JP3599068B2

JP3599068B2 - 電解コンデンサ用電極箔の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP3599068B2
Application number: JP24666695A
Authority: JP
Inventors: 宏次芦野
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2015-08-31
Also published as: JPH0969469A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電解コンデンサに用いる電極箔の製造装置に関し、特にアルミニウム箔と電極タブとを接合する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電解コンデンサに用いられる電極箔は、エッチングして拡面処理した帯状のアルミニウム箔と、アルミニウム等の材料よりなり先端に外部と連絡する外部リード線が溶接された電極タブを接続した構造になっている。そしてこのように構成された陽極の電極箔と陰極の電極箔とをセパレータとともに巻回してコンデンサ素子を形成している。
【０００３】
このアルミニウム箔と電極タブの接合には、アルミニウム箔と電極タブの機械的な接続とともに、アルミニウム箔と電極タブとを電気的にも接続する必要がある。そしてこの接続方法には、従来より種々のものが提案されており、その中でアルミニウム箔と電極タブとを冷間圧接法（コールドウェルド）により接続する方法が知られている。
【０００４】
この冷間圧接を利用した接合方法の概要を次に説明する。図６に示すように、まずアルミニウム箔１と電極タブ２を所定位置で重ね合わせ、電極タブ２が下側になるようにして上部支持部材６と下部支持部材７の間の所定位置に配置する。そして、ダイス３を上から下に移動させると、まず上部支持部材６がアルミニウム箔１及び電極タブ２に当接する。そして、ダイス３の下降に伴い、上部支持部材６及び下部支持部材７を支えるバネ５が収縮する。さらにダイス３が移動しダイス３と台座４がアルミニウム箔１及び電極タブ２を介して突き合わさることにより、アルミニウム箔１と電極タブ２の冷間圧接は完了する。その後、ダイス３を台座４より離脱させる。この際にダイス３にアルミニウム箔１及び電極タブ２が食いついた状態になっていたとしても、上部支持部材６及び下部支持部材７を支えるバネ５の弾性力によりアルミニウム箔１及び電極タブ２は上部支持部材６及び下部支持部材７により上方向及び下方向にそれぞれ押し付けられて、ダイス３または台座４とアルミニウム箔１と電極タブ２が離脱するようになる。そして、さらにダイス３が上昇するのに伴い、上部支持部材６も上昇する。所定位置まで上昇した段階で、接合を終了したアルミニウム箔１及び電極タブ２を移送する。ところが、この方法によると、作業完了時に破断やクラックが発生していることが多かった。
【０００５】
そこで、この破断やクラックの原因を解析したところ、アルミニウム箔１と電極タブ２の支持部材と当接した部分に破断やクラックが多くみられた。すなわち、ダイス３と台座４の突き合わせの際の衝撃が応力となって、アルミニウム箔１と電極タブ２の支持部材と当接した部分に集中し、その結果として、破断やクラックが発生するということが判明した。
【０００６】
そのため、この破断やクラックの発生を防止するために、図７に示すような構成のものを採用していた。すなわち、ダイス３にはバネ５を介して上部支持部材６が取付けられ、この上部支持部材６は長方形の平板状に形成されており、その中間部は長方形の貫通孔が形成されている。この貫通孔には、ダイス３が挿通するようになる。また、四角には突起部６１が形成されている。また、このダイス３と対向する位置には台座４が配置されている。この台座４には突出部４１が形成されている。また台座４にはバネ５を介して下部支持部材７が取り付けられている。この下部支持部材７は上部支持部材６とほぼ同様の構成をなしており、中央部の貫通孔には、台座４の突出部４１が挿通するようになる。また、下部支持部材７の角部及び一方の側辺部には突起部７１が形成されている。そして、重ね合わせたアルミニウム箔１と電極タブ２を、電極タブ２が下側になるようにして上部支持部材６と下部支持部材７の間の所定位置に配置する。
【０００７】
このような装置において、その動作とともに冷間圧接方法について、図８によって説明すると、ダイス３を図８（ａ）中の矢印方向に移動すると、上部支持部材６も下降する。そして図８（ｂ）に示すように、アルミニウム箔１及び電極タブ２が上部支持部材６の本体に当接する。さらにダイス３が下降すると、アルミニウム箔１及び電極タブ２も下降し、次いで図８（ｃ）に示すように、上部支持部材６の突起部６１と下部支持部材７の突起部７１が当接する。さらにダイス３が下降すると、図８（ｄ）に示すように、上部支持部材６及び下部支持部材７を支持しているバネ５がそれぞれ収縮し、アルミニウム箔１及び電極タブ２は上部支持部材６から離脱し、次いで、ダイス３と台座４がアルミニウム箔１及び電極タブ２を介して突き合わされ、この状態でアルミニウム箔１と電極タブ２は接合される。
【０００８】
このような装置によると、接合時には、上部支持部材６と下部支持部材７の間に突起部があるので上部支持部材６と下部支持部材７が当接せず、アルミニウム箔１と電極タブ２が上部支持部材６と下部支持部材７に挟み込まれた状態とならない。したがって、ダイス３と台座４のつきあわせの際の衝撃がアルミニウム箔１及び電極タブ２全体に伝播して応力の集中が発生せず、破断やクラックが発生しない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような装置によっても、なおクラックが発生することが判明した。そこで、この原因を解析したところ、アルミニウム箔及び電極タブをダイス及び台座から離脱した後に発生していることがわかった。すなわち、ダイスまたは台座にアルミニウム箔または電極タブが食いついた状態となっていた場合に、ダイスの上昇に伴い、アルミニウム箔または電極タブは上部支持部材または下部支持部材に当接し、離脱されることになる。この状態においては、離脱する時に、アルミニウム箔や電極タブが変形し、変形による応力が発生する。そして、その応力が集中した部分では、破断やクラックが発生してしまう。
【００１０】
そこでこの発明では、接合時にも、また、ダイスまたは台座がアルミニウム箔または電極タブから離脱する場合にも、応力集中による破断やクラックが発生することなく、そして確実に離脱することのできる、電極箔の製造を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電解コンデンサ用電極箔の製造方法は、ダイスと台座の間にアルミニウム箔と電極タブを載置し、ダイスと台座をアルミニウム箔及び電極タブを介して突き合わせることによりアルミニウム箔と電極タブの冷間圧接を行う電解コンデンサ用電極箔の製造方法であって、アルミニウム箔と電極タブの圧接時にはアルミニウム箔と電極タブを支持部材によって固定せず、圧接後のアルミニウム箔及び電極タブからダイス及び台座を離脱する時に、アルミニウム箔及び電極タブを支持部材によって固定することを特徴とする。そして、この製造装置は、ダイスと台座と、少なくともダイス又は台座のいずれかの駆動手段と、上部支持部材及び下部支持部材と、上部支持部材及び下部支持部材の駆動手段とからなる。
【００１２】
そして、アルミニウム箔及び電極タブを固定する際の上部支持部材及び下部支持部材の駆動手段が、シリンダーとシリンダーの駆動装置であることを特徴とする。圧接時には支持部材はアルミニウム箔及び電極タブに当接しないように保持され、アルミニウム及び電極タブの電極箔からの離脱時にはシリンダーによって支持部材が電極箔を挟み込むように支持部材が駆動する。離脱後にはシリンダーが駆動して離脱前の状態に復帰する。このシリンダーは、ダイスと上部支持部材及び台座と下部支持部材の間の位置に、ダイス又は台座と連動する形で設けてもよいし、独立に駆動する形で設けてもよい。また、装置の外部に設けてもよい。
【００１３】
また、アルミニウム箔及び電極タブを固定する際の上部支持部材及び下部支持部材の駆動手段は、ダイスと上部支持部材及び台座と下部支持部材を連結する弾性部材と、弾性部材の伸縮を制御する手段とからなることを特徴とする。圧接時には支持部材はアルミニウム箔及び電極タブに当接しないように保持され、アルミニウム及び電極タブの電極箔からの離脱時には支持部材が弾性部材が伸長するように制御されて電極箔を挟み込むように、支持部材が駆動する。離脱後は、制御手段が駆動して弾性部材が収縮し、離脱前の状態に復帰する。
【００１４】
さらに、弾性部材は圧縮バネであり、弾性部材の伸縮を制御する手段は上部支持部材又は下部支持部材に取り付けられた、上部支持部材又は下部支持部材に格納可能な突起部であることを特徴とする。圧接時には突起部は上部支持部材又は下部支持部材から突出した状態にあるので、ダイス又は台座が駆動した時に上部支持部材と下部支持部材の間に間隔が設けられ、支持部材はアルミニウム箔及び電極タブに当接しないように保持される。アルミニウム箔及び電極タブの電極箔からの離脱時には、突起部は上部支持部材及び下部支持部材に格納されて圧縮バネが伸長し、支持部材が電極箔を挟み込むように支持部材が駆動する。離脱後は、突起部が再び上部支持部材及び下部支持部材から突出して、離脱前の状態に復帰する。ここで、この格納可能な突起部は上部支持部材６及び下部支持部材７の両方に設けられていてもよい。
【００１５】
本発明の製造装置及び製造方法によると、ダイスと台座が突き合わさって冷間圧接が行われる際に、接合時の応力が電極箔全般に伝播して、局所的な応力集中がおこらない。
【００１６】
また、接合終了後、ダイス及び台座が電極箔から離脱する際には、上部支持部材と下部支持部材が電極箔に当接して、支持部材が電極箔を挟み込んだ状態で固定してダイス及び台座が離脱する。したがって、電極箔を挟み込むことによる固定によって離脱時の電極箔の変形が小さくなるので、変形による応力が小さくなる。
また、電極箔を挟み込むことによって、確実に電極箔を固定できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の第一の実施の形態について図面とともに説明する。図１はこの発明の製造装置の要部のみを示した図面である。図２はこの発明の製造装置による各工程の動作を示す断面図である。また、参照符号は従来例と同一のものは同一の符号を付した。
【００１８】
図１に示す参照符号１はアルミニウム箔で、高純度のアルミニウムを帯状に形成し、さらにエッチングにより所望の倍率まで拡面処理したものである。また参照符号２は電極タブで、やはり高純度のアルミニウムよりなり、平坦部とその平坦部に連続した丸棒部を具えており、さらに丸棒部の先端には外部リード２１線が溶接されているものである。また、電極タブ２の平坦部の厚さはアルミニウム箔１の厚さよりも厚く形成し、容易に曲折しないように形成されている。そして、この電極タブ２とアルミニウム箔１を重ね合わせる。この場合、電極タブ２の平坦部がアルミニウム箔１と重なりあうようにする。
【００１９】
図１に示すように、この重ね合わせた電極タブ２とアルミニウム箔１を、電極タブ２が下側になるようにして上部支持部材６と下部支持部材７の間の所定位置に配置する。この上部支持部材６は、長方形の平板状に形成されており、その中間部は長方形の貫通孔が形成されている。この貫通孔には、ダイス３が挿通するようになる。そして、この上部支持部材６とダイス３の間には、シリンダー８が設けられ、ダイス３の内部又は上部に、シリンダー８を上下方向に駆動させる駆動装置（図示せず）が設けられている。したがって、駆動装置によってシリンダー８を上下に駆動することによって、上部支持部材６を上下に駆動することができる。そしてダイス３は、駆動手段（図示せず）によって図１中の上下方向に移動自在な構造となっている。
【００２０】
また、このダイス３と対向する位置には台座４が配置されている。この台座４には突出部４１が形成されている。また台座４にはシリンダー８を介して下部支持部材７が取り付けられている。この下部支持部材７は、上部支持部材６とほぼ同様の構成をなしており、中央部の貫通孔には、台座４の突出部４１が挿通するようになる。また、台座の内部又は下部にはシリンダー８の駆動装置（図示せず）が設けられている。そして、上部支持部材６とダイス３との間に設けられたシリンダー８と同様に、駆動装置によってシリンダー８は上下方向に駆動し、下部支持部材７を上下に駆動することができる。
【００２１】
そして、ダイス３を図２（ａ）中の矢印方向に移動し、ダイス３と台座４を突き合わせてアルミニウム箔１と電極タブ２の冷間圧接を行う。この際の動作を説明する。動作開始時は、シリンダー８の駆動によって、上部支持部材６が上方に、下部支持部材７が下方に移動し、ダイス３の先端面は上部支持部材６よりアルミニウム箔１及び電極タブ２に近接した位置にあり、台座４の先端も下部支持部材７よりアルミニウム箔１及び電極タブ２に近接した位置にある。そして、ダイス３が下降してアルミニウム箔１及び電極タブ２に当接し、さらに下降して、図２（ｂ）に示すように、ダイス３と台座４が、アルミニウム箔１及び電極タブ２を介して、突き合わさる。この場合のダイス３の移動行程は、ダイス３が最も下の位置に来た際に、ダイス３の先端がアルミニウム箔１を加圧し、電極タブ２に食い込んだ状態となる位置まで移動させる。この状態でアルミニウム箔１と電極タブ２は接合される。
【００２２】
続いて、冷間圧接が終了した後に、ダイス３を台座４より離脱される工程について説明する。冷間圧接が終了した後、シリンダー８の駆動によって上部支持部材６は下方に、下部支持部材７は上方に移動し、図２（ｃ）に示すように、上部支持部材６及び下部支持部材７がアルミニウム箔１及び電極タブ２に当接する。その後に、図２（ｄ）に示すように、ダイス３を上昇させる。この際にダイス３または台座４にアルミニウム箔１または電極タブ２が食いついた状態となっていた場合は、アルミニウム箔１及び電極タブ２は上部支持部材６及び下部支持部材７によって挟み込まれた状態になっているので、アルミニウム箔１及び電極タブ２は上部支持部材６及び下部支持部材７により上方向及び下方向にそれぞれ押し付けられて、ダイス３または台座４とアルミニウム箔１と電極タブ２が離脱するようになる。
【００２３】
離脱後、図２（ｅ）に示すように、ダイス３が上昇するとともに、ダイス３と上部支持部材６との間のシリンダー８は上方に駆動して上部支持部材６が上昇し、台座４と下部支持部材７との間のシリンダー８は下方に駆動して下部支持部材７が下降する。所定位置になった段階で、電極箔の製造工程を終了する。そして、冷間圧接を終えた電極箔を移送手段（図示せず）によって移送して、次に冷間圧接を行うアルミニウム箔及び電極タブを所定位置に載置する。
【００２４】
次にこの発明の第二の実施の形態について図面とともに説明する。図３はこの発明の製造装置の要部のみを示した図面である。図４はこの発明の製造装置による各工程の動作を示す断面図である。また、参照符号は従来例と同一のものは同一の符号を付した。
【００２５】
図３に示すように、この重ね合わせた電極タブ２とアルミニウム箔１を、電極タブ２が下側になるようにして上部支持部材６と下部支持部材７の間の所定位置に配置する。この上部支持部材６は図５に示すように、長方形の平板状に形成されており、その中間部は長方形の貫通孔が形成されている。この貫通孔には、ダイス３が挿通するようになる。また、四角には突起部６１が形成されている。この突起部６１は駆動手段１０（図示せず）によって、自在に上部支持部材６から突出したり、上部支持部材６に格納されたりする構造になっている。そして、この上部支持部材６の四角にはバネ５が取り付けられる。また、上部支持部材６はダイス３とバネ５によって連結されているので、ダイス３の移動方向、すなわちこの図面中では上下方向に移動自在なものとなっている。ダイス３は、駆動手段１１（図示せず）によって図３中の上下方向に移動自在な構造となっている。
【００２６】
また、このダイス３と対向する位置には台座４が配置されている。この台座４には突出部４１が形成されている。また台座４にはバネ５を介して下部支持部材７が取り付けられている。この下部支持部材７は図５に示すように、上部支持部材６とほぼ同様の構成をなしており、中央部の貫通孔には、台座４の突出部４１が挿通するようになる。また、下部支持部材７の四角には突起部７１が形成されている。この突起部７１は、上部支持部材６の突起部６１と同様に、駆動手段１０（図示せず）によって、自在に下部支持部材７から突出したり、格納されたりする構造になっている。そして、下部支持部材７は上下方向に移動自在なものとなっている。
【００２７】
そして、ダイス３を図４（ａ）中の矢印方向に移動し、ダイス３と台座４をアルミニウム箔１及び電極タブ２を介して突き合わせてアルミニウム箔１と電極タブ２の冷間圧接を行う。この際の動作を説明する。動作開始時は、突起部６１及び突起部７１は上部支持部材６及び下部支持部材７より突出した状態である。そして、ダイス３の下降に伴い上部支持部材６も下降する。そして図４（ｂ）に示すように、アルミニウム箔１及び電極タブ２が上部支持部材６の本体に当接する。さらにダイス３が下降すると、上部支持部材６も下降し、アルミニウム箔１及び電極タブ２も下降する。そして図４（ｃ）に示すように、ダイス３の先端よりも上部支持部材６の最下端は下に位置しているために、上部支持部材６の突起部６１と下部支持部材７の突起部７１が最初に当接する。そしてこの突起部６１、７１同士が当接することにより、上部支持部材６と下部支持部材７の本体はお互いに当接しない状態に維持される。そのため、上部支持部材６と下部支持部材７の間に位置するアルミニウム箔１及び電極タブ２も上部支持部材７に当接された状態のみで、下部支持部材６とは当接しない状態となっている。
【００２８】
さらにダイス３が下降すると、図４（ｄ）に示すように、上部支持部材６及び下部支持部材７を支持しているバネ５がそれぞれ収縮し、ダイス３と台座４がアルミニウム箔１及び電極タブ２を介して、突き合わさる。この場合のダイス３の移動行程は、第一の実施例と同様である。
【００２９】
続いて、冷間圧接が終了した後に、ダイス３を台座４より離脱される工程について説明する。冷間圧接が終了した後、突起部６１及び突起部７１は上部支持部材６及び下部支持部材７に格納される。そうすると、図４（ｅ）に示すように、上部支持部材６及び下部支持部材７を支持するバネ５が伸長し、上部支持部材６及び下部支持部材７がアルミニウム箔１及び電極タブ２に当接し、アルミニウム箔１及び電極タブ２を挟み込む状態になる。その後に図４（ｆ）に示すように、ダイス３を上昇させる。この際にダイス３または台座４に電極タブ２またはアルミニウム箔１が食いついた状態となっていた場合は、上部支持部材６及び下部支持部材７を支えるバネ５の弾性力によりアルミニウム箔１及び電極タブ２は上部支持部材６及び下部支持部材７により上方向及び下方向にそれぞれ押し付けられて、ダイス３または台座４とアルミニウム箔１と電極タブ２が離脱するようになる。
【００３０】
離脱後、図４（ｇ）に示すように、さらにダイス３が上昇するに伴い、上部支持部材６も上昇する。所定位置まで上昇した段階で、電極箔の製造工程を終了する。そして、冷間圧接を終えた電極箔を移送手段（図示せず）によって移送して、次に冷間圧接を行うアルミニウム箔及び電極タブを所定位置に載置する。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によると、冷間圧接法によりアルミニウム箔と電極タブを接合する際に、接合時の応力が電極箔全般に伝播して局所的な応力集中がおこらず、また、ダイス及び台座の離脱の際には、支持部材によって電極箔が挟み込まれて電極箔の変形による応力の発生が小さくなる。したがって、応力集中によるアルミニウム箔及び電極タブの破断やクラックを起こすことなく、接合を行うことができる。
また、離脱の際に支持部材によって電極箔が固定されるので、確実に離脱が行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１による電解コンデンサ用電極箔の製造装置の要部を示す側面図である。
【図２】この発明の実施例１による電解コンデンサ用電極箔の製造装置の動作の各工程を示す正面図である。
【図３】この発明の実施例２による電解コンデンサ用電極箔の製造装置の要部を示す側面図である。
【図４】この発明の実施例２による電解コンデンサ用電極箔の製造装置の動作の各工程を示す正面図である。
【図５】この発明の実施例２に用いられる上部支持部材及び下部支持部材の構造を示す斜視図である。
【図６】第一の従来例による電解コンデンサ用電極箔の製造装置の第一の例の動作の各工程を示す正面図である。
【図７】第二の従来例による電解コンデンサ用電極箔の製造装置の要部を示す側面図である。
【図８】第二の従来例による電解コンデンサ用電極箔の製造装置の動作の各工程を示す正面図である。
【符号の説明】
１アルミニウム箔
２電極タブ
２１外部リード線
３ダイス
４台座
５バネ
６上部支持部材
６１突起部
７下部支持部材
７１突起部
８シリンダー

Claims

ダイスと台座の間にアルミニウム箔と電極タブを載置し、前記ダイスと前記台座を突き合わせることによりアルミニウム箔と電極タブの冷間圧接を行う電解コンデンサ用電極箔の製造方法であって、ダイスと台座をアルミニウム箔と電極タブから離脱する時にのみアルミニウム箔と電極タブを支持部材によって固定し、圧接時にはアルミニウム箔と電極タブを固定しないことを特徴とする電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
ダイスと台座の間にアルミニウム箔と電極タブを載置し、前記ダイスと台座を突き合わせることにより前記アルミニウム箔と電極タブの冷間圧接を行う電解コンデンサ用電極箔の製造装置であって、ダイスと台座と、少なくともダイス又は台座のいずれかの駆動手段と、アルミニウム箔及び電極タブをそれらの平面に対して垂直方向から挟持する上部支持部材及び下部支持部材と、前記上部支持部材及び下部支持部材の駆動手段とからなり、アルミニウム箔と電極タブを圧接した後に、前記上部支持部材及び下部支持部材の駆動手段によって上部支持部材及び下部支持部材を駆動させてアルミニウム箔及び電極タブを挟持して固定し、ダイス及び台座をアルミニウム箔及び電極タブから離脱することを特徴とする電解コンデンサ用電極箔の製造装置。
アルミニウム箔及び電極タブを挟持する際の上部支持部材及び下部支持部材の駆動手段は、シリンダーと前記シリンダーの駆動装置であることを特徴とする、請求項２記載の電解コンデンサ用電極箔の製造装置。
アルミニウム箔及び電極タブを挟持する際の上部支持部材及び下部支持部材の駆動手段は、ダイスと上部支持部材及び台座と下部支持部材を連結する弾性部材と、前記弾性部材の伸縮を制御する手段とからなり、上部支持部材は弾性部材が伸長した際にダイスの先端より箔に近接した位置に取り付けられ、下部支持部材は弾性部材が伸長した際に台座の先端より箔に近接した位置に取り付けられたことを特徴とする、請求項２記載の電解コンデンサ用電極箔の製造装置。
弾性部材は圧縮バネであって、弾性部材の伸縮を制御する手段は少なくともいずれかの支持部材に取り付けられるとともに、その支持部材に格納可能な突起部であることを特徴とする、請求項４記載の電解コンデンサ用電極箔の製造装置。