特許 6359475 溶接モード判別装置、溶接モード判別方法及びレーザ溶接装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6359475

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】溶接モード判別装置、溶接モード判別方法及びレーザ溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20180709BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20180709BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/00 P

   B23K26/21 A

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-48267(P2015-48267)

(22)【出願日】2015年3月11日

(65)【公開番号】特開2016-168596(P2016-168596A)

(43)【公開日】2016年9月23日

【審査請求日】2017年2月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 茂樹

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００６２３２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５０８５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１５６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−４３７４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ溶接による溶接モードを判別する溶接モード判別装置であって、
レーザ照射箇所及びその周辺における赤外線波長領域の画像と短波長の可視光線波長領域の画像とを取得する取得部と、
前記赤外線波長領域の画像の発光像及び前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像を抽出する抽出部と、
前記赤外線波長領域の画像の発光像と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との比較に基づいて前記レーザ溶接による溶接モードを判別する判別部とを備え、
前記判別部は、前記赤外線波長領域の画像の発光像の大きさと前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の大きさとの比、及び前記赤外線波長領域の画像の発光像の輝度と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の輝度との比の少なくとも一方に応じて前記溶接モードの判別を行うものであり、前記大きさの比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リスト、及び、前記輝度の比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リストのうちの対応する判別リストとの照合に基づいて前記溶接モードを判別する
ことを特徴とする溶接モード判別装置。

【請求項2】

前記大きさの比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リストは、前記短波長の可視光線波長領域の発光像が撮像されないモード、及び前記短波長の可視光線波長領域の発光像の大きさが前記赤外線波長領域の発光像の大きさと同様であるモード、及び前記短波長の可視光線波長領域の発光像の大きさが前記赤外線波長領域の発光像の大きさに比べて同様未満であり、かつ、該短波長の可視光線波長領域の発光像の大きさとして大きいときのモード、及び前記短波長の可視光線波長領域の発光像の大きさとして前記大きいときのモードよりも小さいときのモードのいずれか１つを前記溶接モードとして判別させる
請求項１に記載の溶接モード判別装置。

【請求項3】

前記輝度の比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リストは、前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度が観測されないモード、及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度に高低のむらがあり、かつ、前記赤外線波長領域の発光像の輝度の高い部分の輝度に対する前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度の比が小さいモード、及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度に高低のむらがなく、かつ、前記赤外線波長領域の発光像
の輝度に対する前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度の比が小さいモード、及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度に対する前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度の比が大きいモードのいずれか１つを前記溶接モードとして判別させる
請求項１又は２に記載の溶接モード判別装置。

【請求項4】

前記輝度の比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リストはさらに、前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度が観測されない、かつ、前記赤外線波長領域の発光像の輝度は観測されるモード、及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度に高低のむらがあり、かつ、前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度の高い部分の輝度がいずれも高いモード、及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度に高低のむらがなく、かつ、前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度がいずれも高いモード、及び前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度がいずれも低いモードのいずれか１つを判別させる
請求項３に記載の溶接モード判別装置。

【請求項5】

レーザ溶接による溶接モードを判別する溶接モード判別方法であって、
レーザ照射箇所及びその周辺における赤外線波長領域の画像と短波長の可視光線波長領域の画像とを取得する取得工程と、
前記赤外線波長領域の画像の発光像及び前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像を抽出する抽出工程と、
前記赤外線波長領域の画像の発光像と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との比較に基づいて前記レーザ溶接による溶接モードを判別する判別工程とを備え、
前記判別工程は、前記赤外線波長領域の画像の発光像の大きさと前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の大きさとの比、及び前記赤外線波長領域の画像の発光像の輝度と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の輝度との比の少なくとも一方に応じて前記溶接モードの判別を行うものであって、前記大きさの比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リスト、及び、前記輝度の比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リストのうちの対応する判別リストとの照合に基づいて前記溶接モードを判別する
ことを特徴とする溶接モード判別方法。

【請求項6】

レーザ光の照射されるエネルギー強度を変更可能な態様でレーザ溶接を行うレーザ溶接装置であって、
レーザ照射箇所及びその周辺における赤外線波長領域の画像と短波長の可視光線波長領域の画像とを取得する取得部と、
前記赤外線波長領域の画像の発光像及び前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像を抽出する抽出部と、
前記赤外線波長領域の画像の発光像と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との比較に基づいて前記レーザ光の照射されるエネルギー強度を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記赤外線波長領域の画像の発光像の大きさと前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の大きさとの比、及び前記赤外線波長領域の画像の発光像の輝度と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の輝度との比の少なくとも一方に応じて前記レーザ溶接による溶接モードの判別を行うものであり、前記大きさの比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リスト、及び、前記輝度の比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リストのうちの対応する判別リストとの照合に基づいて前記溶接モードを判別し、前記判別した溶接モードを目的のモードに維持させるようにレーザ光の照射されるエネルギー強度を制御する
ことを特徴とするレーザ溶接装置。

【請求項7】

前記制御されるエネルギー強度は、前記レーザ光の出力強度、及び前記レーザ光の照射される範囲、及び前記レーザ光の移動する速度の少なくとも一つの調整で制御される
請求項６に記載のレーザ溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ光による溶接の状態を溶接モードとして判別することができる溶接モード判別装置、及び溶接モード判別方法、及び前記溶接モード判別装置を備えるレーザ溶接装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、レーザ光の照射によって接合対象を溶接する技術が知られている。そして、こうしたレーザ溶接により溶接されるものの１つとして、金属製のケースに金属製の蓋が溶接されてなる電池がある。このような電池では、ケース内の電解液などが外部に漏れ出すことがない高い密閉性を維持すべく、精度の高い溶接がその金属製の蓋とケースとの間で行われている。一方、溶接の精度を高めるために、溶接時の溶接状態を監視する技術なども提案されており、そうした技術の一例として、アーク溶接における溶接の状態を監視する技術が特許文献１に記載されている。

【0003】

特許文献１に記載の溶接の監視装置は、アーク溶接を監視する装置である。この溶接の監視装置は、アーク溶接の周囲を撮像する２つの撮像手段と、赤外線波長領域のバンドパス特性を有していて一方の撮像手段に対して設けられた第１バンドパスフィルタと、紫外線波長領域のバンドパス特性を有していて他方の撮像手段に対して設けられた第２バンドパスフィルタとを備えている。また、この溶接の監視装置は、第２バンドパスフィルタの透過帯域の発光スペクトルを有し且つアーク溶接の周囲を照明する照明手段と、２つの撮像手段で撮像した画像を合成する画像合成手段と、画像合成手段で合成された画像を表示する画像表示手段とを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１２５７９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載の溶接の監視装置によれば、アーク溶接において、アークスポット点の周辺の状況（アークの発生状態や溶融池の状態）を精度良く撮像することができるとともに、これら周辺の状況に対応する画像をモニタにより監視することができる。

【0006】

ところで、アーク溶接のみならずレーザ溶接などの溶接では、高温に加熱されて溶融している溶接箇所についてその監視を行うことができたとしても、時間の経過とともに激しく変化する溶接状態（溶接モード）となるとこれを客観的に判別することは容易ではなかった。

【0007】

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶接モードを客観的に判別することができる溶接モード判別装置、及び、溶接モード判別方法、及び、前記溶接モード判別装置を備えるレーザ溶接装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決する溶接モード判別装置は、レーザ溶接による溶接モードを判別する溶接モード判別装置であって、レーザ照射箇所及びその周辺における赤外線波長領域の画像と短波長の可視光線波長領域の画像とを取得する取得部と、前記赤外線波長領域の画像の発光像及び前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像を抽出する抽出部と、前記赤外線波長領域の画像の発光像と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との比較に基づいて前記レーザ溶接による溶接モードを判別する判別部とを備えることを要旨とする。

【0009】

上記課題を解決する溶接モード判別方法は、レーザ溶接による溶接モードを判別する溶接モード判別方法であって、レーザ照射箇所及びその周辺における赤外線波長領域の画像と短波長の可視光線波長領域の画像とを取得する取得工程と、前記赤外線波長領域の画像の発光像及び前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像を抽出する抽出工程と、前記赤外線波長領域の画像の発光像と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との比較に基づいて前記レーザ溶接による溶接モードを判別する判別工程とを備えることを要旨とする。

【0010】

このような装置又は方法によれば、レーザ照射箇所は加熱されることにより状態が変化し、その変化した状態に対応する光が放射される。そこで、この構成によるように、赤外線波長領域の画像の発光像と短波長の可視光線波長領域の画像の発光像とを比較することで、赤外線波長領域によって検出される状態と、短波長の可視光線波長領域によって検出される状態とが比較されることとなり、この比較によって溶接モードを客観的に判別することができるようになる。

【0011】

また、２つの発光像の比較により溶接モードを判定することで、一方の発光像を基準として他方の発光像を相対的に比較することができる。よって、同じ溶接モードであってもレーザ光の強さ等の条件に応じて輝度や大きさが変わることがあるが、同一の条件下にある一方を基準とする相対比較により、条件の影響を抑えたより正確な判断が可能になる。

【0012】

好ましい構成として、前記判別部は、前記赤外線波長領域の画像の発光像と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との大きさの比較、及び前記赤外線波長領域の画像の発光像と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との輝度の比較の少なくとも一方に応じて前記溶接モードの判別を行う。

【0013】

このような構成によれば、溶接モードを特定させる状態が、赤外線波長領域の画像の発光像と短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との大きさの比較、及び、赤外線波長領域の画像の発光像と短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との輝度の比較の少なくとも一方により得られるようになる。

【0014】

好ましい構成として、前記大きさの比較が、前記赤外線波長領域の画像の発光像の大きさと前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の大きさとの比であり、前記輝度の比較が、前記赤外線波長領域の画像の発光像の輝度と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の輝度との比であって、前記大きさの比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リスト、及び、前記輝度の比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リストをそれぞれ備え、それら判別リストとの照合に基づいて前記溶接モードが判別される。

【0015】

このような構成によれば、比較することが容易である２つの発光像の大きさや、２つの発光像の輝度の比較から得られる比に基づいて溶接モードが判別されるようになる。
また、大きさや輝度の比をそれぞれ対応する判別リストと照合することによって溶接モードの判別が容易に行えるようにもなる。

【0016】

好ましい構成として、前記大きさの比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リストは、前記短波長の可視光線波長領域の発光像が撮像されないモード、及び前記短波長の可視光線波長領域の発光像の大きさが前記赤外線波長領域の発光像の大きさと同様であるモード、及び前記短波長の可視光線波長領域の発光像の大きさが前記赤外線波長領域の発光像の大きさに比べて同様未満であり、かつ、該短波長の可視光線波長領域の発光像の大きさとして大きいときのモード、及び前記短波長の可視光線波長領域の発光像の大きさとして前記大きいときのモードよりも小さいときのモードのいずれか１つを前記溶接モードとして判別させる。

【0017】

このような構成によれば、短波長の可視光線波長領域の発光像と赤外線波長領域の発光像との大きさの比に基づいて溶接モードを４つのモードに判別することができるようになる。これにより、溶接に好ましいモードが判別できるようになる。

【0018】

好ましい構成として、前記輝度の比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リストは、前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度が観測されないモード、及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度に高低のむらがあり、かつ、前記赤外線波長領域の発光像の輝度の高い部分の輝度に対する前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度の比が小さいモード、及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度に高低のむらがなく、かつ、前記赤外線波長領域の発光像の輝度に対する前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度の比が小さいモード、及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度に対する前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度の比が大きいモードのいずれか１つを前記溶接モードとして判別させる。

【0019】

このような構成によれば、短波長の可視光線波長領域の発光像と赤外線波長領域の発光像との輝度の比に基づいて溶接モードを４つのモードに判別することができるようになる。これにより、溶接に好ましいモードが判別できるようになる。

【0020】

好ましい構成として、前記輝度の比に基づいて前記溶接モードを判別するための判別リストはさらに、前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度が観測されない、かつ、前記赤外線波長領域の発光像の輝度は観測されるモード、及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度に高低のむらがあり、かつ、前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度の高い部分の輝度がいずれも高いモード、及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度に高低のむらがなく、かつ、前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度がいずれも高いモード、及び前記短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度及び前記赤外線波長領域の発光像の輝度がいずれも低いモードのいずれか１つを判別させる。

【0021】

このような構成によれば、短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度と赤外線波長領域の発光像の輝度との組合せによっても溶接モードを４つのモードに判別することができるようになる。これにより、溶接に好ましいモードが判別できるようになる。

【0022】

上記課題を解決するレーザ溶接装置は、レーザ光の照射されるエネルギー強度を変更可能な態様でレーザ溶接を行うレーザ溶接装置であって、レーザ照射箇所及びその周辺における赤外線波長領域の画像と短波長の可視光線波長領域の画像とを取得する取得部と、前記赤外線波長領域の画像の発光像及び前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像を抽出する抽出部と、前記赤外線波長領域の画像の発光像と前記短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との比較に基づいて前記レーザ光の照射されるエネルギー強度を制御する制御部とを備えることを要旨とする。

【0023】

このような装置によれば、動的に変化するレーザ照射箇所の溶接モードを判定しつつ、レーザ光の照射されるエネルギー強度を制御して、レーザ照射箇所の溶接モードを目的のモードに維持させることができるようになる。これにより、溶接モードを所望のモードに維持させつつ、適切なレーザ溶接を行うことができるようになる。

【0024】

好ましい構成として、前記制御されるエネルギー強度は、前記レーザ光の出力強度、及び前記レーザ光の照射される範囲、及び前記レーザ光の移動する速度の少なくとも一つである。

【0025】

このような構成によれば、溶接モードは、レーザ照射箇所へ付与するエネルギー強度の調整によって変更又は維持される。このような構成によれば、エネルギー強度の調整が容易に行えるようになる。

【発明の効果】

【0026】

この溶接モード判別装置、溶接モード判別方法及びレーザ溶接装置によれば、溶接モードを客観的に判別することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】レーザ溶接装置を具体化した一実施形態について、その概略構成を示すブロック図。

【図2】同レーザ溶接装置におけるレーザ溶接箇所の断面構造を模式的に示す断面図。

【図3】同レーザ溶接装置における溶接時の溶接部分の状態を模式的に示す模式図。

【図4】同レーザ溶接装置における溶接モードである第１〜第４モードのそれぞれにおける溶融現象と、７５０ｎｍで撮像される画像と、及び４５０ｎｍで撮像される画像とを示す模式図。

【図5】レーザ溶接において溶接状態の変動を模式的に示す模式図であって、（ａ）は第３又は第４モードのときの態様を示す図、（ｂ）はより溶融が進んだときの態様を示す図、（ｃ）はさらに溶融が進んだときの態様を示す図。

【図6】同レーザ溶接装置における溶接モードである第１〜第４モードのそれぞれに対応する、７５０ｎｍの画像と４５０ｎｍの画像との画像の特徴を比較する比較図。

【図7】レーザ溶接装置を具体化した他の実施形態について、その概略構成を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１〜６に従って、溶接モード判別装置、溶接モード判別方法及びレーザ溶接装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、レーザ溶接装置は、レーザ発振器１１０から出力された発振レーザ光Ｌ０に基づき生成された照射レーザ光Ｌ２を接合対象に照射してレーザ溶接する。レーザ溶接装置は、レーザ光を発振して出力する前記レーザ発振器１１０と、レーザ発振器１１０から出力される発振レーザ光Ｌ０を溶接対象に照射させるレーザ出力部２００とを備えている。

【0029】

レーザ発振器１１０は、いわゆる半導体レーザであって、レーザダイオードを発振させて発振レーザ光Ｌ０を出力する。レーザ発振器１１０は、発振レーザ光Ｌ０を、レーザ溶接に利用可能なレーザ光、例えば波長８８０〜９８０ナノメートル（ｎｍ）のレーザ光として出力する。またレーザ発振器１１０は、発振レーザ光Ｌ０のエネルギーの強度分布をトップハット型（矩形分布型）として出力する。半導体レーザからは、トップハット型の強度分布を有するレーザ光を出力させることは容易であるため、レーザ発振器１１０としての構成が簡単になりコストも抑えられるようになることが期待できる。

【0030】

レーザ出力部２００は、レーザ光を溶接対象に照射させるためのものであり、発振レーザ光Ｌ０を入力するとともに、照射用の照射レーザ光Ｌ２を生成して、出力する。レーザ出力部２００は、出力した照射レーザ光Ｌ２を、接合対象としての電池３００の溶接対象部分に照射させる。電池３００は、金属製のケース３１０と、金属製の蓋３２０とから構成されており、ケース３１０と蓋３２０との境界部分３３０を含むように設定される溶接対象箇所がレーザ出力部２００から照射される照射レーザ光Ｌ２によりレーザ溶接される。なお、本実施形態では、ケース３１０と蓋３２０とを構成する金属は、アルミニウム又はアルミニウム合金である。

【0031】

図２に示すように、照射レーザ光Ｌ２は、レーザ光の照射径が径Ｌ２Ｄであり、強度Ｐのエネルギー強度を照射径において略均一に分布させる強度分布、いわゆるトップハット型である。照射レーザ光Ｌ２は、ケース３１０と蓋３２０との境界部分３３０をその照射径に含むように、ケース３１０の表面３１０ａと蓋３２０の表面３２０ａとに照射される。そして、溶接対象箇所に高いエネルギーが付与されることでレーザ照射箇所に含まれる境界部分３３０がレーザ溶接される。

【0032】

図３に示すように、照射レーザ光Ｌ２が電池３００のケース３１０と蓋３２０との境界部分３３０を相対移動されることで、ケース３１０と蓋３２０との境界部分３３０が当該相対移動に従ってレーザ溶接される。照射レーザ光Ｌ２の照射箇所には高いエネルギーが付与されてアルミニウム合金が溶融され、この溶融したアルミニウム合金からなる溶融池３５０が形成される。一方、溶融池３５０は、照射レーザ光Ｌ２の照射箇所から外れて温度が低下することに応じて固まり、溶接された部分である溶接跡３４０を形成する。

【0033】

図１に示すように、レーザ出力部２００は、発振レーザ光Ｌ０が入射されるコリメートレンズ２６０と、照射レーザ光Ｌ２を出射する集光レンズ２５０とを備える。
コリメートレンズ２６０は、入射された発振レーザ光Ｌ０を平行光Ｌ１にして出力するレンズであり、平行光Ｌ１を集光レンズ２５０へ出力する。

【0034】

集光レンズ２５０は、入力したレーザ光を所定の位置に集光させるように出射するレンズであって、入力した平行光Ｌ１を集光した態様の照射レーザ光Ｌ２にして出射する。集光レンズ２５０は、平行光Ｌ１の外径よりもの照射径（径Ｌ２Ｄ）を絞ることによって照射レーザ光Ｌ２の照射箇所におけるエネルギーの強度を高くする。これにより、照射レーザ光Ｌ２は、溶接対象部分に高いエネルギー強度で照射されるようになり、溶接対象部分が温度上昇されることに続いて溶融される。例えば、接合対象の２つの金属部材をそれぞれ溶融させることでそれら金属部材が溶接される。

【0035】

また、レーザ出力部２００は、照射レーザ光Ｌ２の照射箇所とその周辺に観測される光である光Ｅ１を、集光レンズ２５０から入力し、分光器４００により平行光Ｌ１と分離させて出力する。すなわち、レーザ出力部２００は、光Ｅ１を照射レーザ光Ｌ２の進行方向と逆の方向から集光レンズ２５０に入力させる。光Ｅ１には、溶融池３５０を含む溶接対象部分の温度様態や溶融状態に応じて溶接対象物から発光される光が含まれる。分光器４００は、平行光Ｌ１をその進行方向に対して透過させるとともに、平行光Ｌ１の進行方向とは逆方向から入射される光Ｅ１を９０°の方向などの所定の方向に反射させる。

【0036】

レーザ出力部２００から出力された光Ｅ１は、第１の分割器４０１によって第１の撮像部４２０の方向と第２の分割器４０２の方向とに分割され、第２の分割器４０２によって第２の撮像部４３０の方向と第３の撮像部４４０の方向とに分割される。

【0037】

第１及び第２の分割器４０１，４０２は、いわゆるビームスプリッターであって、入射光を所定の割合で透過及び反射させる。そして、第１の分割器４０１は、反射光を第１の撮像部４２０に入力させ、透過光を第２の分割器４０２へ照射させる。また、第２の分割器４０２は、反射光を第２の撮像部４３０に入力させ、透過光を第３の撮像部４４０へ入力させる。例えば、第１の分割器４０１の透過率を３分の２、かつ、反射率を３分の１、また、第２の分割器４０２の透過率を２分の１、かつ、反射率を２分の１とすることができる。第１及び第２の分割器４０１，４０２の透過率及び反射率がこのように設定されれば、第１の分割器４０１で反射された光の強度と、第２の分割器４０２で反射された光の強度と、第２の分割器４０２で透過された光の強度とをそれぞれ光Ｅ１の３分の１の強度にすることができる。なお、第１の分割器４０１の透過率と反射率、及び、第２の分割器４０２の透過率と反射率はそれぞれ任意に設定することができる。

【0038】

第１及び第２の撮像部４２０，４３０はそれぞれ、分割された光Ｅ１を、予め設定された波長領域のみを選択的に透過させるバンドパスフィルタ４２１，４３１を介して入力する。

【0039】

本実施形態では、バンドパスフィルタ４２１は、中心波長を４５０ｎｍとする波長４００〜５００ｎｍの波長領域の光を選択的に透過させる。一方、その他の波長領域の光は透過対象として選択されないため透過しない。つまり、バンドパスフィルタ４２１は、波長４００〜５００ｎｍの波長領域の光を第１の撮像部４２０に入力させる。なお、波長４００〜５００ｎｍは、いわゆる、短波長の可視光線波長領域に含まれ、より詳しくは、青色及び紫色の波長が含まれる波長領域に対応する。なお、バンドパスフィルタ４２１は、波長４００〜５９０ｎｍの波長領域の光を選択的に透過させてもよい。このとき、第１の撮像部４２０は波長４００〜５９０ｎｍのうちの広い範囲の光に感度を有していることが望ましい。波長を５９０ｎｍ以下とするのは、波長が５９０ｎｍを超えると金属ヒューム等のノイズが多くなり好ましくないためであり、こうしたノイズは波長を５００ｎｍ以下とすればより抑えられるようになる。

【0040】

また本実施形態では、バンドパスフィルタ４３１は、中心波長を７５０ｎｍとする波長７００〜８００ｎｍの波長領域の光を選択的に透過させる。一方、その他の波長領域の光は透過対象として選択されないため透過しない。つまり、バンドパスフィルタ４３１は、波長７００〜８００ｎｍの波長領域の光を第２の撮像部４３０に入力させる。なお、波長７００〜８００ｎｍは、いわゆる、赤外線領域に含まれ、より詳しくは、近赤外線領域に分類される波長領域に含まれる。なお、バンドパスフィルタ４３１は、波長７００〜９００ｎｍの波長領域の光を選択的に透過させてもよい。このとき、第２の撮像部４３０は波長７００〜９００ｎｍのうちの広い範囲の光に感度を有していることが望ましい。波長を９００ｎｍ以下とするのは、波長が９００ｎｍを超えるとレーザ光等のノイズが多くなり好ましくないためであり、こうしたノイズは波長を８００ｎｍ以下とすればより抑えられるようになる。

【0041】

第１〜第３の撮像部４２０，４３０，４４０はいずれも、ＣＣＤカメラを含み構成されており、溶融池３５０の画像を光Ｅ１を含む発光像として撮像する。また、第１〜第３の撮像部４２０，４３０，４４０はいずれも、撮像した撮像画像を制御部５００へ出力する。

【0042】

第１の撮像部４２０は、バンドパスフィルタ４２１によって選択された波長４００〜５００ｎｍの波長領域の光の画像を撮像する。波長４００〜５００ｎｍは、例えば、溶融した金属が気化（プラズマ化）するとき発光する光を好適に観測することができる波長である。例えば、金属のうちアルミニウムを含む材料の気化温度は２３００〜２５００℃程度である。なお第１の撮像部４２０は、その撮像可能な波長領域に波長４００〜５００ｎｍが含まれていれば、その他の波長領域が含まれていてもよい。

【0043】

第２の撮像部４３０は、バンドパスフィルタ４３１によって選択された波長７００〜８００ｎｍの波長領域の光の画像を撮像する。波長７００〜８００ｎｍは、例えば、溶融により生じる金属の発光を好適に観測することができる波長である。例えば、金属のうちアルミニウムを含む材料の溶融温度は６５０〜７５０℃程度である。なお第２の撮像部４３０は、その撮像可能な波長領域に波長７００〜８００ｎｍが含まれていれば、その他の波長領域が含まれていてもよい。

【0044】

第３の撮像部４４０は、少なくとも可視光線波長領域を撮像可能な波長領域に含んでおり、撮像可能な波長領域の光の画像を撮像する。つまり、溶融池３５０及びその周辺を、主に可視光線からなる画像として撮像する。

【0045】

制御部５００は、第１〜第３の撮像部４２０，４３０，４４０に接続されているとともに、それら撮像部４２０，４３０，４４０からそれぞれの撮像画像を入力する。制御部５００は、撮像画像を取得する画像取得部５１０と、撮像画像から溶融状態に関連する発光像を抽出する発光像抽出部５２０と、溶接モードを判別する溶接モード判別部５３０とを備える。また、制御部５００は、溶接モードの判定に必要なデータなどを記憶する記憶部５４０を備えている。記憶部５４０には、溶接モードの判別に用いられる第１判別リスト５４１及び第２判別リスト５４２が記憶されている。なお、本実施形態では、第１の撮像部４２０、第２の撮像部４３０、及び画像取得部５１０から取得部５０１（取得工程）が構成されている。

【0046】

また、制御部５００は、判別された溶接モードを表示装置などに出力する。そして、判別された溶接モードが表示装置などを介して出力される。
画像取得部５１０は、第１の撮像部４２０からの撮像画像と、第２の撮像部４３０からの撮像画像とをそれぞれ取得する。

【0047】

発光像抽出部５２０は、第１及び第２の撮像部４２０，４３０からの各撮像画像からそれぞれ発光像（図４の発光像３６０〜３６３など参照）を抽出する（抽出工程）。発光像は、レーザ溶接によって溶接対象が溶融することに応じて発光した範囲を示す像である。本実施形態では、レーザ照射箇所及びその周辺においてレーザ光からのエネルギーによってアルミニウム合金が温度上昇し、溶融し、又は蒸発している状態が撮像される。なお、アルミニウム合金にレーザ照射されると、レーザ照射箇所を中心にエネルギーが拡散することから、付与されるエネルギー強度が同じになる範囲はレーザ照射箇所を中心とした円形となる傾向にある。よって、溶融池３５０も略円形に形成され、金属溶融に伴い生じる発光も円形状に得られる。

【0048】

溶接モード判別部５３０は、発光像抽出部５２０により抽出された発光像と第１及び第２判別リスト５４１，５４２とに基づいて、短波長の可視光線波長領域の発光像と赤外線領域の発光像の輝度との比較に基づいてレーザ溶接による溶接モードを判別する（判別工程）。

【0049】

記憶部５４０は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの不揮発性の記憶部であって、溶接モードの判別に必要な各種データが予め設定される。
図４に示すように、本実施形態では、溶接モードとして、第１から第４モードまでの４つのモードを判別するようにしている。第１モードは、熱伝導溶接に対応するモードであり、第２モードは、熱伝導溶接とキーホール溶接との間の遷移状態に対応するモードであり、第３モードは、良好なキーホール溶接に対応するモードであり、第４モードは、スパッタの多いキーホール溶接に対応するモードである。

【0050】

図４に示す、溶融現象の模式図を参照して、溶接モードと溶接現象の状態との関係について説明する。
第１モードは、熱伝導溶接の状態に対応する。すなわち、電池３００の溶接対象部分が照射レーザ光Ｌ２の照射により加熱され、その熱が材料を伝達して広がって材料の所定範囲が溶融されてなる溶融池３５０が形成される。

【0051】

第２モードは、遷移状態に対応する。例えば、第１モードの状態にある溶接対象部分に照射レーザ光Ｌ２の照射が続くことで遷移状態になる。すなわち、溶融池３５０は、照射レーザ光Ｌ２の照射により溶融池３５０について溶融した材料が対流する溶融池３５１が形成される。材料が対流する溶融池３５１は、その表層部３５２の材料の一部が気化して、いわゆるブルーム３５４となり、そのブルーム３５４が該溶融池３５１の上方に放出される。また、材料が対流する溶融池３５１は、該溶融池３５１の底面にも対流により効率良く熱が伝導されることから当該底面の材料を溶融させて徐々に深くなる。

【0052】

第３モードは、良好なキーホール溶接の状態に対応する。例えば、第２モードの状態にある溶接対象部分に照射レーザ光Ｌ２の照射がさらに続くことで良好なキーホール溶接の状態になる。すなわち、材料が対流する溶融池３５１のエネルギーが高い状態にあることから表層部３５２の一部が活発に気化し、この活発な気化に伴って表層部３５２に凹みであるキーホール３５３が形成される。また、材料が対流する溶融池３５１の上方には活発な気化によって多くのブルーム３５４が放出される。さらに、活発な気化にともなって、材料を構成する金属の粒、いわゆるスパッタ３５５も多少放出されるようになる。また、材料が対流する溶融池３５１は、表層部３５２がさらに凹むため該溶融池３５１の底面も深くなり該溶融池３５１の深さをさらに深くする。

【0053】

第４モードは、スパッタの多いキーホール溶接の状態に対応する。例えば、第３モードの状態にある溶接対象部分に照射レーザ光Ｌ２の照射がその後もさらに続くことでスパッタの多いキーホール溶接の状態になる。すなわち、材料が対流する溶融池３５１のエネルギーがさらに高い状態になることで表層部３５２の一部が激しく気化し、この激しい気化に伴って表層部３５２により深い凹みからなるキーホール３５３が形成される。また、材料が対流する溶融池３５１の上方には激しい気化によってより多くのブルーム３５４が放出される。さらに、激しい気化にともなって、大量のスパッタ３５５が放出される。また、材料が対流する溶融池３５１は、表層部３５２がより深く凹むため該溶融池３５１の底面もより深くなり該溶融池３５１の深さを一層深くする。

【0054】

また、図５は、第４モードの状態にある材料が対流する溶融池３５１に照射レーザ光Ｌ２の照射が継続される場合を示す。図５（ａ）に示す、第４モードの状態にある材料が対流する溶融池３５１に照射レーザ光Ｌ２の照射が継続されると、図５（ｂ）に示すように、材料が対流する溶融池３５１内に溶融状態が異常である異常部分３５６が生じ、図５（ｃ）に示すように、その後、貫通孔３５７が形成されるようになる。本実施形態の電池３００では、ケース３１０と蓋３２０との溶接対象部分に異常部分３５６や貫通孔３５７が生じることは好ましくない。

【0055】

つまり、レーザ溶接では、例えば第３モードや第４モードのように、キーホール３５３が形成されることによって、材料の深くまで溶融加工が行われるようになる。しかし、電池３００のケース３１０や蓋３２０はその厚みが薄いため、キーホール３５３が深くなると貫通孔３５７を生じてしまうおそれもある。また、溶接に伴って生じるスパッタ３５５が多量に飛び散ることも好ましくない。発生するスパッタ３５５が多くなると、特に、電池３００の場合、内部短絡を避けるために電池３００内部へのスパッタ３５５の侵入を防ぐことにより多くの手間を要することになる。一方、第１モードでは溶接加工の深さが浅いため、ケース３１０と蓋３２０との溶接に好適な強度や安定性を確保できないおそれがある。そこで、本実施形態では、第２モードをケース３１０と蓋３２０との溶接に適切な溶接モードであるものとし、例えば第２モードであるか否かを通知したり、後から確認できたりすることができるようにしている。

【0056】

続いて、図４を参照して、各溶接モードにおいて撮像される、赤外線波長領域の画像と短波長の可視光線波長領域の画像とについて説明する。なお、以下の説明では、発光像の大きさ及び輝度の比較において「同様」と記載している部分があるが、ここで「同様」とは、同一であることだけではなく、誤差等を考慮してある程度の差があることも含むものとする。

【0057】

先ず、赤外線波長領域の画像について説明する。この画像は、７５０ｎｍの波長を中心にした７００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域の画像である。本実施形態では、赤外線波長領域には７００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域が含まれるものとする。上述したように、７００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域は、溶融により生じる金属の発光を好適に観測することができる波長である。つまり、この波長領域の画像によれば、金属が溶融している範囲、すなわち溶融池３５０の大きさを観測することができる。

【0058】

赤外線波長領域の画像から、第１モードから第４モードまでのそれぞれ対応する発光像３６０〜３６３が得られる。各発光像３６０〜３６３は、照射レーザ光Ｌ２の照射箇所を中心にして広がる略円形形状をしている。第１モードの発光像３６０は、輝度の低い像として観測され、第２モードの発光像３６１も、輝度の低い像として観測される。発光像３６０と発光像３６１とは、その大きさ（外径や面積）は略同様である。第３モード及び第４モードの各発光像３６２，３６３は、第１及び第２モードの発光像３６０，３６１に比べて、その大きさ（外径や面積）が大きく、その輝度が高い像として観測される。また、発光像３６２と発光像３６３とは、その大きさ（外径や面積）は略同様である。なお、第４モードの発光像３６３は、発光像３６３内において輝度の高い部分３６５と低い部分３６６が生じ、いわゆる輝度に高低のむらが生じ、その輝度の高い部分３６５の輝度と第３モードの発光像３６２の輝度とが同様の高さである。

【0059】

次に、短波長の可視光線波長領域の画像について説明する。この画像は、４５０ｎｍの波長を中心にした４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域の画像である。本実施形態では、短波長の可視光線波長領域には４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域が含まれるものとする。上述したように、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域は、溶融した金属が気化（プラズマ化）するとき発光する光を好適に観測することができる波長である。つまり、この波長領域の画像によれば、金属の気化の度合いが観測され、溶融池３５０に形成されるキーホール３５３の深さが推定できる。

【0060】

短波長の可視光線波長領域の画像から、第２モードから第４モードまでのそれぞれ対応する発光像３７０〜３７２が得られる。なお、第１モードのとき、撮像によって発光像を得ることはできない。各発光像３７０〜３７２は、照射レーザ光Ｌ２の照射箇所を中心にして広がる略円形状をしている。第２モードの発光像３７０は、輝度の低い、かつ、大きさ（外径や面積）が小さい像として観測される。第３モード及び第４モードの各発光像３７１，３７２は、第２モードの発光像３７０に比べて、その大きさ（外径や面積）が大きく、その輝度が高い像として観測される。また、発光像３７１と発光像３７２とは、その輝度は同様であるが、その大きさ（外径や面積）は、第３モードの発光像３７１に比べて第４モードの発光像３７２の方が大きい。

【0061】

ところで、各波長領域の発光像は、溶接モードに応じた特徴を有しているものの、同一波長域の発光像を比較しただけでは、溶接モードの精度を高く維持することが容易ではない。そこで、本実施形態では、赤外線波長領域の画像と短波長の可視光線波長領域の画像との比較に基づいて溶接モードを高い精度で判別することができるようにした。これにより、一方の発光像を基準として他方の発光像を相対的に比較することで溶接モードが判別されるようになる。よって、同じ溶接モードであってもレーザ光の強さ等の条件に応じて輝度や大きさが変わることがあるが、同一の条件下にある一方を基準とする相対比較により、条件の影響を抑えたより正確な判断が可能になる。

【0062】

すなわち、図１に示すように、第１判別リスト５４１と第２判別リスト５４２とを備える。なお、以下では、説明の便宜上、短波長の可視光線波長領域（４５０ｎｍを含む波長領域）の画像の発光像を「４５０ｎｍの発光像」と記し、赤外線波長領域（７５０ｎｍを含む波長領域）の発光像を「７５０ｎｍの発光像」と記す。

【0063】

第１判別リスト５４１は、短波長の可視光線波長領域の画像の発光像と赤外線波長領域の画像の発光像との大きさの比較結果に基づいて溶接モードを判別させるためのリストである。

【0064】

詳述すると、図６の「ａ行」に示すように、第１判別リスト５４１は、７５０ｎｍの発光像の大きさ（例えば、外径）に対する４５０ｎｍの発光像の大きさ（例えば、外径）の比に基づいて溶接モードを特定させるようになっている。すなわち、第１モードは、４５０ｎｍの発光像が撮像できないために比較できないことに基づき判別される。第２モードは、４５０ｎｍの発光像の大きさが７５０ｎｍの発光像の大きさに比べて「小さい」ことに基づいて判別される。ここで、「小さい」とは、例えば、４５０ｎｍの発光像の外径の大きさが７５０ｎｍの発光像の外径の半分未満であることなどである。第３モードは、４５０ｎｍの発光像の大きさが７５０ｎｍの発光像の大きさに比べて小さいものの、第２モードの範囲よりは大きい、いわゆる「次に小さい」ことに基づいて判別される。ここで「次に小さい」は、例えば、４５０ｎｍの発光像の外径の大きさが７５０ｎｍの発光像の外径と同様未満、かつ、半分以上であることである。第４モードは、４５０ｎｍの発光像の大きさが７５０ｎｍの発光像の大きさに比べて同様であることに基づいて判別される。

【0065】

これにより、短波長の可視光線波長領域の発光像と赤外線波長領域の発光像との大きさの比に基づいて溶接モードを４つのモードに判別することができるようになる。
第２判別リスト５４２は、短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の輝度と赤外線波長領域の画像の発光像の輝度との比較結果に基づいて溶接モードを判別させるためのリストである。

【0066】

詳述すると、図６の「ｂ行」に示すように、第２判別リスト５４２は、７５０ｎｍの発光像の輝度と４５０ｎｍの発光像の輝度との比に対応する、すなわち４５０ｎｍの発光像の輝度に対する７５０ｎｍの発光像の輝度の比に対応する溶接モードが特定できるようになっている。すなわち、第１モードは、４５０ｎｍの発光像の輝度が観測されないことから比較できないことに基づき判別される。第２モードは、４５０ｎｍの発光像の輝度に対して７５０ｎｍの発光像の輝度が相対的に高いことに基づいて判別される。第３モードと第４モードとの判別は、７５０ｎｍの発光像内に輝度の高い部分と低い部分とが存在するか否か、つまり「むら」があるか否かにより区別され、「むら」がないとき第３モードの判別が行われ、「むら」があるとき第４モードの判別が行われる。第３モードは、「むら」がないとき、４５０ｎｍの発光像の輝度と７５０ｎｍの発光像の輝度とが相対的に近いことに基づいて判別される。第４モードは、「むら」があるとき、４５０ｎｍの発光像の輝度と７５０ｎｍの発光像のうち輝度の高い部分の輝度とが相対的に近いことに基づいて判別される。

【0067】

これにより、短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の輝度と赤外線波長領域の画像の発光像の輝度との比に基づいて溶接モードを４つのモードに判別することができるようになる。

【0068】

さらに、第２判別リスト５４２は、短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の輝度と赤外線波長領域の画像の発光像の輝度との組合せに基づいて溶接モードを判別させることもできるリストである。

【0069】

詳述すると、図６の「ｃ行」に示す７５０ｎｍの発光像の輝度と、同「ｄ行」に示す４５０ｎｍの発光像の輝度との組合せによって、溶接モードが特定できる。すなわち、第１モードは、７５０ｎｍの発光像の輝度が「低い」、かつ、４５０ｎｍの発光像の輝度が検出されないこと、すなわち４５０ｎｍの発光像の輝度が観測（検出）されないことに基づいて判別される。第２モードは、７５０ｎｍの発光像の輝度が「低い」、かつ、４５０ｎｍの発光像の輝度が「低い」ことに基づいて判別される。第３モードと第４モードとの判別は、７５０ｎｍの発光像の輝度に「むら」があるか否かにより区別され、「むら」がないとき第３モードの判別が行われ、「むら」があるとき第４モードの判別が行われる。第３モードは、「むら」がないとき、７５０ｎｍの発光像の輝度が「高い」、かつ、４５０ｎｍの発光像の輝度が「高い」ことに基づいて判別される。第４モードは、「むら」があるとき、７５０ｎｍの発光像内の輝度が高い部分の輝度が「高い」、かつ、４５０ｎｍの発光像の輝度が「高い」ことに基づいて判別される。なお、高い輝度は、当該材料がレーザ溶接において最も放射が多くなるときの輝度に基づいて定められる輝度であり、低い輝度は、高い輝度の半分未満の輝度のうちから任意に定められる輝度である。

【0070】

これにより、短波長の可視光線波長領域の画像の発光像の輝度と赤外線波長領域の画像の発光像の輝度との組合せに基づいて溶接モードを４つのモードに判別することができるようになる。

【0071】

溶接モード判別部５３０は、溶接モードを第１判別リスト５４１及び第２判別リスト５４２の少なくとも一方に基づいて判別する。すなわち、溶接モード判別部５３０は、溶接モードを第１判別リスト５４１のみに基づいて判別してもよいし、第２判別リスト５４２のみに基づいて判別してもよい。このとき、溶接モードを一方の判別リストで判別できないとき、他方の判別リストを用いて判別するようにすることもできる。

【0072】

また、溶接モード判別部５３０は、溶接モードの判別に第２判別リスト５４２を用いるとき、輝度の比、及び、輝度の組合せの少なくとも一方の条件に基づいて判別する。すなわち、溶接モード判別部５３０は、溶接モードを輝度の比のみに基づいて判別してもよいし、輝度の組合せのみに基づいて判別してもよい。このとき、溶接モードを一方の条件で判別できないとき、他方の条件を用いて判別するようにすることもできる。

【0073】

本実施形態によれば、溶接モードを客観的に判別することができる溶接モード判別装置、及び、溶接モード判別方法、及び、前記溶接モード判別装置を備えるレーザ溶接装置を提供することができる。

【0074】

また、電池３００のケース３１０や蓋３２０に用いるアルミニウム板は板厚が１ｍｍ以下などの薄さであっても、適切な溶接モードでの溶接が行われるようになるため電池３００としての強度や密閉性が確保され信頼性が維持される。特に、車載電池であれば、振動や接触、摩擦などのおそれ、繰り返しの熱負荷もあるが、適切な溶接モードによる溶接により、強度や信頼性が高く維持される。

【0075】

以上説明したように、本実施形態の溶接モード判別装置、溶接モード判別方法及びレーザ溶接装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）レーザ照射箇所は加熱されることにより状態が変化し、その変化した状態に対応する光が放射される。そこで、本実施形態では、赤外線波長領域の画像の発光像と短波長の可視光線波長領域の画像の発光像とを比較することで、赤外線波長領域によって検出される状態と、短波長の可視光線波長領域によって検出される状態とが比較されることとなり、この比較によって溶接モードを客観的に判別することができるようになる。

【0076】

特に、図６の「ａ行」及び「ｂ行」のように、２つの発光像の比較により溶接モードを判定することで、一方の発光像を基準として他方の発光像を相対的に比較することができる。溶接モードを１つの発光像に基づいて判断する場合（図６の「ｃ行」及び「ｄ行」）、同じ溶接モードであってもレーザ光の強さ等の条件に応じて輝度や大きさが変わることがあるが、同一条件下にある一方を基準とする相対比較により、条件の影響を抑えたより正確な判断が可能になる。

【0077】

（２）溶接モードを特定させる状態が、赤外線波長領域の画像の発光像と短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との大きさの比較、及び、赤外線波長領域の画像の発光像と短波長の可視光線波長領域の画像の発光像との輝度の比較の少なくとも一方により得られるようになる。

【0078】

（３）比較することが容易である２つの発光像の大きさ（外径や面積）や、２つの発光像の輝度の比較から得られる比に基づいて溶接モードが判別されるようになる。
（４）大きさ（外径や面積）や輝度の比をそれぞれ対応する第１及び第２判別リスト５４１，５４２と照合することによって溶接モードの判別が容易に行えるようになる。

【0079】

（５）短波長の可視光線波長領域の発光像と赤外線波長領域の発光像との大きさ（外径や面積）の比に基づいて溶接モードを４つのモードに判別することができるようになる。これにより、溶接に好ましいモードが判別できるようになる。

【0080】

（６）短波長の可視光線波長領域の発光像と赤外線波長領域の発光像との輝度の比に基づいて溶接モードを４つのモードに判別することができるようになる。これにより、溶接に好ましいモードが判別できるようになる。

【0081】

（７）短波長の可視光線波長領域の発光像の輝度と赤外線波長領域の発光像の輝度との組合せによっても溶接モードを４つのモードに判別することができるようになる。これにより、溶接に好ましいモードが判別できるようになる。

【0082】

（その他の実施形態）
なお上記実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記実施形態では、制御部５００は溶接モードを表示装置に出力する場合について例示した。しかしこれに限らず、レーザ溶接装置において、制御部５００は所定の溶接モードによる溶接ができるようにレーザ光の出力などを溶接状態に基づいてフィードバック制御するようにしてもよい。

【0083】

例えば、図７に示すように、レーザ発振器１１０は出力調整が可能に構成されている。制御部５００は、レーザ発振器１１０の出力を調整可能に構成されているとともに、溶接モードを第２モードに維持させるようにフィードバック制御するものとする。例えば、制御部５００は、溶接モードが第２モードから第３モードに変化した場合、溶接対象部分に付与するエネルギーを減少させるため、レーザ発振器１１０の出力を低下させるように調整することで、溶接モードを第２モードへ戻すように制御する。また例えば、制御部５００は、溶接モードが第２モードから第１モードに変化した場合、溶接対象部分に付与するエネルギーを増加させるため、レーザ発振器１１０の出力を高めるように調整することで、溶接モードを第２モードへ戻すように制御する。つまり、動的に変化するレーザ照射箇所の溶接モードを判定しつつ、レーザ光の照射されるエネルギー強度を制御して、レーザ照射箇所の溶接モードを目的のモードに維持させることができるようになる。

【0084】

これにより、溶接モードを所望のモードに維持させつつ、適切なレーザ溶接を行うことができるようになる。
・上記その他の実施形態では、制御部５００はレーザ発振器１１０の出力を調整する場合について例示した。しかしこれに限らず、溶接対象部分に付与するエネルギーを調整することができるのであれば、制御部はその他の態様で、付与するエネルギーを調整するようにしてもよい。例えば、レーザ出力部２００の光学系を制御したり、電池３００までの距離を変更するように制御することでレーザ光の照射される範囲を変化させることによりエネルギー量を調整してもよい。また、レーザ出力部２００と電池３００との間の相対速度の制御によりレーザ光の相対速度を変化させることによりエネルギー量を調整するようにしてもよい。つまり、レーザ照射箇所へ付与するエネルギー量の調整によって溶接モードが維持又は変更される。

【0085】

・上記実施形態では、第１及び第２の分割器４０１，４０２がビームスプリッターである場合について例示した。しかしこれに限らず、第１及び第２の分割器は、選択された波長領域の光のみを反射させるものでもよい。このとき、第１の分割器は、波長４００〜５００ｎｍの波長領域の光を反射させればよい。また、第２の分割器は、波長７００〜８００ｎｍの波長領域の光を反射させればよい。これにより、反射されない波長領域の光の強度が高く維持されるようになる。なお、第１の分割器は、反射させる光が上記波長領域にあることが好ましいが、これを波長４００〜５９０ｎｍの波長領域まで広げることもできる。また、第２の分割器は、反射させる光が上記波長領域にあることが好ましいが、これを波長７００〜９００ｎｍの波長領域まで広げることもできる。

【0086】

・上記構成において、発振レーザ光Ｌ０は、半導体レーザ以外のレーザ光、例えば高輝度なＹＡＧレーザなどのレーザ光であってもよい。
・上記実施形態では、ケース３１０と蓋３２０との溶接に適切な溶接モードを第２モードとする場合について例示した。しかしこれに限らず、材料の種類や、材料の厚みや、要求される溶接加工の深さなどの各種の条件に応じて、溶接に適切な溶接モードを第１モード、又は第３モード、又は第４モードとしてもよい。

【0087】

・上記実施形態では、４５０ｎｍの発光像の輝度と、７５０ｎｍの発光像の輝度との組合せに基づいて溶接モードが第１〜第４モードに判別される場合について例示した。しかしこれに限らず、４５０ｎｍの発光像の輝度と、７５０ｎｍの発光像の輝度との組合せに基づいて、溶接モードを第１〜第４モードのうちのいずれか１つ、又は２つ、もしくは３つを判別するようにしてもよい。

【0088】

・上記実施形態では、４５０ｎｍの発光像の輝度に対する７５０ｎｍの発光像の輝度の比率に基づいて溶接モードが第１〜第４モードに判別される場合について例示した。しかしこれに限らず、４５０ｎｍの発光像の輝度に対する７５０ｎｍの発光像の輝度の比率に基づいて、溶接モードを第１〜第４モードのうちのいずれか１つ、又は２つ、もしくは３つを判別するようにしてもよい。

【0089】

・上記実施形態では、第１判別リストで「小さい」は４５０ｎｍの発光像の大きさ（例えば、外径）が７５０ｎｍの発光像の大きさ（例えば、外径）の半分未満であり、「次に小さい」は４５０ｎｍの発光像の大きさ（例えば、外径）が大きさ７５０ｎｍの発光像のの大きさ（例えば、外径）と同様未満、かつ、半分以上である場合について例示した。しかしこれに限らず、なお、「小さい」と「次に小さい」との区分けは、溶接モードを適切に区分することができる値であればよく、７５０ｎｍの発光像の大きさの半分よりも大きくてもよいし、逆に、小さくてもよい。例えば、「小さい」の範囲を、例えば、４５０ｎｍの発光像の外径が大きさ７５０ｎｍの発光像の外径の３分の１未満であることとし、「次に小さい」の範囲を、例えば、４５０ｎｍの発光像の外径が大きさ７５０ｎｍの発光像の外径の３分の２未満、かつ、３分の１以上であることとしてもよい。そして「同じ」を、例えば、４５０ｎｍの発光像の外径の大きさが７５０ｎｍの発光像の外径の３分の２以上の範囲としてもよい。

【0090】

・上記実施形態では、７５０ｎｍの発光像の大きさに対する４５０ｎｍの発光像の大きさの比に基づいて溶接モードが第１〜第４モードに判別される場合について例示した。しかしこれに限らず、上述した２つの発光像の大きさの比に基づいて、溶接モードを第１〜第４モードのうち、いずれか１つ、又は２つ、もしくは３つを判別するようにしてもよい。

【0091】

・上記実施形態では、７５０ｎｍの発光像の大きさに対する４５０ｎｍの発光像の大きさの比、７５０ｎｍの発光像の輝度と４５０ｎｍの発光像の輝度との比、７５０ｎｍの発光像の輝度と４５０ｎｍの発光像の輝度との組合せのいずれによっても溶接モードが第１〜第４モードに判別される場合について例示した。このとき、上述の２つの発光像の大きさの比によって判別される溶接モードの範囲と、上述の２つの発光像の輝度の比によって判別される溶接モードの範囲と、上述の２つの発光像の輝度の組合せによって判別される溶接モードの範囲とは、範囲の一部、例えば半分以上が重なっていれば、境界部分が一致していなくてもよい。指標により判別される溶接モードに多少のずれが生じることは想定できる。

【0092】

・上記実施形態では、溶接モードが第１モードから第４モードまでの４つである場合について例示した。しかしこれに限らず、必要な溶接モードを特定できるのであれば、溶接モードは２又は３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。

【0093】

・上記実施形態では、第１及び第２判別リスト５４１，５４２は、７５０ｎｍの発光像と４５０ｎｍの発光像との比較が発光像の大きさ（外径）の比や発光像の輝度の比である場合について例示した。しかしこれに限らず、７５０ｎｍの発光像と４５０ｎｍの発光像との比較は、面積や外周長など大きさの指標となるものの比較であったり、光量（輝度×面積）であったりしてもよい。

【0094】

・上記実施形態では、照射レーザ光Ｌ２のエネルギーの強度分布がトップハット型である場合について例示した。しかしこれに限らず、レーザ光のエネルギーの強度分布は、ガウシアン型などトップハット型以外の型でもよい。ガウシアン型のレーザを用いる場合、照射範囲が狭くなりエネルギーを集中させやすいことからキーホールの形成に要する時間を短縮させることができるなどレーザ溶接にかかる時間の短縮が可能となる。

【0095】

・上記実施形態では、取得部５０１は、第１の撮像部４２０、第２の撮像部４３０、及び画像取得部５１０から構成される場合について例示した。しかしこれに限らず、取得部は、撮像画像から短波長の可視光線波長領域の画像と赤外線領域の画像とを生成可能であれば、撮像部を含んでいなくてもよいし、撮像部が一つだけでもよい。また、取得部に３つ以上の撮像部が含まれていてもよい。

【0096】

・上記実施形態では、ケース３１０、蓋３２０はアルミニウム（アルミニウム合金を含む）である場合について例示した。しかしこれに限らず、ケース、蓋は鉄、銅やステンレスなどの合金などアルミニウム以外の金属材料より構成されていてもよい。アルミニウム以外の金属材料としては、容器として用いることができ、レーザ光により溶接できるものであればよい。そして、このとき、溶接モードを判別するために、撮像する２つの画像の波長領域を、金属の溶融による発光（放射）に対応する領域と、金属の蒸発による発光（放射）に対応する領域とにすればよい。これにより、電池のケース及び蓋についての設計自由度の向上が図られるようになる。

【0097】

・上記実施形態では、電池３００のケース３１０と蓋３２０とを溶接する場合について例示したが、これに限らず、レーザ溶接を要するものであれば、電池の容器以外のものがレーザ溶接の対象であってもよい。また、レーザ溶接の対象は容器以外のものであってもよい。

【符号の説明】

【0098】

１１０…レーザ発振器、２００…レーザ出力部、２５０…集光レンズ、２６０…コリメートレンズ、３００…電池、３１０…ケース、３１０ａ…表面、３２０…蓋、３２０ａ…表面、３３０…境界部分、３４０…溶接跡、３５０…溶融池、３５１…溶融池、３５２…表層部、３５３…キーホール、３５４…ブルーム、３５５…スパッタ、３５６…部分、３５７…貫通孔、３６０，３６１，３６２，３６３…発光像、３６５…高い部分、３６６…低い部分、３７０，３７１，３７２…発光像、４００…分光器、４０１…第１の分割器、４０２…第２の分割器、４２０…第１の撮像部、４２１…バンドパスフィルタ、４３０…第２の撮像部、４３１…バンドパスフィルタ、４４０…第３の撮像部、５００…制御部、５０１…取得部、５１０…画像取得部、５２０…発光像抽出部、５３０…溶接モード判別部、５４０…記憶部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】