(57)【要約】【課題】タブの上に保護板を配置して行われる溶接において、サイクルタイムを短縮することができる溶接用治具及び溶接装置を提供する。【解決手段】電極組立体３におけるタブ積層体２１を保持する溶接用治具１０１であって、電極本体１４ａが載置される支持部１０３ｂと、タブ積層体２５が載置されるとともに、当該タブ積層体２５の下に導電部材１９が載置される載置部１０３ｃと、タブ積層体２５を載置部１０３ｃ側に押圧する集箔部材１１３と、保護板２７を保持するとともに、当該保護板２７によってタブ積層体２５における集箔部材１１３で押圧された位置よりも先端側を導電部材１９側に押圧する吸着シャフト１１５と、集箔部材１１３及び吸着シャフト１１５を少なくとも上下方向に移動させるエアシリンダ１１０と、吸着シャフト１１５を、保護板２７を保持する状態と、保護板２７から分離可能な状態とに切り換える制御弁１４５と、を備える。【選択図】図４
2018041555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体における電極本体から延びるタブが複数積層されたタブ積層体を保持する溶接用治具であって、
前記電極本体が載置される支持部と、
前記タブ積層体が載置されるとともに、当該タブ積層体の下に導電部材が載置される載置部と、
前記載置部に載置された前記タブ積層体を前記載置部側に押圧する押圧部と、
保護板を保持するとともに、当該保護板によって前記タブ積層体における前記押圧部で押圧された位置よりも先端側を前記導電部材側に押圧する保護板保持部と、
前記押圧部及び前記保護板保持部を少なくとも上下方向に移動させる駆動機構と、
前記保護板保持部を、前記保護板を保持する状態と、前記保護板から分離可能な状態とに切り換える切換機構と、を備える、溶接用治具。
【請求項２】
前記押圧部と前記タブ積層体とが離間し、前記保護板保持部が前記保護板を保持する準備状態と、前記押圧部が前記タブ積層体を押圧する保持状態と、前記押圧部と前記タブ積層体とが離間し、前記保護板保持部が前記保護板から分離した解除状態と、を切り換えるように前記駆動機構及び前記切換機構を制御する制御部をさらに備える、請求項１に記載の溶接用治具。
【請求項３】
前記押圧部は、前記タブ積層体を押圧した状態において前記電極本体の上面に当接する当接面を有する、請求項１又は２に記載の溶接用治具。
【請求項４】
前記押圧部は、上壁と、前記上壁に一体化された周壁とを有し、前記周壁によって前記タブ積層体を押圧するとともに、前記上壁及び前記周壁によって画成される内部空間に前記電極本体を収容する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接用治具。
【請求項５】
前記駆動機構は、上下方向に伸縮自在に配置されたシリンダを含み、
前記押圧部及び前記保護板保持部は、前記シリンダのピストンロッドの先端に取り付けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶接用治具。
【請求項６】
前記押圧部及び前記保護板保持部は、前記ピストンロッドの前記先端に対してそれぞれ弾性部材を介して取り付けられている、請求項５に記載の溶接用治具。
【請求項７】
前記駆動機構は、前記押圧部の下降が停止した後に前記保護板保持部によって前記タブ積層体が押圧されるように、前記押圧部及び前記保護板保持部を移動させる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の溶接用治具。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載された溶接用治具と、
前記保護板保持部が前記保護板を保持した状態において、前記保護板、前記タブ積層体及び前記導電部材を溶接する溶接処理部と、を備える溶接装置。
【請求項９】
前記保護板保持部は、前記溶接処理部による溶接が終了したタイミングで前記保護板の保持を解除する、請求項８に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接用治具及び溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、二次電池における電池セルの電極板を溶接するための溶接装置が記載されている。この溶接装置は、ステージ上において電極板のタブ束の先端部を収容する溶接室と、溶接室の内側でタブ束における溶接対象部を溶接する溶接処理部と、を備えている。溶接処理部は、溶接対象部に接触した状態で、溶接対象部に超音波振動を付与する。この溶接装置では、電極端子が接続されたリードと溶接対象部とが溶接処理部とステージとの間に挟み込まれた状態で、リードと溶接対象部とが溶接される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０４３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば二次電池等に用いられる電極体のタブを導電端子上に複数積層し、レーザ溶接によりタブと導電端子とを互いに溶接する場合、タブの上に保護板を配置することが考えられる。この場合、保護板と導電端子とによって複数のタブが挟まれた状態で、レーザ光が照射される。ところで、従来の溶接装置では、溶接処理部とステージとによってリードと溶接対象部とが挟み込まれる形態であり、集電タブの上に保護板を配置する構成は記載されていない。従来の溶接装置においても、保護板を配置するための機構を追加し、タブの上に保護板を配置した後に溶接を行うことは可能である。しかしながら、この場合には、タブを挟んだ後に、別途、保護板を配置する工程を追加することとなり、時間が掛かり、サイクルタイムが長くなる虞がある。
【０００５】
本発明の一側面は、タブの上に保護板を配置して行われる溶接において、サイクルタイムを短縮することができる溶接用治具及び溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一側面の溶接用治具は、電極組立体における電極本体から延びるタブが複数積層されたタブ積層体を保持する溶接用治具であって、電極本体が載置される支持部と、タブ積層体が載置されるとともに、当該タブ積層体の下に導電部材が載置される載置部と、載置部に載置されたタブ積層体を載置部側に押圧する押圧部と、保護板を保持するとともに、当該保護板によってタブ積層体における押圧部で押圧された位置よりも先端側を導電部材側に押圧する保護板保持部と、押圧部及び保護板保持部を少なくとも上下方向に移動させる駆動機構と、保護板保持部を、保護板を保持する状態と、保護板から分離可能な状態とに切り換える切換機構と、を備える。
【０００７】
このような溶接用治具では、駆動機構によって押圧部及び保護板保持部が上側に移動された状態、且つ、保護板保持部が保護板を保持した状態で、支持部に電極本体が載置され、載置部にタブ積層体及び導電部材が載置される。そして、駆動機構によって押圧部及び保護板保持部が下側に移動されると、押圧部によってタブ積層体が載置部側に集められる。また、この状態では、集められたタブ積層体に保護板が配置される。さらに、タブ積層体は保護板によって導電部材側に押圧される。また、保護板によってタブ積層体が押圧された後は、保護板保持部を保護板から分離可能な状態にすることができる。このように、駆動機構及び切換機構を有することによって、導電部材、タブ積層体及び保護板が保持され、これらの位置決めを容易に行うことができる。したがって、タブの上に保護板を配置して行われる溶接において、サイクルタイムを短縮することができる。
【０００８】
また、一側面においては、押圧部とタブ積層体とが離間し、保護板保持部が保護板を保持する準備状態と、押圧部がタブ積層体を押圧する保持状態と、押圧部とタブ積層体とが離間し、保護板保持部が保護板から分離した解除状態と、を切り換えるように駆動機構及び切換機構を制御する制御部をさらに備えてもよい。この場合、準備状態において電極組立体が搬送され、保持状態においてタブ積層体の溶接が行われ、解除状態において次のサイクルへの移行が行われる。この一連の動作が制御部によって制御されることで、サイクルタイムをさらに短縮することができる。
【０００９】
また、一側面においては、押圧部は、タブ積層体を押圧した状態において電極本体の上面に当接する当接面を有してもよい。この場合、押圧部が傾く等の不具合が生じ難い。
【００１０】
また、一側面においては、押圧部は、上壁と、上壁に一体化された周壁とを有し、周壁によってタブ積層体を押圧するとともに、上壁及び周壁によって画成される内部空間に電極本体を収容してもよい。このように電極本体が押圧部に収容されることによって、溶接の際に発生するスパッタなどの異物が電極本体内に混入することが抑制される。
【００１１】
また、一側面においては、駆動機構は、上下方向に伸縮自在に配置されたシリンダを含み、押圧部及び保護板保持部は、シリンダのピストンロッドの先端に取り付けられてもよい。この場合、シリンダという簡易な構成によって、押圧部と保護板保持部とを上下方向に移動させることができる。
【００１２】
また、一側面においては、押圧部及び保護板保持部は、ピストンロッドの先端に対してそれぞれ弾性部材を介して取り付けられてもよい。製造上の誤差等によって電極組立体のサイズにばらつきがあったとしても、駆動機構が保持状態に制御される際に、弾性部材によってばらつきを吸収することができる。
【００１３】
また、一側面においては、駆動機構は、押圧部の下降が停止した後に保護板保持部によってタブ積層体が押圧されるように、押圧部及び保護板保持部を移動させてもよい。この場合、保護板保持部がタブ積層体を押圧する工程では、既に押圧部によってタブ積層体が押圧されているため、タブ積層体を構成するタブ同士がずれることが抑制される。
【００１４】
また、一側面の溶接装置は、上記の溶接用治具と、保護板保持部が保護板を保持した状態において、保護板、タブ積層体及び導電部材を溶接する溶接処理部と、を備える。
【００１５】
このような溶接装置によれば、導電部材、タブ積層体及び保護板の位置決めを容易に行うことができるので、タブの上に保護板を配置して行われる溶接において、サイクルタイムを短縮することができる。
【００１６】
また、一側面においては、保護板保持部は、溶接処理部による溶接が終了したタイミングで保護板の保持を解除してもよい。この構成によれば、溶接処理部による溶接が行われている間に保護板の位置がずれることが抑制される。
【発明の効果】
【００１７】
上記の溶接用治具及び溶接装置によれば、タブの上に保護板を配置して行われる溶接において、サイクルタイムを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電極組立体を備える蓄電装置の分解斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った蓄電装置の断面図である。
【図３】電極組立体の斜視図である。
【図４】一実施形態に係る溶接装置を模式的に示す図である。
【図５】一実施形態に係る溶接装置を模式的に示す図である。
【図６】電極組立体の製造方法の一工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。なお、図面には、必要に応じてＸＹＺ直交座標系が示されている。Ｚ軸方向は例えば鉛直方向、Ｘ軸方向及びＹ方向は例えば水平方向である。
【００２０】
まず、本実施形態の溶接装置によって製造され得る蓄電装置について説明する。図１は、電極組立体を備える蓄電装置の分解斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った蓄電装置の断面図である。図１及び図２に示される蓄電装置１は、例えばリチウムイオン二次電池といった非水電解質二次電池又は電気二重層キャパシタである。
【００２１】
図１及び図２に示されるように、蓄電装置１は、例えば略直方体形状をなす中空のケース２と、ケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されている。ケース２は、一方側において開口した本体部２ａと、本体部２ａの開口を塞ぐ蓋部２ｂとを有している。ケース２の内壁面上には、絶縁フィルム（不図示）が設けられる。ケース２の内部には、例えば非水系（有機溶媒系）の電解液が注液されている。ケース２の蓋部２ｂには、正極端子５と負極端子６とが互いに離間して配置されている。正極端子５は、絶縁リング７を介してケース２に固定され、負極端子６は、絶縁リング８を介してケース２に固定されている。
【００２２】
電極組立体３は、枚葉状の複数の電極を積層した積層型の電極組立体である。電極組立体３は、複数の正極１１と、複数の負極１２と、正極１１と負極１２との間に配置された袋状のセパレータ１３とによって構成されている。セパレータ１３内には、例えば正極１１が収容されている。セパレータ１３内に正極１１が収容された状態で、複数の正極１１と複数の負極１２とがセパレータ１３を介して交互に積層されている。
【００２３】
正極１１は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔１４と、金属箔１４の両面に形成された正極活物質層１５と、を有している。正極１１の金属箔１４は、矩形状の電極本体１４ａと、電極本体１４ａの一端から突出する矩形状のタブ１４ｂと、を含む。正極活物質層１５は、正極活物質とバインダとを含んで形成されている多孔質の層である。正極活物質層１５は、電極本体１４ａの両面において、少なくとも電極本体１４ａの中央部分に正極活物質が担持されて形成されている。
【００２４】
正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。ここでは、一例として、タブ１４ｂには、正極活物質が担持されていない。ただし、タブ１４ｂにおける電極本体１４ａ側の基端部分には、活物質が担持されている場合もある。
【００２５】
タブ１４ｂは、電極本体１４ａの上縁部から上方に延び、導電部材１６を介して正極端子５に接続されている。導電部材１６はタブ１４ｂと正極端子５との間に配置されている。導電部材１６は、例えば、正極１１の金属箔１４と同一の材料から矩形平板状に構成される。積層された複数のタブ１４ｂは、導電部材１６と、導電部材１６よりも薄い保護板２３との間に配置される（図３参照）。保護板２３は、例えば、正極１１の金属箔１４と同一の材料から矩形平板状に構成される。
【００２６】
負極１２は、例えば銅箔からなる金属箔１７と、金属箔１７の両面に形成された負極活物質層１８と、を有している。負極１２の金属箔１７は、正極１１の金属箔１４と同様に、矩形状の電極本体１７ａと、電極本体１７ａの一端部から突出する矩形状のタブ１７ｂと、を含む。負極活物質層１８は、電極本体１７ａの両面において、少なくとも電極本体１７ａの中央部分に負極活物質が担持されて形成されている。負極活物質層１８は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている多孔質の層である。
【００２７】
負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。ここでは、一例として、タブ１７ｂには、負極活物質が担持されていない。ただし、タブ１７ｂにおける電極本体１７ａ側の基端部分には、活物質が担持されている場合もある。
【００２８】
タブ１７ｂは、電極本体１７ａの上縁部から上方に延び、導電部材１９を介して負極端子６に接続されている。導電部材１９はタブ１７ｂと負極端子６との間に配置されている。導電部材１９は、例えば、負極１２の金属箔１７と同一の材料から矩形平板状に構成される。積層された複数のタブ１７ｂは、導電部材１９と、導電部材１９よりも薄い保護板２７との間に配置される（図３参照）。保護板２７は、例えば、負極１２の金属箔１７と同一の材料から矩形平板状に構成される。
【００２９】
セパレータ１３は、正極１１を収容している。セパレータ１３は、正極１１及び負極１２の積層方向からみて矩形状である。セパレータ１３は、例えば、一対の長尺シート状のセパレータ部材を互いに溶着して袋状に形成される。セパレータ１３の材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。
【００３０】
図３は、後述する溶接直後の電極組立体の斜視図である。なお、図３には、後述する溶接時に使用される荷重受け部材１０６が描かれているが、荷重受け部材１０６は溶接後に取り除かれる。図３に示されるように、タブ１４ｂ，１７ｂは、互いに積層されてタブ積層体２１，２５をそれぞれ構成する。すなわち、電極組立体３は、Ｚ軸方向に積層された複数のタブ１４ｂを有するタブ積層体２１と、Ｚ軸方向に積層された複数のタブ１７ｂを有するタブ積層体２５とを備える。タブ積層体２１，２５は、Ｙ軸方向において、互いに離間して配列される。
【００３１】
タブ積層体２１は、端面２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備える。端面２１ａ，２１ｂは、タブ積層体２１を挟む面であり、端面２１ｃは端面２１ａ，２１ｂを繋ぐ面である。すなわち、端面２１ａ，２１ｂは、タブ積層体２１を挟んで互いに反対側に配置されている。また、端面２１ａ，２１ｂは、ＸＺ平面に沿う面である。また、端面２１ｃは、タブ積層体２１の先端に向かうに連れてタブ積層体２１の厚みが小さくなるようにＸＹ平面に対して傾斜した面である。
【００３２】
タブ積層体２１は、Ｚ軸方向において、導電部材１６と保護板２３との間に配置される。すなわち、タブ積層体２１は、Ｚ軸方向において導電部材１６上に配置される。保護板２３は、Ｚ軸方向においてタブ積層体２１上に配置される。保護板２３は、導電部材１６と接触しておらず、保護板２３と導電部材１６とは、タブ積層体２１を積層方向に挟んで離間している。
【００３３】
導電部材１６のＹ軸方向における長さは、タブ積層体２１のＹ軸方向における長さ（端面２１ａ，２１ｂ間の距離）よりも大きくなっている。Ｙ軸方向において、導電部材１６のＹ軸方向における外側端部の位置は、電極本体１４ａのＹ軸方向における端部の位置と一致している。保護板２３のＹ軸方向における長さは、タブ積層体２１のＹ軸方向における長さと略同じである。
【００３４】
タブ積層体２１は、タブ積層体２１の端面２１ａ，２１ｂからそれぞれ内側に位置する溶接部Ｗを有する。溶接部Ｗは、端面２１ａ，２１ｂに隣接する導電部材１６及び保護板２３の内部まで延びている。端面２１ａ，２１ｂにおいて、溶接部ＷのＸ軸方向における長さは、保護板２３のＸ軸方向における長さと略等しいか、又は保護板２３のＸ軸方向における長さよりも短いことが好ましい。
【００３５】
同様に、タブ積層体２５は、端面２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備える。端面２５ａ，２５ｂは、タブ積層体２５を挟む面であり、端面２５ｃは端面２５ａ，２５ｂを繋ぐ面である。すなわち、端面２５ａ，２５ｂは、タブ積層体２５を挟んで互いに反対側に配置されている。また、端面２５ａ，２５ｂは、ＸＺ平面に沿う面である。また、端面２５ｃは、タブ積層体２５の先端に向かうに連れてタブ積層体２５の厚みが小さくなるようにＸＹ平面に対して傾斜した面である。
【００３６】
タブ積層体２５は、Ｚ軸方向において、導電部材１９と保護板２７との間に配置される。すなわち、タブ積層体２５は、Ｚ軸方向において導電部材１９上に配置される。保護板２７は、Ｚ軸方向においてタブ積層体２５上に配置される。保護板２７は、導電部材１９と接触しておらず、保護板２７と導電部材１９とは、タブ積層体２５を積層方向に挟んで離間している。
【００３７】
導電部材１９のＹ軸方向における長さは、タブ積層体２５のＹ軸方向における長さ（端面２５ａ，２５ｂ間の距離）よりも大きくなっている。Ｙ軸方向において、導電部材１９のＹ軸方向における外側端部の位置は、電極本体１７ａのＹ軸方向における端部の位置と一致している。保護板２７のＹ軸方向における長さは、タブ積層体２５のＹ軸方向における長さと略同じである。
【００３８】
タブ積層体２５は、タブ積層体２５の端面２５ａ，２５ｂからそれぞれ内側に位置する溶接部Ｗを有する。タブ積層体２５の端面２５ｂは、タブ積層体２１の端面２１ｂと対向している。よって、タブ積層体２１，２５の端面２１ａ，２１ｂ，２５ａ，２５ｂは、Ｙ軸方向に沿って配列される。溶接部Ｗは、端面２５ａ，２５ｂに隣接する導電部材１９及び保護板２７の内部まで延びている。
【００３９】
次に、図４〜６を参照して溶接装置について説明する。本実施形態の溶接装置１００は、導電部材１９の上に配置されたタブ積層体２５を保護板２７によって押圧した状態で、保護板２７、タブ積層体２５及び導電部材１９を溶接する。また、溶接装置１００は、導電部材１６の上に配置されたタブ積層体２１を保護板２３によって押圧した状態で、保護板２３、タブ積層体２１及び導電部材１６を溶接する。図４は、溶接装置１００を示す図であり、タブ積層体２１、２５に対する押圧前の状態（以下、準備状態という）を示す。また、図５は溶接装置１００を示す図であり、タブ積層体２１，２５が押圧された状態（以下、保持状態という）を示す。また、図示はしないが、三番目の状態として、溶接後にタブ積層体２１、２５に対する押圧が解除された状態（以下、解除状態という）がある。解除状態は、吸着シャフト１１５が保護板２３を吸着していない点で、準備状態と異なる。なお、図４及び図５では、タブ積層体２５の位置における断面が示されている。そこで、以下では、タブ積層体２５側について説明するが、タブ積層体２１側についても同様の構成となっている。
【００４０】
溶接装置１００は、溶接用治具１０１と、照射装置（溶接処理部）１３０と、溶接用治具１０１及び照射装置１３０を制御する制御部１２０とを有している。溶接用治具１０１は、電極組立体３のタブ積層体２５を導電部材１９上に保持するとともに、タブ積層体２５の上に保護板２７を保持する。溶接用治具１０１は、載置台１０３と、エアシリンダ（駆動機構）１１０と、エアシリンダ１１０によって上下方向に移動可能な集箔部材（押圧部）１１３及び吸着シャフト（保護板保持部）１１５とを含んでいる。また、吸着シャフト１１５は、負圧源１４０に制御弁（切換機構）１４５を介して接続されている。
【００４１】
載置台１０３には、少なくとも電極組立体３及び導電部材１９が載置される。導電部材１９は、電極組立体３のタブ積層体２５の下に位置するように載置される。本実施形態では、予め、蓋部２ｂに正極端子５、負極端子６、導電部材１６，１９及び絶縁リング７，８が組み付けられた蓋サブアセンブリ２９が形成されている（図１、図３参照）。そのため、載置台１０３には、電極組立体３と蓋サブアセンブリ２９とが載置される。
【００４２】
載置台１０３は、例えば板状をなしており、電極組立体３が載置される載置面１０３ａを含んでいる。載置面１０３ａには、例えば電極組立体３がずれることを防止するための位置決め用の突起等が形成されていてもよい。載置台１０３は、積層された電極本体１４ａ，１７ａが載置される支持部１０３ｂと、タブ積層体２５が載置されるとともに、当該タブ積層体２５の下に導電部材１９が載置される載置部１０３ｃとを有している。また、載置台１０３には、蓋サブアセンブリ２９が収容される凹部１０４が形成されている。本実施形態では、蓋サブアセンブリ２９が導電部材１９を上側にして凹部１０４の底面１０４ａに載置される。そのため、凹部１０４の底面１０４ａには正極端子５及び負極端子６が収容される段部１０４ｂが形成されている。凹部１０４は、載置台１０３に載置された電極組立体３のタブ積層体２５の下方の位置に形成されている。なお、図示例では、蓋サブアセンブリ２９において、蓋部２ｂと導電部材１９との間に荷重受け部材１０６が配置されている。荷重受け部材１０６は、矩形板状をなす本体１０６ａと、本体１０６ａの所定方向の両端から下向きに突出する一対の脚部１０６ｂとを有している。蓋サブアセンブリ２９が凹部１０４に収容された状態では、荷重受け部材１０６の脚部１０６ｂが凹部１０４の底面１０４ａに接触している。
【００４３】
エアシリンダ１１０は、シリンダチューブ１１０ａとシリンダチューブ１１０ａ内に配置されるピストンロッド１１０ｂとを有している。本実施形態では、ピストンロッド１１０ｂが下方に向かって伸張するように、シリンダチューブ１１０ａが固定されている。すなわち、エアシリンダ１１０の軸方向が上下方向に沿った状態で、ピストンロッド１１０ｂを下向きにしてシリンダチューブ１１０ａが固定されている。制御部１２０によってシリンダチューブ１１０ａ内の空圧が調整されることによって、エアシリンダ１１０は収縮状態と伸長状態とに制御される。なお、溶接用治具１０１が準備状態及び解除状態のときにはエアシリンダ１１０は収縮状態であり、溶接用治具１０１が保持状態のときにはエアシリンダ１１０は伸長状態である。
【００４４】
制御部１２０は、溶接装置１００を制御する電子制御部であり、ＣＰＵと、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリと、入出力回路とを含む。制御部１２０は、集箔部材１１３によるタブ積層体２１，２５の押圧が行われる前に、吸着シャフト１１５が保護板２７を吸着した準備状態（前述）と、集箔部材１１３がタブ積層体２１，２５の基端を押圧するとともに、吸着シャフト１１５がタブ積層体２１，２５の先端側を押圧する保持状態（前述）と、集箔部材１１３及び吸着シャフト１１５によるタブ積層体２１，２５の押圧が解除された解除状態（前述）とを切り換えるように、エアシリンダ１１０及び吸着シャフト１１５の制御弁１４５を制御する。
【００４５】
集箔部材１１３及び吸着シャフト１１５は、エアシリンダ１１０におけるピストンロッド１１０ｂの先端に取り付けられている。本実施形態では、ピストンロッド１１０ｂの先端に水平方向に延在する連結部１０８が取り付けられている。そして、集箔部材１１３及び吸着シャフト１１５は、この連結部１０８に取り付けられている。すなわち、本実施形態では、集箔部材１１３及び吸着シャフト１１５が同一のエアシリンダ１１０のピストンロッド１１０ｂに取り付けられている。
【００４６】
集箔部材１１３は、上壁１１３ａと、上壁１１３ａの周縁に一体化された周壁１１３ｂとを有する。上壁１１３ａは、電極本体１４ａ，１７ａよりも大きな矩形状をなしている。周壁１１３ｂは、上壁１１３ａの周縁から下方に向かって延在している。例えば、周壁１１３ｂの上下方向の長さは、電極組立体３の厚さよりも小さく形成されている。一例として、周壁１１３ｂの上下方向の長さは、電極組立体３の厚さから、想定される押圧された状態でのタブ積層体２５の厚さを差し引いた長さである。集箔部材１１３は、載置台１０３に載置された電極組立体３の電極本体１４ａ，１７ａの上方に位置している。
【００４７】
集箔部材１１３の上壁１１３ａの上面１１３ｃには、支持ロッド１１４の一端が固定されている。支持ロッド１１４の他端側はピストンロッド１１０ｂに取り付けられた連結部１０８に支持されている。本実施形態では、支持ロッド１１４は、連結部１０８に対して上下方向の相対位置が移動自在となるように支持されている。また、集箔部材１１３は、ピストンロッド１１０ｂの先端に対して弾性部材を介して取り付けられている。図示されるように、一例では、連結部１０８と集箔部材１１３との間にコイルバネ（弾性部材）１１７ａが配置されている。
【００４８】
図５に示されるように、エアシリンダ１１０が伸長した保持状態では、集箔部材１１３における上壁１１３ａの内壁面（当接面）１１３ｄが電極本体１４ａ，１７ａの上面に当接する。この状態では、コイルバネ１１７ａが収縮しており、集箔部材１１３が電極本体１４ａ，１７ａに向けて押圧されている。電極本体１４ａ，１７ａは、上壁１１３ａ及び周壁１１３ｂによって画成される内部空間Ｓに収容されている。また、保持状態では、集箔部材１１３の周壁１１３ｂによってタブ積層体２５の基端が下向きに押圧されている。これにより、タブ積層体２５が載置台１０３の載置面１０３ａ側に集められる。
【００４９】
吸着シャフト１１５は、内部空間を有する筒状をなしており、内部空間の真空引きを行う負圧源１４０に対して制御弁１４５を介して接続されている。真空引きの制御は、例えば負圧源１４０及び制御弁１４５の動作を制御部１２０が制御することによって行われる。これにより、吸着シャフト１１５の内部空間が真空引きされている状態では、吸着シャフト１１５の先端（下端）によって保護板２７を保持することができる。一方、吸着シャフト１１５の内部空間が真空引きされていない状態では、吸着シャフト１１５の先端は保護板２７と分離可能な状態となっている。
【００５０】
吸着シャフト１１５はピストンロッド１１０ｂに取り付けられた連結部１０８に支持されている。吸着シャフト１１５の軸方向は上下方向に沿っている。また、吸着シャフト１１５は、凹部１０４の底面１０４ａに載置された蓋サブアセンブリ２９の導電部材１９の上方に位置している。無負荷状態において、吸着シャフト１１５の下端の位置は、集箔部材１１３の周壁１１３ｂの下端の位置よりも上方となっている。本実施形態では、吸着シャフト１１５は、連結部１０８に対して上下方向の相対位置が移動自在となるように支持されている。また、吸着シャフト１１５は、ピストンロッド１１０ｂの先端に対して弾性部材を介して取り付けられている。図示されるように、一例では、連結部１０８と吸着シャフト１１５の先端との間にコイルバネ（弾性部材）１１７ｂが配置されている。
【００５１】
エアシリンダ１１０が伸長した保持状態では、集箔部材１１３によって載置面１０３ａ側に集められたタブ積層体２５が、吸着シャフト１１５に保持された保護板２７によって押圧されている。保護板２７は、タブ積層体２５における周壁１１３ｂに押圧されている位置よりも先端側に当接している。例えば、保護板２７によるタブ積層体２５の押圧は、集箔部材１１３によるタブ積層体２５の押圧の後、すなわち、集箔部材１１３の下降が停止した後に行われてもよい。
【００５２】
また、保護板２７は、導電部材１９の上方に位置している。そのため、保護板２７によって押圧されたタブ積層体２５は、導電部材１９に向けて押圧されている。上述の通り、本実施形態では、導電部材１９の下に荷重受け部材１０６が配置されている。そのため、保持状態では、タブ積層体２５及び導電部材１９が保護板２７と荷重受け部材１０６とによって挟持されていることになる。
【００５３】
溶接用治具１０１では、タブ積層体２１の位置においても同様に吸着シャフト１１５が配置されている（図６参照）。すなわち、本実施形態では、１つのピストンロッド１１０ｂに対して連結部１０８を介して１つの集箔部材１１３と一対の吸着シャフト１１５とが取付けられている。これにより、一方の吸着シャフト１１５では、保護板２７によってタブ積層体２５が押圧され、他方の吸着シャフト１１５では、保護板２３によってタブ積層体２１が押圧される。
【００５４】
本実施形態において、エネルギービームＢはレーザービームである。照射装置１３０は、例えばレンズ及びガルバノミラーを含むスキャナヘッドである。スキャナヘッドにはファイバを介してビーム発生装置（レーザー発振器）が接続される。照射装置１３０は、例えばプリズム等の屈折式の光学系から構成されてもよい。図６の（Ａ）はＸ軸方向から見たタブ積層体２１，２５を示す図であり、図６の（Ｂ）はＹ軸方向から見たタブ積層体２５を示す図である。なお、図６では吸着シャフト１１５の周囲に配置されたコイルバネ１１７ｂを省略して描いている。照射装置１３０は、タブ積層体２５の端面２５ａに向けてエネルギービームＢを照射する。なお、エネルギービームＢは、溶接を行うことができる高エネルギービームであればよく、例えば電子ビームであってもよい。エネルギービームＢの照射は、例えば不活性ガスの雰囲気中で行われる。照射装置１３０によるエネルギービームＢの照射は、制御部１２０によって制御されている。照射装置１３０は、溶接用治具１０１によって保護板２７、タブ積層体２５及び導電部材１９がＺ軸方向に押圧された保持状態のときにタブ積層体２５の端面２５ａ，２５ｂにエネルギービームＢを照射する。また、照射装置１３０は、溶接用治具１０１によって保護板２３、タブ積層体２１及び導電部材１６がＺ軸方向に押圧された保持状態のときにタブ積層体２１の端面２１ａ，２１ｂにエネルギービームＢを照射する。
【００５５】
一例として、タブ積層体２５の端面２５ａの溶接について説明する。タブ積層体２５の端面２５ａに直交すると共にタブ積層体２５の積層方向を含む平面（例えばＹＺ平面）にエネルギービームＢの照射方向を投影した方向Ｊは、当該平面（例えばＹＺ平面）において、Ｚ軸方向に直交する方向Ｈ（例えばＹ軸方向）及びタブ積層体２５の積層方向の両方に対して傾斜している。方向Ｊはタブ積層体２５の端面２５ａに対しても傾斜している。なお、方向Ｊは、方向Ｈに平行でもよい。
【００５６】
エネルギービームＢは、タブ積層体２５の端面２５ａにおいて、Ｚ軸方向に交差する方向（Ｘ軸方向）に沿って走査される。本実施形態では、エネルギービームＢをＺ軸方向に変位させながらＸ軸方向に沿って走査する。例えば、エネルギービームＢをＺ軸方向に往復変位（ウォブリング）させながらＸ軸方向に沿って走査する。エネルギービームＢの照射スポットのＺ軸方向における変位量は、タブ積層体２５の厚みよりも大きい。エネルギービームＢの照射スポットは、タブ積層体２５の端面２５ａにおいて、Ｘ軸方向に沿った軸線Ｈ１上の位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動する。例えば、位置Ｐ１，Ｐ２は、Ｚ軸方向においてタブ積層体２５の端面２５ａの中心に位置する。エネルギービームＢは、例えば、タブ積層体２５の端面２５ａにおいてＸ軸方向に沿って中心点を移動させ、当該中心点を中心にＸＺ平面においてエネルギービームＢの照射スポットを回転させながら走査される。この回転の直径はタブ積層体２５の厚みよりも大きく設定されており、タブ積層体２５の端面２５ａ、導電部材１９及び保護板２７が全体的に溶接される。
【００５７】
照射装置１３０は、同様に、タブ積層体２５の端面２５ｂ、導電部材１９及び保護板２７を溶接する。また、照射装置１３０は、同様に、タブ積層体２１の端面２１ａ，２１ｂ、導電部材１６及び保護板２３を溶接する。吸着シャフト１１５による保護板２７，２３の保持は、例えば、照射装置１３０による溶接が終了したタイミングで解除される。すなわち、照射装置１３０によるエネルギービームＢの照射が終了するタイミングで、吸引装置による吸着シャフト１１５内の真空引きが停止される。
【００５８】
以上説明した溶接装置１００（溶接用治具１０１）では、駆動機構であるエアシリンダ１１０が準備状態に制御されている状態で、載置台１０３に電極組立体３及び導電部材１６，１９が載置される。そして、エアシリンダ１１０が保持状態に制御されると、集箔部材１１３によってタブ積層体２１，２５の基端が載置台１０３側に集められる。また、この状態では、集められたタブ積層体２１，２５の先端側に保護板２３，２７が配置される。さらに、タブ積層体２１，２５は保護板２３，２７によって導電部材１６，１９に向かって押圧される。このように、エアシリンダ１１０が準備状態から保持状態に切り替えられることによって、導電部材１６、タブ積層体２１及び保護板２３、並びに、導電部材１９、タブ積層体２５及び保護板２７の位置決めがなされる。また、保護板２３，２７によってタブ積層体２１，２５が押圧された後は、保護板２３，２７を吸着シャフト１１５から分離可能な状態にすることができる。そのため、溶接工程が終了した後に直ちに次のサイクルに移行することができる。したがって、タブ積層体の上に保護板を配置して行われる溶接において、サイクルタイムを短縮することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、集箔部材１１３とタブ積層体２１，２５とが離間し、吸着シャフト１１５が保護板２３，２７を保持する準備状態と、集箔部材１１３がタブ積層体２１，２５を押圧する保持状態と、集箔部材１１３とタブ積層体２１，２５とが離間し、吸着シャフト１１５が保護板２３，２７から分離した解除状態と、を切り換えるように、エアシリンダ１１０及び制御弁１４５を制御する制御部１２０を備えている。この場合、準備状態において電極組立体３が搬送され、保持状態においてタブ積層体２１，２５の溶接が行われ、解除状態において次のサイクルへの移行が行われる。このように、一連の動作が制御部１２０によって制御されることで、サイクルタイムをさらに短縮することができる。
【００６０】
また、集箔部材１１３は、保持状態において電極本体１４ａ，１７ａの上面に当接する内壁面１１３ｄを有しているので、集箔部材１１３が傾く等の不具合が生じ難い。
【００６１】
また、集箔部材１１３の上壁１１３ａ及び周壁１１３ｂによって画成される内部空間Ｓに電極本体１４ａ，１７ａが収容されることによって、溶接の際に発生するスパッタなどの異物が電極本体１４ａ，１７ａ内に混入することが抑制される。
【００６２】
また、集箔部材１１３及び吸着シャフト１１５が同一のエアシリンダ１１０のピストンロッド１１０ｂに取り付けられている。そのため、集箔部材１１３と吸着シャフト１１５とは、エアシリンダ１１０の伸縮にあわせて上下方向に移動する。これにより、集箔部材１１３の動作と吸着シャフト１１５の動作とのタイムラグが短くなるので、サイクルタイムをより短縮させることができる。
【００６３】
また、集箔部材１１３及び吸着シャフト１１５は、ピストンロッド１１０ｂの先端に対してそれぞれコイルバネ１１７ａ、１１７ｂを介して取り付けられている。これにより、製造上の誤差等によって電極組立体３のサイズにばらつきがあったとしても、エアシリンダ１１０が保持状態に制御される際に、コイルバネ１１７ａ，１１７ｂによってばらつきを吸収することができる。また、コイルバネ１１７ａ，１１７ｂの弾性力によって、電極本体１４ａ，１７ａ及びタブ積層体２１，２５を適切に押圧することができる。
【００６４】
また、吸着シャフト１１５は、照射装置１３０による溶接が終了したタイミングで保護板２３，２７の保持を解除することができる。この構成によれば、照射装置１３０による溶接が行われている間に保護板２３，２７の位置がずれることが抑制される。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではない。
【００６６】
例えば、駆動装置として、制御部１２０に接続されたエアシリンダ１１０を例示したが、これに限定されない。駆動装置は、押圧部及び保護板保持部を少なくとも上下方向に移動させることができればよい。駆動装置は、例えばロボットアーム、サーボ機構等によって構成されてもよい。
【００６７】
また、押圧部として、上壁１１３ａ及び周壁１１３ｂを備えた集箔部材１１３を例示したが、これに限定されない。例えば、押圧部は、タブ積層体２５の幅と同程度の幅を有する板体を折り曲げたＬ字状の板体であってもよい。
【００６８】
また、集箔部材１１３の上壁１１３ａの内壁面（当接面）１１３ｄが電極本体１４ａ，１７ａの上面に当接する例を示したが、これに限定されない。例えば、周壁の上下方向の長さを電極組立体３の厚さよりも大きく形成し、周壁の端部が載置面１０３ａに当接するようにしてもよい。また、上壁の内壁面が電極本体１４ａ，１７ａの上面に当接する手前で、エアシリンダ１１０の伸長を停止させてもよい。
【００６９】
また、積層された電極本体１４ａ，１７ａを載置する支持部１０３ｂと、タブ積層体２１，２５を載置する載置部１０３ｃと、が一体となった載置台１０３を例示したが、支持部と載置部とは別体であってもよい。例えば、支持部は、電極組立体を搬送するための搬送用パレットであってもよい。この場合、搬送されてきた支持部を載置部に対し位置決めした後、タブ積層体の溶接を行ってもよい。
【００７０】
また、枚葉状の複数の電極を積層した積層型の電極組立体について例示したが、電極組立体の構造は特に限定されるものではない。例えば、本発明の一形態は、帯状電極を捲き掛けた捲回型の電極組立体において、形成された複数のタブが積層されたタブ積層体に対しても適用可能である。
【００７１】
また、制御部によって準備状態、保持状態及び解除状態の３つの状態に切換可能である例を示したが、制御部は必須ではない。例えば、エアシリンダ、吸着シャフト等を操作するスイッチを設け、手作業で準備状態、保持状態及び解除状態の３つの状態に切り換えてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１１…正極（電極）、１２…負極（電極）、１４ａ，１７ａ…電極本体、１４ｂ，１７ｂ…タブ、１６，１９…導電部材、２１，２５…タブ積層体、２３，２７…保護板、１００…溶接装置、１０１…溶接用治具、１０３…載置台、１０３ｂ…支持部、１０３ｃ…載置部、１１０…エアシリンダ（駆動機構）、１１０ｂ…ピストンロッド、１１３…集箔部材（押圧部）、１１３ａ…上壁、１１３ｂ…周壁、１１３ｄ…内壁面（当接面）、１１５…吸着シャフト（保護板保持部）、１２０…制御部、１３０…照射装置（溶接処理部）、１４５…制御弁（切換機構）、Ｓ…内部空間。
【図１】
2018041555.tif 000003
【図２】
2018041555.tif 000004
【図３】
2018041555.tif 000005
【図４】
2018041555.tif 000006
【図５】
2018041555.tif 000007
【図６】
2018041555.tif 000008