電池ケース用蓋の製造方法及び電池ケース用蓋
【課題】被成形金属板の加工硬化を抑制するとともに、容易に製造することができる電池ケース用蓋の製造方法を提供する。
【解決手段】防爆弁を備えた電池ケース用蓋を製造する方法であって、凹部１０４を備えた延し成形用ダイ１０１に配置された金属板Ｋの一方側から延し成形用パンチ１０２を押し込んで、防爆弁を構成する薄板部４１を成形する延し成形工程と、薄板部４１に溝部を成形する溝部成形工程と、を含み、凹部１０４の内径は、延し成形用パンチ１０２の外径よりも大きくなっており、延し成形工程では、金属板Ｋを拘束しない状態で延し成形用パンチ１０２を押し込み、凹部１０４の底面１０４ａと延し成形用パンチ１０２の押圧面１０２ａとで金属板Ｋを圧延することで、薄板部４１を成形することを特徴とする。
【解決手段】防爆弁を備えた電池ケース用蓋を製造する方法であって、凹部１０４を備えた延し成形用ダイ１０１に配置された金属板Ｋの一方側から延し成形用パンチ１０２を押し込んで、防爆弁を構成する薄板部４１を成形する延し成形工程と、薄板部４１に溝部を成形する溝部成形工程と、を含み、凹部１０４の内径は、延し成形用パンチ１０２の外径よりも大きくなっており、延し成形工程では、金属板Ｋを拘束しない状態で延し成形用パンチ１０２を押し込み、凹部１０４の底面１０４ａと延し成形用パンチ１０２の押圧面１０２ａとで金属板Ｋを圧延することで、薄板部４１を成形することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池で用いられる電池ケース用蓋に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、例えば、内部に電解質を備えた電池ケースと電池ケースの開口を塞ぐ電池ケース用蓋で構成されている。電池ケース用蓋は、電池ケースに溶接される基板部と、電解質に異常が発生した場合に電池ケース内の内圧を開放するための防爆弁と、を主に備えている。防爆弁は、基板部よりも薄く成形されており、所定以上の内圧が作用した際に、破断するようになっている。
【０００３】
従来、この防爆弁を成形する場合、例えば、基板部と防爆弁とを溶接で接合していた。しかし、基板部と防爆弁とを溶接で接合すると、接合部分の厚さを一定にすることが困難になるため、内圧を開放する作動圧を一定にすることができないという問題があった。また、溶接では接合作業が煩雑になるという問題があった。
【０００４】
特許文献１には、一枚の金属板をプレス加工して、防爆弁を成形する方法が記載されている。特許文献１に係る成形方法は、一枚の金属板にコイニングを行って、基板部よりも薄い薄板部を成形した後、薄板部の周囲に溝部を成形する工程が記載されている。この溝部は、所定以上の内圧を受けた際に、確実に破断するよう薄板部よりもさらに薄肉に成形されている。また、特許文献１に係る成形方法では、溝部を成形した後に、加工硬化した防爆弁の作動圧を整えるために、焼鈍工程を行う旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３２２２４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、金属板にコイニング等のプレス加工を行って薄板部を成形した後、この薄板部に溝部を形成する場合、被成形金属板（ワーク）が加工硬化しているため、溝部を成形する際に割れてしまうという問題があった。特に、二次電池の小型化、薄型化が進んでいる近年においては、従来の製造方法ではこのようなニーズに対応できないという問題があった。また、特許文献１に係る成形方法では、被成形金属板が加工硬化しているため、焼鈍工程を行って被成形金属板を柔らかくして防爆弁の作動圧を調整しなければならない。そのため、製造作業が煩雑になるという問題があった。
【０００７】
このような観点から、本発明は、被成形金属板の加工硬化を抑制するとともに、容易に製造することができる電池ケース用蓋の製造方法を提供することを課題とする。また、製造が容易であるとともに、防爆弁の周囲を補強することができる電池ケース用蓋を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決する本発明は、防爆弁を備えた電池ケース用蓋を製造する方法であって、凹部を備えた延し成形用ダイに配置された金属板の一方側から延し成形用パンチを押し込んで、前記防爆弁を構成する薄板部を成形する延し成形工程と、前記薄板部に溝部を成形する溝部成形工程と、を含み、前記凹部の内径は、前記延し成形用パンチの外径よりも大きくなっており、前記延し成形工程では、前記金属板を拘束しない状態で前記延し成形用パンチを押し込み、前記凹部の底面と前記延し成形用パンチの押圧面とで前記金属板を圧延することで、前記薄板部を成形することを特徴とする。
【０００９】
かかる製造方法によれば、金属板を拘束しない状態で、延し成形用パンチで金属板を押し込むため、成形時の歪みの導入量が少なくなり被成形金属板の加工硬化を抑制することができる。これにより、薄板部に溝部を成形する際に、薄板部が割れるのを防ぐことができる。また、金属板に延し成形用パンチを押し込むだけでよいため、薄板部を成形する際の成形作業が容易である。また、被成形金属板の加工硬化を抑制できるため、焼鈍工程を省略することが可能となる。これにより、作業工程を少なくすることができる。
【００１０】
また、前記延し成形工程では、前記薄板部の周囲に筒状壁部が形成され、前記筒状壁部の高さを前記延し成形用ダイの凹部の深さよりも大きくすることが好ましい。
【００１１】
かかる製造方法によれば、成形時の歪みの導入量をより抑えることができる。
【００１２】
また、前記延し成形用ダイの凹部の側面と前記延し成形用パンチとの隙間が、前記金属板の厚さよりも小さく設定されていることが好ましい。
【００１３】
凹部の側面と延し成形用パンチとの隙間が、金属板の厚さと同等か、それよりも大きいと、被成形金属板が延し成形用ダイに引き込まれた後に、被成形金属板を圧延して薄板部を薄く成形する加工が行われる。そのため、被成形金属板のうち延し成形用ダイと延し成形用パンチとで挟まれていない部分に歪み（シワ）が発生する場合がある。
しかし、かかる製造方法によれば、凹部の側面と延し成形用パンチとの隙間が、金属板の厚さよりも小さいため、延し成形工程における被成形金属板の最初の動きだしは、延し成形用ダイと延し成形用パンチとで挟まれた部分になる。これにより、被成形金属板のうち延し成形用ダイと延し成形用パンチとで挟まれていない部分の歪みを少なくすることができ、製品の品質を高めることができる。
【００１４】
また、前記延し成形用パンチの押圧面は、前記延し成形用パンチの押圧方向に向けて凸状となる球面を備えていることが好ましい。
【００１５】
かかる製造方法によれば、被成形金属板の中央から放射状に被成形金属板を圧延することができるため、薄板部の厚さを均一にすることができる。
【００１６】
また、前記延し成形用パンチの側面の先端に、側方に突出した突出部が形成されていることが好ましい。
【００１７】
かかる製造方法によれば、加工時に延し成形用パンチの側面と被成形金属板との摩擦を回避することができる。これにより、摩擦抵抗によって被成形金属板が変形するのを防止することができる。
【００１８】
また、前記延し成形工程の後に、前記薄板部の外径よりも小さい外径の折返し用パンチで、前記金属板の他方側から前記薄板部を押圧し、前記薄板部の周囲に形成された筒状壁部を折り返す折返し工程を含むことが好ましい。
【００１９】
かかる製造方法によれば、筒状壁部の高さを低くできるため、電池ケース用蓋の高さを低くすることができる。
【００２０】
また、前記折返し工程の後に、前記折返し工程で前記筒状壁部が折り返されることで成形された湾曲部を、折重ね用パンチで前記金属板の他方側から押圧し、前記湾曲部を折り重ねる折重ね工程を含むことが好ましい。
【００２１】
かかる製造方法によれば、筒状壁部の高さをより低くできるため、電池ケース用蓋の高さをより低くすることができる。また、防爆弁の周囲に、金属板を折り重ねて成形された肉厚部分ができるため、防爆弁を補強することができる。
【００２２】
また、前記延し成形工程の後に、前記薄板部を平坦に矯正する矯正工程を含むことが好ましい。
【００２３】
延し成形工程の際に、薄板部がパンチの押し込み方向に向けてわずかに凸状となる場合があるが、かかる製造方法によれば、薄板部を平坦にすることができる。
【００２４】
また、本発明は、一枚の金属板から成形された電池ケース用蓋であって、基板部と、前記基板部に設けられ前記基板部よりも薄い薄板部とこの薄板部に形成された溝部とを備えた防爆弁と、前記防爆弁の周囲に形成された折重ね部と、を有し、前記薄板部は、前記金属板を圧延して成形されており、前記折重ね部は、前記金属板を前記基板部に折重ねて成形されていることを特徴とする。
【００２５】
かかる構成によれば、金属板が折り重ねられて肉厚となる折重ね部によって、防爆弁の周囲を補強することができる。また、肉厚の部分を成形する際には、金属板を折り重ねるだけでよいため、製造作業も容易である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る電池ケース用蓋の製造方法によれば、被成形金属板の加工硬化を抑制するとともに電池ケース用蓋を容易に製造することができる。また、本発明に係る電池ケース用蓋によれば、容易に製造できるとともに防爆弁の周囲を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る電池ケース及び電池ケース用蓋を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る電池ケース用蓋を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本実施形態に係る第一溝部及び第二溝部を示す拡大断面図である。
【図４】本実施形態に係る製造方法を示すフロー図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る延し成形工程を段階的に示す断面図である。
【図６】本実施形態に係る延し成形工程後の被成形金属板を示す断面図である。
【図７】本実施形態に係る第一矯正工程を示す断面図であって、（ａ）は矯正前を示し、（ｂ）は矯正後の被成形金属板を示す。
【図８】本実施形態に係る第二矯正工程を示す断面図であって、（ａ）は矯正前を示し、（ｂ）は矯正後の被成形金属板を示す。
【図９】本実施形態に係る折返し工程を示す断面図であって、（ａ）は折返し前を示し、（ｂ）は折返し後を示す。
【図１０】本実施形態に係る予備折重ね工程を示す断面図であって、（ａ）は予備折重ね前、（ｂ）は予備折重ね後を示す。
【図１１】本実施形態に係る本折重ね工程を示す断面図であって、（ａ）は本折重ね前、（ｂ）は本折重ね後を示す。
【図１２】本実施形態に係る溝部成形工程を示す断面図であって、（ａ）は成形前、（ｂ）は成形後を示す。
【図１３】防爆弁の溝部の変形例を示した拡大断面図である。
【図１４】電池ケース用蓋の第一変形例を示した断面図である。
【図１５】電池ケース用蓋の第二変形例を示した断面図である。
【図１６】電池ケース用蓋の第三変形例を示した断面図である。
【図１７】電池ケース用蓋の第四変形例を示した断面図である。
【図１８】電池ケース用蓋の第五変形例を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。まずは、電池ケース用蓋１の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電池ケース用蓋１は、二次電池で用いられる電池ケースＰの開口Ｑを塞ぐ金属製の板状部材である。電池ケースＰの内部には電解質が充填される。開口Ｑと電池ケース用蓋１とを溶接することにより電池ケースＰを密閉する。なお、説明における上下左右前後は図１の矢印にしたがう。
【００２９】
電池ケース用蓋１は、図１に示すように、基板部２と、折重ね部３と、防爆弁４とで構成されている。電池ケース用蓋１は、一枚のアルミニウム合金板を加工して成形されている。電池ケース用蓋１の材料は、本実施形態ではアルミニウム合金を用いたが、例えば銅や鉄等の他の金属であってもよい。
【００３０】
基板部２は、平坦な板状部材であって電池ケースＰの開口Ｑを塞ぐ。基板部２の形状は、開口Ｑに対応して平面視矩形になっている。基板部２の板厚は一定になっており、例えば、１．２ｍｍ〜３．０ｍｍに設定すればよい。基板部２の形状は、開口Ｑの形状に応じて適宜変更が可能である。なお、基板部２には、電極を取り付けるための貫通孔や電解質を注入するための注入孔等が形成されているが図示は省略する。
【００３１】
折重ね部３は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板部２において金属板が三層に折り重なってリング状に成形された部位である。折重ね部３は、防爆弁４の外周の全長に亘って形成されている。折重ね部３は、基板部２よりも厚くなっており、防爆弁４の周囲を補強している。折重ね部３を構成する金属板の各層の厚さは、下層が最も厚く、上層に向けて徐々に薄くなっている。折重ね部３の厚さは、基板部２によりも肉厚であれば特に制限されないが、本実施形態では基板部２の二倍程度の厚さになっている。折重ね部３は、後記する折重ね工程によって成形される。
【００３２】
防爆弁４は、図２及び図３に示すように、折重ね部３の内部に形成されており、電池ケースＰ内で所定以上の内圧が作用した際に破断して、内圧を開放するための弁である。防爆弁４は、薄板部４１と、薄板部４１にそれぞれ成形された中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５、第二溝部４６とで構成されている。
【００３３】
薄板部４１は、平面視円形状を呈し、基板部２よりも薄く成形されている。薄板部４１の厚さは、内圧を開放する際の作動圧に応じて適宜設定すればよく、例えば、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍに設定すればよい。薄板部４１は、基板部２の上面と略同等の高さ位置に形成されている。
【００３４】
中央凸部４２は、薄板部４１の中央部分に形成されている。中央凸部４２は、平面視円形状を呈し、薄板部４１から上方に向けて突出している。中央凸部４２は、防爆弁４の中央に成形されるとともに上方に突出しているため、電池ケースＰの内圧を受けやすくなっている。
【００３５】
第一逃し部４３及び第二逃し部４４は、中央凸部４２の周囲にリング状に形成されており、薄板部４１から上方に向けて突出している。第一逃し部４３及び第二逃し部４４は、防爆弁４の中心と同心になっている。第一逃し部４３は、第二逃し部４４よりも内側に形成されている。第一逃し部４３及び第二逃し部４４は、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形する際の余肉（押し退けられた金属）を逃すために成形された部位であるため、第一溝部４５及び第二溝部４６に沿って形成されている。
【００３６】
逃し部は、本実施形態では二条設けたが設けなくてもよい。また、本実施形態では、二条の溝部（第一溝部４５及び第二溝部４６）が設けられているため、第二溝部４６の外側にも逃し部を設けてもよい。また、逃し部は、本実施形態では、上方に突出させたが、下方に突出させてもよい。
【００３７】
第一溝部４５及び第二溝部４６は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、薄板部４１の上面にリング状に形成された溝である。第一溝部４５及び第二溝部４６は、防爆弁４の中心と同心になっている。第一溝部４５は、第一逃し部４３と第二逃し部４４との間に形成されており、第二溝部４６は、第二逃し部４４の外側に形成されている。
【００３８】
第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すように、断面視Ｖ字状に形成されている。つまり、第一溝部４５及び第二溝部４６は、上方に向けて徐々に拡開するようになっている。第一溝部４５及び第二溝部４６が形成された部分は、薄板部４１の他の部位よりもさらに厚さが薄くなっている。これにより、電池ケースＰの内圧を受けると、第一溝部４５及び第二溝部４６の少なくとも一方が破断しやすくなっている。第一溝部４５が形成された部位の薄板部４１の厚さ寸法Ｍ１及び第二溝部４６が形成された部位の薄板部４１の厚さ寸法Ｍ２は、設定する作動圧に応じて適宜設定すればよい。
【００３９】
なお、第一溝部４５と第二溝部４６の断面形状及び平面形状は互いに異なってもよい。また、第一溝部４５及び第二溝部４６のいずれか一方の溝深さを他方より大きくしてもよい。また、第一溝部４５及び第二溝部４６の断面形状はＶ字状に限定するものではなく、他の形状であってもよい。また、本実施形態では二条の溝部を設けたが、１条であってもよいし、３条以上であってもよい。
【００４０】
次に、電池ケース用蓋１の製造方法について説明する。
本実施形態に係る電池ケース用蓋１の製造方法は、図４に示すように、延し成形工程と、第一矯正工程と、第二矯正工程と、折返し工程と、予備折重ね工程と、本折重ね工程と、溝部成形工程と、を行う。
【００４１】
本実施形態に係る電池ケース用蓋１の製造方法では、図５の（ａ）に示すように、一枚の金属板Ｋを加工して成形する。金属板Ｋは、本実施形態では、板状のアルミニウム合金を用いている。金属板Ｋの厚さｔは、二次電池の用途に応じて、例えば１．０〜３．０ｍｍで適宜設定すればよい。金属板Ｋの厚さｔと電池ケース用蓋１の基板部２の厚さは同等になる。
【００４２】
＜延し成形工程＞
延し成形工程では、図５の（ａ）乃至（ｄ）に示すように、金属板Ｋを加工して、被成形金属板（ワーク）Ｋ１に基板部２と筒状壁部３１と薄板部４１とを成形する。延し成形工程では、下型となる延し成形用ダイ１０１と、上型となる延し成形用パンチ１０２とを用いる。
【００４３】
延し成形用ダイ１０１は、図５の（ａ）に示すように、平坦な上面１０３に平面視円形状に窪んだ凹部１０４を備えた金型である。凹部１０４は、底面１０４ａと底面１０４ａに立設する側面１０４ｂとを有する。側面１０４ｂは、円筒状になっている。底面１０４ａと側面１０４ｂとで構成される入隅部１０４ｃの周縁部は、断面視円弧状になっている。また、側面１０４ｂと上面１０３とで構成される出隅部１０４ｄの周縁部は、断面視円弧状になっている。凹部１０４の深さｅ（上面１０３から底面１０４ａの最深部までの距離）は、本実施形態では金属板Ｋの厚さｔよりも若干深くなっている。凹部１０４の底面１０４ａは、平坦でもよいが、本実施形態では下方に向けてわずかに凸状となる球面で構成されている。底面１０４ａの球面の曲率半径Ｒ１は例えば１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの間で設定すればよい。
【００４４】
延し成形用パンチ１０２は、延し成形用ダイ１０１に対して上下方向に移動する金型であって、本体部１０５と突出部１０６とを有する。延し成形用パンチ１０２は、延し成形用ダイ１０１の凹部１０４と同心軸上で昇降する。本体部１０５は、円柱状を呈し、下端には押圧面１０２ａが形成されている。押圧面１０２ａは、平坦でもよいが、本実施形態では下方にわずかに凸状となる球面で構成されている。押圧面１０２ａの球面の曲率半径Ｒ２は例えば１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの間で設定すればよい。押圧面１０２ａの球面の曲率半径Ｒ２は、凹部１０４の底面１０４ａの球面の曲率半径Ｒ１と同等か、底面１０４ａの球面の曲率半径Ｒ１よりも小さく設定されることが好ましい。
【００４５】
突出部１０６は、本体部１０５の先端において、本体部１０５の側面１０５ａの全長に亘って側方にわずかに突出している。突出部１０６の断面形状は、外側に向けて凸状となる半円状になっている。本実施形態では、突出部１０６の断面の円弧と、入隅部１０４ｃの断面の円弧と、出隅部１０４ｄの断面の円弧は、同じ曲率半径で形成されている。
【００４６】
図５の（ａ）に示すように、凹部１０４の側面１０４ｂと突出部１０６の外周（本実施形態では、頂点１０６ａを含む外周）との間には、隙間ｃが形成されている。隙間ｃは、本実施形態では、金属板Ｋの板厚ｔよりも小さく設定されている。
【００４７】
延し成形工程では、図５の（ａ）乃至（ｄ）に示すように、延し成形用ダイ１０１に金属板Ｋを配置して、金属板Ｋの一方面Ｋａ側から延し成形用パンチ１０２を下方に移動させる。図５の（ｂ）に示すように、金属板Ｋが変形して底面１０４ａに被成形金属板Ｋ１が当接したら、図５の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、延し成形用パンチ１０２をさらに下方に移動させる。本実施形態では、薄板部４１を例えば０．３ｍｍに成形するため、底面１０４ａと延し成形用パンチ１０２の押圧面１０２ａとの距離が０．３ｍｍになるまで延し成形用パンチ１０２を下降させる。
【００４８】
延し成形用パンチ１０２を下降させると、底面１０４ａと押圧面１０２ａとの間の被成形金属板Ｋ１が圧延されて徐々に薄くなるとともに、金属が延し成形用パンチ１０２の中心から放射状に徐々に押し退けられる。押し退けられた金属は、凹部１０４の側面１０４ｂに当って鉛直方向に移動方向を変えられて鉛直方向上方に流出する。これにより、被成形金属板Ｋ１には、基板部２と基板部２に凹設された筒状壁部３１と筒状壁部３１の底面に成形された薄板部４１が成形される。基板部２は、筒状壁部３１が成形される際に、延し成形用ダイ１０１から浮き上がるように成形される。
【００４９】
筒状壁部３１の高さｈは、本実施形態では例えば１０ｍｍ程度になっている。高さｈは、延し成形用ダイ１０１の凹部１０４の深さｅよりも大きくなっている。また、延し成形用パンチ１０２の押込み距離ｆ（押圧面１０２ａが金属板Ｋに当接してから最下点までの距離）は、延し成形用ダイ１０１の凹部１０４の深さｅよりも大きくなっている。
【００５０】
仮に、凹部１０４の側面１０４ｂと延し成形用パンチ１０２（突出部１０６）との隙間ｃが、金属板Ｋの厚さｔと同等か、それよりも大きいと、被成形金属板Ｋ１が延し成形用ダイ１０１に引き込まれた後に、被成形金属板Ｋ１を圧延して薄板部４１を薄く成形する加工が行われる。そのため、被成形金属板Ｋ１のうち延し成形用ダイ１０１と延し成形用パンチ１０２（突出部１０６）とで挟まれていない部分、つまり、筒状壁部３１を構成する部分に歪み（シワ）が発生してしまう。歪みが発生してしまうと、次工程移行で加工安定性に悪影響が出てしまう。
【００５１】
しかし、本実施形態によれば、凹部１０４の側面１０４ｂと延し成形用パンチ１０２（突出部１０６）との隙間ｃが、金属板Ｋの厚さｔよりも小さいため、延し成形工程における被成形金属板Ｋ１の最初の動きだしは、延し成形用ダイ１０１と延し成形用パンチ１０２とで挟まれた部分、つまり、薄板部４１を構成する部分になる。これにより、被成形金属板Ｋ１のうち延し成形用ダイ１０１と延し成形用パンチ１０２（突出部１０６）とで挟まれていない部分の歪みを少なくすることができる。これにより、次工程移行での加工安定性を向上させることができ、製品の質を高めることができる。なお、隙間ｃと板厚ｔとの関係が、０．８ｔ≒ｃの場合、筒状壁部３１の高さｈが１０ｍｍ程度になる。
【００５２】
図６は、延し成形工程で成形された被成形金属板である。図６に示すように、被成形金属板Ｋ１の基板部２は、スプリングバックによって水平面に対して斜め上方に向けて傾斜している。筒状壁部３１には比較的肉厚の基端部３２と、基端部３２の端部から薄板部４１に向けて徐々に薄くなるテーパー部３３とが形成されている。テーパー部３３と薄板部４１との入隅部３３ａの周縁部は断面視円弧状になっている。テーパー部３３は、延し成形工程で薄板部４１を成形する際に、薄板部４１が薄くなるにつれて凹部１０４から流出される金属も徐々に少なくなるため徐々に薄くなっている。
【００５３】
薄板部４１の中央部分は、延し成形用パンチ１０２の押し込み方向（図６では下方）に向けてわずかに凸状になっている。
【００５４】
＜第一矯正工程＞
第一矯正工程では、図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の薄板部４１を平坦に矯正する。第一矯正工程では、下型となる第一矯正用ダイ１１１と、上型となる第一矯正用パンチ１１２とを用いる。
【００５５】
第一矯正用ダイ１１１は、上面１１３に薄板部４１の外径よりもやや大きく形成された平面視円形状の凹み部１１４を備えた金型である。凹み部１１４は、筒状壁部３１の高さよりも浅くなっている。凹み部１１４の底面は平坦になっている。
【００５６】
第一矯正用パンチ１１２は、円柱状を呈する金型である。第一矯正用パンチ１１２の外径は、筒状壁部３１の内径よりも若干小さくなっている。第一矯正用パンチ１１２は、第一矯正用ダイ１１１の凹み部１１４と同心軸上で昇降する。第一矯正用パンチ１１２の押圧面１１２ａは、平坦になっている。
【００５７】
第一矯正工程では、被成形金属板Ｋ１の一方面Ｋａが上方を向くようにするとともに、薄板部４１を凹み部１１４に配置する。そして、第一矯正用パンチ１１２で薄板部４１を押圧し、図７の（ｂ）に示すように、薄板部４１を平坦に矯正する。
【００５８】
＜第二矯正工程＞
第二矯正工程では、図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の基板部２に対して筒状壁部３１が垂直になるように矯正する。第二矯正工程では、図８の（ａ）に示すように、第二矯正用ダイ１２１と、第二矯正用パンチ１２２とを用いる。
【００５９】
第二矯正用ダイ１２１は、平坦な上面１２３に突設部１２４を備えた金型である。突設部１２４は、円柱状を呈し、筒状壁部３１の内径よりも若干小さい外径になっている。突設部１２４の上面は平坦になっている。突設部１２４の高さは、筒状壁部３１の高さと略同等になっている。
【００６０】
第二矯正用パンチ１２２は、円筒状を呈する金型である。第二矯正用パンチ１２２の内部は、中空になっており、その内径が筒状壁部３１の外径よりも大きくなっている。第二矯正用パンチ１２２は、第二矯正用ダイ１２１の突設部１２４と同心軸上で昇降する。
【００６１】
第二矯正工程では、被成形金属板Ｋ１の表裏を逆にして他方面Ｋｂが上方を向くようにするとともに、薄板部４１が突設部１２４の上方に位置するように第二矯正用ダイ１２１に被成形金属板Ｋ１を配置する。そして、第二矯正用パンチ１２２で被成形金属板Ｋ１を押圧する。第二矯正工程を行うことにより、図８の（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の基板部２に対して筒状壁部３１が垂直になるように矯正される。
【００６２】
＜折返し工程＞
折返し工程では、図９の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の薄板部４１を折り返す。折返し工程では、下型となる折返し用ダイ１３１と、折返し用パンチ１３２とを用いる。
【００６３】
折返し用ダイ１３１は、平坦な上面１３３に突設部１３４が形成された金型である。突設部１３４は略円柱状を呈する。突設部１３４の外径は、筒状壁部３１の内径よりも小さくなっている。突設部１３４の上面１３４ａは平坦になっている。突設部１３４の高さは、筒状壁部３１の高さの四分の一程度になっている。
【００６４】
折返し用パンチ１３２は、略円柱状を呈する金型である。折返し用パンチ１３２は、本体部１３５と、本体部１３５の下端に形成された幅狭部１３６とを有する。幅狭部１３６は、下方に向けて徐々に幅狭になるように形成されている。折返し用パンチ１３２は、折返し用ダイ１３１の突設部１３４と同心軸上で昇降する。本体部１３５の外径は、筒状壁部３１の内径よりも小さくなっている。幅狭部１３６の押圧面１３６ａは、薄板部４１の内径よりも小さくなっている。
【００６５】
折返し工程では、被成形金属板Ｋ１の他方面Ｋｂが上方を向くようにするとともに、薄板部４１が突設部１３４の上方に位置するように折返し用ダイ１３１に被成形金属板Ｋ１を配置する。そして、図９の（ｂ）に示すように、突設部１３４に薄板部４１が当接するまで、折返し用パンチ１３２で薄板部４１を下方に押圧する。これにより、薄板部４１の高さ位置は、折返し工程前に比べて、三分の二程度になる。また、筒状壁部３１のテーパー部３３が内側に折り返されるとともに、基端部３２が外側に若干拡げられる。テーパー部３３が折り返されて湾曲した部分を湾曲部３４とする。湾曲部３４は、平面視してリング状に形成される。
【００６６】
＜予備折重ね工程＞
予備折重ね工程では、図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の湾曲部３４を外側に押し拡げつつ基板部２方向に途中まで折り重ねる。つまり、予備折重ね工程は、筒状壁部３１を確実に折り重ねるために予備的に行う。予備折重ね工程では、下型となる予備折重ね用ダイ１４１と、上型となる予備折重ね用パンチ１４２と、挟持手段Ｇとを用いる。
【００６７】
予備折重ね用ダイ１４１は、平坦な上面１４３を備えた金型である。挟持手段Ｇは、円筒状を呈する。挟持手段Ｇと上面１４３とで被成形金属板Ｋ１を挟持することができる。
【００６８】
予備折重ね用パンチ１４２は、円柱状を呈する金型であって、予備折重ね用ダイ１４１に対して昇降する。予備折重ね用パンチ１４２は、本体部１４４と、本体部１４４の下端に形成された下端部１４５とを有する。本体部１４４は、筒状壁部３１の基端部３２の外径よりも大きくなっている。下端部１４５は、下方に向けて幅狭となる円錐台形状を呈する。下端部１４５の上端部１４５ａの直径は、基端部３２の外径よりも若干大きくなっており、下端部１４５の押圧面１４５ｂの直径は、薄板部４１の直径と略同等になっている。
【００６９】
予備折重ね工程では、被成形金属板Ｋ１の他方面Ｋｂが上方を向くように被成形金属板Ｋ１を予備折重ね用ダイ１４１に配置して、上面１４３と挟持手段Ｇとで被成形金属板Ｋ１を移動不能に拘束する。そして、予備折重ね用パンチ１４２の下端部１４５のテーパー面１４５ｃで湾曲部３４を外側に押し広げつつ、押圧面１４５ｂで薄板部４１を下方に押し込む。これにより、図１０の（ｂ）に示すように、基端部３２とテーパー部３３とが面接触するとともに、基板部２から湾曲部３４の先端までの高さが、予備重ね工程を行う前に比べて半分程度の高さになる。また、薄板部４１の下面の高さ位置は、基板部２の上面の高さと略同等になる。
【００７０】
＜本折重ね工程＞
本折重ね工程では、図１１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の湾曲部３４をさらに外側に押し拡げつつ基板部２に完全に折り重ねる。本折重ね工程では、下型となる本折重ね用ダイ１５１と、上型となる本折重ね用パンチ１５２と、挟持手段Ｇとを用いる。
【００７１】
本折重ね用ダイ１５１は、平坦な上面１５３を備えた金型である。挟持手段Ｇは、円筒状を呈する。挟持手段Ｇと上面１５３とで被成形金属板Ｋ１を挟持することができる。
【００７２】
本折重ね用パンチ１５２は、略円柱状を呈する金型である。本折重ね用パンチ１５２は、本折重ね用ダイ１５１に対して昇降する。本折重ね用パンチ１５２は、本体部１５４と、本体部１５４の下面１５４ａに形成された凸状部１５５とを有する。本体部１５４の外径は、基端部３２の外径よりも大きくなっている。本体部１５４の下面１５４ａは平坦になっている。
【００７３】
凸状部１５５は、本体部１５４の下面１５４ａから下方に突出しており、略円柱状を呈する。凸状部１５５の押圧面１５５ａは、平坦になっている。凸状部１５５の下端の周縁部は、断面視円弧状になっている。凸状部１５５の高さは、基板部２の板厚と略同等になっている。
【００７４】
本折重ね工程では、被成形金属板Ｋ１の他方面Ｋｂが上方を向くように本折重ね用ダイ１５１に配置して、上面１５３と挟持手段Ｇとで被成形金属板Ｋ１を移動不能に拘束する。そして、本折重ね用パンチ１５２の下面１５４ａで湾曲部３４を外側に押し広げつつ、凸状部１５５の押圧面１５５ａで薄板部４１を下方に押し込む。これにより、基端部３２が基板部２に面接触する。また、薄板部４１の上面と、基板部２の上面とが略同一面上になる。本折重ね工程によって、薄板部４１の周囲に折重ね部３が形成される。
【００７５】
＜溝部成形工程＞
溝部成形工程では、図１２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、薄板部４１に溝部等を成形する。溝部成形工程では、下型となる溝部成形用ダイ１６１と、上型となる溝部成形用パンチ１６２とを用いる。
【００７６】
溝部成形用ダイ１６１は、平坦な上面１６３に突設部１６４を備えた金型である。突設部１６４は、略円柱状を呈し、その上面には図２を参照するように、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５、第二溝部４６を成形するための凸凹が形成されている。
【００７７】
溝部成形用パンチ１６２は、溝部成形用ダイ１６１の突設部１６４と同心軸上で昇降する金型である。溝部成形用パンチ１６２の押圧面１６２ａには図２を参照するように、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５、第二溝部４６を成形するための凸凹が形成されている。
【００７８】
溝部成形工程では、被成形金属板Ｋ１の他方面Ｋｂが上方を向くようにするとともに、薄板部４１を突設部１６４の上に配置する。そして、溝部成形用ダイ１６１に対して溝部成形用パンチ１６２を押圧して、薄板部４１に中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５、第二溝部４６を成形する。以上の工程によって、電池ケース用蓋１が形成される。
【００７９】
以上説明した電池ケース用蓋１の製造方法によれば、金属板Ｋを拘束しない状態で、延し成形用パンチ１０２で金属板Ｋを押し込むため、成形時の歪みの導入量が少なくなり被成形金属板Ｋ１の加工硬化を抑制することができる。これにより、薄板部４１に第一溝部４５及び第二溝部４６を成形する際に、薄板部４１が割れるのを防ぐことができる。また、金属板Ｋに延し成形用パンチ１０２を押し込むだけでよいため、薄板部４１を成形する際の成形作業が容易である。また、被成形金属板Ｋ１の加工硬化を抑制できるため、焼鈍工程を省略することが可能となる。これにより、作業工程を少なくすることができる。
【００８０】
また、延し成形工程では、薄板部４１を徐々に薄くしつつ、底面１０４ａと延し成形用パンチ１０２とで押し退けられた金属を、凹部１０４の側面１０４ｂと延し成形用パンチ１０２との隙間ｃに流動させることにより、隙間ｃから流出した金属を鉛直方向に導くことができる。これにより、薄板部４１に対して略垂直な筒状壁部３１を成形することができる。また、本実施形態では、凹部１０４の入隅部１０４ｃ及び延し成形用パンチ１０２の突出部１０６が円弧状になっているため、スムーズに金属を流出させることができる。
【００８１】
また、延し成形用ダイ１０１の凹部１０４の側面１０４ｂと延し成形用パンチ１０２との隙間ｃが、金属板Ｋの厚さｔよりも小さいため、延し成形工程における被成形金属板Ｋ１の最初の動きだしは、延し成形用ダイ１０１と延し成形用パンチ１０２とで挟まれた部分になる。これにより、被成形金属板Ｋ１のうち延し成形用ダイ１０１と延し成形用パンチ１０２とで挟まれていない部分、つまり、筒状壁部３１を構成する部分の歪みを少なくすることができるため、加工安定性を高めることができる。
【００８２】
また、延し成形用パンチ１０２の押圧面１０２ａが押圧方向に向けて凸状を呈する球面になっているので被成形金属板Ｋ１の中央から放射状に被成形金属板Ｋ１を圧延することができるため、薄板部４１の厚さを均一にすることができる。
【００８３】
また、延し成形用パンチ１０２には、側面１０５ａの先端に、側方に突出した突出部１０６が形成されているので、加工時に延し成形用パンチ１０２の側面１０５ａと被成形金属板Ｋ１との摩擦を回避することができる。これにより、延し成形用パンチ１０２との摩擦抵抗によって被成形金属板Ｋ１が変形するのを防止することができる。
【００８４】
また、折返し工程を行うことで、筒状壁部３１の高さを低くすることができるため、電池ケース用蓋１の高さを低くすることができる。また、折重ね工程を行うことで、折重ね部３を形成できるとともに筒状壁部３１の高さをより低くすることができる。
【００８５】
また、防爆弁４の周囲に、金属板Ｋを折重ねて成形された肉厚の折重ね部３が形成されるため、防爆弁４の周囲を補強することができる。また、溶接等による熱を折重ね部３で遮断することができるため、防爆弁４への入熱を低減することができる。また、折重ね部３を成形する際は、被成形金属板Ｋ１を折重ねるだけでよいため、製造作業が容易である。
【００８６】
また、電池ケース用蓋１の溝部（第一溝部４５及び第二溝部４６）は、電池ケースＰの内圧が作用する方向（本実施形態では上方）に向かうにつれて、その溝幅が拡開するようになっている。これにより、内圧が作用すると、溝部の溝幅が開く方向に変形しやすいため、確実に破断することができる。また、電池ケース用蓋１には、逃し部（第一逃し部４３及び第二逃し部４４）を備えているため、溝部を成形する際の余肉を効率よく逃して歪みの発生を防ぐことができる。
【００８７】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において、適宜設計変更が可能である。図１３は、防爆弁の溝部の変形例を示した拡大断面図である。図１３に示す薄板部４１Ａには、第一溝部４５Ａと第二溝部４６Ａとが形成されている。第一溝部４５Ａ及び第二溝部４６Ａは、幅広に形成された拡大部５１と拡大部５１の底面に形成された狭小部５２とで構成されている。このように、溝部の深さを二段階で構成してもよい。
【００８８】
また、防爆弁４は、本実施形態では平面視円形状に形成されているが、形状を制限するものではない。防爆弁４は、例えば、平面視して楕円状又は長円状であってもよい。また、実施形態で記載した寸法はあくまで例示であって、本発明を限定するものではない。
【００８９】
また、本実施形態では、図２で示すように、電池ケース用蓋１の外側（内圧が作用する面とは反対の面）に折重ね部３を形成したが、内側に折重ね部３を設けてもよい。
【００９０】
また、本実施形態では、図４で示すように、本折重ね工程の後に凹溝成形工程を行ったがこれに限定されるものではない。凹溝成形工程は、延し成形工程、第一矯正工程、第二矯正工程、折返し工程、予備折重ね工程のいずれかの後に行ってもよい。
【００９１】
図１４は、電池ケース用蓋の第一変形例を示した断面図である。図１４に示すように、第一変形例に係る電池ケース用蓋１Ａは、延し成形工程後の薄板部４１に、前記した溝部成形工程を行うことにより、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形している。図１４の第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すものと同等である。
【００９２】
図１５は、電池ケース用蓋の第二変形例を示した断面図である。図１５に示すように、第二変形例に係る電池ケース用蓋１Ｂは、第一矯正工程後の薄板部４１に、前記した溝部成形工程を行うことにより、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形している。図１５の第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すものと同等である。
【００９３】
図１６は、電池ケース用蓋の第三変形例を示した断面図である。図１６に示すように、第三変形例に係る電池ケース用蓋１Ｃは、第二矯正工程後の薄板部４１に、前記した溝部成形工程を行うことにより、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形している。図１６の第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すものと同等である。
【００９４】
図１７は、電池ケース用蓋の第四変形例を示した断面図である。図１７に示すように、第四変形例に係る電池ケース用蓋１Ｄは、折返し工程後の薄板部４１に、前記した溝部成形工程を行うことにより、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形している。図１７の第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すものと同等である。
【００９５】
図１８は、電池ケース用蓋の第五変形例を示した断面図である。図１８に示すように、第五変形例に係る電池ケース用蓋１Ｅは、予備折重ね工程後の薄板部４１に、前記した溝部成形工程を行うことにより、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形している。図１８の第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すものと同等である。
【００９６】
前記した実施形態では折重ね部３を設けていたが、これに限定されるものではなく、第一変形例１Ａ〜第４変形例１Ｄのように折重ね部３を備えていない形態を電池ケース用蓋として使用してもよい。第一変形例１Ａ〜第四変形例１Ｄによれば、薄板部４１よりも肉厚の筒状壁部３１が形成されているため、薄板部４１を保護することができる。また、第五変形例１Ｅによれば、薄板部４１よりも肉厚の筒状壁部３１が形成されるとともに、予備折重ね工程によって基端部３２、テーパー部３３及び湾曲部３４が折り重なりさらに肉厚になるため、薄板部４１を保護することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１ 電池ケース用蓋
２ 基板部
３ 折重ね部
４ 防爆弁
３１ 筒状壁部
３２ 基端部
３３ テーパー部
３４ 湾曲部
４１ 薄板部
４２ 中央凸部
４３ 第一逃し部
４４ 第二逃し部
４５ 第一溝部（溝部）
４６ 第二溝部（溝部）
１０１ 延し成形用ダイ
１０２ 延し成形用パンチ
１０４ 凹部
１０４ａ底面
１０４ｂ側面
１３１ 折返し用ダイ
１３２ 折返し用パンチ
１４１ 予備折重ね用ダイ
１４２ 予備折重ね用パンチ
１５１ 本折重ね用ダイ
１５２ 本折重ね用パンチ
１６１ 溝部成形用ダイ
１６２ 溝部成形用パンチ
Ｋ 金属板
Ｋ１ 被成形金属板
Ｋａ 一方面
Ｋｂ 他方面
ｃ 隙間
ｅ 凹部の深さ
ｔ 金属板の厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池で用いられる電池ケース用蓋に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、例えば、内部に電解質を備えた電池ケースと電池ケースの開口を塞ぐ電池ケース用蓋で構成されている。電池ケース用蓋は、電池ケースに溶接される基板部と、電解質に異常が発生した場合に電池ケース内の内圧を開放するための防爆弁と、を主に備えている。防爆弁は、基板部よりも薄く成形されており、所定以上の内圧が作用した際に、破断するようになっている。
【０００３】
従来、この防爆弁を成形する場合、例えば、基板部と防爆弁とを溶接で接合していた。しかし、基板部と防爆弁とを溶接で接合すると、接合部分の厚さを一定にすることが困難になるため、内圧を開放する作動圧を一定にすることができないという問題があった。また、溶接では接合作業が煩雑になるという問題があった。
【０００４】
特許文献１には、一枚の金属板をプレス加工して、防爆弁を成形する方法が記載されている。特許文献１に係る成形方法は、一枚の金属板にコイニングを行って、基板部よりも薄い薄板部を成形した後、薄板部の周囲に溝部を成形する工程が記載されている。この溝部は、所定以上の内圧を受けた際に、確実に破断するよう薄板部よりもさらに薄肉に成形されている。また、特許文献１に係る成形方法では、溝部を成形した後に、加工硬化した防爆弁の作動圧を整えるために、焼鈍工程を行う旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３２２２４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、金属板にコイニング等のプレス加工を行って薄板部を成形した後、この薄板部に溝部を形成する場合、被成形金属板（ワーク）が加工硬化しているため、溝部を成形する際に割れてしまうという問題があった。特に、二次電池の小型化、薄型化が進んでいる近年においては、従来の製造方法ではこのようなニーズに対応できないという問題があった。また、特許文献１に係る成形方法では、被成形金属板が加工硬化しているため、焼鈍工程を行って被成形金属板を柔らかくして防爆弁の作動圧を調整しなければならない。そのため、製造作業が煩雑になるという問題があった。
【０００７】
このような観点から、本発明は、被成形金属板の加工硬化を抑制するとともに、容易に製造することができる電池ケース用蓋の製造方法を提供することを課題とする。また、製造が容易であるとともに、防爆弁の周囲を補強することができる電池ケース用蓋を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決する本発明は、防爆弁を備えた電池ケース用蓋を製造する方法であって、凹部を備えた延し成形用ダイに配置された金属板の一方側から延し成形用パンチを押し込んで、前記防爆弁を構成する薄板部を成形する延し成形工程と、前記薄板部に溝部を成形する溝部成形工程と、を含み、前記凹部の内径は、前記延し成形用パンチの外径よりも大きくなっており、前記延し成形工程では、前記金属板を拘束しない状態で前記延し成形用パンチを押し込み、前記凹部の底面と前記延し成形用パンチの押圧面とで前記金属板を圧延することで、前記薄板部を成形することを特徴とする。
【０００９】
かかる製造方法によれば、金属板を拘束しない状態で、延し成形用パンチで金属板を押し込むため、成形時の歪みの導入量が少なくなり被成形金属板の加工硬化を抑制することができる。これにより、薄板部に溝部を成形する際に、薄板部が割れるのを防ぐことができる。また、金属板に延し成形用パンチを押し込むだけでよいため、薄板部を成形する際の成形作業が容易である。また、被成形金属板の加工硬化を抑制できるため、焼鈍工程を省略することが可能となる。これにより、作業工程を少なくすることができる。
【００１０】
また、前記延し成形工程では、前記薄板部の周囲に筒状壁部が形成され、前記筒状壁部の高さを前記延し成形用ダイの凹部の深さよりも大きくすることが好ましい。
【００１１】
かかる製造方法によれば、成形時の歪みの導入量をより抑えることができる。
【００１２】
また、前記延し成形用ダイの凹部の側面と前記延し成形用パンチとの隙間が、前記金属板の厚さよりも小さく設定されていることが好ましい。
【００１３】
凹部の側面と延し成形用パンチとの隙間が、金属板の厚さと同等か、それよりも大きいと、被成形金属板が延し成形用ダイに引き込まれた後に、被成形金属板を圧延して薄板部を薄く成形する加工が行われる。そのため、被成形金属板のうち延し成形用ダイと延し成形用パンチとで挟まれていない部分に歪み（シワ）が発生する場合がある。
しかし、かかる製造方法によれば、凹部の側面と延し成形用パンチとの隙間が、金属板の厚さよりも小さいため、延し成形工程における被成形金属板の最初の動きだしは、延し成形用ダイと延し成形用パンチとで挟まれた部分になる。これにより、被成形金属板のうち延し成形用ダイと延し成形用パンチとで挟まれていない部分の歪みを少なくすることができ、製品の品質を高めることができる。
【００１４】
また、前記延し成形用パンチの押圧面は、前記延し成形用パンチの押圧方向に向けて凸状となる球面を備えていることが好ましい。
【００１５】
かかる製造方法によれば、被成形金属板の中央から放射状に被成形金属板を圧延することができるため、薄板部の厚さを均一にすることができる。
【００１６】
また、前記延し成形用パンチの側面の先端に、側方に突出した突出部が形成されていることが好ましい。
【００１７】
かかる製造方法によれば、加工時に延し成形用パンチの側面と被成形金属板との摩擦を回避することができる。これにより、摩擦抵抗によって被成形金属板が変形するのを防止することができる。
【００１８】
また、前記延し成形工程の後に、前記薄板部の外径よりも小さい外径の折返し用パンチで、前記金属板の他方側から前記薄板部を押圧し、前記薄板部の周囲に形成された筒状壁部を折り返す折返し工程を含むことが好ましい。
【００１９】
かかる製造方法によれば、筒状壁部の高さを低くできるため、電池ケース用蓋の高さを低くすることができる。
【００２０】
また、前記折返し工程の後に、前記折返し工程で前記筒状壁部が折り返されることで成形された湾曲部を、折重ね用パンチで前記金属板の他方側から押圧し、前記湾曲部を折り重ねる折重ね工程を含むことが好ましい。
【００２１】
かかる製造方法によれば、筒状壁部の高さをより低くできるため、電池ケース用蓋の高さをより低くすることができる。また、防爆弁の周囲に、金属板を折り重ねて成形された肉厚部分ができるため、防爆弁を補強することができる。
【００２２】
また、前記延し成形工程の後に、前記薄板部を平坦に矯正する矯正工程を含むことが好ましい。
【００２３】
延し成形工程の際に、薄板部がパンチの押し込み方向に向けてわずかに凸状となる場合があるが、かかる製造方法によれば、薄板部を平坦にすることができる。
【００２４】
また、本発明は、一枚の金属板から成形された電池ケース用蓋であって、基板部と、前記基板部に設けられ前記基板部よりも薄い薄板部とこの薄板部に形成された溝部とを備えた防爆弁と、前記防爆弁の周囲に形成された折重ね部と、を有し、前記薄板部は、前記金属板を圧延して成形されており、前記折重ね部は、前記金属板を前記基板部に折重ねて成形されていることを特徴とする。
【００２５】
かかる構成によれば、金属板が折り重ねられて肉厚となる折重ね部によって、防爆弁の周囲を補強することができる。また、肉厚の部分を成形する際には、金属板を折り重ねるだけでよいため、製造作業も容易である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る電池ケース用蓋の製造方法によれば、被成形金属板の加工硬化を抑制するとともに電池ケース用蓋を容易に製造することができる。また、本発明に係る電池ケース用蓋によれば、容易に製造できるとともに防爆弁の周囲を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る電池ケース及び電池ケース用蓋を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る電池ケース用蓋を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本実施形態に係る第一溝部及び第二溝部を示す拡大断面図である。
【図４】本実施形態に係る製造方法を示すフロー図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る延し成形工程を段階的に示す断面図である。
【図６】本実施形態に係る延し成形工程後の被成形金属板を示す断面図である。
【図７】本実施形態に係る第一矯正工程を示す断面図であって、（ａ）は矯正前を示し、（ｂ）は矯正後の被成形金属板を示す。
【図８】本実施形態に係る第二矯正工程を示す断面図であって、（ａ）は矯正前を示し、（ｂ）は矯正後の被成形金属板を示す。
【図９】本実施形態に係る折返し工程を示す断面図であって、（ａ）は折返し前を示し、（ｂ）は折返し後を示す。
【図１０】本実施形態に係る予備折重ね工程を示す断面図であって、（ａ）は予備折重ね前、（ｂ）は予備折重ね後を示す。
【図１１】本実施形態に係る本折重ね工程を示す断面図であって、（ａ）は本折重ね前、（ｂ）は本折重ね後を示す。
【図１２】本実施形態に係る溝部成形工程を示す断面図であって、（ａ）は成形前、（ｂ）は成形後を示す。
【図１３】防爆弁の溝部の変形例を示した拡大断面図である。
【図１４】電池ケース用蓋の第一変形例を示した断面図である。
【図１５】電池ケース用蓋の第二変形例を示した断面図である。
【図１６】電池ケース用蓋の第三変形例を示した断面図である。
【図１７】電池ケース用蓋の第四変形例を示した断面図である。
【図１８】電池ケース用蓋の第五変形例を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。まずは、電池ケース用蓋１の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電池ケース用蓋１は、二次電池で用いられる電池ケースＰの開口Ｑを塞ぐ金属製の板状部材である。電池ケースＰの内部には電解質が充填される。開口Ｑと電池ケース用蓋１とを溶接することにより電池ケースＰを密閉する。なお、説明における上下左右前後は図１の矢印にしたがう。
【００２９】
電池ケース用蓋１は、図１に示すように、基板部２と、折重ね部３と、防爆弁４とで構成されている。電池ケース用蓋１は、一枚のアルミニウム合金板を加工して成形されている。電池ケース用蓋１の材料は、本実施形態ではアルミニウム合金を用いたが、例えば銅や鉄等の他の金属であってもよい。
【００３０】
基板部２は、平坦な板状部材であって電池ケースＰの開口Ｑを塞ぐ。基板部２の形状は、開口Ｑに対応して平面視矩形になっている。基板部２の板厚は一定になっており、例えば、１．２ｍｍ〜３．０ｍｍに設定すればよい。基板部２の形状は、開口Ｑの形状に応じて適宜変更が可能である。なお、基板部２には、電極を取り付けるための貫通孔や電解質を注入するための注入孔等が形成されているが図示は省略する。
【００３１】
折重ね部３は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板部２において金属板が三層に折り重なってリング状に成形された部位である。折重ね部３は、防爆弁４の外周の全長に亘って形成されている。折重ね部３は、基板部２よりも厚くなっており、防爆弁４の周囲を補強している。折重ね部３を構成する金属板の各層の厚さは、下層が最も厚く、上層に向けて徐々に薄くなっている。折重ね部３の厚さは、基板部２によりも肉厚であれば特に制限されないが、本実施形態では基板部２の二倍程度の厚さになっている。折重ね部３は、後記する折重ね工程によって成形される。
【００３２】
防爆弁４は、図２及び図３に示すように、折重ね部３の内部に形成されており、電池ケースＰ内で所定以上の内圧が作用した際に破断して、内圧を開放するための弁である。防爆弁４は、薄板部４１と、薄板部４１にそれぞれ成形された中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５、第二溝部４６とで構成されている。
【００３３】
薄板部４１は、平面視円形状を呈し、基板部２よりも薄く成形されている。薄板部４１の厚さは、内圧を開放する際の作動圧に応じて適宜設定すればよく、例えば、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍに設定すればよい。薄板部４１は、基板部２の上面と略同等の高さ位置に形成されている。
【００３４】
中央凸部４２は、薄板部４１の中央部分に形成されている。中央凸部４２は、平面視円形状を呈し、薄板部４１から上方に向けて突出している。中央凸部４２は、防爆弁４の中央に成形されるとともに上方に突出しているため、電池ケースＰの内圧を受けやすくなっている。
【００３５】
第一逃し部４３及び第二逃し部４４は、中央凸部４２の周囲にリング状に形成されており、薄板部４１から上方に向けて突出している。第一逃し部４３及び第二逃し部４４は、防爆弁４の中心と同心になっている。第一逃し部４３は、第二逃し部４４よりも内側に形成されている。第一逃し部４３及び第二逃し部４４は、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形する際の余肉（押し退けられた金属）を逃すために成形された部位であるため、第一溝部４５及び第二溝部４６に沿って形成されている。
【００３６】
逃し部は、本実施形態では二条設けたが設けなくてもよい。また、本実施形態では、二条の溝部（第一溝部４５及び第二溝部４６）が設けられているため、第二溝部４６の外側にも逃し部を設けてもよい。また、逃し部は、本実施形態では、上方に突出させたが、下方に突出させてもよい。
【００３７】
第一溝部４５及び第二溝部４６は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、薄板部４１の上面にリング状に形成された溝である。第一溝部４５及び第二溝部４６は、防爆弁４の中心と同心になっている。第一溝部４５は、第一逃し部４３と第二逃し部４４との間に形成されており、第二溝部４６は、第二逃し部４４の外側に形成されている。
【００３８】
第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すように、断面視Ｖ字状に形成されている。つまり、第一溝部４５及び第二溝部４６は、上方に向けて徐々に拡開するようになっている。第一溝部４５及び第二溝部４６が形成された部分は、薄板部４１の他の部位よりもさらに厚さが薄くなっている。これにより、電池ケースＰの内圧を受けると、第一溝部４５及び第二溝部４６の少なくとも一方が破断しやすくなっている。第一溝部４５が形成された部位の薄板部４１の厚さ寸法Ｍ１及び第二溝部４６が形成された部位の薄板部４１の厚さ寸法Ｍ２は、設定する作動圧に応じて適宜設定すればよい。
【００３９】
なお、第一溝部４５と第二溝部４６の断面形状及び平面形状は互いに異なってもよい。また、第一溝部４５及び第二溝部４６のいずれか一方の溝深さを他方より大きくしてもよい。また、第一溝部４５及び第二溝部４６の断面形状はＶ字状に限定するものではなく、他の形状であってもよい。また、本実施形態では二条の溝部を設けたが、１条であってもよいし、３条以上であってもよい。
【００４０】
次に、電池ケース用蓋１の製造方法について説明する。
本実施形態に係る電池ケース用蓋１の製造方法は、図４に示すように、延し成形工程と、第一矯正工程と、第二矯正工程と、折返し工程と、予備折重ね工程と、本折重ね工程と、溝部成形工程と、を行う。
【００４１】
本実施形態に係る電池ケース用蓋１の製造方法では、図５の（ａ）に示すように、一枚の金属板Ｋを加工して成形する。金属板Ｋは、本実施形態では、板状のアルミニウム合金を用いている。金属板Ｋの厚さｔは、二次電池の用途に応じて、例えば１．０〜３．０ｍｍで適宜設定すればよい。金属板Ｋの厚さｔと電池ケース用蓋１の基板部２の厚さは同等になる。
【００４２】
＜延し成形工程＞
延し成形工程では、図５の（ａ）乃至（ｄ）に示すように、金属板Ｋを加工して、被成形金属板（ワーク）Ｋ１に基板部２と筒状壁部３１と薄板部４１とを成形する。延し成形工程では、下型となる延し成形用ダイ１０１と、上型となる延し成形用パンチ１０２とを用いる。
【００４３】
延し成形用ダイ１０１は、図５の（ａ）に示すように、平坦な上面１０３に平面視円形状に窪んだ凹部１０４を備えた金型である。凹部１０４は、底面１０４ａと底面１０４ａに立設する側面１０４ｂとを有する。側面１０４ｂは、円筒状になっている。底面１０４ａと側面１０４ｂとで構成される入隅部１０４ｃの周縁部は、断面視円弧状になっている。また、側面１０４ｂと上面１０３とで構成される出隅部１０４ｄの周縁部は、断面視円弧状になっている。凹部１０４の深さｅ（上面１０３から底面１０４ａの最深部までの距離）は、本実施形態では金属板Ｋの厚さｔよりも若干深くなっている。凹部１０４の底面１０４ａは、平坦でもよいが、本実施形態では下方に向けてわずかに凸状となる球面で構成されている。底面１０４ａの球面の曲率半径Ｒ１は例えば１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの間で設定すればよい。
【００４４】
延し成形用パンチ１０２は、延し成形用ダイ１０１に対して上下方向に移動する金型であって、本体部１０５と突出部１０６とを有する。延し成形用パンチ１０２は、延し成形用ダイ１０１の凹部１０４と同心軸上で昇降する。本体部１０５は、円柱状を呈し、下端には押圧面１０２ａが形成されている。押圧面１０２ａは、平坦でもよいが、本実施形態では下方にわずかに凸状となる球面で構成されている。押圧面１０２ａの球面の曲率半径Ｒ２は例えば１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの間で設定すればよい。押圧面１０２ａの球面の曲率半径Ｒ２は、凹部１０４の底面１０４ａの球面の曲率半径Ｒ１と同等か、底面１０４ａの球面の曲率半径Ｒ１よりも小さく設定されることが好ましい。
【００４５】
突出部１０６は、本体部１０５の先端において、本体部１０５の側面１０５ａの全長に亘って側方にわずかに突出している。突出部１０６の断面形状は、外側に向けて凸状となる半円状になっている。本実施形態では、突出部１０６の断面の円弧と、入隅部１０４ｃの断面の円弧と、出隅部１０４ｄの断面の円弧は、同じ曲率半径で形成されている。
【００４６】
図５の（ａ）に示すように、凹部１０４の側面１０４ｂと突出部１０６の外周（本実施形態では、頂点１０６ａを含む外周）との間には、隙間ｃが形成されている。隙間ｃは、本実施形態では、金属板Ｋの板厚ｔよりも小さく設定されている。
【００４７】
延し成形工程では、図５の（ａ）乃至（ｄ）に示すように、延し成形用ダイ１０１に金属板Ｋを配置して、金属板Ｋの一方面Ｋａ側から延し成形用パンチ１０２を下方に移動させる。図５の（ｂ）に示すように、金属板Ｋが変形して底面１０４ａに被成形金属板Ｋ１が当接したら、図５の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、延し成形用パンチ１０２をさらに下方に移動させる。本実施形態では、薄板部４１を例えば０．３ｍｍに成形するため、底面１０４ａと延し成形用パンチ１０２の押圧面１０２ａとの距離が０．３ｍｍになるまで延し成形用パンチ１０２を下降させる。
【００４８】
延し成形用パンチ１０２を下降させると、底面１０４ａと押圧面１０２ａとの間の被成形金属板Ｋ１が圧延されて徐々に薄くなるとともに、金属が延し成形用パンチ１０２の中心から放射状に徐々に押し退けられる。押し退けられた金属は、凹部１０４の側面１０４ｂに当って鉛直方向に移動方向を変えられて鉛直方向上方に流出する。これにより、被成形金属板Ｋ１には、基板部２と基板部２に凹設された筒状壁部３１と筒状壁部３１の底面に成形された薄板部４１が成形される。基板部２は、筒状壁部３１が成形される際に、延し成形用ダイ１０１から浮き上がるように成形される。
【００４９】
筒状壁部３１の高さｈは、本実施形態では例えば１０ｍｍ程度になっている。高さｈは、延し成形用ダイ１０１の凹部１０４の深さｅよりも大きくなっている。また、延し成形用パンチ１０２の押込み距離ｆ（押圧面１０２ａが金属板Ｋに当接してから最下点までの距離）は、延し成形用ダイ１０１の凹部１０４の深さｅよりも大きくなっている。
【００５０】
仮に、凹部１０４の側面１０４ｂと延し成形用パンチ１０２（突出部１０６）との隙間ｃが、金属板Ｋの厚さｔと同等か、それよりも大きいと、被成形金属板Ｋ１が延し成形用ダイ１０１に引き込まれた後に、被成形金属板Ｋ１を圧延して薄板部４１を薄く成形する加工が行われる。そのため、被成形金属板Ｋ１のうち延し成形用ダイ１０１と延し成形用パンチ１０２（突出部１０６）とで挟まれていない部分、つまり、筒状壁部３１を構成する部分に歪み（シワ）が発生してしまう。歪みが発生してしまうと、次工程移行で加工安定性に悪影響が出てしまう。
【００５１】
しかし、本実施形態によれば、凹部１０４の側面１０４ｂと延し成形用パンチ１０２（突出部１０６）との隙間ｃが、金属板Ｋの厚さｔよりも小さいため、延し成形工程における被成形金属板Ｋ１の最初の動きだしは、延し成形用ダイ１０１と延し成形用パンチ１０２とで挟まれた部分、つまり、薄板部４１を構成する部分になる。これにより、被成形金属板Ｋ１のうち延し成形用ダイ１０１と延し成形用パンチ１０２（突出部１０６）とで挟まれていない部分の歪みを少なくすることができる。これにより、次工程移行での加工安定性を向上させることができ、製品の質を高めることができる。なお、隙間ｃと板厚ｔとの関係が、０．８ｔ≒ｃの場合、筒状壁部３１の高さｈが１０ｍｍ程度になる。
【００５２】
図６は、延し成形工程で成形された被成形金属板である。図６に示すように、被成形金属板Ｋ１の基板部２は、スプリングバックによって水平面に対して斜め上方に向けて傾斜している。筒状壁部３１には比較的肉厚の基端部３２と、基端部３２の端部から薄板部４１に向けて徐々に薄くなるテーパー部３３とが形成されている。テーパー部３３と薄板部４１との入隅部３３ａの周縁部は断面視円弧状になっている。テーパー部３３は、延し成形工程で薄板部４１を成形する際に、薄板部４１が薄くなるにつれて凹部１０４から流出される金属も徐々に少なくなるため徐々に薄くなっている。
【００５３】
薄板部４１の中央部分は、延し成形用パンチ１０２の押し込み方向（図６では下方）に向けてわずかに凸状になっている。
【００５４】
＜第一矯正工程＞
第一矯正工程では、図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の薄板部４１を平坦に矯正する。第一矯正工程では、下型となる第一矯正用ダイ１１１と、上型となる第一矯正用パンチ１１２とを用いる。
【００５５】
第一矯正用ダイ１１１は、上面１１３に薄板部４１の外径よりもやや大きく形成された平面視円形状の凹み部１１４を備えた金型である。凹み部１１４は、筒状壁部３１の高さよりも浅くなっている。凹み部１１４の底面は平坦になっている。
【００５６】
第一矯正用パンチ１１２は、円柱状を呈する金型である。第一矯正用パンチ１１２の外径は、筒状壁部３１の内径よりも若干小さくなっている。第一矯正用パンチ１１２は、第一矯正用ダイ１１１の凹み部１１４と同心軸上で昇降する。第一矯正用パンチ１１２の押圧面１１２ａは、平坦になっている。
【００５７】
第一矯正工程では、被成形金属板Ｋ１の一方面Ｋａが上方を向くようにするとともに、薄板部４１を凹み部１１４に配置する。そして、第一矯正用パンチ１１２で薄板部４１を押圧し、図７の（ｂ）に示すように、薄板部４１を平坦に矯正する。
【００５８】
＜第二矯正工程＞
第二矯正工程では、図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の基板部２に対して筒状壁部３１が垂直になるように矯正する。第二矯正工程では、図８の（ａ）に示すように、第二矯正用ダイ１２１と、第二矯正用パンチ１２２とを用いる。
【００５９】
第二矯正用ダイ１２１は、平坦な上面１２３に突設部１２４を備えた金型である。突設部１２４は、円柱状を呈し、筒状壁部３１の内径よりも若干小さい外径になっている。突設部１２４の上面は平坦になっている。突設部１２４の高さは、筒状壁部３１の高さと略同等になっている。
【００６０】
第二矯正用パンチ１２２は、円筒状を呈する金型である。第二矯正用パンチ１２２の内部は、中空になっており、その内径が筒状壁部３１の外径よりも大きくなっている。第二矯正用パンチ１２２は、第二矯正用ダイ１２１の突設部１２４と同心軸上で昇降する。
【００６１】
第二矯正工程では、被成形金属板Ｋ１の表裏を逆にして他方面Ｋｂが上方を向くようにするとともに、薄板部４１が突設部１２４の上方に位置するように第二矯正用ダイ１２１に被成形金属板Ｋ１を配置する。そして、第二矯正用パンチ１２２で被成形金属板Ｋ１を押圧する。第二矯正工程を行うことにより、図８の（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の基板部２に対して筒状壁部３１が垂直になるように矯正される。
【００６２】
＜折返し工程＞
折返し工程では、図９の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の薄板部４１を折り返す。折返し工程では、下型となる折返し用ダイ１３１と、折返し用パンチ１３２とを用いる。
【００６３】
折返し用ダイ１３１は、平坦な上面１３３に突設部１３４が形成された金型である。突設部１３４は略円柱状を呈する。突設部１３４の外径は、筒状壁部３１の内径よりも小さくなっている。突設部１３４の上面１３４ａは平坦になっている。突設部１３４の高さは、筒状壁部３１の高さの四分の一程度になっている。
【００６４】
折返し用パンチ１３２は、略円柱状を呈する金型である。折返し用パンチ１３２は、本体部１３５と、本体部１３５の下端に形成された幅狭部１３６とを有する。幅狭部１３６は、下方に向けて徐々に幅狭になるように形成されている。折返し用パンチ１３２は、折返し用ダイ１３１の突設部１３４と同心軸上で昇降する。本体部１３５の外径は、筒状壁部３１の内径よりも小さくなっている。幅狭部１３６の押圧面１３６ａは、薄板部４１の内径よりも小さくなっている。
【００６５】
折返し工程では、被成形金属板Ｋ１の他方面Ｋｂが上方を向くようにするとともに、薄板部４１が突設部１３４の上方に位置するように折返し用ダイ１３１に被成形金属板Ｋ１を配置する。そして、図９の（ｂ）に示すように、突設部１３４に薄板部４１が当接するまで、折返し用パンチ１３２で薄板部４１を下方に押圧する。これにより、薄板部４１の高さ位置は、折返し工程前に比べて、三分の二程度になる。また、筒状壁部３１のテーパー部３３が内側に折り返されるとともに、基端部３２が外側に若干拡げられる。テーパー部３３が折り返されて湾曲した部分を湾曲部３４とする。湾曲部３４は、平面視してリング状に形成される。
【００６６】
＜予備折重ね工程＞
予備折重ね工程では、図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の湾曲部３４を外側に押し拡げつつ基板部２方向に途中まで折り重ねる。つまり、予備折重ね工程は、筒状壁部３１を確実に折り重ねるために予備的に行う。予備折重ね工程では、下型となる予備折重ね用ダイ１４１と、上型となる予備折重ね用パンチ１４２と、挟持手段Ｇとを用いる。
【００６７】
予備折重ね用ダイ１４１は、平坦な上面１４３を備えた金型である。挟持手段Ｇは、円筒状を呈する。挟持手段Ｇと上面１４３とで被成形金属板Ｋ１を挟持することができる。
【００６８】
予備折重ね用パンチ１４２は、円柱状を呈する金型であって、予備折重ね用ダイ１４１に対して昇降する。予備折重ね用パンチ１４２は、本体部１４４と、本体部１４４の下端に形成された下端部１４５とを有する。本体部１４４は、筒状壁部３１の基端部３２の外径よりも大きくなっている。下端部１４５は、下方に向けて幅狭となる円錐台形状を呈する。下端部１４５の上端部１４５ａの直径は、基端部３２の外径よりも若干大きくなっており、下端部１４５の押圧面１４５ｂの直径は、薄板部４１の直径と略同等になっている。
【００６９】
予備折重ね工程では、被成形金属板Ｋ１の他方面Ｋｂが上方を向くように被成形金属板Ｋ１を予備折重ね用ダイ１４１に配置して、上面１４３と挟持手段Ｇとで被成形金属板Ｋ１を移動不能に拘束する。そして、予備折重ね用パンチ１４２の下端部１４５のテーパー面１４５ｃで湾曲部３４を外側に押し広げつつ、押圧面１４５ｂで薄板部４１を下方に押し込む。これにより、図１０の（ｂ）に示すように、基端部３２とテーパー部３３とが面接触するとともに、基板部２から湾曲部３４の先端までの高さが、予備重ね工程を行う前に比べて半分程度の高さになる。また、薄板部４１の下面の高さ位置は、基板部２の上面の高さと略同等になる。
【００７０】
＜本折重ね工程＞
本折重ね工程では、図１１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被成形金属板Ｋ１の湾曲部３４をさらに外側に押し拡げつつ基板部２に完全に折り重ねる。本折重ね工程では、下型となる本折重ね用ダイ１５１と、上型となる本折重ね用パンチ１５２と、挟持手段Ｇとを用いる。
【００７１】
本折重ね用ダイ１５１は、平坦な上面１５３を備えた金型である。挟持手段Ｇは、円筒状を呈する。挟持手段Ｇと上面１５３とで被成形金属板Ｋ１を挟持することができる。
【００７２】
本折重ね用パンチ１５２は、略円柱状を呈する金型である。本折重ね用パンチ１５２は、本折重ね用ダイ１５１に対して昇降する。本折重ね用パンチ１５２は、本体部１５４と、本体部１５４の下面１５４ａに形成された凸状部１５５とを有する。本体部１５４の外径は、基端部３２の外径よりも大きくなっている。本体部１５４の下面１５４ａは平坦になっている。
【００７３】
凸状部１５５は、本体部１５４の下面１５４ａから下方に突出しており、略円柱状を呈する。凸状部１５５の押圧面１５５ａは、平坦になっている。凸状部１５５の下端の周縁部は、断面視円弧状になっている。凸状部１５５の高さは、基板部２の板厚と略同等になっている。
【００７４】
本折重ね工程では、被成形金属板Ｋ１の他方面Ｋｂが上方を向くように本折重ね用ダイ１５１に配置して、上面１５３と挟持手段Ｇとで被成形金属板Ｋ１を移動不能に拘束する。そして、本折重ね用パンチ１５２の下面１５４ａで湾曲部３４を外側に押し広げつつ、凸状部１５５の押圧面１５５ａで薄板部４１を下方に押し込む。これにより、基端部３２が基板部２に面接触する。また、薄板部４１の上面と、基板部２の上面とが略同一面上になる。本折重ね工程によって、薄板部４１の周囲に折重ね部３が形成される。
【００７５】
＜溝部成形工程＞
溝部成形工程では、図１２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、薄板部４１に溝部等を成形する。溝部成形工程では、下型となる溝部成形用ダイ１６１と、上型となる溝部成形用パンチ１６２とを用いる。
【００７６】
溝部成形用ダイ１６１は、平坦な上面１６３に突設部１６４を備えた金型である。突設部１６４は、略円柱状を呈し、その上面には図２を参照するように、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５、第二溝部４６を成形するための凸凹が形成されている。
【００７７】
溝部成形用パンチ１６２は、溝部成形用ダイ１６１の突設部１６４と同心軸上で昇降する金型である。溝部成形用パンチ１６２の押圧面１６２ａには図２を参照するように、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５、第二溝部４６を成形するための凸凹が形成されている。
【００７８】
溝部成形工程では、被成形金属板Ｋ１の他方面Ｋｂが上方を向くようにするとともに、薄板部４１を突設部１６４の上に配置する。そして、溝部成形用ダイ１６１に対して溝部成形用パンチ１６２を押圧して、薄板部４１に中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５、第二溝部４６を成形する。以上の工程によって、電池ケース用蓋１が形成される。
【００７９】
以上説明した電池ケース用蓋１の製造方法によれば、金属板Ｋを拘束しない状態で、延し成形用パンチ１０２で金属板Ｋを押し込むため、成形時の歪みの導入量が少なくなり被成形金属板Ｋ１の加工硬化を抑制することができる。これにより、薄板部４１に第一溝部４５及び第二溝部４６を成形する際に、薄板部４１が割れるのを防ぐことができる。また、金属板Ｋに延し成形用パンチ１０２を押し込むだけでよいため、薄板部４１を成形する際の成形作業が容易である。また、被成形金属板Ｋ１の加工硬化を抑制できるため、焼鈍工程を省略することが可能となる。これにより、作業工程を少なくすることができる。
【００８０】
また、延し成形工程では、薄板部４１を徐々に薄くしつつ、底面１０４ａと延し成形用パンチ１０２とで押し退けられた金属を、凹部１０４の側面１０４ｂと延し成形用パンチ１０２との隙間ｃに流動させることにより、隙間ｃから流出した金属を鉛直方向に導くことができる。これにより、薄板部４１に対して略垂直な筒状壁部３１を成形することができる。また、本実施形態では、凹部１０４の入隅部１０４ｃ及び延し成形用パンチ１０２の突出部１０６が円弧状になっているため、スムーズに金属を流出させることができる。
【００８１】
また、延し成形用ダイ１０１の凹部１０４の側面１０４ｂと延し成形用パンチ１０２との隙間ｃが、金属板Ｋの厚さｔよりも小さいため、延し成形工程における被成形金属板Ｋ１の最初の動きだしは、延し成形用ダイ１０１と延し成形用パンチ１０２とで挟まれた部分になる。これにより、被成形金属板Ｋ１のうち延し成形用ダイ１０１と延し成形用パンチ１０２とで挟まれていない部分、つまり、筒状壁部３１を構成する部分の歪みを少なくすることができるため、加工安定性を高めることができる。
【００８２】
また、延し成形用パンチ１０２の押圧面１０２ａが押圧方向に向けて凸状を呈する球面になっているので被成形金属板Ｋ１の中央から放射状に被成形金属板Ｋ１を圧延することができるため、薄板部４１の厚さを均一にすることができる。
【００８３】
また、延し成形用パンチ１０２には、側面１０５ａの先端に、側方に突出した突出部１０６が形成されているので、加工時に延し成形用パンチ１０２の側面１０５ａと被成形金属板Ｋ１との摩擦を回避することができる。これにより、延し成形用パンチ１０２との摩擦抵抗によって被成形金属板Ｋ１が変形するのを防止することができる。
【００８４】
また、折返し工程を行うことで、筒状壁部３１の高さを低くすることができるため、電池ケース用蓋１の高さを低くすることができる。また、折重ね工程を行うことで、折重ね部３を形成できるとともに筒状壁部３１の高さをより低くすることができる。
【００８５】
また、防爆弁４の周囲に、金属板Ｋを折重ねて成形された肉厚の折重ね部３が形成されるため、防爆弁４の周囲を補強することができる。また、溶接等による熱を折重ね部３で遮断することができるため、防爆弁４への入熱を低減することができる。また、折重ね部３を成形する際は、被成形金属板Ｋ１を折重ねるだけでよいため、製造作業が容易である。
【００８６】
また、電池ケース用蓋１の溝部（第一溝部４５及び第二溝部４６）は、電池ケースＰの内圧が作用する方向（本実施形態では上方）に向かうにつれて、その溝幅が拡開するようになっている。これにより、内圧が作用すると、溝部の溝幅が開く方向に変形しやすいため、確実に破断することができる。また、電池ケース用蓋１には、逃し部（第一逃し部４３及び第二逃し部４４）を備えているため、溝部を成形する際の余肉を効率よく逃して歪みの発生を防ぐことができる。
【００８７】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において、適宜設計変更が可能である。図１３は、防爆弁の溝部の変形例を示した拡大断面図である。図１３に示す薄板部４１Ａには、第一溝部４５Ａと第二溝部４６Ａとが形成されている。第一溝部４５Ａ及び第二溝部４６Ａは、幅広に形成された拡大部５１と拡大部５１の底面に形成された狭小部５２とで構成されている。このように、溝部の深さを二段階で構成してもよい。
【００８８】
また、防爆弁４は、本実施形態では平面視円形状に形成されているが、形状を制限するものではない。防爆弁４は、例えば、平面視して楕円状又は長円状であってもよい。また、実施形態で記載した寸法はあくまで例示であって、本発明を限定するものではない。
【００８９】
また、本実施形態では、図２で示すように、電池ケース用蓋１の外側（内圧が作用する面とは反対の面）に折重ね部３を形成したが、内側に折重ね部３を設けてもよい。
【００９０】
また、本実施形態では、図４で示すように、本折重ね工程の後に凹溝成形工程を行ったがこれに限定されるものではない。凹溝成形工程は、延し成形工程、第一矯正工程、第二矯正工程、折返し工程、予備折重ね工程のいずれかの後に行ってもよい。
【００９１】
図１４は、電池ケース用蓋の第一変形例を示した断面図である。図１４に示すように、第一変形例に係る電池ケース用蓋１Ａは、延し成形工程後の薄板部４１に、前記した溝部成形工程を行うことにより、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形している。図１４の第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すものと同等である。
【００９２】
図１５は、電池ケース用蓋の第二変形例を示した断面図である。図１５に示すように、第二変形例に係る電池ケース用蓋１Ｂは、第一矯正工程後の薄板部４１に、前記した溝部成形工程を行うことにより、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形している。図１５の第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すものと同等である。
【００９３】
図１６は、電池ケース用蓋の第三変形例を示した断面図である。図１６に示すように、第三変形例に係る電池ケース用蓋１Ｃは、第二矯正工程後の薄板部４１に、前記した溝部成形工程を行うことにより、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形している。図１６の第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すものと同等である。
【００９４】
図１７は、電池ケース用蓋の第四変形例を示した断面図である。図１７に示すように、第四変形例に係る電池ケース用蓋１Ｄは、折返し工程後の薄板部４１に、前記した溝部成形工程を行うことにより、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形している。図１７の第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すものと同等である。
【００９５】
図１８は、電池ケース用蓋の第五変形例を示した断面図である。図１８に示すように、第五変形例に係る電池ケース用蓋１Ｅは、予備折重ね工程後の薄板部４１に、前記した溝部成形工程を行うことにより、中央凸部４２、第一逃し部４３、第二逃し部４４、第一溝部４５及び第二溝部４６を成形している。図１８の第一溝部４５及び第二溝部４６は、図３に示すものと同等である。
【００９６】
前記した実施形態では折重ね部３を設けていたが、これに限定されるものではなく、第一変形例１Ａ〜第４変形例１Ｄのように折重ね部３を備えていない形態を電池ケース用蓋として使用してもよい。第一変形例１Ａ〜第四変形例１Ｄによれば、薄板部４１よりも肉厚の筒状壁部３１が形成されているため、薄板部４１を保護することができる。また、第五変形例１Ｅによれば、薄板部４１よりも肉厚の筒状壁部３１が形成されるとともに、予備折重ね工程によって基端部３２、テーパー部３３及び湾曲部３４が折り重なりさらに肉厚になるため、薄板部４１を保護することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１ 電池ケース用蓋
２ 基板部
３ 折重ね部
４ 防爆弁
３１ 筒状壁部
３２ 基端部
３３ テーパー部
３４ 湾曲部
４１ 薄板部
４２ 中央凸部
４３ 第一逃し部
４４ 第二逃し部
４５ 第一溝部（溝部）
４６ 第二溝部（溝部）
１０１ 延し成形用ダイ
１０２ 延し成形用パンチ
１０４ 凹部
１０４ａ底面
１０４ｂ側面
１３１ 折返し用ダイ
１３２ 折返し用パンチ
１４１ 予備折重ね用ダイ
１４２ 予備折重ね用パンチ
１５１ 本折重ね用ダイ
１５２ 本折重ね用パンチ
１６１ 溝部成形用ダイ
１６２ 溝部成形用パンチ
Ｋ 金属板
Ｋ１ 被成形金属板
Ｋａ 一方面
Ｋｂ 他方面
ｃ 隙間
ｅ 凹部の深さ
ｔ 金属板の厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
防爆弁を備えた電池ケース用蓋を製造する方法であって、
凹部を備えた延し成形用ダイに配置された金属板の一方側から延し成形用パンチを押し込んで、前記防爆弁を構成する薄板部を成形する延し成形工程と、
前記薄板部に溝部を成形する溝部成形工程と、を含み、
前記凹部の内径は、前記延し成形用パンチの外径よりも大きくなっており、
前記延し成形工程では、前記金属板を拘束しない状態で前記延し成形用パンチを押し込み、前記凹部の底面と前記延し成形用パンチの押圧面とで前記金属板を圧延することで、前記薄板部を成形することを特徴とする電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項２】
前記延し成形工程では、前記薄板部の周囲に筒状壁部が形成され、
前記筒状壁部の高さを前記延し成形用ダイの凹部の深さよりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項３】
前記延し成形用ダイの凹部の側面と前記延し成形用パンチとの隙間が、前記金属板の厚さよりも小さく設定されてい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用蓋の製造方法。
【請求項４】
前記延し成形用パンチの押圧面は、前記延し成形用パンチの押圧方向に向けて凸状となる球面を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項５】
前記延し成形用パンチの側面の先端に、側方に突出した突出部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項６】
前記延し成形工程の後に、前記薄板部の外径よりも小さい外径の折返し用パンチで、前記金属板の他方側から前記薄板部を押圧し、前記薄板部の周囲に形成された筒状壁部を折り返す折返し工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項７】
前記折返し工程の後に、前記折返し工程で前記筒状壁部が折り返されることで成形された湾曲部を、折重ね用パンチで前記金属板の他方側から押圧し、前記湾曲部を折り重ねる折重ね工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項８】
前記延し成形工程の後に、前記薄板部を平坦に矯正する矯正工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項９】
一枚の金属板から成形された電池ケース用蓋であって、
基板部と、
前記基板部に設けられ前記基板部よりも薄い薄板部とこの薄板部に形成された溝部とを備えた防爆弁と、
前記防爆弁の周囲に形成された折重ね部と、を有し、
前記薄板部は、前記金属板を圧延して成形されており、
前記折重ね部は、前記金属板を前記基板部に折重ねて成形されていることを特徴とする電池ケース用蓋。
【請求項１】
防爆弁を備えた電池ケース用蓋を製造する方法であって、
凹部を備えた延し成形用ダイに配置された金属板の一方側から延し成形用パンチを押し込んで、前記防爆弁を構成する薄板部を成形する延し成形工程と、
前記薄板部に溝部を成形する溝部成形工程と、を含み、
前記凹部の内径は、前記延し成形用パンチの外径よりも大きくなっており、
前記延し成形工程では、前記金属板を拘束しない状態で前記延し成形用パンチを押し込み、前記凹部の底面と前記延し成形用パンチの押圧面とで前記金属板を圧延することで、前記薄板部を成形することを特徴とする電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項２】
前記延し成形工程では、前記薄板部の周囲に筒状壁部が形成され、
前記筒状壁部の高さを前記延し成形用ダイの凹部の深さよりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項３】
前記延し成形用ダイの凹部の側面と前記延し成形用パンチとの隙間が、前記金属板の厚さよりも小さく設定されてい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用蓋の製造方法。
【請求項４】
前記延し成形用パンチの押圧面は、前記延し成形用パンチの押圧方向に向けて凸状となる球面を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項５】
前記延し成形用パンチの側面の先端に、側方に突出した突出部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項６】
前記延し成形工程の後に、前記薄板部の外径よりも小さい外径の折返し用パンチで、前記金属板の他方側から前記薄板部を押圧し、前記薄板部の周囲に形成された筒状壁部を折り返す折返し工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項７】
前記折返し工程の後に、前記折返し工程で前記筒状壁部が折り返されることで成形された湾曲部を、折重ね用パンチで前記金属板の他方側から押圧し、前記湾曲部を折り重ねる折重ね工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項８】
前記延し成形工程の後に、前記薄板部を平坦に矯正する矯正工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の電池ケース用蓋の製造方法。
【請求項９】
一枚の金属板から成形された電池ケース用蓋であって、
基板部と、
前記基板部に設けられ前記基板部よりも薄い薄板部とこの薄板部に形成された溝部とを備えた防爆弁と、
前記防爆弁の周囲に形成された折重ね部と、を有し、
前記薄板部は、前記金属板を圧延して成形されており、
前記折重ね部は、前記金属板を前記基板部に折重ねて成形されていることを特徴とする電池ケース用蓋。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１０４４７３（Ｐ２０１２−１０４４７３Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６１９０（Ｐ２０１１−２０６１９０）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（３９６００７３３９）株式会社ソーデナガノ (11)
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（３９６００７３３９）株式会社ソーデナガノ (11)
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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