電池ケースの蓋体製造方法
【課題】従来の電池ケースの蓋体製造方法では、ケース本体への取付けに適した形状に予め成型された金属板に環状突部を押し当てることにより、金属板に環状薄肉部を形成しているので、環状突部を押し当てにより蓋体が湾曲してしまい、蓋体をケース本体に溶接することが難しくなることがある。
【解決手段】本発明による電池ケースの蓋体製造方法は、蓋体１の素材である金属板１００に環状突部２３を押し付けることにより、金属板１００に環状薄肉部３を形成するコイニング工程と、コイニング工程の後に金属板１００に絞り加工を施して、金属板１００に環状の側壁部１１ａを形成する側壁形成工程とを含む。
【解決手段】本発明による電池ケースの蓋体製造方法は、蓋体１の素材である金属板１００に環状突部２３を押し付けることにより、金属板１００に環状薄肉部３を形成するコイニング工程と、コイニング工程の後に金属板１００に絞り加工を施して、金属板１００に環状の側壁部１１ａを形成する側壁形成工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池ケースの蓋体製造方法に関し、特に、コイニング工程の後に、環状薄肉部の外周側の板面から立設された側壁部を絞り加工により形成するように構成することで、コイニング工程で生じた弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体の湾曲を抑えることができるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えばリチウムイオン電池等の電池には、電解液を収容する電池ケースが設けられており、電池ケースには、開口部を有する有底筒状のケース本体と、開口部を塞ぐようにケース本体に取付けられた蓋体とが設けられている。蓋体には、電池ケース内の圧力が上昇して爆発することを防止するために、電池ケース内の圧力が所定値を超えた場合に開裂して電池ケース内の圧力を外部へと開放する安全弁が形成されている。従来用いられているこの種の電池ケースの蓋体製造方法としては、例えば下記の特許文献１，２等に示されている方法を挙げることができる。
【０００３】
すなわち、従来方法では、ケース本体への取付けに適した形状に予め成型された金属板を刻印パンチと平面状のダイとの間に配置して、平面状のダイにより金属板を支持しつつ、刻印パンチの環状突部を金属板に押し当てることにより、安全弁の縁部を構成する環状薄肉部を金属板に形成している。電池ケース内の圧力が所定値を超えた場合、他の部分よりも肉厚が薄くされている環状薄肉部が裂けることにより、安全弁全体が開裂される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５４５０４号公報
【特許文献２】特開２００７−１４１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の電池ケースの蓋体製造方法では、ケース本体への取付けに適した形状に予め成型された金属板に環状突部を押し当てることにより、金属板に環状薄肉部を形成しているので、環状突部の押し当て（コイニング工程）により生じた弾性ひずみが蓋体を湾曲させてしまう。この湾曲は、蓋体とケース本体との間に大きな隙間を生じさせ、蓋体をケース本体に溶接することを難しくする。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コイニング工程で生じた弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体の湾曲を抑えることができる電池ケースの蓋体製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電池ケースの蓋体製造方法は、環状薄肉部により縁部が構成された安全弁と、環状薄肉部の外周側に位置する外周側板面の外縁から環状に立設された側壁部とを有する電池ケースの蓋体を製造するための電池ケースの蓋体製造方法であって、蓋体の素材であるステンレス鋼製の金属板に環状突部を押し付けることにより、金属板に環状薄肉部を形成するコイニング工程と、コイニング工程の後に金属板に絞り加工を施して、金属板に側壁部を形成する側壁形成工程とを含む。
【０００８】
また、側壁形成工程では、環状薄肉部周辺の板面を拘束手段により拘束した状態で絞り加工を行う。
また、コイニング工程では、環状薄肉部の肉厚を最終目標肉厚よりも厚い状態に止めておき、側壁形成工程の後に、環状薄肉部に調節用環状突部を押し付けることにより、環状薄肉部の肉厚を最終目標肉厚まで薄くする。
また、コイニング工程では、互いに対向して配置された環状突部を金属板の表裏両面に同時に押し付けることにより環状薄肉部を形成する。
また、コイニング工程では、先端幅が異なる複数の環状突部を用い、先端幅が大きな順に環状突部を金属板に押し付ける多段コイニングを行う。
また、各段のコイニングでは、金属板の潰し率を７０％以下とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電池ケースの蓋体製造方法によれば、コイニング工程の後に金属板に絞り加工を施して、金属板に環状の側壁部を形成するので、コイニング工程により弾性ひずみが生じている板面に絞り加工による引張ひずみを与えることができる。これにより、コイニング工程で生じた弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体の湾曲を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による電池ケースの蓋体１を示す斜視図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。
【図３】図２の領域ＩＩＩの拡大図である。
【図４】図１の蓋体とケース本体との関係を示す説明図である。
【図５】図１の蓋体１を製造するための蓋体製造装置を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２による電池ケースの蓋体製造方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電池ケースの蓋体１を示す斜視図である。図において、二次電池の電池ケースを構成する蓋体１には、電池ケースの内部圧力が所定値を超えた場合に開裂して内部圧力を外部に開放する二次電池の安全弁２が設けられている。この安全弁２には、環状薄肉部３と屈曲部４とが設けられている。
【００１２】
環状薄肉部３は、安全弁２の縁部を構成する長円形の溝であり、蓋体１内の他の板面に比して肉厚が薄くされている部分である。この環状薄肉部３は、電池ケースの内部圧力が所定値を超えた場合に最先に裂けて、安全弁２全体を開裂させるものである。なお、環状薄肉部３の外形は、閉じられた外縁を有するものであればよく、例えば真円形や多角形等でもよい。屈曲部４は、環状薄肉部３の内周側に位置する板面であり、蓋体１の板厚方向１ａに沿って曲げ変形された部分である。
【００１３】
環状薄肉部３の外周側の板面（以下、外周側板面１０と呼ぶ）は、平坦に形成されている。外周側板面１０の外縁全体から板厚方向１ａに沿って略直角に屈曲された側壁部１１ａと、側壁部１１ａの先端から略直角に屈曲されたフランジ部１１ｂとが立設されている。これ以降、側壁部１１ａが立設された方向の蓋体１の端面を表面１３と呼び、逆側の蓋体１の端面を裏面１４と呼ぶ。
【００１４】
次に、図２は図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図であり、図３は図２の領域ＩＩＩの拡大図である。図２に示すように、環状薄肉部３は、蓋体１の表面１３及び裏面１４の両面に形成された一対の凹部３０によって構成されている。後に図を用いて詳しく説明するが、凹部３０は、互いに対向するように設けられた環状突部２３を蓋体１の両面に同時に押し付けるプレス加工により形成されるものである（図５参照）。
【００１５】
凹部３０についてより詳細に見ると、凹部３０には、図３に示すように、環状薄肉部３内において肉厚が最も薄くされた最薄部３０ａと、外周側板面１０から最薄部３０ａに向けて徐々に肉厚が薄くされた第１〜第３段部３０ｂ〜３０ｄとが設けられている。後に図を用いて詳しく説明するが、最薄部３０ａ及び第１〜第３段部３０ｂ〜３０ｄは、先端幅が異なる複数組の環状突部２３が先端幅の大きな順に蓋体１の両面に同時に押し付けられる多段コイニングにより形成される（図５の（ａ）〜（ｄ）参照）。このように、外周側板面１０から最薄部３０ａに向けて徐々に肉厚が薄くされた複数の段部３０ｂが凹部３０に設けられることで、最薄部３０ａの位置を容易に特定でき、環状薄肉部３の厚みを検査する品質検査の効率を向上できるようにされている。
【００１６】
図２に戻り、屈曲部４には、第１突出部４ａと第２突出部４ｂとが設けられている。第１突出部４ａは、環状薄肉部３の外周側における蓋体１の表面１３よりも板厚方向１ａに沿って突出されている。第２突出部４ｂは、環状薄肉部３の外周側における蓋体１の裏面１４よりも板厚方向１ａに沿って突出されている。すなわち、屈曲部４は、蓋体１の表面方向又は裏面方向の一方向にだけでなく、表面方向及び裏面方向の両方向に向けて曲げ変形された断面波形に形成されている。後に図を用いて詳しく説明するが、屈曲部４は、外周側板面１０を拘束しつつ前述のプレス加工が行われることで形成されるものであり、凹部３０の形成により生じる肉余りを吸収した部分である。このように、環状薄肉部３の内周部に屈曲部４が形成されることで、凹部３０の形成により生じる肉余りが外周側板面１０に作用することを低減でき、当該肉余りが蓋体１の外形に影響を及ぼすこと小さくしている。また、屈曲部４が断面波形に形成されることで、外周側板面１０に対する屈曲部４の突出量を小さく抑えつつ、屈曲部４の表面積を大きくできる。屈曲部４の表面積を大きくすることで、蓋体１が用いられる電池ケースの内部圧力をより大きく安全弁２に作用させることができる。また、外周側板面１０に対する屈曲部４の突出量を小さくできることで、他の部材が屈曲部４に接する可能性を小さくでき、安全弁２が破損する可能性を低くできる。
【００１７】
次に、図４は、図１の蓋体１とケース本体５との関係を示す説明図である。図４では概略的に示しているが、ケース本体５は、蓋体１とともに電池ケースを構成するものであり、開口部５ａを有する有底筒状に形成されたステンレス鋼製の容器である。蓋体１は、側壁部１１ａの外面がケース本体５の内周面５ｂに沿うように開口部５ａに挿入される。ケース本体５の上端部５ｃには、蓋体１が開口部５ａに挿入された際にフランジ部１１ｂの下面が重ねられる。蓋体１及びケース本体５は、例えばレーザ溶接等により、フランジ部１１ｂの下面とケース本体５の上端部５ｃとが溶接されることにより一体化される。
【００１８】
ここで、前述のように外周側板面１０を拘束しつつプレス加工を行うことで凹部３０の形成により生じる肉余りを屈曲部４で吸収させているが、すべての肉余りを屈曲部４に吸収させることは難しい。肉余りが外周側板面１０に作用すると、環状薄肉部３周辺の外周側板面１０に弾性ひずみが残留し、蓋体１が湾曲してしまう。蓋体１の湾曲が大きいと、図４に示すフランジ部１１ｂの下面とケース本体５の上端部５ｃとの間に大きな隙間が生じ、ケース本体５への蓋体１の溶接が困難となる。本実施の形態では、以下に説明する製造方法により蓋体１を製造することで、弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体１の湾曲を抑えることができるようにしている。
【００１９】
次に、図５は、図１の蓋体１を製造するための蓋体製造装置を示す構成図であり、図５の（ａ）〜（ｄ）はその蓋体製造装置を用いた蓋体製造方法のコイニング工程を示し、図５の（ｅ）は蓋体製造方法の側壁形成工程を示している。図５の（ａ）〜（ｄ）に示すように、コイニング工程では、複数組のパンチ２１及びダイ２２と、各パンチ２１及びダイ２２に設けられた複数組の環状突部２３と、各パンチ２１及びダイ２２の側部にそれぞれ設けられた拘束手段２４とを用いての多段コイニングが行われる。
【００２０】
環状突部２３は、互いに対向するように各パンチ２１及びダイ２２に設けられた突起体である。図５では断面しか示さないが、環状突部２３は、環状薄肉部３（図１参照）の形状に沿うように、各パンチ２１及びダイ２２の中央端面２１ａ，２２ａからパンチ２１及びダイ２２の外縁に沿って環状に形成されている。各環状突部２３は、パンチ２１及びダイ２２の組毎に異なる先端幅を有している。各パンチ２１及びダイ２２における環状突部２３の内周側には、環状突部２３を側壁とし中央端面２１ａ，２２ａを底面とする中央凹部２５が形成されている。
【００２１】
拘束手段２４は、パンチ２１の側部に配置されたブランクホルダ２４ａと、ダイ２２の側部に配置されたダイホルダ２４ｂと、ブランクホルダ２４ａに接続された付勢部材２４ｃとを有している。ブランクホルダ２４ａ及び付勢部材２４ｃは、パンチ２１と一体に変位される。付勢部材２４ｃは、例えばコイルバネ等により構成されており、ブランクホルダ２４ａをダイホルダ２４ｂに向けて付勢するものである。すなわち、拘束手段２４は、パンチ２１がダイ２２に向けて変位された際に、パンチ２１とダイ２２との間に配置された蓋体１を環状突部２３の外周側において拘束（挟持）するものである。
【００２２】
図５の（ｅ）に示すように、側壁形成工程では、パンチ５１と、パンチ５１の外周位置に配置された環状のダイ５２と、ダイ５２に対向するように配置された環状のホルダ５３と、ダイ５２の内周位置に設けられた拘束手段５４とが用いられる。パンチ５１、ダイ５２、ホルダ５３は、蓋体１の素材である金属板１００に絞り加工を施すものである。パンチ５１の上部には、蓋体１の安全弁２に対応する位置に配置された凹部５１ａと、凹部５１ａを囲む支持部５１ｂとが設けられている。
【００２３】
拘束手段５４には、クッションパッド５４ａと、クッションパッド５４ａに取付けられた環状の押圧体５４ｂが設けられている。クッションパッド５４ａは、例えばウレタン等の弾性体により構成されている。押圧体５４ｂは、金属により構成されており、パンチ５１の支持部５１ｂに対向するように環状に形成されている。
【００２４】
次に、図５の蓋体製造装置を用いた蓋体製造方法について説明する。図１〜図４に示す蓋体１に形成する場合、図５の（ａ）〜（ｄ）に示すコイニング工程を行った後に、図５の（ｅ）に示す側壁形成工程を行う。
【００２５】
図５の（ａ）に示す第１段目のコイニングでは、最も大きな先端幅を有する環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２が用いられ、蓋体１の素材となる平板状の金属板１００がパンチ２１とダイ２２との間に配置された後に、パンチ２１がダイ２２に向けて変位される。これにより、環状突部２３の外周側において金属板１００が拘束手段２４により拘束されつつ、金属板１００の両面（表面及び裏面１３，１４）に対して環状突部２３が同時に押付けられる。
【００２６】
この第１コイニング工程により、図３に示す第１段部３０ｂが形成される。ここで、第１段部３０ｂの形成により肉余りが生じるが、環状突部２３の外周側において金属板１００が拘束手段２４により拘束されているので、肉余りの大部分は第１段部３０ｂの内周側に逃げる。すなわち、第１段部３０ｂの形成により生じた肉余りの大部分は、第１段部３０ｂの内周側の板面が、増肉されつつ、パンチ２１及びダイ２２の中央凹部２５内で曲げ変形されることで、吸収される。これにより、第１段部３０ｂの形成により生じた肉余りが第１段部３０ｂの外周側の板面に作用することが低減される。
【００２７】
図５の（ｂ）に示す第２段目のコイニングでは、第１コイニング工程で用いられた環状突部２３よりも小さな先端幅の環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２が用いられ、第１段部３０ｂの底部に対して環状突部２３が押付けられることで第２段部３０ｃが形成される。この第２段部３０ｃの形成により生じる肉余りについても、第２段部３０ｃの内周側の板面が増肉及び曲げ変形されることで、大部分が吸収される。
【００２８】
同様に、図５の（ｃ）に示す第３段目のコイニングでは、第２段目のコイニングで用いられた環状突部２３よりも小さな先端幅の環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２が用いられ、第２段部３０ｃの底部に対して環状突部２３が押付けられることで第３段部３０ｄが形成される。また、図５の（ｄ）に示す第４段目のコイニングでは、第３段目のコイニング工程で用いられた環状突部２３よりも小さな先端幅の環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２が用いられ、第３段部３０ｄの底部に対して環状突部２３が押付けられることで最薄部３０ａが形成される。すなわち、第４段目のコイニングにて、環状突部２３の肉厚が最終目標肉厚まで薄くされる。これら第３段部３０ｄ及び最薄部３０ａの形成により生じる肉余りについても、第３段部３０ｄ及び最薄部３０ａの内周側の板面が増肉及び曲げ変形されることで、大部分が吸収される。
【００２９】
このように、互いに対向するように設けられた環状突部２３を金属板１００の両面に対して同時に押し付けることにより環状薄肉部３が形成されるように構成することで、従来技術の文献２のように蓋体の片面に対して環状突部を押し付ける場合に比べて、１つの環状突部２３による金属板１００の加工量を小さくでき、１つの環状突部２３に掛る加工負荷を小さくできる。すなわち、ステンレス鋼製の金属板を用いて環状薄肉部３を形成する際、加工中の割れや加工硬化を抑制できるため、環状薄肉部３を精度良く成形できると共に、加工負荷をパンチ２１及びダイ２２に分散でき、金型の寿命を長くすることができる。
また、先端幅が大きな順に複数組の環状突部２３を金属板１００の両面に押し付ける多段コイニングにより環状薄肉部３を形成するので、環状薄肉部３に最薄部３０ａ及び第１〜第３段部３０ｂ〜３０ｄを形成でき、第１〜第３段部３０ｂ〜３０ｄを利用して環状薄肉部３の品質検査の効率を向上できる。
【００３０】
図５の（ｅ）に示す側壁形成工程では、環状薄肉部３が凹部５１ａの内方に位置するように金属板１００がパンチ５１上に載置された後にダイ５２が降下されることで、金属板１００に絞り加工が施される。すなわち、ダイ５２の降下に応じて、金属板１００が屈曲されるとともに、ダイ５２の内周面とパンチ５１の外周面との間で金属板１００が引き延ばされることで、側壁部１１ａが形成される。また、屈曲された金属板１００の先端がホルダ５３に当接された後にダイ５２がさらに降下されることで、該金属板１００の先端がホルダ５３に沿って屈曲されてフランジ部１１ｂが形成される。
【００３１】
前述したようなコイニング工程で生じた肉余りは、外周側板面１０に弾性ひずみを発生させる。一方で、この側壁形成工程における絞り加工では、コイニング工程で生じた弾性ひずみを相殺するように、外周側板面１０に引張ひずみを与えることができる。これにより、コイニング工程で生じた弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体１の湾曲を抑えることができる。
【００３２】
ここで、図５の（ｅ）では絞り加工の終期の状態を示しているが、側壁形成工程で用いる金型は、ダイ５２がパンチ５１に向かって降下される際に、ダイ５２よりも先に押圧体５４ｂが金属板１００に接触されるように構成されている。押圧体５４ｂが金属板１００に接触した後にダイ５２が降下されると、クッションパッド５４ａが圧縮されながら、押圧体５４ｂ及び支持部５１ｂにより環状薄肉部３周辺の外周側板面１０が拘束される。
【００３３】
前述したような絞り加工での引張応力が環状薄肉部３に大きく作用すると、環状薄肉部３が破断してしまうおそれがある。本実施の形態では、拘束手段５４により環状薄肉部３周辺の外周側板面１０を拘束した状態で金属板１００に絞り加工を施すことで、環状薄肉部３の破断を回避している。なお、図５の（ｅ）では、外周側板面１０全体を拘束するように示しているが、環状薄肉部３周辺のより狭い範囲のみを拘束するようにしてもよい。
【００３４】
次に、実施例を挙げる。本発明者は、公称板厚０．８ｍｍのＳＵＳ４３０の鋼板を素材として、図５に示すコイニング工程及び側壁形成工程を施すことで、蓋体１に形成した。なお、環状薄肉部３の形状は長辺を１５ｍｍとし短辺を１０ｍｍとする長円形とし、最薄部３０ａの肉厚（最終目標肉厚）は０．０１５ｍｍとした。また、第１段目のコイニングでは、先端幅が１．５ｍｍの環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２を用い、第２段目のコイニングでは、先端幅が１．０ｍｍの環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２を用い、第３段目のコイニングでは、先端幅が０．５ｍｍの環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２を用い、第４段目のコイニングでは、先端が６０°の三角断面形状で先端Ｒを０．２Ｒとした環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２を用いた。さらに、第１〜第４段のコイニングを通して、パンチ２１及びダイ２２の中央凹部２５の深さは、公称板厚分の０．８ｍｍとした。
【００３５】
このような条件において、第１〜第４段のコイニングにおける蓋体１の潰し率［％］を下記の表１に示す実施例Ａ〜Ｋように変更し、金属板１００の潰し率と金型の破損との関係を調べた。なお、潰し率［％］とは、各コイニング工程において蓋体１の板面をどの程度潰すかを示すものであり、｛（前工程の板厚−後工程の板厚）÷前工程の板厚｝×１００で求められる数値である。なお、第１コイニング工程の潰し率を求めるときの前工程の板厚は、素材として用いられる鋼板の公称板厚である。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１の実施例Ａ，Ｅ〜Ｈ，Ｊ，Ｋに示すように、潰し率を７０％以下に抑えてコイニング工程を実施したところ、２０００ショット後にもパンチ２１及びダイ２２の環状突部２３にクラックは発生しないことが確認できた。これに対して、実施例Ｂ〜Ｄ，Ｉに示すように、金属板１００の潰し率が７０％を超えるコイニングを含む多段コイニングを実施すると、実施回数が２０００ショットに届く前に、潰し率が７０％を超えるコイニング工程のタイミングでパンチ２１の環状突部２３にクラックが発生することが判明した。従って、各段のコイニングにおける金属板１００の潰し率は７０％以下とすることが好ましい。なお、上述の条件にて形成した安全弁２は、割れが発生することなく所望の環状薄肉部３が得られ、０．６〜０．８ＭＰａの圧力範囲で安定して作動した。
【００３８】
また、従来の絞り加工により側壁部を形成した蓋体１に安全弁２を成形する方法で蓋体１を製造した場合にはフランジ部１１ｂのツイスト量が０．５ｍｍ程度となり溶接不良が生じる場合があったが、本実施の形態の方法で蓋体１を製造したところ、ツイスト量を０．３ｍｍ以下に抑えることができ、溶接不良の発生を回避できた。
【００３９】
このような電池ケースの蓋体製造方法では、コイニング工程の後に金属板１００に絞り加工を施して、金属板１００に側壁部１１ａを形成するので、コイニング工程により弾性ひずみが生じている板面に絞り加工による引張ひずみを与えることができる。これにより、コイニング工程で生じた弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体の湾曲を抑えることができる。
【００４０】
また、側壁形成工程では、環状薄肉部３周辺の外周側板面１０を拘束手段５４により拘束した状態で絞り加工を行うので、絞り加工での引張応力が環状薄肉部３に大きく作用することを回避でき、環状薄肉部３の破断を回避できる。
【００４１】
さらに、コイニング工程では、互いに対向して配置された環状突部２３を金属板１００の表裏両面に同時に押し付けることにより環状薄肉部３を形成するので、従来技術のように蓋体の片面に対して環状突部を押し付ける場合に比べて、１つの環状突部２３による蓋体１の加工量を小さくでき、１つの環状突部２３に掛る加工負荷を小さくできる。これにより、環状薄肉部３を形成する際、加工中の割れや加工硬化を抑制できるため、環状薄肉部を精度良く成形できると共に、加工負荷をパンチ２１及びダイ２２に分散でき、金型の寿命を長くすることができる。
【００４２】
さらにまた、コイニング工程では、先端幅が異なる複数の環状突部２３を用い、先端幅が大きな順に環状突部２３を金属板１００に押し付ける多段コイニングを行うので、１つの環状突部２３に掛る加工負荷をさらに小さくでき、金型の寿命をさらに向上できる。また、外周側板面１０から最薄部３０ａに向けて徐々に肉厚が薄くされた複数の段部３０ｂを環状薄肉部３に設けることができ、この段部３０ｂを利用して最薄部３０ａの位置を容易に特定でき、環状薄肉部３の厚みを検査する品質検査の効率を向上できる。
【００４３】
また、各段のコイニングでは、金属板の潰し率を７０％以下とするので、パンチ２１及びダイ２２の環状突部２３に破損が生じる可能性をさらに低減でき、金型の寿命をより確実に長くできる。
【００４４】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２による電池ケースの蓋体製造方法を示す説明図である。実施の形態１では、拘束手段５４により環状薄肉部３周辺の外周側板面１０を拘束した状態で金属板１００に絞り加工を施すことにより、絞り加工により生じる環状薄肉部３への引張応力を低減させている。しかしながら、環状薄肉部３への引張応力の作用を完全に無くすことは難しく、引張応力により環状薄肉部３の肉厚が減少する可能性もある。環状薄肉部３の肉厚が所定の肉厚よりも薄いと、電池ケース内の圧力が予め想定されている圧力に達する前に環状薄肉部３が裂けてしまう。
【００４５】
このため、実施の形態１では、側壁形成工程の前に行うコイニング工程で環状薄肉部３の肉厚を最終目標肉厚まで薄くしていたが（図５の（ａ）〜（ｄ）参照）、この実施の形態２においては、側壁形成工程の前に行うコイニング工程では、環状薄肉部３の肉厚を最終目標肉厚よりも厚い状態に止めておき（図６の（ａ）〜（ｃ）参照）、側壁形成工程（図６の（ｄ）参照）の後に、環状薄肉部３に調節用環状突部２６を押し付けることにより、環状薄肉部３の肉厚を最終目標肉厚まで薄くしている（図６の（ｅ）参照）。調節用環状突部２６としては、図５の（ｄ）に示す第４段目のコイニングで用いる環状突部と同等のものを用いる。但し、当該環状突部の押し込み量は、側壁形成工程での減肉量を考慮した量とされる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４６】
このような電池ケースの蓋体製造方法では、側壁形成工程の後に、環状薄肉部３に調節用環状突部２６を押し付けることにより、環状薄肉部３の肉厚を最終目標肉厚まで薄くするので、側壁形成工程での減肉量まで考慮して環状薄肉部３を形成でき、環状薄肉部３の肉厚の精度を向上できる。これにより、安全弁２の作動圧力の精度も向上でき、安全弁２の動作の信頼性を向上できる。
【００４７】
なお、実施の形態１，２では、金属板１００に絞り加工を施すことで適度の大きさのフランジ部１１ｂを形成するように説明しているが、より大きな金属板に絞り加工を施した後に、余分な領域を切り落とすことでフランジ部の大きさを調節してもよい。すなわち、側壁形成工程には金属板のトリミング加工がさらに含まれていてもよい。
【００４８】
また、実施の形態１，２では、互いに対向して配置された環状突部２３を金属板１００の表裏両面に同時に押付けて環状肉薄部を形成するように説明しているが、これに限定されず、金属板の表裏いずれか一方の面にのみ環状突部を押付けて環状肉薄部を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 蓋体
２ 安全弁
３ 環状薄肉部
１０ 外周側板面
１１ａ 側壁部
２３ 環状突部
２６ 調節用環状突部
５４ 拘束手段
１００ 金属板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池ケースの蓋体製造方法に関し、特に、コイニング工程の後に、環状薄肉部の外周側の板面から立設された側壁部を絞り加工により形成するように構成することで、コイニング工程で生じた弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体の湾曲を抑えることができるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えばリチウムイオン電池等の電池には、電解液を収容する電池ケースが設けられており、電池ケースには、開口部を有する有底筒状のケース本体と、開口部を塞ぐようにケース本体に取付けられた蓋体とが設けられている。蓋体には、電池ケース内の圧力が上昇して爆発することを防止するために、電池ケース内の圧力が所定値を超えた場合に開裂して電池ケース内の圧力を外部へと開放する安全弁が形成されている。従来用いられているこの種の電池ケースの蓋体製造方法としては、例えば下記の特許文献１，２等に示されている方法を挙げることができる。
【０００３】
すなわち、従来方法では、ケース本体への取付けに適した形状に予め成型された金属板を刻印パンチと平面状のダイとの間に配置して、平面状のダイにより金属板を支持しつつ、刻印パンチの環状突部を金属板に押し当てることにより、安全弁の縁部を構成する環状薄肉部を金属板に形成している。電池ケース内の圧力が所定値を超えた場合、他の部分よりも肉厚が薄くされている環状薄肉部が裂けることにより、安全弁全体が開裂される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５４５０４号公報
【特許文献２】特開２００７−１４１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の電池ケースの蓋体製造方法では、ケース本体への取付けに適した形状に予め成型された金属板に環状突部を押し当てることにより、金属板に環状薄肉部を形成しているので、環状突部の押し当て（コイニング工程）により生じた弾性ひずみが蓋体を湾曲させてしまう。この湾曲は、蓋体とケース本体との間に大きな隙間を生じさせ、蓋体をケース本体に溶接することを難しくする。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コイニング工程で生じた弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体の湾曲を抑えることができる電池ケースの蓋体製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電池ケースの蓋体製造方法は、環状薄肉部により縁部が構成された安全弁と、環状薄肉部の外周側に位置する外周側板面の外縁から環状に立設された側壁部とを有する電池ケースの蓋体を製造するための電池ケースの蓋体製造方法であって、蓋体の素材であるステンレス鋼製の金属板に環状突部を押し付けることにより、金属板に環状薄肉部を形成するコイニング工程と、コイニング工程の後に金属板に絞り加工を施して、金属板に側壁部を形成する側壁形成工程とを含む。
【０００８】
また、側壁形成工程では、環状薄肉部周辺の板面を拘束手段により拘束した状態で絞り加工を行う。
また、コイニング工程では、環状薄肉部の肉厚を最終目標肉厚よりも厚い状態に止めておき、側壁形成工程の後に、環状薄肉部に調節用環状突部を押し付けることにより、環状薄肉部の肉厚を最終目標肉厚まで薄くする。
また、コイニング工程では、互いに対向して配置された環状突部を金属板の表裏両面に同時に押し付けることにより環状薄肉部を形成する。
また、コイニング工程では、先端幅が異なる複数の環状突部を用い、先端幅が大きな順に環状突部を金属板に押し付ける多段コイニングを行う。
また、各段のコイニングでは、金属板の潰し率を７０％以下とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電池ケースの蓋体製造方法によれば、コイニング工程の後に金属板に絞り加工を施して、金属板に環状の側壁部を形成するので、コイニング工程により弾性ひずみが生じている板面に絞り加工による引張ひずみを与えることができる。これにより、コイニング工程で生じた弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体の湾曲を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による電池ケースの蓋体１を示す斜視図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。
【図３】図２の領域ＩＩＩの拡大図である。
【図４】図１の蓋体とケース本体との関係を示す説明図である。
【図５】図１の蓋体１を製造するための蓋体製造装置を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２による電池ケースの蓋体製造方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電池ケースの蓋体１を示す斜視図である。図において、二次電池の電池ケースを構成する蓋体１には、電池ケースの内部圧力が所定値を超えた場合に開裂して内部圧力を外部に開放する二次電池の安全弁２が設けられている。この安全弁２には、環状薄肉部３と屈曲部４とが設けられている。
【００１２】
環状薄肉部３は、安全弁２の縁部を構成する長円形の溝であり、蓋体１内の他の板面に比して肉厚が薄くされている部分である。この環状薄肉部３は、電池ケースの内部圧力が所定値を超えた場合に最先に裂けて、安全弁２全体を開裂させるものである。なお、環状薄肉部３の外形は、閉じられた外縁を有するものであればよく、例えば真円形や多角形等でもよい。屈曲部４は、環状薄肉部３の内周側に位置する板面であり、蓋体１の板厚方向１ａに沿って曲げ変形された部分である。
【００１３】
環状薄肉部３の外周側の板面（以下、外周側板面１０と呼ぶ）は、平坦に形成されている。外周側板面１０の外縁全体から板厚方向１ａに沿って略直角に屈曲された側壁部１１ａと、側壁部１１ａの先端から略直角に屈曲されたフランジ部１１ｂとが立設されている。これ以降、側壁部１１ａが立設された方向の蓋体１の端面を表面１３と呼び、逆側の蓋体１の端面を裏面１４と呼ぶ。
【００１４】
次に、図２は図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図であり、図３は図２の領域ＩＩＩの拡大図である。図２に示すように、環状薄肉部３は、蓋体１の表面１３及び裏面１４の両面に形成された一対の凹部３０によって構成されている。後に図を用いて詳しく説明するが、凹部３０は、互いに対向するように設けられた環状突部２３を蓋体１の両面に同時に押し付けるプレス加工により形成されるものである（図５参照）。
【００１５】
凹部３０についてより詳細に見ると、凹部３０には、図３に示すように、環状薄肉部３内において肉厚が最も薄くされた最薄部３０ａと、外周側板面１０から最薄部３０ａに向けて徐々に肉厚が薄くされた第１〜第３段部３０ｂ〜３０ｄとが設けられている。後に図を用いて詳しく説明するが、最薄部３０ａ及び第１〜第３段部３０ｂ〜３０ｄは、先端幅が異なる複数組の環状突部２３が先端幅の大きな順に蓋体１の両面に同時に押し付けられる多段コイニングにより形成される（図５の（ａ）〜（ｄ）参照）。このように、外周側板面１０から最薄部３０ａに向けて徐々に肉厚が薄くされた複数の段部３０ｂが凹部３０に設けられることで、最薄部３０ａの位置を容易に特定でき、環状薄肉部３の厚みを検査する品質検査の効率を向上できるようにされている。
【００１６】
図２に戻り、屈曲部４には、第１突出部４ａと第２突出部４ｂとが設けられている。第１突出部４ａは、環状薄肉部３の外周側における蓋体１の表面１３よりも板厚方向１ａに沿って突出されている。第２突出部４ｂは、環状薄肉部３の外周側における蓋体１の裏面１４よりも板厚方向１ａに沿って突出されている。すなわち、屈曲部４は、蓋体１の表面方向又は裏面方向の一方向にだけでなく、表面方向及び裏面方向の両方向に向けて曲げ変形された断面波形に形成されている。後に図を用いて詳しく説明するが、屈曲部４は、外周側板面１０を拘束しつつ前述のプレス加工が行われることで形成されるものであり、凹部３０の形成により生じる肉余りを吸収した部分である。このように、環状薄肉部３の内周部に屈曲部４が形成されることで、凹部３０の形成により生じる肉余りが外周側板面１０に作用することを低減でき、当該肉余りが蓋体１の外形に影響を及ぼすこと小さくしている。また、屈曲部４が断面波形に形成されることで、外周側板面１０に対する屈曲部４の突出量を小さく抑えつつ、屈曲部４の表面積を大きくできる。屈曲部４の表面積を大きくすることで、蓋体１が用いられる電池ケースの内部圧力をより大きく安全弁２に作用させることができる。また、外周側板面１０に対する屈曲部４の突出量を小さくできることで、他の部材が屈曲部４に接する可能性を小さくでき、安全弁２が破損する可能性を低くできる。
【００１７】
次に、図４は、図１の蓋体１とケース本体５との関係を示す説明図である。図４では概略的に示しているが、ケース本体５は、蓋体１とともに電池ケースを構成するものであり、開口部５ａを有する有底筒状に形成されたステンレス鋼製の容器である。蓋体１は、側壁部１１ａの外面がケース本体５の内周面５ｂに沿うように開口部５ａに挿入される。ケース本体５の上端部５ｃには、蓋体１が開口部５ａに挿入された際にフランジ部１１ｂの下面が重ねられる。蓋体１及びケース本体５は、例えばレーザ溶接等により、フランジ部１１ｂの下面とケース本体５の上端部５ｃとが溶接されることにより一体化される。
【００１８】
ここで、前述のように外周側板面１０を拘束しつつプレス加工を行うことで凹部３０の形成により生じる肉余りを屈曲部４で吸収させているが、すべての肉余りを屈曲部４に吸収させることは難しい。肉余りが外周側板面１０に作用すると、環状薄肉部３周辺の外周側板面１０に弾性ひずみが残留し、蓋体１が湾曲してしまう。蓋体１の湾曲が大きいと、図４に示すフランジ部１１ｂの下面とケース本体５の上端部５ｃとの間に大きな隙間が生じ、ケース本体５への蓋体１の溶接が困難となる。本実施の形態では、以下に説明する製造方法により蓋体１を製造することで、弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体１の湾曲を抑えることができるようにしている。
【００１９】
次に、図５は、図１の蓋体１を製造するための蓋体製造装置を示す構成図であり、図５の（ａ）〜（ｄ）はその蓋体製造装置を用いた蓋体製造方法のコイニング工程を示し、図５の（ｅ）は蓋体製造方法の側壁形成工程を示している。図５の（ａ）〜（ｄ）に示すように、コイニング工程では、複数組のパンチ２１及びダイ２２と、各パンチ２１及びダイ２２に設けられた複数組の環状突部２３と、各パンチ２１及びダイ２２の側部にそれぞれ設けられた拘束手段２４とを用いての多段コイニングが行われる。
【００２０】
環状突部２３は、互いに対向するように各パンチ２１及びダイ２２に設けられた突起体である。図５では断面しか示さないが、環状突部２３は、環状薄肉部３（図１参照）の形状に沿うように、各パンチ２１及びダイ２２の中央端面２１ａ，２２ａからパンチ２１及びダイ２２の外縁に沿って環状に形成されている。各環状突部２３は、パンチ２１及びダイ２２の組毎に異なる先端幅を有している。各パンチ２１及びダイ２２における環状突部２３の内周側には、環状突部２３を側壁とし中央端面２１ａ，２２ａを底面とする中央凹部２５が形成されている。
【００２１】
拘束手段２４は、パンチ２１の側部に配置されたブランクホルダ２４ａと、ダイ２２の側部に配置されたダイホルダ２４ｂと、ブランクホルダ２４ａに接続された付勢部材２４ｃとを有している。ブランクホルダ２４ａ及び付勢部材２４ｃは、パンチ２１と一体に変位される。付勢部材２４ｃは、例えばコイルバネ等により構成されており、ブランクホルダ２４ａをダイホルダ２４ｂに向けて付勢するものである。すなわち、拘束手段２４は、パンチ２１がダイ２２に向けて変位された際に、パンチ２１とダイ２２との間に配置された蓋体１を環状突部２３の外周側において拘束（挟持）するものである。
【００２２】
図５の（ｅ）に示すように、側壁形成工程では、パンチ５１と、パンチ５１の外周位置に配置された環状のダイ５２と、ダイ５２に対向するように配置された環状のホルダ５３と、ダイ５２の内周位置に設けられた拘束手段５４とが用いられる。パンチ５１、ダイ５２、ホルダ５３は、蓋体１の素材である金属板１００に絞り加工を施すものである。パンチ５１の上部には、蓋体１の安全弁２に対応する位置に配置された凹部５１ａと、凹部５１ａを囲む支持部５１ｂとが設けられている。
【００２３】
拘束手段５４には、クッションパッド５４ａと、クッションパッド５４ａに取付けられた環状の押圧体５４ｂが設けられている。クッションパッド５４ａは、例えばウレタン等の弾性体により構成されている。押圧体５４ｂは、金属により構成されており、パンチ５１の支持部５１ｂに対向するように環状に形成されている。
【００２４】
次に、図５の蓋体製造装置を用いた蓋体製造方法について説明する。図１〜図４に示す蓋体１に形成する場合、図５の（ａ）〜（ｄ）に示すコイニング工程を行った後に、図５の（ｅ）に示す側壁形成工程を行う。
【００２５】
図５の（ａ）に示す第１段目のコイニングでは、最も大きな先端幅を有する環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２が用いられ、蓋体１の素材となる平板状の金属板１００がパンチ２１とダイ２２との間に配置された後に、パンチ２１がダイ２２に向けて変位される。これにより、環状突部２３の外周側において金属板１００が拘束手段２４により拘束されつつ、金属板１００の両面（表面及び裏面１３，１４）に対して環状突部２３が同時に押付けられる。
【００２６】
この第１コイニング工程により、図３に示す第１段部３０ｂが形成される。ここで、第１段部３０ｂの形成により肉余りが生じるが、環状突部２３の外周側において金属板１００が拘束手段２４により拘束されているので、肉余りの大部分は第１段部３０ｂの内周側に逃げる。すなわち、第１段部３０ｂの形成により生じた肉余りの大部分は、第１段部３０ｂの内周側の板面が、増肉されつつ、パンチ２１及びダイ２２の中央凹部２５内で曲げ変形されることで、吸収される。これにより、第１段部３０ｂの形成により生じた肉余りが第１段部３０ｂの外周側の板面に作用することが低減される。
【００２７】
図５の（ｂ）に示す第２段目のコイニングでは、第１コイニング工程で用いられた環状突部２３よりも小さな先端幅の環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２が用いられ、第１段部３０ｂの底部に対して環状突部２３が押付けられることで第２段部３０ｃが形成される。この第２段部３０ｃの形成により生じる肉余りについても、第２段部３０ｃの内周側の板面が増肉及び曲げ変形されることで、大部分が吸収される。
【００２８】
同様に、図５の（ｃ）に示す第３段目のコイニングでは、第２段目のコイニングで用いられた環状突部２３よりも小さな先端幅の環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２が用いられ、第２段部３０ｃの底部に対して環状突部２３が押付けられることで第３段部３０ｄが形成される。また、図５の（ｄ）に示す第４段目のコイニングでは、第３段目のコイニング工程で用いられた環状突部２３よりも小さな先端幅の環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２が用いられ、第３段部３０ｄの底部に対して環状突部２３が押付けられることで最薄部３０ａが形成される。すなわち、第４段目のコイニングにて、環状突部２３の肉厚が最終目標肉厚まで薄くされる。これら第３段部３０ｄ及び最薄部３０ａの形成により生じる肉余りについても、第３段部３０ｄ及び最薄部３０ａの内周側の板面が増肉及び曲げ変形されることで、大部分が吸収される。
【００２９】
このように、互いに対向するように設けられた環状突部２３を金属板１００の両面に対して同時に押し付けることにより環状薄肉部３が形成されるように構成することで、従来技術の文献２のように蓋体の片面に対して環状突部を押し付ける場合に比べて、１つの環状突部２３による金属板１００の加工量を小さくでき、１つの環状突部２３に掛る加工負荷を小さくできる。すなわち、ステンレス鋼製の金属板を用いて環状薄肉部３を形成する際、加工中の割れや加工硬化を抑制できるため、環状薄肉部３を精度良く成形できると共に、加工負荷をパンチ２１及びダイ２２に分散でき、金型の寿命を長くすることができる。
また、先端幅が大きな順に複数組の環状突部２３を金属板１００の両面に押し付ける多段コイニングにより環状薄肉部３を形成するので、環状薄肉部３に最薄部３０ａ及び第１〜第３段部３０ｂ〜３０ｄを形成でき、第１〜第３段部３０ｂ〜３０ｄを利用して環状薄肉部３の品質検査の効率を向上できる。
【００３０】
図５の（ｅ）に示す側壁形成工程では、環状薄肉部３が凹部５１ａの内方に位置するように金属板１００がパンチ５１上に載置された後にダイ５２が降下されることで、金属板１００に絞り加工が施される。すなわち、ダイ５２の降下に応じて、金属板１００が屈曲されるとともに、ダイ５２の内周面とパンチ５１の外周面との間で金属板１００が引き延ばされることで、側壁部１１ａが形成される。また、屈曲された金属板１００の先端がホルダ５３に当接された後にダイ５２がさらに降下されることで、該金属板１００の先端がホルダ５３に沿って屈曲されてフランジ部１１ｂが形成される。
【００３１】
前述したようなコイニング工程で生じた肉余りは、外周側板面１０に弾性ひずみを発生させる。一方で、この側壁形成工程における絞り加工では、コイニング工程で生じた弾性ひずみを相殺するように、外周側板面１０に引張ひずみを与えることができる。これにより、コイニング工程で生じた弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体１の湾曲を抑えることができる。
【００３２】
ここで、図５の（ｅ）では絞り加工の終期の状態を示しているが、側壁形成工程で用いる金型は、ダイ５２がパンチ５１に向かって降下される際に、ダイ５２よりも先に押圧体５４ｂが金属板１００に接触されるように構成されている。押圧体５４ｂが金属板１００に接触した後にダイ５２が降下されると、クッションパッド５４ａが圧縮されながら、押圧体５４ｂ及び支持部５１ｂにより環状薄肉部３周辺の外周側板面１０が拘束される。
【００３３】
前述したような絞り加工での引張応力が環状薄肉部３に大きく作用すると、環状薄肉部３が破断してしまうおそれがある。本実施の形態では、拘束手段５４により環状薄肉部３周辺の外周側板面１０を拘束した状態で金属板１００に絞り加工を施すことで、環状薄肉部３の破断を回避している。なお、図５の（ｅ）では、外周側板面１０全体を拘束するように示しているが、環状薄肉部３周辺のより狭い範囲のみを拘束するようにしてもよい。
【００３４】
次に、実施例を挙げる。本発明者は、公称板厚０．８ｍｍのＳＵＳ４３０の鋼板を素材として、図５に示すコイニング工程及び側壁形成工程を施すことで、蓋体１に形成した。なお、環状薄肉部３の形状は長辺を１５ｍｍとし短辺を１０ｍｍとする長円形とし、最薄部３０ａの肉厚（最終目標肉厚）は０．０１５ｍｍとした。また、第１段目のコイニングでは、先端幅が１．５ｍｍの環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２を用い、第２段目のコイニングでは、先端幅が１．０ｍｍの環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２を用い、第３段目のコイニングでは、先端幅が０．５ｍｍの環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２を用い、第４段目のコイニングでは、先端が６０°の三角断面形状で先端Ｒを０．２Ｒとした環状突部２３が設けられたパンチ２１及びダイ２２を用いた。さらに、第１〜第４段のコイニングを通して、パンチ２１及びダイ２２の中央凹部２５の深さは、公称板厚分の０．８ｍｍとした。
【００３５】
このような条件において、第１〜第４段のコイニングにおける蓋体１の潰し率［％］を下記の表１に示す実施例Ａ〜Ｋように変更し、金属板１００の潰し率と金型の破損との関係を調べた。なお、潰し率［％］とは、各コイニング工程において蓋体１の板面をどの程度潰すかを示すものであり、｛（前工程の板厚−後工程の板厚）÷前工程の板厚｝×１００で求められる数値である。なお、第１コイニング工程の潰し率を求めるときの前工程の板厚は、素材として用いられる鋼板の公称板厚である。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１の実施例Ａ，Ｅ〜Ｈ，Ｊ，Ｋに示すように、潰し率を７０％以下に抑えてコイニング工程を実施したところ、２０００ショット後にもパンチ２１及びダイ２２の環状突部２３にクラックは発生しないことが確認できた。これに対して、実施例Ｂ〜Ｄ，Ｉに示すように、金属板１００の潰し率が７０％を超えるコイニングを含む多段コイニングを実施すると、実施回数が２０００ショットに届く前に、潰し率が７０％を超えるコイニング工程のタイミングでパンチ２１の環状突部２３にクラックが発生することが判明した。従って、各段のコイニングにおける金属板１００の潰し率は７０％以下とすることが好ましい。なお、上述の条件にて形成した安全弁２は、割れが発生することなく所望の環状薄肉部３が得られ、０．６〜０．８ＭＰａの圧力範囲で安定して作動した。
【００３８】
また、従来の絞り加工により側壁部を形成した蓋体１に安全弁２を成形する方法で蓋体１を製造した場合にはフランジ部１１ｂのツイスト量が０．５ｍｍ程度となり溶接不良が生じる場合があったが、本実施の形態の方法で蓋体１を製造したところ、ツイスト量を０．３ｍｍ以下に抑えることができ、溶接不良の発生を回避できた。
【００３９】
このような電池ケースの蓋体製造方法では、コイニング工程の後に金属板１００に絞り加工を施して、金属板１００に側壁部１１ａを形成するので、コイニング工程により弾性ひずみが生じている板面に絞り加工による引張ひずみを与えることができる。これにより、コイニング工程で生じた弾性ひずみを除去でき、弾性ひずみによる蓋体の湾曲を抑えることができる。
【００４０】
また、側壁形成工程では、環状薄肉部３周辺の外周側板面１０を拘束手段５４により拘束した状態で絞り加工を行うので、絞り加工での引張応力が環状薄肉部３に大きく作用することを回避でき、環状薄肉部３の破断を回避できる。
【００４１】
さらに、コイニング工程では、互いに対向して配置された環状突部２３を金属板１００の表裏両面に同時に押し付けることにより環状薄肉部３を形成するので、従来技術のように蓋体の片面に対して環状突部を押し付ける場合に比べて、１つの環状突部２３による蓋体１の加工量を小さくでき、１つの環状突部２３に掛る加工負荷を小さくできる。これにより、環状薄肉部３を形成する際、加工中の割れや加工硬化を抑制できるため、環状薄肉部を精度良く成形できると共に、加工負荷をパンチ２１及びダイ２２に分散でき、金型の寿命を長くすることができる。
【００４２】
さらにまた、コイニング工程では、先端幅が異なる複数の環状突部２３を用い、先端幅が大きな順に環状突部２３を金属板１００に押し付ける多段コイニングを行うので、１つの環状突部２３に掛る加工負荷をさらに小さくでき、金型の寿命をさらに向上できる。また、外周側板面１０から最薄部３０ａに向けて徐々に肉厚が薄くされた複数の段部３０ｂを環状薄肉部３に設けることができ、この段部３０ｂを利用して最薄部３０ａの位置を容易に特定でき、環状薄肉部３の厚みを検査する品質検査の効率を向上できる。
【００４３】
また、各段のコイニングでは、金属板の潰し率を７０％以下とするので、パンチ２１及びダイ２２の環状突部２３に破損が生じる可能性をさらに低減でき、金型の寿命をより確実に長くできる。
【００４４】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２による電池ケースの蓋体製造方法を示す説明図である。実施の形態１では、拘束手段５４により環状薄肉部３周辺の外周側板面１０を拘束した状態で金属板１００に絞り加工を施すことにより、絞り加工により生じる環状薄肉部３への引張応力を低減させている。しかしながら、環状薄肉部３への引張応力の作用を完全に無くすことは難しく、引張応力により環状薄肉部３の肉厚が減少する可能性もある。環状薄肉部３の肉厚が所定の肉厚よりも薄いと、電池ケース内の圧力が予め想定されている圧力に達する前に環状薄肉部３が裂けてしまう。
【００４５】
このため、実施の形態１では、側壁形成工程の前に行うコイニング工程で環状薄肉部３の肉厚を最終目標肉厚まで薄くしていたが（図５の（ａ）〜（ｄ）参照）、この実施の形態２においては、側壁形成工程の前に行うコイニング工程では、環状薄肉部３の肉厚を最終目標肉厚よりも厚い状態に止めておき（図６の（ａ）〜（ｃ）参照）、側壁形成工程（図６の（ｄ）参照）の後に、環状薄肉部３に調節用環状突部２６を押し付けることにより、環状薄肉部３の肉厚を最終目標肉厚まで薄くしている（図６の（ｅ）参照）。調節用環状突部２６としては、図５の（ｄ）に示す第４段目のコイニングで用いる環状突部と同等のものを用いる。但し、当該環状突部の押し込み量は、側壁形成工程での減肉量を考慮した量とされる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４６】
このような電池ケースの蓋体製造方法では、側壁形成工程の後に、環状薄肉部３に調節用環状突部２６を押し付けることにより、環状薄肉部３の肉厚を最終目標肉厚まで薄くするので、側壁形成工程での減肉量まで考慮して環状薄肉部３を形成でき、環状薄肉部３の肉厚の精度を向上できる。これにより、安全弁２の作動圧力の精度も向上でき、安全弁２の動作の信頼性を向上できる。
【００４７】
なお、実施の形態１，２では、金属板１００に絞り加工を施すことで適度の大きさのフランジ部１１ｂを形成するように説明しているが、より大きな金属板に絞り加工を施した後に、余分な領域を切り落とすことでフランジ部の大きさを調節してもよい。すなわち、側壁形成工程には金属板のトリミング加工がさらに含まれていてもよい。
【００４８】
また、実施の形態１，２では、互いに対向して配置された環状突部２３を金属板１００の表裏両面に同時に押付けて環状肉薄部を形成するように説明しているが、これに限定されず、金属板の表裏いずれか一方の面にのみ環状突部を押付けて環状肉薄部を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 蓋体
２ 安全弁
３ 環状薄肉部
１０ 外周側板面
１１ａ 側壁部
２３ 環状突部
２６ 調節用環状突部
５４ 拘束手段
１００ 金属板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状薄肉部（３）により縁部が構成された安全弁（２）と、前記環状薄肉部（３）の外周側に位置する外周側板面（１０）の外縁から環状に立設された側壁部（１１ａ）とを有する電池ケースの蓋体（１）を製造するための電池ケースの蓋体製造方法であって、
前記蓋体（１）の素材であるステンレス鋼製の金属板（１００）に環状突部（２３）を押し付けることにより、前記金属板（１００）に前記環状薄肉部（３）を形成するコイニング工程と、
前記コイニング工程の後に前記金属板（１００）に絞り加工を施して、前記前記金属板（１００）に前記側壁部（１１ａ）を形成する側壁形成工程と
を含むことを特徴とする電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項２】
前記側壁形成工程では、前記環状薄肉部（３）周辺の板面を拘束手段により拘束した状態で前記絞り加工を行うことを特徴とする請求項１記載の電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項３】
前記コイニング工程では、前記環状薄肉部（３）の肉厚を最終目標肉厚よりも厚い状態に止めておき、
前記側壁形成工程の後に、前記環状薄肉部（３）に調節用環状突部（２６）を押し付けることにより、前記環状薄肉部（３）の肉厚を前記最終目標肉厚まで薄くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項４】
前記コイニング工程では、互いに対向して配置された環状突部（２３）を前記金属板（１００）の表裏両面に同時に押し付けることにより前記環状薄肉部（３）を形成することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項５】
前記コイニング工程では、先端幅が異なる複数の環状突部（２３）を用い、前記先端幅が大きな順に前記環状突部（２３）を前記金属板（１００）に押し付ける多段コイニングを行うことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項６】
各段のコイニングでは、前記金属板（１）の潰し率を７０％以下とすることを特徴とする請求項５記載の電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項１】
環状薄肉部（３）により縁部が構成された安全弁（２）と、前記環状薄肉部（３）の外周側に位置する外周側板面（１０）の外縁から環状に立設された側壁部（１１ａ）とを有する電池ケースの蓋体（１）を製造するための電池ケースの蓋体製造方法であって、
前記蓋体（１）の素材であるステンレス鋼製の金属板（１００）に環状突部（２３）を押し付けることにより、前記金属板（１００）に前記環状薄肉部（３）を形成するコイニング工程と、
前記コイニング工程の後に前記金属板（１００）に絞り加工を施して、前記前記金属板（１００）に前記側壁部（１１ａ）を形成する側壁形成工程と
を含むことを特徴とする電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項２】
前記側壁形成工程では、前記環状薄肉部（３）周辺の板面を拘束手段により拘束した状態で前記絞り加工を行うことを特徴とする請求項１記載の電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項３】
前記コイニング工程では、前記環状薄肉部（３）の肉厚を最終目標肉厚よりも厚い状態に止めておき、
前記側壁形成工程の後に、前記環状薄肉部（３）に調節用環状突部（２６）を押し付けることにより、前記環状薄肉部（３）の肉厚を前記最終目標肉厚まで薄くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項４】
前記コイニング工程では、互いに対向して配置された環状突部（２３）を前記金属板（１００）の表裏両面に同時に押し付けることにより前記環状薄肉部（３）を形成することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項５】
前記コイニング工程では、先端幅が異なる複数の環状突部（２３）を用い、前記先端幅が大きな順に前記環状突部（２３）を前記金属板（１００）に押し付ける多段コイニングを行うことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電池ケースの蓋体製造方法。
【請求項６】
各段のコイニングでは、前記金属板（１）の潰し率を７０％以下とすることを特徴とする請求項５記載の電池ケースの蓋体製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１２５６９（Ｐ２０１２−２１２５６９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７９１３（Ｐ２０１１−７７９１３）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
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