(57)【要約】【課題】測定精度を向上させることができる重量測定装置を提供する。【解決手段】重量測定装置１００は、被測定物１０を吊り上げた状態で搬送可能に保持するハンド部１１０と、ハンド部を上方から支持する支持部１２０と、支持部に作用する荷重を測定する荷重測定部１３０と、上方向の反力を支持部に付与する反力付与部２００と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物を吊り上げた状態で搬送可能に保持するハンド部と、
前記ハンド部を上方から支持する支持部と、
前記支持部に作用する荷重を測定する荷重測定部と、
上方向の反力を前記支持部に付与する反力付与部と、を有する、重量測定装置。
【請求項２】
前記反力付与部は、空気圧を利用して上方向の前記反力を発生するエアシリンダを有する、請求項１に記載の重量測定装置。
【請求項３】
前記ハンド部および前記荷重測定部を搬送装置に取り付ける取り付け部と、
前記取り付け部に固定されたシリンダ固定部と、をさらに有し、
前記エアシリンダは、シリンダ本体の内部に収容されるピストンと、前記ピストンに連結され、前記シリンダ本体から突出して上方向に移動可能なピストンロッドと、前記ピストンロッドの上方向の移動をガイドするガイド部と、を有し、
前記シリンダ本体は、前記シリンダ固定部に取り付けられ、
前記ピストンロッドは、前記支持部に作用する重力方向の荷重の少なくとも一部を受けることによって上方向の前記反力を前記支持部に付与する、請求項２に記載の重量測定装置。
【請求項４】
前記反力付与部は、重しと、前記重しに働く重力を上方向の前記反力に変換する重力変換部と、を有する、請求項１に記載の重量測定装置。
【請求項５】
前記ハンド部および前記荷重測定部を搬送装置に取り付ける取り付け部と、
前記取り付け部に固定された固定部と、をさらに有し、
前記重力変換部は、前記重しに働く重力を回転トルクに変換する回転軸と、前記回転トルクを上方向の前記反力に変換して、当該反力を前記支持部に伝達する反力伝達部と、を有し、
前記回転軸は、前記固定部に回転可能に取り付けられ、
前記反力伝達部は、一端が前記回転軸に対して固定され、前記回転軸の回転に伴って回動することによって他端が前記支持部に当接して上方向の前記反力を前記支持部に伝達する、請求項４に記載の重量測定装置。
【請求項６】
前記反力付与部は、前記ハンド部の重量と同じ大きさの前記反力を前記支持部に付与する請求項１〜５のいずれか１項に記載の重量測定装置。
【請求項７】
前記荷重測定部は、荷重を電気信号に変換するロードセルを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の重量測定装置。
【請求項８】
前記被測定物は、二次電池用のセルである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の重量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被測定物を搬送しながら、被測定物の重量を測定する重量測定装置が知られている。複数の生産工程を有する生産ラインに当該重量測定装置を導入することによって、重量測定のための設備を設ける必要が無くなる。このため、設備の設置面積を削減することができる。さらに、被測定物を次の工程へ搬送しながら重量を測定することができるためサイクルタイムを大幅に削減することができる。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、被測定物を吊り上げた状態で保持するハンド部（吊持具）を支持する支持部（吊持具取付板）と、支持部に作用する荷重を測定する荷重測定部と、を有する重量測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−０９４４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、重量測定装置は、測定可能な最大重量（許容重量）が大きくなるほど測定の分解能（感度）が荒くなって測定精度が低下する。換言すると、重量測定装置が測定することができる測定値の最小測定単位が大きくなるため、最小測定単位よりも小さい値を測定することができなくなる。上記特許文献１の重量測定装置では、被測定物に加えてハンド部の重量をともに測定しているため、測定に必要な許容重量が大きくなってしまう。これにより、重量測定装置の測定精度が低下してしまう。
【０００６】
本発明の目的は、測定精度を向上させることができる重量測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る重量測定装置は、被測定物を吊り上げた状態で搬送可能に保持するハンド部と、前記ハンド部を上方から支持する支持部と、前記支持部に作用する荷重を測定する荷重測定部と、上方向の反力を前記支持部に付与する反力付与部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る重量測定装置によれば、支持部に重力と反対方向の反力を加えることによって支持部に作用する荷重を低減することができる。これにより、荷重測定部の許容重量を小さくできるため、荷重測定部の測定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る重量測定装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る重量測定装置の部分断面側面図である。
【図３Ａ】図２の破線で囲んだ部分で示す反力付与部を拡大して示す断面図である。
【図３Ｂ】反力付与部が支持部に反力を付与する状態を示す断面図である。
【図４】第２実施形態に係る重量測定装置の全体構成を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態に係る重量測定装置の側面図である。
【図６】第２実施形態に係る反力付与部を拡大して示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１〜図３Ｂを参照して、第１実施形態に係る重量測定装置１００について説明する。図１は、被測定物１０を把持した重量測定装置１００の全体構成を示す斜視図であり、図２は、重量測定装置１００の部分断面側面図である。図３Ａは、反力付与部２００を拡大して示す断面図であり、図３Ｂは、反力付与部２００の作用を説明するための断面図である。
【００１２】
重量測定装置１００は、被測定物１０を搬送可能に保持しながら、当該被測定物１０の重量を測定する装置である。本実施形態では、被測定物１０として二次電池用のセルの荷重を測定する場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
図１に示すように、二次電池用のセル（以下、単に「セル」という。）１０は、袋状の外装体２０に発電要素３０を封入して形成される。外装体２０からは、電力を取り出すための正極タブ４１および負極タブ４２が引き出されている。
【００１４】
セル１０の製造工程では、外装体２０内に電解液を注入する。本実施形態の重量測定装置１００は、外装体２０内に注入した電解液の注入量を測定するために、電解液を注入する前後においてセル１０の重量を測定する。重量測定装置１００は、セル１０を各工程に搬送しながら重量を測定することができるため、設備の設置面積を削減できるとともにサイクルタイムを大幅に短縮することができる。
【００１５】
図１および図２に示すように、重量測定装置１００は、二次電池用のセル１０を吊り上げた状態で搬送可能に保持するハンド部１１０と、ハンド部１１０を上方から支持する支持部１２０と、支持部１２０に作用する荷重を測定する荷重測定部１３０と、上方向の反力を支持部１２０に付与する反力付与部２００と、を有する。ここで、「反力」とは、支持部１２０に対してかかる荷重のうち、重力と反対方向の力のことを意味する。
【００１６】
重量測定装置１００は、ハンド部１１０、支持部１２０および荷重測定部１３０を図示しないハンドロボット（搬送装置に相当）に取り付ける取り付け部１４０をさらに有する。重量測定装置１００は、ハンドロボットにより搬送されることによって、セル１０を搬送することができる。なお、重量測定装置１００を搬送する装置は、ハンドロボットに限定されず、例えば、吊り下げ式のコンベア装置（ベルト式コンベア、チェーン式コンベア）などの公知の搬送装置を使用することができる。
【００１７】
（ハンド部１１０）
図１および図２に示すように、ハンド部１１０は、セル１０を把持する把持爪１１１と、把持爪１１１によって把持したセル１０の姿勢を保持する姿勢保持爪１１２と、把持爪１１１および姿勢保持爪１１２を開閉させるチャックシリンダ１１３と、チャックシリンダ１１３を支持部１２０に固定するハンド固定部１１４と、を有する。
【００１８】
（支持部１２０）
支持部１２０は、荷重測定部１３０に取り付けられる板状の部材である。支持部１２０には、ハンド固定部１１４を介してハンド部１１０が固定される。
【００１９】
（荷重測定部１３０）
荷重測定部１３０は、取り付け部１４０に固定される。荷重測定部１３０は、荷重を電気信号に変換して測定する公知のロードセルによって構成される。ロードセルの種類は、特に限定されず、例えば、ひずみゲージ式、磁歪式、静電容量型、ジャイロ式などのロードセルを用いることができる。
【００２０】
（反力付与部２００）
図１および図２に示すように、反力付与部２００は、空気圧を利用して上方向の反力を発生するエアシリンダ２１０と、第１シリンダ固定部２２０（シリンダ固定部に相当）および第２シリンダ固定部２３０（シリンダ固定部に相当）と、を有する。
【００２１】
第１シリンダ固定部２２０は、第２シリンダ固定部２３０に固定される。第２シリンダ固定部２３０は、取り付け部１４０に固定される。換言すると、第１シリンダ固定部２２０および第２シリンダ固定部２３０は、取り付け部１４０に固定される。
【００２２】
図３Ａに示すように、エアシリンダ２１０は、チューブ状のシリンダ本体２１１の内部に収容されるピストン２１２と、ピストン２１２に連結され、シリンダ本体２１１から突出して上方向に移動可能なピストンロッド２１２ａと、ピストンロッド２１２ａの上方向の移動をガイドするガイド部２１３と、ピストンロッド２１２ａに駆動されて上方向に移動し、支持部１２０を上方向に押圧する押圧部２１４と、を有する。
【００２３】
エアシリンダ２１０のシリンダ本体２１１は、第１シリンダ固定部２２０に取り付けられる。シリンダ本体２１１は、鉛直面に平行な側面Ｓを有する。
【００２４】
ピストン２１２は、シリンダ本体２１１の内部で往復運動してピストンロッド２１２ａを上下方向に駆動する。図３Ｂに示すように、ピストンロッド２１２ａは、ピストン２１２によって上方向に駆動され、押圧部２１４を介して支持部１２０に作用する下方向（重力方向）の荷重の少なくとも一部を受ける。このようにして、ピストンロッド２１２ａは、押圧部２１４を介して上方向の反力Ｆ２を支持部１２０に付与する。
【００２５】
ガイド部２１３は、Ｌ字状の板状部材２１３ａと、板状部材２１３ａとシリンダ本体２１１と間に配置されて、板状部材２１３ａをシリンダ本体２１１の側面Ｓに沿って上下方向に摺動可能に支持する摺動部材２１３ｂと、を有する。
【００２６】
板状部材２１３ａには、ピストンロッド２１２ａの上端が固定される。これにより、板状部材２１３ａは、ピストンロッド２１２ａに駆動されて上方向に移動可能に構成されている。
【００２７】
摺動部材２１３ｂは、例えば、ＬＭガイド（登録商標、ＴＨＫ株式会社）などの直線駆動のベアリングによって構成することができる。
【００２８】
ガイド部２１３は、ピストンロッド２１２ａが上方向に直線移動するようにガイドする。これにより、移動時にピストンロッド２１２ａが傾くことが抑制される。その結果、ピストンロッド２１２ａは、支持部１２０に対して上方向に沿って真っすぐに反力Ｆ２を付与するように板状部材２１３ａおよび押圧部２１４を駆動することができる。これにより、反力付与部２００が支持部１２０に対して付与する反力Ｆ２が水平方向に分散することを抑制して、重量測定装置１００の測定誤差を低減することができる。
【００２９】
押圧部２１４は、ガイド部２１３の板状部材２１３ａの上端に固定された半球面状の突起である。図３Ｂに示すように、板状部材２１３ａが上方向に移動すると、押圧部２１４は、支持部１２０に当接して反力Ｆ２を伝達する。ここで、支持部１２０に作用する荷重値は、セル１０の重量およびハンド部１１０の重量の合計重量Ｆ１から反力Ｆ２を差し引いた値になる。これにより、支持部１２０に作用する荷重を低減することができる。
【００３０】
また、押圧部２１４は、半球面状のため、支持部１２０に対して点接触して反力Ｆ２を伝達する。仮に、面接触によって反力Ｆ２を伝達すると、接触面の傾きの影響によって反力Ｆ２の伝達にばらつきが生じる可能性がある。本実施形態のように点接触にすることによって、反力Ｆ２の伝達にばらつきが生じることを抑制することができる。
【００３１】
なお、荷重測定部１３０によって荷重を測定する際に反力Ｆ２を付与する限りにおいて、反力付与部２００が反力Ｆ２を付与するタイミングは、特に限定されない。例えば、常に反力を付与してもよいし、セル１０を吊り上げた状態のときだけ反力Ｆ２を付与してもよいし、荷重測定時のみ反力Ｆ２を付与してもよい。反力付与部２００が反力Ｆ２を付与するタイミングは、測定精度とサイクルタイムの観点から適宜選択することができる。
【００３２】
反力付与部２００は、ハンド部１１０の重量と同じ大きさの反力Ｆ２を支持部１２０に付与するようにエアシリンダ２１０の空気圧を調整する。反力Ｆ２をハンド部１１０の重量と同じ大きさにすることによって、支持部１２０に作用する荷重がセル１０の重量と等しくなる。これにより、セル１０の重量の測定を容易に行うことができる。
【００３３】
なお、反力Ｆ２の大きさは、ハンド部１１０の重量と同じ大きさに限定されず、ハンド部１１０の重量よりも大きくてもよいし、ハンド部１１０の重量よりも小さくてもよい。
【００３４】
以上説明した本実施形態に係る重量測定装置１００の作用効果を説明する。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る重量測定装置１００は、二次電池用のセル（被測定物に相当）１０を吊り上げた状態で搬送可能に保持するハンド部１１０と、ハンド部１１０を上方から支持する支持部１２０と、支持部１２０に作用する荷重を測定する荷重測定部１３０と、上方向の反力を支持部１２０に付与する反力付与部２００と、を有する。
【００３６】
上記重量測定装置１００によれば、支持部１２０に重力と反対方向（上方向）の反力を加えることによって支持部１２０に作用する荷重を低減することができる。これにより、荷重測定部１３０の許容重量を小さくできるため、荷重測定部１３０の測定精度を高めることができる。
【００３７】
また、反力付与部２００は、空気圧を利用して上方向の反力を発生するエアシリンダ２１０を有する。反力付与部２００にエアシリンダ２１０を利用することによって、反力付与部２００を小型化することができる。これにより、重量測定装置１００の軽量化を図ることができる。また、重量測定装置１００の搬送に使用するハンドロボットのサイズも小さくできるため、設備の設置面積を削減できる。
【００３８】
また、重量測定装置１００は、ハンド部１１０および荷重測定部１３０を搬送装置に取り付ける取り付け部１４０と、取り付け部１４０に固定された第１シリンダ固定部２２０（シリンダ固定部）および第２シリンダ固定部２３０（シリンダ固定部）と、をさらに有する。エアシリンダ２１０は、シリンダ本体２１１の内部に収容されるピストン２１２と、ピストン２１２に連結され、シリンダ本体２１１から突出して上方向に移動可能なピストンロッド２１２ａと、ピストンロッド２１２ａの上方向の移動をガイドするガイド部２１３と、を有する。シリンダ本体２１１は、第１シリンダ固定部２２０に取り付けられる。ピストンロッド２１２ａは、支持部１２０に作用する重力方向の荷重の少なくとも一部を受けることによって上方向の反力を支持部１２０に付与する。これにより、反力付与部２００が支持部１２０に対して付与する反力がばらつくことを抑制して、重量測定装置１００の測定誤差を低減することができる。
【００３９】
また、反力付与部２００は、ハンド部１１０の重量と同じ大きさの反力を支持部１２０に付与する。これにより、支持部１２０に作用する荷重がセル（被測定物に相当）１０の重量と等しくなるため、セル１０の重量の測定を容易に行うことができる。
【００４０】
なお、上述したように反力の大きさは、ハンド部１１０の重量と同じ大きさに限定されず、ハンド部１１０の重量よりも大きくてもよいし、ハンド部１１０の重量よりも小さくてもよい。例えば、反力の大きさをハンド部１１０の重量よりも大きくする場合は、被測定物１０の重量およびハンド部１１０の重量の合計重量よりも小さい値に設定しておけば、被測定物１０の重量を測定することができる。
【００４１】
また、荷重測定部１３０は、荷重を電気信号に変換するロードセルを含む。ロードセルは、一般的に、許容重量が大きくなるほど分解能が荒くなって測定精度が低下する。荷重測定部１３０がロードセルを含むことによって、荷重測定部１３０の許容重量を小さくしてより効果的に荷重測定部１３０の測定精度を高めることができる。
【００４２】
また、被測定物は、二次電池用のセル１０である。これにより、セル１０に注入する電解液の注入量を高い精度で測定することができる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
図４〜図６を参照して、第２実施形態に係る重量測定装置について説明する。図４は、第２実施形態に係る重量測定装置の全体構成を示す斜視図であり、図５は、重量測定装置の側面図である。図６は、第２実施形態に係る反力付与部３００を拡大して示す側面図である。
【００４４】
第２実施形態に係る重量測定装置は、反力付与部３００がカウンターウェイトを利用して上方向の反力を発生する点で前述した第１実施形態と異なる。なお、前述した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
図４および図５に示すように、反力付与部３００は、重し３１０と、重し３１０に働く重力を上方向の反力に変換する重力変換部３２０と、取り付け部１４０に固定された固定部３３０と、を有する。
【００４６】
図６に示すように、重力変換部３２０は、重し３１０に働く重力Ｇを回転トルクＴに変換する回転軸３２１と、回転トルクＴを上方向の反力Ｆ２に変換して、当該反力Ｆ２を支持部１２０に伝達する反力伝達部３２２と、を有する。
【００４７】
図４に示すように、回転軸３２１は、転がり軸受３４０を介して固定部３３０に回転可能に取り付けられる。
【００４８】
図４および図６に示すように、反力伝達部３２２は、一端が回転軸３２１に対して固定され、回転軸３２１の回転に伴って回動して他端が支持部１２０に当接する。これにより、反力伝達部３２２は、上方向の反力Ｆ２を支持部１２０に伝達する。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態に係る重量測定装置の反力付与部３００は、重し３１０と、重し３１０に働く重力を上方向の反力に変換する重力変換部３２０と、を有する。重力を利用することによって、安定した反力Ｆ２を支持部１２０に付与することができるため、反力Ｆ２のばらつきを防止することができる。
【００５０】
また、重量測定装置は、ハンド部１１０および荷重測定部１３０を搬送装置に取り付ける取り付け部１４０と、取り付け部１４０に固定された固定部３３０と、をさらに有する。重力変換部３２０は、重し３１０に働く重力Ｇを回転トルクＴに変換する回転軸３２１と、回転トルクＴを上方向の反力Ｆ２に変換して、当該反力Ｆ２を支持部１２０に伝達する反力伝達部３２２と、を有する。回転軸３２１は、固定部３３０に回転可能に取り付けられる。反力伝達部３２２は、一端が回転軸３２１に対して固定され、回転軸３２１の回転に伴って回動することによって他端が支持部１２０に当接して上方向の反力Ｆ２を支持部１２０に伝達する。これにより、重し３１０によって生じるカウンターウェイトを利用することによって簡単な機構で安定的に反力を発生させることができる。
【００５１】
以上、実施形態を通じて本発明に係る重量測定装置を説明したが、本発明は実施形態において説明した内容のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。
【００５２】
例えば、荷重測定部は、被測定物を吊り上げた状態で荷重を測定することができる限りにおいて、ロードセルに限定されず、例えば、ばね秤等の公知の荷重測定器を用いることができる。
【００５３】
また、ハンド部は、被測定物を吊り上げた状態で搬送可能に保持できる限りにおいて、被測定物を把持する形態に限定されず、例えば、被測定物を引っ掛けるフックや吸引力によって被測定物を保持するバキュームパット等によって構成してもよい。
【００５４】
また、第１実施形態のエアシリンダのガイド部の構成は、直線駆動のベアリングを利用するものに限定されず、例えば、スライドレール等を有する公知のスライド機構を利用してもよい。
【００５５】
また、第２実施形態の重力変換部は、重量を利用して反力を発生できる限りにおいて、回転機構を利用したものに限定されず、例えば、ロープ式エレベータのような構造を利用してもよい。
【００５６】
また、被測定物は、二次電池用のセルに限定されない。
【符号の説明】
【００５７】
１０      セル（被測定物）、
１００    重量測定装置、
１１０    ハンド部、
１１１    把持爪、
１１２    姿勢保持爪、
１１３    チャックシリンダ、
１１４    ハンド固定部、
１２０    支持部、
１３０    荷重測定部、
１４０    取り付け部、
２００    反力付与部、
２１０    エアシリンダ、
２１１    シリンダ本体、
２１２    ピストン、
２１２ａ  ピストンロッド、
２１３    ガイド部、
２１４    押圧部、
２２０    第１シリンダ固定部（シリンダ固定部）、
２３０    第２シリンダ固定部（シリンダ固定部）、
３００    反力付与部、
３１０    重し、
３２０    重力変換部、
３２１    回転軸、
３２２    反力伝達部、
３３０    固定部、
３４０    転がり軸受、
Ｆ１      合計重量、
Ｆ２      反力、
Ｇ        重力、
Ｔ        回転トルク。
【図１】
2019100973.tif 000003
【図２】
2019100973.tif 000004
【図３Ａ】
2019100973.tif 000005
【図３Ｂ】
2019100973.tif 000006
【図４】
2019100973.tif 000007
【図５】
2019100973.tif 000008
【図６】
2019100973.tif 000009