(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状電極を間欠的に走行させる走行機構と、
走行機構により走行されるシート状電極の一主面に対向して配置された打ち抜きパンチと、
前記打ち抜きパンチに対向してシート状電極の他主面側に弾撥的に配置された打ち抜きダイと、
前記打ち抜きパンチおよび打ち抜きダイによりボタン型に打ち抜かれ、再び打ち抜き部に嵌合され、かつ走行されたシート状電極の一主面に対向して配置されたマガジン挿入パンチと、
前記マガジン挿入パンチに対向してシート状電極の他主面側に配置され、ボタン型電極をガイドする案内路と、
前記マガジン挿入パンチに対向して案内路を進退可能に弾撥的に配置され、前記マガジン挿入パンチの抑圧によるボタン型電極の押し出しを受ける挿入ロッドと、
前記案内路に連接され、押し出されたボタン型電極を収納するマガジンと、
前記挿入ロッドを進退させる挿入ロッド駆動機構と、
前記駆動機構を制御し、マガジン挿入パンチに対する挿入ロッドの間隔を調製する間隔調製機構と、
を有することを特徴とする電池用電極の打ち抜き装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池用電極の打ち抜き装置に係り、さらに詳しくはボタン型電極の打ち抜きに適する電極打ち抜き装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばボタン型空気亜鉛電池は、金属スクリーンを支持体とし、多孔質の活性炭を含む触媒層を一体的に設けたボタン型ガス拡散電極（正極）と、亜鉛粉および電解液を含むゲル状の負極活物質層（負極）との間で、空気中の酸素を使用して電力を得る構成と成っている。すなわち、空気を利用して正極および負極で、次のような電極反応をそれぞれ行うことによって、1.5V程度の起電力を得る構成と成っている。
【０００３】
負極側：Zn→Zn2+＋2e
正極側：2e＋ O＋ H2 O → 2OH- 
図２は、ボタン型空気亜鉛電池の要部構成を断面的に示したもので、１は底壁面に空気取り入れ孔２を有する一端が開口型の正極ケースである。そして、前記正極ケース１内には、その内底壁面上に空気の拡散を行う孔質膜（拡散膜）３、ガス拡散性を有するが液体の通過を阻止するとともに、後述するガス拡散電極を支持するポリテトラフルオロエチレン（PTFE）製の微孔性膜（撥水膜）４、ガス拡散電極（空気極もしくは酸素極…正極）５およびセパレータ６が順次積層配置されている。ここで、ガス拡散電極５は、一般的に、活性炭、マンガン酸化物（助触媒）およびカーボンブラックなど（導電体）の混合体を金属スクリーンに造膜し、ボタン型に形成されている。
【０００４】
また、７は前記セパレータ６上に積層配置された亜鉛粉および電解液を含有したゲル状の負極活物質層（負極）である。ここで、負極活物質層７は、たとえば30〜40重量％の水酸化カリウム水溶液（酸化亜鉛 2重量％含有）の電解液、ポリアクリル酸ナトリウム（ゲル化剤）、亜鉛粉末もしくは亜鉛合金粉末とを配合してなる混合体である。
【０００５】
さらに、８は前記負極活物質層７に内壁面部が電気的に接して、前記正極ケース１の開口部を封止する負極ケース、９は前記負極ケース８および正極ケース１の被封止部間に介挿配置された絶縁ガスケットであり、10は前記空気孔２を封止するため、正極ケース１外壁面に貼着されたシールテープである。
【０００６】
ところで、上記ボタン型空気亜鉛電池の構成に当たっては、シート状電極からボタン型ガス拡散電極の打ち抜きが前提となる。すなわち、図３に要部構成を拡大して断面的に示すような、シート状の電極を用意し、このシート状電極素材を間欠的に走行・移動させながら、ボタン型ガス拡散電極の連続的な打ち抜きが行われる。ここで、シート状電極素材は、金属スクリーン5aに対して、活性炭、マンガン酸化物（助触媒）およびカーボンブラック（導電体）などの混合体（触媒系）膜５を設けて圧着し、乾燥後、さらに空気拡散層として機能する一方水分の侵入を防止する撥水膜４を圧着一体化した構成となっている。
【０００７】
図４(a) は、従来のボタン型電極打ち抜き装置の要部を断面的に示したもので、11は間欠的に走行するシート状電極12の一主面に対向して配置された打ち抜きパンチ、13は前記打ち抜きパンチ11に対向してシート状電極12の他主面側に弾撥的に配置された打ち抜きダイである。ここで、打ち抜きダイ13は、打ち抜きパンチ11が下降して打ち抜き動作に入ると、打ち抜きパンチ11の抑圧により下降する。一方、前記打ち抜きが終了して打ち抜きパンチ11が上昇すると、抑圧から開放されるため打ち抜きダイ13も弾撥的に上昇して、打ち抜かれたボタン型電極12a を元の打ち抜き領域に戻し嵌合する。なお、打ち抜きダイ13は、コイルスプリング14によって弾撥性が付与されている。
【０００８】
また、15は前記打ち抜かれたボタン型電極12a を元の打ち抜き部に嵌合したシート状電極12の一主面に対向して配置されたマガジン挿入パンチ、16は前記マガジン挿入パンチ15に対向してシート状電極12の他主面側に配置され、マガジン挿入パンチ15で押し出されたボタンカ型電極12a をガイドする案内路、17は前記マガジン挿入パンチ15に対向して案内路16を進退可能に配置され、かつ前記マガジン挿入パンチ15の抑圧で押し出されたボタン型電極 12aの挿入を受けるマガジン挿入ロッドである。ここで、シート状電極12の打ち抜き部にボタン型電極12a が嵌合され、かつ間欠的な走行・移動に同期して、マガジン挿入パンチ15は下降し、ボタン型電極12a を押し出すように機能する。一方、マガジン挿入ロッド17は、前記マガジン挿入パンチ15により押し出されたボタン型電極12a を受けながら順次下降して、前記案内路16内を移送する。
【０００９】
さらに、18は前記案内路16に連接され、挿入されるボタン型電極12a を収納するマガジン、19は前記挿入ロッド17を進退させる挿入ロッド駆動機構である。ここで、マガジン18は、前記マガジン挿入ロッド17で受け、かつ案内路16内を移送された打ち抜かれたボタン型電極12a を収納するものである。そして、このマガジン挿入ロッド17は、スプリング14′によって付与された弾撥性で進退する構成と成っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記電池用電極の打ち抜き装置の場合、次のような不具合が認められる。すなわち、(a) シート状電極12から打ち抜かれたボタン型電極 12aが、一旦打ち抜き部に嵌合（抜き戻し）されること、(b) 歩留まりないしシート状電極12の浪費防止のため、打ち抜きパンチ11や打ち抜きダイ12におけるパイロットピンの設置を省略したことに伴って、シート状電極12の送りピッチが最大 0.3mm程度のズレを生じる。なお、この送りピッチのズレに対応して、案内路16の内径は、一般的に、打ち抜かれたボタン型電極 12aの径より少なくとも 0.3mm大きく設定されているが、この案内路16内において挿入ロッド17が受ける打ち抜かれたボタン型電極 12aは、図４(b) に模式的に示すように、千鳥状に積層する状態となる。  この案内路16内で千鳥状の積層状態を採り易いことは、案内路16内壁面とボタン型電極 12aの外周縁とが摺接ないし噛み込みを起こし、打ち抜き装置の稼働が停止するという問題を生じる。特に、空気亜鉛電池の正極など、金属スクリーンなどを有するシート状電極からボタン型電極を打ち抜きする場合は、打ち抜かれたボタン型電極 12aの外周面に金属スクリーンのバリなどが残存し易いため、案内路16内壁面に対するボタン型電極 12aの噛み込みを発生する恐れが大きい。
【００１１】
また、案内路16内壁面に対する打ち抜かれたボタン型電極 12aの摺接ないし噛み込みは、触媒系膜５に圧着・一体化させた撥水膜４の擦れや剥離の原因となって、空気拡散機能のバラツキを招来するなど、歩留まりが損なわれる。
【００１２】
こうした問題に対して、案内路16の内径を大きくすると、挿入ロッド17による打ち抜かれたボタン型電極 12aを安定的に受けることが困難となるだけでなく、装置の大型化を招来し、スペース効率の低下となる。一方、案内路16の内壁面を鏡面仕上げすることも考えられるが、上記噛み込み現象を解消し得ないばかりでなく、大幅なコストアップとなって実用性に問題がある。
【００１３】
本発明は上記事情に対処なされたもので、量産性ないし歩留まりよく、信頼性の高いボタン型電池電極を得られる打ち抜き装置の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、シート状電極を間欠的に走行させる走行機構と、
走行機構により走行されるシート状電極の一主面に対向して配置された打ち抜きパンチと、
前記打ち抜きパンチに対向してシート状電極の他主面側に弾撥的に配置された打ち抜きダイと、
前記打ち抜きパンチおよび打ち抜きダイによりボタン型に打ち抜かれ、再び打ち抜き部に嵌合され、かつ走行されたシート状電極の一主面に対向して配置されたマガジン挿入パンチと、
前記マガジン挿入パンチに対向してシート状電極の他主面側に配置され、ボタン型電極をガイドする案内路と、
前記マガジン挿入パンチに対向して案内路を進退可能に弾撥的に配置され、前記マガジン挿入パンチの抑圧によるボタン型電極の押し出しを受ける挿入ロッドと、
前記案内路に連接され、押し出されたボタン型電極を収納するマガジンと、
前記挿入ロッドを進退させる挿入ロッド駆動機構と、
前記駆動機構を制御し、マガジン挿入パンチに対する挿入ロッドの間隔を調製する間隔調製機構と、
を有することを特徴とする電池用電極の打ち抜き装置である。
【００１５】
すなわち、請求項１の発明は、ボタン型電極の打ち抜き装置において、マガジン側に挿入・押し出されるボタン型電極の受け機構の改良・改善に係るものである。すなわち、マガジン挿入パンチによるボタン型電極の挿入・押し出しと、この挿入・押し出しを受ける挿入ロッドとの位置関係を制御・調整する機構を付設したものである。そして、前記位置関係の制御・調整機構を付設することにより、ボタン型電極が案内路内をスムースにマガジン側に挿入・押し出し、打ち抜き装置の駆動停止などの発生を全面的に解消するだけでなく、案内路内壁面およびボタン型電極の損傷などを回避することを可能としたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して実施例を説明する。
【００１７】
図１はこの発明に係る電池用電極の打ち抜き装置の要部構成を示す断面図である。図１において、11は走行機構（図示省略）により間欠的に走行されるシート状電極12の一主面に対向して配置された打ち抜きパンチ、13は前記打ち抜きパンチ11に対向してシート状電極12の他主面側に弾撥的に配置された打ち抜きダイである。
【００１８】
ここで、打ち抜きダイ13は、打ち抜きパンチ11が下降し、打ち抜き動作に入ると打ち抜きパンチ11の抑圧により下降する。一方、前記打ち抜きが終了し、打ち抜きパンチ11が上昇すると、打ち抜きダイ13も弾撥的に上昇して、打ち抜かれたボタン型電極12a を打ち抜かれた領域に戻し嵌合する。なお、打ち抜きダイ13にはコイルスプリング14によって弾撥性が付与されている。
【００１９】
また、15は前記打ち抜かれたボタン型電極12a を元の打ち抜き部に嵌合したシート状電極12の一主面に対向して配置されたマガジン挿入パンチ、16は前記マガジン挿入パンチ15に対向してシート状電極12の他主面側に配置され、マガジン挿入パンチ15で押し出されたボタン型電極12a をガイドする案内路、17は前記マガジン挿入パンチ15に対向して案内路16を進退可能に配置され、かつ前記マガジン挿入パンチ15の抑圧で押し出されたボタン型電極 12aの挿入を受けるマガジン挿入ロッドである。
【００２０】
ここで、シート状電極12の打ち抜き部にボタン型電極12a が嵌合され、かつ間欠的な走行・移動に同期して、マガジン挿入パンチ15は下降し、ボタン型電極12a を押し出すように機能する。一方、マガジン挿入ロッド17は、前記マガジン挿入パンチ15により押し出されたボタン型電極12a を受けながら順次下降して、前記案内路16内を移送する。
【００２１】
さらに、18は前記案内路16に連接され、挿入されるボタン型電極12a を収納するマガジン、19は前記挿入ロッド17を進退させる挿入ロッド駆動機構である。ここで、マガジン18は、前記マガジン挿入ロッド17で受け、かつ案内路16内を移送された打ち抜かれたボタン型電極12a を収納するものである。そして、このマガジン挿入ロッド17は、コイルスプリング14′によって付与された弾撥性で進退する構成と成っている。
【００２２】
さらにまた、20は前記駆動機構19を制御し、マガジン挿入パンチ15に対するマガジン挿入ロッド17の間隔を調整する間隔調整機構である。ここで、間隔調整機構20は、たとえばサーボモーター20a と、サーボモーター20a の回転をギア20b を介して受けるボールネジ20c とで構成され、前記ボールネジ20c の回転による進退で、マガジン挿入ロッド17の進退をさらに制御する構成と成っている。つまり、マガジン挿入ロッド17は、マガジン挿入パンチ15の抑圧とコイルスプリング14′の弾撥性とによって進退する一方、この進退は間隔調整機構20によってさらに制御され、マガジン挿入パンチ15先端に対するマガジン挿入ロッド17先端の間隔を設定する。なお、前記マガジン挿入パンチ15先端に対するマガジン挿入ロッド17先端の間隔は、ボタン型電極12a の厚さのバラツキに対応し、ボールネジ20c および回転を伝達するギア20b を介してサーボモーター20a にフィードバックして、前記間隔を再調整する。
【００２３】
ここでの間隔設定は、案内路16内において、1 枚分のボタン型電極12a の隙間のみが空いている程度で、これにより、既に 1枚のボタン型電極12a が挿入・押し出されていると、次に、ボタン型電極12a を挿入・押し出しできる余地・間隔は、 1枚分であるため、ボタン型電極12a の斜傾なども回避される。また、マガジン挿入ロッド17が、案内路16内でボタン型電極12a を千鳥状に積層する形で受けても、マガジン挿入パンチ15の抑圧は、前記予め設定された間隔によって無負荷もしくは緩和される。
【００２４】
したがって、マガジン挿入パンチ15の抑圧、およびボタン型電極12a の千鳥状積層に起因する案内路16内壁面と接触抵抗も大幅に低減し、ボタン型電極12a の外周面のバリの影響による噛み込みが解消するとともに、ボタン型電極12a の撥水膜の摩擦損傷ないし剥離などの発生も回避される。
【００２５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。たとえばボタン型電極は、円筒型空気亜鉛電池用を始め、たとえば金属メッシュ（集電体）を内装するニッケル水素電池のボタン型正極や負極の打ち抜きなどに使用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、打ち抜かれたボタン型電極をマガジン挿入パンチおよびマガジン挿入ロッドで挟持し、案内路を介してマガジン内に整列的に挿入するに当たり、前記ボタン型電極をスムースにマガジン側に挿入できる。すなわち、案内路内の挿入通過の段階での接触抵抗も大幅に低減されるため、接触抵抗やマガジン挿入パンチの抑圧の影響もなくなり、装置の稼働停止などを回避できる。
【００２７】
また、前記接触抵抗やマガジン挿入パンチの抑圧の影響回避ないし低減は、ボタン型電極の損傷発生の解消に連なり、特性のバラツキもない高品質なボタン型電極、ひいては高品質なボタン型電池の歩留まりよい提供に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の電池用電極打ち抜き装置の要部構成を示す断面図。
【図２】ボタン型亜鉛空気電池の要部構成例を示す断面図。
【図３】ボタン型空亜鉛気電池用のシート状電極の構成例を拡大して示す断面図。
【図４】  (a) 従来の電池用電極打ち抜き装置の要部構成を示す断面図、(b) は従来の電池用電極打ち抜き装置におけるボタン型電極をマガジンに挿入するときの状態を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
３……拡散孔質膜
４……撥水膜（微孔性膜）
５……拡散電極（ボタン型電極）
11……打ち抜きパンチ
12……シート状電極（被打ち抜き電極シート）
13……打ち抜きダイ
14，14′……コイルスプリング
15……マガジン挿入パンチ
16……案内路
17……マガジン挿入ロッド
18……マガジン
19……マガジン挿入ロッド進退駆動機構
20……間隔調整機構
20a ……サーボモーター
20c ……ボールネジ
【図１】
0004004643.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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