KR101942600B1 - 전지의 안전 밸브 제조 방법, 전지의 안전 밸브 제조 장치, 전지의 안전 밸브, 및 전지 케이스의 덮개체 제조 방법 - Google Patents

전지의 안전 밸브 제조 방법, 전지의 안전 밸브 제조 장치, 전지의 안전 밸브, 및 전지 케이스의 덮개체 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전지 케이스내의 압력이 소정값을 넘은 경우에 가장 먼저 찢어져야 할 부분인 환상 박육부를 정밀도 좋게 형성할 수 있음과 동시에, 환상 박육부를 형성할 때의 가공 부하를 펀치 및 다이에 분산할 수 있고, 금형의 수명을 길게 할 수 있는 전지의 안전 벨브 제조 방법, 전지의 안전 벨브 제조 장치, 전지의 안전 벨브, 및 전지 케이스의 덮개체 제조 방법을 제공하는 것을 해결하려고 하는 과제로 한다. 본 발명의 전지의 안전 벨브 제조 방법, 전지의 안전 벨브 제조 장치, 전지의 안전 벨브, 및 전지 케이스의 덮개체 제조 방법은 서로 대향하도록 펀치(21) 및 다이(22)에 마련된 환상 돌기부(23)를 스테인리스 강제의 금속판(1)의 양면에 동시에 밀어부쳐서 환상 박육부를 형상하는 것에 의해 상기 과제를 해결했다.

Description

전지의 안전 밸브 제조 방법, 전지의 안전 밸브 제조 장치, 전지의 안전 밸브, 및 전지 케이스의 덮개체 제조 방법{BATTERY SAFETY VALVE MANUFACTURING METHOD, BATTERY SAFETY VALVE MANUFACTURING DEVICE, BATTERY SAFETY VALVE, AND BATTERY CASE LID MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 전지의 안전 밸브 제조 방법, 전지의 안전 밸브 제조 장치, 전지의 안전 밸브 및 전지 케이스의 덮개체 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 스테인리스 강제의 금속판을 이용하고, 서로 대향하도록 펀치 및 다이에 마련된 환상(環狀) 돌기부를 금속판의 양면에 동시에 밀어부치는 것에 의해, 안전 밸브의 가장자리부를 구성하는 환상 박육부를 금속판에 형성하는 것으로, 환상 박육부를 정밀도 좋게 성형할 수 있음과 동시에, 환상 박육부를 형성할 때의 가공 부하를 펀치 및 다이로 분산시킬 수 있으며, 금형의 수명을 길게 할 수 있도록 하기 위한 신규의 개량에 관한 것이다.
일반적으로, 밀폐된 전지 케이스 내에 전해액을 수용하는 전지에는 전지 케이스 내의 압력이 상승하여 폭발하는 것을 방지하기 위해서, 전지 케이스 내의 압력이 소정값을 넘었을 경우에 개열(開裂)하여, 전지 케이스 내의 압력을 외부에 개방하는 안전 밸브가 마련된다. 종래, 이용되고 있는 이 종류의 전지의 안전 밸브 제조 방법으로서는 예를 들면, 하기의 특허 문헌 1 등에 나타나고 있는 방법을 들 수 있다.
즉, 종래 방법에서는 환상 돌기부가 형성된 각인 펀치와 평면형상의 다이의 사이에 전지용 케이스의 덮개체로 되는 금속판을 배치해서 평면형상의 다이에 의해 금속판을 지지하면서, 각인 펀치의 환상 돌기부를 금속판에 밀어대는 것에 의해, 안전 밸브의 가장자리부를 구성하는 환상 박육부를 금속판에 형성하고 있다. 전지 케이스 내의 압력이 소정값을 넘었을 경우, 다른 부분보다도 두께가 얇게 되어 있는 환상 박육부가 찢어지는 것에 의해 안전 밸브 전체가 개열된다.
일본국 특허공개공보 제2007-141518호
상술한 바와 같이, 환상 박육부는 전지 케이스 내의 압력이 소정값을 넘었을 경우에 가장 먼저 찢어질 부분이며 그 두께는 예를 들면, 0.010㎜정도까지 얇게 된다. 즉, 이러한 환상 박육부를 형성하기 위한 펀치 및 다이도 극히 섬세한 것이다.
상기와 같은 종래의 전지의 안전 밸브 제조 방법에서는 평면형상의 다이에 의해 금속판을 지지하면서, 각인 펀치의 환상 돌기부를 금속판에 밀어대는 것에 의해, 환상 박육부를 금속판에 형성하는 구성이기 때문에, 실질적으로 각인 펀치의 환상 돌기부만으로 금속을 변형시켜서 환상 박육부를 형성하고 있다.
종래, 안전 밸브를 성형하는 금속판에는 알루미늄 등의 연질 금속이 사용되고 있었지만, 최근에는 전지용 케이스의 내식성이나 강도를 향상시키기 위해서, 스테인리스 강을 이용하는 것이 제안되고 있다.
금속판이 알루미늄인 경우, 연질이기 때문에 환상 박육부를 정밀도 좋게 가공할 수 있고, 또, 금형으로의 부하도 작기 때문에 문제 없이 가공할 수 있었지만, 스테인리스 강의 경우는 강도가 높고 경질의 재료이기 때문에, 안전 밸브의 환상 박육부를 종래 방법에 의해 가공하려고 하면, 가공 중에 깨짐이 발생하기 쉽고 또, 가공 경화에 의해 박육부를 정밀도 좋게 가공할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 종래 방법에는 환상 박육부를 형성할 때의 부하가 각인 펀치의 환상 돌기부에 집중되어 버리기 때문에, 금형의 수명이 짧아진다는 문제도 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적은 환상 박육부를 정밀도 좋게 성형할 수 있음과 동시에, 환상 박육부를 형성할 때의 가공 부하를 펀치 및 다이에 분산시킬 수 있으며, 금형의 수명을 길게 할 수 있는 전지의 안전 밸브 제조 방법, 전지의 안전 밸브 제조 장치, 전지의 안전 밸브, 및 전지 케이스의 덮개체 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 전지의 안전 밸브 제조 방법은 전지의 전지 케이스를 구성하는 스테인리스 강제의 금속판을 펀치와 다이의 사이에 배치하여, 서로 대향하도록 펀치 및 다이에 마련된 환상 돌기부를 금속판의 양면에 동시에 밀어부치는 것에 의해, 안전 밸브의 가장자리부를 구성하는 환상 박육부를 금속판에 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전지의 안전 밸브 제조 장치는 복수조의 펀치 및 다이와 서로 대향하도록 펀치 및 다이에 마련되고, 펀치 및 다이의 조마다 다른 선단폭을 갖는 복수 조의 환상 돌기부와, 각 펀치 및 다이의 환상 돌기부의 외주측에 배치된 구속 수단을 구비하고, 전지의 전지 케이스를 구성하는 스테인리스 강제의 금속판을 구속 수단에 의해 환상 돌기부의 외주측에 있어서 구속하면서, 선단폭이 큰 순으로 금속판의 양면에 대해서 환상 돌기부를 동시에 밀어부치는 것에 의해, 안전 밸브의 가장자리부를 구성하는 환상 박육부를 금속판에 형성하도록 구성되어 있다.
본 발명에 관한 전지의 안전 밸브는 서로 대향하는 환상 돌기부가 전지의 전지 케이스를 구성하는 스테인리스 강제의 금속판의 양면에 동시에 밀어부쳐지는 프레스 가공에 의해, 금속판의 양면에 형성된 한 쌍의 오목부로 이루어지는 환상 박육부와 환상 박육부 내주측에 마련되고, 프레스 가공 작용에 의해 판 두께 방향을 따라서 구부림 변형되어 있는 굴곡부를 구비한다.
본 발명에 관한 전지 케이스의 덮개체 제조 방법에서는 환상 박육부에 의해 가장자리부가 구성된 안전 밸브와 환상 박육부의 외주측에 위치하는 외주측 판면의 바깥 가장자리로부터 환상으로 세워 마련된 측벽부를 갖는 전지 케이스의 덮개체를 제조하기 위한 전지 케이스의 덮개체 제조 방법이며, 덮개체의 소재인 스테인리스 강제의 금속판에 환상 돌기부를 밀어부치는 것에 의해, 금속판에 환상 박육부를 형성하는 코이닝(coining)공정과 코이닝 공정 후에 금속판에 드로잉 가공을 하고, 금속판에 측벽부를 형성하는 측벽 형성 공정을 포함하고, 코이닝 공정에서는 서로 대향해서 배치된 환상 돌기부를 금속판의 표리 양면에 동시에 밀어부치는 것에 의해 환상 박육부를 형성한다.
본 발명의 전지의 안전 밸브 제조 방법, 전지의 안전 밸브 제조 장치, 전지의 안전 밸브, 및 전지 케이스의 덮개체 제조 방법에 의하면, 서로 대향하도록 펀치 및 다이에 마련된 환상 돌기부를 스테인리스 강제의 금속판의 양면에 동시에 밀어부치는 것에 의해, 안전 밸브의 가장자리부를 구성하는 환상 박육부를 금속판에 형성하므로, 1개의 환상 돌기부에 의한 금속판의 가공량을 작게 할 수 있고, 1개의 환상 돌기부에 가해지는 가공 부하를 작게 할 수 있다. 즉, 가공 중의 깨짐이나 가공 경화를 억제할 수 있기 때문에, 환상 박육부를 정밀도 좋게 성형할 수 있음과 동시에, 환상 박육부를 형성할 때의 가공 부하를 펀치 및 다이에 분산시킬 수 있고, 금형의 수명을 길게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태1에 의한 2차 전지의 안전 밸브를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 선 Ⅱ―Ⅱ를 따르는 단면도이다.
도 3은 도 2의 영역 Ⅲ의 확대도이다.
도 4는 도 1의 안전 밸브를 제조하기 위한 안전 밸브 제조 장치를 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태2에 의한 전지 케이스의 덮개체(1)를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 선 Ⅵ―Ⅵ를 따르는 단면도이다.
도 7은 도 6의 영역 Ⅶ의 확대도이다.
도 8은 도 5의 덮개체(1)와 케이스 본체의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 9는 도 5의 덮개체(1)를 제조하기 위한 덮개체 제조 장치를 나타내는 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태3에 의한 전지 케이스의 덮개체 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.
<실시 형태1>
도 1은 본 발명의 실시 형태1에 의한 2차 전지의 안전 밸브(2)를 나타내는 사시도이다. 도면에 있어서, 덮개체(1)는 스테인리스 강제의 금속판으로 이루어지며, 2차 전지의 전지 케이스를 구성하는 것이다. 이 덮개체(1)에는 전지 케이스의 내부 압력이 소정값을 넘었을 경우에 개열하여 내부 압력을 외부에 개방하는 2차 전지의 안전 밸브(2)가 마련되어 있다. 이 안전 밸브(2)에는 환상 박육부(3)와 굴곡부(4)가 마련되어 있다.
환상 박육부(3)는 안전 밸브(2)의 가장자리부를 구성하는 타원형의 홈이며, 덮개체(1) 내의 다른 판면에 비해서 두께가 얇게 되어 있는 부분이다. 이 환상 박육부(3)는 전지 케이스의 내부 압력이 소정값을 넘었을 경우에 가장 먼저 찢어져, 안전 밸브(2) 전체를 개열시키는 것이다. 또한, 환상 박육부(3)의 외형은 닫힌 바깥 가장자리를 갖는 것이라면 좋고 예를 들면, 진원형이나 다각형 등이어도 좋다. 굴곡부(4)는 환상 박육부(3)의 내주측에 위치하는 판면이며, 덮개체(1)의 판두께 방향(1a)을 따라서 구부림 변형된 부분이다.
환상 박육부(3)의 외주측의 덮개체(1)의 판면(이하, 외주측 판면(10)이라고 부른다)은 평탄하게 형성되어 있다. 외주측 판면(10)의 바깥 가장자리에는 외주측 판면(10)으로부터 판두께 방향(1a)을 따라서 세워 마련된 측벽부(11)가 마련되어 있으며, 측벽부 (11)의 선단에는 측벽부(11)로부터 대략 직각으로 굴곡된 플랜지부(12)가 마련되어 있다. 이 이후, 측벽부(11)가 세워 마련된 방향의 덮개체(1)의 단면을 표면(13)이라 하고, 반대측의 덮개체(1)의 단면을 이면(14)이라고 한다.
다음으로, 도 2는 도 1의 선 Ⅱ―Ⅱ을 따른 단면도이며, 도 3은 도 2의 영역 Ⅲ의 확대도이다. 도 2에 나타나듯이, 환상 박육부(3)는 덮개체(1)의 표면(13) 및 이면(14)의 양면에 형성된 한 쌍의 오목부(30)에 의해서 구성되어 있다. 후에 도면을 이용해서 자세히 설명하겠지만, 오목부(30)는 서로 대향하도록 마련된 환상 돌기부(23)를 덮개체(1)의 양면에 동시에 밀어부치는 프레스 가공에 의해 형성되는 것이다(도 4 참조).
오목부(30)에 대해서 더욱 상세하게 보면, 오목부(30)에는 도 3에 나타나듯이 환상 박육부(3)내에서 두께가 가장 얇게 된 최박부(最博部)(30a)와, 외주측 판면(10)에서 최박부(30a)를 향해서 서서히 두께가 얇게 된 제 1∼제 3 단부 (30b∼30d)가 마련되어 있다. 후에, 도면을 이용해서 자세히 설명하지만, 최박부(30a) 및 제 1∼제 3 단부(30b∼30d)는 선단폭이 다른 복수조의 환상 돌기부(23)가 선단폭이 큰 순으로 덮개체(1)의 양면에 동시에 밀어부쳐 복수의 코이닝 공정(다단 코이닝)으로 형성된다(도 4의 (a)∼(d) 참조). 이처럼, 외주측 판 면(10)에서 최박부(30a)를 향해서 서서히 두께가 얇게 된 복수의 단부(30b)가 오목부(30)에 마련되는 것으로, 최박부(30a)의 위치를 용이하게 특정할 수 있고, 환상 박육부(3)의 두께를 검사하는 품질 검사의 효율을 향상시킬 수 있도록 되어 있다.
도 2로 돌아와서, 굴곡부(4)에는 제 1 돌출부(4a)와 제 2 돌출부(4b)가 마련되어 있다. 제 1 돌출부(4a)는 환상 박육부(3)의 외주측에서의 덮개체(1)의 표면(13)보다도 판두께 방향(1a)을 따라서 돌출되어 있다. 제 2 돌출부(4b)는 환상 박육부(3)의 외주측에서 덮개체(1)의 이면(14)보다도 판두께 방향(1a)을 따라서 돌출되어 있다. 즉, 굴곡부(4)는 덮개체(1)의 표면 방향 또는 이면 방향의 1 방향으로 뿐만 아니라 표면 방향 및 이면 방향의 양 방향을 향해서 구부림 변형된 단면 파형으로 형성되어 있다. 후에 도면을 이용해서 자세히 설명하지만, 굴곡부(4)는 외주측 판면(10)을 구속하면서, 전술한 프레스 가공이 실행되는 것으로 형성되는 것이며, 오목부(30)의 형성에 의해 생기는 두께 나머지를 흡수한 부분이다. 이처럼 환상 박육부(3)의 내주부에 굴곡부(4)가 형성되는 것으로, 오목부(30)의 형성에 의해 생기는 두께 나머지가 외주측 판면(10)에 작용하는 것을 회피할 수 있고, 해당 두께 나머지가 덮개체(1)의 외형에 영향을 미치는 것을 회피할 수 있다. 또, 굴곡부(4)가 단면 파형에 형성되는 것으로, 외주측 판면(10)에 대한 굴곡부(4)의 돌출량을 작게 억제하면서, 굴곡부(4)의 표면적을 크게 할 수 있다. 굴곡부(4)의 표면적을 크게 하는 것으로, 덮개체(1)가 이용되는 전지 케이스의 내부 압력을 더욱 크게 안전 밸브(2)에 작용시킬 수 있다. 또, 외주측 판면(10)에 대한 굴곡부(4)의 돌출량을 작게 할 수 있는 것으로, 다른 부재가 굴곡부(4)에 접하는 가능성을 작게 할 수 있고, 안전 밸브(2)가 파손될 가능성을 낮출 수 있다.
다음으로, 도 4는 도 1의 안전 밸브(2)를 제조하기 위한 안전 밸브 제조 장치를 나타내는 구성도이며, 도 4의 (a)∼(d)는 그 안전 밸브 제조 장치를 이용한 안전 밸브 제조 방법의 제 1∼제 4 코이닝 공정을 나타내고 있다. 도 4에 나타나듯이, 안전 밸브 제조 장치(20)는 제 1∼제 4 코이닝 공정에서 각각 이용되는 복수조의 펀치(21) 및 다이(22)와, 각 펀치(21) 및 다이(22)에 마련된 복수조의 환상 돌기부(23)와, 각 펀치(21) 및 다이(22)의 측부에 각각 마련된 구속 수단(24)을 갖고 있다.
환상 돌기부(23)는 서로 대향하도록 각 펀치(21) 및 다이(22)에 마련된 돌기체이다. 도 4에서는 단면밖에 나타나지 않지만, 환상 돌기부(23)는 환상 박육부(3)(도 1참조)의 형상을 따르도록, 각 펀치(21) 및 다이(22)의 중앙 단면(21a, 22a)으로부터 펀치(21) 및 다이(22)의 바깥 가장자리를 따라서 환상으로 형성되어 있다. 각 환상 돌기부(23)는 펀치(21) 및 다이(22)의 조마다 다른 선단폭을 갖고 있다. 각 펀치(21) 및 다이(22)에서의 환상 돌기부(23)의 내주측에는 환상 돌기부(23)를 측벽으로 하고 중앙 단면(21a, 22a)을 저면으로 하는 중앙 오목부(25)가 형성되어 있다.
구속 수단(24)은 펀치(21)의 측부에 배치된 블랭크 홀더(24a)와, 다이(22)의 측부에 배치된 다이 홀더(24b)와, 블랭크 홀더(24a)에 접속된 부세 부재(24c)를 갖고 있다. 블랭크 홀더(24a) 및 부세 부재(24c)는 펀치(21)와 일체로 변위된다. 부세 부재(24c)는 예를 들면, 코일 스프링 등에 의해 구성되어 있으며, 블랭크 홀더(24a)를 다이 홀더(24b)를 향해서 힘을 가하는 것이다. 즉, 구속 수단(24)은 펀치(21)가 다이(22)를 향해서 변위 되었을 때에, 펀치(21)와 다이(22)의 사이에 배치된 덮개체(1)를 환상 돌기부(23)의 외주측에 있어서 구속(협지)하는 것이다.
다음으로, 도 4의 안전 밸브 제조 장치를 이용한 안전 밸브 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 1∼도 3에 나타나는 안전 밸브(2)를 덮개체(1)에 형성하는 경우, 도 4의 (a)∼(d)에 나타나는 제 1∼제 4 코이닝 공정을 차례로 실행한다.
제 1 코이닝 공정에서는 가장 큰 선단폭을 갖는 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)가 이용되고, 측벽부(11) 및 플랜지부(12)가 마련된 상태의 덮개체(1)가 펀치(21)와 다이(22)의 사이에 배치된 후에, 펀치(21)가 다이(22)를 향해서 변위된다. 이것에 의해, 환상 돌기부(23)의 외주측에 있어서 덮개체(1)가 구속 수단(24)에 의해 구속되면서, 덮개체(1)의 양면(표면 및 이면(13,14))에 대해서 환상 돌기부(23)가 동시에 밀어부쳐진다.
이 제 1 코이닝 공정에 의해, 도 3에 나타내는 제 1 단부(30b)가 형성된다. 여기서, 제 1 단부(30b)의 형성에 의해 두께 나머지가 생기지만, 환상 돌기부(23)의 외주측에 있어서 덮개체(1)가 구속 수단(24)에 의해 구속되어 있으므로, 두께 나머지는 제 1 단부(30b)의 내주측으로 달아난다. 즉, 제 1 단부(30b)의 형성에 의해 생긴 두께 나머지는 제 1 단부(30b)의 내주측의 판면이 두께가 증가하면서, 펀치(21) 및 다이(22)의 중앙 오목부(25)내에서 구부림 변형된 것으로 흡수된다. 이것에 의,해 제 1 단부(30b)의 형성에 의해 생긴 두께 나머지가 제 1 단부(30b)의 외주측의 판면에 작용하는 것이 방지되고, 덮개체(1)의 외형이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
제 2 코이닝 공정에서는 제 1 코이닝 공정에서 이용된 환상 돌기부(23)보다도 작은 선단폭의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)가 이용되며, 제 1 단부(30b)의 저부에 대해서 환상 돌기부(23)가 밀어부치는 것으로, 제 2 단부(30c)가 형성된다. 이 제 2 단부(30c)의 형성에 의해 생기는 두께 나머지에 대해서도 제 2 단부(30c)의 내주측의 판면이 두께 증가 및 구부림 변형되는 것으로 흡수된다.
마찬가지로, 제 3 코이닝 공정에서는 제 2 코이닝 공정에서 이용된 환상 돌기부(23)보다도 작은 선단폭의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)가 이용되며, 제 2 단부(30c)의 저부에 대해서 환상 돌기부(23)가 밀어부치는 것으로 제 3 단부(30d)가 형성된다. 또, 제 4 코이닝 공정에서는 제 3 코이닝 공정에서 이 용된 환상 돌기부(23)보다도 작은 선단폭의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)가 이용되며, 제 3 단부(30d)의 저부에 대해서 환상 돌기부(23)가 밀어부치는 것으로 최박부(30a)가 형성된다. 이들 제 3 단부(30d) 및 최박부(30a)의 형성에 의해 생기는 두께 나머지에 대해서도, 제 3 단부(30d) 및 최박부(30a)의 내주측의 판면이 두께 증가 및 구부림 변형되는 것으로 흡수된다.
즉, 제 1∼제 4 코이닝 공정을 통해서, 덮개체(1)를 펀치(21)와 다이(22)의 사이에 배치하여, 서로 대향하도록 펀치(21)및 다이(22)에 마련된 환상 돌기부(23)를 덮개체(1)의 양면에 동시에 밀어부치는 것에 의해, 환상 박육부(3)를 덮개체( 1)에 형성한다. 이처럼, 서로 대향하도록 마련된 환상 돌기부(23)를 덮개체(1)의 양면에 대해서 동시에 밀어부치는 것에 의해 환상 박육부(3)가 형성되도록 구성하는 것으로, 종래 기술과 같이 덮개체의 한쪽 면에 대해서 환상 돌기부를 밀어부치는 경우에 비해서, 1개의 환상 돌기부(23)에 의한 덮개체(1)의 가공량을 작게 할 수 있고, 1개의 환상 돌기부(23)에 가해지는 가공 부하를 작게할 수 있다. 즉, 스테인리스 강제의 금속판을 이용해서 환상 박육부(3)를 형성할 때, 가공 중의 깨짐이나 가공 경화를 억제할 수 있기 때문에, 환상 박육부(3)를 정밀도 좋게 성형할 수 있음과 동시에, 가공 부하를 펀치(21) 및 다이(22)에 분산시킬 수 있고, 금형의 수명을 길게 할 수 있다. 또, 선단폭이 큰 순으로 복수 조의 환상 돌기부(23)를 덮개체(1)의 양면에 밀어부치는 다단 코이닝에 의해 환상 박육부(3)를 형성하므로, 환상 박육부(3)에 최박부(30a) 및 제 1∼제 3 단부(30b∼30d)를 형성할 수 있고, 제 1 ∼제 3 단부(30b∼30d)를 이용해서 환상 박육부(3)의 품질 검사의 효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 실시예를 든다. 본 발명자는 공칭 판두께 0.8㎜의 SUS430의 강판을 소재로 하고, 프레스 가공에 의해 측벽부(11) 및 플랜지부(12)가 마련된 상태의 덮개체(1)에 대해서, 도 4에 나타나는 제 1∼제 4 코이닝 공정을 실시하는 것으로, 안전 밸브(2)를 덮개체(1)에 형성했다. 또한, 환상 박육부(3)의 형상은 긴변을 15㎜로 하고 짧은변을 10㎜로 하는 진원형으로 하고, 최박부(30a)의 두께는 0.015㎜로 하였다. 또, 제 1 코이닝 공정에서는 선단폭이 1.5㎜의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)를 이용하고, 제 2 코이닝 공정에서는 선단폭이 1.0㎜의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)를 이용하고, 제 3 코이닝 공정에서는 선단폭이 0.5㎜의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)를 이용하고, 제 4 코이닝 공정에서는 선단이 60°의 삼각 단면 형상이고 선단 R을 0.2R로 한 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)를 이용했다. 또한, 제 1∼제 4 코이닝 공정을 통해서 펀치(21) 및 다이(22)의 중앙 오목부(25)의 깊이는 공칭 판두께분의 0.8㎜로 했다.
이러한 조건에 있어서, 제 1∼제 4 코이닝 공정에서의 덮개체(1)의 파쇄율[％]을 하기의 표 1에 나타나는 실시 예 A∼K와 같이 변경하고, 덮개체(1)의 파쇄율과 금형의 파손의 관계를 조사했다. 또한, 파쇄율[％]이란 각 코이닝 공정에 있어서 덮개체(1)의 판면을 어느 정도 파쇄되는지를 나타내는 것이며,{(전공정의 판두께―후공정의 판두께)÷전공정의 판두께}×100으로 구해지는 수치이다. 또한, 제 1 코이닝 공정의 파쇄율을 구할 때의 전공정의 판두께는 소재로서 이용되는 강판의 공칭 판두께이다.
[표 1]
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표 1의 실시예 A, E∼H, J, K에 나타나듯이, 파쇄율을 70％ 이하로 억제해서 코이닝 공정을 실시한 결과, 2000쇼트 후에도 펀치(21) 및 다이(22)의 환상 돌기부(23)에 크랙은 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이에 대해서, 실시예 B∼D, I에 나타나듯이, 덮개체(1)의 파쇄율이 70％를 넘는 코이닝 공정을 포함하는 다단 코이닝을 실시하면, 실시 횟수가 2000쇼트에 닿기 전에, 파쇄율이 70％를 넘는 코이닝 공정의 타이밍에서 펀치(21)의 환상 돌기부(23)에 크랙이 발생하는 것이 판명되었다. 따라서, 각 코이닝 공정에서 덮개체(1)의 파쇄율은 70％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 조건에서 형성한 안전 밸브(2)는 깨짐이 발생하는 일 없이 원하는 환상 박육부(3)가 얻어지고, 0.6∼0.8MPa의 압력 범위에서 안정하게 작동했다.
이러한 전지의 안전 밸브 제조 방법에서는 스테인리스 강제의 금속판으로 이루어는 덮개체(1)를 펀치(21)와 다이(22)의 사이에 배치해서, 서로 대향하도록 펀치(21) 및 다이(22)에 마련된 환상 돌기부(23)를 덮개체(1)의 양면에 동시에 밀어부치는 것에 의해, 안전 밸브(2)의 가장자리부를 구성하는 환상 박육부(3)를 덮개체(1)에 형성하므로, 종래 기술과 같이 덮개체의 한쪽 면에 대해서 환상 돌기부를 밀어부치는 경우에 비해서, 1개의 환상 돌기부(23)에 의한 덮개체(1)의 가공량을 작게 할 수 있고, 1개의 환상 돌기부(23)에 가해지는 가공 부하를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 환상 박육부(3)를 형성할 때, 가공 중의 깨짐이나 가공 경화를 억제할 수 있기 때문에, 환상 박육부를 정밀도 좋게 성형할 수 있음과 동시에, 가공 부하를 펀치(21) 및 다이(22)에 분산할 수 있고, 금형의 수명을 길게 할 수 있다.
또, 환상 돌기부(23)를 덮개체(1)의 양면에 밀어부칠 때에 환상 돌기부(23)의 외주측에 있어서 구속 수단(24)에 의해 덮개체(1)를 구속하므로, 환상 박육부(3)를 형성할 때에 생기는 두께 나머지를 환상 돌기부(23)의 내주측으로만 달아나게 할 수 있고, 해당 두께 나머지가 덮개체(1)의 외형에 영향을 미치는 것을 회피할 수 있다.
또, 펀치(21) 및 다이(22)의 조마다 선단폭이 다른 복수 조의 환상 돌기부(23)를 이용하여, 선단폭이 큰 순으로 덮개체(1)의 양면에 환상 돌기부(23)를 밀어부치는 복수의 코이닝 공정에 의해 환상 박육부(3)를 형성하므로, 1개의 환상 돌기부(23)에 가해지는 가공 부하를 작게 할 수 있고, 금형의 수명을 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 외주측 판면(10)으로부터 최박부(30a)를 향해서 서서히 두께가 얇게 된 복수의 단부(30b)를 환상 박육부(3)에 마련할 수 있고, 이 단부(30b)를 이용해서 최박부(30a)의 위치를 용이하게 특정할 수 있고, 환상 박육부(3)의 두께를 검사하는 품질 검사의 효율을 향상할 수 있다.
또, 각 코이닝 공정에서 덮개체(1)의 파쇄율을 70％ 이하로 하므로, 펀치(21) 및 다이(22)의 환상 돌기부(23)에 파손이 생기는 가능성을 더 저감할 수 있고, 금형의 수명을 더욱 확실히 길게 할 수 있다.
또, 이러한 전지의 안전 밸브 제조 장치에서는 전지의 전지 케이스를 구성하는 스테인리스 강제의 덮개체(1)를 구속 수단(24)에 의해 환상 돌기부(23)의 측벽부에 있어서 구속하면서, 선단폭이 큰 순으로 덮개체(1)의 양면에 대해서 환상 돌기부를 동시에 밀어부치는 것에 의해, 안전 밸브(2)의 가장자리부를 구성하는 환상 박육부(3)를 덮개체(1)에 형성하도록 구성되어 있으므로, 상술한 전지의 안전 밸브 제조 방법과 마찬가지로, 환상 박육부(3)를 형성할 때에 생기는 두께 나머지가 덮개체(1)의 외형에 영향을 미칠 것을 회피하면서, 환상 박육부(3)를 형성할 때, 가공 중의 깨짐이나 가공 경화를 억제할 수 있기 때문에, 환상 박육부(3)를 정밀도 좋게 성형할 수 있음과 동시에, 가공 부하를 펀치(21) 및 다이(22)에 분산시킬 수 있고, 금형의 수명을 길게 할 수 있다.
또, 이러한 전지의 안전 밸브(2)에서는 환상 박육부(3)는 서로 대향하는 환상 돌기부가 전지의 전지 케이스를 구성하는 스테인리스 강제의 금속판의 양면에 동시에 밀어부쳐지는 프레스 가공에 의해, 덮개체(1)의 양면에 형성된 한 쌍의 오목부로 구성되고, 굴곡부(4)는 환상 박육부(3)의 내주측에 마련되고, 프레스 가공의 작용에 의해 판두께 방향을 따라서 구부림 변형되어 있으므로, 해당 안전 밸브(2)를 형성할 때에, 가공 중의 깨짐이나 가공 경화를 억제할 수 있기 때문에, 환상 박육부(3)를 정밀도 좋게 성형할 수 있음과 동시에, 환상 박육부(3)를 형성할 때의 가공 부하를 펀치(21) 및 다이(22)에 분산시킬 수 있고 금형의 수명을 길게 할 수 있다.
또, 환상 박육부(3)에는 환상 박육부(3)내에 있어서 두께가 가장 얇게된 최박부(30a)와, 외주측 판면(10)으로부터 최박부(30a)를 향해, 서서히 두께를 얇게된 제 1 및 제 3 단부(30b∼30d)가 마련되어 있으므로, 단부(30b)를 이용해서 최박부(30a)의 위치를 용이하게 특정할 수 있고, 환상 박육부(3)의 두께를 검사하는 품질 검사의 효율을 향상시킬 수 있다.
<실시 형태 2>
도 5는 본 발명의 실시 형태2에 의한 전지 케이스의 덮개체(1)를 나타내는 사시도이다. 도면에 있어서, 2차 전지의 전지 케이스를 구성하는 덮개체(1)에는 전지 케이스의 내부 압력이 소정값을 넘었을 경우에 개열하여 내부 압력을 외부에 개방하는 2차 전지의 안전 밸브(2)가 마련되어 있다. 이 안전 밸브(2)에는 환상 박육부(3)와 굴곡부(4)가 마련되어 있다.
환상 박육부(3)는 안전 밸브(2)의 가장자리부를 구성하는 타원형의 홈이며, 덮개체(1)내의 다른 판면에 비해서 두께가 얇게 되어 있는 부분이다. 이 환상 박육부(3)는 전지 케이스의 내부 압력이 소정값을 넘었을 경우에 가장 먼저 찢어져, 안전 밸브(2) 전체를 개열시키는 것이다. 또한, 환상 박육부(3)의 외형은 닫힌 바깥 가장자리을 갖는 것이면 좋고, 예를 들면, 타원형이나 다각형 등이라도 좋다. 굴곡부(4)는 환상 박육부(3)의 내주측에 위치하는 판면이며, 덮개체(1)의 판두께 방향(1a)을 따라서 구부림 변형된 부분이다.
환상 박육부(3)의 외주측의 판면(이하, 외주측 판면(10)이라고 부른다)은 평탄하게 형성되어 있다. 외주측 판면(10)의 바깥 가장자리 전체로부터 판두께 방향(1a)을 따라서 대략 직각으로 굴곡된 측벽부(11)와, 측벽부(11)의 선단으로부터 대략 직각으로 굴곡된 플랜지부(12)가 세워 마련되어 있다. 이 이후, 측벽부(11)가 세워 마련된 방향의 덮개체(1)의 단면을 표면(13)으로 하고, 반대측의 덮개체(1)의 단면을 이면(14)이라고 한다.
다음으로, 도 6은 도 5의 선 Ⅵ―Ⅵ를 따른 단면도이며, 도 7은 도 6의 영역 Ⅶ의 확대도이다. 도 6에 나타나듯이, 환상 박육부(3)는 덮개체(1)의 표면(13) 및 이면(14)의 양면에 형성된 한 쌍의 오목부(30)에 의해서 구성되어 있다. 후에, 도면을 이용해서 자세히 설명하지만, 오목부(30)는 서로 대향하도록 마련된 환상 돌기부(23)를, 덮개체(1)의 소재인 스테인리스 강제의 금속판(100)의 양면에 동시에 밀어부치는 프레스 가공에 의해 형성되는 것이다(도 9 참조).
오목부(30)에 대해서 더욱 상세히 보면, 오목부(30)에는, 도 7에 나타나듯이 환상 박육부(3)내에 있어서 두께가 가장 얇게 된 최박부(30a)와, 외주측 판 면(10)으로부터 최박부(30a)를 향해서 서서히 두께가 얇게 된 제 1∼3단부(30b∼30d)가 마련되어 있다. 후에, 도면을 이용해서 자세히 설명하지만 최박부(30a) 및 제 1∼제 3 단부(30b∼30d)는 선단폭이 다른 복수 조의 환상 돌기부(23)가 선단폭이 큰 순으로 덮개체(1)의 양면에 동시에 밀어부치는 다단 코이닝에 의해 형성된다(도 9의 (a)∼(d) 참조). 이와 같이, 외주측 판면(10)으로부터 최박부(30a)를 향해서 서서히 두께가 얇게 된 복수의 단부(30b)가 오목부(30)에 마련되는 것으로, 최박부(30a)의 위치를 용이하게 특정할 수 있고, 환상 박육부(3)의 두께를 검사하는 품질 검사의 효율을 향상시킬 수 있도록 되어 있다.
도 6으로 되돌아가, 굴곡부(4)에는 제 1 돌출부(4a)와 제 2 돌출부(4b)가 마련되어 있다. 제 1 돌출부(4a)는 환상 박육부(3)의 외주측에서의 덮개체(1)의 표면(13)보다도 판두께 방향(1a)을 따라서 돌출되어 있다. 제 2 돌출부(4b)는 환상 박육부(3)의 외주측에서의 덮개체(1)의 이면(14)보다도 판두께 방향(1a)을 따라서 돌출되어 있다. 즉 굴곡부(4)는 덮개체(1)의 표면 방향 또는 이면 방향의 한 방향으로 뿐만 아니라, 표면 방향 및 이면 방향의 양 방향을 향해서 구부림 변형된 단면 파형으로 형성되어 있다. 후에 도면을 이용해서 자세히 설명하지만, 굴곡부(4)는 외주측 판면(10)을 구속하면서 전술의 프레스 가공이 실행되는 것으로 형성되는 것이며, 오목부(30)의 형성에 의해 생기는 두께 나머지를 흡수한 부분이다. 이와 같이, 환상 박육부(3)의 내주부에 굴곡부(4)가 형성되는 것으로, 오목부(30)의 형성에 의해 생기는 두께 나머지가 외주측 판면(10)에 작용하는 것을 저감할 수 있고, 해당 두께 나머지가 덮개체(1)의 외형에 영향을 미치는 것을 작게 하고 있다. 또, 굴곡부(4)가 단면 파형에 형성되는 것으로, 외주측 판면(10)에 대한 굴곡부(4)의 돌출량을 작게 억제하면서, 굴곡부(4)의 표면적을 크게 할 수 있다. 굴곡부(4)의 표면적을 크게 하는 것으로, 덮개체(1)가 이용되는 전지 케이스의 내부 압력을 더욱 크게 안전 밸브(2)에 작용시킬 수 있다. 또, 외주측 판면(10)에 대한 굴곡부(4)의 돌출량을 작게 할 수 있는 것으로, 다른 부재가 굴곡부(4)에 접하는 가능성을 작게 할 수 있고, 안전 밸브(2)가 파손되는 가능성을 낮출 수 있다.
다음으로, 도 8은 도 5의 덮개체(1)와 케이스 본체(5)의 관계를 나타내는 설명도이다. 도 8에서는 개략적으로 나타내고 있지만, 케이스 본체(5)는 덮개체(1)와 함께 전지 케이스를 구성하는 것이며, 개구부(5a)를 갖는 바닥이 있는 통형상으로 형성된 스테인리스 강제의 용기이다. 덮개체(1)는 측벽부(11)의 외면이 케이스 본체(5)의 내주면(5b)을 따르도록 개구부(5a)에 삽입된다. 케이스 본체(5)의 상단부(5c)에는 덮개체(1)가 개구부(5a)에 삽입되었을 때에 플랜지부(12)의 하면이 겹쳐진다. 덮개체(1) 및 케이스 본체(5)는 예를 들면, 레이저 용접 등에 의해, 플랜지부(12)의 하면과 케이스 본체(5)의 상단부(5c)가 용접되는 것에 의해 일체화된다.
여기서, 전술한 바와 같이 외주측 판면(10)을 구속하면서 프레스 가공을 실행하는 것으로 오목부(30)의 형성에 의해 생기는 두께 나머지를 굴곡부(4)에서 흡수시키고 있지만, 모든 두께 나머지를 굴곡부(4)에 흡수시키는 것은 어렵다. 두께 나머지가 외주측 판면(10)에 작용하면, 환상 박육부(3) 주변의 외주측 판면(10)에 탄성 왜곡이 잔류하고, 덮개체(1)가 만곡되어 버린다. 덮개체(1)의 만곡이 크면, 도 8에 나타내는 플랜지부(12)의 하면과 케이스 본체(5)의 상단부(5c)의 사이에 큰 간극이 생기고, 케이스 본체(5)에 덮개체(1)의 용접이 곤란해진다. 본 실시의 형태에서는 이하에 설명하는 제조 방법에 의해 덮개체(1)를 제조하는 것으로, 탄성 왜곡을 제거할 수 있고, 탄성 왜곡에 의한 덮개체(1)의 만곡을 억제할 수 있도록 하고 있다.
다음으로, 도 9는 도 5의 덮개체(1)를 제조하기 위한 덮개체 제조 장치를 나타내는 구성도이며, 도 9의 (a)∼(d)는 그 덮개체 제조 장치를 이용한 덮개체 제조 방법의 코이닝 공정을 나타내고, 도 9의 (e)는 덮개체 제조 방법의 측벽 형성 공정을 나타내고 있다. 도 9의 (a)∼(d)에 나타나듯이, 코이닝 공정에서는 복수 조의 펀치(21) 및 다이(22)와, 각 펀치(21) 및 다이(22)에 마련된 복수 조의 환상 돌기부(23)와, 각 펀치(21) 및 다이(22)의 측부에 각각 마련된 구속 수단(24)을 이용한 다단 코이닝이 실행된다.
환상 돌기부(23)는 서로 대향하도록 각 펀치(21) 및 다이(22)에 마련된 돌기체이다. 도 9에서는 단면밖에 나타나지 않지만, 환상 돌기부(23)는 환상 박육부(3)(도 5 참조)의 형상을 따르도록, 각 펀치(21) 및 다이(22)의 중앙 단면(21a, 22a)으로부터 펀치(21) 및 다이(22)의 바깥 가장자리를 따라서 환상으로 형성되어 있다. 각 환상 돌기부(23)는 펀치(21) 및 다이(22)의 조마다 다른 선단폭을 갖고 있다. 각 펀치(21) 및 다이(22)에서의 환상 돌기부(23)의 내주측에는 환상 돌기부(23)를 측벽으로 하고 중앙 단면(21a, 22a)을 저면으로 하는 중앙 오목부(25)가 형성되어 있다.
구속 수단(24)은 펀치(21)의 측부에 배치된 블랭크 홀더(24a)와, 다이(22)의 측부에 배치된 다이 홀더(24b)와, 블랭크 홀더(24a)에 접속된 부세 부재(24c)를 갖고 있다. 블랭크 홀더(24a) 및 부세 부재(24c)는 펀치(21)와 일체로 변위된다. 부세 부재(24c)는 예를 들면, 코일 스프링 등에 의해 구성되어 있으며, 블랭크 홀더(24a)를 다이 홀더(24b)를 향해서 힘을 가하는 것이다. 즉, 구속 수단(24)은 펀치(21)가 다이(22)를 향해서 변위될 때에, 펀치(21)와 다이(22)의 사이에 배치된 덮개체(1)를 환상 돌기부(23)의 외주측에 있어서 구속(협지)하는 것이다.
도 9의 (e)에 나타나듯이, 측벽 형성 공정에서는 펀치(51)와, 펀치(51)의 외주 위치에 배치된 환상의 다이(52)와, 다이(52)에 대향하도록 배치된 환상의 홀더(53)와, 다이(52)의 내주 위치에 마련된 구속 수단(54)이 이용된다. 펀치(51), 다이(52), 홀더(53)는 덮개체(1)의 소재인 금속판(100)에 드로잉 가공을 실시하는 것이다. 펀치(51)의 상부에는 덮개체(1)의 안전 밸브(2)에 대응하는 위치에 배치된 오목부(51a)와, 오목부(51a)를 둘러싸는 지지부(51b)가 마련되어 있다.
구속 수단(54)에는 쿠션 패드(54a)와, 쿠션 패드(54a)에 부착된 환상의 압압체 (54b)가 마련되어 있다. 쿠션 패드(54a)는 예를 들면, 우레탄 등의 탄성체에 의해 구성되어 있다. 압압체(54b)는 금속에 의해 구성되어 있으며, 펀치(51)의 지지부(51b)에 대향하도록 환상으로 형성되어 있다.
다음으로, 도 9의 덮개체 제조 장치를 이용한 덮개체 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 5∼도 8에 나타내는 덮개체(1)에 형성하는 경우, 도 9의 (a)∼(d)에 나타나는 코이닝 공정을 실행한 후에, 도 9의 (e)에 나타내는 측벽 형성 공정을 실행한다.
도 9의 (a)에 나타내는 제 1단째의 코이닝에서는 가장 큰 선단폭을 갖는 상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)가 이용되고, 덮개체(1)의 소재로 되는 평판 형상의 금속판(100)이 펀치(21)와 다이(22)의 사이에 배치된 후에 펀치(21)가 다이(22)를 향해서 변위된다. 이것에 의해. 환상 돌기부(23)의 외주측에 있어서 금속판(100)이 구속 수단(24)에 의해 구속되면서, 금속판(100)의 양면(표면 및 이면(13,14)에 대해서 환상 돌기부(23)가 동시에 밀어부쳐진다.
이 제 1 코이닝 공정에 의해, 도 7에 나타내는 제 1 단부(30b)가 형성된다. 여기서, 제 1 단부(30b)의 형성에 의해 두께 나머지가 생기지만, 환상 돌기부(23)의 외주측에 있어서 금속판(100)이 구속 수단(24)에 의해 구속되어 있으므로, 두께 나머지의 대부분은 제 1 단부(30b)의 내주측으로 달아난다. 즉, 제 1 단부(30b)의 형성에 의해 생긴 두께 나머지의 대부분은 제 1 단부(30b)의 내주측의 판면이 두께가 증가하면서, 펀치(21) 및 다이(22)의 중앙 오목부(25)내에서 구부림 변형되는 것으로 흡수된다. 이것에 의해, 제 1 단부(30b)의 형성에 의해 생긴 두께 나머지가 제 1 단부(30b)의 외주측의 판면에 작용하는 것이 저감된다.
도 9의 (b)에 나타내는 제 2 단째의 코이닝에서는 제 1 코이닝 공정에서 이용된 환상 돌기부(23)보다도 작은 선단폭의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)가 이용되며, 제 1 단부(30b)의 저부에 대해서 환상 돌기부(23)가 밀어부쳐지는 것으로 제 2 단부(30c)가 형성된다. 이 제 2 단부(30c)의 형성에 의해 생기는 두께 나머지에 대해서도 제 2 단부(30c)의 내주측의 판면이 두께 증가 및 구부림 변형되는 것으로 대부분이 흡수된다.
마찬가지로, 도 9의 (c)에 나타나는 제 3 단째의 코이닝에서는 제 2 단째의 코이닝에서 이용된 환상 돌기부(23)보다도 작은 선단폭의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)가 이용되며, 제 2 단부(30c)의 저부에 대해서 환상 돌기부(23)가 밀어부치는 것으로 제 3 단부(30d)가 형성된다. 또, 도 9의 (d)에 나타나는 제 4 단째의 코이닝에서는 제 3 단째의 코이닝 공정에서 이용된 환상 돌기부(23)보다도 작은 선단폭의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)가 이용되며, 제 3 단부(30d)의 저부에 대해서 환상 돌기부(23)가 밀어부치는 것으로 최박부(30a)가 형성된다. 즉, 제 4 단째의 코이닝에서, 환상 돌기부(23)의 두께 가 최종 목표 두께까지 얇게 된다. 이들 제 3 단부(30d) 및 최박부(30a)의 형성에 의해 생기는 두께 나머지에 대해서도, 제 3 단부(30d) 및 최박부(30a)의 내주측의 판면이 두께 증가 및 구부림 변형되는 것으로, 대부분이 흡수된다.
이와 같이, 서로 대향하도록 마련된 환상 돌기부(23)를 금속판(100)의 양면에 대해서 동시에 밀어부치는 것에 의해 환상 박육부(3)가 형성되도록 구성하는 것으로, 종래 기술과 같이 덮개체의 한쪽 면에 대해서 환상 돌기부를 밀어부치는 경우에 비해, 1개의 환상 돌기부(23)에 의한 금속판(100)의 가공량을 작게 할 수 있고, 1개의 환상 돌기부(23)에 가해지는 가공 부하를 작게 할 수 있다. 즉, 스테인리스 강제의 금속판을 이용해서 환상 박육부(3)를 형성할 때, 가공중의 깨짐이나 가공 경화를 억제할 수 있기 때문에, 환상 박육부(3)를 정밀도 좋게 성형할 수 있음과 동시에, 가공 부하를 펀치(21) 및 다이(22)에 분산시킬 수 있고, 금형의 수명을 길게 할 수 있다.
또, 선단폭이 큰 순으로 복수 조의 환상 돌기부(23)를 금속판(100)의 양면에 밀어부치는 다단 코이닝에 의해 환상 박육부(3)를 형성하므로, 환상 박육부(3)에 최박부(30a) 및 제 1∼제 3 단부(30b∼30d)를 형성할 수 있고, 제 1∼제 3 단부(30b∼30d)를 이용해서 환상 박육부(3)의 품질 검사의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 9의 (e)에 나타나는 측벽 형성 공정에서는 환상 박육부(3)가 오목부(51a)의 안쪽에 위치하도록 금속판(100)이 펀치(51)상에 탑재된 후에 다이(52)가 강하되는 것으로, 금속판(100)에 드로잉 가공이 실시된다. 즉, 다이(52)의 강하에 따라서, 금속판(100)이 굴곡되는 동시에, 다이(52)의 내주면과 펀치(51)의 외주면의 사이에서 금속판(100)이 연장되는 것으로, 측면부(11)가 형성된다. 또, 굴곡된 금속판(100)의 선단이 홀더(53)에 맞닿은 후에 다이(52)가 또한 강하되는 것으로, 해당 금속판(100)의 선단이 홀더(53)를 따라서 굴곡되어 플랜지부(12)가 형성된다.
전술한 바와 같은, 코이닝 공정에서 생긴 두께 나머지는 외주측 판면(10)에 탄성 왜곡을 발생시킨다. 한편으로, 이 측벽 형성 공정에서의 드로잉 가공에서는 코이닝 공정에서 생긴 탄성 왜곡을 상쇄하도록, 외주측 판면(10)에 인장 왜곡을 줄 수 있다. 이것에 의해, 코이닝 공정에서 생긴 탄성 왜곡을 제거할 수 있고, 탄성 왜곡에 의한 덮개체(1)의 만곡을 억제할 수 있다.
여기서, 도 9의 (e)에서는 드로잉 가공의 종기(終期)의 상태를 나타내고 있지만, 측벽 형성 공정에서 이용하는 금형은 다이(52)가 펀치(51)를 향해서 강하될 때에, 다이(52)보다도 먼저 압압체(54b)가 금속판(100)에 접촉되도록 구성되어 있다. 압압체(54b)가 금속판(100)에 접촉한 후에 다이(52)가 강하되면, 쿠션 패드(54a)가 압축되면서, 압압체(54b) 및 지지부(51b)에 의해 환상 박육부(3) 주변의 외주측 판면(10)이 구속된다.
전술한 바와 같은 드로잉 가공에서의 인장 응력이 환상 박육부(3)에 크게 작용하면, 환상 박육부(3)가 파단되어 버릴 우려가 있다. 본 실시 형태에서는 구속 수단(54)에 의해 환상 박육부(3) 주변의 외주측 판면(10)을 구속한 상태에서 금속판(100)에 드로잉 가공을 실시하는 것으로, 환상 박육부(3)의 파단을 회피하고 있다. 또, 도 9의 (e)에서는 외주측 판면(10) 전체를 구속하도록 나타내고 있지만, 상 박육부(3) 주변의 더욱 좁은 범위만을 구속하도록 해도 좋다.
다음으로, 실시예를 든다. 본 발명자는 공칭 판두께 0.8㎜의 SUS430의 강판을 소재로해서, 도 9에 나타나는 코이닝 공정 및 측벽 형성 공정을 실시하는 것으로, 덮개체(1)에 형성했다. 또한, 환상 박육부(3)의 형상은 긴변을 15㎜로 하고 짧은변을 10㎜로 하는 진원형으로 하고, 최박부(30a)의 두께(최종 목표 두께)는 0.015㎜로 했다. 또, 제 1단째의 코이닝에서는 선단폭이 1.5㎜의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)를 이용하고, 제 2 단째의 코이닝에서는 선단폭이 1.0㎜의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)를 이용하여 제 3단계의 코이닝에서는 선단폭이 0.5㎜의 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)를 이용하고, 제 4단째의 코이닝에서는 선단이 60°의 삼각 단면 형상이고 선단 R을 0.2R로 한 환상 돌기부(23)가 마련된 펀치(21) 및 다이(22)를 이용했다. 또한, 제 1∼제 4단의 코이닝을 통해서, 펀치(21) 및 다이(22)의 중앙 오목부(25)의 깊이는 공칭 판두께분의 0.8㎜로 했다.
이러한 조건에 있어서, 제 1∼제 4단의 코이닝에서의 덮개체(1)의 파쇄율[％]을 하기의 표 2에 나타나는 실시예 A∼K와 같이 변경하고, 금속판(100)의 파쇄율과 금형의 파손의 관계를 조사했다. 또한, 파쇄율[％]이란 각 코이닝 공정에 있어서 덮개체(1)의 판면을 어느 정도 파쇄할지를 나타내는 것이며,{(전공정의 판두께―후공정의 판두께)÷전공정의 판두께}×100으로 구해지는 수치이다. 또한, 제 1 코이닝 공정의 파쇄율을 구할 때의 전공정의 판두께는 소재로써 이용되는 강판의 공칭 판두께이다.
[표 2]
Figure 112016106666017-pct00002
표 2의 실시예 A, E∼H, J, K에 나타나듯이, 파쇄율을 70％ 이하로 억제해서 코이닝 공정을 실시한 결과, 2000쇼트 후에도 펀치(21) 및 다이(22)의 환상 돌기부(23)에 크랙은 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이에 대해서, 실시예 B∼D, I에 나타나듯이, 금속판(100)의 파쇄율이 70％를 넘는 코이닝을 포함한 다단 코이닝을 실시하면, 실시 회수가 2000쇼트에 닿기 전에, 파쇄율이 70％를 넘는 코이닝 공정의 타이밍에서 펀치(21)의 환상 돌기부(23)에 크랙이 발생하는 것이 판명되었다. 따라서, 각 단의 코이닝에서의 금속판(100)의 파쇄율은 70％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 조건에서 형성한 안전 밸브(2)는 깨짐이 발생하지 않고 원하는 환상 박육부(3)가 얻어지며, 0.6∼0.8MPa의 압력 범위에서 안정하게 작동했다.
또, 종래의 드로잉 가공에 의해 측벽부를 형성한 덮개체(1)에 안전 밸브(2)를 성형하는 방법으로 덮개체(1)를 제조한 경우에는 플랜지부(12)의 트위스트량이 0.5㎜정도로 되고 용접 불량이 생기는 경우가 있었지만, 본 실시 형태의 방법으로 덮개체(1)를 제조한 결과, 트위스트량을 0.3㎜이하로 억제하는 것이 가능하고, 용접 불량의 발생을 회피할 수 있었다.
이러한 전지 케이스의 덮개체 제조 방법에서는 코이닝 공정에서 서로 대향해서 배치된 환상 돌기부(23)를 금속판(100)의 표리 양면에 동시에 밀어부치는 것에 의해 환상 박육부(3)를 형성하므로, 종래 기술과 같이 금속판(100)의 한쪽 면에 대해서 환상 돌기부를 밀어부치는 경우에 비해서, 1개의 환상 돌기부(23)에 의한 덮개체(1)의 가공량을 작게 할 수 있고, 1개의 환상 돌기부(23)에 는 가공 부하를 가해지는 가공 부하를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 환상 박육부(3)를 형성할 때, 가공중의 깨짐이나 가공 경화를 억제할 수 있기 때문에, 환상 박육부를 정밀도 좋게 성형할 수 있음과 동시에, 가공 부하를 펀치(21) 및 다이(22)에 분산시킬 수 있고, 금형의 수명을 길게 할 수 있다.
또, 코이닝 공정 후에 금속판(100)에 드로잉 가공을 실시하여, 금속판(100)에 측벽부(11)를 형성하므로, 코이닝 공정에 의해 탄성 왜곡이 생기고 있는 판면에 드로잉 가공에 의한 인장 왜곡을 줄 수 있다. 이것에 의해, 코이닝 공정에서 생긴 탄성 왜곡을 제거할 수 있고, 탄성 왜곡에 의한 덮개체의 만곡을 억제할 수 있다.
또, 측벽 형성 공정에서는 환상 박육부(3) 주변의 외주측 판면(10)을 구속 수단(54)에 의해 구속한 상태에서 드로잉 가공을 실행하므로, 드로잉 가공에서의 인장 응력이 환상 박육부(3)에 크게 작용하는 것을 회피할 수 있고, 환상 박육부(3)의 파단을 회피할 수 있다.
또한, 코이닝 공정에서는 선단폭이 다른 복수의 환상 돌기부(23)를 이용하고, 선단폭이 큰 순으로 환상 돌기부(23)를 금속판(100)에 밀어부치는 다단 코이닝을 실행하므로, 1개의 환상 돌기부(23)에 가해지는 가공 부하를 더욱 작게 할 수 있고, 금형의 수명을 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 외주측 판면(10)으로부터 최박부(30a)를 향해서 서서히 두께가 얇게 된 복수의 단부(30b)를 환상 박육부(3)에 마련할 수 있고, 이 단부(30b)를 이용해서 최박부(30a)의 위치를 용이하게 특정할 수 있으며, 환상 박육부(3)의 두께를 검사하는 품질 검사의 효율을 향상할 수 있다.
또, 각 단의 코이닝에서는 금속판의 파쇄율을 70％ 이하로 하므로, 펀치(21) 및 다이(22)의 환상 돌기부(23)에 파손이 생길 가능성을 더욱 저감할 수 있고, 금형의 수명을 더욱 확실하게 길게 할 수 있다.
<실시 형태 3>
도 10은 본 발명의 실시 형태3에 의한 전지 케이스의 덮개체 제조 방법을 나타내는 설명도이다. 실시 형태2에서는 구속 수단(54)에 의해 환상 박육부(3) 주변의 외주측 판면(10)을 구속한 상태에서 금속판(100)에 드로잉 가공을 실시하는 것에 의해, 드로잉 가공에 의해 생기는 환상 박육부(3)에의 인장 응력을 저감시키고 있다. 그러나, 환상 박육부(3)에의 인장 응력의 작용을 완전히 없애는 것은 어렵고, 인장 응력에 의해 환상 박육부(3)의 두께가 감소할 가능성도 있다. 환상 박육부(3)의 두께가 소정의 두께보다도 얇으면, 전지 케이스 내의 압력이 미리 상정되어 있는 압력에 도달하기 전에 환상 박육부(3)가 찢어져 버린다.
이 때문에, 실시 형태2 에서는 측벽 형성 공정 전에 실행하는 코이닝 공정에서 환상 박육부(3)의 두께를 최종 목표 두께까지 얇게 하고 있었지만(도 9의 (a)∼(d) 참조) 이 실시 형태3에 있어서는 측벽 형성 공정 전에 실행하는 코이닝 공정에서는 환상 박육부(3)의 두께를 최종 목표 두께보다도 두꺼운 상태에 멈춰 두고(도 10의 (a)∼(c) 참조), 측벽 형성 공정(도 10의 (d) 참조) 후에, 환상 박육부(3)에 조절용 환상 돌기부(26)를 밀어부치는 것에 의해, 환상 박육부(3)의 두께를 최종 목표 두께까지 얇게 하고 있다.(도 10의 (e) 참조). 조절용 환상 돌기부(26)로서는 도 9의 (d)의 제 4 단째의 코이닝에서 이용하는 환상 돌기부와 동등한 것을 사용한다. 단, 해당 환상 돌기부의 밀어 넣음 양은 측벽 형성 공정에서의 두께 감소량을 고려한 양으로 된다. 그 밖의 구성은 실시 형태2와 마찬가지이다.
이러한 전지 케이스의 덮개체 제조 방법에서는 측벽 형성 공정 후에 환상 박육부(3)에 조절용 환상 돌기부(26)를 밀어부치는 것에 의해, 환상 박육부(3)의 두께를 최종 목표 두께까지 얇게 하므로 측벽 형성 공정에서의 두께 감소량까지 고려해서 환상 박육부(3)를 형성할 수 있고, 환상 박육부(3)의 두께의 정밀도를 향상할 수 있다. 이것에 의해, 안전 밸브(2)의 작동 압력의 정밀도도 향상할 수 있고, 안전 밸브(2)의 동작의 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 실시 형태 2,3에서는 금속판(100)에 드로잉 가공을 실시하는 것으로 적당한 크기의 플랜지부(12)를 형성하도록 설명하고 있지만, 더욱 큰 금속판에 드로잉 가공을 실시한 후에, 여분의 영역을 잘라내는 것으로 플랜지부의 크기를 조절해도 좋다. 즉, 측벽 형성 공정에는 금속판의 트리밍 가공이 더 포함되어 있어도 좋다.
또, 실시 형태 2,3에서는 서로 대향해서 배치된 환상 돌기부(23)를 금속판(100)의 표리 양면에 동시에 밀어부쳐 환상 박육부를 형성하도록 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 금속판의 표리 어느 한쪽의 면에만 환상 돌기부를 밀어 부쳐 환상 박육부를 형성해도 좋다.
1; 덮개체(금속판) 2; 안전 밸브
3; 환상 박육부 4; 굴곡부
10; 외주측 판면 11a; 측벽부
20; 안전 밸브 제조 장치 21; 펀치
22; 다이 23; 환상 돌기부
24; 구속 수단 26; 조절용 환상 돌기부
30; 오목부 30a; 최박부
30b∼30d; 제 1∼제 3 단부 100; 금속판

Claims (12)

  1. 전지의 전지 케이스를 구성하는 스테인리스 강제의 금속판(1)을 펀치(21)와 다이(22)의 사이에 배치하여, 서로 대향하도록 상기 펀치(21) 및 다이(22)에 마련된 동일한 선단형상을 갖는 환상 돌기부(23)를 상기 금속판(1)의 양면에 동시에 밀어부치는 것에 의해, 안전 밸브(2)의 가장자리부를 구성하는 환상 박육부(3)를 상기 금속판(1)에 형성하는 전지의 안전 밸브 제조 방법으로서,
    상기 환상 돌기부(23)를 상기 금속판(1)의 양면에 밀어부칠 때에, 상기 환상 돌기부(23)의 외주측에 있어서 구속 수단(24)에 의해 상기 금속판(1)을 구속하는 것을 특징으로 하는 전지의 안전 밸브 제조 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환상 박육부(3)의 형성은 상기 펀치(21) 및 다이(22)의 조마다 선단폭이 다른 복수 조의 환상 돌기부(23)를 이용하고, 상기 선단폭이 큰 순으로 상기 환상 돌기부(23)를 상기 금속판(1)의 양면에 동시에 밀어부치는 복수의 코이닝 공정에 의해 실행하는 것을 특징으로 하는 전지의 안전 밸브 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    각 코이닝 공정에서의 상기 금속판(1)의 파쇄율을 70％ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 전지의 안전 밸브 제조 방법.
  4. 복수 조의 펀치(21) 및 다이(22)와,
    서로 대향하도록 상기 펀치(21) 및 다이(22)에 마련되고, 상기 펀치(21) 및 다이(22)의 조마다 다른 선단폭을 갖는 복수 조의 환상 돌기부(23)와,
    각 펀치(21) 및 다이(22)의 상기 환상 돌기부(23)의 외주측에 배치된 구속 수단(24)을 구비하고,
    전지의 전지 케이스를 구성하는 스테인리스 강제의 금속판(1)을 상기 구속 수단(24)에 의해 상기 환상 돌기부(23)의 외주측에 있어서 구속하면서, 상기 선단폭이 큰 순으로 상기 금속판(1)의 양면에 대해서 동일한 선단형상을 갖는 상기 환상 돌기부(23)를 동시에 밀어부치는 것에 의해, 안전 밸브(2)의 가장자리부를 구성하는 환상 박육부(3)를 상기 금속판(1)에 형성하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지의 안전 밸브 제조 장치.
  5. 서로 대향하는 동시에 동일한 선단형상을 갖는 환상 돌기부(23)가 전지의 전지 케이스를 구성하는 스테인리스 강제의 금속판(1)의 양면에 동시에 밀어부쳐지는 프레스 가공에 의해, 상기 금속판(1)의 양면에 형성된 한 쌍의 오목부(30)로 이루어지는 환상 박육부(3)와,
    상기 환상 박육부(3)의 내주측에 마련되고, 상기 프레스 가공의 작용에 의해 판두께 방향(1a)을 따라서 구부림 변형되어 있는 굴곡부(4)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전지의 안전 밸브.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 환상 박육부(3)에는 상기 환상 박육부(3)내에 있어서 두께가 가장 얇게
    된 최박부(30a)와, 상기 환상 박육부(3)의 외주측의 판면(10)으로부터 상기 최박부(30a)를 향해서 서서히 두께가 얇게 된 복수의 단부(30b∼30d)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전지의 안전 밸브.
  7. 환상 박육부(3)에 의해 가장자리부가 구성된 안전 밸브(2)와, 상기 환상 박육부(3)의 외주측에 위치하는 외주측 판면(10)의 바깥 가장자리로부터 환상으로 세워 마련된 측벽부(11)를 갖는 전지 케이스의 덮개체(1)를 제조하기 위한 전지 케이스의 덮개체 제조 방법으로서,
    상기 덮개체(1)의 소재인 스테인리스 강제의 금속판(100)에 환상 돌기부(23)를 밀어부치는 것에 의해, 상기 금속판(100)에 상기 환상 박육부(3)를 형성하는 코이닝 공정과,
    상기 코이닝 공정 후에 상기 금속판(100)에 드로잉 가공을 실시해서, 상기 금속판(100)에 상기 측벽부(11)를 형성하는 측벽 형성 공정을 포함하고,
    상기 코이닝 공정에서는 서로 대향해서 배치된 환상 돌기부(23)를 상기 금속판(100)의 표리 양면에 동시에 밀어부치는 것에 의해 상기 환상 박육부(3)를 형성하는 것을 특징으로 하는 전지 케이스의 덮개체 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 측벽 형성 공정에서는 상기 환상 박육부(3) 주변의 판면을 구속 수단에 의해 구속한 상태에서 상기 드로잉 가공을 실행하는 것을 특징으로 하는 전지 케이스의 덮개체 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 코이닝 공정에서는 상기 환상 박육부(3)의 두께를 최종 목표 두께보다도 두꺼운 상태로 멈춰 두고,
    상기 측벽 형성 공정 후에, 상기 환상 박육부(3)에 조절용 환상 돌기부(26)를 밀어부치는 것에 의해, 상기 환상 박육부(3)의 두께를 상기 최종 목표 두께까지 얇게 하는 것을 특징으로 하는 전지 케이스의 덮개체 제조 방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 코이닝 공정에서는 선단폭이 다른 복수의 환상 돌기부(23)를 이용해서, 상기 선단폭이 큰 순으로 상기 환상 돌기부(23)를 상기 금속판(100)에 밀어부치는 다단 코이닝을 실행하는 것을 특징으로 하는 전지 케이스의 덮개체 제조 방법.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    각 단의 코이닝 공정에서는 상기 금속판(100)의 파쇄율을 70%이하로 하는 것을 특징으로 하는 전지 케이스의 덮개체 제조 방법.
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