(57)【要約】【課題】種類の異なる複数の電池モジュールについて、その構成部品の積層を自動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の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の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、シャフトの外周に設けられた複数の第１の係合部５と、載置部材３に設けられ第１の係合部５のそれぞれに係合する複数の第２の係合部６と、を含む。複数の第１の係合部５のうち、所定位置よりも一端２ａから遠い第１の係合部５のカム曲線は、シャフト２の回転角の複数の領域Ｒ１〜Ｒ３ごとに異なるプロファイルを有する。【選択図】図４
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【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の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の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の方向に沿って配列されるように前記シャフトの外周に設けられた複数の第１の係合部と、前記載置部材に設けられ前記第１の係合部のそれぞれに係合する複数の第２の係合部と、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の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、前記第１の方向について前記シャフトの一端から遠い前記第１の係合部ほど、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の係合部のうち、所定位置よりも前記一端から遠い前記第１の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異なるプロファイルを有する、
積層装置。
【請求項２】
前記第１の方向における最も前記一端側の前記第１の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に記載の積層装置。
【請求項３】
複数の前記構成部品は、複数の電池セルと、複数の前記電池セルの両端に配置される一対のエンドプレートと、を含み、
前記電池セルの個数と前記エンドプレートの個数との合計の数をＮとすると、前記所定位置は前記一端からＮ−１番目の前記第１の係合部の位置である、
請求項１又は２に記載の積層装置。
【請求項４】
前記第１の方向に沿って延び、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の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１〜３のいずれか一項に記載の積層装置。
【請求項５】
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１〜４のいずれか一項に記載の積層装置。
【請求項６】
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１〜５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、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。しかしながら、このような方法においても、以下のような課題が生じ得る。
【０００５】
一例として、上記のように７個の電池体と一対のエンプレートとを積層する第１の場合と、１０個の電池体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体が載置される可能性がある。そして、一般的に、電池体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が異なる。このため、電池体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。
【０００６】
また、他の例としては、複数の電池モジュール間において、電池体の個数が同一であっても、電池体の寸法自体が異なるため、集約する場合の移動距離が異なる。したがって、寸法が異なる電池体の積層作業においても、別個の積層装置を用いる必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、種類の異なる複数の電池モジュールについて、積層作業が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】
【０００８】
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の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の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の方向に沿って配列されるようにシャフトの外周に設けられた複数の第１の係合部と、載置部材に設けられ第１の係合部のそれぞれに係合する複数の第２の係合部と、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の係合部のカム曲線のプロファイルにより規定され、カム曲線のプロファイルは、第１の方向についてシャフトの一端から遠い第１の係合部ほど、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の係合部のうち、所定位置よりも一端から遠い第１の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異なるプロファイルを有する。
【０００９】
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の方向に移動する。載置部材の移動量は、シャフトに設けられた第１の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の係合部のうち、所定位置よりもシャフトの一端から遠い第１の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プロファイルを有する。つまり、所定位置よりも遠い第１の係合部に対応する載置部材には、複数のプロファイル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。
【００１０】
本発明に係る積層装置においては、第１の方向における最も一端側の第１の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の方向における最もシャフトの一端側の第１の係合部と、その第１の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。
【００１１】
本発明に係る積層装置においては、複数の構成部品は、複数の電池セルと、複数の電池セルの両端に配置される一対のエンドプレートと、を含み、電池セルの個数とエンドプレートの個数との合計の数をＮとすると、所定位置は一端からＮ−１番目の第１の係合部の位置であってもよい。この場合には、シャフトの一端側からＮ番目以降の第１の係合部のカム曲線が複数のプロファイルを有することになる。このため、Ｎ番目の第１の係合部に対応する載置部材に対して、電池セルとエンドプレートとの両方に応じた移動量を設定可能である。さらに、Ｎ＋１番目以降の第１の係合部に対応する載置部材に対しても複数の移動量を設定可能である。
【００１２】
本発明に係る積層装置においては、第１の方向に沿って延び、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の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の方向に沿わせることができる。
【００１３】
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。
【００１４】
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】
【００１５】
本発明によれば、種類の異なる複数の電池モジュールについて、積層作業が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】
【００１６】
【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】変形例に係るカム曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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、１０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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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の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。
【００２４】
シャフト２は、図示しない駆動装置により駆動され、第１の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の方向に沿った移動に変換する。カム機構４は、複数の第１の係合部５と、複数の第２の係合部６と、を含む。第１の係合部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の係合部５は、第１の方向に沿って配列されている。第２の係合部６は、載置部材３に設けられた突起である。第２の係合部６は、第１の係合部５のそれぞれに係合している。
【００２５】
第１の係合部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の周方向に沿ってシャフト２の外周を１周する閉曲線である。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の係合部５の第１の方向への起伏が変化する。第１の係合部５に係合した第２の係合部６は、その第１の係合部５の第１の方向への起伏の変化に伴って、第１の方向に移動する。これにより、シャフト２の回転が載置部材３の第１の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の係合部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。
【００２６】
積層装置１は、第１の方向に沿って延び、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の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。
【００２７】
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の係合部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の係合部６は、第１の方向に交差する第２の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の係合部５に係合している。なお、第２の方向は、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。
【００２８】
ガイド部材８は、支持部材７のそれぞれに設けられ、第１の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の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の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の方向にガイドされる。
【００２９】
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。
【００３０】
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の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の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の方向における載置部材３の中心間の距離である。
【００３１】
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１０個のときには、一端２ａから１１番目の載置部材３と１２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。
【００３２】
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の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の方向に移動し、第１の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。
【００３３】
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の方向に移動させる。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の方向に移動せず、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）。
【００３４】
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１０個のときには、一端２ａから１２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。
【００３５】
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の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の係合部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）。
【００３６】
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。
【００３７】
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の係合部５（第１の係合部５１〜５１５）が設けられている。それぞれの第１の係合部５に対して、載置部材３に設けられた第２の係合部６が係合される。これらの第１の係合部５のうち、最もシャフト２の一端２ａ側の第１の係合部５１のカム曲線Ｃ１は、シャフト２の回転に対して実質的に変位しない。すなわち、第１の方向における最も一端２ａ側の第１の係合部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プロファイルを有している。したがって、第１の係合部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の方向に移動せず、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。
【００３８】
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２４０°〜３００°の回転に対して、一端２ａから４番目の第１の係合部５４のカム曲線Ｃ４の変位Ｄ４よりも、５番目の第１の係合部５５のカム曲線Ｃ５の変位Ｄ５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の方向についてシャフト２の一端２ａから遠い第１の係合部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。
【００３９】
ここで、第１の係合部５１〜５８のカム曲線Ｃ１〜Ｃ８のプロファイルは、シャフト２の回転角の３つの領域Ｒ１〜Ｒ３にわたって、同一である。領域Ｒ１は０°〜１２０°の領域であり、領域Ｒ２は１２０°〜２４０°の領域であり、領域Ｒ３は２４０°〜３６０°の領域である。これに対して、第１の係合部５９〜５１５のカム曲線Ｃ９〜Ｃ１５は、領域Ｒ１〜Ｒ３にわたって、互いに異なるプロファイルを有する。これは、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。
【００４０】
すなわち、カム曲線Ｃ９の領域Ｒ３におけるプロファイルの始端（２４０°）は、第１の係合部５９に対応する載置部材３と、第１の係合部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Ｒ３におけるプロファイルの中間点（３００°）は、第１の係合部５９に対応する載置部材３と、第１の係合部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。
【００４１】
また、カム曲線Ｃ９の領域Ｒ１，Ｒ２におけるプロファイルの始端（それぞれ０°，１２０°）は、第１の係合部５９に対応する載置部材３と、第１の係合部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Ｒ１，Ｒ２におけるプロファイルの中間点（それぞれ６０°，１８０°）は、第１の係合部５９に対応する載置部材３と、第１の係合部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。
【００４２】
また、カム曲線Ｃ１２の領域Ｒ２におけるプロファイルの始端（１２０°）は、第１の係合部５１２に対応する載置部材３と、第１の係合部５１１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Ｃ１２の領域Ｒ３におけるプロファイルの中間点（１８０°）は、第１の係合部５１２に対応する載置部材３と、第１の係合部５１１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。
【００４３】
また、カム曲線Ｃ１２の領域Ｒ１，Ｒ３におけるプロファイルの始端（それぞれ０°，２４０°）は、第１の係合部５１２に対応する載置部材３と、第１の係合部５１１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Ｃ１２の領域Ｒ１，Ｒ３におけるプロファイルの中間点（それぞれ６０°，３００°）は、第１の係合部５１２に対応する載置部材３と、第１の係合部５１１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。
【００４４】
また、カム曲線Ｃ１５の領域Ｒ１におけるプロファイルの始端（０°）は、第１の係合部５１５に対応する載置部材３と、第１の係合部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Ｒ３におけるプロファイルの中間点（６０°）は、第１の係合部５１５に対応する載置部材３と、第１の係合部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。
【００４５】
また、カム曲線Ｃ１５の領域Ｒ２，Ｒ３におけるプロファイルの始端（それぞれ１２０°，２４０°）は、第１の係合部５１５に対応する載置部材３と、第１の係合部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。さらに、カム曲線Ｃ１５の領域Ｒ２，Ｒ３におけるプロファイルの中間点（それぞれ１８０°，３００°）は、第１の係合部５１５に対応する載置部材３と、第１の係合部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】
したがって、第１の係合部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Ｒ３の間で回転させればよい。また、第１の係合部５１２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１０個の場合）、シャフト２を領域Ｒ２の間で回転させればよい。さらに、第１の係合部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Ｒ１の間で回転させればよい。
【００４７】
このように、複数の第１の係合部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の係合部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〜Ｒ３ごとに、異な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の係合部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。
【００４８】
なお、上記の所定位置は、電池セル５１の個数（例えば７個、１０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、１２、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、１１番目、１４番目）の第１の係合部５の位置である。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態に係る積層装置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の方向に移動する。載置部材３の移動量は、シャフト２に設けられた第１の係合部５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の係合部５のうち、所定位置よりもシャフト２の一端２ａから遠い第１の係合部５のカム曲線が、シャフト２の回転角の複数の領域Ｒ１〜Ｒ３ごとに異な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の係合部５に対応する載置部材３には、複数のプロファイルに応じた複数の移動量が設定される。したがって、一台の積層装置１によって、種類の異なる複数の電池モジュール５０について積層作業を行うことが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態に係る積層装置１においては、第１の方向における最も一端２ａ側の第１の係合部５のカム曲線が、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の方向における最もシャフト２の一端２ａ側の第１の係合部５と、その第１の係合部５に対応する載置部材３とを、積層の基準ＲＬとして用いることができる。
【００５１】
また、本実施形態に係る積層装置１においては、複数の構成部品は、複数の電池セル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５２Ａ，５２Ｂと、を含む。そして、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、上記の所定位置は、一端２ａからＮ−１番目の第１の係合部５の位置である。このため、シャフト２の一端２ａ側からＮ番目以降の第１の係合部５に対して、複数のプロファイルを有するカム曲線が設定される。したがって、Ｎ番目の第１の係合部５に対応する載置部材３に対して、電池セル５１とエンドプレート５２Ｂとの両方に応じた移動量を設定可能である。さらに、Ｎ＋１番目以降の第１の係合部５に対応する載置部材３に対しても複数の移動量を設定可能である。
【００５２】
また、本実施形態に係る積層装置１は、第１の方向に沿って延び、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の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の方向に沿わせることができる。
【００５３】
さらに、本実施形態に係る積層装置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である。
【００５４】
以上の実施形態は、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に限定されず、各請求項の要旨を変更しない範囲において任意に変形可能である。
【００５５】
例えば、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。
【００５６】
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の係合部５以降のカム曲線に対して、複数のプロファイルを設けた。この場合、複数のプロファイルを含むカム曲線と含まない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の係合部５の位置であった。
【００５７】
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の係合部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の係合部５の位置となる。
【００５８】
ここで、第１の係合部５のカム曲線（例えばカム曲線Ｃ２〜Ｃ１５）は、例えば図５に示されるように変更可能である。すなわち、図４に示される例では、カム曲線の圧力角（シャフト２の回転軸とカム曲線の法線との成す角）θが、シャフト２の回転角の変化に応じて連続的に変化する（徐々に変化する）。これに対して、図５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５では、カム曲線Ｃ１が省略されている。
【００５９】
ここで、図５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。
【００６０】
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。
【００６１】
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の係合部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の係合部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。
【００６２】
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の係合部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。
【００６３】
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。
【００６４】
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Ａが４０°であり、移動部における圧力角θの最大値Ｂが４８°であり、最大値Ａ＜最大値Ｂとされている。
【００６５】
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。
【００６６】
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。なお、このような圧力角θの上限に関する関係は、図４の（ｂ）の例のように、カム曲線の圧力角θが、シャフト２の回転角の変化に応じて連続的に変化する（徐々に変化する）場合についても適用可能である。
【００６７】
さらに、上記実施形態においては、第１の係合部５が溝であり、第２の係合部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の係合部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の係合部５に嵌合していてもよい。また、第１の係合部５がシャフト２の外周に形成された突条であり、第２の係合部６がその突条に係合される溝であってもよい。
【００６８】
また、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。
【符号の説明】
【００６９】
１…積層装置、２…シャフト、２ａ…一端、３…載置部材、３ｈ…吸着孔、４…カム機構、５…第１の係合部、６…第２の係合部、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】
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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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