同極連接片、鑄造用模具、鑲件、鑄造裝置及鑄造方法

2023-08-06 08:18:06 1

專利名稱：同極連接片、鑄造用模具、鑲件、鑄造裝置及鑄造方法
技術領域：
本發明涉及如摩託車、轎車、卡車(truck)及叉車(forklift)等各種車輛等上裝載的鉛蓄電池(battery)用的同極連接片(strap)、用於鑄造同極連接片等的鑄造用模具、鑲件(insert)、鑄造裝置以及鑄造方法。
背景技術：
裝載於各種車輛等的鉛蓄電池上，澆鑄同極連接片方式(COS方式、caston strap)作為通過同極連接片連接極板群的極耳(lug)之間的方法(例如參考專利文獻1～7)已成公知技術。這種COS方式有兩種方法。一種方法是通過手工操作或自動化設備將鑄模浸漬到熔化槽內的熔融金屬(熔融的鉛)中，使型腔(cavity)內灌滿熔融金屬後，從熔化槽裡提起鑄模，將極板群的極耳浸漬到型腔內，凝固熔融金屬，從而形成同極連接片的方法(參考專利文獻1、4、5)。
另一種方法是將鑄模配置於熔化槽的附近位置，用活塞泵(pistonpump)等的轉移單元(means)將熔融金屬注入到型腔內，一邊從外部通過加熱器(heater)(或燃燒器(burner))等加熱單元(means)加熱保溫該注入的熔融金屬，一邊將事先經過焊劑(flux)處理使之乾燥的極板群極耳的前端部分浸漬到該熔融金屬內，並在這種狀態下冷卻所述鑄模，凝固熔融金屬，使極耳與同極連接片成為一體(參考專利文獻2、3、6、7)。另外，有關向型腔內注入熔融金屬的方法有設置堤壩，用泵從熔化槽汲取熔融金屬，並將剩餘的熔融金屬放回熔化槽的方法；液面與鑄模之間設置落差的方法(重力方式)；用鐵水包直接注入的方法等。
另一方面，這種現有的COS方式中使用的用於鑄造同極連接片的模具的型腔，一般是通過放電加工形成為有底狀。例如，如圖11(a)(b)所示，同極連接片51，單元(cell)間連接部52和與極板群的連接部53形成為對應於準直角的L型，由於有必要在單元間連接部52的側面設計起模斜度以使脫模性良好，因此單元間連接部52的寬度設置成大於與極板群的連接部53，且其單元間連接部52設置為呈3°的漸縮的錐角(起模斜度)。另外，與極板群的連接部53通過鑄造工程與極板群的極耳成為一體；單元間連接部52，隔著單元(cell)隔片相鄰者通過電阻焊相接合。
專利文獻1日本專利公開7-122259號公報專利文獻2日本專利公開9-199103號公報專利文獻3日本專利公開9-164469號公報專利文獻4日本專利公開10-294096號公報專利文獻5日本專利公開2002-011562號公報專利文獻6日本專利公開2002-279965號公報專利文獻7日本專利公開2002-025534號公報根據如上所述現有COS方式的同極連接片的鑄造方法存在各種問題。即(1)由於以放電加工形成的用於鑄造同極連接片的模具型腔的形狀的關係，不僅需要昂貴的硼(boron)系列等的脫模劑，並需要對型腔的煩瑣的塗布工程，而且儘管塗布了這樣的脫模劑，還是經常發生脫模不良。(2)用泵汲取熔融金屬並注入型腔內時，容易發生由泵內、配管內熔融金屬的堵塞引起的注液系統故障，並且維護需要極大的時間和勞力，因此存在有時工作效率下降，以及營運成本(running cost)也增加的問題。
(3)用加熱器加熱型腔內注入的熔融金屬時，會發生斷路等的故障。另外，由於很難保持鑄模的加熱溫度和冷卻溫度的穩定，易發生由於溫度的偏差引起的品質不良，難以實現品質的穩定性(品質管理)。而且，由於熔融金屬與大氣的接觸機會多(接觸面積廣)，所以具有易生成氧化物和凝固物的缺點。(4)使鑄造的同極連接片脫模時，為了從鑄模推出同極連接片，需要推出銷(pin)，該推出銷包括形成為圓形或板狀等的推出接觸部，這樣不僅裝置的構造複雜，而且該推出接觸部並不是和同極連接片的底部全面相接，而只能使一部分有相接，所以無法對同極連接片底部作用等量的推出力，易造成脫模操作的不穩定，且推出銷易變形。
而且，圖11(a)(b)所示的同極連接片51，由於具有妨礙穩定的脫模操作的段差部分D，所以即使使用昂貴的脫模劑，特別存在該段差部分D的角落部R附著於模具上難以脫模，產生脫模不良的問題(與上述(1)項相關)。另外，用於使脫模性良好的起模斜度，由於在單元間連接部52(相對於引向與極板群的連接部53的垂線)設計了3°的漸縮的錐角，所以相鄰的單元間連接部52、52的背面之間，隔著單元(cell)隔片產生共6°的錐狀空隙。
因此，兩單元間連接部52、52由電極頭夾住兩側進行電阻焊時，由於該錐狀空隙被強制壓迫成為貼緊狀態，所以在與極板群的連接部53、53和極板群的極耳間強制地發生變形。如果想要提高單元間連接部52、52之間的焊接品質，需要減少這種變形。因此，必須儘可能小地設置單元間連接部52的起模斜度。但是，放電加工無法獲得高加工精度，所以起模斜度如上所述不得不設置至少3°左右。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供同極連接片，該同極連接片的脫模操作的妨礙因素少，且能夠獲得單元間連接部之間的高焊接品質；提供鑄造用模具、鑲件、使用該鑄造用模具的鑄造裝置，無需昂貴的脫模劑和推出銷就可以使鑄造品脫模；以及提供浮式鑄造裝置及鑄造方法，注液機構的構成簡單，不易發生故障，能夠保持鑄模的加熱溫度和冷卻溫度的穩定，可以獲得良好的鑄造品質。
(1)本發明的同極連接片為，一種同極連接片1，其用於鉛蓄電池，其特徵在於，其中，單元間連接部2和與極板群的連接部3形成對應於準直角的L型，且所述單元間連接部2和與極板群的連接部3的兩側部形成為直線狀地連接，同時，所述單元間連接部2的壁面2a、2b、2c形成漸縮的錐角。
根據這種構成，由於單元間連接部2和與極板群的連接部3的兩側部直線狀地連接，所以現有的妨礙脫模操作的段差消失了，脫模變得容易了。另外，由於將單元間連接部2和與極板群的連接部3的兩側部做成直線狀，所以不僅用於形成同極連接片1的型腔6的製作變得容易，而且因為角部(突出部)消失了，所以可以減少鉛(原材料)的使用量，能夠實現輕量化。
(2)較佳地，所述錐角設置為0.6°～1.0°。若這樣設置，鑄造品(同極連接片1)從鑄模脫模時會變得容易。另外，對隔著隔片相互對置的單元間連接部2、2進行電阻焊時，由於單元間連接部2、2間的間隙減少，所以提高焊接作業性，且焊接部不易發生殘留應力，也提高焊接品質。再者，若錐角小於0.6°，將同極連接片1比如通過鑄造形成時，鑄造品從鑄模的脫模有時會變得困難。另外，型腔6的形成會被要求高加工精度，加工條件會過於嚴格。另一方面，若錐角大於1.0°，則單元間連接部2、2之間進行電阻焊時，容易發生殘留應力。
(3)本發明的鑄造用模具，其特徵在於，在模具主體，具有向上方的起模斜度而沒有段差的貫通孔5a被形成，在該貫通孔5a的下部，鑲件4可向上方脫離地被嵌裝，該鑲件4之上被形成型腔6。
根據這種構成，由於被嵌裝在貫通孔5a的鑲件4成為型腔6的底，所以在鑄造用模具5不形成型腔6的底也可以。因此，鑄造用模具5的製作變得容易，該貫通孔5a，可以通過比如線切割(wire cut)形成。這種情況，比起現有的通過放電加工形成有底的型腔的情況，更顯著提高表面精加工的精度，能夠設置小的起模斜度，且能夠以低廉的價格提供。而且，嵌裝在貫通孔5a的底部的鑲件4，與鑄造品1的底部全面相接(接觸)，因此能夠通過使鑲件4脫離的操作，讓鑄造品1以良好的穩定性脫模。
(4)本發明的鑲件為，一種鑲件4，其用於形成鑄造用型腔6，其特徵在於，在鑄造用模具5形成的貫通孔5a的下部，該鑲件4可向上方脫離地被嵌裝使得在其之上形成所述型腔6，且在所述型腔6形成鑄造品1之後其從所述貫通孔5a脫離時，使所述鑄造品1脫模。
根據這種構成，由於型腔6的底部由鑲件4形成，因此在鑄造用模具5隻形成貫通孔5a即可，鑄造用模具5的形成變得容易，例如，可以通過線切割形成貫通孔5a。這種情況下，比起現有的通過放電加工形成的情況，更顯著提高表面精加工的精度，能夠設置小的起模斜度，且能夠以低廉的價格形成鑄模。
鑲件4可以沿鑄造品1的脫模方向從貫通孔5a脫離，因此鑄造鑄造品1後，可以通過使鑲件4從貫通孔5a(如推上2mm左右)脫離的操作，使鑄造品1從型腔6脫模。而且，由於該鑲件4與鑄造品1的底部全面相接(接觸)，所以穩定使鑲件4脫離時的鑄造品1的脫模操作，顯著提高鑄造品1的脫模性。再者，可以讓鑲件4向上方移動使之從貫通孔5a脫離，也可以讓鑄造用模具5向下方移動，使鑲件4從貫通孔5a脫離。另外，作為鑄造品1的例子，並不局限於所舉出的用於鉛蓄電池的同極連接片和極柱等，也可以為其他的部件類等。
(5)本發明的鑄造裝置，其特徵在於，該裝置包括模具支持部23，用於固定支持(3)項所述的鑄造用模具5；熔融金屬注入單元(means)24，用於向所述型腔6注入熔融金屬26；剩餘熔融金屬消除單元(means)25，用於從所述鑄造用模具5的表面消除向所述型腔6注入熔融金屬26後的剩餘熔融金屬；冷卻水供給單元(means)12，用於供給冷卻所述型腔6內注入的熔融金屬26的冷卻水；脫模單元(means)27，用於使所述鑲件4從所述貫通孔5a脫離。
根據這種構成，由於熔融金屬26注入到被固定支持的鑄造用模具5中，所以注入的熔融金屬26難以溢出，消除了熔融金屬26的注入不良。由於嵌裝在鑄造用模具5的貫通孔5a的底部的鑲件4，與鑄造品1的底部全面相接(接觸)，因此穩定伴隨鑲件4的脫離的鑄造品1的脫模操作，顯著提高鑄造品1的脫模性。另外，由於通過剩餘熔融金屬消除單元25，在注入熔融金屬26之後從鑄造用模具5的表面消除剩餘熔融金屬，所以能夠抑制飛邊的產生，提高鑄造品1的脫模性。再者，用於使鑲件4從貫通孔5a脫離的脫模單元27，可以是固定鑲件4並讓鑄造用模具5移動，也可以做成固定鑄造用模具5並讓鑲件4移動。
(6)本發明的鑄造裝置，其特徵在於，該裝置包括熔化槽22，用於貯存熔融金屬26使之可加熱；模具支持部23，用於在所述熔化槽22內以浮島狀固定支持鑄造用模具5；升降式的浮子24，被浸漬到所述熔化槽22內貯存的所述熔融金屬26中。
根據這種構成，由於通過使浮子24浸漬到熔融金屬26的操作，使液面上升來向型腔6內注入熔融金屬26，所以注液機構簡易，不會發生現有裝置一樣用泵汲取熔融金屬向型腔內注入時所造成的故障，如泵內和配管內熔融金屬堵塞那樣的故障。而且，鑄造用模具5被固定支持於熔化槽22內，所以可以穩定向型腔6注入熔融金屬26的注入操作，消除注入不良。
另外，由於在熔化槽22內加熱的熔融金屬26照原樣注入型腔6內，所以不僅不需要如現有的用於從外部加熱型腔6內注入的熔融金屬26的加熱器(或燃燒器)等加熱單元，可以簡化構成，可以減少故障的發生，而且能夠保持鑄造用模具5的加熱溫度和冷卻溫度的穩定，獲得良好的鑄造品質。並且，由於熔融金屬26不被攪拌，所以當熔融金屬26為Ca合金時，抑制氧化沉澱的發生。另外，由於所有的鑄造工程都可以在熔化槽22內進行，因此鉛成分(熔融金屬)不會向外部流出，環境對策變得容易。
(7)本發明的鑄造裝置，其特徵在於，該裝置包括熔化槽22，用於貯存熔融金屬26使之可加熱；模具支持部23，用於將鑄造用模具5以浮島狀固定支持在所述熔化槽22內；升降式的浮子24，用於通過使對於所述熔化槽22內貯存的所述熔融金屬26的浸漬度發生變化，向所述鑄造用模具5的型腔6內注入熔融金屬26；剩餘熔融金屬消除單元(means)25，用於從所述鑄造用模具5的表面消除向所述型腔6注入熔融金屬26後的剩餘熔融金屬；冷卻水供給單元(means)12，用於供給冷卻所述型腔6內注入的熔融金屬26的冷卻水；脫模單元(means)27，用於使所述型腔6內形成的鑄造品1脫模。
根據這種構成，由於通過使浮子24浸漬到熔融金屬26的操作，使液面上升來向型腔6內注入熔融金屬26，所以注液機構簡易，不會發生現有裝置一樣用泵汲取熔融金屬向型腔6內注入時所造成的故障，如泵內和配管內熔融金屬堵塞那樣的故障。而且，鑄造用模具5被固定支持於熔化槽22內，所以可以穩定向型腔6注入熔融金屬26的注入操作，消除注入不良。
另外，由於在熔化槽22內加熱的熔融金屬26照原樣注入型腔6內，所以不僅不需要如現有的用於從外部加熱型腔內注入的熔融金屬的加熱器(或燃燒器)等加熱單元，可以簡化構成，可以減少故障的發生，而且能夠保持鑄造用模具5的加熱溫度和冷卻溫度的穩定，獲得良好的鑄造品質。進一步地，由於通過剩餘熔融金屬消除單元25，從鑄造用模具5的表面消除向型腔6注入熔融金屬26後的剩餘熔融金屬，所以能夠抑制飛邊的產生，提高鑄造品1的脫模性，提高鑄造品質。而且，由於熔融金屬26不被攪拌，且使浮子24浸漬到熔融金屬26中，所以能夠減小熔融金屬26與大氣的接觸面積，尤其抑制Ca合金中易發生的氧化沉澱等凝固物的產生。另外，由於所有的鑄造工程都在熔化槽22內進行，因此鉛成分(熔融金屬)不會向外部流出，環境對策變得容易。
(8)本發明的鑄造方法，其特徵在於，通過使浮子24浸漬到熔化槽22內貯存的可加熱的熔融金屬26中，向以浮島狀被固定支持在所述熔化槽22內的鑄造用模具5的型腔6，注入所述熔融金屬26。
根據這種方法，由於通過使浮子24浸漬到熔融金屬26的操作，使液面上升來向型腔6內注入熔融金屬26，所以注液方法簡易，不會發生現有裝置一樣用泵汲取熔融金屬向型腔內注入時所造成的故障，如泵內和配管內熔融金屬堵塞那樣的故障。而且，鑄造用模具5被固定支持於熔化槽22內，所以能夠保持模具的水平狀態，且由於使液面上升來向型腔6內注入熔融金屬，能夠從型腔6的所有周圍注入熔融金屬26，所以可以穩定向型腔6注入熔融金屬26的注入操作，消除注入不良。
另外，由於在熔化槽22內加熱的熔融金屬26照原樣注入型腔6內，所以不僅不需要如現有的用於從外部加熱型腔內注入的熔融金屬的加熱器(或燃燒器)等加熱單元，可以簡化構成，可以減少故障的發生，而且能夠保持鑄造用模具5的加熱溫度和冷卻溫度的穩定，獲得良好的鑄造品質。並且，由於熔融金屬26不被攪拌，所以當熔融金屬26為Ca合金時，抑制氧化沉澱的發生。另外，由於所有的鑄造工程都在熔化槽22內進行，因此鉛成分(熔融金屬)不會向外部流出，環境對策變得容易。
(9)本發明的鑄造方法，其特徵在於，在模具主體形成的貫通孔5a的底部嵌裝可向上方脫離的鑲件4使得在其之上形成型腔6，向該型腔6內注入熔融金屬26並鑄造鑄造品1之後，通過使所述鑲件4從所述貫通孔5a脫離，使所述鑄造品1從所述型腔6脫模。
根據這種方法，鑄造鑄造品1之後，可以通過使嵌裝在貫通孔5a的鑲件4從該貫通孔5a脫離的操作，使鑄造品1從型腔6脫模。而且，由於嵌裝在貫通孔5a的底部的鑲件4，與鑄造品1的底部全面相接(接觸)，穩定使鑲件4脫離時的鑄造品1的脫模操作，顯著提高鑄造品1的脫模性。並且，該貫通孔5a不需要底，因此鑄模的形成變得容易，例如，可以通過線切割形成貫通孔5a。這種情況下，比起現有的通過放電加工形成有底的型腔的情況，更顯著提高表面精加工的精度，能夠設置小的起模斜度，且能夠以低廉的價格形成鑄模。
本發明有以下效果在權利要求1所述的本發明的同極連接片，單元間連接部和與極板群的連接部的兩側部形成為直線狀地連接，因此消除了現有的妨礙脫模操作的角部乃至段差，脫模變得容易。另外，通過將單元間連接部和與極板群的連接部的兩側部做成直線狀，不僅用於形成同極連接片的型腔的製作變得容易，而且由於角部(突出部)消失了，可以減少鉛(原材料)的使用量，能夠實現輕量化。
在權利要求3所述的本發明的鑄造用模具，用於鑄造鑄造品的貫通孔，形成為具有起模斜度而沒有段差，所以鑄模的形成變得容易，例如，可以通過線切割形成貫通孔。這種情況，比起現有的通過放電加工的情況，更顯著提高表面精加工的精度，且能夠以低廉的價格提供。而且，嵌裝在貫通孔下部的鑲件，與鑄造品的底部全面相接(接觸)，所以穩定使鑲件脫離時的鑄造品的脫模操作，顯著提高鑄造品的脫模性。因此，不需要如現有技術中的推出銷和昂貴的脫模劑，能夠以低廉的價格鑄造鑄造品。
在權利要求4所述的本發明的鑲件，由於是沿著鑄造品的脫模方向可脫離地嵌裝於形成型腔的貫通孔的底部，因此無需在貫通孔形成底部，使得鑄模的形成變得容易，例如，可以通過線切割形成貫通孔。這種情況，比起現有的通過放電加工的情況，更顯著提高表面精加工的精度，且能夠以低廉的價格形成鑄模。
由於該鑲件沿著鑄造品的脫模方向能夠被脫離，所以鑄造鑄造品後，能夠通過使鑲件從貫通孔脫離的操作，讓鑄造品從型腔脫模。而且，該鑲件與鑄造品的底部全面相接(接觸)，所以穩定使鑲件脫離時的鑄造品的脫模操作，顯著提高鑄造品的脫模性。因此不需要如現有技術中的推出銷和昂貴的脫模劑。
在權利要求5所述的本發明的鑄造裝置，熔融金屬注入到被固定支持的鑄造用模具中，所以熔融金屬難以溢出，消除了熔融金屬的注入不良。嵌裝在鑄造用模具的貫通孔下部的鑲件，與鑄造品的底部全面相接(接觸)，所以穩定使鑲件脫離時的鑄造品的脫模操作，顯著提高鑄造品的脫模性。另外，由於通過剩餘熔融金屬消除單元，在注入熔融金屬後從鑄造用模具的表面消除剩餘熔融金屬，因此能夠抑制飛邊的產生，提高鑄造品的脫模性，並提高鑄造品質。
在權利要求6所述的本發明的鑄造裝置，由於通過使浮子浸漬到熔融金屬的操作，使液面上升來向型腔內注入熔融金屬，所以不會發生現有裝置一樣用泵汲取熔融金屬向型腔內注入時所造成的故障，如泵內和配管內熔融金屬堵塞那樣的故障。而且，鑄造用模具被固定支持於熔化槽內，所以可以穩定向型腔注入熔融金屬的注入操作，消除注入不良。
另外，由於在熔化槽內加熱的熔融金屬照原樣注入型腔內，所以不僅不需要如現有的用於從外部加熱型腔內注入的熔融金屬的加熱器(或燃燒器)等加熱單元，可以簡化構成，可以減少故障的發生，且能夠保持鑄造用模具的加熱溫度和冷卻溫度的穩定，獲得良好的鑄造品質。並且，由於熔融金屬不被攪拌，因此當熔融金屬為Ca合金時，抑制氧化沉澱的發生。另外，由於所有的鑄造工程都可以在熔化槽內進行，因此鉛成分(熔融金屬)不會向外部流出，環境對策變得容易。
在權利要求7所述的本發明的鑄造裝置，由於通過使浮子浸漬到熔融金屬的操作，使液面上升來向型腔內注入熔融金屬，所以不會發生現有裝置一樣用泵汲取熔融金屬向型腔內注入時所造成的故障，如泵內和配管內熔融金屬堵塞那樣的故障。而且，鑄造用模具被固定支持於熔化槽內，所以可以穩定向型腔注入熔融金屬的注入操作，消除注入不良。
另外，由於在熔化槽內加熱的熔融金屬照原樣注入型腔內，所以不僅不需要如現有的用於從外部加熱型腔內注入的熔融金屬的加熱器(或燃燒器)等加熱單元，可以簡化構成，可以減少故障的發生，而且能夠保持鑄造用模具的加熱溫度和冷卻溫度的穩定，獲得良好的鑄造品質。進一步地，由於通過剩餘熔融金屬消除單元，從鑄造用模具的表面消除向型腔注入熔融金屬後的剩餘熔融金屬，所以能夠抑制飛邊的產生，提高鑄造品的脫模性，提高鑄造品質。而且，由於熔融金屬不被攪拌，所以當熔融金屬為Ca合金時，抑制氧化沉澱的發生。另外，由於所有的鑄造工程都可以在熔化槽內進行，因此鉛成分(熔融金屬)不會向外部流出，環境對策變得容易。
權利要求8所述的本發明的鑄造方法中，由於通過使浮子浸漬到熔融金屬的操作，使液面上升來向型腔內注入熔融金屬，所以不會發生現有裝置一樣用泵汲取熔融金屬向型腔內注入時所造成的故障，如泵內和配管內熔融金屬堵塞那樣的故障。而且，鑄造用模具被固定支持於熔化槽內，所以可以穩定向型腔注入熔融金屬的注入操作，消除注入不良。
另外，由於在熔化槽內加熱的熔融金屬照原樣注入型腔內，所以不僅不需要如現有的用於從外部加熱型腔內注入的熔融金屬的加熱器(或燃燒器)等加熱單元，可以簡化構成，可以減少故障的發生，而且能夠保持鑄造用模具的加熱溫度和冷卻溫度的穩定，獲得良好的鑄造品質。而且，由於熔融金屬不被攪拌，所以當熔融金屬為Ca合金時，抑制氧化沉澱的發生。另外，由於所有的鑄造工程都可以在熔化槽內進行，因此鉛成分(熔融金屬)不會向外部流出，環境對策變得容易。
權利要求9所述的本發明的鑄造方法中，鑄造鑄造品之後，由於通過使嵌裝在貫通孔的鑲件脫離的操作讓鑄造品脫模，嵌裝在貫通孔下部的鑲件與鑄造品的底部全面相接(接觸)，所以穩定使鑲件脫離時的鑄造品的脫模操作，顯著提高鑄造品的脫模性。因此，不需要如現有技術中的推出銷和昂貴的脫模劑，能夠以低廉的價格鑄造高品質的鑄造品。另外，由於在該貫通孔不需要底，所以鑄模的形成變得容易，例如，可以通過線切割形成貫通孔。這種情況，比起現有的通過放電加工的情況，更顯著提高表面精加工的精度，且能夠以低廉的價格形成鑄模。


圖1所示為本發明實施方式的同極連接片，(a)為其側面圖、(b)為正面圖、(c)為斜視圖。
圖2所示為本發明實施方式的鑲件，(a)為其側面圖、(b)為斜視圖。
圖3所示為本發明實施方式的同極連接片、鑲件及鑄造用模具，(a)為同極連接片的側面圖、(b)為鑲件的側面圖、(c)為鑄造用模具的截面圖。
圖4所示為本發明實施方式的鑄造用模具的平面圖。
圖5所示為本發明實施方式的電極板群與同極連接片成為一體狀態的斜視圖。
圖6所示為本發明實施方式的蓄電池的半截面圖。
圖7所示為本發明實施方式的鑄造裝置的主要部分的截面圖。
圖8所示為本發明實施方式的鑄造裝置的主要部分的斜視圖。
圖9所示為本發明實施方式的浮子的升降機構，(a)為正面圖、(b)為側面圖。
圖10所示為本發明實施方式的脫模單元，(a)為正面圖、(b)為側面圖、(c)為平面圖。
圖11所示為通過放電加工形成的現有的同極連接片的一例，(a)為側面圖、(b)為斜視圖。
符號的說明1…鑄造品2…單元間連接部3…與極板群的連接部4…鑲件5…鑄造用模具5a…貫通孔6…型腔12…冷卻水供給單元22…熔化槽23…模具支持部24…熔融金屬注入單元25…剩餘熔融金屬消除單元26…熔融金屬27…脫模單元具體實施方式
下面參照附圖，詳細說明本發明實施方式的同極連接片、鑲件、鑄造用模具、鑄造裝置及鑄造方法。
圖1所示為同極連接片1，圖1(a)為側面圖、圖1(b)為正面圖、圖1(c)為斜視圖。在該同極連接片1，單元(cell)間連接部2和電極連接部(本發明中的與極板群的連接部)3形成對應於準直角的L型，且該單元間連接部2和電極連接部3的兩側部形成為直線狀地連接，去掉了成為脫模阻礙要素的段差。
而且，單元間連接部2進行電阻焊的背面側2a及正面側2b，相對於引向電極連接部3的連接面3a(或者其裡面3c)的垂線，具有例如，朝向圖示下方內側呈1°錐角(漸縮的錐角)的起模斜度，另外，單元間連接部2與電極連接部3的兩側部2c、2c也具有朝向圖示下方呈1°錐角(漸縮的錐角)的起模斜度。而且，電極連接部3的前面部3b具有朝向圖示下方內側呈2°錐角的起模斜度。總之，上述錐角的形成都是沿同極連接片1的脫模方向(圖示上方)擴大。再者，設置電極連接部3的連接面3a與裡面3c平行。
如上所述，由於單元間連接部2和電極連接部3的兩側部直線狀地連接，所以消除了如現有的妨礙脫模操作的段差，使型腔的脫模變得容易。另外，由於不僅形成同極連接片1的型腔的製作變得容易，而且消除了突出部，因此單元間連接部2和電極連接部3的厚度與現有的相同時，可以減少鉛(原材料)的使用量，能夠實現輕量化。
而且，單元間連接部2的背面側2a呈1°的漸縮的錐角，所以在從兩側用高壓夾住隔著隔片8b(參照圖6)相互對置的單元間連接部2、2，進行電阻焊時，由於單元間連接部2、2之間的間隙(2°)減少，因此提高焊接作業性，焊接部不容易發生殘留應力，也提高焊接品質。關於這點，將在後面基於圖6進行描述。
圖2所示為鑲件4，圖2(a)為側面圖，圖2(b)為斜視圖。該鑲件4由與同極連接片1的電極連接部3的裡面3c相接(接觸)的上接面4a；與該上接面4a相連、並與同極連接片1的單元間連接部2的正面側2b相接(接觸)的側接面4b；與其下部相連的側面4c；與該側面4c對置的側面4d；該兩側面4c、4d之間形成的側面4f、4f以及底面4e組成。
上述的側面4c為，例如，相對於引向上接面4a的垂線，朝向圖示下方內側呈1°的錐角；側面4d，相對於同垂線，具有朝向圖示下方內側呈2°錐角的起模斜度。再者，由於給側面4c、側面4d設置不同的錐角，所以將鑲件4插入用於鑄造同極連接片的模具5(參照圖3(c))的貫通孔5a時，能夠沿正確的方向插入。另外，與同極連接片1的正面側2b相接(接觸)的側接面4b，具有例如，相對於同垂線，朝向圖示上方內側呈1°錐角的起模斜度。另一方面，兩側面4f、4f朝向下方呈1°的錐角。如上所述，各錐角的形成為沿鑲件4的脫離方向(圖示上方)擴大。
圖3所示為同極連接片1、鑲件4及用於鑄造同極連接片的模具(本發明的鑄造用模具)5，圖3(a)為同極連接片1的側面圖，圖3(b)為鑲件4的側面圖，圖3(c)為同極連接片1及鑲件4被嵌裝於用於鑄造同極連接片的模具5的貫通孔5a的狀態的側截面圖。該在用於鑄造同極連接片的模具5形成的貫通孔5a由4個側壁組成，相互對置的2個側壁5b、5c，分別具有朝向圖示下方內側，分別呈1°、2°錐角(沿同極連接片1的脫模方向擴大的錐角)的起模斜度，在其兩側壁5b、5c間形成的相互對置的2個側壁(無符號)，朝向下方呈1°的錐角(沿同極連接片1的脫模方向擴大的錐角)。
鑄造同極連接片1之前，首先，如果將鑲件4嵌入貫通孔5a，則以由側壁5b、5c的錐角(朝向圖示下方內側1°、2°)被防脫落的狀態嵌裝於底部，此時，鑲件4的底部(4e)從貫通孔5a突出若干。在這種狀態下，在由鑲件4的上接面4a與側接面4b及貫通孔5a的側壁5b、5c等包圍的空間裡，形成用於鑄造(成形)同極連接片1的型腔6。再者，圖3(c)所示為同極連接片1在型腔6內被鑄造的狀態。
該貫通孔5a，由於通過鑲件4的嵌裝形成型腔6的底部，所以能夠形成為具有起模斜度而沒有段差的貫通狀，用於鑄造同極連接片的模具5的形成變得容易，例如，可以通過線切割形成該貫通孔5a。這種情況，比起現有的通過放電加工的情況，更顯著提高表面精加工的精度，因此，如上所述，可以設置小的起模斜度，且能夠以低廉的價格提供用於鑄造同極連接片的模具5。
然後，由於形成型腔6的底部的鑲件4，能夠沿同極連接片1的脫模方向脫離，所以鑄造同極連接片1之後，可以通過使鑲件4從貫通孔5a向上方脫離的操作(將鑲件4向上方推上約2mm)，讓鑄造的同極連接片1脫模。而且，由於該鑲件4與同極連接片1的底部全面相接(接觸)，以及起模斜度設置得小，穩定使鑲件4脫離時的同極連接片的脫模操作，顯著提高同極連接片的脫模性。因此，無需昂貴的脫模劑，不需要推出銷，從而可以實現鑄造裝置的簡化。
圖4所示為作為鑄造用模具5的用於鑄造同極連接片的模具的平面圖。圖示的例中，在模具主體設有6個2列(計12個)的貫通孔5a，在各貫通孔5a嵌裝鑲件4形成型腔6。該2列貫通孔5a群的兩側，形成2條冷卻水通道11(11a、11b)，其一端側穿孔後，用塞子14、14(plug)閉栓，各冷卻水通道11a、11b的兩端下部與供給冷卻水的4條冷卻柱(cooling post、本發明的冷卻水供給單元)12內的冷卻水通道12a的上端開口連接。
而且，在模具主體的兩側部，直立設置著6條導向釘13(guide pin)，中央部配設的2條導向釘13用於定位並形成為階梯狀，在兩端的4條導向釘13，突出設置著用於被搬送單元(means)(省略圖示)卡住的被卡住片13a，以便如後所述，使極板群的各極耳只浸漬同一規定的尺寸(3mm左右)。這種用於鑄造同極連接片的模具5的貫通孔5a，如前所述，可以通過線切割形成，但並不局限於此，還可以通過其他機械加工(銑刀(fraise)加工等)形成。
圖5所示為同極連接片1一體化到極板群7的狀態的斜視圖。極板群7為，4片正極板71與5片負極板72分別通過隔板(separator)73，在絕緣的狀態下交互重合，並在後述的同極連接片1的鑄造過程中，這些正極板71的極耳71a一體化到一側的同極連接片1的電極連接部3的連接面3a內，負極板72的極耳72a一體化到另一側的同極連接片1的電極連接部3的連接面3a內。再者，各極耳71a、72a，是在其前端部的3mm左右進入電極連接部3內的狀態下被一體化。
圖6所示為作為最終製品的蓄電池8。圖示的例中，殼(casing)8a由5片隔片8b隔開形成6個單元(cell)8c，隔著各隔片8b相互對置的同極連接片1、1的單元間連接部2、2(的背面側2a、2a)之間通過電阻焊被接合。在一端側(圖示右端)的單元8c，極板群7的那些正極板71的極耳71a一體化到極柱9，在另一端的單元8c(圖示省略)，極板群7的那些負極板72的極耳72a一體化到極柱9，在各極柱9分別連接著端子10，一側的端子10為正極，另一側的端子10為負極。
對隔著隔片8b相互對置的同極連接片1、1的單元間連接部2、2的背面側2a、2a進行電阻焊時，雖然由於背面側2a的錐角被設置為1°，相互對置的背面側2a、2a之間合計產生2°錐角的間隙，但是該間隙相比於現有的6°間隙，已有顯著的減少。因此，用電極頭對背面側2a、2a進行加壓時，同極連接片1的電極連接部3與電極板群7的極耳71a、72a之間發生的變形將急劇減少。因此，焊接後的殘留應力的發生也減少，從而提高焊接品質，也提高耐久性。
若上述的單元間連接部2形成呈0.6°～1.0°的漸縮的錐角，則為相互對置的相鄰單元間連接部2、2進行電阻焊時，由於單元間連接部2、2間的間隙減少，所以提高焊接作業性，焊接部不容易發生殘留應力，也提高焊接品質。再者，若錐角小於0.6°，將同極連接片1例如通過鑄造形成時，型腔6的形成被要求高加工精度，加工條件過於嚴格。另一方面，若錐角大於1.0°，則對單元間連接部2、2進行電阻焊時，易發生殘留應力。
圖7所示為浮式鑄造裝置(本發明的鑄造裝置)的主要部分的截面圖，圖8為其斜視圖。如這些圖所示，該浮式鑄造裝置包括附帶加熱裝置(圖示省略)的熔化槽22；模具支持部23，用於固定鑄造用模具5；升降式的浮子24，浸漬到熔融金屬26中；剩餘熔融金屬消除單元25，用於從鑄造用模具5的表面消除向鑄造用模具5的型腔6(參照圖3(c))注入熔融金屬26後的剩餘熔融金屬；冷卻柱12(參照圖4、圖10(a)(b))，用於供給冷卻型腔6內注入的熔融金屬26的冷卻水；以及作為脫模單元(means)的鑄模引入裝置27，用於使所述型腔6內形成的鑄造品(例如同極連接片)1脫模。再者，圖7中，符號L1表示熔融金屬26的液面的下限位置，L2表示液面的上限位置，當浮子24位於實線的位置時，熔融金屬26的液面位於下限位置L1，當浮子24位於點劃線的位置時，熔融金屬26的液面變為上限位置L2。
上述的模具支持部23，設置於使鑲件4從型腔6脫離的鑄模引入裝置27的上部，在熔融金屬26的液面下限L1與液面上限L2之間，以浮島狀固定支持鑄造用模具5，鑄造結束後，通過鑄模引入裝置27，使鑲件4(參照圖1(c))從鑄造用模具5的貫通孔5a脫離，從而使同極連接片1從型腔6脫模。如此，通過使鑲件4從貫通孔5a脫離的操作，可以使成形的同極連接片1從型腔6以良好的穩定性脫模，所以無需現有的推出銷，能夠簡化裝置的構成。再者，圖7及圖10(a)(b)中，符號22a表示用於以浮島狀固定支持鑄造用模具5的浮島部。
剩餘熔融金屬消除單元25，用於從鑄造用模具5的表面消除向型腔6內注入熔融金屬26後的剩餘熔融金屬，其構成為包括消除板46、46，沿著在裝置主體橫架的支持部45，通過空氣或者油壓等的流體壓驅動單元(means)等(圖示省略)在水平方向被往復驅動；將該消除板46的前端(下端)與鑄造用模具5的表面滑動接觸，進行注入熔融金屬後的剩餘熔融金屬的消除。通過這種剩餘熔融金屬消除單元25，消除了注入熔融金屬26後的剩餘熔融金屬，所以可以抑制飛邊的產生，提高脫模性，並提高鑄造品質。
浮子24，例如，使用SUS304形成為長方體狀，內部填充絕熱材料，例如，如圖9(a)(b)所示，在由設置在架臺31的滑動套(slide bush)32、32向上下方向引導的導軸(guide shaft)33、33的下端，以及上下可移動地直立設置於該兩導軸33、33的中間的推桿(jack)34的下端，該浮子24通過螺栓(bolt)聯結等被吊住，其中，所述架臺31架設在裝置主體。在推桿34的輸入軸安裝的被動齒輪(gear)35，通過鏈條(chain)36，與安裝於在架臺31載設的電機(motor)37的輸出軸的驅動齒輪38傳動連接，可以按照規定的速度使浮子24進行升降操作。
例如，浮子24的自重為約71kgf(體積0.08m3左右)時，以18mm/sec左右的升降速度，將最大行程(stroke)設置為140mm左右，則可以確保適當的熔融金屬排液量。通過這種浮子24的升降操作，使相對於熔融金屬26的浸漬度(沒入度)變化(增大)來使熔融金屬的排液量變化(增大)從而使液面上升，並能夠在穩定的狀態下，將熔融金屬26注入到由熔化槽22內的浮島部22a固定支持的鑄造用模具5的型腔6內。再者，設置初期的熔融金屬量，使得即使浮子24移動最大行程，熔融金屬26也不會溢出。
而且，傳感器託架(sensor bracket)39被直立設置於靠近一側的導軸33，在其上部與下部，分別設有非接觸式開關40、41，能夠檢測固定在一側的導軸33的套管(collar)42的位置，當套管42位於圖示的位置(實線所示)時，將檢測到浮子24位於上限位置，當套管42位於點劃線所示的下方的位置時，浮子24將位於下限位置的稍前(上方)的警報位置，若浮子24下降到該位置，則發出警報，催促作業者準備投入鑄塊(ingot)，進一步地，當繼續運轉時，浮子24在下限位置自動停止，防止產生可能會成為品質異常的鑄造品。
由於通過這種浮子24使液面上升來向型腔6內注入熔融金屬26，所以注液機構的構成簡易，不會發生現有裝置一樣用泵汲取熔融金屬向型腔內注入時所造成的故障，如泵內和配管內熔融金屬堵塞那樣的故障。另外，熔化槽22內加熱的熔融金屬26照原樣注入到型腔6內，所以不需要如現有的用於從外部加熱型腔6內注入的熔融金屬26的加熱器(或燃燒器)等加熱單元(means)，可以簡化構成，還可以減少加熱系統發生的故障。另外，能夠保持鑄造用模具5的加熱溫度和冷卻溫度的穩定，獲得良好的鑄造品質。
鑄模引入裝置27的構成為，例如，圖10(a)(b)所示，一方面通過墊層(gasket)將鑄造用模具5固定在模具支持部23，該模具支持部23設置於內部具有冷卻水通道12a的上下可移動的4條冷卻柱(本發明的冷卻水供給單元)12的上部；另一方面，將鑲件4固定在板(plate)45(參照圖3(c))，鑄造結束後，通過氣缸(air cylinder)46的推上操作，使鑲件4稍向上方移動，並使之從鑄造用模具5的貫通孔5a脫離時，使同極連接片1從型腔6脫模。
若進行進一步詳細的說明，如圖10(a)(b)所示，在4條冷卻柱12的下部固定底板(under plate)47，在直立設置於該底板47的中央部的直線軸承(linear bush)48，軸(shaft)49可上下自由移動地被插通，在該軸49的上部，連接著通過連接板50及導管(pipe)51固定支持鑲件4的板45，軸49的下部連接被卡住構件52，該被卡住構件52，由固定於氣缸46輸出軸的卡住構件53卡住。
另一方面，在將底板47的直線軸承48夾住的兩側的位置，有一對鉤板(hook plate)54、54垂下，它的被卡住端54a、54a，被固定於另一氣缸55輸出軸的卡住構件56、56卡住，所述另一氣缸55配置於氣缸46的正下方。根據這種構成，鑄造工程中，如圖所示，通過兩個氣缸46、55，鑄造用模具5及鑲件4成為被引入到初期位置的狀態。再者，57是用於計測鑄造用模具5的溫度的熱電偶。
接著，說明浮式鑄造裝置的同極連接片1的鑄造方法。首先，將鑲件4嵌裝於鑄造用模具5的貫通孔5a內，形成型腔6，通過搬送單元(means)將鑄造用模具5搬入，並固定為定位狀態在模具支持部23。此時，給鑄造用模具5的冷卻水通道11a、11b分別連接冷卻柱12的冷卻水通道12a(參照圖4、圖10(c))。然後，將浮子24按照規定深度，浸漬到已加熱到規定溫度的熔融金屬26中，使液面上升，並向型腔6內注入熔融金屬26。
鑄造用模具5達到規定溫度後，提起浮子24，使鑄造用模具5的表面露出，並通過剩餘熔融金屬消除單元消除表面殘留的剩餘熔融金屬。接著，通過搬送單元(means)，將電極板群的極耳(圖示省略)朝向下方，浸漬到型腔6內(3mm左右)，並在冷卻水通道11a、11b流通冷卻水使鑄造用模具5冷卻到規定溫度後，運轉鑄模引入裝置27的氣缸46，將鑲件4向上方推上，使其從鑄造用模具5的貫通孔5a脫離，從而可以將與極板群的極耳成為一體狀態的同極連接片1，在載於鑲件4的狀態下，從型腔6脫模。
這種使用鑲件4的鑄造用模具5的COS方式，通過鑄模引入裝置27，使鑲件4從鑄造用模具5的貫通孔5a脫離，從而使同極連接片1脫模，其脫模操作穩定，脫模時可以避免未硬化的同極連接片變形，即使不使用脫模劑，也可以極大地減少脫模不良。再者，本實施方式中，通過鑄模引入裝置27，讓鑲件4向上方移動，使其從鑄造用模具5脫離，但也可以做成讓鑄造用模具5向下方移動，使鑲件4脫離。
另外，由於通過浮式鑄造裝置，將鑄造用模具5以浮島狀固定支持於熔化槽22內，所以在鑄造工程中無需移動鑄造用模具5，熔融金屬26不易溢出，能夠消除填充差錯(鉛熔融金屬，由於比重大，鑄造用模具5稍有傾斜或振動時，就可能會溢出)。而且，將極板群極耳浸漬到熔融金屬26中時，熔融金屬26的一部分流傳過極耳的表面攀援向上，形成彎液面(meniscus)，所以即使將極耳群浸漬到熔融金屬26為滿杯狀態的型腔6內，熔融金屬26也不會溢出，可以消除由熔融金屬不足引起的極板群極耳部的接合不良。
另外，本發明並不局限於以上所述的實施方式，只要不超出發明的主旨，按照適宜、使用條件等，權利人可以自由地進行設計變更和改良，例如，在鑄造用模具5鑄造的鑄造品1，並不限於同極連接片，例如，可以為極柱，還可以為其他的部件類。另外，在鑄造用模具5形成的型腔6，也可以形成為有底的凹狀，而不是貫通孔。
凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
本發明被利用的技術領域為，裝載於例如摩託車、轎車、卡車、叉車等各種車輛等上的鉛蓄電池(battery)用同極連接片和其他部件類的鑄造。
權利要求
1.一種同極連接片(1)，其用於鉛蓄電池，其特徵在於，單元間連接部(2)和，與極板群的連接部(3)，形成對應於準直角的L型，且所述單元間連接部(2)和與極板群的連接部(3)的兩側部形成為直線狀地連接，同時，所述單元間連接部(2)的壁面(2a、2b、2c)形成漸縮的錐角。
2.根據權利要求1所述的同極連接片，其特徵在於，所述錐角被設置為0.6°～1.0°。
3.一種鑄造用模具，其特徵在於，在模具主體，具有向上方的起模斜度而沒有段差的貫通孔(5a)被形成，在該貫通孔(5a)的下部，鑲件(4)可向上方脫離地被嵌裝，該鑲件(4)之上被形成型腔(6)。
4.一種鑲件(4)，其用於形成鑄造用型腔(6)，其特徵在於，在鑄造用模具(5)形成的貫通孔(5a)的下部，該鑲件可向上方脫離地被嵌裝使得在其之上形成所述型腔(6)，且在所述型腔(6)形成鑄造品(1)之後其從所述貫通孔(5a)脫離時，使所述鑄造品(1)脫模。
5.一種鑄造裝置，其特徵在於，該裝置包括模具支持部(23)，用於固定支持權利要求3所述的鑄造用模具(5)；熔融金屬注入單元(24)，用於向所述型腔(6)注入熔融金屬(26)；剩餘熔融金屬消除單元(25)，用於從所述鑄造用模具(5)的表面消除向所述型腔(6)注入熔融金屬(26)後的剩餘熔融金屬；冷卻水供給單元(12)，用於供給冷卻所述型腔(6)內注入的熔融金屬(26)的冷卻水；脫模單元(27)，用於使所述鑲件(4)從所述貫通孔(5a)脫離。
6.一種鑄造裝置，其特徵在於，該裝置包括熔化槽(22)，用於貯存熔融金屬(26)使之可加熱；模具支持部(23)，用於在所述熔化槽(22)內以浮島狀固定支持鑄造用模具(5)；升降式的浮子(24)，被浸漬到所述熔化槽(22)內貯存的所述熔融金屬(26)中。
7.一種鑄造裝置，其特徵在於，該裝置包括熔化槽(22)，用於貯存熔融金屬(26)使之可加熱；模具支持部(23)，用於將鑄造用模具(5)以浮島狀固定支持在所述熔化槽(22)內；升降式的浮子(24)，用於通過使對於所述熔化槽(22)內貯存的所述熔融金屬(26)的浸漬度發生變化，向所述鑄造用模具(5)的型腔(6)內注入熔融金屬(26)；剩餘熔融金屬消除單元(25)，用於從所述鑄造用模具(5)的表面消除向所述型腔(6)注入熔融金屬(26)後的剩餘熔融金屬；冷卻水供給單元(12)，用於供給冷卻所述型腔(6)內注入的熔融金屬(26)的冷卻水；以及脫模單元(27)，用於使所述型腔(6)內形成的鑄造品(1)脫模。
8.一種鑄造方法，其特徵在於，通過使浮子(24)浸漬到熔化槽(22)內貯存的可加熱的熔融金屬(26)中，向以浮島狀被固定支持在所述熔化槽(22)內的鑄造用模具(5)的型腔(6)，注入所述熔融金屬(26)。
9.一種鑄造方法，其特徵在於，在模具主體形成的貫通孔(5a)的底部嵌裝可向上方脫離的鑲件(4)使得在其之上形成型腔(6)，向該型腔(6)內注入熔融金屬(26)並鑄造鑄造品(1)之後，通過使所述鑲件(4)從所述貫通孔(5a)脫離，使所述鑄造品(1)從所述型腔(6)脫模。
全文摘要
本發明提供一種同極連接片，脫模操作的妨礙因素少，且能夠獲得單元間連接部之間的高焊接品質。即同極連接片1，其用於鉛蓄電池，其中，在鉛蓄電池內隔著隔片相鄰者被焊接的單元間連接部2和與極板群的極耳成為一體的連接部3，形成對應於準直角的L型，且所述單元間連接部2與連接部3的兩側部形成為直線狀地連接，同時，所述單元間連接部2形成呈0.6°～1.0°的漸縮的錐角。
文檔編號B22D18/04GK1977407SQ20058002130
公開日2007年6月6日 申請日期2005年7月1日 優先權日2004年7月9日
發明者鎌倉和男, 森本政幸 申請人:株式會社傑士湯淺