(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体にペースト状の活物質を充填して作製するペースト式電極板を用いた鉛蓄電池の製造方法において、前記集電体の枠骨は、耳部を有する上枠骨、足部を有する下枠骨、縦太枠骨及び縦細枠骨によって構成されており、
前記上枠骨と下枠骨の厚み部分に付着した活物質を、回転するブラシを用いて、自動で掻き落とす工程、
前記枠骨の部分に付着した活物質を、複数枚のノコギリ刃を重ねて束ねることにより構成される研磨刃を用いて、自動で掻き落とす工程、
を経ることを特徴とする鉛蓄電池の製造方法。
【請求項２】
前記ノコギリ刃として、金ノコの刃を用いることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池の製造方法。
【請求項３】
さらに、
前記ペースト式電極板の両面に付着した活物質を、掻き取り板又は除去ブラシの少なくとも一方又は両方によって、自動で掻き落とす工程、
を経ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鉛蓄電池の製造方法。
【請求項４】
集電体に溶接用の耳部を有するペースト式電極板を用いた鉛蓄電池の製造方法において、
前記耳部の先端部分は、溶接前に切削加工がされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鉛蓄電池の製造方法。
【請求項５】
前記先端部分の上面又は下面の少なくとも一方は、
エンドミルによって切削加工がされていることを特徴とする請求項４記載の鉛蓄電池の製造方法。
【請求項６】
前記先端部分の側面は、
上刃と下刃によって切削加工がされていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の鉛蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
比較的大形の鉛蓄電池では、鋳造方式で製造した集電体にペースト状の活物質を充填し、乾燥・熟成して製造するペースト式の正極板1や負極板2が使用されている。鉛蓄電池の一例として、図４は、従来から使用されている一般的な制御弁式鉛蓄電池の概略図を示す。すなわち、正極板1や負極板2などの電極板がセパレータ3を介して積層されており、正極板1や負極板2の耳部18の先端部分が極柱9を有するストラップ6に溶接されて極板群を形成する。
【０００３】
ここで、蓋5の端子部には、図示されていないブッシングがインサート成形によって、埋め込まれた状態で形成されている。そして、蓋5のブッシングと極柱9との嵌合部を加熱溶接、例えば、バーナ溶接やＴＩＧ溶接をして溶接部を形成する。そして、上方からエポキシ系接着剤を流し込んで充填し、固化させて密封するとともに、極柱9を蓋5にしっかりと固定する。
【０００４】
ここで、極柱9の上方には、外部負荷に接続をするための端子7が埋め込まれている。そして、端子7の部分に図示されていない圧着端子などの付いたリード線を、ボルトなどを用いて締め付けることによって、端子7に固定する。
【０００５】
ここで、鋳造方式で製造した集電体にペースト状の活物質を充填する工程において、余分のペースト状の活物質が、図３に示されるような集電体15の枠骨（上枠骨21、下枠骨22、縦太枠骨23及び縦細枠骨24）や耳部18の部分に、はみ出して付着する場合が認められた。加えて、電極板の両面に余分のペースト状の活物質が付着する場合も認められている。
【０００６】
そこで、従来は、作業者がワイアブラシなどを手に持って、枠骨等の付着部分をこすって、活物質を掻き落として除去していた。さらに、溶接される耳部18の表面には、鋳造後の時間経過とともに酸化被膜も形成される。
【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、上記したように作業者がワイアブラシなどで、集電体に付着した活物質を掻き落とす手法は作業性が悪く、信頼性も低く、製造コストの上昇にもつながるものである。そして、枠骨等にペースト状の活物質が付着すると、鉛蓄電池の使用時に脱落して、短絡を起こす場合が認められている。
【０００８】
加えて、耳部18の表面には、ペースト状の活物質が付着したり、酸化被膜が形成されると、極柱9と溶接してストラップ6を形成する工程において、溶接不良となる場合も認められた。
【０００９】
本発明の目的は、正極板や負極板の集電体の枠骨部分等に付着した活物質を掻き落としたり、耳部表面の酸化被膜を除去する工程を自動化することによって作業性を向上させるとともに、溶接時や使用時においても信頼性が高い、鉛蓄電池の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決するために、正極板や負極板に用いる耳部や足部を有する集電体の枠骨の厚み部分に付着した活物質については、回転するブラシによって、自動で掻き落とすとともに、その他の枠骨の部分については研磨刃を用いて、自動で掻き落とすことを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、耳部の先端部分の酸化被膜を、エンドミルによる切削加工、及び、上刃と下刃による切削加工をして除去することを特徴とするものである。
【００１２】
すなわち、本発明に係わる請求項１の発明は、集電体にペースト状の活物質を充填して作製するペースト式電極板を用いた鉛蓄電池の製造方法において、前記集電体の枠骨は、耳部を有する上枠骨、足部を有する下枠骨、縦太枠骨及び縦細枠骨によって構成されており、
前記上枠骨と下枠骨の厚み部分に付着した活物質を、回転するブラシを用いて、自動で掻き落とす工程、
前記枠骨の部分に付着した活物質を、複数枚のノコギリ刃を重ねて束ねることにより構成される研磨刃を用いて、自動で掻き落とす工程、
を経ることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の鉛蓄電池の製造方法において、ノコギリ刃として、金ノコの刃を用いることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の鉛蓄電池の製造方法において、さらに、
前記ペースト式電極板の両面に付着した活物質を、掻き取り板又は除去ブラシの少なくとも一方又は両方によって、自動で掻き落とす工程、
を経ることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４の発明は、集電体に溶接用の耳部を有するペースト式電極板を用いた、請求項１〜３のいずれかに記載の鉛蓄電池の製造方法において、前記耳部の先端部分は、溶接前に切削加工がされていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項４に記載の鉛蓄電池の製造方法において、前記先端部分の上面又は下面の少なくとも一方は、エンドミルによって切削加工がされていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の鉛蓄電池の製造方法において、前記先端部分の側面は、上刃と下刃によって切削加工がされていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係わる鉛蓄電池の製造方法によると、正極板や負極板の集電体の枠骨等の部分に付着した活物質を掻き落とす工程や、耳部の先端部分の酸化被膜を除去する工程を自動化することができるために、作業性を向上させるとともに、信頼性の高い鉛蓄電池の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下において、本発明の実施をするための最良の形態を図１〜６を用いて詳細に説明する。
【００２０】
ここで、図４は、鉛蓄電池のうちで、従来から使用されている一般的な制御弁式鉛蓄電池の概略図を示す。すなわち、鉛合金製の集電体15にペースト状の活物質を充填し、乾燥・熟成させた正極板1や負極板2などの電極板がセパレータ3を介して積層されている。これらの正極板1や負極板2の耳部18が、極柱9を有するストラップ6に溶接されて極板群を形成する。
【００２１】
ここで、蓋5の端子部には、図示されていないブッシングがインサート成形によって、埋め込まれた状態で形成されている。そして、蓋5のブッシングと極柱9との嵌合部を加熱溶接、例えば、バーナ溶接をして溶接部を形成する。そして、上方からエポキシ系接着剤を流し込んで充填し、固化させて密封するとともに、極柱9を蓋5にしっかりと固定する。
【００２２】
ここで、極柱9の上方には、外部負荷に接続をするための端子7が埋め込まれている。そして、端子7の部分に、図示されていない圧着端子などの付いたリード線を、ボルトなどを用いて締め付けることによって、端子7に固定する。
【００２３】
なお、正極板1や負極板2に使用されている鋳造直後の集電体15は、図３に示すような構造をしている。すなわち、図において、上方に耳部18を有し、下方に３本の足部19を有する枠骨（上枠骨21、下枠骨22、縦太枠骨23及び縦細枠骨24）と、その内側に枠骨よりも細い縦内骨25と横内骨26とが格子状に形成されている。なお、ブックモールド式で鋳造した直後の３本の足部19のうち１本は、製造工程上の理由から他の２本に比べて長い構造をしているが、後工程でシェア等で切り落として除去される（図３）。
【００２４】
なお、これらの集電体15は、ブックモールド式で鋳造しているため、鋳造後の離型を容易にするために、図示されているように縦太枠骨23は外方向に凸部16を有するように形成されている（図３）。ここで、枠骨（上枠骨21、下枠骨22、縦太枠骨23及び縦細枠骨24）の内側の部分のみにペースト状の活物質を充填するのが望ましいわけであるが、量産性のある工業的な生産工程では、活物質が周囲の枠骨の部分にもはみ出してしまうという問題点がある。また、電極板の表面にペースト状の活物質がたれて、表面に付着する場合もある。
【００２５】
そこで、本発明に係わる鉛蓄電池の製造方法では、正極板1や負極板2の集電体15の耳部18や足部19を有する上枠骨21と下枠骨22の厚み方向の部分については、回転するブラシ14を用いたブラッシングにより活物質を掻き落とすとともに、その他の枠骨部分については、研磨刃13を用いて活物質を削るようにして掻き落とすようにした。加えて、電極板の表面に付着した活物質は、掻き取り板28や除去ブラシ29によって掻き落とすようにした。
【実施例】
【００２６】
１．研磨工程による活物質の除去
活物質の除去について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。なお、図１において、理解を容易にするために、ペースト式の正極板1を実施例として用いており、実際には活物質が充填されている集電体15の枠骨や内骨の形状等が見えるようにした状態で以下の説明をする。
【００２７】
ここで、回転するブラシ14は、多数の金属製のワイアを束ねて製造する、いわゆるワイアブラシである。そして、回転する一対のブラシ14の間を、電極板、例えば正極板1を図に示すように通過させるようにした。したがって、集電体15の耳部18や足部19を有する上枠骨21と下枠骨22の厚み部分については、回転するブラシ14を用いたブラッシングにより付着した活物質を掻き落とすことができる（図１（ｂ））。
【００２８】
集電体15の上枠骨21と下枠骨22には、外側に突出する耳部18や足部19を有するが、回転するブラシ14を用いているために、耳部18や足部19がワイアの部分に引っかかって、製造装置が停止することもない。
【００２９】
次に、研磨刃13としては、図２に示すように、複数枚のノコギリ刃12を束ねて、ボルト10を用いて枠体11に固定したものを用いた。ここで、ノコギリ刃12としては、いわゆる金ノコの刃を用いた。ノコギリ刃12として、いわゆる金ノコの刃を用いると、硬く磨耗しにくいことや、安価で容易に手に入るために、部品の手配や保管も容易であるという特徴がある。
【００３０】
そして、後述するように、各工程ごとに複数の研磨刃13を用いて、枠骨（上枠骨21、下枠骨22、縦太枠骨23及び縦細枠骨24）に付着した活物質を掻き落とす手法を用いた。なお、図２では、研磨刃13として、３枚のノコギリ刃12をボルト10を用いて枠体11に固定した実施例を記載しているが、使用するノコギリ刃12の本数は集電体15の枠骨の厚みや形状等によって適宜調整することは言うまでもない。
【００３１】
図１（ｃ）では、一対の研磨刃13と接触した状態で、その下方を正極板1を通過させることによって、正極板1の上枠骨21及び下枠骨22の上面部分に付着した活物質を掻き落として除去するようにした。上記した研磨刃13を用いると、１回の通過によって、ほぼ完全に付着した活物質を掻き落とすことができる。
【００３２】
図１（ｄ）では、４個の研磨刃13を用い、それを図示されている方向に動かすことによって、正極板1の上面の縦太枠骨23及び縦細枠骨24、縦太枠骨23の凸部16のうちの斜め上方を向いている部分、縦細枠骨24の厚み方法の部分のそれぞれに付着した活物質を掻き落として除去するようにした。この場合にも、ほぼ完全に付着した活物質を掻き落とすことができる。
【００３３】
そして、正極板1を反転処理をし、同様の手法で付着した活物質を掻き落として除去するようにした。すなわち、反対側の面の枠骨の部分に付着した活物質を掻き落とすためである。
【００３４】
図１（ｅ）に示すように、図１（ｃ）と同様に、一対の研磨刃13と接触した状態で、その下方を正極板1を通過させることによって、正極板1の上枠骨21及び下枠骨22の上面部分に付着した活物質を掻き落として除去する。
【００３５】
次に、図１（ｆ）では、３個の研磨刃13を用い、それを図示されている方向に動かすことによって、正極板1の上面の縦太枠骨23及び縦細枠骨24、縦太枠骨23の凸部16のうちの斜め上方を向いた部分に付着した活物質を掻き落として除去するようにした。上述したように、図１の工程によって、正極板1の枠骨（上枠骨21、下枠骨22、縦太枠骨23及び縦細枠骨24）付着した活物質をすべて掻き落とすことができる。
【００３６】
加えて、図５に示すように、図１（ａ）から図１（ｂ）工程の間や、図１（ｅ）から図１（ｆ）工程の間などに、バネ鋼27を用いた掻き取り板28や、豚毛29などを用いた除去ブラシ30の下方を順に通過させることによって、正極板1の両面に付着した活物質をすべて掻き落とすことができる。
【００３７】
本発明を用いると、回転するブラシ14を用いて枠骨に付着した活物質をすべて掻き落とす工程が、集電体15の耳部18や足部19を有する上枠骨21と下枠骨22の厚み部分に使用する場合のみに限られており、その他の工程では、主にノコギリ刃12を用いた研磨刃13を使用している。したがって、すべての工程で回転するブラシ14を用いる場合に比べて、回転時の巻き上げによる粉塵発生を大幅に少なくすることができる。したがって、作業環境の管理においても好ましい手法である。
【００３８】
また、回転するワイア製のブラシ14を用いる場合に比べて、ノコギリ刃12の消耗が少ないために、その交換の時期を長くすることができることや、振動や騒音を抑えられるという効果も認められている。
【００３９】
加えて、研磨刃13を交換する場合でも枠体11ごとに交換することができ、その交換に要する時間を短縮することができる。
【００４０】
なお、上記した例ではペースト式の正極板1について説明をしたが、ペースト式の負極板2の枠骨部分や両面に付着している活物質の除去についても同様に実施をすることができる。
２．耳部の先端部分の切削加工
耳部18の表面、特に先端部分にペースト状の活物質が付着したり、酸化被膜が形成されていると、極柱9と溶接してストラップ6を形成する工程において、溶接不良となる場合が認められている。なお、耳部18表面の酸化被膜は、鋳造後に空気中に一定期間の放置をされることによって形成される。そこで、本発明に係わる製造方法では、耳部18の溶接部分、主に先端部分を切削加工して、表面の活物質や酸化被膜の除去をした直後に溶接することを特徴としている（図６）。
【００４１】
すなわち、図６に示すように、耳部18の先端部分の上面36と図示されていない下面とをエンドミル31によって切削加工をするようにした。ここで、耳部18の先端部分の上面36と下面とを切削加工をすることによって、十分に除去ができなかった活物質や、酸化被膜の除去ができ、溶接工程における信頼性を向上させることができる。
【００４２】
そして、エンドミル31による切削加工によって、耳部18の先端部分の上面36には上面加工部32を形成し、耳部18の下面には、図示されていない下面加工部を形成するようにした。なお、小形の鉛蓄電池であれば、耳部18の上面36又は下面のうちで、一方の面のみを切削加工して、上面加工部32又は図示されていない下面加工部のいずれか一方のみを形成しても、溶接工程における信頼性を十分に向上させることができる。
【００４３】
一方、大形の鉛蓄電池の場合や、１０年を超える長期間にわたって使用がされる高い信頼性を要求される鉛蓄電池の場合には、耳部18の側面37についても上刃35と下刃34を用いて切削加工をするようにした。すなわち、上面36と下面とをエンドミル31によって切削加工をした耳部18の先端部分は、下刃34の上に設置され、上方から下方に上刃35を落とすことによって、この部分を切削加工して、側面加工部33を形成するようにした。なお、図６に示す実施例では、ペースト式の正極板1について説明をしたが、耳部18を有するクラッド式正極板についても同様に実施することができる。
【００４４】
上述したように、耳部18の先端部分の表面を切削加工して、活物質や酸化被膜の除去をした後に溶接することによって、極柱9と溶接してストラップ6を形成する工程において、溶接不良を防止することができ、信頼性の高い鉛蓄電池の製造方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、主に、ペースト式の正極板や負極板を用いる鉛蓄電池の製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係わる研磨工程の概略図である。
【図２】本発明に係わる研磨刃の概略図である。
【図３】鋳造方式による集電体の概略図である。
【図４】制御弁式鉛蓄電池の切欠き断面斜視図である。
【図５】バネ鋼を用いた掻き取り板と、豚毛を用いた除去ブラシの概略図である。
【図６】本発明に係わる耳部の切削加工工程の概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：正極板、２：負極板、３：セパレータ、４：電槽、５：蓋、６：ストラップ、
７：端子、８：安全弁部、９：極柱、１０：ボルト、１１：枠体、１２：ノコギリ刃、
１３：研磨刃、１４：ブラシ、１５：集電体、１６：凸部、１８：耳部、１９：足部、
２１：上枠骨、２２：下枠骨、２３：縦太枠骨、２４：縦細枠骨、：２５：縦内骨、
２６：横内骨、２７：バネ鋼、２８：掻き取り板、２９：豚毛、３０：除去ブラシ、
３１：エンドミル、３２：上面加工部、３３：側面加工部、３４：下刃、３５：上刃、
３６：上面、３７：側面
【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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