JP2011258501A - Method for manufacturing battery case - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電池用ケースの製造方法に係り、特に、2つのラミネート鋼板を貼り合わせて形成される電池用ケースの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a battery case, and more particularly, to a method for manufacturing a battery case formed by bonding two laminated steel plates.
2つのラミネート鋼板を貼り合わせて形成される従来の電池用ケースが、特許文献1に記載されている。この電池用ケースのラミネート鋼板は、発電要素を収容するための窪みが形成されたアルミニウム箔製の金属芯材の表面に樹脂をコーティングしたものである。この電池用ケースは、樹脂がコーティングされた表面同士が重なり合うように、窪みの周囲の融着代を貼り合わせてヒートシールすることにより、2つのラミネート鋼板を融着させた後、融着代の周縁を折り曲げることによって製造される。
A conventional battery case formed by bonding two laminated steel plates is described in
電池用ケースの材質は、現在のところアルミニウムが主流であるが、アルミニウムは柔らかいので成形中にしわが生じやすく、また、発電要素を収容するための窪みの深さを深くしようとすると、強度不足のため限界があるといった問題点があった。そのため、ステンレス鋼製の電池用ケースの開発が期待されている。 Currently, aluminum is the main material for battery cases, but since aluminum is soft, wrinkles are likely to occur during molding, and when the depth of the recess for accommodating the power generation element is increased, the strength is insufficient. Therefore, there was a problem that there was a limit. Therefore, development of stainless steel battery cases is expected.
しかしながら、特許文献1に記載の製造方法によってステンレス鋼製の電池用ケースを製造すると、ラミネート鋼板同士をヒートシールした後に融着代の占有体積の低減等を目的として周縁を折り曲げるので、アルミニウムよりも強度の高いステンレス鋼では、曲げ加工時の負荷が大きく、折り曲げたときに、融着面により大きなせん断力が生じ融着した部分が剥がれてしまうおそれがあるといった問題点があった。ただし、この問題点は、ステンレスだけに生じるものではなく、アルミニウムの場合でも少なからず同様の問題が生じる可能性がある。
However, when the battery case made of stainless steel is manufactured by the manufacturing method described in
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、2つのラミネート鋼板同士の融着性を向上した電池用ケースの製造方法を提供することを目的とする。 This invention was made in order to solve such a problem, and it aims at providing the manufacturing method of the case for batteries which improved the meltability of two laminated steel plates.
この発明に係る電池用ケースの製造方法は、2つのラミネート鋼板を貼り合わせて形成される電池用ケースの製造方法であって、ラミネート鋼板は、窪み部と、窪み部の周囲の平坦な融着部とを備え、融着部の一方の表面である融着面には、ヒートシール用の樹脂がコーティングされており、この製造方法は、2つのラミネート鋼板を準備して、融着面同士を重ね合わせる工程と、融着部の周囲を曲げながら融着部に熱を加えて融着部同士をヒートシールする工程とを含む。
ヒートシールする工程は、融着部の周囲をカール状に曲げながら融着部に熱を加えて融着部同士をヒートシールすることにより行ってもよい。
ヒートシールする工程は、曲げヒートシール装置を用いて行われ、曲げヒートシール装置は、回転方向に沿って半円形状の断面を有する溝部が形成されたローラ部と、ローラ部を加熱する加熱手段とを備え、溝部に融着部を挿入してローラ部を融着部に押しあてながら、ローラ部を融着部の周囲に沿って転がすと共に、加熱手段がローラ部を加熱してローラ部の熱が融着部に伝わることにより、融着部同士を曲げながらヒートシールする。
曲げヒートシール装置は、溝部の曲率半径が異なる前記ローラ部を複数備えてもよい。
ヒートシールする工程の前に、融着部の周縁部を予備曲げする工程を含んでもよい。または、溝部の断面の半円形状が偏心していてもよい。
ヒートシールする工程の後に、曲げられた融着部の周囲を押し付ける工程を含んでもよい。
ラミネート鋼板はステンレス鋼であってもよい。
The method for manufacturing a battery case according to the present invention is a method for manufacturing a battery case formed by bonding two laminated steel plates, and the laminated steel plate has a recess and a flat fusion around the recess. And the fusion surface, which is one surface of the fusion part, is coated with a resin for heat sealing, and this manufacturing method prepares two laminated steel sheets, A step of superimposing and a step of heat-sealing the fused portions by applying heat to the fused portions while bending the periphery of the fused portion.
The step of heat sealing may be performed by applying heat to the fusion part while bending the periphery of the fusion part in a curl shape and heat-sealing the fusion parts.
The heat sealing step is performed using a bending heat sealing device, and the bending heat sealing device includes a roller portion in which a groove portion having a semicircular cross section is formed along the rotation direction, and heating means for heating the roller portion. The roller portion is rolled along the periphery of the fusion portion while inserting the fusion portion into the groove portion and pressing the roller portion against the fusion portion, and the heating means heats the roller portion to heat the roller portion. When heat is transmitted to the fused part, heat sealing is performed while bending the fused parts.
The bending heat sealing apparatus may include a plurality of the roller portions having different curvature radii of the groove portions.
A step of pre-bending the peripheral edge portion of the fused portion may be included before the heat sealing step. Alternatively, the semicircular shape of the cross section of the groove portion may be eccentric.
You may include the process of pressing the circumference | surroundings of the bent melt | fusion part after the process of heat-sealing.
The laminated steel plate may be stainless steel.
この発明によれば、融着部の周縁部を曲げながら融着部に熱を加えて融着部同士をヒートシールして、2つのラミネート鋼板を貼り合わせることにより、融着した融着部間を曲げによって剥がしてしまうことがないので、2つのラミネート鋼板同士の融着性を向上することができる。 According to this invention, while bending the peripheral part of the fusion part, heat is applied to the fusion part, the fusion parts are heat-sealed, and the two laminated steel plates are bonded to each other. Is not peeled off by bending, so that the fusion property between the two laminated steel sheets can be improved.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態に係る製造方法によって製造された電池用ケースの斜視図を図1に示す。電池用ケース1は、内部に発電要素を収容するための矩形の収容部2と、収容部2の周囲の平坦な融着部3とを備えている。融着部3の周縁部3aは、一対の長辺部3a1,3a1と、長辺部3a1よりも短い一対の短辺部3a2,3a2との4つの直線状の部分を有している。一方の長辺部3a1及び両方の短辺部3a2,3a2は、カール状に曲げられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a battery case manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. The
図2に示されるように、電池用ケース1は、2つのラミネート鋼板4,4を貼り合わせることにより形成されている。ステンレス鋼製のラミネート鋼板4は、中央部に、収容部2を構成するための矩形の窪み部5を形成したものであって、窪み部5の周囲には、平坦な融着部3が構成されている。融着部3の一方の表面である融着面3bには、ポリプロピレン等のヒートシール用の樹脂がコーティングされている。2つのラミネート鋼板4,4は、それぞれの融着面3bを互いに重ね合わせて、コーティングされている樹脂を融着することにより、貼り合わされている。
As shown in FIG. 2, the
次に、この電池用ケース1の製造方法について説明する。
図3に示されるように、矩形板状のステンレス鋼製ラミネート鋼板10にプレス加工を施して、中央部に矩形の窪み部5を形成する。これにより、窪み部5の周囲には、平坦な融着部3が構成される。この際、融着部3の2つの表面のうち、窪み部5が突出する方とは反対側の表面である融着面3bに、ポリプロピレン等のヒートシール用の樹脂がコーティングされていることとなる。このようにして形成されたラミネート鋼板4を2つ準備し、それぞれの窪み部5によって収容部2が構成されるようにして、それぞれの融着部3の融着面3bを互いに重ね合わせる。前述したように、融着部3の一方の長辺部3a1及び両方の短辺部3a2,3a2(図1参照)は、カール状に曲げられるが、そのための予備曲げとして、融着部3の一方の長辺部3a1及び両方の短辺部3a2,3a2をカール状に曲げられる方向である上方に向けて曲げる。これにより、所望の方向にかつ安定したカール状の曲げを行うことができる。また、カール状の曲げを行う際に重ね合わせたラミネート鋼板がずれるのを防止する効果もある。
Next, a method for manufacturing the
As shown in FIG. 3, a rectangular plate-shaped stainless steel laminated
次に、融着部3の周縁部3aをカール状に曲げながら融着部3同士をヒートシールするが、これには、図4に示される曲げヒートシール装置11を用いる。曲げヒートシール装置11は、曲げヒートシール装置11の動作を制御する本体部12と、融着部3の周縁部3aをカール状に曲げながら融着部3同士をヒートシールする作用部13と、本体部12の制御に基づいて作用部13を動かすアーム部14とを備えている。
Next, the
作用部13は、フレーム15と、フレーム15に回転可能に設けられたローラ部16とを有している。フレーム15には、加熱手段であるヒータ17が埋め込まれ、ヒータ17は電源装置18に接続されている。また、フレーム15には、上方に向かって突出するように被把持部19が設けられており、アーム部14の端部に設けられた把持部20が被把持部19を掴むことにより、作用部13は、本体部12の制御に基づいてアーム部14によって動かされるようになっている。
The
さらに、フレーム15には、上下方向に間隔をあけて、2つの矩形の平板部15a及び15bが互いに平行に設けられている。平板部15a及び15bをそれぞれ貫通するように鉛直方向に延びる回転軸21がボルト22,23によって固定されている。ローラ部16には、その回転中心位置に貫通穴24が形成されており、回転軸21が貫通穴24内に挿入するようにして、ローラ部16は、回転軸21を中心として回転可能にフレーム15に設けられている。ローラ部16は、回転軸21が挿入可能なベアリング25を有している。また、ローラ部16には、半円形状の断面形状を有する溝部26が、回転方向に沿って形成されている。尚、図示しないが、溝部の断面の半円形状の曲率半径(以下、単に「溝部の曲率半径」という)が異なるローラ部を含む作用部を複数準備しておき、フレーム15の把持部20が、任意の作用部を交換可能に把持できるようになっている。各作用部は、ローラ部に形成された溝部の曲率半径が異なるだけであり、その他の構成は全て同一である。
Furthermore, the
次に、この曲げヒートシール装置11を用いて、融着部3の周縁部3aをカール状に曲げながら融着部3同士をヒートシールする工程を説明する。
まず、アーム部14の把持部20は、最も大きな曲率半径rを有する溝部26が形成されたローラ部16を含む作用部13を把持する。次に、電源装置18を起動しヒータ17に電力を供給して、ヒータ17を加熱する。すると、ヒータ17によりフレーム15が加熱され、フレーム15の熱が回転軸21及びベアリング25を介してローラ部16に伝達され、ローラ部16も加熱される。ローラ部16は、ヒートシールに必要な温度になるように加熱される。
Next, the process of heat-sealing the fused
First, the
ローラ部16がヒートシールに必要な温度にまで加熱されたら、図5に示されるように、上方に向けて曲げられた融着部3の周縁部3aを、ローラ部16の溝部26内に挿入し、ローラ部16を周縁部3aに押しあてながら、ローラ部16を周縁部3aに沿って転がしていく。すると、周縁部3aは、予備曲げされた上方に向かって溝部26に沿ってカール状に曲げられ、溝部26の曲率半径rを有するようになる。また、これとともに、ローラ部16の熱が融着部3に伝えられることにより、融着面3bにコーティングされた樹脂は溶けた状態になる。周縁部3aがカール状に曲げられている間、融着部3,3間の樹脂は溶けた状態であるので、周縁部3aの曲げによって、融着していた部分が剥がれてしまうことはない。
When the
次に、アーム部14の把持部20(図4参照)は、溝部26の曲率半径rよりも小さな曲率半径r’を有する溝部26’が形成されたローラ部16’を有する作用部を把持する。ローラ部16によってカール状に曲げられた周縁部3aを溝部26’に挿入し、ローラ部16’を周縁部3aに押しあてながら、ローラ部16’を周縁部3aに沿って転がしていく。すると、周縁部3aは、曲率半径r’を有するようになる。以下、同様にして、溝部26’の曲率半径r’よりも小さな曲率半径r”を有する溝部26”が形成されたローラ部16”によって、周縁部3aは、曲率半径r”を有するようになる。カール状の曲げ加工が進むにつれてローラ溝部の曲率半径を小さくすることにより、加工後のスプリングバックを抑制し所望の曲げ形状が得られる。尚、ローラ部16’及び16”によって周縁部3aを曲げる最中も、ローラ部16’及び16”の熱が融着部3に伝わるので、融着部3,3間の樹脂は溶けた状態にあり、周縁部3aの曲げによって、融着していた部分が剥がれてしまうことはない。そして、ローラ部16,16’,16”による周縁部3aの曲げ及び加熱が終了することにより、融着部3,3間の樹脂が固化し、融着部3同士が融着される。すなわち、融着部3同士は、その周縁部がカール状に曲げられながらヒートシールされることとなる。
この発明に係る製造方法は、融着部を曲げながら熱を加えてヒートシールするため、温間加工による加工負荷の低減効果により、強度の高いステンレス鋼製ラミネート鋼板を用いる場合でも優れた融着性が得られる。特に、加工硬化し易いSUS304等のオーステナイト系ステンレス鋼においては、温間加工により加工中に発生する加工誘起マルテンサイトの生成が抑制されるため、加工後のスプリングバック低減や加工ローラの摩耗低減の効果が得られる。
Next, the grip part 20 (see FIG. 4) of the
The manufacturing method according to the present invention heat-seals while bending the fused part, so that the fusion effect is excellent even when using high-strength stainless steel laminated steel sheets due to the effect of reducing the processing load by warm working. Sex is obtained. In particular, in austenitic stainless steel such as SUS304, which is easy to work harden, the production of work-induced martensite generated during processing is suppressed due to warm working, which reduces springback after work and wear on work rollers. An effect is obtained.
次に、図6に示されるように、表面に溝部が形成されていない通常のローラ30を、カール状に曲げられた周縁部3aに押しあてながら周縁部3aに沿って転がしていく。これにより、カール状に曲げられた周縁部3aが窪み部5の縦壁に向けて折り曲げられ、融着部3の幅を低減することができる。この際、周縁部3aはカール状に曲げられ強固に融着しているため、折り曲げによって融着部が剥がれることはない。
Next, as shown in FIG. 6, a normal roller 30 having no groove formed on the surface is rolled along the
このように、融着部3の周縁部3aをカール状に曲げながら融着部3に熱を加えて融着部3同士をヒートシールして、2つのラミネート鋼板4,4を貼り合わせることにより、融着した融着部3,3間を曲げによって剥がしてしまうことがないので、2つのラミネート鋼板4,4同士の融着性を向上することができる。
In this way, by applying heat to the
この実施の形態では、溝部26内において、融着部3の周縁部3aが確実に上方に向けてカール状に曲げられるように、周縁部3aを上方に予備曲げしていたが、上方に限定するものではない。予備曲げなしに周縁部3aを溝部26に挿入してローラ部16を周縁部3aに沿って転がすと、周縁部3aが溝部26内においてカール状に曲げられる方向が上方又は下方のどちらになるかがわからないので、この実施の形態では、曲げる方向を上方に確定するために予備曲げを上方に向けて行ったに過ぎない。従って、溝部26内においてカール状に曲げる方向を下方にする場合には、予備曲げの方向を下方にすることとなる。
In this embodiment, the
一方、この発明に係る製造方法において、必ずしも予備曲げが不可欠な工程であるわけではない。図7に示されるように、断面の半円形状が上方に偏心した溝部36を形成したローラ部37を用いることにより、溝部36に挿入された周縁部は確実に上方に向けて折り曲げられるようになる。図示しないが、断面の半円形状を下方に偏心した溝部を形成したローラ部用いると、この溝部に挿入された周縁部は確実に下方に向けて折り曲げられるようになる。
On the other hand, in the manufacturing method according to the present invention, preliminary bending is not necessarily an indispensable process. As shown in FIG. 7, by using the
この実施の形態では、曲率半径の異なる溝部が形成されたローラ部を3つ使用したが、3つに限定するものではなく、電池用ケース1の材質、大きさ等により、適宜変更することができる。また、電池用ケース1の材質は、ステンレス鋼に限定するものではなく、アルミニウム等、任意の材質であってもよい。
In this embodiment, three roller portions in which grooves having different curvature radii are formed are used. However, the number of roller portions is not limited to three, and may be appropriately changed depending on the material, size, etc. of
この実施の形態では、ヒータ17がフレーム15を加熱し、その熱が回転軸21及びベアリング25を介してローラ部16に伝わり、ローラ部16の熱によって融着部3同士をヒートシールしているが、この形態に限定するものではない。任意の公知手段によって直接ローラ部16のみを加熱してもよい。また、ローラ部16によって融着部3の周縁部3aをカール状に曲げながら、ローラ部16を加熱することなしに、任意の公知手段によって融着部3同士を直接ヒートシールしてもよい。
In this embodiment, the
さらに、ヒートシール工程でのカール状の曲げを、ローラではなく、電池用ケース1の融着部3の各辺に沿って半円形状の断面を有する溝部を形成した金型を用いて行なってもよい。この方法に使用される金型のうち、上金型41を図8に示す。上金型41には、周縁部3aの一方の長辺部3a1及び両方の短辺部3a2,3a2(図1参照)が挿入される溝部40が形成されている。
Further, the curl-shaped bending in the heat sealing step is performed using a mold in which a groove having a semicircular cross section is formed along each side of the
金型による方法を、図9に基づいて説明する。周縁部3aの先端部分を僅かに上方に向けて折り曲げた後、さらに、融着部3の任意の個所を上方に約90°の角度で折り曲げる(予備曲げ工程)。次に、下金型42の上に融着部3を載置し、予備曲げされた周縁部3aが上金型41の溝部40内に挿入されるようにして上金型41を下金型42に向けて押し付ける。上金型41には、ヒータ17が埋め込まれると共にヒータ17は電源装置18に接続されているので、上金型41をヒートシールに必要な温度にして下金型42に向けて押し付けるようにすれば、溝部40内で周縁部3aがカール状に曲げられながら、融着部3同士がヒートシールされる。その後は、実施の形態で説明したのと同様の方法で、ローラ30を周縁部3aに押しあてながら周縁部3aに沿って転がすことにより(図6参照)、融着部3の幅を低減する。
A method using a mold will be described with reference to FIG. After the front end portion of the
1 電池用ケース、3 融着部、3a (融着部の)周縁部、3b (融着部の)融着面、4 ラミネート鋼板、5 窪み部、11 曲げヒートシール装置、16,16’,16”,37 ローラ部、17 ヒータ(加熱手段)、26,26’,26”,36 ,40 溝部 41 上金型、42 下金型。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ラミネート鋼板は、窪み部と、該窪み部の周囲の平坦な融着部とを備え、該融着部の一方の表面である融着面には、ヒートシール用の樹脂がコーティングされており、
前記製造方法は、
前記2つのラミネート鋼板を準備して、前記融着面同士を重ね合わせる工程と、
前記融着部の周囲を曲げながら該融着部に熱を加えて該融着部同士をヒートシールする工程と
を含む電池用ケースの製造方法。 A method for manufacturing a battery case formed by bonding two laminated steel plates,
The laminated steel sheet includes a depression and a flat fusion part around the depression, and a fusion surface, which is one surface of the fusion part, is coated with a heat sealing resin. ,
The manufacturing method includes:
Preparing the two laminated steel sheets and superimposing the fusion surfaces;
A process for producing a battery case, comprising: a step of applying heat to the fusion part while bending the periphery of the fusion part and heat-sealing the fusion part.
該曲げヒートシール装置は、
回転方向に沿って半円形状の断面を有する溝部が形成されたローラ部と、
該ローラ部を加熱する加熱手段と
を備え、
前記溝部に前記融着部を挿入して前記ローラ部を前記融着部に押しあてながら、前記ローラ部を前記融着部の周囲に沿って転がすと共に、前記加熱手段が前記ローラ部を加熱して該ローラ部の熱が前記融着部に伝わることにより、該融着部同士を曲げながらヒートシールする、請求項1または2に記載の電池用ケースの製造方法。 The step of heat sealing is performed using a bending heat sealing device,
The bending heat sealing device
A roller part in which a groove part having a semicircular cross section is formed along the rotation direction;
Heating means for heating the roller part,
The roller part is rolled along the periphery of the fusion part while inserting the fusion part into the groove part and pressing the roller part against the fusion part, and the heating means heats the roller part. 3. The method for manufacturing a battery case according to claim 1, wherein the heat of the roller part is transmitted to the fusion part, whereby the fusion part is heat-sealed while being bent.
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