JP6137036B2

JP6137036B2 - 溶接方法、溶接検査方法及び密閉型電池の製造方法

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Publication number: JP6137036B2
Application number: JP2014089941A
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Inventors: 功一奥谷; 吉田　賢司; 賢司吉田; 孝之中山
Original assignee: Toyota Motor Corp
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Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2017-05-31
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Description

本発明は溶接方法、溶接検査方法及び密閉型電池に関し、特にエネルギー線により溶接して接合させる溶接方法、溶接検査方法及び密閉型電池に関する。

エネルギー線を被溶接材に照射して、被溶接材同士を溶接する溶接方法が利用されている。

例えば、図１５に示すように、エネルギー線としてのレーザーを電池収容部８０と蓋８１とに照射して溶接するレーザー溶接がある。電池収容部８０と蓋８１とは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。図１５の部分拡大断面図に示すように、蓋８１の端面８３は電池収容部８０の内壁面側の端部８４に突き合わされている。レーザーを端面８３と内壁面側の端部８４との境界又はその近傍に照射すると、溶融部８２が形成される。レーザーの照射を停止して、溶融部８２が凝固すると、溶接部が形成される。溶融部８２（溶接部）の深さが蓋８１の厚みよりも浅く、所定の範囲にあると、電池収容部８０と蓋８１とが高い接合強度で接合し得て好ましい。

上記したレーザー溶接の一例として、図１５の部分拡大断面図に示すように、溶融部８２が沸騰しないレベルのエネルギー密度を有するレーザーを用いて、電池収容部８０と蓋８１とを溶接する熱伝導溶接がある。溶融部８２の上面は平面又はわずかに凹んだ凹曲面である。レーザーを引き続き溶融部８２に照射すると、レーザーの殆どが溶融部８２の上面で反射し、その残りが溶融部８２に吸収される。熱伝導溶接では、溶融部８２の深さが浅くなりすぎて、好ましい深さが得られないことがある。

また、上記したレーザー溶接の他の一例として、図１６に示すように、上記した熱伝導溶接で用いたレーザーよりも、高いエネルギー密度で溶融部８２が沸騰するレベルのレーザーを用いて、電池収容部８０と蓋８１とを溶接するキーホール溶接がある。このようなキーホール溶接では、まず、溶融部８２がレーザーの照射により形成され、続いて、溶融部８２の内部にキーホール８５が形成される。さらにレーザーをキーホール８５に照射すると、レーザーがキーホール８５において、複数回反射を繰り返し、レーザーの殆どが溶融部８２に吸収されて、その残りが溶融部８２の外方へ出射する。キーホール溶接では、熱伝導溶接と比較して、深い溶融部８２が形成されるものの、溶融部８２の深さのバラツキが大きい。例えば、溶融部のうち部位によっては、溶け込み深さが浅くなりすぎて、電池収容部８０と蓋８１との接合強度が不足することがある。一方、溶け込み深さが深すぎて、形成した溶融部８２が溶け落ちて、貫通してしまうことがある。

そこで、特許文献１に開示される溶接方法では、連続発振型レーザー溶接装置を用いて、上記した熱伝導溶接とキーホール溶接とを交互に行い、電池収容部とその蓋を溶接する。これによれば、好ましい溶け込み深さの溶融部を形成しつつ、溶接を行うことができる。

特開２００９−２４５７５８号公報

ところで、熱伝導溶接とキーホール溶接とでは、被溶接材への入熱量が大きく異なる。従って、特許文献１に開示される溶接方法では、被溶接材への入熱量が急激に変化し、熱衝撃が生じ、スパッタが飛散することがあった。また、このスパッタの飛散により、溶接不良が発生するおそれがあった。

したがって、本発明は上記した事情を背景としてなされたものであり、スパッタの発生を抑制しつつ、好ましい溶け込み深さを有する溶融部を形成させることのできる溶接方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる溶接方法は、
第１の金属板の端面と第２の金属板の表面（例えば、内壁面）側における端部とを突き合わせてなる断面Ｌ字状のコーナー部分における前記第１の金属板と前記第２の金属板との境界面を、エネルギー線により溶接して接合させる溶接方法において、
キーホールを形成し得る強度を有する前記エネルギー線を、前記第２の金属板における前記境界面近傍に向けて、前記第１の金属板側から照射し、前記第２の金属板に前記キーホールを形成する工程と、
前記エネルギー線を継続して照射することにより、前記第１の金属板の厚みより浅い溶融部を形成するように、前記境界面と、前記コーナー部分における前記第２の金属板の角部と、を溶融する工程とを、備える。

このような構成によれば、スパッタの発生を抑制しつつ、好ましい溶け込み深さを有する溶接部を形成させて、溶接を行うことができる。

また、前記エネルギー線の光軸と、前記境界面とのなす傾斜角度は、０．５°以上１５°以下であることを特徴としてもよい。また、前記溶融部の深さは、前記第１の金属板の厚みに対して２５〜７５％であることを特徴としてもよい。また、前記第１の金属板の厚みは、前記第２の金属板の厚みに対して１２０％以上であることを特徴としてもよい。

このような構成によれば、より確実に、好ましい溶け込み深さを有する溶接部を形成させて、溶接を行うことができる。

前記溶融部又は前記溶融部の近傍から発する溶接光を検出し、前記溶接光を電圧信号に変換し、前記電圧信号から溶接区間ごとの電圧の平均値を算出し、前記電圧の平均値が、予め検出した熱伝導溶接時における溶接光から算出した電圧の平均値と、キーホール溶接時における溶接光から算出した電圧の平均値との間に収まるように溶接することを特徴としてもよい。

このような構成によれば、溶接を行ないつつ、溶接の良否についてインライン判定を行うことができる。

また、上記した溶接方法は、前記第２の金属板は、電池収容部における壁であり、前記第１の金属板は蓋であり、上記した溶接方法により、前記電池収容部と前記蓋とを溶接し、密閉した電池容器を製造することを特徴としてもよい。このような構成によれば、電池収容部と蓋とを高い接合強度で接合した電池容器を製造することができる。

他方、本発明にかかる密閉型電池は、上記した溶接方法により製造される前記電池容器を有することを特徴としてもよい。このような構成によれば、高い密閉性を有する電池容器が得られる。

他方、本発明にかかる溶接検査方法は、上記した溶接方法において、前記溶融部又は前記溶融部の近傍から発する溶接光を検出し、前記溶接光を電圧信号に変換し、前記電圧信号から溶接区間ごとの電圧の平均値を算出し、
前記電圧の平均値が、予め検出した熱伝導溶接時における溶接光から算出した電圧の平均値と、キーホール溶接時における溶接光から算出した電圧の平均値とに基づいて、溶接の良否を判定する。

このような構成によれば、短時間で溶接の良否を判定することができる。

本発明によれば、スパッタの発生を抑制しつつ、好ましい溶け込み深さを有する溶融部を形成させることのできる溶接方法を提供することができる。

溶接加工品の一例の分解斜視図である。溶接加工品の一例の斜視図である。溶接加工品の一例の部分断面図である。実施の形態１にかかる溶接方法の模式図である。実施の形態１にかかる溶接方法の模式図である。実施の形態１にかかる溶接方法の模式図である。実施の形態１にかかる溶接方法の模式図である。エネルギー密度に対する溶け込み深さである。溶接部の断面組織写真である。実施の形態２にかかる溶接方法の模式図である。実施の形態２にかかる溶接方法のフローチャートである。各溶接方法の特徴である。溶接区間に対する平均電圧である。実施例及び比較例の評価結果である。従来技術の溶接方法の模式図である。従来技術の溶接方法の模式図である。

（実施の形態１）
図１〜図３を参照して実施の形態１にかかる溶接方法を用いて得られる溶接加工品の一例について説明する。この溶接加工品の一例は、電池である。

図１に示すように、電池１０は、電池収容部１と、蓋２と、電池本体３と、を含む。電池収容部１は、長方形状の開口部１１を上部に有する。開口部１１の縁は、板の肉厚により形成される端部１６である。電池収容部１は、少なくとも電池本体３を収納できる程度の容積を有する。蓋２は、開口部１１を塞ぐことのできる形状を有する板状体である。電池収容部１及び蓋２は、金属材料からなる。この金属材料としては、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金が挙げられる。電池収容部１と蓋２とで、電池本体３を密閉する電池容器を構成する。電池１０は、電池本体３に所定の端子等に接続して、電流を供給する。

図２に示すように、電池本体３を電池収容部１に収納し、開口部１１を蓋２で塞ぐように配置した状態で、電池収容部１と蓋２とが、後述する溶接方法により溶接される。図３に示すように、溶接部４が電池収容部１と蓋２との間に形成される。溶接部４は、後述する溶接方法により、溶融した溶融部４０（後述）が凝固して、形成される。電池収容部１と蓋２とは、溶接部４により接合される。ここで、電池収容部１と蓋２とで、断面Ｌ字状のコーナー部分５が形成される。開口部１１は蓋２により密閉される。電池１０は、高い密閉性を有する密閉型電池である。ここで、溶接部４の深さＤ４が、蓋２の厚みＴ２の２５〜７５％であると好ましく、さらに好ましくは、４０〜６０％である。溶接部４の深さＤ４が、このような範囲であると、電池収容部１と蓋２とを高い接合強度で接合することができる。また、蓋２の厚みＴ２は、電池収容部１の厚みＴ１の１２０％以上であると、電池収容部１と蓋２とを高い接合強度で接合することができて、好ましい。電池収容部１と蓋２とは高い接合強度で接合すると、高い密閉性を有する電池容器として機能する。

ところで、電気自動車、ハイブリッドカーなどに搭載される電池では、高い密閉性を有することが要求される。一方、電池１０は、高い接合強度で互いに接合する電池収容部１と蓋２とを有しており、高い密閉性を有する。したがって、電池１０は電気自動車、ハイブリッドカーなどに搭載される電池として非常に適している。

（溶接方法）
次に、図４〜図７を用いて実施の形態１にかかる溶接方法について説明する。

図４に示すように、まず、溶接に先立って、電池収容部１の開口部１１を塞ぐように、蓋２を配置する。ここで、電池収容部１の端部１６は、内壁面１２と、外壁面１３と、上端面１４と、外壁面１３と上端面１４とが交差して形成される角部１５とを含む。そして、蓋２の端面２２を、電池収容部１の内壁面１２側の端部１６に突き合わせて、断面Ｌ字状のコーナー部分５を形成する。ここで、電池収容部１と蓋２との境界面は、蓋２の端面２２と、電池収容部１の内壁面１２との合せ面である。

蓋２側から、電池収容部１に向けて、レーザーを照射する（キーホール形成工程Ｓ１）。レーザーの照射される箇所は、例えば、電池収容部１の上端面１４における内壁面１２側である。具体的には、レーザーの照射される箇所は、上端面１４において外壁面１３よりも内壁面１２に近い箇所である。また、レーザーは所定の幅を有するため、レーザーの光軸Ａ１が上端面１４において外壁面１３よりも内壁面１２に近い箇所に位置していれば、レーザーは蓋２の上面における端面２２側にもかかってもよい。また、レーザーの光軸Ａ１が、蓋２の上面において、外壁面１３から蓋２側に電池収容部１の厚みＴ１よりもわずかに大きな距離を空けた箇所に位置するように、レーザーを照射してもよい。例えば、電池収容部１の厚みＴ１（図３参照。）が０．４０ｍｍである場合、レーザーの光軸Ａ１が蓋２の上面において電池収容部１の外壁面１３から蓋２側に０．４５ｍｍ離れた箇所に位置するように、レーザーを照射してもよい。照射したレーザーは、被溶接部材である蓋２と電池収容部１とに、キーホールを形成するエネルギー密度を有する。つまり、レーザーのエネルギー密度は、キーホール領域にある。具体的には、キーホール領域は、蓋２と電池収容部１の材料に応じて、変化する。蓋２と電池収容部１とがアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合、キーホール領域の一例は、約１８〜２４ｋＷ／ｍｍ^２である。また、内壁面１２、端面２２に平行な仮想直線Ｌ１とレーザーの光軸Ａ１とのなす角度を傾斜角度θとする。傾斜角度θは、０．５°以上１５°以下であると好ましく、さらに好ましくは０．５°以上１０°以下である。

図５に示すように、レーザーの照射を継続する（連続照射工程Ｓ２）と、溶融部４０が形成する。なお、図５〜図７では溶融部４０は液体を表すハッチングを用いて描かれているが、溶融部４０は溶融した部分である。引き続き、レーザーの照射を継続すると、図６に示すように、キーホール４１の開口が拡大し続け、電池収容部１の角部１５が溶融する。詳細には、蓋２の端面２２、電池収容部１の内壁面１２、電池収容部１の上端面１４、及び、電池収容部１の外壁面１３が、いずれも少なくとも一部溶融する。ここで、レーザーは、溶融部４０の凹曲面で多重反射することなく１回だけ反射して、溶融部４０から離れる。つまり、レーザーの殆ど、例えば、８０〜９５％は溶融部４０で反射し、電池収容部１の外方へ出射する。一方、その残りは溶融部４０に吸収される。

最後に、図７に示すように、溶融部４０が深さＤ４まで達した後、電池収容部１の開口部１１（図１及び２参照。）に沿って、レーザーを照射する。ここで、深さＤ４は、例えば、蓋２の厚みＴ２の２５〜７５％である。ここで、レーザーの照射を停止する。所定の時間が経過すると、溶融部４０が凝固して、溶接部４（図３参照。）が形成される。

以上、実施の形態１にかかる溶接方法によれば、所定範囲のエネルギー密度を有するレーザーを継続して照射するので、スパッタ発生を抑制することができる。

また、実施の形態１にかかる溶接方法によれば、レーザーを所定の傾斜角度θで傾斜させて照射するので、好ましい深さを有する溶融部を形成させて、好ましい深さを有する溶接部を形成させることができる。

また、実施の形態１にかかる溶接方法では、傾斜角度θを所定の範囲に設定することにより、連続照射工程Ｓ２において、キーホール４１の開口をより確実に電池収容部１の外壁面１３まで拡大させることができる。つまり、より確実に、好ましい深さを有する溶融部を形成させて、好ましい深さを有する溶接部を形成させることができる。

（試作実験）
次に、図８及び図９を参照しつつ、上記した実施の形態１にかかる溶接方法を用いて行った試作実験について説明する。

本試作実験の実験方法について説明する。所定サイズの電池収容部と蓋とを溶接する試作実験を行った。溶接した電池収容部の厚みＴ１（図３参照。）は０．４ｍｍ、蓋の厚みＴ２（図３参照。）は１．４ｍｍであった。電池収容部は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。蓋は、電池収容部と同じ種類の材料からなる。

ここで、被溶接材としてアルミニウム又はアルミニウム合金にレーザーを照射する場合、熱伝導領域は約１４〜１６ｋＷ／ｍｍ^２、キーホール領域は約１８〜２４ｋＷ／ｍｍ^２であることが分かっている。実施例では、レーザーのエネルギー密度は、キーホール領域の範囲内にある。実施例では、レーザーの傾斜角度θは、５°に設定した。なお、比較例では、レーザーのエネルギー密度は、熱伝導領域からキーホール領域までの範囲内にある。比較例では、レーザーの傾斜角度θは、０°に設定した。

試作してできた溶接部の断面を観察した。溶接部の深さ、つまり、溶け込み深さを計測した。その結果を図８に示す。

図８に示すように、実施例の溶け込み深さの平均値は、約０．４〜０．８ｍｍと、蓋の厚みＴ２（１．４ｍｍ）の約２９〜５７％と、好ましい溶け込み深さを有する溶接部を形成することができた。

ここで、実施例の一つの断面組織を観察した。図９に示すように、電池収容部２０１と蓋２０２とを溶接すると、溶接部２０４が得られた。この実施例では、溶接部２０４の深さＤ２４は、蓋２０２の厚みＴ２２の約４３％である。したがって、電池収容部２０１と蓋２０２とは、高い接合強度を有する。つまり、電池収容部２０１と蓋２０２とは、高い密閉性を有する容器として機能する。なお、この実施例では、溶接部２０４が上方に張り出した形状を有するものの、この形状は、電池収容部と蓋との接合強度に大きな影響を与えない。

再び図８を参照すると、熱伝導領域（約１４〜１６ｋＷ／ｍｍ^２）では、比較例の溶け込み深さの平均値は、約０．２〜０．３ｍｍと、蓋の厚みＴ２の約１４〜２１％と浅かった。また、キーホール領域（約１８〜２４ｋＷ／ｍｍ^２）では、比較例の溶け込み深さの平均値は、約１．０〜１．４ｍｍと深かった。比較例の溶け込み深さは、蓋の厚みＴ２の約８６〜１００％であった。なお、溶け込み深さが１．４ｍｍである場合、蓋が溶け落ちてしまい、貫通した状態である。つまり、この状態では、電池収容部と蓋とは接合されておらず、離れている。

なお、実施の形態１にかかる溶接方法では、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる被溶接材を用いたが、鉄鋼やマグネシウム合金などの他の金属材料からなる被溶接材を用いてもよい。また、実施の形態１にかかる溶接方法の被溶接材としては、アルミニウム又はアルミニウム合金のように、大きな熱伝導率を有する金属材料が特に適していると考えられる。

また、実施の形態１にかかる溶接方法では、エネルギー線としてレーザーを用いたが、電子ビームを用いても構わない。

（実施の形態２）
次に、図１０を用いて、実施の形態２にかかる溶接方法について説明する。

実施の形態２にかかる溶接方法では、例えば、図１０に示す溶接装置５０を用いた。図１０に示すように、溶接装置５０は、レーザー発振器５１と、ハーフミラー５２と、反射ミラー５３と、透過板５４と、反射ミラー５５と、受光センサ５６と、通信ケーブル５７と、情報処理端末５８とを含む。

レーザー発振器５１は、図示しない電源から電力を供給されて、レーザーＬＢを発振する。レーザー発振器５１と、ハーフミラー５２と、反射ミラー５３と、透過板５４と、反射ミラー５５と、受光センサ５６とは、例えば、トーチ５９等の内部の所定の位置に固定されている。受光センサ５６は、例えば、フォトダイオードセンサである。通信ケーブル５７は、受光センサ５６から情報処理端末５８に所定の信号を導く。

情報処理端末５８は、フィルタ５８１と、溶接良否判定部５８２と、溶接制御部５８３とを含む。情報処理端末５８は、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）やタブレット端末である。情報処理端末５８は、例えば、熱伝導溶接時の溶接区間ごとの電圧（後述）やキーホール溶接時の溶接区間ごとの電圧（後述）などを記憶する。フィルタ５８１は電圧信号からノイズ成分を除去する。フィルタ５８１は、例えば、バイパスフィルタやローパスフィルタである。溶接良否判定部５８２は電圧信号に基づいて溶接の良否を判定する。溶接制御部５８３は溶接の良否に基づいて溶接装置５０の各構成をフィードバック制御する。溶接装置５０の各構成の制御として、例えば、レーザー発振器５１の出力や反射ミラー５３等の位置や姿勢角度などを変更する制御が挙げられる。

ここで、レーザーＬＢ、及び、溶融部４０（図７参照。）又はその近傍から発する光ＷＢの経路について説明する。
まず、レーザー発振器５１はレーザーＬＢをハーフミラー５２に照射する。ハーフミラー５２はレーザーＬＢの少なくとも一部を反射して、反射ミラー５３に入射させる。反射ミラー５３がレーザーＬＢを反射し、透過板５４を通過させて、蓋２側から、電池収容部１に入射させる。電池収容部１はレーザーＬＢを受けて、プラズマ光ＷＢが溶融部４０又はその近傍から発する。

プラズマ光ＷＢの少なくとも一部は、透過板５４を通過して、反射ミラー５３に入射する。反射ミラー５３はプラズマ光ＷＢを反射して、ハーフミラー５２を通過させて、さらに、反射ミラー５５に入射させる。反射ミラー５５はプラズマ光ＷＢを反射して、受光センサ５６に入射させる。受光センサ５６はプラズマ光ＷＢを受光し、プラズマ光ＷＢの強度を電圧信号に変換する。

次に、図１１〜１３を参照しつつ、実施の形態２にかかる溶接方法について説明する。なお、図１２での、溶接時間に対する電圧のグラフの横軸及び縦軸の目盛は、いずれも同じ大きさに統一されている。

実施の形態２にかかる溶接方法に先立って、予め、上記した溶接装置５０を用いて、熱伝導溶接とキーホール溶接とをそれぞれ実施し、溶接区間ごとの電圧を計測し、その平均値を算出しておいてもよい。なお、キーホール溶接では、レーザーのエネルギー密度は、キーホール領域の範囲内にある。熱伝導溶接では、レーザーのエネルギー密度は、熱伝導領域からキーホール領域までの範囲内にある。キーホール溶接及び熱伝導溶接では、レーザーの傾斜角度θは、０°に設定した。図１３に示すように、熱伝導溶接時の溶接区間ごとの電圧の平均値（比較例２）は、キーホール溶接時の溶接区間ごとの電圧の平均値（比較例１）と比較して低い。ここで、キーホール溶接時の溶接区間ごとの電圧の平均値をしきい値Ａとする。また、熱伝導溶接時の溶接区間ごとの電圧の平均値をしきい値Ｂとする。しきい値Ａ及びしきい値Ｂは、情報処理端末５８に記憶される。

まず、実施の形態１にかかる溶接方法と同様に、キーホール形成工程Ｓ１（図４参照。）を実施し、続いて、連続照射工程Ｓ２（図５〜図７参照。）を実施する。遅くとも連続照射工程Ｓ２で溶融部４０が形成して後で、溶接によるプラズマ光ＷＢが溶融部４０又はその近傍から発生する（発光ステップＳ２１）。

次いで、プラズマ光ＷＢを受光し、電圧信号に変換する（電圧変換ステップＳ２２）。次いで、変換した電圧信号を処理し、データに変換する（データ処理ステップＳ２３）。変換したデータとして、例えば、図１２に示すように、ノイズ除去前における溶接時間に対する波形信号が得られる。なお、図１２における溶接時間は、溶接した距離とほぼ正比例する。

次いで、フィルタ５８１を用いて、電圧信号からノイズ成分を除去する（ノイズ除去ステップＳ２４）。ノイズ成分を除去された電圧信号として、例えば、図１２に示すように、ノイズ除去後における溶接時間に対する波形信号が得られる。

次いで、ノイズ成分を除去された電圧信号についてのデータを、複数の溶接区間ごとに分割する（溶接区間分割ステップＳ２５）。次いで、分割した溶接区間ごとに電圧の平均値を算出する。（平均電圧算出ステップＳ２６）。

図１３に示すように、算出した電圧の平均値がしきい値Ａ以下（キーホール溶接判定ステップＳ２７：ＹＥＳ）であり、算出した電圧の平均値がしきい値Ｂ以上である（熱伝導溶接判定ステップＳ２８：ＹＥＳ）と、実施の形態１にかかる溶接方法と同じ形態の溶接方法による溶接が行われており、溶接の良否は「良好」と判定する（良好判定ステップＳ２９）。

なお、算出した平均電圧がしきい値Ａを超える（キーホール溶接判定ステップＳ２７：ＮＯ）と、キーホール溶接が行われており、溶接の良否は「不良」と判定する（不良判定ステップＳ３０）。

また、算出した平均電圧がしきい値Ｂを下回る（熱伝導溶接判定ステップＳ２８：ＮＯ）と、熱伝導溶接が行われており、溶接の良否は「不良」と判定する（不良判定ステップＳ３１）。溶接の良否は「不良」と判定（不良判定ステップＳ３０、Ｓ３１）した場合、溶接の良否の判定が「良好」に変化するように、溶接装置５０の各構成の動作をフィードバック制御してもよい。

以上、実施の形態２にかかる溶接方法によれば、溶接を行ないつつ、キーホール溶接及び熱伝導溶接ではなく、実施の形態１にかかる溶接方法と同じ形態の溶接方法を行なっているかどうかを短時間で判定することができる。つまり、溶接の良否についてインライン判定を行うことができる。さらに、判定の結果に基づいて、溶接装置５０の各構成の動作についてフィードバック制御し、実施の形態１にかかる溶接方法と同じ形態の溶接方法を良好な溶接をより確実に行うことができる。

なお、上記した実施の形態２にかかる溶接方法では、溶接時に発生するプラズマ光を受光したが、プラズマ光以外の溶接時に発生する光を受光してもよい。プラズマ光以外の溶接時に発生する光として、例えば、反射光や赤外光が挙げられる。また、必要に応じて、光学フィルタを光の経路の途中に設置してもよい。このように光学フィルタを設置すると、適宜、プラズマ光、反射光、赤外光などの波長の異なる光を分離し得るため、ノイズ成分が減じて好ましい。また、キーホール溶接判定ステップＳ２７と熱伝導溶接判定ステップＳ２８との順番を入れ替えても構わない。

（溶接実験）
次に、実施の形態２にかかる溶接方法を用いて、溶接実験を行った。実施例１では実施の形態２にかかる溶接方法を用いた。一方、比較例１ではキーホール溶接を行ない、比較例２では熱伝導溶接を行なった。比較例１及び比較例２においても、それぞれ実施の形態２にかかる溶接方法における発光ステップＳ２１〜ノイズ除去ステップＳ２４と同じステップを実施した。溶接時の波形信号を計測した。また、それぞれの溶接部の断面を観察した。その結果を図１２に示した。

図１２に示すように、実施例１の溶接部は、好ましい溶け込み深さを有し、高い接合強度を有する。また、実施例１では、溶接中におけるスパッタの発生が抑制されている。したがって、実施例１の溶接部は、ボイドが発生しにくく、溶接品質の安定性が優れる。また、実施例１で得られた波形信号は、高い平均値を有し、ノイズを有する。

一方、比較例１の溶接部では、実施例１の溶接部と比較して、溶け込み深さが同じ程度であり、接合強度が十分に高い。しかし、比較例１では、実施例１と比較して、スパッタが飛散しやすい。そのため、比較例１の溶接部では、実施例１の溶接部と比較して、ボイドが発生しやすく、溶接品質の安定性が劣る。また、比較例１で得られた波形信号は、実施例１と波形信号と比較して、高い平均値及び大きなノイズ成分を有する。

一方、比較例２の溶接部では、実施１の溶接部と比較して、溶接品質の安定性が同じ程度である。しかしながら、比較例２の溶接部では、実施１の溶接部と比較して、溶け込み深さが不足し、接合強度が低い。また、比較例２で得られた波形信号は、実施例１と波形信号と比較して、低い平均値及び小さなノイズ成分を有する。

（検査方法の評価実験）
次に、図１４を用いて、溶接部の検査方法の評価実験について説明する。

実施例１では、溶接光判定方法を用いて溶接部を検査した。溶接光判定方法は、上記した実施の形態２にかかる溶接方法のうち、発光ステップＳ２１〜不良判定ステップＳ３１である。なお、比較例３では、実施の形態１及び２にかかる溶接方法による溶接加工品の溶接部の断面を観察して検査した。比較例４では、実施の形態１及び２にかかる溶接方法による溶接加工品の溶接部を、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）を用いて検査した。

実施例１、比較例３及び比較例４について測定時間、測定精度、インライン判定を評価し、その結果を図１４に示した。図１４では、測定精度が良好であると、測定精度欄に「○」と記載し、測定精度が平均であると、測定精度欄に「△」と記載した。また、インライン判定に好適であると、「○」と記載し、インライン判定に不適であると、「×」と記載した。

図１４に示すように、上記した実施例では、測定時間が１ｓｅｃ以下であり、測定精度が良好（○）であった。従って、実施例は、インライン判定に好適（○）である。

一方、比較例３では、測定精度が良好（○）であるものの、測定時間が３ｈ（３時間）と実施例に比べて非常に長かった。従って、比較例３は、インライン判定に不適（×）である。

また、比較例４では、測定精度が良好（○）であるものの、測定時間が１ｈ（１時間）以下と実施例に比べて非常に長かった。従って、比較例４は、インライン判定に不適（×）である。

また、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１にかかる溶接方法では、溶接加工品の一例として電池を得たが、電池本体以外のものを収容することのできる容器を得ても構わない。また、実施の形態１及び２にかかる溶接方法では、電池収容部と蓋とを溶接したが、金属板同士を溶接してもよい。また、実施の形態１及び２にかかる溶接方法では、溶接部を形成したが、この溶接部には溶接熱影響部が含まれていてもよい。

１０電池
１、２０１電池収容部
１１開口部１２内壁面
１３外壁面１４上端面
１５角部１６端部
２、２０２蓋２２端面
３電池本体４、２０４溶接部
４０溶融部４１キーホール
５コーナー部分
Ｌ１仮想直線Ａ１光軸
θ 傾斜角度
Ｓ１キーホール形成工程Ｓ２連続照射工程

Claims

第１の金属板の端面と第２の金属板の表面側における端部とを突き合わせてなる断面Ｌ字状のコーナー部分における前記第１の金属板と前記第２の金属板との境界面を、エネルギー線により溶接して接合させる溶接方法において、
キーホールを形成し得る強度を有する前記エネルギー線を、前記第２の金属板における前記境界面近傍に向けて、前記第１の金属板側から照射し、前記第２の金属板に前記キーホールを形成する工程と、
前記エネルギー線を継続して照射することにより、前記第１の金属板の厚みより浅い溶融部を形成するように、前記境界面と、前記コーナー部分における前記第２の金属板の角部と、を溶融する工程とを、備えた溶接方法において、
前記溶融部又は前記溶融部の近傍から発する溶接光を検出し、前記溶接光を電圧信号に変換し、前記電圧信号から溶接区間ごとの電圧の平均値を算出し、
前記電圧の平均値が、予め検出した熱伝導溶接時における溶接光から算出した電圧の平均値と、キーホール溶接時における溶接光から算出した電圧の平均値との間に収まるように溶接することを特徴とする溶接方法。
前記エネルギー線の光軸と、前記境界面とのなす傾斜角度は、０．５°以上１５°以下であることを特徴とする請求項１に記載される溶接方法。
前記溶融部の深さは、前記第１の金属板の厚みに対して２５〜７５％であることを特徴とする請求項１又は２に記載される溶接方法。
前記第１の金属板の厚みは、前記第２の金属板の厚みに対して１２０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載される溶接方法。
前記第２の金属板は、電池収容部における壁であり、
前記第１の金属板は蓋であり、
請求項１〜４のいずれか１つに記載される溶接方法により、前記電池収容部と前記蓋とを溶接し、密閉した電池容器を製造することを特徴とする溶接方法。
請求項５に記載される溶接方法により製造される前記電池容器を有する密閉型電池の製造方法。
第１の金属板の端面と第２の金属板の表面側における端部とを突き合わせてなる断面Ｌ字状のコーナー部分における前記第１の金属板と前記第２の金属板との境界面を、エネルギー線により溶接して接合させる溶接方法において、
キーホールを形成し得る強度を有する前記エネルギー線を、前記第２の金属板における前記境界面近傍に向けて、前記第１の金属板側から照射し、前記第２の金属板に前記キーホールを形成する工程と、
前記エネルギー線を継続して照射することにより、前記第１の金属板の厚みより浅い溶融部を形成するように、前記境界面と、前記コーナー部分における前記第２の金属板の角部と、を溶融する工程とを、備えた溶接方法において溶接部を検査する溶接検査方法であって、
前記溶融部又は前記溶融部の近傍から発する溶接光を検出し、前記溶接光を電圧信号に変換し、前記電圧信号から溶接区間ごとの電圧の平均値を算出し、
前記電圧の平均値が、予め検出した熱伝導溶接時における溶接光から算出した電圧の平均値と、キーホール溶接時における溶接光から算出した電圧の平均値とに基づいて、溶接の良否を判定する溶接検査方法。