特許第5982983号(P5982983)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5982983
(24)【登録日】2016年8月12日
(45)【発行日】2016年8月31日
(54)【発明の名称】コンデンサの製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01G 9/008 20060101AFI20160818BHJP
   H01G 9/00 20060101ALI20160818BHJP
   H01G 11/74 20130101ALI20160818BHJP
   H01G 11/84 20130101ALI20160818BHJP
【FI】
   H01G9/04 355
   H01G9/24 Z
   H01G11/74
   H01G11/84
【請求項の数】3
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2012-96186(P2012-96186)
(22)【出願日】2012年4月20日
(65)【公開番号】特開2013-225547(P2013-225547A)
(43)【公開日】2013年10月31日
【審査請求日】2015年4月10日
(73)【特許権者】
【識別番号】000228578
【氏名又は名称】日本ケミコン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083725
【弁理士】
【氏名又は名称】畝本 正一
(74)【代理人】
【識別番号】100140349
【弁理士】
【氏名又は名称】畝本 継立
(74)【代理人】
【識別番号】100153305
【弁理士】
【氏名又は名称】畝本 卓弥
(72)【発明者】
【氏名】福島 航太
【審査官】 柴垣 俊男
(56)【参考文献】
【文献】 実公昭34−014457(JP,Y1)
【文献】 特開2012−079882(JP,A)
【文献】 特開2009−130339(JP,A)
【文献】 特開平07−106203(JP,A)
【文献】 特開2011−077260(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01G 9/008
H01G 11/74
H01G 11/84
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
引出し端子の少なくとも側面に第1の拘束治具を配置する工程と、
前記引出し端子に凹部を形成する工程と、
前記引出し端子の前記凹部を覆って、前記引出し端子に電極箔を重ねる工程と、
前記引出し端子の前記凹部に重ねられた前記電極箔側から冷間圧接金型を押しつけて、前記拘束治具により前記引出し端子を拘束しつつ、前記引出し端子と前記電極箔とを接続する工程と、
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項2】
電極箔に引出し端子を重ねる工程と、
前記電極箔に重ねた前記引出し端子側からステッチ針を貫通させ、前記引出し端子に生じた切り起こし部を前記電極箔に貫通させる工程と、
前記引出し端子の少なくとも側面に第1の拘束治具を配置する工程と、
前記拘束治具により前記引出し端子を拘束しつつ、前記切り起こし部を前記電極箔に圧接させる工程と、
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項3】
さらに、前記引出し端子に重ねられた前記電極箔の上側に第2の拘束治具を配置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサなどのコンデンサに関し、たとえば、コンデンサ素子の電極箔と引出し端子の接続に冷間圧接(コールドウエルド)法、ステッチ接続または超音波溶接を用いるコンデンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電解コンデンサ、電気二重層コンデンサなどのコンデンサのコンデンサ素子では、陽極側および陰極側の電極箔の間にセパレータを重ねて巻回した後、電解液を含浸させ、または、電極箔とセパレータを交互に積層した後、電解液を含浸させている。陽極側の電極箔にはエッチング処理を経た箔に化成処理を施し、誘電体皮膜が形成されている。陰極側の電極箔にはたとえば、エッチング処理を施し、必要に応じて化成処理を施して誘電体皮膜を形成している。いずれの電極箔にも引出し端子が接続され、この引出し端子と電極箔との接続にはたとえば、冷間圧接、ステッチ加工、超音波溶接が用いられる。冷間圧接は、重ね合わせた部材間を非加熱状態で圧接する方法である。ステッチ加工は、ステッチ針の貫通により生じた切り起こし部を部材間に貫通させ、この切り起こし部と引出し端子との間に電極箔を挟んで圧縮して固着する方法である。超音波溶接は、超音波エネルギを部材間に加えることにより溶接する方法である。
【0003】
冷間圧接法による接続では、電極箔と引出し端子の接続部に押圧する金型に台形状の押圧面を持つ金型を使用することが知られている(たとえば、特許文献1、特許文献2)。また、ステッチ加工による接続では、電極箔と引出し端子とを重ねて針を突き刺して切り起こし部を形成し、この切り起こし部をプレスすることが知られている(たとえば、特許文献3)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平7−235453号公報
【特許文献2】特開2007−273645号公報
【特許文献3】特開昭58−23428号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、コンデンサの製造において、冷間圧接による引出し端子と電極箔の接続では、平金型上に設置された引出し端子の上に電極箔を載せ、この電極箔の上から圧接金型を押圧する。電極箔は圧接金型と引出し端子との間に挟まれた状態となる。圧接金型の押圧により、圧接金型の先端部により電極箔および引出し端子の接合部が生成される。
【0006】
圧接金型の押圧により、電極箔および引出し端子には圧接金型の先端形状に応じた変形を生じる。既述の接合部を中心に引出し端子には幅方向に金属流動を呈し、伸びを生じる。この伸びに追従し、電極箔には放射状方向の伸びを生じる。このように伸びが生じた部分では、電極箔と引出し端子の接続が不完全となるという課題がある。
【0007】
一方接合部では電極箔と引出し端子とが固定される。接合部を中心として伸びた電極箔には薄化を生じる。電極箔は引出し端子に比較して薄く、伸びによる薄化は電極箔を脆弱化し、引出し端子と電極箔との接続強度を低下させるという課題がある。
【0008】
ステッチ加工では、ステッチ針の貫通により引出し端子に生じた切り起こし部を電極箔に貫通させて押し潰している。切り起こし部を押し潰す際に引出し端子が押圧される。これにより引出し端子が変形すると、これに追従して電極箔に伸びが生じる。これにより、電極箔が脆弱化し、引出し端子と電極箔との接続強度を低下させるという課題がある。
【0009】
超音波溶接においても、加圧によって引出し端子に変形を生じると、これに追従して電極箔が伸び、脆弱化し、引出し端子と電極箔との接続強度を低下させるという課題がある。
【0010】
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、加圧による引出し端子の伸びを抑制し、電極箔の伸びおよび脆弱化を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法は、引出し端子の少なくとも側面に第1の拘束治具を配置する工程と、前記引出し端子に凹部を形成する工程と、前記引出し端子の前記凹部を覆って、前記引出し端子に電極箔を重ねる工程と、前記引出し端子の前記凹部に重ねられた前記電極箔側から冷間圧接金型を押しつけて、前記拘束治具により前記引出し端子を拘束しつつ、前記引出し端子と前記電極箔とを接続する工程とを含んでいる。
【0012】
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法は、電極箔に引出し端子を重ねる工程と、前記電極箔に重ねた前記引出し端子側からステッチ針を貫通させ、前記引出し端子に生じた切り起こし部を前記電極箔に貫通させる工程と、前記引出し端子の少なくとも側面に第1の拘束治具を配置する工程と、前記拘束治具により前記引出し端子を拘束しつつ、前記切り起こし部を前記電極箔に圧接させる工程とを含んでいる。
【0014】
上記コンデンサの製造方法において、さらに、前記引出し端子に重ねられた前記電極箔の上側に第2の拘束治具を配置してもよい。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
【0016】
(1) 引出し端子の伸びが抑制され、引出し端子に追従する電極箔の伸びを防止できる。
【0017】
(2) 伸びによる電極箔の脆弱化を防止でき、引出し端子との接続強度を高めることができる。
【0018】
(3) 電極箔の伸び、脆弱化を防止でき、引出し端子との接続強度が高められることにより、信頼性の高いコンデンサを製造することができる。
【0019】
そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0020】
図1】第1の実施の形態に係る電極箔と引出し端子との接続工程の一例を示す断面図である。
図2】引出し端子の原形状および拘束治具の一例を示す斜視図である。
図3】第2の実施の形態に係る電極箔と引出し端子との接続工程の一例を示す断面図である。
図4】第3の実施の形態に係る電極箔と引出し端子との接続工程の一例を示す断面図である。
図5】第4の実施の形態に係る電極箔と引出し端子との接続工程の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
〔第1の実施の形態〕
【0022】
図1は、第1の実施の形態に係る電極箔と引出し端子との接続工程を示している。この接続工程は、本発明のコンデンサの製造方法に含まれる工程である。
【0023】
この実施の形態では冷間圧接法を用いて引出し端子2を電極箔4に接続している。この接続では引出し端子2を拘束治具6に設置し、拘束治具6で拘束された状態で引出し端子2に電極箔4を圧接する。このコンデンサの製造工程には、引出し端子2の設置工程(図1のA)、拘束・圧接工程(図1のB)が含まれる。
【0024】
<設置工程>
【0025】
この設置工程では、図1のAに示すように、拘束治具6に引出し端子2を設置し、電極箔4との圧接接続前に引出し端子2を拘束治具6で拘束する。引出し端子2には偏平部2−1が設けられ、この偏平部2−1に電極箔4が接続される。
【0026】
拘束治具6はたとえば、鋼材で形成され、平坦部8と側壁部10とを備えて断面コ字形状である。つまり、拘束治具6には平坦部8と側壁部10とで包囲されたキャビティ12が形成されている。平坦部8の内幅W1は、引出し端子2の偏平部2−1を拘束するに必要な幅であり、偏平部2−1の幅W2と同等に設定されている。側壁部10の平坦部8の上面からの高さHは、引出し端子2の偏平部2−1の厚さdと同一高さ(H=d)に設定されている。H>dであってもよい。
【0027】
電極箔4は陽極側の電極箔でもよいし、陰極側の電極箔でもよい。陽極側の電極箔4では図1のAに示すように、基材部14の表面部にエッチング層16が形成されている。エッチング層16は、電極箔4の基材に対してエッチング処理を施して形成された拡面化層であり、このエッチング層16には化成処理によって誘電体皮膜が形成されている。拡面化層は静電容量の拡大を図るため、電極箔4の表面積を拡大する表面層である。図示しないが、陰極側の電極箔4では、基材部14の表面層にエッチング層16が形成されている。
【0028】
拘束治具6のキャビティ12に引出し端子2の偏平部2−1を設置する。この偏平部2−1および拘束治具6の側壁部10を覆って電極箔4を重ねて配置する。
【0029】
偏平部2−1の中心軸上に圧接金型18が位置決めされる。この圧接金型18は先端圧接部20、側面圧接部22および基体部24を備えている。先端圧接部20は球面状や台形状のいずれでもよいが、球面状が好ましい。球面状は、角部を持たないので、電極箔4に対する局所的な応力集中を防止でき、均等な圧接応力が得られる。これにより、ひび割れや箔割れを防止できる。先端圧接部20の形状が台形形状であっても、角部を曲面化すれば同様に圧接応力の局所的な集中を防止できる。側面圧接部22は、円錐台状である。側面圧接部22は、先端圧接部20の直径を最小幅とし、先端圧接部20から離れるに従って連続的に径大に形成されている。基体部24は同径である。
【0030】
<拘束・圧接工程>
【0031】
この拘束・圧接工程では、図1のAに示す状態で、圧接金型18を矢印方向aに降下させ、電極箔4上から拘束状態にある偏平部2−1を押圧する。
【0032】
圧接金型18を圧接すると、図1のBに示すように、電極箔4が圧接金型18の先端圧接部20の形状に沿って湾曲し、引出し端子2の偏平部2−1に湾曲凹部26が形成される。湾曲凹部26の最深部には電極箔4と引出し端子2との接合部28が生成される。この接合部28は、圧接によって接続される部分である。
【0033】
湾曲凹部26が形成される引出し端子2の偏平部2−1は、拘束治具6の各側壁部10に拘束されているので、側面方向の金属流動が抑制される。このため、引出し端子2の偏平部2−1は、圧接金型18の周面側に競り上がる。矢印bは金属の流動方向を示している。つまり、圧接金型18の側面圧接部22を覆うすり鉢状の湾曲凹部26が形成される。圧接金型18と引出し端子2の変形する偏平部2−1との間には電極箔4が介在するため、湾曲凹部26の拡開角度は圧接金型18の側面圧接部22の拡開角度よりも大きくなる。
【0034】
このように、拘束治具6によって引出し端子2の偏平部2−1の側面方向への変形を防止することができる。つまり、偏平部2−1の湾曲凹部26に圧接金型18の先端圧接部20および側面圧接部22からの応力を集中させることができる。偏平部2−1の側面方向への伸びを防止でき、この伸びに追従した電極箔4の伸びを防止できる。電極箔4の伸びによる薄化を防止でき、脆弱化を抑制できる。したがって、電極箔4と引出し端子2の偏平部2−1との接続強度を高めることができる。
【0035】
<引出し端子2の原形および拘束治具6>
【0036】
図2は、引出し端子2の原形状および拘束治具6の一例を示している。引出し端子2は、既述の偏平部2−1とリード部2−2とを備えている。偏平部2−1は、リード部2−2と同様の棒状材を偏平に成形してもよいし、別部材であってもよい。別部材であれば、偏平部2−1を電極箔4と同一のたとえば、アルミニウムで形成し、リード部2−2を半田付け可能な金属で形成し、これらを溶接して引出し端子2に形成してもよい。この偏平部2−1の長さはLであり、幅はW2である。
【0037】
拘束治具6は、既述の平坦部8を長方形状に形成されている。この平坦部8の長さは、引出し端子2の偏平部2−1の長さLと同等に形成すればよい。
【0038】
このような構成によれば、既述の接続を容易かつ確実に行え、引出し端子2の偏平部2−1の側面方向(W方向)への伸びを防止できる。この伸び防止により、電極箔4の伸びを防止でき、圧接接続に伴う電極箔4の脆弱化を防止できる。
【0039】
〔第2の実施の形態〕
【0040】
図3は、第2の実施の形態に係る電極箔と引出し端子との接続工程を示している。図3において、図1と同一部分には同一符号を付してある。
【0041】
この接続工程では、既述の拘束治具6を第1の拘束治具6−1に使用し、第2の拘束治具6−2を併用する。
【0042】
<設置工程>
【0043】
この設置工程では、図3のAに示すように、拘束治具6−1に引出し端子2を設置し、電極箔4との圧接接続前に引出し端子2を拘束治具6−1で拘束する。拘束治具6−1の形状は既述の拘束治具6と同一であるので、その説明を割愛する。
【0044】
この拘束治具6−1に設置された引出し端子2の偏平部2−1および拘束治具6−1の側壁部10を覆って電極箔4が設置される。
【0045】
電極箔4の上面側には電極箔4および拘束治具6−1の側壁部10に跨がって拘束治具6−2が設置される。この拘束治具6−2には圧接金型18を挿通させる窓部30が形成されている。この窓部30の幅W3は、圧接金型18の直径Rより大きく設定すればよい。
【0046】
<拘束・圧接工程>
【0047】
この拘束・圧接工程では、図3のBに示すように、拘束治具6−1、6−2の拘束状態で、圧接金型18を矢印方向aに降下させ、電極箔4上から拘束状態にある引出し端子2の偏平部2−1を押圧する。
【0048】
このようにすれば、偏平部2−1の湾曲凹部26に圧接金型18の先端圧接部20および側面圧接部22からの応力を集中させることができる。偏平部2−1の側面方向(W方向)の伸びを防止でき、この伸びに追従した電極箔4の伸びの防止とともに、電極箔4の跳ね上がりなどの極端な変形を防止できる。電極箔4の伸びによる薄化を防止でき、脆弱化を抑制できる。したがって、電極箔4と引出し端子2の偏平部2−1との接続強度をより高めることができる。
【0049】
なお、第1および第2の実施の形態では、引出し端子2に電極箔4を重ねた後、電極箔4側から冷間圧接金型を押しつけて接続している。このように、引出し端子2に加工をせず、接続させてもよいが、引出し端子2に予め凹部を形成した後、前記凹部を覆って引出し端子2に電極箔4を重ねた後、電極箔4側から冷間圧接金型を押し付けて接続してもよい。このようにすることで、凹部に電極箔4が入り込んだ後、凹部の側面および底面に対して均等に押圧するため、電極箔4が局所的に押圧されて薄くなることはなく、脆弱部の発生をより防止することができる。
【0050】
第1の実施の形態や第2の実施の形態では、偏平部2−1の側面方向への金属流動が抑制されている。このため、引出し端子2の接続部の側面方向には、金属流動がなく、その痕跡は生じない。つまり、引出し端子2の接続部の側面方向には、金属流動による伸びを表す所謂スジの発生はない。これに対し、偏平部2−1のリード部2−2の方向には側壁部10がなく、金属流動を抑制することができないので、引出し端子2の伸びが少なからず生じる。このため、接続部のリード部2−2側の偏平部2−1表面には金属流動の痕跡を表すスジが生じる。換言すれば、スジの生成が金属流動の有無を表している。
【0051】
〔第3の実施の形態〕
【0052】
図4は、第3の実施の形態に係る電極箔と引出し端子との接続工程を示している。図4において、図1と同一部分には同一符号を付してある。
【0053】
この実施の形態はステッチ加工法を用いて引出し端子2を電極箔4に接続している。この接続では引出し端子2および電極箔4の配置工程(図4のA)、ステッチ加工工程(図4のB)および拘束加工工程(図4のC)が含まれる。
【0054】
<配置工程>
【0055】
この配置工程では、図4のAに示すように、電極箔4の接続部位に引出し端子2の偏平部2−1を配置し、ステッチ加工前の位置決めを行う。
【0056】
<ステッチ加工工程>
【0057】
このステッチ加工工程では、図4のBに示すように、電極箔4の接続部位に重ねられた引出し端子2の偏平部2−1の上からステッチ針32を貫通させる。このステッチ針32は、頂角を鋭角とした四角錐状の尖端を有し、稜線部34は切削刃を成している。
【0058】
このようなステッチ針32を引出し端子2に貫通させると、偏平部2−1にはばりによる切り起こし部36が形成される。この切り起こし部36はステッチ針32の先端形状によって生成される金属片であり、この実施の形態では、四角錐の針先端により4つの切り起こし部36が形成される。
【0059】
電極箔4に比較し、引出し端子2の偏平部2−1が厚いので、切り起こし部36は電極箔4の厚さを超えた長さとなり鋭角状である。このため、ステッチ針32の侵入に追従して生じた切り起こし部36は電極箔4をステッチ針32にガイドされて貫通し、電極箔4の背面側に達する。この状態でステッチ針32を引き抜くと、切り起こし部36が電極箔4を貫通した状態に維持される。偏平部2−1には貫通孔38が形成される。
【0060】
<拘束加工工程>
【0061】
この拘束工程では、図4のCに示すように、引出し端子2の偏平部2−1には既述の拘束治具6を設置し、偏平部2−1を拘束治具6に拘束させる。
【0062】
この拘束治具6で偏平部2−1を拘束した状態で、切り起こし部36を平型40に押し当て、電極箔4の表面に密着状態に成形する。
【0063】
このように拘束治具6で偏平部2−1を拘束するので、拘束治具6および平型40により引出し端子2の変形を防止して切り起こし部36の成形を行うことができる。偏平部2−1の変形や金属流動が生じないので、切り起こし部36の成形に応力を集中させることができる。つまり、引出し端子2の伸びを防止できるので、この伸びに伴う電極箔4の伸びや薄化を防止でき、引出し端子2と電極箔4の接続強度を高めることができる。
【0064】
〔第4の実施の形態〕
【0065】
図5は、第4の実施の形態に係る電極箔と引出し端子との接続工程を示している。図5において、図4と同一部分には同一符号を付してある。
【0066】
この実施の形態はステッチ加工法を用いて引出し端子2を電極箔4に接続し、切り起こし部36の成形に第1および第2の拘束治具6−1、6−2を用いている。
【0067】
第3の実施の形態では平型40を用いているが、この平型40に代え、成形型42と拘束治具6−2とを用いている。成形型42は、既述の切り起こし部36の成形のみを担当する。拘束治具6−1拘束されている引出し端子2から切り起こし部36を貫通させた電極箔4の上に拘束治具6−2を設置する。拘束治具6−2は、切り起こし部36の成形幅より大きい間隔44ないし開口を備えている。この間隔44内に成形型42が設置され、この成形型42により切り起こし部36を偏平に成形する。
【0068】
このように拘束治具6−1とともに、成形型42および拘束治具6−2を使用すれば、引出し端子2の変形を防止でき、電極箔4の跳ね上がりや伸びを防止できる。電極箔4の薄化や脆弱化を防止でき、引出し端子2との接続強度を高めることができる。
【0069】
なお、第3および第4の実施の形態では、電極箔4に重ねた引出し端子2側からステッチ針32を貫通させ、引出し端子2に生じた切り起こし部36を電極箔4に貫通させている。このように切り起こし部36で電極箔4に貫通させてもよいが、電極箔4に予め孔を形成してもよい。電極箔4に引出し端子2を重ね合わせ、引出し端子2側からステッチ針32を電極箔4の孔に突き通し、引出し端子2に生じた切り起こし部36を電極箔4の孔に貫通させてもよい。このように予め形成した孔の内周面に切り起こし部36を接触させれば、誘電体皮膜が形成されていない電極箔4の地金と切り起こし部36を直接接触させて電極箔4に接合させることが可能である。つまり、誘電体皮膜が持つ絶縁性による電気的な接続への影響を回避し、陽極側の電極箔4と引出し端子2との電気的な接続性を高めることができる。
【0070】
〔他の実施の形態〕
【0071】
(1) 上記実施の形態では、冷間圧接法やステッチ加工による引出し端子と電極箔との接続を例示したが、これに限定されない。引出し端子と電極箔との接続には、超音波溶接を用いてもよい。この超音波溶接では、超音波振動を引出し端子に加える際に既述の拘束治具6または拘束治具6−1、6−2を用いることにより、引出し端子2の伸びを防止でき、既述した実施の形態と同様の効果が得られる。
【0072】
(2) 上記実施の形態では、コンデンサの製造工程のうち、電極箔と引出し端子との接続を示している。コンデンサの製造にあっては、引出し端子を接続した電極箔を用いたコンデンサ素子の形成や、電解液の含浸工程、外装ケースへの封入工程、外装ケースの封口工程が含まれることは言うまでもない。
【0073】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0074】
本発明は引出し端子と電極箔との接続に冷間圧接、ステッチ加工または超音波溶接を行う際の引出し端子の伸びなどの変形を防止できる。この伸びに追従する電極箔の伸びや薄化を防止し、電極箔の脆弱化を回避することができる。電極箔と引出し端子との接続強度を高めることができる。これにより、コンデンサの信頼性の向上などに寄与し、極めて有益である。
【符号の説明】
【0075】
2 引出し端子
2−1 偏平部
2−2 リード部
4 電極箔
6 拘束治具
6−1 第1の拘束治具
6−2 第2の拘束治具
8 平坦部
10 側壁部
12 キャビティ
14 基材部
16 エッチング層
18 圧接金型
20 先端圧接部
22 側面圧接部
24 基体部
26 湾曲凹部
28 接合部
30 窓部
32 ステッチ針
34 稜線部
36 切り起こし部
38 貫通孔
40 平型
42 成形型
44 間隔部
図1
図2
図3
図4
図5