特開 2023-175452 レーザ溶接装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023175452

(43)【公開日】2023-12-12

(54)【発明の名称】レーザ溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/21 20140101AFI20231205BHJP

   B23K 26/067 20060101ALI20231205BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20231205BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20231205BHJP

【ＦＩ】

B23K26/21 P

B23K26/067

B23K26/064 A

B23K26/082

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022087894

(22)【出願日】2022-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥畑 佑介

(72)【発明者】

【氏名】成瀬 洋一

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168BA30

4E168CB04

4E168CB12

4E168DA28

4E168EA05

4E168EA11

4E168EA15

4E168EA24

(57)【要約】      （修正有）

【課題】照射経路を辿ってレーザ光を被照射位置に照射するに当たり、各被照射位置に適切な照射パターンのレーザ光を照射して溶接できるレーザ溶接装置を提供する。
【解決手段】制御部160は、被照射位置HPが照射経路を辿って移動するように光学機構部130を制御すると共に、これに連動して、パターン部における回折レーザ光LBを出射する回折領域が、帯状の移動経路を辿って移動するように移動ユニット125を制御する連動制御部160である。パターン部は、被照射位置HPに応じた回折レーザ光LBの照射パターンPT0～PT4に変化させるように、移動経路内の各々の回折領域における回折光学パターンを形成してなる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を被照射物の被照射位置に照射しつつ、予め定めた照射経路を辿って上記被照射位置を移動させて、上記照射経路に沿って上記被照射物をレーザ溶接するレーザ溶接装置であって、
レーザ発振器から出射した出射レーザ光を平行レーザ光に整形するコリメートレンズと、
入射した上記平行レーザ光を回折させた回折レーザ光を出射する回折光学部材と、
上記回折光学部材を保持し、かつ、上記回折光学部材を上記平行レーザ光の光軸に直交する直交方向に移動させる移動ユニットと、
上記回折レーザ光を上記被照射位置に照射する光学機構部と、
上記移動ユニット及び上記光学機構部を制御する制御部と、を備え、
上記回折光学部材は、
上記回折レーザ光の上記被照射位置における照射パターンを規定する回折光学パターンが形成された
パターン部を有しており、
上記制御部は、
上記回折レーザ光が照射された上記被照射位置が上記照射経路を辿って移動するように、上記光学機構部を制御すると共に、
上記照射経路を辿る上記被照射位置の移動に連動して、上記回折光学部材の上記パターン部における、上記平行レーザ光が入射し上記回折レーザ光を出射する回折領域が、予め定めた帯状の移動経路を辿って移動するように上記移動ユニットを制御する
連動制御部であり、
上記回折光学部材の上記パターン部は、
上記照射経路を辿る上記被照射位置の移動に従って、上記被照射位置に応じた上記回折レーザ光の上記照射パターンに変化させるように、上記移動経路内の各々の上記回折領域における上記回折光学パターンを形成してなる
レーザ溶接装置。

【請求項2】

請求項１に記載のレーザ溶接装置であって、
前記光学機構部は、
上記被照射物を載置する載置平面に沿いかつ互いに直交するＸ方向及びＹ方向に、前記回折レーザ光を偏向させるＸＹスキャナ部を有しており、
前記回折光学部材の前記パターン部は、
前記被照射位置に照射される上記回折レーザ光の前記照射パターンが、中心ビームと、上記中心ビームの周囲に配置された周囲ビームを有し、かつ、
上記被照射位置に向けて出射する上記回折レーザ光の偏向角θが３０度以上（θ≧３０ｄｅｇ）となる大偏向区間に照射する上記回折レーザ光の前記照射パターンは、上記偏向角θが３０度未満(θ＜３０ｄｅｇ）の小偏向区間に照射する上記回折レーザ光の前記照射パターンに比して、上記周囲ビームの強度に対する上記中心ビームの強度の強度比が大きくなるように、
前記移動経路内の各々の前記回折領域における前記回折光学パターンを形成してなる
レーザ溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ溶接装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の部材（被照射物）を溶接するに当たり、レーザ溶接を用いることが知られており、このためのレーザ溶接装置も知られている。レーザ溶接によって溶接する２つの部材としては、例えば、直方体状の金属ケースを備える二次電池における、ケース本体とこのケース本体の開口部を閉塞する蓋体とが挙げられる。ケース本体の開口部と蓋体の外周縁部との間を、一周に亘りレーザ溶接する。このようなレーザ溶接に関し、例えば特許文献１，２には、レーザ光を回折光学素子（ＤＯＥ）を用いて多点の照射パターン（回折マルチビーム）とした上で、予め定めた照射経路を辿って照射し、レーザ溶接する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２５６２号公報

【特許文献2】特開２０１８－１８７６３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、照射経路上の各被照射位置に照射されるレーザ光の照射パターンを変更したい場合がある。また、ガルバノミラーなどで構成されたＸＹスキャナによってレーザ光を偏向させて、レーザ光を各被照射位置に照射する場合には、レーザ光の偏向角の大きさに応じて、照射パターンを変化させたい場合もある。

【0005】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、予め定めた照射経路を辿ってレーザ光を被照射位置に照射するに当たり、各被照射位置に適切な照射パターンのレーザ光を照射して溶接できるレーザ溶接装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）上記課題を解決するための本発明の一態様は、レーザ光を被照射物の被照射位置に照射しつつ、予め定めた照射経路を辿って上記被照射位置を移動させて、上記照射経路に沿って上記被照射物をレーザ溶接するレーザ溶接装置であって、レーザ発振器から出射した出射レーザ光を平行レーザ光に整形するコリメートレンズと、入射した上記平行レーザ光を回折させた回折レーザ光を出射する回折光学部材と、上記回折光学部材を保持し、かつ、上記回折光学部材を上記平行レーザ光の光軸に直交する直交方向に移動させる移動ユニットと、上記回折レーザ光を上記被照射位置に照射する光学機構部と、上記移動ユニット及び上記光学機構部を制御する制御部と、を備え、上記回折光学部材は、上記回折レーザ光の上記被照射位置における照射パターンを規定する回折光学パターンが形成されたパターン部を有しており、上記制御部は、上記回折レーザ光が照射された上記被照射位置が上記照射経路を辿って移動するように、上記光学機構部を制御すると共に、上記照射経路を辿る上記被照射位置の移動に連動して、上記回折光学部材の上記パターン部における、上記平行レーザ光が入射し上記回折レーザ光を出射する回折領域が、予め定めた帯状の移動経路を辿って移動するように上記移動ユニットを制御する連動制御部であり、上記回折光学部材の上記パターン部は、上記照射経路を辿る上記被照射位置の移動に従って、上記被照射位置に応じた上記回折レーザ光の上記照射パターンに変化させるように、上記移動経路内の各々の上記回折領域における上記回折光学パターンを形成してなるレーザ溶接装置である。

【0007】

このレーザ溶接装置では、連動制御部が、回折レーザ光が照射された被照射物の被照射位置が照射経路上を移動するように、光学機構部を制御する。しかもこれと共に、照射経路を辿る被照射位置の移動に連動して、回折光学部材のパターン部のうち、平行レーザ光が入射し回折レーザ光を出射する回折領域が、予め定めた帯状の移動経路を辿って移動するように、回折光学部材を移動させる移動ユニットを制御する。
加えて、回折光学部材のパターン部は、照射経路を辿る被照射位置の移動に従って、被照射位置に応じた回折レーザ光の照射パターンになるように、移動経路内の各々の回折領域における回折光学パターンを形成してなる。
従って、このレーザ溶接装置では、被照射物の被照射位置に照射される回折レーザ光を、光学機構部により照射経路を辿って移動させると、これと共に、各被照射位置に応じた回折レーザ光の照射パターンを照射することができる。かくして、各被照射位置に適切な照射パターンのレーザ光を照射して、被照射物の各被照射位置をレーザ溶接することができる。

【0008】

「回折光学部材」は、回折レーザ光の被照射位置における照射パターンを規定する回折光学パターンが形成されたパターン部を有している。そのほか、このパターン部を保持する保持部などの部位を含むこともできる。
「パターン部」は、照射経路を辿る被照射位置の移動に従って、各被照射位置に照射される回折レーザ光の照射パターンが、当該被照射位置に応じて予め定めた照射パターンになるように、移動経路内の各々の回折領域における回折光学パターンを形成してなる。
なお、パターン部の各回折領域に形成する回折光学パターンとしては、出射する回折レーザ光に回折効果を生じさせるパターンを回折領域全体に形成する場合のほか、回折効果を生じさせるパターンを回折領域の一部に形成し、回折領域の残部には、例えば、平行レーザ光が透過する透明な平行平板形状や、凸レンズ形状、凹レンズ形状を形成する場合も含まれる。

【0009】

「光学機構部」は、回折光学部材のパターン部から出射した回折レーザ光を被照射位置に照射する機構を有する部位であり、例えば、２組のガルバノミラーを用い互いに直交する方向にレーザ光を偏向させるＸＹスキャナ部を備えた光学機構部が挙げられる。さらにこれに加え、回折レーザ光の焦点位置を制御するのに、Ｆ－θレンズを備えた光学機構部や、回折レーザ光の光軸方向の焦点を変化させるＺレンズを備えた光学機構部も挙げられる。また、レーザヘッドをＸ軸及びＹ軸に移動可能に保持し、レーザヘッドからＺ方向にレーザ光を放射する形態や、レーザヘッドは固定しておき、ＸＹテーブル上に被照射物を載置して移動させる形態の光学機構部も挙げられる。

【0010】

「連動制御部」は、回折レーザ光が照射される被照射位置が被照射物上の照射経路を辿って移動するように、光学機構部を制御する。これと共に、この被照射位置の移動に連動して、回折光学部材のパターン部における平行レーザ光の回折領域が予め定めた帯状の移動経路を辿って移動するように、移動ユニットを制御する。
例えば、ケース本体の矩形環状の開口部とこれを閉塞する矩形板状の蓋体の周縁部とをレーザ溶接する場合（被照射物は、ケース本体及び蓋体を有する蓄電デバイス）、連動制御部は、ケース本体の開口部及び蓋体の周縁部を巡る矩形環状の照射経路を辿って、回折レーザ光が照射される各被照射位置が移動するように、光学機構部を制御する。加えて連動制御部は、この被照射位置の移動に連動して、回折光学部材のパターン部において、回折領域が、予め定めた矩形環状の移動経路や、コ字状（Ｕ字状）に往復する移動経路を辿って移動するように移動ユニットを制御する。

【0011】

（２）更に上述の（１）のレーザ溶接装置であって、前記光学機構部は、上記被照射物を載置する載置平面に沿いかつ互いに直交するＸ方向及びＹ方向に、前記回折レーザ光を偏向させるＸＹスキャナ部を有しており、前記回折光学部材の前記パターン部は、前記被照射位置に照射される上記回折レーザ光の前記照射パターンが、中心ビームと、上記中心ビームの周囲に配置された周囲ビームを有し、かつ、上記被照射位置に向けて出射する上記回折レーザ光の偏向角θが３０度以上（θ≧３０ｄｅｇ）となる大偏向区間に照射する上記回折レーザ光の前記照射パターンは、上記偏向角θが３０度未満(θ＜３０ｄｅｇ）の小偏向区間に照射する上記回折レーザ光の前記照射パターンに比して、上記周囲ビームの強度に対する上記中心ビームの強度の強度比が大きくなるように、前記移動経路内の各々の前記回折領域における前記回折光学パターンを形成してなるレーザ溶接装置とすると良い。

【0012】

光学機構部にＸＹスキャナ部を有しているレーザ溶接装置では、被照射物に照射するレーザ光の偏向角θが大きくなるほど、被照射位置において回折レーザ光が斜めに入射するので、偏向角θが小さい被照射位置と比べ、照射パターンが崩れ、溶接状況も異なるものになりやすい。特に偏向角θが３０度以上（θ≧３０ｄｅｇ）の大偏向区間に回折レーザ光を照射する場合には、溶接状況への影響が大きく、溶接深さが浅くなりがちである。

【0013】

これに対し、上述のレーザ溶接装置では、移動経路内の各々の回折領域における回折光学パターンを上述のようにして形成してなる。このため、偏向角θが３０度以上の大偏向区間に照射する回折レーザ光の照射パターンは、偏向角θが３０度未満の小偏向区間に照射する回折レーザ光の照射パターンに比して、周囲ビームに対する中心ビームの強度比を大きくしている。このため、大偏向区間に回折レーザ光を照射する場合にも、溶接深さを確保したレーザ溶接を行いやすい。

【0014】

回折レーザ光の照射パターンが、中心ビームと、中心ビームの周囲に配置された周囲ビームを有する照射パターンである例としては、中心に位置する中心ビームとこの中心ビームを取り囲む円環状の周囲ビームとからなる照射パターンが挙げられる。また、サイコロの５の目に近似した配置、即ち、中心に位置する中心ビームとこの中心ビームを囲んで散点状に配置した複数の周囲ビームとからなる照射パターンも挙げられる。なお、中心ビームは、中心に位置する１つのビームで構成しても良いし、中心位置の近傍に互いに近接して配置された複数のビームで構成しても良い。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態に係り、レーザ溶接された電池の斜視図である。

【図2】実施形態に係り、溶接前の電池の上面図である。

【図3】実施形態に係り、レーザ溶接装置の概略構成を示す説明図である。

【図4】実施形態に係り、レーザ溶接装置によるレーザビームの走査を示す説明図である。

【図5】実施形態に係り、ビーム形成部をなす回折光学部材及び移動ユニットの概略構成と、移動ユニットによる回折光学部材の移動を示す平面図である。

【図6】実施形態に係り、回折光学部材のパターン部における各パターン領域の配置、及び、パターン部に入射する平行レーザビームの回折領域とその移動経路を示す説明図である。

【図7】実施形態に係り、回折光学部材のパターン部から出射して被照射位置に照射される回折マルチビームの照射パターンの基本形態を示す説明図である。

【図8】実施形態に係り、回折光学部材のパターン部から出射して被照射位置に照射される回折マルチビームの各照射パターンを示す説明図であり、（ａ）は第１照射パターン、（ｂ）は第２照射パターン、（ｃ）は第３照射パターン、（ｄ）は第４照射パターンである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本技術の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態に係り、レーザ溶接で容器本体１１と蓋体１２とを溶接した電池１０の斜視図を、図２に溶接前の電池１０の上面図を示す。電池１０は、その外形が扁平な直方体形状である。

【0017】

電池１０は、図１において、上方が開口した有底角筒状の容器本体１１と、この容器本体１１の上端の開口部１１Ｋ内に挿入されて開口部１１Ｋを閉塞する矩形板状の蓋体１２の周縁部１２Ｐとを、一周に亘りレーザ溶接で形成した溶接部１４で接合してなる。容器本体１１の内部には、図示しない電極体、電解液などが収容され、蓋体１２を貫通して、正極端子１５及び負極端子１６が外部に突出している。蓋体１２のうち、正極端子１５と負極端子１６の間には、図示しない注液孔を閉塞する注液孔封止部材１７が蓋体１２に固着されている。この電池１０は，正極端子１５及び負極端子１６を通じて、充放電が可能な二次電池、具体的には、リチウムイオン二次電池である。また、本実施形態において、容器本体１１及び蓋体１２は、いずれもアルミニウムからなる。なお、本実施形態では、この電池１０における直交する３方向を、図１，図２に示すように、蓋体１２の長手方向をワークＸ方向ＸＷ、短手方向をワークＹ方向ＹＷ、容器本体１１の深さ方向をワークＺ方向ＺＷと定める。

【0018】

本実施形態の電池１０の製造方法は、容器本体１１の開口部１１Ｋ内に蓋体１２を挿入する挿入工程と、レーザビームを照射して容器本体１１の開口部１１Ｋと蓋体１２の周縁部１２Ｐとをレーザ溶接するレーザ溶接工程とを含んでいる。

【0019】

まず、挿入工程について説明する。図１，図２に示すように、蓋体１２には、正極端子１５及び負極端子１６が内側から突出して形成されている。これら正極端子１５と負極端子１６で、容器本体１１内に収容された図示しない電極体を保持している。挿入工程では、電極体を先に容器本体１１内に挿入した上で、容器本体１１の開口部１１Ｋ内に蓋体１２を挿入する。これにより、容器本体１１の開口部１１Ｋの開口内側面１１ＫＳと、蓋体１２の周縁部１２Ｐの外周面１２ＰＳとが当接或いは僅かな隙間Ｇを空けて対向する位置に配置する。

【0020】

また、本実施形態では、容器本体１１の開口部１１Ｋの端面である被照射面１１ＫＴと、蓋体１２の周縁部１２Ｐの上面である被照射面１２ＰＴとが、ワークＺ方向ＺＷに一致するように、即ち、被照射面１２ＰＴと被照射面１２ＰＴとが面一となるように、蓋体１２を容器本体１１の開口部１１Ｋに挿入する（図２参照）。

【0021】

次いで、レーザ溶接装置１００を用い、載置平面１７０上に載置固定した被照射物である電池１０のうち、容器本体１１の開口部１１Ｋと蓋体１２の周縁部１２Ｐの各部を被照射位置ＨＰとして、これらをロ字状（矩形環状）の照射経路ＲＨＰに沿ってレーザ溶接するレーザ溶接工程を行う。先ず、レーザ溶接に用いる本実施形態のレーザ溶接装置１００を、図３～図８を用いて説明する。

【0022】

レーザ溶接装置１００は、平行レーザビームＬＰを得る光源部１１０と、回折光学部材１２１を有し、この回折光学部材１２１に入射した平行レーザビームＬＰから、回折マルチビームＬＢを得るビーム形成部１２０と、回折マルチビームＬＢを被照射位置ＨＰに照射する光学機構部１３０と、制御部１６０とを備える。なお、光学機構部１３０は、回折マルチビームＬＢの光軸ＬＢＸに沿う光軸方向ＬＢＨに焦点位置ＳＰを調整する集光部１３１と、回折マルチビームＬＢを偏向させるＸＹスキャナ部１４１と、を有する。

【0023】

このうち、光源部１１０は、レーザ光を発生するレーザ発振器１１１と、その出射口１１１Ｓから出射した出射レーザ光ＬＺを平行レーザビームＬＰに整形するコリメータ（コリメートレンズ）１１５とを有する。本実施形態では、レーザ発振器１１１としてファイバレーザを用いている。

【0024】

ビーム形成部１２０は、コリメータ１１５の下流側（図３において下方）に配置された回折光学部材１２１と、この回折光学部材１２１を移動させる移動ユニット１２５とを有する。このうち、回折光学部材１２１は、コリメータ１１５から入射した平行レーザビームＬＰを回折マルチビームＬＢに変換して出射する。回折光学部材１２１（図５参照）は、回折マルチビームＬＢの被照射位置ＨＰにおける照射パターンＰＴを規定する回折光学パターン１２２Ｐが形成された円形平板状のパターン部１２２、及び、このパターン部１２２を保持する保持部１２３を有している。本実施形態では、具体的には、平行レーザビームＬＰは、回折光学部材１２１のパターン部１２２で回折されて、被照射位置ＨＰにおいて、後述する複数のレーザビームＬＢＣ，ＬＢＣ１～ＬＢＣ４が集まった照射パターンＰＴとなる回折マルチビームＬＢに変換される（図７参照）。

【0025】

一方、移動ユニット１２５は、保持部１２３に結合しており、回折光学部材１２１を平行レーザビームＬＰの光軸ＬＰＸに直交する直交方向ＨＬＰに、具体的には、光軸ＬＰＸに直交する部材Ｘ方向Ｘｄ（図３，図５において左右方向）、及び、光軸ＬＰＸ及び部材Ｘ方向Ｘｄに直交する部材Ｙ方向Ｙｄ（図３において紙面に垂直な方向，図５において上下方向）に移動させ得るアクチュエータである。この移動ユニット１２５により、コリメータ１１５から入射する平行レーザビームＬＰ（本実施形態では、移動しない）に対し、回折光学部材１２１およびそのパターン部１２２を相対移動させることができる。このため、パターン部１２２のうち、平行レーザビームＬＰが入射し回折マルチビームＬＢを出射する回折領域ＴＰを移動させることができる。一方、パターン部１２２の各回折領域ＴＰから出射する回折マルチビームＬＢの照射パターンＰＴは、各々の回折領域ＴＰに形成されている回折光学パターン１２２Ｐに応じたパターンとなる。従って、予め回折光学部材１２１のパターン部１２２に形成する回折光学パターンを、領域毎に異ならせたり連続的に変化させたりしておき、移動ユニット１２５を用いて回折領域ＴＰを移動させることで、回折マルチビームＬＢの照射パターンＰＴを変化させることができる。

【0026】

光学機構部１３０のうち集光部１３１は、回折光学部材１２１から出射した回折マルチビームＬＢの焦点位置ＳＰを調整する光学系であり、Ｚレンズ１３３、集光レンズ１３５、及び保護ガラス１３７からなる。この集光部１３１のＺレンズ１３３は、レンズ部分を光軸方向ＬＢＨ（図３において上下方向）に移動させることにより、透過する回折マルチビームＬＢの焦点位置ＳＰを光軸方向ＬＢＨに移動させることができる。

【0027】

一方、光学機構部１３０のうちＸＹスキャナ部１４１は、ガルバノスキャナからなるＸ偏向部１４３と、同じく２ガルバノスキャナからなるＹ偏向部１４５を有している。Ｘ偏向部１４３は、Ｚレンズ１３３を透過して入射した回折マルチビームＬＢの光軸ＬＢＸを偏向させるものであり、その偏向角θｘを変化させることにより、回折マルチビームＬＢの光軸ＬＢＸを被照射物（本実施形態では電池１０）を載置する載置平面１７０に沿う偏向Ｘ方向Ｘｓに偏向させる配置としてある。一方、Ｙ偏向部１４５は、Ｘ偏向部１４３で反射した回折マルチビームＬＢの光軸ＬＢＸを偏向させるものであり、その偏向角θｙを変化させることにより、回折マルチビームＬＢの光軸ＬＢＸを被照射物（本実施形態では電池１０）を載置する載置平面１７０に沿い、偏向Ｘ方向Ｘｓに直交する偏向Ｙ方向Ｙｓに偏向させる配置としてある。

【0028】

そして、Ｙ偏向部１４５で反射・偏向された回折マルチビームＬＢは、集光レンズ１３５及び保護ガラス１３７を介して、外部に出射し、焦点位置ＳＰで焦点を結ぶ。
このため、レーザ溶接装置１００では、回折マルチビームＬＢが集光する焦点位置ＳＰをＺレンズ１３３によって光軸方向ＬＢＨに、従って、偏向Ｘ方向Ｘｓ及び偏向Ｙ方向Ｙｓに直交する偏向Ｚ方向Ｚｓに調整すると共に、ＸＹスキャナ部１４１によって被照射物（電池１０）各被照射位置ＨＰに回折マルチビームＬＢを照射して、レーザ溶接することができる。しかも、ＸＹスキャナ部１４１によって回折マルチビームＬＢを偏向させ得るので、照射経路ＲＨＰに沿って連続して回折マルチビームＬＢを照射してレーザ溶接を行うことができる。

【0029】

なお、レーザ発振器１１１、移動ユニット１２５、Ｚレンズ１３３、ＸＹスキャナ部１４１（Ｘ偏向部１４３，Ｙ偏向部１４５）は、制御部１６０により各動作が連動して制御される（図３参照）。

【0030】

本実施形態では、電池１０のレーザ溶接に当たり、電池１０の開口部１１Ｋ及び蓋体１２の平面方向の中心点１０Ｓが、偏向Ｘ方向Ｘｓ及び偏向Ｙ方向Ｙｓの原点に一致するように、電池１０を載置平面１７０上に配置・固定する。このため、回折マルチビームＬＢは、ＸＹスキャナ部１４１によって、中心点１０Ｓを中心とする偏向角θ(θｘ，θｙ)の大きさで偏向されて、被照射位置ＨＰに照射される（図４参照)。

【0031】

さらに図３，図４に矢印で示すように、ワークＸ方向ＸＷ（蓋体１２の長手方向）が偏向Ｘ方向Ｘｓに一致し、ワークＹ方向ＹＷ（蓋体１２の短手方向）が偏向Ｙ方向Ｙｓに一致し、ワークＺ方向ＺＷ（容器本体１１の深さ方向）が偏向Ｚ方向Ｚｓに一致し、容器本体１１の開口部１１Ｋ及び蓋体１２を光学機構部１３０（具体的には保護ガラス１３７）に向ける上向きの姿勢として、電池１０を載置平面１７０上に配置・固定する。このため、回折マルチビームＬＢの光軸ＬＢＸをＸ偏向部１４３で偏向させると、容器本体１１の開口部１１Ｋ及び蓋体１２の周縁部１２Ｐに照射した回折マルチビームＬＢの被照射位置ＨＰは、偏向Ｘ方向Ｘｓに一致するワークＸ方向ＸＷ（蓋体１２の長手方向）に移動することになる。また、回折マルチビームＬＢの光軸ＬＢＸをＹ偏向部１４５で偏向させると、電池１０の開口部１１Ｋ及び周縁部１２Ｐに照射した回折マルチビームＬＢの被照射位置ＨＰは、偏向Ｙ方向Ｙｓに一致するワークＹ方向ＹＷ（蓋体１２の短手方向）に移動することになる。

【0032】

このレーザ溶接装置１００を用い、電池１０の容器本体１１及び蓋体１２のうち、これらの境界ＢＤ（図２において一点鎖線で示す）に沿う容器本体１１の開口部１１Ｋ及び蓋体１２の周縁部１２Ｐに回折マルチビームＬＢを照射して、開口部１１Ｋと周縁部１２Ｐとを一周に亘りレーザ溶接する。

【0033】

容器本体１１と蓋体１２との境界ＢＤは、ワークＸ方向ＸＷに直線状に延びる第１長手区間Ｘ１及び第２長手区間Ｘ２、ワークＹ方向ＹＷに直線状に延びる第１短手区間Ｙ１及び第２短手区間Ｙ２、弧状に９０度方向変換する弧状区間Ｒ１～Ｒ４を含んでいる。本実施形態では、第１短手区間Ｙ１内の溶接開始位置ＴＳから、境界ＢＤ（各区間Ｙ１，Ｘ１，Ｙ２，Ｘ２，Ｒ１～Ｒ４）に各被照射位置ＨＰが重なるようにしつつ、図２において反時計回りに回折マルチビームＬＢを進行させて、全周に亘りレーザ溶接を行う（図４も参照）。
なお、溶接開始位置ＴＳ付近において、レーザ溶接を重ねて行うべく、図２に示すように、レーザ溶接の溶接終了位置ＴＥを、反時計回りに溶接開始位置ＴＳを通り過ぎた位置に定めてある。

【0034】

また、本実施形態でレーザ溶接を行う電池１０は、比較的大型（例えば、幅３１０×厚さ４０×高さ１００ｍｍ）の電池であるため、容器本体１１と蓋体１２との境界ＢＤのうち、第１長手区間Ｘ１の両端部Ｘ１ａ，Ｘ１ｂ、第２長手区間Ｘ２の両端部Ｘ２ａ，Ｘ２ｂ、弧状区間Ｒ１～Ｒ４、第１短手区間Ｙ１、及び、第２短手区間Ｙ２は、偏向角θが３０ｄｅｇ以上となる大偏向区間ＲＨＰＢである。一方、第１長手区間Ｘ１の中央部Ｘ１ｃ及び第２長手区間Ｘ２の中央部Ｘ２ｃは、偏向角θが３０ｄｅｇ未満の小偏向区間ＲＨＰＡである。即ち、境界ＢＤは、図２において左側に位置する第１大偏向区間ＲＨＰＢ１のほか、第１小偏向区間ＲＨＰＡ１、第２大偏向区間ＲＨＰＢ２、及び、第２小偏向区間ＲＨＰＡ２の合計４つの区間で構成されているとも言える。

【0035】

次に、ビーム形成部１２０及びこのビーム形成部１２０から出射する回折マルチビームＬＢについて説明する。前述したように、ビーム形成部１２０（図５参照）は、回折光学部材１２１と移動ユニット１２５とを有する。このうち、回折光学部材１２１は、円形平板状で、微細加工による所定の回折光学パターン１２２Ｐが形成されたパターン部１２２を有している。本実施形態では、このパターン部１２２には、このパターン部１２２の一部である回折領域ＴＰに平行レーザビームＬＰが入射した場合、出射した回折マルチビームＬＢが、焦点位置ＳＰにおいて、概ね、サイコロの５の目に似た、中央に位置しエネルギーが最も大きい中心ビームＬＢＣと、その周囲のうち偏向Ｘ方向Ｘｓ及び偏向Ｙ方向Ｙｓの両方にずれた位置に配置された４つの周囲ビームＬＢＰからなる照射パターンＰＴ（図７参照）となるように、回折光学パターン１２２Ｐが形成されている。

【0036】

従って、例えば、回折マルチビームＬＢを偏向Ｘ方向Ｘｓに偏向させて、ワークＸ方向ＸＷ（蓋体１２の長手方向）に進行させた場合、中心ビームＬＢＣのほか、この中心ビームＬＢＣの進行方向の斜め前の２点及び斜め後の２点にそれぞれ周囲ビームＬＢＰが照射された状態で、回折マルチビームＬＢが進行することになる。回折マルチビームＬＢを偏向Ｙ方向Ｙｓに偏向させて、ワークＹ方向ＹＷ（蓋体１２の短手方向）に進行させた場合も同様である。

【0037】

なお、４つの周囲ビームＬＢＰのうち、中心ビームＬＢＣの進行方向の斜め前に位置する一対の周囲ビームは、中心ビームＬＢＣが通過するよりも前に進行方向に先行し、容器本体１１の開口部１１Ｋ及び蓋体１２の周縁部１２Ｐを事前に溶融させ合体させて隙間Ｇを埋めるように溶融池を形成し、中心ビームＬＢＣが隙間Ｇを通って容器本体１１内に入ってしまう、いわゆる「レーザ抜け」の発生を防ぐ役割を有している。

【0038】

詳細には、円形のパターン部１２２は、図６に示すように、５本の縦縞状に仕切られ、且つ、２本目と４本目の縞状部分がさらに上下に仕切られて、合計７つのパターン領域１２２Ａ，１２２Ｂ１，１２２Ｂ２，１２２Ｃ１，１２２Ｃ２，１２２Ｄ，１２２Ｅに分けられている。各パターン領域１２２Ａ等には、合計５種類の回折光学パターン１２２ＡＰ～１２２ＥＰが形成されている。

【0039】

各パターン領域１２２Ａ等から出射される回折マルチビームＬＢの焦点位置ＳＰにおける各照射パターンＰＴ０～ＰＴ４（図７，図８参照）は、前述したように、概ね、中央に位置する中心ビームＬＢＣと、その周囲に配置された４つの周囲ビームＬＢＰ１～ＬＢＰ４からなる。但し、照射パターン毎に、４つの周囲ビームＬＢＰの強度ＩＰ（ＩＰ１～ＩＰ４）に対する中心ビームＬＢＣの強度ＩＣの強度比ＲＩが異ならせてある。加えて、４つの周囲ビームＬＢＰ１～ＬＢＰ４の強度ＩＰ１～ＩＰ４も異ならせてある。即ち、図７に示す基本照射パターンＰＴ０は、４つの周囲ビームＬＢＰ１～ＬＢＰ４の強度ＩＰ１～ＩＰ４を均等にした照射パターンである。また、図８（ａ）～（ｄ）に示す照射パターンＰＴ１～ＰＴ４は、いずれも、基本照射パターンＰＴ０に比して、中心ビームＬＢＣの強度ＩＣを相対的に強くし強度比ＲＩを大きくしてある。なお、各照射パターンＰＴ１～ＰＴ４は、中心ビームＬＢＣの強度ＩＣは互いに同じである。しかも、４つの周囲ビームＬＢＰ１～ＬＢＰ４のうち、隣り合う２つの周囲ビームの強度を比較的強く、残る２つの周囲ビームの強度を比較的弱くした照射パターンとしてある。

【0040】

そして、図６に示すパターン部１２２のうち、中央のパターン領域１２２Ａには、此処から出射される回折マルチビームＬＢの焦点位置ＳＰにおける照射パターンが基本照射パターンＰＴ０となる回折光学パターン１２２ＡＰが形成されている。

【0041】

一方、２，４本目の縞状部分上側のパターン領域１２２Ｂ１，１２２Ｂ２には、それぞれ、図中左側の第２，第３周囲ビームＬＢＰ２，ＬＢＰ３の強度ＩＰ２，ＩＰ３を第１，第４周囲ビームＬＢＰ１，ＬＢＰ４の強度ＩＰ１，ＩＰ４に比して強くした第３照射パターンＰＴ３（図８（ｃ）参照）を生成する回折光学パターン１２２ＢＰが形成されている。
また、２，４本目の縞状部分下側のパターン領域１２２Ｃ１，１２２Ｃ２には、それぞれ、図中右側の第１，第４周囲ビームＬＢＰ１，ＬＢＰ４の強度ＩＰ１，ＩＰ４を第２，第３周囲ビームＬＢＰ２，ＬＢＰ３の強度ＩＰ２，ＩＰ３に比して強くした第１照射パターンＰＴ１（図８（ａ）参照）を生成する回折光学パターン１２２ＣＰが形成されている。
更に、最も左側のパターン領域１２２Ｄには、図中下側の第３，第４周囲ビームＬＢＰ３，ＬＢＰ４の強度ＩＰ３，ＩＰ４を第１，第２周囲ビームＬＢＰ１，ＬＢＰ２の強度ＩＰ１，ＩＰ２に比して強くした第４照射パターンＰＴ４（図８（ｄ）参照）を生成する回折光学パターン１２２ＤＰが形成されている。
また更に、最も右側のパターン領域１２２Ｅには、図中上側の第１，第２周囲ビームＬＢＰ１，ＬＢＰ２の強度ＩＰ１，ＩＰ２を第３，第４周囲ビームＬＢＰ３，ＬＢＰ４の強度ＩＰ３，ＩＰ４に比して強くした第２照射パターンＰＴ２（図８（ｂ）参照）を生成する回折光学パターン１２２ＥＰが形成されている。

【0042】

従って、後述するように、小偏向区間ＲＨＰＡ１，ＲＨＰＡ２（図２参照）に照射する回折マルチビームＬＢの照射パターンを規定するパターン領域１２２Ａには、基本照射パターンＰＴ０の回折マルチビームＬＢが生じる回折光学パターン１２２ＡＰが形成されている。一方、大偏向区間ＲＨＰＢ１，ＲＨＰＢ２に照射する回折マルチビームＬＢの照射パターンを規定するパターン領域１２２Ｂ１～１２２Ｅには、基本照射パターンＰＴ０に比して、中心ビームＬＢＣの強度ＩＣを相対的に強くし強度比ＲＩを大きくした各照射パターンＰＴ１～ＰＴ４の回折マルチビームＬＢが生じる回折光学パターン１２２ＢＰ～１２２ＥＰがそれぞれ形成されている。

【0043】

そして、パターン部１２２から出射した回折マルチビームＬＢを、電池１０の境界ＢＤ上の被照射位置ＨＰに照射する（図２参照）。その際、制御部１６０により、Ｚレンズ１３３の位置を調節して、焦点位置ＳＰが被照射位置ＨＰに一致するように制御する。加えて、制御部１６０の制御により、ＸＹスキャナ部１４１のＸ偏向部１４３及びＹ偏向部１４５を偏向させて、溶接開始位置ＴＳから溶接終了位置ＴＥまで、被照射位置ＨＰをロ字状（矩形環状）の照射経路ＲＨＰに沿って移動させてレーザ溶接を行う。

【0044】

さらに本実施形態では、制御部１６０の制御により、ＸＹスキャナ部１４１（Ｘ偏向部１４３，Ｙ偏向部１４５）の偏向に連動して、即ち、照射経路ＲＨＰを辿る回折マルチビームＬＢの被照射位置ＨＰの移動に連動して、移動ユニット１２５を駆動し、回折光学部材１２１及びそのパターン部１２２を部材Ｘ方向Ｘｄ及び部材Ｙ方向Ｙｄに移動させて、パターン部１２２上の回折領域ＴＰが移動経路ＲＴＰを辿るように移動させる（図５，図６参照）。これにより、各回折領域ＴＰに形成されている回折光学パターン１２２Ｐ（１２２ＡＰ～１２２ＥＰ）に応じた照射パターンＰＴ（ＰＴ０～ＰＴ４）を有する回折マルチビームＬＢが得られる。

【0045】

本実施形態では、制御部１６０の制御により、パターン部１２２のうち、図６において左側に位置するパターン領域１２２Ｄ内の開始回折領域ＴＰＳから、反時計回りでロ字状（矩形環状）に移動経路ＲＴＰを辿り、各パターン領域１２２Ｃ１，１２２Ａ，１２２Ｃ２，１２２Ｅ，１２２Ｂ２，１２２Ａ，１２２Ｂ１を経由して、再びパターン領域１２２Ｄのうち開始回折領域ＴＰＳを越えた終了回折領域ＴＰＥまで、回折領域ＴＰを移動させる。

【0046】

なお、制御部１６０は、回折マルチビームＬＢの被照射位置ＨＰが、第１長手区間Ｘ１の中央部Ｘ１ｃ内及び第２長手区間Ｘ２の中央部Ｘ２ｃ内、即ち、第１小偏向区間ＲＨＰＡ１内及び第２小偏向区間ＲＨＰＡ２内（図２参照）を移動する期間には、パターン部１２２において、回折領域ＴＰが移動経路ＲＴＰのうち、概ねパターン領域１２２Ａ内を移動するように回折光学部材１２１の移動を制御する。これにより、比較的小さな３０ｄｅｇ未満の偏向角θとなる第１小偏向区間ＲＨＰＡ１内及び第２小偏向区間ＲＨＰＡ２内の各被照射位置ＨＰでは、図７に示す基本照射パターンＰＴ０の回折マルチビームＬＢが照射される。即ち、第１小偏向区間ＲＨＰＡ１内及び第２小偏向区間ＲＨＰＡ２内の各被照射位置ＨＰでは、入射角が小さく、溶接部１４における溶けこみ深さを容易に確保できるので、周囲ビームＬＢＰ１～ＬＢＰ４の強度ＩＰに対する中心ビームＬＢＣの強度ＩＣの強度比ＲＩを小さく、具体的には、周囲ビームＬＢＰ１～ＬＢＰ４の強度ＩＰを図８の各照射パターンＰＴ１等に比して大きくしてある。また、各被照射位置ＨＰ付近の容器本体１１の開口部１１Ｋ及び蓋体１２の周縁部１２Ｐを十分溶融させて、歪みを少なくしつつ溶接するべく、４つの周囲ビームＬＢＰ１～ＬＢＰ４の強度ＩＰ１～ＩＰ４を均等にしてある。

【0047】

一方、制御部１６０は、回折マルチビームＬＢの被照射位置ＨＰが、第１大偏向区間ＲＨＰＢ１内を移動する期間には、回折領域ＴＰが移動経路ＲＴＰのうち、概ねパターン領域１２２Ｂ１，１２２Ｄ，１２２Ｃ１内を移動するように回折光学部材１２１の移動を制御する。また、被照射位置ＨＰが、第２大偏向区間ＲＨＰＢ２内を移動する期間には、回折領域ＴＰが移動経路ＲＴＰのうち、概ねパターン領域１２２Ｂ２，１２２Ｅ，１２２Ｃ２内を移動するように回折光学部材１２１の移動を制御する。

【0048】

これにより、偏向角θが３０ｄｅｇ以上となる第１大偏向区間ＲＨＰＢ１内及び第２大偏向区間ＲＨＰＢ２内の各被照射位置ＨＰには、図７に示す基本照射パターンＰＴ０に比して、周囲ビームＬＢＰ１～ＬＢＰ４の強度ＩＰに対する中心ビームＬＢＣの強度ＩＣの強度比ＲＩを比較的大きくした、図８（ａ）～（ｄ）に示す、第１～第４照射パターンＰＴ１～ＰＴ４の回折マルチビームＬＢが照射される。第１大偏向区間ＲＨＰＢ１内及び第２大偏向区間ＲＨＰＢ２内の各被照射位置ＨＰには、３０度以上の大きな偏向角θで偏向された回折マルチビームＬＢが照射されるため、各被照射位置ＨＰにおいて回折マルチビームＬＢが斜めに入射する。即ち、入射角も偏向角θと同じく大きくなり、溶接部１４の溶け込み深さが浅くなりがちである。そこで、第１大偏向区間ＲＨＰＢ１内及び第２大偏向区間ＲＨＰＢ２内の各被照射位置ＨＰでも、溶接部１４における溶けこみ深さを確保するべく、中心ビームＬＢＣの強度ＩＣを相対的に強くしている。

【0049】

一方、４つの周囲ビームＬＢＰ１～ＬＢＰ４に関しては、大きな偏向角θの場合でも、前述のように溶融池を形成してレーザ抜けを防ぐ役割を確実に果たさせるため、中心ビームＬＢＣの進行方向の斜め前に位置する一対の周囲ビームの強度を相対的に高くしている。
即ち、回折マルチビームＬＢの被照射位置ＨＰをワークＸ方向ＸＷの一方側ＸＷ１（図２において右側）に進行させる第１長手区間Ｘ１の両端部Ｘ１ａ，Ｘ１ｂに対応するパターン領域１２２Ｃ１，１２２Ｃ２には、前述したように、第１，第４周囲ビームＬＢＰ１，ＬＢＰ４の強度ＩＰ１，ＩＰ４を強くした第１照射パターンＰＴ１（図８（ａ）参照）を生成する回折光学パターン１２２ＣＰが形成されている。
また、回折マルチビームＬＢの被照射位置ＨＰをワークＹ方向ＹＷの一方側ＹＷ１（図２において上側）に進行させる第２短手区間Ｙ２と２つの弧状区間Ｒ２，Ｒ３に対応するパターン領域１２２Ｅには、前述したように、第１，第２周囲ビームＬＢＰ１，ＬＢＰ２の強度ＩＰ１，ＩＰ２を強くした第２照射パターンＰＴ２（図８（ｂ）参照）を生成する回折光学パターン１２２ＥＰが形成されている。
更に、回折マルチビームＬＢの被照射位置ＨＰをワークＸ方向ＸＷの他方側ＸＷ２（図２において左側）に進行させる第２長手区間Ｘ２の両端部Ｘ２ａ，Ｘ２ｂに対応するパターン領域１２２Ｂ１，１２２Ｂ２には、前述したように、第２，第３周囲ビームＬＢＰ２，ＬＢＰ３の強度ＩＰ２，ＩＰ３を強くした第３照射パターンＰＴ３（図８（ｃ）参照）を生成する回折光学パターン１２２ＢＰが形成されている。
またさらに、回折マルチビームＬＢの被照射位置ＨＰをワークＹ方向ＹＷの他方側ＹＷ２（図２において下側）に進行させる第１短手区間Ｙ１と２つの弧状区間Ｒ１，Ｒ４に対応するパターン領域１２２Ａには、前述したように、第３，第４周囲ビームＬＢＰ３，ＬＢＰ４の強度ＩＰ３，ＩＰ４を強くした第４照射パターンＰＴ４（図８（ｄ）参照）を生成する回折光学パターン１２２ＤＰが形成されている。

【0050】

なお、各パターン領域１２２Ａ～１２２Ｅを通る移動経路ＲＴＰ内には、回折領域ＴＰが２つのパターン領域（例えば、パターン領域１２２Ａとパターン領域１２２Ｂ１）を跨ぐ位置となる部位も含む。このため例えば、回折領域ＴＰの移動により、この回折領域ＴＰがパターン領域１２２Ａからパターン領域１２２Ｂ１に移動する場合には、得られる回折マルチビームＬＢの照射パターンＰＴは、第４照射パターンＰＴ４（図８（ｄ）参照）から、２つの照射パターンＰＴ４，ＰＴ１が混じった照射パターンを経由して、第１照射パターンＰＴ１（図８（ａ）参照）に連続的に変化する。

【0051】

そこでこれを利用し、照射パターンＰＴが、急激に変化するのを防止するため、例えば、第４照射パターンＰＴ４から第１照射パターンＰＴ１に徐々に変化するように、回折領域ＴＰが２つのパターン領域（例えば、パターン領域１２２Ａとパターン領域１２２Ｂ１）を跨ぐ位置において、回折領域ＴＰの移動の速度を他の部位を移動する場合に比して遅くするなど、移動経路ＲＴＰを回折領域ＴＰが移動する速度には、適宜変化させることもできる。

【0052】

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。例えば実施形態では、図６に示すように、回折光学部材１２１のパターン部１２２を７つの領域（パターン領域１２２Ａ～１２２Ｅ）に分け、各領域に合計５種類の回折光学パターン１２２ＡＰ～１２２ＥＰを形成した例を示した。
しかし、パターン部１２２を更に細かい領域に分けて多種類の回折光学パターンを形成したり、パターン部１２２に形成する回折光学パターンを連続的に変化させて、各被照射位置ＨＰに適した照射パターンＰＴの回折マルチビームＬＢを照射するようにしても良い。

【符号の説明】

【0053】

１０ 電池（被照射物）
１１ 容器本体
１１Ｋ （容器本体の）開口部
１２ 蓋体（第２部材）
１２Ｐ （蓋体の）周縁部
ＨＰ 被照射位置
ＲＨＰ 照射経路
ＲＨＰＡ，ＲＨＰＡ１，ＲＨＰＡ２ 小偏向区間
ＲＨＰＢ，ＲＨＰＢ１，ＲＨＰＢ２ 大偏向区間
１４ 溶接部
ＬＺ 出射レーザ光
ＬＰ 平行レーザビーム（平行レーザ光）
ＬＰＸ （平行レーザビームの）光軸
ＨＬＰ 直交方向
ＬＢ 回折マルチビーム（回折レーザ光）
ＬＢＸ （回折マルチビームの）光軸
ＬＢＨ （回折マルチビームの光軸に沿う）光軸方向
ＰＴ 照射パターン
ＬＢＣ 中心ビーム
ＩＣ （中心ビームの）強度
ＬＢＰ 周囲ビーム
ＬＢＰ１～ＬＢＰ４ 第１～第４周囲ビーム
ＩＰ，ＩＰ１～ＩＰ４ （周囲ビームの）強度
ＲＩ 強度比
１００ レーザ溶接装置
１１１ レーザ発振器
１１５ コリメータ（コリメートレンズ）
１２０ ビーム形成部
１２１ 回折光学部材
１２２ パターン部
１２２Ｐ 回折光学パターン
１２２ＡＰ～１２２ＥＰ 回折光学パターン
ＴＰ 回折領域
ＲＴＰ 移動経路
１２３ 保持部
１２５ 移動ユニット
Ｘｄ 部材Ｘ方向
Ｙｄ 部材Ｙ方向
１３０ 光学機構部
１３１ 集光部
１３３ Ｚレンズ
１４１ ＸＹスキャナ部
１４３ Ｘ偏向部
１４５ Ｙ偏向部
θ，θｘ，θｙ 偏向角
１６０ 制御部（連動制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】