焊接裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種焊接裝置，包括：與被接合物抵接的電極（80a、80b）；焊接電源（20）；檢測與焊接中的被接合物相關(guān)的物理量的檢測單元（21）；和控制單元（16），所述控制單元根據(jù)來自外部的指示而從焊接電源（20）向電極（80a、80b）供給電流，由此開始焊接，在焊接過程中檢測到的物理量到達了規(guī)定的結(jié)束條件值的時刻，停止對電極（80a、80b）的通電。物理量是焊接電流、焊接電壓、焊接功率、電極間電阻、施加到被接合物的負荷、及被接合物的厚度方向的位移量中的至少一種。
【專利說明】焊接裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接裝置，特別是關(guān)于適用于多張板的層疊體的接合中的焊接裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近幾年，正在使用隔著隔離物而層疊了多個平板狀的正極電極及負極電極的層疊型鋰離子電池。圖9A是表示層疊型鋰離子電池的層疊后的狀態(tài)的立體圖，圖9B是表示連接了電極的垂片和引線端子的狀態(tài)的立體圖。
[0003]在層疊型鋰離子電池中，如圖9A所示，由鋁(Al)等金屬箔構(gòu)成的正極電極100和由銅(Cu)等金屬箔構(gòu)成的負極電極101隔著隔離物(未圖示)而被交替地層疊。各正極電極100上設(shè)有引線接合用的垂片102。這些垂片102如圖9B所示那樣被層疊，在接合部106中與外部連接用的引線端子104接合。同樣地，各負極電極101上設(shè)有引線接合用的垂片103。這些垂片103被層疊，在接合部107中與外部連接用的引線端子105接合。
[0004]通常，在垂片102與引線端子104的接合以及垂片103與引線端子105的接合中使用超聲波焊接、激光焊接、電阻焊接(參照JP特開2008-66170號公報、特開2009-32670號公報)。
[0005]超聲波焊接是向被接合物施加垂直方向的壓力的同時向接合面施加平行的超聲波振動來進行接合的方法。
[0006]激光焊接是向被接合物照射激光來使其熔化來進行接合的方法。
[0007]如圖10所示，電阻焊接是如下的方法:利用一對電極108a、108b從上下夾持并按壓多張垂片102和引線端子104的同時，使電流流過電極108a、108b之間，利用所產(chǎn)生的焦耳熱使垂片102和引線端子104熔化來進行接合。
[0008]在超聲波焊接中，存在因焊接時的超聲波振動而從電池脫落微小的金屬粉的問題。此外,若通過增加電極的個數(shù)來增加垂片的個數(shù),則要增加所需的焊接能量，因此需要提高超聲波的輸出，有可能會破壞或切斷垂片。
[0009]在激光焊接中，由于由Al或Cu構(gòu)成的被接合物的反射率高，因此存在需要高能量的激光的問題。此外，還存在產(chǎn)生被稱為濺射物的金屬粉的問題。
[0010]另一方面，在電阻焊接中，能夠抑制在超聲波焊接及激光焊接中成為問題的金屬粉的產(chǎn)生或垂片的破損。在該電阻焊接中，向焊接電源反饋通電電流和電極間電壓，控制提供給電極的通電量以使將所設(shè)定的電流或功率、電壓向被接合物施加恒定時間。但是，在這種恒定時間的通電控制方式中，在焊接多張板的層疊體時，焊接狀態(tài)不穩(wěn)定，存在無法獲得良好的固體小塊(接合部分)的問題。
[0011]在焊接由Al或Cu等構(gòu)成的多張板的層疊體的情況下，板的表面的氧化膜起到絕緣體的作用，在焊接時，需要向電極間施加高電壓來破壞氧化膜。但是，氧化膜的破壞現(xiàn)象有偏差，在使對電極的通電時間恒定的現(xiàn)有的控制方式中，無法應(yīng)對該偏差，無法實現(xiàn)適當(dāng)?shù)暮附印?br> [0012]另外，以上的問題并不限于層疊型鋰離子電池，在對多張Al箔或Cu箔進行接合時也同樣會發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明為了解決上述問題而完成，其目的在于，提供一種即使在焊接多張板的層疊體的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)適當(dāng)焊接的焊接裝置。
[0014]本發(fā)明的焊接裝置包括:第I電極，所述第I電極抵接于被接合物；第2電極，所述第2電極在與第I電極之間夾持被接合物且與第I電極對置；加壓機構(gòu)，所述加壓機構(gòu)對第I電極和第2電極中的至少一個加壓，通過第I電極和第2電極夾持被接合物；焊接電源，所述焊接電源向第I電極、第2電極間供給電流；檢測單元，所述檢測單元檢測與焊接中的被接合物相關(guān)的物理量；和控制單元，所述控制單元根據(jù)來自外部的指示而從焊接電源向第I電極和第2電極供給電流，由此開始焊接，在焊接過程中檢測到的物理量到達了規(guī)定的結(jié)束條件值的時刻，停止對第I電極和第2電極的通電，所述物理量是流過第I電極和第2電極的焊接電流、施加于第I電極、第2電極間的焊接電壓、提供給第I電極和第2電極的焊接功率、第I電極、第2電極間的電阻、施加到被接合物的負荷、及被接合物的厚度方向的位移量中的至少一種。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是表示本發(fā)明的第I實施例所涉及的焊接裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的第I實施例所涉及的焊接頭的放大剖視圖；
[0017]圖3是表示焊接中的焊接電流、焊接電壓、焊接功率的變化的一個示例的視圖；
[0018]圖4是表示焊接中的電極間電阻的變化的一個示例的視圖；
[0019]圖5是表示焊接中的負荷、位移量的變化的一個示例的視圖；
[0020]圖6是表示本發(fā)明的第2實施例所涉及的焊接裝置的動作的流程圖；
[0021]圖7是本發(fā)明的第3實施例所涉及的焊接頭的放大剖視圖；
[0022]圖8是表示本發(fā)明的第4實施例所涉及的焊接裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0023]圖9A、圖9B是表示層疊型鋰離子電池的層疊后的狀態(tài)以及連接電極的垂片與引線端子的狀態(tài)的立體圖；以及
[0024]圖10是電阻焊接中的接合部的放大剖視圖。
【具體實施方式】
[0025][第I實施例]
[0026]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施例。圖1是表示本發(fā)明的第I實施例所涉及的焊接裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。本實施例的焊接裝置包括開始開關(guān)2、整流電路3、電容器4、變換器5、焊接變壓器6、二極管7、焊接頭8、霍爾元件9、電流檢測部10、電壓檢測部11、功率檢測部12、電阻檢測部13、負荷檢測部14、位移檢測部15、控制部16、操作部17、存儲部18和顯示部19。
[0027]開始開關(guān)2、整流電路3、電容器4、變換器5、焊接變壓器6和二極管7構(gòu)成向焊接頭8供給電流的焊接電源20。此外，霍爾元件9、電流檢測部10、電壓檢測部11、功率檢測部12、電阻檢測部13、負荷檢測部14和位移檢測部15構(gòu)成檢測與焊接中的被接合物相關(guān)的物理量的檢測單元21。此外，控制部16構(gòu)成控制單元。另外，控制部16和顯示部19構(gòu)成警報通知單元22。
[0028]圖2是焊接頭8的放大剖視圖。焊接頭8具備電極80a、80b。電極80a、80b包括:由Cu合金構(gòu)成的電極主體81a、81b ;和由至少包含鑰(Mo)、鎢(W)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈦(Ti)之中的一種元素的金屬或合金構(gòu)成的前端部82a、82b。另外，焊接頭8具備安裝于前端部82a、82b的熱電偶83a、83b、和從上下利用電極80a、80b來夾持被接合物85并對其施加壓力的加壓機構(gòu)84a、84b。加壓機構(gòu)84a、84b中設(shè)有未圖示的路徑單元，能夠?qū)⑹┘拥奖唤雍衔?5的負荷的大小變換為電信號。此外，在加壓機構(gòu)84a、84b中設(shè)有未圖不的位移傳感器，能夠?qū)⒈唤雍衔?5的厚度方向上的位移量變換為電信號。另外，能夠基于來自熱電偶83a、83b的電壓來檢測前端部82a、82b的溫度，但是在本實施例中熱電偶83a、83b并不是必要的結(jié)構(gòu)要件。
[0029]以下，說明焊接裝置的動作。在本實施例中，作為被接合物85，說明層疊了多張垂片102和引線端子104而成的層疊體。每一張垂片102的厚度例如是大約ΙΟμπι?150μηι。
[0030]首先，如圖2所示，焊接頭8的加壓機構(gòu)84a、84b通過電極80a、80b從上下方向(沿著層疊體的層疊方向的方向)夾持被接合物85并對其加壓。另外，在圖2的示例中，加壓機構(gòu)84a、84b分別對電極80a、80b施加壓力，但是也可以是只有電極80a、80b中的一個施加壓力。
[0031]例如，若用戶對操作部17進行操作而指示焊接開始，則從操作部17輸出開始信號，接通開始開關(guān)2。若接通開始開關(guān)2，則整流電路3對交流200V的商用3相交流電源I的交流輸出進行全波整流，對在整流電路3的輸出端之間并聯(lián)連接的電容器4進行充電。該整流電路3由使用了 6個二極管30的3相全波混合電橋構(gòu)成。
[0032]變換器5將電容器4的充電電壓變換為交流電壓，提供給焊接變壓器6的初級側(cè)。變換器5包括由4個NPN晶體管50構(gòu)成的電橋。由整流器(二極管)7對焊接變壓器6的次級側(cè)輸出進行全波整流后將其導(dǎo)入至電極80a、80b。由此，在電極80a、80b之間流過大電流，利用所產(chǎn)生的焦耳熱使被接合物85的接合面(金屬箔彼此的接合面)熔化來進行接合。
[0033]電流檢測部10根據(jù)設(shè)于焊接變壓器6的次級側(cè)的霍爾元件9的輸出，檢測流過焊接變壓器6的次級側(cè)的電流I (流過電極80a、80b的焊接電流)。電壓檢測部11檢測施加在電極80a、80b之間的焊接電壓V。功率檢測部12通過將電流檢測部10檢測出的焊接電流I的值和電壓檢測部11檢測出的焊接電壓V的值相乘，從而檢測提供給電極80a、80b的焊接功率W。電阻檢測部13根據(jù)電壓檢測部11檢測出的焊接電壓V的值和電流檢測部10檢測出的焊接電流I的值，計算出電極80a、80b之間的電阻R。負荷檢測部14基于設(shè)置在加壓機構(gòu)84a、84b中的路徑單元的輸出，檢測施加到被接合物85的負荷G。位移檢測部15基于設(shè)置在加壓機構(gòu)84a、84b中的位移傳感器的輸出，檢測被接合物85的厚度方向的位移量D0
[0034]圖3是表示焊接中的焊接電流1、焊接電壓V、焊接功率W的變化的一個示例的圖，圖4是表示焊接中的電極間電阻R的變化的一個示例的圖，圖5是表示焊接中的負荷G、位移量D的變化的一個不例的圖。圖3?圖5的橫軸是時間。
[0035]控制部16使變換器5工作來產(chǎn)生交流電壓，從而向電極80a、80b施加如圖3所示的脈沖電流，實時監(jiān)控在焊接過程中檢測的物理量，在物理量到達了規(guī)定的結(jié)束條件值的時刻，使變換器5的動作停止，結(jié)束對電極80a、80b的通電，該通電結(jié)束之后經(jīng)過規(guī)定的冷卻時間(例如幾毫秒)之后，進行下一次的脈沖電流的施加。
[0036]在存儲部18中預(yù)先設(shè)定在焊接過程中檢測的物理量的期望值，作為每個焊接通電脈沖的結(jié)束條件值。作為這些物理量，有焊接電流值I。、焊接電壓值Vtl、電極間電阻值&、負荷值Gtl、位移量％。焊接裝置的用戶只要預(yù)先使用作為對象的被接合物85離開進行用于設(shè)定結(jié)束條件值的焊接試驗，將可獲得適當(dāng)?shù)暮附訒r的物理量的值設(shè)定在存儲部18中作為結(jié)束條件值即可。關(guān)于冷卻時間，將可獲得適當(dāng)?shù)暮附訒r的值設(shè)定在存儲部18中即可。
[0037]控制部16在進行基于焊接電流I的反饋的電流控制的情況下，實時地監(jiān)控在圖3所示的每一個通電脈沖下由電流檢測部10檢測到的焊接電流I，在焊接電流I的絕對值到達了預(yù)先設(shè)定在存儲部18中的焊接電流值Itl的時刻，結(jié)束對電極80a、80b的通電。此外，控制部16在進行基于焊接電壓V的反饋的電壓控制的情況下，監(jiān)控在每個通電脈沖下由電壓檢測部11檢測到的焊接電壓V，在焊接電壓V的絕對值到達了預(yù)先設(shè)定在存儲部18中的焊接電壓值Vtl的時刻，結(jié)束通電?？刂撇?6在進行基于焊接功率W的反饋的功率控制的情況下，監(jiān)控在每個通電脈沖下由功率檢測部12檢測到的焊接功率W，在焊接功率W到達了預(yù)先設(shè)定在存儲部18中的焊接功率值Wtl的時刻，結(jié)束通電。
[0038]此外，控制部16在進行基于電極間電阻R的反饋的電阻控制的情況下，監(jiān)控在每個通電脈沖下由電阻檢測部13檢測到的電極間電阻R，在電極間電阻R到達了預(yù)先設(shè)定在存儲部18中的電極間電阻值Rtl的時刻，結(jié)束通電?？刂撇?6在進行基于負荷G的反饋的負荷控制的情況下，監(jiān)控在每個通電脈沖下由負荷檢測部14檢測到的負荷G，在負荷G到達了預(yù)先設(shè)定在存儲部18中的負荷值Gtl的時刻，結(jié)束通電?？刂撇?6在基于位移量D的反饋的位移控制的情況下，監(jiān)控在每個通電脈沖下由位移檢測部15檢測到的位移量D，在位移量D到達了預(yù)先設(shè)定在存儲部18中的位移量Dtl的時刻，結(jié)束通電。
[0039]控制部16根據(jù)對操作部17進行了操作的用戶的選擇來決定采用以上的物理量控制(電流控制、電壓控制、功率控制、電阻控制、負荷控制、位移控制)之中的哪個控制方式。
[0040]此外，控制部16在顯示部19顯示在焊接過程中檢測出的物理量的波形。
[0041]如以上所述，在本實施例中，在進行被接合物85的電阻焊接時，實時地監(jiān)控在焊接過程中檢測出的物理量,在物理量到達了規(guī)定的結(jié)束條件值的時刻,結(jié)束對電極80a、80b的通電，因此與設(shè)置恒定的通電時間的現(xiàn)有的控制方式相比，能夠減輕被接合物表面的氧化膜的偏差，能夠?qū)崿F(xiàn)適當(dāng)?shù)暮附?。此外，在本實施例中，與現(xiàn)有的電阻焊接相同，能夠避免金屬粉的產(chǎn)生或被接合物85的破損。
[0042]另外，在本實施例中，比較了在焊接過程中檢測出的物理量(焊接電流1、焊接電壓V、焊接功率W、電極間電阻R、負荷G、位移量D)的瞬間值和規(guī)定的結(jié)束條件值(焊接電流值Ιο、焊接電壓值Vtl、焊接功率值Wtl、電極間電阻值Rtl、負荷值Gtl、位移量Dtl),但并不限于此，也可以比較物理量的微分值或積分值與結(jié)束條件值，從而在物理量的微分值或積分值到達了結(jié)束條件值的時刻結(jié)束對電極80a、80b的通電。在焊接過程中檢測到的物理量上重疊有噪聲，因此使用物理量的微分值或積分值，能夠避免噪聲的影響。
[0043][第2實施例]
[0044]接著，說明本發(fā)明的第2實施例。本實施例說明更具體的控制的示例。在本實施例中，焊接裝置的結(jié)構(gòu)與第I實施例相同，因此使用圖1?圖5的附圖標記來進行說明。圖6是表示本實施例的焊接裝置的動作的流程圖。另外，以下，將向電極80a、80b施加如圖3所示的I個脈沖電流的情況計為I次。
[0045]首先，若從用戶指示了焊接開始，則控制部16以將預(yù)先設(shè)定在存儲部18中的電極間電阻值Rtl作為結(jié)束條件值的電阻控制方式進行焊接(圖6的步驟SI )。電阻控制方式下的焊接方法如在第I實施例中說明的那樣。此時，控制部16進行η次電阻控制方式下的焊接U是I以上的整數(shù))。在進行多次電阻控制方式下的焊接的情況下，預(yù)先設(shè)定成每次結(jié)束條件值都變化。例如，在進行電阻控制方式下的焊接的情況下，作為第I次結(jié)束條件值的電極間電阻值Rtl與作為第2次結(jié)束條件值的電極間電阻值R1具有Rtl > R1的關(guān)系。每次結(jié)束條件值變低是因為每次重復(fù)焊接時電極間電阻值R變小。由此，在進行多次電阻控制方式下的焊接的情況下，需要每次設(shè)定結(jié)束條件值。此外，在進行多次電阻控制方式下的焊接的情況下，從一次焊接結(jié)束時(通電結(jié)束時)開始經(jīng)過規(guī)定的冷卻時間之后，進行下一次的焊接。
[0046]接著，控制部16結(jié)束電阻控制方式的η次焊接(在圖6的步驟S2中為“是”)，在從該焊接結(jié)束時開始經(jīng)過規(guī)定的冷卻時間之后，以其他的控制方式進行焊接(圖6的步驟S3)。作為電阻控制方式以外的控制方式，如在第I實施例中說明的那樣，有將焊接電流值Itl作為結(jié)束條件值的電流控制方式、將焊接電壓值Vtl作為結(jié)束條件值的電壓控制方式、將焊接功率值Wtl作為結(jié)束條件值的功率控制方式、將負荷值Gtl作為結(jié)束條件值的負荷控制方式、和將位移量Dtl作為結(jié)束條件值的位移控制方式。控制部16進行m次這些控制方式下的焊接(m是I以上的整數(shù))。
[0047]在進行多次這些控制方式下的焊接的情況下，可以每次都改變結(jié)束條件值，也可以使用共用的值作為多次焊接的結(jié)束條件值。此外，也可以每隔一次或者隔多次改變控制方式。此外，與電阻控制方式時相同，在進行多次焊接的情況下，從結(jié)束I次焊接時(通電結(jié)束時)開始經(jīng)過所定的冷卻時間之后，進行下一次的焊接。在m次焊接結(jié)束的時刻(在圖6的步驟S4中為“是”)，結(jié)束焊接裝置的處理。
[0048]如以上所述，在本實施例中，進行η次電阻控制方式下的焊接之后，進行m次其他控制方式下的焊接。在最初的焊接中，因電極80a、80b的污潰或被接合物表面的氧化膜，電極80a、80b間的通電路徑不穩(wěn)定。因此，為了抑制產(chǎn)生灰塵，進行η次電阻控制方式下的焊接，除去電極80a、80b的污潰或被接合物表面的氧化膜，降低電極間電阻值R來使通電路徑穩(wěn)定，進行m次其他控制方式下的焊接。由此，在本實施例中，能夠減輕電極80a、80b的污潰或被接合物表面的氧化膜的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)適當(dāng)?shù)暮附印?br> [0049]另外，在實施了電阻控制方式下的焊接時，在由電阻檢測部13檢測出的電極間電阻R未到達預(yù)先設(shè)定在存儲部18中的結(jié)束條件值的情況下，假設(shè)被接合物85的不良情況。因此，在每一次的焊接時間超過了規(guī)定的經(jīng)過時間的時刻，電極間電阻R沒有到達結(jié)束條件值的情況下，控制部16也可以中止對電極80a、80b的通電，例如，使顯示部19顯示警報信息，從而產(chǎn)生警報。只要焊接裝置的用戶預(yù)先利用作為對象的被接合物85來進行用于設(shè)定經(jīng)過時間的焊接試驗，將比可獲得適當(dāng)?shù)暮附訒r的每一次的焊接時間長的時間設(shè)定在存儲部18中作為規(guī)定的經(jīng)過時間即可。
[0050]此外，作為在圖6的步驟S3中進行的焊接的控制方式，也可以采用現(xiàn)有的控制方式。作為此處的控制方式，有將規(guī)定的焊接電流I供給恒定時間的恒流控制方式、將規(guī)定的焊接電壓V供給恒定時間的恒壓控制方式、將規(guī)定的焊接功率W供給恒定時間的恒定功率控制方式等。
[0051][第3實施例]
[0052]接著，說明本發(fā)明的第3實施例。本實施例通過在第I實施例和第2實施例中改變被接合物的結(jié)構(gòu)，除了在第I實施例和第2實施例中說明的效果外，還實現(xiàn)電極消耗的抑制。在本實施例中，焊接裝置的結(jié)構(gòu)也與第I實施例和第2實施例相同，因此使用圖1、圖3?圖6的附圖標記進行說明。
[0053]如上所述，在電阻焊接中，能夠抑制在超聲波焊接及激光焊接中成為問題的金屬粉的產(chǎn)生或垂片的破損。但是，由Al或Cu構(gòu)成的被接合物的電阻低且不易發(fā)熱，因此想要結(jié)合多個垂片時需要使大電流流過電極，存在成為高溫的電極消耗巨大的問題。特別是，若利用普遍使用的Cu合金的電極來接合由Al箔構(gòu)成的垂片，則電極主成分的Cu和垂片主成分的Al會發(fā)生合金化反應(yīng)，生成Cu-Al合金，由此會顯著地消耗電極前端，因此不得不頻繁地研磨電極。
[0054]為了改善這種電極的消耗，采用使由Cu構(gòu)成的帶狀導(dǎo)電材料介于電極與被接合物之間的方法(參照專利第2867777號公報)。在這種方法中，需要由Cu構(gòu)成的帶狀導(dǎo)電材料和傳送該帶狀導(dǎo)電材料的傳送機構(gòu)，因此存在電極周圍變得復(fù)雜的問題，還存在成本上升的問題。此外，由于在電極的周圍配置帶狀導(dǎo)電材料及其傳送機構(gòu)，因此相應(yīng)地限制電極的配置空間，存在難以維護電極的問題。因此，在本實施例中，通過簡單的結(jié)構(gòu)抑制電極的消耗。
[0055]圖7是本實施例的焊接頭8的放大剖視圖。與第I實施例和第2實施例相同，焊接頭8具有電極80a、80b。電極80a、80b包括由Cu合金構(gòu)成的電極主體81a、81b、和同樣由Cu合金構(gòu)成的前端部82a、82b?？梢匀菀椎亟粨Q前端部82a、82b。并且，焊接頭8具備熱電偶83a、83b、加壓機構(gòu)84a、84b、和以真空狀態(tài)吸附后述的支承板的吸附機構(gòu)89。圖7的88是吸附機構(gòu)89的吸附噴嘴。
[0056]接著，說明本實施例的被接合物86。被接合物86是包括:多張板的層疊體86a，由Al或Al合金構(gòu)成；集電體86b，所述集電體是配置在層疊體86a上的由Al或Al合金構(gòu)成的板狀部件，形成有相對于層疊體86a而言是凸狀的突起的凸部87 ;和支承板(以下，BP)86c，所述支承板是配置在層疊體86a下的由Al或Al合金構(gòu)成的板狀部件。構(gòu)成層疊體86a的多張板(Al箔)的每一張的厚度例如是大約10 μ m?150 μ m。
[0057]將凸部87的高度h設(shè)定為如下的高度:由電極80a、80b在上下夾持被接合物86而施加規(guī)定的負荷，從而凸部87變形而變低時，在凸部以外的部分不會與集電體86b和層疊體86a接觸的高度(集電體86b為Imm的厚度時，凸部87的高度是大約1mm)。凸部87的水平方向的尺寸被設(shè)定為:凸部87變形而變低時的凸部87與層疊體86a之間的接觸面積小于電極80a的前端部82a與集電體86b之間的接觸面積。此外，BP86c的厚度只要設(shè)定為焊接時與層疊體86a接觸的部分熔化而與電極80b的前端部82b接觸的部分不會熔化的厚度即可，集電體86b的厚度的1/2以上是適當(dāng)?shù)摹?br> [0058]以下，說明焊接裝置的動作。首先，如圖7所示，焊接頭8的加壓機構(gòu)84a、84b通過電極80a、80b從上下方向(沿著層疊體86a的層疊方向的方向)夾持被接合物86來加壓。此時，將被接合物86搭載于電極80b上，因此將BP86c的下表面通過吸附機構(gòu)89而真空吸附，固定成BP86c被搭載于電極80b的前端部82b上。如上所述，在該BP86c上搭載層疊體86a，在層疊體86a上搭載集電體86b。并且，將電極80a下拉至集電體86b之上來按壓。另夕卜，在圖7的示例中，加壓機構(gòu)84a、84b分別向電極80a、80b施加壓力，但是也可以僅對電極80a、80b中的一個施加壓力。
[0059]對電極80a、80b的通電控制如在第I實施例和第2實施例中說明的那樣。在電極80a、80b之間流過大電流,通過所產(chǎn)生的焦耳熱使被接合物86的接合面(金屬彼此的接合面)熔化來進行接合。在本實施例中，通過加壓機構(gòu)84a、84b施壓，集電體86b的凸部87變形而變低，該凸部87的前端部、凸部87正下方位置處的層疊體86a、凸部87正下方位置處的BP86c熔化，集電體86b、層疊體86a和BP86c被接合。
[0060]如以上所述，在本實施例中，將層疊體86a、配置在層疊體86a上的集電體86b、和配置在層疊體86a下的BP86c作為被接合物86，因此能夠減輕從被接合物86對電極80a、80b的前端部82a、82b的Al轉(zhuǎn)印，能夠抑制前端部82a、82b的消耗。在集電體86b設(shè)置凸部87，將凸部87的高度設(shè)定為高于在通常的凸部焊接中所使用的凸部，從而能夠消除凸部以外的部分中的焊接電流的分流，而且通過將BP86c的厚度設(shè)為集電體86b的厚度的1/2以上，從而可獲得熔化部與前端部82a、82b之間的距離，因此能夠?qū)崿F(xiàn)沿著層疊體86a的層疊方向的溫度梯度，熔化部不會到達前端部82a、82b。
[0061]也就是說，在集電體86b側(cè)，焊接電流(熱)集中在與層疊體86a接觸的凸部87的前端部。電極80a的前端部82a與集電體86b之間的接觸面積大于凸部87的前端部與層疊體86a之間的接觸面積，因此在電極80a的前端部82a與集電體86b的接觸部分，不會產(chǎn)生焊接電流的集中。因此，集電體86b中熔化的是與層疊體86a相接觸的凸部87的前端部，與電極80a的前端部82a相接觸的集電體86b的部分不易熔化。由此，集電體86b的熔化部不會到達電極80a的前端部82a，因此能夠減輕集電體86b到前端部82a的Al的轉(zhuǎn)印。
[0062]另一方面，由凸部87按壓層疊體86a,從而能夠減小構(gòu)成層疊體86a的多張板(Al箔)的氧化膜電阻值，因此如上所述，若焊接電流集中在凸部87的前端部，則能夠使更多的電流流向凸部87的正下方的位置處的BP86c。因此，由多張板構(gòu)成的層疊體86a中熔化的是位于凸部87正下方的部分，與該層疊體86a相接觸的BP86c的熔化部也是凸部87的正下方的部分。BP86c的厚度為集電體86b的厚度的1/2以上，而且電極80b的前端部82b與BP86c的接觸面積大于凸部87的前端部與層疊體86a的接觸面積，因此與電極80b的前端部82b相接觸的BP86c的部分不易熔化。由此，BP86c的熔化部不會到達電極80b的前端部82b，因此能夠減輕BP86c到前端部82b的Al的轉(zhuǎn)印。
[0063]在本實施例中，只要在電極周圍追加吸附機構(gòu)89即可，不需要如專利第2867777號公報所記載的技術(shù)那樣設(shè)置帶狀導(dǎo)電材料及其傳送機構(gòu)。因此，能夠簡化電極周圍的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，由于電極周圍的結(jié)構(gòu)簡單，因此不會限制電極80a、80b的配置空間。此夕卜，電極主體81a、81b上的前端部82a、82b的安裝和更換比較容易，容易維護電極80a、80b。另外，在本實施例中，在電極80b的周圍設(shè)置有吸附機構(gòu)89的吸附噴嘴88，但是也可以在電極80b自身設(shè)置吸附噴嘴。
[0064]另外，在現(xiàn)有的電阻焊接或第I實施例和第2實施例的焊接中，為了使焊接電流集中流過，將電極的前端部設(shè)置成了尖比較細的形狀，但是在本實施例中，由于通過凸部87實現(xiàn)焊接電流的集中，因此前端部82a、82b只要是一定粗細的圓柱狀即可，能夠容易實現(xiàn)前端部82a、82b的制作及維護。[0065]在本實施例中，焊接前的層疊體86a在層疊方向上的電阻值例如為十幾ι?Ω?幾百m Ω，通過凸部87進行按壓，由此能夠?qū)⒃撾娮柚到档椭翈譵 Ω?十幾m Ω，而且如在第2實施例中說明的那樣，通過進行η次電阻控制方式的焊接，能夠?qū)㈦娮柚到档椭亮泓c幾πιΩ左右。
[0066][第4實施例]
[0067]接著，說明本發(fā)明的第4實施例。圖8是表示本發(fā)明的第4實施例所涉及的焊接裝置的結(jié)構(gòu)的框圖，對與圖1相同的結(jié)構(gòu)附加同一附圖標記。本實施例的焊接裝置與第I?第3實施例相比，焊接電源20的結(jié)構(gòu)有一部分不同。具體而言，刪除了在第I?第3實施例中所設(shè)置的二極管7，將焊接變壓器6的次級側(cè)輸出直接連接于電極80a、80b。在第I?第3實施例中，通過設(shè)置二極管7，從而在電極80a、80b之間施加正的焊接電壓V，但是在本實施例中，在電極80a、80b之間施加正和負的焊接電壓V。其他結(jié)構(gòu)如在第I?第3實施例中說明的那樣。
[0068]另外，在第I?第4實施例中，將由Al構(gòu)成的多張板的層疊體當(dāng)作了被接合物，但是并不限于此，可以將由Al合金構(gòu)成的多張板的層疊體作為被接合物，也可以將由Cu或Cu合金構(gòu)成的多張板的層疊體作為被接合物，也可以層疊了多張由Al或Al合金構(gòu)成的板、和由Cu或Cu合金構(gòu)成的板的層疊體作為被接合物。
[0069]第I?第4實施例的控制部16、操作部17、存儲部18及顯示部19的功能可通過具備CPU (中央處理單元)、存儲裝置及與外部的接口的計算機、和控制這些硬件資源的程序來實現(xiàn)。CPU按照保存在存儲裝置中的程序，執(zhí)行在第I?第4實施例中說明的處理。
【權(quán)利要求】
1.一種焊接裝置，包括: 第I電極(80a)，所述第I電極抵接于被接合物(85，86)； 第2電極(80b)，所述第2電極在與所述第I電極之間夾持所述被接合物且與所述第I電極對置； 加壓機構(gòu)(84a、84b)，所述加壓機構(gòu)對所述第I電極和所述第2電極中的至少一個加壓，通過所述第I電極和所述第2電極夾持所述被接合物； 焊接電源(20)，所述焊接電源向所述第I電極、所述第2電極間供給電流； 檢測單元(21 )，所述檢測單元檢測與焊接中的所述被接合物相關(guān)的物理量；和 控制單元(16)，所述控制單元根據(jù)來自外部的指示而從所述焊接電源向所述第I電極和所述第2電極供給電流，由此開始焊接，在焊接過程中檢測到的所述物理量到達了規(guī)定的結(jié)束條件值的時刻，停止對所述第I電極和所述第2電極的通電， 所述物理量是流過所述第I電極、所述第2電極的焊接電流、施加于所述第I電極、所述第2電極間的焊接電壓、提供給所述第I電極和所述第2電極的焊接功率、所述第I電極、所述第2電極間的電阻、施加到所述被接合物的負荷、及所述被接合物的厚度方向的位移量中的至少一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其中，所述控制單元(16)進行η次第I控制方式的焊接之后，進一步進行m次不同于所述第I控制方式的第2控制方式的焊接，其中，所述第一控制方式為作為焊接過程中檢測到的物理量的電極間電阻到達了作為結(jié)束條件值而預(yù)先設(shè)定的電極間電阻值的時刻停止對所述第I電極和所述第2電極的通電，η是I以上的整數(shù)，m是I以上的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接裝置，其中，所述第2控制方式的焊接是如下的焊接:在焊接過程中檢測到的電極間電阻以外的I個物理量到達了規(guī)定的結(jié)束條件值的時刻，停止對所述第I電極和所述第2電極的通電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接裝置，其中，所述第2控制方式的焊接是以下焊接中的任一種:將規(guī)定的焊接電流向所述第I電極和所述第2電極供給恒定時間的恒流控制方式的焊接；將規(guī)定的焊接電壓向所述第I電極、所述第2電極間供給恒定時間的恒壓控制方式的焊接；和將規(guī)定的焊接功率向所述第I電極和所述第2電極供給恒定時間的恒定功率控制方式的焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的焊接裝置，其中，所述焊接裝置還包括警報通知單元(22)，在每一次的焊接時間超過了規(guī)定的經(jīng)過時間的時刻，當(dāng)在所述第I控制方式下的焊接過程中檢測到的電極間電阻沒有到達作為結(jié)束條件值而預(yù)先設(shè)定的電極間電阻值的情況下，所述警報通知單元停止對所述第I電極和所述第2電極的通電，發(fā)出警報。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其中，所述控制單元(16)作為與所述結(jié)束條件值進行比較的所述物理量的值而使用物理量的微分值或積分值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其中，所述被接合物(86)包括:由金屬構(gòu)成的多張板的層疊體(86a) ;集電體(86b)，所述集電體是配置在所述層疊體上的由金屬構(gòu)成的板狀部件，且形成有相對于所述層疊體是凸狀的凸部(87);和配置在所述層疊體下的由金屬構(gòu)成的板狀支承板(86c)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焊接裝置，其中:所述凸部(87)的高度被設(shè)定為:對所述被接合物加壓而使所述凸部變形時，在所述凸部以外的部分所述集電體和所述層疊體不會接觸的高度；以及 所述支承板(86c)的厚度被設(shè)定為:焊接時與所述層疊體相接觸的部分熔化而與下側(cè)的所述第2電極相接觸的部分不會熔化的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的焊接裝置，其中，所述焊接裝置還包括吸附機構(gòu)(89)，所述吸附機構(gòu)真空吸附所述支承板的下表面，從而固定成將所述被接合物搭載于下側(cè)的所述第2電 極上。
【文檔編號】B23K11/00GK103962695SQ201410040218
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月4日
【發(fā)明者】伊藤厚, 重松孝英 申請人:日本亞比歐尼克斯股份有限公司