JP2019166527A - Manufacturing method of square battery case - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、角形電池ケースの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a rectangular battery case.
従来から、主にリチウムイオン二次電池の電池ケースとして、プレス加工で形成される有底筒状の角形電池ケースに関し、その製造方法が提供されている。例えば、特許文献1では、パンチを用いた絞り加工により横断面形状が楕円形状とされる第1の中間カップ体を形成する第1の工程と、パンチ(第2のパンチ)及び当該パンチに被嵌されたスリーブを用いて絞り加工により横断面形状が長方形の第2の中間カップ体を形成する第2の工程と、該第2の中間カップ体を第3のパンチと複数段に配置したしごきダイス(第3のしごきダイス)によるしごき加工により最終の角形電池ケースを形成する第3の工程と、を含む角形電池ケースの製造方法が開示される。
Conventionally, as a battery case of a lithium ion secondary battery, a manufacturing method for a bottomed cylindrical prismatic battery case formed by pressing is provided. For example, in
角形電池ケースは、軽量化のため側壁を薄肉に形成されながら高い剛性が求められる。従って、角形電池ケースをプレス加工する場合には、初期には板材に対して横断面楕円形状の絞り加工を施して、その後の工程における絞り加工で横断面長矩形の形状とした後、多段のしごき加工で側壁を伸ばして高い剛性の側壁を得ていた。このような従来の製造方法は、プレス加工の工程(特にしごき加工の段数)が多くなるので、工程数のさらなる削減が求められていた。 The prismatic battery case is required to have high rigidity while being formed with a thin side wall for weight reduction. Therefore, in the case of pressing a rectangular battery case, initially, the plate material is subjected to a drawing process having an elliptical cross section, and after the drawing process in a subsequent process, the cross section is formed into a long rectangular shape. The side wall was extended by ironing to obtain a highly rigid side wall. Such a conventional manufacturing method requires a further reduction in the number of steps because the number of steps of pressing (particularly the number of steps of ironing) increases.
本発明は、プレス加工の工程数を削減して生産性を高めることができる角形電池ケースの製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of the rectangular battery case which can reduce the number of processes of press work and can improve productivity.
角形電池ケースの製造方法は、加工終了製品が横断面長矩形とされる有底筒状の角形ケースにおける側面肉厚に対して板厚を2.7倍以上3.5倍以下として長尺状に形成されるアルミ合金のブランク材を準備するブランク材準備工程と、前記ブランク材に対して、先端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形形状に形成されるパンチを用いて絞り加工を行って有底筒状の第1中間製品を形成する第1プレス工程と、前記第1中間製品に対して、端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形状に形成されるパンチを用いてしごき絞り加工を行って有底筒状の第2中間製品を形成する第2プレス工程と、前記第2中間製品に対して、端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形形状とされるパンチを用いてしごき加工を行って第3中間製品を形成する第3プレス工程と、を含む。 The manufacturing method of the prismatic battery case is a long shape with a plate thickness of 2.7 times to 3.5 times the side wall thickness of a bottomed cylindrical prismatic case whose finished product has a rectangular shape in cross section. A blank material preparation step of preparing a blank material of an aluminum alloy formed on the base material, and a drawing using a punch whose front end surface is formed in a long rectangular shape corresponding to the inner surface of the bottom plate of the finished product. A first press step for forming a bottomed cylindrical first intermediate product by processing, and a punch whose end surface is formed in a long rectangular shape corresponding to the inner surface of the bottom plate of the processed product with respect to the first intermediate product A second press step of forming a bottomed cylindrical second intermediate product by performing ironing and drawing, and an elongated rectangle whose end surface corresponds to the inner surface of the bottom plate of the finished product with respect to the second intermediate product Shaped bread Including a third pressing step of forming a third intermediate product subjected to ironing using.
本発明によれば、プレス加工の工程数を削減して生産性を高めることができる角形電池ケースの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the square battery case which can reduce the number of processes of press work and can improve productivity can be provided.
次に、図に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図1及び図2は、アルミ合金製の角形電池ケースの製造工程における製品等を示す図である。図1(a)はアルミ合金製のブランク材を準備するブランク材準備工程で準備したブランク材1を示し、図1(b)は第1プレス工程で形成される第1中間製品10を示す。図2(c)〜(e)は、順に第2プレス工程〜第4プレス工程における第2中間製品〜第4中間製品を示し、図2(f)は不要部分を切断する切断工程で形成される最終の製品を示す。
Next, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. 1 and 2 are views showing products and the like in the manufacturing process of a rectangular battery case made of aluminum alloy. Fig.1 (a) shows the
(ブランク材準備工程)
ブランク材準備工程では、図1(a)に示すブランク材1を準備する。ブランク材1は、略長尺平板状とされる。ブランク材1は、平面視において、長手方向に延びて、短手方向に対向する2つの直線部2を備える。ブランク材1は、その両端部においては、2つの直線部2の端部同士を接続するように、長手方向外側に先窄まり状の接続部3が形成される。各接続部3は、より詳細には、直線部2と接続する大円弧3aと、この大円弧3a同士を接続する小円弧3bからなる。大円弧3aは、小円弧3bよりも半径が大きい円弧で形成される。
(Blank material preparation process)
In the blank material preparation step, a
ブランク材1の各直線部2は、横断面長矩形とされるプレス加工が終了した加工終了製品(第4中間製品40、図2(e)参照)の長手方向に対応する。そして、ブランク材1の板厚は、加工終了製品(第4中間製品40)の側面板厚(製品5の側面板厚と同じ)に対して2.7倍以上3.5倍以下に設定される。
Each
(第1プレス工程)
第1プレス工程は、ブランク材1を図3(a),(b)に示す金型100により絞り加工を行って、図1(b)で示す第1中間製品10を形成する。ここで、図3(a),(b)に示す金型100は、上型110と、下型120及びダイクッション130を備える。上型110は、上ダイプレート111の下面から第1ダイ部品112が下方に立設する。第1ダイ部品112の外周には、環状に形成されて第1ダイ部品112を上ダイプレート111に保持するホルダ113が設けられる。ホルダ113の下面であって第1ダイ部品112の先端外周には、環状に形成されて内周に傾斜面114aが形成される第2ダイ部品114が設けられる。第2ダイ部品114の下面には、環状の第3ダイ部品115が設けられる。第1ダイ部品112、第2ダイ部品114及び第3ダイ部品115により形成される凹状の空間がパンチ122に対するダイとされる。
(First press process)
In the first pressing step, the
下型120は、下ダイプレート121の上面からパンチ122が立設する。パンチ122の外周には、環状に形成されてパンチ122を下ダイプレート121に保持するパンチホルダ123が設けられる。下ダイプレート121及びパンチホルダ123には、複数のクッションピン135が挿通される。クッションピン135の上端には、パンチ122の外周に配置されるように環状のブランクホルダ132が設けられる。ブランクホルダ132の上面外周には、環状のプレート136が配置される。プレート136は、ブランクホルダ132に立設する位置決めピン137により位置決めされる。プレート136は、ブランク材1と略同等の板厚とされる。ブランク材1は、プレート136の内側に配置され、位置決めされる。
In the
なお、図3(a),(b)ではプレス機械の図示を省略しているが、上ダイプレート111はプレス機械のスライド下面に固定され、下ダイプレート121はプレス機械のベッド上のボルスタ上面に固定され、上型110と下型120が相対的に接近離間することによりプレス加工が行われる。
3A and 3B, the press machine is not shown, but the
第1プレス工程では、先ず、図3(a)に示すように、ブランク材1をブランクホルダ132の上面であって、プレート136の内側に配置する。そして、図3(b)に示すように、上型110と下型120を接近させてプレス加工(絞り加工)が行われる。このとき、絞り加工の初期には、ブランク材1の外周はプレート136と共に第3ダイ部品115とブランクホルダ132により挟持される。そして、ブランク材1の外周は、絞り加工が進行するに従って、挟持する第3ダイ部品115とブランクホルダ132との間を移動する。このとき、第3ダイ部品115の下方側内周縁115aがR面取り状に形成されるので、ブランク材1の外周の移動がスムーズに行われる。このようにして、ブランク材1は、外周のシワの発生等を抑制しつつ、フランジが形成されない側壁を有する図1(b)に示す第1中間製品10が形成される。
In the first pressing step, first, as shown in FIG. 3A, the
ここで、第1中間製品10の形状は、第1ダイ部品112、第2ダイ部品114、第3ダイ部品115、パンチ122及びブランクホルダ132が組み合わされて形成される空間の形状に対応して形成される。より詳細には、図1(b)に示すように、第1中間製品10は、横断面略長矩形状に形成される有底筒状に形成される。第1中間製品10は、長手方向の側壁11が側面視略山形状とされ、短手方向の側壁12よりも高さが高く形成される。第1中間製品10の底板13の内面には、長矩形形状に形成される平坦面15が形成される。この平坦面15に対応して、パンチ122の先端面には長矩形状の平坦部が形成される。また、底板13の下面も同様に長矩形状の平坦部が形成されて、第1ダイ部品112の先端面に対応して長矩形状の平坦部が形成される。
Here, the shape of the first
そして、図1(b)の破線囲みの第1中間製品10のA−A端面図に示すように、縦断面視における底板13と長手方向の側壁11との接続は、底板13の両端が半径Rの小さい小円弧部13aが形成され、この小円弧部13aより半径Rが大きい大円弧部11aとが接続する。そして、大円弧部11aは、縦断面視において直線状に延びる直線部11bと接続される。第1中間製品10の長手方向の側壁11は、大円弧部11aと直線部11bにより形成される。なお、短手方向の側壁12も同様に大円弧部と直線部とで形成され、側壁12の大円弧部と底板13の両端の小円弧部が接続される。また、長手方向の側壁11と短手方向の側壁12は、平面視において比較的大きな半径Rで接続される。ブランク材1の絞り加工により形成される第1中間製品10は、ブランク材1の板厚と略同一の肉厚に形成される。
As shown in the AA end view of the first
(第2プレス工程)
第2プレス工程は、第1プレス工程で成形した第1中間製品10に対してしごき絞り加工を行って、図2(c)で示す第2中間製品20を形成する。本実施形態におけるしごき絞り加工は、第1中間製品10の一部に絞り加工を施して、他の部分にしごき加工が施される。
(Second press process)
In the second pressing step, iron drawing is performed on the first
具体的には、第1中間製品10の底板13周辺の大円弧部と小円弧部(図1(b)では長手方向の大円弧部11a、小円弧部13aが示される)について絞り加工が施され、第2中間製品20の側板21,22は第1中間製品10の側壁11,12と略同一の肉厚とされる。一方、第1中間製品10の側壁11,12と底板13が接続される4つの角部及びその周辺はしごき加工が施される。すなわち、第1中間製品10の底板13周辺の大円弧部と小円弧部について絞り加工が行われると、底板13の四隅の角部及びその周辺に材料が流動するが、この角部及びその周辺についてしごき加工が行われることにより、第2中間製品20の側壁21,22と底板23とが接続される4つの角部及びその周辺の肉厚は、側壁21,22の肉厚とほぼ同等とされる。
Specifically, the large arc portion and the small arc portion around the
また、第1中間製品10の側壁11,12と底板13が接続される4つの角部及びその周辺にしごき加工が施されることにより、短手方向側の側壁12の高さは、側面視略山形状の第1中間製品10の側板11の山形の上部と略同じ高さとなる。よって、第2中間部品20の側壁21,22の高さは、おおよそ同じ高さとなる。このようにして、第2中間製品20は、横断面長矩形状に形成される。
In addition, by ironing the four corners where the
第2プレス工程は、図4(a),(b)に示す金型200により行われる。金型200は、上型210と下型220を備える。上型210は、上ダイプレート211の下面にバッキングプレート213が取り付けられて、パンチ212の後端を支持する。パンチ212は、パンチ212の外周に環状に形成されるパンチホルダ214によりバッキングプレート213に固定される。
The second pressing step is performed by a
下型220は、下ダイプレート221の上面にダイスプレート222が固定される。ダイスプレート222の上部には、ダイス223が設けられる。ダイス223は、共に環状の上ダイス223aと下ダイス223bからなる。上ダイス223a及び下ダイス223bの組み合わせにより、パンチ212とダイ(ここではダイス223)のクリアランスを第1中間製品10の肉厚相当(すなわちブランク材1の板厚相当)として絞り加工を施す部位と、パンチ212とダイ(ダイス223)のクリアランスを第1中間製品10の肉厚以下とするしごき加工を施す部位が形成される。
In the
上ダイス223aの上方におけるパンチ212の外周には、環状のストリッパ215が設けられる。ストリッパ215は、先端がストリッパ215の下面と螺合されて下方に向けて延在するストリッパボルト216の外周に巻回されるバネ217により上方に弾発するよう支持される。また、ダイス223に対して、下方からノックアウト225及びノックアウト225と接続されるクッションピン226が設けられる。
An
金型200により第1中間製品10に対して第2プレス工程が行われると、しごき絞り加工が行われて、第2中間製品が形成される。第2中間製品20は、底板23の内面が長矩形形状の平坦部25が形成されており、パンチ212の先端面も平坦部25と対応する長矩形形状とされる。第2中間製品20の横断面形状は、加工完了後の製品5に近い長矩形形状とされる。
When the second pressing step is performed on the first
(第3プレス工程及び第4プレス工程)
第3プレス工程及び第4プレス工程は、図4の金型200のパンチ212やダイス223を変更して、第2中間製品20及び第3中間製品30に対してしごき加工を行うものである。第3プレス工程及び第4プレス工程におけるしごき加工は、各第2中間製品20、第3中間製品30の底板23,33の四隅の角部も含めた側壁21,22,31,32に対して薄肉化するしごき加工が施される。また、第3プレス工程におけるパンチの先端面は、第3中間製品30の底板33内面の長矩形状の平坦部35に対応する長矩形形状に形成される。同様に、第4プレス工程におけるパンチの先端面は、第4中間製品40の底板43内面の平坦部45に対応する長矩形形状に形成される。
(3rd press process and 4th press process)
In the third press process and the fourth press process, the
(切断工程)
プレス加工が完了した第4中間製品40は、切断工程で上部開口の不要な部分が切り取られる。このようにして、角形電池ケースの有底筒状の横断面長矩形状のケース本体である製品5が形成される。
(Cutting process)
In the fourth
このように、加工終了製品(及び第4中間製品40)が横断面長矩形とされる有底筒状の角形ケースにおける側面肉厚に対して板厚を2.7倍以上3.5倍以下とした長尺状のアルミ合金製ブランク材1を用いて、先端面が加工終了製品における底板内面と対応する長矩形形状に形成されるパンチにより順次プレス加工を行うことで、従来よりも工程数を大幅に削減することができた。具体的には、加工終了製品の側壁肉厚が0.7mmである場合に、従来はブランク材の板厚を1.2mmとしていた。そして、プレス工程が初期には絞り加工を2工程以上行ってから多段のしごき加工を行うため、ブランク材から加工終了製品を得るまでに合計11〜13工程のプレス工程が必要であった。しかしながら、ブランク材1の板厚を2.0mmとし、先端面に長矩形の平坦面を形成したパンチ(パンチ122,212等)を用いてプレス工程を行うことにより、プレス加工の工程数が従来の約半分とすることができた。
Thus, the plate thickness is 2.7 times or more and 3.5 times or less with respect to the side wall thickness in the bottomed cylindrical rectangular case in which the finished product (and the fourth intermediate product 40) has a rectangular shape in cross section. By using the long
さらに、第1中間製品10に対して一部にしごき加工を施して、他の部分に絞り加工を施すしごき絞り加工を行うことにより、第2プレス工程で、側壁21,22の肉厚を第1中間製品10の側壁11,12の肉厚(すなわちブランク材1の板厚)と略同等としつつ底板23の内面と略同形状の横断面長矩形状とされる第2中間製品20を得ることができるので、複数回のしごき加工の前段階の加工工程数を削減することができる。
Further, the first
そして、本実施形態におけるブランク材1は、板厚が1.2mmの従来のブランク材よりも面積を小さくすることができる。すなわち、従来は、全プレス工程の最初の数工程は板厚がほぼ変化しない絞り加工を行うため、所定の面積のブランク材が必要とされていた。しかしながら、本実施形態におけるブランク材1は、第2プレス工程は一部の肉厚を薄くできるしごき絞り加工とされ、第3プレス工程以降はしごき加工とされるため、ブランク材1の面積を従来よりも大幅に小さくすることができた。従って、アルミの板材からブランク材1をブランキングする際の歩留まりが向上した。また、板厚は1.2mmから2.0mmに増加したが、ブランク材の面積を大幅に小さくすることができたので、製品5の重量に対する必要なブランク材の重量は約7%程度削減することができた。
And the
なお、本願の出願人は、ブランク材1の板厚を2.5mmや3.0mmとしても加工を行ってみたが、このように板厚を厚くし過ぎると、必要な側壁の板厚(0.7mm)を得るまでのしごき加工の回数が増えてしまい、従来よりも工程数が増えてしまうことが分かった。また、板厚が2.0mmよりも薄い場合には、ブランク材1の必要面積が大きくなったり、しごき加工において側壁面のちぎれ等の加工不具合の発生が増加してしまった。このようにして、本願出願人は、ブランク材1の板厚が、加工終了製品が横断面長矩形とされる有底筒状の角形ケースにおける側面肉厚に対して2.7倍以上3.5倍以下が最適であると見出した。
In addition, although the applicant of this application tried processing even if the board | plate thickness of the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は本実施形態によって限定されることは無く、適宜変更して実施することができる。例えば、第1中間製品10を得る第1プレス工程や第2中間製品20を得るための第2プレス工程は、それぞれ複数の工程で構成することもできる。また、複数回のしごき加工は、一つのパンチを多段に形成されたダイスに挿通するように行うこともできる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited by this embodiment, It can implement by changing suitably. For example, the first press step for obtaining the first
1 ブランク材 2 直線部
3 接続部 3a 大円弧
3b 小円弧 5 製品
10 第1中間製品 11 側壁
11a 大円弧部 11b 直線部
12 側壁 13 底板
13a 小円弧部 15 平坦面
20 第2中間製品 21 側壁
22 側壁 23 底板
25 平坦部 30 第3中間製品
31 側壁 32 側壁
35 平坦部 40 第4中間製品
41 側壁 42 側壁
45 平坦部
100 金型
110 上型 111 上ダイプレート
112 第1ダイ部品 113 ホルダ
114 第2ダイ部品 114a 傾斜面
115 第3ダイ部品
120 下型 121 下ダイプレート
122 パンチ 123 パンチホルダ
130 ダイクッション
131a 下方側内周縁 132 ブランクホルダ
135 クッションピン 136 プレート
137 位置決めピン 200 金型
210 上型 211 上ダイプレート
212 パンチ 213 バッキングプレート
214 パンチホルダ 215 パンチホルダ
216 ストリッパボルト 217 バネ
220 下型 221 下ダイプレート
222 ダイスプレート 223 ダイス
223a 上ダイス 223b 下ダイス
225 ノックアウト 226 クッションピン
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ブランク材に対して、先端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形形状に形成されるパンチを用いて絞り加工を行って有底筒状の第1中間製品を形成する第1プレス工程と、
前記第1中間製品に対して、端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形状に形成されるパンチを用いてしごき絞り加工を行って有底筒状の第2中間製品を形成する第2プレス工程と、
前記第2中間製品に対して、端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形形状とされるパンチを用いてしごき加工を行って第3中間製品を形成する第3プレス工程と、
を含むことを特徴とする角形電池ケースの製造方法。 Aluminum alloy blank formed into a long shape with a plate thickness of 2.7 times to 3.5 times the side wall thickness in a bottomed cylindrical rectangular case whose finished product has a long rectangular cross section Blank material preparation process to prepare the material,
A first intermediate product having a bottomed cylindrical shape is formed by drawing the blank material using a punch having a long rectangular shape corresponding to the inner surface of the bottom plate of the finished product. Pressing process;
A second intermediate product having a bottomed cylindrical shape is formed on the first intermediate product by ironing using a punch whose end surface is formed in a long rectangular shape corresponding to the inner surface of the bottom plate of the finished product. 2 press processes;
A third press step of forming a third intermediate product by performing ironing on the second intermediate product using a punch having an end surface corresponding to the inner surface of the bottom plate of the processed product;
The manufacturing method of the square battery case characterized by including.
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