JPH11226748A - 集電板溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ヘッドの上下動を繰り返すことなく電極
体に対する集電板の溶接箇所を増やしてその溶接強度を
高め、更に電池生産効率を高め得る集電板溶接装置を提
供する。 【解決手段】 電極ホルダに支持された複数対の溶接電
極と、これらの複数対の溶接電極を前記電極ホルダを介
して所定の圧力で集電板に押し付ける加圧スプリング
と、前記溶接電極間に溶接電流を供給する溶接電源とを
備え、上記複数対の溶接電極を、電極体の上端に載置さ
れる集電板の上面に一括して押圧接触可能に配列したこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セパレータを介し
て一対の電極体を巻回してなる起電部の一方の電極体の
上端に載置される集電体を、上記電極体に効率的に溶接
することのできる集電体溶接装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】例えば円筒型Ｎi／ＭＨ電池は、
シート状の一対の電極体をセパレータを介してスパイラ
ル状に巻回した起電部を有底筒状の外装缶に収納すると
共に、外装缶内に電解液を充填し、その開口部を封口体
を介してキャップ体により液密に封装した構造を有す
る。そして上記外装缶は負極側電極体に接続されて電池
の負極として用いられ、また前記キャップ体は正極側電
極体に接続された集電体としてのリードタブに接続され
て該電池の正極として用いられる。

【０００３】このような電池は、例えば図６に示すよう
に、先ずセパレータ１ｓを介してシート状の正負一対の
電極体１ｐ,１ｎをスパイラル状に巻回した起電部１を
外装缶２に収納した後、上記起電部１の上端に、例えば
図７に示すような円盤状の集電体（リードタブ）３を載
せ、該集電体３を前記正電極体１ｐに溶接する。しかる
後、前記外装缶２に電解液を注入し、その開口部を封口
体を介してキャップ体（図示せず）により液密に封装す
ると共に、該キャップ体を前記集電体３のリード片３ａ
に接続して製造される。

【０００４】尚、前記集電体３と正電極体１ｐとの溶接
は、図８に示すように一対の溶接電極５ａ,５ｂを前記
集電体３の上面に所定の圧力で押し付けた状態で、図中
一点鎖線で示すように上記溶接電極５ａ,５ｂ間に溶接
電流を流すことによって行われる。このような溶接電流
と、前記溶接電極５ａ,５ｂによる加圧力とにより、該
溶接電極５ａ,５ｂにより局部的に加圧された部分が抵
抗発熱してナゲット６ａ,６ｂが形成され、これによっ
て集電体３と正電極体１ｐとが溶接される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記集電体３
と正電極体１ｐとの溶接は、上述したように溶接電極５
ａ,５ｂにより加圧した２箇所にナゲット６ａ,６ｂを形
成して行われるが、前記集電体３と正電極体１ｐとの結
合強度を更に高めるには、更に多くの部位にナゲットを
形成することが望ましい。例えば図７に[×]印を付して
示すように前記集電体３の周方向に沿って少なくとも４
箇所程度にナゲットを形成して、集電体３と正電極体１
ｐとを強固に溶接することが望ましい。

【０００６】しかしながらこの種の溶接に供される溶接
装置は、一対の溶接電極５ａ,５ｂを備えているだけな
ので、仮に集電体３と正電極体１ｐとを４箇所において
溶接しようとする場合には、先ず一対の溶接電極５ａ,
５ｂを集電体３に接触させて２点溶接した後、該溶接電
極５ａ,５ｂと集電体３との接触位置を異ならせて、再
度、別の箇所を２点溶接することが必要となる。具体的
には溶接電極５ａ,５ｂの上下動を、例えば該溶接電極
５ａ,５ｂの軸廻り方向への９０°の回動を挟んで２回
繰り返すことで、４箇所の溶接が行われる。この為、溶
接作業の効率低下の要因となることが否めない。

【０００７】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、溶接電極の上下動を繰り返すこ
となく電極体に対する集電板の溶接箇所を増やしてその
溶接強度を高めることができ、以て溶接作業の簡易化と
電池生産効率の向上を図ることのできる集電板溶接装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る集電板溶接装置は、電極ホルダに支持
された複数対の溶接電極と、これらの複数対の溶接電極
を前記電極ホルダを介して所定の圧力で集電板に押し付
ける加圧スプリングと、前記溶接電極間に溶接電流を供
給する溶接電源とを備えたことを特徴としている。特に
請求項２に記載するように、セパレータを介して一対の
電極体を巻回してなる起電部の一方の電極体の上端に載
置される集電板に対して、前記複数対の溶接電極を該集
電板の上面に同時に接触可能に配列したことを特徴とし
ている。

【０００９】即ち、本発明に係る集電板溶接装置は、電
極ホルダに支持されて集電板に対して同時に接触可能な
少なくとも４本以上の複数対の溶接電極を備えてなり、
加圧スプリングを用いて前記電極ホルダを介して上記各
溶接電極をそれぞれ所定の圧力で集電板の上面に一括し
て押し付けて、上記複数対の溶接電極にそれぞれ溶接電
流を流すようにしたもので、これによって溶接電極の上
下動を繰り返すことなしに効率的に電極体に対する集電
板の４点以上の多点溶接を行い得るようにしたことを特
徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下。図面を参照して本発明の一
実施形態に係る集電体溶接装置について説明する。図１
は実施形態に係る集電体溶接装置の溶接ヘッド部分の概
略構成を示すもので、図１(ａ)はその一部を断面構造と
して示した正面図、また図１(ｂ)は溶接電極部分の配置
構造を示す下面図である。図において１０は溶接装置本
体（図示せず）に上下動自在に支持された溶接ヘッドの
シャンク（軸部）である。この溶接ヘッドは、例えば２
対、計４本の溶接電極１１(１１ａ,１１ｂ,１１ｃ,１１
ｄ)を上記シャンク１０の軸心廻りに９０°間隔で備え
たもので、これらの各溶接電極１１を集電板の上面に一
括して所定の圧力で押圧接触させて上記集電板を載置し
た電極体との溶接を行う如く構成される。

【００１１】即ち、前記シャンク１０の周囲には、４つ
の直動ベアリング１２をそれぞれ介して４本のガイドロ
ッド１３(１３ａ,１３ｂ,１３ｃ,１３ｄ)が前記シャン
ク１０の軸方向に上下動自在に設けられている。前述し
た４本の溶接電極１１は、電極ホルダ１４(１４ａ,１４
ｂ,１４ｃ,１４ｄ)にそれぞれ支持されて前記ガイドロ
ッド１３の下端に装着される。ちなみに前記各電極ホル
ダ１４は、その基部を絶縁体１５を介して前記ガイドロ
ッド１３の下端にねじ止め固定され、また溶接ヘッドの
内側に向けて延ばしたアーム部先端のすり割り部に溶接
電極１１をねじ止めして装着する如く構成されている。

【００１２】前記各溶接電極１１は、このような電極ホ
ルダ１４を介して前記ガイドロッド１３にそれぞれ取り
付けられることで、シャンク１０の外周部においてそれ
ぞれ上下動自在に支持され、且つシャンク１０の下端部
に設けられた凹部１０ａの内側に位置して、互いに所定
の間隔を隔てて該シャンク１０の軸心廻りに等角度間隔
に位置付けられている。このような支持構造により前記
各溶接電極１１は、その先端部を外装缶の開口部から進
入させて、該外装缶内に収納された起電部上に載置され
た集電板に同時に押圧接触し得るように配置されてい
る。

【００１３】一方、上述した如く電極ホルダ１４を介し
て溶接電極１１を支持してなるガイドロッド１３には、
前記直動ベアリング１２の上方に位置してガイドストッ
パ１６が装着されている。このガイドストッパ１６は、
直動ベアリング１２の上端面に当接してガイドロッド１
３の最下降位置、ひいては前記溶接電極１１の取り付け
高さ位置を規制する役割を担うと共に、その側部に設け
た凹部１６ａをガイドレール１７に係合させることで前
記ガイドロッド１３の上下動に伴う回転を阻止する役割
を担っている。

【００１４】また前記シャンク１０の上部フランジ１０
ｂには、前記各ガイドロッド１３の軸心に合わせて加圧
力調整用のナット１８を螺合したボルト１９がそれぞれ
取り付けられている。そして上記ナット１８の下面と前
記ガイドストッパ１６の上面との間には、圧縮コイルス
プリングからなる加圧スプリング２０が、前記ガイドロ
ッド１３の上端、およびボルト１９の下端をそれぞれ囲
繞するように装架されている。この加圧スプリング２０
により前記ガイドロッド１３が下向きに押圧される。ま
た加圧スプリング２０による押圧力（加圧力）は前記ナ
ット１８を回してその高さ位置を可変することにより調
整される。

【００１５】しかして上述した如く４本の溶接電極１１
(１１ａ,１１ｂ,１１ｃ,１１ｄ)をそれぞれ上下動自在
に支持してなる溶接ヘッドを下降させ、上記各溶接電極
１１の先端を電池の外装缶の開口部から進入ささせて集
電板に接触させ、更に所定量だけ前記溶接ヘッドを下降
させると、上記各溶接電極１１を支持したガイドロッド
１３が加圧スプリング２０に抗して上昇する。すると加
圧スプリング２０の撓みに応じた加圧力が、上記ガイド
ロッド１３から電極ホルダ１４を介して溶接電極１１に
それぞれ加えられる。このような加圧力を受けること
で、前記各溶接電極１１が、その溶接対象である集電板
の上面に所定の加圧力で押し付けられることになる。

【００１６】この状態で前記溶接電極１１間に、特に対
をなす２本の溶接電極１１間に後述するように溶接電源
からそれぞれ所定の溶接電流を流すことにより、各溶接
電極１１が所定の圧力で押し付けられている部位の前記
集電板と該集電板を載置した起電部の電極体とにナゲッ
トが形成され、これによって上記集電板と電極体とが多
点溶接される。

【００１７】ちなみに前記各溶接電極１１の通電駆動
は、例えば図２(ａ)に示すように隣り合う溶接電極１１
ａ,１１ｂを一対として第１の溶接電源３１により駆動
して該溶接電極１１ａ,１１ｂ間に溶接電流を流すと共
に、残された溶接電極１１ｃ,１１ｄを別の一対として
第２の溶接電源３２により駆動し、これらの溶接電極１
１ｃ,１１ｄ間に溶接電流を供給するようにすれば良
い。また図２(ｂ)に示すように溶接電極１１ａ,１１ｂ
を共通接続すると共に、溶接電極１１ｃ,１１ｄを共通
接続し、これらを共通の溶接電源３３を用いて駆動する
ことで、前記溶接電極１１ａ,１１ｂにそれぞれ近接す
る溶接電極１１ｄ,１１ｃに向けて並列的に溶接電流を
流すようにしても良い。或いは図２(ｃ)に示すように溶
接電源３４を切換器３５を介して前記溶接電極１１ａ,
１１ｂ、または溶接電極１１ｃ,１１ｄに選択的に接続
するようにし、該切換器３５の制御の下で上記溶接電極
１１ａ,１１ｂ間、または溶接電極１１ｃ,１１ｄ間に選
択的に溶接電流を供給するように構成することも可能で
ある。

【００１８】このように複数対の溶接電極１１を装着し
た溶接ヘッドを上下動自在に設けた電極板溶接装置によ
れば、図３に溶接工程の概略的な流れを示すように、先
ず外装缶２に収納された起電部１の上端に集電板３を載
置し（工程Ａ）、この製造工程途中段階の電池体ＢＡＴ
を溶接装置の溶接ヘッドの下方位置に搬送する（工程
Ｂ）。そして上記電池体ＢＡＴに対して溶接ヘッドを降
下させて、その溶接電極１１を前記集電板３の上面にそ
れぞれ接触させると同時に、上記溶接電極１１に所定の
加圧力を加える（工程Ｃ）。この状態で前述した如く各
溶接電極１１を通電駆動することにより、前記各電極１
１により加圧された部位を抵抗発熱させてナゲットを形
成することで、前記集電板３と起電部１の電極体（正電
極体１ｐ）とを溶接する。しかる後、上記溶接ヘッドを
上昇させて溶接装置から上記電池体ＢＡＴ取り出すこと
により（工程Ｄ）、上記集電体の溶接加工が完了する。

【００１９】このようにして電極体に集電板３を溶接し
た電池体ＢＡＴは、その後、例えば起電部を構成する一
対の電極体間の絶縁検査工程に供給される。そして絶縁
検査に合格した電池体ＢＡＴについては外装缶２内への
電解液の注入工程に送られ、更に封口体を介するキャッ
プ体による液密封止工程等からなる一連の電池製造工程
へと次々に送られる。

【００２０】かくして上述した如く２対の溶接電極１１
を備えた溶接ヘッドによれば、図４(ａ)(ｂ)にその動作
タイミングをそれぞれ示すように、溶接ヘッドを１回上
下動させるだけで、集電板３の４点溶接を一括して完了
することができる。特に複数対の溶接電極１１を選択的
に通電駆動して集電板３を溶接する場合であっても、図
４(ｂ)に示すように溶接ヘッドを下降させて溶接電極１
１を集電板３に接触させた状態のまま、切換器３５を用
いて通電駆動する溶接電極１１を切り換えるだけで良い
ので、その溶接処理を効率的に進めることができる。

【００２１】ちなみに一対の溶接電極しか備えていない
一般的な溶接装置にあっては、図４(ｃ)にその動作タイ
ミングを対比して示すように、溶接ヘッドを２回に亘っ
て上下動させると共に、その間に溶接ヘッドをその軸心
廻りに９０°回転させて集電板３に対する溶接電極の接
触位置を異ならせることが必要であり、溶接ヘッドの上
下動に多くの時間を費やさざるを得ない。

【００２２】従って図４(ａ)(ｂ)(ｃ)に示す動作タイミ
ングの対比から明らかなように、本装置によれば溶接ヘ
ッドを１回上下動させるだけで、集電板に対する多点溶
接を実行することができるので、その溶接作業効率を向
上させることができる。特に正電極体１ｐと集電板３と
の溶接強度を高めるべく４点以上のナゲットを形成する
場合であっても溶接ヘッドを複数回上下動させる必要が
ないので、１つの集電体当たりの溶接作業時間の長大化
を防いで、全体的な電池製造効率（生産性）を効果的に
高めることができる等の実用上多大なる効果が奏せられ
る。

【００２３】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。実施形態においては４本の溶接電極１
１を備えた溶接ヘッドについて説明したが、図５(ａ)に
示すように６本（３対）の溶接電極１１を、溶接ヘッド
の軸心廻りに円環状に配列することも可能である。更に
は図５(ｂ)に示すように８本（４対）の溶接電極１１を
配列することも可能である。但し、いずれの場合にあっ
も、これらの複数対の溶接電極１１を、電池の外装缶２
の開口部を介して進入させて集電板１に一括して押圧接
触させ得る範囲内に配列することが必要である。

【００２４】その他、電極ホルダ１４による溶接電極１
１の保持構造や、電極ホルダ１４を上下動自在に支持す
るガイドロッド１３の構造、更には加圧スプリング２０
を用いた溶接電極１１への加圧の仕方等、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る集電板
溶接装置は、その溶接ヘッドに複数対の溶接電極を備え
ているので、溶接ヘッドを１回上下動させるだけで集電
板を４点以上に亘って多点溶接することができ、集電板
と電極体との溶接強度を十分に高めて電池信頼性の向上
を図ると共に、その生産効率の向上を図ることができる
等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る集電体溶接装置にお
ける溶接ヘッドの概略構成を示す図。

【図２】溶接ヘッドに装着された複数対の溶接電極に対
する通電駆動部の構成例を示す図。

【図３】電池体の集電板に対する溶接工程を模式的に示
す図。

【図４】溶接工程の動作タイミングを示す図。

【図５】溶接ヘッドの変形例を示す図。

【図６】集電板の溶接に供される電池構造体の概略構成
を示す図。

【図７】集電体の外観形状を示す図。

【図８】一対の溶接電極を用いた集電体と電極体との溶
接作用を模式的に示す図。

【符号の説明】

１ 起電部 １ｓ セパレータ １ｐ 正電極体 １ｎ 負電極体 ２ 外装缶 ３ 集電板 １０ シャンク １１(１１ａ,１１ｂ,１１ｃ,１１ｄ) 溶接電極 １２ 直動ベアリング １３ ガイドロッド １４(１４ａ,１４ｂ,１４ｃ,１４ｄ) 電極ホルダ １８ ナット（加圧力調整用） ２０ 加圧スプリング ３１,３２,３３,３４ 溶接電源 ３５ 切換器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極体に載置された集電板を上記電極体
   に溶接する集電板溶接装置であって、 電極ホルダに支持された複数対の溶接電極と、前記電極
   ホルダを介して前記複数対の溶接電極を所定の圧力で集
   電板に押し付ける加圧スプリングと、前記溶接電極間に
   溶接電流を供給する溶接電源とを具備したことを特徴と
   する集電板溶接装置。
2. 【請求項２】 前記集電板は、セパレータを介して一対
   の電極体を巻回してなる起電部の一方の電極体の上端に
   載置されるものであって、前記複数対の溶接電極は、上
   記集電板の上面に同時に接触可能に配列されていること
   を特徴とする請求項１に記載の集電板溶接装置。