JP4220150B2 - 電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置 - Google Patents
電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体を充填しているコンデンサーや電池は、電極群を入れた外装缶に充填液を充填した後、外装缶の注液開口を閉塞して製造される。外装缶に充填液を充填するとき、電極群の隙間に充填液を含浸させるのに時間がかかる。とくに、電極板を密に積層した電極群を内部に収納した外装缶、たとえば、コンデンサーやリチウムイオン二次電池の外装缶は、充填液の充填に極めて時間がかかる。外装缶に充填液を供給しても、充填液が電極群の隙間にスムーズに浸透されないからである。充填液の浸透に時間がかかると、この間に、外装缶内に不純物が侵入し易くなる弊害がある。この弊害を防止するために、充填液を充填した外装缶を最適な環境に調整されたストックヤードに保存して静置する必要がある。さらに、静置する湿度等の環境が適正でないと、水分が浸入して電気特性を低下させる等の弊害も発生する。さらにまた、多量の外装缶を静置するために広いストックヤードを必要とする。また、能率よくコンデンサーや電池を多量生産できない欠点もある。
【０００３】
このため、従来は、垂直に立てた外装缶に必要な所定の量の充填液を充填し、その後、長い時間静置して、電極群の隙間に徐々に充填液を浸透させていた。この方法は、充填液を電極群に含浸させるのに時間がかかって、能率よく充填液を充填できない欠点がある。さらに、この方法は、外装缶に所定量の充填液を充填すると、充填液が外装缶から溢れる。外装缶に充填した充填液が漏れるのは、充填液の注液量を、電極群に含浸された状態で適量になるように決定されるにもかかわらず、充填液が電極群の隙間に速やかに含浸しないため、外装缶から溢れてしまうためである。したがって、図１に示すように、外装缶１の開口部に、封口ガスケット６１で水密にカバー６０を装着し、カバー６０の内部に、必要な量の充填液Ｓを充填して静置している。外装缶１に一つずつカバー６０を装着するには手間がかかり、充填液Ｓを能率よく外装缶１に充填することを難しくしている。また、充填液Ｓを電極群５５の隙間に十分に含浸させるために、例えば２時間静置しておく必要があり、極めて生産効率が悪い。多量生産するためには、多くの設備が必要になり、カバー６０の装着も大変な手間となる。
【０００４】
充填液を速やかに電極群に含浸させるために、本発明者は、注液ノズルを外装缶の注液開口に気密に押し付け、注液ノズルから外装缶に速やかに注液する装置を開発した。この注液装置は、多数の外装缶に能率よく注液するために、複数の注液ノズルを横１列に並べている。複数の注液ノズルは一緒に上下に移動されて、真下に並べて配置している複数の外装缶の注液開口に各々連結される。この注液装置は、注液ノズルの数と同じ数の外装缶に一緒に注液できるので、能率よく注液できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の注液ノズルを横１列に並べている注液装置は、注液ノズルの間隔に併せて外装缶を配置する必要がある。この装置は、注液ノズルの最小間隔に制限を受ける。注液ノズルの上方に、充填液を供給するためのシリンダー等の注液に必要な機構を設けているからである。注液ノズルの間隔が広くなると、外装缶の間隔も広くする必要がある。注液ノズルの真下に外装缶を配置して、全ての注液ノズルを一緒に降下して、各々の外装缶の注液開口に連結するからである。この注液装置は、注液ノズルの真下に外装缶を配置するので、外装缶の大きさや形状に関係なく、キャリアには一定の間隔で一定の個数の外装缶しか装着できない。製造ラインに使用さるキャリアは、能率よく外装缶を移送するために、できるかぎり多くの外装缶を装着して移送している。このため、薄い角型電池等は、ピッチをつめてキャリアに装着して移送している。しかしながら、従来の注液装置は、注液ノズルの真下に外装缶を配置する必要があるので、薄い角型電池の外装缶をも注液ノズルのピッチに合わせてキャリアに装着する必要がある。このため、薄い角型電池の外装缶等は、注液装置に専用のキャリアに載せ代えてセットしているのが実状である。このため、薄い角型電池の外装缶等にあっては、キャリアに装着するのに手間がかかる欠点がある。また、注液装置に専用のキャリアに載せ代えした外装缶は、次の工程で能率よく移送するために、ふたたび別のキャリアに接近させて載せ代えする必要があり、さらに手間がかかる欠点がある。したがって、従来の注液装置は、種々の形状の外装缶に能率よく注液することが難しく、注液する外装缶が変更されると、その作業に手間がかかる欠点があった。
【０００６】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、広範囲な外形の外装缶に対応して、能率よく注液して搬送できる電池またはコンデンサーの外装缶に電解液を注液する注液装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の注液装置は、電極群５５を内蔵している複数の外装缶１を所定の配列で装着しているキャリア２と、このキャリア２を供給位置から注液位置に、さらに注液位置から排出位置に移動させる供給排出機構３と、供給排出機構３でもって注液位置に移動されたキャリア２に装着している外装缶１の注液開口１Ａに注液ノズル１５を気密に密着させて、注液ノズル１５から外装缶１に注液する注液機構４とを備える。注液機構４は、キャリア２に装着している複数の外装缶１の個数よりも少ない複数の注液ノズル１５を備え、各々の注液ノズル１５の先端と、キャリア２に装着されている外装缶１の注液開口１Ａとの相対位置を、注液ノズル１５を注液開口１Ａに連結できる位置に配設している。さらに、注液機構４は、キャリア２を水平方向に移動させて、全ての外装缶１を注液ノズル１５に連結できる位置に移動させる水平移動機構１６を備える。注液装置は、各々の注液ノズル１５を外装缶１の注液開口１Ａに連結して、注液ノズル１５の数と同じ数の外装缶１に注液すると共に、水平移動機構１６でキャリア２と注液ノズル１５のいずれか、または両方の位置を水平方向に移動させて、残りの外装缶１の注液開口１Ａを注液ノズル１５に連結して、全ての外装缶１に充填液Ｓを注液する
【０００８】
注液装置は、キャリア２に一定のピッチで複数の外装缶１を装着して、注液機構４の注液ノズル１５の間隔を、キャリア２に並べて装着している外装缶１の注液開口１Ａのピッチの整数倍としている。さらに、注液装置は、注液ノズル１５の数を、キャリア２に装着している外装缶１の整数分の１としている。
【０００９】
キャリア２に装着する外装缶１は、電池の外装缶あるいはコンデンサーの外装缶とすることができる。電池の外装缶は、角型電池または円筒型電池の外装缶とすることができる。キャリア２は、外装缶１を１列に並べて配設することができる。
【００１０】
供給排出機構３は、好ましくは、供給位置に配設している供給コンベア８と、排出位置に配設している排出コンベア９とを備え、供給コンベア８と排出コンベア９とを互いに平行で水平面内で位置をずらせて配設すると共に、供給コンベア８と排出コンベア９との間に注液位置を配設することができる。さらに、供給排出機構３は、好ましくは、供給コンベア８の注液位置から排出コンベア９の排出位置にキャリア２を移送する横移送機構１０を備える。
【００１１】
さらに、注液装置は、キャリア２に位置決嵌入部７を設けると共に、この位置決嵌入部７に嵌入されてキャリア２を定位置に保持する往復運動機構１９を水平移動機構１６に設けることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための注液装置を例示するものであって、本発明は注液装置を下記のものに特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図１ないし図３に示す外装缶に充填液を注液する注液装置は、複数の外装缶１を横一列に並べているキャリア２と、このキャリア２を供給位置から注液位置に、さらに注液位置から排出位置に移動させる供給排出機構３と、この供給排出機構３で注液位置に移動されたキャリア２に装着している外装缶１に注液する注液機構４とを備える。
【００１５】
キャリア２に装着される外装缶１は、電池の外装缶、またはコンデンサーの外装缶である。電池の外装缶は、充填液を充填した後、注液開口１Ａを閉塞してリチウムイオン二次電池とする。リチウムイオン二次電池やコンデンサーは一対の電極を密に積層して外装缶に入れているので、充填液の含浸に時間がかかる。このため、充填液を注液する工程の時間をいかにして短縮するかが、多量生産において極めて大切となる。ニッケル−水素電池等の最近の電池は、大電流特性を向上させるために、薄い電極を密に集合して対向面積を広くする傾向がある。このことは、充填液の注液時間を長くする。このため、リチウムイオン二次電池やニッケル−水素電池のみでなく他の電池の外装缶にも、速やかに充填液を充填することが要求される。
【００１６】
図４の正面図と図５の平面図に示すキャリア２は、角型電池の外装缶１を、互いに平行な姿勢で横一列に並べている。キャリア２は、図６ないし図９に示す配列で外装缶１を装着することもできる。図６のキャリア２は、複数の外装缶１を傾斜する姿勢で横一列に並べている。図７のキャリア２は、複数の外装缶１を縦横に並べている。図８のキャリア２は、円筒型電池やコンデンサーに使用される円筒状の外装缶１を横一列に並べており、図９のキャリア２は、円筒状の外装缶１を縦横に並べている。
【００１７】
キャリア２は、図４と図５に示すように、本体部５と、この本体部５の上に固定されて外装缶１を脱着できるように挿入するホルダー部６とを備える。本体部５は、外装缶１に注液するときに、キャリア２を正確な位置に停止させる位置決嵌入部７を有する。位置決嵌入部７は凹部で、図のキャリア２はふたつの位置に停止されるので、ふたつの位置決嵌入部７を有する。ホルダー部６は、外装缶１を垂直に立てた姿勢で挿入して保持するために、外装缶１の外形よりもわずかに大きい内形の嵌入凹部６Ａを垂直に設けている。図のキャリア２は、ホルダー部６の嵌入凹部６Ａに外装缶１を入れて、一定の間隔で装着している。キャリア２には、注液ノズル１５のピッチの整数分の１の間隔で外装缶１を装着している。図のキャリア２は、注液ノズル１５のピッチの１／２の間隔で外装缶１を装着している。
【００１８】
供給排出機構３は、供給位置に配設している供給コンベア８と、排出位置に配設している排出コンベア９と、供給コンベア８の注液位置から排出コンベア９の排出位置にキャリア２を移送する横移送機構１０を備える。供給コンベア８と排出コンベア９は、互いに平行で水平面内で位置をずらせて配設しており、供給コンベア８と排出コンベア９との間に注液位置を設けている。したがって、注液位置の両側に供給コンベア８と排出コンベア９を配設している。供給コンベア８は、ストッパ１１を備える。ストッパ１１は、供給コンベア８で移送されてくるキャリア２を供給位置に停止させる。供給位置は、注液位置の真横に位置する。
【００１９】
横移送機構１０は、キャリア２を横方向に移送して、供給位置から注液位置に移送する。この横移送機構１０は、キャリア２を横方向に移送するアーム１２と、このアーム１２を前後方向と上下方向に移動させる水平シリンダー１３と上下シリンダー１４とを備える。アーム１２は、図１に示すように、供給位置のキャリア２を嵌入して移送する移送凹部１２Ａを下面に有する。このアーム１２は、移送凹部１２Ａに供給位置のキャリア２を嵌入して移送するとき、先端で注液位置のキャリア２を排出位置に押し出す。この横移送機構１０は、供給位置と注液位置にあるふたつのキャリア２を一緒に注液位置と排出位置に移送できる。
【００２０】
この横移送機構１０は、以下の動作をしてキャリア２を移送する。
（１） 図１の実線位置に待機するアーム１２が水平シリンダー１３で押し出される。押し出し位置は、移送凹部１２Ａを供給位置のキャリア２の真上とする位置である。
（２） この位置に移動されたアーム１２は、上下シリンダー１４で降下されて、移送凹部１２Ａに供給位置のキャリア２を嵌入する。この状態で、アーム先端の凸部１２Ｂは、注液位置と排出位置とのキャリア２の間に挿入される。
（３） この状態で水平シリンダー１３がアーム１２を図の鎖線で示す位置まで押し出すと、供給位置のキャリア２は注液位置に、注液位置のキャリア２は排出位置に移送される。
（４） その後、上下シリンダー１４がアーム１２を上昇させた後、水平シリンダー１３がアーム１２を実線で示す待機位置に後退させる。
【００２１】
注液機構４は、外装缶１に充填液を注液する複数の注液ノズル１５と、キャリア２を水平方向に移動させて、外装缶１の注液開口１Ａに注液ノズル１５を連結できる位置に移動させる水平移動機構１６を備えている。複数の注液ノズル１５は上下台１７に固定されて、一緒に上下すると共に、一緒に外装缶１に注液する。図の注液機構４は、キャリア２に装着している外装缶１の個数の半分の注液ノズル１５を備える。図４と図５のキャリア２は、１６個の外装缶１を装着しているので、注液機構４は８個の注液ノズル１５を備える。外装缶１の半分の個数の注液ノズル１５は、その中心間隔を外装缶１の中心間隔の２倍としている。この注液機構４は、１回の注液でひとつのキャリア２に装着している半分の外装缶１、すなわち８個の外装缶１に注液する。したがって、２回の注液でキャリア２に装着している全ての外装缶１である１６個の外装缶１に注液できる。この注液機構４は、１回目の注液が完了した後、注液ノズル１５と外装缶１との相対位置をキャリア２の縦方向にずらせて、２回目で残り８個の外装缶１に注液する。注液ノズル１５と外装缶１の相対位置は、キャリア２と注液ノズル１５のいずれか、または両方をキャリア２の縦方向に移動してずらせることができる。図の装置は、キャリア２を縦方向に移動して、注液ノズル１５を隣の外装缶１の注液開口１Ａの真上に移動させる。ただ、図示しないが、注液ノズルをキャリアの縦方向に移動させて、注液ノズルと注液開口との相対位置をずらせることもできる。ただし、本明細書において、キャリアの縦方向とはキャリアの長手方向を意味し、キャリアの横方向とは、キャリアの短手方向を意味するものとする。
【００２２】
注液機構は、３回に分けて注液して、ひとつのキャリアに装着している全ての外装缶に注液することもできる。この注液機構は、ひとつのキャリアに装着している外装缶の１／３の個数の注液ノズルを備える。たとえば、キャリアに１８個の外装缶を装着して、注液ノズルの数を６個とする。この注液機構は、注液ノズルの中心間隔を外装缶の中心間隔の３倍としている。この注液機構は、１回の注液で１／３個の外装缶である６個の外装缶に注液し、これを３回繰り返して全ての外装缶である１８個の外装缶に注液する。注液が完了する毎に、キャリアまたは注液ノズルをキャリアの縦方向に移動させる。キャリアの移動距離は、外装缶の間隔に等しくする。注液機構が３回に分けて注液する注液装置は、キャリアに３つの位置決嵌入部を設ける。
【００２３】
以上のように、注液ノズル１５の数をキャリア２に装着している外装缶１の整数分の１（１／ｎ）とする注液機構４は、複数回（ｎ回）で全ての外装缶１に注液することができる。この注液機構４が、図４、図５および図８に示すように、キャリア２に１列に並べている外装缶１に注液する場合、注液ノズル１５の中心間隔を外装缶１の中心間隔の整数倍（ｎ倍）とする。図６に示すように、キャリア２が複数の外装缶１を傾斜する姿勢で１列に並べている場合、注液ノズル１５の中心間隔を外装缶１の注液開口１Ａの間隔の整数倍（ｎ倍）とする。
【００２４】
注液機構４は、複数回に分けてキャリア２に装着している全ての外装缶１に注液するので、注液ノズル１５の数は、ひとつのキャリア２に装着している外装缶１の個数よりも少ない。ひとつの注液ノズル１５が、ひとつのキャリア２に装着している複数の外装缶１に注液するからである。注液機構４は、各々の注液ノズル１５の先端、すなわち、下端を、キャリア２に装着している外装缶１の注液開口１Ａの真上に位置させる。各々の注液ノズル１５の先端と、キャリア２に装着されている外装缶１の注液開口１Ａとの相対位置を、注液ノズル１５の下端を注液開口１Ａに連結できる位置とするためである。外装缶１の注液開口１Ａの真上に位置する注液ノズル１５は、垂直に降下して、注液開口１Ａに連結される。
【００２５】
この注液機構４は、各々の注液ノズル１５の下端を外装缶１の注液開口１Ａに連結して、注液ノズル１５の数と同じ数の外装缶１に注液した後、キャリア２と注液ノズル１５のいずれか、または両方の位置を水平方向に移動させて、残りの外装缶１の注液開口１Ａに注液ノズル１５の下端を連結して、キャリア２に装着している全ての外装缶１に注液する。
【００２６】
注液ノズル１５とキャリア２との相対位置をずらせるために、注液機構４は水平移動機構１６を備える。図３は、キャリア２を縦方向に移動させる水平移動機構１６を示す。この水平移動機構１６は、キャリア２の両端を押圧する一対の押圧シリンダー１６Ａを備える。一対の押圧シリンダー１６Ａは、いずれか片方で定位置まで押圧し、他方で所定の圧力で押圧して位置決めする。たとえば、図において右側の押圧シリンダー１６Ａを定位置まで押し出してキャリア２を第１の停止位置とし、左側の押圧シリンダー１６Ａで定位置まで押し出してキャリア２を第２の停止位置に停止させる。
【００２７】
さらに、水平移動機構１６は、キャリア２を第１の停止位置と第２の停止位置で、正確に位置決めして停止させるために、キャリア２の位置決嵌入部７に嵌入ロッド１８を嵌入させてキャリア２を定位置に保持する往復運動機構１９を備える。図の往復運動機構１９は、注液ノズル１５を上下に移動させる上下台１７に嵌入ロッド１８を固定している。嵌入ロッド１８は、注液ノズル１５と一緒に降下されて、キャリア２の位置決嵌入部７に案内されて、キャリア２を定位置に固定する。この往復運動機構１９は、注液ノズル１５と嵌入ロッド１８を一緒に降下させるので、嵌入ロッド１８でキャリア２を定位置に保持して、注液ノズル１５の下端を正確に外装缶１の注液開口１Ａに案内できる。ただ、嵌入ロッド１８は、必ずしも注液ノズル１５と一緒に降下させる必要はない。往復運動機構は、装置のフレームに上下に移動できる嵌入ロッドを設け、これをキャリアの位置決嵌入部に案内して、キャリアを定位置に停止することもできる。図４と図５に示すキャリア２は、注液機構４で２回に分けて全ての外装缶１に注液するので、キャリア２の両端部に、それぞれ２個ずつの位置決嵌入部７を設けている。各２個の位置決嵌入部７は、水平移動機構１６でキャリア２を移動する方向に離して設けている。２個の位置決嵌入部７の間隔は、外装缶１の中心間隔と等しくしている。
【００２８】
以上の注液機構４は、以下の工程で、注液位置にあるキャリア２に装着している外装缶１に注液する。
(1) 横移送機構１０で注液位置に移送されたキャリア２が、水平移動機構１６の押圧シリンダー１６Ａに押されて第１の停止位置に停止される。
(2) 上下台１７が降下されて、往復運動機構１９の嵌入ロッド１８がキャリア２の位置決嵌入部７に案内される。嵌入ロッド１８は、キャリア２を正確に定位置に保持する。嵌入ロッド１８と一緒に、上下台１７に固定している注液ノズル１５も降下される。
(3) 降下した各々の注液ノズル１５は、下端の注液孔を外装缶１の注液開口１Ａに連結する。注液ノズル１５の下端は、液漏れしないように、外装缶１の注液開口１Ａに気密に連結される。
(4) 注液ノズル１５が、所定量の充填液を排出して、外装缶１に定量の充填液を注液し、その後、注液ノズル１５は充填液の排出を停止する。
(5) 上下台１７が上昇して、注液ノズル１５と嵌入ロッド１８を上昇させる。
(6) 水平移動機構１６がキャリア２を縦に移動させる。水平移動機構１６は、キャリア２を押圧していた押圧シリンダー１６Ａを切り換えて、キャリア２を第２の停止位置に停止させる。第２の停止位置は、充填液が充填されない外装缶１の注液開口１Ａを注液ノズル１５の真下に位置させる。
(7) 上下台１７が降下して、嵌入ロッド１８をキャリア２の位置決嵌入部７に案内させると共に、注液ノズル１５の下端を充填液を充填していない外装缶１の注液開口１Ａに連結する。この状態で、注液ノズル１５は定量の充填液を排出して、外装缶１に注液し、その後、充填液の排出を停止する。
(8) 上下台１７が上昇して、注液ノズル１５を外装缶１から分離する。
(9) 横移送機構１０でもって、供給位置のキャリア２が排出位置に送り出されると共に、供給位置のキャリア２が供給位置に送りこまれる。
【００２９】
その後、(1)〜(9)の動作を繰り返して、キャリア２に装着している外装缶１に注液される。
【００３０】
さらに、注液機構４は、図７と図９に示すように、複数の外装缶１を縦横に装着しているキャリア２に注液するとき、キャリア２または注液ノズル１５をキャリア２の横方向に移動させて、注液ノズル１５を横に隣接する外装缶１の注液開口１Ａの真上に移動させる。
【００３１】
図７に示すキャリア２は、縦方向に４列、横方向に４列、合計１６個の外装缶１を装着している。このキャリア２に注液する注液機構は、４個の注液ノズルを備え、これらの注液ノズルの中心間隔を、図の矢印で示すように、キャリア２の縦方向に装着された外装缶１の注液開口１Ａの間隔と等しくする。この注液機構は、縦方向に配列された第１列の外装缶１への注液が完了すると、注液ノズルと外装缶１との相対位置をキャリア２の横方向にずらせて、第２列の外装缶１に注液する。その後、第３列と第４列の外装缶１に注液して全ての外装缶１への注液を完了する。この注液機構は、キャリア２を縦方向に移動させることなく、横方向にのみ移動して全ての外装缶１に注液できる。図のキャリア２は、両端部にそれぞれ４個の位置決嵌入部７を設けている。４個の位置決嵌入部７は、キャリア２を移動する横方向に離して設けている。４個の位置決嵌入部７の間隔は、横方向に隣接する外装缶１の中心間隔と等しくしている。
【００３２】
さらに、図９に示すキャリア２は、縦方向に８列、横方向に２列、合計１６個の外装缶１を装着している。このキャリア２に注液する注液機構は、４個の注液ノズルを、図の矢印で示す間隔で配設している。この注液機構は、キャリア２または注液ノズルをキャリア２の縦横の方向に移動させて、縦横に配列された全ての外装缶１に注液する。この注液機構は、４個の注液ノズルで、縦方向に配列された８個の外装缶１に、２回に分けて注液する。したがって、第１列と第２列に配列された各８個の外装缶１をそれぞれ２回ずつ、合計４回に分けて注液する。図のキャリア２は、両端部にそれぞれ４個の位置決嵌入部７を設けている。４個の位置決嵌入部７は、キャリア２を移動する縦横の方向に離して設けている。縦方向に離して設けられる２個の位置決嵌入部７の間隔は、縦方向に隣接する外装缶１の中心間隔と等しくしており、横方向に離して設けられる２個の位置決嵌入部７の間隔は、横方向に隣接する外装缶１の中心間隔と等しくしている
【００３３】
本発明の注液装置は、注液機構４を特定するものでないが、以下の注液機構４で極めて能率よく速やかに注液できる。
【００３４】
図１０に示す外装缶に充填液を充填する注液機構は、外装缶１内の気体を排気して減圧するケース減圧機構２１と、外装缶１に充填する充填液Ｓを蓄える一時貯溜室２０と、この一時貯溜室２０を閉鎖して減圧する貯溜室減圧機構２２とを備える。
【００３５】
ケース減圧機構２１は、内部に気体排気路２５を有する排気シリンダー２３と、排気シリンダー２３に連通されて外装缶１内の気体を排気するケース減圧機２４を備える。
【００３６】
排気シリンダー２３は、細長い円筒状で、垂直の姿勢に配設されている。排気シリンダー２３は、下端を弁体２７で閉塞すると共に、内部に軸方向に延長された内側ピストン２６を挿通している。内側ピストン２６は、排気シリンダー２３の内径よりも小さな外径のピストンである。排気シリンダー２３は、内側ピストン２６を同軸に挿通しており、排気シリンダー２３の内側であって、ピストンの外側を気体排気路２５としている。
【００３７】
さらに、排気シリンダー２３は、上端縁から延長して外筒２８を連結している。外筒２８は、外周を貫通して排気部２９を設けており、この排気部２９をケース減圧機２４に連結している。ケース減圧機２４は、真空ポンプ２４Ａと電磁弁２４Ｂと流量調整弁２４Ｃとを備える。ケース減圧機２４は、電磁弁２４Ｂを制御して、気体排気路２５を介して外装缶１内の空気を排気して、外装缶１内を減圧できるようにしている。ケース減圧機２４は、外装缶１を、ほぼ真空状態まで減圧する。真空状態まで減圧される外装缶１は、電極群５５の隙間に存在する空気の大部分が排気される。
【００３８】
外筒２８の上端部には、内側ピストン２６を排気シリンダー２３内で上下に移動させるピストン移動機構３０を連結している。ピストン移動機構３０は、内側ピストン２６を上下に移動させるエアーシリンダー３１と、このエアーシリンダー３１に供給するエアーを調整するエアー調整機３２を備える。エアーシリンダー３１は、ロッド３１Ａの先端を内側ピストン２６の上端に固定しており、空気圧でロッド３１Ａを伸縮させて内側ピストン２６を上下に移動させる。エアー調整機３２は、エアー源３２Ａと電磁弁３２Ｂと流量調整弁３２Ｃとを備える。エアー調整機３２は、エアーシリンダー３１に供給または排気する空気を制御して、内側ピストン２６に連結されたロッド３１Ａを伸縮させる。このピストン移動機構３０は、エアーシリンダー３１がロッド３１Ａを伸長すると内側ピストン２６を押し下げて、ロッド３１Ａを収縮すると内側ピストン２６を引き上げるようにしている。ただ、ピストン移動機構は、エアーシリンダーに代わって油圧シリンダーを使用することもできる。
【００３９】
内側ピストン２６の下端は、排気シリンダー２３の下端に連結された弁体２７まで延長されており、上下に移動する内側ピストン２６の下端面と弁体２７とで開閉弁３３を構成している。弁体２７は、中心に通気孔２７Ａを開口しており、この通気孔２７Ａを開閉弁３３を介して気体排気路２５に連通している。開閉弁３３は、内側ピストン２６が降下されて、内側ピストン２６の下端面が弁体２７の上面に当接すると、通気孔２７Ａが閉塞されて閉弁する。逆に、開閉弁３３は、内側ピストン２６が上昇されると、内側ピストン２６の下端面が弁体２７から離れて開弁され、通気孔２７Ａを気体排気路２５に連通する。開閉弁３３は、内側ピストン２６と弁体２７との当接面にパッキンを設けて、より気密に開閉できる。
【００４０】
排気シリンダー２３は、上部に第１保持アーム３４を連結している。排気シリンダー２３は、この第１保持アーム３４を介して第１上下移動機構（図示せず）に連結されている。第１上下移動機構は、第１保持アーム３４を上下方向に移動させて、排気シリンダー２３を垂直の姿勢で上下に移動させる。
【００４１】
貯溜室減圧機構２２は、充填液Ｓの一時貯溜室２０を設けている充填シリンダー３５と、この充填シリンダー３５の上方開口部を気密に閉塞する閉塞蓋３６と、一時貯溜室２０の空気を減圧する貯溜室減圧機３７を備える。
【００４２】
充填シリンダー３５は、内側に一時貯溜室２０を形成する上側外管３５Ａと、この充填外管３５Ａの下端部の内側に連結される内側連結管３５Ｂと、充填外管３５Ａの下端に連結されて、充填外管３５Ａとで内側連結管３５Ｂを固定する下側外管３５Ｃとを備える。
【００４３】
上側外管３５Ａは、円筒状の筒体で、内側に一時貯溜室２０を設けている。上側外管３５Ａは、内径を、ケース減圧機構２１の排気シリンダー２３の外径よりも大きくしており、内側に排気シリンダー２３の下部を挿入している。上側外管３５Ａは、排気シリンダー２３を同軸に配設しており、上側外管３５Ａの内側であって排気シリンダー２３の外側の空間を一時貯溜室２０としている。一時貯溜室２０は、上方を開口しており、この開口部を充填液Ｓの供給部２０Ａとしている。
【００４４】
内側連結管３５Ｂは、上部に、排気シリンダー２３の下端部が挿入される挿入部３８を有し、下部には、外装缶１に充填液Ｓを供給する注液部３９を有する。内側連結管３５Ｂは、挿入部３８の内径を、上側外管３５Ａの内径よりも細く成形している。挿入部３８の内径は、排気シリンダー２３の下端を挿入できるように、排気シリンダー２３の外径よりもやや大きく設計している。内側連結管３５Ｂは、挿入部３８の上部の内面を、上方に向かって次第に太くなるテーパー状として上側外管３５Ａの内側面に連結すると共に、挿入部３８の下部の内面を、下方に向かって次第に細くなるテーパー状として、下端を注液部３９に連通している。この注液部３９は、下方に延長された細長い管で、外装缶１に充填液Ｓを注液する注液ノズル１５を構成している
【００４５】
充填シリンダー３５に挿入される排気シリンダー２３は、充填シリンダー３５の内部で軸方向に上下に移動できるように配設される。上下に移動する排気シリンダー２３と内側連結管３５Ｂは、一時貯溜室２０を注液部３９に連通する開閉弁４０を備える。開閉弁４０は、排気シリンダー２３の下端に連結された弁体２７と、挿入部３８の下部に設けられた弁座４１とで構成される。挿入部３８は、下部に設けられたテーパー面を、排気シリンダー２３の下端に連結した弁体２７が当接する弁座４１としている。図に示す開閉弁４０は、弁座４１をテーパー面としているので、弁体２７も、弁座４１のテーパー面に沿う、先細のテーパー形状としている。さらに、弁体２７は、外周面にＯリング４２を配設しており、弁体２７と弁座４１とを確実に、気密に閉塞できるようにしている。この構造の開閉弁４０は、排気シリンダー２３を上昇させて、弁体２７が弁座４１から離れると開弁し、排気シリンダー２３を降下させて、弁体２７が弁座４１に当接する状態では閉弁する。
【００４６】
注液ノズル１５は、注液部３９が中心に連結されており、下端縁が外装管１の注液開口１Ａに連結されて充填液Ｓを外装缶１に注液する。注液ノズル１５は、開閉弁４０を介して一時貯溜室２０に連通されると共に、開閉弁３３を介して排気シリンダー２３の気体排気路２５に連通される。注液ノズル１５は、開閉弁３３が閉弁されて開閉弁４０が開弁された状態で一時貯溜室２０に連通されて、一時貯溜室２０に充填された充填液Ｓを外装缶１に供給する。また、注液ノズル１５は、開閉弁４０が閉弁されて開閉弁３３が開弁された状態で気体排気路２５に連通されて、外装缶１から空気を排気する。
【００４７】
さらに、注液ノズル１５は、下端部に、注液部３９に対して弾性的に上下に移動する可動連結部４３を設けている。可動連結部４３は、内側連結管３５Ｂの注液部３９の外側であって、下側外管３５Ｃの内側に配設されている。可動連結部４３は、下端に外装缶１の注液開口１Ａに気密に密着されるパッキン４４を有し、この部分を下側外管３５Ｃから下方に突出させている。さらに、可動連結部４３は、弾性体４５を介して内側連結部３５Ｂに連結されている。図に示す弾性体４５は、押しバネで、可動連結部４３を下方に弾性的に押し出している。この構造の可動連結部４３は、充填シリンダー３５の下側外管３５Ｃに対して出入して、外装缶１に当接して押圧された状態で外装缶１の注液開口１Ａを気密に密閉できる。ただ、注液ノズルは、弾性的に出入りする可動連結部を設けることなく、下端にパッキンを設けて、直接に外装缶の注液開口に密着させることもできる。
【００４８】
閉塞蓋３６は、充填シリンダー３５の上方に位置して、上下方向に移動できるように配設されている。図に示す閉塞蓋３６は、排気シリンダー２３の外周に沿って配設された筒体で、この筒体を貫通している排気シリンダー２３に沿って上下方向に移動できるようにしている。この構造の閉塞蓋３６は、排気シリンダー２３をガイドに併用しながら閉塞蓋３６を上下に移動できる。逆に、排気シリンダー２３を上下に移動させるときは、この筒状の閉塞蓋３６がガイドの働きをする。
【００４９】
閉塞蓋３６は、下端に充填シリンダー３５の上方開口部を気密に閉塞する閉塞部３６Ａを有する。閉塞部３６Ａは、下方に突出する凸部を有し、この凸部を充填シリンダー３５の開口部に挿入できるようにしている。閉塞部３６Ａの凸部は、外周にＯリング４６を備え、充填シリンダー３５の開口部を閉塞する状態で、気密に閉塞できるようにしている。閉塞蓋３６は、第２保持アーム４７で保持されており、この第２保持アーム４７を第２上下移動機構（図示せず）に連結して、上下に移動できるようにしている。閉塞蓋３６は、第２上下移動機構で駆動されて一時貯溜室２０の上方開口部を閉塞し、あるいは開放する。
【００５０】
さらに、充填シリンダー３５は、一時貯溜室２０を貯溜室減圧機３７に連結するために、上側外管３５Ａの上端部の外周を貫通して吸引部４８を設けており、この吸引部４８を貯溜室減圧機３７に連結している。貯溜室減圧機３７は、真空ポンプ３７Ａと電磁弁３７Ｂと流量調整弁３７Ｃとを備える。貯溜室減圧機３７は、電磁弁３７Ｂを制御して、一時貯溜室２０から空気を排気して一時貯溜室２０内を減圧できるようにしている。貯溜室減圧機３７は、一時貯溜室２０を外装缶１内よりも高い圧力に減圧する。外装缶１内の充填液Ｓが減圧によって沸騰するのを防止すると共に、外装缶１と一時貯溜室２０との圧力差で、速やかに充填液Ｓを外装缶１に充填するためである。したがって、貯溜室減圧機３７は、減圧によって充填液Ｓが沸騰しない範囲で一時貯溜室２０を減圧する。
【００５１】
充填シリンダー３５は、下側外管３５Ｃを上下台１７に固定すると共に、この上下台１７を第３保持アーム４９に連結している。上下台１７は、第３保持アーム４９を介して第３上下移動機構（図示せず）に連結されている。第３上下移動機構は、第３保持アーム４９を上下方向に移動させて、充填シリンダー３５を垂直の姿勢で上下に移動させる。
【００５２】
以上の構造の注液機構４は、以下のようにして外装缶１に充填液Ｓを充填する。
（１） 図３に示すように、外装缶１のセットされたキャリア２を充填シリンダー３５の下部に位置させる。このとき、充填シリンダー３５は上昇位置にある。
【００５３】
（２） 排気シリンダー２３を降下させて、一時貯溜室２０の底部の開閉弁４０を閉弁する。閉塞蓋３６を上昇させて、一時貯溜室２０の上方を開放する。一時貯溜室２０に所定量の充填液Ｓを供給する。充填液Ｓは、例えば、供給ノズル５１から供給される。供給ノズル５１は、先端を充填シリンダー３５上端の開口部である供給部２０Ａに位置させることができるように、供給ノズル移動機構（図示せず）に連結される。また供給ノズル５１は、充填液Ｓの貯蔵タンク（図示せず）に連結されており、貯蔵タンクから充填液Ｓが定量供給される。充填される充填液Ｓの量は、一本の外装缶１に必要とされる量とする。一時貯溜室２０に供給された充填液Ｓは、開閉弁４０が閉弁されているので注液ノズル１５から下に落ちることがなく、一時貯溜室２０に溜まる。
【００５４】
（３） 一時貯溜室２０に所定量の充填液Ｓが充填されると、図１２に示すように、閉塞蓋３６を充填シリンダー３５に向かって降下させて、充填シリンダー３５の上方開口部を閉塞蓋３６で閉塞する。一時貯溜室２０が密閉された状態で、一時貯溜室２０内の空気を貯溜室減圧機３７で排気して減圧する。このとき、貯溜室減圧機３７は、一時貯溜室３７を完全な真空状態にまでは減圧しない。貯溜室減圧機３７は、減圧によって充填液Ｓが沸騰しない範囲で減圧する。貯溜室減圧機３７は、たとえば、大気圧から７３０〜７１０ｍｍＨｇ圧力が低下するまで減圧する。一時貯溜室２０内を減圧することによって、一時貯溜室２０に蓄えられる充填液Ｓに含まれる気泡は浮上して排気される。
【００５５】
（４） 図１３に示すように、充填シリンダー３５と閉塞蓋３６と排気シリンダー２３とを、外装缶１に向かって一緒に降下させる。すなわち、充填シリンダー３５の上端が閉塞蓋３６で密閉された状態で、かつ、第２開閉弁４０が排気シリンダー２３で閉弁された状態で、充填シリンダー３５と閉塞蓋３６と排気シリンダー２３が一体となって降下される。降下する充填シリンダー３５は、注液ノズル１５の下端に設けられた可動連結部４３が外装缶１に当接して注液開口１Ａを閉塞する。
【００５６】
（５） 図１４に示すように、内側ピストン２６を上昇させて、開閉弁３３を開弁する。この状態で気体排気路２５は、開閉弁３３と注液ノズル１５を介して外装缶１の内部に連通される。気体排気路２５が外装缶１に連通された状態で、外装缶１内の空気をケース減圧機２４で排気して減圧する。このとき、ケース減圧機２４は、ほぼ真空状態まで減圧する。真空状態まで減圧される外装缶１は、この工程で、電極群５５の隙間に存在する空気の大部分が排気される。また、気体排気路２５が一時貯溜室２０に連通されていないので、減圧によって充填液Ｓが沸騰することはない。外装缶１が所定の圧力まで減圧されると、内側ピストン２６を降下させて開閉弁３３を閉弁する。
【００５７】
（６） 図１５に示すように、排気シリンダー２３を上昇させて開閉弁４０を開弁する。一時貯溜室２０の充填液Ｓは、注液ノズル１５を通過して、外装缶１に流入される。この状態で、注液ノズル１５から外装缶１に充填液Ｓを速やかに注入するために、貯溜室減圧機３７は、一時貯溜室２０を大気に開放する。一時貯溜室２０が大気開放されると、外装缶１内を減圧しているので、一時貯溜室２０内の充填液Ｓは、上面と下面の圧力差で速やかに外装缶１に流入される。さらに、外装缶１は、真空状態まで減圧されて、電極群５５の隙間の空気が除去されている。このため、充填液Ｓは、外装缶１内の空気に邪魔されることなくスムーズに電極群５５の隙間に入り込み、極めて効率よく浸透される。
【００５８】
貯溜室減圧機３７は、一時貯溜室２０を大気に開放することもできるが、ドライエアーの空気源、あるいは、窒素ガス等の不活性なガス源に連結することもできる。さらに、貯溜室減圧機は、加圧ガス源を連結して、一時貯溜室を加圧することもできる。この注液機構４は、一時貯溜室を大気圧よりもさらに高い圧力に加圧するので、一時貯溜室の充填液をより短時間で外装缶１に圧入できる。
【００５９】
（７） 所定量の充填液Ｓが外装缶１内に供給されると、図１５に示すように、充填シリンダー３５を上昇させる。このときの、外装缶１内の圧力は、大気圧に近い気圧となっている。したがって、注液ノズル１５の可動連結部４３を注液開口１Ａから離して外装缶１を大気に開放しても、ほとんど圧力変化はなく、外装缶１内の充填液Ｓが外装缶１から飛び出すことがない。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の注液装置は、広範囲な外形の外装缶に対応して、能率よく注液して搬送できる特長がある。それは、本発明の注液装置が、複数の外装缶を所定の配列で装着しているキャリアと、キャリアに装着している複数の外装缶の個数よりも少ない複数の注液ノズルを有する注液機構とを備え、この注液機構は、各々の注液ノズルの先端を外装缶の注液開口に連結できる位置に配設すると共に、水平移動機構でキャリアを水平方向に移動させて、全ての外装缶を注液ノズルに連結できるようにしているからである。この構造の注液装置は、各々の注液ノズルを外装缶の注液開口に連結して、注液ノズルの数と同じ数の外装缶に注液すると共に、水平移動機構でキャリアと注液ノズルのいずれか、または両方の位置を水平方向に移動させて、残りの外装缶の注液開口を注液ノズルに連結して、全ての外装缶に充填液を注液できる。したがって、薄い角型電池の外装缶であっても、注液ノズルのピッチに合わせてキャリアに装着することなく、すなわち、従来のように専用のキャリアに載せ代えてセットすることなく、省スペースにキャリアに装着して、しかも効率よく全ての外装缶に充填液を注液できる。このように、本発明の注液装置は、種々の形状の外装缶に対応して、極めて能率よく注液して搬送できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の注液装置を示す断面図
【図２】 本発明の一実施例にかかる注液装置を示す一部断面概略側面図
【図３】 図２に示す注液装置の供給排出機構を示す概略平面図
【図４】 図２に示す注液装置のキャリアと注液機構を示す概略正面図
【図５】 図４に示すキャリアの拡大平面図
【図６】 キャリアの他の一例を示す平面図
【図７】 キャリアの他の一例を示す平面図
【図８】 キャリアの他の一例を示す平面図
【図９】 キャリアの他の一例を示す平面図
【図１０】 注液機構の一例を示す断面図
【図１１】 図１０に示す注液機構が充填液を外装缶に注液する工程を示す断面図
【図１２】 図１０に示す注液機構が充填液を外装缶に注液する工程を示す断面図
【図１３】 図１０に示す注液機構が充填液を外装缶に注液する工程を示す断面図
【図１４】 図１０に示す注液機構が充填液を外装缶に注液する工程を示す断面図
【図１５】 図１０に示す注液機構が充填液を外装缶に注液する工程を示す断面図
【符号の説明】
１…外装缶 １Ａ…注液開口
２…キャリア
３…供給排出機構
４…注液機構
５…本体部
６…ホルダー部 ６Ａ…嵌入凹部
７…位置決嵌入部
８…供給コンベア
９…排出コンベア
１０…横移送機構
１１…ストッパ
１２…アーム １２Ａ…移送凹部 １２Ｂ…凸部
１３…水平シリンダー
１４…上下シリンダー
１５…注液ノズル
１６…水平移動機構 １６Ａ…押圧シリンダー
１７…上下台
１８…嵌入ロッド
１９…往復運動機構
２０…一時貯溜室 ２０Ａ…供給部
２１…ケース減圧機構
２２…貯溜室減圧機構
２３…排気シリンダー
２４…ケース減圧機 ２４Ａ…真空ポンプ ２４Ｂ…電磁弁
２４Ｃ…流量調整弁
２５…気体排気路
２６…内側ピストン
２７…弁体 ２７Ａ…通気孔
２８…外筒
２９…排気部
３０…ピストン移動機構
３１…エアーシリンダー ３１Ａ…ロッド
３２…エアー調整機 ３２Ａ…エアー源 ３２Ｂ…電磁弁
３２Ｃ…流量調整弁
３３…開閉弁
３４…第１保持アーム
３５…充填シリンダー ３５Ａ…上側外管 ３５Ｂ…内側連結管
３５Ｃ…下側外管
３６…閉塞蓋 ３６Ａ…閉塞部
３７…貯溜室減圧機 ３７Ａ…真空ポンプ ３７Ｂ…電磁弁
３７Ｃ…流量調整弁
３８…挿入部
３９…注液部
４０…開閉弁
４１…弁座
４２…Ｏリング
４３…可動連結部
４４…パッキン
４５…弾性体
４６…Ｏリング
４７…第２保持アーム
４８…吸引部
４９…第３保持アーム
５１…供給ノズル
５５…電極群
６０…カバー
６１…封口ガスケット
Ｓ…充填液
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体を充填しているコンデンサーや電池は、電極群を入れた外装缶に充填液を充填した後、外装缶の注液開口を閉塞して製造される。外装缶に充填液を充填するとき、電極群の隙間に充填液を含浸させるのに時間がかかる。とくに、電極板を密に積層した電極群を内部に収納した外装缶、たとえば、コンデンサーやリチウムイオン二次電池の外装缶は、充填液の充填に極めて時間がかかる。外装缶に充填液を供給しても、充填液が電極群の隙間にスムーズに浸透されないからである。充填液の浸透に時間がかかると、この間に、外装缶内に不純物が侵入し易くなる弊害がある。この弊害を防止するために、充填液を充填した外装缶を最適な環境に調整されたストックヤードに保存して静置する必要がある。さらに、静置する湿度等の環境が適正でないと、水分が浸入して電気特性を低下させる等の弊害も発生する。さらにまた、多量の外装缶を静置するために広いストックヤードを必要とする。また、能率よくコンデンサーや電池を多量生産できない欠点もある。
【０００３】
このため、従来は、垂直に立てた外装缶に必要な所定の量の充填液を充填し、その後、長い時間静置して、電極群の隙間に徐々に充填液を浸透させていた。この方法は、充填液を電極群に含浸させるのに時間がかかって、能率よく充填液を充填できない欠点がある。さらに、この方法は、外装缶に所定量の充填液を充填すると、充填液が外装缶から溢れる。外装缶に充填した充填液が漏れるのは、充填液の注液量を、電極群に含浸された状態で適量になるように決定されるにもかかわらず、充填液が電極群の隙間に速やかに含浸しないため、外装缶から溢れてしまうためである。したがって、図１に示すように、外装缶１の開口部に、封口ガスケット６１で水密にカバー６０を装着し、カバー６０の内部に、必要な量の充填液Ｓを充填して静置している。外装缶１に一つずつカバー６０を装着するには手間がかかり、充填液Ｓを能率よく外装缶１に充填することを難しくしている。また、充填液Ｓを電極群５５の隙間に十分に含浸させるために、例えば２時間静置しておく必要があり、極めて生産効率が悪い。多量生産するためには、多くの設備が必要になり、カバー６０の装着も大変な手間となる。
【０００４】
充填液を速やかに電極群に含浸させるために、本発明者は、注液ノズルを外装缶の注液開口に気密に押し付け、注液ノズルから外装缶に速やかに注液する装置を開発した。この注液装置は、多数の外装缶に能率よく注液するために、複数の注液ノズルを横１列に並べている。複数の注液ノズルは一緒に上下に移動されて、真下に並べて配置している複数の外装缶の注液開口に各々連結される。この注液装置は、注液ノズルの数と同じ数の外装缶に一緒に注液できるので、能率よく注液できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の注液ノズルを横１列に並べている注液装置は、注液ノズルの間隔に併せて外装缶を配置する必要がある。この装置は、注液ノズルの最小間隔に制限を受ける。注液ノズルの上方に、充填液を供給するためのシリンダー等の注液に必要な機構を設けているからである。注液ノズルの間隔が広くなると、外装缶の間隔も広くする必要がある。注液ノズルの真下に外装缶を配置して、全ての注液ノズルを一緒に降下して、各々の外装缶の注液開口に連結するからである。この注液装置は、注液ノズルの真下に外装缶を配置するので、外装缶の大きさや形状に関係なく、キャリアには一定の間隔で一定の個数の外装缶しか装着できない。製造ラインに使用さるキャリアは、能率よく外装缶を移送するために、できるかぎり多くの外装缶を装着して移送している。このため、薄い角型電池等は、ピッチをつめてキャリアに装着して移送している。しかしながら、従来の注液装置は、注液ノズルの真下に外装缶を配置する必要があるので、薄い角型電池の外装缶をも注液ノズルのピッチに合わせてキャリアに装着する必要がある。このため、薄い角型電池の外装缶等は、注液装置に専用のキャリアに載せ代えてセットしているのが実状である。このため、薄い角型電池の外装缶等にあっては、キャリアに装着するのに手間がかかる欠点がある。また、注液装置に専用のキャリアに載せ代えした外装缶は、次の工程で能率よく移送するために、ふたたび別のキャリアに接近させて載せ代えする必要があり、さらに手間がかかる欠点がある。したがって、従来の注液装置は、種々の形状の外装缶に能率よく注液することが難しく、注液する外装缶が変更されると、その作業に手間がかかる欠点があった。
【０００６】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、広範囲な外形の外装缶に対応して、能率よく注液して搬送できる電池またはコンデンサーの外装缶に電解液を注液する注液装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の注液装置は、電極群５５を内蔵している複数の外装缶１を所定の配列で装着しているキャリア２と、このキャリア２を供給位置から注液位置に、さらに注液位置から排出位置に移動させる供給排出機構３と、供給排出機構３でもって注液位置に移動されたキャリア２に装着している外装缶１の注液開口１Ａに注液ノズル１５を気密に密着させて、注液ノズル１５から外装缶１に注液する注液機構４とを備える。注液機構４は、キャリア２に装着している複数の外装缶１の個数よりも少ない複数の注液ノズル１５を備え、各々の注液ノズル１５の先端と、キャリア２に装着されている外装缶１の注液開口１Ａとの相対位置を、注液ノズル１５を注液開口１Ａに連結できる位置に配設している。さらに、注液機構４は、キャリア２を水平方向に移動させて、全ての外装缶１を注液ノズル１５に連結できる位置に移動させる水平移動機構１６を備える。注液装置は、各々の注液ノズル１５を外装缶１の注液開口１Ａに連結して、注液ノズル１５の数と同じ数の外装缶１に注液すると共に、水平移動機構１６でキャリア２と注液ノズル１５のいずれか、または両方の位置を水平方向に移動させて、残りの外装缶１の注液開口１Ａを注液ノズル１５に連結して、全ての外装缶１に充填液Ｓを注液する
【０００８】
注液装置は、キャリア２に一定のピッチで複数の外装缶１を装着して、注液機構４の注液ノズル１５の間隔を、キャリア２に並べて装着している外装缶１の注液開口１Ａのピッチの整数倍としている。さらに、注液装置は、注液ノズル１５の数を、キャリア２に装着している外装缶１の整数分の１としている。
【０００９】
キャリア２に装着する外装缶１は、電池の外装缶あるいはコンデンサーの外装缶とすることができる。電池の外装缶は、角型電池または円筒型電池の外装缶とすることができる。キャリア２は、外装缶１を１列に並べて配設することができる。
【００１０】
供給排出機構３は、好ましくは、供給位置に配設している供給コンベア８と、排出位置に配設している排出コンベア９とを備え、供給コンベア８と排出コンベア９とを互いに平行で水平面内で位置をずらせて配設すると共に、供給コンベア８と排出コンベア９との間に注液位置を配設することができる。さらに、供給排出機構３は、好ましくは、供給コンベア８の注液位置から排出コンベア９の排出位置にキャリア２を移送する横移送機構１０を備える。
【００１１】
さらに、注液装置は、キャリア２に位置決嵌入部７を設けると共に、この位置決嵌入部７に嵌入されてキャリア２を定位置に保持する往復運動機構１９を水平移動機構１６に設けることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための注液装置を例示するものであって、本発明は注液装置を下記のものに特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図１ないし図３に示す外装缶に充填液を注液する注液装置は、複数の外装缶１を横一列に並べているキャリア２と、このキャリア２を供給位置から注液位置に、さらに注液位置から排出位置に移動させる供給排出機構３と、この供給排出機構３で注液位置に移動されたキャリア２に装着している外装缶１に注液する注液機構４とを備える。
【００１５】
キャリア２に装着される外装缶１は、電池の外装缶、またはコンデンサーの外装缶である。電池の外装缶は、充填液を充填した後、注液開口１Ａを閉塞してリチウムイオン二次電池とする。リチウムイオン二次電池やコンデンサーは一対の電極を密に積層して外装缶に入れているので、充填液の含浸に時間がかかる。このため、充填液を注液する工程の時間をいかにして短縮するかが、多量生産において極めて大切となる。ニッケル−水素電池等の最近の電池は、大電流特性を向上させるために、薄い電極を密に集合して対向面積を広くする傾向がある。このことは、充填液の注液時間を長くする。このため、リチウムイオン二次電池やニッケル−水素電池のみでなく他の電池の外装缶にも、速やかに充填液を充填することが要求される。
【００１６】
図４の正面図と図５の平面図に示すキャリア２は、角型電池の外装缶１を、互いに平行な姿勢で横一列に並べている。キャリア２は、図６ないし図９に示す配列で外装缶１を装着することもできる。図６のキャリア２は、複数の外装缶１を傾斜する姿勢で横一列に並べている。図７のキャリア２は、複数の外装缶１を縦横に並べている。図８のキャリア２は、円筒型電池やコンデンサーに使用される円筒状の外装缶１を横一列に並べており、図９のキャリア２は、円筒状の外装缶１を縦横に並べている。
【００１７】
キャリア２は、図４と図５に示すように、本体部５と、この本体部５の上に固定されて外装缶１を脱着できるように挿入するホルダー部６とを備える。本体部５は、外装缶１に注液するときに、キャリア２を正確な位置に停止させる位置決嵌入部７を有する。位置決嵌入部７は凹部で、図のキャリア２はふたつの位置に停止されるので、ふたつの位置決嵌入部７を有する。ホルダー部６は、外装缶１を垂直に立てた姿勢で挿入して保持するために、外装缶１の外形よりもわずかに大きい内形の嵌入凹部６Ａを垂直に設けている。図のキャリア２は、ホルダー部６の嵌入凹部６Ａに外装缶１を入れて、一定の間隔で装着している。キャリア２には、注液ノズル１５のピッチの整数分の１の間隔で外装缶１を装着している。図のキャリア２は、注液ノズル１５のピッチの１／２の間隔で外装缶１を装着している。
【００１８】
供給排出機構３は、供給位置に配設している供給コンベア８と、排出位置に配設している排出コンベア９と、供給コンベア８の注液位置から排出コンベア９の排出位置にキャリア２を移送する横移送機構１０を備える。供給コンベア８と排出コンベア９は、互いに平行で水平面内で位置をずらせて配設しており、供給コンベア８と排出コンベア９との間に注液位置を設けている。したがって、注液位置の両側に供給コンベア８と排出コンベア９を配設している。供給コンベア８は、ストッパ１１を備える。ストッパ１１は、供給コンベア８で移送されてくるキャリア２を供給位置に停止させる。供給位置は、注液位置の真横に位置する。
【００１９】
横移送機構１０は、キャリア２を横方向に移送して、供給位置から注液位置に移送する。この横移送機構１０は、キャリア２を横方向に移送するアーム１２と、このアーム１２を前後方向と上下方向に移動させる水平シリンダー１３と上下シリンダー１４とを備える。アーム１２は、図１に示すように、供給位置のキャリア２を嵌入して移送する移送凹部１２Ａを下面に有する。このアーム１２は、移送凹部１２Ａに供給位置のキャリア２を嵌入して移送するとき、先端で注液位置のキャリア２を排出位置に押し出す。この横移送機構１０は、供給位置と注液位置にあるふたつのキャリア２を一緒に注液位置と排出位置に移送できる。
【００２０】
この横移送機構１０は、以下の動作をしてキャリア２を移送する。
（１） 図１の実線位置に待機するアーム１２が水平シリンダー１３で押し出される。押し出し位置は、移送凹部１２Ａを供給位置のキャリア２の真上とする位置である。
（２） この位置に移動されたアーム１２は、上下シリンダー１４で降下されて、移送凹部１２Ａに供給位置のキャリア２を嵌入する。この状態で、アーム先端の凸部１２Ｂは、注液位置と排出位置とのキャリア２の間に挿入される。
（３） この状態で水平シリンダー１３がアーム１２を図の鎖線で示す位置まで押し出すと、供給位置のキャリア２は注液位置に、注液位置のキャリア２は排出位置に移送される。
（４） その後、上下シリンダー１４がアーム１２を上昇させた後、水平シリンダー１３がアーム１２を実線で示す待機位置に後退させる。
【００２１】
注液機構４は、外装缶１に充填液を注液する複数の注液ノズル１５と、キャリア２を水平方向に移動させて、外装缶１の注液開口１Ａに注液ノズル１５を連結できる位置に移動させる水平移動機構１６を備えている。複数の注液ノズル１５は上下台１７に固定されて、一緒に上下すると共に、一緒に外装缶１に注液する。図の注液機構４は、キャリア２に装着している外装缶１の個数の半分の注液ノズル１５を備える。図４と図５のキャリア２は、１６個の外装缶１を装着しているので、注液機構４は８個の注液ノズル１５を備える。外装缶１の半分の個数の注液ノズル１５は、その中心間隔を外装缶１の中心間隔の２倍としている。この注液機構４は、１回の注液でひとつのキャリア２に装着している半分の外装缶１、すなわち８個の外装缶１に注液する。したがって、２回の注液でキャリア２に装着している全ての外装缶１である１６個の外装缶１に注液できる。この注液機構４は、１回目の注液が完了した後、注液ノズル１５と外装缶１との相対位置をキャリア２の縦方向にずらせて、２回目で残り８個の外装缶１に注液する。注液ノズル１５と外装缶１の相対位置は、キャリア２と注液ノズル１５のいずれか、または両方をキャリア２の縦方向に移動してずらせることができる。図の装置は、キャリア２を縦方向に移動して、注液ノズル１５を隣の外装缶１の注液開口１Ａの真上に移動させる。ただ、図示しないが、注液ノズルをキャリアの縦方向に移動させて、注液ノズルと注液開口との相対位置をずらせることもできる。ただし、本明細書において、キャリアの縦方向とはキャリアの長手方向を意味し、キャリアの横方向とは、キャリアの短手方向を意味するものとする。
【００２２】
注液機構は、３回に分けて注液して、ひとつのキャリアに装着している全ての外装缶に注液することもできる。この注液機構は、ひとつのキャリアに装着している外装缶の１／３の個数の注液ノズルを備える。たとえば、キャリアに１８個の外装缶を装着して、注液ノズルの数を６個とする。この注液機構は、注液ノズルの中心間隔を外装缶の中心間隔の３倍としている。この注液機構は、１回の注液で１／３個の外装缶である６個の外装缶に注液し、これを３回繰り返して全ての外装缶である１８個の外装缶に注液する。注液が完了する毎に、キャリアまたは注液ノズルをキャリアの縦方向に移動させる。キャリアの移動距離は、外装缶の間隔に等しくする。注液機構が３回に分けて注液する注液装置は、キャリアに３つの位置決嵌入部を設ける。
【００２３】
以上のように、注液ノズル１５の数をキャリア２に装着している外装缶１の整数分の１（１／ｎ）とする注液機構４は、複数回（ｎ回）で全ての外装缶１に注液することができる。この注液機構４が、図４、図５および図８に示すように、キャリア２に１列に並べている外装缶１に注液する場合、注液ノズル１５の中心間隔を外装缶１の中心間隔の整数倍（ｎ倍）とする。図６に示すように、キャリア２が複数の外装缶１を傾斜する姿勢で１列に並べている場合、注液ノズル１５の中心間隔を外装缶１の注液開口１Ａの間隔の整数倍（ｎ倍）とする。
【００２４】
注液機構４は、複数回に分けてキャリア２に装着している全ての外装缶１に注液するので、注液ノズル１５の数は、ひとつのキャリア２に装着している外装缶１の個数よりも少ない。ひとつの注液ノズル１５が、ひとつのキャリア２に装着している複数の外装缶１に注液するからである。注液機構４は、各々の注液ノズル１５の先端、すなわち、下端を、キャリア２に装着している外装缶１の注液開口１Ａの真上に位置させる。各々の注液ノズル１５の先端と、キャリア２に装着されている外装缶１の注液開口１Ａとの相対位置を、注液ノズル１５の下端を注液開口１Ａに連結できる位置とするためである。外装缶１の注液開口１Ａの真上に位置する注液ノズル１５は、垂直に降下して、注液開口１Ａに連結される。
【００２５】
この注液機構４は、各々の注液ノズル１５の下端を外装缶１の注液開口１Ａに連結して、注液ノズル１５の数と同じ数の外装缶１に注液した後、キャリア２と注液ノズル１５のいずれか、または両方の位置を水平方向に移動させて、残りの外装缶１の注液開口１Ａに注液ノズル１５の下端を連結して、キャリア２に装着している全ての外装缶１に注液する。
【００２６】
注液ノズル１５とキャリア２との相対位置をずらせるために、注液機構４は水平移動機構１６を備える。図３は、キャリア２を縦方向に移動させる水平移動機構１６を示す。この水平移動機構１６は、キャリア２の両端を押圧する一対の押圧シリンダー１６Ａを備える。一対の押圧シリンダー１６Ａは、いずれか片方で定位置まで押圧し、他方で所定の圧力で押圧して位置決めする。たとえば、図において右側の押圧シリンダー１６Ａを定位置まで押し出してキャリア２を第１の停止位置とし、左側の押圧シリンダー１６Ａで定位置まで押し出してキャリア２を第２の停止位置に停止させる。
【００２７】
さらに、水平移動機構１６は、キャリア２を第１の停止位置と第２の停止位置で、正確に位置決めして停止させるために、キャリア２の位置決嵌入部７に嵌入ロッド１８を嵌入させてキャリア２を定位置に保持する往復運動機構１９を備える。図の往復運動機構１９は、注液ノズル１５を上下に移動させる上下台１７に嵌入ロッド１８を固定している。嵌入ロッド１８は、注液ノズル１５と一緒に降下されて、キャリア２の位置決嵌入部７に案内されて、キャリア２を定位置に固定する。この往復運動機構１９は、注液ノズル１５と嵌入ロッド１８を一緒に降下させるので、嵌入ロッド１８でキャリア２を定位置に保持して、注液ノズル１５の下端を正確に外装缶１の注液開口１Ａに案内できる。ただ、嵌入ロッド１８は、必ずしも注液ノズル１５と一緒に降下させる必要はない。往復運動機構は、装置のフレームに上下に移動できる嵌入ロッドを設け、これをキャリアの位置決嵌入部に案内して、キャリアを定位置に停止することもできる。図４と図５に示すキャリア２は、注液機構４で２回に分けて全ての外装缶１に注液するので、キャリア２の両端部に、それぞれ２個ずつの位置決嵌入部７を設けている。各２個の位置決嵌入部７は、水平移動機構１６でキャリア２を移動する方向に離して設けている。２個の位置決嵌入部７の間隔は、外装缶１の中心間隔と等しくしている。
【００２８】
以上の注液機構４は、以下の工程で、注液位置にあるキャリア２に装着している外装缶１に注液する。
(1) 横移送機構１０で注液位置に移送されたキャリア２が、水平移動機構１６の押圧シリンダー１６Ａに押されて第１の停止位置に停止される。
(2) 上下台１７が降下されて、往復運動機構１９の嵌入ロッド１８がキャリア２の位置決嵌入部７に案内される。嵌入ロッド１８は、キャリア２を正確に定位置に保持する。嵌入ロッド１８と一緒に、上下台１７に固定している注液ノズル１５も降下される。
(3) 降下した各々の注液ノズル１５は、下端の注液孔を外装缶１の注液開口１Ａに連結する。注液ノズル１５の下端は、液漏れしないように、外装缶１の注液開口１Ａに気密に連結される。
(4) 注液ノズル１５が、所定量の充填液を排出して、外装缶１に定量の充填液を注液し、その後、注液ノズル１５は充填液の排出を停止する。
(5) 上下台１７が上昇して、注液ノズル１５と嵌入ロッド１８を上昇させる。
(6) 水平移動機構１６がキャリア２を縦に移動させる。水平移動機構１６は、キャリア２を押圧していた押圧シリンダー１６Ａを切り換えて、キャリア２を第２の停止位置に停止させる。第２の停止位置は、充填液が充填されない外装缶１の注液開口１Ａを注液ノズル１５の真下に位置させる。
(7) 上下台１７が降下して、嵌入ロッド１８をキャリア２の位置決嵌入部７に案内させると共に、注液ノズル１５の下端を充填液を充填していない外装缶１の注液開口１Ａに連結する。この状態で、注液ノズル１５は定量の充填液を排出して、外装缶１に注液し、その後、充填液の排出を停止する。
(8) 上下台１７が上昇して、注液ノズル１５を外装缶１から分離する。
(9) 横移送機構１０でもって、供給位置のキャリア２が排出位置に送り出されると共に、供給位置のキャリア２が供給位置に送りこまれる。
【００２９】
その後、(1)〜(9)の動作を繰り返して、キャリア２に装着している外装缶１に注液される。
【００３０】
さらに、注液機構４は、図７と図９に示すように、複数の外装缶１を縦横に装着しているキャリア２に注液するとき、キャリア２または注液ノズル１５をキャリア２の横方向に移動させて、注液ノズル１５を横に隣接する外装缶１の注液開口１Ａの真上に移動させる。
【００３１】
図７に示すキャリア２は、縦方向に４列、横方向に４列、合計１６個の外装缶１を装着している。このキャリア２に注液する注液機構は、４個の注液ノズルを備え、これらの注液ノズルの中心間隔を、図の矢印で示すように、キャリア２の縦方向に装着された外装缶１の注液開口１Ａの間隔と等しくする。この注液機構は、縦方向に配列された第１列の外装缶１への注液が完了すると、注液ノズルと外装缶１との相対位置をキャリア２の横方向にずらせて、第２列の外装缶１に注液する。その後、第３列と第４列の外装缶１に注液して全ての外装缶１への注液を完了する。この注液機構は、キャリア２を縦方向に移動させることなく、横方向にのみ移動して全ての外装缶１に注液できる。図のキャリア２は、両端部にそれぞれ４個の位置決嵌入部７を設けている。４個の位置決嵌入部７は、キャリア２を移動する横方向に離して設けている。４個の位置決嵌入部７の間隔は、横方向に隣接する外装缶１の中心間隔と等しくしている。
【００３２】
さらに、図９に示すキャリア２は、縦方向に８列、横方向に２列、合計１６個の外装缶１を装着している。このキャリア２に注液する注液機構は、４個の注液ノズルを、図の矢印で示す間隔で配設している。この注液機構は、キャリア２または注液ノズルをキャリア２の縦横の方向に移動させて、縦横に配列された全ての外装缶１に注液する。この注液機構は、４個の注液ノズルで、縦方向に配列された８個の外装缶１に、２回に分けて注液する。したがって、第１列と第２列に配列された各８個の外装缶１をそれぞれ２回ずつ、合計４回に分けて注液する。図のキャリア２は、両端部にそれぞれ４個の位置決嵌入部７を設けている。４個の位置決嵌入部７は、キャリア２を移動する縦横の方向に離して設けている。縦方向に離して設けられる２個の位置決嵌入部７の間隔は、縦方向に隣接する外装缶１の中心間隔と等しくしており、横方向に離して設けられる２個の位置決嵌入部７の間隔は、横方向に隣接する外装缶１の中心間隔と等しくしている
【００３３】
本発明の注液装置は、注液機構４を特定するものでないが、以下の注液機構４で極めて能率よく速やかに注液できる。
【００３４】
図１０に示す外装缶に充填液を充填する注液機構は、外装缶１内の気体を排気して減圧するケース減圧機構２１と、外装缶１に充填する充填液Ｓを蓄える一時貯溜室２０と、この一時貯溜室２０を閉鎖して減圧する貯溜室減圧機構２２とを備える。
【００３５】
ケース減圧機構２１は、内部に気体排気路２５を有する排気シリンダー２３と、排気シリンダー２３に連通されて外装缶１内の気体を排気するケース減圧機２４を備える。
【００３６】
排気シリンダー２３は、細長い円筒状で、垂直の姿勢に配設されている。排気シリンダー２３は、下端を弁体２７で閉塞すると共に、内部に軸方向に延長された内側ピストン２６を挿通している。内側ピストン２６は、排気シリンダー２３の内径よりも小さな外径のピストンである。排気シリンダー２３は、内側ピストン２６を同軸に挿通しており、排気シリンダー２３の内側であって、ピストンの外側を気体排気路２５としている。
【００３７】
さらに、排気シリンダー２３は、上端縁から延長して外筒２８を連結している。外筒２８は、外周を貫通して排気部２９を設けており、この排気部２９をケース減圧機２４に連結している。ケース減圧機２４は、真空ポンプ２４Ａと電磁弁２４Ｂと流量調整弁２４Ｃとを備える。ケース減圧機２４は、電磁弁２４Ｂを制御して、気体排気路２５を介して外装缶１内の空気を排気して、外装缶１内を減圧できるようにしている。ケース減圧機２４は、外装缶１を、ほぼ真空状態まで減圧する。真空状態まで減圧される外装缶１は、電極群５５の隙間に存在する空気の大部分が排気される。
【００３８】
外筒２８の上端部には、内側ピストン２６を排気シリンダー２３内で上下に移動させるピストン移動機構３０を連結している。ピストン移動機構３０は、内側ピストン２６を上下に移動させるエアーシリンダー３１と、このエアーシリンダー３１に供給するエアーを調整するエアー調整機３２を備える。エアーシリンダー３１は、ロッド３１Ａの先端を内側ピストン２６の上端に固定しており、空気圧でロッド３１Ａを伸縮させて内側ピストン２６を上下に移動させる。エアー調整機３２は、エアー源３２Ａと電磁弁３２Ｂと流量調整弁３２Ｃとを備える。エアー調整機３２は、エアーシリンダー３１に供給または排気する空気を制御して、内側ピストン２６に連結されたロッド３１Ａを伸縮させる。このピストン移動機構３０は、エアーシリンダー３１がロッド３１Ａを伸長すると内側ピストン２６を押し下げて、ロッド３１Ａを収縮すると内側ピストン２６を引き上げるようにしている。ただ、ピストン移動機構は、エアーシリンダーに代わって油圧シリンダーを使用することもできる。
【００３９】
内側ピストン２６の下端は、排気シリンダー２３の下端に連結された弁体２７まで延長されており、上下に移動する内側ピストン２６の下端面と弁体２７とで開閉弁３３を構成している。弁体２７は、中心に通気孔２７Ａを開口しており、この通気孔２７Ａを開閉弁３３を介して気体排気路２５に連通している。開閉弁３３は、内側ピストン２６が降下されて、内側ピストン２６の下端面が弁体２７の上面に当接すると、通気孔２７Ａが閉塞されて閉弁する。逆に、開閉弁３３は、内側ピストン２６が上昇されると、内側ピストン２６の下端面が弁体２７から離れて開弁され、通気孔２７Ａを気体排気路２５に連通する。開閉弁３３は、内側ピストン２６と弁体２７との当接面にパッキンを設けて、より気密に開閉できる。
【００４０】
排気シリンダー２３は、上部に第１保持アーム３４を連結している。排気シリンダー２３は、この第１保持アーム３４を介して第１上下移動機構（図示せず）に連結されている。第１上下移動機構は、第１保持アーム３４を上下方向に移動させて、排気シリンダー２３を垂直の姿勢で上下に移動させる。
【００４１】
貯溜室減圧機構２２は、充填液Ｓの一時貯溜室２０を設けている充填シリンダー３５と、この充填シリンダー３５の上方開口部を気密に閉塞する閉塞蓋３６と、一時貯溜室２０の空気を減圧する貯溜室減圧機３７を備える。
【００４２】
充填シリンダー３５は、内側に一時貯溜室２０を形成する上側外管３５Ａと、この充填外管３５Ａの下端部の内側に連結される内側連結管３５Ｂと、充填外管３５Ａの下端に連結されて、充填外管３５Ａとで内側連結管３５Ｂを固定する下側外管３５Ｃとを備える。
【００４３】
上側外管３５Ａは、円筒状の筒体で、内側に一時貯溜室２０を設けている。上側外管３５Ａは、内径を、ケース減圧機構２１の排気シリンダー２３の外径よりも大きくしており、内側に排気シリンダー２３の下部を挿入している。上側外管３５Ａは、排気シリンダー２３を同軸に配設しており、上側外管３５Ａの内側であって排気シリンダー２３の外側の空間を一時貯溜室２０としている。一時貯溜室２０は、上方を開口しており、この開口部を充填液Ｓの供給部２０Ａとしている。
【００４４】
内側連結管３５Ｂは、上部に、排気シリンダー２３の下端部が挿入される挿入部３８を有し、下部には、外装缶１に充填液Ｓを供給する注液部３９を有する。内側連結管３５Ｂは、挿入部３８の内径を、上側外管３５Ａの内径よりも細く成形している。挿入部３８の内径は、排気シリンダー２３の下端を挿入できるように、排気シリンダー２３の外径よりもやや大きく設計している。内側連結管３５Ｂは、挿入部３８の上部の内面を、上方に向かって次第に太くなるテーパー状として上側外管３５Ａの内側面に連結すると共に、挿入部３８の下部の内面を、下方に向かって次第に細くなるテーパー状として、下端を注液部３９に連通している。この注液部３９は、下方に延長された細長い管で、外装缶１に充填液Ｓを注液する注液ノズル１５を構成している
【００４５】
充填シリンダー３５に挿入される排気シリンダー２３は、充填シリンダー３５の内部で軸方向に上下に移動できるように配設される。上下に移動する排気シリンダー２３と内側連結管３５Ｂは、一時貯溜室２０を注液部３９に連通する開閉弁４０を備える。開閉弁４０は、排気シリンダー２３の下端に連結された弁体２７と、挿入部３８の下部に設けられた弁座４１とで構成される。挿入部３８は、下部に設けられたテーパー面を、排気シリンダー２３の下端に連結した弁体２７が当接する弁座４１としている。図に示す開閉弁４０は、弁座４１をテーパー面としているので、弁体２７も、弁座４１のテーパー面に沿う、先細のテーパー形状としている。さらに、弁体２７は、外周面にＯリング４２を配設しており、弁体２７と弁座４１とを確実に、気密に閉塞できるようにしている。この構造の開閉弁４０は、排気シリンダー２３を上昇させて、弁体２７が弁座４１から離れると開弁し、排気シリンダー２３を降下させて、弁体２７が弁座４１に当接する状態では閉弁する。
【００４６】
注液ノズル１５は、注液部３９が中心に連結されており、下端縁が外装管１の注液開口１Ａに連結されて充填液Ｓを外装缶１に注液する。注液ノズル１５は、開閉弁４０を介して一時貯溜室２０に連通されると共に、開閉弁３３を介して排気シリンダー２３の気体排気路２５に連通される。注液ノズル１５は、開閉弁３３が閉弁されて開閉弁４０が開弁された状態で一時貯溜室２０に連通されて、一時貯溜室２０に充填された充填液Ｓを外装缶１に供給する。また、注液ノズル１５は、開閉弁４０が閉弁されて開閉弁３３が開弁された状態で気体排気路２５に連通されて、外装缶１から空気を排気する。
【００４７】
さらに、注液ノズル１５は、下端部に、注液部３９に対して弾性的に上下に移動する可動連結部４３を設けている。可動連結部４３は、内側連結管３５Ｂの注液部３９の外側であって、下側外管３５Ｃの内側に配設されている。可動連結部４３は、下端に外装缶１の注液開口１Ａに気密に密着されるパッキン４４を有し、この部分を下側外管３５Ｃから下方に突出させている。さらに、可動連結部４３は、弾性体４５を介して内側連結部３５Ｂに連結されている。図に示す弾性体４５は、押しバネで、可動連結部４３を下方に弾性的に押し出している。この構造の可動連結部４３は、充填シリンダー３５の下側外管３５Ｃに対して出入して、外装缶１に当接して押圧された状態で外装缶１の注液開口１Ａを気密に密閉できる。ただ、注液ノズルは、弾性的に出入りする可動連結部を設けることなく、下端にパッキンを設けて、直接に外装缶の注液開口に密着させることもできる。
【００４８】
閉塞蓋３６は、充填シリンダー３５の上方に位置して、上下方向に移動できるように配設されている。図に示す閉塞蓋３６は、排気シリンダー２３の外周に沿って配設された筒体で、この筒体を貫通している排気シリンダー２３に沿って上下方向に移動できるようにしている。この構造の閉塞蓋３６は、排気シリンダー２３をガイドに併用しながら閉塞蓋３６を上下に移動できる。逆に、排気シリンダー２３を上下に移動させるときは、この筒状の閉塞蓋３６がガイドの働きをする。
【００４９】
閉塞蓋３６は、下端に充填シリンダー３５の上方開口部を気密に閉塞する閉塞部３６Ａを有する。閉塞部３６Ａは、下方に突出する凸部を有し、この凸部を充填シリンダー３５の開口部に挿入できるようにしている。閉塞部３６Ａの凸部は、外周にＯリング４６を備え、充填シリンダー３５の開口部を閉塞する状態で、気密に閉塞できるようにしている。閉塞蓋３６は、第２保持アーム４７で保持されており、この第２保持アーム４７を第２上下移動機構（図示せず）に連結して、上下に移動できるようにしている。閉塞蓋３６は、第２上下移動機構で駆動されて一時貯溜室２０の上方開口部を閉塞し、あるいは開放する。
【００５０】
さらに、充填シリンダー３５は、一時貯溜室２０を貯溜室減圧機３７に連結するために、上側外管３５Ａの上端部の外周を貫通して吸引部４８を設けており、この吸引部４８を貯溜室減圧機３７に連結している。貯溜室減圧機３７は、真空ポンプ３７Ａと電磁弁３７Ｂと流量調整弁３７Ｃとを備える。貯溜室減圧機３７は、電磁弁３７Ｂを制御して、一時貯溜室２０から空気を排気して一時貯溜室２０内を減圧できるようにしている。貯溜室減圧機３７は、一時貯溜室２０を外装缶１内よりも高い圧力に減圧する。外装缶１内の充填液Ｓが減圧によって沸騰するのを防止すると共に、外装缶１と一時貯溜室２０との圧力差で、速やかに充填液Ｓを外装缶１に充填するためである。したがって、貯溜室減圧機３７は、減圧によって充填液Ｓが沸騰しない範囲で一時貯溜室２０を減圧する。
【００５１】
充填シリンダー３５は、下側外管３５Ｃを上下台１７に固定すると共に、この上下台１７を第３保持アーム４９に連結している。上下台１７は、第３保持アーム４９を介して第３上下移動機構（図示せず）に連結されている。第３上下移動機構は、第３保持アーム４９を上下方向に移動させて、充填シリンダー３５を垂直の姿勢で上下に移動させる。
【００５２】
以上の構造の注液機構４は、以下のようにして外装缶１に充填液Ｓを充填する。
（１） 図３に示すように、外装缶１のセットされたキャリア２を充填シリンダー３５の下部に位置させる。このとき、充填シリンダー３５は上昇位置にある。
【００５３】
（２） 排気シリンダー２３を降下させて、一時貯溜室２０の底部の開閉弁４０を閉弁する。閉塞蓋３６を上昇させて、一時貯溜室２０の上方を開放する。一時貯溜室２０に所定量の充填液Ｓを供給する。充填液Ｓは、例えば、供給ノズル５１から供給される。供給ノズル５１は、先端を充填シリンダー３５上端の開口部である供給部２０Ａに位置させることができるように、供給ノズル移動機構（図示せず）に連結される。また供給ノズル５１は、充填液Ｓの貯蔵タンク（図示せず）に連結されており、貯蔵タンクから充填液Ｓが定量供給される。充填される充填液Ｓの量は、一本の外装缶１に必要とされる量とする。一時貯溜室２０に供給された充填液Ｓは、開閉弁４０が閉弁されているので注液ノズル１５から下に落ちることがなく、一時貯溜室２０に溜まる。
【００５４】
（３） 一時貯溜室２０に所定量の充填液Ｓが充填されると、図１２に示すように、閉塞蓋３６を充填シリンダー３５に向かって降下させて、充填シリンダー３５の上方開口部を閉塞蓋３６で閉塞する。一時貯溜室２０が密閉された状態で、一時貯溜室２０内の空気を貯溜室減圧機３７で排気して減圧する。このとき、貯溜室減圧機３７は、一時貯溜室３７を完全な真空状態にまでは減圧しない。貯溜室減圧機３７は、減圧によって充填液Ｓが沸騰しない範囲で減圧する。貯溜室減圧機３７は、たとえば、大気圧から７３０〜７１０ｍｍＨｇ圧力が低下するまで減圧する。一時貯溜室２０内を減圧することによって、一時貯溜室２０に蓄えられる充填液Ｓに含まれる気泡は浮上して排気される。
【００５５】
（４） 図１３に示すように、充填シリンダー３５と閉塞蓋３６と排気シリンダー２３とを、外装缶１に向かって一緒に降下させる。すなわち、充填シリンダー３５の上端が閉塞蓋３６で密閉された状態で、かつ、第２開閉弁４０が排気シリンダー２３で閉弁された状態で、充填シリンダー３５と閉塞蓋３６と排気シリンダー２３が一体となって降下される。降下する充填シリンダー３５は、注液ノズル１５の下端に設けられた可動連結部４３が外装缶１に当接して注液開口１Ａを閉塞する。
【００５６】
（５） 図１４に示すように、内側ピストン２６を上昇させて、開閉弁３３を開弁する。この状態で気体排気路２５は、開閉弁３３と注液ノズル１５を介して外装缶１の内部に連通される。気体排気路２５が外装缶１に連通された状態で、外装缶１内の空気をケース減圧機２４で排気して減圧する。このとき、ケース減圧機２４は、ほぼ真空状態まで減圧する。真空状態まで減圧される外装缶１は、この工程で、電極群５５の隙間に存在する空気の大部分が排気される。また、気体排気路２５が一時貯溜室２０に連通されていないので、減圧によって充填液Ｓが沸騰することはない。外装缶１が所定の圧力まで減圧されると、内側ピストン２６を降下させて開閉弁３３を閉弁する。
【００５７】
（６） 図１５に示すように、排気シリンダー２３を上昇させて開閉弁４０を開弁する。一時貯溜室２０の充填液Ｓは、注液ノズル１５を通過して、外装缶１に流入される。この状態で、注液ノズル１５から外装缶１に充填液Ｓを速やかに注入するために、貯溜室減圧機３７は、一時貯溜室２０を大気に開放する。一時貯溜室２０が大気開放されると、外装缶１内を減圧しているので、一時貯溜室２０内の充填液Ｓは、上面と下面の圧力差で速やかに外装缶１に流入される。さらに、外装缶１は、真空状態まで減圧されて、電極群５５の隙間の空気が除去されている。このため、充填液Ｓは、外装缶１内の空気に邪魔されることなくスムーズに電極群５５の隙間に入り込み、極めて効率よく浸透される。
【００５８】
貯溜室減圧機３７は、一時貯溜室２０を大気に開放することもできるが、ドライエアーの空気源、あるいは、窒素ガス等の不活性なガス源に連結することもできる。さらに、貯溜室減圧機は、加圧ガス源を連結して、一時貯溜室を加圧することもできる。この注液機構４は、一時貯溜室を大気圧よりもさらに高い圧力に加圧するので、一時貯溜室の充填液をより短時間で外装缶１に圧入できる。
【００５９】
（７） 所定量の充填液Ｓが外装缶１内に供給されると、図１５に示すように、充填シリンダー３５を上昇させる。このときの、外装缶１内の圧力は、大気圧に近い気圧となっている。したがって、注液ノズル１５の可動連結部４３を注液開口１Ａから離して外装缶１を大気に開放しても、ほとんど圧力変化はなく、外装缶１内の充填液Ｓが外装缶１から飛び出すことがない。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の注液装置は、広範囲な外形の外装缶に対応して、能率よく注液して搬送できる特長がある。それは、本発明の注液装置が、複数の外装缶を所定の配列で装着しているキャリアと、キャリアに装着している複数の外装缶の個数よりも少ない複数の注液ノズルを有する注液機構とを備え、この注液機構は、各々の注液ノズルの先端を外装缶の注液開口に連結できる位置に配設すると共に、水平移動機構でキャリアを水平方向に移動させて、全ての外装缶を注液ノズルに連結できるようにしているからである。この構造の注液装置は、各々の注液ノズルを外装缶の注液開口に連結して、注液ノズルの数と同じ数の外装缶に注液すると共に、水平移動機構でキャリアと注液ノズルのいずれか、または両方の位置を水平方向に移動させて、残りの外装缶の注液開口を注液ノズルに連結して、全ての外装缶に充填液を注液できる。したがって、薄い角型電池の外装缶であっても、注液ノズルのピッチに合わせてキャリアに装着することなく、すなわち、従来のように専用のキャリアに載せ代えてセットすることなく、省スペースにキャリアに装着して、しかも効率よく全ての外装缶に充填液を注液できる。このように、本発明の注液装置は、種々の形状の外装缶に対応して、極めて能率よく注液して搬送できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の注液装置を示す断面図
【図２】 本発明の一実施例にかかる注液装置を示す一部断面概略側面図
【図３】 図２に示す注液装置の供給排出機構を示す概略平面図
【図４】 図２に示す注液装置のキャリアと注液機構を示す概略正面図
【図５】 図４に示すキャリアの拡大平面図
【図６】 キャリアの他の一例を示す平面図
【図７】 キャリアの他の一例を示す平面図
【図８】 キャリアの他の一例を示す平面図
【図９】 キャリアの他の一例を示す平面図
【図１０】 注液機構の一例を示す断面図
【図１１】 図１０に示す注液機構が充填液を外装缶に注液する工程を示す断面図
【図１２】 図１０に示す注液機構が充填液を外装缶に注液する工程を示す断面図
【図１３】 図１０に示す注液機構が充填液を外装缶に注液する工程を示す断面図
【図１４】 図１０に示す注液機構が充填液を外装缶に注液する工程を示す断面図
【図１５】 図１０に示す注液機構が充填液を外装缶に注液する工程を示す断面図
【符号の説明】
１…外装缶 １Ａ…注液開口
２…キャリア
３…供給排出機構
４…注液機構
５…本体部
６…ホルダー部 ６Ａ…嵌入凹部
７…位置決嵌入部
８…供給コンベア
９…排出コンベア
１０…横移送機構
１１…ストッパ
１２…アーム １２Ａ…移送凹部 １２Ｂ…凸部
１３…水平シリンダー
１４…上下シリンダー
１５…注液ノズル
１６…水平移動機構 １６Ａ…押圧シリンダー
１７…上下台
１８…嵌入ロッド
１９…往復運動機構
２０…一時貯溜室 ２０Ａ…供給部
２１…ケース減圧機構
２２…貯溜室減圧機構
２３…排気シリンダー
２４…ケース減圧機 ２４Ａ…真空ポンプ ２４Ｂ…電磁弁
２４Ｃ…流量調整弁
２５…気体排気路
２６…内側ピストン
２７…弁体 ２７Ａ…通気孔
２８…外筒
２９…排気部
３０…ピストン移動機構
３１…エアーシリンダー ３１Ａ…ロッド
３２…エアー調整機 ３２Ａ…エアー源 ３２Ｂ…電磁弁
３２Ｃ…流量調整弁
３３…開閉弁
３４…第１保持アーム
３５…充填シリンダー ３５Ａ…上側外管 ３５Ｂ…内側連結管
３５Ｃ…下側外管
３６…閉塞蓋 ３６Ａ…閉塞部
３７…貯溜室減圧機 ３７Ａ…真空ポンプ ３７Ｂ…電磁弁
３７Ｃ…流量調整弁
３８…挿入部
３９…注液部
４０…開閉弁
４１…弁座
４２…Ｏリング
４３…可動連結部
４４…パッキン
４５…弾性体
４６…Ｏリング
４７…第２保持アーム
４８…吸引部
４９…第３保持アーム
５１…供給ノズル
５５…電極群
６０…カバー
６１…封口ガスケット
Ｓ…充填液
Claims (8)
- 電極群(55)を内蔵している複数の外装缶(1)を所定の配列で装着しているキャリア(2)と、このキャリア(2)を供給位置から注液位置に、さらに注液位置から排出位置に移動させる供給排出機構(3)と、供給排出機構(3)でもって注液位置に移動されたキャリア(2)に装着している外装缶(1)の注液開口(1A)に注液ノズル(15)を気密に密着させて、注液ノズル(15)から外装缶(1)に注液する注液機構(4)とを備え、
注液機構(4)が、キャリア(2)に装着している複数の外装缶(1)の個数よりも少ない複数の注液ノズル(15)を備えると共に、各々の注液ノズル(15)の先端と、キャリア(2)に装着されている外装缶(1)の注液開口(1A)との相対位置を、注液ノズル(15)を注液開口(1A)に連結できる位置に配設しており、
さらに、注液機構(4)は、キャリア(2)を水平方向に移動させて、全ての外装缶(1)を注液ノズル(15)に連結できる位置に移動させる水平移動機構(16)を備えており、
前記キャリア (2) に一定のピッチで複数の外装缶 (1) を装着しており、前記注液機構 (4) の注液ノズル (15) の間隔が、キャリア (2) に並べて装着している外装缶 (1) の注液開口 (1A) のピッチの整数倍で、注液ノズル (15) の数がキャリア (2) に装着している外装缶 (1) の整数分の１としており、
各々の注液ノズル(15)を外装缶(1)の注液開口(1A)に連結して、注液ノズル(15)の数と同じ数の外装缶(1)に注液すると共に、水平移動機構(16)でキャリア(2)と注液ノズル(15)のいずれか、または両方の位置を水平方向であって、複数の外装缶 (1) の配列方向である縦方向に移動させて、残りの外装缶(1)の注液開口(1A)を注液ノズル(15)に連結して、全ての外装缶(1)に注液するようにしてなる電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置。 - キャリア(2)に装着される外装缶(1)が電池の外装缶である請求項１に記載の電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置。
- キャリア(2)に装着される外装缶(1)が角型電池または円筒型電池の外装缶である請求項４に記載の電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置。
- キャリア(2)に装着される外装缶(1)がコンデンサーの外装缶である請求項１に記載の電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置。
- キャリア(2)が外装缶(1)を１列に並べて配設している請求項１に記載の電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置。
- 供給排出機構(3)が、供給位置に配設している供給コンベア(8)と、排出位置に配設している排出コンベア(9)とを備え、供給コンベア(8)と排出コンベア(9)とが互いに平行で水平面内で位置をずらせて配設されると共に、供給コンベア(8)と排出コンベア(9)との間に注液位置を配設している請求項１に記載の電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置。
- 供給排出機構(3)が、供給コンベア(8)の注液位置から排出コンベア(9)の排出位置にキャリア(2)を移送する横移送機構(10)を備える請求項８に記載の電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置。
- キャリア(2)が位置決嵌入部(7)を有すると共に、水平移動機構(16)がこの位置決嵌入部(7)に嵌入されてキャリア(2)を定位置に保持する往復運動機構(19)を有する請求項１に記載の電池またはコンデンサーの外装缶に充填液を注液する注液装置。
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