(57)【要約】【課題】  係合部同士の係合の解除を容易化可能な積層装置を提供する。【解決手段】  積層装置１は、第１方向に沿って延在するシャフト２と、構成部品のそれぞれが載置される複数の載置部材３と、シャフト２と載置部材３とを互いに接続すると共に、シャフト２の回転を載置部材３の第１方向に沿った移動に変換するカム機構４と、を備える。カム機構４は、シャフトの外周面２ｓに設けられた複数の第１係合部５と、載置部材３に設けられ第１係合部５のそれぞれに係合する複数の第２係合部６と、を含む。外周面２ｓには、第１係合部５に接続されており、シャフト２の第１方向の一端２ａに至るように第１方向に沿って延びる溝部２ｇが形成されている。第２係合部６の第１係合部５との係合は、溝部２ｇにおいて解除される。【選択図】図５
2018010833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールを構成する複数の構成部品を互いに積層する積層装置であって、
第１方向に沿って延在する円筒状のシャフトと、
前記構成部品のそれぞれが載置される複数の載置部材と、
前記シャフトと前記載置部材とを互いに接続すると共に、前記シャフトの回転を前記載置部材の前記第１方向に沿った移動に変換するカム機構と、
を備え、
前記カム機構は、前記第１方向に沿って配列されるように前記シャフトの外周面に設けられた複数の第１係合部と、前記載置部材に設けられ前記第１係合部のそれぞれに係合する複数の第２係合部と、を含み、
前記シャフトの回転量に対する前記載置部材の移動量は、前記第１係合部のカム曲線のプロファイルにより規定され、
前記外周面には、前記第１係合部に接続されており、前記シャフトの前記第１方向の一端に至るように前記第１方向に沿って延びる溝部が形成されており、
前記第２係合部の前記第１係合部との係合は、前記溝部において解除される、
積層装置。
【請求項２】
前記カム曲線のプロファイルは、前記第１方向について前記シャフトの前記一端から遠い前記第１係合部ほど、前記回転量に対する前記移動量が大きくなるように設定され、
複数の前記第１係合部のうち、所定位置よりも前記一端から遠い前記第１係合部のカム曲線は、前記シャフトの回転角の複数の領域ごとに前記第１方向について異なる変位を有するプロファイルを有する、
請求項１に記載の積層装置。
【請求項３】
前記溝部は、前記外周面における前記領域同士の間に対応する位置に設けられている、
請求項２に記載の積層装置。
【請求項４】
前記第１方向における最も前記一端側の前記第１係合部のカム曲線は、前記シャフトの回転に対して前記載置部材の移動が生じないようなプロファイルを有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層装置。
【請求項５】
前記第１方向に沿って延び、前記載置部材を支持する一対の支持部材と、
前記支持部材と前記載置部材との間に設けられ、前記載置部材の移動を前記第１方向にガイドする一対のガイド部材と、をさらに備え、
前記シャフトは、一対の前記支持部材の間に配置されている、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層装置。
【請求項６】
前記載置部材には、前記構成部品を吸着するための吸着孔が設けられている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層装置。
【請求項７】
前記カム曲線は、前記載置部材のみを移動させるための移動部と、前記構成部品と共に前記載置部材を移動させるための積層部と、を含み、
前記移動部における前記カム曲線の圧力角の最大値は、前記積層部における前記カム曲線の圧力角の最大値よりも大きい、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電池モジュールの製造方法が記載されている。この製造方法においては、電池セルと伝熱プレートとを電池ホルダに保持させた電池体を併設する。このとき、移動規制部材として、Ｕ字状の治具を用いて、各電池体の相対的な位置ズレを抑制する。そして、電池体を併設した後に、エンドプレートを配置し、ボルトによりエンドプレート及び電池体を拘束する。これにより、電池モジュールが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２２２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の製造方法にあっては、一例として、７個の電池体（電池セル及び伝熱プレート）及び一対のエンドプレートといった構成部品を、１つずつ並べて積層している。現在では、この積層に関して、作業時間の短縮の要望が高まっている。そこで、本発明者らは、複数の載置部材のそれぞれに構成部品を載置した状態で、カム機構を用いて載置部材を一方向に集約するように移動させる積層装置を開発することにより、構成部品の積層に関する作業時間を短縮することを検討した。そして、本発明者らは、そのような検討を進めるなかで、次のような課題を見いだした。
【０００５】
すなわち、上記の積層装置を、複数の載置部材側に設けられた係合部と別部材側に設けられた係合部とが互いに係合した状態において、別部材を駆動することにより載置部材を移動させて集約する構成とする場合がある。その場合には、例えばメンテナンス時等に別部材を装置から取り外すに際して、載置部材側の係合部と別部材側の係合部との係合を１つずつ解除する必要がある。このため、別部材の取り外しに時間と手間がかかる。
【０００６】
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、係合部同士の係合の解除を容易化可能な積層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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る積層装置は、電池モジュールを構成する複数の構成部品を互いに積層する積層装置であって、第１方向に沿って延在する円筒状のシャフトと、構成部品のそれぞれが載置される複数の載置部材と、シャフトと載置部材とを互いに接続すると共に、シャフトの回転を載置部材の第１方向に沿った移動に変換するカム機構と、を備え、カム機構は、第１方向に沿って配列されるようにシャフトの外周面に設けられた複数の第１係合部と、載置部材に設けられ第１係合部のそれぞれに係合する複数の第２係合部と、を含み、シャフトの回転量に対する載置部材の移動量は、第１係合部のカム曲線のプロファイルにより規定され、外周面には、第１係合部に接続されており、シャフトの第１方向の一端に至るように第１方向に沿って延びる溝部が形成されており、第２係合部の第１係合部との係合は、溝部において解除される。
【０００８】
この積層装置においては、電池モジュールの構成部品が載置される複数の載置部材が、カム機構を介して、シャフトの回転に応じて第１方向に移動し、集約される。このため、この積層装置によれば、構成部品の積層に関する作業時間が短縮される。ここで、この積層装置においては、シャフト側の第１係合部と載置部材側の第２係合部とが互いに係合する。このため、例えばシャフトを取り外す際には、第１係合部と第２係合部との係合を解除する必要がある。
【０００９】
これに対して、この積層装置にあっては、シャフトの外周面に対して、溝部が設けられている。溝部は、シャフト側の第１係合部に接続されており、且つ、第１方向に沿ってシャフトの一端に至るように延びている。そして、溝部においては、載置部材側の第２係合部の第１係合部との係合が解除される。したがって、第２係合部が第１係合部に係合している状態から、例えばシャフトの回転により第２係合部を溝部に移行させれば、第２係合部と第１係合部との複数の係合が一括して解除される。すなわち、係合部同士の係合の解除が容易化される。そして、その状態においてシャフトを第１方向に沿って引き抜けば、第１係合部と第２係合部との係合が解除された状態を維持しながら、シャフトを容易に取り外すことが可能である。
【００１０】
なお、シャフトの外周面に設けられた溝部は、シャフトの外周面を基準として窪む凹部である場合もあるし、シャフトの外周面を基準として突出する凸部によって規定される（すなわち、外周面と同一面である）凹部である場合もある。いずれの場合であるかは、第１係合部の凹凸のバリエーションによって選択され得る。
【００１１】
ここで、本発明者らは、上記の検討を進めるなかで、別の課題を見いだした。すなわち、積層装置にあっては、電池セルとエンドプレートといった異なる種類の構成部品を互いに積層する場合がある。そのような場合には、さらに、例えば７個の電池セルと一対のエンプレートとを積層する第１の場合と、１３個の電池セルと一対のエンドプレートとを積層する第２の場合とでは、異なる載置部材にエンドプレートが載置されることになる。つまり、第１の場合においてエンドプレートが載置される載置部材に対して、第２の場合においては電池セルが載置される可能性がある。そして、一般的に、電池セルの寸法とエンドプレートの寸法とは互いに異なるので、集約する場合の移動距離も異なる。このため、電池セルの数が異なる電池モジュールについては、別個の積層装置を用いる必要がある。
【００１２】
そのような課題を解決するために、本発明に係る積層装置においては、カム曲線のプロファイルは、第１方向についてシャフトの一端から遠い第１係合部ほど、回転量に対する移動量が大きくなるように設定され、複数の第１係合部のうち、所定位置よりも一端から遠い第１係合部のカム曲線は、シャフトの回転角の複数の領域ごとに第１方向について異なる変位を有するプロファイルを有してもよい。
【００１３】
この場合、載置部材の移動量は、シャフトに設けられた第１係合部のカム曲線のプロファイルにより規定される。そして、複数の第１係合部のうち、所定位置よりもシャフトの一端から遠い第１係合部のカム曲線が、シャフトの回転角の複数の領域ごとに異なる変異を有するプロファイルを有する。つまり、所定位置よりも遠い第１係合部に対応する載置部材には、複数の変異に応じた複数の移動量が設定される。したがって、この積層装置によれば、種類の異なる複数の電池モジュールについても、その構成部品の積層を一括して行うことが可能となる。なお、第１係合部に対応する載置部材とは、第１係合部に係合する第２係合部が設けられる載置部材である。
【００１４】
本発明に係る積層装置においては、溝部は、外周面における領域同士の間に対応する位置に設けられていてもよい。この場合、シャフトの回転角の各領域において、第１係合部と第２係合部との係合が溝部によって阻害されにくい。
【００１５】
本発明に係る積層装置においては、第１方向における最も一端側の第１係合部のカム曲線は、シャフトの回転に対して載置部材の移動が生じないようなプロファイルを有してもよい。この場合、第１方向における最もシャフトの一端側の第１係合部と、その第１係合部に対応する載置部材とを、積層の基準として用いることができる。
【００１６】
本発明に係る積層装置においては、第１方向に沿って延び、載置部材を支持する一対の支持部材と、支持部材と載置部材との間に設けられ、載置部材の移動を第１方向にガイドする一対のガイド部材と、をさらに備え、シャフトは、一対の支持部材の間に配置されていてもよい。この場合、一対の支持部材により載置部材を安定して支持することができる。また、ガイド部材のガイドによって、載置部材の移動を確実に第１方向に沿わせることができる。
【００１７】
本発明に係る積層装置においては、載置部材には、構成部品を吸着するための吸着孔が設けられていてもよい。この場合、構成部品を載置部材上に確実に保持することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る積層装置においては、カム曲線は、載置部材のみを移動させるための移動部と、構成部品と共に載置部材を移動させるための積層部と、を含み、移動部におけるカム曲線の圧力角の最大値は、積層部におけるカム曲線の圧力角の最大値よりも大きくてもよい。この場合、このように、ここでは、移動対象の重量が相対的に小さく大きな圧力角が許容可能な移動部の圧力角の最大値が、積層部の圧力角の最大値よりも大きくされる。これにより、移動部での載置部材の移動のためのシャフトの回転角をより小さくし、作業時間をより短縮することが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、係合部同士の係合の解除を容易化可能な積層装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電池モジュールの一例を示す図である。
【図２】本実施形態に係る積層装置を示す図である。
【図３】図２に示された積層装置を用いて構成部品を積層する様子を示す図である。
【図４】図２に示されたシャフトを示す図である。
【図５】図２の（ａ）に示されたシャフトを示す図である。
【図６】シャフトを取り外す様子を示す斜視図である。
【図７】カム曲線の一例を示す図である。
【図８】変形例に係る積層装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して積層装置の一実施形態について説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素同士、又は、相当する要素同士には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【００２２】
本実施形態に係る積層装置は、電池モジュールを構成する複数の構成部品を互いに積層する。図１は、電池モジュールの一例を示す図である。図１に示される電池モジュール５０は、複数の電池セル（構成部品）５１と、複数の電池セル５１の両端に配置される一対のエンドプレート（構成部品）５２Ａ，５２Ｂと、を含む。図１には、一例として、電池セル５１が７個の場合、及び、１３個の場合の電池モジュール５０を示している。電池セル５１の個数は、これらの場合に限定されない。
【００２３】
電池セル５１は、例えば、リチウムイオン二次電池等の蓄電装置である。電池セル５１は、直方体状を呈している。電池セル５１の積層方向に沿った頂面５１ａには、端子５１ｂが突設されている。ここでは、電池セル５１の積層方向に交差する側面５１ｃ，５１ｄのうち、エンドプレート５２Ａ側の側面５１ｃ上には、伝熱プレート５３が取り付けられている。伝熱プレート５３は、側面５１ｃ上に位置する本体部５３ｃと、本体部５３ｃから積層方向に沿って、電池セル５１の別の側面５１ｅ上に至るように延在する延在部５３ｅと、によりＬ字板状に形成されている。
【００２４】
伝熱プレート５３は、本体部５３ｃにおいて電池セル５１に熱的に接続される。また、伝熱プレート５３は、延在部５３ｅにおいて、例えば電池パックの筐体といった外部部品に熱的に接続される。したがって、伝熱プレート５３は、電池セル５１と外部部品とを熱的に接続することにより熱経路を提供する。側面５１ｃ及び本体部５３ｃ上には、両面テープ５４が配置されている（図３参照）。したがって、互いに隣り合う電池セル５１同士、及び、最もエンドプレート５２Ａ側の電池セル５１とエンドプレート５２Ａとは、伝熱プレート５３を介して、両面テープ５４により接着される。
【００２５】
エンドプレート５２Ａ，５２Ｂは、積層方向に交差すると共に電池セル５１に対向する拘束部５２ｃと、拘束部５２ｃから積層方向に沿って延在する固定部５２ｅと、によりＬ字板状に形成されている。拘束部５２ｃは、複数のボルト５５で互いに締結されることにより、電池セル５１及び伝熱プレート５３に拘束荷重を付加する。最もエンドプレート５２Ｂ側の電池セル５１と拘束部５２ｃとの間には、弾性部材５６が介在されている。また、弾性部材５６と電池セル５１との間には、ミドルプレート５７が介在されている。
【００２６】
弾性部材５６及びミドルプレート５７には、電池セル５１と共に拘束荷重が付加されている。弾性部材５６は、例えば、電池セル５１の膨張に伴って圧縮される。弾性部材５６及びミドルプレート５７は、例えば、エンドプレート５２Ｂの拘束部５２ｃに接着され、一体化されている。エンドプレート５２Ａ，５２Ｂの固定部５２ｅは、例えば、電池モジュール５０を電池パックの筐体等の外部部品に固定する際に用いられる。
【００２７】
図２は、本実施形態に係る積層装置を示す図である。図２の（ａ）は、模式的な断面図であり、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のIIb−IIb線に沿っての模式的な断面図である。積層装置１は、以上のような電池モジュール５０の複数の構成部品を互いに積層する。積層装置１は、第１方向に沿って延在する円筒状のシャフト２と、電池モジュール５０の構成部品のそれぞれが載置される複数の載置部材３と、シャフト２と載置部材３とを互いに接続するカム機構４と、を備えている。
【００２８】
シャフト２は、図示しない駆動装置により駆動され、第１方向に沿った回転軸（中心軸）の周りに回転する。カム機構４は、シャフト２の回転を載置部材３の第１方向に沿った移動に変換する。カム機構４は、複数の第１係合部５と、複数の第２係合部６と、を含む。第１係合部５は、ここでは、シャフト２の外周に設けられた溝である。第１係合部５は、第１方向に沿って配列されている。第２係合部６は、載置部材３に設けられた突起である。第２係合部６は、第１係合部５のそれぞれに係合している。
【００２９】
第１係合部５は、それぞれ、カム曲線に沿って形成されている。カム曲線は、シャフト２の周方向に延びる曲線である。ある一点に着目すると、シャフト２が回転したとき、カム曲線に合せて、第１係合部５の第１方向への起伏が変化する。第１係合部５に係合した第２係合部６は、その第１係合部５の第１方向への起伏の変化に伴って、第１方向に移動する。これにより、シャフト２の回転が載置部材３の第１方向への移動に変換される。したがって、シャフト２の回転量に対する載置部材３の移動量は、それぞれの第１係合部５のカム曲線のプロファイルにより規定される。カム曲線のプロファイルについては、後に詳述する。
【００３０】
積層装置１は、第１方向に沿って延び、載置部材３を支持する一対の支持部材７と、支持部材７と載置部材３との間に設けられ、載置部材３の移動を第１方向にガイドする一対のガイド部材８と、をさらに備えている。シャフト２は、一対の支持部材７の間に配置されている。より具体的には、シャフト２は、一対の支持部材７と、複数の載置部材３とにより画成される空間内に配置されている。
【００３１】
載置部材３は、電池モジュール５０の構成部品が載置される載置面３ａと、載置面３ａの反対側の裏面３ｂと、を含む。載置部材３には、載置面３ａ上に載置された構成部品を載置面３ａ側に吸着するための吸着孔３ｈが設けられている。第２係合部６は、一対の支持部材７の間において、載置部材３の裏面３ｂに設けられている。ここでは、第２係合部６は、第１方向に交差する第２方向における載置部材３の略中央部において、裏面３ｂから突出し、シャフト２の第１係合部５に係合している。なお、第２方向は、一方の支持部材７から他方の支持部材７に向かう方向である。
【００３２】
ガイド部材８は、支持部材７のそれぞれに設けられ、第１方向に沿って延びるレール部８ａと、載置部材３に設けられ、レール部８ａに係合するランナ部８ｂと、を含む。ランナ部８ｂは、第２方向における載置部材３の両端部において、裏面３ｂ上に設けられ、それぞれのレール部８ａに係合している。したがって、載置部材３は、第２方向の両端部において、ガイド部材８を介して支持部材７に支持されながら、その移動がガイド部材８により第１方向にガイドされる。
【００３３】
図３は、図２に示された積層装置を用いて構成部品を積層する様子を示す図である。図３の（ａ）に示されるように、積層装置１を用いて構成部品を積層する場合には、まず、載置部材３のそれぞれが、これから積層する電池モジュールに応じた初期位置になるように、シャフト２を回転させ、角度を調整する。後述するように、電池セル５１の数に応じて、初期位置が異なる。初期位置においては、載置部材３同士が所定のピッチで離間している。この状態において、載置部材３上に構成部品を載置する。ここでは、７個の電池セル５１と一対のエンドプレート５２Ａ，５２Ｂとを互いに積層する。したがって、ここでは、９個の載置部材３に対して構成部品（及び、それらと一体化した他の構成部品）を載置する。
【００３４】
特に、ここでは、エンドプレート５２Ａ、７個の電池セル５１、エンドプレート５２Ｂの順番で、第１方向における最もシャフト２の一端２ａ側の載置部材３から順に載置する。電池セル５１とエンドプレート５２Ｂ（ここでは弾性部材５６及びミドルプレート５７を含む）とは、第１方向における寸法が互いに異なる。この実施形態では、エンドプレート５２Ｂが載置される載置部材３と、その載置部材３の一端２ａ側の載置部材３とのピッチＰ１は、電池セル５１が載置される載置部材３同士のピッチＰ２と異なる値とされている。なお、載置部材３のピッチとは、第１方向における載置部材３の中心間の距離である。
【００３５】
そして、電池セル５１の数が異なる場合には、このピッチＰ１とする載置部材３が異なる。すなわち、上記の通り、電池セル５１の個数が７個のときには、一端２ａから８番目の載置部材３と９番目の載置部材３とをピッチＰ１とするような載置部材３の初期位置とする必要があるのに対して、電池セル５１の個数が１３個のときには、一端２ａから１４番目の載置部材３と１５番目の載置部材３とをピッチＰ１とするような載置部材３の初期位置とする必要がある。このように、電池セル５１の数に応じて、初期位置が異なる。なお、電池セル５１の数が同一であっても、例えば電池セル５１の寸法が異なる場合にも、同様に初期位置が異なる。すなわち、載置部材３の初期位置は、これから積層する電池モジュールに応じたものになる。
【００３６】
続いて、図３の（ｂ）に示されるように、シャフト２を回転させる。シャフト２の回転は、カム機構４により載置部材３の第１方向の移動に変換される。これにより、載置部材３及び構成部品が、シャフト２の回転角に応じた移動量だけ第１方向に移動し、第１方向に沿ってシャフト２の一端２ａ側に集約される。この結果、構成部品が互いに接触しつつ互いに積層される。なお、このとき、エンドプレート５２Ｂが載置される載置部材３と、その載置部材３の一端２ａ側の載置部材３とのピッチは、ピッチＰ３である。また、電池セル５１が載置される載置部材３同士のピッチは、ピッチＰ３と異なるピッチＰ４である。
【００３７】
このように、ここでは、シャフト２の一端２ａを基準として、複数の構成部品及び載置部材３を第１方向に移動させる。したがって、シャフト２の最も一端２ａ側の載置部材３は、シャフト２の回転に伴って第１方向に移動せず、集約の基準ＲＬを提供することが必要である（第１の要求）。一方、複数の構成部品を一端２ａ側に集約するためには、一端２ａから遠い載置部材３ほど、一端２ａ側に長い距離を移動する必要がある（第２の要求）。
【００３８】
他方、エンドプレート５２Ｂが載置される載置部材３は、電池セル５１の積層数（個数）により異なる。すなわち、エンドプレート５２Ｂは、例えば、電池セル５１の個数が７個のときには、一端２ａから９番目の載置部材３に載置され、電池セル５１の個数が１３個のときには、一端２ａから１５番目の載置部材３に載置される。したがって、一例としては、９番目の載置部材３に対して、エンドプレート５２Ｂが載置される第１の場合と、電池セル５１が載置される第２の場合とがある。
【００３９】
第１の場合には、８番目の載置部材３と９番目の載置部材３とのピッチは、エンドプレート５２ＢのためのピッチＰ１，Ｐ３とする必要があるが、第２の場合には、８番目の載置部材３と９番目の載置部材３とのピッチは、電池セル５１のためのピッチＰ２，Ｐ４とする必要がある。このため、８番目よりも一端２ａから遠い載置部材３は、複数のピッチに対応して第１方向への移動する必要がある。すなわち、シャフト２の一端２ａから所定位置よりも遠い第１係合部５に対応する載置部材３には、複数の移動量が設定される必要がある（第３の要求）。
【００４０】
カム機構４のカム曲線は、少なくとも、以上のような第１〜第３の要求に対応可能なように構成されている。この点について詳細に説明する。図４は、図２に示されたシャフトを示す図である。図４の（ａ）は、シャフト２の側面図であり、図４の（ｂ）は、カム曲線を示すグラフである。
【００４１】
図４に示されるように、ここでは、シャフト２には、１５個の第１係合部５（第１係合部５１〜５１５）が設けられている。それぞれの第１係合部５に対して、載置部材３に設けられた第２係合部６が係合される。これらの第１係合部５のうち、最もシャフト２の一端２ａ側の第１係合部５１のカム曲線Ｃ１は、シャフト２の回転に対して第１方向について実質的に変位しない。すなわち、第１方向における最も一端２ａ側の第１係合部５１のカム曲線Ｃ１は、シャフト２の回転に対して載置部材３の移動が生じないような変位を有するプロファイルを有している。したがって、第１係合部５１に対応する載置部材３は、シャフト２の回転に伴って第１方向に移動せず、基準ＲＬを提供する。よって、上記の第１の要求が満たされる。
【００４２】
また、カム曲線Ｃ１〜Ｃ１５は、シャフト２の一端２ａから遠いほど、シャフト２の回転に対する変位が大きくなるようなプロファイルを有している。一例として、シャフト２の１８０°〜３３０°の回転に対して、一端２ａから６番目の第１係合部５６のカム曲線Ｃ６の第１方向についての変位Ｄ６よりも、７番目の第１係合部５７のカム曲線Ｃ７の第１方向についての変位Ｄ７のほうが大きい。このように、カム曲線Ｃ１〜Ｃ１５のプロファイルは、第１方向についてシャフト２の一端２ａから遠い第１係合部５ほど、回転量に対する載置部材３の移動量が大きくなるように設定されている。したがって、上記の第２の要求が満たされる。
【００４３】
ここで、第１係合部５１〜５８のカム曲線Ｃ１〜Ｃ８の第１方向についての変位は、シャフト２の回転角の２つの領域Ｒ１,Ｒ２にわたって、同一である。ここでは、領域Ｒ１は０°〜１８０°の領域であり、領域Ｒ２は１８０°〜３３０°の領域である。これに対して、第１係合部５９〜５１５のカム曲線Ｃ９〜Ｃ１５は、領域Ｒ１,Ｒ２にわたって、第１方向について互いに異なる変位を有している。これは、例えば第１係合部５９に対応する載置部材３に、電池セル５１が載置される場合と、エンドプレート５２Ｂが載置される場合との両方に対応するためである。以下、このようなプロファイルの具体例について説明する。
【００４４】
すなわち、カム曲線Ｃ９の領域Ｒ１におけるプロファイルの始端（０°）は、第１係合部５９に対応する載置部材３と、第１係合部５８に対応する載置部材３とのピッチが、初期位置におけるエンドプレート５２ＢのためのピッチＰ１になるように設定されている。また、カム曲線Ｃ９の領域Ｒ１におけるプロファイルの中間点（１２０°）は、第１係合部５９に対応する載置部材３と、第１係合部５８に対応する載置部材３とのピッチが、載置部材３を一端２ａ側に集約させるときのエンドプレート５２ＢのためのピッチＰ３になるように設定されている。
【００４５】
また、カム曲線Ｃ９の領域Ｒ２におけるプロファイルの始端（１８０°）は、第１係合部５９に対応する載置部材３と、第１係合部５８に対応する載置部材３とのピッチが、初期位置における電池セル５１のためのピッチＰ２になるように設定されている。また、カム曲線Ｃ９の領域Ｒ２におけるプロファイルの中間点（２４０°）は、第１係合部５９に対応する載置部材３と、第１係合部５８に対応する載置部材３とのピッチが、載置部材３を一端２ａ側に集約させるときの電池セル５１のためのピッチＰ４になるように設定されている。
【００４６】
また、カム曲線Ｃ１５の領域Ｒ２におけるプロファイルの始端（１８０°）は、第１係合部５１５に対応する載置部材３と、第１係合部５１４に対応する載置部材３とのピッチが、初期位置におけるエンドプレート５２ＢのためのピッチＰ１になるように設定されている。また、カム曲線Ｃ１５の領域Ｒ２におけるプロファイルの中間点（３００°）は、第１係合部５１５に対応する載置部材３と、第１係合部５１４に対応する載置部材３とのピッチが、載置部材３を一端２ａ側に集約させるときのエンドプレート５２ＢのためのピッチＰ３になるように設定されている。
【００４７】
したがって、第１係合部５９に対応する載置部材３にエンドプレート５２Ｂが載置される場合（電池セル５１の数が７個の場合）、シャフト２を領域Ｒ１の間で回転させればよい。さらに、第１係合部５１５に対応する載置部材３にエンドプレート５２Ｂが載置される場合（電池セル５１の数が１３個の場合）、シャフト２を領域Ｒ２の間で回転させればよい。
【００４８】
このように、複数の第１係合部５１〜５１５のうち、所定位置（ここでは８番目）よりも一端２ａから遠い第１係合部５９〜５１５のカム曲線Ｃ９〜Ｃ１５は、シャフト２の回転角の複数の領域Ｒ１,Ｒ２ごとに、第１方向について異なる変位を有するプロファイルを有する。したがって、シャフト２の一端２ａから所定位置よりも遠い第１係合部５に対応する載置部材３には、複数の移動量が設定され、第３の要求が満たされる。
【００４９】
なお、上記の所定位置は、電池セル５１の個数（例えば７個、１３個）とエンドプレート５２Ａ，５２Ｂの個数（２個）との合計の数をＮ（例えば９、１５）とすると、シャフト２の一端２ａからＮ−１番目（例えば８番目、１４番目）の第１係合部５の位置である。
【００５０】
ここで、積層装置にあっては、さらに別の要求がある（第４の要求）。この第４の要求は、第１係合部５と第２係合部６との係合の解除を容易化し、シャフト２の取り外しを容易とする要求である。積層装置１は、この第４の要求を満足するための構成を備えている。引き続いて、この点について説明する。
【００５１】
図５は、図２の（ａ）に示されたシャフトを示す図である。図５の（ａ）は斜視図であり、図５の（ｂ）は第１方向に沿った断面図である。シャフト２の回転角は、上記の領域Ｒ１,Ｒ２に加えて、領域Ｒ３をさらに含む（図２の（ｂ）及び図４の（ｂ）参照）。領域Ｒ３は、領域Ｒ１と領域Ｒ２との間の領域であって、ここでは、シャフト２の回転角の３３０°〜３６０°の領域である。領域Ｒ３においては、シャフト２に対して第１係合部５が設けられていない。すなわち、第１係合部５は、シャフト２の全周にわたって設けられているのではなく、この領域Ｒ３において断絶されている。換言すれば、第１係合部５は、始端と終端とが一致していない。
【００５２】
シャフト２の外周面２ｓにおける領域Ｒ３に対応する位置には、第１係合部５のそれぞれに接続されており、シャフト２の第１方向の一端２ａ及び他端２ｂに至るように第１方向に沿って延びる溝部２ｇが形成されている。溝部２ｇは、ここでは、外周面２ｓを基準として窪む一続きの凹部である。溝部２ｇは、第１方向に沿って直線状に形成されている。第２係合部６と第１係合部５との係合は、少なくとも第１方向について、この溝部２ｇにおいて解除される。したがって、第２係合部６が第１係合部５に係合している状態から、例えばシャフト２を回転させ、第２係合部６が溝部２ｇ内に位置するようにすれば、第２係合部６と第１係合部５との複数の係合が一括して解除される。すなわち、係合部同士の係合の解除が容易化される。
【００５３】
図６は、シャフトを取り外す様子を示す斜視図である。図６に示されるように、積層装置１においては、支持板Ｂの主面Ｂｓ上に一対の支持部材７が立設されており、複数の載置部材３がそれらの支持部材７間に掛け渡されるように配置されている。そして、シャフト２は、少なくとも構成部品の積層時においては、支持板Ｂ、支持部材７、及び載置部材３に囲われる空間に配置されている。シャフト２は、シャフト２の回転駆動を行う駆動部Ｇと共に、別の支持板Ｐ上に回転可能に支持されており、その支持板Ｐごと当該空間に配置されている。支持板Ｐは、支持板Ｂの主面Ｂｓ上に設けられたレールＲによって、第１方向に沿って支持板Ｂに対して移動可能とされている。
【００５４】
したがって、上述したように、第２係合部６が溝部２ｇ内に配置され、第２係合部６と第１係合部５との係合が解除された状態であれば、支持板Ｐごとシャフト２を第１方向に引き出し、積層装置１から容易に取り外すことができる。
【００５５】
なお、ここでは、溝部２ｇが第１方向に沿って延びる単一の直線状に形成される場合について例示している。しかしながら、溝部２ｇの形状はこれに限定されない。例えば、溝部２ｇは、その一部分として、第１方向に交差する方向に延びる直線状（例えばＶ字状）の部分を有していてもよい。或いは、溝部２ｇは、その一部分として、第１方向に交差する方向に延びる曲線状（例えばＣ字状）の部分を有していてもよい。それらの第１方向に交差する方向に延びる部分は、シャフト２を第１方向に引き出す際に、第２係合部６に一時的に引っかかることによって、シャフト２の全体が意図せずに一度に引き抜けることを抑制するストッパーとしての機能を有する。
【００５６】
以上説明したように、積層装置１においては、電池モジュール５０の構成部品が載置される複数の載置部材３が、カム機構４を介して、シャフト２の回転に応じて第１方向に移動し、集約される。このため、積層装置１によれば、構成部品の積層に関する作業時間が短縮される。ここで、積層装置１においては、シャフト２側の第１係合部５と載置部材３側の第２係合部６とが互いに係合する。このため、例えばシャフト２を取り外す際には、第１係合部５と第２係合部６との係合を解除する必要がある。
【００５７】
これに対して、この積層装置１にあっては、シャフト２の外周面２ｓに対して、溝部２ｇが設けられている。溝部２ｇは、シャフト２側の第１係合部５に接続されており、且つ、第１方向に沿ってシャフト２の一端２ａに至るように延びている。そして、溝部２ｇにおいては、載置部材３側の第２係合部６の第１係合部５との係合が解除される。したがって、第２係合部６が第１係合部５に係合している状態から、例えばシャフト２の回転により第２係合部６を溝部２ｇに移行させれば、第２係合部６と第１係合部５との複数の係合が一括して解除される。すなわち、係合部同士の係合の解除が容易化される。そして、その状態においてシャフト２を第１方向に沿って引き抜けば、第１係合部５と第２係合部６との係合が解除された状態を維持しながら、シャフト２を容易に取り外すことが可能である。
【００５８】
また、積層装置１においては、カム曲線のプロファイルは、第１方向についてシャフト２の一端から遠い第１係合部５ほど、回転量に対する移動量が大きくなるように設定され、複数の第１係合部のうち、所定位置よりも一端から遠い第１係合部のカム曲線は、シャフトの回転角の複数の領域ごとに第１方向について異なる変位を有するプロファイルを有している。このため、所定位置よりも遠い第１係合部５に対応する載置部材３には、複数の変異に応じた複数の移動量が設定される。したがって、積層装置１によれば、種類の異なる複数の電池モジュール５０についても、その構成部品の積層を一括して行うことが可能となる。
【００５９】
また、積層装置１においては、溝部２ｇは、外周面２ｓにおける領域Ｒ１,Ｒ２同士の間に対応する位置に設けられている。このため、シャフト２の回転角の各領域Ｒ１,Ｒ２において、第１係合部５と第２係合部６との係合が溝部２ｇによって阻害されにくい。
【００６０】
また、積層装置１においては、第１方向における最も一端２ａ側の第１係合部５のカム曲線は、シャフト２の回転に対して載置部材３の移動が生じないようなプロファイルを有している。このため、第１方向における最もシャフト２の一端２ａ側の第１係合部５と、その第１係合部５に対応する載置部材３とを、積層の基準として用いることができる。
【００６１】
また、積層装置１においては、第１方向に沿って延び、載置部材３を支持する一対の支持部材７と、支持部材７と載置部材３との間に設けられ、載置部材３の移動を第１方向にガイドする一対のガイド部材８と、をさらに備えている。そして、シャフト２は、一対の支持部材７の間に配置されている。このため、一対の支持部材７により載置部材３を安定して支持することができる。また、ガイド部材８のガイドによって、載置部材３の移動を確実に第１方向に沿わせることができる。
【００６２】
また、積層装置１においては、載置部材３には、構成部品を吸着するための吸着孔３ｈが設けられている。このため、構成部品を載置部材３上に確実に保持することが可能となる。
【００６３】
上記実施形態は、本発明に係る積層装置の一実施形態について説明したものである。したがって、本発明に係る積層装置は、上記の積層装置１に限定されない。本発明に係る積層装置は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上記の積層装置１を任意に変更したものとすることができる。
【００６４】
例えば、第１係合部５のカム曲線（例えばカム曲線Ｃ２〜Ｃ１５）は、図７に示されるように、さらなる特徴を有している。すなわち、図７に示される例では、カム曲線は、シャフト２の回転角の変化に対して圧力角θの変化が一定である複数の部分の集合として構成されている。このため、圧力角θを連続的（曲線的に）に漸増・漸減させる部分を設ける場合と比較して、シャフト２のより少ない回転角に対してより大きな載置部材３等の移動量を設定可能である。なお、図７では、カム曲線Ｃ１が省略されている。
【００６５】
ここで、図７に示されるカム曲線Ｃ２〜Ｃ１５は、一例として、電池セル５１の数が７個の電池モジュール５０（図１の（ａ））の積層に用いられる部分Ｐ７と、電池セル５１の数が１３個の電池モジュール５０（図１の（ｃ））の積層に用いられる部分Ｐ１３と、それらの電池モジュール５０の積層を切り替えるために用いられる部分Ｐ０と、を含む。部分Ｐ７は、図中の初期線ＩＬ７と積層線ＬＬ７との間の領域Ｒ７に属する部分である。部分Ｐ１３は、初期線ＩＬ１３と積層線ＬＬ１３との間の領域Ｒ１３に属する部分である。部分Ｐ０は、積層線ＬＬ７と初期線ＩＬ１３との間の領域Ｒ０に属する部分である。
【００６６】
なお、初期線ＩＬ７，ＩＬ１３は、電池セル５１の数が７個の電池モジュール５０、及び、電池セル５１の数が１３個の電池モジュール５０のそれぞれの積層を開始するときの載置部材３の初期位置に相当するシャフト２の回転角の値を示す。また、積層線ＬＬ７，ＬＬ１３は、電池セル５１の数が７個の電池モジュール５０、及び、電池セル５１の数が１３個の電池モジュール５０のそれぞれの積層が完了したときの載置部材３の位置に相当するシャフト２の回転角の値を示す。
【００６７】
例えば、電池セル５１の数が７個の電池モジュール５０の積層の際には、カム曲線Ｃ２〜Ｃ８の第１係合部５２〜５８に対応する載置部材３に対して、電池セル５１が載置される。また、カム曲線Ｃ９の第１係合部５９に対応する載置部材３に対して、エンドプレート５２Ｂが載置される。そして、カム曲線Ｃ１０〜Ｃ１５の第１係合部５１０〜５１５に対応する載置部材３には、それらの構成部品が載置されない。その状態において、シャフト２を初期線ＩＬ７から積層線ＬＬ７に向けて領域Ｒ７内で回転させることにより、７個の電池セル５１及びエンドプレート５２Ｂがエンドプレート５２Ａに向けて集約されて積層される。したがって、カム曲線Ｃ２〜Ｃ９の部分Ｐ７は、上記の通り載置部材３と共に構成部品を移動させて積層するための積層部である。一方で、カム曲線Ｃ１０〜Ｃ１５の部分Ｐ７は、載置部材３のみを移動させるための移動部である。
【００６８】
同様に、電池セル５１の数が１３個の電池モジュール５０の積層の際には、カム曲線Ｃ２〜Ｃ１４の第１係合部５２〜５１４に対応する載置部材３に対して、電池セル５１が載置される。また、カム曲線Ｃ１５の第１係合部５１５に対応する載置部材３に対して、エンドプレート５２Ｂが載置される。その状態において、シャフト２を初期線ＩＬ１３から積層線ＬＬ１３に向けて領域Ｒ１３内で回転させることにより、１３個の電池セル５１及びエンドプレート５２Ｂがエンドプレート５２Ａに向けて集約されて積層される。したがって、カム曲線Ｃ２〜Ｃ１５の部分Ｐ１３は、上記の通り載置部材３と共に構成部品を移動させて積層するための積層部である。
【００６９】
さらに、電池セル５１の数が７個の電池モジュール５０の積層から、電池セル５１の数が１３個の電池モジュール５０の積層に切り替えるときには、全ての載置部材３に構成部品を載置しない。その状態において、シャフト２を積層線ＬＬ７から初期線ＩＬ１３に向けて領域Ｒ０内で回転させることにより、載置部材３の位置が、電池セル５１の数が１３個の電池モジュール５０の積層のときの初期位置とされる。したがって、カム曲線Ｃ２〜Ｃ１５の部分Ｐ０は、載置部材３のみを移動させるための移動部である。
【００７０】
このように、カム曲線Ｃ２〜Ｃ１５は、載置部材３のみを移動させるための移動部と、構成部品と共に載置部材３を移動させるための積層部と、を含む。そして、ここでは、移動部におけるカム曲線Ｃ２〜Ｃ１５の圧力角θの最大値が、積層部におけるカム曲線Ｃ２〜Ｃ１５の圧力角θの最大値よりも大きい。換言すれば、載置部材３の状態（構成部品が載置されるか否か）によりカム曲線Ｃ２〜Ｃ１５を範囲分けし、当該範囲によって圧力角θの最大値を変更している。一例としては、積層部における圧力角θの最大値αが４０°であり、移動部における圧力角θの最大値βが４８°であり、最大値α＜最大値βとされている。
【００７１】
これは、次の知見に基づいている。すなわち、圧力角θが大きくなると、次第に載置部材３が動きづらくなり、最終的には動かなくなる。すなわち、載置部材３上の構成部品の有無により、載置部材３の動きやすさが異なる。例えば、構成部品が載置された載置部材３を移動させる場合、つまり積層部では、圧力角θの最大値Ａを上記のように４０°に設定する。しかしながら、構成部品が載置されていない載置部材３を移動させる場合、つまり移動部では、圧力角θを４８°に設定しても載置部材３を動かすことが出来る。
【００７２】
このように、ここでは、移動対象（構成部品、載置部材３）の重量が相対的に小さく大きな圧力角θが許容可能な移動部の圧力角θの最大値が、積層部の圧力角θの最大値よりも大きくされる。これにより、移動部での載置部材３の移動のためのシャフト２の回転角をより小さくし、例えば上記の切り替えのための作業時間を短縮することが可能である。
【００７３】
また、上記実施形態では、電池セル５１の個数が互いに異なる複数種類の電池モジュール５０に対応可能な例について説明した。しかしながら、積層装置１は、電池セル５１の個数は等しいが、電池セル５１の個々の寸法が異なる複数の種類の電池モジュールに対応可能なように変形されてもよい。
【００７４】
具体的には、上記実施形態においては、エンドプレート５２Ｂが載置され得る載置部材３に対応する第１係合部５以降のカム曲線に対して、複数の変位を有するプロファイルを設けた。この場合、複数の変位を有するプロファイルを含むカム曲線とそれ以外のカム曲線との境目となる所定位置は、電池セル５１の個数とエンドプレート５２Ａ，５２Ｂの個数との合計の数をＮとすると、シャフト２の一端２ａからＮ−１番目の第１係合部５の位置であった。
【００７５】
しかしながら、電池セル５１の個々の寸法が異なる複数の種類の電池モジュールに対応する場合には、基準ＲＬとなる１番目の載置部材３よりも一端２ａ側から遠い全ての載置部材３に対応する第１係合部５のカム曲線に対して、複数のプロファイルを設定すればよい。この場合、所定位置は、シャフト２の一端２ａから２番目の第１係合部５の位置となる。
【００７６】
さらに、上記実施形態においては、第１係合部５が溝であり、第２係合部６が突起である例について説明した。しかしながら、例えば、第２係合部６が載置部材３に固定されたボールベアリングであり、溝である第１係合部５に嵌合していてもよい。また、第１係合部５がシャフト２の外周に形成された突条であり、第２係合部６がその突条に係合される溝であってもよい。
【００７７】
第１係合部５がシャフト２の外周に形成された突条である場合とは、シャフト２の外周面２ｓから突出する複数の凸部（第１係合部５）が設けられる場合である。この場合には、溝部２ｇは、第１方向に延びるエリアであって、シャフト２の外周面２ｓにおける第１係合部５が設けられていないエリアとなる。すなわち、この場合の溝部２ｇは、シャフト２の外周面２ｓを基準として突出する凸部（複数の第１係合部５）によって規定される（すなわち、外周面２ｓと同一面である）凹部となる。
【００７８】
さらに、上記実施形態においては、積層前の状態において、ピッチＰ１とピッチＰ２が異なる値とされているが、これに限定されるものではない。たとえば、積層前の状態においては、ピッチＰ２をより広く設定し、ピッチＰ１と同じとなるようにしてもよい。
【００７９】
ここで、図８に示されるように、第１係合部５が、シャフト２の基準ＲＬを含み第１方向に交差（直交）する基準面に対して、概ね対称となるようにシャフト２の外周に設けられていてもよい。ここでのシャフト２の基準位置ＲＬは、シャフト２の一端２ａではなく、一例として、第１方向におけるシャフト２の中心である。この場合、構成部品を積層する際には、シャャフト２の基準位置ＲＬの載置部材３、及び、その両側の載置部材３に対して、例えば７個の電池セル５１を配置し、それらの電池セル５１の両側の載置部材３にエンドプレート５２Ａ，５２Ｂを載置する。
【００８０】
その状態において、シャフト２を回転させる。シャフト２の回転は、カム機構４により載置部材３の第１方向に沿った移動に変換される。これにより、載置部材３及び構成部品が、シャフト２の回転角に応じた移動量だけ、基準位置ＲＬの両側から基準位置ＲＬに向けて移動し、第１方向に沿って基準位置ＲＬに集約される。この結果、構成部品が互いに接触しつつ互いに積層される。
【００８１】
このように、複数の構成部品を基準位置ＲＬの両側から基準位置ＲＬに集約するためには、基準位置ＲＬの両側について、基準位置ＲＬから遠い載置部材３ほど基準位置ＲＬに向けて長い距離を移動する必要がある（第５の要求）。なお、ここでは、基準位置ＲＬにある載置部材３は、シャフト２の回転に伴って第１方向に移動せず、集約の基準を提供する。
【００８２】
この第５の要求を満たすために、カム曲線は、基準位置ＲＬから遠いほど、シャフト２の回転に対する変位が大きくなるようなプロファイルを有している。つまり、カム曲線のプロファイルは、第１方向に沿って基準位置ＲＬから遠い第１係合部５ほど、回転量に対する載置部材３の移動量が大きくなるように設定されている。したがって、この第５の要求が満たされる。
【００８３】
以上の形態について、以下に付記する。
【００８４】
（付記１）
電池モジュールを構成する複数の構成部品を互いに積層する積層装置であって、
第１方向に沿って延在する円筒状のシャフトと、
前記構成部品のそれぞれが載置される複数の載置部材と、
前記シャフトと前記載置部材とを互いに接続すると共に、前記シャフトの回転を前記載置部材の前記第１方向に沿った移動に変換するカム機構と、
を備え、
前記カム機構は、前記第１方向に沿って配列されるように前記シャフトの外周面に設けられた複数第１係合部と、前記載置部材に設けられ前記第１係合部のそれぞれに係合する複数の第２係合部と、を含み、
前記シャフトの回転量に対する前記載置部材の移動量は、前記第１係合部のカム曲線のプロファイルにより規定され、
前記カム曲線のプロファイルは、前記シャフトの基準位置から前記第１方向の両側に向かって遠い前記第１係合部ほど、前記回転量に対する前記移動量が大きくなるように設定されており、
前記外周面には、前記第１係合部に接続されており、前記シャフトの前記第１方向の一端に至るように前記第１方向に沿って延びる溝部が形成されており、
前記第２係合部の前記第１係合部との係合は、前記溝部において解除される、
積層装置。
【符号の説明】
【００８５】
１…積層装置、２…シャフト、２ａ…一端、２ｇ…溝部、２ｓ…外周面、３…載置部材、３ｈ…吸着孔、４…カム機構、５…第１係合部、６…第２係合部、７…支持部材、８…ガイド部材、５０…電池モジュール、５１…電池セル（構成部品）、５２Ａ，５２Ｂ…エンドプレート（構成部品）、Ｃ１〜Ｃ１５…カム曲線、Ｒ１〜Ｒ３…領域、θ…圧力角。
【図１】
2018010833.tif 000003
【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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【図８】
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