JP6777023B2

JP6777023B2 - 積層金属箔の溶接方法

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Publication number: JP6777023B2
Application number: JP2017120724A
Authority: JP
Inventors: 内田　圭亮; 圭亮内田; 裕臣小林; 望美立山
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Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2020-10-28
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Description

本発明は積層金属箔の溶接方法に関し、特に一対の金属板に挟持された積層金属箔の溶接方法に関する。

例えば、二次電池、キャパシタ（コンデンサ）等では、電極用の積層金属箔を集電用の金属板に接合することによって集電する。通常、導電性に優れたアルミニウムや銅からなる積層金属箔及び金属板を溶接（冶金的接合）や機械的接合によって接合する。ここで、溶接を用いれば、機械的接合に比べ接合後の電気抵抗を低減することができる。

特許文献１には、一対の金属板に挟持された積層金属箔の溶接方法が開示されている。具体的には、第１のレーザビームを用いた熱伝導型溶接を行うことによって金属板の表面に溶融池を形成した後、当該溶融池に第２及び第３のレーザビームを照射してキーホール型溶接を行なっている。すなわち、熱伝導型溶接によって溶融池を形成しておくことによって、キーホール型溶接におけるブローホール等の溶接欠陥の発生を抑制している。

特開２０１５−２１７４２２号公報

発明者らは、積層金属箔の溶接方法に関し、以下の問題点を見出した。
特許文献１に開示された積層金属箔の溶接方法では、キーホール型溶接を行っているため、やはり溶接時にブローホールが発生すると共に、ブローホールがはじけてスパッタが発生するという問題があった。ここで、ブローホールは、溶接部に残留して溶接部の疲労強度や接触抵抗等に悪影響を及ぼし、スパッタは、異物として付着・混入して悪影響を及ぼす虞がある。

ここで、熱伝導型溶接を用いれば、キーホール型溶接を用いた場合に比べ、ブローホールやスパッタの発生を抑制できることは、よく知られている。しかしながら、特許文献１にも記載の通り、単純に熱伝導型溶接を行うのみでは、レーザビームを照射している金属板を貫通する溶融池が形成されない。すなわち、一対の金属板と積層金属箔との接合に必要な溶融池を成長させることができない。
例えば、一対の金属板と積層金属箔が、アルミニウムや銅、あるいはそれらを主成分とする合金等の高熱伝導性を有する金属材料からなる場合、溶融池の熱が逃げやすく、特に問題となる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、熱伝導型溶接によってブローホールやスパッタの発生を抑制しつつ、接合に必要な溶融池を成長させることができる積層金属箔の溶接方法を提供するものである。

本発明の一態様に係る積層金属箔の溶接方法は、
上金属板と下金属板とに挟持された積層金属箔に、前記上金属板側からレーザビームを照射して、前記積層金属箔を前記上金属板及び前記下金属板にレーザ溶接する積層金属箔の溶接方法であって、
レーザ溶接する前に、前記上金属板の上面に穴を形成しておくと共に、前記穴の径が前記上面に向かって拡がるように面取部を形成しておき、
レーザ溶接する際、
熱伝導型溶接用の前記レーザビームを前記上金属板の前記面取部に照射して溶融池を形成し、
前記レーザビームを照射しながら周回させて前記溶融池を撹拌し、前記溶融池を前記積層金属箔の積層方向に成長させて前記下金属板に到達させるものである。

本発明の一態様に係る積層金属箔の溶接方法では、熱伝導型溶接用のレーザビームを上金属板に形成された穴の面取部に照射して溶融池を形成する。面取部の厚さが薄いため、熱伝導型溶接によってブローホールやスパッタの発生を抑制しつつ、容易に溶融池を形成することができる。そして、熱伝導型溶接用のレーザビームを照射しながら周回させて溶融池を撹拌し、溶融池を積層金属箔の積層方向に成長させて下金属板に到達させる。すなわち、熱伝導型溶接によってブローホールやスパッタの発生を抑制しつつ、接合に必要な溶融池を成長させることができる。

前記穴が貫通穴であってもよい。
このような構成により、穴を容易に形成することができる。

レーザ溶接する際、前記溶融池から放出される熱放射光の強度に基づいて、前記レーザビームの照射条件をフィードバック制御してもよい。
このような構成により、溶接部の品質を向上させることができる。

前記積層金属箔、前記上金属板及び前記下金属板が、アルミニウム又は銅を主成分とする金属材料からなってもよい。このような構成に好適である。

本発明により、熱伝導型溶接によってブローホールやスパッタの発生を抑制しつつ、接合に必要な溶融池を成長させることができる積層金属箔の溶接方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法を用いて溶接された積層金属箔の平面図である。図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法を示す平面図及び断面図である。第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法を示す平面図及び断面図である。第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法を示す平面図及び断面図である。第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法に用いるレーザ溶接装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法に用いるレーザ溶接の制御方法を示すフローチャートである。１回のレーザ溶接における熱放射光の受光強度Ｒ_Ｌの時間変化を示すグラフである。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（第１の実施形態）
＜溶接された積層金属箔の構成＞
まず、図１、図２を参照して、第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法を用いて溶接された積層金属箔について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法を用いて溶接された積層金属箔の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図１、図２に示すように、積層金属箔１１は、上金属板１２と下金属板１３とに挟持されており、溶接部１４において上金属板１２及び下金属板１３に溶接されている。

なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。また、図１において、上金属板１２と下金属板１３とは、実際には重なっているが、理解を容易にするため便宜的にずらして描かれている。

積層金属箔１１は、例えば、二次電池、キャパシタ（コンデンサ）等における電極（正極もしくは負極）から延設された金属箔が積層されたものである。積層金属箔１１は、例えば１０〜３０μｍ程度の厚さを有する金属箔が３０〜１００枚程度積層されたものである。積層金属箔１１は、アルミニウムや銅、あるいはそれらを主成分とする合金等の高導電率を有する金属材料からなることが好ましい。

図１に示すように、積層金属箔１１の周縁部の一部は、集電用の一対の上金属板１２と下金属板１３とによって挟持されている。換言すると、上金属板１２と下金属板１３とによって、積層された金属箔すなわち積層金属箔１１が束ねられている。ここで、上金属板１２、下金属板１３のそれぞれは、ｘｙ平面視で矩形状であって、例えば１〜１．５ｍｍ程度の厚さを有している。上金属板１２、下金属板１３は、溶接性や溶接部１４の電気抵抗の観点から、積層金属箔１１と同種の金属材料からなることが好ましい。具体的には、積層金属箔１１がアルミニウムからなれば、上金属板１２、下金属板１３もアルミニウムからなることが好ましく、積層金属箔１１が銅からなれば、上金属板１２、下金属板１３も銅からなることが好ましい。

図２に示すように、溶接部１４において積層金属箔１１を構成する全ての金属箔同士が互いに溶接されていると共に、積層金属箔１１が上金属板１２、下金属板１３と溶接されている。図２の例では、溶接部１４が、上金属板１２の上面（ｚ軸正方向側の表面）から積層金属箔１１を介して下金属板１３の内部に亘って形成されている。すなわち、図２の例では、溶接部１４は裏抜けしていないが、裏抜けしていてもよい。

詳細には後述するように、第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法を用いて溶接された積層金属箔１１では、熱伝導型溶接用のレーザビームを周回させることによって、溶接部１４が形成される。熱伝導型溶接であるため、キーホール型溶接を用いた場合に比べ、溶接時におけるブローホールやスパッタの発生を抑制することができる。

また、レーザビームを周回させることによって、溶融池が撹拌され、揺動しながら積層金属箔１１の積層方向に成長するため、上金属板１２、下金属板１３と積層金属箔１１とを接合することができる。この際、ブローホールの排出も促進されるため、ブローホールの発生をさらに抑制することができる。
このように、第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法を用いて溶接された積層金属箔１１では、溶接部１４におけるブローホールの発生が抑制されている。

＜積層金属箔の溶接方法＞
次に、図３〜図５を参照して、本実施形態に係る積層金属箔の溶接方法について説明する。図３〜図５は、第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法を示す平面図及び断面図である。図３〜図５のそれぞれにおいて、上段が平面図、下段が断面図である。

まず、図３に示すように、上金属板１２を上側（ｚ軸正方向側）、下金属板１３を下側（ｚ軸負方向側）にして、積層金属箔１１を台座５０の上面（ｚ軸正方向側の表面）に載置する。ここで、上金属板１２の上面１２ａの溶接箇所には、例えばｘｙ平面視円形状の穴１２ｂが形成されている。さらに、穴１２ｂが上面１２ａに向かって拡がるようにｘｙ平面視環状の面取部１２ｃが形成されている。すなわち、レーザ溶接する前に、上金属板１２の上面１２ａの溶接箇所に穴１２ｂ及び面取部１２ｃを形成しておく。図３に示した穴１２ｂは貫通穴であるが、止まり穴であってもよい。但し、貫通穴の方が、加工が容易であり、好ましい。面取部１２ｃは機械加工などによって形成することができる。

他方、レーザビームＬＢを照射する上金属板１２の面取部１２ｃの周囲を、押さえ治具６０によって上側から押さえ付ける。そのため、押さえ治具６０には上金属板１２の面取部１２ｃよりも一回り大きい貫通穴６１が形成されている。このように、台座５０に載置された下金属板１３と、押さえ治具６０に押された上金属板１２とよって、積層金属箔１１を挟持する。
そして、図３に示すように、熱伝導型溶接用のレーザビームＬＢを上金属板１２の面取部１２ｃに沿って照射しながら円形状に周回させる。ここで、熱伝導型溶接用のレーザビームとは、キーホールが形成されない程度のエネルギー密度を有するレーザビームである。レーザビームＬＢのエネルギー密度は、レーザ出力やスポット径を変更することによって調整することができる。

次に、図４に示すように、レーザビームＬＢを照射しながら同一軌道で周回させ続けることによって、上金属板１２の面取部１２ｃが溶融し、溶融池１４ａが形成される。面取部１２ｃでは、穴１２ｂに向かって上金属板１２の厚さが薄くなっている。そのため、熱伝導型溶接用のレーザビームＬＢであっても、溶融池１４ａが容易に上金属板１２を貫通することができる。
なお、レーザビームＬＢを面取部１２ｃに照射する限り、必ずしも同一軌道で周回させる必要はない。

また、面取部１２ｃにおいて形成された溶融池１４ａが穴１２ｂを介して直ちに積層金属箔１１に接触し、熱伝導によって積層金属箔１１が溶融する。ここで、穴１２ｂを介して積層金属箔１１にレーザビームＬＢを直接照射した場合、表面の金属箔の温度が急激に上昇し、スパッタが発生し易い。本実施形態に係る積層金属箔の溶接方法では、積層金属箔１１にレーザビームＬＢを直接照射せずに、上金属板１２の面取部１２ｃを溶融させた溶融池１４ａからの熱伝導によって積層金属箔１１を溶融させる。そのため、スパッタの発生を抑制することができる。

最後に、図５に示すように、レーザビームＬＢを照射しながら同一軌道で周回させ続けることによって、溶融池１４ａを撹拌する。撹拌によって、溶融池１４ａが揺動しながら積層金属箔１１の積層方向に成長し、下金属板１３に到達する。この結果、上金属板１２、下金属板１３と積層金属箔１１とを接合することができる。また、溶融池１４ａが揺動しながら成長する際、ブローホールの排出も促進されるため、ブローホールの発生を抑制することができる。ここで、下金属板１３の下面と接触する台座５０の上面には、溶融池１４ａが裏抜けした際、直ちに接触しないように、円盤状に窪んだ凹部５１が形成されている。
その後、レーザビームＬＢの照射を終了すると、溶融池１４ａが凝固して、図１、図２に示した溶接部１４が形成される。
なお、レーザビームＬＢを溶融池１４ａに照射する限り、必ずしも同一軌道で周回させる必要はない。

第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法では、熱伝導型溶接用のレーザビームＬＢを上金属板１２の穴１２ｂの面取部１２ｃに照射して溶融池１４ａを形成する。面取部１２ｃの厚さが薄いため、熱伝導型溶接によってブローホールやスパッタの発生を抑制しつつ、容易に溶融池１４ａを形成することができる。加えて、溶融池１４ａが穴１２ｂを介して直ちに積層金属箔１１に接触し、熱伝導によって積層金属箔１１を溶融させることができる。すなわち、積層金属箔１１にレーザビームＬＢを直接照射せずに、溶融池１４ａからの熱伝導によって積層金属箔１１を溶融させるため、スパッタの発生を抑制することができる。

さらに、熱伝導型溶接用のレーザビームＬＢを周回させることによって、溶融池１４ａを撹拌し、揺動させながら積層金属箔１１の積層方向に成長させて下金属板１３に到達させることができる。この結果、ブローホールやスパッタの発生を抑制しつつ、上金属板１２、下金属板１３と積層金属箔１１とを接合することができる。また、溶融池１４ａの揺動によって、ブローホールの排出も促進されるため、ブローホールの発生をさらに抑制することができる。

このように、第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法では、熱伝導型溶接によってブローホールやスパッタの発生を抑制しつつ、接合に必要な溶融池１４ａを成長させることができる。

＜レーザ溶接装置の構成＞
次に、図６を参照して、第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法に用いるレーザ溶接装置について説明する。図６は、第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法に用いるレーザ溶接装置の構成を示すブロック図である。
図６に示すように、第１の実施形態に係る積層金属箔のレーザ溶接方法に用いるレーザ溶接装置は、レーザ発振器１０１、レーザヘッドＬＨ、レンズＬ１、受光センサ１０２、レーザ制御部１０３を備えている。

レーザ発振器１０１は、レーザ制御部１０３から出力された制御信号に基づくレーザ出力で、レーザビームＬＢを発振する。一例として、積層金属箔１１の総厚さが０．６〜１．０ｍｍ程度、上金属板１２、下金属板１３の厚さが１．０〜１．５ｍｍ程度の場合、レーザ出力は１０００〜３０００Ｗ程度である。レーザ発振器１０１から出力されたレーザビームＬＢは、レーザヘッドＬＨに入力される。

レーザヘッドＬＨは、例えば走査可能なガルバノスキャニング型レーザヘッドである。図６に示すように、レーザヘッドＬＨは、ダイクロイックミラーＤＭ、ミラーＭ１、レンズＬ２を備えている。ここで、ダイクロイックミラーＤＭは、レーザビームＬＢを反射して熱放射光を透過する。レーザビームＬＢは、ダイクロイックミラーＤＭ及びミラーＭ１を反射した後、レンズＬ２によって集光され、レーザヘッドＬＨから出射される。レーザヘッドＬＨから出射されたレーザビームＬＢが、積層金属箔１１及び上金属板１２、下金属板１３の溶接予定箇所に照射され、溶融池１４ａが形成される。一例として、積層金属箔１１の総厚さが０．６〜１．０ｍｍ程度、上金属板１２、下金属板１３の厚さが１．０〜１．５ｍｍ程度の場合、溶融池１４ａに照射されるレーザビームＬＢのスポット径は、例えば０．４〜１．２ｍｍ程度とする。そして、このレーザビームＬＢを２０〜５０ｍｍ／ｓ程度の走査速度で照射しながら、直径２〜４ｍｍの円周上を４〜２０回程度周回させる。

本レーザ溶接装置では、溶融池１４ａから放出される熱放射光（戻り光）ＴＲの受光強度に基づいてレーザ出力をフィードバック制御する。
そのため、図６に示すように、溶融池１４ａから放出された熱放射光ＴＲを、レーザヘッドＬＨを介してレンズＬ１によって集光した後、受光センサ１０２によって検出する。より詳細には、レーザヘッドＬＨにおいて、レンズＬ２を介してミラーＭ１を反射した後、ダイクロイックミラーＤＭを透過した熱放射光ＴＲが、レンズＬ１により集光される。
ここで、レーザビームＬＢを照射している溶融池１４ａの温度が高い程、受光センサ１０２によって検出される熱放射光ＴＲの受光強度も高くなる。

レーザ制御部１０３は、受光センサ１０２によって検出された熱放射光ＴＲの受光強度に基づいて、レーザ発振器１０１をフィードバック制御する。具体的には、レーザ制御部１０３は、レーザ発振器１０１におけるレーザ出力並びにレーザ発振の開始及び停止を制御するための制御信号をレーザ発振器１０１に出力する。

図示されていないが、レーザ制御部１０３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部と、各種制御プログラムやデータなどが格納されたＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶部と、を備えている。
以下に、レーザ制御部１０３によるレーザ溶接の制御方法の詳細について説明する。

＜レーザ溶接の制御方法＞
以下に、図７、図８を参照して、第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法に用いるレーザ溶接の制御方法について説明する。図７は、第１の実施形態に係る積層金属箔の溶接方法に用いるレーザ溶接の制御方法を示すフローチャートである。また、図８は、１回のレーザ溶接における熱放射光の受光強度Ｒ_Ｌの時間変化を示すグラフである。図８において実線で示した曲線が、熱放射光の受光強度Ｒ_Ｌの標準的な時間変化パターンである。

ここで、図８に示したローマ数字ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖは、それぞれ図３、図４、図５を意味している。すなわち、図３、図４、図５に示した溶融池１４ａの状態は、図８のグラフに示したＩＩＩ、ＩＶ、Ｖの範囲に概ね該当している。
なお、図７に示したフローチャートを説明するに当たり、図６に示したレーザ溶接装置の構成も適宜参照する。

まず、図７に示すように、レーザ制御部１０３は、予め定められた初期レーザ出力でレーザ発振器１０１を発振させ、積層金属箔１１及び上金属板１２、下金属板１３へのレーザビームＬＢの照射を開始する（ステップＳＴ１）。これに伴い、図８のグラフに示すように、受光センサ１０２によって検出される熱放射光ＴＲの受光強度Ｒ_Ｌが上昇し始める。この段階は図３に該当する。

なお、当然のことながら、レーザビームＬＢの照射を開始する前に、レーザ出力以外の照射条件も設定される。例えば、レーザビームＬＢのスポット径、照射時間、レーザビームＬＢを走査させる場合には、走査速度、周回数などが設定され、例えばレーザ制御部１０３の記憶部に格納される。

次に、図７に示すように、レーザ制御部１０３は、受光センサ１０２によって検出された熱放射光ＴＲの受光強度Ｒ_Ｌからその変化率ΔＲ_Ｌを算出する（ステップＳＴ２）。ここで、変化率ΔＲ_Ｌは、所定時間当たりの受光強度Ｒ_Ｌの変化量を示している。
続いて、レーザ制御部１０３は、変化率ΔＲ_Ｌが予め定められた変化率ΔＲ_Ｌの上限値ΔＲ_ＬＵよりも小さいか否か判定する（ステップＳＴ３）。上限値ΔＲ_ＬＵは、レーザビームＬＢの照射を開始する前に、例えばレーザ制御部１０３の記憶部に格納される。

図８のグラフに破線で示した曲線Ａのように、変化率ΔＲ_Ｌが上限値ΔＲ_ＬＵ以上である場合（ステップＳＴ３ＮＯ）、レーザ制御部１０３は、変化率ΔＲ_Ｌが上限値ΔＲ_ＬＵよりも小さくなるように、レーザ出力を低下させる（ステップＳＴ４）。変化率ΔＲ_Ｌが上限値ΔＲ_ＬＵ以上である場合、溶融池１４ａの温度が急激に上昇することによって、スパッタや箔切れが発生し易くなる。ここで、箔切れとは、溶融池１４ａの凝固収縮時に溶接部１４の界面で金属箔が切れる現象をいう。レーザ出力の下げ幅は、レーザビームＬＢの照射を開始する前に、例えばレーザ制御部１０３の記憶部に格納されている。

変化率ΔＲ_Ｌが上限値ΔＲ_ＬＵよりも小さい場合（ステップＳＴ３ＹＥＳ）、レーザ制御部１０３は、レーザ出力を変更せずに、変化率ΔＲ_Ｌが予め定められた変化率ΔＲ_Ｌの下限値ΔＲ_ＬＬよりも大きいか否か判定する（ステップＳＴ５）。下限値ΔＲ_ＬＬは、レーザビームＬＢの照射を開始する前に、例えばレーザ制御部１０３の記憶部に格納される。

図８のグラフに破線で示した曲線Ｂのように、変化率ΔＲ_Ｌが下限値ΔＲ_ＬＬ以下である場合（ステップＳＴ５ＮＯ）、レーザ制御部１０３は、変化率ΔＲ_Ｌが下限値ΔＲ_ＬＬよりも大きくなるように、レーザ出力を上昇させる（ステップＳＴ６）。変化率ΔＲ_Ｌが下限値ΔＲ_ＬＬ以下である場合、入熱不足によって融合不良が発生し易くなる。レーザ出力の上げ幅は、レーザビームＬＢの照射を開始する前に、例えばレーザ制御部１０３の記憶部に格納されている。

変化率ΔＲ_Ｌが下限値ΔＲ_ＬＬよりも大きい場合（ステップＳＴ５ＹＥＳ）、レーザ制御部１０３は、レーザ出力を変更せずに、受光強度Ｒ_Ｌが目標値Ｒ_ＬＥを超えたか否か判定する（ステップＳＴ７）。目標値Ｒ_ＬＥは、レーザビームＬＢの照射を開始する前に、例えばレーザ制御部１０３の記憶部に格納される。

受光強度Ｒ_Ｌが目標値Ｒ_ＬＥ以下である場合（ステップＳＴ７ＮＯ）、溶融池１４ａが未だ充分に形成されていないため、レーザ制御部１０３は、レーザ出力を変更せずに、ステップＳＴ２に戻り、受光センサ１０２によって検出された熱放射光ＴＲの受光強度Ｒ_Ｌからその変化率ΔＲ_Ｌを再度算出する。すなわち、図８のグラフにおいて受光強度Ｒ_Ｌが目標値Ｒ_ＬＥを超えるまでは、レーザ制御部１０３は、ステップＳＴ２〜ステップＳＴ７を繰り返し、下限値ΔＲ_ＬＬ＜変化率ΔＲ_Ｌ＜上限値ΔＲ_ＬＵとなるようにレーザ出力を制御する。この段階は図３、図４に該当する。

受光強度Ｒ_Ｌが目標値Ｒ_ＬＥを超えた場合（ステップＳＴ７ＹＥＳ）、溶融池１４ａが既に充分に形成されているため、レーザ制御部１０３は、レーザ出力を変更せずに、図８のグラフに示すように受光強度Ｒ_Ｌが目標値Ｒ_ＬＥを超えてから所定の保持時間が経過したか否か判定する（ステップＳＴ８）。保持時間は、レーザビームＬＢの照射を開始する前に、例えばレーザ制御部１０３の記憶部に格納される。

保持時間が経過していない場合（ステップＳＴ８ＮＯ）、ステップＳＴ８を繰り返す。すなわち、図８のグラフにおいて保持時間が経過するまでは、レーザ制御部１０３は、レーザ出力を変更せずに、レーザビームＬＢを照射し続ける。この段階は図５に該当する。
保持時間が経過した場合（ステップＳＴ８ＹＥＳ）、レーザビームＬＢの照射時間Ｔについて、図８のグラフに示した下限値Ｔｍｉｎ＜照射時間Ｔ＜上限値Ｔｍａｘを満たしているか否か判定する（ステップＳＴ９）。下限値Ｔｍｉｎ及び上限値Ｔｍａｘは、レーザビームＬＢの照射を開始する前に、例えばレーザ制御部１０３の記憶部に格納される。

下限値Ｔｍｉｎ＜照射時間Ｔ＜上限値Ｔｍａｘを満たしていない場合（ステップＳＴ９ＮＯ）、レーザ制御部１０３は、レーザビームＬＢの照射を終了し、レーザ溶接装置及び溶接部の品質をチェックする必要があると判断する（ステップＳＴ１０）。照射時間Ｔが下限値Ｔｍｉｎ以下の場合は照射時間が短過ぎ、照射時間Ｔが上限値Ｔｍａｘ以上の場合は照射時間が長過ぎるため、何らかの異常が発生している虞があるためである。
下限値Ｔｍｉｎ＜照射時間Ｔ＜上限値Ｔｍａｘを満たしている場合（ステップＳＴ９ＹＥＳ）、レーザ制御部１０３は、正常に溶接が終了したと判断し、そのままレーザビームＬＢの照射を終了する。

以上の通り、受光センサ１０２によって検出される熱放射光ＴＲの受光強度Ｒ_Ｌを用いてレーザ出力をフィードバック制御することによって、溶接部１４の品質を向上させることができる。
なお、図７に示した例では、レーザビームＬＢの照射条件としてレーザ出力をフィードバック制御しているが、照射時間等のその他の照射条件をフィードバック制御してもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１１積層金属箔
１２上金属板
１２ａ上面
１２ｂ穴
１２ｃ面取部
１３下金属板
１４溶接部
１４ａ溶融池
５０台座
５１凹部
６０押さえ治具
６１貫通穴
１０１レーザ発振器
１０２受光センサ
１０３レーザ制御部
ＨＭハーフミラー
Ｌ１レンズ
ＬＢレーザビーム
ＬＨレーザヘッド
ＴＲ熱放射光

Claims

上金属板と下金属板とに挟持された積層金属箔に、前記上金属板側からレーザビームを照射して、前記積層金属箔を前記上金属板及び前記下金属板にレーザ溶接する積層金属箔の溶接方法であって、
レーザ溶接する前に、前記上金属板の上面に穴を形成しておくと共に、前記穴の径が前記上面に向かって拡がるように面取部を形成しておき、
レーザ溶接する際、
熱伝導型溶接用の前記レーザビームを前記上金属板の前記面取部に照射して溶融池を形成し、
前記レーザビームを照射しながら周回させて前記溶融池を撹拌し、前記溶融池を前記積層金属箔の積層方向に成長させて前記下金属板に到達させる、
積層金属箔の溶接方法。
前記穴が貫通穴である、
請求項１に記載の積層金属箔の溶接方法。
レーザ溶接する際、
前記溶融池から放出される熱放射光の強度に基づいて、前記レーザビームの照射条件をフィードバック制御する、
請求項１又は２に記載の積層金属箔の溶接方法。
前記積層金属箔、前記上金属板及び前記下金属板が、アルミニウム又は銅を主成分とする金属材料からなる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層金属箔の溶接方法。