JPH10255730A - 円筒形電池のビーディング方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電池缶の溝部を高速度に、しかも、偏肉のない
状態に形成することのできる円筒形電池のビーディング
方法および装置を提供することを目的とする。 【解決手段】上部電池係合部９６および下部電池係合部
９８によって円筒形電池２Ａを加圧保持した状態で回転
させながら、ビーディンローラ１２６を電池缶４の上部
外周部に押圧し、溝部を形成する。この場合、ビーディ
ングローラ１２６の移動速度／電池缶４の回転速度＝一
定とすることで、偏肉のない溝部を形成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒形電池を構成
する電池缶の外周部に精度の良い溝部を形成することの
できる円筒形電池のビーディング方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、Ｎｉ−Ｃｄ電池やリチウム電池
のような円筒形電池は、それぞれ正極板リードおよび負
極板リードが設けられた正極板と負極板がセパレータを
介して巻回された巻回群を形成し、この巻回群を円筒状
の電池缶内に挿入した後、前記電池缶の上部外周部に溝
部を形成することで巻回群等を固定し、次いで、電解液
を注入し、その後、封口体を装着することで形成され
る。

【０００３】図６は、前記のようにして形成される円筒
形電池２の具体的構成を示す。この円筒形電池２は、有
底円筒状の電池缶４と、この電池缶４内に封入される巻
回群６および封口体７とを備える。巻回群６は、正極板
８および負極板１０をセパレータ１２を介して巻回して
構成されており、巻回群６の中央の円筒状中空部１４に
おける正極板８には、金属板リードである正極板リード
１６が設けられる。また、負極板１０の端部には、金属
板リードである負極板リード１８が設けられる。正極板
リード１６は、巻回群６の上部端面から突出し、封口体
７に溶着している。負極板リード１８は、巻回群６の下
部端面から突出し、電池缶４の底面部に溶着している。
なお、巻回群６の上端部および下端部には、絶縁板２
２、２４が配設される。さらに、封口体７側の電池缶４
の外周部には、溝部２６が形成されている。そして、こ
のように構成される円筒形電池２の電池缶４内には、所
定量の電解液２８が充填されている。

【０００４】図７は、前記のように構成される円筒形電
池２の製造手順を概略的に示したものである。

【０００５】先ず、巻回群６が負極板リード１８側より
電池缶４に挿入される（ａ→ｂ）。次いで、巻回群６の
中央部から一方の溶接電極４２を挿入するとともに、缶
底に他方の溶接電極４４を当接し、負極板リード１８と
電池缶４の底部との溶接作業を行う（ｃ）。その後、前
記正極板リード１６を介して絶縁板２２を巻回群６に装
着する（ｄ）。絶縁板２２が装着された電池缶４は、ロ
ーラを押圧させながら軸線の周りに回転されることで、
巻回群６を固定するための溝部２６が上部外周部に形成
される。その後、電池缶４内にノズル５２を介して電解
液２８が充填される（ｅ）。さらに、電解液２８が充填
された巻回群６の正極板リード１６に対して封口体７が
溶着された後、電池缶４に装着され、次いで、電池缶４
の端部がかしめられて円筒形電池２が完成する（ｆ→ｇ
→ｈ）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
にして製造される円筒形電池２の溝部２６の形成工程に
おいて、加工時間を短縮することを目的として、ローラ
を高速度で電池缶４に向けて移動させ、あるいは、ロー
ラが押圧される電池缶４を高速度で回転させるようにす
ると、例えば、図６に示す溝部２６の肩２９、３１の部
分の曲率半径を小さくすることができなくなってしま
う。肩２９、３１の曲率半径を小さくすることができな
いと、その部分の電池缶４の肉が溝部２６に十分に供給
されず、溝部２６の底部における肉厚が薄くなり、溝部
２６全体として、いわゆる、偏肉が生じてしまう。この
場合、偏肉があると、溝部に亀裂が生じるおそれがあ
る。

【０００７】本発明は、前記の不具合を解消するために
なされたもので、電池缶の溝部を高速度に、しかも、偏
肉のない状態に形成することのできる円筒形電池のビー
ディング方法および装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、電池缶を上下から加圧した状態で、
ローラの電池缶に対する移動速度と電池缶の回転速度と
の関係を、 移動速度／回転速度＝一定 に設定して加工を行うことにより、溝部に偏肉が生じる
ことがなく、亀裂のない高精度な溝部を形成することが
できる。また、前記の関係の範囲内で移動速度を高速化
することにより、溝部の精度を維持した状態での高速加
工が可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る円筒形電池
のビーディング装置５０の概略平面図であり、図２は、
前記ビーディング装置５０の要部構成側面図である。こ
のビーディング装置５０は、図７に示す（ｄ）の工程の
形状まで形成された円筒形電池２Ａを当該ビーディング
装置５０に搬入する搬入機構５２と、搬入された円筒形
電池２Ａを回転テーブル５４に対して受け渡す受渡機構
５６と、前記回転テーブル５４に所定間隔で配置され、
夫々２個の円筒形電池２Ａまたは２Ｂを保持する４台の
電池キャリア５８と、前記回転テーブル５４の２ヶ所に
配置され、円筒形電池２Ａの電池缶４の上部外周部に溝
部２６を形成するビーディング機構６０、６２と、ビー
ディングの完了した円筒形電池２Ｂを回転テーブル５４
から受け取る受取機構６４と、前記円筒形電池２Ｂを当
該ビーディング装置５０から搬出する搬出機構６６とか
ら基本的に構成される。

【００１０】受渡機構５６は、搬入機構５２より供給さ
れた円筒形電池２Ａを保持する複数の溝部６８が外周部
に形成された回転円盤７０と、前記溝部６８に保持した
円筒形電池２Ａを回転テーブル５４の電池キャリア５８
に受け渡す移送ロボット７２とを有する。前記移送ロボ
ット７２は、ガイドレール７４に沿って受渡機構５６と
回転テーブル５４との間を移動するアーム７６を備え
る。なお、受取機構６４は、前記受渡機構５６と同一の
構成からなるため、その各構成要素に同一の参照符号を
付し、説明を省略する。

【００１１】ビーディング機構６０、６２は、図２に示
すように、電池キャリア５８によって所定位置まで搬送
された円筒形電池２Ａを上下より挟み込み、所定の加圧
力を付与する加圧機構７８と、前記円筒形電池２Ａの電
池缶４の上部外周部に溝部２６を形成するローラ押圧機
構８０とから構成される。

【００１２】加圧機構７８は、図２において矢印Ａ方向
に変位するスライダ８２と、前記スライダ８２に一端部
が軸支されるとともに、略Ｌ字状に屈曲する中間部が軸
部材８４、８６を介して図示しない取付盤に軸支される
上部アーム８８および下部アーム９０と、上部アーム８
８および下部アーム９０の他端部に軸支される上部保持
部材９２および下部保持部材９４と、上部保持部材９２
および下部保持部材９４に対して回転自在に保持され、
矢印Ｂ１、Ｂ２方向に変位する上部電池係合部９６およ
び下部電池係合部９８とを有する。

【００１３】スライダ８２には、保持部材１００が取着
されており、この保持部材１００には、スプリング１０
１を介して連結ロッド１０２の一端部が保持される。連
結ロッド１０２の他端部には、ローラ１０３が軸支され
ている。このローラ１０３には、モータ１０６によって
回転するカム部材１０７が当接する。なお、ローラ１０
３は、図示しない弾性部材によってカム部材１０７に常
時押圧されている。上部電池係合部９６は、電池缶４の
上部外周部に係合する凹部を備え、その凹部には、電池
缶４の端部に当接する段部を形成する座１０５が配設さ
れ、矢印Ｃ方向に回転するスプライン軸１０８を介して
上部保持部材９２に保持されている。なお、スプライン
軸１０８と上部保持部材９２との間には、ベアリング１
１０が設けられる。前記スプライン軸１０８には、プー
リ１１２が軸線に沿って摺動自在に係合しており、この
プーリ１１２は、ベルト１１４およびプーリ１１６を介
してモータ１１８に連結される。一方、下部電池係合部
９８は、電池缶４の下部外周部に係合する凹部を備え、
支軸１２０を介して下部保持部材９４に保持されてい
る。なお、支軸１２０と下部保持部材９４との間には、
ベアリング１２２が設けられる。

【００１４】ローラ押圧機構８０は、軸受部材１２４に
支持され、電池缶４の上部外周部に向かって矢印Ｄ方向
に変位するビーディングローラ１２６を有する。軸受部
材１２４には、ローラ１２８が連結されており、前記ロ
ーラ１２８には、モータ１３０によって回転するカム部
材１３２が当接する。なお、前記ローラ１２８は、図示
しない弾性部材によってカム部材１３２に常時押圧され
ている。

【００１５】次に、前記の構成からなるビーディング装
置５０により、円筒形電池２Ａに対して溝部２６を形成
する方法について説明する。

【００１６】先ず、図７に示す（ｄ）の工程において絶
縁板２２が装着された円筒形電池２Ａは、搬入機構５２
によって受渡機構５６まで搬送される。次いで、前記円
筒形電池２Ａは、矢印方向に回転する回転円盤７０の溝
部６８に係合されて回転テーブル５４側に移動される。
円筒形電池２Ａが所定位置まで移動すると、移送ロボッ
ト７２のアーム７６が変位し、これによって、所定の円
筒形電池２Ａが回転テーブル５４上の電池キャリア５８
に移載される。電池キャリア５８に移載された円筒形電
池２Ａは、回転テーブル５４によってビーディング機構
６０、６２まで搬送される。なお、電池キャリア５８に
は、２個の円筒形電池２Ａが保持されており、一方の円
筒形電池２Ａは、ビーディング機構６０によって溝部２
６の形成処理が行われ、他方の円筒形電池２Ａは、ビー
ディング機構６２によって溝部２６の形成処理が行われ
る。これにより、溝部２６の形成作業の短縮が図られ
る。

【００１７】円筒形電池２Ａがビーディング機構６０、
６２まで搬送されると、加圧機構７８を構成するモータ
１０６が駆動され、上部電池係合部９６および下部電池
係合部９８が電池缶４の上下を挟み込み、且つ、所定の
加圧力を付与するに至る。

【００１８】すなわち、モータ１０６の駆動によりカム
部材１０７が回転すると、それに当接するローラ１０３
を介して連結ロッド１０２がスプリング１０１の弾性力
に抗して矢印Ａ方向に変位する。連結ロッド１０２が変
位すると、保持部材１００を介してスライダ８２も矢印
Ａ方向に変位し、スライダ８２の変位動作に伴い、リン
ク部材８８、９０が支軸８４、８６を中心として回転す
る。従って、上部電池係合部９６は、上部保持部材９２
およびスプライン軸１０８を介して矢印Ｂ１方向に変位
するため、その凹部に電池缶４の上端部が挿入され、且
つ、前記凹部に設けられた座１０５によって前記上端部
が押圧されることになる。一方、下部電池係合部９８
は、下部保持部材９４および支軸１２０を介して矢印Ｂ
２方向に変位するため、その凹部に電池缶４の下端部が
挿入され、上端部側に押圧される。なお、電池缶４の上
下の加圧力は、カム部材１０７によるスライダ８２の変
位量およびスプリング１０１の弾性力によって所定の力
に調整される。

【００１９】さらに、前記上部電池係合部９６は、モー
タ１１８が駆動されることにより、プーリ１１６、ベル
ト１１４、プーリ１１２およびスプライン軸１０８を順
に介して矢印Ｃ方向に回転する。この回転に伴い、上部
電池係合部９６と下部電池係合部９８との間に挟み込ま
れた円筒形電池２Ａが所定の速度で回転する。

【００２０】次に、前記の状態において、ローラ押圧機
構８０により電池缶４の上部外周部に溝部２６が形成さ
れる。すなわち、モータ１３０が駆動されると、カム部
材１３２によりローラ１２８およびそれに連結された軸
受部材１２４を介してビーディングローラ１２６が所定
の速度で矢印Ｄ方向に変位する。従って、前記のように
して回転状態にある電池缶４に溝部２６が形成される
（図３参照）。

【００２１】ここで、溝部２６は、肩２９、３１の部分
と底部の部分とが同じ肉厚に形成されていることが望ま
れる。偏肉によるクラックの発生を好適に回避すること
ができるからである。そこで、本実施形態では、電池缶
４を上下より均等に加圧した状態で、ビーディングロー
ラ１２６の矢印Ｄ方向に対する移動速度と、電池缶４の
回転速度との関係が、 移動速度／回転速度＝一定 となるように、モータ１１８および１３０の回転速度を
設定している。この場合、偏肉のない溝部２６を形成す
ることができる。前記の関係から、移動速度に比例して
回転速度を速めることにより、加工に要する時間を短縮
し、しかも、偏肉のない高精度な溝部２６を形成するこ
とができる。

【００２２】以上のようにして溝部２６が形成された円
筒形電池２Ｂは、移送ロボット７２によって受取機構６
４に移送された後、受取機構６４から搬出機構６６に受
け渡され、次の工程に搬出される。

【００２３】

【実施例】次に、実施例について説明する。この実施例
では、図４に示す形状データからなり、溝部２６に偏肉
のない電池缶４を得ることのできる条件を求めた。図５
は、移動速度／回転速度の値を変えて実験した場合にお
いて、前記値と肩２９、３１の曲率半径との関係を示し
たものである。この実験結果から、移動速度／回転速度
の増加に伴い、曲率半径が略比例して増加することが解
った。この場合、 移動速度／回転速度≒０．０４０ｍｍ／回転数 と設定することにより、肩２９、３１における曲率半径
を０．８ｍｍとし、加工時間によらず、均等な肉厚から
なる安定した溝部２６が形成された。なお、移動速度／
回転速度の値が大きくなると、肩２９、３１の曲率半径
も大きくなり、この部分での肉厚が大きくなる。また、
移動速度／回転速度の値が小さくなると、肩２９、３１
の曲率半径も小さくなり、この部分での肉厚が小さくな
る。従って、いずれの場合においても、移動速度／回転
速度の値を約０．０４０ｍｍ／回転数以外の値に設定す
ると、偏肉が生じてしまう。

【００２４】表１は、移動速度／回転速度の値を約０．
０４０ｍｍ／回転数としたときの実施例を示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】＊：電池缶４の回転速度は、すべり等を含
む実際の回転数を加工時間で割ったものである。

【００２７】表１に示す実施例から了解されるように、
移動速度／回転速度の値を約０．０４０ｍｍ／回転数と
することにより、加工時間によらず、安定した偏肉のな
い溝部２６を形成することができる。従って、例えば、
移動速度を速く設定するとともに、回転速度をそれに比
例して速く設定することにより、短時間で偏肉のない溝
部２６を形成することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る円筒形電池
のビーディング方法および装置では、電池缶を上下から
加圧した状態で、ローラの電池缶に対する移動速度と電
池缶の回転速度との関係を、 移動速度／回転速度＝一定 に設定して加工を行うことにより、溝部に偏肉が生じる
ことがなく、亀裂のない高精度な形状からなる溝部を形
成することができる。また、前記の関係の範囲内で移動
速度を高速化することにより、溝部の精度を維持した状
態での高速加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円筒形電池のビーディング装置の
概略平面図である。

【図２】本発明に係る円筒形電池のビーディング装置の
要部構成側面図である。

【図３】ビーディング処理の説明図である。

【図４】実施例における電池缶の形状データの説明図で
ある。

【図５】実験例における移動速度／回転速度と溝部の肩
の曲率半径との関係説明図である。

【図６】円筒形電池の断面構成図である。

【図７】円筒形電池の製造工程の説明図である。

【符号の説明】

２…円筒形電池 ４…電池缶 ６…巻回群 ７…封口体 ８…正極板 １０…負極板 １２…セパレータ １６…正極板リー
ド １８…負極板リード ２６…溝部 ２８…電解液 ５０…ビーディン
グ装置 ５２…搬入機構 ５４…回転テーブ
ル ５６…受渡機構 ５８…電池キャリ
ア ６０、６２…ビーディング機構 ６４…受取機構 ６６…搬出機構 ７８…加圧機構 ８０…ローラ押圧機構 ９６…上部電池係
合部 ９８…下部電池係合部 １０７、１３２…
カム部材 １２６…ビーディングローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正極板および負極板がセパレータを介して
   巻回された巻回群を収納する電池缶の外周部に、前記巻
   回群を固定するための溝部を形成する円筒形電池のビー
   ディング方法において、 前記電池缶を上下から加圧した状態で、前記溝部を形成
   するローラの前記電池缶に対する移動速度と前記電池缶
   の回転速度との関係を、 移動速度／回転速度＝一定として前記溝部を形成するこ
   とを特徴とする円筒形電池のビーディング方法。
2. 【請求項２】正極板および負極板がセパレータを介して
   巻回された巻回群を収納する電池缶の外周部に、前記巻
   回群を固定するための溝部を形成する円筒形電池のビー
   ディング装置において、 前記電池缶を上下から所定の加圧力で加圧する加圧機構
   と、 前記電池缶の外周部に対して所定の移動速度でローラを
   押圧させるローラ押圧手段と、 前記電池缶を、前記移動速度／回転速度＝一定、となる
   前記回転速度で回転させる電池缶回転機構と、 を備えることを特徴とする円筒形電池のビーディング装
   置。