JP3507299B2 - 鉛蓄電池の製造方法及びその装置 - Google Patents

鉛蓄電池の製造方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の極板を集積
形成した極板群上に各極板を接続するストラップを形成
すると同時に極柱電極を接合して鉛蓄電池を製造する鉛
蓄電池の製造方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉛蓄電池の極板群体は、図１４に示すよ
うに、セパレータ５を介して複数の正負極板３を交互に
集積した極板群１０に、各極板３に突出形成された極板
リード６上に正極板側、負極板側でそれぞれストラップ
２を形成して各極板リード６とストラップ２との間を溶
着することにより正負それぞれの極板３間を接続すると
同時に、それぞれのストラップ２に極柱電極４を接合し
て極板群体１として製造される。
【０００３】ここで、以下に示す説明を明確にするた
め、複数の極板３を集積した状態を極板群１０、この極
板群１０にストラップ２及び極柱電極４を形成した状態
を極板群体１として呼称を統一するものとする。
【０００４】前記極板群１０にストラップ２及び極柱電
極４を形成して極板群体１を製造するための従来の製造
方法は、図１５に示すように、当て金部７及び櫛部８を
備えた溶接治具１２を用いて、手作業または自動溶接に
より実施される。図１５（ａ）に示すように、極板リー
ド６に対して当て金部７と櫛部８とを、極板リード６の
列設間に櫛部８の櫛歯を挿入して衝き合わせ、各極板３
の板面部と極板リード６との間を遮蔽し、当て金部７及
び櫛部８の上面にストラップ２の外形形状に形成された
窪み部分の所定位置に、図１５（ｂ）に示すように極柱
電極４を載置する。次に、図１５（ｃ）に示すように、
溶接治具１２内に突出した極板リード６をバーナー９で
加熱溶解させつつ、固形の足し鉛１１をバーナー９で溶
解させて極板リード６上に流し込み、溶接治具１２の窪
み部分に溶解させた鉛を充填することによりストラップ
２の形状を形成すると共に、極柱電極４の基部を溶解さ
せてストラップ２に接合する。ストラップ２が形成され
た後、図１５（ｄ）に示すように、溶接治具１２を取り
外す。この作業は正負両極の極板リード６について実施
されることにより、図１４に示したような極板群体１が
形成される。
【０００５】この溶接プロセスを手作業で実施するとき
には、極板群１０の極板リード６部分に溶接治具１２を
セットすると共に極柱電極４を溶接治具１２上の所定位
置に載置して、作業者はバーナー９と足し鉛１１とを手
にして上記作業を実行する。
【０００６】一方、自動溶接による場合は、所定加工位
置に搬入された極板群１０に溶接治具１２及び極柱電極
４がセットされ、溶接治具１２の窪み部分に供給された
所定量の足し鉛１１と極板リード６とをバーナー９で溶
解させて各極板リード６と極柱電極４とを接合したスト
ラップ２を形成する。
【０００７】上記極板群の製造方法を手作業により実施
する場合、作業者の熟練度によって仕上がりに差が生
じ、良好な仕上がり状態は作業者のカンやコツに頼らざ
るを得ず、一定の品質を得ることが困難であり、ガスや
蒸気が発生する作業環境や作業効率の悪いことにも問題
がある。また、自動溶接による場合は、足し鉛１１の供
給位置のずれによって極板リード６が局部加熱されて溶
け落ち（リード幅の縮小）が生じたり、品種毎に異なる
量の足し鉛１１を準備しなければならない問題がある。
また、手作業においてはバーナー９による還元炎を当て
ることにより鉛表面の酸化被膜を除去することができる
が、自動溶接では炎が当たる部位は自動制御されている
ため、酸化被膜が除去できる範囲は限られており、除去
されない酸化被膜による溶着不良が生じる問題もある。
【０００８】そこで、固形の足し鉛１１でなく、予め溶
解させた鉛によりストラップ２を形成する方法が開発さ
れている。溶解した鉛を供給するには、上記製造方法の
ように極板群１０の極板リード６を上にした状態では、
溶解した鉛が溶接治具１２の櫛歯部分と各極板リード６
との隙間から極板３の部分まで侵入するので、極板群１
０を極板リード６を横向きにした横倒し状態にして、極
板リード６部分にセットした金型内に溶解した鉛を注入
してストラップ２を形成する方法が、特開昭５３−３６
６４５号公報に開示されている。
【０００９】図１６は、この製造方法を示しており、図
１６（ａ）に示すように、送り箱３２内に固定されて横
倒しにした極板群１０の極板リード６にストラップ金型
３３を装着して、ストラップ金型３３内に溶解した鉛３
４を注入する。注入した鉛が凝固した後、図１６（ｂ）
に示すように、プラズマ溶接のトーチ３５により極板リ
ード６と凝固した鉛との接点を再溶解して両者間を溶着
させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記溶
融鉛による製造方法では、極板群１０を横倒しの状態に
しなければならず、正極側、負極側にストラップ２を形
成する毎に極板群１０の横倒し方向を変える必要があ
り、また、鉛蓄電池を製造する各工程で、極板群１０を
倒したり起こしたりする工程も必要となり、作業効率が
低下し、極板３の積層状態に変化を与える恐れもあり、
また、鉛蓄電池のサイズが大きくなるほど、その重量が
増す極板群１０を倒したり起こしたりする作業は容易で
ない。更に、溶融鉛を注入するときに溶融鉛の表面に生
成された鉛酸化物や滓を含んだ溶融鉛が注入されること
になり、鉛酸化物や滓を含んだ状態でストラップ２が形
成されてしまう問題点があった。
【００１１】本発明が目的とするところは、極板群の極
板リードを上にした直立状態で溶融鉛の注入によりスト
ラップを形成する鉛蓄電池の製造方法及びその装置を提
供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の鉛蓄電池の製造方法は、複数の正負両極の極
板をセパレータを介して交互に積層して極板群を形成
し、各極板に突出形成された極板リードの正極列及び負
極列それぞれに、各極板リードを連結接合すると共に極
柱電極を接合してストラップを形成する鉛蓄電池の製造
方法において、前記極板群を極板リードを上にした状態
に配置し、前記極板リードの正極列及び負極列それぞれ
について、前記ストラップの外形形状に相当する凹部が
形成された溶接治具を、この溶接治具の凹部底面に形成
された櫛歯を極板リード間の隙間に挿入することにより
凹部内に前記極板リード列を収容して極板群に装着し、
凹部内の所定位置に前記極柱電極を載置して、溶融鉛注
入手段から凹部内に所定量の溶融鉛を極板リード列の方
向に広げて放熱を促し且つ注入圧を抑制した状態にして
注入し、注入した溶融鉛の凝固により各極板リード及び
前記極柱電極を一体的に仮固着させ、各極板リード及び
極柱電極の基部の形状に沿って加熱手段により加熱する
ことにより凝固鉛及び各極板リード、極柱電極の基部を
溶解させて接合した後、前記溶接治具を取り外すことに
より、極板群の上面に配列された正負両極の極板リード
列にストラップを一体的に形成する鉛蓄電池を製造する
方法であって、前記溶融鉛注入手段として、底面が平ら
な樋状に形成され、先端部が溶融鉛の流下方向で遮蔽板
により閉じられ、遮蔽板に接する底面に極板リード列の
形成方向を長手方向とする開口部が溶融鉛注入口として
形成されてなる注入ノズルと、この注入ノズルの基部に
溶融鉛を供給する溶融炉とを備えたものを用い、前記注
入ノズルを前記凹部に対し、移動機構により極板リード
列の形成方向に移動させつつ、溶融鉛を前記溶融鉛注入
口より、その下方に位置する前記凹部内に注入すること
を特徴とする。
【００１３】上記製造方法によれば、極板群はその極板
リードを上にした状態に配置して、極板リード部分に装
着された溶接治具の凹部に溶融鉛が注入される。極板リ
ードの厚さ誤差が大きいため、列設された極板リード間
に挿入される溶接治具の櫛歯と極板リードとの間には隙
間が生じているので、高温の溶融鉛を勢いよく注入する
と、前記隙間部分から溶融鉛が極板内に侵入し、極板間
の短絡を発生させることになる。そこで、本製造方法で
は溶融鉛の温度と注入圧力とを抑えて、注入された溶融
鉛が速やかに凝固するようにして注入するので、極板群
を極板リードを上にした状態に配して溶融鉛を注入して
も、極板内に侵入する以前に溶融鉛は凝固する。従っ
て、極板群を横倒しにした状態で溶融鉛を注入する手間
のかかる工程を行うことなく、溶融鉛注入によるストラ
ップの形成を行うことができる。
【００１４】前記凹部に溶融鉛を注入する溶融鉛注入手
段として、底面が平らな樋状に形成され、先端部が溶融
鉛の流下方向で遮蔽板により閉じられ、遮蔽板に接する
底面に極板リード列の形成方向を長手方向とする開口部
が溶融鉛注入口として形成されてなる注入ノズルと、こ
の注入ノズルの基部に溶融鉛を供給する溶融炉とを備え
たものを用いるので、溶融炉から吐出された溶融鉛は、
平らな底面の樋状の注入ノズルを流下し、注入口上で遮
蔽板に衝突して拡散し、長穴の開口部から拡散して注入
されることになり、注入口から凹部に注入されるときの
溶融鉛の温度と流速は低下し、溶接治具の櫛歯部分と各
極板リードとの間の隙間から溶融鉛が極板内に侵入する
以前に凝固するので、溶融鉛の極板内への侵入は防止さ
れ、極板群を直立させた状態でも溶融鉛の注入によるス
トラップの形成を安定して行うことができる。
【００１５】前記溶融鉛注入口は、遮蔽板に接する底面
に極板リード列の形成方向を長手方向とし、長手方向の
両端部に向けて開口幅が広がるように形成された開口部
として構成することにより、溶融鉛注入口から流下する
溶融鉛が扇状に拡散して吐出されることになり、凹部内
に注入される溶融鉛の温度と圧力とを効果的に低下させ
ることができる。
【００１６】そして前記注入ノズルを前記凹部に対し、
移動機構により極板リード列の形成方向に移動させつ
つ、溶融鉛を前記溶融鉛注入口により、その下方に位置
する前記凹部内に注入し ているので、下記のような利点
がある。
【００１７】すなわち、溶融鉛の注入口からの吐出量を
一定に保ち、前記注入口を極板リード列の形成方向に移
動させつつ、注入部位に応じた移動速度に制御すること
により、注入部位の容積に対応する充填量で溶融鉛が充
填され、形成されるストラップの厚さを一定にすること
ができる。
【００１８】また、溶融鉛の注入口を極板リード列の形
成方向に移動させつつ、その移動した場所に応じて溶融
炉から注入ノズルへの溶融鉛供給量を制御するようにす
ることによっても、注入部位の容積に対応する充填量で
溶融鉛が充填され、形成されるストラップの厚さを一定
にすることができる。
【００１９】更に、溶融炉内の溶融鉛を溶融炉の下方か
ら注入ノズルへ供給するようにすることにより、溶融炉
内の溶融鉛の表面に生じた酸化物や滓が注入する溶融鉛
に混入することがなく、形成されるストラップの品質低
下を防止することができる。
【００２０】更に、加熱手段が、極板リード及び極柱電
極の基部の形状に該当させた所定の掃引経路を有して移
動するように制御されることにより、極板リード及び極
柱電極の基部とその周辺が重点的に溶解され、ストラッ
プとなる凝固鉛と極板リード及び極柱電極とが溶融接合
し接合不良を発生させない接合がなされる。
【００２１】本発明の鉛蓄電池の製造装置は、複数の正
負両極の極板をセパレータを介して正負両極板を交互に
積層して極板群を形成し、各極板に突出形成された極板
リードの正極列及び負極列それぞれに、各極板リードを
連結接合すると共に極柱電極を接合してストラップを形
成する鉛蓄電池の製造装置において、前記極板リードを
上にした状態に配置された極板群の極板リードの正極列
及び負極列それぞれについて、前記ストラップの外形形
状に相当する凹部が形成されると共にこの凹部底面に櫛
歯が形成された溶接治具と、この溶接治具を、前記櫛歯
を極板リード間の隙間に挿入することにより凹部内に前
記極板リード列を収容して極板群に装着すると共に凹部
内の所定位置に極柱電極を載置し、前記ストラップが極
板群上に形成された後、前記溶接治具を極板群から取り
外す溶接治具着脱手段と、溶融炉から溶接治具の凹部内
に所定量の溶融鉛を極板リード列の方向に広げて放熱を
促し且つ注入圧を抑制した状態にして注入する溶融鉛注
入手段と、各極板リード及び前記極柱電極を一体的に仮
固着して凝固した溶融鉛の各極板リード及び極柱電極の
基部の形状に沿って加熱することにより凝固鉛及び各極
板リード、極柱電極の基部を溶解させて接合する加熱手
段と、前記溶融鉛注入手段を前記凹部の上方において、
極板リード列の形成方向に移動させる移動機構とを備
え、前記溶融鉛注入手段は、底面が平らな樋状に形成さ
れ、先端部が溶融鉛の流下方向で遮蔽板により閉じら
れ、遮蔽板に接する底面に極板リード列の形成方向を長
手方向とする開口部が溶融鉛注入口として形成されてな
る注入ノズルと、この注入ノズルの基部に溶融鉛を供給
する溶融炉とを備えたことを特徴とする。
【００２２】上記構成によれば、極板群の各極板リード
を上向きにした直立状態に極板群を配置して、溶接治具
着脱手段により溶接治具を装着し、装着した溶接治具の
凹部に溶融鉛注入手段から溶融鉛を注入する。溶接治具
の装着は各極板リードの間に溶接治具の凹部底面に形成
された櫛歯を挿入して極板リードと極板との間を遮断す
るようにしているが、極板リードの厚さに誤差があるた
め櫛歯と極板リードとの間に隙間が生じることになり、
このような状態で単に溶融鉛を注入すると、溶融鉛が隙
間から極板内に侵入して短絡不良を発生させる恐れが多
分にあるが、溶融鉛の注入圧力と温度とが低下するよう
にして溶融鉛を凹部に注入するので、注入圧が低いこと
と相まって温度が低下した溶融鉛は隙間から極板内に侵
入する以前に凝固して侵入が阻止される。凹部に充填さ
れ各極板リード及び極柱電極を接合した溶融鉛が凝固し
た後、加熱手段により凝固鉛及び各極板リード、極柱電
極の基部を溶解させて溶融接合することにより、酸化界
面を形成しない一体的な接合によりストラップが形成さ
れる。
【００２３】上記構成における溶融鉛注入手段は、溶融
炉の下方に形成された吐出口から溶融鉛を吐出するよう
に形成することにより、溶融炉中の溶融鉛の表面に生じ
た酸化物や滓が吐出口から吐出されないので、ストラッ
プとして形成される溶融鉛に不純物の混入がなく、品質
的にも優れたストラップを形成することができる。
【００２４】前記加熱手段は、還元性ガスを含む混合気
を吹きつけながら溶接する溶接装置として構成すること
により、還元性ガスにより極板リードや極柱電極表面の
酸化膜の除去が効果的になされる。また、溶接装置とし
てプラズマ溶接を用いることにより、局部的に集中加熱
ができるので、不要な部分の加熱溶融をなくして各極板
リードや極柱電極の基部とその周辺を重点的に加熱溶融
させることができる。
【００２５】更に、加熱手段による凝固鉛及び極板リー
ド、極柱電極の基部を含む溶解深さが溶接治具の凹部底
面に達しない一定の深さでなされるように、溶接装置の
出力及び溶接トーチの移動速度を制御できるように構成
することにより、各極板リード及び極柱電極の基部と凝
固鉛とを確実に溶融接合すると同時に、各極板リードの
極板側を溶融欠落させてしまうことが防止される。
【００２６】更に、加熱手段は、溶接トーチを各極板リ
ード及び極柱電極の基部上を掃引する所定の溶解経路で
移動するように制御することによって、各極板リード及
び極柱電極の基部とその周辺の凝固鉛とを重点的に溶解
させることができ、各極板リード及び極柱電極をストラ
ップを形成する凝固鉛に確実に溶融接合させることがで
きる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、従来構成と共通する要素には同一の符号を付して、
その説明は省略する。
【００２８】図１は、本発明の実施形態に係る極板群体
の製造装置の全体構成を示している。ストラップ２を形
成して極板群体に製造される元となる極板群１０は、図
２に示すように、正負両極の各極板３をセパレータ５を
介して集積した状態を保持して製造工程上に搬送するた
め搬送ケース３１に収容されており、この状態の極板群
１０は極板リード６を上にした直立状態にして搬送ロー
ラ２９により搬送されて極板群体の製造工程に搬入され
る。極板群体の製造工程は、正負両極の正極側の極板リ
ード列３ａに対して正極極柱電極４ａを設けた正極スト
ラップ２ａを形成する工程と、負極側の極板リード列３
ｂに対して負極極柱電極４ｂを設けた負極ストラップ２
ｂを形成する工程とを備えている。
【００２９】まず、負極ストラップ形成工程において、
溶接治具装着装置（溶接治具装着手段）２３により極板
群１０の負極極板リード列３ｂに、図３（ａ）に示すよ
うに溶接治具１２が装着される。溶接治具１２は各極板
リード６が列設された間の隙間に櫛部８の櫛歯を挿入
し、対向方向から装着される当て金部７と衝き合わせ
て、それぞれの対向側の上面に形成された窪み部分を当
接させ、溶接治具１２の上部に凹部１３が形成されるよ
うに装着される。前記凹部１３の形状は、ストラップ２
の外形形状に相当する形状に形成されている。装着され
た溶接治具１２上に形成された凹部１３の所定位置に
は、極柱トレイ２８から供給される極柱電極４が、図３
（ｂ）に示すように載置される。
【００３０】次に、溶接治具１２の凹部１３内の負極極
板リード列３ｂの上方に、図３（ｃ）に示すように溶融
鉛供給装置（溶融鉛注入手段）２７を移動させて凹部１
３内に溶融鉛を注入する。注入された溶融鉛は凝固によ
りストラップ２の形状をなすと同時に、各極板リード６
と極柱電極４とを仮固着させる。
【００３１】次いで、溶融鉛供給装置２７を溶接治具１
２上から移動させ、プラズマ溶接装置（加熱手段）２１
を構成する軸ロボット２４を駆動して、そのアーム先端
に保持したプラズマトーチ２５を溶接治具１２上に移動
させる。図３（ｄ）に示すように、プラズマトーチ２５
により凝固した鉛の上から加熱して凝固鉛を再溶解し、
同時に各極板リード３、極柱電極４の基部も溶解させて
ストラップ２となる凝固鉛１４と各極板リード６及び極
柱電極４とを一体的に接合する。
【００３２】軸ロボット２４によりプラズマトーチ２５
を溶接治具１２上から後退させ、再溶解させた凝固鉛が
再び固化して負極ストラップ２ｂが形成されるので、図
３（ｅ）に示すように、溶接治具着脱装置２３により当
て金部７と櫛部８とを引き離して負極ストラップ２ｂの
形成工程が終了する。
【００３３】負極ストラップ２ｂが形成された極板群１
０は、搬送ローラ２９から反転パレット２２上に搬送さ
れる。反転パレット２２は１８０度回動して、載置され
た極板群１０の向きを１８０度変更させ、正極極板リー
ド列３ａを各装置側に向けて搬送ローラ２９により正極
ストラップ形成工程に搬送される。本実施形態では、負
極ストラップ形成工程の各装置と正極ストラップ形成工
程の各装置とが、搬送ローラ２９の搬送方向に対して同
一方向側に配置されているので、前記反転パレット２２
により極板群１０を反転させているが、搬送ローラ２９
の両側に両工程に配置した場合には反転の必要はない。
【００３４】正極ストラップ形成工程は、前記負極スト
ラップ形成工程と同様になされるので、その説明は省略
する。以上述べた極板群体製造装置の動作は、制御装置
２０に予め設定された制御プログラムに基づいて制御さ
れ、極板群１０上に正負両極のストラップ２ａ、２ｂが
形成された極板群体１は、搬送ローラ２９により鉛蓄電
池製造の次工程に搬送される。
【００３５】尚、上記極板群体１の製造工程において
は、負極ストラップ形成工程及び正極ストラップ形成工
程毎に、負極側極板リード列または正極側極板リード列
に溶接治具１２を着脱するようにしているが、負極側と
正極側とを同時に囲む正負両極一体形の溶接治具として
構成することもできる。
【００３６】図４は、以上説明した極板群体１の製造工
程の手順を（１）〜（５）の順に示しており、更に、本
実施形態では、手順（３）においては、直立状態に配置
して溶融鉛を注入してもタレを発生させない構成、スト
ラップ２を形成する溶融鉛に酸化物を混入させない構
成、ストラップ２を一定の厚さに形成するための構成が
採用されており、手順（４）においては、凝固した溶融
鉛を再溶解して極板リード６及び極柱電極４をストラッ
プ２に確実に接合するための構成が採用されている。こ
の本実施形態における特徴的な構成について以下に説明
する。
【００３７】図５に示すように、溶融鉛供給装置２７
は、溶融炉１５と、この溶融炉１５を所定位置に配置さ
れた極板群１０の各極板リード６の列設方向に平行に移
動させる移動機構１６とを備えて構成されている。前記
溶融炉１５は、３７０〜３９０℃に加熱して溶融させた
溶融鉛３５を貯留する貯留槽３６と、この貯留槽３６の
吐出部３６ａの底部に開口されている吐出口４３ａ（図
６参照）を開閉すると共に溶融鉛３５の吐出量を制御す
る吐出制御部３７とを備えて構成されており、移動機構
１６によって極板群１０上に吐出部３６ａが位置するよ
うに移動され、極板群１０に装着された溶接治具１２の
凹部１３に溶融鉛３５を注入する。前記移動機構１６
は、サーボモータ３８によりボールネジ３９を回転駆動
して、ボールネジ３９に連結された溶融炉１５を移動レ
ール４１上で移動させる。
【００３８】図６は、前記貯留槽３６の吐出部３６ａの
底部に形成された吐出口４３ａを有する吐出具４３と、
その下部に設けられた注入ノズル１７とを示す断面図
で、吐出具４３に前記吐出制御部３７によって進退駆動
される開閉ロッド４０の先端が進退移動することによっ
て、溶融鉛３５の吐出とその停止、更には進退移動量に
よって溶融鉛３５の吐出量の調整ができるように構成さ
れている。また、吐出具４３の下方には、樋状に形成さ
れた注入ノズル１７が設けられており、吐出口４３ａか
ら吐出された溶融鉛３５が図示矢印のように流れて先端
下部に形成された注入口４１から溶接治具１２の凹部１
３に注入される。
【００３９】このように貯留槽３６の底部から溶融鉛３
５を吐出させることによって、溶融した鉛の表面に生じ
た鉛酸化物は吐出されず、ストラップ２として形成する
ために凹部１３に注入される溶融鉛３５には鉛酸化物の
混入はなく、質的にも優れたストラップ２の形成を行う
ことができる。
【００４０】前記注入ノズル１７は、図７に示すように
底面が平らな樋状に形成され、溶融鉛３５の流下方向端
には拡散プレート（遮蔽板）４２が設けられており、こ
の拡散プレート４２と注入ノズル１７の底面とが接する
位置に、図７（ｂ）に示すように両端方向に向けて開口
幅が広がる注入口４１が形成されている。このように構
成された注入ノズル１７から溶融鉛３５を注入するとき
には、図７（ａ）に示すように、各極板リード３の列設
方向に広がる扇状になって溶融鉛３５が溶接治具１２の
凹部１３に注入される。この構成は、本願発明者らが様
々な注入ノズルの形状それぞれについて多くの注入実験
を行った結果、最良の状態が得られたもので、図６及び
図７に示す構成による効果について次に説明する。
【００４１】極板群１０を極板リード６を上向きにした
直立状態で極板リード列に溶接治具１２を装着し、溶接
治具１２の凹部１３に溶融鉛を注入すると、図８に示す
ように、極板リード６の列設間に挿入された櫛部８と極
板リード６との隙間から溶融鉛が極板３内に侵入する所
謂タレが発生し極板３に短絡が生じる。櫛部８と極板リ
ード６との隙間は極板リード６の形成厚さの誤差によっ
て生じるもので、これを吸収すべく櫛部８の櫛歯の幅を
大きめに設定して無理嵌めにすると、溶接治具１２の装
着時に極板リード６に傷をつけたり、削り屑を極板３内
に落としてしまう恐れが多分にある。そのため、現実に
は０．２〜０．４ｍｍの隙間が生じてしまうことは不可
避な状況にある。この溶融鉛のタレを避けるため、従来
技術で示したストラップ２の形成方法では、極板群１０
を横倒しにしなければならなかったのである（図１６参
照）。本構成は極板群１０を横倒しにしない直立状態で
溶融鉛を注入しても、前記タレが発生しないように構成
したものである。
【００４２】本構成では、極板リード６を上向きにして
極板群１０を配置し、櫛部８と極板リード６との間に生
じる隙間の方向に向かって溶融鉛を注入しても、前記隙
間から溶融鉛が極板３内に侵入しないようにするため
に、本構成は注入される溶融鉛の流速を弱めると共に、
注入された溶融鉛の温度を速やかに低下させる構造が採
用されている。
【００４３】まず、溶融鉛の流速を弱めるための手段
は、図６に示すように構成された注入ノズル１７を、溶
融鉛３５がスムーズに流下する傾斜角度で貯留槽３６の
下部に取り付け、注入ノズル１７内を流下してきた溶融
鉛３５が注入ノズル１７の先端に設けられた拡散プレー
ト４２に衝突して一気にその流速を低下させるようにし
ている。溶融鉛３５は流速が低下しても、その直下に注
入口４１が開口しているので、注入口４１から流下して
溶接治具１２の凹部１３に注入される。この凹部１３へ
の注入流速が低下していることにより、櫛部８と極板リ
ード６との間の隙間に侵入する圧力は弱まり、後述する
溶融鉛の温度低下と相まってタレの発生は効果的に防止
される。
【００４４】次に、凹部１３に注入された溶融鉛の温度
を速やかに低下させる手段は、図７（ｂ）に示すような
開口形状の注入口４１から溶融鉛が排出されることによ
り、図７（ａ）に示すような扇状に拡散させるようにし
ている。この溶融鉛の拡散により効果的に温度が低下す
る。また、溶融鉛３５が外気に開放され底面が平らな樋
状の注入ノズル１７を流下することや、前記拡散プレー
ト４２に衝突した際に流れに乱れが生じることによって
も温度の低下がなされる。貯留槽３６に貯留されている
ときの溶融鉛３５の温度は３７０〜３９０℃に維持され
ているが、鉛の融点は３２７．４℃なので、約３３０℃
に温度低下したところで固化する。従って、この構成に
より凹部１３に注入される以前に適当な温度低下があれ
ば、溶接治具１２や極板リード６に接触したときに急激
に温度低下するので、前記流速の減少と相まって、櫛部
８と極板リード６との間の隙間に侵入する以前に固化
し、タレの発生は効果的に防止される。
【００４５】尚、図９（ａ）〜（ｅ）は、注入ノズル１
７の注入口構造を様々に検証した経過を示すもので、溶
融鉛のタレを発生させない溶融鉛の流速と温度とを得る
ための注入口構造で、注入ノズル１７の幅、形状、傾斜
角度、注入口４１の開口形状、遮蔽板４２の有無等につ
いて注入テストを繰り返し、タレの発生率を検証した。
ここからも図８（ｅ）に示す本実施形態の構成が効果的
に作用することの一端を知ることができる。
【００４６】図１０（ａ）は、溶接治具１２の凹部１３
に上記構成により溶融鉛３５が注入された状態を示す平
面図で、図示斜線部分が注入された溶融鉛３５であり、
この外形形状がストラップ２の外形形状となる。注入ノ
ズル１７は図中に矢印で示すように、極板リード６の列
設方向に移動しながら溶融鉛３５を注入するが、溶融鉛
３５を充填する部位毎の注入ノズル１７の移動方向に直
交する方向の幅は異なるので、一定の吐出量で溶融鉛３
５を注入すると均等な厚さに形成されないことになる。
そこで、充填部位毎の溶融鉛３５の充填量を変えて注入
するため、注入ノズル１７からは定流量で溶融鉛３５が
吐出されるように調整し、注入ノズル１７の移動速度を
移動部位毎に変えるように制御する。図１０（ｂ）は
（ａ）に示す形状に対応させた充填部位毎の注入ノズル
１７の移動速度に対応する充填量を示しており、例え
ば、Ｃ−Ｄ間の距離Ｌを移動するときの充填量（ｇ）
は、注入ノズル１７からの定量吐出量をＱ（ｇ／ｓｅ
ｃ）、注入ノズル１７の移動速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）
として、下式（１）のように演算することができる。
【００４７】充填量＝Ｑ×Ｌ／Ｖ……（１）注入ノズル
１７からの吐出量は、吐出制御部３７により開閉ロッド
４０の進退駆動量を調整することによって、吐出具４３
の吐出口４３ａ内への開閉ロッド４０の進入量が変わる
ので、吐出口４３ａからの吐出量が定量値Ｑとなるよう
に吐出制御部３７によって制御する。また、注入ノズル
１７の移動速度Ｖは、移動機構１６による溶融炉１５の
移動速度を制御することによってなされ、サーボモータ
３８の回転制御によって実施することができる。
【００４８】上記のように溶接治具１２の凹部１３内に
溶融鉛３５が充填された状態は、図１０（ａ）に示した
通りになり、この溶融鉛３５が凝固することにより各極
板リード６と極柱電極４の基部とがストラップ２の形状
で仮固着される。しかし、電気的には極板リード６や極
柱電極４の表面に存在する酸化膜や汚れ等により完全な
接続状態でなく、各極板リード６と極柱電極４との間を
完全に接合させるため前述したようにプラズマ溶接装置
による再溶解を実施する。
【００４９】図１１（ａ）は、溶接治具１２の凹部１３
内に充填された溶融鉛３５が凝固した状態３５ａを断面
で示すもので、図１１（ｂ）に示すように、表面からプ
ラズマトーチ２５により加熱して、凝固鉛３５ａ及び各
極板リード６、極柱電極４の基部を溶解させることによ
り融合させ完全に接合する。プラズマトーチ２５による
プラズマ溶接は、プラズマトーチ２５の先端周囲から不
活性ガスと還元性ガスとの混合ガスを吹き付けながら中
心部のアークプラズマにより加熱するので、鉛酸化物が
生成されることがなく、また、加熱が集中的になされる
ため歪みの発生が少なく、各極板リード６及び極柱電極
４の基部とその周囲を集中的に加熱溶融させることがで
きる。このプラズマトーチ２５による加熱による再溶解
は、図１１（ｂ）に示すように、一定の深さで溶解が進
行するようにプラズマトーチ２５の移動速度や出力電力
が制御される。この制御により、極板リード６の極板３
側に直火が当たることがなく、極板リード６が極板３側
で溶け落ちた欠落による通電発熱を生じさせる従来の課
題が解決される。
【００５０】また、プラズマトーチ２５は、図１２に示
すように、各極板リード６及び極柱電極４の基部４ａを
トレースするような軌跡で移動させるように、プラズマ
トーチ２５を保持する軸ロボット２４の動作を制御す
る。このようにプラズマトーチ２５の移動軌跡を制御す
ることにより、各極板リード６及び極柱電極４とその周
辺の凝固鉛３５ａとが重点的に溶解され、図１１（ｃ）
に示すように、各極板リード６及び極柱電極４を一体的
に融合させて接合したストラップ２が形成される。
【００５１】以上説明した極板群１０の製造工程内への
搬入から、溶接治具の装着、溶融鉛の注入、プラズマ溶
接による再溶解、溶接治具を取り外して極板群体１を完
成させるまでの一連の動作は、製造対象とする鉛蓄電池
の極板群体の品種に対応させて予め設定した制御プログ
ラムに基づいて制御され、自動運転により安定した品質
の極板群体を製造することができる。この製造工程を実
行する図１に示した構成は、各加工工程の装置を直線ラ
イン上にレイアウトした構成であるが、図１３に示すよ
うに、円周上に各加工工程を配設して、その中心を回転
中心とする周回軌道上で極板群１０を各加工工程に順送
りして、極板群体１を製造するように構成することもで
きる。
【００５２】図１３において、所定時間間隔で円周の１
／６づつの回転角で回転駆動される回転筒４４の周囲６
か所には、溶接治具４５を備えた極板群保持テーブル４
６が取り付けられて前記回転筒４４の順送り回転によ
り、Ａ〜Ｆの各加工工程に順次移動できるように構成さ
れている。Ａ〜Ｆの各加工工程は、Ａは極板群１０を装
置内に搬入し、極板群体１として完成されたものを搬出
する搬入搬出位置、Ｂは極板群保持テーブル４６に保持
された極板群１０に溶接治具４５を装着する溶接治具装
着位置、Ｃは溶接治具４５の凹部５０の所定位置に極柱
電極４を載置する極柱電極供給位置、Ｄは前記凹部５０
内に溶融鉛を注入する溶融鉛注入位置、Ｅは凝固した鉛
と各極板リード６及び極柱電極４とを溶解して接合する
接合位置、Ｆはストラップ２が形成された極板群１０か
ら溶接治具を取り外す溶接治具取り外し位置である。
【００５３】各加工工程におけるストラップ２を形成す
るための構成及び加工方法は、先に説明した構成、方法
と同様であるが、この構成における特徴は、極板群１０
に形成されている正極の極板リード列と負極の極板リー
ド列毎に一括してストラップ２（２ａ、２ｂ）を形成で
きるようにしていることにある。これを実現するため
に、溶接治具４５は、極板群保持テーブル４６に一対の
櫛部４７ａ、４７ｂが装備されており、Ａ位置で搬入さ
れた極板群１０に対し、Ｂ位置において正極側の極板リ
ード６ａの列に櫛部４７ａが装着され、負極側の極板リ
ード６ｂの列に櫛部４７ｂが装着され、この櫛部４７
ａ、４７ｂの間に当て金部４８が挿入される。この溶接
治具４５の装着によって、正極側の極板リード６ａの列
及び負極側の極板リード６ｂの列は、それぞれ櫛部４７
ａ、４７ｂに形成された凹部５０ａ、５０ｂ内に収容さ
れることになる。
【００５４】この２か所の凹部５０ａ、５０ｂに対し、
Ｃ位置で極柱電極４、４が載置され、Ｄ位置で溶融鉛供
給装置４９から各凹部５０ａ、５０ｂに溶融鉛が注入さ
れる。更に、Ｅ位置において一対のプラズマトーチ５２
ａ、５２ｂにより凝固した溶融鉛と各極板リード６ａ、
６ｂ及び極柱電極４、４とが接合され、Ｆ位置で溶接治
具４５が取り外されることにより、各極板リード６の正
負両極列にストラップ２ａ、２ｂが形成され、極板群体
１として完成される。
【００５５】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、極板
群を各極板リードを上向きにした直立状態にして、極板
リード部分に装着した溶接治具に溶融鉛を注入しても溶
融鉛が極板内に侵入しないので、極板群を横倒しにして
ストラップの形成を行う無駄な作業工程が排除され、効
率的な極板群体の製造を実施することができる。また、
注入した溶融鉛が凝固した後、各極板リード及び極柱電
極の基部とその周辺の凝固鉛とを重点的に加熱溶解させ
酸化界面を形成させないので、各極板リードと極柱電極
とを確実に溶融接合してストラップを形成し、不良率の
少ない極板群体を備えた鉛蓄電池の製造を行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る極板群体の製造装置の
全体構成を示す斜視図。
【図２】極板群の構成例を示す斜視図。
【図３】極板群への溶接治具の着脱とストラップの形成
手順とを示す斜視図。
【図４】製造工程の手順と各手順における特徴的な処理
工程を説明するフロー図。
【図５】溶融鉛供給装置の構成を示す斜視図。
【図６】溶融鉛の注入構造を示す断面図。
【図７】（ａ）は溶融鉛の注入状態を示す斜視図、
（ｂ）は注入ノズル先端部の平面図。
【図８】極板群を直立状態にして溶融鉛を注入するとき
の問題点を説明する断面図。
【図９】注入ノズルの最良構造を決定するに至る各実験
例を（ａ）〜（ｅ）に示す斜視図。
【図１０】（ａ）は溶融鉛が充填された状態を示す溶接
治具の平面図、（ｂ）は溶融鉛充填部位の容積に対応し
た注入量制御を説明するグラフ。
【図１１】凝固鉛の再溶解による接合を説明する（ａ）
は加熱前の状態、（ｂ）は加熱溶融途中の状態、（ｃ）
は接合完了後の状態を示す部分断面図。
【図１２】プラズマトーチを移動させる軌跡を示す移動
軌跡図。
【図１３】ロータリー方式に構成した極板群体の製造装
置の構成を示す平面図。
【図１４】極板群体の例を示す斜視図。
【図１５】従来技術によるストラップの形成手順を示す
斜視図。
【図１６】従来技術に係る溶融鉛注入によるストラップ
形成の手順を示す断面図。
【符号の説明】
１ 極板群体 ２、２ａ、２ｂ ストラップ ３ 極板 ４ 極柱電極 ５ セパレータ ６ 極板リード ７、４８ 当て金部 ８、４７ａ、４７ｂ 櫛部 １０ 極板群 １２、４５ 溶接治具 １３、５０ａ、５０ｂ 凹部 １５ 溶融炉 １６ 移動機構 １７ 注入ノズル（溶融鉛注入手段） ２１ プラズマ溶接装置（加熱手段） ２３ 溶接治具着脱装置（溶接治具着脱手段） ２５、５２ａ、５２ｂ プラズマトーチ（加熱手段） ２７、４９ 溶融鉛供給装置（溶融鉛注入手段） ３５ 溶融鉛 ３５ａ 凝固鉛 ３６ 貯留槽 ３７ 吐出制御部 ４０ 開閉ロッド ４１ 注入口（溶融鉛注入口） ４２ 拡散プレート（遮蔽板） ４３ バルブ ４３ａ 吐出口
フロントページの続き (72)発明者 鯵坂 信也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−290827（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−291309（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−137461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−30047（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−142664（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−25407（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−24439（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭35−27416（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 2/28 B22D 25/04

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の正負両極の極板をセパレータを介
    して交互に積層して極板群を形成し、各極板に突出形成
    された極板リードの正極列及び負極列それぞれに、各極
    板リードを連結接合すると共に極柱電極を接合してスト
    ラップを形成する鉛蓄電池の製造方法において、 前記極板群を極板リードを上にした状態に配置し、前記
    極板リードの正極列及び負極列それぞれについて、前記
    ストラップの外形形状に相当する凹部が形成された溶接
    治具を、この溶接治具の凹部底面に形成された櫛歯を極
    板リード間の隙間に挿入することにより凹部内に前記極
    板リード列を収容して極板群に装着し、凹部内の所定位
    置に前記極柱電極を載置して、溶融鉛注入手段から凹部
    内に所定量の溶融鉛を極板リード列の方向に広げて放熱
    を促し且つ注入圧を抑制した状態にして注入し、注入し
    た溶融鉛の凝固により各極板リード及び前記極柱電極を
    一体的に仮固着させ、各極板リード及び極柱電極の基部
    の形状に沿って加熱手段により加熱することにより凝固
    鉛及び各極板リード、極柱電極の基部を溶解させて接合
    した後、前記溶接治具を取り外すことにより、極板群の
    上面に配列された正負両極の極板リード列にストラップ
    を一体的に形成する鉛蓄電池を製造する方法であって、 前記溶融鉛注入手段として、底面が平らな樋状に形成さ
    れ、先端部が溶融鉛の流下方向で遮蔽板により閉じら
    れ、遮蔽板に接する底面に極板リード列の形成方向を長
    手方向とする開口部が溶融鉛注入口として形成されてな
    る注入ノズルと、この注入ノズルの基部に溶融鉛を供給
    する溶融炉とを備えたものを用い、 前記注入ノズルを前記凹部に対し、移動機構により極板
    リード列の形成方向に移動させつつ、溶融鉛を前記溶融
    鉛注入口より、その下方に位置する前記凹部内に注入す
    ることを特徴とする鉛蓄電池の製造方法。
  2. 【請求項２】 溶融鉛注入口が、遮蔽板に接する底面に
    極板リード列の形成方向を長手方向とし、長手方向の両
    端部に向けて開口幅が広がるように形成された開口部で
    ある請求項１記載の鉛蓄電池の製造方法。
  3. 【請求項３】 溶融鉛の注入は、溶融鉛の溶融鉛注入口
    からの吐出量を一定に保ち、前記溶融鉛注入口を極板リ
    ード列の形成方向に移動させつつ、注入部位に応じた移
    動速度に制御される請求項１または２記載の鉛蓄電池の
    製造方法。
  4. 【請求項４】 溶融鉛の注入は、溶融鉛の溶融鉛注入口
    を極板リード列の形成方向に移動させつつ、その移動し
    た場所に応じて溶融炉から注入ノズルへの溶融鉛供給量
    を制御するようにした請求項１または２記載の鉛蓄電池
    の製造方法。
  5. 【請求項５】 溶融炉内の溶融鉛を溶融炉の下方から注
    入ノズルへ供給するようにした請求項１〜４いずれか一
    項に記載の鉛蓄電池の製造方法。
  6. 【請求項６】 加熱手段が、極板リード及び極柱電極の
    基部の形状に該当させた所定の掃引経路を有して移動す
    るように制御される請求項１〜５いずれか一項に記載の
    鉛蓄電池の製造方法。
  7. 【請求項７】 複数の正負両極の極板をセパレータを介
    して正負両極板を交互に積層して極板群を形成し、各極
    板に突出形成された極板リードの正極列及び負極列それ
    ぞれに、各極板リードを連結接合すると共に極柱電極を
    接合してストラップを形成する鉛蓄電池の製造装置にお
    いて、 前記極板リードを上にした状態に配置された極板群の極
    板リードの正極列及び負極列それぞれについて、前記ス
    トラップの外形形状に相当する凹部が形成されると共に
    この凹部底面に櫛歯が形成された溶接治具と、 この溶接治具を、前記 櫛歯を極板リード間の隙間に挿入
    することにより凹部内に前記極板リード列を収容して極
    板群に装着すると共に凹部内の所定位置に極柱電極を載
    置し、前記ストラップが極板群上に形成された後、前記
    溶接治具を極板群から取り外す溶接治具着脱手段と、 溶融炉から溶接治具の凹部内に所定量の溶融鉛を極板リ
    ード列の方向に広げて放熱を促し且つ注入圧を抑制した
    状態にして注入する溶融鉛注入手段と、 各極板リード及び前記極柱電極を一体的に仮固着して凝
    固した溶融鉛の各極板リード及び極柱電極の基部の形状
    に沿って加熱することにより凝固鉛及び各極板リード、
    極柱電極の基部を溶解させて接合する加熱手段と、 前記溶融鉛注入手段を前記凹部の上方において、極板リ
    ード列の形成方向に移動させる移動機構とを備え、 前記溶融鉛注入手段は、底面が平らな樋状に形成され、
    先端部が溶融鉛の流下方向で遮蔽板により閉じられ、遮
    蔽板に接する底面に極板リード列の形成方向を長手方向
    とする開口部が溶融鉛注入口として形成されてなる注入
    ノズルと、この注入ノズルの基部に溶融鉛を供給する溶
    融炉とを備えたことを特徴とする鉛蓄電池の製造装置。
  8. 【請求項８】 溶融鉛注入口が、遮蔽板に接する底面に
    極板リード列の形成方向を長手方向とし、長手方向の両
    端部に向けて開口幅が広がるように形成された開口部で
    ある請求項７記載の鉛蓄電池の製造装置。
  9. 【請求項９】 加熱手段が、還元性ガスを含む混合気を
    吹きつけながら溶接する溶接装置である請求項７記載の
    鉛蓄電池の製造装置。
  10. 【請求項１０】 加熱手段による凝固鉛及び極板リー
    ド、極柱電極の基部を含む溶解深さが溶接治具の凹部底
    面に達しない一定の深さでなされるように、溶接装置の
    出力及びトーチの移動速度を制御できるようにした請求
    項９記載の鉛蓄電池の製造装置。
  11. 【請求項１１】 加熱手段が、トーチを各極板リード及
    び極柱電極の基部上を掃引する所定の溶解経路で移動す
    るように構成されてなる請求項７〜１０いずれか一項に
    記載の鉛蓄電池の製造装置。
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