JP2004296272A - 電池製造装置および電池製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】作用物質の充填量を高精度で自動的に管理し、また、作用物質の充填量の調整を自動的に行うことができる電池製造装置および電池製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】作用物質充填前のキャリア１１は、第１の計量器６によって重量が測定され、測定されたキャリア１１の重量の情報は、制御部１３に出力される。そして、作用物質充填機８によって、作用物質が充填されたキャリア１１の重量を第２の計量器７によって測定し、その情報は、制御部１３に出力される。制御部１３では、第１の計量器６および第２の計量器７からの情報に基づいて、常時、キャリア１１に充填される作用物質の重量を検知し、目標充填重量からのずれを検知した場合には、作用物質充填機８に補正信号を出力して、作用物質の充填重量を常時自動的に調整している。
【選択図】 図１
【解決手段】作用物質充填前のキャリア１１は、第１の計量器６によって重量が測定され、測定されたキャリア１１の重量の情報は、制御部１３に出力される。そして、作用物質充填機８によって、作用物質が充填されたキャリア１１の重量を第２の計量器７によって測定し、その情報は、制御部１３に出力される。制御部１３では、第１の計量器６および第２の計量器７からの情報に基づいて、常時、キャリア１１に充填される作用物質の重量を検知し、目標充填重量からのずれを検知した場合には、作用物質充填機８に補正信号を出力して、作用物質の充填重量を常時自動的に調整している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲル状の作用物質をを精度よく充填することができ、さらに、充填量の経時変化や異常などを検知することができる電池製造装置および電池製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示す円筒型のアルカリ蓄電池２００は、一般的に、次のような手順で製造される。
【０００３】
正極端子を兼ねる有底円筒形の金属製外装缶２０１内に、円筒形に成形された正極作用物質２０２を配設し、この正極作用物質２０２の内側に有底円筒形のセパレータ２０３を配設する。そして、セパレータ２０３の内部に、所定量のゲル状の負極作用物質２０４を充填し、さらに、負極作用物質２０４中に、一端部を突出させて負極集電棒２０５を挿設する。
【０００４】
次に、負極集電棒２０５の他端部側に絶縁ガスケット２０６およびリング状の金属板２０７を挿通する。また、負極集電棒２０５の他端部に接して負極端子兼用の金属封口板２０８が配設される。続いて、金属製外装缶２０１の開口端部を折り曲げ、金属封口板２０８と金属製外装缶２０１との間を電気的に絶縁するとともに、気密封止する。
【０００５】
上述したアルカリ蓄電池２００の製造工程において、例えば、ゲル状の負極作用物質２０４をセパレータ２０３の内部に充填する際、その充填量にバラツキがあると、電池容量などの電池性能に影響を及ぼすことがある。
【０００６】
そこで、従来の電池用の作用物質充填装置では、セパレータ２０３の内部に作用物質が充填される前のキャリアを、抜き取り的に搬送ラインから外し、計量器でその重量を測定して、再度、搬送ラインに戻していた。ここで、キャリアは、負極側が開口された金属製外装缶２０１と、金属製外装缶２０１を離脱可能に支持する支持冶具で構成される。そして、作用物質が充填される前に重量が測定されたキャリアについて、作用物質が充填された後の重量を測定し、作用物質の充填前後の重量を比較することで、作用物質充填装置による作用物質の充填重量を検知していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１４４３２５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電池用の作用物質充填装置では、抜き取り的に作用物質の充填重量の検知が行われるため、搬送ラインを流れるすべてのキャリアについて充填重量を検知することができず、突発的な充填不良が生じたときに対応が遅れるなどの問題があった。
【０００９】
また、作用物質の充填重量の異常が検知されたときには、その都度、作業者がその調整を行っていた。また、作業者は、定期的に作用物質の充填量を管理しなければならず、作業者の負担が大きく、作業効率を向上させることが難しいという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、作用物質の充填量を高精度で自動的に管理し、また、作用物質の充填重量の調整を自動的に行うことができ、作用物質の充填重量の均一化を図ることができる電池製造装置および電池製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電池製造装置は、電池を構成する金属缶を開口部を上にして搭載したキャリアが一列になって搬送されるキャリア搬送路と、前記キャリア搬送路に前記キャリアを１個ずつ間欠的に押し込む押し込み手段と、前記キャリア搬送路に、間隔を置いて配設され、前記キャリア搬送路を移動する前記キャリアの重量を測定する第１および第２のキャリア重量測定部と、前記第１および第２のキャリア重量測定部間に配設されて、前記キャリアに搭載された金属缶内に一定量の作用物質を充填する作用物質充填手段と、前記第１のキャリア重量測定部で測定された任意のキャリアの重量と該任意のキャリアが前記第２のキャリア重量測定部で測定された重量とを比較して、前記作用物質充填手段の作用物質の充填重量を適正重量に補正する作用物質充填重量補正手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
この電池製造装置によれば、キャリア搬送路を移動するすべてのキャリアについて、作用物質が充填される前後の重量を測定し、それらの差から充填された作用物質の重量を自動検知することができる。
【００１３】
また、作用物質充填重量補正手段によって、常時、キャリアに搭載された金属缶に充填された作用物質の重量を検知しているので、例えば、適正重量である目標充填重量からのずれを速やかに検知することができる。また、作用物質充填重量補正手段によって、目標充填重量からのずれを検知した場合には、作用物質充填重量補正手段から作用物質充填手段に補正信号を出力し、作用物質の充填重量を調整して、目標充填重量に近づけることができる。
【００１４】
本発明の電池製造方法は、電池を構成する金属缶を開口部を上にして搭載したキャリアをキャリア搬送路に１個ずつ間欠的に押し込む押し込みステップと、前記キャリア搬送路を移動する前記キャリアの重量を測定する第１のキャリア重量測定ステップと、前記第１のキャリア重量測定ステップにおいて重量が測定された前記キャリアに搭載された金属缶内に、一定量の作用物質を充填する作用物質充填ステップと、前記作用物質が充填された前記キャリアの重量を測定する第２のキャリア重量測定ステップと、前記第１のキャリア重量測定部で測定された任意のキャリアの重量と該任意のキャリアが前記第２のキャリア重量測定部で測定された重量とを比較して、前記作用物質充填ステップにおける作用物質の充填重量を適正重量に補正する作用物質充填重量補正ステップとを具備することを特徴とする。
【００１５】
この電池製造方法によれば、キャリア搬送路を移動するすべてのキャリアについて、作用物質が充填される前後の重量を測定し、それらの差から充填された作用物質の重量を自動検知することができる。
【００１６】
また、作用物質充填重量補正ステップにおいて、常時、キャリアに搭載された金属缶に充填された作用物質の重量を検知しているので、例えば、適正重量である目標充填重量からのずれを速やかに検知することができる。また、作用物質充填重量補正ステップにおいて、目標充填重量からのずれを検知した場合には、作用物質充填重量補正ステップにおいて、作用物質充填ステップで充填される作用物質の充填重量を補正する補正信号を出力し、作用物質の充填重量を調整して、目標充填重量に近づけることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
本発明の一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１の概要を図１乃至７を参照して説明する。
図１は、一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１の要部を示す上面図、図２は、キャリア１１を押圧して、充填用搬送路３に押し込む押し込み機構部５ａの一例を示す上面図である。図３は、充填用搬送路３に押し込まれるキャリア１１の断面図を示す。また、図４は、一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１の要部を示す側面図、図５は、計量器付近の要部を示す側面図、図７は、作用物質充填機８における充填過程におけるキャリア１１の移動状態を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１は、主搬送路２、充填用搬送路３、不良品搬送路４、押し込み機構部５ａ、５ｂ、第１の計量器６、第２の計量器７、作用物質充填機８、制御部１３によって主に構成されている。
【００２０】
主搬送路２は、キャリア１１を一列に整列させて搬送するものであり、側壁部２ａと底部２ｂで主に構成されている。キャリア１１は、側壁部２ａによって側壁部２ａ方向の移動が抑制されながら、押し込み機構部などによって押圧されることにより、底部２ｂと摺接しながら搬送される。ここで、キャリア１１と側壁部２ａの接触面およびキャリア１１と底部２ｂの接触面における摩擦抵抗は小さいことが好ましい。
【００２１】
ここで、キャリア１１は、図３に示すように、負極側が開口された金属製外装缶１０と、金属製外装缶１０を離脱可能に支持する支持冶具９で構成される。また、主搬送路２において搬送されるキャリア１１は、負極作用物質を充填する前段階の状態であり、金属製外装缶１０内には、正極作用物質１０ａおよびセパレータ１０ｂが配設されている。
【００２２】
充填用搬送路３は、キャリア１１を一列に整列させて、第１の計量器６、第２の計量器７、作用物質充填機８に対応させて搬送するものであり、側壁部３ａと底部３ｂで主に構成されている。また、充填用搬送路３は、主搬送路２にほぼ垂直に交わるように、かつ、充填用搬送路３の底部３ｂと主搬送路２の底部２ｂとがほぼ水平になるように、主搬送路２に連通させて接続されている。キャリア１１は、側壁部３ａによって側壁部３ａ方向の移動が抑制されながら、押し込み機構部５ａによって押圧されることにより、底部３ｂと摺接しながら搬送される。ここで、キャリア１１と側壁部３ａの接触面およびキャリア１１と底部３ｂの接触面における摩擦抵抗は小さいことが好ましい。
【００２３】
押し込み機構部５ａは、主搬送路２において搬送されるキャリア１１を充填用搬送路３に押し込む動作をするものであり、例えば、押し込みシリンダなどで構成される。また、押し込み機構部５ａは、充填用搬送路３と主搬送路２との連通部に設けられたシャッタ部１２ａに対向するように、主搬送路２の側壁部２ａに設けられた開口部に設置され、キャリア１１を所定の時間間隔で間欠的に押圧し、充填用搬送路３に押し込んでいる。
【００２４】
ここで、シャッタ部１２ａは、図２に示すように、押し込み機構部５ａによって、キャリア１１が充填用搬送路３に押し込まれる際、充填用搬送路３の搬送方向に片開きするように、一端が充填用搬送路３の側壁部３ａに接続された板状部材で構成されている。なお、シャッタ部１２ａは、この構成に限るものではなく、押し込み機構部５ａの押し込み動作開始と共に、主搬送路２の側壁部２ａに沿って動き、例えば、側壁部２ａの内部に収納されるような構成にしてもよい。
【００２５】
また、押し込み機構部５ｂは、充填用搬送路３において搬送されるキャリア１１の内、例えば、充填重量が設定値とかけ離れ、制御部１３によって不良品と判定されたキャリア１１を不良品搬送路４に押し込む動作をするものある。また、押し込み機構部５ｂは、充填用搬送路３と不良品搬送路４との連通部に設けられたシャッタ部１２ｂに対向するように、充填用搬送路３の側壁部３ａに設けられた開口部に設置されている。なお、シャッタ部１２ｂの構成は、上述したシャッタ部１２ａの構成と同様である。
【００２６】
不良品搬送路４は、制御部１３によって不良品と判定されたキャリア１１を所定の回収部（図示しない）に搬送するものであり、側壁部４ａと底部４ｂで主に構成されている。不良品搬送路４には、充填用搬送路３の搬送方式と同様に、押し込み機構部を設けて、充填用搬送路３から不良品搬送路４に搬送されたキャリア１１を所定の回収部（図示しない）に搬送してもよい。また、不良品搬送路４の底部４ｂを、例えば、ベルトコンベヤなどで構成し、キャリア１１を所定の回収部（図示しない）に搬送してもよい。
【００２７】
第１の計量器６および第２の計量器７は、キャリア１１の重量を測定するもので、例えば、電子天秤などで構成される。また、第１の計量器６および第２の計量器７は、１０ｍｇの分解能で計量が可能である。
【００２８】
第１の計量器６は、作用物質が充填される前のキャリア１１の重量を測定し、その測定情報を制御部１３に出力する。なお、この場合のキャリア１１の重量は、金属製外装缶１０の重量と、金属製外装缶１０を離脱可能に支持する支持冶具９の重量の加算値となる。一方、第２の計量器７は、作用物質充填機８によって、作用物質が充填されたキャリア１１の重量を測定し、その測定情報を制御部１３に出力する。なお、この場合のキャリア１１の重量は、金属製外装缶１０の重量、金属製外装缶１０を離脱可能に支持する支持冶具９の重量および充填された作用物質の重量の加算値となる。
【００２９】
図１および４に示すように、第１の計量器６および第２の計量器７は、充填用搬送路３に沿った位置に設置され、第１の計量器６および第２の計量器７との間に、作用物質充填機８が設置されている。
【００３０】
第１の計量器６および第２の計量器７には、図４および５に示すように、例えば、２つのチャックなどを備えたキャリア挟持部１４が設けられている。このキャリア挟持部１４は、充填用搬送路３において搬送されるキャリア１１を挟持し、第１の計量器６または第２の計量器７上にキャリア１１を移動するものである。
【００３１】
なお、キャリア挟持部１４の構成は、これに限るものではなく、充填用搬送路３において搬送されるキャリア１１を第１の計量器６または第２の計量器７上に移動することができる構成ならばよい。例えば、図６に示すように、第１の計量器６および第２の計量器７に対向する充填用搬送路３の側壁部３ａに、キャリア１１が通過できる程度の切り欠き部３ｃを形成し、その切り欠き部３ｃから底部３ｂに水平で第１の計量器６または第２の計量器７に向かって突出するキャリアスライド板３ｄを備える構成にすることもできる。なお、この場合には、キャリアスライド板３ｄの上面と、第１の計量器６および第２の計量器７の上面が水平となるように構成されていることが好ましい。この構成では、キャリア挟持部１４によってキャリア１１を側壁部３ａの高さ以上に持ち上げて移動する必要がなく、計量器６または第２の計量器７と、充填用搬送路３との間の移動時間の短縮、移動の安定性を図ることができる。
【００３２】
作用物質充填機８は、充填用搬送路３において搬送されるキャリア１１に作用物質、ここでは、ゲル状の負極作用物質を充填するものである。また、作用物質充填機８は、吐出ノズル８ａおよびプランジャ型ポンプ８ｂで主に構成されている。
【００３３】
吐出ノズル８ａは、キャリア１１を構成する金属製外装缶１０に配設されたセパレータ１０ｂの内部に作用物質を間欠的に吐出するものである。また、吐出ノズル８ａは、充填用搬送路３において搬送されるキャリア１１の搬送が停止したときに、金属製外装缶１０の開口部の上方で、金属製外装缶１０の中心軸とほぼ同軸上に配置されているのが好ましが、少なくとも金属製外装缶１０の開口部に対向していればよい。つまり、充填用搬送路３におけるキャリア１１は、停止時のキャリア１１の位置が、吐出ノズル８ａの設置位置に対応するように搬送される。
【００３４】
プランジャ型ポンプ８ｂは、所定量の作用物質を吐出ノズル８ａからセパレータ１０ｂの内部に吐出されるために、所定量の作用物質を加圧して吐出ノズル８ａに供給するものである。また、プランジャ型ポンプ８ｂは、プランジャにサーボ電動機を接続し、電気信号でプランジャの移動量を調節することができる定量吐出型ポンプであるので、吐出ノズル８ａから吐出される作用物質の重量を電気的に制御することができる。
【００３５】
さらに、図４および７に示すように、吐出ノズル８ａと対向する充填用搬送路３の底部３ｂには、キャリア１１の底面積よりも若干大きな面積を有する円形の開口部を有し、その開口部に充填用搬送路３の底部３ｂの面と水平になるように、リフト機構部１５が備えられた平板１６が設置されている。ここで、リフト機構部１５は、平板１６上に位置するキャリア１１を上昇または下降させるもので、例えば、カム機構を備えたリフト装置、油圧ジャッキなどで構成される。なお、リフト機構部１５は、この構成に限るものではなく、平板１６上に位置するキャリア１１を上昇または下降させることができるものならばよい。
【００３６】
また、図８に示すように、キャリア１１がリフト機構部１５によって上昇または下降される際にキャリア１１を安定させるためのキャリア安定板１７およびキャリア押圧部１８を設けてもよい。キャリア安定板１７とキャリア押圧部１８は、例えば、充填用搬送路３を挟んで対向する位置に設置され、キャリア安定板１７は、平板１６上に位置するキャリア１１にほぼ接するように、キャリア１１の移動する方向に渡って配設される。
【００３７】
一方、キャリア安定板１７と対向する位置に設置されたキャリア押圧部１８は、リフト機構部１５が作動する際、キャリア安定板１７に向けてキャリア１１を押圧する。なお、キャリア押圧部１８は、キャリア１１がキャリア押圧部１８とキャリア安定板１７間を摺動可能な範囲の押圧力でキャリア１１を押圧している。
このように、キャリア安定板１７およびキャリア押圧部１８を設けることによって、キャリア１１を安定を図ることができる以外にも、キャリア１１の中心軸と吐出ノズル８ａの中心軸とがより同一直線上に設置することができる。
【００３８】
作用物質充填重量補正手段として機能する制御部１３は、演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）から主に構成され、ＣＰＵでは、ＲＯＭやＲＡＭに格納されたプログラムやデータなどを用いて各種の演算処理を実行する。また、制御部１３には、例えば、キーボードなどの外部入力手段から作用物質の目標充填重量値や押し込み機構部５ａ、５ｂへの作動条件などが入力され、さらに、第１の計量器６および第２の計量器７から測定結果情報などが入力される。また、制御部１３は、作用物質充填機８への充填重量に対する補正信号の出力、押し込み機構部５ａ、５ｂへの作動信号の出力なども行う。
【００３９】
（作用物質の充填動作）
次に、一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１における作用物質の充填動作について、図１乃至７を参照して説明する。
【００４０】
主搬送路２に供給され、主搬送路２を搬送されるキャリア１１は、予め設定された時間間隔で動作する押し込み機構部５ａによって、間欠的に、充填用搬送路３に搬送される。
【００４１】
充填用搬送路３において、キャリア１１が第１の計量器６の正面に搬送されると、図５に示すように、キャリア１１は、第１の計量器６に備えられたキャリア挟持部１４に挟持され、第１の計量器６上に移動される。第１の計量器６上に移動されたキャリア１１は、第１の計量器６によって、重量が測定される。重量が測定されたキャリア１１は、再び、キャリア挟持部１４に挟持され、重量が測定される前と同位置の充填用搬送路３上に戻される。なお、第１の計量器６によって測定される重量は、金属製外装缶１０の重量と、金属製外装缶１０を離脱可能に支持する支持冶具９の重量の加算値となる。また、測定されたキャリア１１の重量の情報は、第１の計量器６によって、制御部１３に出力される。
【００４２】
キャリア１１が充填用搬送路３上に戻されると、押し込み機構部５ａが動作し、キャリア１１は、作用物質充填機８に向けて搬送される。キャリア１１が、作用物質充填機８の吐出ノズル８ａに対向する平板１６上の位置に搬送される（図７の（ａ））と、リフト機構部１５が駆動し、吐出ノズル８ａの先端部が金属製外装缶１０内に配設されたセパレータ１０ｂ内の底面に近接する位置（上死点）まで、キャリア１１を上昇させる（図７の（ｂ））。
【００４３】
キャリア１１が上死点まで上昇されると、プランジャ型ポンプ８ｂが作動され、吐出ノズル８ａからセパレータ１０ｂの内部に作用物質が吐出され始める（図７の（ｂ））。作用物質の充填過程において、吐出ノズル８ａの先端が充填された作用物質に接触しないように、作用物質の充填量の増加に伴って、相対的に、キャリア１１が下降される（図７の（ｃ））。
【００４４】
そして、所定量の作用物質がセパレータ１０ｂの内部に充填されると、プランジャ型ポンプ８ｂの駆動は停止され、吐出ノズル８ａからセパレータ１０ｂの内部への充填が停止される。吐出ノズル８ａからセパレータ１０ｂの内部への充填が停止されると、リフト機構部１５がさらに下降し、キャリア１１は、作用物質が充填される前と同位置の充填用搬送路３上に戻される（図７の（ｄ））。
【００４５】
作用物質が充填されたキャリア１１が、再び、充填用搬送路３上に戻されると、押し込み機構部５ａが動作し、キャリア１１は、第２の計量器７に向けて搬送される。キャリア１１が、第２の計量器７の正面に搬送されると、図５に示すように、キャリア１１は、第２の計量器７に備えられたキャリア挟持部１４に挟持され、第２の計量器７上に移動される。第２の計量器７上に移動されたキャリア１１は、第２の計量器７によって、重量が測定される。重量が測定されたキャリア１１は、再び、キャリア挟持部１４に挟持され、重量が測定される前と同位置の充填用搬送路３上に戻される。なお、第２の計量器７によって測定される重量は、金属製外装缶１０の重量、金属製外装缶１０を離脱可能に支持する支持冶具９の重量および充填された作用物質の重量の加算値となる。また、測定されたキャリア１１の重量の情報は、第２の計量器によって、制御部１３に出力される。
【００４６】
キャリア１１が充填用搬送路３上に戻されると、押し込み機構部５ａが動作し、キャリア１１は、次の製造工程に向けて搬送される。
【００４７】
（制御部１３における処理）
次に、制御部１３における処理について、図９を参照して説明する。図９には、制御部１３における流れ図の一例を示す。
【００４８】
制御部１３には、第１の計量器６から第１重量情報（Ａ１、Ａ２、Ａ３…Ａｎ）が入力される（ステップＳ３０）。続いて、第２の計量器７から制御部１３に第２重量情報（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…Ｂｎ）が入力される（ステップＳ３１）。
【００４９】
続いて、ステップＳ３０で入力された第１重量情報（Ａ１、Ａ２、Ａ３…Ａｎ）およびステップＳ３１で入力された第２重量情報（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…Ｂｎ）に基づいて、以下の式（１）によって、作用物質の充填重量が適正か否が判定される（ステップＳ３２）。なお、例えば、第１重量情報Ａ１と第２重量情報Ｂ１は、同一のキャリア１１における作用物質の充填前後の重量を示す。
Ｘ ≦ Ｂｎ−Ａｎ ≦ Ｙ …式（１）
ここで、Ｘは目標下限充填重量、Ｙは目標上限充填重量、Ｂｎ−Ａｎは同一のキャリア１１における作用物質の充填前後の重量差、つまり作用物質の充填重量である。
【００５０】
充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が適正（Ｂｎ−ＡｎがＸ以上Ｙ以下）であると判定された場合（ステップＳ３２のＹｅｓ）、充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）に等しいか否かが判定される（ステップＳ３３）。
【００５１】
充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）に等しいと判定された場合（ステップＳ３３のＹｅｓ）、制御部１３は待機状態となり、その対象となったキャリア１１は次の製造工程に進む。
【００５２】
一方、充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）と異なると判定された場合（ステップＳ３３のＮｏ）、充填重量値（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）より少ないか否かが判定される（ステップＳ３４）。
【００５３】
充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）より小さいと判定された場合（ステップＳ３４のＹｅｓ）、次の式（２）によって演算された補正重量（Ｃ）に対応して、充填重量を増加させる補正信号を作用物質充填機８に出力する（ステップＳ３５）。
Ｃ ＝ Ｚ−（Ｂｎ−Ａｎ） …式（２）
【００５４】
この補正信号を受信した作用物質充填機８では、その補正信号に基づいて、プランジャの移動量が調節され、吐出ノズル８ａから吐出される作用物質の重量が目標充填重量（Ｚ）に近づく。
【００５５】
充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）より大きいと判定された場合（ステップＳ３４のＮｏ）、次の式（３）によって演算された補正重量（Ｄ）に対応して、充填重量を減少させる補正信号を作用物質充填機８に出力する（ステップＳ３６）。
Ｄ ＝ （Ｂｎ−Ａｎ）−Ｚ …式（３）
【００５６】
この補正信号を受信した作用物質充填機８では、その補正信号に基づいて、プランジャの移動量が調節され、吐出ノズル８ａから吐出される作用物質の重量が目標充填重量（Ｚ）に近づく。
【００５７】
次に、ステップＳ３０で入力された第１重量情報（Ａ１、Ａ２、Ａ３…Ａｎ）およびステップＳ３１で入力された第２重量情報（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…Ｂｎ）に基づいて、式（１）によって、作用物質の充填重量が不適（Ｂｎ−ＡｎがＸより小さいかまたはＹより大きい）と判定された場合（ステップＳ３２のＮｏ）、その判定に対応するキャリア１１が押し込み機構部５ｂの正面に搬送されると、押し込み機構部５ｂが駆動し、その対応するキャリア１１を不良品搬送路４に搬送する。
【００５８】
続いて、充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標下限充填重量（Ｘ）よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ３８）。
【００５９】
充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標下限充填重量（Ｘ）よりも小さいと判定された場合（ステップＳ３８のＹｅｓ）、次の式（４）によって演算された補正重量（Ｅ）に対応して、充填重量を増加させる補正信号を作用物質充填機８に出力する（ステップＳ３９）。
Ｅ ＝ Ｚ−（Ｂｎ−Ａｎ） …式（４）
【００６０】
この補正信号を受信した作用物質充填機８では、その補正信号に基づいて、プランジャの移動量が調節され、吐出ノズル８ａから吐出される作用物質の重量が目標充填重量（Ｚ）に近づく。
【００６１】
一方、充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標下限充填重量（Ｘ）よりも大きいと判定された場合（ステップＳ３８のＮｏ）、つまり、充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標上限充填重量（Ｙ）より大きい場合、次の式（５）によって演算された補正重量（Ｆ）に対応して、充填重量を減少させる補正信号を作用物質充填機８に出力する（ステップＳ４０）。
Ｆ ＝ （Ｂｎ−Ａｎ）−Ｚ …式（５）
【００６２】
この補正信号を受信した作用物質充填機８では、その補正信号に基づいて、プランジャの移動量が調節され、吐出ノズル８ａから吐出される作用物質の重量が目標充填重量（Ｚ）に近づく。
【００６３】
本発明の電池用の作用物質充填装置１では、充填用搬送路３を移動するすべてのキャリア１１について、作用物質が充填される前後の重量を測定し、それらの差から充填された作用物質の重量を自動検知することができる。
【００６４】
また、制御部１３を設け、キャリア１１に充填された作用物質の重量と目標上限充填重量および目標下限充填重量とを比較することで、所定の範囲を超える不良品を自動的に検知し、そのキャリア１１を排除することができる。
【００６５】
さらに、制御部１３によって、常時、キャリア１１に充填される作用物質の重量を検知しているので、例えば、目標充填重量からのずれを速やかに検知することができる。また、制御部１３が目標充填重量からのずれを検知した場合には、制御部１３から作用物質充填機８に補正信号を出力し、作用物質の充填重量を調整して、目標充填重量に近づけることができる。これによって、突発的な充填不良が生じたときでも速やかに対応することができる。また、自動的に作用物質の充填重量が、常時、調整されるので、すべてのキャリア１１に安定して均一に作用物質の充填を行うことができ、作業効率および生産性を向上させることができる。
【００６６】
なお、本発明は上記した一実施の形態に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、拡張、変更することができる。
【００６７】
例えば、作用物質の組成および種類、製造される電池の種類、金属製外装缶１０の容量および形状など適宜選択することができる。また、吐出ノズル８ａに対して、支持治具側を移動させずに、支持冶具９側を固定し、吐出ノズル８ａ側を移動させる構成としてもよい。
【００６８】
さらに、上記した一実施の形態では、主搬送路２から分岐される充填用搬送路３は、１つのみ記載されているが、複数配置されてもよい。その場合、当然ではあるが、充填用搬送路３の設置に伴う、例えば、押し込み機構部５ａ、５ｂ、第１の計量器６、第２の計量器７、作用物質充填機８などの機器も一実施の形態で示したように設置される。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の電池製造装置および電池製造方法によれば、作用物質の充填量を高精度で自動的に管理し、また、作用物質の充填量の調整を自動的に行うことができ、作用物質の充填重量の均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電池用の作用物質充填装置の要部を示す上面図。
【図２】押し込み機構部の一例を示す上面図。
【図３】キャリアの断面図。
【図４】本発明の一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１の要部を示す側面図。
【図５】計量器の付近の要部を示す側面図。
【図６】計量器の付近の要部の他の一例を示す側面図。
【図７】作用物質充填機における充填過程におけるキャリアの移動状態を示す図。
【図８】作用物質充填機付近の構成の他の一例を示す側面図。
【図９】制御部における流れ図。
【図１０】円筒型のアルカリ蓄電池の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…作用物質充填装置
２…主搬送路
２ａ、３ａ…側壁部
２ｂ、２ｂ…底部
３…充填用搬送路
４…不良品搬送路
５ａ、５ｂ…押し込み機構部
６…第１の計量器
７…第２の計量器
８…作用物質充填機
９…支持冶具
１０…金属製外装缶
１０ａ…正極作用物質
１０ｂ…セパレータ
１１…キャリア
１２ａ、１２ｂ…シャッタ部
１３…制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲル状の作用物質をを精度よく充填することができ、さらに、充填量の経時変化や異常などを検知することができる電池製造装置および電池製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示す円筒型のアルカリ蓄電池２００は、一般的に、次のような手順で製造される。
【０００３】
正極端子を兼ねる有底円筒形の金属製外装缶２０１内に、円筒形に成形された正極作用物質２０２を配設し、この正極作用物質２０２の内側に有底円筒形のセパレータ２０３を配設する。そして、セパレータ２０３の内部に、所定量のゲル状の負極作用物質２０４を充填し、さらに、負極作用物質２０４中に、一端部を突出させて負極集電棒２０５を挿設する。
【０００４】
次に、負極集電棒２０５の他端部側に絶縁ガスケット２０６およびリング状の金属板２０７を挿通する。また、負極集電棒２０５の他端部に接して負極端子兼用の金属封口板２０８が配設される。続いて、金属製外装缶２０１の開口端部を折り曲げ、金属封口板２０８と金属製外装缶２０１との間を電気的に絶縁するとともに、気密封止する。
【０００５】
上述したアルカリ蓄電池２００の製造工程において、例えば、ゲル状の負極作用物質２０４をセパレータ２０３の内部に充填する際、その充填量にバラツキがあると、電池容量などの電池性能に影響を及ぼすことがある。
【０００６】
そこで、従来の電池用の作用物質充填装置では、セパレータ２０３の内部に作用物質が充填される前のキャリアを、抜き取り的に搬送ラインから外し、計量器でその重量を測定して、再度、搬送ラインに戻していた。ここで、キャリアは、負極側が開口された金属製外装缶２０１と、金属製外装缶２０１を離脱可能に支持する支持冶具で構成される。そして、作用物質が充填される前に重量が測定されたキャリアについて、作用物質が充填された後の重量を測定し、作用物質の充填前後の重量を比較することで、作用物質充填装置による作用物質の充填重量を検知していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１４４３２５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電池用の作用物質充填装置では、抜き取り的に作用物質の充填重量の検知が行われるため、搬送ラインを流れるすべてのキャリアについて充填重量を検知することができず、突発的な充填不良が生じたときに対応が遅れるなどの問題があった。
【０００９】
また、作用物質の充填重量の異常が検知されたときには、その都度、作業者がその調整を行っていた。また、作業者は、定期的に作用物質の充填量を管理しなければならず、作業者の負担が大きく、作業効率を向上させることが難しいという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、作用物質の充填量を高精度で自動的に管理し、また、作用物質の充填重量の調整を自動的に行うことができ、作用物質の充填重量の均一化を図ることができる電池製造装置および電池製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電池製造装置は、電池を構成する金属缶を開口部を上にして搭載したキャリアが一列になって搬送されるキャリア搬送路と、前記キャリア搬送路に前記キャリアを１個ずつ間欠的に押し込む押し込み手段と、前記キャリア搬送路に、間隔を置いて配設され、前記キャリア搬送路を移動する前記キャリアの重量を測定する第１および第２のキャリア重量測定部と、前記第１および第２のキャリア重量測定部間に配設されて、前記キャリアに搭載された金属缶内に一定量の作用物質を充填する作用物質充填手段と、前記第１のキャリア重量測定部で測定された任意のキャリアの重量と該任意のキャリアが前記第２のキャリア重量測定部で測定された重量とを比較して、前記作用物質充填手段の作用物質の充填重量を適正重量に補正する作用物質充填重量補正手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
この電池製造装置によれば、キャリア搬送路を移動するすべてのキャリアについて、作用物質が充填される前後の重量を測定し、それらの差から充填された作用物質の重量を自動検知することができる。
【００１３】
また、作用物質充填重量補正手段によって、常時、キャリアに搭載された金属缶に充填された作用物質の重量を検知しているので、例えば、適正重量である目標充填重量からのずれを速やかに検知することができる。また、作用物質充填重量補正手段によって、目標充填重量からのずれを検知した場合には、作用物質充填重量補正手段から作用物質充填手段に補正信号を出力し、作用物質の充填重量を調整して、目標充填重量に近づけることができる。
【００１４】
本発明の電池製造方法は、電池を構成する金属缶を開口部を上にして搭載したキャリアをキャリア搬送路に１個ずつ間欠的に押し込む押し込みステップと、前記キャリア搬送路を移動する前記キャリアの重量を測定する第１のキャリア重量測定ステップと、前記第１のキャリア重量測定ステップにおいて重量が測定された前記キャリアに搭載された金属缶内に、一定量の作用物質を充填する作用物質充填ステップと、前記作用物質が充填された前記キャリアの重量を測定する第２のキャリア重量測定ステップと、前記第１のキャリア重量測定部で測定された任意のキャリアの重量と該任意のキャリアが前記第２のキャリア重量測定部で測定された重量とを比較して、前記作用物質充填ステップにおける作用物質の充填重量を適正重量に補正する作用物質充填重量補正ステップとを具備することを特徴とする。
【００１５】
この電池製造方法によれば、キャリア搬送路を移動するすべてのキャリアについて、作用物質が充填される前後の重量を測定し、それらの差から充填された作用物質の重量を自動検知することができる。
【００１６】
また、作用物質充填重量補正ステップにおいて、常時、キャリアに搭載された金属缶に充填された作用物質の重量を検知しているので、例えば、適正重量である目標充填重量からのずれを速やかに検知することができる。また、作用物質充填重量補正ステップにおいて、目標充填重量からのずれを検知した場合には、作用物質充填重量補正ステップにおいて、作用物質充填ステップで充填される作用物質の充填重量を補正する補正信号を出力し、作用物質の充填重量を調整して、目標充填重量に近づけることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
本発明の一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１の概要を図１乃至７を参照して説明する。
図１は、一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１の要部を示す上面図、図２は、キャリア１１を押圧して、充填用搬送路３に押し込む押し込み機構部５ａの一例を示す上面図である。図３は、充填用搬送路３に押し込まれるキャリア１１の断面図を示す。また、図４は、一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１の要部を示す側面図、図５は、計量器付近の要部を示す側面図、図７は、作用物質充填機８における充填過程におけるキャリア１１の移動状態を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１は、主搬送路２、充填用搬送路３、不良品搬送路４、押し込み機構部５ａ、５ｂ、第１の計量器６、第２の計量器７、作用物質充填機８、制御部１３によって主に構成されている。
【００２０】
主搬送路２は、キャリア１１を一列に整列させて搬送するものであり、側壁部２ａと底部２ｂで主に構成されている。キャリア１１は、側壁部２ａによって側壁部２ａ方向の移動が抑制されながら、押し込み機構部などによって押圧されることにより、底部２ｂと摺接しながら搬送される。ここで、キャリア１１と側壁部２ａの接触面およびキャリア１１と底部２ｂの接触面における摩擦抵抗は小さいことが好ましい。
【００２１】
ここで、キャリア１１は、図３に示すように、負極側が開口された金属製外装缶１０と、金属製外装缶１０を離脱可能に支持する支持冶具９で構成される。また、主搬送路２において搬送されるキャリア１１は、負極作用物質を充填する前段階の状態であり、金属製外装缶１０内には、正極作用物質１０ａおよびセパレータ１０ｂが配設されている。
【００２２】
充填用搬送路３は、キャリア１１を一列に整列させて、第１の計量器６、第２の計量器７、作用物質充填機８に対応させて搬送するものであり、側壁部３ａと底部３ｂで主に構成されている。また、充填用搬送路３は、主搬送路２にほぼ垂直に交わるように、かつ、充填用搬送路３の底部３ｂと主搬送路２の底部２ｂとがほぼ水平になるように、主搬送路２に連通させて接続されている。キャリア１１は、側壁部３ａによって側壁部３ａ方向の移動が抑制されながら、押し込み機構部５ａによって押圧されることにより、底部３ｂと摺接しながら搬送される。ここで、キャリア１１と側壁部３ａの接触面およびキャリア１１と底部３ｂの接触面における摩擦抵抗は小さいことが好ましい。
【００２３】
押し込み機構部５ａは、主搬送路２において搬送されるキャリア１１を充填用搬送路３に押し込む動作をするものであり、例えば、押し込みシリンダなどで構成される。また、押し込み機構部５ａは、充填用搬送路３と主搬送路２との連通部に設けられたシャッタ部１２ａに対向するように、主搬送路２の側壁部２ａに設けられた開口部に設置され、キャリア１１を所定の時間間隔で間欠的に押圧し、充填用搬送路３に押し込んでいる。
【００２４】
ここで、シャッタ部１２ａは、図２に示すように、押し込み機構部５ａによって、キャリア１１が充填用搬送路３に押し込まれる際、充填用搬送路３の搬送方向に片開きするように、一端が充填用搬送路３の側壁部３ａに接続された板状部材で構成されている。なお、シャッタ部１２ａは、この構成に限るものではなく、押し込み機構部５ａの押し込み動作開始と共に、主搬送路２の側壁部２ａに沿って動き、例えば、側壁部２ａの内部に収納されるような構成にしてもよい。
【００２５】
また、押し込み機構部５ｂは、充填用搬送路３において搬送されるキャリア１１の内、例えば、充填重量が設定値とかけ離れ、制御部１３によって不良品と判定されたキャリア１１を不良品搬送路４に押し込む動作をするものある。また、押し込み機構部５ｂは、充填用搬送路３と不良品搬送路４との連通部に設けられたシャッタ部１２ｂに対向するように、充填用搬送路３の側壁部３ａに設けられた開口部に設置されている。なお、シャッタ部１２ｂの構成は、上述したシャッタ部１２ａの構成と同様である。
【００２６】
不良品搬送路４は、制御部１３によって不良品と判定されたキャリア１１を所定の回収部（図示しない）に搬送するものであり、側壁部４ａと底部４ｂで主に構成されている。不良品搬送路４には、充填用搬送路３の搬送方式と同様に、押し込み機構部を設けて、充填用搬送路３から不良品搬送路４に搬送されたキャリア１１を所定の回収部（図示しない）に搬送してもよい。また、不良品搬送路４の底部４ｂを、例えば、ベルトコンベヤなどで構成し、キャリア１１を所定の回収部（図示しない）に搬送してもよい。
【００２７】
第１の計量器６および第２の計量器７は、キャリア１１の重量を測定するもので、例えば、電子天秤などで構成される。また、第１の計量器６および第２の計量器７は、１０ｍｇの分解能で計量が可能である。
【００２８】
第１の計量器６は、作用物質が充填される前のキャリア１１の重量を測定し、その測定情報を制御部１３に出力する。なお、この場合のキャリア１１の重量は、金属製外装缶１０の重量と、金属製外装缶１０を離脱可能に支持する支持冶具９の重量の加算値となる。一方、第２の計量器７は、作用物質充填機８によって、作用物質が充填されたキャリア１１の重量を測定し、その測定情報を制御部１３に出力する。なお、この場合のキャリア１１の重量は、金属製外装缶１０の重量、金属製外装缶１０を離脱可能に支持する支持冶具９の重量および充填された作用物質の重量の加算値となる。
【００２９】
図１および４に示すように、第１の計量器６および第２の計量器７は、充填用搬送路３に沿った位置に設置され、第１の計量器６および第２の計量器７との間に、作用物質充填機８が設置されている。
【００３０】
第１の計量器６および第２の計量器７には、図４および５に示すように、例えば、２つのチャックなどを備えたキャリア挟持部１４が設けられている。このキャリア挟持部１４は、充填用搬送路３において搬送されるキャリア１１を挟持し、第１の計量器６または第２の計量器７上にキャリア１１を移動するものである。
【００３１】
なお、キャリア挟持部１４の構成は、これに限るものではなく、充填用搬送路３において搬送されるキャリア１１を第１の計量器６または第２の計量器７上に移動することができる構成ならばよい。例えば、図６に示すように、第１の計量器６および第２の計量器７に対向する充填用搬送路３の側壁部３ａに、キャリア１１が通過できる程度の切り欠き部３ｃを形成し、その切り欠き部３ｃから底部３ｂに水平で第１の計量器６または第２の計量器７に向かって突出するキャリアスライド板３ｄを備える構成にすることもできる。なお、この場合には、キャリアスライド板３ｄの上面と、第１の計量器６および第２の計量器７の上面が水平となるように構成されていることが好ましい。この構成では、キャリア挟持部１４によってキャリア１１を側壁部３ａの高さ以上に持ち上げて移動する必要がなく、計量器６または第２の計量器７と、充填用搬送路３との間の移動時間の短縮、移動の安定性を図ることができる。
【００３２】
作用物質充填機８は、充填用搬送路３において搬送されるキャリア１１に作用物質、ここでは、ゲル状の負極作用物質を充填するものである。また、作用物質充填機８は、吐出ノズル８ａおよびプランジャ型ポンプ８ｂで主に構成されている。
【００３３】
吐出ノズル８ａは、キャリア１１を構成する金属製外装缶１０に配設されたセパレータ１０ｂの内部に作用物質を間欠的に吐出するものである。また、吐出ノズル８ａは、充填用搬送路３において搬送されるキャリア１１の搬送が停止したときに、金属製外装缶１０の開口部の上方で、金属製外装缶１０の中心軸とほぼ同軸上に配置されているのが好ましが、少なくとも金属製外装缶１０の開口部に対向していればよい。つまり、充填用搬送路３におけるキャリア１１は、停止時のキャリア１１の位置が、吐出ノズル８ａの設置位置に対応するように搬送される。
【００３４】
プランジャ型ポンプ８ｂは、所定量の作用物質を吐出ノズル８ａからセパレータ１０ｂの内部に吐出されるために、所定量の作用物質を加圧して吐出ノズル８ａに供給するものである。また、プランジャ型ポンプ８ｂは、プランジャにサーボ電動機を接続し、電気信号でプランジャの移動量を調節することができる定量吐出型ポンプであるので、吐出ノズル８ａから吐出される作用物質の重量を電気的に制御することができる。
【００３５】
さらに、図４および７に示すように、吐出ノズル８ａと対向する充填用搬送路３の底部３ｂには、キャリア１１の底面積よりも若干大きな面積を有する円形の開口部を有し、その開口部に充填用搬送路３の底部３ｂの面と水平になるように、リフト機構部１５が備えられた平板１６が設置されている。ここで、リフト機構部１５は、平板１６上に位置するキャリア１１を上昇または下降させるもので、例えば、カム機構を備えたリフト装置、油圧ジャッキなどで構成される。なお、リフト機構部１５は、この構成に限るものではなく、平板１６上に位置するキャリア１１を上昇または下降させることができるものならばよい。
【００３６】
また、図８に示すように、キャリア１１がリフト機構部１５によって上昇または下降される際にキャリア１１を安定させるためのキャリア安定板１７およびキャリア押圧部１８を設けてもよい。キャリア安定板１７とキャリア押圧部１８は、例えば、充填用搬送路３を挟んで対向する位置に設置され、キャリア安定板１７は、平板１６上に位置するキャリア１１にほぼ接するように、キャリア１１の移動する方向に渡って配設される。
【００３７】
一方、キャリア安定板１７と対向する位置に設置されたキャリア押圧部１８は、リフト機構部１５が作動する際、キャリア安定板１７に向けてキャリア１１を押圧する。なお、キャリア押圧部１８は、キャリア１１がキャリア押圧部１８とキャリア安定板１７間を摺動可能な範囲の押圧力でキャリア１１を押圧している。
このように、キャリア安定板１７およびキャリア押圧部１８を設けることによって、キャリア１１を安定を図ることができる以外にも、キャリア１１の中心軸と吐出ノズル８ａの中心軸とがより同一直線上に設置することができる。
【００３８】
作用物質充填重量補正手段として機能する制御部１３は、演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）から主に構成され、ＣＰＵでは、ＲＯＭやＲＡＭに格納されたプログラムやデータなどを用いて各種の演算処理を実行する。また、制御部１３には、例えば、キーボードなどの外部入力手段から作用物質の目標充填重量値や押し込み機構部５ａ、５ｂへの作動条件などが入力され、さらに、第１の計量器６および第２の計量器７から測定結果情報などが入力される。また、制御部１３は、作用物質充填機８への充填重量に対する補正信号の出力、押し込み機構部５ａ、５ｂへの作動信号の出力なども行う。
【００３９】
（作用物質の充填動作）
次に、一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１における作用物質の充填動作について、図１乃至７を参照して説明する。
【００４０】
主搬送路２に供給され、主搬送路２を搬送されるキャリア１１は、予め設定された時間間隔で動作する押し込み機構部５ａによって、間欠的に、充填用搬送路３に搬送される。
【００４１】
充填用搬送路３において、キャリア１１が第１の計量器６の正面に搬送されると、図５に示すように、キャリア１１は、第１の計量器６に備えられたキャリア挟持部１４に挟持され、第１の計量器６上に移動される。第１の計量器６上に移動されたキャリア１１は、第１の計量器６によって、重量が測定される。重量が測定されたキャリア１１は、再び、キャリア挟持部１４に挟持され、重量が測定される前と同位置の充填用搬送路３上に戻される。なお、第１の計量器６によって測定される重量は、金属製外装缶１０の重量と、金属製外装缶１０を離脱可能に支持する支持冶具９の重量の加算値となる。また、測定されたキャリア１１の重量の情報は、第１の計量器６によって、制御部１３に出力される。
【００４２】
キャリア１１が充填用搬送路３上に戻されると、押し込み機構部５ａが動作し、キャリア１１は、作用物質充填機８に向けて搬送される。キャリア１１が、作用物質充填機８の吐出ノズル８ａに対向する平板１６上の位置に搬送される（図７の（ａ））と、リフト機構部１５が駆動し、吐出ノズル８ａの先端部が金属製外装缶１０内に配設されたセパレータ１０ｂ内の底面に近接する位置（上死点）まで、キャリア１１を上昇させる（図７の（ｂ））。
【００４３】
キャリア１１が上死点まで上昇されると、プランジャ型ポンプ８ｂが作動され、吐出ノズル８ａからセパレータ１０ｂの内部に作用物質が吐出され始める（図７の（ｂ））。作用物質の充填過程において、吐出ノズル８ａの先端が充填された作用物質に接触しないように、作用物質の充填量の増加に伴って、相対的に、キャリア１１が下降される（図７の（ｃ））。
【００４４】
そして、所定量の作用物質がセパレータ１０ｂの内部に充填されると、プランジャ型ポンプ８ｂの駆動は停止され、吐出ノズル８ａからセパレータ１０ｂの内部への充填が停止される。吐出ノズル８ａからセパレータ１０ｂの内部への充填が停止されると、リフト機構部１５がさらに下降し、キャリア１１は、作用物質が充填される前と同位置の充填用搬送路３上に戻される（図７の（ｄ））。
【００４５】
作用物質が充填されたキャリア１１が、再び、充填用搬送路３上に戻されると、押し込み機構部５ａが動作し、キャリア１１は、第２の計量器７に向けて搬送される。キャリア１１が、第２の計量器７の正面に搬送されると、図５に示すように、キャリア１１は、第２の計量器７に備えられたキャリア挟持部１４に挟持され、第２の計量器７上に移動される。第２の計量器７上に移動されたキャリア１１は、第２の計量器７によって、重量が測定される。重量が測定されたキャリア１１は、再び、キャリア挟持部１４に挟持され、重量が測定される前と同位置の充填用搬送路３上に戻される。なお、第２の計量器７によって測定される重量は、金属製外装缶１０の重量、金属製外装缶１０を離脱可能に支持する支持冶具９の重量および充填された作用物質の重量の加算値となる。また、測定されたキャリア１１の重量の情報は、第２の計量器によって、制御部１３に出力される。
【００４６】
キャリア１１が充填用搬送路３上に戻されると、押し込み機構部５ａが動作し、キャリア１１は、次の製造工程に向けて搬送される。
【００４７】
（制御部１３における処理）
次に、制御部１３における処理について、図９を参照して説明する。図９には、制御部１３における流れ図の一例を示す。
【００４８】
制御部１３には、第１の計量器６から第１重量情報（Ａ１、Ａ２、Ａ３…Ａｎ）が入力される（ステップＳ３０）。続いて、第２の計量器７から制御部１３に第２重量情報（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…Ｂｎ）が入力される（ステップＳ３１）。
【００４９】
続いて、ステップＳ３０で入力された第１重量情報（Ａ１、Ａ２、Ａ３…Ａｎ）およびステップＳ３１で入力された第２重量情報（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…Ｂｎ）に基づいて、以下の式（１）によって、作用物質の充填重量が適正か否が判定される（ステップＳ３２）。なお、例えば、第１重量情報Ａ１と第２重量情報Ｂ１は、同一のキャリア１１における作用物質の充填前後の重量を示す。
Ｘ ≦ Ｂｎ−Ａｎ ≦ Ｙ …式（１）
ここで、Ｘは目標下限充填重量、Ｙは目標上限充填重量、Ｂｎ−Ａｎは同一のキャリア１１における作用物質の充填前後の重量差、つまり作用物質の充填重量である。
【００５０】
充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が適正（Ｂｎ−ＡｎがＸ以上Ｙ以下）であると判定された場合（ステップＳ３２のＹｅｓ）、充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）に等しいか否かが判定される（ステップＳ３３）。
【００５１】
充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）に等しいと判定された場合（ステップＳ３３のＹｅｓ）、制御部１３は待機状態となり、その対象となったキャリア１１は次の製造工程に進む。
【００５２】
一方、充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）と異なると判定された場合（ステップＳ３３のＮｏ）、充填重量値（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）より少ないか否かが判定される（ステップＳ３４）。
【００５３】
充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）より小さいと判定された場合（ステップＳ３４のＹｅｓ）、次の式（２）によって演算された補正重量（Ｃ）に対応して、充填重量を増加させる補正信号を作用物質充填機８に出力する（ステップＳ３５）。
Ｃ ＝ Ｚ−（Ｂｎ−Ａｎ） …式（２）
【００５４】
この補正信号を受信した作用物質充填機８では、その補正信号に基づいて、プランジャの移動量が調節され、吐出ノズル８ａから吐出される作用物質の重量が目標充填重量（Ｚ）に近づく。
【００５５】
充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標充填重量（Ｚ）より大きいと判定された場合（ステップＳ３４のＮｏ）、次の式（３）によって演算された補正重量（Ｄ）に対応して、充填重量を減少させる補正信号を作用物質充填機８に出力する（ステップＳ３６）。
Ｄ ＝ （Ｂｎ−Ａｎ）−Ｚ …式（３）
【００５６】
この補正信号を受信した作用物質充填機８では、その補正信号に基づいて、プランジャの移動量が調節され、吐出ノズル８ａから吐出される作用物質の重量が目標充填重量（Ｚ）に近づく。
【００５７】
次に、ステップＳ３０で入力された第１重量情報（Ａ１、Ａ２、Ａ３…Ａｎ）およびステップＳ３１で入力された第２重量情報（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…Ｂｎ）に基づいて、式（１）によって、作用物質の充填重量が不適（Ｂｎ−ＡｎがＸより小さいかまたはＹより大きい）と判定された場合（ステップＳ３２のＮｏ）、その判定に対応するキャリア１１が押し込み機構部５ｂの正面に搬送されると、押し込み機構部５ｂが駆動し、その対応するキャリア１１を不良品搬送路４に搬送する。
【００５８】
続いて、充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標下限充填重量（Ｘ）よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ３８）。
【００５９】
充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標下限充填重量（Ｘ）よりも小さいと判定された場合（ステップＳ３８のＹｅｓ）、次の式（４）によって演算された補正重量（Ｅ）に対応して、充填重量を増加させる補正信号を作用物質充填機８に出力する（ステップＳ３９）。
Ｅ ＝ Ｚ−（Ｂｎ−Ａｎ） …式（４）
【００６０】
この補正信号を受信した作用物質充填機８では、その補正信号に基づいて、プランジャの移動量が調節され、吐出ノズル８ａから吐出される作用物質の重量が目標充填重量（Ｚ）に近づく。
【００６１】
一方、充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標下限充填重量（Ｘ）よりも大きいと判定された場合（ステップＳ３８のＮｏ）、つまり、充填重量（Ｂｎ−Ａｎ）が目標上限充填重量（Ｙ）より大きい場合、次の式（５）によって演算された補正重量（Ｆ）に対応して、充填重量を減少させる補正信号を作用物質充填機８に出力する（ステップＳ４０）。
Ｆ ＝ （Ｂｎ−Ａｎ）−Ｚ …式（５）
【００６２】
この補正信号を受信した作用物質充填機８では、その補正信号に基づいて、プランジャの移動量が調節され、吐出ノズル８ａから吐出される作用物質の重量が目標充填重量（Ｚ）に近づく。
【００６３】
本発明の電池用の作用物質充填装置１では、充填用搬送路３を移動するすべてのキャリア１１について、作用物質が充填される前後の重量を測定し、それらの差から充填された作用物質の重量を自動検知することができる。
【００６４】
また、制御部１３を設け、キャリア１１に充填された作用物質の重量と目標上限充填重量および目標下限充填重量とを比較することで、所定の範囲を超える不良品を自動的に検知し、そのキャリア１１を排除することができる。
【００６５】
さらに、制御部１３によって、常時、キャリア１１に充填される作用物質の重量を検知しているので、例えば、目標充填重量からのずれを速やかに検知することができる。また、制御部１３が目標充填重量からのずれを検知した場合には、制御部１３から作用物質充填機８に補正信号を出力し、作用物質の充填重量を調整して、目標充填重量に近づけることができる。これによって、突発的な充填不良が生じたときでも速やかに対応することができる。また、自動的に作用物質の充填重量が、常時、調整されるので、すべてのキャリア１１に安定して均一に作用物質の充填を行うことができ、作業効率および生産性を向上させることができる。
【００６６】
なお、本発明は上記した一実施の形態に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、拡張、変更することができる。
【００６７】
例えば、作用物質の組成および種類、製造される電池の種類、金属製外装缶１０の容量および形状など適宜選択することができる。また、吐出ノズル８ａに対して、支持治具側を移動させずに、支持冶具９側を固定し、吐出ノズル８ａ側を移動させる構成としてもよい。
【００６８】
さらに、上記した一実施の形態では、主搬送路２から分岐される充填用搬送路３は、１つのみ記載されているが、複数配置されてもよい。その場合、当然ではあるが、充填用搬送路３の設置に伴う、例えば、押し込み機構部５ａ、５ｂ、第１の計量器６、第２の計量器７、作用物質充填機８などの機器も一実施の形態で示したように設置される。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の電池製造装置および電池製造方法によれば、作用物質の充填量を高精度で自動的に管理し、また、作用物質の充填量の調整を自動的に行うことができ、作用物質の充填重量の均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電池用の作用物質充填装置の要部を示す上面図。
【図２】押し込み機構部の一例を示す上面図。
【図３】キャリアの断面図。
【図４】本発明の一実施の形態の電池用の作用物質充填装置１の要部を示す側面図。
【図５】計量器の付近の要部を示す側面図。
【図６】計量器の付近の要部の他の一例を示す側面図。
【図７】作用物質充填機における充填過程におけるキャリアの移動状態を示す図。
【図８】作用物質充填機付近の構成の他の一例を示す側面図。
【図９】制御部における流れ図。
【図１０】円筒型のアルカリ蓄電池の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…作用物質充填装置
２…主搬送路
２ａ、３ａ…側壁部
２ｂ、２ｂ…底部
３…充填用搬送路
４…不良品搬送路
５ａ、５ｂ…押し込み機構部
６…第１の計量器
７…第２の計量器
８…作用物質充填機
９…支持冶具
１０…金属製外装缶
１０ａ…正極作用物質
１０ｂ…セパレータ
１１…キャリア
１２ａ、１２ｂ…シャッタ部
１３…制御部
Claims (2)
- 電池を構成する金属缶を開口部を上にして搭載したキャリアが一列になって搬送されるキャリア搬送路と、
前記キャリア搬送路に前記キャリアを１個ずつ間欠的に押し込む押し込み手段と、
前記キャリア搬送路に、間隔を置いて配設され、前記キャリア搬送路を移動する前記キャリアの重量を測定する第１および第２のキャリア重量測定部と、
前記第１および第２のキャリア重量測定部間に配設されて、前記キャリアに搭載された金属缶内に一定量の作用物質を充填する作用物質充填手段と、
前記第１のキャリア重量測定部で測定された任意のキャリアの重量と該任意のキャリアが前記第２のキャリア重量測定部で測定された重量とを比較して、前記作用物質充填手段の作用物質の充填重量を適正重量に補正する作用物質充填重量補正手段と
を具備することを特徴とする電池製造装置。 - 電池を構成する金属缶を開口部を上にして搭載したキャリアをキャリア搬送路に１個ずつ間欠的に押し込む押し込みステップと、
前記キャリア搬送路を移動する前記キャリアの重量を測定する第１のキャリア重量測定ステップと、
前記第１のキャリア重量測定ステップにおいて重量が測定された前記キャリアに搭載された金属缶内に、一定量の作用物質を充填する作用物質充填ステップと、
前記作用物質が充填された前記キャリアの重量を測定する第２のキャリア重量測定ステップと、
前記第１のキャリア重量測定部で測定された任意のキャリアの重量と該任意のキャリアが前記第２のキャリア重量測定部で測定された重量とを比較して、前記作用物質充填ステップにおける作用物質の充填重量を適正重量に補正する作用物質充填重量補正ステップと
を具備することを特徴とする電池製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003087217A JP2004296272A (ja) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | 電池製造装置および電池製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003087217A JP2004296272A (ja) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | 電池製造装置および電池製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004296272A true JP2004296272A (ja) | 2004-10-21 |
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ID=33401644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003087217A Withdrawn JP2004296272A (ja) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | 電池製造装置および電池製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004296272A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014079725A1 (de) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | Basf Se | Apparatur und verfahren zur herstellung von elektrochemischen zellen |
| JP2021136070A (ja) * | 2020-02-21 | 2021-09-13 | コマツＮｔｃ株式会社 | 電池製造用搬送治具 |
-
2003
- 2003-03-27 JP JP2003087217A patent/JP2004296272A/ja not_active Withdrawn
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| CN104798241A (zh) * | 2012-11-22 | 2015-07-22 | 巴斯夫欧洲公司 | 生产电化学电池的设备和方法 |
| JP2021136070A (ja) * | 2020-02-21 | 2021-09-13 | コマツＮｔｃ株式会社 | 電池製造用搬送治具 |
| JP7470529B2 (ja) | 2020-02-21 | 2024-04-18 | コマツＮｔｃ株式会社 | 電池製造用搬送治具 |
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