JP2004230440A - 絞り加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミクラッド材をブランキング工程aにおいて、打ち抜きダイとこれに対応した打ち抜きパンチとによって円盤状に打ち抜き、次に、第1の絞り工程bにおいて、外形輪郭を絞り形成加工するためのダイと絞りパンチによりフランジ部2を有する円筒体形状に絞り加工する。そして、次のフランジつぶし工程cでフランジ部2の一部のアルミニウムがつぶされてアルミニウムが薄くされ、さらに、次のトリミング工程dでアルミニウムがつぶされた位置でフランジ部2の一部が切り取られた後、第2の絞り工程eでフランジ部2が立ち上がらせられる。そして、フランジ部2が立ち上がった円筒形状の加工物を、さらに次の成形工程fで成形する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、絞り加工方法、特にコイン型電池のケース等に使用する、アルミニウムと鋼板を積層したアルミクラッド材等のクラッド材の絞り加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
コイン型電池は小型薄型であるため、その特徴を活かして腕時計や補聴器など小型化が要求される場合や、ICカードなどのように薄型化が要求される場合に広く用いられている。そして、最近では、高負荷放電特性を得ることができるように巻回構造の極板群をコイン型の電池ケース内に収容したものも開発されている。
【0003】
このように巻回構造の極板群をコイン型の電池ケース内に収容したコイン型電池の構造を図8により説明する。図8に断面図として示すように、円形半殻体に形成された電池ケース31と封口板32との間にガスケット33を装着し、電池ケース31をカシメ加工して封口した中に巻回構造の極板群34が収容されている。
極板群34は、正極極板と負極極板とがセパレータを介して巻回されて形成されており、封口板32によって形成される円形の空間内に無駄な空間が形成されないようにスペース効率のよい平面形状に形成されているので、巻回構造と相まって電池の体積当りの電池容量が大きい体積効率のよい電池を構成することができる。
【0004】
このコイン型電池を製造する場合には、極板群34の負極リードを封口板32に抵抗溶接し、正極リードを電池ケース31の内面に超音波溶接した後、封口板32の外周面にガスケット33を装着し、封口板32に電池ケース31を被せ、電池ケース31の側周面の開口端側を内側に折り曲げるカシメ加工により、図8に示すように、電池ケース31と封口板32との間を封口した中に巻回構造の極板群34を収容したコイン型電池を得ることができる(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−117900号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構造を有するコイン型電池の電池ケース、封口板の素材としては、従来、SUS(ステンレス鋼)が用いられていたが、SUSは耐食性に優れる反面接触抵抗が高いことから、大電流を確保するため、最近、機械的な強度、絞り加工性、耐食性、低接触抵抗値を考慮して、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の軟質金属とSUS等の鋼板を積層したクラッド材の使用が検討されている。
【0007】
一方、上記のようなコイン型電池の電池ケースを製造する場合、素材を円盤状に打ち抜き加工した後、打ち抜いた素材を絞り加工して電池ケースを製造しているが、素材としてアルミニウムとSUSを積層したアルミクラッド材を用いた場合、SUSとアルミニウムの伸び量が違うため、絞り加工時にアルミニウム側にバリ(小突起)が発生するという問題が生じる。
上記のようなコイン型電池において、電池ケースにバリが発生すると、電池が内部短絡を起こしやすくなり、このような内部短絡が生じると、電池機能をなくすため、上記のようなバリは発生しないようにする必要がある。このため、従来は、絞り加工装置の金型でバリをなくすようにしており、パンチやダイのセンタリング精度の調整によりバリ発生をなくすようにしていたが、このような調整だけではバリ発生を阻止することができず、バリ取り等の余分な工程が必要となっていた。
【0008】
また、図8に示すように、コイン型電池の封口板には肩Rを形成する必要があり、封口板の素材としてアルミクラッド材を使用した場合、封口板に肩Rを形成するために端面を叩き上げると、アルミニウムの肉厚が厚いため、アルミニウムの余肉が端面にで、SUS端面にアルミニウムが被さるという状況が生じる。このようなアルミニウム肉のはみ出しが生じないようにすると、封口板の肩Rを小さくすることができず、封口板の肩Rが大きくなるという問題も生じていた。
【0009】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、絞り加工時にアルミニウム等の軟質金属のバリや鋼板端面への軟質金属の被さりが生じないクラッド材の絞り加工方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、軟質金属と鋼板を積層したクラッド材の絞り加工方法において、クラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程と、打ち抜いた円盤状のクラッド材をフランジ部を有する円筒体形状に絞り加工する第1の絞り工程と、前記フランジ部の一部の軟質金属をつぶすフランジつぶし工程と、軟質金属がつぶされた位置でフランジ部の一部を切り取るトリミング工程と、上記フランジ部を立ち上げる第2の絞り工程とからなることを特徴とする。
また、請求項2に係る発明は、請求項1記載のクラッド材の絞り加工方法において、 軟質金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、鋼板がSUSであることを特徴とする。
【0011】
請求項1または請求項2に係る発明によれば、フランジつぶし工程により、クラッド材のフランジ部の周囲のアルミニウム等の軟質金属の肉厚が薄くなっているので、第2の絞り工程でフランジ部を立ち上げたとき、軟質金属のバリがほとんど発生せず、また、バリが発生しても微小なものとすることができる。
【0012】
請求項3に係る発明は、軟質金属と鋼板を積層したクラッド材の絞り加工方法において、クラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程と、打ち抜いた円盤状のクラッド材をフランジ部と傾斜部を有する形状に絞り加工するとともに、フランジ部の一部の軟質金属をつぶす、頭部絞り及びフランジつぶし工程と、軟質金属がつぶされた位置でフランジ部の一部を切り取るトリミング工程と、上記フランジ部を立ち上げる第2の絞り工程と、第2の絞り工程により上端にはみ出た軟質金属をたたく第1の成形工程と、鋼板の端面のみをたたいて端面を揃える第2の成形工程とからなることを特徴とする。
また、請求項4に係る発明は、請求項3記載のクラッド材の絞り加工方法において、 軟質金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、鋼板がSUSであることを特徴とする。
【0013】
請求項3、または請求項4に係る発明によれば、フランジつぶし工程により、クラッド材のフランジ部の周囲のアルミニウム等の軟質金属の肉厚が薄くなっているので、第二の絞り工程でフランジ部を立ち上げたとき、はみ出る軟質金属が少なくなるとともに、はみ出た軟質金属をたたく工程を備えているので、肩Rを形成する工程で軟質金属の余肉が端面にでることがなく、鋼板端面に軟質金属が被さるという状況を防止でき、肩Rを小さくしても軟質金属がはみ出さないようにすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のクラッド材の絞り加工方法をアルミクラッド材を用いたコイン型電池の電池ケースの製造に適用した実施の形態について、図1〜図4を用いて説明する。
図1はアルミクラッド材を電池ケースに仕上げる各工程を示し、アルミクラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程(a)、打ち抜いた円盤状のアルミクラッド材1をフランジ部2を有する円筒体形状に絞り加工する第1の絞り工程(b)、フランジ部2の一部のアルミニウムをつぶすフランジつぶし工程(c)、アルミニウムがつぶされた位置でフランジ部2の一部を切り取るトリミング工程(d)、フランジ部2を立ち上げる第2の絞り工程(e)及び電池ケースの形を整える成形工程(f)から構成されている。
【0015】
アルミクラッド材は、表面にニッケルめっきを施したSUSとアルミニウムまたはアルミニウム合金を重ね合わせて冷間にて圧延接合した後、拡散焼鈍を施し、さらに冷間仕上げ圧延又は冷間仕上げ圧延と最終焼鈍を施すことによって得られる。このアルミクラッド材をブランキング工程(a)において、打ち抜きダイとこれに対応した打ち抜きパンチとによって円盤状に打ち抜く。打ち抜かれた円盤状のアルミクラッド材1は、次に、第1の絞り工程(b)において、外形輪郭を絞り形成加工するためのダイと絞りパンチによりフランジ部2を有する円筒体形状に絞り加工される。
【0016】
そして、次のフランジつぶし工程(c)では、図2に詳細を示すように、フランジつぶしパンチ5、ノックアウト6、ダイ7によりフランジ部2の一部のアルミニウム4がつぶされてアルミニウムが薄くされる。図2において、ダイ7には中央部に開口部が形成されており、このダイ7の開口部には基台にスプリング(図示せず)を介して接続されるノックアウト6が配置されている。このノックアウト6に対面するようにフランジつぶしパンチ5が配置されている。このノックアウト6とダイ7の上に、SUS3とアルミニウム4が積層され、フランジ部2が形成されたアルミクラッド材1が載置された状態で、フランジつぶしパンチ5を下降させると、ノックアウト6がスプリングの弾性力に抗して下方に移動し、フランジ部2の一部のアルミニウム4が押しつぶされる。
【0017】
次に、フランジ部2の一部のアルミニウム4が押しつぶされたアルミクラッド材1は、トリミング工程(d)で図3に詳細を示すように、トリミングパンチ8、ノックアウト9、トリミングダイ10、製品ガイド11により、アルミニウム4がつぶされた位置でフランジ部2の一部が切り取られる。図2と同様に、トリミングダイ9には中央部に開口部が形成されており、このトリミングダイ10の開口部にノックアウト9が配置されている。円筒体内に製品ガイド11が載せられたアルミクラッド材1のフランジ部2がトリミングダイ10の上面に載置された状態で、トリミングパンチ8を下降させると、トリミングパンチ8がトリミングダイ10の開口部に侵入し、ノックアウト9がスプリングの弾性力に抗して下方に移動して、アルミニウム4が押しつぶされた位置でフランジ部2の一部が切り取られる。
【0018】
フランジ部2の一部が切り取られたアルミクラッド材1は、次に、第2の絞り工程(e)で図4に詳細を示すように、パンチ12、ノックアウト13、ダイ14によりフランジ部2が立ち上がらせられる。すなわち、アルミクラッド材1のフランジ部2がダイ14に載置された状態で、パンチ12を下降させると、パンチ12がダイ14の開口部に侵入し、上記と同様に、ノックアウト13がスプリングの弾性力に抗して下方に移動するので、フランジ部2がダイ14とパンチ12の隙間に入り込み、フランジ部が立ち上がる。
【0019】
フランジ部2が立ち上がった円筒形状の加工物を、さらに次の成形工程(f)で成形することにより、電池ケースが出来上がるが、第2の絞り工程及び成形工程では、アルミクラッド材1のフランジ部2の端部のアルミニウムの肉厚が図4に示すように薄くなっているので、アルミニウムのバリがほとんど発生せず、また、バリが発生しても微小なものとすることができる。
【0020】
次に、本発明のクラッド材の絞り加工方法をアルミクラッド材を用いたコイン型電池の封口板の製造に適用した実施の形態について、図5〜図7を用いて説明する。
図5はアルミクラッド材を封口板に仕上げる各工程の部分拡大図を示し、アルミクラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程(a)、打ち抜いた円盤状のアルミクラッド材1をフランジ部2と傾斜部を有する形状に絞り加工するとともに、フランジ部2の一部のアルミニウムをつぶす、頭部絞り及びフランジつぶし工程(b)、アルミニウムがつぶされた位置でフランジ部2の一部を切り取るトリミング工程(c)、上記フランジ部2を立ち上げる第2の絞り工程(d)、第2の絞り工程で上端にはみ出たアルミニウムをたたく第1の成形工程(e)、SUSの端面のみをたたいて端面を揃える第2の成形工程(f)とから構成されている。
【0021】
電池ケースの場合と同様に、アルミクラッド材はブランキング工程(a)において、打ち抜きダイとこれに対応した打ち抜きパンチとによって円盤状に打ち抜かれる。打ち抜かれた円盤状のアルミクラッド材1は、次に、頭部絞り及びフランジつぶし工程(b)において、図6に詳細を示すように、パンチ15とノックアウト16、ダイ17により円盤状のアルミクラッド材1の頭部が絞られるとともに、フランジ部2が形成される。そして、同時に、フランジ部2の一部のアルミニウム4がつぶされる。すなわち、ノックアウト16、ダイ17の上に円盤状のアルミクラッド材1が載置された状態で、パンチ15を下降させると、パンチ15がダイ17の開口部に侵入し、ノックアウト16がスプリングの弾性力に抗して下方に移動して、頭部が絞られるとともに、フランジ部2が形成される。このとき、同時に、パンチ15の周縁の段部によりフランジ部2の一部のアルミニウム4が押しつぶされる。
【0022】
次に、フランジ部2の一部のアルミニウム4が押しつぶされたアルミクラッド材1は、トリミング工程(c)で図3と同様に、アルミニウム4がつぶされた位置でフランジ部2の一部が切り取られた後、第2の絞り工程(d)で図4と同様にしてフランジ部2が立ち上がらせられる。
フランジ部2が立ち上がった加工物は、さらに次の第1の成形工程(e)で、図7に詳細を示すように、パンチ18、ノックアウト19、ダイ20、シンプル21により、はみでたアルミニウム4のみが叩き潰される。すなわち、ノックアウト19、ダイ20の上にフランジ部の立ち上がった加工物が載置された状態で、パンチ18をシンプル21に沿って下降させると、ノックアウト19がスプリングの弾性力に抗して下方に移動し、パンチ18の周縁の段部23によりアルミニウム4のみがたたかれて、はみ出たアルミニウムが叩き潰される。このとき、ダイ20の端部に突起部22が形成されているので、加工物の下面に若干の肩Rが形成される。次に、この加工物は第2の成形工程(f)でSUS3の端面のみが叩かれて、上部の端面が揃えられるとともに、加工物の下部に肩Rが形成される。この場合のパンチ、ダイ等は図7と同様な構成であり、パンチ18の周縁の段部がSUS3の端部まで形成されている装置を用いることにより、SUS3をたたき、加工物の下部に肩Rを形成することができる。
【0023】
上記のようにして、コイン型電池の封口板を製作することができるが、フランジつぶし工程により、アルミクラッド材の端部のフランジ部のアルミニウムの肉厚が薄くなっているので、第2の絞り工程でフランジ部を立ち上げたとき、はみ出るアルミニウムが少なくなるとともに、はみ出たアルミニウムを叩き潰す工程の後、SUSのみを叩いて肩Rを形成するので、肩Rを形成する工程でアルミニウムの余肉が端面にでることがなく、肩Rを小さくしてもアルミニウム肉がはみ出さないようにすることができる。
【0024】
なお、上記の実施の形態では、本発明の絞り加工方法をコイン型電池の電池ケースや封口板に適用した例を説明したが、本発明の絞り加工方法は、コイン型電子部品のケース等の他の加工物の成形にも適用することができ、また、巻回構造の極板群でなく、通常の平板状の極板群を用いたコイン型電池の電池ケース、封口板にも適用することができる。
さらに、上記の実施の形態では、クラッド材として表面にニッケルめっきを施したSUSとアルミニウム板を重ね合わせて冷間にて圧延接合したアルミクラッド材を例として説明したが、本発明の絞り加工方法は、アルミニウム以外の鉛等の軟質金属を使用したクラッド材やSUS以外の鋼板を使用したクラッド材についても適用することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1または請求項2に係る発明の絞り加工方法によれば、フランジつぶし工程により、クラッド材のフランジ部の周囲のアルミニウム等の軟質金属の肉厚が薄くなっており、また、第2の絞り工程ではフランジ部のみを立ち上げるので、第2の絞り工程では軟質金属のバリがほとんど発生せず、バリが発生しても微小なものとすることができる。したがって、本発明の絞り加工方法をコイン型電池の電池ケースに使用した場合、バリ取り等の無駄な工程を設けなくとも、バリによる電池の短絡を防止することができる。
【0026】
また、請求項3または請求項4に係る絞り加工方法によれば、フランジつぶし工程により、クラッド材のフランジ部の周囲のアルミニウム等の軟質金属の肉厚が薄くなっているので、第2の絞り工程でフランジ部を立ち上げたとき、はみ出る軟質金属が少なくなるとともに、はみ出た軟質金属をたたく工程を備えているので、肩Rを形成する工程で軟質金属の余肉が端面にでることがなく、肩Rを小さくしても、鋼板端面に軟質金属が被さるという状況を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクラッド材の絞り加工方法を電池ケースの製造に適用した実施の形態の各工程を示す図である。
【図2】フランジつぶし工程の詳細を示す図である。
【図3】トリミング工程の詳細を示す図である。
【図4】第2の絞り工程の詳細を示す図である。
【図5】本発明のクラッド材の絞り加工方法をコイン型電池の封口板の製造に適用した実施の形態の各工程を示す図である。
【図6】頭部絞り及びフランジつぶし工程の詳細を示す図である。
【図7】第1の成形工程の詳細を示す図である。
【図8】巻回構造の極板群をケース内に収容したコイン型電池の構造を示す図である。
【符号の説明】
1 アルミクラッド材
2 フランジ部
3 SUS
4 アルミニウム
5 フランジつぶしパンチ
6、9、13、16、19 ノックアウト
7、14、17、20 ダイ
8 トリミングパンチ
10 トリミングダイ
11 製品ガイド
12、15、18 パンチ
21 シンプル
22 突起部
23 段部
Claims (4)
- 軟質金属と鋼板を積層したクラッド材の絞り加工方法において、クラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程と、打ち抜いた円盤状のクラッド材をフランジ部を有する円筒体形状に絞り加工する第1の絞り工程と、前記フランジ部の一部の軟質金属をつぶすフランジつぶし工程と、軟質金属がつぶされた位置でフランジ部の一部を切り取るトリミング工程と、上記フランジ部を立ち上げる第2の絞り工程とからなることを特徴とする、クラッド材の絞り加工方法。
- 軟質金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、鋼板がSUSであることを特徴とする、請求項1に記載のクラッド材の絞り加工方法。
- 軟質金属と鋼板を積層したクラッド材の絞り加工方法において、クラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程と、打ち抜いた円盤状のクラッド材をフランジ部と傾斜部を有する形状に絞り加工するとともに、フランジ部の一部の軟質金属をつぶす、頭部絞り及びフランジつぶし工程と、軟質金属がつぶされた位置でフランジ部の一部を切り取るトリミング工程と、上記フランジ部を立ち上げる第2の絞り工程と、第2の絞り工程により上端にはみ出た軟質金属をたたく第1の成形工程と、鋼板の端面のみをたたいて端面を揃える第2の成形工程とからなることを特徴とする、クラッド材の絞り加工方法。
- 軟質金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、鋼板がSUSであることを特徴とする、請求項3に記載のクラッド材の絞り加工方法。
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