JP5725267B2 - エキスパンド格子製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉛蓄電池極板に用いられるエキスパンド格子の製造装置に関する。

エキスパンド格子は、主に自動車用の鉛蓄電池極板に用いられており、量産性に富むことから広く普及している。

鉛蓄電池は、電槽内に、電解液と、この電解液に浸漬された正極板と負極板とがセパレータを介して配置されており、この極板の基板として、エキスパンド格子が用いられている。

エキスパンド格子は、鉛を主原料とする長尺の鉛ストリップをエキスパンド加工することにより製造される。エキスパンド加工の方法には２種類ある。
第１の方法（ロータリー方式）は次のとおりである。長尺の鉛ストリップが長手方向に移送されるときに、移送方向に一定長さを持つスリットが、鉛ストリップの幅方向に亘って所定間隔で形成される。スリットの形成は、鉛ストリップの幅方向中央部に未加工部を残して、鉛ストリップにその両面からロータリーカッタにより切り込みを入れることにより実施され、各スリットは千鳥状に配置される。そして、鉛ストリップが幅方向に引っ張られ、スリット部分が広げられて格子の網目となる。
第２の方法（レシプロ方式）は次のとおりである。所定間隔を以って千鳥状に配置されるスリットの形成が、長尺の鉛ストリップの移送と同期して上下作動するプレス金型を使用して実施される。すなわち、長尺の鉛ストリップの移送と同期し、鉛ストリップの幅方向の両側部から内側に向かって鉛ストリップに上方から順次切り込みが入れられ、プレス金型をさらに押し下げることにより、移送方向に一定長さを持って形成されたスリットが下方へ広げられ格子の網目となる。鉛ストリップの幅方向中央部には、スリットが形成されない未加工部が長さ方向に亘って残される。
図４に示すように、上記未加工部８には、集電部となる耳部９を形成するための打ち抜き加工が行われる。その後に、エキスパンド格子４の網目部にペースト状活物質が充填され、個々の極板１１に裁断され分けられて、乾燥及び熟成の工程に供せられる。１２は、集積された状態の極板を示している。

特許文献１のエキスパンド格子の製造装置は、図４に示すように、エキスパンド加工により格子の網目を形成するエキスパンド加工手段１と、鉛ストリップ１０の幅方向中央部に残された未加工部分８に耳部９を形成する耳部打ち抜き手段２とを有している。また、鉛ストリップ１０にエキスパンド加工を施されたエキスパンド格子４を、エキスパンド加工手段１から耳部打ち抜き手段２へ搬送するために、ロールで構成される送り手段３を備えている。

特開２００４−６３１５１号公報

しかしながら、特許文献１に示されるエキスパンド格子製造装置では、長尺の鉛ストリップ１０がエキスパンド加工手段１により連続的にエキスパンド加工を施されることから、エキスパンド加工された長尺のエキスパンド格子４には、加工に伴う振動が常に加えられている。従って、エキスパンド格子４が平坦な状態で耳部打ち抜き手段２へ搬送されることは困難であり、たわんだ状態あるいは波状にうねった状態で搬送されることになってしまう。

このような長尺のエキスパンド格子４は、耳部打ち抜き手段２にて耳部９を打ち抜き加工された後も、たわんだ状態あるいは波状にうねった状態のままとなる。その結果、エキスパンド格子へのペースト状活物質の充填が規定通りに行われず、不良品の極板が製造される。

さらに、送り手段３を構成するロールは通常金属製であるため、エキスパンド格子４と前記ロールの間の摩擦抵抗が小さく、エキスパンド格子がロール上を滑りやすくなる。すると、エキスパンド格子体４の搬送速度が相対的に速くなり、後工程の耳部打ち抜き手段２との同期がとりにくくなり、耳部打ち抜き不良になることがあった。

本発明は、このような問題点に鑑み、鉛を主原料とする鉛ストリップにエキスパンド加工が施されたエキスパンド格子のたわみとうねりを除去し、エキスパンド格子を平坦な状態で耳部打ち抜き手段へ搬送可能なエキスパンド格子製造装置を提供することを目的とする。

併せて、本発明は、エキスパンド格子をロール上で滑りにくくし、耳部打ち抜き不良を解消するキスパンド格子製造装置を提供することを他の目的とする。

本発明に係るエキスパンド格子製造装置は、以下のものである。

鉛を主原料とする鉛ストリップをエキスパンド加工して格子の網目を形成するエキスパンド加工手段と、前記加工されたエキスパンド格子の耳部を打ち抜き加工により形成する耳部打ち抜き手段と、前記エキスパンド加工手段から耳部打ち抜き手段へとエキスパンド格子を搬送する途中に設けられる搬送方向転換ロールと、この搬送方向転換ロールよりも下流側に設けられエキスパンド格子を通過させる上下一対の平坦化ロールとを備える。

前記搬送方向転換ロールは、ロールの軸方向中央部に最大径を有する。又は、軸方向中央部から両端部へと向かう中間位置で、中央部から等しい寸法位置に最大径を有する。加えて、前記上下一対の平坦化ロールの表面がいずれも樹脂製であることを特徴とする。

本発明によれば、搬送方向転換ロールを、ロールの軸方向中央部に最大径を有するものとする。又は、軸方向中央部から両端部へと向かう中間位置で、中央部から等しい寸法位置に最大を有するものとすることで、エキスパンド格子のたわみを除去し、その後の平坦化ロールにより、うねりを除去して平坦化し、平面形状を維持したまま、エキスパンド格子を耳部打ち抜き手段へと搬送できる。そのため、その後のエキスパンド格子へのペースト状活物質の充填も不良となることなく、確実に行うことができる。

そして、上下一対の平坦化ロールの表面をいずれも樹脂製としたことにより、上下一対の平坦化ロールの双方のロール表面を金属製とした場合よりも、また、何れか一方のロール表面を金属製とした場合よりも、エキスパンド格子とロール間の摩擦抵抗を大きくでき、エキスパンド格子をロール表面で滑りにくくした状態で搬送することができる。そのため、耳部打ち抜き不良を解消することができる。

本発明のエキスパンド格子製造装置の概略図である。 本発明に用いる方向転換ロールの例を示す外観図である。 本発明に用いる方向転換ロールとエキスパンド格子の当接状態を示す説明図である。 従来のエキスパンド格子製造装置の概略図であり、（Ａ）は鉛ストリップから極板までの製造工程の製造装置の側面図、（Ｂ）は鉛ストリップから極板までの製造工程を示す平面図である。

図１を用いて、エキスパンド格子製造装置を説明する。

エキスパンド格子製造装置は、エキスパンド加工手段１と、耳部打ち抜き手段２との間に送りロール３を配置している。送りロール３は、搬送方向転換ロール５、テンションロール６、平坦化ロール７から構成されている。

本発明にて述べるエキスパンド加工手段１は、鉛を主原料とする鉛ストリップにエキスパンド加工を施すことができるものであれば特に制限はなく、先に述べた第１の方法（ロータリー方式）と第２の方法（レシプロ方式）の何れの方式も用いることができる。

エキスパンド加工において、格子の網目形状を別のものに変更する段取り替えを円滑に進めることを考慮すると、エキスパンド加工手段１は、ロータリー方式よりレシプロ方式を選択することが好ましい。段取り替え後に、格子の網目形状の高い加工精度を得るために、ロータリー方式ではロータリーカッタの微調整に時間を要する。一方、レシプロ方式では、ユニット化されたプレス金型を全交換するだけで即座に対応できる。

本発明にて述べる搬送方向転換ロール５は、エキスパンド加工手段１から排出されたエキスパンド格子４の移送方向を変換するものであり、そのロールの軸方向中央部に最大径を有する。又は、軸方向中央部から両端部へと向かう中間位置で、中央部から等しい寸法位置に最大径を有するものであれば他に制限されるものではない。

図２に、搬送方向転換ロール５の外観図を例示する。ロールの軸方向中央部を最大径とする搬送方向転換ロール５として、図２（ａ）に示すように、ロール軸方向中央部からロール両端部に向かってなだらかな曲線にて傾斜するものを用いることができる。

尚、本図面では、なだらかな曲線を、上に凸とした膨らんだ形状としているが、下に凸とした窪んだ形状にすることもできる。前記のなだらかな曲線とするのではなく直線としてもよい。

また、軸方向中央部を最大径とする搬送方向転換ロール５として、図２（ｂ）に示すように、軸方向中央部から両端部へと向かう等しい寸法幅の部分を最大径とし、最大径部の側縁から端部迄を上に凸とする膨らんだ曲線にて結んだ形状を採用することができる。

尚、最大径部の側縁から端部迄を、下に凸とする窪んだ曲線で結び、窪んだ形状とすることもできる。曲線とするのではなく直線としてもよい。

更に、搬送方向転換ロール５として、図２（ｃ）に示すように、軸方向中央部から両端部へと向かう中間位置で、中央部から等しい寸法位置に最大径を有し、最大径部の側縁から端部迄を、上に凸とする膨らんだ曲線にて結んだ形状を採用することができる。

尚、最大径部の側縁から端部迄を、下に凸とする窪んだ曲線で結び、窪んだ形状とすることもできる。曲線とするのではなく直線としてもよい。

図３に示すように、エキスパンド格子４は、この搬送方向転換ロール５に当接している部分において、エキスパンド格子４の幅方向中央部分又は中央近辺が押し上げられてたわみが取れ、エキスパンド格子４が全体として樽の断面形状に近似した一様な樽型断面形状に修正される。そして、この樽型断面形状が、後述する平坦化ロール７により平坦化される。

搬送方向転換ロール５の直径は適宜設定されるものであるが、具体的には、最大径を１００〜５００mmとし、最小径を１０〜１００mmとすることができる。

搬送方向転換ロール５の材質は、エキスパンド格子４よりも高い硬度を有するものであれば特に制限されるものではないが、具体的には、鉄、ステンレス等を用いることができ、中でもステンレスを用いることが、強度、耐食性に優れ好ましい。

本発明にて述べるテンションロール６は、搬送方向転換ロール５を経て搬送されたエキスパンド格子４を次の平坦化ロール７に送る途中に設けられる。エキスパンド加工手段１は加工速度が速いので、次の工程に余裕をもって繋げられるように、エキスパンド格子４はある程度たるませた状態で送られる。テンションロール６は上下に可動であり、上方からエキスパンド格子４に一定のテンションかける。エキスパンド格子４は一定のテンションかけられた状態で平坦化ロール７に送られる。

本発明にて述べる平坦化ロール７は、搬送方向転換ロール５よりも下流側に設けられ、上下一対のロールで構成され、この上下ロールの間にエキスパンド格子４を通過させるものである。

平坦化ロール７は、上下一対のロールのロール表面を樹脂製とし、上ロールと下ロールの間にエキスパンド格子４を通過させ挟持することで、たわんでいるエキスパンド格子４を平坦化するものである。上下一対のロールのロール表面を樹脂製することで、エキスパンド格子４とロール間の摩擦抵抗を大きくでき、エキスパンド格子４を平坦化ロール７に対して滑りにくくした状態で搬送することができる。

前記ロール表面を構成する樹脂としては、特に制限されるものではないが、ウレタンゴム、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート等を用いることができ、特にウレタンゴムを用いることが、汎用性、耐久性、価格のバランスが良く好ましい。

また、樹脂製のロール表面は、金属製ロールを厚み３〜３０mmの樹脂層で被覆して構成することが好ましい。樹脂層の厚みが３mm未満であると、樹脂の弾力性が小さいために、エキスパンド格子を平坦化ロール７に通したときにエキスパンド格子を潰しすぎてしまう。逆に３０mmを超える厚みでは、厚みの違いによる効果に差がなく、コストのみが上昇することになる。

本発明にて述べる耳部打ち抜き手段２は、型を用いたプレス加工により、エキスパンド格子の耳部の形成を行う。また、ロールの表面に打ち抜き用の加工歯を施した回転式の切断機により耳部の形成を行うこともできる。

本発明の好ましい実施形態を、実施例と比較例の対比により詳細に説明する。但し、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

実施例１
基本設計として、図１に示すエキスパンド格子製造装置を使用する。このとき、搬送方向転換ロール５として、図２（ａ）に示す形状を採用した。これは、軸方向長さ：４００mm、軸方向中央部の最大径：１６０mm、軸方向両端部の最小径：１００mmである。そして、軸方向中央と軸方向両端部とを直線的に結んだ形状を採用した。平坦化ロール７の駆動ロール及び従動ロールの外形寸法は、どちらも軸方向長さ：４００mm、ロール径：１００mmの金属製であり、それぞれの表面を樹脂で被覆し、樹脂製（樹脂：ウレタンゴム、樹脂層厚み：２０mm）とした。

比較例１〜４
基本設計として、図１に示すエキスパンド格子製造装置を使用し、搬送方向転換ロール５及び平坦化ロール７の形状、材質を表１に示す仕様とした。平坦化ロール７の駆動ロール及び従動ロールの外形寸法は、実施例１と同じとした。

前述した実施例１と、比較例１〜４の製造装置によりエキスパンド格子を製造し評価した。評価方法は以下の通りである。
（ア）工程の停止状況
１時間の工程稼動中、耳部打ち抜き手段２において、エキスパンド格子のうねりとたわみに起因して異常停止した回数で評価し、停止無し：○、停止１〜２回：△、停止３回以上：×にて評価を表した。
（イ）エキスパンド格子の寸法異常
１時間の工程稼動中、うねりとたわみに起因してエキスパンド格子の高さ方向（図１において、エキスパンド格子４の紙面奥行方向）の寸法異常が発生した回数で評価し、異常発生無し：○、異常発生１〜２回：△、異常発生３回以上：×にて表した。

なお、工程の停止が無い場合は、個別に裁断した極板を約１００００枚／時の量で製造できるが、１回停止すると、異常品の排除や工程チェックなどで再稼動に１５分程かかってしまう。そのため、生産数量が大幅に減少し、製造歩留まりも低下する。
（ウ）耳部打ち抜き不良
１時間の工程稼動中、耳部打ち抜きの不良率で評価し、不良無し：○、不良率１％未満：△、不良率１％以上：×にて評価を表した。

上記評価結果を表２に示す。

表２の評価結果から、以下のことが言える。

比較例１においては、エキスパンド格子にうねりとたわみが多発し、工程の停止が多く、エキスパンド格子の寸法異常も多かった。搬送方向転換ロールを改良した比較例２〜４においては、停止状況、エキスパンド格子の寸法異常は改善されるものの、耳部打ち抜き不良は発生していた。これは、平坦化ロールの駆動ロールと従動ロールの双方またはいずれか一方が金属製であることに起因している。対して、本発明の実施例１では、搬送方向転換ロールの形状改良に加え、平坦化ロールの駆動ロールと従動ロール双方の表面を樹脂製としたので、上記評価項目が改善できた。

以上のように、本発明の装置を用いることにより、エキスパンド格子のうねりとたわみの発生が少なく、寸法異常の少ないエキスパンド格子を製造でき、さらに耳部の打ち抜き不良を解消することができた。

なお、実施例１は、搬送方向転換ロールとして、図２（ａ）の形状を採用した場合を説明したが、図２（ｂ）、図２（ｃ）の形状を採用した場合も同様の効果が得られた。

１…エキスパンド加工手段、２…耳部打ち抜き手段、３…送りロール、４…エキスパンド格子、５…搬送方向転換ロール、６…テンションロール、７…平坦化ロール。

Claims (1)

1. 鉛を主原料とする鉛ストリップをエキスパンド加工して格子の網目を形成するエキスパンド加工手段と、前記加工されたエキスパンド格子の耳部を打ち抜き加工により形成する耳部打ち抜き手段と、前記エキスパンド加工手段から耳部打ち抜き手段へとエキスパンド格子を搬送する途中に設けられる搬送方向転換ロールと、この搬送方向転換ロールよりも下流側に設けられエキスパンド格子を通過させる上下一対の平坦化ロールとを備え、
   前記搬送方向転換ロールが、ロールの軸方向中央部に最大径を有するか、又は、軸方向中央部から両端部へと向かう中間位置で、中央部から等しい寸法位置に最大径を有し、
   前記上下一対の平坦化ロールの表面がいずれも樹脂製であることを特徴とするエキスパンド格子製造装置。

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