(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
プレートと交互に配列され、且つ前記プレートを介して配列方向に荷重が付与されることで拘束された状態のモジュールを、前記プレート間から取り出すモジュール取り出し装置であって、
前記プレートを前記配列方向一方側に移動させて前記プレート間の距離を変更する距離変更機構と、
前記モジュールと係合可能な係合部材と、複数の前記モジュールに対応する複数の前記係合部材を前記モジュールに対して近接方向、離間方向、及び上下方向に移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を有する取り出し機構と、
を備え、
前記配列方向及び上下方向に直交する方向を幅方向とすると、前記モジュールの前記幅方向の両端面のうちの上方部分には、前記配列方向の中央部分から突出した突出部が設けられ、
前記係合部材は、少なくとも前記近接方向に開口する溝形状に形成された第1ガイド部と、少なくとも前記近接方向に開口する溝形状に形成され且つ前記第1ガイド部に前記モジュールを介して前記幅方向に対向する第2ガイド部と、を備え、
前記第1ガイド部及び前記第2ガイド部は、下方に向かうほど前記配列方向一方側に位置する傾斜面と、前記傾斜面の下端部に設けられ前記突出部を保持する保持部と、を備えるモジュール取り出し装置。
前記取り出し機構は、前記第1ガイド部の前記保持部の下方且つ前記配列方向一方側の位置、及び前記第2ガイド部の前記保持部の下方且つ前記配列方向一方側の位置の少なくとも一方に、前記近接方向に突出したストッパ部を備える請求項1に記載のモジュール取り出し装置。
前記制御部は、前記距離変更機構により前記プレート間が所定量拡げられた状態において、ユーザの操作に応じて、前記係合部材を前記近接方向に移動させ、前記傾斜面に前記突出部を当接させて前記係合部材を上方に移動させる取り出し制御を実行する請求項1又は2に記載のモジュール取り出し装置。
前記制御部は、前記距離変更機構により前記プレート間が所定量拡げられた状態において、ユーザの操作に応じて、前記係合部材を前記近接方向に移動させ、前記傾斜面に前記突出部を当接させて前記係合部材を上方に移動させる取り出し制御を実行し、
前記所定量は、前記モジュールと移動後の前記プレートとの間に前記ストッパ部を配置可能な大きさであって、且つ前記傾斜面に当接した前記突出部が前記保持部まで移動可能な大きさに設定されている請求項2に記載のモジュール取り出し装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、プレート間からモジュールを取り出す際、モジュールとプレートとが当接した状態で取り出すと、モジュールがプレートに対して摺動し、モジュール及びプレートの耐久性(保護)の観点から好ましくない。また、摺動により拘束治具内に異物が発生する可能性もある。
【0005】
従来のモジュール取り出し装置には、プレート間の距離(ピッチ)を変更する機構が設けられているが、当該機構が作動すると、構成上、モジュールがプレートとともに移動し、モジュールとプレートの一方とが当接した状態でプレート間の距離が大きくなる。したがって、取り出す際の上記摺動を抑制するためには、例えばモジュールをプレート間においてセンタリングする工程が必要となる。しかし、センタリング工程を加えると、制御が複雑となり、製造コストやメンテナンスコストの増大も懸念される。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、簡易な構成により、モジュールのプレートに対する摺動を抑制することができるモジュール取り出し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】
本発明のモジュール取り出し装置は、プレートと交互に配列され、且つ前記プレートを介して配列方向に荷重が付与されることで拘束された状態のモジュールを、前記プレート間から取り出すモジュール取り出し装置であって、前記プレートを前記配列方向一方側に移動させて前記プレート間の距離を変更する距離変更機構と、前記モジュールと係合可能な係合部材と、複数の前記モジュールに対応する複数の前記係合部材を前記モジュールに対して近接方向、離間方向、及び上下方向に移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を有する取り出し機構と、を備え、前記配列方向及び上下方向に直交する方向を幅方向とすると、前記モジュールの前記幅方向の両端面のうちの上方部分には、前記配列方向の中央部分から突出した突出部が設けられ、前記係合部材は、少なくとも前記近接方向に開口する溝形状に形成された第1ガイド部と、少なくとも前記近接方向に開口する溝形状に形成され且つ前記第1ガイド部に前記モジュールを介して前記幅方向に対向する第2ガイド部と、を備え、前記第1ガイド部及び前記第2ガイド部は、下方に向かうほど前記配列方向一方側に位置する傾斜面と、前記傾斜面の下端部に設けられ前記突出部を保持する保持部と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、傾斜面と突出部とが当接した状態で係合部材を上方に移動させるだけで、突出部が傾斜面上を摺動し、配列方向一方側に誘導されて、保持部で保持される。モジュールを持ち上げる際、突出部の配列方向一方側への移動に伴い、モジュール全体も配列方向一方側に移動する。これにより、複雑な制御なく、モジュールをプレートから離間させ、モジュールをプレートに対して摺動させずにプレート間から取り出すことができる。つまり、本発明によれば、簡易な構成により、モジュールのプレートに対する摺動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】本実施形態のモジュール取り出し装置の構成を示す平面図である。
【
図2】本実施形態のモジュール取り出し装置の構成を示す斜視図である。
【
図3】本実施形態のガイド部の構成を示す正面図である。
【
図4】本実施形態における傾斜面と電極部との当接状態を示す説明図(正面図)である。
【
図5】本実施形態における保持部と電極部との当接状態を示す説明図(正面図)である。
【
図6】本実施形態のモジュール取り出し装置の構成の一部を示す斜視図である。
【
図7】本実施形態における電池モジュールを持ち上げた状態を示す説明図(正面図)である。
【
図8】本実施形態のガイド部の変形態様を示す正面図である。
【
図9】本実施形態のガイド部の変形態様を示す正面図である。
【
図10】本実施形態のガイド部の変形態様を示す正面図である。
【
図11】本実施形態のガイド部の変形態様を示す正面図である。
【
図12】本実施形態のガイド部の変形態様を示す正面図である。
【
図13】本実施形態のガイド部の変形態様を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、説明に用いる各図は概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。また、図面では、表示上、配列方向に連続して配置された同様の部材について、一部符号を省略している。また、
図4では、モジュール取り出し装置1の上方部分のみを表している。
【0011】
図1に示すように、拘束治具9を用いて複数の電池モジュール(「モジュール」に相当する)8を充放電する際、電池モジュール8は、金属製のプレート91と交互に配列され、且つプレート91を介して配列方向に荷重が付与されることで拘束された状態が形成される。電池モジュール8は、二次電池(例えばリチウムイオン二次電池等)を構成する角型モジュール(角型二次電池セル)である。配列方向及び上下方向に直交する方向を幅方向とすると、電池モジュール8の幅方向の両端面のうちの上方部分には、配列方向の中央部分から突出した電極部(「突出部」に相当する)81が設けられている。電極部81は、円柱状の電極端子である。
【0012】
拘束治具9は、複数のプレート91を有した治具であって、例えば乾燥工程や充放電工程で使用される治具である。拘束治具9については、公知のものが利用でき、例えばパレット内にプレート91と電池モジュール8を配列し、パレット内の配列方向の端部にスペーサを圧入し、配列方向に荷重をかけつつ拘束するものでも良い。また、拘束治具9は、配列方向に荷重をかけた状態で、プレート91の幅方向の両端部に向けて押圧力を加えて固定するものでも良い。拘束治具9は、プレート91を介して電池モジュール8に荷重をかけた状態でプレート91を固定するように構成されている。
【0013】
電池モジュール8は、例えば充電の際、2つのプレート91に挟まれることで荷重が加えられて拘束される。充電完了後に拘束治具9から電池モジュール8を取り出す際には、まずスペーサの取り出しや押圧力の解除等により拘束状態が解除され、その後、モジュール取り出し装置1により、プレート91間から電池モジュール8が取り出される。電池モジュール8は、例えば1つの電池(電池1単位)をセルと称すると、1セルで構成されても良いし、複数のセルで構成されても良い。モジュールは、機械又は機能として1つのまとまった構成単位(構成部分)を意味する。
【0014】
本実施形態のモジュール取り出し装置1は、
図1及び
図2に示すように、距離変更機構2と、取り出し機構3と、を備えている。距離変更機構2は、プレート91を配列方向一方側に移動させてプレート91間の距離を変更する装置である。より具体的に、距離変更機構2は、プレート91に対して近接方向及び離間方向に移動可能であるとともに、プレート91を把持した状態で、荷重が付与される方向(配列方向他方側)とは反対方向(配列方向一方側)に移動することでプレート91間の距離を変更するように構成されている。距離変更機構2は、プレート91の幅方向両端側に配置された一対の移動部材21と、一対の移動部材21をプレート91に対して近接方向及び離間方向に移動させる第1駆動部22と、第1駆動部22を制御する第1制御部23と、を備えている。近接方向は、幅方向の電池モジュール8側ともいえる。
【0015】
移動部材21は、前後方向に延びる板状の本体部211と、本体部211からプレート91側に突出する複数の把持部212と、を備えている。電池モジュール8の拘束状態が解除された後に、プレート91の幅方向両側に位置する移動部材21を近接方向に移動させることで、把持部212が対応するプレート91に当接し、一対の把持部212がプレート91を幅方向に挟んで把持する。第1駆動部22は、本体部211に接続されており、第1制御部23の指令に基づき移動部材21を移動させる。第1駆動部22は、例えばモータ、油圧、又は空圧などを駆動源とした駆動機構(例えばスライダや直動機構等)である。第1制御部23は、CPUやメモリを備える装置(例えば電子制御ユニット又はコンピュータ)である。第1制御部23は、移動部材21の位置を制御する装置ともいえる。第1制御部23は、第1駆動部22を制御して、移動部材21によりプレート91を把持させた状態で、移動部材21を配列方向一方側に移動させる。これにより、プレート91が配列方向一方側に移動し、プレート91間の距離が変更(拡大)される。プレート91間は、一定ピッチに拡がる。
【0016】
取り出し機構3は、本体部30と、複数の係合部材31と、第2駆動部(「駆動部」に相当する)32と、第2制御部(「制御部」に相当する)33と、複数のストッパ部34と、を備えている。本体部30は、配列方向に延びる一対の板状部材で構成され、一対の板状部材がプレート91を介して幅方向に対向するように配置されている。複数の係合部材31は、本体部30(一対の板状部材のそれぞれ)の上端部に、配列方向に等間隔に並んで設けられている。
【0017】
係合部材31は、電池モジュール8と係合可能に構成されている。係合部材31は、上方及び近接方向(幅方向一方側)に開口する溝形状に形成された第1ガイド部311と、上方及び近接方向(幅方向他方側)に開口する溝形状に形成され且つ第1ガイド部311に電池モジュール8を介して幅方向に対向する第2ガイド部312と、を備えている。第1ガイド部311は、幅方向一方側の係合部材31であり、第2ガイド部312は、幅方向他方側の係合部材31である。
【0018】
本実施形態の第1ガイド部311及び第2ガイド部312(以下「ガイド部311、312」ともいう)は、互いに同じ形状であって、上方、近接方向、及び離間方向(すなわち上方及び幅方向両側)に開口した凹形状(例えばV字状やU字状を含む)に形成されている。このように、本実施形態の係合部材31は、一対のガイド部311、312で構成されている。ガイド部311、312の上端開口幅(配列方向の幅)は、電極部81の配列方向の幅(ここでは直径)よりも大きい。
【0019】
ガイド部311、312は、
図3に示すように、下方に向かうほど配列方向一方側に位置する傾斜面31aと、傾斜面31aの下端部に設けられ電極部81を保持する保持部31bと、を有している。ガイド部311、312は、係合部材31の少なくとも近接方向への移動により、電極部81と傾斜面31aとが(複数同時に)当接するように構成されている。
【0020】
保持部31bは、ガイド部311、312のうち、傾斜面31a上を下方に相対移動した電極部81を保持する部分である。換言すると、保持部31bは、傾斜面31aに当接しつつ傾斜面31aに対して下方に相対移動した電極部81を保持する部分である。保持部31bは、溝形状の底部分に相当し、傾斜面31aの配列方向一方側に位置している。保持部31bは、配列方向に離間した2つの部位で電極部81と当接し、電極部81を保持する。保持部31bは、電極部81と係合する係合部ともいえる。本実施形態のガイド部311、312は、V字状に形成されており、幅方向の視線で見れば左右対称に形成されている。
【0021】
第2駆動部32は、本体部30を、すなわち複数の電池モジュール8に対応する複数の係合部材31を、電池モジュール8に対して近接方向、離間方向、及び上下方向に移動させるための装置である。複数の係合部材31は、本体部30及び第2駆動部32により、一体的に移動する。第2駆動部32は、例えばモータ、油圧、又は空圧などを駆動源とした駆動機構である。第2制御部33は、第2駆動部32を制御する装置であって、CPUやメモリを備える装置(例えば電子制御ユニット又はコンピュータ)である。第2制御部33は、本体部30(複数の係合部材31)の位置を制御する装置ともいえる。なお、第1制御部23と第2制御部33とは、1つの装置で実現されも良く、例えば1つのECUやパーソナルコンピュータで実現できる。距離変更機構2及び取り出し機構3は、ユーザの操作に応じて作動する。「ユーザの操作」は、単に作業開始を指示する操作だけでも良く(この場合、例えば予め設定されたプログラムに従い各部の移動は自動的に実行される)、又は各種移動量等を指示する操作を含んでも良い。
【0022】
複数のストッパ部34は、幅方向一方側の本体部30の幅方向他方側(近接方向側)の端面と、幅方向他方側の本体部30の幅方向一方側(近接方向側)の端面とに設けられている。ストッパ部34は、本体部30のうち、各第1ガイド部311及び各第2ガイド部の配列方向一端部の下方の部位から近接方向に突出している。ストッパ部34は、各ガイド部311、312の配列方向一方側の部位又は各ガイド部311、312の配列方向一端部に対応する位置に設けられている。ストッパ部34は、上下方向が長手方向となる直方体状に突出している。このように、取り出し機構3は、各第1ガイド部311の保持部31bの下方且つ配列方向一方側の位置、及び各第2ガイド部312の保持部31bの下方且つ配列方向一方側の位置の少なくとも一方(本実施形態では両方)に、近接方向に突出したストッパ部34を備えている。ストッパ部34は、例えば樹脂で形成されている。
【0023】
ここで、第2制御部33は、距離変更機構2によりプレート91間が所定量拡げられた状態において、ユーザの操作に応じて、係合部材31を近接方向に移動させ、傾斜面31aに電極部81を当接させて係合部材31を上方に移動させる取り出し制御を実行する。以下、本実施形態の説明において、配列方向他方側を「前」とし、配列方向一方側を「後」とし、幅方向一方側を「右」とし、幅方向他方側を「左」とする。距離変更機構2及び取り出し機構3は、それぞれ左右対称に構成されている。
【0024】
モジュール取り出し装置1の動作の流れについて説明する。まず、電池モジュール8の拘束状態が解除された状態で、複数のプレート91及び電池モジュール8が、モジュール取り出し装置1内に配置される。つまり、
図1に示す状態から、モジュール取り出し装置1及び/又は拘束治具9の前後方向への移動により、
図2に示す状態となる。なお、モジュール取り出し装置1には、プレート91の幅方向の長さに合わせて構成された位置決め部1aが設けられている。
【0025】
続いて、距離変更機構2が、前端のプレート91を除く各プレート91を把持し、把持したプレート91を後方に所定量移動させる。所定量は、電池モジュール8と移動後のプレート91との間にストッパ部34を配置可能な大きさであって、且つ傾斜面31aに当接した電極部81が保持部31bまで移動可能な大きさに設定されている。所定量は、電池モジュール8の後端面とプレート91の前端面との離間距離となる。プレート91の移動により、各電池モジュール8は、前方のプレート91とは当接したままであり、後方のプレート91とは離間する。
【0026】
距離変更機構2によりプレート91間の距離が大きくなった後、(さらに移動部材21が離間方向に移動して把持状態が解除された後、)取り出し機構3が作動する。本実施形態において、プレート91間距離が大きくなった状態で、係合部材31は、第1制御部23及び/又は第2制御部33により、ガイド部311、312の保持部31b(ここではガイド部311、312前後方向の中央部分)がプレート91間の中央に位置するように配置される。
【0027】
第2制御部33は、第1ガイド部311を左方(近接方向)に移動させるとともに、第2ガイド部312を右方(近接方向)に移動させる。この各ガイド部311、312の近接方向への移動は、本実施形態では同時に行われるが、同時でなくても良い。ガイド部311、312の近接方向への移動により、各傾斜面31aは、電極部81に当接し又は電極部81の下方に配置される。同時に、ストッパ部34が電池モジュール8の後端面とプレート91の前端面と間に配置される。傾斜面31aの一部分が電極部81の下方に位置する場合、電極部81と傾斜面31aが当接するように、第2制御部33が係合部材31を上方に移動させる。つまり、第2制御部33は、
図4に示すように、傾斜面31aが対応する電極部81に当接するように、ガイド部311、312を少なくとも各近接方向に移動させる。
【0028】
そして、第2制御部33は、傾斜面31aが電極部81に当接した状態で、係合部材31を上方に移動させる。
図5に示すように、当該傾斜面31aの上方への移動において、電極部81は、傾斜面31a上を摺動し、係合部材31に対して下方に相対移動して、保持部31bで係合部材31に対して停止する。つまり、係合部材31(ガイド部311、312)は、上方に移動する際に、傾斜面31aによって電極部81を保持部31bに誘導(ガイド)する。電極部81が保持部31bに位置することで、電池モジュール8の上端部が後方に移動し、電池モジュール8全体では後方に傾いた状態となる。
【0029】
第2制御部33は、電極部81が保持部31bに位置した後も、係合部材31を引き続き上方に移動させる。これにより、左右の電極部81は左右の係合部材31に係合し(載置され)、電池モジュール8は、係合部材31の上方への移動により持ち上げられる。持ちあげられた電池モジュール8の下端部は、重力により後方に移動する。つまり、電池モジュール8は、保持部31bを中心に搖動しようとする。この際、
図6に示すように、電池モジュール8は、ストッパ部34に当接して停止する。ストッパ部34は、電池モジュール8の上昇時に電池モジュール8と当接するように構成されているといえる。そして、
図7に示すように、第2制御部33は、引き続き係合部材31を上方に移動させ、電池モジュール8をプレート91間(拘束治具9)から取り出す。その後、例えばモジュール取り出し装置1と拘束治具9とを離間させ、取り出し機構3が係合部材31を下方に移動させて、電池モジュール8を所定の配置位置に配置させることができる。
【0030】
本実施形態によれば、傾斜面31aと電極部81とが当接した状態で係合部材31を上方に移動させるだけで、電極部81が傾斜面31aにより保持部31bに誘導され、電池モジュール8が複雑な制御なくセンタリングされて前方のプレート91から離間する。係合部材31の上昇により、電極部81が傾斜面31a上を摺動し、配列方向一方側に誘導されて、保持部31bで保持される。電池モジュール8を持ち上げる際、電極部81の配列方向一方側への移動に伴い、電池モジュール8全体も配列方向一方側に移動する。これにより、電池モジュール8をプレート91に対して摺動させずに拘束治具9から取り出すことができる。つまり、本実施形態によれば、簡易な構成により、電池モジュール8のプレート91に対する摺動を抑制することができる。
【0031】
また、ストッパ部34により、電池モジュール8上昇時の揺れが抑制され、さらに摺動は抑制される。また、本実施形態では、電池モジュール8のうち係合部材31と係合する部分として、電極部81を利用しているため、別途電池モジュール8に突出部を設ける必要がなく、より簡易な構成で電池モジュール8の取り出しを実行できる。なお、例えば、電池モジュール8の前方(配列方向他方側)の側面に突起が設けられ、当該突起がプレート91の凹部内に配置される構成であっても、本実施形態によれば、電池モジュール8を取り出す際に自動的に突起を凹部から引き出すことができる。
【0032】
<その他>
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、
図8及び
図9に示すように、傾斜面31aは、曲面であっても良い。また、
図9、
図10、及び
図11に示すように、ガイド部311、312は、配列方向に対称の形状(前後対称形状)でなくても良い。また、
図12に示すように、傾斜面31aの下端部に保持部31bとして凹形状部分を設けても良い。ガイド部311、312の溝形状は、成形容易性及び保持安定性の観点から、V字状が好ましいと考えられる。また、ガイド部311、312は、
図13に示すように、離間方向には開口せず、上方及び近接方向のみに開口した溝形状であっても良い。さらに、ガイド部311、312は、近接方向のみに開口した溝形状であっても良い。つまり、ガイド部311、312は、少なくとも近接方向に開口した溝形状であれば良い。ただし、作業性の観点から、ガイド部311、312(溝形状)の開口方向は、上方を含むことが好ましい。
【0033】
また、ストッパ部34は、幅方向一方側の本体部30の幅方向他方側(近接方向側)の端面、及び幅方向他方側の本体部30の幅方向一方側(近接方向側)の端面の一方にのみ設けられても良い。ただし、電池モジュール8の姿勢の安定性の観点から、両方に設けられることが好ましい。また、電池モジュール8のうち、係合部材31と係合する部分は、電極部81に限らず、電池モジュール8の側面から幅方向に突出した部分(突出部)であれば良い。つまり、突出部は、電池モジュール8の電極を構成するものに限らず、他の部位でも良い。突出部の形状は、例えば角柱状、球状、又は傾斜面31aに応じた形状であっても良いが、成形性及び誘導容易性の観点から円柱状であることが好ましいと考えられる。ストッパ部34の形状は、板状、円柱状、又は円錐状などでも良く、単純に端面から突起した形状でも良い。
【解決手段】本発明は、プレート91間の距離を変更する距離変更機構2と、モジュール8と係合可能な係合部材31と、係合部材31をモジュール8に対して近接方向、離間方向、及び上下方向に移動させる駆動部32と、駆動部32を制御する制御部33と、を有する取り出し機構3と、を備え、係合部材31は、近接方向に開口する溝形状に形成された第1ガイド部311と、第1ガイド部311にモジュール8を介して幅方向に対向する第2ガイド部312と、を備え、ガイド部311、312は、下方に向かうほど配列方向一方側に位置する傾斜面31aと、傾斜面31aの下端部に設けられ突出部81を保持する保持部31bと、を備える。