JP2019129036A - 積層装置及び積層方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正極、負極及びセパレータを積層させる積層装置において、スループットの向上を提供。【解決手段】正極供給ステージ２３は正極１０を供給し、負極供給ステージ３３は負極１２を供給する。第一及び第二受取テーブル２４、３４は、正極１０及び負極１２を載置可能。電極搬送ホルダ７２は、第一受取テーブル２４に正極１０を搬送するとともに第二受取テーブル３４に負極１２を搬送する第一搬送動作と、第一受取テーブル２４に負極１２を搬送するとともに第二受取テーブル３４に正極１０を搬送する第二搬送動作が可能。第一積層テーブル５０Ａは、第一搬送動作後に第一受取テーブル２４から正極１０が積層されるとともに、第二搬送動作後に第一受取テーブル２４から負極１２が積層され、第二積層テーブル５０Ｂは、第一搬送動作後に第二受取テーブル３４から負極１２が積層されるとともに、第二搬送動作後に第二受取テーブル３４から正極１０が積層される。【選択図】図１

Description

本発明は、電池積層体の積層装置及び積層方法に関する。

リチウムイオン二次電池等の電極構造として、枚葉積層構造が知られている。当該構造では、正極シート、セパレータ、負極シート、セパレータ、正極シート・・・と順に各シートが積層される。

正極シートの一辺に金属端子である正極タブが設けられる。同様にして、負極シートの一辺に金属端子である負極タブが設けられる。両者の短絡を避けるために、正極タブと負極タブは対向するようにして積層される。

例えば特許文献１では、図７に示すような、正極ポジションテーブル１００、負極ポジションテーブル１０２、セパレータポジションテーブル１０４Ａ，１０４Ｂ、及び積層テーブル１０６を備えた積層装置が開示されている。正極ポジションテーブル１００と負極ポジションテーブル１０２は、それぞれタブが逆方向となるように正極シート１０８及び負極シート１１０を保持する。

積層テーブル１０６は正極側と負極側とを往復する。例えば正極ポジションテーブル１００から正極シート１０８が積層されるとともに、セパレータポジションテーブル１０４Ａからセパレータ１１２が積層される。その後積層テーブル１０６は負極側に移動し、負極ポジションテーブル１０２から負極シート１１０が積層されるとともに、セパレータポジションテーブル１０４Ｂからセパレータ１１２が積層される。

特許第５５８８５７９号公報

ところで、従来の積層装置においては、例えば正極ポジションテーブルから積層テーブルに正極シートを積層させる際に、負極ポジションテーブルは待機状態となるなど、単位時間当たりの生産量である、スループットを向上できる余地がある。

本発明は、積層装置に関する。当該積層装置は、正極シート供給部、負極シート供給部、第一受取テーブル、第二受取テーブル、搬送ホルダ、第一積層テーブル、及び、第二積層テーブルを備える。正極シート供給部は正極シートを供給し、負極シート供給部は負極シートを供給する。第一受取テーブル及び第二受取テーブルは、ともに正極シート及び負極シートを載置可能となっている。搬送ホルダは、第一受取テーブルに正極シートを搬送するとともに第二受取テーブルに負極シートを搬送する第一搬送動作と、第一受取テーブルに負極シートを搬送するとともに第二受取テーブルに正極シートを搬送する第二搬送動作が可能となっている。第一積層テーブルは、第一搬送動作後に第一受取テーブルから正極シートが積層されるとともに、第二搬送動作後に第一受取テーブルから負極シートが積層される。第二積層テーブルは、第一搬送動作後に第二受取テーブルから負極シートが積層されるとともに、第二搬送動作後に第二受取テーブルから正極シートが積層される。

上記構成によれば、２つの積層テーブルの一方に、正極シート、負極シートの順にシートが積層されるとともに、他方に、負極シート、正極シートの順にシートが積層される。つまり、正極シートの積層と負極シートの積層を同時並行して行うことが可能となり、正極シートと負極シートの一方の積層しかできなかった従来技術と比較して、スループットを向上できる。

また上記発明において、正極シート供給部と第一受取テーブルを繋ぐ動線と負極シート供給部と第二受取テーブルを繋ぐ動線が平行に設けられてよい。この場合、搬送ホルダは、正極シート供給部と第一受取テーブルの間、及び、負極シート供給部と第二受取テーブルの間に設けられてよい。搬送ホルダは、正極チャック、負極チャック、正極自転機構、負極自転機構、公転機構、及び直動機構を備える。正極自転機構は正極チャックの吸着面に垂直な回転軸周りに当該正極チャックを回転可能となっている。負極自転機構は、負極チャックの吸着面に垂直な回転軸周りに当該負極チャックを回転可能となっている。公転機構は、正極自転機構及び負極自転機構を連結する連結バーを回転させる。直動機構は、正極自転機構、負極自転機構、及び公転機構を動線に沿って移動させる。

また上記発明において、搬送ホルダは、第一搬送動作の際には、正極自転機構により正極チャックが自転させられるとともに負極自転機構によって負極チャックが自転させられ、正極シートの一辺に設けられた正極タブと負極シートの一辺に設けられた負極タブが対向するように位置決めされてよい。また、第二搬送動作の際には、公転機構により正極チャックと負極チャックの位置が入れ替わるとともに、正極自転機構及び負極自転機構により、正極タブと負極タブが、第一搬送動作時と同一の向きで対向するように位置決めされてよい。

また本発明の別態様は、積層装置の積層方法に関する。積層装置は、正極シート供給部、負極シート供給部、第一受取テーブル、第二受取テーブル、搬送ホルダ、第一積層テーブル、及び、第二積層テーブルを備える。正極シート供給部は正極シートを供給し、負極シート供給部は負極シートを供給する。第一受取テーブル及び第二受取テーブルは、ともに正極シート及び負極シートを載置可能となっている。搬送ホルダは、正極シート供給部から正極シートを、負極シート供給部から負極シートを、第一受取テーブル及び第二受取テーブルに搬送する。第一積層テーブルは、第一受取テーブルから正極シート及び負極シートが積層される。第二積層テーブルは、第二受取テーブルから正極シート及び負極シートが積層される。搬送ホルダは、第一受取テーブルに正極シートを搬送するとともに第二受取テーブルに負極シートを搬送する第一搬送動作、及び、第一受取テーブルに負極シートを搬送するとともに第二受取テーブルに正極シートを搬送する第二搬送動作を実行する。また、上記積層方法では、第一積層テーブルに対して、第一搬送動作後に第一受取テーブルから正極シートを積層し、第二搬送動作後に第一受取テーブルから負極シートを積層する。さらに上記積層方法では、第二積層テーブルに対して、第一搬送動作後に第二受取テーブルから負極シートを積層し、第二搬送動作後に第二受取テーブルから正極シートを積層する。

また上記発明において、正極シート供給部と第一受取テーブルを繋ぐ動線と負極シート供給部と第二受取テーブルを繋ぐ動線が平行に設けられてよい。この場合、搬送ホルダは、正極シート供給部と第一受取テーブルの間、及び、負極シート供給部と第二受取テーブルの間に設けられる。搬送ホルダは、正極チャック、負極チャック、正極自転機構、負極自転機構、公転機構、及び直動機構を備える。正極自転機構は正極チャックの吸着面に垂直な回転軸周りに当該正極チャックを回転可能となっている。負極自転機構は、負極チャックの吸着面に垂直な回転軸周りに当該負極チャックを回転可能となっている。公転機構は、正極自転機構及び負極自転機構を連結する連結バーを回転させる。直動機構は、正極自転機構、負極自転機構、及び公転機構を動線に沿って移動させる。搬送ホルダは、第一搬送動作の際には、正極自転機構により正極チャックを自転させるとともに負極自転機構によって負極チャックを自転させ、正極シートの一辺に設けられた正極タブと負極シートの一辺に設けられた負極タブを対向するように位置決めさせる。また搬送ホルダは、第二搬送動作の際には、公転機構により正極チャックと負極チャックの位置を入れ替えるとともに、正極自転機構及び負極自転機構により、正極タブと負極タブを、第一搬送動作時と同一の向きで対向するように位置決めする。

本発明によれば、従来の積層装置と比較してスループットを向上可能となる。

本実施形態に係る積層装置の概略を説明する図である。 本実施形態に係る積層装置の電極シート搬送ホルダを例示する斜視図である。 電極シート搬送ホルダによる、正極シート及び負極シートの搬送過程を説明する図（１／４）である。 電極シート搬送ホルダによる、正極シート及び負極シートの搬送過程を説明する図（２／４）である。 電極シート搬送ホルダによる、正極シート及び負極シートの搬送過程を説明する図（３／４）である。 電極シート搬送ホルダによる、正極シート及び負極シートの搬送過程を説明する図（４／４）である。 従来技術に係る積層装置を例示する図である。

＜積層装置の全体構成＞
図１に、本実施形態に係る積層装置の概略を示す。積層装置は、正極シート１０、負極シート１２、及びセパレータシート１４を積層させて、電池積層体を製造する。電池積層体は、例えば角型電池やラミネート電池であってよい。さらに電池積層体は、リチウムイオン二次電池や全固体電池など、積層構造を有する電池等の積層体であってよい。

積層装置には、正極ライン２０、負極ライン３０、セパレータライン４０、積層テーブル５０、制御部６０、及び搬送ユニット７０が設けられる。各ラインにてシート（正極シート、負極シート、セパレータシート）が形成され、位置合わせされた後に積層テーブル５０にて積層される。また、セパレータライン４０については、正極ライン２０に対応するセパレータライン４０Ａと、負極ライン３０に対応するセパレータライン４０Ｂが設けられる。

正極ライン２０は、正極ローダ２１、正極シート切断部２２、正極供給ステージ２３、及び第一受取テーブル２４を備える。正極ローダ２１、正極シート切断部２２、及び正極供給ステージ２３の三者は、正極シートを供給する正極シート供給部を構成する。

正極ローダ２１は、ロール状の正極（正極ロール）を正極シート切断部２２まで供給する。正極ロールは、図１に示されるように、クロスハッチングで示される正極タブが等間隔で形成されている。

正極シート切断部２２では、正極ロールを、正極タブと正極の導電体との境界で切断して正極シート１０とする。切断後、正極シート１０はペア（二枚一組）の状態で正極供給ステージ２３に搬送される。正極シート１０，１０は、正極タブの向きが揃えられた状態で正極供給ステージ２３に載置される。すなわち、電極搬送ホルダ７２の往復方向（紙面上下方向）と直交するように正極シート１０，１０が配列されるともに、その正極タブを負極ライン３０側に向けるようにして、正極シート１０，１０が正極供給ステージ２３に載置される。

正極供給ステージ２３上の正極シート１０，１０が、電極搬送ホルダ７２によって第一受取テーブル２４または第二受取テーブル３４に搬送される。この搬送過程の詳細については後述するが、電極搬送ホルダ７２によって、正極シート１０，１０は、第一受取テーブル２４及び第二受取テーブル３４に、一回ずつ交代に載置される。

負極ライン３０は、負極ローダ３１、負極シート切断部３２、負極供給ステージ３３、及び第二受取テーブル３４を備える。負極ローダ３１、負極シート切断部３２、及び、負極供給ステージ３３が、負極シート１２を供給する負極シート供給部を構成する。

負極ローダ３１は、ロール状の負極（負極ロール）を負極シート切断部３２まで供給する。負極ロールは、図１に示されるように、平行線ハッチングで示される負極タブが等間隔で形成されている。

負極シート切断部３２では、負極ロールを、負極タブと負極の導電体との境界で切断して負極シート１２とする。切断後、負極シート１２はペア（二枚一組）の状態で負極供給ステージ３３に搬送される。負極シート１２，１２は、負極タブの向きが揃えられた状態で負極供給ステージ３３に載置される。すなわち、電極搬送ホルダ７２の往復方向（紙面上下方向）と直交するように負極シート１２，１２が配列されるともに、負極タブを正極ライン２０側に向けるようにして負極シート１２，１２が負極供給ステージ３３に載置される。

負極供給ステージ３３上の負極シート１２，１２が、電極搬送ホルダ７２によって第一受取テーブル２４または第二受取テーブル３４に搬送される。この搬送過程の詳細については後述するが、電極搬送ホルダ７２によって、負極シート１２，１２は、第一受取テーブル２４及び第二受取テーブル３４に一回ずつ交代に載置される。

なおこの載置は、正極シート１０，１０の載置と相補的に行われる。つまり、第一受取テーブル２４に正極シート１０，１０が載置されたときには第二受取テーブル３４に負極シート１２，１２が載置される（第一搬送動作）。また第一受取テーブル２４に負極シート１２，１２が載置されたときには第二受取テーブル３４に正極シート１０，１０が載置される（第二搬送動作）。

第一受取テーブル２４に載置された正極シート１０，１０または負極シート１２，１２は、電極用リニアホルダ７４Ａ，７４Ａによって積層テーブル５０Ａ（第一積層テーブル）まで搬送される。同様にして、第二受取テーブル３４に（第一受取テーブル２４と相補的に）載置された負極シート１２，１２または正極シート１０，１０は、電極用リニアホルダ７４Ｂ，７４Ｂによって積層テーブル５０Ｂ（第二積層テーブル）まで搬送される。

具体的には後述するように、積層テーブル５０Ａ（第一積層テーブル）には、第一搬送動作後は第一受取テーブル２４から正極シート１０，１０が積層されるとともに、第二搬送動作後は第一受取テーブル２４から負極シート１２，１２が積層される。また積層テーブル５０Ｂ（第二積層テーブル）には、第一搬送動作後は第二受取テーブル３４から負極シート１２，１２が積層されるとともに、第二搬送動作後は第二受取テーブル３４から正極シート１０，１０が積層される。

セパレータライン４０Ａは、セパレータローダ４１Ａ、セパレータシート切断部４２Ａ、及びセパレータポジションテーブル４３Ａを備える。なお、セパレータライン４０Ｂは、セパレータライン４０Ａと線対称の構造であって、同様の構成を備える。したがって以下では、セパレータライン４０Ａについてのみ説明する。ここで、以下の説明について、サフィックスＡをＢに変更するとセパレータライン４０Ｂについての説明となる。

セパレータローダ４１Ａは、ロール状のセパレータ（セパレータロール）をセパレータシート切断部４２Ａまで供給する。セパレータシート切断部４２Ａでは、セパレータロールを所望の長さに切断してセパレータシート１４とする。切断後、セパレータシート１４はペア（二枚一組）の状態でセパレータポジションテーブル４３Ａに搬送される。

セパレータポジションテーブル４３Ａでは、セパレータシート１４，１４の位置決めが行われる。例えばカメラ等の撮像装置を用いて、テーブル上のセパレータシート１４，１４の位置や角度が調整される。調整後、セパレータポジションテーブル４３Ａはセパレータ用リニアホルダ７６Ａ，７６Ａの下まで移動する。

搬送ユニット７０は、電極搬送ホルダ７２、電極用リニアホルダ７４、及びセパレータ用リニアホルダ７６を備える。搬送ユニット７０では、これらのホルダがアーム７８を介して連結され、その動作が同期されるように構成される。つまりこれらの各ホルダは、同期して（紙面上下方向を）往復移動する。

搬送ユニット７０がセパレータライン４０寄りに移動すると、電極搬送ホルダ７２の正極チャック７２Ａ，７２Ａは、正極供給ステージ２３から受け取った正極シート１０，１０を、第一受取テーブル２４または第二受取テーブル３４とに載置可能となる。同様にして、電極搬送ホルダ７２の負極チャック７２Ｂ，７２Ｂは、負極供給ステージ３３から受け取った負極シート１２，１２を、第一受取テーブル２４または第二受取テーブル３４とに載置可能となる。

またこのとき電極用リニアホルダ７４Ａ，７４Ａは、第一受取テーブル２４から受け取った正極シート１０，１０または負極シート１２，１２を積層テーブル５０Ａに載置可能となる。同様にして、電極用リニアホルダ７４Ｂは、第二受取テーブル３４から受け取った負極シート１２，１２または正極シート１０，１０を積層テーブル５０Ｂに載置可能となる。

さらにセパレータ用リニアホルダ７６Ａ，７６Ｂがセパレータポジションテーブル４３Ａ，４３Ｂ上に配置され、セパレータシート１４，１４の吸着が可能となる。

次に、搬送ユニット７０が正極ライン２０及び負極ライン３０寄りに移動すると、電極搬送ホルダ７２の正極チャック７２Ａ，７２Ａは、正極供給ステージ２３上に載置された正極シート１０，１０を吸着可能となる。同様にして、電極搬送ホルダ７２の負極チャック７２Ｂ，７２Ｂは、負極供給ステージ３３上に載置された負極シート１２，１２を吸着可能となる。

またこのとき、電極用リニアホルダ７４Ａは、第一受取テーブル２４上に載置された正極シート１０または負極シート１２を吸着可能となる。同様にして、電極用リニアホルダ７４Ｂは、第二受取テーブル３４上に（第一受取テーブル２４と相補的に）載置された負極シート１２または正極シート１０を吸着可能となる。

またこのとき、セパレータ用リニアホルダ７６Ａ，７６Ｂは積層テーブル５０Ａ，５０Ｂ上に配置され、搬送したセパレータシート１４，１４を積層テーブル５０Ａ，５０Ｂ上にそれぞれ載置可能となる。

このように、搬送ユニット７０の往復移動に伴い、各ホルダのシート吸着及び分離が交互に繰り返される。またセパレータ用リニアホルダ７６と電極用リニアホルダ７４との間で積層テーブル５０へのアクセスが交互に切り替わる。また、第一受取テーブル２４及び第二受取テーブル３４には、正極シート１０及び負極シート１２が交互に載置される。

以上の動作が組み合わさって、積層テーブル５０Ａでは、正極シート１０→セパレータシート１４→負極シート１２→セパレータシート１４→正極シート１０・・・のように、正極シート１０と負極シート１２との間にセパレータシート１４が挟み込まれる構造の積層体５５が形成される。また積層テーブル５０Ｂでは、積層テーブル５０Ａと相補的に、負極シート１２→セパレータシート１４→正極シート１０→セパレータシート１４→負極シート１２・・・のように、正極シート１０と負極シート１２との間にセパレータシート１４が挟み込まれる構造の積層体５５が形成される。

制御部６０は、正極ライン２０、負極ライン３０、セパレータライン４０Ａ，４０Ｂ、及び搬送ユニット７０の各機器の動作を制御する。制御部６０は例えばコンピュータから構成される。また仮想的に、または物理的に、制御部６０は制御対象に応じて個別の制御ユニットを構成する。例えば電極搬送ホルダ７２の動作を制御する制御ユニットとして、制御部６０は電極搬送ホルダ制御部６２を備える。

＜電極搬送ホルダの詳細＞
電極搬送ホルダ７２は、（正極シート供給部を構成する）正極供給ステージ２３と第一受取テーブル２４との間であって、かつ、（負極シート供給部を構成する）負極供給ステージ３３と第二受取テーブル３４との間に設けられる。正極供給ステージ２３と第一受取テーブル２４とを繋ぐ動線と、負極供給ステージ３３と第二受取テーブル３４とを繋ぐ動線は平行に設けられる。この動線に沿って、電極搬送ホルダ７２は正極供給ステージ２３及び負極供給ステージ３３と第一受取テーブル２４及び第二受取テーブル３４との間を往復移動可能となっている。

図２には、電極搬送ホルダ７２の斜視図が例示されている。同斜視図は、正極供給ステージ２３及び負極供給ステージ３３から電極搬送ホルダ７２を見たときのアングルを描画したものである。図中、Ｘ軸方向は上記動線、つまり電極搬送ホルダ７２を含む搬送ユニット７０の往復動（直動）方向を示す。Ｙ軸はＸ軸と水平面上で直交し、搬送ユニット７０の幅方向を示す。またＺ軸方向は高さ方向（鉛直方向）を示す。

電極搬送ホルダ７２は、正極チャック７２Ａ，７２Ａ、負極チャック７２Ｂ，７２Ｂ、正極自転モータ８０Ａ（正極自転機構），負極自転モータ８０Ｂ（負極自転機構）、公転モータ８２（公転機構）、及びリニアモータ８４（直動機構）を備える。

正極チャック７２Ａ，７２Ａは、正極供給ステージ２３に載置された正極シート１０，１０を吸着する。正極チャック７２Ａ，７２Ａの吸着面は互いに平行となっている。また当該吸着面には図示しない空気孔が設けられ、これに連通してエアチャック用のエアラインパイプ（図示せず）が接続される。また、正極チャック７２Ａ，７２Ａには、上下動（Ｚ軸移動）用のエアシリンダ８６Ａ，８６Ａが設けられている。

さらに、エアシリンダ８６Ａ，８６Ａ同士を連結する連結バー８８Ａにより、正極チャック７２Ａ，７２Ａが連結される。この連結バー８８Ａに正極自転モータ８０Ａ（正極自転機構）の回転シャフトが連結される。例えば連結バー８８Ａの長手方向中点に正極自転モータ８０Ａの回転シャフトが連結される。

正極自転モータ８０Ａは、その回転軸Ｃ１周りに、正極チャック７２Ａ，７２Ａを回転（自転）可能となっている。回転軸Ｃ１は、正極チャック７２Ａ，７２Ａの吸着面に垂直となるように正極自転モータ８０Ａが配置される。正極自転モータ８０Ａは例えばサーボモータから構成され、回転軸Ｃ１周りに時計回転及び反時計回転が可能となっている。なお、回転角度が３６０°を超過すると、正極チャック７２Ａ，７２Ａに設けられた図示しないエアラインパイプ等が捩れてしまうため、例えば正極自転モータ８０Ａの回動範囲は０°以上３６０°以下の範囲であることが好適である。

負極チャック７２Ｂ，７２Ｂも正極チャック７２Ａ，７２Ａと同様の構造を有する。すなわち負極チャック７２Ｂ，７２Ｂは、負極供給ステージ３３に載置された負極シート１２，１２を吸着する。負極チャック７２Ｂ，７２Ｂの吸着面は互いに平行となっている。加えて、正極チャック７２Ａ，７２Ａの吸着面とも平行であってよい。

また負極チャック７２Ｂ，７２Ｂの吸着面には、図示しない空気孔が設けられ、これに連通してエアチャック用のエアラインパイプ（図示せず）が接続される。また、負極チャック７２Ｂ，７２Ｂには、上下動（Ｚ軸移動）用のエアシリンダ８６Ｂ，８６Ｂが設けられている。

さらに、エアシリンダ８６Ｂ，８６Ｂの上端同士を連結する連結バー８８Ｂにより、負極チャック７２Ｂ，７２Ｂが連結される。この連結バー８８Ｂに負極自転モータ８０Ｂ（負極自転機構）の回転シャフトが連結される。例えば連結バー８８Ｂの長手方向中点に負極自転モータ８０Ｂの回転シャフトが連結される。

負極自転モータ８０Ｂは、その回転軸Ｃ２周りに、負極チャック７２Ｂ，７２Ｂを回転（自転）可能となっている。回転軸Ｃ２は、負極チャック７２Ｂ，７２Ｂの吸着面に垂直となるように負極自転モータ８０Ｂが配置される。負極自転モータ８０Ｂは例えばサーボモータから構成され、回転軸Ｃ２周りに時計回転及び反時計回転が可能となっている。なお、正極自転モータ８０Ａと同様にして、例えば負極自転モータ８０Ｂの回動範囲は０°以上３６０°以下の範囲であることが好適である。

正極自転モータ８０Ａ及び負極自転モータ８０Ｂは、その上端が連結バー８８Ｃによって連結される。当該連結バー８８Ｃには、公転モータ８２（公転機構）が設けられる。公転モータ８２は、例えば連結バー８８Ｃの長手方向中点に設けられる。

公転モータ８２の回転軸Ｃ３は、正極自転モータ８０Ａの回転軸Ｃ１及び負極自転モータ８０Ｂの回転軸Ｃ２と平行となるように配置される。公転モータ８２は例えばサーボモータから構成され、回転軸Ｃ３周りに時計回り及び反時計周りが可能となっている。なお、正極自転モータ８０Ａ及び負極自転モータ８０Ｂと同様にして、公転モータ８２の回動範囲は０°以上３６０°以下の範囲であることが好適である。

公転モータ８２の回転により、正極チャック７２Ａ，７２Ａと負極チャック７２Ｂ，７２Ｂの位置を入れ替えることが可能となる。さらに、正極自転モータ８０Ａ、負極自転モータ８０Ｂの自転により、正極チャック７２Ａ，７２Ａに吸着された正極シート１０，１０の向きと、負極チャック７２Ｂ，７２Ｂに吸着された負極シート１２，１２の向きを調整可能となる。

リニアモータ８４は、正極自転モータ８０Ａ、負極自転モータ８０Ｂ、公転モータ８２、正極チャック７２Ａ，７２Ａ及び負極チャック７２Ｂ，７２Ｂを上記の動線（正極供給ステージ２３と第一受取テーブル２４とを結ぶ線、及び、負極供給ステージ３３と第二受取テーブル３４とを結ぶ線）に沿って移動させる直動機構である。リニアモータ８４により、電極搬送ホルダ７２は正極供給ステージ２３と第一受取テーブル２４との間、及び負極供給ステージ３３と第二受取テーブル３４との間を往復移動可能となる。

例えば公転モータ８２の上端にビーム８３（梁）が設けられる。ビーム８３は直動方向（Ｘ軸方向）とは直交する幅方向（Ｙ軸方向）に亘って延設され、その側端はガイドレール８５に接続される。またリニアモータ８４は例えば直動方向に沿ってレールが設けられ、これに沿って駆動することで、電極搬送ホルダ７２が直動可能となる。

＜電極シートの搬送プロセス＞
図３〜図６を参照して、本実施形態に係る積層装置の、電極シート（正極シート／負極シート）の搬送プロセスを説明する。なお、図３〜図６では、積層構造の理解を容易にするために、積層テーブル５０Ａ，５０Ｂ上の積層体５５について、各層を意図的にずらして描画している。しかしながら実際の積層過程ではこのようなずれは生じずに各層が位置合わせされた上で整列される。

さらに、積層体の積層構造を説明するために、各積層テーブル５０Ａ，５０Ｂの脇に、正極シート１０（Ｐ）、負極シート１２（Ｎ）、セパレータシート１４（Ｉ）の各層を示す。また、図３〜図６では、電極搬送ホルダ７２の図示を省略し、電極の正負やタブの向きが明確となるように図示している。

本実施形態に係る正極シート１０／負極シート１２の積層プロセスでは、基本的に積層テーブル５０Ａに正極シート１０が載置され、積層テーブル５０Ｂに負極シート１２が載置された後に、積層テーブル５０Ａに負極シート１２が載置され、積層テーブル５０Ｂに正極シート１０が載置される。つまり積層テーブル５０Ａには正極シート１０と負極シート１２とが交互に積層され、その間にセパレータシート１４が挟み込まれる。また積層テーブル５０Ｂでは、積層テーブル５０Ａと相補的な積層が行われ、負極シート１２と正極シート１０が交互に積層され、その間にセパレータシート１４が挟み込まれる。

上記のような相補的な積層を行うに当たり、積層テーブル５０Ｂは、積層テーブル５０Ａよりも一層分先行して積層が行われる。すなわち、積層テーブル５０Ａにて負極シート１２及びセパレータシート１４が積層される時点で、積層テーブル５０Ｂではすでに負極シート１２及びセパレータシート１４が積層されており、これに正極シート１０及びセパレータシート１４が積層される。

図３ステップＳ１には、積層テーブル５０Ａ，５０Ｂに積層体５５が配置されていない初期状態が示されている。両テーブルに積層体５５が積層されない状態から、積層テーブル５０Ｂの積層を一層分先行させるための初期動作がステップＳ１〜Ｓ５に示される。また、以下に説明する電極搬送ホルダ７２の動作は、電極搬送ホルダ制御部６２によって制御される。

ステップＳ１では、正極供給ステージ２３に正極シート１０，１０が載置される。また負極供給ステージ３３に負極シート１２，１２が載置される。正極シート１０，１０及び負極シート１２，１２は、電極搬送ホルダ７２の往復方向とは直交するように配列される。またこのとき、これらのシートのタブ（正極タブ及び負極タブ）は、互いに向かい合うようにして配列される。またセパレータポジションテーブル４３Ａ，４３Ｂには、それぞれセパレータシート１４，１４が載置される。

ステップＳ２にて、負極供給ステージ３３の負極シート１２，１２が電極搬送ホルダ７２の負極チャック７２Ｂ，７２Ｂに吸着される。例えば負極チャック７２Ｂ，７２Ｂのエアシリンダ８６Ｂ，８６Ｂによってその吸着面が下降し、負極供給ステージ３３の負極シート１２，１２に当接する。さらに図示しないエアチャック機構により負極シート１２，１２を真空吸着した状態で、エアシリンダ８６Ｂ，８６Ｂによって吸着面を上昇させる。なおこのとき、正極シート１０，１０は正極供給ステージ２３に待機される。

電極搬送ホルダ７２の負極自転モータ８０Ｂは、負極シート１２，１２のタブが負極供給ステージ３３側に向くように９０度負極チャック７２Ｂ，７２Ｂを回転させた上で、当該負極シート１２，１２を第二受取テーブル３４上に載置する。

なお以下では、正極供給ステージ２３及び負極供給ステージ３３側に正極シート１０及び負極シート１２のタブを向ける回転（上向き回転）を「＋９０°回転」とし、第一受取テーブル２４及び第二受取テーブル３４側に正極シート１０及び負極シート１２のタブを向ける回転（下向き回転）を「−９０°回転」とする。

ステップＳ２では、例えばリニアモータ８４によって、正極供給ステージ２３及び負極供給ステージ３３から第一受取テーブル２４及び第二受取テーブル３４まで、電極搬送ホルダ７２を移動（直動）させる。この移動過程で負極自転モータ８０Ｂが＋９０°回転する。

さらに負極チャック７２Ｂ，７２Ｂが第二受取テーブル３４上に到着すると、負極チャック７２Ｂのエアシリンダ８６Ｂ，８６Ｂによって吸着面が下降される。吸着面が第二受取テーブル３４上に当接（タッチダウン）すると、負極チャック７２Ｂ，７２Ｂの吸着面から正圧のエアが噴き出され、その結果、負極シート１２，１２が、そのタブを負極供給ステージ３３に向けた状態（上向き状態）で、第二受取テーブル３４上に載置される。

さらにステップＳ３のように、電極用リニアホルダ７４Ｂ，７４Ｂにより、第二受取テーブル３４上の負極シート１２，１２が積層テーブル５０Ｂ上に載置される。このとき、負極シート１２，１２のタブは負極供給ステージ３３側（上向き）に向けられる。さらに積層テーブル５０Ｂに載置された負極シート１２，１２上に、セパレータ用リニアホルダ７６Ｂ，７６Ｂによってセパレータシート１４，１４が積層される。

図４のステップＳ４にて、負極供給ステージ３３に負極シート１２，１２が供給される。またセパレータポジションテーブル４３Ｂにセパレータシート１４，１４が供給される。

ステップＳ５までに、電極搬送ホルダ７２は、正極供給ステージ２３及び負極供給ステージ３３に移動する。さらに電極搬送ホルダ７２は、正極供給ステージ２３に載置された正極シート１０，１０を第二受取テーブル３４に搬送するとともに、負極供給ステージ３３に載置された負極シート１２，１２を第一受取テーブル２４に搬送する（第二搬送動作）。

上記第二搬送動作に当たり、まず、正極チャック７２Ａ，７２Ａによって正極供給ステージ２３上の正極シート１０，１０が吸着され、負極チャック７２Ｂ，７２Ｂによって負極供給ステージ３３上の負極シート１２，１２が吸着される。上記吸着の後に、公転モータ８２が１８０°回転駆動し、正極チャック７２Ａ，７２Ａと負極チャック７２Ｂ，７２Ｂの位置を入れ替える。

加えて、この公転と同時に、正極自転モータ８０Ａが−９０°自転して、正極シート１０，１０のタブをセパレータライン４０側（下側）に向ける。一方、負極自転モータ８０Ｂは、上記公転と同時に＋９０°自転して、負極シート１２，１２のタブを正極供給ステージ２３側（上側）に向ける。これにより、正極シート１０，１０のタブ（正極タブ）と負極シート１２，１２のタブ（負極タブ）が、後述する第一搬送動作時と同一の向きで、対向するように位置決めされる。この公転及び自転は、正極供給ステージ２３及び負極供給ステージ３３から第一受取テーブル２４及び第二受取テーブル３４まで電極搬送ホルダ７２が移動する最中に実行される。

このように、本実施形態に係る電極搬送ホルダ７２は、直動時に公転と自転とを同時に実行することで、これらの動作を別々に実行する場合と比較して、時間の短縮を図っている。

ステップＳ６にて、第一受取テーブル２４に載置された負極シート１２，１２が電極用リニアホルダ７４Ａ，７４Ａによって積層テーブル５０Ａに搬送される。また第二受取テーブル３４に載置された正極シート１０，１０が電極用リニアホルダ７４Ｂ，７４Ｂによって積層テーブル５０Ｂに搬送される。

図５のステップＳ７にて、正極供給ステージ２３に正極シート１０，１０が供給され、負極供給ステージ３３に負極シート１２，１２が供給される。またセパレータポジションテーブル４３Ａ，４３Ｂから積層テーブル５０Ａ，５０Ｂ上の積層体５５に、それぞれセパレータシート１４，１４が積層される。

ステップＳ８にて、セパレータポジションテーブル４３Ａ，４３Ｂにそれぞれセパレータシート１４，１４が供給される。また、電極搬送ホルダ７２は第一受取テーブル２４及び第二受取テーブル３４から正極供給ステージ２３及び負極供給ステージ３３に移動する。さらに電極搬送ホルダ７２によって、正極供給ステージ２３上の正極シート１０，１０が第一受取テーブル２４に搬送され、また負極供給ステージ３３の負極シート１２，１２が第二受取テーブル３４に搬送される（第一搬送動作）。

上記の第一搬送動作において、電極搬送ホルダ７２の公転モータ８２は駆動が休止される。一方、正極自転モータ８０Ａは−９０°回転して正極シート１０，１０のタブを積層テーブル５０Ａ側に（下側に）向ける。また負極自転モータ８０Ｂは＋９０°回転して負極シート１２，１２のタブを負極供給ステージ３３側に（上側に）向ける。これにより、正極シート１０，１０のタブ（正極タブ）と負極シート１２，１２のタブ（負極タブ）が、対向するように位置決めされる。この自転は、電極搬送ホルダ７２が正極供給ステージ２３及び負極供給ステージ３３から第一受取テーブル２４及び第二受取テーブル３４に移動する最中に実行される。

ステップＳ９において、電極用リニアホルダ７４Ａ，７４Ａが第一受取テーブル２４上の正極シート１０，１０を積層テーブル５０Ａに搬送する。同様にして、電極用リニアホルダ７４Ｂ，７４Ｂが第二受取テーブル３４上の負極シート１２，１２を積層テーブル５０Ｂ上に搬送する。

さらに図６のステップＳ１０において、セパレータポジションテーブル４３Ａ，４３Ｂから積層テーブル５０Ａ，５０Ｂに、セパレータシート１４，１４が搬送される。以降、ステップＳ５に戻り、ステップＳ１０までの動作が繰り返され、所望の層数の積層体５５が得られる。

このように本実施形態では、電極搬送ホルダ７２に公転機構を持たせることで、正極供給ステージ２３上の正極シート１０，１０を第一受取テーブル２４に搬送させるとともに負極供給ステージ３３上の負極シート１２，１２を第二受取テーブル３４に搬送させる、第一搬送動作と、正極供給ステージ２３上の正極シート１０，１０を第二受取テーブル３４に搬送させるとともに負極供給ステージ３３上の負極シート１２，１２を第一受取テーブル２４に搬送させる、第二搬送動作とを実行可能となっている。

第一搬送動作と第二搬送動作が可能となることで、第一受取テーブル２４及び第二受取テーブル３４には正極シート１０と負極シート１２が一回ずつ交代に供給される。したがって、第一受取テーブル２４に載置された電極を都度積層テーブル５０Ａに積層させることで、正極と負極とが一層ずつ積層される積層体５５を製造可能となる。同様にして、第二受取テーブル３４に載置された電極を都度積層テーブル５０Ｂに積層させることで、積層テーブル５０Ａと相補的な形で、正極と負極とが一層ずつ積層される積層体５５を製造可能となる。

加えて、電極搬送ホルダ７２に正極自転機構及び負極自転機構を設けることで、正極シート１０及び負極シート１２の整列が可能となる。すなわち、正極シート１０及び負極シート１２のタブの向き（上向き／下向き）を、第一搬送動作と第二搬送動作とで同一の向きで対向（互い違いに）するように位置決めすることが可能となる。

１０ 正極シート、１２ 負極シート、１４ セパレータシート、２０ 正極ライン、２１ 正極ローダ、２２ 正極シート切断部、２３ 正極供給ステージ、２４ 第一受取テーブル、３０ 負極ライン、３１ 負極ローダ、３２ 負極シート切断部、３３ 負極供給ステージ、３４ 第二受取テーブル、４０Ａ，４０Ｂ セパレータライン、４１ セパレータローダ、４２ セパレータシート切断部、４３ セパレータポジションテーブル、５０Ａ，５０Ｂ 積層テーブル、５５ 積層体、６０ 制御部、６２ 電極搬送ホルダ制御部、７０ 搬送ユニット、７２ 電極搬送ホルダ、７２Ａ 正極チャック、７２Ｂ 負極チャック、７４ 電極用リニアホルダ、７６ セパレータ用リニアホルダ、７８ アーム、８０Ａ 正極自転モータ（正極自転機構）、８０Ｂ 負極自転モータ（負極自転機構）、８２ 公転モータ（公転機構）、８４ リニアモータ（直動機構）、８６エアシリンダ、８８ 連結バー。

Claims (5)

1. 正極シートを供給する正極シート供給部と、
   負極シートを供給する負極シート供給部と、
   正極シート及び負極シートを載置可能な第一受取テーブル及び第二受取テーブルと、
   前記第一受取テーブルに正極シートを搬送するとともに前記第二受取テーブルに負極シートを搬送する第一搬送動作と、前記第一受取テーブルに負極シートを搬送するとともに前記第二受取テーブルに正極シートを搬送する第二搬送動作が可能な、搬送ホルダと、
   前記第一搬送動作後に前記第一受取テーブルから正極シートが積層されるとともに、前記第二搬送動作後に前記第一受取テーブルから負極シートが積層される、第一積層テーブルと、
   前記第一搬送動作後に前記第二受取テーブルから負極シートが積層されるとともに、前記第二搬送動作後に前記第二受取テーブルから正極シートが積層される、第二積層テーブルと、
   を備える、積層装置。
2. 請求項１に記載の積層装置であって、
   前記正極シート供給部と前記第一受取テーブルを繋ぐ動線と前記負極シート供給部と前記第二受取テーブルを繋ぐ動線が平行に設けられ、
   前記搬送ホルダは、前記正極シート供給部と前記第一受取テーブルの間、及び、前記負極シート供給部と前記第二受取テーブルの間に設けられ、
   前記搬送ホルダは、
   正極チャック及び負極チャックと、
   前記正極チャックの吸着面に垂直な回転軸周りに当該正極チャックを回転可能な正極自転機構と、前記負極チャックの吸着面に垂直な回転軸周りに当該負極チャックを回転可能な負極自転機構と、
   前記正極自転機構及び前記負極自転機構を連結する連結バーを回転させる公転機構と、
   前記正極自転機構、前記負極自転機構、及び前記公転機構を前記動線に沿って移動させる直動機構と、
   を備える、
   積層装置。
3. 請求項２に記載の積層装置であって、
   前記搬送ホルダは、
   前記第一搬送動作の際には、前記正極自転機構により前記正極チャックが自転させられるとともに前記負極自転機構によって前記負極チャックが自転させられ、正極シートの一辺に設けられた正極タブと負極シートの一辺に設けられた負極タブが対向するように位置決めされ、
   前記第二搬送動作の際には、前記公転機構により前記正極チャックと前記負極チャックの位置が入れ替わるとともに、前記正極自転機構及び前記負極自転機構により、正極タブと負極タブが、前記第一搬送動作時と同一の向きで対向するように位置決めされる、
   積層装置。
4. 正極シートを供給する正極シート供給部と、
   負極シートを供給する負極シート供給部と、
   正極シート及び負極シートを載置可能な第一受取テーブル及び第二受取テーブルと、
   前記正極シート供給部から正極シートを、前記負極シート供給部から負極シートを、前記第一受取テーブル及び前記第二受取テーブルに搬送する搬送ホルダと、
   前記第一受取テーブルから正極シート及び負極シートが積層される第一積層テーブルと、
   前記第二受取テーブルから正極シート及び負極シートが積層される第二積層テーブルと、
   を備える積層装置の積層方法であって、
   前記搬送ホルダは、前記第一受取テーブルに正極シートを搬送するとともに前記第二受取テーブルに負極シートを搬送する第一搬送動作、及び、前記第一受取テーブルに負極シートを搬送するとともに前記第二受取テーブルに正極シートを搬送する第二搬送動作を実行し、
   前記第一積層テーブルに対して、前記第一搬送動作後に前記第一受取テーブルから正極シートを積層し、前記第二搬送動作後に前記第一受取テーブルから負極シートを積層し、 前記第二積層テーブルに対して、前記第一搬送動作後に前記第二受取テーブルから負極シートを積層し、前記第二搬送動作後に前記第二受取テーブルから正極シートを積層する、
   積層方法。
5. 請求項１に記載の積層方法であって、
   前記正極シート供給部と前記第一受取テーブルを繋ぐ動線と前記負極シート供給部と前記第二受取テーブルを繋ぐ動線が平行に設けられ、
   前記搬送ホルダは、前記正極シート供給部と前記第一受取テーブルの間、及び、前記負極シート供給部と前記第二受取テーブルの間に設けられ、
   前記搬送ホルダは、
   正極チャック及び負極チャックと、
   前記正極チャックの吸着面に垂直な回転軸周りに当該正極チャックを回転可能な正極自転機構と、前記負極チャックの吸着面に垂直な回転軸周りに当該負極チャックを回転可能な負極自転機構と、
   前記正極自転機構及び前記負極自転機構を連結する連結バーを回転させる公転機構と、
   前記正極自転機構、前記負極自転機構、及び前記公転機構を前記動線に沿って移動させる直動機構と、
   を備え、
   前記搬送ホルダは、
   前記第一搬送動作の際には、前記正極自転機構により前記正極チャックを自転させるとともに前記負極自転機構によって前記負極チャックを自転させ、正極シートの一辺に設けられた正極タブと負極シートの一辺に設けられた負極タブを対向するように位置決めさせ、
   前記第二搬送動作の際には、前記公転機構により前記正極チャックと前記負極チャックの位置を入れ替えるとともに、前記正極自転機構及び前記負極自転機構により、正極タブと負極タブを、前記第一搬送動作時と同一の向きで対向するように位置決めする、
   積層方法。