JP5501066B2 - 電池組立治具 - Google Patents

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Description

積層型電池に用いられる電池組立治具および電池組立治具を用いた電池組立装置に関する。
積層型電池は、例えば次のような工程で組み立てられている。
まず、枚葉状の正極板と負極板をつづら折りされたシート状のセパレータに交互に挟み込み、セパレータの一端から正極板、負極板それぞれに設けられたタブを露出させて、積層する工程(積層工程)を行う。
次に、積層された積層体の上下を掴んで、積層工程からフォーミング・溶接工程に搬送する。積層体はハンドリング用チャック機構などで掴まれて搬送される。
次に、フォーミング・溶接工程では、積層体の電極タブを束ね、下側に位置するタブに上側のタブを重ねるように下側に曲げる(フォーミング工程)。フォーミングは正極、負極それぞれ行われる。フォーミングされた積層体は、タブ厚みが測定された後(タブ厚み測定工程)、タブ先端が所定長さにカットされ余剰部分が切り落とされる(タブ切断工程)。次に、超音波溶接器を用いてタブに引き出し用の電極板を溶接する(電極板溶接工程)。
次に、ショートチェック工程に積層体が搬送され、短絡などの不具合が発生していないか、絶縁チェックが行われる。
良品であった積層体は、アルミラミネートフィルムで上下から挟み、3辺がヒータシールされる。その後、ショートチェックを経て、溶液が注入され、更に、ヒータシールされて、完成品となる。
従来、このような組み立て工程では、積層体を積層工程からフォーミング・溶接工程まで順次、人手で搬送している。積層体に挟み込まれた正極板、負極板はセパレータに固定されていないため、各搬送にともなう位置ズレが発生する。そのため、フォーミング工程、タブ厚み測定工程、タブ切断工程、電極板溶接工程では、積層体が基台にセットされる毎にタブ位置を位置決めしてから作業が行われている。そのため、位置決め時間を要するようになり、生産性の低下を招いている。
このような組み立て工程において、溶接工程で用いられる治具として特許文献1に開示されているタブ溶接治具が知られている。特許文献1では、積層された積層体をプレートに載せ、電極タブが露出している以外の辺を、位置決めガイドで位置決めし、積層体の上面側から押圧して積層体を固定している。そして、超音波溶接のホーンで電極タブを掴み電極タブを溶接している。
特開2000−251882号公報
このようなタブの溶接治具は、溶接時の位置決めに良好に働く。しかし、積層工程からフォーミング・溶接工程までの一連の工程では、各装置の基台にセットするたびに正極板、負極板、タブ位置それぞれを位置合わせしなければならない。これらは、工程ごとに位置決め作業を必要とし生産性の低下を招いている。
そこで、本発明の解決しようとする課題は、積層型電池に用いられる積層体を位置ズレなく積層工程からフォーミング、溶接工程までの各工程間で搬送でき、各工程で位置合わせを必要としない電池組立治具および、電池組立治具を用いた電池組立装置を提供することとする。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
積層型電池に用いられる積層体の電池組立治具であって、
電池組立治具が、積層体の一方の積層面に接触する第1の挟み込み部材と、積層体の他方の積層面に接触する第2の挟み込み部材から構成され、積層体を第1の挟み込み部材と第2の挟み込み部材で挟み込む構成であり、
第1の挟み込み部材と第2の挟み込み部材には、積層体を位置決めする位置決め部材と、積層体に設けられた電極タブを束ねるフォーミング爪と、が設けられている電池組立治具である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
第1の挟み込み部材と第2の挟み込み部材に、積層体を移載する移載ハンドが退避するための切り込みが設けられている電池組立治具である。
請求項1に記載の発明によれば、積層体が第1の挟み込み部材と第2の挟み込み部材で挟まれて搬送される。第1の挟み込み部材と第2の挟み込み部材には、積層体の位置決め部材が設けられているので、搬送中に位置ズレしない。さらに、フォーミング爪が、正極板および負極板に設けられた電極タブを束ねる様にしているので、電極タブが固定されて搬送中に位置ズレしない。そのため、各工程で短時間に精度良く作業を行うことが出来る。
請求項2に記載の発明によれば、第1の挟み込み部材と第2の挟み込み部材に移載ハンドが退避する切り込みが設けられているので、積層工程から移載ハンドを用いて電池組立治具に移載しても移載ハンドが第1、第2の挟み込み部材に干渉することがない。そのため、正極板と負極板の位置ズレを発生させることなく、移載を完了することが出来る。
本発明の実施の形態の電池組立治具の斜視図である。 本発明の実施の形態で用いる積層体の斜視図である。 本発明の電池組立治具に積層体を収納させる状態を説明する斜視図である。 本発明の電池組立治具に積層体が収納された状態を説明する斜視図である。 本発明のフォーミング爪の部分斜視図である。 本発明の実施の形態で用いるタブ厚み測定器の斜視図である。 本発明の実施の形態で用いるタブ切断器の斜視図である。 本発明の実施の形態で用いる電極板溶接器の斜視図である。 本発明の実施の形態の積層型電池と電池組立治具の斜視図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。各図面において直交座標系の3軸をX,Y,Zとし、XY平面は水平面、Z軸方向は鉛直方向とする。
図1は、本発明の電池組立治具1の斜視図である。電池組立治具1は、第1の挟み込み部材10と、第2の挟み込み部材11とから構成されている。第1の挟み込み部材10および第2の挟み込み部材11は、板状部材で、積層体2を挟み込む構成となっている。第1および第2の挟み込み部材10,11に設けられた積層体2の収納部12を囲むように、厚みを持ったコの字型の位置決め部材13が設けられている。位置決め部材13は、コの字を形成する3辺13a、13b、13cを用いて、積層体2の水平方向(XY方向)を規制して位置ズレを防止している。3辺13a,13b,13cは積層体2の垂直壁として位置している。なお、図1では、第2の挟み込み部材11に設けられた位置決め部材は、下面側のため図示をしていない。
位置決め部材13には複数の位置決めピン14が立てられている。位置決めピン14は、第2の挟み込み部材11に設けられた穴15に嵌合される。第1の挟み込み部材10に第2の挟み込み部材11をかぶせた際、第1の挟み込み部材10と第2の挟み込み部材11との位置合わせが出来るようになっている。
位置決め部材13には複数の穴16が設けられている。穴16は、以下に説明する各工程で用いる装置の基台に設けられた位置決めピンと嵌合し、電池組立治具1の位置決めを行っている。
第1および第2の挟み込み部材10,11の一辺には、フォーミング爪17が設けられている。フォーミング爪17は、第1および第2の挟み込み部材10,11からZ方向内側に伸びる爪で、爪同士が所定の間隔で位置するようになっている。所定の間隔は、積層体2の正極タブ6および負極タブ7の厚みである。フォーミング爪17は、積層体2に設けられた正極タブ6および負極タブ7を、把持出来るように構成されている。
第1および第2の挟み込み部材10,11の一辺には、切り込み18が設けられている。切り込み18は、積層体2を搬送するハンドリング用チャック20のハンド23が通過することが出来る幅で形成されている。
図2に示すように、積層体2は、正極板3と負極板4がシート状のセパレータ5に交互に挟み込まれた状態のものである。セパレータ5をつづら折り状に折返し、正極板3と負極板4が挟み込まれている。正極板3および負極板4には、正極タブ6および負極タブ7が設けられ、セパレータ5の外側に位置するように配置されている。
このような積層体2を電池組立治具1に収納させる状態を、図3に示す。ハンドリング用チャック20は、基台21と基台21に設けられた昇降スライド機構22とハンド23とから構成されている。基台21には、位置決めピン24が立てられている。まず、電池組立治具1の第1の挟み込み部材10に設けられた位置決め用の穴16を、ハンドリング用チャック20の位置決めピン24に合わせ、基台21に載せる。次に、ハンドリング用チャック20のハンド23が、積層体2を掴み、電池組立治具1の収納部12に積層体2を昇降スライドして移載する。移載が完了すると、第1の挟み込み部材10の位置決めピン14に第2の挟み込み部材11の穴15合わせ、第1の挟み込み部材10に第2の挟み込み部材を被せる。被せた状態を図4に示す。
第1の挟み込み部材10および第2の挟み込み部材11には、切り込み18が設けられている。そのため、図4の状態の後、他の部材に干渉することなく積層体2のチャックを解放しハンド23を進退することが出来る。
また、基台21に位置決め用のピン24を設けているので、電池組立治具1を精度良く位置決めできる。
電池組立治具1のフォーミング爪17の状態を図5に示す。積層体2に設けられた正極タブ6と負極タブ7は、フォーミング爪17で束ねられる。フォーミング爪17は、セパレータ5に挟まれた正極板3,負極板4の位置ズレも防止している。フォーミング爪17で正極タブ6と負極タブ7が支えられているためである。
次に、積層体2が収納された電池組立治具1は、図6に示すタブ厚み測定器30に搬送される。タブ厚み測定器30は、基台31と、エアシリンダで昇降する厚み測定部32とから構成されている。厚み測定部32には、デジタルマイクロメータが取り付けられている。基台31には、位置決め用のピン33が立てられている。まず、電池組立治具1の第1の挟み込み部材10に設けられた位置決め用の穴16を、タブ厚み測定器30の位置決め用のピン33に合わせ、基台31に載せる。次に、厚み測定部32を下降させてフォーミング爪17に束ねられた正極タブ6と負極タブ7のそれぞれの厚みを測定する。厚みの測定が完了し、厚み測定部32が待機位置に戻り、タブ厚み測定工程が完了する。
電池組立治具1に収納された積層体2は、フォーミング爪17で正極タブ6と負極タブ7を把持した状態でタブ厚み測定器30にセットされる。そのため、積層体2の正極タブ6や負極タブ7の位置ズレが発生することがない。さらに、位置決め用のピン33を用いて電池組立治具1の位置決めが完了するので、積層体2の位置決めに要する時間を短縮することができる。
次に、積層体2が収納された電池組立治具1は、図7に示すタブ切断器40に搬送される。タブ切断器40は、基台41と基台の設けられたレール42に沿って水平移動するスライダベース43と余剰タブカット部44とから構成されている。スライダベース43には位置決め用のピン45が立てられている。余剰タブカット部44は切断用刃をフレームに沿って昇降し正極タブ6と負極タブ7の余剰部分を切断する構成となっている。まず、電池組立治具1の第1の挟み込み部材10に設けられた位置決め用の穴16を、タブ切断器40の位置決め用のピン45に合わせ、スライダベース43に載せる。次に、両手スイッチ(図示せず)を操作者が押すと、スライダベース43が余剰タブカット部44側に移動し、切断刃が下降し正極タブ6と負極タブ7の余剰部分が切断される。次に、切断刃が上昇し、スライダベース43が待機位置に戻り、タブ切断工程が完了する。
電池組立治具1に収納された積層体2は、フォーミング爪17で正極タブ6と負極タブ7を把持した状態でタブ切断器40のスライダベース43にセットされる。そのため、積層体2の正極タブ6や負極タブ7の位置ズレが発生することがない。さらに、位置決め用のピン45を用いて電池組立治具1の位置決めが完了するので、積層体2の位置決めに要する時間を短縮することができる。
次に、積層体2が収納された電池組立治具1は、図8に示す電極板溶接器50に搬送される。電極板溶接器50は、基台51と、基台51に設けられた昇降ユニット52と、昇降ユニット52に載せられたXYテーブル53と、XYテーブル53に設けられたレール54に沿って水平移動するガイドプレート55と、溶接器56とから構成されている。溶接器56は、超音波溶接器を用いることが出来る。ガイドプレート55には位置決め用のピン57が立てられている。ガイドプレート55の正極タブ6および負極タブ7の接触位置には電極58,59が予め載置されている。まず、電池組立治具1の第1の挟み込み部材10に設けられた位置決め用の穴16を、電極板溶接器50の位置決め用のピン57に合わせ、ガイドプレート55に載せる。次に、両手スイッチ(図示せず)を操作者が押すと、昇降ユニット52,XYテーブル53が動作し、ガイドプレート55の正極タブ6の位置を溶接器56のホーン位置に位置合わせする。溶接器56が動作し、正極タブ6に電極58を接合する。正極タブ6の溶接が完了すると、負極タブ7が溶接器56のホーン位置に位置合わせされ、負極タブ7と電極59の溶接が行われる。それぞれの電極58,59の溶接では、溶接強度を確保するため複数箇所に溶接しても良い。電極58,59の溶接が完了すると、昇降ユニット52、XYテーブル53が待機位置に戻り、電極板溶接工程が完了する。
電池組立治具1に収納された積層体2は、フォーミング爪17で正極タブ6と負極タブ7を把持した状態で電極板溶接器50のガイドプレート55にセットされる。そのため、積層体2の正極タブ6や負極タブ7の位置ズレが発生することがない。さらに、位置決め用のピン57を用いて電池組立治具1の位置決めが完了するので、積層体2の位置決めに要する時間を短縮することができる。
以上の工程が完了すると、電池組立治具1から積層体2を取り出し、次工程のショートチェック工程に搬送される。積層体2に電極58,59が取り付けられた状態を図9に示す。このように、積層体2は、各工程に搬送する間および、各工程の作業中において、フォーミング爪17で正極タブ6および負極タブ7が把持され、位置ズレすることがない。また、積層体2は電池組立治具1の位置決め部材13により第1の挟み込み部材10と第2の挟み込み部材11と位置決め部材13で囲まれた空間に収納され、位置ズレすることがない。さらに、各工程の基台に設けられた位置決め用ピンを用いて電池組立治具1の位置決め穴16を位置合わせしているので、短時間に電池組立治具1をそれぞれの機器に位置合わせできる。従い、短時間で積層型電池を生産できるようになり生産性が向上する。
1 電池組立治具
2 積層体
3 正極板
4 負極板
5 セパレータ
10 第1の挟み込み部材
11 第2の挟み込み部材
12 収納部
13 位置決め部材
14 位置決め用のピン
15 穴
16 穴
17 フォーミング爪
18 切り込み
20 ハンドリング用チャック
21 基台
22 昇降スライド機構
23 ハンド
24 位置決め用のピン
30 タブ厚み測定器
31 基台
32 測定部
33 位置決め用のピン
40 タブ切断器
41 基台
42 レール
43 スライダベース
50 電極板溶接器
51 基台
52 昇降ユニット
53 XYテーブル
54 レール
55 ガイドプレート
56 溶接器
57 位置決め用のピン
58 電極
59 電極

Claims (2)

  1. 積層型電池に用いられる積層体の電池組立治具であって、
    電池組立治具が、積層体の一方の積層面に接触する第1の挟み込み部材と、積層体の他方の積層面に接触する第2の挟み込み部材から構成され、積層体を第1の挟み込み部材と第2の挟み込み部材で挟み込む構成であり、
    第1の挟み込み部材と第2の挟み込み部材には、積層体を位置決めする位置決め部材と、積層体に設けられた電極タブを束ねるフォーミング爪と、が設けられている電池組立治具。
  2. 請求項1に記載の発明において、
    第1の挟み込み部材と第2の挟み込み部材に、積層体を移載する移載ハンドが退避するための切り込みが設けられている電池組立治具
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