電池ケースの蓋の接合方法
【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。
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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及びそれに用いる金型に係り、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及びそれに用いる金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−９８６８号公報
【特許文献２】特開２００４−３９４４５号公報
【特許文献３】特開２００１−２３６９２９号公報
【特許文献４】特開平１１−８６８０９号公報
【特許文献５】特開平８−３１５７９０号公報
【特許文献６】特開平８−３１５７８９号公報
【特許文献７】特開平８−３１５７８８号公報
【特許文献８】特開平８−２５００７９号公報
【特許文献９】特開平８−１８５８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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及びそれに用いる金型を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いるカシメ金型を説明するための図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線端面図である。
【図３】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いる電池ケースを説明するための図である。
【図４】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いるカシメ金型の作用を説明するための図である。
【図５】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例を説明するための図である。
【図６】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の他の形態を説明するための図である。
【図７】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いる蓋の他の形態を説明するための図である。
【図８】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いる蓋の他の形態を説明するための図である。
【図９】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いる電池ケース本体の他の形態を説明するための図である。
【図１０】従来の電池ケースの蓋の接合方法を説明するための図である。
【図１１】従来の上向溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法を説明するための図である。
【図１２】従来の側面溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法を説明するための図である。
【図１３】従来の上向溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法の問題点を説明するための図である
【図１４】従来の上向溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法の問題点を説明するための図である
【図１５】従来の上向溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法の問題点を説明するための図である
【図１６】従来の上向溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法の問題点を説明するための図である
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【実施例１】
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
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。
【符号の説明】
【００７５】
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
【技術分野】
【０００１】
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及びそれに用いる金型に係り、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及びそれに用いる金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−９８６８号公報
【特許文献２】特開２００４−３９４４５号公報
【特許文献３】特開２００１−２３６９２９号公報
【特許文献４】特開平１１−８６８０９号公報
【特許文献５】特開平８−３１５７９０号公報
【特許文献６】特開平８−３１５７８９号公報
【特許文献７】特開平８−３１５７８８号公報
【特許文献８】特開平８−２５００７９号公報
【特許文献９】特開平８−１８５８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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及びそれに用いる金型を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いるカシメ金型を説明するための図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線端面図である。
【図３】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いる電池ケースを説明するための図である。
【図４】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いるカシメ金型の作用を説明するための図である。
【図５】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例を説明するための図である。
【図６】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の他の形態を説明するための図である。
【図７】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いる蓋の他の形態を説明するための図である。
【図８】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いる蓋の他の形態を説明するための図である。
【図９】本発明の電池ケースの蓋の接合方法の実施例に用いる電池ケース本体の他の形態を説明するための図である。
【図１０】従来の電池ケースの蓋の接合方法を説明するための図である。
【図１１】従来の上向溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法を説明するための図である。
【図１２】従来の側面溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法を説明するための図である。
【図１３】従来の上向溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法の問題点を説明するための図である
【図１４】従来の上向溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法の問題点を説明するための図である
【図１５】従来の上向溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法の問題点を説明するための図である
【図１６】従来の上向溶接方式による電池ケースの蓋の接合方法の問題点を説明するための図である
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【実施例１】
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
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。
【符号の説明】
【００７５】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部内周に段差部（１４、１４ｂ）が形成されるとともに上部を開口（１３）とした有底の電池ケース本体（１２）と、前記段差部（１４、１４ｂ）上に周縁部が載置されることで前記電池ケース本体（１２）の上部の開口（１３）を塞ぐ蓋（１６、１６ｂ）と、を有する電池ケースにおける前記蓋（１６、１６ｂ）を、前記電池ケース本体（１２）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（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。
【請求項２】
請求項1の電池ケースの蓋の接合方法に用いるカシメ金型であって、
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（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、を有することを特徴とするカシメ金型。
【請求項３】
前記冷却手段（６）は、金型本体（２）に備えたペルチェ素子であることを特徴とする請求項２に記載のカシメ金型。
【請求項４】
前記冷却手段（６）は、金型本体（２）に形成した冷却水循環用流路であることを特徴とする請求項２に記載のカシメ金型。
【請求項１】
上端部内周に段差部（１４、１４ｂ）が形成されるとともに上部を開口（１３）とした有底の電池ケース本体（１２）と、前記段差部（１４、１４ｂ）上に周縁部が載置されることで前記電池ケース本体（１２）の上部の開口（１３）を塞ぐ蓋（１６、１６ｂ）と、を有する電池ケースにおける前記蓋（１６、１６ｂ）を、前記電池ケース本体（１２）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（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。
【請求項２】
請求項1の電池ケースの蓋の接合方法に用いるカシメ金型であって、
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（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、を有することを特徴とするカシメ金型。
【請求項３】
前記冷却手段（６）は、金型本体（２）に備えたペルチェ素子であることを特徴とする請求項２に記載のカシメ金型。
【請求項４】
前記冷却手段（６）は、金型本体（２）に形成した冷却水循環用流路であることを特徴とする請求項２に記載のカシメ金型。
【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】
【公開番号】特開２０１３−２６１７５（Ｐ２０１３−２６１７５Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２８５５（Ｐ２０１１−１６２８５５）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【特許番号】特許第５０６０６４２号（Ｐ５０６０６４２）
【特許公報発行日】平成２４年１０月３１日（２０１２．１０．３１）
【出願人】（５９５０６７０７３）三習工業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【特許番号】特許第５０６０６４２号（Ｐ５０６０６４２）
【特許公報発行日】平成２４年１０月３１日（２０１２．１０．３１）
【出願人】（５９５０６７０７３）三習工業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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