JPH11233098A - 電池の負極溶接方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接時間の短縮化が可能で、設備構成も複雑
化せず、生産性を向上できる電池の負極溶接装置を提供
する。 【解決手段】 メインホイール23およびサブホイール2
9，30により保持具21と電極体25および溶接棒案内機構2
6とを所定の位置関係を保った状態で一定方向に移動さ
せる。移動に伴って溶接棒案内機構26により案内する溶
接棒27を保持具21に保持した半製品17内に挿入して負極
タブ13に接触させる。溶接棒27が負極タブ13に接触して
いる状態で電源印加機構37により電極体25との間に溶接
電源を印加し、負極タブ13とアウタ缶11の内底面とを溶
接する。間欠的な動作に比べ高速化でき、短時間で溶接
を完了し、専用の駆動機構を別途設ける必要はなく、設
備が複雑化しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒状に捲回され
た電極コイルの負極タブと、この電極コイルが挿入され
るアウタ缶の内底面とを溶接する電池の負極溶接方法お
よびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、リチウムイオン二次電池は、図
３で示すように、一端を開放した有底筒状のアウタ缶11
内に電極コイル12を挿入し、一体的に構成している。そ
して、電極コイル12は、電極シートを円筒状に捲回した
もので、円筒状の電極コイル12の一端には負極タブ13が
導出され、他端には正極タブ14が導出されている。ま
た、負極タブ13は電極コイル12の一端面に沿って折曲げ
られており、この折曲げられた負極タブ13と電極コイル
12の一端面との間に絶縁シート15を挿入して、負極タブ
13と電極コイル12との間を絶縁している。

【０００３】このように構成された電極コイル12は、軸
中心にパイプ16が挿入された後、アウタ缶11内に挿入さ
れ、図４で示すように、負極タブ13がアウタ缶11の内底
面と接触するように組み立てられる。なお、図４で示す
ように、アウタ缶11と電極コイル12とが組み合わされて
半製品17となる。

【０００４】また、この半製品17を構成するアウタ缶11
の内底面と負極タブ13とは接触状態にて溶接する必要が
ある。この溶接に際しては、半製品17を溶接機構まで搬
送する際、従来は、前工程から送られてきた半製品17を
移載トランスファを用いて搬送テーブル上に供給し、こ
の搬送テーブルによって溶接機構による溶接位置まで間
欠的に搬送し、位置決めしている。この場合、溶接機構
は移載トランスファなど、搬送機の間欠動作の度合いに
見合う速度で稼働させ、アウタ缶11の内底面と負極タブ
13とを溶接し、この後、別の搬送系により、溶接済みの
半製品17を次工程に搬出している。

【０００５】上述の従来技術では、溶接機構に間欠的に
送り込まれた半製品17のアウタ缶11内と負極タブ13とを
溶接する場合、負極タブ13がアウタ缶11内の底面上に位
置しているため、この負極タブ13に溶接用電極を接触さ
せるためにはある程度の時間が必要になるとともに、ア
ウタ缶11側に溶接電極を接触させるためにも、ある程度
の時間が必要になる。

【０００６】また、アウタ缶11および負極タブ13にそれ
ぞれ溶接用電極を接触させるためには、これら溶接用電
極専用の駆動機構が必要となり、設備構成及びその制御
が複雑になるとともに、設備費も増大してしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来技術で
は、溶接機構への搬送系が間欠送りであるため比較的多
くの搬送時間を要するとともに、この搬送時間の他に溶
接用電極の駆動時間が別に必要となる。したがって、１
本の半製品17を溶接するためには、これらの時間を合計
した比較的多くの時間が必要となり、生産性を向上させ
ることが困難である。

【０００８】また、移載トランスファや溶接用電極を駆
動するための専用機構が必要となり、設備構成が複雑化
し、設備費が増大し、設備が複雑化するため、半製品17
と各溶接用電極との位置調整が難しいなどの問題点を有
している。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、半製品を保持して連続的に移動させながら、負極タ
ブとアウタ缶の内底面とを溶接することにより、溶接時
間の短縮化が可能で、設備構成も複雑化せず、生産性を
向上できる電池の負極溶接方法およびその装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状に捲回
され一端から負極タブが導出された電極コイルを有底筒
状のアウタ缶内に挿入し内底面に前記負極タブを接触さ
せた半製品を着脱可能に保持し、溶接用の電極体および
溶接棒を所定の位置関係を保った状態で移動させ、この
移動中に前記溶接棒をアウタ缶が前記溶接用の電極体に
接触した半製品内に挿入して前記負極タブに接触させ、
この溶接棒と前記電極体との間で負極タブをアウタ缶の
内底面に溶接するものである。

【００１１】また、本発明は、円筒状に捲回され一端か
ら負極タブが導出された電極コイルを有底筒状のアウタ
缶内に挿入し内底面に前記負極タブを接触させた半製品
を着脱可能に保持する保持具と、この保持具に保持され
た半製品のアウタ缶と接触するように配置された溶接用
の電極体と、前記保持具に保持された半製品内に溶接棒
を挿入させる溶接棒案内機構と、これら保持具と電極体
および溶接棒案内機構とを所定の位置関係を保った状態
で一定方向に移動させる移動機構と、この移動機構によ
る移動に伴って前記溶接棒案内機構により案内される溶
接棒を前記保持具に保持された半製品内に挿入して前記
負極タブに接触させるとともに、この溶接棒を半製品内
から抜出す溶接棒駆動機構と、前記溶接棒が負極タブに
接触している状態で前記電極体との間に溶接電源を印加
し前記負極タブをアウタ缶の内底面に溶接させる電源印
加機構とを具備したものである。

【００１２】そして、溶接用の電極体および溶接棒を所
定の位置関係を保たせ、移動中に溶接棒を半製品内に挿
入して負極タブに接触させ、この溶接棒が負極タブに接
触している状態で電源印加機構により電極体との間に溶
接電源を印加し、負極タブとアウタ缶の内底面とを溶接
するため、溶接部分への送り時間が間欠的な搬送に比べ
短時間になるとともに、移動中に溶接棒の負極タブへの
接触および溶接を完了するので、従来のように、溶接用
の電極体を駆動する時間が別に加わることはなく、専用
の駆動機構を別途設ける必要もなく、設備が複雑化する
こともない。

【００１３】また、移動機構による移動に伴って半製品
を保持具に取り込ませるとともにアウタ缶を溶接用の電
極体に接触させる取込機構を具備したものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態のリ
チウムイオン二次電池の負極溶接装置を図面を参照して
説明する。

【００１５】図１および図２に示すリチウムイオン二次
電池の負極溶接装置は、図３および図４で示した半製品
17の、電極コイル12の負極タブ13とアウタ缶11の内底面
とを溶接するものである。

【００１６】まず、21は保持具で、この保持具21はＶ溝
状に形成された保持部を有し、Ｖ溝を有する面に設けら
れた磁石21a により、半製品17のアウタ缶11を開放面が
上向きとなるように着脱可能に保持する。また、この保
持具21は、基台22上に移動機構を構成する回転可能なメ
インホイール23の周縁部に、図２で示すように、均等な
間隔で複数個、たとえば８個設けられている。

【００１７】さらに、25は板状の溶接用の電極体で、こ
の溶接用の電極体25は各保持具21に保持された半製品17
のアウタ缶11の底面を載支するために、対応する各保持
具21の下部に配置され、メインホイール23の下面に一体
的に取り付けられている。また、26は溶接棒案内機構
で、この溶接棒案内機構26は保持具21に保持された半製
品17内に溶接棒27を挿入させるべく、各保持具21に対応
してそれぞれ設けられている。さらに、各保持具21が設
けられたメインホイール23に対しては、共通の回転軸28
によってこのメインホイール23と一体的に回転する上下
一対のサブホイール29，30が設けられており、溶接棒案
内機構26を構成する昇降シャフト31は、これら上下一対
のサブホイール29，30を上下に貫通して上下動自在に設
けられている。そして、この昇降シャフト31には、溶接
棒27を保持具21に保持された半製品17の中心部に向かっ
て位置決め保持する溶接棒保持部32が取り付けられてい
る。

【００１８】ここで、共通の回転軸28によって一体的に
回転するメインホイール23および上下一対のサブホイー
ル29，30は、保持具21と電極体25および溶接棒案内機構
26とを所定の位置関係を保った状態で一定方向、たとえ
ば円周方向に移動させる移動機構として機能する。

【００１９】また、昇降シャフト31は、上端部の下段部
と上部サブホイール29との間に設けられたばね33によっ
て上方への付勢力を受けており、上端部は溶接棒駆動機
構として機能する昇降カム34のカム辺に圧接し、カムフ
ォロワとして機能する。そして、昇降カム34は円周状に
形成されたカム辺を有し、各ホイール23，29，30の回転
に伴う昇降シャフト31の円周方向の移動に伴い、この昇
降シャフト31を上下動させる。なお、この昇降シャフト
31の上下動により、この昇降シャフト31に取り付けられ
た溶接棒保持部32も上下動し、溶接棒27を半製品17に対
して挿脱させる。したがって、昇降カム34は、昇降シャ
フト31との組み合わせにより、溶接棒27を保持具21に保
持された半製品17内に挿入して負極タブ13に接触させる
とともに、この溶接棒27を半製品17内から抜き出す溶接
棒駆動機構として機能する。

【００２０】ここで、各溶接棒保持部32は、導電材によ
り環状に形成された溶接電源分配具35に、溶接用ストラ
ンド線36を介して接続しており、対応する溶接棒27によ
り、溶接用電源を印加している。

【００２１】また、メインホイール23の回転に伴う溶接
用の電極体25の移動軌跡近くには電源印加機構37が配置
されており、昇降カム34および昇降シャフト31により、
溶接棒27が半製品17内の負極タブ13に接触しているタイ
ミングで、図１に示すように、電極体25に接触する。こ
の電源印加機構37の端子37a は図示しない溶接用電源に
接続されており、電極体25との接触により、この電極体
25上に載置されたアウタ缶11の底面と、溶接棒27が接触
している負極タブ13との間に溶接用電源を供給し溶接す
る。

【００２２】さらに、39は取込機構、40は払出機構で、
これら取込機構39および払出機構40はそれぞれ円板状
で、外周には搬送ポケット39a ，40a が複数個、たとえ
ば４個形成されている。これら取込機構39および払出機
構40は、外周面がメインホイール23の外周面に接する位
置関係で基台22上に回転可能に設けられており、回転駆
動機構41により、図示しない連動ギヤ機構を介して、メ
インホイール23およびサブホイール29，30と同期して回
転駆動される。

【００２３】ここで、取込機構39は、左回りの回転によ
り、コンベア42によって図示しない前工程から連続的に
搬送され、ガイドレール43によって整列された半製品17
を、先頭部から一個づつ搬送ポケット39a 内に取り込
み、内部に設けられた図示しない磁石により保持する。
そして、この搬送ポケット39a の円周方向の移動に伴っ
て半製品17をメインホイール23の外周部まで搬送し、メ
インホイールに23に設けられた保持具21のＶ溝内に取り
込ませる。

【００２４】また、払出機構40は、回転に伴い搬送ポケ
ット40a によってメインホイール23に設けられた保持具
21から溶接後の半製品17を取り出し、図示しない搬出コ
ンベア上まで搬送し、この搬出コンベア側に設けた分離
具により、半製品17を搬送ポケット40a 内から分離し、
搬出コンベア上に払い出す。

【００２５】したがって、これら取込機構39および払出
機構40は、これら取込機構39および払出機構40の搬送ポ
ケット39a ，40a と、メインホイール23に設けられた保
持具21とが互いに一致するように、メインホイール23側
と同期して回転駆動される。

【００２６】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００２７】図３および図４で示すように、アウタ缶11
内に電極コイル12を挿入した半製品17は、図示しない前
工程からコンベア42によって搬送され、図１で示すよう
に、ガイドレール43によって取込機構39の外周に接した
移載位置に整列される。このとき、装置全体の起動条件
が揃っていれば、回転駆動機構41が動作し、図示しない
連動ギア機構を介して、移動機構を構成するメインホイ
ール23およびサブホイール29，30や、取込機構39、払出
機構40が互いに同期して一斉に回転を始める。

【００２８】この動作により、まず、ガイドレール43に
よって取込機構39の移載位置に整列された半製品17は、
取込機構39の搬送ポケット39a 内に整列された先頭位置
から１本ずつ取り込まれ、図示しない磁石によって保持
されて、移動機構を構成するメインホイール23の外周位
置まで移送される。この半製品17は、メインホイール23
の同期回転により、搬送ポケット39a と一致するように
移動してきた保持具21に移載され、Ｖ溝内の磁石21a に
よって保持固定される。また、このように半製品17が保
持具21に保持されることにより、そのアウタ缶11の底面
は溶接用の電極体25上に載置され、導電状態となる。

【００２９】このようにして、保持具21に保持された半
製品17は、メインホイール23の回転に伴い円周方向に移
動する。また、保持具21とともに、サブホイール29，30
に取り付けられた溶接棒案内機構26も同方向に移動する
ので、昇降シャフト31は昇降カム34により下方に付勢さ
れ、溶接棒保持部32に保持された溶接棒27を、保持具21
に保持された半製品17の中心部内に向かって下降させ
る。このため、溶接棒27は半製品17の移動に伴ってその
内部に挿入され、先端は電極コイル12の中心部を通って
負極タブ13上に接触する。

【００３０】さらに、半製品17の円周方向の移動が進む
と、この半製品17を載支している電極体25が電源印加機
構37に接触し、溶接電源印加可能状態になる。この状態
で、図示しない溶接制御器が動作し、予め設定した溶接
条件に従って、溶接部分である負極タブ13とアウタ缶11
との間に、溶接棒27および電極体25を介して溶接電源を
一定時間供給し溶接する。すなわち、半製品17を移動さ
せながらその負極タブ13とアウタ缶11との溶接が完了す
る。

【００３１】この後、半製品17の移動に伴って電極体25
は電源印加機構37から離れ、また、溶接棒27も、昇降シ
ャフト31が昇降カム34の形状に従ってばね33により上昇
駆動されため、半製品17内から抜き出される。

【００３２】このようにして溶接が完了した半製品17
は、メインホイール23の回転により継続して円周方向に
移送され、払出機構40との接触部に到達すると、保持具
21から払出機構40の搬送ポケット40a 内に取り出され、
図示しない搬出コンベア上に払い出される。

【００３３】上述した一連の動作は、移動機構を構成す
るメインホイール23およびサブホイール29，30に設けら
れた８個の保持具21および対応する溶接棒案内機構26に
よって連続するので、メインホイール23が１回転するこ
とにより、８個の半製品17に対する溶接が順次完了し、
しかもこれら半製品17の取り込みおよび払い出しも自動
的にできる。すなわち、従来のように間欠動作により溶
接するのではなく、連続駆動により溶接したり、半製品
17の取り込みおよび払い出しを行なうので、搬送時間を
含む溶接作業時間全体が短縮化され、生産性が向上す
る。

【００３４】また、これら一連の各動作は、回転駆動機
構41により連動駆動機構を介してメインホイール23、サ
ブホイール29，30、取込機構39および払出機構40を回転
駆動させることにより実行される。すなわち、共通の回
転駆動機構41だけあれば、半製品17の搬入出、溶接およ
び電極などの駆動までを制御することになるので、従来
のように、各機構毎に専用機を設けたり、個別に駆動源
を設けたりする必要がないので、設備構成および制御系
が簡素化され、設備費も低減される。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、間欠的な動作ではな
く、搬送しながら一連に連続動作するので、動作が高速
化し、全体的な作業時間を短縮して生産効率を向上で
き、設備構成および制御を簡素化でき、装置の小形、単
純化および設備コストの低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のリチウムイオン二次電
池の負極溶接装置を示す斜視図である。

【図２】同上要部構成を示す平面図である。

【図３】同上リチウムイオン二次電池の構成を示す分解
斜視図である。

【図４】同上リチウムイオン二次電池の内部構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

11 アウタ缶 12 電極コイル 13 負極タブ 17 半製品 21 保持具 23 移動機構を構成するメインホイール 25 溶接用の電極体 26 溶接棒案内機構 27 溶接棒 34 溶接棒駆動機構として機能する昇降カム 37 電源印加機構 39 取込機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状に捲回され一端から負極タブが導
   出された電極コイルを有底筒状のアウタ缶内に挿入し内
   底面に前記負極タブを接触させた半製品を着脱可能に保
   持し、 溶接用の電極体および溶接棒を所定の位置関係を保った
   状態で移動させ、 この移動中に前記溶接棒をアウタ缶が前記溶接用の電極
   体に接触した半製品内に挿入して前記負極タブに接触さ
   せ、 この溶接棒と前記電極体との間で負極タブをアウタ缶の
   内底面に溶接することを特徴とする電池の負極溶接方
   法。
2. 【請求項２】 円筒状に捲回され一端から負極タブが導
   出された電極コイルを有底筒状のアウタ缶内に挿入し内
   底面に前記負極タブを接触させた半製品を着脱可能に保
   持する保持具と、 この保持具に保持された半製品のアウタ缶と接触するよ
   うに配置された溶接用の電極体と、 前記保持具に保持された半製品内に溶接棒を挿入させる
   溶接棒案内機構と、 これら保持具と電極体および溶接棒案内機構とを所定の
   位置関係を保った状態で一定方向に移動させる移動機構
   と、 この移動機構による移動に伴って前記溶接棒案内機構に
   より案内される溶接棒を前記保持具に保持された半製品
   内に挿入して前記負極タブに接触させるとともに、この
   溶接棒を半製品内から抜出す溶接棒駆動機構と、 前記溶接棒が負極タブに接触している状態で前記電極体
   との間に溶接電源を印加し前記負極タブをアウタ缶の内
   底面に溶接させる電源印加機構とを具備したことを特徴
   とする電池の負極溶接装置。
3. 【請求項３】 移動機構による移動に伴って半製品を保
   持具に取り込ませるとともにアウタ缶を溶接用の電極体
   に接触させる取込機構を具備したことを特徴とする請求
   項２記載の電池の負極溶接装置。