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JP7078468B2 - Secondary battery, battery container inspection method, and secondary battery manufacturing method - Google Patents
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Secondary battery, battery container inspection method, and secondary battery manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、ケースに蓋体がレーザ溶接された二次電池、電池容器の検査方法、及び、二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a secondary battery in which a lid is laser-welded to a case, a method for inspecting a battery container, and a method for manufacturing a secondary battery.

従来、レーザ光の照射によって、金属製のケースに金属製の蓋体が溶接された電池容器を備える二次電池がある。このような二次電池では、電池容器内の電解液などが外部に漏れ出すことがない高い密閉性を維持すべく、精度の高いレーザ溶接がその金属製の蓋体とケースとの間で行われている。例えば、特許文献1には、溶接の適否を評価する技術の一例として、溶け込み深さを評価する技術の一例が記載されている。 Conventionally, there is a secondary battery provided with a battery container in which a metal lid is welded to a metal case by irradiation with laser light. In such a secondary battery, high-precision laser welding is performed between the metal lid and the case in order to maintain a high degree of airtightness so that the electrolyte in the battery container does not leak to the outside. It has been. For example, Patent Document 1 describes an example of a technique for evaluating the penetration depth as an example of a technique for evaluating the suitability of welding.

特許文献1に記載の評価方法は、ケース(缶体)と蓋体(蓋部材)とをレーザ溶接して形成される電池容器(ワーク)における溶接部の溶接溶け込み深さを評価する方法である。この方法は、電池容器に対して超音波を送信しつつ走査してエコー信号を取得するエコー信号取得工程と、蓋体表面及びケースと蓋体との界面のそれぞれに対応するエコー信号を、画像化する画像化工程とを備える。また、この方法は、画像化された表面エコー画像と界面エコー画像を2値化された画像にする2値化工程と、2値化された表面エコー画像から2値化された界面エコー画像を減算する減算工程と、を有する。また、この方法は、減算された画像から溶接部の輪郭を抽出する輪郭抽出工程と、輪郭に基づいて溶接部の溶接溶け込み深さを算出して溶接部の良否判定を行う判定工程と、を有する。 The evaluation method described in Patent Document 1 is a method of evaluating the welding penetration depth of a welded portion in a battery container (work) formed by laser welding a case (can body) and a lid body (cover member). .. In this method, an echo signal acquisition step of acquiring an echo signal by scanning while transmitting ultrasonic waves to a battery container and an echo signal corresponding to each of the surface of the lid and the interface between the case and the lid are imaged. It is provided with an imaging process to be converted. In addition, this method has a binarization step of converting an imaged surface echo image and an interface echo image into a binarized image, and a binarized interface echo image from the binarized surface echo image. It has a subtraction step of subtracting. Further, in this method, a contour extraction step of extracting the contour of the welded portion from the subtracted image and a determination step of calculating the weld penetration depth of the welded portion based on the contour and determining the quality of the welded portion are performed. Have.

特開2010-14554号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-14554

特許文献1に記載の評価方法によれば、電池容器のケースと蓋体との溶接溶け込み深さが電池容器の内周側まで到達していないかどうかを電池容器全周にわたって評価することができるが、電池容器の信頼性は溶接溶け込み深さだけで定まるものではない。すなわち、電池容器に信頼性の高い溶接部を有する電池の製造には改善の余地がある。 According to the evaluation method described in Patent Document 1, it is possible to evaluate whether or not the welding penetration depth between the case of the battery container and the lid does not reach the inner peripheral side of the battery container over the entire circumference of the battery container. However, the reliability of the battery container is not determined only by the weld penetration depth. That is, there is room for improvement in the manufacture of a battery having a highly reliable welded portion in the battery container.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池の溶接部の信頼性を高めることのできる二次電池、電池容器の検査方法、及び二次電池の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is a secondary battery, a method for inspecting a battery container, and a method for manufacturing a secondary battery, which can enhance the reliability of the welded portion of the battery. Is to provide.

上記課題を解決する二次電池は、発電要素を収容した金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された電池容器を備える二次電池であって、前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部がレーザ溶接によって前記当接部の延びる周方向に溶融された溶融部を備え、前記溶融部は、前記周方向と直交する断面において、前記レーザ溶接で溶けた領域が、前記電池容器の外側表面から内側に向かって縮小して内側に向く先端部を有する凸形状の領域であって、前記凸形状は、前記周方向と直交する断面において、前記先端部が前記電池容器の内側にある前記当接部に向いているとともに、前記電池容器の外側の表面部が前記レーザ溶接用のレーザ光が照射された位置の左右に広がっており、前記先端部は、前記電池容器の内側に未到達であり、前記表面部は、前記断面の前記左右の一方が前記電池容器の外側において前記レーザ溶接された平面に対する側面に到達している。 The secondary battery for solving the above problems is a secondary battery including a battery container in which the opening of a metal case accommodating a power generation element is sealed with a metal lid, and the opening of the case. The circumferential contact portion between the lid and the outer peripheral portion thereof is provided with a molten portion melted in the circumferential direction in which the contact portion extends by laser welding, and the melted portion has a cross section orthogonal to the circumferential direction. The region melted by the laser welding is a convex region having a tip portion that shrinks inward from the outer surface of the battery container and faces inward, and the convex shape is a cross section orthogonal to the circumferential direction. In the above, the tip portion faces the contact portion inside the battery container, and the outer surface portion of the battery container extends to the left and right of the position irradiated with the laser beam for laser welding. The tip portion does not reach the inside of the battery container, and the surface portion reaches the side surface of the cross section with respect to the laser-welded plane surface on the outside of the battery container.

上記課題を解決する電池容器の検査方法は、金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された二次電池用の電池容器であって、前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部がレーザ光によるレーザ溶接によって前記当接部の延びる周方向に溶融された溶融部を備える電池容器を検査する検査方法であって、前記溶融部の断面であって、前記周方向と直交する前記断面について、前記レーザ溶接で溶融した領域を含む画像を取得し、前記取得した画像に基づいて、前記レーザ溶接で溶融した領域が、前記電池容器の外側表面から内側に向かって縮小して内側に向く先端部を有する凸形状の領域であって、前記凸形状は、前記周方向と直交する断面において、前記先端部が前記電池容器の内側にある前記当接部に向いているとともに、前記電池容器の外側の表面部が前記レーザ光が照射された位置の左右に広がっており、前記先端部は、前記電池容器の内側に未到達であり、前記表面部は、前記断面の前記左右の一方が前記電池容器の外側において前記レーザ溶接された平面に対する側面に到達していることを検査する。 A method for inspecting a battery container that solves the above problems is a battery container for a secondary battery in which an opening of a metal case is sealed with a metal lid, and the opening and the lid of the case are used. This is an inspection method for inspecting a battery container having a molten portion in which a circumferential contact portion with an outer peripheral portion of the body is melted in the circumferential direction in which the contact portion extends by laser welding with a laser beam. An image including a region melted by the laser welding is acquired for the cross section orthogonal to the circumferential direction, and the region melted by the laser welding is the region of the battery container based on the acquired image. A convex region having a tip portion that shrinks inward from the outer surface and faces inward, wherein the tip portion is inside the battery container in a cross section orthogonal to the circumferential direction. While facing the contact portion, the outer surface portion of the battery container extends to the left and right of the position where the laser beam is irradiated, and the tip portion does not reach the inside of the battery container. The surface portion inspects that one of the left and right sides of the cross section reaches the side surface with respect to the laser-welded plane on the outside of the battery container.

発明者らは、二次電池のケースと蓋体との間に形成された境界部分であって、溶融部と非溶融部との境界線を含む境界部分の強度が相対的に低く、境界部分には亀裂が生じやすい傾向のあることを見出した。この点、このような構成又は方法によれば、溶融部は凸形状であり、その先端部は電池容器の内側にある当接部に向いているとともに、その表面部は電池容器の外側にあって左右方向いずれかの板厚まで広がることになる。これにより、電池容器において溶融部と非溶融部との間に形成される境界線を含む境界部分が、板厚以上の長さ、かつ、直線よりも長くなる弧状になる。よって、強度の低い境界部分であっても長くすることで強度が高められ、破断に要する力や時間が増加することから、溶融部の信頼性が向上するようになる。 The inventors have described that the boundary portion formed between the case of the secondary battery and the lid, in which the strength of the boundary portion including the boundary line between the molten portion and the non-melted portion is relatively low, is relatively low. Was found to be prone to cracking. In this regard, according to such a configuration or method, the fused portion has a convex shape, the tip portion thereof faces the contact portion inside the battery container, and the surface portion thereof is on the outside of the battery container. It will spread to either the plate thickness in the left-right direction. As a result, the boundary portion including the boundary line formed between the molten portion and the non-melted portion in the battery container becomes an arc shape having a length equal to or larger than the plate thickness and longer than a straight line. Therefore, even if the boundary portion has a low strength, the strength is increased by lengthening the boundary portion, and the force and time required for breaking are increased, so that the reliability of the molten portion is improved.

好ましい構成として、前記凸形状は、前記表面部から前記先端部に向かう中心線が前記電池容器の内側にある前記当接部から0.3mm以内を通る。
このような構成によれば、凸形状の先端部を通る中心線が電池容器の内側にある当接部に対して0.3mm以内にあることから先端部から側面部までの溶接部と非溶融部との間の境界部分の長さをより長くすることができる。
As a preferred configuration, the convex shape has a center line from the surface portion toward the tip portion passing within 0.3 mm from the contact portion inside the battery container.
According to such a configuration, since the center line passing through the convex tip portion is within 0.3 mm with respect to the contact portion inside the battery container, the welded portion from the tip portion to the side surface portion and the non-melting portion are not melted. The length of the boundary portion between the portions can be made longer.

好ましい構成として、前記溶融部は、前記凸形状の前記先端部から前記側面に到達する非溶融部との境界部分が、前記電池容器の内側の前記当接部から前記表面部を見たとき、その見た方向において前記中心線の前記側面側に90度未満の範囲に配置されている。 As a preferable configuration, when the boundary portion of the molten portion from the tip portion of the convex shape to the non-melted portion reaching the side surface thereof is viewed from the contact portion inside the battery container, the surface portion thereof is viewed. It is arranged in a range of less than 90 degrees on the side surface side of the center line in the viewing direction.

好ましい方法として、前記検査では、前記側面に到達している前記凸形状の境界線が、所定の長さ以上であり、かつ、前記電池容器の内側の前記当接部から前記電池容器の外側を見たとき、その見た方向において前記凸形状の中心線から前記側面側に90度未満の範囲に配置されているか否かを検査する。 As a preferred method, in the inspection, the convex boundary line reaching the side surface has a predetermined length or more, and the outside of the battery container is viewed from the contact portion inside the battery container. When viewed, it is inspected whether or not it is arranged in a range of less than 90 degrees from the center line of the convex shape to the side surface side in the viewed direction.

このような構成又は方法によれば、電池容器の内側の当接部から電池容器の外側を見た方向に対して溶融部の広がりが90度未満であるので先端部から側面に到達する溶融部と非溶融部との境界部分を長くすることができる。 According to such a configuration or method, since the spread of the molten portion is less than 90 degrees with respect to the direction in which the outside of the battery container is viewed from the contact portion inside the battery container, the molten portion reaching the side surface from the tip portion. The boundary between the unmelted portion and the non-melted portion can be lengthened.

好ましい方法として、前記レーザ溶接で溶融した領域を含む画像をX線CT装置によって取得する。
この方法によるように、X線CT装置であれば、撮影条件にかかる規制が緩和されるとともに、撮影に要する時間も従来並に抑えられたかたちで断層画像を取得することができる。例えば、特許文献1に記載の評価方法における制約、例えば、電池を水槽の水中に配置することや、超音波センサを電池容器に近づけなければならないことなどの手間を省いたり、簡略化したりすることができる。
As a preferred method, an image including the region melted by the laser welding is acquired by an X-ray CT device.
According to this method, if the X-ray CT device is used, the restrictions on the imaging conditions are relaxed, and the tomographic image can be acquired in a form in which the time required for imaging is suppressed to the same level as before. For example, restrictions on the evaluation method described in Patent Document 1, for example, eliminating or simplifying the trouble of arranging the battery in the water of the water tank and having to bring the ultrasonic sensor close to the battery container. Can be done.

好ましい方法として、前記所定の長さが、前記凸形状の前記先端部から前記電池容器の前記側面までの最短距離である。
このような方法によれば、先端部から側面部までの溶接部と非溶融部との間の境界部分の長さが長くなる。
As a preferred method, the predetermined length is the shortest distance from the tip of the convex shape to the side surface of the battery container.
According to such a method, the length of the boundary portion between the welded portion and the non-melted portion from the tip portion to the side surface portion becomes long.

上記課題を解決する二次電池の製造方法は、レーザ光の照射されるエネルギー強度を変更可能な態様でレーザ溶接される電池容器を備える二次電池の製造方法であって、画像取得部で、前記レーザ光の照射箇所及びその周辺における画像を取得し、抽出部で前記画像の発光像を抽出し、制御部で、前記画像の発光像と、記憶部に予め設定されている明暗値及び溶融深さの関係とから、前記溶融深さが所定の深さになるように、前記レーザ光の照射されるエネルギー強度を制御し、補正部で、前記記憶部に予め設定されている前記明暗値及び溶融深さの関係を補正するものであって、前記補正部は、過去の補正タイミングにおける前記レーザ光の照射箇所の溶融深さと、前記過去の補正タイミングにおける前記画像の発光像とを比較して、前記記憶部に予め設定されている前記明暗値及び溶融深さの関係を補正する。 The method for manufacturing a secondary battery that solves the above problems is a method for manufacturing a secondary battery including a battery container that is laser-welded in such a manner that the energy intensity irradiated with the laser light can be changed. An image of the irradiated portion of the laser beam and its surroundings is acquired, a light emitting image of the image is extracted by an extraction unit, and a light emitting image of the image and a light / dark value and melting set in advance in a storage unit are extracted by a control unit. From the relationship of depth, the energy intensity irradiated with the laser beam is controlled so that the melting depth becomes a predetermined depth, and the light and dark values preset in the storage unit in the correction unit. And, the correction unit corrects the relationship between the melting depth and the melting depth of the irradiation point of the laser beam at the past correction timing, and compares the emission image of the image at the past correction timing. Therefore, the relationship between the light / dark value and the melting depth preset in the storage unit is corrected.

このような方法によれば、材料の状態、レーザ光の形状や出力によって明暗値と溶融深さとの関係に変化が生じたとしても、補正タイミングにおける比較によって明暗値と溶融深さとの関係が補正され、この補正された明暗値と溶融深さとの関係によってレーザ光の照射されるエネルギー強度が制御されるようになることからレーザ溶接が好適に行われるようになる。 According to such a method, even if the relationship between the light / dark value and the melting depth changes depending on the state of the material, the shape and output of the laser beam, the relationship between the light / dark value and the melting depth is corrected by the comparison at the correction timing. Then, the energy intensity irradiated with the laser beam is controlled by the relationship between the corrected light and dark value and the melting depth, so that laser welding is preferably performed.

好ましい方法として、前記レーザ光の照射箇所の溶融深さを、X線CT装置による非破壊検査で測定する。
このような方法によれば、溶融深さを機械的な変形のない非破壊検査によって高い精度で測定することができる。また、切断間隔や切りしろが不要である非破壊検査であれば、溶融部の状態を延びる方向に対して連続的に検査することができる。特に、X線CT装置によって、再凝固により密度変化が変化した範囲を明確に測定できることが新たに見出された。X線CT装置であれば、撮影条件にかかる規制が抑制されるとともに、撮影に要する時間も従来並に抑えられたかたちで断層画像を取得することができる。
As a preferred method, the melting depth of the irradiation site of the laser beam is measured by a non-destructive inspection using an X-ray CT device.
According to such a method, the melting depth can be measured with high accuracy by non-destructive inspection without mechanical deformation. Further, if it is a non-destructive inspection that does not require a cutting interval or a cutting margin, the state of the molten portion can be continuously inspected in the extending direction. In particular, it has been newly found that an X-ray CT device can clearly measure the range in which the density change has changed due to recoagulation. With an X-ray CT device, it is possible to acquire a tomographic image in a form in which restrictions on imaging conditions are suppressed and the time required for imaging is suppressed to the same level as before.

好ましい方法として、前記明暗値及び溶融深さの関係は、溶接対象物の溶接位置毎又は溶接区間毎に定められている。
このような方法によれば、溶接対象物の溶接位置や溶接区間によって明暗値及び溶融深さとの関係が変化するとしても、それら溶接位置等に明暗値及び溶融深さとの関係が定められているので、各溶接位置等に適切な溶接が行えるようになる。
As a preferred method, the relationship between the light / dark value and the melting depth is determined for each welding position or each welding section of the object to be welded.
According to such a method, even if the relationship between the light / dark value and the melting depth changes depending on the welding position and the welding section of the welding object, the relationship between the light / dark value and the melting depth is determined at those welding positions and the like. Therefore, appropriate welding can be performed at each welding position and the like.

好ましい方法として、前記レーザ光の照射箇所は、発電要素を収容された金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された電池容器を備える二次電池において、前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部であり、判定部で、前記当接部の全周に渡って取得した前記画像の発光像に基づいて、前記明暗値及び溶融深さの関係から前記当接部の全周に渡る溶融深さを取得することに基づいて、前記全周に渡る溶融深さが適切であるか否かを判定する。 As a preferred method, the laser beam irradiation site is the opening of the case in a secondary battery including a battery container in which the opening of the metal case containing the power generation element is sealed by a metal lid. It is a circumferential contact portion between the portion and the outer peripheral portion of the lid, and the light / dark value and the melting depth are based on the emission image of the image acquired over the entire circumference of the contact portion by the determination portion. Based on the acquisition of the melting depth over the entire circumference of the contact portion from the relationship of the laser, it is determined whether or not the melting depth over the entire circumference is appropriate.

このような方法によれば、当接部の全周に渡る画像の発光像を周方向に連続監視することで、二次電池の当接部の不具合であって、所定間隔毎の切断では見落とされるおそれのある不具合であっても、検出することができるようになる。 According to such a method, the emission image of the image over the entire circumference of the contact portion is continuously monitored in the circumferential direction, which is a defect of the contact portion of the secondary battery and is overlooked by cutting at predetermined intervals. Even defects that may be damaged can be detected.

好ましい方法として、前記レーザ光は、強度分布がガウス型である第1のレーザ光と、前記第1のレーザ光よりも大きい照射径を有し、強度分布がトップハット型である第2のレーザ光とを合成することにより生成されたレーザ光であって、前記生成されたレーザ光の強度が周辺部に囲まれた中央部で最大値となる分布を有しているものである。 As a preferred method, the laser beam has a first laser beam having a Gaussian intensity distribution and a second laser beam having a larger irradiation diameter than the first laser beam and having a top hat intensity distribution. It is a laser beam generated by synthesizing light, and has a distribution in which the intensity of the generated laser beam becomes the maximum value in the central portion surrounded by the peripheral portion.

このような方法によれば、レーザ光は、トップハット型の対応する照射範囲には平均的にエネルギーを付与して安定的な溶接加工を可能とし、その制御も容易であるとともに、ガウス型の対応する照射範囲の中心部には高いエネルギーによる確実な溶接加工を可能とすることができる。 According to such a method, the laser beam applies energy to the corresponding irradiation range of the top hat type on average to enable stable welding, the control thereof is easy, and the Gauss type Reliable welding with high energy can be enabled at the center of the corresponding irradiation range.

この発明によれば、電池の溶接部の信頼性を高めることができるようになる。 According to the present invention, the reliability of the welded portion of the battery can be improved.

二次電池、電池容器の検査方法、及び二次電池の製造方法の一実施形態について、その概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the schematic structure about one Embodiment of the secondary battery, the inspection method of a battery container, and the manufacturing method of a secondary battery. 同実施形態においてレーザ溶接箇所の断面構造を模式的に示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a laser welded portion in the same embodiment. 同実施形態においてレーザ溶接装置における溶接時の溶接部分の状態を模式的に示す模式図。The schematic diagram which shows typically the state of the weld part at the time of welding in the laser welding apparatus in the same embodiment. 同実施形態において溶接状態を示す図であって、(a)は良好な溶接状態を示す断面図、(b)は従来の溶接状態の一例を示す断面図。In the same embodiment, it is a figure which shows the welding state, (a) is the sectional view which shows the good welding state, (b) is the sectional view which shows an example of the conventional welding state. 同実施形態において溶接形状と耐久性との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the weld shape and durability in the same embodiment. 同実施形態において各溶接位置における発光像と溶け込み深さとの関係を示す図であり、(a)は発光像を示す画像、(b)は溶融深さを示す断面図。In the same embodiment, it is a figure which shows the relationship between the light emission image and the penetration depth at each welding position, (a) is the image which shows the light emission image, (b) is the sectional view which shows the melting depth. 同実施形態において明暗値及び溶融深さの関係と、補正について示すグラフ。The graph which shows the relationship between the light-dark value and the melting depth, and the correction in the same embodiment. 同実施形態において溶融部の溶融状態を検査する手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure which inspects the molten state of a molten part in the same embodiment.

図1~図8に従って、二次電池、電池容器の検査方法、及び二次電池の製造方法の一実施形態について説明する。
図1に示すように、二次電池の製造に利用されるレーザ溶接装置は、レーザ発振器110から出力された発振レーザ光L0に基づき生成された照射レーザ光L2を溶接対象に照射してレーザ溶接を行う。レーザ溶接装置は、レーザ光を発振して出力する前記レーザ発振器110と、レーザ発振器110から出力される発振レーザ光L0を溶接対象に照射させるレーザ出力部200とを備えている。また、レーザ溶接装置は、レーザ溶接を制御する溶接制御部500と、電池容器300の溶融深さを非破壊検査で測定するX線CT装置600と、レーザ溶接時の溶融深さの判定に利用する判定データを管理する判定データ管理装置700とを備えている。
An embodiment of a method for inspecting a secondary battery and a battery container, and a method for manufacturing a secondary battery will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
As shown in FIG. 1, a laser welding apparatus used for manufacturing a secondary battery irradiates a welding target with an irradiation laser beam L2 generated based on an oscillating laser beam L0 output from a laser oscillator 110 to perform laser welding. I do. The laser welding apparatus includes the laser oscillator 110 that oscillates and outputs a laser beam, and a laser output unit 200 that irradiates a welding target with an oscillating laser beam L0 output from the laser oscillator 110. The laser welding device is used for the welding control unit 500 that controls laser welding, the X-ray CT device 600 that measures the melting depth of the battery container 300 by non-destructive inspection, and the determination of the melting depth during laser welding. It is provided with a determination data management device 700 that manages determination data.

レーザ発振器110は、いわゆる半導体レーザであって、レーザダイオードを発振させて発振レーザ光L0を出力する。レーザ発振器110は、発振レーザ光L0を、レーザ溶接に利用可能なレーザ光、例えば波長880~980ナノメートル(nm)のレーザ光として出力する。またレーザ発振器110は、発振レーザ光L0のエネルギーの強度分布を所定の型、例えば、トップハット型(矩形分布型)として出力する。なお、半導体レーザからは、トップハット型の強度分布を有するレーザ光を出力させることは比較的容易である。 The laser oscillator 110 is a so-called semiconductor laser, and oscillates a laser diode to output an oscillating laser beam L0. The laser oscillator 110 outputs the oscillating laser beam L0 as a laser beam that can be used for laser welding, for example, a laser beam having a wavelength of 880 to 980 nanometers (nm). Further, the laser oscillator 110 outputs the intensity distribution of the energy of the oscillating laser beam L0 as a predetermined type, for example, a top hat type (rectangular distribution type). It is relatively easy to output a laser beam having a top hat type intensity distribution from a semiconductor laser.

レーザ出力部200は、発振レーザ光L0を入力するとともに、溶接対象に照射する照射レーザ光L2を生成して、出力する。レーザ出力部200は、出力した照射レーザ光L2を、溶接対象としての電池容器300の溶接対象部分に照射させる。 The laser output unit 200 inputs the oscillating laser light L0 and generates and outputs the irradiation laser light L2 to irradiate the welding target. The laser output unit 200 irradiates the output irradiation laser beam L2 on the welding target portion of the battery container 300 to be welded.

電池容器300は、内部に発電要素を収納してなる二次電池である。電池容器300は、金属製のケース310と、ケース310の開口部310cに嵌め込まれてケース310を封止する金属製の蓋体320とから構成されており、ケース310と蓋体320とは周状の当接部330を構成する。当接部330は、ケース310の側面端部310aと蓋体320の表面320aの外周部320bとの間に周状に設けられる。本実施形態では、蓋体320の表面320aがレーザ溶接された平面を構成し、ケース310の側面310bがレーザ溶接された平面に対する側面を構成する。電池容器300は、当接部330の延びる方向に設定される周状の溶接対象箇所がレーザ出力部200から照射される照射レーザ光L2により連続的にレーザ溶接される。なお、本実施形態では、ケース310と蓋体320とを構成する金属は、アルミニウム又はアルミニウム合金である。 The battery container 300 is a secondary battery in which a power generation element is housed. The battery container 300 is composed of a metal case 310 and a metal lid 320 that is fitted into the opening 310c of the case 310 to seal the case 310, and the case 310 and the lid 320 are peripheral to each other. A contact portion 330 having a shape is formed. The contact portion 330 is provided in a circumferential shape between the side surface end portion 310a of the case 310 and the outer peripheral portion 320b of the surface 320a of the lid 320. In the present embodiment, the surface 320a of the lid 320 constitutes a laser-welded flat surface, and the side surface 310b of the case 310 constitutes a side surface with respect to the laser-welded flat surface. In the battery container 300, the circumferential welding target portion set in the extending direction of the contact portion 330 is continuously laser welded by the irradiation laser beam L2 emitted from the laser output portion 200. In this embodiment, the metal constituting the case 310 and the lid 320 is aluminum or an aluminum alloy.

レーザ出力部200は、発振レーザ光L0が入射される強度分布変換器261と、強度分布変換器261の出力が入力されるコリメートレンズ260と、照射レーザ光L2を出射する集光レンズ250とを備える。 The laser output unit 200 includes an intensity distribution converter 261 to which the oscillating laser light L0 is incident, a collimating lens 260 to which the output of the intensity distribution converter 261 is input, and a condenser lens 250 to emit the irradiation laser light L2. Be prepared.

強度分布変換器261は、入射された発振レーザ光L0をレーザ溶接に適切な強度分布を有する変換レーザ光L3にして出力する。強度分布変換器261は、トップハット型の発振レーザ光L0を、適切なエネルギー強度分布(例えば、図2のエネルギー強度分布D6参照)を有する変換レーザ光L3に変換する。強度分布変換器261は、公知の変換器であって、光学レンズやプロセスファイバーやダブルコアファイバー等の光ファイバーを含み構成され、入力されレーザ光の強度分布を目的の強度分布に変更することができる。 The intensity distribution converter 261 outputs the incident oscillating laser beam L0 as the converted laser beam L3 having an intensity distribution suitable for laser welding. The intensity distribution converter 261 converts the top hat type oscillating laser beam L0 into a conversion laser beam L3 having an appropriate energy intensity distribution (see, for example, the energy intensity distribution D6 in FIG. 2). The intensity distribution converter 261 is a known converter, which includes an optical fiber such as an optical lens, a process fiber, or a double core fiber, and can change the intensity distribution of the input laser light to a target intensity distribution.

コリメートレンズ260は、入射された変換レーザ光L3を平行光L1にして出力するレンズであり、平行光L1を集光レンズ250へ出力する。
集光レンズ250は、入力した平行光L1を照射箇所に集光する照射レーザ光L2として出射する。集光レンズ250は、平行光L1の外径よりも照射径(図2の例えば径L2D)を絞ることによって照射レーザ光L2の照射箇所におけるエネルギー強度を高くする。これにより、照射レーザ光L2は、溶接対象の2つの金属部材を溶融させることでそれら2つの金属部材をレーザ溶接する。
The collimating lens 260 is a lens that converts the incident conversion laser light L3 into parallel light L1 and outputs the parallel light L1, and outputs the parallel light L1 to the condenser lens 250.
The condenser lens 250 emits the input parallel light L1 as irradiation laser light L2 that concentrates the input parallel light L1 on the irradiation site. The condenser lens 250 increases the energy intensity at the irradiation point of the irradiation laser beam L2 by narrowing the irradiation diameter (for example, the diameter L2D in FIG. 2) rather than the outer diameter of the parallel light L1. As a result, the irradiation laser beam L2 laser-welds the two metal members to be welded by melting the two metal members.

図2に示すように、照射レーザ光L2の一例を示すレーザ光は、照射径が径L2Dであり、エネルギー強度分布D6がトップハット型の強度分布D2を周辺部として、その周辺部に囲まれた中央部にガウス型の強度分布D1を有する分布である。照射レーザ光L2は、ケース310と蓋体320との当接部330をその照射径に含むように、当接部330を含む溶接対象箇所に照射される。そして、溶接対象箇所に高いエネルギーが付与されることでレーザ照射箇所に含まれる当接部330がレーザ溶接される。なお、溶融部と非溶融部との間に長い境界線を設けることができるのであれば、照射レーザ光L2のエネルギー強度分布は、図2に示すエネルギー強度分布D6に限られるものではなく、トップハット型の強度分布でもよいし、ガウシアン型の強度分布でもよいし、その他の強度分布でもよい。 As shown in FIG. 2, the laser beam showing an example of the irradiation laser beam L2 has an irradiation diameter of L2D, and the energy intensity distribution D6 is surrounded by a top hat type intensity distribution D2 as a peripheral portion. It is a distribution having a Gaussian intensity distribution D1 in the central portion. The irradiation laser beam L2 irradiates the welding target portion including the contact portion 330 so that the contact portion 330 between the case 310 and the lid 320 is included in the irradiation diameter. Then, by applying high energy to the welding target portion, the contact portion 330 included in the laser irradiation portion is laser welded. If a long boundary line can be provided between the molten portion and the non-melted portion, the energy intensity distribution of the irradiation laser beam L2 is not limited to the energy intensity distribution D6 shown in FIG. 2, and is the top. It may be a hat-type intensity distribution, a Gaussian-type intensity distribution, or another intensity distribution.

図3に示すように、照射レーザ光L2が当接部330の延びる方向に相対移動されることで、ケース310と蓋体320との間がレーザ溶接される。照射レーザ光L2の照射箇所は、付与された高いエネルギーによりアルミニウム合金が溶融され、この溶融したアルミニウム合金からなる溶融池350が形成される。一方、溶融池350は、照射レーザ光L2の照射箇所から外れることで温度が低下することに応じて凝固し、溶接された部分である溶融部340を形成する。 As shown in FIG. 3, the irradiation laser beam L2 is relatively moved in the extending direction of the contact portion 330, so that the case 310 and the lid 320 are laser welded. At the irradiation location of the irradiation laser beam L2, the aluminum alloy is melted by the applied high energy, and a molten pool 350 made of the melted aluminum alloy is formed. On the other hand, the molten pool 350 solidifies in response to a decrease in temperature due to being deviated from the irradiation portion of the irradiation laser beam L2, and forms a molten portion 340 which is a welded portion.

なお、アルミニウム合金は、溶融後に生じる凝固収縮によって、溶融前と溶融後とでは密度が相違する。本発明者らは、レーザ溶接で電池容器300に生じる密度の相違をX線透過量の違いとしてX線CT装置600で断層画像として得られることを見出した。 The density of the aluminum alloy differs between before and after melting due to the solidification shrinkage that occurs after melting. The present inventors have found that the difference in density generated in the battery container 300 by laser welding can be obtained as a tomographic image by the X-ray CT apparatus 600 as the difference in the amount of X-ray transmission.

図4(a)は、本実施形態の照射レーザ光L2でレーザ溶接をした当接部330に形成された溶融部340について、当接部330の延びる方向(周方向)に直交する断面画像である。本実施形態の照射レーザ光L2は、溶融部340が図4(a)に示す断面画像となるように調整されたエネルギー強度分布(例えば、図2のエネルギー強度分布D6)を有している。 FIG. 4A is a cross-sectional image of the molten portion 340 formed in the abutting portion 330 laser-welded by the irradiation laser beam L2 of the present embodiment, which is orthogonal to the extending direction (circumferential direction) of the abutting portion 330. be. The irradiation laser beam L2 of the present embodiment has an energy intensity distribution (for example, the energy intensity distribution D6 of FIG. 2) adjusted so that the molten portion 340 has a cross-sectional image shown in FIG. 4 (a).

図4(a)に示すように、溶融部340は、周方向と直交する断面において、レーザ溶接で溶融した領域が、電池容器300の外側から内側に向かって縮小していくとともに、電池容器300の内側に向く先端部341を有する凸形状の領域を有する。蓋体320の表面320aやケース310の側面端部310a(図2参照)が電池容器300の外側表面を構成する。 As shown in FIG. 4A, in the melting portion 340, the region melted by laser welding shrinks from the outside to the inside of the battery container 300 in the cross section orthogonal to the circumferential direction, and the battery container 300 It has a convex region with an inwardly facing tip 341. The surface 320a of the lid 320 and the side end 310a (see FIG. 2) of the case 310 form the outer surface of the battery container 300.

先端部341は、当接部330のうち電池容器300の内側にあって溶融せずに残った残り部分331の方向に向いている。先端部341は、溶融金属等が内部に侵入するおそれを避けるため、電池容器300の内側に未到達である。 The tip portion 341 faces the direction of the remaining portion 331 of the contact portion 330, which is inside the battery container 300 and remains unmelted. The tip portion 341 has not reached the inside of the battery container 300 in order to prevent the molten metal or the like from entering the inside.

また、凸形状の領域は、周方向と直交する断面において、溶融部340の表面部342が照射レーザ光L2の照射位置LPに対して左右に広がっている。溶融部340の断面において、電池容器300の外側にある表面部342は、その多くが当接部330を含んでいた電池容器300の平面(蓋体320の表面320a及びケース310の側面端部310a)にあるが、右側の一部が電池容器300の平面に対する側面であるケース310の側面310bに到達している。 Further, in the convex region, the surface portion 342 of the molten portion 340 extends to the left and right with respect to the irradiation position LP of the irradiation laser beam L2 in the cross section orthogonal to the circumferential direction. In the cross section of the melting portion 340, the surface portion 342 on the outside of the battery container 300 is the flat surface of the battery container 300 (the surface 320a of the lid 320 and the side surface end portion 310a of the case 310, many of which include the contact portion 330. ), But a part of the right side reaches the side surface 310b of the case 310, which is the side surface of the battery container 300 with respect to the plane.

凸形状の領域は、周方向と直交する断面において、溶融部340と非溶融部との間の境界線L10を含む境界部分を有する。境界線L10は、当接部330の残り部分331を分岐点L1cとして、分岐点L1cから蓋体320側(図において左側)に境界線L1bを、分岐点L1cのケース310側(図において右側)に境界線L1aをそれぞれ有している。詳述すると、溶融部340は、蓋体320及びケース310のレーザ溶接により溶融された部分からなる。非溶融部は、蓋体320やケース310においてレーザ溶接で溶融されなかった部分である。よって、境界線L1bは、当接部330の左側にあって、溶融部340と蓋体320の非溶融部との間に形成された境界線であり、境界線L1aは、当接部330の右側にあって、溶融部340とケース310の非溶融部との間に形成された境界線である。凸形状の領域は、断面の左右方向において、照射位置LPに対応する中央部が一番深く、中央部から左右に離れることに応じて浅くなる。よって、境界線L10は、凸形状の領域の形状に応じた曲線であって、電池容器300の外側から内側に向かう凸状の曲線として構成される。 The convex region has a boundary portion including a boundary line L10 between the molten portion 340 and the non-melted portion in a cross section orthogonal to the circumferential direction. The boundary line L10 has the boundary line L1b on the lid 320 side (left side in the figure) from the branch point L1c, with the remaining portion 331 of the contact portion 330 as the branch point L1c, and the case 310 side (right side in the figure) of the branch point L1c. Each has a boundary line L1a. More specifically, the molten portion 340 is composed of a portion melted by laser welding of the lid body 320 and the case 310. The non-melting portion is a portion of the lid body 320 or the case 310 that has not been melted by laser welding. Therefore, the boundary line L1b is on the left side of the contact portion 330 and is a boundary line formed between the molten portion 340 and the non-melted portion of the lid 320, and the boundary line L1a is the boundary line L1a of the contact portion 330. On the right side, it is a boundary line formed between the molten portion 340 and the non-melted portion of the case 310. The convex region is deepest in the central portion corresponding to the irradiation position LP in the left-right direction of the cross section, and becomes shallower as it is separated from the central portion to the left and right. Therefore, the boundary line L10 is a curve corresponding to the shape of the convex region, and is configured as a convex curve from the outside to the inside of the battery container 300.

溶融部340は、断面において、照射レーザ光L2の照射方向に直交する左右方向の幅として全幅W11を有し、全幅W11のうち蓋体320側に蓋側幅W13を有し、ケース310側にケース側幅Wを有する。そして、境界線L10は、凸形状をしていることから全幅W11よりも長い。詳述すると、境界線L1bは、溶融により深さを有する分岐点L1cから蓋体320の表面320aに達している曲線であることから、その長さが蓋側幅W13よりも長く確保される。また、境界線L1aは、溶融により深さを有する分岐点L1cからケース310の側面310bに達している曲線であることから、その長さが分岐点L1cからの最短距離であるケース側幅Wよりも長く確保される。 The melting portion 340 has a total width W11 as a width in the left-right direction orthogonal to the irradiation direction of the irradiation laser beam L2 in a cross section, and has a lid side width W13 on the lid 320 side and a lid side width W13 on the case 310 side of the total width W11. It has a case side width W. Since the boundary line L10 has a convex shape, it is longer than the total width W11. More specifically, since the boundary line L1b is a curve reaching the surface 320a of the lid 320 from the branch point L1c having a depth due to melting, its length is secured longer than the lid side width W13. Further, since the boundary line L1a is a curve reaching the side surface 310b of the case 310 from the branch point L1c having a depth due to melting, the length thereof is from the case side width W which is the shortest distance from the branch point L1c. Will be secured for a long time.

凸形状の先端部341は、照射レーザ光L2の光軸LC(中心線)の延長線上に形成されている。換言すると、本実施形態では、照射レーザ光L2の光軸LCは、レーザ溶接の際、当接部330に対して所定の範囲LD内に配置される。所定の範囲LDは、ケース側幅W未満となる範囲である。例えば、所定の範囲LDを、0.3mmの範囲とすることができ、より好ましくは、0.2mmの範囲とすることができる。 The convex tip portion 341 is formed on an extension of the optical axis LC (center line) of the irradiation laser beam L2. In other words, in the present embodiment, the optical axis LC of the irradiation laser beam L2 is arranged within a predetermined range LD with respect to the contact portion 330 at the time of laser welding. The predetermined range LD is a range that is less than the case side width W. For example, the predetermined range LD can be a range of 0.3 mm, more preferably a range of 0.2 mm.

このことから、分岐点L1cと境界線L1aがケース310の側面310bに現れる位置とを結ぶ直線LRと、照射レーザ光L2の光軸LC(中心線)に直交する直線LHとの間の角度αが0度よりも大きい、換言すると、光軸LCと直線LRとの間の角度が90度未満となる。 From this, the angle α between the straight line LR connecting the branch point L1c and the position where the boundary line L1a appears on the side surface 310b of the case 310 and the straight line LH orthogonal to the optical axis LC (center line) of the irradiation laser light L2. Is greater than 0 degrees, in other words, the angle between the optical axis LC and the straight line LR is less than 90 degrees.

ところで、図4(b)は、従来、溶融部340が図4(a)に示す断面画像となることを意図しないで行っていたレーザ溶接により当接部330に形成される溶融部340Bの一例を示す断面画像である。 By the way, FIG. 4B is an example of a molten portion 340B formed in the abutting portion 330 by laser welding, which was conventionally performed unintentionally for the molten portion 340 to be a cross-sectional image shown in FIG. 4 (a). It is a cross-sectional image showing.

図4(b)に示すように、例えば、照射範囲におけるエネルギー強度が平均的なレーザ光によるレーザ溶接では、溶融する部分の深さも平均的であるため、全体的に浅い溶融深さからなる溶融部340Bが形成される。全体的に浅い深さであり、かつ、エネルギーが平均的であるため、溶融部340と非溶融部との間に形成される境界線L20は、上述した境界線L10よりも直線に近い形状となる。溶融部340Bは、断面において、照射レーザ光の照射方向に直交する左右方向の幅として全幅W21を有し、全幅W21のうち蓋体320側に蓋側幅W23を有し、ケース310側にケース側幅W22を有する。そして、境界線L20は、直線状であることから全幅W21に近い長さである。境界線L2bは、深さの浅い分岐点L2cから蓋体320の表面320aに達していることから、蓋側幅W23よりも多少長く確保される。また、境界線L2aは、深さの浅い分岐点L2cからケース310の側面310bに達していることから、その長さがケース側幅W22と略同様である。 As shown in FIG. 4B, for example, in laser welding with a laser beam having an average energy intensity in the irradiation range, the depth of the melted portion is also average, so that the melt has a shallow melt depth as a whole. Part 340B is formed. Since the depth is shallow as a whole and the energy is average, the boundary line L20 formed between the molten portion 340 and the non-melted portion has a shape closer to a straight line than the above-mentioned boundary line L10. Become. The melting portion 340B has a total width W21 as a width in the left-right direction orthogonal to the irradiation direction of the irradiation laser light in the cross section, has a lid side width W23 on the lid 320 side of the total width W21, and has a case on the case 310 side. It has a side width W22. Since the boundary line L20 is linear, it has a length close to the total width W21. Since the boundary line L2b reaches the surface 320a of the lid 320 from the shallow branch point L2c, it is secured slightly longer than the lid side width W23. Further, since the boundary line L2a reaches the side surface 310b of the case 310 from the shallow branch point L2c, its length is substantially the same as the case side width W22.

また、図1に示すように、レーザ出力部200は、照射レーザ光L2の照射箇所とその周辺に観測される光である光E1を、集光レンズ250から入力し、分光器400により平行光L1と分離させて出力する。すなわち、レーザ出力部200は、光E1を照射レーザ光L2の進行方向と逆の方向から集光レンズ250に入力させる。光E1には、溶融池350を含む溶接対象部分の温度様態や溶融状態に応じて溶接対象物から発光される光が含まれる。分光器400は、平行光L1をその進行方向に対して透過させるとともに、平行光L1の進行方向とは逆方向から入射される光E1を逆方向に対して90°の方向などである所定の方向に反射させる。 Further, as shown in FIG. 1, the laser output unit 200 inputs light E1 which is the light observed in and around the irradiation point of the irradiation laser light L2 from the condenser lens 250, and parallel light is transmitted by the spectroscope 400. It is output separately from L1. That is, the laser output unit 200 causes the light E1 to be input to the condenser lens 250 from the direction opposite to the traveling direction of the irradiation laser light L2. The light E1 includes light emitted from the welding target according to the temperature mode and the melting state of the welding target portion including the molten pool 350. The spectroscope 400 transmits the parallel light L1 with respect to the traveling direction thereof, and transmits the light E1 incident from the direction opposite to the traveling direction of the parallel light L1 at a predetermined direction of 90 ° with respect to the opposite direction. Reflect in the direction.

レーザ出力部200から逆方向に対して90°の方向に出力された光E1は、撮像部440に入力される。
撮像部440は、可視光線波長領域及び不可視光線波長領域の少なくとも一方を撮像可能な波長領域に含んでおり、撮像可能な波長領域の光の画像を撮像する。つまり、溶融池350及びその周辺を、可視光線や不可視光線からなる画像として撮像する。撮像部440は、例えば、溶融した金属が気化(プラズマ化)するときの発光(波長400~500nm)や、溶融により生じる金属の発光(波長700~800nm)を撮影することができる。
The light E1 output from the laser output unit 200 in the direction of 90 ° with respect to the opposite direction is input to the image pickup unit 440.
The image pickup unit 440 includes at least one of a visible light wavelength region and an invisible light wavelength region in a wavelength region that can be imaged, and captures an image of light in the wavelength region that can be imaged. That is, the molten pool 350 and its surroundings are imaged as an image composed of visible light and invisible light. The image pickup unit 440 can photograph, for example, light emission (wavelength 400 to 500 nm) when the molten metal is vaporized (plasma) and light emission (wavelength 700 to 800 nm) of the metal generated by the melting.

溶接制御部500は、撮像部440に接続されているとともに、撮像画像を入力する。溶接制御部500は、撮像画像を取得する画像取得部510と、撮像画像から溶融状態に関連する発光像を抽出する発光像抽出部520と、溶融深さを判別する溶融深さ判定部530とを備える。また、溶接制御部500は、溶融深さの判定に必要なデータなどを記憶する記憶部540を備えている。溶接制御部500は、電池容器300の周状の当接部330を連続的にレーザ溶接することでケース310に蓋体320を接合させる溶接処理を行う。 The welding control unit 500 is connected to the image pickup unit 440 and inputs an captured image. The welding control unit 500 includes an image acquisition unit 510 that acquires an image, a light emission image extraction unit 520 that extracts a light emission image related to a molten state from the captured image, and a melt depth determination unit 530 that determines the melt depth. To prepare for. Further, the welding control unit 500 includes a storage unit 540 that stores data and the like necessary for determining the melting depth. The welding control unit 500 performs a welding process for joining the lid 320 to the case 310 by continuously laser welding the peripheral contact portion 330 of the battery container 300.

記憶部540は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの不揮発性の記憶部であって、溶融深さの判別に用いられる判定データ541と、発光像の明暗値等を含む発光像データ542とが記憶されている。 The storage unit 540 is a non-volatile storage unit such as a hard disk or a flash memory, and stores determination data 541 used for determining the melting depth and emission image data 542 including light and dark values of the emission image. There is.

また、溶接制御部500は、判定された溶融深さを表示装置などに出力する。そして、判定された溶融深さが表示装置などを介して出力される。
画像取得部510は、撮像部440からの撮像画像を取得する。
Further, the welding control unit 500 outputs the determined melting depth to a display device or the like. Then, the determined melting depth is output via a display device or the like.
The image acquisition unit 510 acquires an image captured from the image pickup unit 440.

発光像抽出部520は、撮像部440からの撮像画像から発光像(例えば、図6の発光像350A参照)を抽出する。発光像は、レーザ溶接によって溶接対象が溶融することに応じて発光した範囲を示す像である。本実施形態では、レーザ照射箇所及びその周辺においてレーザ光からのエネルギーによってアルミニウム合金が温度上昇し、溶融し、又は蒸発している状態が撮像される。なお、アルミニウム合金にレーザ照射されると、レーザ照射箇所を中心にエネルギーが拡散することから、付与されるエネルギー強度が同じになる範囲はレーザ照射箇所を中心とした円形状となる傾向にある。よって、溶融池350も略円形に形成され、金属溶融に伴い生じる発光も円形状に得られる。 The luminescence image extraction unit 520 extracts a luminescence image (for example, see the luminescence image 350A in FIG. 6) from the image captured from the image pickup unit 440. The light emission image is an image showing a range in which light is emitted in response to melting of the welded object by laser welding. In the present embodiment, a state in which the temperature of the aluminum alloy rises, melts, or evaporates due to the energy from the laser beam is imaged in and around the laser irradiation site. When the aluminum alloy is irradiated with a laser, energy is diffused around the laser irradiation site, so that the range in which the applied energy intensity is the same tends to be a circular shape centered on the laser irradiation site. Therefore, the molten pool 350 is also formed in a substantially circular shape, and the light emission generated by the melting of the metal can also be obtained in a circular shape.

溶融深さ判定部530は、発光像抽出部520により抽出された発光像と判定データ541とに基づいて、レーザ溶接された溶融部340の溶融深さを判別する。判定データ541は、発光像の明暗値と溶融深さとの相関関係を示すデータであって、発光像の明暗値に対応する溶融深さを特定することができる。 The melting depth determination unit 530 determines the melting depth of the laser-welded fusion unit 340 based on the emission image extracted by the emission image extraction unit 520 and the determination data 541. The determination data 541 is data showing the correlation between the light and dark value of the luminescent image and the melting depth, and can specify the melting depth corresponding to the light and dark value of the luminescent image.

また、溶融深さ判定部530は、記憶部540に記憶されている発光像データ542と判定データ541とに基づいて溶融深さを判定する。溶融深さ判定部530は、発光像データ542から当接部330の溶接位置の明暗値を取得し、取得した明暗値を判定データ541に適用して、当該溶接位置の溶融深さを算出する。そして、算出した溶融深さが、適切な溶融深さの範囲にあるか否かを判定する。 Further, the melting depth determination unit 530 determines the melting depth based on the emission image data 542 and the determination data 541 stored in the storage unit 540. The melting depth determination unit 530 acquires the brightness value of the welding position of the contact portion 330 from the light emission image data 542, applies the acquired brightness / dark value to the determination data 541, and calculates the melting depth of the welding position. .. Then, it is determined whether or not the calculated melting depth is within an appropriate melting depth range.

図7に示すように、判定データ541は、明暗値と溶融深さとの相関関係を示すデータであって、例えば、グラフL71のような相関関係を示すデータである。なお、相関関係を示すデータは、リストデータ、マップデータ、関数又は演算式などのデータであってもよい。通常、相関関係を示すデータは、明暗値が明るい値であるほど、溶融深さが深くなる傾向を有している。なお、明暗値と溶融深さとの関係は、材料厚や、材料の種類、レーザ光の強度分布、レーザ光の照射径等によって多少の変化が生じる。よって、本実施形態では、明暗値と溶融深さとの相関関係を示すデータを、随時、更新することができるようになっている。 As shown in FIG. 7, the determination data 541 is data showing the correlation between the light / dark value and the melting depth, and is data showing the correlation as shown in the graph L71, for example. The data showing the correlation may be list data, map data, functions, arithmetic expressions, or the like. Usually, the data showing the correlation tends to have a deeper melting depth as the light and dark values are brighter. The relationship between the light and dark values and the melting depth varies slightly depending on the material thickness, the type of material, the intensity distribution of the laser beam, the irradiation diameter of the laser beam, and the like. Therefore, in the present embodiment, the data showing the correlation between the light / dark value and the melting depth can be updated at any time.

図1に示すように、X線CT装置600は、X線CT画像を撮影する撮影部610と、X線CT装置600の全体制御を行う撮影制御部620と、撮影部610により撮影されたCT画像を記憶する記憶部630とを備える。X線CT装置600は、周知のX線CT装置であって、電池容器300の溶融部340の断層画像であるCT画像を撮影する。X線CT装置600は、撮影部610の試料台611に撮影対象であるケース310に蓋体320がレーザ溶接された電池容器300を搭載し、この搭載した電池容器300に対してCT画像を撮影する。本実施形態では、X線CT装置600は、溶融部340を含んだ範囲に設定された「1a-1a」切断線によるCT画像や、「1b-1b」切断線によるCT画像を撮影する。例えば、図4(a)が「1a-1a」切断線によるCT画像であり、図6(b)が「1b-1b」切断線によるCT画像による切断画像である。CT画像は、溶融部340が連続形成される方向に対して直交する方向(「1a-1a」切断線)における溶融部340のCT画像であって、溶融部340が連続形成される方向に所定のスライスピッチで連続的に撮影されたCT画像である。なお、スライス厚やスライスピッチは、より鮮明な溶融部340のCT画像が得られるように設定される。 As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus 600 includes an imaging unit 610 that captures an X-ray CT image, an imaging control unit 620 that controls the entire X-ray CT apparatus 600, and a CT imaged by the imaging unit 610. A storage unit 630 for storing an image is provided. The X-ray CT device 600 is a well-known X-ray CT device, and takes a CT image which is a tomographic image of the molten portion 340 of the battery container 300. The X-ray CT apparatus 600 mounts a battery container 300 having a lid 320 laser-welded on a case 310 to be imaged on a sample table 611 of an imaging unit 610, and photographs a CT image on the mounted battery container 300. do. In the present embodiment, the X-ray CT apparatus 600 captures a CT image by the "1a-1a" cutting line set in the range including the melting portion 340 and a CT image by the "1b-1b" cutting line. For example, FIG. 4A is a CT image with a “1a-1a” cutting line, and FIG. 6B is a CT image with a “1b-1b” cutting line. The CT image is a CT image of the melting portion 340 in a direction orthogonal to the direction in which the melting portion 340 is continuously formed (“1a-1a” cutting line), and is predetermined in the direction in which the melting portion 340 is continuously formed. It is a CT image taken continuously at the slice pitch of. The slice thickness and slice pitch are set so that a clearer CT image of the molten portion 340 can be obtained.

撮影制御部620は、溶融部340の全周に渡ってCT画像を撮影するとともに、周方向における撮影位置を特定可能な態様で撮影したCT画像を記憶部630に記憶させる。
ところで、X線CT装置600が溶融部340の全周撮影に要する時間は、溶融部340の全周をレーザ溶接することに要する時間よりも長い。そのため、一定時間の間に、X線CT装置600が溶融部340の全周CT画像を撮影できる電池30の数は、当接部330全周がレーザ溶接される電池30の数よりも少ない。よって、レーザ溶接された複数の電池30のうちからサンプリングされた電池30のみが、X線CT装置600で溶融部340のCT画像を撮影される。例えば、X線CT装置600は次のCT画像を撮影可能になったタイミングにおいて、最新のレーザ溶接された電池30についてCT画像を撮影する。そして、このCT画像が撮影された電池30のCT画像と発光像とに基づいて判定データ541が補正される。なお、CT画像が撮影されることとなった電池30のレーザ溶接が行われたタイミングが補正タイミングである。
The imaging control unit 620 captures a CT image over the entire circumference of the melting unit 340, and stores the CT image captured in a mode capable of specifying the imaging position in the circumferential direction in the storage unit 630.
By the way, the time required for the X-ray CT apparatus 600 to perform full-circle imaging of the molten portion 340 is longer than the time required for laser welding the entire circumference of the fused portion 340. Therefore, the number of batteries 30 in which the X-ray CT device 600 can capture a CT image of the entire circumference of the molten portion 340 during a certain period of time is smaller than the number of batteries 30 in which the entire circumference of the contact portion 330 is laser-welded. Therefore, only the battery 30 sampled from the plurality of laser-welded batteries 30 is photographed by the X-ray CT apparatus 600 in the CT image of the molten portion 340. For example, the X-ray CT apparatus 600 captures a CT image of the latest laser-welded battery 30 at the timing when the next CT image can be captured. Then, the determination data 541 is corrected based on the CT image and the light emission image of the battery 30 in which the CT image is taken. The correction timing is the timing at which the laser welding of the battery 30 from which the CT image is taken is performed.

よって、本実施形態では、X線CT装置600は、CT画像を撮影された電池30がレーザ溶接されたタイミングを過去の補正タイミングとし、同補正タイミングにレーザ溶接された電池30のCT画像が過去の補正タイミングのCT画像である。 Therefore, in the present embodiment, in the X-ray CT apparatus 600, the timing at which the battery 30 on which the CT image is taken is laser-welded is set as the past correction timing, and the CT image of the battery 30 laser-welded at the same correction timing is the past. It is a CT image of the correction timing of.

図1に示すように、判定データ管理装置700は、X線CT装置600で撮影したX線CT画像に基づいて溶接制御部500が溶融深さの判定に利用する判定データ541の更新を管理する。判定データ管理装置700は、X線CT装置600の記憶部630に記憶されているCT画像データを取得可能になっている。また、判定データ管理装置700は、溶接制御部500の記憶部540に記憶されている判定データ541を取得可能及び更新可能であるとともに、発光像データ542が取得可能になっている。 As shown in FIG. 1, the determination data management device 700 manages the update of the determination data 541 used by the welding control unit 500 to determine the melting depth based on the X-ray CT image taken by the X-ray CT apparatus 600. .. The determination data management device 700 can acquire CT image data stored in the storage unit 630 of the X-ray CT device 600. Further, the determination data management device 700 can acquire and update the determination data 541 stored in the storage unit 540 of the welding control unit 500, and can acquire the emission image data 542.

判定データ管理装置700は、演算処理等を行う判定制御部710と、演算処理に利用するデータ等を記憶する記憶部720とを備えている。
記憶部720は、発光像データ721と、CT像データ722と、基準データ723とを記憶している。
The determination data management device 700 includes a determination control unit 710 that performs arithmetic processing and the like, and a storage unit 720 that stores data and the like used for arithmetic processing.
The storage unit 720 stores the emission image data 721, the CT image data 722, and the reference data 723.

発光像データ721は、補正タイミングに対応する発光像のデータであって、溶接制御部500の発光像データ542のうちから当該補正タイミングに対応するものとして取得したデータである。 The light emission image data 721 is data of a light emission image corresponding to the correction timing, and is data acquired from the light emission image data 542 of the welding control unit 500 as corresponding to the correction timing.

CT像データ722は、補正タイミングに対応するCT画像データであって、X線CT装置600が電池容器300のCT画像を撮影完了した都度、判定データ管理装置700がX線CT装置600から取得するデータである。 The CT image data 722 is CT image data corresponding to the correction timing, and is acquired from the X-ray CT device 600 by the determination data management device 700 each time the X-ray CT device 600 completes capturing the CT image of the battery container 300. It is data.

基準データ723は、CT画像のモデルデータ、発光像のモデルデータ、判定データのモデルデータ、及び、判定データの過去データ等である。CT画像のモデルデータは、CT画像データが取得されていないとき、初期値として用いることができる。また、発光像のモデルデータは、発光像の初期値として利用可能なデータである。 The reference data 723 is CT image model data, emission image model data, determination data model data, determination data past data, and the like. The model data of the CT image can be used as an initial value when the CT image data is not acquired. Further, the model data of the emission image is data that can be used as an initial value of the emission image.

判定制御部710は、CT画像の判定を行うCT判定部711と、判定データを更新する補正部としての判定データ更新部712とを備えている。
CT判定部711は、CT像データ722から溶接位置635A~635D(図6(b)参照)と、溶融深さDx(図6(b)参照)とを取得する。溶融深さDxは、溶接位置635Aが溶融深さDaであって、溶接位置635Bが溶融深さDbであって、溶接位置635Cが溶融深さDcであって、溶接位置635Dが溶融深さDdである。
The determination control unit 710 includes a CT determination unit 711 that determines a CT image, and a determination data update unit 712 as a correction unit that updates the determination data.
The CT determination unit 711 acquires the welding positions 635A to 635D (see FIG. 6B) and the melting depth Dx (see FIG. 6B) from the CT image data 722. As for the melting depth Dx, the welding position 635A is the melting depth Da, the welding position 635B is the melting depth Db, the welding position 635C is the melting depth Dc, and the welding position 635D is the melting depth Dd. Is.

また、CT判定部711は、取得した溶融深さDxが、NG領域(図7参照)にあるか、OK領域(図7参照)にあるかを判定するとともに、適正な深さである溶接位置を特定する。図7に示す、NG領域は、溶融深さが浅すぎる溶け込み不足である領域、又は、溶融深さが深すぎて溶け込み過剰である領域である。同じく図7に示す、OK領域は、適切な溶融深さを示す領域である。 Further, the CT determination unit 711 determines whether the acquired melting depth Dx is in the NG region (see FIG. 7) or the OK region (see FIG. 7), and at the same time, the welding position which is an appropriate depth. To identify. The NG region shown in FIG. 7 is a region where the melting depth is too shallow and the melting is insufficient, or a region where the melting depth is too deep and the melting is excessive. The OK region, also shown in FIG. 7, is a region showing an appropriate melting depth.

また、CT判定部711は、溶融部340の境界線L1a(図4(a)参照)が長く、高い信頼性を有するものであるか否かを判定する溶融形状判定処理を行う。
図8を参照して、溶融形状判定処理について説明する。溶融形状判定処理は、判定データ管理装置700のCT判定部711が、CT判定部711でX線CT画像に基づいて行う。
Further, the CT determination unit 711 performs a fusion shape determination process for determining whether or not the boundary line L1a (see FIG. 4A) of the fusion unit 340 is long and has high reliability.
The melt shape determination process will be described with reference to FIG. The melting shape determination process is performed by the CT determination unit 711 of the determination data management device 700 on the CT determination unit 711 based on the X-ray CT image.

溶融状態判定処理が開始されると、CT判定部711は、溶融部340の境界線L1aの角度α(図4(a)参照)を取得する(図8のステップS10)。そして、CT判定部711は、取得した角度αが0度よりも大きいか否かを判定する(図8のステップS11)。溶融部340のケース310側の方が、先端部341から電池容器300の外側表面までの距離が短く、亀裂が生じやすいことから、特にケース310側(右側)を判定対象にする。 When the melting state determination process is started, the CT determination unit 711 acquires the angle α (see FIG. 4A) of the boundary line L1a of the melting unit 340 (step S10 in FIG. 8). Then, the CT determination unit 711 determines whether or not the acquired angle α is larger than 0 degrees (step S11 in FIG. 8). Since the distance from the tip portion 341 to the outer surface of the battery container 300 is shorter on the case 310 side of the melting portion 340 and cracks are more likely to occur, the case 310 side (right side) is particularly selected as the determination target.

そして、角度αが0度であると判定された場合(図8のステップS11でNO)、CT判定部711は、溶融形状が不適切であるとしてNG判定を行い(図8のステップS17)、溶融状態判定処理を終了する。 Then, when it is determined that the angle α is 0 degree (NO in step S11 in FIG. 8), the CT determination unit 711 determines that the molten shape is inappropriate and makes an NG determination (step S17 in FIG. 8). The melting state determination process is terminated.

一方、角度αが0度より大きいと判定された場合(図8のステップS11でYES)、CT判定部711は、当接部330より右側の溶融部340のケース側幅Wを取得する(図8のステップS12)。そして、CT判定部711は、ケース側幅Wがケース310の板厚t以上であるか否かを判定する(図8のステップS13)。ケース側幅Wがケース310の板厚t未満であると判定された場合(図8のステップS13でNO)、CT判定部711は、溶融形状が不適切であるとしてNG判定を行い(図8のステップS17)、溶融状態判定処理を終了する。 On the other hand, when it is determined that the angle α is larger than 0 degrees (YES in step S11 in FIG. 8), the CT determination unit 711 acquires the case side width W of the melting portion 340 on the right side of the contact portion 330 (FIG. Step S12 of 8. Then, the CT determination unit 711 determines whether or not the case side width W is equal to or greater than the plate thickness t of the case 310 (step S13 in FIG. 8). When it is determined that the case side width W is less than the plate thickness t of the case 310 (NO in step S13 of FIG. 8), the CT determination unit 711 makes an NG determination as the melt shape is inappropriate (FIG. 8). Step S17), the melting state determination process is completed.

一方、ケース側幅Wがケース310の板厚t以上であると判定された場合(図8のステップS13でYES)、CT判定部711は、当接部330より右側の溶融部340の境界線L1aの長さD10と、溶融部340の凸部の先端部341から蓋体320の表面320aまでの厚さD11とを取得する(図8のステップS14)。そして、CT判定部711は、長さD10が厚さD11よりも大きい値であるか否かを判定する(図8のステップS15)。長さD10が厚さD11以下の値であると判定された場合(図8のステップS15でNO)、CT判定部711は、溶融形状が不適切であるとNG判定を行い(図8のステップS17)、溶融状態判定処理が終了する。 On the other hand, when it is determined that the case side width W is equal to or larger than the plate thickness t of the case 310 (YES in step S13 in FIG. 8), the CT determination unit 711 is the boundary line of the melting portion 340 on the right side of the contact portion 330. The length D10 of L1a and the thickness D11 from the tip end portion 341 of the convex portion of the melting portion 340 to the surface 320a of the lid body 320 are acquired (step S14 in FIG. 8). Then, the CT determination unit 711 determines whether or not the length D10 has a value larger than the thickness D11 (step S15 in FIG. 8). When it is determined that the length D10 is a value equal to or less than the thickness D11 (NO in step S15 in FIG. 8), the CT determination unit 711 determines NG if the molten shape is inappropriate (step in FIG. 8). S17), the melting state determination process is completed.

一方、長さD10が厚さD11よりも大きい値であると判定された場合(図8のステップS15でYES)、CT判定部711は、溶融形状が適切であるとOK判定を行い(図8のステップS16)、状態判定処理が終了する。 On the other hand, when it is determined that the length D10 is larger than the thickness D11 (YES in step S15 in FIG. 8), the CT determination unit 711 determines that the melt shape is appropriate (FIG. 8). Step S16), the state determination process is completed.

図1に示すように、判定データ更新部712は、発光像データ721の明暗値を取得するとともに、CT判定部711で特定された適切な溶融深さDxの溶接位置を取得する。そして、判定データ更新部712は、適切な溶融深さに対応する明暗値を特定するとともに、「溶融深さ-明暗値関係曲線」のグラフL71(図7参照)を特定し、更新する判定データ更新処理を行う。 As shown in FIG. 1, the determination data updating unit 712 acquires the light and dark values of the emission image data 721 and also acquires the welding position of the appropriate melting depth Dx specified by the CT determination unit 711. Then, the determination data updating unit 712 specifies the light / dark value corresponding to the appropriate melting depth, and also specifies and updates the graph L71 (see FIG. 7) of the “melting depth-light / dark value relationship curve”. Perform update processing.

(溶融深さ-明暗値関係曲線)
図6(a),(b)に基づいて、各溶接位置635A~635Dについて、X線CT画像で得られた溶融深さDxと発光像350A~350Dの明暗値との関係が得られる。図6(a),(b)は、色が濃いいほど、明るいことを示す。例えば、発光像350Aに対応している溶融深さDaと、発光像350Bに対応している溶融深さDbと、発光像350Cに対応している溶融深さDcと、発光像350Dに対応している溶融深さDdとが相関関係として得られる。このとき、発光像の明暗値は、「発光像350A<発光像350B<発光像350C<発光像350D」であるとともに、溶融深さは「溶融深さDa<溶融深さDb<溶融深さDc<溶融深さDd」である。そして、この関係から、適切な溶融深さに対応する明暗値を取得することができる。例えば、溶融深さDcが適切な溶融深さであれば、そのときの明暗値は発光像350Cから得られる。併せて、溶融深さDcよりも浅い溶融深さDaのときの明暗値が発光像350Aから得られ、溶融深さDcよりも深い溶融深さDdのときの明暗値が発光像350Dから得られる。
(Melting depth-brightness value relationship curve)
Based on FIGS. 6A and 6B, the relationship between the melting depth Dx obtained by the X-ray CT image and the light and dark values of the emission images 350A to 350D can be obtained for each welding position 635A to 635D. 6 (a) and 6 (b) show that the darker the color, the brighter it is. For example, it corresponds to the melting depth Da corresponding to the light emitting image 350A, the melting depth Db corresponding to the light emitting image 350B, the melting depth Dc corresponding to the light emitting image 350C, and the light emitting image 350D. The melting depth Dd is obtained as a correlation. At this time, the brightness value of the light emitting image is "light emitting image 350A <light emitting image 350B <light emitting image 350C <light emitting image 350D", and the melting depth is "melting depth Da <melting depth Db <melting depth Dc". <Melting depth Dd ". Then, from this relationship, it is possible to obtain a light / dark value corresponding to an appropriate melting depth. For example, if the melting depth Dc is an appropriate melting depth, the light and dark values at that time can be obtained from the emission image 350C. At the same time, the light / dark value at the melting depth Da shallower than the melting depth Dc is obtained from the light emitting image 350A, and the light / dark value at the melting depth Dd deeper than the melting depth Dc is obtained from the light emitting image 350D. ..

図7に示すように、適切な溶融深さDxを中央値Dmと設定して、溶融深さが中央値Dmに対して+4σから-4σの間に分布するように考える。なお、+4σは、信頼性が維持される上限である規格上限値DH以下の値であるものとし、-4σは、信頼性が維持される下限値である規格下限値DL以上の値であるものとする。また、+4σに対応する明暗値を、発光像350Cと発光像350Dとの関係から算出し、-4σに対応する明暗値を、発光像350Cと発光像350Aとの関係から算出する。こうして、溶融深さと、明暗値との相関関係を示す「溶融深さ-明暗値関係曲線」のグラフL71が求められる。また、グラフL71により、溶融深さの規格下限値DLに対応する明暗値、溶融深さの規格上限値DHに対応する明暗値がそれぞれ得られ、明暗値に対するNG領域が定まり、換言するとOK領域が定まる。図7によれば、当接部330の全周のレーザ溶接において、取得される明暗値が、中央値Dmに対応する明暗値の目標値を中心とする目標正規分布L72となることが好ましい。そして、正規分布が暗い方や明るい方に偏倚している場合、それらの正規分布が、目標正規分布L72に近づくことが好ましい。 As shown in FIG. 7, an appropriate melting depth Dx is set as the median Dm, and the melting depth is considered to be distributed between + 4σ and -4σ with respect to the median Dm. It should be noted that + 4σ is a value equal to or lower than the standard upper limit value DH which is the upper limit for maintaining reliability, and -4σ is a value equal to or higher than the standard lower limit value DL which is the lower limit value for maintaining reliability. And. Further, the light / dark value corresponding to + 4σ is calculated from the relationship between the light emitting image 350C and the light emitting image 350D, and the light / dark value corresponding to -4σ is calculated from the relationship between the light emitting image 350C and the light emitting image 350A. In this way, the graph L71 of the "melting depth-bright-dark value relationship curve" showing the correlation between the melting depth and the light-dark value is obtained. Further, from the graph L71, a light / dark value corresponding to the standard lower limit DL of the melting depth and a light / dark value corresponding to the standard upper limit DH of the melting depth are obtained, and an NG region with respect to the light / dark value is determined, in other words, an OK region. Is decided. According to FIG. 7, in laser welding around the entire circumference of the contact portion 330, it is preferable that the acquired light / dark value has a target normal distribution L72 centered on the target value of the light / dark value corresponding to the median Dm. When the normal distribution is biased toward the dark side or the bright side, it is preferable that the normal distribution approaches the target normal distribution L72.

(溶接処理)
つまり、図1に示すように、溶接制御部500は、適切な溶融深さDxのレーザ溶接ができるように当接部330に付与されるエネルギー量の多少を、溶融池350の発光像の明暗値に基づいてフィードバック制御する。例えば、溶接制御部500は、レーザ発振器110の出力を調整可能に構成されている。溶接制御部500は、出力調整が可能なレーザ発振器110からのレーザ光の出力の強弱を発光像の明暗値に基づいてフィードバック制御する。
(Welding process)
That is, as shown in FIG. 1, the welding control unit 500 determines the amount of energy applied to the abutting portion 330 so that laser welding with an appropriate melting depth Dx can be performed, depending on the brightness of the light emitting image of the molten pool 350. Feedback control is performed based on the value. For example, the welding control unit 500 is configured to be able to adjust the output of the laser oscillator 110. The welding control unit 500 feedback-controls the intensity of the output of the laser beam from the laser oscillator 110 whose output can be adjusted based on the brightness value of the light emission image.

溶接制御部500は、明暗値が、適切な溶融深さDxが得られると考えられる目標値よりも明るく変化した(溶融深さDxが深くなると考えられる)場合、溶接対象部分に付与するエネルギーを減少させるため、レーザ発振器110の出力を低下させるように調整することで、明暗値を目標値へ近づけるように制御する。逆に、溶接制御部500は、明暗値が、目標値よりも暗く変化した(溶融深さDxが浅くなると考えられる)場合、溶接対象部分に付与するエネルギーを増加させるため、レーザ発振器110の出力を高めるように調整することで、明暗値を目標値へ近づけるように制御する。 When the light / dark value changes brighter than the target value at which an appropriate melting depth Dx is considered to be obtained (the melting depth Dx is considered to be deep), the welding control unit 500 applies energy to the welding target portion. In order to reduce the amount, the light / dark value is controlled to approach the target value by adjusting the output of the laser oscillator 110 to decrease. On the contrary, when the light / dark value changes darker than the target value (it is considered that the melting depth Dx becomes shallow), the welding control unit 500 increases the energy applied to the welding target portion, so that the output of the laser oscillator 110 is output. By adjusting so as to increase, the light and dark values are controlled to approach the target value.

つまり、溶接制御部500は、動的に変化するレーザ照射箇所の明暗値を目標値に近づけるようにレーザ光の照射されるエネルギー強度を制御することを通じて、レーザ溶接箇所が適切な溶融深さDxとなるようにしている。 That is, the welding control unit 500 controls the energy intensity of the laser beam so that the brightness and darkness values of the dynamically changing laser irradiation points approach the target value, so that the laser welding points have an appropriate melting depth Dx. I am trying to be.

つまり、図6を参照して、レーザ溶接では、例えば発光像350Dのように、明暗値が明るければ、溶接位置635Dに示すように深い溶融深さDxで材料の溶接が行われる。しかし、電池容器300のケース310や蓋体320はその厚みが薄いため、溶融深さDxが規格上限値DHより深くなると貫通孔を生じるおそれがある。また、溶融範囲が広がって溶接に伴うスパッタの飛散が多くなることも好ましくない。一方、発光像350A,350Bのように、明暗値が暗ければ、溶接位置635A,635Bに示すように浅い溶融深さDxで材料の溶接が行われる。しかし、ケース310と蓋体320との溶接に適切な強度や安定性が確保されないおそれがある。そこで、本実施形態では、観測される光である光E1から抽出される発光像の明暗値が適切な溶融深さであることが期待される明暗値となるように当接部330に付与するエネルギー強度が調整される。 That is, with reference to FIG. 6, in laser welding, if the light and dark values are bright, for example, as in the light emitting image 350D, the material is welded at a deep melting depth Dx as shown in the welding position 635D. However, since the case 310 and the lid 320 of the battery container 300 are thin, if the melting depth Dx becomes deeper than the standard upper limit value DH, a through hole may be formed. Further, it is not preferable that the melting range is widened and the scattering of spatters due to welding increases. On the other hand, if the light and dark values are dark as in the emission images 350A and 350B, the material is welded at a shallow melting depth Dx as shown in the welding positions 635A and 635B. However, there is a possibility that appropriate strength and stability may not be ensured for welding the case 310 and the lid 320. Therefore, in the present embodiment, the light-dark value of the light emission image extracted from the observed light E1 is applied to the contact portion 330 so that the light-dark value is expected to be an appropriate melting depth. The energy intensity is adjusted.

また、図1に示すように、当接部330の全周の発光像に基づいて全周の明暗値を発光像データ542の一部データとして記憶しておく。これにより、ケース310と蓋体320とが適切な溶融深さで溶接されているか否かを事後的に確認することもできる。 Further, as shown in FIG. 1, the brightness value of the entire circumference is stored as a part of the emission image data 542 based on the emission image of the entire circumference of the contact portion 330. This makes it possible to confirm after the fact whether or not the case 310 and the lid 320 are welded to an appropriate melting depth.

(溶融深さ判定処理)
図1に示すように、溶接制御部500は、溶融池350(図3参照)の発光像が、判定データ541の許容範囲、すなわち明暗値のOK領域に入るように照射レーザ光L2の照射エネルギーを調整しながらレーザ溶接を行う。ところで、1つの電池30に対して、X線CT装置600でX線CT画像を取得するために要する時間は、レーザ溶接に要する時間よりも長い。一方、同一の部材、同一の形状の電池容器300のレーザ溶接であれば、「溶融深さ-明暗値関係曲線」のグラフL71(図7参照)が大きく変化することはない。
(Melting depth determination process)
As shown in FIG. 1, the welding control unit 500 arranges the irradiation energy of the irradiation laser beam L2 so that the emission image of the molten pool 350 (see FIG. 3) falls within the allowable range of the determination data 541, that is, the light / dark value OK region. Laser welding is performed while adjusting. By the way, the time required to acquire an X-ray CT image with the X-ray CT device 600 for one battery 30 is longer than the time required for laser welding. On the other hand, in the case of laser welding of the battery container 300 having the same member and the same shape, the graph L71 (see FIG. 7) of the “melting depth-brightness value relationship curve” does not change significantly.

そこで、溶接制御部500は、設定されている判定データ541を更新されるまで使い続けることでレーザ溶接を行う。これにより、発光像の明暗値は、目標正規分布L72(図7参照)のように分布することが期待される。また、当接部330の全周が適切に溶接されたか否かの判定が発光像と「溶融深さ-明暗値関係曲線」のグラフL71(図7参照)とに基づいて行われる。全周が適切に溶接されたと判定されれば、電池30は良品判定され、全周が適切に溶接されていないと判定されれば、電池30は要再検査品又は不良品とされる。発光像が暗い側のNG領域にあれば溶融深さ(溶け込み)不足であると判定され、発光像が明るい側のNG領域にあれば溶融深さ(溶け込み)過剰であると判定される。 Therefore, the welding control unit 500 performs laser welding by continuing to use the set determination data 541 until it is updated. As a result, the light and dark values of the emission image are expected to be distributed as in the target normal distribution L72 (see FIG. 7). Further, it is determined whether or not the entire circumference of the contact portion 330 is properly welded based on the light emitting image and the graph L71 (see FIG. 7) of the “melting depth-brightness value relationship curve”. If it is determined that the entire circumference is properly welded, the battery 30 is determined to be a non-defective product, and if it is determined that the entire circumference is not properly welded, the battery 30 is regarded as a product requiring re-inspection or a defective product. If the luminescent image is in the NG region on the dark side, it is determined that the melting depth (melting) is insufficient, and if the luminescent image is in the NG region on the bright side, it is determined that the melting depth (melting) is excessive.

従来、単に抜き取り検査でNG製品が見つかった場合、前回の抜き取り検査までの間に製造された全ての電池30を再検査したり、破棄したりする必要があった。これに対して、本実施形態によれば、再検査が必要な電池30や、破棄する必要のある電池30の数を減らすこと、いわゆる絞り込みをすることができる。 Conventionally, when an NG product is simply found by sampling inspection, it is necessary to re-inspect or discard all the batteries 30 manufactured up to the previous sampling inspection. On the other hand, according to the present embodiment, the number of batteries 30 that need to be re-inspected and the number of batteries 30 that need to be discarded can be reduced, so-called narrowing down.

例えば、絞り込みの一例として、X線CT画像でNG製品が見つかった場合、このNG製品の発光像と、前回X線CT画像を取得した製品の製造以降にレーザ溶接された製品の発光像とを比較して、発光像の態様が合致する発光像を有する製品を抽出することができる。発光像の態様が合致する発光像とは、全周における明暗の分布が同様であるものや、不都合を生じている部分の発光像に合致する発光像を全周のうちのどこか一部に有していることに基づいて特定される。これによれば、抽出された電池30のみを再検査や破棄等の対象とすることができる。 For example, as an example of narrowing down, when an NG product is found in an X-ray CT image, the emission image of this NG product and the emission image of a product laser-welded after the production of the product for which the previous X-ray CT image was acquired are obtained. By comparison, it is possible to extract a product having an emission image that matches the aspect of the emission image. A luminescence image that matches the mode of the luminescence image is one that has the same distribution of light and darkness around the entire circumference, or a luminescence image that matches the luminescence image of the part causing inconvenience in some part of the entire circumference. Identified based on having. According to this, only the extracted battery 30 can be subject to re-inspection, disposal, or the like.

例えば、絞り込みのもう一例として、判定データ管理装置700は、更新前の「溶融深さ-明暗値関係曲線」のグラフL71と、今回算出した「溶融深さ-明暗値関係曲線」のグラフL71とを比較して、2つの関係曲線が一致するか否かを判定する。2つの関係曲線が一致するのであれば、前回のX線CT画像の撮影後のNG品は上記例ですべて特定されることになる。一方、2つの関係曲線が一致しない場合、前回のX線CT画像の撮影後に製造された電池30の発光像を、今回算出した「溶融深さ-明暗値関係曲線」のグラフL71で再度検査する。そして、この再検査でNG品に該当する製品を抽出し、抽出された製品を再検査等行う。一方、前回のグラフL71による検査、及び、今回のグラフL71による検査でいずれも良品と判定される電池30は、良品であると判定されるため、再検査等を行わないとすることができる。すなわち、再検査の対象とする製品を、NG製品と同様の発光像を有する製品と、今回算出した「溶融深さ-明暗値関係曲線」のグラフL71でNG品と判定される製品とに限定することができるので再検査等に要する手間等が低減される。 For example, as another example of narrowing down, the determination data management device 700 has a graph L71 of the "melting depth-brightness value relation curve" before the update and a graph L71 of the "melting depth-brightness value relational curve" calculated this time. To determine whether or not the two relational curves match. If the two relational curves match, all the NG products after the previous X-ray CT image was taken will be specified in the above example. On the other hand, if the two relational curves do not match, the emission image of the battery 30 manufactured after the previous X-ray CT image was taken is inspected again with the graph L71 of the "melting depth-brightness value relational curve" calculated this time. .. Then, the product corresponding to the NG product is extracted by this re-inspection, and the extracted product is re-inspected. On the other hand, since the battery 30 which is determined to be a non-defective product in both the previous inspection by the graph L71 and the inspection by the current graph L71 is determined to be a non-defective product, it can be said that the re-inspection or the like is not performed. That is, the products to be re-inspected are limited to the products having the same emission image as the NG products and the products judged to be NG products in the graph L71 of the "melting depth-brightness value relationship curve" calculated this time. This can reduce the time and effort required for re-inspection.

(判定データ更新処理)
次に、図1を参照して、判定データ541を更新する動作について説明する。
X線CT画像の撮影対象となった電池30がレーザ溶接されたとき(補正タイミング)の発光像データ542を特定する。また、X線CT画像の周方向の位置と発光像の周方向の位置とを同期させる。そして、適切な溶融深さDxを中央値Dmとするとともに、その中央値Dmに対応する溶接位置のときの明暗値を特定する。なお、電池容器300の構造や種類等に応じて、適切な溶融深さである中央値Dm、規格下限値DL及び規格上限値DHが規定されている。一例として、規格下限値DLは0.16mmであり、周方向のスライス間隔は最小で5μmである。
(Judgment data update process)
Next, the operation of updating the determination data 541 will be described with reference to FIG. 1.
The emission image data 542 when the battery 30 for which the X-ray CT image is captured is laser welded (correction timing) is specified. Further, the position in the circumferential direction of the X-ray CT image and the position in the circumferential direction of the emission image are synchronized. Then, an appropriate melting depth Dx is set as the median Dm, and the light and dark values at the welding position corresponding to the median Dm are specified. The median Dm, the standard lower limit DL, and the standard upper limit DH, which are appropriate melting depths, are defined according to the structure, type, and the like of the battery container 300. As an example, the standard lower limit DL is 0.16 mm, and the slice interval in the circumferential direction is 5 μm at the minimum.

まず、X線CT装置600は、X線CT画像から、検査対象の電池30の周方向の各溶接位置について溶融深さDxを測定して、全周が規格下限DL以上であることを確認する。また、全周における溶融深さDxの中央値Dmやばらつき(δ)が適正であることを確認する。これにより、検査対象の電池30は、まず、抜き取り検査がOKであると判定される。こうした判定結果は、状態表示の信号や表示用信号として出力してもよい。 First, the X-ray CT apparatus 600 measures the melting depth Dx at each welding position in the circumferential direction of the battery 30 to be inspected from the X-ray CT image, and confirms that the entire circumference is equal to or higher than the standard lower limit DL. .. In addition, it is confirmed that the median value Dm and the variation (δ) of the melting depth Dx in the entire circumference are appropriate. As a result, it is first determined that the sampling inspection of the battery 30 to be inspected is OK. Such a determination result may be output as a status display signal or a display signal.

判定データ管理装置700は、抜き取り検査がOKであると判定されたX線CT画像から取得された、中央値Dmに対して-4σの溶融深さDxと対応する明暗値、及び+4σの溶融深さDxに対応する明暗値とを算出する。そして、規格上限値DH及び規格下限値DLに対応する明暗値とを併せて「溶融深さ-明暗値関係曲線」グラフL71を生成して、これを判定データ541とする。そして、判定データ管理装置700は、生成した判定データ541で、溶接制御部500の判定データ541を更新する。 The determination data management device 700 has a melting depth Dx of -4σ with respect to the median Dm, a light / dark value corresponding to the melting depth Dx, and a melting depth of + 4σ obtained from the X-ray CT image obtained from the X-ray CT image for which the sampling inspection is determined to be OK. The light and dark values corresponding to Dx are calculated. Then, a “melting depth-bright / dark value relationship curve” graph L71 is generated by combining the light / dark values corresponding to the standard upper limit value DH and the standard lower limit value DL, and this is used as the determination data 541. Then, the determination data management device 700 updates the determination data 541 of the welding control unit 500 with the generated determination data 541.

なお、中央値Dmに対する-4σから+4σの範囲は、規格下限値DLと規格上限値DHとの間になることが想定されている。よって、外れる場合、X線CT画像で得られた溶融深さDxは判定データ541の更新に適切ではないデータであると判定される。このように、判定データ管理装置700は、適切な「溶融深さ-明暗値関係曲線」のグラフL71を生成することができないとき、溶接制御部500の判定データ541を更新しない。または、判定データ管理装置700は、基準データ723に設定されている判定データ541や、以前に生成した判定データ541で溶接制御部500の判定データ541を更新する。 It is assumed that the range from -4σ to + 4σ with respect to the median Dm is between the standard lower limit value DL and the standard upper limit value DH. Therefore, if it deviates, it is determined that the melting depth Dx obtained from the X-ray CT image is not suitable for updating the determination data 541. As described above, the determination data management device 700 does not update the determination data 541 of the welding control unit 500 when the graph L71 of the appropriate “melt depth-brightness value relationship curve” cannot be generated. Alternatively, the determination data management device 700 updates the determination data 541 of the welding control unit 500 with the determination data 541 set in the reference data 723 or the previously generated determination data 541.

本実施形態の効果について説明する。
従来、蓋体320とケース310との間に生じた亀裂であって、外部から確認可能になった状態の亀裂を確認したところで、溶接部分にどのように亀裂が生じたのかを特定することができなかった。また外部からは電池30の内側で成長している途中の亀裂を確認することは困難である。この点、本願の発明者らは、電池30の電池容器300の溶融部340についてX線CT画像を撮影することにより、亀裂の発生箇所を特定し、その亀裂を経時的に観察することで亀裂の成長過程と、溶融部340との関係を調査することによって、電池30の亀裂は、境界線L1a(図4(a)参照)に沿って形成され、成長することを見出した。また、電池30の亀裂は、長い境界線L1a(図4(a)参照)であるか、短い境界線L2a(図4(b)参照)であるかに係わらず、いずれも境界線に沿って成長することを見出した。仮に、亀裂の成長速度が一定であれば、長い境界線L1aを有する電池30は、短い境界線L2aを有する電池30に比べて、長持ちする蓋然性が高く、電池30としての信頼性が高められる。
The effect of this embodiment will be described.
Conventionally, it is possible to identify how the crack was generated in the welded portion after confirming the crack that was generated between the lid 320 and the case 310 and can be confirmed from the outside. could not. Further, it is difficult to confirm the crack in the middle of growing inside the battery 30 from the outside. In this regard, the inventors of the present application identify the location of the crack by taking an X-ray CT image of the molten portion 340 of the battery container 300 of the battery 30, and observe the crack over time to crack the crack. By investigating the relationship between the growth process of the battery 30 and the molten portion 340, it was found that the crack of the battery 30 is formed and grows along the boundary line L1a (see FIG. 4A). Further, the crack of the battery 30 is along the boundary line regardless of whether it is the long boundary line L1a (see FIG. 4A) or the short boundary line L2a (see FIG. 4B). Found to grow. If the crack growth rate is constant, the battery 30 having a long boundary line L1a has a higher probability of lasting longer than the battery 30 having a short boundary line L2a, and the reliability of the battery 30 is enhanced.

例えば、図5は、応力振幅と耐久回数との関係を境界線の長さの違い毎に示す。溶融形状L51のグラフは、本実施形態の溶融部340に形成される長い境界線L1aを含む境界線L10を有する電池30の場合を示すグラフである。一方、溶融形状L52のグラフは、従来の溶融部340Bに形成される短い境界線L2aを含む境界線L20を有する電池30の場合のグラフである。例えば、応力振幅が10MPaのとき、短い境界線L2aを含む溶融形状L52の電池30のサイクル回数は2万回程度である一方、溶融形状L51の電池30のサイクル回数は100万回程度である。つまり、溶融形状L51であるときは、溶融形状L52である場合に比べてサイクル回数が、例えば50倍程度増大して、耐久性が向上することから電池30としての信頼性が高まる。また例えば、サイクル回数として100万回を確保しようとすると、溶融形状L51では応力振幅が10MPa程度に制限される必要がある一方、溶融形状L52では応力振幅を3.5MPa程度に制限する必要がある。つまり、溶融形状L51であるとき、溶融形状L52である場合に比べて応力振幅を大きくすることができて耐久性が向上するので信頼性が高まる。 For example, FIG. 5 shows the relationship between the stress amplitude and the number of durability lines for each difference in the length of the boundary line. The graph of the melt shape L51 is a graph showing the case of the battery 30 having the boundary line L10 including the long boundary line L1a formed in the melt portion 340 of the present embodiment. On the other hand, the graph of the molten shape L52 is a graph in the case of the battery 30 having the boundary line L20 including the short boundary line L2a formed in the conventional melting portion 340B. For example, when the stress amplitude is 10 MPa, the number of cycles of the battery 30 of the molten shape L52 including the short boundary line L2a is about 20,000, while the number of cycles of the battery 30 of the molten shape L51 is about 1 million. That is, when the molten shape L51 is used, the number of cycles is increased by, for example, about 50 times as compared with the case where the molten shape L52 is used, and the durability is improved, so that the reliability of the battery 30 is improved. Further, for example, in order to secure 1 million cycles, the stress amplitude of the melt shape L51 needs to be limited to about 10 MPa, while the stress amplitude of the melt shape L52 needs to be limited to about 3.5 MPa. .. That is, when the molten shape L51 is used, the stress amplitude can be increased as compared with the case where the molten shape L52 is used, and the durability is improved, so that the reliability is improved.

以上説明したように、本実施形態の二次電池、電池容器の検査方法及び二次電池の製造方法によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(1)溶融部340は凸形状であり、その先端部341は電池容器300の内側にある当接部330に向いているとともに、その表面部342は電池容器300の外側にあって左右方向いずれかの板厚tまで広がることになる。これにより、電池容器300において溶融部340と非溶融部との間に形成される境界線L1aを含む境界部分が、板厚t以上の長さ、かつ、直線よりも長くなる弧状になる。よって、強度の低い境界部分であっても長くすることで強度が高められ、破断に要する力や時間が増加することから、溶融部340の信頼性が向上するようになる。
As described above, according to the secondary battery, the battery container inspection method, and the secondary battery manufacturing method of the present embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) The molten portion 340 has a convex shape, the tip portion 341 thereof faces the contact portion 330 inside the battery container 300, and the surface portion 342 thereof is outside the battery container 300 and either in the left-right direction. It will spread to the plate thickness t. As a result, in the battery container 300, the boundary portion including the boundary line L1a formed between the molten portion 340 and the non-melted portion becomes an arc shape having a length equal to or more than the plate thickness t and longer than a straight line. Therefore, even if the boundary portion has a low strength, the strength is increased by lengthening the boundary portion, and the force and time required for breaking are increased, so that the reliability of the molten portion 340 is improved.

(2)凸形状の先端部341を通る照射レーザ光L2の光軸LC(中心線)が電池容器300の内側にある当接部330に対して0.3mm以内にあることから先端部341から側面部としての側面310bまでの溶融部340と非溶融部との間の境界部分の境界線L1a長さをより長くすることができる。 (2) Since the optical axis LC (center line) of the irradiation laser beam L2 passing through the convex tip portion 341 is within 0.3 mm with respect to the contact portion 330 inside the battery container 300, from the tip portion 341. The length of the boundary line L1a of the boundary portion between the molten portion 340 and the non-melted portion up to the side surface 310b as the side surface portion can be made longer.

(3)電池容器300の内側の当接部330から電池容器300の外側を見た方向に対して溶融部340の広がりが90度未満であるので先端部341から側面310bに到達する溶融部340と非溶融部との境界線L1aを長くすることができる。 (3) Since the spread of the molten portion 340 is less than 90 degrees with respect to the direction in which the outside of the battery container 300 is viewed from the contact portion 330 inside the battery container 300, the molten portion 340 reaching the side surface 310b from the tip portion 341. The boundary line L1a between the unmelted portion and the non-melted portion can be lengthened.

(4)X線CT装置600であれば、撮影条件にかかる規制が緩和されるとともに、撮影に要する時間も従来並に抑えられたかたちでCT画像を取得することができる。例えば、上記特許文献1に記載の評価方法における制約、例えば、電池を水槽の水中に配置することや、超音波センサを電池容器に近づけなければならないことなどの手間を省いたり、簡略化したりすることができる。 (4) With the X-ray CT device 600, the restrictions on the imaging conditions are relaxed, and the CT image can be acquired in a form in which the time required for imaging is suppressed to the same level as before. For example, restrictions on the evaluation method described in Patent Document 1, for example, eliminating or simplifying the trouble of arranging the battery in the water of the water tank and having to bring the ultrasonic sensor close to the battery container. be able to.

(5)境界線L1aの長さを長く確保することができる。例えば、所定の長さは、側面を構成する電池容器300の板厚t又は蓋体320の板厚とすることができる。
(6)材料の状態、レーザ光の形状や出力によって明暗値と溶融深さとの関係に変化が生じたとしても、補正タイミングにおける比較によって明暗値と溶融深さとの関係が補正され、この補正された明暗値と溶融深さとの関係によってレーザ光の照射されるエネルギー強度が制御されるようになることからレーザ溶接が好適に行われるようになる。
(5) The length of the boundary line L1a can be secured to be long. For example, the predetermined length can be the plate thickness t of the battery container 300 constituting the side surface or the plate thickness of the lid 320.
(6) Even if the relationship between the light / dark value and the melting depth changes depending on the state of the material, the shape and output of the laser beam, the relationship between the light / dark value and the melting depth is corrected by the comparison at the correction timing, and this correction is made. Since the energy intensity irradiated with the laser beam is controlled by the relationship between the light and dark values and the melting depth, laser welding is preferably performed.

(7)X線CT装置600を用いることにより、溶融深さを機械的な変形のない非破壊検査によって高い精度で測定することができる。また、切断間隔や切りしろが不要である非破壊検査であれば、溶融部340の状態を延びる方向に対して連続的に検査することができる。特に、再凝固により密度変化が変化した範囲をX線CT装置600で明確に測定することのできることが新たに見出された。X線CT装置600であれば、撮影条件にかかる規制が抑制されるとともに、撮影に要する時間も従来並に抑えられたかたちでCT画像を取得することができる。 (7) By using the X-ray CT device 600, the melting depth can be measured with high accuracy by non-destructive inspection without mechanical deformation. Further, if it is a non-destructive inspection that does not require a cutting interval or a cutting margin, the state of the molten portion 340 can be continuously inspected in the extending direction. In particular, it has been newly found that the range in which the density change has changed due to recoagulation can be clearly measured by the X-ray CT apparatus 600. With the X-ray CT apparatus 600, it is possible to acquire a CT image in a form in which restrictions on imaging conditions are suppressed and the time required for imaging is suppressed to the same level as before.

(8)当接部330の全周に渡る画像の発光像を周方向に連続監視することで、電池容器300の当接部330の不具合であって、所定間隔毎の切断では見落とされるおそれのある不具合であっても、検出することができるようになる。 (8) By continuously monitoring the emission image of the image over the entire circumference of the contact portion 330 in the circumferential direction, the contact portion 330 of the battery container 300 may be defective and may be overlooked when cut at predetermined intervals. Even a certain defect can be detected.

(9)レーザ光は、トップハット型の対応する照射範囲には平均的にエネルギーを付与して安定的な溶接加工を可能とし、その制御も容易であるとともに、ガウス型の対応する照射範囲の中心部には高いエネルギーによる確実な溶接加工を可能とすることができる。 (9) The laser beam applies energy to the corresponding irradiation range of the top hat type on average to enable stable welding, and its control is easy, and the corresponding irradiation range of the Gauss type It is possible to perform reliable welding with high energy in the central part.

(その他の実施形態)
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
(Other embodiments)
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.

・上記実施形態では、電池30について1つの「溶融深さ-明暗値関係曲線」を設ける場合について例示した。しかしこれに限らず、「溶融深さ-明暗値関係曲線」を、ケースの溶接位置毎に設定したり、当接部の全周をいくつかに区分して設けた区間である溶接区間毎に設定したりしてもよい。溶接対象物としての電池容器の溶接位置や溶接区間によって明暗値及び溶融深さとの関係が変化するとしても、それら溶接位置等に明暗値及び溶融深さとの関係が定められているので、各溶接位置等に適切な溶接が行えるようになる。 -In the above embodiment, the case where one "melting depth-brightness value relationship curve" is provided for the battery 30 is illustrated. However, not limited to this, the "melting depth-brightness value relationship curve" is set for each welding position of the case, or the entire circumference of the contact portion is divided into several sections for each welding section. You may set it. Even if the relationship between the light / dark value and the melting depth changes depending on the welding position and the welding section of the battery container as the welding object, the relationship between the light / dark value and the melting depth is defined in those welding positions, etc., so that each welding Welding can be performed appropriately for the position.

・上記実施形態では、溶接制御部500はレーザ発振器110の出力を調整する場合について例示した。しかしこれに限らず、溶接対象部分に付与するエネルギーを調整することができるのであれば、溶接制御部はその他の態様で、付与するエネルギーを調整するようにしてもよい。例えば、レーザ出力部の光学系を制御したり、電池までの距離を変更するように制御することでレーザ光の照射される範囲を変化させることによりエネルギー量を調整してもよい。また、レーザ出力部と電池との間の相対速度の制御によりレーザ光の相対速度を変化させることによりエネルギー量を調整するようにしてもよい。つまり、レーザ照射箇所へ付与するエネルギー量の調整によって溶融深さが維持又は変更される。 -In the above embodiment, the case where the welding control unit 500 adjusts the output of the laser oscillator 110 has been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and if the energy applied to the welding target portion can be adjusted, the welding control unit may adjust the applied energy in other embodiments. For example, the amount of energy may be adjusted by changing the irradiation range of the laser beam by controlling the optical system of the laser output unit or controlling the distance to the battery. Further, the amount of energy may be adjusted by changing the relative speed of the laser beam by controlling the relative speed between the laser output unit and the battery. That is, the melting depth is maintained or changed by adjusting the amount of energy applied to the laser irradiation site.

・上記構成において、発振レーザ光L0は、半導体レーザ以外のレーザ光、例えば高輝度なYAGレーザなどのレーザ光であってもよい。
・上記実施形態では、照射レーザ光L2のエネルギー強度分布D6の一例がトップハット型+ガウシアン型である場合について例示した。しかしこれに限らず、レーザ光のエネルギーの強度分布は、主にガウシアン型、主にトップハット型等でもよい。ガウシアン型のレーザを用いる場合、照射範囲が狭くなりエネルギーを集中させやすいことからキーホールの形成に要する時間を短縮させることができるなどレーザ溶接にかかる時間の短縮が可能となる。
In the above configuration, the oscillating laser light L0 may be a laser light other than a semiconductor laser, for example, a laser light such as a high-brightness YAG laser.
-In the above embodiment, an example of the energy intensity distribution D6 of the irradiation laser beam L2 is an example of a top hat type + Gaussian type. However, the intensity distribution of the energy of the laser beam is not limited to this, and may be mainly a Gaussian type, a top hat type, or the like. When a Gaussian type laser is used, the irradiation range is narrowed and energy can be easily concentrated, so that the time required for forming a keyhole can be shortened, and the time required for laser welding can be shortened.

・上記実施形態では、ケース310、蓋体320はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)である場合について例示した。しかしこれに限らず、ケース、蓋体は鉄、銅やステンレスなどの合金などアルミニウム以外の金属材料より構成されていてもよい。アルミニウム以外の金属材料としては、容器として用いることができ、レーザ光により溶接できるものであればよい。これにより、電池のケース及び蓋体についての設計自由度の向上が図られるようになる。 -In the above embodiment, the case where the case 310 and the lid 320 are made of aluminum (including an aluminum alloy) has been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and the case and the lid may be made of a metal material other than aluminum such as iron, an alloy such as copper or stainless steel. The metal material other than aluminum may be any material that can be used as a container and can be welded by laser light. As a result, the degree of freedom in designing the battery case and lid can be improved.

・上記実施形態では、溶接制御部500は、溶接処理で動的に変化するレーザ照射箇所の明暗値を判定(間接的には溶融深さを判定)しつつ、付与されるエネルギー量を調整する場合について例示した。しかしこれに限らず、溶接制御部は、1つの電池を溶接した後や当接部の所定の区間を溶接した後、溶接の済んだ箇所の明暗値に基づいて、次の電池の溶接や次区間の溶接をするときに付与するエネルギー強度を調整するようにフィードバック制御をしてもよい。これにより、明暗値の取得や算出の負荷を軽減させることができるようになる。 -In the above embodiment, the welding control unit 500 adjusts the amount of energy applied while determining the brightness value of the laser irradiation portion dynamically changing in the welding process (indirectly determining the melting depth). The case was illustrated. However, the welding control unit is not limited to this, and after welding one battery or welding a predetermined section of the contact portion, the welding of the next battery or the next is based on the brightness value of the welded portion. Feedback control may be performed so as to adjust the energy intensity applied when welding the section. This makes it possible to reduce the load of acquiring and calculating the light and dark values.

・上記実施形態では、ケース310の開口部310cに蓋体320が嵌め込まれることで上下方向に延びる当接部330が設けられる場合について例示した。しかしこれに限らず、ケース310の開口部310c周囲の側面端部310a上に蓋体が被さるように設けられて当接部330が水平方向に設けられてもよい。このとき、レーザ溶接は、当接部の延びる方向がレーザの照射方向となるようにレーザを照射させればよい。このとき、ケースの側面が、レーザ溶接された平面を構成し、蓋体の外周部の端部が、レーザ溶接された平面に対する側面を構成することになる。 In the above embodiment, a case where a contact portion 330 extending in the vertical direction is provided by fitting the lid 320 into the opening 310c of the case 310 has been illustrated. However, the present invention is not limited to this, and the contact portion 330 may be provided in the horizontal direction so as to cover the side surface end portion 310a around the opening 310c of the case 310 so as to cover the lid. At this time, in laser welding, the laser may be irradiated so that the extending direction of the contact portion is the irradiation direction of the laser. At this time, the side surface of the case constitutes a laser-welded flat surface, and the end portion of the outer peripheral portion of the lid constitutes a side surface with respect to the laser-welded flat surface.

・上記実施形態では、電池30のレーザ溶接が行われたタイミングを補正タイミングとしたが、電池のレーザ溶接が行われた後の所定時間経過後や任意のタイミングを補正タイミングとしてもよい。 -In the above embodiment, the timing at which the laser welding of the battery 30 is performed is set as the correction timing, but the correction timing may be after a predetermined time has elapsed after the laser welding of the battery is performed or at any timing.

・上記実施形態では、電池容器300のケース310と蓋体320とを溶接する場合について例示したが、これに限らず、レーザ溶接を要するものであれば、電池においてケースと本体以外のものがレーザ溶接の対象であってもよい。 -In the above embodiment, the case where the case 310 of the battery container 300 and the lid 320 are welded is exemplified, but the present invention is not limited to this, and if laser welding is required, the battery other than the case and the main body is a laser. It may be the object of welding.

30…電池、110…レーザ発振器、200…レーザ出力部、250…集光レンズ、260…コリメートレンズ、261…強度分布変換器、300…電池容器、310…ケース、310a…側面端部、310b…側面、310c…開口部、320…蓋体、320a…表面、320b…外周部、330…当接部、331…残り部分、340…溶融部、340B…溶融部、341…先端部、342…表面部、350…溶融池、350A…発光像、350A-350D…発光像、350B…発光像、350C…発光像、350D…発光像、400…分光器、440…撮像部、500…溶接制御部、510…画像取得部、520…発光像抽出部、530…溶融深さ判定部、540…記憶部、541…判定データ、542…発光像データ、600…X線CT装置、610…撮影部、611…試料台、620…撮影制御部、630…記憶部、635A…溶接位置、635A-635D…溶接位置、635B…溶接位置、635D…溶接位置、700…判定データ管理装置、710…判定制御部、711…CT判定部、712…判定データ更新部、720…記憶部、721…発光像データ、722…CT像データ、723…基準データ、α…角度、t…板厚、Da~Dd…溶融深さ、Dx…溶融深さ、E1…光、W…ケース側幅、L0…発振レーザ光、L1…平行光、L2…照射レーザ光、L3…変換レーザ光。 30 ... Battery, 110 ... Laser oscillator, 200 ... Laser output unit, 250 ... Condensing lens, 260 ... Collimating lens, 261 ... Intensity distribution converter, 300 ... Battery container, 310 ... Case, 310a ... Side edge, 310b ... Side surface, 310c ... Opening, 320 ... Lid, 320a ... Surface, 320b ... Outer circumference, 330 ... Contact part, 331 ... Remaining part, 340 ... Welded part, 340B ... Melted part, 341 ... Tip part, 342 ... Surface Unit, 350 ... molten pond, 350A ... emission image, 350A-350D ... emission image, 350B ... emission image, 350C ... emission image, 350D ... emission image, 400 ... spectroscope, 440 ... image pickup unit, 500 ... welding control unit, 510 ... Image acquisition unit, 520 ... Emission image extraction unit, 530 ... Welding depth determination unit, 540 ... Storage unit, 541 ... Judgment data, 542 ... Emission image data, 600 ... X-ray CT device, 610 ... Imaging unit, 611. ... Sample stand, 620 ... Imaging control unit, 630 ... Storage unit, 635A ... Welding position, 635A-635D ... Welding position, 635B ... Welding position, 635D ... Welding position, 700 ... Judgment data management device, 710 ... Judgment control unit, 711 ... CT judgment unit, 712 ... Judgment data update unit, 720 ... Storage unit, 721 ... Light emission image data, 722 ... CT image data, 723 ... Reference data, α ... Angle, t ... Plate thickness, Da to Dd ... Weld depth Dx ... melting depth, E1 ... light, W ... case side width, L0 ... oscillating laser light, L1 ... parallel light, L2 ... irradiation laser light, L3 ... conversion laser light.

Claims (12)

発電要素を収容した金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された電池容器を備える二次電池であって、
前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部がレーザ溶接によって前記当接部の延びる周方向に溶融された溶融部を備え、
前記溶融部は、前記周方向と直交する断面において、前記レーザ溶接で溶けた領域が、前記電池容器の外側表面から内側に向かって縮小して内側に向く先端部を有する凸形状の領域であって、
前記凸形状は、前記周方向と直交する断面において、前記先端部が前記電池容器の内側にある前記当接部に向いているとともに、前記電池容器の外側の表面部が前記レーザ溶接用のレーザ光が照射された位置の左右に広がっており、
前記先端部は、前記電池容器の内側に未到達であり、
前記表面部は、前記断面の前記左右の一方が前記電池容器の外側において前記レーザ溶接された平面に対する側面に到達しており、
前記当接部より外側の前記溶融部の境界線の長さが、前記溶融部の凸部の前記先端部から前記蓋体の表面までの厚さより大きい値である
二次電池。
A secondary battery comprising a battery container in which the opening of a metal case containing a power generation element is sealed by a metal lid.
A circumferential contact portion between the opening portion of the case and the outer peripheral portion of the lid body is provided with a melting portion melted in the circumferential direction in which the contact portion extends by laser welding.
The molten portion is a convex region having a tip portion in which the region melted by the laser welding is reduced inward from the outer surface of the battery container and faces inward in a cross section orthogonal to the circumferential direction. hand,
In the cross section orthogonal to the circumferential direction, the convex shape has the tip end facing the contact portion inside the battery container, and the outer surface portion of the battery container is a laser for laser welding. It spreads to the left and right of the position where the light was irradiated,
The tip portion has not reached the inside of the battery container and has not reached the inside.
The front surface portion has one of the left and right sides of the cross section reaching the side surface with respect to the laser-welded plane on the outside of the battery container .
The length of the boundary line of the molten portion outside the contact portion is a value larger than the thickness from the tip portion of the convex portion of the fused portion to the surface of the lid body.
Secondary battery.
前記凸形状は、前記表面部から前記先端部に向かう中心線が前記電池容器の内側にある前記当接部から0.3mm以内を通る
請求項1に記載の二次電池。
The secondary battery according to claim 1, wherein the convex shape is such that the center line from the surface portion to the tip portion passes within 0.3 mm from the contact portion inside the battery container.
前記溶融部は、前記凸形状の前記先端部から前記側面に到達する非溶融部との境界部分が、前記電池容器の内側の前記当接部から前記表面部を見たとき、その見た方向において前記中心線の前記側面側に90度未満の範囲に配置されている
請求項2に記載の二次電池。
When the boundary portion of the molten portion from the tip portion of the convex shape to the non-melted portion reaching the side surface is viewed from the contact portion inside the battery container, the viewing direction thereof. The secondary battery according to claim 2, wherein the secondary battery is arranged in a range of less than 90 degrees on the side surface side of the center line.
金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された二次電池用の電池容器であって、前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部がレーザ光によるレーザ溶接によって前記当接部の延びる周方向に溶融された溶融部を備える電池容器を検査する検査方法であって、
前記溶融部の断面であって、前記周方向と直交する前記断面について、前記レーザ溶接で溶融した領域を含む画像を取得し、
前記取得した画像に基づいて、前記レーザ溶接で溶融した領域が、前記電池容器の外側表面から内側に向かって縮小して内側に向く先端部を有する凸形状の領域であって、前記凸形状は、前記周方向と直交する断面において、前記先端部が前記電池容器の内側にある前記当接部に向いているとともに、前記電池容器の外側の表面部が前記レーザ光が照射された位置の左右に広がっており、前記先端部は、前記電池容器の内側に未到達であり、前記表面部は、前記断面の前記左右の一方が前記電池容器の外側において前記レーザ溶接された平面に対する側面に到達しており、
前記当接部より外側の前記溶融部の境界線の長さが、前記溶融部の凸部の前記先端部から前記蓋体の表面までの厚さより大きい値であることを検査する
電池容器の検査方法。
The opening of the metal case is a battery container for a secondary battery sealed by a metal lid, and a circumferential contact portion between the opening of the case and the outer peripheral portion of the lid. Is an inspection method for inspecting a battery container provided with a molten portion melted in the circumferential direction in which the contact portion extends by laser welding with a laser beam.
An image including a region melted by the laser welding is acquired for the cross section of the melted portion, which is orthogonal to the circumferential direction.
Based on the acquired image, the region melted by the laser welding is a convex region having a tip portion that shrinks inward from the outer surface of the battery container and faces inward, and the convex shape is In the cross section orthogonal to the circumferential direction, the tip portion faces the contact portion inside the battery container, and the outer surface portion of the battery container faces the left and right of the position where the laser beam is irradiated. The tip portion does not reach the inside of the battery container, and the surface portion reaches the side surface of the cross section with respect to the laser-welded plane surface on the outside of the battery container. And
Inspection of the battery container for inspecting that the length of the boundary line of the molten portion outside the contact portion is larger than the thickness from the tip portion of the convex portion of the fused portion to the surface of the lid body. Method.
前記レーザ溶接で溶融した領域を含む画像をX線CT装置によって取得する
請求項4に記載の電池容器の検査方法。
The method for inspecting a battery container according to claim 4, wherein an image including a region melted by laser welding is acquired by an X-ray CT apparatus.
前記検査では、前記側面に到達している前記凸形状の境界線が、予め設定した長さ以上であり、かつ、前記電池容器の内側の前記当接部から前記電池容器の外側を見たとき、その見た方向において前記凸形状の中心線から前記側面側に90度未満の範囲に配置されているか否かを検査する
請求項5に記載の電池容器の検査方法。
In the inspection, when the convex boundary line reaching the side surface is longer than a preset length and the outside of the battery container is viewed from the contact portion inside the battery container. The method for inspecting a battery container according to claim 5, wherein the battery container is inspected whether or not it is arranged in a range of less than 90 degrees from the center line of the convex shape to the side surface side in the viewed direction.
前記予め設定した長さが、前記凸形状の前記先端部から前記電池容器の前記側面までの最短距離である
請求項6に記載の電池容器の検査方法。
The method for inspecting a battery container according to claim 6, wherein the preset length is the shortest distance from the tip portion of the convex shape to the side surface of the battery container.
レーザ光の照射されるエネルギー強度を変更可能な態様でレーザ溶接される電池容器を備える二次電池の製造方法であって、
画像取得部で、前記レーザ光の照射箇所及びその周辺における画像を取得し、
抽出部で前記画像の発光像を抽出し、
制御部で、前記画像の発光像と、記憶部に予め設定されている明暗値及び溶融深さの関係とから、前記溶融深さが所定の深さになるように、前記レーザ光の照射されるエネルギー強度を制御し、
補正部で、前記記憶部に予め設定されている前記明暗値及び溶融深さの関係を補正するものであって、
前記補正部は、過去の補正タイミングにおける前記レーザ光の照射箇所の溶融深さと、前記過去の補正タイミングにおける前記画像の発光像とを比較して、前記記憶部に予め設定されている前記明暗値及び溶融深さの関係を補正する
二次電池の製造方法。
A method for manufacturing a secondary battery including a battery container that is laser-welded in such a manner that the energy intensity irradiated with the laser beam can be changed.
The image acquisition unit acquires an image of the irradiation point of the laser beam and its surroundings, and obtains an image.
The emission image of the image is extracted by the extraction unit, and the emission image is extracted.
The control unit irradiates the laser beam so that the melting depth becomes a predetermined depth based on the relationship between the light emission image of the image and the light / dark value and the melting depth preset in the storage unit. Control the energy intensity
The correction unit corrects the relationship between the light / dark value and the melting depth preset in the storage unit.
The correction unit compares the melting depth of the irradiation point of the laser beam at the past correction timing with the light emission image of the image at the past correction timing, and the light / dark value preset in the storage unit. A method for manufacturing a secondary battery that corrects the relationship between the melting depth and the melting depth.
前記レーザ光の照射箇所の溶融深さを、X線CT装置による非破壊検査で測定する
請求項8に記載の二次電池の製造方法。
The method for manufacturing a secondary battery according to claim 8, wherein the melting depth of the irradiated portion of the laser beam is measured by a non-destructive inspection using an X-ray CT device.
前記明暗値及び溶融深さの関係は、溶接対象物の溶接位置毎又は溶接区間毎に定められている
請求項8又は9に記載の二次電池の製造方法。
The method for manufacturing a secondary battery according to claim 8 or 9, wherein the relationship between the light and dark values and the melting depth is defined for each welding position or each welding section of the object to be welded.
前記レーザ光の照射箇所は、発電要素を収容された金属製のケースの開口部が金属製の蓋体によって封止された電池容器を備える二次電池において、前記ケースの前記開口部と前記蓋体の外周部との周状の当接部であり、
判定部で、前記当接部の全周に渡って取得した前記画像の発光像に基づいて、前記明暗値及び溶融深さの関係から前記当接部の全周に渡る溶融深さを取得することに基づいて、前記全周に渡る溶融深さが適切であるか否かを判定する
請求項8~10のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
The irradiation point of the laser light is a secondary battery including a battery container in which the opening of a metal case accommodating a power generation element is sealed with a metal lid, and the opening and the lid of the case are provided. It is a circumferential contact part with the outer peripheral part of the body.
The determination unit acquires the melting depth over the entire circumference of the abutting portion from the relationship between the light and dark values and the melting depth based on the emission image of the image acquired over the entire circumference of the abutting portion. The method for manufacturing a secondary battery according to any one of claims 8 to 10, wherein it is determined whether or not the melting depth over the entire circumference is appropriate based on the above.
前記レーザ光は、強度分布がガウス型である第1のレーザ光と、前記第1のレーザ光よりも大きい照射径を有し、強度分布がトップハット型である第2のレーザ光とを合成することにより生成されたレーザ光であって、前記生成されたレーザ光の強度が周辺部に囲まれた中央部で最大値となる分布を有しているものである
請求項8~11のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
The laser beam is a combination of a first laser beam having a Gaussian intensity distribution and a second laser beam having an irradiation diameter larger than that of the first laser beam and having a top hat type intensity distribution. Any of claims 8 to 11, wherein the laser beam is generated by the above-mentioned method and has a distribution in which the intensity of the generated laser beam has the maximum value in the central portion surrounded by the peripheral portion. The method for manufacturing a secondary battery according to item 1.
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