(57)【要約】      （修正有）【課題】絞り加工時にアルミニウム等の軟質金属のバリや鋼板端面への軟質金属の被さりが生じないクラッド材の絞り加工方法を提供する。【解決手段】アルミクラッド材をブランキング工程ａにおいて、打ち抜きダイとこれに対応した打ち抜きパンチとによって円盤状に打ち抜き、次に、第１の絞り工程ｂにおいて、外形輪郭を絞り形成加工するためのダイと絞りパンチによりフランジ部２を有する円筒体形状に絞り加工する。そして、次のフランジつぶし工程ｃでフランジ部２の一部のアルミニウムがつぶされてアルミニウムが薄くされ、さらに、次のトリミング工程ｄでアルミニウムがつぶされた位置でフランジ部２の一部が切り取られた後、第２の絞り工程ｅでフランジ部２が立ち上がらせられる。そして、フランジ部２が立ち上がった円筒形状の加工物を、さらに次の成形工程ｆで成形する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質金属と鋼板を積層したクラッド材の絞り加工方法において、クラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程と、打ち抜いた円盤状のクラッド材をフランジ部を有する円筒体形状に絞り加工する第１の絞り工程と、前記フランジ部の一部の軟質金属をつぶすフランジつぶし工程と、軟質金属がつぶされた位置でフランジ部の一部を切り取るトリミング工程と、上記フランジ部を立ち上げる第２の絞り工程とからなることを特徴とする、クラッド材の絞り加工方法。
【請求項２】
軟質金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、鋼板がＳＵＳであることを特徴とする、請求項１に記載のクラッド材の絞り加工方法。
【請求項３】
軟質金属と鋼板を積層したクラッド材の絞り加工方法において、クラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程と、打ち抜いた円盤状のクラッド材をフランジ部と傾斜部を有する形状に絞り加工するとともに、フランジ部の一部の軟質金属をつぶす、頭部絞り及びフランジつぶし工程と、軟質金属がつぶされた位置でフランジ部の一部を切り取るトリミング工程と、上記フランジ部を立ち上げる第２の絞り工程と、第２の絞り工程により上端にはみ出た軟質金属をたたく第１の成形工程と、鋼板の端面のみをたたいて端面を揃える第２の成形工程とからなることを特徴とする、クラッド材の絞り加工方法。
【請求項４】
軟質金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、鋼板がＳＵＳであることを特徴とする、請求項３に記載のクラッド材の絞り加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絞り加工方法、特にコイン型電池のケース等に使用する、アルミニウムと鋼板を積層したアルミクラッド材等のクラッド材の絞り加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コイン型電池は小型薄型であるため、その特徴を活かして腕時計や補聴器など小型化が要求される場合や、ＩＣカードなどのように薄型化が要求される場合に広く用いられている。そして、最近では、高負荷放電特性を得ることができるように巻回構造の極板群をコイン型の電池ケース内に収容したものも開発されている。
【０００３】
このように巻回構造の極板群をコイン型の電池ケース内に収容したコイン型電池の構造を図８により説明する。図８に断面図として示すように、円形半殻体に形成された電池ケース３１と封口板３２との間にガスケット３３を装着し、電池ケース３１をカシメ加工して封口した中に巻回構造の極板群３４が収容されている。
極板群３４は、正極極板と負極極板とがセパレータを介して巻回されて形成されており、封口板３２によって形成される円形の空間内に無駄な空間が形成されないようにスペース効率のよい平面形状に形成されているので、巻回構造と相まって電池の体積当りの電池容量が大きい体積効率のよい電池を構成することができる。
【０００４】
このコイン型電池を製造する場合には、極板群３４の負極リードを封口板３２に抵抗溶接し、正極リードを電池ケース３１の内面に超音波溶接した後、封口板３２の外周面にガスケット３３を装着し、封口板３２に電池ケース３１を被せ、電池ケース３１の側周面の開口端側を内側に折り曲げるカシメ加工により、図８に示すように、電池ケース３１と封口板３２との間を封口した中に巻回構造の極板群３４を収容したコイン型電池を得ることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１７９００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構造を有するコイン型電池の電池ケース、封口板の素材としては、従来、ＳＵＳ（ステンレス鋼）が用いられていたが、ＳＵＳは耐食性に優れる反面接触抵抗が高いことから、大電流を確保するため、最近、機械的な強度、絞り加工性、耐食性、低接触抵抗値を考慮して、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の軟質金属とＳＵＳ等の鋼板を積層したクラッド材の使用が検討されている。
【０００７】
一方、上記のようなコイン型電池の電池ケースを製造する場合、素材を円盤状に打ち抜き加工した後、打ち抜いた素材を絞り加工して電池ケースを製造しているが、素材としてアルミニウムとＳＵＳを積層したアルミクラッド材を用いた場合、ＳＵＳとアルミニウムの伸び量が違うため、絞り加工時にアルミニウム側にバリ（小突起）が発生するという問題が生じる。
上記のようなコイン型電池において、電池ケースにバリが発生すると、電池が内部短絡を起こしやすくなり、このような内部短絡が生じると、電池機能をなくすため、上記のようなバリは発生しないようにする必要がある。このため、従来は、絞り加工装置の金型でバリをなくすようにしており、パンチやダイのセンタリング精度の調整によりバリ発生をなくすようにしていたが、このような調整だけではバリ発生を阻止することができず、バリ取り等の余分な工程が必要となっていた。
【０００８】
また、図８に示すように、コイン型電池の封口板には肩Ｒを形成する必要があり、封口板の素材としてアルミクラッド材を使用した場合、封口板に肩Ｒを形成するために端面を叩き上げると、アルミニウムの肉厚が厚いため、アルミニウムの余肉が端面にで、ＳＵＳ端面にアルミニウムが被さるという状況が生じる。このようなアルミニウム肉のはみ出しが生じないようにすると、封口板の肩Ｒを小さくすることができず、封口板の肩Ｒが大きくなるという問題も生じていた。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、絞り加工時にアルミニウム等の軟質金属のバリや鋼板端面への軟質金属の被さりが生じないクラッド材の絞り加工方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、軟質金属と鋼板を積層したクラッド材の絞り加工方法において、クラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程と、打ち抜いた円盤状のクラッド材をフランジ部を有する円筒体形状に絞り加工する第１の絞り工程と、前記フランジ部の一部の軟質金属をつぶすフランジつぶし工程と、軟質金属がつぶされた位置でフランジ部の一部を切り取るトリミング工程と、上記フランジ部を立ち上げる第２の絞り工程とからなることを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、請求項１記載のクラッド材の絞り加工方法において、  軟質金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、鋼板がＳＵＳであることを特徴とする。
【００１１】
請求項１または請求項２に係る発明によれば、フランジつぶし工程により、クラッド材のフランジ部の周囲のアルミニウム等の軟質金属の肉厚が薄くなっているので、第２の絞り工程でフランジ部を立ち上げたとき、軟質金属のバリがほとんど発生せず、また、バリが発生しても微小なものとすることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、軟質金属と鋼板を積層したクラッド材の絞り加工方法において、クラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程と、打ち抜いた円盤状のクラッド材をフランジ部と傾斜部を有する形状に絞り加工するとともに、フランジ部の一部の軟質金属をつぶす、頭部絞り及びフランジつぶし工程と、軟質金属がつぶされた位置でフランジ部の一部を切り取るトリミング工程と、上記フランジ部を立ち上げる第２の絞り工程と、第２の絞り工程により上端にはみ出た軟質金属をたたく第１の成形工程と、鋼板の端面のみをたたいて端面を揃える第２の成形工程とからなることを特徴とする。
また、請求項４に係る発明は、請求項３記載のクラッド材の絞り加工方法において、  軟質金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、鋼板がＳＵＳであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３、または請求項４に係る発明によれば、フランジつぶし工程により、クラッド材のフランジ部の周囲のアルミニウム等の軟質金属の肉厚が薄くなっているので、第二の絞り工程でフランジ部を立ち上げたとき、はみ出る軟質金属が少なくなるとともに、はみ出た軟質金属をたたく工程を備えているので、肩Ｒを形成する工程で軟質金属の余肉が端面にでることがなく、鋼板端面に軟質金属が被さるという状況を防止でき、肩Ｒを小さくしても軟質金属がはみ出さないようにすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のクラッド材の絞り加工方法をアルミクラッド材を用いたコイン型電池の電池ケースの製造に適用した実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。
図１はアルミクラッド材を電池ケースに仕上げる各工程を示し、アルミクラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程（ａ）、打ち抜いた円盤状のアルミクラッド材１をフランジ部２を有する円筒体形状に絞り加工する第１の絞り工程（ｂ）、フランジ部２の一部のアルミニウムをつぶすフランジつぶし工程（ｃ）、アルミニウムがつぶされた位置でフランジ部２の一部を切り取るトリミング工程（ｄ）、フランジ部２を立ち上げる第２の絞り工程（ｅ）及び電池ケースの形を整える成形工程（ｆ）から構成されている。
【００１５】
アルミクラッド材は、表面にニッケルめっきを施したＳＵＳとアルミニウムまたはアルミニウム合金を重ね合わせて冷間にて圧延接合した後、拡散焼鈍を施し、さらに冷間仕上げ圧延又は冷間仕上げ圧延と最終焼鈍を施すことによって得られる。このアルミクラッド材をブランキング工程（ａ）において、打ち抜きダイとこれに対応した打ち抜きパンチとによって円盤状に打ち抜く。打ち抜かれた円盤状のアルミクラッド材１は、次に、第１の絞り工程（ｂ）において、外形輪郭を絞り形成加工するためのダイと絞りパンチによりフランジ部２を有する円筒体形状に絞り加工される。
【００１６】
そして、次のフランジつぶし工程（ｃ）では、図２に詳細を示すように、フランジつぶしパンチ５、ノックアウト６、ダイ７によりフランジ部２の一部のアルミニウム４がつぶされてアルミニウムが薄くされる。図２において、ダイ７には中央部に開口部が形成されており、このダイ７の開口部には基台にスプリング（図示せず）を介して接続されるノックアウト６が配置されている。このノックアウト６に対面するようにフランジつぶしパンチ５が配置されている。このノックアウト６とダイ７の上に、ＳＵＳ３とアルミニウム４が積層され、フランジ部２が形成されたアルミクラッド材１が載置された状態で、フランジつぶしパンチ５を下降させると、ノックアウト６がスプリングの弾性力に抗して下方に移動し、フランジ部２の一部のアルミニウム４が押しつぶされる。
【００１７】
次に、フランジ部２の一部のアルミニウム４が押しつぶされたアルミクラッド材１は、トリミング工程（ｄ）で図３に詳細を示すように、トリミングパンチ８、ノックアウト９、トリミングダイ１０、製品ガイド１１により、アルミニウム４がつぶされた位置でフランジ部２の一部が切り取られる。図２と同様に、トリミングダイ９には中央部に開口部が形成されており、このトリミングダイ１０の開口部にノックアウト９が配置されている。円筒体内に製品ガイド１１が載せられたアルミクラッド材１のフランジ部２がトリミングダイ１０の上面に載置された状態で、トリミングパンチ８を下降させると、トリミングパンチ８がトリミングダイ１０の開口部に侵入し、ノックアウト９がスプリングの弾性力に抗して下方に移動して、アルミニウム４が押しつぶされた位置でフランジ部２の一部が切り取られる。
【００１８】
フランジ部２の一部が切り取られたアルミクラッド材１は、次に、第２の絞り工程（ｅ）で図４に詳細を示すように、パンチ１２、ノックアウト１３、ダイ１４によりフランジ部２が立ち上がらせられる。すなわち、アルミクラッド材１のフランジ部２がダイ１４に載置された状態で、パンチ１２を下降させると、パンチ１２がダイ１４の開口部に侵入し、上記と同様に、ノックアウト１３がスプリングの弾性力に抗して下方に移動するので、フランジ部２がダイ１４とパンチ１２の隙間に入り込み、フランジ部が立ち上がる。
【００１９】
フランジ部２が立ち上がった円筒形状の加工物を、さらに次の成形工程（ｆ）で成形することにより、電池ケースが出来上がるが、第２の絞り工程及び成形工程では、アルミクラッド材１のフランジ部２の端部のアルミニウムの肉厚が図４に示すように薄くなっているので、アルミニウムのバリがほとんど発生せず、また、バリが発生しても微小なものとすることができる。
【００２０】
次に、本発明のクラッド材の絞り加工方法をアルミクラッド材を用いたコイン型電池の封口板の製造に適用した実施の形態について、図５〜図７を用いて説明する。
図５はアルミクラッド材を封口板に仕上げる各工程の部分拡大図を示し、アルミクラッド材を円盤状に打ち抜くブランキング工程（ａ）、打ち抜いた円盤状のアルミクラッド材１をフランジ部２と傾斜部を有する形状に絞り加工するとともに、フランジ部２の一部のアルミニウムをつぶす、頭部絞り及びフランジつぶし工程（ｂ）、アルミニウムがつぶされた位置でフランジ部２の一部を切り取るトリミング工程（ｃ）、上記フランジ部２を立ち上げる第２の絞り工程（ｄ）、第２の絞り工程で上端にはみ出たアルミニウムをたたく第１の成形工程（ｅ）、ＳＵＳの端面のみをたたいて端面を揃える第２の成形工程（ｆ）とから構成されている。
【００２１】
電池ケースの場合と同様に、アルミクラッド材はブランキング工程（ａ）において、打ち抜きダイとこれに対応した打ち抜きパンチとによって円盤状に打ち抜かれる。打ち抜かれた円盤状のアルミクラッド材１は、次に、頭部絞り及びフランジつぶし工程（ｂ）において、図６に詳細を示すように、パンチ１５とノックアウト１６、ダイ１７により円盤状のアルミクラッド材１の頭部が絞られるとともに、フランジ部２が形成される。そして、同時に、フランジ部２の一部のアルミニウム４がつぶされる。すなわち、ノックアウト１６、ダイ１７の上に円盤状のアルミクラッド材１が載置された状態で、パンチ１５を下降させると、パンチ１５がダイ１７の開口部に侵入し、ノックアウト１６がスプリングの弾性力に抗して下方に移動して、頭部が絞られるとともに、フランジ部２が形成される。このとき、同時に、パンチ１５の周縁の段部によりフランジ部２の一部のアルミニウム４が押しつぶされる。
【００２２】
次に、フランジ部２の一部のアルミニウム４が押しつぶされたアルミクラッド材１は、トリミング工程（ｃ）で図３と同様に、アルミニウム４がつぶされた位置でフランジ部２の一部が切り取られた後、第２の絞り工程（ｄ）で図４と同様にしてフランジ部２が立ち上がらせられる。
フランジ部２が立ち上がった加工物は、さらに次の第１の成形工程（ｅ）で、図７に詳細を示すように、パンチ１８、ノックアウト１９、ダイ２０、シンプル２１により、はみでたアルミニウム４のみが叩き潰される。すなわち、ノックアウト１９、ダイ２０の上にフランジ部の立ち上がった加工物が載置された状態で、パンチ１８をシンプル２１に沿って下降させると、ノックアウト１９がスプリングの弾性力に抗して下方に移動し、パンチ１８の周縁の段部２３によりアルミニウム４のみがたたかれて、はみ出たアルミニウムが叩き潰される。このとき、ダイ２０の端部に突起部２２が形成されているので、加工物の下面に若干の肩Ｒが形成される。次に、この加工物は第２の成形工程（ｆ）でＳＵＳ３の端面のみが叩かれて、上部の端面が揃えられるとともに、加工物の下部に肩Ｒが形成される。この場合のパンチ、ダイ等は図７と同様な構成であり、パンチ１８の周縁の段部がＳＵＳ３の端部まで形成されている装置を用いることにより、ＳＵＳ３をたたき、加工物の下部に肩Ｒを形成することができる。
【００２３】
上記のようにして、コイン型電池の封口板を製作することができるが、フランジつぶし工程により、アルミクラッド材の端部のフランジ部のアルミニウムの肉厚が薄くなっているので、第２の絞り工程でフランジ部を立ち上げたとき、はみ出るアルミニウムが少なくなるとともに、はみ出たアルミニウムを叩き潰す工程の後、ＳＵＳのみを叩いて肩Ｒを形成するので、肩Ｒを形成する工程でアルミニウムの余肉が端面にでることがなく、肩Ｒを小さくしてもアルミニウム肉がはみ出さないようにすることができる。
【００２４】
なお、上記の実施の形態では、本発明の絞り加工方法をコイン型電池の電池ケースや封口板に適用した例を説明したが、本発明の絞り加工方法は、コイン型電子部品のケース等の他の加工物の成形にも適用することができ、また、巻回構造の極板群でなく、通常の平板状の極板群を用いたコイン型電池の電池ケース、封口板にも適用することができる。
さらに、上記の実施の形態では、クラッド材として表面にニッケルめっきを施したＳＵＳとアルミニウム板を重ね合わせて冷間にて圧延接合したアルミクラッド材を例として説明したが、本発明の絞り加工方法は、アルミニウム以外の鉛等の軟質金属を使用したクラッド材やＳＵＳ以外の鋼板を使用したクラッド材についても適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１または請求項２に係る発明の絞り加工方法によれば、フランジつぶし工程により、クラッド材のフランジ部の周囲のアルミニウム等の軟質金属の肉厚が薄くなっており、また、第２の絞り工程ではフランジ部のみを立ち上げるので、第２の絞り工程では軟質金属のバリがほとんど発生せず、バリが発生しても微小なものとすることができる。したがって、本発明の絞り加工方法をコイン型電池の電池ケースに使用した場合、バリ取り等の無駄な工程を設けなくとも、バリによる電池の短絡を防止することができる。
【００２６】
また、請求項３または請求項４に係る絞り加工方法によれば、フランジつぶし工程により、クラッド材のフランジ部の周囲のアルミニウム等の軟質金属の肉厚が薄くなっているので、第２の絞り工程でフランジ部を立ち上げたとき、はみ出る軟質金属が少なくなるとともに、はみ出た軟質金属をたたく工程を備えているので、肩Ｒを形成する工程で軟質金属の余肉が端面にでることがなく、肩Ｒを小さくしても、鋼板端面に軟質金属が被さるという状況を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラッド材の絞り加工方法を電池ケースの製造に適用した実施の形態の各工程を示す図である。
【図２】フランジつぶし工程の詳細を示す図である。
【図３】トリミング工程の詳細を示す図である。
【図４】第２の絞り工程の詳細を示す図である。
【図５】本発明のクラッド材の絞り加工方法をコイン型電池の封口板の製造に適用した実施の形態の各工程を示す図である。
【図６】頭部絞り及びフランジつぶし工程の詳細を示す図である。
【図７】第１の成形工程の詳細を示す図である。
【図８】巻回構造の極板群をケース内に収容したコイン型電池の構造を示す図である。
【符号の説明】
１  アルミクラッド材
２  フランジ部
３  ＳＵＳ
４  アルミニウム
５  フランジつぶしパンチ
６、９、１３、１６、１９  ノックアウト
７、１４、１７、２０  ダイ
８  トリミングパンチ
１０  トリミングダイ
１１  製品ガイド
１２、１５、１８  パンチ
２１  シンプル
２２  突起部
２３  段部
【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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