JP4253222B2

JP4253222B2 - カムストローク切換機構を有する電池製造装置

Info

Publication number: JP4253222B2
Application number: JP2003173515A
Authority: JP
Inventors: 則行清水
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: JP2005011637A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池製造ラインにおいて電池の品種に応じてカムストロークを単段取りに切換えることができるカムストローク切換機構を有する電池製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カム機構は比較的簡単な構造でありながら、複雑な運動を処理対象物に与えることができ、さらに駆動の安定性を有することから、電池製造装置のストローク駆動部に多く採用されている。具体的には、例えば電解液等を電池容器に充填するための液充填装置や電極／セパレータを電池容器に装入するための装填装置等に使用されている。
【０００３】
上述した電池製造装置に使用されているカム機構と実質的に同じ装置については、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２２４６７４号公報（第４頁、第５頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、製造する電池の品種切換えや仕様変更などに伴う電池サイズの変更に際して、カム機構のストロークを変更することは容易ではなく、カム機構自体のみならず、その周辺機器をも取り替えなければならない。このため、カムストロークの切換えに時間と手間がかかるだけでなく、電池製造ラインの稼働率が落ち、結果的に電池の製造コストの上昇にも繋がる。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、カムストロークの切換えを単段取りに容易に行うことができるカムストローク切換機構を有する電池製造装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカムストローク切換機構を有する電池製造装置は、電池製造ラインにおいて電池容器を支持する支持部材に連節棒を介して伝達される駆動ストロークを品種に応じて切り換え、電解液注入用ノズルに対する電池容器の移動量を切り換えるカムストローク切換機構を有する電池製造装置であって、従動するカムフォロワを有し、前記カムフォロワの動きに応じて揺動する主カムレバーを含む複数のカムレバー群と、互いに異なる外周輪郭形状を有し、前記主カムレバーに対応するカムが前記他のカムレバーに対応するカムよりも回転中心軸から外周までの距離が少なくとも一部で大きく、同軸に支持された複数のカムと、前記複数のカムを同期回転させる回転駆動手段と、一端が前記主カムレバーに連続し、他端が前記連節棒に回転可能に連結され、前記主カムレバーの揺動を所定ストロークの直進駆動力に変換して前記連節棒に伝達するアームと、前記主カムレバーに設けられたブッシュを有し、前記他のカムレバーに設けられ、前記ブッシュに挿入される連結ピンを有し、前記連結ピンを前記ブッシュに挿入して前記主カムレバーに他のカムレバーを係合させ、前記他のカムレバーの揺動を駆動ストロークとして前記アームを介して前記連節棒に伝達させる切換装置とを具備することを特徴とする。
【０００８】
また、前記複数のカムは、その外周に前記カムフォロワのローラが回転接触する板カムからなることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記切換装置は、前記連結ピンが前記ブッシュに挿入されるように前記連結ピンを駆動するエアシリンダを有することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
【００１１】
電池製造ラインを流れる電池容器６３に電解液を充填する液充填装置７０においては、図５に示すように、ノズル７１が待機している直下に電池容器６３を搬送し、位置決めした後に電池容器６３を所定ストロークだけ上昇させてノズル７１の先端を電池容器６３内に挿入させ、ノズル７１から液を吐出させる。
【００１２】
電池容器６３ａ，６３ｂはそれぞれ支持部材６１内に固定された左右一対のホルダ６２ａ，６２ｂに装着され、製造ライン上を搬送されるようになっている。支持部材６１は液充填装置７０の直下に配置されたカム駆動部１０の上方まで搬送されてくると一旦停止し、カム駆動部１０に備えられている連節棒５１に間接または直接に係合される。支持部材６１は連節棒５１を介してカム駆動部１０により持ち上げられ、電池容器６３ａ，６３ｂはそれぞれ図５中の符号６３ａ₁，６３ｂ₁で示される位置まで上昇されるようになっている。
【００１３】
ノズル７１ａ，７１ｂが電池容器６３ａ，６３ｂに挿入された状態でノズル７１から電解液が吐出され始めると、支持部材６１は連節棒５１により下降され始め、充填終了時には、ノズル７１は電池容器６３から抜き出された状態となる。支持部材６１が元のホーム位置まで下降すると連節棒５１が取り外され、再び製造ライン上に戻され搬出される。この後、新たな電池容器６３が装着された支持部材６１が液充填装置７０の直下まで搬送され、上述のように連節棒５１に係合連結され、電解液が充填される。
【００１４】
電池容器６３の搬送・一旦停止、連節棒５１の接続・取り外し、支持部材６１の昇降および電解液の充填の一連の動作はすべて、図示しないコントローラにより制御されており、一定のサイクルで繰り返し行われる。
【００１５】
このように使用される本発明のカム駆動部１０は、図２に示すように２種類のカム１１，２１と、カム１１，２１にそれぞれ従動するカムレバー１２，２２と、カムレバー１２，２２同士を係合させるエアシリンダ４１とを具備する。
【００１６】
主カムとしての第一のカム１１は、図３の（ｂ）に示すように、所定の外周輪郭形状を有する板カムからなり、その外周輪郭の一部は回転中心からの距離が短くなっている。主カム１１の軸穴１１ａには回転駆動軸２０が挿入され、主カム１１を回転可能に支持している。
【００１７】
第一のカム１１に対応する第一のカムレバー１２からはアーム１２ａが分岐している。すなわち、アーム１２ａは、カムレバー１２の中ほどから所定の角度をなしてｙ字状に分岐している。なお、カムレバー１２とアーム１２ａとは、一体に形成されている。アーム１２ａの先端部には連節棒５１の下端部がピボット軸５２により回転自由に連結されている。
【００１８】
第一のカムレバー１２には、上部から順に連結ピン穴１８、カムレバーピン穴１９、カムフォロア穴１４が設けられ、その下端部には図１に示すように、細棒状で絞り部１５ａを有するスプリングピン１５が取付けられている。カムレバーピン穴１９は、アーム１２ａが分岐する分岐部の近傍に形成され、これにはカムレバーピン３１が挿入されている。
【００１９】
図１に示すように、カムレバーピン３１の両端はブラケット３２ｃ，３２ｅに挿入され、回り止めで回転しないように固定されている。ブラケット３２ｃ，３２ｅは台板３４上のポスト３３により支持されている。軸受３２ａ，３２ｂ，３２ｄがカムレバー１２，２２に取付けられている。これらの軸受３２ａ，３２ｂ，３２ｄにはカムレバーピン３１が同軸に挿入され、カムレバー１２，２２がカムレバーピン３１まわりに揺動回転するようになっている。
【００２０】
カムフォロア穴１４には回転軸１３ｃが挿入され、この両端にカムフォロアとしてのローラフォロア１３ａと軸受１３ｂがそれぞれ取付けられている。ローラフォロア１３ａの外周は、カム１１の外周に常に接している。また、ピストン穴１８には、ピストン穴１８の径とほぼ同じ外径を有する短筒状の位置決めピン（連結ピン４３）用のブッシュ４４が挿着され、その一端がカムレバー１２の片面に少し突出している。
【００２１】
他のカムとしての第二のカム２１は、図３の（ａ）に示すように、第一のカム１１とほぼ同じ径を有する板カムからなり、その外周輪郭の一部は回転中心からの距離が短くなっている。第二のカム２１は、回転中心軸から外周端までの距離が一部において第一のカム１１よりも大きく形成されている。第二のカム２１は第一のカム１１と同軸にかつ平行に並んでいる。第二のカム２１の中心に設けられた軸穴２１ａには第一のカム１１と共通の回転駆動軸２０が挿入され、第二のカム２１を第一のカム１１と同期して回転駆動させるようになっている。
【００２２】
第二のカム２１に対応する第二のカムレバー２２は、アーム１２ａが無い点を除けば、第一のカムレバー１２とほぼ同一形状であり、長手方向の長さが第一のカムレバー１２よりも少し長い。図４に示すように、第二のカムレバー２２には、上部から順に連結ピン穴２８、カムレバーピン穴２９、フォロア穴２４がカムレバー１２とほぼ同じ間隔で設けられ、その下端部にはスプリングピン２５が備えられている。フォロア穴２４にはローラフォロア２３ａが軸受２３ｂにより回転自由に取付けられている。このローラフォロア２３ａの外周はカム２１の外周に常に接している。
【００２３】
カムレバーピン穴２９には、第一のカムレバー１２と共通のカムレバーピン３１が挿入されている。すなわち、第一のカム１１、第一のカムレバー１２、第二のカムレバー２２、第二のカム２１は、この順に平行に配置され、第一のカム１１と第二のカム２１とは共通の回転駆動軸２０に回転可能に支持され、第一のカムレバー１２と第二のカムレバー２２とは共通のカムレバーピン３１に回転可能に支持されている。
【００２４】
第二のカムレバー２２の連結ピン穴２８には、連結ピン穴２８の径とほぼ同じ外径を有するガイドブッシュ４２が挿入されている。ガイドブッシュ４２は、第一のカムレバー１２に設けられたブッシュ４４と互いに向き合って、一端が突出しているが、接してはいない。第二のカムレバー２２におけるガイドブッシュ４２の他端側には、エアシリンダ４１が留め具４５により締結され、エアシリンダ４１に内蔵されるピストン先端部に接続された連結ピン４３がガイドブッシュ４２内に収容されている。この連結ピン４３の先端部はブッシュ４４の内径とほぼ同じ外径を有する。この連結ピン４３をブッシュ４４内に突出させると、連結ピン４３の外周面がブッシュ４４の内壁に密着し、第二のカムレバー２２を第一のカムレバー１２に係合させることができる。なお、ブッシュ４４は金属製とすることができ、この場合、連結ピン４３の先端部外周に摩擦抵抗を大きくするために複数の溝を形成し、この溝と嵌合するようにブッシュ４４の内壁に複数の溝を形成することが好ましい。
【００２５】
ここで、カムレバー１２，２２にそれぞれ設けられたスプリングピン１５，２５は、絞り部１５ａ，２５ａが第一のカムレバー１２と第二のカムレバー２２の中間点近傍に位置し、かつ接触しないように突出している。スプリングピン１５，２５の絞り部１５ａ，２５ａにはそれぞれスプリング１７，２７の一端が締結され、他端は台板３４上に設置された共通のスプリング留め１６に締結されている。スプリング留め１６は、台板３４上のカムレバー１２とカムレバー２２との中間点ライン上に位置する。スプリング１７，２７は台板３４に対して平行になるように張られ、その長さはカム１１，２１の直径よりも長い。
【００２６】
なお、図２に示すように第一のカム１１、第一のカムレバー１２、第二のカム２１、第二のカムレバー２２はこの順に並べてもよく、この場合にはスプリング留め１６は台板３４上に別個に２つ設ける。
【００２７】
このようなカム駆動部１０の連節棒５１は、図５に示すように、支持部材６１に間接または直接に係合され、支持部材６１のホルダ６２ａ，６２ｂにはそれぞれ電池容器６３ａ，６３ｂが装着されている。支持部材６１の上方には、左右一対の充填装置７０ａ，７０ｂのノズル７１ａ，７１ｂが下方に向かって伸びている。左右一対のホルダ６２ａ，６２ｂと、左右一対のノズル７１ａ，７１ｂとはセンター合わせされている。なお、図５には支持部材６１にホルダ６２が２つ固定された態様を図示したが、支持部材６１にはホルダ６２が４個、６個、８個またはそれ以上多く、偶数個だけ備えられていてもよい。
【００２８】
上記のカム駆動部１０を長ストロークで駆動させる場合の動作について説明する。
【００２９】
図示しないコントローラによりモータを起動し、第一および第二のカム１１，２１を同期回転させる。第一のカムレバー１２に設けられたローラフォロア１３ａの外周は主カム１１の外周に接しているため、主カム１１の回転に伴いローラフォロア１３ａも円周方向に回転する。ところで、カムレバー１２に備えられているスプリングピン１５は、スプリング１７により引っ張られているため、主カム１１が回転している間もローラフォロア１３ａの外周はカム１１の外周から離れることなく、常に一点が接している。
【００３０】
ローラフォロア１３ａが第一のカム１１の減径部に接触している間は、第一のカムレバー１２はカムレバーピン３１を軸にして揺動する。カムレバー１２の揺動は、アーム１２ａを介して擬似直線運動の駆動力として連節棒５１に伝達され、連節棒５１は上昇または下降される。一方、ローラフォロア１３ａが定径部に接触している間は、カムレバー１２は揺動せず、連節棒５１は定常の位置に保持される。
【００３１】
連節棒５１の上昇または下降に従って連節棒５１に接続された支持部材６１も上昇または下降する。支持部材６１が上昇した場合には、電池容器６３ａ，６３ｂはそれぞれ符号６３ａ₁，６３ｂ₁で示す位置まで持ち上げられる。このとき、２つのホルダ６２ａ，６２ｂは、２つの充填装置７０ａ，７０ｂのノズル７１ａ，７１ｂとセンター合わせされているため、ノズル７１ａ，７１ｂはそれぞれ電池容器６３ａ，６３ｂ内に挿入された状態となる。この状態でノズル７１から電解液が吐出され、充填が開始される。電池容器６３の移動距離、すなわち、連節棒５１のストローク量は図４中Ｌ１で示され、例えば製造される電池が単４電池の場合には５０ｍｍ程度である。
【００３２】
電解液の充填が開始されるとこれに合わせて連節棒５１が下降を始め、これに伴い支持部材６１も下降する。充填終了時には上死点６３ａ₁，６３ｂ₁にある電池容器６３ａ，６３ｂは元のホーム位置に戻される。すなわち、第一のカム１１の外周輪郭に設けられた凹凸部は、電池容器の高さおよび電解液の充填量に合わせて連節棒５１が昇降するように形成されている。
【００３３】
支持部材６１が定常の位置まで戻ると、連節棒５１から支持部材６１が取り外され、新たな電池容器６３が装着された支持部材５１が搬送され、連節棒５１に接続される。この間、連節棒５１は定常の位置に保持されている。
【００３４】
次に、長ストロークから短ストロークへとカムストロークを切換える場合、例えば電池容器６３のサイズが単４電池から単３電池に変更された場合について説明する。
【００３５】
連節棒５１が定常の位置に保持されている間に、図示しないコントローラによりモータの回転駆動を一旦停止する。次に、エアシリンダ４１により連結ピン４３をブッシュ４４内に挿入し、第二のカムレバー２２を第一のカムレバー１２に係合連結する。
【００３６】
次いで、図示しないコントローラにより、再びモータを駆動させる。以下、第一のカム１１と同様に第二のカム２１が回転し、これに伴い第二のカムレバー２２が揺動し、この揺動が連結ピン４３を介してカムレバー１２へと伝達され、続いてアーム１２ａを介して連節棒５１に伝達され、連節棒５１が短ストロークで昇降する。連節棒５１のストロークＬ１は、例えば電池容器が単３電池用の場合は４０ｍｍ程度である。
【００３７】
このとき、第二のカム２１とともに第一のカム１１も回転するが、第二のカム２１は回転中心軸から外周までの距離が第一のカム１１とほぼ同じか、または大きいため、連節棒５１の昇降運動は、第二のカムレバー２２の揺動がアーム１２ａを介して変換され、伝達された運動となる。すなわち、カム１１，２１の回転時、ローラフォロア２３ａは常に第二のカム２１に接触しているのに対し、ローラフォロア１３ａは、ローラフォロア２３ａが回転軸から外周までの距離が第一のカム１１より第二のカム２１が大きい点に接している間は、第一のカム１１から離れる。このため、連節棒５１の昇降運動は第二のカム２１の回転運動が由来のものとなる。短ストロークから長ストロークへと駆動を変更する場合には、回転駆動手段を一旦停止し、エアシリンダ４１により連結ピン４３をブッシュ４４から抜き出した後、再びモータを駆動させればよい。
【００３８】
このように本発明のカム駆動部１０は、エアシリンダ４１のＯＮ・ＯＦＦ切換えにより、連結ピン４３を出し入れし、単段取りで異なるストロークに切換えることができる。
【００３９】
さらに、種々異なる輪郭を有するカムを複数個組み合わせることにより、ストロークやタイミングを種々に変更することができ、多くの電池の仕様に対応することが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、電池製造ラインにおいて、電池の寸法変更を行う場合にも単段取りにカムストロークの切換えを行うことができ、カム装置の交換に伴うコスト上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カム駆動部の切り欠け正面図。
【図２】カム駆動部の概略斜視図。
【図３】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図１のＣ矢視図。
【図５】電池製造装置におけるカム駆動部を説明するための断面図。
【符号の説明】
１０…カム駆動部、１１…第一のカム（主カム）、１１ａ，２１ａ…軸穴、
１２…第一のカムレバー（主カムレバー）、１２ａ…アーム、
１３ａ，２３ａ…ローラフォロア、
１３ｂ，２３ｂ，３２ａ，３２ｂ，３２ｄ…軸受、１３ｃ，２３ｃ…回転軸、
１４，２４…カムフォロア穴、
１５，２５…スプリングピン、１５ａ，２５ａ…絞り部、
１６…スプリング留め、１７，２７…スプリング、
１８，２８…ピストン穴、１９，２９…カムレバーピン穴、
２０…回転駆動軸、２１…第二のカム（他のカム）、
２２…第二のカムレバー（他のカムレバー）、３１…カムレバーピン、
３２ｃ，３２ｅ…ブラケット、３３…ポスト、３４…台板、
４１…エアシリンダ、４２…ガイドブッシュ、４３…連結ピン、
４４…ブッシュ、４５…留め具、
５１…連節棒、５２…ピボット軸、
６１…支持部材、６２ａ，６２ｂ…ホルダ、６３ａ，６３ｂ…電池容器、
７０ａ，７０ｂ…液充填装置、７１ａ，７１ｂ…ノズル。

Claims

電池製造ラインにおいて電池容器を支持する支持部材に連節棒を介して伝達される駆動ストロークを品種に応じて切り換え、電解液注入用ノズルに対する電池容器の移動量を切り換えるカムストローク切換機構を有する電池製造装置であって、
従動するカムフォロワを有し、前記カムフォロワの動きに応じて揺動する主カムレバーを含む複数のカムレバー群と、
互いに異なる外周輪郭形状を有し、前記主カムレバーに対応するカムが前記他のカムレバーに対応するカムよりも回転中心軸から外周までの距離が少なくとも一部で大きく、同軸に支持された複数のカムと、
前記複数のカムを同期回転させる回転駆動手段と、
一端が前記主カムレバーに連続し、他端が前記連節棒に回転可能に連結され、前記主カムレバーの揺動を所定ストロークの直進駆動力に変換して前記連節棒に伝達するアームと、
前記主カムレバーに設けられたブッシュを有し、前記他のカムレバーに設けられ、前記ブッシュに挿入される連結ピンを有し、前記連結ピンを前記ブッシュに挿入して前記主カムレバーに他のカムレバーを係合させ、前記他のカムレバーの揺動を駆動ストロークとして前記アームを介して前記連節棒に伝達させる切換装置と、
を具備することを特徴とするカムストローク切換機構を有する電池製造装置。
前記複数のカムは、その外周に前記カムフォロワのローラが回転接触する板カムからなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記切換装置は、前記連結ピンが前記ブッシュに挿入されるように前記連結ピンを駆動するエアシリンダを有することを特徴とする請求項１または２のいずれか一方に記載の装置。