cè)的入射點(diǎn)lp落到邊界133的狀態(tài)的范圍內(nèi),形成圖6所示的照射圖案p。也就是說,在圖8的入射點(diǎn)lp落到邊界133的狀態(tài)的范圍內(nèi)的滑動(dòng)位置c下,形成圖6所示的照射圖案p。進(jìn)而,在入射點(diǎn)lp位于非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)的滑動(dòng)位置d下,形成圖7所示的照射圖案p。
如圖8的曲線所示,外緣光斑群sg的功率密度在從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置b的范圍內(nèi)為最大。其原因是,在從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置b的范圍內(nèi),不論滑動(dòng)部140位于哪個(gè)滑動(dòng)位置,入射光li都僅向衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131入射。另外,在從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置b的范圍內(nèi),由于外緣光斑群sg由8個(gè)光斑構(gòu)成,因此外緣光斑群sg的一個(gè)光斑的功率密度的比例約為12.5%。
另外,外緣光斑群sg的功率密度,從滑動(dòng)位置b向滑動(dòng)位置d下降,在滑動(dòng)位置d變?yōu)?。其原因是,越靠近滑動(dòng)位置d,入射點(diǎn)lp和形成區(qū)域131重疊的區(qū)域的面積越小。由此,向形成區(qū)域131內(nèi)入射的入射光li的比例變小。另外,在滑動(dòng)位置d,入射點(diǎn)lp的全部位于衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131以外,入射光li沒有向形成區(qū)域131內(nèi)入射。
另一方面,在從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置b的范圍內(nèi),中央光斑s0的功率密度為0。其原因是,在從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置b的范圍內(nèi),入射點(diǎn)lp的全部位于衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132以外,入射光li沒有向非形成區(qū)域132內(nèi)入射。并且,中央光斑s0的功率密度,從滑動(dòng)位置b向滑動(dòng)位置d上升,在滑動(dòng)位置d變?yōu)樽畲蟮?00%。其原因是,越靠近滑動(dòng)位置d,入射點(diǎn)lp和非形成區(qū)域132重疊的區(qū)域的面積越大。由此,向非形成區(qū)域132入射的入射光li的比例變高。另外,在滑動(dòng)位置d,入射點(diǎn)lp的全部位于衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132內(nèi),入射光li僅向非形成區(qū)域132進(jìn)行了入射。
并且,從圖8可知,本實(shí)施方式的焊接裝置100能夠通過滑動(dòng)部140的滑行移動(dòng)來控制照射圖案p中的外緣光斑群sg的功率密度和中央光斑s0的功率密度的比例。由此,焊接裝置100能夠使照射圖案p的功率密度分布形狀成為不同的形狀。
具體而言,例如,在圖9中示出了滑動(dòng)部140位于滑動(dòng)位置a時(shí)的照射圖案p的各光斑的功率密度的比例。如圖9所示,通過外緣光斑群sg由8個(gè)光斑構(gòu)成,外緣光斑群sg的各光斑的功率密度的比例分別如前述那樣約為12.5%。另外,從圖9可知,在滑動(dòng)位置a涉及的照射圖案p中沒有出現(xiàn)中央光斑s0。也就是說,可知中央光斑s0的位置的功率密度為0%。
另一方面,在圖10中示出了滑動(dòng)部140位于滑動(dòng)位置c時(shí)的照射圖案p的各光斑的功率密度的比例。如圖10所示,在滑動(dòng)位置c,與圖9所示的滑動(dòng)位置a不同,出現(xiàn)了中央光斑s0。另外,中央光斑s0的功率密度的比例成為功率密度最高的比例。再者,在滑動(dòng)位置c,與滑動(dòng)位置a時(shí)相比,外緣光斑群sg中的各光斑的功率密度的比例下降。這是因?yàn)?,在滑?dòng)位置c,與滑動(dòng)位置a時(shí)相比,入射點(diǎn)lp和形成區(qū)域131重疊的區(qū)域的面積變小,由此向形成區(qū)域131入射的入射光li的比例變低。
并且,在圖9和圖10中,可知功率密度分布形狀不同。具體而言,圖9所示的滑動(dòng)位置a涉及的照射圖案p的功率密度分布形狀是,中央光斑s0中的功率密度為0%,外緣光斑群sg的各光斑中的功率密度為約12.5%。相對(duì)于此,滑動(dòng)位置c涉及的照射圖案p的功率密度分布形狀是,中央光斑s0中的功率密度約為14%,外緣光斑群sg的各光斑中的功率密度約為10.75%。
因此,在滑動(dòng)部140通過滑行移動(dòng)從滑動(dòng)位置a移動(dòng)到滑動(dòng)位置c時(shí),照射圖案p的功率密度分布形狀變?yōu)椴煌男螤?。另外,相反地,在滑?dòng)部140通過滑行移動(dòng)從滑動(dòng)位置c移動(dòng)到滑動(dòng)位置a時(shí),照射圖案p的功率密度分布形狀也變?yōu)椴煌男螤?。即,本?shí)施方式的焊接裝置100能夠在激光l的照射期間通過滑動(dòng)部140的滑行移動(dòng)來使照射圖案p的功率密度分布形狀成為不同的形狀。
再者,照射圖案p的功率密度分布形狀變?yōu)椴煌男螤畹那闆r,并不限于通過滑動(dòng)部140的滑行移動(dòng)而從入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)和入射點(diǎn)lp落到邊界133的狀態(tài)中的一方向另一方變更之時(shí)。也就是說,在入射點(diǎn)lp落到邊界133的狀態(tài)的范圍內(nèi)由滑動(dòng)部140進(jìn)行了滑行移動(dòng)時(shí),照射圖案p的功率密度分布形狀也變?yōu)椴煌男螤?。即,在入射點(diǎn)lp落到邊界133的狀態(tài)的范圍內(nèi)使入射點(diǎn)lp的位置變更時(shí),雖然照射圖案p的各光斑的配置沒有改變,但是關(guān)于功率密度分布形狀能夠成為不同的形狀。也就是說,本實(shí)施方式的焊接裝置100通過利用滑動(dòng)部140使入射點(diǎn)lp之中的至少一點(diǎn)以橫過衍射光學(xué)元件130的邊界133的方式移動(dòng),能夠使照射圖案p的功率密度分布形狀成為不同的形狀。由此,本實(shí)施方式的焊接裝置100是能夠柔性地控制照射圖案p的功率密度分布形狀的裝置。
并且,在本實(shí)施方式中,通過使用上述的焊接裝置100進(jìn)行接合工序,在電池1上形成接合部30(圖1)。另外,焊接裝置100的控制部180在接合工序中進(jìn)行使激光振蕩器110出射激光的接合控制。另外,本實(shí)施方式的控制部180在接合控制中使滑動(dòng)部140進(jìn)行滑行移動(dòng)。進(jìn)而,本實(shí)施方式的控制部180在接合控制中也進(jìn)行以下掃描控制,即,使電掃描器150沿著焊接線進(jìn)行激光掃描。
圖11是接合工序前的電池1的平面圖。在圖11所示的電池1中,接合部30(圖1)尚未形成。圖11是向殼主體10的開口部11插入了封口板20的狀態(tài)。因而,是殼主體10的開口部11的內(nèi)壁面13和封口板20的側(cè)面21面對(duì)著的狀態(tài)。并且,在本實(shí)施方式的接合工序中,沿著殼主體10的內(nèi)壁面13和封口板20的側(cè)面21面對(duì)而形成的面對(duì)部位70的焊接線80進(jìn)行激光焊接。
再者,如圖11所示,作為接合工序前的面對(duì)部位70,在殼主體10的開口部11的內(nèi)壁面13與封口板20的側(cè)面21之間存在間隙g。該間隙g是用于向殼主體10的開口部11順利地插入封口板20的間隙。
另外,如圖11所示,扁平形狀的電池1是將左右方向即x軸方向作為縱向、將上下方向即y軸方向作為橫向的電池。因而,焊接線80是將x軸方向作為縱向、將y軸方向作為橫向的、作為總體呈長方形的焊接線。另外,作為焊接線80,具有均與x軸方向平行地延伸的直線區(qū)間即縱向區(qū)間x1、x2。而且,作為焊接線80,具有均與y軸方向平行地延伸的直線區(qū)間即橫向區(qū)間y1、y2。而且,作為焊接線80,具有將上述的直線區(qū)間之間連接的彎曲區(qū)間r1、r2、r3、r4。
并且,在本實(shí)施方式的接合工序中,使用焊接裝置100,通過下述激光焊接來進(jìn)行,即,從橫向區(qū)間y1上示出的開始位置t起順時(shí)針繞一周地沿焊接線80進(jìn)行激光掃描。因而,控制部180進(jìn)行使激光振蕩器110出射激光的接合控制,在該接合控制中進(jìn)行以下掃描控制,即,使電掃描器150沿著焊接線80進(jìn)行激光掃描。再者,開始位置t是在焊接線80上多個(gè)成排的焊接點(diǎn)之中的一個(gè)。
控制部180,在掃描控制中,對(duì)電掃描器150進(jìn)行沿著橫向區(qū)間y1從開始位置t起朝著y軸的正向即朝著箭頭yw1方向激光掃描的正橫向掃描控制。另外,在掃描控制中,對(duì)電掃描器150進(jìn)行沿著縱向區(qū)間x1朝著x軸的正向即朝著箭頭xw1方向激光掃描的正縱向掃描控制。進(jìn)而,在掃描控制中,對(duì)電掃描器150進(jìn)行沿著橫向區(qū)間y2朝著y軸的負(fù)向即朝著箭頭yw2方向激光掃描的負(fù)橫向掃描控制。而且,在掃描控制中,對(duì)電掃描器150進(jìn)行沿著縱向區(qū)間x2朝著x軸的負(fù)向即朝著箭頭xw2方向激光掃描的負(fù)縱向掃描控制。
再者,在上述的最初的正橫向掃描控制中,沒有對(duì)橫向區(qū)間y1之中的比開始位置t靠縱向區(qū)間x2側(cè)照射激光。因而,在掃描控制中,為了在負(fù)縱向掃描控制后,對(duì)橫向區(qū)間y1之中的比開始位置t靠縱向區(qū)間x2側(cè)照射激光而再次進(jìn)行正橫向掃描控制,即,在該區(qū)間中朝著箭頭yw1方向進(jìn)行激光掃描。
另外,控制部180,在正橫向掃描控制、正縱向掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、負(fù)縱向掃描控制、正橫向掃描控制的各自之間,對(duì)電掃描器150進(jìn)行沿著彎曲區(qū)間r1、r2、r3、r4分別激光掃描的第1彎曲掃描控制至第4彎曲掃描控制。即,本實(shí)施方式的控制部180,在掃描控制中,按順序進(jìn)行正橫向掃描控制、第1彎曲掃描控制、正縱向掃描控制、第2彎曲掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、第3彎曲掃描控制、負(fù)縱向掃描控制、第4彎曲掃描控制、正橫向掃描控制。
再者,掃描控制的終了位置附近,可以與開始位置t附近適度地搭接(lap)。其原因是,能夠?qū)ぶ黧w10和封口板20沿著焊接線80無裂縫地接合。因而,在第二次的正橫向掃描控制中,可以在到達(dá)開始位置t之后也繼續(xù)使電掃描器150適度地進(jìn)行激光的掃描。
另外,在本實(shí)施方式的接合控制中,作為激光的照射圖案p,使用圖5以及圖6的圖案。另外,在圖5和圖6中分別示出了x軸和y軸。并且,本實(shí)施方式的焊接裝置100在x軸以及y軸與圖11所示的電池1相吻合的轉(zhuǎn)動(dòng)位置照射圖5和圖6所示的照射圖案p。即,焊接裝置100以電池1和照射圖案p的轉(zhuǎn)動(dòng)位置在各掃描控制中均成為相同的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的方式進(jìn)行激光的照射。更具體而言,在使用圖5所示的照射圖案p時(shí),使滑動(dòng)部140取滑動(dòng)位置a。另外,在使用圖6所示的照射圖案p時(shí),使滑動(dòng)部140取滑動(dòng)位置c。另外,在本實(shí)施方式中,不論在形成有哪種照射圖案p的情況下都使焊接線80通過照射圖案p的中央?yún)^(qū)域a1的中心。
圖12是電池1的開始位置t附近的部分平面圖。另外,在圖12中示出了沿著焊接線80所照射的激光的、在各位置的照射圖案p。即,首先,在開始接合控制的開始位置t,控制部180使滑動(dòng)部140取滑動(dòng)位置a,在開始位置t形成僅外緣光斑群sg的照射圖案p。
并且,如圖12所示,開始位置t的外緣光斑群sg形成在殼主體10上以及封口板20上。具體而言,開始位置t的外緣光斑群sg的外緣光斑s31、s32、s41、s42形成在殼主體10上,外緣光斑s11、s12、s21、s22形成在封口板20上。
另外,本實(shí)施方式的控制部180,在接合控制開始后,直到經(jīng)過預(yù)定的初期時(shí)間為止使滑動(dòng)部140取滑動(dòng)位置a,在經(jīng)過了初期時(shí)間時(shí)使滑動(dòng)部140進(jìn)行移動(dòng)到滑動(dòng)位置c的滑行移動(dòng)。即,在經(jīng)過初期時(shí)間后,與經(jīng)過初期時(shí)間之前相比,使衍射光學(xué)元件130上的入射點(diǎn)lp的位置處于非形成區(qū)域132側(cè)。換句話說,在經(jīng)過初期時(shí)間后,與經(jīng)過初期時(shí)間之前相比,減小入射點(diǎn)lp之中落到衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131的面積。由此,對(duì)開始位置t的位置照射滑動(dòng)位置a涉及的照射圖案p,直到經(jīng)過初期時(shí)間為止,在經(jīng)過初期時(shí)間后,照射滑動(dòng)位置c涉及的照射圖案p。另外,控制部180不停止由激光振蕩器110進(jìn)行的激光的出射而進(jìn)行滑動(dòng)部140的滑行移動(dòng)。由此,本實(shí)施方式的焊接裝置100能夠以短時(shí)間進(jìn)行照射圖案p的功率密度分布形狀的變更,能夠縮短激光焊接所需要的時(shí)間。
進(jìn)而,控制部180在經(jīng)過了初期時(shí)間時(shí)使滑動(dòng)部140進(jìn)行從滑動(dòng)位置a向滑動(dòng)位置c的滑行移動(dòng),并且利用電掃描器150開始激光的掃描。即,開始正橫向掃描控制。然后,如圖12所示,在比開始位置t朝向箭頭yw1的方向前進(jìn)的橫向區(qū)間y1的終點(diǎn)附近所示的照射圖案p中,除了外緣光斑群sg以外,還形成有中央光斑s0。另外,中央光斑s0形成在焊接線80上。
另外,在接合控制中,一邊使滑動(dòng)部140取滑動(dòng)位置c,一邊按順序進(jìn)行前述的正橫向掃描控制、第1彎曲掃描控制、正縱向掃描控制、第2彎曲掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、第3彎曲掃描控制、負(fù)縱向掃描控制、第4彎曲掃描控制、正橫向掃描控制。由此,在接合工序中能夠沿著焊接線80繞一周進(jìn)行激光焊接。
在此,在圖13中示出了橫向區(qū)間y1、y2以及縱向區(qū)間x1、x2中的截面圖。從圖13可知,在存在間隙g的狀態(tài)下向該間隙g照射了激光l的情況下,擔(dān)心發(fā)生激光l通過間隙g的激光穿過。并且,在發(fā)生了激光穿過的情況下,擔(dān)心收納在殼主體10的內(nèi)部的電極體等發(fā)生損傷。
因此,在本實(shí)施方式中,首先,在開始位置t,使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置a的狀態(tài)下開始接合控制。如前述那樣,在滑動(dòng)位置a,向殼主體10上以及封口板20上照射激光,不會(huì)向存在于焊接線80上的間隙g的位置照射激光。因此,直到經(jīng)過使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置a的初期時(shí)間為止都不會(huì)發(fā)生照射圖案p涉及的激光的激光穿過。
另外,在本實(shí)施方式中,初期時(shí)間設(shè)為通過外緣光斑群sg形成的熔融部到達(dá)間隙g并由該熔融部堵住間隙g的程度的時(shí)間。關(guān)于該初期時(shí)間,能夠通過預(yù)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等來確定好。
因此,在經(jīng)過初期時(shí)間后,使滑動(dòng)部140取滑動(dòng)位置c,中央光斑s0形成在焊接線80上時(shí),通過在該中央光斑s0的位置存在熔融部,間隙g變得消失。即,在經(jīng)過了初期時(shí)間后,使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置c時(shí),也不會(huì)發(fā)生照射圖案p涉及的激光的激光穿過。
另外,在經(jīng)過初期時(shí)間后的正橫向掃描控制中,使與中央光斑s0一起構(gòu)成三角形的頂點(diǎn)的第1外緣光斑和第2外緣光斑之間、中央光斑s0依次通過焊接線80上的焊接點(diǎn)。具體而言,在正橫向掃描控制中,首先使作為第1外緣光斑的外緣光斑s11、s12與作為第2外緣光斑的外緣光斑s41、s42之間通過焊接線80上的焊接點(diǎn)。然后,使中央光斑s0通過外緣光斑s11、s12與外緣光斑s41、s42之間已通過的焊接線80上的焊接點(diǎn)。也就是說,在進(jìn)行正橫向掃描控制時(shí),在該箭頭yw1方向的掃描方向上的比中央光斑s0靠前方的位置形成有外緣光斑s11、s12、s41、s42。而且,外緣光斑s41、s42形成在中央光斑s0的前方的殼主體10上,外緣光斑s11、s12形成在中央光斑s0的前方的封口板20上。
由此,在正橫向掃描控制中,能夠利用外緣光斑s41、s42使中央光斑s0的前方的殼主體10熔融,并且利用外緣光斑s11、s12使中央光斑s0的前方的封口板20熔融。因此,在正橫向掃描控制中,能夠一邊堵住中央光斑s0的前方的間隙g,一邊進(jìn)行激光的掃描。因此,在經(jīng)過初期時(shí)間后的正橫向掃描控制中,也不會(huì)發(fā)生照射圖案p涉及的激光的激光穿過。
另外,在其他的直線區(qū)間中的掃描控制即正縱向掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、負(fù)縱向掃描控制中,也與上述的正橫向掃描控制同樣。即,例如在正縱向掃描控制中,首先,使與中央光斑s0一起構(gòu)成三角形的頂點(diǎn)的第1外緣光斑即外緣光斑s11、s12與第2外緣光斑即外緣光斑s21、s22之間通過焊接線80上的焊接點(diǎn)。然后,使中央光斑s0通過已從外緣光斑s11、s12與外緣光斑s21、s22之間通過的焊接線80上的焊接點(diǎn)。也就是說,在正縱向掃描控制中,對(duì)于激光的掃描方向,也在中央光斑s0的前方的位置形成外緣光斑s11、s12、s21、s22。而且,在正縱向掃描控制中,外緣光斑s11、s12形成在殼主體10上,外緣光斑s21、s22形成在封口板20上。由此,不論在哪個(gè)直線區(qū)間中都不會(huì)發(fā)生照射圖案p涉及的激光的激光穿過。
進(jìn)而,在本實(shí)施方式的正橫向掃描控制中,首先,使構(gòu)成包圍中央光斑s0的四邊形的頂點(diǎn)的外緣光斑之中的相鄰的第1、第2外緣光斑之間通過焊接線80上的焊接點(diǎn)。接著,使中央光斑s0通過第1、第2外緣光斑之間已通過的焊接線80上的焊接點(diǎn)。接下來,使構(gòu)成四邊形的頂點(diǎn)的外緣光斑之中的第1、第2外緣光斑以外的第3、第4外緣光斑之間通過中央光斑s0已通過的焊接線80上的焊接點(diǎn)。具體而言,在正橫向掃描控制中,首先,使作為第1外緣光斑的外緣光斑s11、s12與作為第2外緣光斑的外緣光斑s41、s42之間通過焊接線80上的焊接點(diǎn)。接著,使中央光斑s0通過外緣光斑s11、s12與外緣光斑s41、s42之間已通過的焊接線80上的焊接點(diǎn)。接下來,使作為第3外緣光斑的外緣光斑s21、s22與作為第4外緣光斑的外緣光斑s31、s32之間通過中央光斑s0已通過的焊接線80上的焊接點(diǎn)。也就是說,在進(jìn)行正橫向掃描控制時(shí),在比該中央光斑s0靠前方的位置形成有外緣光斑s11、s12、s41、s42,在比中央光斑s0靠后方的位置形成有外緣光斑s21、s22、s31、s32。而且,外緣光斑s31、s32形成在中央光斑s0的后方的殼主體10上,外緣光斑s21、s22形成在中央光斑s0的后方的封口板20上。
由此,在正橫向掃描控制中,能夠利用外緣光斑s31、s32抑制中央光斑s0的后方的殼主體10的溫度急劇地下降。另外,能夠利用外緣光斑s21、s22抑制中央光斑s0的后方的封口板20的溫度急劇地下降。因此,在正橫向掃描控制中,通過抑制中央光斑s0通過而形成的熔融部的急劇的溫度下降,能夠一邊抑制裂紋等的發(fā)生,一邊進(jìn)行激光的掃描。即,能夠利用中央光斑s0的前方的外緣光斑來抑制激光穿過,并且利用中央光斑s0的后方的外緣光斑抑制裂紋等的發(fā)生。
另外,在其他的直線區(qū)間中的掃描控制即正縱向掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、負(fù)縱向掃描控制中,也與上述的正橫向掃描控制同樣。即,例如,在正縱向掃描控制中,首先,使作為第1外緣光斑的外緣光斑s11、s12與作為第2外緣光斑的外緣光斑s21、s22之間通過焊接線80上的焊接點(diǎn)。然后,使中央光斑s0通過外緣光斑s11、s12與外緣光斑s21、s22之間已通過的焊接線80上的焊接點(diǎn)。接下來,使作為第3外緣光斑的外緣光斑s31、s32與作為第4外緣光斑的外緣光斑s41、s42之間通過中央光斑s0已通過的焊接線80上的焊接點(diǎn)。也就是說,在比中央光斑s0靠前方的位置形成有外緣光斑s11、s12、s21、s22,在比中央光斑s0靠后方的位置形成有外緣光斑s31、s32、s41、s42。而且,外緣光斑s41、s42形成在中央光斑s0的后方的殼主體10上,外緣光斑s31、s32形成在中央光斑s0的后方的封口板20上。由此,不論在哪個(gè)直線區(qū)間中都抑制了照射圖案p涉及的激光的激光穿過,并且通過抑制熔融部的急劇的溫度下降從而不會(huì)發(fā)生裂紋等。
另外,在本實(shí)施方式的正橫向掃描控制、正縱向掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、負(fù)縱向掃描控制中,如前述那樣,通過使滑動(dòng)部140取滑動(dòng)位置c,能夠向形成接合部30的焊接線80上照射高功率密度的激光。并且,能夠在短時(shí)間內(nèi)形成深度深的熔融部。因此,在正橫向掃描控制、正縱向掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、負(fù)縱向掃描掃描中,能夠加快激光的掃描速度。因此,在本實(shí)施方式中,能夠一邊抑制由激光穿過引起的不良的發(fā)生,一邊以短時(shí)間進(jìn)行接合工序中的激光焊接。
再者,如圖12所示,在彎曲區(qū)間r1中,位于激光的掃描方向的前頭的外緣光斑群sg的外緣光斑s12橫過間隙g。因此,在彎曲區(qū)間r1中,如圖14的截面圖所示,在殼主體10的開口部11的比內(nèi)壁面13靠下側(cè)的位置設(shè)置有向內(nèi)壁面13的內(nèi)側(cè)突出的支承面12。支承面12是用于承受嵌入到殼主體10的開口部11內(nèi)的封口板20的內(nèi)表面22的面。
因而,在彎曲區(qū)間r1中,即使外緣光斑群sg的外緣光斑s12涉及的激光l進(jìn)入到間隙g中,也會(huì)該進(jìn)入的激光l照射到殼主體10的支承面12上。由此,在本實(shí)施方式中,在彎曲區(qū)間r1中也不會(huì)發(fā)生照射圖案p涉及的激光的激光穿過。
這一點(diǎn),關(guān)于彎曲區(qū)間r1以外的彎曲區(qū)間r2、r3、r4也是同樣的。即,對(duì)于彎曲區(qū)間r2、r3、r4,也是位于激光的掃描方向的前頭的外緣光斑群sg的光斑橫過間隙g。因此,對(duì)于彎曲區(qū)間r2、r3,r4,也如圖14的截面圖所示那樣,在殼主體10的開口部11的比內(nèi)壁面13靠下側(cè)的位置設(shè)置有向內(nèi)壁面13的內(nèi)側(cè)突出的支承面12。由此,在彎曲區(qū)間r2,r3,r4中也不會(huì)發(fā)生照射圖案p涉及的激光的激光穿過。
再者,在上述中,從開始接合控制起到經(jīng)過初期時(shí)間為止沒有進(jìn)行激光的掃描,在經(jīng)過初期時(shí)間后開始了激光的掃描。但是,也可以在經(jīng)過初期時(shí)間之前開始激光的掃描。
但是,在使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置a時(shí),在焊接線80上沒有形成中央光斑s0,因此存在以下傾向:與使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置c時(shí)相比,為了形成充分的深度的熔融部需要長的時(shí)間。因而,在經(jīng)過初期時(shí)間之前開始激光的掃描的情況下,可以與經(jīng)過初期時(shí)間后相比,減慢該初期時(shí)間經(jīng)過之前的激光的掃描速度。
另一方面,也可以在經(jīng)過初期時(shí)間且使滑動(dòng)部140滑行移動(dòng)到滑動(dòng)位置c后,相比于其以前,加快激光的掃描速度。其原因是能夠以短時(shí)間進(jìn)行接合控制。即,在焊接裝置100中,為了以短時(shí)間進(jìn)行接合控制,在使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置c的期間,與采取了滑動(dòng)位置a的期間相比,可以加快激光的掃描速度。
進(jìn)而,在開始激光的掃描后使滑動(dòng)部140從滑動(dòng)位置a滑行移動(dòng)到滑動(dòng)位置c的情況下,也可以暫時(shí)在滑行移動(dòng)前停止激光的掃描,在滑行移動(dòng)后再開始激光的掃描。但是,也可以一邊掃描激光,一邊使滑動(dòng)部140從滑動(dòng)位置a滑行移動(dòng)到滑動(dòng)位置c。通過停止激光的掃描,相應(yīng)于其停止的時(shí)間量,接合控制所需要的時(shí)間變長。因此,通過一邊掃描激光一邊進(jìn)行入射點(diǎn)lp的變更,能夠縮短合控制所需要的時(shí)間。
另外,在本實(shí)施方式中,不論在直線區(qū)間中的殼主體10的哪個(gè)部位都不需要預(yù)先設(shè)置如圖14的截面圖所示那樣的支承面12。因而,在本實(shí)施方式中,作為殼主體10,可以使用在直線區(qū)間沒有如支承面12那樣的突出部分的單純形狀的殼主體。并且,例如,在使用金屬模來成型形成殼主體10的情況下,能夠廉價(jià)地制作該金屬模。
另外,在焊接線80上存在設(shè)置有支承面12的部位和沒有設(shè)置支承面12的部位的情況下,有時(shí)在設(shè)置有該支承面12的部位和沒有設(shè)置支承面12的部位中不能均勻地形成接合部30。其原因是,設(shè)置有支承面12的部位和沒有設(shè)置支承面12的部位,其熱容量不同。即,在本實(shí)施方式中,能夠在作為直線區(qū)間的縱向區(qū)間x1、x2以及橫向區(qū)間y1、y2中均勻地形成接合部30。
另外,在封口板20的上表面,可以如圖13和圖14中雙點(diǎn)劃線所示的那樣預(yù)先形成槽23。另外,槽23也可以預(yù)先在封口板20上表面沿著側(cè)面21繞一周而形成。其原因是,能夠抑制在接合控制中所照射的激光給予封口板20的熱量向封口板20的內(nèi)側(cè)傳遞。即,能夠利用激光適當(dāng)?shù)丶訜岱饪诎?0的側(cè)面21的附近而使其熔融。
另外,在上述中,開始接合控制直到經(jīng)過初期時(shí)間為止,使滑動(dòng)部140取滑動(dòng)位置a。但是,對(duì)于直到經(jīng)過初期時(shí)間為止的滑動(dòng)部140,不限于滑動(dòng)位置a,只要取成為入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)的滑動(dòng)位置即可。其原因是,在入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)下,所照射的激光的照射圖案p的功率密度分布形狀與滑動(dòng)部140取滑動(dòng)位置a時(shí)的相同。
另外,在上述中,經(jīng)過初期時(shí)間后使滑動(dòng)部140取滑動(dòng)位置c。但是,對(duì)于經(jīng)過初期時(shí)間后的滑動(dòng)部140,不限于滑動(dòng)位置c,只要取入射點(diǎn)lp落在邊界133的狀態(tài)的范圍內(nèi)的滑動(dòng)位置即可。即,在存在所形成的照射圖案p中的功率密度分布形狀比滑動(dòng)位置c理想的滑動(dòng)位置的情況下,當(dāng)然優(yōu)選采取該滑動(dòng)位置。
另外,接合控制也可以在固定了殼主體10的狀態(tài)下執(zhí)行。其原因是,通過預(yù)先固定殼主體10,能夠沿著焊接線80準(zhǔn)確地掃描激光。另外,殼主體10的固定能夠通過從圖11中的x軸方向以及y軸方向夾住外殼本體10的外側(cè)的側(cè)面來進(jìn)行。
進(jìn)而,在本實(shí)施方式的焊接裝置100中,作為衍射光學(xué)元件130,使用了具有形成區(qū)域131和非形成區(qū)域132的衍射光學(xué)元件。并且,根據(jù)入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)、和入射點(diǎn)lp落到邊界133的狀態(tài),而分別形成了不同的功率密度分布形狀的照射圖案p。也就是說,在本實(shí)施方式中,使形成衍射光柵的區(qū)域成為小的區(qū)域,并且實(shí)現(xiàn)了能夠形成多種不同的功率密度分布形狀的照射圖案p的衍射光學(xué)元件130。由此,能夠使衍射光學(xué)元件130廉價(jià)。
另外,在滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置a時(shí),與中央?yún)^(qū)域a1的中央光斑s0相比,能夠向外緣區(qū)域a2的外緣光斑群sg放射功率密度高的放射光。在滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置c時(shí),與照射部位的外緣區(qū)域a2的外緣光斑群sg相比,能夠向中央?yún)^(qū)域a1的中央光斑s0放射功率密度高的放射光。也就是說,通過使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置a,能夠增多外緣區(qū)域a2的熔融量。另一方面,通過使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置c,能夠增多中央?yún)^(qū)域a1的熔融量。即,在本實(shí)施方式中,能夠一邊靈活使用增多中央?yún)^(qū)域a1的熔融量之時(shí)和增多外緣區(qū)域a2的熔融量之時(shí),一邊進(jìn)行激光焊接。
另外,本發(fā)明人通過進(jìn)行以下的實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了由本實(shí)施方式涉及的焊接裝置100進(jìn)行的接合控制的效果的確認(rèn)。在本實(shí)驗(yàn)中,施行了本實(shí)施方式涉及的實(shí)施例和與本實(shí)施方式不同的比較例1、2。
即,在實(shí)施例以及比較例1、2中,均通過針對(duì)上述的電池1中的橫向區(qū)間y1進(jìn)行分別不同的接合控制來進(jìn)行了激光焊接。實(shí)施例是通過直到經(jīng)過初期時(shí)間為止使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置a,在經(jīng)過初期時(shí)間后使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置c,來實(shí)施了接合控制。即,在實(shí)施例中,一邊利用滑動(dòng)部140使入射點(diǎn)lp之中的至少一點(diǎn)以橫過邊界133的方式進(jìn)行移動(dòng),一邊實(shí)施了接合控制。另外,在實(shí)施例的接合控制中,直到經(jīng)過初期時(shí)間為止不進(jìn)行激光的掃描,在經(jīng)過初期時(shí)間后開始了激光的掃描。
另一方面,比較例1是從其開始到終了為止使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置a來實(shí)施了接合控制。另外,比較例2是從其開始到終了為止使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置c來實(shí)施了接合控制。即,在比較例1、2中,均是不使滑動(dòng)部140進(jìn)行滑行移動(dòng),而使入射點(diǎn)lp相對(duì)于衍射光學(xué)元件130固定,并且實(shí)施了接合控制。再者,在比較例1、2中,也與實(shí)施例同樣地,直到經(jīng)過初期時(shí)間為止不進(jìn)行激光的掃描,在經(jīng)過初期時(shí)間后,開始了激光的掃描。
在圖15中示出了本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在圖15中,橫軸表示橫向區(qū)間y1的位置。越是橫軸中的右側(cè)的位置,越是激光的掃描方向的下游側(cè)。在橫軸中示出了開始進(jìn)行接合控制的開始位置t。另外,縱軸表示通過激光的照射所形成的接合部的深度。接合部的深度是通過實(shí)施實(shí)施例以及比較例1、2的各接合控制后,對(duì)分別形成的接合部的截面進(jìn)行觀察而取得的結(jié)果。
并且,如圖15所示可知,在實(shí)施例中,在實(shí)施了接合控制的橫向區(qū)間y1的全區(qū)域中,與比較例1、2的任一個(gè)相比,都形成有深度深的接合部。即,其原因是,在實(shí)施例中,首先,在開始進(jìn)行接合控制時(shí)的初期時(shí)間中,利用外緣光斑sg能夠使焊接線80的周邊部熔融到充分的深度。并且,其原因是,在經(jīng)過初期時(shí)間后進(jìn)行激光的掃描的期間,一邊使高功率密度的中央光斑s0形成在接合部的形成部位即焊接線80上,一邊進(jìn)行了激光的掃描。
另外,在實(shí)施例中,如前述那樣,通過在經(jīng)過初期時(shí)間之前使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置a,不會(huì)向間隙g的位置照射激光。因而,在經(jīng)過初期時(shí)間之前,抑制了間隙g中的激光穿過。另外,如前述那樣,在經(jīng)過初期時(shí)間后,在中央光斑s0的掃描方向的前方利用外緣光斑群sg形成了熔融部。因此,在實(shí)施例中,在經(jīng)過初期時(shí)間后,也抑制了間隙g中的激光穿過。
與此相對(duì),可知,在比較例1中所形成的接合部,在橫向區(qū)間y1的全區(qū)域中為實(shí)施例的接合部的深度的一半左右的較淺的接合部。其原因是,在比較例1中,在接合部的形成部位即焊接線80上沒有照射激光。再者,在比較例1中,從接合控制的開始到終了為止使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置a。因而,在比較例1中,抑制了間隙g中的激光穿過。
另外,在比較例2中,在開始位置t的附近,接合部的深度淺。這是因?yàn)?,從接合控制的開始時(shí)起使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置c,因此外緣光斑群sg中的功率密度低,不能使焊接線80的周邊部充分地熔融。再者,在比較例2中,隨著激光的掃描,接合部的深度逐漸地變深,然后形成了大致恒定的深度的接合部。并且可知,對(duì)于該部位,雖然不如實(shí)施例,但是為某種程度的深度。但是,在比較例2中,接合控制開始時(shí)也使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置c。因而,在比較例2中,從接合控制開始時(shí)起就發(fā)生了間隙g中的激光穿過。
因此,在本實(shí)驗(yàn)中,通過本實(shí)施方式涉及的實(shí)施例,確認(rèn)到能夠適當(dāng)?shù)匾种萍す獯┻^。另外,在本實(shí)施方式涉及的實(shí)施例中,在進(jìn)行了該接合控制的橫向區(qū)間y1的全區(qū)域中,形成了深度比比較例1、2的任一個(gè)都深的接合部。因而,在本實(shí)驗(yàn)中確認(rèn)到:在本實(shí)施方式涉及的實(shí)施例中,與比較例1、2的任一個(gè)相比,都能夠一邊加快激光的掃描速度一邊形成具有作為目標(biāo)的深度的接合部。
如以上詳細(xì)說明的那樣,在本實(shí)施方式中,使用焊接裝置100進(jìn)行將殼主體10和封口板20接合的接合工序。焊接裝置100具有衍射光學(xué)元件130和滑動(dòng)部140。衍射光學(xué)元件130具有相鄰地設(shè)置的形成區(qū)域131和非形成區(qū)域132。另外,滑動(dòng)部140通過變更入射光li向衍射光學(xué)元件130的入射點(diǎn)lp的位置,能夠使照射圖案p中的功率密度分布形狀成為不同的形狀。這樣,能夠采用柔性的控制來進(jìn)行激光焊接。并且,焊接裝置100的控制部180,在使激光振蕩器110出射激光的期間使滑動(dòng)部140進(jìn)行從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置c的滑行移動(dòng)。即,在使激光振蕩器110出射激光的期間,利用滑動(dòng)部140使入射點(diǎn)lp中的至少1點(diǎn)以橫過邊界133的方式移動(dòng)。由此,能夠抑制不良的發(fā)生,并且以短時(shí)間形成接合部。
[第2實(shí)施方式]
接著,對(duì)第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中,與第1實(shí)施方式不同,在接合工序前進(jìn)行在焊接線上預(yù)先形成臨時(shí)定位部的臨時(shí)定位工序。關(guān)于作為接合對(duì)象的電池,是與第1實(shí)施方式同樣的。并且,本實(shí)施方式按以下步驟進(jìn)行:1.臨時(shí)定位工序;2.接合工序。
首先,從“1.臨時(shí)定位工序”進(jìn)行說明。本工序如上所述在“2.接合工序”之前進(jìn)行。本工序在向圖11所示的殼主體10的開口部11插入了封口板20的狀態(tài)下進(jìn)行。另外,在本工序中,對(duì)焊接線80上的一部分照射激光,使該照射部位熔融來形成臨時(shí)定位部。在本實(shí)施方式中,對(duì)于圖11中用臨時(shí)定位部位k表示的合計(jì)8個(gè)部位,形成臨時(shí)定位部。并且,在形成有臨時(shí)定位部的臨時(shí)定位部位k中,將殼主體10和封口板20部分地接合。
另外,在本工序中也使用在上述中說明了的焊接裝置100。并且,在本工序中,使焊接裝置100的控制部180進(jìn)行臨時(shí)定位控制??刂撇?80在臨時(shí)定位控制中也使激光振蕩器110出射激光。另外,控制部180在臨時(shí)定位控制中以向臨時(shí)定位部位k照射激光的方式進(jìn)行電掃描器150的控制。再者,控制部180在本實(shí)施方式的臨時(shí)定位控制中,在激光的照射期間不進(jìn)行電掃描器150的激光的掃描。但是,也可以在比焊接線80短的范圍內(nèi),在臨時(shí)定位部位k的附近沿著焊接線80進(jìn)行激光的掃描。
進(jìn)而,本實(shí)施方式的控制部180在臨時(shí)定位控制中使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置a。即,在本實(shí)施方式中,在臨時(shí)定位控制的執(zhí)行中,滑動(dòng)部140不會(huì)進(jìn)行滑行移動(dòng)。
另外,在臨時(shí)定位控制中所形成的照射圖案p,是通過滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置a而僅具有圖5所示的外緣光斑群sg的照射圖案。因此,在臨時(shí)定位控制中,不會(huì)在臨時(shí)定位部位k形成中央光斑s0。即,在臨時(shí)定位控制中,不會(huì)發(fā)生照射圖案p涉及的激光的激光穿過。
然后,在“1.臨時(shí)定位工序”之后進(jìn)行“2.接合工序”。在本實(shí)施方式中,對(duì)于“2.接合工序”,也與第1實(shí)施方式同樣地進(jìn)行。即,使用焊接裝置100,通過沿著焊接線80繞一周進(jìn)行激光焊接的接合控制來實(shí)施。即,對(duì)于本實(shí)施方式的接合工序,也能夠抑制由激光穿過等引起的不良的發(fā)生,并且以短時(shí)間進(jìn)行激光焊接。
在此,在接合控制中,如前述那樣,利用激光對(duì)焊接線80繞一周進(jìn)行掃描。例如,在封口板20為薄且強(qiáng)度低的板的情況等,在不進(jìn)行臨時(shí)定位工序而進(jìn)行了接合工序時(shí),有時(shí)在使激光沿著焊接線80掃描的期間封口板20發(fā)生變形。該封口板20的變形是由于隨著激光的照射導(dǎo)致局部的溫度的上升、封口板20被所形成的接合部30拉扯等所致的。
例如,在封口板20發(fā)生了變形的情況下,在尚未形成接合部30的面對(duì)部位70的位置,封口板20的側(cè)面21遠(yuǎn)離殼主體10的開口部11的內(nèi)壁面13。另外,由于封口板20的側(cè)面21遠(yuǎn)離殼主體10的開口部11的內(nèi)壁面13,在發(fā)生了內(nèi)壁面13和側(cè)面21的偏離的部位,有可能通過激光的照射并沒有適當(dāng)?shù)匦纬扇廴诓慷谠摬课话l(fā)生接合不良。
因此,在本實(shí)施方式中,在接合工序前進(jìn)行臨時(shí)定位工序,將殼主體10和封口板20部分地接合。并且,在接合工序中抑制了激光沿著焊接線80繞一周掃描的期間的殼主體10的開口部11的內(nèi)壁面13和封口板20的側(cè)面21的偏離。由此,在接合工序中,能夠沿著焊接線80繞一周來適當(dāng)?shù)匦纬森h(huán)狀的接合部30。
再者,在圖11中示出了合計(jì)8個(gè)部位的臨時(shí)定位部位k。但是,臨時(shí)定位部位k的位置、個(gè)數(shù)是任意的。但是,在具有如本實(shí)施方式那樣的縱向區(qū)間x1、x2的情況下,存在以下傾向:在離開始接合控制的開始位置t較遠(yuǎn)的部位,容易發(fā)生殼主體10的開口部11的內(nèi)壁面13和封口板20的側(cè)面21的偏離。因此,臨時(shí)定位部位k可以預(yù)先在縱向區(qū)間x1、x2中設(shè)置多個(gè)。
另外,在本實(shí)施方式中,除了接合工序以外,對(duì)于臨時(shí)定位工序,也能夠使用焊接裝置100來進(jìn)行。也就是說,通過使一個(gè)焊接裝置100分別實(shí)行臨時(shí)定位控制以及接合控制,能夠進(jìn)行臨時(shí)定位工序以及接合工序。其原因是,焊接裝置100能夠采用柔性的控制進(jìn)行激光焊接。并且,不需要另外設(shè)置用于進(jìn)行臨時(shí)定位工序的裝置。
另外,例如,如圖16的平面圖所示,在使用僅具有中央光斑s0的照射圖案ph進(jìn)行臨時(shí)定位工序的情況下,不能在該照射開始時(shí)向臨時(shí)定位部位k照射照射圖案ph涉及的激光。原因是在激光的照射開始時(shí)在臨時(shí)定位部位k存在間隙g。
因而,在使用照射圖案ph的情況下,如圖16中雙點(diǎn)劃線所示的那樣,首先,在激光的照射開始時(shí),必須在例如封口板20上形成照射圖案ph。然后,在封口板20熔融,該熔融部堵住間隙g后,使照射圖案ph向臨時(shí)定位部位k移動(dòng),關(guān)于殼主體10的臨時(shí)定位部位k的附近,也必須使其熔融。但是,在該情況下,直到封口板20的熔融部堵住間隙g為止,不能夠使殼主體10的臨時(shí)定位部位k的附近熔融,導(dǎo)致臨時(shí)定位工序需要長時(shí)間。
與此相對(duì),在通過本實(shí)施方式的焊接裝置100的臨時(shí)定位控制進(jìn)行的臨時(shí)定位工序中,能夠在該照射開始時(shí)向臨時(shí)定位部位k照射激光。在臨時(shí)定位控制中使用的圖5所示的照射圖案p是僅由外緣光斑群sg構(gòu)成的圖案,其原因是,即使向臨時(shí)定位部位k進(jìn)行了照射,也不會(huì)發(fā)生激光穿過。并且,利用形成在臨時(shí)定位部位k的照射圖案p,能夠從激光的照射開始時(shí)起使殼主體10和封口板20的臨時(shí)定位部位k的附近熔融。因此,在本實(shí)施方式中,能夠以短時(shí)間進(jìn)行臨時(shí)定位工序。
另外,如圖16所示,在使用僅由中央光斑s0構(gòu)成的照射圖案來進(jìn)行臨時(shí)定位工序的情況下,對(duì)于臨時(shí)定位部位k的附近,不能預(yù)先形成槽23,需要預(yù)先設(shè)置未形成槽23的區(qū)間h。在使用照射圖案ph進(jìn)行臨時(shí)定位工序的情況下,如前述那樣,在激光的照射開始時(shí),必須在封口板20上形成照射圖案ph并使該板熔融,利用該熔融部來堵住間隙g。因而,在區(qū)間h中形成有槽23的情況下,利用照射圖案ph熔融的封口板20的熔融部的量變少,直到由該熔融部堵住臨時(shí)定位部位k的間隙g為止會(huì)花費(fèi)較長的時(shí)間。另外,也有時(shí)通過量少的熔融部并不能適當(dāng)?shù)囟伦∨R時(shí)定位部位k的間隙g。
進(jìn)而,在設(shè)置了未形成槽23的區(qū)間h的情況下,有時(shí)在接合控制時(shí)不能均勻地形成接合部30?;蛘?,擔(dān)心在與該區(qū)間h對(duì)應(yīng)的部位發(fā)生接合不良。其原因是,在區(qū)間h中,熱容量與形成有槽23的其他區(qū)間不同。
與此相對(duì),在通過本實(shí)施方式的焊接裝置100的臨時(shí)定位控制進(jìn)行的臨時(shí)定位工序中,能夠從該照射開始時(shí)起向臨時(shí)定位部位k照射激光,因此不需要預(yù)先設(shè)置未形成槽23的區(qū)間h。因而,能夠預(yù)先在封口板20上繞一周來形成槽23。因此,能夠抑制接合不良,并且不使接合不良發(fā)生而均勻地形成接合部30。
另外,對(duì)于臨時(shí)定位控制,也可以在固定了殼主體10的狀態(tài)下進(jìn)行。在本實(shí)施方式中,在臨時(shí)定位控制執(zhí)行前,通過夾入來固定殼主體10,在接合控制執(zhí)行后解除該固定即可。其原因是,能夠采用一次夾入來進(jìn)行臨時(shí)定位工序和接合工序。
另外,在上述中,在臨時(shí)定位控制中使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置a。但是,對(duì)于臨時(shí)定位控制中的滑動(dòng)部140,不限于滑動(dòng)位置a,只要采取入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)的范圍內(nèi)的滑動(dòng)位置即可。其原因是,在入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)下,所照射的激光的照射圖案p的功率密度分布形狀與使滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置a時(shí)相同。
如以上詳細(xì)說明的那樣,在本實(shí)施方式中,除了接合工序以外,還進(jìn)行臨時(shí)定位工序。在臨時(shí)定位工序中也使用焊接裝置100,通過使焊接裝置100執(zhí)行臨時(shí)定位控制來進(jìn)行臨時(shí)定位工序。焊接裝置100在臨時(shí)定位控制中,使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置a,并且向臨時(shí)定位部位k照射激光,從而形成臨時(shí)定位部。因而,在臨時(shí)定位控制中不會(huì)發(fā)生激光穿過。進(jìn)而,能夠使臨時(shí)定位控制所需要的時(shí)間成為較短的時(shí)間。另外,在臨時(shí)定位工序之后,通過使焊接裝置100的控制部180進(jìn)行接合控制,來進(jìn)行與第1實(shí)施方式同樣的接合工序。因此,能夠抑制接合控制中的不良的發(fā)生,能夠通過接合控制來形成品質(zhì)高的接合部30。
[第3實(shí)施方式]
接著,對(duì)第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中,與上述的實(shí)施方式不同,在接合工序前進(jìn)行檢測焊接線上的殼主體的開口部的內(nèi)壁面和封口板的側(cè)面的間隙的大小的間隙檢測工序。再者,關(guān)于作為接合工序中的接合對(duì)象的電池,是與第1實(shí)施方式同樣的。并且,本實(shí)施方式按以下步驟進(jìn)行:1.臨時(shí)定位工序;2.間隙檢測工序;3.接合工序。
在本實(shí)施方式中,對(duì)于“1.臨時(shí)定位工序”以及“3.接合工序”,也使用焊接裝置100。并且,使焊接裝置100在“1.臨時(shí)定位工序”中執(zhí)行臨時(shí)定位控制,在“3.接合工序”中執(zhí)行接合控制。進(jìn)而,在本實(shí)施方式中,對(duì)于“1.臨時(shí)定位工序”,也與第2實(shí)施方式同樣。但是,在本實(shí)施方式中,在“3.接合工序”中執(zhí)行的接合控制與上述的實(shí)施方式不同。對(duì)于本實(shí)施方式的“3.接合工序”,在后面進(jìn)行詳述。
另外,在本實(shí)施方式中,在“3.接合工序”之前進(jìn)行“2.間隙檢測工序”。因此,首先,對(duì)“2.間隙檢測工序”進(jìn)行說明。本工序是使用圖17所示的激光位移計(jì)190來進(jìn)行。激光位移計(jì)190是安裝在上述的實(shí)施方式的焊接裝置100上的。也就是說,本實(shí)施方式的焊接裝置100除了在上述的實(shí)施方式中說明的構(gòu)成之外還具有激光位移計(jì)190。再者,圖17所示的電池1是尚未形成接合部的狀態(tài)。但是,關(guān)于臨時(shí)定位部,已經(jīng)形成。
并且,如圖17所示,利用激光位移計(jì)190進(jìn)行對(duì)電池1的測定。由激光位移計(jì)190進(jìn)行的測定部位是殼主體10以及封口板20的上表面之中的縱向的中央。
圖18中示出了由激光位移計(jì)190進(jìn)行的對(duì)電池1的測定結(jié)果。圖18的橫軸示出了測定位置,縱軸示出了高度。如圖18所示,在測定結(jié)果中表示了殼主體10以及封口板20的上表面的高度。另外,在殼主體10和封口板20之間表示了高度比殼主體10以及封口板20的上表面低的部位。
因此,能夠?qū)⒃摳叨鹊偷臍ぶ黧w10與封口板20之間的部位分別作為間隙g1、g2來檢測。再者,間隙g1是縱向區(qū)間x1的中央的間隙g,間隙g2是縱向區(qū)間x2的中央的間隙g。因而,所檢測出的間隙g1、g2的位置分別是關(guān)于焊接線80上的位于縱向區(qū)間x1、x2的中央的焊接點(diǎn)的位置。另外,從圖18所示的測定結(jié)果,能夠檢測出該間隙g1、g2的大小。
然后,“3.接合工序”中的焊接裝置100的控制部180,首先,在開始接合控制之前取得所檢測出的間隙g1、g2的大小。然后,本實(shí)施方式的焊接裝置100的控制部180根據(jù)所取得的間隙g1、g2進(jìn)行接合控制。具體而言,本實(shí)施方式的控制部180在接合控制中進(jìn)行使滑動(dòng)部140的滑動(dòng)位置根據(jù)所取得的間隙g1、g2而不同的激光控制。
在此,在間隙g的大小和能形成適當(dāng)?shù)慕雍喜康幕瑒?dòng)位置之間存在相關(guān)關(guān)系。對(duì)該情況進(jìn)行說明。圖19示出了表示中央光斑s0的功率密度的比例和所形成的接合部的深度的關(guān)系的曲線圖。圖19的橫軸表示中央光斑s0的功率密度的比例,縱軸表示接合部的深度。橫軸中的左側(cè)的一端表示滑動(dòng)部140采取了靠近滑動(dòng)位置a的滑動(dòng)位置時(shí)的中央光斑s0的功率密度的比例。并且,橫軸中的右側(cè)的端表示了滑動(dòng)部140采取了靠近滑動(dòng)位置d的滑動(dòng)位置時(shí)的中央光斑s0的功率密度的比例。
另外,在圖19中,由實(shí)線示出了間隙g的大小為10μm時(shí)的曲線,由虛線示出了間隙g的大小為50μm時(shí)的曲線。這些曲線采用以下方法得到:通過使滑動(dòng)部140采取不同的滑動(dòng)位置,并且以一定時(shí)間照射激光,將在焊接線80上設(shè)置各尺寸的間隙g而配置的殼主體10和封口板20進(jìn)行接合,對(duì)所形成的接合部進(jìn)行截面觀察。
如圖19所示可知,在間隙g為10μm時(shí),中央光斑s0的功率密度的比例越高,能夠形成深度越深的接合部。即可知,在間隙g為10μm時(shí)存在下述傾向:使滑動(dòng)部140處于越靠近滑動(dòng)位置d的滑動(dòng)位置之時(shí),能夠形成深度越深的接合部。
另一方面,可知,在間隙g為50μm時(shí),中央光斑s0的功率密度的比例越低,能夠形成深度越深的接合部。即可知,在間隙g為50μm時(shí),存在下述傾向:使滑動(dòng)部140處于越靠近滑動(dòng)位置a的滑動(dòng)位置之時(shí),能夠形成深度越深的接合部。
另外,在圖19中示出了接合部的深度dt。深度dt是為將殼主體10和封口板20適當(dāng)?shù)亟雍纤枰慕雍喜康纳疃?。即可知,在間隙g為10μm時(shí),為了形成適當(dāng)?shù)慕雍喜?,?yōu)選以中央光斑s0的功率密度的比例達(dá)到橫軸所示的比例pt2以上的方式形成照射圖案p。因此,能夠?qū)⒃陂g隙g為10μm時(shí)可形成適當(dāng)?shù)慕雍喜康闹醒牍獍遱0的功率密度的比例確定為比例pt2以上的比例。
另一方面可知,在間隙g為50μm時(shí),為了形成適當(dāng)?shù)慕雍喜?,?yōu)選以中央光斑s0的功率密度的比例變?yōu)闄M軸所示的比例pt1以下的方式形成照射圖案p。因此,能夠?qū)⒃陂g隙g為50μm時(shí)可形成適當(dāng)?shù)慕雍喜康闹醒牍獍遱0的功率密度的比例確定為比例pt1以下的比例。
另外,通過使間隙g的大小成為不同的大小并且針對(duì)各大小的間隙g與圖19同樣地取得曲線,能夠針對(duì)各大小的間隙g分別確定可形成適當(dāng)?shù)慕雍喜康闹醒牍獍遱0的功率密度的比例。
圖20示出表示間隙g和中央光斑s0的功率密度的比例的關(guān)系的曲線。圖20是如上述那樣針對(duì)各大小的間隙g分別確定可形成適當(dāng)?shù)慕雍喜康闹醒牍獍遱0的功率密度的比例而作成的圖。
如圖20所示可知,間隙g越大時(shí),能夠適當(dāng)?shù)匦纬山雍喜康闹醒牍獍遱0的功率密度的比例越低。由此可知,優(yōu)選的是,間隙g越大時(shí),使滑動(dòng)部140采取越靠近滑動(dòng)位置a的滑動(dòng)位置。也就是說,可知:優(yōu)選的是,間隙g越大時(shí),使入射點(diǎn)lp的位置越在形成區(qū)域131側(cè)。換句話說,可知:優(yōu)選的是,間隙g越大時(shí),越增大入射點(diǎn)lp之中落到衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131的面積。將該關(guān)系作為間隙-滑動(dòng)位置關(guān)系。
并且,本實(shí)施方式的控制部180,在激光控制中基于上述的間隙-滑動(dòng)位置關(guān)系來控制滑動(dòng)部140。因而,本實(shí)施方式的控制部180如圖2中雙點(diǎn)劃線所示的那樣具有存儲(chǔ)部181,并且在存儲(chǔ)部181存儲(chǔ)了圖21所示的間隙-滑動(dòng)位置圖表。
圖21所示的間隙-滑動(dòng)位置圖表,是基于前述的間隙-滑動(dòng)位置關(guān)系而作成的。即,圖21所示的間隙-滑動(dòng)位置圖表是以間隙g越大時(shí),滑動(dòng)部140的滑動(dòng)位置越靠近滑動(dòng)位置a的方式作成的圖表。
再者,圖21所示的間隙-滑動(dòng)位置圖表,以在間隙g為橫軸所示的間隙gt1以下時(shí)處于滑動(dòng)位置c1的方式作成。在滑動(dòng)部140采取了滑動(dòng)位置d時(shí),照射圖案p僅由中央光斑s0構(gòu)成,因此,即使是間隙g小的情況也有發(fā)生激光穿過之虞。因此,在間隙g為間隙gt1以下的情況下,使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置c1,利用通過外緣光斑群sg形成的熔融部堵住中央光斑s0的前方的間隙g。
另外,圖21所示的間隙-滑動(dòng)位置圖表,以在間隙g為橫軸所示的間隙gt2以上時(shí)處于滑動(dòng)位置a的方式作成。如前述那樣,在入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的范圍內(nèi)的從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置b的期間,入射光li僅向衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131入射。因而,即使在入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的范圍內(nèi)變更了滑動(dòng)部140的滑動(dòng)位置,所照射的激光的照射圖案p也相同。
并且,在本實(shí)施方式的接合工序中,控制部180在執(zhí)行接合控制前取得在間隙檢測工序中檢測出的間隙g1、g2。但是,在本實(shí)施方式中檢測出的間隙g1、g2是關(guān)于縱向區(qū)間x1、x2的間隙。因而,在接合控制中,對(duì)于縱向區(qū)間x1、x2以外的橫向區(qū)間y1、y2以及彎曲區(qū)間r1、r2、r3、r4,與第1實(shí)施方式同樣地進(jìn)行。因而,在本實(shí)施方式中的接合控制中,除了對(duì)于縱向區(qū)間x1、x2進(jìn)行激光控制以外,也與上述的實(shí)施方式同樣。
即,在本實(shí)施方式中,控制部180在接合控制開始時(shí)使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置a,如圖12所示那樣在開始位置t僅形成外緣光斑群sg。并且,在經(jīng)過初期時(shí)間后,使滑動(dòng)部140進(jìn)行從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置c為止的滑行移動(dòng),開始在橫向區(qū)間y1掃描激光的正橫向掃描控制。另外,繼正橫向掃描控制之后,進(jìn)行在彎曲區(qū)間r1掃描激光的第1彎曲掃描控制。
并且,在第1彎曲掃描控制結(jié)束時(shí),控制部180進(jìn)行激光控制。具體而言,在激光控制中,從滑動(dòng)位置c到與間隙g1對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置來使滑動(dòng)部140進(jìn)行滑行移動(dòng)。因而,控制部180直到第1彎曲掃描控制結(jié)束前參照間隙-滑動(dòng)位置圖表(圖21),根據(jù)間隙g1預(yù)先確定與間隙g1對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置。
并且,通過激光控制使滑動(dòng)部140采取與間隙g1對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置,并且通過正縱向掃描控制在縱向區(qū)間x1使激光掃描。由此,能夠在縱向區(qū)間x1中形成適當(dāng)?shù)慕雍喜?0。其原因是,通過激光控制,能夠使照射圖案p的中央光斑s0的功率密度成為能在間隙g1大的部位形成適當(dāng)?shù)慕雍喜康墓β拭芏?,并且進(jìn)行正縱向掃描控制。再者,在參照間隙-滑動(dòng)位置圖表根據(jù)間隙g1確定的滑動(dòng)位置為滑動(dòng)位置c的情況下,當(dāng)然在激光控制中不需要使滑動(dòng)部140進(jìn)行滑行移動(dòng)。
另外,在正縱向掃描控制結(jié)束時(shí),控制部180使滑動(dòng)部140進(jìn)行滑行移動(dòng)直到滑動(dòng)位置c為止。進(jìn)而,使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置c,并且進(jìn)行在彎曲區(qū)間r2、橫向區(qū)間y2、彎曲區(qū)間r3分別掃描激光的第2彎曲掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、第3彎曲掃描控制。
另外,在第3彎曲掃描控制結(jié)束時(shí),控制部180進(jìn)行激光控制。也就是說,在第3彎曲掃描控制結(jié)束時(shí),從滑動(dòng)位置c到與間隙g2對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置來使滑動(dòng)部140進(jìn)行滑行移動(dòng)。因而,控制部180直到第3彎曲掃描控制結(jié)束前,參照間隙-滑動(dòng)位置圖表根據(jù)間隙g2預(yù)先確定與間隙g2對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置。而且,通過激光控制使滑動(dòng)部140采取與間隙g2對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置,并且通過負(fù)縱向掃描控制在縱向區(qū)間x2使激光掃描。由此,對(duì)于縱向區(qū)間x2,也能夠與縱向區(qū)間x1同樣地形成適當(dāng)?shù)慕雍喜?0。
進(jìn)而,在負(fù)縱向掃描控制結(jié)束時(shí),控制部180使滑動(dòng)部140進(jìn)行滑行移動(dòng)直到滑動(dòng)位置c為止。進(jìn)而,使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置c,并且進(jìn)行在彎曲區(qū)間r4、橫向區(qū)間y1分別掃描激光的第4彎曲掃描控制、正橫向掃描控制。并且,在繞一周進(jìn)行了掃描控制直到開始位置t為止時(shí),結(jié)束接合控制。
即,本實(shí)施方式的焊接裝置100,具有針對(duì)焊接線80上的縱向區(qū)間x1、x2中的中央的焊接點(diǎn)分別檢測間隙g1、g2并輸出的激光位移計(jì)190??刂撇?80在激光控制中參照間隙-滑動(dòng)位置圖表(圖21)根據(jù)激光位移計(jì)190輸出的間隙g1、g2來決定滑動(dòng)位置。具體而言,對(duì)于間隙g1、g2判定是否為間隙-滑動(dòng)位置圖表的橫軸上所設(shè)的關(guān)于間隙大小的多個(gè)間隙閾值以上、是否小于該多個(gè)間隙閾值,從而滑動(dòng)位置被確定為與該間隙g1、g2所屬的間隙閾值的范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置。例如,如圖21所示,在間隙g1為間隙閾值gt3以上且小于間隙閾值gt4時(shí),確定為與該間隙閾值gt3以上且小于間隙閾值gt4的范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置e?;瑒?dòng)位置e例如是相比于與小于間隙閾值gt3時(shí)對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置c,中央光斑s0的功率密度低、外緣光斑群sg的功率密度高的功率密度分布形狀的滑動(dòng)位置。另外,滑動(dòng)位置e例如是相比于與為間隙閾值gt4以上時(shí)對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置a,中央光斑s0的功率密度高、外緣光斑群sg的功率密度低的功率密度分布形狀的滑動(dòng)位置。也就是說,本實(shí)施方式的控制部180,在激光控制中,當(dāng)間隙g為預(yù)定的間隙閾值以上時(shí),與小于間隙閾值時(shí)相比,使入射點(diǎn)lp的位置成為中央光斑s0的功率密度低、外緣光斑群sg的功率密度高。即,在激光控制中,當(dāng)間隙g為預(yù)定的間隙閾值以上時(shí),與小于間隙閾值時(shí)相比,利用滑動(dòng)部140使入射點(diǎn)lp的位置處于形成區(qū)域131側(cè)。由此,在間隙g為預(yù)定的間隙閾值以上時(shí),與小于間隙閾值時(shí)相比,增大入射點(diǎn)lp落到衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131的面積。
另外,相反地,控制部180,在激光控制中,當(dāng)間隙g小于預(yù)定的間隙閾值時(shí),與為間隙閾值以上時(shí)相比,使入射點(diǎn)lp的位置成為中央光斑s0的功率密度高、外緣光斑群sg的功率密度低。即,在激光控制中,當(dāng)間隙g小于預(yù)定的間隙閾值時(shí),與為間隙閾值以上時(shí)相比,利用滑動(dòng)部140使入射點(diǎn)lp的位置處于非形成區(qū)域132側(cè)。由此,在間隙g小于預(yù)定的間隙閾值時(shí),與為間隙閾值以上時(shí)相比,減小入射點(diǎn)lp落到衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131的面積。這樣地使焊接裝置100采用與間隙g的大小對(duì)應(yīng)的柔性的控制進(jìn)行激光焊接。
再者,在本實(shí)施方式中,在上述中,僅對(duì)縱向區(qū)間x1、x2進(jìn)行了激光控制。但是,對(duì)于其他的橫向區(qū)間y1、y2,也能夠同樣地進(jìn)行激光控制。通過對(duì)于橫向區(qū)間y1、y2也進(jìn)行激光控制,能夠在橫向區(qū)間y1、y2中也利用與間隙g的大小對(duì)應(yīng)的功率密度分布形狀的照射圖案p來形成適當(dāng)?shù)慕雍喜?0。另外,在對(duì)于橫向區(qū)間y1、y2也進(jìn)行激光控制的情況下,在間隙檢測工序中對(duì)于橫向區(qū)間y1、y2也檢測間隙g的大小即可。
另外,在本實(shí)施方式中,在上述中,在間隙檢測工序中檢測了縱向區(qū)間x1、x2的中央的間隙g。但是,間隙檢測工序中的間隙g的檢測位置并不限定于中央。但是,縱向區(qū)間x1、x2中的間隙g是在其中央最容易變動(dòng)的間隙。因此,在對(duì)于縱向區(qū)間x1、x2的一處檢測間隙g的情況下,可以如本實(shí)施方式那樣將其中央作為檢測位置。
另外,在本實(shí)施方式中,臨時(shí)定位工序不是必需的工序。即,也可以僅進(jìn)行間隙檢測工序和接合工序。另外,在本實(shí)施方式中,在臨時(shí)定位工序之后進(jìn)行了間隙檢測工序。但是,該順序也可以是相反的。但是,由于在臨時(shí)定位工序后,利用臨時(shí)定位部固定了殼主體10和封口板20,因此間隙g的大小不會(huì)變化。另一方面,有時(shí)在形成臨時(shí)定位部之前,由于沒有固定殼主體10和封口板20,導(dǎo)致間隙g發(fā)生變化。即,在臨時(shí)定位工序前進(jìn)行了間隙檢測工序的情況下,有時(shí)在間隙檢測工序中檢測出的間隙g的大小和接合工序時(shí)的間隙g的大小為不同的大小。因此,通過在臨時(shí)定位工序之后進(jìn)行間隙檢測工序,能夠?qū)τ谂R時(shí)定位工序后的已被固定的間隙g進(jìn)行間隙檢測工序。因而,在臨時(shí)定位工序之后進(jìn)行間隙檢測工序的本實(shí)施方式中,能夠形成更適當(dāng)?shù)慕雍喜?0。
另外,在本實(shí)施方式中,使用激光位移計(jì)190進(jìn)行了間隙檢測工序。但是,對(duì)于間隙檢測工序,當(dāng)然不限于激光位移計(jì)190,也可以采用使用了其他的測量設(shè)備的方法來進(jìn)行。具體而言,例如也可以通過使用視覺裝置來進(jìn)行間隙檢測工序。
另外,在本實(shí)施方式中,基于圖21所示的間隙-滑動(dòng)位置圖表進(jìn)行了激光控制。但是,例如,在對(duì)中央光斑s0的功率密度的比例不那么要求精度的情況下,也可以基于所取得的間隙g的大小,例如使滑動(dòng)140采取滑動(dòng)位置a或滑動(dòng)位置c。即,在激光控制中,在所取到的間隙g的大小為預(yù)定的間隙閾值以上時(shí)使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置a,在所取到的間隙g的大小小于間隙閾值時(shí),使其采取滑動(dòng)位置c。作為這種情況下的間隙閾值,例如可以使用圖21的間隙-滑動(dòng)位置圖表的橫軸所示的間隙gt2的值。
另外,在本實(shí)施方式中,如上述那樣,僅通過利用滑動(dòng)部140的滑行移動(dòng)使入射點(diǎn)lp的位置在衍射光學(xué)元件130上移動(dòng)來進(jìn)行了激光控制。但是,在激光控制中,除了由滑動(dòng)部140進(jìn)行的滑行移動(dòng)之外,也可以使從激光振蕩器110出射的激光的輸出功率值即激光輸出功率值變化。
在通過滑動(dòng)部140的滑動(dòng)位置的變更和激光振蕩器110的激光輸出功率值的控制來進(jìn)行激光控制的情況下,也只要預(yù)先取得能夠按間隙g的大小來形成適當(dāng)?shù)慕雍喜?0的滑動(dòng)位置以及激光輸出功率值即可。進(jìn)而,針對(duì)與間隙g的大小相對(duì)的滑動(dòng)位置以及激光輸出功率值的關(guān)系作成激光圖表(激光關(guān)聯(lián)圖表),預(yù)先將該激光圖表存儲(chǔ)在控制部180的存儲(chǔ)部181即可。并且,在激光控制中,根據(jù)由間隙檢測工序取得的間隙g的大小,參照激光圖表,能夠確定適合于該間隙g的大小的滑動(dòng)位置以及激光輸出功率值來進(jìn)行接合工序。
這樣,通過使激光振蕩器110的激光輸出功率值發(fā)生變化來進(jìn)行激光控制,能夠使照射圖案p中的各光斑的功率密度整體地上升或下降。即,能夠采用更柔性的控制進(jìn)行激光焊接。并且,例如,通過提高激光輸出功率值,也能夠進(jìn)一步以短時(shí)間進(jìn)行接合控制。進(jìn)而,通過使激光輸出功率值上升或下降,對(duì)于所形成的接合部的深度,也能夠容易地調(diào)整。因而,激光圖表中的間隙g的大小和滑動(dòng)位置的關(guān)系不一定需要滿足上述的間隙-滑動(dòng)位置關(guān)系。
如以上詳細(xì)說明的那樣,在本實(shí)施方式中,在接合工序之前進(jìn)行檢測焊接線80上的殼主體10與封口板20的間隙g的間隙檢測工序。在間隙檢測工序中,由激光位移計(jì)190檢測間隙g。并且,在接合工序中,焊接裝置100的控制部180進(jìn)行使滑動(dòng)部140采取與間隙g的大小對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置的激光控制并且進(jìn)行接合控制。
[第4實(shí)施方式]
接著,對(duì)第4實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中,也與第3實(shí)施方式同樣地,進(jìn)行檢測焊接線上的殼主體的開口部的內(nèi)壁面與封口板的側(cè)面的間隙的大小的間隙檢測工序。但是,與在接合工序之前進(jìn)行間隙檢測工序的第3實(shí)施方式不同,在本實(shí)施方式中,一面進(jìn)行間隙檢測工序一面也進(jìn)行接合工序。
圖22示出本實(shí)施方式涉及的焊接裝置200。焊接裝置200與第1實(shí)施方式涉及的焊接裝置100相同地具有激光振蕩器110、準(zhǔn)直透鏡120、衍射光學(xué)元件130、控制部180。再者,本實(shí)施方式的焊接裝置200,在激光的光路中的衍射光學(xué)元件130的下游具有聚光透鏡270。進(jìn)而,對(duì)于本實(shí)施方式的控制部180,也如圖22中雙點(diǎn)劃線所示那樣具有存儲(chǔ)部181,并且在存儲(chǔ)部181中存儲(chǔ)了圖21所示的間隙-滑動(dòng)位置圖表。并且,焊接裝置200與上述的實(shí)施方式的焊接裝置100較大不同的點(diǎn)是不具有電掃描器150、以及在側(cè)面具有激光位移計(jì)290。
圖23是焊接裝置200的平面圖。如圖23所示,焊接裝置200的激光位移計(jì)290能夠以利用焊接裝置200形成的照射圖案p的中央光斑s0為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。具體而言,激光位移計(jì)290能夠通過轉(zhuǎn)動(dòng)從由實(shí)線表示的第1位置291向由雙點(diǎn)劃線表示的第2位置292、第3位置293、第4位置294移動(dòng)。
另外,在本實(shí)施方式中,焊接裝置200被安裝在機(jī)器人手臂的前端、能夠相對(duì)于電池1進(jìn)行移動(dòng)。即,本實(shí)施方式的焊接裝置200的控制部180,在執(zhí)行掃描控制時(shí)與第1實(shí)施方式不同,能夠使照射圖案p連同焊接裝置200沿著焊接線80移動(dòng)。即,本實(shí)施方式的控制部180通過機(jī)器人手臂的移動(dòng),按順序進(jìn)行正橫向掃描控制、第1彎曲掃描控制、正縱向掃描控制、第2彎曲掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、第3彎曲掃描控制、負(fù)縱向掃描控制、第4彎曲掃描控制、正橫向掃描控制。
另外,本實(shí)施方式的控制部180,在正橫向掃描控制中,朝著圖23所示的y軸的正向沿著橫向區(qū)間y1使激光掃描。另外,在正縱向掃描控制中,朝向圖23所示的x軸的正向沿著縱向區(qū)間x1使激光掃描。另外,在負(fù)橫向掃描控制中,朝向圖23所示的y軸的負(fù)向沿著橫向區(qū)間y2使激光掃描。另外,在負(fù)縱向掃描控制中,朝向圖23所示的x軸的負(fù)向沿著縱向區(qū)間x2使激光掃描。
另外,本實(shí)施方式的控制部180,在正橫向掃描控制、正縱向掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、負(fù)縱向掃描控制中,控制激光位移計(jì)290的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。具體而言,在正橫向掃描控制中,使激光位移計(jì)290的轉(zhuǎn)動(dòng)位置處于第1位置291。在正縱向掃描控制中,使激光位移計(jì)290的轉(zhuǎn)動(dòng)位置處于第2位置292。在負(fù)橫向掃描控制中,使激光位移計(jì)290的轉(zhuǎn)動(dòng)位置處于第3位置293。在負(fù)縱向掃描控制中,使激光位移計(jì)290的轉(zhuǎn)動(dòng)位置處于第4位置294。
進(jìn)而,本實(shí)施方式的控制部180,在正橫向掃描控制、正縱向掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、負(fù)縱向掃描控制的各控制中,采用激光位移計(jì)290連續(xù)地進(jìn)行間隙g的大小的檢測。即,在正橫向掃描控制、正縱向掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、負(fù)縱向掃描控制的各控制中,總是進(jìn)行照射圖案p的前方的間隙g的大小的檢測。再者,由激光位移計(jì)290進(jìn)行的間隙g的大小的檢測以預(yù)定的恒定的間隔來進(jìn)行。因而,由激光位移計(jì)290進(jìn)行的間隙g的大小的檢測可針對(duì)焊接線80上的多個(gè)焊接點(diǎn)進(jìn)行。
并且,本實(shí)施方式的控制部180,一邊檢測照射圖案p的前方的間隙g,一邊基于該檢測出的間隙g的大小來進(jìn)行激光控制。對(duì)于激光控制的內(nèi)容,與在第3實(shí)施方式中說明的內(nèi)容相同。即,在激光控制中,基于間隙-滑動(dòng)位置圖表來控制滑動(dòng)部140的滑動(dòng)位置。
因此,在本實(shí)施方式中,能夠在作為直線區(qū)間的縱向區(qū)間x1、x2、橫向區(qū)間y1、y2的全區(qū)域中一邊進(jìn)行激光控制一邊進(jìn)行接合控制。即,能夠采用柔性的控制進(jìn)行激光焊接。由此,本實(shí)施方式的焊接裝置200能夠在作為直線區(qū)間的縱向區(qū)間x1、x2、橫向區(qū)間y1、y2的全區(qū)域中形成適當(dāng)?shù)慕雍喜?0。其原因是,即使是在直線區(qū)間的途中間隙g發(fā)生了變化的情況,也能夠一邊使滑動(dòng)部140的位置處于與變化了的間隙g的大小對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置一邊進(jìn)行激光焊接。
如以上詳細(xì)說明的那樣,在本實(shí)施方式中,一邊進(jìn)行檢測焊接線80上的殼主體10與封口板20的間隙g的間隙檢測工序,一邊進(jìn)行接合工序。焊接裝置200,一邊在檢測照射圖案p的前方的間隙g的同時(shí)進(jìn)行使滑動(dòng)部140采取與間隙g的大小對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)位置的激光控制,一邊進(jìn)行接合控制。
[第5實(shí)施方式]
接著,對(duì)第5實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中,焊接裝置的構(gòu)成等也與第2實(shí)施方式同樣。另外,在本實(shí)施方式中,也與第2實(shí)施方式同樣地進(jìn)行臨時(shí)定位工序。但是,與從橫向區(qū)間開始接合控制以及掃描控制的第2實(shí)施方式不同,在本實(shí)施方式中,從縱向區(qū)間開始接合控制以及掃描控制。
對(duì)于本實(shí)施方式,根據(jù)圖24進(jìn)行說明。圖24與圖11同樣地是電池1的平面圖。但是,圖24與圖11的不同點(diǎn)是開始位置t以及臨時(shí)定位部位k的配置。具體而言,在本實(shí)施方式中,將開始位置t的位置如圖24所示那樣設(shè)在縱向區(qū)間x1。另外,在本實(shí)施方式中,將臨時(shí)定位部位k的數(shù)量如圖24所示那樣設(shè)為比圖11的8個(gè)部位少的6個(gè)部位。
并且,在本實(shí)施方式中,也與第2實(shí)施方式同樣地,按順序進(jìn)行臨時(shí)定位工序、接合工序。即,首先,進(jìn)行臨時(shí)定位工序。在本實(shí)施方式的臨時(shí)定位工序中,除了臨時(shí)定位部位k的數(shù)量比第2實(shí)施方式少以外,也與第2實(shí)施方式同樣地,通過焊接裝置100的臨時(shí)定位控制來進(jìn)行。
接下來,在本實(shí)施方式的接合工序中,使用焊接裝置100,從縱向區(qū)間x1上所示的開始位置t起順時(shí)針繞一周,通過激光掃描焊接線80的激光焊接來進(jìn)行。另外,在本實(shí)施方式中,也在接合控制中進(jìn)行掃描控制,即,使電掃描器150沿著焊接線80進(jìn)行激光掃描。
即,本實(shí)施方式的控制部180,從正縱向掃描控制開始進(jìn)行掃描控制。再者,在最初的正縱向掃描控制中,沒有向縱向區(qū)間x1之中的比開始位置t靠橫向區(qū)間y1側(cè)照射激光。因而,在掃描控制中,在正橫向掃描控制后,為了向縱向區(qū)間x1之中的比開始位置t靠橫向區(qū)間y1側(cè)照射激光,再次在該區(qū)間進(jìn)行朝向箭頭xw1的方向使激光掃描的正縱向掃描控制。即,本實(shí)施方式的控制部180,在掃描控制中,按順序進(jìn)行正縱向掃描控制、第2彎曲掃描控制、負(fù)橫向掃描控制、第3彎曲掃描控制、負(fù)縱向掃描控制、第4彎曲掃描控制、正橫向掃描控制、第1彎曲掃描控制、正縱向掃描控制。
再者,在本實(shí)施方式中,控制部180也在接合控制開始后,直到經(jīng)過初期時(shí)間為止,使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置a,在經(jīng)過了初期時(shí)間后使滑動(dòng)部140進(jìn)行滑行移動(dòng)到滑動(dòng)位置c為止。由此,在本實(shí)施方式中,在開始位置t的附近也不會(huì)發(fā)生激光穿過。另外,在本實(shí)施方式中,也不停止由激光振蕩器110進(jìn)行的激光的出射而使滑動(dòng)部140進(jìn)行滑行移動(dòng)。由此,在本實(shí)施方式中,也能夠以短時(shí)間進(jìn)行照射圖案p的功率密度分布形狀的變更,能夠縮短激光焊接所需要的時(shí)間。
并且,本實(shí)施方式的接合控制,通過從開始位置t開始,與第2實(shí)施方式相比,能夠使封口板20的變形較小。即,在橫向區(qū)間y1中設(shè)置了開始位置t的第2實(shí)施方式中,例如,在開始位置t形成了接合部時(shí),有時(shí)橫向區(qū)間y2中的殼主體10的開口部11的內(nèi)壁面13與封口板20的側(cè)面21的偏離變大。由于橫向區(qū)間y2位于開始位置t的對(duì)角,因此距開始位置t的距離遠(yuǎn),例如,在發(fā)生了開始位置t附近的封口板20的變形時(shí),該開始位置t附近的變形在對(duì)角的橫向區(qū)間y2中成為大的位移。
與此相對(duì),在本實(shí)施方式中,由于將開始位置t設(shè)在縱向區(qū)間x1,因此不論對(duì)于焊接線80的哪個(gè)部位,距開始位置t的距離都是比第2實(shí)施方式近的距離。因此,在本實(shí)施方式中,當(dāng)在縱向區(qū)間x1的開始位置t附近發(fā)生了伴隨接合部的形成的變形時(shí),也不會(huì)由于該開始位置t附近的變形而在焊接線80上產(chǎn)生殼主體10的開口部11的內(nèi)壁面13與封口板20的側(cè)面21的偏離大的部位。因此,在本實(shí)施方式中,與第2實(shí)施方式相比,能夠在焊接線80上適當(dāng)?shù)匦纬山雍喜俊?/p>
進(jìn)而,在本實(shí)施方式中,通過抑制接合控制中的殼主體10與封口板20的偏離,能夠減少臨時(shí)定位控制中的臨時(shí)定位部位k的數(shù)量。其原因是,臨時(shí)定位部是用于抑制接合控制中的殼主體10與封口板20的偏離的,偏離越小,能夠使其越少。因此,在本實(shí)施方式中,能夠以短時(shí)間完成臨時(shí)定位控制。其原因是,臨時(shí)定位部位k少。
如以上詳細(xì)說明的那樣,在本實(shí)施方式中,從位于縱向區(qū)間x1的開始位置t開始接合工序的接合控制以及掃描控制。因而,能夠進(jìn)一步抑制接合工序中的不良的發(fā)生。另外,能夠減少臨時(shí)定位工序中的臨時(shí)定位部位k的數(shù)量。因而,能夠以更短時(shí)間進(jìn)行臨時(shí)定位工序。
[變形例]
接著,對(duì)上述的實(shí)施方式的變形例進(jìn)行說明。首先,對(duì)照射圖案的變形例進(jìn)行說明。圖25中示出了照射圖案的變形例1、2。在圖25中,針對(duì)變形例1、2的各例,上段示出了在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案。另外,中段示出了在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案。進(jìn)而,下段示出了在入射點(diǎn)lp落到衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131與非形成區(qū)域132的邊界133的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案。如圖25所示,變形例1、2,在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案,均與上述的實(shí)施方式不同。另一方面,在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)時(shí),在變形例1、2中,與上述的實(shí)施方式同樣地,均是在中央?yún)^(qū)域a1具有中央光斑s0的照射圖案。
具體而言,圖25的變形例1的上段所示的照射圖案,外緣光斑群sg的數(shù)量比圖5所示的照射圖案p少。并且,在變形例1中,只要將衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131設(shè)為形成有下述衍射光柵的區(qū)域即可,所述衍射光柵是能放射圖25的上段所示的外緣光斑群sg的各光斑涉及的放射光的光柵。另外,圖25的變形例1的下段所示的照射圖案,為外緣光斑群sg和中央光斑s0都出現(xiàn)的照射圖案。因此,對(duì)于變形例1,也與上述的實(shí)施方式同樣地,在激光焊接中,通過變更衍射光學(xué)元件130上的入射點(diǎn)lp的位置,能夠分別形成不同的功率密度分布形狀的照射圖案。
另外,圖25的變形例2的上段所示的照射圖案,是除了圖5所示的照射圖案p的外緣光斑群sg之外還形成有中央光斑s0的照射圖案。并且,在變形例2中,只要將衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131設(shè)為形成有下述衍射光柵的區(qū)域即可,所述衍射光柵是能放射圖25的上段所示的外緣光斑群sg的各光斑和中央光斑s0涉及的放射光的光柵。另外,對(duì)于變形例2,如圖25所示,上段的照射圖案和下段的照射圖案這兩者的各光斑的數(shù)量、配置相同。但是,變形例2的下段的照射圖案,與上段的照射圖案不同,其中央光斑s0的功率密度比外緣光斑群sg高。因此,對(duì)于變形例2,也與上述的實(shí)施方式同樣地,在激光焊接中,通過變更衍射光學(xué)元件上的入射點(diǎn)lp的位置,能夠分別形成不同的功率密度分布形狀的照射圖案。
另外,在圖25的變形例1、2的照射圖案中,與上述的實(shí)施方式涉及的圖5、圖6、圖7同樣地標(biāo)記了x軸以及y軸。并且,在使用了變形例1、2的照射圖案的激光焊接中,也能夠與使用了上述的實(shí)施方式涉及的圖5、圖6、圖7所示的照射圖案p的情況同樣地進(jìn)行。由此,能夠采用柔性的控制進(jìn)行激光焊接。
接著,根據(jù)圖26對(duì)于與圖25不同的照射圖案的變形例進(jìn)行說明。在圖26中,針對(duì)變形例3~6的各例,上段示出了在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案。另外,中段示出了在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案。進(jìn)而,下段示出了在入射點(diǎn)lp落在衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131與非形成區(qū)域132的邊界133上的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案。如圖26所示,變形例3~6,在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案,都與上述的實(shí)施方式不同。另一方面,在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)時(shí),在變形例3~6中,與上述的實(shí)施方式同樣地,均是在中央?yún)^(qū)域a1中具有中央光斑s0的照射圖案。
具體而言,圖26的變形例3的上段所示的照射圖案,具有與圖5所示的照射圖案p的外緣光斑s11、s12、s41、s42相當(dāng)?shù)耐饩壒獍呷簊g。另外,圖26的變形例4、5的上段所示的照射圖案,均是外緣光斑群sg的數(shù)量比變形例3少、并且在各例中配置不同的照射圖案。圖26的變形例6的上段所示的照射圖案是外緣光斑群sg的數(shù)量與變形例3相同、但其配置不同的照射圖案。
另外,不論變形例3~6的哪一個(gè),圖26的下段所示的照射圖案都為上段所示的外緣光斑群sg和中段所示的中央光斑s0都出現(xiàn)的照射圖案。因此,對(duì)于變形例3~6,也與上述的實(shí)施方式同樣地,在激光焊接中,通過變更衍射光學(xué)元件130上的入射點(diǎn)lp的位置,能夠分別形成不同的功率密度分布形狀的照射圖案。即,能夠采用柔性的控制進(jìn)行激光焊接。另外,在變形例3~6中,只要分別將衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131設(shè)為形成有下述衍射光柵的區(qū)域即可,所述衍射光柵是能放射圖26的上段所示的外緣光斑群sg的各光斑涉及的放射光的光柵。
另外,在使用了變形例3~6的照射圖案的激光焊接中進(jìn)行掃描控制的情況下,只要將圖26中各個(gè)照射圖案中所附帶的箭頭z設(shè)為掃描的方向即可。例如,在使用了變形例4的照射圖案的激光焊接中進(jìn)行掃描控制的情況下,只要如圖27所示那樣進(jìn)行即可。
圖27示出了使2個(gè)接合對(duì)象部件91、92以互相的預(yù)接合面93、94彼此對(duì)接而成的面對(duì)部位90的焊接線95為直線區(qū)間的情況。另外,在圖27中示出了變形例4涉及的照射圖案p4。照射圖案p4由中央光斑s0和外緣光斑群sg構(gòu)成,所述外緣光斑群sg由與中央光斑s0一起構(gòu)成三角形的頂點(diǎn)的第1外緣光斑s51以及第2外緣光斑s52構(gòu)成。
在圖27中,左端為接合控制以及掃描控制的開始位置,激光的掃描方向如由箭頭z所示那樣為向右。因而,如圖27所示,在使用了照射圖案p4的情況下的掃描控制中,使第1外緣光斑s51與第2外緣光斑s52之間、中央光斑s0依次通過焊接線95上的焊接點(diǎn)。
由此,在使用了照射圖案p4的情況下的掃描控制中,在其箭頭z的朝向的掃描方向上的中央光斑s0的前方的位置形成有第1外緣光斑s51、第2外緣光斑s52。進(jìn)而,第1外緣光斑s51形成在中央光斑s0的前方的接合對(duì)象部件91上,第2外緣光斑s52形成在中央光斑s0的前方的接合對(duì)象部件92上。
并且,在圖27中,在接合控制開始后,只要是直到利用通過第1外緣光斑s51、第2外緣光斑s52形成的熔融部堵住中央光斑s0前方的間隙的初期時(shí)間經(jīng)過為止入射點(diǎn)lp位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)即可。并且,在經(jīng)過初期時(shí)間后,在照射了激光的狀態(tài)下使入射點(diǎn)lp的位置變更,使入射點(diǎn)lp的位置處于落在形成區(qū)域131與非形成區(qū)域132的邊界133上的位置即可。進(jìn)而,只要變更入射點(diǎn)lp的位置,并且開始掃描控制即可。由此,不會(huì)發(fā)生激光穿過,能夠抑制不良的發(fā)生,并且能夠以短時(shí)間沿焊接線95將兩個(gè)接合對(duì)象部件91、92接合。
接著,根據(jù)圖28對(duì)于與圖25、圖26不同的照射圖案的變形例進(jìn)行說明。在圖28中,針對(duì)變形例7~9的各例,上段示出了在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案。另外,中段示出了在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案。進(jìn)而,下段示出了在入射點(diǎn)lp落在衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131與非形成區(qū)域132的邊界133上的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案。如圖28所示,變形例7、9,在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)時(shí)所形成的照射圖案,與上述的實(shí)施方式以及變形例1~6不同。再者,對(duì)于變形例8,照射圖案中的外緣光斑群sg的面積、配置與上述的變形例3相同。但是,變形例8,如圖28所示那樣,掃描方向的箭頭z的朝向與變形例3不同。再者,不論變形例7~9的哪一個(gè),在入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的非形成區(qū)域132內(nèi)的狀態(tài)時(shí),都與上述的實(shí)施方式同樣地,是在中央?yún)^(qū)域a1中具有中央光斑s0的照射圖案。
具體而言,圖28的變形例7的上段所示的照射圖案,具有與圖5所示的照射圖案p的外緣光斑s11、s12、s31、s32相當(dāng)?shù)耐饩壒獍呷簊g。另外,圖28的變形例8的上段所示的照射圖案,具有與圖5所示的照射圖案p的外緣光斑s11、s12、s21、s22相當(dāng)?shù)耐饩壒獍呷簊g。圖28的變形例9的上段所示的照射圖案是外緣光斑群sg的數(shù)量比變形例7少、并且配置不同的照射圖案。
再者,變形例8僅是以與上述的變形例3不同的轉(zhuǎn)動(dòng)位置示出,其外緣光斑群sg的面積、配置與變形例3相同。因而,對(duì)于變形例3和變形例8的照射圖案,中央光斑s0以及外緣光斑群sg的各自的功率密度的比例相同的情況下,功率密度分布形狀相同。
另外,在變形例7~9中,圖28的下段所示的照射圖案為上段所示的外緣光斑群sg和中段所示的中央光斑s0都出現(xiàn)的照射圖案。因此,對(duì)于變形例7~9,也與上述的實(shí)施方式同樣地,在激光焊接中,通過變更衍射光學(xué)元件130上的入射點(diǎn)lp的位置,能夠分別形成不同的功率密度分布形狀的照射圖案。即,能夠采用柔性的控制進(jìn)行激光焊接。另外,在變形例7~9中,只要分別將衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131設(shè)為形成有下述衍射光柵的區(qū)域即可,所述衍射光柵是能放射圖28的上段所示的外緣光斑群sg的各光斑涉及的放射光的光柵。
另外,在使用了變形例7~9的照射圖案的激光焊接中進(jìn)行掃描控制的情況下,將在圖28中各個(gè)照射圖案所附帶的箭頭z設(shè)為掃描的方向即可。例如,在使用了變形例9的照射圖案的激光焊接中進(jìn)行掃描控制的情況下,只要如圖29所示那樣進(jìn)行即可。
在圖29中示出了使2個(gè)接合對(duì)象部件91、92以互相的預(yù)接合面93、94對(duì)接而成的面對(duì)部位90的焊接線95為直線區(qū)間的情況。另外,在圖29中示出了變形例9涉及的照射圖案p9。照射圖案p9由中央光斑s0和外緣光斑群sg構(gòu)成,所述外緣光斑群sg由不同位置的第1外緣光斑s61以及第2外緣光斑s62構(gòu)成。
在圖29中,左端為接合控制以及掃描控制的開始位置,激光的掃描方向如由箭頭z所示那樣為向右。并且,如圖29所示,在使用了照射圖案p9的情況下的掃描控制中,使中央光斑s0沿著焊接線95移動(dòng)即可。進(jìn)而,在掃描控制中,使第1外緣光斑s61沿著與焊接線95平行地設(shè)置的第1軌道96在中央光斑s0的前方移動(dòng)即可。而且,在掃描控制中,使第2外緣光斑s62沿著與焊接線95平行地設(shè)置的第2軌道97在中央光斑s0的后方移動(dòng)即可。
由此,在使用了照射圖案p9的情況下的掃描控制中,在其箭頭z的朝向的掃描方向上的中央光斑s0的前方的位置形成有第1外緣光斑s61。進(jìn)而,在箭頭z的朝向的掃描方向上的中央光斑s0的后方的位置形成有第2外緣光斑s62。進(jìn)而,第1外緣光斑s61形成在中央光斑s0的前方的接合對(duì)象部件92上,第2外緣光斑s62形成在中央光斑s0的后方的接合對(duì)象部件91上。
并且,在圖29中,在接合控制開始時(shí),只要是直到利用通過第1外緣光斑s61形成的熔融部堵住中央光斑s0的前方的間隙的初期時(shí)間經(jīng)過為止入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件130的形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)即可。并且,在經(jīng)過初期時(shí)間后,在照射了激光的狀態(tài)下進(jìn)行入射點(diǎn)lp的位置的變更,使入射點(diǎn)lp的位置處于落到形成區(qū)域131與非形成區(qū)域132的邊界133的位置即可。進(jìn)而,只要變更入射點(diǎn)lp的位置,并且開始掃描控制即可。由此,不會(huì)發(fā)生激光穿過,能夠抑制不良的發(fā)生,并且能夠以短時(shí)間將2個(gè)接合對(duì)象部件91、92沿著焊接線95進(jìn)行接合。
進(jìn)而,在使用了照射圖案p9的圖29的掃描控制中,能夠利用第2外緣光斑s62抑制中央光斑s0通過而形成的熔融部的急劇的溫度下降。由此,能夠一邊抑制裂紋等的發(fā)生,一邊進(jìn)行激光焊接。
另外,在利用變形例3~9的照射圖案來進(jìn)行如電池1的焊接線80那樣的矩形形狀的激光焊接的情況下,與上述的實(shí)施方式不同,一邊使電池1和照射圖案p的轉(zhuǎn)動(dòng)位置處于不同的位置,一邊進(jìn)行掃描控制即可。具體而言,在利用變形例3~9的照射圖案進(jìn)行電池1的激光焊接的情況下,一邊以箭頭z的朝向沿著焊接線80的方式使照射圖案轉(zhuǎn)動(dòng),一邊進(jìn)行激光的掃描即可。因而,例如使衍射光學(xué)元件130相對(duì)于電池1轉(zhuǎn)動(dòng)即可。另外,例如也可以使電池1相對(duì)于衍射光學(xué)元件130轉(zhuǎn)動(dòng)。
接下來,對(duì)衍射光學(xué)元件的變形例進(jìn)行說明。在上述的實(shí)施方式中,對(duì)采用了在中央設(shè)置形成有衍射光柵的形成區(qū)域131、在其外側(cè)設(shè)置有未形成衍射光柵的非形成區(qū)域132的衍射光學(xué)元件130的例子進(jìn)行了說明。但是,例如,如圖30所示,也可以使用具有均形成有衍射光柵的第1形成區(qū)域231和第2形成區(qū)域232的衍射光學(xué)素子230。
并且,在使用衍射光學(xué)元件230形成圖5、圖6、圖7的照射圖案p的情況下,預(yù)先在第1形成區(qū)域231中形成從入射光li的入射點(diǎn)lp放射圖5的外緣光斑群sg涉及的放射光的衍射光柵即可。另外,預(yù)先在第2形成區(qū)域232中形成從入射光li的入射點(diǎn)lp放射圖7的中央光斑s0涉及的放射光的衍射光柵即可。
并且,通過使滑動(dòng)部成為圖30所示的滑動(dòng)位置a,能夠形成為入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件230的第1形成區(qū)域231內(nèi)的狀態(tài),形成圖5所示的照射圖案p。另外,通過使滑動(dòng)部成為圖30所示的滑動(dòng)位置d,能夠形成為入射點(diǎn)lp位于衍射光學(xué)元件230的第2形成區(qū)域232內(nèi)的狀態(tài),形成圖7所示的照射圖案p。進(jìn)而,通過使滑動(dòng)部成為圖30所示的滑動(dòng)位置f,能夠形成為入射點(diǎn)lp落到衍射光學(xué)元件230的第1形成區(qū)域231與第2形成區(qū)域232的邊界233的狀態(tài),形成圖6所示的照射圖案p。
即,在使用了衍射光學(xué)元件230來代替衍射光學(xué)元件130的情況下,也與使用了衍射光學(xué)元件130的情況同樣地,能夠形成多個(gè)不同的功率密度分布形狀的照射圖案p。
另外,本實(shí)施方式只不過是例示,絲毫不限定本發(fā)明。因此,當(dāng)然,本發(fā)明在不超出其主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種改良、變形。例如,在使接合對(duì)象部件以互相的預(yù)接合面對(duì)接而成的面對(duì)部位的焊接點(diǎn)形成點(diǎn)狀的接合部的點(diǎn)焊中,不需要進(jìn)行激光的掃描。即,例如使滑動(dòng)部140采取滑動(dòng)位置a而開始接合控制中的對(duì)焊接點(diǎn)的激光照射,在經(jīng)過初期時(shí)間后,使滑動(dòng)部140進(jìn)行從滑動(dòng)位置a到滑動(dòng)位置c的滑行移動(dòng)即可。此時(shí),使焊接點(diǎn)位于照射圖案p中的中央?yún)^(qū)域a1內(nèi)即可。由此,從開始接合控制起直到經(jīng)過初期時(shí)間為止,能夠利用外緣光斑群sg抑制間隙的激光穿過,從而抑制不良的發(fā)生。另外,在經(jīng)過初期時(shí)間、間隙被堵住后,能夠利用中央光斑s0在焊接點(diǎn)以短時(shí)間形成具有充分的深度的點(diǎn)狀的接合部。
另外,例如,沿著焊接線進(jìn)行的激光的掃描,也能夠通過使接合對(duì)象部件相對(duì)于激光移動(dòng)來進(jìn)行。進(jìn)而,通過使激光和接合對(duì)象部件同時(shí)相對(duì)地移動(dòng),也能夠進(jìn)行激光對(duì)焊接線的掃描。
另外,例如,在上述的實(shí)施方式中,通過滑動(dòng)部140的滑行移動(dòng),變更了衍射光學(xué)元件上的入射光的入射點(diǎn)的位置。但是,也可以使用滑動(dòng)部140以外的結(jié)構(gòu)來使衍射光學(xué)元件上的入射光的入射點(diǎn)的位置變更。例如,可以使用使衍射光學(xué)元件轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部,所述轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在與入射光的光軸不同的位置與入射光的光軸平行地設(shè)置。并且,通過該轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng),也能夠變更衍射光學(xué)元件上的入射光的入射點(diǎn)的位置。或者,也可以通過使入射光相對(duì)于衍射光學(xué)元件移動(dòng)來變更衍射光學(xué)元件上的入射光的入射點(diǎn)的位置。在該情況下,可以考慮使位于激光的光路中的衍射光學(xué)元件的上游的光纖移動(dòng)。另外,也能夠在激光的光路中的衍射光學(xué)元件的上游設(shè)置可變更相對(duì)于激光的光路的角度的反射鏡,通過該反射鏡的角度變更來進(jìn)行衍射光學(xué)元件上的入射光的入射點(diǎn)的位置的變更。進(jìn)而,也能夠通過使衍射光學(xué)元件和激光的光路同時(shí)相對(duì)地移動(dòng)來變更衍射光學(xué)元件上的入射光的入射點(diǎn)的位置。但是,如上述的實(shí)施方式那樣,通過使用使衍射光學(xué)元件滑行移動(dòng)的滑動(dòng)部,能夠使焊接裝置成為簡單的結(jié)構(gòu)的裝置。
另外,例如,在上述的實(shí)施方式中,對(duì)于將衍射光學(xué)元件上的入射光的入射點(diǎn)的位置在位于形成區(qū)域131內(nèi)的狀態(tài)、和落到邊界133上的狀態(tài)之間進(jìn)行變更的情況進(jìn)行了說明。但是,例如也可以將衍射光學(xué)元件上的入射光的入射點(diǎn)的位置在落到邊界133的狀態(tài)的范圍內(nèi)進(jìn)行變更。在這種情況下,也能夠通過衍射光學(xué)元件上的入射光的入射點(diǎn)的變更而使照射圖案的功率密度分布形狀成為不同的形狀。
另外,對(duì)于上述的實(shí)施方式之中使激光振蕩器的激光輸出功率值變化的例子進(jìn)行了說明的實(shí)施方式僅是第3實(shí)施方式。但是,當(dāng)然,在第3實(shí)施方式以外,也可以在能夠使功率密度分布形狀成為更理想的形狀的情況等使激光振蕩器的激光輸出功率值變化。
另外,上述的實(shí)施方式均是對(duì)于使用了形成有放射所透過的激光的衍射光柵的透射型的衍射光學(xué)元件的例子進(jìn)行了具體說明的實(shí)施方式。但是,本發(fā)明不限于透射型的衍射光學(xué)元件,對(duì)于使用形成有放射所反射的激光的衍射光柵的反射型的衍射光學(xué)元件的情況,也可以應(yīng)用。
另外,在上述的實(shí)施方式中,作為構(gòu)成照射圖案的光斑,均圖示了圓形形狀的光斑進(jìn)行了說明。但是,照射圖案也可以是由三角形等的多邊形、橢圓形狀等、圓形形狀以外的形狀的光斑構(gòu)成的照射圖案。
另外,在上述的實(shí)施方式中,均是對(duì)于將由鋁構(gòu)成的殼主體以及封口板作為接合對(duì)象部件使用的情況的例子進(jìn)行了具體地說明。但是,兩者不限于鋁,如果是通過激光焊接就能夠接合的材質(zhì)彼此的組合,則能夠應(yīng)用本發(fā)明。另外,本發(fā)明當(dāng)然也能夠應(yīng)用于電池以外的接合對(duì)象部件的激光焊接。