JPH0935693A - 円筒形電池の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電池缶の寸法の変更や加工速度の変更にも容易
に対応することができ、所望の環状溝部を高精度かつ容
易に成形することを可能にする。 【解決手段】電池缶１０を保持して軸方向に押圧する加
圧機構２２と、この加圧機構２２により押圧される前記
電池缶１０を回転させる回転機構２４と、前記電池缶１
０の開口部近傍にローラ２６を押し付けて環状溝部１０
ａを形成するローラ押圧機構２８と、前記加圧機構２２
と前記ローラ押圧機構２８とを同期して駆動する同期駆
動機構３０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有底円筒形状を有
する電池缶を軸方向に押圧した状態で回転させながら前
記電池缶の開口部近傍にローラを押し付けて環状溝部を
形成する円筒形電池の製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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ードに溶接
されている封口板を固定するためである。

【０００３】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５８−１１２２５９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８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させながらこ
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、これによって前記電池ケ
ース４の開口部側近傍に環状溝部４ａが形成されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、ホルダ部２による電池ケース４への圧縮
力が一定であるため、該電池ケース４の寸法が異なる場
合に種々の不具合が発生している。すなわち、電池ケー
ス４の直径が大きくなると、ホルダ部２の圧縮力が不足
し、形成された環状溝部４ａの肉厚が薄くなり過ぎてこ
の環状溝部４ａが破断する他、所望の溝形状が得られな
いという問題がある。一方、電池ケース４の直径が小さ
くなると、この電池ケース４に圧接中のローラ８の先端
付近にホルダ部２の圧縮力が過剰に作用し、環状溝部４
ａに傷が発生する場合が多い。

【０００５】また、同一の直径の電池ケース４であって
も、加工速度を上げようとすれば、上記の直径の大きな
電池ケース４の加工と同様に、ホルダ部２による圧縮力
が不足するおそれがある。

【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、電池缶の寸法の変更や加工速度の変更にも容易に
対応することができ、所望の環状溝部を高精度かつ容易
に成形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。

【０００７】

【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、本発明は、所望の環状溝部が形成される際の電池
缶の軸方向の収縮変位と該電池缶に圧接されるローラの
前記軸方向に直交する方向の変位との関係を予め設定
し、この関係に基づいて前記電池缶の収縮変位と前記ロ
ーラの変位とが制御される。これにより、種々の異なる
サイズの電池缶に対し容易かつ高精度に所望の環状溝部
を形成することができる。

【０００８】また、本発明では、電池缶を軸方向に押圧
する加圧機構とローラをこの電池缶の開口部近傍に押し
付けるローラ押圧機構とが、同期駆動機構を介して一体
的に駆動される。これによって、加工速度の変更にも容
易に対応することができ、高品質な円筒形電池を効率的
に得ることが可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、電池缶の軸方向の収縮変
位（以下、スラスト変位ｓという）と、ローラの前記軸
方向に直交する方向の変位（以下、ラジアル変位ｒとい
う）との関係を設定するための装置の概略構成を示す。

【００１０】この装置は、電池缶１０の底部を取り付け
るホルダ１２と、このホルダ１２を上方向に押圧するば
ね１４ａと、前記電池缶１０の開口部側を支持して矢印
方向に回転自在なマンドレル１６と、このマンドレル１
６を下方向に押圧するばね１４ｂと、前記電池缶１０の
開口部近傍に圧接して環状溝部１０ａを形成するための
ローラ１８とを備える。

【００１１】そこで、例えば、外径が１８ｍｍで肉厚ｔ
１が０．３ｍｍの電池缶１０を用意し、マンドレル１６
を３００ｒｐｍの回転速度で回転させながらローラ１８
を０．４ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させ、ばね１４ａ、
１４ｂによるホルダ１２および前記マンドレル１６の圧
縮力を１００ｋｇｆ、２６０ｋｇｆ、４００ｋｇｆに変
更して環状溝部１０ａを形成する実験を行った。

【００１２】その際、各圧縮力１００ｋｇｆ、２６０ｋ
ｇｆ、４００ｋｇｆにおけるラジアル変位ｒとスラスト
変位ｓとの関係は、図２中、曲線Ｌ、Ｇ、Ｈに示すよう
になり、それぞれの環状溝部１０ａの成形状態は、図３
Ａ〜図３Ｃに示すようになった。

【００１３】すなわち、圧縮力が１００ｋｇｆでは、ス
ラスト変位ｓが少ないために（曲線Ｌ参照）、環状溝部
１０ａに供給される材料が少なくなり、環状溝部１０ａ
の肉厚ｔ２が所望の肉厚よりも薄くなってしまう（図３
Ａ参照）。

【００１４】一方、圧縮力が４００ｋｇｆと高くなると
（曲線Ｈ参照）、環状溝部１０ａの肉厚ｔ２が材料の肉
厚ｔ１を確保することはできるものの、圧縮力が過剰に
なって成形中の材料がローラ１８を挟み込み、この環状
溝部１０ａに損傷が発生してしまう（図３Ｃ参照）。

【００１５】これに対し、圧縮力が２６０ｋｇｆの場合
（曲線Ｇ参照）、図３Ｂに示すように、ローラ１８を介
して所望の肉厚ｔ２で、しかも所望の形状の環状溝部１
０ａが形成された。従って、最適な圧縮力である２６０
ｋｇｆにおけるラジアル変位ｒとスラスト変位ｓとの関
係に沿って電池缶１０に環状溝部１０ａを成形すれば、
所望の環状溝部１０ａを確実に形成することができるこ
とになる。

【００１６】上記ラジアル変位ｒとスラスト変位ｓと
を、曲線Ｇに示す所望の関係に維持して電池缶１０に環
状溝部１０ａを成形するための第１の実施形態に係る製
造装置２０が、図４に示されている。

【００１７】この製造装置２０は、有底円筒形状を有す
る電池缶１０を保持して軸方向に押圧する加圧機構２２
と、この加圧機構２２により押圧される前記電池缶１０
を回転させる回転機構２４と、前記電池缶１０の開口部
近傍にローラ２６を押し付けて環状溝部１０ａを形成す
るローラ押圧機構２８と、前記電池缶１０のスラスト変
位ｓと前記ローラ２６のラジアル変位ｒとを予め設定さ
れた関係に基づいて制御するために、前記加圧機構２２
と前記ローラ押圧機構２８とを同期して駆動する同期駆
動機構３０とを備える。

【００１８】加圧機構２２は、電池缶１０の底部を挿入
支持するホルダ３２を備え、このホルダ３２が軸３４に
固定されるとともに、この軸３４は、レール３６を介し
て上下方向に進退自在なリニアガイド３８に図示しない
ベアリングを介して回転自在に保持される。リニアガイ
ド３８の端部には、カムフォロア４０が設けられる。

【００１９】電池缶１０の開口部側を支持するマンドレ
ル４２が、ホルダ３２に対向して配設される。マンドレ
ル４２は、スプライン軸４４の端部に固定されており、
このスプライン軸４４がレール４６を介して進退自在な
リニアガイド４８に図示しないベアリングを介して回転
自在に支持される。リニアガイド４８の端部には、カム
フォロア５０が設けられる。

【００２０】回転機構２４は、第１モータ５２を備え、
この第１モータ５２の回転軸５２ａに固着されたプーリ
５４と、スプライン軸４４に装着されたプーリ５６とに
伝動ベルト５８が張架されている。

【００２１】ローラ押圧機構２８は、ローラ２６を回転
自在に支持して矢印方向に進退自在な移動台６０を備
え、この移動台６０の端部にカムフォロア６２が設けら
れる。ローラ２６は、移動台６０に対し電池缶１０の軸
に平行な軸を中心として回転自在に配設されている。

【００２２】同期駆動機構３０は、第２モータ６４を備
え、この第２モータ６４の回転軸６４ａに板カム６６が
固着されるとともに、この回転軸６４ａには、図示しな
い伝動手段を介して板カム６８、７０が連結される。板
カム６６は、カムフォロア６２に当接してローラ２６に
ラジアル変位ｒを付与する押圧面６６ａと逃げ面６６ｂ
とを有し、板カム６８、７０は、それぞれカムフォロア
４０、５０に当接してホルダ３２およびマンドレル４２
にスラスト変位ｓを付与するための押圧面６８ａ、７０
ａと逃げ面６８ｂ、７０ｂとを有する。

【００２３】それぞれの押圧面６６ａ、６８ａおよび７
０ａの形状は、図２に示すように、ラジアル変位ｒとス
ラスト変位ｓが最適な圧縮力である２６０ｋｇｆにおけ
る曲線Ｇに沿って得られるように予め設定されている。

【００２４】このように構成される製造装置２０の動作
について、本実施形態に係る製造方法との関連で説明す
る。

【００２５】先ず、製造装置２０が原位置に待機されて
いる。すなわち、同期駆動機構３０を構成する板カム６
６の逃げ面６６ｂがカムフォロア６２に対応するととも
に、板カム６８、７０の逃げ面６８ｂ、７０ｂがカムフ
ォロア４０、５０に対応して配置されている。

【００２６】そこで、ホルダ３２に電池缶１０の底部が
取り付けられた後、第２モータ６４が駆動される。この
ため、板カム６８、７０が回転駆動され、それぞれの押
圧面６８ａ、７０ａがカムフォロア４０、５０に当接
し、前記カムフォロア４０、５０が設けられたリニアガ
イド３８、４８が互いに近接する方向に変位する。これ
により、ホルダ３２に取り付けられた電池缶１０は、ホ
ルダ３２とマンドレル４２によって軸方向に押圧固定さ
れる。

【００２７】その際、回転機構２４を構成する第１モー
タ５２が駆動され、プーリ５４、５６および伝動ベルト
５８を介してスプライン軸４４が矢印方向に回転され、
ホルダ３２とマンドレル４２に固定されている電池缶１
０が矢印方向に回転を開始する。

【００２８】電池缶１０の回転開始直後に、同期駆動機
構３０を介してローラ２６がこの電池缶１０の半径方向
に移動するとともに、ホルダ３２およびマンドレル４２
が前記電池缶１０の軸方向に互いに近接変位する。

【００２９】この場合、ローラ２６とホルダ３２および
マンドレル４２には、板カム６６、６８および７０を介
して予め設定されたラジアル変位ｒとスラスト変位ｓが
付与される。これにより、電池缶１０の開口部近傍に
は、ローラ２６を介して所望の環状溝部１０ａが容易か
つ高精度に形成されるという効果が得られる。

【００３０】しかも、電池缶１０の直径、板厚および成
形速度の変化に応じて設定すべき軸方向の圧縮力をラジ
アル変位ｒとスラスト変位ｓとの関係に基づいて機械的
に制御している。従って、成形速度を上げるべく、例え
ば、ローラ２６の速度を０．４ｍｍ／ｓｅｃから０．６
ｍｍ／ｓｅｃに上げた際にも、設備の変更を行うことな
く容易に対応することができ、所望の環状溝部１０ａを
効率的に成形することが可能になる。

【００３１】さらに、電池缶１０の直径が異なる際に
は、ホルダ３２とマンドレル４２を交換するだけでよ
く、極めて短時間に種々のサイズの電池缶１０への切り
換え作業が遂行されるという利点がある。

【００３２】さらにまた、ローラ２６の半径方向の変位
（ラジアル変位ｒ）とホルダ３２およびマンドレル４２
の軸方向の変位（スラスト変位ｓ）が同期駆動機構３０
を介して機械的に制御される。このため、ローラ２６の
両側面に電池缶１０の材料が押し付けられて損傷する等
の不具合を確実に阻止するとともに、この電池缶１０の
溝部成形後における高さのばらつきを防止することがで
き、品質が向上するという効果がある。

【００３３】なお、環状溝部１０ａの断面形状が電池缶
１０のサイズに応じて異なる場合には、図５に示すラジ
アル変位ｒとスラスト変位ｓの関係曲線Ｇ１、Ｇ２等を
サイズ毎に複数用意しておくことにより容易に対応する
ことができる。

【００３４】図６には、第２の実施形態に係る製造装置
８０の要部が示されている。この製造装置８０は、同期
駆動機構８２を備えており、この同期駆動機構８２を構
成する板カム８４が第２モータ６４の回転軸６４ａに固
着されている。板カム８４は、一端を支点にして揺動可
能な揺動リンク８６の他端に係合しており、この揺動リ
ンク８６の略中央部に係合するリンク片８８がリニアス
ライダ９０に係合する。

【００３５】リニアスライダ９０には、それぞれ対称に
構成されるＬ字状リンクアーム９２ａ、９２ｂの一端が
係合するとともに、前記リンクアーム９２ａ、９２ｂの
他端にリニアガイド３８、４８が連結されている。リン
クアーム９２ａ、９２ｂは、その屈曲部に揺動支点９４
ａ、９４ｂを備えている。

【００３６】このように構成される製造装置８０では、
第２モータ６４を介して板カム８４が回転されると、こ
の板カム８４の外周形状に沿って揺動リンク８６が揺動
し、リンク片８８およびリニアスライダ９０を介してリ
ンクアーム９２ａ、９２ｂが互いに反対方向に揺動変位
する。これにより、各リンクアーム９２ａ、９２ｂの端
部に連結されているリニアガイド３８、４８は、互いに
近接する方向に直線的に変位し、図示しない電池缶にス
ラスト変位ｓを付与する一方、この電池缶には、図示し
ないローラを介して所定のラジアル変位ｒが付与され
る。従って、製造装置８０では、製造装置２０と同様の
効果が得られることになる。

【００３７】図７には、第３の実施形態に係る製造装置
１００の要部が示されている。この製造装置１００は、
同期駆動機構１０２を備えており、この同期駆動機構１
０２を構成するパルスモータ１０４の回転軸１０４ａに
駆動プーリ１０６が固着される。駆動プーリ１０６と従
動プーリ１０８とに伝動ベルト１１０が張架されるとと
もに、この従動プーリ１０８は、ボールねじ１１２に固
定される。ボールねじ１１２は、それぞれ反対方向に切
られたねじ部１１２ａ、１１２ｂを有し、このねじ部１
１２ａ、１１２ｂには、リニアガイド３８、４８に設け
られたナット部１１４ａ、１１４ｂが螺合している。

【００３８】このように構成される製造装置１００で
は、ローラ（図示せず）のラジアル方向への変位に同期
して同期駆動機構１０２を構成するパルスモータ１０４
が駆動される。このため、駆動プーリ１０６、伝動ベル
ト１１０および従動プーリ１０８を介してボールねじ１
１２が回転し、このボールねじ１１２にそれぞれ反対方
向に切られたねじ部１１２ａ、１１２ｂに螺合するナッ
ト部１１４ａ、１１４ｂを介しリニアガイド３８、４８
が互いに近接する方向（スラスト方向）に変位する。こ
れによって、図示しない電池缶に環状溝部が形成され
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係る円筒形電池の製造方法およ
び装置では、所望の環状溝部が形成される際の電池缶の
軸方向の収縮変位と該電池缶に圧接されるローラの前記
軸方向に直交する方向の変位との関係が予め設定され、
この関係に基づいて前記電池缶の収縮変位と前記ローラ
の変位とが制御される。これにより、種々の異なるサイ
ズの電池缶に対し容易かつ高精度に環状溝部を形成する
ことができ、高品質な電池を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る製造方法を実施するための条件設
定用装置の概略構成図である。

【図２】図１に示す装置により検出されたラジアル変位
ｒとスラスト変位ｓの関係図である。

【図３】図２中の各圧縮力による溝部成形状態の説明図
であり、図３Ａは、圧縮力が不足する場合の説明図、図
３Ｂは、最適な圧縮力の場合の説明図、図３Ｃは、圧縮
力が過剰な場合の説明図である。

【図４】第１の実施形態に係る製造装置の説明図であ
る。

【図５】最適なラジアル変位ｒとスラスト変位ｓの関係
図である。

【図６】第２の実施形態に係る製造装置の要部説明図で
ある。

【図７】第３の実施形態に係る製造装置の要部説明図で
ある。

【図８】従来技術に係る溝部形成工程の説明図である。

【符号の説明】

１０…電池缶 ２０、８０、１０
０…製造装置 ２２…加圧機構 ２４…回転機構 ２６…ローラ ２８…ローラ押圧
機構 ３０、８２、１０２…同期駆動機構 ３２…ホルダ ４２…マンドレル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有底円筒形状を有する電池缶を軸方向に押
   圧した状態で回転させながら前記電池缶の開口部近傍に
   ローラを押し付けて環状溝部を形成する円筒形電池の製
   造方法であって、 前記電池缶の軸方向の収縮変位と前記ローラの前記軸方
   向に直交する方向の変位とを、予め設定された関係に基
   づいて制御することにより、前記電池缶に前記環状溝部
   を形成することを特徴とする円筒形電池の製造方法。
2. 【請求項２】有底円筒形状を有する電池缶を保持して軸
   方向に押圧する加圧機構と、 前記加圧機構により押圧される前記電池缶を回転させる
   回転機構と、 前記電池缶の開口部近傍にローラを押し付けて環状溝部
   を形成するローラ押圧機構と、 前記電池缶の軸方向の収縮変位と前記ローラの前記軸方
   向に直交する方向の変位とを予め設定された関係に基づ
   いて制御するために、前記加圧機構と前記ローラ押圧機
   構とを同期して駆動する同期駆動機構と、 を備えることを特徴とする円筒形電池の製造装置。