JP3599068B2 - 電解コンデンサ用電極箔の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
【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 (5)
- 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。
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JPH0969469A (ja) | 1997-03-11 |
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