JP4735029B2 - 押圧装置 - Google Patents

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Description

本発明は、押圧装置および押圧方法に関する。
従来の押圧装置は、被押圧部材の表面と接触する圧接部材に押圧力を伝達するための伝達機構と、圧接部材を、被押圧部材の表面に沿って移動させるための駆動機構とを有する(例えば、特許文献1〜3参照。)。
実開平5−49368号公報 特開平5−116224号公報 特開2004−160664号公報
しかし、上記駆動機構は、小型化することが困難であり、押圧装置の規模が拡大する問題を有している。
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、コンパクトな押圧装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、
被押圧部材の表面と接触する第1および第2圧接部材、
前記被押圧部材の表面に対して近接自在でありかつ前記第1および第2圧接部材に押圧
力を伝達するための駆動部材、および、
前記駆動部材の動きを、前記第1および第2圧接部材の互いに離間する方向の動きに変
換するための変換機構を有し、
前記変換機構は、前記駆動部材に固定される本体部、前記本体部に軸支される第1およ
び第2シャフト、および、前記第1および第2シャフトと前記第1および第2圧接部材と
の間に配置される第1および第2アームを有し、
前記第1および第2アームは、前記第1および第2圧接部材にそれぞれ連結される一端
部と、前記第1および第2シャフトにそれぞれ固定される他端部とを有することを特徴とする押圧装置である。
請求項1記載の発明によれば、被押圧部材の表面に対して近接する駆動部材の動きは、互いに離間する方向の第1および第2圧接部材の動きに、変換される。第1および第2圧接部材は、被押圧部材の表面と接触しており、互いに離間する方向は、被押圧部材の表面に沿った方向である。したがって、第1および第2圧接部材を、被押圧部材の表面に沿って移動させるための駆動機構が簡略化されため、コンパクトな押圧装置を提供することが可能である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、実施の形態1に係る押圧装置を説明するための斜視図、図2は、図1に示される押圧装置を説明するための側面図、図3は、図1に示される押圧装置における変換機構を説明するための側面図、図4は、図1に示される押圧装置における分力発生機構を説明するための側面図である。
押圧装置10は、押圧ローラ(第1および第2圧接部材)20,30、ロッド(駆動部材)40および変換機構50を有する。
押圧ローラ20,30は、円柱状であり、被押圧部材Wの表面と接触するように配置される。ロッド40は、被押圧部材Wの表面に対して近接自在でありかつ押圧ローラ20,30に押圧力を伝達するために使用される。近接方向は、例えば、被押圧部材Wの表面に対して垂直な方向である。
変換機構50は、ロッド40の動きを、押圧ローラ20,30の互いに離間する方向の動きに変換するために設けられており、ロッド40に固定される本体部55、本体部55に軸支されるシャフト(第1および第2シャフト)60,70、および、シャフト60,70と押圧ローラ20,30との間に配置されるアーム(第1および第2アーム)65,75を有する。
アーム65,75は、押圧ローラ20,30にそれぞれ連結される端部(一端部)66,76と、シャフト60,70にそれぞれ固定される端部(他端部)69,79とを有する。押圧ローラ20,30は、アーム65,75の端部66,76に軸支されており、被押圧部材Wの表面上で、回転自在である。シャフト60,70は、それぞれ固定された連動ギア(第1および第2歯車)62,72を有する。
連動ギア62,72は、互いに係合しており、被押圧部材Wの表面に向かって回転する場合、アーム65,75の端部66,76は、離間する方向(逆方向)に旋回する。アーム65,75の端部66,76は、押圧ローラ20,30が連結さているため、連動ギア62,72の回転は、押圧ローラ20,30の旋回を制御することとなる。なお、連動ギア62,72は、2セット配置されており、動作を安定させている。
変換機構50は、被押圧部材Wの表面に対して垂直方向の分力(押圧力)を発生させるための分力発生機構80を、さらに有する。分力発生機構80は、シャフト60に固定される制御ギア(第3歯車)90と、制御ギア90と係合するラック95とを有する。
制御ギア90は、連動ギア62の間つまりシャフト60の中央部に配置されている。ラック95は、ロッド40の支持部(不図示)に固定されており、被押圧部材Wに対して距離一定に配置される。
ラック95は、制御ギア90と係合することで、制御ギア90が固定されるシャフト60の回転を規制する。シャフト60は、アーム65および押圧ローラ20の旋回を制御する連動ギア62が固定されている。連動ギア62は、アーム75および押圧ローラ30の旋回を制御する連動ギア72と係合している。したがって、ラック95と制御ギア90との係合は、押圧ローラ20,30の旋回を制御する。なお、制御ギアの回転量は、本体部55の移動量と対応する。
図5は、図3に示される変換機構の動作を説明するための側面図、図6は、図4に示される分力発生機構の動作を説明するための側面図である。
押圧ローラ20,30に押圧力を伝達するため、ロッド40が、垂直方向から被押圧部材Wの表面に対して近接する場合、ロッド40に固定される変換機構50の本体部55は、同伴される。連動ギア62,72は、本体部55に軸支されるシャフト60に固定されているため、ロッド40からの垂直方向の押圧力が、伝達され、その回転を引き起こす。
連動ギア62,72の回転は、被押圧部材Wの表面に向う動きであるため、連動ギア62,72から遠位にあるアーム65,75の端部66,76は、離間する方向に旋回する。アーム65,75の端部66,76は、押圧ローラ20,30が連結さているため、ロッド40の被押圧部材Wの表面に対して近接する動きに伴って、押圧ローラ20,30は、互いに離間する方向(被押圧部材Wの表面に沿った方向)に移動することとなる。
したがって、被押圧部材Wの表面に対して近接するロッド40の動き(垂直方向の押圧力)は、互いに離間する方向の押圧ローラ20,30の動きに、変換されることとなる。
一方、制御ギア90は、本体部55に軸支されるシャフト60に固定されているため、ロッド40からの垂直方向の押圧力が、連動ギア62,72と同様に、伝達される。しかし、制御ギア90は、被押圧部材Wに対して距離一定に配置されるラック95に係合している。
制御ギア90および連動ギア62は、同一のシャフト60に固定されているため、制御ギア90は、連動ギア62の回転および押圧ローラ20の旋回を規制する。連動ギア62は、アーム75および押圧ローラ30の旋回を制御する連動ギア72と係合しているため、制御ギア90は、連動ギア62を介し、連動ギア72の回転および押圧ローラ30の旋回を規制する。
つまり、制御ギア90は、ロッド40から伝達される押圧力の全てが押圧ローラ20,30の動きに変換されるのを妨げ、被押圧部材Wの表面に対して垂直方向の分力を発生させる。そのため、押圧ローラ20,30は、ロッド40の動きに基づいて、被押圧部材Wの表面と当接しながら移動する際、被押圧部材Wの表面に対して、略均一の押圧力を発揮することとなる。
以上のように、押圧装置10においては、被押圧部材Wの表面に対して近接するロッド40の動きは、互いに離間する方向の押圧ローラ20,30の動きに、変換される。押圧ローラ20,30は、被押圧部材Wの表面と接触しており、互いに離間する方向は、被押圧部材Wの表面に沿った方向である。つまり、押圧ローラ20,30を、被押圧部材Wの表面に沿って移動させるための駆動機構が簡略化されている。また、押圧装置10は、分力発生機構80を有するため、被押圧部材Wの表面に対して、略均一の押圧力を確実に発揮することが可能である。
図7は、図1に示される押圧装置が組み込まれる巻締め装置を説明するための側面図である。
巻締め装置100は、中空状の缶部材150の本体部151と蓋部153とを、巻締めによって連結するためのシーマであり、押圧装置10が配置される押さえ治具部110、巻締めローラ120、載置治具部140およびリフタ145を有する。
押さえ治具部110は、チャック130とノックアウト用のプッシュロッド115とを有し、巻締め装置100の支柱部(不図示)に支持されており、巻締めの際に、缶部材150の蓋部153を押圧し、缶部材150の蓋部153の離間を防ぐために使用される。
プッシュロッド115は、缶部材150の蓋部153に向かって降下自在であり、その先端には、押圧装置10が組込まれている。つまり、プッシュロッド115および缶部材150の蓋部153は、押圧装置10のロッド(駆動部材)40および被押圧部材Wを構成している。
巻締めローラ120およびチャック130は、缶部材150の外周に沿って移動自在に設置されており、缶部材150の本体部151を構成する板材の端部152と、缶部材150の蓋部153を構成する板材の端部154を挟みこみ、巻締めするために使用される。
載置治具部140は、缶部材150の本体部151および蓋部153に形成される貫通孔に挿入されるロケートピン135を有し、缶部材150の本体部151および蓋部153を位置決めすることが容易である。リフタ145は、載置治具部140を押さえ治具部110に対し近接離間自在に支持している。
図8は、図7に示される巻締め装置に適用される缶部材を説明するための断面図、図9は、図8に示される接着材層を説明するための平面図、図10は、図8に示される単電池を説明するための斜視図である。
缶部材150の本体部151の内部には、電池モジュール(収容物)170が配置される。電池モジュール170は、組電池の一種であり、単電池180の積層体を含んでいる。
単電池180は、例えば、扁平型のリチウムイオン二次電池であり、正極板、負極板およびセパレータを順に積層した発電要素を有する。発電要素は、ラミネートフィルムなどの外装材182によって封止されている。単電池180は、外装材182から外部に導出される板状の電極タブ184,186を有する。電極タブ184は、プラス側であり、電極タブ186は、マイナス側である。
電池モジュール170と缶部材150の蓋部153との間および本体部151の底面との間には、接着材層160が配置される。接着材層160は、電池モジュール170を缶部材150に固定し、電池モジュール170が缶部材150の内部で移動することを妨げる機能を有する。
接着材層160は、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、ゴム系等の感圧性接着材を含んでおり、良好な接着力を確保するためには、適当な面圧で、押圧されることが必要である。感圧性接着材は、テープに担持される形態、例えば、両面粘着テープの形態で適用される。しかし、溶剤タイプやエマルジョンタイブを適用することも可能である。
図11は、図7に示される巻締め装置における押圧装置の動作を説明するための断面図である。
まず、缶部材150の本体部151および蓋部153が、載置治具部140に配置される。この際、載置治具部140のロケートピン135が、本体部151および蓋部153に形成される貫通孔に挿入され、本体部151および蓋部153が位置決めされる。
巻締めローラ120およびチャック130は、缶部材150の本体部151を構成する板材の端部152と、缶部材150の蓋部153を構成する板材の端部154を挟みこみ、缶部材150の外周に沿って移動し、巻締めを開始する。この際、缶部材150の蓋部153の本体部151から離間する方向への移動は、押さえ治具部110が、缶部材150の蓋部153を押圧することで、妨げられる。
一方、押さえ治具部110のプッシュロッドは、巻締めローラ120およびチャック130の移動と連動し、降下する。プッシュロッド115の先端には、押圧装置10が組込まれている。そのため、プッシュロッド115の降下による押圧力は、押圧装置10の連動ギア62,72に伝達され、その回転を引き起こす。
連動ギア62,72の回転は、押圧ローラ20,30の互いに離間する方向の動きに、変換される。一方、押圧装置10の制御ギア90は、ロッド40から伝達される押圧力の全てが押圧ローラ20,30の動きに変換されるのを妨げ、缶部材150の蓋部153(被押圧部材W)の表面に対して垂直方向の分力を発生させる。
したがって、プッシュロッド115の降下に伴って、押圧ローラ20,30は、缶部材150の蓋部153の表面と当接しながら移動し、かつ、缶部材150の蓋部153の表面に対して、略均一の押圧力を確実に発揮する。電池モジュール170と缶部材150の蓋部153との間および本体部151の底面との間に配置される接着材層160は、適当な面圧で押圧されるため、良好な接着力が確保される。また、巻締め後において押圧する場合と異なり、缶部材150の蓋部153は、押圧力によって弾性変形しないため、缶部材150の蓋部153の復元力による剥離は生じない。
巻締めローラ120およびチャック130の缶部材150による巻締めが、完了すると、蓋部153と本体部151とが固定された缶部材150が、取り出される。缶部材150の内部に収容される電池モジュール170は、接着材層160によって缶部材150に確実に固定されているため、電池モジュール170が缶部材150の内部で移動することはない。
以上のように、実施の形態1においては、圧接部材を、被押圧部材の表面に沿って移動させるための駆動機構が簡略化されており、コンパクトな押圧装置を提供することが可能である。
また、当該押圧装置が組み込まれた巻締め装置は、小型化されるため、巻締め装置の占有面積の削減や、接着作業の自動化が容易となる。さらに、ノックアウト用のプッシュロッドを、押圧力を伝達するための駆動部材として兼用する場合、駆動部材用のアクチュエータ(駆動装置)が不要となるため、巻締め装置のコストダウンや、占有面積のさらなる削減を達成することが可能である。
図12は、実施の形態2に係る押圧装置を説明するための斜視図、図13は、図9に示される押圧装置における分力発生機構を説明するための側面図、図14は、図9に示される分力発生機構の動作を説明するための側面図である。なお、実施の形態1と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
実施の形態2は、分力発生機構のラックに係る構成に関し、実施の形態1と概して異なっている。
実施の形態2に係る押圧装置210のラック295は、本体部255に固定されるフレーム285によって移動自在に支持されている。フレーム285は、ラック295を移動させるための駆動装置287が配置されている。駆動装置287は、ラック295を、押圧装置の本体部が固定されたロッド240の動きの方向と交差する方向(例えば、水平方向)に、独立的に駆動する。駆動装置287は、例えば、アクチュエータや油圧シリンダである。
ラック295は、制御ギア290と係合することで、制御ギア290が固定されるシャフト270の回転を規制することが可能である。一方、制御ギア290が固定されるシャフト270に固定されている連動ギアは、他方のシャフト260に固定されている連動ギア262と係合しており、ロッド240が垂直方向から被押圧部材Wの表面に対して近接する場合、回転し、アーム265,275の端部266,276に連結される押圧ローラ220,230を互いに離間する方向(被押圧部材Wの表面に沿った方向)に移動させる。
したがって、駆動装置287によってラック295が移動する場合、ラック295と係合する制御ギア290は、ロッド240から伝達される押圧力の全てが押圧ローラ220,230の動きに変換されるのを妨げ、被押圧部材Wの表面に対して垂直方向の分力を発生させる。垂直方向の分力は、ロッド240の動きに基づいて押圧ローラ220,230が被押圧部材Wの表面と当接しながら移動する際、被押圧部材Wの表面に対する略均一の押圧力の発揮を可能とする。
以上のように、実施の形態2に係る分力発生機構においては、ラックを移動させるための独立した駆動装置を有するため、実施の形態1の場合と異なり、制御の自由度が大きい。したがって、被押圧部材Wの表面に対して発揮される押圧力を、より良好に制御することが可能である。
図15は、実施の形態3に係る押圧装置における変換機構を説明するための側面図、図16は、図15に示される変換機構の動作を説明するための側面図である。なお、実施の形態1と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
実施の形態3は、ラックとギアとの係合を利用していない点で、実施の形態1および実施の形態2と概して異なっている。
変換機構350は、ロッドに固定される本体部355、本体部355に固定されるシャフト360,370、および、シャフト360,370と押圧ローラ320,330との間に配置されるアーム365,375を有する。
アーム365,375は、交差しており、押圧ローラ320,330にそれぞれ連結される端部366,376と、シャフト360,370にそれぞれ軸支される中間部368,378とを有する。中間部368,378は、アーム365,375の交差部と端部366,376との間に位置する。
したがって、本体部355が被押圧部材Wの表面に対して近接することに伴って、アーム365,375が中間部368,378を中心に旋回することにより、押圧ローラ320,330は、互いに離間する方向に動く。
一方、被押圧部材Wの表面に対して垂直方向の分力を発生させるために、実施の形態3に係る分力発生機構380は、引張力あるいは圧縮力を発揮する弾性部材385,390および弾性部材385,390を支持するブラケット395を有する。
弾性部材385,390は、コイルバネ(第1および第2バネ部材)からなり、ブラケット395にそれぞれ軸支される端部(一端部)386,391と、アーム375,365の端部379,369にそれぞれ軸支される端部(他端部)387,392とを有する。つまり、コイルバネ385,390の端部387,392は、遠位の押圧ローラ330,320に連結されたアーム375,365に、連結されている。
本体部355が被押圧部材Wの表面に対して近接することに伴って、押圧ローラ320,330が、互いに離間する方向に動く場合、アーム365,375の端部379,369は、離間する方向に移動する。しかし、端部379,369には、コイルバネ385,390が連結されているため、端部379,369の移動は、コイルバネ385,390によって規制される。
また、コイルバネ385,390は、変形(圧縮)することで、被押圧部材Wの表面に対して垂直方向の成分および水平方向の成分を有する弾性力を生じる。垂直方向の成分つまり分力は、アーム375,365を経由して、押圧ローラ320,330に伝達される。垂直方向の分力は、ロッドの動きに基づいて押圧ローラ320,330が被押圧部材Wの表面と当接しながら移動する際、被押圧部材Wの表面に対する略均一の押圧力の発揮を可能とする。
以上のように、実施の形態3は、実施の形態1および実施の形態2に比べ、変換機構が簡略化されており、さらにコンパクトな押圧装置を提供することが可能である。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
例えば、実施の形態2あるいは実施の形態3に係る押圧装置を、実施の形態1に係る巻締め装置に適用することが可能である。また、缶部材の収容物は、単電池の積層体に限定されない。さらに、缶部材の蓋部との間に配置される接着材層は、非感圧性接着材を適用することも可能である。
実施の形態1に係る押圧装置を説明するための斜視図である。 図1に示される押圧装置を説明するための側面図である。 図1に示される押圧装置における変換機構を説明するための側面図である。 図1に示される押圧装置における分力発生機構を説明するための側面図である。 図3に示される変換機構の動作を説明するための側面図である。 図4に示される分力発生機構の動作を説明するための側面図である。 図1に示される押圧装置が組み込まれる巻締め装置を説明するための側面図である。 図7に示される巻締め装置に適用される缶部材を説明するための断面図である。 図8に示される接着材層を説明するための平面図である。 図8に示される単電池を説明するための斜視図である。 図7に示される巻締め装置における押圧装置の動作を説明するための断面図である。 実施の形態2に係る押圧装置を説明するための斜視図である。 図9に示される押圧装置における分力発生機構を説明するための側面図である。 図9に示される分力発生機構の動作を説明するための側面図である。 実施の形態3に係る押圧装置における変換機構を説明するための側面図である。 図15に示される変換機構の動作を説明するための側面図である。
符号の説明
10・・押圧装置、
20,30・・押圧ローラ(圧接部材)、
40・・ロッド(駆動部材)、
50・・変換機構、
55・・本体部、
60,70・・シャフト、
62,72・・連動ギア、
65,75・・アーム、
66,76・・端部、
80・・分力発生機構、
90・・制御ギア、
95・・ラック、
100・・巻締め装置、
110・・押さえ治具部、
115・・プッシュロッド、
120・・巻締めローラ、
130・・チャック、
135・・ロケートピン、
140・・載置治具部、
145・・リフタ、
150・・缶部材、
151・・本体部、
152,154・・端部、
153・・蓋部、
160・・接着材層、
170・・電池モジュール、
180・・単電池、
182・・外装材、
184,186・・電極タブ、
210・・押圧装置、
220,230・・押圧ローラ、
240・・ロッド、
255・・本体部、
260,270・・シャフト、
262・・連動ギア、
265,275・・アーム、
266,276・・端部、
285・・フレーム、
287・・駆動装置、
290・・制御ギア、
295・・ラック、
320,330・・押圧ローラ、
350・・変換機構、
355・・本体部、
360,370・・シャフト、
365,375・・アーム、
366,376・・端部、
368,378・・中間部、
369,379・・端部、
380・・分力発生機構、
385,390・・コイルバネ(弾性部材)、
386,391・・端部、
387,392・・端部、
395・・ブラケット、
W・・被押圧部材。

Claims (13)

  1. 被押圧部材の表面と接触する第1および第2圧接部材、
    前記被押圧部材の表面に対して近接自在でありかつ前記第1および第2圧接部材に押圧
    力を伝達するための駆動部材、および、
    前記駆動部材の動きを、前記第1および第2圧接部材の互いに離間する方向の動きに変
    換するための変換機構を有し、
    前記変換機構は、前記駆動部材に固定される本体部、前記本体部に軸支される第1およ
    び第2シャフト、および、前記第1および第2シャフトと前記第1および第2圧接部材と
    の間に配置される第1および第2アームを有し、
    前記第1および第2アームは、前記第1および第2圧接部材にそれぞれ連結される一端
    部と、前記第1および第2シャフトにそれぞれ固定される他端部とを有することを特徴とする押圧装置。
  2. 前記変換機構は、前記第1および第2シャフトにそれぞれ固定されかつ互いに係合して
    いる第1および第2歯車を有しており、
    前記駆動部材が前記被押圧部材の表面に対して近接することに伴って、前記第1および第2歯車が回転することを特徴とする請求項1に記載の押圧装置。
  3. 前記変換機構は、前記被押圧部材の表面に対して垂直方向の分力を発生させるための分
    力発生機構を有することを特徴とする請求項2に記載の押圧装置。
  4. 前記分力発生機構は、前記第1シャフト又は前記第2シャフトに固定される第3歯車と
    、前記第3歯車と係合するラックとを有し、
    前記ラックは、前記被押圧部材に対して距離一定に配置されることを特徴とする請求項3に記載の押圧装置。
  5. 前記分力発生機構は、前記第1シャフト又は前記第2シャフトに固定される第3歯車と
    、前記第3歯車と係合するラックとを有し、
    前記ラックは、前記駆動部材の動きの方向と交差する方向に駆動されることを特徴とする請求項に記載の押圧装置。
  6. 前記分力発生機構は、前記ラックを移動自在に支持しかつ前記本体部に固定されるフレ
    ームを有することを特徴とする請求項に記載の押圧装置。
  7. 前記フレームは、前記ラックを駆動するための駆動装置が配置されることを特徴とする
    請求項6に記載の押圧装置。
  8. 前記第1および第2圧接部材は、円柱状であることを特徴とする請求項1〜のいず
    れか1項に記載の押圧装置。
  9. 前記第1および第2圧接部材は、前記第1および第2アームに軸支されることを特徴と
    する請求項8に記載の押圧装置。
  10. 前記缶部材の蓋部と本体部とは、巻締めされることを特徴とする請求項1〜9のいず
    れか1項に記載の押圧装置。
  11. 前記押圧装置は、前記缶部材の蓋部と本体部とを巻締めするための巻締め装置に組み込
    まれることを特徴とする請求項10に記載の押圧装置。
  12. 前記巻締め装置は、巻締めの際に前記缶部材の蓋部の離間を防ぐための押さえ治具部を
    有し、前記押圧装置は、前記押さえ治具部に配置されることを特徴とする請求項11に記
    載の押圧装置。
  13. 前記押さえ治具部は、前記缶部材の蓋部を押圧するノックアウト用のプッシュロッドを
    有し、前記駆動部材は、前記プッシュロッドによって構成されることを特徴とする請求項
    12に記載の押圧装置。
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