(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉式電池またはコンデンサの金属製外装缶の開口部に、電極端子を突設した封口板をレーザー溶接して密閉する封口溶接装置において、溶接箇所を除いて前記封口板及び前記電極端子を覆い隠すようにドーム状に形成した熱伝導性のよい材料から成る保護キャップを前記封口板上に載置し、溶接部から発生する汚れをシャットアウトして溶接を行うことを特徴とする封口溶接装置。
【請求項２】
前記熱伝導性のよい材料はアルミニウムまたは銅を含む金属から成ることを特徴とする請求項１に記載の封口溶接装置。
【請求項３】
前記保護キャップの側壁は集光されるレーザー光との干渉を回避する傾斜面から成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の封口溶接装置。
【請求項４】
密閉式電池の金属製外装缶の開口部に、電極端子を突設した封口板をレーザー溶接して密閉する電池の製造方法において、溶接箇所を除いて前記封口板及び前記電極端子を覆い隠すようにドーム状に形成した熱伝導性のよい材料から成る保護キャップを前記封口板上に載置し、溶接部から発生する汚れをシャットアウトして溶接を行うことを特徴とする電池の製造方法。
【請求項５】
コンデンサの金属製外装缶の開口部に、電極端子を突設した封口板をレーザー溶接して密閉するコンデンサの製造方法において、溶接箇所を除いて前記封口板及び前記電極端子を覆い隠すようにドーム状に形成した熱伝導性のよい材料から成る保護キャップを前記封口板上に載置し、溶接部から発生する汚れをシャットアウトして溶接を行うことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉式電池やコンデンサ等の金属製外装缶の封口溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密閉式電池やコンデンサ等の金属製外装缶の開口部を密閉するにあたり、封口板をレーザー溶接することが多い。外装缶が丸形であれば封口板をカシメ固定してもよいが、角形の場合、角部での密封を保つことがカシメでは困難なため、レーザー溶接が通常の手法となっている。外装缶と封口板をレーザー溶接する技術については特開平６−３０４７７７号公報、特開平９−７５６０号公報、特開平１１−１４４６９２号公報、特開平１１−２５０８７１号公報等に例を見ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常の場合、外装缶及び封口板の素材は合金である。レーザー溶接を行うと、合金中の炭素成分等が汚れ（spatter）となって飛散（spattering）する。外装缶の方は外面が垂直になっており、治具等でカバーされることも多いので、汚れはあまり問題にならない。これに対し封口板の方は、上面が水平になっているため汚れが付着しやすく、レーザー溶接後に汚れの拭き取り工程を置かねばならないことがあった。
【０００４】
そこで本発明は、外装缶の開口部に封口板をレーザー溶接するにあたり、溶接部から発生する汚れによって封口板が汚されることのないようにした封口溶接方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、密閉式電池またはコンデンサの金属製外装缶の開口部に、電極端子を突設した封口板をレーザー溶接して密閉する封口溶接装置において、溶接箇所を除いて前記封口板及び前記電極端子を覆い隠すようにドーム状に形成した熱伝導性のよい材料から成る保護キャップを前記封口板上に載置し、溶接部から発生する汚れをシャットアウトして溶接を行うことを特徴としている。この構成によると、封口板への汚れの付着は保護キャップによってシャットアウトされ、汚れのない製品を得ることができる。また、溶接箇所以外の封口板が汚れから保護される。また、保護キャップが封口板から熱を奪い、溶接時の熱による悪影響を軽減できる。
【０００６】
また本発明は上記構成の封口溶接装置において、前記熱伝導性のよい材料はアルミニウムまたは銅を含む金属から成ることを特徴としている。また本発明は上記構成の封口溶接装置において、前記保護キャップの側壁は集光されるレーザー光との干渉を回避する傾斜面から成ることを特徴としている。
【０００７】
また本発明は、密閉式電池の金属製外装缶の開口部に、電極端子を突設した封口板をレーザー溶接して密閉する電池の製造方法において、溶接箇所を除いて前記封口板及び前記電極端子を覆い隠すようにドーム状に形成した熱伝導性のよい材料から成る保護キャップを前記封口板上に載置し、溶接部から発生する汚れをシャットアウトして溶接を行うことを特徴としている。
【０００８】
また本発明は、コンデンサの金属製外装缶の開口部に、電極端子を突設した封口板をレーザー溶接して密閉するコンデンサの製造方法において、溶接箇所を除いて前記封口板及び前記電極端子を覆い隠すようにドーム状に形成した熱伝導性のよい材料から成る保護キャップを前記封口板上に載置し、溶接部から発生する汚れをシャットアウトして溶接を行うことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図に基づき説明する。１は密閉式電池の外装缶で、扁平な矩形の水平断面となっている。２は外装缶の開口部を密封する封口板である。外装缶１の長手方向両端には、図２に見られるような電極端子３が設けられている。電極端子３と封口板２の間は絶縁されている。
【００１０】
図３及び図４に溶接装置１０の全体的構成を示す。１１はベース、１２はベース１１の上で紙面の奥行方向に送りを与えられる治具である。治具１２は外装缶１を受け入れる凹部１３を有する。外装缶１はその長手方向を紙面の奥行方向に一致させる形で治具１２に保持されている。
【００１１】
１４は治具１２の送り経路を挟んで対称的に設置された１対のスライダベースである。スライダベース１４はそれぞれ上端にスライダ１５を備えている。スライダ１５はモータやエアシリンダ等の動力源（図示せず）から動力を受けて水平に、且つ治具１２の送り方向と直交する方向にスライドする。
【００１２】
スライダ１５には外装缶１の上端を挟み付けるクランプ１６が取り付けられている。クランプ１６は金属製で、放熱性を高めるためのヒートパイプ１７を内蔵している。
【００１３】
クランプ１６の上面には窒素等の不活性ガスを溶接部に向かって吹き付けるガスノズル１８が取り付けられている。またガスノズル１８と並ぶように、溶接箇所から立ち昇るガスを排気する排気ダクト１９が取り付けられている。
【００１４】
２０は溶接箇所にレーザービーム２１を照射する溶接ガンである。溶接ガン２０はレーザービーム２１を所定のスポット直径に絞り込むための集光レンズを内蔵する。溶接にあたっては、レーザービーム２１が溶接ラインをなぞるようベース１１と溶接ガン２０とを相対運動させる必要があるが、これはベース１１を固定し溶接ガン２０を動かしてもよく、溶接ガン２０を固定しベース１１を動かしてもよく、あるいは両者とも動かしてもよい。
【００１５】
封口板２を汚れから守るため、保護キャップ３０を封口板２に載置する。保護キャップ３０は熱伝導性の良い材料で形成される。例えばアルミニウムや銅、又はそれらを主成分とする合金といった熱伝導性の良い金属で形成することができる。保護キャップ３０の平面形状は封口板２の平面形状と相似形であり、溶接箇所を除いた封口板２全体を覆う大きさを有する。電極端子３まで覆い隠すため、保護キャップ３０は上方に膨らんだドーム形状になっている。
【００１６】
封口溶接は次のようにして行われる。前述のとおり、外装缶１は治具１２に入れられて紙面の奥行方向に送りを与えられるが、スライダベース１４にさしかかる前の作業ステーションで、封口板２の上に保護キャップ３０が載置される。保護キャップ３０の載置は人手で行ってもよく、移載機械や産業用ロボットで行ってもよい。
【００１７】
スライダ１５は、図３のように互いに離れた状態で治具１２の到着を待つ。スライダベース１４の間に治具１２が到着し、所定位置で停止すると、スライダ１５は外装缶１に向かって前進し、図４のようにクランプ１６で外装缶１の上端を挟む。これにより、外装缶１の上端は溶接中にがたつくことのないように固定される。またクランプ１６の加える圧力によって外装缶１と封口板２の間の隙間が小さくなり、溶接しやすくなる。
【００１８】
続いてガスノズル１８から不活性ガスが水平に放出される。これにより、外装缶１の頂部一帯に不活性ガス雰囲気が形成される。ここでレーザービーム２１の照射が始まる。
【００１９】
レーザービーム２１は所定のスポット直径に絞られて外装缶１と封口板２の境界線に当たる。レーザービーム２１の当たった箇所は直ちに溶融する。レーザービーム２１は外装缶１の口縁部を一巡し、外装缶１と封口板２を隙間なく溶接する。
【００２０】
溶接に伴い溶接部から汚れがスパッタ（spatter）となって飛び散る。汚れは不活性ガスの気流に乗って封口板２の上面に吹き付けられる。しかしながらこの場合、保護キャップ３０が汚れをシャットアウトし、封口板２に触れさせない。従って封口板２（実施形態の場合には、電極端子３も）が汚されることはない。汚れを含んだ不活性ガスは排気ダクト１９に吸い込まれ、排気される。
【００２１】
溶接に伴い外装缶１の上端は熱を持つ。ヒートパイプ１７がクランプ１６を通じて熱を奪い、外装缶１の温度上昇を抑える。また、保護キャップ３０も熱伝導性の高い材料で形成されているため、封口板２から熱を奪い、封口板２の温度上昇も抑える。これにより、溶接に伴う熱が外装缶１の内容物に与える悪影響を軽減できる。封口板２より熱を奪うという観点から、保護キャップ３０にはある程度の質量を与えておくのがよい。
【００２２】
溶接が完了したらレーザービーム２１の照射と不活性ガスの放出を停止する。排気ダクト１９からの排気はしばらく続ける。スライダ１５を外装缶１から遠ざかる方向にスライドさせ、クランプ１６を外装缶１から離す。続いてスライダベース１４の間から治具１２を送り出す。そして保護キャップ３０を取り外し、外装缶１を治具１２から抜いて、溶接作業を完了する。治具１２と保護キャップ３０は繰り返し使う。
【００２３】
なお、本実施形態では電極端子３が封口板２の外に突出しており、これを覆い隠すため、保護キャップ３０の形状を上方に膨らんだドーム形状としたが、電極端子が封口板２から突出しない形式のものであれば保護キャップも平板状とすることができる。逆に、電極端子が図２の電極端子３よりさらに高く突き出しているような場合、電極端子をすっぽり覆うこととすると保護キャップが大型化し、製造コストがかさむ。そのような場合には保護キャップに穴を明けて電極端子を通すこととし、保護キャップが徒に大型化しないようにする。
【００２４】
以上本発明の一実施形態につき説明したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の改変を加えて実施することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は次のような効果を奏するものである。
【００２６】
本発明では、金属製外装缶の開口部に封口板をレーザー溶接するに際し、溶接部から発生する汚れをシャットアウトする保護キャップを前記封口板に載置して溶接を行うこととしたから、封口板への汚れの付着は保護キャップによってシャットアウトされ、汚れのない製品を得ることができる。保護キャップの取り付け・取り外しは人手によっても機械によっても簡単に行うことができ、汚れてしまった後での清拭作業に比べ労力と時間を大幅に節約できる。
【００２７】
また本発明では、前記保護キャップは溶接箇所を除き前記封口板を覆う大きさであることとしたから、封口板は溶接箇所を除き汚れから完全に保護される。
【００２８】
また本発明では、前記保護キャップを熱伝導性の良い材料で形成することとしたから、保護キャップが封口板から熱を奪う。従って封口板の温度上昇が抑えられ、外装缶の内容物が熱に対しデリケートなものであったとしても大きな影響を及ぼさずに済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明封口溶接方法の一実施形態を示す、密閉式電池の溶接状況の斜視図
【図２】  溶接作業部の要部断面側面図
【図３】  溶接装置の正面図にして、要部を断面としたもの
【図４】  図３と同様の溶接装置の正面図にして、図３と異なる動作状態を示すもの
【符号の説明】
１    外装缶
２    封口板
３    電極端子
１０  溶接装置
１１  ベース
１２  治具
１４  スライダベース
１５  スライダ
１６  クランプ
１７  ヒートパイプ
１８  ガスノズル
１９  排気ダクト
２０  溶接ガン
２１  レーザービーム
３０  保護キャップ
【図１】
0003789352.tif 000002
【図２】
0003789352.tif 000003
【図３】
0003789352.tif 000004
【図４】
0003789352.tif 000005