本發(fā)明涉及一種用于焊接結(jié)構(gòu)的制造方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種通過用于在焊接結(jié)構(gòu)上照射多個(gè)激光束的激光焊接而接合的焊接結(jié)構(gòu)的制造方法。

背景技術(shù)：

通常，已采用使用激光束的激光焊接來接合多個(gè)部件以制造單個(gè)焊接結(jié)構(gòu)。電池是利用這種激光焊接接合的制品的一個(gè)例子。在電池中，包括正極板和負(fù)極板的電極體通常收納在外殼內(nèi)。在這種電池的制造過程中，間或地進(jìn)行焊接工序。在焊接工序中，電極體經(jīng)一開口收納在外殼本體內(nèi)，外殼本體的開口然后利用密封板閉塞，并通過激光焊接來接合外殼本體和密封板之間的邊界。

例如，日本專利申請(qǐng)公報(bào)No.2012-110905(JP 2012-110905A)中記載了一種通過對(duì)靠接的外殼本體和密封板之間的邊界附近的區(qū)域照射功率密度低的低密度激光束和功率密度比低密度激光束高的高密度激光束來接合外殼本體和密封板的技術(shù)。JP 2012-110905A中還記載了，在對(duì)包含所述邊界的外殼本體和密封板的寬范圍照射低密度激光束的同時(shí)，兩個(gè)高密度激光束以使得其光斑位于低密度激光束的光斑內(nèi)部的方式照射。其還記載了兩個(gè)高密度激光束分別沿所述邊界照射外殼本體和密封板。

然而，上述相關(guān)技術(shù)固有地存在這樣的問題，即無法提高激光束的掃描速度。更具體地，在上述相關(guān)技術(shù)中，所照射的低密度激光束的能量大小使得高密度激光束的照射位置前方的區(qū)域的溫度可提高。因此，能量未高到足以使照射對(duì)象熔融。因而，在掃描速度提高的情況下，高密度激光束的照射位置前方的區(qū)域的溫度無法被低密度激光束充分提高。結(jié)果，可能無法獲得充分的接合強(qiáng)度。

同時(shí)，不能顯著提高低密度激光束的能量。這是因?yàn)樵谏鲜鱿嚓P(guān)技術(shù)中低密度激光束也照射在靠接的接合對(duì)象之間的邊界上。亦即，接合對(duì)象之間的邊界可能不會(huì)完全閉合。因而，可能發(fā)生低密度激光束從接合對(duì)象之間的邊界通過的所謂的激光透過。在發(fā)生激光透過的情況下，已從接合對(duì)象之間的邊界中的間隙通過的激光束可能照射在不是接合對(duì)象的部件(例如，電極體)上，并且該部件上可能發(fā)生損傷等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種能夠在抑制不良發(fā)生的同時(shí)高速地進(jìn)行激光焊接的用于焊接結(jié)構(gòu)的制造方法。

根據(jù)本發(fā)明的用于焊接結(jié)構(gòu)的制造方法是一種用于通過利用激光焊接接合彼此靠接的第一部件與第二部件之間的邊界來制造焊接結(jié)構(gòu)的用于焊接結(jié)構(gòu)的制造方法，其中通過使用焊接裝置照射主激光束、先行激光束和后行激光束來進(jìn)行非重疊(非重復(fù))照射，所述主激光束掃描所述第一部件與所述第二部件之間的邊界，所述先行激光束的照射位置在行進(jìn)方向上位于所述主激光束的前方，所述后行激光束的照射位置在所述行進(jìn)方向上位于所述主激光束的后方。在所述非重疊照射中，所述主激光束沿所述第一部件與所述第二部件之間的邊界上的主軌跡照射，所述先行激光束沿不與所述主軌跡重疊的先行軌跡照射，并且所述后行激光束沿不與所述主軌跡和所述先行軌跡重疊的后行軌跡照射。

在根據(jù)本發(fā)明的用于焊接結(jié)構(gòu)的制造方法中，先行激光束沿與掃描第一部件與第二部件之間的邊界的主激光束的主軌跡不同的先行軌跡照射。亦即，在非重疊照射中先行激光束不從第一部件與第二部件之間的邊界通過。因而，先行激光束能具有高能量。這樣，能使主激光束的照射位置前方的部位熔融。另外，由于主激光束的照射位置前方的部位熔融，所以作為第一部件與第二部件之間的邊界的部位在照射主激光束時(shí)能處于無間隙狀態(tài)。因而，能抑制主激光束的激光透過。此外，利用沿不與主軌跡或先行軌跡重疊的后行軌跡照射的后行激光束，能充分確保焊接痕跡的寬度。由于能使用具有高能量的激光束作為各激光束，所以能高速地進(jìn)行激光焊接。此外，即使在使用具有高能量的激光束作為各激光束的情況下，也能利用非重疊照射抑制在熔融部位發(fā)生金屬蒸發(fā)。這樣，能在抑制不良發(fā)生的同時(shí)高速地進(jìn)行激光焊接。

另外，在上述用于焊接結(jié)構(gòu)的制造方法中，在所述非重疊照射中，所述焊接裝置可照射所述先行激光束和所述后行激光束，使得所述先行激光束的照射位置和所述后行激光束的照射位置關(guān)于一傾斜軸線對(duì)稱，所述傾斜軸線穿過所述主激光束的照射位置并且相對(duì)于所述主軌跡傾斜，所述焊接裝置可照射第一先行激光束和第二先行激光束作為所述先行激光束，所述第一先行激光束的照射位置位于所述主軌跡的所述第一部件側(cè)，并且所述第二先行激光束的照射位置位于所述主軌跡的所述第二部件側(cè)，并且所述焊接裝置可照射第一后行激光束和第二后行激光束作為所述后行激光束，所述第一后行激光束的照射位置位于所述主軌跡的所述第一部件側(cè)，并且所述第二后行激光束的照射位置位于所述主軌跡的所述第二部件側(cè)。利用此構(gòu)型，在行進(jìn)方向彼此對(duì)向的區(qū)間中，非重疊照射能以相同的照射圖案并在相同條件下進(jìn)行。

另外，在上述用于焊接結(jié)構(gòu)的制造方法中，在所述非重疊照射中，可在利用所述先行激光束使所述先行激光束的照射位置熔融的同時(shí)利用所述焊接裝置在所述主軌跡上所述主激光束的照射位置前方形成熔融部，可通過所述主激光束使所述主激光束的照射位置處所述熔融部的深度比照射所述主激光束之前所述熔融部的深度大，并且通過所述后行激光束使所述后行激光束的照射位置處所述熔融部的深度比照射所述后行激光束之前所述熔融部的深度大。

附圖說明

下面將參照附圖說明本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中：

圖1是根據(jù)實(shí)施方式的電池的透視圖；

圖2是根據(jù)實(shí)施方式的電池的平面圖；

圖3是用于說明第一縱長直線區(qū)間中的激光束的視圖；

圖4是用于說明第一短直線區(qū)間中的激光束的視圖；

圖5是焊接裝置的示意性構(gòu)型圖；

圖6是示出利用焊接裝置照射激光束的狀態(tài)的透視圖；

圖7是進(jìn)行激光焊接之前的直線區(qū)間的剖視圖；

圖8是激光焊接期間的第一縱長直線區(qū)間的平面圖；

圖9是通過先行激光束的照射而形成的熔融部的剖視圖；

圖10是被照射主激光束時(shí)的熔融部的剖視圖；

圖11是被照射后行激光束時(shí)的熔融部的剖視圖；

圖12是用于說明彎曲區(qū)間中的激光束的軌道的平面圖；

圖13是進(jìn)行激光焊接之前的彎曲區(qū)間的剖視圖；

圖14是示出比較例中的激光束的照射圖案的視圖；以及

圖15是示出與圖14不同的比較例中的激光束的照射圖案的視圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳模式進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1是作為根據(jù)本實(shí)施方式的用于激光焊接的接合對(duì)象的電池1的外觀的透視圖。如圖1所示，電池1的外形是扁平形狀。如圖1所示，電池1具有正極端子40和負(fù)極端子50。電池1是能經(jīng)由正極端子40和負(fù)極端子50充放電的二次電池。電池1的例子有鋰離子二次電池、鎳氫電池等。

電池1具有外殼本體10。為了進(jìn)行充放電，包括正極板和負(fù)極板的電極體、電解液等收納在外殼本體10內(nèi)。在外殼本體10的上部中形成有供收納電極體等的開口11。在圖1中，外殼本體10的開口11由密封板20閉塞。在本實(shí)施方式中，外殼本體10和密封板20的材質(zhì)為鋁。

正極端子40和負(fù)極端子50設(shè)置在密封板20上。密封板20還設(shè)置有密封供注入電解液的注入口的注入口密封部件60。注入口密封部件60在電解液經(jīng)注入口注入外殼本體10內(nèi)之后安裝。

此外，在本實(shí)施方式的電池1中，外殼本體10和密封板20利用激光焊接接合。更具體地，密封板20嵌合在外殼本體10的開口11中，并且外殼本體10的開口11與密封板20的側(cè)面21之間的邊界利用激光焊接接合以一體化。這樣，外殼本體10和密封板20作為一體的焊接結(jié)構(gòu)形成。

另外，利用激光焊接對(duì)作為外殼本體10與密封板20之間的邊界的部分的全周形成焊接痕跡30。更具體地，在圖1中的電池1的外觀視圖中，出于說明的目的利用附圖標(biāo)記示出了外殼本體10的開口11和密封板20的側(cè)面21。然而，實(shí)際上，外殼本體10的開口11和密封板20的側(cè)面21附近的區(qū)域熔融、混合并形成為焊接痕跡30。因而，在電池1的外側(cè)不存在外殼本體10的開口11和密封板20的側(cè)面21。接下來將說明的圖2也是這樣。

圖2是電池1的平面圖。如圖2所示，對(duì)于呈扁平形狀的電池1而言，作為左右方向的X軸方向被設(shè)定為縱長方向，而作為上下方向的Y軸方向被設(shè)定為短方向。因此，本實(shí)施方式的焊接痕跡30總體上呈矩形，其中X軸方向?yàn)榭v向方向且Y軸方向?yàn)槎谭较颉?/p>

激光焊接中的激光束的與焊接痕跡30對(duì)應(yīng)的照射區(qū)間具有第一縱長直線區(qū)間X1和第二縱長直線區(qū)間X2，這兩者都是沿X軸方向平行延伸的直線區(qū)間。激光束的照射區(qū)間還具有第一短直線區(qū)間Y1和第二短直線區(qū)間Y2，這兩者都是沿Y軸方向平行延伸的直線區(qū)間。激光束的照射區(qū)間還具有各自都將上述直線區(qū)間中的兩個(gè)直線區(qū)間連接的第一彎曲區(qū)間R1、第二彎曲區(qū)間R2、第三彎曲區(qū)間R3和第四彎曲區(qū)間R4。

在激光焊接中，激光束從被示出為位于第一彎曲區(qū)間R1上的點(diǎn)P以順時(shí)針方式掃描外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域一周。這樣，形成了本實(shí)施方式的焊接痕跡30。注意，作為激光焊接的起始點(diǎn)的點(diǎn)P是任意點(diǎn)且因此不限于位于第一彎曲區(qū)間R1上。另外，優(yōu)選激光焊接的起始點(diǎn)附近的區(qū)域和結(jié)束點(diǎn)附近的區(qū)域適度地彼此重疊。這樣，能無縫地形成焊接痕跡30。

圖3示出在根據(jù)本實(shí)施方式的激光焊接中照射的激光束L。圖3示出照射在作為照射對(duì)象的外殼本體10和密封板20的外表面上的激光束L的照射圖案。如圖3所示，在本實(shí)施方式的激光焊接中照射的激光束L通過包含多個(gè)激光束而構(gòu)成。更具體地，本實(shí)施方式的激光束L通過包含主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE而構(gòu)成。注意，在本實(shí)施方式中至少所有的副激光束LB、LC、LD、LE都具有相同能量。

主激光束LP的照射位置位于外殼本體10和密封板20之間的邊界上。如圖3所示，副激光束LB、LC、LD、LE配置成使得這些副激光束用作正方形S的頂點(diǎn)并且正方形S包圍主激光束LP。此外，在本實(shí)施方式中，副激光束LB、LC、LD、LE配置成使得主激光束LP位于正方形S的重心處。

圖3示出了第一縱長直線區(qū)間X1上的激光束L的照射狀態(tài)并且示出了激光束L如箭頭所示向右移動(dòng)的時(shí)刻。因此，在副激光束LB、LC、LD、LE之中，副激光束LB、LC構(gòu)成照射在行進(jìn)方向上位于使用主激光束LP照射的部分前方的部分的先行激光束LA。同時(shí)，在副激光束LB、LC、LD、LE之中，副激光束LD、LE構(gòu)成照射在行進(jìn)方向上位于使用主激光束LP照射的部分后方的部分的后行激光束LF。

外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域利用先行激光束LA(副激光束LB、LC)、主激光束LP和后行激光束LF(副激光束LD、LE)以該次序被照射。先行激光束LA用于在其照射位置形成熔融部。主激光束LP用于在外殼本體10與密封板20之間的邊界中形成足夠深的熔融部。后行激光束LF用于在外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域中形成深度和寬度都足夠的熔融部。注意，第一縱長直線區(qū)間X1比在行進(jìn)方向上位于最前面的副激光束LB和在行進(jìn)方向上位于最后面的副激光束LD之間的距離長。

圖3示出主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE的軌道KA、KB、KC、KD、KE。更具體地，主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE以使得其各者的中心在各軌道KA、KB、KC、KD、KE上移動(dòng)的方式照射。軌道KA、KB、KC、KD、KE分別沿主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE的行進(jìn)方向延伸。圖3還示出通過沿軌道KA、KB、KC、KD、KE向右移動(dòng)而形成的主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE的照射軌跡作為照射軌跡LKA、LKB、LKC、LKD、LKE。

如圖3所示，副激光束LB、LC、LD、LE以正方形S相對(duì)于激光束L的行進(jìn)方向傾斜這樣的配置照射。更具體地，如圖3所示，作為從副激光束LB、LE之間的中點(diǎn)和副激光束LC、LD之間的中點(diǎn)通過的線段的軸線T1相對(duì)于主激光束LP的軌道KA傾斜。相應(yīng)地，作為從副激光束LB、LC之間的中點(diǎn)和副激光束LD、LE之間的中點(diǎn)通過的線段的軸線T2也相對(duì)于主激光束LP的軌道KA傾斜。圖3以角度θ示出軸線T1相對(duì)于與主激光束LP的軌道KA正交的方向的傾斜角度和軸線T2相對(duì)于主激光束LP的軌道KA的傾斜角度各者。

本實(shí)施方式的激光束L以先行激光束LA(副激光束LB、LC)和后行激光束LF(副激光束LD、LE)關(guān)于從主激光束LP的照射位置通過并相對(duì)于軌道KA傾斜的軸線T1對(duì)稱這樣的配置照射。

另外，如圖3所示，在本實(shí)施方式中各軸線T1、T2的角度θ被設(shè)定為使得照射軌跡LKA、LKB、LKC、LKD、LKE中的任何兩個(gè)照射軌跡都彼此不重疊的角度。亦即，在本實(shí)施方式中，通過其中照射軌跡LKA、LKB、LKC、LKD、LKE以使得其中的任何兩個(gè)照射軌跡都彼此不重疊的方式被照射的非重疊照射來進(jìn)行主激光束LP掃描第一縱長直線區(qū)間X1中的軌道KA期間的激光焊接。

更具體地，如圖3所示，在本實(shí)施方式中作為先行激光束LA的副激光束LB、LC分別沿不與主激光束LP的照射軌跡LKA重疊的照射軌跡LKB、LKC照射。另外，作為后行激光束LF的副激光束LD、LE分別沿不與主激光束LP的照射軌跡LKA和作為先行激光束LA的副激光束LB、LC的照射軌跡LKB、LKC重疊的照射軌跡LKD、LKE照射。以下將對(duì)該非重疊照射進(jìn)行詳細(xì)說明。

此外，如圖3所示，在本實(shí)施方式中角度θ被設(shè)定為這種程度的角度，即在照射軌跡LKA、LKB、LKC、LKD、LKE中的任何兩個(gè)照射軌跡之間形成有間隙。注意，角度θ可被設(shè)定為使照射軌跡LKA、LKB、LKC、LKD、LKE中的相鄰照射軌跡彼此接觸的角度。

在本實(shí)施方式的激光焊接中，在圖3中示出的激光束L的照射圖案在其行進(jìn)方向改變的同時(shí)被保持。激光束L沿外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域移動(dòng)一周。亦即，在本實(shí)施方式的激光焊接中，在激光束L沿外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域移動(dòng)一周時(shí)，副激光束LB、LC、LD、LE相對(duì)于主激光束LP的配置不從圖3所示的照射圖案的配置改變。在激光束L沿外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域移動(dòng)一周時(shí)，激光束L的照射圖案不相對(duì)于電池1旋轉(zhuǎn)。

圖4示出已在圖2中說明的激光束L在第一短直線區(qū)間Y1上的照射狀態(tài)。更具體地，圖4示出激光束L如箭頭所示向下移動(dòng)的時(shí)刻。在第一短直線區(qū)間Y1中的激光束L的照射圖案中，主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE的配置與圖3中的配置相同。同樣，在第一短直線區(qū)間Y1中，主激光束LP的照射位置是外殼本體10與密封板20之間的邊界。

在圖4中，先行激光束LA通過包含副激光束LC、LD而構(gòu)成。在圖4中，后行激光束LF通過包含副激光束LB、LE而構(gòu)成。這是因?yàn)閳D3所示的照射圖案保持相同并且在圖4中僅行進(jìn)方向改變。注意，第一短直線區(qū)間Y1也比在行進(jìn)方向上位于最前面的副激光束LC與在行進(jìn)方向上位于最后面的副激光束LE之間的距離長。

同樣，在圖4中，先行激光束LA(副激光束LC、LD)和后行激光束LF(副激光束LB、LE)以關(guān)于從主激光束LP的照射位置通過并相對(duì)于軌道KA傾斜的軸線T2對(duì)稱的配置照射。

如已利用圖3所述的，作為各軸線T1、T2的傾斜角度的角度θ被設(shè)定為使得照射軌跡LKA、LKB、LKC、LKD、LKE中的任何兩個(gè)照射軌跡在第一縱長直線區(qū)間X1中都彼此不重疊的角度。另外，副激光束LB、LC、LD、LE的配置是構(gòu)成正方形S的配置。相應(yīng)地，與第一縱長直線區(qū)間X1相似，第一短直線區(qū)間Y1上的激光焊接也利用非重疊照射進(jìn)行。亦即，通過其中照射軌跡LKA、LKB、LKC、LKD、LKE以使得其中的任何兩個(gè)照射軌跡都彼此不重疊的方式被照射的非重疊照射來進(jìn)行主激光束LP掃描第一短直線區(qū)間Y1中的軌道KA期間的激光焊接。

注意，在設(shè)置成與第一縱長直線區(qū)間X1對(duì)向的第二縱長直線區(qū)間X2中，通過從第一縱長直線區(qū)間X1中的方向(向右)反轉(zhuǎn)激光束L的行進(jìn)方向(向左)來進(jìn)行激光焊接。相應(yīng)地，先行激光束LA通過在第二縱長直線區(qū)間X2中包含副激光束LD、LE而構(gòu)成。后行激光束LF通過在第二縱長直線區(qū)間X2中包含副激光束LB、LC而構(gòu)成。注意，第二縱長直線區(qū)間X2也比在行進(jìn)方向上位于最前面的副激光束LD與在行進(jìn)方向上位于最后面的副激光束LB之間的距離長。

同樣，在第二縱長直線區(qū)間X2中，先行激光束LA(副激光束LD、LE)和后行激光束LF(副激光束LB、LC)以關(guān)于從主激光束LP的照射位置通過并相對(duì)于軌道KA傾斜的軸線T1對(duì)稱的配置照射。第二縱長直線區(qū)間X2的激光焊接也利用非重疊照射進(jìn)行。更具體地，通過其中照射軌跡LKA、LKB、LKC、LKD、LKE以使得其中的任何兩個(gè)照射軌跡都彼此不重疊的方式被照射的非重疊照射來進(jìn)行主激光束LP掃描第二縱長直線區(qū)間X2中的軌道KA期間的激光焊接。亦即，利用激光束L進(jìn)行的激光焊接能在與第一縱長直線區(qū)間X1相同的條件下在第二縱長直線區(qū)間X2中進(jìn)行。

在設(shè)置成與第一短直線區(qū)間Y1對(duì)向的第二短直線區(qū)間Y2中，通過從圖4所示的第一短直線區(qū)間Y1中的方向(向下)反轉(zhuǎn)激光束L的行進(jìn)方向(向上)來進(jìn)行激光焊接。相應(yīng)地，先行激光束LA通過在第二短直線區(qū)間Y2中包含副激光束LB、LE而構(gòu)成。后行激光束LF通過在第二短直線區(qū)間Y2中包含副激光束LC、LD而構(gòu)成。注意，第二短直線區(qū)間Y2也比在行進(jìn)方向上位于最前面的副激光束LE與在行進(jìn)方向上位于最后面的副激光束LC之間的距離長。

同樣，在第二短直線區(qū)間Y2中，先行激光束LA(副激光束LB、LE)和后行激光束LF(副激光束LC、LD)以關(guān)于從主激光束LP的照射位置通過并相對(duì)于軌道KA傾斜的軸線T2對(duì)稱的配置照射。第二短直線區(qū)間Y2的激光焊接也利用非重疊照射進(jìn)行。更具體地，通過其中照射軌跡LKA、LKB、LKC、LKD、LKE以使得其中的任何兩個(gè)照射軌跡都彼此不重疊的方式被照射的非重疊照射來進(jìn)行主激光束LP掃描第二短直線區(qū)間Y2中的軌道KA期間的激光焊接。即，利用激光束L進(jìn)行的激光焊接也能在與第一短直線區(qū)間Y1相同的條件下在第二短直線區(qū)間Y2中進(jìn)行。

接下來將利用圖5對(duì)本實(shí)施方式的用于進(jìn)行激光焊接的焊接裝置100進(jìn)行說明。圖5是在電池1上照射上述激光束L的焊接裝置100的示意性構(gòu)型圖。

如圖5所示，本實(shí)施方式的焊接裝置100具有激光振蕩器110和電掃描器(galvano scanner)120。電掃描器120具有一對(duì)反射鏡(電鏡)121、122。電掃描器120還具有準(zhǔn)直透鏡130、衍射光學(xué)元件(DOE)140、Fθ透鏡150和保護(hù)透鏡160。

準(zhǔn)直透鏡130能調(diào)節(jié)由激光振蕩器110發(fā)出并經(jīng)光纖111入射而處于平行狀態(tài)的激光束。DOE 140調(diào)節(jié)激光束L的照射圖案。亦即，在本實(shí)施方式的焊接裝置100中，包含主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE的激光束L的照射圖案由DOE 140決定。

反射鏡121、122各自都利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)，且其角度由此被調(diào)節(jié)。Fθ透鏡150修正激光束L以使得其掃描速度恒定。

利用反射鏡121、122的旋轉(zhuǎn)，電掃描器120能在預(yù)定位置處正確地照射激光束L。亦即，利用反射鏡121、122的旋轉(zhuǎn)，電掃描器120能夠?qū)崿F(xiàn)利用激光束L進(jìn)行的高速掃描。換言之，如圖6所示，利用反射鏡121、122的旋轉(zhuǎn)，焊接裝置100能沿外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域的一周照射激光束L。

注意，用于進(jìn)行激光焊接的焊接裝置不限于圖5所示的焊接裝置100，而是可具有不同構(gòu)型，只要焊接裝置能照射激光束L即可。例如，能針對(duì)各主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE使用具有激光振蕩器、一對(duì)反射鏡(電鏡)等的裝置。

接下來將對(duì)本實(shí)施方式的激光焊接中的非重疊照射進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，對(duì)各自都是直線區(qū)間的第一縱長直線區(qū)間X1、第二縱長直線區(qū)間X2、第一短直線區(qū)間Y1和第二短直線區(qū)間Y2進(jìn)行非重疊照射。

圖7是進(jìn)行激光焊接之前的第一縱長直線區(qū)間X1、第二縱長直線區(qū)間X2、第一短直線區(qū)間Y1和第二短直線區(qū)間Y2中的外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域的剖視圖。亦即，圖7示出密封板20嵌入外殼本體10的開口11中的狀態(tài)，并且外殼本體10的開口11和密封板20的側(cè)面21在彼此對(duì)向的狀態(tài)下彼此靠接。

如圖7所示，在外殼本體10的開口11與密封板20的側(cè)面21之間形成有間隙G。間隙G是為了將密封板20嵌入外殼本體10的開口11中而設(shè)置的。該間隙G的尺寸是這樣的，即在照射激光束L的主激光束LP的情況下，其一部分從間隙G通過。

圖8是激光焊接期間的第一縱長直線區(qū)間X1的平面圖。如圖8所示，在利用激光束L照射的外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域中，形成有熔融部M，外殼本體10和密封板20在該熔融部中熔融。熔融部M的一部分處于熔融的外殼本體10和密封板20混合的狀態(tài)。

如圖8所示，主激光束LP在沿設(shè)置在外殼本體10與密封板20之間的邊界中的軌道KA移動(dòng)的同時(shí)照射。另外，構(gòu)成先行激光束LA的副激光束LB、LC在分別沿設(shè)置在軌道KA的外殼本體10側(cè)的軌道KB和設(shè)置在軌道KA的密封板20側(cè)的軌道KC移動(dòng)的同時(shí)通過非重疊照射進(jìn)行照射。此外，構(gòu)成后行激光束LF的副激光束LD、LE在分別沿設(shè)置在軌道KA的密封板20側(cè)的軌道KD和設(shè)置在軌道KA的外殼本體10側(cè)的軌道KE移動(dòng)的同時(shí)通過非重疊照射進(jìn)行照射。

這樣，如圖9所示，熔融部M首先通過先行激光束LA的照射形成在外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域中。熔融部M在外殼本體10與密封板20之間的邊界附近的區(qū)域熔融時(shí)形成。熔融部M的一部分流入形成有間隙G的位置并由此閉塞間隙G。圖9示出通過先行激光束LA的照射而形成的熔融部M的深度D1。

注意，先行激光束LA的照射位置位于外殼本體10和密封板20上，但不位于其間的邊界上。因此，不存在先行激光束LA從形成在外殼本體10與密封板20之間的邊界中的間隙G通過并照射到電池1內(nèi)部的可能性。

接下來，如圖10所示，利用主激光束LP照射在先行激光束LA穿過其中時(shí)形成的熔融部M。如圖10所示，在利用主激光束LP照射的熔融部M中，其一部分的深度隨著該部分越來越接近主激光束LP的照射位置而增大。圖10示出熔融部M在主激光束LP的照射位置處的深度D2。由于主激光束LP的照射，熔融部M的深度D2變得大于其在主激光束LP照射之前的深度D1。這樣，熔融部M的作為外殼本體10與密封板20之間的邊界的部位的深度D2由于主激光束LP的照射而變得非常深。

在本實(shí)施方式中，當(dāng)照射主激光束LP時(shí)，間隙G由于已通過先行激光束LA的照射而形成并已流入其中的熔融部M而閉塞。因此，不存在照射在作為間隙G的部位上的主激光束不照射電池1內(nèi)部的可能性。

接下來，如圖11所示，利用后行激光束LF照射主激光束LP穿過其中之后的熔融部M。如圖11所示，由于后行激光束LF的照射，熔融部M的相對(duì)于行進(jìn)方向而言的寬度方向(左右方向)上的端部附近的部分變得比圖10所示的這些部分深。亦即，如圖11所示，熔融部M的延伸到寬度方向上的端部附近的部分具有比深度D1大的深度D3。注意，圖11所示的深度D3是與圖10所示的深度D2大致相同的深度。

后行激光束LF不照射電池1的內(nèi)部。這是因?yàn)楹笮屑す馐鳯F的照射位置位于外殼本體10和密封板20上。這還因?yàn)殚g隙G由于熔融部M的形成而閉塞。亦即，在本實(shí)施方式中，在進(jìn)行非重疊照射的同時(shí)抑制了激光束L照射電池1的內(nèi)部。這樣，抑制了收納在電池1中的電極體等的損傷和隨后的不良發(fā)生。

利用本實(shí)施方式中的激光焊接形成的熔融部M在后行激光束LF從其中通過之后硬化并變成焊接痕跡30。在利用非重疊照射形成的焊接痕跡30中，確保了充分大的深度和充分大的寬度，并且抑制了焊接不良。

亦即，激光束的能量的吸收率在已經(jīng)熔融的熔融部M中比未熔融的材料高。因此，熔融部M處于有助于其進(jìn)展的狀態(tài)。因而，能使利用主激光束LP和后行激光束LF照射的熔融部M足夠深。此外，熔融部M具有充分的深度，因?yàn)楹笮屑す馐鳯F通過非重疊照射而照射相對(duì)于主激光束LP的照射位置而言的熔融部M在寬度方向上的端部。

在高能量激光束以重疊方式照射焊接材料的情況下，輸入至發(fā)生重疊照射的部位的熱量往往過大。因此，在高能量激光束以重疊方式照射焊接材料的情況下，可能由于金屬蒸發(fā)而發(fā)生焊接不良。相反，在本實(shí)施方式的激光焊接的非重疊照射中，主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE均不以重疊方式照射同一位置。因此，高能量激光束能以可確保熔融部M的充分深度的程度作為主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE而照射。因而，能連續(xù)形成具有充分強(qiáng)度的焊接痕跡30而不會(huì)發(fā)生焊接不良。

此外，作為主激光束LP和副激光束LB、LC、LD、LE，高能量激光束能通過非重疊照射來照射。因此，能提高激光束L的掃描速度，并且能高速地進(jìn)行激光焊接。因而，在本實(shí)施方式中，能在抑制不良發(fā)生的同時(shí)利用非重疊照射高速地進(jìn)行激光焊接。

注意，圖8示出第一縱長直線區(qū)間X1且同樣適用于作為其它直線區(qū)間的第二縱長直線區(qū)間X2、第一短直線區(qū)間Y1和第二短直線區(qū)間Y2。這是因?yàn)?，在第二縱長直線區(qū)間X2、第一短直線區(qū)間Y1和第二短直線區(qū)間Y2中，能以與第一縱長直線區(qū)間X1中的方式相似的方式進(jìn)行利用先行激光束LA、主激光束LP和后行激光束LF執(zhí)行的非重疊照射。

亦即，在本實(shí)施方式中，激光束L以這樣的照射圖案使用，即主激光束LP位于以副激光束LB、LC、LD、LE為頂點(diǎn)的正方形S的重心處。此外，所有的副激光束LB、LC、LD、LE都具有相同大小的能量。因此，在本實(shí)施方式中，在所有的直線區(qū)間中能在相似的條件下進(jìn)行非重疊照射。因而，焊接痕跡30能均勻地形成在所有直線區(qū)間中而不會(huì)發(fā)生不良。

接下來將對(duì)各自都位于直線區(qū)間之間的第一彎曲區(qū)間R1、第二彎曲區(qū)間R2、第三彎曲區(qū)間R3和第四彎曲區(qū)間R4進(jìn)行說明。

如上所述，在本實(shí)施方式的激光焊接中，激光束L在上述照射圖案保持相同且僅行進(jìn)方向改變的同時(shí)沿外殼本體10與密封板10之間的邊界附近的區(qū)域移動(dòng)一周。因此，在第一彎曲區(qū)間R1、第二彎曲區(qū)間R2、第三彎曲區(qū)間R3和第四彎曲區(qū)間R4中，存在這樣的情況，即在行進(jìn)方向上位于主激光束LP前方的先行激光束LA與外殼本體10和密封板20之間的間隙G交叉。

圖12示出第一彎曲區(qū)間R1中的軌道KA、KB、KC、KD、KE。如圖12所示，軌道KC、KE與第一彎曲區(qū)間R1中的間隙G的位置交叉。在它們之中，軌道KE在第一縱長直線區(qū)間X1和第一短直線區(qū)間Y1兩者中與構(gòu)成后行激光束LF的副激光束LE相關(guān)。因此，副激光束LE在間隙G已經(jīng)由熔融部M閉塞時(shí)與間隙G的位置交叉。因而，不存在副激光束LE由于從間隙G通過而不照射電池1內(nèi)部的可能性。

同時(shí)，軌道KC在第一縱長直線區(qū)間X1和第一短直線區(qū)間Y1中與構(gòu)成先行激光束LA的副激光束LC相關(guān)。因此，在高速地進(jìn)行激光焊接的情況下，副激光束LC可能在第一彎曲區(qū)間R1中形成熔融部M之前與間隙G交叉。關(guān)于這一點(diǎn)，作為第一彎曲區(qū)間R1以外的彎曲區(qū)間的第二彎曲區(qū)間R2、第三彎曲區(qū)間R3和第四彎曲區(qū)間R4也是這樣。亦即，在彎曲區(qū)間前后的直線區(qū)間中構(gòu)成先行激光束LA的副激光束可能與這些直線區(qū)間之間的彎曲區(qū)間中的間隙G交叉。因此，在本實(shí)施方式中，激光束被阻止從間隙G通過和在第一彎曲區(qū)間R1、第二彎曲區(qū)間R2、第三彎曲區(qū)間R3和第四彎曲區(qū)間R4中照射電池1的內(nèi)部。

圖13是進(jìn)行激光焊接之前的第一彎曲區(qū)間R1、第二彎曲區(qū)間R2、第三彎曲區(qū)間R3和第四彎曲區(qū)間R4的剖視圖。如圖13所示，在第一彎曲區(qū)間R1、第二彎曲區(qū)間R2、第三彎曲區(qū)間R3和第四彎曲區(qū)間R4中，在外殼本體10的開口11的下側(cè)設(shè)置有從開口11向內(nèi)側(cè)突出的支承面12。支承面12是用于接納嵌入外殼本體10的開口11中的密封板20的內(nèi)表面22的面。

因此，即使在激光束進(jìn)入第一彎曲區(qū)間R1、第二彎曲區(qū)間R2、第三彎曲區(qū)間R3和第四彎曲區(qū)間R4中的間隙G的情況下，進(jìn)入的激光束照射的也是外殼本體10的支承面12。因而，在本實(shí)施方式中，同樣，在第一彎曲區(qū)間R1、第二彎曲區(qū)間R2、第三彎曲區(qū)間R3和第四彎曲區(qū)間R4中，抑制了激光束照射電池1的內(nèi)部。

在本實(shí)施方式中，如上所述，被示出為位于第一彎曲區(qū)間R1上的點(diǎn)P被設(shè)定為激光焊接的起始點(diǎn)。這樣，同樣，在開始照射激光束L時(shí)，抑制了主激光束LP照射電池1的內(nèi)部。亦即，抑制了收納在電池1中的電極體等的損傷和隨后的不良發(fā)生。

以下將對(duì)為了確認(rèn)根據(jù)本實(shí)施方式的非重疊照射的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明。在本實(shí)驗(yàn)中，執(zhí)行利用非重疊照射進(jìn)行激光焊接的實(shí)施例和以使得先行激光束和后行激光束的照射軌跡彼此重疊的方式進(jìn)行激光焊接的各比較例。

更具體地，用在實(shí)施例的激光焊接中的照射圖案與已利用上述圖3等說明的激光束L的照射圖案相同。同時(shí)，用在比較例1的激光焊接中的照射圖案和用在比較例2的激光焊接中的照射圖案分別在圖14和圖15中示出。在本實(shí)驗(yàn)的實(shí)施例和各比較例兩者中，對(duì)比位于最前面的先行激光束與位于最后面的后行激光束之間的距離長的區(qū)間執(zhí)行激光焊接。

如圖14所示，主激光束LP、先行激光束LA1、LA2和后行激光束LF1、LF2呈比較例1的照射圖案配置。注意，如圖14所示，行進(jìn)方向?yàn)橄蛴?。在比較例1中，先行激光束LA1和后行激光束LF1的軌道共同作為軌道K1。此外，先行激光束LA2和后行激光束LF2的軌道共同作為K2。亦即，在比較例1的照射圖案中，后行激光束LF1、LF2以分別在照射先行激光束LA1、LA2的位置處重疊的方式照射。

如圖15所示，在比較例2的照射圖案中，先行激光束LA3、LA4和后行激光束LF3、LF4被添加至比較例1中的照射圖案。注意，如圖15所示，行進(jìn)方向?yàn)橄蛴?。另外，在比較例2中，先行激光束LA3和后行激光束LF3的軌道共同作為軌道K3。此外，在比較例2中，先行激光束LA4和后行激光束LF4的軌道共同作為軌道K4。亦即，在比較例2的照射圖案中，后行激光束LF1、LF2、LF3、LF4以分別在照射先行激光束LA1、LA2、LA3、LA4的位置處重疊的方式照射。

在本實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于實(shí)施例和比較例而言，在全部先行激光束和后行激光束都具有相同能量的情況下考查容許的能量范圍。更具體地，在先行激光束和后行激光束各者的能量改變的各種條件下對(duì)實(shí)施例和比較例執(zhí)行照射實(shí)驗(yàn)，并且考查主激光束前方的先行激光束形成熔融部所需的能量。此外，在先行激光束和后行激光束各者的能量改變的各種條件下對(duì)實(shí)施例和比較例執(zhí)行照射實(shí)驗(yàn)，并考查使得在后行激光束的照射位置處發(fā)生金屬蒸發(fā)的能量。

下面的表1示出了利用先行激光束形成熔融部所需的能量(E1)和使得利用后行激光束發(fā)生金屬蒸發(fā)的能量(E2)。注意，表1中的數(shù)據(jù)是通過在所有的實(shí)施例和比較例中將激光束的行進(jìn)速度設(shè)定為相同速度而獲得的。

[表1]

在各實(shí)施例和比較例中，必須照射具有與表1所示的利用先行激光束形成熔融部所需的能量(E1)至少相等的能量的先行激光束和后行激光束。這是因?yàn)楸仨毞乐怪骷す馐鳯P從作為接合對(duì)象的部件之間的間隙通過。另外，在各實(shí)施例和比較例中，必須照射具有比表1所示的使得利用后行激光束發(fā)生金屬蒸發(fā)的能量(E2)低的能量的先行激光束和后行激光束。這是因?yàn)楸仨氁种坪附硬涣肌?/p>

如表1所示，在實(shí)施例中，使得利用后行激光束發(fā)生金屬蒸發(fā)的能量E2的值比比較例中的該值高。這是因?yàn)?，在?shí)施例中后行激光束由于非重疊照射而不以與先行激光束重疊的方式照射，而在兩個(gè)比較例中后行激光束以與先行激光束重疊的方式照射。

表1還示出了利用先行激光束形成熔融部所需的能量(E1)與使得利用后行激光束發(fā)生金屬蒸發(fā)的能量(E2)之差(E2-E1)。差(E2-E1)的值在實(shí)施例中比在比較例中高。亦即，在實(shí)施例中先行激光束與后行激光束之間的能量差的容許范圍寬。同時(shí)，在兩個(gè)比較例中先行激光束與后行激光束之間的能量差的容許范圍窄。

隨著先行激光束與后行激光束之間的能量差的容許范圍擴(kuò)大，激光焊接的牢靠性提高。亦即，可理解，實(shí)施例的牢靠性比任何比較例都高。此外，在實(shí)施例中，差(E2-E1)的值高。因此，能以利用至少等于E1且低于E2的容許范圍內(nèi)的能量照射的方式容易地調(diào)節(jié)先行激光束和后行激光束。

亦即，在根據(jù)本實(shí)施方式的實(shí)施例中，能在利用先行激光束形成適當(dāng)?shù)娜廴诓康耐瑫r(shí)抑制后行激光束引起的金屬蒸發(fā)。因此，能減少不良。此外，能在抑制不良發(fā)生的同時(shí)高速地進(jìn)行激光焊接。這是因?yàn)椋诟鶕?jù)本實(shí)施方式的實(shí)施例中，先行激光束與后行激光束之間的能量差的容許范圍寬并且牢靠性高。

如以上已詳細(xì)說明的，在本實(shí)施方式中利用焊接裝置100的激光束L執(zhí)行外殼本體10和密封板20的激光焊接。激光束L通過在直線區(qū)間(第一縱長直線區(qū)間X1、第二縱長直線區(qū)間X2、第一短直線區(qū)間Y1和第二短直線區(qū)間Y2)中包含先行激光束LA、主激光束LP和后行激光束LF而構(gòu)成。然后，進(jìn)行非重疊照射，其中在主激光束LP在各直線區(qū)間中掃描外殼本體10與密封板20之間的邊界的同時(shí)，這些先行激光束LA、主激光束LP和后行激光束LF中的任何兩個(gè)激光束的照射軌跡都彼此不重疊。這樣，實(shí)現(xiàn)了能夠在抑制不良發(fā)生的同時(shí)高速地進(jìn)行激光焊接的用于焊接結(jié)構(gòu)的制造方法。

注意，本實(shí)施方式僅為例述性的并且不在任何方面限制本發(fā)明。因此，自然地可在不背離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明做出各種改進(jìn)和修改。例如，激光束L的照射圖案不限于主激光束LP位于以副激光束LB、LC、LD、LE為頂點(diǎn)的正方形S的重心處的照射圖案。更具體地，例如，也可采用這樣配置的照射圖案，即主激光束LP位于以副激光束LB、LC、LD、LE為頂點(diǎn)的長方形的重心處。這種情況下，在作為行進(jìn)方向彼此對(duì)向的區(qū)間的第一縱長直線區(qū)間X1和第二縱長直線區(qū)間X2中，能在相同條件下以相同照射圖案進(jìn)行非重疊照射。另外，在作為行進(jìn)方向彼此對(duì)向的區(qū)間的第一短直線區(qū)間Y1和第二短直線區(qū)間Y2中，能在相同條件下以相同照射圖案進(jìn)行非重疊照射。

在上述實(shí)施方式中已例如詳細(xì)說明了利用焊接裝置100對(duì)矩形形狀的一周進(jìn)行激光焊接的情形。然而，焊接裝置100例如也可用于在通過使兩個(gè)部件的端面彼此對(duì)向和靠接而形成的邊界僅具有直線部位的情況下進(jìn)行激光焊接。由于難以使兩個(gè)部件的兩個(gè)端面是完全平坦的面，所以其間的邊界中可能形成間隙。同樣，這種情況下，能利用焊接裝置100進(jìn)行激光焊接以防止激光束從該間隙通過。

例如，在通過使兩個(gè)部件的端面對(duì)向和靠接而形成的邊界僅具有直線部位的情況下，先行激光束和后行激光束不必始終關(guān)于從主激光束的照射位置通過并相對(duì)于行進(jìn)方向傾斜的軸線對(duì)稱。亦即，在不必在行進(jìn)方向彼此對(duì)向的區(qū)間中進(jìn)行激光焊接的情況下，先行激光束和后行激光束不必以關(guān)于相對(duì)于行進(jìn)方向傾斜的軸線對(duì)稱的方式設(shè)置。

將總結(jié)本實(shí)施方式。在根據(jù)本發(fā)明的用于焊接結(jié)構(gòu)的制造方法中，利用焊接裝置照射掃描第一部件與第二部件之間的邊界的主激光束、照射位置在行進(jìn)方向上位于主激光束前方的先行激光束和照射位置在行進(jìn)方向上位于主激光束后方的后行激光束。另外，進(jìn)行非重疊照射，其中在沿不與被照射主激光束的主軌跡重疊的先行軌跡照射先行激光束時(shí)，沿不與主軌跡和先行軌跡重疊的后行軌跡照射后行激光束。

在上述實(shí)施方式中，已對(duì)由鋁制成的外殼本體10和密封板20利用激光焊接接合以形成焊接結(jié)構(gòu)的情形的例子進(jìn)行了說明。然而，本發(fā)明自然可應(yīng)用于除與電池有關(guān)的部件以外的焊接結(jié)構(gòu)的制造。另外，本發(fā)明可應(yīng)用于不限于鋁的材料的組合，只要這些材料可通過激光焊接接合即可。