レーザ溶接方法
【課題】
溶接仕上がりが良好なレーザシーム溶接を実現することができるレーザ溶接方法を提供すること。
【解決手段】レーザ光としての連続発振のＣＷレーザ光を、ガルバノメータ・スキャナを用いて溶接部位に沿って走査し、その際に、ＣＷレーザ光の出力を一定に制御しつつ、ＣＷレーザ光の走査速度を可変制御すること。
溶接仕上がりが良好なレーザシーム溶接を実現することができるレーザ溶接方法を提供すること。
【解決手段】レーザ光としての連続発振のＣＷレーザ光を、ガルバノメータ・スキャナを用いて溶接部位に沿って走査し、その際に、ＣＷレーザ光の出力を一定に制御しつつ、ＣＷレーザ光の走査速度を可変制御すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接方法に係り、特に、被溶接物を連続的に溶接するのに好適なレーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ光を用いた溶接方法として、金属製の被溶接物をレーザ光を走査して連続的に溶接するレーザシーム溶接が採用されていた。
【０００３】
また、従来から、このようなレーザシーム溶接には、レーザ光としてパルスレーザ光が用いられることがあった。
【０００４】
例えば、特許文献１においては、パルスレーザ光を用いることによって、電子部品パッケージの開口部に、この開口部を封止するためのカバーを溶接する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、被溶接物によっては、そのレーザ光の照射位置すなわち溶接部位に応じて被溶接物の材質や厚み等が異なる場合があり、そのような場合には、各溶接部位における溶接を適切に行うために各溶接部位に付与されるレーザ光のエネルギを互いに異ならせることが必要な場合がある。
【０００７】
この点、パルスレーザ光を用いたレーザシーム溶接においては、パルスレーザ光の走査速度は一定のまま、パルスレーザ光の繰り返し数（ｐｐｓ）や出力を変更することによって容易に対応することができていた。
【０００８】
一方、シーム溶接においては、溶接のタクトタイムを短くすることが望まれており、パルスレーザに代えて連続発振のＣＷレーザ（Continuous wave laser）を用いることが検討されている。このようなＣＷレーザを発振するレーザ装置として、近年、ファイバレーザ装置が好適に用いられている。しかしながら、ＣＷレーザ光を用いたレーザシーム溶接においては、レーザ出力の変動によって溶接性に悪影響を及ぼし易く、溶接仕上がりが悪くなり易いといった問題点が指摘されていた。
【０００９】
そこで、本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、ＣＷレーザを用いて溶接仕上がりが良好なシーム溶接を実現することができるレーザ溶接方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するため、本発明に係るレーザ溶接方法は、被溶接物上の連続した溶接部位に、当該溶接部位に沿ってガルバノメータ・スキャナを用いてレーザ光を順次照射することによって、前記被溶接物を連続的に溶接するレーザ溶接方法であって、前記レーザ光は連続発振のＣＷレーザ光であり、該ＣＷレーザ光の出力を一定に制御しつつ、前記ＣＷレーザ光の走査速度を可変制御することを特徴としている。
【００１１】
そして、このような方法によれば、被溶接物をレーザシーム溶接する際に、ＣＷレーザ光の出力を一定に制御して出力の安定性を確保しつつ、ＣＷレーザ光の走査速度を可変制御することができるので、各溶接部位における溶接を適切に行うことができ、ひいては被溶接物の全体的な溶接仕上がりを向上させることができる。
【００１２】
また、前記走査速度の可変制御として、溶接開始時の前記溶接部位における前記走査速度を、前記溶接開始時の前記溶接部位に対する溶接進行側の前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御してもよい。
【００１３】
そして、このような方法によれば、溶接開始時の溶接部位における走査速度を低速側に制御することによって、照射開始時における溶接を適切に行うことができる。
【００１４】
さらに、前記走査速度の可変制御として、厚みが相対的に厚い前記溶接部位における前記走査速度を、厚みが相対的に薄い前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御してもよい。
【００１５】
そして、このような方法によれば、厚みが厚い溶接部位における走査速度を低速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができ、一方、厚みが薄い溶接部位における走査速度を高速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができる。
【００１６】
さらにまた、前記走査速度の可変制御として、前記被溶接物の厚み方向に直交する平面方向への拡がりが相対的に大きい前記溶接部位における前記走査速度を、前記拡がりが相対的に小さい前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御してもよい。
【００１７】
そして、このような方法によれば、被溶接物の平面方向への拡がりが大きい溶接部位における走査速度を低速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができ、一方、前記拡がりが小さい溶接部位における走査速度を高速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができる。
【００１８】
また、前記走査速度の可変制御として、前記溶接部位が曲線状に変位する走査区間における前記走査速度を、前記溶接部位が直線状に変位する走査区間における前記走査速度よりも高速に制御してもよい。
【００１９】
そして、このような方法によれば、溶接部位が曲線状に変位する走査区間における走査速度を高速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができ、一方、溶接部位が直線状に変位する走査区間における走査速度を低速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができる。
【００２０】
さらに、前記走査速度の可変制御として、第１の溶接部位に対する溶接進行側に配置されるとともに、前記第１の溶接部位との間に間隙部を挟むようにして前記第１の溶接部位の近傍に配置された第２の前記溶接部位における前記走査速度を、前記第２の溶接部位以外の前記溶接部位における前記走査速度よりも高速に制御してもよい。
【００２１】
そして、このような方法によれば、第２の溶接部位における走査速度を高速側に制御することによって、第２の溶接部位における溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、第２の溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や第２の溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができ、一方、第２の溶接部位以外の溶接部位における走査速度を低速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、溶接仕上がりが良好なレーザシーム溶接を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態において、レーザ溶接方法を実施するための手段の一例としてのファイバレーザ装置を示す概略構成図
【図２】図１のファイバレーザ装置の部分詳細図
【図３】本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態において、第１の具体例および第２の具体例の説明に用いる被溶接物の平面図
【図４】図３のＡ−Ａ断面図
【図５】本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態において、第３の具体例の説明に用いる被溶接物の平面図
【図６】本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態において、第４の具体例の説明に用いる被溶接物の平面図
【図７】本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態において、第５の具体例の説明に用いる被溶接物の概略平面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態におけるレーザ溶接方法を実施する手段の一例としてのファイバレーザ装置１を示している。
【００２６】
図１に示すように、ファイバレーザ装置１は、ファイバレーザ発振器２を有している。このファイバレーザ発振器２は、図示はしないが、レーザダイオード、発振用の光ファイバおよびこの光ファイバの両端側に配置された反射／透過光学系等によって構成されている。また、発振用の光ファイバは、そのコア内に希土類元素のイオンがドープされている。この光ファイバは、いわゆるダブルクラッドファイバであってもよい。さらに、反射／透過光学系は、ハーフミラー等からなる光学ミラー系、コアの両端に埋設された回折格子（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）、または光ファイバの端面に誘電体多層膜を形成する構成であってもよい。さらにまた、ファイバレーザ発振器２は、必要に応じて、レンズやビームスプリッタ等の光学系を備えてもよい。
【００２７】
ここで、ファイバレーザ発振器２においては、発振用の光ファイバがレーザ媒質として機能するようになっている。すなわち、レーザダイオードから励起光が出射されると、この励起光は、入射側の反射／透過光学系を透過して発振用の光ファイバのコア内に導入された上で、このコア内を伝送される過程でコアにドープされた希土類元素イオンを光励起する。その後は、励起光が出射側および入射側の反射／透過光学系によって順次反射されてコア内を往復することによって光増幅が行われ、増幅光の一部が、ファイバレーザ光として出射側の反射／透過光学系を透過してファイバレーザ発振器２の外部に出射される。
【００２８】
本実施形態において、ファイバレーザ発振器２は、ファイバレーザ光としてＣＷレーザ光を出射するようになっている。
【００２９】
また、図１に示すように、ファイバレーザ発振器２に対するＣＷレーザ光の出射側の位置には、不図示の集光レンズを備えた入射ユニット３が配置されており、この入射ユニット３には、ファイバレーザ発振器２から出射されたＣＷレーザ光が入射するようになっている。そして、入射ユニット３は、入射したＣＷレーザ光を集光して出射するようになっている。なお、入射ユニット３は、必要に応じて設ければよい。
【００３０】
さらに、図１に示すように、入射ユニット３の出射端には、伝送用の光ファイバ５がその入射端を介して連結されており、この光ファイバ５の入射端には、入射ユニット３から出射されたＣＷレーザ光が入射するようになっている。そして、光ファイバ５に入射したＣＷレーザ光は、光ファイバ５の出射端に向かってコア内を伝送されるようになっている。
【００３１】
そして、図１に示すように、光ファイバ５の出射端には、ガルバノメータ・スキャナ６が連結されている。
【００３２】
ここで、ガルバノメータ・スキャナ６の具体的な構成例を図２に示す。
【００３３】
図２に示すように、ガルバノメータ・スキャナ６は、互いに直交する回転軸７Ｘ，７Ｙにそれぞれ取り付けられたＸ軸スキャン・ミラー８ＸおよびＹ軸スキャン・ミラー８Ｙと、両ミラー８Ｘ，８Ｙをそれぞれ回動（首振り）させるＸ軸ガルバノメータ１０ＸおよびＹ軸ガルバノメータ１０Ｙとを有している。なお、図２において、Ｘ軸スキャン・ミラー８ＸとＹ軸スキャン・ミラー８Ｙとの位置関係は、Ｙ軸スキャン・ミラー８Ｙが、Ｘ軸スキャン・ミラー８Ｘに対してＣＷレーザ光の進行側となっている。
【００３４】
ここで、Ｘ軸ガルバノメータ１０Ｘは、例えば、Ｘ軸スキャン・ミラー８Ｘに結合された可動鉄片（回転子）と、この可動鉄片に接続された制御バネと、固定子に取り付けられた駆動コイルとを有しており、Ｘ方向スキャニング制御信号に応じた駆動電流が電気ケーブル１４Ｘを介して当該駆動コイルに供給されるようになっている。そして、当該駆動電流の供給によって、当該可動鉄片が、当該制御バネに抗するようにしてＸ方向スキャニング制御信号の指定する角度でＸ軸スキャン・ミラー８Ｘと一体的に振れるようになっている。
【００３５】
また、Ｙ軸ガルバノメータ１０Ｙも同様の構成を有しており、Ｙ方向スキャニング制御信号に応じた駆動電流が電気ケーブル１４Ｙを介してＹ軸ガルバノメータ１０Ｙ内の駆動コイルに供給され、Ｙ軸ガルバノメータ１０Ｙ内の可動鉄片（回転子）が、Ｙ方向スキャニング制御信号の指定する角度でＹ軸スキャン・ミラー８Ｙと一体的に振れるようになっている。
【００３６】
さらに、図２に示すように、ファイバレーザ装置１は、光ファイバ５の出射端とＸ軸スキャン・ミラー８Ｘとの間の光路上に配置されたコリメーションレンズ１１と、Ｙ軸スキャン・ミラー８Ｙに対するＣＷレーザ光の進行側の位置に配置されたｆθレンズ１２とを有している。
【００３７】
このようなガルバノメータ・スキャナ６においては、光ファイバ５から出射されたＣＷレーザ光が、コリメーションレンズ１１によってコリメートされた上でＸ軸スキャン・ミラー８Ｘに入射する。次いで、Ｘ軸スキャン・ミラー８Ｘに入射したＣＷレーザ光は、Ｘ軸スキャン・ミラー８Ｘによって全反射されてＹ軸スキャン・ミラー８Ｙに入射する。次いで、Ｙ軸スキャン・ミラー８Ｙに入射したＣＷレーザ光は、Ｙ軸スキャン・ミラー８Ｙによって全反射されてｆθレンズ１２に入射する。次いで、ｆθレンズ１２に入射したＣＷレーザ光は、ｆθレンズ１２によって集光された上で被溶接物上の溶接を行うべき溶接部位（図１および図２におけるＰ）に照射される。
【００３８】
このとき、溶接部位の位置のＸ方向成分についてはＸ軸スキャン・ミラー８Ｘの振れ角によって決定され、Ｙ方向成分についてはＹ軸スキャン・ミラー８Ｙの振れ角によって決定される。また、溶接部位の変位（移動）速度すなわちＣＷレーザ光の走査速度は、Ｘ方向の成分についてはＸ軸スキャン・ミラー８Ｘの回転速度によって決定され、Ｙ方向の成分についてはＹ軸スキャン・ミラー８Ｙの回転速度によって決定される。このようにして、ガルバノメータ・スキャナ６によるＣＷレーザ光の走査が行われることになる。
【００３９】
図１に戻って、ファイバレーザ装置１は、コントローラ（制御部）１７を有しており、このコントローラ１７には、ファイバレーザ発振器２およびガルバノメータ・スキャナ６がそれぞれ接続されている。コントローラ１７は、ファイバレーザ発振器２のレーザダイオードに不図示の電源部を介して励起電流を印加することによって、レーザダイオードを駆動制御するようになっている。ただし、コントローラ１７は、ファイバレーザ発振器２によってＣＷレーザ光が出射されるように励起電流の電流値および波形を制御するようになっている。また、コントローラ１７は、ガルバノメータ・スキャナ６に対して、電気ケーブル１４Ｘ，１４Ｙを介してＸ方向スキャニング制御信号およびＹ方向スキャニング制御信号を入力することによって、ガルバノメータ・スキャナ６を駆動制御するようになっている。 なお、コントローラ１７は、ファイバレーザ発振器２の制御部とガルバノメータ・スキャナ６の制御部とが個別に設けられたものであってもよいし、または、これらが一体に形成されたものであってもよい。
【００４０】
そして、本実施形態においては、例えば、このようなファイバレーザ装置１を用いることによって、被溶接物上の連続した溶接部位（溶接部位群）に、これらの溶接部位に沿ってレーザ光を順次照射することによって、被溶接物を連続的に溶接（レーザシーム溶接）する。なお、本実施形態におけるレーザ溶接方法は、複数の被溶接物同士を溶接する場合に適用してもよいし、または、単一の被溶接物を例えば折り曲げる等した上で、当該単一の被溶接物の異なる部位同士を溶接する場合に適用してもよい。
【００４１】
また、このレーザシーム溶接の際には、レーザ光としてのＣＷレーザ光を、ガルバノメータ・スキャナ６を用いて溶接部位に沿って走査する。
【００４２】
さらに、このとき、ＣＷレーザ光の出力を一定に制御しつつ、ＣＷレーザ光の走査速度を、溶接部位の変位や溶接条件の違いに応じて可変制御する。具体的には、溶接部位群のパターンの違い、溶接部位の厚みの違いまたは溶接部位近傍における被溶接物の平面積の違い等による熱伝導性の差や、溶接開始時の被溶接物の溶融性等によって走査速度を変化させる。なお、熱伝導性は、溶接部位における熱の逃げ易さと同義である。また、前述のように、ＣＷレーザ光の出力は一定に制御されるが、この制御は、コントローラ１７による励起電流の電流値および波形の制御によって実現することができる。さらに、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御は、Ｘ方向スキャニング制御信号およびＹ方向スキャニング制御信号が指示する振れ角および回転速度を溶接部位に応じて適宜変更することによって実現することができる。
【００４３】
なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法は、例えばアルミニウムを材料とした容器の封止溶接に好適に用いることができる。この場合の可変制御による走査速度の変動幅は、例えば１００〜３００ｍｍ／ｓの範囲内とすることができる。
【００４４】
また、ＣＷレーザ光の出力（すなわち、ファイバレーザ装置１の出力）は、例えば１〜４ｋＷとすることができ、好ましくはファイバレーザ装置１の最大出力に制御することが望ましい。
【００４５】
次に、このようなＣＷレーザ光の走査速度の可変制御の具体例について説明する。
【００４６】
（第１の具体例）
第１の具体例においては、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御として、溶接開始時の溶接部位における走査速度を、溶接開始時の溶接部位に対する溶接進行側の溶接部位における走査速度よりも低速に制御する。
【００４７】
ここで、例えば、図３および図４に示すように、複数の被溶接物の一例として、開口部２０が形成された箱状の第１の被溶接物２１における開口部２０に、板状の第２の被溶接物２２をその周端部を介して内接させた状態で、両被溶接物２１，２２をＣＷレーザを用いてレーザシーム溶接する場合を考える。
【００４８】
なお、図３においては、第１の被溶接物２１の開口部２０上および第２の被溶接物２２の周端部上に、連続した（周状の）一群の溶接部位がとられることになる。なお、第１の被溶接物２１は、アルミニウム製の電池外装缶であってもよく、また、第２の被溶接物２２は、アルミニウム製の電池蓋板であってもよい。
【００４９】
図３に示すように、本具体例においては、符号Ｐ１で示される溶接開始時の溶接部位から溶接を開始し、溶接部位が連続する図３に矢印で示す溶接進行方向にＣＷレーザ光を走査することによってシーム溶接を行う。
【００５０】
図３および図４の両被溶接物２１，２２同士のレーザシーム溶接に本具体例を適用する場合には、まず、図３に示すように、溶接開始時の溶接部位Ｐ１においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、低速側の所定速度に制御する。ここで、溶接開始時の溶接部位Ｐ１では、被溶接物２１，２２にＣＷレーザ光が吸収され難いため、すぐには溶融しない。そのため、走査速度を低速にしてＣＷレーザ光を吸収し易くする。
【００５１】
その後、被溶接物２１ ，２２にＣＷレーザ光が吸収されると、被溶接物２１，２２が溶融し始める。溶融が始まればＣＷレーザ光が吸収され易くなるので、例えば、図３に符号Ｐ２で示す溶接開始時の溶接部位Ｐ１に対する溶接進行側の溶接部位Ｐ２においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、溶接部位Ｐ１における走査速度よりも高速の所定速度に制御する。
【００５２】
なお、溶接進行側の溶接部位Ｐ２は、溶接の進行にともなって当然に変位するが、溶接部位Ｐ２の変位にともなって、各溶接部位Ｐ２に対応する走査速度を連続的または段階的に増加してもよい。また、走査速度の高低の切り替えは、可能な限りゆるやかに行うことが望ましい。
【００５３】
本具体例によれば、被溶接物２１，２２が溶融し始めるまではＣＷレーザ光の走査速度を低速に制御することができるので、溶接開始時における溶接を適切に行うことができる。
【００５４】
（第２の具体例）
次に、第２の具体例においては、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御として、厚みが相対的に厚い溶接部位における走査速度を、厚みが相対的に薄い溶接部位における走査速度よりも低速に制御する。
【００５５】
ここで、図３および図４に示した第１の被溶接物２１と第２の被溶接物２２とのレーザシーム溶接に、第１の具体例に代わって本具体例を適用する場合を考える。
【００５６】
ただし、本具体例においては、溶接開始時の溶接部位Ｐ１における第２の被溶接物２２の厚みが、溶接進行側の溶接部位Ｐ２における第２の被溶接物２２の厚みよりも厚いものとする。
【００５７】
このような前提で、本具体例においては、溶接開始時の溶接部位Ｐ１においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、当該溶接部位Ｐ１における第２の被溶接物２２の厚みに応じた低速側の所定速度に制御する。
【００５８】
これに対して、溶接進行側の溶接部位Ｐ２においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、溶接開始時の溶接部位Ｐ１における走査速度よりも高速の溶接部位Ｐ２における第２の被溶接物２２の厚みに応じた所定速度に制御する。
【００５９】
なお、第２の被溶接物２２の厚みが３段階以上に亘る場合にも、各段階の厚みに対応する各溶接部位におけるＣＷレーザ光の走査速度を、各厚みに応じた所定速度に制御すればよい。また、本具体例においても、走査速度の高低の切り替えは、可能な限りゆるやかに行うことが望ましい。
【００６０】
本具体例によれば、厚みが厚い溶接部位にＣＷレーザ光を照射する際には、この溶接部位が熱伝導によって熱が逃げ易い溶融し難い位置であるため、この溶接部位に対応する走査速度を熱が逃げ易いこと（熱伝導性）に適合するように低速側に制御することにより、当該溶接部位に十分な溶融エネルギを付与することができる。これにより、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができる。
【００６１】
一方、厚みが薄い溶接部位にＣＷレーザ光を照射する際には、この溶接部位が熱伝導によって熱が逃げ難い溶融し易い位置であるため、この溶接部位に対応する走査速度を熱が逃げ難いこと（熱伝導性）に適合するように高速側に制御することにより、溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲（例えば、電池内部）に与える熱的影響を回避することができる。
【００６２】
（第３の具体例）
次に、第３の具体例においては、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御として、被溶接物の厚み方向に直交する平面方向への拡がりが相対的に大きい溶接部位における走査速度を、前記拡がりが相対的に小さい溶接部位における走査速度よりも低速に制御する。
【００６３】
ここで、図５に示すように、開口部２０における短い直線部分上にとられた溶接部位Ｐ３と開口部２０における長い直線部分上にとられた溶接部位Ｐ４とでは、溶接部位Ｐ３，Ｐ４の近傍（周辺）の被溶接物２１，２２の平面積が異なる。具体的には、溶接部位Ｐ４における平面積の方が、溶接部位Ｐ３における平面積よりも大きい。したがって、溶接部位Ｐ４における被溶接物２１，２２の平面方向への拡がりの方が、溶接部位Ｐ３における当該平面方向への拡がりよりも大きいことになる。
【００６４】
このような前提で、本具体例においては、溶接部位Ｐ４におけるＣＷレーザ光の走査速度を、溶接部位Ｐ４における被溶接物２１，２２の平面方向への拡がりに応じた低速側の所定速度に制御する。
【００６５】
これに対して、溶接部位Ｐ３におけるＣＷレーザ光の走査速度を、溶接部位Ｐ４における走査速度よりも高速の溶接部位Ｐ３における被溶接物２１，２２の平面方向への拡がりに応じた所定速度に制御する。
【００６６】
本具体例によれば、被溶接物の平面方向への拡がりが大きい溶接部位においては、この溶接部位が熱伝導によって熱が逃げ易い溶融し難い位置であるため、この溶接部位に対応する走査速度を熱が逃げ易いことに適合するように低速側に制御することにより、当該溶接部位に十分な溶融エネルギを付与することができる。この結果、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができる。
【００６７】
一方、被溶接物の平面方向への拡がりが小さい溶接部位にＣＷレーザ光を照射する際には、この溶接部位が熱伝導によって熱が逃げ難い溶融し易い位置であるため、この溶接部位に対応する走査速度を熱が逃げ難いことに適合するように高速側に制御することにより、溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができる。
【００６８】
（第４の具体例）
次に、第４の具体例においては、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御として、溶接部位が曲線状に変位する走査区間における走査速度を、溶接部位が直線状に変位する走査区間における走査速度よりも高速に制御する。
【００６９】
ここで、図６に示すように、開口部２０および第２の被溶接物２２の角部に該当する溶接部位Ｐ５においては、溶接部位の平面形状が円弧状になっているため、この溶接部位Ｐ５は、溶接部位が曲線状に変位する走査区間に属する。一方、図示のとおり、角部に該当しない溶接部位Ｐ６は、溶接部位が直線状に変位する走査区間に属する。
【００７０】
このような前提で、本具体例においては、角部に該当しない溶接部位Ｐ６においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、低速側の所定速度に制御する。
【００７１】
これに対して、角部に該当する溶接部位Ｐ５においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、角部に該当しない溶接部位Ｐ６における走査速度よりも高速の所定速度に制御する。
【００７２】
本具体例によれば、溶接部位が曲線状に変位する走査区間においては、走査速度を高速側に制御する。このような走査区間に属する溶接部位は、熱が逃げ難く直前の溶接部位の溶接による熱の影響を受け易い部位である。そのため、この溶接部位における走査速度を高速側に制御することにより、溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができる。
【００７３】
一方、溶接部位が直線状に変位する走査区間においては、走査速度を低速側に制御する。このような走査区間に属する溶接部位は、熱が逃げ易く直前の溶接部位の溶接による熱の影響を受け難い部位であるため、この溶接部位に対応する走査速度を低速側に制御して溶接を適切に行うことができる。
【００７４】
（第５の具体例）
次に、第５の具体例においては、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御として、第１の溶接部位に対する溶接進行側に配置されるとともに、第１の溶接部位との間に間隙部（例えば、図７における符号Ｇ）を挟むようにして第１の溶接部位の近傍に配置された第２の溶接部位における走査速度を、第２の溶接部位以外の溶接部位における走査速度よりも高速に制御する。ただし、第１の溶接部位は、任意の溶接部位である。
【００７５】
ここで、図３および図４に示したものとは異なるが、本具体例は、例えば、図７に示すように、第２の被溶接物２２の外周端部の一部２２ａが第１の被溶接物２１の開口部２０側に突出されており、この突出部２２ａに対応する開口部２０上の部位が凹入されている場合に適用することができる。
【００７６】
すなわち、図７においては、突出部２２ａの溶接進行方向における上流端および下流端に該当する溶接部位が、それぞれ第１の溶接部位Ｐ１ｓｔおよび第２の溶接部位Ｐ２ｎｄとなっている。図７においては、第２の溶接部位Ｐ２ｎｄ以外の溶接部位においては、ＣＷレーザ光の走査速度を低速側の所定速度に制御し、第２の溶接部位Ｐ２ｎｄにおいては、ＣＷレーザ光の走査速度を高速側の所定速度に制御すればよい。
【００７７】
本具体例によれば、第２の溶接部位Ｐ２ｎｄにＣＷレーザ光を照射する際には、この溶接部位Ｐ２ｎｄが第１の溶接部位Ｐ１ｓｔへのＣＷレーザ光の照射による熱の影響を受け易い高温の溶融し易い位置であるため、この第２の溶接部位Ｐ２ｎｄに対応する走査速度を高温に適合するように高速側に制御することにより、溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、第２の溶接部位Ｐ２ｎｄへの過大な入熱による溶接不良の発生や第２の溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができる。
【００７８】
一方、第２の溶接部位Ｐ２ｎｄ以外の溶接部位にＣＷレーザ光を照射する際には、当該溶接部位が第２の溶接部位Ｐ２ｎｄに比べて比較的低温であるため、当該溶接部位に対応する走査速度を低温に適合するように低速側に制御して溶接を適切に行うことができる。
【００７９】
なお、溶接部位が第２の溶接部位に該当するか否かの判断基準となる第１の溶接部位からの離間距離の上限については、コンセプトに応じて好適な値を設定することができる。
【００８０】
以上の第１〜第５の具体例において本願発明の実施態様を説明したが、本願発明においては、第１〜第５の具体例を必要に応じて組み合わせて実施することで、種々の条件において適切なシーム溶接を行うことができる。
【００８１】
例えば、第４の具体例においては、溶接部位が直線状に変位する走査区間に対して曲線状に変位する走査区間（角部）における走査速度を高速に制御しているが、第２の具体例のように、直線部と曲線部で被溶接物の厚みが異なる場合には、走査速度の条件が変わる場合がある。具体的には、直線部の厚みに対して曲線部の厚みが厚い場合、第４の具体例とは逆に、溶接部位が直線状に変位する走査区間に対して曲線状に変位する走査区間（角部）における走査速度を低速に制御することが考えられる。
【００８２】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。
【符号の説明】
【００８３】
６ ガルバノメータ・スキャナ
２１ 第１の被溶接物
２２ 第２の被溶接物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接方法に係り、特に、被溶接物を連続的に溶接するのに好適なレーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ光を用いた溶接方法として、金属製の被溶接物をレーザ光を走査して連続的に溶接するレーザシーム溶接が採用されていた。
【０００３】
また、従来から、このようなレーザシーム溶接には、レーザ光としてパルスレーザ光が用いられることがあった。
【０００４】
例えば、特許文献１においては、パルスレーザ光を用いることによって、電子部品パッケージの開口部に、この開口部を封止するためのカバーを溶接する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、被溶接物によっては、そのレーザ光の照射位置すなわち溶接部位に応じて被溶接物の材質や厚み等が異なる場合があり、そのような場合には、各溶接部位における溶接を適切に行うために各溶接部位に付与されるレーザ光のエネルギを互いに異ならせることが必要な場合がある。
【０００７】
この点、パルスレーザ光を用いたレーザシーム溶接においては、パルスレーザ光の走査速度は一定のまま、パルスレーザ光の繰り返し数（ｐｐｓ）や出力を変更することによって容易に対応することができていた。
【０００８】
一方、シーム溶接においては、溶接のタクトタイムを短くすることが望まれており、パルスレーザに代えて連続発振のＣＷレーザ（Continuous wave laser）を用いることが検討されている。このようなＣＷレーザを発振するレーザ装置として、近年、ファイバレーザ装置が好適に用いられている。しかしながら、ＣＷレーザ光を用いたレーザシーム溶接においては、レーザ出力の変動によって溶接性に悪影響を及ぼし易く、溶接仕上がりが悪くなり易いといった問題点が指摘されていた。
【０００９】
そこで、本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、ＣＷレーザを用いて溶接仕上がりが良好なシーム溶接を実現することができるレーザ溶接方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するため、本発明に係るレーザ溶接方法は、被溶接物上の連続した溶接部位に、当該溶接部位に沿ってガルバノメータ・スキャナを用いてレーザ光を順次照射することによって、前記被溶接物を連続的に溶接するレーザ溶接方法であって、前記レーザ光は連続発振のＣＷレーザ光であり、該ＣＷレーザ光の出力を一定に制御しつつ、前記ＣＷレーザ光の走査速度を可変制御することを特徴としている。
【００１１】
そして、このような方法によれば、被溶接物をレーザシーム溶接する際に、ＣＷレーザ光の出力を一定に制御して出力の安定性を確保しつつ、ＣＷレーザ光の走査速度を可変制御することができるので、各溶接部位における溶接を適切に行うことができ、ひいては被溶接物の全体的な溶接仕上がりを向上させることができる。
【００１２】
また、前記走査速度の可変制御として、溶接開始時の前記溶接部位における前記走査速度を、前記溶接開始時の前記溶接部位に対する溶接進行側の前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御してもよい。
【００１３】
そして、このような方法によれば、溶接開始時の溶接部位における走査速度を低速側に制御することによって、照射開始時における溶接を適切に行うことができる。
【００１４】
さらに、前記走査速度の可変制御として、厚みが相対的に厚い前記溶接部位における前記走査速度を、厚みが相対的に薄い前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御してもよい。
【００１５】
そして、このような方法によれば、厚みが厚い溶接部位における走査速度を低速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができ、一方、厚みが薄い溶接部位における走査速度を高速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができる。
【００１６】
さらにまた、前記走査速度の可変制御として、前記被溶接物の厚み方向に直交する平面方向への拡がりが相対的に大きい前記溶接部位における前記走査速度を、前記拡がりが相対的に小さい前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御してもよい。
【００１７】
そして、このような方法によれば、被溶接物の平面方向への拡がりが大きい溶接部位における走査速度を低速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができ、一方、前記拡がりが小さい溶接部位における走査速度を高速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができる。
【００１８】
また、前記走査速度の可変制御として、前記溶接部位が曲線状に変位する走査区間における前記走査速度を、前記溶接部位が直線状に変位する走査区間における前記走査速度よりも高速に制御してもよい。
【００１９】
そして、このような方法によれば、溶接部位が曲線状に変位する走査区間における走査速度を高速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができ、一方、溶接部位が直線状に変位する走査区間における走査速度を低速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができる。
【００２０】
さらに、前記走査速度の可変制御として、第１の溶接部位に対する溶接進行側に配置されるとともに、前記第１の溶接部位との間に間隙部を挟むようにして前記第１の溶接部位の近傍に配置された第２の前記溶接部位における前記走査速度を、前記第２の溶接部位以外の前記溶接部位における前記走査速度よりも高速に制御してもよい。
【００２１】
そして、このような方法によれば、第２の溶接部位における走査速度を高速側に制御することによって、第２の溶接部位における溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、第２の溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や第２の溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができ、一方、第２の溶接部位以外の溶接部位における走査速度を低速側に制御することによって、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、溶接仕上がりが良好なレーザシーム溶接を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態において、レーザ溶接方法を実施するための手段の一例としてのファイバレーザ装置を示す概略構成図
【図２】図１のファイバレーザ装置の部分詳細図
【図３】本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態において、第１の具体例および第２の具体例の説明に用いる被溶接物の平面図
【図４】図３のＡ−Ａ断面図
【図５】本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態において、第３の具体例の説明に用いる被溶接物の平面図
【図６】本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態において、第４の具体例の説明に用いる被溶接物の平面図
【図７】本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態において、第５の具体例の説明に用いる被溶接物の概略平面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態におけるレーザ溶接方法を実施する手段の一例としてのファイバレーザ装置１を示している。
【００２６】
図１に示すように、ファイバレーザ装置１は、ファイバレーザ発振器２を有している。このファイバレーザ発振器２は、図示はしないが、レーザダイオード、発振用の光ファイバおよびこの光ファイバの両端側に配置された反射／透過光学系等によって構成されている。また、発振用の光ファイバは、そのコア内に希土類元素のイオンがドープされている。この光ファイバは、いわゆるダブルクラッドファイバであってもよい。さらに、反射／透過光学系は、ハーフミラー等からなる光学ミラー系、コアの両端に埋設された回折格子（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）、または光ファイバの端面に誘電体多層膜を形成する構成であってもよい。さらにまた、ファイバレーザ発振器２は、必要に応じて、レンズやビームスプリッタ等の光学系を備えてもよい。
【００２７】
ここで、ファイバレーザ発振器２においては、発振用の光ファイバがレーザ媒質として機能するようになっている。すなわち、レーザダイオードから励起光が出射されると、この励起光は、入射側の反射／透過光学系を透過して発振用の光ファイバのコア内に導入された上で、このコア内を伝送される過程でコアにドープされた希土類元素イオンを光励起する。その後は、励起光が出射側および入射側の反射／透過光学系によって順次反射されてコア内を往復することによって光増幅が行われ、増幅光の一部が、ファイバレーザ光として出射側の反射／透過光学系を透過してファイバレーザ発振器２の外部に出射される。
【００２８】
本実施形態において、ファイバレーザ発振器２は、ファイバレーザ光としてＣＷレーザ光を出射するようになっている。
【００２９】
また、図１に示すように、ファイバレーザ発振器２に対するＣＷレーザ光の出射側の位置には、不図示の集光レンズを備えた入射ユニット３が配置されており、この入射ユニット３には、ファイバレーザ発振器２から出射されたＣＷレーザ光が入射するようになっている。そして、入射ユニット３は、入射したＣＷレーザ光を集光して出射するようになっている。なお、入射ユニット３は、必要に応じて設ければよい。
【００３０】
さらに、図１に示すように、入射ユニット３の出射端には、伝送用の光ファイバ５がその入射端を介して連結されており、この光ファイバ５の入射端には、入射ユニット３から出射されたＣＷレーザ光が入射するようになっている。そして、光ファイバ５に入射したＣＷレーザ光は、光ファイバ５の出射端に向かってコア内を伝送されるようになっている。
【００３１】
そして、図１に示すように、光ファイバ５の出射端には、ガルバノメータ・スキャナ６が連結されている。
【００３２】
ここで、ガルバノメータ・スキャナ６の具体的な構成例を図２に示す。
【００３３】
図２に示すように、ガルバノメータ・スキャナ６は、互いに直交する回転軸７Ｘ，７Ｙにそれぞれ取り付けられたＸ軸スキャン・ミラー８ＸおよびＹ軸スキャン・ミラー８Ｙと、両ミラー８Ｘ，８Ｙをそれぞれ回動（首振り）させるＸ軸ガルバノメータ１０ＸおよびＹ軸ガルバノメータ１０Ｙとを有している。なお、図２において、Ｘ軸スキャン・ミラー８ＸとＹ軸スキャン・ミラー８Ｙとの位置関係は、Ｙ軸スキャン・ミラー８Ｙが、Ｘ軸スキャン・ミラー８Ｘに対してＣＷレーザ光の進行側となっている。
【００３４】
ここで、Ｘ軸ガルバノメータ１０Ｘは、例えば、Ｘ軸スキャン・ミラー８Ｘに結合された可動鉄片（回転子）と、この可動鉄片に接続された制御バネと、固定子に取り付けられた駆動コイルとを有しており、Ｘ方向スキャニング制御信号に応じた駆動電流が電気ケーブル１４Ｘを介して当該駆動コイルに供給されるようになっている。そして、当該駆動電流の供給によって、当該可動鉄片が、当該制御バネに抗するようにしてＸ方向スキャニング制御信号の指定する角度でＸ軸スキャン・ミラー８Ｘと一体的に振れるようになっている。
【００３５】
また、Ｙ軸ガルバノメータ１０Ｙも同様の構成を有しており、Ｙ方向スキャニング制御信号に応じた駆動電流が電気ケーブル１４Ｙを介してＹ軸ガルバノメータ１０Ｙ内の駆動コイルに供給され、Ｙ軸ガルバノメータ１０Ｙ内の可動鉄片（回転子）が、Ｙ方向スキャニング制御信号の指定する角度でＹ軸スキャン・ミラー８Ｙと一体的に振れるようになっている。
【００３６】
さらに、図２に示すように、ファイバレーザ装置１は、光ファイバ５の出射端とＸ軸スキャン・ミラー８Ｘとの間の光路上に配置されたコリメーションレンズ１１と、Ｙ軸スキャン・ミラー８Ｙに対するＣＷレーザ光の進行側の位置に配置されたｆθレンズ１２とを有している。
【００３７】
このようなガルバノメータ・スキャナ６においては、光ファイバ５から出射されたＣＷレーザ光が、コリメーションレンズ１１によってコリメートされた上でＸ軸スキャン・ミラー８Ｘに入射する。次いで、Ｘ軸スキャン・ミラー８Ｘに入射したＣＷレーザ光は、Ｘ軸スキャン・ミラー８Ｘによって全反射されてＹ軸スキャン・ミラー８Ｙに入射する。次いで、Ｙ軸スキャン・ミラー８Ｙに入射したＣＷレーザ光は、Ｙ軸スキャン・ミラー８Ｙによって全反射されてｆθレンズ１２に入射する。次いで、ｆθレンズ１２に入射したＣＷレーザ光は、ｆθレンズ１２によって集光された上で被溶接物上の溶接を行うべき溶接部位（図１および図２におけるＰ）に照射される。
【００３８】
このとき、溶接部位の位置のＸ方向成分についてはＸ軸スキャン・ミラー８Ｘの振れ角によって決定され、Ｙ方向成分についてはＹ軸スキャン・ミラー８Ｙの振れ角によって決定される。また、溶接部位の変位（移動）速度すなわちＣＷレーザ光の走査速度は、Ｘ方向の成分についてはＸ軸スキャン・ミラー８Ｘの回転速度によって決定され、Ｙ方向の成分についてはＹ軸スキャン・ミラー８Ｙの回転速度によって決定される。このようにして、ガルバノメータ・スキャナ６によるＣＷレーザ光の走査が行われることになる。
【００３９】
図１に戻って、ファイバレーザ装置１は、コントローラ（制御部）１７を有しており、このコントローラ１７には、ファイバレーザ発振器２およびガルバノメータ・スキャナ６がそれぞれ接続されている。コントローラ１７は、ファイバレーザ発振器２のレーザダイオードに不図示の電源部を介して励起電流を印加することによって、レーザダイオードを駆動制御するようになっている。ただし、コントローラ１７は、ファイバレーザ発振器２によってＣＷレーザ光が出射されるように励起電流の電流値および波形を制御するようになっている。また、コントローラ１７は、ガルバノメータ・スキャナ６に対して、電気ケーブル１４Ｘ，１４Ｙを介してＸ方向スキャニング制御信号およびＹ方向スキャニング制御信号を入力することによって、ガルバノメータ・スキャナ６を駆動制御するようになっている。 なお、コントローラ１７は、ファイバレーザ発振器２の制御部とガルバノメータ・スキャナ６の制御部とが個別に設けられたものであってもよいし、または、これらが一体に形成されたものであってもよい。
【００４０】
そして、本実施形態においては、例えば、このようなファイバレーザ装置１を用いることによって、被溶接物上の連続した溶接部位（溶接部位群）に、これらの溶接部位に沿ってレーザ光を順次照射することによって、被溶接物を連続的に溶接（レーザシーム溶接）する。なお、本実施形態におけるレーザ溶接方法は、複数の被溶接物同士を溶接する場合に適用してもよいし、または、単一の被溶接物を例えば折り曲げる等した上で、当該単一の被溶接物の異なる部位同士を溶接する場合に適用してもよい。
【００４１】
また、このレーザシーム溶接の際には、レーザ光としてのＣＷレーザ光を、ガルバノメータ・スキャナ６を用いて溶接部位に沿って走査する。
【００４２】
さらに、このとき、ＣＷレーザ光の出力を一定に制御しつつ、ＣＷレーザ光の走査速度を、溶接部位の変位や溶接条件の違いに応じて可変制御する。具体的には、溶接部位群のパターンの違い、溶接部位の厚みの違いまたは溶接部位近傍における被溶接物の平面積の違い等による熱伝導性の差や、溶接開始時の被溶接物の溶融性等によって走査速度を変化させる。なお、熱伝導性は、溶接部位における熱の逃げ易さと同義である。また、前述のように、ＣＷレーザ光の出力は一定に制御されるが、この制御は、コントローラ１７による励起電流の電流値および波形の制御によって実現することができる。さらに、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御は、Ｘ方向スキャニング制御信号およびＹ方向スキャニング制御信号が指示する振れ角および回転速度を溶接部位に応じて適宜変更することによって実現することができる。
【００４３】
なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法は、例えばアルミニウムを材料とした容器の封止溶接に好適に用いることができる。この場合の可変制御による走査速度の変動幅は、例えば１００〜３００ｍｍ／ｓの範囲内とすることができる。
【００４４】
また、ＣＷレーザ光の出力（すなわち、ファイバレーザ装置１の出力）は、例えば１〜４ｋＷとすることができ、好ましくはファイバレーザ装置１の最大出力に制御することが望ましい。
【００４５】
次に、このようなＣＷレーザ光の走査速度の可変制御の具体例について説明する。
【００４６】
（第１の具体例）
第１の具体例においては、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御として、溶接開始時の溶接部位における走査速度を、溶接開始時の溶接部位に対する溶接進行側の溶接部位における走査速度よりも低速に制御する。
【００４７】
ここで、例えば、図３および図４に示すように、複数の被溶接物の一例として、開口部２０が形成された箱状の第１の被溶接物２１における開口部２０に、板状の第２の被溶接物２２をその周端部を介して内接させた状態で、両被溶接物２１，２２をＣＷレーザを用いてレーザシーム溶接する場合を考える。
【００４８】
なお、図３においては、第１の被溶接物２１の開口部２０上および第２の被溶接物２２の周端部上に、連続した（周状の）一群の溶接部位がとられることになる。なお、第１の被溶接物２１は、アルミニウム製の電池外装缶であってもよく、また、第２の被溶接物２２は、アルミニウム製の電池蓋板であってもよい。
【００４９】
図３に示すように、本具体例においては、符号Ｐ１で示される溶接開始時の溶接部位から溶接を開始し、溶接部位が連続する図３に矢印で示す溶接進行方向にＣＷレーザ光を走査することによってシーム溶接を行う。
【００５０】
図３および図４の両被溶接物２１，２２同士のレーザシーム溶接に本具体例を適用する場合には、まず、図３に示すように、溶接開始時の溶接部位Ｐ１においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、低速側の所定速度に制御する。ここで、溶接開始時の溶接部位Ｐ１では、被溶接物２１，２２にＣＷレーザ光が吸収され難いため、すぐには溶融しない。そのため、走査速度を低速にしてＣＷレーザ光を吸収し易くする。
【００５１】
その後、被溶接物２１ ，２２にＣＷレーザ光が吸収されると、被溶接物２１，２２が溶融し始める。溶融が始まればＣＷレーザ光が吸収され易くなるので、例えば、図３に符号Ｐ２で示す溶接開始時の溶接部位Ｐ１に対する溶接進行側の溶接部位Ｐ２においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、溶接部位Ｐ１における走査速度よりも高速の所定速度に制御する。
【００５２】
なお、溶接進行側の溶接部位Ｐ２は、溶接の進行にともなって当然に変位するが、溶接部位Ｐ２の変位にともなって、各溶接部位Ｐ２に対応する走査速度を連続的または段階的に増加してもよい。また、走査速度の高低の切り替えは、可能な限りゆるやかに行うことが望ましい。
【００５３】
本具体例によれば、被溶接物２１，２２が溶融し始めるまではＣＷレーザ光の走査速度を低速に制御することができるので、溶接開始時における溶接を適切に行うことができる。
【００５４】
（第２の具体例）
次に、第２の具体例においては、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御として、厚みが相対的に厚い溶接部位における走査速度を、厚みが相対的に薄い溶接部位における走査速度よりも低速に制御する。
【００５５】
ここで、図３および図４に示した第１の被溶接物２１と第２の被溶接物２２とのレーザシーム溶接に、第１の具体例に代わって本具体例を適用する場合を考える。
【００５６】
ただし、本具体例においては、溶接開始時の溶接部位Ｐ１における第２の被溶接物２２の厚みが、溶接進行側の溶接部位Ｐ２における第２の被溶接物２２の厚みよりも厚いものとする。
【００５７】
このような前提で、本具体例においては、溶接開始時の溶接部位Ｐ１においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、当該溶接部位Ｐ１における第２の被溶接物２２の厚みに応じた低速側の所定速度に制御する。
【００５８】
これに対して、溶接進行側の溶接部位Ｐ２においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、溶接開始時の溶接部位Ｐ１における走査速度よりも高速の溶接部位Ｐ２における第２の被溶接物２２の厚みに応じた所定速度に制御する。
【００５９】
なお、第２の被溶接物２２の厚みが３段階以上に亘る場合にも、各段階の厚みに対応する各溶接部位におけるＣＷレーザ光の走査速度を、各厚みに応じた所定速度に制御すればよい。また、本具体例においても、走査速度の高低の切り替えは、可能な限りゆるやかに行うことが望ましい。
【００６０】
本具体例によれば、厚みが厚い溶接部位にＣＷレーザ光を照射する際には、この溶接部位が熱伝導によって熱が逃げ易い溶融し難い位置であるため、この溶接部位に対応する走査速度を熱が逃げ易いこと（熱伝導性）に適合するように低速側に制御することにより、当該溶接部位に十分な溶融エネルギを付与することができる。これにより、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができる。
【００６１】
一方、厚みが薄い溶接部位にＣＷレーザ光を照射する際には、この溶接部位が熱伝導によって熱が逃げ難い溶融し易い位置であるため、この溶接部位に対応する走査速度を熱が逃げ難いこと（熱伝導性）に適合するように高速側に制御することにより、溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲（例えば、電池内部）に与える熱的影響を回避することができる。
【００６２】
（第３の具体例）
次に、第３の具体例においては、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御として、被溶接物の厚み方向に直交する平面方向への拡がりが相対的に大きい溶接部位における走査速度を、前記拡がりが相対的に小さい溶接部位における走査速度よりも低速に制御する。
【００６３】
ここで、図５に示すように、開口部２０における短い直線部分上にとられた溶接部位Ｐ３と開口部２０における長い直線部分上にとられた溶接部位Ｐ４とでは、溶接部位Ｐ３，Ｐ４の近傍（周辺）の被溶接物２１，２２の平面積が異なる。具体的には、溶接部位Ｐ４における平面積の方が、溶接部位Ｐ３における平面積よりも大きい。したがって、溶接部位Ｐ４における被溶接物２１，２２の平面方向への拡がりの方が、溶接部位Ｐ３における当該平面方向への拡がりよりも大きいことになる。
【００６４】
このような前提で、本具体例においては、溶接部位Ｐ４におけるＣＷレーザ光の走査速度を、溶接部位Ｐ４における被溶接物２１，２２の平面方向への拡がりに応じた低速側の所定速度に制御する。
【００６５】
これに対して、溶接部位Ｐ３におけるＣＷレーザ光の走査速度を、溶接部位Ｐ４における走査速度よりも高速の溶接部位Ｐ３における被溶接物２１，２２の平面方向への拡がりに応じた所定速度に制御する。
【００６６】
本具体例によれば、被溶接物の平面方向への拡がりが大きい溶接部位においては、この溶接部位が熱伝導によって熱が逃げ易い溶融し難い位置であるため、この溶接部位に対応する走査速度を熱が逃げ易いことに適合するように低速側に制御することにより、当該溶接部位に十分な溶融エネルギを付与することができる。この結果、当該溶接部位における溶接を適切に行うことができる。
【００６７】
一方、被溶接物の平面方向への拡がりが小さい溶接部位にＣＷレーザ光を照射する際には、この溶接部位が熱伝導によって熱が逃げ難い溶融し易い位置であるため、この溶接部位に対応する走査速度を熱が逃げ難いことに適合するように高速側に制御することにより、溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができる。
【００６８】
（第４の具体例）
次に、第４の具体例においては、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御として、溶接部位が曲線状に変位する走査区間における走査速度を、溶接部位が直線状に変位する走査区間における走査速度よりも高速に制御する。
【００６９】
ここで、図６に示すように、開口部２０および第２の被溶接物２２の角部に該当する溶接部位Ｐ５においては、溶接部位の平面形状が円弧状になっているため、この溶接部位Ｐ５は、溶接部位が曲線状に変位する走査区間に属する。一方、図示のとおり、角部に該当しない溶接部位Ｐ６は、溶接部位が直線状に変位する走査区間に属する。
【００７０】
このような前提で、本具体例においては、角部に該当しない溶接部位Ｐ６においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、低速側の所定速度に制御する。
【００７１】
これに対して、角部に該当する溶接部位Ｐ５においては、ＣＷレーザ光の走査速度を、角部に該当しない溶接部位Ｐ６における走査速度よりも高速の所定速度に制御する。
【００７２】
本具体例によれば、溶接部位が曲線状に変位する走査区間においては、走査速度を高速側に制御する。このような走査区間に属する溶接部位は、熱が逃げ難く直前の溶接部位の溶接による熱の影響を受け易い部位である。そのため、この溶接部位における走査速度を高速側に制御することにより、溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、当該溶接部位への過大な入熱による溶接不良の発生や当該溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができる。
【００７３】
一方、溶接部位が直線状に変位する走査区間においては、走査速度を低速側に制御する。このような走査区間に属する溶接部位は、熱が逃げ易く直前の溶接部位の溶接による熱の影響を受け難い部位であるため、この溶接部位に対応する走査速度を低速側に制御して溶接を適切に行うことができる。
【００７４】
（第５の具体例）
次に、第５の具体例においては、ＣＷレーザ光の走査速度の可変制御として、第１の溶接部位に対する溶接進行側に配置されるとともに、第１の溶接部位との間に間隙部（例えば、図７における符号Ｇ）を挟むようにして第１の溶接部位の近傍に配置された第２の溶接部位における走査速度を、第２の溶接部位以外の溶接部位における走査速度よりも高速に制御する。ただし、第１の溶接部位は、任意の溶接部位である。
【００７５】
ここで、図３および図４に示したものとは異なるが、本具体例は、例えば、図７に示すように、第２の被溶接物２２の外周端部の一部２２ａが第１の被溶接物２１の開口部２０側に突出されており、この突出部２２ａに対応する開口部２０上の部位が凹入されている場合に適用することができる。
【００７６】
すなわち、図７においては、突出部２２ａの溶接進行方向における上流端および下流端に該当する溶接部位が、それぞれ第１の溶接部位Ｐ１ｓｔおよび第２の溶接部位Ｐ２ｎｄとなっている。図７においては、第２の溶接部位Ｐ２ｎｄ以外の溶接部位においては、ＣＷレーザ光の走査速度を低速側の所定速度に制御し、第２の溶接部位Ｐ２ｎｄにおいては、ＣＷレーザ光の走査速度を高速側の所定速度に制御すればよい。
【００７７】
本具体例によれば、第２の溶接部位Ｐ２ｎｄにＣＷレーザ光を照射する際には、この溶接部位Ｐ２ｎｄが第１の溶接部位Ｐ１ｓｔへのＣＷレーザ光の照射による熱の影響を受け易い高温の溶融し易い位置であるため、この第２の溶接部位Ｐ２ｎｄに対応する走査速度を高温に適合するように高速側に制御することにより、溶接を迅速かつ確実に行うことができるとともに、第２の溶接部位Ｐ２ｎｄへの過大な入熱による溶接不良の発生や第２の溶接部位の周囲に与える熱的影響を回避することができる。
【００７８】
一方、第２の溶接部位Ｐ２ｎｄ以外の溶接部位にＣＷレーザ光を照射する際には、当該溶接部位が第２の溶接部位Ｐ２ｎｄに比べて比較的低温であるため、当該溶接部位に対応する走査速度を低温に適合するように低速側に制御して溶接を適切に行うことができる。
【００７９】
なお、溶接部位が第２の溶接部位に該当するか否かの判断基準となる第１の溶接部位からの離間距離の上限については、コンセプトに応じて好適な値を設定することができる。
【００８０】
以上の第１〜第５の具体例において本願発明の実施態様を説明したが、本願発明においては、第１〜第５の具体例を必要に応じて組み合わせて実施することで、種々の条件において適切なシーム溶接を行うことができる。
【００８１】
例えば、第４の具体例においては、溶接部位が直線状に変位する走査区間に対して曲線状に変位する走査区間（角部）における走査速度を高速に制御しているが、第２の具体例のように、直線部と曲線部で被溶接物の厚みが異なる場合には、走査速度の条件が変わる場合がある。具体的には、直線部の厚みに対して曲線部の厚みが厚い場合、第４の具体例とは逆に、溶接部位が直線状に変位する走査区間に対して曲線状に変位する走査区間（角部）における走査速度を低速に制御することが考えられる。
【００８２】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。
【符号の説明】
【００８３】
６ ガルバノメータ・スキャナ
２１ 第１の被溶接物
２２ 第２の被溶接物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接物上の連続した溶接部位に、当該溶接部位に沿ってガルバノメータ・スキャナを用いてレーザ光を順次照射することによって、前記被溶接物を連続的に溶接するレーザ溶接方法であって、
前記レーザ光は連続発振のＣＷレーザ光であり、該ＣＷレーザ光の出力を一定に制御しつつ、前記ＣＷレーザ光の走査速度を可変制御すること
を特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】
前記走査速度の可変制御として、溶接開始時の前記溶接部位における前記走査速度を、前記溶接開始時の前記溶接部位に対する溶接進行側の前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項３】
前記走査速度の可変制御として、厚みが相対的に厚い前記溶接部位における前記走査速度を、厚みが相対的に薄い前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項４】
前記走査速度の可変制御として、前記被溶接物の厚み方向に直交する平面方向への拡がりが相対的に大きい前記溶接部位における前記走査速度を、前記拡がりが相対的に小さい前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項５】
前記走査速度の可変制御として、前記溶接部位が曲線状に変位する走査区間における前記走査速度を、前記溶接部位が直線状に変位する走査区間における前記走査速度よりも高速に制御すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項６】
前記走査速度の可変制御として、第１の溶接部位に対する溶接進行側に配置されるとともに、前記第１の溶接部位との間に間隙部を挟むようにして前記第１の溶接部位の近傍に配置された第２の前記溶接部位における前記走査速度を、前記第２の溶接部位以外の前記溶接部位における前記走査速度よりも高速に制御すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項１】
被溶接物上の連続した溶接部位に、当該溶接部位に沿ってガルバノメータ・スキャナを用いてレーザ光を順次照射することによって、前記被溶接物を連続的に溶接するレーザ溶接方法であって、
前記レーザ光は連続発振のＣＷレーザ光であり、該ＣＷレーザ光の出力を一定に制御しつつ、前記ＣＷレーザ光の走査速度を可変制御すること
を特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】
前記走査速度の可変制御として、溶接開始時の前記溶接部位における前記走査速度を、前記溶接開始時の前記溶接部位に対する溶接進行側の前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項３】
前記走査速度の可変制御として、厚みが相対的に厚い前記溶接部位における前記走査速度を、厚みが相対的に薄い前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項４】
前記走査速度の可変制御として、前記被溶接物の厚み方向に直交する平面方向への拡がりが相対的に大きい前記溶接部位における前記走査速度を、前記拡がりが相対的に小さい前記溶接部位における前記走査速度よりも低速に制御すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項５】
前記走査速度の可変制御として、前記溶接部位が曲線状に変位する走査区間における前記走査速度を、前記溶接部位が直線状に変位する走査区間における前記走査速度よりも高速に制御すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項６】
前記走査速度の可変制御として、第１の溶接部位に対する溶接進行側に配置されるとともに、前記第１の溶接部位との間に間隙部を挟むようにして前記第１の溶接部位の近傍に配置された第２の前記溶接部位における前記走査速度を、前記第２の溶接部位以外の前記溶接部位における前記走査速度よりも高速に制御すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２４６１８（Ｐ２０１１−２２４６１８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９６８８８（Ｐ２０１０−９６８８８）
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
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