JP5852195B2 - 非導電性テープを電池に装着するためのテープ装着機及び方法 - Google Patents

非導電性テープを電池に装着するためのテープ装着機及び方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年４月１６日に出願された米国仮出願第６１／３２５，０８５の優先権を主張し、その全ての内容は本明細書で参照により組み込まれる。
電池パック内でのリーク電流により、電池パックを劣化させることのある、ショートが起こることがある。そうしたリークは、金属製部品が電池パックの一つ又は複数の電池と接触すると起こる可能性がある。例えば、金属製部品が電池のパウチ部分または端部に接触すると、その電池のパウチ部分または端部において、リーク電流が起こる可能性がある。
そのため、本願の発明者は、前述のリーク電流を減少及び／又は最小限にするために、これまでにないテープ装着機を用いて、非導電性テープを電池に装着することが望ましいことを認識した。
例示的な実施の形態に従って、テープ装着機を以下に示す。該テープ装着機は、直線状のレールに沿って、第一位置から第二位置に向かって移動するよう構成されたネスト装置を含む。該ネスト装置はさらに、電池を内部に保持するよう構成されている。該テープ装着機はさらに、所定の長さの非導電性テープを供給するよう構成されたテープ装着装置であって、かつ前記ネスト装置が該テープ装着装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープの第一の部分を、前記電池の第一面上に装着させるよう構成されたテープ装着装置を含む。該テープ装着機はさらに、テープ折り曲げ装置であって、前記ネスト装置が該テープ折り曲げ装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープの第二部分を、前記電池の第二面上に沿わせるよう構成されたテープ折り曲げ装置を含む。該テープ装着機はさらに、テープ圧着装置であって、前記ネスト装置が該テープ圧着装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープを、前記電池の第一面及び第二面上に圧着させるよう構成されたテープ圧着装置を含む。
別の例示的な実施の形態に従って、非導電性テープを電池に装着するための方法を以下に示す。該方法は、電池を内部に保持するネスト装置を、直線状のレールに沿って第一位置から第二位置に向かって移動させるステップを含む。該方法はさらに、テープ装着装置を用いて、所定の長さの非導電性テープを供給し、前記ネスト装置が該テープ装着装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープの第一部分を、該電池の第一面上に装着させるステップを含む。該方法はさらに、テープ折り曲げ装置を用いて、前記ネスト装置が該テープ折り曲げ装置の近傍に移動した際に、非導電性テープの第二部分を、前記電池の第二面上に沿わせるステップを含む。該方法はさらに、テープ圧着装置を用いて、前記ネスト装置が該テープ圧着装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープを、前記電池の第一面及び第二面上に圧着させるステップを含む。
これら並びに他の利点及び特徴は、図面と併せた以下の記載によって、より明らかになるであろう。
例示的な実施の形態によるテープ装着機の概略図。 図１中のテープ装着機の一部分のブロック図。 図１中のテープ装着機のその他の概略図。 図１中のテープ装着機の側面図。 図１中のテープ装着機で使用されるテープ折り曲げ装置の図。 図１中のテープ装着機で使用されるテープ折り曲げ装置の図。 図１中のテープ装着機で使用されるテープ折り曲げ装置の図。 図１中のテープ装着機で使用されるテープ折り曲げ装置の図。 テープ折り曲げ装置の第一端における、図５中のテープ折り曲げ装置の断面図。 テープ折り曲げ装置の第二端における、図５中のテープ折り曲げ装置の断面図。 電池上に配された非導電性テープを有する、電池の第一面の概略図。 電池上に配された非導電性テープを有する、図１１中の電池の第二面の概略図。 他の例示的な実施の形態に従った非導電性テープを電池に装着するための方法を示す流れ図。 他の例示的な実施の形態に従った非導電性テープを電池に装着するための方法を示す流れ図。
発明の詳細な説明
図１乃至３を参照し、例示的な実施の形態に従って、所定の長さの非導電性テープを電池１７に装着するためのテープ装着機１０を示す。
図１１及び１２を参照すると、例示的な実施の形態である電池１７は、パウチ型本体部分１８と、端部１９、２０、２１、２２と、電極２５、２６とを有する。端部１９及び２０はパウチ型本体部分１８の対向する両端から外側に向かって延び、かつ互いにほぼ平行に配されている。端部２１、２２もまた、パウチ型本体部分１８の対向する両端から外側に向かって延び、かつ互いにほぼ平行に配されており、また端部１９、２０に対してほぼ垂直に配されている。電極２５、２６は、端部２２から外側に向かって延びている。一つの例示的な実施の形態においては、電池１７はパウチ型リチウムイオン電池である。当然ながら、別の実施の形態においては、電池１７には、当業者に知られている他のタイプの電池を用いることができる。電池１７は、第一面２３と、第一面２３の反対に位置する第二面２４とを有する。
下記により詳細に論じられるように、テープ装着機１０は、非導電性テープを電池１７の端部に装着する。特に、テープ装着機１０は、所定の長さの非導電性テープ１４の第一部分と第二部分を、電池１７の端部２１上の第一面２３と第二面２４に、それぞれ装着させることができる。また、テープ装着機１０は、所定の長さの非導電性テープ１５の第一部分と第二部分を、電池１７の端部１９上の第一面２３と第二面２４にそれぞれ装着するよう構成されうる。さらに、テープ装着機１０は、所定の長さの非導電性テープ１６の第一部分と第二部分を、電池１７の端部２０上の第一面２３と第二面２４にそれぞれ装着するよう構成されうる。
テープ装着機１０は、基板３０と、直線状レール３２と、停止部３４、３６と、ネスト装置４０と、ガイド部５０と、テープ装着装置６０と、テープ折り曲げ装置６２と、テープ圧着装置６４と、プレート７０、７２、７６、７８と、部分センサ８９と、第一位置センサ９０と、第二位置センサ９２と、回転エンコーダ９３と、回転ホイール９５と、コンピュータ９４とを含む。
基板３０は、テープ装着機１０の複数の構成要素を支持するために設けられている。一つの例示的な実施の形態では、基板３０は鋼鉄で構成されている。当然ながら、他の実施の形態では、基板３０は、例えばプラスチックなど、当業者に知られている他の材料により構成されうる。
直線状レール３２は、基板３０の第一面上に配され、かつボルト（図示せず）を用いて基板３０に連結されている。一つの例示的な実施の形態では、直線状レール３２は鋼鉄で構成されている。当然ながら、他の実施の形態では、直線状レール３２は、当業者に知られている他の材料により構成されうる。
停止部３４、３６は、基板３０の対向する端に配され、かつボルト（図示せず）を用いて基板３０に連結されている。停止部３４、３６は、直線状レール３２上のネスト装置４０の直線運動の範囲を制限するために利用される。
ネスト装置４０は、電池１７を内部に保持するよう構成されている。ネスト装置４０はさらに、直線状レール３２に沿って、停止部３４に近傍する第一位置から、停止部３６に近傍する第二位置に向かって、移動するよう構成されている。ネスト装置４０は、プレート１２０と、ガイド部１２４、１２６、１２８と、ハンドル１３０とを含む。一つの例示的な実施の形態では、プレート１２０及びガイド部１２４、１２６、１２８は鋼鉄で構成されている。当然ながら、他の実施の形態では、プレート及びガイド部は、例えばプラスチックなど、当業者に知られている他の材料により構成されうる。プレート１２０は、直線状レール３２に対して摺動可能に連結されるよう構成され、かつプレート１２０の一部分は、基板３０から外側に延びている。ハンドル１３０は、プレート１２０に連結されており、このため、操作者がネスト装置４０を直線状レール３２に沿って、第一位置から第二位置に移動させることができるようになっている。ガイド部１２４、１２６はプレート１２０に連結され、互いに対しほぼ平行に延びている。ガイド部１２８もまた、プレート１２０に連結されている。ガイド部１２４、１２６、１２８は、電池１７をこれらの間に受け、かつ電池１７を保持するための、空間を形成している。
図１及び１１を参照すると、ガイド部５０は、ネスト装置４０が第一位置からテープ装着装置６０に向かって移動する際に、電池１７の端部２１と接触するように構成されている。ガイド部５０はプレート７０、７２に連結され、これらのプレートは、さらに基板３０に連結されている。
図１乃至４を参照すると、テープ装着装置６０は、所定の長さの非導電性テープを、電池１７の端部に供給するように構成されている。所定の長さの非導電性テープ１４の第一部分及び第二部分の、電池１７の端部２１上の第一面２３と第二面２４への装着を、便宜上、以下に説明する。テープ装着装置６０はプレート１５０、１５２と、テープロールホルダ１６０と、テンションバー１６２と、ローラ１７０、１７２、１７４、１７６、１７８と、モータ１８０と、空気圧式シリンダ１９０と、ソレノイド１９２と、空気供給装置１９３と（図２に図示）、テープ供給／切断アッセンブリ２００とを含む。
プレート１５０は、ほぼ長方形の形状をしており、基板３０に連結され、基板３０の上表面に対し、ほぼ直角を成すよう延びている。一つの例示的な実施の形態では、プレート１５０は鋼鉄で構成されている。プレート１５２は、プレート１５０の側面に連結されており、プレート１５０に対してほぼ平行に、かつプレート１５０から上方向に延びている。
テープロールホルダ１６０は、回転可能にプレート１５２に連結されており、テープロールホルダの上にテープロール１２を保持するよう構成されている。テープロール１２はリング形状をしており、テープの片側が粘着性裏地となっている非導電性テープ１３を有している。一つの例示的な実施の形態では、非導電性テープ１３は厚さ０．００２"、幅０．５"である。当然ながら、他の実施の形態では、テープ１３は、所望する使用例に応じて、他の所望の厚さと幅であることも可能である。
テンションバー１６２は、テープロールホルダ１６０に連結されており、テープロール１２から外側に向かって延びるテープ１３の張力を調整するよう構成されている。テンションバー１６２は、テンションバー１６２に回転可能に連結され、上にテープ１３の部分を受けるようになっているローラ１７０を有している。
ローラ１７２は把持ローラであり、かつ、プレート１５２に回転可能に連結されており、さらにモータ１８０に操作可能に連結されている。モータ１８０は、所定の長さの非導電性テープ１３を供給するための、コンピュータ９４からの制御信号に応じて、ローラ１７２を回転させるよう構成されている。ローラ１７６は、プレート１５０に回転可能に連結されている。ローラ１７４は、ローラ１７０からテープ１３の部分を受け取る。図４を参照すると、ローラ１７８は、プレート１５０に回転可能に連結されており、かつ、非導電性テープを受けるための、電池１７の端部を位置決めするよう構成されている。
空気圧式シリンダ１９０は、プレート１５０に連結され、ソレノイド１９２から受け取った空気圧に反応して、所定の長さの非導電性テープを切断するためのテープ供給／切断アッセンブリ２００を起動させるよう構成されている。ソレノイド１９２もまた、プレート１５０に連結されており、かつコンピュータ９４からの制御信号の受信に反応して、空気供給装置１９３から空気圧式シリンダ１９０に、空気圧を供給するよう構成されている。
テープ供給／切断アッセンブリ２００は、ネスト装置４０が電池１７をアッセンブリ２００の近傍に移動させた際、電池１７の第一面２３上の、電池１７の端部２１に非導電性テープを装着するように構成されている。アッセンブリ２００はまた、所定の長さの非導電性テープを切断するようにも構成されている。アッセンブリ２００は、移動体２１０と、テープカッター２１２と、ローラ２２０、２２２と、ガイド部２２４とを備える。移動体はプレート１５０に対し操作可能に連結されている。テープカッター２１２は、シリンダ１９０に操作可能に連結されており、シリンダ１９０の軸が外側に向かって延びるときに、テープカッター２１２が、カッター２１２の近傍に位置する非導電性テープを切断するようになっている。ローラ２２０、２２２は移動体２１０に回転可能に連結されており、テープ１３をローラ１７６からガイド部２２４へと送られるよう構成されている。ガイド部２２４はプレート１５０に回転可能に連結されている。
図１及び図５乃至１０を参照すると、テープ折り曲げ装置６２は、一組の重ねられたプレート７６、７８の上に配され、これらのプレートはさらに、直線状レール３２の近傍で基板３０に連結されている。テープ折り曲げ装置６２は、ネスト装置４０が電池１７をテープ折り曲げ装置６２の近傍に移動させた際、電池１７の端部２１を受けるよう構成されている。電池１７は、テープ折り曲げ装置６２内に入る前に、端部２１の第一面２３上に配された所定の長さの非導電性テープ１４の第一部分を有し、テープ１４の第二部分は端部２１から外側に向かって延びている。テープ折り曲げ装置６２は、所定の長さの非導電性テープ１４の第二部分を、端部２１の第二面２４の上に沿わせるよう構成されている。テープ折り曲げ装置６２は、全体的に長方形の断面積を有する本体２５０と、第一端２５４と、第二端２５６とを有する。本体２５０は、長手方向に延びる溝２５２を有し、この溝は本体２５０の側面内部を、第一端２５４から第二端２５６まで延びている。溝２５２は、非導電性テープ１４の第一部分を配された電池１７の端部２１を溝内に受けるよう構成されている。図９、１０を参照すると、溝２５２は、本体２５０の第一端２５４では第一サイズを有し、本体２５０の第二端２５６では、第一サイズより小さい第二サイズを有し、このため、本体２５０は、端部２１が第一端２５４から第二端２５６に移動する際、非導電性テープ１４の第二部分を、電池１７の第二面２４上に沿わせるようになっている。
図１、３、４を参照すると、テープ圧着装置６４は、ネスト装置４０がテープ圧着装置６４の近傍に移動した際、非導電性テープ１４を第一面２３と第二面２４に圧着するよう構成されている。テープ圧着装置６４は、プレート２８０と、プレート２８０に回転可能に連結されているローラ２８２、２８４とを備えている。プレート２８０は直線状レール３２の近傍で基板３０に連結されている。ローラ２８２、２８４は互いに所定の距離をもって配され、このため、ローラ２８２、２８４が、非導電性テープ１４を、電池１７の第一面２３と第二面２４上にそれぞれ圧着するように、非導電性テープ１４に接触するようになっている。
図１、２を参照すると、部分センサ８９は、ネスト装置４０がテープ装着装置６０の近傍に配されたことを示す信号を生成するように構成され、この信号はコンピュータ９４が受信する。部分センサ８９は、プレート１５０上に配されている。
第一位置センサ９０は、ネスト装置４０が停止部３４の近傍の第一位置に配されたことを示す信号を生成するように構成され、この信号はコンピュータ９４が受信する。第一位置センサ９０は停止部３４の近傍の基板３０上に配されている。
第二位置センサ９２は、ネスト装置４０が停止部３６の近傍の第二位置に配されたことを示す信号を生成するように構成され、この信号はコンピュータ９４が受信する。第二位置センサ９２は停止部３６の近傍の基板３０上に配されている。
回転ホイール９５は、ネスト装置４０の底部表面と接触するよう構成されており、かつネスト装置４０が回転ホイールを通過するときに回転するように構成されている。回転エンコーダ９３は、回転ホイール９５に操作可能に連結され、かつ、ネスト装置４０の線形位置と、供給された非導電性テープ１３の長さとを示す線形位置信号を生成するように構成されている。
コンピュータ９４は、部分センサ８９と、第一位置センサ９０と、第二位置センサ９２と、回転エンコーダ９３と、モータ１８０と、空気圧式ソレノイド１９２とに、操作可能に連結されている。コンピュータ９４は、以下に詳細に説明するように、モータ１８０と空気圧式ソレノイド１９２の操作を制御するための制御信号を生成するよう構成されている。
図１３、１４を参照し、他の例示的な実施の形態に従って、非導電性テープを電池１７に装着するための方法を、以下に説明する。
ステップ３００において、操作者は、直線状レール３２に沿って第一位置から第二位置に向かって移動するよう構成されたネスト装置４０内に、電池１７を配する。
ステップ３０２において、第一位置センサ９０は、ネスト装置４０が第一位置に配されたことを示す第一信号を生成する。
ステップ３０４において、操作者は、ネスト装置４０を第一位置から第二位置へと移動させる。
ステップ３０６において、部分センサ８９は、ネスト装置４０がテープ装着装置６０の近傍に配されたことを示す第二信号を生成する。
ステップ３０８において、コンピュータ９４は、第一制御信号を生成し、この信号によって、テープ装着装置６０は、所定の長さの非導電性テープ１４を供給し、かつネスト装置４０がテープ装着装置６０の近傍に移動した際、第二信号に応じて、所定の長さの非導電性テープ１４の第一部分を、電池１７の第一面２３に装着する。
ステップ３１０において、ネスト装置４０が直線状レール３２に沿って移動する際、ネスト装置４０の底部表面が、回転ホイール９５と接触し、また、回転エンコーダ９３は、ネスト装置４０の直線変位と、供給された非導電性テープ１３の長さとを示す位置信号を生成する。
ステップ３１２において、コンピュータ９４は、第一制御信号の生成を停止し、回転エンコーダ９３からの位置信号に基づいて、第二制御信号を生成し、この第二制御信号によって、テープ装着装置６０は、所定の長さの非導電性テープ１４を切断する。
ステップ３１４において、テープ折り曲げ装置６２は、ネスト装置４０がテープ折り曲げ装置６２の近傍に移動した際、所定の長さの非導電性テープ１４の第二部分を、電池１７の第二面上に沿わせる。
ステップ３１６において、テープ圧着装置６４は、ネスト装置４０がテープ圧着装置６４の近傍に移動した際、非導電性テープ１４を、電池１７の第一面２３及び第二面２４上に圧着させる。
ステップ３１８において、第二位置センサ９２は、ネスト装置４０が第二位置に配されたことを示す第二信号を生成し、この信号をコンピュータ９４が受信する。
ステップ３２０において、操作者は、電池１７をネスト装置４０から取り除く。
ステップ３２２において、操作者は、ネスト装置４０を第二位置から第一位置へと移動させる。
上記非導電性テープを電池に装着するテープ装着機及び方法は、他の機械及び方法に対して、実質的な利点を提供する。特に、上記テープ装着機及び方法は、テープを電池の第二面に沿わせるためのテープ折り曲げ装置と、テープを電池の第一面と第二面に圧着するためのテープ圧着装置とを利用することによる技術的効果を提供する。
本発明は、限られた数の実施形態にのみ関連して詳細に記述されたが、本発明は、そのように開示された実施形態に限定されないことは、容易に理解されるべきである。より正確には、本発明は、前述されていないが、本発明の精神と範囲に相当する、あらゆる数の変形、修正、代用、または同等の形態を含めるように変更することが可能である。また、本発明の様々な実施形態が記述されたが、本発明の態様は、記述された実施形態のうち、一部のみを含めることも可能であることは、理解されるべきである。従って、本発明は前述の記載によって限定されるものとみなすべきでない。
１０ テープ装着機
１２ テープロール
１３ 非導電性テープ
１４ 非導電性テープ
１５ 非導電性テープ
１６ 非導電性テープ
３０ 基板
３２ 直線状レール
３４ 停止部
３６ 停止部
４０ ネスト装置
５０ ガイド部
６０ テープ装着装置
６２ テープ折り曲げ装置
６４ テープ圧着装置
７０ プレート
７２ プレート
７６ プレート
７７ プレート
８９ 部分センサ
９０ 第一位置センサ
９２ 第二位置センサ
９３ 回転エンコーダ
９４ コンピュータ
９５ 回転ホイール
１２０ プレート
１２４ ガイド部
１２６ ガイド部
１２８ ガイド部
１３０ ハンドル
１５０ プレート
１５２ プレート
１６０ テープロールホルダ
１６２ テンションバー
１７０ ローラ
１７２ ローラ
１７４ ローラ
１７６ ローラ
１７８ ローラ
１８０ モータ
１９０ 空気圧式シリンダ
１９２ ソレノイド
１９３ 空気供給装置
２００ テープ供給／切断アッセンブリ
２１２ テープカッター
２２０ ローラ
２２２ ローラ
２２４ ガイド部
２５０ 本体
２５２ 溝
２５４ 第一端
２５６ 第二端
２８０ プレート
２８２ ローラ
２８４ ローラ

Claims (6)

  1. テープ装着機であって、
    直線状のレールに沿って、第一位置から第二位置に向かって移動するように構成されたネスト装置であって、該ネスト装置はさらに電池を内部に保持するよう構成されたネスト装置と、
    所定の長さの非導電性テープを供給するよう構成されたテープ装着装置であって、前記ネスト装置が該テープ装着装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープの第一部分を、前記電池の第一面上に装着させるよう構成されたテープ装着装置と、
    テープ折り曲げ装置であって、前記ネスト装置が該テープ折り曲げ装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープの第二部分を、前記電池の第二面上に沿わせるよう構成されたテープ折り曲げ装置と、
    テープ圧着装置であって、前記ネスト装置が該テープ圧着装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープを、前記電池の第一面及び第二面上に圧着させるよう構成されたテープ圧着装置と、
    を備え、
    前記テープ折り曲げ装置は、本体側面内部に延びる溝を有する本体を備え、該本体は長方形の形状を有し、切れ目なく形成され、該溝は内部に、前記非導電性テープの第一部分を配された前記電池の端部を受けるように構成され、該溝は該本体の第一端において第一サイズを有し、該本体の第二端において、第一サイズより小さい第二サイズを有し、これにより、該端部が第一端から第二端に移動する際、該本体が前記非導電性テープの第二部分を、前記電池の第二面上に沿わせる、テープ装着機。
  2. 前記テープ装着装置は、
    回転テープロール保持装置であって、テープロールを該回転テープロール保持装置上に保持するよう構成され、該テープロールは前記非導電性テープを有する、回転テープロール保持装置と、
    前記非導電性テープの部分を該テープロールから移動させる把持ローラを、駆動させるよう構成されたモータと、
    所定の長さの前記非導電性テープを切断し、該非導電性テープの第一部分を、前記電池の第一面上に装着するように構成されたテープ供給／切断アッセンブリと、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載のテープ装着機。
  3. 前記テープ圧着装置は、互いに所定の距離をおいて配された第一ローラ及び第二ローラを備え、これにより、該第一ローラ及び第二ローラが、前記非導電性テープを、前記電池の第一面及び第二面上に圧着するよう、該非導電性テープと接触することを特徴とする請求項１に記載のテープ装着機。
  4. 非導電性テープを電池に装着するための方法であって、
    電池を内部に保持するネスト装置を、直線状のレールに沿って、第一位置から第二位置に向かって移動させるステップと、
    テープ装着装置を用いて、所定の長さの非導電性テープを供給し、前記ネスト装置が該テープ装着装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープの第一部分を、該電池の第一面上に装着させるステップと、
    テープ折り曲げ装置を用いて、前記ネスト装置が該テープ折り曲げ装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープの第二部分を、前記電池の第二面上に沿わせるステップと、
    テープ圧着装置を用いて、前記ネスト装置が該テープ圧着装置の近傍に移動した際に、前記非導電性テープを、前記電池の第一面及び第二面上に圧着させるステップと、
    を備え、
    前記テープ折り曲げ装置は、本体側面内部に延びる溝を有する本体を備え、該本体は長方形の形状を有し、切れ目なく形成され、該溝は内部に、前記非導電性テープの第一部分を配された前記電池の端部を受けるように構成され、該溝は該本体の第一端において第一サイズを有し、該本体の第二端において、第一サイズより小さい第二サイズを有し、これにより、該端部が第一端から第二端に移動する際、該本体が前記非導電性テープの第二部分を、前記電池の第二面上に沿わせる、方法。
  5. 前記所定の長さの非導電性テープを供給するステップは、
    モータによって駆動される把持ローラを用いて、非導電性テープの部分を、テープロールから移動させるステップと、
    テープ供給／切断アッセンブリを用いて、前記所定の長さの非導電性テープを切断するステップと、
    を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記非導電性テープを圧着させるステップは、第一ローラ及び第二ローラを用いて、前記非導電性テープを前記電池に接触させるステップを備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
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