(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースを支持したキャリアを供給するキャリア供給手段と、
前記キャリアに支持された電池ケースの重量を計量する第１の電子天秤と、
マイクロメータの回転により吸引量を可変とされたシリンジを備え、前記計量した電池ケース内に、前記シリンジ内に吸引したゲル状負極作用物質を定量吐出する定量吐出ポンプと、
前記定量吐出ポンプによりゲル状負極作用物質を注入された電池ケースの重量を計量する第２の電子天秤と、
前記定量吐出ポンプのマイクロメータを正逆転するサーボモータを備えた前記定量吐出ポンプの吐出量調整手段と、
前記第１の電子天秤および前記第２の電子天秤の計量値から求めた前記ゲル状物質の注入量を基準量と比較し、両者の差を前記定量吐出ポンプのマイクロメータの回転量に変換して、前記ゲル状物質の注入量が基準量となるよう前記吐出量調整手段のサーボモータを駆動制御する制御装置と、
を有することを特徴とするゲル状負極作用物質の注入装置。
【請求項２】
電池ケースを支持したキャリアを搬送するキャリア搬送ラインと、
前記キャリア搬送ラインに配置され、前記キャリアに支持された電池ケースの重量を計量する第１の電子天秤と、
前記第１の電子天秤に対して下流側に配置され、マイクロメータの回転により吸引量を可変とされたシリンジを備え、前記第１の電子天秤で計量された電池ケース内に、前記シリンジ内に吸引したゲル状負極作用物質を定量吐出する定量吐出ポンプと、
前記定量吐出ポンプに対してキャリア搬送ラインの下流に配置され、前記定量吐出ポンプによりゲル状負極作用物質を注入された電池ケースの重量を計量する第２の電子天秤と、
前記定量吐出ポンプのマイクロメータを正逆転するサーボモータを備えた前記定量吐出ポンプの吐出量調整手段と、
前記第１の電子天秤および前記第２の電子天秤の計量値から求めた前記ゲル状物質の注入量を基準量と比較し、両者の差を前記定量吐出ポンプのマイクロメータの回転量に変換して、前記ゲル状物質の注入量が基準量となるよう前記吐出量調整手段のサーボモータを駆動制御する制御装置と、
を有することを特徴とするゲル状負極作用物質の注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゲル状負極活物質を精度よく充填・注入できる注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型の液晶ディスプレイ、撮像機、あるいは電話機などの携帯型電子機器類においては、駆動電源となる電池の高容量化などへの要求が高まっている。そして、高性能一次電池としては、一般的に、円筒型アルカリ電池が使用されているが、さらに、パワー特性、貯蔵特性、耐振動特性など、高性能化を図るために、電池内部の電極構造や品質の改良・改善が進められている。
【０００３】
ところで、前記円筒型アルカリ一次電池は、通常、次のような工程・手順で製造されている。先ず、円筒型の電池外装缶（電池ケース）内部に、二酸化マンガンから成る筒型ペレット状の正極を装着し、この筒型ペレット状正極の軸に同心円的な空間部に、有底筒型のセパレータを装着する。次いで、前記装着した有底筒型のセパレータ内部に、亜鉛粒、電解液およびゲル化剤を混合して成るゲル状負極活物質の所定量を注入・充填する。その後、負極端子に設けた集電棒を負極活物質中に挿入しながら、負極端子で電池外装缶体を封口することにより、円筒型アルカリ一次電池を製造している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アルカリ一次電池の高容量化が進むにつれて、ゲル状負極活物質の注入量が増加する一方、高性能化に伴ってゲル状負極活物質の粘度が、 100,000〜 200,000cp程度と高粘度化する傾向にある。また、その注入量が電池性能に及ぼす影響が大きいので、ゲル状負極活物質の注入量を 1mgオーダーで管理・制御する必要がある。そのため、製造ラインにおいては、一定量のゲル状負極活物質を吐出できる吐出ポンプによって、電池ケース内にゲル状負極活物質を注入する一方、抜き取り検査でゲル状負極活物質の注入量（充填量）を計量し、注入量のズレ（変化）が見出された場合、前記吐出ポンプの吐出量を調節している。
【０００５】
すなわち、一定の時間ごとに、抜き取り検査を行って、注入量（充填量）が一定の範囲外にある場合は、吐出ポンプが具備している吐出量調整手段（たとえばマイクロメータ）を手動操作し、吐出量の調節ないし充填量を補正して、ゲル状負極活物質の定量充填を行っている。
【０００６】
しかし、人手による抜き取り検査方式は、人手による吐出量調整も個人差があるうえ、製造機械の効率向上に伴う製造ラインの高速化への対応にも限界がある。また、ゲル状負極活物質は、注入・充填作業の過程中において、ガスの発生などによりゲル状負極活物質の性状（たとえば比重）が変化するため、注入・充填量のズレに対してリアルタイムに対応することが困難である。
【０００７】
本発明はこのような事情に対処してなされたもので、ゲル状負極活物質の注入量を容易、かつ高精度に管理・制御することができるゲル状負極活物質の注入装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電池ケースを支持したキャリアを供給するキャリア供給手段と、前記キャリアに支持された電池ケースの重量を計量する第１の電子天秤と、マイクロメータの回転により吸引量を可変とされたシリンジを備え、前記計量した電池ケース内に、前記シリンジ内に吸引したゲル状負極作用物質を定量吐出する定量吐出ポンプと、前記定量吐出ポンプによりゲル状負極作用物質を注入された電池ケースの重量を計量する第２の電子天秤と、前記定量吐出ポンプのマイクロメータを正逆転するサーボモータを備えた前記定量吐出ポンプの吐出量調整手段と、前記第１の電子天秤および前記第２の電子天秤の計量値から求めた前記ゲル状物質の注入量を基準量と比較し、両者の差を前記定量吐出ポンプのマイクロメータの回転量に変換して、前記ゲル状物質の注入量が基準量となるよう前記吐出量調整手段のサーボモータを駆動制御する制御装置と、を有することを特徴とするゲル状負極作用物質の注入装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、電池ケースを支持したキャリアを搬送するキャリア搬送ラインと、前記キャリア搬送ラインに配置され、前記キャリアに支持された電池ケースの重量を計量する第１の電子天秤と、前記第１の電子天秤に対して下流側に配置され、マイクロメータの回転により吸引量を可変とされたシリンジを備え、前記第１の電子天秤で計量された電池ケース内に、前記シリンジ内に吸引したゲル状負極作用物質を定量吐出する定量吐出ポンプと、前記定量吐出ポンプに対してキャリア搬送ラインの下流に配置され、前記定量吐出ポンプによりゲル状負極作用物質を注入された電池ケースの重量を計量する第２の電子天秤と、前記定量吐出ポンプのマイクロメータを正逆転するサーボモータを備えた前記定量吐出ポンプの吐出量調整手段と、前記第１の電子天秤および前記第２の電子天秤の計量値から求めた前記ゲル状物質の注入量を基準量と比較し、両者の差を前記定量吐出ポンプのマイクロメータの回転量に変換して、前記ゲル状物質の注入量が基準量となるよう前記吐出量調整手段のサーボモータを駆動制御する制御装置と、を有することを特徴とするゲル状負極作用物質の注入装置である。
【００１２】
すなわち、請求項１および請求項２の発明は、ゲル状負極作用物質の注入量（充填量）を電池ケースごとに計量し、基準量に対するズレ量を吐出ポンプの吐出量調整に連動させることにより、電池ケース内へのゲル状負極作用物質の注入量を常時、高精度に維持することを可能としたものである。
【００１３】
請求項１および請求項２の発明では、搬送ラインにおいて、電池ケース内へ注入・充填されたゲル状負極作用物質量が計量され、制御装置で基準量に対するズレ量が吐出量調整手段の操作（たとえばマイクロメータの回転量）に変換される。そして、この変化がサーボモータにフィードバックされ、吐出量調整手段を適切に制御・調節して、高精度に、一定量のゲル状負極作用物質が吐出・注入することができる。つまり、高速な生産ラインを採った場合でも、搬送ラインにおいて電池ケース内に対するゲル状負極活物質の注入・充填量を高精度に維持できるので、電池の量産性および品質管理に大きく寄与する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して実施例を説明する。
【００１５】
図１は、この実施例に係るゲル状負極活物質の注入装置の要部構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、１は電池ケース２を支持したキャリア３を搬送するキャリア搬送ライン、４は前記キャリア搬送ライン１に配置され、キャリア３に支持された電池ケース２の重量を計量する第１の計量装置、５は前記第１の計量装置４に対して下流側に配置され、前記計量した電池ケース２内にゲル状負極作用物質に定量吐出する吐出量調整手段６を備えた定量吐出ポンプ、７は前記定量吐出ポンプ７に対してキャリア搬送ライン１の下流に配置され、ゲル状負極作用物質を注入した電池ケース２′の重量を計量する第２の計量装置、８は前記第１の計量装置４および第２の計量装置７の計量値に基づいて、前記定量吐出ポンプ５の吐出量調整手段６を駆動制御する制御装置である。
【００１７】
ここで、キャリア搬送ライン１は、たとえばステンレス鋼製の板状体で、一主面上を電池ケース２を支持したキャリア３が、搬送位置決め駆動機構（たとえばエアーシリンダ）９によって押し出され、搬送・走行する構造と成っている。また、第１の計量装置４および第２の計量装置７は、たとえば電子天秤であって、被秤量体を載置する面が、キャリア搬送ライン１とほぼ同一平面をなすように、キャリア搬送ライン１に埋め込み型に配置されている。
【００１８】
一方、吐出量調整手段６（たとえばマクロメータ）を備えた定量吐出ポンプ５は、ゲル状負極作用物質用ホッパー10の出し口側に接続・配置されており、前記マイクロメータ６の回転操作で、定量吐出ポンプ５から吐出するゲル状負極作用物質の量を調整ないし調節する。すなわち、定量吐出ポンプ５は、マイクロメータ６によりシリンジの吸引量を可変できるものであり、また、このマクロメータ６は、たとえばサーボモータ11の正逆回転で操作される。
【００１９】
さらに、上記制御装置８は、両計量装置４，７からの出力を受け（入力）、ゲル状負極作用物質の注入量と予め設定してある基準値とを比較し、基準値との差（注入・充填量のズレ）か一定の範囲、たとえば± 3％の範囲を超えた場合は、注入量の差を回転量に変換し、サーボドライバ12に転送する。このサーボドライバ12を介してサーボモータ11が駆動し、マイクロメータ６の回転操作で、定量吐出ポンプ５からの吐出量が調整される。
【００２０】
次ぎに、上記注入装置の動作について説明する。
【００２１】
搬送ライン１に移載された電池ケース２を支持したキャリア３は、搬送位置決め駆動機構９によって、第１の計量装置４上に押し出され、電池ケース２を支持したキャリア３の重量が計量され、その重量データは制御装置に入力される。前記計量された電池ケース２を支持したキャリア３は、次に搬送ライン１に移載された電池ケース２を支持したキャリア３の押し出しに連動して、定量吐出ポンプ５に対向する位置に移動する。
【００２２】
この位置で、予め調整・設定された一定量のゲル状負極作用物質が、前記電池ケース２に吐出・注入される。次いで、後続する電池ケース２を支持したキャリア３の押し出しに連動して、第２の計量装置７上に押し出され、ゲル状負極作用物質注入後の電池ケース２′の重量が計量される。
【００２３】
この電池ケース２′の重量データも制御装置８に入力され、前記第１の計量装置４から入力された重量データとの差から、ゲル状負極作用物質の注入量を算出する。そして、算出されたゲル状負極作用物質注入量が、基準量に対してズレているか否かを比較し、許容範囲外と判定された場合は、その差をマイクロメータ６の回転数に対応・換算し、サーボドライバ12を介してサーボモータ11を駆動する。たとえば、ゲル状負極作用物質の注入量が基準量に比べて＋側にズレている場合は、マイクロメータ６を介して吐出ポンプ５の吐出量を抑制（調整）するように、サーボモータ11が駆動する。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１および請求項２の発明によれば、所要の量産性を容易に確保できる一方、電池ケースに対するゲル状負極活物質の注入量を、常時、かつmgオーダーの精度で規制・管理することができる。すなわち、電池の製造ラインにおいて、良好な生産性もしくは量産性を確保しながら、歩留まりよい高品質の電池提供に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の要部構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１……キャリア搬送ライン
２……電池ケース
２′……ゲル状負極活物質を注入した電池ケース
３……キャリア
４……第１の計量装置
５……定量吐出ポンプ
６……吐出量調整手段
７……第２の計量装置
８……制御装置
９……搬送位置決め駆動機構
10……ゲル状負極活物質用ホッパ
11……サーボモータ
12……サーボドライバ
【図１】
0004219496.tif 000002