JP4490135B2 - パーマネントカソード法によって製造された電気銅板の接合方法及びこれを用いた接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、銅の電解精製や電解採取によって得られた高純度の電気銅板を複数枚重ねて接合する接合方法及び接合装置に関し、特にパーマネントカソード法によって製造された複数の電気銅板の接合方法及びこれを用いた接合装置に関する。

従来、銅電解精錬における電解工程において、パーマネントカソード法と呼ばれる、種板としてＳＵＳ板を使用する方法が広く知られている。例えば、パーマネントカソード法では、図１（ａ）に示すように、高さＨ_１、幅Ｗ、厚さＴ_１のＳＵＳ板２の両面に、高さＨ_２、幅Ｗの電気銅板１ａ、１ｂが、その厚さがＴ_２になるまで電着され、得られた電気銅板１ａ、１ｂは、図１（ｂ）に示すように、剥ぎ取り機によってＳＵＳ板２の両面から分離採取される。このようなＳＵＳ板の種板は、丈夫でかつ繰り返し使用が可能であり、しかも、平面性が極めて良好で、高品質の電気銅板が得られるという利点を有している。

このように、パーマネントカソード法によって電着された電気銅板を引き剥がして回収する方法として、従来、図２に示されるようなＩＳＡ法と呼ばれる方法とこれを用いた装置が用いられている。この装置１０は、図２（ａ）に示すように、合板搬入部１１、洗浄装置１２、剥取装置１３、ＳＵＳ搬出部１４、接合装置１７、積載装置１８、銅板搬出部２０等から構成され、それぞれの間は搬送コンベア２１ａ〜２１ｊによって結合されている。

ＩＳＡ法では、電気銅板はＳＵＳ板と一体のままで合板搬入部１１に搬入され、洗浄を経て剥取装置１３にてＳＵＳ板と銅板とに分離される。その後、ＳＵＳ板はＳＵＳ板搬出部１４に搬送されて回収され、銅板は接合装置１７において所定の枚数毎に重ね接合され、積載装置１８にて積載されて銅板搬出部２０より回収される。

上記のＩＳＡ法による回収方法及び装置１０では、電気銅板の回収後の更なる精錬工程等に供するのに便利となるように、接合装置１７を用いて所望の枚数毎に重ね合わせ接合が行われている。

特に、電気銅板の回収の際に、従来は接合時の重ねた板のずれによる接合品質の劣化すること、又は接合品質の劣化によって、接合後の梱包工程において積層した電気銅板の空隙が大きくなり、必然的に積層高さが高くなってしまうこと、という問題点があった。これらの問題点は、例えば特許文献１に見られる接合方法を用いて、２枚の電気銅板を重ね合わせてポンチとダイスの間に適当に配置し、前記ポンチを電気銅板に押圧して、前記２枚の電気銅板を同時に変形させて互いにかしめることで、接合後のかしめ部がそれぞれ嵌合するため、積層高さを低減することが可能である。

特開２００３−１７０２３２号公報

しかしながら、かしめによる電気銅板の接合を行う場合、そのかしめ部の精度や品質に無関係に、かしめ時の重ねた板それぞれの材料流れによって、接合後の材料端部にしわやめくれ等が発生し、このため接合後の積層高さが増してしまう場合が見られることがわかった。

したがって、本発明の目的は、上述の銅板接合装置において、接合後の材料端部に生じるしわやめくれ等をなくし、梱包及び回収時の積層高さを低減可能な電気銅板の接合方法及び接合装置を提供することである。

かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、パーマネントカソード法によって生産された複数の電気銅板を２枚一組に重ね合わせて接合する電気銅板の接合方法であって、接合テーブルの上側に位置し、前記電気銅板を２枚一組で載置するかしめ下型と前記かしめ下型上方の所定の位置に配置されたかしめ工具とによって、２枚一組の前記電気銅板の四隅近傍の４ヶ所を同時に変形させてかしめ接合し、接合部を形成する第１のステップと、前記第１のステップの終了後に、前記電気銅板の下側の下面のうち、前記接合部を除いた部分が前記接合テーブルに接触するように、前記電気銅板を前記接合テーブルに載置しつつ、前記接合テーブルと前記接合部との接触を避けるため、前記接合部に対応する位置に配置され、且つ、前記接合テーブルから取り外し自在に固定可能な置換部材内に設けられた、任意の形状を有する、複数の空孔により前記接触を意図的に除きつつ、接合された前記電気銅板の上側の端部周辺のみの変形を同時に矯正するプレス成形を行う第２のステップと、を有することを特徴とする電気銅板の接合方法である。このような構成によれば、かしめ接合の実行後にプレス成形を実行するため、接合後に発生する電気銅板の上板端部におけるしわやめくれ等を矯正して、電気銅板回収時の積層高さを抑制することが可能である。

また、本発明は、請求項２記載のように、パーマネントカソード法によって生産された複数の電気銅板を２枚一組に重ね合わせて接合する電気銅板の接合装置であって、接合テーブルの上側に位置し、前記電気銅板を２枚一組で載置するかしめ下型、前記かしめ下型上方の所定の位置に配置され、２枚一組に重ね合わせた前記電気銅板の四隅近傍において、４ヶ所設けられたかしめ工具、及び前記かしめ工具を前記電気銅板に押圧する押圧手段を有するかしめ手段と、少なくとも前記電気銅板と同等の広さを有するプレス上型を有し、前記かしめ手段による接合動作後に、接合された前記電気銅板の上側の端部周辺のみの変形を同時に矯正するプレス手段とを含み、前記接合テーブルは、前記プレス上型と対応し、且つ、前記電気銅板の下側の下面のうち、前記かしめ手段によって形成された接合部を除いた部分が接触するように、前記電気銅板を載置すると共に、前記接合部に対応する位置に配置され、且つ、前記接合テーブルから取り外し自在に固定可能な置換部材内に設けられた、任意の形状を有する、前記接合部と前記接合テーブルとの接触を避けるための複数の空孔を備えていることを特徴とする電気銅板の接合装置である。このような構成によれば、かしめ接合の実行後にプレス成形を実行するため、接合後に発生する電気銅板の上板端部におけるしわやめくれ等を矯正して、電気銅板回収時の積層高さを抑制することが可能である。

本発明によれば、複数枚の電気銅板を接合して積層する際に、積層高さを抑制することが可能な電気銅板の接合方法及び接合装置を実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図３は、本実施例におけるかしめ工程を示す模式図であり、図３（ａ）はかしめ工程前の状態を、図３（ｂ）はかしめ工程中の状態を示している。図３（ａ）に示すように、図２の剥取装置１３で引き剥がされた２枚の電気銅板１ｕ、１ｌは、かしめ下型３１上に重ねられ、断面がＷ_ｐ１×Ｗ_ｐ２の矩形（図４（ａ）参照）で突き出し高さＨ_ｐのかしめ工具３２が、かしめ下型３１に設けられたかしめ穴３３の真上になるように配置される。図３（ｂ）に示すように、かしめ工程中は、かしめ工具３２が、電気銅板１ｕに対して荷重Ｐにて押圧され、これにより電気銅板１ｕ、１ｌの一部、すなわちかしめ工具３２の断面直下の部分が最大凹み高さＨ_ｐだけ塑性変形して凹む。

図４は、接合後のかしめ部３４を示す模式図であり、図４（ａ）はかしめ部３４近傍の斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）にてＡ−Ａで示された線における断面図を示している。本実施例におけるかしめ接合は、重ねた電気銅板の四隅で実施されているが、特に本実施例では、一例として、かしめ工具３２の長辺方向が電気銅板の対角線方向と一致する場合について示している。かしめ部３４は、図４（ａ）に示すように、かしめ工具３２の矩形断面（Ｗ_ｐ１×Ｗ_ｐ２）を有する凹部３５を有している。凹部３５は、かしめ工具３２の断面、突き出し高さＨ_ｐ、及び荷重Ｐの適当な組み合わせを用いることによって、かしめ工具３２の長辺方向に対応する部分のみ破断し、図４（ｂ）に示すように、最大凹み高さＨ_ｐを有する凹部３５ｃと、電気銅板１ｕが変形した凹部３５ａと、電気銅板１ｌが変形した凹部３５ｂとからなる。このとき、図中斜線で示された凹部３５ａは、変形によって電気銅板１ｌ側に押し込まれる形で接触し、この部分が互いに引掛係合を形成してかしめ接合される。

図５及び図６は、本実施例によって接合される電気銅板１及び積層体１Ｄのかしめ接合前後の様子を示しており、図５（ａ）は接合前の電気銅板１を上から見た図、図５（ｂ）はかしめ工程直後の電気銅板１を上から見た図、図６（ａ）は図５（ｂ）で示された電気銅板１を積層して積層体１Ｄとした場合の横から見た模式図、図６（ｂ）は図６（ａ）中の領域Ｂで示された部分の拡大図である。図５（ａ）で示すように、接合前の電気銅板１は引き剥がされたままの矩形形状であり、本実施例では接合の精度や品質を高めるために、前述の如く板の四隅においてかしめ接合を実施する。

上述の接合直後において、図５（ｂ）に示すように、電気銅板１に４ヶ所のかしめ部３４と、上側板１ｕの四隅端部３６ｕにしわ又はめくれが形成される場合がある。これは、かしめ接合によって生じる電気銅版１の上板１ｕと下板１ｌとの材料流れの違い等が原因となって発生するものと考えられる。このかしめ接合直後の電気銅板１を図６（ａ）に示すように積層すると、積層体１Ｄは、本来嵌合するはずの凹部３５の他に不揃いなしわ又はめくれを含む端部３６ｕによって、積層高さが増大してしまう。すなわち、図６（ｂ）に示すように、上板１ｕからのめくれ高さＧが下板１ｌから突出した突出部３５ｂの高さより大きくなってしまい、めくれ高さＧの分、積層高さが増大することとなる。

そこで、本実施例では、かしめ接合を実施した後、更に上記端部３６ｕにプレス成形工程を実施する。以下に本発明の接合装置及びのその動作について図７を用いて説明する。

図７は、本実施例による接合装置の工程流れを示す模式図であり、図７（ａ）は接合工程における電気銅板１の形状の変遷を上から見た図を示し、図７（ｂ）は同工程における接合装置及び電気銅板の配置を横から見た図を示している。図７（ａ）及び（ｂ）では、接合工程は右から左に向けて進んでおり、まず接合装置１７は、電気銅板１を剥取装置１３から受け取り、接合台４１の上面側に設けられた接合テーブル４２上のかしめ下型３１（図３参照）に重ねて載置する。このとき、電気銅板１は、４辺それぞれに設けられた位置決めストッパ４３によって接合テーブルの所望の位置に配置される。続いて、接合装置は、電気銅板１の四隅の所定の位置に対応して配置された４つのかしめ工具３２を電気銅板１に押圧し、かしめ工程を実施する。これにより、図７（ａ）中央図に示すような上板１ｕの端部３６ｕのめくれやしわ等が発生する。次に、接合装置１７は、上述の端部３６ｕのめくれやしわを矯正すべく追加のプレス工程を実施する。このとき用いるプレス上型４４は、電気銅板１の載置範囲とほぼ同等の範囲で端部３６ｕをプレス成形できる大きさのものであり、図７（ｂ）左図に示すように、電気銅板１の前面を覆うものが好ましく、四隅の端部周辺のみを加圧するものでも良い。また、接合テーブル４２は、かしめ部の突出部３５ｂ（図６（ｂ）参照）と接触しないように電気銅板１のかしめ部の配置と対応する位置に空孔を有する形状となっている。このような動作を経ることによって、電気銅板１は、図７（ａ）左図に示すように４ヶ所のかしめ部３４を有し、四隅の端部３６ｕが平坦である形状に成形される。

図８は、本実施例の接合装置１７で用いられる接合テーブル４２であり、図８（ａ）は上から見た概略図を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）の領域Ｃで示される部分の拡大図を示している。図８（ａ）に示すように、接合テーブル４２は、接合される電気銅板１が載置される領域（点線部）よりやや大きい平面領域からなり、電気銅板１のかしめ部３４の位置する領域に４ヶ所の空孔４５を有する。空孔４５は、かしめ部３４の突出部３５ｂと接触しないように、その面積より大きくかつ最大突出高さより大きい深さを有する。空孔４５は、図８（ｂ）に示すように、置換部材４６内に設けられており、この置換部材４６は、接合テーブル４２と取り外し自在に固定され、任意の形状を有する空孔４５を有するものと交換が可能である。

上記のような構成の接合装置１７を用いることによって、かしめ接合を実施しても十分平坦で積層高さを最小限に抑制可能な電気銅板を接合することが可能となる。つまり、図７に示すように、かしめ接合工程の実施後に追加の端部プレス工程を実施することによって、電気銅板端部のしわやめくれ等を矯正し、積層時の空隙Ｇ（図６（ｂ）参照）を低減することができる。

以上のような構成及び動作とすることによって、複数枚の電気銅板を接合して積層する際に、積層高さを抑制することが可能な電気銅板の接合方法及び接合装置を実現できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

パーマネントカソード法によって生産される電気銅板とＳＵＳ板との合板の構成を示す図であり、図１（ａ）は合板のままの状態を示し、図１（ｂ）はＳＵＳ板と電気銅板とを引き剥がした状態を示す斜視図である。 本発明の実施例１による電気銅板回収システムの一例を示す上方から見たブロック図である。 本発明の実施例１におけるかしめ接合の工程を示す模式図であり、図３（ａ）はかしめ接合前の電気銅板とかしめ工具との位置関係を示し、図３（ｂ）はかしめ接合中の様子を示す図である。 本発明の実施例１におけるかしめ部の詳細を示しており、図４（ａ）は電気銅板上でのかしめ部の配置を示す斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＡ−Ａ線に関して得られる断面図である。 本発明の実施例１において、かしめ接合によって生じる四隅端部のしわ又はめくれの様子を示しており、図５（ａ）は接合前の電気銅板の平面図、図５（ｂ）は接合後の電気銅板の平面図である。 本発明の実施例１における接合後の電気銅板を重ねた積層体を示しており、図６（ａ）は積層体を横から見た図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）中の点線で囲まれた領域Ｂの拡大図である。 本発明の実施例１における接合装置の動作を示しており、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は側面図である。 本発明の実施例１における接合装置に用いられる接合テーブルの詳細を示しており、図８（ａ）は全体の平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）中の一点鎖線で囲まれた領域Ｃの拡大図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、 電気銅板
１ｕ 上板
１ｌ 下板
２ ＳＵＳ板
１３ 剥取装置
１７ 接合装置
１８ 積層装置
３１ かしめ下型
３２ かしめ工具
３４ かしめ部
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ 凹部
３６ｕ 端部
４１ 接合台
４２ 接合テーブル
４３ 位置決めストッパ
４４ プレス上型
４５ 空孔
４６ 置換部材

Claims (2)

1. パーマネントカソード法によって生産された複数の電気銅板を２枚一組に重ね合わせて接合する電気銅板の接合方法であって、
   接合テーブルの上側に位置し、前記電気銅板を２枚一組で載置するかしめ下型と前記かしめ下型上方の所定の位置に配置されたかしめ工具とによって、２枚一組の前記電気銅板の四隅近傍の４ヶ所を同時に変形させてかしめ接合し、接合部を形成する第１のステップと、
   前記第１のステップの終了後に、前記電気銅板の下側の下面のうち、前記接合部を除いた部分が前記接合テーブルに接触するように、前記電気銅板を前記接合テーブルに載置しつつ、
   前記接合テーブルと前記接合部との接触を避けるため、
   前記接合部に対応する位置に配置され、且つ、
   前記接合テーブルから取り外し自在に固定可能な置換部材内に設けられた、
   任意の形状を有する、複数の空孔により
   前記接触を意図的に除きつつ、
   接合された前記電気銅板の上側の端部周辺のみの変形を同時に矯正するプレス成形を行う第２のステップと、
   を有することを特徴とする電気銅板の接合方法。
2. パーマネントカソード法によって生産された複数の電気銅板を２枚一組に重ね合わせて接合する電気銅板の接合装置であって、
   接合テーブルの上側に位置し、前記電気銅板を２枚一組で載置するかしめ下型、前記かしめ下型上方の所定の位置に配置され、２枚一組に重ね合わせた前記電気銅板の四隅近傍において、４ヶ所設けられたかしめ工具、及び前記かしめ工具を前記電気銅板に押圧する押圧手段を有するかしめ手段と、
   少なくとも前記電気銅板と同等の広さを有するプレス上型を有し、前記かしめ手段による接合動作後に、接合された前記電気銅板の上側の端部周辺のみの変形を同時に矯正するプレス手段とを含み、
   前記接合テーブルは、前記プレス上型と対応し、且つ、前記電気銅板の下側の下面のうち、前記かしめ手段によって形成された接合部を除いた部分が接触するように、前記電気銅板を載置すると共に、前記接合部に対応する位置に配置され、且つ、前記接合テーブルから取り外し自在に固定可能な置換部材内に設けられた、任意の形状を有する、前記接合部と前記接合テーブルとの接触を避けるための複数の空孔を備えていることを特徴とする電気銅板の接合装置。

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