JP2014127273A - 電極位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】袋詰めされた電極の位置を一層正確に検出できる電極位置検出装置を提供する。
【解決手段】電極位置検出装置２００は、載置部１４２、クランパ１４６の第１押圧部、撮像部１５０および検出部を有する。クランパ１４６の第１押圧部は、載置部１４２の最上位に袋詰正極２０が積層されると、袋詰正極２０を載置部１４２に向けて押圧する。撮像部１５０は、最上位の袋詰正極２０のセパレータを透過して袋内の正極を撮像する。撮像結果に基づいて、検出部は正極の位置を検出する。クランパ１４６の第１押圧部は、切欠きが形成され、袋詰正極２０を押圧するときに、袋詰正極２０および負極３０を積層する積層方向から見て、正極における１つの頂点および当該頂点に連続する二辺を、セパレータを介して切欠きに臨ませる。
【選択図】図９

Description

本発明は、電極位置検出装置に関する。

近年、様々な製品で二次電池が使用されている。二次電池は、正極、セパレータ、負極が積層された発電要素を含む。発電要素において、正極および負極がセパレータを介して、位置ズレせずに積層されることが重要である。積層ズレがあると、電池性能や電池の寿命の悪化の要因となるからである。

そこで、正極と負極の位置ズレを防止するために、予め２枚のセパレータを袋状に形成して当該袋内に正極を配置した袋詰正極と、負極とを積層することで、高速かつ正確に正極と負極を積層する技術が知られている。負極とセパレータとを位置決めして積層することで、負極とセパレータ内の正極とも正確に位置決めできる。この技術に関連して、袋詰正極に光を投射し、セパレータを透過して正極に反射した反射光を撮像して、袋詰正極内の正極の位置を検出する技術が提案されている。この技術によれば、正極の位置を検出できので、袋内の正極を正確に負極に位置合わせして積層できる（特許文献１参照）。

特開２０１２−２２１７１３号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明では、袋詰正極内において、セパレータと正極との間に隙間があると、光を投射した際の反射光の撮像結果がぼやけてしまい、正極の位置を正確に検出するうえで好ましくない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、袋詰電極と他の電極とを積層する際に、袋詰めされた電極の位置をより一層正確に検出できる電極位置検出装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の手段によって達成される。

電極位置検出装置は、袋状に形成されたセパレータ内に第１電極が配置された袋詰電極と、第１電極とは異なる極性の第２電極とが交互に積層される際に、第１電極の位置を検出する。電極位置検出装置は、載置部と、第１押圧部と、撮像部と、検出部と、を有する。載置部は、袋詰電極および第２電極が交互に積層される。第１押圧部は、載置部の最上位に袋詰電極が積層されると、袋詰電極を載置部に向けて押圧する。撮像部は、第１押圧部によって載置部に向けて押圧された最上位の袋詰電極のセパレータを透過して、袋内の第１電極を撮像する。検出部は、撮像部によって撮像した第１電極の画像に基づいて、第１電極の位置を検出する。第１押圧部は、開口部が形成され、袋詰電極を押圧するときに、袋詰電極および第２電極を積層する積層方向から見て、第１電極における１つの頂点および当該頂点に連続する二辺を、セパレータを介して開口部に臨ませる。

上記実施形態によれば、開口部に第１電極における１つの頂点および当該頂点に連続する二辺を臨ませた状態で、袋詰電極が押圧される。したがって、第１電極の頂点と二辺が露出されつつも、頂点近傍において、セパレータと共に第１電極が押圧され、第１電極とセパレータとの間の隙間がなくなる。撮像部により、開口部から臨む第１電極を、セパレータを介して撮像する際に、セパレータおよび第１電極間の隙間による光の拡散が発生せず、鮮明な第１電極の撮像が可能となる。結果として、検出部により、より正確に第１電極の位置を検出できる。

リチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。 リチウムイオン二次電池の分解斜視図である。 負極および袋詰正極の平面図である。 袋詰正極に負極を重ねた様子を示す平面図である。 シート積層装置を示す概略平面図である。 シート積層装置を示す斜視図である。 図６の矢印方向に見た正極供給テーブルの正面図である。 正極供給テーブルの平面図である。 積層テーブルおよび撮像部を示す斜視図である。 積層テーブルに設けられるクランパの概略構成を示す図である。 撮像部の概略構成を示す図である。 積層ロボットによる負極および袋詰正極の積層動作を説明するための図である。 積層ロボットによる負極および袋詰正極の積層動作を説明するための図である。 積層ロボットによる負極および袋詰正極の積層動作を説明するための図である。 クランパの動作を説明するための図である。 袋詰正極内の正極の位置を確認する様子を示す概念図である。 図１６の部分拡大図である。 辺の位置が特定された正極の様子を示す概念図である。 負極の位置を確認する様子を示す概念図である。 辺の位置が特定された負極の様子を示す概念図である。 正極と負極の相対位置を示す概念図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符合を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

本発明は、二次電池の製造工程の一部に適用される電極位置検出装置に関する。本発明の一実施形態である電極位置検出装置を説明する前に、電池の構造および電池の発電要素を組み立てる構成であるシート積層装置について説明する。

（電池）
まず、図１を参照して、シート積層装置により形成されるリチウムイオン二次電池（積層型電池）について説明する。図１はリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図、図２はリチウムイオン二次電池の分解斜視図、図３は負極および袋詰正極の平面図、図４は袋詰正極に負極を重ねた様子を示す平面図である。

図１に示すとおり、リチウムイオン二次電池１０は、扁平な矩形形状を有しており、正極リード１１および負極リード１２が外装材１３の同一端部から導出されている。外装材１３の内部には、充放電反応が進行する発電要素（電池要素）１５が収容されている。図２に示すとおり、発電要素１５は、袋詰正極２０と、負極３０とが交互に積層されて形成される。

袋詰正極２０は、図３（Ａ）に示すように、シート状の正極集電体の両面に正極活物質層２２が形成されてなる正極２４が、セパレータ４０により挟み込まれてなる。２枚のセパレータ４０は、端部において接合部４２により相互に接合されて、袋状に形成されている。正極２４は、タブ部分２６がセパレータ４０の袋から引き出されている。正極２４は、タブ部分２６以外の部分に正極活物質層２２が形成されている。

負極３０は、図３（Ｂ）に示すように、ごく薄いシート状の負極集電体の両面に負極活物質層３２が形成されてなる。負極３０は、タブ部分３４以外の部分に負極活物質層３２が形成されている。

袋詰正極２０に、負極３０を重ねると図４に示すようになる。図４に示すように、負極活物質層３２は、正極２４の正極活物質層２２よりも平面視して一回り大きく形成されている。

なお、袋詰正極２０と負極３０とを交互に積層してリチウムイオン二次電池を製造する方法自体は、一般的なリチウム二次電池の製造方法であるため、詳細な説明は省略する。

次に、本発明の一実施形態である電極位置検出装置を含むシート積層装置の構成について説明する。

図５はシート積層装置を示す概略平面図、図６はシート積層装置を示す斜視図、図７は図６の矢印方向に見た正極供給テーブルの正面図、図８は正極供給テーブルの平面図であり、図９は積層テーブルおよび撮像部を示す斜視図である。また、図１０は積層テーブルに設けられるクランパの概略構成を示す図であり、図１１は撮像部の概略構成を示す図である。図１０において、（Ａ）はクランパの平面図を示し、（Ｂ）はクランパの正面図を示し、（Ｃ）は（Ａ）をａ−ａ線で切断した断面図を示す。

図５および図６に示すとおり、シート積層装置１００は、積層ロボット１１０、正極供給テーブル１２０、負極供給テーブル１３０、積層テーブル１４０、撮像部１５０、記憶部１６０および制御部１７０を有する。積層ロボット１１０、正極供給テーブル１２０、負極供給テーブル１３０、積層テーブル１４０および撮像部１５０は、制御部１７０により制御される。また、制御部１７０の制御プログラムや各種データは記憶部１６０に記憶される。積層テーブル１４０、撮像部１５０、記憶部１６０および制御部１７０は、電極位置検出装置２００として動作する。

以下、各構成の詳細について説明する。

［積層ロボット１１０］
積層ロボット１１０は、袋詰正極２０および負極３０を交互に積層して発電要素（積層体）１５を形成する。積層ロボット１１０は、Ｌ字状アーム１１２と、Ｌ字状アーム１１２の端部に設けられた第１および第２の吸着ハンド１１４、１１６とを有する。Ｌ字状アーム１１２は、水平方向に所定角、たとえば、本実施形態では９０度回動する。また、Ｌ字状アーム１１２は、鉛直方向に所定量移動することができる。第１の吸着ハンド１１４は、Ｌ字状アーム１１２の一方の端部に設けられ、袋詰正極２０を吸着保持または解放する。第２の吸着ハンド１１６は、Ｌ字状アーム１１２の他方の端部に設けられ、負極３０を吸着保持または解放する。

［正極供給テーブル１２０］
正極供給テーブル１２０は、Ｌ字状アーム１１２に袋詰正極２０を受け渡すためのテーブルである。正極供給テーブル１２０は、前工程で作成されて吸着コンベア６０により運搬されてきた袋詰正極２０を１枚ずつ受け取り、載置する。正極供給テーブル１２０も、吸着コンベアであり、吸着コンベア６０からの負圧が開放された袋詰正極２０を吸着して、略中央まで運び負圧により固定する。また、正極供給テーブル１２０は、袋詰正極２０の平面位置を調節できるように、平面方向に移動および回転可能である。正極供給テーブル１２０は、たとえば、ＸＹステージ１２２上に設けられており、ＸＹステージ１２２がＸ、Ｙ方向に移動または平面方向に回転することによって、平面位置が調整される。ＸＹステージ１２２は、３つのモータにより、平面方向の移動および回転が実現される。

正極供給テーブル１２０は、吸着コンベア６０よりも幅が狭く、袋詰正極２０の側方がはみ出るように、構成されている。図５および図６では図示を省略しているが、図７および図８に示すように、正極供給テーブル１２０の両側には、透明な支持台１２４が設けられている。支持台１２４は、正極供給テーブル１２０からはみ出ている袋詰正極２０の端部を支持する。また、支持台１２４と対応する位置に、クランパ１２６が設けられる。クランパ１２６は、支持台１２４と共に袋詰正極２０の端部を挟んで固定する。支持台１２４およびクランパ１２６は共に可動式であり、正極供給テーブル１２０上に袋詰正極２０が載置されると、袋詰正極２０の端部を支持および固定するように、袋詰正極２０に接近する。

また、正極供給テーブル１２０の下方には光源７０が、上方にはカメラ８０が配置されている。光源７０は、透明な支持台１２４の下方に設置され、袋詰正極２０の端部に光を照射する。照射される光は、セパレータ４０を所定の透過率以上で透過し、正極２４に反射する波長の光である。カメラ８０は、光源７０から投光され正極２４に遮断されつつもセパレータ４０を透過した光を受光し、正極２４の位置を撮像する。つまり、正極２４の影に基づいて、正極２４の位置を撮像する。カメラ８０により撮像された正極２４の位置に基づいて、正極２４（袋詰正極２０）の水平位置が調整される。この調整により、吸着ハンド１１４は、正極２４の位置が正確に位置決めされた袋詰正極２０を毎回ピックアップできる。

また、正極供給テーブル１２０の上方には、光源７４も設置されている。光源７４は、袋詰正極２０に光を照射する。照射される光は、セパレータ４０に反射する波長の光である。カメラ８０は、セパレータ４０から反射した光を受光し、セパレータ４０の位置を撮像する。撮像されたセパレータ４０の位置は、正極２４の位置と比較され、セパレータ４０内における正極２４の位置が判定される。

［負極供給テーブル１３０］
図５および図６に戻って、負極供給テーブル１３０は、Ｌ字状アーム１１２に負極３０を受け渡すためのテーブルである。負極供給テーブル１３０は、前工程で作成されて吸着コンベア６２により運搬されてきた負極３０を１枚ずつ受け取り、載置する。負極供給テーブル１３０も、吸着コンベアであり、吸着コンベア６２からの負圧が開放された負極３０を吸着して、略中央まで運び負圧により固定する。負極３０が第１の吸着ハンド１１６に吸着される際には、負極供給テーブル１３０は吸着を開放する。また、負極供給テーブル１３０は、負極３０の平面位置を調節できるように、平面方向に移動および回転可能である。負極供給テーブル１３０は、たとえば、ＸＹステージ１３２上に設けられており、ＸＹステージ１３２がＸ、Ｙ方向に移動または平面方向に回転することによって、平面位置が調整される。ＸＹステージ１３２は、３つのモータにより、平面方向の移動および回転が実現される。

また、負極供給テーブル１３０の上方には、光源７２およびカメラ８２が配置されている。光源７２は、負極３０に反射する波長の光を、負極３０に照射する。カメラ８２は、光源７２から投光されて負極３０に反射した光を受光して、負極３０の位置を撮像する。負極供給テーブル１３０は、カメラ８２により撮像された負極３０の位置に基づいて、負極３０の水平位置が調整される。この調整により、吸着ハンド１１６は、正確に位置決めされた負極を毎回ピックアップできる。

［積層テーブル１４０］
積層テーブル１４０は、積層ロボット１１０により搬送される袋詰正極２０および負極３０を交互に積層する場所であり、袋詰正極２０および負極３０が所定枚数積層されるまで、袋詰正極２０と負極３０の積層体を保持する。袋詰正極２０および負極３０が所定枚数積層されて発電要素１５が完成すると、積層テーブル１４０は、後工程に発電要素１５を供給する。

図９に示すように、積層テーブル１４０は、袋詰正極２０および負極３０が交互に積層されるパレットを載置する載置部１４２と、載置部１４２を昇降する駆動部１４４と、載置部１４２の周縁部に配置される４つのクランパ１４６と、クランパ１４６を駆動するクランパ駆動部１４８を有する。

載置部１４２は、袋詰正極２０および負極３０が所定枚数積層されて発電要素１５が完成するまでは、積層体１５を保持し、完成すると、発電要素１５を、コンベア６４に払い出す。

駆動部１４４は、載置部１４２の高さを調整する。詳細には、袋詰正極２０および負極３０が交互に積層され、積層体１５の高さが変動しても、積層体１５の最上面の高さが変わらないように、積層の進行に従って載置部１４２の位置を下げる。これにより、積層ロボット１１０は、積層の進行に関わらず、同じ動作を繰り返すだけで、発電要素１５の積層ができる。

クランパ１４６は、クランパ駆動部１４８により駆動され、載置部１４２に積層される積層体１５を、載置部１４２に向けて押圧する。図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、クランパ１４６は、積層体１５を押圧する袋詰正極用アーム部材１４６ａおよび負極用アーム部材１４６ｂと、袋詰正極用アーム部材１４６ａおよび負極用アーム部材１４６ｂを支持する支持軸１４６ｃとから構成される。クランパ１４６の詳細については、後述する。

クランパ駆動部１４８は、支持軸１４６ｃを介して、クランパ１４６を回動させつつ一定の高さまで上昇させる。そして、クランパ駆動部１４８は、１８０度回動後のクランパ１４６を下降させる。クランパ駆動部１４８は、支持軸１４６ｃ側面の突出ピン（不図示）と係合しクランパ１４６を回動させるとともに一定量上昇させるためのカム溝を備えるカム機構（不図示）と、支持軸１４６ｃを昇降するためのアクチュエータ（不図示）とを有する。アクチュエータは、たとえば、エアシリンダである。また、クランパ駆動部１４８には、袋詰正極用アーム部材１４６ａおよび負極用アーム部材１４６ｂを下方に付勢するためのバネ（不図示）が備えられている。

以下、図１０を参照して、クランパ１４６の詳細について説明する。

図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、袋詰正極用アーム部材１４６ａおよび負極用アーム部材１４６ｂは、支持軸１４６ｃから積層体１５の積層方向と交差する方向にそれぞれ延びる。また、袋詰正極用アーム部材１４６ａおよび負極用アーム部材１４６ｂは、支持軸１４６ｃの中心からそれぞれの先端までの長さがほぼ同じになるように形成される。

袋詰正極用アーム部材１４６ａは、積層体１５の最上位に袋詰正極２０が位置する場合に、当該袋詰正極２０を押圧する第１押圧部Ａ１を備えている。

第１押圧部Ａ１には、図１０（Ａ）に示すように、開口部として、コの字状の切欠きＣ１が形成される。切欠きＣ１は、第１押圧部Ａ１が袋詰正極２０を押圧するときに、積層方向から見て、正極２４における１つの頂点および当該頂点に連続する二辺が、セパレータ４０を介して露出される位置に形成される。第１押圧部Ａ１は、切欠きＣ１よりも先端側の先端部分Ｂ１と、切欠きＣ１よりも基端側の基端部分Ｂ２とを有する。

先端部分Ｂ１は、第１押圧部Ａ１が袋詰正極２０を押圧するときに、積層方向から見て、正極２４における１つの頂点から連続する辺と重ならないように、切欠きＣ１のコの字状の開放側に向かう長さが、基端部分Ｂ２よりも短く形成される。すなわち、第１押圧部Ａ１は、積層方向から見て、コの字状の最奥部Ｄ１から先端部分Ｂ１における切欠きＣ１の開放側の端部Ｅ１までの長さＬ１が、最奥部Ｄ１から基端部分Ｂ２における切欠きＣ１の開放側の端部Ｅ２までの長さＬ２より短く形成される。

図１０（Ｃ）に示すように、第１押圧部Ａ１は、積層方向の上位側の面において、切欠きＣ１の縁部Ｅ３が面取りされている。また、第１押圧部Ａ１は、積層方向の下位側の面において、切欠きＣ１の縁部Ｅ４が面取りされている。第１押圧部Ａ１の積層方向における下位側の面は、切欠きＣ１を挟んだ両側において、同一平面上に位置するように形成される。

負極用アーム部材１４６ｂは、支持軸１４６ｃから積層方向と交差する方向であって、袋詰正極用アーム部材１４６ａが延びる方向とは異なる方向に延びて形成される。負極用アーム部材１４６ｂは、積層体１５の最上位に負極３０が位置する場合に、当該負極３０を押圧する第２押圧部Ａ２を備えている。

［撮像部１５０］
撮像部１５０は、積層テーブル１４０に積層されたセパレータ４０内の正極２４および負極３０の位置を撮像する。

撮像部１５０は、図１１に示すように、光源７６およびカメラ８４によって構成される。撮像部１５０は、図５では図示が省略されているが、図６および図９に示すように、撮像手段として、積層テーブル１４０の上方に設置されている。

光源７６は、積層体１５の最上位に載置された袋詰正極２０または負極３０に向かって、セパレータ４０は透過し、正極２４および負極３０には反射する波長の光、たとえば近赤外光を投光する。セパレータ４０の材料によっては、透過する光の波長は異なる。したがって、セパレータ４０の材料に基づいて、投射する光を適宜選択できる。

本実施形態では、光源７６は、図１１に示すように、カメラ８４の周囲にリング状に設けられている。光源７６は、少なくとも対応する正極２４（袋詰正極２０）または負極３０の四隅に向かって投光する。

カメラ８４は、積層テーブル１４０上で形成される発電要素１５を積層方向真上から撮像する。本実施形態では、カメラ８４は４台設けられ、正極２４（袋詰正極２０）または負極３０の四隅をそれぞれ撮像する。

［制御部１７０］
制御部１７０は、検出手段として、カメラ８４による撮像に基づいて、正極２４および負極３０の位置を検出する。

以上のとおり構成されるシート積層装置１００によれば、袋詰正極２０および負極３０が積層テーブル１４０上に交互に積層され、積層された袋詰正極２０内の正極２４および負極３０の位置が検出される。

まず、シート積層装置１００の積層動作について説明する。

（積層動作）
図１２〜図１４は、積層ロボットによる負極および袋詰正極の積層動作を説明するための図である。なお、以下では、積層ロボット１１０により積層テーブル１４０に袋詰正極２０を積層する際の動作から説明する。

図１２（Ａ）に示すとおり、積層テーブル１４０には、袋詰正極２０および負極３０が載置されており、積層テーブル１４０の上方には、吸着ハンド１１４が位置している。袋詰正極２０および負極３０の積層体の最上位には負極３０が配置されており、吸着ハンド１１４は、袋詰正極２０を吸着保持している。一方、吸着ハンド１１６は、負極供給テーブル１３０の上方に位置している。負極供給テーブル１３０上には、負極３０が載置されている。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ下降する（図１２（Ｂ）参照）。Ｌ字状アーム１１２の下降に伴って、吸着ハンド１１６および吸着ハンド１１４は、負極供給テーブル１３０および積層テーブル１４０上にそれぞれ降下する。このとき、吸着ハンド１１６の底面には負圧が作用し、吸着ハンド１１６は、負極３０を吸着保持する。一方、吸着ハンド１１４には負圧が解除され、袋詰正極２０を解放する。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ上昇する（図１３（Ｃ）参照）。Ｌ字状アーム１１２の上昇にともなって、吸着ハンド１１６は、テーブル１２０から負極３０を取り上げる。また、吸着ハンド１１６および吸着ハンド１１４は、負極供給テーブル１３０上および積層テーブル１４０の上方に移動する。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ回動する（図１３（Ｄ）参照）。Ｌ字状アーム１１２が、水平方向に９０度回動することにより、吸着ハンド１１６が積層テーブル１４０の上方に位置し、吸着ハンド１１４がテーブル１３０の上方に位置するようになる。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ下降する（図１４（Ｅ）参照）。Ｌ字状アーム１１２の下降にともなって、吸着ハンド１１６および吸着ハンド１１４は、積層テーブル１４０および正極供給テーブル１２０上にそれぞれ到達する。このとき、吸着ハンド１１６の負圧が解除され、吸着ハンド１１６は、積層テーブル１４０上の積層体の最上面で負極３０を解放する。一方、吸着ハンド１１４の底面には負圧が発生し、吸着ハンド１１４は、テーブル１２０上の袋詰正極２０を吸着保持する。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ上昇する（図１４（Ｆ）参照）。Ｌ字状アーム１１２の上昇にともなって、吸着ハンド１１６は、積層テーブル１４０の上方に移動する。一方、吸着ハンド１１４は、テーブル１２０から袋詰正極２０を取り上げる。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ回動する。Ｌ字状アーム１１２が、水平方向に−９０度回動することにより、吸着ハンド１１６がテーブル１３０の上方に位置し、吸着ハンド１１４が積層テーブル１４０の上方に位置するようになる（図１２（Ａ）参照）。

以上の動作が繰り返されることにより、積層テーブル１４０上で袋詰正極２０および負極３０が交互に積層される。袋詰正極２０および負極３０が所定枚数積層されることにより、発電要素１５としての積層体が形成される。

次に、シート積層装置１００（電極位置検出装置２００）が積層テーブル１４０に積層された正極２４（袋詰正極２０）および負極３０の位置を検出する電極位置検出動作について説明する。

（積層位置検出動作）
上述のとおり、積層テーブル１４０において、シート積層装置１００により袋詰正極２０および負極３０が交互に積層される。電極位置検出装置２００は、積層テーブル１４０に設けられたクランパ１４６により、積層体１５の最上位にある袋詰正極または負極３０を押圧しつつ、撮像部１５０により、袋詰正極２０または負極３０の位置を撮像する。

まず、積層テーブル１４０に設けられたクランパ１４６の動作について説明する。

図１５はクランパの動作を説明するための図である。図１５において、（Ａ）は積層体１５の最上位に袋詰正極２０が位置する場合のクランパ１４６の様子を示し、（Ｂ）は積層体１５の最上位に負極３０が位置する場合のクランパ１４６の様子を示す。

図１５（Ａ）に示すように、積層体１５の最上位に袋詰正極２０が位置する場合、クランパ１４６は、袋詰正極用アーム部材１４６ａの第１押圧部Ａ１によって、積層体１５の最上位に位置する袋詰正極２０の四隅を押圧する。

図１５（Ａ）に示す状態において、クランパ１４６によって押圧された積層体１５の上位に、さらに負極３０が積層されると、クランパ１４６は、９０度回動しつつ積層方向に上昇し、積層体１５の斜め上方に離れて位置する。クランパ１４６は、さらに９０度回動した後に下降する。これにより、図１５（Ｂ）に示すように、クランパ１４６は、負極用アーム部材１４６ｂの第２押圧部Ａ２によって、積層体１５の最上位に位置する負極３０の側辺を押圧する。

図１５（Ｂ）に示す状態において、クランパ１４６によって押圧された積層体１５の上位に、さらに袋詰正極２０が積層されると、クランパ１４６は、９０度回動しつつ積層方向に上昇し、積層体１５の斜め上方に離れて位置する。クランパ１４６は、さらに９０度回動した後に下降する。これにより、図１５（Ａ）に示すように、クランパ１４６は、袋詰正極用アーム部材１４６ａの第１押圧部Ａ１によって、積層体１５の最上位に位置する袋詰正極２０の四隅を押圧する。

クランパ１４６は、上記の動作を繰り返し行い、積層テーブル１４０に袋詰正極２０または負極３０が積層される度に、積層された袋詰正極２０または負極３０を押圧する。

ここで、クランパ１４６が回動する方向は、図１５（Ａ）および（Ｂ）中に矢印で示したように、押圧した袋詰正極２０および負極３０を外方に引き伸ばす方向である。

なお、クランパ１４６が上昇または下降して積層体１５を保持していない間は、積層ロボット１１０の吸着ハンド１１４、１１６のいずれか積層体１５をテーブル１３０に向かって押圧する。これにより積層体１５は常に保持された状態となる。

次に、撮像部１５０が正極２４（袋詰正極２０）および負極３０の位置を撮像する動作について説明する。

図１６は袋詰正極内の正極の位置を確認する様子を示す概念図、図１７は図１６の部分拡大図、図１８は辺の位置が特定された正極の様子を示す概念図である。また、図１９は負極の位置を確認する様子を示す概念図、図２０は辺の位置が特定された負極の様子を示す概念図、図２１は正極と負極の相対位置を示す概念図である。なお、図１６（Ａ）は、袋詰電極の正極の位置を確認する際の積層体を正面から見た概念図であり、図１６（Ｂ）は、積層体を平面から見た概念図である。また、図１９（Ａ）は、負極の位置を確認する際の積層体を正面から見た概念図であり、図１９（Ｂ）は、積層体を平面から見た概念図である。

図１６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、積層体１５の最上位に袋詰正極２０が積層されると、クランパ１４６の第１押圧部Ａ１は、セパレータ４０を介して正極２４の四隅を押圧する。

図１７に示すように、第１押圧部Ａ１には、コの字状の切欠きＣ１が形成されている。切欠きＣ１は、積層方向から見て、クランパ１４６が回動する際の回転方向の下流側に向けて開放されるように形成される。

第１押圧部Ａ１は、切欠きＣ１によって、積層方向から見て、正極２４の１つの頂点および当該頂点に連続する二辺を、セパレータ４０を介して露出させた状態で、正極２４の頂点近傍を押圧する。より詳細には、第１押圧部Ａ１は、積層方向から見て、先端部分Ｂ１と基端部分Ｂ２との間において、正極２４における１つの頂点および当該頂点に連続する二辺を露出させる。その際、第１押圧部Ａ１は、積層方向から見て、先端部分Ｂ１が正極２４における１つの頂点から連続する辺と重ならない状態で、正極２４の頂点近傍を押圧する。

また、図１７に示すように、第１押圧部Ａ１は、積層方向から見て、先端部分Ｂ１における切欠きＣ１の開放側の端部Ｅ１と、基端部分Ｂ２における切欠きＣ１の開放側の端部Ｅ２とを結ぶ線分上に、正極２４の頂点が位置する状態で袋詰正極２０を押圧する。したがって、正極２４の頂点の近傍において、正極２４とセパレータ４０との間の隙間がなくなる。換言すると、正極２４の四隅近傍において、正極２４とセパレータ４０とが密着する。

上記のように、袋詰正極２０が第１押圧部Ａ１により押圧されている状態で、電極位置検出装置２００は、光源７６により袋詰正極２０に投光する。投光された光は、袋詰正極２０のセパレータ４０を透過して、正極２４に反射する。カメラ８４は、正極２４を介して、反射光を受光する。４台のカメラ８４は、たとえば、図１６（Ｂ）に点線で示す領域を撮像する。点線で示す領域内の画像が得られると、制御部１７０は、画像を解析し、図中両矢印に示される範囲の正極２４の辺の一部を特定する。

制御部１７０は、特定された正極２４の辺の一部を延長し、正極２４の塗工部分である正極活物質層２２の辺の位置を特定する。これにより、特定された辺の位置は、図１８に示すように矩形状に表現される。特定された正極活物質層２２の辺の位置情報は、正極２４の位置を表す情報として記憶部１６０に記憶される。なお、カメラ８４は、光源７６の光がない状態で袋詰正極２０を撮影することにより、セパレータ４０の位置も同様に特定できる。特定されたセパレータ４０の辺の位置情報も記憶部１６０に記憶してもよい。これにより、セパレータ４０を基準とした正極２４の相対位置も特定できる。なお、投光された光の一部は、正極２４の外側周辺部でセパレータ４０を透過して、さらにセパレータ４０を透過して負極３０に反射する。この場合、カメラ８４は、反射光を受光するが、正極２４を反射した反射光を受光するのに比べて弱い光を受光することになる。したがって、撮像で得られた画像は、正極２４の場合に比べて薄くなる。したがって、負極３０は正極２４と画像状態で確実に比較可能となる。

続いて、図１９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、積層体１５の最上位に負極３０が積層されると、クランパ１４６は、図１６に示す状態から１８０度回動し、負極用アーム部材１４６ｂに備えられた第２押圧部Ａ２によって、負極３０を押圧する。

負極用アーム部材１４６ｂは、支持軸１４６ｃに対して、袋詰正極用アーム部材１４６ａから、回転方向に９０度より大きく１８０度より小さい角度ずれて設けられている。そのため、クランパ１４６が１８０度回動することにより、第１押圧部Ａ１と第２押圧部Ａ２とでは、押圧する位置が異なる。すなわち、第１押圧部Ａ１が袋詰正極２０を押圧する際は、上述のように正極２４の頂点近傍を押圧する。一方、第２押圧部Ａ２が負極３０を押圧する際は、負極３０の頂点近傍ではなく、負極３０の側辺を押圧する。負極３０の頂点近傍が押圧されないので、負極３０の頂点および当該頂点に連続する二辺は、積層方向から見て露出される。

また、第２押圧部Ａ２は、負極３０、セパレータ４０および正極２４の全てが重なる部分を押圧する。したがって、図１９（Ａ）において矢印により示すように、第２押圧部Ａ２は、押圧力を、積層体１５を構成する負極３０、セパレータ４０および正極２４の全てに伝えられる。結果として、第２押圧部Ａ２は、積層体１５を確実に押圧して固定できる。

上記のように、負極３０が第２押圧部Ａ２により押圧されている状態で、電極位置検出装置２００は、光源７６により負極３０に投光する。投光された光は、負極３０に反射する。カメラ８４は、負極３０を介して、反射光を受光する。４台のカメラ８４は、たとえば、図１９（Ｂ）に点線で示す領域を撮像する。点線で示す領域内の画像が得られると、制御部１７０は、画像を解析し、図中両矢印に示される範囲の負極３０の辺の一部を特定する。制御部１７０は、特定された負極３０の辺の一部を延長し、負極３０の塗工部分である負極活物質３２の辺の位置を特定する。これにより、特定された辺の位置は、図２０に示すように矩形状に表現される。特定された負極活物質層３２の辺の位置情報は、負極３０の位置を表す情報として記憶部１６０に記憶される。なお、カメラ８４は、光源７６の光がない状態で負極３０の下に積層された袋詰正極２０の端を撮影することにより、セパレータ４０の位置も特定できる。セパレータ４０は負極３０よりも大きいので、上に負極３０が積層されていても端だけならカメラ８４により撮影できる。撮影により特定されたセパレータ４０の辺の位置情報も記憶部１６０に記憶してもよい。これにより、セパレータ４０を基準とした負極３０の相対位置も特定できる。

制御部１７０は、上記のように、正極２４および負極３０の位置（セパレータ４０に対する正極２４の相対位置およびセパレータ４０に対する負極３０の相対位置）を順次検出し、記憶部１６０に記憶していく。制御部１７０は、積層体１５が電池要素として完成した後、または、積層体１５の積層中に、負極３０と正極２４に積層ずれがないか判定する。

積層ずれを判定する場合、制御部１７０は、記憶部１６０から正極２４および負極３０の辺の位置情報を読み出し、両者の相対的な位置関係を検出する。検出の際には、図１８および図２０の特定した正極２４および負極３０の位置を重ね合わせる。重ね合わせた概念図は、図２１に示す通りである。制御部１７０は、重ね合わせた結果を解析して、正極２４および負極３０の相対的な位置関係を判定する。詳細には、正極２４および負極３０の辺の位置を確認し、対応する辺が所定の範囲内にあるかを確認する。たとえば、セパレータ４０と重なる範囲において、正極２４の方が負極３０よりも小さい場合、正極２４の各辺が対応する負極３０の各辺よりも内側にあるか否かを確認する。そして、制御部１７０は、正極２４の全辺が負極３０よりも内側にある場合、積層ずれがないと判定する。辺が内側か外側かだけでなく、辺の距離を算出して、距離の範囲で積層ずれを判定してもよい。

以上のように、本実施形態では、正極２４の頂点および当該頂点に連続する二辺が積層方向から見てセパレータ４０を介して露出した状態で、第１押圧部Ａ１が正極２４の頂点近傍のセパレータ４０を押圧する。したがって、正極２４とセパレータ４０との間に隙間がない状態で正極２４の辺を撮像でき、撮像した正極２４の辺がぼやけることを抑止できる。その結果、正極２４の位置検出精度を向上できる。

また、上記実施形態では、負極３０の頂点および当該頂点に連続する二辺が積層方向から見て露出した状態で、第２押圧部Ａ２が負極３０の縁部を押圧する。したがって、正極２４の位置に加えて、負極３０の位置も検出できる。

また、上記実施形態では、負極３０および正極２４の相対的な位置関係をさらに検出する。したがって、検出した正極２４および負極３０の相対的な位置関係に基づいて、積層ずれの有無を判断できる。

第１押圧部Ａ１が回動自在に設けられているので、袋詰正極２０を押圧する際にのみ、積層体１５を固定する位置に移動し、負極３０を押圧する際には、退避できる。

第２押圧部Ａ２が回動自在に設けられているので、負極３０を押圧する際にのみ、積層体１５を固定する位置に移動し、袋詰正極２０を押圧する際には、退避できる。

第１押圧部Ａ１および第２押圧部Ａ２が同軸に形成されている。したがって、第１押圧部Ａ１および第２押圧部Ａ２の回動が連動し、第１押圧部Ａ１が押圧位置に移動する動作と第２押圧部Ａ２の退避動作とが同時に実行できる。袋詰正極２０および負極３０が積層テーブル１４０に交互に積層されるのに合わせて、効率よく第１押圧部Ａ１および第２押圧部Ａ２を動作できる。

第１押圧部Ａ１および第２押圧部Ａ２の回転方向が同じなので、特に、第１押圧部Ａ１および第２押圧部Ａ２が同軸により回転される場合には、回転のためのモータの制御が容易である。

第１押圧部Ａ１および第２押圧部Ａ２は、押圧するセパレータ４０および負極３０を積層方向から見て外方に引き伸ばす方向に回転する。したがって、第１押圧部Ａ１および第２押圧部Ａ２に湾曲する癖がついていたとしても、矯正しつつ、伸びた状態で正確に位置を検出できる。

開口部が前記回転方向の下流側に向けて開放されたコの字状の切欠きＣ１であるので、袋詰正極２０を押圧する際に、正極２４の頂点の両側を押さえられる。正極２４の頂点の両側が押さえられるので、該当部分において正極２４に対してセパレータ４０が浮かず、正極２４の位置の検出が確実になる。

第１押圧部Ａ１は、切欠きＣ１よりも先端側の先端部分が、積層方向から見て、正極２４から連続する正極２４の辺とは交差しない。したがって、第１押圧部Ａ１が正極２４の位置の撮像を妨げない。

第１押圧部Ａ１は、２つの端部を結ぶ線上に正極２４の頂点が位置する状態でセパレータ４０を押圧する。したがって、頂点を挟むその近傍の位置においてセパレータ４０が押圧される。頂点の両側が押圧されるので、正極２４の頂点は、セパレータ４０と隙間なく密着される。

第２押圧部Ａ２は、回転軸に対して、第１押圧部Ａ１から回転方向に９０度より大きく１８０度より小さい角度ずれて設けられている。負極用アーム部材１４６ｂが負極３０に向かって垂直に延びて負極３０の頂点より中央側を押圧する場合、クランパ１４６が１８０度回動すると、袋詰正極用アーム部材１４６ａは、回転軸から正極２４の頂点に向かう方向に延びる。結果として、第１押圧部Ａ１は、正極２４の頂点の近傍を押圧できる。

第１押圧部Ａ１は、積層方向の上位側において切欠きＣ１の縁部が面取りされている。したがって、積層方向上方から撮像部１５０により正極２４を検出する際に、切欠きＣ１の縁部を構成する第１押圧部Ａ１の部分が正極２４上に影を作らない。結果として、影による正極２４の誤検出を防止できる。

第１押圧部Ａ１は、積層方向の下位側において切欠きＣ１の縁部が面取りされている。したがって、第１押圧部Ａ１が袋詰正極２０に接触する範囲が、面取りがない場合に比べて小さくなる。その分、袋詰正極２０に対する単位面積当たりの面圧が大きくなり、より堅固に第１押圧部Ａ１が袋詰正極２０を押圧できる。

（変形例）
また、上記実施形態では、開口部はコの字状の切欠きＣ１として形成されていた。しかし、これに限定されない。正極２４の頂点および当該頂点に連続する二辺が、積層方向から見て、セパレータ４０を介して露出される形状であれば、Ｕ字状やＶ字状の切欠きとしてもよく、あるいは、円形や矩形等の開口としてもよい。

上記実施形態では、袋詰正極２０として、セパレータ４０に正極２４が袋詰めされた形態について説明した。しかし、袋詰めされるのは負極３０であってもよい。この場合、袋詰電極として、袋詰負極について、セパレータを透過して負極の位置が検出される。

また、上記実施形態では、正極２４および負極３０の辺の位置を基準に、相対位置を特定していた。しかし、正極２４および負極３０の相対位置の基準はこれに限定されない。たとえば、正極２４、負極３０の辺の位置から、それぞれの四隅の頂点の座標を算出して、頂点の平均位置からそれぞれの中心位置を算出して、中心位置同士の相対位置に基づいて、正極２４および負極３０の相対位置を検出してもよい。

また、上記実施形態では、光源７６およびカメラ８４を用いて、正極２４および負極３０の位置を検出していた。しかし、光源７６およびカメラ８４を用いて、セパレータ４０の位置を検出してもよい。上述の通り、光源７６からはセパレータ４０を、たとえば５０％以上透過する光が照射されている。１００％の透過でなければ、少しはセパレータ４０にも光が反射されることになる。その反射光をカメラ８４によって検出することによって、セパレータ４０の位置も検出できる。カメラ８４が四隅を見ているので、上記正極２４および負極３０と同様に、頂点近傍の辺の部分から辺全長を検出できる。

また、上記実施形態では、カメラ８４を４台設置している。しかし、視野が広いカメラであれば、たとえば、１台だけ設置してもよい。

また、上記実施形態では、セパレータ４０と重なる範囲において、負極３０の方が正極２４よりも大きい場合について説明した。しかし、逆に正極２４の方が大きくてもよい。

また、上記実施形態では、図１に示すように、正極リード１１および負極リード１２が外装１３材の同一端部から導出されている場合について説明した。しかし、これに限定されない。正極リード１１および負極リード１２がたとえば反対の端部から導出されてもよい。この場合、二次電池１０の発電要素１５を形成する際には、タブ部分２６、３４が相互に反対向きになるように負極３０と袋詰正極２０が積層される。

また、上記実施形態では、正極２４および負極３０に反射する反射する波長の光を投射していたが、正極２４および負極３０に吸収される波長の光を投射してもよい。この場合、カメラ８４は、光が吸収されて黒く見える範囲を撮像する。制御部１７０は、黒く見える範囲を最上位にある正極２４または負極３０の位置として検出する。

１０ 二次電池、
１５ 発電要素（積層体）、
２０ 袋詰正極、
２２ 正極活物質層、
２４ 正極、
２６ タブ部分、
３０ 負極、
３２ 負極活物質層、
３４ タブ部分、
４０ セパレータ、
４２ 接合部、
６０、６２、６４ 吸着コンベア、
７０、７２、７４、７６ 光源、
８０、８２、８４ カメラ、
１００ シート積層装置、
１１０ 積層ロボット、
１１２ Ｌ字状アーム、
１１４、１１６ 吸着ハンド、
１２０ 正極供給テーブル、
１２２ ＸＹステージ、
１２４ 支持台、
１２６ クランパ、
１３０ 負極供給テーブル、
１３２ ＸＹステージ、
１４０ 積層テーブル、
１４２ 載置部、
１４４ 駆動部、
１４６ クランパ、
１４６ａ 袋詰正極用アーム部材、
１４６ｂ 負極用アーム部材、
１４６ｃ 支持軸、
１４８ クランパ駆動部、
１５０ 撮像部、
１６０ 記憶部、
１７０ 制御部、
２００ 電極位置検出装置、
Ａ１ 第１押圧部、
Ａ２ 第２押圧部、
Ｂ１ 先端部分、
Ｂ２ 基端部分、
Ｃ１ 切欠き、
Ｄ１ 最奥部、
Ｅ１、Ｅ２ 開放端、
Ｅ３、Ｅ４ 縁部。

Claims (14)

1. 袋状に形成されたセパレータ内に第１電極が配置された袋詰電極と、前記第１電極とは異なる極性の第２電極とが交互に積層される際に、前記第１電極の位置を検出する電極位置検出装置であって、
   前記袋詰電極および前記第２電極が交互に積層される載置部と、
   前記載置部の最上位に前記袋詰電極が積層されると、前記袋詰電極を前記載置部に向けて押圧する第１押圧部と、
   前記第１押圧部によって前記載置部に向けて押圧された最上位の前記袋詰電極のセパレータを透過して、袋内の前記第１電極を撮像する撮像部と、
   前記撮像部によって撮像した前記第１電極の画像に基づいて、前記第１電極の位置を検出する検出部と、を有し、
   前記第１押圧部は、開口部が形成され、前記袋詰電極を押圧するときに、前記袋詰電極および前記第２電極を積層する積層方向から見て、前記第１電極における１つの頂点および当該頂点に連続する二辺を、前記セパレータを介して前記開口部に臨ませる電極位置検出装置。
2. 前記載置部の最上位に前記第２電極が積層されると、前記第２電極を前記載置部に向けて押圧する第２押圧部をさらに有し、
   前記撮像部は、前記第２押圧部によって前記載置部に向けて押圧された最上位の前記第２電極を撮像し、
   前記第２押圧部は、最上位の前記第２電極を押圧するときに、前記第２電極における１つの頂点および当該頂点に連続する二辺を臨ませ、
   前記検出部は、前記撮像部によって撮像した前記第２電極の画像に基づいて前記第２電極の位置を検出する請求項１に記載の電極位置検出装置。
3. 前記検出部は、前記第１電極および前記第２電極の相対的な位置関係をさらに検出する請求項２に記載の電極位置検出装置。
4. 前記第１押圧部は、前記積層方向と平行な回転軸を中心に回動自在に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極位置検出装置。
5. 前記第２押圧部は、前記積層方向と平行な回転軸を中心に回動自在に設けられている請求項４に記載の電極位置検出装置。
6. 前記第１押圧部と前記第２押圧部とは、前記回転軸が同軸である請求項５に記載の電極位置検出装置。
7. 前記第１押圧部と前記第２押圧部とは、回動する際の回転方向が同じである請求項６に記載の電極位置検出装置。
8. 前記回転方向は、前記第１押圧部が、押圧した前記袋詰電極のセパレータを前記積層方向から見て外方に引き伸ばす方向である請求項７に記載の電極位置検出装置。
9. 前記開口部は、前記積層方向から見て前記回転方向の下流側に向けて開放されたコの字状の切欠きである請求項８に記載の電極位置検出装置。
10. 前記第１押圧部は、前記切欠きよりも先端側の先端部分と基端側の基端部分との間において前記頂点を臨ませ、
    前記先端部分は、前記コの字状の開放側に向かう長さが前記基端部分よりも短く、前記積層方向から見て、前記頂点から連続する辺とは交差しない請求項９に記載の電極位置検出装置。
11. 前記撮像部により前記第１電極を撮像する際、前記先端部分および前記基端部分を、前記コの字状の開放側の端部同士により結ぶ線分上に、前記第１電極における一つの頂点が位置する請求項１０に記載の電極位置検出装置。
12. 前記第２押圧部は、前記回転軸に対して、前記第１押圧部から前記回転方向に９０度より大きく１８０度より小さい角度ずれて設けられ、
    前記第２押圧部および前記第１押圧部は、前記回転軸を中心に１８０度回転して、前記袋詰電極および前記第２電極をそれぞれ押圧する請求項７〜１１のいずれか１項に記載の電極位置検出装置。
13. 前記第１押圧部は、前記積層方向の上位側の面において前記開口部の縁部が面取りされている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電極位置検出装置。
14. 前記第１押圧部は、前記積層方向の下位側の面において前記開口部の縁部が面取りされている請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電極位置検出装置。