TW201402329A - 積層系統 - Google Patents

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Kenichi Hirai
Seiji Yamaura
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Nagano Automation Co Ltd
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Abstract

積層裝置具有：具備複數個積層區域，且使複數個積層區域向複數個作業位置各位置斷續地旋轉移動的第1旋轉台；以和來到複數個作業位置當中的第1積層位置的積層區域重複的方式旋動的第1旋動單元；及以和來到複數個作業位置當中的第2積層位置的積層區域重複的方式旋動的第2旋動單元。第1旋動單元包含：在拾起正極片的第1拾起位置和第1積層位置之間旋動的第1臂；及與第1臂連動且在拾起分隔帶的第2拾起位置和第1積層位置之間旋動的第2臂。第2旋動單元包含：在拾起負極片的第3拾起位置和第2積層位置之間旋動的第3臂；及與第3臂連動且在拾起分隔帶的第4拾起位置和第2積層位置之間旋動的第4臂。

Description

積層系統
本發明係有關一種積層正極片、負極片及分隔帶的系統。
日本國公開2010-201593號公報中記載，提供一種縱使與後面的步驟之時序配合亦不致降低在旋轉台周邊的作業站之作業效率的工件搬運方法。該文獻的工件搬運裝置具有：旋轉台，配置在其周圍以向複數個作業站進給工件；投入手段，向前述旋轉台投入前述工件；支出手段，自前述旋轉台支出前述工件；及控制手段，其控制前述投入手段對在前述旋轉台上的圓周方向排列之工件載置予定位置間歇地投入前述工件，且控制前述支出手段支出前述投入的前述工件之順序。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本國公開2010-201593號公報
鋰電池等所用的電極體係利用夾持著分隔帶的方式積層複數個正極片(正極板)及負極片(負極板)所製造。因此，要求一種能以簡易的構成，精度佳地高速積層分隔帶、正極片及負極片的裝置。
本發明的一態樣為，積層裝置，係具有：第1旋轉台，其具備複數個積層區域，且使複數個積層區域分別向複數個作業位置斷續地旋轉移動；第1旋動單元，以和來到複數個作業位置當中的第1積層位置的第1旋轉台之積層區域重複的方式旋動；及第2旋動單元，和第1旋動單元並行地旋動，以和來到複數個作業位置當中的第2積層位置之第1旋轉台的積層區域重複，第1旋動單元包含：在第1積層位置和第1拾起位置之間旋動的第1臂；及和第1臂連動且在第1積層位置和第2拾起位置之間旋動的第2臂；於來到第1積層位置的第1旋轉台之積層區域的積層體上，重疊自第1拾起位置拾起的正極片及自第2拾起位置拾起的分隔帶，第2旋動單元包含：在第2積層位置和第3拾起位置之間旋動的第3臂；及和第3臂連動且在第2積層位置和第4拾起位置之間旋動的第4臂；於來到第2積層位置的第1旋轉台之積層區域的積層體上，重疊自第3拾起位置拾起的負極片及自第4拾起位置拾起的分隔帶。
此積層裝置為，相對使複數個積層區域分別向複數個作業位置斷續地(邊走邊停地)旋轉移動的第1旋轉台，第1旋動單元及第2旋動單元係使各個臂和來到既定的位置 (場所)的積層區域重複的方式並行地一邊旋動一邊存取，在既定的位置將正極或負極的電極片和分隔帶積層。因此，在此積層裝置中，配置成進行圓周運動(旋動運動)的第1及第2旋動單元會和進行圓周運動的第1旋轉台一部份重複，各個薄片一邊改變90度角一邊進行搬運。因此，可將拾起多為長方形的各個薄片的位置，亦即拾起正極片的第1拾起位置、拾起分隔帶的第2拾起位置及第4拾起位置、及拾起負極片的第3拾起位置，分散地配置在接近第1旋轉台的周圍之位置。因此，可從各個拾起位置有効率地向積層位置移動並積層。因此，可提供緊湊且生產效率佳的積層裝置。
較理想為，積層裝置的第1旋轉台具備以90度間隔配置的4個積層區域，第1積層位置及第2積層位置係旋轉對稱的位置。可將第1~第4拾起位置空間效率佳地配置於第1旋轉台的周圍，可提供簡易構成且有效率地積層正極片，分隔帶及負極片的裝置。
第1臂及第2臂正交，第1旋動單元係旋動90度，使正極片及分隔帶一邊旋轉90度一邊在第1積層位置重疊。第3臂及第4臂正交，第2旋動單元係旋動90度，一邊使負極片及分隔帶旋轉90度一邊在第2積層位置重疊。因此，第1拾起位置及第2拾起位置與第3拾起位置及第4拾起位置係夾持著第1旋轉台平行地對向配置。此種配置係適合於將朝各個拾起位置供給正極片、負極片及分隔帶的供應帶平行(並列)地緊湊佈置。
較理想為，此積層裝置更具有第2旋轉台，該第 2旋轉台係以和來到複數個作業位置當中的除了第1積層位置及第2積層位置以外的搬出位置的第1旋轉台之積層區域重複的方式旋轉，拾起來到搬出位置的第1旋轉台之積層區域的積層體。除了進行圓周運動的第1旋轉台及進行圓周運動(旋動運動)的第1及第2旋動單元以外，還能再以一部份重複的方式配置進行圓周運動的搬出用的第2旋轉台。又，因為可一邊改變積層體的朝向一邊搬出，故能提供緊湊且搬出效率亦佳的積層裝置。
此積層裝置亦可具備朝第1拾起位置供給正極片的第1供應帶和朝第3拾起位置供給負極片的第2供應帶。利用第1及第2旋動單元可將直線地搬運電極片的供應帶和進行圓周運動的旋轉台緊湊有效率地接續。
本發明的其他態樣之一為，係包含藉由積層裝置以夾持著分隔帶的方式積層複數個正極片及負極片之電極體及電池的製造方法。積層裝置，係具有：第1旋轉台，其具備複數個積層區域，且使複數個積層區域分別向複數個作業位置斷續地旋轉移動；第1旋動單元，以和來到複數個作業位置當中的第1積層位置的第1旋轉台之積層區域重複的方式旋動；及第2旋動單元，和第1旋動單元並行地旋動，以和來到複數個作業位置當中的第2積層位置之第1旋轉台的積層區域重複，第1旋動單元包含：在第1積層位置和第1拾起位置之間旋動的第1臂；及和第1臂連動且在第1積層位置和第2拾起位置之間旋動的第2臂；於來到第1積層位置的第1旋轉台之積層區域的積層體上，重疊自第1拾起位 置拾起的正極片及自第2拾起位置拾起的分隔帶，第2旋動單元包含：在第2積層位置和第3拾起位置之間旋動的第3臂；及和第3臂連動且在第2積層位置和第4拾起位置之間旋動的第4臂；於來到第2積層位置的第1旋轉台之積層區域的積層體上，重疊自第3拾起位置拾起的負極片及自第4拾起位置拾起的分隔帶。
該製造方法所進行的積層包含以下的步驟。
1.第1旋動單元係於來到第1積層位置的第1旋轉台之積層區域的積層體上，將自第1拾起位置拾起的正極片及自第2拾起位置拾起的分隔帶重疊在第1積層位置。
2.與在第1積層位置所進行的重疊並行地，第2旋動單元係於來到第2積層位置的第1旋轉台之積層區域的積層體上，將自第3拾起位置拾起的負極片及自第4拾起位置拾起的分隔帶重疊在第2積層位置。
透過在第1積層位置積層正極片和分隔帶，在第2積層位置積層負極片和分隔帶，使積層位置分散而提升積層效率，且在第1及第2積層位置分別含有分隔帶地進行積層，可使用緊湊的積層裝置有效率地製造電極體。
1‧‧‧積層裝置
10‧‧‧元件積層分度盤單元(第1旋轉台)
11‧‧‧旋轉台(第1旋轉台)
15‧‧‧元件積層部、元件積層治具部(積層區域)
17‧‧‧夾鉗(制動器)
18‧‧‧驅動單元
20‧‧‧積層元件取出分度盤單元(搬出單元)
21‧‧‧旋轉台(第2旋轉台)
25‧‧‧元件搬運部
26‧‧‧搬運支架
29‧‧‧驅動裝置
30‧‧‧吸附單元
50‧‧‧元件
51‧‧‧正極片
52‧‧‧負極片
55‧‧‧分隔帶
70‧‧‧卸載機
110、120‧‧‧旋動單元
115、125‧‧‧L字型臂
119、129‧‧‧驅動單元
W1~W4‧‧‧可作業位置(作業位置)
V1~V3‧‧‧位置
111‧‧‧第1臂
112‧‧‧第2臂
121‧‧‧第3臂
122‧‧‧第4臂
P1‧‧‧第1拾起位置
P2‧‧‧第2拾起位置
P3‧‧‧第3拾起位置
P4‧‧‧第4拾起位置
130‧‧‧膠帶貼附單元、膠帶安裝單元、後處理單元
140‧‧‧元件搬運輸送裝置
150‧‧‧第1供應帶
160‧‧‧第2供應帶
170‧‧‧第3供應帶
180‧‧‧第4供應帶
151‧‧‧正極儲料器
152‧‧‧儲料器切換單元
153‧‧‧進料單元
154‧‧‧吸附頭
155‧‧‧修正單元
155a‧‧‧檢查位置
155b‧‧‧姿勢修正位置
155c‧‧‧再檢查位置
161‧‧‧負極儲料器
171‧‧‧帶捲
172‧‧‧滾筒
174‧‧‧吸附頭
175‧‧‧進料單元
176‧‧‧切刀
圖1係顯示積層裝置的概略配置圖。
圖2係顯示積層裝置的構成圖。
圖3係顯示使用積層裝置製造元件的過程之流程圖。
圖1顯示積層正極片、負極片及分隔帶而製造電極體(元件)的積層裝置。此積層裝置1包含：具備使4個元件積層治具部(積層區域)15以90度間距旋轉移動的旋轉台(第1旋轉台)11之元件積層分度盤單元(第1旋轉台)10；具備會和元件積層分度盤單元10一部份重複地旋動的L字型臂115之第1旋動單元110；具備會和元件積層分度盤單元10一部份重複地旋動的L字型臂125之第2旋動單元120；及具備會和元件積層分度盤單元10一部份重複地旋轉，且由元件分度盤單元10搬出元件50的旋轉台(第2旋轉台)21之積層元件取出分度盤單元(搬出單元)20。
元件積層分度盤單元(以下稱為積層單元)10包含：使旋轉台11以90度間距向逆時鐘方向9斷續地(邊走邊停地)旋動的驅動單元18。旋轉台11含有4個元件積層治具部15，利用驅動單元18使4個元件積層治具部15依序向逆時鐘方向9旋轉移動於呈4次對稱的4個可作業位置(作業位置)W1~W4各個位置。就此積層裝置1而言，可在4個可作業位置W1~W4同步地或同時進行作業。在積層裝置1中，該等4個可作業位置W1~W4中的位置W1是在元件積層治具部15積層正極片51及分隔帶55的第1積層位置W1，和位置W1呈2次對稱的位置(旋轉對稱的位置、180度的位置)W3是在元件積層治具部15積層負極片52及分隔帶55的第2積層位置W3。4個可作業位置W1~W4當中之位在第 1積層位置W1及第2積層位置W3之間的位置W4係將夾持著分隔帶55而積層有正極片51及負極片52的元件50搬出(卸載)的位置W4。4個可作業位置W1~W4中的第1積層位置W1、第2積層位置W3、及進行搬出的位置W4以外的位置W2並不進行作業。
第1旋動單元110包含：向順時鐘方向及逆時鐘方向旋動(正轉及逆轉)90度的第1L字型臂115；及驅動第1L字型臂115的驅動單元119。第1L字型臂115具備第1臂111及第2臂112，該等臂111及112呈L字型(呈正交)組合，整體以劃半圓般地旋動90度。在該等臂111及112的前端安裝有吸附單元30，第1L字型臂115係以前端的吸附單元30和來到第1積層位置W1的第1旋轉台11之元件積層治具部(積層區域)15重複的方式旋動。然後，第1臂111係使前端的吸附單元30在第1積層位置W1和第1拾起位置P1之間旋動。第2臂112係使前端的吸附單元30和第1臂111連動，在第1積層位置W1和第2拾起位置P2之間旋動。
第1拾起位置P1係第1臂111自第1積層位置W1向順時鐘方向8旋動90度後的位置。第2拾起位置P2係第2臂112自第1積層位置W1向逆時鐘方向9旋動90度後的位置。第1臂111係在第1拾起位置P1拾起正極片51，於來到第1積層位置W1的旋轉台11之元件積層治具部15中的元件50上重疊正極片51。第2臂112係在第2拾起位置P2拾起分隔帶55，於來到第1積層位置W1的旋轉台11之元件積層治具部15的元件50上重疊分隔帶55。正極片51及分隔 帶55的重疊順序亦可相反。
第2旋動單元120包含：向順時鐘方向及逆時鐘方向旋動(正轉及逆轉)90度的第2L字型臂125；驅動第2L字型臂125的驅動單元129。第2L字型臂125具備第3臂121及第4臂122，該等臂121及122呈L字型(呈正交)組合，整體以劃半圓般地旋動90度。在該等臂121及122的前端安裝有吸附單元30，第2L字型臂125係以前端的吸附單元30會和來到第2積層位置W2的第1旋轉台11之元件積層治具部(積層區域)15重複的方式旋動。第3臂121係使前端的吸附單元30在第2積層位置W3和第3拾起位置P3之間旋動。第4臂122係和第3臂121使前端的吸附單元30在第2積層位置W3和第4拾起位置P4之間旋動。
第3拾起位置P3係第3臂121自第2積層位置W3向逆時鐘方向9旋動90度後的位置。第4拾起位置P4係第4臂122自第2積層位置W3向順時鐘方向8旋動90度後的位置。第3臂121係在第3拾起位置P3拾起負極片52，於來到第2積層位置W3的旋轉台11之元件積層治具部15的元件50上重疊負極片52。第4臂122係在第4拾起位置P4拾起分隔帶55，來到第2積層位置W2的元件積層治具部15的元件50上重疊分隔帶55。負極片52及分隔帶55的重疊順序亦可相反。
搬出單元20包含向順時鐘方向8旋轉的搬出用台(第2旋轉台)21及驅動裝置29。搬出用台21包含以90度間距且配置在呈4次對稱的位置之4個元件搬運部25。各 個元件搬運部25含有將元件50從下側支撐的搬運支架26，第2旋轉台21係以元件搬運部25會和來到搬出位置W4的第1旋轉台11之元件積層治具部(積層區域)15重複的方式旋轉。在搬出位置W4，卸載機將元件50上下夾緊並由元件積層部15向元件搬運部25遞送。
積層裝置1更包含：配置在相對於搬運單元20的第2旋轉台21之搬運位置W4是呈2次對稱的位置(180度的位置)V3之膠帶貼附單元130；及將膠帶固定的元件50搬運於圖1的下側方向(X方向)之搬運輸送裝置140。
積層裝置1更包含：朝第1拾起位置P1供給正極片51的第1供應帶150；朝第2拾起位置P2供給分隔帶55的第3供應帶170；朝第3拾起位置P3供給負極片52的第2供應帶160；及朝第4拾起位置P4供給分隔帶55的第4供應帶180。該等供應帶150、160、170及180係在和X方向正交的Y方向延伸。因此，積層裝置1之配置為，整體以含有第1旋轉台11的積層單元10為中心且被供給來自Y方向的正極片51、負極片52及分隔帶55，而將積層有其等的元件50朝X方向支出。
在此積層裝置1中，第1旋動單元110係一邊旋動90度，使正極片51及分隔帶55旋轉90度一邊在第1積層位置W1重疊。且，夾著第1旋轉台11配置在和第1旋動單元110對稱的位置之第2旋動單元120係一邊旋動90度，使負極片52及分隔帶55旋轉90度一邊在第2積層位置W3重疊。因此，第1拾起位置P1及第2拾起位置P2與第3拾 起位置P3及第4拾起位置P4，係夾著第1旋轉台11平行地對向配置。因此，朝第1拾起位置P1供給正極片51的第1供應帶150和朝第2拾起位置P2供給分隔帶55的第3供應帶170可並列地配置於Y方向。一方面，朝第3拾起位置P3供給負極片52的第2供應帶160和朝第4拾起位置P4供給分隔帶55的第4供應帶180可並列地配置於Y方向。且可夾著旋轉台11地將第1供應帶150和第2供應帶160對稱配置，可夾著旋轉台11地將第3供應帶160和第4供應帶170對稱配置。
亦即，關於積層裝置1，從Y方向供給至供應帶150、160、170及180的正極片(正極板)51、負極片(負極板)52及分隔帶55，係藉由劃半圓般旋動的第1及第2旋動單元110及120，於積層單元10中被利用第1旋轉台11旋轉移動的複數個元件積層部15積層而成為積層體(元件)50，且經由搬出單元20的第2旋轉台21，藉由搬運輸送裝置140向X方向搬出。因此，可提供一種整體為簡易構成、規劃緊湊、空間效率高且作業效率高並且節拍時間短的積層裝置1。
此外，搬出單元20的第2旋轉台21的旋轉區域和第1及第2旋動單元110及120的旋動區域皆會一部份重複，但是搬出位置W4，藉由卸載機將元件50上下夾緊並從元件積層治具部(元件積層部)15朝元件搬運部25上下地移動，以防止第2旋轉台21與第1及第2旋動單元110及120之旋動區域在高度方向發生干涉。
圖2放大顯示積層裝置1。在此積層裝置1中， 正極片51及負極片52分別事先被切斷成薄片狀而收納於儲料器151及161。正極片51及負極片52亦能以成捲的狀態作供給，而在積層裝置1側切成薄片狀。分隔帶55係以成捲的狀態作供給，藉由各個供應帶170及180的切刀176切割捲狀的分隔帶171。
正極片51的一例為，將金屬氧化物等的正極活性物質、碳黑等的導電材、及聚四氟乙烯的水性分散劑等的接著劑以重量比例如100：3：10的比例所混合成的正極活性材，塗布在作為正極側集電體的鋁箔等之金屬箔的兩面使之乾燥，並在壓延後切斷成既定的大小者。關於正極活性物質，可例舉如鋰鎳氧化物(LiNiO2)、鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鈷氧化物(LiCoO2)等的鋰複合氧化物、硫屬化物(S、Se、Te)。正極片51也可以不是用在鋰電池。
負極片52的一例為，將負極活性材塗布於作為負極側集電體的鎳箔或銅箔等之金屬箔的兩面使之乾燥，並在壓延後切斷成既定的大小者。負極活性材為，例如在像非晶質碳、難石墨化碳、易石墨化碳、或石墨等之吸藏及放出正極活性物質的鋰離子的負極活性物質，以例如固體含量比100：5混合作為有機物燒結體的前驅物材料的丁苯橡膠樹脂粉末之水性分散劑，使之乾燥後進行粉碎而在碳粒子表面載持著碳化的丁苯橡膠，以此為主材料，於其中以例如重量比100：5混合丙烯樹脂乳膠等的黏著劑而成者。
分隔帶55係用以防止上述的正極片(正極板、正極層)51和負極片(負極板、負極層)52短路者，亦可具 備保持電解液的機能。分隔帶55係由例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等的聚烯烴等所構成的微多孔性膜，且亦具備一有過電流流通即會因為其發熱閉塞膜的空孔而遮斷電流的機能。分隔帶55不限於僅聚烯烴等的單層膜，亦可使用以聚乙烯層包夾聚丙烯層而成的三層構造或將聚烯烴微多孔膜和有機不織布等積層者。
除了從正極儲料器151向第1拾起位置P1供給正極片51的第1供應帶150的構成與從負極儲料器161向第3拾起位置P3供給負極片52的第2供應帶160的構成是配置對稱以外，其餘是共通的。此處，以第1供應帶150為代表作說明。第1供應帶150具有：可切換使用2個正極儲料器151的儲料器切換單元152；從儲料器151將正極片51搬運到第1拾起位置P1的進料單元153。進料單元153包含：吸引正極片51朝相鄰的位置搬運的複數個吸附頭154；及修正正極片51的姿勢的修正單元155。
在進料單元153中，右端的吸附頭154係從儲料器151拾起正極片51並朝修正單元155的檢查位置155a搬運。在檢查位置155a，使用相機等確認所拾起的正極片51的X方向、Y方向及θ方向的位置。第2個吸附頭154係拾起檢查位置155a的正極片51並朝姿勢修正位置155b搬運。在姿勢修正位置155b，XYθ台依據在檢查位置155a所認識的姿勢來修正正極片51的X方向、Y方向及θ方向的位置。第3個吸附頭154係拾起姿勢修正位置155b的正極片51並朝再檢查位置155c搬運。於再檢查位置155c，確認正極片51的姿 勢及薄片的狀態，若有任何不理想，則從供應帶卸除正極片51，等待下個正極片51。左端的吸附頭154係拾起再檢查位置155c的正極片51並朝第1拾起位置P1搬運。
進料單元153的複數個吸附頭154可同步作動，亦可非同步且在成為正極片51可朝下個位置移動的狀態時，使正極片51朝下個位置移動。透過設定成使複數個吸附頭154非同步作動，且朝下個位置進給的時間(移動的節拍時間)比第1旋動單元110之積層所需的時間(積層的節拍時間)還短，即便在進給途中有不理想的情況，例如薄片檢查有不良的情況，亦可抑制對積層作業的影響。
除了向正極側的第2拾起位置P2供給分隔帶55的第3供應帶170的構成與向負極側的第4拾起位置P4供給分隔帶55的第4供應帶180的構成是配置對稱以外，其餘是共通的。在此，以第3供應帶170為代表進行說明。第3供應帶170包含：捲繞有帶狀的分隔帶55的帶捲171；由帶捲171施加適當的張力以拉出分隔帶55的複數個滾筒172；所拉出之帶狀的分隔帶55切割成既定的尺寸之切刀176；自切刀176將薄片狀的分隔帶55向第2拾起位置P2搬運的進料單元175。進料單元175包含吸附頭174，將由切刀176所切割的薄片狀的分隔帶55依序搬運至第2拾起位置P2。
切刀176例如是含有直方體狀的滾筒者。直方體狀的滾筒的各個周面具備吸附(吸引)分隔帶55的機能，透過旋轉滾筒而由帶捲171拉出分隔帶55。之後，透過在周面的邊角切割分隔帶55而可供給既定尺寸之薄片狀的分隔帶 55。此種切刀例如記載於日本國特開2005-50583號公報。
將正極片51及分隔帶55分別拾起並向第1積層位置W1的元件積層部15供給的第1旋動單元110，係L字型的分度盤(旋轉台)且包含第1臂111和第2臂112是構成為正交的L字型臂115。在各個臂111及112的前端設置有吸附頭(吸引頭)30，可將正極片51及分隔帶55吸引地進行搬運。第1臂111係使前端的吸附頭30在第1拾起位置P1和第1積層位置W1之間反複移動(旋動、旋轉)地作動。第2臂112係和第1臂111連動地使其前端的吸附頭30在第1積層位置W1和第2拾起位置P2之間反複移動(旋動、旋轉)地作動。
因此，當L字型臂115向順時鐘方向轉動(正轉)90度，向逆時鐘方向轉動90度(逆轉)時，可向來到第1積層位置W1的元件積層部15供給正極片51和分隔帶55。因此，可在第1積層位置W1之元件積層部15的元件50積層正極片51和分隔帶55。此外，正轉及逆轉可為相反的方向，將正極片51和分隔帶55供給於第1積層位置W1的順序亦可相反。
用以將負極片52及分隔帶55分別拾起且向第2積層位置W3的元件積層部15供給的第2旋動單元120，係和第1旋動單元110呈左右對稱的配置。第2旋動單元120亦是L字型的分度盤(旋轉台)，含有第3臂121和第4臂122是構成為正交的L字型臂125。在各個臂121及122的前端設置有吸附頭(吸引頭)30，可將負極片52及分隔帶55吸引 地進行搬運。第3臂121係前端的吸附頭30在第3拾起位置P3和第2積層位置W3之間反複旋動，而第4臂122和第3臂121連動地，其前端的吸附頭30在第2積層位置W3和第4拾起位置P4之間反複旋動地作動。
因此，當L字型臂125一正轉及逆轉時，可向來到第2積層位置W3的元件積層部15供給負極片52和分隔帶55。因此，可在第2積層位置W3的元件積層部15之元件50積層負極片52和分隔帶55。此外，正轉及逆轉可為相反的方向，將負極片52和分隔帶55供予第2積層位置W3的順序亦可相反。
積層單元10包含：在四個方向搭載有元件積層部(元件積層治具部)15的旋轉台11，透過使旋轉台11向逆時鐘方向9以90度間距斷續地旋轉，使元件積層部15向4次對稱的作業位置W1~W4依序移動。元件積層部15包含：形成夾持著分隔帶55使正極片51及負極片52陸續積層的區域(積層區域)的積層台16；及將已積層的薄片暫時地保持的夾鉗(制動器)17。
夾鉗17係配置成將薄片的4個角隅或接近4個角隅處從上方按壓。夾鉗17係在利用第1及第2旋動單元110及120使正極片51、負極片52及分隔帶55被重疊在積層台16之上時，亦即在吸附頭30下降時開啟，在吸附頭30上昇時閉合(按壓)，使重疊後的薄片51、52及55從吸附頭30分離，並使元件積層部15正處在移動期間之薄片51、52及55的狀態穩定化。
搬出單元20係將夾持既定層(次數)程度的分隔帶55而積層有正極片51及負極片52的元件50自第4位置W4拾起，搬運至後處理單元130。搬運單元20包含在四個方向搭載有元件搬運部25的旋轉台21，透過使旋轉台21向順時鐘方向8以90度間距斷續地旋轉，使元件搬運部25向4次對稱的位置V1~V4依序移動，元件積層部10和旋轉台11重合的位置V1，係自第4位置W4拾起元件50的位置，且在該位置配置有上下分離的卸載機70，該卸載機70將元件50上下夾持地從第4位置W4朝位置V1移動。
當元件50的上下被卸載機70夾持而從位置W4上昇時，則於位置V1，元件搬運部25的爪(搬出支架)26閉合而將元件50從下側支撐，使元件50從積層單元10被移送至搬運單元20。元件搬運部25係從位置V1經過位置V2，將元件50搬運至位置V1的對向側(2次對稱、180度對稱)的位置V3。在位置V3，膠帶安裝單元130夾住元件搬運部25的元件50之上下而取出，在元件50的周圍捲繞膠帶進行固定。
被固定後的元件50係成為會從膠帶安裝單元130藉由延伸於X方向的元件搬運輸送裝置140進行搬運而從積層裝置1被取出的狀態。
圖3係顯示積層裝置1在1個元件積層部15上的運轉特徵。此例係顯示製造兩側面是由分隔帶55及負極52所構成的元件50以作成鋰電池等電極體的例子。積層裝置1係由具備記憶體及CPU的控制單元(未圖示)進行程式控制。
元件50的製造一開始，於步驟81，元件積層部15係利用積層單元10的旋轉台11向第1作業位置(第1積層位置)W1移動。於第1積層位置W1，在初期處理，利用第1旋動單元110僅供給分隔帶55予元件積層部15。於下個時序(移動週期)，元件積層部15會向第2作業位置W2移動，但此積層裝置10中在第2作業位置W2不能進行作業(步驟82)。於下個移動週期，元件積層部15向第3作業位置(第2積層位置)W3移動，利用第2旋動單元120供給負極片52及分隔帶55，使元件50被積層負極片52及分隔帶55(步驟83)。
元件積層部15在下個移動週期向第4作業位置(搬出位置)W4移動，於步驟84判斷是否已夾持既定數量(片數、組合)程度的分隔帶55且積層有負極片52及正極片51。在有必要再積層的情況，於步驟85，第4作業位置W4不進行作業，而在下個移動週期，元件積層部15朝第1作業位置(第1積層位置)W1移動(步驟86)。在第1積層位置W1，藉由第1旋動單元110向元件積層部15供給正極片51及分隔帶55，使正極片51及分隔帶55依序被積層於元件積層部15中的元件50。
反複上述的步驟，於步驟84判斷已製造出被積層了既定數量程度的正極片51、負極片52及分隔帶55的元件50時，於步驟87，藉由搬出單元20自第4作業位置W4搬出元件50。
藉由以上的步驟，就積層裝置1而言，係在移動 週期t1的間隔，以管線方式製造4個元件50，定期地以移動週期t1的間隔陸續製造出元件50。移動週期t1為，在第1積層位置W1及第2積層位置W2，第1旋動單元110及第2旋動單元120分別供給正極片51或負極片52和分隔帶55的時間(積層的節拍時間)乃成為關鍵要徑(critical path)。第1旋動單元110及第2旋動單元120係成為可使用L字型臂115及125同時平行地進行薄片的拾起與供給(積層)。因此，各個L字型臂115及125轉動1週期的時間，亦即，在進行正轉及逆轉的時間，可供給正極片51及負極片52和分隔帶55。因此，在第1積層位置W1積層正極片51和分隔帶55，在第2積層位置W3積層負極片52和分隔帶55，旋轉台11的移動週期t1亦可和L字型臂115及125的動作週期取同步的時間，能使旋轉台11高速旋轉，可縮短元件50的製造間隔。
再者，關於此積層裝置1，係在旋轉台11的4個位置W1~W4當中的第1積層位置W1積層正極片51和分隔帶55，且與此並行地，在第2積層位置W3積層負極片52和分隔帶55。因此，可將剩餘的位置W4專用在搬出使用。因此，可簡化積層裝置1的構成，積層裝置1之配置的自由度增加。例如，關於此積層裝置1，由於旋轉台11最少在3個位置停止即可，故亦可將3個位置以120度間距作配置。然而，因為第1及第2旋動單元110、120並没有呈直線地配置，積層裝置1的空間效率倒是有可能變低。此外，第2位置W2雖不進行作業，但因加長管線(pipe line)可確保緩衝在週期t1所製造的元件50的數量，所以是有幫助的。
將旋轉台11的停止位置增加為5個位置以上，加長管線亦可再增加在週期t1所製造之元件50的數量。在這情況，為提升實質的製造效率，以加大旋轉台且增加第1及第2旋動單元110及120的數量較為理想，積層裝置會變得大型。
又，此積層裝置1為，相對於用以使複數個元件積層部(積層區域)15分別向複數個作業位置W1~W4斷續地旋轉移動的第1旋轉台11，第1旋動單元110及第2旋動單元120係以使各個L字型臂115及125和各個作業位置W1及W3的積層區域15重複的方式一邊旋動一邊存取，在各個作業位置W1及W3將正極片51或負極片52和分隔帶55積層。因此，在此積層裝置1中，以進行圓周運動(旋動運動)的第1及第2旋動單元110及120會和進行圓周運動的第1旋轉台11一部份重複的方式作配置，使得各個長方形的正極片51、負極片52及分隔帶55一邊被改變90度朝向一邊被搬運。
因此，可將拾起正極片51的第1拾起位置P1、拾起分隔帶55的第2拾起位置P3及第4拾起位置P4、及拾起負極片52的第3拾起位置P3，分散地配置於較接近第1旋轉台11的周圍的位置。因此，可將正極片51、負極片52及分隔帶55從各個拾起位置P1~P4向旋轉台11上的積層區域15有效率地移動並積層。因此，可提供緊湊且生產效率佳的積層裝置1。
再者，積層裝置1具有搬出單元20，其包含以和 來到搬出位置W4的第1旋轉台11之積層區域15重複的方式旋轉，且拾起來到搬出位置W4的積層區域15的元件(積層體)50之第2旋轉台21。透過以會和進行圓周運動的第1旋轉台11一部份重複的方式配置進行圓周運動的搬出用的第2旋轉台21，可將包含搬出單元20在內的積層裝置1整體作緊湊規劃。又，由於可將第1及第2旋轉台11及21建構成齒輪列的方式設定旋轉方向，一邊改變元件50的朝向一邊進行搬出，故可提供容易避免旋轉台彼此的機器干涉且搬出效率亦佳的積層裝置。
又，積層裝置1為，在成為積層作業中心的第1旋轉台11周圍，配置進行旋動之搬入用的第1旋動單元110及120、以及進行旋轉之搬出用的第2旋轉台21。依此種配置，可將呈直線配置之搬入/搬出供應帶，亦即供給正極片的第1供應帶150、供給負極片的第2供應帶160、供給分隔帶的第3及第4供應帶170及180、以及搬出被積層的元件50的搬運輸送裝置140、第1旋轉台11在緊湊的空間進行接續。
再者，就此積層裝置1而言，係將直線的複數個供應帶150~180以積層單元10的旋轉台11為中心配置成180度對稱的I字型，將搬運輸送裝置140配置在和其等正交的方向，整體作成以接近於I字型的T字型的空間收納的設計。因此，空間效率佳，縱使在較窄的空間亦可配置積層裝置1。又，透過將複數個積層裝置1並行地配置，可更加提高元件50的製造效率。
此外，上述係說明了藉由積層裝置1製造鋰離子 電池用的電極體(元件)50的例子，但不限於鋰離子電池，積層裝置1係適合於製造含有積層型的電極體之電池。
1‧‧‧積層裝置
8‧‧‧順時鐘方向
9‧‧‧逆時鐘方向
10‧‧‧積層單元、元件積層分度盤單元(第1旋轉台)
11‧‧‧旋轉台(第1旋轉台)
15‧‧‧元件積層部、元件積層治具部(積層區域)
18‧‧‧驅動單元
20‧‧‧積層元件取出分度盤單元(搬出單元)
21‧‧‧旋轉台(第2旋轉台)
25‧‧‧元件搬運部
29‧‧‧驅動裝置
30‧‧‧吸附單元
50‧‧‧元件
51‧‧‧正極片
52‧‧‧負極片
55‧‧‧分隔帶
110、120‧‧‧旋動單元
115、125L‧‧‧字型臂
119、129‧‧‧驅動單元
W1~W4‧‧‧可作業位置(作業位置)
V3‧‧‧位置
111‧‧‧第1臂
112‧‧‧第2臂
121‧‧‧第3臂
122‧‧‧第4臂
P1‧‧‧第1拾起位置
P2‧‧‧第2拾起位置
P3‧‧‧第3拾起位置
P4‧‧‧第4拾起位置
130‧‧‧膠帶貼附單元
140‧‧‧元件搬運輸送裝置
150‧‧‧第1供應帶
160‧‧‧第2供應帶
170‧‧‧第3供應帶
180‧‧‧第4供應帶

Claims (6)

  1. 一種積層裝置，係具有：第1旋轉台，其具備複數個積層區域，且使前述複數個積層區域分別向複數個作業位置斷續地旋轉移動；第1旋動單元，以和來到前述複數個作業位置當中的第1積層位置的前述第1旋轉台之積層區域重複的方式旋動；及第2旋動單元，和前述第1旋動單元並行地旋動，以和來到前述複數個作業位置當中的第2積層位置之前述第1旋轉台的積層區域重複，前述第1旋動單元包含：在前述第1積層位置和第1拾起位置之間旋動的第1臂；及和前述第1臂連動且在前述第1積層位置和第2拾起位置之間旋動的第2臂；於來到前述第1積層位置的前述第1旋轉台之積層區域的積層體上，重疊自前述第1拾起位置拾起的正極片及自前述第2拾起位置拾起的分隔帶，前述第2旋動單元包含：在前述第2積層位置和第3拾起位置之間旋動的第3臂；及和前述第3臂連動且在前述第2積層位置和第4拾起位置之間旋動的第4臂；於來到前述第2積層位置的前述第1旋轉台之積層區域的前述積層體上，重疊自前述第3拾起位置拾起的負極片及自前述第4拾起位置拾起的分隔帶。
  2. 如申請專利範圍第1項之積層裝置，其中前述第1旋轉台具備以90度間隔配置的4個積層區域，前 述第1積層位置及前述第2積層位置係旋轉對稱的位置。
  3. 如申請專利範圍第2項之積層裝置，其中前述第1臂及前述第2臂正交，前述第1旋動單元係旋動90度，使正極片及分隔帶一邊旋轉90度一邊在前述第1積層位置重疊，前述第3臂及前述第4臂正交，前述第2旋動單元係旋動90度，使負極片及分隔帶一邊旋轉90度一邊在前述第2積層位置重疊，前述第1拾起位置及前述第2拾起位置與前述第3拾起位置及前述第4拾起位置，係夾著前述第1旋轉台而平行地對向配置。
  4. 如申請專利範圍第1項之積層裝置，其更具有第2旋轉台，該第2旋轉台係以和來到前述複數個作業位置當中的除了前述第1積層位置及前述第2積層位置以外的搬出位置的前述第1旋轉台之積層區域重複的方式旋轉，拾起來到前述搬出位置的前述第1旋轉台之積層區域的前述積層體。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之積層裝置，其更具有：第1供應帶，朝前述第1拾起位置供給正極片；及第2供應帶，朝前述第3拾起位置供給負極片。
  6. 一種電極體的製造方法，係包含藉由積層裝置以夾持著分隔帶 的方式積層複數個正極片及負極片之電極體的製造方法，前述積層裝置具有：第1旋轉台，其具備複數個積層區域，且使前述複數個積層區域分別向複數個作業位置斷續地旋轉移動；第1旋動單元，以和來到前述複數個作業位置當中的第1積層位置的前述第1旋轉台之積層區域重複的方式旋動；及第2旋動單元，以和來到前述複數個作業位置當中的第2積層位置的前述第1旋轉台之積層區域重複的方式旋動，前述第1旋動單元包含：在前述第1積層位置和第1拾起位置之間旋動的第1臂；及和前述第1臂連動且在前述第1積層位置和第2拾起位置之間旋動的第2臂，前述第2旋動單元包含：在前述第2積層位置和第3拾起位置之間旋動的第3臂；及和前述第3臂連動且在前述第2積層位置和第4拾起位置之間旋動的第4臂，前述積層包含：前述第1旋動單元係於來到前述第1積層位置的前述第1旋轉台之積層區域的積層體上，將自前述第1拾起位置拾起的正極片及自前述第2拾起位置拾起的分隔帶重疊在前述第1積層位置；及與在前述第1積層位置所進行的重疊並行地，前述第2旋動單元係於來到前述第2積層位置的前述第1旋轉台之積層區域的前述積層體上，將自前述第3拾起位置拾起的負極片及自前述第4拾起位置拾起的分隔帶重疊在前述第2積層位置。
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