JP2020506056A - 角柱状バッテリセル容器を生産するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、角柱状の一方向にのみ開いたバッテリセル容器（２１）の製造のための方法及び機器（２０）に関する。最初に、押し出し成形された容器（４１）がスラグ（３８）から押し出し成形によって形成される。スラグ（３８）は均一の材料からなる。押し出し成形された容器（４１）は次に、第１のアイアニングステーション（２５）において第１のアイアニングによって、及び第２のアイアニングステーション（２８）において第２のアイアニングによって形成加工される。アイアニングの間、前記容器は各アイアニングラム（２６、２９）によって、関連するダイツール（２７、３０）を通して部分的にのみ移動され、反転点（Ｕ）に到達したら反転される。第２のアイアニングの後、得られた中間容器（７７）の残留エッジ（８２）が分離され、それによりバッテリセル容器（２１）が得られる。

Description

本発明は、一方向にのみ開いた角柱状の（ｕｎｉｌａｔｅｒａｌｌｙ ｏｐｅｎ ｐｒｉｓｍａｔｉｃ）バッテリセル容器を生産するための方法及び装置に関する。前記バッテリセル容器は例えば直方体形状を有してもよい。前記バッテリセル容器は、電気エネルギーを提供するラップなどのコア材料を収容する働きをする。前記コア材料を挿入した後で、前記一方向にのみ開いたバッテリセル容器はカバーを用いて閉じられる。

バッテリセル容器は様々な形態で入手可能である。それらは金属材料又はプラスチック材料から製造されている場合がある。バッテリの必要性はますます増加している。一方では、多くの分野において、バッテリ式の電気機器又は車両に向かう傾向がある。他方では、特に風力又は太陽エネルギーなどの再生可能エネルギーによる電力供給の分野において、電気エネルギーを貯蔵するためにバッテリがやはり必要とされている。

必要なバッテリセル又はバッテリセル容器の数がそれぞれ多いことに起因して、そのようなバッテリセル容器を、十分な寸法精度を有して経済的に製造するための方法が必要である。その場合、いくつかの課題が存在する。

金属又は金属合金のバッテリセル容器の製造のためには、深絞り又は押し出し成形などの既知の方法が使用され得る。深絞りはシートメタルを形成加工するための方法である。初期ブランクとしてシートメタルが必要とされる。形成加工の度合いは、前記バッテリセル容器の高さとその幅との間の関係という観点から制限される。

バッテリセル容器の押し出し成形のためには、多量の材料を使用する必要がある。必要な材料流れを達成するために、製造されるバッテリセル容器のシェーピングは特定の幾何学的形状又は寸法にそれぞれ制限される。

独国特許第６９８２２４４８Ｔ２号明細書では、バッテリセル容器を製造するための方法が提案されており、前記方法では、一方のシートメタル側面上にニッケル層を有する鉄ベースの金属シートメタルが、絞りによってカップ又はポットにそれぞれ形成加工される。続いて、バッテリセル容器がアイアニングによってシェーピングされる。そのような方法では、各カップ又はポットを最初に製造することが絞り動作のために必要とされる。

そのような方法はＤＩ工法と呼ばれる。「Ｄ」は英単語「Ｄｒａｗｉｎｇ（絞り）」を意味し、「Ｉ」は英単語「Ｉｒｏｎｉｎｇ（アイアニング）」を意味し、すなわち深絞り及びアイアニングを意味している。そのようなＤＩ工法は例えば飲料缶の製造からも知られている。

深絞り工程から開始する同様の製造方法は、独国特許第６９４１７００１Ｔ２号明細書及び独国特許第６９８３７２９１Ｔ２号明細書からも知られている。

独国特許第１００１０９５Ａ号明細書には、円筒状金属中空体を製造するための方法が記載されている。スラグの衝撃押し出しから、周辺ビードを有する円形ディスクが最初に製造され、続いて、前方押し出しによって一方向にのみ開いた円筒体に形成加工される。

英国特許第７４８７１９Ａ号明細書から、プラスチックのバッテリセル容器を有するバッテリを製造するための方法が知られている。プラスチックのハウジングは一方向にのみ開いており、開口側に隣接してカバーのための静止突出を含み得る。前記カバーは、前記バッテリセル容器における、周辺で延在する閉じられた溝内に圧力嵌め接続を用いて係合し得る。

本発明の目的は、十分に良好な寸法精度と経済的な製造を保証する、金属バッテリセル容器のための改良された製造方法を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の特徴による方法と、請求項１７に記載の特徴による装置とを用いて解決される。

本発明によれば、スラグが提供される。これは１つの均一な材料から継ぎ目及び接合箇所なしで一体的に製造されている。前記スラグは、少なくとも１つの金属及び／又は少なくとも１つの金属合金からなる。好ましくは、これはアルミニウム合金からなる。前記スラグは、例えば角柱状の、例えば直方体の形状を有する。

前記スラグは、押し出し成形、例えば後方押し出し成形によって、押し出し成形された容器に形成される。これは中実成形方法である。前記スラグは、単純且つ費用効率の高いやり方で、ロッド形状又はプレート形状の材料から特定の長さに切断することによって得られてもよい。押し出し成形によって、前記ロッド形状又はプレート形状の材料は、予め規定された矩形又は非矩形の断面形態を有してもよい。あるいは、前記スラグは、例えばスタンピング又は切断によって、シート材料から分離されてもよい。

押し出し成形された容器は、続いて、第１のアイアニングステーションに搬送される。前記第１のアイアニングステーションは、第１のアイアニングラムと第１のダイツールとを含む。前記第１のアイアニングラムは、作動方向において、前記ダイツールに向けて又は前記ダイツール内に移動可能である。前記第１のダイツールの領域内で反転点に到達したら直ちに、前記第１のアイアニングラムは、作動方向の反対の後退方向において、後退位置に後方移動されてもよい。作動方向における移動の間、前記第１のラムは、前記第１のダイツールと協同して、第１のアイアニングプロセスによって、前記押し出し成形された容器をアイアニングされた容器に形成する。その場合、前記押し出し成形された容器は、前記第１のアイアニングラムによって、作動方向において前記第１のダイツールを通して完全には移動されず、前記反転点まで移動されるのみであり、次に後退方向において、前記第１のアイアニングラムと一緒に、再び前記ダイツールの外に移動される。

前記第１のアイアニングの後、前記アイアニングされた容器は第２のアイアニングステーション内に搬送され、そこで第２のアイアニングラムと第２のダイツールとによって第２のアイアニングを施される。前記第１のアイアニングと同様に、前記アイアニングされた容器はやはり、前記第２のアイアニングステーション内で前記第２のアイアニングラムによって、作動方向において前記第２のダイツールを通して部分的にのみ移動され、前記第２のアイアニングラムと一緒に後退方向において前記第２のダイツールの外に再び移動される。前記第２のアイアニングステーションの終了時に、前記アイアニングされた容器は中間容器に形成加工されている。前記中間容器は、長さ方向及び幅方向においては寸法が正確であり、しかし前記作動方向及び前記後退方向に平行に向いた高さ方向においては正確ではない。

最後の工程において、前記中間容器の上部エッジは最終的に分離され、したがって高さ方向における寸法精度も提供され、前記バッテリセル容器が得られる。

２つのアイアニングステーションにおいて、各容器は各ダイツールを通して完全には移動されない。各アイアニングラムによって前記容器を後退方向において引き戻すことにより、形成加工された容器を、それが各アイアニングステーション内に搬送されたのと同じ平面レベルにおいてさらに搬送する可能性が得られる。これにより製造プロセス及び対応する製造装置が簡素化される。各アイアニングラムからの前記容器のストリップオフが、空間的には作動方向で見た場合の各ダイツールの前で、且つ時間的には形成加工の後で前記各アイアニングラムの後退移動の間に実行される。

この方法を用いれば、幅方向とそれに対して直角に向いた長さ方向とで著しく異なる寸法を有する角柱状のバッテリセル容器も製造可能である。例えば、長さ方向における寸法は、幅方向における寸法の少なくとも約４倍〜５倍、好ましくは少なくとも約７倍の大きさであってもよい。これは矩形及び多角形の断面又は底をそれぞれ有する角柱状のバッテリセル容器に当てはまる。

前記押し出し成形された容器が多角形の底を含み、その一方の方向における寸法は他方の方向における寸法の少なくとも約４倍〜７倍の大きさであり、ここで、２つの方向は互いに直角に向いており、前記底に平行に延在する１つの平面を張る場合、有利である。押し出しステーション内のモールド及びプレスラムはそれに応じた寸法とされる。

前記押し出し成形された容器の底が、４つのコーナー領域と２つの長さ辺と２つの幅辺とを含む場合、有利である。前記長さ辺は、前記幅辺の少なくとも４倍〜５倍、好ましくは少なくとも７倍の長さであってもよい。

前記押し出し成形された容器は、互いに対向する、且つ互いから離れるように反った少なくとも一対の長さ側壁を含んでもよい。前記長さ側壁は、前記高さ方向に好ましくは平行に延在する少なくとも１つの曲率軸の周りで湾曲しているか又は反っていてもよい。

前記押し出し成形された容器の前記長さ辺及び／又は前記幅辺の上部エッジは、湾曲した延出を有してもよく、且つ前記コーナー領域において、前記コーナー領域の間の中央セクションにおけるよりも低い高さを有してもよい。側壁、特に長さ側壁の最大高さは、中央セクションにおいて、前記コーナー領域のうちの１つにおける最小高さより約５％〜２０％、好ましくは約７％〜１７％高くてもよい。

一実施形態では、前記コーナー領域の間の中央における、前記押し出し成形された容器の前記長さ側壁同士の距離は、前記コーナー領域における距離より少なくとも約５％〜１０％大きい。したがって、押し出し成形のためのモールドでは、長さ方向に延在する２つの内壁の間の距離は、前記モールドのコーナー領域の間の中央において、前記コーナー領域におけるより少なくとも約５％〜１０％大きい。

好ましい実施形態では、前記押し出し成形された容器の底は、前記バッテリセル容器の予め規定された目標厚さに対応する厚さを有する。したがって、前記押し出し成形に続く前記底の追加の形成加工は必要ない。前記底の前記厚さは好ましくは前記押し出し成形された容器の側壁、すなわち長さ側壁及び幅側壁の壁厚より小さい。

前記押し出し成形された容器の前記側壁の前記壁厚の目標値は、各範囲限界を含む０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ、好ましくは０．７ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲内であってもよい。その場合、前記側壁の前記壁厚は、１つの単一のダイツールによる１回の単一のアイアニングプロセスにおいてすでに所望の幅に実質的に低減されていてもよい。したがって後続の処理工程の数は最小化され得る。アイアニングを可能にするために、前記押し出し成形された容器の前記側壁の前記壁厚は、完全に製造されたバッテリセル容器の予め規定された目標値から最大でも約０．３ｍｍ、特に最大でも０．１ｍｍ異なる場合、有利である。

前記第１のアイアニングプロセスの前に、前記押し出し成形された容器に引抜油又は別の潤滑剤が提供される場合、やはり好ましい。前記潤滑剤は少なくとも前記押し出し成形された容器の前記側壁の外側において塗布され、なぜなら前記ダイツールと接触した形成加工動作はアイアニング中にこの位置において行われるからである。前記潤滑剤により摩擦が特に影響を及ぼされる。

前記方法の有利な実施形態では、前記第１のアイアニング及び／又は前記第２のアイアニングの間に、前記押し出し成形された容器又は前記中間容器のそれぞれの側壁内に、底までの規定された高さ距離を有する静止段が形成される。前記静止段はカバーのための静止表面として働き、前記カバーを用いて、一方向にのみ開いたバッテリセル容器はコア材料、例えばラップの挿入後に閉じられてもよい。

好ましくは、前記第１のアイアニングラム及び／又は前記第２のアイアニングラムは、前記静止段を形成するための突出を含み、前記突出は、各アイアニングラムの各端面から隔たった予め規定された高さ距離において配置されている。前記突出は特に、円周方向で閉じられており、前記アイアニングラムにおいて提供され、前記作動方向及び前記後退方向に対して直角に向いた平面内で広がるように延在する。前記押し出し成形された容器の前記側壁の前記壁厚が、前記第１のアイアニングの間に約５％〜約３０％、好ましくは約１０％〜２０％の領域内で低減される場合、やはり有利である。その場合、前記側壁の前記目標厚さは、前記第１のアイアニングプロセスの間にすでにほぼ達成されていてもよい。

前記押し出し成形された容器の前記側壁の前記壁厚が、第２のアイアニングプロセスの間に約１％未満低減される場合、特に好ましい。前記第２のアイアニングステーション内の前記ダイツールの内径は、前記第１のアイアニングステーション内の前記ダイツールの内径と同程度の大きさであるか又はそれより小さい。材料の弾性により、前記押し出し成形された容器は、前記第１のダイツールの引き抜きの後、ある程度まで再び拡大する。次にこれは、前記第２のアイアニングステーションにおける前記第２のアイアニングによって最終形状を得る。

製造されたバッテリセル容器の側壁の壁厚は、前記完全に製造されたバッテリセル容器の予め規定された目標値から、上述の方法により最大でも約０．１ｍｍ、好ましくは最大でも約０．０５ｍｍ、さらに好ましくは最大でも約０．０１ｍｍ異なる。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項、本明細書、及び図面から得ることができる。以下では、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

スラグの実施形態の概略斜視図。 スラグの実施形態の概略斜視図。 スラグの実施形態の概略斜視図。 押し出し成形のためのプレスステーションの縦断面図における概略図。 断面線ＩＩＩ−ＩＩＩによる、図２の押し出しステーションのプレスモールドに対する上面図。 押し出し成形された容器の概略側面図。 押し出し成形された容器の概略側面図。 矢印Ｖによる、図４ａの押し出し成形された容器に対する概略上面図。 押し出し成形された容器の第１のアイアニングの間の一状態における第１のアイアニングステーションの概略図。 押し出し成形された容器の第１のアイアニングの間の一状態における第１のアイアニングステーションの概略図。 押し出し成形された容器の第１のアイアニングの間の一状態における第１のアイアニングステーションの概略図。 押し出し成形された容器の第１のアイアニングの間の一状態における第１のアイアニングステーションの概略図。 押し出し成形された容器の第１のアイアニングの間の一状態における第１のアイアニングステーションの概略図。 第１のアイアニングステーション内でアイアニングされた容器の、第２のアイアニングステーションへの移送の概略図。 第２のアイアニングステーションの概略図。 第２のアイアニングステーションから供給された中間容器から上部エッジを分離するための分離ステーションの概略図。 製造された角柱状の一方向にのみ開いたバッテリセル容器の断面図。 製造されたバッテリセル容器の概略斜視図。 バッテリセル容器を製造するための装置の概略的なブロック図様の図。 アイアニングリングの好ましい実施形態の概略部分図。

図１６には、一方向にのみ開いた角柱状の、且つ本例によれば直方体形状のバッテリセル容器２１を製造するように構成された装置２０の一実施形態が非常に概略的に示されている。装置２０は、この実施形態では、プレスラム２３とプレスモールド２４とを有する押し出しステーション２２、第１のアイアニングラム２６と第１のダイツール２７とを有する第１のアイアニングステーション２５、第２のアイアニングラム２９と第２のダイツール３０とを有する第２のアイアニングステーション２８、及び分離装置３２を有する分離ステーション３１を含む。装置２０の詳細について、図１〜図１５及び方法の説明と関連付けて説明する。

バッテリセル容器２１の製造は段階的に、最初に押し出しプレスステーション２１内でのスラグ３８の押し出し成形によって実行される。スラグ３８は、一実施形態では直方体形状を有する（図１ａ）。スラグ３８の長さは前記スラグの幅と比較して概ね複数倍、例えば少なくとも約４倍〜５倍、又は少なくとも約７倍大きい。スラグ３８の形状は、押し出し成形のためにスラグ３８が挿入されるプレスモールド２４におおよそ適合されている。

図１ｂ及び図１ｃにはスラグ３８の異なる外形が示されている。後続の押し出し成形の間、スラグ３８を押し出し成形された容器に形成加工するために、短い側面（前記スラグの幅）の区域内では、スラグ３８のより長い側面の中央区域におけるよりも多くの材料が必要である。スラグ３８は、短い側面に隣接した２つの長さ方向端領域において、前記２つの長さ方向端領域の間の中央領域におけるよりも大きな断面積を有してもよい。

これを達成するために、一例では前記スラグの厚さが変化してもよく、且つ前記中央領域から開始してより短い側面に向けた方向でそれぞれ増加してもよい（図１ｂ）。代替として又は加えて、スラグ３８の幅が変化してもよく、図１ｃに概略的に示すように、その長さ方向における中央領域で最も小さく、そこから開始して２つの短い側面に向けて増加してもよい。この実施形態は、スラグ３８の底側面の上側面に対する上面図において砂時計又は骨に類似した形状を有する。その場合、腰部がくびれた形状をスラグ３８が有するように、長さ方向で延在する２つの小さい側面は、例えば、互いに向けて内側に凹状に反っている。

この実施形態では、押し出し成形された容器４１を製造するためのスラグ３８の中実成形は、いわゆる後方押し出し成形によって実行される。その場合、前記スラグは最初にプレスモールド２４内に挿入される。続いて、プレスラム２３がプレスモールド２４内に挿入され、ここで、プレスモールド２４の内壁３９とプレスラム２３との間に円周方向のギャップ４０が存続する。プレスラム２３がスラグ３８をプレスモールド２４の底に押し付けて、それによりスラグ３８を形成加工する場合、材料がこのギャップ４０に流入する。その場合、押し出し成形された容器４１が作成される（図４及び図５）。

押し出し成形された容器４１は、底４２と、本例によれば、底４２の各辺に隣接する４つの側壁４３、４４とを有し、したがって、一方向にのみ開いた一体形成の押し出し成形された容器４１を形成する。押し出し成形された容器４１は、幅方向Ｂにおいて延在する２つの幅側壁４３と、長さ方向Ｌにおいて延在する２つの長さ側壁４４とを有する。長さ方向Ｌと幅方向Ｂとは互いに直角に向いており、底４２に平行に延在する平面を張る。長さ方向Ｌにおける押し出し成形された容器４１の寸法は長さｘに対応しており、押し出し成形された容器４１の幅方向Ｂにおける寸法は幅ｙに対応している。

幅ｙは例えば非一定である。押し出し成形された容器４１は、例示的な４つのコーナー領域４５において最小幅ｙｍｉｎを有し、長さ方向Ｌにおける、長さ側壁４４のうちの１つによって接続された２つの隣接するコーナー領域４５の間で最大幅ｙｍａｘを有する。最大幅ｙｍａｘは、好ましくは、長さ方向Ｌにおける押し出し成形された容器４１の中央において存在する。長さ側壁４４の外向きに反った形状に起因して様々な幅ｙが得られ、その距離は、長さ方向Ｌにおいてコーナー領域４５から中央まで増加し、そこから開始してコーナー領域４５に向けて減少する。押し出し成形された容器４１の長さ側壁４４上を外部から見た場合、長さ側壁４４は、長さ方向Ｌにおけるその延在に沿った凸状の反りを有する。最大幅ｙｍａｘと最小幅ｙｍｉｎとの間の差ｄｙが、したがって、互いから離れるように反った長さ側壁４４によって得られる。最大幅ｙｍａｘは、好ましくは、最小幅ｙｍｉｎより少なくとも約５％〜１０％大きい。

押し出し成形された容器４１の側壁４３、４４の上部エッジは、湾曲した延出を有してもよい（図４ａ、図４ｂ）。押し出し成形された容器４１の側壁４３、４４の高さｚは、したがって非一定であり変化する。最大高さｚｍａｘは、例えば、側壁４３、４４の中央領域において達成されてもよく、最小高さｚｍｉｎは、２つの各側壁４３、４４のうちの１つの境をなしている２つの隣接するコーナー領域４５のうちの１つにおいて存在してもよい。最大高さは最小高さｚｍｉｎより５％〜２０％、又は特に７％〜１７％高くてもよく、それにより高さｚにおける差ｄｚが得られる（図４ｂ）。この高さの差は、少なくとも前記側壁のうちのより長いものに、すなわちここでは長さ側壁４４に当てはまる。

押し出し成形された容器４１の底４２の厚さ又はサイズｓｂは、バッテリセル容器２１の底の厚さの目標値に実質的に対応している。押し出し成形された容器４１のさらなる形成加工工程において、前記底の厚さｓｂは実質的に変化しない。底４２の厚さｓｂは、その量において、押し出し成形された容器４１の側壁４３、４４の壁厚ｓｗより小さい。側壁４３、４４の壁厚ｓｗはおおよそ、各範囲限界を含む０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ、好ましくは０．７ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲内であってもよい。壁厚ｓｗの目標値からの逸脱は、好ましくは最大でも０．３ｍｍ、さらに好ましくは最大でも０．１ｍｍの量を有する。その場合、後続の、押し出し成形された容器４１のアイアニング、及び押し出し成形された容器４１の、第１のアイアニングラム２６上への位置付けが容易になる。

押し出し成形された容器４１は、押し出しステーション２２から第１のアイアニングステーション２５内に、好ましくは搬送平面Ｔに沿って搬送される。第１のアイアニングステーション２５において、容器４１は、第１のアイアニングラム２６と位置合わせして位置付けられる。容器４１は、第１のアイアニングラム２６の下のカウンタホルダ５１上に位置付けられてもよい。第１のアイアニングラム２６は、後退位置から作動方向Ａにおいて第１のダイツール２７に向けて、反転位置Ｕに到達するまで移動可能である（図９）。この反転位置Ｕから開始して、第１のアイアニングラム２６は、作動方向Ａの反対の後退方向Ｒにおいて前記後退位置に戻されてもよい。第１のアイアニングラム２６は、作動方向Ａ又は後退方向Ｒのそれぞれにおけるその移動の間、その長手方向軸に沿った直線移動を実行する。

第１のアイアニングラム２６は、製造されるバッテリセル容器２１の内部形態に対応する矩形形状を断面において有する。第１のアイアニングラム２６は、作動方向Ａに対して直角に向いた端面５０を有する。第１のアイアニングラム２６の作動方向Ａにおける移動の開始後に、第１のアイアニングラム２６はその図示されていない後退位置から開始して、その端面５０が押し出し成形された容器４１の底４２と接触するまで、押し出し成形された容器４１内に係合する（図６）。その場合、押し出し成形された容器４１はカウンタホルダ５１によって支持される。カウンタホルダ５１は支持表面５２を有し、その上に押し出し成形された容器４１の底４２の下側が位置する。カウンタホルダ５１は、付勢装置５３によって、後退方向Ｒにおける、したがって作動方向Ａの反対における付勢力Ｆを用いて付勢される。付勢装置５３はスプリング装置であってもよく、特に、例えばガススプリング装置であってもよい。カウンタホルダ５１は、第１のアイアニングラム２６の移動により、付勢力Ｆに対抗して作動方向Ａに移動されてもよい。付勢力Ｆは、押し出し成形された容器４１内への第１のアイアニングラム２６の係合を支持するのに十分なほど大きく、且つ、押し出し成形された容器４１の形成加工中又はアイアニング中のそれぞれにおいて底４２の意図しない変形が回避されるように、形成加工中に端面５０と支持表面５２との間で底４２を挟扼するのに十分なほど大きい。第１のアイアニングステーション２５における第１のアイアニングの間、支持表面５２は常に底４２と接触している。

第１のダイツール２７は１又は複数のアイアニングリング５４によって形成されている。この実施形態では、第１のアイアニングラム２６と協同して、第１のダイツール２７を用いて２つの処理工程又は形成工程が達成される。このツール形成工程は、２つの別個のアイアニングリング５４によって、又は第１のリングセクション５５と第２のリングセクション５６とを有する１つの共通のアイアニングリング５４によって達成されてもよい。図示されている好ましい実施形態では、作動方向Ａにおいてアイアニングリング５４は、第１のリングセクション５５と、直接隣接する第２のリングセクション５６とに分割されている。アイアニングリング５４は均一の材料から一体形成されている。互いに分離された異なる材料の２つの別個のアイアニングリング又は２つのリングセクション５５、５６が使用されてもよい。

第１のリングセクション５５は、第２のリングセクション５６の内径より大きな内径を有する。押し出し成形された容器４１が第１のアイアニングラム２６によって作動方向Ａにおいて第１のアイアニングリング５４又は第１のリングセクション５５内にそれぞれ移動される場合、側壁４３、４４の第１の形成加工が実行され、それにより第１のアイアニングラム２６における押し出し成形された容器４１の固定が達成される。第１のリングセクション５５によって達成される形成加工度合いは低く、特に、隣接する第２のリングセクション６６によって達成される形成加工度合いより低い。この固定の処理工程は図７に概略的に示されている。

第１のアイアニングラム２６の作動方向Ａにおける継続した移動により、押し出し成形された容器４１は第２のリングセクション５６を通して移動され、ここで側壁４３、４４の形成加工が実際に実行される（図８）。側壁４３、４４の壁厚ｓｗは減少し、同時に、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｂに対して直角に向いた高さ方向Ｈにおける側壁４３、４４の高さは増加する。高さ方向Ｈは作動方向Ａ又は後退方向Ｒのそれぞれに平行である。

本例によれば、第１のアイアニングラム２６の断面は一定ではない。端面５０まで距離を隔てて、第１のアイアニングラム２６は円周方向の突起６０を有する。突起６０は、本実施形態における作動方向Ａに対して直角に向いた平面内で延在する突出表面６１を有する言わばリング形状の閉じられた段を形成する。本例では、突出表面６１は、作動方向Ａに平行に延在する法線ベクトルを有する。第１のアイアニングラム２６の後退位置において、突出表面６１は第１のダイツール２７に面している。

好ましい実施形態とは異なり、突出表面６１はまた、作動方向Ａを基準にして９０度とは異なる角度に向いていてもよい。

突出６０により、断面積は、第１のアイアニングラム２６の端面５０から増加する。突出６０と端面５０との間の距離は、高さ距離ｚに対応しているか又は高さ距離ｚを規定する。

側壁４３、４４のさらなる形成加工により前記側壁の高さが増加される場合、材料はアイアニングラム２６に沿って突出６０を超えて流れる。突出６０を超えて流れる材料は、図９に概略的に示されている。ここで第１のアイアニングラム２６は反転位置Ｕを達成しており、その移動方向を作動方向Ａにおける移動から後退方向Ｒにおける反対の移動に反転する。その場合、前記容器は第１のダイツール２７を通して完全には移動されないことがわかる。

突出６０を超えた材料流れにより、静止段６２が側壁において形成される（図１１及び図１３〜図１５を比較されたい）。静止段６２は、バッテリセル容器２１の開口に隣接してバッテリセル容器２１内に挿入されて静止表面６３上に置かれてもよいカバーのための、静止表面６３を提供する。そのようなカバーを用いて、バッテリセル容器２１は、コア材料を挿入した後で閉じられる。

静止表面６３の向きは突出表面６１の向きに対応している。本例によれば、静止表面６３は、バッテリセル容器２１の高さ方向Ｈに対して直角に向いている。

第１のアイアニングステーション２５では、第１のアイアニングにより、押し出し成形された容器４１から変形されたアイアン容器６５が得られる。第１のアイアニングラム２６の後退方向Ｒにおける移動中に、アイアニングされた容器６５を第１のアイアニングラム２６からストリップオフする、ストリップ装置７１が存在する（図１０）。例えば、ストリップ装置７１は、第１のアイアニングラム２６と同軸状に配置されたストリップリングによって形成されていてもよい。第１のストリップ装置７１は、後退方向Ｒにおいて見た場合、第１のダイツール２７又は搬送平面Ｔからある距離を隔てて配置されている。ストリップオフの後、ストリップオフされたアイアニングされた容器６５が、搬送平面Ｔ内にほぼ位置付けられたカウンタホルダ５１の支持表面５２上に存在する。これはカウンタホルダ５１の初期位置に対応している。

アイアニングされた容器６５は図１０及び図１１に概略的に示されている。これは、押し出し成形された容器４１の底４２に実質的に対応する底６６を含む。アイアニングされた容器６５は４つの側壁、すなわち２つの長さ側壁６７と２つの幅側壁６８とを有し、図１０及び図１１の断面ではそれらのうちの一方のみを見ることができる。側壁６７、６８は、第１のダイツール２７を通して移動されなかったか又は完全には移動されなかったエッジセクション７０を、底６６の反対側の開口６９に隣接して有する。エッジセクション７０は、開口６９を円周方向において完全に囲み、押し出し成形された容器４１の壁厚ｓｗにほぼ対応する、より大きな壁厚を有する側壁６７、６８の端を形成する。対照的に、アイアニングされた容器６５の側壁６７、６８の壁厚は、押し出し成形された容器４１の壁厚ｓｗより約２０％〜３０％小さい。第１のアイアニングラム２６の突出６０に隣接した断面の増加により、アイアニングされた容器６５の壁厚は、開口６９に向けた高さ方向Ｈにおいて、静止段６２とエッジセクション７０との間でさらに低減されており、したがってここでは前記壁厚は、前記押し出し成形された容器の壁厚ｓｗに比較して約２０％〜３０％を超えて減少されている。

非常に概略的にのみ図示されている移送装置７５によって、アイアニングされた容器６５は搬送平面Ｔに沿って第２のアイアニングステーション２８内に移動される（図１１）。そのような移送装置７５は、押し出しプレスステーション２２から第１のアイアニングステーション２５内への搬送のためにも使用されてもよい。

アイアニングされた容器６５は、製造されるバッテリセル容器２１に対応する壁厚、底厚、並びに幅方向Ｂにおける寸法及び長さ方向Ｌにおける寸法をすでに実質的に有する。第２のアイアニングステーション２８では、アイアニングされた容器６５の第２のアイアニングによって軽微な形成加工のみが実行される。側壁６７、６８の壁厚は、第２のアイアニングステーション２８において、第２のアイアニングの間に、最大でも約１％低減される。

第２のアイアニングステーション２８は第１のアイアニングステーション２５と実質的に同一にセットアップされており、したがって上記の説明が参照されてもよい。唯一の違いは、第２のダイツール３０が第２のアイアニングリング７６によって形成されており、その寸法又は外形は第１のアイアニングリング５４と異なっていてもよい、という点にある。第２のアイアニングリング７６は、第１のアイアニングリング５４に準じて、第１のリングセクション５５と第２のリングセクション５６とに分割されている。第１のリングセクション５５の内径の、第２のリングセクション５６からの径差は、第２のアイアニングリング７６においては、第１のアイアニングリング５４におけるよりも小さい。第２のアイアニングリング７６の第２のリングセクション５６の内径は、第１のアイアニングリング５４の第２のリングセクション５６の内径に一致していてもよい。これらの内径が同じサイズを有するにもかかわらず、第２のアイアニングステーション２８において第２のアイアニングの間に形成加工動作が実行され、なぜなら第１のアイアニングの後のアイアニングされた容器６５の材料の弾性スプリングバックにより、アイアニングされた容器６５の外径の増加が発生し、この増加が第２のアイアニングステーション２８における第２のアイアニングの間に少なくとも部分的に解消されるからである。

第２のアイアニングステーション２８における形成加工度合いは低い。好ましくは、アイアニングされた容器６５の側壁６７、６８の壁厚は最大でも１％低減される。第２のアイアニングは調整の働きをする。特に、アイアニングされた容器６５のコーナー領域における外形が適合され、前記コーナー領域において残っている大きすぎる曲率半径が必要に応じて減少される。

第２のアイアニングステーション２８における第２のアイアニングの過程は、第１のアイアニングステーション２５における第１のアイアニングに対応しており、したがって上記の説明が参照されてもよい。アイアニングされた容器６５は、本実施形態における第２のアイアニングの間、作動方向Ａにおいて第２のダイツール３０を通して完全には移動されず、第１のアイアニングに関連してやはり説明したように、むしろその前に各反転点において、作動方向Ａの反対の後退方向Ｒに後方移動される、ということがここで明示的に指摘される。第２のアイアニングの後、アイアニングされた容器６５は中間容器７７に形成加工されている。中間容器７７は、第２のストリップ装置によって第２のアイアニングラム２９からストリップオフされ、次に、カウンタホルダ５１の支持表面５２上に存在し、ここで、底の下側は搬送平面Ｔ内にほぼ存在する。中間容器７７は図１３に示されている。中間容器７７は本実施形態におけるアイアニングされた容器６５に実質的に対応しているため、形状の説明については上記のアイアニングされた容器６５の説明を参照されたい。したがって中間容器７７は底７８を有し、底７８からは２つの長さ側壁７９と２つの幅側壁８０とが開口８１まで延在している。静止表面６３を有する静止段６２、及びエッジセクション７０が、中間容器７７において依然として存在する。

図１７は、押し出し成形された容器４１又はアイアニングされた容器６５とアイアニング中にそれぞれ接触する内部表面の好ましい設計を有する、第１のアイアニングリング５４又は第２のアイアニングリング７６の断面を示す。第２のリングセクション５６の反対側の上側において、第１のリングセクション５５は、第２のリングセクション５６から離れると広くなる円錐状の挿入表面５５ａを有する。その場合、作動方向Ａと比較した傾斜角αは２〜５度の、例えば３度の量を有してもよい。作動方向Ａと平行に向いた第１のリングセクション５５のスキン表面５５ｂが挿入表面５５ａに隣接する。特に、スキン表面５５ｂによって境界を付けられた領域は、形成加工される容器４１又は６５をそれぞれ固定する働きをする。

第２のリングセクション５６がスキン表面５５ｂに隣接する。円筒状のスキン表面５５ｂに隣接している第２のリングセクション５６の表面セクションは、第１の半径Ｒ１と第２の半径Ｒ２とを有するほぼＳ形状の断面外形を有する。アイアニングリング５４、７６の内部表面に対する上面図では、凹状の表面セクションが第１の半径Ｒ１によって形成されており、凸状の表面セクションが第２の半径Ｒ２によって形成されている。第１の半径Ｒ１から第２の半径Ｒ２までの、又は凹状の表面セクションから凸状の表面セクションまでの移行に段又はエッジが伴わないように、２つの半径Ｒ１、Ｒ２は、凹状の表面セクションと凸状の表面セクションとの間の移行位置において共通の接線を有する。

第１の半径Ｒ１又は凹状の表面セクションからスキン表面５５ｂ又は第１のリングセクション５５までの移行は、好ましくは接線方向であり、したがって段又はエッジを伴わない。

第１の半径Ｒ１は、好ましくは第２の半径Ｒ２より小さい。第１の半径Ｒ１は、好ましくは第２の半径Ｒ２の約１／２〜１／６である。本実施形態では、第１の半径は第２の半径Ｒ２の約１／４である。

底４２から各側壁４３、４４までの移行において、変形される容器４１又は６５は第３の半径Ｒ３を有する。第３の半径Ｒ３は好ましくは第２の半径Ｒ２より小さく、且つ／又は第１の半径Ｒ１より大きい。本実施形態では、第３の半径Ｒ３は、第１の半径Ｒ１の約１．２〜１．６倍、例えば約１．４倍の大きさであってもよい。

第２の半径Ｒ２又は凸状の表面セクションはそれぞれ、作動方向Ａに平行に向いた第２のリングセクション５６のスキン表面５６ａに、段及びエッジを伴わずに移行する。第２のリングセクション５６のスキン表面５６ａの各部分は、作動方向Ａにおいて先行している第１のリングセクション５５のスキン表面５５ｂの部分に平行に向いている。

本実施形態におけるように、矩形容器４１、６５が形成加工され、スキン表面５５ｂ、５６ａはそれぞれ、作動方向Ａの周りで閉じられた実質的な矩形リングを形成する。２つのスキン表面５５ｂ、５６ａは、説明したように、第１の半径Ｒ１を有する凹状の表面セクションと、第２の半径Ｒ２を有して接線方向で段及びエッジなしに隣接する凸状の表面セクションとによって互いに接続されている。

幅方向Ｂにおける、及び長さ方向Ｌにおける中間容器７７の寸法は、内側において、及び外側において、製造されるバッテリセル容器２１に対応している。高さ方向Ｈにおける寸法精度を提供するために、中間容器７７は、本例によれば、第２のアイアニングステーション２８から搬送平面Ｔに沿って分離ステーション３１内に搬送される。そこでは中間容器７７の開口８１に隣接するエッジ８２が、分離装置３２を用いて分離される。分離線８３であってそれに沿ってエッジ８２が分離される分離線８３が、図１３において破線で概略的に示されている。分離線８３は、エッジセクション７０と、静止段６２又は静止表面６３との間に存在している。エッジ８２はリサイクルプロセスに供給されてもよい。

エッジ８２を分離した後に得られるバッテリセル容器２１が図１４及び図１５に示されている。これはバッテリセル容器２１の開口９１の反対側の底９０を含む。開口９１は、４つの側壁、すなわち２つの対向する長さ側壁９２及び２つの対向する幅側壁９３によって境界を付けられている。側壁９２、９３は、底９０に、及び各隣接する側壁９３又は９２に、継ぎ目又は接合箇所なしで隣接する。高さ方向Ｈにおいて開口９１までの距離を有して、静止段６２の静止表面６３が存在しており、開口９１の方に面している。バッテリセル容器２１を閉じるためのカバーがここに置かれてもよい。

バッテリセル容器２１は直方体形状を有する。２つの長さ側壁９２又は２つの幅側壁９３はそれぞれ互いに並行に向いている。バッテリセル容器２１の外側は、幅方向Ｂにおける外部寸法ａｂの少なくとも約４倍〜５倍、例えば少なくとも約７倍の大きさの、長さ方向Ｌにおける外部寸法ａｌを有する。バッテリセル容器２１の外部寸法ａｌは最大でも幅方向Ｂにおける外部寸法ａｂの１５倍の大きさである。高さ方向Ｈにおけるバッテリセル容器２１の外部寸法ａｈは、幅方向Ｂにおける外部寸法ａｂより大きいか、外部寸法ａｂと同程度の大きさであるか、又は外部寸法ａｂより小さくてもよい。本例によれば、高さ方向Ｈにおける外部寸法ａｈは、長さ方向Ｌにおける外部寸法ａｌより著しく小さい。

例示的方法では、押し出し成形された容器４１と各ダイツール２７、３０との間の摩擦を最適化するために、第１のアイアニングの前に及び／又は第２のアイアニングの前に、少なくとも側壁４３、４４の外側において、押し出し成形された容器４１に潤滑剤が提供される。例えば引抜油が潤滑剤として使用されてもよい。

本発明は、角柱状の一方向にのみ開いたバッテリセル容器２１の製造のための方法及び機器２０に関する。最初に、押し出し成形された容器４１がスラグ３８から押し出し成形によって形成される。スラグ３８は均一の材料からなる。押し出し成形された容器４１は次に、第１のアイアニングステーション２５において第１のアイアニングによって、及び第２のアイアニングステーション２８において第２のアイアニングによって形成加工される。アイアニングの間、前記容器は各アイアニングラム２６、２９によって、関連するダイツール２７、３０を通して部分的にのみ移動され、反転点Ｕに到達したら反転される。第２のアイアニングの後、得られた中間容器７７の残留エッジ８２が分離され、それによりバッテリセル容器２１が得られる。

２０ 装置
２１ バッテリセル容器
２２ 押し出しプレスステーション
２３ プレスラム
２４ プレスモールド
２５ 第１のアイアニングステーション
２６ 第１のアイアニングラム
２７ 第１のダイツール
２８ 第２のアイアニングステーション
２９ 第２のアイアニングラム
３０ 第２のダイツール
３１ 分離ステーション
３２ 分離装置

３８ スラグ
３９ モールドの内壁
４０ ギャップ
４１ 押し出し成形された容器
４２ 押し出し成形された容器の底
４３ 押し出し成形された容器の幅側壁
４４ 押し出し成形された容器の長さ側壁
４５ 押し出し成形された容器のコーナー領域

５０ 第１のアイアニングラムの端面
５１ カウンタホルダ
５２ 支持表面
５３ 付勢装置
５４ 第１のアイアニングリング
５５ 第１のリングセクション
５５ａ 挿入表面
５５ｂ 第１のリングセクションのスキン表面
５６ 第２のリングセクション
５６ａ 第２のリングセクションのスキン表面
６０ 突出
６１ 突出表面
６２ 静止段
６３ 静止表面

６５ アイアニングされた容器
６６ アイアニングされた容器の底
６７ アイアニングされた容器の長さ側壁
６８ アイアニングされた容器の幅側壁
６９ アイアニングされた容器の開口
７０ エッジセクション
７１ ストリップ装置

７５ 移送装置
７６ 第２のアイアニングリング
７７ 中間容器
７８ 中間容器の底
７９ 中間容器の長さ側壁
８０ 中間容器の幅側壁
８１ 中間容器の開口
８２ 中間容器のエッジ
８３ 分離線

９０ バッテリセル容器の底
９１ バッテリセル容器の開口
９２ バッテリセル容器の
９３ バッテリセル容器の

α 傾斜角
Ａ 作動方向
ａｂ バッテリセル容器の幅方向における外部寸法
ａｈ バッテリセル容器の高さ方向における外部寸法
ａｌ バッテリセル容器の長さ方向における外部寸法
Ｂ 幅方向
ｄｙ 最大幅と最小幅との間の差
ｄｚ 最大高さと最小高さとの間の差
Ｆ 付勢力
Ｈ 高さ方向
Ｌ 長さ方向
Ｒ 後退方向
Ｒ１ 第１の半径
Ｒ２ 第２の半径
Ｒ３ 第３の半径
ｓｂ 押し出し成形された容器の底の厚さ
ｓｗ 押し出し成形された容器の側壁の厚さ
Ｔ 搬送平面
Ｕ 戻り位置
ｘ 押し出し成形された容器の長さ
ｙ 押し出し成形された容器の幅
ｙｍａｘ 押し出し成形された容器の最大幅
ｙｍｉｎ 押し出し成形された容器の最小幅
ｚ 押し出し成形された容器の側壁の高さ
ｚｍａｘ 押し出し成形された容器の側壁の最大高さ
ｚｍｉｎ 押し出し成形された容器の側壁の最小高さ

Claims (17)

1. 一方向にのみ開いた角柱状のバッテリセル容器（２１）を製造するための方法であって、
   − スラグ（３８）を提供する工程、
   − 前記スラグ（３８）の押し出し成形によって、一方向にのみ開いた押し出し成形された容器（４１）を製造する工程、
   − 第１のアイアニングステーション（２５）内での、前記押し出し成形された容器（４１）の、アイアニングされた容器（６５）への第１のアイアニングの工程であって、前記押し出し成形された容器（４１）は、第１のアイアニングラム（２６）によって、作動方向（Ａ）において第１のダイツール（２７）を通して部分的に移動され、前記作動方向（Ａ）の反対の後退方向（Ｒ）において前記第１のダイツール（２７）から出される、工程、
   − 第２のアイアニングステーション（２８）内での、前記アイアニングされた容器（６５）の、中間容器（７７）への第２のアイアニングの工程であって、前記アイアニングされた容器（６５）は、第２のアイアニングラム（２９）によって、作動方向（Ａ）において第２のダイツール（３０）を通して部分的に移動され、前記作動方向（Ａ）の反対の後退方向（Ｒ）において前記第２のダイツール（３０）から出される、工程、
   − 前記バッテリセル容器（２１）を形成するために前記中間容器（７７）の上部エッジ（８２）を分離する工程、
   を有する方法。
2. 前記押し出し成形された容器（４１）は多角形の底（４２）を含み、一方向（Ｌ）におけるその寸法は別の方向（Ｂ）における寸法の少なくとも約４倍〜７倍の大きさであり、ここで、２つの方向（Ｌ、Ｂ）は互いに直角に向いていることを特徴とする、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記押し出し成形された容器（４１）の前記底（４２）は、４つのコーナー領域（４５）と２つの長さ辺と２つの幅辺とを含むことを特徴とする、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記押し出し成形された容器（４１）は、前記底（４２）の各長さ辺に隣接して１つの長さ側壁（４４）を含み、前記長さ側壁（４４）は互いに対向しており、且つ互いから離れるように反っていることを特徴とする、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記コーナー領域（４５）の間の中央における、前記長さ側壁（４４）の間の距離は、前記コーナー領域（４５）における距離より少なくとも５％〜１０％大きいことを特徴とする、
   請求項４に記載の方法。
6. 前記押し出し成形された容器（４１）は、前記底（４２）の各長さ辺に隣接して長さ側壁（４４）を、及び各幅辺に隣接して幅側壁（４３）を含むこと、並びに、長さ側壁（４４）及び／又は幅側壁（４３）の上部エッジは、各側壁（４３、４４）の高さ（ｚ）が前記コーナー領域から開始して中央セクションにかけて増加するように、湾曲した延出を有することを特徴とする、
   請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記側壁（４３、４４）の最大高さ（ｚｍａｘ）は、最小高さ（ｚｍｉｎ）より５％〜２０％、又は７％〜１７％大きいことを特徴とする、
   請求項６に記載の方法。
8. 前記押し出し成形された容器（４１）の底（４２）の厚さ（ｓｂ）は、前記押し出し成形された容器（４１）の側壁（４３、４４）の壁厚（ｓｗ）より小さいことを特徴とする、
   請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記押し出し成形された容器（４１）の側壁（４３、４４）の壁厚（ｓｗ）の目標値は、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ、又は０．７ｍｍ〜１．１ｍｍであることを特徴とする、
   請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記押し出し成形された容器（４１）の側壁（４３、４４）の壁厚（ｓｗ）は、予め定められた目標値から最大でも０．３ｍｍ、又は最大でも０．１ｍｍだけ逸脱することを特徴とする、
    請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記第１のアイアニングの前に、前記押し出し成形された容器（４１）上に潤滑剤が供給されることを特徴とする、
    請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記第１のアイアニングの間に、及び／又は前記第２のアイアニングの間に、前記アイアニングされた容器（６５）及び／又は前記中間容器（７７）の側壁内に、底（６６、６８）からの予め規定された高さ距離（ｚ）を有する静止段（６２）が形成されることを特徴とする、
    請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記第１のアイアニングラム（２６）及び／又は前記第２のアイアニングラム（２９）は、前記静止段（６２）を形成するための突出（６０）を含み、前記突出（６０）は、各アイアニングラム（２６、２９）の端面（５０）から隔たった高さ距離（ｚ）を有して配置されていることを特徴とする、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記押し出し成形された容器（４１）の側壁の壁厚（ｓｗ）は、前記第１のアイアニングの間に５％〜３０％低減されることを特徴とする、
    請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記押し出し成形された容器（４１）の前記側壁の前記壁厚（ｓｗ）は、前記第１のアイアニングの間に１０％〜２０％低減されることを特徴とする、
    請求項１４に記載の方法。
16. 前記アイアニングされた容器（６５）の側壁（６７、６８）の壁厚（ｓｗ）は、前記第２のアイアニングの間に１％未満だけ低減されることを特徴とする、
    請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 一方向にのみ開いた角柱状のバッテリセル容器（２１）を製造するための装置であって、
    プレスラム（２３）と、一方向にのみ開いたプレスモールド（２４）とを含む、押し出しプレスステーション（２２）を有し、
    作動方向（Ａ）及び前記作動方向（Ａ）の反対の後退方向（Ｒ）に移動可能な第１のアイアニングラム（２６）と、第１のダイツール（２７）とを含む、第１のアイアニングステーション（２５）を有し、
    作動方向（Ａ）及び後退方向（Ｒ）に移動可能な第２のアイアニングラム（２９）と、第２のダイツール（３０）とを含む、第２のアイアニングステーション（２８）を有し、
    中間容器（７７）からエッジ（８２）を分離するための分離装置（３２）を含む、分離ステーション（３１）を有し、
    前記装置（２０）は請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された、装置。

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