WO1997007551A1

WO1997007551A1 - Method of producing cylindrical cell and apparatus therefor

Info

Publication number: WO1997007551A1
Application number: PCT/JP1996/002328
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Nishida
Original assignee: Fuji Photo Film Co., Ltd.
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1997-02-27
Also published as: JPH0963548A; CN1193415A; AU6710396A; JP3968790B2

Description

明紬円筒形電池の製造方法および装置技術分野

本発明は、有底円筒形状を有する電池缶の開口部近傍に環状溝部を形成するための円筒形電池の製造方法および装置に関する。背景技術

一般に、円筒形電池を構成する電池缶は、有底円筒形状を有しており、その開口部近傍には内方に向かって突出する環状溝部が形成されている。例えば、開口部のかしめ工程における金型挿入用空間を確保し、または、電池缶内に収容された集電用リ一ドに溶接されている封口板を固定するためである。

そこで、電池缶にこの種の環状溝部を形成するために、種々の方法が提案されており、例えば、特開昭 5 8 - 1 1 2 2 5 9号公報の「電池の製造法」が知られている。この従来技術では、図 9に示すように、先ず、ホルダ部 2に電池ケース 4の底部を挿入し、このホルダ部 2を固定部 6側に所定の圧力で押圧した後、. この固定部 6を矢印方向に回転させて前記電池ケース 4を回転させる。この状態で、ローラ 8が所定の圧力で電池ケース 4の外周面に圧接され、これによつて前記電池ケース 4の開口部側近傍に環状溝部 4 aが形成される。

しかしながら、上記の従来技術では、ローラ 8が電池ケース 4の外周面に圧接されている間、ホルダ部 2による押圧力がこの電池ケース 4に作用しているか否かは明らかではないが、いずれの場合にも問題がある。すなわち、ローラ 8の圧接時にホルダ部 2の押圧力が作用していない場合、環状溝部 4 aは、材料の補充がなくローラ 8のみによって局部的に延ばされてしまう。これにより、環状溝部 4 aの肉厚が薄くなつてしまい、強度低下が惹起されるという問題が指摘されている。

一方、ローラ 8の圧接時にホルダ部 2の押圧力が作用している場合、この口一ラ 8の圧接部分に対して電池ケース 4の底部側から材料が補充されるものの、開口部側からは材料の補充がなされない。このため、加工後の環状溝部 4 aは、開口部側と底部側で溝形状が不均等になり、局部的に肉厚が薄くなる偏肉部 4 bが発生してしまう。これにより、充放電時に電池ケース 4に圧力が作用する際、所望の強度が得られないという問題がある。また、溝形状は、電池寸法を設定するために重要な要素であり、この溝形状が不均等になれば前記電池寸法の安定性を向上させることができない。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、均一な肉厚を有し、寸法安定性に優れた環状溝部を確実に形成することが可能な円筒形電池の製造方法および装置を提供することを目的とする。発明の開示

上記の目的を達成するために、本発明は、電池缶の両端部に軸方向に互いに均等な押圧力を付与した状態で該電池缶を回転させながら、溝付けローラを前記電池缶の半径内方向に変位させる。これにより、電池缶の両端部側から環状溝部に材料が補充され、この環状溝部の肉厚が均一化するとともに、寸法安定性が向上する。

また、開閉チャックにより環状溝部を形成する直前の電池缶の外周部が把持されるため、この電池缶を高精度に位置決めすることができる。

さらにまた、キャリアにスぺ一サを介して電池缶が立位姿勢で保持され、搬送機構の作用下にこの電池缶が環状溝部形成位置に搬送される。従って、スぺーサを交換するだけで種々の寸法の異なる電池缶に容易に対応することが可能になる

図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る製造装置の概略構成図である。

図 2は、前記製造装置の要部構成を示す概略側面図である。

図 3は、電池缶を保持するキヤリアおよびスぺ一ザの斜視説明図であり、図 3 Aは、前記キャリアとスぺ一ザの斜視図、

図 3 Bは、前記キャリアとスぺ一ザの縦断面図である。

図 4は、電池缶が開閉チヤックにより保持された状態の説明図である。

図 5は、マンドレルにより前記電池缶が包圧された状態の説明図である。図 6は、溝付けローラにより環状溝部が形成された状態の説明図である。図 7は、板カムのタイミング線図である。

図 8は、前記環状溝部の一部拡大説明図である。

図 9は、従来技術に係る溝部形成工程の説明図である。発明を実施するための最良の形態

図 1は、本発明の実施形態に係る製造装置 1 0の概略構成を示す。この製造装置 1 0は、電池缶 1 2を保持したキャリア 1 3を矢印 X方向に搬送するベルトコンベア 1 4と、このベルトコンベア 1 4の途上に配設されるワーク搬入機構 1 6 と、前記ワーク搬入機構 1 6から受け取った前記電池缶 1 2を環状溝部形成位置 Aに送り出すィンデックステーブル 1 8と、この環状溝部形成位置 Aで該電池缶 1 2に環状溝部 1 2 aを形成する装置本体 2 0と、この環状溝部 1 2 aが形成された電池缶 1 2を前記ベルトコンベア 1 4に払い出すワーク搬出機構 2 2とを備ん。

ワーク搬入機構 1 6は、図示しない駆動源を介して矢印 Y方向（反時計方向）に間欠的に回転自在な第 1回転テーブル 2 4を有し、この第 1回転テーブル 2 4 の外周部には、半円状の第 1切欠 2 6が等角度間隔離間して設けられる。第 1切欠 2 6の円中心は、ベルトコンベア 1 4からの受渡し位置 Bでこのベルトコンペァ 1 4の中心線と一致する。第 1回転テーブル 2 4の外周に搬入ガイド 2 8が配置されるとともに、この第 1回転テーブル 2 4の下方にキャリア 1 3を支持する第 1載置板 3 0が設けられる。

インデックステーブル 1 8は、図示しない駆動源を介して矢印 Z方向（時計方向）に間欠的に回転自在であり、その外周部に半円状の第 2切欠 3 2が等角度間隔離間して設けられる。第 2切欠 3 2の円中心は、ワーク搬入機構 1 6からの搬入位置 Cで第 1回転テーブル 2 4の第 1切欠 2 6の円中心と一致する。インデックステーブル 1 8の外周に固定ガイド 3 4が配置されるとともに、このインデックステーブル 1 8の下方にキャリア 1 3を支持する第 2載置扳 3 6が設けられる。第 2載置板 3 6は、環状溝部形成位置 Aに対応して開口部 3 8を有する（図 2 参照） o

ワーク搬出機構 2 2は、ワーク搬入機構 1 6と同様に構成されており、図示しない駆動源を介して矢印 Y方向（反時計方向）に間欠的に回転自在な第 2回転テ一ブル 4 0を有し、この第 2回転テーブル 4 0の外周部には、半円状の第 3切欠 4 2が等角度間隔離間して設けられる。第 3切欠 4 2の円中心は、インデックステーブル 1 8からの搬出位置 Dおよびベルトコンベア 1 4への払出し位置 Eで第 2切欠 3 2の円中心およびこのベルトコンベア 1 4の中心線と一致する。第 2回転テーブル 4 0の外周に搬出ガイド 4 4が配置されるとともに、この第 2回転テ一ブル 4 0の下方に第 3載置扳 4 6が設けられる。

図 2に示すように、装置本体 2 0は、電池缶 1 2の有底側端部 1 2 bを保持する底部保持機構 5 0と、この電池缶 1 2の開口部側端部 1 2 cを保持する開口部保持機構 5 2と、前記底部保持機構 5 0と前記開口部保持機構 5 2により該電池缶 1 2の両端部に軸方向（矢印 L方向）に互いに均等な押圧力を付与する加圧機構 5 4と、前記電池缶 1 2を前記加圧機構 5 4により押圧した状態で回転させる回転機構 5 6と、前記電池缶 1 2の開口部近傍に溝付けローラ 5 7を押し付けて環状溝部 1 2 aを形成するローラ押 E機構 5 8とを備える。

底部保持機構 5 0は、電池缶 1 2の有底側端部 1 2 bをキャリア 1 3を介して保持するために第 2載置扳 3 6の開口部 3 8に挿入される受け台 6 0を備える。受け台 6 0は、軸 6 2に固定されるとともに、この軸 6 2は、レール部材 6 4に沿って上下方向に進退自在な下側リニアガイド 6 6にべァリング 6 8を介して回転自在に保持される。

開口部保持機構 5 2は、電池缶 1 2の開口部側端部 1 2 cを支持するマンドレル 7 0を備える。マンドレル 7 0は、スプライン軸 7 2の端部に固定されており、このスプライン軸 7 2がレール部材 7 4に沿って進退自在な上側リニアガイド 7 6にべァリング 7 8を介して回転自在に支持される。

加圧機構 5 4は、第 1板力厶（駆動手段） 8 0を備え、この第 1板カム 8 0がィンデックステーブル 1 8を回転駆動する図示しないモ一夕を介してこのィンデックステーブル 1 8と同期して回転される。第 1板カム 8 0には、第 1 リンク 8 2の一端が当接し、この第 1 リンク 8 2は、その略中間部に支点 8 4を介して揺動自在に支持されるともに、その他端に形成された開口部 8 6にカムフォロア 8 8が揷入される。

力厶フォロア 8 8は、ブロック 9 0に設けられた軸 9 2に固着される。ブ^ック 9 0は、レール部材 7 4に沿って進退自在であり、このプロック 9 0と上側リニァガイド 7 6の間に上側ばね 9 4 aが介装される。一方、下側リニアガイド 6 6と固定端の間には、上側ばね 9 4 aと同一のばね係数に設定された下側ばね 9 4 bが介装される。

回転機構 5 6はモー夕 9 6を備え、このモータ 9 6に連結される駆動プーリ 9

8 aと、スプライン軸 7 2に係合する従動プーリ 9 8 bとにベルト 9 9が張設さォ L o

ローラ押圧機構 5 8は第 2板カム 1 0 0を備え、この第 2板カム 1 0 0力 \ ィンデックステーブル 1 8を回転駆動する図示しないモータを介してこのィンデックステーブル 1 8と同期して回転される。第 2板カム 1 0 0には、第 2リンク 1 0 2の一端が当接し、この第 2リンク 1 0 2は、その略中間部に支点 1 0 4を介して揺動自在に支持されるとともに、その他端に形成された開口部 1 0 6にカムフォロア 1 0 8が挿入される。

力厶フォロア 1 0 8は、ブロック 1 1 0に設けられた軸 1 1 2に固着される。ブ πック 1 1 0は、レール部材 1 1 4に沿って電池缶 1 2の半径方向（矢印 r方向）に進退自在であり、このブロック 1 1 0に溝付けローラ 5 7が回転自在に支持される。

環状溝部形成位置 Aに対応して開閉チャック 1 1 6が配設される。この開閉チャック 1 1 6は、図示しない駆動源の作用下に互いに近接離間する一対の Vプロック 1 1 8 a、 1 1 8 bを備え、環状溝部 1 2 aを形成する直前の電池缶 1 2の外周部を把持してこの電池缶 1 2の位置決めを行う。

図 3 Aに示すように、キャリア 1 3は略円筒状を有しており、その中央部に電池缶 1 2の有底側端部 1 2 bの外径に対応する孔部 1 2 0が形成される。このキャリア 1 3の外周には、第 1回転テーブル 2 4、インデックステーブル 1 8および第 2回転テーブル 4 0の第 1乃至第 3切欠 2 6、 3 2および 4 2に係合する周溝 1 2 2が設けられる。キャリア 1 3の孔部 1 2 0には、電池缶 1 2の軸長に応じて長さが設定されたスぺーサ 1 2 4が交換自在に配置される。図 3 Bに示すように、スぺーサ 1 2 4は、電池缶 1 2の有底側端部 1 2 bと接触する部分がテ— パ状に形成されることが好ましい。

このように構成される製造装置 1 0の動作について説明する。

先ず、外径が 1 8 mmで肉厚が 0 . 3 mmに設定された電池缶 1 2が使用されるとともに、キャリア 1 3の外径は 4 O mmに設定された。インデックステープル 1 8は、 5秒タクトで間欠回転される一方、上側ばね 9 4 aおよび下側ばね 9 4 bのばね係数が 5 0 k gZmmであり、初期圧縮量は 3 . 5 mmに設定された。また、第 1および第 2板カム 8 0、 1 0 0の回転タイミングと開閉チャック 1 1 6の開閉タイミングの関係が、図 7に示されている。

そこで、図 1に示すように、キャリア 1 3に立位姿勢で保持された電池缶 1 2 は、ベルトコンベア 1 4を介して矢印 X方向に搬送され、受渡し位置 Bにおいて矢印 Y方向に間欠回転している第 1回転テーブル 2 4の第 1切欠 2 6の 1つに嵌合する。このため、キャリア 1 3は、第 1載置扳 3 0上に保持された状態で第 1 回転テーブル 2 4と搬入ガイド 2 8の案内作用下に矢印 Y方向に搬送され、搬入位置 Cでィンデックステーブル 1 8の第 2切欠 3 2の 1つに嵌合する。

インデックステーブル 1 8は、矢印 Z方向に間欠回転しており、第 2切欠 3 2 に嵌合しているキャリア 1 3が固定ガイド 3 4とこのインデックステーブル 1 8 の案内作用下に環状溝部形成位置 Aに搬送される。この環状溝部形成位置 Aでは、図 2および図 4に示すように、第 2載置板 3 6に開口部 3 8が形成されており、キャリア 1 3は、この開口部 3 8に挿入されている底部保持機構 5 0を構成する受け台 6 0上に載置される。この位置で、インデックステーブル 1 8が停留すると、開閉チャック 1 1 6を構成する Vブロック 1 1 8 a、 1 1 8 bが互いに近接する方向に変位して、キヤリア 1 3上の電池缶 1 2の外周部を把持し、その軸方向の位置決めを行う。この間、加圧機構 5 4を構成する第 1板カム 8 0が矢印方向に回転駆動され、この第 1板カム 8 0の外周部に当接する第 1 リンク 8 2が支点 8 4を介して揺動し、その他端部に形成されている開口部 8 6に係合するカムフォロア 8 8が軸 9 2およびプロック 9 0と一体的に電池缶 1 2側に移動する。このため、プロック 9 0に当接する上側ばね 9 4 aの弾発力を介し、上側リニアガイド 7 6がレール部材 7 4に沿って電池缶 1 2側に移動する。

その際、回転機構 5 6を構成するモー夕 9 6が駆動され、駆動プーリ 9 8 a、ベルト 9 9および従動プーリ 9 8 bを介してスプライン軸 7 2が回転する。これによって、マンドレル 7 0は、回転しながら電池缶 1 2側に変位し、この電池缶 1 2の開口部側端部 1 2 cに嵌合する。

この時点で、開閉チヤック 1 1 6を構成する Vプロック 1 1 8 a、 1 1 8 が互いに異なる方向に移動し、該開閉チャック 1 1 6による電池缶 1 2の把持作用が解除される（図 5参照）。

マンドレル 7 0は、回転しながらさらに下降し、電池缶 1 2の両端部に軸方向 (矢印 L方向）に対し、上側ばね 9 4 aと下側ばね 9 4 bを介して互いに均等な押圧力、例えば、 2 5 0 k gに相当する変位量に到達した時点で、前記マンドレル 7 0の下降が停止される。

—方、ローラ押圧機構 5 8を構成する第 2板カム 1 0 0が矢印方向に回転され、この第 2板カム 1 0 0の外周面に当接する第 2リンク 1 0 2力 \ 支点 1 0 4を介して揺動し、ブロック 1 1 0を矢印 r方向（電池缶 1 2の半径内方向）に変位させる。このため、溝付けローラ 5 7は、電池缶 1 2の開口部側端部 1 2 cに近接する部分を半径内方向に押圧し、この電池缶 1 2に環状溝部 1 2 aが形成される（図 6参照）。溝付けローラ 5 7が、矢印 r方向に所定量だけ変位して環状溝部 1 2 aを形成した後、この溝付けローラ 5 7およびマンドレル 7 0がそれぞれ電池缶 1 2から離間する方向に変位し、環状溝部 1 2 aの形成作業が終了する。環状溝部 1 2 aの形成工程が終了した電池缶 1 2は、インデックステーブル 1 8が矢印 Z方向に間欠回転されることにより、固定ガイド 3 4の案内作用下に、搬出位置 Dでワーク搬出機構 2 2を構成する第 2回転テーブル 4 0の第 3切欠 4 2の 1つに嵌合する。そして、電池缶 1 2は、この第 2回転テーブル 4 0が矢印 Y方向に回転することによって、搬出ガイド 4 4に沿って払出し位置 Eからベルトコンベア 1 4に送り出される。

この場合、本実施形態では、電池缶 1 2の有底側端部 1 2 bが受け台 6 0で保持されるとともに、この電池缶 1 2の開口部側端部 1 2 cにマンドレル 7 0が嵌合した状態で、上側ばね 9 4 aおよび下側ばね 9 4 bを介して前記電池缶 1 2の両端部に軸方向に対し互いに均等な押圧力が付与されている。このため、溝付けローラ 5 7を矢印 r方向に変位させて、電池缶 1 2に環状溝部 1 2 aを形成する際、この電池缶 1 2の両端部側、すなわち有底側端部 1 2 bおよび開口部側端部 1 2 c側から成形用材料が円滑かつ確実に補充される。

従って、図 8に示すように、環状溝部 1 2 aに相当する部分に肉厚の変動が惹起することがなく、この環状溝部 1 2 aを含む電池缶 1 2全体の肉厚が均一化され、所望の強度を確実に維持することができるという効果が得られる。しかも、環状溝部 1 2 aの溝形状を所望の形状に安定して形成することが可能になり、電池寸法の安定性が一挙に向上するという利点がある。

ところで、電池缶 1 2の軸方向の長さが異なる場合には、キャリア 1 3の孔部 1 2 0に挿入されているスぺ一サ 1 2 4を所望の寸法に設定された別のスぺーサ 1 2 4と交換する。これにより、各電池缶 1 2の開口部側端部 1 2 cの高さ位置を所定の基準位置に調整することができ、前記電池缶 1 2の長さ変更にも容易に対応することができる。

なお、本実施形態では、図 2に示すように、マンドレル 7 0を回転機構 5 6により回転させながら加圧機構 5 4によりこのマンドレル 7 0を受け台 6 0側に変位させるように構成しているが、この受け台 6 0側に回転機構および加圧機構を備える構成であってもよい。

また、インデックステーブル 1 8の周囲に複数の装置本体 2 0を配置させ、あるいは、前記装置本体 2 0の第 1および第 2板カム 8 0、 1 0 0、加圧機構 5 4 並びにローラ押圧機構 5 8を共通化し、複数の受け台 6 0並びに複数の溝付け口ーラ 5 7を一体的に変位させるように構成し、このインデックステーブル 1 8に送り込まれた複数の電池缶 1 2を同時に加工すれば、生産性の向上が可能になる。さらに、インデックステーブル 1 8を用いる代わりに、直線上の間欠搬送機構を用いることもできる。

さらにまた、キャリア 1 3を用いることなく、電池缶 1 2を直接搬送してもよく、またこのキャリア 1 3の寸法精度が保証できない場合には、前記キャリア 1 3内に挿入し得る寸法の受け台 6 0を用い、この受け台 6 0でスぺーサ 1 2 4を直接突き上げるように構成してもよレ、。産業上の利用可能性

本発明に係る円筒型電池の製造方法および装置では、電池缶の両端部に軸方向に互し、に均等な押圧力が付与されるため、この電池缶の両端部側から環状溝部に成形用材料が円滑に補充され、肉厚が均一化された環状溝部を確実に形成することが可能になるとともに、電池寸法の安定性が向上する。

また、開閉チャックにより電池缶を高精度に位置決めすることができ、環状溝部形成作業が高精度に遂行される。さらにまた、電池缶を交換自在なスぺーサを介してキヤリアに保持させることにより、種類や寸法の異なる電池缶にも容易に対応することが可能になる。

Claims

請求の範囲

1 . 有底円筒形状を有する電池缶 1 2の両端部 1 2 b、 1 2 cに軸方向に互いに均等な押圧力を付与した状態で該電池缶 1 2を回転させる工程と、

溝付けローラ 5 7を前記回転している電池缶 1 2の半径内方向に変位させることにより、前記電池缶 1 2の開口部近傍に環状溝部 1 2 aを形成する工程と、を有することを特徴とする円筒形電池の製造方法。

2 . 請求項 1記載の円筒形電池の製造方法において、前記環状溝部 1 2 aを形成する直前に、前記電池缶 1 2の外周部を把持して該電池缶 1 2の位置決めを行う工程を有することを特徴とする円筒形電池の製造方法。

3 . 有底円筒形状を有する電池缶 1 2の有底側端部 1 2 bを保持する底部保持機構 5 0と、

前記電池缶 1 2の開口部側端部 1 2 cを保持する開口部保持機構 5 2と、前記底部保持機構 5 0と前記開口部保持機構 5 2により該電池缶 1 2の両端部

1 2 b , 1 2 cに軸方向に互いに均等な押圧力を付与する加圧機構 5 4と、前記電池缶 1 2を、前記加圧機構 5 4により押圧した状態で回転させる回転機構 5 6と、

前記電池缶 1 2の開口部近傍に溝付けローラ 5 7を押し付けて環状溝部 1 2 a を形成するローラ押圧機構 5 8と、

を備えることを特徴とする円筒形電池の製造装置。

4 . 請求項 3記載の円筒形電池の製造装置において、前記加圧機構 5 4は、前記開口部保持機構 5 2または前記底部保持機構 5 0を前記電池缶 1 2に対して進退させる駆動手段 8 0と、

該開口部保持機構 5 2および該底部保持機構 5 0に設けられて同一のばね係数に設定されたばね 9 4 a、 9 4 bと、

を備えることを特徴とする円筒形電池の製造装置。

5 . 請求項 3記載の円筒形電池の製造装置において、前記環状溝部 1 2 aを形成する直前の前記電池缶 1 2の外周部を把持して該電池缶 1 2の位置決めを行う開閉チャック 1 1 6を備えることを特徴とする円筒形電池の製造装置。

6 . 請求項 3記載の円筒形電池の製造装置において、搬送機構 1 8を介して前記電池缶 1 2を環状溝部形成位置に搬送するために該電池缶 1 2を立位姿勢で保持するキャリア 1 3を備えることを特徴とする円筒形電池の製造装置。

7 . 請求項 6記載の円筒形電池の製造装置において、前記キャリア 1 3には、前記電池缶 1 2の軸長に応じて長さが設定されたスぺーサ 1 2 4が交換自在に配置されることを特徴とする円筒形電池の製造装置。

8 . 請求項 6記載の円筒形電池の製造装置において、前記キャリア 1 3の外周部には、前記搬送機機構 1 8に係合する周溝 1 2 2が設けられていることを特徴とする円筒形電池の製造装置。