(57)【要約】【課題】冷却部材の冷却効率を維持することにより、溶接工程に要する時間を短縮できる溶接補助装置及び溶接補助方法を提供する。【解決手段】この溶接補助装置３０は、溶接位置Ｗに搬送される被溶接物１６を溶接位置Ｗにおいて冷却する溶接補助装置３０である。当該溶接補助装置３０は、複数の冷却部材３１と、冷却部材３１を冷却する冷却部３２と、溶接位置Ｗへの被溶接物１６の搬送に同期して、一の冷却部材３１を溶接位置Ｗに位置させると共に、他の冷却部材３１を冷却部３２による冷却位置Ｃに位置させる駆動部４０と、を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接位置に搬送される被溶接物を前記溶接位置において冷却する溶接補助装置であって、
複数の冷却部材と、
前記冷却部材を冷却する冷却部と、
前記溶接位置への前記被溶接物の搬送に同期して、一の冷却部材を前記溶接位置に位置させると共に、他の冷却部材を前記冷却部による冷却位置に位置させる駆動部と、を備えた溶接補助装置。
【請求項２】
前記駆動部は、
周方向に沿って前記複数の冷却部材が配置された軸部と、
前記軸部を回転駆動させる回転駆動部と、を有する請求項１記載の溶接補助装置。
【請求項３】
前記冷却位置を複数有し、
前記冷却位置ごとに前記冷却部が設けられている請求項１又は２記載の溶接補助装置。
【請求項４】
溶接位置に搬送される被溶接物を前記溶接位置において冷却する溶接補助方法であって、
前記溶接位置への前記被溶接物の搬送に同期して、一の冷却部材を前記溶接位置に位置させると共に、他の冷却部材を冷却部による冷却位置に位置させる溶接補助方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接補助装置及び溶接補助方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオン二次電池といった蓄電装置の製造工程には、例えば正極及び負極といった電極を積層した後、各電極から延びるタブの積層部分にレーザ溶接などによって集電端子を溶接する溶接工程が含まれている。このような溶接工程では、例えば被溶接物（ここではタブの積層部分を含む電極組立体）を所定方向に搬送し、溶接位置に搬送された被溶接物にレーザを照射する。
【０００３】
溶接の際、レーザの照射部分で発生した熱が周囲の部品に伝熱すると、耐熱性の低い部品が損傷することが考えられる。このため、溶接工程では、溶接位置において被溶接物を冷却する手法が採られる場合がある。例えば特許文献１の装置では、内部に冷却媒体が流れる加工テーブルを被溶接物である外板パネルに密着させることにより、外板パネルの冷却が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２５０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したように被溶接物を冷却する場合においても、溶接位置での被溶接物の溶接が繰り返されると、冷却部材自体の温度が徐々に上昇し、被溶接物の冷却効率が低下してしまうことがある。この場合、冷却部材の冷却効率が回復するまで被溶接物の溶接を待機していたのでは、溶接工程に要する時間が増大し、製造コストが膨らんでしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、冷却部材の冷却効率を維持することにより、溶接工程に要する時間を短縮できる溶接補助装置及び溶接補助方法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】
【０００７】
上記課題の解決のため、本発明の一側面に係る溶接補助装置は、溶接位置に搬送される被溶接物を溶接位置において冷却する溶接補助装置であって、複数の冷却部材と、冷却部材を冷却する冷却部と、溶接位置への被溶接物の搬送に同期して、一の冷却部材を溶接位置に位置させると共に、他の冷却部材を冷却部による冷却位置に位置させる駆動部と、を備えている。
【０００８】
この溶接補助装置では、駆動部は、溶接位置への被溶接物の搬送に同期して、一の冷却部材を溶接位置に位置させる。したがって、冷却部材の冷却効率が低下した場合であっても、被溶接物の搬送に同期して冷却部材が切り換わるので、冷却部材の冷却効率を維持することができる。また、駆動部は、溶接位置への被溶接物の搬送に同期して、他の冷却部材を冷却部による冷却位置に位置させる。したがって、冷却部材の冷却効率を回復させることができるので、冷却部材の冷却効率を維持するができる。このように、冷却部材の冷却効率を維持することにより、溶接工程に要する時間を短縮できる。
【０００９】
駆動部は、周方向に沿って複数の冷却部材が配置された軸部と、軸部を回転駆動させる回転駆動部と、を有してもよい。この場合、駆動部は、簡易的な構成により、冷却部材を切り換えることができるので、冷却部材の冷却効率をより確実に維持することができる。
【００１０】
冷却位置を複数有し、冷却位置ごとに冷却部が設けられてもよい。この場合、複数の冷却部材の冷却効率を並行して回復させることができるので、冷却部材の冷却効率をより確実に維持するができる。
【００１１】
本発明の一側面に係る溶接補助方法は、溶接位置に搬送される被溶接物を溶接位置において冷却する溶接補助方法であって、溶接位置への被溶接物の搬送に同期して、一の冷却部材を溶接位置に位置させると共に、他の冷却部材を冷却部による冷却位置に位置させる。
【００１２】
この溶接補助方法では、溶接位置への被溶接物の搬送に同期して、一の冷却部材を溶接位置に位置させる。したがって、冷却部材の冷却効率が低下した場合であっても、被溶接物の搬送に同期して冷却部材が切り換わるので、冷却部材の冷却効率を維持することができる。また、被溶接物の搬送に同期して、他の冷却部材を冷却部による冷却位置に位置させる。これにより、冷却部材の冷却効率を回復させることができるので、冷却部材の冷却効率を維持するができる。このように、冷却部材の冷却効率を維持することにより、溶接工程に要する時間を短縮できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、冷却部材の冷却効率を維持することにより、溶接工程に要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】蓄電装置の内部構成の一例を示す断面図である。
【図２】被溶接物の構成を示す図である。
【図３】溶接工程を示す概略図である。
【図４】溶接位置の近傍を示す断面図である。
【図５】図３の後続の工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
本実施形態に係る溶接補助装置及び溶接補助方法は、蓄電装置の各電極から延びるタブの積層部分にレーザ溶接などによって集電端子を溶接する溶接装置において、レーザの照射によって温度が上昇した集電端子等を冷却するために用いられる。まず、溶接補助装置の説明に先立って、被溶接物であるタブ及び集電端子等を含んで構成される蓄電装置について説明する。
【００１７】
図１は、蓄電装置の内部構成の一例を示す断面図である。また、図２は、被溶接物の構成を示す図である。図１に示す蓄電装置１は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池として構成されている。
【００１８】
この蓄電装置１は、図１に示すように、例えば略直方体形状をなす中空のケース５と、ケース５内に収容された電極組立体１０とを備えている。ケース５は、例えば一面側が開口する有底の電槽缶８と、電槽缶８の開口を塞ぐように設けられた蓋部９とによって構成されている。ケース５は、例えばアルミニウム等の金属によって形成され、ケース５の内部には、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液が収容されている。蓋部９の表面（ケース５の頂面）には、正極端子３と負極端子４とが互いに離間して配置されている。正極端子３は、絶縁リング６を介してケース５の頂面に固定され、負極端子４は、絶縁リング７を介してケース５の頂面に固定されている。蓋部９の裏面には、例えば樹脂によって形成された板状の絶縁部材１７が取り付けられている。
【００１９】
電極組立体１０は、図２に示すように、正極１２と、負極１３と、正極１２と負極１３との間に配置された袋状のセパレータ１５とによって構成されている。電極組立体１０では、セパレータ１５に正極１２が収容されており、この状態で正極１２と負極１３とがセパレータ１５を介して交互に配置された状態となっている。
【００２０】
正極１２は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔と、金属箔の両面に形成された正極活物質層とを有している。正極活物質層は、正極活物質とバインダとを含んで形成されている。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。また、正極１２の上縁部には、正極端子３の位置に対応してタブ１１（正極タブ１１ａ）が形成されている。正極タブ１１ａは、正極１２の上縁部から上方に延び、集電端子２（正極用集電端子２ａ）を介して正極端子３に接続されている。
【００２１】
一方、負極１３は、例えば銅箔からなる金属箔と、金属箔の両面に形成された負極活物質層とを有している。負極活物質層は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている。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。また、負極１３の上縁部には、負極端子４の位置に対応してタブ１１（負極タブ１１ｂ）が形成されている。負極タブ１１ｂは、負極１３の上縁部から上方に延び、集電端子２（負極用集電端子２ｂ）を介して負極端子４に接続されている。
【００２２】
セパレータ１５は、例えば袋状に形成され、内部に正極１２のみを収容している。セパレータ１５の形成材料としては、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。なお、セパレータ１５は、袋状に限られず、シート状のものを用いてもよい。
【００２３】
次に、被溶接物に該当するタブ１１、集電端子２、及び保護部材１８の構成について詳細に説明する。図２に示すように、被溶接物１６は、タブ付き電極である正極１２と負極１３とが積層されることによって形成されたタブ１１（１１ａ，１１ｂ）の積層部分１４と、積層部分１４におけるタブ１１の積層方向の一方側に配置された集電端子２（２ａ，２ｂ）と、積層部分１４におけるタブ１１の積層方向の他方側に配置された保護部材１８とによって構成されている。タブ１１の積層部分１４、集電端子２、及び保護部材１８は、後述する溶接工程で形成されるレーザ溶接部によって互いに強固に接合されている。
【００２４】
集電端子２は、例えば接合される電極と同一の材料の金属によって板状に形成されている。正極１２側のタブ１１の積層部分１４に接合される集電端子２は、例えばアルミニウム板によって形成され、負極１３側のタブ１１の積層部分１４に接合される集電端子２は、例えば銅板によって形成されている。集電端子２は、積層部分１４におけるタブ１１の積層方向の一方側にて、タブ１１の先端側と集電端子２の基端側とが重なるように配置されている。タブ１１の先端側と集電端子２の基端側とが重なる領域は、保護部材１８が配置される領域よりも大きくなっていることが好ましい。集電端子２には、正極端子３、負極端子４、絶縁リング６，７、蓋部９、及び絶縁部材１７が取り付けられている。
【００２５】
保護部材１８は、例えば接合される電極及び集電端子２と同一の材料の金属によって矩形の板状に形成されている。正極１２側のタブ１１の積層部分１４に接合される保護部材１８は、例えばアルミニウム板によって形成され、負極１３側のタブ１１の積層部分１４に接合される集電端子２は、例えば銅板によって形成されている。保護部材１８の厚さは、例えばタブ１１の厚さに対して十分大きい厚さとなっている。
【００２６】
次に、被溶接物１６の溶接工程について説明する。溶接工程では、図３に示すように、一の被溶接物１６が溶接位置Ｗに搬送され、当該被溶接物１６を構成する保護部材１８に対してレーザＬが照射される。レーザＬの光源２１としては、例えばＹＡＧレーザ、ディスクレーザ、又はファイバーレーザ等が用いられる。被溶接物１６を溶接位置Ｗに搬送する搬送手段としては、例えばアーム、ベルトコンベア等が挙げられる。一の被溶接物１６の溶接が終了すると、次の被溶接物１６が搬送手段によって溶接位置Ｗに搬送される。
【００２７】
この溶接工程では、溶接補助装置３０が用いられる。溶接補助装置３０は、図３に示すように、例えば駆動部４０と、冷却部材３１と、冷却部３２とによって構成されている。
【００２８】
駆動部４０は、例えば軸部４１と、回転駆動部４２とを備えている。軸部４１の下端部には、冷却部材３１が取り付けられるリング状の取付部４３が設けられている。回転駆動部４２は、例えばステッピングモータ、ＤＣモータ等の駆動源によって構成されている。回転駆動部４２は、搬送手段によって被溶接物１６が溶接位置Ｗに搬送されるタイミングに同期して、例えば９０度ずつ軸部４１を回転及び停止させる。
【００２９】
冷却部材３１は、例えば銅等の熱伝達に優れた金属によって、板状に形成されている。冷却部材３１の上面は、溶接位置Ｗにおいて集電端子２に接する接触面３１ａとなっている。また、冷却部材３１の下部には、冷却フィン構造３１ｂが設けられている。（図４参照）。冷却部材３１は、軸部４１の取付部４３において周方向に等間隔に取り付けられている。本実施形態では、４本の冷却部材３１が取付部４３において９０度の位相角をもって取り付けられている。
【００３０】
冷却部３２は、例えば湿度管理されたドライルームでマイナス４０℃付近まで温度設定可能な冷凍機である。冷却部３２は、駆動部４０によって回転駆動する冷却部材３１の少なくとも先端部を包囲して冷却する冷却位置Ｃを有している。
【００３１】
本実施形態では、冷却部３２は、４本の冷却部材３１のうちの３本に対応するように、軸部４１周りに３箇所に配置されている。したがって、３本の冷却部材３１が冷却部３２の冷却位置Ｃに位置するときに、残りの１本の冷却部材３１のみが冷却位置Ｃ外に位置する状態となる。溶接補助装置３０は、この冷却位置Ｃ外に位置する冷却部材３１が溶接位置Ｗに位置するように、搬送手段に対して配置される。
【００３２】
以上のような構成を有する溶接補助装置３０では、図３に示すように、溶接位置Ｗへの一の被溶接物１６の搬送に同期して軸部４１が９０度回転し、一の冷却部材３１（図３のハッチングされた冷却部材３１）が溶接位置Ｗに位置する。これにより、図４に示すように、レーザＬが被溶接物１６に照射され、保護部材１８、積層部分１４、及び集電端子２にレーザ溶接部１９が形成される際に、一の冷却部材３１の接触面３１ａが集電端子２に接触し、被溶接物１６が集電端子２側から冷却される。一方で、図３に示すように、他の冷却部材３１（図３のハッチングされていない冷却部材３１）は、冷却部３２による冷却位置Ｃに位置し、冷却部３２によって冷却される。
【００３３】
一の被溶接物１６の溶接が終了すると、図５に示すように、次の被溶接物１６の搬送に同期して軸部４１が９０度回転し、冷却部３２によって冷却されていた他の冷却部材３１が溶接位置Ｗに位置する。これと同時に、被溶接物１６を冷却していた一の冷却部材３１は、冷却部３２による冷却位置Ｃに位置し、冷却部３２によって冷却される。
【００３４】
以上のように、本実施形態における溶接補助装置３０及び溶接補助方法では、駆動部４０は、溶接位置Ｗへの被溶接物１６の搬送に同期して、一の冷却部材３１を溶接位置Ｗに位置させる。したがって、冷却部材３１の冷却効率が低下した場合であっても、被溶接物１６の搬送に同期して冷却部材３１が切り換わるので、冷却部材３１の冷却効率を維持することができる。また、駆動部４０は、溶接位置Ｗへの被溶接物１６の搬送に同期して、他の冷却部材３１を冷却部３２による冷却位置Ｃに位置させる。したがって、冷却部材３１の冷却効率を回復させることができるので、冷却部材３１の冷却効率を維持するができる。このように、冷却部材３１の冷却効率を維持することにより、溶接工程に要する時間を短縮できる。また、本実施形態のように、耐熱性の低い絶縁部材１７等を取り付けた状態で溶接工程を行った場合であっても、冷却部材３１の冷却効率が維持されることにより、絶縁部材１７への熱ダメージが抑制される。
【００３５】
駆動部４０は、周方向に沿って複数の冷却部材３１が配置された軸部４１と、軸部４１を回転駆動させる回転駆動部４２と、を有している。このため、駆動部４０は、簡易的な構成により、冷却部材３１を切り換えることができるので、冷却部材３１の冷却効率をより確実に維持することができる。
【００３６】
溶接補助装置３０は、冷却位置Ｃを複数有し、冷却位置Ｃごとに冷却部３２が設けられている。このため、複数の冷却部材３１の冷却効率を並行して回復させることができるので、冷却部材３１の冷却効率をより確実に維持することができる。
【００３７】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、冷却部材３１は、冷却フィン構造３１ｂによる冷却機能を有しているが、冷却部材３１は、ペルチェ素子などの熱伝素子、或いは内部に水などの冷却媒体を循環させる構造を備えたものであってもよい。また、上記実施形態では、一の被溶接物１６に対して溶接を実行する毎に異なる冷却部材３１を溶接位置Ｗに位置させているが、複数の被溶接物１６に対して溶接を実行する毎に異なる冷却部材３１を溶接位置Ｗに位置させてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１６…被溶接物、３０…溶接補助装置、３１…冷却部材、３２…冷却部、４０…駆動部、４１…軸部、４２…回転駆動部、Ｗ…溶接位置、Ｃ…冷却位置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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