特許 6885853 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】6885853

(24)【登録日】2021年5月17日

(45)【発行日】2021年6月16日

(54)【発明の名称】レーザ溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/21 20140101AFI20210603BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20210603BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20210603BHJP

   H01M 10/04 20060101ALN20210603BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/21 P

   B23K26/03

   B23K26/00 N

   !H01M10/04 W

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-211879(P2017-211879)

(22)【出願日】2017年11月1日

(65)【公開番号】特開2019-84536(P2019-84536A)

(43)【公開日】2019年6月6日

【審査請求日】2020年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000107538

【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】津久井 亮

(72)【発明者】

【氏名】小池 将樹

(72)【発明者】

【氏名】柴田 義範

(72)【発明者】

【氏名】鹿田 勝也

(72)【発明者】

【氏名】坂井 一成

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−９３１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２０４６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

Ｈ０１Ｍ １０／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有底筒状のケース体が有する開口部を閉塞するように配置された蓋体と前記ケース体との接合対象部分にレーザ光を照射して前記蓋体と前記ケース体とを溶接するレーザ溶接装置であって、
前記ケース体の側面に対向して配置される対向部と、
前記接合対象部分に前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記対向部と前記ケース体との間の第１間隙部、および、前記ケース体と前記蓋体との間の第２間隙部が互いに並走する部分を含む領域を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された画像を認識して、前記第１間隙部を特定することにより前記ケース体の外縁の位置を決定し、決定された前記ケース体の前記外縁の位置に基づいて、前記第２間隙部の位置および大きさを特定する画像認識部と、
前記画像認識部によって特定された前記第２間隙部の位置および大きさに基づいて、レーザ照射位置を含むレーザ照射条件を決定するレーザ照射条件決定部と、を備え、
前記対向部は、前記ケース体の開口端側に位置する一端から前記ケース体の底部側に位置する他端に亘って貫通し、かつ、前記ケース体の前記側面に対向するように設けられた溝部を有し、
前記撮像部は、前記溝部が含まれるように前記領域を撮像する、レーザ溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ光を用いて接合対象となる部材を溶接するレーザ溶接装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のレーザ溶接装置が開示された文献として、たとえば、特開２０１５−１８８９０１号公報（特許文献１）が挙げられる。

【0003】

特許文献１に開示のレーザ溶接装置にあっては、有底筒状のケース体の側面にブロックを当接させた状態で、ケース体の開口部を閉塞するように配置された蓋体と、ケース体との間に形成される隙間を検出器によって測長する。検出器による測長結果に基づいて、ブロック体をケース体に向けて押圧する押圧力を調整する。これにより隙間を調整し、その後レーザ光を照射する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−１８８９０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ブロックとケース体との間にも隙間があり、当該隙間と、蓋体とケース体との間に形成される隙間とを混同することがあり、蓋体とケース体との間の隙間を正確に特定することが困難である。

【0006】

本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、蓋体とケース体とを精度よく溶接することができ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】

【0007】

本開示に基づくレーザ溶接装置は、有底筒状のケース体が有する開口部を閉塞するように配置された蓋体と上記ケース体との接合対象部分にレーザ光を照射して上記蓋体と上記ケース体とを溶接する装置である。上記レーザ溶接装置は、上記ケース体の側面に対向して配置される対向部と、上記接合対象部分に上記レーザ光を照射するレーザ照射部と、上記対向部と上記ケース体との間の第１間隙部、および、上記ケース体と上記蓋体との間の第２間隙部が互いに並走する部分を含む領域を撮像する撮像部と、上記撮像部によって撮像された画像を認識して、上記第１間隙部を特定することにより上記ケース体の外縁の位置を決定し、決定された上記ケース体の上記外縁の位置に基づいて、上記第２間隙部の位置および大きさを特定する画像認識部と、上記画像認識部によって特定された上記第２間隙部の位置および大きさに基づいて、レーザ照射位置を含むレーザ照射条件を決定するレーザ照射条件決定部と、を備える。上記対向部は、上記ケース体の開口端側に位置する一端から上記ケース体の底部側に位置する他端に亘って貫通し、かつ、上記ケース体の上記側面に対向するように設けられた溝部を有し、上記撮像部は、上記溝部が含まれるように上記領域を撮像する。

【0008】

上記のように構成することにより、撮像部は、対向部とケース体との間の第１間隙部、ケース体と蓋体との間の第２間隙部、およびケース体の側面に対向する溝部を含む領域を撮像する。溝部は採光しやすいため、撮像された画像においては、溝部と、対向部およびケース体との輝度差が大きくなる。これにより、画像認識部は、溝部を精度よく把握し、当該溝部に隣接する第１間隙部を容易に特定することができる。当該第１間隙部を特定することにより、その端部に位置するケース体の外縁の位置を容易に決定することができる。また、画像認識部は、上記画像において、決定されたケース体の外縁の位置から蓋体側に所望の距離離れた位置に位置する線部を第２間隙部と容易に認識することができ、第２間隙部の大きさおよび位置を精度よく特定することができる。これにより、レーザ照射条件決定部は、特定された第２間隙部の大きさおよび位置に基づいて、レーザ照射位置を含むレーザ照射条件を適切に決定することができる。この結果、蓋体とケース体とを精度よく溶接することができる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、蓋体とケース体とを精度よく溶接することができるレーザ溶接装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係るレーザ溶接装置を用いて二次電池のケース体と蓋体とを溶接する様子を示す図である。

【図2】実施の形態に係るレーザ溶接装置に具備される複数の対向部をそれぞれ二次電池のケース体の各側面に対向配置させた状態を示す平面図である。

【図3】実施の形態に係るレーザ溶接装置に具備される対向部の示す斜視図である。

【図4】実施の形態に係るレーザ溶接装置に具備される撮像部にて図２に示す破線にて囲まれる領域を撮像した際に得られる画像を示す図である。

【図5】実施の形態に係るレーザ溶接装置を用いて二次電池のケース体と蓋体とを溶接する溶接方法を示すフロー図である。

【図6】実施の形態の効果を確認するために行なった第１検証実験の実験結果を示す図である。

【図7】実施の形態の効果を確認するために行なった第２検証実験の実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

【0012】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態に係るレーザ溶接装置を用いて二次電池のケース体と蓋体とを溶接する様子を示す図である。図２は、実施の形態に係るレーザ溶接装置に具備される複数の対向部をそれぞれ二次電池のケース体の各側面に対向配置させた状態を示す平面図である。図１および図２を参照して、実施の形態に係るレーザ溶接装置１について説明する。

【0013】

図１に示すように、実施の形態に係るレーザ溶接装置１は、後述する二次電池２０のケース体２１と蓋体２２とを溶接する。具体的には、レーザ溶接装置１は、有底筒状のケース体２１が有する開口部を閉塞するように配置された蓋体２２と当該ケース体２１との接合対象部分ＷＲにレーザ光Ｌを照射して蓋体２２とケース体２１とを溶接する。

【0014】

ケース体２１は、角筒型形状を有し、４つの側面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ（図２参照）を有する。ケース体２１は、開口部を規定する第１内周面２１１と、当該第１内周面２１１よりも内側に位置する第２内周面２１２と、第１内周面２１１および第２内周面２１２を接続する接続面２１３を有する。第１内周面２１１は、上部に位置し、第２内周面２１２は、第１内周面２１１よりも下方側に位置する。接続面２１３は、平坦に構成されている。

【0015】

蓋体２２の周縁部が接続面２１３上に配置されることにより、蓋体２２がケース体２１の開口部を閉塞する。この際、蓋体２２の周端面２２１は、ケース体２１の第１内周面２１１に対向し、周端面２２１と第１内周面２１１との間に第２間隙部Ｇ２（図３参照）が形成される。第２間隙部Ｇ２の周囲に接合対象部分ＷＲが位置する。

【0016】

なお、二次電池２０は、車両駆動用であり、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能なバッテリから電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車や、外部充電が可能なプラグインハイブリッド自動車、電気自動車などに搭載される。

【0017】

レーザ溶接装置１は、レーザ照射部としてのヘッドユニット１０、複数の対向部３１、３２、３３、３４（図２参照）、撮像部４０、画像認識部５０、レーザ照射条件決定部６０、および制御部７０を備える。

【0018】

ヘッドユニット１０は、光ファイバ１０２を通って入射されるレーザ発振源１０１からのレーザ光を上記接合対象部分ＷＲに向けて照射する。ヘッドユニット１０は、光学系１１０、ＸＹガルバノスキャナユニット１２０、Ｚレンズ駆動ユニット１３０、ＸＹＺガルバノスキャナドライバ１４０、および保護ガラス１５０を含む。

【0019】

光学系１１０は、コリメートレンズ１１１、ダイクロイックミラー１１２、反射ミラー１１３、回折光学素子（Diffractive Optical Element)１１４、Ｚレンズ１１５、反射ミラー１１６、集光レンズ１１７を含む。

【0020】

上記レーザ発振源１０１から入射されたレーザ光は、コリメートレンズ１１１によってコリメートされる。コリメートされたレーザ光のうち所望の波長を有するレーザ光が、ダイクロイックミラー１１２によって反射ミラー１１３に向けて反射される。

【0021】

反射ミラー１１３に入射されたレーザ光は、回折光学素子１１４に向けて反射される。回折光学素子１１４は、入射されたレーザ光を複数の光束に分岐する。複数の光束に分岐されたレーザ光は、Ｚレンズ１１５を通過する。

【0022】

Ｚレンズ１１５は、ヘッドユニット１０から照射されるレーザ光の集光点をＺ軸方向に走査させるためのレンズである。Ｚレンズ１１５は、Ｚレンズ駆動ユニット１３０によって移動させられることにより、上記集光点をＺ軸方向に走査させる。Ｚレンズ駆動ユニット１３０の動作は、ＸＹＺガルバノスキャナドライバ１４０によって制御される。

【0023】

Ｚレンズ１１５を通過したレーザ光は、反射ミラー１１６によって集光レンズ１１７に向けて反射される。集光レンズ１１７に入射したレーザ光は、集光されてＸＹガルバノスキャナユニット１２０に入射する。

【0024】

ＸＹガルバノスキャナユニット１２０は、Ｘ方向ガルバノミラーおよびＹ方向ガルバノミラーを含む。Ｘ方向ガルバノミラーは、ヘッドユニット１０から照射されるレーザ光の集光点をＸ軸方向に走査させるためのミラーである。Ｙ方向ガルバノミラーは、ヘッドユニット１０から照射されるレーザ光の集光点をＹ軸方向に走査させるためのミラーである。

【0025】

Ｘ方向ガルバノミラーおよびＹ方向ガルバノミラーは、それぞれ駆動ユニットによって回動されることにより、上記集光点をＸＹ平面内で任意の方向に走査する。当該駆動ユニットの動作は、ＸＹＺガルバノスキャナドライバ１４０によって制御される。

【0026】

ＸＹガルバノスキャナユニット１２０によって調整されたレーザ光は、保護ガラス１５０を通って接合対象部分ＷＲに照射される。

【0027】

なお、ヘッドユニット１０の下方には、レーザポインタ１６０、エアナイフ１７０、エアノズル１８０が配置される。レーザポインタ１６０は、レーザ光Ｌの波長と同じ波長を有する光を、レーザ光Ｌの照射位置に照射する。エアナイフ１７０は、空気を噴出することにより、溶接によって飛散したプルームおよびスパッタが保護ガラス１５０に付着することを防止する。エアノズル１８０は、溶接位置にシールドガスを供給する。

【0028】

図２に示すように、複数の対向部３１、３２、３３、３４は、ケース体２１の周囲に配置される。具体的には、対向部３１は、ケース体２１の側面２１ａに対向して配置される。対向部３２は、ケース体２１の側面２１ｂに対向して配置される。対向部３３は、ケース体２１の側面２１ｃに対向して配置される。対向部３４は、ケース体２１の側面２１ｄに対向して配置される。

【0029】

対向部３１，３２は、ケース体２１の厚さ方向（図２中ＤＲ１方向）にケース体２１を挟み込むように配置される。対向部３３，３４は、ケース体２１の幅方向（図２中ＤＲ２方向）にケース体２１を挟み込むように配置される。

【0030】

なお、対向部３１，３２，３３，３４は、ケース体２１と蓋体２２とを溶接するごとに、繰り返し使用されるものであり、ケース体２１に向かい合う対向部３１，３２，３３，３４の表面には、溶接によって発生するスパッタが固着することがある。また、製造上において、各対向部３１，３２，３３，３４の上記表面の粗さがばらつくことがある。このため、対向部３１，３２，３３，３４をケース体２１の側面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに対向して配置した場合には、対向部３１，３２，３３，３４とケース体２１との間に、第１間隙部Ｇ１（図４参照）が形成されている。

【0031】

対向部３１，３２，３３，３４のそれぞれには、溝部３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ，３４ｃが設けられている。溝部３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ，３４ｃは、それぞれ、ケース体の側面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに対向するように設けられている。

【0032】

図３は、実施の形態に係るレーザ溶接装置に具備される対向部の示す斜視図である。図１および図３を参照して、対向部３１の溝部３１ｃについて説明する。なお、溝部３２ｃ、３３ｃ、３４ｃも、３１ｃ同様に構成されているため、その説明については省略する。

【0033】

図３に示すように、溝部３１ｃは、ケース体２１の開口端側に位置する一端３１ａからケース体２１の底部側に位置する他端３１ｂに亘って切り欠かれて貫通するように設けられている。

【0034】

再び図１に示すように、撮像部４０は、接合対象部分ＷＲおよびその周囲を含む領域を撮像する。図４は、実施の形態に係るレーザ溶接装置に具備される撮像部にて図２に示す破線にて囲まれる領域を撮像した際に得られる画像を示す図である。

【0035】

図４に示すように、撮像部４０は、対向部とケース体２１との間の第１間隙部Ｇ１およびケース体２１と蓋体２２との間の第２間隙部Ｇ２が互いに並走する部分を含む領域を撮像する。撮像部４０は、溝部３１ｃが含まれるように上記領域を撮像する。

【0036】

撮像部４０の視軸は、レーザ光Ｌの光軸と同軸となっている。撮像部４０としては、たとえば、ＣＣＤカメラ等を採用することができる。撮像部４０で撮像された画像情報は、画像認識部５０に出力される。

【0037】

画像認識部５０は、撮像部４０によって撮像された画像を認識して、第１間隙部Ｇ１を特定することによりケース体２１の外縁の位置を決定し、決定されたケース体２１の外縁の位置に基づいて、第２間隙部Ｇ２の位置および大きさを特定する。

【0038】

具体的には、画像認識部５０は、以下のようにして第２間隙部Ｇ２の位置および大きさを特定する。撮像部４０によって撮像された画像は、たとえば２値化されて形成されている。撮像部４０によって撮像された画像には、複数の線部として、第１間隙部Ｇ１、第２間隙部Ｇ２に加えて、蓋体２２の上面に形成された傷等によるラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が写っている。このため、何ら基準が設けられていない場合には、どの線部が第１間隙部Ｇ１、および第２間隙部Ｇ２に該当するのかを特定するのが困難となることが起こり得る。

【0039】

ここで、本実施の形態においては、溝部３１ｃは、一端３１ａから他端３１ｂに亘って貫通するように設けられているため、他端３１ｂから採光される。このため、画像においては、溝部３１ｃは、その周囲に位置する対向部３１、およびケース体２１よりも輝度が明るくなる。

【0040】

このような溝部３１ｃと、対向部３１およびケース体２１との輝度差によって、画像認識部５０は、溝部３１ｃを把握しやすくなり、溝部３１ｃに隣接する第１間隙部Ｇ１を容易に特定することができる。第１間隙部Ｇ１を特定することにより、当該第１間隙部Ｇ１の端部に位置するケース体２１の外縁を決定することができる。

【0041】

ケース体２１の側面２１ａと第２間隙部Ｇ２の一端側を構成する第１内周面２１１との距離は決定されているため、ケース体２１の外縁を決定することにより、当該外縁から蓋体２２側に所定の距離離れた位置に位置する線部を第２間隙部Ｇ２と容易に認識することができる。

【0042】

第２間隙部Ｇ２と、ケース体２１および蓋体２２との間にも相当程度輝度差が生じているため、第２間隙部Ｇ２を認識することで、第２間隙部Ｇ２の大きさおよび位置を精度よく特定することができる。

【0043】

画像認識部５０によって特定された第２間隙部Ｇ２の大きさおよび位置に関する情報は、レーザ照射条件決定部６０に入力される。

【0044】

レーザ照射条件決定部６０は、当該情報に基づいて、レーザ照射位置を含むレーザ照射条件を決定する。レーザ照射条件は、レーザ照射位置に加えて、レーザ出力等が含まれていてもよい。

【0045】

これら画像認識部５０およびレーザ照射条件決定部６０は、レーザ溶接装置１を制御する制御部７０の一部に組み込まれており、制御部７０は、レーザ照射条件決定部６０によって決定されたレーザ照射条件に基づいて、レーザ発振源１０１、およびＸＹＺガルバノスキャナドライバ１４０を制御する。

【0046】

これにより、適切な照射位置にレーザ光を照射することができ、蓋体２２とケース体２１とを精度よく溶接することができる。

【0047】

（レーザ溶接方法）
図５は、実施の形態に係るレーザ溶接装置を用いて二次電池のケース体と蓋体とを溶接する溶接方法を示すフロー図である。図５を参照して、レーザ溶接装置１を用いたレーザ溶接方法について説明する。

【0048】

図５に示すように、蓋体２２とケース体２１とを溶接する際には、まず、工程Ｓ１において、複数の対向部３１〜３４をケース体２１の収支に配置する。具体的には、複数の対向部３１〜３４を、それぞれケース体の側面２１ａ〜２１ｄに対向して配置する。

【0049】

この際、対向部３１，３２によって厚さ方向ＤＲ１方向（図２参照）にケース体２１を挟み込み、対向部３３，３４によって幅方向ＤＲ２方向（図２参照）にケース体２１を挟み込むことによって、ケース体２１の位置を固定してもよい。また、ケース体２１を複数の対向部３１〜３４と異なる把持具によって把持することにより、ケース体２１の位置を固定してもよい。

【0050】

なお、蓋体２２は、ケース体２１の周囲に複数の対向部３１〜３４を配置する前にケース体２１に載置してもよいし、ケース体２１の周囲に複数の対向部３１〜３４を配置した後にケース体２１に載置してもよい。

【0051】

次に、工程Ｓ２において、複数の対向部３１〜３４のいずれかにおいて溝部が含まれるように第１間隙部Ｇ１および第２間隙部Ｇ２が互いに並走する部分を含む領域を撮像部４０によって撮像する。具体的には、撮像しようとする溝部を含む領域上にレーザ光の光軸が位置するようにヘッドユニット１０を移動させる。当該領域に光を当てて、撮像部４０によって当該領域を撮像する。撮像された画像情報は、画像認識部５０に入力される。

【0052】

次に、工程Ｓ３において、画像認識部５０が、撮像された画像を認識して、第２間隙部Ｇ２の位置および大きさを特定する。

【0053】

この際、画像認識部５０は、溝部３１ｃと、対向部３１およびケース体２１との輝度差によって、溝部３１ｃの領域を把握し、当該溝部３１ｃに隣接する第１間隙部Ｇ１を特定する。当該第１間隙部Ｇ１を特定することにより、上述のように、画像認識部５０は、ケース体２１の外縁の位置を決定し、決定されたケース体２１の外縁の位置に基づいて、第２間隙部Ｇ２の位置および大きさを特定する。

【0054】

なお、第２間隙部Ｇ２の位置は、ケース体２１に対向する対向部の端部と、ケース体２１との距離を測定し、撮像された対向部とケース体との密着度を算出することにより、精度よく特定することができる。

【0055】

次に、工程Ｓ４において、制御部７０は、複数の対向部３１〜３４が有する全ての溝部３１ｃ〜３４ｃに対して撮像をして、第２間隙部Ｇ２の位置および大きさを特定したか否かを確認する。

【0056】

全ての溝部３１ｃ〜３４ｃを撮像して、第２間隙部Ｇ２の位置および大きさを特定していない場合（工程Ｓ５：ＮＯ）には、全ての溝部３１ｃ〜３４ｃに対して撮像をして、全ての対向部とケース体との密着度を算出するまで、工程Ｓ２〜工程Ｓ４を繰り返す。

【0057】

一方、全ての溝部３１ｃ〜３４ｃに対して撮像をして、第２間隙部Ｇ２の位置および大きさを特定した場合（工程Ｓ５：ＹＥＳ）には、工程Ｓ５を実施する。

【0058】

撮像された全ての上記領域において、決定された第２間隙部Ｇ２の位置および大きさに関する情報は、レーザ照射条件決定部６０に入力される。

【0059】

次に、工程Ｓ５において、レーザ照射条件決定部６０は、画像認識部５０によって特定された第２間隙部Ｇ２の位置および大きさに基づいて、レーザ照射位置を含むレーザ照射条件を決定する。

【0060】

次に、工程Ｓ６において、制御部７０は、決定されたレーザ照射条件に基づいて、レーザ照射位置にレーザを照射する。これにより、接合対象部分ＷＲを溶かし、蓋体２２とケース体２１とを溶接する。

【0061】

以上のように、実施の形態に係るレーザ溶接装置１にあっては、レーザ照射位置を含むレーザ照射条件を決定する際に、撮像部４０にて第１間隙部Ｇ１および第２間隙部Ｇ２が互いに並走する部分を含む領域を撮像する。この際、対向部に設けられた溝部が当該領域に含まれるように撮像することにより、画像認識部５０は、溝部と、対向部およびケース体２１との輝度差によって、溝部を把握し、当該溝部に隣接する第１間隙部Ｇ１を容易に特定することができる。画像認識部５０は、第１間隙部Ｇ１を特定することにより、その端部に位置するケース体２１の外縁を精度よく決定することができる。

【0062】

また、画像認識部５０は、決定されたケース体の外縁の位置から蓋体側に所望の距離離れた位置に位置する線部を第２間隙部Ｇ２と容易に認識することができ、第２間隙部Ｇ２の大きさおよび位置を精度よく特定することができる。これにより、レーザ照射条件決定部は、特定された第２間隙部Ｇ２の大きさおよび位置に基づいて、レーザ照射位置を含むレーザ照射条件を適切に決定することができる。この結果、蓋体２２とケース体２１とを精度よく溶接することができる。

【0063】

（第１検証実験）
図６は、実施の形態の効果を確認するために行なった第１検証実験の実験結果を示す図である。図６を参照して、実施の形態の効果を確認するために行なった第１検証実験の実験結果について説明する。

【0064】

第１検証実験としては、比較例１に係るレーザ溶接装置および実施例１に係るレーザ溶接装置を用いた場合において、画像認識部５０によって決定されたケース体２１の外縁の位置の精度を確認した。位置精度の確認にあたり、画像認識部５０によって決定された外縁の位置と、実物における外縁の位置との差を測定した。

【0065】

比較例１に係るレーザ溶接装置としては、実施の形態に係るレーザ溶接装置１と比較して、対向部に溝部が設けられていない装置を使用した。実施例１に係るレーザ溶接装置としては、実施の形態に記載のレーザ溶接装置１を使用した。

【0066】

対向部は、繰り返し使用されるものであるため、使用初期と、使用開始一ヶ月後とにおいて、画像認識部５０によって決定されたケース体２１の外縁の位置の精度を確認した。溶接時のスパッタは、ケース体に対向する対向部の表面に付着する場合がある。このため、対向部を繰り返し使用した場合には、上記表面が汚れて、対向部とケース体との密着性が低下する。これにより、対向部とケース体との間の第１間隙部Ｇ１の大きさが変化する。

【0067】

比較例１においては、使用初期には、画像認識部５０によって決定されたケース体２１の外縁の位置の精度は、±５０μｍであり、使用開始一ヶ月後には、画像認識部５０によって決定されたケース体２１の外縁の位置の精度は、±９５μｍであった。

【0068】

実施例１においては、使用初期には、画像認識部５０によって決定されたケース体２１の外縁の位置の精度は、±３０μｍであり、使用開始一ヶ月後には、画像認識部５０によって決定されたケース体２１の外縁の位置の精度は、±３０μｍであった。

【0069】

比較例１においては、対向部に溝部が設けられていないため、対向部およびケース体２１との輝度差が小さく、また、第１間隙部Ｇ１と、対向部およびケース体２１との輝度差も小さくなった。このため、決定されたケース体２１の外縁の位置がばらついた。

【0070】

使用開始一ヶ月後においては、第１間隙部Ｇ１の間隔が大きくなることにより、使用初期と比較して、対向部およびケース体２１との輝度差がさらに小さく、また、第１間隙部Ｇ１と、対向部およびケース体２１との輝度差もさらに小さくなった。このため、決定されたケース体２１の外縁の位置が大きくばらついた。

【0071】

一方、実施例１においては、対向部３１〜３４に溝部３１ｃ〜３４ｃが設けられており、使用初期および使用開始一ヶ月後のいずれにおいても、溝部３１ｃ、その周囲に位置する対向部３１およびケース体２１との輝度差が大きく、溝部３１ｃを精度よく把握できた。これにより、当該溝部３１ｃに隣接する第１間隙部Ｇ１も精度よく特定でき、ひいては、ケース体２１の外縁の位置も精度よく決定できた。

【0072】

（第２検証実験）
図７は、実施の形態の効果を確認するために行なった第２検証実験の実験結果を示す図である。図７を参照して、実施の形態の効果を確認するために行なった第２検証実験の実験結果について説明する。

【0073】

第２検証実験として、比較例１に係るレーザ溶接装置、比較例２に係るレーザ溶接装置、実施例１に係るレーザ溶接装置を用いた場合におけるレーザ照射位置のバラツキを確認した。

【0074】

比較例１に係るレーザ溶接装置、および実施例１に係るレーザ溶接装置は、第１検証実験と同様である。比較例２に係るレーザ溶接装置としては、溝部に代えて吸着部が対向部に設けられており、吸着部を流れる流量をエアキャッチセンサによって検出することにより、密着度を測定できる装置を用いた。

【0075】

比較例１においては、レーザ照射位置のバラツキは、±１００μｍとなった。比較例２においては、レーザ照射位置のバラツキは、±５０μｍとなった。実施例１においては、レーザ照射位置のバラツキは、±３０μｍとなった。

【0076】

比較例１においては、第１検証実験で確認されたように、ケース体２１の外縁の位置がばらついて決定される。これに加えて、対向部とケース体２１との距離もばらつくため、各種のばらつきが加味されて、レーザ照射位置も大きくばらついた。

【0077】

比較例２においては、密着度を測定できるため、対向部とケース体２１との距離を測定することができた。これにより、当該距離に基づいてレーザ照射位置を決定できるものの、ケース体２１の外縁の位置がばらつくため、レーザ照射位置もばらつく結果となった。

【0078】

実施例１においては、第１検証実験で確認されたようにケース体２１の外縁位置を精度よく決定できるうえ、ケース体２１の外縁位置に基づいて、接合対象部分の指標となる第２間隙部Ｇ２の位置および大きさを精度よく特定することができた。これにより、レーザ照射位置を精度よく特定でき、レーザ照射位置のばらつきを抑制することができた。

【0079】

以上の第１検証実験および第２検証実験の結果から、実施の形態に係るレーザ溶接装置１を使用することにより、ケース体２１と蓋体２２とを精度よく溶接できることが確認されたと言える。

【0080】

上述した実施の形態に係る二次電池においては、ケース体２１の第１内周面２１１と第２内周面２１２とを接続する接続面２１３が平坦に構成される場合を例示して説明したが、これに限定されず、接続面２１３は、ケース体２１の開口部側から底部側に向うにつれて内周側に傾斜するテーパを有していてもよい。この場合には、蓋体２１の周縁部の下部には、当該接続面２１３に載置可能に上記テーパに略平行となる切欠き部が設けられていることが好ましい。さらに、レーザ溶接装置１は、対向部をケース体に向けて押圧する押圧部を有することが好ましい。

【0081】

当該押圧部によって対向部をケース体に向けて押圧することにより、押圧力によって蓋体２２を接続面２１３に沿って摺動させることができる。これにより、ケース体２１と蓋体２１との間の第２間隙部Ｇ２の大きさを調整することができる。

【0082】

画像認識部５０によって特定された第２間隙部Ｇ２の大きさおよび位置に基づいて、押圧部によって対向部をケース体に向けて押圧し、上記第２間隙部Ｇ２の大きさを調整することにより、さらに適切なレーザ照射条件を設定することができる。これにより、より精度よく蓋体２２とケース体２１とを溶接することができる。

【0083】

以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本開示の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0084】

１ レーザ溶接装置、１０ ヘッドユニット、２０ 二次電池、２１ ケース体、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 側面、２２ 蓋体、３１，３２，３３，３４ 対向部、３１ａ 一端、３１ｂ 他端、３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ，３４ｃ 溝部、４０ 撮像部、５０ 画像認識部、６０ レーザ照射条件決定部、７０ 制御部、１０１ レーザ発振源、１０２ 光ファイバ、１０３ コネクタ、１１０ 光学系、１１１ コリメートレンズ、１１２ ダイクロイックミラー、１１３ 反射ミラー、１１４ 回折光学素子、１１５ レンズ、１１６ 反射ミラー、１１７ 集光レンズ、１２０ ＸＹガルバノスキャナユニット、１３０ Ｚレンズ駆動ユニット、１４０ ＸＹＺガルバノスキャナドライバ、１５０ 保護ガラス、１６０ レーザポインタ、１７０ エアナイフ、１８０ エアノズル、２１１ 第１内周面、２１２ 第２内周面、２１３ 接続面、２２１ 周端面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】