JP5884692B2 - レーザ溶接方法 - Google Patents
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Description
被収容物を収容するケース本体と、
該ケース本体に嵌合され、外周部に沿って外周部表面に間欠的な溝部が形成された蓋体と、をレーザ溶接する方法であって、
前記溝部が間欠する領域を溶接開始点として仮止め溶接を開始し、当該溶接開始点から前記ケース本体と前記蓋体とが嵌合する領域までを仮止め溶接し、ついで該嵌合する領域を仮止め溶接し、ついで該嵌合する領域から前記溝部が間欠する領域と同一または相違する前記溝部が間欠する領域を溶接終了点として当該溶接終了点までを仮止め溶接して仮止め溶接を終了する仮止め溶接工程と、
該仮止め溶接工程後に、前記ケース本体と前記蓋体とが嵌合する領域を、本溶接する本溶接工程と、を有するものである。
前記仮止め溶接工程において、前記溝部が間欠する領域を一つだけ用いて、当該溝部が間欠する領域に前記溶接開始点と前記溶接終了点とを一致させて設定し、前記ケース本体と前記蓋体とが嵌合する領域で仮止め溶接を折り返して行い、前記嵌合する領域に仮止め溶接部を形成するものである。
なお、本実施形態では、本発明のレーザ溶接方法を密閉型電池の製造に適用する例を説明するが、特に密閉型電池の製造への適用に限定するものではない。本発明のレーザ溶接方法は、被収容物を収容するケース本体と、該ケース本体に嵌合される蓋体とを接合するレーザ溶接に広く適用することが可能である。
なお、本実施形態の電池10は、ケース本体2aが有底の角筒状に形成された角型電池に構成しているが、これに限定するものではなく、例えば、ケース本体が有底の円筒状に形成された円筒型電池であってもかまわない。
溝部4は、図3、図4に示すように、蓋体2bの表面(外側面)において、蓋体2bの外周端部から内側に所定距離離間した位置に凹状に穿設され、蓋体2bの外周端部に沿って間欠的に形成された溝である。溝部4は、レーザ溶接時において蓋体2bの外周端部の熱容量を下げるために設けられる。溝部4は、外周端部に沿った方向に間欠的に形成されており、溝部4の断面形状は、表面(外側面)に向けて徐々に幅が広がる台形状である。具体的には、溝部4は、蓋体2bの外周端部に沿って途中で少なくとも一箇所以上分断された間欠的な溝である。溝部4の間欠する部分、すなわち溝部4の途中で分断された溝のない部分である間欠部9の表面(外側面)は、蓋体2bの外側面の大部分を構成する平坦面と同一平面となる。本実施形態では、間欠部9は、例えば、図3に示すように、蓋体2bの表面(外側面)における外周端部に沿って形成される溝部4の途中において、外部端子3・3近傍に近接して並ぶ2つの間欠部9を一組として4組形成されている。
なお、間欠部9の数や位置については、特に限定するものではない。
なお、溝部4の断面形状は、台形状のほか、例えば、矩形状、三角形状、半円形状、半楕円形状などを含むいずれの形状に形成されてもよい。
本発明の実施形態に係るレーザ溶接方法を電池10の製造に適用した例を示す。本実施形態のレーザ溶接方法は、例えば、密閉型電池の製造において好適に用いられる。
なお、溶接開始点と溶接終了点は、同じ点でも、異なった点でもよく、間欠部9に設けられてさえいればよい。
本発明に係るレーザ溶接方法の第1実施形態について図4、図5を用いて説明する。
第1実施形態のレーザ溶接方法では、先ず、図4に示すように、蓋体2bが充放電要素1を収容したケース本体2aの開口部に嵌合される。その後、図5に示すように、溝部4の途中に設けられた一組の間欠部9・9のうちの一方の間欠部9を溶接開始点としてレーザ光の照射を開始し、該溶接開始点から嵌合部5に対して略直交する方向に進みながら嵌合部5上の第1溶接点Aまで溶接し、該第1溶接点Aでレーザ光の移動方向をレーザ光の進行方向右側に略直角に屈曲させて、嵌合部5に沿って該嵌合部5上の第1溶接点Aから同じく嵌合部5上の第2溶接点Bまで続けてレーザ溶接し、該第2溶接点でレーザ光の移動方向をレーザ光の進行方向右側に略直角に屈曲させて、該第2溶接点Bから溶接終了点となる他方の間欠部9まで仮止め溶接を行う。こうして、平面視コの字型(矩形型)の仮止め溶接部11が形成される。上述した電池10においては、図3に示す4組の間欠部9・9において、上記と同様に4箇所の仮止め溶接を行った後、4箇所の仮止め溶接部11が形成された嵌合領域8に沿ってレーザ光を照射し、嵌合領域8の全周を本溶接する。
第2実施形態のレーザ溶接方法では、仮止め溶接工程において、前記溝部4が間欠する領域である間欠部9を一つだけ用いて、当該一つの間欠部9に溶接開始点と溶接終了点とを一致させて設定し、ケース本体2aと蓋体2bとが嵌合する領域である嵌合領域8で仮止め溶接を折り返して行い、嵌合領域8に仮止め溶接部21を形成する。以下に、具体的に説明する。
なお、第2実施形態でレーザ溶接され、製造される電池10では、蓋体2bに形成される間欠部9の数が、第1実施形態とは異なり、図6に示すように、蓋体2bの表面(外側面)における外周端部に沿って形成される溝部4の途中において、外部端子3・3近傍に4つの間欠部9が形成されている。第1実施形態では、一箇所の仮止め溶接をする際に、一組の間欠部9・9を用いたが、第2実施形態では、一箇所の仮止め溶接をする際に、ひとつの間欠部9を用いる。
第2実施形態のレーザ溶接方法では、先ず、図7に示すように、蓋体2bが充放電要素1を収容したケース本体2aの開口部に嵌合される。その後、溝部4の途中に設けられたひとつの間欠部9を溶接開始点としてレーザ光の照射を開始し、該溶接開始点から嵌合部5に対して略直交する方向に進みながら嵌合部5上の第1溶接点Aまで溶接し、該第1溶接点Aでレーザ光の移動方向をレーザ光の進行方向右側に略直角に屈曲させて、嵌合部5に沿って該嵌合部5上の第1溶接点Aから同じく嵌合部5上の第2溶接点Bまで続けてレーザ溶接する。続いて、該第2溶接点Bで反転して折り返し、嵌合部5に沿って該第2溶接点Bから第1溶接点Aを通過して嵌合部5上の第3溶接点Cまで続けてレーザ溶接し、該第3溶接点Cで再び反転して折り返し、嵌合部5に沿って該第3溶接点Cから第1溶接点Aまで続けてレーザ溶接し、該第1溶接点Aでレーザ光の移動方向をレーザ光の進行方向右側に略直角に屈曲させて、嵌合部5上の第1溶接点Aから溶接終了点となる間欠部9まで仮止め溶接を行う。こうして、平面視T字型の仮止め溶接部21が形成される。上述した電池10においては、図6に示す4つの間欠部9において、上記と同様に4箇所の仮止め溶接を行った後、4箇所の仮止め溶接部21が形成された嵌合領域8に沿ってレーザ光を照射し、嵌合領域8の全周を本溶接する。
ワーク形状(寸法)は、以下のとおりである(図9(a)参照)。
ケース本体2a側の嵌合領域8の幅(ケース本体2aの厚さ):0.4mm
蓋体2b側の嵌合領域8の幅(蓋体2bの外周端部の幅):0.4mm
溝部4の幅:0.4mm
間欠部9の幅(溝部4延出方向における間欠部9の長さ):1.0mm
(仮止め溶接条件)
仮止め溶接条件は、以下のとおりである(図9(b)参照)。
加工点スポット径(レーザ光のスポット径):0.8mm
レーザ波長:1070nm
上記ワークに対して、上述した第2実施形態の仮止め溶接工程に従って、仮止め溶接が行われる。具体的には、図9(b)の溶接開始点からレーザ溶接を開始し、矢印(1)〜(6)で示す各区間を順にレーザ溶接し、最後に溶接終了点に至る。矢印(1)〜(6)の各区間では、区間(1)の溶接速度aを基準として、図9(b)の表で示す溶接速度(mm/s)及びレーザ出力(kW)の条件とすることが好ましい。溶接速度aの範囲としては、80≦a≦120を満たすことが好ましく、レーザ出力X、Y(kW)としては、1.0≦X<Y≦3.0を満たすことが好ましい。
上記ワークに対して、上述した第2実施形態の本溶接工程に従って、本溶接が行われる。具体的には、図9(c)に示す嵌合領域8の左側からレーザ溶接を進めてきて、矢印(1)〜(3)で示す各区間を順にレーザ溶接し、図9(c)に示す嵌合領域8の右側へと移動していく。本溶接における溶接速度bとしては、その範囲を、a<b<1.5aの関係を満たすように設定することが好ましい。また、レーザ出力(kW)としては、区間(1)、(3)におけるレーザ出力をZ(kW)、区間(2)におけるレーザ出力をP(kW)とすると、Y<Z<Pの関係を満たすようにレーザ出力を設定することが好ましい。
2a ケース本体
2b 蓋体
4 溝部
8 嵌合領域
9 間欠部
11 仮止め溶接部
Claims (2)
- 被収容物を収容するケース本体と、
該ケース本体に嵌合され、外周部に沿って外周部表面に間欠的な溝部が形成された蓋体と、をレーザ溶接する方法であって、
前記溝部が間欠する領域を溶接開始点として仮止め溶接を開始し、当該溶接開始点から前記ケース本体と前記蓋体とが嵌合する領域までを仮止め溶接し、ついで該嵌合する領域を仮止め溶接し、ついで該嵌合する領域から前記溝部が間欠する領域と同一または相違する前記溝部が間欠する領域を溶接終了点として当該溶接終了点までを仮止め溶接して仮止め溶接を終了する仮止め溶接工程と、
該仮止め溶接工程後に、前記ケース本体と前記蓋体とが嵌合する領域を、本溶接する本溶接工程と、を有することを特徴とするレーザ溶接方法。 - 前記仮止め溶接工程において、前記溝部が間欠する領域を一つだけ用いて、当該溝部が間欠する領域に前記溶接開始点と前記溶接終了点とを一致させて設定し、前記ケース本体と前記蓋体とが嵌合する領域で仮止め溶接を折り返して行い、前記嵌合する領域に仮止め溶接部を形成することを特徴とする請求項1に記載のレーザ溶接方法。
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