(57)【要約】【課題】プレス加工の工程数を削減して生産性を高めることができる角形電池ケースの製造方法を提供する【解決手段】角形電池ケースの製造方法は、加工終了製品５が横断面長矩形とされる有底筒状の角形ケースにおける側面肉厚に対して板厚を２．７倍以上３．５倍以下として長尺状に形成されるアルミ合金のブランク材を準備するブランク材準備工程と、ブランク材に対して絞り加工を行って有底筒状の第１中間製品を形成する第１プレス工程と、第１中間製品に対してしごき絞り加工を行って有底筒状の第２中間製品２０を形成する第２プレス工程と、第２中間製品２０に対してしごき加工を行って第３中間製品３０を形成する第３プレス工程と、を含む【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工終了製品が横断面長矩形とされる有底筒状の角形ケースにおける側面肉厚に対して板厚を２．７倍以上３．５倍以下として長尺状に形成されるアルミ合金のブランク材を準備するブランク材準備工程と、
前記ブランク材に対して、先端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形形状に形成されるパンチを用いて絞り加工を行って有底筒状の第１中間製品を形成する第１プレス工程と、
前記第１中間製品に対して、端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形状に形成されるパンチを用いてしごき絞り加工を行って有底筒状の第２中間製品を形成する第２プレス工程と、
前記第２中間製品に対して、端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形形状とされるパンチを用いてしごき加工を行って第３中間製品を形成する第３プレス工程と、
を含むことを特徴とする角形電池ケースの製造方法。
【請求項２】
前記ブランク材は、前記加工終了製品の長手方向に対応して形成される２つの直線部と、前記２つの直線部の端部同士を接続するように長手方向外側に先窄まり状に形成される接続部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の角形電池ケースの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角形電池ケースの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主にリチウムイオン二次電池の電池ケースとして、プレス加工で形成される有底筒状の角形電池ケースに関し、その製造方法が提供されている。例えば、特許文献１では、パンチを用いた絞り加工により横断面形状が楕円形状とされる第１の中間カップ体を形成する第１の工程と、パンチ（第２のパンチ）及び当該パンチに被嵌されたスリーブを用いて絞り加工により横断面形状が長方形の第２の中間カップ体を形成する第２の工程と、該第２の中間カップ体を第３のパンチと複数段に配置したしごきダイス（第３のしごきダイス）によるしごき加工により最終の角形電池ケースを形成する第３の工程と、を含む角形電池ケースの製造方法が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９７５５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
角形電池ケースは、軽量化のため側壁を薄肉に形成されながら高い剛性が求められる。従って、角形電池ケースをプレス加工する場合には、初期には板材に対して横断面楕円形状の絞り加工を施して、その後の工程における絞り加工で横断面長矩形の形状とした後、多段のしごき加工で側壁を伸ばして高い剛性の側壁を得ていた。このような従来の製造方法は、プレス加工の工程（特にしごき加工の段数）が多くなるので、工程数のさらなる削減が求められていた。
【０００５】
本発明は、プレス加工の工程数を削減して生産性を高めることができる角形電池ケースの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
角形電池ケースの製造方法は、加工終了製品が横断面長矩形とされる有底筒状の角形ケースにおける側面肉厚に対して板厚を２．７倍以上３．５倍以下として長尺状に形成されるアルミ合金のブランク材を準備するブランク材準備工程と、前記ブランク材に対して、先端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形形状に形成されるパンチを用いて絞り加工を行って有底筒状の第１中間製品を形成する第１プレス工程と、前記第１中間製品に対して、端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形状に形成されるパンチを用いてしごき絞り加工を行って有底筒状の第２中間製品を形成する第２プレス工程と、前記第２中間製品に対して、端面が前記加工終了製品における底板内面と対応する長矩形形状とされるパンチを用いてしごき加工を行って第３中間製品を形成する第３プレス工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、プレス加工の工程数を削減して生産性を高めることができる角形電池ケースの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る角形電池ケースの成形過程を示す図であり、（ａ）はブランク材準備工程で準備されるブランク材の斜視図であり、（ｂ）は第１中間製品の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る角形電池ケースの成形過程を示す図であり、（ｃ）は第２プレス工程で成形される第２中間製品の斜視図であり、（ｄ）は第３プレス工程で成形される第３中間製品の斜視図であり、（ｅ）は第４プレス工程で成形される第４中間製品の斜視図であり、（ｆ）は切断工程で形成される最終の製品の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る第１プレス工程で用いられる金型を正面から見た断面模式図であり、（ａ）は上型と下型が開いた状態を示し、（ｂ）は上型と下型が閉じた状態を示す。
【図４】本発明の実施形態に係る第２プレス工程で用いられる金型を正面から見た断面模式図であり、（ａ）は上型と下型が開いた状態を示し、（ｂ）は上型と下型が閉じた状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図１及び図２は、アルミ合金製の角形電池ケースの製造工程における製品等を示す図である。図１（ａ）はアルミ合金製のブランク材を準備するブランク材準備工程で準備したブランク材１を示し、図１（ｂ）は第１プレス工程で形成される第１中間製品１０を示す。図２（ｃ）〜（ｅ）は、順に第２プレス工程〜第４プレス工程における第２中間製品〜第４中間製品を示し、図２（ｆ）は不要部分を切断する切断工程で形成される最終の製品を示す。
【００１０】
（ブランク材準備工程）
ブランク材準備工程では、図１（ａ）に示すブランク材１を準備する。ブランク材１は、略長尺平板状とされる。ブランク材１は、平面視において、長手方向に延びて、短手方向に対向する２つの直線部２を備える。ブランク材１は、その両端部においては、２つの直線部２の端部同士を接続するように、長手方向外側に先窄まり状の接続部３が形成される。各接続部３は、より詳細には、直線部２と接続する大円弧３ａと、この大円弧３ａ同士を接続する小円弧３ｂからなる。大円弧３ａは、小円弧３ｂよりも半径が大きい円弧で形成される。
【００１１】
ブランク材１の各直線部２は、横断面長矩形とされるプレス加工が終了した加工終了製品（第４中間製品４０、図２（ｅ）参照）の長手方向に対応する。そして、ブランク材１の板厚は、加工終了製品（第４中間製品４０）の側面板厚（製品５の側面板厚と同じ）に対して２．７倍以上３．５倍以下に設定される。
【００１２】
（第１プレス工程）
第１プレス工程は、ブランク材１を図３（ａ），（ｂ）に示す金型１００により絞り加工を行って、図１（ｂ）で示す第１中間製品１０を形成する。ここで、図３（ａ），（ｂ）に示す金型１００は、上型１１０と、下型１２０及びダイクッション１３０を備える。上型１１０は、上ダイプレート１１１の下面から第１ダイ部品１１２が下方に立設する。第１ダイ部品１１２の外周には、環状に形成されて第１ダイ部品１１２を上ダイプレート１１１に保持するホルダ１１３が設けられる。ホルダ１１３の下面であって第１ダイ部品１１２の先端外周には、環状に形成されて内周に傾斜面１１４ａが形成される第２ダイ部品１１４が設けられる。第２ダイ部品１１４の下面には、環状の第３ダイ部品１１５が設けられる。第１ダイ部品１１２、第２ダイ部品１１４及び第３ダイ部品１１５により形成される凹状の空間がパンチ１２２に対するダイとされる。
【００１３】
下型１２０は、下ダイプレート１２１の上面からパンチ１２２が立設する。パンチ１２２の外周には、環状に形成されてパンチ１２２を下ダイプレート１２１に保持するパンチホルダ１２３が設けられる。下ダイプレート１２１及びパンチホルダ１２３には、複数のクッションピン１３５が挿通される。クッションピン１３５の上端には、パンチ１２２の外周に配置されるように環状のブランクホルダ１３２が設けられる。ブランクホルダ１３２の上面外周には、環状のプレート１３６が配置される。プレート１３６は、ブランクホルダ１３２に立設する位置決めピン１３７により位置決めされる。プレート１３６は、ブランク材１と略同等の板厚とされる。ブランク材１は、プレート１３６の内側に配置され、位置決めされる。
【００１４】
なお、図３（ａ），（ｂ）ではプレス機械の図示を省略しているが、上ダイプレート１１１はプレス機械のスライド下面に固定され、下ダイプレート１２１はプレス機械のベッド上のボルスタ上面に固定され、上型１１０と下型１２０が相対的に接近離間することによりプレス加工が行われる。
【００１５】
第１プレス工程では、先ず、図３（ａ）に示すように、ブランク材１をブランクホルダ１３２の上面であって、プレート１３６の内側に配置する。そして、図３（ｂ）に示すように、上型１１０と下型１２０を接近させてプレス加工（絞り加工）が行われる。このとき、絞り加工の初期には、ブランク材１の外周はプレート１３６と共に第３ダイ部品１１５とブランクホルダ１３２により挟持される。そして、ブランク材１の外周は、絞り加工が進行するに従って、挟持する第３ダイ部品１１５とブランクホルダ１３２との間を移動する。このとき、第３ダイ部品１１５の下方側内周縁１１５ａがＲ面取り状に形成されるので、ブランク材１の外周の移動がスムーズに行われる。このようにして、ブランク材１は、外周のシワの発生等を抑制しつつ、フランジが形成されない側壁を有する図１（ｂ）に示す第１中間製品１０が形成される。
【００１６】
ここで、第１中間製品１０の形状は、第１ダイ部品１１２、第２ダイ部品１１４、第３ダイ部品１１５、パンチ１２２及びブランクホルダ１３２が組み合わされて形成される空間の形状に対応して形成される。より詳細には、図１（ｂ）に示すように、第１中間製品１０は、横断面略長矩形状に形成される有底筒状に形成される。第１中間製品１０は、長手方向の側壁１１が側面視略山形状とされ、短手方向の側壁１２よりも高さが高く形成される。第１中間製品１０の底板１３の内面には、長矩形形状に形成される平坦面１５が形成される。この平坦面１５に対応して、パンチ１２２の先端面には長矩形状の平坦部が形成される。また、底板１３の下面も同様に長矩形状の平坦部が形成されて、第１ダイ部品１１２の先端面に対応して長矩形状の平坦部が形成される。
【００１７】
そして、図１（ｂ）の破線囲みの第１中間製品１０のＡ−Ａ端面図に示すように、縦断面視における底板１３と長手方向の側壁１１との接続は、底板１３の両端が半径Ｒの小さい小円弧部１３ａが形成され、この小円弧部１３ａより半径Ｒが大きい大円弧部１１ａとが接続する。そして、大円弧部１１ａは、縦断面視において直線状に延びる直線部１１ｂと接続される。第１中間製品１０の長手方向の側壁１１は、大円弧部１１ａと直線部１１ｂにより形成される。なお、短手方向の側壁１２も同様に大円弧部と直線部とで形成され、側壁１２の大円弧部と底板１３の両端の小円弧部が接続される。また、長手方向の側壁１１と短手方向の側壁１２は、平面視において比較的大きな半径Ｒで接続される。ブランク材１の絞り加工により形成される第１中間製品１０は、ブランク材１の板厚と略同一の肉厚に形成される。
【００１８】
（第２プレス工程）
第２プレス工程は、第１プレス工程で成形した第１中間製品１０に対してしごき絞り加工を行って、図２（ｃ）で示す第２中間製品２０を形成する。本実施形態におけるしごき絞り加工は、第１中間製品１０の一部に絞り加工を施して、他の部分にしごき加工が施される。
【００１９】
具体的には、第１中間製品１０の底板１３周辺の大円弧部と小円弧部（図１（ｂ）では長手方向の大円弧部１１ａ、小円弧部１３ａが示される）について絞り加工が施され、第２中間製品２０の側板２１，２２は第１中間製品１０の側壁１１，１２と略同一の肉厚とされる。一方、第１中間製品１０の側壁１１，１２と底板１３が接続される４つの角部及びその周辺はしごき加工が施される。すなわち、第１中間製品１０の底板１３周辺の大円弧部と小円弧部について絞り加工が行われると、底板１３の四隅の角部及びその周辺に材料が流動するが、この角部及びその周辺についてしごき加工が行われることにより、第２中間製品２０の側壁２１，２２と底板２３とが接続される４つの角部及びその周辺の肉厚は、側壁２１，２２の肉厚とほぼ同等とされる。
【００２０】
また、第１中間製品１０の側壁１１，１２と底板１３が接続される４つの角部及びその周辺にしごき加工が施されることにより、短手方向側の側壁１２の高さは、側面視略山形状の第１中間製品１０の側板１１の山形の上部と略同じ高さとなる。よって、第２中間部品２０の側壁２１，２２の高さは、おおよそ同じ高さとなる。このようにして、第２中間製品２０は、横断面長矩形状に形成される。
【００２１】
第２プレス工程は、図４（ａ），（ｂ）に示す金型２００により行われる。金型２００は、上型２１０と下型２２０を備える。上型２１０は、上ダイプレート２１１の下面にバッキングプレート２１３が取り付けられて、パンチ２１２の後端を支持する。パンチ２１２は、パンチ２１２の外周に環状に形成されるパンチホルダ２１４によりバッキングプレート２１３に固定される。
【００２２】
下型２２０は、下ダイプレート２２１の上面にダイスプレート２２２が固定される。ダイスプレート２２２の上部には、ダイス２２３が設けられる。ダイス２２３は、共に環状の上ダイス２２３ａと下ダイス２２３ｂからなる。上ダイス２２３ａ及び下ダイス２２３ｂの組み合わせにより、パンチ２１２とダイ（ここではダイス２２３）のクリアランスを第１中間製品１０の肉厚相当（すなわちブランク材１の板厚相当）として絞り加工を施す部位と、パンチ２１２とダイ（ダイス２２３）のクリアランスを第１中間製品１０の肉厚以下とするしごき加工を施す部位が形成される。
【００２３】
上ダイス２２３ａの上方におけるパンチ２１２の外周には、環状のストリッパ２１５が設けられる。ストリッパ２１５は、先端がストリッパ２１５の下面と螺合されて下方に向けて延在するストリッパボルト２１６の外周に巻回されるバネ２１７により上方に弾発するよう支持される。また、ダイス２２３に対して、下方からノックアウト２２５及びノックアウト２２５と接続されるクッションピン２２６が設けられる。
【００２４】
金型２００により第１中間製品１０に対して第２プレス工程が行われると、しごき絞り加工が行われて、第２中間製品が形成される。第２中間製品２０は、底板２３の内面が長矩形形状の平坦部２５が形成されており、パンチ２１２の先端面も平坦部２５と対応する長矩形形状とされる。第２中間製品２０の横断面形状は、加工完了後の製品５に近い長矩形形状とされる。
【００２５】
（第３プレス工程及び第４プレス工程）
第３プレス工程及び第４プレス工程は、図４の金型２００のパンチ２１２やダイス２２３を変更して、第２中間製品２０及び第３中間製品３０に対してしごき加工を行うものである。第３プレス工程及び第４プレス工程におけるしごき加工は、各第２中間製品２０、第３中間製品３０の底板２３，３３の四隅の角部も含めた側壁２１，２２，３１，３２に対して薄肉化するしごき加工が施される。また、第３プレス工程におけるパンチの先端面は、第３中間製品３０の底板３３内面の長矩形状の平坦部３５に対応する長矩形形状に形成される。同様に、第４プレス工程におけるパンチの先端面は、第４中間製品４０の底板４３内面の平坦部４５に対応する長矩形形状に形成される。
【００２６】
（切断工程）
プレス加工が完了した第４中間製品４０は、切断工程で上部開口の不要な部分が切り取られる。このようにして、角形電池ケースの有底筒状の横断面長矩形状のケース本体である製品５が形成される。
【００２７】
このように、加工終了製品（及び第４中間製品４０）が横断面長矩形とされる有底筒状の角形ケースにおける側面肉厚に対して板厚を２．７倍以上３．５倍以下とした長尺状のアルミ合金製ブランク材１を用いて、先端面が加工終了製品における底板内面と対応する長矩形形状に形成されるパンチにより順次プレス加工を行うことで、従来よりも工程数を大幅に削減することができた。具体的には、加工終了製品の側壁肉厚が０．７ｍｍである場合に、従来はブランク材の板厚を１．２ｍｍとしていた。そして、プレス工程が初期には絞り加工を２工程以上行ってから多段のしごき加工を行うため、ブランク材から加工終了製品を得るまでに合計１１〜１３工程のプレス工程が必要であった。しかしながら、ブランク材１の板厚を２．０ｍｍとし、先端面に長矩形の平坦面を形成したパンチ（パンチ１２２，２１２等）を用いてプレス工程を行うことにより、プレス加工の工程数が従来の約半分とすることができた。
【００２８】
さらに、第１中間製品１０に対して一部にしごき加工を施して、他の部分に絞り加工を施すしごき絞り加工を行うことにより、第２プレス工程で、側壁２１，２２の肉厚を第１中間製品１０の側壁１１，１２の肉厚（すなわちブランク材１の板厚）と略同等としつつ底板２３の内面と略同形状の横断面長矩形状とされる第２中間製品２０を得ることができるので、複数回のしごき加工の前段階の加工工程数を削減することができる。
【００２９】
そして、本実施形態におけるブランク材１は、板厚が１．２ｍｍの従来のブランク材よりも面積を小さくすることができる。すなわち、従来は、全プレス工程の最初の数工程は板厚がほぼ変化しない絞り加工を行うため、所定の面積のブランク材が必要とされていた。しかしながら、本実施形態におけるブランク材１は、第２プレス工程は一部の肉厚を薄くできるしごき絞り加工とされ、第３プレス工程以降はしごき加工とされるため、ブランク材１の面積を従来よりも大幅に小さくすることができた。従って、アルミの板材からブランク材１をブランキングする際の歩留まりが向上した。また、板厚は１．２ｍｍから２．０ｍｍに増加したが、ブランク材の面積を大幅に小さくすることができたので、製品５の重量に対する必要なブランク材の重量は約７％程度削減することができた。
【００３０】
なお、本願の出願人は、ブランク材１の板厚を２．５ｍｍや３．０ｍｍとしても加工を行ってみたが、このように板厚を厚くし過ぎると、必要な側壁の板厚（０．７ｍｍ）を得るまでのしごき加工の回数が増えてしまい、従来よりも工程数が増えてしまうことが分かった。また、板厚が２．０ｍｍよりも薄い場合には、ブランク材１の必要面積が大きくなったり、しごき加工において側壁面のちぎれ等の加工不具合の発生が増加してしまった。このようにして、本願出願人は、ブランク材１の板厚が、加工終了製品が横断面長矩形とされる有底筒状の角形ケースにおける側面肉厚に対して２．７倍以上３．５倍以下が最適であると見出した。
【００３１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は本実施形態によって限定されることは無く、適宜変更して実施することができる。例えば、第１中間製品１０を得る第１プレス工程や第２中間製品２０を得るための第２プレス工程は、それぞれ複数の工程で構成することもできる。また、複数回のしごき加工は、一つのパンチを多段に形成されたダイスに挿通するように行うこともできる。
【符号の説明】
【００３２】
１        ブランク材                  ２        直線部
３        接続部                      ３ａ      大円弧
３ｂ      小円弧                      ５        製品
１０      第１中間製品                １１      側壁
１１ａ    大円弧部                    １１ｂ    直線部
１２      側壁                        １３      底板
１３ａ    小円弧部                    １５      平坦面
２０      第２中間製品                ２１      側壁
２２      側壁                        ２３      底板
２５      平坦部                      ３０      第３中間製品
３１      側壁                        ３２      側壁
３５      平坦部                      ４０      第４中間製品
４１      側壁                        ４２      側壁
４５      平坦部
１００    金型
１１０    上型                        １１１    上ダイプレート
１１２    第１ダイ部品                １１３    ホルダ
１１４    第２ダイ部品                １１４ａ  傾斜面
１１５    第３ダイ部品
１２０    下型                        １２１    下ダイプレート
１２２    パンチ                      １２３    パンチホルダ
１３０    ダイクッション
１３１ａ  下方側内周縁                １３２    ブランクホルダ
１３５    クッションピン              １３６    プレート
１３７    位置決めピン                ２００    金型
２１０    上型                        ２１１    上ダイプレート
２１２    パンチ                      ２１３    バッキングプレート
２１４    パンチホルダ                ２１５    パンチホルダ
２１６    ストリッパボルト            ２１７    バネ
２２０    下型                        ２２１    下ダイプレート
２２２    ダイスプレート              ２２３    ダイス
２２３ａ  上ダイス                    ２２３ｂ  下ダイス
２２５    ノックアウト                ２２６    クッションピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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