JPH1128589A - レーザー溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２個のワークのレーザー溶接に際して、レー
ザー光による部品損傷を簡便に回避する。 【解決手段】 ワーク６、７の溶接面に、その法線がレ
ーザー照射方向に対して所定の傾斜角βだけ傾くように
傾斜を付ける。その後、この溶接面に対して出射光学系
１０からレーザー光を照射する。そうすれば、ワーク
６、７をレーザー溶接しても、その反射光で出射光学系
１０を傷める危険性がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層キャパ
シタや角形電池などの電気化学素子の製造に際してアル
ミケースをアルミ蓋で封口するとき等に適用するに好適
なレーザー溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来のレーザー溶接方法を示す
図、図１１は従来のレーザー溶接方法におけるワークの
溶接状態を示す平面図である。

【０００３】従来、アルミ部品などのワーク同士をレー
ザー溶接する際には、水平なＸ−Ｙテーブル上にワーク
を載置し、このＸ−Ｙテーブルを水平方向（Ｘ軸方向、
Ｙ軸方向）に移動させつつ、ワークの溶接面に対してレ
ーザー光を照射することにより、レーザー溶接を行って
いる。

【０００４】この際、図１０に破線で示すように、出射
光学系１０を溶接面の法線上に位置決めしてワーク６、
７にレーザー光を照射すると、その反射光が出射光学系
１０に戻って出射光学系１０を傷めてしまう恐れがある
ことから、図１０に実線で示すように、出射光学系１０
を溶接面の法線に対して斜めに位置決めし、反射光が出
射光学系１０に戻らないようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これではレー
ザー照射方向が溶接面の法線に対して傾くため、図１１
に示すように、レーザー光がワーク６、７に楕円状に当
たることとなり、Ｘ軸方向（例えば、図１１左右方向）
の溶接とＹ軸方向（例えば、図１１上下方向）の溶接と
でレーザー光の当たり方（重なり方）、ひいては溶接強
度が不均一になってしまうという不都合があった。

【０００６】なお、こうした不都合を解消するため、出
射光学系１０に回転の制御を加えることにより、溶接面
にレーザー光が均一に当たるようにすることも原理的に
は可能であるが、特にワーク６、７の溶接経路が複雑な
場合には煩雑な制御を余儀なくされる点で実用性に乏し
い。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、ワークの溶接
面の形状に工夫を凝らすことにより、煩雑な制御を伴う
ことなく部品損傷を防止し、均一にレーザー溶接するこ
とを可能にしたレーザー溶接方法を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、ワークの溶
接面を適当に傾斜させておくと、レーザー光の反射光が
出射光学系に戻らず、しかもレーザー光の照射が溶接方
向を問わず均一になることに着目した。

【０００９】すなわち本発明は、２個のワーク（６、
７）を互いにレーザー溶接する際に、これらワークの溶
接面に、その法線がレーザー照射方向（矢印Ｌ方向）に
対して所定の傾斜角（β）だけ傾くように傾斜を付け、
その後、この溶接面に対して出射光学系（１０）からレ
ーザー光を照射するようにして構成される。

【００１０】また本発明は、２個のワーク（６、７）を
互いにレーザー溶接する際に、これらワークの溶接面
に、その法線がレーザー照射方向（矢印Ｌ方向）に対し
て所定の傾斜角（β）だけ傾くように、かつレーザー照
射方向と溶接面の法線方向（矢印Ｎ方向）の双方を含む
平面（Ｐ１）が溶接経路上の各点においてその溶接方向
（矢印Ｔ方向）に直交するように傾斜を付け、その後、
この溶接面に対して出射光学系（１０）からレーザー光
を溶接経路に沿って照射するようにして構成される。

【００１１】また本発明は、上記傾斜角（β）をレーザ
ー光の広がり角（α）の５０％以上として構成される。

【００１２】なお、括弧内の番号等は図面における対応
する要素を表わす便宜的なものであり、従って、本発明
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。このこ
とは「特許請求の範囲」の欄についても同様である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１４】図１はレーザー溶接機の一例を示す正面
図、図２は本発明によるレーザー溶接方法の第１の実施
形態を示す図、図３は本発明によるレーザー溶接方法に
おけるワークのコーナー部を示す斜視図、図４は溶接面
の法線方向とレーザー照射方向および溶接方向との関係
を示す図、図５は本発明によるレーザー溶接方法におけ
るワークの溶接状態を示す平面図、図６はレーザー光を
溶接面に対して直角に照射した状態を示す図、図７はレ
ーザー光を溶接面に対して斜めに照射した状態を示す
図、図８は本発明によるレーザー溶接方法の第２の実施
形態を示す図、図９は本発明によるレーザー溶接方法の
第３の実施形態を示す図である。

【００１５】レーザー溶接機１は、図１に示すように、
架台２を有しており、架台２上にはＸ−Ｙテーブル３
が、水平方向であるＸ軸方向（図１左右方向）およびＹ
軸方向（図１紙面と直角な方向）に移動駆動自在に支持
されている。Ｘ−Ｙテーブル３上にはロータリーテーブ
ル５がＣ軸方向に回転駆動自在に支持されており、ロー
タリーテーブル５上にはアルミ部品などのワーク６を載
置することができる。

【００１６】また、架台２上にはコラム８が立設されて
おり、コラム８には加工ヘッド９がＺ軸方向（図１上下
方向）に摺動駆動自在に支持されている。加工ヘッド９
の下側には出射光学系１０が前記ロータリーテーブル５
の上方に位置する形で装着されており、この出射光学系
１０からロータリーテーブル５上のワーク６に向けて真
下にレーザー光を照射することができる。

【００１７】さらに、架台２上にはエンクロージャ１２
が搭載されており、このエンクロージャ１２はＸ−Ｙテ
ーブル３、ロータリーテーブル５、コラム８、加工ヘッ
ド９および出射光学系１０を包囲している。

【００１８】レーザー溶接機１は以上のような構成を有
するので、このレーザー溶接機１を用いて箱状のワーク
６と蓋状のワーク７とをレーザー溶接する際には次の手
順による。

【００１９】まず、これらワーク６、７の溶接面に、図
２および図３に示すように、水平面に対して傾斜角βだ
け傾くように、すなわちワーク６、７の溶接面の法線が
レーザー照射方向に対して所定の傾斜角βだけ傾くよう
に傾斜を付ける。

【００２０】ここで、ワーク６、７の溶接面は、図４に
示すように、レーザー照射方向（図４矢印Ｌ方向）と溶
接面の法線方向（図４矢印Ｎ方向）の双方を含む平面Ｐ
１が、溶接経路上の各点においてその溶接方向（図４矢
印Ｔ方向）に直交するように傾けて形成する。

【００２１】こうしてワーク６、７の溶接面の加工が終
了したところで、これらワーク６、７をロータリーテー
ブル５上に載置し、Ｘ−Ｙテーブル３をＸ軸方向、Ｙ軸
方向に適宜移動させつつ、出射光学系１０からワーク
６、７の溶接面に対してレーザー光を照射する。する
と、長方形状の溶接経路に沿ってレーザー光が照射さ
れ、２個のワーク６、７は互いにレーザー溶接されるこ
ととなる。

【００２２】この際、ワーク６、７の溶接面の法線はレ
ーザー照射方向に対して傾斜しているので、ワーク６、
７の溶接面にレーザー光を照射しても、その反射光が出
射光学系１０に戻って出射光学系１０を傷めてしまうこ
とはない。また、ワーク６、７の溶接面は、上述したよ
うに、レーザー照射方向と溶接面の法線方向の双方を含
む平面Ｐ１が溶接経路上の各点においてその溶接方向に
直交するように傾斜しているので、レーザー光の当たり
方（重なり方）は、図５に示すように、Ｘ軸方向（図５
左右方向）の溶接とＹ軸方向（図５上下方向）の溶接と
で均一となり、そのため溶接強度は溶接経路の全長にわ
たって均一になる。しかも、レーザー溶接に際しては、
ワーク６、７を載置したＸ−Ｙテーブル３を駆動するだ
けでよく、出射光学系１０を回転させたり、ロータリー
テーブル５を回転させる必要はないので、たとえ溶接経
路が複雑であっても煩雑な制御は不要であり、実用性に
優れる。

【００２３】ところで、実際に出射光学系１０から照射
されるレーザー光は、多くの場合、図６に示すように、
所定の広がり角αで集光して溶接面に焦点を結ぶので、
反射光が出射光学系１０に戻らないようにするために
は、図７に示すように、反射の法則により、溶接面の傾
斜角βを広がり角αの５０％以上とする必要がある。例
えば、レーザー光の広がり角α＝２０°の場合、溶接面
の傾斜角β≧１０°とすれば、反射光で出射光学系１０
を傷める危険性はなくなる。

【００２４】なお、上述の実施形態においては、２個の
ワーク６、７に同じ傾斜角βで傾斜を付けた場合につい
て説明したが、図８に示すように、片方のワーク７にの
み傾斜を付けたり、図９に示すように、ワーク６、７が
Ｖ溝を形成するように傾斜を付けてもよい。

【００２５】また、上述の実施形態においては、ワーク
６、７を移動させてレーザー溶接を行う場合について説
明したが、ワーク６、７は固定したまま出射光学系１０
を水平方向に移動させてレーザー溶接を行う場合に本発
明を適用することも可能である。つまり、ワーク６、７
が出射光学系１０に対して相対的に移動する限り、ワー
ク６、７と出射光学系１０のいずれを移動させても構わ
ない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２個のワーク６、７を互いにレーザー溶接する際に、こ
れらワーク６、７の溶接面に、その法線がレーザー照射
方向（例えば、図４矢印Ｌ方向）に対して所定の傾斜角
βだけ傾くように傾斜を付け、その後、この溶接面に対
して出射光学系１０からレーザー光を照射するようにし
て構成したので、ワーク６、７の溶接面にレーザー光を
照射しても、その反射光で出射光学系１０を傷める危険
性がないことから、煩雑な制御を伴わずに部品損傷を防
止することが可能となる。

【００２７】また本発明によれば、２個のワーク６、７
を互いにレーザー溶接する際に、これらワーク６、７の
溶接面に、その法線がレーザー照射方向（例えば、図４
矢印Ｌ方向）に対して所定の傾斜角βだけ傾くように、
かつレーザー照射方向と溶接面の法線方向（例えば、図
４矢印Ｎ方向）の双方を含む平面Ｐ１が溶接経路上の各
点においてその溶接方向（例えば、図４矢印Ｔ方向）に
直交するように傾斜を付け、その後、この溶接面に対し
て出射光学系１０からレーザー光を溶接経路に沿って照
射するようにして構成したので、ワーク６、７の溶接面
にレーザー光を照射しても、その反射光で出射光学系１
０を傷める危険性がなく、またレーザー光の照射が溶接
方向を問わず均一になることから、煩雑な制御を伴わず
に部品損傷を防止するとともに、均一にレーザー溶接す
ることが可能となる。

【００２８】また本発明によれば、上記傾斜角βをレー
ザー光の広がり角αの５０％以上として構成したので、
集光タイプの出射光学系１０を用いた場合でも、煩雑な
制御を伴わずに部品損傷を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザー溶接機の一例を示す正面図である。

【図２】本発明によるレーザー溶接方法の第１の実施形
態を示す図である。

【図３】本発明によるレーザー溶接方法におけるワーク
のコーナー部を示す斜視図である。

【図４】溶接面の法線方向とレーザー照射方向および溶
接方向との関係を示す図である。

【図５】本発明によるレーザー溶接方法におけるワーク
の溶接状態を示す平面図である。

【図６】レーザー光を溶接面に対して直角に照射した状
態を示す図である。

【図７】レーザー光を溶接面に対して斜めに照射した状
態を示す図である。

【図８】本発明によるレーザー溶接方法の第２の実施形
態を示す図である。

【図９】本発明によるレーザー溶接方法の第３の実施形
態を示す図である。

【図１０】従来のレーザー溶接方法を示す図である。

【図１１】従来のレーザー溶接方法におけるワークの溶
接状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１……レーザー溶接機 ６、７……ワーク １０……出射光学系 Ｐ１……平面 α……広がり角 β……傾斜角

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２個のワーク（６、７）を互いにレーザ
   ー溶接する際に、 これらワークの溶接面に、その法線がレーザー照射方向
   に対して所定の傾斜角（β）だけ傾くように傾斜を付
   け、 その後、この溶接面に対して出射光学系（１０）からレ
   ーザー光を照射するようにして構成したレーザー溶接方
   法。
2. 【請求項２】 ２個のワーク（６、７）を互いにレーザ
   ー溶接する際に、 これらワークの溶接面に、その法線がレーザー照射方向
   に対して所定の傾斜角（β）だけ傾くように、かつレー
   ザー照射方向と溶接面の法線方向の双方を含む平面（Ｐ
   １）が溶接経路上の各点においてその溶接方向に直交す
   るように傾斜を付け、 その後、この溶接面に対して出射光学系（１０）からレ
   ーザー光を溶接経路に沿って照射するようにして構成し
   たレーザー溶接方法。
3. 【請求項３】 傾斜角（β）をレーザー光の広がり角
   （α）の５０％以上としたことを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載のレーザー溶接方法。