JP5499155B2 - 電池組立装置及び電池組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、帯状の正極とセパレータと帯状の負極とが順に重ねられて、これらが巻かれて構成された捲回電極体に集電部材を取り付ける電池組立装置及び電池組立方法に関する。

自動車、ポータブルコンピュータや各種の携帯型端末の電源として、種々の二次電池が用いられている（例えば、特許文献１乃至３参照）。これらの特許文献１乃至３に示された従来の二次電池は、帯状の正極とセパレータと帯状の負極とが順に重ねられて、これらが巻かれて構成された捲回電極体と、この捲回電極体に取り付けられる集電部材とを備えている。

捲回電極体の帯状の正極及び負極は、それぞれに、帯状の芯体と当該芯体の両表面に形成された極活物質とを備えている。極活物質は、芯体の幅方向の一方の縁部には形成されかつ他方の縁部には形成されていない。これら帯状の正極及び負極の間には、帯状のセパレータが挟まれかつ極活物質が形成されていないそれぞれの縁部が芯体の幅方向の両端に位置するように巻かれて前述した捲回電極体を構成している。捲回電極体は、扁平に潰されている。前述した極活物質が形成されていない両端の縁部は、それぞれ、正極及び負極の端子部である。

集電部材は、絶縁性の部材本体と、複数の接続端子とを備えている。部材本体は、略長方形である。複数の接続端子は、導電性の金属で構成されているととともに、前記部材本体の長手方向の両端部を貫通している。接続端子は、電池として組み立てられた場合に前記端子部に取り付けられて、これらの正極及び負極それぞれと電気的に接続される。

前述した二次電池は、扁平に潰された捲回電極体の正極及び負極の端子部に集電部材の各接続端子が取り付けられている。

特開２０００−３２３１２０号公報 特開２００１−１５５７１１号公報 特開２００９−１８１８１２号公報

しかしながら、前述した特許文献１乃至特許文献３に示された二次電池は、前記正極及び負極と前記接続端子とが金属で構成されているために、組み立て中にこれら互いに擦れると、特に正極及び負極の端子部の表面に傷が生じてしまい、当該端子部と接続端子との間の電気的な抵抗値が増加して望ましくない。また、傷つけられた端子部の破片が捲回電極体の中に進入して正極と負極を短絡せしめるおそれがあった。さらに、端子部と接続端子を固定する際に、捲回電極体の捲回中心空間部に必要とされる作業スペースを確保することが困難であるため、人による手作業を行わざるを得ないなど、製造コストがなかなか下がらなかった。

したがって、本発明の目的は、例えば、捲回電極体の各極の端子部を傷つけることなく、当該端子部に集電部材の接続端子を容易に取り付けることができる電池組立装置及び電池組立方法を提供することにある。また、端子部と接続端子を固定する際に、捲回電極体の捲回中心空間部に、溶接もしくは溶着作業に必要とされるスペースを確保することで機械による自動化が出来、その結果製造コストを抑えることが出来る電池組立装置及び電池組立方法を提供することにある。

前述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の電池組立装置は、帯状の正極とセパレータと帯状の負極とが順に重ねられかつこれらが巻かれて構成された捲回電極体の前記正極及び前記負極それぞれの端子部に集電部材の接続端子を取り付ける電池組立装置において、その表面上に前記捲回電極体が載置される載置部と、前記端子部が重ねられて、前記接続端子を案内するガイド部を有する案内部と、前記載置部との間に前記捲回電極体を挟んで当該捲回電極体を扁平に潰す押圧部と、前記ガイド部の表面と接触しながら前記接続端子を前記端子部に挿入する部材挿入部と、を備えたことを特徴としている。

本発明の一実施例にかかる電池組立装置の構成を模式的に示す正面図である。 図１に示された電池組立装置で組み立てられる電池の斜視図である。 図２に示された電池の他の斜視図である。 図３に示された電池の集電部材の斜視図である。 図３に示された電池の捲回電極体の斜視図である。 図５に示された捲回電極体の一部を分解して示す斜視図である。 図６に示された捲回電極体の一部の断面図である。 図１に示された電池組立装置の案内部の構成を示す側面図である。 図８中の矢印ＩＸ方向からみた案内部の正面図である。 図８に示された案内部のガイド部材が互いに近づけられた状態を示す側面図である。 図１０中の矢印ＸＩ方向からみた案内部の正面図である。 図８に示された案内部の一つのガイド部材の正面図である。 図１０に示された案内部のガイド部材に接続端子が近づけられた状態を示す正面図である。 図１３に示された接続端子がガイド部の表面と接触しながら端子部に挿入された状態を示す正面図である。 図１に示された電池組立装置の空間拡大部の平面図である。 図１５に示された電池組立装置の空間拡大部の侵入拡大部が互いに離れた状態を示す平面図である。 図１に示された電池組立装置の電池を組み立てる前に載置台と押圧部材に結束シートが吸着された状態を模式的に示す正面図である。 図１７に示された電池組立装置の最も下方のガイド部材のガイド部に捲回電極体の活物質非形成部分が載置された状態を模式的に示す正面図である。 図１８に示された電池組立装置の空間拡大部の侵入部材がガイド部に活物質非形成部分が重ねられた捲回電極体の中心空間内に挿入された状態を模式的に示す正面図である。 図１９に示された電池組立装置の中央のガイド部材がガイド位置に位置付けられた状態を模式的に示す正面図である。 図２０に示された電池組立装置の中央のガイド部材の上面に設けられたガイド部に他の捲回電極体の活物質非形成部分が重ねられた状態を模式的に示す正面図である。 図２１に示された電池組立装置の空間拡大部の侵入部材が上方の捲回電極体の中心空間内に挿入された状態を模式的に示す正面図である。 図２２に示された電池組立装置の最も上方のガイド部材がガイド位置に位置付けられた状態を模式的に示す正面図である。 図２３に示された電池組立装置の押圧部により捲回電極体が扁平に潰された状態を模式的に示す正面図である。 図２４に示された電池組立装置の結束部により扁平に潰された捲回電極体の周りに結束シートが捲きつけられた状態を模式的に示す正面図である。 図２５に示された電池組立装置のガイド部の表面と接触しながら接続端子が端子部に挿入された状態を模式的に示す正面図である。 図２６に示された電池組立装置の案内部の上方の二つのガイド部材が退避位置に位置付けられた状態を模式的に示す正面図である。 図２７に示された電池組立装置の空間拡大部の侵入部材により捲回電極体の中心空間の断面積が大きくされた状態を模式的に示す正面図である。 図２８に示された電池組立装置の空間拡大部の一方の侵入拡大部の回動アームが退避位置に位置付けられた状態を模式的に示す正面図である。 図２９に示された電池組立装置の接合部などによりクリップが接合された状態を模式的に示す正面図である。

以下、本発明の一実施形態を説明する。本発明の一実施形態にかかる電池組立装置は、ガイド部に捲回電極体の端子部を載置し、このガイド部の表面と接触しながら接続端子を端子部に挿入する。このように、接続端子を所定の位置に位置決めする際に、それぞれ金属で構成された接続端子と各極の端子部とが直接接触することがない。よって、捲回電極体の各極の端子部を傷つけることなく、当該端子部に集電部材の接続端子を容易に取り付けることができる。

また、ガイド部の厚みを接続端子の厚みよりも薄く構成してもよい。この場合、ガイド部を接続端子と端子部との間から抜け出させた際に、これら接続端子と端子部との位置がずれることを抑止できる。よって、接続端子を端子部の所望の位置に取り付けることができる。

さらに、ガイド部が、端子部が重ねられる略平面状の重なり部と、該重なり部よりも前記接続端子側にって前記捲回電極体のカーブに沿った曲面状の傾斜部とを備えて構成されてもよい。この場合、接続端子を端子部に挿入する際に、当該接続端子がガイド部のみに接触する。したがって、接続端子は、端子部に直接接触することがない。よって、捲回電極体の各極の端子部を傷つけることなく、当該端子部に集電部材の接続端子を容易に取り付けることができる。

また、ガイド部が傾斜部に連なりかつ当該接続端子の挿入方向と平行に延在した平行延在部を更に備えていても良い。部材挿入部に接続端子を挿入する際、該接続端子の位置が多少ずれてもこの平行延在部によって傾斜部の位置に該接続端子を案内できる。よって、接続端子を所定の端子部に確実に取り付けることができる。

ガイド部に重ねられた扁平に潰された捲回電極体の中心空間の断面積を空間拡大部によって大きくしてもよい。この場合、互いに重なる端子部を捲回電極体の外周側でより密に重なり合わせることが出来る。捲回電極体の中心空間の断面積を大きくすることで、端子部と接続端子を固定する作業スペースを確保できるので、人手などに頼らなくても機械で自動的に端子部に接続端子を取り付けることができる。よって、当該端子部に集電部材の接続端子を効率よく固定することができる。

また、結束部材により複数の捲回電極体を束ねるようにしてもよい。この場合、複数の捲回電極体により電池を構成することができる。

さらに、空間拡大部が捲回電極体の中心空間内に挿入された侵入部材を当該捲回電極体の径方向に移動させる部材移動手段を備えてもよく、侵入部材を回転させる回転手段を備えてもよい。この部材移送手段もしくは回転手段によって、空間拡大部が捲回電極体の中心空間の断面積を確実に大きくすることができ、さらに効率よく端子部に接続端子を取り付けることができる。

接続端子と端子部を挟むクリップを位置決めするクリップ位置決め部を備えてもよく、接続端子と端子部とクリップを接合する接合部を備えてもよい。この場合、当該端子部に集電部材の接続端子を確実に固定することができる。

本発明の一実施例を、図１ないし図３０に基づいて説明する。本発明の一実施例に係る電池組立装置１は、捲回電極体２（図５に示す）に集電部材３（図４に示す）を取りつけて、電池４（図２及び図３に示す）を組み立てる装置である。図示例では、電池４は、自動車、ポータブルコンピュータや各種の携帯端末に用いられるリチウムイオン電池となっている。

電池４は、図２及び図３に示すように、二つの捲回電極体２と、集電部材３と、クリップ５とを備えている。捲回電極体２は、図６及び図７に示すように、帯状の正極としての正極シート６と、帯状のセパレータ７と、帯状の負極としての負極シート８とが順に重ねられ、これらが巻かれて構成されている。

正極シート６は、帯状の芯体９と、この芯体９の両表面に形成された正極活物質１０とを備えている。芯体９は、アルミニウム箔などの正極に適する金属箔で構成されている。正極活物質１０は、芯体９の幅方向の一方の縁部と中央部とに亘って形成されかつ他方の縁部には形成されていない。即ち、芯体９の幅方向の他方の縁部には、芯体９を一定の幅にて露出させた正活物質非形成部分（端子部に相等する）９ａが設けられている。

負極シート８は、帯状の芯体１１と、この芯体１１の両表面に形成された負正極活物質１２とを備えている。芯体１１は、銅箔などの負極に適する金属箔で構成されている。負正極活物質１２は、芯体１１の幅方向の一方の縁部と中央部とに亘って形成されかつ他方の縁部には形成されていない。即ち、芯体１１の幅方向の他方の縁部には、芯体１１を一定の幅にて露出させた負活物質非形成部分（端子部に相等する）１１ａが設けられている。

捲回電極体２は、正活物質非形成部分９ａが負極シート８と接触しないように、かつ負活物質非形成部分１１ａが正極シート６と接触しないように、正極シート６とセパレータ７と負極シート８とが順に重ねられて、これらが巻かれて構成されている。そして、捲回電極体２は、図５に示すように、扁平に潰されている。さらに、扁平に潰された複数の捲回電極体２が互いに重ねられて、それらの周りに結束部材としての結束シート１３（図３に示す）が巻きつけられて固定されている。

集電部材３は、図４に示すように、絶縁性の部材本体１４と、この部材本体１４に設けられた端子部１５とを備えている。部材本体１４は、絶縁性の合成樹脂で構成されかつ捲回電極体２の外周面上でかつ扁平に潰された当該捲回電極体２の幅方向の一方の縁部上に重ねられている。

端子部１５は、部材本体１４の両端部に間隔をあけて設けられた正極端子部１６と、負極端子部１７とを備えている。正極端子部１６及び負極端子部１７は、電池４として組み立てられた場合に、それぞれ、捲回電極体２の正極シート６及び負極シート８に電気的に接続される。正極端子部１６及び負極端子部１７は、それぞれ、前述した部材本体１４の両端部にある端子部本体１８と、この端子部本体１８の一方の表面から立設した四本の接続端子１９と、端子部本体１８の他方の表面から立設した一つのボルト端子２０と、を備えている。

接続端子１９は、それぞれ、導電性がある金属などで構成されかつ端子部本体１８から立設した棒状に形成されている。二組の接続端子１９は、電池４として組み立てられた場合に、それぞれ、捲回電極体２の対応するシート６，８の芯体９，１１の活物質非形成部分９ａ，１１ａと電気的に接続される。二組の接続端子１９は、捲回電極体２のシート６，８の芯体９，１１の活物質非形成部分９ａ，１１ａを後述するクリップ５で挟まれて。当該活物質非形成部分９ａ，１１ａに取り付けられる。

ボルト端子２０は、前述した接続端子１９と電気的に接続されている。ボルト端子２０は、電池４の放電または充電を行う際に端子として使用される。

クリップ５は、導電性がある金属などで構成されている。また、活物質非形成部分９ａ，１１ａと接続端子１９をこのクリップ５で挟んで、溶接されることによりこれらの活物質非形成部分９ａ，１１ａが接続端子１９と電気的に接続される。

前述した構成の電池４を組み立てる工程には、後述する電池組立装置１により二つの捲回電極体２が扁平に潰された後に結束シート１３により束ねる工程、これらの捲回電極体２に集電部材３の接続端子１９を挿入する工程、各捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａに接続端子１９が取り付けられる工程などを含む。

電池組立装置１は、図１に示すように、装置本体２１と、案内部２２と、押圧部２３と、空間拡大部２４と、部材挿入部２５と、結束部２６と、クリップ位置決め部２７と、接合部２８とを備えている。

装置本体２１は、工場のフロア上などに設置されるベース板２９と、ベース板２９から立設した支柱３０と、この支柱３０の上端部に取り付けられかつベース板２９と間隔をあけて平行な天井板３１と、載置部としての載置台３２と、を備えている。載置台３２は、厚手の平板状に形成されており、ベース板２９上に取り付けられている。載置台３２は、図１に示すように、電池組立装置１の正面からみて台形状に形成されている。載置台３２の表面には、結束シート１３が負圧によって吸着されることによって密に重ねられる。また、載置台３２の手前側と奥側に活物質非形成部分９ａ，１１ａを位置させ、かつ、一つの捲回電極体２が結束シート１３の上方に、間隔をあけて載置される。

案内部２２は、載置台３２に載置される捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａそれぞれと対応して、一対設けられている。図示例では、案内部２２は、載置台３２よりも図１中の奥側と手前側に設けられている。案内部２２は、図８及び図９に示すように、スライド支持部３３と、複数（図示例では三つ）のガイド部材８０とを備えている。

スライド支持部３３は、ベース部８１と、支持柱８２と、二つのスライダ８３とを備えている。ベース部８１は、厚手の平板状に形成され、かつベース板２９に取り付けられる。支持柱８２は、ベース部８１即ちベース板２９から立設した状態に設けられている。二つのスライダ８３は、支持柱８２の長手方向に沿って並べられて、当該支持柱８２の長手方向に移動自在に支持されている。一方のスライダ８３は、支持柱８２の中央部と下端部とに亘って移動自在に当該支持柱８２に支持されている。他方のスライダ８３は、支持柱８２の上端部と一方のスライダ８３の直上に亘って移動自在に当該支持柱８２に支持されている。

ガイド部材８０は、ベース板２９と天井板３１との間に互いに間隔をあけて配置されている。三つのガイド部材８０のうち一つはベース部８１に固定されている。また、他の二つのガイド部材８０は、それぞれがスライド棒８４によって水平方向にスライド自在に支持されている。二つのガイド部材８０は、図８中の実線で示された位置、すなわち載置台３２上の捲回電極体２から離れた退避位置と、図８中の点線及び図１０に示された位置、すなわち最も載置台３２上の捲回電極体２に近づいたガイド位置とに亘って、移動自在に設けられている。なお、三つのガイド部材８０がガイド位置にある場合は、図１０に示すように、鉛直方向に並ぶように位置付けられる。さらに、各案内部２２には、二つのスライド棒８４をその長手方向にスライドさせるための図示しない駆動源が備えられている。

ガイド部材８０は、図１１及び図１２に示すように、それぞれ、前記スライド棒８４又はベース部８１に取り付けられたガイド本体８５と、ガイド部８６とを備えている。ガイド本体８５は、直方体状に形成され、その長手方向が水平方向に配置されている。ガイド部８６は、捲回電極体２の平面に沿った略平面状の部分と、該捲回電極体２のカーブに沿った曲面状の小部分を含む。なお、図示例では、ガイド部８６は、最も下方のガイド部材８０ではガイド本体８５の上面に設けられ、中央のガイド部材８０ではガイド本体８５の上面と下面に設けられ、最も上方のガイド部材８０ではガイド本体８５の下面に設けられている。また、図９、図１１及び図１２に二点鎖線で示すように、載置台３２上の捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａがガイド部８６の表面上に載置される。

前述した三つのガイド部材８０のガイド部８６は、同一の構成であるので、以下、最も下方に位置するガイド部材８０のガイド部８６を代表して説明する。ガイド部８６は、図１２に示すように、重なり部８７と、この重なり部８７に連なる傾斜部８８と、この傾斜部８８に更に連なる平行延在部８９とを備える薄手の平板状に形成されている。重なり部８７は、水平でかつ載置台３２上の捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａと平行な略平面である。重なり部８７には、載置台３２上の捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａが重ねられる。

傾斜部８８は、捲回電極体２のカーブに沿った曲面状の小部分であり、図１３に示すように、重なり部８７よりも接続端子１９側にある。傾斜部８８のさらに接続端子１９側には、重なり部８７と略平行な平行延在部８９が延在している。部材挿入部２５が接続端子１９を挿入する際、この平行延在部８９と傾斜部８８および重なり部８７は、該接続端子１９が捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａに重なる位置に案内する役割をする。

図９に示すように、三つのガイド部材８０の間に二つの捲回電極体２を載置してもよい。最も下方のガイド部材８０のガイド部８６と中央のガイド部材８０の下面に設けられたガイド部８６との間に捲回電極体２が一つ載置され、中央のガイド部材８０の上面に設けられたガイド部８６と最も上方のガイド部材８０のガイド部８６との間に捲回電極体２が一つ載置される。この状態で、図１０および図１１に示すように、二つのガイド部材８０が下方に向かって移動可能である。二つのガイド部材８０は、後述する押圧部２３の押圧シリンダ３４のスライダ９２の昇降動作に連動して、図示しない駆動源により昇降動作される。

押圧部２３は、押圧板９０と、押圧シリンダ３４と、押圧部材３５とを備えている。押圧板９０は、厚手の平板状に形成され、ベース板２９と間隔をあけて当該ベース板２９と平行に配置されている。押圧板９０は、載置台３２上の捲回電極体２及び案内部２２の三つのガイド部材８０の上方に位置付けられる。押圧板９０は、ガイド柱９１などにより昇降自在に設けられている。

押圧シリンダ３４は、ベース板２９上に立設して当該ベース板２９に取り付けられたシリンダ本体３６と、当該シリンダ本体３６に鉛直方向に沿ってスライド自在に設けられたスライダ９２とを備えている。スライダ９２は、押圧板９０に取り付けられる。押圧シリンダ３４は、スライダ９２を昇降させることで、当該押圧板９０を昇降させる。

押圧部材３５は、押圧板９０の載置台３２に相対する表面に取り付けられているとともに、厚手の平板状に形成されている。押圧部材３５は、図１に示すように、電池組立装置１の正面からみて載置台３２に向かって凸の台形状に形成されている。押圧部材３５には、その下面に結束シート１３が負圧によって密に吸着した状態で重ねられる。

押圧シリンダ３４が押圧部材３５を下方に移動させることで、ガイド部材８０のガイド部８６間に設けられた捲回電極体２を載置台３２との間に挟んで、当該捲回電極体２を扁平に潰す。

空間拡大部２４は、捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａそれぞれと対応して、一対設けられている。図示例では、空間拡大部２４は、載置台３２よりも図１中の奥側と手前側に設けられている。

空間拡大部２４は、それそれ、図１５及び図１６に示すように、部材移動手段としてのスライド機構部３７と、二つの侵入拡大部３８とを備えている。スライド機構部３７は、図１に示すように、電池組立装置１の正面からみて、載置台３２の右側に設けられている。スライド機構部３７は、リニアガイド３９と、図示しない駆動源とを備えている。

リニアガイド３９は、図１中の左右方向に直線状に延在したレール４１と、このレール４１に当該レール４１の長手方向に沿ってスライド自在に設けられたスライダ４２とを備えている。スライダ４２は、駆動源によって、レール４１の長手方向に沿って移動する。スライド機構部３７は、スライダ４２をレール４１に沿って捲回電極体２から離れる方向に移動させることで、スライダ４２に取り付けられた侵入拡大部３８の後述する侵入部材９３を捲回電極体２の径方向に沿って当該捲回電極体２の外周方向に移動させる。スライド機構部３７においては、スライダ４２がレール４１に沿って捲回電極体２から離れる方向に移動することによって、後述する侵入部材９３が捲回電極体２の径方向に沿って当該捲回電極体２の外周方向に移動する。

二つの侵入拡大部３８は、図１中の左右方向即ちリニアガイド３９のレール４１の長手方向に沿って互いに間隔をあけて配置され、電池組立装置１の正面からみて、互いの間に載置台３２を挟む位置に配置されている。

侵入拡大部３８は、図１に示すように、支持柱４３と、二つのスライダ４４と、二つの回動アーム４５と、二つのロック爪部材４６と、を備えている。支持柱４３は、鉛直方向に沿って直線状に延在しており、ベース板２９から立設した状態で配置されている。図１中右側の侵入拡大部３８の支持柱４３は、リニアガイド３９のスライダ４２に取り付けられ、かつ図１中左側の侵入拡大部３８の支持柱４３は、ベース板２９に取り付けられている。

二つのスライダ４４は、支持柱４３の長手方向に沿って並べられて、当該支持柱４３の長手方向に移動自在に支持されている。一方のスライダ４４は、支持柱４３の中央部と下端部とに亘って移動自在に支持されている。他方のスライダ４４は、支持柱４３の上端部と一方のスライダ４４の直上とに亘って移動自在に当該支持柱４３に支持されている。

回動アーム４５は、電池組立装置１の正面からみて水平方向と平行な直線状に延在している。回動アーム４５は、図１５及び図１６に示すように、その一端部がスライダ４２に回動自在に支持され、その他端部は捲回電極体２に近づくように延在している。また、回動アーム４５は、図１５及び図１６中に実線で示す接続端子１９の挿入方向と平行な侵入位置と、図１５及び図１６中に二点鎖線で示す捲回電極体２から離れた退避位置とに亘って、前記スライダ４２に回転自在に支持されている。

回動アーム４５の他端部には、捲回電極体２の中心空間Ｋに侵入する侵入部材９３が取り付けられている。侵入部材９３は、回動アーム４５の他端部に向かうにしたがって捲回電極体２に向かって突き出す形状である。侵入部材９３は、捲回電極体２の軸芯周りに回転自在に回動アーム４５の他端部に支持されている。また、侵入拡大部３８の回動アーム４５の他端部には、侵入部材９３を回転させる回転手段としての回転駆動源４７が取り付けられている。さらに、回動アーム４５は、図示しない付勢手段としてのばねなどにより、前記侵入位置から退避位置に向かって即ち捲回電極体２から離れる方向に付勢されている。また、回動アーム４５は、ベース板２９に取り付けられた図示しない駆動源により、退避位置から侵入位置に向かって押圧される。

ロック爪部材４６は、その中央部がスライダ４４に回動自在に支持されている。ロック爪部材４６は、捲回電極体２寄りの一端部に、前記回動アーム４５に係止する爪部９４が突設されている。また、ロック爪部材４６は、前記爪部９４が回動アーム４５に係止する方向に、図示しない付勢手段としてのばねなどにより付勢されている。また、ベース板２９に取り付けられた図示しない駆動源により、爪部９４が回動アーム４５の一端部から離れる方向に押圧される。

爪部９４が回動アーム４５の一端部に係止されると、当該回動アーム４５が前述した侵入位置に保たれる。また、ロック爪部材４６が、前述した付勢手段の付勢力に抗して爪部９４が回動アーム４５の一端部から離れる方向に回動すると、爪部９４の係止が解除されて、回動アーム４５が前述した退避位置に向かって回転する。

前述した構成の空間拡大部２４において、二つの侵入拡大部３８が互いに近づけられ、回動アーム４５が侵入位置に位置付けられると、侵入部材９３が、捲回電極体２の中心空間Ｋ内に挿入される。そして、空間拡大部２４は、スライド機構部３７により侵入拡大部３８が互いに離されることにより、侵入部材９３は、中心空間Ｋの断面積を大きくする。すなわち、空間拡大部２４は、捲回電極体２の中心空間Ｋを当該捲回電極体２の長径方向に沿って外周側に広げる。これによって、互いに重なる捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａを、該捲回電極体２の外周側においてより密に重なり合わせることが出来る。そして、空間拡大部２４は、駆動源により回動アーム４５の一端部への係止が解除される方向にロック爪部材４６が押圧される。当該ロック爪部材４６の係止が解除されて回動アーム４５が侵入位置から退避位置に向かって回転されて、侵入部材９３が中心空間Ｋ内から抜き出される。また、各空間拡大部２４の各侵入拡大部３８のスライダ４４即ち回動アーム４５は、押圧部２３の押圧シリンダ３４のスライダ９２の昇降動作に連動して、図示しない駆動源により昇降動作される。

部材挿入部２５は、案内部２２の図１中の右側に配置されている。部材挿入部２５は、挿入シリンダ４８と、部材保持部４９とを備えている。挿入シリンダ４８は、シリンダ本体５０と、このシリンダ本体５０から凸没自在に設けられたロッド５１とを備えている。挿入シリンダ４８は、シリンダ本体５０から伸張するロッド５１が案内部２２に近づく状態で、ベース板２９上に設けられている。

部材保持部４９は、集電部材３の端子部１５のボルト端子２０を保持する。接続端子１９が捲回電極体２に相対しかつ水平になるように、集電部材３は保持される。

そして、挿入シリンダ４８のロッド５１が伸張して、部材保持部４９に保持された集電部材３が載置台３２上及びガイド部材８０のガイド部８６上に配置された捲回電極体２に近く。そして、接続端子１９をガイド部８６の表面を滑られることによって、集電部材３の接続端子１９をガイド部８６に挿入する。この際、接続端子１９はガイド部８６のみと接触する。接続端子１９は捲回電極体２における活物質非形成部分９ａ，１１ａと接触することはない。

結束部２６は、図１に示すように、載置台３２の表面から突没自在に設けられた第１突没部材５２と、押圧部材３５の下面から突没自在に設けられた第２突没部材５３とを備えている。第１突没部材５２は、載置台３２の図１中の左右方向に互いに間隔をあけかつ図１中の奥行き方向に互いに間隔をあけて複数設けられている。第１突没部材５２は、ベース板２９に取り付けられた図示しないエアシリンダなどにより、載置台３２の表面から突没される。第２突没部材５３は、押圧部材３５の図１中の左右方向に互いに間隔をあけかつ図１中の奥行き方向に互いに間隔をあけて複数設けられている。第２突没部材５３は、押圧板９０に取り付けられた図示しないエアシリンダなどにより、押圧部材３５の下面から突没される。

押圧部材３５と載置台３２との間に挟まれた捲回電極体２が扁平に潰され、突没部材５２，５３が載置台３２の表面及び押圧部材３５の下面から突出する。そして、突没部材５２，５３が載置台３２の表面及び押圧部材３５の下面に吸着した結束シート１３が、扁平に潰された捲回電極体２の周りに捲きつけられる、さらに、当該結束シート１３の粘着テープ同士を互いにくっつけることなどにより、当該結束シート１３により前述した二つの捲回電極体２を結束する。

クリップ位置決め部２７は、移動部５４により載置台３２及び案内部２２に対して移動自在に装置本体２１に取り付けられたロボットアーム５５を備えている。ロボットアーム５５は、装置本体２１に設けられかつ図示しないクリップ収容部内のクリップ５をその先端に吸着する。当該吸着したクリップ５は、接続端子１９と活物質非形成部分９ａ，１１ａを挟んで位置決めされる。

接合部２８は、移動部５６により載置台３２及び案内部２２に対して移動自在に装置本体２１に取り付けられた超音波溶接装置５７を備えている。超音波溶接装置５７は、ロボットアーム５５が位置決めしたクリップ５と活物質非形成部分９ａ，１１ａと接続端子１９とを超音波溶接により接合する。

前述した構成のクリップ位置決め部２７と接合部２８とは、互いに共同して、一つずつクリップ５を接続端子１９に接合する。

前述した構成の電池組立装置１により、電池４は、以下のように組み立てられる。まず、図１７に示すように、ガイド部材８０が退避位置に位置付けられている。そして、各空間拡大部２４の各侵入拡大部３８の回動アーム４５が退避位置に位置付けられている。そして、載置台３２の表面に結束シート１３が重ねられて吸着されるとともに、押圧部材３５の下面に結束シート１３が重ねられて吸着される。さらに、部材挿入部２５の部材保持部４９に集電部材３が保持され、部材挿入部２５の挿入シリンダ４８のロッド５１が縮小されている。

そして、図１８に示すように、各案内部２２の最も下方に位置するガイド部材８０のガイド部８６に活物質非形成部分９ａ，１１ａが重なるように一つの捲回電極体２が載置される。以上が、ガイド部材８０のガイド部８６に捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａを重なる重ね工程である。そして、図１９に示すように、各空間拡大部２４の侵入拡大部３８の下方に位置する回動アーム４５を侵入位置に位置付けて、侵入部材９３が前述した一つの捲回電極体２の中心空間Ｋ内に挿入される。そして、図２０に示すように、各案内部２２の中央に位置するガイド部材８０がガイド位置に位置付けられる。

その後、図２１に示すように、各案内部２２の中央に位置するガイド部材８０の上面に設けられたガイド部８６上に活物質非形成部分９ａ，１１ａが重なるように二つ目の捲回電極体２が載置される。以上が、ガイド部材８０のガイド部８６に捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａを重なる二回目の重ね工程である。そして、図２２に示すように、各空間拡大部２４の侵入拡大部３８の上方に位置する回動アーム４５を侵入位置に位置付けて、侵入部材９３が前述した二つ目の捲回電極体２の中心空間Ｋ内に挿入される。そして、図２３に示すように、各案内部２２の最も上方に位置するガイド部材８０がガイド位置に位置付けられる。

その後、図２４に示すように、押圧部２３の押圧シリンダ３４のスライダ９２を降下させて、押圧部材３５を降下させる。すると、押圧部材３５がガイド部材８０のガイド部８６に載置された捲回電極体２を載置台３２に向かって押圧する。さらに、図示しない駆動源が、押圧部材３５の降下に連動して、各案内部２２の上方に位置する二つのガイド部８６を載置台３２に向かって降下させるとともに、各空間拡大部２４の二つの侵入拡大部３８のスライダ４４即ち回動アーム４５を載置台３２に向かって降下させる。そして、図２４に示すように、捲回電極体２は、中心空間Ｋ内に侵入部材９３が侵入された状態で、載置台３２と押圧部材３５との間に挟まれて扁平に潰される。以上が、押圧部材３５と載置台３２との間で捲回電極体２が扁平に潰される押圧工程である。

その後、結束部２６の第１突没部材５２が載置台３２の表面から突出されるとともに、第２突没部材５３が押圧部材３５の表面から突出される。すると、載置台３２及び押圧部材３５に吸着された結束シート１３が、図２５に示すように、扁平に潰された二つの捲回電極体２の周りに捲きつけられて、これらの捲回電極体２が結束シート１３により結束される。以上が、二つ即ち複数の捲回電極体２の周りに結束シート１３が捲きつけられて、これら複数の捲回電極体２が結束シート１３により結束される結束工程である。

そして、部材挿入部２５の挿入シリンダ４８のロッド５１が伸張されて、当該部材挿入部２５に保持された集電部材３が扁平に潰された捲回電極体２に近づけられる。すると、図１３に示すように、集電部材３の各接続端子１９が、ガイド部材８０のガイド部８６に徐々に近づく。そして、当該接続端子１９が、ガイド部８６の傾斜部８８に接触して当該傾斜部８８により案内される。次いで、図１４及び図２６に示すように、重なり部８７が接続端子１９と接触して、当該接続端子１９は、捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａの位置にが重なるように案内される。こうして、ガイド部８６は、接続端子１９を活物質非形成部分９ａ，１１ａに重なる位置に案内する。以上が、接続端子１９がガイド部８６の活物質非形成部分９ａ，１１ａが重ねられた面の裏側の面上に挿入される挿入工程である。

そして、各案内部２２の上方に位置するガイド部材８０が図示しない駆動源によりスライド棒８４に沿って移動されて、捲回電極体２から遠ざけられる。そして、図２７に示すように、上方に位置する二つのガイド部材８０のガイド部８６が捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａと接続端子１９との間から抜き出される。以上が、捲回電極体２と接続端子１９の間からガイド部８６を抜き出す抜き出し工程である。

その後、各空間拡大部２４のスライド機構部３７のスライダ４２を二つの侵入拡大部３８が互いに離れる方向に移動させる。すると、図２８に示すように、図中右側の侵入拡大部３８の侵入部材９３と図中左側の侵入拡大部３８は互いに離れる方向に移動する。侵入部材９３が捲回電極体２の長径方向に沿って外周側に移動すると、互いに重なる活物質非形成部分９ａ，１１ａが捲回電極体２の外周側でより密に重なり合う。その結果、捲回電極体２の中心空間Ｋの断面積を大きくすることが出来る。そして、回転駆動源４７によって、図中右側の侵入拡大部３８侵入部材９３が適宜回転される。以上が、押圧部２３により扁平に潰された捲回電極体２の中心空間Ｋを当該捲回電極体２の径方向に広げる拡大工程である。

その後、図２９に示すように、各空間拡大部２４の図中右側の回動アーム４５の一端部を係止したロック爪部材４６の爪部９４の係止が解除されて、当該回動アーム４５が退避位置に位置付けられる。そして、退避位置に位置付けられた回動アーム４５の他端部に取り付けられた侵入部材９３が中心空間Ｋから抜き出される。そして、クリップ位置決め部２７のロボットアーム５５により、クリップ５が一つずつ接続端子１９と活物質非形成部分９ａ，１１ａを挟んで位置決めされた後、接合部２８の超音波溶接装置５７により位置決めされたクリップ５が接続端子１９などに接合される。以上が、クリップ５が接続端子１９と活物質非形成部分９ａ，１１ａを挟んで位置決めされるクリップ位置決め工程と、接続端子１９と活物質非形成部分９ａ，１１ａとクリップ５とが接合される接合工程である。

そして、すべての接続端子１９がクリップ５によって活物質非形成部分９ａ，１１ａに順次接合される。以上が電池４の組み立て工程である。

本実施例によれば、ガイド部材８０のガイド部８６に捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａを載置し、このガイド部８６の活物質非形成部分９ａ，１１ａが重ねられた面の裏側の面上に接続端子１９を挿入するので、接続端子１９を位置決めする際に、ガイド部８６により活物質非形成部分９ａ，１１ａと接続端子１とが直接接触することがない。このために、接続端子１９を所定の位置に位置決めする際に、活物質非形成部分９ａ，１１ａの表面が傷づくことを防止できる。よって、捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａを傷つけることなく、活物質非形成部分９ａ，１１ａに接続端子１９を容易に取り付けることができる。

また、ガイド部８６の厚みを接続端子１９の厚みよりも薄く構成している。このために、ガイド部８６を接続端子１９と活物質非形成部分９ａ，１１ａとの間から抜き出す際に、これら接続端子１９と活物質非形成部分９ａ，１１ａとがずれることを抑止できる。よって、接続端子１９を活物質非形成部分９ａ，１１ａの所望の位置に取り付けることができる。

さらに、ガイド部８６が、活物質非形成部分９ａ，１１ａが重ねられる略平面状の重なり部８７と、捲回電極体２のカーブに沿った曲面状の小部分であり、該重なり部８７よりも接続端子１９側にある傾斜部８８とを備えている。このために、接続端子１９をガイド部８６の活物質非形成部分９ａ，１１ａが重ねられた面の裏側の面上に挿入する際に、接続端子１９がガイド部８６の前述した活物質非形成部分９ａ，１１ａが重ねられた面の裏側の面に接触する。したがって、接続端子１９は、活物質非形成部分９ａ，１１ａに接触しない。よって、捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａを傷つけることなく、当該活物質非形成部分９ａ，１１ａに集電部材３の接続端子１９を容易に取り付けることができる。

また、ガイド部８６は、傾斜部８８のさらに接続端子１９側には重なり部８７と略平行に延在している平行延在部８９を備えている。部材挿入部２５に接続端子１９を挿入するさい、該接続端子１９の位置が多少ずれてもこの平行延在部８９によって傾斜部８８の位置に該接続端子１９を案内できる。このために、捲回電極体２を複数重ねる場合であっても、ガイド部８６により複数の捲回電極体２の活物質非形成部分９ａ，１１ａを区切ることができる。よって、接続端子１９を所定の活物質非形成部分９ａ，１１ａに確実に取り付けることができる。

侵入部材９３が捲回電極体２の長径方向に沿って外周側に移動すると、互いに重なる活物質非形成部分９ａ，１１ａが捲回電極体２の外周側でより密に重なり合う。その結果、捲回電極体２の中心空間Kの断面積を大きくすることが出来る。このために、作業スペースを確保することができるので、容易に活物質非形成部分９ａ，１１ａに接続端子１９を取り付けることができる。

また、結束シート１３により互いに重ねられた複数の捲回電極体２を束ねるようにしているので、複数の捲回電極体２により電池４を構成することができる。

そして、回転駆動源４７によって、侵入拡大部３８侵入部材９３が適宜回転される。このために、空間拡大部２４が捲回電極体２の中心空間Ｋを確実に拡大させることができ、効率よく活物質非形成部分９ａ，１１ａに接続端子１９を取り付けることができる。

接続端子１９との間に活物質非形成部分９ａ，１１ａを挟む位置にクリップ５を位置決めするクリップ位置決め部２７を備えているので、より確実に活物質非形成部分９ａ，１１ａに接続端子１９を取り付けることができる。

また、前述した電池組立装置１は、二つの捲回電極体２を備えた電池４を組み立てているが、本発明では、捲回電極体２を一つのみ備えた電池４又は捲回電極体２を三つ以上備えた電池４を組み立てるようにしてもよい。この場合、勿論、ガイド部材８０、侵入拡大部３８と、支持柱７０などの数は、捲回電極体２の数に応じて、適宜変更される。

なお、前述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。即ち、電池組立装置１の各部位は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更しても良い。

１ 電池組立装置
２ 捲回電極体
３ 集電部材
５ クリップ
６ 正極シート（正極）
７ セパレータ
８ 負極シート（負極）
９ａ 正極活物質非形成部分（端子部）
１１ａ 負極活物質非形成部分（端子部）
１３ 結束シート（結束部材）
１９ 接続端子
２３ 押圧部
２４ 空間拡大部
２５ 部材挿入部
２６ 結束部
２７ クリップ位置決め部
２８ 接合部
３２ 載置台（載置部）
３７ スライド機構部（部材移動手段）
４７ 回転駆動源（回転手段）
８６ ガイド部
８７ 重なり部
８８ 傾斜部
８９ 平行延在部
９３ 侵入部材
Ｋ 中心空間

Claims (19)

1. 帯状の正極とセパレータと帯状の負極とが順に重ねられかつこれらが巻かれて構成された捲回電極体の前記正極及び前記負極それぞれの端子部に集電部材の接続端子を取り付ける電池組立装置において、
   その表面上に前記捲回電極体が載置される載置部と、
   前記端子部に重ねられて、かつ前記接続端子を案内するガイド部を有する案内部と、
   前記載置部との間に前記捲回電極体を挟んで当該捲回電極体を扁平に潰す押圧部と、
   前記ガイド部の表面と接触しながら前記接続端子を前記端子部に挿入する部材挿入部と、
   を備えたことを特徴とする電池組立装置。
2. 前記ガイド部の厚みが、前記接続端子の厚みよりも薄く形成されていることを特徴とする請求項１記載の電池組立装置。
3. 前記ガイド部は、前記端子部が重ねられる略平面状の重なり部と、該重なり部よりも前記接続端子側にあって前記捲回電極体のカーブに沿った曲面状の傾斜部と、
   を備えたことを特徴とする請求項２記載の電池組立装置。
4. 前記ガイド部は、前記傾斜部よりも前記接続端子側にあり前記重なり部と略並行に延在している平行延在部を備えたことを特徴とする請求項３記載の電池組立装置。
5. 前記押圧部により扁平に潰された前記捲回電極体の中心空間の断面積を大きくする空間拡大部を備えたことを特徴とする請求項１記載の電池組立装置。
6. 前記押圧部が、前記載置部の方向に移動するのに伴って、前記案内部と前記空間拡大部が該載置部の方向に移動することを特徴とする請求項５に記載の電池組立装置。
7. 前記載置部上に複数設けられた前記捲回電極体の周りに結束部材を捲きつけて、当該複数の捲回電極体を前記結束部材により結束する結束部を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の電池組立装置。
8. 前記空間拡大部は、前記捲回電極体の中心空間内に挿入される侵入部材と、当該侵入部材を前記捲回電極体の径方向に沿って外周側に移動させる部材移動手段と、を備えたことを特徴とする請求項５記載の電池組立装置。
9. 前記空間拡大部は、前記侵入部材を当該侵入部材の軸芯周りに回転させる回転手段を更に備えたことを特徴とする請求項８記載の電池組立装置。
10. 前記端子部に重ねられた接続端子と前記端子部を挟んで固定するクリップを、前記接続端子と前記端子部を挟んで位置決めするクリップ位置決め部を備えたことを特徴とする請求項１記載の電池組立装置。
11. 前記接続端子と前記端子部と前記クリップとを接合する接合部を備えたことを特徴とする請求項１０記載の電池組立装置。
12. 帯状の正極とセパレータと帯状の負極とが順に重ねられかつこれらが巻かれて構成された捲回電極体の前記正極及び前記負極それぞれの端子部に集電部材の接続端子を取り付ける電池組立方法において、
    前記接続端子を案内するガイド部材に前記捲回電極体を載置することで、該接続端子に該ガイド部材を重ねる重ね工程と、
    前記捲回電極体を扁平に潰す押圧工程と、
    前記ガイド部材の表面と接触しながら前記接続端子を前記端子部に挿入する挿入工程と、
    を含んだことを特徴とする電池組立方法。
13. 前記捲回電極体と前記接続端子の間からガイド部を抜き出す抜き出し工程を含んだことを特徴とする請求項１２記載の電池組立方法。
14. 前記押圧部により扁平に潰された前記捲回電極体の中心空間の断面積を大きくする拡大工程を更に含んだことを特徴とする請求項１２記載の電池組立方法。
15. 前記捲回電極体が複数設けられるとともに、
    前記複数設けられた前記捲回電極体の周りに結束部材を捲きつけて、当該複数の捲回電極体を前記結束部材により結束する結束工程を更に含んだことを特徴とする請求項１２記載の電池組立方法。
16. 前記拡大工程では、前記捲回電極体の中心空間内に挿入された侵入部材を前記捲回電極体の径方向に沿って外周側に移動させることを特徴とする請求項１４記載の電池組立方法。
17. 前記拡大工程では、前記侵入部材を当該侵入部材の軸芯周りに回転させることを特徴とする請求項１６記載の電池組立方法。
18. 前記端子部に重ねられた接続端子と前記端子部を挟んで固定するクリップを、前記接続端子と前記端子部を挟んで位置決めするクリップ位置決め工程を含んだことを特徴とする請求項１２記載の電池組立方法。
19. 前記接続端子と前記端子部と前記クリップとを接合する接合工程を含んでいることを特徴とする請求項１８記載の電池組立方法。

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