JP2018193233A - 循環装置及びそれを用いた電極積層装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高さを抑え、必要なワークの貯留数を得られる循環装置及び電極積層装置の提供。【解決手段】電極積層装置20は、供給装置23,24からワークを受取り、ワークを中間区間まで循環移動させる受取循環部31、36と、中間区間にて受取循環部31、36からワークを受取り、下降区間まで循環移動させる供給循環部32,37と、下降区間に位置するワークを外部に向けて排出する排出部と、を備え、受取循環部31,36は、循環動作すると共に供給装置23,24からワークを受け取る第1受取部34,39と、第1受取部34,39とは独立して循環経路に沿って循環動作すると共に供給装置からワークを受け取る第2受取部と、を有し、中間区間において、供給循環部32,37には、第1受取部34,39及び第2受取部から複数のワークを交互に受け取ると共に、受け取ったワークを蓄積するバッファ領域が設定されている。【選択図】図3
Description
本発明は、循環装置及びそれを用いた電極積層装置に関する。
製品の製造工程は、加工や処理を行う複数の工程よりなり、製造ラインは、各工程に対応して加工・処理を行う設備(製造装置)と、設備間でワークを搬送する搬送装置とによって構成される。例えば、積層型の電極組立体を有するリチウムイオン二次電池を製造する場合、概略として、シート状の正極及び負極を別個に製造する工程、搬送された複数の正極及び負極を積層した後、電極組立体とする工程、搬送された当該電極組立体をケース等の外装体に収容する工程を経て製造される。
ところで、製造ラインでは、各工程の能力(例えばマシンサイクルタイム)が異なる、または、加工・処理の過程で不良品が発生する、といったことがある。このような場合に、一部の設備に待ち時間が発生すると、設備の稼働率が低下する。この対策としては、搬送装置にワークを貯留するバッファ機能を持たせる、もしくは、設備間に搬送装置に加えバッファ装置を配置することが知られている。
例えば特許文献1に記載のバッファ機構は、上下に対となるスプロケットと、スプロケットに架け渡されたチェーンと、チェーン上に等間隔で配置された複数のトレーと、によりなる循環部を有している。この特許文献1では、循環部全体を上下動させることで、バッファ機能を実現させている。
特許文献1に記載のバッファ機構では、貯留できるワークの数を増やす場合には、循環部を上下方向に長くする必要がある。加えて、バッファ機能を発揮させるためには、循環部全体を上下方向にスライドさせる必要がある。このため、上述したようなバッファ機構を工場等に配置する際には、循環部の長さ以上に上下方向のスペースが必要になる。したがって、工場の天井高さなどの条件によっては、貯留できるワーク数が制限され、所望のバッファ機能が得られないことがある。
本発明の目的は、高さを抑えながら、必要なワークの貯留数を得られる循環装置及びそれを用いた電極積層装置を提供することである。
本発明の一態様に係る循環装置は、供給装置から供給されるシート状のワークを供給可能であり、上昇区間にて上昇し、上昇区間に続く中間区間にて上下方向に交差する方向に移動し、且つ、中間区間に続く下降区間にて下降する循環経路を形成するようにワークを循環させる循環装置であって、上昇区間にて供給装置からワークを受け取り、循環経路に沿ってワークを中間区間まで循環移動させる受取循環部と、中間区間にて受取循環部からワークを受け取り、循環経路に沿ってワークを下降区間まで循環移動させる供給循環部と、下降区間に位置するワークを外部に向けて排出する排出部と、を備え、受取循環部は、循環経路に沿って循環動作すると共に供給装置からワークを受け取る第1受取部と、第1受取部とは独立して循環経路に沿って循環動作すると共に供給装置からワークを受け取る第2受取部と、を有し、供給循環部には、第1受取部及び第2受取部から複数のワークを交互に受け取ると共に、受け取ったワークを蓄積するバッファ領域が中間区間に設定されている。
このような循環装置では、供給装置からワークを受け取る受取循環部は、第1受取部と、当該第1受取部とは独立して循環動作する第2受取部とを有しており、受取循環部に支持されるワークは、中間区間で供給循環部に供給される。このため、例えば第1受取部及び第2受取部の一方が循環して供給装置からワークを受け取っている間、第1受取部及び第2受取部の他方の循環を停止させ、当該他方に支持されたワークを中間区間で供給循環部に供給できる。このように第1受取部及び第2受取部を駆動させることによって、供給装置から受取循環部へのワークの供給を停止させることなく、受取循環部にて受け取ったワークをバッファ領域に蓄積することができる。また、循環装置におけるワークの貯留数は、中間区間に位置するバッファ領域の長さに応じて異ならせることができる。このため、バッファ領域の長さを調整することによって、受取循環部及び供給循環部の高さを変化させることなく、ワークの貯留数を増加させることができる。したがって、上記循環装置によれば、高さを抑えながら、必要なワークの貯留数を得ることができる。
供給循環部及び受取循環部は、平面視にて互いに並列に配置されてもよい。この場合、循環装置の大型化を抑えることができる。
バッファ領域では、供給循環部に支持されるワークは、上下方向に直交する水平方向に沿って移動してもよい。この場合、バッファ領域にて供給循環部に支持されるワークは、直立した状態または急角度で傾いた状態となる。このため、重力の作用によってワークの姿勢を自動で補正可能になる。
第1受取部は、循環経路に沿って循環動作する第1循環部材と、循環経路に沿って第1循環部材の一部に所定間隔で設けられると共にワークを支持する複数の第1支持部を含む第1支持グループとを有し、第2受取部は、第1循環部材とは独立して循環経路に沿って循環動作する第2循環部材と、循環経路に沿って第2循環部材の一部に所定間隔で設けられると共にワークを支持する複数の第2支持部を含む第2支持グループとを有し、供給循環部は、循環経路に沿って循環動作する第3循環部材と、循環経路に沿って第3循環部材の全体に所定間隔で設けられると共にワークを支持する複数の第3支持部とを有してもよい。この場合、バッファ領域にて、複数の第3支持部には、第1支持グループ内の複数の第1支持部に支持される複数のワークと、第2支持グループ内の複数の第2支持部に支持される複数のワークとが、交互に供給される。
バッファ領域内に位置する第3支持部の数は、第1支持部と第2支持部との合計数よりも大きくてもよい。この場合、バッファ領域内にワークを良好に蓄積できる。
第1受取部は、互いに離間して設けられる複数の第1支持グループを有し、第2受取部は、互いに離間して設けられる複数の第2支持グループを有し、第1支持グループと第2支持グループとは、循環経路に沿って交互に配置されてもよい。この場合、供給装置からの受取循環部へのワークの供給速度をより高速化できる。
排出部が複数のワークを外部に一度に排出する場合、第1支持グループに含まれる第1支持部の数と、第2支持グループに含まれる第2支持部の数とは、排出部にて外部に一度に排出されるワークの数に等しくてもよい。
本発明の他の一態様に係る電極積層装置は、上記循環装置と、供給循環部の下降区間側に配置され、ワークである電極が積層可能な複数の積層部を備える積層ユニットと、を備え、排出部は、下降区間に位置する複数の電極を、供給循環部より積層部上に一度に押し出す押出部であり、押出部によって電極が押し出される速度は、供給装置が電極を供給する速度より遅くされている。上記循環装置を用いることによって、当該電極積層装置の高さを抑えつつ、押出部によって電極が押し出される速度と、供給装置が電極を供給する速度とを異なるものにできる。
本発明によれば、高さを抑えながら、必要なワークの貯留数を得られる循環装置及びそれを用いた電極積層装置を提供される。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、本発明の実施形態に係る循環装置を含む電極積層装置を適用して製造される蓄電装置の内部を示す断面図である。図2は、図1のII−II線断面図である。図1及び図2において、蓄電装置1は、積層型の電極組立体を有するリチウムイオン二次電池である。
蓄電装置1は、例えば略直方体形状のケース2と、このケース2内に収容された電極組立体3とを備えている。ケース2は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されている。ケース2の内部には、図示はしないが、例えば非水系(有機溶媒系)の電解液が注液されている。ケース2上には、正極端子4及び負極端子5が互いに離間して配置されている。正極端子4は、絶縁リング6を介してケース2に固定され、負極端子5は、絶縁リング7を介してケース2に固定されている。また、電極組立体3とケース2の内側の側面及び底面との間には絶縁フィルムFが配置されており、当該絶縁フィルムFによってケース2と電極組立体3との間が絶縁されている。電極組立体3の下端は、絶縁フィルムFを介してケース2の内側の底面に接触している。電極組立体3とケース2との間にはスペーサSが設けられており、当該スペーサSによって電極組立体3とケース2との間に隙間が埋められている。スペーサSは、一枚または複数枚のシートを備えており、当該シートの枚数は電極組立体3の厚さによって変化し得る。
電極組立体3は、シート状の複数の正極8と複数の負極9(ワーク)とが袋状のセパレータ10を介して交互に積層された構造を有している。正極8は、袋状のセパレータ10に包まれている。袋状のセパレータ10に包まれた状態の正極8は、セパレータ付き正極11(ワーク)として構成されている。従って、電極組立体3は、複数のセパレータ付き正極11と複数の負極9とが交互に積層された構造を有している。なお、電極組立体3の両端に位置する電極は、負極9である。
正極8は、例えばアルミニウム箔からなる正極集電体である金属箔14と、この金属箔14の両面に形成された正極活物質層15とを有している。金属箔14は、平面視矩形状の箔本体部14aと、この箔本体部14aと一体化されたタブ14bとを有している。タブ14bは、箔本体部14aの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。そして、タブ14bは、セパレータ10の長手方向の側縁近傍において、セパレータ10を突き抜けている。タブ14bは、導電部材12を介して正極端子4に接続されている。なお、図2では、便宜上タブ14bを省略している。
正極活物質層15は、箔本体部14aの表裏両面に形成されており、例えば金属箔14においてタブ14b及びタブ14b側の縁部を除く領域に形成されている。正極活物質層15は、正極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウムまたは硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも1つとリチウムとが含まれる。
負極9は、例えば銅箔からなる負極集電体である金属箔16と、この金属箔16の両面に形成された負極活物質層17とを有している。金属箔16は、平面視矩形状の箔本体部16aと、この箔本体部16aと一体化されたタブ16bとを有している。タブ16bは、箔本体部16aの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。タブ16bは、導電部材13を介して負極端子5に接続されている。なお、図2では、便宜上タブ16bを省略している。
負極活物質層17は、箔本体部16aの表裏両面に形成されており、例えば金属箔16においてタブ14b及びタブ16b除く領域に形成されている。負極活物質層17は、負極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、SiOx(0.5≦x≦1.5)等の金属酸化物またはホウ素添加炭素等が挙げられる。
セパレータ10は、平面視矩形状を呈している。セパレータ10の形成材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、或いはポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、メチルセルロース等からなる織布または不織布等が例示される。
以上のように構成された蓄電装置1を製造する場合は、まずセパレータ付き正極11及び負極9を製作した後、セパレータ付き正極11と負極9とを交互に積層し、所定枚数のセパレータ付き正極11と負極9とよりなる積層体を形成する。形成された積層体は、次工程に搬送され、加圧によりセパレータ付き正極11及び負極9を密着させた後、セパレータ付き正極11及び負極9を固定することで電極組立体3を得る。続いて、セパレータ付き正極11のタブ14bを導電部材12を介して正極端子4に接続すると共に、負極9のタブ16bを導電部材13を介して負極端子5に接続する。そして、電極組立体3及びスペーサSをケース2内に収容する。
(第1実施形態)
次に、図3〜図6を参照して、第1実施形態に係る電極積層装置を説明する。図3は、第1実施形態に係る電極積層装置を示す概略側面図である。図4は、図3に示された負極搬送ユニットの拡大斜視図である。図5は、図3に示された負極搬送ユニットの概略側面図である。図6は、図3に示された負極搬送ユニットの概略平面図である。なお、図6では負極9を省略している。第1実施形態の電極積層装置20は、セパレータ付き正極11と負極9とを交互に積層する装置である。また、後述するように、電極積層装置20では、複数のセパレータ付き正極11が一度に積層部に供給されると共に、複数の負極9が一度に積層部に供給される。なお、複数のセパレータ付き正極11(複数の負極9)が一度に供給されるとは、完全に同一のタイミングで供給されなくてもよく、多少の時間差を持って供給されることも含む。
次に、図3〜図6を参照して、第1実施形態に係る電極積層装置を説明する。図3は、第1実施形態に係る電極積層装置を示す概略側面図である。図4は、図3に示された負極搬送ユニットの拡大斜視図である。図5は、図3に示された負極搬送ユニットの概略側面図である。図6は、図3に示された負極搬送ユニットの概略平面図である。なお、図6では負極9を省略している。第1実施形態の電極積層装置20は、セパレータ付き正極11と負極9とを交互に積層する装置である。また、後述するように、電極積層装置20では、複数のセパレータ付き正極11が一度に積層部に供給されると共に、複数の負極9が一度に積層部に供給される。なお、複数のセパレータ付き正極11(複数の負極9)が一度に供給されるとは、完全に同一のタイミングで供給されなくてもよく、多少の時間差を持って供給されることも含む。
図3に示されるように、電極積層装置20は、負極搬送ユニット21と、正極搬送ユニット22と、負極供給用コンベア23と、正極供給用コンベア24と、電極積層部25と、電極供給センサ26,27と、積層位置センサ28,29と、コントローラ30とを備えている。負極搬送ユニット21及び正極搬送ユニット22は、図3に示される方向Xに並んで配置されている。より具体的には、電極積層装置20は、負極供給用コンベア23、負極搬送ユニット21、電極積層部25、正極搬送ユニット22、及び正極供給用コンベア24が、方向Xに沿って順番に並んで配置されている。方向Xは、水平方向における所定の一方向である。また、図3に示される方向Yは、水平方向において方向Xと直交する方向である。図3に示される方向Zは、方向X,Yと直交する方向であって、上下方向である。
負極搬送ユニット21は、負極供給用コンベア23から供給される負極9(ワーク)を受け取ると共に、当該負極9を貯めながら順次搬送するユニットである。負極搬送ユニット21に供給された負極9は、方向Yに沿って見て反時計回りに循環搬送される。負極搬送ユニット21は、負極供給用コンベア23から供給される負極9を受け取って支持すると共に負極9を循環移動させる受取循環装置31(受取循環部)と、受取循環装置31から供給される負極9を受け取って支持すると共に電極積層部25側へ循環移動させる供給循環装置32(供給循環部)と、受取循環装置31及び供給循環装置32を駆動する駆動部33とを備えている。このように負極搬送ユニット21が受取循環装置31及び供給循環装置32等を備えることから、負極搬送ユニット21は、ワークである電極を循環搬送する循環装置とも呼称できる。
まず、負極搬送ユニット21の受取循環装置31を説明する。図7は、受取循環装置31を示す概略側面図である。図3〜図7に示されるように、受取循環装置31は、方向Yにおいて供給循環装置32と隣り合うように配置されている二つの受取部34,35から構成されている。受取部34,35は、互いに独立して循環動作するように制御されており、互いに略同一形状を呈している。このため以下では、受取部34について詳細に説明し、受取部35については受取部34との相違点を主に説明する。なお、図6に示されるように、方向Zから見た場合、受取部34,35は、後述する無端状のベルトの部分が、互いに並列に配置されており、且つ、供給循環装置32に対しても並列に配置されている。すなわち、方向Zから見て、受取循環装置31と供給循環装置32とは、互いに並列に配置されている。
受取部34は、後述する循環経路に沿って循環動作すると共に負極供給用コンベア23から供給された負極9を受け取る部分(第1受取部)である。受取部34は、方向Yにおいて受取部35を挟んで供給循環装置32の反対側(図3における紙面表側)に位置している。受取部34は、方向Yに沿って見て反時計回りに循環動作する第1循環部材41(第1循環部材)と、第1循環部材41の一部に所定間隔で設けられると共に負極9を支持する複数の第1支持部42から構成される第1支持グループ43と、4つのローラ44a〜44dとを有している。
第1循環部材41は、例えば無端状のベルトで構成されている部分である。第1循環部材41は、方向Yから見て各角部が丸まっている略矩形状を呈するように、4つのローラ44a〜44dに掛け渡されている。このため、第1循環部材41は、ローラ44a〜44dの回転に伴って連れ回る。具体的には、ローラ44aに駆動部33が接続されており、駆動部33によるローラ44aの回転制御によって、第1循環部材41が回転または停止する。このように第1循環部材41が反時計回りに回転(周回)することによって、第1循環部材41は、方向Zに沿って上昇し、方向Xに沿って負極供給用コンベア23側から電極積層部25側へ移動し、そして方向Zに沿って下降する循環経路を形成するように循環する。なお、負極搬送ユニット21において、第1循環部材41を含む受取循環装置31と、供給循環装置32とは、互いに同一方向(反時計回り)に沿って循環する。このため、負極搬送ユニット21の受取循環装置31と供給循環装置32とのそれぞれは、上記循環経路を形成するように循環する。
以下では図7に示されるように、第1循環部材41等の負極搬送ユニット21の各循環部材が上昇する区間を上昇区間E1とし、各循環部材が下降する区間を下降区間E2とする。また、上昇区間及び下降区間以外において各循環部材が移動(周回)する区間を中間区間とする。ここで、各循環部材の循環経路において、上昇区間E1から下降区間E2までの間に位置する中間区間を、「上昇区間に続く中間区間(以下、単に「中間区間E3」と省略する)」とする。また、当該循環方向において、下降区間E2から上昇区間E1までの間に位置する中間区間を、「下降区間に続く中間区間(以下、単に「中間区間E4」と省略する)」とする。したがって、図7では供給循環装置32(より具体的には、第1循環部材41)の各区間が示されているが、これらの区間は、負極搬送ユニット21の全ての構成要素にて同様に規定される。このため以下では、例えば供給循環装置32においても、上昇区間E1等として記載する。なお、中間区間E3,E4は、各循環部材が方向Xに沿って水平移動する区間(以下、単に「水平移動区間」とする)を含んでいる。
第1支持部42は、略平板形状を呈する一枚の板から構成されており、第1循環部材41の循環経路に沿って、第1循環部材41の一部に所定間隔で設けられている。図8(a)は、第1支持部が第1循環部材に取り付けられている状態を示す図である。図8(a)においては、方向Yのみが示されている。図4及び図8(a)に示されるように、第1支持部42は、略U字板形状を呈しており、その先端部が切り欠かれている。方向Yに沿った第1支持部42の幅Aは、方向Yに沿った受取部34,35の合計長さと同程度である。方向Yに直交する方向に沿った第1支持部42の長さL(もしくは、第1支持部42の第1循環部材41からの突出量)は、方向Yに直交する方向に沿った負極9の長さよりも短くなっている。このため、例えば負極9を支持する第1支持部42が中間区間E3に位置するとき、負極9の少なくとも一部は、第1支持部42よりも上側に飛び出す。中間区間E3に位置する負極9において第1支持部42から上側に飛び出した部分は、後述する押出装置に接触する部分である。
第1支持部42は、U字板形状を呈する本体部42a、及び本体部42aと第1循環部材41とをつなぐ接合部42bを有している。本体部42aにおいて切り欠かれていない部分には、負極9が配置される台座部が設けられてもよい。この場合、負極9が第1循環部材41及び受取部35(特に後述する第2循環部材45)に接することを防止できる。接合部42bは、第1循環部材41の外表面に固定されていると共に、第1循環部材41の循環方向に直交する方向に沿って当該外表面から突出している部分である。ここで、本体部42aは、第1循環部材41だけでなく、受取部35(特に後述する第2循環部材45)に対して離間するように設けられている。加えて、接合部42bは、受取部35(特に後述する第2循環部材45)に接しないように設けられている。第1支持部42は、上昇区間E1において、負極供給用コンベア23によって供給される負極9を受け取って、負極9を支持する。また、第1支持部42に支持された負極9は、中間区間E3にて供給循環装置32に供給される。中間区間E3において、第1支持部42に支持された負極9の供給循環装置32への移送の詳細については、後述する。
第1支持グループ43は、上述したように複数の第1支持部42から構成されている支持部の集合体であり、第1循環部材41の一部に設けられている。第1支持グループ43においては、複数の第1支持部42が所定間隔にて配置されている。第1実施形態では、第1循環部材41には複数(2つ)の第1支持グループ43が互いに離間して設けられている。第1循環部材41の循環経路に沿って、第1支持グループ43同士の間には、第1支持部42が設けられない。
ローラ44a〜44dは、互いに略同一形状を有する回転部材である。ローラ44aは、駆動部33によってその回転が制御される駆動部材である。ローラ44b〜44dは、ローラ44aの駆動に応じて回転または停止する従動部材である。ローラ44a,44bは、方向Xにおいて負極供給用コンベア23側に配置され、ローラ44c,44dは、方向Xにおいて電極積層部25側に配置されている。また、ローラ44aは、方向Zにおいて負極供給用コンベア23及びローラ44bの下側に位置すると共に、ローラ44bと重なっている。同様に、ローラ44dは、方向Zにおいて負極供給用コンベア23及びローラ44cの下側に位置すると共に、ローラ44cと重なっている。ローラ44a,44dの高さは略同一であり、ローラ44b,44cの高さは略同一である。方向Xに沿ったローラ44b,44cの間隔は、方向Zに沿ったローラ44a,44bの間隔よりも長い。例えば、方向Xに沿ったローラ44b,44cの間隔は、方向Zに沿ったローラ44a,44bの間隔の3倍〜10倍である。この場合、第1支持グループ43内の第1支持部42の最大数を増やしつつ、受取部34の全高を抑えることができる。なお、受取部34の全高とは、地面から受取部34において最も高い点までの距離に相当する。
受取部35は、受取部34とは独立して上記循環経路に沿って循環動作すると共に負極供給用コンベア23から負極9を受け取る部分(第2受取部)である。このため、受取部35は、受取部34とは異なるタイミングにて負極供給用コンベア23から供給された負極9を受け取り、負極9を支持する。受取部35は、方向Yにおいて供給循環装置32と受取部34との間に位置している。受取部35は、第2循環部材45と、負極9を支持する複数の第2支持部46から構成される第2支持グループ47と、4つのローラ48a〜48dとを有している。
第2循環部材45は、第1循環部材41と同様の構成及び形状を有する。このため、第2循環部材45は、方向Yから見て各角部が丸まっている略矩形状を呈するように、4つのローラ48a〜48dに掛け渡されている。ローラ48a〜48bのそれぞれは、対応するローラ44a〜44bと方向Yにおいて互いに離間している。ローラ48aに駆動部33が接続されており、駆動部33によるローラ48aの回転制御によって、第2循環部材45が回転または停止する。第2循環部材45は、第1循環部材41と同様に、上記循環経路を形成するように循環動作する。
図8(b)は、第2支持部が第2循環部材に取り付けられている状態を示す図である。図4及び図8(b)に示されるように、第2支持部46は、略板形状を呈し、第2循環部材45の循環経路に沿って、第2循環部材45の一部に所定間隔で設けられている。第2支持部46の方向Yに沿った幅は、第1支持部42の幅Aと同一又は略同一である。第2支持部46の方向Yに直交する方向に沿った長さは、第1支持部42の長さLと同一又は略同一である。隣り合う第2支持部46同士の間隔(所定間隔)は、隣り合う第1支持部42同士の間隔(所定間隔)と略同一である。第2支持部46は、左右対称であることを除き、第1支持部42と同様の形状を呈しており、U字板形状を呈する本体部46a、及び本体部46aと第2循環部材45とをつなぐ接合部46bを有している。接合部46bは、第2循環部材45の外表面に固定されていると共に、第2循環部材45の循環方向に直交する方向に沿って当該外表面から突出している部分である。ここで、本体部46aは、第1循環部材41及び第2循環部材45に対して離間するように設けられている。加えて、接合部46bは、第1循環部材41(受取部34)に接しないように設けられている。第2支持部46は、第1支持部42と同様に、上昇区間E1において負極9を受け取って、負極9を支持する。また、第2支持部46に支持された負極9は、中間区間E3にて供給循環装置32に供給される。中間区間E3において、第2支持部46に支持された負極9の供給循環装置32への移送の詳細については、後述する。
第2支持グループ47は、第1支持グループ43と同様に第2循環部材45に複数(2つ)設けられており、これらの第2支持グループ47は、互いに離間して設けられている。第2支持グループ47に含まれる第2支持部46の数は、第1支持グループ43に含まれる第1支持部42の数と同一である。各第2支持グループ47は、上記循環経路に沿って第1支持グループ43同士の間に位置している。このため、受取循環装置31においては、上記循環経路に沿って第1支持グループ43と第2支持グループ47とが交互に配置される。これにより負極9は、第1支持グループ43と第2支持グループ47とに対して、交互に供給される。
ローラ48a〜48dは、受取部34のローラ44a〜44dと略同一形状を有しており、ローラ44a〜44dに対応するように設けられている。例えば、ローラ48aは、方向Yから見てローラ44aと略一致するように重なっている。このため、受取部35の全高は、受取部34と同様に抑えられる。なお、ローラ48a〜48dは、方向Yにおいてローラ44a〜44dと離間しており、ローラ44a〜44dとは独立して駆動される。なお、ローラ48aは、駆動部33によってその回転が制御される駆動部材である。ローラ48b〜48dは、ローラ48aの駆動に応じて回転または停止する従動部材である。
次に、負極搬送ユニット21の供給循環装置32を説明する。供給循環装置32は、第3循環部材51と、複数の第3支持部52と、4つのローラ53a〜53dとを有している。
第3循環部材51は、第1循環部材41及び第2循環部材45と同様に、例えば無端状のベルトで構成されている部分である。第3循環部材51は、方向Yから見て各角部が丸まっている略矩形状を呈するように、4つのローラ53a〜53dに掛け渡されている。このため、第3循環部材51は、ローラ53a〜53dの回転に伴って連れ回る。具体的には、ローラ53aに駆動部33が接続されており、駆動部33によるローラ53aの回転制御によって、第3循環部材51が回転または停止する。このように第3循環部材51が反時計回りに回転(周回)することによって、第3循環部材51は、第1循環部材41及び第2循環部材45と同様の循環経路を形成するように循環する。
第3支持部52は、第1支持部42及び第2支持部46と類似する形状(板形状)を呈しているが、サイズは異なる。第3支持部52は、第3循環部材51の循環経路に沿って、第3循環部材51に所定間隔で設けられている。第3支持部52の方向Yに沿った幅は、第1支持部42の幅Aと同一又は略同一であり、方向Yに沿った負極9の長さよりも短くなっている。第3支持部52の方向Yに直交する方向に沿った長さは、第1支持部42の長さLよりも大きくなっている。図3〜図5では省略されているが、第3支持部52は、第3循環部材51の全体に設けられている。隣り合う第3支持部52同士の間隔(所定間隔)は、隣り合う第1支持部42同士の間隔、及び隣り合う第2支持部46同士の間隔と略同一である。第3支持部52は、略U字板形状を呈しており、その先端部が切り欠かれている。第3支持部52は、中間区間E3にて第1支持グループ43及び第2支持グループ47から複数の負極9を交互に受け取る(詳細については、後述する)。また、第3支持部52に支持された負極9は、第3循環部材51の循環動作に伴って下降区間E2(図7を参照)に移動する。
ローラ53a〜53dは、互いに略同一形状を有する回転部材である。本実施形態では、ローラ53a〜53dは、ローラ44a〜44d,48a〜48よりも大きく設定されているが、これに限られない。ローラ53a〜53dは、ローラ44a〜44d,48a〜48と同一の大きさを有してもよいし、小さくてもよい。ローラ53aは、駆動部33によってその回転が制御される駆動部材である。ローラ53b〜53dは、ローラ53aの駆動に応じて回転または停止する従動部材である。ローラ53a,53bは、方向Xにおいて負極供給用コンベア23側に配置され、ローラ53c,53dは、方向Xにおいて電極積層部25側に配置されている。また、ローラ53aは、方向Zにおいて負極供給用コンベア23及びローラ53bの下側に位置すると共に、ローラ53bと重なっている。同様に、ローラ53dは、方向Zにおいて負極供給用コンベア23及びローラ53cの下側に位置すると共に、ローラ53cと重なっている。ローラ53a,53dの高さは略同一であり、ローラ53b,53cの高さは略同一である。方向Xに沿ったローラ53b,53cの間隔は、方向Zに沿ったローラ53a,53bの間隔よりも長い。例えば、方向Xに沿ったローラ53b,53cの間隔は、方向Zに沿ったローラ53a,53bの間隔の3倍〜10倍である。この場合、供給循環装置32の全高を抑えることができる。加えて、中間区間E3(図7を参照)において、受取循環装置31から受け取った負極9を蓄積する領域(以下、「バッファ領域BR」とする。図4〜図6を参照。)を、供給循環装置32に設定できる。
第1実施形態では、図4〜図6に示されるバッファ領域BRは、中間区間E3内であって、第3循環部材51が水平方向に延びている領域である。このため、バッファ領域BRの少なくとも一部は、中間区間E3内の水平移動区間に設定される。よって、バッファ領域BRの少なくとも一部では、供給循環装置32に支持される負極9は、水平方向に沿って移動する。バッファ領域BRは、中間区間E3内であって、第1循環部材41、第2循環部材45、及び第3循環部材51が水平方向に延びており、且つ、方向Yにおいて受取循環装置31及び供給循環装置32が互いに重なる領域であることが好ましい。以下では、中間区間E3内であって、方向Yにおいて受取循環装置31と供給循環装置32とが互いに重なる領域も、バッファ領域BRとする。すなわち、バッファ領域BRは、供給循環装置32だけでなく、受取循環装置31にも設定される。また以下では、第1支持グループ43に含まれる複数の負極9の集合体を「1ブロックの負極9」と定義する。この場合、バッファ領域BRでは、供給循環装置32は、複数ブロックの負極9(例えば、3ブロック〜10ブロックの負極9)を蓄積できる。したがって、バッファ領域BR内に位置する第3支持部52の数は、第1支持グループ43に含まれる第1支持部42の数と、第2支持グループ47に含まれる第2支持部46の数との合計よりも多い。
ローラ53a,53bは、方向Xにおいてローラ44a,44b(及びローラ48a,48b)よりも電極積層部25側に位置している。同様に、ローラ53c,53dは、方向Xにおいてローラ44c,44d(及びローラ48c,48d)よりも電極積層部25側に位置している。このため、供給循環装置32は、方向Xにおいて受取循環装置31よりも電極積層部25側に位置している。これにより、受取循環装置31が負極供給用コンベア23から負極9を供給される際、供給循環装置32によって阻害されにくくなる。加えて、供給循環装置32から電極積層部25に負極9が供給される際、受取循環装置31によって阻害されにくくなる。
また方向Zにおいて、ローラ53b,53cの最も高い点は、ローラ44b,44c(及びローラ48b,48c)の最も高い点と略同一となっている。このため、第3循環部材51においてローラ53b,53cの間に位置する部分の高さは、第1循環部材41においてローラ44b,44cの間に位置する部分の高さ、及び、第2循環部材45においてローラ48b,48cの間に位置する部分の高さと略同一になる。したがって、中間区間E3において、第1支持部42及び第2支持部46に支持される負極9の高さと、第3支持部52に支持される負極9の高さとが略同一になっている。
駆動部33は、受取循環装置31及び供給循環装置32の循環動作を制御する部分である。具体的には、受取循環装置31と、受取部34と、受取部35との循環動作を制御する部分である。より具体的には、駆動部33は、ローラ44a,48a,53aを独立して回転させる部分である。このため、駆動部33は、第1循環部材41の循環と、第2循環部材45の循環と、第3循環部材51の循環とを、それぞれ独立して実施できる。例えば、駆動部33は、第1循環部材41の循環動作を停止させながら、第2循環部材45及び第3循環部材51を循環動作させることができる。駆動部33は、例えば複数のモータから構成されている。
図3に戻って、正極搬送ユニット22は、セパレータ付き正極11(ワーク)を貯めながら順次搬送するユニットである。正極搬送ユニット22に供給されたセパレータ付き正極11は、方向Yに沿って見て時計回りに循環搬送される。正極搬送ユニット22は、正極供給用コンベア24から供給されるセパレータ付き正極11を受け取って支持すると共にセパレータ付き正極11を循環移動させる受取循環装置36と、受取循環装置36から供給されたセパレータ付き正極11を支持して電極積層部25側へ循環移動させる供給循環装置37と、受取循環装置36及び供給循環装置37を駆動する駆動部38とを備えている。このように正極搬送ユニット22が受取循環装置36及び供給循環装置37等を備えることから、正極搬送ユニット22は、ワークである電極を循環搬送する循環装置とも呼称できる。
受取循環装置36は、負極搬送ユニット21の受取循環装置31と略同一形状を有している。このため、以下では、受取循環装置36の構成要素を端的に説明する。受取循環装置36は、受取循環装置31と同様に、方向Yにおいて供給循環装置37と隣り合うように配置されている二つの受取部39,40(第1及び第2受取部)から構成されている。受取部39は、時計回りに循環する循環部材39a(第1循環部材)と、循環部材39aに所定間隔で設けられる複数の支持部39b(第1支持部)とを有している。循環部材39aの一部には、複数の支持部39bから構成される支持グループ39c(第1支持グループ)が設けられている。また、受取部40は、時計回りに循環する循環部材40a(第2循環部材)と、循環部材40aに所定間隔で設けられる複数の支持部40b(第2支持部)とを有している。循環部材40aの一部には、複数の支持部40bから構成される支持グループ40c(第2支持グループ)が設けられている。
供給循環装置37は、負極搬送ユニット21の供給循環装置32と略同一形状を有している。このため、以下では、供給循環装置37の構成要素を端的に説明する。供給循環装置37は、時計回りに循環する循環部材37a(第3循環部材)と、循環部材37aの全体に所定間隔で設けられる複数の支持部37b(第3支持部)とを有している。支持部37bは、中間区間にて支持グループ39c,40cから複数のセパレータ付き正極11を交互に受け取る。
駆動部38は、駆動部33と同様に、受取循環装置36及び供給循環装置37の循環動作を制御する部分である。具体的には、受取循環装置36と、受取部39と、受取部40との循環動作を制御する部分である。このため、駆動部33は、循環部材37a,39a,40aの循環を、それぞれ独立して実施できる。例えば、駆動部38は、循環部材39aの循環動作を停止させながら、循環部材37a,40aを循環動作させることができる。駆動部38は、例えば複数のモータから構成されている。
負極供給用コンベア23は、負極9を負極搬送ユニット21に向けて方向Xに沿って搬送し、負極搬送ユニット21の受取部34,35に負極9を供給する供給装置である。負極供給用コンベア23は、負極供給用コンベア23の循環方向に沿って等間隔に設けられた複数の爪部23aを有する。爪部23aは、上記循環方向に直交する方向に延び、負極9の搬送方向後方の端部に当接する。これにより、負極9は、負極搬送ユニット21に対して一定の間隔で供給されるようになっている。
正極供給用コンベア24は、セパレータ付き正極11を正極搬送ユニット22に向けて方向Xに沿って搬送し、正極搬送ユニット22の受取部39,40にセパレータ付き正極11を供給する供給装置である。正極供給用コンベア24は、正極供給用コンベア24の循環方向に沿って等間隔に設けられた複数の爪部24aを有する。爪部24aは、上記循環方向に直交する方向に延び、セパレータ付き正極11の搬送方向後方の端部に当接する。これにより、セパレータ付き正極11は、正極搬送ユニット22に対して一定の間隔で供給されるようになっている。
電極積層部25は、負極搬送ユニット21から供給される負極9を収容すると共に、正極搬送ユニット22から供給されるセパレータ付き正極11を収容する部分(積層ユニット)である。電極積層部25内では、負極9及びセパレータ付き正極11が交互に積層される。方向Yに沿って見て、電極積層部25は、負極搬送ユニット21と正極搬送ユニット22との間に配置されている。電極積層部25は、方向Zに沿って配置されている複数の積層部を有する。積層部は、負極9及びセパレータ付き正極11が交互に積層可能な部分である。また、電極積層部25は、各積層部に対向する複数の挟持部を備えてもよい。挟持部は、積層された負極9及びセパレータ付き正極11を挟持可能に設けられる。加えて、電極積層部25は、積層部上に積層される負極9及びセパレータ付き正極11の位置を規定するための側壁部を備えてもよい。側壁部は、例えば、方向Xにおける電極積層部25の両端に設けられる。
また、電極積層装置20は、押出ユニット61と、押出ユニット62とを備えている。
押出ユニット61は、負極9を外部である電極積層部25に排出する排出部である。より具体的には、押出ユニット61は、下降区間E2(図7を参照)に位置する供給循環装置32の第3支持部52に支持された複数の負極9を、負極搬送ユニット21の外部である電極積層部25に向けて一度に押し出す押出部である。このため、押出ユニット61は、電極積層部25に負極9を効率よく供給できる。押出ユニット61は、複数の負極9を一緒に押す1対の押し部材63を備え、押し部材63は、シャフト状をなし、第3支持部52の両側にて、Z方向に延びるように配置される。また、押出ユニット61は、押し部材63を電極積層部25側に移動させる駆動部64を有している。駆動部64は、モータ及びリンク機構から構成されている。
押出ユニット61によって一度に押し出される負極9の枚数は、負極搬送ユニット21と、電極積層部25と、押し部材63との寸法によって変化する。押出ユニット61によって一度に押し出される負極9の枚数は、第1支持グループ43に含まれる第1支持部42の数(第2支持グループ47に含まれる第2支持部46の数)と等しくなるように設定されることが好ましい。
押出ユニット62は、セパレータ付き正極11を外部である電極積層部25に排出する排出部である。より具体的には、押出ユニット62は、下降区間に位置する供給循環装置37の支持部37bに支持された複数のセパレータ付き正極11を、正極搬送ユニット22の外部である電極積層部25に向けて一度に押し出す押出部である。押出ユニット62は、複数のセパレータ付き正極11を一緒に押す1対の押し部材65と、この押し部材65を電極積層部25側に移動させる駆動部66とを有している。駆動部66は、モータ及びリンク機構から構成されている。押出ユニット62によって一度に押し出されるセパレータ付き正極11の枚数は、支持グループ39cに含まれる支持部39bの数(支持グループ40cに含まれる支持部40bの数)と等しくなるように設定されることが好ましい。
このような押出ユニット61,62を用いることにより、電極積層装置20は、負極供給用コンベア23から順次負極搬送ユニット21へ搬送された負極9のうち、複数枚を一度に電極積層部25に供給できる。また、電極積層装置20は、正極供給用コンベア24から順次正極搬送ユニット22へ搬送されたセパレータ付き正極11も、一度に複数枚電極積層部25に供給できる。
電極供給センサ26は、負極供給用コンベア23の負極搬送ユニット21側の端部付近に配置され、負極9、または爪部23aと負極9の有無を検知する。電極供給センサ26は、爪部23a又は負極9の有無を示す検知信号を定期的にコントローラ30に送信する。
電極供給センサ27は、正極供給用コンベア24の正極搬送ユニット22側の端部付近に配置され、セパレータ付き正極11、または爪部24aとセパレータ付き正極11の有無を検知する。電極供給センサ27は、爪部24a又はセパレータ付き正極11の有無を示す検知信号を定期的にコントローラ30に送信する。
積層位置センサ28は、供給循環装置32において負極9を支持した第3支持部52のうちの最も下流側の第3支持部52が予め定められた積層位置(例えば、電極積層部25の最下段の積層部に対応する位置)に到達したことを検知する。積層位置センサ28の高さ位置は、固定されている。積層位置センサ28は、負極9を支持した第3支持部52が積層位置に到達したことを検知すると、その旨を示す検知信号をコントローラ30に送信する。
積層位置センサ29は、供給循環装置37においてセパレータ付き正極11を支持した支持部37bのうちの最も下流側の支持部37bが予め定められた積層位置に到達したことを検知する。積層位置センサ29の高さ位置は、固定されている。積層位置センサ29は、セパレータ付き正極11を支持した支持部37bが積層位置に到達したことを検知すると、その旨を示す検知信号をコントローラ30に送信する。
コントローラ30は、CPU、RAM、ROM及び入出力インターフェース等から構成されている制御部である。コントローラ30は、各部(例えば、負極搬送ユニット21、正極搬送ユニット22、負極供給用コンベア23、正極供給用コンベア24、押出ユニット61、及び押出ユニット62)を制御する。具体例としては、コントローラ30は、第1支持グループ43及び第2支持グループ47の位置を制御するため、駆動部33の動作を制御する。他の具体例としては、コントローラ30は、押出ユニット61の押し部材63を駆動させるため、駆動部64の動作を制御する(すなわち、押出ユニット61の動作を制御する)。また、コントローラ30は、電極供給センサ26,27及び積層位置センサ28,29と接続されており、これらのセンサからの検知信号を受信可能となっている。コントローラ30は、各センサからの検知信号、及びROMに保存されたプログラムに基づき制御内容を決定し、各部を制御する。
続いて、図9〜図11を用いて、コントローラ30による負極搬送ユニット21(特に、図3〜図7に示される受取循環装置31及び供給循環装置32)の動作制御の一例について説明する。なお、正極搬送ユニット22の動作は、負極搬送ユニット21と同一である。このため、正極搬送ユニット22の動作の説明等は省略する。
まず、図9を用いて、受取循環装置31の受取部34の制御フローについて説明する。図9は、受取部34の制御フローを示すフローチャートである。第1実施形態では一例として、負極9が受取部34に最初に供給され、その次に負極9が受取部35に供給されるものとする。そして、負極9は、受取部34,35に交互に供給されるものとする。なお、異常時、例えば負極供給用コンベア23からの電極の供給に欠品があった場合の運転状態についての説明等は、省略する。
図9において、コントローラ30は、例えば電極積層装置20を含む製造ラインの稼働開始のトリガ(オペレータ等による入力など)を受けて、受取部34の第1循環部材41の循環動作を開始する。続いて、コントローラ30は、受取部34が電極を取り込んでいるか否かを判定する(ステップS101)。ステップS101では、コントローラ30は、例えば電極供給センサ26等を用いて、受取部34に設けられた2つの第1支持グループ43の内、負極供給用コンベア23に近い第1支持グループ43が上昇区間E1(図7を参照)の電極取り込み位置に到達し、当該第1支持グループ43内の第1支持部42に負極9が供給されているか否かを判定する。例えば第1支持グループ43が中間区間E4等に位置しており、第1支持部42に負極9が供給されていないと判定された場合(ステップS101:NO)、コントローラ30は、受取部34の循環動作を続ける(すなわち、再度ステップS101を実施する)。なお、電極取り込み位置とは、負極供給用コンベア23にて第1支持部42(及び第2支持部46)が負極9を受け取ることができる位置である。
第1支持部42に負極9が供給されていると判定されたとき(ステップS101:YES)、コントローラ30は、第1循環部材41の循環動作を切り替える。具体的には、第1循環部材41において互いに隣接する第1支持部42間の距離の移動量を1とした場合、負極9が負極供給用コンベア23から一枚供給された後、第1循環部材41の循環経路に沿って各第1支持部42が移動量1だけ移動するように、第1循環部材41を循環させる(ステップS102)。
次に、コントローラ30は、第1支持グループ43内の全ての第1支持部42に負極9が支持されているか否かを判定する(ステップS103)。第1支持グループ43内の全ての第1支持部42に負極9が支持されていないと判定されたとき(ステップS103:NO)、ステップS101に戻る。そして、第1支持グループ43内の全ての第1支持部42に負極9が支持されていると判定されるまで、ステップS101〜S103を繰り返し実施する。
第1支持グループ43内の全ての第1支持部42に負極9が支持されていると判定されたとき(ステップS103:YES)、コントローラ30は、負極9を支持する第1支持部42を有する第1支持グループ43をバッファ領域BRまで移動させる(ステップS104)。ステップS104では、上昇区間E1(図7を参照)に位置していた第1支持グループ43をバッファ領域BRまで移動させる。ステップS104における第1循環部材41の循環速度は、少なくともステップS102における第1循環部材41の循環速度よりも速い。ステップS104による第1支持グループ43の移動開始と同時に、受取部35の第2支持グループ47が上昇区間E1まで移動し、受取部35に対する負極9の供給が開始される(詳細は後述する)。
ステップS104では、バッファ領域BR内にて受取循環装置31から負極9を受け取り可能な第3支持部52において、負極9を支持しておらず、且つ、方向Xにおいて最も電極積層部25側に近い第3支持部52と、第1支持グループ43内の第1支持部42において最初に負極9を支持した第1支持部42とが、方向Yにおいて互いに重なるように、第1支持グループ43を移動させる。例えば、バッファ領域BRにて供給循環装置32に支持される負極9が存在しない場合、全ての第1支持部42に負極9が支持された第1支持グループ43は、バッファ領域BR内にて受取循環装置31から負極9を受け取り可能な第3支持部52において、方向Xに沿って最も電極積層部25側に位置する第3支持部52に重なるように移動する。また、バッファ領域BRにて供給循環装置32に1または複数のブロック分の負極9が既に貯留されている場合、全ての第1支持部42に負極9が支持された第1支持グループ43は、バッファ領域BR内の第3支持部52において、負極9を支持しておらず、且つ、方向Xにおいて最も電極積層部25側に近い第3支持部52に重なるように移動する。なお、ステップS104において第1支持グループ43が停止する位置は、例えば公知のセンサ等を用い、バッファ領域BRにおける供給循環装置32内の負極9の有無及び位置によって定められる。
次に、受取部34から供給循環装置32へ負極9を供給する(ステップS105)。ステップS105では、第1循環部材41の循環動作が停止されている間に、第1支持グループ43内の全ての第1支持部42に支持される負極9を、バッファ領域BR内の第3支持部52に供給する。このとき、方向Yに沿って負極9を移動させる押出装置(図示しない)を用いて、第1支持グループ43内の全ての負極9を、受取部34から供給循環装置32に同時に移送する。この押出装置は、例えば、方向Xに延びるシャフト状の押し部材である。押出装置は、各負極9において第1支持部42より上側に飛び出している部分に当接し、各負極9を方向Yに沿って押し出して移動させる。また、当該押出装置は、方向Xに沿って移動可能であってもよい。この場合、バッファ領域BRにおける第1支持グループ43の位置によらず、押出装置を用いた受取循環装置31から供給循環装置32への1ブロックの負極9の同時供給が実施可能になる。また、当該押出装置は、移動はせず、バッファ領域BRの全長にわたって設けられていてもよい。
次に、コントローラ30は、第1支持グループ43を電極取り込み待機位置まで移動させる(ステップS106)。ステップS106では、受取部34が有する2つの第1支持グループ43の両方を電極取り込み待機位置まで移動させる。これらの第1支持グループ43を電極取り込み待機位置まで移動させた後、コントローラ30は、第1循環部材41の循環動作を停止する。ステップS106における第1循環部材41の循環速度は、少なくともステップS102における第1循環部材41の循環速度よりも速い。なお、電極取り込み待機位置とは、上昇区間E1にて負極9が供給される位置または中間区間E3以外の位置であり、例えば下降区間E2及び中間区間E4の任意の位置である(図7を参照)。ステップS106では、ステップS101〜S105にて示されていた第1支持グループ43とは異なる第1支持グループ43を、電極取り込み待機位置において負極供給用コンベア23に極力近い位置まで移動させることが好ましい。このように上記第1支持グループ43を移動させることにより、次に当該第1支持グループ43を電極取り込み位置まで移動させる時間を短縮でき、各ステップ間をスムーズにつなぐことができる。
次に、コントローラ30は、上昇区間E1に位置していた第2支持グループ47がバッファ領域BRまで移動したか否かを判定する(ステップS107)。ステップS107では、コントローラ30は、全ての第2支持部46に負極9が支持された第2支持グループ47がバッファ領域BRまで移動したか否かを判定する。上記第2支持グループ47がバッファ領域BRまで移動していないと判定された場合(ステップS107:NO)、コントローラ30は、第1循環部材41の循環動作の停止を維持する。すなわち、コントローラ30は、第1支持グループ43を電極取り込み待機位置に引き続き留める。
上記第2支持グループ47がバッファ領域BRまで移動したと判定された場合(ステップS107:YES)、コントローラ30は、第1循環部材41を循環させる(ステップS108)。
そして、コントローラ30は、負極供給用コンベア23に近い方の第1支持グループ43が電極取り込み位置に到達したか否かを判定する(ステップS109)。上記第1支持グループ43が電極取り込み位置に到達していないと判定された場合(ステップS109:NO)、コントローラ30は、引き続き第1循環部材41を循環動作させる。一方、上記第1支持グループ43が電極取り込み位置に到達したと判定された場合(ステップS109:YES)、ステップS101に戻り、上記第1支持グループ43内の第1支持部42に負極9を供給する。
上述したステップS101〜S109を繰り返すことによって、受取部34によって負極9を受け取り、且つ、受け取って支持した負極9を供給循環装置32に供給できる。
次に、図10を用いて、受取循環装置31の受取部35の制御フローについて説明する。図10は、受取部35の制御フローを示すフローチャートである。なお、異常時、例えば負極供給用コンベア23からの電極の供給に欠品があった場合の運転状態についての説明等は、省略する。また、受取部35の制御フローは、上述した受取部34の制御フローと近似している。このため、受取部35の制御フローの説明において、受取部34の制御フローと重複する説明は省略する。
図10において、コントローラ30は、例えば電極積層装置20を含む製造ラインの稼働開始のトリガを受けて、受取部35の第2循環部材45の循環動作を開始する。このとき、コントローラ30は、上述したステップS104にて負極9を支持する第1支持部42を有する第1支持グループ43がバッファ領域BRまで移動したか否かを判定する(ステップS201)。上記第1支持グループ43がバッファ領域BRまで移動していないと判定されたとき(ステップS201:NO)、コントローラ30は、第2循環部材45の循環動作を開始させず、第2循環部材45の停止状態を維持する。
上記第1支持グループ43がバッファ領域BRまで移動したと判定されたとき(ステップS201:YES)、コントローラ30は、第2循環部材45の循環させる(ステップS202)。
次に、コントローラ30は、受取部35の第2支持グループ47が電極取り込み位置まで到達したか否かを判定する(ステップS203)。ステップS203では、受取部35が有する2つの第2支持グループ47の内、負極供給用コンベア23に近い方の第2支持グループ47が電極取り込み位置まで到達したか否かを判定する。第2支持グループ47が電極取り込み位置に到達していないと判定された場合(ステップS203:NO)、コントローラ30は、引き続き第2循環部材45を循環動作させる。
上記第2支持グループ47が電極取り込み位置に到達したと判定された場合(ステップS203:YES)、受取部35が電極を取り込んでいるか否かを判定する(ステップS204)。このステップS204は、上記ステップS101と同様である。このため、第2支持部46に負極9が供給されていないと判定された場合(ステップS204:NO)、再度ステップS204を実施する。一方、第2支持部46に負極9が供給されていると判定された場合(ステップS204:YES)、各第2支持部46が移動量1だけ循環移動するように、第2循環部材45を循環させる(ステップS205)。
次に、コントローラ30は、第2支持グループ47内の全ての第2支持部46に負極9が支持されているか否かを判定する(ステップS206)。第2支持グループ47内の全ての第2支持部46に負極9が支持されていないと判定されたとき(ステップS206:NO)、ステップS204に戻る。そして、第2支持グループ47内の全ての第2支持部46に負極9が支持されていると判定されるまで、ステップS204〜S206を繰り返し実施する。
このように上述したステップS104の終了後にステップS201〜S206を実施することによって、ステップS104の終了に合わせて、受取部35に対する負極9の供給を開始できる。これにより、例えば受取部34にて支持されている負極9を供給循環装置32に供給している間、受取部35に負極9を供給することができる。より具体的には、受取部34から供給循環装置32へ負極9を供給するために第1循環部材41の循環動作を停止する一方で、負極供給用コンベア23から受取部35へ負極9を供給するために第2循環部材45の循環動作を維持できる。
第2支持グループ47内の全ての第2支持部46に負極9が支持されていると判定されたとき(ステップS206:YES)、コントローラ30は、負極9を支持する第2支持部46を有する第2支持グループ47をバッファ領域BRまで移動させる(ステップS207)。ステップS207では、第2支持グループ47をバッファ領域BRまで移動させた後、第2循環部材45の循環動作を停止する。ステップS207では、上記ステップS104と同様に、バッファ領域BR内にて受取循環装置31から負極9を受け取り可能な第3支持部52において、負極9を支持しておらず、且つ、方向Xにおいて最も電極積層部25側に近い第3支持部52と、第2支持グループ47内の第2支持部46において最初に負極9を支持した第2支持部46とが、方向Yにおいて互いに重なるように、第2支持グループ47を移動させる。
なお、ステップS207の終了に合わせて、受取部34に対する負極9の供給が開始される(すなわち、上記ステップS101が開始される)。このため、受取部35から供給循環装置32へ負極9を供給するために第2循環部材45の循環動作を停止する一方で、負極供給用コンベア23から受取部34へ負極9を供給するために第1循環部材41の循環動作を維持できる。
次に、受取部35から供給循環装置32へ負極9を供給する(ステップS208)。ステップS208では、図示しない上記押出装置を用いて、第2支持グループ47内の全ての第2支持部46に支持される複数の負極9を、バッファ領域BR内の第3支持部52に同時供給する。ステップS208では、上記押出装置は、各負極9において第2支持部46より上側に飛び出している部分に当接し、各負極9を方向Yに沿って押し出して移動させる。
次に、コントローラ30は、第2支持グループ47を電極取り込み待機位置まで移動させる(ステップS209)。ステップS209では、受取部35が有する2つの第2支持グループ47の両方を電極取り込み待機位置まで移動させる。これらの第2支持グループ47を電極取り込み待機位置まで移動させた後、コントローラ30は、第2循環部材45の循環動作を停止する。
上述したステップS201〜S209を繰り返すことによって、受取部35によって負極9を受け取り、且つ、受け取って支持した負極9を供給循環装置32に供給できる。また、ステップS101〜S109,S201〜S209のタイミングを調整することによって、受取部34,35により交互に供給循環装置32に負極9を供給しながら、連続的に負極9を受取循環装置31に供給できる。また、何らかの理由にて供給循環装置32から負極9が外部へ排出されない場合であっても、受取循環装置31への負極9の供給を停止することなく、バッファ領域BRにて供給循環装置32に負極9を蓄積できる。
次に、図11を用いて、供給循環装置32の制御フローについて説明する。図11は、供給循環装置32の制御フローを示すフローチャートである。なお、異常時、例えば負極供給用コンベア23からの電極の供給に欠品があった場合の運転状態についての説明等は、省略する。
まず、図11において、コントローラ30は、例えば電極積層装置20を含む製造ラインの稼働開始のトリガを受けて、負極9を支持した第3支持部52が積層位置に到達したか否かを判定する(ステップS301)。ステップS301では、積層位置センサ28(図3を参照)の検知結果に基づいて、コントローラ30の上記判定が実施される。負極9を支持した第3支持部52が積層位置に到達したと判定された場合(ステップS301:YES)、供給循環装置32から電極積層部25へ負極9が供給される(ステップS302)。ステップS302では、下降区間E2に位置する第3支持部52に支持される負極9を押出ユニット61が押し出すことによって、当該負極9が電極積層部25へ供給される(図7を参照)。
ステップS302後、もしくは負極9を支持した第3支持部52が積層位置に到達していないと判定された場合(ステップS301:NO)、コントローラ30は、バッファ領域BRに負極9があるか否かを判定する(ステップS303)。ステップS303では、バッファ領域BR内の第3支持部52に、少なくとも1ブロック分の負極9が支持されているか否かを判定する。
バッファ領域BRに負極9がないと判定した場合(ステップS303:NO)、ステップS301に戻る。また、バッファ領域BRに負極9があると判定した場合(ステップS303:YES)、コントローラ30は、第3循環部材51を循環動作する(ステップS304)。ステップS304では、ステップS302にて電極積層部25へ供給された負極9の枚数に相当する移動量だけ、第3循環部材51が循環する。なお、負極9の当該枚数は上記1ブロック分の負極9に相当する。このため、ステップS304では、ちょうど1ブロック分に相当する移動量だけ、第3循環部材51が循環する。なお、ステップS304後、ステップS301に戻り、ステップS301〜S304が繰り返される。
以上に説明した第1実施形態に係る電極積層装置20の負極搬送ユニット21では、負極供給用コンベア23から負極9を受け取る受取循環装置31は、受取部34と、受取部34とは独立して循環動作する受取部35とを有しており、受取循環装置31に支持される負極9は、中間区間E3で供給循環装置32に供給される。このため、例えば受取部34,35の一方が循環して負極供給用コンベア23から負極9を受け取っている間、受取部34,35の他方の循環を停止させ、当該他方に支持された負極9を中間区間E3で供給循環装置32に供給できる。このように受取部34,35を駆動させることによって、負極供給用コンベア23から受取循環装置31への負極9の供給を停止させることなく、受取循環装置31にて受け取った負極9をバッファ領域BRに蓄積することができる。また、供給循環装置32における負極9の貯留数は、中間区間E3に位置するバッファ領域BRの長さに応じて異ならせることができる。このため、バッファ領域BRの長さを調整することによって、受取循環装置31及び供給循環装置32の高さを変化させることなく、バッファ領域BRにおける負極9の貯留数を増加させることができる。また、電極積層装置20の正極搬送ユニット22は、負極搬送ユニット21と略同一構成及び略同一形状を有している。このため、正極搬送ユニット22においても、受取循環装置31及び供給循環装置32の高さを変化させることなく、バッファ領域におけるセパレータ付き正極11の貯留数を増加させることができる。したがって、電極積層装置20によれば、高さを抑えながら、必要な負極9及びセパレータ付き正極11の貯留数を得ることができる。
さらには、電極積層装置20においては、負極搬送ユニット21及び正極搬送ユニット22の両方は、上下又は水平方向に移動することなくバッファ機能を発揮できる。このため、電極積層装置20においては、例えばバッファ機能を発揮するために循環部等の移動を必要とする装置と比較して、省スペース化が可能である。
供給循環装置32,37及び受取循環装置31,36は、平面視にて互いに並列に配置されている。このため、電極積層装置20の大型化を抑えることができる。
中間区間E3には、負極9が方向Xに沿って移動する水平移動区間が含まれてもよい。このため、バッファ領域BRにて供給循環装置32に支持される負極9は、直立した状態または急角度で傾いた状態となる。これにより、重力の作用によって負極9の姿勢を自動で補正可能になる。
受取部34は、循環経路に沿って循環動作する第1循環部材41と、循環経路に沿って第1循環部材41の一部に所定間隔で設けられると共に負極9を支持する複数の第1支持部42を含む第1支持グループ43とを有し、受取部35は、第1循環部材41とは独立して循環経路に沿って循環動作する第2循環部材45と、循環経路に沿って第2循環部材45の一部に所定間隔で設けられると共に負極9を支持する複数の第2支持部46を含む第2支持グループ47とを有し、供給循環装置32は、循環経路に沿って循環動作する第3循環部材51と、循環経路に沿って第3循環部材51の全体に所定間隔で設けられると共に負極9を支持する複数の第3支持部52とを有している。このため、バッファ領域BRにて、複数の第3支持部52には、第1支持グループ43内の複数の第1支持部42に支持される複数の負極9と、第2支持グループ47内の複数の第2支持部46に支持される複数の負極9とが、交互に供給される。
バッファ領域BR内に位置する第3支持部52の数は、第1支持部42と第2支持部46との合計数よりも多い。このため、バッファ領域BR内に負極9を良好に蓄積できる。
受取部34は、互いに離間して設けられる複数の第1支持グループ43を有し、受取部35は、互いに離間して設けられる複数の第2支持グループ47を有し、第1支持グループ43と第2支持グループ47とは、循環経路に沿って交互に配置されている。このため、負極供給用コンベア23からの受取循環装置31への負極9の供給速度をより高速化できる。
(第2実施形態)
以下では、第2実施形態に係る循環装置について説明する。第2実施形態の説明において第1実施形態と重複する記載は省略し、第1実施形態と異なる部分を記載する。つまり、技術的に可能な範囲において、第2実施形態に第1実施形態の記載を適宜用いてもよい。
以下では、第2実施形態に係る循環装置について説明する。第2実施形態の説明において第1実施形態と重複する記載は省略し、第1実施形態と異なる部分を記載する。つまり、技術的に可能な範囲において、第2実施形態に第1実施形態の記載を適宜用いてもよい。
図12は、第2実施形態に係る循環装置と、供給装置と、外部搬送先とを示す側面図である。図12に示されるように、循環装置91は、供給装置92から供給されたワークWを反時計回りに循環搬送し、ワークWを搬送先である搬送装置93に供給する装置である。搬送装置93に供給するワークWの数は、一度に一枚であるが、一度に複数枚であってもよい。循環装置91は、第1実施形態に係る負極搬送ユニット21と同様の構成を有している。このため、循環装置91は、受取循環装置31と同様の構成を有する受取循環装置94と、供給循環装置32と同様の構成を有する供給循環装置95とを有している。また、受取循環装置94は、受取部34,35と同様の構成を有する受取部96,97を有している。なお、ワークWとは、例えばシート状の被搬送物であり、第1実施形態と同様に電極でもよい。
供給装置92は、第1実施形態に係る負極供給用コンベア23と同様の構成を有している。このため、供給装置92は、ワークWを循環装置91に向けて方向Xに沿って搬送し、受取循環装置94にワークWを供給する装置である。
搬送装置93は、循環装置91から供給されたワークWを移送する外部搬送先である。搬送装置93は、例えば互いに方向Zに沿って積層された複数のコンベアであり、各コンベアにはワークWが供給される。複数のワークWは、下降区間にて循環装置91の供給循環装置95から押し出されることによって、搬送装置93に供給される。各ワークWは、例えば第1実施形態にて記載される押出ユニット及び積層位置センサを用いて、供給循環装置95から搬送装置93に押し出される。なお、循環装置91の各部は、第1実施形態のコントローラ30(図3を参照)と同様のコントローラ(図示せず)によって制御される。
このような循環装置91によれば、上述した第1実施形態の負極搬送ユニット21と同様の作用が奏される。したがって、高さを抑えながら、必要なワークの貯留数を得られる。
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では受取循環装置は2つの受取部を有しているが、これに限られない。上記受取循環装置は、方向Zから見て互いに並列に配置された3つ以上の受取部を有してもよい。
また、上記実施形態では、各受取部は、複数の支持部の集合体である支持グループを2つ有しているが、これに限られない。各受取部は、当該支持グループを1つ有してもよいし、3つ以上有してもよい。
上記実施形態では、各支持部は1枚の板から構成されているが、これに限られない。図13(a)は、変形例に係る第1支持部が第1循環部材に取り付けられている状態を示す図である。図13(b)は、図13(a)の第1支持部を方向Yに沿って見た状態を示す図である。図13(a),(b)に示される第1支持部142は、第1循環部材41の循環方向に沿って互いに離間する一対の板状部材151,152と、第1循環部材41に取り付けられると共に板状部材151,152に挟まれる台座部153とを有する。板状部材151は、上記第1実施形態の第1支持部42と同様に、U字板形状を呈する本体部151aと、本体部151aと第1循環部材41とをつなぐ接合部151bとを有している。板状部材152は、板状部材151と同様の形状を有している。台座部153は、例えばスポンジ等の弾性部材であり、負極供給用コンベア23から第1支持部142に供給された負極9が載置される部分である。このような第1支持部142を用いることによって、負極9を良好に支持できると共に、第1支持部142の先端から負極9の一部を確実に飛び出させられる。また、負極9が負極供給用コンベア23から第1支持部142に供給されたとき、及び負極9が第1支持部142に支持されているとき、衝突又は摩擦等によって負極9が破損することを抑制できる。なお、上記実施形態における各支持部は、変形例に係る第1支持部142と同様の形状を有してもよい。例えば、供給循環装置の複数の第3支持部は、変形例に係る第1支持部142と同様の形状を有してもよい。
また、上記実施形態では、正極8が袋状のセパレータ10に包まれた状態であるセパレータ付き正極11と負極9とが交互に積層部に積層されるが、特にその形態には限られず、正極と負極が袋状のセパレータに包まれた状態であるセパレータ付き負極とが交互に積層部に積層されてもよい。
さらに、上記実施形態では、蓄電装置1がリチウムイオン二次電池であるが、本発明は、特にリチウムイオン二次電池には限られず、例えばニッケル水素電池等の他の二次電池、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタ等の蓄電装置における電極の積層にも適用可能である。
9…負極(電極)、11…セパレータ付き正極(電極)、14…金属箔(正極集電体)、15…正極活物質層、16…金属箔(負極集電体)、17…負極活物質層、20…電極積層装置、21…負極搬送ユニット、22…正極搬送ユニット、23…負極供給用コンベア(供給装置)、24…正極供給用コンベア(供給装置)、25…電極積層部、26,27…電極供給センサ、28,29…積層位置センサ、30…コントローラ、31,36…受取循環装置(受取循環部)、32,37…供給循環装置(供給循環部)、33…駆動部、34,39…受取部(第1受取部)、35,40…受取部、38…駆動部、41…第1循環部材、42…第1支持部、43…第1支持グループ、45…第2循環部材、46…第2支持部、47…第2支持グループ、51…第3循環部材、52…第3支持部、61…押出ユニット、62…押出ユニット、91…循環装置、92…供給装置、93…搬送装置、94…受取循環装置、95…供給循環装置、BR…バッファ領域、W…ワーク。
Claims (8)
- 供給装置から供給されるシート状のワークを供給可能であり、上昇区間にて上昇し、前記上昇区間に続く中間区間にて上下方向に交差する方向に移動し、且つ、前記中間区間に続く下降区間にて下降する循環経路を形成するように前記ワークを循環させる循環装置であって、
前記上昇区間にて前記供給装置から前記ワークを受け取り、前記循環経路に沿って前記ワークを前記中間区間まで循環移動させる受取循環部と、
前記中間区間にて前記受取循環部から前記ワークを受け取り、前記循環経路に沿って前記ワークを前記下降区間まで循環移動させる供給循環部と、
前記下降区間に位置する前記ワークを外部に向けて排出する排出部と、
を備え、
前記受取循環部は、前記循環経路に沿って循環動作すると共に前記供給装置から前記ワークを受け取る第1受取部と、前記第1受取部とは独立して前記循環経路に沿って循環動作すると共に前記供給装置から前記ワークを受け取る第2受取部と、を有し、
前記中間区間において、前記供給循環部には、前記第1受取部及び前記第2受取部から複数の前記ワークを交互に受け取ると共に、受け取った前記ワークを蓄積するバッファ領域が設定されている、
循環装置。 - 前記供給循環部及び前記受取循環部は、平面視にて互いに並列に配置されている、請求項1に記載の循環装置。
- 前記バッファ領域では、前記供給循環部に支持される前記ワークは、上下方向に直交する水平方向に沿って移動する、請求項1または2に記載の循環装置。
- 前記第1受取部は、前記循環経路に沿って循環動作する第1循環部材と、前記循環経路に沿って前記第1循環部材の一部に所定間隔で設けられると共に前記ワークを支持する複数の第1支持部を含む第1支持グループとを有し、
前記第2受取部は、前記第1循環部材とは独立して前記循環経路に沿って循環動作する第2循環部材と、前記循環経路に沿って前記第2循環部材の一部に所定間隔で設けられると共に前記ワークを支持する複数の第2支持部を含む第2支持グループとを有し、
前記供給循環部は、前記循環経路に沿って循環動作する第3循環部材と、前記循環経路に沿って前記第3循環部材の全体に所定間隔で設けられると共に前記ワークを支持する複数の第3支持部とを有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の循環装置。 - 前記バッファ領域内に位置する前記第3支持部の数は、複数の前記第1支持部と複数の前記第2支持部との合計数よりも多い、請求項4に記載の循環装置。
- 前記第1受取部は、互いに離間して設けられる複数の前記第1支持グループを有し、
前記第2受取部は、互いに離間して設けられる複数の前記第2支持グループを有し、
前記第1支持グループと前記第2支持グループとは、前記循環経路に沿って交互に配置される、請求項4または5に記載の循環装置。 - 前記排出部が複数のワークを外部に一度に排出する場合、前記第1支持グループに含まれる前記第1支持部の数と、前記第2支持グループに含まれる前記第2支持部の数とは、前記排出部にて外部に一度に排出される前記ワークの数に等しい、請求項4〜6のいずれか一項に記載の循環装置。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の循環装置と、
前記供給循環部の前記下降区間側に配置され、前記ワークである電極が積層可能な複数の積層部を備える積層ユニットと、を備え、
前記排出部は、前記下降区間に位置する複数の前記電極を、前記供給循環部より前記積層部上に一度に押し出す押出部であり、
前記押出部によって前記電極が押し出される速度は、前記供給装置が前記電極を供給する速度より遅くされている、
電極積層装置。
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017100841A Pending JP2018193233A (ja) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | 循環装置及びそれを用いた電極積層装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018193233A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112019005082T5 (de) | 2018-10-12 | 2021-07-22 | Livedo Corporation | Wegwerfwindel |
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2017
- 2017-05-22 JP JP2017100841A patent/JP2018193233A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE112019005082T5 (de) | 2018-10-12 | 2021-07-22 | Livedo Corporation | Wegwerfwindel |
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