JP4839712B2 - 鉛蓄電池の端子溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉛蓄電池の製造方法に関し、更に特定すると、鉛蓄電池を製造する過程において、電槽の蓋に取り付けられた端子金具に、電槽内に収容された極板に設けられた極柱を溶接する方法に関するものである。

鉛蓄電池を製造する際には、電槽内に極板群を収容した後、電槽の蓋にインサート成型された端子金具の中空部に、電槽内に収容された極板に設けられた極柱を挿入して、端子金具の上端と極柱の上端とを溶接することにより、端子金具と極柱とを接続して端子部を形成している。端子金具と極柱とを溶接する際には、極柱が挿入された端子金具の周囲に金型を嵌合させた後、加熱棒の周囲に火炎を有するバーナの火口を金型内に挿入して、加熱棒の先端を端子金具の上端と極柱の上端とに当接させ、端子金具の上端と極柱の上端とを加熱溶融させた後に火口を金型から離脱させるようにしている。このような端子溶接方法は例えば特許文献１に示されている。
特開平５−８２１１８号公報

鉛蓄電池の端子部の上端に形成される溶接部は、滑らかな曲面を有する形状を呈していることが必要とされるが、従来の端子溶接方法によった場合には、溶接部に角張った突起（バリ）が形成されることがあった。溶接部に突起が形成される原因は、端子金具の上端と極柱の上端とが溶融することにより生じた溶融金属（鉛または鉛合金）が、金型の内面に貼り付いてそのまま凝固することにある。溶接部に突起が形成された場合には、端子部の上端の形状を曲面状に整えるための後加工を必要とするため、工数が多くなり、製造コストが上昇するのを避けられない。

端子金具と極柱との溶接部に突起が形成されるのを防ぐため、特許文献１に記載された方法では、端子金具の外周に嵌合させる金型として、深い型孔を有する第１の金型と浅い型孔を有する第２の金型とを用意して、極柱が嵌合された中空端子金具の外周に先ず深い型孔を有する第１の金型を嵌合させた状態で第１段階の溶接を行ない、次いで端子金具の外周に浅い型孔を有する第２の金型を嵌合させた状態で、バーナの火炎を第２の型孔の円周に沿って一周させることにより突起を除去して端子部の形状を整えるようにしている。

しかしながら、特許文献１の方法によった場合には、２種類の金型を用意する必要がある上に、金型を交換して２段階の溶接工程を行なう必要があるため、工数が多くなり、製造コストが高くなるのを避けられなかった。

本発明の目的は、２種類の金型を用いることなく、金型の内面に溶融金属が貼り付くのを防いで、滑らかな曲面形状を有する溶接部を得ることができるようにした鉛蓄電池の端子溶接方法を提供することにある。

本発明は、鉛蓄電池の電槽の蓋に取り付けられた中空の端子金具に、電槽内に収容された極板に設けられた極柱を挿入して、端子金具の上端と極柱の上端とを溶接する鉛蓄電池の端子溶接方法に係わるもので、本発明においては、中空部内に前記極柱が挿入された前記端子金具の周囲に金型を嵌合させ、先端を下方に向けて配置される火口本体と該火口本体の先端の端面の中央から下方に突出した円柱状の加熱棒とを一体に有して、火口本体の先端の端面の外周部に加熱棒を取り囲むガス噴出口が形成されるとともに、加熱棒の先端面が端子金具の上端と該端子金具に挿入された極柱の上端とに接触し得る大きさを有するように形成されたバーナの火口を、ガス噴出口から噴出させたガスを燃焼させることにより生じさせた火炎により加熱棒を加熱した状態で、金型内の極柱及び端子金具に向けて下降させることにより、加熱棒の先端を金型内に挿入して、加熱棒及び火炎により極柱及び端子金具の上端部付近を加熱溶融させる過程を、加熱棒の先端の金型内への挿入深さが設定された挿入深さに達するまで行って金型内に溶融金属を生じさせた後、火口を上昇させて加熱棒を金型内に生じた溶融金属から一旦離脱させ、次いで火口を再度下降させて、挿入深さを設定された挿入深さよりも浅くして、加熱棒を前記溶融金属内に再度挿入した後、離脱させる。

上記のように、端子金具の上端と極柱の上端とを金型内で溶融させた後、バーナの火口の加熱棒を一旦金型から離脱させて、再度金型内の溶融金属中に挿入するようにすると、金型内で溶融している金属（鉛または鉛合金）の温度を上昇させることができるため、溶融金属の表面張力を強くすることができ、溶融金属が丸まりやすくすることができる。またバーナの火口を一旦金型から離脱させた後、再度金型内に挿入することにより、溶融金属を金型内で攪拌して金型の内面に貼り付いた溶融金属を剥がし取ることができるため、溶融金属が表面張力により丸まるのを促進して、表面に突起がない滑らかな曲面形状を有する溶接部を得ることができる。

本発明に係わる端子溶接方法を実施する際には、火口を再度下降させる際の火口の金型内への挿入深さを、設定された挿入深さよりも浅くすることが好ましい。

以上のように、本発明によれば、バーナの火口を金型内の極柱及び端子金具に向けて下降させて加熱棒及び火炎により端子金具の上端と極柱の上端とを加熱溶融させた後、バーナの火口の加熱棒を一旦金型内の溶融金属から離脱させ、次いで火口の加熱棒を再度金型内の溶融金属中に挿入してから離脱させるようにしたので、端子金具及び極柱の上端で溶融している金属（鉛または鉛合金）の温度を上昇させて溶融金属の表面張力を強くすることができ、金型内の溶融金属が丸まりやすくすることができる。またバーナの火口の加熱棒を一旦溶融金属から離脱させた後、再度金型内に挿入することにより溶融金属を金型内で攪拌して、金型の内面に貼り付いた溶融金属を剥がし取ることができるため、溶融金属が表面張力により丸まるのを促進して、表面に突起がない滑らかな曲面形状を有する溶接部を得ることができる。

本発明によれば、２種類の金型を用意する必要がないため、製造コストを上昇させることなく、突起がない滑らかな曲面形状を有する溶接部を得ることができる。

図１は本実施形態で溶接の対象とする極柱１及び中空の端子金具２と、溶接に用いる金型３及びバーナの火口４とを示したものである。極柱１は、図示しない電槽内に収容された極板群の所定の極板の上部に一体に形成されていて、極板の格子と同じ材料（鉛または鉛合金）からなっている。図示の極柱１では、その先端部が、先端に向かって径が小さくなっていく向きのテーパが付けられた第１のテーパ部１ａとなっており、この第１のテーパ部１ａよりも下方の部分が、第１のテーパ部１ａの傾斜面よりも傾斜角が小さいテーパが付けられた第２のテーパ部１ｂとなっている。

端子金具２は鉛または鉛合金により管状に形成されて、電槽の蓋５にインサートされた（鋳込まれた）状態で設けられている。図示の端子金具２の外周面には、該端子金具の先端２ａに向かうに従って径が小さくなる向きのテーパが付けられている。図示の例では端子金具２の中空部２ｂの内周にも上方に向かって次第に径が小さくなる向きのテーパが付けられていて、端子金具２内に極柱１を緩く挿入し得るように、中空部２ｂの内径が設定されている。

図示の金型３は、端子金具２の外周のテーパの傾斜角に相応した傾斜角を有するテーパが付けられた型孔３０１を有し、この型孔３０１の上端の開口部周辺３０２は、上方に向かって末広がり状に径が大きくなっていく皿形の形状に形成されている。この金型３は、その型孔３０１を端子金具２の外周に嵌合させた状態で配置される。このようにして端子金具２の外周に金型３を嵌合させた状態で、端子金具２の上端が型孔３０１の上端よりも僅かに下方に位置するように、型孔３０１の軸線方向寸法と内径寸法とが設定されている。

バーナの火口４は、円錐台状に形成されて小径部側の端部（先端）を下方に向けて配置される火口本体４０１と、火口本体４０１と軸線を共有した状態で設けられて該火口本体の先端の端面の中央部から下方に突出した加熱棒４０２とを一体に有している。火口本体の先端の端面の外周部には、加熱棒４０２を取り囲むようにガス噴出口が形成されていて、ガス噴出口から噴出させたガスを燃焼させることにより、加熱棒４０２の周囲に火炎４０３を形成するようになっている。加熱棒４０２は円柱状に形成されていて、火口４の先端が金型３内に挿入された際に、加熱棒の先端面４０２ａが端子金具２の上端と該端子金具に挿入された極柱１の上端とに接触し得るように、その先端面４０２ａの大きさが設定されている。

鉛蓄電池の端子金具２の上端と極柱１の上端とを溶接する際には、先ず図１に示したように、極柱１が中空部内に挿入された端子金具２の外周に金型３を嵌合させる。次いで、図２（Ａ）に示すように、加熱棒４０２が十分に加熱されたバーナの火口４の中心軸線を極柱１の中心軸線にほぼ一致させた状態で、該火口４を下降させて、その加熱棒４０２の先端を金型３内に挿入する。加熱棒４０２を金型３内に挿入する過程では、先ず加熱棒４０２の先端を極柱１の上端に接触させて極柱１の上端を溶融させ、次いで加熱棒４０２の先端を端子金具２の上端にも接触させて、加熱棒４０２が発生する熱により極柱１を溶融させ、更に加熱棒４０２及び火炎４０３が発生する熱により端子金具２を溶融させながら、加熱棒４０２の先端を金型３内の予め定めた位置に到達させる。これにより、金型３の型孔３０１の上部に鉛または鉛合金からなる溶融金属６を生じさせる。

次いで、図２（Ｂ）に示すように、火口４を上昇させて、加熱棒４０２を金型３内の溶融金属から離脱させる。このとき、金型３内の溶融金属６が表面張力によりうまく丸まった状態で凝固すれば、図２（Ｂ）に示されたように表面が滑らかな曲面形状を有する溶接部８を得ることができる。しかし、溶融金属６の一部が金型３の型孔３０１の内面に貼り付いたままで凝固すると、図２（Ｃ）に示すように、角張った突起８ａ′を有する溶接部８′が形成され、そのままでは製品にならなくなる。図２（Ｃ）に示す状態は、約５０％の確率で起こる。

そこで、本発明では、バーナの火口４を金型３内の極柱１及び端子金具２に向けて下降させて、加熱棒４０２及び火炎４０３により極柱１及び端子金具２の上端部付近を加熱溶融させる過程を、火口４の金型３内への挿入深さが設定された挿入深さに達するまで行って金型内に溶融金属６を形成した後、火口４を上昇させて加熱棒４０２を金型内に形成された溶融金属６から一旦離脱させ、次いで火口４を再度下降させて加熱棒４０２を溶融金属６内に再度挿入した後、離脱させる。

上記のように、加熱棒４０２の先端を金型３内に挿入して金型内に溶融金属を形成した後、加熱棒を一旦金型内の溶融金属から離脱させ、次いで加熱棒４０２を再度金型内の溶融金属中に挿入してから離脱させるようにすると、溶融金属の温度を上昇させてその表面張力を強くすることができ、また加熱棒４０２の動きにより溶融金属を攪拌して、金型の内面に貼り付いた溶融金属を剥がし取ることができるため、溶融金属が表面張力により丸まるのを促して、溶接部に突起が形成されるのを防ぐことができる。

例えば、加熱棒４０２の先端を金型３内に挿入して金型内に溶融金属６を形成した後、加熱棒４０２を金型内の溶融金属６から離脱させた際に、図３（Ａ）に示すように、溶融金属６の一部が型孔３０１の内面に貼り付いたとする。この状態で、再度火口４を下降させて、図３（Ｂ）に示すように、加熱棒４０２の先端を溶融金属中に挿入すると、溶融金属が凝固する前に加熱棒４０２及び火炎４０３から与えられる熱により溶融金属６の温度を上昇させることができるため、溶融金属６の表面張力を強くして、溶融金属６を丸まりやすくすることができる。また加熱棒４０２を一旦溶融金属から離脱させた後、再度金型内に挿入する操作を行わせると、その際の加熱棒の動きにより溶融金属を金型内で攪拌して、型孔３０１の内面に貼り付いた溶融金属を剥がし取ることができるため、溶融金属が表面張力により丸まるのを促すことができる。従って、図３（Ｂ）の状態で、溶融金属６の温度が十分に上昇した時点で火口４を上昇させて、加熱棒４０２を溶融金属６から離脱させると、図３（Ｃ）に示すように表面に突起がない滑らかな曲面形状を有する溶接部８を得ることができる。

なお、火口４を再度下降させる際の火口の金型内への挿入深さ（加熱棒の溶融金属中への挿入深さ）は、初回の火口の挿入深さ（設定された挿入深さ）よりも浅くすることが好ましい。

なお火口４の金型３内への挿入深さはどのように定義してもよい。例えば、金型３の型孔３０１の上端と加熱棒４０２の先端との間の距離を火口４の挿入深さとしてもよく、金型３の型孔の開口部周辺３０２の上端と火口本体４０１の先端との間の距離を火口４の金型内への挿入深さとしてもよい。

本発明の方法をとることにより、端子の溶接部に突起が形成される確率を１０％まで小さくすることができた。

鉛蓄電池の電槽の蓋に取り付けられた端子金具の中空部に極柱の上端を挿入して、端子金具と極柱とを溶接するに当たり、端子金具の外周に金型を嵌合させ、金型の上方にバーナの火口を配置した状態を示した断面図である。 （Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、バーナの火口を金型内に挿入して金型内で極柱及び端子金具を溶融させている状態、バーナの火口の先端を溶融金属から離脱させた状態、及びバーナの火口を溶融金属から離脱させた際に溶融金属の一部が金型の内面に貼り付いたままで凝固した状態を示した断面図である。 本発明に係わる溶接方法の要部を説明するためのもので、（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、バーナの火口を金型内に挿入して極柱及び端子金具を溶融させた後、火口の加熱棒の先端を金型内の溶融金属から離脱させた状態、加熱棒を再度溶融金属中に挿入した状態及び溶融金属中に再度挿入した加熱棒を溶融金属から離脱させた状態を示した要部の断面図である。

１ 極柱
２ 端子金具
３ 金型
４ バーナの火口
４０１ 火口本体
４０２ 加熱棒
４０３ 火炎
６ 溶融金属
８ 溶接部

Claims (1)

1. 鉛蓄電池の電槽の蓋に取り付けられた中空の端子金具に、前記電槽内に収容された極板に設けられた極柱を挿入して、前記端子金具の上端と前記極柱の上端とを溶接する鉛蓄電池の端子溶接方法において、
   中空部内に前記極柱が挿入された前記端子金具の周囲に金型を嵌合させ、
   先端を下方に向けて配置される火口本体と該火口本体の先端の端面の中央から下方に突出した円柱状の加熱棒とを一体に有して、前記火口本体の先端の端面の外周部に前記加熱棒を取り囲むガス噴出口が形成されるとともに、前記加熱棒の先端面が前記端子金具の上端と該端子金具に挿入された極柱の上端とに接触し得る大きさを有するように形成されたバーナの火口を、前記ガス噴出口から噴出させたガスを燃焼させることにより生じさせた火炎により前記加熱棒を加熱した状態で、前記金型内の前記極柱及び端子金具に向けて下降させることにより、前記加熱棒の先端を前記金型内に挿入して、前記加熱棒及び前記火炎により前記極柱及び端子金具の上端部付近を加熱溶融させる過程を、前記加熱棒の先端の前記金型内への挿入深さが設定された挿入深さに達するまで行って前記金型内に溶融金属を生じさせた後、前記火口を上昇させて前記加熱棒を前記金型内に生じた溶融金属から一旦離脱させ、次いで前記火口を再度下降させて、挿入深さを前記設定された挿入深さよりも浅くして、前記加熱棒を前記溶融金属内に再度挿入した後、離脱させることを特徴とする鉛蓄電池の端子溶接方法。

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