JP4735083B2

JP4735083B2 - 缶の巻き締め装置および缶の巻き締め方法

Info

Publication number: JP4735083B2
Application number: JP2005196730A
Authority: JP
Inventors: 輝夫瀬川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-07-05
Also published as: JP2007014971A

Description

本発明は、缶の巻き締め装置および缶の巻き締め方法に関し、特に、二次電池を収納する缶の巻き締め装置および缶の巻き締め方法に関する。

缶胴および缶蓋を巻き締め加工して缶を作製する装置は、通常、缶胴および缶蓋の縁部をローラにより巻き締め加工し、缶胴および缶蓋の縁部に巻き締め部を形成させる（例えば、特許文献１参照）。このようなローラは、例えば二次電池を収納するために用いられる缶のように、缶が円筒状でない場合には、通常、カム機構により缶の回転中心からの巻き締め部までの位置を制御し、巻き締め部に対するローラの加圧力は、カムの押し圧により決定される。

しかし、二次電池を収納するために用いられる缶には、端子等を外部に取り出すために巻き締め部に開口が設けられることが有り、このように巻き締め部が不連続であると、この不連続部を巻き締めする際に巻き締め部に対するローラの加圧力が過大となり、巻き締め部の倒れや缶胴の座屈、巻き締め不良等の不具合が生じる。

また、巻き締め加工を行う対象であるワーク（缶胴および缶蓋）の形状に応じて、専用のカムの型板が必要であり、製品の形状、サイズが変更される場合には、型板の交換が必要となり、一基の巻き締め装置では複数の種類のワークの形状に対応できない。
特開平５−１２３７９７号公報

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、巻き締め加工された缶の巻き締め部の倒れや缶の座屈、巻き締め不良等の発生を防止し、様々な形状、大きさの缶に対応可能な巻き締め加工装置および巻き締め加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る缶の巻き締め装置は、一端に開口部が形成される缶胴の開口部の縁部と、当該缶胴の開口部を覆う缶蓋の縁部との少なくとも一方に不連続部が形成される缶胴および缶蓋を、前記缶胴および缶蓋の縁部同士を巻き締めにより締結するための缶の巻き締め装置であって、前記缶胴および缶蓋を、前記開口部の面を回転面として回転させる缶回転機構と、前記缶胴および缶蓋の縁部を挟持して巻き締めを行う少なくとも一対の巻き締めローラと、前記缶胴および缶蓋を、当該缶胴および缶蓋の回転面と交差する方向へ加圧力を維持したまま挟持し、当該加圧力を、前記巻き締めローラに対する缶胴および缶蓋の回転位置に対応して制御可能な少なくとも１つの缶押圧力調整手段と、を有することを特徴とする。

上記目的を達成する本発明に係る缶の巻き締め方法は、一端に開口部が形成される缶胴の開口部の縁部と、当該缶胴の開口部を覆う缶蓋の縁部との少なくとも一方に不連続部が形成される缶胴および缶蓋を、前記缶胴および缶蓋の縁部同士を巻き締めにより締結するための缶の巻き締め方法であって、前記缶胴および缶蓋を、前記開口部の面を回転面として回転させると共に、当該缶胴および缶蓋の回転面と交差する方向へ加圧力を維持したまま挟持する缶押圧力調整手段により前記缶胴および缶蓋を加圧し、当該加圧力を、前記巻き締めローラに対する前記缶胴および缶蓋の回転位置に対応して制御することを特徴とする。

上記のように構成した本発明に係る缶の巻き締め装置によれば、缶押圧力調整手段による缶胴および缶蓋に対する加圧力を、巻き締めローラに対する不連続部の回転位置に対応して制御可能であるため、不連続部を巻き締めする際に加圧力を低減等することにより、缶の巻き締め不良や缶の座屈、巻き締めされた部位の倒れ等を防止できる。

上記のように構成した本発明に係る缶の巻き締め方法によれば、缶押圧力調整手段による加圧力を、巻き締めローラに対する缶胴および缶蓋の回転位置に対応して制御するため、不連続部の巻き締めを行う際に缶に対する加圧力を調整でき、缶の巻き締め不良や座屈を防止できる。

本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は電池缶を示す斜視図、図２は電池缶を示す分解斜視図である。

図１，２に示す電池缶１は、自動車や電車などの車両に搭載される車載電池であり、複数の単電池１ａが缶胴２の内部に収納され、この缶胴２に缶蓋３が巻締めにより締結されて形成される。

缶胴２は、上端に開口部２ａが設けられた箱型形状であり、開口部２ａには、外方向に開いた缶胴縁部２ｂが形成されている。缶蓋３には、開口部２ａに所定深さ嵌る蓋部３ａと、缶胴２の缶胴縁部２ｂに対応する缶蓋縁部３ｂと、が形成されている。缶胴縁部２ｂ及び缶蓋縁部３ｂには、電池用端子１ｂ等が設けられるための切り込み部４が設けられており、この部位が、巻き締めの際に不連続部５ａ，５ｂ，５ｃおよび５ｄとなる。不連続部５ｂでは、缶胴２及び缶蓋３の両方に切り込み部４が設けられており、不連続部５ａ，５ｃおよび５ｄでは缶胴２にのみ切り込み部４が設けられている。

次に、本実施形態に係る缶の巻き締め装置について説明する。

図３は本実施形態に係る缶の巻き締め装置を示す斜視図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う缶の巻き締め装置の縦断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線に沿う缶の巻き締め装置の縦断面図、図６は本実施形態に係る缶の巻き締め装置の巻き締め治具を示す斜視図である。

缶の巻き締め装置６は、図３，４および５に示すように、本体７と、本体７に対して昇降可能に取り付けられる昇降台８と、本体７の側面に取り付けられる第１ローラユニット９及び第２ローラユニット１０とを有している。

昇降台８は、本体７に設けられる昇降機構Ｍ１により昇降可能となっている。

昇降機構Ｍ１は、本体７に上下方向に伸延して設けられるリニアガイド１１と、本体７に固定される昇降台用サーボモータ１２と、昇降台用サーボモータ１２により稼動する昇降台用ボールネジ１３と、を有している。

昇降台８は、リニアガイド１１により本体７と摺動可能に連結されている。昇降台用ボールネジ１３は、昇降台用サーボモータ１２によりタイミングベルト１４を介して回転される昇降台用ネジ部１３ａと、昇降台用ネジ部１３ａと螺合し、昇降台用ネジ部１３ａが回転することにより上下に進退動する昇降台用移動部材１３ｂと、を有しており、この昇降台用移動部材１３ｂが昇降台８の下部に固定されている。このような昇降機構Ｍ１により、昇降台用サーボモータ１２を回転させることによって、昇降台用移動部材１３ｂと共
に昇降台８を上下に進退動させることができる。

昇降台８の上部には、電池缶１を回転させるための缶回転機構Ｍ２が設けられている。缶回転機構Ｍ２は、昇降台８の上部にクロスローラベアリング１５を介して設けられ、昇降台８に対して水平面で回転可能な載置台１６と、昇降台８に固定される載置台用サーボモータ１７と、を有している。載置台１６は、タイミングベルトを介して載置台用サーボモータ１７と連結されており、載置台用サーボモータ１７を駆動させることにより、載置台１６が回転する。このような缶回転機構Ｍ２により、巻き締めの際に載置台１６に載せられる缶１を回転できる。

載置台１６の上面には、２つの端辺に沿う溝部１６ａが設けられている。載置台１６の上には、図６に示すような、電池缶１を保持するための巻き締め治具１８を載置することができ、巻き締め治具１８の下面に設けられるロックピン１８ａが載置台１６の溝部１６ａに嵌って保持される。これにより、載置台１６が回転する際に巻き締め治具１８も回転することができる。巻き締め治具１８の上面には、外縁部に缶胴２の外周を保持するための外周保持部１８ｂと、電池缶１に設けられる穴部に挿入され、電池缶１を保持する保持ピン１８ｃとが形成されている。

本体７の上部には、門形のフレーム１９が形成されており、フレーム１９の上部で水平に延びる梁部１９ａの下面には、クロスローラベアリング２０を介して、缶蓋３に対応する形状のノックアウト２１が設けられている。ノックアウト２１は、クロスローラベアリング２０によりフレーム１９に対して水平面で回転可能となっている。

第１ローラユニット９は、本体７の側面に結合される第１支持部２２を有し、第１支持部２２の上部に、リニアガイド２３を介して本体方向へ摺動可能なアーム２４が設けられている。

第１支持部２２の本体７と反対側の端部には、缶形状追従用サーボモータ２６が固定されている。この缶形状追従用サーボモータ２６には、カップリング２７を介して、アンギュラベアリング２８により支持される缶形状追従用ボールネジ２９が連結されており、缶形状追従用ネジ部２９ａが回転することにより移動する缶形状追従用移動部材２９ｂが、アーム２４に連結されている。カップリング２７は、軸の曲げや偏芯を吸収可能な構造となっている。

アーム２４の本体７側には、巻き締めの際に缶１の巻き締め部を押圧する第１内側巻き締めローラ３０ａが水平面で回転可能に連結されている。したがって、缶形状追従用サーボモータ２６を駆動することにより、第１内側巻き締めローラ３０ａを本体７方向へ自在に進退動させることができる。また、アンギュラベアリング２８により缶形状追従用ボールネジ２９が受ける水平方向の力を、第１支持部２２により受けることができる。このような缶形状追従機構Ｍ３により、巻き締めの際に、回転する缶胴２及び缶蓋３の縁部２ｂ、３ｂの回転角に応じて第１内側巻き締めローラ３０ａおよび第１外側巻き締めローラ３０ｂの位置を制御することができ、缶１の形状に対応した巻き締めが可能となる。

アーム２４には、リニアガイド３１により本体７方向へ摺動可能なシーミングフレーム３２が設けられており、アーム２４の本体７側と反対側の端部には、水平方向加圧用サーボモータ３３が固定されている。この水平方向加圧用サーボモータ３３には、カップリング３４を介して、アンギュラベアリング３５により支持される水平方向加圧用ボールネジ３６が連結されており、水平方向加圧用ネジ部３６ａが回転することにより移動する水平方向加圧用移動部材３６ｂが、シーミングフレーム３２に連結されている。カップリング３４は、軸の曲げや偏芯を吸収可能な構造となっている。

シーミングフレーム３２の本体７側には、第１内側巻き締めローラ３０ａと対をなし、巻き締めの際に缶胴２及び缶蓋３の縁部２ｂ，３ｂを押圧する第１外側巻き締めローラ３０ｂが水平面で回転可能に連結されている。したがって、水平方向加圧用サーボモータ３３を駆動することにより、第１外側巻き締めローラ３０ｂを本体７方向へ自在に進退動させることができる。また、アンギュラベアリング３５により水平方向加圧用ボールネジ３６が受ける水平方向の力を、アーム２４により受けることができる。このような巻き締め部加圧機構Ｍ４により、巻き締めの際に、回転する缶胴２及び缶蓋３の縁部２ｂ、３ｂの回転角に応じて第１外側巻き締めローラ３０ｂの位置を制御することができる。

第２ローラユニット１０は、図３に示すように、第１ローラユニット９と異なる方向から本体７の側面に連結されている。第２ローラユニット１０は、第１ローラユニット９によってある程度巻き締めを行った後に、巻き締めの最終仕上げを行うものである。この第２ローラユニット１０は、第１内側巻き締めローラ３０ａ、第１外側巻き締めローラ３０ｂの形状と異なる第２内側巻き締めローラ、第２外側巻き締めローラが設けられ、他の構造は第１ローラユニット９と同様であるため、説明は省略する。

次に、本実施形態に係る缶の巻き締め方法を説明する。

図７は、巻き締めを行う際の図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う巻き締め装置の部分断面図、図８は従来の巻き締めによる不具合を示す缶の部分断面図、図９は本実施形態に係る巻き締め装置の加圧力と缶の回転角の関係を示すグラフであり、（Ａ）は水平方向加圧力と回転角の関係、（Ｂ）は鉛直方向加圧力と回転角の関係を示す。

初めに、内部に単電池等の収容物が収納された缶胴２の開口部２ａに缶蓋３を被せた状態で、電池缶１の穴部に巻き締め治具１８の保持ピン１８ｃを貫通させ、缶胴２を巻き締め治具１８の外周保持部１８ｂに嵌るようにして載置する。この後、電池缶１が保持された巻き締め治具１８を載置台１６に載せる。この際に、巻き締め治具１８のロックピン１８ａが載置台１６の溝部１６ａに嵌り、係合される。

次に、昇降機構Ｍ１の昇降台用サーボモータ１２を稼動させて昇降台８を上昇させ、図４，５に示すように缶蓋３をノックアウト２１に所定の加圧力で押し付ける。この缶加圧力は、任意に制御可能である。

この後、第１ローラユニット９に設けられる缶形状追従機構Ｍ３の缶形状追従用サーボモータ２６を稼動させて、第１内側巻き締めローラ３０ａを缶蓋縁部３ｂの内側に位置させる。この後、巻き締め部加圧機構Ｍ４の水平方向加圧用サーボモータ３３を稼動させて、第１外側巻き締めローラ３０ｂを缶胴２および缶蓋３の縁部２ｂ、３ｂの方向へ移動させ、第１内側巻き締めローラ３０ａと第１外側巻き締めローラ３０ｂにより縁部２ｂ、３ｂを挟むようにして加圧する。

次に、図７に示すように、缶回転機構Ｍ２の載置台用サーボモータ１７を稼動させて載置台１６を回転させる。缶１は箱型であるため、缶１の回転軸から缶胴２および缶蓋３の縁部２ｂ、３ｂまでの距離Ｒ１が回転と共に変化する。したがって、缶１の回転角に応じて、缶形状追従機構Ｍ３により第１内側巻き締めローラ３０ａおよび第１外側巻き締めローラ３０ｂの位置を制御し、ローラの位置を距離Ｒ１に追従させる。更に、第１外側巻き締めローラ３０ｂの第１内側巻き締めローラ３０ａに対する相対的な位置を、缶１の回転角に応じて巻き締め部加圧機構Ｍ４により制御し、したがって、缶１の縁部２ｂ、３ｂへの第１外側巻き締めローラ３０ｂの加圧力を、缶１の回転角に応じて制御できる。

本実施形態では、初めに缶回転機構Ｍ２により缶１を６回転させる間、第１ローラユニット９により巻き締めを行う。この後に、第１ローラユニット９を退け、第１ローラユニット９と同様の工程により第２ローラユニット１０によって更に缶を６回転させて巻き締めを行い、缶の巻き締めが完了する。

缶胴２および缶蓋３の不連続部５ａ，５ｂ，５ｃおよび５ｄを巻き締めする際には、ローラが接する部位の剛性が低くなるため、図８（Ａ）に示すように鉛直方向の加圧力により缶胴２が座屈したり、図８（Ｂ）に示すように水平方向の加圧力により巻き締め部が内側に倒れたり、または巻き締め不良が生じる可能性がある。

本実施形態では、図９（Ａ）に示すように、不連続部５を巻き締めする際に、缶回転機構Ｍ２による缶１の回転角に応じて、昇降機構Ｍ１により鉛直方向の加圧力を低減させている。このような缶押圧力調整手段により、缶１の回転角に応じて望ましい加圧力を実現できる。

また、図９（Ｂ）に示すように、缶回転機構Ｍ２による缶１の回転角に応じて、缶形状追従機構Ｍ３及び巻き締め部加圧機構Ｍ４により、缶１の縁部２ｂ、３ｂに対する第１外側巻き締めローラ３０ｂの加圧力を低減させている。このようなローラ加圧力調整手段により、缶の回転角に応じて望ましい水平方向の加圧力を実現できる。

また、缶形状追従機構Ｍ３及び巻き締め部加圧機構Ｍ４により、第１内側巻き締めローラ３０ａと第１外側巻き締めローラ３０ｂによる巻き締め部の挟み圧を制御できる。このような挟み圧調整手段により、缶１の回転角に応じて望ましい挟み圧を実現できる。

また、第１内側巻き締めローラ３０ａと第１外側巻き締めローラ３０ｂによる巻き締め部の挟み圧による反力と、水平方向の加圧力のバランスも制御可能である。

なお、第２第２ローラユニット１０においても、同様の作用を奏する。

以上のように、缶回転機構Ｍ２による缶１の回転角に応じて、缶１に対する鉛直方向及び水平方向の加圧力を調整することができ、缶１の座屈や巻き締め部の倒れ、または巻き締め不良等を防止することができる。また、本実施形態ではローラの移動手段としてカム機構を用いないため、缶の種類に応じた専用のカムの型板を必要とせず、一基の装置で複数の種類の缶の作製に対応することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、昇降機構Ｍ１、缶形状追従機構Ｍ３及び巻き締め部加圧機構Ｍ４を駆動するためのサーボモータは、他の駆動手段でもよく、例えば油圧式にすることもできる。また、本実施形態では２つのローラユニットが設けられているが、一つでもよく、また２つ以上でも良い。また、不連続部の位置や大きさ、数等が異なっても良い。また、本実施形態は電池缶に限らず様々な用途の缶に適用でき、缶の形状も角形に限定されず、円筒形等の種々の缶に適用できる。

電池缶を示す斜視図である。電池缶を示す分解斜視図である。本実施形態に係る缶の巻き締め装置を示す斜視図である。図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う缶の巻き締め装置の縦断面図である。図３のＶ−Ｖ線に沿う缶の巻き締め装置の縦断面図である。本実施形態に係る缶の巻き締め装置の巻き締め治具を示す斜視図である。巻き締めを行う際の図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う巻き締め装置の部分断面図である。従来の巻き締めによる不具合を示す缶の部分断面図である。本実施形態に係る巻き締め装置の加圧力と缶の回転角の関係を示すグラフであり、（Ａ）は水平方向加圧力と回転角の関係、（Ｂ）は鉛直方向加圧力と回転角の関係を示す。

符号の説明

電池缶１
２缶胴、
３缶蓋、
２ａ開口部、
２ｂ缶胴縁部、
３ａ蓋部、
３ｂ缶蓋縁部、
４切り込み部、
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ不連続部、
６巻き締め装置、
Ｍ１昇降機構、
Ｍ２缶回転機構、
Ｍ３缶形状追従機構、
Ｍ４巻き締め部加圧機構。

Claims

一端に開口部が形成される缶胴の開口部の縁部と、当該缶胴の開口部を覆う缶蓋の縁部との少なくとも一方に不連続部が形成される缶胴および缶蓋を、前記缶胴および缶蓋の縁部同士を巻き締めにより締結するための缶の巻き締め装置であって、
前記缶胴および缶蓋を、前記開口部の面を回転面として回転させる缶回転機構と、
前記缶胴および缶蓋の縁部を挟持して巻き締めを行う少なくとも一対の巻き締めローラと、
前記缶胴および缶蓋を、当該缶胴および缶蓋の回転面と交差する方向へ加圧力を維持したまま挟持し、当該加圧力を、前記巻き締めローラに対する缶胴および缶蓋の回転位置に対応して制御可能な缶押圧力調整手段と、を有することを特徴とする缶の巻き締め装置。
前記巻き締めローラにより前記缶胴および缶蓋の縁部を加圧する加圧力を、前記巻き締めローラに対する缶胴および缶蓋の回転位置に対応して制御可能なローラ加圧力調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の缶の巻き締め装置。
前記缶胴および缶蓋の縁部を挟持する対の巻き締めローラにより、当該縁部を挟んで加圧する加圧力を、前記巻き締めローラに対する缶胴および缶蓋の回転位置に対応して制御可能な挟み圧調整手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の缶の巻き締め装置。
前記加圧力は、前記巻き締めローラに対する不連続部の回転位置に対応して制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の缶の巻き締め装置。
一端に開口部が形成される缶胴の開口部の縁部と、当該缶胴の開口部を覆う缶蓋の縁部との少なくとも一方に不連続部が形成される缶胴および缶蓋を、前記缶胴および缶蓋の縁部同士を巻き締めにより締結するための缶の巻き締め方法であって、
前記缶胴および缶蓋を、前記開口部の面を回転面として回転させると共に、当該缶胴および缶蓋の回転面と交差する方向へ加圧力を維持したまま挟持する缶押圧力調整手段により前記缶胴および缶蓋を加圧し、当該加圧力を、前記巻き締めローラに対する前記缶胴および缶蓋の回転位置に対応して制御することを特徴とする缶の巻き締め方法。
前記巻き締めローラにより前記缶胴および缶蓋の縁部を加圧するローラ加圧力調整手段によって前記缶胴および缶蓋の縁部を加圧し、当該加圧における加圧力を、前記巻き締めローラに対する前記缶胴および缶蓋の回転位置に対応して制御することを特徴とする請求項５に記載の缶の巻き締め方法。
前記缶胴および缶蓋の縁部を挟持する対の巻き締めローラにより当該縁部を挟んで加圧する挟み圧調整手段によって前記縁部を挟んで加圧し、当該加圧における加圧力を、前記巻き締めローラに対する前記缶胴および缶蓋の回転位置に対応して制御することを特徴とする請求項５または６に記載の缶の巻き締め方法。
前記加圧力は、前記巻き締めローラに対する不連続部の回転位置に対応して制御することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の缶の巻き締め方法。