JP5962606B2 - 固定治具、およびそれを用いた組電池の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、固定治具、およびそれを用いた組電池の組立方法に関する。

従来、積層された状態で拘束され、互いに電気的に接続された複数の電池モジュールを具備する組電池が広く知られている。

例えば、特許文献１には、積層された複数の電池モジュール（単位電池）と、当該複数の電池モジュールを積層方向に沿って挟むように設けられる一対のエンドプレートと、前記複数の電池モジュールを拘束するように前記一対のエンドプレートに固定される四本のロッドとを具備する組電池が開示されている。
エンドプレートの上端部および下端部には、それぞれ一対の貫通孔が形成され、各貫通孔にロッドが挿通される。
ロッドの一端部には、一方のエンドプレートの表面における貫通孔の周囲に当接することにより、ロッドの挿通方向への移動を規制する頭部が形成されている。

上記のような組電池の組立工程は、以下の手順で行われる。
まず、一方のエンドプレートの下端部における各貫通孔の周囲にロッドの頭部が当接するように、一方のエンドプレートの下端部における各貫通孔にロッドを挿通させた後、それらの部材をボールトランスファ等の搬送手段を備える作業台に載置する。
次に、一方のエンドプレートに取り付けた二本のロッドの上に、複数の電池モジュールを積層した状態で載置する。
そして、一方のエンドプレートの上端部における各貫通孔の周囲にロッドの頭部が当接するように、一方のエンドプレートの上端部における各貫通孔にロッドを挿通させる。
続いて、それらの部材を拘束装置に移動させ、他方のエンドプレートを、一方のエンドプレートと共に複数の電池モジュールを挟むように配置する。
最後に、前記拘束装置により、一対のエンドプレートを介して、複数の電池モジュールを積層方向に沿って押圧した状態で、各ロッドの他端部に所定の固定手段（ナット等）を取り付けて、各ロッドを一対のエンドプレートに固定する。

上記の組立工程においては、四本のロッドが取り付けられた一方のエンドプレート、および複数の電池モジュールを拘束装置に移動させる際、振動によって一方のエンドプレートの上端部に取り付けられた二本のロッドが挿通方向とは反対方向にずれるおそれがある。
ロッドの位置がずれた状態で、拘束装置を作動させた場合には、ロッドおよびエンドプレートが破損する等の問題が生じる。

特開２００７−４２６２７号公報

本発明は、組電池を組み立てる際におけるロッドのずれを防止可能な技術を提供することを課題とする。

本発明に係る固定治具は、積層された複数の電池モジュールと、当該電池モジュールを積層方向に沿って挟むように設けられる一対のエンドプレートと、一方のエンドプレートに形成された複数の貫通孔に挿通されて、前記複数の電池モジュールを拘束するように前記一対のエンドプレートに固定される複数のロッドと、を具備し、各ロッドは、前記一方のエンドプレートの表面における貫通孔の周囲に当接することにより、当該ロッドの挿通方向への移動を規制する頭部を有する、組電池を組み立てる際に用いられる固定治具であって、前記一方のエンドプレートに取り付けられる本体部と、前記本体部に対して近接および離間するように、前記挿通方向に沿って移動可能に構成され、付勢手段によって前記本体部に近接するように付勢される可動部と、前記本体部から前記可動部を離間させるための操作部と、を具備し、前記本体部は、当該本体部の前記挿通方向の反対方向への移動を規制する規制部を有し、前記可動部は、前記ロッドの頭部に、前記挿通方向へ当接する爪部を有する。

本発明に係る組電池の組立方法は、上記の固定治具を用いて前記組電池を組み立てる、組電池の組立方法であって、前記一方のエンドプレートの表面における貫通孔の周囲に前記頭部が当接するように、当該貫通孔に前記ロッドを挿通する工程と、前記規制部によって前記本体部の前記挿通方向の反対方向への移動が規制されるように、前記本体部を前記一方のエンドプレートに取り付ける工程と、前記操作部を操作して、前記一方のエンドプレートの貫通孔に挿通された前記ロッドの頭部に、前記爪部を前記挿通方向へ当接させる工程と、を含む。

本発明によれば、組電池を組み立てる際におけるロッドのずれを防止できる。

本発明に係る組電池を示す斜視図。 前側エンドプレートおよび上側拘束ロッドの構成を示す図。 組電池の組立工程を示す図。 前側エンドプレートに上側拘束ロッドを取り付ける様子を示す図。 （ａ）は、本発明に係る固定治具の分解図、（ｂ）は、同じく斜視図。 （ａ）は、前側エンドプレートに取り付けられた固定治具の正面図、（ｂ）は、同じく背面図。 前側エンドプレートに取り付けられた固定治具の側面断面図。 組電池の組立工程を示す図。

以下では、図面を参照して、本発明に係る組電池の組立方法の一実施形態である、組電池１００の組立工程について説明する。

まず、図１を参照して、組電池１００について説明する。
なお、説明の便宜上、図１における矢印の如く、組電池１００の前後方向、上下方向、および左右方向を定義する。

図１に示すように、組電池１００は、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・と、前側エンドプレート１２０と、後側エンドプレート１３０と、一対の上側拘束ロッド１４０・１４０と、一対の下側拘束ロッド１５０・１５０とを具備する。

電池モジュール１１０は、少なくとも一つの二次電池と、当該二次電池が収納される偏平な略直方体状の容器とを有し、当該容器の幅広面同士が接触するように、複数個が積層されている。
複数の電池モジュール１１０・１１０・・・は、積層された状態で、前側エンドプレート１２０および後側エンドプレート１３０、ならびに一対の上側拘束ロッド１４０・１４０および一対の下側拘束ロッド１５０・１５０によって拘束されている。

前側エンドプレート１２０および後側エンドプレート１３０は、それぞれ電池モジュール１１０と略同様の形状を有する板材であり、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・を積層方向（前後方向）に沿って挟むように配置されている。前側エンドプレート１２０および後側エンドプレート１３０は、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・を拘束するための一対のエンドプレートとして機能する。

前側エンドプレート１２０は、その後面が、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・のうちの前端に位置する電池モジュール１１０の前面に接触するように配置されている。前側エンドプレート１２０は、一対の上側拘束ロッド１４０・１４０を支持するための一対の上側支持部１２１・１２１と、一対の下側拘束ロッド１５０・１５０を支持するための一対の下側支持部１２２・１２２とを有する。
一対の上側支持部１２１・１２１は、前側エンドプレート１２０の上面から上方に突出するように形成され、互いに左右方向に所定の間隔を空けて配置されている。
一対の下側支持部１２２・１２２は、前側エンドプレート１２０の下面から下方に突出するように形成され、互いに左右方向に所定の間隔を空けて配置されている。

図２に示すように、上側支持部１２１は、上側拘束ロッド１４０を挿通するための貫通孔１２１ａを有する。
貫通孔１２１ａは、上側支持部１２１を前後方向に沿って貫通し、前方から見て、略正方形状に形成されている。
なお、下側支持部１２２は、下側拘束ロッド１５０を挿通するための貫通孔を有し、上側支持部１２１と略同様に構成されているため、その詳細な説明を省略する。

図１に示すように、後側エンドプレート１３０は、その前面が、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・のうちの後端に位置する電池モジュール１１０の後面に接触するように配置されている。後側エンドプレート１３０は、一対の上側拘束ロッド１４０・１４０を支持するための一対の上側支持部１３１・１３１と、一対の下側拘束ロッド１５０・１５０を支持するための一対の下側支持部１３２・１３２とを有する。
一対の上側支持部１３１・１３１は、後側エンドプレート１３０の上面から上方に突出するように形成され、前側エンドプレート１２０における一対の上側支持部１２１・１２１と左右方向における位置を合わせて配置されている。一対の上側支持部１３１・１３１には、一対の上側拘束ロッド１４０・１４０を挿通するための貫通孔が前後方向に沿って形成されている。上側支持部１３１の貫通孔は、上側支持部１２１の貫通孔１２１ａとは異なり、前方から見て、円状に形成されている。
一対の下側支持部１３２・１３２は、後側エンドプレート１３０の下面から下方に突出するように形成され、前側エンドプレート１２０における一対の下側支持部１２２・１２２と左右方向における位置を合わせて配置されている。一対の下側支持部１３２・１３２には、一対の下側拘束ロッド１５０・１５０を挿通するための貫通孔が前後方向に沿って形成されている。下側支持部１３２の貫通孔は、下側支持部１２２の貫通孔とは異なり、前方から見て、円状に形成されている。

一対の上側拘束ロッド１４０・１４０および一対の下側拘束ロッド１５０・１５０は、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・を拘束するための棒材であり、前後方向に延出している。

図２に示すように、上側拘束ロッド１４０は、円柱部１４１と、角柱部１４２と、頭部１４３とを有する。
円柱部１４１は、略円柱状に形成されている。円柱部１４１は、前側エンドプレート１２０における上側支持部１２１の貫通孔１２１ａに挿通できる程度の外径を有する。円柱部１４１は、後側エンドプレート１３０における上側支持部１３１の貫通孔の形状に沿った外形を有しており、当該貫通孔に挿入可能となっている。円柱部１４１は、その前端部に、角柱部１４２および頭部１４３が形成され、後端部に、ボルト１６０を螺嵌するためのボルト穴が形成されている。
角柱部１４２は、略正四角柱状に形成されている。角柱部１４２は、貫通孔１２１ａの形状に沿った略正方形状の断面が前後方向に連続する形状を有しており、貫通孔１２１ａに挿入可能となっている。
頭部１４３は、所定の厚みを有する板状に形成されている。頭部１４３は、前方から見て、略正方形状に形成され、角柱部１４２の断面積よりも大きい面積を有する。つまり、頭部１４３は、上側支持部１２１の貫通孔１２１ａを通過できないように形成されている。頭部１４３は、上側支持部１２１の前面における貫通孔１２１ａの周囲に当接することにより、上側拘束ロッド１４０の後方への移動を規制する。

このように構成された上側拘束ロッド１４０は、後端部から上側支持部１２１の貫通孔１２１ａに挿通されており、頭部１４３が上側支持部１２１の前面における貫通孔１２１ａの周囲に当接するように配置されている。この時、角柱部１４２は、前側エンドプレート１２０における上側支持部１２１の貫通孔１２１ａに挿入され、円柱部１４１は、後側エンドプレート１３０における上側支持部１３１の貫通孔に挿入されている。
上側拘束ロッド１４０は、その後端部に形成されたボルト穴にボルト１６０が螺嵌されることで、前側エンドプレート１２０および後側エンドプレート１３０に固定される。

下側拘束ロッド１５０は、上側拘束ロッド１４０における円柱部１４１、角柱部１４２および頭部１４３とそれぞれ略同様に構成された、円柱部、角柱部および頭部を有する。下側拘束ロッド１５０は、上側拘束ロッド１４０と略同様に構成されているため、その詳細な説明を省略する。

以上のように、組電池１００においては、前側エンドプレート１２０および後側エンドプレート１３０が前後方向から複数の電池モジュール１１０・１１０・・・を支持し、一対の上側拘束ロッド１４０・１４０および一対の下側拘束ロッド１５０・１５０が上下方向から複数の電池モジュール１１０・１１０・・・を支持することにより、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・が積層された状態で拘束されている。

組電池１００の組立工程は、作業者が固定治具１を用いて、組電池１００を組み立てる工程である。
なお、固定治具１の構成については後述する。

組電池１００の組立工程において、まず、作業者は、前側エンドプレート１２０に一対の下側拘束ロッド１５０・１５０を取り付ける。詳細には、作業者は、各下側支持部１２２の前面における貫通孔の周囲に、下側拘束ロッド１５０の頭部が当接するように、各下側支持部１２２の貫通孔に下側拘束ロッド１５０を挿通させる。

次に、図３に示すように、作業者は、一対の下側拘束ロッド１５０・１５０が取り付けられた前側エンドプレート１２０を、一対の下側支持部１２２・１２２が下側に位置するように、作業台２００の第一作業部２１０に載置する。
ここで、作業台２００は、組電池１００を組み立てるための台であり、第一作業部２１０と第二作業部２２０とを有する。
第一作業部２１０は、組電池１００を成す部材を所望の位置に移動させるための搬送手段（例えば、ボールトランスファ）が上面の略全域に設けられている。
第二作業部２２０は、第一作業部２１０に隣接して（図３における第一作業部２１０の左側に連続して）設けられ、組電池１００を成す部材を拘束するための拘束装置２３０を有する。
拘束装置２３０は、第二作業部２２０上の所定の位置に固定された固定部２３１と、固定部２３１に対して近接および離間する押圧部２３２とを有する。
なお、図３における作業台２００よりも下側が作業者の立ち位置となる。

そして、図４に示すように、作業者は、一対の下側拘束ロッド１５０・１５０上に、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・を積層した状態で載置すると共に、前側エンドプレート１２０の後面に前端に位置する電池モジュール１１０の前面を接触させた後、各上側支持部１２１の前面における貫通孔１２１ａの周囲に、上側拘束ロッド１４０の頭部１４３が当接するように、各上側支持部１２１の貫通孔１２１ａに上側拘束ロッド１４０を挿通させる。

続いて、一対の上側拘束ロッド１４０・１４０の前側エンドプレート１２０に対する位置がずれないように（一対の上側拘束ロッド１４０・１４０が前方に移動しないように）、固定治具１を前側エンドプレート１２０に取り付ける。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、固定治具１は、本体部１０と、可動部２０と、操作部３０とを有する。
なお、説明の便宜上、図５（ａ）および図５（ｂ）における矢印の如く、固定治具１の前後方向、上下方向、および左右方向を定義する。

本体部１０は、略直方体状に形成されている。本体部１０の前後寸法は、組電池１００の前側エンドプレート１２０の前後寸法よりも若干小さく、本体部１０の左右寸法は、前側エンドプレート１２０における上側支持部１２１・１２１同士の間隔よりも大きい。
本体部１０は、一対の取付部１１・１１と、一対の規制部１２・１２と、摺動穴１３とを有する。

一対の取付部１１・１１は、前側エンドプレート１２０における一対の上側支持部１２１・１２１に本体部１０を取り付けるために設けられている。一対の取付部１１・１１は、本体部１０の左右方向における両端部の下面を、上側支持部１２１・１２１の上面の形状に沿って上方に切り込むように形成されている。

一対の規制部１２・１２は、前側エンドプレート１２０における一対の上側支持部１２１・１２１に本体部１０を掛止するために設けられている。一対の規制部１２・１２は、本体部１０の左右方向における取付部１１・１１が形成された範囲内において、本体部１０の後面から若干後方に延出し、更に下方に延出するように形成されている。一対の規制部１２・１２は、一対の上側支持部１２１・１２１の後面に当接することにより、本体部１０の前方への移動を規制する。

摺動穴１３は、可動部２０が前後方向に摺動できるように形成されている。摺動穴１３は、本体部１０の上面と取付部１１・１１との間に位置し、本体部１０の前面から本体部１０の後面近傍にかけて形成されている。摺動穴１３の左右方向における中央部は、操作部３０が本体部１０に干渉しないように、本体部１０の上面に開口している。

可動部２０は、本体部１０に対して近接および離間するように、摺動穴１３内を前後方向に摺動可能に構成されている。
可動部２０は、一対の爪部２１・２１を有する。

一対の爪部２１・２１は、前側エンドプレート１２０における一対の上側支持部１２１・１２１に本体部１０を取り付けると共に、一対の上側拘束ロッド１４０・１４０の前方への移動を規制するために設けられている。一対の爪部２１・２１は、可動部２０の左右方向における両端部から前方に延出し、更に下方に延出するように形成されている。一対の爪部２１・２１は、本体部１０における一対の規制部１２・１２と左右方向の位置を合わせて配置されている。

操作部３０は、作業者が指で操作することによって、可動部２０を本体部１０から離間させるために設けられている。
操作部３０は、第一タブ３１と、第二タブ３２とを有する。

第一ダブ３１は、作業者が指でつまめる程度の大きさを有する板状に形成されている。第一ダブ３１は、可動部２０の左右方向における中央部の後端に位置し、可動部２０に固定されている。第一ダブ３１は、可動部２０が本体部１０の摺動穴１３に収納された際に、本体部１０の上面から上方に突出するように形成されている。第一ダブ３１の下端部の左右方向における中央には、下方に突出する凸部が形成されている。第一ダブ３１の凸部は、本体部１０における摺動穴１３を成す内面に前後方向に形成された溝部の形状に沿って形成されているため、可動部２０が摺動穴１３を摺動する際に、前記溝部上を摺動することとなる。

第二タブ３２は、第一ダブ３１と略同様の板状に形成されており、凸部を有しない点で、第一ダブ３１と異なる。第二タブ３２の上下寸法は、第一ダブ３１の凸部を含めた上下寸法と同一に設定されている。第二タブ３２は、第一タブ３１と対向するように配置される。第二タブ３２の下端部の左右方向における両端部には、ボルト５０・５０を挿通するための貫通孔が形成されている。
第二タブ３２は、可動部２０が摺動穴１３に収納された状態で、ボルト５０・５０を第二タブ３２の貫通孔、および第一ダブ３１における凸部の左右両側の空隙を通して、本体部１０に形成されたボルト穴に螺嵌することで、本体部１０と一体的に固定されることとなる。
この時、第二タブ３２と第一ダブ３１との間には、両者を互いに離間するように付勢する付勢手段としての圧縮バネ４０が設けられる。そのため、可動部２０は、常に本体部１０に近接する方向（後方向）に付勢された状態となる。

作業者は、固定治具１を前側エンドプレート１２０に取り付ける際、第一ダブ３１が第二タブ３２に近接するように、それらを指でつまみ、可動部２０を本体部１０から離間させることによって、可動部２０の爪部２１・２１と、本体部１０の規制部１２・１２との間隔が広げる。
この時、作業者は、可動部２０の爪部２１・２１と、本体部１０の規制部１２・１２との間隔が、上側拘束ロッド１４０・１４０の頭部１４３・１４３の前面から前側エンドプレート１２０の上側支持部１２１・１２１の後面までの距離よりも大きくなるように、操作部３０をつまむ。

そして、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、作業者は、可動部２０の爪部２１・２１が上側拘束ロッド１４０・１４０の頭部１４３・１４３よりも前方に位置し、かつ、本体部１０の規制部１２・１２が前側エンドプレート１２０の上側支持部１２１・１２１よりも後方に位置するように、本体部１０の取付部１１・１１の表面を前側エンドプレート１２０の上側支持部１２１・１２１の上面に接触させ、操作部３０から指を離す。

こうして、図７に示すように、圧縮バネ４０の付勢力により可動部２０が本体部１０に近接し、本体部１０の規制部１２・１２および可動部２０の爪部２１・２１によって、前側エンドプレート１２０の上側支持部１２１・１２１および上側拘束ロッド１４０・１４０の頭部１４３・１４３が挟持される。
この時、上側拘束ロッド１４０・１４０の頭部１４３・１４３は、可動部２０の爪部２１・２１によって後方に押圧された状態となっている。
これにより、上側拘束ロッド１４０が前方に移動して、角柱部１４２が上側支持部１２１の貫通孔１２１ａから脱離することを防止できる。

続いて、図８に示すように、作業者は、前側エンドプレート１２０が作業者とは反対側（図８における上側）に位置するように、第一作業部２１０上の部材を回転させた後、当該部材を、前側エンドプレート１２０が拘束装置２３０の固定部２３１に接触するように、第二作業部２２０に設けられた拘束装置２３０に移動させる。
この時、前側エンドプレート１２０には、固定治具１が取り付けられているため、移動の際に生じる振動によって上側拘束ロッド１４０・１４０の位置がずれることはない。

そして、作業者は、後側エンドプレート１３０を、後端に位置する電池モジュール１１０の後面に後側エンドプレート１３０の前面が接触するように設置した後、拘束装置２３０の押圧部２３２を固定部２３１に向けて移動させて、後側エンドプレート１３０を前側エンドプレート１２０に向けて押圧する。
こうして、拘束装置２３０により、前側エンドプレート１２０および後側エンドプレート１３０を介して、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・が積層方向に沿って押圧される。つまり、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・、ならびに前側エンドプレート１２０および後側エンドプレート１３０が一体的に拘束されることとなる。
この時、固定治具１により、上側拘束ロッド１４０の角柱部１４２が前側エンドプレート１２０の上側支持部１２１の貫通孔１２１ａから脱離することはないため、拘束装置２３０による上側拘束ロッド１４０および前側エンドプレート１２０の破損が防止される。

最後に、作業者は、複数の電池モジュール１１０・１１０・・・、ならびに前側エンドプレート１２０および後側エンドプレート１３０を拘束装置２３０によって拘束した状態で、四つのボルト１６０・１６０・１６０・１６０を、上側拘束ロッド１４０・１４０の後端部のボルト穴、および下側拘束ロッド１５０・１５０の後端部のボルト穴に螺嵌する。
こうして、前側エンドプレート１２０および後側エンドプレート１３０に、上側拘束ロッド１４０・１４０および下側拘束ロッド１５０・１５０が固定され、それらの部材によって複数の電池モジュール１１０・１１０・・・が拘束されることとなり、組電池１００の組み立てが完了する。
その後は、前側エンドプレート１２０から固定治具１が取り外されると共に、拘束装置２３０の拘束が解除され、組電池１００の外観検査が行われることとなる。

なお、本実施形態においては、円柱部、角柱部、および頭部を有するロッドを具備する組電池１００の組立工程において、固定治具１を用いたが、少なくとも頭部を有するロッドを具備する組電池の組立工程において、本発明に係る固定治具を用いることが可能である。

１ 固定治具
１０ 本体部
１１ 取付部
１２ 規制部
１３ 摺動穴
２０ 可動部
２１ 爪部
３０ 操作部
３１ 第一タブ
３２ 第二タブ
４０ 圧縮バネ（付勢手段）
１００ 組電池
１１０ 電池モジュール
１２０ 前側エンドプレート（エンドプレート）
１２１ 上側支持部
１２２ 下側支持部
１３０ 後側エンドプレート（エンドプレート）
１３１ 上側支持部
１３２ 下側支持部
１４０ 上側拘束ロッド（ロッド）
１４１ 円柱部
１４２ 角柱部
１４３ 頭部
１５０ 下側拘束ロッド（ロッド）
２００ 作業台
２３０ 拘束装置

Claims (2)

1. 積層された複数の電池モジュールと、当該電池モジュールを積層方向に沿って挟むように設けられる一対のエンドプレートと、一方のエンドプレートに形成された複数の貫通孔に挿通されて、前記複数の電池モジュールを拘束するように前記一対のエンドプレートに固定される複数のロッドと、を具備し、各ロッドは、前記一方のエンドプレートの表面における貫通孔の周囲に当接することにより、当該ロッドの挿通方向への移動を規制する頭部を有する、組電池を組み立てる際に用いられる固定治具であって、
   前記一方のエンドプレートに取り付けられる本体部と、
   前記本体部に対して近接および離間するように、前記挿通方向に沿って移動可能に構成され、付勢手段によって前記本体部に近接するように付勢される可動部と、
   前記本体部から前記可動部を離間させるための操作部と、を具備し、
   前記本体部は、当該本体部の前記挿通方向の反対方向への移動を規制する規制部を有し、
   前記可動部は、前記ロッドの頭部に、前記挿通方向へ当接する爪部を有する、
   ことを特徴とする固定治具。
2. 請求項１に記載の固定治具を用いて前記組電池を組み立てる、組電池の組立方法であって、
   前記一方のエンドプレートの表面における貫通孔の周囲に前記頭部が当接するように、当該貫通孔に前記ロッドを挿通する工程と、
   前記規制部によって前記本体部の前記挿通方向の反対方向への移動が規制されるように、前記本体部を前記一方のエンドプレートに取り付ける工程と、
   前記操作部を操作して、前記一方のエンドプレートの貫通孔に挿通された前記ロッドの頭部に、前記爪部を前記挿通方向へ当接させる工程と、を含む、
   ことを特徴とする組電池の組立方法。

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