JPS6226146B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鉛バツテリー（蓄電池）の中間セル
（inter−cell）接続部の形成に関し、特にバツテ
リーの隣接セルの間の隔壁の開口を通して２つの
鉛合金製のバツテリー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り、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
壁に対して緊密にクランプ装置により押圧され、
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）の連続的な力により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り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
ンプ力および電極（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、溶解
部が良好か否かは検知するが、どの程度良好或い
は非良好なのかは検知されない。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
フオロー・スルー）、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
にしており、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％のアンチモニーを含有す
る亜共晶鉛−アンチモニー合金から鋳造され、そ
の後このセル間接続部材はバツテリーの中間セル
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
チモニー相（アンチモニー・リツチ・フエーズ）
溶融工程および貧アンチモニー相（アンチモニ
ー・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）により力が作用され、この急速
応答電極は、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
る力に対抗する力を発する弾性ウレタンパツドを
有して正味の力を減少し、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
ンチモニー相が溶解領域から流出されて貧アンチ
モニー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、すなわち空隙が無く、開口壁に隣接し
て富アンチモニー・リングが形成され、破壊後に
貧アンチモニー相の接合部により形成される指示
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−アンチモニ
ー合金は、２〜4.5重量％のアンチモニー、少な
くとも0.03重量％で0.3重量％以下の錫および
0.001％以下の硫黄から成り、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。

本願発明の液漏れのない接続方法によれば、鉛
−アンチモニー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
続部材の後部のポテンシヤルエネルギーで押圧す
ることにより貧アンチモニー中央部の周囲に富ア
ンチモニー環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り以
下に詳細に説明する。

バツテリー極板のセル間接続部材をバツテリー
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、バツテリー中間セル接続
部を形成するにあたり、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り、すなわち、(1)軟化
および再成形、(2)富アンチモニー相溶融、および
(3)貧アンチモニー相溶融である。「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（フオロー・アツプ）できる電極（押
出し器）に関する。急速応答性電極は、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
徐々にクランプ力（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。

少なくとも２重量％のアンチモニーを包含する
亜共晶鉛−アンチモニー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」として知られており、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。
「アツプスロープ（増大）および維持」または
「アツプスロープおよびダウンスロープ（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、
さらに制御を必要とするようになる。交流電源を
用いた一定のアツ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サイクルより少ないと、アツプス
ロープの効果が失なわれ、11サイクルより長い
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。

溶解電流のアツプスローピングの結果、セル間
接続部材押出し部はゆつくり加熱され、軟化し、
電極（押出し部）により与えられた力により前記
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なる
（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、それにより接続部
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、それにより
押出し部に対してより多くの熱が与えられ、接続
部における温度はこれが鉛−アンチモニー合金の
富アンチモニー相の融点を越えるまで上昇する。
富アンチモニー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ー相は
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ー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り充満される。
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ー相の融点ま
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、貧アンチモニー相の実
質的な溶融が起こる前に、開口内に残る空隙を適
用された力により充満するに十分な量の低温融点
相（即ち富アンチモニー相）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
15〜35％）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。約
4.5％より多くのアンチモニーを包含する合金に
おいては、アンチモニー含有量だけはそのような
初期接触面積を供するのに要する硬度をもたら
し、富アンチモニー部分をもたらすには十分と見
られる。しかし、アンチモニー含有量が約２〜
4.5％の場合、その結果は信頼性がなく、したが
つて、そのようなアンチモニー特性を有する合金
において、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％）に保持さ
れる。硫黄含有量は鋳造後の表面仕上がりを良好
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。合金の残りは「主に鉛」であ
り、これは純粋の鉛を含むだけでなく、バツテリ
ー製造用の鉛−アンチモニー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、
亜鉛およびカデイウムが含まれ、通常は0.1重量
％より少量含まれ、それに約0.3％までのヒ素が
含まれる。

アツプスロープによる段階的な溶融により、セ
ル間接続部材押出し部を実質的に同時に溶融する
場合のような高い液体圧力が開口内にもたらされ
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
とにより、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
合金は良好な仕上がり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ー相
（すなわち、アルフア・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ー相全
体に分散された低融点富アンチモニー相（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ー相は固体合金を硬
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
点に到達すると急速に溶融する。溶解は好ましく
は鋳造短時間後に、そして合金の時効硬化があま
り起こらない間に行なわれ、それは時効硬化によ
り調整しなければならない別の変数が入り込むか
らである。

高融点の貧アンチモニー相または接続部の中央
部の間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
材を隔壁の平面内において中間セルの接続部が破
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）。貧アンチモニー相の接合は富アンチモニー
相より弱いから、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
壊された接続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cm−Kg（in.−
lb.）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
り大きな指示コアが形成される。このような接続
部は通常、10.2mm（0.4in）径の開口／接続部にお
いて、57.6cm−Kg（50in.−lb.）より小さい強度
を有し、コアの直径は7.6mm（0.3in.）以上であ
る。直径が7.6mm（0.3in.）より小さい指示コアを
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（フオロー・ス
ルー）して有孔性の硫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、
Magnaflux Corpで販売されるzyglo ZL−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ー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、
2.5mm（0.1in.）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り作業
の安定性が決定される。言いかえると、この作業
は2.5mm（0.1in.）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。2.5mm（0.1in.）
径のコアを有する溶解は、溶解の短時間後、約
86.5cm−Kg（75in.−dl）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
により変える。もし、コア寸法が制御範囲2.5〜
7.6mm（0.1〜0.3in）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、2.5mm（0.1in）径より小さいコアで、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ー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力はほ
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
により寸法を非常に減少（すなわち7.6mm
（0.3in）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り、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％以上のアンチモニーを有するほとんど
の鉛−アンチモニー合金により有用なコアが形成
されることが解つたが、約２〜4.5％のアンチモ
ニー含有量の場合、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だけより有用な指示
コアが形成される。この接続部において、押出し
−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−Sb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
より溶解を行なうことにより溶解条件に関連し、
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ー製造用
鉛−アンチモニー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％までバツテリー・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
ツトで厚肉の富（リツチ）錫酸化物に酸化するこ
とにより鋳造ポツトかす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ー製造用鉛
中に見られ、通常、もろさの原因となり不純物と
呼ばれる。これは鉛中に0.0001％にすることによ
り解決され、それを越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、鋳造ポ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−アンチモニー
合金は鋳造作業におけるストラツプ鋳造物転移
（キヤスト−オン−ストラツプ・バーシヨン）（す
なわち、ストラツ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
保持コンテナーを利用する。この正確さにより装
置の熱バランスが良好になり、極板セル間接続部
材の溶融なしにグリツド耳状部に鋳造ストラツプ
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容量
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
リー産業において使用される量の錫と硫黄を含む
場合は反応性かす面を形成し、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
ることにより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を含有する鉛−アンチ
モニー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
とにより、実質的に空隙のない高強度（すなわ
ち、約57.7cm−Kg（50in.−lb.）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ーの再分配による
ものである。前述のように低融点の富アンチモニ
ー鉛は溶融と同時に溶解領域の外方へ移動し、そ
こで貧アンチモニー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、貪アンチモニー中央部は富アン
チモニー外部リングより高い融点を有し、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、アンチモニー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
固化により、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り、溶解部の中央に弱体
化し、または腐食により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ー金属だけが
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
融点富アンチモニー・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、富アンチモニー合金は貧アンチモニー
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
気圧または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・パツド）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
ー・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
れる電流およびアツプロープの量にしたがつて変
化する。一般に、あまり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、あまり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・フオロー・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
フオロー・スルー（従動）中に圧縮され、フオー
ス・フオロー・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、クランプ力が増大し、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力が適用され、溶融
金属に対する流体力が減少し、それにより隔壁開
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
わちフオース・フオロー・スルー・スプリングお
よびクランプ装置により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。クランプ力は与えられた
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良い。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・フオロー・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・フオロー・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、クランプ力の少なくとも４倍、
好ましくは少なくとも６倍の力を発生できなけれ
ばならない。高いフオロー・スルー力は有孔性
（すなわち漏出可能な空隙）を増大し、比較でき
る溶解部のためにはより多くの電流が必要であ
り、低いフオロー・スルー力は、小さいクランプ
力と小さいエネルギーを比較できる溶解部のため
に必要とする。

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より大きい場合は、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図はバツテリーの別々のセル
における極板群を有するバツテリーと、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・ウエルダー（toggle gun溶接装置）
が示される。しかし、実際には幾つかのまたはす
べて（12Vのバツテリーの場合は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が必要により保持体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１
６は装置のフレーム２１の一部１９に固定された
ピン１８の回りに馭動し、摺動体１０を前後にカ
ム運動させる。レバー・アーム１６はこれにピボ
ツト・ピン２２により連結された２部片作動アー
ム２０により駆動され、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・ジヨイント部２３で互い
に連結される。逆Ｕ字形カツプリング２５が出力
シヤフト２４をトグル・ジヨイント部２３へ連結
する。トグル・ジヨイント部２３のピンの外端部
２７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。本実施例においてポテンシヤルエネル
ギーを供するフオース・フオロー・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つ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、その圧縮力はワツシヤー状詰め金
３０により調整される。

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、これはバツテリー
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中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
0.25mm（0.01in.））突出しており、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、溶解中に硬
いパツド３２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。軟質パツ
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り前記面より下側に配置
される。溝３４が各パツド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
３３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り、ウレタン・パツド３２の
圧縮度およびそれにより適用される力を調整する
ことができる。この溝はパ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・パツド３２のクランプ面はセル間接続部材３
３のドラフト（draft）角度と同一角度を有し、
それにより一様なクランプ力が適用されるが、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り大きい力を
作用させるため、セル間接続部材のドラフト角度
より２゜〜６゜（４゜が好ましい）大きくされ
る。

電極（押出し器）が冷却剤が取付具３５を介し
て電極（押出し器）６に入り、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・パツド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、それにより必要な場合に
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。

作動にあたり、バツテリー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、その出力シヤフト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４
０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ー・ス
ルー力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。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
ー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
られる力により、富アンチモニー状態の合金は、
何ら貧（リーン）アンチモニー状態の合金が実質
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の富アンチモニー環状部ｂ（第７図）と
貧アンチモニー中央部ａ（第７図）が形成され
る。溶解サイクルの残りの部分において、貧アン
チモニー中央部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図の貧アンチモニー
領域ａは富アンチモニー領域ｂより弱いが、それ
はこれが最後に溶融するからであり、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、バツテリーがライン
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。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
示体の作用を有する。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
間接続部材金属より強くなるまで硬化されるま
で、約４時間だけ時効硬化（age）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5.1mm（0.2in.）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）を有し、5.5mm（0.215in.）の厚さ
を有するように、重量で３％のSb、0.2％のSn、
0.0005％のＳ、0.2％のAsおよび平衡する鉛を主
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
1.8mm（0.070in.）の肉厚と、直径10.1mm（0.4in.
）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7.9mm
（0.312in.）の直径を有し、電極（押出し器）用の
10.2mm（0.402in.）の直径の孔を有するウレタン
のクランプ・パツドにより包囲されている。クラ
ンプ・パツドはシヨア「Ｄ」硬度42〜47で、クラ
ンプ面角度４゜（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・スプリングは、溶解開
始時に電極（押出し器）に約481Kg（1060lb.）の
力を作用し、ウレタン・パツドに91Kg（200lb.）
の力を作用し、溶解の終りにおいて254Kg
（560lb.）の力を電極（押出し器）に作用し、パ
ツドに163Kg（360lb.）の力を、ベレビル・スプ
リングにより電極（押出し器）に約154Kg
（340lb.）の正味荷重がかけられた場合に作用す
るように選択される。最初の押出し後、電流は６
サイクルの全溶解期間にわたり部片に対して徐々
に供給され、これは約25％の最初の電流から始ま
り、約78％の最大電流で終つた。溶解装置は
25KVAユニツトで、開放回路電圧8.2V、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り増大
される。電流は約4200、アンペアの最初から
14000アンペアの最大値まで変えられる。この条
件において、電流が止められた後、残りの溶解部
保持サイクル中、電極（押出し器）の平担化移動
の後に続く第３および第６溶解サイクルの間で、
電極（押出し器）が急速に移動される。形成され
た溶解部は約75cm−Kg（65in.lb.）のトルクでテ
ストされ、約3.8mm（0.15in.）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、さらに、便利で信頼でき
る品質制御のための手段を供することができる。

【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ー
の一部断面正面図、第２図はこの発明の方法の第
１段階における各部片の位置を示すこの方法に使
用される装置の断面立面図、第３図は第２図の３
−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面立
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
断面立面図、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面立面図、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面立面図、
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
寸法図、第１１図は駆動リンクを示す第２図の１
１−１１線に沿う拡大断面図、第１２図は第２図
の１２−１２線に沿う拡大断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕、極板群……２、液
漏れのない接続部……４、セル間接続部材……３
３、セル間接続部材押出し部……３８、開口……
４０、中央部……ａ、環状部……ｂ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉛蓄電池の隣接セルの極板群（例えば２）
   に、前記セルを分離する非導電性隔壁の開口（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）を有するストラツプを設け、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開口を覆うように
   前記隔壁の両側にクランプし；前記セル間接続部
   材をクランプしながら前記セル間接続部材を加圧
   して押出し器により前記開口内へ鉛合金（例えば
   ３８）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
   速に消費出来るポテンシヤル・エネルギー（例え
   ば２６）を、これにより溶融の初期の段階で前記
   相の偏析をおこなわしめるように蓄えておき；ク
   ランプ圧力と押出し圧力を前記セル間接続部材に
   維持しながら、前記セル間接続部材の押出し部に
   電極により除々に増大する電流を供給し；該電流
   を供給する間前記蓄えられたポテンシヤル・エネ
   ルギーを前記押出し部に開放して前記接触域から
   前記溶融した富アンチモニー相を、前記貧アンチ
   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；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
   形成された溶融部を、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
   記クランプ圧力および押出し圧力を前記セル間接
   続部材に維持したままにして、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より形成された
   溶接部の有効性を監視する方法において；前記セ
   ル間接続部を、これが破壊するまで前記隔壁の平
   面内でねじり、こうして露出された富アンチモニ
   ー相と貧アンチモニー相の破壊面における状態を
   許容しうる溶接部を示す基準面と比較し、許容基
   準を満たす溶接接続部を形成するため必要により
   溶解条件を調整することを特徴とする、前記液漏
   れのない接続を行なう方法により形成された溶接
   部の有効性を監視する方法。