CN203631674U - 电池制造辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够减轻作业者负担且能够提高作业的安全性的电池制造辅助装置。电池制造辅助装置用于辅助作业者对电池进行作业，所述电池具备箱体、和收容在该箱体内的极板以及电解液。电池制造辅助装置具备：保持机构，用于保持所述电池；升降机构，用于在所述电池被所述保持机构保持的状态下使所述电池在铅垂方向上往复移动；以及旋转机构，在所述电池被所述保持机构保持的状态下使所述电池从转动初始位置起沿朝向设置在所述升降机构外部的作业区域的旋转方向旋转90°以下的角度。所述升降机构以及所述旋转机构使所述电池上升以及旋转，使得所述电池的底面朝所述作业区域配置。

Description

电池制造辅助装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于辅助作业者对电池进行作业的电池制造辅助装置，所述电池具备箱体、和收容在该箱体内的极板以及电解液。

背景技术

作为电动汽车或混合动力汽车、便携设备或电气设备等所使用的电池的例子，可以举出：由单电池构成的轻量的电池、串联有多个单电池的电池模块、以及排列有多个该电池模块的电池组等。为了在电池模块的箱体内部形成多个电解槽而用隔板分隔区划。在各个电解槽内收容有正极板、负极板、和电解液。正极板和负极板隔着隔膜（separator）而层叠，形成极板组。在箱体的盖体上设置有在箱体内部的压力变得异常高时打开的安全阀（例如，参照日本特开2012-146531号公报）。

例如，在制造电池组的情况下，在将多个电池模块排列约束而形成电池组之后，作业者将部件组装在该电池组的底面上。由于搭载在车辆上的电池组通常有数十公斤的重量，所以作业者在没有工具的情况下很难将这样的电池组举起。

另一方面，在将电池组反转而使其底面朝上方配置时，在安全阀的密封性低的情况下等，电解液有可能从电池模块的箱体漏出。所以，以往通过升降机构等使电池上升，作业者进入电池模块的下方进行作业。

然后，在作业者进入电池组的下方进行作业的情况下，会出现需要作业者弯腰、或者朝正上方进行作业，从而导致作业者负担变大的问题。另外，在电解液从电池模块漏出的情况下，电解液可能会落在位于电池下方的作业者的身上。另外，这些问题并不仅限于电池组，在需要作业者面对电池底面进行作业的电池中大致通用并存在。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供能够减轻作业者负担且能够提高作业的安全性的电池制造辅助装置。

为了达成上述目的，本实用新型的一个形态提供一种用于辅助作业者对电池进行作业的电池制造辅助装置，所述电池具备箱体、和收容在该箱体内的极板以及电解液。该电池制造辅助装置具备：保持机构，用于保持所述电池；升降机构，用于在所述电池被所述保持机构保持的状态下使所述电池在铅垂方向上往复移动；以及旋转机构，在所述电池被所述保持机构保持的状态下使所述电池从转动初始位置起沿朝向设置在所述升降机构外部的作业区域的旋转方向旋转90°以下的角度。所述升降机构以及所述旋转机构使所述电池上升以及旋转，使得所述电池的底面朝所述作业区域配置。

基于本实用新型，能够减轻作业者负担且能够提高作业的安全性。

附图说明

图1是侧视图，其示意地表示将本实用新型的电池制造辅助装置具体化的一个实施方式。

图2是适用于图1的电池制造辅助装置的电池组的立体图。

图3是构成图2的电池组的电池模块的局部剖视图。

图4是侧视图，其表示图1的电池制造辅助装置对电池组进行保持的状态。

图5是侧视图，其表示图1的电池制造辅助装置使电池组上升的状态。

图6是侧视图，其表示图1的电池制造辅助装置使电池组旋转从而将其配置在转动终止位置的状态。

具体实施方式

以下，对电池制造辅助装置的一个实施方式进行说明。在本实施方式中，将电池制造辅助装置举例说明为，在制造将多个电池模块排列构成的电池组时用于辅助作业者进行作业的装置。

如图1所示，电池制造辅助装置具备支承构架11、和支承在支承构架11等上的搬送机构12。搬送机构12具备：沿着与图1中的纸面垂直的方向（Y方向）移动的皮带和辊子等搬送部12a；使搬送部12a旋转驱动的驱动辊和从动辊；以及使驱动辊旋转的驱动源等。电池组30被放置在搬送部12a的载置面上，并被搬送至预定位置为止。搬送机构12具备设有保持体或者定位销等的定位机构（图示略），在电池组30配置在所述预定位置上之后，通过该定位机构对电池组30进行定位。

在此，对电池组30的一个例子加以说明。如图2所示，电池组30具有多个电池模块31，这些电池模块31表里交替地排列。电池模块31具备扁平的长方体形状的箱体32。各个电池模块31以其侧面中具有最大表面积的侧面（长侧面）彼此相互面对的形式排列。在本实施方式中，电池组30由20个电池模块31构成。

如图3所示，电池模块31的箱体32具备：树脂制的一体电解槽33，具有上部开口；以及盖体34，用于对一体电解槽33的上部开口进行密封。在一体电解槽33内设置有分隔板33a，该分隔板33a将一体电解槽33的内部空间区划成多个电解槽35。在各个电解槽35中分别收容有极板组36、集电板37、以及电解液（图示略）等发电要素，极板组36由隔着隔膜（separator）层叠而成的正极板以及负极板构成。通过用盖体34对一体电解槽33的上部开口进行密封来区划各个电解槽35，各个电解槽35形成单电池38。通过经由设置在分隔板33a上的贯穿孔来对集电板37进行点焊，由此使这些单电池38彼此电气串联。

在电解槽35内，且在极板组36的上方设置有上部空间39。电池组30以盖体34朝向铅垂方向上方的状态放置。这时，所述电解槽35内的电解液的液面靠近上部空间39的一部分、或者位于与极板组36的上端相同程度的高度。所以，至少在上部空间39存在没有电解液的空间。

在一体电解槽33的长度方向的两个侧面上分别设置有外部端子T。通过用母线模块等将各个电池模块31的外部端子T相互连接，可从电池组30获得大量的电力。如图2所示，在盖体34上设置有安全阀V和传感器安装孔H。安全阀V在箱体32内部的压力达到预定值以上时打开，放出箱体32内的气体直至所述压力低于预定值为止。各个电解槽35的上部空间39经由形成在分隔板33a上的连通孔33b而连通，由此各个电解槽35的内部的压力变得大致相等。

如图2所示，在排列有多个电池模块31的模块组的两端，分别设置有约束板40。各个约束板40为相同的形状，并且以使其里面与配置在最外侧的、相对应的电池模块31面对面的状态配设。

在约束板40的上边形成有向上方突出的一对嵌合部41。在这对嵌合部41上分别形成有贯穿孔41a，一对约束带42的端部分别内嵌于这些贯穿孔41a，并且被未予图示的螺栓等固定在贯穿孔41a中。也就是说，在电池组30上安装有一对约束带42。各个约束带42呈细长形，并且在其长度方向与电池模块31的排列方向相一致的状态下被固定在一对约束板40上。

在约束板40的表面设置有凹凸结构。也就是说，由沿着约束板40的外缘所形成的长方形状的框部43、和将框部43内的空间区划成许多小空间的区划板44来形成作为嵌合部的多个凹部45。在本实施方式中，各个凹部45为由框部43以及区划板44围成的封闭的空间，并且形成为梯形、长方形等四角形状、或者三角形状。

如图1所示，电池制造辅助装置具备：保持机构13，握持上述的电池组30；升降机构20，使保持机构13沿着铅垂方向上下移动；以及旋转机构26，使电池组30旋转。

保持机构13在电池组30的两端设置有对电池组30进行握持的一对握持臂13a。握持臂13a具备与电池组30抵接的握持部13b、和固定在各个握持部13b上的细长形的臂部13c。另外，保持机构13具备电动机等驱动源、和调整机构，驱动源的动力被传递至调整机构，来对各个握持臂13a的间隔进行调整，以使该间隔匹配于电池组30的宽度。通过对该调整机构的驱动，各个握持臂13a在长度方向上对电池组30进行夹持、即通过在电池组30的长度方向两端将相对应的约束板40向电池模块31按压，来握持电池组30。在这种状态下，保持机构13可将电池组30举起。

如图2所示，在握持部13b的里面、即按压在约束板40的面上，形成有作为嵌合部的突部13d，突部13d可嵌合在约束板40的凹凸结构内。在本实施方式中，在握持部13b上形成有7个突部13d，各个突部13d分别形成为，与约束板40的凹部45匹配的形状以及大小。在保持机构13对约束板40进行握持时，握持部13b的突部13d分别内嵌于相对应的凹部45。

如图1所示，升降机构20具备升降体14。保持机构13被支承在所述升降体14上。该升降体14设置为，能够沿着设置在支柱15上的轨道19，朝铅垂方向上方以及下方往复移动。升降机构20具备动力缸22、驱动动力缸22的控制单元25、以及连结在动力缸22上的可动框架21。另外，控制单元25除了控制升降机构20以外，还对保持机构13以及旋转机构26进行控制，来对电池组30的保持动作、电池组30的升降动作、以及电池组30的旋转动作进行管理。

动力缸22具备柱塞（plunger）23和液压缸（cylinder）24。控制单元25具备油压泵以及驱动该泵的电动机等，通过驱动油压泵使工作油经由未予图示的油压配管后压送至液压缸24来改变液压缸24的油压。柱塞23根据液压缸24的油压的变化，沿铅垂方向上下移动。可动框架21连结在柱塞23以及升降体14上。可动框架21将柱塞23的动力传递至升降体14，并且使升降体14沿着轨道19上升以及下降。

旋转机构26具备：旋转轴27、将旋转力传达至旋转轴27的未予图示的传动机构、以及作为驱动源的电动机28。保持机构13的臂部13c可转动地连结在旋转轴27上。

进一步，旋转机构26具备作为旋转角度检测部的角度检测传感器29，该角度检测传感器29能够检测电动机28的转速以及旋转角度。角度检测传感器29例如为回转式编码器，其具备：轮状物，等间隔地形成有贯穿孔，该轮状物可旋转地连结在电动机28的输出轴上；发光元件，使光线经由轮状物的贯穿孔出射；以及受光元件等，对经由贯穿孔出射的光线进行接收。另外，角度检测传感器29并不仅限于上述的回转式编码器，也可以为磁力式的回转式编码器，或者也可以为回转式编码器以外的传感器。

控制单元25根据从角度检测传感器29输入进来的角度检测信号来计算握持臂13a的旋转角度。旋转机构26根据对控制单元25的控制，对握持臂13a进行操作。旋转机构26使臂部13c沿朝向设置在升降机构20的外部、即搬送机构12的图中左侧的作业区域R的旋转方向，从沿着铅垂方向延伸的转动初始位置旋转至预先设定的转动终止位置为止。另外，旋转机构26使握持臂13a沿与所述旋转方向相反的方向，从转动终止位置旋转至转动初始位置为止。握持臂13a的转动初始位置和转动终止位置之间的旋转角度范围设定为，60°以上80°以下。

接着，对电池制造辅助装置的动作进行说明。

在制造电池组30时，为了将部件组装在电池组30的底面上，将电池组30载置在搬送机构12的搬送部12a上，并将其搬送至预定的位置为止。如图1所示，搬送机构12在将电池组30搬送至保持机构13的正下方为止时，停止搬送。通过搬送机构12的定位机构，电池组30被定位在可被保持机构13的握持臂13a握持的位置上。

如图4所示，接着，控制单元25使动力缸22的柱塞23下降。通过使柱塞23下降，由此经由可动框架21使升降体14沿着轨道19下降。由此，握持部13b被配置在可对电池组30进行握持的高度位置上。保持机构13的调整机构对握持臂13a的间隔进行调整，以使握持部13b对电池组30的约束板40进行夹持。这时，设置在握持部13b的里面上的突部13d内嵌于电池组30的约束板40的凹部45。

如图5所示，接着，控制单元25将工作油供给至液压缸24内而使柱塞23上升。可动框架21从动于柱塞23而上升。由此，升降体14在保持机构13对电池组30进行了保持的状态下沿着轨道19上升。在柱塞23上升至将电池组30配置在最上端位置的高度位置时，控制单元25使柱塞23的上升停止。

如图6所示，在电池组30配置在最上端位置上、即电池组30被举起时，控制单元25对旋转机构26的电动机28进行驱动，使握持臂13a从转动初始位置旋转至转动终止位置为止。这时，由于握持部13b的突部13d内嵌于电池组30的约束板40的凹部45，所以即使在将电池组30举起的状态下使其倾斜，也可以防止电池组30从握持臂13a脱落。

控制单元25根据从角度检测传感器29输入进来的角度检测信号来计算握持臂13a的旋转角度。当握持臂13a的旋转角度θ在60°以上80°以下的角度范围内达到预先设定的角度时，控制单元25使电动机28的旋转停止。在电池组30配置在转动终止位置上时，从作业者站立的着地面F起至电池组30的底面中心为止的高度H1为1400mm以上1600mm以下。所以，当作业者站立在作业区域R的着地面F上时，作业者的头部稍高于电池组30、或者位于与电池组30大致相同的高度。

作业者站在作业区域R的着地面F上，对由握持臂13a保持且配置在转动终止位置（作业位置）上的电池组30进行部件组装等作业。由于配置在该作业位置上的电池组30在上述角度范围内倾斜，所以即使例如安全阀V等有故障，也可以抑制电解液从故障部位经由盖体34漏出。也就是说，由于如上所述在电池模块31中设置有上部空间39，所以即使当电池模块31有不良的情况下，在稍微倾斜的状态下电解液也不会从电池模块31漏出。实用新型者通过实验等可知，当旋转角度θ在90°以下时漏出较少，即使漏出也只是微量，当旋转角度θ在80°以下时能够抑制电解液漏出。即使作业者等无意撞击到配置在上述作业位置上的电池组30等而使电解液漏出，由于电池组30面向装置倾斜着、即电池组30的底面倾斜为朝向图中左侧方的作业区域R，所以漏出来的电解液不会落在作业者身上。另外，在安全阀V有故障的情况下，可以在后面的工序或检查中对故障部位进行检测。

在电池组30配置在上述作业位置上时，由于电池组30的底面朝向图中左侧方的作业区域R并且配置在上述高度范围内，所以作业者在不进入到电池组30的下方的情况下也可以进行作业。当配置在上述高度范围内的电池组30的旋转角度θ小于60°时，在作业者的头部稍高于电池组30的情况下，电池组30的倾斜角度与作业者的视线角度接近，虽然能看到底面的、作业者的跟前侧，但难以看到底面里侧而不易于作业。另一方面，当电池组30的旋转角度θ达到60°以上时，由于电池组30的倾斜角度很大程度地偏离作业者的视线方向，所以作业者不仅容易看到电池组30底面的跟前侧还容易看到底面里侧。

在作业者结束作业时，作业者对未予图示的操作部进行操作。控制单元25在从操作部输入有接通信号时，使电动机28反转驱动，从而使处于转动终止位置的握持臂13a朝转动初始位置旋转。进一步，控制单元25驱动升降机构20，使配置在转动初始位置上的电池组30下降，并将电池组30载置在搬送机构12的搬送部12a上。当电池组30被载置在搬送部12a的载置面上时，控制单元25对保持机构13的调整机构进行驱动，使握持部13b从电池组30脱离。

如以上说明的那样，基于上述实施方式的电池制造辅助装置，具有以下的优点。

（1）基于上述实施方式，通过升降机构20以及旋转机构26被上升以及旋转的电池组30的底面朝向设置在升降机构的外部的作业区域R。这时，握持臂13a的旋转角度为90°以下。因此，与使电池组30的底面反转使其朝向上方的情况相比较，能够抑制电解液从电池组30漏出。另外，在电池组30配置在作业位置上时，由于电池组30的底面朝向作业区域R，所以作业者能够在不进入到电池组30下方的情况下对电池组30的底面进行部件安装等作业。即使从电池组30漏出电解液，由于作业者相对于电池组30位于升降机构20的相反侧，所以能够抑制电解液落在作业者身上。

（2）基于上述实施方式，电池组30具有上部空间39，该上部空间为收容有极板组36的电解槽35中的没有被电解液灌满的部分，旋转机构26使电池组30从转动初始位置起旋转至60°以上80°以下的旋转角度范围。所以，不仅能够抑制电解液的漏出，而且能够减轻作业者的负担。也就是说，当电池配置在从转动初始位置开始算起小于60°的位置上时，电池的底面相对于作业者的倾斜角度较小，不易于作业。另外，当电池位于从转动初始位置开始算起80°以下的位置时，由于在电池中设置有上部空间，所以即使例如安全阀的密封性不够电解液也不易漏出。

（3）基于上述实施方式，电池制造辅助装置具备对电动机28的旋转角度进行检测的角度检测传感器29。控制单元25根据检测到的角度检测信号来计算作为保持部的握持臂13a的旋转角度。控制单元25对旋转机构26进行驱动，当握持臂13a的旋转角度到达转动终止位置时，将握持臂13a固定在转动终止位置上。所以，与作业者以手动方式旋转并固定握持臂13a的情况相比较，能够正确地将电池组30固定在预先设定的转动终止位置上。所以，在对被固定的电池组30的底面进行作业时，能够抑制例如在该作业中部件的安装状态的偏差等。

（4）基于上述实施方式，保持机构13在电池组30的两端设置有对电池组30进行握持的握持臂13a，在握持臂13a的握持部13b的里面上设置有突部13d，该突部13d可嵌合在电池组30两端的凹凸结构内。因此，由于突部13d与电池组30的凹部45相嵌合，所以即使由升降机构20举起并旋转了电池组30，也可以防止电池组30从握持臂13a脱落。

（5）基于上述实施方式，由升降机构20以及旋转机构26配置在作业位置上的电池组30被配置在，从作业者站立的着地面F开始算起1400mm以上1600mm以下的高度范围内以及上述角度范围内。因此，电池组30相对于作业者的视线方向可倾斜为能够抑制电解液从电池组30漏出的程度，并且能够将电池组30配置在让作业者容易看到电池底面的位置上。

另外，上述实施方式也可以按照以下的形式适当更改并加以实施。

·虽然在上述实施方式中，以与装置正面对置的形式设置作业区域R，并且握持臂13a使电池组30朝装置正面转动，然而，也可以设为，从装置正面来看旋转机构26使握持臂13a朝右侧或者左侧（图1中Y方向）旋转。

·虽然在上述实施方式中，通过升降机构20使电池组30上升之后，再通过旋转机构26使电池组30旋转至作业位置为止，然而，上升以及旋转并不仅限于该顺序。也就是说，也可以通过旋转机构26使电池组30旋转至作业位置为止之后，再通过升降机构20使电池组30上升。

·虽然在上述实施方式中，电池制造辅助装置具备角度检测传感器29，然而，也可以通过作业者的操作来使握持臂13a转动。在这种情况下，可省略旋转机构26的电动机28。

·虽然在上述实施方式中，握持臂13a具备嵌合在电池组30的约束板40上的突部13d，然而，只要能够一边保持电池组30一边使其旋转，也可以省略突部13d。例如，握持臂13a也可以具备对电池组30的外周面进行支承的框状的框架等，来代替突部13d。

·虽然在上述实施方式中，在电池模块31的电解槽内设置有整个空间未被电解液灌满的上部空间39，然而，电池制造辅助装置所处理的电池也可以为没有上部空间39的电池。

·电池制造辅助装置所处理的“电池”包含：由发电要素构成的单电池、连结有多个单电池的电池模块、排列有多个电池模块的电池组、以及将电池模块或者电池组与ECU等一起封装的电池包。另外，电池制造辅助装置所处理的“电池”包含正在制造的电池、以及加工好的电池。作为使用电池制造辅助装置对该电池进行的作业可以举出有，部件的组装、检查等各种作业等。

Claims (5)

1.一种电池制造辅助装置，用于辅助作业者对电池进行作业，所述电池具备箱体、和收容在所述箱体内的极板以及电解液， 

其特征在于，具备： 

保持机构，用于保持所述电池； 

升降机构，用于在所述电池被所述保持机构保持的状态下使所述电池在铅垂方向上往复移动；以及 

旋转机构，在所述电池被所述保持机构保持的状态下使所述电池从转动初始位置起沿朝向设置在所述升降机构外部的作业区域的旋转方向旋转90°以下的角度， 

所述电池制造辅助装置构成为，由所述升降机构以及所述旋转机构使所述电池上升以及旋转从而将所述电池的底面朝所述作业区域配置。 

2.根据权利要求1所述的电池制造辅助装置，其中， 

所述电池具备对所述极板和电解液进行收容的电解槽，所述电池具有上部空间，该上部空间为在所述电解槽中没有被电解液灌满的部分， 

所述旋转机构构成为，使所述电池从转动初始位置旋转至转动终止位置为止，该转动终止位置处在60°以上80°以下的旋转角度范围内。 

3.根据权利要求1所述的电池制造辅助装置，其中， 

所述保持机构具备用于保持所述电池的保持部， 

所述电池制造辅助装置具备对所述保持部的旋转角度进行检测的旋转角度检测部， 

所述旋转机构构成为，当所述保持部到达转动终止位置时对所述电池进行固定。 

4.根据权利要求1所述的电池制造辅助装置，其中， 

所述保持机构在所述电池的两端具备握持所述电池的握持臂， 

所述握持臂具备嵌合部，该嵌合部可嵌合在所述电池的两端的凹凸结构内。 

5.根据权利要求2～4中任意一项所述的电池制造辅助装置，其中， 

所述升降机构以及所述旋转机构构成为，将所述电池配置在从作业者站立的着地面起算高度为1400mm以上1600mm以下且在所述旋转角度范围内的作业位置上。 

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