JP3140678B2 - 蓄電池用電極基板へのペースト活物質の自動充填装置 - Google Patents

蓄電池用電極基板へのペースト活物質の自動充填装置

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JP3140678B2
JP3140678B2 JP08083227A JP8322796A JP3140678B2 JP 3140678 B2 JP3140678 B2 JP 3140678B2 JP 08083227 A JP08083227 A JP 08083227A JP 8322796 A JP8322796 A JP 8322796A JP 3140678 B2 JP3140678 B2 JP 3140678B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電池用電極基板
へのペースト活物質の自動充填装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、蓄電池用電極基板にペースト活物
質(以下単にペーストと称する)を自動充填する装置
は、図7に示すように、ホッパー25内の上部に1つの
上部パドル26を設け、その下部に一対の充填ローラー
27a,27bを前後位置に対設し、且つ、後位の充填
ローラー27bの後方に隣接して余剰量のペーストをか
き取るドクターナイフ28を備えて成り、上部パドル2
6の回転によりペーストPを混合撹拌して下方に圧送す
ると共に、周面に溝の深さ0.5mm以下の溝をもつロ
ーレットが刻成された一対の充填ローラー27a,27
bを矢示のように回転することにより、ペーストPをそ
れらの間から吐出し、このペーストPを、移送ベルト2
9によって移送される格子体から成る電極基板Sに充填
し、充填されたペーストの余剰量をドクターナイフ28
によりかき取るようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来の装置の構成によれば、上部パドル26のパドルの形
状がクランク状である場合乃至ねじれ翼である場合のい
ずれにおいても、上部パドル26は、矢示のように回転
しペーストを下方へ押送するが、その回転周期によっ
て、ペーストの密度及び充填圧力にバラツキが生じる。
このバラツキは、上部パドルを高速回転することにより
軽減できるが、上部パドルが大形であるときは、ホッパ
ー内のペーストを上部にはね上たり、ペーストの性状を
変化される恐れがあり、また上部パドルが小形であると
きは、ホッパー内のペースト活物質の混合が不充分とな
って、ペーストの性状が不均一となり、電池性能の安定
化を損うなどの不都合があった。また、上部パドル26
と前位の充填ローラー27aとの間には、ペーストが滞
溜し易い場所30が生ずるので、その個所のペースト
は、常に充填圧力を受ける時間が長くなるため、その場
所のペーストの密度が特に高くなり、その結果、電極基
板へのペーストの充填密度が不均一となる不都合を生じ
た。従って、かゝる不都合を解消し、電極基板へのバラ
ツキのない均一且つ良好なペーストの自動充填装置の開
発が望まれる。また、一対の充填ローラー27a,27
bの周面とペーストとの摩擦力が小さいため、その間に
ペーストを挟み下方へ押圧し電極基板への充填力が弱
く、強固な充填が得られず、充填極板からのペーストの
脱落が起き易いので、この点を改善することが望まれ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記し
た従来の不都合を解消するために、均一な充填の行われ
る蓄電池用電極基板へのペースト活物質の自動充填装置
を提供するもので、ホッパー内の上部に上部パドルを、
その下部に、前後一対の充填ローラーをそれぞれ備え、
該前後一対の充填ローラーの間からペーストを圧送して
電極基板に充填する蓄電池用ペースト自動充填装置にお
いて、上部パドルを前後位置に一対配設し、各上部パド
ルは、主軸の両端位置と中間位置とに、それぞれその軸
芯と直交する方向に突出した支片を設け、一方の端部位
置の支片と中間位置との支片との間に、90度角で右ね
じれの翼片を、中間位置の支片と他方の端部位置の支片
との間に、中間位置で前記翼片と180度異なる位置か
ら延びて90度角で左ねじれの翼片を夫々設けて成り、
この一対の上部パドルを互いに位相を異にし、且つそれ
らの対向する中間において、回転軌跡が互いに重なるよ
うに配設し、更に、前位の上部パドルと前位の充填ロー
ラーとの間にペーストが滞留する場所をなくすためその
場所を埋める埋め部材を設けると共に、埋め部材の後方
に隣接して、前後一対の充填ローラー間にペーストを圧
送する中間パドルを設けたことを特徴とする。また、本
発明において、前記の埋め部材は、前位の上部パドルの
回転軌跡に沿い同心円状に湾曲した上縁と、前位の充填
ローラーの外周に沿い同心円状に湾曲した下縁と、中間
パドルの回転軌跡に沿い同心円状に湾曲した内縁とを有
して成ることが好ましく、更に又、該前後一対の充填ロ
ーラーの周面に夫々ローレットを刻成し、前位の充填ロ
ーラーの溝の深さを1〜5mmとし、後位の充填ローラ
ーのローレットの溝の深さを3〜7mmとすることが好
ましい。
【0005】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添
付図面に基づいて詳述する。図1は本発明の蓄電池用電
極基板へのペースト活物質の自動充填装置の中央断面図
を示しており、ペーストPを収容するホッパー1は、そ
の中の上部に、一対の上部パドル2a,2bを、またそ
の下部に一対の充填ローラー3a,3bを夫々前後位置
で対峙し、且つ夫々の矢示方向に回転自在に配設し、ホ
ッパー1内の下部開口面の下方には、ペースト活物質P
(以下単にペーストPと称する)を充填すべき電極基板
S例えば、電極格子体Sを順次移送する移送ベルト4が
水平状に配置してあり、後位の充填ローラー3bとホッ
パー1の後壁1bとの間には、ペーストPの余剰量をか
き取るためのドクターナイフ5が取付けてある。4a
は、移送ベルトの駆動モータを示す。
【0006】前記ホッパー1内には、更に、前位の上部
パドル2aと前位の充填ローラー3aとの間に、ペース
トPが滞留する場所をなくすために、ホッパー1の前壁
1aから内方にその全幅に亘り突出する埋め部材6を設
け、後方に隣接して前後一対の充填ローラー3a,3b
間に圧送されるペースト充填圧力の均一化をはかるため
の小形の中間パドル7を設けることが好ましい。
【0007】前記の埋め部材6は、前位の上部パドル2
aの回転軌跡aと同心円状に湾曲した上縁6aと、前位
の充填ローラー3aの外周と同心円状に湾曲した下縁6
bと、中間パドル7の回転軌跡cと同心円状の中間縁6
cとを有し、上下方向の厚さが内方に向かって小さくな
るように、且つ、前記上縁6a,下縁6b及び中間縁6
cの夫々の湾曲面は、夫々上部パドル2aの回転軌跡
a、充填ローラー3aの外周及び中間パドル7の回転軌
跡cとの間にペーストが滞溜しない僅かな隙間が生じる
ように形成されている。
【0008】尚、該埋め部材6は、図示のように、別個
に作製した金属製又は合成樹脂製の成形体のブロックを
該前壁1aの内側に溶接などで固着して設け、該ブロッ
クによる上記した上縁6a、下縁6b及び中間縁6cの
夫々の湾曲面を形成したが、これに代え、該前壁1a自
体をその対応部分を内方にへこませてペーストの滞溜し
易い部分をなくすように内側へ湾曲させ、その内壁面自
体でその上縁6a、下縁6bを構成した該前壁1a自体
で埋め部材6に設けるようにすることもできる。
【0009】前記一対の上部パドル2a,2bの夫々
は、いずれも図3で示すように、両端に軸部8を有した
中空状の主軸9の両端位置と中間位置とに、その軸芯と
直交する方向に突出する支片10a,10b,10c,
10cを設け、一方の端部位置の支片10aと中間位置
10cとの間に、90度角で捩れた右ねじれ翼片11a
を、また中間位置の他方に突出する支片10cと他方の
端部位置の支片10bとの間に、中間位置で前記翼片1
1aと180度異なる位置から延びて90度角で捩れた
左ねじれ翼片11bを夫々有して成り、このように構成
された前後一対のねじれ翼から成る上部パドル2a,2
bを互いに位相を異にし、即ち、その夫々に設けたねじ
れ翼片の角度位置関係をずらし、且つこれら上部パドル
2a,2bの対向する中間において、夫々の回転軌跡
a,aが図1示のように重なるように配設することが好
ましい。
【0010】また、前記小形の中間パドル7は、図4に
明示のように、両端に軸部12を有した回転軸13の周
面に複数枚の翼14を等しい回転角度間隔で配設して成
る。
【0011】更に、本発明によれば、図5A及び図5B
示のように、充填ローラー3a,3bの夫々の周面にロ
ーレットを刻成するが、ペーストとの摩擦力を著しく増
大し且つ電極基板5への強力な充填吐出力を与えて、ペ
ーストの均一で且つ強固に充填されたペースト充填電極
が得られるようにするため、検討の結果、前位の充填ロ
ーラー3aのローレット15の溝15aの深さは1〜5
mmの範囲とすることが好ましく、6mm以上では各溝
5a内にペーストが詰まり易く、当初の大きい摩擦力が
得にくゝなる傾向となり、好ましくないことが分かっ
た。電極基板5に当たる後位の充填ローラー3bのロー
レット15の溝15aの深さは1〜7mmとすることが
好ましく、8mm以上となると、充填電極基板5面に凹
凸を生ずる傾向があるので好ましくないことが分かっ
た。図示の例では、前位の充填ローラー3aのローレッ
ト15の各溝5aの深さは2mmとし、後位の充填ロー
ラーのローレット15の各溝15aの深さは5mmとし
た。また、該ローレット15の各溝15aの断面形状
は、例えば、図5A示のように45°の角度の直角三角
形状としたり、或いは図5B示のように、60°の角度
の台形状とするなど任意である。
【0012】以上のように構成された一対の上部パドル
2a,2b、埋め部材6、中間パドル7及び一対の充填
ローラー3a,3bは、図2で示すように、互いに平行
にホッパー1の左右の両側壁1c,1cに対し直交して
且つ互いに水平に配設されると共に、一対の上部パドル
2a,2b、中間パドル7及び一対の充填ローラー3
a,3bの両端部は、前記側壁1c,1cに回転自在に
支承された状態でその外端部に図示しないが駆動機構と
連動する歯車16が取付けてあり、これによって、前位
の上部パドル2aと中間パドル7と前位の充填ローラー
3aとが図1示において時計方向に、これに対し、後位
の上部パドル2bと後位の充填ローラー3bとは反時計
方向に夫々矢示の方向に回転駆動される。また、ドクタ
ーナイフ5は、ホッパー1の側壁1c,1cの間一杯に
配置され、また、移送ベルト4の後方位置には、図示し
ないが、上下一対の仕上げローラーが設けられている。
【0013】而して、図示しない駆動機構により、前後
一対の上部パドル2a,2b、中間パドル7及び前後一
対の充填ローラー3a,3bを夫々矢示のように回転さ
せる。一対の上部パドル2a,2bの相対方向の回転に
より、ホッパー1内のペーストPは、ホッパー1の上部
から新しく供給されるペーストと充分に混合撹拌され、
密度の均一化がはかられ乍ら一対の上部パドル2a,2
bの対向する中間から下方に圧送される。
【0014】次で、前記の一対の上部パドル2a,2b
から圧送されたペーストPは、前位の上部パドル2aと
前位の充填ローラー3aとの対向する中間部の下方の中
心より前方に偏位して存在する中間パドル7の回転によ
り更に充填圧が加わり、この充填圧が増加されたペース
トPは、充填ローラー3a,3bの相対方向の回転によ
り、それらの間から下方に圧送される。従って、移送ベ
ルト4上を移送されて来た電極基板Sには、周面に前記
の深い溝のローレットを刻成された充填ローラー3a,
3bの間から圧送されるペーストPは強力な吐出力によ
り均一且つ強力な電極基板Sへの充填が行われ、充填後
における電極基板Sの余剰量は、ドクターナイフ5によ
りかき取られてペーストが均一且つ密度高く充填された
ペースト充填極板が得られる。この極板は、次で図示し
ない仕上げのローラーにより圧接され成形される。
【0015】上記の作動において、一対の上部パドル2
a,2bを、これらの回動軌跡a,aが互いに重なるよ
うに前後位置に対峙し、且つ、前位の上部パドル2aを
図中時計方向に、また、後位の上部パドル2bを図中反
時計方向に回転させて成るので、常に、上部バドル2
a,2bの対向する中間部のペーストに、確実に下方へ
押圧供給でき、また、従来の単一の上部パドルを使用し
た場合に比して上部パドル2a,2bの回転直径を短縮
することができるので、その分だけ上部パドル2a,2
bの高速回転が可能となり、そのためホッパー1の上部
において、後位の充填ローラー3bとドクターナイフ5
との間からホッパー1の後壁1bの内面に沿って上昇し
てホッパー1の上部に逆流する密度の高くなったペース
トの固まりを小さく粉砕でき、且つ、ホッパー1の上部
に新しく供給されるペーストともよく混合撹拌して、密
度の均一化をはかることができる。また、特に、上部パ
ドル2a,2bが、90度角で捩れた右ねじれ翼片11
aと左ねじれ翼片11bを有して成るので、上部パドル
2a,2bの回転に伴う撹拌斑の生じる惧れがなく、よ
り確実な密度の均一化をはかることができる。
【0016】このようにして、密度が均一化されたペー
ストPは、一対の上部パドル2a,2bの中間から下方
に圧送されたのち、一対の充填ローラー3a,3bの中
間から電極基板Sに充填されるが、上記において埋め部
材6は、前位の上部パドル2aと充填ローラー3aとの
間に突出介在して位置しており、且つ、これと対向して
該中間パドル7が存するので、ペーストPに対して上向
き方向の力が作用し、この部分に埋め部材6がない場合
には、この位置にペーストPが滞留して充填密度の安定
化が妨げる恐れを有することが解消される。
【0017】また、埋め部材6の内縁6cに近接して中
間パドル7は、特に小形に形成されているので、その高
速回転が可能となり、これによりペーストPは更にその
充填圧力と密度の均一化を増すと共に、充填ローラー3
aに導かれるペーストPの流れを円滑にする。
【0018】而して、中間パドル7により充填圧力の増
加と密度の均一化が図られたペーストPは、一対の充填
ローラー3a,3bの表面に形成された上記の深い溝1
5aから成るローレット15に大きい適度の摩擦力をも
って強力な吐出充填力で、移送ベルト上の電極基板Sに
充填される。
【0019】図6は、図1に示す本発明装置において、
溝15の深さを5.0mmとし、且つ、流動数を140
0面、平均ペーストを299g/面、標準偏差を2.2
9gとして実測した場合のペースト充填量のバラツキと
図7に示す従来装置において、流動数を1200面、平
均ペーストを298g/面、標準偏差を4.77gとし
て実測した場合のペースト充填量のバラツキとの比較図
であって、該比較図から明らかなように、本発明の装置
により充填量のバラツキが著しく改善されていることが
分かる。
【0020】また、周面に上記の深い溝から成るローレ
ットを刻成された一対の充填ローラー3a,3bを使用
した図1に示す本発明の充填装置によりペースト充填さ
れて製造された多数枚の未化成極板のペースト脱落強度
と、周面に溝の深さ僅か0.5mmから成るローレット
を刻成されない一対の充填ローラーを使用した図7に示
す従来の充填装置によりペースト充填されて製造された
複数枚の未化成極板のペースト脱落強度を、次のように
試験した結果、従来の充填装置による極板のペースト脱
落強度を100%とした場合、本発明の充填装置による
極板のペースト脱落強度は、125〜136%程度と大
きく向上したことが確認された。また、外観して、充填
力が強く、電極基板、即ち格子基板の裏まで良くペース
トが回っていることが認められ、ペースト充填強度が高
く且つ安定していることが分かる。尚、ペースト脱落強
度は、活物質が充填された格子の目に、それより小さい
押し具を当て活物質が格子目から抜け落ちる時の荷重を
プッシュゲージで測定し求めた。
【0021】下記表1は、図1示の本発明の充填装置に
より充填されて製造された鉛正極板を、セパレータを介
して負極板と積層して成る極板群を組み込んだ自動車用
電池(本発明品と称する)と図7示の従来の充填装置に
より充填されて製造された正極板を、セパレータを介
して負極板と積層して成る極板群を組み込んだ自動車用
電池(従来品と称する)とについて各種の電気性能を試
験した結果を示す。
【0022】
【表1】
【0023】尚、低率放電性能試験及び高率放電性能試
験は、下記のように行ったものである。充電は10HR
(10時間率)で130%充電し、低率放電性能試験は
25℃、5HRで終止電圧を10.5Vでカットした。
また、高率放電性能試験は、−15℃、300Aで終止
電圧6Vでカットしたときの放電時間を測った。30秒
目電圧とは−15℃、300Aで放電したときの放電後
30秒目の電池電圧である。
【0024】上記表1から明らかなように、充填装置に
より製造された極板は、従来の充填装置により製造され
た極板に比し、電池の放電性能のバラツキの低減と充填
量の安定化効果をもたらし、高温での寿命の著しい延長
をもたらし、ペーストの充填力が著しく向上した結果、
格子界面とペーストの密着性向上による電極基板格子の
保護効果が認められた。
【0025】
【発明の効果】以上詳記したように、請求項1に係る発
明によれば、上記パドルを前後位置に一対配設して成る
ので、上記パドルが高速回転可能であることと相俟って
ペーストの密度の均一化と充填圧力の増加が得られて、
電池特性の安定化に極めて有効であり、また、混合撹拌
に斑の生じる恐れはなく、また、無駄なデッドスペース
なく、ペーストの均一な撹拌と下押しが得られ、更に
た、ペーストの滞留箇所を解消することができると共
に、中間パドルにより一層の充填圧力の増加が得られ、
且つ、ペーストの流れを円滑にし、また請求項に係る
発明によれば、ペーストの滞留をより確実に解消するこ
とができ、更にまた、請求項に係る発明によれば、極
板格子体に対する充填効率を高めることができ、全体と
して、充填性の向上、充填量及び充填板厚み安定化効果
をもたらし、ひいては、極板強度の向上による不良率の
低減に加えてライン稼働率の向上、電池容量の安定化、
電池寿命の向上などをもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の蓄電池用ペースト活物質の自動充填
装置の中央断面図。
【図2】 図1のI−I線断面図。
【図3】 上部パドルの斜視図。
【図4】 中間パドルの斜視図。
【図5A】 充填ローラーの部分断面図。
【図5B】 充填ローラーの他の部分断面図。
【図6】 本発明の実施例と従来例におけるペースト充
填量のバラツキの比較図。
【図7】 従来の蓄電池用ペースト活物質の自動充填装
置の中央断面図。
【符号の説明】
1 ホッパー 2a,2b 上
部パドル 3a,3b 充填ローラー 6 埋め部材 7 中間パドル 9 主軸 10a,10b,10c 支片 11a 右ねじ
れ翼片 11b 左ねじれ翼片 13 回転軸 14 翼 15 ローレッ
ト 15a 溝 P ペースト S 電極基板、電極格子体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小鍜治 真一 福島県いわき市常磐下船尾町杭出作23− 6 古河電池株式会社 いわき事業所内 (72)発明者 津野 利章 栃木県今市市荊沢字上原597 古河電池 株式会社 今市事業所内 (56)参考文献 特開 昭60−12663(JP,A) 特開 昭60−148060(JP,A) 特開 平6−119924(JP,A) 特開 昭60−25151(JP,A) 特開 平6−44961(JP,A) 特開 平6−132030(JP,A) 実開 昭58−135867(JP,U) 特公 昭39−24079(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/20 H01M 10/00 - 10/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホッパー内の上部に上部パドルを、その
    下部に、前後一対の充填ローラーをそれぞれ備え、該前
    一対の充填ローラーの間からペーストを圧送して電極
    基板に充填する蓄電池用ペースト自動充填装置におい
    て、上部パドルを前後位置に一対配設し、各上部パドル
    は、主軸の両端位置と中間位置とに、それぞれその軸芯
    と直交する方向に突出した支片を設け、一方の端部位置
    の支片と中間位置との支片との間に、90度角で右ねじ
    れの翼片を、中間位置の支片と他方の端部位置の支片と
    の間に、中間位置で前記翼片と180度異なる位置から
    延びて90度角で左ねじれの翼片を夫々設けて成り、こ
    の一対の上部パドルを互いに位相を異にし、且つそれら
    の対向する中間において、回転軌跡が互いに重なるよう
    に配設し、更に、前位の上部パドルと前位の充填ローラ
    ーとの間にペーストが滞留する場所をなくすためその場
    所を埋める埋め部材を設けると共に、埋め部材の後方に
    隣接して、前後一対の充填ローラー間にペーストを圧送
    する中間パドルを設けたことを特徴とする蓄電池用電極
    基板へのペースト活物質の自動充填装置。
  2. 【請求項2】 埋め部材は、前位の上部パドルの回転
    軌跡に沿い同心円状に湾曲した上縁と、前位の充填ロー
    ラーの外周に沿い同心円状に湾曲した下縁と、中間パド
    ルの回転軌跡に沿い同心円状に湾曲した内縁とを有して
    成る請求項1に記載の蓄電池用電極基板へのペースト活
    物質の自動充填装置。
  3. 【請求項3】 該前後一対の充填ローラーの周面に夫々
    ローレットを刻成し、前位の充填ローラーの溝の深さを
    1〜5mmとし、後位の充填ローラーのローレットの溝
    の深さを3〜7mmとした請求項1又は記載の蓄電
    池用電極基板へのペースト活物質の自動充填装置。
  4. 【請求項4】 一対の充填ローラーの周面に夫々ローレ
    ットを刻成し、前位の充填ローラーの溝の深さを1〜5
    mmとし、後位の充填ローラーのローレットの溝の深さ
    を3〜7mmとした請求項1,2又は3記載の蓄電池用
    電極基板へのペースト活物質の自動充填装置。
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