JP5217187B2 - 円筒状物品の搬送装置およびその搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、円筒形電池などの製造工程における磁性体からなる円筒状物品の搬送方法を改良した円筒状物品の搬送装置および搬送方法に関するものである。

近年、強負荷放電性能を必要とする携帯型情報機器やデジタルカメラなどの大電流放電する電子機器が多く市場に普及している。これらの電子機器の電源として求められているアルカリマンガン乾電池に代表される円筒形電池の需要が急速に高まっている。それにともない、円筒形電池の生産効率の向上、高品質で信頼性のある大容量でハイパワーな円筒形電池の生産が求められている。そこで、高品質で信頼性のある円筒形電池を製造するために、円筒形電池およびその外装ケースである円筒状物品を搬送途中に凹みや傷をつけることなく搬送する方法が求められている。

アルカリマンガン乾電池の製造工程において、図６に示すように従来の向きを転換する方法は、前工程のパーツフィーダー等（図示せず）によって矢印Ｓ方向より円筒状物品５１ａの中心軸の方向に供給された円筒状物品５１ａは矢印Ｍ方向へ供給コンベア４９で搬送され、それを上下方向に駆動する押えストッパー４５によって一旦その場に保持する。

その際、先に搬送された円筒状物品５１ｂはストッパー４１で停止し、ストッパー４５が下がると同時に送りローラ４３が下がり、円筒状物品５１ｂを駆動ローラ４４で挟み込んだ状態にする。

次にストッパー４１が下がり、送りローラ４３と駆動ローラ４４で挟み込まれた円筒状物品５１ｂは流れ方向前方のベース４８に取り付けられたアタッチメントコンベア４６のアタッチメント４７に一つずつ送り出され、ガイド５０に接触することによって停止する。送り出された円筒状物品５１ｂは同図に示す円筒状物品５１ｃの状態のように円筒状物品５１ｃの中心軸に対して垂直方向に配置されたアタッチメントコンベア４６のアタッチメント４７によって、円筒状物品５１ｃの中心軸に対し垂直方向に押し出す強制的な搬送方向を転換する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３０６４７６５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示される従来の技術では、図６に示すように円筒状物品５１ｃがベース４８の先に取り付けられているガイド５０に勢いよく当たることにより、円筒状物品５１ｃに傷や打痕をつけてしまう。

また、ベース４８の先に取り付けられているガイド５０によって跳ね返ることで円筒状物品５１ｃの姿勢が傾き、その状態のままでアタッチメント４７に押し出されてしまい円筒状物品５１ｃに傷や打痕が発生する。また、円筒状物品５１ｃがアタッチメント４７にカミ込まれ、搬送停止等のトラブルが発生しやすいという問題点があった。

本発明は上記従来の課題を鑑みて成されたもので、磁性体からなる円筒状物品を磁極を利用して向きを転換させる向き転換マグネットローラにより、円筒状物品の中心軸の方向に搬送される円筒状物品の向きを安定して転換させることができる上、搬送速度の高速化によっても円筒状物品に傷や打痕を付けることがなく、ラインの稼働率を向上させるとともに高品質な円筒状物品を効率的に搬送することができる円筒状物品の搬送装置を提供す
ることを目的としている。

本発明は上記のような目的を達成するために、磁性体からなる円筒状物品の向きを転換しながら搬送する円筒状物品の搬送装置であって、円筒状物品の表面を磁気吸着し円筒状物品の中心軸の方向に連続搬送する磁石を具備したマグネットコンベアと、円筒状物品の中心軸の向きをローラの中心軸方向に転換する磁力線を備えた向き転換マグネットローラと、向き転換マグネットローラより移し替えた円筒状物品を向き転換した姿勢で搬送する搬送コンベアから構成されており、マグネットコンベアに磁気吸着された円筒状物品の中心軸が、向き転換マグネットローラの中心軸に対し０°を超え９０°未満の角度で向き転換マグネットローラを配置したことを特徴としている。

本発明によれば、磁力線を利用して磁性体からなる円筒状物品の向きを転換させる向き転換マグネットローラによって、円筒状物品の中心軸の方向に搬送される円筒状物品を安定した向き転換をさせることにより、搬送速度の高速安定稼働することができ、円筒状物品に傷や打痕を付けることもないのでラインの稼働率を向上させるとともに、高品質な円筒状物品を効率的に搬送することが可能となる。

本発明の第１の発明においては、磁性体からなる円筒状物品の向きを転換しながら搬送する円筒状物品の搬送装置であって、円筒状物品の表面を磁気吸着し円筒状物品の中心軸の方向に連続搬送する磁石を具備したマグネットコンベアと、円筒状物品の中心軸の向きをローラの中心軸方向に転換する磁力線を備えた向き転換マグネットローラと、向き転換マグネットローラより移し替えた円筒状物品を向き転換した姿勢で搬送する搬送コンベアから構成したことにより、磁性体からなる円筒状物品に傷や打痕が発生させることなく、円筒状物品の中心軸の向きを効率よく安定して向きの転換搬送することができ、高速で搬送することも可能となりラインの稼働率を向上させることができる。

本発明の第２の発明においては、非磁性体からなるカバーおよび台座を備え、磁力線をローラの中心軸方向になるよう配置したマグネットと磁性体からなるヨークで向き転換マグネットローラを構成したことにより、円筒状物品を連続搬送しながらも円筒状物品の中心軸の向きを転換することが可能である。

本発明の第３の発明においては、マグネットコンベアに磁気吸着された円筒状物品の中心軸が向き転換マグネットローラの中心軸に対し０°を超え９０°未満の角度で向き転換マグネットローラを配置するように構成したことにより、スムーズに効率よく円筒状物品の向きの転換が可能である。

本発明の第４の発明においては、磁性体からなる円盤状のヨークを両側に配置し、非磁性体からなるカバーおよび台座とマグネットをヨークに挟まれた状態で向き転換マグネットローラを構成し、且つマグネットの極性を同一方向になるよう配置してマグネットの磁力線の方向が向き転換マグネットローラの中心線と同方向になるように構成したことにより、円筒状物品がマグネットローラの中心軸の方向と同一方向に安定して効率よく向き転換することが可能である。

本発明の第５の発明においては、向き転換マグネットローラの幅を円筒状物品の中心軸方向の長さより広く構成したことにより、円筒状物品の中心軸の方向に対して並行に磁力線を作ることができ、円筒状物品の向きを確実に転換することが可能である。

本発明の第６の発明においては、磁性体からなる円筒状物品の向きを転換させながら搬送する円筒状物品の搬送方法であって、磁力を具備したマグネットコンベアで円筒状物品
の表面を磁気吸着して円筒状物品の中心軸方向に連続搬送する工程と、ローラの中心軸方向と同方向に磁力線を備えた向き転換マグネットローラの円周上に磁気吸着して円筒状物品の向きを転換する工程と、向き転換された円筒状物品の向きを保持したままコンベアに移し替えて搬送する工程とを経て円筒状物品の向きを転換しながら搬送することにより、確実に円筒状物品を磁気吸着し、円筒状物品に傷や打痕を付けることなく、円筒状物品の向きを効率よく安定して転換搬送することができ、高速で搬送することも可能である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示される一実施の形態については、本発明を詳細説明するために掲げた向き転換装置を示するものであって、本発明は円筒状物品である円筒形電池の構造および向き転換装置を下記のものに特定するものではない。

まずここで、本発明の円筒状物品の搬送装置で搬送される円筒状物品として、円筒形電池と電池ケースの全体構成について説明する。

図５に示されるようにアルカリマンガン乾電池２０は、電池ケース１に黒鉛および二酸化マンガンを含む円筒形の正極合剤ペレット１５と、亜鉛粉末と反応を進めるための電解液（アルカリ水溶液）と、亜鉛粉末を安定分散さすためのゲル化剤からなる負極ゲル化剤１４との間に挿入された筒状セパレータ１６、底部セパレータ１７が挿入され、周縁部にある絶縁ガスケット１９を周縁部に具備した封口板１８にて電池ケース１の開口部をカシメ封口している。

また、図４に示された電池ケース１は亜鉛材料にニッケルメッキを施した有底円筒状の磁性体からなる容器である。なお、この他の円筒状物品の形状でも、外径Aの寸法に対して円筒状物品の長さCの寸法が同寸法以上であれば、傷や打痕を付けることなく垂直方向に高速で安定した方向転換が可能であり、さらに外径Aの寸法に対し円筒状物品の長さCの寸法が２倍以上の形状ならば好ましい。

次に本発明の円筒状物品の搬送装置は、図１に示されるように磁性体からなる円筒状物品として、ここでは電池ケース１の向きを転換しながら搬送する搬送装置である。前工程の旋回式パーツフィーダー１２から連続して供給された電池ケース１をマグネットコンベア２によって、一定間隔をあけて磁気吸着し、次に電池ケース1を向き転換マグネットローラ３に移し電池ケース１の向きが転換されて、次の搬送コンベア１３に渡され次工程に搬送する。

マグネットコンベア２は、コンベア内に磁石を埋没させており、その上にベルトが走行し、電池ケース１の表面を磁気吸着してベルトに吸着した状態で電池ケース１の中心軸の方向に搬送している。

後述詳細に述べるが、マグネットコンベア２上の電池ケース１の中心軸と向き転換マグネットローラ３の中心軸は規定された角度を持って配置されており、向き転換マグネットローラ３では電池ケース１の中心軸の方向に搬送されてきた電池ケース１の表面を向き転換マグネットローラ３の円周上で磁気吸着し、電池ケース１の中心軸の方向を向き転換マグネットローラ３の中心軸と並行になるように電池ケース１の向きを転換する。次に向きが転換された電池ケース１は次工程へ搬送する搬送コンベア１３に向きが転換された姿勢を保持しながら移し替え、その姿勢で次工程に搬送される。

また、図２（ａ）は向き転換マグネットローラ３の縦断面概略図である。向き転換マグネットローラ３には、両側に軸７を中心位置に配置した円盤状の磁性体からなるヨーク４が具備され、そのヨーク４に挟まれる状態で非磁性体からなる円筒状の台座９と台座９の
円周方向に等間隔で配置した複数個のマグネット５が具備されている。

さらに、マグネット５を覆うように非磁性体からなる円筒状のカバー６が配置され、カバー６の外形寸法はヨーク４の外形寸法と略同じ寸法となり、ヨーク４とカバー６には段差が無いようになっている。

さらにマグネット５から放たれた磁力線が向き転換マグネットローラ３の軸７と同方向に走るように極性であるＮ極およびＳ極を揃えてある。なお、本発明の実施の形態では複数個のマグネット５を具備したが、これに限るものではなく、さらにマグネットを使用したが磁力線を発するものであれば、電磁石でも差し支えない。

また、向き転換マグネットローラ３の幅を電池ケース１の中心軸方向の長さより広くすることで、発生したマグネット５の磁力線８が電池ケース１の中心軸方向の長さより広い位置で走行されるので、確実に向き転換マグネットローラ３の中心軸の方向に対して並行に電池ケース１が向きを転換することができる。

また、図２（ｂ）は向き転換マグネットローラ３と搬送コンベア１３の側面模式図である。向き転換マグネットローラ３で向き転換マグネットローラ３の軸７に対して並行になるように、向きを転換された電池ケース１は向き転換マグネットローラ３の下部に配置された搬送コンベア１３の中に設けたマグネット１１に磁気吸着され、分離ガイド１０によって電池ケース１を向き転換マグネットローラ３から引き離して、向きを転換された姿勢を保持した状態で次工程に流れる搬送コンベア１３で搬送される。

また、図３に示されるように電池ケース１と向き転換マグネットローラ３は、電池ケース１の中心軸に対し、向き転換マグネットローラ３の中心軸とのなす角度θは０°を超え９０°未満になる角度で配置することが好ましく、この範囲で配置した電池ケース１と向き転換マグネットローラ３では安定した電池ケース１の向きの転換を行なうことができる。

次に以下、本発明の実施例１に関わる円筒状物品の搬送装置について図を参照しながら詳細に説明する。本発明の実施例１では図４に示した電池ケース１を使用して行なった。電池ケース１の外形Ａは１３．８ｍｍ、Ｂは４９．６ｍｍ、Ｃは５１．４ｍｍであり、Ｃ−Ｂ＝１．８ｍｍの凸部から構成されている。

図１で示すように、電池ケース１をバラバラな状態で旋回式パーツフィーダー１２に供給し、遠心力を利用し無作為に電池ケース１を電池ケースの中心軸の方向へ旋回式パーツフィーダー１２の回転によって外周に並べる。この時の旋回式パーツフィーダー１２の内周速度は約９５ｍ／分に設定されおり、外周は約９０ｍ／分になる。

次に、旋回式パーツフィーダー１２の外周に並べられた電池ケース１はマグネットコンベア２に搬送される。マグネットコンベア２は旋回式パーツフィーダー１２の外周速度約９０ｍ／分より速い速度の約１５０ｍ／分に設定しており、電池ケース１を１個ずつ前後の間隔が少しあいた状態で搬送することを可能にしている。これは電池ケース１のような前後の部分に凹凸形状部がある場合、その凹凸形状部で連続搬送した電池ケース１が絡み合うことを防ぎ、後工程での向きの転換をスムーズに行なうためである。

また、図３に示すような配置でマグネットコンベア２上にある電池ケース１の中心軸と向き転換マグネットローラ３の中心軸とのなす角度θを６０°になるように向き転換マグネットローラ３をマグネットコンベア２に対し配置した。この時の向き転換マグネットロ
ーラ３の回転速度は、マグネットコンベア２よりも速い約１６５ｍ／分で回転している。これにより電池ケース１の方向転換を確実に行なえ、従来の技術の搬送装置では０．０８ｓｅｃ／個かかっていたものが、０．０４ｓｅｃ／個で搬送することが可能となった。また対象物によっては０．０１ｓｅｃでの搬送も可能であることを確認しており、搬送スピードの高速化を可能としている。

次に、図２（ｂ）に示すようにマグネットコンベア２（図示せず）から電池ケース１の中心軸の方向に搬送された電池ケース１は向き転換マグネットローラ３の中心軸に対して並行になるように向きが転換され、向き転換マグネットローラ３の下部に配置された搬送コンベア１３の中に設けたマグネット１１に磁気吸着され分離ガイド１０によって、向き転換マグネットローラ３から移し替えられ向きが転換された姿勢を保持した状態で次工程に搬送コンベア１３で搬送される。

この時の搬送コンベア１３の速度は、向き転換マグネットローラ３の回転速度より遅い速度の約８０ｍ／分に設定してあるので、搬送コンベア１３の末端では向きが転換された電池ケース１が並列で隙間無く搬送された。以上のように本発明の円筒状物品の搬送装置をアルカリマンガン乾電池の製造ラインに導入して、１０００〜１５００個／分の高速生産に対応できるという実績が得られ、円筒状のアルカリマンガン乾電池や電池ケースのような円筒状物品の向きを転換しながら搬送する搬送装置に関連する製品不良は大きく低減し、高品質な円筒状物品を供給できることで、高速安定供給を実現した。

本発明によれば、アルカリマンガン乾電池に代表される円筒状物品を搬送手段間で傷や変形などの不良を発生させることなく向きを転換させて確実に受け渡すことが可能で、品質の向上、稼動率の向上に貢献することができる。よって信頼性の高い乾電池を効率良く安定供給することが可能となる。また、本発明は電池に限定されず、他の円筒形の磁性体製品にも応用することができる。

本発明の実施形態における円筒状物品の搬送装置の模式図 （ａ）本発明の実施形態における向き転換マグネットローラの縦断面概略図、（ｂ）同向き転換マグネットローラと搬送コンベアの側面模式図 本発明の実施形態におけるローラと搬送コンベアの配置を示す模式図 本発明の実施形態における円筒状物品である電池ケースの概略図 本発明の一実施形態におけるアルカリマンガン電池の縦断面模式図 従来の円筒状物品を方向転換搬送装置の模式図

符号の説明

１ 電池ケース
２ マグネットコンベア
３ 向き転換マグネットローラ
４ ヨーク
５ マグネット
６ カバー
７ 軸
８ マグネットの磁力線
９ 台座
１０ 分離ガイド
１１ マグネット
１２ 旋回式パーツフィーダー
１３ 搬送コンベア
１４ 負極ゲル化剤
１５ 正極合剤ペレット
１６ 筒状セパレータ
１７ 底部セパレータ
１８ 封口板
１９ 絶縁ガスケット

Claims (5)

1. 磁性体からなる円筒状物品の向きを転換しながら搬送する円筒状物品の搬送装置であって、前記円筒状物品の表面を磁気吸着し前記円筒状物品の中心軸の方向に連続搬送する磁力を具備したマグネットコンベアと、前記円筒状物品の中心軸の向きをローラの中心軸方向に転換する磁力線を備えた向き転換マグネットローラと、向き転換マグネットローラより移し替えた前記円筒状物品を向き転換した姿勢で搬送する搬送コンベアから構成されており、前記マグネットコンベアに磁気吸着された円筒状物品の中心軸が、向き転換マグネットローラの中心軸に対し０°を超え９０°未満の角度で向き転換マグネットローラを配置したことを特徴とする円筒状物品の搬送装置。
2. 非磁性体からなるカバーおよび台座を備え、磁力線をローラの中心軸方向になるよう配置したマグネットと磁性体からなるヨークで向き転換マグネットローラを構成したことを特徴とする請求項１に記載の円筒状物品の搬送装置。
3. 磁性体からなる円盤状のヨークを両側に配置し、非磁性体からなるカバーおよび台座とマグネットを前記ヨークに挟まれた状態で向き転換マグネットローラを構成し、且つ前記マグネットの極性を同一方向になるよう配置して前記マグネットの磁力線の方向が向き転換マグネットローラの中心線と同方向になるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の円筒状物品の搬送装置。
4. 向き転換マグネットローラの中心軸方向の幅を、円筒状物品の中心軸方向の長さより広く構成したことを特徴とする請求項２に記載の円筒状物品の搬送装置。
5. 磁性体からなる円筒状物品の向きを転換させながら搬送する円筒状物品の搬送方法であって、磁力を具備したマグネットコンベアで前記円筒状物品の表面を磁気吸着して前記円筒状物品の中心軸方向に連続搬送する工程と、向き転換マグネットローラの中心軸に対して、前記円筒状物品の中心軸が０°を超え９０°未満の角度で、円筒状物品を向き転換マグネットローラ上に搬送する工程と、ローラの中心軸方向と同方向に磁力線を備えた向き転換マグネットローラの円周上に磁気吸着して前記円筒状物品の向きを転換する工程と、向き転換された前記円筒状物品の向きを保持したままコンベアに移し替えて搬送する工程
   とを経て前記円筒状物品の向きを転換しながら搬送することを特徴とする円筒状物品の搬送方法。

Images