JP5108411B2 - 電池缶およびその製造方法並びに製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として亜鉛またはアルミニウムを形成材料として製作される有底円筒状の電池缶およびこの電池缶を高い生産性で高精度に製造できる製造方法並びにその製造方法を忠実に具現化できる製造装置に関するものである。

従来から、マンガン電池の負極電池缶は、亜鉛を形成材料として、インパクト成形法（衝撃後方押出し法）を用いて有底円筒状に形成されている（特許文献１，２，３参照）。このインパクト成形法について、本発明の一実施形態における第１の工程に用いられるインパクト成形用プレス機２１を示した図２（ａ）〜（ｃ）および図２（ｂ）の要部を拡大して示した図３を、説明の便宜上、参照しながら説明する。但し、従来の電池缶９に関連する構成要素の符号は、本発明の符号と区別するために、一部括弧付きで図に示すものとする。図２（ａ）に示すように、ダイスホルダ１０に固定されたインパクトダイス１１の加工凹所１１ａに、電池缶素材としてのペレット８が挿入される。このペレット８の材料としては、インパクト成形に要求される優れた展伸性を有していることと、軽量化を図れることとにより、一般に亜鉛が用いられる。

前記加工凹所１１ａにペレット８が挿入されると、図２（ｂ）に示すように、パンチホルダ１２に保持されたインパクトパンチ１３が加工凹所１１ａ内に打ち込まれる。これにより、ペレット８は、インパクトパンチ１３により押し潰されて、インパクトパンチ１３と加工凹所１１ａの内周壁との隙間に押し込まれるように展伸しながら、インパクトパンチ１３の外周面に沿いながら伸び上がる状態に延出していくように鍛造される。これにより、インパクトパンチ１３が所定のストロークだけ下降し終えたときには、有底円筒状の電池缶９が出来上がる。

つぎに、所定のストロークだけ下降し終えたインパクトパンチ１３は、図２（ｃ）に示すように、上昇することにより、インパクトダイス１１の加工凹所１１ａから抜脱して元の位置に向け復帰する。このとき、成形加工された電池缶９は、インパクトパンチ１３に付着した状態でインパクトパンチ１３によって加工凹所１１ａから引き出されたのち、ストリッパ１４によってインパクトパンチ１３から取り外される。この電池缶９は、インパクト成形による一工程で成形されることから、変形した不具合な箇所が存在するので、この箇所に対し若干の修正を行うとともに、有底円筒状の開口端を切断により所要の円形端面に整えて、電池缶とされる。
特開２００６−５９５４６号公報 特開平８−１７４２４号公報 特開平８−１７４２５号公報

しかしながら、上述の電池缶９は、インパクト成形による一工程でほぼ製作できることから、高い生産性で大量生産できる利点を有する反面、これの周側壁部および底壁部をそれぞれ全体にわたり薄い所要の厚みに均一に製造することが、以下に説明する種々の理由により困難であるので、これに起因して、形成材料の亜鉛が無駄に使われて使用量が必要以上に多くなってしまい、材料コストが高くつく課題がある。特に、近年の世界的な金属材料の高騰の煽りを受けて、亜鉛もその例外ではなく、亜鉛製の電池缶を用いたマンガン電池は他の電池に比較して非常に安価なものであるが、その安価な電池価格の中で電池缶の形成材料である亜鉛が大きなウエートを占めているので、上述の亜鉛の使用量が必要以上に多いことはコスト高となる。

インパクト成形により加工される電池缶９の周側壁部の厚みは、インパクトパンチ１３の外周面と加工凹所１１ａとの間に形成される隙間によって一義的に決定されるから、インパクトパンチ１３と加工凹所１１ａとは、各々のセンターが正確に一致するように位置決めする必要があるが、このセンター合わせ作業には相当の熟練が必要となる上に、このセンター合わせが正確に行われた場合であっても、インパクト成形時にインパクトパンチ１３にセンターずれが起こり易い。この点について説明する。

すなわち、インパクトパンチ１３は、図２（ｂ）の状態の一部の拡大断面図である図３に詳細に示すように、円柱体の下端面が、その中央部の円形押圧面１３ａから外周面に向けて延びるガイドテーパー面１３ｂを有する形状となっている。これにより、円形押圧面１３ａでペレット８を押し潰しながら、その材料亜鉛をガイドテーパー面１３ｂに沿ってインパクトパンチ１３の外周面と加工凹所１１ａとの隙間に向けた外周側に向け容易に流動させように図っている。また、インパクトパンチ１３は、上記ガイドテーパー面１３ｂの外周端から微小なアール部１３ｃを介して、電池缶９を所定の内径に成形するための円盤状の内径形成部１３ｄが設けられ、さらに、成形後の電池缶９を容易に抜脱させることを目的として、内径形成部１３ｄから径方向内方に向けて縮径するテーパー部１３ｅを介して小径部１３ｆが設けられている。

そして、インパクト成形時には、加工凹所１１ａ内に打ち込まれたインパクトパンチ１３の円形押圧面１３ａでペレット８が押し潰されて、その潰されたペレット８の材料亜鉛がテーパーガイド面１３ｂに沿って外周側斜め上方に導かれたのち、アール部１３ｃと加工凹所１１ａとの狭い隙間を高圧、且つ高速で流動しながら通過するので、アール部１３ｃの僅かな形状差またはアール部１３ｃが受けるダメージの相違により、このアール部１３ｃを通過する材料亜鉛の流動が変化して、その流動差によってインパクトパンチ１３が一定方向に寄せられて、インパクトパンチ１３に加工凹所１１ａに対するセンターずれが生じる。また、ペレット８に打ち抜きバリや打ち抜きダレ或いは傷などが存在すると、インパクトパンチ１３がペレット８に当たる瞬間にインパクトパンチ１３が一定方向に寄せられることもある。

そのため、図３に示すように、成形後の電池缶９の周側壁部９ａには、周方向において互いに異なる側壁厚Ｄ１，Ｄ２が生じてしまう。この電池缶９の周側壁部９ａは、電池に構成して使用する時に負極の発電要素として機能することにより、内面側から亜鉛が溶けて薄くなっていくので、その薄くなる分を見込んだ最低許容厚みが決められている。製造に際しては、インパクトパンチ１３のセンターずれに起因してばらつきが生じる側壁厚Ｄ１，Ｄ２のうちで予測できる最低厚みＤ２を基準として、この最低厚みＤ２に基づいて上記最低許容厚みなどの製作仕様が決定される。このため、周側壁部９ａに厚みのばらつきにより生じる大きな厚みＤ１は、電池としての機能に対し必要以上に大きなものとなり、その分だけ材料としての亜鉛が無駄に使われていることになる。また、インパクトパンチ１３の内径形成部１３ｄは軸心方向に僅かな長さを有するのみで、内径形成部１３ｄに対し上方が径の小さいテーパー部１３ｅおよび小径部１３ｆになっているので、周側壁部９ａの厚みは、上方に向かって連続的に徐々に大きくなる。ここで、電池缶９の開口端近傍箇所は、大きな厚みが封口強度を確保することに役立つが、封口部よりも下方の箇所は必要以上の厚みとなり、この点においても材料亜鉛が無駄に使われている。

一方、成形後の電池缶９の底壁部９ｂでは、インパクトパンチ１３のテーパーガイド面１３ｂにより、外周の周側壁部９ａとの境界部分である角部が、強度確保に必要な厚みより格段に大きな厚みに形成されてしまい、材料亜鉛の大きな無駄使いになっている。ところが、この無駄な厚みは、テーパーガイド面１３ｂがインパクト成形の工法上において必
要不可欠であるため、解消することができない。また、底壁部９ｂの中央部の厚みＤ３は、インパクトパンチ１３の円形押圧面１３ａと加工凹所１１ａの底面との隙間により正確に形成することが可能であるとともに、底壁部９ｂが周側壁部９ａとは異なり電池の発電要素としては殆ど機能しないことから、上記厚みＤ３を、必要な強度を確保できる範囲内で可及的に薄くして、材料亜鉛の節約を図ることが考えられる。しかし、底壁部１３ｂの中央部の厚みＤ３を薄くすると、図２（ｃ）で示したストリッパ１４により成形後の電池缶９をインパクトパンチ１３から取り外すときに、インパクトパンチ１３が電池缶９から抜脱されていくのに伴って電池缶９内が負圧となり、底壁部９ｂの薄い中央部分が内方に凹む不具合が発生する。

本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、周側壁部および底壁部が電池としての機能上において無駄となる厚みが存在しない電池缶、この電池缶を高精度に製造することのできる製造方法、およびこの製造方法を忠実に具現化できる製造装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、請求項１に係る発明の電池缶は、展伸性に優れた金属素材により有底円筒状に予め形成された中間カップ体のカップ体底壁部を、互いに平行に対向された二つの平坦面で挟み付けて押し潰すことにより形成されて、所定の底壁厚を均一に有する底壁部と、前記中間カップ体のカップ体周側壁部を外方から加圧して塑性変形させた材料肉を、基準円柱の外周面に所定の肉厚に押し付けるスエージング加工により形成されて、所定の側壁厚を均一に有し、かつ缶の円周方向に伸びる微細な筋目が前記スエージング加工により形成された外周面を有する周側壁部と、からなる有底円筒形状を有していることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１の電池缶に、周側壁部と底壁部との境界部分に、底壁厚みおよび側壁厚よりも大きな厚みを有する補強肉厚部が形成され、有底円筒状の開口端近傍箇所に、前記側壁厚よりも大きな厚みを有する封口部が形成されている。

請求項３に係る発明の電池缶の製造方法は、亜鉛またはアルミニウムの金属素材からなる所定形状のペレットをインパクト成形して、製作すべき電池缶の内径よりも大きな内径を有する有底円筒状の中間カップ体を成形加工する第１の工程と、前記中間カップ体を保持台の平坦な固定面上に載置して、製作すべき電池缶の内径と等しい外径を有する円柱状の整形用中子を前記中間カップ体内に挿入したのち、前記整形用中子の平坦な先端面を前記固定面に対し平行となる相対位置に保持しながら、前記先端面で前記中間カップ体のカップ体底壁部を前記固定面との間に挟み付けて押し潰すことにより、前記カップ体底壁部を塑性変形させて所定の底壁厚を均一に有する底壁部に修正する第２の工程と、前記底壁部を挟持固定した前記整形用中子と前記保持台とを一体に回転させて、この回転中の前記中間カップ体のカップ体周側壁部をスエージング加工により塑性変形させながら所定厚みとなるように前記整形用中子の外周面に押し付けることにより、前記カップ体周側壁部を所定の側壁厚を均一に有する周側壁部に修正する第３の工程とを備えていることを特徴としている。

請求項４に係る発明は、請求項３の電池缶の製造方法における第２の工程において、先端面の外周縁が斜めにカットされた形状の環状斜面を有する整形用中子の前記先端面により中間カップ体のカップ体底壁部を押し潰し、第３の工程において、スエージング加工により中間カップ体を塑性変形させた材料肉を前記環状斜面に押し付けて、周側壁部と底壁部との境界部分に、底壁厚および側壁厚よりも大きな厚みを有する補強肉厚部を形成するようにしている。

請求項５に係る発明は、請求項３または４の発明の第３の工程において、中間カップ体のカップ体周側壁部を底壁部側からスエージング加工を開始して、前記カップ体周側壁部における開口端から所定距離の箇所までスエージング加工が進行した時点で、整形用中子の外周面に押し付ける材料肉の厚みを僅かに大きく変更してスエージング加工を継続するようにしている。

請求項６に係る発明の電池缶の製造装置は、所定形状のペレットをインパクト成形して有底円筒状の中間カップ体を加工するインパクト成形用プレス機と、前記中間カップ体のカップ体底壁部が載置される平坦な固定面を有する回転保持台と、製作すべき電池缶の内径に等しい外径と平坦な先端面とを有する円柱状の整形用中子とを有し、前記整形用中子を、前記先端面を前記固定面に対し平行となる相対配置に保持して前記中間カップの内部に挿入して所定のストロークだけ移動させることにより、前記先端面で前記カップ体底壁部を前記固定面との間で製作すべき電池缶の所定の底壁厚に押し潰すプレス機と、前記カップ体底壁部を挟持固定した前記整形用中子および前記保持台の少なくとも一方に回転力を付与する回転駆動源と、回転中の前記中間カップ体のカップ体周側壁部に押し当てられてこれを塑性変形させるスエージング工具と、このスエージング工具の移動をＮＣ制御するＮＣ制御機構部とを有するスエージング加工装置と、を備えていることを特徴としている。

請求項７に係る発明は、請求項６の発明における整形用中子が、平坦な先端面の外周縁が斜めにカットされた形状の環状斜面を有し、スエージング工具が、球体からなるスエージング部材が回転自在に取り付けられた構成、またはへら状工具の何れかである。

請求項１の発明に係る電池缶は、周側壁部の全体が所定の側壁厚に均一化されており、側壁厚にばらつきがないのに伴い、側壁厚を、電池に構成して周側壁部が発電要素として機能することにより内面側の材料亜鉛が溶けて薄くなるのを見越して決定される最小許容厚みに設定して形成することができる。これにより、周側壁部は、全体が可及的に薄い必要最小限の側壁厚に形成できるから、金属材料の使用量を従来の電池缶に比較して相当に削減することができ、材料コストが低減する。さらに、底壁部においても、全体が所定の底壁厚に均一化されており、底壁厚にばらつきがないのに伴い、この底壁厚を、電池缶としての必要最小限の強度を確保できる厚みに設定して形成することができるので、金属材料の使用量をさらに削減して材料コストの一層の低減を図ることができる。また、周側壁部の側壁厚および底壁部の底壁厚を可及的に薄くして均一化できるので、従来の電池缶と同様の外形に形成した場合、周側壁部および底壁部が薄くなった分だけ内容量が増大するので、電池の高容量化を図った電池を構成することができる。また、周側壁部の外周面に、スエージング加工により形成された缶の円周方向に伸びる微細な筋目を有しているので、外装缶や外装紙やラベル等の電池缶の外周を覆う外装の保持性が良くなる。

請求項２の発明の電池缶は、周側壁部および底壁部を可及的に薄く形成して金属材料の節約を図りながらも、補強肉厚部によって電池缶としての機械的強度を十分に確保することができるとともに、厚みの大きな封口部によって電池に構成したときの所要の封口強度を確保することができる。

請求項３の発明の電池缶の製造方法は、第１の工程において、製作すべき電池缶に対する大体の形状を有する中間カップ体をインパクト成形による一工程で形成できるので、高い生産性を維持できる。また、第２の工程では、共に平坦面である固定面と整形用中子の先端面とを正確に平行となる相対位置に設定し、且つ固定面と整形用中子の先端面との間隔が底壁厚に一致するように整形用中子の移動ストロークを正確に制御することにより、中間カップ体のカップ体底壁部を、全体にわたり均一に底壁厚となるように高精度に修正することができる。さらに、第３の工程では、中間カップ体のカップ体周壁部をスエージング加工により塑性変形させて、製作すべき電池缶の内径に等しい外径を有する円柱状の整形用中子の外周面に所定厚みで押し付けることにより、カップ体周壁部を所定の側壁厚
を均一に有する周側壁部に修正することができるから、所要の底壁厚と側壁厚とをそれぞれ均一に有する底壁部と周側壁部とを有する電池缶を確実に製造することができる。また、この製造方法では、第２の工程において修正済みのカップ体底壁部が整形用中子と保持台とで挟持固定された状態となるので、第２の工程の終了直後に整形用中子および保持台を回転駆動して第３の工程に迅速に移行することができる。

請求項４の発明では、整形用中子の先端面の外周縁に環状斜面を設けていることにより、第２の工程および第３の工程において底壁部と周側壁部との境界箇所に補強肉厚部を自動的に形成することができる。

請求項５の発明では、第３の工程において、スエージング加工により所要の側壁厚の周側壁部を形成する最終段階で、側壁厚よりも僅かに大きな厚みを有する封口部を、周側壁部を形成工程から連続して形成することができる。

請求項６の発明では、インパクト用プレス機により本発明の製造方法の第１の工程を忠実に具現化でき、回転保持台と整形用中子とからなるプレス機により本発明の製造方法の第２の工程を忠実に具現化でき、プレス機に回転駆動源を付設するとともに、スエージング加工装置を備えていることにより、本発明の製造方法の第３の工程を忠実に具現化できる。特に、第３の工程では、ＮＣ制御機構部によるＮＣ制御によりスエージング工具の移動を制御するので、所要の側壁厚を均一に有する周側壁部を極めて高精度に形成することができる。

請求項７の発明では、整形用中子に傾斜斜面を設けたことにより、底壁部と周側壁部との境界箇所に補強肉厚部を好適に形成することができ、また、スエージング工具として、球体からなるスエージング部材が回転自在に取り付けられたものを用いれば、回転する中間カップ体の周側壁部に押し当てられたスエージング部材が中間カップ体に追従して回転するので、スエージング加工を円滑に行うことができる。

以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電池缶１を示す縦断面図である。この電池缶１は、亜鉛を形成材料として有底円筒形状に形成されており、主として、マンガン乾電池用として好適に用いることができるものである。この電池缶１は、その周側壁部２が、開口端近傍所を除くほぼ全体が所定の側壁厚ｄ１に均一化され、且つ底壁部３もほぼ全体が所定の底壁厚ｄ２に均一化され、さらに、底壁部３における周側壁部２との境界箇所である缶底外周角部に、傾斜面となって上記側壁厚ｄ１および底壁厚ｄ２よりも大きな厚みを有する補強肉厚部４が形成され、また、周側壁部２における開口端から所定距離までの箇所に、周側壁部２の厚みｄ１よりも大きな厚みを有する封口部７が形成されている。

したがって、上記電池缶１は、周側壁部２の全体が所定の側壁厚ｄ１に均一化されており、側壁厚ｄ１にばらつきがないのに伴い、側壁厚ｄ１を、電池に構成して周側壁部２が発電要素として機能することにより内面側の材料亜鉛が溶けて薄くなるのを見越して決定される最小許容厚みに設定して形成することができる。これにより、周側壁部２は、全体が可及的に薄い必要最小限の側壁厚ｄ１に形成できるから、材料としての亜鉛の使用量を従来の電池缶に比較して相当に削減することができ、材料コストが低減する。さらに、底壁部３においても、全体が所定の底壁厚ｄ２に均一化されており、底壁厚ｄ２にばらつきがないのに伴い、底壁厚ｄ２を、電池缶１としての必要最小限の強度を確保できる厚みに設定して形成することができる。すなわち、電池缶１の底壁部３は、電池に構成したときに発電要素として殆ど機能しないことから、溶けて薄くなることがないので、底壁部３の厚みｄ２は、ｄ２≦ｄ１に設定することができる。これにより、材料としての亜鉛の使用
量をさらに削減して材料コストの一層の低減を図ることができる。

電池は一般に大量生産されるものであるから、上述した金属材料の節約によって大幅にコストダウンした電池の生産を実現できる。しかも、この電池缶１は、上述のように周側壁部２および底壁部３を可及的に薄く形成して金属材料の節約を図りながらも、補強肉厚部４によって電池缶１としての機械的強度を十分に確保することができるとともに、厚みの大きな封口部７によって電池に構成したときの所要の封口強度を確保することができる。また、周側壁部２の側壁厚ｄ１および底壁部３の底壁厚ｄ２を可及的に薄くして均一化できるので、従来の電池缶と同様の外形に形成した場合、周側壁部２および底壁部３が薄くなった分だけ内容量が増大するので、電池の高容量化を図ることができる。

つぎに、上記電池缶１を好適に製造することができる製造方法について説明する。先ず、第１の工程では、図２に示すインパクト成形用プレス機２１を用いたインパクト成形により、従来の電池缶９と同様の中間カップ体１７を製作する。このインパクト成形による加工工程の作用については、既に説明したので、重複する説明を省略するが、このインパクト成形により加工する中間カップ体１７は、製造すべき図１の電池缶１の内径よりも若干大き目の内径に形成する。この中間カップ体１７は、図３に示すように、カップ体側壁部１７ａに厚みのばらつきがあり、且つカップ体底壁部１７ｂの外周のカップ周側壁部１７ａとの境界の角部に大きな厚みが存在しているが、製作すべき図１の電池缶１に対する大体の形状を有する中間カップ体１７をインパクト成形による一工程で形成できるので、従来と同様の高い生産性を維持できる。

つぎに、第２の工程では、図４に示す回転保持台１８および整形用中子１９により構成されるプレス機２２を用いて、上記の中間カップ体１７のカップ体底壁部１７ｂの形状を修正する。すなわち、図４（ａ）およびこれの要部拡大図である図５（ａ）に示すように、上述のインパクト成形により形成した中間カップ体１７を、ベアリングにより回転自在となった回転保持台１８の上面である固定面１８ａ上に位置決めして載置したのち、整形用中子１９を下降させて中間カップ体１７の内部に挿入させる。整形用中子１９は、製作すべき電池缶１の内径と同一の外径の円柱形状を有しているとともに、下端面１９ａが平坦面に形成され、その下端面の外周縁部が斜めにカットされた形状を有する環状斜面１９ｂが形成されている。

図４（ｂ）およびこれの要部拡大図である図５（ｂ）に示すように、整形用中子１９は、平坦な下端面１９ａが回転保持台１８の固定面１８ａに対し平行に対向する相対位置を保持しながら所定のストロークだけ下降されて、これの下端面１９ａが、回転保持台１８の固定面１８ａに対し図１の底壁部３の厚みｄ２に対応する間隙となる下限位置まで降下する。これにより、中間カップ体１７のカップ体底壁部１７ｂは、整形用中子１９の平坦な下端面１９ａと固定面１８ａとの間で挟み付けられる状態で押し潰されて、ほぼ全体が所定の厚みｄ２に均一化される。このカップ体底壁部１７ｂの薄肉化に伴って材料余りとなった材料亜鉛は外方へ膨れ出る状態に押し出される。このとき、中間カップ体１７は、所定厚みｄ２に均一化されたカップ体底壁部１７ｂが整形用中子１９の下端面１９ａと回転保持台１８の固定面１８ａとにより上下から挟み付けられて、自動的に整形用中子１９と回転保持台１８とにより上下から挟持固定される。

続いて、第３の工程では、中間カップ体１７のカップ体底壁部１７ｂの外周端部およびカップ体周側壁部１７ａの形状を修正する。すなわち、図６（ａ）に矢印で示すように、整形用中子１９が図示しない回転駆動機構により回転力を付与され、この整形用中子１９と回転保持台１８との間に中間カップ体１７のカップ体底壁部１７ｂが強固に挟持固定されているから、中間カップ体１７および回転保持台１８が整形用中子１９の回転に追従して一体に共回りする。この回転される中間カップ体１７には、スエージング加工装置によ
りスエージング加工が施される。スエージング加工装置は、図示省略した周知のＮＣ制御機構部が、球体からなるスエージング部材２０ａが先端部に回転自在に取り付けられてなるスエージング工具２０を高精度に移動制御する構成になっている。

上記スエージング加工装置は、図６（ａ）の要部の拡大断面図である同図（ｂ）に示すように、回転中の中間カップ体１７のカップ体底壁部１７ｂの側方位置にスエージング工具２０を近接移動させたのち、スエージング部材２０ａを、中間カップ体１７におけるカップ体底壁部１７ｂから外方に膨れ出た部分に押し付けながら、整形用中子１９の外面に対して図１の電池缶１の周側壁部２の側壁厚ｄ１に等しい間隔となる位置に位置決めするように移動制御する。このとき、中間カップ体１７のカップ体周側壁部１７ａは、整形用中子１９の外径よりも僅かに大きな内径に設定して形成されているので、カップ体底壁部１７ｂから外方に膨れ出た部分の材料亜鉛がスエージング部材２０ａにより押し潰されながら整形用中子１９の外周面に押し付けられ、これにより材料余りとなった材料亜鉛の一部がスエージング部材２０ａの上方に押し上げられるように塑性変形される。すなわち、中間カップ体１７のカップ体底壁部１７ｂから外方に膨れ出た部分は、図１に示した電池缶１の底壁部３と周側壁部２との境界部分の形状になるように修正される。

そののち、図７に示すように、スエージング工具２０は、スエージング部材２０ａの先端と整形用中子１９の外面とが図１の電池缶１の周側壁部２の側壁厚ｄ１に等しい間隔となる相対位置を確実に保持しながら、整形用中子１９の外面に対し平行に上動するように移動制御される。この移動制御は、ＮＣ制御により、極めて高精度に行われる。このとき、中間カップ体１７のカップ体周側壁部１７ａは、上動するスエージング部材２０ａが押し当てられることにより塑性変形しながら、円柱状の整形用中子１９の外周面に押し付けられていくが、そのスエージング部材２０ａの先端が整形用中子１９の外周面に対し図１の電池缶１の周側壁部２の側壁厚ｄ１に等しい間隔を常に保持していることから、中間カップ体１７のカップ体側壁部１７ａは、図１の電池缶１の周側壁部２と同一の内径および同一の厚みｄ１を有する形状になるように強制的に塑性変形されていく。

そして、スエージング工具２０が中間カップ体１７の開口端に対し所定の近傍位置まで移動したときに、スエージング工具２０がＮＣ制御機構部により整形用中子１９から離間する方向に僅かな所定距離だけ水平移動されて、スエージング部材２０ａの先端と整形用中子１９の外面との間隔が、図１に示した電池缶１における封口部７の厚みと等しくなるように位置決めされる。そののち、スエージング工具２０は、位置決めされたスエージング部材２０ａの先端と整形用中子１９の外面との間隔を確実に保持しながら、再び整形用中子１９の外面に対し平行に上動するように高精度に移動制御される。スエージング部材２０ａが中間カップ体１７の開口端まで移動されると、図１に示した電池缶１が出来上がる。

このように、上記製造方法は、図１に示した本発明の一実施形態に係る電池缶１を高精度に、且つ高い生産性で製造することができる。すなわち、この製造方法では、第１の工程のインパクト成形による一工程によりペレット８から電池缶１としての大体の外形を有する中間カップ体１７を加工するので、従来の製造方法による高い生産性をそのまま維持して製造できる。そして、第２の工程において、回転保持台１８の固定面１８ａ上に位置決めして載置した中間カップ体１７のカップ体底壁部１７ｂを、整形用中子１９の平坦な下端面（先端面）１９ａで押し潰して全体にわたり均一な底壁厚ｄ２に薄肉化するので、共に平坦面である回転保持台１８の固定面１８ａと整形用中子１９の先端面とを正確に平行となる相対位置に設定し、且つ固定面１８ａと整形用中子１９の先端面との間隔が底壁厚ｄ２に一致するように整形用中子１９の下降ストロークを正確に制御することにより、中間カップ体１７のカップ体底壁部１７ｂを、これの全体にわたり均一に上記厚みｄ２となるように高精度に修正することができる。また、この第２の工程では、整形用中子１９の先端面外周縁に環状斜面１９ｂを設けていることにより、底壁部３と周側壁部２との境界箇所に補強肉厚部４を自動的に形成することができる。

上記第２の工程では、中間カップ体１７のカップ体底壁部１７ｂの形状を修正した時点で、その修正済みのカップ体底壁部１７ｂが整形用中子１９と回転保持台１８とで挟持固定された状態となるので、第２の工程の終了直後に整形用中子１９を回転駆動して、この整形用中子１９と一体に中間カップ体１７を回転させながら、スエージング工具２０をＮＣ制御機構により高精度に移動制御することにより、スエージング部材２０ａが整形用中子１９の外周面に対し所定の間隙に相対向する相対位置を保持しながらスエージング工具２０を整形用中子１９の外周面に沿って移動させて、中間カップ体１７のカップ体側壁部１７ａを、スエージング部材２０ａで塑性変形させることにより、全体にわたり所定の側壁厚ｄ１を均一に有する周側壁部２に修正することができる。

また、中間カップ体１７は、インパクト成形法で加工することから、歪みが生じて正確な外形に形成され難いが、正確に平行な相対位置に設定された整形用中子１９の下端面１９ａと回転保持台１８の固定面１８ａとで挟持固定した中間カップ体１７のカップ体側壁部１７ａを、整形用中子１７の外面に対し正確に平行移動されるスエージング工具で修正するので、底壁部３と周側壁部２とを正確な直角度に修正することができる。

また、スエージング工具２０が中間カップ体１７の開口端に対し所定の近傍箇所まで移動した時点で、スエージング工具２０を、スエージング部材２０ａと整形用中子１９とが所定の間隔となるように水平移動させたのちに再び整形用中子１９の外周面に平行に移動させることにより、開口端近傍箇所に周側壁部２の側壁厚ｄ１よりも若干大きな厚みを有する封口部７を容易、且つ高精度に形成することができる。

この製造工程を経て製造した電池缶１は、図１で説明した顕著な効果を得られるのに加えて、第３の工程においてスエージング加工により中間カップ体１７のカップ体周側壁部１７ａを塑性変形させて周側壁部２を形成したので、この周側壁部２の外周面には、回転する中間カップ体１７のカップ体側壁部１７ａをスエージング部材２０ａを押し当てて強制的に塑性変形させたことによる微細なスパイラル状筋目が形成されて、周側壁部２が好ましい加工硬化によって強度が向上したものになる。

なお、前記実施形態では、形成素材として亜鉛を用いて、マンガン乾電池用の電池缶１を製作する場合について説明したが、形成素材としてアルミニウムまたはアルミ合金を用いれば、円筒形リチウム二次電池用の電池缶を形成することができる。すなわち、本発明の電池缶１の製造方法は、第１の工程においてインパクト成形法で中間カップ体１７を加工するので、インパクト成形に適した展伸性を有した金属材料を用いる必要があるが、アルミニウムまたはアルミ合金は、亜鉛と同様に、インパクト成形に適した優れた展伸性を有している。

また、第２の工程において、プレス機２２の整形用中子１９と回転保持台１８とで中間カップ体１７を挟持固定した状態で整形用中子１９を回転駆動して、この回転に追従して中間カップ体１７および回転保持台１８を共回りさせるようにしているが、回転保持台１８を回転駆動して、この回転に追従して中間カップ体１７および整形用中子１９を共回りさせてもよい。さらに、第３の工程において、スエージング工具２０として、球体のスエージング部材２０ａが回転自在に取り付けたものを例示して説明したが、へら状などの他のスエージング工具を用いることもできる。

また、上記実施形態の電池缶１では、周側壁部２に対し外径を大きくして肉厚とした封口部７を設けた場合を例示しているが、封口部７は、周側壁部２に対し内径を縮径するこ
とにより肉厚とした形状であってもよい。この封口部の形状は、整形用中子１９における封口部７に対応する箇所に外径が若干小さい小径部を形成すればよい。

この発明は、金属材料を可及的に節約した形状を有していることにより大幅なコストダウンを達成できる電池を製造できる電池缶、この電池缶を確実に製造できる製造方法およびこの製造方法を忠実に具現化できる製造装置をそれぞれ提供できる。

本発明の一実施形態に係る電池缶を示す縦断面図。 （ａ）〜（ｃ）は同上の電池缶の製造方法の第１の工程を具現化した製造装置を工程順に示す概略縦断面図。 図２（ａ）の要部の拡大縦断面図。 （ａ），（ｂ）は同上の電池缶の製造方法の第２の工程を具現化した製造装置を工程順に示す概略縦断面図。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ図４（ａ），（ｂ）の要部の拡大縦断面図。 （ａ），（ｂ）は同上の電池缶の製造方法の第３の工程を具現化した製造装置を示す概略縦断面図および要部の拡大縦断面図。 同上の第３の工程を具現化した製造装置の工程の最終段階の縦断面図。

符号の説明

１ 電池缶
２ 周側壁部
３ 底壁部
４ 補強肉厚部
７ 封口部
８ ペレット
１７ 中間カップ体
１７ａ カップ体周側壁部
１７ｂ カップ体底壁部
１８ 回転保持台
１８ａ 固定面
１９ 整形用中子
１９ａ 先端面（下端面）
１９ｂ 環状斜面
２０ スエージング工具
２０ａ スエージング部材
２１ インパクト成形用プレス機
２２ プレス機
ｄ１ 側壁厚
ｄ２ 底壁厚

Claims (7)

1. 展伸性に優れた金属素材により有底円筒状に予め形成された中間カップ体のカップ体底壁部を、互いに平行に対向された二つの平坦面で挟み付けて押し潰すことにより形成されて、所定の底壁厚を均一に有する底壁部と、
   前記中間カップ体のカップ体周側壁部を外方から加圧して塑性変形させた材料肉を、基準円柱の外周面に所定の肉厚に押し付けるスエージング加工により形成されて、所定の側壁厚を均一に有し、かつ缶の円周方向に伸びる微細な筋目が前記スエージング加工により形成された外周面を有する周側壁部と、
   からなる有底円筒形状を有していることを特徴とする電池缶。
2. 周側壁部と底壁部との境界部分に、底壁厚みおよび側壁厚よりも大きな厚みを有する補強肉厚部が形成され、
   有底円筒状の開口端近傍箇所に、前記側壁厚よりも大きな厚みを有する封口部が形成されている請求項１に記載の電池缶。
3. 亜鉛またはアルミニウムの金属素材からなる所定形状のペレットをインパクト成形して、製作すべき電池缶の内径よりも大きな内径を有する有底円筒状の中間カップ体を成形加工する第１の工程と、
   前記中間カップ体を保持台の平坦な固定面上に載置して、製作すべき電池缶の内径と等しい外径を有する円柱状の整形用中子を前記中間カップ体内に挿入したのち、前記整形用中子の平坦な先端面を前記固定面に対し平行となる相対位置に保持しながら、前記先端面で前記中間カップ体のカップ体底壁部を前記固定面との間に挟み付けて押し潰すことにより、前記カップ体底壁部を塑性変形させて所定の底壁厚を均一に有する底壁部に加工する第２の工程と、
   前記底壁部を挟持固定した前記整形用中子と前記保持台とを一体に回転させて、この回転中の前記中間カップ体のカップ体周側壁部をスエージング加工により塑性変形させながら所定厚みとなるように前記整形用中子の外周面に押し付けることにより、前記カップ体周側壁部を所定の側壁厚を均一に有する周側壁部に修正する第３の工程とを備えていることを特徴とする電池缶の製造方法。
4. 第２の工程において、先端面の外周縁が斜めにカットされた形状の環状斜面を有する整形用中子の前記先端面により中間カップ体のカップ体底壁部を押し潰し、
   第３の工程において、スエージング加工により中間カップ体を塑性変形させた材料肉を前記環状斜面に押し付けて、周側壁部と底壁部との境界部分に、底壁厚および側壁厚よりも大きな厚みを有する補強肉厚部を形成するようにした請求項３に記載の電池缶の製造方法。
5. 第３の工程において、中間カップ体のカップ体周側壁部を底壁部側からスエージング加工を開始して、前記カップ体周側壁部における開口端から所定距離の箇所までスエージング加工が進行した時点で、整形用中子の外周面に押し付ける材料肉の厚みを僅かに大きく変更してスエージング加工を継続するようにした請求項３または４に記載の電池缶の製造方法。
6. 所定形状のペレットをインパクト成形して有底円筒状の中間カップ体を加工するインパクト成形用プレス機と、
   前記中間カップ体のカップ体底壁部が載置される平坦な固定面を有する回転保持台と、製作すべき電池缶の内径に等しい外径と平坦な先端面とを有する円柱状の整形用中子とを有し、前記整形用中子を、前記先端面を前記固定面に対し平行となる相対配置に保持して前記中間カップの内部に挿入して所定のストロークだけ移動させることにより、前記先端面で前記カップ体底壁部を前記固定面との間で製作すべき電池缶の所定の底壁厚に押し潰
   すプレス機と、
   前記カップ体底壁部を挟持固定した前記整形用中子および前記保持台の少なくとも一方に回転力を付与する回転駆動源と、
   回転中の前記中間カップ体のカップ体周側壁部に押し当てられてこれを塑性変形させるスエージング工具と、このスエージング工具の移動をＮＣ制御するＮＣ制御機構部とを有するスエージング加工装置と、
   を備えていることを特徴とする電池缶の製造装置。
7. 整形用中子は、平坦な先端面の外周縁が斜めにカットされた形状の環状斜面を有し、
   スエージング工具は、球体からなるスエージング部材が回転自在に取り付けられた構成、またはへら状工具の何れかである請求項６に記載の電池缶の製造装置。

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