(57)【要約】      （修正有） 【課題】簡単、且つ容易に調整できる手段で偏肉が極めて少ない環状溝を高精度に加工することができるとともに、環状溝の形成後の電池ケースにおいて総高および溝上高さを所定寸法に確保できる高い加工精度を有する円筒形電池の製造方法およびこの製造方法における溝入れ加工工程を忠実に具現化することができる溝入れ加工装置を提供する。【解決手段】電池ケース１の材料の降伏点における曲げ反力ρを予め設定登録し、溝入れ加工工程において、登録した曲げ反力ρの荷重に相当する押し上げ力を、弾性体３３に発生させて電池ケース１に付与した状態で、電池ケース１を回転させ、且つ溝入れローラ７を電池ケース１の外周面に押し込む溝入れ加工を開始し、加工中の環状溝の溝形状が電池ケース１の材料の降伏点となる形状まで加工された時点で、弾性体３３への圧縮を緩和することで電池ケース１への押し上げ力を所定値まで低下させる。【選択図】図７
2008097885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状の電池ケース内に極板群を収容したのち、前記電池ケースの開口端近傍の外周面に環状溝を溝入れ加工し、前記電池ケースの開口部にガスケットを介して封口体を配置した状態で、前記電池ケースの開口部を内方にかしめ加工することにより密封する円筒形電池の製造方法であって、
前記環状溝の溝入れ加工工程に先立って、筒心回りに回転させた前記電池ケースの外周面に溝入れローラの加工突出部を押し付けて前記環状溝を加工しながら、この環状溝の加工過程における前記電池ケースの材料の降伏点における曲げる反力に基づき電池品種毎の曲げ反力の荷重を算出して、この曲げ反力の荷重を予め設定登録し、
前記溝入れ加工工程において、前記登録した曲げ反力の荷重に相当する所定の押し上げ力を、弾性体に発生させて電池ケースに付与した状態で、電池ケースを回転させ、且つ前記溝入れローラを前記電池ケースの外周面に押し込む溝入れ加工を開始し、
加工中の環状溝の溝形状が前記電池ケースの材料の降伏点となる形状まで加工された時点で、前記弾性体への圧縮を緩和することで前記電池ケースへの押し上げ力を所定値まで低下させることを特徴となる円筒形電池の製造方法。
【請求項２】
溝入れ加工工程の開始前に電池ケースに付与する所定の押し上げ力を、弾性体として用いた圧縮コイルスプリングを前記電池ケースを支持する受け型の上動により圧縮して発生させるばね力により設定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。
【請求項３】
電池ケースを支持する受け型、この受け型を上下方向に摺動自在で、且つ一体回転するよう保持する回転部材、この回転部材を回転自在に支持し、且つ一体に上下動させる昇降部材および前記受け型と前記回転部材との間に介在されて弾発力により前記受け型を介し前記電池ケースを上方に付勢する弾性体を有する下型装置部と、
前記昇降部材および前記回転部材を上下動させる押し上げ手段と、
前記押し上げ手段により前記下型装置を介して上動される前記電池ケースの開口部に嵌合する中子および回転駆動源の回転力を受けて前記中子を介し前記電池ケースを回転させる回転駆動軸を有する上型装置部と、
溝入れローラの加工突出部を前記電池ケースの外周面に所定の押し込み速度で押し込むことで前記電池ケースに環状溝の溝入れ加工を行う溝入れ加工部と、
溝入れ加工開始時に、前記下型装置部を上動させて前記電池ケースの開口部への前記中子の嵌合に伴い前記受け型の上動が阻止されたのちに前記昇降部材および前記回転部材をさらに上動させて前記圧縮コイルスプリングを圧縮して、この圧縮コイルスプリングのばね力が予め設定登録された押し上げ力に達する時点まで前記昇降部材および前記回転部材を上動させるとともに、加工中の環状溝の溝形状が前記電池ケースの材料の降伏点となる形状まで加工された時点で前記昇降部材および前記回転部材を所定高さ位置まで下降させるように前記押し上げ手段を制御するコントローラと、
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。
【請求項４】
コントローラは、加工中の環状溝の溝形状が電池ケースの材料の降伏点となった時点で、環状溝を加工した後の電池ケースの総高が所定寸法となる高さ位置まで下型装置部を徐々に下動させるように押し上げ手段を制御する制御機能を有している請求項３に記載の円筒形電池の溝入れ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リチウム二次電池における有底円筒状の電池ケースの開口端近傍の外周面に環状溝を形成するための溝入れ加工工程に関連する製造方法およびその製造方法を忠実に具現化するための溝入れ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、これら電子機器やその他の電子機器の駆動用電源として、高エネルギ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、リチウム二次電池は、エネルギ密度および出力電圧が高く、且つ貯蔵寿命が長く、しかも軽量化に優れるなどの種々の特長を有していることから、脚光を浴びている。
【０００３】
例えば、円筒形のリチウム二次電池は、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積層した状態で渦巻状に巻回することにより極板群を構成して、この極板群を有底円筒状の電池ケースの内部に収容し、電池ケース内に所定量の電解液を注液した後、電池ケースの開口端近傍の外周面に環状溝の溝入れ加工を行い、次いで電池ケースの開口部にガスケットを介し封口板を挿入して、この封口板を、環状溝の形成により電池ケースの内方に膨出形成された環状支持部上に載置して支持させ、この状態で電池ケースの開口縁部を内側にかしめ加工することで開口部を封口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  封口工程に先立って封口板に溶接により接続される。
【０００４】
従来、上記電池ケースに対する環状溝の溝入れ加工方法として、電池ケースの開口端面および底面にそれぞれ上型および下型を当接して電池ケースを上下から挟んだ状態で保持し、これら上，下型により電池ケースを回転させながら、溝入れローラの加工突出部を電池ケースの開口端近傍の所定箇所の外周面に圧接して環状溝を形成し、且つその際に電池ケースの下方並びに上方からそれぞれ一定の押圧力で加圧することで加工中の環状溝の上部での肉厚減少を抑制して偏肉部の発生を防止するように図った手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、上述とほぼ同等の溝入れ加工方法として、電池ケースに対して、底面側から筒心方向上方に向け押圧力を付与するのに加えて、この底面側から付与されるのと同等の押圧力を電池ケースの開口部側からも筒心方向下方に向けて付与した状態で電池ケースを回転させながら、溝入れローラの加工突出部を電池ケースの開口部近傍の所定箇所の外周面に押し当てることにより、電池ケースの筒心方向の上下両側から環状溝にそれぞれ材料肉を補充するようにして、環状溝の全体にわたり肉厚の均一化を図るようにした手段も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
一方、従来の他の溝入れ加工方法として、電池ケースの底面部を下型で保持した状態で下型を上向きに移動させることにより、電池ケースの開口部に中子を嵌合させ、この状態で電池ケースを回転させるとともに溝入れローラの加工突出部を電池ケースの外周面に押し当てて等速度で所定の溝深さとなる位置まで押し込んで環状溝を形成し、且つその際に下型の押し上げ量を溝入れローラの押し込み量に対応するよう調整し、環状溝の下部側壁から材料肉を補充することで環状溝の上顎先端部の薄肉化を抑制するように図った手段が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平９−１９９０９２号公報
【特許文献２】特開平９−６３５４８号公報
【特許文献３】特開２００５−１９０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示の溝入れ加工方法のように電池ケースの筒心方向の上，下側から共に均等な押圧力を付与した場合には、環状溝が電池ケースの開口端の近傍箇所、つまり開口端寄りの箇所に形成されることに起因して、上下からの均等な押圧力が電池ケースにおける加工中の環状溝に均一に作用せず、電池ケースにおける溝入れローラの当接部の上側および下側にそれぞれ生じる圧縮応力や引張応力に相違が生じる結果、環状溝の肉厚を全体にわたり均一化することが困難となり、加工後の環状溝にどうしても偏肉部が生じ易い。具体的には、図８（ｂ）に示すように、環状溝６０の上顎先端部６０ａに、他の箇所よりも肉厚ｄの薄い偏肉部が生じてしまう。このような薄肉部に起因して電池ケースに腐食や亀裂が生じ易い。
【０００８】
これに対し、特許文献１の溝入れ加工方法では、溝入れローラの移動に伴う溝加工量に合わせて、上方からの押圧力と下方からの押圧力との比が１：１．１〜１．６の範囲内になるように設定して下方からの材料肉の補充を多くすることにより、特許文献２が有する課題の解消を図っている。ところが、溝加工量に対応して上方からの押圧力と下方からの押圧力との比が１：１．１〜１．６の範囲内になるように設定するには非常に複雑な制御が必要となり、その結果、コスト高になる。また、この溝入れ加工方法では、加工後の環状溝の上端部から電池ケースの開口端までの寸法である溝上高さにばらつきが生じ易く、この溝上高さにばらつきが存在すると、封口体による電池ケースの開口部の封口を高精度に行えない不具合が生じる。
【０００９】
一方、特許文献３に開示の溝入れ加工方法は、溝入れローラによる溝加工量（溝入れローラの押し込み量）に追従して下型による電池ケースの押し上げ量をカム機構により制御する定寸制御を行うものであるから、図９に示すような１次曲線的な加工曲線に基づく制御で加工することができるので、高い加工精度を有しており、環状溝の加工後の電池ケースの総高および環状溝からの上記溝上高さを高精度に制御できる利点がある。ところが、この加工方法では、下型を上下動する上下動用カム機構と溝入れローラを移動させる押し込みカム機構とを、電池ケースの側壁の肉厚（ｔ１）と環状溝の最も薄肉化された箇所の肉厚（ｔ２）との比が、ｔ１：ｔ２＝１：０．８〜０．９５となるように相対移動させる必要があるが、そのための上記二つのカム機構の相互の調整が極めて難しい。
【００１０】
実際には、上記押し込みカム機構のカム曲線を種々に設定して図９に実線、１点鎖線および２点鎖線でそれぞれ示すような特性曲線を実験的に取得するとともに、それら各特性曲線のうちから肉厚（ｔ２）が最も大きくなるものを判別するトライアンドエラーの結果に基づいて押し込みカム機構の最適なカム曲線を見つけ出すようにしている。この調整作業は極めて面倒であるのに加えて、その調整作業を電池ケースの種類が変わる毎に行う必要があり、これが設備のコスト高を招く要因になっている。しかも、溝加工量と電池ケースの押し上げ量との調整を最適に設定した場合であっても、電池ケースの側壁の肉厚のばらつきなどに起因して、環状溝の上顎先端部に許容範囲を外れる薄肉部が生じ易い。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単、且つ容易に調整できる手段を用いながらも偏肉が極めて少ない環状溝を高精度に加工することができるとともに、環状溝の加工後の電池ケースにおける総高および溝上高さを所定寸法に確保できる高い加工精度を有する円筒形電池の製造方法およびこの製造方法における溝入れ加工工程を忠実に具現化することができる溝入れ加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に係る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たのち、前記電池ケースの開口端近傍の外周面に環状溝を溝入れ加工し、前記電池ケースの開口部にガスケットを介して封口体を配置した状態で、前記電池ケースの開口部を内方にかしめ加工することにより密封する円筒形電池の製造方法であって、前記環状溝の溝入れ加工工程に先立って、筒心回りに回転させた前記電池ケースの外周面に溝入れローラの加工突出部を押し付けて前記環状溝を加工しながら、この環状溝の加工過程における前記電池ケースの材料の降伏点における曲げる反力に基づき電池品種毎の曲げ反力の荷重を算出して、この曲げ反力の荷重を予め設定登録し、前記溝入れ加工工程において、前記登録した曲げ反力の荷重に相当する所定の押し上げ力を、弾性体に発生させて電池ケースに付与した状態で、電池ケースを回転させ、且つ前記溝入れローラを前記電池ケースの外周面に押し込む溝入れ加工を開始し、加工中の環状溝の溝形状が前記電池ケースの材料の降伏点となる形状まで加工された時点で、前記弾性体への圧縮を緩和することで前記電池ケースへの押し上げ力を所定値まで低下させることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１の発明の円筒形電池の製造方法において、溝入れ加工工程の開始前に電池ケースに付与する所定の押し上げ力を、弾性体として用いた圧縮コイルスプリングを前記電池ケースを支持する受け型の上動により圧縮して発生させるばね力により設定するようにした。
【００１４】
請求項３に係る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、この受け型を上下方向に摺動自在で、且つ一体回転するよう保持する回転部材、この回転部材を回転自在に支持し、且つ一体に上下動させる昇降部材および前記受け型と前記回転部材との間に介在されて弾発力により前記受け型を介し前記電池ケースを上方に付勢する弾性体を有する下型装置部と、前記昇降部材および前記回転部材を上下動させる押し上げ手段と、前記押し上げ手段により前記下型装置を介して上動される前記電池ケースの開口部に嵌合する中子および回転駆動源の回転力を受けて前記中子を介し前記電池ケースを回転させる回転駆動軸を有する上型装置部と、溝入れローラの加工突出部を前記電池ケースの外周面に所定の押し込み速度で押し込むことで前記電池ケースに環状溝の溝入れ加工を行う溝入れ加工部と、溝入れ加工開始時に、前記下型装置部を上動させて前記電池ケースの開口部への前記中子の嵌合に伴い前記受け型の上動が阻止されたのちに前記昇降部材および前記回転部材をさらに上動させて前記圧縮コイルスプリングを圧縮して、この圧縮コイルスプリングのばね力が予め設定登録された押し上げ力に達する時点まで前記昇降部材および前記回転部材を上動させるとともに、加工中の環状溝の溝形状が前記電池ケースの材料の降伏点となる形状まで加工された時点で前記昇降部材および前記回転部材を所定高さ位置まで下降させるように前記押し上げ手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴としている。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項３の発明の円筒形電池の溝入れ加工装置において、コントローラが、加工中の環状溝の溝形状が電池ケースの材料の降伏点となった時点で、環状溝を加工した後の電池ケースの総高が所定寸法となる高さ位置まで下型装置部を徐々に下動させるように押し上げ手段を制御する制御機能を有している。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明では、電池ケースに、当該電池ケースの材料の降伏点における曲げ反力の荷重に相当する所定の押し上げ力が弾性体の圧縮により加工開始時から既に付与されているから、溝入れローラの押し込み量の特性に拘らず、環状溝の加工の進行に伴い加工過程の溝状部の特に上顎先端部分に伸びによる薄肉化が発生し易い状態になると、これに追従して不足分に相当する適量の材料肉がその都度下方から自動的に補充されながら、環状溝の加工が進行していく。そのため、薄肉化された部分が存在しない所要形状の環状溝を高精度に加工することができる。なお、降伏点は電池ケースの材料に固有のものであるから、材料が変わらない限り、予め求めた電池ケースの材料の降伏点に環状溝を形成すべき電池の断面積を乗算することで降伏点における曲げ反力を算出することができ、従来のようにトライアンドエラーの結果に基づき求めるものではない。
【００１７】
また、加工中の環状溝が電池ケースの材料の降伏点となる形状まで加工された時点で、弾性体の圧縮を緩和して電池ケースへの押し上げ力を所定値まで低下させる定寸制御を行うので、加工中の環状溝に座屈が生じるのを防止して所要形状の環状溝を高精度に加工することができるとともに、環状溝を加工した後の電池ケースにおける総高および溝上高さに所定寸法を確実に確保することができる。さらに、環状溝を形成すべき電池ケースの種類が多い場合であっても、各電池ケース毎にそれらの材料の降伏点における曲げ反力をそれぞれ予め実験的に求め、これら求めた各曲げ反力に相当する荷重を電池ケースの種類に関連付けて設定登録しておくだけで、多種類の電池ケースの環状溝の溝入れに対応できるので、溝入れ加工装置のハードウエア自体は何ら調整を必要としないことから、従来に比較して大幅なコストダウンを達成することができる。
【００１８】
請求項２の発明では、各種類の電池ケースに対し同一の圧縮コイルスプリングを用いて、この圧縮コイルスプリングの圧縮度合いを、電池ケース毎に設定登録された曲げ反力に相当する荷重に対応するばね力を発生させるように可変制御するだけで、多種類の電池ケースへの環状溝の溝入れに対応できるので、構成の簡素化に伴って大幅なコストダウンを達成できる。
【００１９】
請求項３の発明では、電池ケースを回転自在に支持するとともに、圧縮コイルスプリングを押し上げストロークに応じて圧縮できる構成となった下型装置部と、この下型装置部を上下動させる押し上げ手段と、下型装置部とともに電池ケースを回転駆動する上型装置部と、電池ケースに環状溝の溝入れ加工を行う溝入れ加工部と、溝入れ加工開始時に下型装置部を上動させて電池ケースを下型装置部と上型装置部とで上下から挟持固定させ、且つ圧縮コイルスプリングを圧縮してそのばね力が所定の押し上げ力に達するように制御するとともに、加工中の環状溝の溝形状が電池ケースの材料の降伏点となる形状まで加工された時点で下型装置部を下降させるように制御するコントローラとを備えているので、請求項１に係る円筒形電池の製造方法における環状溝の溝入れ加工工程を忠実に具現化することができる。
【００２０】
請求項４の発明では、定圧制御による環状溝の加工を加工中の環状溝の溝形状が電池ケースの材料の降伏点となる時点まで進行したときに、定寸制御に切り換えることにより、加工中の環状溝に座屈が生じるのを防止して所要形状の環状溝を高精度に加工することができるとともに、環状溝を加工した後の電池ケースにおける総高および溝上高さに所定寸法を確実に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る円筒形電池の製造方法における溝入れ加工工程を具現化した溝入れ加工装置の全体構成を含む縦断面図である。この溝入れ加工装置は、構成を大別すると、溝入れの加工対象の電池ケース１を保持して回転させる回転駆動機構を有する上型装置部２と、電池ケース１を上型装置部２と共に保持して上型装置部２の回転に追従できる回転機構を有し、上下動自在となった下型装置部３と、回転駆動される電池ケース１における開口端近傍の所定箇所の外周面に溝入れローラ７の加工突出部７ａを押し当てて環状溝（図示せず）を加工する溝入れ加工部４と、上型装置部２を上下動させる押し上げ手段２０とを備えて構成されている。
【００２２】
先ず、上記下型装置部３は、有底円筒状の電池ケース１の底部を自体の嵌合凹所に嵌入させた状態で支持する受け型８がホルダ９に嵌合固定され、このホルダ９の下端部から側方に突出したガイド突片９ａが保持部材１０に形成された図の上下方向に延びる複数のガイド溝１０ａに摺動自在に嵌合されている。したがって、ホルダ９は、保持部材１０に対しガイド溝１０ａに沿って上下動可能で、且つ一体回転するように保持されている。この保持部材１０は回転部材１１に嵌合固定されて一体回転するようになっており、回転部材１１は、複数（この実施形態では３つの場合を例示）のボール軸受１２〜１４を介して内側支持部材１７に回転自在に支持され、内側支持部材１７は昇降部材１８に嵌合固定されている。内側支持部材１７と昇降部材１８とは、一体化された状態で、ベース台（図示せず）に固定されたベース筒体１９のガイド孔１９ａ内に上下動自在に嵌挿されているとともに、押し上げ手段２０により上下動されるようになっている。
【００２３】
図２は上記押し上げ手段２０の一部切断した側面図を示し、この押し上げ手段２０は、箱状の基枠台２１に架け渡して回転自在に支持されたボールねじ２２が押し上げ用駆動モータ２３に連結されて回転駆動されるようになっており、移動体２４の雌ねじ孔２４ａ（図１）が上記ボールねじ２２に螺合されて、ボールねじ２２の回転により移動体２４がボールねじ２２に沿って直線移動されるようになっている。この移動体２４の上面に固着された支持板２７には、板カム２８の支台２９が固定されており、板カム２８の上面に形成されたカム面２８ａには、回転支軸３０を介して昇降部材１８に回転自在に取り付けられたカムフォロワローラ３１が係合されている。したがって、移動体２４と一体に板カム２８が直線移動されると、カムフォロワローラ３１および回転支軸３０を介して昇降部材１８が上下動され、その昇降部材１８と一体に内側支持部材１７、回転部材１１および保持部材１０が上下動される。
【００２４】
図１に示すように、ホルダ９の下面には、回転部材１１に上下方向に摺動自在に保持された支持軸３２の上端が固着されており、ホルダ９と回転部材１１との間に設けられた空間には、圧縮コイルスプリング３３が支持軸３２に巻装した状態で介在されている。したがって、圧縮コイルスプリング３３は、ホルダ９および受け型８を介して電池ケース１を保持部材１０および回転部材１１に対し上方へ向け常時付勢している。
【００２５】
また、上型装置部２は、ベース（図示せず）に固定された保持ブロック体３４と、この保持ブロック体３４の右側部分に三つのボール軸受３７を介して回転自在に保持された回転駆動軸３８と、この回転駆動軸３８の下端部に固着されて電池ケース１の開口端面に係合し、且つ開口縁内周面に嵌合する中子３９と、回転駆動用モータ４０と、この回転駆動用モータ４０の回転力を回転駆動軸３８に伝達するタイミングベルト４１とを備えて構成されている。
【００２６】
上記溝入れ加工部４は、図３に示すような構成になっている。すなわち、溝入れ加工部４は、保持ブロック体３４の左側部分に三つのボール軸受４２（図１）を介して回転自在に保持された回転軸４３と、一端部が回転軸４３の上端部に嵌着されて回転軸４３から一側方に向け突出状態に設けられた受動プレート４４と、この受動プレート４４の他端部に固着された受動軸部４７と、この受動軸部４７を側方から押圧して受動プレート４４を介し回転軸４３を回転させるアクチュエータ４８と、一端部が回転軸４３の下端部に固着されて回転軸４３から他側方に向け突出状態に設けられた作動プレート４９と、この作動プレート４９の他端部下面に固着されたローラ支軸５０と、このローラ支軸５０に二つのボール軸受５１を介して回転自在に保持された上記溝入れローラ７とを備えて構成されている。この溝入れ加工部４は、アクチュエータ４８が受動軸部４７を押圧して受動プレート４４を介し回転軸４３を回転させることにより、作動プレート４９を介して溝入れローラ７が回転軸４３を支点として水平方向に揺動されるようになっている。なお、図１の溝入れ加工部４は、理解し易いように図示したい便宜上、図２に示した実際の構造とは異なる配置の図示になっている。
【００２７】
また、押し上げ用駆動モータ２３、回転駆動用モータ４０およびアクチュエータ４８はコントローラ５２により駆動制御される。なお、上記アクチュエータ４８としては、受動軸部４７を押圧できるものであればよく、例えば各種のシリンダやカム機構などを適宜選択して用いることができる。この場合、受動プレート４４に対しばねなどの弾性体によって復帰力を付与する構成とするのは勿論である。
【００２８】
上記溝入れ加工装置では、溝入れ加工に先立って、圧縮コイルスプリング３３を圧縮して発生させるばね力によって電池ケース１に対し押し上げ力を付与するようになっており、その圧縮コイルスプリング３３のばね力を所定値に予め設定した上で溝入れ加工の開始を行うことを特長の一つとしている。そこで、溝入れ加工装置による溝入れ加工工程の説明に先立って、圧縮コイルスプリング３３のばね力を設定する手段について、以下に説明する。
【００２９】
上記圧縮コイルスプリング３３には、電池ケース１の降伏点の曲げ反力ρの荷重に相当するばね力が設定され、電池ケース１の材料の降伏点はその材料毎に固有であるから、環状溝１ａを形成すべき電池ケース１毎に、その材料の断面積を上記降伏点に乗算することで電池ケース１の降伏点の曲げ反力ρを算出して予め設定登録する。この算出した降伏点の曲げ反力ρを以下のような手段で確認した。すなわち、溝入れ加工装置を実際に駆動して電池ケース１に環状溝を加工し、その環状溝の加工過程において、溝入れローラ７の加工突出部７ａの押し込み力に対応して電池ケース１に生じる曲げ反力の変化を測定する。溝入れ加工工程の作用についての詳細は後述するので、その工程を簡単に説明すると、受け型８で支持した電池ケース１を回転駆動用モータ４０の回転力で回転させながら、溝入れ加工部４を駆動して溝入れローラ７の加工突出部７ａを回転中の電池ケース１の外周面に押し当てることにより溝入れローラ７を電池ケース１に従動回転させた状態で、その溝入れローラ７を電池ケース１の径方向内方へ向け一定の押し込み速度で押し込むことにより、電池ケース１に、図４（ａ）〜（ｈ）に示すような過程を経て環状溝１ａを加工する。
【００３０】
上述の環状溝１ａの加工に際しては、図１の内側支持部材１７と昇降部材１８との間にロードセル（図示せず）を介在させて、溝入れローラ７の加工突出部７ａを電池ケース１の環状溝１ａの加工箇所に一定の押し込み速度で押し込むときに電池ケース１に生じる曲げ反力の変化を上記ロードセルで測定する。すなわち、ロードセルは、電池ケース１の曲げ反力によって受け型８およびホルダ９を介して支持軸３２に作用する押し下げ力を、電池ケース１の曲げ反力として測定する。この測定結果の曲げ反力の変化の特性を図５に示す。この曲げ反力の特性曲線と図４の環状溝１ａの各加工過程との関連について説明すると、図５の特性曲線におけるＢ，Ｄ，Ｈの各時点は、図４の（ｂ），（ｄ），（ｈ）の各加工工程時にそれぞれ対応する。
【００３１】
すなわち、図４（ａ）に示すように、溝入れローラ７の加工突出部７ａが回転中の電池ケース１の外周面に軽く当接された時点では、図５のＢの時点以前の特性曲線のように、電池ケース１に極めて低いほぼ一定の曲げ反力が生じ、続いて、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように上記加工突出部７ａが一定の押し込み速度で電池ケース１の側壁に押し込まれていくのに伴って、図５のＢの時点からＤの時点の特性曲線に示すように、電池ケース１の曲げ反力が急激に、且つ直線的に高くなっていく。そして、図４（ｄ）に示すように、加工途中の溝状部の開き角度θが９８°程度になったときに、図５のＤの時点に示すように曲げ反力がピーク値となる。したがって、溝状部の開き角度θが９８°程度になったときが電池ケース１の材料の降伏点であり、この降伏点における曲げ反力をロードセルの測定した。この降伏点における曲げる反力の測定を複数回行って、測定した曲げ反力の平均値を求めて、この曲げ反力が上述のように算出した曲げ反力と一致するか否かを確認した上で、その平均値の曲げ反力ρに相当する荷重を圧縮コイルスプリング３３のばね力、つまり電池ケース１に対する押し上げ力として、図１のコントローラ５２に設定登録する。
【００３２】
つぎに、上記溝入れ加工装置により電池ケース１に環状溝１ａを加工する工程について説明する。先ず、図１のコントローラ５２は、押し上げ手段２０の押し上げ用駆動モータ２３を、移動体２４が図２の左方に移動するように回転制御して、昇降部材１８、内側支持部材１７、回転部材１１、保持部材１０、ホルダ９および受け型８を一体的に下動させる。すなわち、この時点ではホルダ９のガイド突片９ａが圧縮コイルスプリング３３の付勢力により保持部材１０に圧接されているので、ホルダ９および受け型８が保持部材１０と一体的に下動される。これにより、図７（ａ）に示すように、受け型８が下限位置まで降下し、この状態で、環状溝１ａを加工すべき電池ケース１が受け型８の保持凹部に嵌入して支持される。そののち、上記コントローラ５２は、押し上げ用駆動モータ２３を、移動体２４が図２の右方に移動するように回転制御して、昇降部材１８、内側支持部材１７、回転部材１１、保持部材１０、ホルダ９、受け型８および電池ケース１を一体的に上動させる。
【００３３】
このとき、図７（ｂ）に示すように、上動する電池ケース１の開口端に中子３９が圧接し、且つ電池ケース１の開口端近傍の内周面に中子３９が嵌入して、電池ケース１が中子３９および受け型８により上下から挟持固定される。この時点で受け型８およびホルダ９の上動は、電池ケース１を介して中子３９により阻止されるが、昇降部材１８、内側支持部材１７、回転部材１１および保持部材１０は押し上げ手段２０の駆動によりさらに上動され続ける。そのため、図７（ｂ）に明示するように、保持部材１０は、上動停止したホルダ９のガイド突片９ａから離間して上動し続けるのに伴い、圧縮コイルスプリング３３がホルダ９と回転部材１１との間で圧縮されていくので、圧縮コイルスプリング３３のばね力、つまり電池ケース１への押し上げ力が増大していく。
【００３４】
図１のコントローラ５２は、圧縮コイルスプリング３３のばね力が上述したように予め設定登録された電池ケース１の材料の降伏点における曲げ反力ρの荷重に等しくなる位置まで保持部材１０を上動させるように押し上げ手段２０の押し上げ用駆動モータ２３を回転制御する。その結果、押し上げ手段２０が昇降部材１８、内側支持部材１７、回転部材１１および保持部材１０を設定登録された荷重に相当する位置まで押し上げたときには、図１にも示すように、保持部材１０がホルダ９のガイド突片９ａに対し所要の隙間Ｒが生じる位置まで上動されて、その隙間Ｒ分だけ圧縮コイルスプリング３３がさらに圧縮されて、圧縮コイルスプリング３３には、電池ケース１の材料の降伏点における曲げ反力ρの荷重に相当する所定のばね力が発生する。
【００３５】
図６の特性曲線Ｃ１は押し上げ手段２０の駆動による下型装置部３の押し上げストロークを示したものであり、同図のｔ１時に、受け型８およびホルダ９を除く下型装置部３が予め設定された曲げ反力ρに相当する荷重に相当するばね力を圧縮コイルスプリング３３に発生させることのできるストロークＳ１だけ押し上げられることにより、圧縮コイルスプリング３３に発生した上記所定のばね力が電池ケース１に対し押し上げ力として付与される。このとき、同図の溝入れローラ７の押し込み量の特性曲線Ｃ２に示すように、コントローラ５２により駆動された図１の溝入れ加工部４のアクチュエータ４８によって溝入れローラ７が電池ケース１に近接する方向に移動されて、ｔ１時に溝入れローラ７の加工突出部７ａが電池ケース１の外周面に当接した図４（ａ）に示す状態となる。
【００３６】
上記ｔ１時の状態において、コントローラ５２は、回転駆動用モータ４０を回転始動させて上型装置部２の回転駆動軸３８および中子３９を回転させるよう制御する。このとき、中子３９と受け型８とにより上下から挟持された電池ケース１は回転駆動軸３８と一体に回転され、電池ケース１に加工突出部７ａが当接された溝入れローラ７は電池ケース１と一体に共回りする。このような溝入れ待機状態が図６のｔ１時からｔ２時まで継続される。
【００３７】
そのｔ２時からは、図６の特性曲線Ｃ２に示すように、コントローラ５２が、溝加工部４のアクチュエータ４８を駆動制御して、溝入れローラ７を予め設定された一定の押し込み速度で移動させる定寸制御を行う。これにより、電池ケース１の外周面には、図４（ｂ）〜（ｄ）に示す過程を経て環状溝が徐々に加工されていく。このときの溝入れローラ７の定寸制御は従来装置と同様である。
【００３８】
一方、電池ケース１には、環状溝１ａの加工開始前のｔ２時に、圧縮コイルスプリング３３を圧縮して発生させたばね力により、電池ケース１の材料の降伏点における曲げ反力ρの荷重に相当する所定の押し上げ力が既に加えられている。そのため、押し上げ手段２０は、図６の特性曲線Ｃ１に示すように、環状溝の加工を開始するｔ２時から加工途中の環状溝の形状が降伏点となるｔ３時までの期間において、押し上げ量を極めて僅かな量だけ直線的に増大させるように作動制御される。すなわち、電池ケース１は、電池ケース１の材料の降伏点における曲げ反力ρの荷重に相当する所定の押し上げ力を加工開始時に付与して定圧制御される。つまり、押し上げ手段２０は、圧縮コイルスプリング３３に所定のばね力を発生させる押し上げストロークＳ１だけ上型装置部２を上動させるが、電池ケース１を押し上げストロークＳ１だけ強制的に押し上げるものではない。これに対し、従来では、比較のために示した図６の特性曲線Ｃ３のように、電池ケースを強制的に押し上げるための押し上げ量を、溝入れローラの押し込み量に対応して直線的に増大させていく定寸制御を行っている。
【００３９】
したがって、電池ケース１には、当該電池ケース１の材料の降伏点における曲げ反力ρの荷重に相当する所定の押し上げ力が圧縮コイルスプリング３３のばね力によって加工開始時から既に付与されているから、溝入れローラ７の押し込み量の特性に拘らず、環状溝の加工の進行に伴い加工過程の溝状部の特に上顎先端部分に伸びによる薄肉化が発生し易い状態になると、これに追従して不足分に相当する適量の材料肉がその都度下方から自動的に補充されながら、環状溝の加工が進行していく。
【００４０】
すなわち、電池ケース１には、圧縮コイルスプリング３３のばね力によって電池ケース１の材料の降伏点における曲げ反力ρの荷重に相当する所定の押し上げ力、換言すると、加工途中の溝状部に座屈が生じない許容範囲内における最大の押し上げ力が加工開始時点から付与されているので、電池ケース１の側壁の肉厚のばらつきを吸収しながら、材料肉が不足しがちとなる箇所への材料肉の補充が間に合わないといった事態が生じることがなく、材料肉の補充が間に合わないことによって部分的に伸びが生じることに起因する偏肉化の発生が防止される。なお、図６のｔ２時からｔ３時の間において押し上げストロークを僅かに増大させているのは、下方からの材料肉の補充に対して圧縮コイルスプリング３３のばね力を上記所定の押し上げ力に維持するためである。
【００４１】
これに対し、従来では、電池ケースをカム機構により強制的に押し上げるとともに、その押し上げ量を溝入れローラの押し込み量に対応させて直線的に増大させる定寸制御を行っていることから、押し上げストロークの特性を決定するに際しては、材料肉の過補充による環状溝の加工過程での座屈の発生の防止を考慮する必要があることから、材料肉を下方から補充するタイミングがどうしても遅れがちとなり、加工後の環状溝の上顎先端部に薄肉部が発生し易い。
【００４２】
そして、コントローラ５２は、加工中の溝状部が電池ケース１の材料の降伏点となる形状まで加工される図６のｔ３時になったときに、押し上げストロークを同図のＳ１の位置からＳ２の位置まで下降させるように押し上げ手段２０を制御する。これにより、図６のｔ４時には、保持部材１０が図７に示す所定高さＨだけ下降されて、その所定高さＨ分だけ圧縮コイルスプリング３３が伸長して電池ケース１に対する押し上げ力が低下する。
【００４３】
この点についてさらに詳述すると、図５に示したように、加工中の溝状部は、電池ケース１の材料の降伏点となる形状を過ぎた時点から曲げ反力が急激に低下するので、材料の降伏点における曲げ反力ρの荷重に相当する所定の押し上げ力をそのまま電池ケース１に付与し続けた場合を仮定すると、加工中の溝状部に座屈が生じて加工後の環状溝１ａが垂れ下がった不具合な断面形状となるだけでなく、環状溝１ａの加工後の電池ケース１における総高および溝上高さが所定寸法にならない。そこで、上記実施形態では、加工中の溝状部の溝形状が電池ケース１の材料の降伏点となる図６のｔ３時になった時点から上型装置部２を下動させて保持部材１０を上記所定高さＨ分だけ下降させるようにしている。すなわち、図６のｔ３時からｔ４時の区間では、電池ケース１の押し上げストロークの制御を、ｔ２時からｔ３時までの定圧制御から定寸制御に切り換えている。これにより、所要形状の環状溝１ａを高精度に加工できるとともに、環状溝１ａを加工した後の電池ケース１における総高および溝上高さに所定寸法を確実に確保することができる。
【００４４】
図６のｔ４時に環状溝１ａの加工が終了したのち、そのときの状態を保持したままでｔ５時までの所定時間の間、電池ケース１の回転を継続して、ｔ５時になると、電池ケース１の回転を停止させて、下型装置部３を下限位置まで下降させ、且つ溝入れローラ７を電池ケース１から離間させて、環状溝１ａが加工済みの電池ケース１を受け型８から取り出して、その受け型８に次の電池ケース１を取り付け、以後、上述したと同様の作用を繰り返す。
【００４５】
この溝入れ加工方法では、溝入れローラ７の押し込み量の特性に拘らず、電池ケース１の材料の降伏点における曲げ反力ρの荷重に相当する所定の押し上げ力を圧縮コイルスプリング３３のばね力によって電池ケース１に付与した状態で環状溝１ａの加工を開始するので、電池ケース１における溝入れ加工中の溝状部に肉厚変化が生じないように適量の材料肉が自動的に下方から補充されながら環状溝１ａの加工が進行していくので、図８（ａ）に示すように、溝入れ加工に伴う環状溝１ａの薄肉化が補償され、環状溝１ａの最も薄い箇所の肉厚Ｂが、電池ケース１の周壁の肉厚Ａの９０％以上に確保される。これに対し、従来のように溝入れローラの溝入れ量に対応させた押し上げ量で電池ケースを強制的に押し上げる定寸制御を行う場合には、比較のために示した図８（ｂ）のように、どうしても環状溝６０の上顎先端部６０ａに薄肉化が生じ易い。
【００４６】
また、加工中の環状溝１ａが電池ケース１の材料の降伏点となる形状まで加工された時点で、上型装置部２を所定高さＨだけ下降させる定寸制御を行うので、加工中の環状溝１ａに座屈が生じるのを防止して所要形状の環状溝１ａを高精度に加工することができるとともに、環状溝１ａを加工した後の電池ケース１における総高および溝上高さに所定寸法を確実に確保することができる。
【００４７】
上記効果に加えて、この溝入れ加工方法では、環状溝１ａを形成すべき電池ケース１の種類が多い場合であっても、各電池ケース１毎にそれらの材料の降伏点における曲げ反力をそれぞれ予め実験的に求め、これら求めた各曲げ反力に相当する荷重を電池ケース１の種類に関連付けてコントローラ５２に予め設定登録しておくだけでよい。すなわち、各種類の電池ケースに対し同一の圧縮コイルスプリング３３を用いて、この圧縮コイルスプリング３３の圧縮度合いを、設定登録された曲げ反力に相当する荷重に対応するばね力を発生させるように可変制御するだけで、多種類の電池ケース１への環状溝１ａの溝入れに対応できるので、溝入れ加工装置のハードウエア自体は何ら調整を必要としないことから、従来に比較して大幅なコストダウンを達成することができる。
【００４８】
これに対し、従来の溝入れ加工方法では、環状溝を加工すべき電池ケースの種類毎に、図９に示した溝加工量と電池ケースの押し上げ量との相対関係の特性曲線として、偏肉の発生が最も少ない好適なものをトライアンドエラーで実験的に見つけ出し、その見つけ出した最適の特性曲線の作用が得られるように溝入れ加工部のカム機構および電池ケースの押し上げ手段のカム機構をそれぞれ調整する必要があり、これら各カム機構のカム曲線の作製が極めて面倒であるから、かなりのコスト高を招いていた。本発明において圧縮コイルスプリング３３に設定するばね力は、電池ケース１の材料に固有の降伏点に電池品種毎に異なる電池ケース１の断面積を乗算して求めるので、トライアッドエラーで実験的に求める場合に比べて極めて容易に設定することができる。
【００４９】
なお、前記実施形態では、弾性体として圧縮コイルスプリング３３を用いた場合を例示して説明したが、弾性体としては、エアーシリンダや弾性ゴムなどを好適に用いて、前記実施形態で説明したと同様の効果を得ることがてきる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
この発明に係る円筒形電池の製造方法によれば、環状溝を加工すべき電池ケースの材料の降伏点における曲げ反力に荷重に相当する押し上げ力を弾性体の圧縮により電池ケースに付与した状態で加工開始することにより、溝入れローラの押し込み量の特性に拘らず、薄肉化された部分が存在しない所要形状の環状溝を高精度に加工することができるとともに、加工中の環状溝が電池ケースの材料の降伏点となる形状まで加工された時点で、弾性体の圧縮を緩和して電池ケースへの押し上げ力を所定値まで低下させる定寸制御に切り換えることにより、環状溝を加工した後の電池ケースにおける総高および溝上高さに所定寸法を確実に確保することができ、さらに、環状溝を形成すべき電池ケースの種類が多い場合であっても、各電池ケース毎に算出した各曲げ反力に相当する荷重を電池ケースの種類に関連付けて設定登録しておくだけで、多種類の電池ケースの環状溝の溝入れに対応できるので、溝入れ加工装置のハードウエア自体は何ら調整を必要としないことから、従来に比較して大幅なコストダウンを達成することができる。また、本発明に係る円筒形電池の溝入れ加工装置は、本発明の円筒形電池の製造方法における溝入れ加工工程を忠実に具現化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る円筒形電池の製造方法における溝入れ加工工程を具現化した溝入れ加工装置の全体構成を含む縦断面図
【図２】同上の溝入れ加工装置における押し上げ手段を示す一部切断側面図
【図３】同上の溝入れ加工装置における溝入れ加工部を示す斜視図
【図４】（ａ）〜（ｈ）は溝入れ加工工程に先立って前記溝入れ加工装置により電池ケースに環状溝を加工する過程を順に示した一部の断面図
【図５】環状溝の加工過程における電池ケースの曲げ反力の変化を示す特性図
【図６】同実施形態の溝入れ加工装置による溝入れ加工工程において制御される下型装置部の押し上げストロークおよび溝入れローラの押し込み量の特性図
【図７】（ａ）〜（ｃ）は同実施形態の溝入れ加工装置による溝入れ加工工程における動作状態を順に示す要部の縦断面図
【図８】（ａ）は同実施形態の溝入れ加工装置により加工された環状溝を示す断面図、（ｂ）は比較のために示した従来装置により加工された環状溝を示す断面図
【図９】従来の溝入れ加工方法における溝入れローラによる溝加工量と電池ケースの押し上げ量との関係を示す特性図
【符号の説明】
【００５２】
１  電池ケース
１ａ  環状溝
２  上型装置部
３  下型装置部
４  溝入れ加工部
７  溝入れローラ
７ａ  加工突出部
８  受け型
１１  回転部材
１８  昇降部材
２０  押し上げ手段
３３  圧縮コイルスプリング（弾性体）
３８  回転駆動軸
３９  中子
４０  回転駆動用モータ（回転駆動源）
５２  コントローラ
ρ  降伏点の曲げ反力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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