JP5594264B2 - 二次電池の拘束装置 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池を拘束する拘束装置の技術に関する。

二次電池は、充放電可能な電池である。二次電池の製造現場では、複数の二次電池がパレット等に水平方向に積層された状態で、各製造工程（充電工程または検査工程等）間を搬送され、あるいは、工場内で保管されている。二次電池の製造段階では、初期充電時に電極に均一な被膜が形成され、被膜形成に伴いガスが発生する。そこで、発生するガスを拡散させるため、積層された二次電池の電極群を加圧しておく必要がある。そのため、パレット等に水平方向に積層された複数の二次電池は、所定の圧力で拘束した状態で各製造工程間を搬送され、あるいは、工場内で保管される必要がある。

二次電池の製造現場では、水平方向に積層された複数の二次電池をパレット等に移載する、または、水平方向に積層された複数の二次電池をパレット等から取り出す時には、移載作業の効率化のため、複数の二次電池を同時に掴むことができる移載装置が使用されている。そのため、パレット等に水平方向に積層して載置された複数の二次電池は、拘束した状態で搬送される、あるいは、保管される必要があるものの、パレット等に移載する、または、パレット等から取り出す時には、拘束された状態を開放する必要がある。

とりわけ、二次電池における積層方向の幅寸法は、電池機能を満足する範囲で寸法公差を有している。そのため、水平方向に積層された複数の二次電池を拘束した状態、あるいは、水平方向に積層された複数の二次電池の拘束を開放した状態では、寸法公差などにより各二次電池が等間隔に整列されていないことがある。そのため、複数の二次電池を同時に掴むことができる移載装置によって、パレット等に移載する、または、パレット等から取り出す時には、水平方向に積層された複数の二次電池を略等間隔に整列させる必要がある。

例えば、特許文献１には、二次電池を検査する時に、積層された二次電池を拘束する治具が開示されている。しかし、特許文献１に開示される治具は、二次電池の検査工程で使用するものとして記載されているのみである。つまり、製造現場にて、パレット等に載置された複数の積層された二次電池を拘束する、または、開放して略等間隔に整列させるような拘束装置については、従来においては開示されていない。

特開２００５−３３９９２５号公報

本発明の解決しようとする課題は、簡易な構成で二次電池を拘束し、あるいは、開放して略等間隔に整列させることができる二次電池の拘束装置を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、水平方向に積層された複数の二次電池を拘束する二次電池の拘束装置であって、積層された複数の二次電池を載置するフレームと、隣接する前記二次電池同士を仕切るスペーサと、積層された複数の二次電池を、積層方向における前記各二次電池が近接する側に押圧するプレートと、前記プレートの押圧位置を固定するプレート位置固定機構と、前記プレートを前記押圧方向とは逆方向に付勢する付勢手段と、前記スペーサ間の距離が所定距離以下となるように規制するスペーサ規制機構と、を具備し、前記プレート位置固定機構により、前記プレートを積層方向の開放側に移動させると、前記スペーサが前記プレートに追従して積層方向の開放側に移動して互いに離間し、前記スペーサ規制機構により、隣接する前記スペーサとスペーサとの間の距離が前記所定距離となるように規制されるものである。

本発明の二次電池の拘束装置によれば、簡易な構成で二次電池を拘束し、あるいは、開放して略等間隔に整列させることができる。

本発明の第一実施形態に係る拘束装置の全体的な構成を示した側面図。 同じく拘束装置の全体的な構成を示した平面図。 同じく拘束装置による二次電池の拘束または開放の作用を示した側面図。 本発明の第二実施形態に係る拘束装置の全体的な構成を示した側面図。

図１及び図２を用いて、拘束装置１００について説明する。
なお、図１の右上には、プレート４０、ネジ５０および壁２３の断面図が示されている。また、以下では、図１及び図２に記載される積層方向、左右方向または上下方向を、拘束装置１００の各方向として説明するものとする。なお、図１及び図２における積層方向は、拘束装置１００に拘束された二次電池１０・１０・・・の積層方向を示し、左右方向は、前記積層方向と直交する水平な方向を示し、上下方向は、前記積層方向と直交する垂直な方向を示す。

拘束装置１００は、本発明に係る二次電池の拘束装置の第一実施形態である。拘束装置１００は、二次電池１０の製造工程において、複数の二次電池１０・１０・・・を搬送または保管する際に、複数の二次電池１０・１０・・・を積層方向に積層された状態で拘束する装置である。

拘束装置１００の構成について説明する。
拘束装置１００は、フレーム２０と、スペーサ３０・３０・・・と、プレート４０と、プレート位置固定機構としてのネジ５０と、付勢手段としてのバネ６０と、スペーサ規制機構としての係合部７０Ａ・７０Ｂと、を具備している。

フレーム２０は、積層された複数の二次電池１０・１０・・・を載置するものである。フレーム２０は、ベース２１と、壁２２と、壁２３と、レール２４・２４と、から構成されている。ベース２１は、積層方向を長手方向とする長板形状に構成されており、積層状態の複数の二次電池１０・１０・・・が載置されるものである。壁２２は、ベース２１における積層方向の一端側である押圧側に立設されている。壁２３は、ベース２１における積層方向の他端側である開放側に立設されている。壁２３の左右方向及び上下方向の略中央部分には、壁２３を積層方向に貫通する貫通孔２３Ａが形成されている。貫通孔２３Ａの内周には、雌ネジが形成されている。レール２４は、フレーム２０の右側側面及び左側面にて積層方向と平行に配置されている。なお、ベース２１は、積層方向の断面視において、略コの字形状に構成し、レール２４・２４を被装する構成であっても良い。

スペーサ３０は、積層方向に隣接する二次電池１０同士を仕切るものである。スペーサ３０は、積層された二次電池１０・１０・・・のそれぞれの間に配置されるものである。スペーサ３０は、積層方向に隣接する二次電池１０・１０同士を電気的及び熱的に絶縁する機能を有している。それぞれのスペーサ３０は、レール２４・２４に係合して、積層方向へ移動可能に構成されている。

壁２２が当接する拘束設備側には、荷重センサ３１が設置されている。荷重センサ３１は、所定以上の荷重を検知すると、その旨を検知したことを示す電気信号をコントローラ（図示略）に送信する構成とされている。コントローラは、荷重センサ３１が所定以上の荷重を検知したことを音声またはランプ等で作業者に知らせるように構成されている。

プレート４０は、積層方向において最も開放側に配置されたスペーサ３０を押圧側に向けて押圧するものである。プレート４０の開放側には、後述するネジ５０がプレート４０に離接可能に配置されている。また、プレート４０の開放側面には、後述するバネ６０の押圧側端が接続されている。

ネジ５０は、プレート４０を支持して、プレート４０の押圧位置を固定するものである。ネジ５０は、円筒形状に構成されている。ネジ５０の外周には雄ネジが形成されている。ネジ５０の内部の開放側端部は閉塞されている。閉塞された開放側端部には、バネ６０の開放側端が接続されている。

バネ６０は、プレート４０をネジ５０に対して近接する側へ付勢するものである。プレート４０は、自然状態においてバネ６０の付勢力によりネジ５０に当接しており、プレート４０がネジ５０に当接している状態において、バネ６０はネジ５０の内部に収容されている。

係合部７０Ａ・７０Ｂは、スペーサ３０とスペーサ３０との間の距離が所定距離Ｄ２以下となるように規制するものである。係合部７０Ａは、スペーサ３０の開放側面における左側端部および右側端部に設けられている。係合部７０Ｂは、スペーサ３０の押圧側面における左側端部および右側端部に設けられている。係合部７０Ａは、スペーサ３０の開放側面から開放側へ突出し、係合部７０Ｂは、スペーサ３０の押圧側面から押圧側へ突出している。

係合部７０Ａ・７０Ｂは、それぞれ側面視にてＬ字形状に形成されている。係合部７０Ａは、スペーサ３０の開放側面から開放側へ延出するとともに、その開放側端部が下方に屈曲している。係合部７０Ｂは、スペーサ３０の押圧側面から押圧側へ延出するとともに、その押圧側端部が上方へ屈曲している。係合部７０Ａの下方への屈曲部と係合部７０Ｂの上方への屈曲部とは、隣接するスペーサ３０・３０が互いに離間する方向へ移動した際に係合するように構成されている。また、係合部７０Ａの開放側への延出寸法は、係合部７０Ｂの押圧側への延出寸法と同様に構成されている。

係合部７０Ａ・７０Ｂは、係合部７０Ａの下方への屈曲部と係合部７０Ｂの上方への屈曲部とが係合したとき、スペーサ３０とスペーサ３０との間の距離が距離Ｄ２となるように構成されている。そして、距離Ｄ２は、二次電池１０の積層方向の距離（幅）Ｄよりも大きいものとされている。

係合部７０Ａ・７０Ｂは、係合部７０Ａの下方への屈曲部と係合部７０Ｂの上方への屈曲部とが、それぞれ隣接するスペーサ３０に当接したとき、スペーサ３０とスペーサ３０との間の距離が距離Ｄ１（＜Ｄ２）となるように構成されている。スペーサ３０とスペーサ３０との間の距離が距離Ｄ１になるときは、スペーサ３０とスペーサ３０とは、係合部７０Ａ・７０Ｂによって、それ以上狭まらないものとする。

積層方向における最も押圧側に配置されるスペーサ３０の係合部７０Ｂは、壁２２に設けられる係合部と係合している。壁２２と係合部７０Ｂとの係合により、最も押圧側に配置されるスペーサ３０の壁２２に対する積層方向における位置が固定されている。

積層方向における最も開放側に配置されるスペーサ３０の係合部７０Ａは、壁２３に設けられる係合部と係合している。壁２３と係合部７０Ａとの係合により、最も開放側に配置されるスペーサ３０の壁２３に対する積層方向における位置が固定されている。

図３を用いて、拘束装置１００の作用について説明する。
なお、図３（Ａ）は、拘束装置１００に二次電池１０・１０・・・が載置されていない状態（空状態）を示し、図３（Ｂ）は、拘束装置１００に二次電池１０・１０・・・が載置され、二次電池１０・１０・・・の拘束が解除されている状態（開放状態）を示し、図３（Ｃ）は、拘束装置１００に二次電池１０・１０・・・が載置され、二次電池１０・１０・・・が拘束されている状態（拘束状態）を示している。

図３（Ａ）に示すように、「空状態」では、拘束装置１００には、二次電池１０・１０・・・が載置されていない。この状態では、壁２３の貫通孔２３Ａの雌ネジにネジ５０の押圧側端部が螺合しており、プレート４０は、ネジ５０の壁２３に対する螺合位置およびバネ６０の付勢力によって積層方向の開放側、即ちネジ５０に近接する側に移動している。これにより、プレート４０は、積層方向において壁２３に近接する位置に移動している。

プレート４０の壁２３に対する近接位置への移動により、最も開放側に位置するスペーサ３０がプレート４０とともに開放側へ移動する。最も開放側に位置するスペーサ３０が開放側へ移動することにより、各スペーサ３０は互いに離間し、隣接するスペーサ３０・３０の係合部７０Ａ・７０Ｂが係合状態となる。隣接するスペーサ３０・３０の係合部７０Ａ・７０Ｂが互いに係合している状態では、隣接するスペーサ３０・３０間は距離Ｄ２となるように規制されている。

移載装置によって、二次電池１０・１０・・・が拘束装置１００に載置され、拘束装置１００が「空状態」から「開放状態」となる。このとき、スペーサ３０とスペーサ３０との間の距離Ｄ２が、二次電池１０の積層方向の距離Ｄよりも大きいため、複数の二次電池１０・１０・・・を同時に掴むことができる移載装置によって、二次電池１０・１０・・・を拘束装置１００に同時に載置することができる。このとき、二次電池１０・１０・・・は、それぞれスペーサ３０とスペーサ３０との間に配置される。

図３（Ｂ）に示すように、「開放状態」では、拘束装置１００に二次電池１０・１０・・・が載置され、二次電池１０・１０・・・の拘束が開放されている。

二次電池１０の製造段階では、初期充電時に電極に均一な被膜を形成し、被膜形成に伴い発生するガスを拡散させるため、積層された二次電池の電極群を加圧しておく必要がある。そのため、水平方向に積層された複数の二次電池１０・１０・・・は、拘束した状態で各製造工程間を搬送され、あるいは、工場内で保管される必要がある。すなわち、二次電池１０・１０・・・が搬送される、あるいは、保管される状態にするためには、拘束装置１００を「開放状態」から「拘束状態」にする必要がある。

具体的には、油圧シリンダ等の押圧装置によってプレート４０を積層方向の押圧側、すなわちプレート４０が壁２３から離間する側へ向けて押圧する。プレート４０の押圧装置による押圧は、プレート４０が積層方向における所定の押圧位置まで押圧されるように行われる。

そして、ネジ５０を壁２３に対して回転させて積層方向における押圧側へ移動させ、ネジ５０の押圧側端を、所定の押圧位置に位置するプレート４０の開放側面に当接させる。このように、ネジ５０をプレート４０に当接させることで、ネジ５０によりプレート４０を所定の押圧位置にて支持し、プレート４０の積層方向における位置を固定する。所定の押圧位置は、荷重センサ３１が所定の荷重を検出するまで押圧される位置として決定される。

図３（Ｃ）に示すように、「拘束状態」では、拘束装置１００に二次電池１０・１０・・・が載置され、二次電池１０・１０・・・が拘束されている。つまり、「拘束状態」では、プレート４０が押圧側へ移動することにより、各スペーサ３０間の距離がＤ２よりも小さくなり、隣接するスペーサ３０・３０の係合部７０Ａ・７０Ｂの係合状態は解除される。さらには、各スペーサ３０間の距離は、二次電池１０の積層方向の距離Ｄよりも小さくなり、各二次電池１０は積層方向に加圧される。

移載装置によって、二次電池１０・１０・・・を拘束装置１００から取り出すためには、拘束装置１００を「拘束状態」から「開放状態」にする必要がある。このとき、複数の二次電池１０・１０・・・を同時に掴むことができる移載装置によって、二次電池１０・１０・・・を拘束装置１００から取り出すためには、二次電池１０・１０・・・を開放し、略等間隔に整列させる必要がある。

具体的には、プレート４０を積層方向の開放側に押圧し、ネジ５０を壁２３に対して回転させて積層方向における開放側へ移動させることによって、プレート４０がバネ６０の付勢力により積層方向の開放側に移動する。プレート４０が積層方向の開放側に移動することによって、スペーサ３０・・・３０がプレート４０に追従して積層方向の開放側に移動する。このとき、二次電池１０・１０・・・は、隣接する積層方向の押圧側のスペーサ３０の移動に伴って、積層方向の開放側に移動する。

そして、スペーサ３０・３０・・・が開放側へ移動することにより、隣接するスペーサ３０・３０は互いに離間する。隣接するスペーサ３０・３０は互いに離間する場合、係合部７０Ａと係合部７０Ｂとが係合し、スペーサ３０とスペーサ３０との間の距離が距離Ｄ２となるように規制される。このとき、各二次電池１０は、スペーサ３０とスペーサ３０との間の距離が距離Ｄ２となるように規制されることによって、距離Ｄ２の間隔で整列する。

拘束装置１００の効果について説明する。
拘束装置１００によれば、簡易な構成で積層状態の二次電池１０・１０・・・を拘束し、あるいは、開放して略等間隔に整列させることができる。

図４を用いて、本発明に係る二次電池の拘束装置の第二実施形態である拘束装置２００について説明する。
拘束装置２００の構成について説明する。
拘束装置２００は、フレーム２０と、スペーサ３０と、プレート４０と、プレート位置固定機構としてのネジ５０と、スペーサ規制機構としての係合部７０と、を具備している。ここで、フレーム２０、スペーサ３０、プレート４０、ネジ５０及び係合部７０については、拘束装置１００と同様の構成であるため説明を省略する。なお、拘束装置２００には、バネ６０の構成が省略されている。

拘束装置２００は、「開放状態」とするときは、開放装置９０に載置されるものとする。開放装置９０は、油圧シリンダ９１を内蔵している。拘束装置２００が開放装置９０に載置されたときには、油圧シリンダ９１によって、プレート４０の下端部４０Ａを積層方向の開放側に向けて押圧可能な構成としている。つまり、拘束装置１００においては、「開放状態」とするときにプレート４０をバネ６０の付勢力により開放側へ移動させていたが、拘束装置２００では、「開放状態」とするときに、プレート４０を油圧シリンダ９１によって開放側へ移動させるものである。

拘束装置２００の作用については、拘束装置１００と同様であるため説明を省略する。

拘束装置２００の効果について説明する。
拘束装置２００によれば、簡易な構成で二次電池１０・１０・・・を拘束し、あるいは、開放して略等間隔に整列させることができる。また、拘束装置１００と比較して、バネ６０を省略できるので、部品コストが低減できる。

１０ 二次電池
２０ フレーム
３０ スペーサ
４０ プレート
５０ ネジ
６０ バネ
７０Ｂ 係合部
７０Ａ 係合部
１００ 拘束装置

Claims (1)

1. 水平方向に積層された複数の二次電池を拘束する二次電池の拘束装置であって、
   積層された複数の二次電池を載置するフレームと、
   隣接する前記二次電池同士を仕切るスペーサと、
   積層された複数の二次電池を、積層方向における前記各二次電池が近接する側に押圧するプレートと、
   前記プレートの押圧位置を固定するプレート位置固定機構と、
   前記プレートを前記押圧方向とは逆方向に付勢する付勢手段と、
   前記スペーサ間の距離が所定距離以下となるように規制するスペーサ規制機構と、
   を具備し、
   前記プレート位置固定機構により、前記プレートを積層方向の開放側に移動させると、前記スペーサが前記プレートに追従して積層方向の開放側に移動して互いに離間し、前記スペーサ規制機構により、隣接する前記スペーサとスペーサとの間の距離が前記所定距離となるように規制される、
   二次電池の拘束装置。

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