JP2008132503A

JP2008132503A - 有底容器及びその製造方法

Info

Publication number: JP2008132503A
Application number: JP2006318290A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Naoi; 義廣直井
Original assignee: NAOI KANAGATA SEISAKUSHO KK
Current assignee: NAOI KANAGATA SEISAKUSHO KK
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-06-12

Abstract

【課題】パンチの径を変えて再絞り加工を複数回も繰り返さなければならず、また、製造に長時間を要し、表面に筋がや絞り割れ(クラック)が発生してしまう。
【解決手段】第１ダイスのキャビティ内にスラグを入れ、上からパンチにて押圧するインパクトプレス加工により、スラグが第１ダイスとパンチとの隙間から上に押し出されるべく塑性変形して一瞬に中間容器４を成形する。次いで、ガス若しくは電気炉等の加熱手段を介して同中間容器４を２５０〜３８０℃に加熱せしめる。次いで、埃などの異物を落とすべく中間容器４を洗浄した後、油類を塗布し、然る後、中間容器４に油類を馴染ませるべく乾燥室内に入れ１００〜１２０℃の温度下で完全に乾燥せしめる。次いで、同中間容器４をテーパー環状の透孔キャビティ８に設置し、下位のストリッパー９で同中間容器４を狭持せしめた状態でパンチ１０にて最下点まで押圧し、最終深さの有底容器を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、パンチとダイスとを用いてスラグを塑性変形してなる有底容器とその製造方法に関し、更に詳しくは、従来の深絞り加工、インパクトプレス加工では限界とされていた長寸で幅広の有底容器を簡単かつ美麗に製造することができる有用な有底容器の製造方法に関する。

従来、器物、コンデンサーケース、電池ケース等の有底容器を製造する方法としては、大別して深絞り加工とインパクトプレス加工とが挙げられる。前者の深絞り加工は、一旦、初期絞り加工により目的径より大きい容器に成形した後、複数回の絞り加工を経て所定寸法の容器に成形している。

また、インパクトプレス加工による有底容器の製造方法としては、例えば、スラグをダイスのキャビティに装着し、前記ダイスに対して相対移動自在とされたパンチをスラグに押圧することにより前記スラグを塑性変形させる有底容器の製造方法において、前記ダイス、前記スラグ、前記パンチのそれぞれの押圧方向の各対向面に、前記パンチの押圧方向に対し直交するいずれの方向への前記スラグ及び前記パンチの位置ずれを防止し、これらのスラグ及びパンチを適正位置に拘束する位置拘束部を形成し、それぞれの位置拘束部を相互に密に嵌合させながらスラグを一動作で塑性変形させている（特許文献１参照）。
特開平６−２６９８９１号公報

しかしながら、上述した従来の深絞り加工においては、パンチの径を変えて再絞り加工を何回（複数回）も繰り返さなければならず、また、再絞り加工毎に中間焼鈍を施すことも相俟って、製造に長時間を要し、また、径の異なるパンチを多数用いるため、その管理に手間を要する共に、焼鈍を何度も繰り返すうちに、素材の結晶粒が粗大化してしまうため、最終容器（最終製品）の表面に筋が生じ易く、延いては、絞り割れ(クラック)が発生してしまうといった問題がある。

しかも、複数回の絞り加工の都度、順次に径の異なる金型を用いる必要があるため、連続したラインの中で成形する場合には、複数台のプレス機を設置しなければならず、また、プレス機の台数が金型の個数より少ない場合には、成形時に型替え操作が必要となるなど、設備的及び工程上の不都合が避けられず、経済的負担も大きいといった問題点がある。

一方、上述した従来のインパクトプレス加工では、長寸幅広の有底容器を製造することに限界があり、特に、近年では、車両のバッテリーケース又はリチウムイオン電池及び電解コンデンサーに用いられる角型ケース(有底容器)には、その小型・軽量化、レーザー溶接による密閉の必要性等に伴い、一層の高精度と、電池の充放電による発熱に伴う容器の変形を防止するため高強度が要求されるようになり、その材料として従来の材料に比べ強度の大きい素材、例えば、ＪＩＳ５０５２すなわちアルミニウム−マグネシウム系の素材を用いて、肉薄で、かつ、強度の大きな有底容器に仕上げることが要求されている。

しかしながら、これら強度の大きい素材は、加工硬化が大きいため、従来のインパクトプレス加工では充分な側壁部の壁厚(肉厚)の寸法精度を得ることができないといった問題がある。例えば、リチウムイオン電池用の角形有底容器として、高寸(深さ)４５ｍｍ、横幅３３ｍｍ、縦幅８ｍｍの容器で、側壁の板厚(肉厚)０．４±０．０４ｍｍの精度が要求されているが、従来のインパクトプレス加工では（スラグが押圧されて変形する際の位置ずれ防止は実現できるものの）、側壁部の偏肉が激しく、特に、携帯用電子機器に用いられる小型の角形（ガム形）リチウムイオン二次電池の如く偏平な容器では、壁厚(肉厚)が不均一になり易く、このために容器の壁面が湾曲してしまうなどの不都合が生じている。

また、従来のインパクトプレス加工で上手く製造できる有底容器は、高寸（深さ）が縦幅の６倍(縦幅１：高寸６)までの大きさが限界とされており、例えば、図４(ａ)に示すような縦幅の１０倍の深さを有する有底容器（横幅１１０ｍｍ、縦幅１０ｍｍ、高寸(深さ)１００ｍｍ、板厚０．５ｍｍ）や、図４(ｂ)に示すような段差付き有底容器（横幅５５．０ｍｍ、縦幅８．０ｍｍ、高寸(深さ)７０ｍｍ、開口部の板厚０．４ｍｍ、胴部の板厚０．９ｍｍ）を加工することは不可能とされていた。

本発明は、このような従来の問題点及び要求に鑑みてなされたもので、従来の深絞り加工、インパクトプレス加工では不可能とされていた長寸、幅広で扁平な有底容器であっても、簡単かつ美麗に（表面に筋や絞り割れ(クラック)が生じることなく）仕上げることができる有用な有底容器とその製造方法の提供を目的としたものである。

上述の如き従来の問題点を解決し、所期の目的を達成するため本発明の要旨とする構成は、本発明は、スラグをダイスのキャビティ内に装着し、前記ダイスに対して変位自在に設けられたパンチを前記スラグに押圧することにより有底状の容器に塑性変形せしめる有底容器の製造方法において、前記ダイスとパンチにて所定深さの中間容器に塑性変形せしめる第１工程と、第１工程で得た中間容器を加熱する第２工程と、該第２工程で加熱された中間容器を洗浄する第３工程と、第３工程で洗浄された中間容器に油類を塗布する第４工程と、第４工程で油類が塗布された中間容器を乾燥する第５工程と、第５工程で乾燥された中間容器を更に塑性変形せしめて最終深さの有底容器を形成せしめる第６工程とを備えてなる有底容器の製造方法に存する。

また、前記第２工程は、インパクトプレス加工にて塑性変形された所定深さの中間容器をガス若しくは電気炉等の加熱手段を介して２５０〜３８０℃に加熱される生し加工であるのが良い。

更に、前記第６工程は、第５工程で乾燥された中間容器を、ダイスを貫通すべく形成されたテーパー環状の透孔キャビティに設置し、次いで、パンチの下降動作に連動して前記透孔キャビティの下位に配置されたストリッパーが同中間容器を固定すべく狭持し、次いで、同パンチが前記透孔キャビティを通過し最下点まで下降することにより同中間容器を最終深さにまで塑性変形せしめるのが良い。

また、本発明は、ダイスのキャビティ内に装着されたスラグをパンチでプレスすることにより所定深さの中間容器に塑性変形せしめる第１工程と、第１工程で得た中間容器を加熱する第２工程と、該第２工程で加熱された中間容器を洗浄する第３工程と、第３工程で洗浄された中間容器に油類を塗布する第４工程と、第４工程で油類が塗布された中間容器を乾燥する第５工程と、第５工程で乾燥された中間容器を更に塑性変形せしめて最終深さの容器に形成せしめる第６工程を経て得られる有底容器に存する。

本発明は上述のように構成され、従来の深絞り加工、インパクトプレス加工では不可能とされていた深さのある長寸で扁平な有底容器であっても、表面に筋や絞り割れ（クラック）が生じることなく美麗に仕上げることができるなど、商品の品質及び寸法精度に優れた有底容器を簡単かつ効率良く製造することができといった効果を奏する。

特に、図４に示すように、従来のインパクトプレス加工では限界とされていた高寸（深さ）が縦幅の６倍(縦幅１：高寸６)以上の有底容器であっても、本発明の製造行程を経ることで、例えば、図４(ａ)に示すように、縦幅の１０倍の深さを有する有底容器（横幅１１０ｍｍ、縦幅１０ｍｍ、高寸(深さ)１００ｍｍ、板厚０．５ｍｍ）や、図４(ｂ)に示すように、段差付き有底容器（横幅５５．０ｍｍ、縦幅８．０ｍｍ、高寸(深さ)７０ｍｍ、開口部の板厚０．４ｍｍ、胴部の板厚０．９ｍｍ）を簡単かつ美麗に得ることができるなど、大量生産に適し、価格も低廉なものとして需要者に供給できる等、本発明を実施することはその実益的価値が甚だ大である。

このように、本発明の有底容器及びその製造方法では、第２工程で生し加工(加熱)が施された上で、洗浄加工(第３工程)、油類による表面処理加工(第４工程)、乾燥加工(第５工程)を経ることで、素材が柔らかく保持された状態で塑性変形できるため、従来のインパクト加工では限界とされていた大きさの有底容器（図(４参照)）であっても、簡単かつ効率良く製造することができ、また、従来の深絞り加工に比して製造工程が頗る簡単になるなど、経済的負担も確実に低減することができる。

第１ダイスのキャビティ内にスラグを入れ、上からパンチにて押圧するインパクトプレス加工により、スラグが第１ダイスとパンチとの隙間から上に押し出されるべく塑性変形して一瞬に中間容器を成形する。次いで、ガス若しくは電気炉等の加熱手段を介して同中間容器を２５０〜３８０℃に加熱せしめる。次いで、埃などの異物を落とすべく中間容器を洗浄した後、油類を塗布し、然る後、中間容器に油類を馴染ませるべく乾燥室内に入れ１００〜１２０℃の温度下で完全に乾燥せしめる。次いで、同中間容器をテーパー環状の透孔キャビティに設置し、下位のストリッパーで同中間容器を狭持せしめた状態で、パンチにて最下点まで押圧することで、最終深さ、最終厚みの有底容器（最終容器）を形成する。

以下、本発明に係る有底容器の製造方法について図面を参照しながら説明する。まず、第１工程では、スラグを所定深さの中間容器に塑性変形せしめる。具体的には、図１に示すように、第１ダイス１のキャビティ１ａ内にスラグ２を入れ、上からパンチ３にて押圧すること（以下、単にインパクトプレス加工という）により、スラグ２が第１ダイス１とパンチ３との隙間から上に押し出されるべく塑性変形して一瞬に中間容器４を得ることができる。因に、この中間容器４の大きさとしては、板厚(肉厚)が最終容器のサイズよりも一回り大きく形成されている。

次に、第２工程について説明する。第１工程で得た中間容器４を加熱する。具体的には、図２に示すように、インパクトプレス加工にて塑性変形された所定深さの中間容器４，４…を無端状のベルトコンベア５にて次工程へと搬送させながらガス若しくは電気炉等の加熱手段６を介して同中間容器４，４…を２５０〜３８０℃に加熱せしめる（生し加工）。

次に、第３工程について説明する。第２工程で加熱された中間容器４，４…を洗浄する。具体的には、前工程で加熱されて搬送されてくる中間容器４を水槽（図示せず）内に浸漬し、埃やインパクトプレス時（第１工程）にて付着する油等の異物を落とすべく丁寧に洗浄する(洗浄加工)。

次に、第４工程について説明する。第３工程で洗浄された中間容器４に油類を塗布する。具体的には、油類を貯留してなるタンク内に、複数の中間容器４を網や籠に入れた状態で浸漬し、それを回転させながら満遍なく塗布するのが良い（油付け加工）。

ここで、油類とは、動植物性の油脂（菜種油など）の他、水酸化ナトリウム（ NaOH ）水酸化カリウム（KOH）を混ぜたもの、すなわち、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、グリセリン、その他、全ての界面活性剤（合成界面活性剤を含む）などを包摂するものである。

次に、第５工程について説明する。第４工程で油類が塗布された中間容器４，４…を乾燥する。具体的には、中間容器４，４…を乾燥室(図示せず)内に入れ１００〜１２０℃の温度下で完全に冷めるまで乾燥させることで、油類を同中間容器４，４…に馴染ませる(乾燥加工)。

次に、第６工程について説明する。第５工程で乾燥された中間容器４を更に塑性変形せしめて最終深さの有底容器(最終容器)を形成せしめる。具体的には、図３に示すように、第５工程で乾燥された中間容器４を、第２ダイス７に貫通すべく形成されたテーパー環状の透孔キャビティ８に設置する（図３(ｂ)参照）。然る後、パンチ１０の下降動作に連動して前記透孔キャビティ８の下位で平行方向に摺動自在に配置されたストリッパー９が変位し、同中間容器４を移動不能状態に保持すべく狭持せしめる（図３(ｃ)参照）。

次いで、斯かる保持状態にある中間容器４にあって、パンチ１０が前記透孔ギャビティ８を通過し最下点まで下降することにより、同中間容器４を最終深さ、最終厚みにまで塑性変形せしめ（図３(ｄ)参照）、最終容器１３が出来上がるのである(伸ばし加工)。

因に、パンチ１０が上がり始めると同時に最終容器１３が落下し、回収箱(図示せず)内に収まるように連動されていることは云うまでもない。尚、図中、１１はジョギ、１２は基台である。

このように構成される本発明の製造方法では、第１工程にあって第１パンチ３がスラグ２を機械的に加圧すること(インパクトプレス加工)により、一動作で所定深さの中間容器４を形成することができるため、表面状態を一様とし、品質を向上させることができる。

しかも、斯かる中間容器４は、第２工程で生し加工(加熱)が施された上で、洗浄加工(第３工程)、油類による表面処理加工(第４工程)、乾燥加工(第５工程)の処理が施されることで、素材が柔らかく保持された状態で塑性変形されるため、従来のインパクトプレス加工では限界とされていた大きさの有底容器（図４参照）であっても、簡単かつ効率良く製造することができ、また、従来の深絞り加工に比して製造工程が頗る簡単になるなど、経済的負担も確実に低減することができる。

［試験例］
実施例１で示した第１乃至第６工程の条件下で、従来のインパクトプレス加工では限界とされていた図４に示すサイズの有底容器を製造してみた。その結果、何れの有底容器、すなわち、図４(ａ)に示す縦幅の１０倍の深さを有する有底容器（横幅１１０ｍｍ、縦幅１０ｍｍ、高寸(深さ)１００ｍｍ、板厚０．５ｍｍ）や、図４(ｂ)に示す段差付き有底容器（横幅５５．０ｍｍ、縦幅８．０ｍｍ、高寸(深さ)７０ｍｍ、開口部の板厚０．４ｍｍ、胴部の板厚０．９ｍｍ）にあっても、その表面には筋や亀裂がなく、美麗で肉厚が均一である最終容器１３を簡単に得ることができた。

尚、本発明の製造方法は、本実施例に限定されることなく、本発明の目的の範囲内で自由に設計変更し得るものであり、本発明はそれらの全てを包摂するものである。例えば、本明細書において言及しているスラグ２としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、純アルミニウム系、アルミニウム−マンガン合金（３０００系）、アルミニウム−マグネシウム合金（５０００系）などを代表的なものとして挙げることができるが、これらに限定されることなく、必要に応じて他の合金系を使用できる。また、塑性材料としてはこられのアルミニウム系のスラグ２に限定されるものではなく、製造しようとする商品や用途等に応じた適宜塑性材料が選択されることは云うまでもない。

本発明に係る有底容器の製造方法の第１工程を示す説明図である。本発明に係る有底容器の製造方法の第２工程を示す説明図である。本発明に係る有底容器の製造方法の第６工程を示す説明図である。図４(ａ)は従来のインパクトプレス加工で不可能とされている有底容器の大きさを示す説明図、図４(ｂ)は同段差付き有底容器である。

符号の説明

１第１ダイス
１ａキャビティ
２スラグ
３パンチ
４中間容器
５ベルトコンベア
６加熱手段
７第２ダイス
８透孔キャビティ
９ストリッパー
１０パンチ
１１ジョギ
１２基台
１３最終容器
１４回収箱

Claims

スラグ等の塑性材料をダイスのキャビティ内に装着し、前記ダイスに対して変位自在に設けられたパンチを前記スラグに押圧することにより有底状の容器に塑性変形せしめる有底容器の製造方法において、
前記ダイスとパンチにて所定深さの中間容器に塑性変形せしめる第１工程と、第１工程で得た中間容器を加熱する第２工程と、該第２工程で加熱された中間容器を洗浄する第３工程と、第３工程で洗浄された中間容器に油類を塗布する第４工程と、第４工程で油類が塗布された中間容器を乾燥する第５工程と、第５工程で乾燥された中間容器を更に塑性変形せしめて最終深さの容器を形成せしめる第６工程とを備えたことを特徴とする有底容器の製造方法。
前記第２工程は、インパクトプレス加工にて塑性変形された所定深さの中間容器をガス若しくは電気炉等の加熱手段を介して２５０〜３８０℃に加熱せしめる生し加工であることを特徴とする請求項１に記載の有底容器の製造方法。
前記第６工程は、第５工程で乾燥された中間容器を、ダイスを貫通すべく形成されたテーパー環状の透孔キャビティに設置し、次いで、パンチの下降動作に連動して前記透孔キャビティの下位に配置されたストリッパーが同中間容器を固定すべく狭持し、次いで、同パンチが前記透孔キャビティを通過し下限位置まで下降することで、同中間容器を最終深さにまで塑性変形せしめることを特徴とする請求項１に記載の有底容器の製造方法。
ダイスのキャビティ内に装着されたスラグ等の塑性材料をプレスすることにより所定深さの中間容器に塑性変形せしめる第１工程と、第１工程で得た中間容器を加熱する第２工程と、該第２工程で加熱された中間容器を洗浄する第３工程と、第３工程で洗浄された中間容器に油類を塗布する第４工程と、第４工程で得た中間容器を乾燥する第５工程と、第５工程で乾燥された中間容器を更に塑性変形せしめて最終深さの容器に形成せしめる第６工程を経て得られる有底容器。