(57)【要約】【課題】電池缶素材をスクラップと電池缶に切断分離し、その際形成されるスクラップの排出方法と装置に関するものであり、円環状のスクラップを切断せず破断させて排出することによりスクラップ切断の際に発生する切断粉が電池缶内に入ることを抑止する。【解決手段】電池缶素材１の開口縁部を内外面から刃物４，６で挟み込み横断的に切断して円環状のスクラップと電池缶とに分離する電池缶の製造方法により、スクラップを内外面より凹凸面を有したローラー７で挟み込み、凹凸形状を転写させながらスクラップを円周方向にスクラップ刃９で伸び限界まで引き伸ばして破断させて、切断せずにスクラップを排出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒形状に成形した電池缶素材の開口縁部を内面または外面の少なくともいずれか一方から刃物で切断して円環状のスクラップを取り除く電池缶の製造方法であって、前記電池缶とスクラップとを切断後両者を離しスクラップを内外面から凹凸面を有する回転または回転と摺動する部材で挟み込んで伸び限界まで引き伸ばして円環状の一部を破断させて排出させることを特徴とする電池缶の製造方法。
【請求項２】
前記スクラップを切断した後、電池缶を取り出してからスクラップを破断させて、排出させる請求項１に記載の電池缶の製造方法。
【請求項３】
有底円筒形状の電池缶素材の下部を保持し上下動する下スピンドルと、この下スピンドルの上動によって前記電池缶素材に挿入されてこの電池缶素材を電池缶とスクラップとに切断する内刃と、前記スクラップに対応する位置に凹凸状のローラーを設けた回転する上スピンドルと、前記上スピンドルの内刃に対向する位置に設けられ前記電池缶とスクラップとの切断時に前記電池缶素材の外周面に当接して前記内刃との間に所定のクリアランスをもって対向する外刃と、前記内刃と外刃とで切断された円環状の前記スクラップを前記上スピンドルのローラーに保持されている前記スクラップに引き伸ばし力を与えて一部を破断させるとともに前記ローラーとの間から排出させるスクラップ刃とで構成したことを特徴とする電池缶の製造装置。
【請求項４】
前記スクラップ刃として、スクラップシャフトの外周面の一部に円弧状に形成され、周面に凹凸部を形成したものを用いた請求項３に記載の電池缶の製造装置。
【請求項５】
前記スクラップ刃として、前記ローラー側に凹凸部を形成した直線状の板状体を用い、前記ローラーに対して接線方向に摺動するように構成した請求項３に記載の電池缶の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有底円筒形状の電池缶素材の開口縁部を切断して円環状のスクラップとした後、円環状のスクラップを取り除く電池缶の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池の高容量化と軽量化に伴い、電池缶には容積率向上と軽量化が要求されている。電池缶の加工には、使用材料量が少なく電池缶素材の側壁を薄くしごける絞りしごき加工が用いられている。絞りしごき加工は、鋼板を円状の形状に打ち抜くと同時に絞り加工を行い有底円筒形状の容器を形成した後、容器に絞りしごき加工を施して薄肉かつ軸方向に長い有底円筒形状の電池缶素材を作製する。円筒のしぼりしごき加工では、材料の異方性に伴う凹凸（以下イヤリングという）が発生することが知られており、成型後電池缶素材の開口縁部のイヤリングを切断して要求される電池缶の寸法に整形する。この時電池缶素材はスクラップと電池缶に分離されて電池缶は取り出されて、スクラップは排出される。
【０００３】
しかし高容量化が要求される一方で重視すべきは安全対策であり、電池缶内に金属異物が混入すると電極群を構成するセパレータを突き破り正負極間の内部短絡により発熱をする可能性があり電池缶内への金属異物の混入は製造工程において阻止することが極めて重要となる。
【０００４】
有底円筒形状の電池缶素材を切断する製造装置と製造方法は、図９〜図１１に示す缶体Ｃが外挿され位置決めされる回転可能な円筒状のマンドレル４０と、このマンドレル４０に平行する軸線を有し回転可能な隣接シャフト５０とを備え、マンドレル４０と隣接シャフト５０とを互いに回転させて、マンドレル４０の基端部に設けられた円環状のマンドレル側刃部８０と隣接シャフト５０の外周部に設けられた円弧状のシャフト側刃部１２０とを缶体Ｃの開口縁部を挟んだ状態で噛み合わせ該開口縁部を切り落として整形するトリマーがある。
【０００５】
隣接シャフト５０は、図１１（ａ）に示すマンドレル側刃部８０とシャフト側刃部１２０とにより缶体Ｃから切り離された環状の開口縁部を押し切って切断し帯状にするスクラップカッター１３０がシャフト側刃部１２０より回転方向と逆方向側に半径方向外方に突出して設けられており、スクラップカッター１３０は、切刃１３０ａが隣接シャフト５０の軸線を含む平面上にかつ軸線に対して傾斜して形成されている。
【０００６】
上記装置を用いたスクラップ排出の動作は、図９に示す缶体Ｃをマンドレル４０に外挿し、吸気手段Ｖによって貫通孔２０ｃのマンドレル４０側の開口端から缶体Ｃの内部の空気を吸引し、開口端に缶体Ｃを吸着して位置決め固定する。そして図１１（ａ）に示すマンドレル４０を回転させるとともに隣接シャフト５０の円盤部５０ｃを逆方向に回転させて、マンドレル側刃部８０とシャフト側刃部１２０とを互いに缶体Ｃの開口縁部Ｅを挟んだ状態で噛み合わせて該開口縁部Ｅを切り落として整形する。開口縁部Ｅが切り落とされた直後に、円盤部５０ｃの回転にともなってギア７０の歯の間に配された、図１０（ａ）に示すスクラップカッター１３０が開口縁部Ｅを歯間に押し付けて切断し環状の開口縁部Ｅを帯状にする。
【０００７】
このとき、スクラップカッター１３０の切刃１３０ａが図９に示す隣接シャフト５０の軸線Ｇを含む平面上にかつ軸線Ｇに対して傾斜して形成されているので、開口端部Ｅと切刃１３０ａとは平行ではなく、この切刃１３０ａは缶体Ｃから切り離された環状の開口縁
部Ｅに線接触ではなく点接触で当接する。切刃１３０ａを図１１（ａ）に示す開口縁部Ｅに押し付けていくと、順次接触位置（切断位置）が点接触状態で移行して開口縁部が切断される。そして最後に図１１（ｂ）に示すスクラップカッター１３０によって帯状に切断された開口縁部Ｅは、マンドレル側のギア７０とシャフト側のギア１４０とに挟まれて波状に加工されて排出される装置と方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−８０８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１の従来技術では、円環状のスクラップにスクラップカッターを押し当て切断して帯状にするために、切断する度に切削粉が発生し電池缶内に飛散する恐れがある。また常時同じスクラップカッターを円環状のスクラップに押し当てて切断するために刃先先端に金属粉が凝着し、凝着した金属粉が切断中に電池缶内に脱落し電池組立て後、電池を発熱させる危険性が想定される。
【０００９】
そこで本発明は上記従来の課題を鑑みて成されたもので、円環状のスクラップを切断せずに円環状のスクラップの一部を軸方向に破断させて、一枚の波板状にして排出する電池缶の製造方法と製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、有底円筒形状に成型した電池缶素材の開口縁部を内面または外面の少なくともいずれか一方から刃物で切断して円環状のスクラップを取り除く電池缶の製造方法であって、電池缶とスクラップとを切断後両者を離しスクラップを内外面から凹凸面を有する回転または回転と摺動する部材で挟み込んで伸び限界まで  
引き伸ばして円環状の一部を破断させて排出させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、有底円筒形状に成型した電池缶素材の開口縁部を内面または外面の少なくともいずれか一方から刃物で切断して円環状のスクラップを取り除く電池缶の製造方法であって、電池缶とスクラップとを切断後両者を離しスクラップを内外面から凹凸面を有する回転または回転と摺動する部材で挟み込んで伸び限界まで引き伸ばして円環状の一部を破断させて排出させることを特徴としたことにより、スクラップを破断させて排出することが可能となりスクラップ切断による電池缶内への切断粉の飛散及びスクラップカッターに凝着する金属粉の電池缶内への脱落も抑止でき電池の品質向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の第１の発明は、有底円筒形状に成型した電池缶素材の開口縁部を内面または外面の少なくともいずれか一方から刃物で切断して円環状のスクラップを取り除く電池缶の製造方法であって、電池缶とスクラップとを切断後両者を離しスクラップを内外面から凹凸面を有する回転または回転と摺動する部材で挟み込んで伸び限界まで引き伸ばして円環状の一部を破断させて排出させることを特徴としたことにより、スクラップを切断せずに破断させて排出することが可能となり、スクラップ切断粉が電池缶内に入ることを抑止できる。
【００１３】
本発明の第２の発明は、スクラップを切断した後、電池缶を取り出してからスクラップを破断して排出させることを特徴としたことにより、スクラップ破断の際にスクラップと電池缶の切断面同士が接触しないので磨耗粉が発生せず、電池缶内へ入ることを抑止できる。
【００１４】
本発明の第３の発明は、有底円筒形状の電池缶素材の下部を保持し上下動する下スピン
ドルと、この下スピンドルの上動によって電池缶素材に挿入されてこの電池缶素材を電池缶とスクラップとに切断する内刃とスクラップに対応する位置に凹凸状のローラーを設けた回転する上スピンドルと、上スピンドルの内刃に対向する位置に設けられ電池缶とスクラップとの切断時に電池缶素材の外周面に当接して内刃との間に所定のクリアランスをもって対向する外刃と内刃と外刃とで切断された円環状のスクラップを上スピンドルのローラーに保持されているスクラップに引き伸ばし力を与えて一部を破断させるとともにローラーとの間から排出させるスクラップ刃とで構成したことにより、スクラップを切断しないためスクラップ切断粉を発生させることもなく、スクラップを破断させて排出することが可能となり電池缶内への金属異物混入が抑止できる。
【００１５】
本発明の第４の発明は、スクラップ刃として、スクラップシャフトの外周面の一部に円弧状に形成され、周面に凹凸部を形成したものを用いたことにより、回転しながらスクラップに接触して凹凸面形状を転写することが可能となり、スクラップを切断させずに破断させて排出することが可能となる。
【００１６】
本発明の第５の発明は、スクラップ刃として、ローラー側に凹凸部を形成した直線状の板状体を用い、ローラーに対して接線方向に摺動するように構成したことにより、スクラップに凹凸面形状を転写させながら、破断させて接線方向に排出させることが可能となる。
【００１７】
以下本発明を示す図について説明する。図１（ａ）は電池缶素材１を示し、図２は製造装置の斜視図を示し、図３（ａ）〜（ｄ）は製造装置の動作図を示す。図４と図８はスクラップ２の排出状態の斜視図を示し、図５は排出された破断後のスクラップ２の形状を示す。図６は外刃６の平面図を示し、図７はスクラップ刃９の平面図示す。
【００１８】
具体的には、図１は鋼板を打ち抜き、絞りしごき成型を行った電池缶素材１であり、開口縁部に発生するイヤリング１２を切断して要求される電池缶の寸法に整形する。本電池缶素材１の寸法は、外径１８ｍｍで総高が約７０ｍｍであり、イヤリング１２を切断後、電池缶素材１を図１（ｂ）に示すスクラップ２と電池缶３に分離する。
【００１９】
図２および図３に示す製造装置は、ベース２５に垂直に設けられた上スピンドル１０と上スピンドル１０に平行な軸線を有し隣接する位置に設けた外刃シャフト５とスクラップシャフト８で構成される。上スピンドル１０はスピンドル本体２０と円環状の内刃４とスピンドル本体２０と締結して内刃４を固定する先端ガイド２１で構成されおり、スピンドル本体２０には凹凸面形状のローラー７が備えられている。外刃６は、外刃シャフト５のフランジ部５ａに設置され、スクラップ刃９は、スクラップシャフト８のフランジ部８ａに設置される。上スピンドル１０と同軸上に設けられた下スピンドル２２は、電池缶素材１の底部を保持する下スピンドル２２の凹部２２ａと着磁保持する吸着部２４で構成される。
【００２０】
図４と図８は、円環状のスクラップ２がローラー７とスクラップ刃９およびラック２３に挟み込まれて破断された後、排出される状態であり、図５はこのとき排出されたスクラップ２の形状である波板状スクラップ１１とスクラップ端面の破断部２ａを示す。
【００２１】
次に本発明の装置構成について図を参照しながら説明する。図２には図示しないが上スピンドル１０の上端部は回転駆動源にギアを介して接続されており、上スピンドル１０と平行な軸線を有し隣接する外刃シャフト５とスクラップシャフト８は、図示はしないがそれぞれギア介して回転駆動源に接続されており、上スピンドル１０と反回転方向に回転するように設定されている。次いで上スピンドル１０は、スピンドル本体２０の下端部にねじを設けており、ねじの外周上に円環状の内刃４を備え、先端ガイド２１とスピンドル本
体２０を締結して内刃４を固定した構造となっている。さらにスピンドル本体２０のねじ部の上方には、軸方向に凹凸形状を有したローラー７を備えている。先端ガイド２１の長さは、電池缶３の要求総高に応じた長さに調整され、内刃４の外径は電池缶素材１の内径より２０μｍ〜５０μｍ小さく設定される。
【００２２】
内刃４の外径は鋭意検討の結果、内刃４と電池缶３との隙間を片側で０μｍ〜５０μｍにすることで、切断後の電池缶３の開口部内側に発生するバリ高さを極小に抑制することが確認できた。このため内刃４の外径と電池缶素材１の内径に設けられた隙間では、切断後のスクラップ２をスムーズに内刃４から抜き取ることは困難であり、本発明ではスクラップ２を破断させて排出する方法および製造装置を開発した。
【００２３】
外刃シャフト５は、円弧状のフランジ部５ａを軸線に対し垂直に設けており、このフランジ部５ａ上に図６に示す外刃６を備えている。スクラップシャフト８は、フランジ部８ａを軸線に対し垂直に設けており、このフランジ部８ａ上に図７に示す凹凸形状を有した円弧状スクラップ刃９ａを備えている。外刃６は、内刃４と一定のクリアランスを維持した状態で反対方向に同じ周速度で回転する。
【００２４】
スクラップ刃９の凹凸形状は、ローラー７の凹凸形状の山と谷が重なり合うように設定されており、また互いの凹凸形状の間にはスクラップ２の肉厚分ギャップが設けられており、このギャップを維持した状態で回転する。スクラップ刃９は、本装置に限定されることなく、図８に示すラック２３をスクラップ刃としてローラー７上で回転する円環状のスクラップ２に押し当て凹凸面形状を転写させ、排出させる方法でもよい。またスクラップ刃９側には駆動系を備えず自由に回転できるスクラップ刃９を備えたものをローラー７に垂直に定寸、定圧で押し当ててもよい。
【００２５】
上スピンドル１０と同軸上に設けられ、上下摺動および同速度で回転可能な下スピンドル２２は、一横断面上に単数若しくは複数個のマグネット１３を配置した吸着部２４を備えており、吸着部２４に設けられた凹部２２ａの内径は、電池缶素材１の底面１ａの外径に応じたサイズに設定される。
【００２６】
図示はしないが下スピンドル２２の下端は、カム機構による定寸押し上げ方式となっており、電池缶素材１を上スピンドル１０に挿入して位置決めする。但し、押し上げ機構は、カム機構に限定されることなく、例えばエアーシリンダーによる定圧押し上げ方式でも良い。
【００２７】
最後に製造装置の動作について、図を参照しながら説明する。図２に示す電池缶素材１は、下スピンドル２２の凹部２２ａに設置されマグネット１３により吸着された状態で押し上げられて、図３（ａ）に示す上スピンドル１０に外挿され位置決めされる。次いで図３（ｂ）に示す上スピンドル１０に設けられた内刃４と外刃シャフト５に備えた円弧状の外刃６の回転により電池缶素材１の開口縁部は挟み込まれ切断されて、図１（ｂ）に示すスクラップ２と電池缶３に分離される。この後電池缶３は、図３（ｃ）に示す下スピンドル２２の下降により、上スピンドル１０から取り出されるがスクラップ２は内刃４上に備えられた凹凸形状を有するローラー７の円周上に残留する。図３（ｄ）に示すように、スクラップ刃９が回転してローラー７の凹凸形状部の間へスクラップ２を押し込むことにより、凹凸形状が転写され円環状のスクラップ２を円周方向に引き伸ばしていく。このときスクラップ刃９を備えたスクラップシャフト８とローラー７を備えた上スピンドル１０は互いに逆方向に回転しているために、スクラップ２は、さらに円周方向に引き伸ばされ、円環状の一部が破断する。さらにスクラップ２に回転を加えることにより、図４に示す円環状のスクラップ２から略直線状の凹凸形状が転写された波板状スクラップ１１に整形されて、ローラー７の接線方向に排出されていく。
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の実施例１について図を参照しながら説明する。実施例１は、鋼板を打ち抜き、絞りしごき成型を行った図1に示す電池缶素材１を、図２に示す製造装置図を用いて加工を行った。図３に示す電池缶素材１を下スピンドル２２の凹部２２ａに設置しマグネット１３で吸着して保持した後、押し上げて上スピンドル１０に外挿し位置決めをした。次いで図３（ｂ）に示す内刃４と外刃６の回転により電池缶素材１の開口縁部を挟み込んで切断し、図１（ｂ）に示すスクラップ２と電池缶３に分離した。電池缶３は、図３（ｃ）に示す下スピンドル２２を下降させて、上スピンドル１０から取り出し、スクラップ２はスクラップ刃９とローラー７を回転させて挟み込んで、凹凸形状を転写させて円周方向に引き伸ばし破断させて、波板状スクラップ１１に整形して排出した。サンプル数は、電池缶素材１を１０００個製造した。
【００２９】
円環状のスクラップ２は少なくとも1箇所以上が軸方向に破断され、円環状から略直線状に変形され、波板状スクラップ１１の形状で排出されていた。また電池缶３内にはスクラップ切断粉は入っていなかった。これは、スクラップ２を円周方向に伸び限界まで引き伸ばしたことにより円環状の１ヶ所に引っ張り応力が集中し、そこが破断したことにより波板状スクラップ１１で排出されたと考えられる。図５に示す排出後のスクラップ２の端部を観察すると軸方向に破断部２ａが形成されていた。またスクラップ２の全長は電池缶開口部の内径より長い状態で排出されていた。
【００３０】
以上より上記方法と装置を用いることで電池缶３内に切断粉をいれずにスクラップ２を取り除くことが可能となる。またスクラップ長を電池缶開口径より長い状態で排出することにより電池缶３内にスクラップ２が入ることを防止でき、電池缶３内への金属異物混入を抑止することが可能となる。
【実施例２】
【００３１】
実施例２は、鋼板を打ち抜き、絞りしごき成型を行った図1に示す電池缶素材１を、図２に示す製造装置図を用いて加工を行った。但しスクラップ排出方法は図９に示すラック２３を用いて排出した。
【００３２】
図３に示す電池缶素材１を下スピンドル２２の凹部２２ａに設置しマグネット１３で吸着して保持した後、押し上げて上スピンドル１０に外挿し位置決めをした。次いで図３（ｂ）に示す内刃４と外刃６の回転により電池缶素材１の開口縁部を挟み込んで切断し、図１（ｂ）に示すスクラップ２と電池缶３に分離した。電池缶３は、図３（ｃ）に示す下スピンドル２２を下降させて、上スピンドル１０から取り出し、スクラップ２は図９に示すラック２３とローラー７を回転させて挟み込んで、凹凸形状を転写させて円周方向に引き伸ばし破断させて、波板状スクラップ１１に整形して排出した。サンプル数は、電池缶素材１を１０００個製造した。
【００３３】
実施例１と同様に円環状のスクラップ２は少なくとも1箇所以上が軸方向に破断され、円環状から略直線状に変形され、波板状スクラップ１１の形状で排出されており、また電池缶３内にはスクラップ切断粉も入っていなかった。また図５に示す排出後のスクラップ２の端部を観察すると軸方向に破断部２ａが形成されていた。またスクラップ２の全長は電池缶開口部の内径より長い状態で排出されていた。
【００３４】
以上より上記方法と装置を用いることで電池缶３内に切断粉をいれずにスクラップ２を取り除くことが可能となる。さらにはラック２３形状の工具を用いて、スクラップ２を排出することが可能となることより、ラック２３を無限延に長くすることによりラック２３側の工具寿命を延命することができ、生産性の向上も図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、有底円筒形状に成型した電池缶素材の開口縁部を内面または外面の少なくともいずれか一方から刃物で切断して円環状のスクラップを取り除く電池缶の製造方法であって、電池缶とスクラップとを切断後両者を離しスクラップを内外面から凹凸面を有する回転または回転と摺動する部材で挟み込んで伸び限界まで引き伸ばして円環状の一部を破断させて排出させることより、スクラップを切断して排出する必要がなくスクラップ切断粉の発生が抑止でき、電池缶への金属異物混入を抑止することが可能となり電池の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）本発明に係る電池缶素材の斜視図、（ｂ）同発明に係るスクラップと電池缶の斜視図
【図２】本発明に係る電池缶製造装置の斜視図
【図３】（ａ）本発明の一実施形態における電池缶素材の位置決めを示す状態図、（ｂ）同実施形態における電池缶素材の切断状態図、（ｃ）同実施形態における電池缶の下降後の状態図、（ｄ）同実施形態におけるスクラップ切断の状態図
【図４】本発明の一実施形態におけるスクラップ排出の状態を示す斜視図
【図５】本発明に係るスクラップ端面の破断部を示す説明図
【図６】本発明に係る電池缶製造装置の外刃の平面図
【図７】本発明に係る電池缶製造装置のスクラップ刃の平面図
【図８】本発明の一実施形態におけるラックを用いたスクラップ排出の状態を示す斜視図
【図９】従来例の切断装置の断面模式図
【図１０】（ａ）従来例におけるスクラップカッターの正面図、（ｂ）同図におけるスクラップカッターの側面図
【図１１】（ａ）従来例における切断機の開口縁部切断工程の説明図、（ｂ）同図における開口縁部排出工程の説明図
【符号の説明】
【００３７】
１  電池缶素材
１ａ  底面
２  スクラップ
２ａ  破断部
３  電池缶
４  内刃
５  外刃シャフト
５ａ  フランジ部
６  外刃
７  ローラー
８  スクラップシャフト
８ａ  フランジ部
９  スクラップ刃
９ａ  円弧状スクラップ刃
１０  上スピンドル
１１  波板状スクラップ
１２  イヤリング
１３  マグネット
２０  スピンドル本体
２１  先端ガイド
２２  下スピンドル
２２ａ  凹部
２３  ラック
２４  吸着部
２５  ベース
【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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【図１１】
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