超音波接合装置および超音波接合方法
【課題】超音波接合に起因するワークの変形を防止する超音波接合装置および超音波接合方法を提供する。
【解決手段】超音波接合装置１００は、超音波振動を与えるホーン１１０とアンビル１２０との間に、板状の第１のワーク３０と板状の第２のワーク１２とを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって第１のワークと第２のワークとを接合する。第２のワークは第１のワークよりも軟らかい。超音波接合装置は、超音波振動が止まった後に第２のワークの浮き１７を押圧する押圧部１５０を有し、また、押圧部が浮きを押圧した後、第１のワークの端部からはみ出す第２のワークの端部１５を折り曲げる折曲部１６０を有する。折曲部は、第１のワークの端部を挟み込むように第２のワークの端部を折り曲げる。
【解決手段】超音波接合装置１００は、超音波振動を与えるホーン１１０とアンビル１２０との間に、板状の第１のワーク３０と板状の第２のワーク１２とを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって第１のワークと第２のワークとを接合する。第２のワークは第１のワークよりも軟らかい。超音波接合装置は、超音波振動が止まった後に第２のワークの浮き１７を押圧する押圧部１５０を有し、また、押圧部が浮きを押圧した後、第１のワークの端部からはみ出す第２のワークの端部１５を折り曲げる折曲部１６０を有する。折曲部は、第１のワークの端部を挟み込むように第２のワークの端部を折り曲げる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波接合装置および超音波接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波接合装置は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の板状のワークを挟んで加圧し、２枚のワークに超音波振動を加えることによって、固相接合を行う装置である（例えば特許文献１参照。）。超音波接合が施される際、２枚のワークが擦られることによって、酸化皮膜等の不純物が除去され、ワークの綺麗な面（新生面）同士が相互に接触する。そして発生する摩擦熱によって固相接合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６８２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、２枚のワークのうちの一方が他方に比べて軟らかいと、超音波振動が加わる際に皺や反りによって軟らかい一方に浮きが生じ、ワークの変形、ひいては品質低下等を招く虞がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、超音波接合に起因するワークの変形を防止する超音波接合装置および超音波接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の超音波接合装置は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって第１のワークと第２のワークとを接合する。第２のワークは第１のワークよりも軟らかい。本発明の超音波接合装置は、超音波振動が止まった後に第２のワークの浮きを押圧する押圧部を有し、また、押圧部が浮きを押圧した後、第１のワークの端部からはみ出す第２のワークの端部を折り曲げる折曲部を有する。折曲部は、第１のワークの端部を挟み込むように第２のワークの端部を折り曲げる。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の超音波接合装置は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって第１のワークと第２のワークとを接合する。第２のワークは第１のワークよりも軟らかく、そして、本発明の超音波接合装置は超音波振動を加える際に第２のワークを押圧するローラを有する。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の超音波接合方法は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって第１のワークと第２のワークとを接合する。第２のワークは第１のワークよりも軟らかい。本発明の超音波接合方法は、超音波振動が止まった後、第２のワークの浮きを押圧する押圧工程と、押圧工程の後、第１のワークの端部からはみ出す第２のワークの端部を折り曲げる折曲工程を有する。折曲工程は、第１のワークの端部を挟み込むように第２のワークの端部を折り曲げる。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の超音波接合方法は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって第１のワークと第２のワークとを接合する。第２のワークは第１のワークよりも軟らかく、そして、本発明の超音波接合方法は超音波振動を加える際に第２のワークをローラによって押圧する押圧工程を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の超音波接合装置は、押圧部によって浮きを押え、その状態で第２のワークの端部を折り曲げて第１のワークと第２のワークとを固定するので、浮きがならされ、ワークの変形を防止できる。
【００１１】
本発明の超音波接合装置は、超音波振動を加える際にローラによって第２のワークを押圧するため、浮きが抑制され、ワークの変形を防止できる。
【００１２】
本発明の超音波接合方法は、押圧工程において浮きを押え、その状態で第２のワークの端部を折曲工程において折り曲げて第１のワークと第２のワークとを固定するので、浮きがならされ、ワークの変形を防止できる。
【００１３】
本発明の超音波接合方法は、押圧工程において、超音波振動を加える際にローラによって第２のワークを押圧するため、浮きが抑制され、ワークの変形を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】超音波接合装置の概略構成図である。
【図２】押圧部および折曲部の動作を説明するための概略図である。
【図３】電池の概略斜視図である。
【図４】電極タブの拡大概略平面図である。
【図５】第１実施形態の超音波接合方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】第１実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図７】第１実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図８】第１実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図９】第１実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図１０】電極タブの他の例の拡大概略平面図である。
【図１１】電極タブの拡大概略平面図である。
【図１２】第２実施形態の超音波接合方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第２実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図１４】第２実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図１５】第２実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略平面図である。
【図１６】超音波接合装置の他の例の部分拡大概略図である。
【図１７】超音波接合装置の他の例の部分拡大概略図である。
【図１８】超音波接合装置の他の例の部分拡大概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下で説明する実施形態において、各実施形態で共通する機能を有する部材については、類似の符号を付し、また、重複する説明は省略する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１において概説すると、第１実施形態に係る超音波接合装置１００は、電池１０を電気的に複数接続してなる組電池の製造に用いられ、電池１０から電力を取り出すための電極タブ１２と、異なる電池１０の電極タブ同士を電気的に接続するためのバスバー３０とを接合する。超音波接合装置１００は、板状のバスバー３０（第１のワーク）と、板状の電極タブ１２（第２のワーク）とを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによってこれらを接合する。
【００１７】
超音波接合装置１００は、加圧しつつ超音波振動を加えてバスバー３０と電極タブ１２とを接合するホーン１１０とアンビル１２０、およびホーン１１０と接続した超音波接合装置本体１３０を有する。超音波接合装置１００はまた、電極タブ１２を矯正するための押圧部１５０および折曲部１６０を有する。また超音波接合装置１００は、超音波接合装置１００の各構成要素の動作を制御する制御部１４０を有する。制御部１４０は、ＣＰＵおよびメモリを主体とした構成を有する。
【００１８】
ホーン１１０は、アンビル１２０に対する相対的な位置を変えられ、先端に複数の突起１１２を有する。アンビル１２０も先端に複数の突起１２２を有する。超音波振動に追従して電極タブ１２に突起１１２を十分に食い込ませるため、ホーン１１０の突起１１２はアンビル１２０の突起１２２に比べ細かい。
【００１９】
超音波接合装置本体１３０は、ホーン１１０を振動させるための駆動部１３１と、駆動部１３１に電気的に接続した高周波電源１３２と、を有する。駆動部１３１は、例えば、超音波発振器、または振動子であり、ホーン１１０を電極タブ１２の面方向に振動させる。
【００２０】
押圧部１５０は、電極タブ１２とバスバー３０とを挟む受け１５１（第１の当接部）およびクランプ１５２（第２の当接部）を有する。押圧部１５０はまた、クランプ１５２を駆動するための空気圧シリンダ１５３を有する。
【００２１】
受け１５１は、バスバー３０に当接し、バスバー３０および電極タブ１２を支持する。受け１５１はバスバー３０より高い熱伝導率を有する。受け１５１は、不図示の駆動装置、例えばモータによってスライド可能であり、制御部１４０が受け１５１の動きを制御する。
【００２２】
クランプ１５２は、空気圧シリンダ１５３によって電極タブ１２に近接離間し、また、電極タブ１２に当接する。クランプ１５２は電極タブ１２より低い熱伝導率を有する。クランプ１５２は、板状の部材であり、端部で空気圧シリンダ１５３のピストンロッドに接続している。
【００２３】
折曲部１６０は、電極タブ１２の端部１５に押し当てるためのブロック１６１と、ブロック１６１を押圧するためのクランプ１６２と、クランプ１６２を駆動するための空気圧シリンダ１６３と、を有する。
【００２４】
ブロック１６１は、クランプ１５２を貫通する貫通孔（不図示）に嵌っており、クランプ１５２の厚み方向に動くことができる。クランプ１６２は、板状の部材であり、端部で空気圧シリンダ１６３のピストンロッドに接続している。クランプ１６２は、空気圧シリンダ１６３によってブロック１６１に近接離間し、また、ブロック１６１を押圧してクランプ１５２に設けられた貫通孔に押込む。クランプ１５２に設けられた貫通孔は、ブロック１６１を案内するガイド（不図示）を備える。
【００２５】
図２において押圧部１５０および折曲部１６０の動作を述べる。
【００２６】
図２（Ａ）に示すように、押圧部１５０は、空気圧シリンダ１５３のピストンロッドを縮めることによって、ピストンロッドと接続した側と反対側のクランプ１５２の端部を上げる。こうすることによりクランプ１５２は電極タブ１２から離隔する。
【００２７】
一方、図２（Ｂ）に示すように、押圧部１５０は、空気圧シリンダ１５３のピストンロッドを伸ばすことによって、ピストンロッドと接続した側と反対側のクランプ１５２の端部を下げる。こうすることによりクランプ１５２は電極タブ１２に近接する。
【００２８】
図２（Ｃ）に示すように、折曲部１６０は、空気圧シリンダ１６３のピストンロッドを伸ばすことによって、ピストンロッドと接続した側と反対側のクランプ１６２の端部を下げ、そしてクランプ１６２によってブロック１６１を押圧する。押圧されたブロック１６１は、クランプ１５２に設けられた貫通孔からクランプ１５２の厚み方向に突き出る。さらにクランプ１６２がブロック１６１を押圧すると、図２（Ｄ）に示すように、ブロック１６１に設けられたつば１６４が、クランプ１５２の貫通孔内に設けられた支持棒１５４に当り、支持棒１５４を支点として回転するように動く。
【００２９】
図３に示すように、電池１０は扁平で、長方形形状を有する。電池１０は、例えば、リチウムイオン二次電池などの二次電池である。電池１０は、実際に充放電反応が進行する発電要素（不図示）を、例えばラミネートシートなどの外装材１４によって封止した構成を有する。電極タブ１２は、発電要素に電気的に接続し、外装材１４から引き出されている。図に示す２つの電極タブ１２の一方は正極タブで他方は負極タブである。
【００３０】
図４に示すように電極タブ１２の端部１５は、平面視におけるホーン１１０の振動方向１１４に窪んだ凹形状を有する。ホーン１１０は電極タブ１２の略中央部分１６を加圧しつつ超音波振動を加える。また、ホーン１１０の振動方向１１４における電極タブ１２の長さＬ１は、バスバー３０の長さと同じであってもよいが、バスバー３０の長さより長く、電極タブ１２の端部１５がバスバー３０の端部からはみ出していることが好ましい。
【００３１】
電極タブ１２は、バスバー３０とは異なる剛性（硬さ）を有する。電極タブ１２の材料強度は、バスバー３０に比べて低く、バスバー３０よりも軟らかい。電極タブ１２は例えばアルミニウム合金によって形成され、バスバー３０は例えば銅合金によって形成される。
【００３２】
次に第１実施形態に係る超音波接合方法について述べる。
【００３３】
図５に示すように、超音波接合方法は、バスバー３０と電極タブ１２とを超音波接合する接合工程Ｓ１１０を有する。超音波接合方法はまた、電極タブ１２を矯正するための押圧工程Ｓ１２０および折曲工程Ｓ１３０を有する。
【００３４】
図６に示すように、接合工程Ｓ１１０は、ホーン１１０とアンビル１２０との間に、バスバー３０と電極タブ１２とを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによってこれらを接合する。このとき、押圧部１５０はクランプ１５２を電極タブ１２から離隔させ、電極タブ１２の振動を妨げない。
【００３５】
接合工程Ｓ１１０では、バスバー３０と電極タブ１２とが擦れることによって、酸化皮膜等の不純物が除去され、それぞれの綺麗な面（新生面）同士が相互に接触する。そして、発生する摩擦熱によってバスバー３０と電極タブ１２とは固相接合する。
【００３６】
しかし、電極タブ１２がバスバー３０に比べて相対的に軟らかいため、超音波振動が加わる際、反りによって電極タブ１２の端部１５に浮き１７が生じる虞がある。浮き１７とは、電極タブ１２において、バスバー３０との間に隙間が生じた部分である。
【００３７】
図７に示すように、押圧工程Ｓ１２０は、超音波振動が止まった後、電極タブ１２の浮き１７を押圧する。押圧工程Ｓ１２０では、超音波振動が止まった後、押圧部１５０が、空気圧シリンダ１５３のピストンロッドを伸ばし、クランプ１５２を浮き１７に当接させてこれを押圧する。
【００３８】
ホーン１１０からクランプ１５２の先端までの長さＬ２は、例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍである。また、クランプ１５２の先端からブロック１６１までの長さＬ３は、例えば０．５±０．１ｍｍである。
【００３９】
図８に示すように、折曲工程Ｓ１３０は、押圧工程Ｓ１２０の後、バスバー３０の端部を挟み込むように、バスバー３０の端部からはみ出す電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。折曲工程Ｓ１３０では、折曲部１６０は、空気圧シリンダ１６３のピストンロッドを伸ばし、クランプ１６２によってブロック１６１を押圧する。ブロック１６１は、まず、バスバー３０の端部からはみ出した電極タブ１２の端部１５を略直角に曲げる。そしてクランプ１６２がブロック１６１をさらに押圧することによって、ブロック１６１は支持棒１５４を支点として回転するように動き、バスバー３０の端部を挟み込むように、電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。電極タブ１２の端部１５を円滑に折り曲げのため、受け１５１は、折れ曲がった電極タブ１２の先端との干渉を避けるための凹部１５６を有する。電極タブ１２の端部１５は、受け１５１の角１５５を基準として変形する。
【００４０】
ホーン１１０の超音波振動が止まった直後、ホーン１１０およびアンビル１２０がバスバー３０と電極タブ１２とを加圧したまま静止している間に、押圧工程Ｓ１２０は浮き１７を押圧し、折曲工程Ｓ１３０は電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。制御部１４０は、超音波振動を止めた直後、バスバー３０と電極タブ１２とを加圧したままの状態でホーン１１０およびアンビル１２０を静止させておく。そして、その状態で、上述のように、押圧部１５０が浮き１７を押圧し、折曲部１６０が電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。
【００４１】
図９に示すように、折曲工程Ｓ１３０の後、制御部１４０は、ホーン１１０およびクランプ１５２を電極タブ１２から離隔させ、また、受け１５１をスライドさせてバスバー３０の端部から離隔させて、次の作業に備える。
【００４２】
第１実施形態の効果を述べる。
【００４３】
超音波接合装置１００は、押圧部１５０によって浮き１７を押え、その状態で電極タブ１２の端部１５を折り曲げてバスバー３０と電極タブ１２とを固定するため、浮き１７がならされ、電極タブ１２の変形を防止できる。
【００４４】
電極タブ１２に浮き１７があると、例えば、電極タブ１２にトリム部品を取付ける時、または組電池を収めるモジュール缶に電池モジュールを入れる時等に、浮き１７に物が干渉し、バスバー３０からの電極タブ１２の剥がれ、または電極タブ１２の意図しない折れ曲がりが生じる虞がある。また、電極タブ１２に浮き１７があると、電池１０を積層して組電池とした場合に、隣り合う電池１０において浮き１７を介して電極タブ１２同士が接し、短絡につながる虞がある。つまり、電極タブ１２の浮き１７が、品質や歩留まりの低下を招く虞がある。しかし超音波接合装置１００は、上述のように浮き１７をならして電極タブ１２の変形を防止でき、ひいては品質および歩留まり低下を抑制できる。
【００４５】
超音波接合装置１００は、電極タブ１２の端部１５を折り曲げることによって、バスバー３０と電極タブ１２とを固定するため、例えばメカニカルクリンチのように油圧シリンダ等によってバスバー３０と電極タブ１２とを厚み方向から絞って接合する場合に比べ、加える力を小さくできる。よって、例えば空気圧シリンダのような比較的簡単な構成で済み、装置をコンパクトにできる。
【００４６】
超音波接合装置１００では超音波振動を止めた直後に、押圧部１５０が浮き１７を押圧し、折曲部１６０が電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。すなわち、超音波振動によって発生した熱によって電極タブ１２が軟化した状態で押圧部１５０は浮き１７を押圧し、折曲部１６０は電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。このため、常温の場合に比べ、より小さな力によって変形できる。そして、より小さな力によって変形させることができるので、超音波接合によって接合した電極タブ１２とバスバー３０との接合部にかかる負荷も小さく、接合強度および品質を確保できる。
【００４７】
超音波接合装置１００は、電極タブ１２より低い熱伝導率のクランプ１５２を有し、クランプ１５２を電極タブ１２に当接させて浮き１７を押圧するため、超音波振動によって生じた電極タブ１２の熱がクランプ１５２に逃げ難い。このため電極タブ１２の冷却が抑えられ、軟化した状態で電極タブ１２を変形できる。よって、変形に要する力を小さくできる。
【００４８】
また、超音波接合装置１００は、バスバー３０より高い熱伝導率の受け１５１を有し、受け１５１をバスバー３０に当接させるため、超音波振動によって生じたバスバー３０の熱が受け１５１に逃げ易い。このためバスバー３０が冷めて硬化し易く、浮き１７を押圧し、また電極タブ１２の端部１５を折り曲げる時、バスバー３０の変形を抑制できる。また、電極タブ１２の端部１５を折り曲げる時、電極タブ１２とともにバスバー３０が変形し難いため、電極タブ１２をバスバー３０にしっかりと固定できる。
【００４９】
図１０に示すように本実施形態と異なり、平面視における電極タブ１２Ａの形状が略矩形形状であると、超音波振動による熱および塑性変形等によって、電極タブ１２Ａは変形して端部中央１８Ａが端１７Ａに比べて伸びて出っ張る。このような電極タブ１２Ａの端部１５Ａを折り曲げると、出っ張った端部中央１８Ａに比べ、端１７Ａはバスバー３０を挟み込み難い。
【００５０】
一方、図１１に示すように、本実施形態に係る超音波接合装置１００では、電極タブ１２の端部１５が、平面視におけるホーン１１０の振動方向１１４に窪んだ凹形状を有するため、超音波振動が加えられて伸びると、電極タブ１２の形状は略矩形形状になる。そして電極タブ１２の端部１５を折り曲げると、電極タブ１２の端部全体によって均一にバスバー３０の端部を挟み込めるので、電極タブ１２をバスバー３０にしっかりと固定できる。
【００５１】
超音波振動を加える前、電極タブ１２の端部１５とバスバー３０の端部とが揃っていても、超音波振動が加えられることによって電極タブ１２は伸びてバスバー３０の端部からはみ出るため、バスバー３０の端部を挟み込むように電極タブ１２の端部１５を折り曲げることができる。本実施形態では、超音波振動を加える前、電極タブ１２の端部１５がバスバー３０の端部からはみ出るように予め設けているため、超音波振動を加えた後、バスバー３０の端部からはみ出る部分の長さをより長くできる。したがって、折り曲げた場合に、電極タブ１２をバスバー３０にしっかりと固定できる。
【００５２】
超音波接合方法は、押圧工程Ｓ１２０において浮き１７を押え、その状態で電極タブ１２の端部１５を折曲工程Ｓ１３０において折り曲げてバスバー３０と電極タブ１２とを固定するので、浮き１７がならされ、ワークの変形を防止できる。また、浮き１７をならしてワークの変形を防止できので、上述のように、品質および歩留まり低下を抑制できる。
【００５３】
超音波接合方法は、電極タブ１２の端部１５を折り曲げてバスバー３０と電極タブ１２とを固定するため、例えばメカニカルクリンチのように油圧シリンダ等によってバスバー３０と電極タブ１２とを厚み方向から絞って接合する場合に比べ、加える力を小さくできる。よって、例えば空気圧シリンダのような比較的簡単な構成で済み、装置のコンパクト化を図り得る。
【００５４】
超音波接合方法では超音波振動を止めた直後に、押圧工程Ｓ１２０は浮き１７を押圧し、折曲工程Ｓ１３０は電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。すなわち、超音波振動によって発生した熱によって電極タブ１２が軟化した状態で押圧工程Ｓ１２０は浮き１７を押圧し、折曲工程Ｓ１３０は電極タブ１２の端部１５を折り曲げるため、常温の場合に比べ、より小さな力によって変形できる。そして、より小さな力によって変形できるので、超音波接合によって接合した電極タブ１２とバスバー３０との接合部にかかる負荷も小さく、接合強度および品質を確保できる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
図１２、および図１３において説明すると、第２実施形態は第１実施形態と略同様であるが、押圧工程Ｓ２２０およびクランプ２５２が第１実施形態と異なる。
【００５６】
クランプ２５２は、第１実施形態の構成に加え、回転自在なローラ２５７を有する。そして第２実施形態では、押圧工程Ｓ２２０が接合工程Ｓ２１０と同時に行われ、図１４および図１５に示すように超音波振動を加える際に電極タブ１２をローラ２５７によって押圧する。超音波振動が加わる際、ローラ２５７は電極タブ１２の振動に合わせて回転し、面方向への電極タブ１２の伸びを妨げない。
【００５７】
第２実施形態では、クランプ２５２がローラ２５７を有し、また、押圧工程Ｓ２２０が超音波振動を加える際に電極タブ１２をローラ２５７によって押圧するので、浮き１７が抑制され、ワークの変形を防止できる。第１実施形態では、浮き１７が生じた後にこれを矯正するが、第２実施形態では、浮き１７の発生自体をローラ２５７によって抑制してワークの変形を防止する。
【００５８】
第２実施形態では、超音波接合時に電極タブ１２を押圧して浮き１７を抑制するため、超音波接合と浮き１７の押圧とを別々に行う第１実施形態に比べ、作業効率の点で優れる。なお、第１実施形態と同様の構成による効果については、第２実施形態は第１実施形態と同様である。
【００５９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。
【００６０】
例えば図１６、および図１７において述べると、第２実施形態のようにバスバー３０の端部を挟み込むように電極タブ１２の端部１５を折り曲げるのではなく、超音波振動によって伸びた電極タブ１２の端部１５をパンチ３６１によって単に略直角に曲げるだけでもよい。また、図１８に示すように、例えばセラミックスの歯３６５によって、バスバー３０の端部からはみ出る電極タブ１２の端部１５を切断してもよい。ただし、上で説明した実施形態のように電極タブ１２の端部１５を折り曲げる方が、電極タブ１２がバスバー３０にしっかりと固定され、好ましい。
【００６１】
また、上述の実施形態では、電極タブとバスバーとの接合について説明したが、本発明はこれに限定されない。つまり、本発明は、異種の板状部材同士を接合するものであればよく、例えば異なる電池の正極タブと負極タブとを接合するものであってもよいし、また、電池とは異なる分野で用いてもよい。
【００６２】
また、上述の実施形態では、反りによって電極タブの端部に生じた浮きを押圧したが、本発明はこれに限定されず、例えば、皺等によって生ずる浮きを押圧してもよいし、端部と異なる箇所に生ずる浮きを押圧してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 電池、
１２ 電極タブ（第２のワーク）、
１５ 電極タブの端部（第２のワークの端部）、
３０ バスバー（第１のワーク）、
１００ 超音波接合装置、
１１０、２１０、３１０ ホーン、
１２０、２２０、３２０ アンビル、
１３０ 超音波接合装置本体、
１４０ 制御部、
１５０ 押圧部、
１５１、２５１、３５１ 受け（第１の当接部）、
１５２、２５２、３５２ クランプ（第２の当接部）、
１５３ 空気圧シリンダ、
１６０ 折曲部、
１６１、２６１、３６１ ブロック、
１６２ クランプ、
１６３ 空気圧シリンダ、
２５７、３５７ ローラ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波接合装置および超音波接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波接合装置は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の板状のワークを挟んで加圧し、２枚のワークに超音波振動を加えることによって、固相接合を行う装置である（例えば特許文献１参照。）。超音波接合が施される際、２枚のワークが擦られることによって、酸化皮膜等の不純物が除去され、ワークの綺麗な面（新生面）同士が相互に接触する。そして発生する摩擦熱によって固相接合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６８２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、２枚のワークのうちの一方が他方に比べて軟らかいと、超音波振動が加わる際に皺や反りによって軟らかい一方に浮きが生じ、ワークの変形、ひいては品質低下等を招く虞がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、超音波接合に起因するワークの変形を防止する超音波接合装置および超音波接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の超音波接合装置は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって第１のワークと第２のワークとを接合する。第２のワークは第１のワークよりも軟らかい。本発明の超音波接合装置は、超音波振動が止まった後に第２のワークの浮きを押圧する押圧部を有し、また、押圧部が浮きを押圧した後、第１のワークの端部からはみ出す第２のワークの端部を折り曲げる折曲部を有する。折曲部は、第１のワークの端部を挟み込むように第２のワークの端部を折り曲げる。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の超音波接合装置は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって第１のワークと第２のワークとを接合する。第２のワークは第１のワークよりも軟らかく、そして、本発明の超音波接合装置は超音波振動を加える際に第２のワークを押圧するローラを有する。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の超音波接合方法は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって第１のワークと第２のワークとを接合する。第２のワークは第１のワークよりも軟らかい。本発明の超音波接合方法は、超音波振動が止まった後、第２のワークの浮きを押圧する押圧工程と、押圧工程の後、第１のワークの端部からはみ出す第２のワークの端部を折り曲げる折曲工程を有する。折曲工程は、第１のワークの端部を挟み込むように第２のワークの端部を折り曲げる。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の超音波接合方法は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって第１のワークと第２のワークとを接合する。第２のワークは第１のワークよりも軟らかく、そして、本発明の超音波接合方法は超音波振動を加える際に第２のワークをローラによって押圧する押圧工程を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の超音波接合装置は、押圧部によって浮きを押え、その状態で第２のワークの端部を折り曲げて第１のワークと第２のワークとを固定するので、浮きがならされ、ワークの変形を防止できる。
【００１１】
本発明の超音波接合装置は、超音波振動を加える際にローラによって第２のワークを押圧するため、浮きが抑制され、ワークの変形を防止できる。
【００１２】
本発明の超音波接合方法は、押圧工程において浮きを押え、その状態で第２のワークの端部を折曲工程において折り曲げて第１のワークと第２のワークとを固定するので、浮きがならされ、ワークの変形を防止できる。
【００１３】
本発明の超音波接合方法は、押圧工程において、超音波振動を加える際にローラによって第２のワークを押圧するため、浮きが抑制され、ワークの変形を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】超音波接合装置の概略構成図である。
【図２】押圧部および折曲部の動作を説明するための概略図である。
【図３】電池の概略斜視図である。
【図４】電極タブの拡大概略平面図である。
【図５】第１実施形態の超音波接合方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】第１実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図７】第１実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図８】第１実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図９】第１実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図１０】電極タブの他の例の拡大概略平面図である。
【図１１】電極タブの拡大概略平面図である。
【図１２】第２実施形態の超音波接合方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第２実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図１４】第２実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略図である。
【図１５】第２実施形態の超音波接合装置の部分拡大概略平面図である。
【図１６】超音波接合装置の他の例の部分拡大概略図である。
【図１７】超音波接合装置の他の例の部分拡大概略図である。
【図１８】超音波接合装置の他の例の部分拡大概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下で説明する実施形態において、各実施形態で共通する機能を有する部材については、類似の符号を付し、また、重複する説明は省略する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１において概説すると、第１実施形態に係る超音波接合装置１００は、電池１０を電気的に複数接続してなる組電池の製造に用いられ、電池１０から電力を取り出すための電極タブ１２と、異なる電池１０の電極タブ同士を電気的に接続するためのバスバー３０とを接合する。超音波接合装置１００は、板状のバスバー３０（第１のワーク）と、板状の電極タブ１２（第２のワーク）とを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによってこれらを接合する。
【００１７】
超音波接合装置１００は、加圧しつつ超音波振動を加えてバスバー３０と電極タブ１２とを接合するホーン１１０とアンビル１２０、およびホーン１１０と接続した超音波接合装置本体１３０を有する。超音波接合装置１００はまた、電極タブ１２を矯正するための押圧部１５０および折曲部１６０を有する。また超音波接合装置１００は、超音波接合装置１００の各構成要素の動作を制御する制御部１４０を有する。制御部１４０は、ＣＰＵおよびメモリを主体とした構成を有する。
【００１８】
ホーン１１０は、アンビル１２０に対する相対的な位置を変えられ、先端に複数の突起１１２を有する。アンビル１２０も先端に複数の突起１２２を有する。超音波振動に追従して電極タブ１２に突起１１２を十分に食い込ませるため、ホーン１１０の突起１１２はアンビル１２０の突起１２２に比べ細かい。
【００１９】
超音波接合装置本体１３０は、ホーン１１０を振動させるための駆動部１３１と、駆動部１３１に電気的に接続した高周波電源１３２と、を有する。駆動部１３１は、例えば、超音波発振器、または振動子であり、ホーン１１０を電極タブ１２の面方向に振動させる。
【００２０】
押圧部１５０は、電極タブ１２とバスバー３０とを挟む受け１５１（第１の当接部）およびクランプ１５２（第２の当接部）を有する。押圧部１５０はまた、クランプ１５２を駆動するための空気圧シリンダ１５３を有する。
【００２１】
受け１５１は、バスバー３０に当接し、バスバー３０および電極タブ１２を支持する。受け１５１はバスバー３０より高い熱伝導率を有する。受け１５１は、不図示の駆動装置、例えばモータによってスライド可能であり、制御部１４０が受け１５１の動きを制御する。
【００２２】
クランプ１５２は、空気圧シリンダ１５３によって電極タブ１２に近接離間し、また、電極タブ１２に当接する。クランプ１５２は電極タブ１２より低い熱伝導率を有する。クランプ１５２は、板状の部材であり、端部で空気圧シリンダ１５３のピストンロッドに接続している。
【００２３】
折曲部１６０は、電極タブ１２の端部１５に押し当てるためのブロック１６１と、ブロック１６１を押圧するためのクランプ１６２と、クランプ１６２を駆動するための空気圧シリンダ１６３と、を有する。
【００２４】
ブロック１６１は、クランプ１５２を貫通する貫通孔（不図示）に嵌っており、クランプ１５２の厚み方向に動くことができる。クランプ１６２は、板状の部材であり、端部で空気圧シリンダ１６３のピストンロッドに接続している。クランプ１６２は、空気圧シリンダ１６３によってブロック１６１に近接離間し、また、ブロック１６１を押圧してクランプ１５２に設けられた貫通孔に押込む。クランプ１５２に設けられた貫通孔は、ブロック１６１を案内するガイド（不図示）を備える。
【００２５】
図２において押圧部１５０および折曲部１６０の動作を述べる。
【００２６】
図２（Ａ）に示すように、押圧部１５０は、空気圧シリンダ１５３のピストンロッドを縮めることによって、ピストンロッドと接続した側と反対側のクランプ１５２の端部を上げる。こうすることによりクランプ１５２は電極タブ１２から離隔する。
【００２７】
一方、図２（Ｂ）に示すように、押圧部１５０は、空気圧シリンダ１５３のピストンロッドを伸ばすことによって、ピストンロッドと接続した側と反対側のクランプ１５２の端部を下げる。こうすることによりクランプ１５２は電極タブ１２に近接する。
【００２８】
図２（Ｃ）に示すように、折曲部１６０は、空気圧シリンダ１６３のピストンロッドを伸ばすことによって、ピストンロッドと接続した側と反対側のクランプ１６２の端部を下げ、そしてクランプ１６２によってブロック１６１を押圧する。押圧されたブロック１６１は、クランプ１５２に設けられた貫通孔からクランプ１５２の厚み方向に突き出る。さらにクランプ１６２がブロック１６１を押圧すると、図２（Ｄ）に示すように、ブロック１６１に設けられたつば１６４が、クランプ１５２の貫通孔内に設けられた支持棒１５４に当り、支持棒１５４を支点として回転するように動く。
【００２９】
図３に示すように、電池１０は扁平で、長方形形状を有する。電池１０は、例えば、リチウムイオン二次電池などの二次電池である。電池１０は、実際に充放電反応が進行する発電要素（不図示）を、例えばラミネートシートなどの外装材１４によって封止した構成を有する。電極タブ１２は、発電要素に電気的に接続し、外装材１４から引き出されている。図に示す２つの電極タブ１２の一方は正極タブで他方は負極タブである。
【００３０】
図４に示すように電極タブ１２の端部１５は、平面視におけるホーン１１０の振動方向１１４に窪んだ凹形状を有する。ホーン１１０は電極タブ１２の略中央部分１６を加圧しつつ超音波振動を加える。また、ホーン１１０の振動方向１１４における電極タブ１２の長さＬ１は、バスバー３０の長さと同じであってもよいが、バスバー３０の長さより長く、電極タブ１２の端部１５がバスバー３０の端部からはみ出していることが好ましい。
【００３１】
電極タブ１２は、バスバー３０とは異なる剛性（硬さ）を有する。電極タブ１２の材料強度は、バスバー３０に比べて低く、バスバー３０よりも軟らかい。電極タブ１２は例えばアルミニウム合金によって形成され、バスバー３０は例えば銅合金によって形成される。
【００３２】
次に第１実施形態に係る超音波接合方法について述べる。
【００３３】
図５に示すように、超音波接合方法は、バスバー３０と電極タブ１２とを超音波接合する接合工程Ｓ１１０を有する。超音波接合方法はまた、電極タブ１２を矯正するための押圧工程Ｓ１２０および折曲工程Ｓ１３０を有する。
【００３４】
図６に示すように、接合工程Ｓ１１０は、ホーン１１０とアンビル１２０との間に、バスバー３０と電極タブ１２とを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによってこれらを接合する。このとき、押圧部１５０はクランプ１５２を電極タブ１２から離隔させ、電極タブ１２の振動を妨げない。
【００３５】
接合工程Ｓ１１０では、バスバー３０と電極タブ１２とが擦れることによって、酸化皮膜等の不純物が除去され、それぞれの綺麗な面（新生面）同士が相互に接触する。そして、発生する摩擦熱によってバスバー３０と電極タブ１２とは固相接合する。
【００３６】
しかし、電極タブ１２がバスバー３０に比べて相対的に軟らかいため、超音波振動が加わる際、反りによって電極タブ１２の端部１５に浮き１７が生じる虞がある。浮き１７とは、電極タブ１２において、バスバー３０との間に隙間が生じた部分である。
【００３７】
図７に示すように、押圧工程Ｓ１２０は、超音波振動が止まった後、電極タブ１２の浮き１７を押圧する。押圧工程Ｓ１２０では、超音波振動が止まった後、押圧部１５０が、空気圧シリンダ１５３のピストンロッドを伸ばし、クランプ１５２を浮き１７に当接させてこれを押圧する。
【００３８】
ホーン１１０からクランプ１５２の先端までの長さＬ２は、例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍである。また、クランプ１５２の先端からブロック１６１までの長さＬ３は、例えば０．５±０．１ｍｍである。
【００３９】
図８に示すように、折曲工程Ｓ１３０は、押圧工程Ｓ１２０の後、バスバー３０の端部を挟み込むように、バスバー３０の端部からはみ出す電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。折曲工程Ｓ１３０では、折曲部１６０は、空気圧シリンダ１６３のピストンロッドを伸ばし、クランプ１６２によってブロック１６１を押圧する。ブロック１６１は、まず、バスバー３０の端部からはみ出した電極タブ１２の端部１５を略直角に曲げる。そしてクランプ１６２がブロック１６１をさらに押圧することによって、ブロック１６１は支持棒１５４を支点として回転するように動き、バスバー３０の端部を挟み込むように、電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。電極タブ１２の端部１５を円滑に折り曲げのため、受け１５１は、折れ曲がった電極タブ１２の先端との干渉を避けるための凹部１５６を有する。電極タブ１２の端部１５は、受け１５１の角１５５を基準として変形する。
【００４０】
ホーン１１０の超音波振動が止まった直後、ホーン１１０およびアンビル１２０がバスバー３０と電極タブ１２とを加圧したまま静止している間に、押圧工程Ｓ１２０は浮き１７を押圧し、折曲工程Ｓ１３０は電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。制御部１４０は、超音波振動を止めた直後、バスバー３０と電極タブ１２とを加圧したままの状態でホーン１１０およびアンビル１２０を静止させておく。そして、その状態で、上述のように、押圧部１５０が浮き１７を押圧し、折曲部１６０が電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。
【００４１】
図９に示すように、折曲工程Ｓ１３０の後、制御部１４０は、ホーン１１０およびクランプ１５２を電極タブ１２から離隔させ、また、受け１５１をスライドさせてバスバー３０の端部から離隔させて、次の作業に備える。
【００４２】
第１実施形態の効果を述べる。
【００４３】
超音波接合装置１００は、押圧部１５０によって浮き１７を押え、その状態で電極タブ１２の端部１５を折り曲げてバスバー３０と電極タブ１２とを固定するため、浮き１７がならされ、電極タブ１２の変形を防止できる。
【００４４】
電極タブ１２に浮き１７があると、例えば、電極タブ１２にトリム部品を取付ける時、または組電池を収めるモジュール缶に電池モジュールを入れる時等に、浮き１７に物が干渉し、バスバー３０からの電極タブ１２の剥がれ、または電極タブ１２の意図しない折れ曲がりが生じる虞がある。また、電極タブ１２に浮き１７があると、電池１０を積層して組電池とした場合に、隣り合う電池１０において浮き１７を介して電極タブ１２同士が接し、短絡につながる虞がある。つまり、電極タブ１２の浮き１７が、品質や歩留まりの低下を招く虞がある。しかし超音波接合装置１００は、上述のように浮き１７をならして電極タブ１２の変形を防止でき、ひいては品質および歩留まり低下を抑制できる。
【００４５】
超音波接合装置１００は、電極タブ１２の端部１５を折り曲げることによって、バスバー３０と電極タブ１２とを固定するため、例えばメカニカルクリンチのように油圧シリンダ等によってバスバー３０と電極タブ１２とを厚み方向から絞って接合する場合に比べ、加える力を小さくできる。よって、例えば空気圧シリンダのような比較的簡単な構成で済み、装置をコンパクトにできる。
【００４６】
超音波接合装置１００では超音波振動を止めた直後に、押圧部１５０が浮き１７を押圧し、折曲部１６０が電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。すなわち、超音波振動によって発生した熱によって電極タブ１２が軟化した状態で押圧部１５０は浮き１７を押圧し、折曲部１６０は電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。このため、常温の場合に比べ、より小さな力によって変形できる。そして、より小さな力によって変形させることができるので、超音波接合によって接合した電極タブ１２とバスバー３０との接合部にかかる負荷も小さく、接合強度および品質を確保できる。
【００４７】
超音波接合装置１００は、電極タブ１２より低い熱伝導率のクランプ１５２を有し、クランプ１５２を電極タブ１２に当接させて浮き１７を押圧するため、超音波振動によって生じた電極タブ１２の熱がクランプ１５２に逃げ難い。このため電極タブ１２の冷却が抑えられ、軟化した状態で電極タブ１２を変形できる。よって、変形に要する力を小さくできる。
【００４８】
また、超音波接合装置１００は、バスバー３０より高い熱伝導率の受け１５１を有し、受け１５１をバスバー３０に当接させるため、超音波振動によって生じたバスバー３０の熱が受け１５１に逃げ易い。このためバスバー３０が冷めて硬化し易く、浮き１７を押圧し、また電極タブ１２の端部１５を折り曲げる時、バスバー３０の変形を抑制できる。また、電極タブ１２の端部１５を折り曲げる時、電極タブ１２とともにバスバー３０が変形し難いため、電極タブ１２をバスバー３０にしっかりと固定できる。
【００４９】
図１０に示すように本実施形態と異なり、平面視における電極タブ１２Ａの形状が略矩形形状であると、超音波振動による熱および塑性変形等によって、電極タブ１２Ａは変形して端部中央１８Ａが端１７Ａに比べて伸びて出っ張る。このような電極タブ１２Ａの端部１５Ａを折り曲げると、出っ張った端部中央１８Ａに比べ、端１７Ａはバスバー３０を挟み込み難い。
【００５０】
一方、図１１に示すように、本実施形態に係る超音波接合装置１００では、電極タブ１２の端部１５が、平面視におけるホーン１１０の振動方向１１４に窪んだ凹形状を有するため、超音波振動が加えられて伸びると、電極タブ１２の形状は略矩形形状になる。そして電極タブ１２の端部１５を折り曲げると、電極タブ１２の端部全体によって均一にバスバー３０の端部を挟み込めるので、電極タブ１２をバスバー３０にしっかりと固定できる。
【００５１】
超音波振動を加える前、電極タブ１２の端部１５とバスバー３０の端部とが揃っていても、超音波振動が加えられることによって電極タブ１２は伸びてバスバー３０の端部からはみ出るため、バスバー３０の端部を挟み込むように電極タブ１２の端部１５を折り曲げることができる。本実施形態では、超音波振動を加える前、電極タブ１２の端部１５がバスバー３０の端部からはみ出るように予め設けているため、超音波振動を加えた後、バスバー３０の端部からはみ出る部分の長さをより長くできる。したがって、折り曲げた場合に、電極タブ１２をバスバー３０にしっかりと固定できる。
【００５２】
超音波接合方法は、押圧工程Ｓ１２０において浮き１７を押え、その状態で電極タブ１２の端部１５を折曲工程Ｓ１３０において折り曲げてバスバー３０と電極タブ１２とを固定するので、浮き１７がならされ、ワークの変形を防止できる。また、浮き１７をならしてワークの変形を防止できので、上述のように、品質および歩留まり低下を抑制できる。
【００５３】
超音波接合方法は、電極タブ１２の端部１５を折り曲げてバスバー３０と電極タブ１２とを固定するため、例えばメカニカルクリンチのように油圧シリンダ等によってバスバー３０と電極タブ１２とを厚み方向から絞って接合する場合に比べ、加える力を小さくできる。よって、例えば空気圧シリンダのような比較的簡単な構成で済み、装置のコンパクト化を図り得る。
【００５４】
超音波接合方法では超音波振動を止めた直後に、押圧工程Ｓ１２０は浮き１７を押圧し、折曲工程Ｓ１３０は電極タブ１２の端部１５を折り曲げる。すなわち、超音波振動によって発生した熱によって電極タブ１２が軟化した状態で押圧工程Ｓ１２０は浮き１７を押圧し、折曲工程Ｓ１３０は電極タブ１２の端部１５を折り曲げるため、常温の場合に比べ、より小さな力によって変形できる。そして、より小さな力によって変形できるので、超音波接合によって接合した電極タブ１２とバスバー３０との接合部にかかる負荷も小さく、接合強度および品質を確保できる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
図１２、および図１３において説明すると、第２実施形態は第１実施形態と略同様であるが、押圧工程Ｓ２２０およびクランプ２５２が第１実施形態と異なる。
【００５６】
クランプ２５２は、第１実施形態の構成に加え、回転自在なローラ２５７を有する。そして第２実施形態では、押圧工程Ｓ２２０が接合工程Ｓ２１０と同時に行われ、図１４および図１５に示すように超音波振動を加える際に電極タブ１２をローラ２５７によって押圧する。超音波振動が加わる際、ローラ２５７は電極タブ１２の振動に合わせて回転し、面方向への電極タブ１２の伸びを妨げない。
【００５７】
第２実施形態では、クランプ２５２がローラ２５７を有し、また、押圧工程Ｓ２２０が超音波振動を加える際に電極タブ１２をローラ２５７によって押圧するので、浮き１７が抑制され、ワークの変形を防止できる。第１実施形態では、浮き１７が生じた後にこれを矯正するが、第２実施形態では、浮き１７の発生自体をローラ２５７によって抑制してワークの変形を防止する。
【００５８】
第２実施形態では、超音波接合時に電極タブ１２を押圧して浮き１７を抑制するため、超音波接合と浮き１７の押圧とを別々に行う第１実施形態に比べ、作業効率の点で優れる。なお、第１実施形態と同様の構成による効果については、第２実施形態は第１実施形態と同様である。
【００５９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。
【００６０】
例えば図１６、および図１７において述べると、第２実施形態のようにバスバー３０の端部を挟み込むように電極タブ１２の端部１５を折り曲げるのではなく、超音波振動によって伸びた電極タブ１２の端部１５をパンチ３６１によって単に略直角に曲げるだけでもよい。また、図１８に示すように、例えばセラミックスの歯３６５によって、バスバー３０の端部からはみ出る電極タブ１２の端部１５を切断してもよい。ただし、上で説明した実施形態のように電極タブ１２の端部１５を折り曲げる方が、電極タブ１２がバスバー３０にしっかりと固定され、好ましい。
【００６１】
また、上述の実施形態では、電極タブとバスバーとの接合について説明したが、本発明はこれに限定されない。つまり、本発明は、異種の板状部材同士を接合するものであればよく、例えば異なる電池の正極タブと負極タブとを接合するものであってもよいし、また、電池とは異なる分野で用いてもよい。
【００６２】
また、上述の実施形態では、反りによって電極タブの端部に生じた浮きを押圧したが、本発明はこれに限定されず、例えば、皺等によって生ずる浮きを押圧してもよいし、端部と異なる箇所に生ずる浮きを押圧してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 電池、
１２ 電極タブ（第２のワーク）、
１５ 電極タブの端部（第２のワークの端部）、
３０ バスバー（第１のワーク）、
１００ 超音波接合装置、
１１０、２１０、３１０ ホーン、
１２０、２２０、３２０ アンビル、
１３０ 超音波接合装置本体、
１４０ 制御部、
１５０ 押圧部、
１５１、２５１、３５１ 受け（第１の当接部）、
１５２、２５２、３５２ クランプ（第２の当接部）、
１５３ 空気圧シリンダ、
１６０ 折曲部、
１６１、２６１、３６１ ブロック、
１６２ クランプ、
１６３ 空気圧シリンダ、
２５７、３５７ ローラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと当該第１のワークよりも軟らかい板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって前記第１のワークと前記第２のワークとを接合する超音波接合装置であって、
超音波振動が止まった後、前記第２のワークの浮きを押圧する押圧部と、
前記押圧部が前記浮きを押圧した後、前記第１のワークの端部を挟み込むように、前記第１のワークの端部からはみ出す前記第２のワークの端部を折り曲げる折曲部と、を有する超音波接合装置。
【請求項２】
超音波振動が止まった直後、前記ホーンおよび前記アンビルが前記第１のワークと前記第２のワークとを加圧したまま静止している間に、前記押圧部は前記浮きを押圧し、前記折曲部は前記第２のワークの端部を折り曲げる請求項１に記載の超音波接合装置。
【請求項３】
前記押圧部は、前記第１のワークより高い熱伝導率を有し前記第１のワークに当接する第１の当接部、および前記第２のワークより低い熱伝導率を有し前記第２のワークに当接する第２の当接部を有し、前記第１の当接部および前記第２の当接部によって前記第１のワークと前記第２のワークとを挟んで前記浮きを押圧する請求項１または請求項２に記載の超音波接合装置。
【請求項４】
前記第２のワークの端部は、平面視における前記ホーンの振動方向に窪んだ凹形状を有する請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の超音波接合装置。
【請求項５】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと当該第１のワークよりも軟らかい板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって前記第１のワークと前記第２のワークとを接合する超音波接合装置であって、
超音波振動を加える際に前記第２のワークを押圧する回転自在なローラを有する超音波接合装置。
【請求項６】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと当該第１のワークよりも軟らかい板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって前記第１のワークと前記第２のワークとを接合する超音波接合方法であって、
超音波振動が止まった後、前記第２のワークの浮きを押圧する押圧工程と、
前記押圧工程の後、前記第１のワークの端部を挟み込むように、前記第１のワークの端部からはみ出す前記第２のワークの端部を折り曲げる折曲工程と、を有する超音波接合方法。
【請求項７】
超音波振動が止まった直後、前記ホーンおよび前記アンビルが前記第１のワークと前記第２のワークとを加圧したまま静止している間に、前記押圧工程は前記浮きを押圧し、前記折曲工程は前記第２のワークの端部を折り曲げる請求項６に記載の超音波接合方法。
【請求項８】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと当該第１のワークよりも軟らかい板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって前記第１のワークと前記第２のワークとを接合する超音波接合方法であって、
超音波振動を加える際に前記第２のワークを回転自在なローラによって押圧する押圧工程を有する超音波接合方法。
【請求項１】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと当該第１のワークよりも軟らかい板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって前記第１のワークと前記第２のワークとを接合する超音波接合装置であって、
超音波振動が止まった後、前記第２のワークの浮きを押圧する押圧部と、
前記押圧部が前記浮きを押圧した後、前記第１のワークの端部を挟み込むように、前記第１のワークの端部からはみ出す前記第２のワークの端部を折り曲げる折曲部と、を有する超音波接合装置。
【請求項２】
超音波振動が止まった直後、前記ホーンおよび前記アンビルが前記第１のワークと前記第２のワークとを加圧したまま静止している間に、前記押圧部は前記浮きを押圧し、前記折曲部は前記第２のワークの端部を折り曲げる請求項１に記載の超音波接合装置。
【請求項３】
前記押圧部は、前記第１のワークより高い熱伝導率を有し前記第１のワークに当接する第１の当接部、および前記第２のワークより低い熱伝導率を有し前記第２のワークに当接する第２の当接部を有し、前記第１の当接部および前記第２の当接部によって前記第１のワークと前記第２のワークとを挟んで前記浮きを押圧する請求項１または請求項２に記載の超音波接合装置。
【請求項４】
前記第２のワークの端部は、平面視における前記ホーンの振動方向に窪んだ凹形状を有する請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の超音波接合装置。
【請求項５】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと当該第１のワークよりも軟らかい板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって前記第１のワークと前記第２のワークとを接合する超音波接合装置であって、
超音波振動を加える際に前記第２のワークを押圧する回転自在なローラを有する超音波接合装置。
【請求項６】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと当該第１のワークよりも軟らかい板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって前記第１のワークと前記第２のワークとを接合する超音波接合方法であって、
超音波振動が止まった後、前記第２のワークの浮きを押圧する押圧工程と、
前記押圧工程の後、前記第１のワークの端部を挟み込むように、前記第１のワークの端部からはみ出す前記第２のワークの端部を折り曲げる折曲工程と、を有する超音波接合方法。
【請求項７】
超音波振動が止まった直後、前記ホーンおよび前記アンビルが前記第１のワークと前記第２のワークとを加圧したまま静止している間に、前記押圧工程は前記浮きを押圧し、前記折曲工程は前記第２のワークの端部を折り曲げる請求項６に記載の超音波接合方法。
【請求項８】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に、板状の第１のワークと当該第１のワークよりも軟らかい板状の第２のワークとを挟んで加圧し、超音波振動を加えることによって前記第１のワークと前記第２のワークとを接合する超音波接合方法であって、
超音波振動を加える際に前記第２のワークを回転自在なローラによって押圧する押圧工程を有する超音波接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−６１１（Ｐ２０１１−６１１Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４５５５１（Ｐ２００９−１４５５５１）
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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