JP2022049042A - シート材搬送装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】曲面形状の保持面と平面形状の保持面との間でシート材の授受を行う際にシート材にかかる負荷を軽減する。【解決手段】シート材搬送装置１００は、曲面形状の第１保持面１１６を有する複数の第１保持ヘッド１０２と、複数の第１保持ヘッド１０２を保持して回転する第１ドラム１０４と、平面形状の第２保持面１２０を有する複数の第２保持ヘッド１０６と、複数の第２保持ヘッド１０６を保持して回転する第２ドラム１０８と、各第２保持面１２０の傾きを調整する傾き調整機構１１０と、第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度を調整する速度調整機構１１２とを備える。第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６は、各ドラムの回転により受渡位置ＩＶに移動し、傾き調整機構１１０および速度調整機構１１２による調整がなされた状況で、シート材Ｗを第１保持面１１６と第２保持面１２０との間で受け渡す。【選択図】図２

Description

本開示は、シート材搬送装置に関する。
車載用等の電池として、積層ラミネートタイプの電池が開発されている。この電池は、複数の正極板および複数の負極板がセパレータを挟んで交互に積層された積層電極体と、電解液とが容器に収容された構造を有する（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２－２２１７１５号公報
積層電極体は、例えば数枚の電極板とセパレータとを交互に積層したシート材である単位積層体を順次搬送し、複数の単位積層体を積層ステージ上に積層することで形成することができる。単位積層体の搬送では、曲面形状の保持面を有する保持ヘッドと平面形状の保持面を有する保持ヘッドとの間で単位積層体の授受が行われる場合がある。この場合、保持面が曲面から平面に、あるいは平面から曲面に切り替わることが原因で、単位積層体に剪断力等の負荷がかかるおそれがある。また、単位積層体に限らず他のシート材の搬送においても、曲面形状の保持面と平面形状の保持面との間での授受は行われる場合があり、これらのシート材にも搬送時に負荷がかかるおそれがある。
本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、曲面形状の保持面と平面形状の保持面との間でシート材の授受を行う際にシート材にかかる負荷を軽減する技術を提供することにある。
本開示のある態様は、シート材搬送装置である。この装置は、シート材を保持するための曲面形状の第１保持面を有する複数の第１保持ヘッドと、複数の第１保持ヘッドを円周方向に所定の間隔をあけて且つ各第１保持面が外側を向くように保持し、第１方向に回転して複数の第１保持ヘッドを周回させる第１ドラムと、シート材を保持するための平面形状の第２保持面を有する複数の第２保持ヘッドと、複数の第２保持ヘッドを円周方向に所定の間隔をあけて且つ各第２保持面が外側を向くように保持し、第１方向とは逆の第２方向に回転して複数の第２保持ヘッドを周回させる第２ドラムと、第２ドラムの半径方向に対する第２保持面の傾きを調整する傾き調整機構と、シート材の授受が行われる１組の第１保持ヘッドおよび第２保持ヘッドの相対移動速度を調整する速度調整機構とを備える。いずれか一方がシート材を保持し、他方がシート材を未保持の第１保持ヘッドおよび第２保持ヘッドは、各ドラムの回転によって第１保持面および第２保持面が互いに対向する受渡位置に移動し、傾き調整機構および速度調整機構により傾きおよび相対移動速度が調整された状況で、シート材を第１保持面と第２保持面との間で受け渡す。
以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
本開示によれば、曲面形状の保持面と平面形状の保持面との間でシート材の授受を行う際にシート材にかかる負荷を軽減することができる。
積層電極体製造装置の模式図である。 実施の形態１に係るシート材搬送装置の模式図である。 第２保持ヘッド、傾き調整機構、速度調整機構および半径位置調整機構の模式図である。 図４（ａ）～図４（ｃ）は、シート材搬送装置の動作を説明するための模式図である。 実施の形態２に係るシート材搬送装置の模式図である。 第２保持ヘッド、傾き調整機構および速度調整機構の模式図である。 図７（ａ）～図７（ｃ）は、シート材搬送装置の動作を説明するための模式図である。
以下、本開示を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、本開示を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも本開示の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
（実施の形態１）
図１は、積層電極体製造装置１の模式図である。積層電極体製造装置１は、一例として複数のドラムを組み合わせた連続ドラム式の製造装置である。電極体やセパレータの切断、加熱、接着、積層等の各工程をドラムで実行することで、高速且つ連続的に積層電極体を製造することができる。積層電極体は、例えばリチウムイオン二次電池に用いられる。
積層電極体製造装置１は、第１極切断ドラム２と、第１極加熱ドラム４と、第２極切断ドラム６と、第２極加熱ドラム８と、接着ドラム１０と、セパレータ切断ドラム１２と、積層ドラム１４とを備える。
第１極切断ドラム２は、複数の第１極板の連続体を切断し、複数の第１極板に個片化して搬送するドラムである。本実施の形態では、第１極は負極である。第１極切断ドラム２には、複数の第１極板の連続体である、帯状の第１極連続体Ｎが供給される。第１極連続体Ｎは、第１極集電体と、第１極活物質層とを有する。第１極活物質層は、第１極集電体上に積層される。本実施の形態では、第１極集電体の両面に第１極活物質層が積層されるが、第１極集電体の一方の面のみに第１極活物質層が積層されてもよい。
第１極集電体および第１極活物質層は、いずれも公知の材料で構成することができ、いずれも公知の構造を有する。第１極集電体は、例えば銅やアルミニウム等からなる、箔や多孔体で構成される。第１極活物質層は、例えば第１極活物質、結着材および分散剤等を含む第１極合材スラリーを第１極集電体の表面に塗布し、塗膜を乾燥、圧延することで形成される。第１極集電体の厚さは、例えば３μｍ以上５０μｍ以下である。第１極活物質層の厚さは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下である。
第１極切断ドラム２は、ドラムの円周方向に配置される複数の保持ヘッドと、第１極連続体Ｎを切断する切断刃とを有する。複数の保持ヘッドは、第１極連続体Ｎを吸着保持する保持面を有する。各保持ヘッドの保持面は、第１極切断ドラム２の外側を向く。第１極切断ドラム２に供給される第１極連続体Ｎは、複数の保持ヘッドの保持面に吸着保持された状態で、第１極切断ドラム２の回転によって搬送される。
複数の保持ヘッドは、それぞれ第１極切断ドラム２の中心軸回りに回転するとともに、他の保持ヘッドに対して互いに独立にドラムの円周方向に移動することができる。各保持ヘッドの相対的な移動は、第１極切断ドラム２を回転させるモータとは別のモータが各保持ヘッドに搭載されることで実現される。保持ヘッドの独立駆動により、切断刃による第１極連続体Ｎの切断位置の調整や、個片化された第１極板の位置調整等が可能となる。
第１極切断ドラム２は、供給される第１極連続体Ｎを吸着保持して回転搬送し、図１に模式的に示す切断位置１６において第１極連続体Ｎを切断する。第１極連続体Ｎは、隣り合う保持ヘッドの間の位置で切断刃により切断されて、複数の第１極板に個片化される。得られた各第１極板は、各保持ヘッドに吸着保持された状態で搬送される。生成される複数の第１極板の位置は、カメラ等で監視される。
第１極加熱ドラム４は、第１極切断ドラム２に近接配置される。第１極切断ドラム２の保持ヘッドは、第１極加熱ドラム４との近接位置の手前において、第１極加熱ドラム４の線速度と略同一になるまで一時的に増速または減速する。これにより、保持ヘッドは、第１極加熱ドラム４との相対速度が略ゼロになる。保持ヘッドは、相対速度が略ゼロになったタイミングで、吸着保持していた第１極板を第１極加熱ドラム４側に排出する。
第１極加熱ドラム４は、第１極切断ドラム２から排出された第１極板を吸着保持しながら回転し、内蔵するヒータで第１極板を予備加熱する。予備加熱は、後の接着工程においてセパレータと第１極板とを熱接着するために実施される。本実施の形態では、加熱位置１８において第１極板を加熱するが、これに限らず、例えば第１極加熱ドラム４の円周方向の全域で第１極板を加熱してもよい。
第２極切断ドラム６は、複数の第２極板の連続体を切断し、複数の第２極板に個片化して搬送するドラムである。本実施の形態では、第２極は正極である。第２極切断ドラム６には、複数の第２極板の連続体である、帯状の第２極連続体Ｐが供給される。第２極連続体Ｐは、第２極集電体と、第２極活物質層とを有する。第２極活物質層は、第２極集電体上に積層される。本実施の形態では、第２極集電体の両面に第２極活物質層が積層されるが、第２極集電体の一方の面のみに第２極活物質層が積層されてもよい。
第２極集電体および第２極活物質層は、いずれも公知の材料で構成することができ、いずれも公知の構造を有する。第２極集電体は、例えばステンレス鋼やアルミニウム等からなる、箔や多孔体で構成される。第２極活物質層は、例えば第２極活物質、結着材および分散剤等を含む第２極合材スラリーを第２極集電体の表面に塗布し、塗膜を乾燥、圧延することで形成される。第２極集電体の厚さは、例えば３μｍ以上５０μｍ以下である。第２極活物質層の厚さは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下である。
第２極切断ドラム６は、ドラムの円周方向に配置される複数の保持ヘッドと、第２極連続体Ｐを切断する切断刃とを有する。複数の保持ヘッドは、第２極連続体Ｐを吸着保持する保持面を有する。各保持ヘッドの保持面は、第２極切断ドラム６の外側を向く。第２極切断ドラム６に供給される第２極連続体Ｐは、複数の保持ヘッドの保持面に吸着保持された状態で、第２極切断ドラム６の回転によって搬送される。
複数の保持ヘッドは、それぞれ第２極切断ドラム６の中心軸回りに回転するとともに、他の保持ヘッドに対して互いに独立にドラムの円周方向に移動することができる。各保持ヘッドの相対的な移動は、第２極切断ドラム６を回転させるモータとは別のモータが各保持ヘッドに搭載されることで実現される。保持ヘッドの独立駆動により、切断刃による第２極連続体Ｐの切断位置の調整や、個片化された第２極板の位置調整等が可能となる。
第２極切断ドラム６は、供給される第２極連続体Ｐを吸着保持して回転搬送し、図１に模式的に示す切断位置２０において第２極連続体Ｐを切断する。第２極連続体Ｐは、隣り合う保持ヘッドの間の位置で切断刃により切断されて、複数の第２極板に個片化される。得られた各第２極板は、各保持ヘッドに吸着保持された状態で搬送される。生成される複数の第２極板の位置は、カメラ等で監視される。
第２極加熱ドラム８は、第２極切断ドラム６に近接配置される。第２極切断ドラム６の保持ヘッドは、第２極加熱ドラム８との近接位置の手前において、第２極加熱ドラム８の線速度と略同一になるまで一時的に増速または減速する。これにより、保持ヘッドは、第２極加熱ドラム８との相対速度が略ゼロになる。保持ヘッドは、相対速度が略ゼロになったタイミングで、吸着保持していた第２極板を第２極加熱ドラム８側に排出する。
第２極加熱ドラム８は、第２極切断ドラム６から排出された第２極板を吸着保持しながら回転し、内蔵するヒータで第２極板を予備加熱する。予備加熱は、後の接着工程においてセパレータと第２極板とを熱接着するために実施される。本実施の形態では、加熱位置２２において第２極板を加熱するが、これに限らず、例えば第２極加熱ドラム８の円周方向の全域で第２極板を加熱してもよい。
接着ドラム１０は、複数の単位積層体が連続する連続積層体２６を形成するドラムである。各単位積層体は、第１セパレータ、第１極板、第２セパレータおよび第２極板で構成される。接着ドラム１０には、複数の第１セパレータが連続する、帯状の第１セパレータ連続体Ｓ１と、複数の第２セパレータが連続する、帯状の第２セパレータ連続体Ｓ２とが供給される。第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２のそれぞれの表面には、熱接着層が設けられる。熱接着層は、室温では接着性を発現しないが、加熱により接着性を発現する性質を有する。例えば熱接着層は、熱可塑性ポリマーを含有する熱可塑性層であり、加熱による熱可塑性ポリマーの塑性変形に基づいて接着性を発現する。
また、接着ドラム１０は、第１極加熱ドラム４および第２極加熱ドラム８に近接配置される。そして、接着ドラム１０には、第１極加熱ドラム４を介して第１極切断ドラム２から複数の第１極板が供給され、第２極加熱ドラム８を介して第２極切断ドラム６から複数の第２極板が供給される。第１極板は、第１極加熱ドラム４で予備加熱されながら回転搬送され、第１極加熱ドラム４と接着ドラム１０との近接位置において接着ドラム１０側に排出される。第２極板は、第２極加熱ドラム８で予備加熱されながら回転搬送され、第２極加熱ドラム８と接着ドラム１０との近接位置において接着ドラム１０側に排出される。
接着ドラム１０に対する第１セパレータ連続体Ｓ１、第１極板、第２セパレータ連続体Ｓ２および第２極板の供給位置は、接着ドラム１０の回転方向の上流側から、列挙した順に並ぶ。したがって、まず所定位置において、接着ドラム１０に第１セパレータ連続体Ｓ１が供給される。第１セパレータ連続体Ｓ１は、接着ドラム１０に吸着保持されて、回転搬送される。続いて、第１セパレータ連続体Ｓ１の供給位置よりも下流側において、第１極加熱ドラム４から接着ドラム１０に第１極板が供給され、第１セパレータ連続体Ｓ１の上に載置される。複数の第１極板は、第１セパレータ連続体Ｓ１の搬送方向に所定の間隔をあけて第１セパレータ連続体Ｓ１の上に配列される。
続いて、第１極板の供給位置よりも下流側において、接着ドラム１０に第２セパレータ連続体Ｓ２が供給され、複数の第１極板の上に載置される。続いて、第２セパレータ連続体Ｓ２の供給位置よりも下流側において、第１セパレータ連続体Ｓ１、複数の第１極板および第２セパレータ連続体Ｓ２が熱圧着ローラ２４によって加圧され、これらが互いに接着される。続いて、熱圧着ローラ２４による圧着位置よりも下流側において、第２極加熱ドラム８から接着ドラム１０に第２極板が供給され、第２セパレータ連続体Ｓ２の上に載置される。複数の第２極板は、第２セパレータ連続体Ｓ２の搬送方向に所定の間隔をあけて第２セパレータ連続体Ｓ２の上に配列される。また、第２極加熱ドラム８の押圧力によって、複数の第２極板は第２セパレータ連続体Ｓ２に接着される。
以上の工程により、第１セパレータ連続体Ｓ１、複数の第１極板、第２セパレータ連続体Ｓ２および複数の第２極板がこの順に積層され、接着されて、連続積層体２６が形成される。連続積層体２６は、第１セパレータ、第１極板、第２セパレータおよび第２極板で構成される単位積層体が、第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２でつながれて連続する構造を有する。連続積層体２６は、接着ドラム１０からセパレータ切断ドラム１２に搬送される。なお、第２極切断ドラム６側から第２極板が供給されないことで、一定個数毎に、第２極板を含まない３層構造の単位積層体が生成されてもよい。また、供給されない電極板は第１極板であってもよい。
セパレータ切断ドラム１２は、連続積層体２６の第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２を切断して、複数の単位積層体に個片化するドラムである。セパレータ切断ドラム１２は、ドラムの円周方向に配置される複数の保持ヘッドと、連続積層体２６を切断する切断刃とを有する。複数の保持ヘッドは、連続積層体２６を吸着保持する保持面を有する。各保持ヘッドの保持面は、セパレータ切断ドラム１２の外側を向く。セパレータ切断ドラム１２に供給される連続積層体２６は、複数の保持ヘッドの保持面に吸着保持された状態で、セパレータ切断ドラム１２の回転によって搬送される。
複数の保持ヘッドは、それぞれセパレータ切断ドラム１２の中心軸回りに回転するとともに、他の保持ヘッドに対して互いに独立にドラムの円周方向に移動可能であってもよい。各保持ヘッドの相対的な移動は、セパレータ切断ドラム１２を回転させるモータとは別のモータが各保持ヘッドに搭載されることで実現される。保持ヘッドの独立駆動により、切断刃による連続積層体２６の切断位置の調整や、個片化された単位積層体の位置調整等が可能となる。
セパレータ切断ドラム１２は、図１に模式的に示す切断位置２８において連続積層体２６を切断する。連続積層体２６は、隣り合う保持ヘッドの間の位置で切断されて、複数の単位積層体に個片化される。このとき、連続積層体２６の第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２は、連続積層体２６の搬送方向で隣り合う電極板の間において切断される。得られた各単位積層体は、各保持ヘッドに吸着保持された状態で搬送される。保持ヘッドは、吸着保持していた単位積層体を積層ドラム１４側に排出する。生成される複数の単位積層体の位置は、カメラ等で監視される。
積層ドラム１４は、複数の単位積層体を積層ステージ３０に積層して積層電極体を形成するドラムである。積層ドラム１４は、ドラムの円周方向に配置される複数の積層ヘッドを有する。各積層ヘッドは、単位積層体を吸着保持する保持面を有する。各積層ヘッドの保持面は、積層ドラム１４の外側を向く。複数の積層ヘッドは、それぞれ積層ドラム１４の中心軸回りに回転して、積層ステージ３０と対向する積層位置に順次進行する。積層位置に到達した積層ヘッドは、保持している単位積層体を積層ステージ３０に排出する。
積層ステージ３０は、積層ドラム１４の直下に配置される。積層ステージ３０には、積層ドラム１４の各積層ヘッドから排出される単位積層体が順次積層される。これにより、積層電極体が形成される。積層ステージ３０は、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動可能である。また、積層ステージ３０は、Ｘ―Ｙ平面上における傾き角を調整可能である。これにより、積層ステージ３０に既に積層されている単位積層体に対する、積層ドラム１４から排出される単位積層体のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置、ならびに傾き角が調整される。
セパレータ切断ドラム１２および積層ドラム１４は、本実施の形態に係るシート材搬送装置１００で構成される。図２は、実施の形態１に係るシート材搬送装置１００の模式図である。なお、図２では、固定プレート１５４に設けられる各カムおよびガイドレール１５８の図示を省略している。
シート材搬送装置１００は、複数の第１保持ヘッド１０２と、第１ドラム１０４と、複数の第２保持ヘッド１０６と、第２ドラム１０８と、傾き調整機構１１０と、速度調整機構１１２と、半径位置調整機構１１４とを備える。第１ドラム１０４は、セパレータ切断ドラム１２に相当し、複数の第１保持ヘッド１０２は、セパレータ切断ドラム１２が備える複数の保持ヘッドに相当する。また、第２ドラム１０８は、積層ドラム１４に相当し、複数の第２保持ヘッド１０６は、複数の積層ヘッドに相当する。したがって本実施の形態では、第１保持ヘッド１０２は受渡ヘッドであり、第２保持ヘッド１０６は受取ヘッドである。なお、図１ではセパレータ切断ドラム１２と積層ドラム１４とが横に並び、図２では第１ドラム１０４と第２ドラム１０８が縦に並んでいるが、当業者であれば、これら２つのドラムの位置関係を適宜変更できることを当然に理解することができる。
各第１保持ヘッド１０２は、シート材Ｗを保持するための第１保持面１１６を有する。例えば各第１保持面１１６は、空気等の雰囲気ガスを吸引する真空バルブ等の吸着機構（図示せず）を有し、吸着機構によってシート材Ｗを吸着保持する。各第１保持面１１６は、第１ドラム１０４の円周方向に並ぶ複数の吸着穴を有する。各吸着穴における雰囲気ガスの吸引の開始と停止とは、独立に切り替えることができる。本実施の形態のシート材Ｗは、一例として１枚または２枚の電極板と、２枚のセパレータとが積層された単位積層体である。つまり、シート材Ｗは電池の電極板およびセパレータを含む。なお、図２には８個の第１保持ヘッド１０２が図示されているが、第１保持ヘッド１０２の数は限定されない。
複数の第１保持ヘッド１０２は、第１ドラム１０４によって保持される。第１ドラム１０４は、円筒状のドラムであり、複数の第１保持ヘッド１０２を円周方向に所定の間隔をあけて且つ各第１保持面１１６が円筒の外側を向くように保持する。第１ドラム１０４の回転中心Ｃ１には、モータ等の駆動機構（図示せず）が連結される。これにより第１ドラム１０４は、第１方向Ｄ１に回転して複数の第１保持ヘッド１０２を周回させる。本実施の形態では、一例として第１方向Ｄ１は反時計回り方向である。
各第１保持面１１６は、曲面形状を有する。例えば、各第１保持面１１６の全体は、第１ドラム１０４の回転中心Ｃ１から等距離の位置に延在する。したがって、第１ドラム１０４の回転によって各第１保持ヘッド１０２が円周方向に移動すると、各第１保持面１１６は同一円筒面上を移動する。
各第１保持ヘッド１０２は駆動部１１８を有し、他の第１保持ヘッド１０２に対して互いに独立に第１ドラム１０４の円周方向に移動可能である。駆動部１１８は、例えば公知のステッピングモータ等で構成される。つまり、各第１保持ヘッド１０２は、第１ドラム１０４の回転による移動とは別に、第１ドラム１０４の円周方向に移動することができる。これにより、第１保持ヘッド１０２は、第１ドラム１０４の回転に対して第１保持面１１６を回転方向の前後に変位させることができる。
各第２保持ヘッド１０６は、シート材Ｗを保持するための第２保持面１２０を有する。例えば各第２保持面１２０は、空気等の雰囲気ガスを吸引する吸引機構（図示せず）を有し、吸引機構によってシート材Ｗを吸着保持する。各第２保持面１２０は、第２ドラム１０８の円周方向に並ぶ複数の吸着穴を有する。各吸着穴における雰囲気ガスの吸引の開始と停止とは、独立に切り替えることができる。なお、図２には８個の第２保持ヘッド１０６が図示されているが、第２保持ヘッド１０６の数は限定されない。
複数の第２保持ヘッド１０６は、第２ドラム１０８によって保持される。第２ドラム１０８は、円筒状のドラムであり、複数の第２保持ヘッド１０６を円周方向に所定の間隔をあけて且つ各第２保持面１２０が円筒の外側を向くように保持する。第２ドラム１０８の回転中心Ｃ２には、モータ等の駆動機構（図示せず）が連結される。これにより第２ドラム１０８は、第１方向Ｄ１とは逆の第２方向Ｄ２に回転して複数の第２保持ヘッド１０６を周回させる。本実施の形態では、一例として第２方向Ｄ２は時計回り方向である。また、一例として第１ドラム１０４と第２ドラム１０８とは、同じ速度で回転する。
各第２保持面１２０は、平面形状を有する。本実施の形態の各第２保持ヘッド１０６は、平面形状の積層ステージ３０にシート材Ｗを排出し、積層ステージ３０上でシート材Ｗを積層していく。このため、第２保持面１２０は、平面形状を有することが好ましい。
第２ドラム１０８は、第１ドラム１０４に近接配置される。これにより、第１ドラム１０４および第２ドラム１０８それぞれの円周上の所定位置には、第１保持面１１６および第２保持面１２０が互いに対向する受渡位置ＩＶが形成される。シート材Ｗを保持する各第１保持ヘッド１０２と、シート材Ｗを未保持の各第２保持ヘッド１０６とは、各ドラムの回転によって受渡位置ＩＶに順次移動する。
具体的には、各第１保持ヘッド１０２は、第１ドラム１０４の円周上位置Ｉにおいて、個片化されたシート材Ｗを吸着保持する。また、第１方向Ｄ１で円周上位置Ｉよりも下流側の円周上位置ＩＩには、カメラ１２２が配置される。カメラ１２２により、シート材Ｗの状態や第１保持面１１６上の位置が検出される。そして、第１方向Ｄ１で円周上位置ＩＩよりも下流側の円周上位置ＩＩＩにおいて、カメラ１２２の検知結果に応じて駆動部１１８が駆動する。これにより、各第１保持ヘッド１０２は、第１保持面１１６上のシート材Ｗの位置に応じて第１ドラム１０４の回転に対し前進または後退する。この結果、受渡位置ＩＶで対向することになる第２保持面１２０に対する第１保持面１１６の位置が補正される。
シート材Ｗを保持する各第１保持ヘッド１０２は、第１方向Ｄ１で円周上位置ＩＩＩよりも下流側の受渡位置ＩＶに到達する。また、第２ドラム１０８の回転により、シート材Ｗを未保持の第２保持ヘッド１０６も受渡位置ＩＶに到達する。そして、受渡位置ＩＶにおいて、第１保持面１１６から第２保持面１２０にシート材Ｗが受け渡される。
第１保持面１１６は曲面形状であり、第２保持面１２０は平面形状であるため、互いに対向する第１保持面１１６および第２保持面１２０には、互いに最も接近する部分が各面内に局所的に形成される。この互いに最も接近する位置に、シート材Ｗの受渡点１２４が形成される。受渡点１２４は、厳密には各ドラムの軸心方向に平行な直線である。第１保持ヘッド１０２の進行にともなって、受渡点１２４は、第１保持ヘッド１０２の移動方向の前から後に向かって第１保持面１１６上を移動する。また、第２保持ヘッド１０６の進行にともなって、受渡点１２４は、第２保持ヘッド１０６の移動方向における前から後に向かって第２保持面１２０上を移動する。
第１保持面１１６の吸着穴は、受渡点１２４を通過したものから順にシート材Ｗの吸着を解除（吸着破壊）する。一方、第２保持面１２０の吸着穴は、受渡点１２４を通過したものから順にシート材Ｗの吸着を開始する。これにより、第１保持面１１６に保持されるシート材Ｗは、受渡点１２４を通過した部分から順に第２保持面１２０に受け渡される。なお、実際には、吸着機構を駆動してから吸着穴に吸引力（真空圧）が発生するまでタイムラグがある。このため、受渡点１２４を通過した時点で第２保持面１２０の吸着穴に吸引力が生じているように、各吸着穴が受渡点１２４を通過する所定時間前に、各吸着穴に対応する吸着機構が駆動される。
第１ドラム１０４および第２ドラム１０８の回転を維持したまま第１保持面１１６から第２保持面１２０にシート材Ｗを受け渡す場合、シート材Ｗが曲面上から平面上に移る際にシート材Ｗに剪断力等の負荷がかかるおそれがある。これに対し、本実施の形態のシート材搬送装置１００は、傾き調整機構１１０、速度調整機構１１２および半径位置調整機構１１４によって、シート材Ｗにかかる負荷を軽減する。図３は、第２保持ヘッド１０６、傾き調整機構１１０、速度調整機構１１２および半径位置調整機構１１４の模式図である。
第２保持ヘッド１０６は、ヘッド部１２６と、ヘッド支持部１２８と、ベースプレート１３０と、リンク部１３２とを有する。ヘッド部１２６は略平板状であり、第２ドラム１０８の半径方向Ｒ外側を向く主表面が第２保持面１２０を構成する。半径方向Ｒ内側を向くヘッド部１２６の主表面には、第１カムフォロア１３４が設けられる。一例として、第１カムフォロア１３４は、第２保持ヘッド１０６の移動方向の後端に設けられる。
ヘッド支持部１２８は略棒状であり、第２ドラム１０８の半径方向Ｒに延びる。半径方向Ｒ外側に位置するヘッド支持部１２８の端部は、揺動軸１３６を介してヘッド部１２６に連結される。ヘッド部１２６は、揺動軸１３６周りに回動可能であり、これにより半径方向Ｒに対する第２保持面１２０の傾きを変化させることができる。半径方向Ｒ内側に位置するヘッド支持部１２８の端部には、第２カムフォロア１３８が設けられる。
ベースプレート１３０は、ヘッド支持部１２８を半径方向Ｒにスライド可能に保持する。ベースプレート１３０は、おおよそ半径方向Ｒに延びる長穴１４０を有する。リンク部１３２は、略Ｌ字状の部材であり、おおよそ半径方向Ｒに延びる第１部分１４２と、半径方向Ｒ外側の第１部分１４２の端部から略直角に延びる第２部分１４４とを有する。半径方向Ｒ内側の第１部分１４２の端部は、第３カムフォロア１４６を介して長穴１４０に連結される。これにより、リンク部１３２がリンク軸１４８を中心として回転することによって生じる第３カムフォロア１４６の半径方向Ｒの変位を長孔１４０の長さ分だけ許容することができる。
第１部分１４２と第２部分１４４との交点（Ｌ字の角部）には、リンク軸１４８が設けられる。リンク軸１４８は、第２ドラム１０８に連結され、第２ドラム１０８の回転に追従する。リンク部１３２、ベースプレート１３０、ヘッド支持部１２８およびヘッド部１２６は、リンク軸１４８を介して第２ドラム１０８に連結される。したがって、リンク軸１４８が第２ドラム１０８の回転に追従することで、リンク部１３２、ベースプレート１３０、ヘッド支持部１２８およびヘッド部１２６が連動して第２ドラム１０８の円周方向に移動する。第２部分１４４の先端には、第４カムフォロア１５０が設けられる。
傾き調整機構１１０は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒに対する第２保持面１２０の傾きを調整する機構である。傾き調整機構１１０が第２保持面１２０の傾きを調整することで、半径方向Ｒに対して第２保持面１２０の法線の傾きが変化する。本実施の形態の傾き調整機構１１０は、第１カム１５２と、第１カムフォロア１３４とを含むカム機構で構成される。
第２ドラム１０８には、第２ドラム１０８の回転に対して追従しない円形の固定プレート１５４が設けられる。第１カム１５２は、固定プレート１５４に設けられる。固定プレート１５４は、その中心が第２ドラム１０８の回転中心Ｃ２と重なるように配置される。第１カム１５２は、固定プレート１５４の円周方向に延在する。一例として、第１カム１５２は、固定プレート１５４の外周端面に設けられる。第１カムフォロア１３４は、第１カム１５２に摺動可能に当接し、第２ドラム１０８の回転にともなって第１カム１５２に沿って移動する。
第１カム１５２は、第２ドラム１０８と同心の円を基調とした形状を有する。ただし、第１カム１５２のうち受渡位置ＩＶを含む領域に延在する部分は、第２保持面１２０の傾きが変化するように、基調円に対してずれている。受渡位置ＩＶを含む領域は、例えば、第２保持ヘッド１０６の移動方向後方側で受渡位置ＩＶに接する所定領域（つまり、第２保持ヘッド１０６が受渡位置ＩＶに到達する直前に通過する領域）と、受渡位置ＩＶとを含む。
例えば、第１カム１５２が基調円に対して円の中心から離れる方向に湾曲する場合、この部分を通過する第１カムフォロア１３４は第２ドラム１０８の半径方向Ｒ外側に変位する。これにより、第２保持面１２０は、揺動軸１３６周りに回動して第２保持ヘッド１０６の進行方向の前端側が半径方向Ｒ内側に変位する。したがって、第２保持面１２０を前傾させることができる。一方、第１カム１５２が基調円に対して円の中心に近づく方向に湾曲する場合、この部分を通過する第１カムフォロア１３４は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒ内側に変位する。これにより、第２保持面１２０は、揺動軸１３６周りに回動して第２保持ヘッド１０６の進行方向の前端側が半径方向Ｒ外側に変位する。したがって、第２保持面１２０を後傾させることができる。なお、第１カムフォロア１３４が第１カム１５２の基調円上にあるときの第２保持面１２０の姿勢、つまり第２保持面１２０の法線が半径方向Ｒに対して平行になる第２保持面１２０の姿勢を基準傾斜姿勢とする。
速度調整機構１１２は、シート材Ｗの授受が行われる１組の第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度を調整する機構である。本実施の形態の速度調整機構１１２は、第１保持ヘッド１０２については第１ドラム１０４の全周で移動速度を一定とする。一方、第２保持ヘッド１０６については、移動方向後方側で受渡位置ＩＶに接する所定領域と受渡位置ＩＶとにおける移動速度を他の領域における移動速度とは異ならせる。これにより、受渡位置ＩＶにおいて、第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度が調整される。
本実施の形態の速度調整機構１１２は、第２カム１５６と、第４カムフォロア１５０とを含むカム機構で構成される。第２カム１５６は、固定プレート１５４に設けられる。第２カム１５６は、固定プレート１５４の円周方向に延在する。一例として、第２カム１５６は、固定プレート１５４の主表面に設けられる溝カムである。第４カムフォロア１５０は、第２カム１５６に摺動可能に当接し、第２ドラム１０８の回転にともなって第２カム１５６に沿って移動する。
第２カム１５６は、第２ドラム１０８と同心の円を基調とした形状を有する。ただし、第２カム１５６のうち受渡位置ＩＶを含む領域に延在する部分は、第１保持ヘッド１０２と第２保持ヘッド１０６との相対移動速度が調整されるように、基調円に対してずれている。
例えば、第２カム１５６が基調円に対して円の中心から離れる方向に湾曲する場合、この部分を通過する第４カムフォロア１５０は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒ外側に変位する。これにより、リンク部１３２がリンク軸１４８周りに第２方向Ｄ２に回動し、第３カムフォロア１４６が第２保持ヘッド１０６の移動方向とは逆方向に変位する。ベースプレート１３０は、固定プレート１５４に設けられるガイドレール１５８に摺動可能に嵌まっている。ガイドレール１５８は、第２ドラム１０８と同心の円を基調とした形状を有する。このためベースプレート１３０は、第３カムフォロア１４６の変位にともなって、ガイドレール１５８上を第２保持ヘッド１０６の移動方向とは逆方向にスライドする（移動方向後方に変位する）。これにより、第２保持ヘッド１０６の移動速度が下がる。
一方、第２カム１５６が基調円に対して円の中心に近づく方向に湾曲する場合、この部分を通過する第４カムフォロア１５０は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒ内側に変位する。これにより、リンク部１３２がリンク軸１４８周りに第２方向Ｄ２とは逆方向（第１方向Ｄ１）に回動し、第３カムフォロア１４６が第２保持ヘッド１０６の移動方向に変位する。ベースプレート１３０は、第３カムフォロア１４６の変位にともなって、ガイドレール１５８上を第２保持ヘッド１０６の移動方向にスライドする（移動方向前方に変位する）。これにより、第２保持ヘッド１０６の移動速度が上がる。なお、第４カムフォロア１５０が第２カム１５６の基調円上にあるときの第２保持ヘッド１０６の移動速度、つまり第２ドラム１０８の回転のみに起因する移動速度を基準移動速度とする。また、速度調整機構１１２により加減速されていない第２保持ヘッド１０６がとる移動方向の前後位置を基準前後位置とする。
半径位置調整機構１１４は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒにおける各第２保持面１２０の位置を調整する機構である。本実施の形態の半径位置調整機構１１４は、第３カム１６０と、第２カムフォロア１３８とを含むカム機構で構成される。第３カム１６０は、固定プレート１５４に設けられる。第３カム１６０は、固定プレート１５４の円周方向に延在する。一例として、第３カム１６０は、固定プレート１５４の主表面に設けられる溝カムである。第２カムフォロア１３８は、第３カム１６０に摺動可能に当接し、第２ドラム１０８の回転にともなって第３カム１６０に沿って移動する。
第３カム１６０は、第２ドラム１０８と同心の円を基調とした形状を有する。ただし、第３カム１６０のうち受渡位置ＩＶを含む領域に延在する部分は、第２保持面１２０の半径方向位置が変化するように、基調円に対してずれている。
例えば、第３カム１６０が基調円に対して円の中心から離れる方向に湾曲する場合、この部分を通過する第２カムフォロア１３８は第２ドラム１０８の半径方向Ｒ外側に変位する。これにより、ヘッド支持部１２８が半径方向Ｒ外側にスライドし、第２保持面１２０が第１保持面１１６に接近する。一方、第３カム１６０が基調円に対して円の中心に近づく方向に湾曲する場合、この部分を通過する第２カムフォロア１３８は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒ内側に変位する。これにより、ヘッド支持部１２８が半径方向Ｒ内側にスライドし、第２保持面１２０が第１保持面１１６から遠ざかる。なお、第２カムフォロア１３８が第３カム１６０の基調円上にあるときの第２保持面１２０の位置を基準半径方向位置とする。
受渡位置ＩＶに到達した第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６は、傾き調整機構１１０、速度調整機構１１２および半径位置調整機構１１４によって、第２保持面１２０の傾きと、第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度と、第２保持面１２０の半径方向位置とが調整された状況で、シート材Ｗを第１保持面１１６から第２保持面１２０に受け渡す。
図４（ａ）～図４（ｃ）は、シート材搬送装置１００の動作を説明するための模式図である。なお、図４（ａ）～図４（ｃ）では、各カムおよびガイドレール１５８の図示を省略している。本実施の形態の傾き調整機構１１０、速度調整機構１１２および半径位置調整機構１１４は、受渡点１２４の位置が各ドラムの回転中心Ｃ１，Ｃ２に対して固定され、且つ受渡点１２４における第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度がゼロに近づくように、第２保持面１２０の傾きと、第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度と、第２保持面１２０の半径方向位置とを調整する。
具体的には、傾き調整機構１１０、速度調整機構１１２および半径位置調整機構１１４の連携によって、第２保持面１２０は、第１保持面１１６の受渡点１２４における接線に対し平行に且つ等速で移動する。したがって、受渡点１２４において第１保持面１１６に対する第２保持面１２０の角度は一定に保たれる。また、第２保持面１２０は、直線的に移動する。これにより、受渡点１２４の位置を第１ドラム１０４の回転中心Ｃ１および第２ドラム１０８の回転中心Ｃ２に対して固定することができる。一例として受渡点１２４の位置は、第１ドラム１０４の回転中心Ｃ１および第２ドラム１０８の回転中心Ｃ２と同一直線Ｌ上に固定される。また、受渡点１２４における第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度はゼロに近づけられる。一例として相対移動速度は、シート材Ｗの受け渡しが完了するまでの間、実質的にゼロになる。
まず、図４（ａ）に示すように、第２保持面１２０は、傾き調整機構１１０の作用により基準傾斜姿勢よりも前傾する。また、速度調整機構１１２の作用により基準移動速度よりも減速させられて、基準前後位置よりも後方に変位する。また、半径位置調整機構１１４の作用により基準半径方向位置よりも第１保持面１１６側に突出する。この状態で、第２保持ヘッド１０６は受渡位置ＩＶに進入する。これにより、第１保持面１１６および第２保持面１２０の移動方向前端に受渡点１２４が形成される。受渡点１２４は、回転中心Ｃ１と回転中心Ｃ２とをつなぐ直線Ｌ上に位置する。第１保持ヘッド１０２は、シート材Ｗにおける受渡点１２４を通過した部分から順に第２保持ヘッド１０６に受け渡していく。
第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の進行中、傾き調整機構１１０は、第２保持面１２０の傾斜を徐々に緩めて、基準傾斜角度に近づけていく。また、速度調整機構１１２は、第２保持面１２０を進行方向に加速させ、受渡点１２４における第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度を略ゼロに維持する。また、半径位置調整機構１１４は、第２保持面１２０を徐々に第１保持面１１６から離間させて、基準半径方向位置に近づけていく。これにより、図４（ｂ）に示すように、受渡点１２４は、直線Ｌ上に位置する状態を保ったまま、第１保持面１１６および第２保持面１２０それぞれの中間位置に到達する。この状態で第２保持面１２０は、基準傾斜角度、基準前後位置および基準半径方向位置をとる。したがって、第２保持面１２０は、直線Ｌに対して垂直になっている。
第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６がさらに進行すると、傾き調整機構１１０は、第２保持面１２０を基準傾斜角度から徐々に後傾させる。また、速度調整機構１１２は、第２保持面１２０が加速された状態を維持し、受渡点１２４における第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度を略ゼロに維持する。また、半径位置調整機構１１４は、第２保持面１２０を基準半径方向位置から徐々に第１保持面１１６に近づけていく。これにより、図４（ｃ）に示すように、受渡点１２４は、直線Ｌ上に位置する状態を保ったまま、第１保持面１１６および第２保持面１２０の移動方向後端に到達する。以上の動作により、第１保持面１１６から第２保持面１２０へのシート材Ｗの受け渡しが完了する。
図２に示すように、シート材Ｗを受け取った第２保持ヘッド１０６は、第２ドラム１０８の回転により第２ドラム１０８の円周上位置Ｖに移動する。円周上位置Ｖには、カメラ１６２が配置される。カメラ１６２により、シート材Ｗの状態や第２保持面１２０上の位置が検出される。
そして、各第２保持ヘッド１０６は、第２ドラム１０８の回転によって積層ステージ３０と対向する積層位置ＶＩに順次移動し、保持しているシート材Ｗを積層ステージ３０上に排出して複数のシート材Ｗを積層する。シート材Ｗが第２保持ヘッド１０６から積層ステージ３０に排出される際、積層ステージ３０は、カメラ１６２の検知結果に応じて、ステージのＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置および傾き角を調整する。この調整により、シート材Ｗを高精度に積層することができる。
本実施の形態の各第２保持ヘッド１０６は、積層位置ＶＩにおいて第２保持面１２０を積層ステージ３０に接近させてシート材Ｗを排出する。この第２保持面１２０の変位は、半径位置調整機構１１４によって実現することができる。また、第２保持ヘッド１０６は、積層位置ＶＩにおいて、第２ドラム１０８の回転による第２保持面１２０の移動を相殺するように移動方向後方に変位する。これにより、第２ドラム１０８の円周方向において第２保持面１２０が見かけ上停止した状態で、シート材Ｗを積層ステージ３０に積層することができる。この第２保持ヘッド１０６の変位は、速度調整機構１１２によって実現することができる。
なお、傾き調整機構１１０、速度調整機構１１２および半径位置調整機構１１４を構成する各カムの曲線形状は、第２保持面１２０がとる位置や姿勢に応じて、設計者による幾何学的計算やシミュレーション等に基づき適宜設定することができる。
上述の説明では、曲面形状の第１保持面１１６から平面形状の第２保持面１２０にシート材Ｗを受け渡しているが、シート材Ｗの受け渡しは逆であってもよい。また上述の説明において、速度調整機構１１２は、第２ドラム１０８の回転に対して第２保持ヘッド１０６を回転方向の前後に変位させることで、第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度を調整しているが、この構成に限定されない。例えば、速度調整機構１１２は、第１ドラム１０４の回転に対して第１保持ヘッド１０２を回転方向の前後に変位させることで、第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度を調整してもよい。この場合、速度調整機構１１２は、各第１保持ヘッド１０２の駆動部１１８で構成することができる。つまり、速度調整機構１１２は、各第１保持面１１６を第１ドラム１０４の回転に対して回転方向の前後に変位させるか、各第２保持面１２０を第２ドラム１０８の回転に対して回転方向の前後に変位させるか、その両方によって、相対移動速度を調整できる。
また上述の説明では、セパレータ切断ドラム１２と第１ドラム１０４とが対応付けられているが、この構成に限定されない。例えば、セパレータ切断ドラム１２と積層ドラム１４との間に、単位積層体をセパレータ切断ドラム１２から受け取って積層ドラム１４に受け渡すドラムが介在する場合、第１ドラム１０４は、このドラムに相当してもよい。また、第２ドラム１０８は積層ドラム１４に限定されず、第２保持ヘッド１０６が保持するシート材Ｗは、積層ステージ３０以外の機構に受け渡されてもよい。また、シート材Ｗは、電極板およびセパレータが積層された単位積層体に限定されず、電極体のみ、あるいはセパレータのみであってもよいし、電池の構成部品以外のものであってもよい。つまり、シート材搬送装置１００は、積層電極体や、この積層電極体を用いた電池の製造だけでなく、コンデンサやフレキシブル基板等を含むフィルム材や、このフィルム材を用いた製品の製造に適用できる。
以上説明したように、本実施の形態に係るシート材搬送装置１００は、複数の第１保持ヘッド１０２と、第１ドラム１０４と、複数の第２保持ヘッド１０６と、第２ドラム１０８と、傾き調整機構１１０と、速度調整機構１１２と、半径位置調整機構１１４とを備える。
複数の第１保持ヘッド１０２は、シート材Ｗを保持するための曲面形状の第１保持面１１６を有する。第１ドラム１０４は、複数の第１保持ヘッド１０２を円周方向に所定の間隔をあけて且つ各第１保持面１１６が外側を向くように保持し、第１方向Ｄ１に回転して複数の第１保持ヘッド１０２を周回させる。複数の第２保持ヘッド１０６は、シート材Ｗを保持するための平面形状の第２保持面１２０を有する。第２ドラム１０８は、複数の第２保持ヘッド１０６を円周方向に所定の間隔をあけて且つ各第２保持面１２０が外側を向くように保持し、第１方向Ｄ１とは逆の第２方向Ｄ２に回転して複数の第２保持ヘッド１０６を周回させる。
傾き調整機構１１０は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒに対する第２保持面１２０の傾きを調整する。速度調整機構１１２は、シート材Ｗの授受が行われる１組の第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度を調整する。半径位置調整機構１１４は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒにおける各第２保持面１２０の位置を調整する。
いずれか一方がシート材Ｗを保持し、他方がシート材Ｗを未保持の第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６は、各ドラムの回転によって第１保持面１１６および第２保持面１２０が互いに対向する受渡位置ＩＶに移動し、傾き調整機構１１０、速度調整機構１１２および半径位置調整機構１１４により第２保持面１２０の傾き、第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度および第２保持面１２０の半径方向位置が調整された状況で、シート材Ｗを第１保持面１１６と第２保持面１２０との間で受け渡す。
曲面形状の第１保持面１１６と平面形状の第２保持面１２０との間でシート材Ｗの授受が行われる際、受渡点１２４における第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対位置や相対速度の変化等によって、シート材Ｗには剪断力等の負荷がかかるおそれがある。これに対し、傾き調整機構１１０、速度調整機構１１２および半径位置調整機構１１４によって第１保持面１１６および第２保持面１２０の状態を調整しながらシート材Ｗを受け渡すことで、受渡点１２４における第１保持面１１６および第２保持面１２０の間隔がシート材Ｗの受け渡し中に変動することを抑制できる。例えば、２つの保持面の相対変位量を０．５ｍｍ以下、さらには０に抑えることができる。また、受渡点１２４における第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度を安定化することができる。よって、受け渡し時にシート材Ｗにかかる負荷を軽減することができる。また、第２保持面１２０上でシート材Ｗにシワが生じたり、狙った受け渡し位置からずれたりすることを抑制することができる。
また、本実施の形態のシート材搬送装置１００によれば、シート材Ｗを個片化された状態のまま受け渡すことができるため、第２ドラム１０８によるシート材Ｗの搬送に続く工程の設計自由度を高めることができる。さらに、第１保持面１１６および第２保持面１２０を移動させながらシート材Ｗを受け渡しできるため、シート材搬送装置１００のスループットの向上を図ることができる。
また、本実施の形態の傾き調整機構１１０、速度調整機構１１２および半径位置調整機構１１４は、受渡点１２４の位置が第１ドラム１０４の回転中心Ｃ１および第２ドラム１０８の回転中心Ｃ２に対して固定され、且つ受渡点１２４における第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度がゼロに近づくように、第２保持面１２０の傾き、第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度ならびに第２保持面１２０の半径方向位置を調整する。
シート材Ｗの受け渡し中に、第１ドラム１０４や第２ドラム１０８に対して受渡点１２４が移動する場合、第１ドラム１０４と第２ドラム１０８との相対位置が設計上の位置からずれていると、受渡点１２４の位置によって第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対位置や相対速度が変化し、シート材Ｗに負荷がかかり得る。このため、第１ドラム１０４および第２ドラム１０８を高精度に位置合わせする必要が生じる。これに対し、本実施の形態では第１ドラム１０４および第２ドラム１０８に対して受渡点１２４を固定しているため、第１ドラム１０４および第２ドラム１０８の相対的な位置関係の自由度を高めることができる。したがって、シート材搬送装置１００の組み立て作業が容易になり、またシート材搬送装置１００の設計の自由度を高めることができる。
また、本実施の形態の各第２保持ヘッド１０６は、第２ドラム１０８の回転によって積層ステージ３０と対向する積層位置ＶＩに順次移動し、保持しているシート材Ｗを積層ステージ３０上に排出して複数のシート材Ｗを積層する。また、一例としてのシート材Ｗは、電池の電極板を含む単位積層体である。これにより、電池の生産リードタイムやスループットの向上を図ることができる。また、本実施の形態の各第２保持ヘッド１０６は、積層位置ＶＩにおいて第２保持面１２０を積層ステージ３０に接近させる。これにより、第２保持面１２０を固定し、積層ステージ３０を第２保持面１２０に接近させる場合に比べて、シート材搬送装置１００の構造を簡略化することができる。
（実施の形態２）
実施の形態２は、半径位置調整機構１１４を備えない点を除き、実施の形態１と概ね共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図５は、実施の形態２に係るシート材搬送装置１００の模式図である。なお、図５では、固定プレート１５４に設けられる各カムおよびガイドレール１５８の図示を省略している。シート材搬送装置１００は、複数の第１保持ヘッド１０２と、第１ドラム１０４と、複数の第２保持ヘッド１０６と、第２ドラム１０８と、傾き調整機構１１０と、速度調整機構１１２とを備える。
各第１保持ヘッド１０２は、曲面形状の第１保持面１１６を有する。複数の第１保持ヘッド１０２は、第１ドラム１０４によって保持される。第１ドラム１０４は、複数の第１保持ヘッド１０２を円周方向に所定の間隔をあけて且つ各第１保持面１１６が円筒の外側を向くように保持する。第１ドラム１０４は、回転中心Ｃ１周りに第１方向Ｄ１に回転して、複数の第１保持ヘッド１０２を周回させる。各第１保持ヘッド１０２は駆動部１１８を有し、他の第１保持ヘッド１０２に対して互いに独立に第１ドラム１０４の円周方向に移動可能である。
各第２保持ヘッド１０６は、平面形状の第２保持面１２０を有する。複数の第２保持ヘッド１０６は、第２ドラム１０８によって保持される。第２ドラム１０８は、複数の第２保持ヘッド１０６を円周方向に所定の間隔をあけて且つ各第２保持面１２０が円筒の外側を向くように保持する。第２ドラム１０８は、回転中心Ｃ２周りに第２方向Ｄ２に回転して複数の第２保持ヘッド１０６を周回させる。第２ドラム１０８は第１ドラム１０４に近接配置され、第１保持面１１６および第２保持面１２０が互いに対向する受渡位置ＩＶが形成される。シート材Ｗを保持する各第１保持ヘッド１０２と、シート材Ｗを未保持の各第２保持ヘッド１０６とは、各ドラムの回転によって受渡位置ＩＶに順次移動する。
互いに対向する第１保持面１１６および第２保持面１２０において、互いに最も接近する位置にシート材Ｗの受渡点１２４が形成される。各ヘッドの進行にともなって、受渡点１２４は各保持面上を移動する。第１ドラム１０４および第２ドラム１０８の回転を維持したまま第１保持面１１６から第２保持面１２０にシート材Ｗを受け渡す場合、シート材Ｗに剪断力等の負荷がかかるおそれがある。これに対し、本実施の形態のシート材搬送装置１００は、傾き調整機構１１０および速度調整機構１１２によって、シート材Ｗにかかる負荷を軽減する。図６は、第２保持ヘッド１０６、傾き調整機構１１０および速度調整機構１１２の模式図である。
第２保持ヘッド１０６は、ヘッド部１２６と、ベースプレート１３０と、リンク部１３２とを有する。ヘッド部１２６は略平板状であり、第２ドラム１０８の半径方向Ｒ外側を向く主表面が第２保持面１２０を構成する。半径方向Ｒ内側を向くヘッド部１２６の主表面には揺動軸１３６が設けられ、ヘッド部１２６は揺動軸１３６を介してベースプレート１３０に連結される。ヘッド部１２６は揺動軸１３６に固定され、ベースプレート１３０は揺動軸１３６を摺動可能に保持する。また、揺動軸１３６には、略棒状のアーム部１６４の一端が接続される。アーム部１６４の他端には、第１カムフォロア１３４が設けられる。アーム部１６４が回動すると、これにともなって揺動軸１３６およびヘッド部１２６が回動する。これにより、半径方向Ｒに対する第２保持面１２０の傾きを変化させることができる。
ベースプレート１３０は、おおよそ半径方向Ｒに延びる長穴１４０を有する。リンク部１３２は、略Ｌ字状の部材であり、おおよそ半径方向Ｒに延びる第１部分１４２と、半径方向Ｒ内側の第１部分１４２の端部から略直角に延びる第２部分１４４とを有する。半径方向Ｒ外側の第１部分１４２の端部は、第３カムフォロア１４６を介して長穴１４０に連結される。これにより、リンク部１３２がリンク軸１４８を中心として回転することによって生じる第３カムフォロア１４６の半径方向Ｒの変位を長孔１４０の長さ分だけ許容することができる。
第１部分１４２と第２部分１４４との交点（Ｌ字の角部）には、リンク軸１４８が設けられる。リンク軸１４８は、第２ドラム１０８に連結され、第２ドラム１０８の回転に追従する。リンク部１３２、ベースプレート１３０およびヘッド部１２６は、リンク軸１４８を介して第２ドラム１０８に連結される。したがって、リンク軸１４８が第２ドラム１０８の回転に追従することで、リンク部１３２、ベースプレート１３０およびヘッド部１２６が連動して第２ドラム１０８の円周方向に移動する。第２部分１４４の先端には、第４カムフォロア１５０が設けられる。
傾き調整機構１１０は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒに対する第２保持面１２０の傾きを調整する機構である。傾き調整機構１１０は、第１カム１５２と、第１カムフォロア１３４とを含むカム機構で構成される。第２ドラム１０８には、第２ドラム１０８の回転に対して追従しない円形の固定プレート１５４が設けられる。第１カム１５２は、固定プレート１５４に設けられる。固定プレート１５４は、その中心が第２ドラム１０８の回転中心Ｃ２と重なるように配置される。第１カム１５２は、固定プレート１５４の円周方向に延在する。一例として、第１カム１５２は、固定プレート１５４の主表面に設けられる溝カムである。第１カムフォロア１３４は、第１カム１５２に摺動可能に当接し、第２ドラム１０８の回転にともなって第１カム１５２に沿って移動する。
第１カム１５２は、第２ドラム１０８と同心の円を基調とした形状を有する。ただし、第１カム１５２のうち受渡位置ＩＶを含む領域に延在する部分は、第２保持面１２０の傾きが変化するように、基調円に対してずれている。受渡位置ＩＶを含む領域は、例えば、第２保持ヘッド１０６の移動方向後方側で受渡位置ＩＶに接する所定領域と、受渡位置ＩＶとを含む。
例えば、第１カム１５２が基調円に対して円の中心から離れる方向に湾曲する場合、この部分を通過する第１カムフォロア１３４は第２ドラム１０８の半径方向Ｒ外側に変位する。これにより、アーム部１６４が第２方向Ｄ２に回動する。このアーム部１６４の回動により、揺動軸１３６およびヘッド部１２６は第２方向Ｄ２に回動する。この結果、第２保持面１２０は、第２保持ヘッド１０６の進行方向の前端側が半径方向Ｒ内側に変位する。一方、第１カム１５２が基調円に対して円の中心に近づく方向に湾曲する場合、この部分を通過する第１カムフォロア１３４は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒ内側に変位する。これにより、アーム部１６４が第２方向Ｄ２とは逆方向に回動する。このアーム部１６４の回動により、揺動軸１３６およびヘッド部１２６は第２方向Ｄ２とは逆方向に回動する。この結果、第２保持面１２０は、第２保持ヘッド１０６の進行方向の前端側が半径方向Ｒ外側に変位する。
速度調整機構１１２は、シート材Ｗの授受が行われる１組の第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度を調整する機構である。本実施の形態の速度調整機構１１２は、第１保持ヘッド１０２については第１ドラム１０４の全周で移動速度を一定とする。一方、第２保持ヘッド１０６については、移動方向後方側で受渡位置ＩＶに接する所定領域と受渡位置ＩＶとにおける移動速度を他の領域における移動速度とは異ならせる。これにより、受渡位置ＩＶにおいて、第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度が調整される。
本実施の形態の速度調整機構１１２は、第２カム１５６と、第４カムフォロア１５０とを含むカム機構で構成される。第２カム１５６は、固定プレート１５４に設けられる。第２カム１５６は、固定プレート１５４の円周方向に延在する。一例として、第２カム１５６は、固定プレート１５４の主表面に設けられる溝カムである。第４カムフォロア１５０は、第２カム１５６に摺動可能に当接し、第２ドラム１０８の回転にともなって第２カム１５６に沿って移動する。
第２カム１５６は、第２ドラム１０８と同心の円を基調とした形状を有する。ただし、第２カム１５６のうち受渡位置ＩＶを含む領域に延在する部分は、第１保持ヘッド１０２と第２保持ヘッド１０６との相対移動速度が調整されるように、基調円に対してずれている。
例えば、第２カム１５６が基調円に対して円の中心から離れる方向に湾曲する場合、この部分を通過する第４カムフォロア１５０は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒ外側に変位する。これにより、リンク部１３２がリンク軸１４８周りに第２方向Ｄ２に回動し、第３カムフォロア１４６が第２保持ヘッド１０６の移動方向に変位する。ベースプレート１３０は、固定プレート１５４に設けられるガイドレール１５８に摺動可能に嵌まっている。ガイドレール１５８は、第２ドラム１０８と同心の円を基調とした形状を有する。このためベースプレート１３０は、第３カムフォロア１４６の変位にともなって、ガイドレール１５８上を第２保持ヘッド１０６の移動方向にスライドする。これにより、第２保持ヘッド１０６の移動速度が上がる。
一方、第２カム１５６が基調円に対して円の中心に近づく方向に湾曲する場合、この部分を通過する第４カムフォロア１５０は、第２ドラム１０８の半径方向Ｒ内側に変位する。これにより、リンク部１３２がリンク軸１４８周りに第２方向Ｄ２とは逆方向に回動し、第３カムフォロア１４６が第２保持ヘッド１０６の移動方向とは逆方向に変位する。ベースプレート１３０は、第３カムフォロア１４６の変位にともなって、ガイドレール１５８上を第２保持ヘッド１０６の移動方向とは逆方向にスライドする。これにより、第２保持ヘッド１０６の移動速度が下がる。
受渡位置ＩＶに到達した第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６は、傾き調整機構１１０および速度調整機構１１２によって、第２保持面１２０の傾きと、第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度とが調整された状況で、シート材Ｗを第１保持面１１６から第２保持面１２０に受け渡す。
図７（ａ）～図７（ｃ）は、シート材搬送装置１００の動作を説明するための模式図である。なお、図７（ａ）～図７（ｃ）では、各カムおよびガイドレール１５８の図示を省略している。本実施の形態の傾き調整機構１１０および速度調整機構１１２は、受渡点１２４が第１保持面１１６に対して平行に移動し、且つ受渡点１２４における第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度がゼロに近づくように、第２保持面１２０の傾きと、第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度とを調整する。
具体的には、傾き調整機構１１０および速度調整機構１１２の連携によって、第２保持面１２０は、第１保持面１１６の曲面に沿って円弧を描くように揺動する。つまり、第２保持面１２０は、第１保持面１１６の表面上を転がるように傾斜角度が変化する。これにより、受渡点１２４は、第１保持面１１６の曲面に対して平行に移動する。また、受渡点１２４における第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度はゼロに近づけられる。一例として相対移動速度は、シート材Ｗの受け渡しが完了するまでの間、実質的にゼロになる。
まず、図７（ａ）に示すように、第２保持面１２０は、傾き調整機構１１０の作用により基準傾斜姿勢よりも前傾する。また、速度調整機構１１２の作用により基準移動速度よりも減速させられて、基準前後位置よりも後方に変位する。この状態で、第２保持ヘッド１０６は受渡位置ＩＶに進入する。これにより、第１保持面１１６および第２保持面１２０の移動方向前端に受渡点１２４が形成される。受渡点１２４は、回転中心Ｃ１と回転中心Ｃ２とをつなぐ直線Ｌよりも第１保持面１１６および第２保持面１２０の移動方向前方に位置する。第１保持ヘッド１０２は、シート材Ｗにおける受渡点１２４を通過した部分から順に第２保持ヘッド１０６に受け渡していく。
第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の進行中、傾き調整機構１１０は、第２保持面１２０の傾斜を徐々に緩めて、基準傾斜角度に近づけていく。また、速度調整機構１１２は、第２保持面１２０を進行方向に加速させ、受渡点１２４における第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度を略ゼロに維持する。これにより、図７（ｂ）に示すように、受渡点１２４は、第１保持面１１６に対して平行に移動しながら、第１保持面１１６および第２保持面１２０それぞれの中間位置に到達する。この状態で第２保持面１２０は、基準傾斜角度および基準前後位置をとる。したがって、第２保持面１２０は、直線Ｌに対して垂直になっている。また、受渡点１２４は、直線Ｌ上に位置する。
第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６がさらに進行すると、傾き調整機構１１０は、第２保持面１２０を基準傾斜角度から徐々に後傾させる。また、速度調整機構１１２は、第２保持面１２０が加速された状態を維持し、受渡点１２４における第１保持面１１６および第２保持面１２０の相対移動速度を略ゼロに維持する。これにより、図７（ｃ）に示すように、受渡点１２４は、第１保持面１１６に対して平行に移動しながら、第１保持面１１６および第２保持面１２０の移動方向後端に到達する。受渡点１２４は、直線Ｌよりも第１保持面１１６および第２保持面１２０の移動方向後方に位置する。以上の動作により、第１保持面１１６から第２保持面１２０へのシート材Ｗの受け渡しが完了する。
図５に示すように、シート材Ｗを受け取った第２保持ヘッド１０６は、第２ドラム１０８の回転により第２ドラム１０８の円周上位置Ｖに移動し、カメラ１６２によりシート材Ｗの状態や第２保持面１２０上の位置が検出される。そして、各第２保持ヘッド１０６は、第２ドラム１０８の回転によって積層ステージ３０と対向する積層位置ＶＩに順次移動し、保持しているシート材Ｗを積層ステージ３０上に排出して複数のシート材Ｗを積層する。
本実施の形態の各第２保持ヘッド１０６は、積層位置ＶＩにおいて第２保持面１２０を積層ステージ３０に接近させてシート材Ｗを排出する。この第２保持面１２０の変位は、積層位置ＶＩでのみ第２保持面１２０を第２ドラム１０８の半径方向Ｒに変位させる半径位置調整機構１１４を設けることで実現できる。また、第２保持ヘッド１０６は、積層位置ＶＩにおいて、第２ドラム１０８の回転による第２保持面１２０の移動を相殺するように移動方向後方に変位する。この第２保持ヘッド１０６の変位は、速度調整機構１１２によって実現することができる。
実施の形態１と同様に、傾き調整機構１１０および速度調整機構１１２を構成する各カムの曲線形状は、設計者による幾何学的計算やシミュレーション等に基づき適宜設定することができる。また、シート材Ｗは、平面形状の第２保持面１２０から曲面形状の第１保持面１１６に受け渡されてもよい。また、速度調整機構１１２は、第１ドラム１０４の回転に対して第１保持ヘッド１０２を回転方向の前後に変位させることで、第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度を調整してもよい。また、第１ドラム１０４はセパレータ切断ドラム１２に限定されず、第２ドラム１０８は積層ドラム１４に限定されない。また、シート材Ｗは、単位積層体に限定されない。
本実施の形態に係るシート材搬送装置１００では、傾き調整機構１１０および速度調整機構１１２によって、受渡点１２４が第１保持面１１６に対して平行に移動し、且つ受渡点１２４における第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度がゼロに近づくように、第２保持面１２０の傾きならびに第１保持ヘッド１０２および第２保持ヘッド１０６の相対移動速度が調整される。このような構成によっても、シート材Ｗを曲面から平面に受け渡す際にシート材Ｗにかかる負荷を軽減することができる。また、実施の形態１と同様に、第２ドラム１０８によるシート材Ｗの搬送に続く工程の設計自由度を高めたり、シート材搬送装置１００のスループットの向上を図ったりすることができる。
つまり、少なくとも傾き調整機構１１０および速度調整機構１１２があれば、曲面から平面への受け渡し時にシート材Ｗにかかる負荷を軽減できる。一方、本実施の形態では半径位置調整機構１１４が設けられないため、受渡点１２４の位置を第１ドラム１０４および第２ドラム１０８に対して固定することができない。この場合、要求される第１ドラム１０４および第２ドラム１０８の位置精度は高くなる。しかしながら、半径位置調整機構１１４がない分だけ第２保持ヘッド１０６の可動部が減るため、第２保持ヘッド１０６を構成する部品の点数を削減することができる。したがって、第２保持ヘッド１０６の剛性を高めることができ、シート材搬送装置１００の動作の高速化を図りやすくすることができる。
以上、本開示の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本開示を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本開示の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された本開示の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本開示の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
３０ 積層ステージ、 １００ シート材搬送装置、 １０２ 第１保持ヘッド、 １０４ 第１ドラム、 １０６ 第２保持ヘッド、 １０８ 第２ドラム、 １１０ 傾き調整機構、 １１２ 速度調整機構、 １１４ 半径位置調整機構、 １１６ 第１保持面、 １２０ 第２保持面、 １２４ 受渡点。

Claims (7)

  1. シート材を保持するための曲面形状の第１保持面を有する複数の第１保持ヘッドと、
    複数の前記第１保持ヘッドを円周方向に所定の間隔をあけて且つ各第１保持面が外側を向くように保持し、第１方向に回転して複数の前記第１保持ヘッドを周回させる第１ドラムと、
    前記シート材を保持するための平面形状の第２保持面を有する複数の第２保持ヘッドと、
    複数の前記第２保持ヘッドを円周方向に所定の間隔をあけて且つ各第２保持面が外側を向くように保持し、前記第１方向とは逆の第２方向に回転して複数の前記第２保持ヘッドを周回させる第２ドラムと、
    前記第２ドラムの半径方向に対する前記第２保持面の傾きを調整する傾き調整機構と、
    前記シート材の授受が行われる１組の前記第１保持ヘッドおよび前記第２保持ヘッドの相対移動速度を調整する速度調整機構と、を備え、
    いずれか一方が前記シート材を保持し、他方が前記シート材を未保持の前記第１保持ヘッドおよび前記第２保持ヘッドは、各ドラムの回転によって前記第１保持面および前記第２保持面が互いに対向する受渡位置に移動し、前記傾き調整機構および前記速度調整機構により前記傾きおよび前記相対移動速度が調整された状況で、前記シート材を前記第１保持面と前記第２保持面との間で受け渡す、
    シート材搬送装置。
  2. 互いに対向する第１保持面および第２保持面において、互いに最も接近する位置に前記シート材の受渡点が形成され、
    前記傾き調整機構および前記速度調整機構は、前記受渡点が前記第１保持面に対して平行に移動し、且つ前記受渡点における前記相対移動速度がゼロに近づくように、前記傾きおよび前記相対移動速度を調整する、
    請求項１に記載のシート材搬送装置。
  3. 前記第２ドラムの半径方向における各第２保持面の位置を調整する半径位置調整機構を備える、
    請求項１に記載のシート材搬送装置。
  4. 互いに対向する第１保持面および第２保持面において、互いに最も接近する位置に前記シート材の受渡点が形成され、
    前記傾き調整機構、速度調整機構および前記半径位置調整機構は、前記受渡点の位置が各ドラムの回転中心に対して固定され、且つ前記受渡点における前記相対移動速度がゼロに近づくように、前記傾き、前記相対移動速度および前記第２保持面の半径方向位置を調整する、
    請求項３に記載のシート材搬送装置。
  5. 各第２保持ヘッドは、各第１保持ヘッドから前記シート材を受け取り、前記第２ドラムの回転によって積層ステージと対向する積層位置に順次移動し、保持している前記シート材を積層ステージ上に排出して複数のシート材を積層する、
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート材搬送装置。
  6. 各第２保持ヘッドは、前記積層位置において前記第２保持面を前記積層ステージに接近させる、
    請求項５に記載のシート材搬送装置。
  7. 前記シート材は、電池の電極板およびセパレータの少なくとも一方を含む、
    請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシート材搬送装置。
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