極板包装装置
【課題】
本発明は、セパレータで袋状に包装された極板を連続してスピーディに製造することができ、ひいては電池セルの製造効率を向上させることが可能な極板包装装置の提供を目的とする。
【解決手段】
搬送部１００が極板Ｋを一対の積層ドラム部２００の隙間２３０まで搬送するとともに、それと同期して前記一対の積層ドラム部２００が所定の形状に形成されたセパレータＳを周面に貼り付けながら当該隙間２３０まで搬送する。そして、積層ドラム部２００に同期して極板Ｋを略水平状態で前方に搬送しながら、積層ドラム部２００の回転に従って極板Ｋの両側面にセパレータＳを順次積層したあと、極板Ｋの両縁部を溶着する。
本発明は、セパレータで袋状に包装された極板を連続してスピーディに製造することができ、ひいては電池セルの製造効率を向上させることが可能な極板包装装置の提供を目的とする。
【解決手段】
搬送部１００が極板Ｋを一対の積層ドラム部２００の隙間２３０まで搬送するとともに、それと同期して前記一対の積層ドラム部２００が所定の形状に形成されたセパレータＳを周面に貼り付けながら当該隙間２３０まで搬送する。そして、積層ドラム部２００に同期して極板Ｋを略水平状態で前方に搬送しながら、積層ドラム部２００の回転に従って極板Ｋの両側面にセパレータＳを順次積層したあと、極板Ｋの両縁部を溶着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極または負極の極板をセパレータで袋状に包装する極板包装装置、およびそれを利用した電池セル製造装置、並びに極板包装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用電池、太陽電池、電子機器用電池など各種電池において、積層型の電池が使用されるようになっている。この積層型電池は、正極の極板、セパレータ、負極の極板、セパレータの順に交互に積層されて構成される。
【０００３】
この正極の極板、セパレータ、負極の極板の積層に際しては数々の積層装置が提案されているが、中でも特許文献１が知られている。これは、第１コンベアが負極の極板を並べた状態で搬送するとともに、第２コンベアが、セパレータで包装された正極の極板を並べた状態で搬送する。そして、揺動装置が、揺動しながら、第３コンベア上において前記負極の極板と、セパレータで包装した正極の極板２を交互に積載する。すなわち、正極または陰極のいずれか一方の極板を予めセパレータで包装し、その包装した極板と、対極の極板とを順次積層していく。
【０００４】
このとき、セパレータで包装された極板を順次搬送してくる必要があることから、それに応じて事前に極板をセパレータで順次包装しなければならないが、このような極板包装装置としては例えば特許文献２〜５が知られている。
【０００５】
特許文献２、３には、１枚のセパレータを、連続した一枚の極板を介して２つ折にした連続した一枚のセパレータの両縁部を溶着する装置が開示されている。また、特許文献４には、連続した一枚の帯状の極板を略水平状態に搬送してき、極板の両側の面に一対のローラを介して連続した一枚のセパレータを接着したあと、乾燥する装置が開示されている。また、特許文献５には、所定形状に形成された正極又は負極の極板を連続した一枚のセパレータで袋状に包装する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１０１３６６号公報
【特許文献２】特公昭６２−３１７８６号公報
【特許文献３】特開平１０−１０６５８８号公報
【特許文献４】特開平１０−２７５６２８号公報
【特許文献５】特開２００９−９９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、いずれの装置も、一枚の連続した極板（特許文献５は所定形状の極板）の両側面に、一枚の連続したセパレータを貼り合わせて溶着したあと、所定の電池セルの形状にカッティングするものであるため、セパレータで袋状に包装された極板を一つ製造するのに時間がかかるという問題があった。このため後工程において極板を積層するに際して支障をきたすことになり、全体として電池セルの製造効率が良いものではなかった。
【０００８】
本発明は、上述の技術的背景に鑑みてなされたものであって、セパレータで袋状に包装された極板を連続してスピーディに製造することができ、ひいては電池セルの製造効率を向上させることが可能な極板包装装置、並びに電池セル製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、正極または負極の極板をセパレータで袋状に包装する極板包装装置であって、所定の形状に形成された極板を搬送する搬送部と、互いに平行に対向する態様で配置され、所定形状に形成されたセパレータを周面に貼り付けながら搬送する一対の積層ドラム部と、正極または負極の極板を包装したセパレータの縁部を溶着する溶着部とを備え、前記搬送部が前記極板を前記一対の積層ドラム部の間まで搬送するとともに、それと同期して前記一対の積層ドラム部が所定の形状に形成されたセパレータを周面に貼り付けながら前記一対の積層ドラム部の間まで搬送し、前記一対の積層ドラム部の間において、前記積層ドラム部の回転と同期して極板が接線方向に搬送される過程で、前記積層ドラム部の周面に貼り付けられたセパレータが前記積層ドラム部の回転に従って極板の両側面に順次積層され、溶着部によりセパレータの縁部が溶着されることを特徴とする。これによれば、積層ドラム部の回転を利用しながら、所定形状に形成された極板の両側面に、所定形状に形成されたセパレータを積層するため、セパレータに袋状に包装された極板を連続してスピーディに製造することができる。
【００１０】
また、前記積層ドラム部の周辺部にセパレータカッターが設けられ、該セパレータカッターは一枚の連続したセパレータを積層ドラム部の周面に貼り付けた状態で所定形状に切り出すのが好ましい。これによればセパレータを積層ドラム部の周面に巻き付けた状態で所定形状に切り出すため、セパレータに袋状に包装された極板をより一層連続してスピーディに製造することができる。
【００１１】
また、前記積層ドラム部の周辺部に送出ローラ部が設けられ、該送出ローラ部はセパレータを送り出しながら積層ドラム部の周面に貼り付けるのが好ましい。これによれば積層ドラム部にセパレータを巻き付ける動作を制御し易くなる。
【００１２】
また、前記送出ローラ部においてセパレータを固定することにより該セパレータを前記積層ドラム部の周面上で滑らせることによって、セパレータの搬送を極板の搬送に同期させるのが好ましい。これによれば、積層ドラム部にセパレータを巻き付ける動作を制御することにより、極板の搬送とセパレータの搬送とのタイミングを同期させることができる。
【００１３】
また、前記積層ドラム部の周面に空気吸引孔が形成されており、該空気吸引孔から空気を吸引することによりセパレータを周面に貼り付けるのが好ましい。これによればセパレータを積層ドラム部の周面に簡単かつ確実に貼り付けることができる。
【００１４】
また、前記搬送部は、極板を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の極板の上面を吸着して前記一対の積層ドラム部の間まで搬送する吸着装置とを備えるのが好ましい。これによれば極板を積層ドラム部の隙間まで簡単かつ確実に搬送することができる。しかも、吸着装置により極板を姿勢や位置を制御するものとすれば、搬送装置上で横ずれや斜めずれが生じた場合でも適正な姿勢及び位置で積層ドラム部の隙間に受け渡すことができる。
【００１５】
また、前記搬送部は、前記搬送装置により搬送されてきた極板を検知する極板検知装置が設けられているのが好ましい。これによれば搬送されてくる極板の位置や状態を認識することができる。
【００１６】
また、前記溶着部は、セパレータを挟み込む構造となされ、極板の両側面にセパレータを積層し始めたときに、セパレータの先端部を挟み込みながら把持して、積層ドラム部の回転と同期しながら引き出したあと、セパレータの縁部を挟み込んで溶着するのが好ましい。これによれば、例えばセパレータが静電気を帯びるなどして積層ドラム部の間を通過したあともそのまま積層ドラム部の周面に貼り付くことを防止できる。また後工程に必要な溶着部を使用しているため、別途装置を設ける必要がない。さらに把持している間に溶着部により溶着するものとすれば電池セル要素の先端部を仮溶着することができる。
【００１７】
前記溶着部は、セパレータの縁部を長さ方向に沿って点溶着するのが好ましい。これによればセパレータの縁部を簡単かつ確実に仮溶着することができる。
【００１８】
また、前記溶着部は、セパレータを挟み込みながら回転するヒートローラ構造となされ、前記積層ドラム部の回転と同期しながら回転し、セパレータの縁部を順次挟み込んで溶着してもよい。これによれば極板の両側面にセパレータを積層すると同時に、セパレータの縁部を溶着することができる。
【００１９】
また、本発明に係る電池セル製造装置は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の極板包装装置により製造された、セパレータにより袋状に包装された正極又は負極と、それと対極の負極又は正極の極板、あるいはそれと対極のセパレータにより袋状に包装された負極又は正極の極板とを交互に積層して電池セルを製造することを特徴とする。これによればセパレータで袋状に包装された極板と、それと対極の極板、あるいはそれと対極のセパレータにより袋状に包装された負極又は正極の極板とを交互に積層することにより、電池セルを効率的に製造することができる。
【００２０】
また、本発明に係る極板包装方法は、正極または負極の極板をセパレータで袋状に包装する極板包装方法であって、一対の積層ドラム部を互いに平行に対向する態様で配置し、前記極板を前記一対の積層ドラム部の間まで搬送するとともに、それと同期して所定の形状に形成されたセパレータを前記一対の積層ドラム部の周面に貼り付けながら該一対の積層ドラム部の間まで搬送し、前記一対の積層ドラム部の間において、前記積層ドラム部の回転と同期して極板を接線方向に搬送する過程で、前記積層ドラム部の周面に貼り付けられたセパレータを前記積層ドラム部の回転に従って極板の両側面に順次積層し、セパレータの縁部を溶着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、積層ドラム部の回転を利用しながら、所定形状に形成された極板の両側面に、所定形状に形成されたセパレータを積層するため、セパレータに袋状に包装された極板を連続してスピーディに製造することができる。このため後工程において電池セルを製造するに際して、セパレータで袋状に包装された極板を連続して順次供給することができるため、電池セルの製造効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本装置の概略構成図である。
【図２】本装置のローラ部の（ａ）溶着前の状態、（ｂ）溶着後の状態を示す概略正面図である。
【図３】（ａ）セパレータ、（ｂ）極板、（ｃ）電池セル要素の平面図である。
【図４】本装置の電気的構成を示す図である。
【図５】本装置による極板包装方法の工程を示す第１の図である。
【図６】本装置による極板包装方法の工程を示す第２の図である。
【図７】本装置による極板包装方法の工程を示す第３の図である。
【図８】本装置による極板包装方法の工程を示す第４の図である。
【図９】本装置による極板包装方法の工程を示す第５の図である。
【図１０】第２の実施形態に係る本装置による極板包装方法の工程を示す図である。
【図１１】第３の実施形態に係る本装置による極板包装方法の工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に本発明の一実施形態に係る極板包装装置（以下、本装置という）ついて図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
本装置は、図１に示すように、所定形状に形成された極板Ｋを搬送する搬送部１００と、該搬送部１００の搬送方向に設けられた積層ドラム部２００と、該積層ドラム部２００の搬送方向の両側に設けられた溶着部３００を備えてなる。
【００２５】
前記搬送部１００には、極板Ｋを略水平状態に搬送してくるコンベア１１０が設けられている。このコンベア１１０は、搬送方向の前後に設けられた第１回転軸１１１および第２回転軸１１２を介してサクションベルト１１３が無端状態に巻架されている。そして、第１回転軸１１１および第２回転軸１１２が図１の右回りに回転すると、サクションベルト１１３の上側が前方（図１の右方向）に移動して、それに伴ってコンベア１１０に載置された極板Ｋが前方に向けて縦並びに移動する。なお、本実施形態では、極板Ｋを略水平状態に搬送するものとしてコンベア１１０を使用したが、その他の搬送装置を使用してもよい。
【００２６】
また、サクションベルト１１３には複数の空気吸引孔１１３ａが設けられており、該空気吸引孔１１３ａから空気を吸引することにより、極板Ｋをコンベア１１０上の所定位置に固定している。
【００２７】
なお、極板Ｋは、図３（ａ）に示すように、コンベア１１０で搬送される前に所定形状に形成されている。これは予め所定形状にカットした極板Ｋをコンベア１１０上に載置して搬送してもよいし、あるいは一枚の連続した極板Ｋをコンベア１１０に載置したあと所定形状にカットしてもよい。
【００２８】
前記搬送部１００であって、コンベア１１０の上方には吸着装置１２０が設けられている。この吸着装置１２０は、図示略の駆動装置に接続された装置本体１２１と、該装置本体１２１の下部に設けられた吸着ヘッド１２２とからなり、図示略の駆動装置の動作に従って上下左右に移動し得るようになっている。
【００２９】
この吸着装置１２０は、コンベア１１０の所定位置に極板Ｋが搬送されてくると、垂直に下降して吸着ヘッド１２２により極板Ｋを吸着し、そのまま極板Ｋの略水平状態を維持したまま上昇したあと、前記積層ドラム部２００の方向（図１の右方向）に移動することにより、極板Ｋをコンベア１１０から積層ドラム部２００の隙間２３０まで搬送する。
【００３０】
なお、コンベア１１０上を搬送されてきた極板Ｋは、時折、搬送方向の両側に横にずれていたり、斜めにずれている場合がある。このとき吸着装置１２０は、その極板Ｋの搬送過程において横や斜めのずれを適正な姿勢に修正しながら移動するようになっている。これにより極板Ｋを適正な姿勢の状態で積層ドラム部２００の隙間２３０に搬送することができる。
【００３１】
前記搬送部１００であって、吸着装置１２０の上方にはセンサカメラ１３０が設けられている。このセンサカメラ１３０は、コンベア１１０上を搬送されてきた極板Ｋを撮影するものである。具体的には、センサカメラ１３０は、極板Ｋが所定位置まで搬送されてきたときに極板Ｋを撮影し、その撮影画像により極板Ｋの位置や状態を認識して、制御装置５０に所定の信号を送るようになっている。そして、所定の信号を受け取った制御装置５０が図示略の駆動装置を制御することにより、吸着装置１２０が下降して極板Ｋを吸着したあと、適宜、極板Ｋの搬送過程において横や斜めのずれを適正な姿勢に修正しながら積層ドラム部２００の隙間２３０に搬送する。
【００３２】
なお、本実施形態では、カメラ１３０により極板Ｋの位置や状態を認識するものとしたが、その他の簡易なセンサにより例えば極板Ｋの先端部を検知することにより、極板Ｋの位置を認識するものとしてもよい。
【００３３】
前記搬送部１００であって、前記積層ドラム部２００の後方の近傍位置には支承部１４０が設けられている。この支承部１４０は、複数のローラ群からなり、吸着装置１２０により搬送されてきた極板Ｋを支承するとともに、積層ドラム部２００の隙間２３０に送り出すものである。
【００３４】
また、支承部１４０は、通常時では左斜め方向に下降した状態となっており（図１参照）、吸着装置１２０から極板Ｋを受け渡されるとき、上昇して略水平状態となって極板Ｋを支承する（図７（ａ）参照））。また、支承部１４０は、終端部分においてローラが上下方向に対向する態様で設けられており、極板Ｋを両側から挟み込むようになっている。
【００３５】
したがって、吸着装置１２０により極板Ｋが搬送されてくると、まず極板Ｋの先端部を支承部１４０の終端のローラにより両側から挟み込んだあと、その他のローラが上昇して略水平状態とって極板Ｋを支承する。そして、支承部１４０により極板Ｋを支承したあとは、吸着装置１２０の吸着ヘッド１２２から極板Ｋが解放されて、支承部１４０の右回りの回転により極板Ｋをローラ２００の隙間２３０に順次送り出していく。
【００３６】
前記積層ドラム部２００は、円柱状に形成された上下一対の積層ドラム２１０、２２０からなる。この上下一対の積層ドラム２１０、２２０は、搬送方向に直交しながら、所定の隙間２３０を空けて互いに平行に対向する態様で配置されている。また、積層ドラム２１０、２２０は、セパレータＳの両縁部が積層ドラム２１０、２２０の両端部からはみ出すような長さに形成されている。
【００３７】
この前記積層ドラム部２００は、上下一対の上側および下側積層ドラム２１０、２２０が前記隙間２３０において搬送方向の前方に向けて同方向に回転するようになっている。すなわち、上側に位置する上側積層ドラム２１０は、図１の左回りに回転することにより、周面に貼り付けられたセパレータＳを隙間２３０まで搬送する。また、下側に位置する下側積層ドラム２２０は、図１の右回りに回転することにより、周面に貼り付けられたセパレータＳを隙間２３０まで搬送する。なお、上側および下側積層ドラム２１０、２２０は、図示略の駆動モータにより駆動し、その駆動モータは制御装置５０により回転制御されている。
【００３８】
また、前記積層ドラム部２００は、この上下一対の積層ドラム２１０、２２０の周面に複数の空気吸引孔２１０ａ、２２０ａが形成されており、それら空気吸引孔２１０ａ、２２０ａから空気を吸引することにより、セパレータＳを上下一対の積層ドラム２１０、２２０の周面に吸着固定させる。
【００３９】
また、前記積層ドラム部２００は、その隙間２３０において、積層ドラム部２００の回転と同期して略水平状態に搬送されてきた極板Ｋの両側面に、積層ドラム部２００の回転に従ってセパレータＳを順次積層していく。
具体的に説明すると、上述のように吸着装置１２０により極板Ｋが積層ドラム部２００の隙間２３０まで搬送され、極板Ｋの先端部が積層ドラム部２００の隙間２３０に到達する。また、その極板Ｋの搬送と同期するようにして、各積層ドラム部２００が回転してセパレータＳが積層ドラム部２００の隙間２３０まで搬送され、セパレータＳの先端部が積層ドラム部２００の隙間２３０に到達する。そして、積層ドラム部２００の隙間２３０に到達したセパレータＳの先端部同士が貼り合わされる。このあと、積層ドラム部２００に同期して支承部１４０により極板Ｋが略水平状態で前方に搬送され、その搬送過程において積層ドラム部２００の周面に貼り付けられたセパレータＳが前記積層ドラム部２００の回転に従って極板の両側面に順次積層される。なお、このとき、後述するように溶着部３００によりセパレータＳの先端部を把持して前方に引き出すようになっている。
【００４０】
また、前記積層ドラム部２００の前方の斜め上方及び斜め下方には、円柱状に形成された小型の送出ローラ部２４０が設けられている。この送出ローラ部２４０は、前後一対の送出ローラ２４１，２４２からなり、セパレータＳの搬送方向に沿って、所定の隙間を空けて互いに対向する態様で配置されている。そして、この送出ローラ部２４０は、図示略のセパレータローラから送られてきた一枚の連続したセパレータＳを当該隙間に挟み込みながら、制御部５０の命令を受けて所定のタイミングで前記積層ドラム部２００に送り出すようになっている。なお、この送出ローラ部２４０によるセパレータＳの送出タイミングについては後述する。
【００４１】
また、前記積層ドラム部２００の上方および下方には、それぞれセパレータカッター２５０が設けられている。このセパレータカッター２５０は、積層ドラム部２００の周面に貼り付けられたセパレータＳを所定形状に切り出すものである。具体的には、セパレータＳが前記積層ドラム部２００の周面に貼り付けられながら所定位置まで搬送されると、セパレータカッター２５０が制御部５０の命令を受けて鉛直に下降し、先端に設けられた刃によりセパレータＳを図３（ｂ）に示すような所定形状に切り出す。
【００４２】
このように本実施形態では、ローラに一枚の連続したセパレータＳを貼り付けたあと、その搬送過程において積層ドラム部２００の周面上で所定形状に切り出すようになっているため、セパレータＳを所定形状に別途切り出す必要がなくなり、セパレータＳをスピーディに供給することができる。なお、切り出されたあとのセパレータＳの破片Ｓ’は、図７（ａ）に示すように、別途、カッター用吸着ヘッド２５１により取り除かれて、装置内に残存しないようになっている。
【００４３】
前記溶着部３００は、極板Ｋの両側面に積層されたセパレータＳの両縁部を溶着するものである。この溶着部３００は、上下一対の溶着機３１０、３２０からなり、それぞれ積層ドラム部２００の中心部より前方の両縁部に１組ずつ設けられている。
【００４４】
この溶着部３００における上下の溶着機３１０、３２０は、対応する面に長さ方向に沿って複数の突起３１０ａ、３２０ａが設けられており、これら突起３１０ａ、３２０ａにおいてセパレータＳを溶着するようになっている。このため溶着されたあとのセパレータＳは、図３（ｃ）に示すように、その両縁部が長さ方向に沿って複数の溶着点ｍが形成されることになる。このようにセパレータＳの両縁部を複数の溶着点ｍとすることにより仮溶着の状態とすることができる。
【００４５】
また、溶着部３００は、通常時では上下方向に所定の間隔を空けた状態で配置されており、上下の溶着機３１０、３２０を近接方向に移動せしめ、そのセパレータＳの両縁部の先端部分のみを把持する。そして、溶着部３００は、セパレータＳの先端部分を把持した状態のまま、回転ローラの回転と同期しながら前方に移動する。そして、セパレータＳで袋状に包装された極板Ｋ（以下、電池セル要素Ｄという）が所定位置まで搬送されると、再び上下一対の溶着機３１０、３２０を離間方向に開くとともに、再び後方に移動したあと、近接方向に閉じて電池セル要素ＤのセパレータＳの両縁部を挟み込んで各溶着点ｍにて溶着する。そして、溶着部３００は、セパレータＳの両縁部を挟み込んだまま所定位置まで搬送したあと、溶着機３１０、３２０が再び離間方向に開いて電池セル要素Ｄを開放する。
【００４６】
なお、前記積層ドラム部２００の前方位置には、図１０に示すように、第２コンベア４００が設けられている。この第２コンベア４００は、極板Ｋの両側面にセパレータＳが積層された電池セル要素Ｄを載置して、溶着部３００により解放されたあとに所定位置まで搬送するようになっている。
【００４７】
次に本装置による極板包装方法について図５〜図９を参照しつつ説明する。
【００４８】
(1)所定形状に形成された極板Ｋをコンベア１１０上に載置して前方に向けて縦並びに搬送する。また、送出ローラ部２４０は図示略のセパレータローラから送られてきた一枚の連続したセパレータＳを隙間に挟み込みながら前記積層ドラム部２００に送り出す。但し、このときセパレータＳの先端部は、積層ドラム部２００の最上部または最下部に位置した状態である（図５（ａ））。
【００４９】
(2)極板Ｋを所定位置まで搬送すると、カメラ１３０が極板Ｋを撮影することにより極板Ｋの位置や状態を認識して、制御装置５０に所定の信号を送る。また、送出ローラ部２４０はセパレータＳを隙間に挟み込みながら固定した状態を維持しており、前記積層ドラム部２００はセパレータＳの内面上を滑りながら回転している（図５（ｂ））。
【００５０】
(3)所定の信号を受け取った制御装置５０は、図示略の駆動装置を制御して吸着装置１２０を下降させて極板Ｋを吸着する。また、送出ローラ部２４０は図示略のセパレータローラから送られてきた一枚の連続したセパレータＳをその隙間に挟み込みながら順次送り出し、これにより積層ドラム部２００に貼り付けられたセパレータＳは積層ドラム部２００の回転に従って搬送されていく（図５（ｃ））
【００５１】
(4)吸着装置１２０は極板Ｋの略水平状態を維持したまま上昇したあと、前記積層ドラム部２００の方向（図１の右方向）に移動することにより、極板Ｋをコンベア１１０から積層ドラム部２００の隙間２３０まで搬送する。また、送出ローラ部２４０は一枚の連続したセパレータＳをその隙間に挟み込みながら順次送り出し、これにより積層ドラム部２００に貼り付けられたセパレータＳは積層ドラム部２００の回転に従って隙間２３０まで搬送されていく（図６（ａ）〜（ｃ））。
【００５２】
(5) 吸着装置１２０により極板Ｋが搬送されてくると、まず極板Ｋの先端部を支承部１４０の終端のローラにより両側から挟み込んだあと、その他のローラが上昇して略水平状態となって極板Ｋを支承する。また、セパレータカッター２５０が制御部５０の命令を受けて鉛直に下降し、先端に設けられた刃によりセパレータＳを図３（ｂ）に示すような所定形状に切り出す（図７（ａ））。
【００５３】
(6)吸着装置１２０の吸着ヘッド１２２から極板Ｋが解放されて、支承部１４０の右回りの回転により極板Ｋをローラの隙間２３０に順次送り出していく。また所定形状に切り出されたセパレータＳは積層ドラム部２００の回転に従って前記積層ドラム部２００の隙間２３０に向かって搬送されていく（図７（ｂ））。
【００５４】
(7)積層ドラム部２００の隙間２３０においてセパレータＳの先端部同士が貼り合わされた後、極板Ｋの先端部の両側面にセパレータＳが積層される。そして、上下の溶着機３１０、３２０を近接方向に移動せしめ、そのセパレータＳの両縁部の先端部のみを挟み込んで把持する。なお、吸着装置１２０はコンベア１１０上の元の位置まで戻っている（図７（ｃ））。
【００５５】
(8)溶着部３００は、セパレータＳの先端部分を把持した状態のまま、積層ドラム部２００の回転と同期しながら前方に移動して、セパレータＳを引き出すようにして前方に搬送する。このとき、積層ドラム部２００に同期して支承部１４０により極板Ｋが略水平状態で前方に搬送され、その搬送過程において積層ドラム部２００の周面に貼り付けられたセパレータＳが積層ドラム部２００の回転に従って極板Ｋの両側面に順次積層される。
【００５６】
(9)極板Ｋの両側面にセパレータＳが積層された電池セル要素Ｄが所定位置まで搬送されると、上下一対の溶着機３１０、３２０を離間方向に開くとともに、再び後方に移動する（図８（ｂ））。
【００５７】
(10)溶着部３００は近接方向に閉じて電池セル要素ＤのセパレータＳの両縁部を挟み込みながら把持し、突起３１０ａ、３２０ａにより溶着する（図８（ｃ））。このとき図３（ｃ）に示すように、セパレータＳの両縁部が複数箇所ｍで点溶着されており、極板ＫがセパレータＳに袋状に包装された状態となる。
【００５８】
(11)溶着部３００は、セパレータＳの両縁部を把持したまま極板Ｋを所定位置まで搬送したあと、離間方向に開いて電池セル要素Ｄを開放するとともに、第２コンベア４００に載置して所定位置までさらに搬送する（図９（ａ）（ｂ））。
【００５９】
なお、後工程において、正極又は負極の極板ＫがセパレータＳで袋状に包装された電池セル要素Ｄと、それと対極の負極又は正極の極板Ｋ、あるいはそれと対極のセパレータにより袋状に包装された負極又は正極の極板Ｋとを交互に積層することにより電池セルを製造する。
【００６０】
図１０は、第２の実施形態に係る本装置による極板包装方法の工程を示す図である。この実施形態では、溶着部３００における上下一対の溶着機５１０、５２０の溶着面が平坦に形成されている。これによりセパレータＳの両縁部の長さ方向にわたって帯状に溶着することができる。なお、本実施形態では、第１の実施形態のようにセパレータＳの先端部を把持して引き出すことはせずに、積層ドラム部２００の隙間２３０からセパレータＳがほぼ露出した状態で両縁部を溶着する。
【００６１】
図１１は、第３の実施形態に係る本装置による極板包装方法の工程を示す図である。この実施形態では、溶着部は、セパレータＳを上下方向から挟み込みながら回転するヒートローラ６１０、６２０となされ、積層ドラム部２００の回転と同期しながら回転し、セパレータＳの両縁部を順次挟み込んで溶着する。
【００６２】
なお、図１０および図１１において、同一の装置及び部材については同一の符号を付して、その説明を省略することとする。
【００６３】
なお、上記各実施形態は、積層ドラム部２００の上下一対の積層ドラム２１０、２２０の間に所定の隙間を空けるものとしたが、積層ドラム２１０、２２０の間が互いに接して隙間がない状態であってもよい。また、積層ドラム部２００の一方もしくは両方が極板Ｋの厚みに応じて追従する懸架方式としてもよい。
【００６４】
また、搬送部１００において極板Ｋを略水平状態に搬送するものとしたが、その他の方向で搬送してもよい。
【００６５】
また、積層ドラム部２００において上側及び下側積層ドラム２１０、２２０を上下に配置したが、その他の方向に配置してもよい。この場合、極板Ｋは積層ドラム２１０、２２０の間の接線方向（上側および下側積層ドラム２１０、２２０の中心を結ぶ直線に直交する方向）に沿って搬送される。例えば、積層ドラムを左右に配置した場合、極板Ｋは上方又は下方から垂直に搬送されることになる。
【００６６】
また、溶着部３００において溶着機３１０、３２０を上下に配置したが、その他の方向に配置してもよい。例えば、積層ドラムを左右に配置して、極板Ｋを上方又は下方から垂直に搬送する場合、溶着機３１０、３２０も左右に配置するのがよい。
【００６７】
また、溶着部３００はセパレータＳの両縁部全体を溶着するものとしたが、セパレータＳの両縁部の一部のみを溶着するものとしてもよい。
【００６８】
また、溶着部３００はセパレータＳの先端部を把持して引き出したあと、セパレータＳの両縁部の全体を溶着するように１回の動作で溶着を完了したが、この動作を複数回繰り返すものとしてもよい。すなわち、溶着部３００はセパレータＳの先端部を把持して引き出したあと、１回目はセパレータＳの両縁部の一部（例えば先端部に近い２点）のみで点溶着を行い、その状態でセパレータＳを引き出す。そして、溶着部３００は再び素早く後方に戻って、２回目はセパレータＳの両縁部の次の一部（例えば次の２点）のみで点溶着を行い、その状態でセパレータＳを引き出す。そして、溶着部３００は再び素早く後方に戻って、３回目はセパレータＳの両縁部のさらに次の一部（例えばさらに次の２点）のみで点溶着を行い、その状態でセパレータＳを引き出す。このように溶着部３００がセパレータＳの両縁部を複数回にわたって溶着することにより、セパレータＳの両縁部を精度良く溶着することができる。
【００６９】
また、セパレータカッター２５０により一枚の連続したセパレータＳを積層ドラム部２００の周面に貼り付けた状態で所定形状に切り出すものとしたが、あらかじめ所定形状に切り出されたセパレータＳを積層ドラム部２００に貼り付けて搬送してもよい。
【００７０】
また、支承部１４０は、その全てをローラからなるものとしたが、フラットな部材など、その他の部材で構成してもよい。ただ、極板Ｋを積層ドラム部２００の隙間２３０に正確に送るためには、支承部１４０の終端部分は極板Ｋを挟み込んで送るためのローラ構造であるのが好ましい。
【００７１】
また、極板Ｋの両縁部を溶着するものとしたが、一方側縁部のみを溶着するなど、その他の縁部を溶着してもよい。
【００７２】
また、図３に示すように、極板Ｋを縦並びに搬送するものとしが、横並び（図３に示す極板Ｋを平面方向９０度に回転させた状態の並び）に搬送するなど、その他の方向の並びで搬送してもよい。
【００７３】
また、上述の構成に限定させるものではなく、種々設計変更が可能である。要は、積層ドラム部２００の回転を利用しながら、所定形状に形成された極板Ｋの両側面に、所定形状に形成されたセパレータＳを積層していくものであればよい。
【符号の説明】
【００７４】
１００…搬送部
１１０…コンベア
１１１…第１回転軸
１１２…第２回転軸
１１３…サクションベルト
１１３ａ…空気吸引孔
１２０…吸着装置
１２１…装置本体
１２２…吸着ヘッド
１３０…センサカメラ
１４０…支承部
２００…積層ドラム部
２１０…上側積層ドラム
２１０ａ…空気吸引孔
２２０…下側積層ドラム
２２０ａ…空気吸引孔
２３０…隙間
２４０…送出ローラ部
２５０…セパレータカッター
２５１…カッター用吸着ヘッド
３００…溶着部
３１０…上側溶着機
３２０…下側溶着機
４００…第２コンベア
４０１…第１回転軸
４０２…第２回転軸
４０３…サクションベルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極または負極の極板をセパレータで袋状に包装する極板包装装置、およびそれを利用した電池セル製造装置、並びに極板包装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用電池、太陽電池、電子機器用電池など各種電池において、積層型の電池が使用されるようになっている。この積層型電池は、正極の極板、セパレータ、負極の極板、セパレータの順に交互に積層されて構成される。
【０００３】
この正極の極板、セパレータ、負極の極板の積層に際しては数々の積層装置が提案されているが、中でも特許文献１が知られている。これは、第１コンベアが負極の極板を並べた状態で搬送するとともに、第２コンベアが、セパレータで包装された正極の極板を並べた状態で搬送する。そして、揺動装置が、揺動しながら、第３コンベア上において前記負極の極板と、セパレータで包装した正極の極板２を交互に積載する。すなわち、正極または陰極のいずれか一方の極板を予めセパレータで包装し、その包装した極板と、対極の極板とを順次積層していく。
【０００４】
このとき、セパレータで包装された極板を順次搬送してくる必要があることから、それに応じて事前に極板をセパレータで順次包装しなければならないが、このような極板包装装置としては例えば特許文献２〜５が知られている。
【０００５】
特許文献２、３には、１枚のセパレータを、連続した一枚の極板を介して２つ折にした連続した一枚のセパレータの両縁部を溶着する装置が開示されている。また、特許文献４には、連続した一枚の帯状の極板を略水平状態に搬送してき、極板の両側の面に一対のローラを介して連続した一枚のセパレータを接着したあと、乾燥する装置が開示されている。また、特許文献５には、所定形状に形成された正極又は負極の極板を連続した一枚のセパレータで袋状に包装する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１０１３６６号公報
【特許文献２】特公昭６２−３１７８６号公報
【特許文献３】特開平１０−１０６５８８号公報
【特許文献４】特開平１０−２７５６２８号公報
【特許文献５】特開２００９−９９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、いずれの装置も、一枚の連続した極板（特許文献５は所定形状の極板）の両側面に、一枚の連続したセパレータを貼り合わせて溶着したあと、所定の電池セルの形状にカッティングするものであるため、セパレータで袋状に包装された極板を一つ製造するのに時間がかかるという問題があった。このため後工程において極板を積層するに際して支障をきたすことになり、全体として電池セルの製造効率が良いものではなかった。
【０００８】
本発明は、上述の技術的背景に鑑みてなされたものであって、セパレータで袋状に包装された極板を連続してスピーディに製造することができ、ひいては電池セルの製造効率を向上させることが可能な極板包装装置、並びに電池セル製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、正極または負極の極板をセパレータで袋状に包装する極板包装装置であって、所定の形状に形成された極板を搬送する搬送部と、互いに平行に対向する態様で配置され、所定形状に形成されたセパレータを周面に貼り付けながら搬送する一対の積層ドラム部と、正極または負極の極板を包装したセパレータの縁部を溶着する溶着部とを備え、前記搬送部が前記極板を前記一対の積層ドラム部の間まで搬送するとともに、それと同期して前記一対の積層ドラム部が所定の形状に形成されたセパレータを周面に貼り付けながら前記一対の積層ドラム部の間まで搬送し、前記一対の積層ドラム部の間において、前記積層ドラム部の回転と同期して極板が接線方向に搬送される過程で、前記積層ドラム部の周面に貼り付けられたセパレータが前記積層ドラム部の回転に従って極板の両側面に順次積層され、溶着部によりセパレータの縁部が溶着されることを特徴とする。これによれば、積層ドラム部の回転を利用しながら、所定形状に形成された極板の両側面に、所定形状に形成されたセパレータを積層するため、セパレータに袋状に包装された極板を連続してスピーディに製造することができる。
【００１０】
また、前記積層ドラム部の周辺部にセパレータカッターが設けられ、該セパレータカッターは一枚の連続したセパレータを積層ドラム部の周面に貼り付けた状態で所定形状に切り出すのが好ましい。これによればセパレータを積層ドラム部の周面に巻き付けた状態で所定形状に切り出すため、セパレータに袋状に包装された極板をより一層連続してスピーディに製造することができる。
【００１１】
また、前記積層ドラム部の周辺部に送出ローラ部が設けられ、該送出ローラ部はセパレータを送り出しながら積層ドラム部の周面に貼り付けるのが好ましい。これによれば積層ドラム部にセパレータを巻き付ける動作を制御し易くなる。
【００１２】
また、前記送出ローラ部においてセパレータを固定することにより該セパレータを前記積層ドラム部の周面上で滑らせることによって、セパレータの搬送を極板の搬送に同期させるのが好ましい。これによれば、積層ドラム部にセパレータを巻き付ける動作を制御することにより、極板の搬送とセパレータの搬送とのタイミングを同期させることができる。
【００１３】
また、前記積層ドラム部の周面に空気吸引孔が形成されており、該空気吸引孔から空気を吸引することによりセパレータを周面に貼り付けるのが好ましい。これによればセパレータを積層ドラム部の周面に簡単かつ確実に貼り付けることができる。
【００１４】
また、前記搬送部は、極板を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の極板の上面を吸着して前記一対の積層ドラム部の間まで搬送する吸着装置とを備えるのが好ましい。これによれば極板を積層ドラム部の隙間まで簡単かつ確実に搬送することができる。しかも、吸着装置により極板を姿勢や位置を制御するものとすれば、搬送装置上で横ずれや斜めずれが生じた場合でも適正な姿勢及び位置で積層ドラム部の隙間に受け渡すことができる。
【００１５】
また、前記搬送部は、前記搬送装置により搬送されてきた極板を検知する極板検知装置が設けられているのが好ましい。これによれば搬送されてくる極板の位置や状態を認識することができる。
【００１６】
また、前記溶着部は、セパレータを挟み込む構造となされ、極板の両側面にセパレータを積層し始めたときに、セパレータの先端部を挟み込みながら把持して、積層ドラム部の回転と同期しながら引き出したあと、セパレータの縁部を挟み込んで溶着するのが好ましい。これによれば、例えばセパレータが静電気を帯びるなどして積層ドラム部の間を通過したあともそのまま積層ドラム部の周面に貼り付くことを防止できる。また後工程に必要な溶着部を使用しているため、別途装置を設ける必要がない。さらに把持している間に溶着部により溶着するものとすれば電池セル要素の先端部を仮溶着することができる。
【００１７】
前記溶着部は、セパレータの縁部を長さ方向に沿って点溶着するのが好ましい。これによればセパレータの縁部を簡単かつ確実に仮溶着することができる。
【００１８】
また、前記溶着部は、セパレータを挟み込みながら回転するヒートローラ構造となされ、前記積層ドラム部の回転と同期しながら回転し、セパレータの縁部を順次挟み込んで溶着してもよい。これによれば極板の両側面にセパレータを積層すると同時に、セパレータの縁部を溶着することができる。
【００１９】
また、本発明に係る電池セル製造装置は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の極板包装装置により製造された、セパレータにより袋状に包装された正極又は負極と、それと対極の負極又は正極の極板、あるいはそれと対極のセパレータにより袋状に包装された負極又は正極の極板とを交互に積層して電池セルを製造することを特徴とする。これによればセパレータで袋状に包装された極板と、それと対極の極板、あるいはそれと対極のセパレータにより袋状に包装された負極又は正極の極板とを交互に積層することにより、電池セルを効率的に製造することができる。
【００２０】
また、本発明に係る極板包装方法は、正極または負極の極板をセパレータで袋状に包装する極板包装方法であって、一対の積層ドラム部を互いに平行に対向する態様で配置し、前記極板を前記一対の積層ドラム部の間まで搬送するとともに、それと同期して所定の形状に形成されたセパレータを前記一対の積層ドラム部の周面に貼り付けながら該一対の積層ドラム部の間まで搬送し、前記一対の積層ドラム部の間において、前記積層ドラム部の回転と同期して極板を接線方向に搬送する過程で、前記積層ドラム部の周面に貼り付けられたセパレータを前記積層ドラム部の回転に従って極板の両側面に順次積層し、セパレータの縁部を溶着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、積層ドラム部の回転を利用しながら、所定形状に形成された極板の両側面に、所定形状に形成されたセパレータを積層するため、セパレータに袋状に包装された極板を連続してスピーディに製造することができる。このため後工程において電池セルを製造するに際して、セパレータで袋状に包装された極板を連続して順次供給することができるため、電池セルの製造効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本装置の概略構成図である。
【図２】本装置のローラ部の（ａ）溶着前の状態、（ｂ）溶着後の状態を示す概略正面図である。
【図３】（ａ）セパレータ、（ｂ）極板、（ｃ）電池セル要素の平面図である。
【図４】本装置の電気的構成を示す図である。
【図５】本装置による極板包装方法の工程を示す第１の図である。
【図６】本装置による極板包装方法の工程を示す第２の図である。
【図７】本装置による極板包装方法の工程を示す第３の図である。
【図８】本装置による極板包装方法の工程を示す第４の図である。
【図９】本装置による極板包装方法の工程を示す第５の図である。
【図１０】第２の実施形態に係る本装置による極板包装方法の工程を示す図である。
【図１１】第３の実施形態に係る本装置による極板包装方法の工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に本発明の一実施形態に係る極板包装装置（以下、本装置という）ついて図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
本装置は、図１に示すように、所定形状に形成された極板Ｋを搬送する搬送部１００と、該搬送部１００の搬送方向に設けられた積層ドラム部２００と、該積層ドラム部２００の搬送方向の両側に設けられた溶着部３００を備えてなる。
【００２５】
前記搬送部１００には、極板Ｋを略水平状態に搬送してくるコンベア１１０が設けられている。このコンベア１１０は、搬送方向の前後に設けられた第１回転軸１１１および第２回転軸１１２を介してサクションベルト１１３が無端状態に巻架されている。そして、第１回転軸１１１および第２回転軸１１２が図１の右回りに回転すると、サクションベルト１１３の上側が前方（図１の右方向）に移動して、それに伴ってコンベア１１０に載置された極板Ｋが前方に向けて縦並びに移動する。なお、本実施形態では、極板Ｋを略水平状態に搬送するものとしてコンベア１１０を使用したが、その他の搬送装置を使用してもよい。
【００２６】
また、サクションベルト１１３には複数の空気吸引孔１１３ａが設けられており、該空気吸引孔１１３ａから空気を吸引することにより、極板Ｋをコンベア１１０上の所定位置に固定している。
【００２７】
なお、極板Ｋは、図３（ａ）に示すように、コンベア１１０で搬送される前に所定形状に形成されている。これは予め所定形状にカットした極板Ｋをコンベア１１０上に載置して搬送してもよいし、あるいは一枚の連続した極板Ｋをコンベア１１０に載置したあと所定形状にカットしてもよい。
【００２８】
前記搬送部１００であって、コンベア１１０の上方には吸着装置１２０が設けられている。この吸着装置１２０は、図示略の駆動装置に接続された装置本体１２１と、該装置本体１２１の下部に設けられた吸着ヘッド１２２とからなり、図示略の駆動装置の動作に従って上下左右に移動し得るようになっている。
【００２９】
この吸着装置１２０は、コンベア１１０の所定位置に極板Ｋが搬送されてくると、垂直に下降して吸着ヘッド１２２により極板Ｋを吸着し、そのまま極板Ｋの略水平状態を維持したまま上昇したあと、前記積層ドラム部２００の方向（図１の右方向）に移動することにより、極板Ｋをコンベア１１０から積層ドラム部２００の隙間２３０まで搬送する。
【００３０】
なお、コンベア１１０上を搬送されてきた極板Ｋは、時折、搬送方向の両側に横にずれていたり、斜めにずれている場合がある。このとき吸着装置１２０は、その極板Ｋの搬送過程において横や斜めのずれを適正な姿勢に修正しながら移動するようになっている。これにより極板Ｋを適正な姿勢の状態で積層ドラム部２００の隙間２３０に搬送することができる。
【００３１】
前記搬送部１００であって、吸着装置１２０の上方にはセンサカメラ１３０が設けられている。このセンサカメラ１３０は、コンベア１１０上を搬送されてきた極板Ｋを撮影するものである。具体的には、センサカメラ１３０は、極板Ｋが所定位置まで搬送されてきたときに極板Ｋを撮影し、その撮影画像により極板Ｋの位置や状態を認識して、制御装置５０に所定の信号を送るようになっている。そして、所定の信号を受け取った制御装置５０が図示略の駆動装置を制御することにより、吸着装置１２０が下降して極板Ｋを吸着したあと、適宜、極板Ｋの搬送過程において横や斜めのずれを適正な姿勢に修正しながら積層ドラム部２００の隙間２３０に搬送する。
【００３２】
なお、本実施形態では、カメラ１３０により極板Ｋの位置や状態を認識するものとしたが、その他の簡易なセンサにより例えば極板Ｋの先端部を検知することにより、極板Ｋの位置を認識するものとしてもよい。
【００３３】
前記搬送部１００であって、前記積層ドラム部２００の後方の近傍位置には支承部１４０が設けられている。この支承部１４０は、複数のローラ群からなり、吸着装置１２０により搬送されてきた極板Ｋを支承するとともに、積層ドラム部２００の隙間２３０に送り出すものである。
【００３４】
また、支承部１４０は、通常時では左斜め方向に下降した状態となっており（図１参照）、吸着装置１２０から極板Ｋを受け渡されるとき、上昇して略水平状態となって極板Ｋを支承する（図７（ａ）参照））。また、支承部１４０は、終端部分においてローラが上下方向に対向する態様で設けられており、極板Ｋを両側から挟み込むようになっている。
【００３５】
したがって、吸着装置１２０により極板Ｋが搬送されてくると、まず極板Ｋの先端部を支承部１４０の終端のローラにより両側から挟み込んだあと、その他のローラが上昇して略水平状態とって極板Ｋを支承する。そして、支承部１４０により極板Ｋを支承したあとは、吸着装置１２０の吸着ヘッド１２２から極板Ｋが解放されて、支承部１４０の右回りの回転により極板Ｋをローラ２００の隙間２３０に順次送り出していく。
【００３６】
前記積層ドラム部２００は、円柱状に形成された上下一対の積層ドラム２１０、２２０からなる。この上下一対の積層ドラム２１０、２２０は、搬送方向に直交しながら、所定の隙間２３０を空けて互いに平行に対向する態様で配置されている。また、積層ドラム２１０、２２０は、セパレータＳの両縁部が積層ドラム２１０、２２０の両端部からはみ出すような長さに形成されている。
【００３７】
この前記積層ドラム部２００は、上下一対の上側および下側積層ドラム２１０、２２０が前記隙間２３０において搬送方向の前方に向けて同方向に回転するようになっている。すなわち、上側に位置する上側積層ドラム２１０は、図１の左回りに回転することにより、周面に貼り付けられたセパレータＳを隙間２３０まで搬送する。また、下側に位置する下側積層ドラム２２０は、図１の右回りに回転することにより、周面に貼り付けられたセパレータＳを隙間２３０まで搬送する。なお、上側および下側積層ドラム２１０、２２０は、図示略の駆動モータにより駆動し、その駆動モータは制御装置５０により回転制御されている。
【００３８】
また、前記積層ドラム部２００は、この上下一対の積層ドラム２１０、２２０の周面に複数の空気吸引孔２１０ａ、２２０ａが形成されており、それら空気吸引孔２１０ａ、２２０ａから空気を吸引することにより、セパレータＳを上下一対の積層ドラム２１０、２２０の周面に吸着固定させる。
【００３９】
また、前記積層ドラム部２００は、その隙間２３０において、積層ドラム部２００の回転と同期して略水平状態に搬送されてきた極板Ｋの両側面に、積層ドラム部２００の回転に従ってセパレータＳを順次積層していく。
具体的に説明すると、上述のように吸着装置１２０により極板Ｋが積層ドラム部２００の隙間２３０まで搬送され、極板Ｋの先端部が積層ドラム部２００の隙間２３０に到達する。また、その極板Ｋの搬送と同期するようにして、各積層ドラム部２００が回転してセパレータＳが積層ドラム部２００の隙間２３０まで搬送され、セパレータＳの先端部が積層ドラム部２００の隙間２３０に到達する。そして、積層ドラム部２００の隙間２３０に到達したセパレータＳの先端部同士が貼り合わされる。このあと、積層ドラム部２００に同期して支承部１４０により極板Ｋが略水平状態で前方に搬送され、その搬送過程において積層ドラム部２００の周面に貼り付けられたセパレータＳが前記積層ドラム部２００の回転に従って極板の両側面に順次積層される。なお、このとき、後述するように溶着部３００によりセパレータＳの先端部を把持して前方に引き出すようになっている。
【００４０】
また、前記積層ドラム部２００の前方の斜め上方及び斜め下方には、円柱状に形成された小型の送出ローラ部２４０が設けられている。この送出ローラ部２４０は、前後一対の送出ローラ２４１，２４２からなり、セパレータＳの搬送方向に沿って、所定の隙間を空けて互いに対向する態様で配置されている。そして、この送出ローラ部２４０は、図示略のセパレータローラから送られてきた一枚の連続したセパレータＳを当該隙間に挟み込みながら、制御部５０の命令を受けて所定のタイミングで前記積層ドラム部２００に送り出すようになっている。なお、この送出ローラ部２４０によるセパレータＳの送出タイミングについては後述する。
【００４１】
また、前記積層ドラム部２００の上方および下方には、それぞれセパレータカッター２５０が設けられている。このセパレータカッター２５０は、積層ドラム部２００の周面に貼り付けられたセパレータＳを所定形状に切り出すものである。具体的には、セパレータＳが前記積層ドラム部２００の周面に貼り付けられながら所定位置まで搬送されると、セパレータカッター２５０が制御部５０の命令を受けて鉛直に下降し、先端に設けられた刃によりセパレータＳを図３（ｂ）に示すような所定形状に切り出す。
【００４２】
このように本実施形態では、ローラに一枚の連続したセパレータＳを貼り付けたあと、その搬送過程において積層ドラム部２００の周面上で所定形状に切り出すようになっているため、セパレータＳを所定形状に別途切り出す必要がなくなり、セパレータＳをスピーディに供給することができる。なお、切り出されたあとのセパレータＳの破片Ｓ’は、図７（ａ）に示すように、別途、カッター用吸着ヘッド２５１により取り除かれて、装置内に残存しないようになっている。
【００４３】
前記溶着部３００は、極板Ｋの両側面に積層されたセパレータＳの両縁部を溶着するものである。この溶着部３００は、上下一対の溶着機３１０、３２０からなり、それぞれ積層ドラム部２００の中心部より前方の両縁部に１組ずつ設けられている。
【００４４】
この溶着部３００における上下の溶着機３１０、３２０は、対応する面に長さ方向に沿って複数の突起３１０ａ、３２０ａが設けられており、これら突起３１０ａ、３２０ａにおいてセパレータＳを溶着するようになっている。このため溶着されたあとのセパレータＳは、図３（ｃ）に示すように、その両縁部が長さ方向に沿って複数の溶着点ｍが形成されることになる。このようにセパレータＳの両縁部を複数の溶着点ｍとすることにより仮溶着の状態とすることができる。
【００４５】
また、溶着部３００は、通常時では上下方向に所定の間隔を空けた状態で配置されており、上下の溶着機３１０、３２０を近接方向に移動せしめ、そのセパレータＳの両縁部の先端部分のみを把持する。そして、溶着部３００は、セパレータＳの先端部分を把持した状態のまま、回転ローラの回転と同期しながら前方に移動する。そして、セパレータＳで袋状に包装された極板Ｋ（以下、電池セル要素Ｄという）が所定位置まで搬送されると、再び上下一対の溶着機３１０、３２０を離間方向に開くとともに、再び後方に移動したあと、近接方向に閉じて電池セル要素ＤのセパレータＳの両縁部を挟み込んで各溶着点ｍにて溶着する。そして、溶着部３００は、セパレータＳの両縁部を挟み込んだまま所定位置まで搬送したあと、溶着機３１０、３２０が再び離間方向に開いて電池セル要素Ｄを開放する。
【００４６】
なお、前記積層ドラム部２００の前方位置には、図１０に示すように、第２コンベア４００が設けられている。この第２コンベア４００は、極板Ｋの両側面にセパレータＳが積層された電池セル要素Ｄを載置して、溶着部３００により解放されたあとに所定位置まで搬送するようになっている。
【００４７】
次に本装置による極板包装方法について図５〜図９を参照しつつ説明する。
【００４８】
(1)所定形状に形成された極板Ｋをコンベア１１０上に載置して前方に向けて縦並びに搬送する。また、送出ローラ部２４０は図示略のセパレータローラから送られてきた一枚の連続したセパレータＳを隙間に挟み込みながら前記積層ドラム部２００に送り出す。但し、このときセパレータＳの先端部は、積層ドラム部２００の最上部または最下部に位置した状態である（図５（ａ））。
【００４９】
(2)極板Ｋを所定位置まで搬送すると、カメラ１３０が極板Ｋを撮影することにより極板Ｋの位置や状態を認識して、制御装置５０に所定の信号を送る。また、送出ローラ部２４０はセパレータＳを隙間に挟み込みながら固定した状態を維持しており、前記積層ドラム部２００はセパレータＳの内面上を滑りながら回転している（図５（ｂ））。
【００５０】
(3)所定の信号を受け取った制御装置５０は、図示略の駆動装置を制御して吸着装置１２０を下降させて極板Ｋを吸着する。また、送出ローラ部２４０は図示略のセパレータローラから送られてきた一枚の連続したセパレータＳをその隙間に挟み込みながら順次送り出し、これにより積層ドラム部２００に貼り付けられたセパレータＳは積層ドラム部２００の回転に従って搬送されていく（図５（ｃ））
【００５１】
(4)吸着装置１２０は極板Ｋの略水平状態を維持したまま上昇したあと、前記積層ドラム部２００の方向（図１の右方向）に移動することにより、極板Ｋをコンベア１１０から積層ドラム部２００の隙間２３０まで搬送する。また、送出ローラ部２４０は一枚の連続したセパレータＳをその隙間に挟み込みながら順次送り出し、これにより積層ドラム部２００に貼り付けられたセパレータＳは積層ドラム部２００の回転に従って隙間２３０まで搬送されていく（図６（ａ）〜（ｃ））。
【００５２】
(5) 吸着装置１２０により極板Ｋが搬送されてくると、まず極板Ｋの先端部を支承部１４０の終端のローラにより両側から挟み込んだあと、その他のローラが上昇して略水平状態となって極板Ｋを支承する。また、セパレータカッター２５０が制御部５０の命令を受けて鉛直に下降し、先端に設けられた刃によりセパレータＳを図３（ｂ）に示すような所定形状に切り出す（図７（ａ））。
【００５３】
(6)吸着装置１２０の吸着ヘッド１２２から極板Ｋが解放されて、支承部１４０の右回りの回転により極板Ｋをローラの隙間２３０に順次送り出していく。また所定形状に切り出されたセパレータＳは積層ドラム部２００の回転に従って前記積層ドラム部２００の隙間２３０に向かって搬送されていく（図７（ｂ））。
【００５４】
(7)積層ドラム部２００の隙間２３０においてセパレータＳの先端部同士が貼り合わされた後、極板Ｋの先端部の両側面にセパレータＳが積層される。そして、上下の溶着機３１０、３２０を近接方向に移動せしめ、そのセパレータＳの両縁部の先端部のみを挟み込んで把持する。なお、吸着装置１２０はコンベア１１０上の元の位置まで戻っている（図７（ｃ））。
【００５５】
(8)溶着部３００は、セパレータＳの先端部分を把持した状態のまま、積層ドラム部２００の回転と同期しながら前方に移動して、セパレータＳを引き出すようにして前方に搬送する。このとき、積層ドラム部２００に同期して支承部１４０により極板Ｋが略水平状態で前方に搬送され、その搬送過程において積層ドラム部２００の周面に貼り付けられたセパレータＳが積層ドラム部２００の回転に従って極板Ｋの両側面に順次積層される。
【００５６】
(9)極板Ｋの両側面にセパレータＳが積層された電池セル要素Ｄが所定位置まで搬送されると、上下一対の溶着機３１０、３２０を離間方向に開くとともに、再び後方に移動する（図８（ｂ））。
【００５７】
(10)溶着部３００は近接方向に閉じて電池セル要素ＤのセパレータＳの両縁部を挟み込みながら把持し、突起３１０ａ、３２０ａにより溶着する（図８（ｃ））。このとき図３（ｃ）に示すように、セパレータＳの両縁部が複数箇所ｍで点溶着されており、極板ＫがセパレータＳに袋状に包装された状態となる。
【００５８】
(11)溶着部３００は、セパレータＳの両縁部を把持したまま極板Ｋを所定位置まで搬送したあと、離間方向に開いて電池セル要素Ｄを開放するとともに、第２コンベア４００に載置して所定位置までさらに搬送する（図９（ａ）（ｂ））。
【００５９】
なお、後工程において、正極又は負極の極板ＫがセパレータＳで袋状に包装された電池セル要素Ｄと、それと対極の負極又は正極の極板Ｋ、あるいはそれと対極のセパレータにより袋状に包装された負極又は正極の極板Ｋとを交互に積層することにより電池セルを製造する。
【００６０】
図１０は、第２の実施形態に係る本装置による極板包装方法の工程を示す図である。この実施形態では、溶着部３００における上下一対の溶着機５１０、５２０の溶着面が平坦に形成されている。これによりセパレータＳの両縁部の長さ方向にわたって帯状に溶着することができる。なお、本実施形態では、第１の実施形態のようにセパレータＳの先端部を把持して引き出すことはせずに、積層ドラム部２００の隙間２３０からセパレータＳがほぼ露出した状態で両縁部を溶着する。
【００６１】
図１１は、第３の実施形態に係る本装置による極板包装方法の工程を示す図である。この実施形態では、溶着部は、セパレータＳを上下方向から挟み込みながら回転するヒートローラ６１０、６２０となされ、積層ドラム部２００の回転と同期しながら回転し、セパレータＳの両縁部を順次挟み込んで溶着する。
【００６２】
なお、図１０および図１１において、同一の装置及び部材については同一の符号を付して、その説明を省略することとする。
【００６３】
なお、上記各実施形態は、積層ドラム部２００の上下一対の積層ドラム２１０、２２０の間に所定の隙間を空けるものとしたが、積層ドラム２１０、２２０の間が互いに接して隙間がない状態であってもよい。また、積層ドラム部２００の一方もしくは両方が極板Ｋの厚みに応じて追従する懸架方式としてもよい。
【００６４】
また、搬送部１００において極板Ｋを略水平状態に搬送するものとしたが、その他の方向で搬送してもよい。
【００６５】
また、積層ドラム部２００において上側及び下側積層ドラム２１０、２２０を上下に配置したが、その他の方向に配置してもよい。この場合、極板Ｋは積層ドラム２１０、２２０の間の接線方向（上側および下側積層ドラム２１０、２２０の中心を結ぶ直線に直交する方向）に沿って搬送される。例えば、積層ドラムを左右に配置した場合、極板Ｋは上方又は下方から垂直に搬送されることになる。
【００６６】
また、溶着部３００において溶着機３１０、３２０を上下に配置したが、その他の方向に配置してもよい。例えば、積層ドラムを左右に配置して、極板Ｋを上方又は下方から垂直に搬送する場合、溶着機３１０、３２０も左右に配置するのがよい。
【００６７】
また、溶着部３００はセパレータＳの両縁部全体を溶着するものとしたが、セパレータＳの両縁部の一部のみを溶着するものとしてもよい。
【００６８】
また、溶着部３００はセパレータＳの先端部を把持して引き出したあと、セパレータＳの両縁部の全体を溶着するように１回の動作で溶着を完了したが、この動作を複数回繰り返すものとしてもよい。すなわち、溶着部３００はセパレータＳの先端部を把持して引き出したあと、１回目はセパレータＳの両縁部の一部（例えば先端部に近い２点）のみで点溶着を行い、その状態でセパレータＳを引き出す。そして、溶着部３００は再び素早く後方に戻って、２回目はセパレータＳの両縁部の次の一部（例えば次の２点）のみで点溶着を行い、その状態でセパレータＳを引き出す。そして、溶着部３００は再び素早く後方に戻って、３回目はセパレータＳの両縁部のさらに次の一部（例えばさらに次の２点）のみで点溶着を行い、その状態でセパレータＳを引き出す。このように溶着部３００がセパレータＳの両縁部を複数回にわたって溶着することにより、セパレータＳの両縁部を精度良く溶着することができる。
【００６９】
また、セパレータカッター２５０により一枚の連続したセパレータＳを積層ドラム部２００の周面に貼り付けた状態で所定形状に切り出すものとしたが、あらかじめ所定形状に切り出されたセパレータＳを積層ドラム部２００に貼り付けて搬送してもよい。
【００７０】
また、支承部１４０は、その全てをローラからなるものとしたが、フラットな部材など、その他の部材で構成してもよい。ただ、極板Ｋを積層ドラム部２００の隙間２３０に正確に送るためには、支承部１４０の終端部分は極板Ｋを挟み込んで送るためのローラ構造であるのが好ましい。
【００７１】
また、極板Ｋの両縁部を溶着するものとしたが、一方側縁部のみを溶着するなど、その他の縁部を溶着してもよい。
【００７２】
また、図３に示すように、極板Ｋを縦並びに搬送するものとしが、横並び（図３に示す極板Ｋを平面方向９０度に回転させた状態の並び）に搬送するなど、その他の方向の並びで搬送してもよい。
【００７３】
また、上述の構成に限定させるものではなく、種々設計変更が可能である。要は、積層ドラム部２００の回転を利用しながら、所定形状に形成された極板Ｋの両側面に、所定形状に形成されたセパレータＳを積層していくものであればよい。
【符号の説明】
【００７４】
１００…搬送部
１１０…コンベア
１１１…第１回転軸
１１２…第２回転軸
１１３…サクションベルト
１１３ａ…空気吸引孔
１２０…吸着装置
１２１…装置本体
１２２…吸着ヘッド
１３０…センサカメラ
１４０…支承部
２００…積層ドラム部
２１０…上側積層ドラム
２１０ａ…空気吸引孔
２２０…下側積層ドラム
２２０ａ…空気吸引孔
２３０…隙間
２４０…送出ローラ部
２５０…セパレータカッター
２５１…カッター用吸着ヘッド
３００…溶着部
３１０…上側溶着機
３２０…下側溶着機
４００…第２コンベア
４０１…第１回転軸
４０２…第２回転軸
４０３…サクションベルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極または負極の極板をセパレータで袋状に包装する極板包装装置であって、
所定の形状に形成された極板を搬送する搬送部と、
互いに平行に対向する態様で配置され、所定形状に形成されたセパレータを周面に貼り付けながら搬送する一対の積層ドラム部と、
正極または負極の極板を包装したセパレータの縁部を溶着する溶着部とを備え、
前記搬送部が前記極板を前記一対の積層ドラム部の間まで搬送するとともに、それと同期して前記一対の積層ドラム部が所定の形状に形成されたセパレータを周面に貼り付けながら前記一対の積層ドラム部の間まで搬送し、
前記一対の積層ドラム部の間において、前記積層ドラム部の回転と同期して極板が接線方向に搬送される過程で、前記積層ドラム部の周面に貼り付けられたセパレータが前記積層ドラム部の回転に従って極板の両側面に順次積層され、溶着部によりセパレータの縁部が溶着されることを特徴とする極板包装装置。
【請求項２】
前記積層ドラム部の周辺部にセパレータカッターが設けられ、該セパレータカッターは一枚の連続したセパレータを積層ドラム部の周面に貼り付けた状態で所定形状に切り出す請求項１に記載の極板包装装置。
【請求項３】
前記積層ドラム部の周辺部に送出ローラ部が設けられ、該送出ローラ部はセパレータを送り出しながら積層ドラム部の周面に貼り付ける請求項１または請求項２に記載の極板包装装置。
【請求項４】
前記送出ローラ部においてセパレータを固定することにより該セパレータを前記積層ドラム部の周面上で滑らせることによって、セパレータの搬送を極板の搬送に同期させる請求項３に記載の極板包装装置。
【請求項５】
前記積層ドラム部の周面に空気吸引孔が形成されており、該空気吸引孔から空気を吸引することによりセパレータを周面に貼り付ける請求項１から請求項４のいずれかに記載の極板包装装置。
【請求項６】
前記搬送部は、極板を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の極板の上面を吸着して前記一対の積層ドラム部の間まで搬送する吸着装置とを備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の極板包装装置。
【請求項７】
前記搬送部は、前記搬送装置により搬送されてきた極板を検知する極板検知装置が設けられている請求項６に記載の極板包装装置。
【請求項８】
前記溶着部は、セパレータを挟み込む構造となされ、極板の両側面にセパレータを積層し始めたときに、セパレータの先端部を挟み込みながら把持して、積層ドラム部の回転と同期しながら引き出したあと、セパレータの縁部を挟み込んで溶着する請求項１から請求項７のいずれかに記載の極板包装装置。
【請求項９】
前記溶着部は、セパレータの縁部を点溶着する請求項１から請求項８のいずれかに記載の極板包装装置。
【請求項１０】
前記溶着部は、セパレータを挟み込みながら回転するヒートローラ構造となされ、前記積層ドラム部の回転と同期しながら回転し、セパレータの縁部を順次挟み込んで溶着する請求項１から請求項９のいずれかに記載の極板包装装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の極板包装装置により製造された、セパレータにより袋状に包装された正極又は負極と、それと対極の負極又は正極の極板、あるいはそれと対極のセパレータにより袋状に包装された負極又は正極の極板とを交互に積層して電池セルを製造することを特徴とする電池セル製造装置。
【請求項１２】
正極または負極の極板をセパレータで袋状に包装する極板包装方法であって、
一対の積層ドラム部を互いに平行に対向する態様で配置し、
前記極板を前記一対の積層ドラム部の間まで搬送するとともに、それと同期して所定の形状に形成されたセパレータを前記一対の積層ドラム部の周面に貼り付けながら該一対の積層ドラム部の間まで搬送し、前記一対の積層ドラム部の間において、前記積層ドラム部の回転と同期して極板を接線方向に搬送する過程で、前記積層ドラム部の周面に貼り付けられたセパレータを前記積層ドラム部の回転に従って極板の両側面に順次積層し、セパレータの縁部を溶着することを特徴とする極板包装方法。
【請求項１】
正極または負極の極板をセパレータで袋状に包装する極板包装装置であって、
所定の形状に形成された極板を搬送する搬送部と、
互いに平行に対向する態様で配置され、所定形状に形成されたセパレータを周面に貼り付けながら搬送する一対の積層ドラム部と、
正極または負極の極板を包装したセパレータの縁部を溶着する溶着部とを備え、
前記搬送部が前記極板を前記一対の積層ドラム部の間まで搬送するとともに、それと同期して前記一対の積層ドラム部が所定の形状に形成されたセパレータを周面に貼り付けながら前記一対の積層ドラム部の間まで搬送し、
前記一対の積層ドラム部の間において、前記積層ドラム部の回転と同期して極板が接線方向に搬送される過程で、前記積層ドラム部の周面に貼り付けられたセパレータが前記積層ドラム部の回転に従って極板の両側面に順次積層され、溶着部によりセパレータの縁部が溶着されることを特徴とする極板包装装置。
【請求項２】
前記積層ドラム部の周辺部にセパレータカッターが設けられ、該セパレータカッターは一枚の連続したセパレータを積層ドラム部の周面に貼り付けた状態で所定形状に切り出す請求項１に記載の極板包装装置。
【請求項３】
前記積層ドラム部の周辺部に送出ローラ部が設けられ、該送出ローラ部はセパレータを送り出しながら積層ドラム部の周面に貼り付ける請求項１または請求項２に記載の極板包装装置。
【請求項４】
前記送出ローラ部においてセパレータを固定することにより該セパレータを前記積層ドラム部の周面上で滑らせることによって、セパレータの搬送を極板の搬送に同期させる請求項３に記載の極板包装装置。
【請求項５】
前記積層ドラム部の周面に空気吸引孔が形成されており、該空気吸引孔から空気を吸引することによりセパレータを周面に貼り付ける請求項１から請求項４のいずれかに記載の極板包装装置。
【請求項６】
前記搬送部は、極板を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の極板の上面を吸着して前記一対の積層ドラム部の間まで搬送する吸着装置とを備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の極板包装装置。
【請求項７】
前記搬送部は、前記搬送装置により搬送されてきた極板を検知する極板検知装置が設けられている請求項６に記載の極板包装装置。
【請求項８】
前記溶着部は、セパレータを挟み込む構造となされ、極板の両側面にセパレータを積層し始めたときに、セパレータの先端部を挟み込みながら把持して、積層ドラム部の回転と同期しながら引き出したあと、セパレータの縁部を挟み込んで溶着する請求項１から請求項７のいずれかに記載の極板包装装置。
【請求項９】
前記溶着部は、セパレータの縁部を点溶着する請求項１から請求項８のいずれかに記載の極板包装装置。
【請求項１０】
前記溶着部は、セパレータを挟み込みながら回転するヒートローラ構造となされ、前記積層ドラム部の回転と同期しながら回転し、セパレータの縁部を順次挟み込んで溶着する請求項１から請求項９のいずれかに記載の極板包装装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の極板包装装置により製造された、セパレータにより袋状に包装された正極又は負極と、それと対極の負極又は正極の極板、あるいはそれと対極のセパレータにより袋状に包装された負極又は正極の極板とを交互に積層して電池セルを製造することを特徴とする電池セル製造装置。
【請求項１２】
正極または負極の極板をセパレータで袋状に包装する極板包装方法であって、
一対の積層ドラム部を互いに平行に対向する態様で配置し、
前記極板を前記一対の積層ドラム部の間まで搬送するとともに、それと同期して所定の形状に形成されたセパレータを前記一対の積層ドラム部の周面に貼り付けながら該一対の積層ドラム部の間まで搬送し、前記一対の積層ドラム部の間において、前記積層ドラム部の回転と同期して極板を接線方向に搬送する過程で、前記積層ドラム部の周面に貼り付けられたセパレータを前記積層ドラム部の回転に従って極板の両側面に順次積層し、セパレータの縁部を溶着することを特徴とする極板包装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１１３９９４（Ｐ２０１２−１１３９９４Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６２７４８（Ｐ２０１０−２６２７４８）
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００１４１８８６）株式会社京都製作所 (83)
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００１４１８８６）株式会社京都製作所 (83)
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]