JP3968790B2 - 円筒形電池の製造方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、有底円筒形状を有する電池缶の開口部近傍に環状溝部を形成するための円筒形電池の製造方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、円筒形電池を構成する電池缶は、有底円筒形状を有しており、その開口部近傍に内方に向かって突出する環状溝部が形成されている。例えば、開口部のかしめ工程における金型挿入用空間を確保し、または、電池缶内に収容された集電用リードに溶接されている封口板を固定するためである。
【0003】
そこで、電池缶にこの種の環状溝部を形成するために、種々の方法が提案されており、例えば、特開昭58−112259号公報の「電池の製造法」が知られている。この従来技術では、図9に示すように、先ず、ホルダ部2に電池ケース4の底部を挿入し、このホルダ部2を固定部6側に所定の圧力で押圧した後、この固定部6を矢印方向に回転させて前記電池ケース4を回転させる。この状態で、ローラ8が所定の圧力で電池ケース4の外周面に圧接され、これによって前記電池ケース4の開口部側近傍に環状溝部4aが形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、ローラ8が電池ケース4の外周面に圧接されている間、ホルダ部2による押圧力がこの電池ケース4に作用しているか否かは明らかではないが、いずれの場合にも問題がある。すなわち、ローラ8の圧接時にホルダ部2の押圧力が作用していない場合、環状溝部4aは、材料の補充がなくローラ8のみによって局部的に延ばされてしまう。これにより、環状溝部4aの肉厚が薄くなってしまい、強度低下が惹起されるという問題が指摘されている。
【0005】
一方、ローラ8の圧接時にホルダ部2の押圧力が作用している場合、このローラ8の圧接部分に対して電池ケース4の底部側から材料が補給されるものの、開口部側からは材料の補給がなされない。このため、加工後の環状溝部4aは、開口部側と底部側で溝形状が不均等になり、局部的に肉厚が薄くなる偏肉部4bが発生してしまう。これにより、充放電時に電池ケース4に圧力が作用する際、所望の強度が得られないという問題がある。また、溝形状は、電池寸法を設定するために重要な要素であり、この溝形状が不均等になれば前記電池寸法の安定性を向上させることができない。
【0006】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、均一な肉厚を有し、寸法安定性に優れた環状溝部を確実に形成することが可能な円筒形電池の製造方法および装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、電池缶の両端部に軸方向に互いに均等な押圧力を付与した状態で該電池缶を回転させながら、溝付けローラを前記電池缶の半径内方向に変位させる。これにより、電池缶の両端部側から環状溝部に材料が補充され、この環状溝部の肉厚が均一化するとともに、寸法安定性が向上する。
【0008】
また、開閉チャックにより環状溝部を形成する直前の電池缶の外周部が把持されるため、この電池缶を高精度に位置決めすることができる。
【0009】
さらにまた、キャリアにスペーサを介して電池缶が立位姿勢で保持され、搬送機構の作用下にこの電池缶が環状溝部形成位置に搬送される。従って、スペーサを交換するだけで種々の寸法の異なる電池缶に容易に対応することが可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態に係る製造装置10の概略構成を示す。この製造装置10は、電池缶12を保持したキャリア13を矢印X方向に搬送するベルトコンベア14と、このベルトコンベア14の途上に配設されるワーク搬入機構16と、前記ワーク搬入機構16から受け取った前記電池缶12を環状溝部形成位置Aに送り出すインデックステーブル18と、この環状溝部形成位置Aで該電池缶12に環状溝部12aを形成する装置本体20と、この環状溝部12aが形成された電池缶12を前記ベルトコンベア14に払い出すワーク搬出機構22とを備える。
【0011】
ワーク搬入機構16は、図示しない駆動源を介して矢印Y方向(反時計方向)に間欠的に回転自在な第1回転テーブル24を有し、この第1回転テーブル24の外周部には、半円状の第1切欠26が等角度間隔離間して設けられる。第1切欠26の円中心は、ベルトコンベア14からの受渡し位置Bでこのベルトコンベア14の中心線と一致する。第1回転テーブル24の外周には、搬入ガイド28が配置されるとともに、この第1回転テーブル24の下方にキャリア13を支持する第1載置板30が設けられる。
【0012】
インデックステーブル18は、図示しない駆動源を介して矢印Z方向(時計方向)に間欠的に回転自在であり、その外周部に半円状の第2切欠32が等角度間隔離間して設けられる。第2切欠32の円中心は、ワーク搬入機構16からの搬入位置Cで第1回転テーブル24の第1切欠26の円中心と一致する。インデックステーブル18の外周には、固定ガイド34が配置されるとともに、このインデックステーブル18の下方にキャリア13を支持する第2載置板36が設けられる。第2載置板36は、環状溝部形成位置Aに対応して開口部38を有する(図2参照)。
【0013】
ワーク搬出機構22は、ワーク搬入機構16と同様に構成されており、図示しない駆動源を介して矢印Y方向(反時計方向)に間欠的に回転自在な第2回転テーブル40を有し、この第2回転テーブル40の外周部には、半円状の第3切欠42が等角度間隔離間して設けられる。第3切欠42の円中心は、インデックステーブル18からの搬出位置Dおよびベルトコンベア14への払出し位置Eで第2切欠32の円中心およびこのベルトコンベア14の中心線と一致する。第2回転テーブル40の外周には、搬出ガイド44が配置されるとともに、この第2回転テーブル40の下方に第3載置板46が設けられる。
【0014】
図2に示すように、装置本体20は、電池缶12の有底側端部12bを保持する底部保持機構50と、この電池缶12の開口部側端部12cを保持する開口部保持機構52と、前記底部保持機構50と前記開口部保持機構52により該電池缶12の両端部に軸方向(矢印L方向)に互いに均等な押圧力を付与する加圧機構54と、前記電池缶12を、前記加圧機構54により押圧した状態で回転させる回転機構56と、前記電池缶12の開口部近傍に溝付けローラ57を押し付けて環状溝部12aを形成するローラ押圧機構58とを備える。
【0015】
底部保持機構50は、電池缶12の有底側端部12bをキャリア13を介して保持するために第2載置板36の開口部38に挿入される受け台60を備える。受け台60は、軸62に固定されるとともに、この軸62は、レール部材64を介して上下方向に進退自在な下側リニアガイド66にベアリング68を介して回転自在に保持される。
【0016】
開口部保持機構52は、電池缶12の開口部側端部12cを支持するマンドレル70を備える。マンドレル70は、スプライン軸72の端部に固定されており、このスプライン軸72がレール部材74を介して進退自在な上側リニアガイド76にベアリング78を介して回転自在に支持される。
【0017】
加圧機構54は、第1板カム80を備え、この第1板カム80がインデックステーブル18を回転駆動する図示しないモータを介してこのインデックステーブル18と同期して回転される。第1板カム80には、第1リンク82の一端が当接し、この第1リンク82は、その略中間部に支点84を介して揺動自在に支持されるともに、その他端に形成された開口部86にカムフォロア88が挿入される。
【0018】
カムフォロア88は、ブロック90に設けられた軸92に固着される。ブロック90は、レール部材74に沿って進退自在であり、このブロック90と上側リニアガイド76の間に上側ばね94aが介装される。一方、下側リニアガイド66と固定端の間には、上側ばね94aと同一のばね係数に設定された下側ばね94bが介装される。
【0019】
回転機構56は、モータ96を備え、このモータ96に連結される駆動プーリ98aとスプライン軸72に係合する従動プーリ98bとにベルト99が張設される。
【0020】
ローラ押圧機構58は、第2板カム100を備え、この第2板カム100がインデックステーブル18を回転駆動する図示しないモータを介してこのインデックステーブル18と同期して回転される。第2板カム100には、第2リンク102の一端が当接し、この第2リンク102は、その略中間部に支点104を介して揺動自在に支持されるともに、その他端に形成された開口部106にカムフォロア108が挿入される。
【0021】
カムフォロア108は、ブロック110に設けられた軸112に固着される。ブロック110は、レール部材114に沿って電池缶12の半径方向(矢印r方向)に進退自在であり、このブロック110に溝付けローラ57が回転自在に支持される。
【0022】
環状溝部形成位置Aに対応して開閉チャック116が配設される。この開閉チャック116は、図示しない駆動源の作用下に互いに近接離間する一対のVブロック118a、118bを備え、環状溝部12aを形成する直前の電池缶12の外周部を把持してこの電池缶12の位置決めを行う。
【0023】
図3Aに示すように、キャリア13は、略円筒状を有しており、その中央部に電池缶12の有底側端部12bの外径に対応する孔部120が形成される。このキャリア13の外周には、第1回転テーブル24、インデックステーブル18および第2回転テーブル40の第1乃至第3切欠26、32および42に係合する周溝122が設けられる。キャリア13の孔部120には、電池缶12の軸長に応じて長さが設定されたスペーサ124が交換自在に配置される。図3Bに示すように、スペーサ124は、電池缶12の有底側端部12bと接触する部分がテーパ状に形成されることが好ましい。
【0024】
このように構成される製造装置10の動作について説明する。
【0025】
先ず、外径が18mmで肉厚が0. 3mmに設定された電池缶12が使用されるとともに、キャリア13の外径は40mmに設定された。インデックステーブル18は、5秒タクトで間欠回転される一方、上側ばね94aおよび下側ばね94bのばね係数が50kg/mmであり、初期圧縮量は3. 5mmに設定された。また、第1および第2板カム80、100の回転タイミングと開閉チャック116の開閉タイミングの関係が、図7に示されている。
【0026】
そこで、図1に示すように、キャリア13に立位姿勢で保持された電池缶12は、ベルトコンベア14を介して矢印X方向に搬送され、受渡し位置Bにおいて矢印Y方向に間欠回転している第1回転テーブル24の第1切欠26の1つに嵌合する。このため、キャリア13は、第1載置板30上に保持された状態で第1回転テーブル24と搬入ガイド28の案内作用下に矢印Y方向に搬送され、搬入位置Cでインデックステーブル18の第2切欠32の1つに嵌合する。
【0027】
インデックステーブル18は、矢印Z方向に間欠回転しており、第2切欠32に嵌合しているキャリア13が固定ガイド34とこのインデックステーブル18の案内作用下に環状溝部形成位置Aに搬送される。この環状溝部形成位置Aでは、図2および図4に示すように、第2載置板36に開口部38が形成されており、キャリア13は、この開口部38に挿入されている底部保持機構50を構成する受け台60上に載置される。
【0028】
この位置で、インデックステーブル18が停留すると、開閉チャック116を構成するVブロック118a、118bが互いに近接する方向に変位して、キャリア13上の電池缶12の外周部を把持し、その軸方向の位置決めを行う。この間、加圧機構54を構成する第1板カム80が矢印方向に回転駆動され、この第1板カム80の外周部に当接する第1リンク82が支点84を介して揺動し、その他端部に形成されている開口部86に係合するカムフォロア88が軸92およびブロック90と一体的に電池缶12側に移動する。このため、ブロック90に当接する上側ばね94aの弾発力を介し、上側リニアガイド76がレール部材74に沿って電池缶12側に移動する。
【0029】
その際、回転機構56を構成するモータ96が駆動され、駆動プーリ98a、ベルト99および従動プーリ98bを介してスプライン軸72が回転する。これによって、マンドレル70は、回転しながら電池缶12側に変位し、この電池缶12の開口部側端部12cに嵌合する。
【0030】
この時点で、開閉チャック116を構成するVブロック118a、118bが互いに異なる方向に移動し、該開閉チャック116による電池缶12の把持作用が解除される(図5参照)。
【0031】
マンドレル70は、回転しながらさらに下降し、電池缶12の両端部に軸方向(矢印L方向)に対し、上側ばね94aと下側ばね94bを介して互いに均等な押圧力、例えば、250kgに相当する変位に到達した時点で、前記マンドレル70の下降が停止される。
【0032】
一方、ローラ押圧機構58を構成する第2板カム100が矢印方向に回転され、この第2板カム100の外周面に当接する第2リンク102が、支点104を介して揺動し、ブロック110を矢印r方向(電池缶12の半径内方向)に変位させる。このため、溝付けローラ57は、電池缶12の開口部側端部12cに近接する部分を半径内方向に押圧し、この電池缶12に環状溝部12aが形成される(図6参照)。溝付けローラ57が、矢印r方向に所定量だけ変位して環状溝部12aを形成した後、この溝付けローラ57およびマンドレル70がそれぞれ電池缶12から離間する方向に変位し、環状溝部12aの形成作業が終了する。
【0033】
環状溝部12aの形成工程が終了した電池缶12は、インデックステーブル18が矢印Z方向に間欠回転されることにより、固定ガイド34の案内作用下に、搬出位置Dでワーク搬出機構22を構成する第2回転テーブル40の第3切欠42の1つに嵌合する。そして、電池缶12は、この第2回転テーブル40が矢印Y方向に回転することによって、搬出ガイド44に沿って払出し位置Eからベルトコンベア14に送り出される。
【0034】
この場合、本実施形態では、電池缶12の有底側端部12bが受け台60で保持されるとともに、この電池缶12の開口部側端部12cにマンドレル70が嵌合した状態で、上側ばね94aおよび下側ばね94bを介して前記電池缶12の両端部に軸方向に対し互いに均等な押圧力が付与されている。このため、溝付けローラ57を矢印r方向に変位させて、電池缶12に環状溝部12aを形成する際、この電池缶12の両端部側、すなわち有底側端部12bおよび開口部側端部12c側から成形用材料が円滑かつ確実に補充される。
【0035】
従って、図8に示すように、環状溝部12aに相当する部分に肉厚の変動が惹起することがなく、この環状溝部12aを含む電池缶12全体の肉厚が均一化され、所望の強度を確実に維持することができるという効果が得られる。しかも、環状溝部12aの溝形状を所望の形状に安定して形成することが可能になり、電池寸法の安定性が一挙に向上するという利点がある。
【0036】
ところで、電池缶12の軸方向の長さが異なる場合には、キャリア13の孔部120に挿入されているスペーサ124を所望の寸法に設定された別のスペーサ124と交換する。これにより、各電池缶12の開口部側端部12cの高さ位置を所定の基準位置に調整することができ、前記電池缶12の長さ変更にも容易に対応することができる。
【0037】
なお、本実施形態では、図2に示すように、マンドレル70を回転機構56により回転させながら加圧機構54によりこのマンドレル70を受け台60側に変位させるように構成しているが、この受け台60側に回転機構および加圧機構を備える構成であってもよい。
【0038】
また、インデックステーブル18の周囲に複数の装置本体20を配置させ、あるいは、前記装置本体20の第1および第2板カム80、100、加圧機構54並びにローラ押圧機構58を共通化し、複数の受け台60並びに複数の溝付けローラ57を一体的に変位させるように構成し、このインデックステーブル18に送り込まれた複数の電池缶12を同時に加工すれば、生産性の向上が可能になる。さらに、インデックステーブル18を用いる代わりに、直線上の間欠搬送機構を用いることもできる。
【0039】
さらにまた、キャリア13を用いることなく、電池缶12を直接搬送してもよく、またこのキャリア13の寸法精度が保証できない場合には、前記キャリア13内に挿入し得る寸法の受け台60を用い、この受け台60でスペーサ124を直接突き上げるように構成してもよい。
【0040】
【発明の効果】
本発明に係る円筒型電池の製造方法および装置では、電池缶の両端部に軸方向に互いに均等な押圧力が付与されるため、この電池缶の両端部側から環状溝部に成形用材料が円滑に補充され、肉厚が均一化された環状溝部を確実に形成することが可能になるとともに、電池寸法の安定性が向上する。
【0041】
また、開閉チャックにより電池缶を高精度に位置決めすることができ、環状溝部形成作業が高精度に遂行される。さらにまた、電池缶を交換自在なスペーサを介してキャリアに保持させることにより、種類や寸法の異なる電池缶にも容易に対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る製造装置の概略構成図である。
【図2】前記製造装置の要部構成を示す概略側面図である。
【図3】電池缶を保持するキャリアおよびスペーサの斜視説明図であり、図3Aは、前記キャリアとスペーサの斜視図、図3Bは、前記キャリアとスペーサの縦断面図である。
【図4】電池缶が開閉チャックにより保持された状態の説明図である。
【図5】マンドレルにより前記電池缶が包圧された状態の説明図である。
【図6】溝付けローラにより環状溝部が形成された状態の説明図である。
【図7】板カムのタイミング線図である。
【図8】成形後の環状溝部の一部拡大説明図である。
【図9】従来技術に係る溝部成形工程の説明図である。
【符号の説明】
10…製造装置 12…電池缶
12a…環状溝部 12b…有底側端部
12c…開口部側端部 13…キャリア
18…インデックステーブル 20…装置本体
50…底部保持機構 52…開口部保持機構
54…加圧機構 56…回転機構
57…溝付けローラ 58…ローラ押圧機構
60…受け台 70…マンドレル
94a…上側ばね 94b…下側ばね
116…開閉チャック
Claims (5)
- 有底円筒形状を有する電池缶の開口部近傍に環状溝部を形成する円筒形電池の製造方法であって、
前記電池缶の両端部に軸方向に互いに均等な押圧力を付与した状態で該電池缶を回転させながら、溝付けローラを前記電池缶の半径内方向に変位させることにより、前記電池缶に前記環状溝部を形成することを特徴とする円筒形電池の製造方法。 - 請求項1記載の製造方法において、前記電池缶の有底側端部を保持する底部保持機構と、前記電池缶の開口部側端部を保持する開口部保持機構とにより、前記電池缶の両端部に軸方向に互いに均等な押圧力を付与することを特徴とする円筒形電池の製造方法。
- 有底円筒形状を有する電池缶の開口部近傍に環状溝部を形成する円筒形電池の製造装置であって、
前記電池缶の有底側端部を保持する底部保持機構と、
前記電池缶の開口部側端部を保持する開口部保持機構と、
前記底部保持機構と前記開口部保持機構により該電池缶の両端部に軸方向に互いに均等な押圧力を付与する加圧機構と、
前記電池缶を、前記加圧機構により押圧した状態で回転させる回転機構と、
前記電池缶の開口部近傍に溝付けローラを押し付けて環状溝部を形成するローラ押圧機構と、
を備えることを特徴とする円筒形電池の製造装置。 - 請求項3記載の製造装置において、前記環状溝部を形成する直前の前記電池缶の外周部を把持して該電池缶の位置決めを行う開閉チャックを備えることを特徴とする円筒形電池の製造装置。
- 請求項3または4記載の製造装置において、搬送機構を介して前記電池缶を環状溝部形成位置に搬送するために該電池缶を立位姿勢で保持するキャリアを備えるとともに、
前記キャリアには、前記電池缶の軸長に応じて長さが設定されたスペーサが交換自在に配置されることを特徴とする円筒形電池の製造装置。
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