JP2006024514A - ストラップ、鋳造用金型、入子、鋳造装置及び鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】離型動作の妨げ要因が少なく、かつ、セル間接続部同士の高い溶接品質が得られるストラップを提供する。
【解決手段】鉛蓄電池用のストラップ１にあって、鉛蓄電池内で隔壁を隔てて隣接し合う同士が溶接されるセル間接続部２と、極板群の耳部と一体化される接続部３と、が略直角に対応するＬ型に形成され、かつ、前記セル間接続部２と接続部３の両側部がストレートに連なるように形成されると共に、前記セル間接続部２が０．６°〜１．０°の先細りのテーパー角をなすように形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、単車や乗用車、トラック、フォークリフト等の各種車両等に搭載される鉛蓄電池（バッテリ）用のストラップ、ストラップ等の鋳造に用いられる鋳造用金型、入子、鋳造装置及び鋳造方法に関する。

各種車両等に搭載される鉛蓄電池においては、極板群の耳部同士をストラップを介して接続するための方法としてキャストオンストラップ方式（ＣＯＳ方式）が従来より公知である（例えば、特許文献１〜７参照）。このＣＯＳ方式では２通りの方法が行われている。その一つは、鋳型を手作業または自動機で溶解槽内の溶湯（溶融鉛）に浸漬させてキャビティ内に溶湯を満たした後、鋳型を溶解槽から引き上げて極板群の耳部をキャビティ内に浸漬させて溶湯を凝固させることによりストラップを形成する方法である（特許文献１，４，５参照）。

別の方法では、鋳型を溶解槽近傍位置に配置し、ピストンポンプ等の移送手段でキャビティ内に溶湯を注入し、この注入溶湯を外部からヒータ（又はバーナ）等の加熱手段で加熱保温しつつ、その溶湯内に、予めフラックス処理して乾燥させた極板群の耳部の先端部分を浸漬させ、この状態で前記鋳型を冷却して溶湯を凝固させ、耳部をストラップに一体化させるようにしていた（特許文献２，３，６，７参照）。なお、キャビティ内への溶湯の注入方法については、堰を設けて溶湯を溶解槽からポンプで汲み上げ、余分の溶湯を溶解槽に戻す方法、湯面と鋳型の間に落差を設ける方法（重力方式）、トリベで直接注ぎ込む方法等々がある。

一方、このような従来のＣＯＳ方式で用いられるストラップ鋳造用金型のキャビティは一般に放電加工により有底状に形成され、例えば、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、ストラップ５１は、セル間接続部５２と極板群との接続部５３とが略直角に対応するようなＬ型に形成され、セル間接続部５２の側面に離型性を良好にするための抜き勾配を設ける必要上から、セル間接続部５２の幅が極板群との接続部５３より大に設定され、かつ、そのセル間接続部５２が３°の先細りのテーパー角（抜き勾配）をなすように設定されていた。なお、極板群との接続部５３には鋳造工程で極板群の耳部が一体化され、セル間接続部５２はセルの隔壁を隔てて隣接し合う同士が抵抗溶接により接合される。
特開平７−１２２２５９号公報 特開平９−１９９１０３号公報 特開平９−１６４４６９号公報 特開平１０−２９４０９６号公報 特開２００２−０１１５６２号公報 特開２００２−２７９９６５号公報 特開２００２−０２５５３４号公報

上述のような従来のＣＯＳ方式によるストラップの鋳造方法では種々の問題があった。即ち、（１）放電加工によって形成されるストラップ鋳造用金型のキャビティの形状に起因して、高価なボロン系等の離型剤が必要とされ、キャビティへの煩瑣な塗布工程を必要とする上に、かかる離型剤を塗布しても離型不良がしばしば発生した。（２）溶湯をポンプで汲み上げてキャビティ内に注入する場合には、ポンプ内や配管内での溶湯の詰まりに起因する注湯系統のトラブルが発生しやすく、メンテナンスに多大の時間と手間を要し、そのために、稼働率が低下することもあり、ランニングコストも高くなるという問題があった。

（３）キャビティ内に注入した溶湯をヒータで加熱する場合には、断線等のトラブルが発生することがあった。また、鋳型の加熱温度や冷却温度の安定保持が難しく温度のバラツキに起因する品質不良が発生しやすく、品質の安定化（品質管理）が容易でなかった。また（４）鋳造されたストラップを離型させる際に、ストラップを鋳型から押し出すための円形又は板状等に形成された押出当接部を有する押出ピンが必要とされ、装置の構造が複雑になる上に、その押出当接部はストラップの底部全面に当接するものではなく部分的にしか当接させることができないため、ストラップ底部に均等な押出力を作用させることができず離型動作が不安定になりやすく、かつ、押出ピンが変形しやすかった。

そして、図１０（ａ）（ｂ）に示されるストラップ５１は、安定な離型動作の妨げとなる段差部分Ｄがあるため、高価な離型剤を使用しても、特に、その段差部分Ｄのコーナー部Ｒが金型に付着して離型しにくく、離型不良が発生するという問題（上記（１）項と関連）があった。また、離型性を良くするための抜き勾配として、セル間接続部５２に（極板群との接続部５３に引いた垂線に対して）３°の先細りのテーパー角を設けているため、隣接し合うセル間接続部５２，５２の背面同士の間では、セル隔壁を隔てて合計６°のテーパー状空隙が発生する。

従って、両セル間接続部５２，５２が電極チップによって両側から挟み付けられて抵抗溶接される際に、そのテーパー状空隙が強制的に押し潰されて密着状態になるため、極板群との接続部５３，５３と極板群の耳部の間で強制的に変形が発生する。セル間接続部５２，５２同士の溶接品質を向上させるためには、このような変形は少ない方が好ましい。そのためには、セル間接続部５２の抜き勾配はできるだけ小さく設定しなければならない。しかしながら、放電加工では高い加工精度を得ることができないため、抜き勾配は、上述のように、少なくとも３°程度に設定せざるを得なかった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされ、離型動作の妨げ要因が少なく、かつ、セル間接続部同士の高い溶接品質が得られるストラップと、高価な離型剤や押出ピンを必要とすることなく鋳造品を離型させることができる鋳造用金型、入子、その鋳造用金型を用いた鋳造装置及び鋳造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
（１）本発明の鉛蓄電池用のストラップは、鉛蓄電池用のストラップ１にあって、
セル間接続部２と、極板群との接続部３とが略直角に対応するＬ型に形成され、かつ、前記セル間接続部２と、極板群との接続部３の両側部がストレートに連なるように形成されると共に、前記セル間接続部２の壁面２ａ，２ｂ，２ｃが、先細りのテーパー角をなすように形成される。

このような構成によれば、セル間接続部２と、極板群との接続部３の両側部がストレートに連なるため、従来のような離型動作の妨げとなる段差がなくなり、離型が容易となる。また、セル間接続部２と極板群との接続部３の両側部をストレートにしたことで、ストラップ１を形成するためのキャビティ６の製作が容易となる上に、角部（突出部）がなくなったので、鉛（原材料）の使用量を少なくすることができ、軽量化が可能となる。

（２）前記テーパー角を、０．６°〜１．０°に設定することが特に好ましい。このようにすれば、鋳造品（ストラップ１）の鋳型からの離型が容易となる。また、隔壁を隔てて対向し合うセル間接続部２，２同士を抵抗溶接する際に、セル間接続部２，２間の隙間が少なくなるため、溶接作業性が向上し溶接部に残留応力が発生しにくくなり、溶接品質も向上する。なお、テーパー角が０．６°より小さくなると、ストラップ１を、例えば、鋳造によって形成する場合、鋳造品の鋳型からの離型が難しくなることがある。また、キャビティ６の形成に高い加工精度が要求され、加工条件がきびしくなり過ぎる。一方、テーパー角が１．０°より大になると、セル間接続部２，２同士を抵抗溶接する際に残留応力が発生しやすくなる。

（３）本発明の鋳造用金型は、金型本体に、上方への抜き勾配を有して段部のない貫通孔５ａが形成され、該貫通孔５ａの下部に、入子４が上方に向けて離脱可能に嵌装され、該入子４の上にキャビティ６が形成される。

このような構成によれば、貫通孔５ａに嵌装された入子４がキャビティ６の底になるため、鋳造用金型５にキャビティ６の底を形成しなくてもよくなる。従って、鋳造用金型５の製作が容易となり、その貫通孔５ａは、例えば、ワイヤカットによって形成することができる。その場合、従来の放電加工により有底のキャビティを形成する場合よりも表面仕上げ精度が格段に向上し、抜き勾配を小さく設定することができ、かつ、コスト安に提供することができる。しかも、貫通孔５ａの底部に嵌装させた入子４は、鋳造品１の底部全体に当接（接触）しているため、入子４を離脱させる動作で、鋳造品１を安定性よく離型させることができる。

（４）本発明の入子は、鋳造用のキャビティ６を形成するための入子４であって、
鋳造用金型５に形成された貫通孔５ａの下部に、上方に向けて離脱可能に嵌装されてその上に前記キャビティ６を形成し、かつ、前記キャビティ６で鋳造品１を形成した後に前記貫通孔５ａから入子４を離脱される際に、前記鋳造品１を離型させる。

このような構成によれば、入子４によってキャビティ６の底部が形成されるため、鋳造用金型５には貫通孔５ａを形成するのみでよく、鋳造用金型５の形成が容易となり、例えば、貫通孔５ａをワイヤカットにより形成することができる。その場合、従来の放電加工による場合よりも表面仕上げ精度が格段に向上し、抜き勾配を小さく設定することができ、かつ、コスト安に鋳型の形成が可能となる。

入子４は鋳造品１の離型方向に貫通孔５ａから離脱可能であるため、鋳造品１の鋳造後、入子４を貫通孔５ａから（例えば、２ｍｍ程度押し上げて）離脱させる動作で、鋳造品１をキャビティ６から離型させることができる。しかも、その入子４は、鋳造品１の底部全体に当接（接触）しているため、入子４を離脱させる際の鋳造品１の離型動作が安定化し、鋳造品１の離型性が格段に向上する。なお、入子４を上方に向けて移動させて貫通孔５ａから離脱させてもよく、鋳造用金型５を下方に移動させて入子４を貫通孔５ａから離脱させてもよい。また、鋳造品１の例としては、鉛蓄電池用のストラップや極柱等が挙げられるがこれに限定されることなく、その他の部品類等であってもよい。

（５）本発明の鋳造装置は、（３）項に記載の鋳造用金型５を固定支持する金型支持部２３と、前記キャビティ６に溶湯２６を注入する溶湯注入手段２４と、前記キャビティ６に溶湯２６を注入した後の余剰溶湯を前記鋳造用金型５の表面から除去する余剰溶湯除去手段２５と、前記キャビティ６内に注入された溶湯２６を冷却する冷却手段１１と、前記入子４を前記貫通孔５ａから離脱させる離脱手段２７と、を備える。

このような構成によれば、固定支持された鋳造用金型５に溶湯２６が注入されるため、注入された溶湯２６がこぼれにくくなり、溶湯２６の注入不良がなくなる。鋳造用金型５の貫通孔５ａの底部に嵌装させた入子４は、鋳造品１の底部全体に当接（接触）しているため、入子４の離脱に伴う鋳造品１の離型動作が安定化し、鋳造品１の離型性が格段に向上する。また、余剰溶湯除去手段２５によって、溶湯２６を注入した後に鋳造用金型５の表面から余剰溶湯を除去するので、鋳バリの発生を抑えることができ鋳造品１の離型性が向上する。なお、入子４を貫通孔５ａから離脱させるための離脱手段２７は、入子４を固定して鋳造用金型５を移動させてもよく、鋳造用金型５を固定して入子４を移動させるようにしてもよい。

（６）このような鋳造装置の溶湯注入手段２４は、固定支持された前記鋳造用金型５に対する前記溶湯２６の浸漬度を可変とする昇降式のフロート２４であってもよい。このようにすれば、フロート２４の溶湯２６に対する浸漬度を変化させることで湯面を上昇させてキャビティ６内に溶湯２６を注入することができるため、ポンプで溶湯を汲み上げてキャビティ内に注入する従来装置のようにポンプ内や配管内で溶湯が詰まるようなトラブルが発生しなくなる。また、溶解槽２２内で加熱された溶湯２６がそのままキャビティ６内に注入されるため、従来のようなキャビティ内に注入した溶湯を外部から加熱するためのヒータ（又はバーナ）等の加熱手段が不要となり、構成を簡素化することができ、トラブルの発生を少なくすることもできる。

（７）本発明の鋳造方法は、金型本体に形成された貫通孔５ａの底部に上方に向けて離脱可能に入子４を嵌装してその上にキャビティ６を形成し、該キャビティ６内に溶湯２６を注入して鋳造品１を鋳造した後には、前記入子４を前記貫通孔５ａから離脱させることにより前記鋳造品１を前記キャビティ６から離型させる。

このような方法によれば、鋳造品１を鋳造した後、貫通孔５ａに嵌装した入子４を該貫通孔５ａから離脱させる動作で、鋳造品１をキャビティ６から離型させることができる。しかも、貫通孔５ａの底部に嵌装させた入子４は、鋳造品１の底部全体に当接（接触）しているため、入子４を離脱させる際の鋳造品１の離型動作が安定化し、鋳造品１の離型性が格段に向上する。また、その貫通孔５ａには底が不要であるため鋳型の形成が容易となり、例えば、ワイヤカットによって貫通孔５ａを形成することができる。その場合、従来の放電加工により有底のキャビティを形成する場合よりも表面仕上げ精度が格段に向上し、抜き勾配を小さく設定することができ、かつ、コスト安に鋳型の形成が可能となる。

本発明の鉛蓄電池用のストラップは、セル間接続部と極板群との接続部の両側部がストレートに連なるように形成されるため、従来のような離型動作の妨げとなる角部乃至は段差がなくなり、離型が容易となる。また、セル間接続部と極板群との接続部の両側部をストレートにしたことで、ストラップを形成するためのキャビティの製作が容易となる上に、角部（突出部）がなくなったので、鉛（原材料）の使用量を少なくすることができ、軽量化が可能となる。

本発明の鋳造用金型は、鋳造品を鋳造するための貫通孔が、抜き勾配を有して段部なく形成されるので、鋳型の形成が容易となり、例えば、ワイヤカットによって貫通孔を形成することができる。その場合、従来の放電加工による場合よりも表面仕上げ精度が格段に向上し、かつ、コスト安に提供することができる。しかも、貫通孔の下部に嵌装させた入子は、鋳造品の底部全体に当接（接触）しているため、入子を離脱させる際の鋳造品の離型動作が安定化し、鋳造品の離型性が格段に向上する。従って、従来のような押出ピンや高価な離型剤が不要となり、コスト安に鋳造品を鋳造することができる。

本発明の入子は、キャビティが形成される貫通孔の底部に、鋳造品の離型方向に離脱可能に嵌装されるので、貫通孔に底部を形成する必要がなくなるため、鋳型の形成が容易となり、例えば、貫通孔をワイヤカットにより形成することができる。その場合、従来の放電加工による場合よりも表面仕上げ精度が格段に向上し、かつ、コスト安に鋳型の形成が可能となる。

この入子は、鋳造品の離型方向に離脱可能であるため、鋳造品を鋳造した後、入子を貫通孔から離脱させる動作で、鋳造品をキャビティから離型させることができる。しかも、その入子は、鋳造品の底部全体に当接（接触）しているため、入子を離脱させる際における鋳造品の離型動作が安定化し、鋳造品の離型性が格段に向上する。従って、従来のような押出ピンや高価な離型剤が不要となる。

本発明の鋳造装置は、固定支持された鋳造用金型に溶湯が注入されるため、溶湯がこぼれにくくなり、溶湯の注入不良がなくなる。鋳造用金型の貫通孔の下部に嵌装させた入子は、鋳造品の底部全体に当接（接触）しているため、入子を離脱させる際の鋳造品の離型動作が安定化し、鋳造品の離型性が格段に向上する。また、余剰溶湯除去手段によって、溶湯を注入した後に鋳造用金型の表面から余剰溶湯を除去するので、鋳バリの発生を抑えることができ鋳造品の離型性が向上し鋳造品質も向上する。

本発明の鋳造方法は、鋳造品を鋳造した後、貫通孔に嵌装した入子を離脱させる動作で鋳造品を離型させるので、貫通孔の下部に嵌装させた入子は鋳造品の底部全体に当接（接触）しているため、入子を離脱させる際の鋳造品の離型動作が安定化し、鋳造品の離型性が格段に向上する。従って、従来のような押出ピンや高価な離型剤が不要となり、コスト安に高品質の鋳造品を鋳造することができる。また、その貫通孔には底が不要であるため、鋳型の形成が容易となり、例えば、ワイヤカットによって貫通孔を形成することができる。その場合、従来の放電加工による場合よりも表面仕上げ精度が格段に向上し、かつ、コスト安に鋳型の形成が可能となる。

以下に、本発明の最良の実施の形態に係るストラップ、入子、鋳造用金型、鋳造装置及び鋳造方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１はストラップ１を示し、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は斜視図である。このストラップ１は、セル間接続部２と電極接続部（本発明の極板群との接続部）３とが略直角に対応するＬ型に形成され、かつ、そのセル間接続部２と電極接続部３の両側部がストレートに連なるように形成され、離型阻害要因となる段差をなくしている。

そして、セル間接続部２の抵抗溶接される背面側２ａ及び正面側２ｂが、電極接続部３の接続面３ａ（又はその裏面３ｃ）に引いた垂線に対して、例えば、図示下方内向きに１°のテーパー角（先細りのテーパー角）をなす抜き勾配を有し、また、セル間接続部２と電極接続部３の両側部２ｃ，２ｃも図示下向きに１°のテーパー角（先細りのテーパー角）なす抜き勾配を有する。そして、電極接続部３の前面部３ｂは図示下方内向きに２°のテーパー角をなす抜き勾配を有する。つまり、上述のテーパー角は何れもストラップ１の離型方向（図示上方）に拡がるように形成される。なお、電極接続部３の接続面３ａと裏面３ｃは平行に設定される。

上述のように、セル間接続部２と電極接続部３の両側部がストレートに連なっているため、従来のような離型動作の妨げとなる段差がなくなりキャビティからの離型が容易となる。また、ストラップ１を形成するためのキャビティの製作が容易となる上に、突出部がなくなったので、セル間接続部２と電極接続部３の厚みを従来と同じにした場合、鉛（原材料）の使用量を少なくすることができ、軽量化が可能となる。

そして、セル間接続部２の背面側２ａが１°の先細りのテーパー角をなすので、隔壁８ｂ（図６参照）を隔てて対向し合うセル間接続部２，２同士を両側から高圧で挟み付けて抵抗溶接する際に、セル間接続部２，２間の隙間（２°）が少なくなるため、溶接作業性が向上し溶接部に残留応力が発生しにくくなり、溶接品質も向上する。この点については、図６に基づいて後述する。

図２は入子４を示し、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は斜視図である。この入子４はストラップ１の電極接続部３の裏面３ｃに当接（接触）する上接面４ａ、その上接面４ａに連なりストラップ１のセル間接続部２の正面側２ｂに当接（接触）する側接面４ｂ、その下部に連なる側面４ｃ、その側面４ｃと対向する側面４ｄ、その両側面４ｃ，４ｄ間に形成される側面４ｆ，４ｆ及び底面４ｅからなる。

上述の側面４ｃは、例えば、上接面４ａに引いた垂線に対して図示下方内向きに１°のテーパー角をなし、側面４ｄは、同垂線に対して図示下方内向きに２°のテーパー角をなす抜き勾配を有する。なお、側面４ｃ，側面４ｄのテーパー角を異ならせることで、入子４をストラップ鋳造用金型５（図３（ｃ）参照）の貫通孔５ａに挿入する際に正しい向きに挿入することができる。また、ストラップ１の正面側２ｂに当接（接触）する側接面４ｂは、例えば、同垂線に対して図示上方内向きに１°のテーパー角をなす抜き勾配を有する。一方、両側面４ｆ，４ｆは下向きに１°のテーパー角をなしている。上述のように、各テーパー角は入子４の離脱方向（図示上方）に拡がるように形成される。

図３は、ストラップ１、入子４及びストラップ鋳造用金型（本発明の鋳造用金型）５を示し、図３（ａ）はストラップ１の側面図、図３（ｂ）は入子４の側面図、図３（ｃ）はストラップ１及び入子４がストラップ鋳造用金型５の貫通孔５ａに嵌装された状態の側断面図である。このストラップ鋳造用金型５に形成される貫通孔５ａは、４つの側壁からなり、対向し合う２つの側壁５ｂ，５ｃが、それぞれ図示下方内向きにそれぞれ１°，２°のテーパー角（ストラップ１の離型方向に拡がるテーパー角）をなす抜き勾配を有し、その両側壁５ｂ，５ｃ間に対向し合うように形成される２つの側壁（符号なし）は下向きに１°のテーパー角（ストラップ１の離型方向に拡がるテーパー角）をなす。

ストラップ１の鋳造に先立って、まず、入子４を貫通孔５ａに嵌入すると、側壁５ｂ，５ｃのテーパー角（図示下方内向きに１°，２°）によって抜け止めされた状態で底部に嵌装され、このとき、入子４の底部（４ｅ）が貫通孔５ａから若干突出する。この状態にて、入子４の上接面４ａと側接面４ｂ及び貫通孔５ａの側壁５ｂ，５ｃ等によって囲まれた空間にストラップ１を鋳造（成形）するためのキャビティ６が形成される。なお、図３（ｃ）はキャビティ６内でストラップ１が鋳造された状態を示す。

この貫通孔５ａは、入子４の嵌装によってキャビティ６の底部が形成されるため、抜き勾配を有する段部のない貫通状に形成することができ、ストラップ鋳造用金型５の形成が容易となり、例えば、その貫通孔５ａをワイヤカットにより形成することができる。その場合、従来の放電加工による場合よりも表面仕上げ精度が格段に向上するため、上述のように、抜き勾配を小さく設定することができ、かつ、コスト安にストラップ鋳造用金型５を提供することができる。

そして、キャビティ６の底部を形成する入子４が、ストラップ１の離型方向に離脱可能であるため、ストラップ１を鋳造した後、入子４を貫通孔５ａから上方に離脱させる動作（入子４を約２ｍｍ程上方に押し上げる動作）で、鋳造されたストラップ１を離型させることができる。しかも、その入子４は、ストラップ１の底部全体に当接（接触）しているため、及び、抜き勾配が小さく設定されているため、入子４を離脱させる際におけるストラップの離型動作が安定化し、ストラップの離型性が格段に向上する。従って、高価な離型剤を必要とせず、また、押出ピンが不要となるため、鋳造装置の簡素化を図ることができる。

図４は、鋳造用金型５としてのストラップ鋳造用金型の平面図を示す。図示の例では、金型本体に貫通孔５ａを６個２列（計１２個）に設け、各貫通孔５ａに入子４を嵌装してキャビティ６を形成している。その２列の貫通孔５ａ群の両側に、２つの冷却水通路（本発明の冷却手段）１１（１１ａ，１１ｂ）が形成され、その一端側は穿孔後にプラグ１４，１４で閉栓され、各冷却水通路１１ａ，１１ｂの両端下部が、４本のクーリングポスト１２内の冷却水通路の上端開口に接続される。

そして、金型本体の両側部には、６本のガイドピン１３が立設され、中央部に配設される２本のガイドピン１３は位置決め用とされ段付き状に形成され、両端の４本のガイドピン１３には、後述するように、極板群の各耳部を一様に所定の寸法（３ｍｍ程度）だけ浸漬させるように搬送手段（図示省略）に掛止されるための被掛止片１３ａが突設されている。このようなストラップ鋳造用金型５の貫通孔５ａは、前述したように、ワイヤカットにより形成することができるが、これに限らず、その他の機械加工（フライス加工等）によっても形成することができる。

図５は、極板群７にストラップ１が一体化された状態の斜視図を示す。極板群７は、４枚の正極板７１と５枚の負極板７２がそれぞれセパレータ７３を介して絶縁された状態で交互に重ね合わされ、後述するストラップ１の鋳造過程で、正極板７１の耳部７１ａ同士が一方のストラップ１の電極接続部３の接続面３ａ内に一体化され、負極板７２の耳部７２ａ同士が他方のストラップ１の電極接続部３の接続面３ａ内に一体化される。なお、各耳部７１ａ，７２ａは、その先端部の３ｍｍ程が電極接続部３内に入り込んだ状態で一体化される。

図６は、最終製品としてのバッテリ８を示す。図示の例では、ケーシング８ａは５枚の隔壁８ｂによって仕切られて６つのセル８ｃが形成され、各隔壁８ｂを隔てて対向し合うストラップ１，１のセル間接続部２，２（の背面側２ａ，２ａ）同士が抵抗溶接によって接合される。一端側（図示右端）のセル８ｃでは、極板群７の正極板７１の耳部７１ａ同士が極柱９に一体化され、他端のセル８ｃ（図示省略）では、極板群７の負極板７２の耳部７２ａ同士が極柱９に一体化され、各極柱９にはそれぞれ端子１０が接続され、一方の端子１０が正極、他方の端子１０が負極となる。

隔壁８ｂを隔てて対向し合うストラップ１，１のセル間接続部２，２の背面側２ａ，２ａ同士を抵抗溶接する際に、背面側２ａのテーパー角が１°に設定されているため、対向し合う背面側２ａ，２ａ同士間には計２°のテーパーの隙間が発生するが、その隙間は、従来の６°に比して格段に少なくなっている。従って、電極チップで背面側２ａ，２ａ同士を加圧するときに、ストラップ１の電極接続部３と電極板群７の耳部７１ａ，７２ａとの間に発生する変形はきわめて少なくなる。従って、溶接後の残留応力の発生も少なくなるため、溶接品質が向上し耐久性も向上する。

上述のセル間接続部２は、０．６°〜１．０°の先細りのテーパー角をなすように形成すれば、対向し合う隣接するセル間接続部２，２同士を抵抗溶接する際に、セル間接続部２，２間の隙間が少なくなるため、溶接作業性が向上し溶接部に残留応力が発生しにくくなり、溶接品質も向上する。なお、テーパー角が０．６°より小さくなると、ストラップ１を、例えば、鋳造によって形成する場合、キャビティ６の形成に高い加工精度が要求され、加工条件がきびしくなり過ぎる。テーパー角が１．０°より大になると、セル間接続部２，２同士を抵抗溶接する際に残留応力が発生しやすくなる。

図７はフロート式のストラップ鋳造装置（本発明の鋳造装置）２１の要部断面図、図８はその斜視図である。このストラップ鋳造装置２１は、加熱装置（図示省略）付きの溶解槽２２と、ストラップ鋳造用金型５を固定するための金型支持部２３と、ストラップ鋳造用金型５のキャビティ６に溶湯２６を注入するための溶湯注入手段として昇降式のフロート２４と、キャビティ６に溶湯２６を注入した後の余剰溶湯をストラップ鋳造用金型５の表面から除去するための余剰溶湯除去手段２５と、を備えている。なお、図７中、符号Ｌ１は溶湯２６の湯面の下限位置、Ｌ２は湯面の上限位置を示し、フロート２４が実線の位置にある時は、溶湯２６の湯面は下限位置Ｌ１にあり、フロート２４が二点鎖線の位置に降下した時は、溶湯２６の湯面は上限位置Ｌ２になる。

上述の金型支持部２３は、入子４をキャビティ６から離脱させるための離脱手段としての鋳型引き込み装置２７の上部に設けられ、ストラップ鋳造用金型５を、溶湯２６の湯面下限Ｌ１と湯面上限Ｌ２の間に浮島状に支持し、鋳造終了後には、ストラップ鋳造用金型５から入子４を離脱させることによってストラップ１をキャビティ６から離型させる。その際に、ストラップ１をキャビティ６から安定性よく離型させることができるため、従来のような押出ピンは必要としなくなり、装置の構成を簡素化することができる。なお、後述するように、入子４をストラップ鋳造用金型５から離脱させる前に、キャビティ６内に浸漬された極板群７の耳部７１ａ，７２ａがストラップ１の電極接続部３に一体化されている。

鋳型引き込み装置２７は、図示は省略するが、例えば、内部に冷却水通路を有する４本のクーリングポスト１２（図４参照）の上部に設けた金型支持部２３にガスケットを介してストラップ鋳造用金型５を固定する一方、上下可動のプレートに入子４を固定し、例えば、エアシリンダ等の駆動源によって、鋳造終了後に、入子４をストラップ鋳造用金型５に対して上方に離脱させる動作で、ストラップ１を離型させるように構成される。４本のクーリングポスト１２の冷却水通路の上端開口は、図４に示すように、ストラップ鋳造用金型５の２つの冷却水通路１１ａ，１１ｂの両側（一方が注入側、他方が排出側）にそれぞれ接続され、溶湯２６がキャビティ６内に注入された後の冷却工程で両冷却水通路１１ａ，１１ｂに冷却水が供給され、キャビティ６内の溶湯を所定の温度まで冷却できるようになっている。そして、冷却サイクル終了時には、冷却水入口側電磁弁を閉じた後、冷却水通路１１ａ，１１ｂに対して圧縮空気によるエアパージを行い、残留水分を除去することで、過冷却の発生を抑制する。なお、図示の例では、金型支持部２３は、２つのストラップ鋳造用金型５，５を隣り合わせに連ねて支持しているが、これに限定されることなく、ストラップ鋳造用金型５の数は使用条件等に応じて適宜に選択されてよい。

フロート２４は、例えば、ＳＵＳ３０４で直方体状に形成されて内部に断熱材が充填されており、例えば、図９に示すように、装置本体に架設された架台３１に立設されたスライドブッシュ３２，３２に上下方向に案内されるガイドシャフト３３，３３の下端、及び、その両ガイドシャフト３３，３３の中間に上下可動に立設されたジャッキ３４の下端に、それぞれボルト締結等により吊持される。ジャッキ３４の入力軸に取り付けられた被動ギヤ３５は、チェーン３６を介して、架台３１に載設されたモータ３７の出力軸に取り付けられた駆動ギヤ３８に伝動連結されており、フロート２４を所定の速度で昇降動作させることができる。例えば、フロート２４の自重が約７１ｋｇｆ（体積０．０８ｍ³ 程度）の場合、１８ｍｍ／ｓｅｃ程度の昇降速度で、最大ストロークを１４０ｍｍ程度に設定し、必要な溶湯排斥量を確保できるようにしている。なお、初期の鉛インゴット溶解量を適切に設定することにより、フロート２４が最大ストローク移動しても溶湯２６は溢出しないようにしている。

また、一方のガイドシャフト３３に近接させてセンサブラケット３９が立設され、その上部と下部に設けた近接スイッチ４０，４１によって、一方のガイドシャフト３３に固定されたカラー４２の位置を検出できるようになっており、カラー４２が図示の位置（実線で示す）では、フロート２４が上限位置にあることが検知され、カラー４２が二点鎖線で示す下方の位置にあるときには、フロート２４が下限位置の少し手前（上方）の警報位置にあり、この位置までフロート２４が降下するとパトライトにより作業者にインゴット投入準備を促し、さらに運転を続けた場合はフロート２４は下限値で自動停止し、品質異常となるおそれのある鋳造品の発生が防止される。

このようなフロート２４を溶湯２６に浸漬させる動作で湯面を上昇させて、キャビティ６内に溶湯２６を注入するため、溶湯をポンプで汲み上げてキャビティ内に注入する従来装置のようなポンプ内や配管内で溶湯が詰まるようなトラブルが発生しなくなる。また、溶解槽２２内で加熱された溶湯２６がそのままキャビティ６に注入されるため、従来のようなキャビティ内に注入した溶湯を外部から加熱するためのヒータ（又はバーナ）等の加熱手段が不要となり、構成を簡素化することができ、加熱系統のトラブルの発生を少なくすることもできる。

キャビティ６に溶湯２６を注入した後の余剰溶湯をストラップ鋳造用金型５の表面から除去するための余剰溶湯除去手段２５は、装置本体に架設された支持部４５に沿ってエア又は油圧等の流体圧駆動手段等（図示省略）によって水平方向に往復駆動される一対の除去板４６，４６を備え、その除去板４２の先端（下端）をストラップ鋳造用金型５の表面に摺接させて溶湯注入後の余剰溶湯の除去を行うように構成される。このような余剰溶湯除去手段２５によって、溶湯２６を注入した後にストラップ鋳造用金型５の表面から余剰溶湯を除去するので、離型性も向上し鋳バリの発生を抑えることができ鋳造品質も向上する。

以上のように構成されるフロート式のストラップ鋳造装置２１によるストラップ１の鋳造方法について説明すると、まず、ストラップ鋳造用金型５の貫通孔５ａ内に入子４を嵌装して、その入子４を底とするキャビティ６を形成し、そのストラップ鋳造用金型５を金型支持部２３に位置決め状態に載置する。このとき、ストラップ鋳造用金型５の冷却水通路１１（１１ａ，１１ｂ）に４本のクーリングポスト１２の冷却水通路を接続し、ストラップ鋳造用金型５の温度を計測するための熱電対を配置する。次いで、フロート２４を所定の温度に加熱された溶湯２６に所定の深さまで浸漬させて湯面を上昇させ、キャビティ６内に溶湯２６を注入する。

ストラップ鋳造用金型５が所定の温度に達した後、フロート２４を引き上げ、ストラップ鋳造用金型５の表面を露出させ、ストラップ鋳造用金型５の表面に残留している余剰の溶湯を余剰溶湯除去手段２５によって除去する。次いで、極板群（正極板７１：４枚，負極板７２：５枚）７の耳部７１ａ，７２ｂを下に向けてキャビティ６内に３ｍｍ程度浸漬させ（このとき、段付きのガイドピン１３によって極板群７が位置決めされる）、冷却水通路１１ａ，１１ｂに冷却水を流通させてストラップ鋳造用金型５を所定の温度まで冷却した後、鋳型引き込み装置２７により、ストラップ鋳造用金型５の貫通孔５ａから入子４を離脱させれば、極板群耳部７１ａ，７２ｂが電極接続部３に一体化された状態のストラップ１（図５参照）を入子４に載せた状態でキャビティ６から離型させることができる。

このような入子４を用いたストラップ鋳造用金型５によるＣＯＳ方式では、鋳型引き込み装置２７によって入子４を貫通孔５ａから離脱させることで、ストラップ１の離型動作が安定するため、未硬化のストラップ１を変形させることなく離型させることができ、離型剤を用いなくても、離型不良を極減することができる。このようなＣＯＳ方式にあって、キャビティ６への溶湯の注入方法は、フロート式に限定されることなく、ストラップ鋳造用金型５を溶湯中に手動又は自動で浸漬させてもよく、トリベでキャビティ６に溶湯を注入してもよく、その他の適宜な注入手段によって溶湯をキャビティ６に注入してもよい。なお、本実施の形態では、鋳型引き込み装置２７によって引き込まれた状態のストラップ鋳造用金型５の貫通孔５ａから入子４を離脱動作させているが、ストラップ鋳造用金型５を移動させて、入子４を貫通孔５ａから離脱させるようにしてもよい。

また、フロート式のストラップ鋳造装置２１により、ストラップ鋳造用金型５を溶解槽２２内に浮島状に固定支持させるため、鋳造工程中にストラップ鋳造用金型５を移動させることがなく、溶湯２６がこぼれにくくなり充填ミスをなくすことができる（鉛の溶湯は、比重が大であるため、ストラップ鋳造用金型５に僅かの傾斜や振動があるとこぼれる虞がある）。そして、溶湯２６中に極板群耳部７１ａ，７２ｂを浸漬させたときに、溶湯２６の一部が耳の表面を伝わって這い上がりメニスカスを形成するので、キャビティ６内に溶湯２６を満杯状態に注入しても溶湯２６が溢出することがなく、溶湯不足による極板群耳部の接合不良が解消される。

尚、本発明は、実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、使用条件等に応じて、設計変更や改良等を行うことは自由であり、例えば、鋳造用金型５で鋳造される鋳造品１は、ストラップに限られることなく、例えば、極柱であってもよく、その他の部品類であってもよい。

本発明の実施の形態に係るストラップを示し、（ａ）はその側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図である。 同入子を示し、（ａ）はその側面図、（ｂ）は斜視図である。 同ストラップ、入子及び鋳造用金型を示し、（ａ）はストラップの側面図、（ｂ）は入子の側面図、（ｃ）は鋳造用金型の断面図である。 同鋳造用金型の平面図である。 同電極板群にストラップが一体化された状態の斜視図である。 同バッテリの半断面図である。 同鋳造装置の要部断面図である。 同斜視図である。 同フロートの昇降機構の正面図である。 放電加工によって形成された従来のストラップの一例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。

符号の説明

１…鋳造品（ストラップ）、２…セル間接続部、３…極板群との接続部、４…入子、５…鋳造用金型、５ａ…貫通孔、６…キャビティ、１１…冷却手段、２３…金型支持部、２４…溶湯注入手段、２５…余剰溶湯除去手段、２６…溶湯、２７…離脱手段

Claims (7)

1. 鉛蓄電池用のストラップ（１）であって、
   セル間接続部（２）と、極板群との接続部（３）とが略直角に対応するＬ型に形成され、かつ、前記セル間接続部（２）と、極板群との接続部（３）の両側部がストレートに連なるように形成されると共に、前記セル間接続部（２）の壁面（２ａ，２ｂ，２ｃ）が、先細りのテーパー角をなすように形成されることを特徴とするストラップ。
2. 前記テーパー角は、０．６°〜１．０°に設定されることを特徴とする請求項１に記載のストラップ。
3. 金型本体に、上方への抜き勾配を有して段部のない貫通孔（５ａ）が形成され、該貫通孔（５ａ) の下部に、入子（４）が上方に向けて離脱可能に嵌装され、該入子（４）の上にキャビティ（６）が形成されることを特徴とする鋳造用金型。
4. 鋳造用のキャビティ（６）を形成するための入子（４）であって、
   鋳造用金型（５）に形成された貫通孔（５ａ）の下部に、上方に向けて離脱可能に嵌装されてその上に前記キャビティ（６）を形成し、かつ、前記キャビティ（６）で鋳造品（１）を形成した後に前記貫通孔（５ａ）から離脱される際に、前記鋳造品（１）を離型させることを特徴とする入子。
5. 請求項３に記載の鋳造用金型（５）を固定支持する金型支持部（２３）と、前記キャビティ（６）に溶湯（２６）を注入する溶湯注入手段（２４）と、前記キャビティ（６）に溶湯（２６）を注入した後の余剰溶湯を前記鋳造用金型（５）の表面から除去する余剰溶湯除去手段（２５）と、前記キャビティ（６）内に注入された溶湯（２６）を冷却する冷却手段（１１）と、前記入子（４）を前記貫通孔（５ａ）から離脱させる離脱手段（２７）と、を備えたことを特徴とする鋳造装置。
6. 前記溶湯注入手段（２４）は、固定支持された前記鋳造用金型（５）に対する前記溶湯（２６）の浸漬度を可変とする昇降式のフロートであることを特徴とする請求項５に記載の鋳造装置。
7. 金型本体に形成された貫通孔（５ａ）の底部に上方に向けて離脱可能に入子（４）を嵌装してその上にキャビティ（６）を形成し、該キャビティ（６）内に溶湯（２６）を注入して鋳造品（１）を鋳造した後、前記入子（４）を前記貫通孔（５ａ）から離脱させることにより前記鋳造品（１）を前記キャビティ（６）から離型させることを特徴とする鋳造方法。

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