JPH0249347A - 電池溶接用装置と電池の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体を用いる電子機器等に於いてメモリーバ
ックアップ電源として用いられる端子付電池に関するも
のである。

従来の技術 従来例１は素電池に正・負極接点及びリード線を接続し
た電池ホルダーを組み合せて、電池ホルダーを基板に固
定した構成である。これによると電池の保持は電池ホル
ダー、電気回路への接続は電池から電池ホルダーの接点
及びリード線を経由して基板へとなついる。この方法で
は、接点の接触不良の可能性があり、リード線、接点、
電池ホルダー等部品点数が増加してコストがかかる。

この解決のため、従来例２として素電池の正。

負極に金属片を接続して基板に接続する方法が考案され
た。

具体的には素電池の正・負極部にニッケル板を電気抵抗
溶接し、基板に半田付する方法でちる。

これによると電池の保持は素電池−ニッケル板−基板へ
の半田付、電気回路への接続も同じであり従来例１の欠
点であった接触不良は無くなりコストは低下する。しか
しニッケル板は強度が十分数れない欠点がちる。

これに対して従来例３として素電池の正・負極にステン
レス板を電気抵抗溶接し、基板に半田付する方法が考案
された。これによると電池の保持は素電池−ステンレス
板−基板への半田付、電気回路への接続も同じである。

ステンレス板を用いるので金属リード片の強度は強くな
り振動試験等による結果も改善された。しかし通常ステ
ンレスへの半田付は困難であり、ステンレス板にニッケ
ルメッキを全体に施し、半田付部分に半田メツキを施し
たものを使用した（半田メツキを施す為には基礎にニッ
ケル面が必要である。）。

しかしこの方法によると素電池とステンレス板の溶接不
良が発生した。すなわち電気抵抗溶接の溶接によって接
触部の汚水が発生し溶接条件が変化し、溶接不良となる
ものである。

従来例４は素電池の正・負極にステンレス板をレーザー
光線によってレーザー溶接し基板に半田付する方法が考
案された。これによると電池の保持は素電池−ステンレ
ス板−基板への半田付、電気回路への接続も同じである
（ステンレス板の半田メツキは従来例２と同じである）
。

この方法によって従来例１，２．３の欠点であった接触
不良、金属片の強化、溶接の安定化を図るものである。

レーザー溶接の特徴は、１　溶接パワーはレーザー光線
によって決まりその制御は容易である。

２　溶接速度も１と同じ理由で早い、３　溶接バラツキ
も１と同じ理由、すなわち非接触式であり少ない。

従来例４の具体的な溶接方法として溶接治具に磁石を埋
め込んで素電池と金属片を保持しながらレーザー溶接を
行なっているが、素電池は放電特性、保存性、コスト等
の点よりコイン形リチウム電池の正・負極であるケース
、封口板の材質が非磁性体材質であり、磁性がないもの
が要望されつつある（すなわち電池には磁性と非磁性の
２種類がある。）。

金属片も強度、コスト等を考えてステンレス（ＳＵＳ３
ｏ４．厚み０．２ｍｍ）にニッケメツキ、先端に半田メ
ツキを施したものを使用している。ステンレス（５ＵＳ
３０４　）は非弱磁性であり、ニッケルメッキは磁性を
有するが磁石との着き方は弱く撮動等で位置ズレを起こ
す。

また溶接後端子の曲げ加工を施して製品を作成している
が、曲げ工程が必要となり専用の治具が必要でありさら
に位置決め、保持、運搬（移動）等を磁石によって行な
っておシ非磁性の素電池では困難となる。

また溶接後端子を曲げる時には電池の電気的接触による
外部短絡を防止する絶縁材を用いる必要があり、金型に
よる端子臼げと比較して曲げ形状が悪く寸法も出にくい
。同時に曲げ時には大きな力が加えられるが、素電池・
端子へのキズ、変形等にも対応が必要である。

発明が解決しようとする課題 従来例４の溶接構成及び溶接後曲げ加工に示す様に素電
池、金属片が磁石によって保持されているが、磁力での
保持では必ず常磁性が要求され、まだ位置決めは十分に
出来ない欠点があった。

従って、１　素電池の非磁性化でも問題ないこと。２　
端子の確実な位置決めが出来ること、３端子曲げは溶接
後曲げ加工を行なわない方法を用いる。が要望されてい
た。

課題を解決するための手段 本発明は、溶接装置が電池ホルダーとパレットの組み合
わせにより構成され、電池ホルダーは電池位置決め用の
穴と端子位置決め用の切り込みを有し、パレットは端子
位置決め用の溝と電池封口板口板外径に相当する位置よ
り内側から電池外径以上に相当する位置のパレット表面
上に絶縁用樹脂層を施したものである。

又、電池ホルダーとパレットの組み合わせにより構成さ
れた溶接装置を使用して電池と端子を溶接する方法であ
って、端子を組み合わされた電池ホルダーとパレット中
のパレ、）上に設けられた上下可動式のピンに端子に設
けられている穴を挿入（固定）し端子の他端はパレット
面の端子位置決め用溝または電池ホルダーの切り込みに
よって固定され、その後電池を電池ホルダー内に挿入し
、電池と端子を密着固定しパレットに設けた溶接用の貫
通穴を通してレーザー光線を照射し、端子と電池を溶接
し、その後端子付電池を反転して上記同様の操作をする
ことにより端子付電池を構成することを特徴とする溶接
用装置を使用した電池の製造法を提供するものである。

作　　用 これによれば、従来例４の問題点であった端子位置ズレ
と溶接後曲げ加工時の問題点は解決しうる。つまシ１　
端子に穴を設け、２　端子を溶接前に金型でＬ形に曲げ
加工を行ない、３　溶接治具に上下可動式のピンと溝を
設けることによって端子の位置決めを行ない溶接するこ
とで対応したものである。

すなわち端子の曲げ加工を、電池に溶接された後絶縁材
部品による曲げ加工から溶接前に金型による曲げに変更
することによって、電池の磁性の有無には無関係に製造
できるものである。

端子の位置決めのうち、１点は電池封口板外径より内側
に位置する上下可動式のピンで行ない、もう１点は、溶
接治具に設けるか、又は電池外径より外に曲げ点を設け
て電池ホルダーの切り込みによって位置決めを行なう。

すなわち電池封口板外径より内側に上下可動式のピンを
立て端子の１点目の位置決めとし、２点目の位置決めを
電池外径の内側より溝を設けて、端子を溝に入れて位置
決めを行なう。又は電池ホルダーに切シ込みを設けて位
置決めを行なう。このピンの動きは端子の位置決め時に
は上っているが、溶接時には端子と電池の密着する必要
があシ、この為ピンは下がって溶接に影響がない構成に
なっている。

通常、最初に溶接するときには端子の曲げ位置が電池外
径より外側にあり上向きに曲がっている端子を溶接する
。この時の端子位置決めはピンと電池ホルダーの切り込
み２−２で行なう。この電池を１８０°反転し次の端子
を溶接する。この時の端子の曲げ位置は電池外径より内
側で下向きに曲がっているので、位置決めはピンと溝で
行なって溶接している。

この方法によると端子の位置ズレはピンと端子の穴のす
きまで決まるが、端子の自動挿入を考えても０．１　ｍ
ｍ　／ｗ　Ｏ，２ｍｍ　　あれば十分であり溶接後電池
と端子の位置ズレはｏ、３ｍｍ以下と非常に少なくなっ
ている。しかし溶接治具として電池封口板外径より内側
に可動式のピン溶接用の貫通穴、端子位置決め用の溝が
必要であり、溶接方法としてレーダーを用いており、レ
ーザー光線の為レンズからの距離については高い精度が
要求される。

以上の条件を満す為にベークライト製、ステンレス製と
、種々検討した結果、ベークライト製は加工が容易であ
り絶縁体であるので絶縁処理は不要であるが、約１０万
ケ位で溶接が困難となった。

これはベークライト素材から来る強度的な問題であった
。一方ステンレス製は１．０００万ケ以上でも良好な溶
接が可能となった。

しかし金属は導電性があるので、絶縁処理を施す必要が
ある。しかし溶接用の貫通穴の囲りは溶接位置確保の為
金属面が必要である。

従って電池封口板外径より内側に溶接用の貫通穴と、そ
の囲りは金属面が必要であり、その周辺から電池外径以
上に絶縁処理を施した。絶縁材として強度、電気的特性
、加工性よりポリカーボネイト樹脂を取り付けた。

しかしこの方法では電池径が異る時にはそのつど、電池
外径ごとに溶接治具を用意する必要がある。

この為に電池位置決め機能と端子位置決め機能、溶接機
能のうち電池位置決め機能、端子位置決め機能をベーク
ライト製で構成し電池ホルダーとする・。

端子位置決め、溶接機能を金属製であり上記の絶縁処理
を施しだものをパレットとし対応している。

電池位置決め、端子位置決めは電池、端子の変形を防止
する上からも、大きな力はかからず、材料が絶縁性であ
り、加工が容易であるので対応が早いという特徴がある
。

実施例 形リチウム電池（ＣＲ２０３２）、２は電池位置決め月
並端子位置決め用電池ホルダーであり、２−１は電池位
置決め用の穴として直径２０．２ｍ１Ｔｌの穴と、２−
２及び２−３として端子位置決め用切り込みを端子の幅
４１ＩＩｍに対して４．２ｍｌ！１の幅で設け、長さは
曲げ点より０．５ｍｒ外側まで切り込み加工したベーク
ライト製から成る。

３は端子位置決め機能と溶接機能用のパレットであシ、
ステンレス製を基本に構成されている。

４は直径１．１Ｍの可動式ピン、５は空間、６は溶接用
の貫通穴、７は端子位置決め用溝で端子４ｍ１ｌｌに対
し４．２Ｍの幅となっている。８は直径６−から直径２
５ｍｍのポリカーボネイト製絶縁樹脂層であり、４のピ
ン、６の溶接用貫通穴の位置は電池の封口板外径（１ａ
、ａｍｍ）より内イＩＩＩに入っている。

９から１２は電池１に溶接する曲げ端子で４の可動式ピ
ンの直径１．１Ｍに対して、直径１．２Ｍの穴がおいて
いる。又これらは、幅４　ｍ１ｌｌ　ｓ厚み０．２閣の
ステンレスを母材とし、表面加工して半田付対応してい
る。特に１１．１２は端子にリプ１１−１゜１２−１を
設けて素電池に絶縁チューブを施した形状にも対応する
ものである。

第２図は１のケース側を溶接する組み図、第３図は電池
１を組み込んだ後の断面図、第４図は溶接時の断面図、
第５図は第４図の溶接された電池１５を封口板に１ｏの
端子を溶接する組み図、第６図は第５図の組み込んだ後
の断面図、第７図は溶接時の断面図、第８図は第２図か
ら第７図の工程で作成された電池の最終形状を示す図で
ある。

各図の説明を行なうと、第２図では電池１のケースが下
側を向き、９の端子は上向きで組まれて第３図となる。

この時４のピンは上に出ている。端子の位置決めは４の
ピンと２−２の電池ホルダーの切り込みによって行なわ
れる。

第４図は第３図から１３の押れ棒によって押えながら反
転されて１４のレーザー光線によって電池１のケースと
端子９とが溶接される。この時ケース１と端子９とは密
着する必要があり、４のピンはパレット内に下がってい
る。レーザー光線は通常レンズのゴミ等の付着による影
響を防止する為に下向きに設定する。

さらにこの溶接された電池１６は第５図から第７図にか
けての工程で封口板側につめても端子１゜の溶接を行な
う。

第５図の１５は第４図でケース側に端子９が溶接された
電池、端子１０は下向きに組み込まれて第６図となる。

この時第６図の５は端子１Ｑが金属性のパレット３の治
具と接触しない様に設けられた空間であり、この時の電
池１５の位置決めは２の電池ホルダーの２−１電池位置
決め用穴と２−３切り込みによって行ない、端子１Ｑの
位置決めは３のパレットのピン４と７の溝によって行な
われる。

第７図は第６図から１３の押え棒によって押えられなが
ら反転されて１４のレーザー光線によって電池封口板と
端子１ｏは溶接される。

ピン４の動きは第６図の状態では上がっているが、第７
図では下がっており、端子１０の封口板への溶接には影
響がない、。

第８図ａ、ｂ、ｃにこの様に作成された電池を示す。

第１図から第８図は素電池の状態を示しだが、電池の外
側に絶縁チューブを施した形状（第９図の１６は絶縁チ
ューブ、第１ｏ図にその断面図を示す）で端子材のもの
も要望されており、その時に９．１０のフラットな端子
では第１１図に示す様に端子と電池が浮いて密着不十分
となυ、溶接強度が低下した。しかし第１２図に示す様
に端子にリブを設けた端子形状１１．１２によって対応
出来る。この形状においても第２図から第７図までの工
程は端子９，１ｏと同じく端子１１．１２も使用出来る
。

比較のため従来例４について説明すると、第１３図に示
すように電池１として直径２ｏｌｎＩ１１１高さ３．２
Ｍのものを用意した。１７はベークライト製の電池ホル
ダー、２ｏは電池保持用磁石、１８はベークライト製の
パレット、１９はレーザー光線用の貫通穴、２１は端子
保持用磁石、２２はステンレヌ製で厚み０．２！ｍｍ、
幅４［ｌｌｌ１１を表面加工して半田付可能にした端子
である。第１４図は電池のケース側を溶接する組み図、
第１５図は電池を組み込んだ後の断面図、第１６図は端
子溶接時の断面図を示す。

端子の位置決めは２１の磁石で行なっているが、磁石に
よる保持では不十分であり、位置ズレを起こし、また端
子形状に合わせて溝を設ける方法も考案されだが、端子
と電池の密蒸が必要であり、端子も０．２印の厚みの為
、溝の深さ０．１印位ではあまり効果がなかった。

従って磁力での端子の位置決めは、位置ズレを起こすの
で使用上問題があった。

実施例は直径２０ｍｍの電池ＣＲ２０３２について示し
たが、他の寸法の電池ＣＲ２３３０（直径２３ｍｍ）、
ＣＲ１２２０（直径１２　、５　ｍｒｎ　）についても
第１図の電池ホルダー２の２−１電池用穴の内径を所定
の寸法と端子も所定の寸法にすることによって３のパレ
ットを共用して第２図から第７図までの工程を経由して
第８図の製品が作成可能であった。

特に３のパレットのポリカーボネイト樹脂８の内径が溶
接用貫通穴６、ピン４の位置がステンレス製のパレット
により直径６１ｎＩ！ｌから２５．と十分に取れだので
電池直径１２　、１５ｍ＋ｎから直径６０−までの電池
に対応可能となった。

本発明の電池ホルダー２とパレット３を使用する分離方
式と従来の一体方式とを比較すると、−体力式は分離方
式の４倍の費用が必要となる。

これは電池ホルダー２がベークライト製で加工が容易で
ありパレット３の費用を１００とすると電池ホルダー費
用は１０となり、またパレット３が共用となるので、例
えば４種類の電池径の端子付電池を製造する場合、本発
明の分離方式ではベークライト４品種（１０Ｘ４　）＋
パレット１組（１００）費用合計１４０に対し一体方式
ではパレット４組（１１ｏ×４）費用合計４４０必要と
なるからである。

発明の効果 本発明の効果は前記した様に素電池の磁性の有無に関係
なく端子付電池、特に曲げ形状の端子について、 １　端子の位置精度が高く、２　端子を金型で曲げるの
で曲げ形状が均一であシ寸法精度が高く保て、３　溶接
後の曲げ工程が不要となる為工数が省略出来る。又４　
電池外径が変化しても溶接治具は電池ホルダーの変更の
みで対応が可能であシ、設備が安くなる。

５　端子位置決めをパレットのピン、溝及び電池ホルダ
ーの切り込みで行うことにより自動化が可能となり、１
産性が向上した。

６　素電池はコイン形、ボタン形等幅広く対応出来る。

７　最初にケースに端子を溶接してケース側端子が電池
外径より外側に曲がっていたが、電池を反転することに
よって封口板側を電池外径より外側に曲げることも可能
である。

８　曲げ点、曲げ方向について多種多様な形状が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における溶接装置の説明図、第
２図は本発明の電池ケース側への端子溶接時の組み図、
第３図は電池ケースと端子をホルダーに組み込んだ後の
断面図、第４図はケース側への端子溶接を示す状態図、
第５図は封口板側への端子溶接時の組み図、第６図は封
口板と端子をホルダーへ組み込んだ後の断面図、第７図
は封口板側への端子の溶接状態を示す図、第８図は端子
溶接後の電池を示す図、第９図は絶縁チューブを施した
電池を示す図、第１Ｑ図は絶縁チューブ巻きっけを示す
断面図、第１１図は同電池にフラット端子を溶接する図
、第１２図は同電池にリブ付端子を溶接する敦第１３図
は従来例の溶接装置の説明図、第１４図は電池のケース
側に端子を溶接する時の組み図、第１５図は電池のケー
ス側をホルダーに組み込んだ断面図、第１６図は同電池
のケース側に端子を溶接する際の断面図である。 １・・・・・・電池、２・・・・・・本発明の電池ホル
ダー、３・・・・・・本発明のパレット、４・・・・・
・本発明の可動式ピン、６・・・・・・空間、６・・・
・・・溶接用の貫通穴、７・・・・・・端子位置決め用
溝、８・・・・・・絶縁用樹脂層、９，１０゜１１．１
２・・・・・・端子、１３・・・・・・電池押え棒、１
４・・・・・・レーザー光線。 代理人の氏名　弁理士　粟　粟　重　孝　ほか１名１図 １−電 氾 ＋−１泣 ど−１氾ホル９゛− ２−２，２−３−−−ぢグリｆｆ２ｇ ５、／Ｑ ｔｔ−ｔ　４” と−２ ２図 １ｇホル １ムーーー １　−−一　電　　　氾 １７−−　　電　氾　不　ル　ダ　− １８−　　パし・リド １９−　　貫通穴 囮、２１−モ石 η−塙子 ３図 ４＝４１ 第１４図 一電　氾 １７−　電氾隼ル １８−バしット ー嬶子 コー２２ 第１５図 レーザー光線 −ＦＦ　　え　徨

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）電池と端子を溶接するための溶接装置が電池ホル
   ダー２とパレット３の組み合わせにより構成され、電池
   ホルダー２は電池位置決め用の穴２−１と端子位置決め
   用の切り込み２−２、２−３を有し、パレット３は端子
   位置決め用の溝７と電池封口板外径に相当する位置より
   内側にレーザー光線通過溶接用の貫通穴６と上下可動式
   のピン４とを設けかつ電池封口板外径に相当する位置よ
   り内側から電池外径以上に相当する位置のパレット３表
   面上に絶縁用樹脂層８を施してなることを特徴とする電
   池溶接用装置。
2. （２）電池ホルダー２の材質が合成樹脂よりなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電池溶接用装置
   。
3. （３）パレット３上に折り曲げ等異形端子の先端を挿入
   する空間５を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電池溶接用装置。
4. （４）電池と溶接する端子に穴を有し、その穴径がパレ
   ット３上に設けられた上下可動式のピン４の外径より大
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
   池溶接用装置。
5. （５）電池ホルダー２とパレット３の組み合わせにより
   構成された溶接装置を使用して電池と端子を溶接する方
   法であって、端子と組み合わされた電池ホルダー２とパ
   レット３中のパレット３上に設けられた上下可動式のピ
   ン４にある端子に設けられている穴を挿入し、端子の他
   端はパレット面の端子位置決め用溝７または電池ホルダ
   ー２の切り込み２−２、２−３によって固定され、その
   後電池１を電池ホルダー２内に挿入して、電池と端子を
   密着固定し、パレット３に設けた溶接用の貫通穴６を通
   してレーザー光線を照射し、端子と電池を溶接し、その
   後端子付電池を反転して、上記同様の操作をすることに
   より端子付電池を構成することを特徴とする溶接用装置
   を使用した電池の製造法。
6. （６）溶接用装置が特許請求の範囲第１項から第４項ま
   でのいずれかに記載のものである電池の製造法。