JP6585645B2 - 積層装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば積層電池の製造過程等において用いられる積層装置に関するものである。

積層電池等を構成する積層体は、正極活物質の塗布された正極箔と、負極活物質の塗布された負極箔とが、絶縁性素材よりなるセパレータを介して交互に積層されて形成されている。

従来、上記積層体を製造する装置として、正極箔、負極箔、セパレータなどのシート体を所定の搬送装置により順次、所定の積層位置へ搬送し載置していく積層装置が知られている。

かかる積層装置では、通常、作業途中において、積層された各シート体がずれないように、積層体の上面を押さえ爪で押さえている（例えば、特許文献１参照）。そして、かかる状態の積層体の上面に、搬送装置の吸着板により新たなシート体が吸着搬送され載置されると、吸着板が新たなシート体の上から積層体を押さえた状態のまま、押さえ爪の入替えが行われる。例えば押さえ爪が所定量上昇し水平方向に移動する。これにより、押さえ爪は積層体上面を擦ることなく、積層体上から退避することができる。押さえ爪が積層体上から退避すると、それまで押さえ爪の上に載っていたシート体の縁部が真っ直ぐに延び、積層体の上面に重なり合った状態となる。その後、新たに載置されたシート体に対応する押さえ爪を下降させ、新たに載置されたシート体の上から再び積層体の上面を押さえる。押さえ爪の入替えが完了し、積層体が再び押さえ爪により押さえられた状態となると、搬送装置の吸着板が積層体から離間し上昇する。

特開２０１４−７８４６４号公報

しかしながら、従来では、押さえ爪の入替動作中、積層体を吸着板で押さえている必要があった。そのため、押さえ爪の入替動作が完了するまで、吸着板の上昇動作を開始することができず、かかる点において生産タクトを短縮することが困難となっていた。

特にシート体を面吸着する吸着板は比較的大型で重量も重いため、上昇速度を速くすることが難しい。加えて、吸着板はシート体と面接触しているため、急上昇させた場合には負圧が発生しやすくなる。そのため、シート体を押さえ爪で押さえた状態であっても、吸着板を急上昇させた場合には、積層体上に載置したシート体の縁部がめくれ、折れ曲がった状態で積層されてしまうおそれがある。つまり、積層体の品質低下を抑制する点においても、吸着板の上昇速度を速くすることは難しかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、積層体の品質低下を抑制しつつ、生産性の向上を図ることのできる積層装置を提供することを主たる目的の一つとしている。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．正極活物質の塗布された正極箔と、負極活物質の塗布された負極箔とが、絶縁性素材よりなるセパレータを介して交互に積層されてなる積層体を製造するための積層装置であって、
前記正極箔、負極箔及びセパレータを積層していくための積層部（例えば積層台）と、
所定の吸着部（例えば吸着板）を有し、該吸着部によって前記正極箔、負極箔又はセパレータを含むシート体を吸着して前記積層部へと搬送し載置可能な搬送手段と、
前記積層部に積層された積層体を押さえるための積層側押さえ部材と、
前記吸着部に対し相対変位可能に設けられ、該吸着部により前記積層部又は前記積層体の上に載置されたシート体を押さえるための搬送側押さえ部材とを備え、
少なくとも前記積層側押さえ部材により押さえている前記積層体の上に前記吸着部により新たにシート体を載置した場合において、前記新たに載置したシート体を前記搬送側押さえ部材により押さえた状態で、前記新たに載置したシート体から前記吸着部を離間させる動作、並びに、前記新たに載置したシート体の下で前記積層体を押さえている前記積層側押さえ部材を退避させかつ前記新たに載置したシート体の上から前記積層側押さえ部材により前記積層体を押さえる入替動作を実行し、該積層側押さえ部材による入替動作の終了後に前記新たに載置したシート体から前記搬送側押さえ部材を離間させる動作を実行可能としたことを特徴とする積層装置。

但し、「前記積層部の上に前記吸着部により新たにシート体を載置した場合においては、前記新たに載置したシート体を前記搬送側押さえ部材により押さえた状態で、前記新たに載置したシート体から前記吸着部を離間させる動作、並びに、前記新たに載置したシート体の上から前記積層側押さえ部材により前記積層体を押さえる動作を実行し、該積層側押さえ部材による押さえ動作の終了後に前記新たに載置したシート体から前記搬送側押さえ部材を離間させる動作を実行可能とした」構成となる。

上記手段１によれば、搬送側押さえ部材を備えることにより、該搬送側押さえ部材がシート体を押さえている間に、吸着部の離間動作、並びに、積層側押さえ部材の入替動作を同時期に実行することができる。

つまり、吸着部はシート体を載置した後、積層側押さえ部材の入替動作の終了を待つことなく、すぐに離間動作を開始することができる。吸着部の離間動作の開始タイミングを早めることで、吸着部の離間速度を速めることなく、生産タクトを短縮することができる。結果として、生産性の向上を図ることができる。

一方、積層側押さえ部材の入替動作が終了するまで、搬送側押さえ部材はシート体を押さえ続けているため、シート体の位置ずれ等が発生するおそれも少ない。

また、吸着部の離間速度を速める必要もないため、負圧の発生等を抑制することができる。結果として、シート体の折れ曲がり等の発生を抑制し、積層体の品質低下を抑制することができる。

手段２．前記搬送側押さえ部材は、上下方向に視た平面視で前記吸着部の水平移動方向と直交する直交方向における形成範囲が、少なくとも前記直交方向における前記積層側押さえ部材の動作範囲と重ならない位置に設けられていることを特徴とする手段１に記載の積層装置。

上記手段２によれば、吸着部が水平移動する際の搬送側押さえ部材の移動経路上に積層側押さえ部材が存在しないこととなる。これにより、積層側押さえ部材の干渉を受けることなく、搬送側押さえ部材を僅かに上昇させた後、すぐに吸着部の水平移動動作を開始することができる。結果として、生産タクトをさらに短縮し、さらなる生産性の向上を図ることができる。

手段３．前記搬送側押さえ部材は、上下方向に視た平面視で前記吸着部の水平移動方向における該吸着部の形成範囲内かつ前記水平移動方向と直交する直交方向における該吸着部の形成範囲内に設けられていることを特徴とする手段１又は２に記載の積層装置。

例えば上下方向に視た平面視で吸着部の外周縁部に切欠き状の凹部を設け、該凹部内に搬送側押さえ部材を配置する構成が一例に挙げられる。

仮に平面視略矩形状をなす吸着部の所定の一辺の外側位置に搬送側押さえ部材を設けた場合には、該搬送側押さえ部材が位置する範囲のみならず、該搬送側押さえ部材が設けられた側の一辺全域においてシート体の端縁部近傍を吸着できなくなると共に、吸着面積が大きく減少してしまう。

かかる場合、シート体の搬送過程において、吸着部からのシート体のはみ出し部分が空気抵抗を受け、シート体が吸着部から脱落等してしまうおそれがある。また、脱落には至らないものの、シート体が折れ曲がり、その状態で積層されてしまうおそれがある。結果として、品質の低下や生産性の低下を招くおそれがある。

これに対し、上記手段３によれば、吸着部の水平移動方向及びその直交方向におけるシート体の端縁部近傍まで吸着することが可能となる。これにより、より広範囲でシート体を吸着することが可能となると共に、吸着部からのシート体のはみ出し部分の面積を極力少なくすることができる。結果として、搬送時におけるシート体の脱落や折れ曲がり等を抑制し、品質の低下や生産性の低下を抑制することができる。

手段４．前記搬送側押さえ部材が、前記シート体を吸着可能な吸着手段により構成されていることを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の積層装置。

搬送側押さえ部材を設けた場合、少なくともその分は、吸着部による吸着面積が減少してしまうため、上記同様、搬送時においてシート体の脱落や折れ曲がり等が発生しやすくなるおそれがある。

これに対し、上記手段４によれば、吸着部に係る吸着面積の減少を補い、より広範囲でシート体を吸着することが可能となる。結果として、品質の低下や生産性の低下を抑制することができる。

手段５．前記吸着部は、略平板状をなす吸着板であることを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載の積層装置。

上記吸着板を用いた場合には、上記「発明が解決しようとする課題」で述べたように、離間速度を速めることが難しい。つまり、上記手段５に係る構成の下において、上記手段１乃至４に係る作用効果がより奏効することとなる。

積層体の構成を説明するための斜視図である。 積層装置の概略構成を説明するための平面模式図である。 積層台及び保持機構を示す平面図である。 搬送部及び保持機構等を示す側面部分断面図であって、吸着部及び保持部材等の一動作態様（押さえ爪が積層体を押さえている状態で、吸着部によりシート体が積層体の上方位置へ搬送された状態）を示す図である。 搬送部及び保持機構等を示す側面部分断面図であって、吸着部及び保持部材等の一動作態様（吸着部が下降し、シート体が積層体上に載置された状態）を示す図である。 搬送部及び保持機構等を示す側面部分断面図であって、吸着部及び保持部材等の一動作態様（シート押さえ部がシート体を押さえ付けた状態で、吸着部だけが上昇動作を開始した状態）を示す図である。 搬送部及び保持機構等を示す側面部分断面図であって、吸着部及び保持部材等の一動作態様（押さえ爪が積層体の上面から若干浮き上がり、その上に載ったシート体の縁部が持ち上げられた状態）を示す図である。 搬送部及び保持機構等を示す側面部分断面図であって、吸着部及び保持部材等の一動作態様（押さえ爪が積層体上から退避し、それまで上に載っていたシート体の縁部が真っ直ぐに延び、積層体の上面に重なり合った状態）を示す図である。 搬送部及び保持機構等を示す側面部分断面図であって、吸着部及び保持部材等の一動作態様（積層体上に新たな押さえ爪が旋回移動してきた状態）を示す図である。 搬送部及び保持機構等を示す側面部分断面図であって、吸着部及び保持部材等の一動作態様（押さえ爪が下降し、積層体を押さえた状態）を示す図である。 搬送部及び保持機構等を示す側面部分断面図であって、吸着部及び保持部材等の一動作態様（シート押さえ部が上昇動作を開始した状態）を示す図である。 搬送部及び保持機構等を示す側面部分断面図であって、吸着部及び保持部材等の一動作態様（搬送部が水平移動している状態）を示す図である。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、リチウムイオン二次電池等の積層電池を構成する積層体４は、負極箔１、セパレータ２、正極箔３、セパレータ２がこの順序で、下から順に繰り返し積み上げられることで形成されている。

負極箔１及び正極箔３は、矩形状の金属箔よりなる極箔本体１Ａ，３Ａの表裏両面に活物質１Ｂ，３Ｂが塗布形成されることにより構成されており、活物質１Ｂ，３Ｂが塗布形成されてなる塗工部と、極箔本体１Ａ，３Ａが露出してなる未塗工部とを有している。

具体的に、負極箔１の極箔本体１Ａは、例えば銅により構成され、正極箔３の極箔本体３Ａは、例えばアルミニウムにより構成されている。また、負極箔１の表裏両面には、負極活物質として、例えばケイ素等を含有する粒子が塗布され、正極箔３の裏表両面には、正極活物質として、例えばコバルト酸リチウム等を含有する粒子が塗布されている。

セパレータ２は、絶縁性を有する矩形シート状の多孔質樹脂フィルムにより構成されており、負極箔１及び正極箔３の平面矩形状の塗工部（活物質１Ｂ，３Ｂ）よりも一回り大きい矩形状をなしている。

以下、特に正・負を区別する必要のないときには、負極箔１、正極箔３を総称して「電極箔１，３」と称することもある。同様に、電極箔１，３と、セパレータ２とを区別する必要のないときには、電極箔１，３、セパレータ２を総称して「シート体」と称することもある。

適正な積層状態において、負極箔１及び正極箔３の塗工部は、セパレータ２によって完全に覆われ、はみ出しておらず、負極箔１及び正極箔３の未塗工部のみが、それぞれ異なる位置においてセパレータ２からはみ出すようにして突出している。該各未塗工部は、負極タブ、正極タブに相当するものであり、積層電池の内部で電極端子の負極及び正極に対しそれぞれ電気的に接続される領域となる。

図２は、積層装置（積層電池の製造装置）５の主要部分を示す概略構成図（平面図）である。同図に示すように、積層装置５は、セパレータ供給ステージ６、電極箔供給ステージ７、及び、積層ステージ８を備えている。

セパレータ供給ステージ６上には、積層の都度、図示しないセパレータ供給手段によって所定のパレット９に蓄積されているセパレータ２が１枚ずつ供給される。

また、電極箔供給ステージ７上には、積層の都度、図示しない電極箔供給手段によって所定のパレット１０，１１に蓄積されている負極箔１又は正極箔３が交互に１枚ずつ供給される。

積層装置５は、セパレータ供給ステージ６又は電極箔供給ステージ７から積層ステージ８へ、セパレータ２又は電極箔１，３を搬送する搬送手段としての搬送装置１２を備えている。

搬送装置１２は、上記各ステージ６〜８の上方を通るように設けられたガイドレール１３と、図示しないモータ等の駆動手段によりガイドレール１３に沿って移動可能に設けられた水平移動部１４と、該水平移動部１４に垂下状態で設けられた搬送部１５とを備えている。

図４〜図１２等に示すように、搬送部１５は、水平移動部１４に垂下状態で設けられた一対のメイン流体圧シリンダ１６（以下、単に「メインシリンダ１６」という）を備えている。各メインシリンダ１６の下部には、ロッド１６ａが上下方向に沿って出没可能に設けられている。

ロッド１６ａの下端部には吸着部１７が設けられている。これにより、メインシリンダ１６の駆動（ロッド１６ａの出没動作）に伴い吸着部１７が上下動可能となる。

吸着部１７は、ロッド１６ａの下端に固定されたベース部１８と、該ベース部１８の下側に設けられた多孔質体からなる吸着板１９とを有している。

尚、図４〜図１２におけるベース部１８及び吸着板１９の断面部に関しては、簡素化を図るため、各々その内部に形成される空間や、そこに配設される各種部材等を適宜省略し、非中空状に図示している。

ベース部１８の内部には、吸着板１９に連通する吸引経路（図示略）が形成されている。また、ベース部１８の外部には、前記吸引経路に連通するバキュームホース２０が接続されている。バキュームホース２０の他端側には、図示しないバキュームポンプが接続されている。そして、バキュームポンプが図示しない制御装置によってオンオフ制御されることにより、吸着部１７（吸着板１９）における吸着及び吸着解除を切替可能となっている。

バキュームポンプがオン状態となると、バキュームホース２０及び前記吸引経路を介して吸着板１９から吸引が行われ、吸着板１９の下面（吸着面）にセパレータ２又は電極箔１，３が吸着される（図４参照）。

搬送部１５の水平移動方向となる吸着部１７（ベース部１８及び吸着板１９）の左右方向の両側部には、それぞれ収容凹部１７ａが形成されている。各収容凹部１７ａは平面視略矩形状に形成されている（図３参照）。各収容凹部１７ａは、ベース部１８の側面部から吸着板１９の下面部にかけて切り欠かれるようにして形成されており、吸着部１７の側面部及び下面部にそれぞれ略矩形状に開口している。

左右の両収容凹部１７ａ内には、それぞれ略直方体形状をなすシート押さえ部２１が収容されている。「シート押さえ部２１」が本実施形態における「搬送側押さえ部材」に相当する。

各シート押さえ部２１は、収容凹部１７ａ内に収容された状態において、その下面が吸着板１９の下面（吸着面）と略面一となる。

各シート押さえ部２１は、それぞれ吸着部１７に対し上下方向に相対変位可能に設けられており、収容凹部１７ａに対し出没可能に構成されている。より詳しくは、搬送部１５には、左右のシート押さえ部２１に対応して一対のサブ流体圧シリンダ２２（以下、単に「サブシリンダ２２」という）がそれぞれ設けられている。

各サブシリンダ２２は、水平移動部１４に垂下状態で設けられている。各サブシリンダ２２の下部には、ロッド２２ａが上下方向に沿って出没可能に設けられている。

各ロッド２２ａは、該ロッド２２ａに対応してベース部１８に貫通形成された貫通孔１８ａを介して収容凹部１７ａ内に突出している。ロッド２２ａの下端部は、収容凹部１７ａ内にてシート押さえ部２１に接続されている。

これにより、サブシリンダ２２の駆動（ロッド２２ａの出没動作）に伴いシート押さえ部２１が上下動可能となる。また、メインシリンダ１６及びサブシリンダ２２の動作を異ならせることで、吸着部１７及びシート押さえ部２１が上下方向に互いに相対変位可能となる。

また、本実施形態では、後述する保持部材３１（押さえ爪４２）と干渉しないように、吸着部１７の平面視四隅にそれぞれ切欠き部２７が形成されている（図３参照）。これにより、シート体をより広範囲で吸着することが可能となり、折れ曲がり等が発生し得るシート体の吸着板１９からのはみ出し部分の面積を極力少なくすることができる。

図２，３に示すように、積層ステージ８上には、電極箔１，３及びセパレータ２を積層していくための積層部としての積層台２９が設けられている。

積層台２９は、電極箔１，３及びセパレータ２よりも一回り大きな平面視略矩形状をなし、電極箔１，３及びセパレータ２は、自身の各辺が、積層台２９の各辺に対し略平行するように載置される。

尚、上述したように、電極箔１，３及びセパレータ２は、それぞれ大きさが異なり、適正な積層状態においても、電極箔１，３の未塗工部がセパレータ２からはみ出し、完全にはその周囲が一致しないように構成されているが、簡素化を図るため、図１を除く、その他の図面においては、電極箔１，３及びセパレータ２を同一形状で図示している。

積層台２９の周囲には、該積層台２９に積層された積層体４（電極箔１，３及びセパレータ２）を保持するための保持機構３０が設けられている。

保持機構３０は、積層台２９（積層体４）の四隅のコーナー部に対応して設けられた４つの保持部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄを備えている。本実施形態に係る４つの保持部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄは同期して動くように構成されている。以下、特に区別する必要のないときには、保持部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄを総称して「保持部材３１」と称することもある。

次に保持部材３１の構成について図３を参照して詳しく説明する。図３は、積層台２９及び保持機構３０を示す平面図である。

保持部材３１は、上下方向（図３の紙面奥行方向）を軸心として回転可能かつ上下方向に変位可能に設けられた軸部４０と、該軸部４０の上端に設けられた平面視正五角形状の基部４１と、該基部４１の５辺のうちの４辺から軸部４０の径方向外周側に向け延出した平板状の４つの押さえ爪４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄとを備えている。以下、特に区別する必要のないときには、押さえ爪４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄを総称して「押さえ爪４２」と称することもある。「押さえ爪４２」が本実施形態における「積層側押さえ部材」に相当する。

保持部材３１の軸部４０は、積層台２９（積層体４）の四隅の各コーナー部を構成する直交する２辺α，βのうちの一方の辺α〔本実施形態では、積層台２９（積層体４）の４辺のうち、吸着部１７の水平移動方向と平行する図２の左右方向に沿った２つの辺を辺αとする〕に対向する位置に設けられている。つまり、積層台２９（積層体４）の４辺のうち、搬送装置１２のガイドレール１３を挟んで相対向する２つの辺αに沿って、２つの保持部材３１（軸部４０）がそれぞれ１組ずつ配置されている。

保持部材３１（軸部４０）は、図示しない駆動手段により回転可能かつ上下動可能に構成されている。これにより、押さえ爪４２を水平方向に旋回移動させたり、上下動させることができる。

尚、保持部材３１（軸部４０）を駆動する駆動手段としては、軸部４０を上下動させるための直動型の流体圧シリンダ（上下駆動手段）や、軸部４０を回転させるためのロータリシリンダ（回転駆動手段）などを組み合わせた構成が一例に挙げられる。勿論、保持部材３１（軸部４０）に係る駆動手段の構成はこれに限定されるものではなく、他の駆動手段を採用してもよい。

但し、本実施形態では、保持部材３１がそれぞれ所定の一方向へのみ回転するように構成されている。より詳しくは、上記１組の保持部材３１のうち、積層台２９（積層体４）の側面（辺α）に向かって左側に位置する保持部材３１Ａ，３１Ｃは平面視で反時計回り方向に回転する一方、右側に位置する保持部材３１Ｂ，３１Ｄは平面視で時計回り方向に回転する。

また、本実施形態では、保持部材３１が上記一方向に７２°（３６０°／５）ずつ間欠的に回転するように構成されている。これにより、押さえ爪４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄがこの順序で第１停止位置Ｘ１から第５停止位置Ｘ５に対し順に移動していくこととなる。

つまり上記１組の保持部材３１のうち、回転方向の異なる左側の保持部材３１Ａ（３１Ｃ）と、右側の保持部材３１Ｂ（３１Ｄ）とでは、押さえ爪４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ及び停止位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５の並び順が逆方向となっている。

より詳しくは、基部４１の５辺のうち、押さえ爪４２が設けられていない辺（以下、間欠部Ｋという）から、反回転方向に１つ目の辺に押さえ爪４２Ａが設けられている。また、間欠部Ｋから、反回転方向に２つ目の辺に押さえ爪４２Ｂが設けられ、反回転方向に３つ目の辺に押さえ爪４２Ｃが設けられ、反回転方向に４つ目の辺に押さえ爪４２Ｄが設けられている。

そして、押さえ爪４２が第１停止位置Ｘ１（押さえ位置）に停止した場合に、該押さえ爪４２の延出方向と、軸部４０が対向する積層台２９（積層体４）の辺αとが平面視で直交した状態となる。

また、各保持部材３１において、１つの押さえ爪４２が第１停止位置Ｘ１に停止している場合には、他の３つの押さえ爪４２が平面視で積層体４と重ならない位置に停止するように構成されている。つまり、押さえ爪４２が第２停止位置Ｘ２〜第５停止位置Ｘ５にある場合には、該押さえ爪４２は平面視で積層体４と重ならない状態となる。

従って、積層台２９（積層体４）上に載置されたシート体を押さえる場合には、該シート体のコーナー部近傍において該コーナー部を構成する直交する２辺α，βのうちの一方の辺αを、第１停止位置Ｘ１に停止した１つの押さえ爪４２により押さえることとなる。

また、軸部４０が上下動することにより、上下方向における押さえ爪４２の位置が、積層体４から上方へ離間した離間位置（図４参照）と、積層体４に当接可能な当接位置（図５参照）とに変位可能となる。尚、図４〜図１２においては、積層台２９に積層されたシート体の相互の間隔をあけ、積層体４を簡素化して図示している。

そして、第１停止位置Ｘ１にて積層体４を押さえていた押さえ爪４２を第２停止位置Ｘ２へ移動させる際には、該押さえ爪４２を積層体４から若干浮き上がらせた状態で、第１停止位置Ｘ１から第２停止位置Ｘ２へと旋回移動させることとなる。

本実施形態では、積層体４の最上面（積層開始時には積層台２９上）に載置されたシート体の種類に応じて、積層体４を押さえる押さえ爪４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄの種類が入れ替わる構成となっている。

より詳しくは、積層体４の最上面に載置されたシート体が負極箔１である場合には、４つの押さえ爪４２Ａ〜４２Ｄのうち、押さえ爪４２Ａが使用される。以下、「押さえ爪４２Ａ」を「負極押さえ爪４２Ａ」という。

積層体４の最上面に載置されたシート体が、負極箔１の上側に積層されるセパレータ２である場合には、４つの押さえ爪４２Ａ〜４２Ｄのうち、押さえ爪４２Ｂが使用される。以下、「押さえ爪４２Ｂ」を「負極上セパレータ押さえ爪４２Ｂ」という。

積層体４の最上面に載置されたシート体が正極箔３である場合には、４つの押さえ爪４２Ａ〜４２Ｄのうち、押さえ爪４２Ｃが使用される。以下、「押さえ爪４２Ｃ」を「正極押さえ爪４２Ｃ」という。

積層体４の最上面に載置されたシート体が、正極箔３の上側に積層されるセパレータ２である場合には、４つの押さえ爪４２Ａ〜４２Ｄのうち、押さえ爪４２Ｄが使用される。以下、「押さえ爪４２Ｄ」を「正極上セパレータ押さえ爪４２Ｄ」という。

次に積層装置５による積層体４の積層手順について説明する。本実施形態では、負極箔１を積層する負極箔積層工程、その上にセパレータ２を積層する第１セパレータ積層工程、その上に正極箔３を積層する正極箔積層工程、その上にセパレータ２を積層する第２セパレータ積層工程を、この順序で所定回数繰り返すことで積層体４が製造される。

以下、積層作業中（既に積層台２９上に１枚以上のシート体が積層され、積層体４が存在している場合）を例に、搬送装置１２及び保持機構３０の動作態様について図４〜図１２を参照して詳しく説明する。ここでは、負極箔積層工程を例にして説明する。

負極箔積層工程が開始されると、先ず搬送装置１２の搬送部１５が電極箔供給ステージ７の上方位置へと水平移動する。搬送部１５が電極箔供給ステージ７の上方位置に到達すると、吸着部１７が下降動作を開始する。

より詳しくは、シリンダ１６，２２のロッド１６ａ，２２ａが同期して突出動作を行う。これにより、吸着部１７及び両シート押さえ部２１が相対変位することなく一体となって下降する。

吸着部１７が電極箔供給ステージ７上に供給された負極箔１の高さ位置まで下降すると、バキュームポンプがオン状態となる。これにより、吸着板１９が負極箔１を吸着する。この際、両シート押さえ部２１は、収容凹部１７ａ内に収容された状態で維持されており、その下面が吸着板１９の下面（吸着面）と略面一となっている。

負極箔１を吸着すると、吸着部１７は上昇動作を開始する。より詳しくは、シリンダ１６，２２のロッド１６ａ，２２ａが同期して没入動作を行う。これにより、吸着部１７及び両シート押さえ部２１が相対変位することなく一体となって上昇する。

負極箔１を吸着した吸着部１７が所定の高さ位置まで上昇すると、搬送部１５は積層ステージ８の積層台２９の上方位置へと水平移動する（図４参照）。

搬送部１５が積層台２９の上方位置に到達すると、吸着部１７が下降動作を開始する。より詳しくは、シリンダ１６，２２のロッド１６ａ，２２ａが同期して突出動作を行う。これにより、吸着部１７及び両シート押さえ部２１が相対変位することなく一体となって下降する。

吸着部１７が積層体４の最上面の高さ位置まで下降すると、負極箔１が積層体４上へ載置された状態となる（図５参照）。そして、吸着部１７及び両シート押さえ部２１は負極箔１を下方（積層体４）へ押さえ付けた状態で停止する。

この際、負極箔１の下方では、積層体４（セパレータ２）の各コーナー部を正極上セパレータ押さえ爪４２Ｄが押さえた状態となっている。そのため、吸着部１７の周縁部より外方へはみ出した負極箔１のはみ出し部分は、積層体４を押さえている正極上セパレータ押さえ爪４２Ｄの上に載った状態となる（図５参照）。

負極箔１が積層体４上に載置され、吸着部１７及び両シート押さえ部２１により押さえ付けられた状態となると、バキュームポンプがオフ状態となる。これにより、吸着板１９による吸引を停止して負極箔１の吸着を解除する。

続いて、両シート押さえ部２１が負極箔１を押さえ付けた状態のまま、吸着部１７だけがゆっくり上昇動作を開始する（図６参照）。

より詳しくは、サブシリンダ２２のロッド２２ａを突出状態に維持したまま、メインシリンダ１６のロッド１６ａの没入動作を行う。これにより、吸着部１７と両シート押さえ部２１とが相対変位して、吸着部１７だけが負極箔１から離間し上昇する。そして、吸着部１７は所定の高さ位置に達するまで、後述する搬送部１５の水平移動中においても、ゆっくりとした速度で上昇動作を続ける。

同時に、両シート押さえ部２１により負極箔１を押さえ付けた状態のまま、押さえ爪４２の入替動作を実行する。

より詳しくは、先ず保持部材３１（軸部４０）が上昇する。これにより、各押さえ爪４２が所定の高さ位置まで上昇する。第１停止位置Ｘ１（押さえ位置）においては正極上セパレータ押さえ爪４２Ｄが積層体４の上面（セパレータ２）から若干浮き上がった状態となり、その上に載った負極箔１の縁部が持ち上げられた状態となる（図７参照）。

押さえ爪４２が所定の高さ位置まで上昇すると、軸部４０が所定の一方向（例えば保持部材３１Ａでは反時計回り方向、保持部材３１Ｄでは時計回り方向）に回転し、各押さえ爪４２が所定の高さ位置で水平方向に旋回移動する。

これにより、第１停止位置Ｘ１においては、正極上セパレータ押さえ爪４２Ｄが積層体４の上面を擦ることなく、積層体４上から退避すると共に、それまで正極上セパレータ押さえ爪４２Ｄの上に載っていた負極箔１の縁部が真っ直ぐに延び、積層体４の上面に重なり合った状態となる（図８参照）。

尚、積層作業中（２順目以降）の負極箔積層工程において、正極上セパレータ押さえ爪４２Ｄは、第１停止位置Ｘ１から第２停止位置Ｘ２へと旋回移動した後、第２停止位置Ｘ２に停止することなく、続けて第３停止位置Ｘ３へと旋回移動する。

つまり、正極上セパレータ押さえ爪４２Ｄが第１停止位置Ｘ１から旋回移動する際には、各押さえ爪４２が７２°旋回移動した位置で停止することなく、さらに７２°加えた１４４°旋回移動することとなる。

これにより、間欠部Ｋが第５停止位置Ｘ５から第１停止位置Ｘ１へと旋回移動した後、第１停止位置Ｘ１に停止することなく、続けて第２停止位置Ｘ２へと旋回移動することとなる。

そして、間欠部Ｋと入れ替わるように、第１停止位置Ｘ１には、負極押さえ爪４２Ａが旋回移動してくることとなる。但し、積層開始前の第１停止位置Ｘ１には、保持部材３１の間欠部Ｋが停止した状態となっており、積層開始時（１順目）の負極箔積層工程においては、各押さえ爪４２が７２°旋回移動するだけで、負極押さえ爪４２Ａが第１停止位置Ｘ１へ旋回移動してくる。

負極押さえ爪４２Ａが第１停止位置Ｘ１へ旋回移動したところで、各押さえ爪４２の旋回動作が停止する（図９参照）。

その後、保持部材３１（軸部４０）が下降する。これにより、第１停止位置Ｘ１においては、負極押さえ爪４２Ａが、負極箔１上方に離間した離間位置から、負極箔１に当接可能な当接位置へと変位する。そして、負極箔１の四隅の各コーナー部近傍が負極押さえ爪４２Ａにより押さえられた状態となる（図１０参照）。

積層体４（負極箔１）が負極押さえ爪４２Ａにより押さえられた状態となると、両シート押さえ部２１の上昇動作を開始する（図１１参照）。より詳しくは、サブシリンダ２２のロッド２２ａの没入動作を行う。これにより、両シート押さえ部２１が積層体４から離間し上昇する。

そして、両シート押さえ部２１が積層体４から僅かに離間した後、すぐに搬送部１５の水平移動動作が開始され（図１２参照）、第１セパレータ積層工程へと移行する。尚、シート押さえ部２１は、搬送部１５の水平移動中に、吸着部１７の収容凹部１７ａ内に収容された状態となり、その後は、吸着部１７と共に所定の高さ位置に達するまで、ゆっくりとした速度で上昇動作を続ける。

以降同様に、上記各種積層工程を所定回数繰り返すことで、下から順に負極箔１、セパレータ２、正極箔３、セパレータ２が繰り返し積み上げられた積層体４を得ることができる。

そして、所定の第２セパレータ積層工程が終了し、積層体４が完成した場合には、積層体４の取出し作業を行う。尚、この際には、他の場合と同様、正極上セパレータ押さえ爪４２Ｄを第１停止位置Ｘ１から所定の一方向へ７２°旋回移動させる。

つまり、第１停止位置Ｘ１に間欠部Ｋが旋回移動してきた状態で、各保持部材３１の動作を停止させる。かかる状態で、図示しない取出装置により、完成した積層体４を積層台２９から取り出すこととなる。

尚、上記では、積層作業中を例に搬送装置１２及び保持機構３０の動作態様について詳しく説明したが、積層台２９上にシート体が１枚も積層されておらず、積層台２９上に直接、負極箔１が載置される積層開始時においては、第１停止位置Ｘ１に押さえ爪４２が停止していないため、本発明に係る搬送装置１２及び保持機構３０の主要な動作態様は以下のようになる。

積層台２９の上に吸着部１７により新たに負極箔１を載置した場合においては、該負極箔１をシート押さえ部２１により押さえた状態で、該負極箔１から吸着部１７を離間させる動作、並びに、押さえ爪４２により該負極箔１を押さえる動作を実行し、該押さえ爪４２による押さえ動作の終了後に該負極箔１からシート押さえ部２１を離間させる動作を実行する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、吸着部１７に対し相対変位可能に設けられたシート押さえ部２１を備えている。

シート押さえ部２１を備えることにより、該シート押さえ部２１がシート体を押さえている間に、吸着部１７の上昇動作、並びに、押さえ爪４２の入替動作を同時期に実行することができる。

つまり、吸着部１７はシート体を載置した後、押さえ爪４２の入替動作の終了を待つことなく、すぐに上昇動作を開始することができる。吸着部１７の上昇動作の開始タイミングを早めることで、吸着部１７の上昇速度を速めることなく、生産タクトを短縮することができる。結果として、生産性の向上を図ることができる。

一方、押さえ爪４２の入替動作が終了するまで、シート押さえ部２１はシート体を押さえ続けているため、シート体の位置ずれ等が発生するおそれも少ない。

また、吸着部１７の上昇速度を速める必要もないため、負圧の発生等を抑制することができる。結果として、シート体の折れ曲がり等の発生を抑制し、積層体４の品質低下を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、シート押さえ部２１は、平面視で吸着部１７の水平移動方向（図３左右方向）と直交する直交方向（図３上下方向）における形成範囲が、少なくとも前記直交方向における押さえ爪４２の動作範囲Ｗ１と重ならない位置に設けられている。

これにより、吸着部１７が水平移動する際のシート押さえ部２１の移動経路上に押さえ爪４２が存在しないこととなる。従って、押さえ爪４２の干渉を受けることなく、シート押さえ部２１を僅かに上昇させた後、すぐに吸着部１７の水平移動動作を開始することができる。結果として、生産タクトをさらに短縮し、さらなる生産性の向上を図ることができる。

加えて、本実施形態では、シート押さえ部２１が、平面視で吸着部１７の水平移動方向（図３左右方向）における該吸着部１７の形成範囲Ｗ２内かつ水平移動方向と直交する直交方向（図３上下方向）における該吸着部１７の形成範囲Ｗ３内に設けられている。

これにより、本実施形態では、吸着部１７の水平移動方向及びその直交方向におけるシート体の端縁部近傍まで吸着することが可能となる。従って、より広範囲でシート体を吸着することが可能となると共に、吸着部１７からのシート体のはみ出し部分の面積を極力少なくすることができる。結果として、搬送時におけるシート体の脱落や折れ曲がり等を抑制し、品質の低下や生産性の低下を抑制することができる。

仮に吸着部１７に代えて、左右両シート押さえ部２１間の左右範囲内（図３参照）に平面視略矩形状の吸着部を設けた場合には、シート押さえ部２１の形成範囲のみならず、シート押さえ部２１が設けられた左右両側部全域においてシート体の端縁部近傍まで吸着できなくなると共に、吸着面積が大きく減少してしまう。

かかる場合、シート体の搬送過程において、吸着部１７からのシート体のはみ出し部分が空気抵抗を受け、シート体が吸着部１７から脱落等してしまうおそれがある。また、脱落には至らないものの、シート体が折れ曲がり、その状態で積層されてしまうおそれがある。結果として、品質の低下や生産性の低下を招くおそれがある。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、積層装置５により積層電池に係る積層体４が製造される構成となっているが、これに限らず、例えば積層装置５によって、リチウムイオンキャパシタや電解コンデンサ等に係る積層体を製造する構成としてもよい。

（ｂ）上記実施形態に係る積層体４は、負極箔１、セパレータ２、正極箔３、セパレータ２がこの順序で、下から順に繰り返し積み上げられるようにして積層形成されているが、勿論、積層順序はこれに限定されるものではない。例えば、正極箔３、セパレータ２、負極箔１、セパレータ２の順序で、下から順に繰り返し積み上げられるようにしてもよい。

また、最下層にセパレータ２が位置する構成としてもよい。つまり、セパレータ２、負極箔１、セパレータ２、正極箔３の順序で、下から順に繰り返し積み上げられるようにしてもよいし、セパレータ２、正極箔３、セパレータ２、負極箔１の順序で、下から順に繰り返し積み上げられるようにしてもよい。

尚、シート体の積層順序を異ならせた場合には、軸部４０の周方向に対する「負極押さえ爪４２Ａ」、「負極上セパレータ押さえ爪４２Ｂ」、「正極押さえ爪４２Ｃ」及び「正極上セパレータ押さえ爪４２Ｄ」の配置順序も、該シート体の積層順序に従い異ならせることが好ましい。

（ｃ）シート体としての電極箔１，３及びセパレータ２の材質や形状等は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、セパレータ２が多孔質樹脂フィルムにより構成されているが、絶縁性の不織布により構成してもよい。

また、正極活物質として、例えば、ニッケル酸リチウムやマンガン酸リチウム等、他のリチウム含有金属酸化物等を用いることとしてもよく、負極活物質として、例えば炭素質材料等を用いることとしてもよい。

また、上記実施形態では、負極箔１、セパレータ２、正極箔３をそれぞれ個別のシート体として積層台２９へ搬送し載置する構成となっているが、これに限らず、例えば負極箔１（又は正極箔３）及びセパレータ２を重ね合わせたものを１つのシート体として積層台２９へ搬送し載置する構成としてもよい。

（ｄ）上記実施形態では、負極箔１及び正極箔３共通の電極箔供給ステージ７が設けられているが、それぞれ別の電極箔供給ステージが設けられる構成としてもよい。すなわち、負極箔供給ステージ及び正極箔供給ステージがそれぞれ別に設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、各供給ステージ６，７に供給された各シート体を、１つの搬送装置１２を用いて積層ステージ８へ搬送する構成となっているが、これに代えて、例えば各シート体にそれぞれ対応した複数の搬送装置を用意し、各搬送装置を用いて、積層ステージ８に対し各シート体を順次搬送し積層する構成としてもよい。

加えて、積層ステージ８（積層台２９）がターンテーブル等の移動手段により前記複数の搬送装置に対応する位置へ順次移動していく構成としてもよい。

（ｅ）保持機構３０の構成は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、保持部材３１が４つの押さえ爪４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄを備え、これら４つの押さえ爪４２が９０°の等間隔ではなく軸部４０の周方向に偏在した構成となっている。これに代えて、複数の押さえ爪が等間隔で設けられた構成としてもよい。

押さえ爪４２の数も４つに限定されるものではなく、１つの軸部４０に対し１つ以上の押さえ爪が設けられていればよい。

また、上記実施形態では、積層台２９（積層体４）の四隅のコーナー部に対応して４つの保持部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄが設けられた構成となっているが、保持部材３１の配置構成及び数はこれに限定されるものではなく、他の構成を採用してもよい。

また、上記実施形態では、軸部４０を中心に押さえ爪４２が旋回移動することにより、水平方向へ変位可能な構成となっているが、これに限らず、押さえ爪が水平方向に直線的にスライド変位する構成としてもよい。

（ｆ）搬送手段の構成は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、吸着部１７及びシート押さえ部２１を駆動する駆動手段として、流体圧シリンダ１６，２２が採用されているが、吸着部１７及びシート押さえ部２１に係る駆動手段はこれに限定されるものではない。例えばボールねじ及びサーボモータを組み合わせた機構など他の駆動手段を採用してもよい。

（ｇ）吸着部の構成は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、多孔質体からなる吸着板（多孔質吸着板）１９を採用しているが、これに限らず、多孔式吸着板を採用してもよい。また、吸着板に代えて、複数の吸着パッドが配設された吸着部を採用してもよい。

（ｈ）吸着板１９の形状は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、押さえ爪４２と干渉しないように、吸着部１７の四隅にそれぞれ略円弧状の切欠き部２７が形成された構成となっているが、これに代えて、直線状に切り欠いた切欠き部を採用してもよい。また、切欠き部を省略し、平面視略矩形状の吸着部を採用してもよい。

また、上記実施形態では、吸着部１７の左右両側部に、シート押さえ部２１が収容される収容凹部１７ａが形成されているが、これを省略した構成としてもよい。かかる場合、例えば平面視略矩形状の吸着部の外方位置にシート押さえ部２１が独立して配置されることとなる。

（ｉ）シート押さえ部２１（搬送側押さえ部材）の数や形状、配置位置等は上記実施形態に限定されるものでなない。

例えば上記実施形態では、吸着部１７の周縁部のうち、吸着部１７の水平移動方向と直交する２辺に対応してシート押さえ部２１が設けられているが、これに代えて又は加えて、吸着部１７の水平移動方向と平行する２辺に対応してシート押さえ部を設けた構成としてもよい。また、吸着部１７の四隅に対応する位置にそれぞれシート押さえ部を設けた構成としてもよい。

但し、押さえ爪４２の干渉を受けることなく、シート押さえ部２１を僅かに上昇させた後、すぐに吸着部１７の水平移動動作を開始できるようにするためには、平面視で吸着部１７の水平移動方向と直交する直交方向におけるシート押さえ部２１の形成範囲が、少なくとも前記直交方向における押さえ爪４２の動作範囲と重ならないようにすることが好ましい。

また、上記のように、吸着部１７の平面視外方位置にシート押さえ部２１を独立して配置した構成としてもよい。但し、吸着部１７によってシート体の端縁部近傍まで吸着するためには、シート押さえ部２１が、平面視で吸着部１７の水平移動方向における該吸着部１７の形成範囲Ｗ２内かつ水平移動方向と直交する直交方向における該吸着部１７の形成範囲Ｗ３内に設けられていることが好ましい。

例えば吸着部１７の外周縁部に形成された収容凹部１７ａに代えて、吸着部１７の外周縁部よりも内方位置に上下に貫通する貫通孔を設け、該貫通孔にシート押さえ部を配置した構成としてもよい。

（ｊ）シート押さえ部２１の構成は上記実施形態に限定されるものではない。例えばシート押さえ部２１が吸着機能（吸着手段）を備えた構成としてもよい。つまりシート押さえ部２１を吸着部１７と同様に構成してもよい。これにより、吸着部１７に係る吸着面積の減少を補い、より広範囲でシート体を吸着することが可能となる。

（ｋ）上記実施形態では、シート押さえ部２１が吸着部１７の収容凹部１７ａ内に収容された状態において、その下面が吸着板１９の下面と略面一となる構成となっている。これに限らず、シート押さえ部２１が吸着部１７の収容凹部１７ａ内に収容された状態において、その下面が吸着板１９の下面よりも上方に位置する構成としてもよい。

かかる場合、少なくとも吸着部１７が積層体４上にシート体を載置した後、吸着部１７が積層体４から離間する動作を開始する前段階に、シート押さえ部２１が下降して積層体４上のシート体を押さえ付ける動作を実行することとなる。

（ｌ）各種機構の動作タイミング、例えば吸着部１７が積層体４上から上昇を開始するタイミング、シート押さえ部２１が積層体４上のシート体を押さえるタイミング、吸着部１７がシート体の吸着を解除するタイミング、押さえ爪４２の入替動作を開始するタイミング、搬送部１５が水平移動を開始するタイミングなどは、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば上記実施形態では、シート押さえ部２１がシート体を押さえた後、吸着部１７の上昇動作、及び、押さえ爪４２の入替動作を同時に開始する構成となっているが、これに限らず、シート押さえ部２１がシート体を押さえた後、吸着部１７の上昇動作又は押さえ爪４２の入替動作の一方を先に開始する構成としてもよい。

１…負極箔、２…セパレータ、３…正極箔、４…積層体、５…積層装置、６…セパレータ供給ステージ、７…電極箔供給ステージ、８…積層ステージ、１２…搬送装置、１５…搬送部、１６…メイン流体圧シリンダ、１６ａ…ロッド、１７…吸着部、１７ａ…収容凹部、１９…吸着板、２１…シート押さえ部、２２…サブ流体圧シリンダ、２２ａ…ロッド、２９…積層台、３０…保持機構、３１…保持部材、４２…押さえ爪。

Claims (5)

1. 正極活物質の塗布された正極箔と、負極活物質の塗布された負極箔とが、絶縁性素材よりなるセパレータを介して交互に積層されてなる積層体を製造するための積層装置であって、
   前記正極箔、負極箔及びセパレータを積層していくための積層部と、
   所定の吸着部を有し、該吸着部によって前記正極箔、負極箔又はセパレータを含むシート体を吸着して前記積層部へと搬送し載置可能な搬送手段と、
   前記積層部に積層された積層体を押さえるための積層側押さえ部材と、
   前記吸着部に対し相対変位可能に設けられ、該吸着部により前記積層部又は前記積層体の上に載置されたシート体を押さえるための搬送側押さえ部材とを備え、
   少なくとも前記積層側押さえ部材により押さえている前記積層体の上に前記吸着部により新たにシート体を載置した場合において、前記新たに載置したシート体を前記搬送側押さえ部材により押さえた状態で、前記新たに載置したシート体から前記吸着部を離間させる動作、並びに、前記新たに載置したシート体の下で前記積層体を押さえている前記積層側押さえ部材を退避させかつ前記新たに載置したシート体の上から前記積層側押さえ部材により前記積層体を押さえる入替動作を実行し、該積層側押さえ部材による入替動作の終了後に前記新たに載置したシート体から前記搬送側押さえ部材を離間させる動作を実行可能としたことを特徴とする積層装置。
2. 前記搬送側押さえ部材は、上下方向に視た平面視で前記吸着部の水平移動方向と直交する直交方向における形成範囲が、少なくとも前記直交方向における前記積層側押さえ部材の動作範囲と重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の積層装置。
3. 前記搬送側押さえ部材は、上下方向に視た平面視で前記吸着部の水平移動方向における該吸着部の形成範囲内かつ前記水平移動方向と直交する直交方向における該吸着部の形成範囲内に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層装置。
4. 前記搬送側押さえ部材が、前記シート体を吸着可能な吸着手段により構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の積層装置。
5. 前記吸着部は、略平板状をなす吸着板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の積層装置。

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