(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集合電池を形成するに際して各素電池の電極間を導電材にて適宜連結する作業に用いられる集合電池溶接治具であって、
各素電池の嵌挿時には素電池を目的の配置形状となすガイド機能を果たし、溶接作業時には作業窓となりうる嵌挿開口部を備え、嵌挿された素電池同士を一体に保持しその電極面を統一するボックス状のガイドホルダと、このガイドホルダを回転自在に軸支してこれに保持された素電池の電極面を任意方向に位置づけ可能なホルダ回転機構と、このホルダ回転機構に取り付けられて前記ガイドホルダの回転位置を任意固定可能な制御レバーと、前記ガイドホルダ内に保持された素電池を下支えする電池支持台とを備えることを特徴とする集合電池溶接治具。
【請求項２】
請求項１において、前記ガイドホルダに保持された素電池について、溶接作業を要しない部位の前記嵌挿開口部がマスキング部により閉塞されていることを特徴とする集合電池溶接治具。
【請求項３】
請求項１または２において、前記ガイドホルダ上の前記導電材配置位置にその導電材形状に適応する位置決め凹部が設けられていることを特徴とする集合電池溶接治具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記ガイドホルダにおける前記嵌挿開口部と対向する側面角隅につまみ出し用の挿脱開口部が設けられていることを特徴とする集合電池溶接治具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、溶接作業台に支持固定された固定枠体を設け、前記ガイドホルダと、ホルダ回転機構と、制御レバーと、電池支持台との一体構造物を前記固定枠体の内側の平面上に滑動自在に配設したことを特徴とする集合電池溶接治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の素電池を互いに固定して集合電池を形成するに際し、各素電池の電極間を導電材にて適宜連結して直列または並列接続する作業に使用する集合電池溶接治具に関し、特に溶接する電極面の迅速かつ円滑な転換を可能にする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の典型的な集合電池の構造図を図５に示す。この集合電池Ａは、３つの円筒形電池５１を素電池として並列配置し各素電池５１が直列となるように電極５２間を導電材５３にて接続したものである。集合電池Ａ本体を収納固定しているのは例えば熱収縮チューブからなる外装材５４であり、外部に電極端子５５として露出させる箇所（図においては、集合電池Ａ左列上方のプラス電極５５ａ位置及び集合電池１０右列下方のマイナス電極５５ｂ位置）を除き、略一体に集合電池Ａを被覆している。
【０００３】
このような集合電池を製作するにあたり、複数個の素電池を例えば図５中に示す如く並べて保持しつつ、各電極間に導電材を掛け渡して溶接する作業が必要となる。従来、この溶接作業に際して素電池群を一体に保持しておく溶接治具としては、集合電池製造ラインの作業台上等において作業員各自が結束テープにて各素電池群外周を巻回固定するといったテープ自体を治具とするものや、或いは図６に示す様な、素電池をいわゆるドロップイン方式にて挿脱する連通開口部６１を対向側面に一箇所ずつ備え、目的の素電池配置形状に形成されたボックス状の素電池ホルダ６０を溶接治具とし、これに素電池を各個嵌挿し保持するといったものがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
結束テープにて素電池群を保持固定する従来方法では、一作業毎に所定の結束テープを必ず消費することで作業コストに含まれる材料費が自ずと上昇することとなり、また、素電池群を把持しつつテープを巻回させるといった煩雑でありながら雑駁な手作業が各作業員に要求されることとなり、作業効率及び作業精度の両面が低レベル化することは避けがたい。しかも、作業員毎、一作業毎に作業精度が変動しやすく、場合によっては素電池群の保持固定が不十分な余り再固定作業の実施など溶接作業全体の進行を滞らせる結果に繋がるおそれも十分にある。
【０００５】
また前述したボックス状素電池ホルダを溶接治具として用いる方法では、前記結束テープを用いた場合の如き素電池群の保持固定が不確実となるおそれは少なくなる。しかし、このホルダが、作業台等上に固定されつつも回転、揺動、或いは水平移動等が可能であるといった反転移動機能を何ら備えない、いわば単なる「箱」であることから、素電池を一旦ホルダ内に嵌挿してしまえば、作業員に対面する電極面についての溶接作業についてさえ、溶接機器の備える溶接アーム等と溶接面との位置整合の微妙さなどから非常に作業が難しく時間を要することもある。
【０００６】
ましてや、ホルダ内に嵌挿した素電池群の底面にも溶接作業を施す必要があれば、連通開口部からの素電池飛び出し落下を頻発させつつホルダ自体を反転させて溶接面を溶接機器に対面させるか、或いは、取り出し機構など特に有しないホルダ内から素電池群を取り出し天地を入れ替えて再び嵌挿し同様の作業を行うといった煩雑な工程の増加が不可避となっていた。
【０００７】
また、このホルダにおいて素電池を挿脱する連通開口部は、ホルダ内に収納される全ての素電池各々の端面を露出する形状及びサイズであったため、電極間に導電材を掛け渡して溶接を行う必要がない電極にまで誤って誤溶接を行ういわゆるケアレスミスが少なからず発生し、修正作業を後に行う必要が生じたり、またミス自体気付かれず集合電池製造全体についての歩留まりの悪化を招くことともなっていた。
【０００８】
そこで、本発明はこのような従来の課題に着目してなされたもので、簡便確実に素電池群の保持固定が可能であり、また、煩雑な工程を伴うことなく精度の良い溶接作業を少ない工程数にて実現する集合電池溶接治具を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為になされ、集合電池を形成するに際して各素電池の電極間を導電材にて適宜連結する作業に用いられる集合電池溶接治具であって、各素電池の嵌挿時には素電池を目的の配置形状となすガイド機能を果たし、溶接作業時には作業窓となりうる嵌挿開口部を備え、嵌挿された素電池同士を一体に保持しその電極面を統一するボックス状のガイドホルダと、このガイドホルダを回転自在に軸支してこれに保持された素電池の電極面を任意方向に位置づけ可能なホルダ回転機構と、このホルダ回転機構に取り付けられて前記ガイドホルダの回転位置を任意固定可能な制御レバーと、前記ガイドホルダ内に保持された素電池を下支えする電池支持台とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また第２の発明は、上記第１の発明における前記ガイドホルダにおいて、ガイドホルダに保持された素電池について、溶接作業を要しない部位の前記嵌挿開口部がマスキング部により閉塞されていることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明における前記ガイドホルダにおいて、ガイドホルダ上の前記導電材配置位置にその導電材形状に適応する位置決め凹部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜３のうちいずれかの発明における前記ガイドホルダにおいて、ガイドホルダにおける前記嵌挿開口部と対向する側面角隅につまみ出し用の挿脱開口部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
さらに第５の発明は、上記第１〜４のうちいずれかの発明において、溶接作業台に支持固定された固定枠体を設け、前記ガイドホルダと、ホルダ回転機構と、制御レバーと、電池支持台との一体構造物を前記固定枠体の内側の平面上に滑動自在に配設したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例における集合電池溶接治具を示す平面図であり、図２は同断面図である。また、係る集合電池溶接治具を使用して溶接作業が施され組立てられる集合電池の概略構造としては前記図５の集合電池Ａを参照するものとする。本発明の集合電池溶接治具１０は、実際に集合電池Ａの組立を行う工場内に設定された作業台上等において各作業員もしくは作業グループ毎に設置されるものであり、通常は多数の該集合電池溶接治具１０が並設されライン化されているのが一般的である。
【００１５】
この集合電池溶接治具１０の概略構造としては、作業台Ｗ上にボルトネジＢ等を利用して強固に締結固定された固定枠体１１を基底部分とし、その内平面１１ａ上において滑動自在に治具本体１０ａが固定される構造となっている。治具本体１０ａとは、基底盤１０ｂ上において一体となった、ガイドホルダ１２、ホルダ回転機構１３、制御レバー１４、及び電池支持台１５とから主に構成されている。
【００１６】
ガイドホルダ１２とは、集合電池Ａを構成する素電池５１（図５参照。以下同様）をいわゆる「ドロップイン」方式にて嵌挿することによりこの素電池５１を目的の配置形状（例えば並列配置等）へと自ずと収斂させるガイド機能を果たし、素電池５１の備える各電極５２間に適宜導電材５３を掛け渡して溶接作業を行う際には溶接機器を当接接近させ実際の作業窓となりうる嵌挿開口部１２ａ（ここでは矩形楕円形状）を対向側面に１箇所づつ計２箇所備えるボックス状のホルダである。
【００１７】
上記ガイドホルダ１２において、このホルダ１２内に一体に保持された素電池５１のうち、溶接作業を要しない電極を有する素電池５１ａが嵌挿される部位の嵌挿開口部１２ａについてはマスキング部１６により適宜閉塞されている。このマスキング部１６は図中においてはホルダ１２下面に位置しており、この場合、ホルダ１２内で係るマスキング部１６を底面にして下支え保持される素電池５１ａを一方の支持支点とし、基底盤１０ｂ上にあって素電池５１を底部から支持する電池支持台１５上の素電池５１底面を他方の支持支点とすることでホルダ１２内の素電池群の落下を防止し確実な保持を図るといった副次的な機能をも発揮することが出来る。一方、ホルダ１２の回転によりマスキング部１６がホルダ１２上面に位置する場合には、上記したマスキング部１６本来の誤溶接防止の機能を発現する。
【００１８】
また、ガイドホルダ１２内に一体に保持された素電池５１の各電極５２に溶接される導電材５３のうち、集合電池Ａ外方に突出する導電材５３ａについて、ガイドホルダ１２上の導電材５３ａ配置位置に導電材形状に適応する位置決め凹部１２ｂが設けられている。本実施例においては単に平面矩形で断面半円状（図示しない）の凹部を想定したがこれに限定されず、種々の導電材形状に応じて様々な形状に設定することが可能である。
【００１９】
この位置決め凹部１２ｂの存在により溶接作業を行う作業員は何ら躊躇することなく導電材５３ａの配置位置を決定し、効率よく作業を進めることができるのである。これにより誤溶接等のいわゆるケアレスミスも低減され集合電池Ａの不良品率を改善することにもつながる。更に、前記嵌挿開口部１２ａと対向するホルダ側面角隅には、素電池５１自体を把持或いは押圧することにより素電池５１単体或いは集合電池Ａの挿脱を可能ならしめる挿脱開口部１２ｃが設けられており、作業効率向上の一助となっている。
【００２０】
上述のガイドホルダ１２内で一体に保持された素電池５１をこのガイドホルダ１２を介して回転自在に軸支してその電極面を任意方向に位置づけ可能とするのがホルダ回転機構１３であり、ガイドホルダ１２を長手方向に挟持して軸支する回転軸１３ａと、この回転軸１３ａを枢支するホルダ架台１３ｂとから構成される。回転自体を担う機構としては、回転軸端部周面に取付けられるベアリング機構や、或いは単に摩擦を低減し平滑化した樹脂材等を組み付けた機構など、いずれの機構でも採用することが出来る。
【００２１】
また、上記ホルダ回転機構１３にはこのホルダ回転機構１３の回転を起動制御しガイドホルダ１２の回転位置を任意固定可能な制御レバー１４が取付けられている。係る制御レバー１４は、前記回転軸１３ａに対しその回転円周外方に向け取付けられ、その連結部位については円筒状の締結治具１４ａにより回転軸１３ａと制御レバー１４とを一体に包含しピン等を用いて両者の締結固定が施されることとなる。
【００２２】
図３は本発明の実施例における第一使用状態を示す説明図であり、図４は同第二使用状態を示す説明図である。上述した本実施例における集合電池溶接治具１０を実際に使用する場合の使用状態を手順と共に以下に示す。
【００２３】
まず、複数の素電池５１をガイドホルダ１２内に向け嵌挿開口部１２ａを通じて順次スロットインする（工程１：素電池嵌挿作業とする）。この作業に際しては各素電池５１の備える電極の正負方向を確認しいわゆる逆挿となることがないよう、特にマスキング部１６内に収納される素電池５１ａ（図３の素電池配置状態では電極溶接されることが無いもの）の電極方向に注意することが重要なのは後の溶接作業を想起すれば勿論のことである。このスロットイン作業により、マスキング部１６と電池支持台１５とを支持支点とし、素電池５１は所定の配列となってガイドホルダ１２内に保持されることとなる。
【００２４】
次に、ガイドホルダ１２の嵌挿開口部１２ａから露出する素電池５１の電極間に導電材５３を溶接する作業を行う（工程２：溶接作業１とする）。導電材５３としてはアルミや炭素製等の舌片状材料を用い、またそれ以外にも導電材５３と組合わせて用いることで溶接作業を容易にする各種樹脂材等を用い、抵抗溶接法或いは超音波溶着法等の各種溶接手段により素電池５１の電極間を電気的に連結する。この溶接作業に供される溶接機器は、主に作業現場における作業台上方に固定され、それほど自在に作業台上を引き回すことが出来ない固定式の場合が多い為、溶接作業開始に先だって固定支持枠１１の内平面１１ａ上において治具本体１０ａを適宜スライドさせて溶接機器との位置マッチング作業を実施する。
【００２５】
上記溶接作業が完了した後、ガイドホルダ１２と連結されたホルダ回転機構１３の備える制御レバー１４を回転させ（図３中では紙面下方から上方へ）、集合電池１０の溶接面を反転させる作業を行う（工程３：溶接面反転作業とする）。溶接面の反転後の治具状態は図４に第二使用状態として示されている。この反転作業を行って未溶接箇所が露出されれば、上記工程２と同様の電極間の溶接作業を実施する（工程４：溶接作業２とする）。素電池５１のうち集合電池１０外方に突出する導電材５３ａを溶接すべきものがあれば、ガイドホルダ１２上に設けられた位置決め凹部１２ｂにその突出導電材５３ａを嵌着させることで、溶接位置の齟齬無く作業を簡便に行うことが出来る。
【００２６】
工程４の溶接作業２が終了すれば溶接作業全工程は完了し、組立てられた集合電池Ａを挿脱開口部１２ｃより把持するなどして抜去して外装パッキングなどの次工程に搬送されることになる。
【００２７】
ここで比較として、結束テープを用いて複数の素電池を保持固定し溶接作業を行う比較例１と、従来のボックス状素電池ホルダ６０を溶接治具として溶接作業を行う比較例２とを挙げ、本実施例と併せてその工程表を表１に示す。
【００２８】
【表１】
0003626054.tif 000002
【００２９】
本発明の集合電池溶接治具１０を用いて溶接作業を行った場合、上述したように全４工程で作業は終了するが、比較例１では、素電池と溶接機器との溶接位置合わせ工程及びスライド位置合わせ工程が各２工程で計４工程、加えて、テープ結束された素電池が溶接機器による多点同時溶接に適応しないため溶接作業が計４工程も行われることとなり、本実施例と共通の工程も含めて全１０工程も必要となる。
【００３０】
他方、比較例２では、本発明の溶接治具１０の如きホルダ回転機構１３や固定枠体１１と治具本体１０ａとの滑動性といった、ぶれ無く固定された上での移動自由度をもたらす機能は備えられていない為に溶接位置合わせ工程を本発明の実施例と同様の工程とは別に行う必要が生じてくる。従ってこの場合の全工程は５工程となっている。つまりいずれの比較例にしても、本発明の集合電池溶接治具１０を用いた場合と比して工程数の増加は否めず、それに伴う生産効率の低下と各種コストの上昇は避けがたいのである。
【００３１】
工程数の多少や作業の困難度、煩雑性などに大きく影響される生産効率、歩留まり、生産コストのいわゆる生産の３要素それぞれについて、集合電池１０００ヶ生産当たりの組付け工数（ｈｏｕｒ）、溶接ミス等の不良発生率（％）、集合電池１ヶ当たりのコスト（本発明を１００とした場合）として捉えデータ化したものが次に示す表２である。
【００３２】
【表２】
0003626054.tif 000003
【００３３】
本発明と比較例１及び２とを比較すれば、組付け工数時間については本発明の１９時間より比較例１が４．５時間（約２３％増し）増し、比較例２が３時間（約１５％増し）増しとなり、短時間に大規模生産を行うことが一般的である昨今の製造事情を鑑みれば、その差は生産を行えば行うほど拡大し看過することが出来なくなるのは間違いない。また、不良発生率に着目すると、両比較例における該発生率が１％となっているのに対し、本発明では不良発生皆無である。その差は１％ではあるが、製造業において不良発生率ゼロを達成することは通常非常に困難であり、日々その改善に向け努力している状況下では、不良発生率がゼロであることがこの場合重要である。また、これらの工数と不良発生率を関係因子として含む製造コストも自ずとそれらを反映した結果（本発明と比して各比較例１、２が５％及び３％のコスト高になっている）を示しているのである。
【００３４】
つまり、本発明の集合電池溶接治具１０を用いれば、生産効率、歩留まり、及び生産コストの各面で従来より際立って優れた改善性を得ることができ、煩雑な工程を伴うことなく簡便確実に精度の良い溶接作業を少ない工程数にて実現するといった本発明の目的を達成するのである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の集合電池溶接治具によれば、治具内に簡便円滑に嵌挿された素電池を確実一体に保持し、この素電池をガイドホルダを介して回転させてその電極面を任意方向に位置づけると共に、固定枠体の内平面上を自在に滑動させることが可能であるから、溶接機器の備える溶接アーム等と溶接面との位置整合の微妙な作業も容易に行えることとなり、煩雑な作業を簡便化し作業全体の効率を大幅に上昇させる格別な効果を奏するのである。
【００３６】
また、ホルダ内に嵌挿した素電池の底面に溶接作業を施す必要があっても、ホルダを反転させ下面の開口箇所等を適宜使用して作業を行えば、溶接面の反転に伴う素電池の飛び出し落下等を憂慮することはなく、またホルダから素電池を一々取り出して天地変えをする必要が無いのは上記効果で明らかである。更に、全ての溶接作業が完了した後においては、本発明の挿脱開口部より集合電池底部を把持して抜去するなどすれば、溶接作業の完了した集合電池を容易に回収することが出来る。
【００３７】
加えて、治具内に嵌挿された素電池の電極面が、被覆溶接箇所を除きマスキングされ、また、集合電池外方に突出する導電材についてはホルダ上の位置決め凹部にて容易に溶接位置の決定を行えるから全体として誤溶接の発生を著しく低減する事が出来、不良品発生率の改善とコストダウンとを同時に図る効果をも発現するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における集合電池溶接治具を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例における集合電池溶接治具を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例における第一使用状態を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例における第二使用状態を示す説明図である。
【図５】従来の典型的な集合電池の構造図である。
【図６】従来の集合電池溶接治具であるボックス状素電池ホルダを示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ      集合電池
１０    集合電池溶接治具
１２    ガイドホルダ
１２ａ  嵌挿開口部
１３    ホルダ回転機構
１４    制御レバー
１５    電池支持台
５１    素電池
【図１】
0003626054.tif 000004
【図２】
0003626054.tif 000005
【図３】
0003626054.tif 000006
【図４】
0003626054.tif 000007
【図５】
0003626054.tif 000008
【図６】
0003626054.tif 000009