(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク（２００）を保持するワーク保持部（１１１）と、
前記ワーク保持部（１１１）を上下動させるワーク保持部上下動機構（１１２）と、
前記ワーク保持部（１１１）で保持されて下降してきたワーク（２００）に倣って、台座（１００）とは移動自在に分離されたパレット（３００）が移動して、ワーク（２００）の位置決め孔（２２５）にパレット（３００）の位置決めピン（３０１）が挿通するように、パレット（３００）を台座（１００）から浮かせて台座（１００）の上面（１００ａ）に対して平行移動自在にするパレット移動自在機構（１００）と、
を含むワーク位置決め装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワーク位置決め装置において、
ワーク（２００）がセットされたパレット（３００）は、後工程の設備の台座に載置される、
ワーク位置決め装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のワーク位置決め装置において、
前記パレット移動自在機構（１００）は、前記台座（１００）の上面（１００ａ）の開口からエアを噴射して前記パレット（３００）を浮かせる機構である、
ワーク位置決め装置。
【請求項４】
ワーク（２００）を保持する保持工程（＃１０１）と、
台座（１００）とは移動自在に分離されたパレット（３００）を台座（１００）から浮かせて台座（１００）の上面（１００ａ）に対して平行移動自在にするパレット移動自在工程（＃１０２）と、
前記ワーク（２００）に倣って前記パレット（３００）が移動して、ワーク（２００）の位置決め孔（２２５）にパレット（３００）の位置決めピン（３０１）が挿通するように、ワーク（２００）を下降させる下降工程（＃１０３）と、
を含むワーク製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のワーク製造方法において、
前記ワーク（２００）は、電池セルパックである、
ワーク製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワーク位置決め装置及びワーク製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池パッケージは、電池セル(単セル)を内包した電池セルパックを所定数積層し、筐体に納めたものである。筐体の内部においては、電池セルパック同士が直列や並列に電気的に接続されている。具体的には、各電池セルパックの電極タブがスポット溶接されることで、互いに直列又は並列に接続されている。このように接続することで、所望の電力性能が得られる。【０００３】
このように電極タブを接続するので、スポット溶接すべき電極タブと、スポット溶接してはいけない電極タブと、がある。そこで、ＪＰ−４４６２３８６−Ｂ２では、特定の電極タブだけを接続できるように、電池セルパックの電極タブを大形で形成しておき、その後カット成型することで、電極タブを特定の形状にしている。
【発明の概要】
【０００４】
ところで、電池セルパックは軟弱であり、各製造工程のたびに保持したのでは、製造効率が悪い。そこで電池製造工場においては、電池セルパックをひとつずつパレットにセットして各工程に送る。そのうちのひとつの工程に電極タブをカット成型する工程がある。この工程では、電極タブを正確な形状にしなければならず、カット精度が要求される。電極タブのカット精度を出すには、パレットに対して電池セルパックを正確に位置決めした上で、さらにそのパレットを設備に対して正確に位置決めしなればならない。しかも上述のように電池セルパックは軟弱であるので、電池セルパックを、パレットに対して正確に位置決めすることが困難であった。さらに量産化を考えると、このような位置決めを短時間で行う必要がある。
【０００５】
ＪＰ−４４６２３８６−Ｂ２では、量産化を想定しておらず、量産化に適した手法が望まれていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、本発明の目的は、タクトタイムを無駄に必要とせず、ワーク（電池セルパック）とパレットとの相対位置を正確に位置決めできるワーク位置決め装置及びワーク製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明のある態様によれば、ワークを保持するワーク保持部と、前記ワーク保持部を上下動させるワーク保持部上下動機構と、を含み、そして前記ワーク保持部で保持されて下降してきたワークに倣ってパレットが移動して、ワークの位置決め孔にパレットの位置決めピンが挿通するように、パレットを基準面に対して平行移動自在にするパレット移動自在機構をさらに含むワーク位置決め装置が提供される。
【０００８】
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、リチウムイオン二次電池のセルパックの内部構成を説明する図である。
【図２】図２は、リチウムイオン二次電池のセルパックの外観を示す図である。
【図３】図３は、電池セルパックをセットするパレットを示す図である。
【図４】図４は、本発明によるワーク位置決め装置の一実施形態に用いる台座を示す図である。
【図５】図５は、本発明によるワーク位置決め装置を用いる製造ラインの平面図である。
【図６】図６は、本発明によるワーク位置決め装置の作動を説明する側面図である。
【図７】図７は、電極タブのカット成型を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態）
図１は、リチウムイオン二次電池のセルパックの内部構成を説明する図であり、図１(Ａ)は斜視図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)のＢ−Ｂ断面図である。なお各部はデフォルメされている。
【００１１】
はじめに本発明の理解を容易にするために、リチウムイオン二次電池のセルパックについて説明する。
【００１２】
リチウムイオン二次電池のセルパック２００は、所定数積層されて電気的に並列接続された単位電池２１０と、外装パック２２０と、を含む。なお図示は省略するが、このリチウムイオン二次電池のセルパック２００が所定数積層されて、アルミニウムなどで形成されたボックス(筐体)に納められてリチウムイオン二次電池パッケージになる。
【００１３】
単位電池２１０は、セパレーター２１１と、正極２１２と、負極２１３と、を含む。
【００１４】
セパレーター２１１は、電解質層である。
【００１５】
正極２１２は、薄板の正極集電体２１２ａと、正極層２１２ｂと、を有する。正極層２１２ｂは、正極集電体２１２ａの両面に形成される。なお、最外層に配置される正極２１２は、正極集電体２１２ａの片面にのみ正極層２１２ｂが形成される。各正極集電体２１２ａは、ひとつに集合されて電気的に並列接続される。図１(Ｂ)では、各正極集電体２１２ａは、左側でひとつに集合する。この集合部分が正極集電部である。
【００１６】
負極２１３は、薄板の負極集電体２１３ａと、負極層２１３ｂと、を有する。負極層２１３ｂは、負極集電体２１３ａの両面に形成される。なお、最外層に配置される負極２１３は、負極集電体２１３ａの片面にのみ負極層２１３ｂが形成される。各負極集電体２１３ａは、ひとつに集合されて電気的に並列接続される。図１(Ｂ)では、各負極集電体２１３ａは、右側でひとつに集合する。この集合部分が負極集電部である。
【００１７】
外装パック２２０は、積層された単位電池２１０を収容する。外装パック２２０の材料は種々考えられるが、たとえば、アルミニウムをポリプロピレンフィルムで被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムのシート材がある。外装パック２２０は、まずはじめに積層された単位電池２１０を収容した状態で、一辺が開口するように三辺が熱融着される。そして電解液が注液された後に残りの一辺も熱融着される。外装パック２２０は、単位電池２１０の電力を外部に取り出すための正極タブ２２２及び負極タブ２２３を備える。
【００１８】
正極タブ２２２は、一端が外装パック２２０の内部で正極集電部に接続され、他端が外装パック２２０の外に出る。
【００１９】
負極タブ２２３は、一端が外装パック２２０の内部で負極集電部に接続され、他端が外装パック２２０の外に出る。
【００２０】
図２は、リチウムイオン二次電池のセルパックの外観を示す図であり、図２(Ａ)は平面図、図２(Ｂ)は側面図である。
【００２１】
電池セルパック２００は、外装パック２２０の一辺(図２(Ａ)では左辺)から正極タブ２２２及び負極タブ２２３が表出している。そして外装パック２２０の熱融着部分であって、正極タブ２２２及び負極タブ２２３の外(図２(Ａ)では正極タブ２２２の上及び負極タブ２２３の下)に位置決め孔２２５が穿孔されている。
【００２２】
図３は、電池セルパックをセットするパレットを示す図であり、図３(Ａ)は平面図、図３(Ｂ)は側面図、図３(Ｃ)は位置決めピンの近傍を拡大した側面図である。
【００２３】
パレット３００は、略四角形である。パレット３００は、樹脂製である。パレット３００には、一辺(図３(Ａ)では左辺)に２つの位置決めピン３０１が設けられている。この位置決めピン３０１は、図３(Ｃ)から判るように、先端が尖っている。位置決めピン３０１の根元の径は、電池セルパック２００の位置決め孔２２５の径に一致する。このため位置決めピン３０１に電池セルパック２００の位置決め孔２２５が挿入されると、パレット３００と電池セルパック２００との相対位置がズレることなく決められる。
【００２４】
またパレット３００には、位置決め孔３０２が穿孔されている。この位置決め孔３０２は、各工程設備の位置決めピンに挿入される。これによって、パレット３００は各工程設備に対してズレることなく位置決めされる。さらにパレット３００の側面には、穴３０３が形成されている。図３(Ａ)では、４つの穴３０３が形成されている。これらの４つの穴３０３にロボットアームのツメが挿入されて、パレット３００が移動させられる。
【００２５】
上述の通り、位置決めピン３０１に電池セルパック２００の位置決め孔２２５が挿入されると、パレット３００と電池セルパック２００との相対位置がズレることなく決められる。ところで電池セルパック２００の位置決め孔２２５は、高分子−金属複合ラミネートフィルムのシート材で形成された外装パック２２０に穿孔されている。このような外装パック２２０は、軟弱であるので、無用に過大な外力がかかると、位置決め孔２２５が拡がったり、変形したり、裂けたりするおそれがある。また外装パック２２０に穿孔された位置決め孔２２５には、積層された各電池セルパックの電極タブ同士の短絡を防止するための絶縁スペーサーから突出するピンが後工程で挿入される。すなわち位置決め孔２２５は、絶縁スペーサーと電池セルパック２００との位置決めにも利用される。そのため位置決め孔２２５の変形等を防止しなければならない（ＪＰ−４３７９４６７−Ｂ２参照）。
【００２６】
本件発明者らは、鋭意研究を重ねることによって、パレット３００が基準面に対して平行移動自在な状態、たとえばパレット３００を浮き上がらせた状態で電池セルパック２００を下降させて位置決め孔２２５をパレット３００の位置決めピン３０１に通せば、外装パック２２０(位置決め孔２２５)が、拡がることも、変形することも、裂けることもなく、しかもタクトタイムを無駄に必要とすることなく、ワーク（電池セルパック２００）とパレットとの相対位置を正確に位置決めできることを見いだした。このような発明者の着想を実現するための具体的な構成を以下に説明する。
【００２７】
図４は、本発明によるワーク位置決め装置の一実施形態に用いる台座を示す図であり、図４(Ａ)は平面図、図４(Ｂ)は縦断面図である。
【００２８】
以下では、そのような、ワーク位置決め装置について説明する。
【００２９】
ワーク位置決め装置のパレット３００を載置する台座１００には、空気供給通路１０１と空気噴射通路１０２とが、形成されている。
【００３０】
空気供給通路１０１は、側面に開口し、空気供給設備から送られた空気が流れる。図４では、６本の空気供給通路１０１が形成されている。
【００３１】
空気噴射通路１０２は、空気供給通路１０１に連続し、上面１００ａに開口する。空気供給通路１０１から流れてきた空気は、空気噴射通路１０２を流れて上方に噴出する。図４では、各空気供給通路１０１に対して２つの空気噴射通路１０２が設けられている。なお空気噴射通路１０２の径は、空気供給通路１０１の径よりも細い。そのため、空気噴射通路１０２を流れる空気のほうが、空気供給通路１０１を流れる空気よりも高速である。
【００３２】
図５は、本発明によるワーク位置決め装置を用いる製造ラインの平面図である。なおこの製造ラインは右側が上流で左側が下流である。
【００３３】
上流工程で製造された電池セルパック２００は、ロボットアーム１１０よりも上流側の製造ラインを流れて、ロボットアーム１１０で吸引保持される(保持工程＃１０１)。ロボットアーム１１０が移動軌跡に沿って回転して、電池セルパック２００を左側の製造ラインに移動させる。この左側の製造ラインには台座１００の上にパレット３００が載置されている。
【００３４】
図６は、本発明によるワーク位置決め装置の作動を説明する側面図である。
【００３５】
ロボットアーム１１０は、電池セルパック２００を吸引保持するワーク保持部１１１と、ワーク保持部１１１を上下動させるワーク保持部上下動機構１１２と、を含む。
【００３６】
ロボットアーム１１０が下降するときには、台座１００から空気が噴出している。これによってパレット３００がわずかに浮き上がって基準面(台座１００の上面１００ａ)に対して平行移動自在な状態になっている(パレット移動自在工程＃１０２)。そしてパレット３００が浮き上がっている状態でロボットアーム１１０が下降して電池セルパック２００をパレット３００に降ろす。このとき電池セルパック２００の位置決め孔２２５がパレット３００の位置決めピン３０１に通る(下降工程＃１０３)。このとき、パレット３００が台座１００から浮き上がっているので、電池セルパック２００の位置に、パレット３００が倣って移動する。そのため、外装パック２２０(位置決め孔２２５)が、裂けることはおろか変形することさえ生じない。
【００３７】
図７は、電極タブのカット成型を説明する図であり、図７(Ａ)はカット前を示し、図７(Ｂ−１)はカット後の電極タブのひとつの形状を示し、図７(Ｂ−２)はカット後の電極タブの別の形状を示す。
【００３８】
図５の左側の製造ラインでは、パレット３００は、電池セルパック２００を吸引保持して移動させたロボットアーム１１０とは別のロボットアームによって移動させられる。具体的には、そのロボットアームのツメがパレット３００の穴３０３に挿入されて持ち上げられて移動させられる。そしてパレット３００は、各工程設備の台座に載置される。このとき、位置決め孔３０２によって各工程設備に対して位置決めされる。この状態で、図７(Ｂ−１)及び図７(Ｂ−２)に示すように、電極タブが所望の形状にカット成型される。なお図面に示されているカット後の電極タブの形状は、単なる例示に過ぎず、これらに限られない。また図７では２種しか示されていないが、電池パッケージの仕様に応じてそれ以上の種類にカット成型される。
【００３９】
またさらに後工程では、絶縁スペーサーから突出されたピンが、電池セルパック２００の位置決め孔２２５に挿入されて、絶縁スペーサーと電池セルパック２００との相対位置が固定される。
【００４０】
本実施形態によれば、台座１００から噴射された空気によってパレット３００を浮かせた状態でワーク（電池セルパック２００）をセットする。このようにしたので、パレット３００の位置決めピン３０１に、電池セルパック２００の位置決め孔２２５を通すときに、電池セルパック２００に倣ってパレット３００が移動する。このため電池セルパック２００に無用な力がかかることを防止でき、外装パック２２０(位置決め孔２２５)が、裂けることはおろか変形することさえ生じない。しかも位置決めに要する時間が短いのでタクトタイムを無駄に必要とすることがないのである。
【００４１】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
【００４２】
たとえば、上記説明においては、パレット３００を基準面に対して平行移動自在にするパレット移動自在機構として、台座１００から空気を噴射させることで、台座１００からパレット３００を浮かせるものを例示したが、これには限られない。磁力の反発力を利用してパレット３００を浮かせてもよい。また台座１００の上面にベアリングボールが配置されているものであってもよい。さらに台座１００の上面に油膜が形成されていてもよい。また台座ではなく、水が貯留された水槽を使用して、水にパレット３００が浮かせれるものであってもよい。
【００４３】
またワークとして電池セルパック２００を例示したが、他の物であってもよい。
【００４４】
本願は２０１０年６月１７日に日本国特許庁に出願された特願２０１０−１３８０５２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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