(57)【要約】【課題】駆動源の数を従来よりも少なくすることにより小型化及び低コスト化を図ると共に、ワークの寸法公差等が大きい場合でも円形状又は多角形状の溶接対象部を確実に溶接することができるレーザ溶接装置を提供する。【解決手段】レーザ溶接装置１４は、バスバー３６とバスバー３６に形成された孔部４２、４４、４６に挿入された端子３０、３２の溶接対象部１６０にレーザ発振器６０から第１レーザヘッド６８に導かれたレーザ光１２を照射する。第１レーザヘッド６８は、ファイバ支持管８８を介してレーザヘッド本体８６に対して回転可能に設けられた支持部材１１０と、支持部材１１０を回転する回転モータ１１２と、支持部材１１０に軸支された支軸１２０、１２２に固着されたミラー９２と、回転モータ１１２の駆動力を利用してミラー９２を支軸１２２の周方向に揺動する角度変更機構９６とを有する。【選択図】図４
2012130935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ワークと前記第１ワークに形成された孔部に挿入された第２ワークとの溶接対象部にレーザ発振器から発振されてレーザヘッドに導かれたレーザ光を照射するレーザ溶接装置であって、
前記レーザヘッドは、レーザヘッド本体と、
前記レーザ発振器から発振されたレーザ光を反射する第１ミラーと、
前記第１ミラーで反射された前記レーザ光を前記溶接対象部に反射する第２ミラーと、
前記レーザヘッド本体に設けられて前記第１ミラーに入射する入射レーザ光の光軸回りに前記第１ミラーを回転駆動する回転駆動手段と、
前記回転駆動手段の回転力を利用して前記入射レーザ光に対する前記第１ミラーの傾斜角度を変更する角度変更手段と、を備えることを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ溶接装置において、
前記回転駆動手段は、前記入射レーザ光の光軸と同軸に配置された状態で前記レーザヘッド本体に対して回転自在に設けられた筒状の支持部材と、
前記支持部材を回転駆動する駆動源と、
前記支持部材に設けられて前記第１ミラーを支持する支軸と、を有することを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項３】
請求項２記載のレーザ溶接装置において、
前記角度変更手段は、前記レーザヘッド本体に設けられた第１歯車と、
前記支持部材に設けられて前記第１歯車に噛合する第２歯車と、
前記第２歯車の回転運動を前記支軸の周方向の揺動運動に変換する変換機構と、を有することを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項４】
請求項３記載のレーザ溶接装置において、
前記変換機構は、支軸に設けられた円板と、
前記第２歯車及び前記円板を連結するための連結部材と、を有し、
前記第２歯車には、該第２歯車の回転軸線に対してオフセットした位置で前記連結部材を軸支する第１ピンが設けられ、
前記円板には、該円板の中心線に対してオフセットした位置で前記連結部材を軸支する第２ピンが設けられ、
前記第２歯車の回転軸線及び前記第１ピンの間隔が、前記円板の中心線及び前記第２ピンの間隔よりも小さく設定されていることを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置において、
前記第２ワークは、バッテリーモジュールを構成する複数の電池セルの端子であって、
前記第１ワークは、隣接する前記電池セルの端子同士を電気的に接続するためのバスバーであることを特徴とするレーザ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１ワークと前記第１ワークに形成された孔部に挿入された第２ワークとをレーザ溶接するレーザ溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、レーザ溶接は、熱源として集光したレーザ光を使用するため、アーク溶接等と比較して、溶け込み深さが深い、ビード幅が狭い、溶接速度が速い等の特徴を有している。このような特徴を有するレーザ溶接では、溶接欠陥の発生を抑えるために、ワーク間の隙間（例えば、突き合わせ部の隙間）を狭く設定すると共に、それらワークの溶接対象部に確実にレーザ光を照射することが望まれる。
【０００３】
しかしながら、通常、ワークには寸法公差等があるため、ワーク間の隙間を狭くするには限界がある。そこで、ワーク間にある程度の隙間が存在していた場合でも、これらワークを確実にレーザ溶接することが可能なレーザ溶接装置が開発されている。
【０００４】
特許文献１には、移動可能な加工テーブルに載置された２枚の被加工体（ワーク）の直線形状の突き合わせ部にレーザ光を照射する際に、ウェッジ板を利用して、前記突き合わせ部の延在方向と交差する方向に前記レーザ光を揺動させることにより、該レーザ光の軌跡を前記突き合わせ部に対してジグザグにしてビード幅を広くする技術的思想が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、レーザ光を集光する集光レンズをモータで一方向に揺動させると共に、該集光レンズ及び該モータを含むヘッド部を該レーザ光の光軸回りに別のモータで回転させることにより、屈曲する加工ラインに対して前記レーザ光の軌跡をジグザグにする技術的思想が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１３６３０７号公報
【特許文献２】特開平２−１４２６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えば、バッテリーモジュールの製造工程では、バスバーに形成された孔部に電池セルの端子を挿入し、前記バスバーと前記端子をレーザ溶接することがある。この場合、前記バスバー及び前記端子の溶接対象部の形状は円形状又は多角形状となる。
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された発明では、直線形状の溶接対象部を前提としていることから、円形状等の溶接対象部に対してレーザ光の軌跡をジグザグにすることはできない。
【０００９】
一方、特許文献２に記載された発明では、ヘッド部を回転させるモータと集光レンズを揺動させるモータとが必要となるので、レーザ溶接装置自体が大型化すると共にコストも高騰化することがある。
【００１０】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、駆動源の数を従来よりも少なくすることにより小型化及び低コスト化を図ると共に、ワークの寸法公差等が大きい場合でも円形状又は多角形状の溶接対象部を確実に溶接することができるレーザ溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の請求項１で特定される発明は、第１ワークと前記第１ワークに形成された孔部に挿入された第２ワークとの溶接対象部にレーザ発振器から発振されてレーザヘッドに導かれたレーザ光を照射するレーザ溶接装置であって、前記レーザヘッドは、レーザヘッド本体と、前記レーザ発振器から発振されたレーザ光を反射する第１ミラーと、前記第１ミラーで反射された前記レーザ光を前記溶接対象部に反射する第２ミラーと、前記レーザヘッド本体に設けられて前記第１ミラーに入射する入射レーザ光の光軸回りに前記第１ミラーを回転駆動する回転駆動手段と、前記回転駆動手段の回転力を利用して前記入射レーザ光に対する前記第１ミラーの傾斜角度を変更する角度変更手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本願の請求項１で特定される発明によれば、第１ミラーを入射レーザ光の光軸回りに回転可能としているので、第２ミラーで反射するレーザ光を第２ワークに対して周回させることができる。これにより、第１ワーク及び前記第２ワークの溶接対象部が円形状又は多角形状であっても、該溶接対象部に沿ってレーザ光を照射させることが可能となる。また、前記入射レーザ光に対する前記第１ミラーの傾斜角度が変更可能であるので、前記第２ミラーで反射されたレーザ光を周回方向と交差する方向に揺動させることができる。これにより、前記溶接対象部に対してレーザ光の軌跡をジグザグにすることができる。よって、ビード幅を広くすることができるので、前記第１ワーク及び前記第２ワーク間に隙間がある程度存在していた場合であっても、該第１ワーク及び該第２ワークを確実に溶接することができる。
【００１３】
また、前記第１ミラーを回転駆動する回転駆動手段により該第１ミラーの傾斜角度を変更しているので、駆動源の数が従来よりも少なくなる。これにより、レーザ溶接装置自体の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１４】
なお、本発明において、前記孔部は、底の無い孔部と有底の穴部（凹部）の両方を含む。
【００１５】
本願の請求項２で特定される発明は、請求項１記載のレーザ溶接装置において、前記回転駆動手段が、前記入射レーザ光の光軸と同軸に配置された状態で前記レーザヘッド本体に対して回転自在に設けられた筒状の支持部材と、前記支持部材を回転駆動する駆動源と、前記支持部材に設けられて前記第１ミラーを支持する支軸と、を有することを特徴とする。
【００１６】
本願の請求項２で特定される発明によれば、入射レーザ光の光軸と同軸に配置された筒状の支持部材をレーザヘッド本体に対して回転自在に設けると共に該支持部材に設けられた支軸で第１ミラーを支持しているので、駆動源にて前記支持部材を回転させることにより、該第１ミラーを前記入射レーザ光の光軸回りに容易に回転させることができる。
【００１７】
本願の請求項３で特定される発明は、請求項２記載のレーザ溶接装置において、前記角度変更手段が、前記レーザヘッド本体に設けられた第１歯車と、前記支持部材に設けられて前記第１歯車に噛合する第２歯車と、前記第２歯車の回転運動を前記支軸の周方向の揺動運動に変換する変換機構と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本願の請求項３で特定される発明によれば、レーザヘッド本体に設けられた第１歯車と支持部材に設けられた第２歯車とが噛合しているので、駆動源にて支持部材を回転させることにより、前記第２歯車が回転する。そして、前記第２歯車の回転運動は変換機構により支軸の周方向の揺動運動に変換されるので、前記駆動源の駆動力を利用して該支軸に支持されている第１ミラーにおける入射レーザ光に対する傾斜角度を容易に変更することができる。
【００１９】
本願の請求項４で特定される発明は、請求項３記載のレーザ溶接装置において、前記変換機構が、支軸に設けられた円板と、前記第２歯車及び前記円板を連結するための連結部材と、を有し、前記第２歯車には、該第２歯車の回転軸線に対してオフセットした位置で前記連結部材を軸支する第１ピンが設けられ、前記円板には、該円板の中心線に対してオフセットした位置で前記連結部材を軸支する第２ピンが設けられ、前記第２歯車の回転軸線及び前記第１ピンの間隔が、前記円板の中心線及び前記第２ピンの間隔よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【００２０】
第２歯車に設けられた第１ピンで連結部材を軸支すると共に円板に設けられた第２ピンで前記連結部材を軸支しているので、該連結部材を介して前記第２歯車の回転力を円板に伝達させることができる。そして、このとき、前記第２歯車の回転軸線及び前記第１ピンの間隔を前記円板の中心線及び前記第２ピンの間隔よりも小さく設定しているので、第２歯車の回転力が伝達された円板はその周方向に揺動することとなる。これにより、支軸をその周方向に容易に揺動させることができる。
【００２１】
本願の請求項５で特定される発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置において、前記第２ワークが、バッテリーモジュールを構成する複数の電池セルの端子であって、前記第１ワークが、隣接する前記電池セルの端子同士を電気的に接続するためのバスバーであることを特徴とする。
【００２２】
本願の請求項５で特定される発明によれば、バッテリーモジュールを構成する電池セルの端子とバスバーを確実にレーザ溶接することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明に係るレーザ溶接装置によれば、第１ミラーを入射レーザ光の光軸回りに回転可能に設けると共に、前記入射レーザ光に対する前記第１ミラーの傾斜角度を変更可能であるので、第１ワーク及び第２ワーク間に隙間がある程度存在していた場合であっても、該第１ワーク及び該第２ワークを確実に溶接することができる。また、前記第１ミラーを回転駆動する回転駆動手段により該第１ミラーの傾斜角度を変更しているので、駆動源の数が従来よりも少なくなる。これにより、レーザ溶接装置自体の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ溶接装置が組み込まれたレーザ溶接システムと、該レーザ溶接装置によりレーザ溶接されるバッテリーモジュールの斜視図である。
【図２】図１に示すバッテリーモジュールの分解斜視図である。
【図３】図１に示すバッテリーモジュールの平面図である。
【図４】図１に示す第１レーザヘッドの断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図６Ａは変更機構の構成を説明するための説明図であり、図６Ｂは傘歯車と円板が互いに逆方向に回転している状態を示す説明図であり、図６Ｃは円板の回転方向が傘歯車の回転方向と同じ方向に切り替わった状態を示す説明図であり、図６Ｄは傘歯車と円板が同じ方向に回転している状態を示す説明図である。
【図７】バッテリーモジュールをレーザ溶接する手順を示すフローチャートである。
【図８】バッテリーモジュールを構成する正極端子と外部接続用バスバーをレーザ溶接している状態を示す模式図である。
【図９】レーザ光の軌跡とビード形状を模式的に示す平面図である。
【図１０】変形例に係る第１レーザヘッドの断面図である。
【図１１】変形例に係るバッテリーモジュールにおけるレーザ光の軌跡とビード形状を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るレーザ溶接装置について、このレーザ溶接装置が組み込まれたレーザ溶接システムとの関係で好適な実施の形態を例示し、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
本実施の形態に係るレーザ溶接システム１０は、バッテリーモジュール１８を構成する電池セル２０の端子３０、３２をバスバー３６の孔部４２に挿入した状態で、該端子３０、３２と該バスバー３６とをレーザ溶接するための装置である。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態に係るレーザ溶接システム１０は、基本的には、レーザ光１２を出力するレーザ溶接装置１４と、前記レーザ溶接装置１４を制御する制御部１６とを備える。
【００２８】
先ず、前記レーザ溶接装置１４によってレーザ溶接されるバッテリーモジュール１８の構造について説明する。
【００２９】
図１〜図３に示すように、バッテリーモジュール１８は、例えば、リチウムイオン２次電池として構成されており、複数（本実施の形態では１２個）の電池セル２０と、前記複数の電池セル２０を収納するケース２２と、前記複数の電池セル２０を直列に接続するための接続部２４と、を備える。
【００３０】
各電池セル２０は、直方体状の電池セル本体２８と、前記電池セル本体２８の一側面に該電池セル本体２８の長手方向に互いに離間して設けられた第２ワークとしての正極端子３０及び負極端子３２とを有する。
【００３１】
複数の電池セル２０は、各電池セル本体２８の厚み方向が同一方向となるように一列に並んでいる。このとき、複数の電池セル２０の向きは、電池セル本体２８の厚み方向に隣接する端子が互いに逆極性となるように設定されている。なお、ケース２２内には、隣接する電池セル２０の間に位置して該電池セル２０を支持するための複数のセパレータ３４が設けられている。
【００３２】
正極端子３０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金等の金属材料で構成されており、円筒状に形成されている。なお、負極端子３２は、正極端子３０と同一構成であるため、その詳細な説明を省略する。
【００３３】
接続部２４は、電池セル本体２８の厚み方向において互いに隣接する一対の正極端子３０及び負極端子３２を電気的に接続する第１ワークとしての複数のバスバー３６と、電池セル本体２８の厚み方向における一端側に位置する正極端子３０ａ及び図示しない第１外部端子を電気的に接続するための外部接続用バスバー３８と、電池セル本体２８の厚み方向における他端側に位置する負極端子３２ａ及び図示しない第２外部端子を電気的に接続するための外部接続用バスバー４０とを有している。
【００３４】
各バスバー３６は、平面視で長方形状の平板状に形成されており、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金等の金属材料で構成されている。各バスバー３６には、正極端子３０及び負極端子３２のそれぞれを挿入可能な一対の孔部４２、４２が互いに離間した状態で長手方向に並んで形成されている。各孔部４２は、上述した正極端子３０及び負極端子３２の形状に対応し、円形状に開口している。
【００３５】
外部接続用バスバー３８には、正極端子３０ａを挿入可能な孔部４４が形成され、外部接続用バスバー４０には、負極端子３２ａを挿入可能な孔部４６が形成されている。
【００３６】
本実施の形態に係るバッテリーモジュール１８は、複数の電池セル２０をケース２２内に収納し、複数のバスバー３６、外部接続用バスバー３８、及び外部接続用バスバー４０を複数の電池セル２０上に配設することにより組み立てられる。
【００３７】
なお、このとき、各バスバー３６の一方の孔部４２には負極端子３２が挿入され、各バスバー３６の他方の孔部４２には正極端子３０が挿入される。また、外部接続用バスバー３８の孔部４４には正極端子３０ａが挿入され、外部接続用バスバー４０の孔部４６には負極端子３２ａが挿入される。
【００３８】
そして、この状態で、正極端子３０、負極端子３２、バスバー３６、及び外部接続用バスバー３８、４０にはそれぞれ寸法公差があるため、バスバー３６及び正極端子３０間、バスバー３６及び負極端子３２間、外部接続用バスバー３８及び正極端子３０ａ間、及び外部接続用バスバー４０及び負極端子３２ａ間のそれぞれには、隙間Ｓが存在している（図８参照）。
【００３９】
次に、レーザ溶接装置１４の構成について説明する。図１に示すように、レーザ溶接装置１４は、レーザ光１２を発振するレーザ発振器６０と、前記レーザ発振器６０から発振されたレーザ光１２を伝送する光ファイバ６２と、前記光ファイバ６２から分岐する第１分岐ファイバ６４及び第２分岐ファイバ６６と、前記第１分岐ファイバ６４に接続された第１レーザヘッド６８と、第２分岐ファイバ６６に接続された第２レーザヘッド７０とを備える。
【００４０】
レーザ発振器６０は、いわゆるファイバレーザ発振器として構成されている。但し、レーザ発振器６０として、ＹＡＧレーザ発振器、ＣＯ2レーザ発振器又は半導体レーザ発振器等を適宜選択してもよい。
【００４１】
光ファイバ６２の分岐点には、光ファイバ６２に導かれたレーザ光１２を第１分岐ファイバ６４に伝送すると共に第２分岐ファイバ６６への該レーザ光１２の伝送を阻止する第１状態と、光ファイバ６２に導かれたレーザ光１２を第２分岐ファイバ６６に伝送すると共に第１分岐ファイバ６４への該レーザ光１２の伝送を阻止する第２状態とに切替可能なレーザ切替部７２が設けられている。
【００４２】
また、レーザ溶接装置１４は、一方向に延在して第１レーザヘッド６８を移動可能に支持する第１レール７４と、前記第１レール７４を支持する第１脚部７６と、前記第１レーザヘッド６８を前記第１レール７４の延在方向に移動する第１移動モータ７８と、前記第１レール７４と平行に設けられた第２レール８０と、前記第２レール８０を支持する第２脚部８２と、第２レーザヘッド７０を前記第２レール８０の延在方向に移動する第２移動モータ８４とを備える。
【００４３】
図４及び図５に示すように、第１レーザヘッド６８は、第１レール７４に支持されるレーザヘッド本体８６と、前記レーザヘッド本体８６に設けられて第１分岐ファイバ６４が挿入されるファイバ支持管８８と、前記ファイバ支持管８８に挿入された第１分岐ファイバ６４を固定する固定具９０と、前記第１分岐ファイバ６４から出射されたレーザ光１２を反射する板状のミラー（第１ミラー）９２と、前記ミラー９２に入射するレーザ光１２（入射レーザ光１２ａ）の光軸回り（前記ファイバ支持管８８の軸線回り）に該ミラー９２を回転可能に支持する回転駆動機構９４と、前記入射レーザ光１２ａに対する前記ミラー９２の傾斜角度を変更する角度変更機構９６と、前記レーザヘッド本体８６に設けられて前記ミラー９２で反射されたレーザ光１２をバッテリーモジュール１８（図１参照）に照射する環状のミラー（第２ミラー）９８とを有する。
【００４４】
レーザヘッド本体８６は、ファイバ支持管８８が配置可能な孔部１００が形成された円板状の基部１０２と、前記基部１０２の下面の縁部から下方に突出する部厚い側部１０４と、前記側部１０４の下面の縁部から下方に突出する突出部１０６とを含む。ファイバ支持管８８の下端部には、後述する支持部材１１０を支持するためのフランジ１０８が設けられている。
【００４５】
回転駆動機構９４には、ファイバ支持管８８に回転可能な状態でその軸線と同軸に設けられた円筒状の支持部材１１０と、前記基部１０２に設けられて該支持部材１１０を回転駆動するための回転モータ（駆動源）１１２と、前記回転モータ１１２の回転軸１１４に設けられたギア１１６と、前記ファイバ支持管８８の外周面に転がり軸受１１１を介して設けられて前記ギア１１６に噛合するギア１１８と、前記ミラー９２の両側面に固着されて前記支持部材１１０に回転自在に軸支される一対の支軸１２０、１２２とが設けられている。
【００４６】
図４及び図５から諒解されるように、支持部材１１０とギア１１８は、転がり軸受１１１の外輪に固着されている。これにより、支持部材１１０は、ファイバ支持管８８の軸線回りにギア１１８と一緒に回転することとなる。なお、本実施の形態に係る回転駆動機構９４では、転がり軸受１１１に代えてすべり軸受等を用いることも可能である。
【００４７】
ミラー９２は、支持部材１１０の軸線上に位置しており、支持部材１１０には、前記ミラー９２で反射したレーザ光１２が導かれる側に切欠部１２４が形成されている。なお、前記支持部材１１０には、前記ミラー９２で反射したレーザ光１２を集光するための集光レンズ１２６が設けられる（図５参照）。但し、レーザ光の種類によっては、集光レンズ１２６を省略しても構わない。
【００４８】
角度変更機構９６は、支持部材１１０の外周面に固着された軸１２８に回転可能に設けられた傘歯車１３０と、側部１０４の下端面に設けられて前記傘歯車１３０に噛合する環状の傘歯車１３２と、前記傘歯車１３０と支軸１２２を接続する変換機構１３３とを含む。変換機構１３３は、支軸１２２の端部に固着された円板１３４と、前記傘歯車１３０及び前記円板１３４を連結する連結部材１３６とを有する。
【００４９】
図６Ａに示すように、傘歯車１３０における突出部１０６側の端面には、傘歯車１３０の回転軸線Ａｘに対してオフセットして配置され、且つ前記連結部材１３６を回転自在に支持するためのピン（第１ピン）１３８が設けられている。
【００５０】
円板１３４の中心線ＣＬは支軸１２２の軸線上に位置しており、円板１３４における突出部１０６側の面には、円板１３４の中心線ＣＬに対してオフセットして配置され、且つ前記連結部材１３６を回転自在に支持するためのピン（第２ピン）１４０が設けられている。なお、図６Ａから諒解されるように、傘歯車１３０の回転軸線Ａｘ及びピン１３８の間隔Ｌ１は、円板１３４の中心線ＣＬ及びピン１４０の間隔Ｌ２よりも小さく設定されている。この理由については後述する。
【００５１】
ミラー９８は、突出部１０６の内面に固着されており、ミラー９２を支持部材１１０の外側から囲繞している（図４及び図５参照）。つまり、レーザヘッド本体８６の軸線方向におけるミラー９８の位置は、ミラー９２の位置と略同一となっている。また、ミラー９８は、断面三角形状に形成されており、その反射面が斜め下方に指向するように形成されている。ミラー９８の反射面の傾斜角度（ファイバ支持管８８の軸線方向に対する傾斜角度）は、正極端子３０（負極端子３２）の外径に応じて規定される。前記傾斜角度が変われば、バッテリーモジュール１８に照射されるレーザ光１２の軌跡１２ｂの径が変化するからである（図９参照）。
【００５２】
第２レーザヘッド７０は、第１レーザヘッド６８と同一構成であるため詳細な説明を省略する。
【００５３】
制御部１６は、レーザ発振器６０を駆動制御するレーザ発振制御部１４２と、レーザ切替部７２を制御して第１状態及び第２状態を切り替えるレーザ切替制御部１４４と、第１移動モータ７８を駆動制御して第１レーザヘッド６８を第１レール７４の延在方向に移動する第１移動モータ制御部１４６と、第２移動モータ８４を駆動制御して第２レーザヘッド７０を第２レール８０の延在方向に移動する第２移動モータ制御部１４８と、第１レーザヘッド６８を構成する回転モータ１１２を駆動制御する第１回転モータ制御部１５０と、第２レーザヘッド７０を構成する回転モータ１１２を駆動制御する第２回転モータ制御部１５２とを有する。
【００５４】
次に、上述したレーザ溶接システム１０を用いてバッテリーモジュール１８をレーザ溶接する手順について図７を参照しながら説明する。
【００５５】
先ず、上述したバッテリーモジュール１８をその長手方向（電池セル本体２８の厚み方向）が第１レール７４の延在方向に略一致するように前記第１レール７４及び前記第２レール８０に対向配置する（ステップＳ１）。
【００５６】
続いて、第１移動モータ制御部１４６は、第１移動モータ７８を駆動して第１レーザヘッド６８をバッテリーモジュール１８の長手方向の一端側に位置する正極端子３０ａに対応する位置にセットすると共に、第２移動モータ制御部１４８は、第２移動モータ８４を駆動制御して第２レーザヘッド７０をバッテリーモジュール１８の長手方向の一端側に位置する負極端子３２に対応する位置にセットする（ステップＳ２）。
【００５７】
その後、レーザ切替制御部１４４は、レーザ切替部７２を第１状態に切り替える（ステップＳ３）。そして、レーザ発振制御部１４２は、レーザ発振器６０を駆動してレーザ光１２を発振する（ステップＳ４）。
【００５８】
これにより、レーザ発振器６０から発振されたレーザ光１２が光ファイバ６２を介して第１分岐ファイバ６４に導かれる。そして、図８に示すように、第１分岐ファイバ６４から出射したレーザ光１２は、ミラー９２にて突出部１０６が位置する側に反射され、集光レンズ１２６で集光された後、ミラー９８に照射される。ミラー９８に照射されたレーザ光１２は、該ミラー９８にてバッテリーモジュール１８側に反射されて溶接対象部１６０に照射される。なお、ここで、前記溶接対象部１６０は、上述したように正極端子３０及び負極端子３２が円筒形状であるため円形状となる。
【００５９】
また、第１回転モータ制御部１５０は、第１レーザヘッド６８を構成する回転モータ１１２を駆動する（ステップＳ５）。回転モータ１１２が駆動すると、該回転モータ１１２のギア１１６が回転すると共に、ギア１１８及び支持部材１１０がファイバ支持管８８の軸線回りに回転する。支持部材１１０が回転すると、該支持部材１１０に設けられている支軸１２０、１２２も一緒に回転するので、該支軸１２０、１２２に固着されているミラー９２も同様に回転する。
【００６０】
これにより、ミラー９２で反射されたレーザ光１２のミラー９８に対する照射位置が前記ミラー９２の回転に伴って移動するため、ミラー９８に対するレーザ光１２の軌跡が円形状になる。よって、該ミラー９８で反射されるレーザ光１２は、正極端子３０（負極端子３２）を周回することとなる。従って、円形状の溶接対象部１６０に沿ってレーザ光１２を照射させることができる。
【００６１】
また、支持部材１１０が回転すると、支持部材１１０に固着された軸１２８に設けられている傘歯車１３０が、側部１０４に設けられている環状の傘歯車１３２に噛合した状態で該軸１２８に対して回転する。そして、傘歯車１３０が回転すると、その回転力が連結部材１３６を介して円板１３４に伝達される。
【００６２】
ここで、上述したように、傘歯車１３０の回転軸線Ａｘ及びピン１３８の間隔Ｌ１を円板１３４の中心線ＣＬ及びピン１４０の間隔Ｌ２よりも小さく設定しているので、円板１３４は、傘歯車１３０から連結部材１３６を介して伝達された回転力により、周方向に揺動することとなる（図６Ａ〜図６Ｄ）。その結果、ミラー９２が支軸１２２の周方向に所定角度（揺動角度と称する。）θだけ揺動する（図８）。言い換えれば、入射レーザ光１２ａの光軸に対するミラー９２の傾斜角度が変更される。
【００６３】
これにより、該ミラー９２で反射されたレーザ光１２のミラー９８に対する照射位置がファイバ支持管８８の軸線方向に沿って揺動することとなる。よって、溶接対象部１６０に照射されるレーザ光１２についても、ミラー９２の回転方向（レーザ光１２の周回方向）と交差する方向に揺動する。よって、図９に示すように、溶接対象部１６０に対してレーザ光１２の軌跡１２ｂがジグザグになる。
【００６４】
その結果、ビード１６２幅を溶接対象部１６０の隙間Ｓよりも広くすることができるので、正極端子３０ａと外部接続用バスバー３８（正極端子３０とバスバー３６、負極端子３２とバスバー３６、負極端子３２ａと外部接続用バスバー４０）を確実に溶接することができる。
【００６５】
そして、溶接完了（ステップＳ６）後、レーザ発振制御部１４２は、レーザ発振器６０を制御してレーザ光１２の発振を停止する（ステップＳ７）と共に、第１回転モータ制御部１５０は、第１レーザヘッド６８を構成する回転モータ１１２の駆動を停止する（ステップＳ８）。
【００６６】
その後、第１移動モータ制御部１４６は、第１移動モータ７８を駆動して、バッテリーモジュール１８の長手方向においてレーザ溶接済みの正極端子３０（負極端子３２）に隣接する負極端子３２（正極端子３０）に対応する位置に第１レーザヘッド６８を移動する（ステップＳ９）。
【００６７】
このとき、レーザ切替制御部１４４は、レーザ切替部７２を第２状態に切り替える（ステップＳ１０）と共に、レーザ発振制御部１４２は、レーザ発振器６０を駆動してレーザ光１２を発振する（ステップＳ１１）。
【００６８】
これにより、レーザ発振器６０から発振されたレーザ光１２が光ファイバ６２を介して第２分岐ファイバ６６に導かれる。そして、前記ステップＳ４で説明したように、第２分岐ファイバ６６から出射したレーザ光１２は、ミラー９２及びミラー９８で反射して、溶接対象部１６０に照射される。
【００６９】
第２回転モータ制御部１５２は、第２レーザヘッド７０を構成する回転モータ１１２を駆動する（ステップＳ１２）。これにより、ミラー９８で反射したレーザ光１２は、溶接対象部１６０の延在方向と交差する方向に揺動しながら該溶接対象部１６０に沿って負極端子３２（正極端子３０）を周回するため、負極端子３２（正極端子３０）とバスバー３６を確実に溶接することができる。
【００７０】
そして、溶接完了（ステップＳ１３）後、レーザ発振制御部１４２は、レーザ発振器６０を制御してレーザ光１２の発振を停止する（ステップＳ１４）と共に、第２回転モータ制御部１５２は、第２レーザヘッド７０を構成する回転モータ１１２の駆動を停止する（ステップＳ１５）。
【００７１】
その後、制御部１６は、外部接続用バスバー３８と正極端子３０ａ、バスバー３６と負極端子３２、バスバー３６と正極端子３０、及び外部接続用バスバー４０と負極端子３２ａの全て（２４箇所）の溶接対象部１６０について溶接が完了したか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００７２】
制御部１６が全ての溶接対象部１６０について溶接が完了していないと判定した場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、第２移動モータ制御部１４８は、第２移動モータ８４を駆動して、バッテリーモジュール１８の長手方向においてレーザ溶接済みの負極端子３２（正極端子３０）に隣接する正極端子３０（負極端子３２）に対応する位置に第２レーザヘッド７０を移動する（ステップＳ１７）。その後、上述したステップＳ３以降の処理を行う。
【００７３】
一方、制御部１６が全ての溶接対象部１６０について溶接が完了したと判定した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、バッテリーモジュール１８を次の工程に搬送する（ステップＳ１８）。この段階でバッテリーモジュールをレーザ溶接する手順が終了する。
【００７４】
以上のように説明したレーザ溶接の手順では、第１レーザヘッド６８の移動中に、第２レーザヘッド７０の溶接動作（ステップＳ１０〜ステップＳ１４）が行われ、第２レーザヘッド７０の移動中に、第１レーザヘッド６８の溶接動作（ステップＳ３〜ステップＳ８）が行われる。
【００７５】
本実施の形態に係るレーザ溶接装置１４によれば、回転モータ１１２の駆動力により、ミラー９２を入射レーザ光１２ａの光軸回りに回転すると共に、該ミラー９２の傾斜角度を変更している。つまり、ミラー９２を入射レーザ光１２ａの光軸回りに回転させるための駆動源と、該ミラー９２の傾斜角度を変更する（ミラー９２を支軸１２２の周方向に揺動する）ための駆動源とを回転モータ１１２で兼用しているので、従来と比較して駆動源の数を少なくすることができる。これにより、レーザ溶接装置１４自体の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００７６】
ところで、１つのレーザヘッドのみを用いて上述したバッテリーモジュール１８を溶接する場合、該レーザヘッドを２方向に移動させる必要がある。特に、バッテリーモジュール１８の短手方向（電池セル本体２８の長手方向）のレーザヘッドの移動には時間がかかる。
【００７７】
一方、本実施の形態に係るレーザ溶接装置１４では、バッテリーモジュール１８の長手方向にのみ移動する第１レーザヘッド６８及び第２レーザヘッド７０を設けているので、各レーザヘッド６８、７０の移動時間を減らすことができる。これにより、バッテリーモジュール１８の溶接工程のサイクルタイムを短縮することができる。
【００７８】
また、本実施形態に係るレーザ溶接装置１４では、レーザ切替部７２を設けているので、１つのレーザ発振器６０から発振されたレーザ光１２を第１レーザヘッド６８又は第２レーザヘッド７０に選択的に導くことができる。これにより、第１レーザヘッド６８に対応したレーザ発振器と第２レーザヘッド７０に対応したレーザ発振器を別々に設けた場合と比較してレーザ溶接装置１４を小型化することができる。
【００７９】
さらに、上述したように、第１レーザヘッド６８（第２レーザヘッド７０）が溶接動作を行っているときに、第２レーザヘッド７０（第１レーザヘッド６８）の移動が行われるので、バッテリーモジュール１８の溶接工程のサイクルタイムを一層短縮することができる。
【００８０】
本実施の形態に係るレーザ溶接装置１４の第１レーザヘッド６８は、上述した構成に限定されず、例えば、図１０に示す変形例に係る第１レーザヘッド１６４であってもよい。なお、本変形例では、上述した実施の形態と共通する構成には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８１】
第１レーザヘッド１６４は、図５に示す第１レーザヘッド６８と比較して、支持部材１１０に切欠部１２４が形成されておらず、ミラー９８に代えてミラー１６６が設けられている。ミラー１６６は、支持部材１１０の内面に固着されており、ミラー９２で反射されたレーザ光１２をバッテリーモジュール１８側に反射する。ミラー１６６は、ミラー９２と略同等の大きさを有しており、断面三角形状に形成されている。
【００８２】
本変形例に係る第１レーザヘッド１６４では、ミラー１６６を支持部材１１０に設けているので、支持部材１１０を回転させた状態でミラー９２とミラー１６６の相対位置が変わることはない。これにより、ミラー９８をコンパクトな構成にすることができるので、第１レーザヘッド６８（レーザ溶接装置１４）を一層小型化及び低コスト化することができる。
【００８３】
なお、第２レーザヘッド７０についても、前記変形例に係る第１レーザヘッド１６４と同一構成にしてもよいことは勿論である。
【００８４】
バッテリーモジュール１８の構成は、任意に変更可能である。例えば、図１１に示すように、正極端子３０に代えて四角柱状の正極端子１７０を用いると共に、バスバー３６に代えてバスバー１７２を用いてもよい。バスバーには、正極端子の形状に対応した形状の孔部１７４が形成されている。なお、詳細な図示は省略するが、負極端子３２を該正極端子１７０と同一形状に構成し、外部接続用バスバー３８、４０の形状をそれら端子の形状に合わせて変更してもよい。
【００８５】
この場合、上述した揺動角度θを大きくする（調整する）ことにより、四角形状の溶接対象部１６０にレーザ光１２を確実に照射することができる。これにより、正極端子１７０とバスバー１７２の間に隙間Ｓが存在していた場合でも、該隙間Ｓをビード１７６で埋めることができるので、該正極端子１７０とバスバー１７２を確実に溶接することができる。
【００８６】
本発明は上記した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【００８７】
本発明に係るレーザ溶接装置は、バッテリーモジュール以外の種々の製品に対しても適用可能である。この場合、第１ワークに凹部を形成して、該凹部に第２ワークを挿入した状態で本発明に係るレーザ溶接装置を用いて該第１ワーク及び該第２ワークをレーザ溶接してもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０…レーザ溶接システム                １２…レーザ光
１４…レーザ溶接装置                    １６…制御部
１８…バッテリーモジュール              ３０、１７０…正極端子
３２…負極端子                          ３６、１７２…バスバー
３８、４０…外部接続用バスバー          ４２、４４、４６、１７４…孔部
６０…レーザ発振器                      ６８…第１レーザヘッド
７０…第２レーザヘッド                  ８６…レーザヘッド本体
９２…ミラー（第１ミラー）
９４…回転駆動機構（回転駆動手段）
９６…角度変更機構（角度変更手段）
９８…ミラー（第２ミラー）              １１０…支持部材
１１２…回転モータ（駆動源）            １３０、１３２…傘歯車
１３３…変換機構                        １３８…ピン（第１ピン）
１４０…ピン（第２ピン）                １６０…溶接対象部
Ａｘ…回転軸線                          ＣＬ…中心線
【図１】
2012130935.tif 000003
【図２】
2012130935.tif 000004
【図３】
2012130935.tif 000005
【図４】
2012130935.tif 000006
【図５】
2012130935.tif 000007
【図６】
2012130935.tif 000008
【図７】
2012130935.tif 000009
【図８】
2012130935.tif 000010
【図９】
2012130935.tif 000011
【図１０】
2012130935.tif 000012
【図１１】
2012130935.tif 000013