专利名称：干电池及其外壳的制造方法
技术领域：
本发明主要涉及外观具有圆筒状的较小型的干电池及干电池用外壳的制造方法。
背景技术：
目前为止，小型的圆筒形干电池从纸筒外壳方式被转换为金属外壳方式，通过改善耐漏液性而显著提高了电池性能。这种金属制的干电池用外壳(下面，有仅仅称作外壳的情况)，通过如图6所示那样的制造工序进行制造。即，如图6(a)所示，首先，将由板厚为0.2mm左右的白铁皮构成的带钢材料切断成规定的尺寸，获得例如785mm×850mm左右的矩形的原材料板1。接着，如图6(b)所示，从原材料板1的相对的两侧边到各自约2mm左右的侧缘部，形成沿侧边的切缝，将该切断的两侧的缘部2去除后，在去除该两侧的缘部2的两侧端部间，形成如用双点划线所示那样与端部平行的规定间隔的切缝，并且如图6(c)所示，将原材料板1分割成规定数量的长方形的中间板3。然后，如图6(d)所示，在各中间板3上，进行规定的使用冲压模的冲床冲压加工，从而获得如图6(e)所示那样的多块外壳坯料板4。
上述外壳坯料板4如图6(f)所示，弯曲加工成圆筒状，其相对的两侧缘4a、4b互相对接加工，而下边4c的周缘部向内方作卷边铆接加工而形成底部5，大致加工成有底圆筒状的外壳7。在该外壳7内部，将发电元件放置于锌壳中，从外壳7的上部开口装入表面用绝缘管包覆的无外壳电池(素電池)。然后，进行将外壳7的上部开口(上边)4d的周缘部向内侧弯曲的卷边铆接加工，通过将外壳7的上边4d夹入绝缘环而压住无外壳电池的肩部，从而制成如图5所示那样的小型的圆筒式干电池8。
然而，如图6(e)所示，对中间板3进行冲床冲压加工获得的外壳坯料板4，在矩形的四个角的各自上具有形状切断成三角形的切口9a、9a、9b、9b。在其上下分别呈一对的左右切口9a～9b，当外壳坯料板4在做成圆筒状后下边4c的周缘部向内方卷边时、或在无外壳电池插入后上边4d的周缘部向内方卷边时，如图5所示，在从两侧缘4a、4b的对接部10的上下端向内方的延长线上，即在外壳7的径向R上互相被对接，形成卷曲对接部11。
在形成上述卷曲对接部11时，尤其通过将外壳7的上端开口部的周缘部压入圆筒状的半部的截面呈弯曲形状的弯曲加工用模具，则外壳7的上端开口部的周缘部在全周形成均匀的圆弧形状并慢慢被弯曲，相对的二个切口9a、9a就从其外方部向内方部慢慢被对接。如此，在将相对的切口9a、9a进行弯曲加工而对接的情况下，在对接线上局部作用了较强的支撑力而产生畸变应力集中，易产生纵弯曲。
此外，内装在外壳7中的无外壳电池的高度有误差，且在高度较低的无外壳电池的场合，在用所述二个切口9a、9a形成对接部11结束后，由于还稍作用了弯曲加工力，故没有逃避该弯曲加工力的部位。因此，如图5所示，在卷曲对接部11的两侧，产生了因畸变应力集中而导致的纵弯曲的凹坑12，该凹坑12显著损害外壳7的外观。另外，卷曲对接部11，由于将二个切口9a、9a互相牢固地予以压接而形成，故在因某些原因而使干电池8的气体内压异常上升的情况下，无外壳电池的封口板受卷曲对接部11牢固地控制，从而难以将电池内部产生的气体向外部排出。
因此，为防止产生上述纵弯曲，提出了如下结构的筒形电池(参照日本实用新型公开1926年第19053号公报)把在外壳坯料板的两侧缘上下端分别形成的切口做成相对于离开外壳坯料板的端部的切口的长度的切口高度具有呈规定比例的圆弧的形状。但是，对于该电池，当利用冲压加工形成外壳坯料板时，必需采用脱模法等来正确地控制形成切口的形状，尤其对于小型的干电池，一边正确控制较小切口形状一边用冲压加工来形成外壳坯料是困难的。而对于大型干电池，虽然因外壳的对接部通过激光焊接固定而不产生歪斜地形成，可防止在形成卷曲对接部时产生纵弯曲，但存在着除了激光焊接在生产率方面很差外加工成本也很高的缺点，对于小型干电池一般不能采用。
另外，在上述外壳7的制造方法中，要对矩形的四个角上各自具有较小切口9a～9b的外壳坯料板4进行批量生产而切口9a～9b的形状不产生误差，则如图6(d)所示，在形成宽度稍比将2块外壳坯料板4并排后的长度大的长方形的中间板3后，很难获得对该中间板3进行冲压同时形成多块外壳坯料板4的冲床冲压加工以外的制作措施。即，对于较大干电池的情况，由于切口形状也较大，故可在完成加工时用切断该切口之类的方法来形成矩形的板状构件的四个角。然而，用来制作小型干电池外壳7的外壳坯料板4的切口9a～9b、例如从端部沿侧缘4a、4b的切口高度h为2.2mm左右，且从侧缘4a、4b向内方一侧的切口宽度d非常小，为0.35mm左右，因此，用切断装置形成如此小的切口9a～9b，必须将它所使用的切断装置的切刀做得锐利，其寿命不仅变得极短，而且在切断时，由于以所需的定位精度固定较小的外壳坯料板4是非常困难的，故在实用上是不可能的。
因此，从图6(d)得知，当对长方形的中间板3进行冲压加工后，剩余非常多的废料，材料损耗增大，从而从1块中间板3可获取的外壳坯料板4的块数变得较少，存在着生产率低的缺点。尤其近年来，由于小型干电池的生产个数极多，故上述的材料损耗导致巨大的经济损失，从节省资源的观点来看也是不佳的。
所以，本发明的目的在于，提供一种具有在外壳卷边铆接加工时不产生纵弯曲凹坑的结构的干电池及生产率良好地可制造干电池用外壳的方法。
发明的公开为消除上述缺点，本发明包括将由矩形的金属板构成的外壳坯料板卷曲成圆筒状、将其相对的两侧缘进行对接加工而形成对接部并对该圆筒体的下端周缘部向内方作弯曲的卷边铆接加工而形成底部的外壳；在该外壳内从其上端开口装入的外形为圆筒状的无外壳电池，在将装入所述无外壳电池后的所述外壳的上端周缘部向内方进行卷边铆接加工而成的干电池中，在所述外壳坯料板中的形成所述对接部的仅一方侧缘的两端角部，分别形成切口，所述外壳，通过所述卷边铆接加工，所述切口与另一方侧缘的上下端部互相对接而成的卷曲对接部，向与圆筒体径向不同的方向形成。
该干电池，由于在用来制作外壳的外壳坯料板上，在形成对接部的仅一方侧缘的两端角部上形成切口，故在将使外壳坯料板对接成圆筒状后的外壳的两端部向内方进行卷边铆接加工时，两切口和分别与它们相对的另一方侧缘的两端部，在卷边铆接加工处于结束时刻，它们的整体就被对接。因此，当使装入无外壳电池后的外壳的开口端周缘部向中心部进行卷边时，在卷边结束时刻各个整体开始被对接而形成卷曲对接部。所以，在卷曲对接部的局部上不会集中畸变应力，从而不产生纵弯曲的凹坑。
在上述发明中，外壳坯料板的仅一方侧缘的两端角部的切口，最好做成如下的结构离开所述侧缘的切口宽度被设定成与离开卷边铆接加工的另一方侧缘的上下端部的圆筒体径向露出位置相一致。
由此，在形成卷边对接部时，由于两切口和与它们相对的另一方侧缘的上下端部可无间隙地对接，并形成良好形状的卷曲对接部，故可获得外观形状优异的干电池。
本发明的干电池用外壳的制造方法，包括把由矩形的金属制板材构成的原材料板沿与其一边平行且等间隔的切断线切断而形成相同长方形的多块第1中间板的工序；将所述第1中间板沿与其长度方向正交的等间隔的切断线切断而形成相同矩形的多块第2中间板的工序；在将所述第2中间板作2等分切断的同时将其切断线的两端部的各两缘部分大致切成三角形、从而仅在矩形的一侧缘的两端角部具有切口的形成相同形状的2块外壳坯料板的冲压切断分离工序；将所述外壳坯料板卷曲成圆筒状并使其相对的两侧缘进行对接加工而形成对接部、并将该圆筒体的下端周缘部向内方进行卷边铆接加工而形成底部的工序。
采用该干电池用外壳的制造方法，在用冲压切断加工分割第2中间板而形成外壳坯料板时，可容易、迅速且正确地同时在仅各外壳坯料板的一侧缘上下端形成各个切口。其理由是，可在冲压切断加工时将第2中间板的切断线两侧平衡良好地予以支承固定来进行冲压切断加工，而不需要象现有例子那样在外壳坯料板的另一侧缘的上下端形成切口。
另外，本发明的干电池用外壳的制造方法，与将现有的长方形的中间板进行冲床冲压加工而获得外壳坯料板的方法相比，可大幅度减少在对外壳加工后产生的废料，从相同尺寸的原材料板中获取的外壳坯料板的块数就增多，从而极大地提高了生产率。由于干电池的生产个数非常多，故这个方法能带来很大的经济效果。
在上述发明中，最好是，通过使用具有约1mm宽度的切缝形成用切断部和在该切缝形成用切断部的两端部连设的大致呈三角形的切口形成用切断部的冲压加工用具的冲压加工，将第2中间板分割成2部分，形成2块外壳坯料板。
由于可用如此冲床加工用具形成切口，故切口形成用切断用具的寿命变长。
本发明的干电池的制造方法是，在用上述干电池用外壳的制造方法而获得的外壳中，从其上端开口装入外形为圆筒形的无外壳电池，然后，将外壳的上端周缘部向内方进行卷边铆接加工而获得干电池。
由此，可容易制造出本发明的干电池。
附图的简单说明
图1表示本发明一实施形态的干电池，(a)是上部的立体图，(b)是俯视图，(c)是半剖后的纵剖视图，(d)是作为构成干电池外壳的坯料的外壳坯料板的主视图，图2是按(a)～(g)顺序表示上述干电池中外壳的制造工序的工序图，图3是表示用于外壳卷边铆接加工的模具半部的纵剖视图，图4(a)、(b)是共同表示外壳坯料板另一例子的主要部分的主视图，图5是表示现有干电池的立体图，图6是按(a)～(f)顺序表示现有干电池用外壳的制造工序的工序图。
实施发明用的最佳形态下面，就本发明较佳的一实施形态结合附图作详细说明。图1表示本发明一实施形态的干电池17,(a)是上部的立体图，(b)是俯视图，(c)是半剖后的纵剖视图，(d)是作为干电池17外壳18的坯料的外壳坯料板19的主视图。该干电池17的特点如(a)、(b)所示，分别形成在外壳1 8上下的卷曲对接部20是朝向与外壳18的径向R不相同的方向S。因此，制作该外壳18前的外壳坯料板19如图(d)所示，仅在一方侧缘19a和上、下边19d、19c交叉的各角部上形成切口21a、21b，在另一方侧缘19b上未形成切口。如此，由于切口21a、21b仅形成在一方侧缘19a的上下端部上，故成为外壳18向内方的弯曲余量的切口高度h与现有的相同，但切口宽度2d做成为现有技术2倍的形状。
接着，就上述干电池17的结构进行说明。如图1(c)所示，在有底圆筒形的负极锌壳22的内面，紧贴配置有含电解液的隔板23，在其内部充填有作为正极作用物质的正极合剂(正極合劑)24。在正极合剂24的中心插入有作为集电体的碳棒27。负极锌壳22的上端开口部用封口板28密封，碳棒27贯通封口板28的中心部。在负极锌壳22的底面紧贴着负极端子板29，而在碳棒27的上部突出端被罩上正极端子板30。另外，正极合剂24，是例如在作为活性物质的二氧化锰与作为导电剂的乙炔黑或石墨粉末中加入电解液予以混合，紧贴于碳棒27的周围而加压成形为圆筒形。如此成形的正极合剂24，其外周围用隔板23包住装入负极锌壳22内，通过用绝缘管31包覆所述负极锌壳22的外周面而构成无外壳电池26。该无外壳电池26插入外壳18内，通过将其上端开口的周缘部向内方作卷边铆接加工，在使上部绝缘环52夹入的状态下而被固定在外壳18内。另外，53是下部密封圈。
下面，参照图2所示的制造工序的顺序来说明上述干电池17的外壳18的制造方法。如(a)所示，首先，将由板厚为0.2mm左右的白铁皮构成的带钢材料切断成规定的尺寸，获得与以往形状相同的矩形的原材料板1。在该原材料板1上，用剪切机沿双点划线的平行线所示的切断线而形成切缝，如(b)所示，将原材料板1分割成从其相对的两侧切取的约2mm左右宽度的2块缘部32和与该缘部32平行状切出的规定数量的长方形的第1中间板33。接着，如(c)所示，利用切缝的形成将各第1中间板33的长度方向的两端部予以切断去除，并通过沿与长度方向正交的平行的多条切断线而形成切缝，获得多块长方形的第2中间板34。该第2中间板34的长度方向的尺寸，设定得比将2块外壳坯料板19并排后的长度还长1mm。
此外，上述各第2中间板34如(d)所示，通过用具有大致呈I形截面形状的冲压加工用具37将长度方向的中央部与沿长度方向垂直地予以冲压切断，如(e)所示被分离成与图1(d)所示相同的2块外壳坯料板19。上述冲压加工用具37具有用来形成宽度为1mm左右的切断线部的切缝形成用切断部37a；在该切缝形成用切断部37a的两端部连设的大致呈三角形的切口形成用切断部37b、37c。切口形成用切断部37b、37c的最大宽度的端部的尺寸，为应形成的切口21的切口宽度2d的2倍长度加上作为切缝形成用切断部37a的宽度1mm的数值。因此，切口形成用切断部37b、37c，一并包括具有为2倍现有切口9的切口宽度2d的切口21的二部分，从而具有进行冲压切断的较大的尺寸。
如此，由于对将长方形的第1中间板33分割成多块后的第2中间板34分别进行冲压切断加工来获得外壳坯料板19，取代了对现有的长方形的中间板3(参照图6)进行冲床冲压加工来获得外壳坯料板4的方法，因此，形成外壳坯料板19后所产生的废料相对现有的外壳7的制造方法可大幅度减少到约1/4，从同1块原材料板中获取的外壳坯料板19的块数也比以往多，仅块数的增加就提高了生产率。根据实测结果，生产率与以往相比提高了约6％。由于该生产率的提高，目前的小型干电池的生产个数非常多，故可带来巨大的经济效果。
另外，在上述的工序中，由于具有如(b)、(c)所示的形成切缝的切断加工和用如(d)所示的冲压加工用具37进行冲压切断的冲压切断分离工序，因此，如(f)所示，在获得的外壳坯料板19的两面产生毛刺38。所以，设置如(f)所示那样的去毛刺工序，即用上下动作的去毛刺工具39来敲击放置在支承台40上的外壳坯料板19，将毛刺38予以压坏、去除。
如(g)所示，去除毛刺38后的外壳坯料板19被弯曲加工成圆筒状，并且其两侧缘19a、19b被互相对接，此外，通过将下边19c的周缘部向内方卷边，从而大致制成有底圆筒状的外壳18。在该外壳18的内部，在装入图1(c)所示的上部绝缘环52、下部密封圈53的同时，将所述无外壳电池26装入外壳18内。然后，进行将外壳18的上边19d的周缘部向内方折弯的卷边铆接加工，通过将外壳18的端部夹入上部绝缘环52而压住无外壳电池26的极面，从而制成图1(c)所示那样的小型的圆筒式干电池17。
在将上述外壳18的上边19d向内方进行卷边铆接加工时，使用图3所示的模具41。图3表示筒状模具41的半部的纵剖面形状，该模具41具有从折弯开始部41a到中央部向斜上方立起的预弯曲加工面41b；从该预弯曲加工面41b的上端进行弯曲并朝向中央部下方的弯曲加工面41c。在从外壳18的上端开口装入无外壳电池26后，通过将其开口后的上边(上端开口部)19d从下方压入模具41内来进行卷边。为进行比较，在该图上用双点划线表示现有模具的形状P。
由于用来制作该外壳18的外壳坯料板19在仅仅一侧缘19a的上下端形成切口21，故上下切口21a、21b和分别与它们相对的另一侧缘19b的上端部及下端部，在卷边铆接加工处于结束的时刻它们的整体被对接。因此，该外壳坯料板19，由于不需要象现有外壳坯料板4那样使设在两侧缘上下的切口9a～9b从它们的外方部位向内方部位逐渐被对接地进行卷边，故即使利用预弯曲加工面41b使外壳坯料板19的上边19c在自由状态下向中央部弯曲地进行卷边，切口21和另一侧缘19b的上端部，在卷边结束时刻各个整体也开始被对接，形成卷曲对接部20。这样，不会在该卷曲对接部20的局部集中畸变应力，从而不产生纵弯曲的凹坑。
另外，该干电池17如图1(b)所示，具有切口21a的卷曲对接部20的一侧缘部20a，由于其强度比无切口21a的卷曲对接部20的另一侧缘部20b差，故在电池内部的气体压力产生异常上升的情况下，一侧缘部20a容易受到气体压力而向上方卷起来，气体通过由此产生的间隙而向电池外部排出。因此，该干电池的防爆功能就进一步提高。
另外，切口21a、21b不限于上述实施形态中所示的直线形状，也可是向图4(a)所示的外方圆弧状鼓出的切口42或向内方圆弧状凹入的切口43。但是，无论任一种形状的切口42、43，离开侧缘的切口宽度2d设定成在以往两侧缘上设置切口时切口宽度的2倍数值。
采用本发明的外壳18的制造方法，与现有方法相比，材料利用率可提高约9％，可获得巨大的经济效果。
工业上利用的可能性如上所述，本发明在材料利用率良好且高效率地制造干电池和干电池用外壳这方面是有用的。
权利要求
1．一种干电池，包括将由矩形的金属板构成的外壳坯料板(19)卷曲成圆筒状、将其相对的两侧缘(19a)、(19b)进行对接加工而形成对接部(10)并对该圆筒体的下端(19c)周缘部向内方作弯曲的卷边铆接加工而形成底部的外壳(18)；在该外壳(18)内从其上端开口装入的外形为圆筒状的无外壳电池(26)，在将装入所述无外壳电池(26)后的所述外壳(18)的上端(19d)周缘部向内方进行卷边铆接加工而成的干电池中，其特征在于，在所述外壳坯料板(19)中的形成所述对接部(10)的仅一方侧缘(19a)的两端角部，分别形成切口(21a)、(21b)，所述外壳(19)，通过所述卷边铆接加工，所述切口(21a)、(21b)与另一方侧缘(19b)的上下端部互相对接而成的卷曲对接部(20)，向与圆筒体径向(R)不同的方向(S)形成。
2．如权利要求1所述的干电池，其特征在于，外壳坯料板(19)的仅一方侧缘(19a)的两端角部的切口(21a)、(21b)，离开所述侧缘(19a)的切口宽度(2d)被设定成与离开卷边铆接加工的另一方侧缘(19b)的上下端部的圆筒体径向(R)露出位置相一致。
3．一种干电池用外壳的制造方法，系对用于将无外壳电池(26)装入内部的干电池用外壳(18)进行制造的方法，其特征在于，包括把由矩形的金属制板材构成的原材料板(1)沿与其一边平行且等间隔的切断线切断而形成相同长方形的多块第1中间板(33)的工序；将所述第1中间板(33)沿与其长度方向正交的等间隔的切断线切断而形成相同矩形的多块第2中间板(34)的工序；在将所述第2中间板(34)作2等分切断的同时将其切断线的两端部的各两缘部分大致切成三角形、从而仅在矩形的一侧缘(19a)的两端角部分别具有切口(21a)、(21b)的形成相同形状的2块外壳坯料板(19)的冲压切断分离工序；将所述外壳坯料板(19)卷曲成圆筒状并使其相对的两侧缘(19a)、(19b)进行对接加工而形成对接部(10)、并将该圆筒体的下端周缘部向内方进行卷边铆接加工而形成底部的工序。
4．如权利要求3所述的干电池用外壳的制造方法，其特征在于，通过使用具有约1mm宽度的切缝形成用切断部(37a)和在该切缝形成用切断部(37a)的两端部一体状连设的大致呈三角形的切口形成用切断部(37b)、(37c)的冲压加工用具(37)的冲压切断加工，将第2中间板(34)分割成2部分，形成2块外壳坯料板(19)、(19)。
5．一种干电池的制造方法，其特征在于，在用权利要求3或4所述的制造方法所获得的外壳(18)中，从其上端开口装入外形为圆筒形的无外壳电池(26)，接着，将外壳(18)的上端周缘部向内方进行卷边铆接加工而获得干电池(17)。
全文摘要
在由矩形的金属板构成的外壳坯料板(19)的仅一方侧缘(19a)的两端角部上形成切口(21a)、(21b)。将外壳坯料板(19)卷曲成圆筒状,使其相对的两侧缘(19a)、(19b)对接加工而形成对接部(10),通过将下端(19C)周缘部向内方进行卷边铆接加工而形成底部,获得外壳(18),在将无外壳电池(26)装入该外壳(18)后,将外壳(18)上端(19d)周缘部进行向内方弯曲的卷边铆接加工,切口(21a)和另一方侧缘(19b)的上端部互相对接而成的卷曲对接部(20),向与外壳(19)的径向(R)不同的方向(S)形成。从而在卷边铆接加工外壳(19)时,可生产率良好地制造出具有不会产生因纵弯曲导致凹坑的结构的干电池。
文档编号H01M2/02GK1236490SQ97199450
公开日1999年11月24日 申请日期1997年9月3日 优先权日1997年9月3日
发明者道休天三郎, 坂本明夫, 获野桂治 申请人:松下电器产业株式会社