(57)【要約】【課題】集電部のレーザー溶接を可能とする方法である。【解決手段】電極組立体(10)の集電部のレーザー溶接方法であって、集電部(14)の基部(14a)と先端部(14b)を基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(30)(31)でそれぞれ挟持加圧する。基部側挟持体(20)(21)及び先端側挟持体(30)(31)の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させて所定の位置で停止させる。基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(30)(31)との間において、集電部(14)に押圧部材(40)を押し当てて集電部(14)の被押圧部分(14c)を加圧する。集電部(14)の該被押圧部分(14c)にレーザー光線(50)を照射して被押圧部分(14c)の照射部分にレーザー溶接部(14y)を形成する。【選択図】図１
2013160932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを挟んで正極板及び負極板が交互に積層され、同極同士の電極板が集積された集電部を有する電極組立体における、前記集電部のレーザー溶接方法であって、
集電部の基部を基部側挟持体で、集電部の先端部を先端側挟持体でそれぞれ挟持加圧した後、基部側挟持体及び先端側挟持体の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させて所定の位置で停止させ、
基部側挟持体と先端側挟持体との間において、集電部に押圧部材を押し当てて集電部の被押圧部分を加圧し、
集電部の該被押圧部分にレーザー光線を照射して被押圧部分の照射部分にレーザー溶接部を形成することを特徴とする電子部品の集電部の接合方法。
【請求項２】
基部側挟持体及び先端側挟持体の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させて所定の位置で停止させた後、更に、基部側挟持体と先端側挟持体との間において、集電部に押圧部材を押し当てて集電部の被押圧部分を湾曲させ、集電部の該湾曲部分にレーザー光線を照射して凸曲面側から凹曲面側に至るレーザー溶接部を前記湾曲部分に形成することを特徴とする請求項１に記載した電子部品の集電部の接合方法。
【請求項３】
基部側挟持体及び先端側挟持体の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させる際に、移動側が集電部のレーザー溶接部を越えることを特徴とする請求項１又は２に記載した電子部品の集電部の接合方法。
【請求項４】
セパレータを挟んで正極板及び負極板が交互に積層され、同極同士の電極板が集積された集電部を有する電極組立体における、該集電部のレーザー溶接装置であって、
集電部の基部を挟持加圧する基部側挟持体と、
集電部の先端部を挟持加圧しつつ先端方向に移動して所定位置で停止する先端側挟持体と、
基部側挟持体と先端側挟持体との間において、集電部を一方の挟持体側に設けた受け面に押し当てて集電部押圧する押圧部材と、
集電部の該被押圧部分にレーザー光線を照射して被押圧部分の照射部分にレーザー溶接部を形成するレーザー出射部とで構成されたことを特徴とする電子部品の集電部の接合装置。
【請求項５】
先端側挟持体がローラで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電子部品の集電部の接合装置。
【請求項６】
先端側挟持体がローラで形成されており、先端側挟持体が受け面に連続する面であることを特徴とする請求項４に記載の電子部品の集電部の接合装置。
【請求項７】
先端側挟持体であるローラが、透孔を越えて移動することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の電子部品の集電部の接合装置。
【請求項８】
先端側挟持体の接触面が、軸に直角な断面が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の電子部品の集電部の接合装置。
【請求項９】
集電部の被押圧部分に一致させて基部側挟持体にプレス溝を設け、集電部が押圧されるプレス溝の受け面に至るレーザー光線の通過用のスリット孔が前記基部側挟持体に形成されていることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の電子部品の集電部の接合装置。
【請求項１０】
基部側挟持体が耐熱性透明材料で形成されていることを特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載の電子部品の集電部の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池のような２次電池やコンデンサなど電子部品の電極組立体において、多数枚の電極板が積層された集電部をレーザー溶接にて接合する方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、環境対策として電気自動車を始めとし動力機関や電子機器の電源として大容量から小容量のリチウムイオン電池など２次電池が非常な脚光を浴びている。リチウムイオン電池を例に取れば、その正極の電極板は、アルミニウム箔からなる帯状の正極集電体に正極活物質を塗布したものが用いられており、また負極の電極板は、銅箔からなる帯状の負極集電体に負極活物質を塗布したものが用いられ、セパレータを介して正極の電極板及び負極の電極板を円筒状に巻設して製作した電極組立体を円筒状の電池缶に収納したり或いは糸巻き状に巻設した電池要素を扁平状に成形して角型状の電池缶或いは袋に収納し、電解液を注入した後に閉塞して製造されている。【０００３】
このような電極組立体の集電部では、同極の集電体（この部分には正極活物質や負極活物質が塗着されていない。）を多数枚積層し、圧着或いは超音波溶接によって接合し、さらにこの部分に電極端子を接合するようにしている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許文献１：特開２００７−３１１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
集電部は電極端子と接合されて外部へ電流を供給する部分であるから、確実に一体化していることが要求される。これに対して前述のように圧着や超音波溶接では圧着ムラや溶接ムラが発生する虞がある。この部分に接合不良があれば、発熱の原因となり装置全体のトラブルにつながる。また、超音波溶接では多数枚の電極板を重ね合わせた集電部を加圧下で擦り合わせ、その時に摩擦熱で隣接する電極板同士を溶着させるため、摩擦部分に微細な粉が発生する。この粉は導電性を有するため、電子部品内に拡散すると思わぬ短絡を起こして発熱などのトラブルを引き起こす虞がある。【０００６】
そこで、無発塵性や溶接性において、圧着や超音波溶接に比べて格段に優れたレーザー溶接を集電部に対して試みたが、集電部を構成する集電体はアルミニウムや銅からなる非常に薄い箔を多数枚集積したものであるから、１枚々々の熱容量は非常に小さく、従って、隣接する集電体同士の密着が良くないと熱の拡散がなされず、レーザー光を照射すると照射部分が昇温・蒸発して瞬時に孔が開いてしまい、現実的にはレーザー溶接は不可能であるとされていた。
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、集電部のレーザー溶接を可能とする方法およびその装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した発明方法は、
セパレータ(11)を挟んで正極板(12)及び負極板(13)が交互に積層され、同極同士の集電体(14d)が積層された集電部(14)を有する電極組立体(10)における、前記集電部(14)のレーザー溶接方法であって、
集電部(14)の基部(14a)を基部側挟持体(20)(21)で、集電部(14)の先端部(14b)を先端側挟持体(30)(31)でそれぞれ挟持加圧した後、基部側挟持体(20)(21)及び先端側挟持体(30)(31)の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させて所定の位置で停止させ、
基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(30)(31)との間において、集電部(14)に押圧部材(40)を押し当てて集電部(14)の被押圧部分(14c)を加圧し、
集電部(14)の該被押圧部分(14c)にレーザー光線(50)を照射して被押圧部分(14c)の照射部分にレーザー溶接部(14y)を形成することを特徴とする。【０００８】
これにより、集電部(14)の被押圧部分(14c)には集電部(14)を構成する多数枚の集電体(14d)「この部分には正極活物質や負極活物質が塗着されていない。」間の間隙(t)が解消されて密着し、この状態で集電部(14)の被押圧部分(14c)にレーザー光線(50)を照射すれば、密着した集電体(14d)はあたかも一体化したようになって隣接する集電体(14d)の間で熱の伝達が瞬時に行われ、照射部分に孔が開くことなく照射部分の全厚(T)に亙って良好な溶接が形成される。【０００９】
ここで、先端側挟持体(31)は図１に示すようにローラ又は図１０に示すように軸に直角な断面が凸湾曲状に形成された曲面体であってもよいし、図１２のように他方の先端側挟持体(30)が転動出来るように面（図のように平面、或いは図示していないが先端側挟持体(30)に平行に配置された円筒状のような曲面）でもよい。【００１０】
また、「集電部(14)の基部(14a)を基部側挟持体(20)(21)で、集電部(14)の先端部(14b)を先端側挟持体(30)(31)でそれぞれ挟持加圧した後、基部側挟持体(20)(21)及び先端側挟持体(30)(31)の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させて所定の位置で停止させる」とは、基部側挟持体(20)(21)又は先端側挟持体(30)(31)のいずれかを他方に対して離間方向に移動させる場合と、両方を離間方向に移動させる場合、更には図１２のように先端側挟持体(31)が面で構成されている場合には、先端側挟持体(30)を離間方向に移動させる場合も含む。逆に、図示していないが逆に、基部側挟持体(20)を先端側挟持体(30)に対して離間方向に移動させる場合も含むし、基部側挟持体(20)及び先端側挟持体(30)が互いに離間方向に移動する場合も含む。【００１１】
更に、集電部(14)の被押圧部分(14c)の押圧部材(40)による加圧は、図１０のように基部側挟持体(20)(21)及び先端側挟持体(30)(31)の挟持力が十分であれば、受け面(22)を用いずに押圧部材(40)だけによる加圧も可能であるし、そうでなければ受け面(22)に押圧することになる。この場合は両方の場合を含むことになる。【００１２】
請求項２に記載した発明方法は、請求項１において、「基部側挟持体(20)(21)及び先端側挟持体(30)(31)の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させて所定の位置で停止させた後、更に、基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(21)(31)との間において、集電部(14)に押圧部材(40)を押し当てて集電部(14)の被押圧部分(14c)を湾曲させ、集電部(14)の該湾曲部分(14c1)にレーザー光線(50)を照射して凸曲面側から凹曲面側に至るレーザー溶接部(14y)を前記湾曲部分(14c1)に形成する」ことを特徴とする。【００１３】
集電部(14)を押圧部材(40)の押し当てにより湾曲させることで、隣接する集電体(14d)同士の間で僅かながらのスリップが生じると同時に、この湾曲によって基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(30)(31)との間が押し出されて張力が生じる。その結果、単なる押圧より集電体(14d)間の空気が押し出されて隣接する集電体(14d)同士の密着度が向上し、より良好なレーザー溶接が実現される。【００１４】
請求項３に記載した発明方法は請求項１において、「基部側挟持体(20)(21)及び先端側挟持体(30)(31)の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させる際に、移動側が集電部(14)のレーザー溶接部(14y)を越えることを特徴とする。【００１５】
このように移動側が集電部(14)を押圧しながらレーザー溶接部(14y)を越えると、溶接において最も重要な溶接部分における隣接する集電体(14d)間の空気が移動方向に押し出され、この部分の集電体(14d)同士の密着度がより向上する。【００１６】
請求項４に記載した発明は、請求項１のレーザー溶接を実現する溶接装置(A)である。即ち、
セパレータ(11)を挟んで正極板(12)及び負極板(13)が交互に積層され、同極同士の集電体(14d)が集積された集電部(14)を有する電極組立体(10)における、該集電部(14)のレーザー溶接装置(A)であって、
集電部(14)の基部(14a)を挟持加圧する基部側挟持体(20)(21)と、
集電部(14)の先端部(14b)を挟持加圧しつつ先端方向に移動して所定位置で停止する先端側挟持体(30)(31)と、
基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(30)(31)との間において、集電部(14)を一方の挟持体(20)側に設けた受け面(22)に押し当てて集電部(14)を押圧する押圧部材(40)と、
集電部(14)の該被押圧部分(14c)にレーザー光線(50)を照射して被押圧部分(14c)の照射部分にレーザー溶接部(14y)を形成するレーザー出射部(51)とで構成されたことを特徴とする。【００１７】
請求項５に記載した発明は、請求項４のレーザー溶接装置(A)において、「先端側挟持体(30)(31)がローラで形成されている」ことを特徴とする。【００１８】
請求項６に記載した発明は、請求項５の別法で、請求項４のレーザー溶接装置(A)において、「先端側挟持体(30)がローラで形成されており、先端側挟持体(31)が受け面(22)に連続する面である」ことを特徴とする。【００１９】
請求項７に記載した発明は、請求項４〜６のレーザー溶接装置(A)において、「先端側挟持体(30)であるローラが、透孔(23)を越えて移動する」ことを特徴とする。【００２０】
先端側挟持体(30)がローラで形成されておれば、集電部(14)を挟持しつつ先端側挟持体(30)(31)を先端側に移動させる場合、或いは面状の先端側挟持体(31)上を転動させる際にスムーズであり、しかも両側からローラ或いは面とローラで押圧しつつ移動しているので、ローラの移動方向に隣接する集電体(14d)間の空気を追い出すことができて両者の密着度を高めることができる。特に、先端側挟持体(30)であるローラが、透孔(23)を越えて移動する場合は、最も重要なレーザー溶接部(14y)の密着度を直接高めることができる。【００２１】
請求項８に記載した発明は、請求項５の別の実施態様で、請求項４のレーザー溶接装置(A)において、「先端側挟持体(30)(31)の接触面が、軸に直角な断面が円弧状に形成されている」ことを特徴とする。この場合は前記ローラと異なり、先端側挟持体(30)(31)が集電体(14)の表面層の集電体(14d)に対してある程度の摩擦抵抗を示すので、基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(30)(31)との間において、これらに挟持された集電部(14)に張力を掛けることができ、これによって隣接する集電体(14d)間の密着度を更に高めることができる。【００２２】
請求項９に記載した発明は、請求項４，５，７のいずれかに記載のレーザー溶接装置(A)において、「集電部(14)の被押圧部分(14c)に一致させて基部側挟持体(21)にプレス溝(63d)を設け、集電部(14)が押圧されるプレス溝(63d)の受け面(22)に至るレーザー光線(50)の通過用のスリット孔(67)が前記基部側挟持体(21)に形成されている」ことを特徴とするもので、プレス溝(63d)を設けることで、押圧部材(40)にて集電部(14)をプレス溝(63d)内に押し込んで湾曲させ、この湾曲部分(14c1)を両側から押圧することで同部分(14c1)の密着度を高め、しかもこの密着度が高い同部分(14c1)にスリット孔(67)が開口しているので、一体化している湾曲部分(14c1)にレーザー溶接部(14y)を形成することになり、これによって高い品質のレーザー溶接を集電部(14)に施すことができるようになった。【００２３】
請求項１０に記載した発明は、請求項４〜９のいずれかに記載のレーザー溶接装置(A)において、「基部側挟持体(21)が耐熱性透明材料で形成されている」ことを特徴とするもので、これによりレーザー光線(50)が基部側挟持体(21)をそのまま通過して被押圧部分(14c)に溶接部(14y)を形成する。この場合、スリット孔(67)は不要である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、集電部(14)の基部(14a)と先端部(14b)とが基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(30)(31)とでそれぞれ挟持加圧され、その間を押圧部材(40)の押圧にて押圧更には湾曲させるので、両端が挟持された被押圧部分(14c)や湾曲部分(14c1)はこの押圧や、更なる湾曲によって大きな圧縮や張力が掛かり、集電部(14)を構成する積層された集電体(14d)の間に隙間(t)がない密着状態、換言すれば物理的ではないものの熱伝導面においては一体化した状態となる。それ故、この被押圧部分(14c)或いは湾曲部分(14c1)にレーザー光線(50)を照射しても、密着した集電体(14d)の間で熱の伝達がスムーズに行われて孔が明くことなく、且つ、加圧状態でのレーザー溶接であるから、あたかも「鍛造」されたように溶融部分の融合が促進されてより完全に一体的接合がなされる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る溶接装置の斜視図。
【図２】図１の要部拡大一部切欠斜視図。
【図３】本発明装置の作動前の正面図。
【図４】本発明装置に電極組立体を挿入した状態の正面図。
【図５】本発明装置の上側基部挟持体を降下させた状態の正面図。
【図６】本発明装置の下側基部挟持体を上昇させて集電部を押圧した状態の要部正面図。
【図７】図６の集電部の湾曲部分の拡大正面図。
【図８】図７の集電部の湾曲部分の溶接状態を示す部分拡大断面図。
【図９】図７の他のプレス状態を示す要部正断面図。
【図１０】本発明装置の他の先端側挟持体の要部正断面図。
【図１１】本発明装置の押圧部材の他の要部正断面図。
【図１２】本発明に係る溶接装置において、先端側挟持部が平面で構成された場合の拡大一部切欠斜視図。
【図１３】図１２の場合において、先端側挟持部が溶接部より前方に位置する場合の作動前の正面図。
【図１４】図１３の場合において、作動後の正面図。
【図１５】本発明に係る溶接装置において、上側の基部挟持部が耐熱性透明体で形成された場合の拡大正面図。
【図１６】溶接後の組立体の集電部の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。本発明にかかる溶接装置(A)は、上下方向のレール(61)が装着された装置本体(60)、該レール(61)に装着された昇降ブロック(62)、昇降ブロック(62)を上下移動させる、サーボモータ駆動（図示せず）のボールネジ駆動部(61a)、昇降ブロック(62)に装着された上部昇降機構部(63)、上部昇降機構部(63)の直下にて装置本体(60)に昇降自在に装着されている下部昇降機構部(70)、上部昇降機構部(63)の上方に配置されたレーザー出射部(51)、下部昇降機構部(70)の前方に配置された組立体供給台(90)とで構成されている。
【００２７】
装置本体(60)のレール取付部(60a)の前面側に２条のレール(61)が縦方向に平行に取り付けられ、昇降ブロック(62)が昇降自在に装着されている。昇降ブロック(62)にボールネジ駆動部(61a)が取り付けられており、昇降ブロック(62)を昇降させる。図のボールネジ駆動部(61a)はサーボモータにより回転駆動させる方式のものが採用されているが、勿論、これに限られずシリンダ駆動のもの、その他の形式のものを適宜採用することができる。
【００２８】
上部昇降機構部(63)は、昇降ブロック(62)の前面に縦方向に取り付けられた一対の立板(63a)、立板(63a)間にてその前端下部に架設された上側基部挟持体(21)、立板(63a)の外面の枢着軸(64b)に回動自在に枢着された上レバー(64)、立板(63a)の昇降ブロック(62)側に設けられた上側張力調整部(65)、上レバー(64)の上端に取り付けられたピン(64a)と上側張力調整部(65)の上側調整ネジ(65a)との間に懸け渡された上コイルばね(66)、一対の上レバー(64)の下端間に取り付けられた上レバー軸(64c)及び上レバー軸(64c)に回動自在に設けられたローラからなる上側先端側挟持体(31)とで構成されている。
【００２９】
前記上側調整ネジ(65a)は、立板(63a)の昇降ブロック(62)側に取り付けられた上側調整プレート(65b)に進退可能に螺着されている。そして、上側調整ネジ(65a)と上レバー(64)のピン(64a)との間に上コイルばね(66)が懸け渡されていて、上側調整ネジ(65a)方向に上レバー(64)を引っ張っている。上レバー(64)の引っ張り方向の引張力の調整は上レバー(64)の上端部の調整ネジ(65a)を螺進螺退によって行われ、上レバー(64)の引っ張り方向の規制は、上側調整ネジ(65a)側に設けた上側ストッパ(67)への当接によっておこなわれる。上側張力調整部(65)は前述の調整ネジ(65a)と調整プレート(65b)によって構成される。
【００３０】
立板(63a)の下縁には上側先端側挟持体(31)が出入する下面開放の逃げ溝(63c)が形成されており、この逃げ溝(63c)に隣接してその前方に下面開放のプレス溝(63d)が形成されており、このプレス溝(63d)の天井面及びこれに連なる後述する基部側挟持体(21)の凹溝の天井面が受け面(22)となる。
【００３１】
上側基部挟持体(21)は直方体状のブロックで、その下面は立板(63a)の下縁に面一に取り付けられており、さらに前述及び図７に示すように、プレス溝(63d)の天井面に連なるように前記下面が長手方向全長にわたって凹設され、この部分が受け面(22)となる。そしてこの受け面(22)に開口するように上面から下窄まりのテーパー状の溝で構成される透孔(23)が長手方向に形成されている。透孔(23)の長さは組立体(10)の全幅をカバーできる長さに形成されている。受け面(22)に開口する透孔(23)のスリット状の開口の開口幅は、後述するレーザー光線(50)が通過できる幅に形成されている。
【００３２】
上部昇降機構部(63)の直下にて、装置本体(60)の前面に固定ブロック(71)が突設され、この固定ブロック(71)に下側昇降作動部(72)が取り付けられている。そして下側昇降作動部(72)の両側にて平行且つ上方に突設されているガイド(72a)に下部昇降機構部(70)が昇降可能にガイドされ、下側昇降作動部(72)に設けられた昇降機構部(72b)によって下部昇降機構部(70)が昇降する。昇降機構部(72b)の駆動はネジ機構とサーボモータと組み合わせやシリンダ機構などが考えられる。
【００３３】
下部昇降機構部(70)は、ガイド(72a)が取り付けられている下部ブロック(73)、下部ブロック(73)の上面にて上側の基部側挟持体(21)の直下に設けられた下側の基部側挟持体(20)、下側の基部側挟持体(20)の背部側に沿って下部ブロック(73)の上面に取り付けられた押圧部材(40)、下部ブロック(73)の左右両面に設けられ、その中央部分が枢着軸(74b)にて枢着された下レバー(74)、下部ブロック(73)の背面側に設けられた下側張力調整部(75)、下レバー(74)の下端に取り付けられたピン(74a)と下側張力調整部(75)の下側調整ネジ(75a)との間に懸け渡された下コイルばね(76)、一対の下レバー(74)の上端間に取り付けられた下レバー軸(74c)及び下レバー軸(74c)に回動自在に設けられたローラからなる下側先端側挟持体(30)とで構成されている。
【００３４】
下部ブロック(73)の左右両外面の昇降ブロック(62)側に下側調整プレート(75b)が取り付けられ、進退可能に調整ネジ(75a)が螺着されて下コイルばね(76)の張力を可変できるようになっている。下レバー(74)の引っ張り方向の規制は下レバー(74)の下側のレバーの調整ネジ(75a)側に設けられた下側ストッパ(77)によって行われる。下側張力調整部(75)は前述の調整ネジ(75a)と調整プレート(75b)によって構成される。
【００３５】
先端側挟持体(30)(31)は、上・下レバー軸(64c)(74c)との間に、例えば、軸受を用いて前述のように正・逆回転がスムーズになるように挿入してもよいし、或いは、回転方向の違いによって摩擦係数が異なるスリーブを用いて、基部側挟持体(20)(21)から離間する方向に移動するときはスムーズに回転し、これに対して逆転方向に回そうとする場合は、ある程度の摩擦力を持って逆転方向の回転（即ち、基部側挟持体(20)(21)に近接する方向の回転）させるようにしてもよい。更には小型のワンウェイ・クラッチやラチェットのようなものを上・下レバー軸(64c)(74c)と先端側挟持体(30)(31)との間に設けて逆転方向の回転（即ち、基部側挟持体(20)(21)に近接する方向の回転）をストップさせるようにしてもよい。逆転をストップさせる場合は、集電部(14)にダメージを与えないようにするために先端側挟持体(30)(31)と挟まれている集電部(14)との間である程度のスリップが生じるようにしておくことが好ましい。この点は、図１０及び図１２に示す実施態様の場合でも同じである。
【００３６】
下側の基部側挟持体(20)は、両立板(63a)及び上側の基部側挟持体(21)に対向して設けられた直方体状のブロックで、下部ブロック(73)から立設された前後一対のガイドピン(24)の上端に固定され、更にこのガイドピン(24)に圧縮コイルばね(25)が取り付けられていて所定の力で下側の基部側挟持体(20)を上方に押圧付勢するようになっている。ガイドピン(24)は下部ブロック(73)のガイド孔(73a)にスライド可能に挿通され、ガイドピン(24)の下端のピン頭部(24a)がガイド孔(73a)の下面に当接している。従って、下側の基部側挟持体(20)は下部ブロック(73)から常に浮いた状態で保持されている。
【００３７】
押圧部材(40)は断面Ｌ形又は板状の部材で上側の基部側挟持体(21)のプレス溝(63d)に連なる凹溝に嵌り込み、集電部(14)を介してその受け面(22)を押圧する。その横長さは、少なくとも下部の基部側挟持体(20)と同じ横長さで、透孔(23)に一致してその下方に配置され、下部ブロック(73)の上面に固定されている。図３に示すように、その上端は、上方に押圧付勢されて最上位置（上死点）に位置する下部の基部側挟持体(20)の上面でより下に設けられている。本実施例では押圧部材(40)は下部ブロック(73)の上面に固定されているが、勿論、これに限られず、図１１に示すように、下部の基部側挟持体(20)と同様に、ガイドピン(40a)と圧縮コイルばね(40b)を用い、下部ブロック(73)に穿設されたガイド孔(40c)に挿通されたガイドピン(40a)によって上下方向に移動できるようにし、圧縮コイルばね(40b)で上方に押圧付勢するようにしてもよい。これにより、押圧時に集電部(14)の湾曲部分(14c1)を介して受け面(22)に押し下げられ、一定の力で集電部(14)の湾曲部分(14c1)を押圧する。
【００３８】
押圧部材(40)の押圧面は全長に亙って断面半円形に形成され、溶接時にレーザー光線(50)が照射され、集電部(14)の溶けた溶接部(14y)が一定の圧力で接触押圧されることになるから、耐熱性や熱伝導性に優れていることが望ましい。例えば、この部分には、銅―タングステン合金、クロム銅合金、アルミナ分散銅、モリブデンのようなスポット溶接の電極材料に使用される材質、或いはセラミックのような部材が使用されることになる。上側の基部側挟持体(21)も同様の材料、或いは鋼が使用される。
【００３９】
レーザー出射部(51)は、昇降ブロック(62)に図示しないアームによって支持されており、透孔(23)に沿って移動するようになっており、連続発振レーザー装置のようにその先端からレーザー光線(50)が透孔(23)に向かって連続移動しつつ或いはパルス発振レーザー装置のように間欠的に出射される。パルス発振の場合は、溶接部(14y)に形成されるナゲットは通常互いに連なっている。
【００４０】
組立体供給台(90)は下部昇降機構部(70)の前方に配置され、未加工の組立体(10)を下部昇降機構部(70)に向けて供給し、加工終了後、同組立体(10)を引き取って、新たな未加工の組立体(10)を供給する機能を有する。
【００４１】
２次電池やコンデンサなどの電子部品は、基本的に正極板(12)、セパレータ(11)、および負極板(13)で構成され、セパレータ(11)の両側に正極板(12)と負極板(13)とを配した単位体を多数積層して形成した電極組立体(10)をその主要部品とする。例えば、この組立体(10)の一例を示すと、セパレータ(11)を中心として、セパレータ(11)の一方の端部から正極板(12)の集電体(14d)を延出させ、セパレータ(11)の他方の端部から負極板(13)の集電体(14d)を延出させ、これら正極板(12)または負極板(13)の集電体(14d)（この部分には正又は負極活物質が塗布されていない箔の部分である。）の積層体が集電部(14)であり、この部分を溶接することになる。集電部(14)は積層状態で加圧されていない場合、セパレータ(11)と活物質の厚みの間隙(t)が隣接の集電体(14d)間に形成される。
【００４２】
次に、本装置(A)の作用について説明する。図３に示すように、一方の集電部(14)を装置本体(60)に向けて電極組立体(10)を組立体供給台(90)の上に並べる。この時、上部昇降機構部(63)及び下部昇降機構部(70)は上下に開いた位置（ホームポジション）で待機している（図１、３）。
【００４３】
組立体供給台(90)上の電極組立体(10)が装置本体(60)に向けて搬送され、集電部(14)が基部側挟持体(20)(21)の間に送り込まれて停止する。この時、下部昇降機構部(70)の基部側挟持体(20)は組立体供給台(90)と面一に設定されていて、送り込まれた集電部(14)の最下段の電極板(14)が基部側挟持体(20)に乗るようにしてもよいし、基部側挟持体(20)の上面を組立体供給台(90)より若干低く設定しておいて、集電部(14)が送り込まれた段階で下部昇降機構部(70)を僅かに上昇させ、集電部(14)の最下段の集電体(14d)に下部昇降機構部(70)の基部側挟持体(20)が接触支持するようにしてもよい。いずれの場合でもこの時点では、下側の先端側挟持体(30)は最下段の集電体(14d)に接触するか、僅かに離れた状態を保つ（図４）。
【００４４】
然る後、ボールネジ駆動部(61a)が作動して昇降ブロック(62)が降下し、先端側挟持体(31)が最初に最上段の集電体(14d)に接触する。昇降ブロック(62)が更に降下すると、集電部(14)は先端側挟持体(31)に押されて下方に曲がると共に上レバー(64)が上コイルばね(66)を引き伸ばしながら徐々に倒れ込む。続いて、上側の基部側挟持体(21)が集電部(14)の最上段の集電体(14d)に接触した後、集電部(14)を一定量だけ押し下げ、上下から集電部(14)の全幅を基部側挟持体(20)(21)で軽く挟む。上側の先端側挟持体(31)は上側の基部側挟持体(21)より下側に僅かに突出するように設定されているので、前述のように集電部(14)の先端部(14b)を若干押し下げて、然る後、上下の先端側挟持体(30)(31)で先端部(14b)を上下から軽く挟む。この時、集電部(14)は上側の先端側挟持体(31)に押し下げられて、若干下側に湾曲する（図５）。押し下げ量は次ステップで下部昇降機構部(70)が上昇した時に集電部(14)を中心にして上下の先端側挟持体(30)(31)が偏ることなく或る程度同量だけ押圧できる量に設定される。
【００４５】
最後に、下部昇降機構部(70)が大きく上昇させられ、最初に上下の基部側挟持体(20)(21)にて集電部(14)の基部(14a)を強く挟持する。この時、下側の基部側挟持体(20)はガイドピン(24)にて上下移動可能に支持され、圧縮コイルばね(25)にて上方に押圧付勢されているため、下部昇降機構部(70)の上昇によって圧縮コイルばね(25)が撓み、集電部(14)の基部(14a)の挟持はそのバネ力で所定の力で行われることになる。そして、下部昇降機構部(70)の上昇と共に下側の先端側挟持体(31)は集電部(14)に下から接触し、続いて先端部(14b)を上下から挟むようになる。
【００４６】
図６の実施形態では、集電部(14)の基部(14a)から若干離れた先端部(14b)を上下から挟んでいる先端側挟持体(30)(31)は、下部昇降機構部(70)の上昇と共に上下レバー(64)(74)の回動が生じ、これと共に先端部(14b)に対する挟持を強めつつ装置本体(60)側へ移動する。この先端側挟持体(30)(31)の移動によって、先端部(14b)は上下の先端側挟持体(30)(31)からローラを掛けられたようになり、隣接する集電体(14d)間の空気が押し出されて両者の密着度が向上する。
【００４７】
ここで、先端側挟持体(30)(31)の最初の挟持位置が、図６のように受け面(22)の透孔(23)より先端側であってもよいが、図１３（この図は、平面状の先端側挟持体(31)に対してローラ状の先端側挟持体(30)が転動する場合であるが、原理的には平面状の先端側挟持体(30)を置き換えて図６のように上下の先端側挟持体(30)(31)で挟持することは可能である。）のように透孔(23)より距離Ｓだけ基端側である場合は、先端側挟持体(30)(31)はレーザー溶接の対象部位である透孔(23)を越えて集電部(14)のローラ掛けができ、レーザー溶接の対象部位の密着度を高めることが出来る。この時点では、押圧部材(40)は集電部(14)に対して接触する前の状態である。
【００４８】
なお、先端側挟持体(30)(31)と集電部(14)の先端部(14b)との間で前述のように摩擦力が生じている場合、特に、図１０のような場合、上下の先端側挟持体(30)(31)が被挟持状態を保持しながら先端側に移動することで集電部(14)の挟持部分間に張力を与え、これに更に密着度を高めることが出来る。
【００４９】
そして、更なる下部昇降機構部(70)の上昇とともに上下レバー(64)(74)は次第に装置本体(60)側に回動し、張力が掛かった集電部(14)の被挟持部分間に押圧部材(40)が接触し、続いて被挟持部分を受け面(22)に向かって押し込んで行く。押し込まれた集電部(14)の被挟持部分は次第に湾曲し、その頂点の稜線が受け面(22)に押し付けられる。当該部分が受け面(22)に所定の圧力で押し付けられた時、下部昇降機構部(70)は停止する。下部昇降機構部(70)の停止指令は、例えば、図示しない圧力センサからの指令による。この場合、押圧部材(40)が図１１に示すような構造の場合、圧力センサなしで一定の圧力を掛けることができる。なお、先端部(14b)は上下レバー(64)(74)の傾きの差により、図６に示すように下側の先端側挟持体(30)が上側の先端側挟持体(31)の内側に来て先端部(14b)を下向きに曲げることもあれば、図９のように、上下レバー(64)(74)の傾きがほぼ等しく、上下正対にした状態で先端側挟持体(30)(31)が先端部(14b)を挟持して直線状に引張する場合もある。
【００５０】
このように集電部(14)の被挟持部分の押圧が完了した状態で透孔(23)から集電部(14)の湾曲部分(14c1)にレーザー出射部(51)からレーザー光線(50)を照射する。レーザー出射部(51)は透孔(23)に沿って移動し、凸曲面側から凹曲面側に至る溶接部(14y)を前記湾曲部分(14c1)に形成する。溶接部(14y)は前述のように特に受け面(22)と押圧部材(40)とで圧縮力が加わった一体化した状態でレーザー溶接されるため、集電部(14)の密着した集電体(14d)間で熱の伝達がスムーズに行われ、且つ、半溶融状態の溶接部分が所謂鍛造と同様の作用を受け、孔が明くことなく良好な状態に溶接される。
【００５１】
溶接部(14y)の形状は、レーザー光線(50)の移動軌跡を制御することで任意のものが得られる。例えば、図１６(a)に示すように、集電部(14)の全幅にわたって１本の溶接部(14y)や、同図(b)に示すように、２本或いはそれ以上の平行線で構成された溶接部(14b)、同図(c)に示すように、円をつないだ溶接部(14b)、同図(d)に示すように、破線状の溶接部(14b)など各種のものが得られる。レーザー光線(50)は、連続発振方式（ＣＷ）や、パルス発振方式など様々ものを利用することができる。
【００５２】
レーザー溶接が終了すると、下部昇降機構部(70)及び昇降ブロック(62)は夫々上昇及び下降してホームポジションに戻り、加工済みの電極組立体(10)は取り除かれ、新しい未加工の電極組立体(10)が供給される事になる。
【００５３】
また、先端側挟持体(30)(31)は上記の場合、ローラを用いたが、図１０のように、先端側挟持体(30)(31)の接触面を、円筒外面を切り取ったような断面円弧状、換言すればへら状に形成してもよい。この場合は先端側挟持体(30)(31)が集電体(14)の表面層の集電体(14d)に対してある程度の摩擦抵抗を示すようになる。その結果、基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(30)(31)との間において、集電部(14)に張力を掛けることができ、これによって隣接する集電体(14d)間の密着度を更に高めることができる。
【００５４】
図１２〜１４は、本発明の別の実施態様で、先端側挟持体(31)を面で構成した場合である。図の実施例では、「面」は平面であるが、下側のローラ状の先端側挟持体(30)が全面的に接触するような「曲面」の場合も含む。また、前述のように下側のローラ状の先端側挟持体(30)が透孔(23)を距離(S)だけ越えて前方に位置し、レバー(74)の後方への回転移動により透孔(23)を通過して後方に移動するようにすることは好ましい。
【００５５】
図１５は上側の基部側挟持体(20)の別の実施態様で、基部側挟持体(21)を例えば、石英ガラスやパイレックスガラスのような耐熱性透明材料で形成してもよい。この場合は、耐熱性透明材料をレーザー光線(50)がそのまま透過するので、透孔(23)を設ける必要がない。その結果、押圧部材(40)の先端は被押圧部分(14c)を直接耐熱性透明材料に向かって押圧することができるので、一体化効果が高くなる。なお、この場合、耐熱性透明材料を冷却しておけば、溶接部(14y)の耐熱性透明材料への付着が妨げられる。
【００５６】
また、上記実施形態では、基部側挟持体(20)(21)が固定状態で、先端側挟持体(30)(31)が後方に移動する場合を示したが、勿論、これに限られず、先端側挟持体(30)(31)が固定状態で、基部側挟持体(20)(21)が前方に移動してもよいし、基部側挟持体(20)(21)が前方に移動し、先端側挟持体(30)(31)が後方に移動するようにしてもよい。
【００５７】
更に、上記実施形態では、集電部(14)を押圧部材(40)で受け面(22)に押圧して一体化させる場合を示したが、集電部(14)の基部(14a)と先端部(14b)を基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(30)(31)で挟持した場合、基部側挟持体(20)(21)と先端側挟持体(30)(31)の基部(14a)と先端部(14b)に対する挟持力が十分大きくて且つ両者間の摩擦が十分である場合、換言すれば、保持力が十分な場合、受け面(22)を設けず、押圧部材(40)単独で押圧して当該部分に圧力を加え、被押圧部分(14c)を一体化するようにしてもよい。この場合、押圧力が十分強い場合には、被押圧部分(14c)は湾曲することになる。
【符号の説明】
【００５８】
(A)        レーザー溶接装置
(10)       電極組立体
(11)       セパレータ
(12)       正極板
(13)       負極板
(14)       集電部
(14a)      基部
(14b)      先端部
(14c)      被押圧部分
(14c1)     湾曲部分
(14d)      集電体
(20)(21)   基部側挟持体
(22)       受け面
(23)       透孔
(30)(31)   先端側挟持体
(40)       押圧部材
(50)       レーザー光線
(51)       レーザー出射部
【図１】
2013160932.tif 000003
【図２】
2013160932.tif 000004
【図３】
2013160932.tif 000005
【図４】
2013160932.tif 000006
【図５】
2013160932.tif 000007
【図６】
2013160932.tif 000008
【図７】
2013160932.tif 000009
【図８】
2013160932.tif 000010
【図９】
2013160932.tif 000011
【図１０】
2013160932.tif 000012
【図１１】
2013160932.tif 000013
【図１２】
2013160932.tif 000014
【図１３】
2013160932.tif 000015
【図１４】
2013160932.tif 000016
【図１５】
2013160932.tif 000017
【図１６】
2013160932.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月17日(2015.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを挟んで正極板及び負極板が交互に積層され、同極同士の電極板が集積された集電部を有する電極組立体における、前記集電部のレーザー溶接方法であって、
集電部の基部を基部側挟持体で、集電部の先端部を先端側挟持体でそれぞれ挟持加圧した後、基部側挟持体及び先端側挟持体の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させて所定の位置で停止させ、
基部側挟持体と先端側挟持体との間において、集電部に押圧部材を押し当てて集電部の被押圧部分を加圧し、
集電部の該被押圧部分にレーザー光線を照射して被押圧部分の照射部分にレーザー溶接部を形成することを特徴とする電子部品の集電部の接合方法。
【請求項２】
基部側挟持体及び先端側挟持体の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させて所定の位置で停止させた後、更に、基部側挟持体と先端側挟持体との間において、集電部に押圧部材を押し当てて集電部の被押圧部分を湾曲させ、集電部の該湾曲部分にレーザー光線を照射して凸曲面側から凹曲面側に至るレーザー溶接部を前記湾曲部分に形成することを特徴とする請求項１に記載した電子部品の集電部の接合方法。
【請求項３】
基部側挟持体及び先端側挟持体の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させる際に、移動側が集電部のレーザー溶接部を越えることを特徴とする請求項１又は２に記載した電子部品の集電部の接合方法。
【請求項４】
セパレータを挟んで正極板及び負極板が交互に積層され、同極同士の電極板が集積された集電部を有する電極組立体における、該集電部のレーザー溶接装置であって、
集電部の基部を挟持加圧する基部側挟持体と、
集電部の先端部を挟持加圧しつつ先端方向に移動して所定位置で停止する先端側挟持体と、
基部側挟持体と先端側挟持体との間において、集電部を一方の挟持体側に設けた受け面に押し当てて集電部押圧する押圧部材と、
集電部の被押圧部分にレーザー光線を照射して被押圧部分の照射部分にレーザー溶接部を形成するレーザー出射部とで構成されたことを特徴とする電子部品の集電部の接合装置。
【請求項５】
先端側挟持体がローラで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電子部品の集電部の接合装置。
【請求項６】
先端側挟持体がローラで形成されており、先端側挟持体が受け面に連続する面であることを特徴とする請求項４に記載の電子部品の集電部の接合装置。
【請求項７】
先端側挟持体であるローラが、透孔を越えて移動することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の電子部品の集電部の接合装置。
【請求項８】
先端側挟持体の接触面が、軸に直角な断面が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の電子部品の集電部の接合装置。
【請求項９】
集電部の被押圧部分に一致させて基部側挟持体にプレス溝を設け、集電部が押圧されるプレス溝の受け面に至るレーザー光線の通過用の透孔が前記基部側挟持体に形成されていることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の電子部品の集電部の接合装置。
【請求項１０】
基部側挟持体が耐熱性透明材料で形成されていることを特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載の電子部品の集電部の接合装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
特許文献１：特開２０１１−１２９５２３号公報
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項２に記載した発明方法は、請求項１において、「基部側挟持体（２０）（２１）及び先端側挟持体（３０）（３１）の少なくとも一方を他方に対して離間方向に移動させて所定の位置で停止させた後、更に、基部側挟持体（２０）（２１）と先端側挟持体（３０）（３１）との間において、集電部（１４）に押圧部材（４０）を押し当てて集電部（１４）の被押圧部分（１４ｃ）を湾曲させ、集電部（１４）の該湾曲部分（１４ｃ１）にレーザー光線（５０）を照射して凸曲面側から凹曲面側に至るレーザー溶接部（１４ｙ）を前記湾曲部分（１４ｃ１）に形成する」ことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項４に記載した発明は、請求項１のレーザー溶接を実現する溶接装置（Ａ）である。即ち、
セパレータ（１１）を挟んで正極板（１２）及び負極板（１３）が交互に積層され、同
極同士の集電体（１４ｄ）が集積された集電部（１４）を有する電極組立体（１０）における、該集電部（１４）のレーザー溶接装置（Ａ）であって、
集電部（１４）の基部（１４ａ）を挟持加圧する基部側挟持体（２０）（２１）と、
集電部（１４）の先端部（１４ｂ）を挟持加圧しつつ先端方向に移動して所定位置で停止する先端側挟持体（３０）（３１）と、
基部側挟持体（２０）（２１）と先端側挟持体（３０）（３１）との間において、集電部（１４）を一方の挟持体（２０）側に設けた受け面（２２）に押し当てて集電部（１４）を押圧する押圧部材（４０）と、
集電部（１４）の被押圧部分（１４ｃ）にレーザー光線（５０）を照射して被押圧部分（１４ｃ）の照射部分にレーザー溶接部（１４ｙ）を形成するレーザー出射部（５１）とで構成されたことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項９に記載した発明は、請求項４，５，７のいずれかに記載のレーザー溶接装置（Ａ）において、「集電部（１４）の被押圧部分（１４ｃ）に一致させて基部側挟持体（２１）にプレス溝（６３ｄ）を設け、集電部（１４）が押圧されるプレス溝（６３ｄ）の受け面（２２）に至るレーザー光線（５０）の通過用の透孔（２３）が前記基部側挟持体（２１）に形成されている」ことを特徴とするもので、プレス溝（６３ｄ）を設けることで、押圧部材（４０）にて集電部（１４）をプレス溝（６３ｄ）内に押し込んで湾曲させ、この湾曲部分（１４ｃ１）を両側から押圧することで同部分（１４ｃ１）の密着度を高め、しかもこの密着度が高い同部分（１４ｃ１）に透孔（２３）が開口しているので、一体化している湾曲部分（１４ｃ１）にレーザー溶接部（１４ｙ）を形成することになり、これによって高い品質のレーザー溶接を集電部（１４）に施すことができるようになった。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
請求項１０に記載した発明は、請求項４〜９のいずれかに記載のレーザー溶接装置（Ａ）において、「基部側挟持体（２１）が耐熱性透明材料で形成されている」ことを特徴とするもので、これによりレーザー光線（５０）が基部側挟持体（２１）をそのまま通過して被押圧部分（１４ｃ）に溶接部（１４ｙ）を形成する。この場合、透孔（２３）は不要である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
最後に、下部昇降機構部（７０）が大きく上昇させられ、最初に上下の基部側挟持体（２０）（２１）にて集電部（１４）の基部（１４ａ）を強く挟持する。この時、下側の基部側挟持体（２０）はガイドピン（２４）にて上下移動可能に支持され、圧縮コイルばね（２５）にて上方に押圧付勢されているため、下部昇降機構部（７０）の上昇によって圧縮コイルばね（２５）が撓み、集電部（１４）の基部（１４ａ）の挟持はそのバネ力で所定の力で行われることになる。そして、下部昇降機構部（７０）の上昇と共に下側の先端側挟持体（３０）は集電部（１４）に下から接触し、続いて先端部（１４ｂ）を上下から挟むようになる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
ここで、先端側挟持体（３０）（３１）の最初の挟持位置が、図６のように受け面（２２）の透孔（２３）より先端側であってもよいが、図１３（この図は、平面状の先端側挟持体（３１）に対してローラ状の先端側挟持体（３０）が転動する場合であるが、原理的には平面状の先端側挟持体（３１）を置き換えて図６のように上下の先端側挟持体（３０）（３１）で挟持することは可能である。）のように透孔（２３）より距離Ｓだけ基端側である場合は、先端側挟持体（３０）（３１）はレーザー溶接の対象部位である透孔（２３）を越えて集電部（１４）のローラ掛けができ、レーザー溶接の対象部位の密着度を高めることが出来る。この時点では、押圧部材（４０）は集電部（１４）に対して接触する前の状態である。
【国際調査報告】
2013160932.tif 000019
2013160932.tif 000020
2013160932.tif 000021
2013160932.tif 000022