JP5007048B2

JP5007048B2 - 円筒形電池の製造方法及び円筒形電池の溝入れ加工装置

Info

Publication number: JP5007048B2
Application number: JP2006011808A
Authority: JP
Inventors: 数孝寺元
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: US20090151863A1; CN101199064B; US8163040B2; WO2006134836A1; CN101199064A; JP2007123224A

Description

本発明は、円筒形電池の製造方法とそれに用いる装置に関し、特に、有底円筒状の電池ケースに対する溝入れ加工を行う製造方法とその溝入れ加工装置に関するものである。

近年、ＡＶ機器あるいはパソコンや携帯型通信機器などの電子機器のポータブル化やコードレス化が急速に促進されており、これらの電子機器やその他の動力機器の駆動用電源として、高エネルギー密度で負荷特性に優れた密閉型電池が要望されている。特に、エネルギー密度および電圧が高く、貯蔵寿命が長いなどの多くの特長を有するリチウム電池が脚光を浴びている。

例えば、円筒形のリチウム電池は、正極板と負極板とをこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回することにより極板群を形成し、この極板群を有底円筒状の電池ケースの内部に収容し、その電池ケース内に所定量の電解液を注液した後、電池ケースの開口部の近傍の外周面に環状の溝入れ加工を行い、次いで電池ケースの開口部内にガスケットを介して封口板を挿入して配置し、電池ケースの内部に溝部によって突出形成された環状支持部に封口板を載置して支持させた状態で電池ケースの開口縁を内側にかしめ加工する工程を経て製造されている。なお、極板群の上部から引き出された正極用リードは封口工程以前に封口板に予め溶接される。

上記電池ケースに対する溝入れ加工方法としては、電池ケースの上下を上型の中子及び下型で挟んで保持し、これら上下の型によって電池ケースを回転させながら、溝入れローラの外周の突出部を電池ケースの外周面に押し付けて溝部を形成し、且つその際に電池ケースに対し下方並びに上方からそれぞれ加圧することで溝部の上部の肉厚減少を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、電池ケースに対する他の溝入れ加工方法として、電池ケースの底部を下型で保持し、その下型を上向きに移動し、電池ケースの開口部に中子を密着させて電池ケースを回転させ、その状態で溝入れローラを電池ケースの外周面に押し当てて等速度で所定深さまで押し込むことにより溝部を形成し、且つその際に下型の押し上げ量を調整し、溝部下方の側壁から肉を供給することで溝部上顎の先端部の薄肉化を抑制する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

電池ケースに対するさらに他の溝入れ加工方法として、電池ケースの底部を受ける受け型の高さ寸法を、高さ寸法の異なる他の電池ケースに対応して変化させることで、同径で高さ寸法のみ異なる種々の電池ケースに対する溝入れ加工を可能にする方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平９−１９９０９２号公報特開２００５−１９０５０号公報特開２０００−２１３６２号公報

ところが、上記特許文献１や特許文献２に開示された加工方法を実施する溝入れ加工機では、電池サイズによって電池ケースの直径が異なるとともに、直径に対応してそれぞれに適切な溝入れ加工条件が存在するため、単一サイズの電池ケースのみを加工する単能機として構成されている。そのため、種々の電池サイズの電池を製造するためには、電池サイズ毎に溝入れ加工機を必要とし、設備投資が大きくなって電池のコストアップ要因となるという問題があった。また、特許文献３に開示された加工方法は、同径で高さの違う電池だけに採用可能であり、かつ高さ寸法に合わせて受け型を交換する必要があるとともに、その構造から交換作業が困難であるため効率的でなく、上記問題を十分に解消できるものではない。

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電池サイズが異なる電池ケースに対しても共通の溝入れ加工装置にて溝入れ加工して円筒形電池を製造できる円筒形電池の製造方法と、その溝入れ加工に用いる溝入れ加工装置を提供することを目的とする。

本発明の円筒形電池の製造方法は、有底円筒状の電池ケース内に極板群を収容し、電池ケースの開口部の外周に溝入れ加工し、電池ケースの開口部にガスケットを介して封口板を配置し、電池ケースの開口端をかしめて密封する円筒形電池の製造方法であって、電池ケースの開口部にその径に対応した中子を嵌合して内周側から支持した状態で、電池ケースを回転駆動するとともに、電池ケースの開口部の外周に回転自在な溝入れローラを当て徐々に押し込んで行く溝入れ加工工程において、電池ケースの径が異なっても、単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラの押し込み量がほぼ所定値になるように、電池ケースの径が大きくなるのに伴って回転速度を高くして加工することを特徴とするものである。

この構成によると、電池サイズが異なり、電池ケースの径が変化しても、単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラの押し込み量がほぼ所定値になるように電池ケースの回転速度を調整して溝入れ加工するので、径の変化に関わらず所要の溝入れ加工条件を確保できて良好な溝入れ加工を行うことができ、また各種サイズの円筒形電池を単一の電池製造ラインで切り替えて製造することが可能となるので設備コストを低減でき、かつ電池サイズが異なっても溝入れ加工のタクトタイムがほぼ同一に維持されるため、製造ラインのスピードを維持して効率的に製造することができ、製造コストの大幅な低廉化を図ることができる。

また、電池ケースの底面を、平坦な受け面を有しかつ回転自在な受け型にて下から支持し、回転駆動が可能な中子を電池ケースの開口部に嵌合させて、中子にて電池ケースを回転駆動すると、溝入れローラによる加工時の加圧力を受ける中子側から加工点の近傍で電池ケースを回転駆動するので、回転駆動力により電池ケースにねじりモーメントが作用せず、電池ケースの径が大きくなって高速にて回転させる場合でも電池ケースにねじれや座屈を生じる恐れがなく、安定して溝入れ加工を施すことができる。

また、溝入れローラの押し込みに同期して受け型を上方に押し上げるとともに、押し込み量に応じて押し上げ量を規定して加工溝における最も薄い肉厚を周壁の肉厚の８０％以上とすると、溝部上顎の先端部の薄肉化を確実に抑制して適切な溝を形成することができる。

また、本発明の別の製造方法は、電池ケースの開口端面および底面を上下から挟み付けて回転駆動させながら、前記電池ケースの開口部の近傍の外周面に回転自在な溝入れローラを押し当てて徐々に押し込むことにより溝入れ加工を行う円筒形電池の製造方法において、径が異なる各電池ケースを、単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの前記溝入れローラの押し込み量がほぼ所定値になるように前記電池ケースの径が大きくなるのに対応して高く設定した回転速度で回転駆動するとともに、前記電池ケースにおける前記溝入れローラとは反対側の外周面に、位置固定で回転自在なバックアップローラを接触させて、前記溝入れローラの押し付け力を受けることによる前記電池ケースの撓み発生を前記バックアップローラで阻止するようにしたことを特徴としている。

このような構成とすると、バックアップローラが、電池ケースが溝入れローラの押し付け力を受けて撓もうとするのを阻止することにより、溝入れローラの押し付け力による電池ケースの径方向への逃げを電池ケースの軸心方向に向け変更させるように作用するので、溝入れ完了後の電池ケースには、軸心方向の内部残留応力を有しているだけであって、径方向の内部残留応力を有していないことから、内部残留応力による径方向への形状の変化が生じることがないので、所要形状を高精度に確保することができる。

また、上記の製造方法において、溝入れローラと電池ケースの各々の軸心を通る延長線に対し線対称となるように、溝入れローラの押し付け力を受けることによる前記電池ケースの撓み発生を阻止する複数個のバックアップローラを配設すると、電池ケースが溝入れローラの押し付け力を受けて撓もうとするのを、複数個のバックアップローラにより一層確実に阻止しながら電池ケースを円滑に回転させることができることから、溝入れローラの押し付け力による電池ケースの径方向への逃げを電池ケースの軸心方向に向け円滑に変更させることができる。

また、本発明の円筒形電池の溝入れ加工装置は、電池ケースを支持する受け型と、電池ケースの開口部に嵌合するとともに電池ケースの径に応じて交換が可能な中子と、電池ケースを回転駆動する回転駆動手段と、回転自在に支持され電池ケースの開口部の外周に押し込むことで電池ケースの開口部に溝入れ加工を行う溝入れローラと、溝入れローラを電池ケースの開口部外周に押し込むローラ押し込み手段と、受け型を上方に押し上げる押し上げ手段と、電池ケースの径が異なっても単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラの押し込み量がほぼ所定値となるように、電池ケースの径が大きくなるのに伴って回転速度を高くするように回転駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

この構成によると、電池サイズが異なり、電池ケースの径が変化しても、単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラの押し込み量がほぼ所定値になるように、制御手段にて電池ケースの回転速度を調整して溝入れ加工することにより、単一の溝入れ加工装置にてサイズの異なる電池ケースに対して溝入れ加工することができ、かつ径の変化に関わらず適切な溝入れ加工条件を確保できて良好な溝を形成でき、単一の溝入れ加工装置で各種サイズの円筒形電池を効率的に低コストにて製造することができる。また、電池サイズが異なっても溝入れ加工のタクトタイムを同一に維持できるため、各種サイズの円筒形電池を単一の電池製造ラインで製造する場合に、サイズの変更に関わらずラインスピードを維持して効率的に製造することができるので、製造コストの低廉化を図ることができる。

また、回転駆動手段は中子を回転駆動し、受け型は回転自在であると、溝入れローラによる加工時の加圧力を受ける中子側から加工点の近傍で電池ケースを回転駆動するので、回転駆動力により電池ケースにねじりモーメントが作用せず、電池ケースの径が大きくなって高速にて回転させる場合でも電池ケースにねじれや座屈を生じる恐れがなく、安定して溝入れ加工を施すことができる。

また、ローラ押し込み手段は、電池ケースの径が変化しても溝入れローラを同一位置から同一量押し込み、溝入れローラは電池ケースの径の変化に応じて交換可能であると、電池ケースの径が変わる場合にも、中子と溝入れローラを交換するだけで、その他には調整変更をする必要がないため、装置構成が簡単になるとともに、極めて簡単に段取り替えをすることができ、各種サイズの電池を低コストにて効率的に製造することができる。

また、受け型はベースプレートと上面を面一にかつ押し上げ手段にて上昇可能に配設し、中子とその回転駆動手段及び溝入れローラとそのローラ押し込み手段は、ベースプレート上に立設されたサポートフレームに沿って昇降可能な昇降フレームに配設すると、電池ケースをベースプレート上から受け型上に円滑に供給して加工できるとともに、電池ケースの高さ寸法の変化に対して昇降フレームの高さ位置の調整によって容易に対応することができ、簡単な装置構成にて高い生産性を確保することができる。

また、ローラ押し込み手段を、押し上げ手段と連動して回転する回転軸に設けられた板カムと、この板カムに当接するカムフォロアが固定されるとともに昇降フレームに中子の径方向に移動可能に支持された可動部材とを備え、この可動部材にて溝入れローラを支持した構成にすると、簡単な構成にて溝入れローラに安定した押し込み動作を行わせることができ、安定的に溝形成加工することができる。

また、電池ケースにおける溝入れローラとは反対側の外周面に接触し、前記溝入れローラの押し付け力を受けることによる前記電池ケースの撓み発生を阻止するバックアップローラを位置固定で回転自在に備えた構成とすると、バックアップローラが、電池ケースが溝入れローラの押し付け力を受けて撓もうとするのを阻止することにより、溝入れローラの押し付け力による電池ケースの径方向への逃げを電池ケースの軸心方向に向け変更させるように作用するので、溝入れ完了後の電池ケースには、軸心方向の内部残留応力を有しているだけであって、径方向の内部残留応力を有していないことから、内部残留応力による径方向への形状変化が生じることがないので、所要形状を高精度に確保することができる。

さらに、溝入れローラと電池ケースの各々の軸心を通る延長線に対し線対称となる位置に複数個のバックアップローラを配置した構成とすると、電池ケースが溝入れローラの押し付け力を受けて撓もうとするのを、複数個のバックアップローラにより一層確実に阻止しながら電池ケースを円滑に回転させることができ、溝入れローラの押し付け力による電池ケースの径方向への逃げを電池ケースの軸心方向に向け円滑に変更させることができる。

本発明によれば、電池ケースの開口部の外周に回転自在な溝入れローラを当て徐々に押し込んで行く溝入れ加工工程において、電池ケースの径が異なっても、単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラの押し込み量がほぼ所定値になるように電池ケースの回転速度を調整して溝入れ加工するので、径の変化に関わらず所要の溝入れ加工条件を確保できて良好な溝入れ加工を行うことができ、また各種サイズの円筒形電池を単一の電池製造ラインで短時間の切り替えで製造することが可能となるので設備コストを低減でき、かつ溝入れ加工のタクトタイムがほぼ同一に維持されるため、製造ラインのスピードを維持して効率的に製造することができ、製造コストの大幅な低廉化を図ることができる。

また、電池ケースにおける溝入れローラとは反対側の外周面に、位置固定で回転自在なバックアップローラを接触させて、溝入れローラの押し付け力を受けることによる電池ケースの撓み発生をバックアップローラで阻止するようにしたので、バックアップローラが、電池ケースが溝入れローラの押し付け力を受けて撓もうとするのを阻止することにより、溝入れローラの押し付け力による電池ケースの径方向への逃げを電池ケースの軸心方向に向け変更させるように作用するので、溝入れ完了後の電池ケースには、軸心方向の内部残留応力を有しているだけであって、径方向の内部残留応力を有していないため、内部残留応力による径方向への形状変化が生じることがないので、所要形状を高精度に確保することができ、溝入れ加工工程を有する各種電池の製造に好適に適用できる。

始めに、本発明の第１の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、円筒形電池の製造装置１の溝入れ加工ステーション（溝入れ加工装置）７の縦断面図である。図１において、２はベースプレートで、その上部中央に回転軸３にて間欠回転駆動される回転体４が配設されている。回転体４の外周部には、円筒形電池の電池ケース５を保持する複数の保持部６が周方向に等間隔置きに設けられ、回転体４は保持部６の配置間隔で間欠回転駆動される。回転体４の保持部６の各停止位置には、円筒形電池の各製造工程を行うステーションが配設されている。例えば、電池ケース５を保持部６に搬入して保持させる搬入ステーション、電池ケース５内に極板群を挿入し、電解液を注入する極板群挿入ステーション、極板群の上部位置で電池ケース５の外周から溝入れ加工を行う溝入れ加工ステーション、極板群から上方に延出されたリードと封口板を接続する封口板接続ステーション、外周にガスケットを装着されている封口板を電池ケースの開口部に挿入嵌合する封口板嵌合ステーション、電池ケースの開口縁部を内側にかしめ加工して封口する封口ステーション、電池ケース外周に外装フィルムを装着する外装フィルム装着ステーション、完成した円筒形電池を保持部から取り出して搬出する搬出ステーションなどが配設され、これらステーションを順次経ることで円筒形電池が製造される。

溝入れ加工ステーション７では、電池ケース５の底面を載置して支持する受け型８がベースプレート２の上面と面一に配設されている。受け型８の上面は平坦で、保持部６に保持されて回転体４の回転に伴ってベースプレート２上をスライド移動してきた電池ケース５が受け型８上に円滑に載置される。また、受け型８は回転自在でかつ押し上げ手段９にてベースプレート２の上面と面一の位置から所定量押し上げ可能に支持されている。

ベースプレート２上には、受け型８の配置位置より回転体４の半径方向外方に離れた位置に、サポートフレーム１０が立設され、このサポートフレーム１０にて昇降フレーム１１が昇降可能に支持されている。昇降フレーム１１は、回転体４の半径方向内側に向けて受け型８の直上位置まで延出され、受け型８に対向して、電池ケース５の開口端縁に係合するとともに開口部の内周に嵌合する中子１２が着脱可能に配設されている。中子１２は電池サイズに対応して複数用意されており、電池ケース５の径に対応して交換される。また、昇降フレーム１１上には中子１２を回転駆動するサーボモータから成る回転駆動手段１３が配設され、中子１２を介して電池ケース５を回転駆動するように構成されている。

昇降フレーム１１には、中子１２に対して接離方向に移動可能に支持された可動部材１４が配設されており、この可動部材１４に溝入れローラ１５が取付具１６にて着脱可能に装着されている。溝入れローラ１５は回転自在に支持されており、上記のように回転駆動されている電池ケース５の開口部の外周に当てて押し込むことで電池ケース５の開口部に溝入れ加工を行うように構成されている。可動部材１４を中子１２側に移動させて溝入れローラ１５を電池ケース５の外周に押し込むため、昇降フレーム１１には、回転自在に支持された回転軸１７に板カム１８が固定されて配設され、この板カム１８に係合するカムフォロア１９が連結部材２０を介して可動部材１４に連結されている。これら可動部材１４、連結部材２０、カムフォロア１９、板カム１８、回転軸１７にて溝入れローラ１５の押し込み手段２１が構成されている。このローラ押し込み手段２１の構成によって、溝入れローラ１５は、電池ケース５の径が変化しても同一位置から同一量押し込むことになり、それに対応して溝入れローラ１５は電池ケース５の径の変化に応じて交換される。

押し上げ手段９は、その入力軸９ａが減速変換機２３を介して駆動モータ２２にて駆動され、入力軸９ａの回転量に応じて受け型８を押し上げるように構成されている。また、減速変換機２３のもう一方の出力軸２３ａが傘歯車ユニット２４を介して回転軸１７に連結されている。これによって、溝入れローラ１５の押し込み量と受け型８の押し上げ量が一定の関係で同期するように構成されている。

サーボモータからなる回転駆動手段１３と駆動モータ２２は制御部２５にて駆動制御されている。制御部２５による駆動モータ２２の制御は、電池ケース５の径がサイズ変更しても一定に制御され、溝入れローラ１５の押し込みと受け型８の押し上げが共に各々所定位置まで所定の速度で行われる。一方、制御部２５による回転駆動手段１３の制御は、電池ケース５の径が異なっても単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラ１５の押し込み量がほぼ所定値となるように、図２に示すように、電池ケース５の径が大きくなるのに伴って回転速度を高くするように制御される。

以上の構成において、電池ケース５の開口部の外周に対する溝入れ加工工程においては、図３に示すように、電池ケース５の底面を受け型８にて支持した状態で、昇降フレーム１１が下降して電池ケース５の開口部に中子１２が嵌合し、中子１２と受け型８との間で電池ケース５が挟持され、その後回転駆動手段１３にて中子１２が回転駆動されて、電池ケース５が受け型８とともに回転する。次いで、ローラ押し込み手段２１が作動し、溝入れローラ１５が電池ケース５の外周面に当てられ、溝入れローラ１５が従動回転しながらさらに押し込まれることにより、電池ケース５の開口部の外周に溝入れ加工がなされる。この溝入れローラ１５の押し込み速度は、ほぼ一定に設定されている。

そして、上記溝入れ加工ステーション７では、上述のように溝入れローラ１５の電池ケース５の外周面への押し込みと同期しながら押し上げ手段９を上動させて電池ケース５を押し上げることにより、電池ケース５における溝入れ加工中の溝部の形成箇所に向けて下部の肉部を適正に供給するように図っている。すなわち、押し上げ手段９は、溝入れローラ１５の電池ケース５に対する押し込み量に対応して適切な値に設定された押し上げ量だけ上動して電池ケース５を押し上げるので、電池ケース５における溝入れ加工中の溝部形成箇所に肉厚の変化が生じないように肉部が供給されるため、図４（ａ）に示すように、溝入れ加工に伴う溝部２６の薄肉化が補償されるので、溝部２６における最も薄い箇所の肉厚Ｂが、電池ケース５の周壁の肉厚Ａの８０％以上に確保される。これに対し、電池ケース５の押し上げ量が不適正な場合には、比較のために示した図４（ｂ）に示すように、溝部２６の上顎先端部Ｃに薄肉化が生じることになるが、このような薄肉化の発生は、上記溝入れ加工ステーション７において確実に抑制される。

本実施の形態では、電池ケース５の回転速度を、電池ケース５の径が大きくなると回転速度が大きくなるように調整し、電池サイズが異なり、電池ケース５の径が変化しても、単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラ１５の押し込み量がほぼ所定値になるように調整して溝入れ加工するので、径の変化に関わらず所要の溝入れ加工条件を確保できて良好な溝入れ加工を行うことができる。

また、そのため各種サイズの円筒形電池を単一の電池製造ラインで短時間の切り替えで製造することが可能となるので設備コストを低減でき、かつ電池サイズが異なっても溝入れ加工のタクトタイムがほぼ同一に維持されるため、製造ラインのスピードを維持して効率的に製造することができ、製造コストの大幅な低廉化を図ることができる。

また、本実施の形態では、電池ケース５の底面を、平坦な受け面を有しかつ回転自在な受け型８にて下から支持し、回転駆動が可能な中子１２を電池ケース５の開口部に嵌合させて、中子１２にて電池ケース５を回転駆動するようにしているので、電池ケース５が溝入れローラ１５による加工時の加圧力を受ける中子側から加工点の近傍で回転駆動され、回転駆動力により電池ケース５にねじりモーメントが作用せず、電池ケース５の径が大きくなって高速にて回転させる場合でも電池ケース５にねじれや座屈を生じる恐れがなく、安定して溝入れ加工を施すことができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、上記第１の実施の形態と共通する構成要素については同じ参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。

本発明の第２の実施の形態を具現化した溝入れ加工ステーション（溝入れ加工装置）７は、図５〜図７に示すように、高速回転する電池ケース５が溝入れローラ１５の押し付け力を外周面に受けることにより溝入れローラ１５とは反対方向への逃げが発生し、電池ケース５の径方向の撓みを防止するために、保持部６の近接位置で溝入れローラ１５に相対向する配置でバックアップローラ２７を設けている。このバックアップローラ２７は、電池ケース５が溝入れローラ１５の押し付け力を受けて撓もうとするのを阻止することにより、溝入れローラ１５の押し付け力による電池ケース５の径方向への逃げを電池ケース５の軸心方向に向けさせるように作用する。

なお、バックアップローラ２７は、図６に示すように、円筒形電池の製造装置１の回転体４の回転方向に向けて工程順に配設された各ステーションのうちの、極板群挿入ステーション２８、溝入れ加工ステーション７および封口板接続ステーション２９における、回転体４の各保持部６に対し内方側の近接箇所に回転自在にそれぞれ設けられている。

また、受け型８は、連結軸部３０を介してガイド部３１に連結されており、ガイド部３１が押し上げ手段９のガイド穴９ｂ内に上下動自在に嵌合されている。受け型８と押し上げ手段９との間には、圧縮コイルばね３２が連結軸部３０に巻装された状態で介設されており、受け型８は、通常時に、圧縮コイルばね３２により上方に付勢されてガイド部３１がガイド穴９ｂの上部内面に当接する上限位置に保持されている。上記受け型８の上限位置は、これの上面がベースプレート２の上面と面一となる位置である。押し上げ手段９は、溝入れ加工時に、電池ケース５の肉厚や形成すべき溝部の溝深さに対応して予め設定された所定量だけ入力軸９ａによって上動され、受け型８は、押し上げ手段９の上動に伴い圧縮されて増大する圧縮コイルばね３２のばね力により押し上げられる。

上記の構成を有する本発明の第２の実施の形態に係る円筒形電池の製造装置１を用いた溝入れ加工方法によれば、バックアップローラ２７が、電池ケース５が溝入れローラ１５の押し付け力を受けて撓もうとするのを阻止することから、溝入れローラ１５の押し付け力による電池ケース５の径方向への逃げを電池ケース５の軸心方向に向けさせるように作用させることができるので、径の大きな電池ケース５を高速回転（例えば、４５００ｒｐｍ程度）させる場合においても、電池ケース５にねじれや座屈を生じるおそれがなく、安定して溝入れ加工を施すことができる。

また、電池ケース５の押し上げに際しては、押し上げ手段９の上動に伴い圧縮コイルばね３２を圧縮させていき、この圧縮に伴い徐々に大きくなる圧縮コイルばね３２のばね力を、受け型８を介して電池ケース５に付与することにより、行っている。そのため、電池ケース５の肉厚の相違に伴う肉部供給条件の僅かな相違などに起因して溝入れ加工中の溝部の肉厚の変化する過程にばらつきが生じた場合には、圧縮コイルばね３２の圧縮によるばね力が肉厚の変化に追従して変化することにより、上記ばらつきを吸収することができるので、溝部２６に薄肉化が発生するのを一層確実に抑制することができ、溝部２６を所要の高精度な形状に安定して形成することができる。

また、サーボモータからなる回転駆動手段１３は、第１の実施の形態にて説明したとおり、電池ケース５の径が異なっても単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラ１５の押し込み量がほぼ所定値となるように、電池ケース５の径が大きくなるのに伴って回転速度を高くするように制御される（図２参照）。

その結果、第１の実施の形態にて得られた効果と同様に、溝入れ加工に伴う溝部２６の薄肉化が補償されるので、図８に示すように、溝部２６における最も薄い箇所の肉厚Ｂが電池ケース５の周壁の肉厚Ａの８０％以上に確保され、電池ケース５の押し上げ量が不適正な場合に生じる溝部２６の上顎先端部Ｃの薄肉化を確実に抑制することができる。

図９は本発明の第３の実施の形態に係る円筒形電池の製造装置１における溝入れ加工ステーション（溝入れ加工装置）３３を示す概略平面図である。図９に示す円筒形電池の製造装置１では、第２の実施の形態の装置に設けたものと同一のバックアップローラ２７を２個備え、この２個のバックアップローラ２７が、溝入れローラ１５と電池ケース５の各々の軸心を通る延長線に対し線対称となる位置に配設されている。これにより、電池ケース５が溝入れローラ１５の押し付け力を受けて撓もうとするのを、２個のバックアップローラ２７により一層確実に阻止しながら電池ケース５を円滑に回転させることができ、溝入れローラ１５の押し付け力による電池ケース５の径方向への逃げを電池ケース５の軸心方向に向け円滑に変更させることができる。

以上説明したとおり、本発明によれば、電池ケースの外周面への溝入れ加工時に、単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラの押し込み量がほぼ所定値になるように電池ケースの回転速度を調整することによって、単一の円筒形電池の製造装置にて径のサイズ違いにも関わらず良好な溝入れ加工を行うことができ、設備コストを低減でき、かつ電池サイズが異なってもタクトタイムがほぼ同一に維持されるので効率的に製造することができるので、溝入れ加工工程を有する各種電池の製造に好適に適用できる。

また、電池ケースにおける溝入れローラとは反対側の外周面に、位置固定で回転自在なバックアップローラを接触させて、溝入れローラの押し付け力を受けることによる電池ケースの撓み発生をバックアップローラで阻止するようにしたことにより、バックアップローラは、電池ケースが溝入れローラの押し付け力を受けて撓もうとするのを阻止し、溝入れローラの押し付け力による電池ケースの径方向への逃げを電池ケースの軸心方向に向けさせるように作用するので、溝入れ加工の完了後の電池ケースには軸心方向の内部残留応力を有しているだけであって、径方向の内部残留応力を有していないため、内部残留応力による径方向への形状変化が生じることがないので、所要形状を高精度に確保することができる。

本発明の第１の実施の形態の円筒形電池製造装置における溝入れ加工ステーションの縦断面図同実施の形態における電池ケースの径と回転速度の関係を示すグラフ同実施の形態における溝入れ加工工程の動作説明図同実施の形態における溝入れ加工時の押し上げ動作の作用説明断面図本発明の第２の実施の形態の円筒形電池製造装置における溝入れ加工ステーションの縦断面図同加工ステーションを含む円筒形電池製造装置の要部を示す概略平面図同上の実施の形態における溝入れ加工工程の動作説明図同実施の形態における溝入れ加工時の押し上げ動作の作用説明断面図本発明の第３の実施の形態における円筒形電池製造装置の要部を示す概略平面図

符号の説明

１円筒形電池製造装置
２ベースプレート
５電池ケース
７溝入れ加工ステーション
８受け型
９押し上げ手段
１０サポートフレーム
１１昇降フレーム
１２中子
１３回転駆動手段
１４可動部材
１５溝入れローラ
１７回転軸
１８板カム
１９カムフォロア
２１ローラ押し込み手段
２５制御部
２６溝部
２７バックアップローラ
３０連結軸
３１ガイド部
３２圧縮コイルバネ

Claims

有底円筒状の電池ケース内に極板群を収容し、電池ケースの開口部の外周に溝入れ加工し、電池ケースの開口部にガスケットを介して封口板を配置し、電池ケースの開口端をかしめて密封する円筒形電池の製造方法であって、
電池ケースの開口部にその径に対応した中子を嵌合して内周側から支持した状態で、電池ケースを回転駆動するとともに、電池ケースの開口部の外周に回転自在な溝入れローラを当て徐々に押し込んで行く溝入れ加工工程において、電池ケースの径が異なっても、単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラの押し込み量がほぼ所定値になるように、電池ケースの径が大きくなるのに伴って回転速度を高くして加工することを特徴とする円筒形電池の製造方法。
電池ケースの底面を、平坦な受け面を有しかつ回転自在な受け型にて下から支持し、回転駆動可能な中子を電池ケースの開口部に嵌合させ、中子にて電池ケースを回転駆動することを特徴とする請求項１記載の円筒形電池の製造方法。
溝入れローラの押し込みに同期して受け型を上方に押し上げるとともに、その押し込み量に応じて押し上げ量を規定して加工溝における最も薄い肉厚を周壁の肉厚の８０％以上とすることを特徴とする請求項１又は２記載の円筒形電池の製造方法。
電池ケースの開口端面および底面を上下から挟み付けて回転駆動させながら、前記電池ケースの開口部の近傍の外周面に回転自在な溝入れローラを押し当てて徐々に押し込むことにより溝入れ加工を行う円筒形電池の製造方法であって、
径が異なる各電池ケースを、単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの前記溝入れローラの押し込み量がほぼ所定値になるように、前記電池ケースの径が大きくなるのに対応して高く設定した回転速度で回転駆動するとともに、前記電池ケースにおける前記溝入れローラとは反対側の外周面に、位置固定で回転自在なバックアップローラを接触させて、前記溝入れローラの押し付け力を受けることによる前記電池ケースの撓み発生を前記バックアップローラで阻止するようにしたことを特徴とする円筒形電池の製造方法。
溝入れローラと電池ケースの各々の軸心を通る延長線に対し線対称となるように配設した複数個のバックアップローラにより、溝入れローラの押し付け力を受けることによる前記電池ケースの撓み発生を阻止するようにした請求項１に記載の円筒形電池の製造方法。
電池ケースを支持する受け型と、電池ケースの開口部に嵌合するとともに電池ケースの径に応じて交換可能な中子と、電池ケースを回転駆動する回転駆動手段と、回転自在に支持され電池ケースの開口部の外周に押し込むことで電池ケースの開口部に溝入れ加工を行う溝入れローラと、溝入れローラを電池ケースの開口部外周に押し込むローラ押し込み手段と、受け型を上方に押し上げる押し上げ手段と、電池ケースの径が異なっても単位回転周長当たり並びに単位時間当たりの溝入れローラの押し込み量がほぼ所定値となるように、電池ケースの径が大きくなるのに伴って回転速度を高くするように回転駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする円筒形電池の溝入れ加工装置。
回転駆動手段は中子を回転駆動し、受け型は回転自在であることを特徴とする請求項６記載の円筒形電池の溝入れ加工装置。
ローラ押し込み手段は、電池ケースの径が変化しても溝入れローラを同一位置から同一量押し込み、溝入れローラは電池ケースの径の変化に応じて交換可能であることを特徴とする請求項６又は７記載の円筒形電池の溝入れ加工装置。
受け型はベースプレートと上面を面一にかつ押し上げ手段にて上昇可能に配設し、中子とその回転駆動手段及び溝入れローラとそのローラ押し込み手段は、ベースプレート上に立設されたサポートフレームに沿って昇降可能な昇降フレームに配設したことを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載の円筒形電池の溝入れ加工装置。
ローラ押し込み手段は、押し上げ手段と連動して回転する回転軸に設けられた板カムと、この板カムに当接するカムフォロアが固定されるとともに昇降フレームに中子の径方向に移動可能に支持された可動部材とを備え、この可動部材にて溝入れローラを支持したことを特徴とする請求項９記載の円筒形電池の溝入れ加工装置。
電池ケースにおける溝入れローラとは反対側の外周面に接触し、前記溝入れローラの押し付け力を受けることによる前記電池ケースの撓み発生を阻止するバックアップローラを位置固定で回転自在に備えたことを特徴とする請求項６〜１０記載の円筒形電池の溝入れ加工装置。
バックアップローラは、溝入れローラと電池ケースの各々の軸心を通る延長線に対し線対称となる位置に複数個が配置されたことを特徴とする請求項１１記載の円筒形電池の溝入れ加工装置。