シート積層装置
【課題】ワークの搬送前の形状を維持しつつワークを積層することが可能なシート積層装置を提供する。
【解決手段】シート状のワークを積層するシート積層装置１であって、ワークを載置する載置部１１と、載置部１１に載置されたワークの搬送方向下流側の少なくとも一部を吸着しつつ搬送する搬送装置２０と、ワークの搬送方向下流側に配置され、搬送装置２０から搬送されたワークが載置される積層部３０と、を備え、搬送装置２０は、ワークの一部を吸着した後、ワークの一部を吸着した状態でワークを水平方向に搬送し、ワークを水平方向に搬送する水平搬送過程のうち第１工程でワークを載置部１１よりも高い位置に上昇させ、水平搬送過程のうち第２工程で上昇速度と下降速度とを切り換え、水平搬送過程のうち第３工程でワークを積層部３０に向けて下降させることを特徴とする。
【解決手段】シート状のワークを積層するシート積層装置１であって、ワークを載置する載置部１１と、載置部１１に載置されたワークの搬送方向下流側の少なくとも一部を吸着しつつ搬送する搬送装置２０と、ワークの搬送方向下流側に配置され、搬送装置２０から搬送されたワークが載置される積層部３０と、を備え、搬送装置２０は、ワークの一部を吸着した後、ワークの一部を吸着した状態でワークを水平方向に搬送し、ワークを水平方向に搬送する水平搬送過程のうち第１工程でワークを載置部１１よりも高い位置に上昇させ、水平搬送過程のうち第２工程で上昇速度と下降速度とを切り換え、水平搬送過程のうち第３工程でワークを積層部３０に向けて下降させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート積層装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シート状のワークを載置部から一枚ずつ取り出して積層部に載置するシート積層装置がある。例えば、シート状のワークとしては、二次電池を構成する電極やセパレータがある。
【０００３】
ところで、正電極、負電極及びセパレータは、薄い材料で形成されていることから剛性が低く、取り扱いが非常に困難である。また、正電極、負電極、セパレータを積層させる際に位置ずれが生じると、電圧等の特性に影響し、電池の性能にばらつきが生じてしまう。このため、電池の性能にばらつきが生じないよう正電極、負電極、セパレータを積層させることが可能な技術が求められている。
【０００４】
このような要求に応えるための技術が検討されており、例えば特許文献１では、正電極マガジンと、負電極マガジンと、一対の吸引機構を有する電極用トランスファと、正電極及び負電極の位置合わせを行う電極ゲージング機構と、積層用トランスファと、積層テーブルと、を備えた電極積層装置が開示されている。これにより、正電極、負電極、セパレータを積層させる際に位置ずれが生じることを抑制し、電池の性能にばらつきが生じないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５０５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術にあっては、一対の吸引機構を用いて電極マガジンから電極を取り出して電極ゲージング機構に移載することで、電極の重ね合わせの精度を確保することができると考えられる。
しかしながら、特許文献１では、電極マガジンから一枚ずつ電極を取り出す際、電極をバキュームヘッドで取り出している。このため、電極の吸引部は安定して搬送されるものの、電極の吸引部以外の部分は搬送中の風圧や電極の自重により折れ曲がったりばたついたりしてしまう。したがって、電極の搬送前の形状を維持しつつ電極を積層テーブルに積層することは困難である。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ワークの搬送前の形状を維持しつつワークを積層することが可能なシート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】
上記の課題を解決するために、本発明は、シート状のワークを積層するシート積層装置であって、前記ワークを載置する載置部と、前記載置部に載置された前記ワークの搬送方向下流側の少なくとも一部を吸着しつつ搬送する搬送装置と、前記ワークの搬送方向下流側に配置され、前記搬送装置から搬送された前記ワークが載置される積層部と、を備え、前記搬送装置は、前記ワークの前記一部を吸着した後、前記ワークの前記一部を吸着した状態で前記ワークを水平方向に搬送し、前記ワークを水平方向に搬送する水平搬送過程のうち第１工程で前記ワークを前記載置部よりも高い位置に上昇させ、前記水平搬送過程のうち第２工程で上昇速度と下降速度とを切り換え、前記水平搬送過程のうち第３工程で前記ワークを前記積層部に向けて下降させるシート積層装置を採用する。ここで、「第１工程」とは、図７の上昇期間Ｔ１の領域を示し、「第２工程」とは図７の上昇下降切換期間Ｔ２の領域を示し、「第３工程」とは、図７の下降期間Ｔ３の領域を示す。以下、同様である。
【０００９】
このような構成を採用することによって、本発明では、載置部に載置されたワークの搬送方向下流側の少なくとも一部が吸着された状態で積層部に向けて上に凸の動作パターンで搬送される。ワークの搬送方向下流側の部分は吸着されているので、搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。一方、ワークの搬送方向上流側の部分（非吸着部）では、搬送過程でワークの上昇と下降とが切り換えられることでワークの垂れ下がりと風圧との均衡状態が発生し渦状乱流が生じる。よって、ワークの非吸着部においても搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。したがって、ワークの搬送前の形状を維持しつつワークを積層することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記載置部には複数の前記ワークが載置されており、前記載置部に載置された前記複数のワークのうち最上層のワークと、該最上層のワークの直下のワークとを離間させる離間手段を備えるという構成を採用する。
【００１１】
また、本発明においては、前記搬送装置は、前記ワークを前記載置部よりも高い位置に上昇させるときの速度を、前記ワークを前記積層部に向けて下降させる速度よりも大きくするという構成を採用する。
【００１２】
また、本発明においては、前記ワークは、平面視矩形の、正電極、負電極、セパレータの三種のシートからなり、前記載置部は、前記正電極、前記負電極、前記セパレータ毎に設けられており、前記各載置部からは前記搬送装置により前記正電極、前記負電極、前記セパレータが一枚ずつ取り出され、前記積層部には前記搬送装置により前記正電極及び前記負電極が前記セパレータを挟んで積層配置されるという構成を採用する。
【００１３】
また、本発明においては、前記搬送装置は、前記ワークの搬送方向下流側の端部全体を吸着しつつ搬送するという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、載置部に載置されたワークの搬送方向下流側の少なくとも一部が吸着された状態で積層部に向けて上に凸の動作パターンで搬送される。ワークの搬送方向下流側の部分は吸着されているので、搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。一方、ワークの搬送方向上流側の部分（非吸着部）では、搬送過程でワークの上昇と下降とが切り換えられることでワークの垂れ下がりと風圧との均衡状態が発生し渦状乱流が生じる。よって、ワークの非吸着部においても搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。
したがって、本発明では、ワークの搬送前の形状を維持しつつワークを積層することが可能なシート積層装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態におけるシート積層装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるシート積層装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における搬送装置の概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程を示す図である。
【図５】図４に続くワークの搬送過程を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程と搬送位置の関係図である。
【図７】本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程と搬送速度の関係図である。
【図８】本発明の第１実施形態におけるワークの積層構造体の製造工程を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態におけるシート積層装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施形態におけるシート積層装置の概略構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００１７】
以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸が架台１０に対して平行な方向に設定され、Ｚ軸が架台１０に対して直交する方向に設定されている。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるシート積層装置１の概略構成を示す正面図である。図２は、シート積層装置１の概略構成を示す平面図である。なお、図１においては、便宜上、第３載置部１３及び第４載置部１４（図２参照）の図示を省略している。また、図２においては、架台１０、搬送装置２０及び天板２５（図１参照）の図示を省略している。
【００１９】
図１に示すように、シート積層装置１は、載置部１１〜１４に載置されたシート状のワークを積層部３１に積層するものである。ここでは、シート状のワークとして、平面視矩形の、正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳの三種のシートを例に挙げて説明する。具体的には、シート積層装置１は、正電極Ｐと負電極Ｎとをシート状のセパレータＳを挟んで積層して構造体を形成するものである。なお、以下の説明で単にワークというときは正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳのいずれかを指す場合がある。
【００２０】
シート積層装置１は、床面に設置された架台１０と、該架台１０上に配置された、正電極Ｐを載置する第１載置部１１と、負電極Ｎを載置する第２載置部１２と、セパレータＳを載置する第３載置部１３及び第４載置部１４と、載置部１１〜１４に載置されたワークの搬送方向下流側の少なくとも一部を吸着しつつ搬送する搬送装置２０と、ワークの搬送方向下流側に配置され、搬送装置２０から搬送されたワークが載置される積層部３０と、積層部３０を移動させるコンベア３１と、離間手段１５と、搬送装置２０を支持する天板２５と、を備えている。
【００２１】
本実施形態では、１台の積層部３０の周辺に、正電極Ｐが載置される載置部が１台（第１載置部１１）、負電極Ｎが載置される載置部が１台（第２載置部１２）、セパレータＳが載置される載置部が２台（第３載置部１３及び第４載置部１４）、の計４台の載置部が配置されている（図２参照）。
【００２２】
第１載置部１１、第２載置部１２、第３載置部１３及び第４載置部１４は、搬送方向上流側に配置されている。第１載置部１１及び第２載置部１２はコンベア３１を挟んで対向配置されている。第１載置部１１及び第３載置部１３は互いに隣り合う位置に配置されている。第２載置部１２及び第４載置部１４は互いに隣り合う位置に配置されている。第３載置部１３及び第４載置部１４はコンベア３１を挟んで対向配置されている。
【００２３】
第１載置部１１は、正電極Ｐを載置する容器である。第１載置部１１は、複数の正電極Ｐを積層可能な深さを有した箱状になっている。
【００２４】
正電極Ｐは、例えばロール状の正電極を所定の長さに切断する等して、予め平面視矩形に形成された状態で第１載置部１１に載置されている。正電極Ｐの基材厚さ（Ｚ方向の高さ）は例えば８〜２０μｍ程度になっている。また、正電極Ｐの形成材料としては、例えばリチウム含有金属酸化物を用いることができる。この正電極Ｐは、例えばアルミニウムや銅等の金属箔を基材に用い、粉末状のリチウム含有金属酸化物を基材の面上に配置する等して形成することができる。
【００２５】
第２載置部１２は、負電極Ｎを載置する容器である。第２載置部１２は、複数の負電極Ｎを積層可能な深さを有した箱状になっている。
【００２６】
負電極Ｎは、例えばロール状の負電極を所定の長さに切断する等して、予め平面視矩形に形成された状態で第２載置部１２に載置されている。正電極Ｐと負電極Ｎとは、平面視においてほぼ同じ大きさになるように形成されている。負電極Ｎの基材厚さは例えば８〜２０μｍ程度になっている。また、負電極Ｎの形成材料としては、例えば炭素材料を用いることができる。この負電極Ｎは、例えばアルミニウムや銅等の金属箔を基材に用い、粉末状の炭素を基材の面上に配置する等して形成することができる。
【００２７】
第３載置部１３及び第４載置部１４は、セパレータＳを載置する容器である。第３載置部及び第４載置部１４は、複数のセパレータＳを積層可能な深さを有した箱状になっている。
【００２８】
セパレータＳは、例えばロール状のセパレータを所定の長さに切断する等して、予め平面視矩形に形成された状態で第３載置部１３及び第４載置部１４に載置されている。また、セパレータＳは、平面視において、正電極Ｐ及び負電極Ｎよりも一回り大きくなるように形成されている。また、セパレータＳの形成材料としては、例えば絶縁性の樹脂を用いることができる。このセパレータＳは、例えば多孔質のポリエチレンやポリエステルからなる。
【００２９】
搬送装置２０は、本体部２２と、吸着部２１とを備えている。搬送装置２０は、第１載置部１１と積層部３０との間に１台、第２載置部１２と積層部３０との間に１台、第３載置部１３と積層部３０との間に１台、第４載置部１４と積層部３０との間に１台、の計４台配置されている。搬送装置２０は、ワークの搬送方向下流側の少なくとも一部を吸着した後、ワークの一部を吸着した状態でワークを水平方向（少なくとも水平方向成分を含む方向をいう）に搬送し、ワークを水平方向に搬送する水平搬送過程のうち第１工程でワークを載置部よりも高い位置に上昇させ、水平搬送過程のうち第２工程で上昇速度と下降速度とを切り換え、水平搬送過程のうち第３工程で前記ワークを積層部３０に向けて下降させる。つまり、搬送装置２０は、ワークの一部を吸着した状態でワークを積層部３０に向けて上に凸の動作パターンで搬送するものである。
【００３０】
本体部２２は、例えば高速パラレルロボットを用いることができる。パラレル型は複数のリンク機構を並列に結合した閉ループ機構となっているため、シリアル型（複数のリンク機構を直列に結合した開ループ機構）よりも高剛性化、高速化及び高精度化を図ることができる。本体部２２の一端（上側のベース部）は天板２５に固定されている。
【００３１】
吸着部２１は、例えば多孔質のセラミックスからなる真空チャックを用いることができる。吸着部２１の気孔径をサブミクロンサイズとすることにより、ワークが変形することなく均一な吸着が可能となる。
【００３２】
積層部３０は、ワークの搬送方向下流側に配置されている。積層部３０は、搬送装置２０から搬送されたワークが載置される容器である。積層部３０は、複数のワークを積層可能な深さを有した箱状になっている。積層部３０には、搬送装置２０により搬送された正電極Ｐと負電極ＮとがセパレータＳを間に挟んで交互に積層して配置されるようになっている。
【００３３】
コンベア３１は、Ｙ方向に延在して配置されている。コンベア３１は、例えばベルトコンベアやローラーコンベアを用いることができる。コンベア３１は、積層部３０を載せて移動させる装置である。具体的には、コンベア３１の＋Ｙ方向側の端部で空の積層部３０が搭載される。すると、空の積層部３０は−Ｙ方向側に移動し載置部１１〜１４が対向配置された位置で停止する。その後、積層部３０はワークが所定の高さまで積層された後、コンベア３１の−Ｙ方向側の端部に移動し、別工程に取り出される。
【００３４】
離間手段１５は、架台１０と載置部１１〜１４との間に配置されている。離間手段１５は、載置部１１〜１４に載置された複数のワークのうち最上層のワークと、最上層のワークの直下のワークとを離間させるものである。離間手段は、例えば超音波分離装置を用いることができる。これにより音波の強弱で載置部１１〜１４に積層された複数のワークに対して圧力の差を生じさせることができる。なお、離間手段１５は、超音波分離装置に限らず、例えば振動子等のアクチュエータを搭載した振動発生装置を用いることもできる。
【００３５】
これにより、載置部１１〜１４に積層された複数のワークの最上層のものと最上層から２番目のものとを離間させることができる。つまり、搬送装置２０で最上層のワークを吸着したときに、吸着したワークが下地のワークにくっついてしまうことを抑制することができる。このため、吸着したワークの下面が最上層から２番目のワークの上面から離れずにそのまま搬送装置２０につられて搬送されることはない。
【００３６】
図３は、本発明の第１実施形態における搬送装置２０の概略構成を示す斜視図である。なお、図３においては、便宜上、ワークとして正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳのうち正電極Ｐを例に挙げて図示している。載置部としては、正電極Ｐが載置された第１載置部１１を例に挙げて図示している。
【００３７】
図３に示すように、搬送装置２０の吸着部２１は、第１載置部１１に配置された正電極Ｐの搬送方向下流側（＋Ｘ方向側）の２隅部（２つの角部）を吸着している。搬送装置２０は、正電極Ｐの２隅部を吸着した後、正電極Ｐの２隅部を吸着した状態で正電極Ｐを積層部３０に向けて上に凸の動作パターンで搬送する
【００３８】
図４は、本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程を示す図である。図５は、図４に続くワークの搬送過程を示す図である。なお、図４及び図５においては、便宜上、ワークとして正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳのうち正電極Ｐを例に挙げて図示している。載置部としては、正電極Ｐが載置された第１載置部１１を例に挙げて図示している。また、積層部３０には搬送装置２０により正電極Ｐ及び負電極ＮがセパレータＳを挟んで複数積層配置されており、その最上層にセパレータＳが載置されているものとする。
【００３９】
図６は、本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程と搬送位置の関係図（位置プロファイル）である。図７は、本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程と搬送速度の関係図（速度プロファイル）である。なお、図６及び図７において、符号Ｔ１はワークの上昇期間、符号Ｔ２はワークの上昇下降切替期間、符号Ｔ３はワークの下降期間、を示している。図６において、横軸はＴ（ワークの搬送過程）、縦軸はＨ（ワークの搬送位置）である。図７において、横軸はＴ（ワークの搬送過程）、縦軸はＶ（ワークの搬送速度）である。
【００４０】
先ず、第１載置部１１に配置された正電極Ｐの搬送方向下流側（＋Ｘ方向側）の２隅部を搬送装置２０で吸着する。具体的には、図４（ａ）に示すように、第１載置部１１に複数枚積層して配置された正電極Ｐのうち最上層のものを吸着部２１で吸着する。このとき、離間手段１５（図１参照）により第１載置部１１に積層された複数の正電極Ｐの最上層のものと最上層から２番目のものとが離間されている。これにより、正電極Ｐは搬送装置２０により確実に一枚ずつ吸着される。
【００４１】
次に、吸着された正電極Ｐを、第１載置部１１よりも高い位置に上昇させる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、正電極Ｐの搬送方向下流側の端部が第１載置部１１の箱枠を所定の距離だけ越える位置に浮上させる。これにより、正電極Ｐが搬送中に第１載置部１１の箱枠に接触等して変形したり損傷したりすることを抑制することができる。
【００４２】
正電極Ｐは、上昇期間Ｔ１において＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向に斜めに搬送される。正電極Ｐは搬送装置２０により上昇期間Ｔ１において搬送速度が次第に大きくなるよう搬送される（図７参照）。
【００４３】
正電極Ｐの上昇期間Ｔ１における搬送速度は、下降期間Ｔ３における搬送速度よりも大きく設定されている。一方、正電極Ｐの下降期間Ｔ３における搬送速度は、正電極Ｐの位置精度の観点から小さく設定されている。このため、正電極Ｐの上昇期間Ｔ１における搬送速度が下降期間Ｔ３における搬送速度と同じに設定される（あるいは下降期間Ｔ３における搬送速度よりも小さく設定される）場合に比べて、速い速度で正電極Ｐを積層部３０に搬送することができる。なお、正電極Ｐの搬送速度は、正電極Ｐのサイズ、厚み、重量等のパラメータや正電極Ｐの吸着部の面積を考慮して適宜設定することができる。
【００４４】
次に、第１載置部１１よりも高い位置に上昇させた正電極Ｐの搬送方向下流側の端部が設定した最も上方の位置に達したら、その高さを維持せずに下降させる。すなわち、正電極Ｐの搬送方向下流側の端部の上下方向の移動がない期間（水平方向移動期間）を設けない。これにより、自重による正電極Ｐの垂れ下がりと風圧による均衡状態が発生し渦状の乱流４１が生じる（図４（ｃ）参照）。このため、正電極Ｐの搬送方向下流側の端部がバタつくことを抑制することができる。
【００４５】
正電極Ｐは、上昇下降切換期間Ｔ２において、上昇動作から下降動作へ切り換えられつつ水平方向へ＋Ｘ方向に搬送される。正電極Ｐは上昇下降切換期間Ｔ２において搬送速度がピークとなっている（図７参照）。正電極Ｐは、搬送速度がピークの状態で所定の距離だけ搬送される。
【００４６】
次に、正電極Ｐを積層部３０に向けて水平に移動させつつ下降させる。具体的には、図５（ａ）に示すように、正電極Ｐの搬送方向下流側の端部を積層部３０の最上層に配置されたセパレータＳの＋Ｘ方向側の端部を狙って搬送させる。
【００４７】
正電極Ｐは、下降期間Ｔ３において＋Ｘ方向及び−Ｚ方向に斜めに搬送される。正電極Ｐは下降期間Ｔ３において搬送速度が次第に小さくなっている（図７参照）。これにより、正電極Ｐを積層部３０（セパレータＳの上）に積層させる際、正電極Ｐ及びセパレータＳが互いに接触による衝撃で変形が生じることを抑制することができる。また、正電極ＰをセパレータＳの所定の位置に高い精度で載置することができる（図５（ｂ）参照）。
【００４８】
また、正電極Ｐの搬送方向上流側の非吸着部は、正電極Ｐの下降（図５（ａ）参照）の搬送過程で正電極Ｐが空気に覆いかぶさる動作により正電極Ｐの裏面に空気溜まり４０が発生する。すると、正電極Ｐは空気溜まり４０により正電極Ｐの自重と反対方向の圧力を受ける。すなわち、正電極Ｐの非吸着部についても風圧や自重により搬送中に折れ曲がったりばたついたりすることはない。このため、正電極Ｐの搬送前の形状（平面視矩形形状）を維持しつつ正電極Ｐを積層することができる。
【００４９】
次に、セパレータＳを積層部３０に載置された正電極Ｐの上に載置する。次に、負電極Ｎを積層部３０に載置されたセパレータＳの上に載置する。次に、正電極Ｐを積層部３０に載置されたセパレータＳの上に載置する。
【００５０】
以上の工程を複数回（例えば１００回程度）繰り返すことにより、積層部３０には、−Ｚ方向側から、セパレータＳ、正電極Ｐ、セパレータＳ、負電極Ｎ、セパレータＳ、…正電極Ｐ、セパレータＳ、負電極Ｎ、セパレータＳの順に積層された構造体が配置されることになる（図８（ａ）参照）。この構造体は、例えば１００層程度で構成されている。
【００５１】
このとき、最下層のセパレータＳと最上層のセパレータＳとは、平面視したときに重なる位置に配置されている。また、複数のセパレータＳの間に挟まれた各正電極Ｐと各負電極Ｎについても平面視したときに重なる位置に配置されている。
【００５２】
次に、各正電極Ｐに接続されたタブＰ１及び各負電極Ｎに接続されたタブＰ２をそれぞれ溶接する。そして、この構造体を例えばアルミニウムからなるラミネートフィルムＦに入れ、電解液を注液し、構造体に含浸させる。この後、構造体をシールして密閉することにより、ラミネート型電池セルが得られる（図８（ｂ）参照）。
【００５３】
したがって、本実施形態では、載置部に載置されたワークの搬送方向下流側の少なくとも一部が吸着された状態で積層部３０に向けて上に凸の動作パターンで搬送される。ワークの搬送方向下流側の部分は吸着されているので、搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。一方、ワークの搬送方向上流側の部分（非吸着部）では、搬送過程でワークの上昇と下降とが切り換えられることでワークの垂れ下がりと風圧との均衡状態が発生し渦状乱流４１が生じる。よって、ワークの非吸着部においても搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。つまり、ワークのヨレやシワもしくは変形の発生を抑制することができる。したがって、ワークの搬送前の形状を維持しつつワークを積層することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、離間手段１５を備えているので、搬送装置２０で最上層のワークを吸着したときに、吸着したワークが下地のワークにくっついてしまうことを抑制することができる。このため、吸着したワークの下面が最上層から２番目のワークの上面から離れずにそのまま搬送装置２０につられて搬送されることはない。したがって、ワークの搬送速度を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、正電極Ｐの上昇期間Ｔ１における搬送速度が下降期間Ｔ３における搬送速度よりも大きく設定されている。このため、正電極Ｐの上昇期間Ｔ１における搬送速度が下降期間Ｔ３における搬送速度と同じに設定される（あるいは下降期間Ｔ３における搬送速度よりも小さく設定される）場合に比べて、速い速度で正電極Ｐを積層部３０に搬送することができる。したがって、電池の生産速度を向上させることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、ワークが平面視矩形の正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳの三種のシートからなり、載置部が正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳ毎に設けられており、各載置部から搬送装置２０により正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳが一枚ずつ取り出され、積層部３０には搬送装置２０により正電極Ｐ及び負電極ＮがセパレータＳを挟んで積層配置される。ワークが平面視矩形なので、ワークを安定して搬送することができる。したがって、正電極Ｐ、負電極Ｎ及びセパレータＳの位置合わせを高い精度で行い、電池の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態では、吸着部２１として多孔質のセラミックスからなる真空チャックを用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば吸着部２１として、ベルヌーイ効果を利用してワークを吸引するベルヌーイチャックを用いることもできる。なお、ベルヌーイチャックを用いる場合には、例えばレーザー式変位センサ、渦電流式変位センサ、ＣＣＤカメラを用いたレーザフォーカス式変位センサ等の変位センサをチャック側のワーク角部等位置検出に用いることが望ましい。この情報をロボットの位置制御に用いることで、ワークの位置精度が低下することを抑制することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、ワークの形状として平面視矩形を例に挙げて説明したがこれに限らない。例えば、平面視形状が円形、楕円形、三角形あるいは五角形以上の多角形など、種々形状のワークについても適用することができる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るシート積層装置２の構成について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の第２実施形態におけるシート積層装置２の概略構成を示す斜視図である。なお、図９においては、便宜上、搬送装置１２０周辺部を図示し、その他の構成（図１参照）の図示を省略している。
図９に示すように、本実施形態のシート積層装置２は、搬送装置１２０の吸着部１２１が正電極Ｐの搬送方向下流側の一辺に沿って設けられている点で、上述の第１実施形態で説明したシート積層装置１と異なる。なお、図９においては、便宜上、ワークとして正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳのうち正電極Ｐを例に挙げて図示している。
【００６０】
本実施形態のシート積層装置２は、架台１０（図１参照）と、載置部１１〜１４（図１参照）と、ワークの搬送方向下流側の端部全体を吸着しつつ搬送する搬送装置１２０と、積層部３０（図１参照）と、コンベア３１（図１参照）と、離間手段１５（図１参照）と、天板２５（図１参照）と、を備えている。
【００６１】
搬送装置１２０の吸着部１２１は、Ｙ方向に延在している。吸着部１２１のＹ方向の長さは、正電極ＰのＹ方向に沿う一辺の長さとほぼ同じになっている。吸着部１２１は、平面視矩形の正電極Ｐの搬送方向下流側（＋Ｘ方向側）の端部全体を吸着している。
【００６２】
したがって、本実施形態では、第１実施形態のように正電極Ｐの搬送方向下流側の２隅部を吸着する構成に比べて、正電極Ｐを安定して搬送することができる。また、ワークの搬送方向下流側の端部全体が吸着されているので、搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることを確実に抑制することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るシート積層装置３の構成について、図１０を用いて説明する。図１０は、図２に対応した、本発明の第３実施形態におけるシート積層装置３の概略構成を示す平面図である。なお、図１０においては、便宜上、架台１０、搬送装置２０及び天板２５（図１参照）の図示を省略している。
図１０に示すように、本実施形態のシート積層装置３は、１台の積層部１３０の周辺に、正電極Ｐが載置される載置部が１台（第１載置部１１１）、負電極Ｎが載置される載置部が１台（第２載置部１１２）、セパレータＳが載置される載置部が１台（第３載置部１１３）、の計３台の載置部が配置されている点で、上述の第１実施形態で説明したシート積層装置１と異なる。図１０において、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６４】
本実施形態のシート積層装置３は、架台１０（図１参照）と、載置部１１１〜１１３と、搬送装置２０（図１参照）と、積層部１３０と、コンベア１３１と、離間手段１５（図１参照）と、天板２５（図１参照）と、を備えている。
【００６５】
第１載置部１１１、第２載置部１１２及び第３載置部１１３は、コンベア１３１の＋Ｙ方向側の端部を囲んで配置されている。第１載置部１１１及び第２載置部１１２はコンベア１３１を挟んで対向配置されている。第１載置部１１１及び第３載置部１１３は互いに隣り合う位置に配置され、第２載置部１１２及び第３載置部１１３は互いに隣り合う位置に配置されている。
【００６６】
コンベア１３１の−Ｙ方向側の端部で空の積層部１３０が搭載される。すると、空の積層部１３０は＋Ｙ方向側に移動し載置部１１〜１３に囲まれた位置で停止する。その後、積層部１３０はワークが所定の高さまで積層された後、コンベア１３１の−Ｙ方向側の端部に移動し、別工程に取り出される。
【００６７】
したがって、本実施形態では、コンベア１３１の端部に載置部１１１〜１１３が１台ずつ配置され（計３台）、コンベア１３１上の積層部１３０がＹ方向に往復移動する。このため、第１実施形態のように載置部が計４台配置される構成に比べて部品点数を少なくすることができ、さらに装置の小型化を図ることができる。
【００６８】
なお、上記実施形態では、シート状のワークとして、二次電池を構成する電極やセパレータを例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、セラミックス、カーボン、金属や樹脂材料からなる薄膜フィルムなど、必要に応じて様々なシート状の部材に適用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１，２，３…シート積層装置、１１，１１１…第１載置部（載置部）、１２，１１２…第２載置部（載置部）、１３，１１３…第３載置部（載置部）、１５…離間手段、２０…搬送装置、３０…積層部、Ｐ…正電極、Ｎ…負電極、Ｓ…セパレータ、Ｔ１…上昇期間（第１工程）、Ｔ２…上昇下降切換期間（第２工程）、Ｔ３…下降期間（第３工程）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート積層装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シート状のワークを載置部から一枚ずつ取り出して積層部に載置するシート積層装置がある。例えば、シート状のワークとしては、二次電池を構成する電極やセパレータがある。
【０００３】
ところで、正電極、負電極及びセパレータは、薄い材料で形成されていることから剛性が低く、取り扱いが非常に困難である。また、正電極、負電極、セパレータを積層させる際に位置ずれが生じると、電圧等の特性に影響し、電池の性能にばらつきが生じてしまう。このため、電池の性能にばらつきが生じないよう正電極、負電極、セパレータを積層させることが可能な技術が求められている。
【０００４】
このような要求に応えるための技術が検討されており、例えば特許文献１では、正電極マガジンと、負電極マガジンと、一対の吸引機構を有する電極用トランスファと、正電極及び負電極の位置合わせを行う電極ゲージング機構と、積層用トランスファと、積層テーブルと、を備えた電極積層装置が開示されている。これにより、正電極、負電極、セパレータを積層させる際に位置ずれが生じることを抑制し、電池の性能にばらつきが生じないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５０５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術にあっては、一対の吸引機構を用いて電極マガジンから電極を取り出して電極ゲージング機構に移載することで、電極の重ね合わせの精度を確保することができると考えられる。
しかしながら、特許文献１では、電極マガジンから一枚ずつ電極を取り出す際、電極をバキュームヘッドで取り出している。このため、電極の吸引部は安定して搬送されるものの、電極の吸引部以外の部分は搬送中の風圧や電極の自重により折れ曲がったりばたついたりしてしまう。したがって、電極の搬送前の形状を維持しつつ電極を積層テーブルに積層することは困難である。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ワークの搬送前の形状を維持しつつワークを積層することが可能なシート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】
上記の課題を解決するために、本発明は、シート状のワークを積層するシート積層装置であって、前記ワークを載置する載置部と、前記載置部に載置された前記ワークの搬送方向下流側の少なくとも一部を吸着しつつ搬送する搬送装置と、前記ワークの搬送方向下流側に配置され、前記搬送装置から搬送された前記ワークが載置される積層部と、を備え、前記搬送装置は、前記ワークの前記一部を吸着した後、前記ワークの前記一部を吸着した状態で前記ワークを水平方向に搬送し、前記ワークを水平方向に搬送する水平搬送過程のうち第１工程で前記ワークを前記載置部よりも高い位置に上昇させ、前記水平搬送過程のうち第２工程で上昇速度と下降速度とを切り換え、前記水平搬送過程のうち第３工程で前記ワークを前記積層部に向けて下降させるシート積層装置を採用する。ここで、「第１工程」とは、図７の上昇期間Ｔ１の領域を示し、「第２工程」とは図７の上昇下降切換期間Ｔ２の領域を示し、「第３工程」とは、図７の下降期間Ｔ３の領域を示す。以下、同様である。
【０００９】
このような構成を採用することによって、本発明では、載置部に載置されたワークの搬送方向下流側の少なくとも一部が吸着された状態で積層部に向けて上に凸の動作パターンで搬送される。ワークの搬送方向下流側の部分は吸着されているので、搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。一方、ワークの搬送方向上流側の部分（非吸着部）では、搬送過程でワークの上昇と下降とが切り換えられることでワークの垂れ下がりと風圧との均衡状態が発生し渦状乱流が生じる。よって、ワークの非吸着部においても搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。したがって、ワークの搬送前の形状を維持しつつワークを積層することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記載置部には複数の前記ワークが載置されており、前記載置部に載置された前記複数のワークのうち最上層のワークと、該最上層のワークの直下のワークとを離間させる離間手段を備えるという構成を採用する。
【００１１】
また、本発明においては、前記搬送装置は、前記ワークを前記載置部よりも高い位置に上昇させるときの速度を、前記ワークを前記積層部に向けて下降させる速度よりも大きくするという構成を採用する。
【００１２】
また、本発明においては、前記ワークは、平面視矩形の、正電極、負電極、セパレータの三種のシートからなり、前記載置部は、前記正電極、前記負電極、前記セパレータ毎に設けられており、前記各載置部からは前記搬送装置により前記正電極、前記負電極、前記セパレータが一枚ずつ取り出され、前記積層部には前記搬送装置により前記正電極及び前記負電極が前記セパレータを挟んで積層配置されるという構成を採用する。
【００１３】
また、本発明においては、前記搬送装置は、前記ワークの搬送方向下流側の端部全体を吸着しつつ搬送するという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、載置部に載置されたワークの搬送方向下流側の少なくとも一部が吸着された状態で積層部に向けて上に凸の動作パターンで搬送される。ワークの搬送方向下流側の部分は吸着されているので、搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。一方、ワークの搬送方向上流側の部分（非吸着部）では、搬送過程でワークの上昇と下降とが切り換えられることでワークの垂れ下がりと風圧との均衡状態が発生し渦状乱流が生じる。よって、ワークの非吸着部においても搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。
したがって、本発明では、ワークの搬送前の形状を維持しつつワークを積層することが可能なシート積層装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態におけるシート積層装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるシート積層装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における搬送装置の概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程を示す図である。
【図５】図４に続くワークの搬送過程を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程と搬送位置の関係図である。
【図７】本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程と搬送速度の関係図である。
【図８】本発明の第１実施形態におけるワークの積層構造体の製造工程を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態におけるシート積層装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施形態におけるシート積層装置の概略構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００１７】
以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸が架台１０に対して平行な方向に設定され、Ｚ軸が架台１０に対して直交する方向に設定されている。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるシート積層装置１の概略構成を示す正面図である。図２は、シート積層装置１の概略構成を示す平面図である。なお、図１においては、便宜上、第３載置部１３及び第４載置部１４（図２参照）の図示を省略している。また、図２においては、架台１０、搬送装置２０及び天板２５（図１参照）の図示を省略している。
【００１９】
図１に示すように、シート積層装置１は、載置部１１〜１４に載置されたシート状のワークを積層部３１に積層するものである。ここでは、シート状のワークとして、平面視矩形の、正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳの三種のシートを例に挙げて説明する。具体的には、シート積層装置１は、正電極Ｐと負電極Ｎとをシート状のセパレータＳを挟んで積層して構造体を形成するものである。なお、以下の説明で単にワークというときは正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳのいずれかを指す場合がある。
【００２０】
シート積層装置１は、床面に設置された架台１０と、該架台１０上に配置された、正電極Ｐを載置する第１載置部１１と、負電極Ｎを載置する第２載置部１２と、セパレータＳを載置する第３載置部１３及び第４載置部１４と、載置部１１〜１４に載置されたワークの搬送方向下流側の少なくとも一部を吸着しつつ搬送する搬送装置２０と、ワークの搬送方向下流側に配置され、搬送装置２０から搬送されたワークが載置される積層部３０と、積層部３０を移動させるコンベア３１と、離間手段１５と、搬送装置２０を支持する天板２５と、を備えている。
【００２１】
本実施形態では、１台の積層部３０の周辺に、正電極Ｐが載置される載置部が１台（第１載置部１１）、負電極Ｎが載置される載置部が１台（第２載置部１２）、セパレータＳが載置される載置部が２台（第３載置部１３及び第４載置部１４）、の計４台の載置部が配置されている（図２参照）。
【００２２】
第１載置部１１、第２載置部１２、第３載置部１３及び第４載置部１４は、搬送方向上流側に配置されている。第１載置部１１及び第２載置部１２はコンベア３１を挟んで対向配置されている。第１載置部１１及び第３載置部１３は互いに隣り合う位置に配置されている。第２載置部１２及び第４載置部１４は互いに隣り合う位置に配置されている。第３載置部１３及び第４載置部１４はコンベア３１を挟んで対向配置されている。
【００２３】
第１載置部１１は、正電極Ｐを載置する容器である。第１載置部１１は、複数の正電極Ｐを積層可能な深さを有した箱状になっている。
【００２４】
正電極Ｐは、例えばロール状の正電極を所定の長さに切断する等して、予め平面視矩形に形成された状態で第１載置部１１に載置されている。正電極Ｐの基材厚さ（Ｚ方向の高さ）は例えば８〜２０μｍ程度になっている。また、正電極Ｐの形成材料としては、例えばリチウム含有金属酸化物を用いることができる。この正電極Ｐは、例えばアルミニウムや銅等の金属箔を基材に用い、粉末状のリチウム含有金属酸化物を基材の面上に配置する等して形成することができる。
【００２５】
第２載置部１２は、負電極Ｎを載置する容器である。第２載置部１２は、複数の負電極Ｎを積層可能な深さを有した箱状になっている。
【００２６】
負電極Ｎは、例えばロール状の負電極を所定の長さに切断する等して、予め平面視矩形に形成された状態で第２載置部１２に載置されている。正電極Ｐと負電極Ｎとは、平面視においてほぼ同じ大きさになるように形成されている。負電極Ｎの基材厚さは例えば８〜２０μｍ程度になっている。また、負電極Ｎの形成材料としては、例えば炭素材料を用いることができる。この負電極Ｎは、例えばアルミニウムや銅等の金属箔を基材に用い、粉末状の炭素を基材の面上に配置する等して形成することができる。
【００２７】
第３載置部１３及び第４載置部１４は、セパレータＳを載置する容器である。第３載置部及び第４載置部１４は、複数のセパレータＳを積層可能な深さを有した箱状になっている。
【００２８】
セパレータＳは、例えばロール状のセパレータを所定の長さに切断する等して、予め平面視矩形に形成された状態で第３載置部１３及び第４載置部１４に載置されている。また、セパレータＳは、平面視において、正電極Ｐ及び負電極Ｎよりも一回り大きくなるように形成されている。また、セパレータＳの形成材料としては、例えば絶縁性の樹脂を用いることができる。このセパレータＳは、例えば多孔質のポリエチレンやポリエステルからなる。
【００２９】
搬送装置２０は、本体部２２と、吸着部２１とを備えている。搬送装置２０は、第１載置部１１と積層部３０との間に１台、第２載置部１２と積層部３０との間に１台、第３載置部１３と積層部３０との間に１台、第４載置部１４と積層部３０との間に１台、の計４台配置されている。搬送装置２０は、ワークの搬送方向下流側の少なくとも一部を吸着した後、ワークの一部を吸着した状態でワークを水平方向（少なくとも水平方向成分を含む方向をいう）に搬送し、ワークを水平方向に搬送する水平搬送過程のうち第１工程でワークを載置部よりも高い位置に上昇させ、水平搬送過程のうち第２工程で上昇速度と下降速度とを切り換え、水平搬送過程のうち第３工程で前記ワークを積層部３０に向けて下降させる。つまり、搬送装置２０は、ワークの一部を吸着した状態でワークを積層部３０に向けて上に凸の動作パターンで搬送するものである。
【００３０】
本体部２２は、例えば高速パラレルロボットを用いることができる。パラレル型は複数のリンク機構を並列に結合した閉ループ機構となっているため、シリアル型（複数のリンク機構を直列に結合した開ループ機構）よりも高剛性化、高速化及び高精度化を図ることができる。本体部２２の一端（上側のベース部）は天板２５に固定されている。
【００３１】
吸着部２１は、例えば多孔質のセラミックスからなる真空チャックを用いることができる。吸着部２１の気孔径をサブミクロンサイズとすることにより、ワークが変形することなく均一な吸着が可能となる。
【００３２】
積層部３０は、ワークの搬送方向下流側に配置されている。積層部３０は、搬送装置２０から搬送されたワークが載置される容器である。積層部３０は、複数のワークを積層可能な深さを有した箱状になっている。積層部３０には、搬送装置２０により搬送された正電極Ｐと負電極ＮとがセパレータＳを間に挟んで交互に積層して配置されるようになっている。
【００３３】
コンベア３１は、Ｙ方向に延在して配置されている。コンベア３１は、例えばベルトコンベアやローラーコンベアを用いることができる。コンベア３１は、積層部３０を載せて移動させる装置である。具体的には、コンベア３１の＋Ｙ方向側の端部で空の積層部３０が搭載される。すると、空の積層部３０は−Ｙ方向側に移動し載置部１１〜１４が対向配置された位置で停止する。その後、積層部３０はワークが所定の高さまで積層された後、コンベア３１の−Ｙ方向側の端部に移動し、別工程に取り出される。
【００３４】
離間手段１５は、架台１０と載置部１１〜１４との間に配置されている。離間手段１５は、載置部１１〜１４に載置された複数のワークのうち最上層のワークと、最上層のワークの直下のワークとを離間させるものである。離間手段は、例えば超音波分離装置を用いることができる。これにより音波の強弱で載置部１１〜１４に積層された複数のワークに対して圧力の差を生じさせることができる。なお、離間手段１５は、超音波分離装置に限らず、例えば振動子等のアクチュエータを搭載した振動発生装置を用いることもできる。
【００３５】
これにより、載置部１１〜１４に積層された複数のワークの最上層のものと最上層から２番目のものとを離間させることができる。つまり、搬送装置２０で最上層のワークを吸着したときに、吸着したワークが下地のワークにくっついてしまうことを抑制することができる。このため、吸着したワークの下面が最上層から２番目のワークの上面から離れずにそのまま搬送装置２０につられて搬送されることはない。
【００３６】
図３は、本発明の第１実施形態における搬送装置２０の概略構成を示す斜視図である。なお、図３においては、便宜上、ワークとして正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳのうち正電極Ｐを例に挙げて図示している。載置部としては、正電極Ｐが載置された第１載置部１１を例に挙げて図示している。
【００３７】
図３に示すように、搬送装置２０の吸着部２１は、第１載置部１１に配置された正電極Ｐの搬送方向下流側（＋Ｘ方向側）の２隅部（２つの角部）を吸着している。搬送装置２０は、正電極Ｐの２隅部を吸着した後、正電極Ｐの２隅部を吸着した状態で正電極Ｐを積層部３０に向けて上に凸の動作パターンで搬送する
【００３８】
図４は、本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程を示す図である。図５は、図４に続くワークの搬送過程を示す図である。なお、図４及び図５においては、便宜上、ワークとして正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳのうち正電極Ｐを例に挙げて図示している。載置部としては、正電極Ｐが載置された第１載置部１１を例に挙げて図示している。また、積層部３０には搬送装置２０により正電極Ｐ及び負電極ＮがセパレータＳを挟んで複数積層配置されており、その最上層にセパレータＳが載置されているものとする。
【００３９】
図６は、本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程と搬送位置の関係図（位置プロファイル）である。図７は、本発明の第１実施形態におけるワークの搬送過程と搬送速度の関係図（速度プロファイル）である。なお、図６及び図７において、符号Ｔ１はワークの上昇期間、符号Ｔ２はワークの上昇下降切替期間、符号Ｔ３はワークの下降期間、を示している。図６において、横軸はＴ（ワークの搬送過程）、縦軸はＨ（ワークの搬送位置）である。図７において、横軸はＴ（ワークの搬送過程）、縦軸はＶ（ワークの搬送速度）である。
【００４０】
先ず、第１載置部１１に配置された正電極Ｐの搬送方向下流側（＋Ｘ方向側）の２隅部を搬送装置２０で吸着する。具体的には、図４（ａ）に示すように、第１載置部１１に複数枚積層して配置された正電極Ｐのうち最上層のものを吸着部２１で吸着する。このとき、離間手段１５（図１参照）により第１載置部１１に積層された複数の正電極Ｐの最上層のものと最上層から２番目のものとが離間されている。これにより、正電極Ｐは搬送装置２０により確実に一枚ずつ吸着される。
【００４１】
次に、吸着された正電極Ｐを、第１載置部１１よりも高い位置に上昇させる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、正電極Ｐの搬送方向下流側の端部が第１載置部１１の箱枠を所定の距離だけ越える位置に浮上させる。これにより、正電極Ｐが搬送中に第１載置部１１の箱枠に接触等して変形したり損傷したりすることを抑制することができる。
【００４２】
正電極Ｐは、上昇期間Ｔ１において＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向に斜めに搬送される。正電極Ｐは搬送装置２０により上昇期間Ｔ１において搬送速度が次第に大きくなるよう搬送される（図７参照）。
【００４３】
正電極Ｐの上昇期間Ｔ１における搬送速度は、下降期間Ｔ３における搬送速度よりも大きく設定されている。一方、正電極Ｐの下降期間Ｔ３における搬送速度は、正電極Ｐの位置精度の観点から小さく設定されている。このため、正電極Ｐの上昇期間Ｔ１における搬送速度が下降期間Ｔ３における搬送速度と同じに設定される（あるいは下降期間Ｔ３における搬送速度よりも小さく設定される）場合に比べて、速い速度で正電極Ｐを積層部３０に搬送することができる。なお、正電極Ｐの搬送速度は、正電極Ｐのサイズ、厚み、重量等のパラメータや正電極Ｐの吸着部の面積を考慮して適宜設定することができる。
【００４４】
次に、第１載置部１１よりも高い位置に上昇させた正電極Ｐの搬送方向下流側の端部が設定した最も上方の位置に達したら、その高さを維持せずに下降させる。すなわち、正電極Ｐの搬送方向下流側の端部の上下方向の移動がない期間（水平方向移動期間）を設けない。これにより、自重による正電極Ｐの垂れ下がりと風圧による均衡状態が発生し渦状の乱流４１が生じる（図４（ｃ）参照）。このため、正電極Ｐの搬送方向下流側の端部がバタつくことを抑制することができる。
【００４５】
正電極Ｐは、上昇下降切換期間Ｔ２において、上昇動作から下降動作へ切り換えられつつ水平方向へ＋Ｘ方向に搬送される。正電極Ｐは上昇下降切換期間Ｔ２において搬送速度がピークとなっている（図７参照）。正電極Ｐは、搬送速度がピークの状態で所定の距離だけ搬送される。
【００４６】
次に、正電極Ｐを積層部３０に向けて水平に移動させつつ下降させる。具体的には、図５（ａ）に示すように、正電極Ｐの搬送方向下流側の端部を積層部３０の最上層に配置されたセパレータＳの＋Ｘ方向側の端部を狙って搬送させる。
【００４７】
正電極Ｐは、下降期間Ｔ３において＋Ｘ方向及び−Ｚ方向に斜めに搬送される。正電極Ｐは下降期間Ｔ３において搬送速度が次第に小さくなっている（図７参照）。これにより、正電極Ｐを積層部３０（セパレータＳの上）に積層させる際、正電極Ｐ及びセパレータＳが互いに接触による衝撃で変形が生じることを抑制することができる。また、正電極ＰをセパレータＳの所定の位置に高い精度で載置することができる（図５（ｂ）参照）。
【００４８】
また、正電極Ｐの搬送方向上流側の非吸着部は、正電極Ｐの下降（図５（ａ）参照）の搬送過程で正電極Ｐが空気に覆いかぶさる動作により正電極Ｐの裏面に空気溜まり４０が発生する。すると、正電極Ｐは空気溜まり４０により正電極Ｐの自重と反対方向の圧力を受ける。すなわち、正電極Ｐの非吸着部についても風圧や自重により搬送中に折れ曲がったりばたついたりすることはない。このため、正電極Ｐの搬送前の形状（平面視矩形形状）を維持しつつ正電極Ｐを積層することができる。
【００４９】
次に、セパレータＳを積層部３０に載置された正電極Ｐの上に載置する。次に、負電極Ｎを積層部３０に載置されたセパレータＳの上に載置する。次に、正電極Ｐを積層部３０に載置されたセパレータＳの上に載置する。
【００５０】
以上の工程を複数回（例えば１００回程度）繰り返すことにより、積層部３０には、−Ｚ方向側から、セパレータＳ、正電極Ｐ、セパレータＳ、負電極Ｎ、セパレータＳ、…正電極Ｐ、セパレータＳ、負電極Ｎ、セパレータＳの順に積層された構造体が配置されることになる（図８（ａ）参照）。この構造体は、例えば１００層程度で構成されている。
【００５１】
このとき、最下層のセパレータＳと最上層のセパレータＳとは、平面視したときに重なる位置に配置されている。また、複数のセパレータＳの間に挟まれた各正電極Ｐと各負電極Ｎについても平面視したときに重なる位置に配置されている。
【００５２】
次に、各正電極Ｐに接続されたタブＰ１及び各負電極Ｎに接続されたタブＰ２をそれぞれ溶接する。そして、この構造体を例えばアルミニウムからなるラミネートフィルムＦに入れ、電解液を注液し、構造体に含浸させる。この後、構造体をシールして密閉することにより、ラミネート型電池セルが得られる（図８（ｂ）参照）。
【００５３】
したがって、本実施形態では、載置部に載置されたワークの搬送方向下流側の少なくとも一部が吸着された状態で積層部３０に向けて上に凸の動作パターンで搬送される。ワークの搬送方向下流側の部分は吸着されているので、搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。一方、ワークの搬送方向上流側の部分（非吸着部）では、搬送過程でワークの上昇と下降とが切り換えられることでワークの垂れ下がりと風圧との均衡状態が発生し渦状乱流４１が生じる。よって、ワークの非吸着部においても搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることはない。つまり、ワークのヨレやシワもしくは変形の発生を抑制することができる。したがって、ワークの搬送前の形状を維持しつつワークを積層することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、離間手段１５を備えているので、搬送装置２０で最上層のワークを吸着したときに、吸着したワークが下地のワークにくっついてしまうことを抑制することができる。このため、吸着したワークの下面が最上層から２番目のワークの上面から離れずにそのまま搬送装置２０につられて搬送されることはない。したがって、ワークの搬送速度を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、正電極Ｐの上昇期間Ｔ１における搬送速度が下降期間Ｔ３における搬送速度よりも大きく設定されている。このため、正電極Ｐの上昇期間Ｔ１における搬送速度が下降期間Ｔ３における搬送速度と同じに設定される（あるいは下降期間Ｔ３における搬送速度よりも小さく設定される）場合に比べて、速い速度で正電極Ｐを積層部３０に搬送することができる。したがって、電池の生産速度を向上させることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、ワークが平面視矩形の正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳの三種のシートからなり、載置部が正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳ毎に設けられており、各載置部から搬送装置２０により正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳが一枚ずつ取り出され、積層部３０には搬送装置２０により正電極Ｐ及び負電極ＮがセパレータＳを挟んで積層配置される。ワークが平面視矩形なので、ワークを安定して搬送することができる。したがって、正電極Ｐ、負電極Ｎ及びセパレータＳの位置合わせを高い精度で行い、電池の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態では、吸着部２１として多孔質のセラミックスからなる真空チャックを用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば吸着部２１として、ベルヌーイ効果を利用してワークを吸引するベルヌーイチャックを用いることもできる。なお、ベルヌーイチャックを用いる場合には、例えばレーザー式変位センサ、渦電流式変位センサ、ＣＣＤカメラを用いたレーザフォーカス式変位センサ等の変位センサをチャック側のワーク角部等位置検出に用いることが望ましい。この情報をロボットの位置制御に用いることで、ワークの位置精度が低下することを抑制することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、ワークの形状として平面視矩形を例に挙げて説明したがこれに限らない。例えば、平面視形状が円形、楕円形、三角形あるいは五角形以上の多角形など、種々形状のワークについても適用することができる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るシート積層装置２の構成について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の第２実施形態におけるシート積層装置２の概略構成を示す斜視図である。なお、図９においては、便宜上、搬送装置１２０周辺部を図示し、その他の構成（図１参照）の図示を省略している。
図９に示すように、本実施形態のシート積層装置２は、搬送装置１２０の吸着部１２１が正電極Ｐの搬送方向下流側の一辺に沿って設けられている点で、上述の第１実施形態で説明したシート積層装置１と異なる。なお、図９においては、便宜上、ワークとして正電極Ｐ、負電極Ｎ、セパレータＳのうち正電極Ｐを例に挙げて図示している。
【００６０】
本実施形態のシート積層装置２は、架台１０（図１参照）と、載置部１１〜１４（図１参照）と、ワークの搬送方向下流側の端部全体を吸着しつつ搬送する搬送装置１２０と、積層部３０（図１参照）と、コンベア３１（図１参照）と、離間手段１５（図１参照）と、天板２５（図１参照）と、を備えている。
【００６１】
搬送装置１２０の吸着部１２１は、Ｙ方向に延在している。吸着部１２１のＹ方向の長さは、正電極ＰのＹ方向に沿う一辺の長さとほぼ同じになっている。吸着部１２１は、平面視矩形の正電極Ｐの搬送方向下流側（＋Ｘ方向側）の端部全体を吸着している。
【００６２】
したがって、本実施形態では、第１実施形態のように正電極Ｐの搬送方向下流側の２隅部を吸着する構成に比べて、正電極Ｐを安定して搬送することができる。また、ワークの搬送方向下流側の端部全体が吸着されているので、搬送中に風圧や自重により折れ曲がったりばたついたりすることを確実に抑制することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るシート積層装置３の構成について、図１０を用いて説明する。図１０は、図２に対応した、本発明の第３実施形態におけるシート積層装置３の概略構成を示す平面図である。なお、図１０においては、便宜上、架台１０、搬送装置２０及び天板２５（図１参照）の図示を省略している。
図１０に示すように、本実施形態のシート積層装置３は、１台の積層部１３０の周辺に、正電極Ｐが載置される載置部が１台（第１載置部１１１）、負電極Ｎが載置される載置部が１台（第２載置部１１２）、セパレータＳが載置される載置部が１台（第３載置部１１３）、の計３台の載置部が配置されている点で、上述の第１実施形態で説明したシート積層装置１と異なる。図１０において、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６４】
本実施形態のシート積層装置３は、架台１０（図１参照）と、載置部１１１〜１１３と、搬送装置２０（図１参照）と、積層部１３０と、コンベア１３１と、離間手段１５（図１参照）と、天板２５（図１参照）と、を備えている。
【００６５】
第１載置部１１１、第２載置部１１２及び第３載置部１１３は、コンベア１３１の＋Ｙ方向側の端部を囲んで配置されている。第１載置部１１１及び第２載置部１１２はコンベア１３１を挟んで対向配置されている。第１載置部１１１及び第３載置部１１３は互いに隣り合う位置に配置され、第２載置部１１２及び第３載置部１１３は互いに隣り合う位置に配置されている。
【００６６】
コンベア１３１の−Ｙ方向側の端部で空の積層部１３０が搭載される。すると、空の積層部１３０は＋Ｙ方向側に移動し載置部１１〜１３に囲まれた位置で停止する。その後、積層部１３０はワークが所定の高さまで積層された後、コンベア１３１の−Ｙ方向側の端部に移動し、別工程に取り出される。
【００６７】
したがって、本実施形態では、コンベア１３１の端部に載置部１１１〜１１３が１台ずつ配置され（計３台）、コンベア１３１上の積層部１３０がＹ方向に往復移動する。このため、第１実施形態のように載置部が計４台配置される構成に比べて部品点数を少なくすることができ、さらに装置の小型化を図ることができる。
【００６８】
なお、上記実施形態では、シート状のワークとして、二次電池を構成する電極やセパレータを例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、セラミックス、カーボン、金属や樹脂材料からなる薄膜フィルムなど、必要に応じて様々なシート状の部材に適用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１，２，３…シート積層装置、１１，１１１…第１載置部（載置部）、１２，１１２…第２載置部（載置部）、１３，１１３…第３載置部（載置部）、１５…離間手段、２０…搬送装置、３０…積層部、Ｐ…正電極、Ｎ…負電極、Ｓ…セパレータ、Ｔ１…上昇期間（第１工程）、Ｔ２…上昇下降切換期間（第２工程）、Ｔ３…下降期間（第３工程）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状のワークを積層するシート積層装置であって、
前記ワークを載置する載置部と、
前記載置部に載置された前記ワークの搬送方向下流側の少なくとも一部を吸着しつつ搬送する搬送装置と、
前記ワークの搬送方向下流側に配置され、前記搬送装置から搬送された前記ワークが載置される積層部と、
を備え、
前記搬送装置は、前記ワークの前記一部を吸着した後、前記ワークの前記一部を吸着した状態で前記ワークを水平方向に搬送し、前記ワークを水平方向に搬送する水平搬送過程のうち第１工程で前記ワークを前記載置部よりも高い位置に上昇させ、前記水平搬送過程のうち第２工程で上昇速度と下降速度とを切り換え、前記水平搬送過程のうち第３工程で前記ワークを前記積層部に向けて下降させることを特徴とするシート積層装置。
【請求項２】
前記載置部には複数の前記ワークが載置されており、前記載置部に載置された前記複数のワークのうち最上層のワークと、該最上層のワークの直下のワークとを離間させる離間手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のシート積層装置。
【請求項３】
前記搬送装置は、前記ワークを前記載置部よりも高い位置に上昇させるときの速度を、前記ワークを前記積層部に向けて下降させる速度よりも大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載のシート積層装置。
【請求項４】
前記ワークは、平面視矩形の、正電極、負電極、セパレータの三種のシートからなり、
前記載置部は、前記正電極、前記負電極、前記セパレータ毎に設けられており、
前記各載置部からは前記搬送装置により前記正電極、前記負電極、前記セパレータが一枚ずつ取り出され、
前記積層部には前記搬送装置により前記正電極及び前記負電極が前記セパレータを挟んで積層配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシート積層装置。
【請求項５】
前記搬送装置は、前記ワークの搬送方向下流側の端部全体を吸着しつつ搬送することを特徴とする請求項４に記載のシート積層装置。
【請求項１】
シート状のワークを積層するシート積層装置であって、
前記ワークを載置する載置部と、
前記載置部に載置された前記ワークの搬送方向下流側の少なくとも一部を吸着しつつ搬送する搬送装置と、
前記ワークの搬送方向下流側に配置され、前記搬送装置から搬送された前記ワークが載置される積層部と、
を備え、
前記搬送装置は、前記ワークの前記一部を吸着した後、前記ワークの前記一部を吸着した状態で前記ワークを水平方向に搬送し、前記ワークを水平方向に搬送する水平搬送過程のうち第１工程で前記ワークを前記載置部よりも高い位置に上昇させ、前記水平搬送過程のうち第２工程で上昇速度と下降速度とを切り換え、前記水平搬送過程のうち第３工程で前記ワークを前記積層部に向けて下降させることを特徴とするシート積層装置。
【請求項２】
前記載置部には複数の前記ワークが載置されており、前記載置部に載置された前記複数のワークのうち最上層のワークと、該最上層のワークの直下のワークとを離間させる離間手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のシート積層装置。
【請求項３】
前記搬送装置は、前記ワークを前記載置部よりも高い位置に上昇させるときの速度を、前記ワークを前記積層部に向けて下降させる速度よりも大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載のシート積層装置。
【請求項４】
前記ワークは、平面視矩形の、正電極、負電極、セパレータの三種のシートからなり、
前記載置部は、前記正電極、前記負電極、前記セパレータ毎に設けられており、
前記各載置部からは前記搬送装置により前記正電極、前記負電極、前記セパレータが一枚ずつ取り出され、
前記積層部には前記搬送装置により前記正電極及び前記負電極が前記セパレータを挟んで積層配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシート積層装置。
【請求項５】
前記搬送装置は、前記ワークの搬送方向下流側の端部全体を吸着しつつ搬送することを特徴とする請求項４に記載のシート積層装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−５６６４８（Ｐ２０１２−５６６４８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９８９５２（Ｐ２０１０−１９８９５２）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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