ホーム > 特許ランキング > エナジーウィズ株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-27
(45)【発行日】2023-11-07
(54)【発明の名称】連座溶着装置及び連座溶着方法
(51)【国際特許分類】
H01M 4/16 20060101AFI20231030BHJP
H01M 4/14 20060101ALI20231030BHJP
H01M 4/76 20060101ALI20231030BHJP
【ＦＩ】
H01M4/16 E
H01M4/16 Z
H01M4/14 R
H01M4/76 A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021536492
(86)(22)【出願日】2019-07-29
(86)【国際出願番号】 JP2019029689
(87)【国際公開番号】W WO2021019651
(87)【国際公開日】2021-02-04
【審査請求日】2022-06-28
(73)【特許権者】
【識別番号】322013937
【氏名又は名称】エナジーウィズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 義憲
(74)【代理人】
【識別番号】100169454
【弁理士】
【氏名又は名称】平野 裕之
(74)【代理人】
【識別番号】100156395
【弁理士】
【氏名又は名称】荒井 寿王
(72)【発明者】
【氏名】上田 博雅
(72)【発明者】
【氏名】北森 茂孝
(72)【発明者】
【氏名】大野 周平
【審査官】前田 寛之
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６３－１７８４４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－１７８４４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１３７３６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１２３７５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６０－０２９３６４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭６２－１９０６５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－３０２００７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２１６６８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ４／００－４／８４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極に用いられる複数の筒状体の端部に連座を熱溶着する装置であって、複数の前記筒状体の端部に前記連座が挿入された状態で当該端部を加圧しながら加熱する金型を備え、
前記金型において複数の前記筒状体の端部に当接する当接面は、複数の前記筒状体の外面に沿った曲面を有し、
前記連座は、長尺状の開口を有する有底箱状の基部と、前記基部の底面に設けられ複数の前記筒状体の端部のそれぞれに挿入される複数の筒部と、を含んでおり、
前記連座の基部を把持する把持部材を更に備え、
前記把持部材は、一対のアームを備え、
一対の前記アームは、前記基部の長手方向に沿って互いに離れるように移動して、前記基部の内面に前記基部の長手方向に沿って突き当たることで、前記基部を把持する、連座溶着装置。
【請求項2】
電極に用いられる複数の筒状体の端部に連座を熱溶着する装置であって、
複数の前記筒状体の端部に前記連座が挿入された状態で当該端部を加圧しながら加熱する金型を備え、
前記金型において複数の前記筒状体の端部に当接する当接面は、複数の前記筒状体の外面に沿った曲面を有し、
前記金型は、協動して複数の前記筒状体を挟む上金型及び下金型と、前記上金型及び前記下金型の少なくとも何れかに設けられたヒータと、を含み、
前記上金型における前記下金型側の面と前記下金型における前記上金型側の面とが、前記当接面を有し、
前記上金型と前記下金型とを互いに接近及び離間するように駆動する駆動部を更に備え、
前記上金型と前記下金型とが最も接近した状態において、前記上金型と前記下金型との間に隙間が形成されている、連座溶着装置。
【請求項3】
前記連座は、長尺状の開口を有する有底箱状の基部と、前記基部の底面に設けられ複数の前記筒状体の端部のそれぞれに挿入される複数の筒部と、を含んでおり、
前記連座の基部を把持する把持部材を更に備え、
前記把持部材は、一対のアームを備え、
前記把持部材は、複数の連座を集積する連座集積部から１つの前記連座の基部を一対の前記アームで把持すると共に、当該一対のアームを取付位置まで移動させ、前記連座の前記筒部を前記筒状体の端部に挿入させる、請求項２に記載の連座溶着装置。
【請求項4】
複数の前記筒状体を集積する筒状体集積部から所定数の前記筒状体をパレットに整列させた状態で載置させる筒状体供給装置と、
抑え具駆動機構の駆動によって、前記パレットに対して、前記筒状体の軸方向に接近及び離間するように構成されている抑え具と、を備え、
前記抑え具駆動機構により前記抑え具を駆動し、前記抑え具を前記金型に近づくように前記筒状体の軸方向に移動させ、前記パレット上の所定数の前記筒状体の一端部が前記上金型と前記下金型との間に入り込むように、当該筒状体の他端面を前記抑え具で前記軸方向に押し込むとともに、押し込んだ当該筒状体を、前記金型から離間する側に戻らないように前記抑え具で前記軸方向に抑える、請求項２又は３に記載の連座溶着装置。
【請求項5】
電極に用いられる複数の筒状体の端部に連座を熱溶着する方法であって、
複数の前記筒状体の端部に前記連座を挿入する挿入工程と、
複数の前記筒状体の端部に前記連座を挿入した状態で、当該端部を金型で加圧しながら加熱する加圧加熱工程と、を備え、
前記金型において複数の前記筒状体の端部に当接する当接面は、複数の前記筒状体の外面に沿った曲面を有し、
前記金型は、協動して複数の前記筒状体を挟む上金型及び下金型と、前記上金型及び前記下金型の少なくとも何れかに設けられたヒータと、を含み、
前記上金型における前記下金型側の面と前記下金型における前記上金型側の面とが、前記当接面を有し、
前記加圧加熱工程では、
前記上金型と前記下金型とを互いに接近及び離間するように駆動部により駆動し、
前記上金型と前記下金型とが最も接近した状態において、前記上金型と前記下金型との間に隙間が形成されている、連座溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一側面は、連座溶着装置及び連座溶着方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鉛蓄電池は、産業用又は民生用の二次電池として広く用いられており、特に、電気車用鉛蓄電池（いわゆるバッテリー）、又は、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）、防災（非常）無線、電話等のバックアップ用鉛蓄電池の需要が多い。
【0003】
鉛蓄電池の電極は、例えば、複数の筒状体と、複数の筒状体のそれぞれに挿入された芯金と、複数の筒状体の内部に充填された鉛粉と、複数の筒状体の端部に取り付けられた連座と、を備える。このような電極に関して、例えば特許文献１には、複数の筒状体の端部のそれぞれに連座を挿入して熱溶着する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第４３０５１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記従来技術では、例えば近年において鉛蓄電池の需要が高まる中、筒状体と連座との溶着強度を高めることが要求されている。
【0006】
本発明の一側面は、筒状体と連座との溶着強度を高めることができる連座溶着装置及び連座溶着方法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】
本発明の一側面に係る連座溶着装置は、電極に用いられる複数の筒状体の端部に連座を熱溶着する装置であって、複数の筒状体の端部に連座が挿入された状態で当該端部を加圧しながら加熱する金型を備え、金型において複数の筒状体の端部に当接する当接面は、複数の筒状体の外面に沿った曲面を有する。
【0008】
この連座溶着装置では、金型を利用して、複数の筒状体の端部を加圧及び加熱することができる。そして、金型の当接面にあっては、複数の筒状体の外面に沿った曲面を有する。よって、例えば、筒状体の端部に対する加熱及び加圧の偏りを抑え、筒状体に適した態様で筒状体の端部の加熱及び加圧を行うことができる。複数の筒状体のそれぞれに連座を適切に熱溶着することができ、筒状体と連座との溶着強度を高めることが可能となる。
【0009】
本発明の一側面に係る連座溶着装置では、筒状体は、円筒状を呈し、筒状体の軸方向から見て、金型における当接面の曲面の形状は、円形状又は円弧形状を有し、曲面の円形状又は円弧形状の半径は、筒状体の外半径以下であってもよい。これにより、筒状体に一層適した態様で筒状体の端部の加熱及び加圧を行うことができる。
【0010】
本発明の一側面に係る連座溶着装置では、連座は、ポリスチレンを含む材料で形成されていてもよい。これにより、複数の筒状体の端部に連座を確実に熱溶着することができる。
【0011】
本発明の一側面に係る連座溶着装置では、連座は、長尺状の開口を有する有底箱状の基部と、基部の底面に設けられ複数の筒状体の端部のそれぞれに挿入される複数の筒部と、を含んでおり、連座の基部を把持する把持部材を更に備えていてもよい。この場合、把持部材により、連座の加圧及び加熱される部分以外の部分である基部を把持することができる。連座の把持にその加圧及び加熱による影響が及ぶのを抑制することが可能となる。
【0012】
本発明の一側面に係る連座溶着装置では、把持部材は、一対のアームを備え、一対のアームは、基部の長手方向に沿って互いに離れるように移動して、基部の内面に基部の長手方向に沿って突き当たることで、基部を把持してもよい。この構成によれば、把持部材による基部の把持を具体的に実現できる。
【0013】
本発明の一側面に係る連座溶着装置では、金型は、協動して複数の筒状体を挟む上金型及び下金型と、上金型及び下金型の少なくとも何れかに設けられたヒータと、を含み、上金型における下金型側の面と下金型における上金型側の面とが、当接面を有し、上金型と下金型とを互いに接近及び離間するように駆動する駆動部を更に備えていてもよい。この構成によれば、筒状体に適した態様で筒状体の端部の加熱及び加圧を行い得る上記効果を、具体的に実現できる。
【0014】
本発明の一側面に係る連座溶着方法は、電極に用いられる複数の筒状体の端部に連座を熱溶着する方法であって、複数の筒状体の端部に連座を挿入する挿入工程と、複数の筒状体の端部に連座を挿入した状態で、当該端部を金型で加圧しながら加熱する加圧加熱工程と、を備え、金型において複数の筒状体の端部に当接する当接面は、複数の筒状体の外面に沿った曲面を有する。
【0015】
この連座溶着方法では、金型を利用して、複数の筒状体の端部を加圧及び加熱することができる。そして、金型の当接面にあっては、複数の筒状体の外面に沿った曲面を有する。よって、例えば、筒状体の端部に対する加熱及び加圧の偏りを抑え、筒状体に適した態様で筒状体の端部の加熱及び加圧を行うことができる。複数の筒状体のそれぞれに連座を適切に熱溶着することができ、筒状体と連座との溶着強度を高めることが可能となる。
【0016】
本発明の一側面に係る連座溶着方法では、筒状体は、円筒状を呈し、筒状体の軸方向から見て、金型における当接面の曲面の形状は、円形状又は円弧形状を有し、曲面の円形状又は円弧形状の半径は、筒状体の外半径以下であってもよい。これにより、筒状体に一層適した態様で筒状体の端部の加熱及び加圧を行うことができる。
【0017】
本発明の一側面に係る連座溶着方法では、連座は、ポリスチレンを含む材料で形成されていてもよい。これにより、複数の筒状体の端部に連座を確実に熱溶着することができる。
【0018】
本発明の一側面に係る連座溶着方法では、連座は、長尺状の開口を有する有底箱状の基部と、基部の底面に設けられ複数の筒状体の端部のそれぞれに挿入される複数の筒部と、を含んでおり、挿入工程の前に、連座の基部を把持部材で把持する把持工程を更に備え、挿入工程では、連座の基部を把持した把持部材を移動して、複数の筒状体の端部に連座を挿入し、加圧加熱工程では、連座の基部を把持部材で把持した状態で、当該端部を金型で加圧しながら加熱してもよい。この場合、把持部材により、連座の加圧及び加熱される部分以外の部分である基部を把持することができる。連座の把持にその加圧及び加熱による影響が及ぶのを抑制することが可能となる。また、基部を把持部材で把持した状態で筒状体の端部を加熱及び加圧できることから、筒状体の端部を精度よく加熱及び加圧することが可能となる。
【発明の効果】
【0019】
本発明の一側面によれば、筒状体と連座との溶着強度を高めることができる連座溶着装置及び連座溶着方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図面において、同一又は相当の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。各図における構成要素の大きさは概念的なものであり、構成要素間の大きさの相対的な関係は各図に示されたものに限定されない。
【0022】
実施形態に係る連座溶着装置及び連座溶着方法は、鉛蓄電池において電極に用いられる複数の筒状体の上端部（端部）に、上部連座（連座）を熱溶着する。そこでまず、鉛蓄電池について説明した後、上部連座について説明する。
【0023】
図１は、鉛蓄電池１００を模式的に示す断面図である。図２は、図１のII－II線に沿う一部断面図である。図３は、正極１０を示す斜視図である。図１では、図面の手前側から奥側にかけて、セパレータ３０を介して正極１０及び負極２０が交互に配置されている。図１では、正極１０の一部を断面化して示している。図２は、鉛蓄電池１００を上方から見た際の正極１０、負極２０及びセパレータ３０の積層構造を示している。なお、「上」及び「下」の語は、鉛直方向の上方及び下方に対応する（以下、同じ）。Ｚ方向は上下方向に対応し、Ｘ方向はＺ方向と直交する方向に対応し、Ｙ方向はＺ方向と直交し且つＸ方向と直交する方向に対応する。
【0024】
図１及び図２に示されるように、実施形態に係る鉛蓄電池１００は、電極群１１０と、電極群１１０を収容する電槽１２０と、電極群１１０に接続された連結部材１３０ａ，１３０ｂと、連結部材１３０ａ，１３０ｂに接続された極柱１４０ａ，１４０ｂと、電槽１２０の注液口を閉塞する液口栓１５０と、電槽１２０に接続された支持部材１６０と、を備える。
【0025】
電極群１１０は、複数の正極１０と、複数の負極２０と、複数のセパレータ３０とを備える。正極１０及び負極２０は、セパレータ３０を介して交互に配置されている。セパレータ３０間における正極１０の周囲の空間には、電解液４０が充填されている。図１、図２及び図３に示されるように、正極１０は、例えば、板状の電極である。正極１０は、複数の筒状体１２ａと、複数の芯金（集電体）１４と、正極材（電極材）１６と、下部連座１２ｃと、上部連座（連座）１と、耳部１２ｄと、を有する。
【0026】
複数の筒状体１２ａは、その軸方向（以下、単に「軸方向」ともいう）と直交する方向に沿って、隣接して一列に並設されている。ここでは、所定数の筒状体１２ａが並設されている。複数の筒状体１２ａは、活物質保持用チューブ（クラッドチューブ）群を構成する。筒状体１２ａにおける軸方向に垂直な断面の外形形状は、円形であるが、楕円形、角丸四角形等であってもよい。筒状体１２ａは、多孔質体で形成されている。筒状体１２ａは、例えば、織布、不織布等の基材で形成されていてもよい。基材の材料としては、耐酸性を有する材料を用いることができる。基材の材料としては、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂、ガラス繊維、炭化ケイ素、アルミナ等の無機材料が挙げられる。筒状体１２ａは、サイクル特性を向上させやすい観点から、熱可塑性樹脂を含むことが好ましく、ポリオレフィンを含むことがより好ましい。
【0027】
筒状体１２ａでは、基材上に樹脂が保持されていてもよい。樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、スチレン樹脂等が挙げられる。樹脂は、基材の内表面上若しくは外表面上、又は、基材における細孔内の表面上に保持されていてもよく、基材上に付着していてもよい。樹脂は、基材上の一部に保持されていてもよく、基材上の全部に保持されていてもよい。筒状体１２ａでは、上部連座１が挿入される上端部において、基材上にスチレンポリマーが保持されている。
【0028】
芯金１４は、各筒状体１２ａに挿入されている。芯金１４は、棒状を呈する。芯金１４は、筒状体１２ａの内部において軸方向に沿って延びている。芯金１４の構成材料としては、導電性材料であればよく、例えば、鉛－カルシウム－錫系合金、鉛－アンチモン－ヒ素系合金等の鉛合金が挙げられる。鉛合金は、セレン、銀、ビスマス等を含んでいてもよい。
【0029】
正極材１６は、筒状体１２ａの内部に充填されている。正極材１６は、活物質を含む。筒状体１２ａ、芯金１４及び正極材１６は、筒状電極（棒状電極）を構成する。正極１０の筒状電極は、上部連座１、耳部１２ｄ及び連結部材１３０ａを介して極柱１４０ａに電気的に接続されている。
【0030】
下部連座１２ｃは、複数の筒状体１２ａにおける電槽１２０の底側の端部（筒状体１２ａの一端側の末端部分）である下端部に取り付けられている。下部連座１２ｃは、複数の筒状体１２ａの下端部を封止する。下部連座１２ｃは、複数の筒状体１２ａの下端部に嵌合されている。なお、熱硬化性の接着剤等により、下部連座１２ｃが複数の筒状体１２ａの下端部に固着されていてもよい。
【0031】
上部連座１は、筒状体１２ａにおける電槽１２０の頂部側の端部（筒状体１２ａの他端側の末端部分）である上端部に取り付けられている。上部連座１は、溶着により筒状体１２ａの上端部に固着されている。上部連座１と筒状体１２ａとの溶着では、これらの境界部分が一体化していてもよい。溶着について、詳細は後述する。
【0032】
下部連座１２ｃ及び上部連座１は、筒状体１２ａと、筒状体１２ａ内に配置された芯金１４及び正極材１６と、に接する。下部連座１２ｃ及び上部連座１は、筒状体１２ａと芯金１４と正極材１６とを保持する。耳部１２ｄの一端は、上部連座１に接続されている。耳部１２ｄの他端は、連結部材１３０ａに接続されている。
【0033】
図１及び図２に示されるように、負極２０は、例えば板状の電極である。負極２０は、例えばペースト式負極板である。負極２０は、連結部材１３０ｂを介して極柱１４０ｂに電気的に接続されている。負極２０は、負極集電体と、当該負極集電体に保持された電極材である負極材と、を有する。負極集電体としては、板状の集電体を用いることができる。負極材は、活物質を含む。
【0034】
支持部材１６０は、電槽１２０の底面に配置され、下部連座１２ｃを支持する。支持部材１６０は、上方に突出する複数の突条１６０ａを有する。突条１６０ａは、下部連座１２ｃに当接する（図１参照）。すなわち、支持部材１６０は、下部連座１２ｃにおける電槽１２０の底面側の部分を各突条１６０ａによって支持している。
【0035】
図４（ａ）は、上部連座１を示す平面図である。図４（ｂ）は、上部連座１を示す正面図である。図５は、図４（ａ）のＶ－Ｖ線に沿った断面の一部を示す図である。図４（ａ）、図４（ｂ）及び図５に示されるように、上部連座１は、長尺状の開口２ａを有する有底箱状の基部２と、基部２の底面２ｂに設けられた複数の筒部３と、を含む。
【0036】
基部２は、筒状体１２ａの上端に当接する。基部２は、長手方向に対向する一対の側壁２ｃと、短手方向に対向する一対の側壁２ｄと、を有する。一対の側壁２ｃは、平面視において、長手方向の外側に膨らむ円弧形状となるように屈曲する。一対の側壁２ｄは、平面視において、互いに平行な直線状に延びる。
【0037】
筒部３は、複数の筒状体１２ａの数に対応する所定数だけ設けられている。筒部３は、筒状体１２ａの内径に対応する外径を有する円筒状を呈する。筒部３は、複数の筒状体１２ａの上端部のそれぞれに挿入される。筒部３は、その筒孔３ａが基部２の内部と連通する。筒部３の外周面は、基部２から離れるに連れて拡径するように傾斜した後、先端部で先細りとなるように傾斜している。
【0038】
上部連座１は、ポリスチレンを含む材料で形成されている。なお、上部連座１の材料としては、特に限定されない。例えば上部連座１の材料として、耐酸性を有する材料を用いることができる。上部連座１の材料としては、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂などが挙げられる。
【0039】
次に、実施形態に係る連座溶着装置について説明する。
【0040】
図６は、連座溶着装置５０の概略構成を示すブロック図である。図６に示されるように、連座溶着装置５０は、筒状体１２ａの上端部に上部連座１を熱溶着する装置である。連座溶着装置５０は、パレット５１、筒状体集積部５２、上部連座集積部５３、筒状体供給装置５４、チャッカー（把持部材）５５、金型６０、金型駆動機構（駆動部）５６、抑え具５７、抑え具駆動機構５８及びコントローラ５９を備える。
【0041】
図７は、パレット５１を示す概略斜視図である。図６及び図７に示されるように、パレット５１は、複数の筒状体１２ａを載置する載置台である。パレット５１には、軸方向をＸ方向とする複数の筒状体１２ａが、Ｙ方向に整列した状態で載置される。図示する例では、パレット５１の上面には、筒状体１２ａの外周面に沿った浅いＵ字形の溝５１ａが、所定数設けられている。パレット５１は、例えばフレームに固定されている。パレット５１としては特に限定されず、複数の筒状体１２ａを整列して載置できれば、種々の公知のパレットを用いることができる。
【0042】
図６に戻り、筒状体集積部５２は、外部から供給された複数の筒状体１２ａを集積する。筒状体集積部５２としては特に限定されず、例えば集積ボックスなどの種々の公知の集積部を用いることができる。
【0043】
上部連座集積部５３は、外部から供給された複数の上部連座１を集積する。ここでの上部連座集積部５３では、複数の上部連座１が長手方向をＹ方向にしてＺ方向に積み上げられている。また、上部連座集積部５３では、複数の上部連座１が、筒部３の軸方向をＸ方向にして積み上げられている。さらにまた、上部連座集積部５３では、パレット５１に載置された所定数の筒状体１２ａの上端部に上部連座１が取り付けられた場合の当該上部連座１の位置（以下、単に「取付位置」ともいう）に対してＹ方向の位置が等しくなるように、複数の上部連座１が積み上げられている、つまり、上部連座集積部５３に集積された上部連座１は、Ｙ方向へは動かさずに取付位置まで移動可能である。上部連座集積部５３としては特に限定されず、例えば集積棚などの種々の公知の集積部を用いることができる。
【0044】
筒状体供給装置５４は、筒状体集積部５２からパレット５１へ複数の筒状体１２ａを供給する装置である。筒状体供給装置５４は、筒状体集積部５２に集積された複数の筒状体１２ａのうちの所定数の筒状体１２ａを、パレット５１上に整列して載置させる。筒状体供給装置５４としては特に限定されず、種々の公知の供給装置を用いることができる。例えば筒状体供給装置５４は、所定数の筒状体１２ａを筒状体集積部５２からパレット５１へ供給するためのロボットアーム及びコンベアなどの少なくとも何れかを含んでいてもよい。筒状体供給装置５４は、コントローラ５９に接続されており、その動作がコントローラ５９により制御される。
【0045】
図８は、チャッカー５５を示す概略正面図である。図９は、チャッカー５５のアーム５５ａを示す概略平面図である。図８及び図９に示されるように、チャッカー５５は、上部連座１の基部２を把持する。また、チャッカー５５は、把持した上部連座１を取付位置まで移動させ、複数の筒状体１２ａの上端部に上部連座１を挿入する。チャッカー５５は、一対のアーム５５ａ、アームホルダ５５ｂ、Ｚ軸レール５５ｃ、及びＸ軸レール５５ｄを有する。
【0046】
一対のアーム５５ａは、平面視でＬ字状に延びる部材であって、Ｘ方向に延びた後に互いに離れるようにＹ方向に延びる。一対のアーム５５ａは、互いに離れるように移動して、上部連座１の基部２の側壁２ｃの内面に対して基部２の長手方向に沿って突き当たる（突っ張る）ことで、基部２を把持する（図１５参照、詳しくは後述）。アームホルダ５５ｂは、一対のアーム５５ａをＹ方向に移動可能に保持する。Ｚ軸レール５５ｃは、Ｚ方向に延在するレールを含んで構成されている。Ｚ軸レール５５ｃは、アームホルダ５５ｂをＺ方向に移動可能に支持する。Ｘ軸レール５５ｄは、Ｘ方向に延在するレールを含んで構成されている。Ｘ軸レール５５ｄは、Ｚ軸レール５５ｃをＸ方向に移動可能に支持する。
【0047】
このようなチャッカー５５においては、上部連座集積部５３から１つの上部連座１の基部２を一対のアーム５５ａで把持すると共に、Ｚ軸レール５５ｃ及びＸ軸レール５５ｄにより当該一対のアーム５５ａを取付位置まで移動させ、上部連座１の筒部３を筒状体１２ａの上端部に挿入させる。チャッカー５５は、コントローラ５９に接続されており、その動作がコントローラ５９により制御される。
【0048】
図１０（ａ）は、金型６０を示す概略正面図である。図１０（ｂ）は、金型６０を示す概略平面図である。図１１（ａ）は、金型６０の当接面６１ａ，６２ａを示す正面図である。図１１（ｂ）は、筒状体１２ａを軸方向から見たときの図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されるように、金型６０は、複数の筒状体１２ａの上端部に上部連座１が挿入された状態で当該上端部を加圧しながら加熱する部材である。金型６０は、上金型６１、下金型６２及びヒータ６３を有する。
【0049】
上金型６１及び下金型６２は、協動して所定数の筒状体１２ａの上端部を挟む。上金型６１及び下金型６２は、Ｙ方向を長手方向とする長尺状の形状を呈し、ここでは、矩形棒状を呈する。上金型６１及び下金型６２は、Ｚ方向に対向するように配置されている。上金型６１及び下金型６２は、パレット５１のＸ方向の一方側に隣接して配置されている（図１２参照）。上金型６１及び下金型６２は、例えば真鍮により形成されている。
【0050】
上金型６１における下金型６２側の面は、所定数の筒状体１２ａの上端部に当接する当接面６１ａを有する。下金型６２における上金型６１側の面は、所定数の筒状体１２ａの上端部に当接する当接面６２ａを有する。当接面６１ａ，６２ａは、筒状体１２ａの外周面に沿った（倣った）曲面である。例えば当接面６１ａ，６２ａは、Ｙ方向においてパレット５１の溝５１ａに対応する位置に設けられている（図１２参照）。上金型６１及び下金型６２は、金型駆動機構５６の駆動によって互いに接近及び離間（開閉動作）するように構成されている。
【0051】
ヒータ６３は、上金型６１及び下金型６２のそれぞれの内部に設けられている。ヒータ６３は、上金型６１及び下金型６２を加熱する。ヒータ６３は、コントローラ５９に接続されており、加熱温度及びＯＮ／ＯＦＦがコントローラ５９により制御される。ヒータ６３としては特に限定されず、種々の公知のヒータを用いることができる。
【0052】
このような金型６０においては、例えば、上部連座１が挿入された筒状体１２ａの上端部が下金型６２の当接面６２ａに載置されている状態で、金型駆動機構５６により上金型６１と下金型６２とが接近するようにＺ方向に可動する。このとき、ヒータ６３によって上金型６１及び下金型６２は所定温度まで加熱されている。これにより、上部連座１が挿入された筒状体１２ａの上端部は、加熱されながら当接面６１ａと当接面６２ａとで強く挟み込まれる（締め付けられる）。なお、上金型６１と下金型６２とは、互いに当接するまでＺ方向に接近しておらず、上金型６１と下金型６２とがＺ方向に最も接近した状態では、これらの間に隙間が形成されている。
【0053】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示されるように、Ｘ方向から見て、上金型６１の当接面６１ａの曲面の形状は、筒状体１２ａの外周面に沿った形状であって、円弧形状である。Ｘ方向から見て、下金型６２の当接面６２ａの曲面の形状は、筒状体１２ａの外周面に沿った形状であって、当接面６１ａの曲面の形状と等しい円弧形状である。当接面６１ａの曲面の円弧形状の半径ｒｄは、筒状体の外半径ｒｔ以下である。当接面６２ａの曲面の円弧形状の半径についても、同様に外半径ｒｔ以下である。
【0054】
金型駆動機構５６は、上金型６１と下金型６２とを互いに接近及び離間するように駆動する機構である。金型駆動機構５６は、例えばエアシリンダを含んでいる。金型駆動機構５６は、コントローラ５９に接続されており、その動作がコントローラ５９により制御される。金型駆動機構５６としては特に限定されず、種々の公知の駆動機構を用いることができる。
【0055】
図１２は、金型６０の周辺構成を示す概略平面図である。図１３は、図１２においてパレット５１に筒状体１２ａが載置された状態を示す概略平面図である。図１４は、図１３において抑え具５７により筒状体１２ａが押し込まれた状態を示す概略平面図である。図１３及び図１４に示される筒状体１２ａでは、図示左側が上端側に対応し、図示右側が下端側に対応する。
【0056】
図６、図１２、図１３及び図１４に示されるように、抑え具５７は、パレット５１のＸ方向の他方側（金型６０とは反対側）に配置されている。抑え具５７は、パレット５１に載置された筒状体１２ａの下端面に当接し、筒状体１２ａの上端部が上金型６１と下金型６２との間に入り込むように筒状体１２ａの下端面をＸ方向に押し込むと共に、押し込んだ当該筒状体１２ａが戻らないように抑える。抑え具５７は、抑え具駆動機構５８の駆動によってパレット５１に対してＸ方向に接近及び離間するように構成されている。抑え具５７としては特に限定されず、種々の公知の器具を用いることができる。
【0057】
図６に示されるように、抑え具駆動機構５８は、抑え具５７をＸ方向に沿って駆動する機構である。抑え具駆動機構５８は、例えばエアシリンダを含んでいる。抑え具駆動機構５８は、コントローラ５９に接続されており、その動作がコントローラ５９により制御される。抑え具駆動機構５８としては特に限定されず、種々の公知の駆動機構を用いることができる。
【0058】
コントローラ５９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる電子制御ユニットである。コントローラ５９は、例えばＲＯＭに格納されているプログラムがＲＡＭ上にロードされてＣＰＵで実行されるソフトウェアとして構成することができる。コントローラ５９は、電子回路等によるハードウェアとして構成されてもよい。コントローラ５９は、一つの装置で構成されてもよいし、複数の装置で構成されてもよい。複数の装置で構成されている場合には、これらがインターネット又はイントラネット等の通信ネットワークを介して接続されることで、論理的に一つのコントローラ５９が構築される。
【0059】
コントローラ５９は、連座溶着装置５０の各種動作を制御する。コントローラ５９は、筒状体供給装置５４、チャッカー５５、金型駆動機構５６、抑え具駆動機構５８及びヒータ６３を制御する。コントローラ５９は、例えば作業者との間で情報の入出力を行うためのインターフェイスであるＨＭＩ（Human Machine Interface）を備えていてもよい。コントローラ５９は、スマートデバイス及びサーバ（クラウドサーバ）などの少なくとも何れかと通信を行ってもよい。
【0060】
次に、実施形態に係る連座溶着方法について説明する。
【0061】
連座溶着方法は、所定数の筒状体１２ａの端部に上部連座１を熱溶着する方法である。連座溶着方法は、上述した連座溶着装置５０により実現される。具体的には、まず、図１３に示されるように、筒状体供給装置５４により、筒状体集積部５２から所定数の筒状体１２ａをパレット５１上に整列させた状態で載置させる。
【0062】
続いて、図１４に示されるように、抑え具駆動機構５８により抑え具５７を駆動し、抑え具５７を金型６０に近づくようにＸ方向に移動させる。これにより、パレット５１上の所定数の筒状体１２ａの上端部（金型６０側の端部）が上金型６１と下金型６２との間に入り込むように、当該筒状体１２ａの下端面を抑え具５７でＸ方向に押し込む。また、押し込んだ当該筒状体１２ａを、金型６０から離間する側に移動しないようにＸ方向に抑える。なお、押し込まれた筒状体１２ａの上端縁は、金型６０の縁と同位置に位置していてもよいし（図１６（ａ）参照）、上金型６１と下金型６２との間に位置していてもよいし、パレット５１から離間する側に上金型６１と下金型６２との間から多少突き出していてもよい。
【0063】
続いて、チャッカー５５において、一対のアーム５５ａを互いにＹ方向に接近する状態とする。例えば図１５（ａ）に示されるように、Ｙ方向において、一対のアーム５５ａのうちの一方のアーム５５ａの先端から他方のアーム５５ａの先端までの長さを、上部連座１の開口２ａよりも小さい状態とする。Ｚ軸レール５５ｃ及びＸ軸レール５５ｄに沿って適宜に一対のアーム５５ａを可動し、上部連座集積部５３に集積された上部連座１の基部２の内部に一対のアーム５５ａを開口２ａから進入させる。そして、図１５（ｂ）に示されるように、一対のアーム５５ａを互いに離れるように移動して、基部２の側壁２ｃの内面に対してＹ方向に沿って一対のアーム５５ａを突き当てる（突っ張る）。これにより、上部連座１の基部２を把持する（把持工程）。
【0064】
続いて、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示されるように、上部連座１の基部２を一対のアーム５５ａで把持した状態で、Ｚ軸レール５５ｃ及びＸ軸レール５５ｄに沿って適宜に一対のアーム５５ａを可動し、把持した上部連座１を取付位置まで移動させ、複数の筒状体１２ａの上端部に上部連座１の筒部３を挿入する（挿入工程）。
【0065】
続いて、図１７（ａ）に示されるように、金型駆動機構５６により、上金型６１と下金型６２とを接近するようにＺ方向に移動させる。このとき、上金型６１及び下金型６２はヒータ６３により所定温度まで加熱されている。上金型６１の当接面６１ａに筒状体１２ａが当接され、下金型６２の当接面６２ａに筒状体１２ａが当接されているが、上金型６１と下金型６２とは互いに当接せず、上金型６１と下金型６２とがＺ方向に最も接近した状態でこれらの間に隙間が形成されている。
【0066】
これにより、上部連座１が挿入された筒状体１２ａの上端部は、当接面６１ａと当接面６２ａとによって、加熱されながら強く且つ強すぎずに挟み込まれる。すなわち、上部連座１の基部２をチャッカー５５で把持した状態で、且つ、所定数の筒状体１２ａの上端部に上部連座１の筒部３を挿入した状態で、筒状体１２ａの上端部が金型６０で加圧されながら加熱される（加圧加熱工程）。その結果、上部連座１の筒部３と筒状体１２ａの上端部とが、溶着により固着される。
【0067】
その後、図１７（ｂ）に示されるように、金型駆動機構５６により、上金型６１と下金型６２とが離れるようにＺ方向に移動させる。その後、例えばロボットアームなど（不図示）により、上部連座１が溶着された筒状体１２ａが金型６０から抜出され、後段の装置へ供給される。
【0068】
以上、連座溶着装置５０及び連座溶着方法では、金型６０を利用して、複数の筒状体１２ａの上端部を加圧及び加熱することができる。金型６０の当接面６１ａ，６２ａは、筒状体１２ａの外周面に沿った曲面を有する。よって、例えば、筒状体１２の上端部に対する加熱及び加圧の偏りを抑え、筒状体１２ａに適した態様で筒状体１２ａの上端部の加熱及び加圧を行うことができる。所定数の筒状体１２ａのそれぞれに上部連座１を適切に熱溶着することができ、筒状体１２ａと上部連座１との溶着強度を高めることが可能となる。
【0069】
連座溶着装置５０及び連座溶着方法では、筒状体１２ａは、円筒状を呈している。Ｘ方向から見て、金型６０における当接面６１ａ，６２ａの曲面の形状は円弧形状であり、その円弧形状の半径ｒｄは、筒状体１２ａの外半径ｒｔ以下である。これにより、筒状体１２ａに一層適した態様で筒状体１２ａの上端部の加熱及び加圧を行うことができる。
【0070】
連座溶着装置５０及び連座溶着方法では、上部連座１は、ポリスチレンを含む材料で形成されている。これにより、複数の筒状体１２ａの上端部に上部連座１を確実に熱溶着することができる。
【0071】
連座溶着装置５０は、上部連座１の基部２を把持するチャッカー５５を更に備える。チャッカー５５により、上部連座１の加圧及び加熱される部分以外の部分である基部２を把持することができる。上部連座１の把持にその加圧及び加熱による影響が及ぶのを抑制することが可能となる。
【0072】
連座溶着装置５０では、チャッカー５５は、一対のアーム５５ａを備える。一対のアーム５５ａは、基部２の長手方向に沿って互いに離れるように移動して、基部２の内面に基部２の長手方向に沿って突き当たることで、基部２を把持する。この構成によれば、チャッカー５５による基部２の把持を具体的且つ効果的に実現できる。
【0073】
連座溶着装置５０では、金型６０は、上金型６１、下金型６２及びヒータ６３を含む。上金型６１の下金型６２側の面が当接面６１ａを有し、下金型６２の上金型６１側の面が当接面６２ａを有する。金型駆動機構５６により、上金型６１と下金型６２とが互いに接近及び離間するように駆動される。この構成によれば、筒状体１２ａに適した態様で筒状体１２ａの上端部の加熱及び加圧を行い得る上記効果を、具体的且つ効果的に実現できる。
【0074】
連座溶着方法において、挿入工程では、上部連座１の基部２を把持したチャッカー５５の一対のアーム５５ａを移動して、複数の筒状体１２ａの上端部に上部連座１を挿入する。加圧加熱工程では、上部連座１の基部２をチャッカー５５で把持した状態で、当該上端部を金型６０で加圧しながら加熱する。チャッカー５５により、上部連座１の加圧及び加熱される部分以外の部分である基部２を把持することができる。上部連座１の把持にその加圧及び加熱による影響が及ぶのを抑制することが可能となる。また、基部２をチャッカー５５で把持した状態で筒状体１２ａの上端部を加熱及び加圧できることから、筒状体１２ａの上端部を精度よく加熱及び加圧することが可能となる。
【0075】
以上、実施形態について説明したが、本発明の一態様は上記実施形態に限定されない。
【0076】
本発明の一態様では、上金型６１及び下金型６２の両者にヒータ６３が設けられているが、これらの少なくとも何れかにヒータ６３が設けられていてもよい。本発明の一態様は、上部連座１の筒状体１２ａへの上端部に適用したが、これに限定されない。本発明の一態様は、下部連座１２ｃが溶着により筒状体１２ａの下端部に取り付けられる構成であれば、下部連座１２ｃの当該溶着に適用することができる。
【0077】
本発明の一態様では、筒状体１２ａの形状は円筒状に限定されず、種々の筒形状であってもよい、この場合、当接面６１ａ，６２ａは、種々の筒形状の外面に沿った曲面を有していればよい。本発明の一態様では、筒状体１２ａの数（所定数）は、特に限定されない。本発明の一形態では、金型６０の当接面６１ａ，６２ａの全面が筒状体１２ａの外周面に沿った曲面であるが、当接面６１ａ，６２ａの少なくとも一部が筒状体１２ａの外周面に沿った曲面であってもよく、すなわち、金型の当接面は筒状体の外面に沿った曲面を有していればよい。本発明の一態様では、上金型６１と下金型６２とを互いに接近及び離間させるために、これらの双方を駆動したが、これらの一方のみを駆動してもよい。
【0078】
本発明の一態様では、金型６０が上金型６１と下金型６２とで分かれて構成されているが、このような複数に分かれた構成の金型６０に限定されない。例えば金型６０は、上金型６１と下金型６２とが一体的に連結されたような構成としてもよい。この場合、金型６０において筒状体１２ａの上端部に当接する当接面は、Ｘ方向から見て、筒状体１２ａの外周面に沿った円形状の曲面を有していてもよい。本発明の一態様では、金型６０の形状を限定されず、種々の形状としていてもよい。
【0079】
本発明の一態様に係る連座溶着装置５０の対象となる正極１０及び鉛蓄電池１００は、電気車に用いることができる。電気車としては、フォークリフト、ゴルフカート等が挙げられる。本発明では、上記実施形態及び上記変形例の各構成を適宜組み合わせてもよい。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【0080】
１…上部連座（連座）、２…基部、２ａ…開口、２ｂ…底面、３…筒部、１０…正極（電極）、１２ａ…筒状体、５０…連座溶着装置、５５…チャッカー（把持部材）、５５ａ…アーム、６０…金型、６１…上金型、６１ａ…当接面、６２…下金型、６２ａ…当接面、６３…ヒータ、５６…金型駆動機構（駆動部）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】