JPH08174114A

JPH08174114A - 円筒形電池缶の成形法

Info

Publication number: JPH08174114A
Application number: JP6316871A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Toritsuka; 高久鳥塚
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】小形の設備で、少ない工程数で円筒形電池缶を
成形できる方法を提供する。また、その成形法により、
缶側面を缶底面に比べ薄肉とすることや、缶側面を缶底
面に比べ薄肉とした上に缶側面の電池缶口部付近のみ薄
肉化しないことを可能とする。【構成】鋼板４をダイス１の上に置き、押さえ２により
鋼板４を押さえながらポンチ３を押し込み、絞り成形し
た後スピニング部８全体をギヤ９とモータ１０でポンチ
３の横断面の中心を軸として回転させ、スピニングロー
ル成形する。その際ポンチ３とスピニングロール６との
隙間を鋼板４の厚さより狭くすることで缶側面を薄肉化
させる。また、電池缶口部付近のみ前記スピニングロー
ル成形せずに絞り成形のみすることで電池缶口部付近の
み薄肉化させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒形電池、特にニッ
ケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池等の電池缶
に適した深絞り成形缶の成形法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、円筒形電池の電池缶には深絞り成
形缶が用いられている。その成形方法としては、トラン
スファープレスに代表される多段工程が一般的であっ
た。具体的には、まず、目的とする寸法よりもかなり大
きい径のカップ状の鋼板を用意し、ポンチとダイスによ
り、前記カップ状の鋼板の径よりも少し小さい径のカッ
プ状の鋼板へ深絞り成形する。このような操作を繰り返
すことで最終的に目的とする径の電池缶へと成形してい
く。多段工程にするのは、１回に成形可能な絞り率が制
限されるためである。このようにして成形された電池缶
の鋼板厚さは全体が一様で、元の材料の鋼板と同じ厚さ
に成形できる。（『プレス加工・型実用便覧５版』(株)
実業図書(1971)P.165）近年、電池の高エネルギー密度
化が望まれている。外径寸法が規格で制限されている電
池、特に円筒形電池において高エネルギー密度化を実現
するには、電池の缶側面を薄肉化することにより缶内径
寸法を大きくし、内容積を増すことが考えられる。この
とき、例えば円筒形の密閉形ニッケル・カドミウム電
池、ニッケル・水素電池等の蓄電池では、充電時に電極
からガスが発生するため、電池缶の内圧が２０〜３０kg
f/cm²程度となることを前提とした設計をしている。缶
側面は曲面をなしているため、前記内圧上昇に対しても
比較的耐え得るが、缶底面は平面に近い形状をなしてい
るため前記内圧に対しては変形しやすい。従って缶側面
は薄肉とし、缶底面は前記内圧上昇に耐え得る程度に厚
くすることが望ましいと考えられている。例えば、図２
に示すように、所望とする缶外径よりも大径なカップ状
に予備成形された鋼板１１を、ポンチ３により複数個の
多段配置されたダイス１２の間にポンチ３で加圧しなが
ら通過させ、缶側面を缶底面より薄肉とする提案があっ
た（特開昭６０ー１８００５８号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記トランス
ファープレスを用いる場合、多段工程分の深絞り型が必
要である上に、多段工程を持つため装置が大型化し、占
有床面積が大となる問題点があった。また、上記特開昭
６０ー１８００５８号公報で提案されている方法では、
ストロークの長い特殊なプレス装置が必要である上に、
少なくとも前工程で鋼板をカップ状に成形するためのプ
レス装置が必要である。そのため、この方法でも上記同
様に装置の大型化、占有床面積が大となる問題点があっ
た。さらに、この方法では、缶側面が均一に薄肉化され
るため、電池を密閉化する際の電池缶口部付近の成形に
耐え得る強度を得にくい問題点もある。本発明の第１の
目的は、小形の設備で、少ない工程数で円筒形電池缶を
成形できる方法を提供することである。本発明の第２の
目的は、第１の目的を達成した成形法により、缶側面を
缶底面に比べ薄肉とする電池缶の成形法を提供すること
である。本発明の第３の目的は、第２の目的を達成した
上で、缶側面は薄肉にしながら電池缶口部付近のみ薄肉
化しない電池缶の成形法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明に係る円筒形電池缶の成形法は、ダイ
ス１上に置いた鋼板４をポンチ３でプレスしてダイス１
穴内に絞り込み、筒状の電池缶を成形するに際し、ポン
チ３とダイス１との間隙を絞り成形する鋼板４の厚さよ
り大きく設定しておき、前記ダイス１穴への絞り込み
は、ダイス１上に置いた鋼板４をダイス１穴周囲で平な
状態に押さえながら行い、ダイス１穴に絞り込んだ鋼板
４を、ポンチ３を軸芯とするスピニングロール６によっ
てポンチ３との間で順次成形することを特徴とする。上
記第２の目的を達成するために、本発明に係る円筒形電
池缶の成形方法は、前記第１の目的を達成した円筒形電
池缶の成形法において、スピニングロール６によってポ
ンチ３との間で順次成形する工程が鋼板の厚さを薄くす
ることを含むことを特徴とする。上記第３の目的を達成
するために、本発明に係る円筒形電池缶の成形方法は、
前記第２の目的を達成した円筒形電池缶の成形法におい
て、電池缶の上端の鋼板の厚さを薄くしないことを特徴
とする。

【０００５】

【作用】本発明の目的達成に係る作用を図１を用いて以
下に説明する。鋼板４が、ダイス穴の周囲で押さえ２に
より平に押さえられ、鋼板４にしわができるのを防止し
ている。そこにダイス１とポンチ３の隙間を鋼板４の厚
さより大きくとった条件でポンチ３がダイス穴に下降す
ることにより、鋼板４はダイス１と押さえ２の間をすべ
りながらダイス穴に絞り込まれ、絞り加工を受ける。ダ
イス１から、ポンチ３の先端に向かう程絞り成形された
缶の外径が小さくなり、ポンチ側面形状におおよそ沿う
ように絞り成形され、スピニング部８に入る。スピニン
グ部８に入る前の段階が絞り工程であるので、ダイス１
の上面とスピニングロール６の最大径部との距離は前述
した１回の深絞り成形で成形可能な許容範囲内となる
が、この範囲は、鋼板４がポンチ３形状に確実に沿うよ
うに絞り成形されるものではないので大きい。スピニン
グ部８は例えば、モータ１０、ギア９によりスピニング
部８全体をポンチ３を軸芯として回転させるものであ
り、ここで、前記絞り成形された鋼板４をスピニングロ
ール６によりさらにスピニングロール成形する。このと
きポンチ３の側面とスピニングロール６の横断面の最大
径部側面との隙間を鋼板４の厚さと等しくする。つまり
鋼板４をその厚さを変えずにポンチ３の形状に沿った形
に成形していく。このように１回の絞り成形で成形可能
な絞り率まで絞り成形を順次行いながら、その後でスピ
ニングロール成形を行うことにより、スピニングロール
６の横断面の最大径部より上に位置する鋼板４のみが絞
り成形の対象となる。従って、連続的な電池缶の成形が
小形の設備で、少ない工程数で可能となり、前述した第
１の目的を達成できる。

【０００６】また、前記スピニングロール６の横断面の
最大径部側面とポンチ３の側面との隙間を鋼板４の厚み
よりも小さくすることでスピニングロール成形操作中に
圧延加工を併せて行い、缶側面のみを薄肉化でき、上述
した第２の目的を達成できる。

【０００７】また、電池の封口部である缶口部付近のみ
缶側面をスピニングロール成形せず絞り成形のみ行うこ
とで上述した第３の目的を達成できる。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図１、図３を用いて以下に
説明する。

【０００９】（実施例１第１の目的達成に対応）鋼板
４には厚さ０．３０ｍｍのＳＰＣＥ材（深絞り用冷間圧
延鋼板）を用いた。ポンチ３の外径はφ１６．２ｍｍ、
ダイス１の内径はφ１７．０ｍｍ、鋼板４が挿入される
ダイス１上面のエッジ部のＲは３ｍｍとした。押さえ２
には内径２７．０ｍｍ、外径４５．０ｍｍの筒をポンチ
３の横断面の中心を筒の中心となるよう配置し、鋼板４
を２００ｋｇｆで押さえた。この状態でポンチ３を５ｍ
ｍ／秒の速さで押し込むと、鋼板４は押さえ２とダイス
１の間を滑りながらポンチ３の先端形状に沿って絞り成
形された。絞り成形された鋼板４は次にスピニング部８
へ入っていく。スピニングロール６には図中に示すよう
に、縦断面の中央部に向かうに従い円形をなす横断面の
径が大きくなる様な形状（樽形）のもので、横断面の最
大径がφ１０．０ｍｍのものを用いた。材質は、ＳＫＤ
１１材(C:1.5wt%,Cr12.0wt%,Mo:1.0wt%,V:0.4wt%,Fe:8
5.1wt%)である。スピニングロール６は３個用い、スピ
ニングロール固定治具７によりスピニングロール６を固
定した。図中のポンチ３の横断面の中心から８．４ｍｍ
の距離に横断面の最大径部が配置されるようポンチ３の
側面に沿って等間隔に配置した。ダイス１の上面からス
ピニングロール６の横断面の最大径部までの距離は２
０．０ｍｍとした。このような構成のスピニング部８全
体をギヤ９とモータ１０でポンチ３の横断面の中心を軸
として６００ｒｐｍで回転させた。このときスピニング
ロール６自身は駆動力を持たず、スピニング部８全体の
回転に従動させた。前記絞り成形された鋼板４を上述し
たスピニング部８によりスピニングロール成形すること
により鋼板４はポンチ３の形状に沿って缶状に成形され
た。ポンチ３をダイス１上面から６３．７ｍｍまで押し
込み、缶底面から高さ４４．０ｍｍの位置でカッターに
よりトリミングし、電池缶とした。成形された電池缶
は、缶側面及び缶底面厚さ０．３ｍｍ、外径１６．８ｍ
ｍ、内径１６．２ｍｍだった。これはＡ形電池缶の規格
に相当する。実施例１では成形時にわずかにしわになっ
たものが電池缶１０００個中３個しかなかった。

【００１０】（実施例２第２の目的達成に対応）ポン
チ３の外径がφ１６．４ｍｍ、ダイス１の内径がφ１
７．２ｍｍである以外は実施例１と全く同様の条件でＡ
形電池缶を成形した。実施例２ではポンチ３とスピニン
グロール６の最大径部との隙間が０．２ｍｍであるた
め、元厚み０．３ｍｍの鋼板４は、スピニングロール成
形の際に図３のように圧延加工を受け、電池缶側面を電
池缶底面に比べ薄肉化することができた。成形された電
池缶の外径は１６．８ｍｍ、内径は１６．４ｍｍだっ
た。その後缶底面から高さ４４．０ｍｍの位置でカッタ
ーによりトリミングし、電池缶とした。外径は実施例１
と同じ値であり、電池缶の外径を変えずに容積を実施例
１よりも大きくすることができた。実施例２では成形時
にわずかにしわになったものが電池缶１０００個中４個
しかなかった。実施例２では電池缶側面全体を薄肉化し
た。そのため、電池の発電要素である電極、電解質等を
電池缶内に挿入した後、電池缶口部付近で封口操作を行
ったところ、封口操作にかかわるかしめ等の成形時に電
池缶の破断が起きたものが１０００個中３個あった。そ
の点では多少不利な面があった。

【００１１】（実施例３第３の目的達成に対応）ポン
チ３をダイス１上面から５７．７ｍｍまで押し込み、缶
底面から高さ４４．０ｍｍの位置でトリミングし、電池
缶とした以外は実施例２と全く同様の条件で電池缶を成
形した。この条件では電池の発電要素である電極、電解
質などが通常Ａ形電池缶内で存在する、電池缶の底面か
ら４０．０ｍｍの高さまでは前記しごき加工により缶側
面が薄肉化され、それより上部、つまり電池の封口部に
拘わる部分については絞り成形のみされた状態、つまり
缶側面が薄肉化されないで電池缶となっている。その後
缶底面から高さ４４．０ｍｍの位置でカッターによりト
リミングし、電池缶とした。従って実施例２で不利な面
とされた封口操作時の電池缶の破断は全く起こらなかっ
た。しかも図１に示すようにスピニングロール成形しな
い缶口部付近はスピニングロール成形した部分よりも缶
側面の内径、外径とも大きくなっている。つまり缶口部
付近が上縁になるほど広いテーパー形状になっており、
前記発電要素を電池缶に挿入する操作が容易になったと
いう効果もあった。テーパー部分は封口操作の際のかし
め時に封口部以外の缶側面の外径と同じサイズにするこ
とは特開昭５８−１７６８６１に開示されている技術の
応用として、電池形成後、成形した電池缶側面の外径と
同じ値の内径を持つダイスに通すことにより容易にでき
るためそれにかかわる問題は生じない。

【００１２】本実施例１〜３では押さえ２の押さえ力を
２００ｋｇｆと固定したが、ポンチ３が下降し、鋼板４
を絞り成形する際にかかる力が通常（約１０００ｋｇ
ｆ）よりも大きいときに、押さえ２の押さえ力を１００
ｋｇｆまで緩やかに低下させる制御をすることでさらに
成形時の鋼板４のしわの発生を１０００個中０個とする
ことができた。

【００１３】本実施例ではＡ形電池缶を作製したが、Ａ
Ａ形など、他の円筒形電池缶についても装置の設計を変
えることで同様の効果が得られた。本実施例ではダイス
１の内径とポンチ３の外径との差を鋼板４の厚みより
０．５ｍｍ大きくしたが、それ以外の値でも同様の効果
が得られた。本実施例ではスピニング部８を回転させる
手段として図１に示すようなギヤ９、モータ１０を用い
たが、その他の手段でも構わない。

【００１４】

【発明の効果】本発明により、小形の設備で、少ない工
程数で円筒形電池缶を成形できる方法を提供することが
できた。また、缶側面を缶底面に比べ薄肉とする電池缶
の成形法を提供すること、さらには缶側面を缶底面に比
べ薄肉とし、缶側面の電池缶口部付近のみ薄肉化しない
電池缶の成形法を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電池缶成形装置の概略を示したも
のである。

【図２】従来の電池缶成形装置の概略を示したものであ
る。

【図３】本発明に係る電池缶成形時の缶側面を薄肉化す
る圧延加工時の概念図を示したものである。

【符号の説明】

１はダイス、２は押さえ、３はポンチ、４は鋼板、６は
スピニングロール、７はスピニングロール固定治具、８
はスピニング部、９はギヤ、１０はモータ、１１はカッ
プ状に予備成形された鋼板、１２は多段配置されたダイ
ス、１３は従来法による成形缶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイス上に置いた鋼板をポンチでプレスし
てダイス穴内に絞り込み、筒状の電池缶を成形するに際
し、ポンチとダイスとの間隙を絞り成形する鋼板の厚さ
より大きく設定しておき、前記ダイス穴への絞り込み
は、ダイス上に置いた鋼板をダイス穴周囲で平な状態に
押さえながら行い、ダイス穴に絞り込んだ鋼板を、ポン
チを軸芯とするスピニングロールによってポンチとの間
で順次成形することを特徴とする円筒形電池缶の成形
法。
【請求項２】スピニングロールによってポンチとの間で
順次成形する工程が鋼板の厚さを薄くすることを含む請
求項１記載の円筒形電池缶の成形法。
【請求項３】電池缶の上端の鋼板の厚さを薄くしないこ
とを特徴とする請求項２記載の円筒形電池缶の成形法。