激光焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种激光焊接装置，其具有衍射光学元件、入射点变更部和控制器。衍射光学元件具有形成有衍射光栅的第1区域，所述衍射光栅是放射具有与入射光的功率密度分布形状不同的第1功率密度分布形状的放射光的衍射光栅。衍射光学元件还具有第2区域，所述第2区域是具有与第1区域的表面形状不同的表面形状，且放射具有与第1功率密度分布形状不同的第2功率密度分布形状的放射光的区域。并且，控制器在激光的出射期间进行使入射点之中的至少一点以横过第1区域与第2区域的边界的方式移动的接合控制。

Laser welding equipment

The present invention relates to a laser welding device having a diffractive optical element, an incident point change section, and a controller. Doe has formed first areas of diffraction grating, the diffraction grating is a diffraction grating light radiation power density distribution of incident light and first power density distribution of different shapes. The diffractive optical element also has a second region, the second region has different surface shape and surface shape of the first area, light and radiation power density distribution with second different shapes and first power density distribution of the shape of the region. Furthermore, the controller performs a joint control that moves at least one point in the incident point to move across the boundary of the first region and the second region during the laser ejection.

【技术实现步骤摘要】
激光焊接装置
本专利技术涉及激光焊接装置。更详细而言，涉及向衍射光学元件(DOE)入射后利用所放射的激光进行激光焊接的激光焊接装置。
技术介绍
为了接合多个部件来制造1个焊接结构体，使用激光来进行激光焊接。作为通过这样的激光焊接进行接合而成的制品，例如有电池。电池是一般在壳主体的内部收纳包含正电极板和负电极板的电极体来形成的。而且，在这样的电池的制造工序中有时进行以下的接合工序，即，从壳主体的开口部向其内部收纳电极体后，用封口板封堵壳主体的开口部，通过激光焊接来进行接合。在接合工序中，沿着壳主体的开口部和封口板的侧面相面对的部位的焊接线进行激光焊接。例如，在日本特开2013-220462中记载了以下技术：沿着壳主体与封口板之间的焊接线，照射功率密度低的低密度激光、和功率密度比低密度激光高的高密度激光，将壳主体和封口板进行接合。在日本特开2013-220462中，一边向壳主体和封口板这两者广泛地照射低密度激光，一边以高密度激光的光斑位于低密度激光的光斑的内部的方式照射了高密度激光。另外，这样的低密度激光和高密度激光能够通过采用DOE进行单束激光的束成形来实现。而且，能够在利用低密度激光使温度上升某种程度后，照射高密度激光。由此，能够防止高密度激光照射的部位的温度骤然上升，能够防止焊接部位的突沸等。另外，对被照射了高密度激光的部位，其后照射低密度激光。由此，能够防止高密度激光所照射的部位的温度骤然下降，能够抑制裂纹等的发生。因此，记载有能够抑制焊接缺陷的发生的内容。但是，在激光焊接中，为了以短时间形成接合对象部位的状态、作为目标的接合部，优选的是能进行更柔性的控制。
技术实现思路
本专利技术提供能够采用更柔性的控制来进行激光焊接的激光焊接装置。一种激光焊接装置，其向焊接点照射激光，形成将接合对象部件与其照射部位接合的接合部，该激光焊接装置具有：出射器，其出射激光；衍射光学元件，其将从出射器出射的激光作为入射光，从入射光的入射点向照射部位放射放射光；入射点变更部，其变更入射点的位置；和控制器，其控制出射器和入射点变更部，衍射光学元件具有相邻地设置的第1区域和第2区域，第1区域是形成有衍射光栅的区域，所述衍射光栅是放射具有与入射光的功率密度分布形状不同的第1功率密度分布形状的放射光的衍射光栅，第2区域是具有与第1区域的表面形状不同的表面形状、且放射具有与第1功率密度分布形状不同的第2功率密度分布形状的放射光的区域，控制器在由出射器进行的激光的出射期间进行以下接合控制，即，利用入射点变更部使入射点之中的至少一点以横过第1区域与第2区域的边界的方式移动。激光焊接装置能够在激光的出射期间将形成在照射部位的照射图案切换为不同的功率密度分布形状的照射图案。另外，能够不改变激光的输出功率等而使照射部位的任意位置的功率密度达到任意的高度。由此，能够一边采用更柔性的控制进行激光焊接，一边以短时间形成接合部。另外，在上面所述的激光焊接装置中，可以设为：第2区域为没有形成衍射光栅的区域。其原因是，将形成衍射光栅的区域设为小区域，能够使可形成不同的功率密度分布形状的照射图案的衍射光学元件成为低价的元件。进而，其原因是，在未形成衍射光栅的区域中，能够不改变功率密度分布形状而将从出射器出射的向衍射光学元件的入射光照射到照射部位，因此能够使该部位的功率密度最高。另外，在上面所述的激光焊接装置中，可以设为：第1区域是放射第1功率密度分布形状中的功率密度最高的部位在与第2功率密度分布形状中的功率密度最高的部位即中央区域不同的外缘区域内的放射光的区域。其原因是，能够灵活使用外缘区域的熔融量比中央区域的熔融量多的照射图案、和中央区域的熔融量比外缘区域的熔融多的照射图案。另外，在上面所述的激光焊接装置中，可以设为：控制器在接合控制中使照射部位的焊接点位于中央区域内，并且，从开始由出射器出射激光起经过预定的初期时间后，与经过初期时间之前相比，利用入射点变更部使入射点的位置处在第2区域侧，在由出射器进行的激光的出射期间不使照射部位相对于接合对象部件移动。其原因是，在点焊中，能够抑制通过接合对象部件的焊接点的间隙而向位于与接合对象部件的激光照射侧相反侧的部件照射激光这样的激光穿过所致的不良发生。另外，在上面所述的激光焊接装置中，可以设为：具有使照射部位和接合对象部件中的至少一方相对于另一方移动的移动部，控制器在接合控制中进行以下扫描控制，即，利用移动部使照射部位移动以使得多个焊接点连续而成的焊接线从中央区域内通过。其原因是，在沿着焊接线的激光焊接中，能够在焊接线上的任意的照射部位形成不同的功率密度分布形状的照射图案。另外，在上面所述的激光焊接装置中，可以设为：控制器在接合控制中，从开始由出射器出射激光起经过预定的初期时间后，与经过初期时间之前相比，利用入射点变更部使入射点位置处在第2区域侧。由于在接合控制开始时没有形成熔融部，因此在开始位置的接合对象部件的焊接点的位置存在间隙的可能性高。并且，能够抑制由于该开始位置的间隙的激光穿过而发生不良的情况。另外，对于上面所述的激光焊接装置，可以设为：第2区域是在中央区域中由放射光形成中央光斑的区域，第1区域是在外缘区域中由放射光形成第1外缘光斑和第2外缘光斑的区域，所述的第1外缘光斑和第2外缘光斑是与中央光斑一起构成三角形的顶点的光斑，控制器在扫描控制中使第1外缘光斑与第2外缘光斑之间、中央光斑依次通过焊接线上的焊接点。其原因是，能够一边通过第1外缘光斑以及第2外缘光斑形成熔融部，并利用该熔融部可靠地堵住中央光斑的前方的间隙，一边进行扫描控制。由此，能够抑制扫描控制中的激光穿过。另外，在上面所述的激光焊接装置中，可以设为：第2区域是在中央区域中由放射光形成中央光斑的区域，第1区域是在外缘区域中由放射光形成四个外缘光斑的区域，所述四个外缘光斑构成包围中央光斑的四边形的顶点，控制器在扫描控制中使外缘光斑之中的相邻的第1外缘光斑与第2外缘光斑之间、中央光斑、第3外缘光斑与第4外缘光斑之间依次通过焊接线上的焊接点，所述第3外缘光斑和所述第4外缘光斑是第1外缘光斑和第2外缘光斑以外的外缘光斑。其原因是，能够一边由第1外缘光斑以及第2外缘光斑形成熔融部，并利用该熔融部可靠地堵住中央光斑的前方的间隙，一边进行扫描控制。由此，能够抑制扫描控制中的激光穿过。进而，能够利用第3外缘光斑以及第4外缘光斑抑制由中央光斑的通过而形成的熔融部的温度急剧地下降的情况。由此，能够抑制由于熔融部的温度的急剧的下降而发生的裂纹等。另外，在上面所述的激光焊接装置中，可以设为：第2区域是在中央区域中由放射光形成中央光斑的区域，第1区域是在外缘区域中由放射光形成第1外缘光斑和与第1外缘光斑不同的位置的第2外缘光斑的区域，控制器在扫描控制中使中央光斑沿着焊接线移动，使第1外缘光斑沿着第1外缘轨道在中央光斑的前方移动，并使第2外缘光斑沿着第2外缘轨道在中央光斑的后方移动，所述第1外缘轨道和所述第2外缘轨道都是与所述焊接线平行地设置的轨道。其原因是，能够一边由第1外缘光斑形成熔融部，并利用该熔融部可靠地堵住中央光斑的前方的间隙，一边进行扫描控制。由此，能够抑制扫描控制中的激光穿过。进而，能够利用第2外缘光斑抑制由中央光斑的通过而形成的熔融部的温度急剧地下降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光焊接装置，其向焊接点照射激光，形成将接合对象部件与其照射部位接合的接合部，其特征在于，包括：出射器，其出射激光；衍射光学元件，其将从所述出射器出射的激光作为入射光，从所述入射光的入射点向所述照射部位放射放射光；入射点变更部，其变更所述入射点的位置；和控制器，其控制所述出射器和所述入射点变更部，其中，所述衍射光学元件具有相邻地设置的第1区域和第2区域，所述第1区域是形成有衍射光栅的区域，所述衍射光栅是放射具有与所述入射光的功率密度分布形状不同的第1功率密度分布形状的所述放射光的衍射光栅，所述第2区域是具有与所述第1区域的表面形状不同的表面形状、且放射具有与所述第1功率密度分布形状不同的第2功率密度分布形状的所述放射光的区域，所述控制器在由所述出射器进行的激光的出射期间进行以下接合控制，即，利用所述入射点变更部使所述入射点之中的至少一点以横过所述第1区域与所述第2区域的边界的方式移动。

【技术特征摘要】
2015.12.24 JP 2015-2521391.一种激光焊接装置，其向焊接点照射激光，形成将接合对象部件与其照射部位接合的接合部，其特征在于，包括：出射器，其出射激光；衍射光学元件，其将从所述出射器出射的激光作为入射光，从所述入射光的入射点向所述照射部位放射放射光；入射点变更部，其变更所述入射点的位置；和控制器，其控制所述出射器和所述入射点变更部，其中，所述衍射光学元件具有相邻地设置的第1区域和第2区域，所述第1区域是形成有衍射光栅的区域，所述衍射光栅是放射具有与所述入射光的功率密度分布形状不同的第1功率密度分布形状的所述放射光的衍射光栅，所述第2区域是具有与所述第1区域的表面形状不同的表面形状、且放射具有与所述第1功率密度分布形状不同的第2功率密度分布形状的所述放射光的区域，所述控制器在由所述出射器进行的激光的出射期间进行以下接合控制，即，利用所述入射点变更部使所述入射点之中的至少一点以横过所述第1区域与所述第2区域的边界的方式移动。2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述第2区域是没有形成所述衍射光栅的区域。3.根据权利要求1或2所述的激光焊接装置，其特征在于，所述第1区域是放射所述第1功率密度分布形状中的功率密度最高的部位在与所述第2功率密度分布形状中的功率密度最高的部位即中央区域不同的外缘区域内的放射光的区域。4.根据权利要求3所述的激光焊接装置，其特征在于，所述控制器在所述接合控制中使所述照射部位的所述焊接点位于所述中央区域内，并且，从开始由所述出射器出射激光起经过预定的初期时间后，与经过所述初期时间之前相比，利用所述入射点变更部使所述入射点的位置处在所述第2区域侧，在由所述出射器进行的激光的出射期间不使所述照射部位相对于接合对象部件移动。5.根据权利要求3所述的激光焊接装置，其特征在于，具有使所述照射部位和接合对象部件的至少一方相对于另一方移动的移动部，所述控制器在所述接合控制中进行以下扫描控制，即，利用所述移动部使所述照射部位移动以使得多个所述焊接点连续而成的焊接线从所述中央区域内通过。6.根据权利要求5所述的激光焊接装置，其特征在于，所述控制器，在所述接合控制中，从开始由所述出射器出射激光起经过预定的初期时间后，与经过所述初期时间之前相比，利用所述入射点变更部使所述入射点的位置处在所述第2区域侧。7.根据权利要求5或6所述的激光焊接装置，其特征在于，所述第2区域是在所述中央区域中由所述放射光形成中央光斑的区域，所述第1区域是在所述外缘区域中由所述放射光形成第1外缘光斑和第2外缘光斑...

【专利技术属性】
技术研发人员：津久井亮，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP