JP7081557B2 - レーザ溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、有底角筒状のケース本体部材と矩形板状のケース蓋部材とを全周にわたりレーザ溶接して、直方体箱状のケースを形成するレーザ溶接装置に関する。

いわゆる角型電池の製造過程において、直方体箱状をなす電池ケースは、一般に、有底角筒状のケース本体部材と矩形板状のケース蓋部材とをレーザ溶接することによって形成される。具体的には、レーザ溶接装置として、レーザ光を照射するレーザ照射部のほかに、ケース本体部材のケース側面を押圧する金属製押圧部を備えるレーザ溶接装置を用意する。

そして、ケース本体部材の開口部内にケース蓋部材を配置して溶接前電池を形成した後、上述の金属製押圧部によって、ケース本体部材のケース側面を内側（ケース蓋部材側）に押圧して、ケース本体部材の開口部をケース蓋部材の周縁部に近づけ、ケース本体部材の開口部とケース蓋部材の周縁部とのケース間隙の大きさを調整する。
その後、ケース本体部材の開口部及びケース蓋部材の周縁部に全周にわたりレーザ光を照射し、ケース本体部材の開口部とケース蓋部材の周縁部とを全周にわたり溶接して、電池ケースを形成する。なお、関連する従来技術として、例えば特許文献１が挙げられる（特許文献１の図１，図２，図５、請求項１等を参照）。

特開２０１５－１８８９０１号公報

ところで、本発明者は、溶接前電池を移動させたり、溶接前電池の向きを変える（上下反転させるなど）ことを可能とするために、上述のレーザ溶接装置に更に樹脂製保持部を設け、この樹脂製保持部をケース本体部材のケース側面に当接させて、樹脂製保持部でケース本体部材を保持し溶接前電池を保持することを検討した。具体的には、レーザ照射部をケース蓋部材の上方に配置すると共に、樹脂製保持部を金属製押圧部の下方に配置して、金属製押圧部の下方において樹脂製保持部でケース本体部材を保持することを考案した。この保持部を樹脂製とするのは、ケース本体部材を保持する際に、保持部とケース本体部材とが擦れるなどして、ケース本体部材が損傷したり金属異物が発生するのを防止するためである。

また、本発明者は、レーザ溶接にあたり、溶接対象部位（ケース本体部材の開口部及びケース蓋部材の周縁部）に位置精度良くレーザ光を照射するために、上述の金属製押圧部に位置決め用の凹溝を設けることを検討した。具体的には、凹溝を、金属製押圧部のうち、ケース本体部材のケース側面に当接して押圧する押圧面に凹設し、凹溝を金属製押圧部の一方側面（上面）から他方側面（下面）まで延びる（金属製押圧部を貫通する）形態とする。

また、ケース蓋部材の上方にカメラを設置し、このカメラで凹溝の近傍部位を撮像する。この画像において、凹溝と、金属製押圧部の上面及びケース本体部材の開口部とは、輝度差が大きいため、ケース本体部材の開口部の位置を適切に特定できる。これにより、レーザ光を、溶接対象部位（ケース本体部材の開口部及びケース蓋部材の周縁部）に位置精度良く照射できる。

しかしながら、上述の凹溝は、金属製押圧部を貫通している。このため、溶接の際にレーザ光が位置ズレした場合などに、レーザ光が金属製押圧部に設けた凹溝を通って、金属製押圧部の下方に位置する樹脂製保持部に直接照射され、レーザ光で樹脂製保持部が損傷する場合があることが判ってきた。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、金属製押圧部及び樹脂製保持部を備えるレーザ溶接装置において、金属製押圧部に凹溝を設けながらも、凹溝を通過したレーザ光で樹脂製保持部が損傷することを防止できるレーザ溶接装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、矩形状の開口部を有する有底角筒状のケース本体部材と、上記ケース本体部材の上記開口部内に配置されて上記開口部を閉塞する矩形板状のケース蓋部材と、を全周にわたりレーザ溶接して、直方体箱状のケースを形成するレーザ溶接装置であって、上記ケース蓋部材に直交する第１方向の一方側に配置され、レーザ光を上記第１方向の他方側に向けて出射し、上記ケース本体部材の上記開口部及び上記ケース蓋部材の周縁部に照射するレーザ照射部と、金属からなり、上記ケース本体部材の上記開口部を囲むケース側面を、上記ケース蓋部材側に押圧して、上記ケース本体部材の上記開口部を上記ケース蓋部材の上記周縁部に近づける金属製押圧部と、樹脂からなり、上記金属製押圧部の上記第１方向の上記他方側に配置され、上記ケース本体部材の上記ケース側面に当接して、上記ケース本体部材を保持する樹脂製保持部と、を備え、上記金属製押圧部は、上記ケース本体部材の上記ケース側面に当接して押圧する押圧面に凹設され、上記第１方向の上記一方側を向く一方側面に開口する凹溝を有し、上記凹溝は、上記レーザ照射部から上記第１方向の上記他方側に向けて出射された上記レーザ光が、上記凹溝を通って、上記金属製押圧部の上記他方側に位置する上記樹脂製保持部に直接照射されるのを防止する形態とされてなるレーザ溶接装置である。

上述のレーザ溶接装置では、樹脂からなる樹脂製保持部でケース本体部材を保持するため、保持の際にケース本体部材が損傷したり金属異物が生じるのを防止できる。また、金属製押圧部に凹溝を設けているため、この凹溝を利用することで、溶接にあたりレーザ光を溶接対象部位（ケース本体部材の開口部及びケース蓋部材の周縁部）に位置精度良く照射できる。更に、凹溝の形態を、レーザ光が凹溝を通って樹脂製保持部に直接照射されるのを防止する形態としている。このため、レーザ光が樹脂製保持部に直接当たって樹脂製保持部が損傷することを防止できる。

更に、上記のレーザ溶接装置であって、前記凹溝は、前記第１方向の前記一方側に位置し、前記金属製押圧部の前記一方側面に開口し、前記第１方向に延びる一方側凹部と、上記一方側凹部の上記第１方向の前記他方側に位置し、上記一方側凹部から分岐し、上記第１方向に対して斜めに互いに逆方向に延び、上記金属製押圧部のうち、上記第１方向の上記他方側を向く他方側面にそれぞれ開口する２つの他方側凹部と、からなるレーザ溶接装置とするのが好ましい。

上述のレーザ溶接装置では、金属製押圧部に設ける凹溝を、上述のように、一方側凹部と、この一方側凹部から分岐して斜めに互いに逆方向に延びる２つの他方側凹部とからなる形態とする。このような形態を採用することで、凹溝を、前述のように、凹溝を通過したレーザ光が樹脂製保持部に直接照射されるのを防止する形態とするのが容易である。

或いは、上記のレーザ溶接装置であって、前記凹溝は、前記第１方向の前記一方側に位置し、前記金属製押圧部の前記一方側面に開口し、前記第１方向に延びる一方側凹部と、上記一方側凹部の上記第１方向の前記他方側に位置し、上記金属製押圧部の前記押圧面に向かって傾斜する傾斜底面を有する他方側凹部と、からなるレーザ溶接装置とするのが好ましい。

上述のレーザ溶接装置では、金属製押圧部に設ける凹溝を、上述のように、一方側凹部と、押圧面に向かって傾斜する傾斜底面を有する他方側凹部とからなる形態とする。このような形態を採用しても、凹溝を、前述のように、凹溝を通過したレーザ光が樹脂製保持部に直接照射されるのを防止する形態とするのが容易である。

実施形態１に係るレーザ溶接装置を示す説明図である。 実施形態１に係るレーザ溶接装置のうち、溶接用治具の上方から見た平面図である。 実施形態１に係る溶接用治具の図２におけるＡ－Ａ部分破断断面図である。 実施形態１に係る溶接用治具の図２におけるＢ－Ｂ部分破断断面図である。 実施形態１に係る溶接用治具の図３におけるＣ－Ｃ部分破断断面図である。 実施形態１に係る溶接用治具のうち、電池保持部の上方から見た平面図である。 実施形態１に係り、凹溝の近傍部位について、（ａ）は上方から見た部分拡大平面図であり、（ｂ）は内側（電池側）から見た部分拡大側面図である。 実施形態１に係り、凹溝の近傍部位の部分拡大断面図である。 実施形態２に係り、凹溝の近傍部位について、（ａ）は上方から見た部分拡大平面図であり、（ｂ）は内側（電池側）から見た部分拡大側面図である。 実施形態２に係り、凹溝の近傍部位の部分拡大断面図である。 比較形態に係り、凹溝の近傍部位について、（ａ）は上方から見た部分拡大平面図であり、（ｂ）は内側（電池側）から見た部分拡大側面図である。 比較形態に係り、凹溝の近傍部位の部分拡大断面図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に本実施形態１に係るレーザ溶接装置１を示す。なお、以下では、レーザ溶接装置１の上下方向であるＺ方向（第１方向）ＺＨ、Ｚ方向ＺＨに直交するＸ方向ＸＨ、Ｚ方向ＺＨ及びＸ方向ＸＨにそれぞれ直交するＹ方向ＹＨを、図１に示す方向に定めて説明する。

このレーザ溶接装置１は、レーザ溶接により電池１００の電池ケース１１０を形成する装置である。まず、この溶接対象である電池１００について説明する（図１参照）。この電池１００は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両などに搭載される角型の密閉型電池である。電池１００は、直方体箱状で金属（具体的にはアルミニウム）からなる電池ケース１１０を備える。この電池ケース１１０は、有底角筒状のケース本体部材１１１と、このケース本体部材１１１の矩形状の開口部１１１ｈ内に配置されて開口部１１１ｈを閉塞する矩形板状のケース蓋部材１１５とから構成される。ケース本体部材１１１は、ケース底面１１２と、開口部１１１ｈを囲む４つのケース側面１１３（第１ケース側面１１３ａ、第２ケース側面１１３ｂ、第３ケース側面１１３ｃ及び第４ケース側面１１３ｄ）とを有する。

ケース本体部材１１１内には、電極体や電解液等（図示しない）が収容され、また、ケース蓋部材１１５には、正極端子部材１２０及び負極端子部材１３０が固設されている。電池ケース１１０は、後述するように、レーザ溶接装置１を用いて、溶接前電池１００ｘのケース本体部材１１１の開口部１１１ｈ及びケース蓋部材１１５の周縁部１１５ｓを全周にわたりレーザ溶接することにより形成される。なお、このレーザ溶接は、図１に示すように、溶接前電池１００ｘのケース蓋部材１１５がＺ方向ＺＨの上方（一方側）ＺＨ１を向き、ケース本体部材１１１のケース底面１１２がＺ方向ＺＨの下方（他方側）ＺＨ２を向く姿勢で行われる。

次に、本実施形態１のレーザ溶接装置１について説明する（図１参照）。このレーザ溶接装置１は、レーザ発振器１０、レーザ照射部２０、撮像部３０、制御部３５、溶接用治具４０等から構成される。
このうちレーザ照射部２０は、光ファイバ１５を介してレーザ発振器１０と接続されており、溶接前電池１００ｘのケース蓋部材１１５の上方ＺＨ１に配置される。このレーザ照射部２０は、レーザ発振器１０から入力されたレーザ光ＬＢを、溶接前電池１００ｘに向けて偏向して出射する装置である。具体的には、レーザ照射部２０は、その内部に図示しないコリメートレンズ、ガルバノスキャナ、集光レンズ、Ｚレンズ、保護ガラス等を有しており、後述する制御部３５からの指示により、レーザ光ＬＢを下方ＺＨ２に向けて出射し、溶接前電池１００ｘのケース本体部材１１１の開口部１１１ｈ及びケース蓋部材１１５の周縁部１１５ｓに照射する。

撮像部３０は、後述する金属製押圧部５１に設けられた凹溝５３の近傍部位を撮像する装置である。この撮像部３０は、上述の凹溝５３の近傍部位を上方ＺＨ１から照らすライト３１と、ライト３１で照らされた凹溝５３の近傍部位を上方ＺＨ１から撮像するＣＣＤカメラ３３とを有する。撮像部３０で撮像された画像の情報は、制御部３５に出力される。

制御部３５は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含み、ＲＯＭ等に記憶された所定の制御プログラムによって作動するマイクロコンピュータを有する。この制御部３５は、撮像部３０から入力された画像情報に基づいて、レーザ光ＬＢの照射条件を決定し、レーザ発振器１０及びレーザ照射部２０を制御する。具体的には、制御部３５では、入力された画像情報に基づいて、凹溝５３及びこれに隣接するケース本体部材１１１の開口部１１１ｈを特定し、更にケース本体部材１１１の開口部１１１ｈとケース蓋部材１１５の周縁部１１５ｓとのケース間隙ＫＧ（図７参照）の位置及び大きさを特定する。

ライト３１で照らして凹溝５３の近傍部位を撮像した画像において、凹溝５３と、後述する金属製押圧部５１の上面５１ｆ及びケース本体部材１１１の開口部１１１ｈとは、輝度差が大きいため、凹溝５３及びこれに隣接するケース本体部材１１１の開口部１１１ｈを適切に識別できる。次に、上述のケース間隙ＫＧの位置及び大きさに基づいて、レーザ光ＬＢの照射条件を決定し、この照射条件に基づいて、レーザ発振器１０及びレーザ照射部２０を制御する。これにより、レーザ光ＬＢを溶接対象部位（ケース本体部材１１１の開口部１１１ｈ及びケース蓋部材１１５の周縁部１１５ｓ）に位置精度良く照射できる。

次に、溶接用治具４０について説明する。図２に溶接用治具４０の平面図を、図３～図５に溶接用治具４０の部分破断断面図を示す。また、図６に溶接用治具４０のうち電池保持部７０の平面図を示す。なお、図２～図６では、いずれも溶接用治具４０に溶接前電池１００ｘをセットした状態を示している。この溶接用治具４０は、レーザ溶接の際に上方ＺＨ１に配置され、溶接前電池１００ｘのうちケース本体部材１１１のケース側面１１３をケース蓋部材１１５側に押圧する電池押圧部５０と、この電池押圧部５０の下方ＺＨ２に配置され、ケース側面１１３に当接してケース本体部材１１１を保持する電池保持部７０とから構成されている。

電池押圧部５０は、溶接前電池１００ｘのうちケース本体部材１１１のケース側面１１３（１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ）をそれぞれを押圧する４つの金属製押圧部５１（第１金属製押圧部５１ａ、第２金属製押圧部５１ｂ、第３金属製押圧部５１ｃ及び第４金属製押圧部５１ｄ）を有する。また、電池押圧部５０は、金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）をそれぞれ移動させる４つのアクチュエータ６１（第１アクチュエータ６１ａ、第２アクチュエータ６１ｂ、第３アクチュエータ６１ｃ及び第４アクチュエータ６１ｄ）を有する。

このうち第１金属製押圧部５１ａは、溶接前電池１００ｘのＸ方向ＸＨの一方側ＸＨ１に、第２金属製押圧部５１ｂは、溶接前電池１００ｘのＸ方向ＸＨの他方側ＸＨ２に配置される。また、第３金属製押圧部５１ｃは、溶接前電池１００ｘのＹ方向ＹＨの一方側ＹＨ１に、第４金属製押圧部５１ｄは、溶接前電池１００ｘのＹ方向ＹＨの他方側ＹＨ２に配置される。また、第１アクチュエータ６１ａは、第１金属製押圧部５１ａをＸ方向ＸＨに移動させることができるように第１金属製押圧部５１ａに取り付けられ、第２アクチュエータ６１ｂは、第２金属製押圧部５１ｂをＸ方向ＸＨに移動させることができるように第２金属製押圧部５１ｂに取り付けられている。また、第３アクチュエータ６１ｃは、第３金属製押圧部５１ｃをＹ方向ＹＨに移動させることができるように第３金属製押圧部５１ｃに取り付けられ、第４アクチュエータ６１ｄは、第４金属製押圧部５１ｄをＹ方向ＹＨに移動させることができるように第４金属製押圧部５１ｄに取り付けられている。

各金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）は、溶接前電池１００ｘ側を向く押圧面５１ｅ（５１ａｅ，５１ｂｅ，５１ｃｅ，５１ｄｅ）と、上方ＺＨ１を向く上面（一方側面）５１ｆ（５１ａｆ，５１ｂｆ，５１ｃｆ，５１ｄｆ）と、下方ＺＨ２を向く下面（他方側面）５１ｇ（５１ａｇ，５１ｂｇ，５１ｃｇ，５１ｄｇ）とを含む直方体状を有する。各金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）の押圧面５１ｅ（５１ａｅ，５１ｂｅ，５１ｃｅ，５１ｄｅ）は、ケース本体部材１１１のケース側面１１３（１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ）に当接し、ケース側面１１３（１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ）をケース蓋部材１１５側に押圧して、ケース本体部材１１１の開口部１１１ｈをケース蓋部材１１５の周縁部１１５ｓに近づける。

具体的には、第１金属製押圧部５１ａの押圧面５１ａｅは、第１ケース側面１１３ａに当接し、第１ケース側面１１３ａをＸ方向ＸＨの他方側ＸＨ２に押圧する。また、第２金属製押圧部５１ｂの押圧面５１ｂｅは、第２ケース側面１１３ｂに当接し、第２ケース側面１１３ｂをＸ方向ＸＨの一方側ＸＨ１押圧する。また、第３金属製押圧部５１ｃの押圧面５１ｃｅは、第３ケース側面１１３ｃに当接し、第３ケース側面１１３ｃをＹ方向ＹＨの他方側ＹＨ２押圧する。また、第４金属製押圧部５１ｄの押圧面５１ｄｅは、第４ケース側面１１３ｄに当接し、第４ケース側面１１３ｄをＹ方向ＹＨの一方側ＹＨ１に押圧する。

このように、金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）によって、ケース本体部材１１１の開口部１１１ｈとケース蓋部材１１５の周縁部１１５ｓとのケース間隙ＫＧの大きさが全周にわたり適切な大きさに調整される。
なお、各金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）の下方ＺＨ２には、後述する電池保持部７０の樹脂製保持部８１（第１樹脂製保持部８１ａ、第２樹脂製保持部８１ｂ、第３樹脂製保持部８１ｃ及び第４樹脂製保持部８１ｄ）が配置されている。

金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）には、それぞれ１つまたは２つの凹溝５３（第１凹溝５３ａ、第２凹溝５３ｂ、第３凹溝５３ｃ及び第４凹溝５３ｄ）が設けられている。図７（ａ）に、凹溝５３（第１凹溝５３ａ）の近傍部位を上方ＺＨ１から見た部分拡大平面図を、図７（ｂ）に、凹溝５３（第１凹溝５３ａ）の近傍部位を内側（溶接前電池１００ｘ側）から見た部分拡大側面図を示す。また、図８に、凹溝５３（第１凹溝５３ａ）の近傍部位の部分拡大断面図を示す。

具体的には、第１金属製押圧部５１ａには、押圧面５１ａｅのＹ方向ＹＨの中央に第１凹溝５３ａが凹設され、第２金属製押圧部５１ｂには、押圧面５１ｂｅのＹ方向ＹＨの中央に第２凹溝５３ｂに凹設されている。また、第３金属製押圧部５１ｃには、押圧面５１ｃｅのＸ方向ＸＨの両端部付近にそれぞれ第３凹溝５３ｃが凹設され、第４金属製押圧部５１ｄには、押圧面５１ｄｅのＸ方向ＸＨの両端部付近にそれぞれ第４凹溝５３ｄが凹設されている。

これらの凹溝５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）は、レーザ照射部２０から下方ＺＨ２に向けて出射されたレーザ光ＬＢが、凹溝５３を通って、金属製押圧部５１の下方ＺＨ２に位置する樹脂製保持部８１に直接照射されるのを防止する形態（凹溝５３を上方ＺＨ１から見て、凹溝５３内に樹脂製保持部８１が見えない形態）とされている。
具体的には、凹溝５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）は、それぞれ、上方ＺＨ１に位置する上側凹部（一方側凹部）５３ｆ（５３ａｆ，５３ｂｆ，５３ｃｆ，５３ｄｆ）と、下方ＺＨ２に位置する２つの下側凹部（他方側凹部）５３ｇ（５３ａｇ，５３ｂｇ，５３ｃｇ，５３ｄｇ）とからなり、逆Ｙ字状を有する。

即ち、上側凹部５３ｆ（５３ａｆ，５３ｂｆ，５３ｃｆ，５３ｄｆ）は、金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）の上面５１ｆ（５１ａｆ，５１ｂｆ，５１ｃｆ，５１ｄｆ）に開口し、Ｚ方向ＺＨに延びる。一方、２つの下側凹部５３ｇ（５３ａｇ，５３ｂｇ，５３ｃｇ，５３ｄｇ）は、上側凹部５３ｆ（５３ａｆ，５３ｂｆ，５３ｃｆ，５３ｄｆ）から分岐し、Ｚ方向ＺＨに対してそれぞれ斜めに互いに逆方向に延びる。そして、２つの下側凹部５３ｇ（５３ａｇ，５３ｂｇ，５３ｃｇ，５３ｄｇ）は、金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）の下面５１ｇ（５１ａｇ，５１ｂｇ，５１ｃｇ，５１ｄｇ）にそれぞれ開口する。

次に、電池保持部７０について説明する。この電池保持部７０は、溶接前電池１００ｘが挿入される収容部７１ｉを有する金属製の本体部７１と、この本体部７１の収容部７１ｉ内に配置され、溶接前電池１００ｘのケース本体部材１１１を保持する樹脂製保持部８１（１つの第１樹脂製保持部８１ａ、１つの第２樹脂製保持部８１ｂ、２つの第３樹脂製保持部８１ｃ及び２つの第４樹脂製保持部８１ｄ）とを有する。
このうち本体部７１は、Ｘ方向ＸＨの一方側ＸＨ１に位置する第１側壁部７１ａと、Ｘ方向ＸＨの他方側ＸＨ２に位置して第１側壁部７１ａに対向する第２側壁部７１ｂと、Ｙ方向ＹＨの一方側ＹＨ１に位置する第３側壁部７１ｃと、Ｙ方向ＹＨの他方側ＹＨ２に位置する第４側壁部７１ｄとを有する。上述の収容部７１ｉは、これらの側壁部７１ａ～７１ｄに囲まれている。

樹脂製保持部８１（８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ）は、それぞれＺ方向ＺＨに延びる直方体状を有する。また、樹脂製保持部８１は、それぞれ本体部７１にボルト７３及びバネ７４により弾性的に取り付けられており、溶接前電池１００ｘのうちケース本体部材１１１のケース側面１１３(１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ）に当接して、ケース本体部材１１１を保持する。

具体的には、第１樹脂製保持部８１ａは、前述の第１金属製押圧部５１ａ及び第１凹溝５３ａの下方ＺＨ２において本体部７１の第１側壁部７１ａに取り付けられ、第１樹脂製保持部８１ａと第１側壁部７１ａとの間に配置された２つのバネ７４により、Ｘ方向ＸＨに弾性的に移動可能となっている。また、第２樹脂製保持部８１ｂは、前述の第２金属製押圧部５１ｂ及び第２凹溝５３ｂの下方ＺＨ２において本体部７１の第２側壁部７１ｂに取り付けられ、第２樹脂製保持部８１ｂと第２側壁部７１ｂとの間に配置された２つのバネ７４により、Ｘ方向ＸＨに弾性的に移動可能となっている。

また、２つの第３樹脂製保持部８１ｃは、それぞれ、前述の第３金属製押圧部５１ｃ及び２つの第３凹溝５３ｃの下方ＺＨ２において本体部７１の第３側壁部７１ｃに取り付けられ、第３樹脂製保持部８１ｃと第３側壁部７１ｃとの間に配置された２つのバネ７４により、Ｙ方向ＹＨに弾性的に移動可能となっている。また、２つの第４樹脂製保持部８１ｄは、それぞれ、前述の第４金属製押圧部５１ｄ及び２つの第４凹溝５３ｄの下方ＺＨ２において本体部７１の第４側壁部７１ｄに取り付けられ、第４樹脂製保持部８１ｄと第４側壁部７１ｄとの間に配置された２つのバネ７４により、Ｙ方向ＹＨに弾性的に移動可能となっている。

本体部７１の収容部７１ｉ内に溶接前電池１００ｘを挿入すると、第１樹脂製保持部８１ａは、ケース本体部材１１１の第１ケース側面１１３ａに当接して、第１ケース側面１１３ａをＸ方向ＸＨの他方側ＸＨ２に付勢する。また、第２樹脂製保持部８１ｂは、ケース本体部材１１１の第２ケース側面１１３ｂに当接して、第２ケース側面１１３ｂをＸ方向ＸＨの一方側ＸＨ１に付勢する。これらにより、ケース本体部材１１１は、Ｘ方向ＸＨに挟まれて保持される。

また、２つの第３樹脂製保持部８１ｃは、それぞれケース本体部材１１１の第３ケース側面１１３ｃに当接して、第３ケース側面１１３ｃをＹ方向ＹＨの他方側ＹＨ２に付勢する。また、２つの第４樹脂製保持部８１ｄは、それぞれケース本体部材１１１の第４ケース側面１１３ｄに当接して、第４ケース側面１１３ｄをＹ方向ＹＨの一方側ＹＨ１に付勢する。これらにより、ケース本体部材１１１は、Ｙ方向ＹＨに挟まれて保持される。
このように本体部７１の収容部７１ｉ内に溶接前電池１００ｘを挿入すると、ケース本体部材１１１及び溶接前電池１００ｘは、樹脂製保持部８１（８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ）によって保持される。

次いで、上述のレーザ溶接装置１を用いた電池ケース１１０の形成方法について説明する。まず、ケース本体部材１１１の開口部１１１ｈ内にケース蓋部材１１５を配置する。具体的には、予め、ケース蓋部材１１５に正極端子部材１２０及び負極端子部材１３０を固設すると共に、正極端子部材１２０及び負極端子部材１３０を図示しない電極体の正極板及び負極板に溶接しておく。そして、別途用意したケース本体部材１１１内に電極体を挿入すると共に、ケース本体部材１１１の開口部１１１ｈ内にケース蓋部材１１５を配置して、開口部１１１ｈをケース蓋部材１１５で塞いで溶接前電池１００ｘを形成する。その際、ケース本体部材１１１内に金属異物等の異物が侵入しないように、ケース本体部材１１１の開口部１１１ｈを下方ＺＨ２に向け（図１の溶接前電池１００ｘとは上下逆向き）、下方ＺＨ２から電極体を挿入し、下方ＺＨ２からケース蓋部材１１５を配置する。

次に、この溶接前電池１００ｘを溶接用治具４０で保持する。まず、溶接前電池１００ｘを溶接用治具４０のうち電池保持部７０により保持する。具体的には、溶接前電池１００ｘを電池保持部７０の本体部７１の収容部７１ｉ内に挿入すると、電池保持部７０の第１樹脂製保持部８１ａは、ケース本体部材１１１の第１ケース側面１１３ａに当接して、第１ケース側面１１３ａをＸ方向ＸＨの他方側ＸＨ２に付勢する。また、第２樹脂製保持部８１ｂは、ケース本体部材１１１の第２ケース側面１１３ｂに当接して、第２ケース側面１１３ｂをＸ方向ＸＨの一方側ＸＨ１に付勢する。

また、第３樹脂製保持部８１ｃは、ケース本体部材１１１の第３ケース側面１１３ｃに当接して、第３ケース側面１１３ｃをＹ方向ＹＨの他方側ＹＨ２に付勢する。また、第４樹脂製保持部８１ｄは、ケース本体部材１１１の第４ケース側面１１３ｄに当接して、第４ケース側面１１３ｄをＹ方向ＹＨの一方側ＹＨ１に付勢する。これらにより、ケース本体部材１１１及び溶接前電池１００ｘは、Ｘ方向ＸＨ及びＹ方向ＹＨに挟まれて保持される。なお、樹脂製保持部８１（８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ）は樹脂からできているため、保持の際にケース本体部材１１１が損傷したり金属異物が発生するのを防止できる。

次に、溶接前電池１００ｘを溶接用治具４０のうち電池押圧部５０により押圧する。具体的には、第１金属製押圧部５１ａをケース蓋部材１１５側（Ｘ方向ＸＨの他方側ＸＨ２）に移動させて、第１金属製押圧部５１ａの押圧面５１ａｅでケース本体部材１１１の第１ケース側面１１３ａをＸ方向ＸＨの他方側ＸＨ２に押圧する。また、第２金属製押圧部５１ｂをケース蓋部材１１５側（Ｘ方向ＸＨの一方側ＸＨ１）に移動させて、第２金属製押圧部５１ｂの押圧面５１ｂｅでケース本体部材１１１の第２ケース側面１１３ｂをＸ方向ＸＨの一方側ＸＨ１に押圧する。また、第３金属製押圧部５１ｃをケース蓋部材１１５側（Ｙ方向ＹＨの他方側ＹＨ２）に移動させて、第３金属製押圧部５１ｃの押圧面５１ｃｅでケース本体部材１１１の第３ケース側面１１３ｃをＹ方向ＹＨの他方側ＹＨ２に押圧する。また、第４金属製押圧部５１ｄをケース蓋部材１１５側（Ｙ方向ＹＨの一方側ＹＨ１）に移動させて、第４金属製押圧部５１ｄの押圧面５１ｄｅでケース本体部材１１１の第４ケース側面１１３ｄをＹ方向ＹＨの一方側ＹＨ１に押圧する。これらにより、ケース本体部材１１１の開口部１１１ｈとケース蓋部材１１５の周縁部１１５ｓとのケース間隙ＫＧの大きさが、全周にわたり適切な大きさに調整される。

次に、溶接前電池１００ｘ及びこれを保持した溶接用治具４０を、図示しない反転機構により上下反転させて、図１に示すように、ケース蓋部材１１５が上方ＺＨ１に、ケース本体部材１１１が下方ＺＨ２に位置する姿勢とする。
次に、撮像部３０により、各凹溝５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）の近傍部位を上方ＺＨ１からそれぞれ撮像する。撮像された各画像の情報は、撮像部３０から制御部３５に出力される。次に、制御部３５では、各凹溝５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）及びこれに隣接するケース本体部材１１１の開口部１１１ｈを特定し、更にケース本体部材１１１の開口部１１１ｈとケース蓋部材１１５の周縁部１１５ｓとのケース間隙ＫＧの位置及び大きさを特定する。そして、これらの情報に基づいて、レーザ光ＬＢの照射条件を決定する。

次に、制御部３５は、このレーザ光ＬＢの照射条件に基づいてレーザ発振器１０及びレーザ照射部２０を制御して、レーザ光ＬＢを溶接前電池１００ｘに照射する。これにより、ケース本体部材１１１の開口部１１１ｈとケース蓋部材１１５の周縁部１１５ｓとが全周にわたりレーザ溶接され、直方体箱状の電池ケース１１０が形成される。

ここで、比較形態（図１１及び図１２参照）として、金属製押圧部５１の押圧面５１ｅに、金属製押圧部５１の上面５１ｆと下面５１ｇとの間をＺ方向ＺＨに真っ直ぐ延びて貫通する凹溝９５３を設けた場合について説明する。この比較形態では、レーザ光ＬＢが位置ズレなどして、レーザ光ＬＢが凹溝９５３内に照射された場合には、凹溝９５３はＺ方向ＺＨに真っ直ぐ延びているため、レーザ光ＬＢは、凹溝９５３を通って、金属製押圧部５１の下方ＺＨ２に位置する樹脂製保持部８１に直接当たる。このため、レーザ光ＬＢで樹脂製保持部８１が損傷する。

これに対し、本実施形態１（図７及び図８参照）では、レーザ光ＬＢが凹溝５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）内に照射された場合でも、レーザ光ＬＢが、凹溝５３を通って金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）の下方ＺＨ２に位置する樹脂製保持部８１（８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ）に直接照射されることがない。このため、レーザ光ＬＢにより樹脂製保持部８１が損傷することを防止できる。

なお、本実施形態の凹溝５３は、金属製押圧部５１の下面５１ｇまで貫通しているため、レーザ溶接の際に発生したスパッタが凹溝５３内に侵入しても、このスパッタは金属製押圧部５１の下方ＺＨ２へ落下する。このため、スパッタが凹溝５３内に堆積することを防止できる。また、凹溝５３は、前述のように、上側凹部５３ｆと２つの下側凹部５３ｇとからなる逆Ｙ字状を有するため、凹溝５３内を通過したスパッタが、樹脂製保持部８１上に堆積することを抑制できる。

次に、レーザ溶接が終了した後は、電池１００を溶接用治具４０から取り出す。まず、電池押圧部５０の金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）をそれぞれケース側面１１３（１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ）から遠さける。また、図示しない取出装置のアームにより電池１００を把持して、電池１００を電池保持部７０の本体部７１から引き抜く。その後、この電池１００は、次工程に送られる。

以上で説明したように、レーザ溶接装置１では、樹脂からなる樹脂製保持部８１（８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ）でケース本体部材１１１を保持するため、保持の際にケース本体部材１１１が損傷したり金属異物が生じるのを防止できる。
また、金属製押圧部５１(５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）に凹溝５３(５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）を設けているため、この凹溝５３を利用することで、溶接にあたりレーザ光ＬＢを溶接対象部位（ケース本体部材１１１の開口部１１１ｈ及びケース蓋部材１１５の周縁部１１５ｓ）に位置精度良く照射できる。
更に、凹溝５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）の形態を、レーザ光ＬＢが凹溝５３を通って樹脂製保持部８１（８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ）に直接照射されるのを防止する形態としている。このため、レーザ光ＬＢが樹脂製保持部８１に直接当たって樹脂製保持部８１が損傷することを防止できる。

（実施形態２）
次いで、第２の実施形態について説明する。本実施形態２のレーザ溶接装置２では、金属製押圧部５１(５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）の凹溝２５３（第１凹溝２５３ａ、第２凹溝２５３ｂ、第３凹溝２５３ｃ及び第４凹溝２５３ｄ）の形態（図９及び図１０参照）が、実施形態１に係る凹溝５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）の形態（図７及び図８参照）と異なる。

具体的には、本実施形態２に係る凹溝２５３（２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２５３ｄ）は、それぞれ、上方ＺＨ１に位置する上側凹部（一方側凹部）２５３ｆ（２５３ａｆ，２５３ｂｆ，２５３ｃｆ，２５３ｄｆ）と、下方ＺＨ２に位置する下側凹部（他方側凹部）２５３ｇ（２５３ａｇ，２５３ｂｇ，２５３ｃｇ，２５３ｄｇ）とからなる。
上側凹部２５３ｆ（２５３ａｆ，２５３ｂｆ，２５３ｃｆ，２５３ｄｆ）は、実施形態１の上側凹部５３ｆと同様に、それぞれ金属製押圧部５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）の上面５１ｆ（５１ａｆ，５１ｂｆ，５１ｃｆ，５１ｄｆ）に開口してＺ方向ＺＨに延びる。

一方、下側凹部２５３ｇ（２５３ａｇ，２５３ｂｇ，２５３ｃｇ，２５３ｄｇ）は、それぞれ金属製押圧部５１(５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）の押圧面５１ｅ（５１ａｅ，５１ｂｅ，５１ｃｅ，５１ｄｅ）に向かって傾斜する傾斜底面２５３ｇｔ（２５３ａｇｔ，２５３ｂｇｔ，２５３ｃｇｔ，２５３ｄｇｔ）を有し、金属製押圧部５１の下面５１ｇ（５１ａｇ，５１ｂｇ，５１ｃｇ，５１ｄｇ）を貫通しない。傾斜底面２５３ｇｔは、Ｘ方向ＸＨ及びＹ方向ＹＨに対して下方ＺＨ２に４５°以上傾斜させると良い（傾斜角α≧４５°）。撮像部３０のライト３１からの光が、傾斜底面２５３ｇｔで反射して、ＣＣＤカメラ３３に届くのを抑制するためである。

本実施形態２の凹溝２５３（２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２５３ｄ）も、レーザ照射部２０から下方ＺＨ２に向けて出射されたレーザ光ＬＢが、凹溝２５３（２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２５３ｄ）を通って、金属製押圧部５１(５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）の下方ＺＨ２に位置する樹脂製保持部８１（８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ）に直接照射されるのを防止する形態（凹溝２５３を上方ＺＨ１から見て、凹溝２５３内に樹脂製保持部８１が見えない形態）となっている。このため、レーザ光ＬＢが樹脂製保持部８１に直接当たって樹脂製保持部８１が損傷することを防止できる。その他、実施形態１と同様な部分は、実施形態１と同様な作用効果を奏する。

以上において、本発明を実施形態１，２に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１，２に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。

１，２ レーザ溶接装置
１０ レーザ発振器
２０ レーザ照射部
３０ 撮像部
３５ 制御部
４０ 溶接用治具
５０ 電池押圧部
５１ 金属製押圧部
５１ａ 第１金属製押圧部
５１ｂ 第２金属製押圧部
５１ｃ 第３金属製押圧部
５１ｄ 第４金属製押圧部
５１ｅ，５１ａｅ，５１ｂｅ，５１ｃｅ，５１ｄｅ 押圧面
５１ｆ，５１ａｆ，５１ｂｆ，５１ｃｆ，５１ｄｆ 上面（一方側面）
５１ｇ，５１ａｇ ５１ｂｇ，５１ｃｇ，５１ｄｇ 下面（他方側面）
５３，２５３ 凹溝
５３ａ，２５３ａ 第１凹溝
５３ｂ，２５３ｂ 第２凹溝
５３ｃ，２５３ｃ 第３凹溝
５３ｄ，２５３ｄ 第４凹溝
５３ｆ，５３ａｆ，５３ｂｆ，５３ｃｆ，５３ｄｆ，２５３ｆ，２５３ａｆ，２５３ｂｆ，２５３ｃｆ，２５３ｄｆ 上側凹部（一方側凹部）
５３ｇ，５３ａｇ，５３ｂｇ，５３ｃｇ，５３ｄｇ，２５３ｇ，２５３ａｇ，２５３ｂｇ，２５３ｃｇ，２５３ｄｇ 下側凹部（他方側凹部）
２５３ｇｔ，２５３ａｇｔ，２５３ｂｇｔ，２５３ｃｇｔ，２５３ｄｇｔ 傾斜底面
７０ 電池保持部
８１ 樹脂製保持部
８１ａ 第１樹脂製保持部
８１ｂ 第２樹脂製保持部
８１ｃ 第３樹脂製保持部
８１ｄ 第４樹脂製保持部
１００ 電池
１００ｘ 溶接前電池
１１０ 電池ケース（ケース）
１１１ ケース本体部材
１１１ｈ 開口部
１１３ ケース側面
１１３ａ 第１ケース側面
１１３ｂ 第２ケース側面
１１３ｃ 第３ケース側面
１１３ｄ 第４ケース側面
１１５ ケース蓋部材
１１５ｓ 周縁部
ＺＨ Ｚ方向（第１方向）
ＺＨ１ 上方（一方側）
ＺＨ２ 下方（他方側）
ＬＢ レーザ光

Claims (1)

1. 矩形状の開口部を有する有底角筒状のケース本体部材と、
   上記ケース本体部材の上記開口部内に配置されて上記開口部を閉塞する矩形板状のケース蓋部材と、
   を全周にわたりレーザ溶接して、直方体箱状のケースを形成する
   レーザ溶接装置であって、
   上記ケース蓋部材に直交する第１方向の一方側に配置され、レーザ光を上記第１方向の他方側に向けて出射し、上記ケース本体部材の上記開口部及び上記ケース蓋部材の周縁部に照射するレーザ照射部と、
   金属からなり、上記ケース本体部材の上記開口部を囲むケース側面を、上記ケース蓋部材側に押圧して、上記ケース本体部材の上記開口部を上記ケース蓋部材の上記周縁部に近づける金属製押圧部と、
   樹脂からなり、上記金属製押圧部の上記第１方向の上記他方側に配置され、上記ケース本体部材の上記ケース側面に当接して、上記ケース本体部材を保持する樹脂製保持部と、を備え、
   上記金属製押圧部は、
   上記ケース本体部材の上記ケース側面に当接して押圧する押圧面に凹設され、上記第１方向の上記一方側を向く一方側面に開口する凹溝を有し、
   上記凹溝は、
   上記レーザ照射部から上記第１方向の上記他方側に向けて出射された上記レーザ光が、上記凹溝を通って、上記金属製押圧部の上記他方側に位置する上記樹脂製保持部に直接照射されるのを防止する形態とされてなる
   レーザ溶接装置。

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