特表 2024-537388 溶接される材料が異なる溶接ゾーンを迅速に入れ替えてワークピースをレーザ溶接する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-10

(54)【発明の名称】溶接される材料が異なる溶接ゾーンを迅速に入れ替えてワークピースをレーザ溶接する方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/073 20060101AFI20241003BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20241003BHJP

   B23K 26/067 20060101ALI20241003BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20241003BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20241003BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20241003BHJP

   H01M 50/562 20210101ALI20241003BHJP

   H01M 50/566 20210101ALI20241003BHJP

   H01M 50/533 20210101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B23K26/073

B23K26/082

B23K26/067

B23K26/064 K

B23K26/21 N

H01M50/55 101

H01M50/562

H01M50/566

H01M50/533

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024522449

(86)(22)【出願日】2022-09-30

(85)【翻訳文提出日】2024-04-12

(86)【国際出願番号】 EP2022077365

(87)【国際公開番号】W WO2023061783

(87)【国際公開日】2023-04-20

(31)【優先権主張番号】102021126754.4

(32)【優先日】2021-10-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】506065105

【氏名又は名称】トルンプフ レーザー－ ウント ジュステームテヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＴＲＵＭＰＦ Ｌａｓｅｒ－ ｕｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｊｏｈａｎｎ－Ｍａｕｓ－Ｓｔｒａｓｓｅ ２， Ｄ－７１２５４ Ｄｉｔｚｉｎｇｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】オリバー ボックスロッカー

【テーマコード（参考）】

4E168

5H043

【Ｆターム（参考）】

4E168BA00

4E168BA87

4E168CB04

4E168DA39

4E168EA05

4E168EA07

4E168EA17

5H043AA19

5H043CA04

5H043DA11

5H043DA20

5H043EA36

5H043HA17D

5H043HA17E

5H043HA36D

5H043HA36E

5H043LA00D

5H043LA00E

5H043LA02D

5H043LA02E

(57)【要約】

ワークピース（１７）をレーザ溶接する方法であって、レーザビーム（８）がスキャナ光学系（１３）によってワークピース（１７）に向けられ、レーザビーム（８）により任意の順序で、少なくとも第１のコンポーネント（２１）が第１の溶接ゾーン（３１）においてベース部品（２０）に溶接され、第２のコンポーネント（２２）が第２の溶接ゾーン（３２）においてベース部品（２０）に溶接され、第１のコンポーネント（２１）と第２のコンポーネント（２２）とは、少なくとも第１の溶接ゾーン及び第２の溶接ゾーン（３１、３２）の領域において異なる材料からなる方法において、レーザビーム（８）のレーザエネルギーが、少なくともレーザビームのコアビーム（９）に対応するコア部分（ＫＡ）と、コアビーム（９）を囲むリングビーム（１０）に対応するリング部分との間で変更可能に分割され得ることと、コア部分（ＫＡ）とリング部分へのレーザエネルギーの分割が第１の溶接ゾーン（３１）の溶接の場合と第２の溶接ゾーン（３２）の溶接の場合とで異なるように選択されることとを特徴とする方法。本発明により、異なる材料からなるコンポーネントがベース部品に溶接され、ワークピースの製造を加速させることができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークピース（１７）をレーザ溶接する方法であって、
レーザビーム（８）がスキャナ光学系（１３）によって前記ワークピース（１７）に向けられ、
前記レーザビーム（８）により任意の順序で、少なくとも第１のコンポーネント（２１）が第１の溶接ゾーン（３１）においてベース部品（２０）に溶接され、第２のコンポーネント（２２）が第２の溶接ゾーン（３２）において前記ベース部品（２０）に溶接され、
前記第１のコンポーネント（２１）と前記第２のコンポーネント（２２）とは、少なくとも前記第１の溶接ゾーン及び前記第２の溶接ゾーン（３１、３２）の領域において異なる材料からなる、方法において、
前記レーザビーム（８）のレーザエネルギーが、少なくとも前記レーザビームのコアビーム（９）に対応するコア部分（ＫＡ）と、前記コアビーム（９）を囲むリングビーム（１０）に対応するリング部分との間で変更可能に分割され得ることと、
前記コア部分（ＫＡ）と前記リング部分とへの前記レーザエネルギーの分割が前記第１の溶接ゾーン（３１）の溶接の場合と前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接の場合とで異なるように選択されることと
を特徴とする方法。

【請求項2】

前記第１の溶接ゾーン（３１）の溶接の場合と前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接の場合とで、前記ワークピース（１７）に対する前記スキャナ光学系（１３）の位置が同じままであることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の溶接ゾーン（３１）の溶接中及び前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接中に時間的に平均して、前記レーザエネルギーの前記コア部分（ＫＡ）が少なくとも２０％、好ましくは少なくとも３０％異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の溶接ゾーン（３１）の溶接中に時間的に平均して、及び／又は主フェーズにおいて、前記コア部分ＫＡ１に、
０％≦ＫＡ１≦６０％、好ましくは２０％≦ＫＡ１≦５０％が適用されることと、
前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接中に時間的に平均して、及び／又は主フェーズにおいて、前記コア部分ＫＡ２に、
４０％≦ＫＡ２≦１００％、好ましくは５０％≦ＫＡ２≦７０％が適用されることと
を特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記第１のコンポーネント（２１）が、少なくとも前記第１の溶接ゾーン（３１）の領域においてＡｌ又はＡｌ合金からなり、前記第２のコンポーネント（２２）が、少なくとも前記第２の溶接ゾーンの領域においてＣｕ又はＣｕ合金からなることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記ワークピース（１７）が電池の一部材であり、特に前記電池の角柱セルの蓋（２０ａ）であることと、
前記第１のコンポーネント（２１）が前記電池のカソード（２１ａ）を形成し、前記第２のコンポーネント（２２）がアノード（２２ａ）を形成し、特に、前記第１のコンポーネント（２１）と前記第２のコンポーネント（２２）がそれぞれ、前記角柱セルのフォーク状のソフトコネクタ（２１ｂ、２２ｂ）として形成されていることと
を特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の溶接ゾーン（３１）を溶接する場合、及び／又は前記第２の溶接ゾーン（３２）を溶接する場合、初期フェーズ（ＡＰ）中に前記レーザエネルギーの前記コア部分（ＫＡ）が増加する、及び／又は最終フェーズ（ＥＰ）中に前記レーザエネルギーの前記コア部分（ＫＡ）が減少することを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記レーザビーム（８）を生成するために、可変分割装置（２６）を用いて出力レーザビーム（１）を前記コアビーム（９）と前記リングビーム（１０）とに分割することを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記可変分割装置（２６）を用いて、前記レーザエネルギーの所望の分割に従って対応する部分により、前記出力レーザビーム（１）がコアファイバ（５）と、前記コアファイバ（５）を囲むリングファイバ（６）とに供給され、特に、前記可変分割装置（２６）が移動可能な光学ウェッジ（４）を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記可変分割装置（２６）を用いて、前記出力レーザビーム（１）が前記レーザエネルギーの所望の分割に従って対応する部分によりＤＯＥ又はＲＯＥの傍らを通過し、前記ＤＯＥ又はＲＯＥを通り抜け、特に前記ＤＯＥ又はＲＯＥが移動可能であることを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記レーザビーム（８）を生成するために、前記コアビーム（９）が第１のレーザモジュールにより生成され、前記リングビーム（１０）が第２のレーザモジュールにより生成され、前記第１のレーザモジュールの出力及び前記第２のレーザモジュールの出力が可変に調整可能であり、特に、前記第１のレーザモジュールが、第１のプリレーザビームをコアファイバ（５）に供給し、前記第２のレーザモジュールが、第２のプリレーザビームを前記コアファイバ（５）を囲むリングファイバ（６）に供給することを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記レーザビーム（８）に面するワークピース表面（１８）において測定される、前記コアビーム（９）の直径ＫＳＤ’及び前記リングビーム（１０）の直径ＡＲＳＤ’に、
１／１０≦ＫＳＤ’／ＡＲＳＤ’≦１／２、
好ましくは１／３≦ＫＳＤ’／ＡＲＳＤ’≦１／５、
特に好ましくは、ＫＳＤ’／ＡＲＳＤ’＝１／４が適用される
ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の溶接ゾーン（３１）及び前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接中に、前記レーザビームに面するワークピース表面（１８）において測定される、前記コアビーム（９）の直径ＫＳＤ’及び前記リングビーム（１０）の直径ＡＲＳＤ’が一定のままであることを特徴とする請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記スキャナ光学系（１３）が３Ｄスキャナ光学系として形成されていることと、前記第１の溶接ゾーン（３１）及び前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接中に、前記レーザビーム（８）に面するワークピース表面（１８）において測定される、前記コアビーム（９）の直径ＫＳＤ’及び前記リングビーム（１０）の直径ＡＲＳＤ’を、前記３Ｄスキャナ光学系を用いて焦点位置を前記レーザビーム（８）の伝播方向（ＳＡ）に変化させることによって変更することとを特徴とする請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記第１の溶接ゾーン（３１）及び／又は前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接時に前記レーザビーム（８）が焦点面（ＦＥ）にある場合、
前記コアビーム（９）がコアビーム直径ＫＳＤを有し、前記コアビーム直径内に前記コアビーム（９）のレーザ出力の８６％が存在し、
前記リングビーム（１０）が外側のリングビーム直径ＡＲＳＤを有し、前記外側のリングビーム直径内に前記リングビーム（１０）のレーザ出力の８６％が存在し、
前記リングビーム（１０）が内側のリングビーム直径ＩＲＳＤを有し、前記内側のリングビーム直径において、前記外側のリングビーム直径ＡＲＳＤに存在するのと同じ、前記リングビーム（１０）の円周にわたって平均した放射密度が存在し、その結果、前記内側のリングビーム直径ＩＲＳＤと前記コアビーム直径ＫＳＤとの間に強度ギャップ幅ＩＬＢ＝（ＩＲＳＤ－ＫＳＤ）／２の強度ギャップが生じることと、
ＩＬＢ≦０．３＊ＫＳＤ及びＩＬＢ＜１０μｍ＊ＡＶであり、ここでＡＶが前記スキャナ光学系（１３）の結像比であり、
特に、前記レーザビーム（８）が、光ファイバケーブル（３）のファイバ端（７）に提供され、前記光ファイバケーブル（３）が、少なくとも、コアファイバ直径ＫＦＤを有するコアファイバ（５）と、前記コアファイバ（５）をリング状に囲み、外側のリングファイバ直径ＡＲＦＤを有するリングファイバ（６）と、コアファイバ（５）とリングファイバ（６）との間に位置し、前記コアファイバ（５）を囲み、外被層厚さＭＳＤを有する外被層（１１）とにより形成され、ここでＭＳＤ、ＭＳＤ≦０．３＊ＫＦＤ及びＭＳＤ＜１０μｍであることと
を特徴とする請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

前記第１の溶接ゾーン（３１）の溶接及び前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接が、
溶け込み深さＥＴに１００μｍ≦ＥＴ≦５ｍｍが適用され、及び／又は
生成される溶接シームの深さＴと幅Ｂとのアスペクト比Ｔ：ＢにＴ：Ｂ≧０．５：１が適用され、及び／又は
シングルモードでは前記レーザビーム（８）のビームパラメータ積に０．３８ｍｍ＊ｍｒａｄ≦ＳＳＰ≦１６ｍｍ＊ｍｒａｄが適用され、好ましくはＳＳＰ≦０．６ｍｍ＊ｍｒａｄであり、又はマルチモードでは、ＳＳＰ≦１００ｍｍ＊ｍｒａｄが適用され、好ましくはＳＳＰ≦３２ｍｍ＊ｍｒａｄであり、並びに／或いは
シングルモードでは前記レーザビーム（８）に面するワークピース表面（１８）における前記レーザビーム（８）の総直径ＧＤ’に１０μｍ≦ＧＤ’≦３００μｍが適用され、好ましくは３０μｍ≦ＧＤ’≦７０μｍであり、又はマルチモードでは５０μｍ≦ＧＤ’≦１２００μｍが適用され、並びに／或いは
前記レーザビーム（８）が、８００ｎｍ≦ＭＷＬ≦１２００ｎｍ、好ましくは１０３０ｎｍ≦ＭＷＬ≦１０７０ｎｍの中波長ＭＷＬの少なくとも１つのＩＲレーザ、或いは特に４００ｎｍ≦ＭＷＬ≦４５０ｍｍ又は５００ｎｍ≦ＭＷＬ≦５３０ｍｍの中波長ＭＷＬの少なくとも１つのＶＩＳレーザにより生成され、並びに／或いは
前記スキャナ光学系（１３）が、１：１≦ＡＶ≦５：１、好ましくは１．５：１≦ＡＶ≦２：１の結像比ＡＶを有する
ことを特徴とする請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

電池の角柱セルであって、蓋（２０ａ）と２つのフォーク状のソフトコネクタ（２１ｂ、２２ｂ）とを備え、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法を用いて、第１のコンポーネント及び第２のコンポーネント（２１、２２）としての前記ソフトコネクタ（２１ｂ、２２ｂ）がベース部品（２０）としての前記蓋（２０ａ）に溶接されている、角柱セル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークピースをレーザ溶接する方法に関し、
レーザビームがスキャナ光学系によってワークピースに向けられ、
レーザビームにより任意の順序で、少なくとも第１のコンポーネントが第１の溶接ゾーンにおいてベース部品に溶接され、第２のコンポーネントが第２の溶接ゾーンにおいてベース部品に溶接され、
第１のコンポーネントと第２のコンポーネントとは、少なくとも第１の溶接ゾーン及び第２の溶接ゾーンの領域において異なる材料からなる。

【背景技術】

【0002】

レーザ溶接は、ワークピース部品をワークピースに接合するための性能のよい方法である。レーザ溶接は主に、高い溶接速度、狭い溶接シーム、又はワークピースの少ない熱歪みが求められる場合に使用される。

【0003】

レーザ溶接では、多くの場合、ベース部品に複数のコンポーネントを溶接しなければならない。例えば、電池のセルでは、カソードがアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金からなり、アノードが銅（Ｃｕ）又は銅合金からなることが多く、これら２つのコンポーネントをセルの共通のベース部品に溶接しなければならない。

【0004】

通常、レーザ溶接するために、溶接されるワークピース（若しくは互いに溶接されなければならないワークピース部品）がスキャナ光学系の前に配置される。スキャナ光学系は、通常、典型的には光ファイバケーブルが接続されるレーザ放射入口と、様々な光学素子（たいていは、コリメートレンズ又はコリメートレンズ系、並びに集束レンズ又は集束レンズ系）と、調整可能な偏向器（たいていはピエゾ素子により調整可能なミラー）とを含み、偏向器により、特にレーザビームを所望の溶接経路（溶接シーム）に沿って誘導するため、又は更にベース部品に異なるコンポーネントが溶接される異なる溶接ゾーンにレーザビームを次々に導くために、スキャナ光学系から出射されるレーザビームの向きをワークピースに対して変化させることができる。

【0005】

異なる材料のコンポーネントをレーザ溶接するため、特にスパッタや気孔を最小限に抑えるために、多くの場合、溶接レーザビームのスポットサイズが様々に異なることが有利である。この目的のために、スキャナ光学系若しくはレーザ加工ヘッドとワークピースとの距離をビーム伝播方向に変化させることができる。例えば、ワークピースに対するスキャナ光学系の第１の相対位置において、レーザビームに面するワークピース表面がレーザビームの焦点面にある場合、ワークピース表面におけるレーザビームのスポットサイズが最小となる。ワークピース表面を焦点面から第２の相対位置へ相対的に移動させることによって、ワークピース表面におけるレーザビームのスポットサイズを拡大することができる。

【0006】

ただし、スキャナ光学系をワークピースに対して相対的に移動させることは複雑で、比較的多くの時間を必要とする。したがって、ワークピースにおいて異なる材料のコンポーネントを共通のベース部品に次々に溶接する場合、上記の手順では、ワークピースの製造が比較的遅くなり、そのようなワークピースを大量に製造する場合、スキャナ光学系の調整に起因する遅延がワークピースごとに発生する。

【0007】

（特許文献１）から、少なくとも１つのコアファイバと１つのリングファイバを含むマルチクラッドファイバを用いてレーザビームのビームプロファイル特性を変化させることが知られている。出力レーザビームは、一部分（コア部分）がコアファイバに供給され、別の部分（リング部分）がリングファイバに供給され、これらの部分を、例えばマルチクラッドファイバのファイバ端の前にある出力レーザビームにおける光学ウェッジの位置によって変化させることができる。したがって、マルチクラッドファイバを用いて、調整可能な部分によりコアビームとリングビームを含む変形されたレーザビームを提供することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１０００３７５０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の課題は、異なる材料からなるコンポーネントがベース部品に溶接される、ワークピースの製造を加速させることができるワークピースをレーザ溶接する方法を提示することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この課題は、本発明によれば、レーザビームのレーザエネルギーが、少なくともレーザビームのコアビームに対応するコア部分と、コアビームを囲むリングビームに対応するリング部分との間で変更可能に分割され得ることと、
コア部分とリング部分とへのレーザエネルギーの分割が第１の溶接ゾーンの溶接の場合と第２の溶接ゾーンの溶接の場合とで異なるように選択されることと
を特徴とする冒頭で述べた種類の方法によって解決される。

【0011】

本発明の範囲内で、異なる材料の少なくとも２つのコンポーネントを共通のベース部品にレーザ溶接する場合に、コア部分とリング部分とへのレーザエネルギーの分割を異なるように選択することが提供される。レーザ出力のコア部分とリング部分との間の分割を変更することによって、それぞれレーザビームに面するワークの表面において溶接するレーザビームの有効スポットサイズを変更若しくは調整することが可能である。これにより、スポットサイズを様々な溶接ゾーンの条件若しくは様々なコンポーネント、特にこれらのコンポーネントの様々な材料に適合させることができる。同時に、加工中にレーザビーム（全体）の強度プロファイルの変更若しくは調整も行われる。どちらも、異なる溶接ゾーン若しくは異なるコンポーネントにおけるレーザ溶接の品質を最適化するために、特にスパッタや気孔を最小限に抑えるために使用できる。

【0012】

これらの変更若しくは調整には、複雑で時間のかかるスキャナ光学系の位置を変更する必要がない。したがって、本発明の範囲内で、ワークピースに対するスキャナ光学系の位置は、第１及び第２の溶接ゾーンの溶接中、特に溶接ゾーンが入れ替わる場合にも一定に保たれることが好ましい。代替的に、溶接ゾーンが入れ替わる場合に（有効）スポットサイズを変更するために、ワークピースとスキャナ光学系の（相対）移動と、コア部分とリング部分との間のレーザエネルギーの分割の切り替えとの組み合わせを適用することができ、この場合、（相対）移動経路の大幅な短縮が達成でき、それに応じて溶接ゾーンを入れ替えるための付随時間が短縮され、したがって全体として溶接方法を大幅に加速させることもできる。レーザ出力の分割の変更は、例えば光学ウェッジをわずかに移動させることによって迅速且つわずかな労力で可能であり、特に目立った付随時間を引き起こさない。

【0013】

レーザビーム又はビーム部分（例えば、コア部分とリング部分とを含むレーザビーム全体、又はコアビーム単独、又はリングビーム単独）の有効スポットサイズは、８６％基準に従って決定することができる。レーザビームのスポットサイズは、８６％基準に従って、レーザビームのレーザパワーの８６％が入る円形面（レーザビームと同軸）の直径によって定義される。

【0014】

コア部分とリング部分とへのレーザエネルギーの分割を変化させて有効スポットサイズを変更することにより、多くの用途において重要なシーム幅（進行方向に対して横方向の溶接シームの幅）を、特に異なるコンポーネントの異なる材料に合わせて簡単且つ迅速に調整することが可能である。例えば、特に関与する材料の異なる溶融特性（粘度及び湿潤特性）を考慮するために、Ａｌ系のカソードには比較的幅広のシームを選択し、Ｃｕ系のアノードには比較的幅狭のシームを選択することができる。本発明による方法若しくはスポットサイズの適合は、特に、様々な溶接ゾーン若しくは様々なコンポーネントで同じ溶け込み深さ（Ｅｉｎｓｃｈｗｅｉｓｓｔｉｅｆｅ）を達成するために使用することができる。溶接欠陥、特にスパッタ及び気孔も最小限に抑えることができる。

【0015】

シーム幅／スポットサイズを拡大するためには、コア部分に比べてリング部分を増加させる。シーム幅／スポットサイズを縮小するためには、コア部分に比べてリング部分を減少させる。このようにして、有効スポットサイズを、実質的にリング部分（単独）のスポットサイズとコア部分（単独）のスポットサイズとの間の範囲で調整することができる。コア部分とリング部分とへのレーザエネルギーの分割を変更することによって、コア部分のスポットサイズ及びリング部分のスポットサイズはそれぞれ変更されないことに注意すべきである。それに対応して、本発明による方法の特に簡単な変形形態では、第１溶接ゾーンと第２溶接ゾーンとが入れ替わる場合に、コアビームのスポットサイズとリングビームのスポットサイズとは一定のままである。

【0016】

製造されるワークピースは、ベース部品と（少なくとも）２つのコンポーネントとを溶接して統合される。通常、ワークピースの溶接中、レーザビームのレーザ出力は全体として時間的に（異なる溶接ゾーンにわたって、及びこれらの溶接ゾーン内の両方で）一定のままである。第１及び第２の溶接ゾーンは、ビーム伝播方向に対して少なくとも横方向に互いに離間している。通常、ワークピースにおける２つの溶接ゾーンはスキャナ光学系から（ビーム伝播方向で）同じ距離にあり、スキャナ光学系の光軸に対する角度オフセットがあったとしても無視できるほど小さい（例えば５°より小さい）か、両方の溶接ゾーンでそれぞれ少なくともほぼ同じである（例えば５°未満の差）。

【0017】

リングビームは、たいていの場合、円周方向に変わらない強度を有する（たいていの場合、出力レーザビームをコアファイバとリングファイバとに分割すること、及びリングファイバ内でレーザ光を多重反射することによって生成される）が、円周方向に連続する複数の局所的最大値を有するリングビームを使用することも可能である（例えば、ＤＯＥ、回折光学素子、又はＲＯＥ、屈折光学素子を用いて生成される）。スキャナ光学系は、たいていの場合、ビーム伝播方向でスキャナ光学系の前に固定焦点位置を有する２Ｄスキャナ光学系として選択される。通常、レーザビームは、コアファイバとリングファイバとを有する光ファイバケーブルを介して提供され、コアファイバ直径ＫＦＤは、たいていの場合、１０μｍ～５０μｍ（シングルモードの場合）又は５０μｍ～４００μｍの範囲、特に５０μｍ～２００μｍ（マルチモードの場合）に選択され、（外側）リングファイバ直径ＡＲＦＤは、たいていの場合、２０μｍ～５００μｍ、特に４０～２００μｍ（シングルモードの場合）の範囲、又は４０μｍ～２０００μｍ、特に８０μｍ～８００μｍ（マルチモードの場合）で選択される。ＫＦＤ：ＡＲＦＤの比率は、たいていの場合、１：２～１：１０、好ましくは１：４である。光ファイバケーブルの一方（前）のファイバ端はスキャナ光学系（加工ヘッド）に接続されている。光ファイバケーブルのもう一方（後）のファイバ端は、レーザ源（レーザモジュール）に接続されており、いくつかの変形形態では、複数のレーザ源（レーザモジュール）にも接続されている。本発明のレーザ源は、ＣＷ動作又はパルス動作するように形成することができる。本発明の範囲内で、シングルモード動作又はマルチモード動作を選択することができる。

【0018】

本発明の範囲内で、ファイバレーザがレーザ源として使用されることが好ましく、代替的に、例えばディスクレーザをレーザ源として使用することもできる。

【0019】

本発明の好ましい変形形態
第１の溶接ゾーンの溶接の場合と第２の溶接ゾーンの溶接の場合とでワークピースに対するスキャナ光学系の位置が同じままである、本発明による方法の変形形態が特に好ましい。すなわち、ワークピースにおける溶接ゾーンが入れ替わる場合でも、ワークピースとスキャナ光学系とは相対して移動されない。これにより、ワークピースに対するスキャナ光学系の相対的な移動が行われず、したがって付随時間も引き起こさないため、ワークピース、特に次々に加工される一連の多数のワークピースを加工する場合に非常に大きい加速を達成することができる。レーザエネルギーのコア部分とリング部分との間の分割を切り替えるだけで、スポットサイズの適合を迅速に行うことができる。更に、ワークピースとスキャナ光学系との間を相応に迅速に自動で移動できるということは基本的に必要でないため、必要に応じて溶接装置の特に単純な構造を使用することができる。

【0020】

第１の溶接ゾーンの溶接中及び第２の溶接ゾーンの溶接中に時間的に平均して、レーザエネルギーのコア部分が少なくとも２０％、好ましくは少なくとも３０％異なることを提供する、本発明による方法の変形形態が好ましい。これにより、レーザビームの有効スポットサイズ（若しくは有効総直径）の特に大幅な変更を達成することができる。溶接ゾーン間のレーザエネルギーの配分を切り替えることにより、レーザビームの「有効総直径」（例えばレーザに面するワークピース表面で測定され、８６％基準に従って決定される）に応じてシーム幅も切り替えられる。通常、第１の溶接ゾーンから第２の溶接ゾーンまでのレーザビームの有効総直径は、大きい方の直径に対して同様に少なくとも２０％、好ましくは少なくとも３０％変化する。

【0021】

更に、第１の溶接ゾーンの溶接中に時間的に平均して、及び／又は主フェーズにおいて、コア部分ＫＡ１に、
０％≦ＫＡ１≦６０％、好ましくは２０％≦ＫＡ１≦５０％が適用されることと、
第２の溶接ゾーンの溶接中に時間的に平均して、及び／又は主フェーズにおいて、コア部分ＫＡ２に、
４０％≦ＫＡ２≦１００％、好ましくは５０％≦ＫＡ２≦７０％が適用されること
とを提供する変形形態が好ましい。この変形形態では、基本的に、更にＫＡ１＜ＫＡ２、好ましくはＫＡ１≦ＫＡ２－２０％、特に好ましくはＫＡ１≦ＫＡ２－３０％も適用される。このようなレーザエネルギーの分割は、実際に、特に第１溶接ゾーンでＡｌ系の第１のコンポーネント、及び第２溶接ゾーンでＣｕ系の第２のコンポーネントを溶接する場合に有効であることが実証されている。

【0022】

第１のコンポーネントが、少なくとも第１の溶接ゾーンの領域においてＡｌ又はＡｌ合金からなり、第２のコンポーネントが、少なくとも第２の溶接ゾーンにおいてＣｕ又はＣｕ合金からなる変形形態が特に好ましい。第１のコンポーネント（Ａｌ／Ａｌ合金、通常、Ａｌが少なくとも５０ｗｔ％）は、バッテリ又はバッテリセルのカソードとして設けることができ、第２のコンポーネント（Ｃｕ／Ｃｕ合金、通常、Ｃｕが少なくとも５０ｗｔ％）はアノードとして設けることができる。ベース部品は、例えばアルミニウム又はスチールで作ることができる。ベース部品には、溶接されるコンポーネントの領域に、特にＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる端子（局所コーティング）を設けることができ、好ましくは、それぞれのコンポーネントに同じ材料からなる端子が選択される（Ａｌ／Ａｌ合金からなるコンポーネントをＣｕ／Ｃｕ合金からなる端子に溶接され得ることは比較的まれである）。Ａｌ合金は１０００系合金として選択できる。Ｃｕ合金は、ＣＵ－ＥＰＴ又はＣＵ－ＯＦとして選択できる。この手順は、実際に、Ａｌ系及びＣｕ系のコンポーネントを製造する場合に有効であることが実証されている。どちらの種類のコンポーネントでも、スキャナ光学系をワークピースに対して移動させることなく、エネルギー配分を切り替えることによって、スパッタと気孔の少ない溶接シームを生成することができた。

【0023】

ワークピースが電池の一部材、特に電池の角柱セルのための蓋であることと、
第１のコンポーネントが電池のカソードを形成し、第２のコンポーネントがアノードを形成し、特に、第１のコンポーネントと第２のコンポーネントがそれぞれ、角柱セルのフォーク状のソフトコネクタとして形成されていることと
を提供する変形形態が特に好ましい。本発明による方法を用いて、電池に必要な溶接シームの高品質、若しくは製造される電池部材の高い信頼性を効率的に確保することができる。

【0024】

更に、第１の溶接ゾーンを溶接する場合、及び／又は第２の溶接ゾーンを溶接する場合、初期フェーズ中にレーザエネルギーのコア部分が増加する、及び／又は最終フェーズ中にレーザエネルギーのコア部分が減少する変形形態が好ましい。このような出力ランプ（Ｌｅｉｓｔｕｎｇｓｒａｍｐｅｎ）によって、（それぞれの溶接ゾーンの溶接の）それぞれのプロセスの開始時のスパッタ及び終了時の気孔を低減することができる。通常、主フェーズ（初期フェーズと最終フェーズの間）中にそれぞれの溶接ゾーンを溶接する場合、レーザエネルギーの分割は一定のままである。それぞれの溶接ゾーンの溶接の初期フェーズ及び最終フェーズにおける出力ランプは、通常、５～５００ミリ秒、好ましくは１０～５０ミリ秒の期間にわたって適用される。初期フェーズでは、コア部分は、例えば（主フェーズの）目標値と比較して、（少なくとも）２０％、更には（少なくとも）４０％減少した値で開始することができる。最終フェーズでは、コア部分は、例えば（主フェーズの）目標値と比較して、（少なくとも）２０％、更には（少なくとも）４０％減少した値で終了することができる。通常、出力ランプは時間とともに直線的になるように設定されている。

【0025】

レーザビームを生成するために、可変分割装置（ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｕｆｔｅｉｌｕｎｇｓｖｏｒｒｉｃｈｔｕｎｇ）を用いて出力レーザビームをコアビームとリングビームとに分割する変形形態が好ましい。これは特に簡単に設定することができ、特に、出力レーザビームのためのレーザモジュール（レーザ源）のみが必要である。

【0026】

この変形形態の好ましい発展形態は、可変分割装置を用いて、レーザエネルギーの所望の分割に従って対応する部分により、出力レーザビームがコアファイバと、コアファイバを囲むリングファイバとに供給され、特に、可変分割装置は移動可能な光学ウェッジを含むことを提供する。コアビーム及びリングビームは、コアファイバ及びリングファイバを介して簡単に、半径方向及び方位角方向の両方でそれぞれのビーム断面にわたって、特に比較的均一な強度分布で生成することができる。移動可能な光学ウェッジは、特に簡単に設定することができる。

【0027】

別の発展形態では、可変の分割装置を用いて、出力レーザビームがレーザエネルギーの所望の分割に従って対応する部分によりＤＯＥ又はＲＯＥの傍らを通過し、ＤＯＥ又はＲＯＥを通り抜け、特に、ＤＯＥ又はＲＯＥは移動可能であることが提供されている。ＤＯＥ（回折光学素子）又はＲＯＥ（屈折光学素子）を用いて、これに入射したビーム部分が偏向され（場合によっては複数の局所的最大値に）、この偏向されたビーム部分がリングビームを提供する。ＤＯＥ又はＲＯＥの傍らを通過する偏向されないビーム部分がコア部分である。この構造は簡単且つ省スペース的に実現でき、マルチクラッドファイバは必要ない。

【0028】

代替の有利な変形形態は、レーザビームを生成するために、コアビームが第１のレーザモジュールにより生成され、リングビームが第２のレーザモジュールにより生成され、第１のレーザモジュールの出力及び第２のレーザモジュールの出力が可変に調整可能であり、
特に、第１のレーザモジュールは、第１のプリレーザビームをコアファイバに供給し、第２のレーザモジュールは、第２のプリレーザビームをコアファイバを囲むリングファイバに供給することを提供する。この変形形態では、コアビームのレーザ出力とリングビームのレーザ出力を、特に簡単に互いに独立して調整することができる。コアビーム及びリングビームは、コアファイバ及びリングファイバを介して、方位角方向及び半径方向の両方で比較的均一な強度分布を提供することができる。

【0029】

好ましい変形形態では、レーザビームに面するワークピース表面において測定される、コアビームの直径ＫＳＤ’及びリングビームの直径ＡＲＳＤ’に、
１／１０≦ＫＳＤ’／ＡＲＳＤ’≦１／２、
好ましくは１／３≦ＫＳＤ’／ＡＲＳＤ’≦１／５、
特に好ましくは、ＫＳＤ’／ＡＲＳＤ’＝１／４が適用されることが提供されている。コアビーム直径ＫＳＤ’及び（外側の）リングビーム直径ＡＲＳＤ’のこれらの範囲は、実際に有効であることが実証されており、（例えばＡｌ系及びＣｕ系の）の様々なコンポーネントの条件に適合させるためにたいてい十分である。

【0030】

レーザビームに面するワークピース表面において測定される、コアビームの直径ＫＳＤ’及びリングビームの直径ＡＲＳＤ’が、第１の溶接ゾーン及び第２溶接ゾーンの溶接中に一定のままである変形形態が特に好ましい。これは、２Ｄスキャナ光学系（及びスキャナ光学系からビーム伝播方向で等距離にある溶接ゾーン）を用いて特に簡単に設定することができる。

【0031】

代替の変形形態では、スキャナ光学系が３Ｄスキャナ光学系として形成されていることと、第１の溶接ゾーン及び第２の溶接ゾーンの溶接中に、レーザビームに面するワークピース表面において測定される、コアビームの直径ＫＳＤ’及びリングビームの直径ＡＲＳＤ’を、３Ｄスキャナ光学系を用いて焦点位置をレーザビームの伝播方向に変化させることによって変更することとが提供されている。これにより、加工レーザビーム全体の有効スポットサイズを調整できる範囲を拡大することができる（特に、ビーム伝播方向にスキャナ光学系から等距離にある溶接ゾーンの場合）。通常、焦点位置の変更は溶接ゾーンが入れ替わる場合にのみ行われる。

【0032】

更に、第１の溶接ゾーン及び／又は第２の溶接ゾーンの溶接時にレーザビームが焦点面にある場合、
－ コアビームがコアビーム直径ＫＳＤを有し、コアビーム直径内にコアビームのレーザ出力の８６％が存在し、
－ リングビームが外側のリングビーム直径ＡＲＳＤを有し、外側のリングビーム直径内にリングビームのレーザ出力の８６％が存在し、
－ リングビームが内側のリングビーム直径ＩＲＳＤを有し、内側のリングビーム直径において、外側のリングビーム直径ＡＲＳＤに存在するのと同じ、リングビームの円周にわたって平均した放射密度が存在し、その結果、内側のリングビーム直径ＩＲＳＤとコアビーム直径ＫＳＤとの間に強度ギャップ幅ＩＬＢ＝（ＩＲＳＤ－ＫＳＤ）／２の強度ギャップが生じることと、
ＩＬＢ≦０．３＊ＫＳＤ及びＩＬＢ＜１０μｍ＊ＡＶであり、ここでＡＶがスキャナ光学系の結像比であり、
特に、レーザビームは、光ファイバケーブルのファイバ端に提供され、光ファイバケーブルは、少なくとも、コアファイバ直径ＫＦＤを有するコアファイバと、コアファイバをリング状に囲み、外側のリングファイバ直径ＡＲＦＤを有するリングファイバと、コアファイバとリングファイバとの間に位置し、コアファイバを囲み、外被層厚さＭＳＤを有する外被層とにより形成され、ここでＭＳＤ、ＭＳＤ≦０．３＊ＫＦＤ及びＭＳＤ＜１０μｍであることと
を提供する変形形態が特に好ましい。この手順は、特に安定した蒸気毛細管をもたらし、それに対応してスパッタ、気孔、又は亀裂などの溶接欠陥が特に少なくなる。特に、ＭＳＤ≦０．２＊ＫＦＤ及び／又は更にＩＬＢ≦０．２＊ＫＳＤ、好ましくはＭＳＤ≦０．１５＊ＫＦＤ及び／又は更にＩＬＢ≦０．１５＊ＫＳＤ、特に好ましくはＭＳＤ≦０．１＊ＫＦＤ及び／又は更にＩＬＢ≦０．１＊ＫＳＤを適用することもできる。更に、特にＭＳＤ≦９μｍ及び／又はＩＬＢ≦９μｍ＊ＡＶ、好ましくはＭＳＤ≦７μｍ及び／又はＩＬＢ≦７μｍ＊ＡＶ、特に好ましくはＭＳＤ≦６μｍ及び／又はＩＬＢ≦６μｍ＊ＡＶを適用することができる。

【0033】

第１の溶接ゾーンの溶接及び第２の溶接ゾーンの溶接が、
－ 溶け込み深さＥＴに１００μｍ≦ＥＴ≦５ｍｍが適用され、及び／又は
－ 生成される溶接シームの深さＴと幅Ｂとのアスペクト比にＴ：Ｂ≧０．５：１が適用され、及び／又は
－ シングルモードではレーザビームのビームパラメータ積ＳＰＰに０．３８ｍｍ＊ｍｒａｄ≦ＳＳＰ≦１６ｍｍ＊ｍｒａｄ、好ましくはＳＳＰ≦０．６ｍｍ＊ｍｒａｄが適用され、又はマルチモードでは、ＳＳＰ≦１００ｍｍ＊ｍｒａｄ、好ましくはＳＳＰ≦３２ｍｍ＊ｍｒａｄが適用され、並びに／或いは
－ シングルモードではレーザビームに面するワークピース表面におけるレーザビームの総直径ＧＤ’に１０μｍ≦ＧＤ’≦３００μｍが適用され、好ましくは３０μｍ≦ＧＤ’≦７０μｍであり、又はマルチモードでは５０μｍ≦ＧＤ’≦１２００μｍが適用され、並びに／或いは
－ レーザビームは、８００ｎｍ≦ＭＷＬ≦１２００ｎｍ、好ましくは１０３０ｎｍ≦ＭＷＬ≦１０７０ｎｍの中波長ＭＷＬの少なくとも１つのＩＲレーザ、或いは特に４００ｎｍ≦ＭＷＬ≦４５０ｍｍ又は５００ｎｍ≦ＭＷＬ≦５３０ｍｍの中波長ＭＷＬの少なくとも１つのＶＩＳレーザを用いて生成され、並びに／或いは
－ スキャナ光学系は、１：１≦ＡＶ≦５：１、好ましくは１．５：１≦ＡＶ≦２：１の結像比ＡＶを有する
ように行われる、方法の変形形態が好ましい。これらのパラメータは実際に有効であることが実証されている。（有効）総直径ＧＤ’（「スポットサイズ」）は、レーザビーム（全体）の８６％基準により決定することができる。

【0034】

蓋と２つのフォーク状のソフトコネクタとを備え、請求項のいずれか一項に記載の方法を用いて、第１及び第２のコンポーネントとしてのソフトコネクタがベース部品としての蓋に溶接されている、電池の角柱セルも本発明の範囲内に含まれる。角柱セルの蓋は、本発明の範囲内で、簡単、迅速、且つ高品質で製造することができる。第１及び第２のコンポーネントは、通常、Ａｌ系のカソードとＣｕ系のアノードによって形成される。

【0035】

本発明の更なる利点は、以下の説明及び図面から明らかになる。同様に、本発明によれば、上述の特徴及び更に詳細に説明される特徴は、個別に、又はいくつかを任意に組み合わせて使用することができる。図示及び説明された実施形態は、網羅的な列挙として理解されるべきではなく、むしろ本発明を説明するための例示的な性格を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1a】本発明のレーザビームのレーザエネルギーを分割するための例示的な可変分割装置の領域の光ファイバケーブルに沿った概略縦断面図を示す。

【図1b】図１ａの光ファイバケーブルのファイバ端の上面図を示す。

【図2】本発明の例示的なスキャナ光学系の概略縦断面図を示す。

【図3a】本発明による方法の範囲内の例示的なワークピースの加工の概略側面図を示す。

【図3b】図３ｂのワークピースの概略上面図を示す。

【図4a】本発明による方法の例示的な変形形態によるワークピースの第１の溶接ゾーンにおける第１のコンポーネントのレーザ溶接時の、焦点面におけるビーム伝播方向に対して横方向の場所の関数としてのレーザビームのレーザ強度の図を示す。

【図4b】図４ａの変形形態によるワークピースの第２の溶接ゾーンにおける第２のコンポーネントのレーザ溶接時の、焦点面におけるビーム伝播方向に対して横方向の場所の関数としてのレーザビームのレーザ強度の概略図を示す。

【図5】本発明による例示的な変形形態による第１及び第２の溶接ゾーンの溶接時のコア部分の時間的経過の概略図を示す。

【図6】本発明による方法を用いて溶接された電池の角柱セルの蓋の概略斜視図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0037】

図１ａ～図３ｂは、本発明による方法を実行することができる、ワークピースをレーザ溶接するための例示的な構造の様々な部分を示す。

【0038】

図１ａに見られるように、出力レーザビーム１は、集束レンズ３４によってマルチクラッドファイバ３（ここではダブルクラッドファイバとして形成されている）の後のファイバ端２に供給される。光学ウェッジ４は、図示される状況では、外側から半径方向に出力レーザビーム１のほぼ中心まで出力レーザビーム１のビーム経路内に突き出す。

【0039】

光学ウェッジ４の傍らを通過する出力レーザビーム１の第１部分１ａ（図１ａでは、出力レーザビーム１の下部）は、後のファイバ端２の集束レンズ３４からマルチクラッドファイバ３のコアファイバ５に供給される。光学ウェッジ４によって偏向される出力レーザビーム１の第２部分１ｂ（図１ａでは、出力レーザビーム１の上部）は、後のファイバ端２の集束レンズ３４からマルチクラッドファイバ３のリングファイバ６に供給される。

【0040】

次に、マルチクラッドファイバ３は、変形されたレーザビーム８を前のファイバ端７で提供する。レーザビーム８は、コアファイバ５から出射されるコアビーム９と、リングファイバ６から出射されるリングビーム１０とを含む。コアビーム９とリングビーム１０は基本的にファイバ端７から発散して出射される。レーザビーム８のレーザエネルギー全体（実質的に出力レーザビーム１のレーザエネルギーに相当する）は、光学ウェッジ４によって引き起こされる分割に従って、コアビーム９（第１部分１ａに由来するコア部分）とリングビーム１０（第２部分１ｂに由来するリング部分）とに分かれる。

【0041】

コア部分とリング部分とへのレーザエネルギーの分割を変更するために、光学ウェッジ４を移動方向ＶＲに沿って出力レーザビーム１のビーム伝播方向ＳＡに対して横方向に移動させることができる。例えば、光学ウェッジ４が図１ａの状況から上方に（出力レーザビーム１から更に外に）引っ張られると、コア部分が増加し、リング部分が減少する。これに対して光学ウェッジ４が下方に（更に出力レーザビーム１の中に）動かされると、コア部分が減少し、リング部分が増加する。したがって、マルチクラッドファイバ３の後のファイバ端２の前にある出力レーザビーム１における光学ウェッジ４は可変分割装置２６を形成する。

【0042】

他の形式では、コアビーム及びリングビームの生成を他の方法で、そしてコアビームとリングビームへのレーザエネルギーの分割を他の方法で、例えば複数の独立したレーザモジュールによって、又は出力レーザビーム内に様々な距離で移動させることができるＤＯＥ又はＲＯＥ（詳しく説明せず）によっても行うことができることに注意すべきである。

【0043】

図１ｂは、図１ａのマルチクラッドファイバ３の前のファイバ端７を上面図で示す。コアファイバ５は、断面が円形であり、図示の例では７５μｍであるコアファイバ直径ＫＦＤを有する。コアファイバ５をリング状に囲むリングファイバ６も断面が円形であり、外側のリングファイバ直径ＡＲＦＤと内側のリングファイバ直径ＩＲＦＤを有し、図示の例では、ＡＲＦＤ＝３００μｍ及びＩＲＦＤ＝９０ｍｍで形成されている。コアファイバ５とリングファイバ６との間に配置された外被層（クラッディング）１１の外被層厚さＭＳＤは、ここでは７．５μｍである。更なる外被層１２（クラッディング）がリングファイバ６の外側の周りに配置されている。つまりＭＳＤとＫＦＤの比率は、ここでは約ＭＳＤ＝０．１５＊ＫＦＤである。別の例では、例えば７５μｍのＫＦＤと４００μｍのＡＲＦＤも選択できる。

【0044】

コアファイバ５及びリングファイバ６の断面の幾何学的形状が前のファイバ端７又はレーザビーム８の焦点面における（スキャナ光学系による結像後）、コアビーム９とリングビーム１０を含むレーザビーム８のビーム断面に実質的に対応し、後者の場合、結像の結像比ＡＶに従って伸長又は圧縮されることに注意すべきである。したがって、特にコアビーム９及びリングビーム１０も、ファイバの幾何学的形状に対応して断面が円形である（これについては図１ａも参照）。

【0045】

図２に示されるように、マルチクラッドファイバ３はスキャナ光学系１３に接続されている。図示の形式では、前のファイバ端７から出射されるレーザビーム８（すでにコアビームとリングビームを含む）は、コリメートレンズ１４によってコリメートされる。コリメートされた（平行化された）レーザビーム８ａは、２つの軸の周り、図２の座標系においてｘ軸及びｙ軸（図面平面に対して垂直に延び、ｘ、ｙ、ｚはデカルト座標系を形成する）の周りで傾動可能であるスキャナミラー１５に衝突する。次に、反射されコリメートされたレーザビーム８ｂは、集束レンズ１６によって、溶接されるワークピース１７の方向に焦点面ＦＥに集束される。図示の例では、レーザビーム８に面するワークピース１７の表面１８は焦点面ＦＥに位置する。

【0046】

スキャナミラー１５を旋回させることによって、特にワークピース１７に所望の溶接シームをトレース（すなわち作成）するために、又はそれぞれ溶接シームが作成されるワークピースの異なる溶接ゾーン間で入れ替えるために、ワークピース１７の表面１８においてレーザビーム８若しくはそのレーザスポット１９を動かすことができる。

【0047】

図示の例では、ワークピース１７の表面１８（少なくともワークピース１７上でレーザ加工が行われる場所）は、レーザビーム８の平均ビーム伝播方向ＳＡに対してほぼ垂直に位置し、平均ビーム伝播方向ＳＡは、ここでは実質的に集束レンズ１６の光軸に相当し、ここではｚ方向にある。

【0048】

レーザビーム８によるワークピース１７の加工中、溶接ゾーンが入れ替わる間を含めて、ここで提示される変形形態におけるスキャナ光学系１３とワークピース１７の相対位置は、特に（ビーム伝播方向ＳＡに沿って延びる）図２のｚ方向のそれらの距離に関して固定されたままである。スキャナ光学系１３は移動されない（ただし、スキャナミラー１５はスキャナ光学系１３内で旋回される）。代替の変形形態では、ワークピース１７を加工する際に、ワークピース１７とスキャナ光学系１３との間の相対的な移動を提供することもでき、本発明によれば、レーザエネルギーの分割が切り替えられることにより（詳しく説明せず）、溶接ゾーンが入れ替わる場合に有効スポットサイズを調整するための相対的な移動経路を短縮することができる。

【0049】

それに加えて、図示の形式では、焦点面ＦＥとスキャナ光学系１３の距離（ｚ方向）が固定されており、つまりスキャナ光学系１３は２Ｄスキャナ光学系として形成されている）。代替の形式では、焦点面ＦＥの位置を、例えばスキャナ光学系１３内で集束レンズ１６をｚ方向に移動させることによって、スキャナ光学系１３に対して変更可能とすることもできる（詳しく説明せず）。

【0050】

図３ａにおいて、本発明によるワークピース１７の加工が詳細に説明される。ここで、ワークピース１７はベース部品２０を含み、その上に第１のコンポーネント２１及び第２のコンポーネント２２が溶接される。図示の例では、ベース部品２０は、電池の角柱セルのための蓋２０ａであり、蓋２０ａは、ここではＡｌ合金から作られている。第１のコンポーネント２１は、ここではセルのカソード２１ａであり、第１のコンポーネント２１は、フォーク状のソフトコネクタ２１ｂとして形成され（これについては図６も参照）、第１のコンポーネント２１は、ここでもＡｌ合金から作られている。第２のコンポーネント２２は、ここではセルのアノード２２ａであり、第２のコンポーネント２２もフォーク状のソフトコネクタ２２ｂとして形成され（これについては図６も参照）、第２のコンポーネント２２はここではＣｕ合金から作られている。

【0051】

ワークピース１７の加工中、スキャナ光学系１３から出射される加工レーザビーム８は、第１の溶接ゾーン３１と第２の溶接ゾーン３２に（任意の順序で）次々に向けられ、第１の溶接ゾーン３１で第１のコンポーネント２１がベース部品２０に溶接され、第２の溶接ゾーン３２で第２のコンポーネント２２が溶接される。その場合、図示の変形形態では、２つのコンポーネント２１、２２が（平均ビーム伝播方向ＳＡに関して）ベース部品２０の前に位置し、これも一般的に好ましい。

【0052】

図３ｂに見られるように、図示の変形形態では、その場合、ワークピース１７の表面１８におけるレーザビーム８のレーザスポット１９のそれぞれの経路２３に対応して、リング状に閉じた溶接シームが作成され、この表面１８は、ここではコンポーネント２１、２２に位置する。代替的に、例えば、線状に（ハッチング）溶接することもできる（詳しく説明せず）。

【0053】

２つのコンポーネント２１、２２は異なる材料からなるため、両方のコンポーネント２１、２２におけるレーザビームの溶接作用は基本的に異なる。これは、例えば、異なる形の溶接欠陥（スパッタ、気孔、亀裂など）をもたらす可能性がある。異なる材料は、特にそれぞれの溶け込み深さＥＴに影響を与える可能性があり、溶け込み深さＥＴは、ワークピース１７の材料がレーザビーム８によって溶融される深さであり、これについては、図３ａに例として示される溶融フロント２４、２５を参照されたい。基本的に、各コンポーネント２１、２２若しくは関与する材料ごとに溶接作用を最適化すること、及び例えば溶接欠陥を最小限に抑えるか、或いは多くの用途において、すべてのコンポーネント２１、２２にほぼ同じ溶け込み深さＥＴを達成することが望ましい。

【0054】

この目的のために、本発明の範囲内で、ワークピース１７の溶接ゾーン３１、３２が入れ替わると、レーザビーム８のエネルギー配分がコア部分（コアビーム）とリング部分（リングビーム）との間で切り替えられ、これに対して、図示の変形形態では、スキャナ光学系１３に対するワークピース１７の位置は同じままである。

【0055】

本発明により行うことができる、２つの溶接ゾーン３１、３２若しくはコンポーネント２１、２２への可能な異なるレーザエネルギーの分割が図４ａ及び図４ｂをもとにして例として説明される。両方の図はそれぞれ、ビーム伝播方向に対して垂直で、レーザビームの中心軸を通るｘ軸に沿った場所の関数として局所的レーザ強度の図を示す（「強度プロファイル」）。レーザビームはこの中心軸に関して実質的に回転対称であることに注意すべきである。

【0056】

強度プロファイルはそれぞれ焦点面において示されている。焦点面は、レーザビームに面するワークピース表面と一致することが好ましいことに注意すべきであり、この場合、図示されている焦点面の強度プロファイルは、同時にワークピース表面の強度プロファイルに対応する（また、図示されている焦点面のアポストロフィー無しのサイズは、同時にワークピース表面のアポストロフィー付きのサイズに対応する、例えばＫＳＤ＝ＫＳＤ’など）。

【0057】

強度はそれぞれ任意単位ａ．ｕ．で表わされている。強度プロファイルは、図１ａ～図３ｂにおいて説明したものと同様の構造により作成することができる。

【0058】

図４ａは、第１のコンポーネントを溶接する場合に第１の溶接ゾーンにおいて適用される強度プロファイルを示す。このために、エネルギー分割として、第１のコア部分ＫＡ１を２０％、第１のリング部分ＲＡ１を８０％に選択した。したがって、コアビーム９とリングビーム１０は強度プロファイルにおいて重ね合わされる。

【0059】

コアビーム９は、中央の局所的な強度最大値を引き起こし、最大強度は約１．５ａ．ｕである。８６％基準（したがってコアビーム９のレーザ出力の８６％が直径ＫＳＤ内に位置する）に従って決定される、コアビームのコアビーム直径ＫＳＤは、ここでは約７５μｍである。リングビーム１０は、コアビーム最大値の両側にそれぞれプラトー領域を有し、最大強度は約１．０ａ．ｕである。８６％基準（したがってリングビーム１０のレーザ出力の８６％が直径ＡＲＳＤ内に位置する）に従って決定される、リングビーム１０の外側のリングビーム直径ＡＲＳＤは、ここでは約４００μｍである。ＡＲＳＤの場所、つまりリングビームの外側では、リングビーム１０の強度はプラトー領域の最大強度と比較してすでにいくらか低下している。リングビーム１０の内側の対応する（同じ）強度を探すと、それによって、ここでは約１６０μｍである内側のリングビーム直径ＩＲＳＤが得られる。図示の例では、リングビーム１０とコアビーム９との間の強度ギャップ幅ＩＬＢは、（ＩＲＳＤ－ＫＳＤ）／２に対応する（１６０μｍ～７５μｍ）／２から計算され、ここでは約４３μｍである。他の実施形態では、著しく小さい強度ギャップ幅ＩＬＢ、したがって特にＩＬＢ≦０．３＊ＫＳＤを選択できることに注意すべきである。

【0060】

８６％基準に従って（したがって全レーザビームのレーザパワーの８６％がＧＤ内に位置するように）決定される、レーザビーム全体の総ビーム直径ＧＤ、つまりコアビーム９とリングビーム１０の重ね合わせは、ここでは約３４０μｍである。この比較的大きいスポット直径は、ここでは、第１のコンポーネントとしてのカソードのＡｌ合金を溶接するために使用される。

【0061】

次に、第２のコンポーネントとしてのアノードのＣｕ合金が、同じレーザ出力全体により同じワークピースに溶接される。そのために、例えば図１ａに示されるように光学ウェッジを移動させることによって、レーザエネルギーの配分が切り替えられる。図４ｂは、第２のコンポーネントを溶接する場合に第２の溶接ゾーンに適用される強度プロファイルを示す。このために、新たなエネルギー分割として第２のコア部分ＫＡ２が６０％に、第２のリング部分ＲＡ２が４０％に選択される。つまりコアビーム９とリングビーム１０が強度プロファイルにおいて再び重ね合わされる。切り替えた場合、ここではレーザ出力の４０％がリング部分からコア部分に移し替えられる。

【0062】

コアビーム９は、約４．５ａ．ｕ．の最大強度を有する、著しく高い中央の局所的強度最大値を引き起こす。８６％基準に従って決定される、コアビーム９のコアビーム直径ＫＳＤは、約７５μｍで変化しない。リングビーム１０は、コアビーム最大値の両側に再びそれぞれ１つのプラトー領域を有するが、最大強度はここでは約０．５ａ．ｕ．と著しく低い。８６％基準に従って決定される、リングビーム１０の外側リングビーム直径ＡＲＳＤは、約４００μｍで変化しない。ＡＲＳＤの場所では、リングビーム１０の強度はプラトー領域の最大強度と比較してすでにいくらか低下している。リングビーム１０の内側の対応する強度を探すと、それによって約１６０μｍで変化しない内側のリングビーム直径ＩＲＳＤが得られる。

【0063】

しかしながら、８６％基準に従って決定される、レーザビーム全体、すなわちコアビーム９とリングビーム１０の重ね合わせの総ビーム直径ＧＤは、ここではわずか約２２０μｍである。これは、特にコアビーム９の領域において、小さい半径での強度が大きくなり、より大きい半径でのレーザ強度が小さくなるためである。比較的小さいスポットサイズは、第２コンポーネントのＣｕ合金の溶接に良く適している。

【0064】

切り替えた場合、レーザビームの総出力は変化していないことに注意すべきである。

【0065】

図５は、図４ａ及び図４ｂの例でも適用できるような、第１の溶接ゾーン３１及び第２の溶接ゾーン３２の溶接にわたるコア部分ＫＡとリング部分ＲＡへのレーザビームのエネルギー配分の典型的な時間的経過を示す。右に時間ｔがプロットされ、上にコア部分ＫＡが％の単位でプロットされており、ＫＡ＋ＲＡ＝１００％であることに注意すべきである。

【0066】

第１の溶接ゾーン３１では、初期フェーズＡＰにおいて、コア部分ＫＡは、時間ｔとともに０％から２０％まで直線的に増加する。主フェーズＨＰでは、コア部分ＫＡは２０％で一定のままである。最終フェーズＥＰでは、コア部分ＫＡは時間とともに２０％から０％まで直線的に減少する。初期フェーズＡＰ及び最終フェーズＥＰでの出力ランプにより、第１のコンポーネントにおける溶接欠陥、特にピアシング（Ｅｉｎｓｔｅｃｈｅｎ）時のスパッタ形成や第１のコンポーネントの切り出し（Ａｕｓｓｔｅｃｈｅｎ）時の気孔形成を減らすことができる。初期フェーズＡＰ及び最終フェーズＥＰは、たいていの場合、主フェーズＨＰよりもはるかに短いことに注意すべきである（通常、ＡＰ≦０．１＊ＨＰ及びＥＰ≦０．１＊ＥＰ）。したがって、第１の溶接ゾーン３１の溶接は、主に主フェーズＨＰによって特徴付けられ、主フェーズＨＡのコア部分ＫＡは第１のコア部分ＫＡ１と呼ばれ、ここではＫＡ１＝２０％である。初期フェーズＡＰと最終フェーズＥＰがより大きい割合を有する場合、代替的に、ＫＡ１を、ＡＰ、ＨＰ、及びＥＰ全体にわたるコア部分ＫＡの時間平均として決定することもできる（詳しく説明せず）。

【0067】

第２の溶接ゾーン３２では、初期フェーズＡＰにおいて、コア部分ＫＡは、時間ｔとともに２０％から６０％まで直線的に増加する。主フェーズＨＰでは、コア部分ＫＡは６０％で一定のままである。最終フェーズＥＰでは、コア部分ＥＰは時間とともに６０％から２０％まで直線的に減少する。初期フェーズＡＰと最終フェーズＥＰの出力ランプによっても溶接欠陥、特にピアシング時のスパッタ形成や第２コンポーネントの切り出し時の気孔形成を減らすことができる。初期フェーズＡＰ及び最終フェーズＥＰは、たいていの場合、主フェーズＨＰよりもはるかに短いことに注意すべきである（通常、ＡＰ≦０．１＊ＨＰ及びＥＰ≦０．１＊ＥＰ）。したがって、第２の溶接ゾーン３２の溶接は、主に主フェーズＨＰによって特徴付けられ、主フェーズＨＡのコア部分ＫＡは第２のコア部分ＫＡ２と呼ばれ、ここではＫＡ２＝６０％である。初期フェーズＡＰと最終フェーズＥＰがより大きい割合を有する場合、代替的に、ＫＡ２をＡＰ、ＨＰ、及びＥＰ全体にわたるコア部分ＫＡの時間平均として決定することもできる（詳しく説明せず）。

【0068】

図示される例では、ＫＡ１とＫＡ２は４０％異なる。本発明の範囲内で、少なくとも２０％の差が好ましく、更に少なくとも３０％の差が特に好ましいことに注意すべきである。主フェーズＨＰの強度分布は図４ａ、図４ｂの図にすでに示されたことに注意すべきである。

【0069】

図６は、本発明による方法を用いて溶接されたワークピース１７を示す。ワークピース１７は、ベース部品２０として、電池の角柱セルの蓋２０ａを備え、この蓋の上に、Ａｌで作られたフォーク状のソフトコネクタ２１ｂとして形成されたカソード２１ａが第１のコンポーネント２１として、及びＣｕ合金で作られた、同様にフォーク状のソフトコネクタ２２ｂとして形成されたアノード２２ａが第２のコンポーネント２２として本発明による方法を用いて溶接された。それに加えて、ここでは蓋２０ａにカバー３３も取り付けられている。

【符号の説明】

【0070】

１ 出力レーザビーム
１ａ 第１部分（出力レーザビーム）
１ｂ 第２部分（出力レーザビーム）
２ 後のファイバ端
３ マルチクラッドファイバ
４ 光学ウェッジ
５ コアファイバ
６ リングファイバ
７ 前のファイバ端
８ レーザビーム
８ａ コリメートされたレーザビーム
８ｂ 反射されたレーザビーム
９ コアビーム
１０ リングビーム
１１ 外被層
１２ 別の外被層
１３ スキャナ光学系
１４ コリメートレンズ
１５ スキャナミラー
１６ 集束レンズ
１７ ワークピース
１８ 表面（ワークピースの、レーザビームに面する）
１９ レーザスポット
２０ ベース部品
２０ａ 蓋
２１ 第１のコンポーネント
２１ａ カソード
２１ｂ ソフトコネクタ
２２ 第２のコンポーネント
２２ａ アノード
２２ｂ ソフトコネクタ
２３ レーザビームの経路
２４ 溶融フロント
２５ 溶融フロント
２６ 可変分割装置
３１ 第１の溶接ゾーン
３２ 第２の溶接ゾーン
３３ カバー
３４ 集束レンズ
ＡＰ 初期フェーズ
ＡＲＦＤ 外側のリングファイバ直径
ＡＲＳＤ リングビーム外径（焦点面）
ＥＰ 最終フェーズ
ＥＴ 溶け込み深さ
ＦＥ 焦点面
ＧＤ 総直径（焦点面）
ＨＰ 主フェーズ
Ｉ 強度
ＩＬＢ 強度ギャップ幅
ＩＲＦＤ 内側のリングファイバ直径
ＩＲＳＤ 内側のリングビーム直径（焦点面）
ＫＡ コア部分
ＫＡ１ 第１のコア部分（第１溶接ゾーンのコア部分）
ＫＡ２ 第１のコア部分（第２溶接ゾーンのコア部分）
ＫＦＤ コアファイバ直径
ＫＳＤ コアビーム直径（焦点面）
ＭＳＤ 外被層の厚さ
ＳＡ ビーム伝播方向
ｔ 時間
ＶＲ 移動方向
ｘ 方向
ｙ 方向
ｚ 方向

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2024-04-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークピース（１７）をレーザ溶接する方法であって、
レーザビーム（８）がスキャナ光学系（１３）によって前記ワークピース（１７）に向けられ、
前記レーザビーム（８）により任意の順序で、少なくとも第１のコンポーネント（２１）が第１の溶接ゾーン（３１）においてベース部品（２０）に溶接され、第２のコンポーネント（２２）が第２の溶接ゾーン（３２）において前記ベース部品（２０）に溶接され、
前記第１のコンポーネント（２１）と前記第２のコンポーネント（２２）とは、少なくとも前記第１の溶接ゾーン及び前記第２の溶接ゾーン（３１、３２）の領域において異なる材料からなる、方法において、
前記レーザビーム（８）のレーザエネルギーが、少なくとも前記レーザビームのコアビーム（９）に対応するコア部分（ＫＡ）と、前記コアビーム（９）を囲むリングビーム（１０）に対応するリング部分との間で変更可能に分割され得ることと、
前記コア部分（ＫＡ）と前記リング部分とへの前記レーザエネルギーの分割が前記第１の溶接ゾーン（３１）の溶接の場合と前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接の場合とで異なるように選択されることと
を特徴とする方法。

【請求項2】

前記第１の溶接ゾーン（３１）の溶接の場合と前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接の場合とで、前記ワークピース（１７）に対する前記スキャナ光学系（１３）の位置が同じままであることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の溶接ゾーン（３１）の溶接中及び前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接中に時間的に平均して、前記レーザエネルギーの前記コア部分（ＫＡ）が少なくとも２０％、好ましくは少なくとも３０％異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の溶接ゾーン（３１）の溶接中に時間的に平均して、及び／又は主フェーズにおいて、前記コア部分ＫＡ１に、
０％≦ＫＡ１≦６０％、好ましくは２０％≦ＫＡ１≦５０％が適用されることと、
前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接中に時間的に平均して、及び／又は主フェーズにおいて、前記コア部分ＫＡ２に、
４０％≦ＫＡ２≦１００％、好ましくは５０％≦ＫＡ２≦７０％が適用されることと
を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項5】

前記第１のコンポーネント（２１）が、少なくとも前記第１の溶接ゾーン（３１）の領域においてＡｌ又はＡｌ合金からなり、前記第２のコンポーネント（２２）が、少なくとも前記第２の溶接ゾーンの領域においてＣｕ又はＣｕ合金からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項6】

前記ワークピース（１７）が電池の一部材であり、特に前記電池の角柱セルの蓋（２０ａ）であることと、
前記第１のコンポーネント（２１）が前記電池のカソード（２１ａ）を形成し、前記第２のコンポーネント（２２）がアノード（２２ａ）を形成し、特に、前記第１のコンポーネント（２１）と前記第２のコンポーネント（２２）がそれぞれ、前記角柱セルのフォーク状のソフトコネクタ（２１ｂ、２２ｂ）として形成されていることと
を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の溶接ゾーン（３１）を溶接する場合、及び／又は前記第２の溶接ゾーン（３２）を溶接する場合、初期フェーズ（ＡＰ）中に前記レーザエネルギーの前記コア部分（ＫＡ）が増加する、及び／又は最終フェーズ（ＥＰ）中に前記レーザエネルギーの前記コア部分（ＫＡ）が減少することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項8】

前記レーザビーム（８）を生成するために、可変分割装置（２６）を用いて出力レーザビーム（１）を前記コアビーム（９）と前記リングビーム（１０）とに分割することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項9】

前記可変分割装置（２６）を用いて、前記レーザエネルギーの所望の分割に従って対応する部分により、前記出力レーザビーム（１）がコアファイバ（５）と、前記コアファイバ（５）を囲むリングファイバ（６）とに供給され、特に、前記可変分割装置（２６）が移動可能な光学ウェッジ（４）を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記可変分割装置（２６）を用いて、前記出力レーザビーム（１）が前記レーザエネルギーの所望の分割に従って対応する部分によりＤＯＥ又はＲＯＥの傍らを通過し、前記ＤＯＥ又はＲＯＥを通り抜け、特に前記ＤＯＥ又はＲＯＥが移動可能であることを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記レーザビーム（８）を生成するために、前記コアビーム（９）が第１のレーザモジュールにより生成され、前記リングビーム（１０）が第２のレーザモジュールにより生成され、前記第１のレーザモジュールの出力及び前記第２のレーザモジュールの出力が可変に調整可能であり、特に、前記第１のレーザモジュールが、第１のプリレーザビームをコアファイバ（５）に供給し、前記第２のレーザモジュールが、第２のプリレーザビームを前記コアファイバ（５）を囲むリングファイバ（６）に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項12】

前記レーザビーム（８）に面するワークピース表面（１８）において測定される、前記コアビーム（９）の直径ＫＳＤ’及び前記リングビーム（１０）の直径ＡＲＳＤ’に、
１／１０≦ＫＳＤ’／ＡＲＳＤ’≦１／２、
好ましくは１／３≦ＫＳＤ’／ＡＲＳＤ’≦１／５、
特に好ましくは、ＫＳＤ’／ＡＲＳＤ’＝１／４が適用される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の溶接ゾーン（３１）及び前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接中に、前記レーザビームに面するワークピース表面（１８）において測定される、前記コアビーム（９）の直径ＫＳＤ’及び前記リングビーム（１０）の直径ＡＲＳＤ’が一定のままであることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項14】

前記スキャナ光学系（１３）が３Ｄスキャナ光学系として形成されていることと、前記第１の溶接ゾーン（３１）及び前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接中に、前記レーザビーム（８）に面するワークピース表面（１８）において測定される、前記コアビーム（９）の直径ＫＳＤ’及び前記リングビーム（１０）の直径ＡＲＳＤ’を、前記３Ｄスキャナ光学系を用いて焦点位置を前記レーザビーム（８）の伝播方向（ＳＡ）に変化させることによって変更することとを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項15】

前記第１の溶接ゾーン（３１）及び／又は前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接時に前記レーザビーム（８）が焦点面（ＦＥ）にある場合、
前記コアビーム（９）がコアビーム直径ＫＳＤを有し、前記コアビーム直径内に前記コアビーム（９）のレーザ出力の８６％が存在し、
前記リングビーム（１０）が外側のリングビーム直径ＡＲＳＤを有し、前記外側のリングビーム直径内に前記リングビーム（１０）のレーザ出力の８６％が存在し、
前記リングビーム（１０）が内側のリングビーム直径ＩＲＳＤを有し、前記内側のリングビーム直径において、前記外側のリングビーム直径ＡＲＳＤに存在するのと同じ、前記リングビーム（１０）の円周にわたって平均した放射密度が存在し、その結果、前記内側のリングビーム直径ＩＲＳＤと前記コアビーム直径ＫＳＤとの間に強度ギャップ幅ＩＬＢ＝（ＩＲＳＤ－ＫＳＤ）／２の強度ギャップが生じることと、
ＩＬＢ≦０．３＊ＫＳＤ及びＩＬＢ＜１０μｍ＊ＡＶであり、ここでＡＶが前記スキャナ光学系（１３）の結像比であり、
特に、前記レーザビーム（８）が、光ファイバケーブル（３）のファイバ端（７）に提供され、前記光ファイバケーブル（３）が、少なくとも、コアファイバ直径ＫＦＤを有するコアファイバ（５）と、前記コアファイバ（５）をリング状に囲み、外側のリングファイバ直径ＡＲＦＤを有するリングファイバ（６）と、コアファイバ（５）とリングファイバ（６）との間に位置し、前記コアファイバ（５）を囲み、外被層厚さＭＳＤを有する外被層（１１）とにより形成され、ここでＭＳＤ、ＭＳＤ≦０．３＊ＫＦＤ及びＭＳＤ＜１０μｍであることと
を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項16】

前記第１の溶接ゾーン（３１）の溶接及び前記第２の溶接ゾーン（３２）の溶接が、
溶け込み深さＥＴに１００μｍ≦ＥＴ≦５ｍｍが適用され、及び／又は
生成される溶接シームの深さＴと幅Ｂとのアスペクト比Ｔ：ＢにＴ：Ｂ≧０．５：１が適用され、及び／又は
シングルモードでは前記レーザビーム（８）のビームパラメータ積に０．３８ｍｍ＊ｍｒａｄ≦ＳＳＰ≦１６ｍｍ＊ｍｒａｄが適用され、好ましくはＳＳＰ≦０．６ｍｍ＊ｍｒａｄであり、又はマルチモードでは、ＳＳＰ≦１００ｍｍ＊ｍｒａｄが適用され、好ましくはＳＳＰ≦３２ｍｍ＊ｍｒａｄであり、並びに／或いは
シングルモードでは前記レーザビーム（８）に面するワークピース表面（１８）における前記レーザビーム（８）の総直径ＧＤ’に１０μｍ≦ＧＤ’≦３００μｍが適用され、好ましくは３０μｍ≦ＧＤ’≦７０μｍであり、又はマルチモードでは５０μｍ≦ＧＤ’≦１２００μｍが適用され、並びに／或いは
前記レーザビーム（８）が、８００ｎｍ≦ＭＷＬ≦１２００ｎｍ、好ましくは１０３０ｎｍ≦ＭＷＬ≦１０７０ｎｍの中波長ＭＷＬの少なくとも１つのＩＲレーザ、或いは特に４００ｎｍ≦ＭＷＬ≦４５０ｍｍ又は５００ｎｍ≦ＭＷＬ≦５３０ｍｍの中波長ＭＷＬの少なくとも１つのＶＩＳレーザにより生成され、並びに／或いは
前記スキャナ光学系（１３）が、１：１≦ＡＶ≦５：１、好ましくは１．５：１≦ＡＶ≦２：１の結像比ＡＶを有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項17】

電池の角柱セルであって、蓋（２０ａ）と２つのフォーク状のソフトコネクタ（２１ｂ、２２ｂ）とを備え、請求項１又は２に記載の方法を用いて、第１のコンポーネント及び第２のコンポーネント（２１、２２）としての前記ソフトコネクタ（２１ｂ、２２ｂ）がベース部品（２０）としての前記蓋（２０ａ）に溶接されている、角柱セル。

【国際調査報告】