JP3016244B2 - 電池セパレータ製造・挿入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セパレータを製造して
正極缶に挿入する電池セパレータ製造・挿入装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電池のセパレータを自動作製して
正極缶に自動挿入する装置があり、この装置は、セパレ
ータ用混抄紙を平巻きし、その平巻き品をパーツフィー
ダによって整列させ、図８に示すフォーミングツールが
十数本並んでいる所へ同時に挿入し、折曲げ用の型で平
巻き品の先端を軽く折曲げ、その後に底形成用型で十数
本同時に底形成し、正極缶内に同時に挿入していた。

【０００３】図８は、従来技術の説明図を示す。図８の
（ａ）は、ロータリーインデックスに十数本のフォーミ
ングツールを設けた様子を示す。平巻き品は、パーツフ
ィーダにより整列され、十数本のフォーミングツールに
同時に挿入する。

【０００４】図８の（ｂ）は、ロータリーインデックス
によって平巻き品をフォーミングツールに挿入、折曲げ
用型で平巻き品の先端を軽く折曲げ、底成形用型で底を
形成し、その後に正極缶に挿入する様子を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した図８のいわゆ
る多数個取りのロータリーインデックス方式で平巻き品
の折曲げ、底形成、正極缶への挿入の３工程を順次行う
と、以下のような問題点があった。

【０００６】（１） 図８の構成のもとで底形成用型に
フォーミングツールに挿入した平巻き品を、約３００°
Ｃに加熱した底形成用型に押し当てて当該平巻き品の底
を形成するときに、多数個取りの関係から十数本の全体
に対しては底形成用型に芯合わせできるが個々には芯合
わせができないため、時として平巻き品の底となる部分
が図９の（ｂ）に示すように座屈して完全に密閉されず
に電池の溶液の漏洩の原因となってしまう問題があっ
た。また、底形成時には、図８の構成でも３つの工程を
処理するのに、数秒必要となってしまい、多数個取りし
てもあまり高速化できないという問題もあった。更に、
図８の構成のように多数個取りした場合、１つの平巻き
品に不良が発生した場合、当該不良の平巻き品を取り除
くと、それに続く工程の正極缶も取り除く必要が生じて
しまい、現状では平巻き品の個々の不良は検出しなく、
最終的に平巻き品が正極缶に挿入されて電池として完成
した後に検査して不良としており、平巻き品の段階で後
の工程に影響を与えないように不良品の排出ができない
という問題もあった。

【０００７】本発明は、これらの問題を解決するため、
セパレータの折曲げ、底形成、缶挿入の工程に分けて処
理し、各工程でセパレータの個別の芯合わせを可能、セ
パレータの折曲げや底形成を最適速度に設定可能、しか
も工程間で不良のセパレータを排出可能とし、電池のセ
パレータの製造および挿入を高効率かつ歩留りを向上さ
せることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、折曲げ機
１は、円筒状のセパレータをロータリテーブル上に複数
本順次載置し回転に従って先端を折曲げるものである。

【０００９】底形成機２は、折曲げ機によって先端が折
曲げられたセパレータを受け取ってロータリテーブル上
に複数本順次載置して回転に従って当該折曲げた部分に
底を形成するものである。

【００１０】缶挿入機３は、底形成機２によって底の形
成されたセパレータを受け取ってロータリテーブル上に
複数本順次載置して回転に従って当該セパレータを正極
缶内に挿入などするものである。

【００１１】

【作用】本発明は、図１に示すように、折曲げ機１が円
筒状のセパレータをロータリテーブル上に複数本順次載
置し回転に従って先端を折曲げ、底形成機２が折曲げ機
１によって先端が折曲げられたセパレータを受け取って
ロータリテーブル上に複数本順次載置して回転に従って
当該折曲げた部分に底を形成し、缶挿入機３が底形成機
２によって底の形成されたセパレータを受け取ってロー
タリテーブル上に複数本順次載置して回転に従って当該
セパレータを正極缶内に挿入するようにしている。

【００１２】また、底形成機から排出されたセパレータ
を一時的に溜めると共にセパレータを取り出して缶挿入
機に渡すバッファを設け、底形成機２から排出されたセ
パレータの不良をセンサで検出し、不良と判定されたセ
パレータをバッファに格納することなく排出するように
している。

【００１３】従って、セパレータの折曲げ、底形成、缶
挿入の工程に分けて処理し、各工程でセパレータの個別
の芯合わせを可能としたり、セパレータの折曲げや底形
成を最適速度に設定可能としたり、しかも工程間で不良
のセパレータを排出可能としたりし、電池のセパレータ
の製造および挿入を高効率かつ歩留りを向上させること
ができる。

【００１４】

【実施例】次に、図１から図７を用いて本発明の実施例
の構成および動作を順次詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明の全体構成図を示す。図１
において、装置１０は、本発明に係る電池セパレータ製
造・挿入装置の１実施例の全体構成例であって、図示の
ように、折曲げ機１、底形成機２、缶挿入機３、および
１１ないし２０のスターホイールなどから構成されるも
のである。

【００１６】折曲げ機１は、キャリアに挿入した円筒状
のセパレータをロータリテーブル上に複数本順次載置し
回転に従って先端を折曲げるものであって、ここでは、
ロータリテーブルの直径が３００ｍｍφで１２本のセパ
レータを挿入したキャリアを円周上に載置し、回転に伴
い後述する図２および図５に示すようにしてセパレータ
の先端を折曲げるものである。

【００１７】底形成機２は、折曲げ機１によって先端が
折曲げられたセパレータを受け取って、セパレータの挿
入されたキャリアをロータリテーブル上に複数本順次載
置して回転に従って当該折曲げた部分に底を形成するも
のであって、ここでは、ロータリテーブルの直径が４５
０ｍｍφで１８本のセパレータを挿入したキャリアを円
周上に載置し、回転に伴い後述する図３および図６に示
すようにしてセパレータの底を形成するものである。

【００１８】缶挿入機３は、底形成機２によって底の形
成されたセパレータを受け取って、セパレータの挿入さ
れたキャリアをロータリテーブル上に複数本順次載置し
て回転に従って当該セパレータを正極缶内に挿入などす
るものであって、ここでは、ロータリテーブルの直径が
４５０ｍｍφで１８本のセパレータを挿入したキャリア
を円周上に載置し、回転に伴い後述する図４および図７
に示すようにしてセパレータを正極缶内に挿入すると共
に、キャリアを再利用するために排出するものである。

【００１９】スターホイール１１〜２０は、セパレータ
の挿入されたキャリア、セパレータを正極缶に挿入して
取り去ったキャリア、あるいは正極缶入りハカマなどの
受渡しを行うものである。これらスターホイール１１〜
２０は、ここでは、直径が２００ｍｍφで９本のキャリ
アなどを円周上に載置して順次受渡しするものである。
以下説明する。

【００２０】スターホイール１１は、セパレータの挿入
された状態のキャリア４を受け取り、折曲げ機１に順次
渡すものである。スターホイール１２は、折曲げ機１か
ら先端の折曲げられたセパレータ付きのキャリアを受け
取り、底形成機２に渡すものである。

【００２１】スターホイール１３は、底形成機２によっ
て底の形成されたセパレータ付きのキャリを受け取り、
良・不良振り分け用のスターホイール１４に渡すもので
ある。

【００２２】スターホイール１４は、底の形成されたセ
パレータ付きのキャリを受け取り、当該セパレータの底
が正常に形成されているか判別して振り分けるものであ
る。セパレータの底の形成が正常か否かは、例えば発光
ダイオードで光をセパレータの底の部分の全体を照射
し、当該底の部分が未接着や破れている場合には内部の
金属部分から光が反射するのでこの反射光を光ダイオー
ドで受信して不良を検出する。セパレータが不良と検出
された場合には、図示のように振り分けて不良品を排出
するスターホイール１５に渡す。一方、セパレータが正
常と検出された場合には、図示のように振り分けて良品
を受け取るスターホイール１６に渡す。

【００２３】スターホイール１５は、不良品のセパレー
タ付きのキャリアを受け取り外部に図示セパレータ不良
品ＯＵＴとして排出する。スターホイール１６は、良品
のセパレータ付きのキャリアを受け取りベルトコンベア
に載せるものである。

【００２４】ベルトコンベアは、バッファに相当するも
のであって、良品のセパレータ付きキャリアを一時的に
溜め、古いものから順にスターホイール１７に渡すもの
である。このベルトコンベアを設けたことにより、折曲
げ機１および底形成機２によって形成されたセパレータ
が不良でスターホイール１５によって外部に排出されて
も、次の缶挿入機３にセパレータを供給することが途絶
えることなく連続して作業を行えるようにするためのも
のである。

【００２５】スターホイール１７は、ベルトコンベアか
ら良品のセパレータ付きのキャリアを受け取り、缶挿入
機３に渡すものである。スターホイール１８は、良品の
セパレータを正極缶に挿入された状態で受け取り、外部
に排出するものである。

【００２６】スターホイール１９は、正極缶入りハカマ
を缶挿入機３に渡すものである。スターホイール２０
は、良品のセパレータを正極缶に挿入した残りのキャリ
アを排出して回収するものである。この回収したキャリ
アは図示矢印の部分を搬送して、キャリアにセパレータ
挿入する工程４で新たなセパレータをキャリアに挿入
し、再利用する。

【００２７】次に、図２の概要図の順番に図５の折曲げ
機上ツールカム曲線例を参照しつつ折曲げ機の動作を詳
細に説明する。図２の（ａ）は、セパレータ付きキャリ
アをスターホイール１１から受け取って折曲げ機１にセ
ットした状態を示す（図５のＳ１）。ここで、キャリア
２１は、円筒状のセパレータ２２が図示のように挿入さ
れ、上ツール２３に一端が保持され、図１のロータリテ
ーブルの円周上に合計１２本が設置され、回転するもの
である。上ツール２３に対向して下方に固定の下ツール
があり、これに対して上ツール２３の芯合わせを個別に
行っておき、（ｂ）から（ｄ）によって円筒状のセパレ
ータの先端を折曲げるときに不良品がでないようにして
おく。

【００２８】図２の（ｂ）は、上ツール２３を下方に急
速に下降させた状態を示す（図５のＳ２）。これは、図
５のＳ２に示すように、上ツール２３の保持させたセパ
レータ付きのキャリア２１を上昇端から急速に折曲げ型
に近づける状態である。

【００２９】図２の（ｃ）は、上ツール２３を下方にゆ
っくり下降させ、しばらく保持すると共にエアー吸引し
た状態を示す（図５のＳ３、Ｓ４）。これにより、セパ
レータ２２が折曲げ型に押しつけられてしばらく保持
し、先端が折曲げられることとなる。

【００３０】図２の（ｄ）は、上ツール２３を上方に急
速に上昇させた状態を示す（図５のＳ５、Ｓ６）。これ
により、セパレータ２２が急速に上方向に持ち上げら
れ、スターホイール１２に渡す準備ができたこととな
る。

【００３１】以上の工程において、本発明では、上ツー
ル２１を下ツールに個別に芯合わせし、キャリア２１に
挿入したセパレータ２２の先端が折曲げ型の芯に丁度合
うように調整されているので、セパレータ２２の先端を
常に最良な状態に折曲げることが可能となる。更に、図
２の（ｂ）から（ｃ）の動作を最適にゆっくり移行する
ように、カムの形状を決めているため、セパレータ２２
の先端を折曲げ型に押しつけて曲げるときの動作を最適
なゆっくりした動作にでき、セパレータ２２の先端を常
に良好に曲げることを可能としている。これら調整は、
実験を繰り返し、最適に調整する。

【００３２】次に、図３の概要図の順番に図６の底形成
機上ツールカム曲線例を参照しつつ底形成機の動作を詳
細に説明する。図３の（ａ）は、図２によって先端の曲
げられたセパレータ付きキャリアをスターホイール１２
から受け取って底形成機２にセットした状態を示す（図
６のＳ１１）。ここで、キャリア２１は、先端の曲げら
れた円筒状のセパレータ２２が図示のように挿入され、
上ツール２３に一端が保持され、図１の底形成機２のロ
ータリテーブルの円周上に合計１８本が設置され、回転
するものである。上ツール２３に対向して下方に固定の
底形成型があり、これに対して上ツール２３の芯合わせ
を個別に行っておき、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）という順
番でセパレータの折曲げた先端を底形成機で底形成する
と共に加熱して接着したときに不良品がでないようにし
ておく。

【００３３】図３の（ｂ）は、上ツール２３を急速に下
降させた状態を示す（図６のＳ１２）。これは、図６の
Ｓ１２に示すように、上ツール２３の保持させたセパレ
ータ付きのキャリア２１を上昇端から急速に底形成型に
近づける状態である。

【００３４】図３の（ｃ）は、上ツール２３をゆっくり
下降させると共にキャリア２１の内部を貫通するロッド
を下降させてキャリア２１の先端と同じ面に揃え、全体
で底形成型に押し当てた状態を示す（図６のＳ１３、Ｓ
２２、Ｓ２３）。これにより、セパレータ２２の折曲げ
られた部分が底形成型に押しつけられる。

【００３５】図３の（ｄ）は、キャリア２１とロッドで
セパレータを加熱した底形成型にしばらく押し当てて接
着した後、ロッドを急速に引上げると共に図示のエアー
吸引してセパレータを底形成型から引き離すようにする
状態を示す（図６のＳ１４、Ｓ２４）。

【００３６】図３の（ｅ）は、上ツール２３を急速に上
昇させた状態を示す（図６のＳ１５）。これにより、セ
パレータ２２が急速に持ち上げられ、スターホイール１
３に渡す準備ができたこととなる。

【００３７】以上の工程において、本発明では、上ツー
ル２１を下ツールに個別に芯合わせし、キャリア２１に
挿入した先端を曲げたセパレータ２２を底形成型の芯に
丁度合うように調整されているので、セパレータ２２の
先端を常に最良の状態に底を形成することが可能とな
る。更に、図３の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の動作を最適
にゆっくり移行するように、カムの形状を決めているた
め、セパレータ２２の折曲げた先端を底形成型に押しつ
けて底形成および接着するときの動作を最適なゆっくり
した動作にでき、セパレータ２２の折曲げた部分に底を
形成して接着するのに常に良好に行うことを可能として
いる。これら調整は、実験を繰り返し、最適に調整す
る。

【００３８】次に、図４の概要図の順番に図７の缶挿入
機上ツールカム曲線例を参照しつつセパレータの缶挿入
時の動作を詳細に説明する。図４の（ａ）は、図３によ
って底の形成されたセパレータ付きキャリアをスターホ
イール１７から受け取って缶挿入機３にセットした状態
を示す（図７のＳ３２）。ここで、キャリア２１は、底
の形成された円筒状のセパレータ２２が図示のように挿
入され、上ツール２３に一端が保持され、図１の缶成形
機３のロータリテーブルの円周上に合計１８本が設置さ
れ、回転するものである。上ツール２３に対向して下方
に固定の正極缶入りハカマがあり、これに対して上ツー
ル２３の芯合わせを個別に行っておき、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）という順番でセパレータを正極缶に挿入
する。

【００３９】図４の（ｂ）は、上ツール２３を急速に下
降およびキャリア内のロッドを先端まで急速に下降させ
た状態を示す（図７のＳ３２、Ｓ４２）。これは、図７
のＳ３２に示すように、上ツール２３の保持させたセパ
レータ付きのキャリア２１を上昇端から急速に正極缶に
近づけると共に、ロッドを急速に下降させる。

【００４０】図４の（ｃ）は、ロッドを徐々に下降させ
てキャリアに挿入されている底のあるセパレータを正極
缶の内部に押し込む（図７のＳ４３）。図４の（ｄ）
は、上ツール２３およびロッドを急速に上昇させ、セパ
レータのみを正極缶の中に残し、当該セパレータを正極
缶に挿入した状態を示す。

【００４１】以上の工程において、本発明では、上ツー
ル２３を正極缶に個別に芯合わせし、キャリア２１に挿
入した底形成されたセパレータ２２を正極缶の芯に丁度
合うように調整されているので、底形成されたセパレー
タ２２が常に最良の状態で正極缶の内部に挿入すること
が可能となる。更に、図４の（ｂ）から（ｃ）の動作を
最適にゆっくり移行するように、カムの形状を決めてい
るため、底形成したセパレータ２２を正極缶の内部に最
適なゆっくりした動作で挿入でき、底形成されたセパレ
ータ２２を正極缶の内部に常に良好に挿入することを可
能としている。これら調整は、実験を繰り返し、最適に
調整する。

【００４２】図５は、本発明の折曲げ機上ツールカム曲
線例を示す。ここでは、上昇端は図２の上ツール２３が
最も上昇した位置を示し、下降端は図２の上ツール２３
が最も下降した位置を示す。下段の横方向の角度は折曲
げ機１のロータリテーブルの回転角度（０〜３６０°）
である。図中のＳ２、Ｓ３、Ｓ５は図３の対応する位置
における動作を示す。ここでは、Ｓ３、Ｓ４のセパレー
タを型に挿入および折曲げ時に動作を低速およびキープ
するようにカムの形状を決定している。

【００４３】図６は、本発明の底形成機上ツールカム曲
線例を示す。図中のＳ１２、Ｓ１３、Ｓ２２、Ｓ１４、
Ｓ２３、Ｓ１５、Ｓ２４は図２の対応する位置における
動作を示す。ここでは、Ｓ１３、Ｓ２２、Ｓ１４、Ｓ２
３のロッドを下降およびセパレータを型に押し当てる時
に動作を低速およびキープするようにカムの形状を決定
している。

【００４４】図７は、本発明の缶挿入機上ツールカム曲
線例を示す。図中のＳ３２、Ｓ４２、Ｓ１３、Ｓ４３、
Ｓ３４、Ｓ４５は図４の対応する位置における動作を示
す。ここでは、Ｓ３２、Ｓ４２、Ｓ４３の上ツール２３
およびロッドを下降して底形成されたセパレータを正極
缶の内部に挿入する時に動作を低速にするようにカムの
形状を決定している。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セパレータの折曲げ、底形成、缶挿入の工程に分けて処
理し、各工程でセパレータの個別の芯合わせを行った
り、セパレータの折曲げや底形成を最適速度に設定した
り、工程間で不良のセパレータを排出したりする構成を
採用しているため、均一で安定したセパレータを製造し
て缶内部に挿入できるようになった。これらにより、 （１） セパレータと折曲げ型、底形成型および正極缶
との芯合わせを個別に容易に行えるようになった。

【００４６】（２） 底形成時に底形成型毎にヒータで
数百度に個々に加熱しているため、個々に最適な温度に
調整することができるようになった。 （３） 上ツールの移動をロータリテーブルの回転に従
いカムによってその上下移動を最適に設定し、特にセパ
レータを折曲げ型に押し当てる時、折曲げたセパレータ
を底形成型に押しつける時、底形成したセパレータを正
極缶内に挿入する時などに最適に低速とし安定した高品
質のセパレータを製造および挿入することができる。

【００４７】（４） （１）、（２）、（３）の結果と
してセパレータの底部分が座屈しない条件に実験によっ
て最適に設定できるため、電池を作製したときの漏液防
止対策となり、かつ歩留りを向上させることができるよ
うになった。また、ロータリテーブル上に載置するセパ
レータの数を増やすことにより、単位時間当たりの処理
数を増やして高速かつ多量にセパレータを製造すること
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成図である。

【図２】本発明の折曲げ動作概要図である。

【図３】本発明の底形成動作概要図である。

【図４】本発明の缶挿入動作概要図である。

【図５】本発明の折曲げ機上ツールカム曲線例である。

【図６】本発明の底形成機上ツールカム曲線例である。

【図７】本発明の缶挿入機上ツールカム曲線例である。

【図８】従来技術の説明図である。

【図９】セパレータ形状例である。

【符号の説明】

１：折曲げ機 ２：底形成機 ３：缶挿入機 ４：キャリにセパレータ挿入 ５、６：正極缶入りハカマ １１〜２０：スターホイール ２１：キャリア ２２：セパレータ ２３：上ツール

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−44974（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−25460（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 6/02 H01M 2/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状のセパレータをロータリテーブル上
   に複数本順次載置し回転に従って先端を折曲げる折曲げ
   機と、 この折曲げ機によって先端が折曲げられたセパレータを
   受け取てロータリテーブル上に複数本順次載置して回転
   に従って当該折曲げた部分に底を形成する底形成機と、 この底形成機によって底の形成されたセパレータを受け
   取ってロータリテーブル上に複数本順次載置して回転に
   従って当該セパレータを正極缶内に挿入する缶挿入機と
   を備えたことを特徴とする電池セパレータ製造・挿入装
   置。
2. 【請求項２】セパレータを一時的に溜めると共にセパレ
   ータを取り出して上記缶挿入機に渡すバッファと、 上記底形成機から排出されたセパレータの不良を検出す
   るセンサと、 このセンサによって不良と判定されたセパレータを上記
   バッファに格納することなく排出する機構とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載の電池セパレータ製造・挿
   入装置。