JP6200846B2 - 電池搬送装置、電池ランク仕分け搬送装置 - Google Patents

Description

本実施形態は、ハイブリッド自動車、電気自動車、電力貯蔵の用途等に使用される電池を搬送する電池搬送装置と、複数の電池の充放電特性に応じてランク仕分けを行う電池ランク仕分け搬送装置に関する。

一般に角型の二次電池の製造においては、帯状の正極板及び負極板を絶縁材料のセパレ−タを介装して巻回することにより電池素子本体（発電素子本体）を形成し、電池素子本体を電池缶内に収納し、電極部材の接合・絶縁処理等を行なった後に、電解液を注液し電池缶の封止加工を行なっている。特に、自動車動力駆動、電力貯蔵用途等の大容量二次電池においては、発電体の容積効率化の観点から偏平円筒形状の電池素子本体を金属薄板製の角型電池缶へ挿入し、封止することにより形成された角型電池を適用する場合が多い。

さらに、大容量二次電池として、多数の単電池を直列接続した、いわゆる組電池が使用される。組電池の場合、構成する各単電池の充放電特性が不均一であると組電池としての性能が低下する。そのため、特許文献１に示すように、単電池の充放電特性を測定し、その充放電特性に応じて、同一の充放電特性の単電池同士をまとめるランク仕分け（ランク選別）を行い、同一ランクの単電池にて構成する組電池を製作することが行われている。

また、従来の電池ランク仕分け装置としては特許文献２に示すものがある。二次電池の製造における充放電処理は、通常多数の電池を収納したコンテナを処理部へ搬送し行われる。その際、測定された充放電処理データに基づき、電池毎にランク設定が行われ、電池と共にそのランク情報が製造管理システムにて管理されている。

電池ランク仕分け装置において、仕分け前には複数のランク品からなり、多数の電池が収納されたコンテナから電池を１個ずつ取り出し電池移送装置へ移載し、複数のランク品の電池が混在する状態にて１個ずつ下流へ搬送する。下流には複数のランク別の容器を有する電池仕分け部があり、電池移送装置から電池を順次取り出し、各電池のランクに対応する容器に電池を仕分け収納するようになっている。

特開２００８−２３５０７８号公報 特開平１０−２８９７２９号公報

前述した電池ランク仕分け装置において、電池を多数収納した実コンテナから、電池１個を取出し、ランク別に複数の空コンテナへ仕分け移載するようにしている。このように、実コンテナから電池を１個取出し、ランク別に複数の空コンテナに移載するために、電池の移載動作時間の制約のため処理能力に限界がある。

また、ランク別に移載先の空コンテナを配置するため、電池ランク仕分け装置の設置スペースが大きくなる。

更に、電池ランク仕分け装置１台当りの処理能力の制限により、生産量を増大させる場合、複数台の装置の設置が必要となり、ランク仕分け装置の設置スペースが大きくなり、且つコスト増になる。

本実施形態は、充放電処理後に製造管理システムにてランク設定された電池をそのランク設定に基づきランク仕分けする処理能力を高め、装置設置スペース及び装置コストが小さくなる電池搬送装置と、後工程の組電池組立工程へランク仕分けされた電池を搬送する電池ランク仕分け搬送装置を提供するものである。

本実施形態は、各々が対向する側面を有する複数個の角型電池を、立てた状態にてコンテナ内において格子状に収納配置したものであって、前記コンテナから、前記複数個の角型電池の一部である電池群の対向する側面を同時に把持するチャックを含み、前記チャックの前記電池群に接触する部分にそれぞれ設け、前記電池群を把持する際に弾性変形し、同時に把持する前記電池群の寸法ばらつきを吸収し、把持する際に前記電池群を落下させない複数の弾性部材を含む電池把持機構を具備した電池搬送装置である。

本実施形態によれば、本実施形態は、充放電処理後に製造管理システムにてランク設定された電池をそのランク設定に基づきランク仕分けする処理能力を高め、装置設置スペース及び装置コストが小さくなる電池搬送装置と、後工程の組電池組立工程へランク仕分けされた電池を搬送する電池ランク仕分け搬送装置を提供することができる。

実施形態１の電池のランク仕分け搬送装置の主要部を示す斜視図。 実施形態１の電池のランク仕分け搬送装置の全体を示す平面図。 実施形態１の電池のランク仕分け搬送装置の全体を示す側面図。 製造管理システムと、充放電処理装置と、ランク仕分け搬送装置の関係を説明するためのもので、充放電電池のランク情報の受信方法を説明するためのブロック図。 図４におけるランク値と搬送仕分け列の設定方法を説明するための図。 図１の主要部を示す斜視図。 図１の電池仕分け搬送機構４９を示す斜視図。 図１の電池仕分け搬送機構４９の動作を説明するための斜視図。 角型電池を収納した実コンテナの斜視図。 コンテナ内部のリブの配置を示す斜視図。 実施形態の搬送対象の角型電池の外観を示す斜視図。 図１１の角型電池の構造を説明するための分解斜視図。 実コンテナの段積み状態を示す斜視図。 実コンテナ内の角型電池とリブの配置を示す平面図。 実コンテナ内の角型電池とリブの配置を示す側面図。 電池取出し機構の把持機構を説明するための示す平面図。 電池取出し機構の把持機構がコンテナ内の角型電池を把持する状態を示す側断面図。 電池仕分け搬送機構の平面図。 電池仕分け搬送機構の側面図。 電池仕分け搬送機構の動作を説明するための側面図。 電池切離し機構７３の動作を示す平面図。 電池切離し機構７３の動作を示す側面図。 電池切離し機構７３の動作を示す平面図。 電池切離し機構７３の動作を示す側面図。 電池移載機構１０２の把持動作、具体的にはチャック機構１１３が水平方向に移動して、３個の電池９を離して（間隔あり）電池をコンテナへ挿入する前の状態を示す斜視図。 電池移載機構１０２の把持動作、具体的には仕分けコンベア７０上から３個の電池９を把持した（３個の電池９間に隙間がない状態）を示す斜視図。 電池の把持機構１１０を説明するための側面図。 電池の把持機構１１０の把持動作を説明するための側面図。 チェーンコンベアリンク６３と自由回転ローラ６４の構成を示す斜視図。 実施形態２の電池のランク仕分け搬送装置の動作を説明するためのフローチャート。 実施形態２の電池のランク仕分け搬送装置の全体を示す平面図。 実施形態２の電池のランク仕分け搬送装置の全体を示す側面図。

以下、実施の形態１について、図面を参照して説明する。本実施形態における電池のランク仕分け搬送装置は、図１及び図２に示すように実コンテナ搬送コンベア２９、電池取出し機構３０、電池仕分け搬送機構４９、空コンテナ搬送コンベア９５、ランク仕分け保管部１００、及び制御装置部を備えている。

図２は本実施形態における電池のランク仕分け装置の全体を示す平面図、図３は電池のランク仕分け装置の全体を示す側面図、図６は電池のランク仕分け装置の主要部を示す斜視図、図９は角型電池９を収納した実コンテナの斜視図、図１０はコンテナ内部のリブ２２の配置を示す斜視図、図１３は実コンテナ８３の段積み状態を示す斜視図である。

ここで、本実施形態の搬送対象である角型電池９について説明する。電池９は図１１、図１２に示すように、帯状の正極板と負極板を絶縁材料のセパレータを介装して巻回することにより形成された電池素子（発電素子）１がステンレスやアルミの金属製の角型の電池缶２内に収納され、正負極板のそれぞれに接合された正負電極部材３が電池缶２の気密を確保する為にあるシール部材４の穴５と蓋材６の穴７が貫通され、電極部８を外部に露出することにより電池素子１の電荷が外部に取り出せる構造である。蓋材６又は電池缶２には図示しない注液の為の小穴（注液口）があり、注液口から電池缶内に電解液を注入後、注液口と電池缶２と蓋材６の嵌合部１０をレーザー溶接等により封止加工が行なわれ、最終的には図１１に示すように外形形状が直方体状の角型電池９となっている。

以上の様に製造された複数（ここでは例えば２４個）の電池群は、図９、図１０に示すコンテナ２１内に例えば列方向に８個×行方向に３個のマトリックス状に収納配置されている。コンテナ２１は、有底角筒状で上部開口部に鍔２０が形成された容器であって、図１４、図１５に示すように容器内の底面に対して垂直であって列方向に伸びる複数の列方向仕切り１９が形成され、またコンテナ２１内の底面に対して垂直であって行方向に伸びる複数の行方向仕切り１８が形成され、各仕切り１９、１８はいずれも電池９の高さ寸法のほぼ半分の高さであって、各電池９を挿入る際の案内を兼ねると共に電池９を中心に位置決めするためのものであって、コンテナ２１内の底面に対して先端にテーパ部（楔状部）２３を有するリブ２２が形成されている。各電池９は、各仕切り１９、１８に取付けられているリブ２２の間に挿入され、各電池９は蓋材６に取付けられた電極部８が上に向くようにコンテナ２１内の底面に載置されるようになっている。コンテナ２１の外周面２６は、底面と交差する角部に凸形状部２７が形成され、凸形状部２７は複数のコンテナ２１を図１３のように段積みしたとき上に段積みされるコンテナ２１の凸形状部２７がその下となるコンテナ２１の上面開口部２８に嵌合するようになっている。

次に、実施の形態１のランク仕分け搬送装置について説明する。
電池取出し機構３０は、図９に示すようにコンテナ２１内の列方向に収納配置（配列）されている列毎（ここでは８個）の電池９群を同時に取出し、後述の電池仕分け機構４９へ移載するものである。電池取出し機構３０は、図１、図１６、図１７に示すように架台に水平方向に支持された把持機構本体３６と、把持機構本体３６に有し対向する側面から水平方向に突出可能な駆動部、例えばエアシリンダ内に充填された圧縮空気によって挿抜可能な２つのピストン３５と、各ピストン３５の先端に連結された２つの把持アーム３４と、各把持アーム３４にそれぞれ連結された２個のチャック３８と、各チャック３８における電池９と当接する面であって各電池９に対応する位置にそれぞれ固定された例えば８個の弾性変形部材３９と、各チャック３８における電池９と当接する面であって弾性変形部材３９の相互間及び電池９の配列の終端部にそれぞれ固定され、各々の先端部の角部に形成された傾斜面４０を有する複数個の凸形状部３７を備えている。

弾性変形部材３９については、弾性特性と当接面の摩擦性がある材料としてウレタンゴム等のゴム材が望ましく、形状については加圧時の接触面を確保する観点より板状のものが望ましい。

電池取出し機構３０は、複数の電池９を把持する把持機構３１と把持機構３１を水平方向に移動する水平移動機構３２、垂直方向に移動する垂直移動機構３３を備えている。図１６、図１７に示すように、把持機構３１は、電池９を把持する為に水平方向に同時に開閉動作を行う二個の把持アーム３４、把持アーム３４を動作する駆動部３５、垂直移動機構３３の下端に固定する把持機構本体部３６、把持アーム３４に接続し、把持動作により角型電池９の水平方向の位置決めを行う凸形状部３７を有する２個のチャック３８により構成する。

チャック３８は、コンテナ２１内に格子状であって、横長状態に配列した電池９を上面から見た図１６において、角型電池上面の長方形の短辺を含む短辺側面でかつ対向する側面上部４１でかつ対向する側面上部をそれぞれ把持可能である。

チャック３８は、図１６、図１７に示すように電池９のうち一列分の複数個（ここでは８個）の電池９の短辺側面の上部４１を同時に把持するものであり、チャック３８の複数配列している凸形状部３７の間に弾性変形部材３９を備えている。電池９をチャック３８が把持する場合に、電池９は凸形状部３７の傾斜面４０に電池９の側面が倣って移動し、チャック３８の凸形状部３７の間に位置決めされると共に弾性変形部材３９に電池９の短辺側面の上部４１が当接する。

把持機構３１は同時に把持する複数の電池９の外形寸法に製造上のばらつきがある場合においても、弾性変形部材３９が弾性変形することで、同時に把持した複数の電池９の短辺側面の上部４１の全てが弾性変形部材３９に加圧された状態で当接することができ、同時に把持する電池９が落下することを防止できる。

ランク仕分けの前工程の充放電処理においては、多数の電池を搬送容器に収納し搬送することが行われ、搬送容器としては樹脂製のコンテナ２１が用いられる。本実施の形態においては充放電処理工程から図９に示すように多数の角型電池９を垂直に立てた状態にしてコンテナ２１に収納し、コンテナ２１を搬送装置にて搬送する。コンテナ２１の内側下部には図１０、図１４、図１５に示すようにコンテナ２１内の電池の位置決めを行うリブ２２を有しており、角型電池９を格子状に配列するリブ２２には電池を挿入し易くする為に傾斜部２３があり、また電池側面２４とリブ２２の間にはクリアランス２５を有している。リブ２２はコンテナ２１の製作時にコンテナ２１の外周面２６と共に一体成形するか、又はコンテナ２１内に別部材としてリブ２２を挿入し配置してもよい。

コンテナ２１の底面には段差があり底面が凸形状２７であり、図８に示すようにコンテナ２１を複数個、段積みする場合には底面の凸形状２７とコンテナ上面開口部２８が嵌合し、段積みしたコンテナ２１が位置ずれしない構造である。

充放電処理工程からは前述したように、コンテナ２１に電池を収納した状態（以降、実コンテナ８３と称する。）にて、実コンテナ搬送コンベア２９上を搬送される。実コンテナ搬送コンベア２９は、ローラーコンベア、チェーンコンベア等であり、搬送終端部において、図示していないコンテナ２１の位置決め機構を有する。実コンテナ８３の位置決め機構はコンテナの側面から実コンテナ８３の外周を固定ガイドに押し当てるもの、実コンテナ８３の下部から位置決め機構を上昇させコンテナ底面にある位置決め穴にピンを挿入したり、底面外周部を位置決めガイドにて位置決めする機構であればよい。このように実コンテナ８３を位置決めすることにより、実コンテナ８３内の電池９を位置決めすることになる。

電池仕分け搬送機構４９は、図６、図１８、図７、図８、図１９、図２０に示すように、仕分け移送機構５０、電池押出し機構５１、仕分けコンベア５２にて構成する。仕分け移送機構５０は、電池取出し機構３０の移載により複数の角型電池９をその上に載置し、電池移載部５３と電池押出し機構５１までの間を往復移動するものである。装置架台５４上の移送機構本体５５の上に複数の電池９を載置する電池移送治具５６を配置する。電池移送治具５６には同時に移載される電池数分の各列に自由回転ローラー５７と上部が山型の仕切り板５８を備える。電池押出し機構５１は、押出し機構本体５９、押出し動作のガイドシャフト６０、電池９を押し出す押出しヘッド６１、機構支持フレーム６２から成り、各々、ランク仕分け数列分ある。押出しヘッド６１が個別に前後動作を行うことにより移送治具上の角型電池９を仕分けコンベア５２へ押出すものである。押出し動作時に移送治具上の自由回転ローラー５７が自由回転することにより、角型電池９が円滑に仕分けコンベア５２に乗り移ることができる。

仕分けコンベア５２は、ランク仕分け数分のコンベアを並列に配置し、電池押出し機構５１の動作により、搬入した角型電池９を搬送し、下流のランク仕分け保管装置１００へ角型電池９をランク別に搬送するものである。コンベアの機構としては、図１８、図１９、図２０に示すトップローラー付チェーンコンベアが好適である。本コンベアはチェーンコンベアの各リンク６３の上部に自由回転ローラー６４を備えるものであり、角型電池９の底面６５をトップローラー６４に載せ搬送する。搬送中の角型電池９をストッパーで停止させた状態において、自由回転ローラー６４が角型電池９の底面６５にて自由回転することにより、チェーンコンベアの動作を停止させずに、多数の角型電池９を連続的に搬送するものである。本コンベアは、自由回転ローラー６４の代わりに角型電池９底面を受ける板材を具備するトップチェーンコンベアまたはベルトコンベアでもよい。コンベアの左右には角型電池９の倒れ防止ガイド６６を有し、角型電池９を垂直に立てた状態にて電池９の長辺方向に搬送する。以上により、電池９を搬送する為に使用される搬送治具を用いることなく、角型電池９を立てた状態にて、電池９の倒れや引っかかりがなく安定的に搬送することができる。搬送治具を用いない為、装置コストが低く、省スペースを図る装置となる。

図６に示す仕分けコンベア５２の各列の下流側端部７０には、コンベア上を搬送中の電池７１からランクを仕分け、実コンテナ８３へ移載する電池７２を切り離す為に、切離し機構７３を備える。図２１、図２２に示すように電池切離し機構７３は、仕分けコンベア５２上を搬送中の電池の側面の両側から押えて電池を保持する電池押え機構７４、電池位置変更機構７５を備える。電池押え機構７４は、ロッド移動機構本体７６がロッド７７を前後に移動動作することにより垂直に配置するシャフト７８の回転により押えチャック７９を開閉動作するものである。図２１、図２２に示すようにロッド７７が出端位置の状態では、押えチャック７９は開き、電池７１は仕分けコンベア５２上を移動する。図２３、図２４に示すようにロッド７７が戻り端位置の状態では、押えチャック７９は閉じ電池７１を把持することにより、電池７１は仕分けコンベア５２上にて移動を停止する。この間、仕分けコンベア５２は搬送動作を続け、他の電池は搬送を継続する。押えチャックの材料は、電池への傷付き防止と電池の搬送を停止させる為に接触面の摩擦力の必要性からテフロン(登録商標)ゴム等のゴム材が好適である。電池押え機構７４は、本機構例以外においても角型電池の長辺方向に搬送する電池の側面をチャックの動作により押えるものであればよい。

電池位置変更機構７５は、ロッド移動機構本体８０がロッド８１を前後に移動動作するものであり、その先端部にあるストッパー８２により電池７２の停止位置を変更し、電池７１から実コンテナ８３へ移載する電池７２を切り離すものである。

空コンテナ搬送コンベア９５は図２、図３、図６に示すように、電池取出し機構３０によりコンテナ２１から電池９を取出し、空となった空コンテナ９０をランク仕分け保管部１００へ搬送するものである。前工程から搬送された実コンテナ８３から電池９を取出した後に、電池仕分け搬送機構４９の下部を搬送し、仕分けコンベア５２と平行に配置するコンベア９２と各ランク仕分け部の前に配置する直角移載機９３、余剰となった空コンテナを段積みし一時保管し、必要時に装置外へ空コンテナ９０を取り出す空コンテナバッファリング装置９４にて構成する。空コンテナバッファリング装置９４は、空コンテナ９０の段積機構部９４ａと段積みコンテナを保管するバッファーコンベア９４ｂよりなる。上流工程の処理において、例えば、不良品の電池９を実コンテナ２１から排出することにより実コンテナ８３内の電池９配置に歯抜け（電池９がない箇所）がある場合に、電池取出し機構３０にて実コンテナ８３から全ての電池９を取出した後のコンテナを空コンテナ９０として下流へ供給し、ランク仕分け保管部１００にてランク仕分け後の電池９をコンテナに歯抜けがない状態で満載することが繰り返されることにより、装置において余剰となる空コンテナ９０が発生し排出が必要となる。また、実コンテナ８３から電池９を取り出し中などで、ランク仕分け保管装置側へ空コンテナ９０の供給ができないタイミングに空コンテナバッファリング装置９４から空コンテナの供給が必要となる。このように余剰となった空コンテナ９０の排出、または再供給を空コンテナバッファリング装置９４が行うことにより、ランク仕分け装置全体の無人運転が可能となる。

ランク仕分け保管部１００は、図２、図３、図６に示すように、電池収納部コンベア１０１、電池移載機構１０２、実コンテナ段積み機１０３、搬送台車１０４、後工程排出コンベア１０５にて構成する。電池収納部コンベア１０１、電池移載機構１０２、実コンテナ段積み機１０３は、ランク仕分け数に応じて複数台設置するものであり、本実施例では各８台配置している。

電池収納部コンベア１０１は、コンテナバッファー部１０１ａと電池移載収納部１０１ｂがある。コンテナバッファー部１０１ａは、空コンテナ搬送装置の直角移載機９３から搬入した空コンテナ９０を一時待機させ、電池移載収納部１０１ｂの実コンテナ８３が下流側へ排出後、電池移載収納部１０１ｂへ空コンテナ９０を搬送し、電池移載収納部１０１ａでの空コンテナ供給待ちを発生させない為のバッファリングとして機能する。電池移載収納部１０１ｂでは、図示しない位置決め機構にて空コンテナ９０を位置決め固定し、電池移載機構１０２により仕分けコンベア５２から複数の電池９を同時に把持し空コンテナ９０内に移載し収納する。

電池移載機構１０２は、図２５、図２６、図２７、図２８に示すように電池９の把持機構１１０、把持機構を垂直方向に移動する垂直移動機構１１１、把持機構を前後の水平方向に移動する水平移動機構１１２にて構成する。さらに把持機構１１０は電池９を把持するチャック機構１１３、チャック機構を支持し水平方向に移動する為のガイド１１４、チャック機構を水平移動させる水平移動機１１５、チャック機構１１３をガイド１１４に取り付ける治具１１６を備えている。チャック機構１１３は電池９の側面上部を挟み把持する２枚の板状のチャック１１３ｂとチャック１１３ｂを動作させるチャック本体１１３ａより成る。またチャック水平移動機１１５は治具１１６に接続し移動動作を行う移動ロッド１１５ｂと移動ロッド１１５ｂを動作させるチャック水平移動機構本体１１５ａより成る。本実施例では３個の電池９を同時に把持し、上昇後にチャック機構１１３にて把持している３個の電池９の間隔をコンテナ内の収納間隔に同じくする為に、把持機構上にてチャック機構１１３の間隔を広げ、電池９をコンテナへ移載し収納するものである。コンテナ内の電池９の列数（本実施例では３列）、必要な処理能力に応じて、電池移載機構１０２が同時に移載する電池９の個数は複数個とする。
次に動作について説明する。

前工程の充放電処理工程においては、コンテナ２１に角型電池９は格子状に配置され、図４に示す充放電処理装置１３０において充放電処理が行われる。各コンテナ２１には、コンテナ２１を特定し管理する為のコンテナ番号１３０ａがあり、コンテナ番号１３０ａはバーコードラベルをコンテナの側面に貼り付ける方法などによりコンテナ２１に付加する。コンテナ２１内は各電池９を収納する箇所のコンテナ内番地１３０ｂがあり、充放電処理装置１３０により測定した各電池９の充放電処理データ１３０ｃは、コンテナ番号１３０ａとコンテナ内番地１３０ｂに紐付け情報管理を行い、充放電処理完了時に製造管理システム１３１へ充放電処理データ１３０ｃを送信する。製造管理システム１３１は充放電処理データ１３０ｃに基づき、電池９毎にランク設定を行う。ランク仕分け搬送装置１３２に実コンテナ８３が搬送されるとランク仕分け搬送装置１３２が実コンテナ８３のコンテナ番号１３２ａを認識し、製造管理システム１３１に対して問い合わせを行う。製造管理システム１３１からのコンテナ番号１３２ａのコンテナ内番地１３１ａと各ランク情報１３１ｂをランク仕分け搬送装置１３２が受信すると、コンテナ内番地１３１ａにある電池９をランクに応じて仕分け搬送を行う。

ランク仕分け搬送装置１３２の表示器上にて、図５に示すように、ランク値１３３（本例ではランク１〜１０）に対応する搬送仕分け列１３４（本例ではＡ〜Ｈ列）の対応の設定をオペレータが行う。○印１３５部が設定結果の表示を示す。本設定により、各電池９のランク値に基づいて、ランク仕分け搬送装置１３２が電池９を各仕分け先のコンテナ８３まで搬送する。以下、ランク仕分け搬送装置の動作を説明する。

前工程の充放電処理工程から角型電池９を収納した実コンテナ８３が実コンテナ搬送コンベア２９上を搬送され、搬送終端部にて実コンテナ８３を停止し位置決めを行い、図示しないバーコードリーダーによりコンテナ側面に付加されているバーコードラベルを読取り、ランク仕分け搬送装置１３２がコンテナ内番地１３１ａを認識する。ランク仕分け搬送装置１３２が製造管理システム１３１へコンテナ番号１３２ａを報告し、その応答として、製造管理システム１３１からランク仕分け搬送装置１３２がコンテナ内番地１３１ａ毎にランク情報１３１ｂを受信する。以上により、ランク仕分け搬送装置１３２が実コンテナ８３内に収納している電池９毎にランク情報を認識する。

電池取出し機構３０の把持機構３１が把持アーム部３４を開いた状態にて、実コンテナ８３へ降下する。把持機構３１の把持アーム部３４が閉じ、チャック３８がコンテナ２１内に格子状に配置した角型電池９の一列分の複数個（本例では８個）の短辺側面上部４１を同時に把持し、把持機構３１を垂直移動機構３３が上昇させ、水平移動機構３２が水平移動させる。仕分け移送機構５０上を移動する電池移送治具５６が電池取出し機構側に待機しており、電池取出し機構３０が把持している８個の角型電池９を電池移送治具５６へ移載する。電池取出し機構３０の把持機構３１は、角型電池９を移載後、実コンテナ搬送コンベア側へ次の電池を取り出す為に、戻り移動する。

仕分け移送機構５０上の電池移送治具５６に移載された角型電池９のランク情報により、設定した仕分け列に対応する仕分けコンベア５２の前へ仕分け移送機構５０が移動し停止する。電池押出し機構５１が押出しヘッド６１を前進することにより、角型電池９を電池移送治具５６から仕分けコンベア５２の各列へ仕分ける。仕分け移送機構が停止している位置にて、複数の電池９の位置が仕分け列に一致している場合には、複数の電池９を同時に複数の押出しヘッドにて押し仕分ける動作を行う。押出しヘッド６１が後退すると電池移送治具５６が次の仕分け位置に移動し停止し、再度、押出しヘッド６１が前進し電池９を仕分けコンベア５２の各列へ仕分ける。同様の動作を繰返し、電池移送治具上の全ての角型電池９を仕分けコンベア側へ仕分け終わると電池移送治具は電池移載部５３へ戻る。

仕分けられた角型電池９が仕分けコンベア５２上に移動すると仕分けコンベア５２の動作により各仕分けコンベアの下流側端部７０へ搬送される。図２１、図２２に示すように、電池位置変更機構７５のストッパー８２ａが出端の位置にて、３個の角型電池７２が搬入し停止する。この時、仕分けコンベア５２は回り続け、上流側から角型電池９を連続して搬送するが角型電池７２の底面には自由回転ローラー６４が接し、自由回転ローラー６４が回転することにより角型電池７２への搬送力は低下する。下流側端部７０へ４個目の角型電池７１が搬送すると図示しないコンベア上の在荷センサーにより４個目の角型電池７１の在荷を検出し押えチャック７９が閉じ、角型電池７１の両側面を押えることにより４個目の角型電池７１を保持し停止する。次に、電池位置変更機構７５のストッパー８２が戻り端８２ｂの位置に移動すると３個の角型電池７２は、連続して動作している仕分けコンベア５２の搬送力によりストッパー８２ｂへ移動し角型電池７１から切り離され、電池移載機構１０２に把持され移載されるまで待機する。角型電池７２の切り離し数は３個の例を示したが、１個または３個以外の複数であってもよい。

実コンテナ搬送コンベア２９上にて、電池取出し機構３０により角型電池９を取り出し、空コンテナ９０はコンベア９２にて搬送される。空コンテナの供給が必要なランク仕分け保管部１００の各列にて、直角移載コンベア９３により電池収納部コンベア１０１へ空コンテナ９０を搬送する。空コンテナ９０は電池移載収納部１０１ｂにて位置決めされ停止し、角型電池７２の移載を待機する。

次に、仕分けコンベアの下流側端部７０にて、切り離され待機している３個の角型電池７２を電池移載機構１０２が把持し、電池移載収納部１０２ｂにて位置決め停止している空コンテナ９０へ移載し収納する。移載に際しては図２７に示すように、仕分けコンベア５２の下流側端部７０にて切り離され待機している３個の角型電池７２の上空にて、チャック１１３ｂを開いた状態にて把持機構１１０が垂直移動機構１１１の動作により降下し、降下端にてチャック１１３ｂを閉じ角型電池７２を把持し、把持機構１１０が上昇する。図２８に示すように把持機構１１０は上昇端にて、チャック水平移動機１１５の動作により、３個のチャック機構１１３の間隔をコンテナ内の電池の収納間隔に同じくするように広げる。この状態にて水平移動機構１１５による把持機構の水平移動動作と垂直移動機構１１５の垂直移動動作により、電池移載収納部１０１ｂに位置決めされているコンテナへ電池を移載し収納する。ランク仕分け後の電池を収納し満載になった実コンテナ８３はコンベア上を下流側へ搬送され、実コンテナ段積み機１０３の動作により段積みされる。 図２に示すように、段積み後の実コンテナ１０６は搬送台車１０４に移載し、搬送台車１０４の走行により下流側へ搬送し、搬送台車１０４から後工程排出コンベア１０５へ段積み実コンテナ１０６を移載し、後工程排出コンベアの搬送により後工程へ排出する。

以上に説明した実施の形態１によれば、電池把持機構にて実コンテナから複数の電池群を同時に取り出し、電池移送治具上へ移載し、電池移送治具上の電池を電池押出し機構にて仕分けコンベアへ押し出す短時間の動作によりランク仕分けを行い、ランク仕分け後の電池の搬送はランク別の複数の搬送機構が同時に搬送処理を行う為、ランク仕分け搬送装置１台当たりの処理能力が大きく、必要生産量を確保するために装置を複数台設置する必要がなく省スペースの効果がある。

また、従来用いられている電池を載置固定し搬送装置上を搬送する搬送治具を使用せず、角型電池を立てた状態にて直接、搬送装置上を搬送するものであるので、搬送治具を使用する場合に比べ、装置コストを安くすることができる。

さらに、前工程から搬送された実コンテナから電池を取り出し、空となったコンテナを電池の仕分け後の保管容器として使用し、各ランク仕分け保管部へ自動搬送を行うことにより電池の保管コンテナの供給に関して人手作業が発生しない。

本実施形態は、充放電処理後に製造管理システム１３１にてランク設定された電池９をそのランク設定に基づきランク仕分けする処理能力を高め、装置コストと装置設置スペースが小さく、後工程の組電池組立工程へランク仕分けされた電池を搬送する電池仕分け搬送装置を提供するものである。

次に実施の形態２について、図３１、図３２を参照して説明する。図３１は実施の形態２における電池のランク仕分け搬送装置の平面図、図３２は側面図である。実施の形態２では、角型電池９をランク仕分けし収納した段積みコンテナ１０６を自動倉庫１２０に一時保管する。自動倉庫１２０は、保管棚１２１、スタッカークレーン１２２、スタッカークレーンの走行レール１２３、上部レール１２４、支柱１２５にて構成する。スタッカークレーン１２２は走行レール１２３上を水平方向に走行し、上部レールに自由回転するガイドローラー１２６にて支持する。スタッカークレーン１２２には垂直方向に移動するキャレッジ１２７がありキャレッジ上のスライドフォーク１２８上に段積みコンテナ１０６を載置し搬送を行う。

段積み機１０３からスタッカークレーン１２２上のスライドフォーク１２８の動作により段積みコンテナ１０６を掬い、スタッカークレーン１２２が空いている保管棚の前へ移動し、スライドフォーク１２８の動作により段積みコンテナ１０６を保管棚１２１へ降ろす。また同様に、保管棚１２１から段積みコンテナ１０６を掬い、後工程排出コンベア１０５へ搬出する。図４の製造管理システム１３１においては、ランク仕分けした段積みコンテナ１０６の各保管棚１２１の位置とランク情報、入庫時刻、製造ロット情報等の単電池としての製造情報を管理しており、後工程にて必要なタイミングに、必要な段積みコンテナ１０６を保管棚から自動排出する。その他においては実施の形態１と同様の構成である。

後工程の組電池組立工程では一般に同一ランクの単電池をモジュールパッケージに複数個収納し、組電池を製作する。組電池の製造タイミングに合わせて、適宜必要なランク、製造ロットの単電池を組電池製造工程へ自動供給することが可能となり、省力化、保管場所の省スペース化の効果があり、また組電池組立時の単電池の選定性能が高まることにより、組電池の製品品質の向上の効果がある。

以上いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、これに限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、全て特許請求の範囲に記載され各請求項に対応する発明の範囲に含まれる。

１…電池素子、２…電池缶、３…正負電極部材、４…シール部材、５…穴、６…蓋材、７…穴、８…電極部、９…角型電池、１０…嵌合部、１８…行方向仕切り、１９…列方向仕切り、２０…鍔、２１…コンテナ、２２…リブ、２３…リブ傾斜部、２４…電池側面、２５…クリアランス、２６…コンテナ２１の外周面、２７…凸形状部、２８…コンテナ上面開口部、２９…実コンテナ搬送コンベア、３０…電池取出し機構、３１…把持機構、３２…水平移動機構、３３…垂直移動機構、３４…把持アーム部、３５…把持機構の駆動部、３６…把持機構本体、３７…チャックの凸形状部、３８…チャック、３９…弾性変形部材、４０…傾斜面、４１…角型電池の短辺側面の上部、４９…電池仕分け機構、５０…仕分け移送機構、５１…電池押出し機構、５２…仕分けコンベア、５３…電池移載部、５４…装置架台、５５…移送機構本体、５６…電池移送治具、５７…自由回転ローラー、５８…仕切り板、５９…押出し機構本体、６０…ガイドシャフト、６１…押出しヘッド、６２…機構支持フレーム、６３…チェーンコンベアリンク、６４…自由回転ローラー、６５…角型電池底面、６６…倒れ防止ガイド、７０…仕分けコンベア下流側端部、７１…角型電池、７２…角型電池、７３…切離し機構、７４…電池押え機構、７５…電池位置変更機構、７６…ロッド移動機構本体、７７…ロッド、７８…シャフト、７９…押えチャック、８０…ロッド移動機構本体、８１…ロッド、８２…ストッパー、８３…実コンテナ、９０…空コンテナ、９２…コンベア、９３…直角移載機、９４…空コンテナバッファリング装置、９５…空コンテナ搬送コンベア、１００…ランク仕分け保管部、１０１…電池収納部コンベア、１０２…電池移載機構、１０３…実コンテナ段積み機、１０４…搬送台車、１０５…後工程排出コンベア、１０６…段積み実コンテナ、１１０…把持機構、１１１…垂直移動機構、１１２…水平移動機構、１１３ａ…チャック機構本体、１１３ｂ…チャック、１１４…ガイド、１１５ａ…水平移動機構本体、１１５ｂ…移動ロッド、１１６…取付治具、１２０…自動倉庫、１２１…保管棚、１２２…スタッカークレーン、１２３…走行レール、１２４…上部レール、１２５…支柱、１２６…ガイドローラー、１２７…キャレッジ、１２８…スライドフォーク、１３０…充放電処理装置、１３１…製造管理システム、１３２…ランク仕分け搬送装置、１３３…ランク値の表示、１３４…仕分け列の表示、１３５…仕分け設定結果表示

Claims (8)

1. 各々が対向する側面を有する複数個の角型電池を、立てた状態にてコンテナ内において格子状に収納配置したものであって、前記コンテナから、前記複数個の角型電池の一部である電池群の対向する側面を同時に把持するチャックを含み、前記チャックの前記電池群に接触する部分にそれぞれ設け、前記電池群を把持する際に弾性変形し、同時に把持する前記電池群の寸法ばらつきを吸収し、把持する際に前記電池群を落下させない複数の弾性部材を含む電池把持機構を具備した電池搬送装置。
2. 電池を立てた状態にて仕分け搬送を行うものであり、複数の電池を載置し搬送する仕分け移送機構、並列に配置する複数の仕分けコンベア、一時停止している仕分け移送機構上の電池を押出し、仕分けコンベアへ移載する電池押出し機構より構成し、電池を載置する仕分け移送機構が仕分けコンベアの搬入部前に一時停止し、電池押出し機構にて、仕分け移送機構上の電池の側面を押出すことにより、電池を仕分けに該当する仕分けコンベアへ移載を行い、さらに仕分け移送機構が移動し別の位置に停止し、同様に電池を該当する仕分けコンベアへ移載することを繰り返すことにより、電池の仕分け搬送を行うことを特徴とする電池搬送装置。
3. コンベア上に連続的に搬送される多数の電池を保管用のコンテナ内に移載し収納する際に、移載対象の複数の電池を他の電池からコンベア上にて切離し、移載対象の複数の電池を把持機構にて把持し、把持した複数の電池の間隔をコンテナ内に収納する電池配置の間隔に一致するように、把持機構の動作にて広げ、コンテナに電池を挿入することを特徴とする電池搬送装置。
4. 電池取出し機構と、電池仕分け搬送機構と、ランク仕分け保管部を備え、電池取出し機構は、電池を立てた状態にて収納し、格子状に配置したコンテナから複数の電池を同時に把持し取り出し、電池仕分け機構の電池移送治具上へ電池を移載するものであり、
   前記電池仕分け搬送機構は、電池を立てた状態にて仕分け搬送を行うものであり、往復動作を行う電池移送治具上に複数の電池を載置し電池を搬送する仕分け移送機構、仕分けを行うランク別に並列に配置する複数の仕分けコンベア、電池移送治具上の電池を押出し仕分けコンベアへ移載する電池押出し機構を備え、電池を載置する電池移送治具が仕分けコンベアの搬入部前に一時停止し、電池押出し機構にて、電池の側面を押出すことにより、電池をランク仕分けに該当する仕分けコンベアへ移載を行い、さらに仕分け移送機構が移動し別の位置に停止し、同様に電池を該当する仕分けコンベアへ移載することを繰り返すことにより、電池のランク仕分け搬送を行うものであり、
   前記ランク仕分け保管部は、前記仕分けコンベア上に搬送された電池を電池移載機構が把持し、空コンテナ搬送コンベアから搬送された空コンテナへ電池を移載し収納するものであり、
   電池を収納したコンテナから電池取出し機構が電池を取出し、電池移送治具上へ移載し、電池移送治具上の電池を電池押出し機構にて仕分けコンベアへ押し出すことによりランク仕分けを行い、ランク仕分け後の電池の搬送はランク別の複数の搬送機構が同時に搬送処理を行うことを特徴とする電池ランク仕分け搬送装置。
5. 前記電池取出し機構により電池を収納したコンテナから電池を取出し、空となった空コンテナをランク仕分け後の電池の収納を行うランク仕分け保管部へ搬送し、ランク仕分け後の電池を移載し収納することを特徴とする請求項４に記載の電池ランク仕分け搬送装置。
6. 前記ランク仕分け保管部へ空コンテナを搬送する際に、余剰となる空コンテナを段積みし保管し、装置からの空コンテナの取り出し、又はランク仕分け保管部への空コンテナの供給を行う空コンテナバッファリング装置を有することを特徴とする請求項５に記載の電池ランク仕分け搬送装置。
7. ランク仕分け後の電池をランク別に収納したコンテナを段積み保管し、段積みコンテナを搬送台車にて後工程へ搬送することを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか一つに記載の電池ランク仕分け搬送装置。
8. ランク仕分け後の電池をランク別に収納したコンテナを段積みし、段積みしたコンテナを自動倉庫にて保管を行い、後工程の搬送要求のタイミングに応じて、後工程へ搬送することを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか一つに記載の電池ランク仕分け搬送装置。

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