JP2008162676A - 缶、缶の製造装置及び缶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な方法で電池缶などの一端部が開口した筒状部材の開口部に蓋部材を固定することが可能な缶の製造装置を提供すること。
【解決手段】缶本体部１１における開口部と概ね同じ外形を持つチャック３２をもつ。チャック３２は缶本体部１１の開口部に嵌合される。重ね合わされた巻き締め部１１２、１２２の外周をロール２３、２４が移動して順次、巻き締めを行う。巻き締めは一度に完了させずに２回以上に分けて行うこともできる。２回以上に分けて巻き締めを行うときには断面形状が異なる２種以上のロールを用いる。２種以上のロールを採用することで無理なく確実に巻き締めを行うことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、巻き締めにより開口部を封止するのに好適な蓋部材の取り付け方法に特徴をもつ缶、缶の製造装置及び缶の製造方法に関する。

密閉型電池は一端部が開口する管状の電池缶の内部に発電要素を挿入した後、開口部を蓋部材にて封止することにより製造している。蓋部材を電池缶に固定する従来技術としては、カシメ固定法にて行う方法が挙げられている（特許文献１）。

特許文献１の方法は外装缶開口部を金型を用いて約９０度に内側に折り曲げる方法である。密閉性確保のためにガスケットなどのシール材が用いられている。特許文献１の方法ではガスケットを採用しているので、部品点数が多くなると共に、作業性の向上には限界があった。
特開２００３−２５７３８２号公報

本発明では上記実情に鑑み為されたものであり、簡便な方法で電池缶などの一端部が開口した筒状部材の開口部に蓋部材を固定することが可能な缶の製造方法及びその製造方法に好適に用いることができる製造装置を提供することを解決すべき課題とする。

課題を解決するための手段及び効果

（１）上記課題を解決する目的で、本発明者らは鋭意検討を行った結果、筒状部材の開口部に蓋部材を固定する方法として巻き締めを採用することに思い至り、以下の発明を完成した。

すなわち、上記課題を解決する本発明の缶は、少なくとも一端部に開口部をもつ筒状部材と、前記筒状部材の前記開口部から開口方向に向けて一体的に延設され且つ角が丸められた方形の開口部をもつ缶本体部巻き締め部とをもつ缶本体部と、
前記缶本体部巻き締め部に巻き締めにより固定される蓋部材巻き締め部をもつ蓋部材と、
を有する缶であって、
前記缶本体部巻き締め部及び／又は前記蓋部材巻き締め部はその他の部分と比較して厚みが薄い薄肉部を丸められた角部分にもつことを特徴とする。

つまり、缶本体部巻き締め部と蓋部材巻き締め部との間を巻き締めするに当たり、隙間が生じないようにする目的で、丸められた角部分にその厚みを薄くした薄肉部を設けた。角部分に薄肉部を設けることで巻き締め時に皺が生じるおそれを低減することができ、密着性を向上することが可能になった。その結果、製造される缶の密封性を向上することができた。角部分は巻き締めを行う際に丸められた内側が余るために皺が生じる傾向がある。皺が生じるとその部分でも密着性が充分でなくなるので高い密閉性をもつ缶を製造するには皺発生を見込んだ長さの巻き締め部を形成する。

そして、前記角部分における厚みは前記角部分の曲率に応じて薄くなっていることが望ましい。また、前記缶本体部巻き締め部の前記開口部は長径／短径の値が３以上、特に５以上であることが望ましい。更に、前記缶本体部及び前記蓋部材の前記缶の内面側には樹脂フィルムが貼付されていることが望ましい。

樹脂フィルムは樹脂材料を塗布するか、缶を製造する際に、樹脂フイルムを事前に挿入することで樹脂フィルムを貼付することができる。樹脂フィルムは電池の絶縁材として利用できるポリプロピレンから形成されることが望ましい。特に、ガスケットと同じ素材（例えば、前述のポリプロピレン）を採用することもできる。この場合は缶製造時に絶縁シールとして樹脂フィルムを缶の内側に構成できるので、電池の発電要素としての電極体を予め絶縁シールでシュリンクして缶に挿入する工程が省略できる。

（２）上記課題を解決する本発明の缶の製造装置は、前述したいずれかに記載の缶をチャックとロールとを用いて巻き締めする製造する装置である。一般的なチャック及びロールは、それぞれ円筒状の部材であり、両者の外周面同士を組み合わせた間に形成された断面略円形状の隙間に巻き締め部を挟持して巻き締めを行う部材である。チャックとロールとは間に巻き締め部を挟持しながら周方向に沿って移動することで順次巻き締めを完了する部材である。ここでチャックは蓋部材の内側から当接し、ロールは缶本体部の外側から当接する部材である。従って、チャックの大きさは蓋部材の大きさに依存し、小さな蓋部材を巻き締めする場合にはチャックの大きさは制限されて、ロールから大きな力を受けることは困難であり、耐久性や生産性を向上させることは困難であった。そこで、本発明者らは大きさが制限されても大きな力を受けることが可能なチャックについて検討を行い本発明を完成した。

（２−１）すなわち、本発明の第１の缶の製造装置は、前記蓋部材の前記蓋部材巻き締め部に内側から当接し、その内側の形状に概ね一致するチャックと、
前記缶本体部巻き締め部の外側から当接して巻き締めを行う１以上のロールとを有することを特徴とする。

つまり、チャックを蓋部材の内側形状と概ね一致させることで最大限に大きな力が加わっても耐えうるようにできる。

（２−２）また、本発明の第２の缶の製造装置は、前記蓋部材の前記蓋部材巻き締め部の内側から短径方向の両側に当接し且つ長径方向に移動可能なチャックと、
前記缶本体部巻き締め部の外側から当接して巻き締めを行う１以上のロールとを有することを特徴とする。

つまり、チャックに加わる力のバランスを改善することで大きな力に耐えうるようにできる。

（３）上記課題を解決する本発明の缶の製造方法は、少なくとも一端部に開口部をもつ筒状部材と、前記筒状部材の前記開口部から開口方向に向けて一体的に延設され且つ長径／短径の値が５以上で且つ前記短径が１５ｍｍ以下で且つ角が丸められた方形の開口部をもつ缶本体部巻き締め部とをもつ缶本体部と、前記缶本体部巻き締め部に巻き締めにより固定される蓋部材巻き締め部をもつ蓋部材と、を有する気密性の高い缶を製造する方法である。この缶についてロール及びチャックを用いた巻き締めにより製造することを特徴とする製造方法である。このように細長く且つ短径の長さが短い缶についてロール及びチャックを用いて巻き締めを行うことは想定されていなかった。

すなわち、従来、缶本体部の開口部が角が丸められた方形であり、長径／短径の値が５以上で且つその短径が１５ｍｍ以下であるような場合にロール及びチャックを用いた巻き締めは行われていなかった。その理由としては蓋部材の内側にチャックを挿入する必要があるので、短径が１５ｍｍ以下と小さく且つ長径／短径の値が５以上である細長い蓋部材の内側において適正に使用できるチャックを提供することが困難であると考えられていたからである。

ところが、本発明者らの検討の結果、前述の缶に対してロール及びチャックを用いて巻き締めを行うことが可能であるばかりか、高い生産性と高い密閉性とを両立可能であることを見いだし、本発明方法を完成させた。

（第１実施形態：缶）
缶：本実施形態の缶は缶本体部と蓋部材とを巻き締めにより固定した缶である。本実施形態の缶は高い密閉性を実現できる缶である。缶本体部は筒状部材と缶本体部巻き締め部とをもつ。筒状部材は開口部をもつ。開口部は筒状部材の少なくとも一端部に設けられている。筒状部材における開口部から開口方向に向けて缶本体部巻き締め部が延設されている。缶本体部巻き締め部も開口部をもつ。缶本体部巻き締め部における開口部は筒状部材における開口部の開口方向とほぼ同じである。缶本体部巻き締め部の開口部の形状が角が丸められた方形である。つまり、缶本体部は、缶本体部巻き締め部の開口部にて開口する部材である。

蓋部材は缶本体部巻き締め部に対して内側から嵌合可能な形状である。そして、缶本体部巻き締め部と共に巻き締めされる蓋部材巻き締め部をもつ。従って、蓋部材巻き締め部における缶本体部巻き締め部に対応する外形形状は角が丸められた方形である。蓋部材巻き締め部は缶本体部に嵌合された場合に缶本体部巻き締め部と同じ方向に延設される部材である。

缶本体部巻き締め部及び蓋部材巻き締め部の長さは缶（巻き締め部）に要求される密閉性に応じて決定される。具体的には、巻き締めの回数を多くしたり、巻き締めの長さ（巻き締め部は複数回折り曲げて巻き締めするがその折り曲げた長さ）を長くしたり、巻き締めの部分を押し潰す程度を大きくしたりすることで密閉性が向上できる。

缶本体部巻き締め部と蓋部材巻き締め部とのうち少なくとも一方は丸まられた角部分に薄肉部をもつ。薄肉部はその他の部分よりも肉厚が薄い部分である。薄肉部を設けることで角部分における皺の発生を抑制できるので、同程度の密閉性を実現するために必要な巻き締め部の長さを短くできる。薄肉部の厚みは角部分の曲率に応じて薄くすることができる。

すなわち、曲率が大きくなるに従い、巻き締めにより皺が生じるおそれが高くなるので、皺の発生のおそれに応じて薄肉部の厚みを薄くすることが望ましい。薄肉部の形成方法としては特に限定しないが、切削などにより削ることで形成したり、缶本体部や蓋部材を深絞りなどのプレス加工にて製造する場合に金型の形状を変化させてプレスと同時に形成したりすることができる。

本実施形態の缶としては、缶本体部巻き締め部の開口部の長径／短径の値が５以上であるものに適用することが望ましい。このように、開口部が扁平な缶は前述した皺が発生し易く、薄肉部を設けることによる皺抑制の効果が顕著に表れる。ここで、前記短径の長さが１５ｍｍ以下の缶も皺が生じ易いので薄肉部を設ける効果が顕著に表れる。

缶の製造方法：前述した本実施形態の缶を製造する方法は特に限定しない。プレス加工を用いた巻き締め、ロール及びチャックを用いた巻き締めが例示できる。ロール及びチャックを用いた巻き締めは後述する本発明の缶の製造装置にて採用される方法であるのでここでの説明は省略する。以下、プレス加工により巻き締めを行う方法について説明する。

プレス加工により巻き締めを行う方法としては、重ね合わせ工程と巻回工程と座屈防止工程とその他の工程とを有する。重ね合わせ工程は缶本体部と蓋部材とを重ね合わせる工程であり、缶本体部における缶本体部巻き締め部の内周面に蓋部材における蓋部材巻き締め部を挿入・固定する工程である。缶を電池に採用する場合には缶本体部の内部に発電要素など蓋部材を巻き締めにより接合した後に挿入できない部材を予め挿入・配設する。

ここで、缶本体部の内面には蓋部材が当接することで蓋部材の進入を制限し、缶本体部及び蓋部材の缶の位置決めができる縮径部を有することができる。蓋部材の位置決めに缶本体部の内部から蓋部材を固定することができないからである。

巻回工程は、重なり合った巻き締め部を缶本体部の開口部側から押し型により押圧を行い、巻き締め部を順次ロールさせる工程である。押し型は断面形状が巻き締め部を巻き締めした後の外形と同程度の断面形状をもつ曲線からなる巻き締めガイド部をもつ。巻き締め部（特に巻き締めの初期に巻き締めされる缶本体部における開口部側に位置する巻き締め部）が滑らかに滑るように、巻き締めガイド部の断面形状は滑らかな曲線にて構成されることが望ましい。例えば、巻き締めガイド部の断面形状としては半円形状やＵ字状などが例示できる。重ね合わされた巻き締め部は巻き締めガイド部に当接することで、巻き締めガイド部の断面形状に倣って曲げられていく。

巻回工程では、巻き締め部（場合によっては缶本体部のその他の部分も）に座屈が進行する方向に応力が加えらる。そこで、座屈防止工程として、重ね合わされた巻き締め部を支持することで座屈の進行を防止する工程を有する。重ね合わされた巻き締め部が筒状部材の内側方向に巻回される場合に、本座屈防止工程における巻き締め部の支持は、重ね合わされた巻き締め部の外周面に密着する座屈防止金型により行われることができる。

その他の工程としては特に限定されず、一般的なその他の処理（例えば、缶本体部や蓋部材を形成する工程など）を有することができる。本発明に関係する工程としては前記重ね合わせ工程後、前記巻回工程前に、重なり合った巻き締め部の開口部方向の先端部を巻回方向に応じて縮径又は拡径する工程を有することができる。予め巻き締め部の開口部側に曲げ（縮径又は拡径）を形成することで、巻回工程においてスムーズに巻き締めを行うことができる。具体的には内巻きの場合には縮径を、外巻きの場合には拡径を行うことが望ましい。

また、缶本体部と蓋部材との密着をより完全なものにする目的で、前記巻回工程後、巻回された巻き締め部を缶本体部の径方向に押圧して扁平化させる扁平化工程を有することができる。扁平化は対応する形状をもつ押し型を作成し、その押し型にて押圧することで達成できる。

（第２実施形態：缶の製造方法）
本実施形態の缶の製造方法は、缶本体部と蓋部材とを有する気密性の高い缶を製造する方法である。缶本体は筒状部材と缶本体部巻き締め部とをもつ。筒状部材は少なくとも一端部に開口部をもつ。缶本体部巻き締め部は筒状部材の開口部から開口方向に向けて一体的に延設される部材であり、缶本体部は缶本体部巻き締め部における開口部にて開口する部材である。缶本体部巻き締め部における開口部は、長径／短径の値が３以上（特に好ましくは５以上）で且つその短径が１５ｍｍ以下で且つ角が丸められた方形である。特に第１実施形態にて説明した缶に対して本製造方法を適用することで、より高い密閉性が実現できる。

蓋部材は缶本体部巻き締め部の内側に密着できる外形をもつ蓋部材巻き締め部をもつ。蓋部材巻き締め部は缶本体部に嵌合された場合に缶本体部巻き締め部と同じ方向に延設される部材である。缶本体部巻き締め部及び蓋部材巻き締め部を重ね合わせて巻き締めることによって、缶本体部及び蓋部材を接合できる。本実施形態の製造方法では、この巻き締めをロール及びチャックにて行うことを特徴とする。具体的には後述する製造装置などを用いて製造することができる。

（第３実施形態の１：缶の製造装置）
本実施形態の缶の製造方法は前述の第１実施形態に記載の缶を製造する装置である。本製造装置はチャックとロールとを有する。

チャックは蓋部材の蓋部材巻き締め部に内側から当接する部材である。そして、その内側の形状に概ね一致する外形をもつ。ここで、チャックの外形を概ね一致させるのは、巻き締めを行った後の蓋部材巻き締め部の内側の形状である。従って、チャックを蓋部材巻き締め部の内側にチャックを挿入した後に、重ね合わされた缶本体部巻き締め部の外側からロールを押し当てることにより、巻き締めを行うことができる。その場合にチャックの大きさは蓋部材巻き締め部の大きさに制限されるなかでは最も大きくすることが可能になると共に、回転、移動を行う部分がないので、より大きな外力に耐えることが可能になる。巻き締め部を巻き締める方向としては内側でも外側でも特に限定しない。

（第３実施形態の２：缶の製造装置）
本実施形態の缶の製造方法は前述の第１実施形態に記載の缶を製造する装置である。本製造装置はチャックとロールとを有する。

チャックは蓋部材の蓋部材巻き締め部に内側から当接する部材である。チャックは蓋部材巻き締め部の内側から短径方向の両側に当接する部材である。そして、蓋部材巻き締め部の内側で長径方向に移動可能になっている。ロールは、蓋部材巻き締め部の内側からチャックが当接する部分に対して、蓋部材巻き締め部の外側から当接する部材である。ロールは、チャックが巻き締め部の両側から当接する部位の両方に当接できるように２つ設けるとチャックに加わる力のバランスの観点から望ましいが、１つであっても良い。更に、３以上のロールを設けることもできる。巻き締め部を巻き締める方向としては内側でも外側でも特に限定しない。

本発明の缶の製造装置について、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。説明に用いる図は模式図であり、各部の寸法、比率などは必ずしも正確なものではない。（特に、部材の大きさに対する板厚など）。本実施例における缶は非水電池用の筐体などの密閉性が要求される用途に用いることができる。図面では缶には何も付属する部材の記載は省略するが、缶の用途に応じて必要な部材を設けることができる。例えば、本缶を非水電池に適用する場合には内部に発電要素を挿入したり、蓋部材などに電極や安全弁などを配設したりできる。

本実施例で製造される缶は、図１に示すような、缶本体部１１と蓋部材１２とを組み合わせて巻き締めを行うことで製造される。缶本体部１１は丸められた角部分をもつ方形の開口部を備える（図１（ｂ））。この開口部は長径／短径が５以上で、短径が１５ｍｍ以下である。

缶本体部１１は筒状部材１１１と缶本体部巻き締め部１１２とを備える。図１（ａ）に示す破線は筒状部材１１１と缶本体部巻き締め部１１２とを区画する仮想的な線である。図には示さないが缶本体部巻き締め部１１２はその他の部分と比較して厚みが薄い薄肉部を丸められた角部分にもつ。

蓋部材１２は本体部１２１と蓋部材巻き締め部１２２とを備える。蓋部材１２は缶本体部巻き締め部１１２の内側に重ね合うように嵌め込み可能な形状である。図には示さないが蓋部材巻き締め部１２２はその他の部分と比較して厚みが薄い薄肉部を丸められた角部分にもつ。

本実施例の製造装置は重ね合わされた巻き締め部１１２、１２２をチャック及びロールにて巻き締めする装置である。

〔実施例１〕
本実施例の製造装置は、図２に示すように、缶本体部１１における開口部の短径方向と同じ幅を持つチャック３１をもつ。チャック３１は缶本体部１１の開口部の長径方向に移動可能である。チャック３１の開口部内での移動に従いロール２１、２２が移動して順次
、巻き締めを行う。ロール２１、２２は、重ね合わされた巻き締め部１１２、１２２をチャック３１との間で挟持して巻き締めを行う。巻き締めは一度に完了させずに２回以上に分けて行うこともできる。２回以上に分けて巻き締めを行うときには断面形状が異なる２種以上のロールを用いる。２種以上のロールを採用することで無理なく確実に巻き締めを行うことができる。

〔実施例２〕
本実施例の製造装置は、図３に示すように、缶本体部１１における開口部と概ね同じ外形を持つチャック３２をもつ。チャック３２は缶本体部１１の開口部に嵌合される。重ね合わされた巻き締め部１１２、１２２の外周をロール２３、２４が移動して順次、巻き締めを行う。巻き締めは一度に完了させずに２回以上に分けて行うこともできる。２回以上に分けて巻き締めを行うときには断面形状が異なる２種以上のロールを用いる。２種以上のロールを採用することで無理なく確実に巻き締めを行うことができる。

実施例で用いた管状部材としての缶本体及び蓋部材を示す概略図である。 実施例における巻回工程を説明する概略断面図である。 実施例で用いた押し型の概略図である。

符号の説明

１１…缶本体 １１１…缶本体部巻き締め部
１２…蓋部材 １２１…本体部 １２２…蓋部材巻き締め部
２１〜２４…ロール
３１、３２…チャック

Claims (8)

1. 少なくとも一端部に開口部をもつ筒状部材と、前記筒状部材の前記開口部から開口方向に向けて一体的に延設され且つ角が丸められた方形の開口部をもつ缶本体部巻き締め部とをもつ缶本体部と、
   前記缶本体部巻き締め部に巻き締めにより固定される蓋部材巻き締め部をもつ蓋部材と、
   を有する缶であって、
   前記缶本体部巻き締め部及び／又は前記蓋部材巻き締め部はその他の部分と比較して厚みが薄い薄肉部を丸められた角部分にもつことを特徴とする缶。
2. 前記角部分における厚みは前記角部分の曲率に応じて薄くなっている請求項１に記載の缶。
3. 前記缶本体部巻き締め部の前記開口部は長径／短径の値が３以上である請求項１又は２に記載の缶。
4. 前記短径の長さが１５ｍｍ以下である請求項３に記載の缶。
5. 前記缶本体部及び前記蓋部材の前記缶の内面側には樹脂フィルムが貼付されている請求項１〜４のいずれかに記載の缶。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の缶を製造する装置であって、
   前記蓋部材の前記蓋部材巻き締め部に内側から当接し、その内側の形状に概ね一致するチャックと、
   前記缶本体部巻き締め部の外側から当接して巻き締めを行う１以上のロールとを有することを特徴とする缶の製造装置。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の缶を製造する装置であって、
   前記蓋部材の前記蓋部材巻き締め部の内側から短径方向の両側に当接し且つ長径方向に移動可能なチャックと、
   前記缶本体部巻き締め部の外側から当接して巻き締めを行う１以上のロールとを有することを特徴とする缶の製造装置。
8. 少なくとも一端部に開口部をもつ筒状部材と、前記筒状部材の前記開口部から開口方向に向けて一体的に延設され且つ長径／短径の値が５以上で且つ前記短径が１５ｍｍ以下で且つ角が丸められた方形の開口部をもつ缶本体部巻き締め部とをもつ缶本体部と、
   前記缶本体部巻き締め部に巻き締めにより固定される蓋部材巻き締め部をもつ蓋部材と、
   を有することを特徴とする気密性の高い缶をロール及びチャックを用いた巻き締めにより製造することを特徴とする缶の製造方法。

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