電池の組立システム、電池素子本体の位置決め搬送装置

【課題】電池素子本体の外周面の固定及び位置決めができる位置決め搬送装置を得る。
【解決手段】正極板２と負極板３とセパレータ４を同一の中心軸の周りに巻回すると共に、前記中心軸の端部から見て偏平円筒状になるように整形してなる電池素子本体１に、１の極板等の巻回方向と直交する軸方向に端部に設けられ、１の外周部に導出する外部導出部と、前記電池素子本体１に有する内周空洞部内に挿入され、電池素子本体１の露出金属箔部６に接合される接合部を備えた集電部材８を接合する場合に使用するものであって、位置決め把持装置本体と、位置決め把持装置本体において互いの対向間隔を任意に調整可能に設けられ、電池素子本体の偏平な外周面部を把持可能で、各々電池素子本体の偏平な外周面部と接触する部分に等脚台形形状の凹部を有する２個のチャック６０を備え、各６０を接近させるように移動させることで、１の巻回中心と、各６０の対向する中心が一致するように構成した電池素子本体の位置決め搬送装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ハイブリッド自動車、電気自動車、電力貯蔵用途等に使用される電池の組立システム、電池素子本体の位置決め搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に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。
【０００３】
また、自動車動力駆動、電力貯蔵用途等の大容量二次電池では、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、封止することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３２１２５９号公報
【特許文献２】特開平１０−２５５８１４号公報
【特許文献３】特開平９−３５６９８号公報
【特許文献４】特開２００１−５７１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電池素子本体は、前述のように帯状の正極板と負極板である電極材とセパレータを巻回した構成であることから弾性を有した巻回体となり、自重又は外力加圧により楕円の短辺方向の寸法である厚み寸法と楕円の長辺方向の寸法である幅寸法が変化する。したがって、電池素子本体のある外周部を治具で固定した位置基準に押し当てる位置決め方法では、電池素子本体の弾性変形により外形形状が定まらない問題がある。
【０００６】
また、電池素子本体の巻回軸方向の端部には脆弱な露出金属箔部が形成されており、位置決め機構または搬送機構が露出金属箔部と接触するおそれがある場合は、露出金属箔部の損傷により集電部材の接合等の加工品質を低下する問題がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、巻回装置により帯状の電極板を巻回することにより形成された弾性体の電池素子本体について位置決めと形状固定を行い、位置決めと形状を保持した状態を維持し、後工程の組立装置へ搬送し、設置スペースの小さい電池の組立システム、電池素子本体の位置決め搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板の間並びに前記正極板又は前記負極板の外周面に配設されるセパレータからなり、前記正極板は帯状の導電板からなり、この長手方向と直交する端部に露出金属箔部が前記長手方向に沿って形成され、かつ前記導電板の前記露出金属箔部以外の中央部に活物質塗工部が前記長手方向に沿って形成されたものであり、前記負極板は帯状の導電板からなり、この長手方向と直交する端部に露出金属箔部が前記長手方向に沿って形成され、かつ前記導電板の前記露出金属箔部以外の中央部に活物質塗工部が前記長手方向に沿って形成されたものであり、前記正極板と前記負極板と前記セパレータを同一の中心軸の周りに巻回すると共に、前記中心軸の端部から見て楕円筒状になるように整形してなる電池素子本体の電荷を外部に取り出す為の集電部材を前記電池素子本体に接合する場合に使用するものであって、位置決め把持装置本体と、前記位置決め把持装置本体において一端部がそれぞれ互いの対向間隔を任意に調整可能に設けられ、前記電池素子本体の巻回中心軸及び楕円の長辺を含む断面に対して平行になるように前記電池素子本体の外周面であって前記露出金属箔部を除く前記電池素子本体の巻回中心軸方向の中央位置部を把持可能で、各々前記電池素子本体の露出金属箔部を除く前記巻回中心軸方向の中央位置部の外周面を接触し、巻回中心へ押える凹形状部を有する２個の板状のチャックをその板面が水平方向となるように備えた把持機構を有し、前記各チャックを前記電池素子本体の外周面で中央位置部に当設させることで、前記電池素子本体の巻回中心軸と、前記把持機構の把持中心軸が一致するように構成した電池素子本体の位置決め把持装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における電池の組立システムの全体構成を示す斜視図。
【図２】図１の電池素子本体の概略構成を示す斜視図。
【図３】図１の電池素子本体の組立構造を示す斜視図。
【図４】図１の電池素子本体に用いる集電部材の第１の例を説明するための拡大斜視図。
【図５】図１の電池素子本体に用いる集電部材の第２の例を説明するための拡大斜視図。
【図６】図１の把持機構３３及び昇降機構３１を説明するための拡大斜視図。
【図７】図１の把持機構３３及び把持機構３５を説明するための拡大斜視図。
【図８】図１の把持機構３３と昇降機構３１との間において電池素子本体の受渡しを説明するための拡大断面図。
【図９】図１の把持機構３３と把持機構３５との間において電池素子本体の受渡しを説明するための拡大断面図。
【図１０】図１の把持機構３３と把持機構３５との間において電池素子本体の受渡しを説明するための拡大断面図。
【図１１】図１の把持機構３３と把持機構３５との間において電池素子本体の受渡しを説明するための拡大断面図。
【図１２】図１の把持機構３３の第１の変形例を説明するための拡大断面図。
【図１３】図１の把持機構３３における電池素子本体の端面位置測定を説明するための拡大斜視図。
【図１４】図１の把持機構３３における電池素子本体の端面位置測定を説明するための拡大断面図。
【図１５】図１の組立装置３９に備えている組立装置部把持機構３６を示す拡大斜視図。
【図１６】図１５における組立装置部把持機構３６の動作を示す拡大断面図。
【図１７】図１５における組立装置部把持機構３６の動作を示す拡大断面図。
【図１８】図１５における組立装置部把持機構３６の動作を示す拡大断面図。
【図１９】図１５における組立装置部把持機構３６の動作を示す拡大断面図。
【図２０】図１における電池の組立システムに備える搬送手段３４と移載手段３２と把持機構３５の関連を示す拡大斜視図。
【図２１】図１における電池の組立システムに備える搬送手段３４と移載手段３２と把持機構３５の関連を示す拡大斜視図。
【図２２】図１における電池の組立システムに備える搬送手段３７と把持機構３８と水平回転機構８１の関連を示す拡大斜視図。
【図２３】図１における電池の組立システムに備える搬送手段３７と把持機構３８と垂直回転機構８２の関連を示す拡大斜視図。
【図２４】この発明の実施の形態２における電池の組立システムの全体構成を示す斜視図。
【図２５】図２４における搬送治具９０を説明するための拡大斜視図。
【図２６】図２４における搬送治具９０を説明するための拡大斜視図。
【図２７】図２４における搬送治具９０を説明するための拡大斜視図。
【図２８】図２４における搬送治具９０を説明するための拡大断面図。
【図２９】図２４における把持機構と搬送治具の動作を説明するための拡大断面図。
【図３０】図２４における把持機構と搬送治具の動作を説明するための拡大断面図。
【図３１】図２４における搬送治具９０を説明するための拡大斜視図。
【図３２】図２４における搬送治具９０を説明するための拡大断面図。
【図３３】図２４における搬送治具９０と搬送治具上板押え機構４８の動作を説明するための拡大断面図。
【図３４】図２４における搬送治具９０と搬送治具上板押え機構４８の動作を説明するための拡大断面図。
【図３５】図２４における搬送治具９０と搬送治具上板押え機構４８の動作を説明するための拡大断面図。
【図３６】図２４における把持機構３３と搬送治具９７の動作を説明するための拡大断面図。
【図３７】図２４における把持機構３３と搬送治具９７の動作を説明するための拡大断面図。
【図３８】図２４における把持機構３３と搬送治具９７の動作を説明するための拡大断面図。
【図３９】図１及び図２４に用いる電池素子本体の他の形状例を示す拡大斜視図。
【図４０】複数の巻回体を結束した電池素子本体を示す拡大斜視図。
【図４１】複数の巻回体を結束した電池素子本体を示す拡大斜視図。
【図４２】図１の把持機構３３及び把持機構３５を説明するための拡大斜視図。
【図４３】図２４における搬送治具９０を説明するための拡大斜視図。
【図４４】図１の把持機構３３の第２の変形例を説明するための拡大断面図。
【図４５】図１の把持機構３３の第３の変形例を説明するための拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は実施の形態で移載装置Ａ、仮取付装置Ｂ、本取付装置Ｃを備えた電池の組立システムを説明するための斜視図である。
【００１２】
移載装置Ａは後述する複数個の電池素子本体１を順次搬出する巻回装置２１と、第１の搬送手段例えば搬出コンベヤ３０と、昇降機構３１と、移載手段３２と、第１の把持機構３３と、第２の搬送手段３４と、第２の把持機構３５とを備えている。
【００１３】
巻回装置２１は図２に示す扁平円筒形状（断面楕円形状）の電池素子本体１を複数個形成すると共に、これらを順次搬出し、かつ搬出コンベヤ３０に図１の向きに載置する。
【００１４】
電池素子本体１は、図３に示すように帯状の正極板２及び帯状の負極板３の間に、帯状の絶縁材料からなるセパレータ４を介装した状態で扁平円筒状（断面楕円筒状）に巻回したものである。なお、電池素子本体１は帯状の正極板２及び帯状の負極板３の間に、帯状の絶縁材料からなるセパレータ４を介装した状態で円筒形状に巻回した後、図示しないプレス機の押圧により扁平円筒状（断面楕円筒状）に加工したものでもよい。この場合、正極板２及び負極板３は、金属箔に発電材料の電極材が塗工された電極材塗工部５を備え、正極板２及び負極板３の巻回方向と直交する方向の端部（電池素子本体１の巻回中心軸５４の両端部）には、電極材が塗工されていない露出金属箔部６を備えている。
【００１５】
電池素子本体１は、前述のように帯状の正極板２及び負極板３とセパレータ４を巻回した構成であることから弾性を有した巻回体となり、自重又は外力加圧により楕円の短辺方向の寸法である厚み寸法１１と楕円の長辺方向の寸法である幅寸法１２が変化するので、この点を考慮した何らかの対策が必要である。
【００１６】
搬出コンベヤ３０はベルトコンベヤ、プラスチックチェーンコンベヤ等からなり、巻回装置２１から電池素子本体１の巻回中心軸５４と直交するように移載を受け、電池の組立システムの下流側へ搬送するものである。
【００１７】
昇降機構３１はエアシリンダ等からなり、搬出コンベヤ３０の終端部近くに配設され、図６、図８に示すように上部に電池素子本体１の受け部３１ａを備え、これは常時は搬出コンベヤ３０のコンベヤ搬送面より下方に位置しており、電池素子本体１を搬出コンベヤ３０から受け取り、かつ搬送手段３４に受け渡す際にその受け部３１ａの上昇により、電池素子本体１をコンベヤ搬送面より上方に持ち上げ、その持上げた電池素子本体１の両端部を、把持機構３３に有する各チャック５０ｂに把持させる際の支援を行うものである。
【００１８】
または、電池素子本体の上面中央部を吸着パッドにて吸着し、電池素子本体を上方に吊り上げ、コンベヤ面から離すものでもよい。
【００１９】
移載手段３２は、移載手段本体３２ａと、移載手段本体３２ａに水平方向で前後方向に移動可能に支持された支柱３２ｄと、支柱３２ｄに水平方向で左右方向に移動可能に支持された支柱３２ｃと、支柱３２ｃに垂直方向に移動可能に支持され把持機構３３を支持する支柱３２ｂとをそれぞれ備えている。
【００２０】
把持機構３３は、図６〜図１０、図１２、図１３、図２０、図２１に示すように、把持機構本体５０ａと、把持機構本体５０ａに電池素子本体１の外周面で露出金属箔部６近くの端部（電池素子本体１の巻回中心軸５４方向の中央位置を除く端部位置）を把持する４本のチャック５０ｂの一端部がそれぞれ支持され、このうち対向するもの同士の対向間隔を任意に調節できるようになっている。各チャック５０ｂは、全体として棒状であってその軸方向と直交する断面が正四角状となっていて、その長手方向の一側面に、電池素子本体１の外周面を把持するために全体として等脚台形状の凹形状部である、把持面部５２を有している。把持面部５２は、電池素子本体１の半断面外周面、具体的にはチャック５０ｂで把持する電池素子本体１（楕円形状の）の巻回中心軸を含む長辺方向に切断したときの片側であって、楕円の短辺方向の中央位置の外周面が接触する接触平面部５２ａ及び楕円の短辺方向の中央位置とは遠ざかる方向の両端部における外周面が接触する接触傾斜面部５２ｂを有している。
【００２１】
また図９に示すように把持機構本体５０ａとチャック５０ｂとの支持部分に把持動作時（電池素子本体１の外周面に、例えば上下のチャック５０ｂに有する把持面部５２がそれぞれ接触したとき）のチャック間距離５５を一定にするための、把持動作の位置制御機構又は当て止め機構例えば上下にそれぞれストッパ５３を備えている。
【００２２】
このような形状の各チャック５０ｂを、図９に示すように電池素子本体１の外周面に把持させると、電池素子本体１の短辺方向の中央位置及び電池素子本体１の中央位置を除く両端部が各チャック５０ｂの把持面部５２にそれぞれ接触して３点接触となる。この場合、電池素子本体１の外周面が把持機構３３により把持されると共に把持機構３３の把持中心軸５１と電池素子本体１の巻回中心軸５４が一致する。
【００２３】
搬送手段３４は、ボールネジ、タイミングベルト、ラックアンドピニオン等のモータ駆動またはエアシリンダ駆動等にて構成され、図２０に示すように帯状の搬送手段本体上に把持機構３５が積置固定され、把持機構３５が搬送手段本体上の上流端部及び下流端部間を往復移動するようになっている。
【００２４】
把持機構３５は、図７、図９に示すように、把持機構本体６０ａと、把持機構本体６０ａに電池素子本体１の外周面で巻回中心軸５４の方向の中央位置部分を把持する２枚のチャック６０ｂの一端部がそれぞれ支持され、対向間隔を任意に調節できるようになっている。各チャック６０ｂは、全体として板状であってその板面の一方に、電池素子本体１の外周面中央位置を把持するために全体として等脚台形状の凹形状部である、把持面部６２を有している。把持面部６２は、電池素子本体１の半断面外周面、具体的にはチャック６０ｂで把持する電池素子本体１（楕円形状の）の巻回中心軸を含む長辺方向に切断したときの片側であって、楕円の短辺方向の中央位置の外周面が接触する平面状の接触面部６２ａ及び楕円の短辺方向の中央位置とは遠ざかる方向の両端部に平面状の傾斜面部６２ｂを有している。また図９に示すように把持機構本体６０ａとチャック６０ｂとの支持部分に、把持動作時のチャック間距離５５を一定にするための、把持動作の位置制御機構又は当て止め機構例えば上下にそれぞれストッパ５３を備えている。
【００２５】
このような形状の各チャック６０ｂを、図９に示すように電池素子本体１の外周面に把持させると、電池素子本体１の短辺方向の中央位置(１点目)及び電池素子本体１の中央位置を除く両端部（２点目、３点目）が各チャック６０ｂの把持面部６２にそれぞれ接触して３点接触となる。この場合、電池素子本体１の外周面が把持機構３５により把持されると共に把持機構３５の把持中心軸５１と電池素子本体１の巻回中心軸５４が一致する。
【００２６】
図１３及び図１４は把持機構３３にて把持した電池素子本体１の巻回軸方向の両端面位置をそれぞれ２組の非接触位置測定手段５７で測定している状態を示している。非接触位置測定手段５７はレーザ位置測定センサまたは画像撮像カメラ等からなり、両端面位置５８（ａ）、５８（ｂ）を非接触にて測定するものである。測定した両端面の位置データを移載手段３２に有する図示しない制御装置に与え、これに基づき、電池素子本体１の巻回軸方向長さ５８の中心位置５９を認識し、巻回軸方向に電池素子本体１の位置ずれがある場合には、移載手段３２の動作により、把持機構の位置を移動し電池素子本体１を定位置に位置決めする。
【００２７】
このような移載装置Ａにより、巻回装置２１からの搬出される複数の電池素子本体１は、搬出コンベヤ３０を介して昇降機構３１の位置まで順次搬送され、ここで把持機構３３で把持され、把持機構３３に把持されている電池素子本体１は移載手段３２により把持機構３５に受け渡され、搬送手段３４の端部まで、搬送される。
【００２８】
なお、搬送手段３４は、電池素子本体１を把持した把持機構３５を組立装置３９に搬送後、把持機構３５を移載手段３２側に戻す。
【００２９】
仮取付装置Ｂは、搬送手段３７と、第４の把持機構３８と、第１の組立装置３９と、組付ヘッド４０と、チャック押え機構７０とチャック７２を有した組立装置部把持機構（第３の把持機構）３６を備えている。
【００３０】
搬送手段３７は、搬送手段３４と同様にボールネジ、タイミングベルト、ラックアンドピニオン等のモータ駆動またはエアシリンダ駆動等にて構成され、帯状の搬送手段本体上に、図２２に示すように水平回転機構８１が載置固定され、水平回転機構８１に把持機構３８が載置固定され、水平回転機構８１により把持機構３８全体が水平方向に回転させられるようになっている。
【００３１】
把持機構３８は把持機構本体８０ａと、把持機構本体８０ａに開閉可能に支持され、図１５〜図１９に示すように、電池素子本体１の偏平な外周面部を把持可能であって、電池素子本体１の偏平な外周面部を把持可能で、各々電池素子本体１の偏平な外周面部であって露出金属箔部６を除く中央部とそれぞれ接触する部分に傾斜面部７６を有し全体として等脚台形形状の凹部を有する断面板状の２枚のチャック８０ｂを備えている。このように把持機構３８が搬送手段３７に載置固定され、把持機構３８が搬送手段本体上の上流端部及び下流端部間を往復移動するようになっている。
【００３２】
搬送手段３７を挟んで両側にそれぞれ組立装置３９が配設され、組立装置３９の対向する側面に組付ヘッド４０が取付けられ、組付ヘッド４０により組立装置３９内に収納されている図４又は図５の多数の集電部材８が図１７及び図１８に示す状態で順次電池素子本体１に供給され、仮取付けされる。
【００３３】
把持機構３６は、搬送手段３７と搬送手段３４の間に設置され、図１５〜図１９に示すように、電池素子本体１の偏平な外周面部を把持可能であって、電池素子本体１の偏平な外周面部を把持可能で、各々電池素子本体１の偏平な外周面部であって露出金属箔部６近くの端部をそれぞれ接触する部分に傾斜面部を有し全体として台形の両脚部の長さが異なり、脚部の長さの短い側に集電部材を供給し取付する為の逃がし部７１を形成した不等脚台形形状の凹部を有する断面板状の４枚のチャック７２を備えている。各チャック７２の上面側及び下面側に各々チャック押え機構７０を備え、この上側のチャック押え機構７０と上側のチャック７２が連結され、また下側のチャック押え機構７０と下側のチャック７２が連結され、各チャック７２により電池素子本体１の偏平な外周面部を把持すると共に各チャック７２の把持中心軸７４を、電池素子本体１の巻回中心軸５４に合わせることができるようになっていて、各チャック７２とチャック押え機構７０の当接部近くには、上流側から把持機構３５のチャック６０ｂを挿入する為であり、下流側から把持機構３８のチャック８０ｂを挿入する為のチャック間隙部７３を備えている。
【００３４】
図１６、図１７は、チャック７２間に、搬送手段３４に載置固定され、把持機構３５のチャック６０ｂにより電池素子本体１が把持された状態（図１６はチャック７２が電池素子本体１の外周面とは離れている状態）で挿入されている。
【００３５】
図１は、チャック７２間に把持機構３５のチャック６０ｂと、把持機構３８のチャック８０ｂが挿入されていない状態であり、ここで把持機構３５に把持された電池素子本体１を搬送手段３４で搬送し、把持機構３６近くまで搬送し、図１６に示すようにチャック７２の間に、把持機構３５のチャック６０ｂを挿入する。
【００３６】
次に図１７に示すように組立装置３９の壁面にある組付ヘッド４０により図４又は図５に示す集電部材８を支持した状態で電池素子本体１の巻回中心軸５４の両端部に集電部材８をそれぞれ当接させ、チャック押え機構７０によりチャック７２を図１７の矢印方向に閉じて電池素子本体１の外周面を把持させた後、組付ヘッド４０により集電部材８を電池素子本体１に仮取付けし、把持機構３５のチャック６０ｂを開き、把持機構３５を搬送手段３４により把持機構３６から図１の移載手段３２近くに退避させる。
【００３７】
その後、組付ヘッド４０を組立装置３９の壁面側に戻し、把持機構３８を搬送手段３７により把持機構３６側に搬送し、図１８に示すようにチャック８０ｂを把持機構３６のチャック７２間に挿入し、図１９に示すように把持機構３８のチャック８０ｂを閉じて電池素子本体１の外周面に接触させて電池素子本体１を把持すると共に、把持機構３６のチャック７２を開き、把持機構３８のチャック８０ｂを把持機構３６から抜くと共に、水平回転機構８１により把持機構３８を回転させて向きを組立装置４５に変えた状態で把持機構３８を組立装置４５側に搬送させる。
【００３８】
把持機構３８に把持されている電池素子本体１を把持機構４４のチャック９０ｂに把持させた状態で、把持機構３８を搬送手段３７により組付ヘッド４０側に戻すと共に、接合ヘッド４６により集電部材８を電池素子本体１に本取付し、その後移載手段４３により把持機構４４を上下方向及び水平方向に移動させると共に、把持機構４４のチャックに把持されている電池素子本体１を把持機構４２のチャック９０ｂに把持させ移載した後に、移載手段４３により把持機構４４を図１の組立装置４５の接合ヘッド４６側に戻す。その後、チャック９０ｂにより電池素子本体１を把持した把持機構４２を搬送手段４１により、電池素子本体１は、図示しない電池缶内に電池素子本体１を収納する組立装置側の把持機構に引渡されると共に、把持機構４２は搬送手段４１により図１の状態に戻される。
【００３９】
露出金属箔部６には、図４又は図５に示す集電部材８が接合され、集電部材８は電池素子本体１の電荷を外部に取り出すためのもので、ここで用いる集電部材８は、大容量二次電池の場合、電池素子本体１の形状と発電供給する電流値が大きく、集電部材も大型化する為、例えば、図４又は図５に示す形状の集電部材８を用いる。
【００４０】
集電部材８は、図４に示すようにほぼＩ字状の外部取出部９ａとＬ字状の接合部９ｂが一体に形成され、接合部９ｂを電池素子本体１の軸方向端部から内周空洞部７へ挿入し、露出金属箔部６の接合部１０に超音波溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接等により接合される。
【００４１】
また、集電部材８は、図５に示すように帯状の一端部をＬ字状に折曲した折曲部９ｃと、帯状の他端部をコ字状に折曲した接合部９ｄが一体に形成されたもので、接合部９ｄを電池素子本体１の軸方向端部から内周空洞部７へ挿入し、露出金属箔部６の接合部１０に超音波溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接等により接合される。
【００４２】
図１８は、図１７のチャック７２内から把持機構３５を抜いて、電池素子本体１が把持された状態のチャック７２に、把持機構３８の把持機構本体８０ａに開閉可能に設けられた上下方向に伸びる板状の２枚のチャック８０ｂを挿入し組合わせた状態を示している。
【００４３】
図１９はチャック７２により電池素子本体１の外周面が把持されていたのを解除し、把持機構３８のチャック８０ｂにより電池素子本体１の外周面を把持し、かつ集電部材８を仮取付けした組付ヘッド４０を組立装置３９の外周面側に戻した状態を示している。
【００４４】
図２２は、把持機構３８が水平回転機構８１により水平方向に回転可能に支持され、水平回転機構８１は搬送手段３７に載置固定され、搬送手段３７により水平回転機構８１は搬送手段３７の一端部から他端部間を往復動作するようになっている。
【００４５】
図２３は、把持機構３８が垂直回転機構８２により垂直回転可能に支持され、垂直回転機構８２は搬送手段３７に載置固定され、搬送手段３７により垂直回転機構８２は搬送手段３７の一端部から他端部間を往復動作するようになっている。
【００４６】
図１のように搬送手段３７を挟んで両側に組立装置３９が配設され、組立装置３９の対向する外壁面にそれぞれ組付ヘッド４０を備えており、組付ヘッド４０の対向する位置、つまり搬送手段３４と、搬送手段３７の間に把持機構３６を配設している。把持機構３６は、電池素子本体１を把持するためのものであって対向位置にあるもの同士の間隔をそれぞれ調整可能な４枚のチャック７２を備え、各チャック７２を背面側から押さえ、チャック７２の間にある電池素子本体１を間接的に押えるチャック押え機構７０を備えている。
【００４７】
このような仮取付装置Ｂにより、搬送手段３４で搬送された把持機構３５のチャック６０ｂにより把持された電池素子本体１は、把持機構３６に把持され、組付ヘッド４０により集電部材８が仮取付けされ、仮取付けされた電池素子本体１は把持機構３８のチャック８０ｂに把持されて搬送手段３７により搬送手段４１の端部近くまで搬送される。
【００４８】
本取付装置Ｃは、第４の搬送手段４１と、第５の把持機構４４と、第６の把持機構４２と、移載手段４３と、組立装置４５と、接合ヘッド４６を備えている。搬送手段４１は、搬送手段３４、３７と同様に構成され、帯状の搬送手段本体上に、把持機構４２を備えている。
【００４９】
把持機構４２は、把持機構本体９０ａと、把持機構本体９０ａに開閉可能に取付けられ、電池素子本体１の偏平な外周面部を把持可能で、各々電池素子本体１の偏平な外周面部であって露出金属箔部６を除く中央部とそれぞれ接触する部分に傾斜面部５２を有し全体として等脚台形形状の凹部を有する断面板状の２枚のチャック９０ｂを備えた把持機構４２が載置固定され、把持機構４２が搬送手段本体上の上流端部及び下流端部間を往復移動するようになっている。
【００５０】
移載手段４３は、ＸＹＺ直交移動型のアクチュエータ又は多関節型ロボットからなり、把持部のθ回転機能と把持機構３３と同様に４本のチャックからなる把持機構４４を備えている。把持機構４４を支持し、これを垂直方向に移動させるための支柱４３ａ及び支柱４３ａを水平方向に移動させるための支柱４３ｂを備えている。
【００５１】
把持機構４４は、前述の把持機構３３と同様に、把持機構本体１５０ａと、把持機構本体１５０ａに開閉可能に取付けられ、電池素子本体１の電池素子本体１の外周面であって露出金属箔部６近くの端部を把持するための断面正四角形状の４本の棒状のチャック１５０ｂを有し、各チャック１５０ｂは、電池素子本体１の外周面を把持すると共に把持中心軸５１に対して、上下左右対称位置にある台形形状部５２を有し、また把持機構本体１５０ａとチャック１５０ｂとの支持部分に把持動作時のチャック間距離５５を一定にするための、把持動作の位置制御機構又は当て止め機構例えば上下にそれぞれ配設されたストッパ５３を備えている。
【００５２】
組立装置４５は、集電部材８と電池素子本体１の露出金属箔６とを、例えば超音波溶接、レーザ溶接により本接合するものであり、組立加工において電池素子本体１を組立装置側へ供給するものである。
【００５３】
接合ヘッド４６は組立装置４５の外壁面に上下方向に移動可能に設けられ、接合ヘッド４６により把持機構４４により把持された電池素子本体１の露出金属箔部６に集電部材８の接合部１０が本接合される。
【００５４】
このように構成された本取付装置Ｃは、把持機構４４に把持された集電部材８が接合された電池素子本体１を搬送手段４１上に載置固定された把持機構４２に移載後、把持され、搬送手段４１により、次の搬送路である電池素子本体１を電池缶内に挿入組立を行う組立装置（図示せず）に送られる。この組立装置に電池素子本体１が送られたら、搬送手段４１は搬送手段３７側に戻り、これにより搬送手段４１に載置固定された把持機構４２も搬送手段３７側に戻り、次の電池素子本体１に対して集電部材８の接合に備える。
【００５５】
なお、組立装置４５の下流側、すなわち電池素子本体１と集電部材８の接合後に、図示しない組立装置により絶縁処理がなされると共に、図示しない電池缶体内に電池素子本体１と集電部材８を収納し、電解液を注入後、電池缶を封止するように構成されている。
【００５６】
図６及び図８の状態、つまり昇降機構３１に巻回装置２１からの電池素子本体１が載置され、各上下のチャック５０ｂは最大間隔に開いた状態で、把持機構３３の把持中心軸５１と電池素子本体１の巻回中心軸５４がずれた状態にある。この状態から各上下のチャック５０ｂを図９に示すように上下のストッパ５３が当接するまで（チャック間距離５５となるまで）閉じていくと、ストッパ５３の台形形状部５２に電池素子本体１の角部が当設すると共に、ストッパ５３の中央部が矢印のごとく電池素子本体１の中央部に当設し、かつ把持中心軸５１と巻回中心軸５４が一致したら、昇降機構３１は最初の状態に戻る。この結果、電池素子本体１の外形形状の固定と位置決めができ、次のような問題点を改善できる。すなわち、電池素子本体１は、前述のように帯状の正極板２と負極板３である電極材とセパレータ４を巻回した構成であることから弾性を有した巻回体となり、自重又は外力加圧により電池素子本体１の楕円の短辺方向の寸法である厚み寸法と楕円の長辺方向の寸法である幅寸法が変化し、電池素子本体１のある外周部を治具で固定した位置基準に押し当てる位置決め方法では、電池素子本体の弾性変形により外形形状が定まらない問題点である。
【００５７】
以上述べた第１の実施形態の電池の組立システムによれば、巻回装置２１からの弾性体である、電池素子本体１を搬出コンベア３０により搬送し、搬出コンベア３０の終端部近くで、図８のように昇降機構３１で電池素子本体１を搬出コンベア３０の上面より上昇させると共に把持機構３３で電池素子本体１を把持し、電池素子本体１を把持した把持機構３３を移載手段３２により上方向に持ち上げると共に下流側方向に移動させて図９、図１０のように電池素子本体１を把持した把持機構３３を把持機構３５に組み合わせる。把持機構３５が電池素子本体１を把持すると、把持機構３３が電子素子本体１の把持を外し、移載手段３２は把持機構３５から把持機構３３の組み合わせを解き、移載手段３２は把持機構３３を下流側方向、上部方向、上流側方向に移動させて搬出コンベア３０の端部に戻す。
【００５８】
把持中心に押える凹形状部を有する把持機構にて電池素子本体１の外周面部を一定量押えることにより、電池素子本体１の外形を固定し、電池素子本体１の巻回中心軸５４を把持機構３３の把持中心軸５１に位置決めし、巻回軸方向位置は電池素子本体１の両端部を非接触位置測定手段５７にて測定し、測定量に基づいて把持機構の位置を移動し定位置に位置決めする構成としたので、電池素子本体１の外形形状の固定と位置決めができる。
【００５９】
電池素子本体１の移載において、受渡し側の把持機構３３と受取り側の把持機構３５は、巻回軸方向の両端部と中央部の互いに干渉しない位置を把持し、電池素子本体１の外周面部を固定する、同じチャック形状の把持機構にて双方の把持中心軸を一致させ、同時に電池素子本体１を把持することにより、電池素子本体１の露出金属箔部６を損傷することなく、電池素子本体１の外形固定と位置決めを保持して、組立装置３９による組立工程を搬送することができる。従って搬送途中にて位置ずれがないため、組立装置３９にて電池素子本体１を位置決めする機構が不要である。また、特許文献１、２のようにトレイ保管を行なわない搬送方法のため、トレイへ電池素子本体を移載する移載機、電池素子本体を収納したトレイを搬送するコンベヤ、トレイを段積み及び段ばらしする装置、トレイから電池素子本体を取り出す移載機、空トレイのリターンコンベヤが不要となり、搬送装置の費用と設置スペースを削減できる。巻回装置と組立装置間に電池素子本体の中間ストックがないために、巻回装置にて発生した品質異常の発覚が遅れることがなくなる。
【００６０】
次に、組立装置３９にて、例えば、集電部材８を電池素子本体１へ供給し取付ける組立加工の動作を図１６〜図１９にて説明する。搬送手段３４の把持機構３５は、移載手段３２の把持機構３３から受取った電池素子本体１を把持により位置決めを保持し、搬送手段３４の下流側端部へ電池素子本体１を把持した状態で搬送する。搬送手段３４の把持機構３５が組立装置３９の把持機構３６のチャックが開いた状態部へ電池素子本体１を移載する。この移載位置は、把持機構３５と把持機構３６の把持中心軸が一致する位置７４とする（図１６）。
【００６１】
次に、把持機構３６のチャック７２が把持機構３５の把持厚み５５の位置まで押え、電池素子本体の位置を保持する（図１７）。組立装置３９の図示しない部品供給部から集電部材８を取り出し位置決め後、組付ヘッド４０が集電部材８を把持し、電池素子本体１の内周空洞部（巻回中央部）７へ供給し位置を保持する。
【００６２】
次に、把持機構３５が電池素子本体の把持を外し、搬送手段３４は待機位置へ復帰する。次に下流側の搬送手段３７の把持機構３８が把持機構３６部へ挿入し（図１８）、電池素子本体１を把持厚み７５まで押え把持する（図１９）。把持機構３８のチャックが電池素子本体１を厚み方向に押え、チャックの台形形状部７６が電池素子本体１を集電部材側へ加圧し、把持機構３８のチャック形状部７７を位置決め基準として集電部材７と電池素子本体が位置決めされ、保持される。次に、集電部材８の組付ヘッド４０と把持機構３５が把持を外し、組付ヘッド４０と搬送手段３４が初期位置へ回帰する。
【００６３】
以上述べた実施形態１の電池素子本体の位置決め搬送装置によれば、電池素子本体１の外形形状の固定と位置決め状態を保持し、露出金属箔部６を損傷することなく、電池素子本体１への集電部材の取付けも行い、搬送手段３４から搬送手段３７へ電池素子本体１を受け渡すことができる。
【００６４】
組立装置４５は、例えば、超音波溶接、レーザ溶接により集電部材８と、電池素子本体１の露出金属箔部６を溶接する際に、複数ヶ所の接合を行なう為に位置固定した接合ヘッド(加工ヘッド)４６に対して被加工物側を移動させ、接合を行なうものである。
【００６５】
移載手段４３の把持機構４４が上流側の搬送手段３７の把持機構３８から電池素子本体１と集電体８を位置決め保持した状態で受け取り、接合ヘッド４６部へ電池素子本体１を移動し、溶接位置を変え、電池素子本体１の露出金属箔部６と集電部材８の複数ヶ所の接合を行なう。接合が完了すると移載手段４３が電池素子本体１を搬送手段４１の把持機構４２へ移載し、把持機構４２の把持により電池素子本体は位置決め保持され、下流側へ搬送される。
【００６６】
以上により、電池素子本体１の外周面部（外形形状）の固定と位置決め状態を保持し、露出金属箔６を損傷することなく、搬送手段３７から組立装置４５への電池素子本体の供給と搬送手段４１への戻しを行うことができる。下流側工程の組立装置においても組立装置３９または組立装置４５と同様の位置決め保持、搬送、組立加工が行なわれる。
【００６７】
この結果、実施形態１の電池素子本体の位置決め搬送装置によれば、巻回装置２１にて巻回した電池素子本体１を、後工程の組立装置へ搬送する際に、特許文献１、２のようにトレイを使用せず、電池素子本体単位にて連続的に自動搬送することができ、トレイを使
用することによる問題点が改善できる。具体的には、巻回装置とこの後工程の組立装置の間に使用していた、トレイへ電池素子本体を移載する移載機、電池素子本体を収納したトレイを搬送するコンベヤ、トレイを段積み及び段ばらしする装置、トレイから電池素子本体を取り出す移載機、空トレイのリターンコンベヤが必要なくなり、トレイ搬送に必要な装置コストと装置設置スペースが小さくてすむ。また、実施形態１によれば、トレイ保管による工程間のストックを行うことがないので、巻回装置にて発生した品質異常の発覚が遅れ、不良品を増大させるおそれも少なくなる。さらに、電池素子本体を位置決め後にトレイに収納する場合は、トレイ搬送中またはトレイからの取出し時に電池素子本体に位置ずれが生じるおそれがあり、トレイから電池素子本体を取り出し、組立装置へ供給する前に位置決めを行なう必要があり、組立装置は各組立工程毎に複数種あり、さらに製造量が増加する場合においては、同一種の組立装置が多数台必要となり、しかも組立装置の台数増加と共に位置決め機構の台数が増加し、位置決め機構の装置コストの増加が問題となるが、実施形態１ではこれらの問題点を改善できる。
【００６８】
特許文献３のように、電池を位置決めし、かつ組立装置へ搬送する方法に使用する搬送治具は、加圧により変形がない電池缶の外形を押えて外形形状により位置決めするものであり、巻回後の電池素子本体のような弾性体に適用する場合は加圧により外形形状が変化してしまい、位置決めが定まらないという問題点があり、電池素子本体のように正極板、負極板の両側に脆弱な金属箔が露出している露出金属箔部がある場合には、搬送治具と露出金属箔部が接触し露出金属箔部を変形させてしまうという問題点、更には電池素子本体の正極板と負極板の両側からの組立加工ができないという問題点があるが、実施形態１ではこれらの問題点を改善できる。
【００６９】
特許文献４のように、電池を位置決めし、かつ組立装置へ搬送する方法に使用する搬送治具は、薄型電池の中間製品について電流取り出し端子の損傷を防ぐものであるが、特許文献３と同様の問題点がある。
【００７０】
搬送手段３７の把持機構３８は電池素子本体１を把持し、電池素子本体１を把持した状態で下流側の終端部へ搬送する。このとき、把持機構３８は、図２２に示すように水平方向に１８０°回転する水平回転機構８１か、又は図２３に示すように垂直方向に１８０°回転する垂直回転機構８２を備えることにより、上流側に向けて受け取った電池素子本体１を反転し下流側へ向けることができる。
【００７１】
搬送手段３７の終端部にて下流側の搬送手段４３の把持機構４４への電池素子本体１の受渡しを待機する。搬送手段３７の把持機構３８に水平回転機構８１または垂直回転機構８２を有することにより、図１の電池の組立システムのみならず、電池素子本体１の姿勢方向を組立装置側の組立加工条件に合わせて変更することができる。
【００７２】
（実施形態２）
次に実施形態２を説明する。図２４はこの発明の実施の形態２における電池の組立システムの全体を示す斜視図、図２５〜図２７、図３１は搬送治具１９０の斜視図、図２８〜図３０、図３２〜図３５、図３６〜３８は搬送治具１９０、１９７の動作を示す断面図である。前述の実施の形態１では装置間の搬送は電池素子本体１を把持する把持機構が往復移動を行なう搬送手段によるものであるが、実施の形態２における装置間の搬送は電池素子本体１を位置決め保持する搬送治具１９０とその搬送を行うコンベヤ４７（ａ）、４７（ｂ）によるものである。コンベヤは底面が平滑な搬送治具１９０を搬送するものであればよく、一般にはフリーフローコンベヤ、ベルトコンベヤ等によるものである。図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
次に、図２５〜図２７、図２８〜図３０に基づいて搬送治具１９０について説明する。搬送治具１９０は電池素子本体１を位置決めして保持する上板９４、下板１０１とその締結部にて構成する。上板と下板は前述の把持機構と同様に樹脂製チャック部に位置決めの為の台形形状部１０８を備えている。締結部には、下板に固定接続され、上端に上板位置を規制するストッパ１０２を有する４本のシャフト１０６を備えている。上板のシャフト１０６が通る穴部にはシャフトガイド１０９を備え、シャフトガイドと下板間には、上板を支持する圧縮ばね１０４を備えている。圧縮ばね１０４の作用により、上板はストッパ１０２の位置に押付けられているが、上板を上部から押えると圧縮ばね１０４の弾性変形により上板の位置が降下する機構である。さらに、下板には下板に固定されている軸１０５を支点に回転できるクランプ爪９５を備え、軸１０５に取付けたばね９６が下板側面部とクランプ爪９５の下部とを加圧する機構である。ばね９６の作用によりクランプ爪９５の上部は上板側に倒れ支持される。上板を押し下げるとクランプ爪９５が上板の溝穴１０３に入り、上板の高さを定位置に保持する機構である。
【００７４】
図３６〜図３８に示すように、搬送治具１９７は引張りばね１２５を利用するものでもよい。搬送治具１９７は上板９４と下板１０１とに接続する引張りばね１２５、上板９４に固定されたストッパ１２６、上板の把持形状部１２７を備えている。引っ張りばね１２５は上板９４を下板１０１側へ引っ張る荷重を上板９４に掛けており、ストッパ１２６が上板と下板間の距離を固定する。上板の把持形状部１２７は、外部機構が把持して上板を上昇させる部分であり、溝穴または突起形状であればよい。
【００７５】
外部機構が把持形状部１２７を把持し、搬送治具１９７の上板を持ち上げた状態にて、把持機構３３が電池素子本体を把持し、把持機構３３の把持中心軸９２と搬送治具の把持中心軸９３を一致させるように移載する。外部機構が上板を下げ、その把持を外す。引張りばね１２５の作用により、電池素子本体は上板と下板にて外形形状の固定と位置決めが行われる。前述と同様に、電池素子本体１の外形形状の固定と位置決めを行い、それを保持して搬送することができる。
【００７６】
図３９は２個の巻回体１３０を重ね、テープ１３１の貼付けにて固定したものである。また、図４０は２個の巻回体１３０を重ね、周囲にシート材１３２を巻き、テープ１３１を貼付け結束したものである。図４１は３個の巻回体を結束したものである。図３９〜図４１の例に示すように、複数の巻回体を結束した状態において、巻回軸に垂直な断面形状にて上下左右が対称形状であり、角部が曲面をなし、弾性変形する巻回形状体よりなる電池素子本体についても、図４２、図４３に示すように搬送手段または移載手段の把持機構１３３、１３４、或いは搬送治具１３４の把持により、電池素子本体の外形形状の固定と位置決めを行い、それを保持して搬送することができる。
【００７７】
以上述べた第２の実施形態によれば、電池素子本体１は帯状の正極板２、負極板３及び帯状のセパレータ４を巻回した構成であるため、弾性を有した固体となるが、電池素子本体１の外周面の固定及び位置決めができる電池の組立システム及び電池素子本体の位置決め搬送装置を提供できる。
【００７８】
本発明の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、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の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、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００７９】
前述した実施形態の電池素子本体の構造としては、主に次に述べる第１及び第２の方式があり、このいずれにも本発明を適用できることは言うまでもない。第１の方式は、正極板、負極板、セパレーターを巻回し形成した電池素子の端部の露出金属箔部に電荷を外部に取り出す為の集電部材を接合し、集電部材付きの電池素子を電池缶へ挿入後、電池缶の蓋を取り付け、封止するものである。
【００８０】
第２の方式は、正極板に正極リード（正極タブ）を、負極板に負極リード（負極タブ）を接合し、セパレーターを挟んで巻回し電池素子を形成し、リード付き電池素子本体を電池缶へ挿入し、第１の方式と同様に電池缶に挿入し、封止するものである。
【００８１】
なお、巻回し形成した電池素子の正極板、負極板を電池缶の外部に露出する正極端子、負極端子へ接続する構造は、実施形態に示した形状の集電部材を用いて接続するもの以外に種々ある。
【００８２】
前述の実施形態の例えば把持機構３３のチャック５０ｂの把持面部５２は、３点接触となるように等脚台形形状の凹形状部を例示したが、この把持面部５２の傾斜面部５２ｂのみを、図１２に示すように電池素子本体１の巻回外周面形状に合う曲面５６としてもよい。また、図４４に示すように把持機構３３のチャック５０ｃの把持面部５２は、２点接触となるようにＶ字状（山形状）の凹形状部としてもよい。さらに図４５に示すように把持機構３３のチャック５０ｄの把持面部５２は、面接触となるように円弧形状の凹形状部、つまり把持中心軸５１に対して上下左右に軸対称な形状のものとしてもよい。以上述べたことは、前述したチャック６０ｂ、７２ｂ、８０ｂ、９０ｂ、１５０ｂのいずれに適用してもよい。
【００８３】
本発明の位置決め搬送装置は、正極板と負極板とセパレータを巻回して形成した電池素子本体であれば、何でも適用できる。この場合、電極板の露出金属箔部は、図２のように巻回後の電池素子は両端部に露出金属箔（負極金属箔と正極金属箔）が形成されている例であるが、これとは異なり巻回後の電池素子の片側のみに露出金属箔が形成されたものについても、本発明の位置決め搬送装置は適用できる。
【００８４】
また、前述の実施形態において、仮取付装置Ｂ、本取付装置Ｃの一例として図４又は図５を参照して電池素子本体と集電部材を溶接等による接合方法について説明したが、これに限定されず何らかの手法により取付けられるものであれば何でもよい。
【００８５】
さらに、前述の実施形態における図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１６、図１７、図２８、図２９、図３０、図３２、図３３、図３４、図３６、図３７、図３８、図４４、図４５に示したストッパ５３は、把持機構３３以外の把持機構３５、３６、３８、４２、４４、１３３、１３４にも適用してもよく、ストッパ５３に代わるものであってもよい。
【００８６】
前述の実施形態の電池の組立システムは、図示しない制御装置により巻回装置２１において電池素子本体１を得、これを搬出コンベア３０、昇降機構３１、移載手段３２、搬送手段３４、組立装置３９、搬送手段３７、組立装置４５、移載手段４３を順次自動的に搬送したり、これらに受け取り、受け渡すための把持機構３３、３５、３６、３８、４２、４４、１３３、１３４に電池素子本体１を把持させる動作等の全てが自動的に動作するようになっているが、用途等によっては部分的に半自動で行われるシステムであってもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１…電池素子本体、２…正極板、３…負極板、４…セパレータ、５…電極材塗工部、６…露出金属箔部、７…電池素子本体の内周空洞部、８…集電部材、９…集電部材の接合部、１０…接合部、１１…電池素子本体の厚み、１２…電池素子本体の幅、１３…電池素子本体の長さ、２１…巻回装置、２２…組立装置、３０…巻回後搬出コンベヤ、３１…昇降機構、３２…移載手段、３３…把持機構（受渡し側の把持機構）、３４…搬送手段、３５…把持機構（受取り側の把持機構）、３６…組立装置部把持機構、３７…搬送手段、３８…把持機構、３９…組立装置、４０…組付ヘッド、４１…搬送手段、４２…把持機構、４３…移載手段、４４…把持機構、４５…組立装置、４６…接合ヘッド、４７（ａ）…搬送コンベヤ、４７（ｂ）…リターンコンベヤ、４８（ａ）、４８（ｂ）…搬送治具上板押え機構、４９…クランプ動作機構、５０…チャック、５１…把持機構の把持中心軸、５２、６２…チャックの把持面部、５３…チャックのストッパ、５４…電池素子本体の巻回中心軸、５５…位置決め後の電池素子本体の厚み、５６…チャック形状、５７…位置測定手段、５８…電池素子本体の巻回軸方向長さ、５８（ａ）、５８（ｂ）…電池素子本体の端面位置、５９…電池素子本体の巻回軸方向長さ中心位置、６０…搬送手段把持機構のチャック、７０…チャック押え機構、７１…チャック逃がし部、７２…組立部把持機構のチャック、７３…チャック間隙部、７４…把持中心軸、７５…位置決め後の電池素子本体の厚み、７６…チャック台形形状部、７７…チャック位置決め形状部、８０…搬送手段把持機構のチャック、８１…水平回転機構、８２…垂直回転機構、１９０…搬送治具、９１…搬送治具の把持幅中心、９２…把持中心軸、９３…把持中心軸、９４…上板、９５…クランプ爪、９６…ばね、９７…搬送治具、１０１…下板、１０２…ストッパ、１０３…上板溝穴、１０４…圧縮ばね、１０５…軸、１０６…シャフト、１０８…チャック台形形状部、１０９…シャフトガイド、１１０…クランプ爪の回転方向、１１１…上板押え手段、１１３…クランプ爪、１１５…軸、１１６…クランプ爪、１１８…ばね、１１９…ばね、１２１…チャック位置決め形状部、１２２…チャック台形形状部、１２５…引張りばね、１２６…ストッパ、１２７…上板把持形状部、１３０…巻回体、１３１…テープ、１３２…シート材、１３３…把持機構、１３４…把持機構、１３５…搬送治具。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板の間並びに前記正極板又は前記負極板の外周面に配設されるセパレータからなり、
前記正極板は帯状の導電板からなり、この長手方向と直交する端部に露出金属箔部が前記長手方向に沿って形成され、かつ前記導電板の前記露出金属箔部以外の中央部に電極材塗工部が前記長手方向に沿って形成されたものであり、
前記負極板は帯状の導電板からなり、この長手方向と直交する端部に露出金属箔部が前記長手方向に沿って形成され、かつ前記導電板の前記露出金属箔部以外の中央部に電極材塗工部が前記長手方向に沿って形成されたものであり、
前記正極板と前記負極板と前記セパレータを同一の中心軸の周りに巻回することにより端部に露出金属箔部があり、前記中心軸の端部から見て楕円筒状になるように整形してなる電池素子本体の電荷を外部に取り出す為の集電部材を前記電池素子本体に接合する場合に使用するものであって、
位置決め把持装置本体と、前記位置決め把持装置本体において一端部がそれぞれ互いの対向間隔を任意に調整可能に設けられ、前記電池素子本体の巻回中心軸及び楕円の長辺を含む断面に対して平行になるように前記電池素子本体の外周面であって前記露出金属箔部を除く前記電池素子本体の巻回中心軸方向の中央位置部を把持可能で、各々前記電池素子本体の露出金属箔部を除く前記巻回中心軸方向の中央位置部の外周面を接触し、把持中心へ押える凹形状部を有する２個の板状のチャックをその板面が水平方向となるように備えた把持機構を有し、前記各チャックを前記電池素子本体の外周面で中央位置部に当接させることで、前記電池素子本体の巻回中心軸と、前記把持機構の把持中心軸が一致するように構成したことを特徴とする電池素子本体の位置決め搬送装置。
【請求項２】
正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板の間並びに前記正極板又は前記負極板の外周面に配設されるセパレータからなり、
前記正極板は帯状の導電板の長手方向の中央部に電極材塗工部が形成され、かつ前記電極材塗工部に隣接する端部に露出金属箔部が形成されたものであり、
前記負極板は帯状の導電板の長手方向の中央部に活物質塗工部が形成され、かつ前記電極材塗工部に隣接する端部に露出金属箔部が形成されたものであり、
前記正極板と前記負極板と前記セパレータを同一の中心軸の周りに巻回することにより端部に露出金属箔部があり、前記中心軸の端部から見て楕円筒状になるように整形してなる電池素子本体の電荷を外部に取り出す為の集電部材を前記電池素子本体に接合する場合に使用するものであって、
位置決め把持装置本体と、前記位置決め把持装置本体において一端部がそれぞれ互いの対向間隔を任意に調整可能に設けられ、前記電池素子本体の巻回中心軸及び楕円の長辺を含む断面に対して平行になるように前記電池素子本体の外周面であって前記露出金属箔部近くで前記露出金属箔部を除く外周面端部を把持可能で、各々前記電池素子本体の露出金属箔部を除く前記巻回中心軸方向の外周面を接触し、把持中心へ押える凹形状部を有する４個の棒状のチャックを水平方向となるように備えた把持機構を有し、前記各チャックを前記電池素子本体の外周面端部に当接させることで、前記電池素子本体の巻回中心軸と、前記把持機構の把持中心軸が一致するように構成したことを特徴とする電池素子本体の位置決め搬送装置。
【請求項３】
正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板の間並びに前記正極板又は前記負極板の外周面に配設されるセパレータからなり、
前記正極板は帯状の導電板からなり、この長手方向と直交する端部に露出金属箔部が前記長手方向に沿って形成され、かつ前記導電板の前記露出金属箔部以外の中央部に電極材塗工部が前記長手方向に沿って形成されたものであり、
前記負極板は帯状の導電板からなり、この長手方向と直交する端部に露出金属箔部が前記長手方向に沿って形成され、かつ前記導電板の前記露出金属箔部以外の中央部に電極材塗工部が前記長手方向に沿って形成されたものであり、
前記正極板と前記負極板と前記セパレータを同一の中心軸の周りに巻回することにより端部に露出金属箔部があり、前記中心軸の端部から見て楕円筒状になるように整形してなる電池素子本体の電荷を外部に取り出す為の集電部材を前記電池素子本体に接合する場合に使用するものであって、
一端部がそれぞれ互いの対向間隔を任意に調整可能に設けられ、前記電池素子本体の巻回中心軸及び楕円の長辺を含む断面に対して平行になるように前記電池素子本体の外周面であって前記露出金属箔部近くで前記露出金属箔部を除く外周面端部を把持可能で、各々前記電池素子本体の露出金属箔部を除く前記巻回中心軸方向の外周面端部を接触し、把持中心へ押える凹形状部を有し、その板面が垂直方向となるように備えた４個の板状のチャックと、前記各チャックに対して電池素子本体を押圧するチャック押え機構とを有し、前記各チャックを前記電池素子本体の前記露出金属箔部近くで前記露出金属箔部を除く外周面端部に当接させることで、前記電池素子本体の巻回中心軸と、前記把持機構の把持中心軸が一致するように構成したことを特徴とする電池素子本体の位置決め搬送装置。
【請求項４】
前記電池素子本体の巻回軸方向位置は前記電池素子本体の両端部の位置を測定する非接触位置測定装置にて測定し、前記測定量に基づいて前記把持機構の中心位置を移動し、前記電池素子本体の巻回中心軸方向の位置決めをする制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電池素子本体の位置決め搬送装置。
【請求項５】
前記把持機構は、搬送手段上の上流と下流間にて往復動作をするものであり、上流端位置にてチャックを閉じ電池素子本体を把持し、電池素子本体の外形形状と位置決めを保持した状態で下流へ移動し、下流端にてチャックを開き、下流側の移載手段の把持機構に電池素子本体を受け渡した後、上流端へ移動する動作を行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電池素子本体の位置決め搬送装置。
【請求項６】
前記把持機構は、複数ありこれらは上流と下流間にて往復動作をするものであり、チャックが水平回転機構または垂直回転機構を介して支持されるようにし、把持した電池素子本体の姿勢の位置制御を行なうことを特徴とする請求項５に記載の電池素子本体の位置決め搬送装置。
【請求項７】
前記把持機構は複数あって上板と下板とその締結部とからなり、締結部は上板と下板間に作用するばねと上板を上下にスライドさせる機構と上板と下板間の距離を固定するする支持具を備え、電池素子本体の外形形状と位置決めを保持した状態で搬送手段上を搬送する搬送治具を用いることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電池素子本体の位置決め搬送装置。
【請求項８】
前記把持機構は複数あり、前記電池素子本体の移載において、受渡し側の把持機構と受取り側の把持機構は、電池素子本体の巻回軸方向の両端部と中央部との互いに干渉しない位置をそれぞれ把持し、電池素子本体の外周面を接触し、把持中心へ押える同じ凹形状のチャックを有し、双方の把持中心軸を一致させ把持することにより、電池素子本体の外形形状と位置決めを保持しつつ移載することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の電池素子本体の位置決め搬送装置。
【請求項９】
巻回装置と、第１の搬送手段と、昇降機構と、第１の把持機構と、第２の把持機構と、第１の移載手段と、第２の搬送手段を備え、
前記巻回装置は、複数の電池素子本体を得るものであり、前記電池素子本体は、正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板の間並びに前記正極板又は前記負極板の外周面に配設されるセパレータからなり、前記正極板は帯状の導電板の長手方向の中央部に電極材塗工部が形成され、かつ前記活物質塗工部に隣接する端部に露出金属箔部が形成されたものであり、前記負極板は帯状の導電板の長手方向の中央部に電極材塗工部が形成され、かつ前記電極材塗工部に隣接する端部に露出金属箔部が形成されたものであり、前記正極板と前記負極板と前記セパレータを同一の中心軸の周りに巻回することにより両端部に露出金属箔部があり、前記中心軸の端部から見て楕円筒状になるように整形してなるものであり、
前記第１の搬送手段は、前記巻回装置からの電池素子本体をその巻回中心軸と直交する方向に載置させて一方向に搬送するものであり、
前記昇降機構は前記第１の搬送手段の終端近くに設けられ、前記電池素子本体を移載させる際に前記第１の搬送手段上の電池素子本体を上方に昇降させるものであり、
前記第１の把持機構は、把持機構本体と、把持機構本体に対して一端部がそれぞれ互いの対向間隔を調整可能に水平に設けられ、前記電池素子本体の巻回中心軸及び楕円の長辺を含む断面に対して平行になるように前記電池素子本体の外周面であって前記露出金属箔部近くで前記露出金属箔部を除く外周面端部を把持可能で、各々前記電池素子本体の露出金属箔部を除く前記巻回中心軸方向の外周面端部を接触し、巻回中心へ押える凹形状部を有する４個の棒状のチャックとを備え、
前記第２の把持機構は、把持機構本体と、把持機構本体に対して一端部がそれぞれ互いの対向間隔を調整可能に水平に設けられ、前記電池素子本体の巻回中心軸及び楕円の長辺を含む断面に対して平行になるように前記電池素子本体の外周面であって前記露出金属箔部を除く前記電池素子本体の巻回中心軸方向の中央位置部を把持可能で、各々前記電池素子本体の露出金属箔部を除く前記巻回中心軸方向の中央位置部の外周面を接触し、把持中心へ押える凹形状部を有する２個の板状のチャックとを備え、
前記第２の搬送手段は前記第２の把持機構を載置すると共にこれを往復搬送するものであり、
前記第１の移載手段は、前記第１の把持機構を上下方向、左右方向及び前後方向に移動させ、前記第１の把持機構で把持される前記電池素子本体の方向を変えずに、前記電池素子本体が把持された状態の前記第１の把持機構を、前記第２の把持機構に組み合わせると共に、前記第１の把持機構に把持されている前記電池素子本体を前記第２の把持機構に移して把持させるものであり、
前記巻回装置からの前記電池素子本体を前記第１の搬送手段により搬送し、これを前記第１の把持機構で把持し、この電池素子本体が把持された状態の前記第１の把持機構を、前記移載手段により前記第２の把持機構に組み合せられるように移載し、前記第２の把持機構と前記第１の把持機構とが組合せられた状態で前記第２の搬送手段を搬送し、前記第２の搬送手段により把持された電池素子本体を、下流側に存在する組立装置に順次搬送することを特徴とする電池の組立システム。
【請求項１０】
第１の組立装置と、第３の把持機構と、第４の把持機構と、第３の搬送手段とを備え、前記第１の組立装置は、電池素子本体の極板等の巻回方向と直交する軸方向に端部に集電部材を供給し仮取付けするためのものであって組付ヘッドを備え、
前記電池素子本体は正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板の間並びに前記正極板又は前記負極板の外周面に配設されるセパレータからなり、
前記正極板は帯状の導電板からなり、この長手方向と直交する端部に露出金属箔部が前記長手方向に沿って形成され、かつ前記導電板の前記露出金属箔部以外の中央部に電極材塗工部が前記長手方向に沿って形成されたものであり、
前記負極板は帯状の導電板からなり、この長手方向と直交する端部に露出金属箔部が前記長手方向に沿って形成され、かつ前記導電板の前記露出金属箔部以外の中央部に電極材塗工部が前記長手方向に沿って形成されたものであり、
前記正極板と前記負極板と前記セパレータを同一の中心軸の周りに巻回することにより端部に露出金属箔部があり、前記中心軸の端部から見て楕円筒状になるように整形してなり、
前記集電部材は、電池素子本体の電荷を外部に取り出す為の集電部材を前記電池素子本体に接合する場合に使用するものであり、
前記第３の把持機構は、一端部がそれぞれ互いの対向間隔を任意に調整可能に設けられ、前記電池素子本体の巻回中心軸及び楕円の長辺を含む断面に対して平行になるように前記電池素子本体の外周面であって前記露出金属箔部近くで前記露出金属箔部を除く外周面端部を把持可能で、各々前記電池素子本体の露出金属箔部を除く前記巻回中心軸方向の外周面端部を接触し、把持中心へ押える凹形状部を有し、その板面が垂直方向となるように備えた４個の板状のチャックと、前記各チャックに対して電池素子本体を押圧するチャック押え機構とを有し、
前記第４の把持機構は、把持機構本体と、把持機構本体に対して一端部がそれぞれ互いの対向間隔を調整可能に水平に設けられ、前記電池素子本体の巻回中心軸及び楕円の長辺を含む断面に対して平行になるように前記電池素子本体の外周面であって、前記露出金属箔部を除く前記電池素子本体の巻回中心軸方向の中央位置部を把持可能で、各々前記電池素子本体の露出金属箔部を除く前記巻回中心軸方向の中央位置部の外周面を接触し、把持中心へ押える凹形状部を有する２個の板状のチャックとを備え、
前記第３の搬送手段は前記第４の把持機構を搬送面に回転機構を介して支持され、前記第４の把持機構を往復搬送するものであり、
前記第３の把持機構は、上流側に設置されていて前記電池素子本体を把持する第２の把持機構に有するチャック及び前記第４の把持機構に有するチャックを挿入することが可能で、前記第３の把持機構の各チャックを前記露出金属箔部近くで前記露出金属箔部を除く外周面端部に当接することで、前記電池素子本体の巻回中心軸と、前記把持機構の把持中心軸が一致するように構成したものであり、
前記第２の把持機構で把持される前記電池素子本体の方向を変えずに、前記電池素子本体が把持された状態の前記第２の把持機構を、前記第３の把持機構に組み合わせると共に、前記第２の把持機構に把持されている前記電池素子本体を前記第３の把持機構に移して把持させるものであり、
前記第４の把持機構を前記第３の把持機構に組み合わせると共に、前記第３の把持機構に把持されている前記電池素子本体を前記第４の把持機構に移して把持させるものであり、前記第３の把持機構に把持されている前記電池素子本体を前記第４の把持機構に移した後前記回転機構で前記電池素子本体の方向を変更させ、前記電池素子本体を下流側に搬送するようにしたことを特徴とする電池の組立システム。
【請求項１１】
第２の組立装置と、第５の把持機構と、第２の移載手段と、第６の把持機構と、第４の搬送手段とを備え、
前記第５の把持機構は、把持機構本体と、把持機構本体に対して一端部がそれぞれ互いの対向間隔を調整可能に水平に設けられ、前記電池素子本体の巻回中心軸及び楕円の長辺を含む断面に対して平行になるように前記電池素子本体の外周面であって前記露出金属箔部近くで前記露出金属箔部を除く外周面端部を把持可能で、各々前記電池素子本体の露出金属箔部を除く前記巻回中心軸方向の外周面端部を接触し、把持中心へ押える凹形状部を有する４個の棒状のチャックとを備え、前記各チャックが水平方向となるようにし、前記各チャックを前記電池素子本体の外周面端部に当接させることで、前記電池素子本体の巻回中心軸と、前記把持機構の把持中心軸が一致するように構成したものであり、
前記第２の移載手段は、前記第５の把持機構を支持し、これを上下方向及び前後方向に移載するものであり、
第６の把持機構は把持機構本体と、把持機構本体に対して一端部がそれぞれ互いの対向間隔を調整可能に水平に設けられ、前記電池素子本体の巻回中心軸及び楕円の長辺を含む断面に対して平行になるように前記電池素子本体の外周面であって前記露出金属箔部を除く前記電池素子本体の巻回中心軸方向の中央位置部を把持可能で、各々前記電池素子本体の露出金属箔部を除く前記巻回中心軸方向の中央位置部の外周面を接触し、把持中心へ押える凹形形状部を有する２個の板状のチャックとを備え、
第４の搬送手段は前記第６の把持機構を往復搬送するものであり、
前記第２の組立装置は、電池素子本体の極板等の巻回方向と直交する軸方向の端部に集電部材を接合するための接合ヘッドを備え、
前記電池素子本体は正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板の間並びに前記正極板又は前記負極板の外周面に配設されるセパレータからなり、
前記正極板は帯状の導電板からなり、この長手方向と直交する端部にそれぞれ露出金属箔部が前記長手方向に沿って形成され、かつ前記導電板の前記露出金属箔部以外の中央部に電極材塗工部が前記長手方向に沿って形成されたものであり、
前記負極板は帯状の導電板からなり、この長手方向と直交する端部にそれぞれ露出金属箔部が前記長手方向に沿って形成され、かつ前記導電板の前記露出金属箔部以外の中央部に電極材塗工部が前記長手方向に沿って形成されたものであり、
前記正極板と前記負極板と前記セパレータを同一の中心軸の周りに巻回すると共に、前記中心軸の端部から見て楕円筒状になるように整形してなり、
前記集電部材は、電池素子本体の電荷を外部に取り出す為の集電部材を前記電池素子本体に接合する場合に使用するものであり、
前記移載手段は前記電池素子本体を把持している前記第５の把持機構を移動させ、前記接合ヘッドで前記電池素子本体と集電部材を接合した後、再び前記第５の把持機構を移動させ、前記集電部材が接合された電池素子を前記第５の把持機構から前記第６の把持機構に移し、前記第４の搬送手段により下流の組立工程に移動させることを特徴とする電池の組立システム。

【図１】