JP5895461B2 - 電池組付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池とこの電池を収容する枠体との組付けを自動で連続して行う電池組付け装置に関する。

電池は、携帯電話やノート型パソコン等の電子機器の電源として、或いはハイブリッド自動車や電気自動車等の車両用電源として、様々な分野で利用されている。そして、電池には、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池、リチウムイオン二次電池等がある。

そして、電池は、様々な用途の電源として利用される際に、その用途に応じた出力を得るため、複数の単電池（セル）を電気的に接続した組電池（モジュール）として用いられている。例えば、車両用電源として利用される組電池においては、複数の単電池を電気的に直列に接続し、必要となる出力電圧を得ている。この場合、一般に、車両へ搭載する際の省スペース化の観点から、複数の角型の単電池が積層するように配置された組電池が用いられる。このような組電池においては、放熱や、隣り合う単電池同士の絶縁及び断熱等を考慮する必要があり、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。

下記特許文献１に記載された組電池では、隣り合う単電池の間にスペーサが挟み込まれている。そして、このスペーサは、一定以上の熱に反応し熱分解される発泡剤を含有させた絶縁性の樹脂で形成されている。これにより、隣り合う単電池同士を絶縁しつつ、何れかの単電池が異常発熱をした際に、その隣り合う単電池に熱が伝達されることを抑制できる。

特開２０１０−１６５５９７号公報

ところで、単電池同士の絶縁や放熱が確保された組電池として、上記特許文献１のようなスペーサを用いた組電池以外に、単電池（以下、単に「電池」と呼ぶ）を枠体で覆うものがある。即ち、電池と枠体とが組付けられた枠付電池が積層した組電池がある。この組電池の枠付電池を製造する場合、１台の車両に必要な電池の個数が多いもので数百個にもなるため、大量生産できることが望まれている。

そこで、近年本出願人は、電池と枠体との組付けを自動で連続して行う電池組付け装置を用いることを提案している。この電池組付け装置では、電池供給部が電池把持手段に電池を供給するとともに、枠体供給手段が枠体把持手段に枠体を供給して、電池把持手段に把持された電池と枠体供給手段に把持された枠体とが自動で組付けられるようになっている。しかし、電池組付け装置を用いる場合、電池供給部が電池把持手段に電池を供給する際、又は枠体供給部が枠体把持手段に枠体を供給する際に、以下の問題点があった。

即ち、電池供給部又は枠体供給部は、電池又は枠体としてのワークを複数個並べて配置していて、複数のワークのうち一端側のワークを押圧して他端側のワークを電池把持手段又は枠体把持手段へ水平方向に供給する。しかし、供給相手である電池把持手段又は枠体把持手段は、大量生産に対応するために素早く動いて（回転して）いる。このため、ワークを供給する際に、電池把持手段又は枠体供給手段が的確にワークを把持できるように、並べられた複数個のワークを適切な力で押圧する必要がある。このとき、ワークを押圧する力の微調整が難しいという問題点があった。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、電池把持手段又は枠体供給手段が的確にワークを把持できるように、並べられた複数個のワークを適切な力で押圧することができる電池組付け装置を提供することを目的とする。

本発明における電池組付け装置は、電池供給部から供給される電池を把持する電池把持手段と、枠体供給部から供給される枠体を把持する枠体把持手段とを備え、前記電池把持手段に把持された電池と前記枠体把持手段に把持された枠体とを組付けるものであって、前記電池供給部又は前記枠体供給部は、前記電池又は前記枠体であるワークを水平方向に複数個並べて配置する搬送路と、前記搬送路に並べられた複数のワークのうち一端側のワークを押圧して他端側のワークを前記電池把持手段又は前記枠体把持手段へ水平方向に供給する押圧部材と、重力により落下する所定重量の落下部材と、前記落下部材に作用する重力を前記押圧部材に伝達する連結部材とを有することを特徴とする。

この場合には、例えば落下部材の重量を変化させることで、落下部材から連結部材を介して押圧部材に伝達される力は容易に変化する。このように落下部材の重力を利用するため、弾性部材の弾性力やアクチュエータの駆動力を利用する場合に比して、ワークを押圧する力を微調整し易い。従って、電池把持手段又は枠体供給手段が的確にワークを把持できるように、並べられた複数個のワークを適切な力で押圧することができる。

また、本発明の電池組付け装置において、前記落下部材は、鉛直方向に所定距離ずつ離れて複数個設けられ、落下に伴い下側から順次接地することによって前記押圧部材に作用する力を順次減少できるように配置され、また、隣り合う落下部材の間隔は、隣り合うワークの間隔以下となるように設定されている。

この場合には、搬送路に並べられたワークの個数が順次（段階的に）減少することによって、搬送路とワークとの間の摩擦力が順次減少するとともに、複数の落下部材が下側から順次接地することによって、落下部材から押圧部材に作用する力が順次減少する。このため、ワークが搬送路から順次押し出されて摩擦力が順次減少する状況において、搬送路から押し出されるワークの押し出し力、即ち押圧部材に作用する力から摩擦力を引いた力をほぼ一定にすることができる。

また、本発明の電池組付け装置において、隣り合う落下部材の間隔と隣り合うワークとの間隔とが同じになるように設定することが好ましい。

この場合には、落下部材が１個接地することによって押圧部材に作用する力が１個の落下部材に作用する重力分だけ減少するのに対して、ワークが搬送路から１個押し出されることによって摩擦力が１個のワークに作用する摩擦力分だけ減少する。このため、搬送路から押し出されるワークの押し出し力、即ち押圧部材に作用する力から摩擦力を引いた力を常に一定にすることができる。従って、搬送路の摩擦係数、各落下部材の重量、各ワークの重量を適切な値に設定することで、搬送路から押し出されるワークの押し出し力を最適な値で且つ常に一定にすることができる。

また、本発明の電池組付け装置において、前記落下部材を傾斜面に沿って下方へ移動させる傾斜部材が設けられている。

この場合には、例えば傾斜面の傾斜角を変化させることで、落下部材から連結部材を介して押圧部材に伝達される力を容易に変化させることができる。このため、簡単な構造でワークを押圧する力を微調整することができる。

また、本発明の電池組付け装置において、前記傾斜面の傾斜角は、前記傾斜部材の下方に向かう従って徐々に小さくなるように設定されている。

この場合には、搬送路に並べられたワークの個数が順次減少することによって、搬送路とワークとの間の摩擦力が順次減少するとともに、落下部材が傾斜部材の傾斜面に沿って下方へ移動することによって、落下部材から押圧部材に作用する力が連続的に減少する。このため、ワークが搬送路から順次押し出されて摩擦力が順次減少する状況において、搬送路から押し出されるワークの押し出し力、即ち押圧部材に作用する力から摩擦力を引いた力をほぼ一定にすることができる。更に、ワークを押圧する力を緩やか且つ連続的に減少させることができるため、ワークに作用する負荷を極めて小さくすることができる。

本発明によれば、電池把持手段又は枠体供給手段が的確にワークを把持できるように、並べられた複数個のワークを適切な力で押圧することができる電池組付け装置が提供されている。

本実施形態に係る組電池を示した斜視図である。 図１に示した組電池の構成部材である枠付電池を示した斜視図である。 図２に示した枠付電池を単電池と枠体とに分解した斜視図である。 電池組付け装置を概略的に示した図である。 電池と枠体とが組付けられた状態を示した図である。 枠付電池が搬送される状態を示した図である。 （Ａ）第１案の電池供給部を概略的に示した図である。（Ｂ）第２案の電池供給部を概略的に示した図である。 第１実施形態の電池供給部を概略的に示した図である。 （Ａ）搬送路に並べられた電池の個数が多い場合に、ワークを押圧する力と、ワークと搬送路との間の摩擦力と、ワークが搬送路から押し出される力との関係を示した図である。（Ｂ）搬送路に並べられた電池の個数が少ない場合に、ワークを押圧する力と、ワークと搬送路との間の摩擦力と、ワークが搬送路から押し出される力との関係を示した図である。 第１実施係形態の電池供給部において錘が１個接地した状態を示した図である。 第１実施形態の電池供給部において錘が７個接地した状態を示した図である。 第１実施形態の第１変形例の電池供給部を概略的に示した図である。 第１実施形態の第２変形例の電池供給部を概略的に示した図である。 第２実施形態の電池供給部を概略的に示した図である。 第２実施形態の電池供給部において全てのワークが搬送路から押し出された状態を示した図である。

本発明に係る電池組付け装置の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態に係る組電池１を示した斜視図であり、図２は、図１に示した組電池１の構成部材である枠付電池１０を示した斜視図である。また、図３は、図２に示した枠付電池１０を単電池２０と枠体３０とに分解した斜視図である。

組電池１は、図１に示すように、複数の枠付電池１０が積層された電池群である。枠付電池１０は、図２及び図３に示すように、単電池２０と枠体３０とが組付けられたものである。この組電池１では、図１に示すように、枠付電池１０が一方向に並べて積層するように配置され、両端がエンドプレート２によって挟み込まれている。そして、金属プレート３が架け渡されることで、各枠付電池１０が固定されている。枠付電池１０における複数の単電池２０（以下、単に「電池２０」と呼ぶ）は、バスバー４によって、電気的に接続されている。

電池２０は、図２及び図３に示すように、その外形が直方体状のリチウムイオン二次電池である。この電池２０は、正極板と負極板とを、それらの間にセパレータを挟み込みつつ扁平形状に捲回してなる発電要素（捲回電極体）と、リチウム塩を溶解させた有機溶剤からなる電解液とをその内部に収容している。

枠体３０は、図２及び図３に示すように、隣り合う電池２０の外面同士を絶縁するために、絶縁性の樹脂で形成されている。また、枠体３０は、組電池１に対して振動や衝撃が加えられた際に電池２０のズレ、ガタを防止するものであり、且つ耐熱機能を有するものである。この枠体３０は、底面３１と、その四辺に設けられた壁面３２とを有し、全体として扁平な直方体形状をしている。これにより、枠体３０は、電池２０を収容できるようになっている。そして、枠付電池１０において、電池２０と枠体３０とがツメの引っ掛け等によって容易に外れないようになっている。

このような枠付電池１０では、生産性向上のために電池２０と枠体３０との連続した自動組付けが望まれている。図４は、連続した自動組付けを行う電池組付け装置４０を概略的に示した図である。ここで、図４では、電池２０と枠体３０との組付けが分かり易いように、枠体３０をコの字の断面形状で示すことにする。

電池組付け装置４０は、図４に示すように、電池２０を第１円Ｃ１周りに回転させる電池回転手段５０と、枠体３０を第２円Ｃ２周りに回転させる枠体回転手段６０とを備えている。そして、電池組付け装置４０は、電池回転手段５０によって把持された電池２０と、枠体回転手段６０によって把持された枠体３０とを、中央の組付け位置Ｙに搬送して組付けるようになっている。組付け位置Ｙは、電池２０と枠体３０との組付けが完了する位置であり、第１円Ｃ１の回転中心Ｏ１と第２円Ｃ２の回転中心Ｏ２とを結んだ直線上に位置する。

電池回転手段５０は、第１円Ｃ１の回転中心Ｏ１から径方向に延びる回転アーム５１と、この回転アーム５１の径外方端部に取付けられている把持治具（電池把持手段）５２と、この把持治具５２が接近したときに把持治具５２に向けて電池２０を押し出す電池供給部５３とを有している。回転アーム５１は、周方向に１８０度離れて二個設けられていて、径内方向端部を回転中心Ｏ１として図４の反時計方向に回転する。

把持治具５２は、電池２０を把持した状態で第１円Ｃ１周りに回転するものであり、各回転アーム５１にそれぞれ取付けられている。各把持治具５２は、略Ｔ字状に形成されていて、軸部５４と、この軸部５４の先端に取付けられている略コ字状の把持部５５とを有している。軸部５４は、回転アーム５１の径外方端部にピン結合されている。これにより、把持治具５２は、第１円Ｃ１周りに回転するとともに、旋回中心Ｚ１を支点として揺動可能である。

回転アーム５１と把持治具５２とは、回転方向（図４の反時計方向）の前方側に設けられたスプリング５６によって連結されている。これにより、通常の状態では、把持治具５２の軸部５４の中心線Ｌ１は、回転アーム５１の中心線Ｒ１に対して回転方向に所定角度θ１傾くように設定されている。また、把持治具５２は、回転する回転アーム５１に対して旋回中心Ｚ１を支点として揺動可能であるが、スプリング５６の付勢力を受けながら揺動することになる。

電池供給部５３は、回転する把持治具５２に対して電池２０を一つずつ供給するものである。この電池供給部５３は、複数の並べられた電池２０を収容していて、各電池２０をスライドさせるようになっている。これにより、並べられた電池２０のうち、電池回転手段５０に一番近い電池２０が押し出されることになる。電池２０が押し出されるタイミングは、回転する把持治具５２が最接近する僅か前であって、電池２０が把持部５５の内部に入り込むことができるように制御されている。電池供給部５３のその他の構成については、後に詳しく説明する。

枠体回転手段６０は、第２円Ｃ２の回転中心Ｏ２から径方向に延びる回転アーム６１と、この回転アーム６１の径外方端部に取付けられている把持治具（枠体把持手段）６２と、この把持治具６２が接近したときに把持治具６２に向けて枠体３０を押し出す枠体供給マガジン６３とを有している。ここで、回転アーム６１は、周方向に１８０度離れて二個設けられていて、径内方向端部を回転中心Ｏ２として図４の時計方向に回転する。

把持治具６２は、枠体３０を把持した状態で第２円Ｃ２周りに回転するものであり、各回転アーム６１にそれぞれ取付けられている。各把持治具６２は、略Ｔ字状に形成されていて、軸部６４と、この軸部６４の先端に取付けられている略コ字状の把持部６５とを有している。軸部６４は、回転アーム６１の径外方端部にピン結合されている。これにより、把持治具６２は、第２円Ｃ２周りに回転するとともに、旋回中心Ｚ２を支点として揺動可能である。

回転アーム６１と把持治具６２とは、回転方向（図４の時計方向）の前方側に設けられたスプリング６６によって連結されている。これにより、通常の状態では、把持治具６２の軸部６４の中心線Ｌ２は、回転アーム６１の中心線Ｒ２に対して回転方向に所定角度θ２傾くように設定されている。ここで、所定角度θ２は、上記した所定角度θ１と同一の角度である。把持治具６２は、回転する回転アーム６１に対して旋回中心Ｚ２を支点として揺動可能であるが、スプリング６６の付勢力を受けながら揺動することになる。

枠体供給マガジン６３は、回転する把持治具６２に対して枠体３０を一つずつ供給するものである。この枠体供給マガジン６３は、複数の並べられた枠体３０を収容していて、各枠体３０をスライドさせるようになっている。これにより、並べられた枠体３０のうち、枠体回転手段６０に一番近い枠体３０が押し出されることになる。枠体３０が押し出されるタイミングは、回転する把持治具６２が最接近する僅か前であって、枠体３０が把持部６５の内部に入り込むことができるように制御されている。

次に、上述したように構成された電池組付け装置４０において、電池２０と枠体３０とが組付けられる工程について説明する。電池回転手段５０では、回転している一方側の把持治具５２が、電池供給部５３から押し出された一つの電池２０を掴み取る。また、枠体回転手段６０では、回転している一方側の把持治具６２が、枠体供給マガジン６３から押し出された一つの枠体３０を掴み取る。こうして、把持された電池２０及び枠体３０は、回転アーム５１，６１の回転により、図４に示した組付け位置Ｙに同じタイミングで送られる。ここで、図５は、電池２０と枠体３０とが組付けられた状態を示した図である。

図５に示すように、組付け位置Ｙでは、把持治具５２，６２は、スプリング５６，６６の付勢力に抗して旋回中心Ｚ１，Ｚ２を支点に揺動していて、回転アーム５１，６１の中心線Ｒ１，Ｒ２及び把持治具５２，６２の中心線Ｌ１，Ｌ２の全てが、一直線上になる。このため、電池２０と枠体３０とは、真正面に対向した状態で図５の左右から押し付けられる。こうして、電池２０と枠体３０とがほぼ均等に作用する圧力によって組付けられて、枠付電池１０が作成される。

図６は、枠付電池１０が搬送される状態を示した図である。図６に示すように、枠付電池１０が作成された後、枠付電池１０はコンベア７０を介して次の工程へと送られる。そして、回転している一方側の把持治具５２，６２は、電池供給部５３，枠体供給マガジン６３の方へ近づいていき、電池供給部５３，枠体供給マガジン６３から電池２０，枠体３０を掴み取る。また、回転している他方側の把持治具５２，６２は、組付け位置Ｙの方へ近づいていき、電池２０と枠体３０との組付けを同様に行う。

ところで、上述した電池組付け装置４０の電池供給部５３は、電池２０（以下、「ワーク２０」と適宜呼ぶ）を複数個並べて配置していて、複数のワーク２０のうち一端側のワーク２０を押圧して他端側のワーク２０を把持治具５２に向けて水平方向に供給するようになっているが、以下の問題点がある。即ち、ワーク２０の供給相手である把持治具５２は、大量生産に対応するために素早く回転している。このため、ワーク２０を供給する際に、把持治具５２が的確にワーク２０を把持できるように、並べられた複数個のワーク２０を適切な力で押圧する必要がある。このとき、ワーク２０を押圧する力の微調整が難しいという問題点があった。

ここで、第１案として、並べられたワーク２０を弾性力を利用して押圧する電池供給部１５３について説明する。図７（Ａ）は、第１案の電池供給部１５３を概略的に示した図である。第１案の電池供給部１５３は、図７（Ａ）に示すように、ワーク２０を水平方向に複数個並べて配置する搬送路１８１と、ワーク２０を押圧する押圧部材１８２と、押圧部１８２に一端部１８３ａが接続されているスプリング１８３と備えた構成である。

第１案の電池供給部１５３では、スプリング１８３の他端部１８３ｂを引っ張ることによって、並べられた複数のワーク２０のうち一端側のワーク２０を押圧するようになっている。しかし、この第１案では、並べられているワーク２０の個数に応じて、スプリング１８３の長さが異なり、スプリング１８３の弾性力が変化することになる。即ち、図７の仮想線で示すように並べられたワーク２０の個数が多い場合には、ワーク２０が押圧される力が大きいのに対して、図７の実線で示すように並べられたワーク２０の個数が少ない場合には、ワーク２０が押圧される力が小さくなる。このため、第１案の電池供給部１５３のようにスプリング（弾性部材）１８３の弾性力を利用する場合、スプリング１８３の弾性力の変化が大きいことによって、ワーク２０を押圧する力の微調整が難しい。

また、第２案として、並べられたワーク２０をアクチュエータ２８３が発生させる駆動力を利用して押圧する電池供給部２５３について説明する。図７（Ｂ）は、第２案の電池供給部２５３を概略的に示した図である。第２案の電池供給部２５３は、図７（Ｂ）に示すように、ワーク２０を水平方向に複数個並べて配置する搬送路２８１と、ワーク２０を押圧する押圧部材２８２と、押圧部材２８２にシリンダロッド２８３ａが接続されているエアシリンダ等のアクチュエータ２８３とを備えた構成である。

第２案の電池供給部２５３では、アクチュエータ２８３がシリンダロッド２８３ａを伸長させることによって、並べられた複数のワーク２０のうち一端側のワーク２０を押圧するようになっている。しかし、この第２案では、アクチュエータ２８３が発生させる駆動力の最低値が、ワーク２０を押圧する力の適正値より大きくなる。このため、第２案の電池供給部２５３のようにアクチュエータ２８３の駆動力を利用する場合、ワーク２０が把持治具５２に向けて急に勢い良く押し出されて、把持治具５２が電池２０を的確に把持できないおそれがある。

そこで、第１実施形態の電池供給部５３は、上記した問題点に対処すべく、図８に示すように構成されている。図８は、電池供給部５３を概略的に示した図である。電池供給部５３は、図８に示すように、ワーク２０を水平方向に複数個並べて配置する搬送路８１と、ワーク２０を押圧する押圧部材８２と、重力によって落下する錘８３と、この錘８３を吊り下げるロープ（連結部材）８４と、このロープ８４をガイドするガイドローラ８５と、ロープ８４を巻き取る巻き取りドラム８６とを有している。

搬送路８１は、ワーク２０が水平方向に移動し易いように平面状に形成されている。図８では、搬送路８１の上に並べられたワーク２０が８個示されていて、押圧部材８２に近いワーク２０から順番にワーク２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈと呼ぶことにする。なお、搬送路８１の上に並べられるワーク２０の個数は８個に限定されるものではなく、適宜変更可能である。各ワーク２０Ａ〜２０Ｈの下側には、ワーク２０Ａ〜２０Ｈを搬送路８１に対して滑り易くするとともに、把持治具５２がワーク２０Ａ〜２０Ｈを把持し易くするためのスリッパ２１が取付けられている。

押圧部材８２は、Ｌ字状に形成されていて、上端部でワーク２０Ａ（ワーク２０Ａに取付けられたスリッパ２１）を図８の左側に押圧するようになっている。ワーク２０Ａが押圧されると、各ワーク２０Ａ〜２０Ｈが図８の左側へスライドして、ワーク２０Ｈが搬送路８１から押し出される。こうして、ワーク２０Ｈが把持治具５２に向けて供給されることになる。押圧部材８２の下端部には、ロープ８４の一端部が接続されている。

錘８３は、ワーク２０の個数と同じ８個設けられていて、ロープ８４に取付けられている。各錘８３は、固定されている平面状の固定部材８７に対して宙に浮いていて、固定部材８７に近い錘８３から順番に錘８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃ，８３Ｄ，８３Ｅ，８３Ｆ，８３Ｇ，８３Ｈと呼ぶことにする。各錘８３Ａ〜８３Ｈは、それぞれ同じ所定重量になるように形成されている。また、隣り合う錘８３Ａ〜８３Ｈの間隔Ｙ１、及び錘８３Ａと固定部材８７の接地面８７ａとの間隔Ｙ２は、隣り合うワーク２０Ａ〜２０Ｈの間隔Ｘ１と同じになるように設定されている。

ロープ８４は、錘８３の重力を押圧部材８２に伝達するものである。このロープ８４は、ガイドローラ８５によってガイドされることによって、水平方向に延びる水平部８４ａと、鉛直方向に延びる鉛直部８４ｂとを有している。鉛直部８４ｂには各錘８３Ａ〜８３Ｈが取付けられているため、各錘８３Ａ〜８３Ｈに作用する重力が作用している。しかし、巻き取りドラム８６が、各錘８３Ａ〜８３Ｈに作用する重力と同じ力で鉛直部８４ｂを図１０の上側へ引っ張っている。このため、図８では、各錘８３Ａ〜８３Ｈが宙に浮いた状態が保たれている。そして、巻き取りドラム８６が、鉛直部８４ｂに対する引っ張りを解除すると、各錘８３Ａ〜８３Ｈに作用する重力がロープ８４を介して押圧部材８２に伝達されて、押圧部材８２がワーク２０Ａ（スリッパ２１）を図８の左側に押圧するようになっている。

ここで、搬送路８１の上に並べられたワーク２０Ａ〜２０Ｈを押圧する際の留意点について、図９を用いて説明する。図９（Ａ）に示すように、搬送路８１の上に並べられたワーク２０の個数が多い場合、ワーク２０と搬送路８１との間の摩擦力Ｎが大きい。一方、図９（Ｂ）に示すように、搬送路８１の上に並べられたワーク２０の個数が少ない場合、ワーク２０と搬送路８１との間の摩擦力Ｎが小さい。このように、並べられているワーク２０の個数に応じて摩擦力Ｎが変化するため、仮にワーク２０を押圧する力Ｆが一定であっても、ワーク２０が搬送路８１から押し出される力ｆは一定にならない。

そこで、本実施形態では、上記した留意点に対処すべく、図８に示すように、各錘８３Ａ〜８３Ｈは、鉛直方向に間隔Ｙ１ずつ離れて配置され、落下に伴い固定部材８７の接地面８７ａに順次接地するようになっている。こうして、押圧部材８２に伝達される各錘８３Ａ〜８３Ｈの重力が徐々に減少していき、摩擦力Ｎの変化（減少）に対応することができる。ここで各錘８３Ａ〜８３Ｈは、全て同じ形状に形成されていて、隣り合う錘８３Ａ〜８３Ｈに重なり合うことができるように、下側に係合凹部８３ａを有し、上側に係合凹部８３ａと係合可能な係合凸部８３ｂを有している。

上記のように構成された電池組付け装置４０の作用効果について説明する。第１実施形態の電池供給部５３では、図８に示すように、各錘８３Ａ〜８３Ｈに作用する重力がロープ８４を介して押圧部材８２に伝達されて、押圧部材８２がワーク２０Ａ（スリッパ２１）を図８の左側に押圧するようになっている。このように各錘８３Ａ〜８３Ｈの重力を利用するため、例えば各錘８３Ａ〜８３Ｈの重量を変化させることで、押圧部材８２がワーク２０Ａを押圧する力を容易に変化させることができる。従って、図７（Ａ）に示すようなスプリング１８３の弾性力を利用する場合や、図７（Ｂ）に示すようなアクチュエータ２８３の駆動力を利用する場合に比して、ワーク２０Ａを押圧する力Ｆを微調整し易い。この結果、把持治具５２がワーク２０を的確に把持できるように、並べられたワーク２０を適切な力で押圧することができる。

特に、この第１実施形態では、図８に示した状態から各錘８３Ａ〜８３Ｈが間隔Ｙ１だけ鉛直方向に落下すると、ワーク２０Ｈが搬送路８１から押し出されるとともに、図１０に示すように、錘８３Ａが固定部材８７の接地面８７ａに接地する。これにより、錘８３Ａに作用する重力を除いた、錘８３Ｂ〜８３Ｈに作用する重力が押圧部材８２に伝達される。こうして、押圧部材８２がワーク２０Ａを押圧する力Ｆが僅かに減少する。

そして、図１０に示した状態から図１１に示すように、各錘８３Ｂ〜８３Ｇが固定部材８７に順次接地して、押圧部材８２がワーク２０Ａを押圧する力Ｆが段階的に減少する。このとき、搬送路８１の上に並べられたワーク２０の個数も段階的に減少するため、ワーク２０と搬送路８１との間の摩擦力Ｎも段階的に減少する。このため、搬送路８１から押し出されるワーク２０に作用する力（以下、「押し出し力ｆ」と呼ぶ）を一定にすることができる。ここで、押し出し力ｆは、押圧部材８２がワーク２０Ａを押圧する力Ｆから、摩擦力Ｎを引いた力である。なお、図１０及び図１１において、接地面８７ａに接地した錘８３が白く示されている。

ここで、押し出し力ｆを常に一定にできる理由について、式を用いて詳しく説明する。押し出し力ｆは、上述したように以下の［式１］で表すことができる。
［式１］ｆ＝Ｆ−Ｎ
そして、押圧部材８２がワーク２０Ａを押圧する力Ｆは、以下の［式２］で表すことができる。
［式２］Ｆ＝ｎ×Ｍ×ｇ
上記したｎは錘８３Ａ〜８３Ｈのうち宙に浮いている錘８３の個数であり、Ｍは各錘８３Ａ〜８３Ｈの重量であり、ｇは重力加速度である。
また、摩擦力Ｎは、以下の［式３］で表すことができる。
［式３］Ｎ＝ｍ×μ×Ｗ×ｇ
上記したｍは搬送路８１の上に並べられているワーク２０の個数であり、μは搬送路の（動）摩擦係数であり、Ｗはワーク２０の重量である。

そして、上記した［式１］に［式２］と［式３］を代入すると以下の［式４］が成り立つ。
［式４］ｆ＝（ｎ×Ｍ×ｇ）−（ｍ×μ×Ｗ×ｇ）
ここで、ｎは、変化する値であるが、各錘８３Ａ〜８３Ｇが固定部材８７の接地面８７ａに順次接地することによって８から０まで段階的に減る。また、ｍも、変化する値であるが、ワーク２０Ｈ〜２０Ａが搬送路８１から順次押し出されることによって８から０まで段階的に減る。そして、この第１実施係形態では、隣り合う錘８３Ａ〜８３Ｈの間隔Ｙ１と隣り合うワーク２０Ａ〜２０Ｈの間隔Ｘ１は同じになるように設定されているため、ｎとｍは同じタイミングで段階的に減少していく。従って、上記した押し出し力ｆを常に一定にすることができる。

こうして、この第１実施形態において、搬送路８１の摩擦係数μ、各錘８３Ａ〜８３Ｈの重量Ｗ、各ワーク２０Ａ〜２０Ｈの重量Ｗを適切な値に設定することで、搬送路８１から押し出されるワーク２０の押し出し力ｆを最適な値で且つ常に一定に保つことができる。この結果、把持治具５２が、搬送路８１から押し出されるワーク２０を常に安定して把持することができる。

また、第１実施形態において、電池供給部５３には、ワーク２０Ａ〜２０Ｈを押し出すためのアクチュエータ及び制御装置を設ける必要がない。このため、電池組付け装置４０の設備投資額を小さくすることができる。

上記した第１実施形態の第１変形例について、図１２を用いて説明する。図１２は、第１変形例の電池供給部５３Ａを概略的に示した図である。第１変形例では、図１２に示すように、錘８３の個数が上記した第１実施形態の錘８３の個数の２分の１になっている。即ち、４個の錘８３Ｂ，８３Ｄ，８３Ｆ，８３Ｈが設けられている。また、各錘８３Ｂ〜８３Ｈの重量は、第１実施形態の各錘８３Ａ〜８３Ｈの重量の２倍に設定されている。そして、隣り合う錘８３Ｂ〜８３Ｈの間隔Ｙ３が、第１実施形態の隣り合う錘８３Ａ〜８３Ｈの間隔Ｙ１（図８参照）の２倍になっている。第１変形例のその他の構成は、上記した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。

第１変形例では、第１実施形態に比べて、錘８３の個数を減らすことで、各錘８３Ｂ〜８３Ｈの設置、調整作業を容易にすることができる。但し、押圧部材８２がワーク２０Ａ〜２０Ｈに対して押圧する力の変化が、第１実施形態に比べて大きくなるため、ワーク２０Ａ〜２０Ｈに作用する負荷が大きくなる。

続いて、上記した第１実施形態の第２変形例について、図１３を用いて説明する。図１３は、第２変形例の電池供給部５３Ｂを概略的に示した図である。第２変形例では、図１３に示すように、錘８３の個数が上記した第１実施形態の錘８３の個数の２倍になっている。即ち、１６個の錘８３Ａ１，８３Ａ２，８３Ｂ１，８３Ｂ２，８３Ｃ１，８３Ｃ２，８３Ｄ１，８３Ｄ２，８３Ｅ１，８３Ｅ２，８３Ｆ１，８３Ｆ２，８３Ｇ１，８３Ｇ２，８３Ｈ１，８３Ｈ２が設けられている。また、各錘８３Ａ１〜８３Ｈ２の重量は、第１実施形態の各錘８３Ａ〜８３Ｈの重量の２分の１に設定されている。そして、隣り合う錘８３Ａ１〜８３Ｈ２の間隔Ｙ４が、第１実施形態の隣り合う錘８３Ａ〜８３Ｈの間隔Ｙ１（図８参照）の２分の１になっている。第２変形例のその他の構成は、上記した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。

第２変形例では、押圧部材８２がワーク２０Ａ〜２０Ｈに対して押圧する力の変化が、第１実施形態に比べて小さくなるため、ワーク２０Ａ〜２０Ｈに作用する負荷を小さくすることができる。但し、第１実施形態に比べて、錘８３の個数が多くなるため、各錘８３Ｂ〜８３Ｈの設置、調整作業が煩雑になる。

次に、第２実施形態について、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４は、第２実施形態の電池供給部５３Ｃを概略的に示した図である。第２実施形態では、錘８３が一個だけ設けられていて、この錘８３を傾斜面８８ａに沿って下方へ移動させる傾斜部材８８が設けられている。傾斜面８８ａの傾斜角θは、傾斜部材８８の下方に向かうに従って徐々に小さくなるように設定されている。ここで、傾斜角θとは、水平方向に延びる直線と傾斜面８８ａの接線とが成す角度である。

この第２実施形態では、図１４に示すように、８個全てのワーク２０Ａ〜２０Ｈが搬送路８１の上に並べられている状態において、錘８３の傾斜面８８ａに対する位置は、傾斜角θが６０°になるように設定されている。また、図１５に示すように、８個全てのワーク２０Ａ〜２０Ｈが搬送路８１から押し出された状態において、錘８３の傾斜面８８ａに対する位置は、傾斜角θが３０°になるように設定されている。図１４に示した状態から図１５に示した状態までの錘８３の移動距離は、並べられたワーク２０Ａ〜２０Ｈの一端から他端までの距離と同じである。なお、錘８３に引っ張られるロープ８４は、錘８３の傾斜面８８ａに沿った動きに追従し易いように、２個のガイドローラ８５によってガイドされている。第２実施形態のその他の構成は、上記した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。

第２実施形態の作用効果について説明する。図１４に示すように、錘８３には、重力Ｗｇが作用する。そして、錘８３は、傾斜面８８ａの接線方向に対する重力Ｗｇの分力Ｗｇｓｉｎθによって、傾斜面８８ａに沿って落下する。このとき、分力Ｗｇｓｉｎθは錘８３の落下に従って連続的に小さくなる。このため、錘８３から押圧部材８２に作用する力が連続的に減少する。従って、ワーク２０Ａ〜２０Ｈを押圧する力を緩やか且つ連続的に減少させることができる。

こうして、この第２実施形態では、搬送路８１の摩擦係数μ、錘８３の重量Ｗ、各ワーク２０Ａ〜２０Ｈの重量、傾斜面８８ａの傾斜角θを適切な値に設定することで、搬送路８１から押し出されるワーク２０の押し出し力ｆ、即ち押圧部材８２に作用する力Ｆから摩擦力Ｎを引いた力をほぼ一定にすることができる。

また、第２実施形態では、押圧部材８２がワーク２０Ａ〜２０Ｈに対して押圧する力が、緩やかに小さくなるため、ワーク２０Ａ〜２０Ｈに作用する負荷を極めて小さくすることができる。こうして、負荷に起因するワーク２０の不良品を減らすことができ、ワーク２０（電池２０）の歩留まりを高くすることができる。第２実施形態のその他の作用効果は、上記した第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。

以上、本発明に係る電池組付け装置４０について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、各実施形態において、電池組付け装置４０は、把持治具５２，６２を回転させる電池回転手段５０，枠体回転手段６０を用いて電池２０と枠体３０とを組付けたが、電池２０と枠体３０とを組付ける構造は上記した構造に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、把持治具を直線的に移動させる電池移動手段及び枠体移動手段とを用いて、電池２０と枠体３０とを組付けても良い。

また、第１実施形態において、電池供給部５３が、本発明に係る電池供給部として、各錘８３Ａ〜８３Ｈに作用する重力を利用して各ワーク２０Ａ〜２０Ｈを押圧するようになっているが、枠体供給マガジン６３が、本発明に係る枠体供給部として、各錘に作用する重力を利用して各枠体３０を押圧するようになっていても良い。

また、第１実施形態の第１変形例において、錘８３の個数は、上記した第１実施形態の錘８３の個数の２分の１になっているが、適宜変更可能であり、３分の１又は４分の１等であっても良い。また、隣り合う錘８３Ｂ〜８３Ｈの間隔Ｙ３は、第１実施形態の隣り合う錘８３Ａ〜８３Ｈの間隔Ｙ１の２倍になっているが、適宜変更可能であり、３倍又は４倍等であっても良い。

また、第１実施形態の第２変形例において、錘８３の個数は、上記した第１実施形態の錘８３の個数の２倍になっているが、適宜変更可能であり、３倍又は４倍等であっても良い。また、隣り合う錘８３Ｂ〜８３Ｈの間隔Ｙ４は、第１実施形態の隣り合う錘８３Ａ〜８３Ｈの間隔Ｙ１の２分の１になっているが、適宜変更可能であり、３分の１又は４分の１等であっても良い。

また、第２実施形態において、錘８３の個数、傾斜面８８ａの傾斜角θの変化度合は適宜変更可能である。また、傾斜部材８８を簡単な構造にするために、傾斜面の８８ａの傾斜角θは一定であっても良い。

１ 組電池
１０ 枠付電池
２０ 電池（ワーク）
３０ 枠体
４０ 電池組付け装置
５０ 電池回転手段
５２ 把持治具
５３，５３Ａ〜５３Ｃ 電池供給部
６０ 枠体回転手段
６２ 把持治具
８１ 搬送路
８２ 押圧部材
８３ 錘
８７ 固定部材
８８ 傾斜部材
８８ａ 傾斜面

Claims (3)

1. 電池供給部から供給される電池を把持する電池把持手段と、
   枠体供給部から供給される枠体を把持する枠体把持手段とを備え、
   前記電池把持手段に把持された電池と前記枠体把持手段に把持された枠体とを組付ける電池組付け装置において、
   前記電池供給部又は前記枠体供給部は、
   前記電池又は前記枠体であるワークを水平方向に複数個並べて配置する搬送路と、
   前記搬送路に並べられた複数のワークのうち一端側のワークを押圧して他端側のワークを前記電池把持手段又は前記枠体把持手段へ水平方向に供給する押圧部材と、
   重力により落下する所定重量の落下部材と、
   前記落下部材に作用する重力を前記押圧部材に伝達する連結部材とを有し、
   前記落下部材は、鉛直方向に所定距離ずつ離れて複数個設けられ、落下に伴い下側から順次接地することによって前記押圧部材に作用する力を順次減少できるように配置されていること、
   隣り合う落下部材の間隔は、隣り合うワークの間隔以下となるように設定することを特徴とする電池組付け装置。
2. 請求項１に記載された電池組付け装置において、
   隣り合う落下部材の間隔と隣り合うワークとの間隔とが同じになるように設定することを特徴とする電池組付け装置。
3. 電池供給部から供給される電池を把持する電池把持手段と、
   枠体供給部から供給される枠体を把持する枠体把持手段とを備え、
   前記電池把持手段に把持された電池と前記枠体把持手段に把持された枠体とを組付ける電池組付け装置において、
   前記電池供給部又は前記枠体供給部は、
   前記電池又は前記枠体であるワークを水平方向に複数個並べて配置する搬送路と、
   前記搬送路に並べられた複数のワークのうち一端側のワークを押圧して他端側のワークを前記電池把持手段又は前記枠体把持手段へ水平方向に供給する押圧部材と、
   重力により落下する所定重量の落下部材と、
   前記落下部材に作用する重力を前記押圧部材に伝達する連結部材とを有し、
   前記落下部材を傾斜面に沿って下方へ移動させる傾斜部材が設けられていること、
   前記傾斜面の傾斜角は、前記傾斜部材の下方に向かう従って徐々に小さくなるように設定されていることを特徴とする電池組付け装置。

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