激光切割裝置及激光切割方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在對層疊體進(jìn)行激光切割時(shí)能夠無損切斷面品質(zhì)地進(jìn)行切割的激光切割裝置。該激光切割裝置在透鏡（4）與層疊體（10）之間配置有腔室（5），該腔室（5）中設(shè)有：用于將激光（2）射入到腔室（5）內(nèi)的透射窗（6）；用于將輔助氣體（8）導(dǎo)入到腔室（5）內(nèi)的氣體送入口（7）；以及用于將激光（2）從腔室（5）射出并使輔助氣體（8）從腔室（5）噴出的切口（9）。切口（9）具有效仿激光（2）進(jìn)行掃描的區(qū)域而得到的形狀，層疊體（10）在激光（2）的照射位置上的厚度因輔助氣體（8）的噴出而減小。
【專利說明】激光切割裝置及激光切割方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光切割裝置及激光切割方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著便攜式電子設(shè)備的需求增加，電池容量較大的鋰離子電池等充電電池正被廣泛使用，而為了使便攜式電子設(shè)備獲得更高的性能，要求充電電池具有高效率。另夕卜，對于電動(dòng)車、固定式鋰離子蓄電池等用途，要求具有高輸出的充電電池。
[0003]高輸出鋰離子電池多采用使薄板狀的正極電極與薄板狀的負(fù)極電極夾著隔膜交替層疊的結(jié)構(gòu)。正極電極一般使用涂布有活性物質(zhì)原材料的鋁箔，負(fù)極電極一般使用涂布有活性物質(zhì)原材料的銅箔。具體而言，在鋁箔的規(guī)定位置上涂布活性物質(zhì)，該涂布了活性物質(zhì)的鋁箔在經(jīng)過了干燥工序、壓縮工序等工序之后，利用模具進(jìn)行沖壓，從而切出規(guī)定形狀的正極電極。同樣，在銅箔的規(guī)定位置上涂布活性物質(zhì)，該涂布了活性物質(zhì)的銅箔在經(jīng)過了干燥工序、壓縮工序等工序之后，利用模具進(jìn)行沖壓，從而切出規(guī)定形狀的負(fù)極電極。
[0004]層疊式鋰離子電池中，層疊后的各正極電極各自的未涂布活性物質(zhì)的接頭部與集電連接用的板材焊接。同樣，層疊后的各負(fù)極電極各自的接頭部與集電連接用的板材焊接。因此，在將層疊后的各正極電極各自的接頭部向集電連接用的板材折彎時(shí)，為了使它們的前端一致，需要將層疊后的各正極電極各自的接頭部切齊。層疊后的各負(fù)極電極各自的接頭部也同樣需要切齊。但是，特別是層疊后的鋁箔很難用模具來進(jìn)行切割。因此，在層疊前的沖壓工序中分別對薄板狀的正極電極和薄板狀的負(fù)極電極的接頭部的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，一片一片地進(jìn)行切割。具體而言，在薄板狀的正極電極和薄板狀的負(fù)極電極夾著隔膜交替層疊而成的層疊體中，將該層疊體的上層部的正極電極和負(fù)極電極各自的接頭部調(diào)節(jié)成比該層疊體的下層部的正極電極和負(fù)極電極各自的接頭部要長。
[0005]圖6中示出專利文獻(xiàn)I所記載的激光加工裝置61。
[0006]用于對被加工構(gòu)件65進(jìn)行加工的激光加工裝置61包括:使激光振蕩的振蕩器62、具有電鏡的電鏡頭63、以及將經(jīng)振蕩器62振蕩后的激光傳輸?shù)诫婄R頭63的光纖64。
[0007]在被加工構(gòu)件65的上側(cè)配置有第一箱體67。在被加工構(gòu)件65的下側(cè)配置有第二箱體68。氣瓶69向第一箱體67供氣。該氣體使用Ar氣、N2氣或氧氣等。吸引裝置70從第二箱體68吸氣。第一箱體67的內(nèi)壓被調(diào)整為正壓，第二箱體68的內(nèi)壓被調(diào)整為低于第一箱體67內(nèi)壓的壓力。
[0008]在對被加工構(gòu)件65進(jìn)行切斷時(shí)，從氣瓶69向第一箱體67送氣，將第一箱體67的內(nèi)壓調(diào)整為正壓，然后啟動(dòng)振蕩器62使激光振蕩。經(jīng)振蕩器62振蕩后的激光經(jīng)由光纖64傳輸至電鏡頭63。電鏡頭63透過透明的第一箱體67從上方向被加工構(gòu)件65照射激光66，并且沿切割方向?qū)υ摫患庸?gòu)件65掃描激光66。
[0009]由此，將被加工構(gòu)件65切割加工成所希望的形狀。在被加工構(gòu)件65的切割過程中，若在被加工構(gòu)件65的局部出現(xiàn)激光66貫穿被加工構(gòu)件65的背面的部分，則第一箱體67內(nèi)的氣體開始流向第二箱體68。
[0010]此時(shí)，利用吸引裝置70來吸引第二箱體68內(nèi)的氣體，使得第一箱體67的內(nèi)壓與第二箱體68的內(nèi)壓之間的壓差保持固定。由此，能夠防止在被加工構(gòu)件65的背面殘留熔融金屬這樣的不良現(xiàn)象，從而防止切斷面的品質(zhì)下降。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2011 - 125877號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明所要解決的問題
[0015]當(dāng)被加工構(gòu)件65是金屬制的板材時(shí),通過對被加工構(gòu)件65照射激光66,使得一部分金屬蒸發(fā)而形成稱為小孔(key hole)的孔部，激光66在該小孔的內(nèi)壁發(fā)生反射，從而該激光66到達(dá)被加工構(gòu)件65的厚度方向的深處。
[0016]但是，當(dāng)被加工構(gòu)件65是由多片金屬箔層疊而成的層疊體時(shí)，通過對被加工構(gòu)件65照射激光66而形成的孔部呈層疊狀。由于在層疊后的金屬箔之間形成了空氣層，因此激光會(huì)發(fā)生散射而不會(huì)在該孔部的內(nèi)壁發(fā)生反射。因而，激光66無法到達(dá)被加工構(gòu)件65的厚度方向的深處。而且，因激光而發(fā)生熔融的金屬有可能留在空氣層中，從而遮擋了激光66。由此可知,現(xiàn)有技術(shù)無法用激光66來切斷由多片金屬箔層疊而成的層疊體。
[0017]本發(fā)明的目的在于提供一種能對層疊體進(jìn)行激光切割而不會(huì)降低層疊體的切斷面品質(zhì)的激光切割裝置及激光切割方法。
[0018]解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0019]本發(fā)明的激光切割裝置的特征在于，包括:激光振蕩器；對所述激光振蕩器射出的激光進(jìn)行掃描的激光掃描部；將由所述激光掃描部進(jìn)行掃描的所述激光聚光到被加工構(gòu)件的層疊體的激光照射面上的透鏡、以及設(shè)置在所述透鏡和所述層疊體之間的腔室，在所述腔室中，設(shè)置有:用于將所述激光射入到所述腔室內(nèi)的透射窗、用于將輔助氣體導(dǎo)入到所述腔室內(nèi)的氣體送入口、以及用于將所述激光從所述腔室射出且將所述輔助氣體從所述腔室噴出的切口，所述切口具有效仿所述激光進(jìn)行掃描的區(qū)域而得到的形狀，所述層疊體在所述激光的照射位置上的厚度因所述輔助氣體的噴出而減小。
[0020]本發(fā)明的激光切割裝置中，所述切口的長邊方向的長度也可以比所述激光進(jìn)行掃描的區(qū)域的長邊方向的長度要長。
[0021 ] 本發(fā)明的激光切割裝置中，所述切口的寬度也可以在所述切口的長邊方向上發(fā)生變化。
[0022]本發(fā)明的激光切割裝置中，所述層疊體也可以是由多片厚度為20μ m以下的金屬箔層疊而成。
[0023]本發(fā)明的激光切割方法的特征在于，包括以下工序:向配置在透鏡和被加工構(gòu)件的層疊體之間的腔室內(nèi)導(dǎo)入輔助氣體，并使所述輔助氣體從所述腔室的切口向所述層疊體噴出的工序；使從激光振蕩器射出的激光經(jīng)過激光掃描部、所述透鏡、所述腔室的透射窗和所述切口，聚光到所述層疊體的激光照射面上的工序；以及利用所述激光掃描部對聚光后的所述激光進(jìn)行掃描來對所述層疊體進(jìn)行切割加工的工序，所述切口具有效仿所述激光進(jìn)行掃描的區(qū)域而得到的形狀，在利用所述激光對所述層疊體進(jìn)行切割加工的過程中，使所述輔助氣體向所述層疊體噴出，使得所述層疊體在所述激光的照射位置上的厚度減小。
[0024]本發(fā)明的激光切割方法中，所述輔助氣體的噴出范圍的長邊方向的長度也可以比所述激光進(jìn)行掃描的區(qū)域的長邊方向的長度要長。
[0025]本發(fā)明的激光切割方法中，所述輔助氣體的噴出流量也可以在所述激光的掃描方向上發(fā)生變化。
[0026]本發(fā)明的激光切割方法中，所述層疊體也可以是由多片厚度為20μ m以下的金屬箔層疊而成。
[0027]發(fā)明效果
[0028]根據(jù)本發(fā)明，即使在沒有與被加工構(gòu)件的層疊體相接觸的狀態(tài)下，也可以利用從腔室的切口噴向?qū)盈B體的輔助氣體來減小層疊體在激光照射位置上的厚度，并在此狀態(tài)下，利用從腔室的切口照射到層疊體上的激光來對層疊體進(jìn)行激光切割，從而能夠無損切斷面品質(zhì)地對層疊體進(jìn)行激光切割。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的激光切割裝置的立體圖。
[0030]圖2 (a)是本發(fā)明實(shí)施方式中的腔室的俯視圖，圖2 (b)是該腔室A-AA處的剖視圖。
[0031]圖3 (a)是本發(fā)明實(shí)施方式中的激光照射部的沿B-BB的俯視圖，圖3 (b)是其側(cè)視圖。
[0032]圖4 (a)是表示本發(fā)明實(shí)施方式中的切口寬度與輔助氣體噴出流量之間關(guān)系的比較例的說明圖，圖4 (b)和圖4 (c)是表示切口寬度與輔助氣體的噴出流量之間關(guān)系的實(shí)施例的說明圖。
[0033]圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式中在激光切割時(shí)的層疊體狀態(tài)的圖。
[0034]圖6是專利文獻(xiàn)I所記載的激光加工裝置的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0036]其中，對相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同標(biāo)號，并省略重復(fù)說明。另外，為了理解方便，附圖示意性地示出各結(jié)構(gòu)要素的主體。
[0037]為制圖方便，所圖示的各結(jié)構(gòu)要素的厚度、長度、個(gè)數(shù)等與實(shí)際并不相同。
[0038]在以下實(shí)施方式中所示的各構(gòu)成要素的材質(zhì)、形狀、尺寸等僅僅是一個(gè)示例，并不是特別限定，在實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明效果的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更。
[0039]圖1示出本實(shí)施方式中的激光切割裝置。
[0040]該激光切割裝置包括:使激光振蕩的激光振蕩器1、對激光振蕩器I射出的激光2進(jìn)行掃描的激光掃描部3、將由激光掃描部3進(jìn)行掃描的激光2聚光到作為被加工構(gòu)件的層疊體10的激光照射面上的透鏡4、以及配置在透鏡4與層疊體10之間的腔室5。
[0041]本實(shí)施方式的層疊體10由正極電極的接頭部的鋁箔或負(fù)極電極的接頭部的銅箔層疊而成，并對層疊5?50片厚度為10?20 μ m的鋁箔或厚度為5?15 μ m的銅箔的情況進(jìn)行說明。
[0042]激光掃描部3也可以使用例如電掃描儀。利用電掃描儀能夠容易地從上方對層疊體10照射激光2，并沿切斷方向?qū)υ搶盈B體10掃描激光2。
[0043]透鏡4也可以使用f Θ透鏡。通過使用f Θ透鏡能夠容易地將被電掃描儀反射而偏向的激光2聚光到層疊體10的激光照射面即上表面上。
[0044]透過透鏡4的激光2經(jīng)過腔室5而照射到層疊體10上。
[0045]如圖2 (a)、圖2 (b)所示，在腔室5的透鏡4 一側(cè)設(shè)有透射窗6。在腔室5的層疊體10 —側(cè)設(shè)有切口 9。從透射窗6射入的激光2從腔室5的切口 9射出，并照射到層疊體10上。切口 9的形狀效仿激光進(jìn)行掃描的區(qū)域的形狀。從而，無需移動(dòng)腔室5就能沿著切割方向掃描激光2。
[0046]從氣體送入口 7向該腔室5導(dǎo)入輔助氣體8。
[0047]腔室5的內(nèi)部為雙重結(jié)構(gòu)。具體而言，形成有與氣體送入口 7連通的壓力穩(wěn)定化流路21、和與切口 9連通的氣體噴出流路22，且壓力穩(wěn)定化流路21與氣體噴出流路22通過節(jié)流孔23相連接。通過將腔室5的內(nèi)壓調(diào)整為正壓，使得輔助氣體8從切口 9向?qū)盈B體10的切割部噴出。
[0048]另外，優(yōu)選層疊體10保持固定，例如，如圖1所示，也可以使用以上下夾持的方式壓住層疊體10的夾具11。利用該夾具11，能夠以層疊體10在與切割方向垂直的方向上展開而不產(chǎn)生褶皺的狀態(tài)對層疊體10進(jìn)行固定。
[0049]以下，對本實(shí)施方式的激光切割裝置的具體例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0050]此外，本發(fā)明不限于以下的具體例。
[0051]激光振蕩器I具有在其內(nèi)部對激光進(jìn)行平行校準(zhǔn)的功能，從激光振蕩器I的出射口射出平行的激光2。本實(shí)施方式中，作為激光振蕩器I使用波長為1070nm、最大輸出為3kW、連續(xù)振蕩的單模光纖激光器。單模光纖激光器能夠使焦點(diǎn)深度較深，且聚焦光斑直徑較小。
[0052]激光掃描部3使用電掃描儀，該電掃描儀具有使激光2反射并偏向的X軸方向用電鏡和Y軸方向用電鏡。利用該電掃描儀，能夠在任意軌道上照射激光2。
[0053]透鏡4使用f Θ透鏡，該f Θ透鏡能夠?qū)⒂杉す鈷呙璨? (電掃描儀)控制了照射方向的激光2的焦點(diǎn)聚焦在同一平面上。在本實(shí)施方式中，f Θ透鏡的焦距為255mm。
[0054]圖2 (a)是腔室5的俯視圖，圖2 (b)是腔室5的剖視圖。詳細(xì)而言，圖2 (b)表示沿著圖2 (a)所示的A-AA線的截面。
[0055]選擇腔室5的外壁構(gòu)件的原材料及厚度，以使得能夠承受導(dǎo)入了輔助氣體8后的腔室5的內(nèi)壓。另外，在腔室5的不會(huì)與激光干涉的位置上還至少具有一個(gè)氣體送入口 7。
[0056]選擇透射窗6的原材料及厚度，以使得能夠承受導(dǎo)入了輔助氣體8后的腔室5的內(nèi)壓。另外，對于透射窗6，選擇能夠使具有激光2的波長的光透過的原材料。例如，在本實(shí)施方式中，也可以使用能夠使波長為1070nm的光透過的合成石英。
[0057]為了使腔室5的內(nèi)壓保持在規(guī)定的壓力，設(shè)置有具有足夠大管徑的氣體送入口 7。另外，雖然未圖示，但為了使腔室5的內(nèi)壓保持在規(guī)定的壓力，優(yōu)選氣體送入口 7具有調(diào)節(jié)器的功能。
[0058]圖3 (a)是表不激光照射部的俯視圖，圖3 (b)是表不激光照射部的主視圖。圖3 (a)示出沿著圖3 (b)所示的B-BB線切斷而得到的腔室5的截面。圖3 (a)中用箭頭E不出激光2的掃描方向。
[0059]如圖3 (a)所示，切口 9的位置與要被激光2切斷的層疊體10的切割部的位置對齊。另外，切口 9的長邊方向的長度C比激光進(jìn)行掃描的區(qū)域的長邊方向的長度要長。SP，切口 9的長邊方向的長度C比層疊體10的切割部的長度D要長。具體而言，切口 9比層疊體10的切斷部的前方長出長度Cl，且比層疊體10的切斷部的后方長出長度C2。由此，即使沒有與層疊體10相接觸，也能夠利用輔助氣體8可靠地對層疊體10進(jìn)行按壓。
[0060]切口 9的寬度J會(huì)影響從切口 9噴出的輔助氣體8的流量。即，通過在切口 9的長邊方向上改變切口 9的寬度J，能夠局部地改變從切口 9噴出的輔助氣體的流量。
[0061]圖4 (a)?圖4 (C)中不出切口 9的寬度J與輔助氣體的噴出流量之間的關(guān)系。
[0062]如圖4 (a)所示，若切口 9的寬度J固定，則輔助氣體的噴出流量在切口 9的長邊方向上也是固定的。另一方面，如圖4 (b)和圖4 (c)所示，當(dāng)切口 9的寬度在切口 9的長邊方向上發(fā)生變化時(shí)，在切口 9的寬度較窄的部位，輔助氣體的噴出流量變少，在切口 9的寬度較寬的部位，輔助氣體的噴出流量變多。本實(shí)施方式中，為了減少激光照射開始位置上的輔助氣體噴出流量，并使輔助氣體的噴出流量隨著接近激光照射結(jié)束位置而增加，采用圖4 (b)所示的形狀來作為切口 9的形狀。激光照射開始位置的切口 9的寬度為0.5_，激光照射結(jié)束位置的切口 9的寬度為1.0mm。
[0063]另外，本實(shí)施方式中，正極電極的接頭部的鋁箔或負(fù)極電極的接頭部的銅箔層疊而構(gòu)成層疊體10。具體而言，由5?50片厚度為10?20 μ m的招箔層疊而成,或者由5?50片厚度為5?15 μ m的銅箔層疊而成。
[0064]輔助氣體使用N2氣、Ar氣等惰性氣體、或者為了將氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量用于切斷的能量而使用氧氣等。本實(shí)施方式中，切斷鋁箔時(shí)使用N2氣，切斷銅箔時(shí)使用氧氣。
[0065]如圖3 (b)所示，將切口 9與層疊體10之間的距離F設(shè)為1mm。夾具11是例如以朝向下側(cè)的夾具11的方向用加壓力K對上側(cè)的夾具11進(jìn)行加壓，從而從上下方向上對層疊體10進(jìn)行按壓并固定的夾具，在層疊體10的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)有使層疊體10上要用激光2進(jìn)行掃描的切割部露出來的開口部。
[0066]根據(jù)圖2所示的結(jié)構(gòu)，在激光照射開始之前，從氣體送入口 7送入到腔室5內(nèi)的輔助氣體8被導(dǎo)入到壓力穩(wěn)定化流路21中，通過節(jié)流孔23而移動(dòng)到氣體噴出流路22中，然后從切口 9噴出。通過使輔助氣體8通過節(jié)流孔23，使得該輔助氣體8以氣壓分布均勻的狀態(tài)移動(dòng)到氣體噴出流路22中。本實(shí)施方式中，從切口 9噴出的輔助氣體的流量在激光的掃描方向上發(fā)生變化。具體而言，輔助氣體8的噴出流量在層疊體10的切割開始部較少，在層疊體10的切割結(jié)束部較多。從激光振蕩器I射出的激光2經(jīng)過激光掃描部3后發(fā)生偏向，然后通過透鏡4、腔室5的透射窗6和切口 9，照射到被加工構(gòu)件即層疊體10上。
[0067]參照圖5 (a)?圖5 (d)對本實(shí)施方式的激光加工裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。為了便于理解，圖5 (a)中僅示出了激光2、輔助氣體8和層疊體10。另外，圖5 (b)?圖5 Cd)中僅示出了激光2和層疊體10。
[0068]圖5 (a)示出了層疊體10在激光照射開始時(shí)的狀態(tài)。如上所述，在激光照射開始之前，輔助氣體8被導(dǎo)入腔室5內(nèi)，腔室5的內(nèi)壓變成正壓，由此從切口 9噴出輔助氣體8。激光掃描部3使激光2沿著箭頭E所示的方向進(jìn)行掃描，輔助氣體8噴出到被激光2掃描的激光掃描區(qū)域上。圖5 (a)中，輔助氣體8的箭頭是對輔助氣體8的噴出流量進(jìn)行示意性的表不。箭頭越長表不輔助氣體8的噴出流量越多，箭頭越短表不輔助氣體8的噴出流量越少，輔助氣體8的噴出流量在激光2的掃描方向E上是會(huì)變化的。具體而言，在激光照射開始位置上，輔助氣體8的噴出流量較少，在激光照射結(jié)束位置上，輔助氣體8的噴出流量較多。
[0069]通過使切口 9對著激光掃描軌道，能夠使輔助氣體8被噴出到激光掃描區(qū)域上。由此，能夠在以非接觸的方式按壓層疊體10的同時(shí)利用激光2來進(jìn)行切斷加工。為了很好地切斷層疊體10，需要使層疊體10的厚度小于用于維持加工性的焦點(diǎn)深度。另外，為了有效地排出熔融金屬而不殘留在金屬箔之間的空氣層中，需要將金屬箔之間的空氣層的寬度控制在最小限度。因此，本實(shí)施方式中，輔助氣體8以能夠非接觸地按壓層疊體10并使層疊體10的厚度減少的流量從切口 9噴出。從而，能夠使層疊體10的厚度小于用于維持加工性的焦點(diǎn)深度。此外，還能有效地排出熔融金屬而不殘留在金屬箔之間的空氣層中。
[0070]此外，本實(shí)施方式中，如上所述，由于輔助氣體8的噴出范圍的長邊方向的長度比激光掃描區(qū)域的長邊方向的長度要長，因此，即使在沒有接觸層疊體10的情況下，也能夠利用輔助氣體8來可靠地按壓層疊體10。
[0071]圖5 (b)示出激光照射開始位置附近的部位被切割的情況。激光照射開始位置附近為層疊體10的端部，是熱逃逸較小的部位。但是，層疊體10在激光照射開始時(shí)處于金屬箔開始熔融的狀態(tài)，因此，要去除的熔融金屬較少，輔助氣體8的流量不大也沒有問題。熔融金屬m被輔助氣體8吹散，從層疊體10的背面向下方排出。
[0072]圖5 (C)示出切割進(jìn)行至層疊體10的中央部時(shí)的狀態(tài)。雖然在層疊體10的中央部熱逃逸會(huì)增多，但更多的熱量被存儲(chǔ)，從而使得金屬箔的熔融量增加。因此，與激光照射開始位置相比，需要增加輔助氣體8的流量。
[0073]圖5(d)示出切割進(jìn)行至激光照射結(jié)束位置的狀態(tài)。激光照射結(jié)束位置為層疊體10的端部，是儲(chǔ)熱量最大的部位，因此金屬箔的熔融量達(dá)到最大。另外，在已切割的區(qū)域中，輔助氣體8從層疊體10的激光照射面向著層疊體10的背面方向穿過切割槽，因此不再對層疊體10施加壓力。在激光照射結(jié)束位置的附近，輔助氣體8能夠按壓層疊體10的未切割區(qū)域的面積較小，非接觸方式的按壓力變小，因此，輔助氣體8的流量需要進(jìn)一步增加。由此，能夠維持以非接觸方式按壓層疊體10的壓力，并且能夠去除因激光照射而產(chǎn)生的熔融金屬。
[0074]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，利用輔助氣體能夠以非接觸的方式按壓層疊體10，并且使層疊體10在激光2的照射位置上的厚度減小。從而，能夠使層疊體10的厚度小于用于維持加工性的焦點(diǎn)深度，還能有效地排出熔融金屬而不殘留在金屬箔之間的空氣層中。因而，能夠?qū)盈B體10進(jìn)行激光切割而無損切斷面的品質(zhì)。而且，能夠利用輔助氣體來去除切斷面的毛刺和粘禮:等，能夠提聞切斷面的品質(zhì)。
[0075]另外，以上所說明的實(shí)施方式是一個(gè)示例，在不實(shí)質(zhì)脫離本發(fā)明效果的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種改變。例如，本實(shí)施方式中，使用了連續(xù)振蕩的單模光纖激光器作為激光振蕩器1，但激光振蕩器并不限于單模光纖激光器。也可以根據(jù)層疊體的材料、厚度、金屬箔的層疊片數(shù)，從YAG激光器、CO2激光器等中選擇波長最合適的激光器。另外，振動(dòng)模式也不限于連續(xù)振蕩，也可以是脈沖振蕩。透鏡4等光學(xué)元器件也可以根據(jù)動(dòng)作距離、聚光光斑直徑、加工范圍來進(jìn)行變更。另外，本實(shí)施方式中，說明了層疊體10由正極電極的接頭部的鋁箔或負(fù)極電極的接頭部的銅箔層疊而成，且由5?50片厚度為10?20 μ m的招箔或厚度為5?15μ m的銅箔層疊而成的情況，但金屬箔的厚度和金屬箔的層疊片數(shù)會(huì)根據(jù)電池的規(guī)格發(fā)生變化，金屬箔的厚度和金屬箔的層疊片數(shù)并不限于本實(shí)施方式的例子。另外，本實(shí)施方式的激光加工裝置不僅僅適用于制造層疊型電池，也適用于制造例如層疊型電容器。另夕卜，本實(shí)施方式中，以直線狀方式來切割層疊體10，但激光切割形狀也可以是曲線狀或圓形狀。切口 9的形狀只要效仿激光進(jìn)行掃描的區(qū)域的形狀即可。
[0076]工業(yè)上的實(shí)用性
[0077]本發(fā)明能夠適用于對層疊型電池制造或?qū)盈B型電容器制造等中所使用的金屬箔進(jìn)行切割。
[0078]標(biāo)號說明
[0079]I 激光振蕩器
[0080]2 激光
[0081]3 激光掃描部
[0082]4 透鏡
[0083]5 腔室
[0084]6 透射窗
[0085]7 氣體送入口
[0086]8 輔助氣體
[0087]9 切口
[0088]10層疊體
[0089]11 夾具
[0090]21壓力穩(wěn)定化流路
[0091]22氣體噴出流路
[0092]23節(jié)流孔
【權(quán)利要求】
1.一種激光切割裝置，其特征在于，包括: 激光振蕩器； 對從所述激光振蕩器射出的激光進(jìn)行掃描的激光掃描部； 將由所述激光掃描部進(jìn)行掃描的所述激光聚光到被加工構(gòu)件的層疊體的激光照射面上的透鏡；以及 設(shè)置在所述透鏡與所述層疊體之間的腔室， 所述腔室中設(shè)有:用于將所述激光射入到所述腔室內(nèi)的透射窗；用于將輔助氣體導(dǎo)入到所述腔室內(nèi)的氣體送入口 ；以及用于使所述激光從所述腔室射出并使所述輔助氣體從所述腔室噴出的切口， 所述切口具有效仿所述激光進(jìn)行掃描的區(qū)域而得到的形狀， 所述層疊體在所述激光的照射位置上的厚度因所述輔助氣體的噴出而減小。
2.如權(quán)利要求1所述的激光切割裝置，其特征在于， 所述切口的長邊方向的長度比所述激光進(jìn)行掃描的區(qū)域的長邊方向的長度要長。
3.如權(quán)利要求2所述的激光切割裝置，其特征在于， 所述切口的寬度在所述切口的長邊方向上發(fā)生變化。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的激光切割裝置，其特征在于， 所述層疊體由多片厚度為20 μ m以下的金屬箔層疊而成。
5.一種激光切割方法，其特征在于，包括以下工序: 將輔助氣體導(dǎo)入到配置在透鏡與被加工構(gòu)件的層疊體之間的腔室內(nèi)，并使所述輔助氣體從所述腔室的切口向所述層疊體噴出的工序； 使從激光振蕩器射出的激光經(jīng)由激光掃描部、所述透鏡、所述腔室的透射窗和所述切口聚光到所述層疊體的激光照射面上的工序；以及 通過利用所述激光掃描部對聚光后的所述激光進(jìn)行掃描，來對所述層疊體進(jìn)行切割加工的工序， 所述切口具有效仿所述激光進(jìn)行掃描的區(qū)域而得到的形狀， 在利用所述激光對所述層疊體進(jìn)行切割加工的過程中，通過將所述輔助氣體向所述層疊體噴出，使得所述層疊體在所述激光的照射位置上的厚度減小。
6.如權(quán)利要求5所述的激光切割方法，其特征在于， 所述輔助氣體的噴出范圍的長邊方向的長度比所述激光進(jìn)行掃描的區(qū)域的長邊方向的長度要長。
7.如權(quán)利要求6所述的激光切割方法，其特征在于， 所述輔助氣體的噴出流量在所述激光的掃描方向上發(fā)生變化。
8.如權(quán)利要求5至7的任一項(xiàng)所述的激光切割方法，其特征在于， 所述層疊體由多片厚度為20 μ m以下的金屬箔層疊而成。
【文檔編號】B23K26/38GK104174995SQ201410160584
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月24日
【發(fā)明者】北村嘉朗, 船見浩司 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社