JP6635204B2 - 電極積層体の製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、第1のセパレータおよび第2のセパレータの間に電極を挟んだ構造を有する電極積層体の製造装置に関する。
セパレータを間に介在させて、正極と負極を交互に複数積層した構造を有する電極体を備えた電池が知られている。そのような構造の電極体は、例えば、第1のセパレータおよび第2のセパレータの間に、正極および負極のうちの一方の電極を挟んだ構造を有する電極積層体と、正極および負極のうちの他方の電極とを交互に複数積層することによって形成することができる。
そのような電極体の製造方法として、特許文献1には、長尺状のセパレータの上に、その長手方向に沿って正極と負極とを交互に繰り返して載置し、さらにその上から、別の長尺状のセパレータを積層した後、正極と負極がセパレータを介して交互に重なり合うように折り畳むことにより、セパレータを介して正極と負極とが交互に積層された電極体を製造する方法が記載されている。
また、特許文献2には、長尺状の正極シート、長尺状のセパレータおよび長尺状の負極シートを積層する際に、エッジセンサによって、事前に積層されているセパレータおよび負極シートに対する正極シートの位置ずれを検出し、位置ずれを補正する技術が記載されている。
特許文献1および2より、電極積層体を製造するための装置として、図9に示すような構成の製造装置が考えられる。
図9に示す製造装置において、第1のセパレータ材供給部91は、ロール状に巻かれた長尺状の第1のセパレータ材11Aを、搬送ベルト90上の所定の位置に供給する。
第1のカメラ92は、第1の位置T1において、搬送ベルト90上に供給された第1のセパレータ材11Aを撮像することによって、第1の基準位置に対する第1のセパレータ材11Aの、搬送ベルト90の進行方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)である横方向の位置ずれ量を、第1の位置ずれ量として検出する。
電極供給部93は、第1の位置T1に対して搬送ベルト90の進行方向に進んだ位置である第2の位置T2において、電極目標位置に基づいて、電極12を第1のセパレータ材11Aの上に供給する。特に、電極供給部93は、第1のセパレータ材11Aの上の所定の位置に電極12を供給するために、第1の基準位置に対する第1のセパレータ材11Aの第1の位置ずれ量が0であり、かつ、電極12が電極目標位置に基づいて供給された場合の第1のセパレータ材11Aと電極12との間の横方向の位置ずれ量である第1のオフセット量と、第1のずれ量とに基づいて電極目標位置を修正した位置に基づいて、電極12を供給する。
第2のカメラ94は、第2の位置T2に対して搬送ベルト90の進行方向に進んだ位置である第3の位置T3において、第1のセパレータ材11Aの上に供給された電極12を撮像することにより、第2の基準位置に対する電極12の横方向の位置ずれ量を、第2の位置ずれ量として検出する。
第2のセパレータ材供給部95は、ロール状に巻かれている長尺状の第2のセパレータ材13Aを、第1のセパレータ材11Aとの間で電極12を挟み込むように、搬送ベルト90上、より具体的には、第1のセパレータ材11Aと重なる位置に供給する。
接合ヘッド96は、接合目標位置に基づいて下降して、第1のセパレータ材11Aと第2のセパレータ材13Aの、電極12の周囲を、例えば加熱して圧着する熱圧着の方法により接合する。特に、接合ヘッド96は、電極12の周囲を確実に接合するために、第2の基準位置に対する電極12の第2の位置ずれ量が0であり、かつ、接合目標位置で接合するように接合ヘッド96を動作させた場合の、電極12に対する接合ヘッド96の横方向の位置ずれ量である第2のオフセット量と、第2の位置ずれ量とに基づいて、接合目標位置を修正し、修正した接合目標位置で下降して、接合を行う。
この後、切断部97の切断刃97aにより、所定の形状となるように、積層された第1のセパレータ材11Aおよび第2のセパレータ材13Aを切断することによって、第1のセパレータ、電極および第2のセパレータを含む電極積層体を形成する。
このような構成により、第1のセパレータ材11Aの横方向における位置ずれに応じて、電極12を供給する位置を修正することができ、第1のセパレータ材11Aと電極12との間の位置ずれを抑制することができる。また、電極12の横方向における位置ずれに応じて、接合ヘッド96により接合を行う位置を修正することができ、電極12の周囲の部分を精度良く接合することができる。
しかしながら、上述した図9に示す製造装置では、駆動時に搬送ベルト90が蛇行して、第1のセパレータ材11Aの第1の位置ずれ量を検出した部分が第1の位置T1から第2の位置T2に進む間に、横方向に位置ずれが生じる場合がある。この場合、第1の位置T1で検出された第1のセパレータ材11Aの第1の位置ずれ量に基づいて電極目標位置を修正し、修正後の電極目標位置に基づいて、第2の位置T2で電極12を供給しても、第1のセパレータ材11Aと電極12との間に位置ずれが生じる。
また、上述した図9に示す製造装置において、駆動時に搬送ベルト90が蛇行して、搬送ベルト90上の電極12が第3の位置T3から第4の位置T4に進む間に、横方向に位置ずれが生じる場合がある。この場合、第3の位置T3で検出された電極12の第2の位置ずれ量に基づいて接合目標位置を修正し、修正後の接合目標位置に基づいて、第4の位置T4で接合ヘッド96を下降させても、電極12の周囲を精度良く接合することができなくなる。
本発明は、上記課題を解決するものであり、第1のセパレータ材および電極を搬送する搬送ベルトの蛇行の影響を抑制して、第1のセパレータと電極との間の位置ずれの発生を抑制し、かつ、電極の周囲を精度良く接合した電極積層体を製造することができる電極積層体の製造装置を提供することを目的とする。
本発明の電極積層体の製造装置は、
第1のセパレータおよび第2のセパレータの間に電極を挟んだ構造を有する電極積層体の製造装置であって、
長尺状の第1のセパレータ材および長尺状の第2のセパレータ材を保持した状態で、その長手方向に沿った方向に搬送する搬送ベルトと、
前記第1のセパレータ材を前記搬送ベルト上に供給する第1のセパレータ材供給部と、
第1の位置において、前記搬送ベルト上に供給された前記第1のセパレータ材を撮像することによって、第1の基準位置に対する前記第1のセパレータ材の、前記搬送ベルトの進行方向と直交する横方向の位置ずれ量を、第1の位置ずれ量として検出する第1の撮像部と、
前記第1の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第2の位置において、電極目標位置に基づいて、前記電極を前記第1のセパレータ材の上に供給する電極供給部と、
前記第2の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第3の位置において、前記第1のセパレータ材の上に供給された前記電極を撮像することによって、第2の基準位置に対する前記電極の前記横方向における位置ずれ量を、第2の位置ずれ量として検出する第2の撮像部と、
前記第1のセパレータ材との間で前記電極を挟み込むように、前記第2のセパレータ材を前記第1のセパレータ材の上に供給する第2のセパレータ材供給部と、
前記第3の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第4の位置で、前記第1のセパレータ材と前記第2のセパレータ材の、前記電極の周囲の部分を、接合目標位置で互いに接合するための接合ヘッドと、
前記電極積層体を得るために、前記第1のセパレータ材および前記第2のセパレータ材を切断する切断部と、
前記搬送ベルトを駆動したときに、前記搬送ベルト上の、前記電極が供給される領域が前記第1の位置から前記第2の位置に移動する際に前記横方向に移動する量である第1の移動量に関する情報、および、前記第3の位置から前記第4の位置に移動する際に前記横方向に移動する量である第2の移動量に関する情報を記憶している記憶部と、
を備え、
前記電極供給部は、前記第1の位置ずれ量と、前記第1の位置ずれ量が0であり、かつ、前記電極が前記電極目標位置に基づいて供給された場合の前記第1のセパレータ材と前記電極との間の前記横方向の位置ずれ量である第1のオフセット量と、前記第1の移動量に関する情報から求められる前記第1の移動量と、に基づいて前記電極目標位置を修正し、修正した前記電極目標位置に基づいて、前記電極を前記第1のセパレータ材の上に供給し
前記接合ヘッドは、前記第2の位置ずれ量と、前記第2の位置ずれ量が0であり、かつ、前記接合目標位置で前記第1のセパレータ材と前記第2のセパレータ材とを接合するように前記接合ヘッドを動作させた場合の、前記電極の位置に対する前記接合ヘッドの前記横方向における位置ずれ量である第2のオフセット量と、前記第2の移動量に関する情報から求められる前記第2の移動量と、に基づいて前記接合目標位置を修正し、修正した前記接合目標位置で前記第1のセパレータ材と前記第2のセパレータ材とを接合する、
ことを特徴とする
第1のセパレータおよび第2のセパレータの間に電極を挟んだ構造を有する電極積層体の製造装置であって、
長尺状の第1のセパレータ材および長尺状の第2のセパレータ材を保持した状態で、その長手方向に沿った方向に搬送する搬送ベルトと、
前記第1のセパレータ材を前記搬送ベルト上に供給する第1のセパレータ材供給部と、
第1の位置において、前記搬送ベルト上に供給された前記第1のセパレータ材を撮像することによって、第1の基準位置に対する前記第1のセパレータ材の、前記搬送ベルトの進行方向と直交する横方向の位置ずれ量を、第1の位置ずれ量として検出する第1の撮像部と、
前記第1の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第2の位置において、電極目標位置に基づいて、前記電極を前記第1のセパレータ材の上に供給する電極供給部と、
前記第2の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第3の位置において、前記第1のセパレータ材の上に供給された前記電極を撮像することによって、第2の基準位置に対する前記電極の前記横方向における位置ずれ量を、第2の位置ずれ量として検出する第2の撮像部と、
前記第1のセパレータ材との間で前記電極を挟み込むように、前記第2のセパレータ材を前記第1のセパレータ材の上に供給する第2のセパレータ材供給部と、
前記第3の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第4の位置で、前記第1のセパレータ材と前記第2のセパレータ材の、前記電極の周囲の部分を、接合目標位置で互いに接合するための接合ヘッドと、
前記電極積層体を得るために、前記第1のセパレータ材および前記第2のセパレータ材を切断する切断部と、
前記搬送ベルトを駆動したときに、前記搬送ベルト上の、前記電極が供給される領域が前記第1の位置から前記第2の位置に移動する際に前記横方向に移動する量である第1の移動量に関する情報、および、前記第3の位置から前記第4の位置に移動する際に前記横方向に移動する量である第2の移動量に関する情報を記憶している記憶部と、
を備え、
前記電極供給部は、前記第1の位置ずれ量と、前記第1の位置ずれ量が0であり、かつ、前記電極が前記電極目標位置に基づいて供給された場合の前記第1のセパレータ材と前記電極との間の前記横方向の位置ずれ量である第1のオフセット量と、前記第1の移動量に関する情報から求められる前記第1の移動量と、に基づいて前記電極目標位置を修正し、修正した前記電極目標位置に基づいて、前記電極を前記第1のセパレータ材の上に供給し
前記接合ヘッドは、前記第2の位置ずれ量と、前記第2の位置ずれ量が0であり、かつ、前記接合目標位置で前記第1のセパレータ材と前記第2のセパレータ材とを接合するように前記接合ヘッドを動作させた場合の、前記電極の位置に対する前記接合ヘッドの前記横方向における位置ずれ量である第2のオフセット量と、前記第2の移動量に関する情報から求められる前記第2の移動量と、に基づいて前記接合目標位置を修正し、修正した前記接合目標位置で前記第1のセパレータ材と前記第2のセパレータ材とを接合する、
ことを特徴とする
前記電極供給部は、複数の電極を順次供給するように構成されており、
前記記憶部は、前記搬送ベルト上の、前記電極が供給される複数の領域のそれぞれについて、前記第1の移動量に関する情報および前記第2の移動量に関する情報を記憶している構成としてもよい。
前記記憶部は、前記搬送ベルト上の、前記電極が供給される複数の領域のそれぞれについて、前記第1の移動量に関する情報および前記第2の移動量に関する情報を記憶している構成としてもよい。
また、前記記憶部は、前記第1の移動量に関する情報として、前記電極が供給される複数の領域それぞれの、前記第1の位置における前記横方向の位置ずれ量と、前記第2の位置における前記横方向の位置ずれ量とを記憶しており、前記第2の移動量に関する情報として、前記電極が供給される複数の領域それぞれの、前記第3の位置における前記横方向の位置ずれ量と、前記第4の位置における前記横方向の位置ずれ量とを記憶している構成としてもよい。
また、前記第1の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第1の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第2の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第2の位置に設置した第3の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第3の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第2の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第4の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第4の位置に設置した第4の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求めるようにしてもよい。
前記第2の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第2の位置に設置した第3の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第3の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第2の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第4の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第4の位置に設置した第4の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求めるようにしてもよい。
本発明によれば、電極を供給する際の目標位置である電極目標位置を、第1のセパレータ材の、搬送ベルトの進行方向と直交する横方向の位置ずれ量である第1の位置ずれ量と、第1の位置ずれ量が0であり、かつ、電極が電極目標位置に基づいて供給された場合の第1のセパレータ材と電極との間の横方向の位置ずれ量である第1のオフセット量と、電極が供給される領域が第1の位置から第2の位置に移動する際に横方向に移動する量である第1の移動量とに基づいて修正するので、搬送ベルトの蛇行の影響を抑制した位置に電極を供給することができ、第1のセパレータと電極との間の位置ずれの発生を抑制することができる。
また、接合ヘッドで第1のセパレータ材と第2のセパレータ材とを接合する際の目標位置である接合目標位置を、電極の位置ずれ量である第2の位置ずれ量と、第2の位置ずれ量が0であり、かつ、接合ヘッドを接合目標位置で接合するように動作させた場合の、電極の位置に対する接合ヘッドの横方向の位置ずれ量である第2のオフセット量と、電極が供給される領域が第3の位置から第4の位置に移動する際に横方向に移動する量である第2の移動量とに基づいて修正するので、搬送ベルトの蛇行の影響を排除した位置で第1のセパレータ材と第2のセパレータ材とを接合することができ、電極の周囲を精度良く接合することができる。
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに具体的に説明する。
まず始めに、電極積層体の構造について簡単に説明し、続いて、電極積層体の製造方法について説明する。
電極積層体10は、図1に示すように、第1のセパレータ11、電極12および第2のセパレータ13が順に積層された構造を有する。
電極12は、正極および負極のうちの一方の電極である。電極12が正極である場合、電極12は、例えばアルミニウムなどの金属箔からなる正極集電体と、正極集電体の両面に形成された正極活物質とを備える。また、電極12が負極である場合、電極12は、例えば銅などの金属箔からなる負極集電体と、負極集電体の両面に形成された負極活物質とを備える。電極12の平面形状は、矩形であってもよいし、非矩形であってもよい。
第1のセパレータ11および第2のセパレータ13としては、同じ素材のものを用いることができ、例えば、絶縁性に優れたポリプロピレン製の微多孔性薄膜によって構成することができる。
図2は、一実施の形態における電極積層体10の製造装置の概略構成を示す側面図である。
第1のセパレータ材供給部21は、ロール状に巻かれている長尺状の第1のセパレータ材11Aを、搬送ベルト30上の所定の位置に供給する。このとき、搬送ベルト30の進む速度に応じて、第1のセパレータ材11Aが適切に搬送ベルト30上に供給されるように、第1のセパレータ材11Aの供給速度を制御する。
搬送ベルト30は、例えば金属製であり、長尺状の第1のセパレータ材11Aおよび長尺状の第2のセパレータ材13Aを保持した状態で、その長手方向に沿った方向に搬送する。搬送ベルト30は、駆動ローラ31によって駆動される。
搬送ベルト30は、図示しない吸引孔を有する。搬送ベルト30上に供給された第1のセパレータ材11Aは、吸引孔を介して下方に吸引されることによって、搬送ベルト30上に保持される。また、第2のセパレータ材13Aは、第1のセパレータ材11Aの上に供給され、第1のセパレータ材11Aを介して下方に吸引されることによって、第1のセパレータ材11Aの上に保持される。
図2において、第1の位置T1〜第5の位置T5は、X軸方向における位置、すなわち、搬送ベルト30の進行方向における位置を表している。第2の位置T2は、第1の位置T1に対して搬送ベルト30の進行方向に進んだ位置であり、第3の位置T3は、第2の位置T2に対して搬送ベルト30の進行方向に進んだ位置である。また、第4の位置T4は、第3の位置T3に対して搬送ベルト30の進行方向に進んだ位置であり、第5の位置T5は、第4の位置T4に対して搬送ベルト30の進行方向に進んだ位置である。
なお、第1の位置T1と第2の位置T2との間、第2の位置T2と第3の位置T3との間は、後述する電極ピッチLだけ離れている。また、第3の位置T3と第4の位置T4との間は、3電極ピッチだけ離れている。
第1のカメラ22は、第1の位置T1において、搬送ベルト30上に供給された第1のセパレータ材11Aを撮像することによって、第1の基準位置Y1に対する第1のセパレータ材11Aの、搬送ベルト30の進行方向(X軸方向)と直交する方向である横方向(Y軸方向)の位置ずれ量を、第1の位置ずれ量として検出する。第1の基準位置Y1は、上記横方向の基準位置であって、第1のカメラ22の視野内に設定した任意の基準位置である。
なお、以下の説明でも、「横方向」とは、搬送ベルト30の進行方向と直交する方向(Y軸方向)である。
電極供給部23は、第2の位置T2において、電極目標位置に基づいて、電極12を第1のセパレータ材11Aの上に供給する。電極目標位置は、横方向における電極12の供給位置を定めるための目標位置である。すなわち、電極12を電極目標位置に供給することによって、第1のセパレータ材11Aの上の所望の位置に電極12を載置することができる。この電極目標位置は、搬送ベルト30の蛇行による横方向の位置ずれなどを考慮して、後述する方法によって修正する。
なお、電極供給部23は、所定の時間毎に繰り返し電極12を供給する。第1のセパレータ材11Aは、搬送ベルト30上を搬送されているので、電極12は、所定の間隔をおいて、第1のセパレータ材11Aの上に供給される。ここでは、第1のセパレータ材11Aの上に供給された、隣接する2つの電極12間の、図2に符号Lで示される距離を電極ピッチと呼ぶ。電極ピッチLは、例えば102mmである。
第2のカメラ24は、第3の位置T3において、第1のセパレータ材11Aの上に供給された電極12を撮像することにより、第2の基準位置Y2に対する電極12の横方向における位置ずれ量を、第2の位置ずれ量として検出する。第2の基準位置Y2は、横方向における基準位置であって、第2のカメラ24の視野内に設定した任意の基準位置である。
第2のセパレータ材供給部25は、ロール状に巻かれている長尺状の第2のセパレータ材13Aを、第1のセパレータ材11Aとの間で電極12を挟み込むように、搬送ベルト30上、より具体的には、第1のセパレータ材11Aと重なる所定の位置に供給する。このとき、搬送ベルト30の進む速度に応じて、第2のセパレータ材13Aが適切に搬送ベルト30上に供給されるように、第2のセパレータ材13Aの供給速度を制御する。
接合ヘッド26は、例えばヒータを備えており、上昇および下降できるように構成されている。この接合ヘッド26は、第4の位置T4において、接合目標位置に基づいて下降して、第1のセパレータ材11Aと第2のセパレータ材13Aの、電極12の周囲の部分を加熱しながら加圧する熱圧着の方法で、電極12の周囲を接合する。接合目標位置は、横方向における位置を定めたものであって、電極12が置かれている位置を想定した位置である。接合目標位置は、搬送ベルト30の蛇行による横方向の位置ずれなどを考慮して、後述する方法によって修正する。
切断部27は、第5の位置T5において、電極積層体10を形成するため、電極12を含む所定の領域を切断するように、切断刃27aによって、第1のセパレータ材11Aおよび第2のセパレータ材13Aを切断する。これにより、第1のセパレータ11、電極12および第2のセパレータ13を含む電極積層体10が得られる。
記憶部28は、搬送ベルト30を駆動したときに、搬送ベルト30上の、電極12が供給される領域が第1の位置T1から第2の位置T2に移動する際に横方向に移動する量である第1の移動量に関する情報、および、第3の位置T3から第4の位置T4に移動する際に横方向に移動する量である第2の移動量に関する情報を記憶している。
本実施形態では、搬送ベルト30上の領域を、電極12の供給位置に応じた複数の領域に区分けし、記憶部28は、区分けした複数の領域について、第1の移動量に関する情報および第2の移動量に関する情報を記憶している。
本実施形態では、搬送ベルト30上の領域を複数の領域に区分けするために、搬送ベルト30の1周の長さを、電極ピッチLで除算した数の領域に区分けする。ここでは、搬送ベルト30の1周の長さは2142mm、電極ピッチは102mmであり、搬送ベルト30上の領域を21(=2142/102)個の領域S1〜S21に区分けした例について説明する。なお、図3は、搬送ベルト30の上面の平面図である。
ここで、第1の移動量に関する情報は、第1の移動量そのものを示す情報であってもよいし、第1の移動量を求めるために必要な情報であってもよい。同様に、第2の移動量に関する情報は、第2の移動量そのものを示す情報であってもよいし、第2の移動量を求めるために必要な情報であってもよい。
本実施形態では、第1の移動量に関する情報は、第1の移動量を求めるために必要な情報であり、第2の移動量に関する情報は、第2の移動量を求めるために必要な情報である。具体的には、記憶部28は、第1の移動量に関する情報および第2の移動量に関する情報として、搬送ベルト30の駆動時に、搬送ベルト30上の各領域S1〜S21が第1の位置T1、第2の位置T2、第3の位置T3および第4の位置T4に移動したときの、搬送ベルト30のエッジの横方向における位置ずれ量を示すマッピングデータを記憶している。
図4は、記憶部が記憶しているマッピングデータの一例を示す図である。図4に示すように、マッピングデータには、区分けした21の領域S1〜S21のそれぞれについて、第1の位置T1、第2の位置T2、第3の位置T3および第4の位置T4における搬送ベルト30のエッジの位置ずれ量が含まれている。なお、位置ずれ量の単位はμmである。
ここでは、図5に示すように、位置ずれを検出するための基準位置Y0と搬送ベルト30のエッジEとの間の横方向における距離を、搬送ベルト30のエッジの位置ずれ量としている。この搬送ベルト30上の各領域S1〜S21の横方向における位置ずれは、搬送ベルト30の両端のエッジが平行ではなく歪みが生じていることや、駆動時に搬送ベルト30が蛇行することなどの原因により生じる。
上述した第1の移動量は、第1の位置T1におけるエッジの位置ずれ量と、第2の位置T2におけるエッジの位置ずれ量との差に基づいて求め、第2の移動量は、第3の位置T3におけるエッジの位置ずれ量と、第4の位置T4におけるエッジの位置ずれ量との差に基づいて求めることができる。第1の移動量および第2の移動量を求めることができればよいので、搬送ベルト30のエッジの位置ずれ量を検出するための基準位置Y0は、任意の位置に設定することができる。
図4に示す例では、例えば、領域S1の第1の位置T1における位置ずれ量は10μm、第2の位置T2における位置ずれ量は5μm、第3の位置T3における位置ずれ量は−10μm、第4の位置T4における位置ずれ量は−25μmである。この場合、搬送ベルト30上の領域S1が第1の位置Tから第2の位置T2に移動する際の第1の移動量は、−5(=5−10)μmとなる。また、搬送ベルト30上の領域S1が第3の位置T3から第4の位置T4に移動する際の第2の移動量は、−15(=−25−(−10))μmとなる。
上述したマッピングデータの作成方法について、図6を用いて説明する。本実施形態における電極積層体の製造装置では、上述したように、第1の位置T1に第1のカメラ22が設けられ、第3の位置T3に第2のカメラ24が設けられている。マッピングデータの作成時には、さらに、第2の位置T2に第3のカメラ61を設け、第4の位置T4に第4のカメラ62を設ける。
マッピングデータを作成するためには、搬送ベルト30を駆動して、領域S1内の搬送ベルト30のエッジの位置を、第1のカメラ22、第3のカメラ61、第2のカメラ24および第4のカメラ62で順に撮像し、得られた画像から、第1の位置T1、第2の位置T2、第3の位置T3および第4の位置T4における横方向の位置ずれ量を求める。同様の方法により、他の領域S2〜S21内の搬送ベルト30のエッジの位置ずれ量も求める。このような方法により、各領域S1〜S21について、第1の位置T1、第2の位置T2、第3の位置T3および第4の位置T4における搬送ベルト30のエッジの位置ずれ量を定めたマッピングデータを作成する。
上述したマッピングデータの作成方法によれば、電極積層体の製造装置が有する第1のカメラ22および第2のカメラ24を利用することができる。また、追加で、第2の位置T2に第3のカメラ61を設け、第4の位置T4に第4のカメラ62を設けて、駆動中の搬送ベルト30を撮像することによって、容易にマッピングデータを作成することができる。
ただし、マッピングデータの作成方法が上述した方法に限定されることはなく、別の作成方法により作成してもよい。また、マッピングデータに含まれる位置ずれ量は、搬送ベルト30のエッジの位置ずれ量ではなく、他の基準位置、例えば搬送ベルト30の横方向における中心位置の位置ずれ量であってもよい。
ここで、電極12を供給する際の目標位置である電極目標位置を修正する方法について説明する。電極目標位置は、第1のカメラ22によって検出される第1のセパレータ材11Aの第1の位置ずれ量と、第1のオフセット量と、上述した第1の移動量と、に基づいて修正する。第1のオフセット量は、第1の位置ずれ量が0であり、かつ、電極12が電極目標位置に供給された場合の第1のセパレータ材11Aと電極12との間の横方向の位置ずれ量である。
図7は、第1のオフセット量を説明するための図である。本実施形態では、第1のセパレータ材11Aの第1の位置ずれ量が0であり、かつ、電極12が電極目標位置に供給された場合に、第1のセパレータ材11Aの横方向における一端Eと、電極12との間の距離が所定の距離H1となる状態を、第1のセパレータ材11Aと電極12との間の横方向における位置ずれ量が0の状態とする。すなわち、第1のセパレータ材11Aの横方向における一端Eと、電極12との間の距離がH1であれば、第1のオフセット量は0である。所定の距離H1は、例えば2.5mmである。
したがって、第1の位置ずれ量が0であり、かつ、電極12が電極目標位置に供給された場合の第1のセパレータ材11Aの一端Eと、電極12との間の距離がH2であれば、H2−H1が第1のオフセット量となる。この第1のオフセット量は、電極積層体10の製造前に予め求めておく。
なお、第1の位置ずれ量が0であり、かつ、電極12が電極目標位置に供給された場合の第1のセパレータ材11Aの一端Eと、電極12との間の距離がH1となるように調整しておいてもよい。この場合、第1のオフセット量は0となる。
修正後の電極目標位置は、修正前の電極目標位置を、第1のカメラ22によって検出された、電極12が供給される対象領域上の第1のセパレータ材11Aの第1の位置ずれ量と、予め求めておいた第1のオフセット量と、記憶部28に記憶されている第1の移動量に関する情報から求められる第1の移動量とを加算して得られる距離だけY軸方向にずらした位置となる。上記の「電極12が供給される対象領域上の第1のセパレータ材11Aの第1の位置ずれ量」とは、例えば、領域S1に電極12を供給する場合には、領域S1上の第1のセパレータ材11Aの第1の位置ずれ量の意味である。
電極供給部23は、上述した方法により電極目標位置を修正し、修正した電極目標位置に基づいて、電極12を第1のセパレータ材11Aの上に供給する。
例えば、図4に示すマッピングデータを参照すると、領域S1の第1の位置T1と第2の位置T2との間の搬送ベルト30の位置ずれ量は、−5(=5−10)μmである。したがって、例えば第1のカメラ22によって検出された、領域S1上の第1の位置ずれ量が20μmの場合、電極供給部23は、電極目標位置をY軸方向に、第1のオフセット量と15(=−5+20)μmとを加算して得られる距離だけずらした位置を修正後の電極目標位置とし、修正後の電極目標位置に、電極12を供給する。これにより、搬送ベルト30上の領域S1において、第1のセパレータ材11Aの上の所望の位置に、電極12を供給することができる。
なお、電極目標位置の修正を、例えば図示しない制御部によって行い、電極供給部23は、修正後の電極目標位置に基づいて、電極12を供給するようにしてもよい。その場合、電極目標位置を修正する制御部と電極供給部23とが、本発明の電極供給部に対応することになる。
上記のように、第1の位置ずれ量に基づいて電極目標位置を修正することにより、第1のセパレータ材11Aの位置ずれ量に基づいて、電極12の供給位置を修正することができる。また、第1のオフセット量に基づいて電極目標位置を修正することにより、第1のセパレータ材11Aと電極12との間の横方向の位置関係を、意図する位置関係とすることができる。
さらに、本実施形態では、搬送ベルト30上の電極12が供給される領域が、第1のセパレータ材11Aの位置ずれ量を検出する位置である第1の位置T1から、電極12が供給される位置である第2の位置T2に移動する際に、横方向に移動する量である第1の移動量に基づいて電極目標位置を修正するので、搬送ベルト30の蛇行などの影響を排除して、第1のセパレータ材11A上の意図する位置に、電極12を供給することができる。
特に、記憶部28は、搬送ベルト30上の全ての領域S1〜S21の横方向の位置ずれ量をマッピングデータとして記憶しているので、搬送ベルト30上に次々に電極12が供給される場合に、搬送ベルト30の蛇行などの影響を抑制して、第1のセパレータ材11A上の意図する位置に、全ての電極12を供給することができる。
また、第1の位置T1で第1のセパレータ材11Aの第1の位置ずれ量を検出し、第2の位置T2で、第1のセパレータ材11Aの上に電極12を供給するので、複数の電極12を次々に第1のセパレータ材11Aの上に供給することにより、第1の位置ずれ量の検出と、電極12の供給とを同時に行うことができ、製造効率が向上する。
続いて、接合ヘッド26によって接合を行う際の目標位置である接合目標位置を修正する方法について説明する。接合目標位置は、第2のカメラ24によって検出される電極12の第2の位置ずれ量と、第2のオフセット量と、上述した第2の移動量とに基づいて、修正する。
第2のオフセット量は、第2の位置ずれ量が0であり、かつ、接合目標位置で接合するように接合ヘッド26を動作させた場合の、電極12の位置に対する接合ヘッド26の横方向の位置ずれ量である。すなわち、第2のオフセット量は、第2のカメラ24によって検出される電極12の第2の位置ずれ量0であり、かつ、接合ヘッド26を接合目標位置に下降させた場合に生じる、電極12と接合ヘッド26との間の実際の位置ずれ量である。この第2のオフセット量は、電極積層体10の製造前に予め求めておく。
なお、第2のオフセット量が0となるように、接合ヘッド26の下降位置を事前に調整しておいてもよい。
修正後の接合目標位置は、修正前の接合目標位置を、第2のカメラ24によって検出される、対象領域上の電極12の第2の位置ずれ量と、予め求めておいた第2のオフセット量と、記憶部28に記憶されている第2の移動量に関する情報から求められる第2の移動量とを加算して得られる距離だけY軸方向にずらした位置となる。上記の「対象領域上の電極12の第2の位置ずれ量」とは、例えば、領域S1が対象領域であり、領域S1上の電極12の周囲を接合する場合に、領域S1上の電極12の第2の位置ずれ量の意味である。
接合ヘッド26は、上述した方法により接合目標位置を修正し、修正した接合目標位置で、第1のセパレータ材11Aと第2のセパレータ材13Aの、電極12の周囲部分を接合する。
例えば、図4に示すマッピングデータを参照すると、領域S1の第3の位置T3と第4の位置T4との間の搬送ベルト30の位置ずれ量は、−15(=−25−(−10))μmである。したがって、例えば第2のカメラ24によって検出された、領域S1上の電極12の第2の位置ずれ量が20μmの場合、接合ヘッド26は、接合目標位置をY軸方向に、第2のオフセット量と5(=−15+20)μmとを加算して得られる距離だけずらした位置に下降する。これにより、領域S1上の電極12の周囲を精度良く接合することができる。
なお、接合目標位置の修正を、例えば図示しない制御部によって行い、接合ヘッド26は、修正後の接合目標位置で、第1のセパレータ材11Aと第2のセパレータ材13Aとの接合を行うようにしてもよい。その場合、接合目標位置を修正する制御部と接合ヘッド26とが、本発明の接合ヘッドに対応することになる。
このように、接合目標位置を第2の位置ずれ量に基づいて修正することにより、電極12の位置ずれ量に基づいて、接合ヘッド26による接合を行う位置を修正することができる。また、第2のオフセット量に基づいて接合目標位置を修正することにより、電極12の周囲を精度良く接合することができる。
さらに、本実施形態では、搬送ベルト30上の電極12が供給される領域が、電極12の位置ずれ量を検出する位置である第3の位置T3から、接合ヘッド26により接合を行う位置である第4の位置T4に移動する際に、横方向に移動する量である第2の移動量にも基づいて接合目標位置を修正するので、搬送ベルト30の蛇行などの影響を抑制して、接合ヘッド26によって、第1のセパレータ材11Aと第2のセパレータ材13Aの、電極12の周囲を精度良く接合することができる。
特に、記憶部28は、搬送ベルト30上の全ての領域S1〜S21の横方向の位置ずれ量をマッピングデータとして記憶しているので、搬送ベルト30上に次々に電極12が供給される場合でも、搬送ベルト30の蛇行などの影響を抑制して、接合ヘッド26によって、全ての電極12の周囲を精度良く接合することができる。
また、第3の位置T3で電極12の第2の位置ずれ量を検出し、第4の位置T4で、電極12の周囲を接合するので、複数の電極12を次々に供給することにより、電極12の第2の位置ずれ量の検出と、第1のセパレータ材11Aと第2のセパレータ材13Aとの接合とを同時に行うことができ、製造効率が向上する。
なお、作製された電極積層体10は、電池の電極体の作成に用いられる。すなわち、作製された電極積層体10と、電極12とは極性の異なる第2の電極14とを交互に積層することによって、図8に示すような電極体50を作成する。この電極体50は、例えばリチウムイオン電池などの電池の製造に用いられる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
例えば、接合ヘッド26が第1のセパレータ材11Aと第2のセパレータ材13Aの、電極12の周囲の部分を接合する方法は、熱圧着の方法に限定されることはなく、例えば、高周波接着やレーザ接着の方法を用いることも可能である。また、電極12の周囲の部分の接合には、電極12の周囲を完全に接合する態様だけでなく、部分的に接合する態様も含まれる。
10 電極積層体
11 第1のセパレータ
11A 第1のセパレータ材
12 電極
13 第2のセパレータ
13A 第2のセパレータ材
14 第2の電極
21 第1のセパレータ材供給部
22 第1のカメラ
23 電極供給部
24 第2のカメラ
25 第2のセパレータ材供給部
26 接合ヘッド
27 切断部
28 記憶部
30 搬送ベルト
50 電極体
61 第3のカメラ
62 第4のカメラ
T1 第1の位置
T2 第2の位置
T3 第3の位置
T4 第4の位置
T5 第5の位置
11 第1のセパレータ
11A 第1のセパレータ材
12 電極
13 第2のセパレータ
13A 第2のセパレータ材
14 第2の電極
21 第1のセパレータ材供給部
22 第1のカメラ
23 電極供給部
24 第2のカメラ
25 第2のセパレータ材供給部
26 接合ヘッド
27 切断部
28 記憶部
30 搬送ベルト
50 電極体
61 第3のカメラ
62 第4のカメラ
T1 第1の位置
T2 第2の位置
T3 第3の位置
T4 第4の位置
T5 第5の位置
Claims (4)
- 第1のセパレータおよび第2のセパレータの間に電極を挟んだ構造を有する電極積層体の製造装置であって、
長尺状の第1のセパレータ材および長尺状の第2のセパレータ材を保持した状態で、その長手方向に沿った方向に搬送する搬送ベルトと、
前記第1のセパレータ材を前記搬送ベルト上に供給する第1のセパレータ材供給部と、
第1の位置において、前記搬送ベルト上に供給された前記第1のセパレータ材を撮像することによって、第1の基準位置に対する前記第1のセパレータ材の、前記搬送ベルトの進行方向と直交する横方向の位置ずれ量を、第1の位置ずれ量として検出する第1の撮像部と、
前記第1の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第2の位置において、電極目標位置に基づいて、前記電極を前記第1のセパレータ材の上に供給する電極供給部と、
前記第2の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第3の位置において、前記第1のセパレータ材の上に供給された前記電極を撮像することによって、第2の基準位置に対する前記電極の前記横方向における位置ずれ量を、第2の位置ずれ量として検出する第2の撮像部と、
前記第1のセパレータ材との間で前記電極を挟み込むように、前記第2のセパレータ材を前記第1のセパレータ材の上に供給する第2のセパレータ材供給部と、
前記第3の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第4の位置で、前記第1のセパレータ材と前記第2のセパレータ材の、前記電極の周囲の部分を、接合目標位置で互いに接合するための接合ヘッドと、
前記電極積層体を得るために、前記第1のセパレータ材および前記第2のセパレータ材を切断する切断部と、
前記搬送ベルトを駆動したときに、前記搬送ベルト上の、前記電極が供給される領域が前記第1の位置から前記第2の位置に移動する際に前記横方向に移動する量である第1の移動量に関する情報、および、前記第3の位置から前記第4の位置に移動する際に前記横方向に移動する量である第2の移動量に関する情報を記憶している記憶部と、
を備え、
前記電極供給部は、前記第1の位置ずれ量と、前記第1の位置ずれ量が0であり、かつ、前記電極が前記電極目標位置に基づいて供給された場合の前記第1のセパレータ材と前記電極との間の前記横方向の位置ずれ量である第1のオフセット量と、前記第1の移動量に関する情報から求められる前記第1の移動量と、に基づいて前記電極目標位置を修正し、修正した前記電極目標位置に基づいて、前記電極を前記第1のセパレータ材の上に供給し
前記接合ヘッドは、前記第2の位置ずれ量と、前記第2の位置ずれ量が0であり、かつ、前記接合目標位置で前記第1のセパレータ材と前記第2のセパレータ材とを接合するように前記接合ヘッドを動作させた場合の、前記電極の位置に対する前記接合ヘッドの前記横方向における位置ずれ量である第2のオフセット量と、前記第2の移動量に関する情報から求められる前記第2の移動量と、に基づいて前記接合目標位置を修正し、修正した前記接合目標位置で前記第1のセパレータ材と前記第2のセパレータ材とを接合する、
ことを特徴とする電極積層体の製造装置。 - 前記電極供給部は、複数の電極を順次供給するように構成されており、
前記記憶部は、前記搬送ベルト上の、前記電極が供給される複数の領域のそれぞれについて、前記第1の移動量に関する情報および前記第2の移動量に関する情報を記憶していることを特徴とする請求項1に記載の電極積層体の製造装置。 - 前記記憶部は、前記第1の移動量に関する情報として、前記電極が供給される複数の領域それぞれの、前記第1の位置における前記横方向の位置ずれ量と、前記第2の位置における前記横方向の位置ずれ量とを記憶しており、前記第2の移動量に関する情報として、前記電極が供給される複数の領域それぞれの、前記第3の位置における前記横方向の位置ずれ量と、前記第4の位置における前記横方向の位置ずれ量とを記憶していることを特徴とする請求項2に記載の電極積層体の製造装置。
- 前記第1の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第1の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第2の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第2の位置に設置した第3の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第3の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第2の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第4の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第4の位置に設置した第4の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求めることを特徴とする請求項3に記載の電極積層体の製造装置。
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