(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠移動する金属シート上で、端部から順にこの金属シートの進行方向に沿って階段状に配置された複数の上刃を上下動させることにより、この金属シートに切り込みを入れて押し広げマス目を網状に形成する電池用格子の製造装置において、
階段状に配置された各段の上刃が、金属シートの進行方向に沿って並んだ２枚以上の刃を備えると共に、
この階段状の中間の段のいずれか１又は２以上に配置された上刃における２枚以上の刃の刃先が内側から外側にかけて斜め上方に傾斜した楔状に形成されたことを特徴とする電池用格子の製造装置。
【請求項２】
前記各段の上刃が、２枚以上の刃を一体的に形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の電池用格子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池等に使用する極板の格子の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から鉛蓄電池の極板として、網状の格子に活物質を保持させたものが用いられている。網状の格子を形成する代表的な方法としては、鋳造による方法と、エキスパンダによる方法とがある。エキスパンダは、鉛シートに機械加工を施すことによりマス目を形成する装置であり、この鉛シートに多数の切り込みを入れて両側から引っ張ることによりこの切り込みを開いてマス目を形成するロータリ方式のものと、この鉛シートを間欠移動させながら上刃によって切り込みを入れ押し広げることにより順にマス目を形成するレシプロ方式のものとがある。
【０００３】
上記レシプロ方式のエキスパンダは、図６に示すように、１点鎖線で示す長尺な鉛シート１を下刃金具２上で図示矢印Ｖで示す方向に間欠的に移動させながら、多数の上刃３を取り付けた上刃取付金具４を上下動させることにより、この鉛シート１にマス目を形成する電池用格子の製造装置である。上刃取付金具４は、端部から順に図示矢印Ｖ方向に沿って階段状となる側面４ａを有する金具であり、実際には図示よりも下方の鉛シート１のすぐ上に配置されて、高速プレスにより繰り返し上下動を行うようになっている。上刃３は、下端に１枚の刃３ａを形成した工具であり、上刃取付金具４の各段の側面４ａにボルトによって１個ずつ取り付け固定される。なお、図６では、図面を簡単にするために、上刃取付金具４の側面４ａを６段のみとし、これらの側面４ａにそれぞれ上刃３を取り付けた図を示しているが、実際には、もっと多数の段の側面４ａにそれぞれ上刃３が取り付けられている。
【０００４】
下刃金具２は、上刃取付金具４と同様に、端部から順に図示矢印Ｖ方向に沿って階段状となる側面２ａが形成された盤状の金型であり、平坦な上面の上を鉛シート１が間欠移動することになる。鉛シート１は、鉛合金を所定の厚さと幅に圧延して長尺な帯状としたものであり、コイル状に巻回されたものを図示しないコイラから引き出して、下刃金具２上を間欠的に搬送するようになっている。
【０００５】
上記エキスパンダは、鉛シート１を間欠的に搬送しながら、高速プレスによって上刃取付金具４を上下動させることにより、階段状に配置された各上刃３の刃先をこの鉛シート１の両端部から斜め前方の中央部に至るＶ字形の各部にそれぞれ切り込ませて下方に押し下げる動作を繰り返す。従って、鉛シート１は、Ｖ字形の各部がそれぞれ上刃３の刃先によって切り込まれ下方に向かう開口部となって広がると共に、これらの開口部が鉛シート１の間欠移動に伴って順に隣接した位置に設けられることになり、図７に示すように、この鉛シート１の両側の展開部に長六角形（ダイアモンド形）の開口部を有するマス目１ａが網状に多数形成されることになる。つまり、各段の上刃３は、最も内側のものを除けば、刃先が内側から外側に水平に平行移動したように同じ高さに形成されているので、この刃先が鉛シート１に切り込みを入れてマス目１ａの桟として分離した部分を下方に押し下げることにより、このマス目１ａの長六角形の半分の開口部を形成する。例えば、図８に示す鉛シート１の場合には、上刃取付金具４の１回の上下動に伴って、各段の上刃３によりハッチングＡで示すマス目１ａの図示下半分が形成され、次の１回の上下動によってハッチングＢで示すマス目１ａの下半分が形成され、さらに次の１回の上下動によってハッチングＣで示すマス目１ａの下半分が形成される。また、これらの各マス目１ａは、後の上刃取付金具４の上下動によって右上と左上に隣接するマス目１ａの下半分が形成されることにより上半分も形成されることになり、これによって長六角形の開口部が形作られる。なお、実際の鉛シート１は、両側の展開部が各上刃３によって下方に押し下げられて折れ曲がることになるが、図７では、この折れ曲がった展開部を起こして平らにした状態を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記エキスパンダは、鉛シート１をマス目１ａの１ピッチ分ずつ間欠移動させていたので、例えばマス目１ａの１ピッチが２０ｍｍであり、高速プレスのプレス回転数が９００ＳＰＭであったとすると、毎分１８ｍ（＝２０ｍｍ×９００ＳＰＭ）のラインスピードでしか製造されないことになる。しかも、このラインスピードを高速化しようとしても、プレス回転数を高めるには限度がある。また、ファインメッシュのマス目１ａのように１ピッチが１０ｍｍの格子を製造しようとすると、同じプレス回転数では、ラインスピードが毎分９ｍにしかならず、大幅な生産効率の減少となる。
【０００７】
そこで、従来から上記各段に取り付ける上刃３を図９に示すような２枚の刃３ａ，３ｂを有する２枚刃にして、鉛シート１を２ピッチ分ずつ間欠移動させるエキスパンダの使用が検討されている。この場合、図１０に示すように、上刃取付金具４の１回の上下動に伴い、最も外側の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによってハッチングＡ11，Ａ12で示す２箇所のマス目１ａの図示下半分が形成されると共に、１段内側の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによってハッチングＡ21，Ａ22で示す２箇所のマス目１ａの下半分が形成され、もう１段内側の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによってハッチングＡ31，Ａ32で示す２箇所のマス目１ａの下半分が形成され、以下同様に、各段の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによって２箇所ずつのマス目１ａの下半分が形成される。また、次の１回の上下動に伴い、鉛シート１が図示右側に２ピッチ分移動するので、最も外側の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによってハッチングＢ11，Ｂ12で示す２箇所のマス目１ａの下半分が形成されると共に、１段内側の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによってハッチングＢ21，Ｂ22で示す２箇所のマス目１ａの下半分が形成され、もう１段内側の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによってハッチングＢ31，Ｂ32で示す２箇所のマス目１ａの下半分が形成され、以下同様に、各段の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによって２箇所ずつのマス目１ａの下半分が形成される。さらに、その次の１回の上下動に伴い、鉛シート１が再び図示右側に２ピッチ分移動するので、最も外側の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによってハッチングＣ11，Ｃ12で示す２箇所のマス目１ａの下半分が形成されると共に、１段内側の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによってハッチングＣ21，Ｃ22で示す２箇所のマス目１ａの下半分が形成され、もう１段内側の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによってハッチングＣ31，Ｃ32で示す２箇所のマス目１ａの下半分が形成され、以下同様に、各段の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂによって２箇所ずつのマス目１ａの下半分が形成される。そして、これらの各マス目１ａは、上刃取付金具４が後の２回の上下動に伴って、右上と左上に隣接するマス目１ａの下半分を形成することにより、上半分も形成されて長六角形の開口部が形作られる。また、上刃取付金具４の上下動がさらに繰り返されることにより、これら長六角形のマス目１ａが網状に多数形成されることになる。
【０００８】
上記のような２枚刃の上刃３を用いると、マス目１ａの１ピッチが２０ｍｍであり、高速プレスのプレス回転数が９００ＳＰＭであったとしても、鉛シート１をマス目１ａの２ピッチ分ずつ間欠移動させるので、ラインスピードが毎分３６ｍ（＝２０ｍｍ×２ピッチ×９００ＳＰＭ）となり、１ピッチ分ずつ間欠移動する場合に比べて２倍のラインスピードで製造できるようになる。
【０００９】
ところが、実際にエキスパンダでこのような２枚刃の上刃３を用いて製造を行うと、隣接する２箇所のマス目１ａが同時に形成されるために、このマス目１ａの長六角形の形状に歪みが生じるという問題が生じていた。即ち、例えば図１０に示した鉛シート１の場合、外側から３段目の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂがハッチングＣ31，Ｃ32で示す２箇所のマス目１ａの下半分を同時に形成すると、これらの間の外側のハッチングＢ22で下半分を示すマス目１ａの上半分も同時に形成されるのに対して、ハッチングＢ21で下半分を示すマス目１ａは、今回と次回の２回に分けて上半分が形成されることになる。このため、これらハッチングＢ21，Ｂ22で下半分を示す２箇所のマス目１ａの長六角形状の形成過程が異なるために、これらの間のハッチングＡ12で下半分を示す最も外側のマス目１ａとの間の桟１ｂに異常なストレスが加わりくねり変形が生じることがある。そして、このようなくねり変形が生じると、周囲のマス目１ａの形状が歪むことになり、最も外側のマス目１ａの端を結ぶボトムボーダーが真っ直ぐにならず、鉛シート１の展開部の幅が不均一になり、格子形状に切り出した場合の寸法誤差が大きくなるという問題が発生する。
【００１０】
なお、この問題は、エキスパンダの上刃３を２枚刃にした場合に限らず、３枚刃以上にして鉛シート１を３ピッチ以上で間欠移動させるようにした場合も同様である。
【００１１】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、中間の段の上刃の複数の刃をそれぞれ楔状にすることにより、金属シートのマス目の形状が歪むのを防止することができる電池用格子の製造装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、間欠移動する金属シート上で、端部から順にこの金属シートの進行方向に沿って階段状に配置された複数の上刃を上下動させることにより、この金属シートに切り込みを入れて押し広げマス目を網状に形成する電池用格子の製造装置において、階段状に配置された各段の上刃が、金属シートの進行方向に沿って並んだ２枚以上の刃を備えると共に、この階段状の中間の段のいずれか１又は２以上に配置された上刃における２枚以上の刃の刃先が内側から外側にかけて斜め上方に傾斜した楔状に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明によれば、中間の段の上刃の刃先が楔状となっているので、これらの刃先が金属シートにマス目を形成する際に、切り込みによってマス目の桟となる部分を下方に押し下げるのではなく、外側に押し広げるようにすることができる。従来の上刃は、最も内側のものを除けば、刃先が内側から外側に水平に平行移動したように同じ高さに形成されているので、各段でこれらの刃先が金属シートに切り込みを入れた際に、マス目の桟となる部分を一律に下方に押し下げていた。しかし、本発明では、中間のいずれかの段において、上刃の楔状の刃の刃先がマス目の桟となる部分を外側に押し広げるので、これによって既に形成されている外側のマス目の桟に異常なストレスが加わるのを防止することができ、マス目形状に歪みが生じるのを防止することができる。なお、階段状の中間の段とは、最も端部に近い外側の段と最も内側の段を除いた段を意味する。最も外側の段の上刃は、通常は刃の刃先が楔状にはならないが、最も内側の段の上刃は、刃の刃先が楔状になる場合とならない場合とがある。
【００１４】
請求項２の発明は、前記各段の上刃が、２枚以上の刃を一体的に形成したものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明によれば、各段の上刃が２枚以上の刃を一体的に形成しているので、この上刃の作製時に機械加工によって精度よく刃先を揃えることができ、この上刃のセッティング時の調整を容易にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図５は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は下刃金具と２枚刃の上刃を取り付けた上刃取付金具とからなるエキスパンダの斜視図、図２は外側から３段目の上刃の斜視図、図３は外側から２段目の上刃が下降して鉛シートにマス目を形成する様子を示すための縦断面図、図４は外側から３段目の上刃が下降して鉛シートにマス目を形成する様子を示すための縦断面図、図５は鉛シートの片側の展開部を示す平面図である。なお、図６〜図１０に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１８】
本実施形態は、鉛シート１を２ピッチ分ずつ間欠移動させることによりラインスピードを２倍にしたエキスパンダについて説明する。このエキスパンダは、図１に示すように、１点鎖線で示す鉛シート１を下刃金具２上で間欠的に２ピッチ分ずつ図示矢印Ｖ方向に移動させながら、多数の上刃３を取り付けた上刃取付金具４を上下動させることにより、この鉛シート１にマス目を形成する電池用格子の製造装置である。上刃取付金具４は、図６に示した１ピッチの場合のものと同様の構成の金具であるが、階段状の各段の側面４ａの幅が広くなっている。即ち、図６に示した上刃取付金具４では、各段の側面４ａの幅が、図５に示すマス目１ａの１．５ピッチ分となっているが、本実施形態では、各段の側面４ａの幅がこのマス目１ａの２．５ピッチ分となる。そして、この上刃取付金具４は、図６の場合と同様に、実際には鉛シート１のすぐ上に配置され、高速プレスによって繰り返し上下動を行うようになっている。
【００１９】
上刃３は、図９に示した従来例と同様に、下端に２枚の刃３ａ，３ｂを形成した工具であり、図１に示すように、上刃取付金具４の各段の側面４ａにボルトによって１個ずつ取り付け固定される。なお、図１でも、図面を簡単にするために、上刃取付金具４の側面４ａを６段として、この上刃取付金具４の両側にそれぞれ６個ずつの上刃３を取り付けた図を示しているが、実際には、もっと段数の多い側面４ａにそれぞれ多数の上刃３が取り付けられている。
【００２０】
各上刃３の下端に形成された２枚の刃３ａ，３ｂは、それぞれ同一形状の刃先を有するものが、鉛シート１の送り方向（矢印Ｖ方向）に沿ってマス目１ａの１ピッチ分だけずれて、わずかな隙間を開けて並べて配置されている。これらの刃３ａ，３ｂの刃先の形状は、図９に示したように、矢印Ｖ方向の中央部が水平面となり、その両側がそれぞれ上向きの傾斜面となる逆台形状に形成されていて、これにより図５に示す鉛シート１のマス目１ａの図示下半分の形状を形成できるようにしている。また、最も外側の段の上刃３の刃３ａ，３ｂは、図９に示した刃先の形状における逆台形状の水平面の部分が広く形成され、図５に示す鉛シート１の最も外側のマス目１ａの図示下半分の浅い逆台形状が形成できるようになっている。ただし、これらの刃３ａ，３ｂの刃先の逆台形状が、図９のように、内側から外側に水平に平行移動したように同じ高さに形成されているのは、外側から３段目の上刃３と最も内側の段の上刃３を除いたものに限られる。外側から３段目の上刃３の刃３ａ，３ｂは、図２に示すように、内側の刃先だけを残して、外側の刃先部分を斜め上方に向けて傾斜した傾斜面３ｃで切断した楔状に形成されている。また、最も内側の段の上刃３の刃３ａ，３ｂは、刃先の逆台形状を外側に向かって斜め上方に平行移動させた形状に形成されている。
【００２１】
下刃金具２も、図６に示した１ピッチの場合のものと同様の構成の金型であるが、上刃取付金具４の場合と同様に、階段状の各段の側面２ａの幅が広くなっている。また、鉛シート１は、従来例で示したものを使用し、下刃金具２上をマス目１ａの２ピッチ分ずつ間欠的に搬送するようになっている。
【００２２】
上記構成のエキスパンダも、従来例と同様に、鉛シート１を間欠的に移動させながら、高速プレスによって上刃取付金具４を上下動させることにより、階段状に配置された各上刃３の刃先をこの鉛シート１にそれぞれ切り込ませて下方に押し下げる動作を繰り返す。この際、図３に示すように、外側から２段目の上刃３の例えば刃３ａは、刃先が水平であるため、鉛シート１の縁部に切り込みを入れてマス目１ａの桟１ｂとなる部分を真下に押し下げることになる。そして、これは、刃３ｂでも同じであり、外側から２段目だけに限らず、外側から３段目と最も内側の段以外の全ての段の上刃３で共通である。このために、各段の上刃３の２枚の刃３ａ，３ｂが同時に隣接するマス目１ａを形成すると、これよりも外側で既に形成されていたマス目１ａの桟１ｂに異常なストレスを加えるおそれがある。
【００２３】
しかし、本実施形態では、図４に示すように、外側から３段目の上刃３が、例えば刃３ａの刃先によって鉛シート１に切り込みを入れると、傾斜面３ｃがマス目１ａの桟１ｂとなる部分を、真下だけでなく外側にも押し広げるようになっている。このため、これよりも外側に既に形成されていたマス目１ａの桟１ｂに加わるストレスが軽減されて、これらのマス目１ａの形状に歪みが生じるのを防止することができる。
【００２４】
なお、最も内側の段の上刃３も、刃３ａ，３ｂの刃先が傾斜しているので、鉛シート１に切り込みを入れると、マス目１ａの桟１ｂとなる部分を外側に押し広げることになる。これは、形成されるマス目１ａが長六角形ではなく逆台形状のままになるため、このマス目１ａの桟１ｂと鉛シート１の中央部との間の接続部に無用なストレスが加わらないようにするためである。
【００２５】
上記のようにして各段の上刃３が図１０で示した従来例と同様の順序でマス目１ａを順に形成することにより、図５に示すようなマス目１ａが網状に多数形成される。しかも、本実施形態のエキスパンダによれば、２枚刃の上刃３を用いた場合に生じるマス目１ａの形状の歪みの発生をなくすことができるので、図５に示すように、鉛シート１の展開部の幅を一定にして、鉛蓄電池の格子の寸法精度を高めることができるようになる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、工具鋼によって一体的に作製された上刃３の下端に２枚の刃３ａ，３ｂを形成する場合について示したが、１枚の刃３ａだけを形成した上刃３を上刃取付金具４の各段の側面４ａに２個ずつ取り付けるようにすることもできる。ただし、この場合には、各段の２個の上刃３は、刃３ａの刃先の高さを個別に調整して取り付ける必要があり、この取り付け調整が面倒なものになる可能性がある。
【００２７】
また、上記実施形態では、２枚の刃３ａ，３ｂを備えた上刃３について説明したが、この上刃３を３枚刃以上にすると共に、鉛シート１の間欠移動をマス目１ａの３ピッチ分以上にした場合にも、同様に実施可能である。
【００２８】
また、上記実施形態では、外側から３段目の上刃３の刃３ａ，３ｂを楔状にする場合について説明したが、最も外側と最も内側の段を除けば、中間のいずれの段の上刃３の刃３ａ，３ｂを楔状にしてもよく、複数段の上刃３の刃３ａ，３ｂをそれぞれ楔状にすることもできる。さらに、上記実施形態では、上刃３の刃３ａ，３ｂの外側に傾斜面３ｃを形成することにより楔状としたが、最も内側の段の上刃３と同様に、刃３ａ，３ｂの刃先の逆台形状が外側に向けて斜め上方に平行移動したような形状とすることにより楔状とすることもできる。
【００２９】
また、上記実施形態では、鉛シート１の両側に展開部を形成する場合について説明したが、上刃取付金具４の片側にのみ階段状の側面４ａを形成し、ここに上刃３を取り付けることにより、鉛シート１に片側の展開部だけを形成することもできる。
【００３０】
また、上記実施形態では、鉛シート１のマス目１ａの形状が長六角形（ダイアモンド形）である場合について説明したが、このマス目形状は特に限定されない。しかも、端部を除いたマス目１ａの形状が全て同じである必要もない。例えば、本実施形態では、各段の上刃３について、刃先の形状が同じ２枚の刃３ａ，３ｂを用いる場合について示したが、これらの刃先の形状の異なるようにすれば、隣接するマス目１ａの形状が異なるようになる。このようにマス目１ａの形状が異なる場合、刃の枚数ピッチ分ごとに同じパターンのマス目形状の変化が繰り返されることになる。もっとも、このマス目形状の変化は、歪みによるものとは異なるので、これによって格子の寸法精度が低下するようなおそれは生じない。
【００３１】
また、上記実施形態では、鉛シート１を加工する場合について説明したが、鉛合金以外の金属シートを加工する場合にも同様に実施可能であり、鉛蓄電池に用いる鉛合金製の格子に限らず、他の種類の電池に用いる金属製の格子を形成する場合にも同様に実施可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池用格子の製造装置によれば、中間の段の上刃の刃先が金属シートに切り込みを入れて外側に押し広げるようになるので、これより外側に形成されていたマス目の形状に歪みが生じるのを防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、下刃金具と２枚刃の上刃を取り付けた上刃取付金具とからなるエキスパンダの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、外側から３段目の上刃の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、外側から２段目の上刃が下降して鉛シートにマス目を形成する様子を示すための縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、外側から３段目の上刃が下降して鉛シートにマス目を形成する様子を示すための縦断面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示すものであって、鉛シートの片側の展開部を示す平面図である。
【図６】従来例を示すものであって、下刃金具と１枚刃の上刃を取り付けた上刃取付金具とからなるエキスパンダの斜視図である。
【図７】従来例を示すものであって、両側の展開部にマス目が網状に形成された鉛シートの平面図である。
【図８】従来例を示すものであって、１枚刃によりマス目を形成する順序を示すための鉛シートの展開部の平面図である。
【図９】従来例を示すものであって、２枚刃の上刃の斜視図である。
【図１０】従来例を示すものであって、２枚刃によりマス目を形成する順序を示すための鉛シートの展開部の平面図である。
【符号の説明】
１    鉛シート
１ａ  マス目
３    上刃
３ａ  刃
３ｂ  刃
３ｃ  傾斜面
４    上刃取付金具
４ａ  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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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