特開 2024-156256 角形ケースの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024156256

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】角形ケースの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/26 20060101AFI20241029BHJP

   B21D 51/18 20060101ALI20241029BHJP

   B21D 51/26 20060101ALI20241029BHJP

   H01M 50/103 20210101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

B21D22/26 C

B21D51/18 A

B21D51/26 F

H01M50/103

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023070567

(22)【出願日】2023-04-24

(71)【出願人】

【識別番号】516111063

【氏名又は名称】有限会社山内エンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100092808

【弁理士】

【氏名又は名称】羽鳥 亘

(74)【代理人】

【識別番号】100140981

【弁理士】

【氏名又は名称】柿原 希望

(72)【発明者】

【氏名】山内 章

(72)【発明者】

【氏名】大西 堅幸

【テーマコード（参考）】

4E137

5H011

【Ｆターム（参考）】

4E137AA01

4E137AA10

4E137BA04

4E137BA05

4E137BB01

4E137CA07

4E137CA09

4E137CA24

4E137GA02

4E137GB10

4E137GB18

5H011AA09

5H011CC06

5H011DD05

(57)【要約】

【課題】絞り加工やしごき加工方法では、一般的にコーナー部の曲率半径を下げて角をシャープにすると、特に底面四隅のコーナー部分の肉が不足して、肉厚が不十分となったり、亀裂が発生したりするという問題点がある。
【解決手段】この角形ケースの製造方法は、中間形状品２０の底面２２を内側に凹んだ凹形状とし、後にこれを平面とする。これによって凹形状部分の特に立ち上がり部分及び立ち下り部分に生じた余肉を底面の辺及び四隅のコーナー部に寄せておき、最終絞り工程Ｓ１０６において、底面のコーナー部分がシャープな金型を用いて最終絞り加工を行う。このとき、最後の中間形状品２０ａのコーナー部分には、余肉が寄せられているから、十分な量の肉（金属材料）が存在し、底面のコーナー部分を曲率半径Ｒが小さなシャープな形状に加工しても肉量の不足による薄化や亀裂、割れ等が生じることはない。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面が空いた有底の角形ケースを作製する角形ケースの製造方法であって、
所定の形状に打ち抜かれた金属製のブランクに絞り加工を行って初回絞り品を作製する初回絞り工程と、
前記初回絞り品に再絞り加工を行って中間形状品とし、前記中間形状品に対しさらに再絞り加工を複数回行って前記中間形状品を目的の寸法に近付ける再絞り工程と、
前記再絞り工程で得られた最後の中間形状品に最終絞り加工を行って底面が平面なプレス完成品とする最終絞り工程と、を有し、
前記中間形状品のうち、少なくとも一つ以上の中間形状品の底面の形状が内側に凹んだ凹形状となっていることを特徴とする角形ケースの製造方法。

【請求項2】

最後の中間形状品の底面が凹形状であり、前記最後の中間形状品の長辺方向の寸法をＬとし、底面の凹みの深さをＡとしたときに、
深さＡが （０．０５×Ｌ） の値を超えないことを特徴とする請求項１記載の角形ケースの製造方法。

【請求項3】

ブランクの厚みをｔとした時に、プレス完成品の底面のコーナー部の曲率半径Ｒが
０．５×ｔ≦Ｒ≦２×ｔ
であることを特徴とする請求項１記載の角形ケースの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プレス加工による角形ケースの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、電気自動車やハイブリット車に用いられる二次電池（充電可能なリチウムイオン電池）の電池ケースとして有底角形の金属製ケースが用いられている。このような角形ケースの製造方法として、一枚の金属製のブランクを複数回、絞り加工やしごき加工を行って徐々に目的の形状に変形させてゆき、最終的に継ぎ目のない所望の角形ケースとするものがある。このような角形ケースの製造方法に関し、例えば下記［特許文献１］には板厚などの制約を受けない「電池ケースの製造方法」に関する発明が開示されている。また、本願発明者らは、このような角形ケースの製造方法に関し、従来よりも少ないプレス回数で所望の角形ケースを製造することが可能な下記［特許文献２］に記載の発明を行った。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１５８０１４号公報

【特許文献2】特開２０１９－１６６５２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上記の［特許文献１］には底面のコーナー部の曲率半径を小さく形成することが記載されている。しかしながら、コーナー部の曲率半径をどのようにして下げるかに関する具体的な記述はなく、また一般的に絞り加工やしごき加工方法では、コーナー部の曲率半径を下げて角をシャープにすると、特に底面四隅のコーナー部分の肉が不足して、肉厚が不十分となったり、亀裂が発生したりするという問題点がある。

【0005】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、肉厚が十分でかつ底面のコーナー部分をシャープに形成することが可能な角形ケースの製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、
（１）上面が空いた有底の角形ケースを作製する角形ケースの製造方法であって、
所定の形状に打ち抜かれた１枚の金属製のブランク１に絞り加工を行って初回絞り品１０を作製する初回絞り工程Ｓ１０２と、
前記初回絞り品１０に再絞り加工を行って中間形状品（第１の中間形状品２０）とし、前記中間形状品２０に対しさらに再絞り加工を複数回行って前記中間形状品を目的の寸法に近付ける再絞り工程Ｓ１０４と、
前記再絞り工程Ｓ１０４で得られた最後の中間形状品２０ａに最終絞り加工を行って底面８２が平面なプレス完成品８０とする最終絞り工程Ｓ１０６と、を有し、
前記中間形状品２０のうち、少なくとも一つ以上の中間形状品の底面の形状が内側に凹んだ凹形状となっていることを特徴とする角形ケースの製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）最後の中間形状品２０ａの底面２２ａが凹形状であり、前記最後の中間形状品２０ａの長辺方向の寸法をＬとし、底面２２の凹みの深さをＡとしたときに、深さＡが、（０．０５×Ｌ）の値を超えないことを特徴とする上記（１）記載の角形ケースの製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）ブランク１の厚みをｔとした時に、プレス完成品８０の底面２２のコーナー部の曲率半径Ｒが
０．５×ｔ≦Ｒ≦２×ｔ
であることを特徴とする上記（１）記載の角形ケースの製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る角形ケースの製造方法は、少なくとも一つ以上の中間形状品の底面の形状を内側に凹んだ凹形状とし、これを最終的に平面とする。そして、この凹形状の底面が平面となることで生じる余肉を塑性変形により底面の辺及び四隅のコーナー部に寄せておき最終絞り加工を行う。これにより、最後の中間形状品のコーナー部分には十分な量の金属材料が存在し、底面のコーナー部分を曲率半径の小さなシャープな形状としても肉量の不足による薄化や亀裂、割れ等が生じることはない。これにより、底面のコーナー部分がシャープな角形ケースの製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る角形ケースの製造方法の工程フローチャートである。

【図2】本発明のブランクを示す図である。

【図3】本発明の初回絞り品を示す図である。

【図4】本発明の第１の中間形状品を示す図である。

【図5】本発明の最後の中間形状品を示す図である。

【図6】本発明のプレス完成品を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明に係る角形ケースの製造方法の実施の形態について図面に基づいて説明する。尚、本発明は上記のように車載用二次電池の電池ケースに好適なものであるが、特にこれに限定される訳ではなく、その他の電気機器、機械機器、輸送機器、医療機器、日用品、玩具等の構成部品、構成ユニットのケースやカバー、筐体等、有底角形であれば如何なるものに適用しても良い。

【0010】

ここで、図１は本発明に係る角形ケースの製造方法の工程フローチャートである。また、図２は本発明に係るブランクを示す図である。また、図３は本発明に係る初回絞り品を示す図である。また、図４は本発明に係る第１の中間形状品を示す図である。また、図５は本発明に係る最後の中間形状品を示す図である。また、図６は本発明に係るプレス完成品を示す図である。尚、図３、図４、図５の破線は比較のために図示した他の成形品（初回絞り品、中間形状品、プレス完成品）を示す。

【0011】

先ず、本発明に係る角形ケースの製造方法では、例えば所定の厚みの金属板を打ち抜いて、図２に示すような所定の形状のブランク１を取得する（打ち抜き工程Ｓ１００）。尚、本発明に用いる金属板の材質は絞り加工が可能な金属であれば、特に限定は無く、銅、真鍮、アルミニウム等を用いることができる。ただし、上記の車両用の電池ケースではアルミニウムを用いることが多い。また、ブランク１の形状は予め設計されたものであり、ここでは上面視で略ラグビーボール形状のものの例を示す。

【0012】

次に、この所定の形状に打ち抜かれた１枚のブランク１に周知のプレスによる絞り加工を行って、図３に示すような初回絞り品１０を作製する（初回絞り工程Ｓ１０２）。ここで、初回絞り品１０は、図３（ａ）に示す上面図及び図３（ｂ）に示すＸ－Ｘ視断面図、図３（ｃ）に示す側面図にあるように、上面が空いた略楕円形状を呈し、高さ寸法は破線で示すプレス完成品８０よりも低く、また、長辺方向、短辺方向の幅寸法はいずれもプレス完成品８０よりも大きい。尚、初回絞り品１０の底面１２は後述の凹形状としても良いが平面で形成しても構わない。

【0013】

次に、本発明の再絞り工程Ｓ１０４及び中間形状品２０に関して説明を行う。尚、ここでは最も基本的な例として、最初の再絞り加工による第１の中間形状品２０の底面２２を凹形状とし、この底面２２の凹みの度合いを再絞り加工を行うにつれて徐々に平面に近付けてゆき、最終絞り工程Ｓ１０６で平面とする例を説明する。ただし、本発明はこの例に限定されるものではなく、再絞り加工の回数、プレス完成品８０の外形寸法、周長、ブランク１の材質、厚み、また作業性、所要時間、要求される寸法精度等によっては、例えば中間形状品の底面を再絞り工程Ｓ１０４の途中の時点で平面とし、これを最終絞り工程Ｓ１０６まで維持するようにしても良い。また、再絞り工程Ｓ１０４の序盤には底面２２の凹み度合いを変化させず終盤の再絞り加工で平面に近付けるようにしても良い。さらに特殊な場合には、再絞り工程Ｓ１０４の途中で中間形状品の底面を凹形状とし、後に平面としても良い。いずれの場合にしろ、本発明では中間形状品２０の形状の変遷において、少なくとも一つ以上の中間形状品の底面が内側に凹んだ凹形状の状態をとることとなる。

【0014】

そして、上記の最も基本的な再絞り工程Ｓ１０４では、初回絞り品１０に対し周知の再絞り加工（しごき絞り加工）を行い、第１の中間形状品２０とする。この第１の中間形状品２０は図４（ａ）の上面図にあるように、長辺方向、短辺方向の幅寸法は図中の破線で示す初回絞り品１０よりも小さく、プレス完成品８０よりも大きい値を取る。また、図４（ｂ）のＸａ－Ｘａ断面図にあるように、高さ寸法は初回絞り品１０よりも高く、プレス完成品８０よりも低い値を取る。そして、この第１の中間形状品２０の底面２２は、プレス完成品８０の底面８２から見て内側に凹んだ凹形状となっている。尚、底面８２の凹形状は図面に示したものに限定されず、例えば側面視で長辺方向に弓型をなした湾曲面としても良いし、少なくとも両方の短辺近傍に凹みを有する略波型形状としても良い。尚、この底面２２の最適な凹みの度合いや深さ等は、プレス完成品８０の外形寸法、周長、ブランク１の材質、厚み等によりそれぞれ異なるが、一般的にケースの周長が大きい程、凹形状の深さは深くなる。

【0015】

次に、この第１の中間形状品２０に対し、所定の金型を用いて再絞り加工（しごき絞り加工）を行って第２の中間形状品とする。そして、これらの作業を順次金型を変えながら複数回行って、第３、第４・・・の中間形状品としていく。そして、この再絞り加工を進めることで、中間形状品２０の長辺方向、短辺方向の幅寸法を徐々に狭めプレス完成品８０の寸法に近付けていく。また、高さ寸法を徐々に延ばすとともに、余分な部分を切除するトリミング作業を適宜行ってプレス完成品８０の寸法に近付けていく。さらに、中間形状品２０の底面２２の凹み度合いを徐々に下げ平面に近付けていく。このとき、凹形状の底面２２は平面よりも高さ（凹み）が存在する分、表面積が大きく、また再絞り加工が進むにつれ周長は徐々に狭まるから、この再絞り加工の最中に凹形状の底面２２が平面に近付くと凹形状部分の特に立ち上がり部分及び立ち下り部分に余剰な肉（金属材料）が生じ、この余肉は塑性変形により流動して底面の辺及び四隅のコーナー部に寄せられる。また、一部の余肉は側面に流動する。尚、この再絞り加工の回数もプレス完成品８０の外形寸法、周長、ブランク１の材質、厚み等によりそれぞれ異なる。

【0016】

そして、この再絞り加工を所定の回数行うことで最後の中間形状品２０ａが作製される（再絞り工程Ｓ１０４）。この最後の中間形状品２０ａは図５（ａ）の上面図に示すように長辺方向、短辺方向の幅寸法が第１の中間形状品２０よりもプレス完成品８０の寸法に近づいた小さな値を取る。また、最後の中間形状品２０ａの高さ寸法は図５（ｂ）のＸｂ－Ｘｂ断面図に示すように第１の中間形状品２０よりもプレス完成品８０の寸法に近づいた大きな値を取る。さらに、最後の中間形状品２０ａの底面２２ａの凹み度合いは平面もしくは第１の中間形状品２０の底面２２よりも平面に近づいた値を取る。尚、この最後の中間形状品２０ａの底面２２ａの形状及び凹み度合いもプレス完成品８０の外形寸法、周長、ブランク１の材質、厚み等によりそれぞれ異なる。ただし、最後の中間形状品２０ａの底面２２ａが凹形状の場合には、この凹み度合いが過剰に大きい（深い）と皺等が発生する可能性が有るため、図５（ｂ）に示すように、最後の中間形状品２０ａの底面２２ａの凹みの深さをＡとし、最後の中間形状品２０ａの長辺方向の寸法をＬとしたときに、深さＡが０．０５×Ｌ（ｍｍ）を超えないことが好ましい。

【0017】

次に、最後の中間形状品２０ａに対し最終形状の金型を用いて最終絞り加工（しごき絞り加工）を行う。これにより、図６（ａ）の斜視図、図６（ｂ）の上面図、図６（ｃ）のＸｃ－Ｘｃ断面図に示すように、底面８２が平面で所定の寸法を備えたプレス完成品８０が作製される（最終絞り工程Ｓ１０６）。尚、このプレス完成品８０の底面８２の辺及びコーナー部には、先の再絞り工程Ｓ１０４によって凹形状部分の特に立ち上がり部分及び立ち下り部分の余肉が寄せられており、十分な量の肉（金属材料）を有する。このため、特にコーナー部の曲率半径Ｒを、例えば素材となる金属板の板厚、即ちブランクの厚みをｔとした時に、
０．５×ｔ ≦Ｒ≦ ２×ｔ（ｍｍ）
となるようなシャープな形状に加工しても、肉（金属材料）の不足による薄化や亀裂、割れ等が生じることはない。

【0018】

尚、上記のようにして作製されたプレス完成品８０は、上部開口の余剰部分の切除と端面処理とが行われることで、底面８２のコーナー部分が十分な肉厚でかつシャープな形状の角形ケースとなる。

【0019】

以上のように、本発明に係る角形ケースの製造方法は、再絞り工程Ｓ１０４において、中間形状品２０の底面２２を内側に凹んだ凹形状とし、後にこれを平面とする。これによって凹形状部分の特に立ち上がり部分及び立ち下り部分に生じた余肉を底面の辺及び四隅のコーナー部に塑性変形により寄せておき、最終絞り工程Ｓ１０６において、底面のコーナー部分がシャープな金型を用いて最終絞り加工を行う。このとき、最後の中間形状品２０ａのコーナー部分には、前述のように再絞り工程Ｓ１０４において余肉が寄せられているから、十分な量の肉（金属材料）が存在し、底面のコーナー部分を曲率半径Ｒが小さなシャープな形状に加工しても肉量の不足による薄化や亀裂、割れ等が生じることはない。これにより、従来の絞り加工では得ることのできなかった底面のコーナー部分がシャープでほぼ直角な角形ケースの製造が可能となる。

【0020】

尚、本例で示した角形ケースの製造方法の手順、初回絞り品１０、中間形状品２０、２０ａ、プレス完成品８０等の形状、寸法などは一例であり、これに限定されるものではない。また、本発明に係る角形ケースの製造方法は、適宜、必要な工程を挿入しても良い他、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0021】

１ ブランク
１０ 初回絞り品
２０ 第１の中間形状品
２０ａ 最後の中間形状品
２２、２２ａ、８２ 底面
８０ プレス完成品
Ｓ１０２ 初回絞り工程
Ｓ１０４ 再絞り工程
Ｓ１０６ 最終絞り工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】