JPH09298056A

JPH09298056A - 蓄電池用集電端子の成形法

Info

Publication number: JPH09298056A
Application number: JP9003756A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inoue; 浩井上; Kenji Sato; 健治佐藤; Hiromi Kajiya; 弘海加治屋; Minoru Nakamura; 稔中村; Hisashi Honda; 久本田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【目的】冷間鍛造または温間鍛造によって製造した、板
状部に対して相互にほぼ直角をなす突起部を有する集電
用端子を提供し、またその製造方法を提供する。【構成】素形材７の細径端を、下型１１の備えるキャビ
ティ２１に挿入する。ついで上型１２を、下型１１の備
えるキャビティ２２に嵌合し冷間鍛造プレスの加圧機構
によって、上型１２を図１の矢印方向に移動させ素形材
７を加圧変形してキャビティ２２の空隙に材料を充填し
て製品形状とする。さらに、材料をニッケルまたはニッ
ケル合金とし、また、成形工程中熱処理を行わないで加
工することができる。本発明の成形法によれば、機械的
性質に優れた蓄電池用集電端子を得ることができ、機械
加工費の大幅な節減、材料費の節減が図られ、さらに、
製品重量の低減が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性の優れた金
属材料を冷間鍛造または温間鍛造することによって、板
状部に対して相互にほぼ直角をなす突起部を有する蓄電
池用集電端子を成形する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】板状部に対して相互にほぼ直角をなす突
起部を有する端子、例えば密閉形蓄電池用集電端子は、
金属製であって、突起部の太さに対して板状部の縦・横
寸法が大きく、厚さが薄いため、従来は金属の板状部材
に突起部材を溶接するか、または精密鋳造法、熱間鍛造
法によって一体成形する方法が取られていた。しかし、
溶接品、鋳造品には機械的強度の安定性、組織の健全性
に問題があった。

【０００３】鍛造によって突起部と板状部とを一体成形
すれば、上記の機械的強度の安定性、組織の健全性の問
題は回避できる。しかし、従来の鍛造法、例えば据え込
み鍛造によると突起部寸法に対して板状部寸法が大きい
ものを作ることが困難であり、特に形状が非対称形のも
のを製造することは極めて困難であった。また、型鍛造
による場合には、ばりの形成をさけることが困難なた
め、材料歩留りが低くなるという問題がある。

【０００４】前記密閉形蓄電池用集電端子のように、突
起部の太さに対して板状部の縦・横寸法が大きく、厚さ
が薄い金属部品を、従来の鍛造法によって製造しようと
するときは、熱間鍛造等の高温加工を行うことが必要と
なり、製品の機械的強度、寸法精度、表面品質のよいも
のを得難いという問題がある。例えば、実開平３−７６
３６０号公報に記載のものでは、突起部と板状部の強度
不足による曲がりを補強するために三角状の補強部を設
けたり、寸法精度を確保するために鍛造後にスリット部
を機械加工したりする必要があった。

【０００５】集電端子は、導電性に優れることが必要で
あり、さらに、電解液として用いられるアルカリ溶液に
対する耐食性が要求される。これらの要求を満足するも
のとして、従来ニッケルまたはニッケル合金が用いら
れ、棒材からの削出し、精密鋳造法などの方法によって
集電端子に製造されている。集電端子は取付けねじ部に
螺合するナットによって電池ケースに固定される。電極
の保持を確実にし、かつ、電解液の漏洩を防ぐために、
ナットを強く締付けるので取付けねじ部には大きな引張
力が作用する。そのため、前記のような従来法によって
製造されたニッケルまたはニッケル合金製の集電端子で
は、ねじ部が破断する等の不都合を生じることがあっ
た。

【０００６】集電端子のねじ部の強度を向上するために
寸法を大きくすれば部品の重量増加を招き、移動用電源
としての有用性を損う。また、合金化して強度を向上す
ると材料の導電性を損うという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような現状に鑑
みて、本発明が解決しようとする課題は、冷間鍛造また
は温間鍛造によって、板状部に対して相互にほぼ直角を
なす突起部を有する蓄電池用集電端子を成形する方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の蓄電池用集電端子の成形法は、（１）板状部に対して相互にほぼ直角をなす突起部を有
する蓄電池用集電端子を冷間鍛造または温間鍛造によっ
て成形するに際して、前記端子の板状部および突起部を
形成するキャビティを備える第１の金型の前記キャビテ
ィに、前記端子の端面形状に一致する端面を有しかつ前
記キャビティと滑合する第２の金型を嵌入し、前記第２
の金型を移動することによって前記第１の金型が備える
端子の突起を形成するキャビティに挿入した材料を圧縮
変形し、前記第１の金型が備えるキャビティと第２の金
型との間に材料を充填し成形することを特徴とする。（２）（１）記載の蓄電池用集電端子の成形法におい
て、前記材料が、ニッケルおよびニッケル合金のいずれ
か１種よりなることを特徴とする。（３）（１）記載の蓄電池用集電端子の成形法におい
て、前記板状部および突起部に、中空肉抜部を備えるこ
とを特徴とする。（４）（１）記載の蓄電池用集電端子の成形法におい
て、前記板状部側面に、前記突起部と直角方向に極板接
続部を備えることを特徴とする。（５）（１）記載の蓄電池用集電端子の成形法におい
て、前記板状部の突起部と反対方向に極板接続部を備え
ることを特徴とする。（６）（１）記載の蓄電池用集電端子の成形法におい
て、成形工程中に熱処理を行わないことを特徴とする。（７）（１）記載の蓄電池用集電端子の成形法におい
て、前記突起部の硬さが１９０〜３７０ＨＶであること
を特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の蓄電池用集電端子の成形
法では、冷間鍛造または温間鍛造によって端子を製造す
る。温間鍛造は６００℃以下の温度で行うのが好まし
い。これによって製品の表面に加熱スケールが付着する
ことがなく、製品の表面品質、寸法精度を高めることが
できる。

【００１０】本発明の蓄電池用集電端子の成形法では、
第１の金型が備える突起部を形成するキャビティに被加
工材を挿入する。このとき、被加工材と前記キャビティ
との間隙が大きいと被加工材の装着が不安定となるの
で、がたつきがない程度に嵌合していることが好まし
い。第２の金型は前記第１の金型が備えるキャビティと
滑合する。そして、別に備える駆動装置によって駆動し
て、第１の金型と第２の金型とを相対的に移動し第１の
金型が備えるキャビティに第２の金型を嵌入する。この
とき、第２の金型端面が第１の金型に装着された被加工
材に接触し、ついで被加工材を圧縮変形する。さらに、
第２の金型を移動するとき被加工材は塑性変形して板状
部を形成するキャビティに進入して板状部を形成する。
前記の加工を行う際に、第２の金型と第１の金型とを滑
合状態とすることにより、第２の金型は第１の金型キャ
ビティ内に円滑に進入することができる。そして、被加
工材を変形する際に生じる不均衡な応力が第２の金型と
第１の金型との滑合面で支えられることにより、円滑な
加工が可能となる。特に、突起部に対して板状部が非対
称な形状の製品においてこの効果は大きい。

【００１１】第２の金型の端面は製品の端面の形状に一
致する形状としてあるので製品端面形状が形成される。
成形終了後、通常用いられるノックアウトピンなどによ
って製品を取り出せばよい。本発明の蓄電池用集電端子
の成形法は、導電性に優れるとともに蓄電池電解液とし
て用いられるアルカリ溶液に対する耐食性にも優れるニ
ッケルおよびニッケル合金に適用することができる。こ
れによって、従来、棒材からの削出し、精密鋳造法など
の方法による集電端子の製造方法に比べて、削り屑の節
減、強度の向上が実現でき、高価なニッケル材料を節約
して著しい経済効果が挙がる。

【００１２】また、本発明の蓄電池用集電端子の成形法
によれば、前記板状部および突起部に中空肉抜部を設け
ることができる。これによって材料の節約、重量の軽減
を図ることができる。さらに、本発明の蓄電池用集電端
子の成形法によれば、前記板状部側面に、前記突起部と
直角方向に極板接続部を備える蓄電池用集電端子、前記
板状部の突起部と反対方向に極板接続部を備える蓄電池
用集電端子を形成することができる。

【００１３】本発明の蓄電池用集電端子の成形法によれ
ば、被加工材は成形過程において加工硬化を生じて材料
強度が高まる。この加工硬化は焼なましなどの熱処理を
施すと消滅してしまう。本発明の蓄電池用集電端子の成
形法においては成形工程中に熱処理を行わないことによ
って、成形と同時に材料強度を向上することができる。

【００１４】成形工程中に熱処理を行うことなく加工す
ることにより、製品硬さ、特に前記突起部における硬さ
を１９０〜３７０ＨＶとするのが好ましい。前記突起部
は、蓄電池用集電端子における取付けねじ部を形成し高
い応力を生じる。そのため少なくとも１９０ＨＶの硬さ
とすることが望ましい。しかし、過度に硬化すれば加工
が困難となり、また材料の脆化をきたすので、硬さの上
限を３７０ＨＶとする。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明す
る。純ニッケルを冷間鍛造して図２に示す端子を製造す
る場合について、本発明の一実施例を説明する。突起部
１は直径８ｍｍ×長さ１０ｍｍの突起部２と直径１２ｍ
ｍ×長さ６ｍｍの突起部３とよりなる。突起部３は、そ
の一端に突起部３とほぼ直角をなす一辺２１ｍｍの正方
形状で厚さ６ｍｍの板状部５と１５ｍｍ×１２ｍｍ×厚
さ６ｍｍの板状部６とよりなる板状部４を備える。

【００１６】上記の端子を製造するにあたって、直径１
６ｍｍ×長さ２４．４ｍｍの純ニッケル棒材（硬さＨＲ
Ｂ６８〜７０）から、据込みによって直径８ｍｍ×長さ
１０ｍｍ、直径１２ｍｍ×長さ６ｍｍ、一辺２１ｍｍ×
厚さ８．５ｍｍの各部分よりなる素形材７を製作した。
本実施例では、第１の金型として下型１１を用いた。下
型１１は、端子の突起部１を形成するためのキャビティ
２１および板状部４を形成するためのキャビティ２２を
備える。上型１２はキャビティ２２に滑合し、かつ端面
が端子の端面形状に一致している。本実施例では上型１
２の端面形状は平面とした。

【００１７】図１に示すように、下型１１の突起部を形
成するキャビティ２１に素形材７の細径端を挿入する。
ついで、下型１１が備えるキャビティ２２に上型１２を
嵌合する。図示しない冷間鍛造プレスの加圧機構によっ
て、上型１２を図１の矢印方向に移動させ素形材７を加
圧変形し、キャビティ２２の空隙に材料を充填して端子
を製品形状とした。

【００１８】成形終了後、上型１２を図１の矢印方向と
逆方向に移動して上型１２をキャビティ２２から抜き去
り、ついでノックアウトピン２３によって端子を取り出
した。この加工を施した端子について硬さを測定した結
果、２２０〜２５０ＨＶの値を得た。この結果から、本
発明によれば材料の機械的性質の向上効果があることが
認められる。

【００１９】純ニッケルのような材料を用い、熱間鍛
造、ロストワックスまたは棒からの切削により端子を製
造する従来の方法では、端子の硬さを素材の硬さ以上に
高めることはできない。従来の方法で製造された端子に
おいて硬さを高める必要がある場合には、その箇所に冷
間加工を施し、加工硬化によって硬さを高めることが必
要となる。これに対して、本発明の成形法によると、端
子の形状を形成すると同時に端子の機械的性質を向上さ
せることができる。

【００２０】なお、必要に応じて所望の形状または寸法
を整えるために、成型後に、機械加工等により仕上げ
て、最終製品とする。また、端子の材料として、実施例
では純ニッケルを例に挙げたが、ニッケル合金、その
他、導電性の優れた金属・合金であってもよい。素材よ
り切削加工のみによって本実施例の最終製品と同一形状
に仕上げた切削品に比較し、本実施例の場合、材料費の
低減は８２％、機械加工費の低減は９０％であった。

【００２１】突起部に対して板状部を対称形状に形成す
る場合、さらに安定した塑性流動がえられ、製品の一部
に穴をあけるなど複雑な鍛造形状が可能である。本発明
例では突起部中心に軸状の穴をあけ、製品の重量軽減と
素材費用の節減を図った。以下、図面に基づいて詳細に
説明する。純ニッケルを冷間鍛造して図３に示す穴のあ
いた端子を製造する場合について、本発明の一実施例を
説明する。突起部３１は直径９ｍｍ×長さ１２ｍｍの突
起部３２と直径１７ｍｍ×長さ７ｍｍの突起部３３とよ
りなる。突起部３３はその一端に突起部３３とほぼ直角
をなし、かつ突起部３３の軸中心線に対してほぼ左右対
称形状をなす、３５×２５ｍｍの長方形状で厚さ３ｍｍ
の板状部３４を備える。板状部３４はその一端に２５ｍ
ｍ×２ｍｍ×高さ５ｍｍの板状部３５を、軸中心線に対
して左右対称配置で各１ケ、合計２ケ備える。さらに、
突起部３３と板状部３４の中心軸に沿って直径７ｍｍ×
深さ６ｍｍの穴状部３６を有する。

【００２２】上記の端子を製造するにあたっての鍛造工
程の概略図を図４に示す。まず、第一工程で直径２０ｍ
ｍ×長さ１６ｍｍの純ニッケル素材３７から、据込みに
よって前記穴状部３６を有しない中間材３８を製作し
た。つぎに、第二工程において前記中間材３８の中心部
に、押出しにより穴状部３６を形成し、前記穴状部３６
を有する端子３９を製作した。

【００２３】本実施例における金型構造の概略を図５に
示す。第一の金型として下型４０を用いた。下型４０
は、前記中間材３８を挿入するためのキャビティ４７を
備える。第二の金型として、挿入した中間材３８を固定
するための上型４１を備える。また、第三金型として前
記穴状部３６を押出し形成するためのパンチ４３を備え
る。上型４１は、穴明け完了後、パンチ４３を製品より
抜取り分離するために、スライドガイド４２とパンチ４
３に対して滑合運動を行う。該滑合運動は、上型４１
と、パンチ４３、上型ベース４５、スライドガイド４２
との間に内包されたバネ４４の復元力により行われる。

【００２４】図５に示すように、下型４０のキャビティ
４７に中間材３８を挿入する。ついで図示しない冷間鍛
造プレスの加圧機構によって、上型４１で中間材３８を
固定しながら矢印方向にパンチ４３を移動させ、前記穴
状部３６の押出し成形を行った。成形完了後、上型４１
の滑合運動によりパンチ４３を製品より抜取り分離し、
矢印と反対方向に移動し、しかる後ノックアウトピン４
６により端子を取り出した。

【００２５】この加工を施した端子について重量を測定
した結果、穴状部３６を有しないものに対して、素材重
量で６％、製品重量で７％の重量軽減が認められた。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の成形法に
よれば、冷間鍛造または温間鍛造によって製造した比較
的に広い面積を有する板状部に対して相互にほぼ直角を
なす突起部を有する端子を提供することができる。ま
た、本発明の成形法によれば、機械的性質に優れ、また
金属組織の健全性について信頼性の高い端子を得ること
ができるうえ、機械加工費の大幅な節減、材料費の節減
が図られ、さらに、製品重量の低減が可能であるなど大
きな経済効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の金型を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例の端子の斜視図である。

【図３】突起部中心に穴状部を有する端子の正面図であ
る。

【図４】本発明の実施例における鍛造工程の概略図であ
る。

【図５】本発明の実施例における金型構造を示す概略図
である。

【符号の説明】

１、２、３突起部４、５、６板状部７素形材１１下型１２上型２１、２２キャビティ２３ノックアウトピン３１、３２、３３突起部３４、３５板状部３６穴状部３７素材３８中間材３９端子４０下型４１上型４２スライドガイド４３パンチ４４バネ４５上型ベース４６ノックアウトピン４７キャビティ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加治屋弘海大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者中村稔愛知県名古屋市緑区鳴海町細根118−232 (72)発明者本田久愛知県岡崎市本宿町字上三本松23−27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状部に対して相互にほぼ直角をなす突
起部を有する蓄電池用集電端子を冷間鍛造または温間鍛
造によって成形するに際して、前記端子の板状部および突起部を形成するキャビティを
備える第１の金型の前記キャビティに、前記端子の端面
形状に一致する端面を有しかつ前記キャビティと滑合す
る第２の金型を嵌入し、前記第２の金型を移動することによって前記第１の金型
が備える端子の突起部を形成するキャビティに挿入した
材料を圧縮変形し、前記第１の金型が備えるキャビティと第２の金型との間
に材料を充填し成形することを特徴とする蓄電池用集電
端子の成形法。
【請求項２】前記材料が、ニッケルおよびニッケル合
金のいずれか１種よりなる請求項１記載の蓄電池用集電
端子の成形法。
【請求項３】前記板状部および突起部に、中空肉抜部
を備えた請求項１記載の蓄電池用集電端子の成形法。
【請求項４】前記板状部側面に、前記突起部と直角方
向に極板接続部を備えた請求項１記載の蓄電池用集電端
子の成形法。
【請求項５】前記板状部の突起部と反対方向に極板接
続部を備えた請求項１記載の蓄電池用集電端子の成形
法。
【請求項６】成形工程中に熱処理を行わないことを特
徴とする請求項１記載の蓄電池用集電端子の成形法。
【請求項７】前記突起部の硬さが１９０〜３７０ＨＶ
であることを特徴とする請求項１記載の蓄電池用集電端
子の成形法。