JPS5947430B2 - 液漏れのない接続方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鉛バツテリ一（蓄電池）の中間セル（Ｉｎｔ
ｅｒ−Ｃｅｌｌ）接続部の形成に関し、特にバツテリ一
の隣接セルの間の隔壁の開口を通して２つの鉛合金製の
バッテリ一極板セル間接続部材の一部を押出し、前記押
出されたセル間接続部材の部分を接触させ、前記部材に
溶解電流を供給し、それを溶融温度まで加熱し、前記溶
融した部分に力を適用して溶融したセル間接続部材の金
属を前記開口に充満させて、冷却後に前記セル間接続部
材の間に確実な機械的および電気的な接続部を形成させ
るようにした接続部を形成する方法と装置に関する。

このような方法を実施するにあたｂ、前記極板セル間接
続部材は１つの開口を有する中間セル隔壁に対して緊密
なクランプ装置によシ押圧され、２つの溶解電極（押出
器）が前記クランプ体の孔を介して相互に圧搾され、前
記セル間接続部材の金属が前記セル間接続部材から前記
開口内へ押出されて接触し、それから前記押出された金
属に溶解電流が供給されて溶融され、前記電極（押出し
器）の連続的な力によジ前記溶融部分は前記開口内の空
隙に流入し、同時に、より多くの金属が前記セル間接続
部材から前記開口内へこの開口がセル間接続部材の金属
によジ満たされるまで押出され、それから溶解された金
属は冷却され、クランプカおよび電極（押出し器）の押
出し力を適用した状態で固化される。

このような方法を一般の製造工程において実施する際の
問題点は、長い製造工程における溶解部の一貫性の保証
および溶解条件および製品の監視を行なうための簡単な
品質制御技術を提供することである。

空気漏出およびＩＲ落下のような通常の非破壊検査は、
非良質の溶解部を検知してその溶解条件が補正を必要と
することを作業者に警告するに十分な効果をもたない。
空気漏出では、隔壁開口が密封状態となったか否かは検
知するが、溶解部の質が良好か否かは検知されない０ま
たＩＲ落下では経験上多くの非良好の溶解部が検知され
ていない。「溶解条件」というのは主にクランプ力、電
極（押出し器）の押出し力および応答（すなわちフオロ
一・メル一）、溶解電流および溶解時間を含むものであ
る。前記の方法の一般の製造作業における別の問題は、
この作業に影響する変量を最少にし、他の変量、すなわ
ち溶解条件を制御可能にし、しばしば補正および調整す
ることなしに長い時間連続的に前記方法を実施させるこ
とができる広い作動範囲を有するようにすることである
。

この発明は前述の問題点を解決することを目的にしてお
）、まず溶解される極板のセル間接続部材が少なくとも
２重量％のアンチモニ一を含有する亜共晶鉛−アンチモ
ニ一合金から鋳造され、その後このセル間接続部材はバ
ツテリ一の中間セル隔壁の開口を通して接触するように
押出され、この接触面は開口の面積の１５〜７５％の面
積を有し、前記セル間接続部材押出し部は軟化工程、富
アンチモニ一相（アンチモニ一・リツチ・フエーズ）溶
融工程および貧アンチモニ一相（アンチモニ一・リーン
・フエーズ）溶融工程を通して徐々に加熱され、このセ
ル間接続部材に急速応答の溶解電極（押出し器）によシ
カが作用され、この急速応答電極（押出し器）は、好ま
しくは電極（押出し器）が互いに近づくにつれて圧縮さ
れ電極（押出し器）による力は対抗する力を発する弾性
ウレタンパッドを有して正昧の力を減少し、先ず軟化さ
れた押出し部が溶融する前に再成形され、次いで合金の
富アンチモニ一相が溶解領域から流出されて貧アンチモ
ニ一相が実質的に溶融する前に前記開口の空隙内に充満
される。

こうして形成された溶解部は密度が高く、すなわち空隙
がなく、開口壁に隣接して富アンチモニ一・リングが形
成され、破壊後に貧アンチモニ一相の接合部によジ形成
される指示コアが形成され、これは形成された溶解部を
評価し、かつ中間セルの接続部を形成するのに利用され
る方法および装置の安定性を監視（モニター）するため
に利用される。好ましくは、ここに使用される鉛一アン
チモニ一合金は、２〜４．５重量％のアンチモニ一、少
なくとも０．０３重量％で０．３重量％以下の錫および
０．００１％以トの硫黄から成り、このような組成の合
金は、指示コアから見て信頼性が改善される。

本源発明の液漏れのない接続方法によれば、鉛−アンチ
モニ一亜共晶合金で鋳造されたセル間接続部材の押出し
部に徐々に増大する電流を供しつつ、それの物理的変化
に迅速に応答するセル間接続部材の後部の永テンシヤル
エネルギ一で押圧することにより貧アンチモニ一中央部
の周囲に富アンチモニ一壌状部を形成することができる
。この発明の範囲は特許請求の範囲に限定されているが
、この発明およびその方法を図面によシ以下に詳細に説
明する。バツテリ一極板のセル間接続部材をバツテリ一
中間セル隔壁の開口を通して押出し、このセル間接続部
材の溶融体を前記押出し部を介して互いに接触させるこ
とにより、バツテリ一中間セル接続部を形成するにあた
ｂ、この発明において、開口の面積の１５〜７５％の対
向して押出されるセル間接続部材の接触面積をもたらす
ように冷間押出しが利用され、急速応答性電極（押出し
器）が特定の溶解スケジユールに関連して利用され、こ
のスケジユールは下記のようなセル間接続部材押出し部
に３つの物理的変化を生じさせるために溶解電流を徐々
に増大することであシ、すなわち、（１）軟化および再
成形、（２）富アンチモニ一相溶融、および（３）貧ア
ンチモニ一相溶融である。

「急速応答性」電極（押出し器）というのは、セル間接
続部材がその物理的特性を変化する際に、それに瞬間的
に力強く従動（フオロ一・アツプ）できる電極（押出し
器）に関する。急速応答性電極（押出し器）は、好まし
くは、鉛合金が軟化し溶融するにつれて徐々に適用力（
押出し圧力）を減少する電極（押出し器）と徐々にクラ
ンプカ（クランプ圧力）を増大する弾性のクランプ手段
とを有する。なお、隔壁開口内へのセル間接続部材の押
出しを押出し器によシ、さらに通電を押出し器とは別個
の電極によシそれぞれ達成することもできる。少なくと
も２重量％のアンチモニ一を包含する亜共晶鉛−アンチ
モニ一合金で鋳造されるセル間接続部材は、溶解ステー
シヨンにおいて隔壁の壁面に緊密にクランプ（固締）さ
れ、セル間接続部材の一部は隔壁（第５図参照）の開口
内で互いに接触するように冷間押出しされ、開口の面積
の１５〜７５％の面積の初期接触部が形成される。接触
面積の寸法は初期接触抵抗に影響し、これは溶解部に最
初に消費される熱エネルギー量に影響．する。一部が開
口内で接触した後、溶解電流のスイツチが入れられ、そ
の最大値まで徐々に上昇される。このような溶解電流を
徐々に増大する技術は抵抗溶接（溶解）技術において「
アツプスローピング」として知られて≧・シ、この技術
において、．最初および最終電流レベルは殆んど無段階
の電流上昇パターンが与えられるように変化され得る。
「アップスロープ（増大）および維持」または「アップ
スロープおよびダウンスローブ（減少）」の組合わせが
利用できるが、アツプスロープだけ−の場合に特別の利
益をもたらすようにも見えず、きらに制御を必要ちする
ようになる。交流電源を用いた一定のアップスロープ条
件の場合、溶解時間は少なくとも３サイクルおよび１１
サイクル以下が好ましい。３サイクルよジ少ないと、ア
ツプスロープの効果が失なわれ、１１サイクルよジ長い
と、隔壁（プラスチツク製）の熱変化が生じる。

５〜７サイクルの溶解時間が最も好ましい。

溶解電流のアップスローピングの結果、セル間：：〒′
：．＄′Ｉ，二７′：″．：◆二２＊藩；。セル間接続
部材は開口内に流動され、溶融の開始直前に開口を完全
に充満するように大きくする（第６図参照）。同時に、
セル間接続部材押出し部の間の接続部の面積が増大し、
それによジ接続部の接触抵抗が減少する。或る程度の空
隙が開口内に、特に接続部を包囲するリング形で開口壁
に隣接して残る。電流が上昇し続けられ、それによジ押
出し部に対してよシ多くの熱が与えられ、接続部におけ
る温度はこれが鉛−アンチモニ一合金の富アンチモニ一
相の融点を越えるまで上昇する。富アンチモニ一相の微
小粒子は急速に溶融し、急速応答性電極（押出し器）に
より継続的に与えられる力の下で、液状になつた富アン
チモニ一相は溶解領域から残つている空隙部へ流動する
（第７図参照）。急速応答性電極（押出し器）により，
高融点の貧アンチモニ一相の実質的な溶融が起こる前に
前記空隙が低温溶融部によシ充満される。最終的に、溶
解領域の中央付近の温度は最終的に、そこに残つている
貧アンチモニ一相の融点まで達し、これも溶融を開始し
、セル間接続部材押出し部の接合が完全にされる。セル
間接続部材の合金の組成は重要であり、貧アンチモニ一
相の実質的な溶融が起こる前に、開口内に残る空隙を適
用された力によ勺充満するに十分な量の低温融点相（即
ち富アンチモニ一相）をもたらすことが必要である。し
かし、この効果を生じさせるのに必要な合金は、前記初
期接触面積（即ち開口面積の１５〜７５％）を冷間で形
成させることができる範囲の鉛合金の硬度を維持しなけ
ればならない。この硬度をもたらすには少なくとも２％
のアンチモニ一の含有量を有しなければならない。また
、この初期接触面積をもたらす硬度、さらには富アンチ
モニ一部分をより完全にもたらすには、アンチモニ一含
有量を約４，５％ょわ多くのものとすることが好ましい
。アンチモニ一含有量が約２〜４．５％の場合、その結
果は一応の信頼性を有するが必ずしも完全とはいえず、
したがつて、そのようなアンチモニ一特性を有する合金
においては、合金内に制御された量の錫と硫黄を含有す
ることが好ましい。錫の含有量は０．０３〜０．３重量
％以下（好ましくは約０．２重量（ｆ））に保持される
。硫黄含有量は鋳造後の表面仕上がジを良好にするに十
分な量であるが、０．００１重量％以下でなければなら
ない。合金の残ジは「主に鉛」であジ、これは純粋の鉛
を含むだけでなく、バツテリ一製造用の鉛−アンチモニ
一合金の特性を変えることがわかつている他の成分との
組合わせも含む。典型的には銅、鉄、ニツケル、銀ビス
マス、亜鉛およびカドミウムが含まれ、通常は０．１重
量％よ）少量含まれ、それに約０．３０１）までのヒ素
が含まれる。アツプスロープによつてセル間接続部材押
出し部を段階的に溶融するので、実質的に同時にそれを
溶融する場合のような高い液体圧力が開口内に生じない
。その結果、漏出のない空隙のない接続部を形成するの
に必要な力の作用下で開口から金属が噴出（流出）する
傾向が小さくなる。溶解中に力の適用が減少する電極（
押出し器）を使用することによシ、詳細は後記するよう
に、隔壁の開口から溶融金属が流出してしまう傾向がさ
らに減少される。鋳造されたセル間接続部材が冷却する
と、この合金は良好な仕土がク構造体として偏析され、
これは大部分を構成する高融点貧アンチモニ一相（すな
わち、アルJャA・ソリツド・ソリユーシヨン）および少
部分を構成する貧アンチモニ一相全体に分散された低融
点富アンチモニ一相（共融または近似共融状態における
アルフアおよびベータ・ソリツド・ソリユーシヨンの混
合物）から成る。

微小粒子の富アンチモニ一相は固体合金を硬化し、それ
により、最初の冷間押出し部の面積は開口の面積の７５
％を越えることはなく、溶解中に融点に達すると急速に
溶融する。セル間接続部材の接続は好ましく鋳造短時間
後に、そして合金の時効硬化があま）起こらない間に行
なわれ、それは時効硬化によジ調整しなければならない
別の変数が入シ込むからである。高融点の貧アンチモム
一相または接続部の中央部の閑に形成された接合部の寸
法は、形成された溶解部の品質および溶解条件の安定性
の指示体として利用される。

この接合部の寸法は、先ず一方のセル間接続部材を固定
して他方のセル間接続部材の隔壁の平面内において中間
セルの接続部が壊されるまで回転することにより、前記
接続部を破壊するようにねじつた後で観察できる（第８
図）。貧アンチモニ一相の接合は富アンチモニ一相よシ
弱いから、破壊は実質的に変化なく弱い接合部を介して
生じ、それが破壊平面内に露出される。ここに露出され
破壊された弱い接合部は、破壊された接合部の面上に離
れた島状に見える。この破壊された弱く接合された合金
の島状部分は以後「指示コア」と呼ぶことにする。前記
接続部を破壊するのにねじるために必要なｄ−Ｋｇ（Ｉ
ｎ．−Ｄ）．）数は溶解部の強度を指示する。冷間溶解
（すなわち熱エネルギーが不十分な場合）によシ大きな
指示コアが形成される。このような接続部は通常、１０
．２ｎ（０．４１ｎ）径の開口／接続部において、５７
．６ｃｍ−Ｋｆ（５０１ｎ．−Ｄ）．廷ジ小さい強度を
有し、コアの直径は７．６Ｔ１ｒ１１１（０．３１ｎ．
）以上である。直径が７．６ｍ（０．３１ｎ．）よう小
さい指示コアを有する溶解部は許容できる。コアが存在
しない場合は、溶解部は過熱状態、すなわち溶融金属の
隔壁開口から流出し始め得る状態にあるか、または電極
（押出し器）が不十分に従動（フオロ一・スルー）して
有孔性の溶解部を形成する傾向にある。有孔溶解という
のは、螢光油（すなわち、Ｍａゆば１ｗｃＣ０ｒｐで販
売されるＺｙｇｌＯＺＬ−１５水洗浸透剤）で真空飽和
された際、破壊された試片をブラツク・ライトで観察し
た場合、溶解領域に実質的に何ら油が浸入されていない
状態を意味する。有孔溶解はバツテリ一電解液に定常的
にさらされる場合に、時間と共に腐食される接合部を形
成する傾向がある。この作業を制御する点から、２．５
ｔ１ｗＬ（０．１１ｎ．）径の指示コアが参照点（ポイ
ント）として選択され、それからの偏向によジ作業の安
定性が決定される。言いかえると、この作業は２．５１
ｍ（０．１１ｎ．）のコアを形成するようにセツトされ
、それからの偏向量は、この溶解作業中にこの作業をど
のように偏向させるか、そして補正の方向を決定するの
に利用される。２．５？（０．１１ｎ．）径のコアを有
する溶解は、溶解の短時間後、約８６．５ｃｍ−Ｋｆ（
７５１ｎ．ｔｂ．）の強度を有する。

もちろん、これは接続部を形成するのに利用される合金
の組成および溶解後に生じた合金の時効硬化の量によジ
変える。もし、コア寸法が制御範囲２．５〜７．６ｍ（
０．１〜０．３１ｎ．）外にある場合、１つまたはそれ
以上の溶解条件が調整される必要がある。明らかに、２
．５ｗＬ（０．１１ｎ）径より小きいコアで、なお良好
な溶解部を形成することは可能であるが、これはこの作
業が高熱条件の溶解、または電極応答時間がおそいこと
を意味し、これは標準以下の品質で多数のバツテリ一が
組立てられる前に補正されなければならない。溶解およ
びクランプカはほとんど機械に組込まれ、調整が厄介で
あるから、コア寸法は電流量を変えることだけで制御さ
れる。例えば、コアは最大電流を単に増大することによ
ジ寸法を非常に減少（すなわち７．６ｍ（０．３１ｎ）
から）することができ、あるいは、初期電流を増大する
ことによう、少し寸法を減少することができる。同時に
、コア寸法は最大電流を減少することにより非常に大き
くされ、最小電流を減少することにより少し大きくする
ことができる。・約４．５％以上のアンチモニ一を有す
るほとんどの鉛−アンチモニ一合金により有用なコアが
形成できることを発見した。

また、約２〜４．５％のアンチモニ一含有量の場合、錫
と硫黄の含有量が前に記載した範囲内に制御されたとき
に有用な指示コアが形成されることを発見した。この接
続部において、押出し一溶融型の溶解において形成され
るコアは溶解条件に影響されるだけでなく、合金の組成
に大きく影響される。例えば、２〜４．５％のＰｂ−Ｓ
ｂ合金の硫黄と錫の含有量が制御されない場合、コア寸
法は溶解条件に関係なく変化し、したがつて、溶解条件
指示作用という点においてコア評価技術は価値がなくな
る。硫黄と錫の含有量を特定の狭い範囲内に制御し、部
片を前述の「アツプスローピング」電流適用および急速
応答電極（押出し器）によジ溶解を行うことによう溶解
条件に関連し、したがつて、溶解条件の安定性を決定す
るための信頼性のある基準となる指示コアが形成される
。流動性の利点に加えて、錫はほぼ同一寸法の溶解押出
し部を、そして押出し部の間に接触抵抗を繰返しもたら
すための正確な硬化量を与え、硫黄は主に粒子寸法の改
善に寄与するようである。錫と硫黄は通常、ほとんどの
バツテリ一製造用鉛一アンチモニ一合金内に見られるが
、ここで述べたような制御された量ではない。

したがつて、錫は１（！ｌ）までバツテリ一・グリツド
鋳造合金に付加され、これは溶融物の流動性を増大し、
溶融物の頂部に浮遊し、ポツトの酸化を防ぐためのウエ
ツト厚肉の富（リツチ）錫酸化物に酸化することによジ
鋳造ポツトあかを減少させるためである。同様に、硫黄
もしばしばバツテリ一製造用鉛中に見られ、通常、もろ
さの原因となｂ不純物と呼ばれる。これは鉛中に０．０
００１％にすることによシ解決され、それを超えると粒
子形成硫化物核を形成する傾向がある。硫黄は錫と同様
に溶融物の流動性を改善し、鋳造ボツトに酸化物障壁を
形成する。前述の割合の錫と硫黄を含む鉛−アンチモニ
一合金は鋳造作業におけるストラツプ鋳造物転移（キャ
ストーオンーストラツプ・バーシヨン）（すなわち、ス
トラップが極板に直接鋳造される場合）に特別の利点を
もたらすすべてのストラツプ鋳造作業は中央保持特ポツ
トおよび遠融マニホールドまたはストラツプ鋳造型に正
確な量の鉛を向けるための排出ボブ若しくは計量バルブ
を有する保持コンテナ一を利用する。

この正確さによジ装置の熱バランスが良好になＤ、極板
セル間接部材の溶融なしにグリツド耳状部に鋳造ストラ
ップを良好に融着できる。このような鉛計量（メータリ
ング）装置の問題点は、これが溶融鉛の腐食を受け金属
酸化物が配送部片、オリフイスを被覆し、またはそこに
形成され、その表面が寸法変化を起こし、また粗面が形
成されて排出される溶量の正確性が影響されることであ
る。錫と硫黄の混合物は正確な配送の悪化に寄与し、通
常のバツテリ一産業においで使用される量の錫と硫黄を
含む場合は反応性の表面あかを形成し、これは鋳造ポツ
トを密封するには便利であるが、計量装置に関連する問
題点をさらに悪くする。硫黄含有量を最大０．００１％
（好ましくは０．０００３〜０．０００７％）に制限す
ることによジ配送部片の酸化物の形成は最少になる。同
様に、錫含有量が最大０．３％に保持されると、鉛はバ
ルブ材料をほとんど腐食しないし、粘着性の錫酸化物が
計量装置に多く付着してその正確な作動をだめにするこ
とがない。少なくとも約２％のＳｂを含有する勿−アン
チモニ一合金をアツプスロープ溶解することと、急速応
答性電極（押出し器）の使用を組合わせることによシ、
実質的に空隙のない高強度（すなわち、約５７．７ｃｍ
−Ｋｇ（５０１ｎ．−Ｔｂ．）以上）を有する溶解部が
形成される。これは明らかに溶解中に起こる開口内にお
けるアンチモニ一の再分配によるものである。前述のよ
うに低融点の富アンチモニ一鉛は溶融と同時に溶解領域
の外方へ移動し、そこで貧アンチモニ一中央部より強い
金属リングを形成する。このリングは強い金属で構成さ
れるだけでなく、これは溶解部の断面積の実質的な部分
を占め、特にこの部分は使用中ほとんどの応力を受ける
。さらに、貧アンチモニ一中央部は富アンチモニ＝外部
リングよ）高い融点を有し、したがつて溶解部の中央か
ら半径方向外方へ方向性をもつて固化し、アンチモニ一
の再分配がない場合にはその反対のことが起こる。この
方向性を有する固化によう、この作業で形成された中間
セル接続部は空隙のない構造になｂ、溶解部の中央に弱
体化し、または腐食によシ将来破損することになる収縮
クラツクまたは空隙が形成されない。さらに別の利点は
、低融点の富アンチモニ一金属だけが開口壁に接触する
ことから溶解中前記壁の熱変形が小さくなる。これはプ
ラスチツクが開口内に噴出する傾向が小さくなるように
、電極と開口が厳密に不整合の場合に特に有利である。
最後に、低融点富アンチモニ一・リングは開口の端部で
セル間接続部材から金属を溶解させる傾向が小さく、隔
壁とセル間接続部材との間の界面に沿つて溶融鉛の隔壁
開口からの流出の傾向が小さくなる。電極（押出し器）
およびセル間接続部材への力の適用方法は、この発明の
方法において大きく変わる。セル間接続部材が幾つかの
物理的変化、すなわち軟化、第１段階の溶融および第２
段階の溶融を経る際の鉛の流動性に従動して、力が瞬間
的に、そして定常的に適用されなければならない。

これがないと、富アンチモニ一合金は貧アンチモニ一材
料が溶解する前に隔壁の壁に向けて急速に移動しない。
この必要な瞬間的な力の適用は通常の空気圧またば流体
圧シリンダーのみによつては得られず、その場合はセル
間接続部材の変形に応答する電極（押出し器）移動と、
シリンダー内に発生される圧力との間に瞬間的な遅延が
生じてしまう。数サイクル（６０サイクル／秒）内にこ
れら物理的変化が起こる場合、瞬間的であつても電極（
押出し器）の力が失なわれると、低品質の溶解部が形成
されてしまう。流体圧シリンダーと溶解電極（押出し器
）の間にベレビル（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）スプリング
（またはウレタン・バッド）のようなスプリングを配置
することにより、必要な急速応答性の電極（押出し器）
の従動がもたらされる。このようなスプリングを以後、
フオース・フオロ一・スルー・スプリング（力従動性ス
プリング）とする。ベレビル・スプリングの使用は、こ
こに含まれる距離に対して平担なスプリング率を有する
からである。各作業のために要求される正確な力の大き
さは鉛の組成および経時状態、開口の寸法、押出し電極
（押出し器）の寸法および使用される電流およびアップ
スロープの量にしたがつて変化する。一般に、あまシ小
さい力は一方のセルから次のセルへ電解液を移動させる
孔または空隙を形成させるか、あま）大きい力は部片お
よび装置類を破損する。この装置を利用して接続部を形
成する場合、初期冷間押出しがなされるときに装置が「
ロツク」され、そしてすべてのクランプ体および電極（
押出し器）に適用される力は、前記ロツク時に圧縮され
るフオース・フオロ一・スルー・スプリングにより与え
られる。図示する好ましい実施例において、クランプ部
材は電極（押出し器）を包囲するウレタン・パツドで、
これは装置のロツクおよびその結果の電極（押出し器）
のフオロ一・スルー（従動）中に圧縮され、フオース・
フオロ一・スルー・スプリングに抗する反力を生じ、こ
れは前記スプリングが拡大するにつれて増大する。本当
の効果は電極（押出し器）が押出し部の物理的な変化に
したがつて急速に互いに移動するにつれて、クランプカ
が増大し、かつ電極（押出し器）の力が減少することで
ある。これにより耳状部に高いクランプカが適用され、
溶融金属に対する流体力が減少し、それによ勺隔壁開口
からの溶融金属の流出または吹出しの傾向が小さくなる
。溶解中、部片に作用する力は２つの供給源すなわちフ
オｉス・フオロ一●スルー●スプリングおよびクランプ
装置によシ与えられる力から与えられる。この発明を実
施する好ましい形態の装置において、クランプ装置は電
極（押出し器）保持体に固定され、それ自体が溶解電極
（押出し器）を包囲するスプリング偏倚を受ける部材で
ある。ほとんどの好ましい形態の装置において、クラン
プ装置は圧縮可能で高密度のポリウレタンのプロツクま
たはパツドである。クランプカは与えられた電流におけ
る隔壁開口からの溶融鉛の流出または排出を防止するに
十分なだけでよい。一般に、溶解電流が増大するにつれ
て必要な力は増大する。フオース・フオロ一・スルー・
スプリングおよび電極（押出し器）を包囲する圧縮可能
なクランプ・スプリングを有する好ましい装置において
、前者のスプリングの強度は、クランプ・スプリングに
より生じる反力に打勝つに十分なために、クランプ・ス
プリングの力を越えなければならない。この場合、フオ
ース・フオロ一●スルー・スプリングは、溶解ガンの閉
鎖またはロツク状態において測定して、クランプカの少
なくとも４倍、好ましくは少なくとも６倍の力を発生で
さなければならない。高いフオロ一・スルーカは有孔性
（すなわち漏出可能な空隙）を増大することが判明した
。さらには、互いに同等の質の溶解部を得るためには高
いフオロ一・スルーカを用いる溶解においては低いフオ
ロ一・スルーカを用いる溶解におけるよりもより大きい
電気エネルギーを要することが判明した。クランプ装置
としてウレタン・パツドを有する最も好ましい装置にお
いて、電極（押出し器）の寸法と開口の寸法の関係はケ
ースのねじれ、または変形を最小にする点で重要である
。

この関係は溶解部の品質にも影響し、孔の直径に対する
電極（押出し器）の直径の割合が約０．６２より小さい
か、または０．７８よジ大きい場合は、許容できない隔
壁の変形が生じるか、または良好でない溶解部が形成さ
れることがある。図面はこの発明の方法を実施するため
の好ましい装置（工具）と、それに含まれる幾つかの工
程を示している。

第１図はバツテリ一の別々のセルにおける極板群を有す
るバツテリ一と、一群の正極板を次に隣接する一群の負
極板にそれらの間の隔壁を介して電気的に接続する中間
セル接続部４を示す。第２、３、１０および１１図はこ
の発明の方法を実施するための好ましい装置を示し、こ
こには１つの中間セル接続部を形成するためのトグル・
ガン・ウエルダ一（ＴＯｇｇｌｅｇｕｎ溶接装置）が示
される。しかし、実際には幾っかのまたはすべて（１２
のバツテリ一の場合は５つ）の中間セル接続部を同時に
溶解（溶接）するために別々の装置を配置することがで
きる。第２図に示すように、対向する電極（押出し器）
が銅製電極（押出し器）保持体８に固定され、これはガ
イド１２（第１２図）内を水平に摺動する摺動体１０に
固定される。電気エネルギーが結合部７を介して適当な
供給源から電極（押出し器）６へ供給される。布で補強
されたフエノール樹脂のような電気絶縁体１４が必要に
よシ保持体８を摺動体１０および装置の他の部分から絶
縁するために設けられる。電極（押出し器）保持体８は
摺動体１０がレバー・アームの作用に応じて移動すると
き、互いに接近および離れる方向に移動し、前記アーム
１６は装置のフレーム２１の一部１９に固定されたピン
１８の回Ｄに揺動し、摺動体１０を前後にカム運動させ
る。レバー・アーム１６はこれにピポツト・ピン２２に
より連結された２部片作動アーム２０によジ駆動され、
前記作動アーム２０は流体シリンダー（図示しない）の
出力シヤフト２４の位置においてトグル・ジヨィント部
２３で互いに連結される。逆Ｕ字形カツプリング２５が
出力シャフト２４をトグル・ジヨイント部２３へ連結す
る。トグル・ジヨィント部２３のピンの外端部２１は青
銅製ベアリング２９（第１１図）内に保持され、これは
ガイド３１内を上方および下方に摺動する。フオース・
フオロ一●スルー・ベレビル●スプリング２６が図示の
ように作動アーム２０の２っの部片のそれぞれの間に配
置され、スプリング２６はガイド・ピン２８により中心
位置が合わせられ、その圧縮力はワッシャ一詰め金３０
よジ調整される。高密度ポリウレタン・パツド３２が各
電極（押出し器）６の周囲に設けられ、これはバッテリ
一極板のセル間接続部材３３を溶解作業の押出し、溶解
および冷却工程に中間セル隔壁の壁部に緊密にクランプ
（固定）する作用を有する。

電極（押出し器）６の端部はパツドの面から少し（約０
．２５ｍ（０．０１１ｎ．）突出しておジ、したがつて
パツド３２のクランプ作用の前に、セル間接続部材３３
が少し突刺される。これにより１溶解中に硬いバツド３
２をさらに圧縮するために必要になる力を或る程度減少
させることができる。軟質パッド３２に対しては、電極
（押出し器）６はパツド３２の面と同一面内に配置され
るか、または装置全体の力のバランスによジ前記面よシ
下側に配置される。溝３４が各バツド３２の各々の面に
設けられ、これは第３図に示すようにセル間接続部材３
３の形状に実質的に一致している。溝３４の幅と深さ、
および溝３４のセル間接続部材３３の周縁への近接程度
によジ、ウレタン・・バツド３２の圧縮度およびそれに
よジ適用される力を調整することができる。この溝はバ
ツド内に生じる局部応 ．力を減少し、その寿命を非常
に長くする。ウレタン・パッド３２のクランプ面はセル
間接続部材３３のドラフト（Ｄｒａｆｔ）角度と同一角
度を有し、それによ）一様なクランプカが適用されるが
、好ましい形態においてはクランプ面の角度はセル間接
続部材の頂部に対してその基部よジ大きい力を作用させ
るため、セル間接続部材のドラフト角度よｌ！）２゜〜
６゜（４゜が好ましい）大きくされる。電極（押出し器
）冷却剤が取付具３５を介して電極（押出し器）６に入
ｂ、電極（押出し器）６内の適当なチヤンネル（図示し
ない）内を流れる。ウレタン・バツド３２を利用するこ
とによる特別の利点は、電極（押出し器）冷却剤の温度
および／または流速を単に変化させるだけで、このパツ
ドをわざわざ取り換えなくても、その硬さを変化させる
ことができ、それによシ必要な場合には力装置のための
微細な調整をなす更なる手段を供し得ることにある。作
動にあたシ、バツテリ一はその極板セル間接続部材３３
が第４図に示すように電極（押出し器）６の間になるよ
うに配置され、それから流体シリンダーが作動され、そ
の出力シャフト２４が停止体３６に接触するまで完全に
下方へ駆動される。

このときスプリング２６は圧縮し、包囲するパツドを完
全に「底付け（ボトム・アウト）」され、装置はそれに
より「ロツク（固締）」され、第５図に示すように初期
冷間押出しが生じ、この場合、セル間接続部材の押出し
部３８はセル間接続部材３３から押出され、中間セル隔
壁の開口４０内で出合つている。押出し部３８の間に形
成された平坦にされた接触面積３９は、開口４０の面積
の１５〜７５％を成している。ここで圧縮されたスプリ
ング２６は装置に必要な急激なフオロ一・スルーカを供
給する準備ができたことになる。次に、溶解電流が流さ
れ、最大レベルまで徐々に増大される。セル間接続部材
の押出し部３８は加熱され、軟化され、スプリング２６
により適用される力によりいくらか流れて、開口４０を
さらに完全に軟かいが中実の金属で第６図に示すように
満たす。Ｊこの点において、環状体４２の形状の或る空
隙容積部が開口内でセル間接続部材の押出し部の周囲で
開口の壁に隣接して残される。

セル間接続部材の金属の軟化の直後、増大する電流によ
りセル間接続部材の押出し部３８はその接触面（界面）
３９において温度が富（リツチ）アンチモニ一状態の合
金の融点まで上昇し、これは溶融する。溶融およびスプ
リング２６により瞬間に与えられる力によ）、富アンチ
モニ一状態の合金は、何ら貧ァンチモニ一状態の合金が
実質的に溶融する前に、溶解領域から環状空隙部４２へ
流れ出る。これにより、前に形成されていた空隙部４２
の富アンチモニ一環状部ｂ（第７図）と貧アンチモニ一
中央部ａ（第Ｔ図）が形成される。溶解サイクルの残シ
の部分において、貧アンチモニ一中央部ａはその融点ま
で加熱され、最終的に中央部が溶解する。第７図の貧ア
ンチモニ一領域ａ）は富アンチモニ一領域ｂより弱いが
、それはこれが最後に溶融するからであう、その溶融寸
法および／または程度は装置のエネルギー調整を行なう
ための指示体である。この方法を監視するため、バツテ
リ一がラインから周期的に取出され、第８図に示すよう
に、その接続部は破壊するためにねじられる。

この破壊は常に領域ａにおいて発生し、この位置におい
て接合は最も弱く溶融も最後である。破壊面４６（第９
、１０図）に示すように、この最後に溶融する部分ａの
寸法（すなわち直径）は、溶解条件が調整されるべきか
どうかを指示している６大きな指示コアａ（第９図）は
、第１０図に示すように、コア寸法を小さくするためエ
ネルギーを増大する必要があることを指示している。も
し、コアが何も生じなければ、第１０図に示すようなコ
アが生じるようにエネルギーが減少されなければならず
、これは正しい判定をするための「基準」指定体の作用
を有する。指示コア・テストの変化形態において、接続
部は中央コアが溶融しないセル間接続部材金属よシ強く
なるまで硬化されるまで、約４時間だけ時効硬化（絽ｅ
）された。その場合、良好に溶解した接続部は非溶融金
属と再結晶金属の間の接触（中間）面に沿つて破壊する
か、低動力で不完全に溶解された金属はなおコアにおい
て破損した。時効硬化されたものの破壊コアが約５．１
ｔ１！１１（０．２１ｎ．）を越える場合は、動力（エ
ネルギー）を増大することが要求される。この発明の一
つの特別の例として、極板のセル間接続部材がその後面
に対して２゜のドラフト角度（抜き勾配）を有Ｌ，５．
５ｌｆＳｌ（０．２１５１ｎ．）の厚さを有するように
、重量で３％のＳｂ，．Ｏ．２％のＳｎ，Ｏ．ＯＯＯ５
Ｏｌ）のＳｌＯ．２％のＡｓおよび残余の鉛を主に有す
る合金から鋳造される。このセル間接続部材は中間セル
隔壁の両側に位置され、前記隔壁は１．８Ｗｒ１１ｔ（
０．０７０１ｎ．）の肉厚と、直径１０．１ｍ（０．４
１ｎ．）の開口を有するエチレン−プロピレン共重合体
から成る。溶解電極（押出し器）は７．９？（０．３１
２１ｎ．）の直径を有し、電極（押出し器）用の１０．
２ｍ゜（０．４０２１ｎ．）の直径の孔を有するウレタ
ンのクランプ・バッドにより包囲されている。クランプ
・パッドはシヨァ「Ｄ」硬度４２〜４７で、クランプ面
角度４ヨ（２゜は部品に不適当な組合わせである）の、
真空でガス吸引されたポリウレタンで形成される。ベレ
ビル・スプリングの選択は、溶解開始時に電極（押出し
器）に約４８１ｋｇ（１０６０ｔｂ（１）の力が作用し
かつウレタン・パツドに９１ｋｇ（２００ｔｂ・）の力
が作用し、溶解の終ｖにおいては、２５４ｋｇ（５６０
Ａ）．）の力が電極（押出し器）に作用し、かつパッド
に１６３ｋｆ（３６０ｔｂ．）の力が作用して、当該ベ
レビル・スプリングによジ電極（押出し器）に約１５４
ｋｆ（３４０ｔｂ．）の正味のフオロ一・スルーカが作
用するようになされる。最初の押出し後、電流は６サイ
クルの全溶解期間にわたｂ部片に対して徐々に供給され
る。溶解装置は２５鼠ユニツトで、開放回路電圧８．２
ｖ、閉鎖回路電圧約１．５〜２．５Ｖを有し、これはも
ちろんアツプスロープされた溶解サイクル全体にわたク
増大される。電流は約４２００アンペアの最初から１４
０００アンペアの最大値まで変えられる。この条件下に
おいて、第３卦よび第６溶 ５ｊ解サイクルの間に、電
極（押出し器）が急速に移動し、その後電流が止められ
た後、溶解部保持サイクル中電極の移動は静まる。

形成された溶解部は約７５Ｃ！ｒｌ−Ｋｆ（６５１ｎ．
ｔｂ．）のトルクでテストされ、約３．８ｃｍ（０．１
５１ｎ．）の寸法の指示コアを有する。このように、本
発明によれば、強度が増し、実質的に空隙のない溶解部
を供することができ、隔壁開口からの溶融金属の流出な
くセル間接続部材を接続することができ、中間セル隔壁
の熱変形を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明により形成されたバツテリ一の一部断
面正面図、第２図はこの発明の方法の第１段階における
各部位の位置を示すこの方法に使用される装置の断両立
面図、第３図は第２図の３一３線に沿う断面図、第４図
は装置作動前の各部片の位置を示す第２図の装置の一部
の拡大断両立面図、第５図はこの方法の第１冷間押出し
段階後の各部片の状態を示す第２図の装置の一部の拡大
断両立面図、第６図は最初の通電および押出し後で溶解
が生じる前の各部片の状態を示す、この発明の装置の一
部の拡大断両立面図、第７図は溶解（すなわち通電）の
終りにおける各部片の状態を示す、この発明の装置の一
部の拡大断両立面図、第８図は品質制御を可能にする作
業を実施するために観察される破壊部片の立面図、第９
図は冷間溶解の指示コア特性図、第１０図は最適指示コ
ア寸断図、第１１図は駆動リンクを示す第２図の１１−
１１線に沿う拡大断面図、第１２図は第２図の１２−１
２線に沿う拡大断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉛蓄電池の隣接セルの極板群（例えば２）の間に、
   前記セルを分離する非導電性隔壁の開口（例えば４０）
   を介して液漏れのない接続を行なう方法において；前記
   極板群に前記開口（例えば４０）の両側に互いに対面す
   るセル間接続部材（例えば３３）を有するストラップを
   設け、該セル間接続部材は前記隔壁より大きい肉厚を有
   し、少なくとも２％のアンチモニーを含む鉛−アンチモ
   ニー−亜共晶合金で鋳造され、かつ貧アンチモニー相が
   大部分を形成し、富アンチモニー相が前記大部分を形成
   する貧アンチモニー相全体にわたつて分散して一部分を
   形成するようにされ；次に前記セル間接続部材を前記隔
   壁の両側にクランプして前記セル間接続部材の面により
   前記開口を覆つてそれを密封し；前記セル間接続部材を
   クランプしながら前記開口を覆つている前記セル間接部
   材の部分を加圧して、前記開口の各側から前記開口内へ
   前記開口を覆つているセル間接続部材の部分において押
   出し器により鉛合金を押出し、前記開口内の空間に橋渡
   し部を形成し、前記セル間接続部材の押出し部の間に前
   記開口のほぼ中央部にあり、かつその平面内において開
   口の面積の１５〜７５％を成す接触域（例えば３９）を
   形成し；前記押出し部の後部に十分に急速に消費できる
   ポテンシャル・エネルギーを蓄えておき、これにより、
   前記押出し部の流動に対する抵抗の減少が生じたときに
   は、直ちにこれに応答して前記耳状部の押出し部（例え
   ば３８）を急速に力強く流動させ、かつ溶融の初期の段
   階で前記相の偏析を行なわしめるようになし；クランプ
   圧力と押出し圧力を前記セル間接続部に維持しながら、
   前記セル間接続部材の押出し部に電極により徐々に増大
   する電流を供給して前記押出し部に物理的な変化を生じ
   させ、該物理的な変化は溶融前に前記押出し部を先ず軟
   化し、それから前記接触域において前記合金の富アンチ
   モニー相を溶融し、最後に前記接触域において前記合金
   の貧アンモニー相を溶融することを包含し、該電流を供
   給する間前記蓄えられた急速に消費できるエネルギーを
   前記押出し部に解放して十分な圧力を該押出し部に継続
   的に維持し、それにより前記接触域から前記溶融した富
   アンモニー相を、前記貧アンモニー相が何ら実質的に溶
   融する前に、前記開口の壁に向けて外方へ流動させて貧
   アンチモニー中央部（例えばａ）の周囲に富アンチモニ
   ー環状部（例えばｂ）を形成し；次いで電流の供給を停
   止し、前記開口内に溶融した鉛合金により形成された溶
   解部を、その中央部から半径方向外方に前記開口の壁に
   向けて漸次固化し、同時に前記クランプおよび押出し力
   を前記セル間接続部材に維持したままにして前記合金の
   固化中前記開口を充満させたままにする液漏れのない接
   続を行なう方法。 ２ ２〜４．５重量％のアンチモニー、０．０３重量％
   〜０．３重量％の錫および０．００１重量％より少ない
   硫黄から成る鉛合金を鋳造して前記セル間接続部材を形
   成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   液漏れのない接続を行なう方法。 ３ 前記セル間接続部材の押出し部に電流が供給され、
   かつ前記セル間接続部材の押出し部が前記軟化段階、富
   アンチモニー溶融段階および貧アンチモニー溶融段階を
   経過するにつれて、前記セル間接続部材に作用する前記
   クランプ力を増大させ、かつ前記セル間接続部材の押出
   し部に作用する圧力を減少させることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の液漏れのない接続を行なう方
   法。 ４ 鉛蓄電池の隣接セルの極板群（例えば２）の間に、
   前記セルを分離する非導電性隔壁の開口（例えば４０）
   を介して液漏れのない接続を行なう装置において、溶解
   ガンが、前記開口を覆う前記セル間接続部材の部分に適
   用後、該部分の合金を前記開口（例えば４０）に押出す
   ため互いの方向に可動の１対の対向する実質的に円筒形
   のプランジャー電極を有し；前記電極が前記押出された
   合金を軟化し前記開口内に溶融するために前記押出し部
   に電流を供給すべく電気供給源に連結可能であり；圧縮
   可能なセル間接続部材クランプ手段（例えば３２）が各
   前記プランジャー電極を包囲し、かつ前記セル間接続部
   材に係合し、それを前記押出しおよび溶融中に前記隔壁
   にクランプするようになされ；それぞれ各前記プランジ
   ャー電極（例えば６）とセル間接続部材クランプ手段（
   例えば３２）と保持する１対の対向するプランジャー電
   極保持装置（例えば８）が、前記隣接セルの間に挿入さ
   れるようになされ、かつ前記プランジャー電極およびセ
   ル間接続部材クランプ手段に圧力を適用し；前記プラン
   ジャー電極の後部で急速に消費できるポテンシャル・エ
   ネルギーを蓄えて溶解電流の通電中に前記押出し部へ解
   放し、前記セル間接続部材の合金相偏析をなす圧縮可能
   な手段（例えば２６）を含む前記保持装置に一緒に力を
   作用させる手段が設けられた液漏れのない接続を行なう
   装置。 ５ 前記圧縮可能なセル間接続部材クランプ手段が前記
   プランジャー電極（例えば６）の各々を包囲する高密度
   ポリウレタンのパッド（例えば３２）を有し、該パッド
   が前記セル間接続部材（例えば３３）に係合してそれら
   を前記押出しおよび溶融中に前記隔壁へクランプするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の液漏れの
   ない接続を行なう装置。 ６ 前記対向するプランジャー電極保持装置（例えば８
   ）が摺動部材（例えば１０）を有し、これが前記保時装
   置の相互に接近および離れる方向の直線状運動を行なわ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の液
   漏れのない接続を行なう装置。 ７ １対のレバー・アーム（例えば１６）がその一端で
   前記摺動部材（例えば１０）と係合してそのの相互に接
   近および離れる方向の運動を行なわせ、また前記アーム
   の他端部は動力供給源（例えば２４）に連結可能であり
   、前記レバーはその端部の間で剛性支持フレーム（例え
   ば２１）ピボット結合され、前記レバーがその前記他方
   の端部の間で、それに連結されたトグル連結部（例えば
   ２０、２２、２３）を有し、前記トグル連結部の各アー
   ム（例えば２０）が、前記トグルにより前記レバーに力
   が適用されたときに圧縮されて溶解電流の通電中に前記
   プランジャー電極に解放される急速に消費できるポテン
   シャル・エネルギーを前記プランジャー電極の後部で蓄
   えるようになされたスプリング（例えば２６）を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の液漏れの
   ない接続を行なう装置。