特表 2023-541425 電池缶の缶体引張用パンチ、金型及びその引張方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-02

(54)【発明の名称】電池缶の缶体引張用パンチ、金型及びその引張方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/28 20060101AFI20230925BHJP

   B21D 51/26 20060101ALI20230925BHJP

【ＦＩ】

B21D22/28 J

B21D22/28 A

B21D22/28 L

B21D51/26 X

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023516265

(86)(22)【出願日】2021-05-06

(85)【翻訳文提出日】2023-04-12

(86)【国際出願番号】 CN2021091827

(87)【国際公開番号】W WO2022057274

(87)【国際公開日】2022-03-24

(31)【優先権主張番号】202010964743.6

(32)【優先日】2020-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521195951

【氏名又は名称】蘇州斯莱克精密設備股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安 旭

(72)【発明者】

【氏名】汪 洋

(72)【発明者】

【氏名】楊 志華

(72)【発明者】

【氏名】王 引

【テーマコード（参考）】

4E137

【Ｆターム（参考）】

4E137AA01

4E137BA02

4E137BA04

4E137BA05

4E137BB01

4E137CA07

4E137CA09

4E137CA24

4E137CA29

4E137EA01

4E137FA02

4E137FA23

4E137GA02

4E137GB10

4E137GB17

4E137HA06

(57)【要約】

【課題】本願は電池缶の缶体引張用パンチ、金型及びその引張方法を開示する。
【解決手段】本発明の電池缶の缶体引張用金型は、凸型とする段付パンチ、凹型とする少なくとも１つの薄化リング、及び缶体の壁厚変化引張方法ステップを専門的に設計する。当該壁厚変化引張方法ステップは薄化引張に属し、シート材又は板材が少なくとも１回の成形引張によりカップ状の引張部材が得られ、次いで薄化引張により、特に段付パンチと少なくとも１つの薄化リングとを組み合わせた壁厚変化引張により、最終的に中間部の壁が薄くなり、１つ又は２つの軸方向の端部の壁厚の壁厚変化された電池缶の缶体が得られる。このような壁厚変化された電池缶の缶体は、缶体の中間部の材料使用量を減少させる一方、缶体の一端又は両端のシーミング強度を保証することができるため、電池缶の缶体の壁厚の厚さによる使用料の量とシーミング強度の高さとの矛盾問題を良好に解決した。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池缶の缶体引張用パンチであって、
前記パンチは、段付パンチ（１０）であり、その本体は円筒体であり、当該段付パンチ（１０）には、軸方向の少なくとも一端に細ロッド部（１１）が設けられる粗ロッド部（１２）を有し、前記粗ロッド部（１２）の半径と前記細ロッド部（１１）の半径との間の差は０．３ミリメートル以下であり、且つ両者の半径比は１０１：１００以下であり、前記細ロッド部（１１）と粗ロッド部（１２）との間は、少なくとも１つのテーパ面（１３）又は／及び曲面によって遷移し、且つ粗ロッド部（１２）と細ロッド部（１１）との半径差とテーパ面（１３）又は／及び曲面の軸方向における投影の長さとの比は０．２未満である、
ことを特徴とする電池缶の缶体引張用パンチ。

【請求項2】

凸型と凹型からなる電池缶の缶体引張用金型であって、
凸型は段付パンチ（１０）により構成され、前記段付パンチ（１０）の本体は円筒体であり、当該段付パンチ（１０）には、軸方向の少なくとも一端に細ロッド部（１１）が設けられる粗ロッド部（１２）を有し、前記粗ロッド部（１２）の半径と前記細ロッド部（１１）の半径との間の差は０．３ミリメートル以下であり、且つ両者の半径比は１０１：１００以下であり、前記細ロッド部（１１）と粗ロッド部（１２）との間は、少なくとも１つのテーパ面（１３）又は／及び曲面によって遷移し、且つ粗ロッド部（１２）と細ロッド部（１１）との半径差とテーパ面（１３）又は／及び曲面の軸方向における投影の長さとの比は０．２未満であり、
凹型は、前記段付パンチ（１０）と同軸に配置された少なくとも１つの薄化リング（１４）により構成され、前記薄化リング（１４）の内径と前記段付パンチ（１０）の粗ロッド部（１２）の直径との間の差は、薄化されるべき缶体の壁厚の２倍未満である、
ことを特徴とする電池缶の缶体引張用金型。

【請求項3】

前記凹型は、何れも前記段付パンチ（１０）と同軸に配置された少なくとも２つの薄化リング（１４）により構成され、且つ前記少なくとも２つの薄化リング（１４）の内径は、プレス方向に沿って順次減少して配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載の金型。

【請求項4】

前記粗ロッド部（１２）に対応する薄化リング（１４）により薄くされた薄化部材（９）の壁厚と当該粗ロッド部（１２）の直径との比は１：３０である、
ことを特徴とする請求項２に記載の金型。

【請求項5】

回数が少なくとも１回である薄化引張を含む電池缶の缶体引張方法であって、
薄化引張には、缶体の薄壁部（１６）と厚壁部（１７）に対する少なくとも１回の壁厚変化引張が含まれ、当該壁厚変化引張は、プレス装置（８）を利用して以下の金型によって達成され、
前記金型は凸型と凹型からなり、凸型は段付パンチ（１０）により構成され、前記段付パンチ（１０）の本体は円筒体であり、当該段付パンチ（１０）には軸方向の少なくとも一端に細ロッド部（１１）が設けられる粗ロッド部（１２）を有し、前記粗ロッド部（１２）の半径と前記細ロッド部（１１）の半径との間の差は０．３ミリメートル以下であり、且つ両者の半径比は１０１：１００以下であり、前記細ロッド部（１１）と粗ロッド部（１２）との間は、少なくとも１つのテーパ面（１３）又は／及び曲面によって遷移し、且つ粗ロッド部（１２）と細ロッド部（１１）との半径差とテーパ面（１３）又は／及び曲面の軸方向における投影の長さとの比は０．２未満であり、
凹型は、前記段付パンチ（１０）と同軸に配置された少なくとも１つの薄化リング（１４）により構成され、前記薄化リング（１４）の内径と前記段付パンチ（１０）の粗ロッド部（１２）の直径との間の差は、薄化されるべき缶体の壁厚の２倍未満であり、
前記壁厚変化引張過程において、前記段付パンチ（１０）は、引張された部材を連れてそれぞれの薄化リング（１４）を順次通過させ、その後、離型して薄化部材（９）を得て、
前記薄化部材（９）は、段付パンチ（１０）の粗ロッド部（１２）に対応する薄壁部（１６）と、段付パンチ（１０）の細ロッド部（１１）に対応する厚壁部（１７）とを含み、当該厚壁部（１７）は、前記薄化部材（９）の軸方向の一端又は両端に位置し、前記薄壁部（１６）と厚壁部（１７）との間は少なくとも１つのテーパ面又は曲面の遷移である、
ことを特徴とする電池缶の缶体引張方法。

【請求項6】

前記凹型は、何れも前記段付パンチ（１０）と同軸に配置された少なくとも２つの薄化リング（１４）により構成され、且つ前記少なくとも２つの薄化リング（１４）の内径は、プレス方向に沿って順次減少して配置される、
ことを特徴とする請求項５に記載の電池缶の缶体引張方法。

【請求項7】

前記粗ロッド部（１２）に対応する薄化リング（１４）により薄くされた薄化部材（９）の壁厚と当該粗ロッド部（１２）の直径との比は１：３０である、
ことを特徴とする請求項５に記載の電池缶の缶体引張方法。

【請求項8】

前記段付パンチ（１０）には、ガス圧縮装置を連通する中心軸の軸方向に沿ったガス出力貫通孔が開設され、壁厚変動引張において、前記段付パンチ（１０）が引張動作を完了した後、前記ガス圧縮装置は、当該薄化部材（９）を離型させるように、ガス出力貫通孔を介して前記薄化部材（９）の底部にガスを出力する、
ことを特徴とする請求項５に記載の電池缶の缶体引張方法。

【請求項9】

前記電池缶の缶体の原材料はアルミニウム合金である、
ことを特徴とする請求項５～８のいずれか１項に記載の電池缶の缶体引張方法。

【請求項10】

前記電池缶の缶体の原材料はアルミニウム合金片又はアルミニウム合金板である、
ことを特徴とする請求項９に記載の電池缶の缶体引張方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は缶体加工分野に関し、特に電池缶の缶体引張用パンチ、金型及びその引張方法に関する。

【背景技術】

【0002】

新エネルギー自動車は、全車の動力源として電池パックを用い、その電池パックには、新エネルギー電池システムを構成する最小セルであり、正極、負極及び電解質等からなる複数の電池セルが設けられており、電池セルのハウジングは電池缶であり、複数の組み立てられた電池セルは、軸線平行な状態で電池パック内に集まって配置される。

【0003】

電池缶は缶体と缶蓋からなる。従来技術では、缶体は通常冷間プレス方法で加工され、成形後の缶体と缶蓋はさらに溶接により一体に加工される。但し、溶接後の電池缶の端部は、その信頼性と安定性が悪く、破断、接触不良、防爆性能が悪いなどの問題が生じやすく、また、溶接された電池缶が電池単体に組み立てられた後、缶体間は溶接ラインの存在により緊密に配列できず、電池パック内の空間利用率が低いことを起こす。

【0004】

缶体とエンドキャップをシーミング方法で封止できれば、溶接による悪影響を回避することができる。但し、現在、電池缶の缶体をシーミングするための引張方法はなく、他の種類の缶体に用いる引張方法では、通常は壁厚の同じ缶体しか引き出せない。そのため、電池缶をシーミングして封止する設計を行った際、電池缶の缶体の壁厚問題を重視する必要があり、缶体の壁厚が厚すぎると、材料コストが向上するだけでなく、電池パックの重量も増加し、電池パック全体のエネルギー密度が低下する問題と、缶体の壁厚が薄すぎると、シーミング中に缶体の端部が引き裂かれやすい、あるいはシーミング後の使用中に堅牢でないなどの問題とがある。そのため、中間部の壁厚が薄く（材料を節約する）、両端部の壁厚が厚い（シーミング強度を提供する）壁厚変化される電池缶の缶体を製造することができれば、電池缶の缶体の壁厚問題を解決する最適な手段である。

【0005】

上記に鑑み、材料を節約して信頼性の高いシーミングされた壁厚変化の電池缶の缶体を加工することができる電池缶の缶体引張用パンチ、金型及びその引張方法をどのように設計するかは本願の研究課題である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願は、電池缶の缶体の壁厚の厚さによる使用量とシーミングの信頼性の高さとの間の矛盾問題を解決することを目的とする電池缶の缶体引張用パンチ、金型及びその引張方法を提供する。

【0007】

上記目的を達成するために、本願のパンチは以下の技術的解決手段を採用する。電池缶の缶体引張用パンチであって、前記パンチは段付パンチであり、その本体は円筒体であり、当該段付パンチには、軸方向の少なくとも一端に細ロッド部が設けられる粗ロッド部を有し、前記粗ロッド部の半径と前記細ロッド部の半径との間の差は０．３ミリメートル以下であり、且つ両者の半径比は１０１：１００以下であり、前記細ロッド部と粗ロッド部との間は、少なくとも１つのテーパ面又は／及び曲面によって遷移し、且つ粗ロッド部と細ロッド部との半径差とテーパ面又は／及び曲面の軸方向における投影の長さとの比は０．２未満であることを特徴とする。

【0008】

上記目的を達成するために、本願の金型は以下の技術的解決手段を採用する。電池缶の缶体引張用金型であって、凸型と凹型とからなり、その特徴は以下の通りである。

【0009】

凸型は段付パンチにより構成され、前記段付パンチの本体は円筒体であり、当該段付パンチには粗ロッド部を有し、当該粗ロッド部の軸方向の少なくとも一端には細ロッド部が設けられ、前記粗ロッド部の半径と前記細ロッド部の半径との間の差は０．３ミリメートル以下であり、且つ両者の半径比は１０１：１００以下であり、前記細ロッド部と粗ロッド部との間は、少なくとも１つのテーパ面又は／及び曲面によって遷移し、且つ粗ロッド部と細ロッド部との半径差とテーパ面又は／及び曲面の軸方向における投影の長さとの比は０．２未満である。

【0010】

凹型は、前記段付パンチと同軸に配置された少なくとも１つの薄化リングにより構成され、前記薄化リングの内径と前記段付パンチの粗ロッド部の直径との間の差は、薄化されるべき缶体の壁厚の２倍未満である。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記金型の技術的解決手段における関連内容は以下のように説明する。

【0012】

１．上記金型の解決手段において、前記凹型は、何れも前記段付パンチと同軸に配置された少なくとも２つの薄化リングにより構成され、且つ前記少なくとも２つの薄化リングの内径は、プレス方向に沿って順次減少して配置されることが好ましい。

【0013】

２．上記金型の解決手段において、前記粗ロッド部に対応する薄化リングにより薄化された薄化部材の壁厚と当該粗ロッド部の直径との比は１：３０であることが好ましい。

【0014】

上記目的を達成するために、本願の引張方法は以下の技術的解決手段を採用する。回数が少なくとも１回である薄化引張を含む電池缶の缶体引張方法であって、薄化引張には、缶体の薄壁部と厚壁部に対する少なくとも１回の壁厚変化引張が含まれることを特徴とし、当該壁厚変化引張は、プレス装置を利用して以下の金型によって達成される。

【0015】

前記金型は凸型と凹型からなり、凸型は段付パンチにより構成され、前記段付パンチの本体は円筒体であり、当該段付パンチには、軸方向の少なくとも一端に細ロッド部が設けられる粗ロッド部を有し、前記粗ロッド部の半径と前記細ロッド部の半径との間の差は０．３ミリメートル以下であり、且つ両者の半径比は１０１：１００以下であり、前記細ロッド部と粗ロッド部との間は、少なくとも１つのテーパ面又は／及び曲面によって遷移し、且つ粗ロッド部と細ロッド部との半径差とテーパ面又は／及び曲面の軸方向における投影の長さとの比は０．２未満である。

【0016】

凹型は、前記段付パンチと同軸に配置された少なくとも１つの薄化リングにより構成され、前記薄化リングの内径と前記段付パンチの粗ロッド部の直径との間の差は、薄化されるべき缶体の壁厚の２倍未満である。

【0017】

前記壁厚変化引張の過程において、前記段付パンチは、引張された部材を連れてそれぞれの薄化リングを順次通過させ、その後、離型して薄化部材を得る。前記薄化部材は、段付パンチの粗ロッド部に対応する薄壁部と、段付パンチの細ロッド部に対応する厚壁部とを含み、当該厚壁部は、前記薄化部材の軸方向の一端又は両端に位置し、前記薄壁部と厚壁部との間は、少なくとも１つのテーパ面又は／及び曲面によって遷移する。

【0018】

上記引張方法の技術的解決手段における関連内容は以下のように説明する。

【0019】

１．上記引張方法の解決手段において、電池缶の缶体の引張に対して、通常、原材料としてシート材又は板材（例えば、アルミニウム合金板又はアルミニウム合金片）が用いられ（原材料としてアルミニウム合金インゴットを使用することも排除されない）、その後、少なくとも１回の成形引張と少なくとも１回の薄化引張により電池缶の缶体が得られる。本願において、前記成形引張は、引張される部材がシート材からカップ状引張部材（通常、「プレスカップ」と呼ばれる）に変わる引張方法を意味し、成形引張は、プレスカップの直径とプレスカップの長さを変化させる引張方法も含む。前記薄化引張とは、カップ状の引張される部材の壁厚が薄くなる引張方法を意味し、薄化引張には通常２つの引張の場合があり、一番目は壁厚のみを変化し、内径を変化せず、外径が小さくなる引張方法であり、二番目は内径が変化し、外径が変化し、壁厚も変化する引張方法である。従来技術によれば、１つの金属シート材を電池缶の缶体の形状に引張するためには、理論的に少なくとも１回の成形引張と１回の薄化引張が必要となる。複数回の成形引張と複数回の薄化引張を組み合わせる場合、薄化引張は、成形引張と方法順序で交差して組み合わせることができ、即ち、先に成形引張を行い、次いで薄化引張を行い、その後成形引張を行い、最後に薄化引張を行うことができる。１回の成形引張と１回又は複数回の薄化引張と組み合わせる場合、成形引張が先に行われることは一般的である。複数回の成形引張と１回の薄化引張と組み合わせる場合、１回目の引張は、通常、成形引張であるべきであり、薄化引張は、最後、又は残りの成形引張の間に配置されてもよい。実際には、成形引張と薄化引張の順位について、１回目は成形引張であるべきであるほか、残りの引張の順位は比較的に柔軟であり、材料特性、引張された対象の形状やサイズ等のパラメータから確認できることは、当業者がよく知られている従来技術である。本願において、前記壁厚変化引張とは、１回の引張過程において、同一の引張される部材の壁厚が異なる厚さに変化する引張方法を意味する。例えば、本願において、引張された電池缶の缶体の中間部の壁厚は薄く、両端又は一端での壁厚は比較的に厚い。壁厚変化引張は、引張方法の観点から見て、薄化引張の特殊な場合に属すべきである。本願の革新は、薄化引張における壁厚変化引張にあり、成形引張は、電池缶の缶体の引張に対して既存の公知技術であるため、発明の引張方法の技術的解決手段に従来技術を記載する際、薄化引張のみに言及し、成形引張については言及していないことは、当業者が理解できることであり、特許法の規定が許容する表現でもある。

【0020】

２．上記引張方法の解決手段において、前記凹型は、何れも前記段付パンチと同軸に配置された少なくとも２つの薄化リングにより構成され、且つ前記少なくとも２つの薄化リングの内径は、プレス方向に沿って順次減少して配置されることが好ましい。２つの薄化リングは、実際には１つの引張動作において二回引張過程を実現し、１つの薄化リングに比べて引張破断を起こしにくく、引張の良品率を向上させる。実際の応用において、いくつかの薄化リングを選択することは、電池缶の缶体の幾何寸法、材料特性、材料厚さ及び良品率制御などの多くの要素によって決定することができる。

【0021】

３．上記引張方法の解決手段において、前記粗ロッド部に対応する薄化リングにより薄化された薄化部材の壁厚と当該粗ロッド部の直径との比は１：３０であることが好ましい。当該要求は、電池缶の缶体の引張の最適化に役立つだけでなく、壁厚変化の電池缶の缶体の利点をさらに強調し、電池缶の缶体が壁厚変化引張された後に弾性離型しやすいように制御する。

【0022】

４．上記引張方法の解決手段において、前記段付パンチには、ガス圧縮装置を連通する中心軸の軸方向に沿ったガス出力貫通孔が開設され、壁厚変化引張において、前記段付パンチが引張動作を完了した後、前記ガス圧縮装置は、当該薄化部材を離型させるように、ガス出力貫通孔を介して前記薄化部材の底部にガスを出力することが好ましい。

【0023】

５．上記引張方法の解決手段において、前記プレス装置は、パンチプレスであってもよく、引張機であってもよく、又は引張ストロークを達成できる他の機械装置と油圧装置であってもよい。ここで、引張機は横型引張機を用いてもよく、縦型引張機を用いてもよい。横型引張機の段付パンチは水平方向に沿って引張動作を実現し、縦型引張機の段付パンチは垂直方向に沿って引張動作を実現する。引張動作の正確性を保証するために、段付パンチを引張方向に沿って引張するように、引張機にパンチガイド装置を設置してもよい。

【0024】

６．上記引張方法の解決手段において、前記粗ロッド部と細ロッド部との半径差とテーパ面又は曲面の軸方向における投影の長さとの比が０．２未満であることは、テーパ面を遷移する勾配又は／及び曲面を遷移する曲率を制御するためである。当該要求は主に電池缶の缶体のサイズと材料性能に依存する。テーパ面又は曲面の軸方向における投影の長さが長すぎると、段付き構造の有益な効果を弱化させ、材料節約が不足し、投影の長さが短すぎると、薄化引張の抵抗が大きく、引張破断を起こしやすく、直接不良率の上昇を招く。

【0025】

７．上記引張方法の解決手段において、壁厚変化引張過程において、引張品質と生産効率を保証するために、前記段付パンチのプレス速度は毎分４００回未満である。

【発明の効果】

【0026】

本願の設計原理と有益な効果は以下の通りである。

【0027】

本願の電池缶の缶体の引張方法において、壁厚変化引張が特に設計されており、壁厚変化引張は薄く引張されたものに属し、シート材又は板材が少なくとも１回の成形引張によりカップ状の引張部材が得られ、その後、薄化引張により、特に段付パンチと少なくとも１つの薄化リングとを組み合わせた壁厚変化引張により、最終的に中間部の壁が薄くなり、１つ又は２つの軸方向の端部の壁厚の壁厚変化された電池缶の缶体が得られる。このような壁厚変化された電池缶の缶体は、材料の使用量を減らすことができる一方、缶体の一端又は両端のシーミング強度を保証することもできる。

【0028】

上記技術的解決手段の運用により、本願は、従来技術に比べて、以下の利点と効果を有する。

【0029】

１．既存の冷間プレスによる電池缶の缶体を製造する方法より、本願は電池缶の缶体の壁厚の厚さによる使用材料の量とシーミング強度の高さとの間の矛盾問題をよく解決した。既存の電池缶は何れも等壁厚の缶体を採用しており、缶体の１つ又は２つの端部と缶蓋がシーミング技術で封止する時、缶体端部の封止の強度を保証するために、缶体の壁厚が一定の厚さの要求を満たすしかなく、缶体の中間部の壁厚も同端部の要求に従うしかない。しかしながら、缶体中間部自体の厚さ要求から見て、さらに薄化することができ、方法技術の制限により材料節約の効果は実現できない。本願では、壁厚変化引張技術を採用し、この制限を正確に突破し、これによってこの矛盾を良好に解決した。

【0030】

２．壁厚変化引張において、本願は、創造的に、電池缶の缶体に対して凸型とする段付パンチが設けられ、当該段付パンチは、軸方向の両端のうちの少なくとも一端に細ロッド部が連設される粗ロッド部を含み、前記細ロッド部は、前記缶体が引張された部材の軸方向の端部に対応する。逆押出引張により、電池缶の缶体の先端及び／又は底端には厚壁部が形成され、電池缶の缶体の中間部には薄壁部が形成される。

【0031】

当該技術的特徴は顕著な効果がある。まず、本願の引張方法で生産された電池缶の缶体と缶蓋との接続方式は、シーミング方法（缶の缶体と蓋体とのシーミングに相当する）に適用可能であり、従来技術の溶接封止に比べて、シーミングの信頼性が高いだけでなく、電池缶の配列空間をさらに節約し、電池パック内の空間利用率の向上に有利である。次に、本願の引張方法で得られた壁厚変化缶体は、従来の等壁厚缶体と比較し、厚壁部の端部と薄壁部の中間部とを有し、缶体端部のシーミング過程における引き裂きを効果的に回避することができるだけでなく、使用過程における信頼性の向上にも効果的である。次に、缶体の薄壁部は、使用料を効果的に減らすことができ、これによって使用料コストを低減することができ、缶体重量の軽減にも有利であり、缶体内部の容積を向上させ、電池パック全体のエネルギー密度を向上させることができる。

【0032】

３．本願では、複数の薄化リングの設置を組み合わせることにより、生産効率を向上させ、設備コストを低減することができ、且つ当該複数の薄化リングの設計は、異なる展延性能を有する金属缶体材料にも一般的に適用可能である。

【0033】

４．本願では、段付パンチが薄化リング寸法にマッチングする方法と構造制限を設計することは、壁厚変化される電池缶の缶体の利点をさらに強調するのに役立つだけでなく、電池缶の缶体の弾性離型を制御することも有利である。

【0034】

５．本願では、好ましくは、パンチにその中心軸の軸方向に沿うガス出力貫通孔が開設され、当該ガス出力貫通孔はガス圧縮装置を連通し、引張動作完了後に通気するのに用いられ、ガス吹出しにより弾性離型を補助することを実現し、離型効果が良い。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本願においてパンチダイが取付けられた第１プレスダイの構造模式図である。

【図2】本願においてパンチダイが取付けられた第２プレスダイの構造模式図である。

【図3】本願においてパンチダイが取付けられた引張機の構造模式図である。

【図4】本願において段付パンチの構造模式図である。

【図5】図４の局部拡大図である。

【図6】本願の電池缶の缶体形成中のシート材の構造模式図である。

【図7】本願の電池缶の缶体形成中のプレスカップ部材の構造模式図である。

【図8】本願の電池缶の缶体形成中の再引張部材の構造模式図である。

【図9】本願の電池缶の缶体形成中の薄化部材の構造模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下は図面と実施例を結合して本願に対してさらに記述する。

【0037】

実施例１：電池缶の缶体引張方法

【0038】

図１～図９を参照し、電池缶の缶体引張方法であって、端部のシーミングに適した壁厚変化缶体を引張することに用いられ、即ち、缶体の軸方向の中間は薄壁部１６であり、両端は厚壁部１７である。当該方法は以下の引張方法ステップを含む。

【0039】

ステップ１：プレスカップを行い（当該ステップは成形引張に属する）、図１、図６及び図７に示すように、第１パンチプレス１を利用して第１プレスダイ４によりシート材２をプレス成形し、カップ状のプレスカップ部材３を得る。

【0040】

ステップ２：再引張を行い（当該ステップは成形引張に属する）、図２、図７及び図８に示すように、第２パンチプレス５を利用して第２プレスダイ７により前記プレスカップ部材３をプレス成形し、カップ状の再引張部材６を得て、当該再引張部材６の内径は前記プレスカップ部材３の内径よりも小さく、当該再引張部材６の高さは前記プレスカップ部材３の高さよりも大きい。

【0041】

ステップ３：薄化を行い（当該ステップは薄化引張における壁厚変化引張に属する）、図３、図８及び図９に示すように、引張機８を利用して凸型とする段付パンチ１０と凹型とする３つの薄化リング１４により、前記再引張部材６に対して壁厚変化引張を行い、薄化部材９を得て、当該３つの薄化リング１４はそれぞれ前記段付パンチ１０と同軸に配置され、薄化ステップにおいて、前記段付パンチ１０は各薄化リング１４を順次通過する。本実施例において、前記段付パンチ１０のプレス速度は、毎分４００回未満である。

【0042】

図４と図５に示すように、前記段付パンチ１０の本体は円筒体であり、当該段付パンチ１０には、軸方向の両端に細ロッド部１１が設けられた粗ロッド部１２を有し、本実施例において、粗ロッド部１２の半径と前記細ロッド部１１の半径との間の差は０．３ミリメートル以下であり、且つ両者の半径比は１０１：１００以下である。前記細ロッド部１１と粗ロッド部１２との間は、少なくとも１つのテーパ面１３（本実施例では１つのテーパ面１３を採用し、２つのテーパ面を採用してもよい）によって遷移し、且つ粗ロッド部１２と細ロッド部１１との半径差とテーパ面１３の軸方向における投影の長さとの比は０．２未満である。

【0043】

前記３つの薄化リング１４は、前記段付パンチ１０と同軸に配置され、且つ３つの薄化リング１４の内径は、プレス方向に沿って順次減少して配置される。前記薄化リング１４の内径と前記段付パンチ１０の粗ロッド部１２の直径との間の差は、薄化されるべき缶体の壁厚の２倍未満である。

【0044】

図９に示すように、前記壁厚変化引張過程において、前記段付パンチ１０は、引張された部材を連れてそれぞれの薄化リング１４を順次通過し、その後、離型して薄化部材９を得る。前記薄化部材９は、段付パンチ１０の粗ロッド部１２に対応する薄壁部１６と、段付パンチ１０の細ロッド部１１に対応する厚壁部１７とを含み、当該厚壁部１７は、前記薄化部材９の軸方向の両端に位置し、前記薄壁部１６と厚壁部１７との間はテーパ面の遷移である。本実施例において、前記粗ロッド部１２に対応する薄化リング１４により薄くされた薄化部材９の壁厚と当該粗ロッド部１２の直径との比は１：３０である。本実施例において、前記電池缶の缶体の原材料は、アルミニウム合金であり、具体的にはアルミニウム合金片又はアルミニウム合金板である。

【0045】

図３に示すように、本実施例において、前記引張機８は横型引張機であり、前記段付パンチ１０は水平方向に沿って引張される。前記段付パンチ１０を水平方向に沿って引張することをガイドするように、当該引張機８にはパンチガイド装置１５がさらに設けられる。

【0046】

本実施例において、前記段付パンチ１０には、中心軸の軸方向に沿うガス出力貫通孔が開設され、当該ガス出力貫通孔はガス圧縮装置を連通する。壁厚変化引張において、前記段付パンチ１０が引張動作を完了した後、前記ガス圧縮装置は、当該薄化部材９を離型させるように、ガス出力貫通孔を介して前記薄化部材９の底部にガスを出力する。

【0047】

以下、本願の他の実施状況と構造変化について説明する。

【0048】

１．上記実施例において、前記薄壁部１６と厚壁部１７との間は、１つのテーパ面の遷移である。但し、本願はこれに限定されるものではなく、２つのテーパ面又は３つのテーパ面の遷移を採用してもよく、１つの曲面又は２つの曲面の遷移を採用してもよく、ひいてはテーパ面と曲面を組み合わせて遷移してもよい。これらの変化は具体的な状況に応じて決定して選択することができる。これは当業者が理解して受け入れやすいことである。

【0049】

２．上記実施例において、前記段付パンチ１０のプレス速度は、毎分４００回未満である。但し、本願はこれに限定されるものではなく、段付パンチ１０のプレス速度を毎分４００回以上に設定することができる。但し、このように生産効率を高めることは、引張の効果と良品率が対応する要求を満たすか否かを見なければならない。

【0050】

３．上記実施例において、３つの薄化リング１４を採用して凹型を構成するが、本願はこれに限定されるものではなく、理論的には少なくとも１つの薄化リング１４であり、好ましくは２つの薄化リング１４を採用し、本実施例では３つの薄化リング１４を採用することが最適である。さらに多くの薄化リングを採用することもできる。実際の応用において、いくつかの薄化リングを選択することは、電池缶の缶体の幾何寸法、材料特性、材料厚さ及び良品率制御などの多くの要素によって決定することができる。これは当業者が理解して受け入れることである。

【0051】

４．上記実施例において、前記電池缶の缶体の原材料は、アルミニウム合金が好ましく、例えば、アルミニウム合金片又はアルミニウム合金板であり、アルミニウム合金インゴットであってもよい。但し、本願の原材料はアルミニウム合金を選択することに限らず、他の材料を選択してもよく、例えば、ステンレス鋼、銅、銅合金などの他の引張成形に適した金属材料を選択することも可能である。

【0052】

５．上記実施例において、「第１パンチプレス」と「第２パンチプレス」は２つのパンチプレスであるが、本願はこれに限定されるものではない。「第１パンチプレス」と「第２パンチプレス」とは、同一のパンチプレスであってもよいが、この場合に実施する時、まず、当該パンチプレスに第１プレスダイを取り付け、シート材に対してプレスしてカップ状のプレスカップ部材を形成した後、第１プレスダイを外し、当該パンチプレスに第２プレスダイを取り付け、続いて前記プレスカップ部材をプレスしてより直径の小さい再引張部材を形成してもよく、同一のパンチプレスに段送り金型を採用してもよい。これは当業者が理解して受け入れやすいことである。

【0053】

６．上記実施例において、段付パンチの粗ロッド部の軸方向の両端には細ロッド部が連設され、対応的に、前記薄化部材の両端には何れも厚壁部が設けられているが、本願はこれに限定されるものではない。さらに、段付パンチの粗ロッド部の軸方向の一端のみに細ロッド部を設置してもよく、前記薄化部材に対応する一端に厚壁部を形成し、これは当業者が理解して受け入れやすいことである。

【0054】

７．上記実施例において、前記引張機は横型引張機であり、前記段付パンチの引張動作は水平方向に沿って設置される。但し、本願はこれに限定されるものではない。例えば、引張機は、縦型であってもよく、それに応じて、段付パンチの引張動作は垂直方向に沿って設置していてもよいが、このような縦型引張機は、機台を収納する空間の高さがより高いことが要求される。これは当業者が理解して受け入れやすいことである。

【0055】

８．上記実施例において、前記電池缶の缶体は、１回のプレスカップステップ、１回の再引張ステップ及び１回の薄化ステップにより順次成形することができる。但し、本願はこれに限定されるものではなく、本願の電池缶の缶体の引張方法は、複数回の再引張ステップと複数回の薄化ステップを含むことができる。本願において、プレスカップステップは成形引張に属し、再引張ステップも成形引張に属する。前記成形引張は、引張される部材がシート材からカップ状の引張部材（一般的に「プレスカップ」と呼ばれる）に変わる引張方法を意味し、成形引張もプレスカップの直径とプレスカップの長さを変化させる引張方法を含む。成形引張の実質は、主に引張される部材の形状と外形寸法を変化させる引張である。本願において、薄化ステップは薄化引張に属し、上記実施例における薄化ステップは実質的に壁厚変化引張である。実際には、本実施例において、等壁厚の薄化引張を配置してもよく、当該引張を壁厚変化引張方法ステップの前に配置してもよく、ひいては等壁厚の薄化引張を２回の成形引張方法ステップの間に配置してもよい。実際には、成形引張と薄化引張の順次について、１回目は成形引張であるべきであるほか、残りの引張の順位は比較的に柔軟であり、ひいては再引張ステップと薄化ステップを交互に配置することも可能である。実際には、材料特性、引張された対象の形状やサイズ等のパラメータから確認できることは、何れも当業者がよく知られている従来技術である。

【0056】

上記実施例は本願の技術構想及び特徴を説明するのみであり、その目的としては当該技術が熟知する技術者は本願の内容を了解させてこれを根拠として実施させることであり、これによって本願の保護範囲を制限することができない。本願の精神実質に従って等価変化又は修飾は、何れも本願の保護範囲に含まれるべきである。

【符号の説明】

【0057】

１ 第１パンチプレス
２ シート材
３ プレスカップ部材
４ 第１プレスダイ
５ 第２パンチプレス
６ 再引張部材
７ 第２プレスダイ
８ 引張機
９ 薄化部材
１０ 段付パンチ
１１ 細ロッド部
１２ 粗ロッド部
１３ テーパ面
１４ 薄化リング
１５ パンチガイド装置
１６ 薄壁部
１７ 厚壁部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】