JP4748999B2 - Cylindrical battery sealing method - Google Patents
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Description
本発明は、発電要素を収容した有底円筒形の電池ケースの開口部を封口板によって封口する円筒形電池の封口方法及びその封口方法を用いて形成された円筒形電池に関するものである。 The present invention relates to a cylindrical battery sealing method in which an opening of a bottomed cylindrical battery case containing a power generation element is sealed with a sealing plate, and a cylindrical battery formed using the sealing method.
円筒形電池は有底円筒形の電池ケース内に発電要素を収容し、電池ケースの開口部に配した封口板の周縁部上に電池ケースの開口端を折り曲げるカシメ加工によって電池ケースの開口部を封口する封口方法が多く採用されている。図4は、前記カシメ加工によって電池ケースの開口部を封口した電池の例を示すもので、アルカリ乾電池(LR20型)として構成されたものである。 A cylindrical battery accommodates a power generation element in a bottomed cylindrical battery case, and the opening of the battery case is formed by crimping the opening end of the battery case on the periphery of the sealing plate disposed in the opening of the battery case. Many sealing methods are used. FIG. 4 shows an example of a battery in which the opening of the battery case is sealed by the caulking process, and is configured as an alkaline dry battery (LR20 type).
図4において、有底円筒形で底面中央に突出部を形成した電池ケース2にはセパレータ4を介して正極合剤3とゲル負極5からなる発電要素が収容され、電池ケース2の開口部は、負極集電体6、ガスケット7、封口板8からなる組立封口板の周縁部に電池ケース2の開口端部11を内側に折り曲げるカシメ加工により封口されている。この封口後にカシメ加工された部位の上に絶縁リング9が配置され、電池ケース2の突出部分及び封口板8の中央部分を露出させてラベル外装1が施されている。この電池では、電池ケース2の底面突出部を正極端子、封口板8を負極端子とするアルカリ乾電池となる。
In FIG. 4, a
上記カシメ加工による封口方法については、上記のような乾電池だけでなく、一次電池、二次電池を問わず円筒形電池の封口に多く適用され、従来技術としても多数の提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。 The sealing method by caulking is not only applied to the dry battery as described above, but is often applied to sealing of cylindrical batteries regardless of primary batteries and secondary batteries, and many proposals have been made as conventional techniques (for example, , See Patent Document 1).
図5は、従来技術による円筒形電池の封口方法の手順を示すもので、図5(a)に示すように、発電要素30を収容した有底円筒形の電池ケース31にその開口部からガイド支持体33を挿入し、電池ケース31を回転させながら電池ケース31の開口部側の外周面に溝付けローラ32を押し付けて電池ケース31の外周面に所定深さの支持用環状溝34を形成する。
FIG. 5 shows a procedure of a cylindrical battery sealing method according to the prior art. As shown in FIG. 5A, a bottomed
前記支持用環状溝34は電池ケース31の内周面に凸となる環状の支持段部となるので、その支持段部上にガスケット35を介して封口板36を配置し、図5(b)に示すように、支持用環状溝34に嵌入する支持突起を有する支持金型37で電池ケース31を周囲から保持した状態で、上方から予備カシメ金型38を下降させて電池ケース31の開口端部を内側に湾曲させる予備カシメ加工を行う。
Since the support
次に、予備カシメ加工がなされた電池ケース31の開口端上にカシメ金型39を下降させ、カシメ金型39のカシメ凹部の形状に沿って電池ケース31の開口端が折れ曲がるように封口板36側に加圧するカシメ加工を行う。このカシメ加工によって加圧された電池ケース31と封口板36との間に介在させたガスケット35は、電池ケース31の開口端部及び下方の支持用環状溝34による支持段部に押し付けられて圧縮されるので、ガスケット35は電池ケース31と封口板36とに密着し、電池ケース31の開口部を密閉状態に封止することができる。
しかしながら、上記従来技術に係る封口方法では、カシメ金型39によって電池ケース31の開口端部の全体を加圧するので、強い加圧により支持用環状溝34により形成されている支持段部が支持金型37の支持突部から滑り落ちる現象が発生する場合があり、電池の仕上がり高さ寸法にばらつきが生じる課題があった。
However, in the sealing method according to the above-described prior art, the entire open end of the
電池の寸法はJISにも厳密な寸法規制が示されており、現状では寸法公差管理やそれに対応した頻繁な設備調整などが必要となり、電池生産の品質管理や製造管理コストが徒に増加する要因ともなっている。 Strict dimensional regulation is also shown in JIS for battery dimensions, and at present, dimensional tolerance management and frequent equipment adjustments corresponding to it are necessary, which is a factor that increases the quality control and manufacturing management cost of battery production. It is also.
本発明が目的とするところは、電池の高さ寸法のばらつきが小さい円筒形電池及びその封口方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cylindrical battery having a small variation in the height dimension of the battery and a sealing method thereof.
上記目的を達成するための本願第1発明は、発電要素を収容した有底円筒形の電池ケースの開口部を封口板により封口する円筒形電池の封口方法において、
(a)前記電池ケースの開口部側内周面上に内側に向けて環状に突出する支持段部が形成されるように電池ケースの外周面上から環状溝を形成する溝入れ工程と、
(b)前記支持段部上に周縁部をガスケットで包み込んだ封口板を載置する封口板収容工程と、
(c)前記環状溝内に嵌入する支持突部を有する支持金型により電池ケースを外周面から保持し、予備カシメ金型により電池ケースの開口端部を内側に弧状に折り曲げる予備カシメ工程と、
(d)環状溝内に嵌入する支持突部を有する受け金型により電池ケースの外周面を保持し、前記受け金型の内周面との間に所定の間隙を隔てて下降するカシメ金型により予備カシメされた開口端部を封口板の周縁部上に圧接するとき、前記開口端部の折り曲げ位置となる封口肩部を前記間隙の下に位置させた状態で、支持段部との間にある前記ガスケットを挟圧する最終カシメ工程と
を有し、
前記最終カシメ工程(d)において、前記受け金型の内周面と前記カシメ金型との間の間隙は、0.05mm以上で、電池ケースの周面厚さの2倍以下であることを特徴とする。
First invention for achieving the above object, the opening of the bottomed cylindrical battery case housing a power generating element Te sealing method smell cylindrical batteries for sealing with a sealing plate,
(A) a grooving step of forming an annular groove on the outer peripheral surface of the battery case so as to form a support step projecting annularly toward the inside on the inner peripheral surface of the battery case on the opening side ;
(B) a sealing plate housing step of placing a sealing plate having a peripheral edge wrapped with a gasket on the support step ;
(C) a preliminary caulking step of holding the battery case from the outer peripheral surface by a support mold having a support protrusion fitted into the annular groove, and bending the opening end of the battery case in an arc shape by the preliminary caulking mold ;
(D) A caulking mold that holds the outer peripheral surface of the battery case by a receiving mold having a support protrusion that fits into the annular groove and descends with a predetermined gap between the outer peripheral surface of the receiving mold. When the opening end preliminarily crimped by pressing is pressed onto the peripheral edge of the sealing plate, the sealing shoulder portion, which is the folding position of the opening end portion, is positioned below the gap and between the supporting stepped portion. and a final crimping step of nipping said gasket in
Have
In the final crimping step (d), the gap between the inner peripheral surface of the receiving mold and the crimping mold is 0.05 mm or more and is not more than twice the peripheral surface thickness of the battery case. Features.
上記封口方法によれば、支持段部上に載置した封口板を電池ケースの開口端部を所定高さ位置から所定角度に折り曲げる予備カシメ工程を実施した後に、電池ケースをその外周面で保持する受け金型の内周面と所定間隙を隔ててカシメ金型を電池ケース上に下降させて予備カシメ工程により所定角度に折り曲げられた電池ケースの開口端部を封口板の周縁部上に折り曲げると、封口肩部がカシメ金型と受け金型で形成される間隙に入り込みカシメ金型による電池ケースに加わる支持突部側への衝撃を逃がし、環状溝が受け金型の支持突部から滑り落ちるような状態が抑制されるので、電池高さ寸法のばらつきを小さくした封口が実施される。 According to the sealing method described above, after the preliminary caulking process of bending the opening end of the battery case from the predetermined height position to the predetermined angle with respect to the sealing plate placed on the support step, the battery case is held on the outer peripheral surface. The caulking mold is lowered onto the battery case with a predetermined gap from the inner peripheral surface of the receiving mold, and the opening end of the battery case bent at a predetermined angle by the preliminary caulking process is bent on the peripheral edge of the sealing plate. Then, the sealing shoulder enters the gap formed by the crimping mold and the receiving mold to release the impact on the supporting projection side applied to the battery case by the crimping mold, and the annular groove slides down from the supporting projection of the receiving mold. Since such a state is suppressed, the sealing with reduced variation in the battery height dimension is performed.
さらに、上記受け金型の内周面とカシメ金型との間の間隙は、0.05mm以上で、電池ケースの周面厚さの2倍以下とすることにより、受け金型の内周面とカシメ金型との間の間隙が大きくしたときに発生しやすい肩部分の立ち上がりが防止できる。 Furthermore, the gap between the inner peripheral surface of the receiving mold and the caulking mold is 0.05 mm or more, and the inner peripheral surface of the receiving mold is set to be not more than twice the peripheral surface thickness of the battery case. It is possible to prevent the shoulder from rising, which is likely to occur when the gap between the die and the crimping mold is increased.
また、電池ケースの開口端に当接する下面の角度が電池ケースの中心に向けて俯角側に傾斜する所定のテーパー角度に形成されてなるカシメ金型により最終カシメ工程を実施するのが好適であり、加圧面が中心に向けて俯角側に傾斜したテーパー角度を形成したカシメ金型で最終カシメ工程を行うと、電池ケースの開口端部は中心に向けて下向き傾斜する角度に折り曲げられ、ガスケットを効果的に圧縮するので封口性に優れた封口を実施することができる。 In addition, it is preferable that the final caulking process is performed by a caulking mold in which the angle of the lower surface contacting the opening end of the battery case is formed at a predetermined taper angle inclined toward the depression angle toward the center of the battery case. When the final caulking process is performed with a caulking die having a taper angle with the pressing surface inclined toward the center, the opening end of the battery case is bent at an angle inclined downward toward the center, and the gasket is Since it compresses effectively, the sealing excellent in sealing property can be implemented.
本発明によれば、有底円筒形の電池ケースの開口部に封口板を配してカシメ加工により開口部を封口した円筒形電池において、カシメ加工による電池高さ寸法のばらつきが小さく、肩部分の立ち上がりが防止でき、封口性のよい円筒形電池を製造することができる。 According to the present invention, in the cylindrical battery in which the sealing plate is arranged in the opening of the bottomed cylindrical battery case and the opening is sealed by caulking, the battery height dimension variation due to caulking is small, and the shoulder portion Can be prevented, and a cylindrical battery with good sealing property can be manufactured.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、先に図4に示した円筒形アルカリ乾電池(LR20型)を製造する工程における封口方法について示すものである。尚、従来技術と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This embodiment shows the sealing method in the process which manufactures the cylindrical alkaline dry battery (LR20 type) previously shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which is common in a prior art, and the description is abbreviate | omitted.
図1は、実施形態に係るアルカリ乾電池の封口方法の手順を示すものである。図1(a)に示すように、セパレータ4を介して正極合剤3とゲル負極5とを配して構成された発電要素(図4参照)12を収容した有底円筒形の電池ケース2に、その開口部からガイド支持体33を挿入し、電池ケース2を軸心回りに回転させながら開口端近傍の所定高さ位置の外周面に溝付けローラ32を押し付け、電池ケース2に支持用環状溝34を形成する。この支持用環状溝34の形成により、電池ケース2の内周面に環状に突出する支持段部34aが形成される。
FIG. 1 shows a procedure of a method for sealing an alkaline battery according to an embodiment. As shown in FIG. 1A, a
次に、前記支持段部34aから開口端に至る電池ケース2の内周面、即ち後述するガスケット7が電池ケース2に接する部位に封止剤を塗布した後、図1(b)に示すように、負極集電体6、ガスケット7、封口板8からなる組立封口板を支持段部34a上に載置し、支持金型37の支持突部を前記支持用環状溝34内に嵌入させて電池ケース2を周囲から保持し、予備カシメ金型35を電池ケース2上に下降させて加圧し、予備カシメ金型35の湾曲形状となった加工凹所により電池ケース2の開口端部を所定高さ位置から弧状に内側に折り曲げ、組立封口板を支持段部34a上に固定する。前記組立封口板は、図4に示すように、負極集電体6を中心にしてガスケット7と封口板8とを一体に組み立てたもので、ガスケット7の周辺部は封口板8の周縁部を包み込むように配置される。
Next, after applying a sealing agent to the inner peripheral surface of the
次いで、図1(c)に示すように、支持用環状溝34内に嵌入する支持突部を有し、電池ケース2の開口部側の外周面を保持する受け金型13により電池ケース2を周囲から保持し、前記受け金型13の内周面との間に所定の間隙Gを隔てて下降するカシメ金型14により予備カシメされた電池ケース2の開口端部11を組立封口板の周縁部上に圧接させ、支持段部34aとの間で組立封口板を構成するガスケット7を挟圧する最終カシメを行う。この最終カシメにより、図1(d)に示すように、ガスケット7は圧縮されて封口板8及び電池ケース2に密着するので、塗布された前記封止剤の効果と相まって電池ケース2の開口部が密閉状態に封口される。
Next, as shown in FIG. 1 (c), the
上記封口方法において、受け金型13とカシメ金型14と前記封口肩部10との間に空隙Hを設けることにより、受け金型13とカシメ金型14とを干渉させることなく、かつ、封口肩部10の良好なアール形状を得ながら、前記封口肩部10がカシメ金型14と受け金型13で形成される空間Hに入り込むことで、カシメ金型14の加圧による電池ケース2に加わる支持突部側への衝撃を逃がすので、環状溝34が受け金型13の支持突部から滑り落ちることが抑制され、電池高さ寸法のばらつきを小さくした封口工程が実施される。また、カシメ金型14は予備カシメされて組立封口板の周縁部上にある電池ケース2の開口端部11を重点的に加圧するので、ガスケット7は電池ケース2の開口端部11と支持段部34aとの間で圧縮され、封口板8及び電池ケース2に密着して密閉性の高い封口がなされる。
In the sealing method, by providing a gap H between the receiving
前記受け金型13の内周面とカシメ金型14との間の間隙Gの最適値を検証した結果について以下に説明する。
The result of verifying the optimum value of the gap G between the inner peripheral surface of the receiving
表1は、受け金型13とカシメ金型14との間の間隙Gを0.02mmから0.6mmまで段階的に変化させたときの封口性の良否について評価した結果を示すものである。評価対象とする電池は、図4に示したように構成されたLR20型のアルカリ乾電池で、受け金型13の内周面とカシメ金型14との間の間隙Gの値毎に、それぞれ100個について封口部形状の良否及び金型嵌合不具合発生の有無について評価した。尚、評価対象としたアルカリ乾電池に用いられる電池ケース2の側周面の厚さは0.25mmである。
Table 1 shows the evaluation results of the sealing performance when the gap G between the receiving
また、カシメ加工により組立封口板上に折り曲げられた電池ケース2の開口端の折曲角度が封口性に与える影響について評価した結果を表2に示す。カシメ加工のような塑 性加工では、カシメ金型14により電池ケース2の開口端部11が所定角度に折り曲げられても、カシメ金型14による加圧が解除されたとき、元に戻ろうとする弾性変形の状態が発生するので、電池ケース2の材質及び材厚に応じた折曲角度、即ちカシメ金型14の押 圧面の角度を適正に設定する必要がある。
Table 2 shows the results of evaluating the influence of the folding angle of the open end of the
表2から分かるように、カシメ金型14の押圧面の角度A通りに折曲角度Bは得られず、カシメ金型14の押圧面角度Aが5度以下であるとき、折曲角度Bは仰角方向となり、封口性が充分でないため漏液の発生が見られる。一方、カシメ金型14の押圧面角度Aを7度以上に設定したときには、折曲角度Bは水平から俯角方向となり、そのときの漏液の発生はない。即ち、折曲角度Bが水平から俯角方向になるカシメ加工による封口を行うことにより、ガスケット7は適正に圧縮されて電池ケース2の開口端及び支持段部34aに密着し、電池ケースの開口端縁部がガスケット7に食い込むので、漏液のない良好な封口状態が得られることになる。従って、良好な封口状態を得るためのカシメ金型14の押圧面角度Aは、電池1の中心に向かって俯角方向にテーパーを設けたものが好適である。
As can be seen from Table 2, the bending angle B cannot be obtained as the angle A of the pressing surface of the crimping
以上説明した実施形態では、円筒形電池の一例であるアルカリ乾電池の封口方法について説明したが、本発明の封口方法の適用はこれに限られるものではなく、円筒形の電池ケースの開口部にガスケットを介して封口板を配し、電池ケースの開口端部を内側に折り曲げてカシメ加工する封口に同様に適用することができる。 In the embodiment described above, the sealing method of the alkaline dry battery which is an example of the cylindrical battery has been described. However, the application of the sealing method of the present invention is not limited to this, and a gasket is provided at the opening of the cylindrical battery case. The sealing plate can be arranged in the same manner, and the opening end of the battery case can be bent inward to apply the crimping process.
以上の説明の通り本発明によれば、有底円筒形の電池ケースの開口部に封口板を配してカシメ加工により開口部を封口した円筒形電池において、カシメ加工による電池高さ寸法のばらつきが小さく、封口性のよい円筒形電池を製造することができる。カシメ加工による円筒形電池の封口は、一次電池、二次電池を問わず最も多く適用されている封口方法であるため、本発明による封口性が高く高さ寸法のばらつきが少ない封口方法及びそれを用いて製造された円筒形電池は極めて有効である。 As described above, according to the present invention, in the cylindrical battery in which the sealing plate is disposed in the opening portion of the bottomed cylindrical battery case and the opening portion is sealed by the caulking process, the variation in the battery height dimension due to the caulking process is achieved. A cylindrical battery having a small size and good sealing properties can be produced. Sealing of cylindrical batteries by caulking is the most frequently applied sealing method regardless of whether it is a primary battery or a secondary battery. Cylindrical batteries manufactured using them are extremely effective.
2 電池ケース
6 負極集電体
7 ガスケット
8 封口板
10 封口肩部
11 開口端部
12 発電要素
13 受け金型
14 カシメ金型
34 支持用環状溝
34a 支持段部
2
Claims (2)
(a)前記電池ケースの開口部側内周面上に内側に向けて環状に突出する支持段部が形成されるように電池ケースの外周面上から環状溝を形成する溝入れ工程と、
(b)前記支持段部上に周縁部をガスケットで包み込んだ封口板を載置する封口板収容工程と、
(c)前記環状溝内に嵌入する支持突部を有する支持金型により電池ケースを外周面から保持し、予備カシメ金型により電池ケースの開口端部を内側に折り曲げる予備カシメ工程と、
(d)環状溝内に嵌入する支持突部を有する受け金型により電池ケースの外周面を保持し、前記受け金型の内周面との間に所定の間隙を隔てて下降するカシメ金型により予備カシメされた開口端部を封口板の周縁部上に圧接するとき、前記開口端部の折り曲げ位置となる封口肩部を前記間隙の下に位置させた状態で、支持段部との間にある前記ガスケットを挟圧する最終カシメ工程と
を有し、
前記最終カシメ工程(d)において、前記受け金型の内周面と前記カシメ金型との間の間隙は、0.05mm以上で、電池ケースの周面厚さの2倍以下である、円筒形電池の封口方法。 In a sealing method for a cylindrical battery, in which an opening of a bottomed cylindrical battery case containing a power generation element is sealed by a sealing plate ,
(A) a grooving step of forming an annular groove on the outer peripheral surface of the battery case so as to form a support step projecting annularly toward the inside on the inner peripheral surface of the battery case on the opening side ;
(B) a sealing plate housing step of placing a sealing plate having a peripheral edge wrapped with a gasket on the support step ;
(C) a preliminary caulking step of holding the battery case from the outer peripheral surface by a support mold having a support protrusion fitted into the annular groove, and bending the open end of the battery case inward by the preliminary caulking mold ;
(D) A caulking mold that holds the outer peripheral surface of the battery case by a receiving mold having a support protrusion that fits into the annular groove and descends with a predetermined gap between the outer peripheral surface of the receiving mold. When the opening end preliminarily crimped by pressing is pressed onto the peripheral edge of the sealing plate, the sealing shoulder portion, which is the bending position of the opening end portion, is positioned under the gap and between the support step portion. and a final crimping step of nipping said gasket in
Have
In the final crimping step (d), the gap between the inner peripheral surface of the receiving mold and the crimping mold is 0.05 mm or more and is not more than twice the peripheral surface thickness of the battery case. A method of sealing a battery.
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