JP7037920B2

JP7037920B2 - 電池整列装置

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Publication number: JP7037920B2
Application number: JP2017219277A
Authority: JP
Inventors: 勝毅土屋
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2022-03-17
Anticipated expiration: 2037-11-14
Also published as: US10414589B2; US20190144207A1; EP3483977A1; JP2019091612A; EP3483977B1

Description

本発明は、電池を整列させるための装置に関する。

電池駆動式の機器を数多く利用する会社などでは、当該機器を駆動するために、小形サイズの二次電池、多くは単三形や単四形の二次電池が使用されることがある。このため、多量の二次電池の充電が合理的に行えるよう、自動的に各二次電池の充電を行うようにした二次電池充電装置が提案されている。例えば、特許文献１には、多量の二次電池を収容するホッパーと、当該ホッパーに収容された二次電池を一本ずつスロットで受容して充電位置へ移送する回転バレルとを備える二次電池充電装置が開示されている。

上記のような二次電池充電装置においては、スロットが二次電池を受容できるよう、ホッパー内における二次電池の向きが回転バレルの回転軸と平行になるように整列されている必要がある。すなわち、各スロットに対して、向きが揃わない二次電池が搬送された場合には、回転バレルが二次電池を移送することができず、故障や異常停止の原因となり得る。

複数の電池の向きを揃える方法としては、ロボットアームや搬送装置の使用が考えられる。例えば特許文献２及び３に開示された搬送装置によれば、複数の細長い矩形板を所定の間隔で配置して構成した篩を動力機構により振動させることで、電池の搬送過程において電池が所定の方向に揃うことになる。

特表２０１５－５２４２４５号公報特開２０１１－３６７７４号公報特開昭６０－１６１７７７号公報

しかしながら、ロボットアームにより電池を整列させる場合には、電池の向きを検出する機構と、アーム操作に係る動力機構とが必要になり、装置の大型化や製造コストの上昇を招来する虞が生じる。また、搬送装置により電池を整列させる場合には、電池の搬送路を十分に確保する必要がある他、篩を振動させる動力機構が必要となるため、やはり装置の大型化や製造コストの上昇を招来する虞が生じる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型で安価な電池整列装置を提供することにある。

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、第１円筒形電池が投入される投入口と、前記第１円筒形電池が排出される排出口と、前記投入口から前記排出口への経路においてスリットを構成する複数の規制板と、前記複数の規制板のそれぞれの一端部及び他端部を支持する支持部材と、を備え、前記規制板は、前記一端部から前記他端部までの長さが前記第１円筒形電池の長さよりも長く、前記一端部と前記他端部とを結ぶ方向に垂直な断面が非直線的な形状を有し、互いに対向する２つの前記規制板のうち一方の規制板と他方の規制板との間隔は、面同士の対向間隔が前記第１円筒形電池の直径よりも大きく、前記第１円筒形電池と同じ長さの線分が前記断面において前記一方の規制板と２点で接する場合に、前記線分と前記他方の規制板との距離が前記第１円筒形電池の直径よりも小さい、電池整列装置である。

電池整列装置が備える複数の規制板は、一端部及び他端部が支持部材により両側から支持されると共に、支持方向と垂直な断面が非直線的な形状を有し、投入口から排出口への経路においてスリットを構成する。ここで、複数の規制板は、対向する面同士の対向間隔が第１円筒形電池の直径よりも大きく設定されていることから、投入された第１円筒形電池の長手方向の向きが支持方向と平行である場合には、当該第１円筒形電池を排出口から排出することができる。

また、複数の規制板は、支持方向と垂直な断面において、第１円筒形電池と同じ長さの線分が一方の規制板と２点で接する場合に、当該線分と他方の規制板との距離が第１円筒形電池の直径よりも小さい間隔で配置されている。このため、第１円筒形電池は、長手方向の向きが支持方向と平行でない場合には、支持方向と垂直な断面において向きを変えたとしても、複数の規制板の間隔をすり抜けることができず、排出口への通り抜けが規制される。

これにより、電池整列装置１は、向きが不揃いの複数の第１円筒形電池が投入された場合であっても、不揃いの向きのまま複数の第１円筒形電池を排出する虞を防止でき、投入された複数の第１円筒形電池の向きを揃えることができる。そして、電池整列装置１は、電池の向きを検出する機構、動力機構、及び搬送路を備える搬送装置をいずれも必要としない。従って、本発明の第１の態様によれば、小型で安価な電池整列装置を提供することができるという作用効果が得られる。

＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記一方の規制板と前記他方の規制板との間隔は、前記第１円筒形電池よりも寸法の小さい第２円筒形電池と同じ長さの線分が前記断面において前記一方の規制板と２点で接する場合に、前記線分と前記他方の規制板との距離が前記第２円筒形電池の直径よりも小さい、電池整列装置である。

電池整列装置が備える複数の規制板は、対向する面同士の対向間隔が第１円筒形電池の直径よりも大きく設定されていることから、投入された第１円筒形電池及び第２円筒形電池の長手方向の向きが支持方向と平行である場合には、当該第１円筒形電池及び第２円筒形電池を排出口から排出することができる。

また、複数の規制板は、支持方向と垂直な断面において、第２円筒形電池と同じ長さの線分が一方の規制板と２点で接する場合に、当該線分と他方の規制板との距離が第２円筒形電池の直径よりも小さい間隔で配置されている。このため、第１円筒形電池及び第２円筒形電池は、長手方向の向きが支持方向と平行でない場合には、支持方向と垂直な断面において向きを変えたとしても、複数の規制板の間隔をすり抜けることができず、排出口への通り抜けが規制される。

これにより、電池整列装置１は、向きが不揃いの複数の第１円筒形電池及び第２円筒形電池が混在して投入された場合であっても、不揃いの向きのまま複数の第１円筒形電池及び第２円筒形電池を排出する虞を防止でき、投入された複数の第１円筒形電池及び第２円筒形電池の向きを揃えることができる。そして、電池整列装置１は、電池の向きを検出する機構、動力機構、及び搬送路を備える搬送装置をいずれも必要としない。従って、本発明の第１の態様によれば、小型で安価な電池整列装置を提供することができるという作用効果が得られる。

本発明によれば、小型で安価な電池整列装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る電池整列装置の斜視図である。本発明の第１実施形態に係る電池整列装置の断面図である。本発明の効果を示す概念図である。本発明の第２実施形態に係る電池整列装置の断面図である。本発明の変形例に係る電池整列装置の断面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る電池整列装置１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電池整列装置１の斜視図である。電池整列装置１は、様々な方向を向いた複数の円筒形電池が投入される場合に、それらの円筒形電池の向きを揃えて排出する。ここで、本実施形態における電池整列装置１は、第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２の二種類の電池を投入することができる。

第１円筒形電池Ｂ１は、本実施形態においては例えば単三形電池であり、長手方向の長さＬ１が５０ｍｍ、直径Ｄ１が１４．５ｍｍである。また、第２円筒形電池Ｂ２は、第１円筒形電池Ｂ１よりも寸法が小さく、本実施形態においては例えば単四形電池であり、長手方向の長さＬ２が４５ｍｍ、直径Ｄ１が１０．５ｍｍである。ここで、電池整列装置１に投入される電池は、第１円筒形電池Ｂ１又は第２円筒形電池Ｂ２のいずれか一方であってもよい。

電池整列装置１は、支持部材２、及び複数の規制板３ａ～３ｅを備える。以下、水平方向において互いに直交する方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向とし、鉛直方向をＺ方向として図示しつつ説明する。

支持部材２は、本実施形態においては、Ｘ方向及びＹ方向における四方を板状部材により囲む枠体であり、Ｚ方向の上方端部２０により囲まれるＸＹ平面内の領域を投入口２２、Ｚ方向の下方端部２１により囲まれるＸ－Ｙ平面内の領域を排出口２３として形成される（いずれも図１では図示を省略）。

複数の規制板３ａ～３ｅは、それぞれＹ方向に長さＬを有する板状部材であり、一端部３０及び他端部３１がＹ方向の両側から支持部材２により支持される。また、各規制板３ａ～３ｅは、詳細を後述するように、本実施形態においてはＸ－Ｚ平面における断面がＬ字形状である。尚、規制板３ａ～３ｅの数は、複数設けられていればよく、５つに限定されるものではない。

支持部材２及び規制板３ａ～３ｅは、本実施形態においては樹脂の成型により形成されているが、例えば、金属や木材などの他の材料により形成されていてもよい。

ここで、規制板３ａ～３ｅは、Ｙ方向の長さＬが第１円筒形電池Ｂ１の長さＬ１よりも長くなるように形成されている。具体的には、本実施形態においては、長さＬは、７０ｍｍに設定されている。ここで、電池整列装置１に投入される電池が第２円筒形電池Ｂ２のみである場合には、電池整列装置１の長さＬは、第２円筒形電池Ｂ２の長さＬ２よりも長く設定してもよい。

次に、複数の規制板３ａ～３ｅについて、より詳しく説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る電池整列装置１の断面図である。具体的には、図２は、図１におけるII－IIで示されるＸ－Ｚ平面の断面図であり、複数の規制板３ａ～３ｅの一端部３０と他端部３１とを結ぶＹ方向に垂直な断面を表している。

図２に示されるように、規制板３ａ～３ｅは、互いに対向する面同士が平行で、且つＸ方向に離間するように等間隔に配置されている。それぞれの規制板３ａ～３ｅは、同一の形状かつ同一の向きに配置されているため、ここでは、規制板３ａ及び規制板３ｂについて詳細に説明することとし、規制板３ｃ～３ｅについては詳細な説明を省略する。

規制板３ａは、投入口２２側の上流端部Ａと排出口２３側の下流端部ＣとをＺ方向に対する両端とし、上流端部Ａと下流端部Ｃとの間に屈曲点Ｂを有する屈曲平板であり、Ｘ－Ｚ平面における断面がＬ字形状、すなわち非直線的な形状である。尚、上流端部Ａ及び下流端部Ｃは、本実施形態においては投入口２２及び排出口２３の位置にそれぞれ一致しているが、Ｚ方向に対して投入口２２及び排出口２３とそれぞれ異なる位置であってもよい。

また、規制板３ｂは、投入口２２側の上流端部Ｄと排出口２３側の下流端部ＦとをＺ方向における両端とし、上流端部Ｄと下流端部Ｆとの間に屈曲点Ｅを有する屈曲平板であり、Ｘ－Ｚ平面における断面がＬ字形状である。

規制板３ａと規制板３ｂとの対向する面同士は、対向間隔Ｊ１が第１円筒形電池Ｂ１の直径Ｄ１よりも大きい間隔に設定されている。より詳しくは、規制板３ａの上流端部Ａ及び屈曲点Ｂを通る直線ＡＢと、規制板３ｂの上流端部Ｄ及び屈曲点Ｅを通る直線ＤＥとの対向間隔Ｊ１が直径Ｄ１よりも大きくなるように、規制板３ａと規制板３ｂとの間隔に下限値が設定される。具体的には、本実施形態においては、対向間隔Ｊ１が１５ｍｍに設定されている。これにより、投入口２２から投入された第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２は、長手方向がＹ方向を向く場合に、投入口２２から排出口２３への経路を通り抜けることができる。

ここで、電池整列装置１に投入される電池が第２円筒形電池Ｂ２のみである場合には、対向間隔Ｊ１を第２円筒形電池Ｂ２の直径Ｄ２よりも大きい間隔として設定してもよい。

また、本実施形態においては、規制板３ａと規制板３ｂとを離間して配置していることに伴い、投入口２２と排出口２３とを直線的に連通するスリットが形成されている。より詳しくは、規制板３ａの上流端部Ａ及び下流端部Ｃを通る直線ＡＣと、直線ＡＣに平行で規制板３ｂの屈曲点Ｅを通る直線とがスリット間隔Ｊ２を形成する。

投入口２２と排出口２３とを直線的に連通するスリットが形成される場合には、スリット間隔Ｊ２が第２円筒形電池Ｂ２の直径Ｄ２よりも小さい間隔となるように、規制板３ａと規制板３ｂとの間隔に上限値が設定される。具体的には、本実施形態においては、スリット間隔Ｊ２が９ｍｍに設定されている。これにより、投入口２２から投入された第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２は、長手方向がＸ－Ｚ平面内にある場合に、スリット間隔Ｊ２を通り抜けることが規制される。

ここで、電池整列装置１に投入される電池が第１円筒形電池Ｂ１のみである場合には、スリット間隔Ｊ２を第１円筒形電池Ｂ１の直径Ｄ１よりも小さい間隔として設定してもよい。

図３は、本発明の効果を示す概念図である。より詳しくは、図３は、投入口２２へ複数の第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２が投入された場合において、各電池の向きに対する各電池の挙動の違いを模式的に示す電池整列装置１の断面図である。

第１円筒形電池Ｂ１は、長手方向がＸ－Ｚ平面内にある場合、例えば図３の状態Ｃ１で表されるように、規制板３ａと規制板３ｂとの形状及び配置に伴い、スリットを通り抜けることが規制される。一方、長手方向がＹ方向を向く場合には、第１円筒形電池Ｂ１は、例えば図３の状態Ｃ２で表されるように、規制板３ｂと規制板３ｃとの間を転がり投入口２２から排出口２３への経路を通ることができ、排出口２３から排出される。

また、第２円筒形電池Ｂ２は、長手方向がＸ－Ｚ平面内にある場合、例えば図３の状態Ｃ３で表されるように、規制板３ｃと規制板３ｄとの形状及び配置に伴い、スリットを通り抜けることが規制される。一方、長手方向がＹ方向を向く場合には、第２円筒形電池Ｂ２は、例えば図３の状態Ｃ４で表されるように、規制板３ｄと規制板３ｅとの間を転がり投入口２２から排出口２３への経路を通ることができ、排出口２３から排出される。

尚、図３の状態Ｃ１及び状態Ｃ３となった第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２は、それぞれ状態Ｃ２及び状態Ｃ４となるように手動により各電池の向きを変えることにより、排出口２３から排出される。

ここで、複数の規制板３ａ～３ｅの離間間隔は、第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２の長手方向がＸ－Ｚ平面内で向きを変えながら投入口２２から排出口２３へ通り抜けることを防止する間隔に設定される。より具体的には、例えば、図３の状態Ｃ３に示すように、互いに対向する「一方の規制板」としての規制板３ｃと「他方の規制板」としての規制板３ｄとの間隔において、第２円筒形電池Ｂ２と同じ長さの線分ＰＱが点Ｑ及び点Ｒの２点で接する場合に、線分ＰＱと規制板３ｄとの距離が第２円筒形電池Ｂ２の直径Ｄ２よりも小さく設定される。これにより、第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２は、長手方向がＸ－Ｚ平面内にある限り、排出口２３へ通り抜けることが防止される。

尚、電池整列装置１に投入される電池が第１円筒形電池Ｂ１のみである場合には、線分ＰＱと規制板３ｄとの距離を第１円筒形電池Ｂ１の直径Ｄ１よりも小さく設定してもよい。

ここで、それぞれの規制板３ａ～３ｅは、上流端部から下流端部までの距離Ｈ１が第２円筒形電池Ｂ２の長さＬ２よりも短く設定されていることが好ましい。すなわち、距離Ｈ１が長さＬ２よりも短い場合には、上記したように、図２に示すスリット間隔Ｊ２が第２円筒形電池Ｂ２の直径Ｄ２よりも小さく設定されることにより、第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２が長手方向をＸ－Ｚ平面内としたまま排出口２３へ通り抜けることを防止するための条件を満たすことになる。

以上のように、本発明に係る電池整列装置１は、投入口２２から排出口２３への経路において複数の規制板３ａ～３ｅを備え、Ｘ－Ｚ平面における断面が非直線的な形状を有している。また、電池整列装置１は、対向する複数の規制板３ａ～３ｅの面同士の対向間隔Ｊ１が第１円筒形電池Ｂ１の直径よりも大きく、スリット間隔Ｊ２が第２円筒形電池Ｂ２の直径よりも小さい間隔で配置されている。

これにより、電池整列装置１は、投入された電池の長手方向の向きが、Ｘ－Ｚ平面内にある場合には排出口２３への通り抜けが規制され、Ｙ方向である場合には排出口２３から排出される。そのため、電池整列装置１は、向きが不揃いの複数の電池が投入された場合であっても、所定の向きで当該電池を排出することができる。

そして、電池整列装置１は、電池の向きを検出する機構、動力機構、及び搬送路を備える搬送装置をいずれも必要とせず、投入された複数の電池が自重により排出口２３への経路を通るほか、動力機構及び可動部等の故障を招来する虞のある機構を備えない構成である。従って、本発明によれば、小型で安価な電池整列装置を提供することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る電池整列装置４について説明する。電池整列装置４は、上記した第１実施形態に係る電池整列装置１と同様に、様々な方向を向いた複数の第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２が投入される場合に、それらの円筒形電池の向きを揃えて排出する。

図４は、本発明の第２実施形態に係る電池整列装置４の断面図である。電池整列装置４は、Ｚ方向の距離が共にＨ２である支持部材５、及び複数の規制板６ａ～６ｆを備える。ここで、複数の規制板６ａ～６ｆは、Ｘ－Ｚ平面における断面がＬ字形状であるものの、屈曲角度が鈍角である。また、複数の規制板６ａ～６ｆのＺ方向の距離Ｈ２は、第２円筒形電池Ｂ２の長さＬ２よりも長い。

また、複数の規制板６ａ～６ｆの対向する面同士の対向間隔Ｊ１は、上記した第１実施形態と同様に、第１円筒形電池Ｂ１の直径Ｄ１よりも大きい間隔に設定されている。これにより、投入口５２から投入された第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２は、長手方向がＹ方向を向く場合に、投入口５２から排出口５３への経路を通り抜けることができる。

一方、複数の規制板６ａ～６ｆの離間間隔は、第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２の長手方向がＸ－Ｚ平面内で向きを変えながら投入口５２から排出口５３へ通り抜けることを防止する間隔に設定される。より具体的には、例えば、図４に示すように、互いに対向する「一方の規制板」としての規制板６ａと「他方の規制板」としての規制板６ｂとの間隔において、第２円筒形電池Ｂ２と同じ長さの線分ＳＴが点Ｓ及び点Ｔの２点で接する場合に、線分ＳＴと規制板６ｂとの距離Ｊ３が第２円筒形電池Ｂ２の直径Ｄ２よりも小さく設定される。これにより、第１円筒形電池Ｂ１及び第２円筒形電池Ｂ２は、長手方向がＸ－Ｚ平面内にある限り、排出口２３へ通り抜けることが防止される。

これにより、本実施形態に係る電池整列装置４によれば、上記した本発明の第１実施形態に係る電池整列装置１と同様に小型で安価な電池整列装置を提供することができる。また、本実施形態に係る電池整列装置４によれば、規制板６ａ～６ｆの屈曲角度を鈍角にすることができるため、Ｘ方向の寸法に制約がある場合であっても、当該制約の範囲内で投入口５２から排出口５３への経路の数を増加させることができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の第１実施形態では、複数の規制板３ａ～３ｅのＸ－Ｚ平面における断面形状をＬ字形状としたが、図５に示す複数の規制板３ａ’～３ｅ’のようにＣ字形状としてもよい。また、上記の第１実施形態では、複数の規制板３ａ～３ｅがＺ方向に対して上下対称の形状を有しているが、上下非対称な形状を有していてもよい。

１、４電池整列装置
２、５支持部材
３ａ～３ｅ、６ａ～６ｆ、３ａ’～３ｅ’ 規制板
２２、５２投入口
２３、５３排出口
３０一端部
３１他端部
Ｂ１第１円筒形電池
Ｌ１第１円筒形電池の長さ
Ｄ１第１円筒形電池の直径
Ｂ２第２円筒形電池
Ｌ２第２円筒形電池の長さ
Ｄ２第２円筒形電池の直径
Ｊ１対向間隔
Ｊ２スリット間隔

Claims

第１円筒形電池が投入される投入口と、
前記第１円筒形電池が排出される排出口と、
前記投入口から前記排出口への経路においてスリットを構成する複数の規制板と、
前記複数の規制板のそれぞれの一端部及び他端部を支持する支持部材と、を備え、
前記規制板は、前記一端部から前記他端部までの長さが前記第１円筒形電池の長さよりも長く、前記一端部と前記他端部とを結ぶ方向に垂直な断面が非直線的な形状を有し、
互いに対向する２つの前記規制板のうち一方の規制板と他方の規制板とは、面同士が平行で対向間隔が前記第１円筒形電池の直径よりも大きく、
前記第１円筒形電池と同じ長さの線分が前記断面において前記一方の規制板と２点で接する場合に、前記線分と前記他方の規制板との最短距離が前記第１円筒形電池の直径よりも小さい、電池整列装置。
前記第１円筒形電池よりも寸法の小さい第２円筒形電池と同じ長さの線分が前記断面において前記一方の規制板と２点で接する場合に、前記線分と前記他方の規制板との最短距離が前記第２円筒形電池の直径よりも小さい、請求項１に記載の電池整列装置。