JP5060642B1 - Battery case lid joining method - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性が高く、電池ケースの製造に際して高い精度を要求されることが無く、溶接の熱による悪影響を抑えることもできる電池ケースの蓋の接合方法を提供する。
【解決手段】電池ケース本体12に蓋16を接合する方法で、下側にいくに従いテーパー状に内径が広くなり上端部分内径は電池ケース本体12の上端部外径よりも小さいテーパー部5を有するカシメ孔3が形成された金型本体2と金型本体に備えた冷却手段6を有するカシメ金型1を用い、蓋16を載置した電池ケース本体12をカシメ孔3内に下方から、上端がテーパー部5の上端で内周側に押圧されるまで挿入し、カシメ孔3の内壁で電池ケース本体12の上端部分を内周側に押圧して蓋16の外周部分をかしめ、この状態で電池ケース本体12の上端部分の内周部分と蓋16の外周部分との当接箇所をレーザー溶接で接合する。
【選択図】図4There is provided a battery case lid joining method that is highly productive, does not require high accuracy in the production of a battery case, and can suppress adverse effects due to heat of welding.
A lid 16 is joined to a battery case main body 12 so that the inner diameter increases in a tapered shape as it goes downward, and the inner diameter of the upper end portion has a tapered portion 5 smaller than the outer diameter of the upper end portion of the battery case main body 12. Using the mold body 2 having the crimping hole 3 formed therein and the crimping mold 1 having the cooling means 6 provided in the mold body, the battery case body 12 on which the lid 16 is placed is inserted into the crimping hole 3 from below to the upper end. Is inserted until it is pressed to the inner peripheral side at the upper end of the taper portion 5, and the upper end portion of the battery case body 12 is pressed to the inner peripheral side by the inner wall of the caulking hole 3, and the outer peripheral portion of the lid 16 is caulked. The contact portion between the inner peripheral portion of the upper end portion of the battery case body 12 and the outer peripheral portion of the lid 16 is joined by laser welding.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、主にハイブリッド車や電気自動車に用いる電池ケースの蓋の接合方法に係り、より詳しくは、短時間で電池ケースの蓋を接合できるとともに、電池ケースの製造に際して高い精度を要求されることもない電池ケースの蓋の接合方法に関する。 The present invention relates to a battery case lid joining method mainly used in hybrid vehicles and electric vehicles . More specifically, the battery case lid can be joined in a short time, and high accuracy is required when manufacturing the battery case. The present invention also relates to a battery case lid joining method .
近年、ハイブリッド車や電気自動車等に用いる電池として、リチウムイオン電池、ナトリウム電池、ニッケル水素電池等のいわゆる新型電池が採用されているが、これらの新型電池は、電池ケース内に、電極及び電解液などの電池構成部品が充填されて構成されており、電池ケースは、上部を開口とした、箱型あるいは円筒型の電池ケース本体と、この電池ケース本体の上部開口を塞ぐ蓋により構成されている。 In recent years, so-called new batteries such as lithium ion batteries, sodium batteries, and nickel metal hydride batteries have been adopted as batteries for use in hybrid vehicles, electric vehicles, and the like. These new batteries include an electrode and an electrolyte solution in a battery case. The battery case is configured by a box-shaped or cylindrical battery case main body having an opening at the top and a lid for closing the upper opening of the battery case main body. .
そして、このように構成される新型電池の製造は、電池ケース本体の中に電極及び電解液などの電池構成部品を充填した後に、電池ケース本体の上部に蓋を接合することによって行われる。 The new battery constructed as described above is manufactured by filling the battery case body with battery components such as electrodes and electrolyte, and then joining a lid to the upper part of the battery case body.
ここで、電池ケース本体に蓋を接合する方法としては一般的に、レーザー溶接による方法が採用され、更に、このレーザー溶接の方法には、上向溶接方式と側面溶接方式とが存在する。 Here, as a method of joining the lid to the battery case main body, a laser welding method is generally employed, and there are an upward welding method and a side surface welding method as the laser welding method.
このレーザー溶接による蓋の接合方式について図10を参照して説明すると、図10は、一般的な蓋の接合方式を説明するための図であり、図において31が電池ケース本体、32が蓋である。また、33は位置決め治具、34がエアシリンダ等の押圧手段であり、前記位置決め治具33は、互いに直交する壁3301を有する。
This laser welding lid joining method will be described with reference to FIG. 10. FIG. 10 is a diagram for explaining a general lid joining method, in which 31 is a battery case body and 32 is a lid. is there.
そして、この従来の方式によって、電池ケース本体31の上部開口に蓋32を接合する場合には、電池ケース31内に電池構成部品を充填した後に、まず、電池ケース本体31における隣り合う2面のそれぞれを前記位置決め治具33の壁3301のそれぞれに当接させるとともに、図に示すように、壁3301に当接していない2面をエアシリンダ34等の押圧手段によって壁3301側に押し付けて、これにより電池ケース本体31の位置決めをする。
When the
そして次に、電池ケース本体31の上部開口を塞ぐようにして電池ケース本体31の上部に蓋32を載置し、その後に、レーザー溶接によって、蓋32を電池ケース本体31に接合する。
Next, the
ここで、電池ケース本体31と蓋32との関係を説明すると、図11は、上向溶接方式を採用する場合であり、この場合には、電池ケース本体31の上端部分について、内径を広げて肉厚を薄くすることで、電池ケース本体31の上端部分の内周に段差部35を形成する。
Here, the relationship between the
また、電池ケース本体31における肉厚を薄くする上端内周の高さ寸法を、蓋32の厚み寸法と同寸法にするとともに、一方、蓋32は、その外径を、肉厚を薄くした電池ケース本体31の上端内周部分の内径と同一にする。
In addition, the height of the inner circumference of the upper end that reduces the thickness of the
そして、前記段差部35上に蓋の周縁部を載置することで、電池ケース本体31の上部開口を塞ぎつつ、蓋32を電池ケース本体31の上端に載置し、その後は、上面部分に位置する、蓋32の外周と電池ケース本体31の上端内周の接触部分(矢印で示す部分)の四辺を、レーザービームによって上側から溶接して、これにより蓋32を電池ケース本体31に接合する。
Then, the
一方、図12は、側面溶接方式を採用する場合であり、このような場合には、蓋32の下面に、電池ケース本体31の内径と同じ外形寸法にすることで電池ケース本体31の上端部内周に嵌合可能な嵌合部36を形成する。
On the other hand, FIG. 12 shows a case where the side surface welding method is adopted. In such a case, the inside of the upper end of the
そして、嵌合部36を電池ケース本体31の上端内周に嵌合させることで、電池ケース本体31の上部開口を塞ぎつつ蓋を電池ケース本体31の上端に載置し、その後は、側面部分に位置する、電池ケース本体31の上端部分と蓋32の接触部分(矢印で示す部分)の四辺をレーザービームによって測方から溶接して、これにより蓋32を電池ケース本体31に接合する。
Then, the lid is placed on the upper end of the battery case
しかしながら、上向溶接方式では、蓋32の外径を電池ケース本体31の上端内径と一致させなければならず、そのために、電池ケース本体と蓋の製造に際して精度が要求されるという問題点が指摘されている。
However, in the upward welding method, it is pointed out that the outer diameter of the
即ち、例えば図13に示すように、蓋32の外径が電池ケース本体31の上端内径よりも小さく、それにより蓋32の外周と電池ケース本体31の内周との間に隙間37が生じてしまうと、レーザー溶接の際に、この隙間37の中にレーザービームが入ってしまい、電池ケース本体31と蓋32との接合が不十分になってしまうとともに、蓋32の外周と電池ケース本体31とが均等に溶けずに、ピンホールが発生したり仕上がりが悪くなってしまうという事態が考えられるために、上向溶接方式の場合には、電池ケース本体の蓋の製造に際しては高い精度が要求される。
That is, for example, as shown in FIG. 13, the outer diameter of the
また、新型電池の電池ケース本体31は一般的に、電極及び電解液などの電池構成部品を入れ易くするために、図14に示すように、側面部分を少し膨らませて製造しており、蓋32の接合に先立って、電池構成部品を入れた後に、図15(a)に示すように、エアシリンダ等の押圧手段41によって、膨らんでいる部分を押して膨らみを直す工程があるが、このとき、電池ケース本体の両端部分は強度が高いために、図15(b)に示すように、エアシリンダ等の押圧手段41によって膨らんでいる部分を押圧したときに、膨らんでいた側面部分が、直線状にならずに凹んだ状態になってしまうことがある。
Further, the
そして、この状態で蓋32を強引に電池ケース本体31の上端に載置すると、電池ケース本体31の内周と蓋32の外周との間に隙間37が生じてしまうことがある。この状態における平面を示した図が図16であり、この状態において、蓋32の外周と電池ケース31の内周の接触部分のレーザー溶接を行うと、隙間37内にレーザービームが入ってしまい、それにより、電池ケース本体31と蓋32との接合が不十分になってしまうとともに、溶接の仕上がりが悪くなってしまうという事態が考えられる。
If the
一方、側面溶接方式の場合には、電池ケース本体31の上端が蓋32の下面に当接するために、電池ケース本体31や蓋32に高い精度が要求されることは少ないが、電池ケース本体の側面からレーザービームを照射するために、レーザービーム照射手段を電池ケース31の周囲で周回させなければならず、照射に時間がかかってしまい、それにより、上向溶接方式に比べると生産性が落ちてしまうという問題点が指摘されている。
On the other hand, in the case of the side welding method, since the upper end of the battery case
また、レーザー溶接により電池ケース本体と蓋の接合を行う場合には、レーザービームの熱により、電池ケース内に充填してある電池構成部品が悪影響を受けてしまうおそれも十分に考えられるが、従来はこの問題に対する有効な対策は採られていなかった。 In addition, when joining the battery case body and the lid by laser welding, there is a possibility that the battery components filled in the battery case may be adversely affected by the heat of the laser beam. No effective measures have been taken to address this issue.
そこで、本発明は、溶接時間が短く生産性が高いとともに、電池ケースの製造に際して高い精度を要求されることも無く、更に、溶接の熱による悪影響を抑えることもできる、電池ケースの蓋の接合方法を提供することを課題としている。 Accordingly, the present invention provides a battery case lid joint that is short in welding time and high in productivity, is not required to have high accuracy in the manufacture of the battery case, and can further suppress adverse effects due to the heat of welding. The challenge is to provide a method .
本発明の電池ケースの蓋の接合方法は、
上端部内周に段差部が形成されるとともに上部を開口とした有底の電池ケース本体と、前記段差部上に周縁部が載置されることで前記電池ケース本体の上部の開口を塞ぐ蓋と、を有する電池ケースにおける前記蓋を、前記電池ケース本体に接合する方法であって、
下側にいくに従ってテーパー状に内径が広くなっているとともに上端部分の内径は電池ケース本体の上端部分の外径よりも小さい径としたテーパー部を有するカシメ孔が形成された金型本体と、該金型本体に備えた冷却手段と、を有するカシメ金型を用いて、
前記電池ケース本体の段差部上に蓋の周縁部を載置することで、電池ケース本体の上部の開口を蓋で塞ぎつつ電池ケース本体の上部に蓋を載置して、
前記カシメ孔内にカシメ金型の下側から電池ケース本体を挿入するとともに、電池ケース本体の上端が少なくとも前記テーパー部の上端部分によって内周側に押圧されるまで電池ケース本体の挿入を進めて行くことで、カシメ孔の内壁で電池ケース本体の上端部分を内周側に押圧して電池ケース本体の上端部分の内周と蓋の外周部分をかしめて、
この状態において、電池ケース本体の上端部分の内周部分と蓋の外周部分との当接箇所をレーザー溶接によって接合する、ことを特徴としている。
The battery case lid joining method of the present invention includes:
A bottomed battery case main body having a stepped portion formed at the inner periphery of the upper end and having an opening at the top; and a lid for closing the upper opening of the battery case main body by placing a peripheral edge on the stepped portion; A method of joining the lid of the battery case with the battery case body,
A die body with a crimping hole having a tapered portion with an inner diameter that tapers toward the lower side and the inner diameter of the upper end portion is smaller than the outer diameter of the upper end portion of the battery case body, and Using a crimping mold having a cooling means provided in the mold body,
By placing the peripheral edge of the lid on the stepped portion of the battery case body, placing the lid on the upper part of the battery case body while closing the upper opening of the battery case body with the lid,
The battery case body is inserted into the caulking hole from the lower side of the caulking mold, and the battery case body is inserted until the upper end of the battery case body is pressed to the inner peripheral side by at least the upper end portion of the tapered portion. By going to the inner wall of the caulking hole, press the upper end portion of the battery case body toward the inner periphery side and crimp the inner periphery of the upper end portion of the battery case body and the outer periphery portion of the lid,
In this state, the contact portion between the inner peripheral portion of the upper end portion of the battery case body and the outer peripheral portion of the lid is joined by laser welding.
本発明の電池ケースの蓋の接合方法では、上端部内周に段差部が形成されるとともに上部を開口とした有底の電池ケース本体と、この電池ケース本体の段差部上に周縁部が載置されることで電池ケース本体の上部の開口を塞ぐ蓋を有する電池ケースにおける蓋を、電池ケース本体に接合する方法としており、即ち、前述した上向溶接方式を採用しているために、側面溶接方式と異なり、溶接時間を短くすることが可能である。 In the battery case lid joining method of the present invention, a stepped portion is formed on the inner periphery of the upper end portion and a bottomed battery case main body having an opening at the top, and a peripheral portion is placed on the stepped portion of the battery case main body. The lid in the battery case having a lid that closes the upper opening of the battery case main body is joined to the battery case main body, that is, because the above-described upward welding method is adopted, side welding is performed. Unlike the method, it is possible to shorten the welding time.
そしてこのとき、本発明の電池ケースの蓋の接合方法では、下側にいくに従ってテーパー状に内径が広くなっているとともに上端部分の内径は電池ケース本体の上端部分の外径よりも小さい径としたテーパー部を有するカシメ孔が形成された金型本体と、この金型本体に備えた冷却手段を有するカシメ金型を用いて、電池ケース本体の段差部上に蓋の周縁部を載置して本体ケースの上部の開口を蓋で塞いだ後に、カシメ孔内にカシメ金型の下側から電池ケース本体を挿入するとともに、電池ケース本体の上端が少なくとも前記テーパー部の上端部分によって内周側に押圧されるまで電池ケース本体の挿入を進めて行き、これにより、カシメ孔の内壁で電池ケース本体の上端部分を内周側に押圧して電池ケース本体の上端部分の内周と蓋の外周部分をかしめて、その後に、電池ケース本体の上端部分の内周部分と蓋の外周部分との当接箇所をレーザー溶接によって接合することとしているために、蓋の外周と電池ケース本体の内周とを密着させることができるので、電池ケースの製造に際して高い精度を要求することなく、電池ケース本体と蓋とを十分に接合させるとともに見栄えの良い仕上がりにすることも可能である。 And at this time, in the battery case lid joining method of the present invention, the inner diameter of the upper end portion is smaller than the outer diameter of the upper end portion of the battery case body, while the inner diameter is tapered in the downward direction. The lid body is placed on the stepped portion of the battery case body using a mold body having a crimped hole having a tapered portion and a crimping mold having a cooling means provided in the mold body. After closing the upper opening of the main body case with a lid, the battery case main body is inserted into the caulking hole from the lower side of the caulking mold, and the upper end of the battery case main body is at least the inner peripheral side by the upper end portion of the tapered portion. The battery case body is inserted until it is pressed by the inner edge of the battery case body, thereby pressing the upper end portion of the battery case body toward the inner peripheral side with the inner wall of the caulking hole, and the outer periphery of the upper end portion of the battery case body and the outer periphery of the lid After that, since the contact portion between the inner peripheral portion of the upper end portion of the battery case body and the outer peripheral portion of the lid is joined by laser welding, the outer periphery of the lid and the inner periphery of the battery case main body are Therefore, the battery case main body and the lid can be sufficiently joined and finished with a good appearance without requiring high accuracy in manufacturing the battery case.
また、本発明におけるカシメ金型では、冷却手段を有している一方、蓋の接合においては、カシメ孔の内壁で電池ケース本体の上端部分を内周側に押圧して電池ケース本体の上端部分の内周部分と蓋の外周部分をかしめた状態で、レーザー溶接を行うために、レーザービームによる熱をカシメ金型に備えた冷却手段が吸収することができるので、溶接の熱により、電池ケース内に充填してある電池構成部品が悪影響を受けてしまうおそれも防止できる。 Further, the crimping die according to the present invention has a cooling means, while the lid is joined, the upper end portion of the battery case body is pressed by pressing the upper end portion of the battery case body toward the inner peripheral side with the inner wall of the crimping hole. In order to perform laser welding with the inner peripheral portion of the lid and the outer peripheral portion of the lid being caulked, the cooling means provided in the caulking mold can absorb the heat from the laser beam. It is possible to prevent the battery components filled in the battery from being adversely affected.
本発明の電池ケースの蓋の接合方法では、上端部内周に段差部が形成されるとともに上部を開口とした有底の電池ケース本体と、前記段差部上に周縁部が載置されることで前記電池ケース本体の上部の開口を塞ぐ蓋を有する電池ケースにおける前記蓋を、電池ケース本体に接合する方法としており、カシメ金型を用いて電池ケース本体に蓋を接合することとしている。 In the battery case lid joining method of the present invention, a stepped portion is formed on the inner periphery of the upper end portion and a bottomed battery case main body having an opening at the top, and a peripheral portion is placed on the stepped portion. The lid of the battery case having a lid that closes the upper opening of the battery case body is joined to the battery case body, and the lid is joined to the battery case body using a caulking die.
そして、カシメ金型は、カシメ孔が形成された金型本体を有しており、カシメ孔は、下側にいくに従ってテーパー状に内径が広くなっているとともに上端部分の内径は電池ケース本体の上端部分の外径よりもわずかに小さい径としたテーパー部を有している The caulking mold has a mold body in which caulking holes are formed, and the caulking hole has a tapered inner diameter that increases toward the lower side, and the inner diameter of the upper end portion is the same as that of the battery case body. Has a tapered part with a diameter slightly smaller than the outer diameter of the upper end part
また、カシメ金型は冷却手段を有しており、この冷却手段は、例えばペルチェ素子としており、これを、金型本体に備えている。 Further, the caulking mold has a cooling means, and this cooling means is, for example, a Peltier element, which is provided in the mold body.
そして、このカシメ金型を用いた本発明の電池ケースの蓋の接合方法では、まず、電池ケース本体の段差部上に蓋の周縁部を載置することで、電池ケース本体の上部の開口を蓋で塞ぎつつ、電池ケース本体の上部に蓋を載置する。 In the battery case lid joining method of the present invention using this caulking mold, first, the peripheral edge of the lid is placed on the stepped portion of the battery case body, thereby opening the upper opening of the battery case body. The lid is placed on top of the battery case body while closing with the lid.
次に、蓋を載置した電池ケース本体の上方にカシメ金型が配置される状態にして、蓋を載置した電池ケース本体を上昇させ、あるいはカシメ金型を下降させることで、カシメ金型のカシメ孔内に、カシメ金型の下側から電池ケース本体を挿入する。 Next, the caulking mold is placed in a state in which the caulking mold is placed above the battery case body on which the lid is placed, and the battery case body on which the lid is placed is raised or the caulking mold is lowered. The battery case body is inserted into the caulking hole from the lower side of the caulking mold.
そして、電池ケース本体の上端が少なくとも前記テーパー部の上端部分によって内周側に押圧されるまで電池ケース本体の挿入を進めて行くことで、カシメ孔の内壁で、電池ケース本体の上端部分を内周側に押圧して、これにより、電池ケース本体の上端部分の内周と、蓋の外周部分を、かしめて密着させる。 Then, by inserting the battery case main body until the upper end of the battery case main body is pressed toward the inner peripheral side by at least the upper end portion of the taper portion, the upper end portion of the battery case main body is inserted into the inner wall of the caulking hole. By pressing to the peripheral side, the inner periphery of the upper end portion of the battery case main body and the outer peripheral portion of the lid are caulked and adhered.
そして、カシメ孔の内壁で電池ケース本体の上端部分の内周と蓋の外周部分をかしめている状態を維持しながら、電池ケース本体の上端部分の内周部分と、蓋の外周部分との当接箇所を、レーザー溶接によって接合する。 Then, the inner wall of the upper end portion of the battery case body and the outer peripheral portion of the lid are caulked with the inner wall of the caulking hole, while the inner peripheral portion of the upper end portion of the battery case main body is in contact with the outer peripheral portion of the lid. The contact points are joined by laser welding.
本発明の電池ケースの蓋の接合方法(以下、単に「蓋の接合方法」という。)の実施例について説明すると、本実施例の蓋の接合方法は、レーザー溶接による接合方法としているとともに、上向溶接方式としている。 An embodiment of the battery case lid joining method of the present invention (hereinafter simply referred to as “lid joining method”) will be described. The lid joining method of this embodiment is a laser welding joining method, The direction welding method is used.
即ち、図3が本実施例の蓋の接合方法の対象とする電池ケースを示す図であり、図において11が電池ケースである。そして、本実施例の蓋の接合方法によって蓋を接合する電池ケース11は、図3に示すように、上部を開口13とした有底の箱型形状とした電池ケース本体12と、この電池ケース本体12の上部開口13を塞ぐ蓋16を有している。
That is, FIG. 3 is a diagram showing a battery case that is a target of the lid joining method of the present embodiment, in which 11 is a battery case. And the
また、この電池ケース本体12の上端部分は、その外径を維持した状態で肉厚を薄くしており、即ち内径を広げることで、内周側に段差部14を形成し、電池ケース本体12の上端部分内周における段差部14の上方部分を嵌合空間15として、この嵌合空間15に蓋16を嵌合させて電池ケース本体11の上部の開口13を塞ぐこととしている。
Further, the upper end portion of the battery case
即ち、前記嵌合空間15の高さ寸法は、蓋16の厚み寸法と同寸法とし、一方、蓋16は、その外径を、肉厚を薄くした電池ケース本体12の上端内周部分の内径、即ち嵌合空間の外径と同一にして、蓋16の周縁部分を前記段差部14上に載置することで、前記嵌合空間15内に蓋16を嵌合して、電池ケース本体12の上部に蓋16を載置することとしている。
That is, the height dimension of the
そして、本実施例の蓋の接合方法では、このように構成される電池ケース11の蓋16を、カシメ金型を用いて電池ケース本体に接合することとしている。
In the lid joining method of this embodiment, the
なお、本実施例において前記電池ケース本体12は、深絞りの方法により製造しているが、必ずしも深絞りで製造する必要はなく、その他、例えばよりコストの安いインパクトプレスによる方法で製造してもよい。
In the present embodiment, the
次に、前記カシメ金型について図面を参照して説明すると、図1及び図2は、本実施例の蓋の接合方法に用いるカシメ金型を説明するための図であり、図1は斜視図、図2は図1におけるA−A線端面図で、図において1がカシメ金型である。 Next, the caulking mold will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 are views for explaining the caulking mold used in the lid joining method of this embodiment, and FIG. 1 is a perspective view. 2 is an end view taken along line AA in FIG. 1, and in the figure, 1 is a crimping die.
そして、前記カシメ金型1は、金属等の一定以上の剛性を有する素材により構成された金型本体を備えている。即ち、図において2が金型本体であり、本実施例において金型本体2は、平面視野を六角形としており、中央部分には、電池ケース本体に蓋をかしめるためのカシメ孔3が形成されている。
The caulking mold 1 includes a mold body made of a material having a certain level of rigidity such as metal. That is, in the figure,
ここで、前記カシメ孔3について説明すると、図2において、前記カシメ孔3は、上端部4を有しており、本実施例においてこの上端部4は、電池ケース11の蓋16の厚み寸法と同程度の高さ寸法としており、また、電池ケース本体11と同様の輪郭にするとともに、その輪郭の寸法は、電池ケース本体11の上端部分の外形寸法よりもわずかに小さい寸法としている。即ち、前記上端部4は、電池ケース11の上端部分に対して、寸法をわずかに小さくした相似形の輪郭を有する孔としている。
Here, the
そして、前記上端部4の下方には、テーパー部が連続して形成されている。即ち、図において5がテーパー部であり、このテーパー部5は、下側にいくに従ってテーパー状に径が広くなっているとともに、上端部分の輪郭及び輪郭の寸法は、前記上端部4の輪郭及び輪郭の寸法と同じとした孔であり、即ち、テーパー部5の上端部分の輪郭及び輪郭の寸法は、前記上端部4と同様に、電池ケース11の上端部分に対して寸法がわずかに小さい相似形とした孔としている。
A tapered portion is continuously formed below the
次に、図1において6は、冷却手段であり、本実施例においてこの冷却手段としては、ペルチェ素子を用いている。即ち、本実施例におけるカシメ金型1では、前記金型本体2の表面部分に合計4組のペルチェ素子6をそれぞれ取り付けるとともに、このペルチェ素子6にはそれぞれ、ペルチェ素子6に電流を流すためのリード線7が接続されており、これにより、レーザー溶接によって金型本体2に伝わってきた熱を外部に放出することとしている。
Next, in FIG. 1, 6 is a cooling means, and in this embodiment, a Peltier element is used as the cooling means. That is, in the caulking mold 1 in this embodiment, a total of four sets of
即ち、周知の通り、ペルチェ素子は、2種類の金属の接合部に電流を流すと片方の金属からもう片方へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した板状の半導体であり、直流電流を流すと、一方の面が吸熱し、反対面に発熱が起こる特性を有している。そこで、本実施例におけるカシメ金型1では、このペルチェ素子を金型本体に備えて、レーザー溶接により金型本体2に伝わった熱をペルチェ素子6によって放出することとしている。
That is, as is well known, a Peltier element is a plate-like semiconductor that utilizes the Peltier effect that heat flows from one metal to the other when a current is applied to a joint between two types of metal, and a direct current is applied. And one surface absorbs heat and the other surface generates heat. Therefore, in the caulking mold 1 in this embodiment, the Peltier element is provided in the mold body, and the heat transmitted to the
但し、本発明においてカシメ金型1に備える冷却手段は、必ずしもペルチェ素子に限定されるものではなく、その他、例えば、金型本体2の内部に流路を形成して、この流路を用いて、外部の冷却水を金型本体2の内部を介して循環させ、これによって、循環させている冷却水によってレーザー溶接により金型本体2に伝わった熱を吸収してもよく、またその他、金型本体2を冷却可能な手段であればいずれの手段を用いてもよい。
However, the cooling means provided in the caulking mold 1 in the present invention is not necessarily limited to the Peltier element. For example, a flow path is formed inside the
次に、このように構成される本実施例におけるカシメ金型1の作用について図4を参照して説明すると、図において、蓋16を嵌合空間15内に嵌合した電池ケース本体12を、カシメ金型1における金型本体2のカシメ孔3内に、カシメ金型1の下側から挿入していき、テーパー部5内を進めていくと、前述したようにテーパー部5の上端部分の輪郭及び輪郭の寸法は、電池ケース本体11の上端部分の外形寸法よりもわずかに小さい寸法としているため、図4(a)に示すように、電池ケース11は、テーパー部5の上端部分の存在によって、進行が遮られる。
Next, the operation of the caulking die 1 in this embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. 4. In the figure, the
そして、この状態で電池ケース11を強引に上方へ進めていくと、電池ケース本体12の上端部分は、テーパー部5の上端部分の内周部分、あるいはカシメ孔3の上端部4の内周によって、即ち、カシメ孔3の内壁によって、内周側に押圧されていく。
In this state, when the
そうすると、図4(b)に示すように、電池ケース本体12の上端部分は内周側に変形していき、電池ケース本体12の上端部分の内周と蓋16の外周部分は、かしめられ、密着されることになる。
Then, as shown in FIG. 4B, the upper end portion of the
そのため、例えば図4(a)に示すように、蓋16を電池ケース本体12の嵌合空間15内に入れた嵌合したときに、電池ケース本体12の内周と蓋16の外周との間に隙間17が生じてしまっている場合でも、本実施例のカシメ金型1を用いることにより、電池ケース本体12の上端部分の内周と蓋16の外周部分を、かしめて密着した状態にすることができるので、電池ケース本体12と蓋16とを十分に接合させるとともに見栄えの良い仕上がりにすることが可能であり、従って、本実施例の蓋の接合方法によれば、電池ケース本体や蓋の製造に際して、高い精度が要求されることが無い。
Therefore, for example, as shown in FIG. 4A, when the
また、カシメ孔3によって電池ケース本体12の上端部分の内周と蓋16の外周部分をかしめて密着した後に、その状態でレーザー溶接を行うことで、電池ケース11に加えられたレーザーの熱をカシメ金型1に逃がすことができるとともに、このカシメ金型1に移動した熱は、カシメ金型1に備えた冷却手段としてのペルチェ素子6によって外部に放出されるため、溶接の熱により、電池ケース内に充填してある電池構成部品が悪影響を受けてしまうことも防止することができる。
In addition, after caulking holes 3, the inner periphery of the upper end portion of the
次に、このような作用を有する本実施例のカシメ金型1を用いて電池ケース本体に蓋を接合する本発明の実施例について図5を参照して説明すると、図5は、本実施例の蓋の接合方法によって電池ケース本体12に蓋16を接合するためのシステム21の一部を示す図であり、図5におけるシステム21では、搬送ラインを構成するコンベア22を備えており、このコンベア22によって、電池ケース本体12をタクト送りすることとしている。
Next, an embodiment of the present invention in which a lid is joined to a battery case body using the caulking die 1 of the present embodiment having such an action will be described with reference to FIG. It is a figure which shows a part of the
また、搬送ラインの途上には搬送されてくる電池ケース本体12の嵌合空間15内に蓋16を嵌合させるための手段を備えており、この蓋16を嵌合空間15内に装挿する手段の後に、前記カシメ金型1が配設されている。
Further, a means for fitting the
即ち、図において1がカシメ金型1であり、図5に示すシステムでは、コンベア21の上方にカシメ金型1を配設するとともに、コンベア22を挟んで前記カシメ金型1の下方にはリフト23が配設されている。
That is, in the figure, 1 is a caulking die 1. In the system shown in FIG. 5, the caulking die 1 is disposed above the
そして、リフト23により、前記カシメ金型1の下方まで搬送されてきた電池ケース本体12を押し上げて、電池ケース本体12の上方部分を前記カシメ孔3内に挿入させ、これにより、前述の方法によって、電池ケース本体12に蓋16をかしめることとしている。
Then, the
また、図において24はレーザー溶接手段であり、このレーザー溶接手段24は、前記リフト23によって電池ケース本体11に蓋16がかしめられた電池ケース11における電池ケース本体12と蓋16との接触部分を、レーザー溶接するために用いられる。
In the figure,
更に、図において25は、カシメ金型1のカシメ孔3内に装挿されている電池ケース11をカシメ孔3から下方に取り出すための押圧手段であり、この押圧手段25を下方側に回動させることで、電池ケース11の蓋16を叩き、これにより、電池ケース11をカシメ孔3内から下方に落下させることとしている。
Further, in the figure,
そして、このようなシステムにおいて、電極及び電解液などの電池構成部品が充填された状態でコンベア22により搬送されてきた電池ケース本体12の嵌合空間15にまず、蓋16の周縁部が前記段差部14上に載置され、これにより、電池ケース本体12の上部の開口13を蓋16で塞ぎつつ、電池ケース本体12の嵌合空間15内に蓋16が装挿される。
In such a system, first, the peripheral edge of the
次に、蓋16が電池ケース本体12の嵌合空間15内に装挿された状態の電池ケース本体12が前記カシメ金型1の下方にまで搬送されてきたときに、コンベア22の搬送が停止するとともに、リフト23によって電池ケース本体12が上昇され、これにより、電池ケース本体12がカシメ金型1のカシメ孔3内に、下側から挿入されていく。
Next, when the battery case
そして、電池ケース本体12は、その上端が、少なくとも前記テーパー部5の上端部分によって内周側に押圧されるまで挿入されていき、これにより、前述したように、カシメ孔3の内壁で電池ケース本体12の上端部分が内周側に押圧され、電池ケース本体12の上端部分の内周と蓋16の外周部分がかしめられて密着される。
The
次に、この、カシメ孔3の内壁によって電池ケース本体12の上端部分の内周と蓋16の外周部分がかしめられている状態で、電池ケース本体12の上端部分の内周部分と、蓋16の外周部分との当接箇所にレーザー溶接手段24によってレーザービームが照射され、これにより、電池ケース本体12に蓋16が接合されて新型電池が完成する。
Next, the inner peripheral portion of the upper end portion of the battery case
そして、その後は、押圧手段25によって電池ケース11が下方側に押圧されるとともに、リフト23によって、完成した新型電池がコンベア22上に戻されて、その後に、コンベアがタクト送りされ、前述と同様な手順により、新たにカシメ金型1の下方に搬送されてきた電池ケース本体12について蓋16が接合され、以後は、処理対象となる電池ケース本体12が無くなるまでこの処理が繰り返される。
Thereafter, the
なおレーザー溶接に際しては、まず点付溶接を行い、その後に全周溶接を行うこととしてもよく、これによれば生産安定性を良くすることが可能である。 In laser welding, spot welding may be performed first, and then all-around welding may be performed. According to this, production stability can be improved.
また、図6は、回転テーブル27を用いて電池ケース本体12を搬送するシステム26を示した図であり、このシステム26では、電池ケース本体12を回転テーブル27によって搬送することとしており、その搬送途上に、カシメ金型、リフト、レーザー溶接手段等が備えられた接合エリア29が配設されたシステムとしている。
FIG. 6 is a diagram showing a
そして、ロードエリア28において、電極及び電解液などの電池構成部品が充填された電池ケース本体12がテーブル27上に固定され、電池ケース本体12が接合エリア29に搬送されてきたときに、テーブル27の回転が停止するとともに電池ケース本体12に蓋16が接合して、その後、完成した新型電池はアンロードエリア30においてラインから取り出される構成としており、本発明の蓋の接合方法では、このようなシステムにおいて電池ケース本体に蓋を接合しても良い。
Then, in the
そして、いずれの場合でも、本実施例の蓋の接合方法では、上向溶接方式を採用しているために、側面溶接方式と異なり溶接時間を短くすることが可能であるとともに、カシメ金型によって電池ケース本体の上端部分の内周と蓋の外周部分をかしめて、その状態で電池ケース本体の上端部分の内周部分と蓋の外周部分との当接箇所をレーザー溶接によって接合することとしているために、電池ケースの製造に際して高い精度が要求されることなく、電池ケース本体と蓋とを十分に接合させるとともに見栄えの良い仕上がりにすることも可能である。 In any case, the lid joining method of this embodiment employs the upward welding method, so that it is possible to shorten the welding time unlike the side surface welding method, and depending on the caulking die. The inner periphery of the upper end portion of the battery case main body and the outer peripheral portion of the lid are caulked, and in this state, the contact portion between the inner peripheral portion of the upper end portion of the battery case main body and the outer peripheral portion of the lid is joined by laser welding. For this reason, it is possible to sufficiently join the battery case body and the lid and achieve a good-looking finish without requiring high accuracy when manufacturing the battery case.
また、本実施例の蓋の接合方法では、カシメ金型に冷却手段を有している一方、蓋の接合においては、カシメ孔の内壁で電池ケース本体の上端部分を内周側に押圧して電池ケース本体の上端部分の内周部分と蓋の外周部分をかしめた状態でレーザー溶接を行うために、レーザービームによる熱をカシメ金型に備えた冷却手段が吸収することができるので、溶接の熱により、電池ケース内に充填してある電池構成部品が悪影響を受けてしまうおそれも防止できる。 Further, in the lid joining method of this embodiment, the crimping mold has a cooling means, while the lid is joined by pressing the upper end portion of the battery case body toward the inner peripheral side with the inner wall of the crimping hole. Since laser welding is performed with the inner peripheral portion of the upper end portion of the battery case main body and the outer peripheral portion of the lid being caulked, the cooling means provided in the caulking mold can absorb the heat of the laser beam, It is possible to prevent the battery components filled in the battery case from being adversely affected by heat.
従って、本実施例の蓋の接合方法によれば、溶接時間が短く生産性が高いとともに、電池ケースの製造に際して高い精度を要求されることも無く、更に、溶接の熱による悪影響を抑えることも可能である。 Therefore, according to the lid joining method of the present embodiment, the welding time is short, the productivity is high, the battery case is not required to have high accuracy, and the adverse effects of the welding heat can be suppressed. Is possible.
なお、前述の説明では、電池ケース11が箱型形状の場合を説明したが、電池ケースは必ずしも箱型である必要は無く、その他、円筒形状であってもよい。そしてこの場合には、前記カシメ金型におけるカシメ孔もまた、平面視野を円形とした上端部と、同じく平面視野が円形であるとともに下方に行くに従って径が広がったテーパー部を有する形態にする。
In the above description, the case where the
また、前述の説明では、蓋16が平板状の場合について説明したが、その他、図7に断面図で示すように、周縁部分を下方側に傾斜させて、断面形状が台形状になるように構成した蓋16bを用いてもよく、この場合には、カシメ孔3の内壁で電池ケース本体12の上端部分が内周側に押圧されると、電池ケース本体12の上端部分の内周と蓋16bにおける周縁部分の傾斜させた箇所がかしめられることになる。
In the above description, the case where the
そうすると、蓋16bは断面形状を台形状にしているために、電池ケース本体12の上端部分の内周で蓋16bにおける周縁部分が押圧されると、押圧された周縁部分は内径側に変形するため、電池ケース本体12の上端部分による蓋16bの押圧を強固に行うことが可能であるので、それにより、電池ケース本体11の肉厚に誤差があるときでも、その誤差を十分に吸収して、より確実に、電池ケース本体12の上端部分の内周と蓋16bの外周部分をかしめることが可能となる。
Then, since the
この図7に示す蓋16bを電池ケース本体11に接合する場合を示した図が図8であり、図8(a)は電池ケース本体12をカシメ孔3内に挿入している状態を示しており、図8(b)は、図8(a)の状態で電池ケース本体12を強引に上方へ進めていくことで、電池ケース本体12の上端部分が、カシメ孔3の内壁によって内周側に押圧されることで内周側に変形していき、蓋16bの外周部分にかしめられた状態を示しており、図において、電池ケース本体11の肉厚等の誤差により、電池ケース本体12の内周と蓋16bの外周との間に隙間17が生じてしまっている場合や、隙間17の間隔に相違がある場合でも、それらの隙間17や隙17の間隔の相違を吸収して、電池ケース本体12の上端部分の内周と蓋16bの外周部分をかしめることが可能となる。
FIG. 8 shows a case where the
更に、前述の説明において電池ケース本体12の上端部分は、外径を維持した状態で肉厚を薄くして内径を広げることで内周側に段差部14を形成した形態としたが、その他、図9に示すように、例えばローラー等によって、電池ケース本体12の上端部分より少し下に下がった箇所に内径側に凸状とした溝18を形成することで、内周側に段差部14bを形成した形態としてもよく、更にこのとき、電池ケース本体12の上端部は外側に向けて変形させるとともに、前述の図7に示す形態の蓋16bを用いるとよく、そうすると、前述のように、電池ケース本体12による蓋16bの押圧を強固に行うことが可能なため、図9(b)に示すように、電池ケース本体12の誤差を吸収して、電池ケース本体12と蓋16b間の隙間を無くすることができる。
Furthermore, in the above description, the upper end portion of the battery case
またこのとき、前述の場合と同様に、カシメ時に点付溶接を行い、その後に次工程において蓋16bの全周を溶接する方法を採用することで、生産安定性を高めることが可能である。
At this time, similarly to the case described above, it is possible to improve production stability by adopting a method in which spot welding is performed at the time of caulking and then the entire periphery of the
本発明は、上向溶接方式によって電池ケース本体に蓋を溶接する方法において、電池ケースの製造に際して高い精度が要求されることを無くするとともに溶接の熱による悪影響を少なくすることを可能にしているため、ケースと蓋とを溶接により接合する、容器における蓋の接合方法の全般に適用可能である。 The present invention eliminates the need for high accuracy in manufacturing a battery case and reduces the adverse effects of welding heat in a method of welding a lid to the battery case body by an upward welding method. Therefore, the present invention can be applied to all methods for joining lids in containers in which a case and a lid are joined by welding.
1 カシメ金型
2 金型本体
3 カシメ孔
4 カシメ孔の上端部
5 カシメ孔のテーパー部
6 ペルチェ素子
7 リード線
11 電池ケース
12 電池ケース本体
13 電池ケース本体の上部の開口
14、14b 段差部
15 嵌合空間
16、16b 蓋
17 隙間
18 溝
21、26 蓋の接合システム
22 コンベア
23 リフト
24 レーザー溶接手段
25 押圧手段
27 回転テーブル
28 ロードエリア
29 接合エリア
30 アンロードエリア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
下側にいくに従ってテーパー状に内径が広くなっているとともに上端部分の内径は電池ケース本体(12)の上端部分の外径よりも小さい径としたテーパー部(5)を有するカシメ孔(3)が形成された金型本体(2)と、該金型本体(2)に備えた冷却手段(6)と、を有するカシメ金型(1)を用いて、
前記電池ケース本体(12)の段差部(14、14b)上に蓋(16、16b)の周縁部を載置することで、電池ケース本体(12)の上部の開口(13)を蓋(16、16b)で塞ぎつつ電池ケース本体(12)の上部に蓋(16、16b)を載置して、
前記カシメ孔(3)内にカシメ金型(1)の下側から電池ケース本体(12)を挿入するとともに、電池ケース本体(12)の上端が少なくとも前記テーパー部(5)の上端部分によって内周側に押圧されるまで電池ケース本体(12)の挿入を進めて行くことで、カシメ孔(3)の内壁で電池ケース本体(12)の上端部分を内周側に押圧して電池ケース本体(12)の上端部分の内周と蓋(16、16b)の外周部分をかしめて、
この状態において、電池ケース本体(12)の上端部分の内周部分と蓋(16、16b)の外周部分との当接箇所をレーザー溶接によって接合する、ことを特徴とする電池ケースの蓋の接合方法。 A stepped portion (14, 14b) is formed on the inner periphery of the upper end and a bottomed battery case body (12) having an opening (13) at the top, and a peripheral portion placed on the stepped portion (14, 14b) The lid (16, 16b) in the battery case having a lid (16, 16b) that closes the upper opening (13) of the battery case body (12) is attached to the battery case body (12). A method of joining,
A caulking hole (3) having a tapered portion (5) having an inner diameter that tapers toward the lower side and an inner diameter of the upper end portion that is smaller than the outer diameter of the upper end portion of the battery case body (12). Using a caulking mold (1) having a mold body (2) formed with a cooling means (6) provided in the mold body (2),
By placing the periphery of the lid (16, 16b) on the stepped portion (14, 14b) of the battery case body (12), the upper opening (13) of the battery case body (12) is covered with the lid (16 16b), placing the lid (16, 16b) on the upper part of the battery case body (12),
The battery case body (12) is inserted into the crimping hole (3) from the lower side of the crimping mold (1), and the upper end of the battery case body (12) is inserted at least by the upper end portion of the tapered portion (5). By inserting the battery case main body (12) until it is pressed toward the peripheral side, the upper end portion of the battery case main body (12) is pressed toward the inner peripheral side by the inner wall of the caulking hole (3). Clamp the inner periphery of the upper end of (12) and the outer periphery of the lid (16, 16b),
In this state, the battery case lid is joined by laser welding the contact portion between the inner peripheral portion of the upper end portion of the battery case body (12) and the outer peripheral portion of the lid (16, 16b). Method.
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