バンド組み付け装置およびバンド組み付け方法
【課題】スタック全体を上下反転させることなく、スタックの上下に対して、容易にバンドを組み付けることができるバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法を提供する。
【解決手段】スタック３４を水平方向に挟圧して保持するスタック保持機構４と、スタック保持機構４の下方で拘束バンド３５を保持するバンド保持機構５と、バンド保持機構５を変位可能に支持する変位機構１０と、を備え、スタック保持機構４は、スタック３４に付与した荷重を検出する圧力センサ１３と、スタック３４の長さを検出する制御装置１２と、を備え、制御装置１２は、圧力センサ１３による検出荷重が設計荷重Ｐであるときのスタック３４の長さ（設計長さＬ）を検出し、スタック保持機構４は、スタック３４に設計荷重Ｐより大きい荷重Ｑを付与して、設計長さＬ未満の長さ（Ｌ−ΔＬ）とし、変位機構１０により、その状態で、拘束バンド３５を所定位置に配置する。
【解決手段】スタック３４を水平方向に挟圧して保持するスタック保持機構４と、スタック保持機構４の下方で拘束バンド３５を保持するバンド保持機構５と、バンド保持機構５を変位可能に支持する変位機構１０と、を備え、スタック保持機構４は、スタック３４に付与した荷重を検出する圧力センサ１３と、スタック３４の長さを検出する制御装置１２と、を備え、制御装置１２は、圧力センサ１３による検出荷重が設計荷重Ｐであるときのスタック３４の長さ（設計長さＬ）を検出し、スタック保持機構４は、スタック３４に設計荷重Ｐより大きい荷重Ｑを付与して、設計長さＬ未満の長さ（Ｌ−ΔＬ）とし、変位機構１０により、その状態で、拘束バンド３５を所定位置に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の製造のために用いるバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数のセルを積層して形成されるスタックを有する組電池（例えば、リチウムイオン二次電池等）が広く用いられるようになっている。そして、このような組電池の構成としては、各セルをバンド（以下、拘束バンドと呼ぶ）で拘束することによって積層状態を保持するものが一般的に知られている。
各セルを拘束バンドで拘束して積層状態を保持する構成の組電池としては、例えば、以下に示す特許文献１に開示されているような構成のものが公知となっている。
【０００３】
特許文献１に開示されている組電池は、複数のセルを積層するとともに、その積層方向の両端部に一対のエンドプレートを配置している。そして、各エンドプレートに合計４本の拘束バンドを掛け渡して、各エンドプレートの間隔を所定の間隔以下に保持することによって、各セルに所定の拘束力を負荷しつつ積層状態を保持して、組電池を形成する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４８９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているような、各セルをバンドで拘束して積層状態を保持する構成とした組電池を製造する場合、従来は、まずスタックを、拘束バンドを掛け渡す側の面を上方に向けた状態で配置するとともに、このときのスタックの上側の面に、二つの拘束バンドを載置する。
そして、まず各拘束バンドの一端部を、一方のエンドプレートに対して固定する。そして、スタックを前後方向に１８０度反転させた後に、各拘束バンドの他端部を他方のエンドプレートに対して固定する。
【０００６】
次に、スタックの下側の面に拘束バンドを掛け渡すため、スタックを上下方向に反転させる。
そして、スタックを、未だ拘束バンドを掛け渡していない側の面を上方に向けた状態で配置するとともに、このときのスタックの上側の面に、二つの拘束バンドを載置する。
そして、まず各拘束バンドの一端部を、一方のエンドプレートに対して固定する。そして、スタックを前後方向に１８０度反転させた後に、各拘束バンドの他端部を他方のエンドプレートに対して固定する。
【０００７】
以上のような工程を経て、合計４本の拘束バンドをスタックに対して組み付けて、拘束バンドによって、スタックを拘束して、組電池の積層状態を保持する構成としている。
【０００８】
このように従来は、スタックに合計４つの拘束バンドを取り付けるに際し、スタックを上下に反転させたり、あるいは、スタックの締結位置を作業者の前面に配置するために、スタックを前後方向に向けて、少なくとも２度反転させたりする必要があったため、拘束バンドの組み付け作業に時間を要していた。
【０００９】
また、拘束バンドは所定の拘束力を得るために、スタックおよびエンドプレートの積層長さに対するクリアランスを小さく設定してあるため、スタックおよびエンドプレートに拘束バンドを掛け渡す作業には手間が掛かっていた。
【００１０】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、組電池の製造に要する時間の短縮を図るべく、スタック全体を上下反転させることなく、スタックに対して、容易に拘束バンドを組み付けることができるバンド組み付け装置置およびバンド組み付け方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
即ち、請求項１においては、複数個のセルを積層して形成されるスタックを、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構と、前記スタック保持機構により保持される前記スタックの下方において、該スタックを拘束するためのバンドである拘束バンドを保持するための機構であるバンド保持機構と、前記バンド保持機構を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構と、を備え、前記スタック保持機構は、前記スタックに付与した荷重を検出する荷重検出手段と、前記スタックの積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段と、を備え、前記スタック長さ検出手段は、前記荷重検出手段により検出する荷重が、前記スタックに付与すべき所定の設計荷重であるときの、前記スタックの積層方向における長さである第一の長さを検出し、前記スタック保持機構は、前記スタックに前記設計荷重よりも大きい荷重を付与して、前記第一の長さ未満の長さである第二の長さに前記スタックを保持し、前記変位機構は、前記スタックが、前記第二の長さで前記スタック保持機構により保持されている状態において、前記バンド保持機構により保持されている前記拘束バンドを前記スタックの下面に向けて変位させて、該拘束バンドを前記スタックの下部における所定の位置に配置するものである。
【００１３】
請求項２においては、さらに、前記スタック保持機構を、鉛直方向に設定した軸心回りに回転させることができる機構である回転機構を備えるものである。
【００１４】
請求項３においては、複数個のセルを積層して形成されるスタックを、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構と、前記スタック保持機構により保持される前記スタックの下方において、該スタックを拘束するためのバンドである拘束バンドを保持するための機構であるバンド保持機構と、前記バンド保持機構を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構と、を備え、前記スタック保持機構は、前記スタックに付与した荷重を検出する荷重検出手段と、前記スタックの積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段と、を備えるバンド組み付け装置によるバンド組み付け方法であって、前記スタック長さ検出手段によって、前記荷重検出手段により検出する荷重が、前記スタックに付与すべき所定の設計荷重であるときの、前記スタックの積層方向における長さである第一の長さを検出し、前記スタック保持機構によって、前記スタックに前記設計荷重よりも大きい荷重を付与して、前記第一の長さ未満の長さである第二の長さに前記スタックを保持し、前記変位機構によって、前記スタックが、前記第二の長さで前記スタック保持機構により保持されている状態において、前記バンド保持機構により保持されている前記拘束バンドを前記スタックの下面に向けて変位させて、該拘束バンドを前記スタックの下部における所定の位置に配置するものである。
【００１５】
請求項４においては、さらに、前記バンド組み付け装置は、前記スタック保持機構を、鉛直方向に設定した軸心回りに回転させることができる機構である回転機構を備え、前記スタックの一端部に前記拘束バンドを固定した後に、前記スタック保持機構を鉛直方向に設定した軸心回りに１８０度回転させて、その後、前記スタックの他端部に前記拘束バンドを固定するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、スタックの下側において、容易に拘束バンドを位置決めすることができる。
【００１８】
請求項２においては、組電池の製造において、短時間で効率よく、スタックに拘束バンドを組み付けることができる。
【００１９】
請求項３においては、スタックの下側において、容易に拘束バンドを位置決めすることができる。
【００２０】
請求項４においては、組電池の製造において、短時間で効率よく、スタックに拘束バンドを組み付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法の適用対象たる組電池の全体構成を示す模式図、（ａ）正面模式図、（ｂ）側面模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法の適用対象たる組電池を構成する各部品を示す模式図、（ａ）スタックを示す正面および側面模式図、（ｂ）拘束バンドを示す正面および側面模式図。
【図３】本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置の全体構成を示す模式図、（ａ）正面模式図、（ｂ）側面模式図。
【図４】バンド組み付け装置を構成するバンド保持機構を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）正面模式図、（ｃ）側面模式図。
【図５】バンド保持機構に備えられる押圧部を示す模式図、（ａ）拘束バンドを位置決めする前の状態を示す模式図、（ｂ）拘束バンドを位置決めした後の状態を示す模式図。
【図６】バンド保持機構の変位状態（拘束バンドの配置が正常に成された場合）を示す模式図。
【図７】バンド保持機構の変位状態（拘束バンドの配置に失敗した場合）を示す模式図。
【図８】本発明の一実施形態に係るバンド組み付け方法の流れを示すフロー図。
【図９】バンド組み付け装置によるスタックに対する拘束バンドの配置状態を示す模式図。
【図１０】バンド組み付け装置によるスタックの反転状況を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法の適用対象たる組電池の全体構成について、図１および図２を用いて説明をする。
図１（ａ）（ｂ）に示す如く、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法の適用対象たる組電池の一例である組電池３０は、複数のセル３１・３１・・・と一対のエンドプレート３２・３３からなるスタック３４や、４本の拘束バンド３５・３５・３５・３５を備えている。
【００２３】
複数のセル３１・３１・・・は、該セル３１の厚み方向に積層されており、その積層方向における一端部にエンドプレート３２を配置し、他端部にエンドプレート３３を配置している。
即ち、スタック３４は、図２（ａ）に示す如く、一対のエンドプレート３２・３３で、各セル３１・３１・・・を積層方向に向けて挟圧し、各セル３１・３１・・・を所定の荷重で拘束することによって、各セル３１・３１・・・の積層状態を保持して形成されている。
【００２４】
また、組電池３０において、一対のエンドプレート３２・３３は、４本の拘束バンド３５・３５・３５・３５によって連結されている。
さらに、エンドプレート３２の外側面には、リベット３６を留め付けるための４箇所の孔３２ａ・３２ａ・・・が形成されている。また、エンドプレート３３の外側面にも同様に、リベット３６を留め付けるための４箇所の孔３３ａ・３３ａ・・・が形成されている。
【００２５】
図２（ｂ）に示す如く、拘束バンド３５は、所定の長さを有する鋼板製の平板状部材を基にして、当該平板状部材の長さ方向における両端部を、板厚方向に直交する同じ向きに（即ち、９０度に）折り曲げることによって形成される部材である。
尚、以下の説明では、平板状部材の両端部において９０度に折り曲げられた部位を折り曲げ部３５ａ・３５ａと呼び、各折り曲げ部３５ａ・３５ａを繋ぐ所定の長さを有する部位を基部３５ｂと呼ぶ。
【００２６】
そして、拘束バンド３５は、各折り曲げ部３５ａ・３５ａ同士の対面距離（換言すれば、基部３５ｂの長さ）が、その拘束バンド３５を用いるスタック３４の設計長さＬに一致するように作成されている。
尚、ここで言う設計長さＬとは、スタック３４に設計荷重が付与されたときの当該スタック３４の長さを意味している。
また、一つのスタック３４に対して用いられる４本の各拘束バンド３５・３５・・・は、各折り曲げ部３５ａ・３５ａの対面距離を設計長さＬに一致させている。
【００２７】
また、拘束バンド３５の各折り曲げ部３５ａ・３５ａには、該拘束バンド３５の組み付けに用いるリベットを挿通するための孔３５ｃ・３５ｃが形成されている。
【００２８】
尚、スタック３４の設計長さＬは、使用するセル３１・３１・・・の組み合わせに応じて異なってくるため、拘束バンド３５は、それが用いられるスタック３４の設計長さＬが判ってから、その都度、当該スタック３４の設計長さＬに合わせて、拘束バンド３５を作成する（折り曲げ部３５ａ・３５ａを形成する）構成としている。
【００２９】
即ち、組電池３０は、各エンドプレート３２・３３を、４本の各拘束バンド３５・３５・・・で連結することによって、各エンドプレート３２・３３の離間距離を一定（設計長さＬ）に保持し、これにより、各セル３１・３１・・・に対して、確実に設計荷重を付与して、所望する性能を確保するように構成されている。
【００３０】
次に、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置の全体構成について、図３〜図７を用いて説明をする。
図３（ａ）（ｂ）に示す如く、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置１は、組電池３０（図１（ａ）（ｂ）参照）を製造する工程のうち、拘束バンド３５・３５・・・の組み付け工程において用いられる装置であり、支持ベース２、回転機構３、スタック保持機構４、バンド保持機構５、制御装置１２等を備えている。
【００３１】
支持ベース２は、スタック保持機構４およびバンド保持機構５を支持するための部材であり、その支持面２ａが水平となるように配置されている。
また、支持ベース２は、回転機構３によって回転可能に支持される構成としており、支持面２ａの水平を保持しつつ、鉛直方向に設定した、回転機構３の軸芯Ｘ回りに回転することができる構成としている。
尚、回転機構３は、作業者が手動で回転力を付与することによって回転する構成のものや、駆動源を備え、スイッチ等の入切で回転する構成のもの等、種々の構成のものを採用することが可能である。
【００３２】
スタック保持機構４は、バンド組み付け装置１の所定位置において、スタック３４（複数のセル３１・３１・・・および各エンドプレート３２・３３）を、その積層方向を水平に向けた状態で保持することができる機構であり、支持ベース２の支持面２ａから鉛直上向きに立設されている。
【００３３】
また、スタック保持機構４は、スタック３４を位置決めするときの基準となる、支持ベース２に対して変位不能に固定されている部位である固定部４ａと、支持ベース２に対して変位可能な状態で支持されている部位である可動部４ｂと、を備えている。
固定部４ａには、スタック３４と当接して位置決めの基準となる面である基準面４ｃが形成されており、また、可動部４ｂには、基準面４ｃに対して平行な面であって、スタック３４と当接する部位である押圧面４ｄが形成されている。
【００３４】
さらに詳述すると、可動部４ｂは、支持ベース２に対して支持されている変位機構６によって支持されており、そして、可動部４ｂは、基準面４ｃに対して垂直な方向に突設されるガイド部材４ｅ・４ｅ・・・に沿って、変位される構成としている。
尚、スタック保持機構４において採用する変位機構６としては、電動アクチュエータ、油圧シリンダ、ボールねじとモータを組み合わせた機構等、種々の機構を採用することが可能である。
【００３５】
また、スタック保持機構４は、固定部４ａが、支持ベース２の支持面２ａから鉛直上向きに立設され、その基準面４ｃが鉛直面となるように構成されており、かつ、押圧面４ｄが、変位機構６によって、水平方向に変位される構成としている。
このため、スタック保持機構４では、スタック３４を、その積層方向が水平となる姿勢を保持することができ、また、この姿勢を保持した状態で、スタック３４に対して、拘束バンド３５・３５・・・の組み付けを行うことができる。
【００３６】
さらに、スタック保持機構４では、可動部４ｂの押圧面４ｄにおいて、圧力センサ１３を設けている。これにより、固定部４ａおよび可動部４ｂでスタック３４を挟圧したときに、該スタック３４に対して積層方向に付与される荷重を検出することができる。
圧力センサ１３は、制御装置１２と接続されており、圧力センサ１３によって検出した荷重に関する情報を、制御装置１２に出力する構成としている。
また、スタック保持機構４においては、変位機構６も制御装置１２に接続されている。
【００３７】
制御装置１２は、可動部４ｂの動作を制御するための装置であり、圧力センサ１３の検出した荷重が設計荷重に一致するか否か等を判定するとともに、検出した荷重に応じて、変位機構６の動作を制御する（即ち、可動部４ｂの変位位置を調整する）ことができる。
またさらに制御装置１２は、変位機構６の作動状態から可動部４ｂの状態（変位位置）を検出することによって、積層方向におけるスタック３４の長さを検出することができる。
【００３８】
バンド保持機構５は、スタック保持機構４により水平な状態で保持されるスタック３４の下方において、支持ベース２上に付設される機構であって、２本の拘束バンド３５・３５を保持するための機構であり、保持部材７・７、支持部材８等を備える構成としている。
【００３９】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す如く、保持部材７は、拘束バンド３５を保持するための部材であり、拘束バンド３５の形状に対応した凹状の部位である溝部７ａが形成されている。また、本実施形態において示すバンド保持機構５は、二つの保持部材７・７を備えているため、一度に２本の拘束バンド３５・３５を保持することができる。
そして、各保持部材７・７の各溝部７ａ・７ａに拘束バンド３５・３５を嵌り込ませることによって、バンド保持機構５において、２本の拘束バンド３５・３５を位置決めして保持する構成としている。
【００４０】
また、保持部材７には、溝部７ａに嵌り込んだ拘束バンド３５が、溝部７ａから外れてしまうことを防止するため、溝部７ａの底部において、拘束バンド３５を吸着するための部位である吸着部７ｂ・７ｂを備えている。
本実施形態においては、吸着部７ｂとして磁石を採用する構成としており、磁力によって拘束バンド３５を吸着する構成としている。また、吸着部７ｂとしては、例えば吸盤等を採用することも可能である。
【００４１】
また、図５（ａ）（ｂ）に示す如く、保持部材７には、溝部７ａに嵌り込んだ拘束バンド３５を、より精度よく位置決めするための機構である、押圧機構９を備えている。
押圧機構９は、拘束バンド３５の折り曲げ部３５ａをその外側面側から押圧するための機構であり、押圧部材９ａ、弾性部材９ｃ等を備えている。
【００４２】
押圧部材９ａは、拘束バンド３５を押圧するための部材であり、拘束バンド３５の折り曲げ部３５ａの外側面に当接して、拘束バンド３５を押圧するための部位である略Ｌ字状の折り曲げ部である押圧部９ｄを備えている。
また、押圧部材９ａの押圧部９ｄを備える側とは反対側の端部には、弾性部材９ｃによる弾性力が付与される部位である係止部９ｂを備えている。
【００４３】
そして、押圧部材９ａは、保持部材７の下面に突設して形成される保持部７ｅによって、保持部材７の長さ方向にむけてスライド可能な状態で保持されるとともに、溝部７ａに連続させて保持部材７の端部に形成された切欠き部７ｆにおける拘束バンド３５を押圧可能な位置に押圧部９ｄが位置するように配置されている。
また、押圧部材９ａに形成された係止部９ｂには、弾性部材９ｃによるバネ力が常時付勢されている。この弾性部材９ｃによるバネ力は、保持部材７の長さ方向に略平行であって、溝部７ａに嵌り込んだ拘束バンド３５を、立ち上がり部７ｃ側に押圧する方向に付勢されている。
【００４４】
このため、溝部７ａに嵌り込んだ拘束バンド３５は、押圧部材９ａの押圧部９ｄによって、立ち上がり部７ｃ（固定部４ａ）側に常時押圧される。
即ち、拘束バンド３５は、溝部７ａに嵌り込んだ状態においては、押圧機構９（押圧部９ｄ）によって、常に立ち上がり部７ｃに対して押圧され、スタック保持機構４における固定部４ａ側に隙間無く寄せられた状態となるため、保持部材７上において精度良く位置決めされる。
【００４５】
支持部材８は、保持部材７を支持するための部材であり、支持部材８の支持面８ａ上に突設される複数の弾性部材８ｂ・８ｂ・・・を介して、保持部材７を支持する構成としている。
弾性部材８ｂ・８ｂ・・・としては、例えば、バネ部材を採用することができ、弾性部材８ｂが弾性変形する範囲で支持部材８の変位を許容する構成としている。
【００４６】
各弾性部材８ｂ・８ｂ・・・と保持部材７は、継手８ｃを介して接続されており、継手８ｃにより、保持部材７と弾性部材８ｂが成す角度を変更できる態様で支持する構成としている。
また、継手８ｃは、略円筒状のガイド部材８ｄの内部に収容されており、該継手８ｃが、弾性部材８ｂの伸縮方向（ここでは上下方向）に向けて、ガイド部材８ｄに沿って変位できる構成としている。
このような構成により、支持部材８の微小な位置ズレを修正したり、あるいは、支持部材８に作用する荷重を吸収したりすることを、容易に実現している。
【００４７】
また、バンド保持機構５において、各保持部材７・７は、それぞれ独立した弾性部材８ｂ・８ｂ・・・によって、支持部材８から支持されている。
このため、各保持部材７・７は、互いに干渉されることなく個別に変位することができるため、拘束バンド３５の位置ズレ等の不具合に対して、より柔軟に対応することが可能になっている。
【００４８】
また、図６に示す如く、支持部材８は、支持ベース２に対して、変位機構１０を介して支持される構成としている。
変位機構１０は、支持面２ａに対して垂直な方向（即ち鉛直方向）に変位する部位である変位部１０ａを備える機構であり、変位部１０ａにおいて支持する支持部材８を、鉛直方向（即ち、上下方向）に変位可能に支持する構成としている。
変位機構１０としては、油圧シリンダや電動アクチュエータ等の種々の伸縮可能な部位を備える機構を採用することができる。
このため、支持部材８により支持されている各保持部材７は、変位機構１０の動作に応じて、一体的に上下方向に変位される構成としている。
そして、変位機構１０の伸長量を適切に設定することによって、保持部材７において保持されている拘束バンド３５を、スタック３４の下面の所定位置に精度よく宛がうことができる。
尚、変位機構１０の伸長量が若干大きくても、弾性部材８ｂによって変位を吸収することができるため、より確実に拘束バンド３５をスタック３４の下面に宛がうことができる。
【００４９】
また、支持部材８の下面には、複数のセンサ１１・１１・・・が付設されている。
センサ１１は、支持部材８が水平に保持されていることを確認するために設けられており、バンド保持機構５をスタック３４に宛がったときに、例えば、図７に示すように拘束バンド３５が所定の位置に嵌り込まない場合には、各センサ１１による検出距離等が不一致となるため、配置不良の不具合を容易に検出することができる。
尚、センサ１１としては、例えば、非接触式の赤外線センサや、接触式のリミットスイッチ等、種々のセンサを採用し得る。
【００５０】
このように、バンド組み付け装置１においては、スタック保持機構４およびバンド保持機構５は、いずれも支持ベース２上に付設されており、また、支持ベース２は、回転機構３によって支持されているため、スタック保持機構４およびバンド保持機構５は一体的に回転機構３の軸心Ｘ回りに回転可能に構成されている（図３（ａ）（ｂ）参照）。
【００５１】
次に、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置１を用いたバンド組み付け方法について、図８〜図１０を用いて説明をする。
バンド組み付け装置１（図３参照）を用いて拘束バンド３５の組み付けを行う場合には、図８に示す如く、まず始めに、スタック保持機構４によって、各セル３１・３１・・・に所定の拘束力が作用するように、スタック３４を所定の設計荷重Ｐで積層方向に挟圧する（ＳＴＥＰ−１）。
そして、このとき（即ち、スタック３４を設計荷重Ｐで挟圧したとき）のスタック３４の長さを、制御装置１２によって、当該スタック３４のあるべき長さ（以下、設計長さＬと呼ぶ）として知得して、設計長さＬの情報を、拘束バンド３５を製造するための装置であるバンド製造装置（図示せず）に送信する。
バンド製造装置（図示せず）では、バンド組み付け装置１の制御装置１２から送信された当該スタック３４の設計長さＬの情報に基づいて、当該スタック３４用の拘束バンド３５を合計４本加工する（ＳＴＥＰ−２）。
このとき加工される４本の各拘束バンド３５・３５・・・は、対面する折り曲げ部３５ａ・３５ａの離間距離を、設計長さＬに一致する距離としている。
【００５２】
次に、加工された拘束バンド３５・３５・・・を組み付ける工程に移行する。
拘束バンド３５を組み付ける工程では、スタック保持機構４によって、スタック３４を設計荷重Ｐよりもさらに大きい荷重Ｑで挟圧して、スタック３４の長さをさらにΔＬだけ小さくする（ＳＴＥＰ−３）。
すると、このときのスタック３４の長さは（Ｌ−ΔＬ）となる。
【００５３】
このときの差分長さΔＬは、拘束バンド３５に生じる寸法誤差や、拘束バンド３５に孔３５ｃを形成する際に生じるバリの高さ等を考慮して設定される。
即ち、例えば、拘束バンド３５に生じる各折り曲げ部３５ａ・３５ａの対面距離の寸法誤差がＬ±Ａであり、孔３５ｃの加工時に生じるバリの最大高さが高さＢであるような場合には、長さΔＬを、ΔＬ＞（Ａ＋Ｂ）となる寸法に設定する。
【００５４】
これにより、拘束バンド３５とスタック３４とのクリアランスを小さく抑えつつ、拘束バンド３５をスタック３４に向けて宛がったときに、拘束バンド３５がスタック３４に引っ掛かるようなことが防止でき、スタック３４の所定位置に速やかに拘束バンド３５を宛がうことが可能になる。
【００５５】
そして、図８および図９に示す如く、スタック３４の全長を（Ｌ−ΔＬ）まで圧縮している状態で、バンド保持機構５の変位機構１０を上方に伸長させて、バンド保持機構５に保持されている拘束バンド３５を、スタック３４の下面に宛がって、スタック３４の下側に配置される２本の拘束バンド３５・３５を、所定の位置に配置する（ＳＴＥＰ−４）。
【００５６】
また、このとき作業者は、スタック３４の全長を（Ｌ−ΔＬ）まで圧縮した状態で、スタック３４の上側に配置される２本の拘束バンド３５・３５を、所定の位置に配置する。
【００５７】
そして、図８および図１０に示す如く、当該スタック３４用に作成した４本全ての拘束バンド３５・３５・・・を、所定の位置に同時に配置した状態で、作業者は、まず一側のエンドプレート３２に対して、４本の各拘束バンド３５・３５・・・をリベット３６・３６・・・により組み付ける（ＳＴＥＰ−５）。
尚、本実施形態では、エンドプレート３２・３３と拘束バンド３５の接合方法として、リベット止めを採用する場合を例示しているが、ボルトおよびナットによる接合方法や溶接による接合方法等を採用してもよく、拘束バンドの接合方法によって、本発明に係るバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法を限定するものではない。
【００５８】
そして、一側のエンドプレート３２に対する、４本の各拘束バンド３５・３５・・・のリベット止めが完了したら、ここで、回転機構３によって、支持ベース２を軸心Ｘ回りに１８０度回転させて、スタック３４を前後に反転させる（ＳＴＥＰ−６）。
【００５９】
そして次に、他側のエンドプレート３３に対して、４本の各拘束バンド３５・３５・・・をリベット３６・３６・・・により組み付ける（ＳＴＥＰ−７）。
以上で、スタック３４に対して、４本の拘束バンド３５・３５・・・を組み付ける作業を完了する。
【００６０】
このように、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置１を用いて、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け方法により拘束バンド３５・３５・・・の組み付けを行うと、スタック３４の下側にも拘束バンド３５を配置することができ、４本全ての拘束バンド３５・３５・・・を同時に所定位置に配置できる。このため、スタック３４を上下に反転させる必要がなくなり、かつ、スタック３４を前後方向に１８０度反転させる動作を１度行うだけでよくなる。
【００６１】
このため、従来に比して、スタック３４に対して拘束バンド３５・３５・・・を組み付けるのに要する時間を短縮することが可能になるとともに、拘束バンド３５の組み付けに用いる装置を、より簡易な構成とすることが可能になる。
【００６２】
即ち、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置１は、複数個のセル３１・３１・・・を積層して形成されるスタック３４を、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構４と、スタック保持機構４により保持されるスタック３４の下方において、該スタック３４を拘束するためのバンドである拘束バンド３５を保持するための機構であるバンド保持機構５と、バンド保持機構５を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構１０と、を備え、スタック保持機構４は、スタック３４に付与した荷重を検出する荷重検出手段たる圧力センサ１３と、スタック３４の積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段たる制御装置１２と、を備え、制御装置１２は、圧力センサ１３により検出する荷重が、スタック３４に付与すべき所定の設計荷重Ｐであるときの、スタック３４の積層方向における長さである第一の長さ（即ち、設計長さＬ）を検出し、スタック保持機構４は、スタック３４に設計荷重Ｐよりも大きい荷重Ｑを付与して、設計長さＬ未満の長さである第二の長さ（Ｌ−ΔＬ）にスタック３４を保持し、変位機構１０は、スタック３４が、長さ（Ｌ−ΔＬ）でスタック保持機構４により保持されている状態において、バンド保持機構５により保持されている拘束バンド３５をスタック３４の下面に向けて変位させて、該拘束バンド３５をスタック３４の下部における所定の位置に配置するものである。
【００６３】
また、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け方法は、複数個のセル３１・３１・・・を積層して形成されるスタック３４を、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構４と、スタック保持機構４により保持されるスタック３４の下方において、該スタック３４を拘束するためのバンドである拘束バンド３５を保持するための機構であるバンド保持機構５と、バンド保持機構５を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構１０と、を備え、スタック保持機構４は、スタック３４に付与した荷重を検出する荷重検出手段たる圧力センサ１３と、スタック３４の積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段たる制御装置１２と、を備えるバンド組み付け装置１によるバンド組み付け方法であって、制御装置１２によって、圧力センサ１３により検出する荷重が、スタック３４に付与すべき所定の設計荷重Ｐであるときの、スタック３４の積層方向における長さである第一の長さ（即ち、設計長さＬ）を検出し、スタック保持機構４によって、スタック３４に設計荷重Ｐよりも大きい荷重Ｑを付与して、設計長さＬ未満の長さである第二の長さ（Ｌ−ΔＬ）にスタック３４を保持し、変位機構１０によって、スタック３４が、長さ（Ｌ−ΔＬ）でスタック保持機構４により保持されている状態において、バンド保持機構５により保持されている拘束バンド３５をスタック３４の下面に向けて変位させて、該拘束バンド３５をスタック３４の下部における所定の位置に配置するものである。
【００６４】
このような構成により、スタック３４の下側において、容易に拘束バンド３５を位置決めすることができる。
【００６５】
また、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置１は、さらに、スタック保持機構４を、鉛直方向に設定した軸心Ｘ回りに回転させることができる機構である回転機構３を備えるものである。
【００６６】
また、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け方法において、バンド組み付け装置１は、スタック保持機構４を、鉛直方向に設定した軸心Ｘ回りに回転させることができる機構である回転機構３を備え、スタック３４の一端部側のエンドプレート３２に拘束バンド３５を固定した後に、スタック保持機構４を鉛直方向に設定した軸心Ｘ回りに１８０度回転させて、その後、スタック３４の他端部側のエンドプレート３３に拘束バンド３５を固定するものである。
【００６７】
このような構成により、組電池３０の製造において、短時間で効率よく、スタック３４に拘束バンド３５を組み付けることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ バンド組み付け装置
２ 支持ベース
３ 回転機構
４ スタック保持機構
５ バンド保持機構
１２ 制御装置
１３ 圧力センサ
３０ 組電池
３１ セル
３２ エンドプレート
３３ エンドプレート
３４ スタック
３５ 拘束バンド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の製造のために用いるバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数のセルを積層して形成されるスタックを有する組電池（例えば、リチウムイオン二次電池等）が広く用いられるようになっている。そして、このような組電池の構成としては、各セルをバンド（以下、拘束バンドと呼ぶ）で拘束することによって積層状態を保持するものが一般的に知られている。
各セルを拘束バンドで拘束して積層状態を保持する構成の組電池としては、例えば、以下に示す特許文献１に開示されているような構成のものが公知となっている。
【０００３】
特許文献１に開示されている組電池は、複数のセルを積層するとともに、その積層方向の両端部に一対のエンドプレートを配置している。そして、各エンドプレートに合計４本の拘束バンドを掛け渡して、各エンドプレートの間隔を所定の間隔以下に保持することによって、各セルに所定の拘束力を負荷しつつ積層状態を保持して、組電池を形成する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４８９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているような、各セルをバンドで拘束して積層状態を保持する構成とした組電池を製造する場合、従来は、まずスタックを、拘束バンドを掛け渡す側の面を上方に向けた状態で配置するとともに、このときのスタックの上側の面に、二つの拘束バンドを載置する。
そして、まず各拘束バンドの一端部を、一方のエンドプレートに対して固定する。そして、スタックを前後方向に１８０度反転させた後に、各拘束バンドの他端部を他方のエンドプレートに対して固定する。
【０００６】
次に、スタックの下側の面に拘束バンドを掛け渡すため、スタックを上下方向に反転させる。
そして、スタックを、未だ拘束バンドを掛け渡していない側の面を上方に向けた状態で配置するとともに、このときのスタックの上側の面に、二つの拘束バンドを載置する。
そして、まず各拘束バンドの一端部を、一方のエンドプレートに対して固定する。そして、スタックを前後方向に１８０度反転させた後に、各拘束バンドの他端部を他方のエンドプレートに対して固定する。
【０００７】
以上のような工程を経て、合計４本の拘束バンドをスタックに対して組み付けて、拘束バンドによって、スタックを拘束して、組電池の積層状態を保持する構成としている。
【０００８】
このように従来は、スタックに合計４つの拘束バンドを取り付けるに際し、スタックを上下に反転させたり、あるいは、スタックの締結位置を作業者の前面に配置するために、スタックを前後方向に向けて、少なくとも２度反転させたりする必要があったため、拘束バンドの組み付け作業に時間を要していた。
【０００９】
また、拘束バンドは所定の拘束力を得るために、スタックおよびエンドプレートの積層長さに対するクリアランスを小さく設定してあるため、スタックおよびエンドプレートに拘束バンドを掛け渡す作業には手間が掛かっていた。
【００１０】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、組電池の製造に要する時間の短縮を図るべく、スタック全体を上下反転させることなく、スタックに対して、容易に拘束バンドを組み付けることができるバンド組み付け装置置およびバンド組み付け方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
即ち、請求項１においては、複数個のセルを積層して形成されるスタックを、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構と、前記スタック保持機構により保持される前記スタックの下方において、該スタックを拘束するためのバンドである拘束バンドを保持するための機構であるバンド保持機構と、前記バンド保持機構を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構と、を備え、前記スタック保持機構は、前記スタックに付与した荷重を検出する荷重検出手段と、前記スタックの積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段と、を備え、前記スタック長さ検出手段は、前記荷重検出手段により検出する荷重が、前記スタックに付与すべき所定の設計荷重であるときの、前記スタックの積層方向における長さである第一の長さを検出し、前記スタック保持機構は、前記スタックに前記設計荷重よりも大きい荷重を付与して、前記第一の長さ未満の長さである第二の長さに前記スタックを保持し、前記変位機構は、前記スタックが、前記第二の長さで前記スタック保持機構により保持されている状態において、前記バンド保持機構により保持されている前記拘束バンドを前記スタックの下面に向けて変位させて、該拘束バンドを前記スタックの下部における所定の位置に配置するものである。
【００１３】
請求項２においては、さらに、前記スタック保持機構を、鉛直方向に設定した軸心回りに回転させることができる機構である回転機構を備えるものである。
【００１４】
請求項３においては、複数個のセルを積層して形成されるスタックを、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構と、前記スタック保持機構により保持される前記スタックの下方において、該スタックを拘束するためのバンドである拘束バンドを保持するための機構であるバンド保持機構と、前記バンド保持機構を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構と、を備え、前記スタック保持機構は、前記スタックに付与した荷重を検出する荷重検出手段と、前記スタックの積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段と、を備えるバンド組み付け装置によるバンド組み付け方法であって、前記スタック長さ検出手段によって、前記荷重検出手段により検出する荷重が、前記スタックに付与すべき所定の設計荷重であるときの、前記スタックの積層方向における長さである第一の長さを検出し、前記スタック保持機構によって、前記スタックに前記設計荷重よりも大きい荷重を付与して、前記第一の長さ未満の長さである第二の長さに前記スタックを保持し、前記変位機構によって、前記スタックが、前記第二の長さで前記スタック保持機構により保持されている状態において、前記バンド保持機構により保持されている前記拘束バンドを前記スタックの下面に向けて変位させて、該拘束バンドを前記スタックの下部における所定の位置に配置するものである。
【００１５】
請求項４においては、さらに、前記バンド組み付け装置は、前記スタック保持機構を、鉛直方向に設定した軸心回りに回転させることができる機構である回転機構を備え、前記スタックの一端部に前記拘束バンドを固定した後に、前記スタック保持機構を鉛直方向に設定した軸心回りに１８０度回転させて、その後、前記スタックの他端部に前記拘束バンドを固定するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、スタックの下側において、容易に拘束バンドを位置決めすることができる。
【００１８】
請求項２においては、組電池の製造において、短時間で効率よく、スタックに拘束バンドを組み付けることができる。
【００１９】
請求項３においては、スタックの下側において、容易に拘束バンドを位置決めすることができる。
【００２０】
請求項４においては、組電池の製造において、短時間で効率よく、スタックに拘束バンドを組み付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法の適用対象たる組電池の全体構成を示す模式図、（ａ）正面模式図、（ｂ）側面模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法の適用対象たる組電池を構成する各部品を示す模式図、（ａ）スタックを示す正面および側面模式図、（ｂ）拘束バンドを示す正面および側面模式図。
【図３】本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置の全体構成を示す模式図、（ａ）正面模式図、（ｂ）側面模式図。
【図４】バンド組み付け装置を構成するバンド保持機構を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）正面模式図、（ｃ）側面模式図。
【図５】バンド保持機構に備えられる押圧部を示す模式図、（ａ）拘束バンドを位置決めする前の状態を示す模式図、（ｂ）拘束バンドを位置決めした後の状態を示す模式図。
【図６】バンド保持機構の変位状態（拘束バンドの配置が正常に成された場合）を示す模式図。
【図７】バンド保持機構の変位状態（拘束バンドの配置に失敗した場合）を示す模式図。
【図８】本発明の一実施形態に係るバンド組み付け方法の流れを示すフロー図。
【図９】バンド組み付け装置によるスタックに対する拘束バンドの配置状態を示す模式図。
【図１０】バンド組み付け装置によるスタックの反転状況を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法の適用対象たる組電池の全体構成について、図１および図２を用いて説明をする。
図１（ａ）（ｂ）に示す如く、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法の適用対象たる組電池の一例である組電池３０は、複数のセル３１・３１・・・と一対のエンドプレート３２・３３からなるスタック３４や、４本の拘束バンド３５・３５・３５・３５を備えている。
【００２３】
複数のセル３１・３１・・・は、該セル３１の厚み方向に積層されており、その積層方向における一端部にエンドプレート３２を配置し、他端部にエンドプレート３３を配置している。
即ち、スタック３４は、図２（ａ）に示す如く、一対のエンドプレート３２・３３で、各セル３１・３１・・・を積層方向に向けて挟圧し、各セル３１・３１・・・を所定の荷重で拘束することによって、各セル３１・３１・・・の積層状態を保持して形成されている。
【００２４】
また、組電池３０において、一対のエンドプレート３２・３３は、４本の拘束バンド３５・３５・３５・３５によって連結されている。
さらに、エンドプレート３２の外側面には、リベット３６を留め付けるための４箇所の孔３２ａ・３２ａ・・・が形成されている。また、エンドプレート３３の外側面にも同様に、リベット３６を留め付けるための４箇所の孔３３ａ・３３ａ・・・が形成されている。
【００２５】
図２（ｂ）に示す如く、拘束バンド３５は、所定の長さを有する鋼板製の平板状部材を基にして、当該平板状部材の長さ方向における両端部を、板厚方向に直交する同じ向きに（即ち、９０度に）折り曲げることによって形成される部材である。
尚、以下の説明では、平板状部材の両端部において９０度に折り曲げられた部位を折り曲げ部３５ａ・３５ａと呼び、各折り曲げ部３５ａ・３５ａを繋ぐ所定の長さを有する部位を基部３５ｂと呼ぶ。
【００２６】
そして、拘束バンド３５は、各折り曲げ部３５ａ・３５ａ同士の対面距離（換言すれば、基部３５ｂの長さ）が、その拘束バンド３５を用いるスタック３４の設計長さＬに一致するように作成されている。
尚、ここで言う設計長さＬとは、スタック３４に設計荷重が付与されたときの当該スタック３４の長さを意味している。
また、一つのスタック３４に対して用いられる４本の各拘束バンド３５・３５・・・は、各折り曲げ部３５ａ・３５ａの対面距離を設計長さＬに一致させている。
【００２７】
また、拘束バンド３５の各折り曲げ部３５ａ・３５ａには、該拘束バンド３５の組み付けに用いるリベットを挿通するための孔３５ｃ・３５ｃが形成されている。
【００２８】
尚、スタック３４の設計長さＬは、使用するセル３１・３１・・・の組み合わせに応じて異なってくるため、拘束バンド３５は、それが用いられるスタック３４の設計長さＬが判ってから、その都度、当該スタック３４の設計長さＬに合わせて、拘束バンド３５を作成する（折り曲げ部３５ａ・３５ａを形成する）構成としている。
【００２９】
即ち、組電池３０は、各エンドプレート３２・３３を、４本の各拘束バンド３５・３５・・・で連結することによって、各エンドプレート３２・３３の離間距離を一定（設計長さＬ）に保持し、これにより、各セル３１・３１・・・に対して、確実に設計荷重を付与して、所望する性能を確保するように構成されている。
【００３０】
次に、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置の全体構成について、図３〜図７を用いて説明をする。
図３（ａ）（ｂ）に示す如く、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置１は、組電池３０（図１（ａ）（ｂ）参照）を製造する工程のうち、拘束バンド３５・３５・・・の組み付け工程において用いられる装置であり、支持ベース２、回転機構３、スタック保持機構４、バンド保持機構５、制御装置１２等を備えている。
【００３１】
支持ベース２は、スタック保持機構４およびバンド保持機構５を支持するための部材であり、その支持面２ａが水平となるように配置されている。
また、支持ベース２は、回転機構３によって回転可能に支持される構成としており、支持面２ａの水平を保持しつつ、鉛直方向に設定した、回転機構３の軸芯Ｘ回りに回転することができる構成としている。
尚、回転機構３は、作業者が手動で回転力を付与することによって回転する構成のものや、駆動源を備え、スイッチ等の入切で回転する構成のもの等、種々の構成のものを採用することが可能である。
【００３２】
スタック保持機構４は、バンド組み付け装置１の所定位置において、スタック３４（複数のセル３１・３１・・・および各エンドプレート３２・３３）を、その積層方向を水平に向けた状態で保持することができる機構であり、支持ベース２の支持面２ａから鉛直上向きに立設されている。
【００３３】
また、スタック保持機構４は、スタック３４を位置決めするときの基準となる、支持ベース２に対して変位不能に固定されている部位である固定部４ａと、支持ベース２に対して変位可能な状態で支持されている部位である可動部４ｂと、を備えている。
固定部４ａには、スタック３４と当接して位置決めの基準となる面である基準面４ｃが形成されており、また、可動部４ｂには、基準面４ｃに対して平行な面であって、スタック３４と当接する部位である押圧面４ｄが形成されている。
【００３４】
さらに詳述すると、可動部４ｂは、支持ベース２に対して支持されている変位機構６によって支持されており、そして、可動部４ｂは、基準面４ｃに対して垂直な方向に突設されるガイド部材４ｅ・４ｅ・・・に沿って、変位される構成としている。
尚、スタック保持機構４において採用する変位機構６としては、電動アクチュエータ、油圧シリンダ、ボールねじとモータを組み合わせた機構等、種々の機構を採用することが可能である。
【００３５】
また、スタック保持機構４は、固定部４ａが、支持ベース２の支持面２ａから鉛直上向きに立設され、その基準面４ｃが鉛直面となるように構成されており、かつ、押圧面４ｄが、変位機構６によって、水平方向に変位される構成としている。
このため、スタック保持機構４では、スタック３４を、その積層方向が水平となる姿勢を保持することができ、また、この姿勢を保持した状態で、スタック３４に対して、拘束バンド３５・３５・・・の組み付けを行うことができる。
【００３６】
さらに、スタック保持機構４では、可動部４ｂの押圧面４ｄにおいて、圧力センサ１３を設けている。これにより、固定部４ａおよび可動部４ｂでスタック３４を挟圧したときに、該スタック３４に対して積層方向に付与される荷重を検出することができる。
圧力センサ１３は、制御装置１２と接続されており、圧力センサ１３によって検出した荷重に関する情報を、制御装置１２に出力する構成としている。
また、スタック保持機構４においては、変位機構６も制御装置１２に接続されている。
【００３７】
制御装置１２は、可動部４ｂの動作を制御するための装置であり、圧力センサ１３の検出した荷重が設計荷重に一致するか否か等を判定するとともに、検出した荷重に応じて、変位機構６の動作を制御する（即ち、可動部４ｂの変位位置を調整する）ことができる。
またさらに制御装置１２は、変位機構６の作動状態から可動部４ｂの状態（変位位置）を検出することによって、積層方向におけるスタック３４の長さを検出することができる。
【００３８】
バンド保持機構５は、スタック保持機構４により水平な状態で保持されるスタック３４の下方において、支持ベース２上に付設される機構であって、２本の拘束バンド３５・３５を保持するための機構であり、保持部材７・７、支持部材８等を備える構成としている。
【００３９】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す如く、保持部材７は、拘束バンド３５を保持するための部材であり、拘束バンド３５の形状に対応した凹状の部位である溝部７ａが形成されている。また、本実施形態において示すバンド保持機構５は、二つの保持部材７・７を備えているため、一度に２本の拘束バンド３５・３５を保持することができる。
そして、各保持部材７・７の各溝部７ａ・７ａに拘束バンド３５・３５を嵌り込ませることによって、バンド保持機構５において、２本の拘束バンド３５・３５を位置決めして保持する構成としている。
【００４０】
また、保持部材７には、溝部７ａに嵌り込んだ拘束バンド３５が、溝部７ａから外れてしまうことを防止するため、溝部７ａの底部において、拘束バンド３５を吸着するための部位である吸着部７ｂ・７ｂを備えている。
本実施形態においては、吸着部７ｂとして磁石を採用する構成としており、磁力によって拘束バンド３５を吸着する構成としている。また、吸着部７ｂとしては、例えば吸盤等を採用することも可能である。
【００４１】
また、図５（ａ）（ｂ）に示す如く、保持部材７には、溝部７ａに嵌り込んだ拘束バンド３５を、より精度よく位置決めするための機構である、押圧機構９を備えている。
押圧機構９は、拘束バンド３５の折り曲げ部３５ａをその外側面側から押圧するための機構であり、押圧部材９ａ、弾性部材９ｃ等を備えている。
【００４２】
押圧部材９ａは、拘束バンド３５を押圧するための部材であり、拘束バンド３５の折り曲げ部３５ａの外側面に当接して、拘束バンド３５を押圧するための部位である略Ｌ字状の折り曲げ部である押圧部９ｄを備えている。
また、押圧部材９ａの押圧部９ｄを備える側とは反対側の端部には、弾性部材９ｃによる弾性力が付与される部位である係止部９ｂを備えている。
【００４３】
そして、押圧部材９ａは、保持部材７の下面に突設して形成される保持部７ｅによって、保持部材７の長さ方向にむけてスライド可能な状態で保持されるとともに、溝部７ａに連続させて保持部材７の端部に形成された切欠き部７ｆにおける拘束バンド３５を押圧可能な位置に押圧部９ｄが位置するように配置されている。
また、押圧部材９ａに形成された係止部９ｂには、弾性部材９ｃによるバネ力が常時付勢されている。この弾性部材９ｃによるバネ力は、保持部材７の長さ方向に略平行であって、溝部７ａに嵌り込んだ拘束バンド３５を、立ち上がり部７ｃ側に押圧する方向に付勢されている。
【００４４】
このため、溝部７ａに嵌り込んだ拘束バンド３５は、押圧部材９ａの押圧部９ｄによって、立ち上がり部７ｃ（固定部４ａ）側に常時押圧される。
即ち、拘束バンド３５は、溝部７ａに嵌り込んだ状態においては、押圧機構９（押圧部９ｄ）によって、常に立ち上がり部７ｃに対して押圧され、スタック保持機構４における固定部４ａ側に隙間無く寄せられた状態となるため、保持部材７上において精度良く位置決めされる。
【００４５】
支持部材８は、保持部材７を支持するための部材であり、支持部材８の支持面８ａ上に突設される複数の弾性部材８ｂ・８ｂ・・・を介して、保持部材７を支持する構成としている。
弾性部材８ｂ・８ｂ・・・としては、例えば、バネ部材を採用することができ、弾性部材８ｂが弾性変形する範囲で支持部材８の変位を許容する構成としている。
【００４６】
各弾性部材８ｂ・８ｂ・・・と保持部材７は、継手８ｃを介して接続されており、継手８ｃにより、保持部材７と弾性部材８ｂが成す角度を変更できる態様で支持する構成としている。
また、継手８ｃは、略円筒状のガイド部材８ｄの内部に収容されており、該継手８ｃが、弾性部材８ｂの伸縮方向（ここでは上下方向）に向けて、ガイド部材８ｄに沿って変位できる構成としている。
このような構成により、支持部材８の微小な位置ズレを修正したり、あるいは、支持部材８に作用する荷重を吸収したりすることを、容易に実現している。
【００４７】
また、バンド保持機構５において、各保持部材７・７は、それぞれ独立した弾性部材８ｂ・８ｂ・・・によって、支持部材８から支持されている。
このため、各保持部材７・７は、互いに干渉されることなく個別に変位することができるため、拘束バンド３５の位置ズレ等の不具合に対して、より柔軟に対応することが可能になっている。
【００４８】
また、図６に示す如く、支持部材８は、支持ベース２に対して、変位機構１０を介して支持される構成としている。
変位機構１０は、支持面２ａに対して垂直な方向（即ち鉛直方向）に変位する部位である変位部１０ａを備える機構であり、変位部１０ａにおいて支持する支持部材８を、鉛直方向（即ち、上下方向）に変位可能に支持する構成としている。
変位機構１０としては、油圧シリンダや電動アクチュエータ等の種々の伸縮可能な部位を備える機構を採用することができる。
このため、支持部材８により支持されている各保持部材７は、変位機構１０の動作に応じて、一体的に上下方向に変位される構成としている。
そして、変位機構１０の伸長量を適切に設定することによって、保持部材７において保持されている拘束バンド３５を、スタック３４の下面の所定位置に精度よく宛がうことができる。
尚、変位機構１０の伸長量が若干大きくても、弾性部材８ｂによって変位を吸収することができるため、より確実に拘束バンド３５をスタック３４の下面に宛がうことができる。
【００４９】
また、支持部材８の下面には、複数のセンサ１１・１１・・・が付設されている。
センサ１１は、支持部材８が水平に保持されていることを確認するために設けられており、バンド保持機構５をスタック３４に宛がったときに、例えば、図７に示すように拘束バンド３５が所定の位置に嵌り込まない場合には、各センサ１１による検出距離等が不一致となるため、配置不良の不具合を容易に検出することができる。
尚、センサ１１としては、例えば、非接触式の赤外線センサや、接触式のリミットスイッチ等、種々のセンサを採用し得る。
【００５０】
このように、バンド組み付け装置１においては、スタック保持機構４およびバンド保持機構５は、いずれも支持ベース２上に付設されており、また、支持ベース２は、回転機構３によって支持されているため、スタック保持機構４およびバンド保持機構５は一体的に回転機構３の軸心Ｘ回りに回転可能に構成されている（図３（ａ）（ｂ）参照）。
【００５１】
次に、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置１を用いたバンド組み付け方法について、図８〜図１０を用いて説明をする。
バンド組み付け装置１（図３参照）を用いて拘束バンド３５の組み付けを行う場合には、図８に示す如く、まず始めに、スタック保持機構４によって、各セル３１・３１・・・に所定の拘束力が作用するように、スタック３４を所定の設計荷重Ｐで積層方向に挟圧する（ＳＴＥＰ−１）。
そして、このとき（即ち、スタック３４を設計荷重Ｐで挟圧したとき）のスタック３４の長さを、制御装置１２によって、当該スタック３４のあるべき長さ（以下、設計長さＬと呼ぶ）として知得して、設計長さＬの情報を、拘束バンド３５を製造するための装置であるバンド製造装置（図示せず）に送信する。
バンド製造装置（図示せず）では、バンド組み付け装置１の制御装置１２から送信された当該スタック３４の設計長さＬの情報に基づいて、当該スタック３４用の拘束バンド３５を合計４本加工する（ＳＴＥＰ−２）。
このとき加工される４本の各拘束バンド３５・３５・・・は、対面する折り曲げ部３５ａ・３５ａの離間距離を、設計長さＬに一致する距離としている。
【００５２】
次に、加工された拘束バンド３５・３５・・・を組み付ける工程に移行する。
拘束バンド３５を組み付ける工程では、スタック保持機構４によって、スタック３４を設計荷重Ｐよりもさらに大きい荷重Ｑで挟圧して、スタック３４の長さをさらにΔＬだけ小さくする（ＳＴＥＰ−３）。
すると、このときのスタック３４の長さは（Ｌ−ΔＬ）となる。
【００５３】
このときの差分長さΔＬは、拘束バンド３５に生じる寸法誤差や、拘束バンド３５に孔３５ｃを形成する際に生じるバリの高さ等を考慮して設定される。
即ち、例えば、拘束バンド３５に生じる各折り曲げ部３５ａ・３５ａの対面距離の寸法誤差がＬ±Ａであり、孔３５ｃの加工時に生じるバリの最大高さが高さＢであるような場合には、長さΔＬを、ΔＬ＞（Ａ＋Ｂ）となる寸法に設定する。
【００５４】
これにより、拘束バンド３５とスタック３４とのクリアランスを小さく抑えつつ、拘束バンド３５をスタック３４に向けて宛がったときに、拘束バンド３５がスタック３４に引っ掛かるようなことが防止でき、スタック３４の所定位置に速やかに拘束バンド３５を宛がうことが可能になる。
【００５５】
そして、図８および図９に示す如く、スタック３４の全長を（Ｌ−ΔＬ）まで圧縮している状態で、バンド保持機構５の変位機構１０を上方に伸長させて、バンド保持機構５に保持されている拘束バンド３５を、スタック３４の下面に宛がって、スタック３４の下側に配置される２本の拘束バンド３５・３５を、所定の位置に配置する（ＳＴＥＰ−４）。
【００５６】
また、このとき作業者は、スタック３４の全長を（Ｌ−ΔＬ）まで圧縮した状態で、スタック３４の上側に配置される２本の拘束バンド３５・３５を、所定の位置に配置する。
【００５７】
そして、図８および図１０に示す如く、当該スタック３４用に作成した４本全ての拘束バンド３５・３５・・・を、所定の位置に同時に配置した状態で、作業者は、まず一側のエンドプレート３２に対して、４本の各拘束バンド３５・３５・・・をリベット３６・３６・・・により組み付ける（ＳＴＥＰ−５）。
尚、本実施形態では、エンドプレート３２・３３と拘束バンド３５の接合方法として、リベット止めを採用する場合を例示しているが、ボルトおよびナットによる接合方法や溶接による接合方法等を採用してもよく、拘束バンドの接合方法によって、本発明に係るバンド組み付け装置およびバンド組み付け方法を限定するものではない。
【００５８】
そして、一側のエンドプレート３２に対する、４本の各拘束バンド３５・３５・・・のリベット止めが完了したら、ここで、回転機構３によって、支持ベース２を軸心Ｘ回りに１８０度回転させて、スタック３４を前後に反転させる（ＳＴＥＰ−６）。
【００５９】
そして次に、他側のエンドプレート３３に対して、４本の各拘束バンド３５・３５・・・をリベット３６・３６・・・により組み付ける（ＳＴＥＰ−７）。
以上で、スタック３４に対して、４本の拘束バンド３５・３５・・・を組み付ける作業を完了する。
【００６０】
このように、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置１を用いて、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け方法により拘束バンド３５・３５・・・の組み付けを行うと、スタック３４の下側にも拘束バンド３５を配置することができ、４本全ての拘束バンド３５・３５・・・を同時に所定位置に配置できる。このため、スタック３４を上下に反転させる必要がなくなり、かつ、スタック３４を前後方向に１８０度反転させる動作を１度行うだけでよくなる。
【００６１】
このため、従来に比して、スタック３４に対して拘束バンド３５・３５・・・を組み付けるのに要する時間を短縮することが可能になるとともに、拘束バンド３５の組み付けに用いる装置を、より簡易な構成とすることが可能になる。
【００６２】
即ち、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置１は、複数個のセル３１・３１・・・を積層して形成されるスタック３４を、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構４と、スタック保持機構４により保持されるスタック３４の下方において、該スタック３４を拘束するためのバンドである拘束バンド３５を保持するための機構であるバンド保持機構５と、バンド保持機構５を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構１０と、を備え、スタック保持機構４は、スタック３４に付与した荷重を検出する荷重検出手段たる圧力センサ１３と、スタック３４の積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段たる制御装置１２と、を備え、制御装置１２は、圧力センサ１３により検出する荷重が、スタック３４に付与すべき所定の設計荷重Ｐであるときの、スタック３４の積層方向における長さである第一の長さ（即ち、設計長さＬ）を検出し、スタック保持機構４は、スタック３４に設計荷重Ｐよりも大きい荷重Ｑを付与して、設計長さＬ未満の長さである第二の長さ（Ｌ−ΔＬ）にスタック３４を保持し、変位機構１０は、スタック３４が、長さ（Ｌ−ΔＬ）でスタック保持機構４により保持されている状態において、バンド保持機構５により保持されている拘束バンド３５をスタック３４の下面に向けて変位させて、該拘束バンド３５をスタック３４の下部における所定の位置に配置するものである。
【００６３】
また、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け方法は、複数個のセル３１・３１・・・を積層して形成されるスタック３４を、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構４と、スタック保持機構４により保持されるスタック３４の下方において、該スタック３４を拘束するためのバンドである拘束バンド３５を保持するための機構であるバンド保持機構５と、バンド保持機構５を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構１０と、を備え、スタック保持機構４は、スタック３４に付与した荷重を検出する荷重検出手段たる圧力センサ１３と、スタック３４の積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段たる制御装置１２と、を備えるバンド組み付け装置１によるバンド組み付け方法であって、制御装置１２によって、圧力センサ１３により検出する荷重が、スタック３４に付与すべき所定の設計荷重Ｐであるときの、スタック３４の積層方向における長さである第一の長さ（即ち、設計長さＬ）を検出し、スタック保持機構４によって、スタック３４に設計荷重Ｐよりも大きい荷重Ｑを付与して、設計長さＬ未満の長さである第二の長さ（Ｌ−ΔＬ）にスタック３４を保持し、変位機構１０によって、スタック３４が、長さ（Ｌ−ΔＬ）でスタック保持機構４により保持されている状態において、バンド保持機構５により保持されている拘束バンド３５をスタック３４の下面に向けて変位させて、該拘束バンド３５をスタック３４の下部における所定の位置に配置するものである。
【００６４】
このような構成により、スタック３４の下側において、容易に拘束バンド３５を位置決めすることができる。
【００６５】
また、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け装置１は、さらに、スタック保持機構４を、鉛直方向に設定した軸心Ｘ回りに回転させることができる機構である回転機構３を備えるものである。
【００６６】
また、本発明の一実施形態に係るバンド組み付け方法において、バンド組み付け装置１は、スタック保持機構４を、鉛直方向に設定した軸心Ｘ回りに回転させることができる機構である回転機構３を備え、スタック３４の一端部側のエンドプレート３２に拘束バンド３５を固定した後に、スタック保持機構４を鉛直方向に設定した軸心Ｘ回りに１８０度回転させて、その後、スタック３４の他端部側のエンドプレート３３に拘束バンド３５を固定するものである。
【００６７】
このような構成により、組電池３０の製造において、短時間で効率よく、スタック３４に拘束バンド３５を組み付けることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ バンド組み付け装置
２ 支持ベース
３ 回転機構
４ スタック保持機構
５ バンド保持機構
１２ 制御装置
１３ 圧力センサ
３０ 組電池
３１ セル
３２ エンドプレート
３３ エンドプレート
３４ スタック
３５ 拘束バンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のセルを積層して形成されるスタックを、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構と、
前記スタック保持機構により保持される前記スタックの下方において、該スタックを拘束するためのバンドである拘束バンドを保持するための機構であるバンド保持機構と、
前記バンド保持機構を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構と、
を備え、
前記スタック保持機構は、
前記スタックに付与した荷重を検出する荷重検出手段と、
前記スタックの積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段と、
を備え、
前記スタック長さ検出手段は、
前記荷重検出手段により検出する荷重が、前記スタックに付与すべき所定の設計荷重であるときの、前記スタックの積層方向における長さである第一の長さを検出し、
前記スタック保持機構は、
前記スタックに前記設計荷重よりも大きい荷重を付与して、前記第一の長さ未満の長さである第二の長さに前記スタックを保持し、
前記変位機構は、
前記スタックが、前記第二の長さで前記スタック保持機構により保持されている状態において、前記バンド保持機構により保持されている前記拘束バンドを前記スタックの下面に向けて変位させて、該拘束バンドを前記スタックの下部における所定の位置に配置する、
ことを特徴とするバンド組み付け装置。
【請求項２】
さらに、
前記スタック保持機構を、鉛直方向に設定した軸心回りに回転させることができる機構である回転機構を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のバンド組み付け装置。
【請求項３】
複数個のセルを積層して形成されるスタックを、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構と、
前記スタック保持機構により保持される前記スタックの下方において、該スタックを拘束するためのバンドである拘束バンドを保持するための機構であるバンド保持機構と、
前記バンド保持機構を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構と、
を備え、
前記スタック保持機構は、
前記スタックに付与した荷重を検出する荷重検出手段と、
前記スタックの積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段と、
を備えるバンド組み付け装置によるバンド組み付け方法であって、
前記スタック長さ検出手段によって、
前記荷重検出手段により検出する荷重が、前記スタックに付与すべき所定の設計荷重であるときの、前記スタックの積層方向における長さである第一の長さを検出し、
前記スタック保持機構によって、
前記スタックに前記設計荷重よりも大きい荷重を付与して、前記第一の長さ未満の長さである第二の長さに前記スタックを保持し、
前記変位機構によって、
前記スタックが、前記第二の長さで前記スタック保持機構により保持されている状態において、前記バンド保持機構により保持されている前記拘束バンドを前記スタックの下面に向けて変位させて、該拘束バンドを前記スタックの下部における所定の位置に配置する、
ことを特徴とするバンド組み付け方法。
【請求項４】
さらに、
前記バンド組み付け装置は、
前記スタック保持機構を、鉛直方向に設定した軸心回りに回転させることができる機構である回転機構を備え、
前記スタックの一端部に前記拘束バンドを固定した後に、前記スタック保持機構を鉛直方向に設定した軸心回りに１８０度回転させて、
その後、前記スタックの他端部に前記拘束バンドを固定する、
ことを特徴とする請求項３に記載のバンド組み付け方法。
【請求項１】
複数個のセルを積層して形成されるスタックを、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構と、
前記スタック保持機構により保持される前記スタックの下方において、該スタックを拘束するためのバンドである拘束バンドを保持するための機構であるバンド保持機構と、
前記バンド保持機構を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構と、
を備え、
前記スタック保持機構は、
前記スタックに付与した荷重を検出する荷重検出手段と、
前記スタックの積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段と、
を備え、
前記スタック長さ検出手段は、
前記荷重検出手段により検出する荷重が、前記スタックに付与すべき所定の設計荷重であるときの、前記スタックの積層方向における長さである第一の長さを検出し、
前記スタック保持機構は、
前記スタックに前記設計荷重よりも大きい荷重を付与して、前記第一の長さ未満の長さである第二の長さに前記スタックを保持し、
前記変位機構は、
前記スタックが、前記第二の長さで前記スタック保持機構により保持されている状態において、前記バンド保持機構により保持されている前記拘束バンドを前記スタックの下面に向けて変位させて、該拘束バンドを前記スタックの下部における所定の位置に配置する、
ことを特徴とするバンド組み付け装置。
【請求項２】
さらに、
前記スタック保持機構を、鉛直方向に設定した軸心回りに回転させることができる機構である回転機構を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のバンド組み付け装置。
【請求項３】
複数個のセルを積層して形成されるスタックを、水平方向に積層するとともに、水平方向に挟圧して保持するための機構であるスタック保持機構と、
前記スタック保持機構により保持される前記スタックの下方において、該スタックを拘束するためのバンドである拘束バンドを保持するための機構であるバンド保持機構と、
前記バンド保持機構を上下方向に変位可能に支持する機構である変位機構と、
を備え、
前記スタック保持機構は、
前記スタックに付与した荷重を検出する荷重検出手段と、
前記スタックの積層方向における長さを検出するスタック長さ検出手段と、
を備えるバンド組み付け装置によるバンド組み付け方法であって、
前記スタック長さ検出手段によって、
前記荷重検出手段により検出する荷重が、前記スタックに付与すべき所定の設計荷重であるときの、前記スタックの積層方向における長さである第一の長さを検出し、
前記スタック保持機構によって、
前記スタックに前記設計荷重よりも大きい荷重を付与して、前記第一の長さ未満の長さである第二の長さに前記スタックを保持し、
前記変位機構によって、
前記スタックが、前記第二の長さで前記スタック保持機構により保持されている状態において、前記バンド保持機構により保持されている前記拘束バンドを前記スタックの下面に向けて変位させて、該拘束バンドを前記スタックの下部における所定の位置に配置する、
ことを特徴とするバンド組み付け方法。
【請求項４】
さらに、
前記バンド組み付け装置は、
前記スタック保持機構を、鉛直方向に設定した軸心回りに回転させることができる機構である回転機構を備え、
前記スタックの一端部に前記拘束バンドを固定した後に、前記スタック保持機構を鉛直方向に設定した軸心回りに１８０度回転させて、
その後、前記スタックの他端部に前記拘束バンドを固定する、
ことを特徴とする請求項３に記載のバンド組み付け方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１４７５２（Ｐ２０１３−１１４７５２Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６８６３（Ｐ２０１１−２５６８６３）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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