CN108472784B - 二次电池的中央芯体制造所涉及的砂轮引导件、生产线以及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于抑制在二次电池用的管式中央芯体的两端部产生毛刺或损伤。本发明的砂轮引导件(20)用于对在制造二次电池用的管式中央芯体时将管切断的切断砂轮(10)进行引导，该砂轮引导件(20)具备：管束支承件(22、23、24)，其在排列有一个或多个对材料管进行捆扎而成的管束的状态下对该管束进行保持；以及引导部件(22、23)，其对切断砂轮(10)进行引导，引导部件(22、23)具有与切断砂轮(10)的侧面抵接的一对引导面(30)，引导面(30)由烧结金刚石或超硬合金形成。优选管束支承件(22、23、24)具有供多个管束在内侧并列固定的保持框(27)，引导面(30)配设成以包围保持框(27)的方式朝切断砂轮(10)的相反侧敞开的コ字状。

Description

二次电池的中央芯体制造所涉及的砂轮引导件、生产线以及 制造方法

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池的中央芯体，特别是涉及制造在侧面不具有狭缝的管式中央芯体时所使用的装置、方法。

背景技术

以往，在锂离子二次电池的卷绕电极体的中央孔插通有中空圆筒状的中央芯体，以便防止卷绕电极体因反复进行充放电而朝中央孔侧变形，另外，还便于形成用于将在电池底部产生的气体向具有排气孔的上部侧输送的排气通路。

这样的中央芯体有可能因施加于电池的冲击、振动而错位，从而导致上述功能受损、或者卷绕电极体的绝缘隔离件(separator)破损，因此，提出了防止上述这些问题的各种方案。

例如，专利文献1中提出了如下技术：在将矩形的板材卷曲而形成的C字型中央芯体中，将在周面的狭缝的两端缘形成的毛刺均加工成朝向筒径的内侧。

另外，专利文献2中提出了如下技术：使得截面为C字型的中心销(中央芯体)的一端侧形成为尖头状，另一方面，使得另一端侧形成为末端扩大的凸缘状，使该凸缘状部分卡止于卷绕电极体的中空孔的下端侧开口部而抑制中心销的错位。

专利文献3中提出了如下技术：在端部开口的周缘设置缺口部，在中心销移动而使得端部与绝缘板抵接的情况下，使得作为气体出入口的端部开口不会堵塞。

另外，专利文献4中提出了一种中心销，其在两端的锥形部的形成开始部附近形成槽部、或者比其它部分的厚度薄的薄壁部，由此，当产生气体时，该锥形部张开而使得气体容易流动。

但是，在如专利文献1至专利文献4那样的截面为C字型的中央芯体中，如果电池受到较大的外部压力而变形，则狭缝的边缘有可能突出而导致隔离件破损。

因此，为了将在变形时成为问题的狭缝省略，本发明的发明人致力于研究将管部件切断而形成中央芯体的方法。

专利文献

专利文献1：日本特开2005－317441号公报

专利文献2：日本特开2013－137941号公报

专利文献3：日本特开2013－191414号公报

专利文献4：日本特开2011－228067号公报

发明内容

但是，在将管材切断而制造中央芯体的情况下，存在如下问题：对切断砂轮进行引导的砂轮引导件被切断砂轮逐渐磨削而导致对切断砂轮进行引导的功能受损，因此，管的切断面变得倾斜且尖锐、或者产生毛刺。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于抑制二次电池的管式中央芯体的切断面倾斜、或者产生毛刺。

为了解决上述课题而完成的发明是一种砂轮引导件，其对将材料管束切断而形成二次电池中央芯体用的工件管的切断砂轮进行引导，该材料管束利用树脂制套管对多根材料管进行捆扎而成，所述砂轮引导件的特征在于，具备：管束支承件，该管束支承件在排列有一个或多个所述材料管束的状态下对所述材料管束进行保持；以及引导部件，该引导部件对所述切断砂轮进行引导，所述引导部件具有与所述切断砂轮的侧面抵接的一对引导面，所述引导面由烧结金刚石或超硬合金形成。

此处，“工件管”是指：由材料管切断为规定长度而得到的管。

这样，由烧结金刚石或超硬合金形成砂轮引导件的引导面，从而能够抑制引导面被切断砂轮磨削，因此，能够抑制切断砂轮的晃动。

优选地，本发明的砂轮引导件的所述管束支承件具有保持框，该保持框供多个所述管束在内侧并列固定，所述引导面配设成以围绕所述保持框的方式朝切断砂轮的相反侧敞开的コ字状。由此，在管束的切断中，能够抑制切断砂轮的周缘从砂轮引导件的引导面脱离。

优选地，本发明的砂轮引导件的配设成コ字状的所述引导面包括：在管束的并列方向的一侧形成的L字状部；以及在所述并列方向的另一侧形成的另一侧端边部，所述L字状部和所述另一侧端边部构成为能够在所述一对引导面对置的方向上彼此独立地滑动。

配设成コ字状的引导面并非整体被同样地磨损，特别是コ字的中边和两端边的磨损状况不同。这样，通过使得引导面的L字状部和另一侧端边部能够彼此独立地在一对引导部件对置的方向上滑动，例如，即便另一侧端边部的磨损比L字状部的磨损剧烈的情况下，通过使L字状部和另一侧端边部分别滑动，也能够使该两个部分均与切断砂轮抵接。

具备本发明所涉及的砂轮引导件的二次电池中央芯体的生产线的特征在于，具备削面(面打ち)模具，该削面模具为了在工件管的端部形成尖头状的锥形部而进行削面加工，所述削面模具的加工面由烧结金刚石或超硬合金形成。这样，通过由烧结金刚石或超硬合金形成削面模具的加工面，能够抑制因加工面的磨损而在中央芯体的锥形部产生的毛刺或损伤。

本发明包含利用本发明所涉及的砂轮引导件对所述切断砂轮进行引导且将所述管束切断的二次电池中央芯体的制造方法、以及利用本发明所涉及的二次电池中央芯体的生产线而制造二次电池中央芯体的二次电池中央芯体的制造方法。

如以上说明，根据二次电池的中央芯体的制造所涉及的本发明的砂轮引导件、生产线以及制造方法，能够抑制二次电池中央芯体的端部被倾斜地切断、以及在端部或锥形部产生毛刺或损伤。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的切断装置的主要部分立体图。

图2是表示图1所示的切断装置的保持框的周围的侧视图。

图3是图1所示的砂轮引导件的分解立体图。

图4(a)是图1中的一对L字状引导部中的近前侧的L字状引导部的侧视图，图4(b)是仰视图，图4(c)是主视图，图4(d)是示出图4(c)中的引导片的周围的放大图。

图5(a)是图1中的一对兼用作夹持件的引导件中的里侧的兼用作夹持件的引导件的俯视图，图5(b)是侧视图。

图6(a)是图1中示出的虎头钳(vice)的俯视图，图6(b)是侧视图，图6(c)是后视图。

图7是本发明的一个实施方式所涉及的削面模具的立体图。

图8(a)是图7所示的削面模具的主视图，图8(b)是俯视图，图8(c)是图8(b)中的I‐I线剖视图。

图9是使用了图7的削面模具的削面装置。

图10(a)是示出图9的削面压力机的等待位置的示意剖视图，图10(b)是示出图9的削面压力机的削面位置的示意剖视图。

图11是管式的二次电池中央芯体的立体图。

具体实施方式

接下来，适当地参照附图而对本发明的实施方式进行详细叙述。但是，本发明并不局限于以下实施方式。

图1示出了本发明的一个实施方式所涉及的锂离子二次电池的中央芯体C的生产线1的切断装置100，图9示出了生产线1中的削面装置200(未示出生产线1的整体图)。生产线1用于制造图11所示那样的管状的中央芯体C。

另外，在图1、图3、图9中，符号100(1)和200(1)表示切断装置100以及削面装置200均包含于生产线1中。

如图2所示，切断装置100用于将原料管P切断而形成规定长度的工件管(未图示)A，利用套管状的树脂制套管T将多根原料管P捆扎为正六边形的截面形状而形成管束B，进而将该管束B切断而形成工件管A。如图1所示，切断装置100主要具备切断砂轮10和砂轮引导件20，除此之外，还具备支承台24以及对管束B进行保持的虎头钳23。如图3所示，砂轮引导件20具备引导面30，该引导面30配设成朝下方(相当于权利要求书中的“切断砂轮的相反侧”)敞开的コ字状。

作为切断砂轮10，只要是切断金属用的砂轮即可，并未特别限定，可以适当地使用公知的切断砂轮。

如图1所示，砂轮引导件20具备：L字状引导部21，其配设于切断装置100的后侧(权利要求书中的管并列方向上的一侧，图1中为右侧)；以及兼用作夹持件的引导件(兼用作引导部件和管束支承件的双方)22，其配设于切断装置100的近前侧(权利要求书中的管并列方向上的另一侧，图1中为左侧)。L字状引导部21以及兼用作夹持件的引导件22均以隔着切断砂轮10而对置、且面对称的方式而设置有一对。

L字状引导部21由超级钢合金形成，如图4所示，该L字状引导部21具备：矩形板状的水平部21a；铅直部21b，该铅直部21b从水平部21a的一侧的端缘下垂；以及3个方棒状的引导片31、31、31，这3个方棒状的引导片31、31、31设置于与切断砂轮10对置的L字状的侧面21c。如图4(d)所示，引导片31由超级钢合金的基部31a和烧结于基部31a的表面的烧结金刚石层31b构成，且嵌入钎焊于在L字状的侧面21c设置的方槽。烧结金刚石层31b的表面成为对切断砂轮10进行引导的引导面30c，排列成L字状的3个引导面30c、30c、30c相当于权利要求书中的L字状部30a。

兼用作夹持件的引导件22由SKD11等合金工具钢形成为图5所示那样的方棒状，在一端侧(图5的右侧)设置有由形成正六棱柱的3个面的凹部构成的管束夹持部22a，其中，该正六棱柱沿水平方向且沿与切断砂轮10垂直的方向延伸，并且，在与切断砂轮10对置的那侧的侧面(图5(a)中的下侧的表面，图5(b)中的纸面近前侧的表面)设置有沿铅直方向延伸的方棒状的引导片32。引导片32由超级钢合金的基部32a和烧结金刚石层32b构成，在烧结金刚石层32b的表面具备引导面30b。如图3所示，借助长圆形的螺栓孔22b并利用六角孔螺栓4而将兼用作夹持件的引导件22固定于夹座25。兼用作夹持件的引导件22构成为：通过使长圆形的螺栓孔22b沿着六角孔螺栓4滑动而能够使兼用作夹持件的引导件22在宽度方向(图1中的进深方向)上滑动。另外，引导面30b相当于权利要求书中的另一侧端边部。

虎头钳23由与兼用作夹持件的引导件22相同的合金工具钢形成，如图6所示，该虎头钳23形成为近似长方体的块状，在宽度方向(图6(a)中的上下方向)的中央设置有用于避开切断砂轮10的狭缝23b。如图6(a)所示，在虎头钳23的上部(图6(b)中的上部)隔着狭缝23b而设置有一对水平板部23c，在水平板部23c的下方设置有管束夹持部23a，该管束夹持部23a由沿与切断砂轮10垂直的方向延伸的凹部构成。管束夹持部23a的内表面形成有扁平的八棱柱的6个面，如图2所示，构成为对2个管束B进行收纳。

在虎头钳23的后部(图6(b)的右侧部)设置有：台阶部23d，其对L字状引导部21的铅直部21b进行收纳；以及台阶部23e，其对按压板26进行收纳。

如图1所示，一对L字状引导部21、21构成为：铅直部21b被按压板26借助螺栓5而按压于台阶部23d，由此使得L字状引导部21固定于虎头钳23，并且，通过松解螺栓5而能够使该一对L字状引导部21、21在彼此接近分离的方向上滑动。

支承台24由与兼用作夹持件的引导件22相同的合金工具钢形成，如图3所示，该支承台24呈方块状，且具备：管束支承部24a，在该管束支承部24a的上表面对管束B进行支承；滑动支承面24b，兼用作夹持件的引导件22在该滑动支承面24b滑动；以及槽24c，用于向切断砂轮10洒水的管(未图示)从该槽24c通过。

如图2所示，由兼用作夹持件的引导件22的管束夹持部22a、虎头钳23的管束夹持部23a、以及支承台24的管束支承部24a形成对管束B进行保持的管保持框27。兼用作夹持件的引导件22在切断装置100的前后方向(图1、图2中的左右方向)上滑动，并与虎头钳23协作而对管束B进行夹持。兼用作夹持件的引导件22兼用作权利要求书中的引导部件和管束支承件。

接下来，对图9所示的本实施方式所涉及的削面装置200进行说明。

削面装置200构成为：自动对工件管的两端进行削面而形成锥形部C2，从工件管的输送方向上游侧(图9中的左侧)开始按顺序依次具备自动供给料斗201、送料器(partsfeeder)202、工件管进给装置203、多个输送台204、204、…、图像检查装置205、不合格品排出装置206、削面压力机207、兼用作滑槽的贯通升降箱(through cage)208以及产品储存器(stocker)209。

如图10所示，削面压力机207具备：一对削面滑块(ram)207a、207a，它们隔着工件管的输送路而对置；一对按压滑块207b、207b；以及一对削面模具6、6，它们设置于削面滑块207a。削面滑块207a和按压滑块207b相互使倾斜面发挥作用而实现凸轮机构的作用，一对削面模具6、6构成为通过上述凸轮机构的作用而彼此接近分离。

如图7、图8所示，削面模具6具备：基部61，其设置有对超级钢合金制的圆筒的外表面进行铣削而形成为弓形的凸缘部；以及圆筒状的烧结金刚石层62，其嵌入于基部61的贯通孔61a。如图8(c)所示，由烧结金刚石层62的内表面构成的加工面62a以从工件管A所插入的入口侧至里侧缩径的方式设置为锥形。在本实施方式的生产线1中，具备6对削面模具。

当使用具有上述结构的生产线1而制造二次电池的中央芯体C时，首先，如图2所示，利用树脂制套管T将多根原料管P捆扎为近似正六边形的截面，由此形成管束B。

接下来，以3束的单位从前端侧将管束B插入于切断装置100的管保持框27，对于各树脂制套管T，利用切断砂轮10以规定长度将其切断。管束B的切断长度由未图示的进给装置和控制装置决定。

接着，在安装有树脂制套管T的状态下，使用金属抛光轮(buff)将工件管A的两端开口C1的内侧毛刺除去并利用高压水进行清洗，然后，将树脂制套管除去而将工件管A的管束松解。然后，进行工件管A的离心脱水，利用振动滚筒将两端开口C1的外侧毛刺除去。

将这样形成的工件管A存放于自动供给料斗201，与两端的削面作业的开始相应地，利用如图9中的双点划线所示那样上升并前进的升降式滑动器201a而适当地将工件管A向送料器202供给。供给至送料器202的工件管A以水平姿势排列、且从滑动器状的工件管进给装置203下降，由此被载置于沿输送方向行进的输送台204上。借助输送台的管收纳槽以6根的单位、并以水平且与输送方向垂直地隔开适当的间隔的方式对工件管A进行载置。利用未图示的修正装置对载置于输送台204的工件管A的位置进行修正，并且将该工件管A向下游侧的图像检查装置205输送而对总长度和损伤进行检查。通过未图示的控制装置而将工件管A的总长度的检查的趋势向切断装置100反馈。

利用在下游侧相邻的不合格品排出装置206将工件管A的不合格品除去，并使滑动器206a滑动而将该工件管A收纳于不合格品储存器206b。若检查合格的工件管A被输送至削面压力机207、并受到对位置的修正，则如图10(b)所示，按压滑块207b、207b下降而使得一对削面滑块207a、207a朝彼此接近的方向滑动，由此利用一对削面模具6、6的加工面62a、62a对工件管A的两端进行按压而实施削面加工。削面加工结束后的工件管A(中央芯体C)在兼用作滑槽的贯通升降箱208滑落而被收纳于产品储存器209。使工件管A从兼用作滑槽的贯通升降箱208通过而进行外径和翘曲的检查。

在本实施方式的生产线1中，砂轮引导件20的引导面30由烧结金刚石构成，因此，能够抑制切断砂轮10因引导面30的磨损而晃动。

另外，引导面30形成为朝下方敞开的コ字状、且设置成围绕管保持框27，因此，在将管束B切断的期间，能够始终在距切断砂轮10将管束B切断的场所较近的位置处对切断砂轮10进行引导，因此，能够更有效地抑制切断砂轮10在将工件管切断的场所晃动。并且，L字状部30a由3个引导面30c、30c、30c形成，因此，可以仅更换引导面30c的磨损剧烈的引导片31。

另外，通过使引导面与代替切断砂轮10而安装的板状夹具抵接而对对置的一对引导面30的位置进行调节，但是，在本实施方式中，由于里侧的L字状部30a与近前侧的另一侧端边部(引导面)30b能够彼此独立地滑动，因此，即便在两个部分30a、30b被磨损了不同的厚度的情况下，也能够使这两个部分均与夹具抵接，从而能够分别准确地向能进行切断的位置滑动，与两个部分30a、30b形成为一体的结构相比，能够更有效地抑制切断砂轮10的晃动。另外，可以仅更换具备另一侧端边部(引导面)30b的引导片32。

此外，在本发明的生产线1中，削面模具6的加工面62a由烧结金刚石形成，因此，加工面62a难以产生磨损，能够抑制在中央芯体C的锥形部C2所产生的毛刺或损伤。

本发明并不局限于上述实施方式，砂轮引导件的引导面以及削面模具的加工面并不局限于由烧结金刚石形成，也可以由超硬合金形成。作为超硬合金，并未特别限定，可以适当地使用公知的超硬合金。引导面可以构成为L字状部和另一侧端边部一体地滑动，引导面也可以不是コ字状。保持框可以对2个以下或4个以上的管束进行保持。管束的截面并不局限于六棱柱，也可以捆扎成圆形等其他形状。生产线1可以不具备切断装置100和削面压力机207以外的装置。

附图标记的说明

1 生产线

10 切断砂轮

20 砂轮引导件

21 L字状引导部(引导部件)

22 兼用作夹持件(管束支承件)的引导件(引导部件)

23 虎头钳(管束支承件)

24 支承台

27 保持框

30 引导面

30a L字状部

30b 另一侧端边部

6 削面模具

62a 加工面

B 原料管束

C 二次电池中央芯体

C1 锥形部

P 原料管

T 树脂制套管

Claims (5)

1.一种砂轮引导件，其对将材料管束切断而形成二次电池中央芯体用的工件管的切断砂轮进行引导，该材料管束利用树脂制套管对多根材料管进行捆扎而成，

所述砂轮引导件的特征在于，具备：

管束支承件，该管束支承件在排列有一个或多个所述材料管束的状态下对所述材料管束进行保持；以及

引导部件，该引导部件对所述切断砂轮进行引导，

所述引导部件具有与所述切断砂轮的侧面抵接的一对引导面，

所述引导面由烧结金刚石或超硬合金形成，

所述管束支承件具有保持框，该保持框供多个所述管束在内侧并列固定，

所述引导面配设成以围绕所述保持框的方式朝切断砂轮的相反侧敞开的コ字状。

2.根据权利要求1所述的砂轮引导件，其特征在于，

配设成コ字状的所述引导面包括：在管束的并列方向的一侧形成的L字状部；以及在所述并列方向的另一侧形成的另一侧端边部，所述L字状部和所述另一侧端边部构成为能够在所述一对引导面对置的方向上彼此独立地滑动。

3.一种二次电池中央芯体的生产线，其特征在于，

所述二次电池中央芯体的生产线具备：

砂轮引导件，该砂轮引导件对将材料管束切断而形成二次电池中央芯体用的工件管的切断砂轮进行引导，该材料管束利用树脂制套管对多根材料管进行捆扎而成；以及

削面模具，该削面模具为了在工件管的端部形成尖头状的锥形部而进行削面加工，

所述砂轮引导件具备：

管束支承件，该管束支承件在排列有一个或多个所述材料管束的状态下对所述材料管束进行保持；以及

引导部件，该引导部件对所述切断砂轮进行引导，

所述引导部件具有与所述切断砂轮的侧面抵接的一对引导面，所述引导面由烧结金刚石或超硬合金形成，

所述削面模具的加工面由烧结金刚石或超硬合金形成。

4.一种二次电池中央芯体的制造方法，其特征在于，

利用权利要求1或权利要求2所述的砂轮引导件对所述切断砂轮进行引导，并且将所述管束切断。

5.一种二次电池中央芯体的制造方法，其特征在于，

利用权利要求3所述的生产线而制造二次电池中央芯体。