JP2023177539A - 積層体搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート状電極の積層体が崩れるのを阻止する。【解決手段】長円形レール（３０）上を走行可能な可動子（３３）と、シート状電極（１）の積層体を担持する搬送台（３９）と、可動子（３３）の走行位置を検出する位置検出器（２３）と、位置検出器（２３）により検出される可動子上の検出位置（Ｐ）の移動速度が目標速度となるように可動子（２０）の走行速度を制御する制御装置（C）を具備している。シート状電極（１）の積層体を担持したときの搬送台（３９）の重心が、長円形レール（３０）上の可動子（３３）の走行面上において、可動子（３３）上の検出位置（Ｐ）に対し長円形レール（３０）の外方側に位置している。制御装置（C）により、可動子（３３）の走行速度を、直線レール部分（３２ａ）と半円形レール部分（３２ｂ）との境目（Ｓ，Ｅ）において一時的に低下させ、次いで上昇させる。【選択図】図７

Description

本発明は、積層体搬送装置に関する。

並列配置された直線レール部分および一対の半円形レール部分からなる水平配置の長円形レールと、長円形レール上を走行可能な可動子と、可動子により支持された搬送台とを具備した積層体搬送装置が公知である（例えば特許文献１を参照）。この積層体搬送装置では、可動子により支持された搬送台が可動子から長円形レールの外方に向けて水平方向に延びており、シート状電極の積層体を保持する積層冶具が、可動子に対し長円形レールの外方に位置する搬送台上において支持されており、積層冶具を支持している搬送台が可動子により長円形レールに沿って移動せしめられる。

特開２０２０－０２４８１６号公報

ところがこのように可動子に対し長円形レールの外方に位置する搬送台上において積層冶具が支持されている場合には、直線レール部分では、搬送台上の積層冶具および可動子は同一速度でもって移動せしめられるが、半円形レール部分では、積層冶具の移動速度は可動子の移動速度よりも早められる。従って、可動子が長円形レール上を一定速度で走行せしめられていたとしても、可動子が直線レール部分上から半円形レール部分上に移行すると、積層冶具の移動速度は瞬時に上昇せしめられ、可動子が半円形レール部分上から直線レール部分上に移行すると、積層冶具の移動速度は瞬時に下降せしめられる。このように積層冶具の移動速度が瞬時に上昇或いは下降せしめられると積層冶具に衝撃力が作用し、その結果、積層冶具により保持されているシート状電極の積層体が崩れてしまうという問題を生ずる。

このような問題を解決するために、本発明では、並列配置された直線レール部分および一対の半円形レール部分からなる長円形レールと、長円形レール上を走行可能な可動子と、可動子により支持されると共にシート状電極の積層体を担持する搬送台と、可動子の走行位置を検出する位置検出器と、位置検出器により検出される可動子上の検出位置の移動速度が目標速度となるように可動子の走行速度を制御する制御装置を具備しており、積層体を担持したときの搬送台の重心が、長円形レール上の可動子の走行面上において、可動子上の上記検出位置に対し長円形レールの外方側に位置している積層体搬送装置において、制御装置により、長円形レール上を走行する可動子の走行速度を、直線レール部分と半円形レール部分との境目において一時的に低下させ、次いで上昇させる積層体搬送装置が提供される。

シート状電極の積層体が崩れるのを阻止することができる。

図１は、プレート搬送装置および積層体搬送装置の全体図である。 図２は、図１のＺ－Ｚ断面に沿ってみたプレート搬送装置および積層体搬送装置の断面図である。 図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄは、単位電池およびシート状電極を説明するための図である。 図４は、搬送プレートの斜視図である。 図５は、積層冶具を図解的に表した斜視図である。 図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃは、積層冶具のクランプ機構の作動を説明するための図である。 図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃは、本発明による積層体の搬送制御の一実施例を説明するための図である。 図８は、走行制御を行うためのフローチャートである。 図９Ａおよび図９Ｂは、本発明による積層体の搬送制御の変形例を説明するための図である。

例えば、車両に搭載される電池を製造するときには、最初に大量のシート状電極が作成され、次いで、シート状電極を積層することにより電極積層体が形成され、形成された複数個の電極積層体を直列或いは並列に電気的に接続することによって電池が製造される。本発明は、このようにシート状電極を積層することにより電極積層体を形成する際に適用し得るシート状電極の積層体の搬送装置に関する。最初に、本発明による実施例において用いられているシート状電極について説明する。図３Ａおよび図３Ｂは夫々、このシート状電極を用いて製造される電池の構成要素、即ち、単位電池の平面図と、図３ＡのＸ－Ｘ線に沿って見た単位電池の断面図とを図解的に示している。なお、単位電池の厚みは１ｍｍ以下であり、従って、図３Ｂでは、各層の厚みがかなり誇張して示されている。

図３Ｂを参照すると、２は正極集電体層、３は正極活物質層、４は固体電解質層、５は負極活物質層、６は負極集電体層を夫々示す。正極集電体層２は導電性材料から形成されており、本発明による実施例では、この正極集電体層２は集電用金属箔、例えば、アルミニウム箔から形成されている。また、正極活物質層３は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオンを、放電の際に吸蔵させ、充電の際に放出させることのできる正極活物質から形成されている。また、固体電解質層４は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオンに対して伝導性を有し、全固体電池の材料として利用可能な材料から形成されている。

一方、負極活物質層５は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオンを、放電の際に放出させ、充電の際に吸蔵させることのできる負極活物質から形成されている。また、負極集電体層６は導電性材料から形成されており、本発明による実施例では、この負極集電体層２は集電用金属箔、例えば、銅箔から形成されている。また、上述の説明からわかるように、本発明による実施例において製造される電池は全固体電池であり、この場合、この電池は、全固体リチウムイオン二次電池であることが好ましい。

さて、本発明による実施例において用いられるシート状電極は、図３Ａと同様なほぼ矩形状の平面形状を有しており、図３Ｃ又は図３Ｄに示される断面構造を有している。なお、これら図３Ｃおよび図３Ｄは、図３ＡのＸ－Ｘ線と同様な位置における断面図を示している。なお、これら図３Ｃおよび図３Ｄにおいても、図３Ｂと同様に、２は正極集電体層、３は正極活物質層、４は固体電解質層、５は負極活物質層、６は負極集電体層を示している。図３Ｃに示されるシート状電極は、中心部に負極集電体層６が位置しており、この負極集電体層６から上方向に向けて、負極活物質層５、固体電解質層４、正極活物質層３、正極集電体層２が順次形成されており、負極集電体層６から下方向に向けて、負極活物質層５、固体電解質層４、正極活物質層３が順次形成されている。この場合、本発明による実施例では、負極集電体層６は銅箔から形成されており、正極集電体層２はアルミニウム箔から形成されている。

一方、図３Ｄに示されるシート状電極は、中心部に負極集電体層６が位置しており、この負極集電体層６から上下方向に向けて夫々、負極活物質層５、固体電解質層４、正極活物質層３が順次形成されている。即ち、図３Ｄに示されるシート状電極は正極集電体層２を有していない。図３Ｄに示される場合でも、負極集電体層６は銅箔から形成されている。本発明による実施例では、図３Ｄに示される断面形状のシート状電極が予め形成されており、後述するように積層工程の途中で図３Ｄに示される断面形状のシート状電極上にアルミニウム箔（正極集電体）が貼付され、その結果、図３Ｃに示される断面形状のシート状電極、即ち、アルミニウム箔２の貼付されたシート状電極が形成される。本発明による実施例では、このアルミニウム箔２の貼付されたシート状電極を、シート状電極１と称している。なお、図３Ｃおよび図３Ｄに示されるシート状電極１は一例を示すものであって、種々の構造のシート状電極１の使用が考えられる。

図１を参照すると、図１には、プレート搬送装置Ａ、積層体搬送装置Ｂおよび運転制御装置Ｃが示されている。まず初めに、図１および図１のＺ－Ｚ線に沿ってみたプレート搬送装置Ａおよび積層体搬送装置Ｂの縦断面図を示す図２を参照しつつ、プレート搬送装置Ａについて簡単に説明する。図１および図２を参照すると、プレート搬送装置Ａは並列配置されかつ互いに連結された長円形のレール保持部１０と長円形の固定子保持部１１とを具備する。長円形のレール保持部１０は、垂直面内において上下方向に間隔を隔てた水平直線レール部分１２ａおよび一対の半円形レール部分１２ｂからなる長円形レール１２と、この長円形レール１２上を走行可能な複数個の可動子１３を具備している。図２に示されるように、この可動子１３は、可動子１３に回転可能に取り付けられてレール１２上を転動するガイドローラ１４と、可動子１３に回転可能に取り付けられてレール１２上を転動する一対のガイドローラ１５（進行方向に対し前と後ろに配置されている）とを備えている。

一方、固定子保持部１１の外周部にはコイルの巻設された固定子１６が配置されており、可動子１３には、固定子１６を挟むように配置された一対の永久磁石１７，１８が取り付けられている。この場合、固定子１６と永久磁石１７，１８によって、即ち、固定子１６と可動子１３によってリニアモータが形成されており、従って、プレート搬送装置Ａでは、リニアモータの可動子１３が長円形レール１２上を走行せしめられていることになる。固定子保持部１１上には、長円形レール１２上における可動子１３の走行位置を光学的或いは磁気的に検出するための位置検出器２２、例えば、エンコーダが設置されており、位置検出器２２により検出される可動子１３上の検出位置Ｐの移動速度が目標速度となるように可動子１３の走行速度が運転制御装置Ｃにより制御される。なお、この位置検出器２２、例えば、エンコーダは、長円形レール１２上に設置することもできる。

図２に示されるように、可動子１３上には基台１９が取付けられており、この基台１９により、矩形状をなす搬送プレート２０が支持されている。図４は、基台１９により支持されている搬送プレート２０の斜視図を示している。図４を参照すると、搬送プレート２０には、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１を、ばね力により搬送プレート２０上に押え付けて、搬送中、シート状電極１を搬送プレートト２０の載置位置に保持する複数のクランプ２１、２２が取り付けられている。クランプ２１は、搬送プレート２０に取り付けられた支持ピン２３により回動可能に支持されており、クランプ２１の一つに取り付けられたローラ２５が、固定カム（図示せず）と係合することにより全てのクランプ２１も一体的に回動せしめられる。なお、クランプ２２もクランプ２１と同様な構造を有している。

図１に示される例では、図１において矢印で示される搭載位置において、図３Ｄに示される断面形状の正極なしシート状電極１がプレート搬送装置Ａに供給され、供給されたシート状電極１は、図４に示されるように、クランプ２１、２２により搬送プレートト２０上に保持される。次いで、シート状電極１が、搬送プレート２０により、図１において矢印で示される搬送方向に搬送されている間に、正極箔貼付処理装置（図示せず）により、アルミニウム（正極）箔２がシート状電極１上に貼付され、それにより、搬送プレート２０上において、図３Ｃに示される断面形状の正極付きシート状電極１が作成される。

次いで、搬送プレート２０が、プレート搬送装置Ａの半円形レール部分１２ｂに到達し、半円形レール部分１２ｂに沿って進行し始めると、図１に示される如く、搬送プレート２０の上下が反転し始め、搬送プレート２０が、プレート搬送装置Ａの半円形レール部分１２ｂの下端部に到達すると、搬送プレート２０の上下が完全に反転する。図１に示される例では、このように搬送プレート２０の上下が反転した状態で、搬送プレート２０を進行方向に移動させつつ、搬送プレート２０上に載置された新たな正極付きシート状電極１を、積層体搬送装置Ｂにより搬送される積層冶具４０内に順次積層する積層作用が行われる。このとき、搬送プレート２０と積層冶具４０は、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１に積層冶具４０の上面が対面し続けるように同期して移動せしめられる。

図１および図２を参照すると、この積層体搬送装置Ｂは、水平配置されていることを除いて、プレート搬送装置Ａと同様な構造を有している。即ち、積層体搬送装置Ｂは、上下方向に間隔を隔てて配置されかつ互いに連結された長円形のレール保持部３０と長円形の固定子保持部３１とを具備する。長円形のレール保持部３０は、水平方向に間隔を隔てた直線レール部分３２ａおよび一対の半円形レール部分３２ｂからなる長円形レール３２と、この長円形レール３２上を走行可能な複数個の可動子３３を具備している。図２に示されるように、この可動子３３には、プレート搬送装置Ａの可動子１３と同様にレール３２上を転動するガイドローラ３４と、レール３２上を転動する一対のガイドローラ３５（進行方向に対し前と後ろに配置されている）とが設けられている。

また、固定子保持部３１の外周部にはコイルの巻設された固定子３６が配置されており、可動子３３には、固定子３６を挟むように配置された一対の永久磁石３７，３８が取られている。この場合、固定子３６と永久磁石３７，３８によって、即ち、固定子３６と可動子３３によってリニアモータが形成されており、従って、積層体搬送装置Ｂでも、リニアモータの可動子３３が長円形レール３２上を走行せしめられていることになる。また、積層体搬送装置Ｂでも、プレート搬送装置Ａと同様に、固定子保持部３１上には、長円形レール３２上における可動子３３の走行位置を光学的或いは磁気的に検出するための位置検出器２３、例えば、エンコーダが設置されており、位置検出器２３により検出される可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度が目標速度となるように可動子３３の走行速度が運転制御装置Ｃにより制御される。なお、この位置検出器２３、例えば、エンコーダは、長円形レール３２上に設置することもできる。

図２に示されるように、可動子３３上には搬送台３９が固定されており、この搬送台３９上に積層冶具４０が搭載される。この積層冶具４０が、図５に図解的に示されている。図５を参照すると、積層冶具４０は、基台４１と、基台４１上に取り付けられたパンダグラフ式昇降機構４２と、パンダグラフ式昇降機構４２により支持されている底板４３と、底板４３の一側に設けられて３つのクランプ４４を有するクランプロッド４５と、底板４３の他側に設けられて３つのクランプ４６を有するクランプロッド４７とを具備する。底板４３は、ばね付勢されたパンダグラフ式昇降機構４２によって、常時上方に付勢されている。

一方、クランプロッド４５とクランプロッド４７は、底板４３の長手軸線に関して対称的な形状を有しており、これらクランプロッド４５およびクランプロッド４７を作動させるためのクランプ機構も、底板４３の長手軸線に関して対称的な構造を有している。従って、以下、図５および図６Ａから図６Ｃを参照しつつ、クランプロッド４５を作動させるためのクランプ機構の構造のみについて説明し、クランプロッド４７を作動させるためのクランプ機構の構造についての説明は省略する。なお、図６Ａから図６Ｃは、クランプロッド４５を作動させるためのクランプ機構の作動を図解的に示しており、これら図６Ａから図６Ｃには、底板４３の一部と、底板４３上に積層された複数枚のシート状電極１の一部が描かれている。

図６Ａを参照すると、積層冶具４０のクランプ機構は、クランプ４４のクランプロッド４５を傾けるためのチルト機構４８と、チルド機構４８を上下動させるためのスライド機構４９とを有する。スライド機構４９は、積層冶具４０内において上下方向に摺動可能に支持されているスライダ５０と、スライダ５０の下端部に回転可能に取り付けられたローラ５１と、スライダ５０を上方に向けて付勢する圧縮ばね５２と、積層冶具４０内において回動可能に支持されているカム軸５３と、カム軸５３に固定されてローラ５１と係合するカム５４と、カム軸５３の外端部に固定されたアーム５５と、アーム５５の先端部に回転可能に取り付けられたローラ５６とを具備する。図６Ａにおいてカム軸５３が時計回りに回動せしめられると、図６Ｂに示されるようにスライダ５０が圧縮ばね５２のばね力により上昇する。即ち、スライド機構４９では、カム軸５３を回動させることによりスライダ５０が上下動せしめられる。

一方、チルト機構４８は、クランプロッド４５を支持しかつ回動軸５７によりスライダ５０に回動可能に取り付けられたチルトヘッド５８と、チルトヘッド５８に回転可能に取り付けられたローラ５９と、スライダ５０に回動可能に支持されているカム軸６０と、カム軸６０に固定されてローラ５９と係合するカム６１と、カム軸６０の外端部に固定されたアーム６２と、アーム６２の先端部に回転可能に取り付けられたローラ６３とを具備する。なお、図６Ａ或いは図６Ｃに示されるように、クランプ４４が搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１の上方に位置しているときのチルトヘッド５８の位置を、直立位置と称する。一方、図６Ａにおいてカム軸６０が時計回りに回動せしめられると、図６Ｂに示されるように、クランプ４４が底板４３上に載置されたシート状電極１の上方領域から外れる方向に、チルトヘッド５８が傾けられる。

図６Ａは、チルトヘッド５８が直立位置にあり、底板４３上に積層されたシート状電極１が、クランプ４４により押え付けられているときを示している。このとき、底板４３上に積層されたシート状電極１は、パンダグラフ式昇降機構４２により上方に付勢されており、このとき、上昇しようとするシート状電極１が、クランプ４４により押え付けられている。一方、底板４３上に積層されたシート状電極１のクランプ４４による押え付け作用を解除するときには、カム軸５３およびカム軸６０が共に時計回りに回動され、このとき、図６Ｂに示されるように、チルトヘッド５８が上昇せしめられると共に、クランプ４４が底板４３上に積層されたシート状電極１の上方領域から外れる方向に、チルトヘッド５８が傾けられる。次いで、再び、底板４３上に積層されたシート状電極１をクランプ４４により押え付けるときには、図６Ｃに示されるように、チルトヘッド５８が直立位置に戻され、次いで、チルトヘッド５８が下降せしめられる。このようなカム軸５３およびカム軸６０の回動作業は、可動子３３がレール３２に沿って移動せしめられているときに、ローラ５６およびローラ６３が、固定カム（図示せず）と係合することにより実行される。

さて、前述したように、図１に示される例では、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１に積層冶具４０の上面が対面し続けるように搬送プレート２０と積層冶具４０を同期して移動させつつ、搬送プレート２０上に載置された新たなシート状電極１を、積層体搬送装置Ｂにより搬送される積層冶具４０内に順次積層する積層作用が行われる。このとき、例えば、最初に、積層冶具４０のクランプ４４が図６Ｂに示されるように外側に傾けられると共に搬送プレート２０のクランプ２１による新たなシート状電極１の一側部のクランプ作用が解除され、それにより。新たなシート状電極１の一側部が積層済みシート状電極１上に落下する。次いで、積層冶具４０のクランプ４４が図６Ｃに示されるように直立せしめられた後、図６Ａに示されるように下降せしめられ、それにより、この落下した新たなシート状電極１の一側部がクランプ４４により抑え込まれる。

次いで、積層冶具４０のクランプ４６が外側に傾けられると共に搬送プレート２０のクランプ２２による新たなシート状電極１の他側部のクランプ作用が解除され、それにより。新たなシート状電極１の他側部が積層済みシート状電極１上に落下する。次いで、積層冶具４０のクランプ４６が直立せしめられた後、下降せしめられ、それにより、この落下した新たなシート状電極１の他側部がクランプ４６により抑え込まれる。このようにして
一枚の新たなシート状電極１を積層冶具４０内の積層済みシート状電極１上に積層する積層作業が終了する。一枚の新たなシート状電極１の積層作業が終了すると、次の新たなシート状電極１を積層冶具４０内の積層済みシート状電極１上に積層すべく。積層冶具４０を搭載した搬送台３９が可動子３３により長円形レール３２上をプレート搬送装置Ａ下方の積層作業位置に向けて走行せしめられる。このような長円形レール３２上における搬送台３９の走行作業は、積層冶具４０内に予め設定された枚数のシート状電極１が積層されるまで続行される。

ところで、シート状電極１の外周縁が外部部材と接触すると、シート状電極１の外周縁が損傷してしまう。従って、本発明による実施例では、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃからわかるように、シート状電極１は、シート状電極１の外周縁と、シート状電極１の周りに位置しているスライダ５０およびチルトヘッド５８やクランプロッド４５、４７との間には空隙が存在するように、底板４３上に積層されたシート状電極１の積層体は、ばね付勢されたパンダグラフ式昇降機構４２により、各クランプ４４，４６の先端部上に押え付けられている。即ち、底板４３上に積層されたシート状電極１の積層体は、シート状電極１の外周縁と、シート状電極１の周りに位置している外部部材との間には空隙が存在するようにして、底板４３と各クランプ４４，４６の先端部間において、パンダグラフ式昇降機構４２のばね力により挟持されている。

ところが、このように、底板４３上に積層されたシート状電極１の積層体が、シート状電極１の外周縁周りに空隙が存在するように、底板４３と各クランプ４４，４６の先端部間において挟持されている場合には、可動子３３、搬送台３９、積層冶具４０および積層冶具４０内のシート状電極１の積層体を含む移動体全体の重心の移動速度が急激に変化し、このとき移動体全体に大きな衝撃力が作用すると、この衝撃力によりシート状電極１の積層体が崩れてしまうという問題を生ずる。次に、このことについて、図７Ａおよび図７Ｂを参照しつつ説明する。

図７Ａを参照すると、図７Ａには、水平面内に配置されている積層体搬送装置Ｂの長円形レール３２と、長円形レール３２上を走行する可動子３３と、可動子３３上に取り付けられた搬送台３９と、搬送台３９上に搭載された積層冶具４０とが図解的に示されている。積層冶具４０内にはシート状電極１の積層体が保持されており、シート状電極１の積層体を保持した積層冶具４０は可動子３３により図７Ａにおいて矢印方向に移動せしめられる。長円形レール３２は、一対の直線レール部分３２ａおよび一対の半円形レール部分３２ｂからなり、図７Ａには、可動子３３が直線レール部分３２ａ上から半円形レール部分３２ｂ上に移行する地点である直線レール部分３２ａと半円形レール部分３２ｂとの境目がＳで示されており、可動子３３が半円形レール部分３２ｂ上から直線レール部分３２ａ上に移行する地点である半円形レール部分３２ｂと直線レール部分３２ａとの境目がＥで示されている。

ところで、図２に示される例では、前述したように、固定子保持部３１上には、長円形レール３２上における可動子３３の走行位置を光学的或いは磁気的に検出するための位置検出器２３、例えば、エンコーダが設置されており、位置検出器２３により検出される可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度が目標速度となるように可動子３３の走行速度が運転制御装置Ｃにより制御される。この可動子３３上の検出位置Ｐは可動子３３が長円形レール３２上を走行したときに可動子３３と共に移動し、図７Ａには、このときの可動子３３上の検出位置Ｐの移動軌跡がＰＸで示されている。

また、図７Ａには、可動子３３、搬送台３９、積層冶具４０および積層冶具４０内のシート状電極１の積層体を含む移動体全体の重心がＧで示されている。図７Ａに示されるように、この移動体全体の重心Ｇは、長円形レール３２上の可動子３３の走行面上において、可動子３３上の検出位置Ｐに対し長円形レール３２の外方側に位置している。この移動体全体の重心Ｇの位置は可動子３３が長円形レール３２上を走行したときに可動子３３と共に移動し、図７Ａには、このときの移動体全体の重心Ｇの移動軌跡がＧＸで示されている。

図７Ｂは、図７Ａに示される長円形レール３２上を走行する各可動子３３について、可動子３３の位置（横軸）と速度Ｖ（縦軸）との関係を示している。図７Ｂにおいて、実線Ｖ（Ｐ）は、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度の変化を示しており、図７Ｂにおいて、破線Ｖ（Ｇ）は、可動子３３、搬送台３９、積層冶具４０および積層冶具４０内のシート状電極１の積層体を含む移動体全体の重心Ｇの移動速度の変化を示している。なお、図７Ｂは、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度が一定速度とされている場合を示している。また、図７Ｂにおいて、横軸のＳ，Ｅは，夫々、図７Ａにおける境目Ｓと境目Ｅを示している。

可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度が一定速度とされている場合、図７Ｂに示されるように、可動子３３が直線レール部分３２ａ上を走行しているときには、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖ（Ｐ）と移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）は同一の一定速度となっており、可動子３３が境目Ｓにおいて直線レール部分３２ａ上から半円形レール部分３２ｂ上に移行すると、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖ（Ｐ）は移行前の一定速度のまま維持されるが、移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）は、瞬時に、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度に比べて増大せしめられる。

このとき、図７Ａにおいて、半円形レール部分３２ｂにおける可動子３３上の検出位置Ｐの半円形移動軌跡ＰＸの曲率半径をＲ１とし、半円形レール部分３２ｂにおける移動体全体の重心Ｇの移動軌跡ＧＸの曲率半径をＲ２とすると、移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）が、境目Ｓにおいて、瞬時に、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度のＲ２/Ｒ１倍に増大せしめられる。このように、移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）が、境目Ｓにおいて、瞬時に増大せしめられると、移動体全体に衝撃力が作用し、このとき移動体全体に大きな衝撃力が作用すると、シート状電極１の積層体が崩れてしまうという問題が生ずる。

一方、可動子３３が境目Ｅにおいて半円形レール部分３２ｂ上から直線レール部分３２ａ上に移行するときには、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖ（Ｐ）は移行前の一定速度のまま維持される。一方、このとき、移動体全体の重心Ｇは、移動体全体の慣性力により、移行前の移動速度Ｖ（Ｇ）を維持しながら移動しようとする。しかしながら、このとき可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖ（Ｐ）は移行前の一定速度のまま維持され、早められることはないので、移動体全体の慣性力により、可動子３３には、可動子３３を垂直軸線回りに回転させようとする力が作用する。ところがこのとき可動子３３は回転せず、移動体全体の重心Ｇには、可動子３３を回転させようとする力の反作用として、移動体全体の重心Ｇの前方移動を阻止する制動力が作用し、この制動力により、移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）が瞬時に可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度まで低下せしめられる。

このように移動体全体の重心Ｇに対して、移動体全体の重心Ｇの前方移動を阻止する制動力が作用すると、移動体全体に衝撃力が作用し、このとき移動体全体に大きな衝撃力が作用すると、シート状電極１の積層体が崩れてしまうという問題が生ずる。このように移動体全体の重心Ｇに対して、移動体全体の重心Ｇの前方移動を阻止する制動力が作用した
ときに移動体全体に作用する衝撃力は、可動子３３が直線レール部分３２ａから半円形レール部分３２ｂに移行した際に移動体全体に作用する衝撃力に比べて大きく、従って、可動子３３が半円形レール部分３２ｂから直線レール部分３２ａに移行したときに、シート状電極１の積層体が崩れてしまう危険性が高くなる。

この場合、シート状電極１の積層体が崩れるのを阻止するためには、可動子３３、搬送台３９、積層冶具４０および積層冶具４０内のシート状電極１の積層体を含む移動体全体に作用する衝撃力を緩和させる必要があり、そのためには、境目Ｓにおける移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）の急激な増大を緩やかな増大に変化させると共に境目Ｅにおける移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）の急激な低下を緩やかな低下に変化させることが必要となる。この場合、境目Ｓにおける移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）の急激な増大を緩やかな増大に変化させると共に境目Ｅにおける移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）の急激な低下を緩やかな低下に変化させるためには、境目Ｓおよび境目Ｅにおいて、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を一時的に低下させることが必要となる。

そこで、本発明による実施例では、図７Ｃに示されるように、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を、直線部分３２ａと半円形部分３２ｂとの境目Ｓ、Ｅにおいて一時的に低下させ、次いで上昇させるように制御している。なお、図７Ｃにおいて、図７Ｂと同様に、実線Ｖ（Ｐ）は、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度の変化を示しており、破線Ｖ（Ｇ）は、可動子３３、搬送台３９、積層冶具４０および積層冶具４０内のシート状電極１の積層体を含む移動体全体の重心Ｇの移動速度の変化を示しており、横軸のＳ，Ｅは，夫々、図７Ａにおける境目Ｓと境目Ｅを示している。なお、図７Ｃには、境目Ｓ付近および境目Ｅ付近を除いて、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度が一定速度とされている場合が示されている。

このように境目Ｓにおいて、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を一時的に低下させると、図７Ｃに示されるように、移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）の上昇が緩やかとなり、境目Ｅにおいて、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を一時的に低下させると、図７Ｃに示されるように、移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）の低下が緩やかとなるので、境目Ｓおよび境目Ｅにおいて、可動子３３、搬送台３９、積層冶具４０および積層冶具４０内のシート状電極１の積層体を含む移動体全体に作用する衝撃力が緩和され、それにより、シート状電極１の積層体が崩れてしまうのを阻止することが可能となる。

図７Ｃは、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｓに到達したときに可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度一時的に低下させた後、上昇させ、かつ、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｅに到達したときに可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度一時的に低下させた後、上昇させる場合を示しているが、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｓに到達する前に可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を一時的に低下させ、次いで可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｓに到達したときに可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度上昇させることもできるし、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｅに到達する前に可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を一時的に低下させ、次いで可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｅに到達したときに可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度上昇させることもできる。

次に、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｓに到達したときに可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を一時的に低下させた後、上昇させ、かつ、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｅに到達したときに可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を一時的に低下させた後、上昇させる場合を例にとって、可動子３３の走行制御を行うためのルーチンについて説明する。図８は、この可動子３３の走行制御を行うためのルーチンを示しており、このルーチンは、運転制御装置Ｃ内に設けられておりかつＣＰＵ、メモリ等を有する電子制御ユニット内において一定時間毎に繰り返し実行される。

図８を参照すると、まず初めに、ステップ８０において、可動子３３上の検出位置Ｐの目標速度ＶＸが決定される。この目標速度ＶＸは、可動子３３が積層作業領域に位置するのか、或いは、一枚のシート状電極１の積層作業終了後、次の新たな一枚のシート状電極１の積層作業を行うために積層作業領域まで戻るときで異なるが、ここでは、目標速度ＶＸが一定であるときを例にとって説明する。ステップ８０において、可動子３３上の検出位置Ｐの目標速度ＶＸが決定されると、ステップ８１に進んで、位置検出器２３の検出信号に基づき、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｓに到達したか否かが判別される。

ステップ８１において、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｓに到達していないと判別されたときには、ステップ８７に進んで、位置検出器２３の検出信号に基づき、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｅに到達したか否かが判別される。可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｅに到達していないと判別されたときには、ステップ９３に進んで、位置検出器２３の検出信号に基づき、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが目標速度ＶＸとなるように固定子３６への供給電流制御が行われる。

一方、ステップ８１において、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｓに到達したと判別されたときには、ステップ８２に進んで、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖの減速制御が行われる。次いで、ステップ８３では、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが予め設定されている下限速度Ｖmin まで低下したか否かが判別される。可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが下限速度Ｖmin まで低下していないと判別されたときにはステップ８２に戻り、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖの減速制御が続行される。

一方、ステップ８３において、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが下限速度Ｖmin まで低下したと判別されたときには、ステップ８４に進んで、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖの増速制御が行われる。次いで、ステップ８５では、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが目標速度ＶＸまで上昇したか否かが判別される。可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが目標速度ＶＸまで上昇していないと判別されたときにはステップ８４に戻り、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖの増速制御が続行される。次いで、ステップ８５において、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが目標速度ＶＸまで上昇したと判別されたときには、ステップ８６に進んで、位置検出器２３の検出信号に基づき、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが目標速度ＶＸとなるように固定子３６への供給電流制御が行われる。

一方、ステップ８７において、可動子３３上の検出位置Ｐが境目Ｅに到達したと判別されたときには、ステップ８８に進んで、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖの減速制御が行われる。次いで、ステップ８９では、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが予め設定されている下限速度Ｖmin まで低下したか否かが判別される。可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが下限速度Ｖmin まで低下していないと判別されたときにはステップ８８に戻り、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖの減速制御が続行される。

一方、ステップ８９において、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが下限速度Ｖmin まで低下したと判別されたときには、ステップ９０に進んで、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖの増速制御が行われる。次いで、ステップ９１では、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが目標速度ＶＸまで上昇したか否かが判別される。可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが目標速度ＶＸまで上昇していないと判別されたときにはステップ９０に戻り、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖの増速制御が続行される。次いで、ステップ９１において、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが目標速度ＶＸまで上昇したと判別されたときには、ステップ９２に進んで、位置検出器２３の検出信号に基づき、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖが目標速度ＶＸとなるように固定子３６への供給電流制御が行われる。

図９Ａは、積層体搬送装置Ｂの変形例の一部を示している。図７Ａに示される積層体搬送装置Ｂと図９Ａに示される積層体搬送装置Ｂは、全体的には同様な構造および形状を有しており、図９Ａに示される積層体搬送装置Ｂにおいて、図７Ａに示される積層体搬送装置Ｂの構成要素と同様な構成要素については同一の符号を付している。

図９Ａを参照すると、図９Ａには、水平面内に配置されている積層体搬送装置Ｂの長円形レール３２の一部と、長円形レール３２上を走行する可動子３３と、可動子３３上に取り付けられた搬送台３９と、搬送台３９上に搭載された積層冶具４０とが図解的に示されている。積層冶具４０内にはシート状電極１の積層体が保持されており、シート状電極１の積層体を保持した積層冶具４０は可動子３３により図９Ａにおいて矢印方向に移動せしめられる。また、図９Ａには、可動子３３上の検出位置Ｐの移動軌跡がＰＸで示されており、可動子３３、搬送台３９、積層冶具４０および積層冶具４０内のシート状電極１の積層体を含む移動体全体の重心Ｇの移動軌跡がＧＸで示されている。また、図９Ａに示されるように、この変形例でも、移動体全体の重心Ｇは、長円形レール３２上の可動子３３の走行面上において、可動子３３上の検出位置Ｐに対し長円形レール３２の外方側に位置している。なお、図９Ａには、長円形レール３２の左側部分のみが示されているが、長円形レール３２の右側部分も左側部分と同様な形状を有する。

図９Ａに示される変形例でも、長円形レール３２が、一対の直線レール部分３２ａおよび一対の半円形レール部分３２ｂを有しているが、この変形例では、直線レール部分３２ａと半円形レール部分３２ｂとの間が円弧レール部分３２ｃと短い直線レール部分３２ｄからなるクロソイド曲線状に形成されている。なお、円弧レール部分３２ｃの円弧の半径Ｒｒの中心は、長円形レール３２の外側の領域に位置している。なお、長円形レール３２上において、直線レール部分３２ａと円弧レール部分３２ｃとの境目がＳ１、Ｅ３で示されており、円弧レール部分３２ｃと短い直線レール部分３２ｄの境目がＳ２、Ｅ２で示されており、短い直線レール部分３２ｄと半円形レール部分３２ｂとの境目がＳ３、Ｅ１で示されている。

一方、図９Ｂには、図９Ａに示される変形例における可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度の変化が実線Ｖ（Ｐ）でもって示されている。また、図９Ｂの横軸のＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は，夫々、図９Ａにおける各境目Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を示している。なお、図９Ｂには、境目Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３付近および境目Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３付近を除いて、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度が一定速度とされている場合が示されている。

図９Ａに示される変形例では、可動子３３が半円形レール部分３２ｂ上から境目Ｅ１、Ｅ２，Ｅ３を通って直線レール部分３２ａ上に移動するときに、可動子３３、搬送台３９、積層冶具４０および積層冶具４０内のシート状電極１の積層体を含む移動体全体に特に大きな衝撃力が作用し、それにより、シート状電極１の積層体が崩れてしまう危険性が高い。即ち、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度が一定速度とされている場合について説明すると、可動子３３が境目Ｅ１において半円形レール部分３２ｂ上から短い直線レール部分３２ｄ上に移行するときには、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖ（Ｐ）は移行前の一定速度のまま維持される。一方、このとき、移動体全体の重心Ｇは、移動体全体の慣性力により、移行前の移動速度Ｖ（Ｇ）を維持しながら移動しようとする。

しかしながら、このとき可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度Ｖ（Ｐ）は移行前の一定速度のまま維持され、早められることはないので、移動体全体の慣性力により可動子３３には、可動子３３を垂直軸線回りに回転させようとする力が作用する。ところがこのとき可動子３３は回転せず、移動体全体の重心Ｇには、可動子３３を回転させようとする力の反作用として、移動体全体の重心Ｇの前方移動を阻止する制動力が作用し、この制動力により、移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）が瞬時に可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度まで低下せしめられる。このとき、移動体全体に大きな衝撃力が作用し、それにより、シート状電極１の積層体が崩れてしまうという問題を生ずる。

この場合、シート状電極１の積層体が崩れるのを阻止するためには、移動体全体に作用する衝撃力を緩和させる必要があり、そのためには、移動体全体の重心Ｇに対し移動体全体の重心Ｇの前方移動を阻止する制動力が作用する際に、移動体全体の重心Ｇの移動速度Ｖ（Ｇ）を低下させておくことが必要となる。そのためには、可動子３３が境目Ｅ１に到達するまでに、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を低下させることが必要となる。そこで、この変形例では、図９Ｂに示されるように、可動子３３が境目Ｅ１に到達する少し前から、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を低下させように制御している。

一方、可動子３３が境目Ｅ２を越えて短い直線レール部分３２ｄから円弧レール部分３２ｃに移行すると、可動子３３の前進移動が阻止される危険性のある領域となる。即ち、この円弧レール部分３２ｃでは、円弧レール部分３２ｃが、移動体全体の重心Ｇの前方移動を阻止する方向に湾曲して延びているので、移動体全体の慣性力により移動体全体の重心Ｇが前方移動するのを抑制しないと、移動体全体の重心Ｇの前方移動を阻止する力が移動体全体の重心Ｇに対して作用してしまう。この場合、移動体全体の重心Ｇの前方移動を阻止する力が移動体全体の重心Ｇに対して作用しないようにするには、移動体全体の慣性力による移動体全体の重心Ｇの前方移動を阻止する力が移動体全体の重心Ｇに対して作用する前に、可動子３３が円弧レール部分３２ｃを通り過ぎるように制御する必要がある。そのためには、移動体全体の慣性力による移動体全体の重心Ｇの前方移動速度よりもできる限り速い速度で可動子３３上の検出位置Ｐを前方に進ませる必要がある。そこで、この変形例では、図９Ｂからわかるように、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度が所定速度まで低下した後、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度をただちに増大させるようにしている。

このように、この変形例では、可動子３３が境目Ｅ１に到達する少し前から、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を低下させ、次いで、所定速度まで低下させた後、ただちに増大させることにより、移動体全体に作用する衝撃力が緩和され、それにより、シート状電極１の積層体が崩れてしまうのを阻止するのが可能となる。なお、この変形例でも、可動子３３が直線レール部分３２ａ上から境目Ｓ１、Ｓ２，Ｓ３を通って半円形レール部分３２ｂ上に移動するときにも、移動体全体に衝撃力が作用し、シート状電極１の積層体が崩れてしまう危険性がある。従って、図９Ｂに示される例では、このとき移動体全体に作用する衝撃力を緩和するために、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度を、短い直線部分３２ｄと半円形部分３２ｂとの境目Ｓ３において一時的に低下させ、次いで上昇させるように制御している。

このように本発明による実施例では、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度が、直線レール部分３２ａと半円形レール部分３２ｂとの境目Ｓ、Ｓ１、Ｓ２，Ｓ３、Ｅ，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３において一時的に低下せしめられ、次いで上昇せしめられる。この場合、可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度は、可動子３３の走行速度とみなすことができる。また、
移動体全体の重心Ｇは、積層体を担持したときの搬送台３９の重心Ｇと言い直すこともできる。

従って、これらのことを考慮し、図７Ａ、図７Ｃに示される実施例および図９Ａ、図９Ｂに示される変形例を包括的に表現すると、本発明による実施例では、並列配置された直線レール部分３２ａおよび一対の半円形レール部分３２ｂからなる長円形レール３２と、長円形レール３２上を走行可能な可動子３３と、可動子３３により支持されると共にシート状電極１の積層体を担持する搬送台３９と、可動子３３の走行位置を検出する位置検出器２３と、位置検出器２３により検出される可動子３３上の検出位置Ｐの移動速度が目標速度となるように可動子３３の走行速度を制御する制御装置Cを具備しており、積層体を担持したときの搬送台３９の重心Ｇが、長円形レール３２上の可動子３３の走行面上において、可動子３３上の検出位置Ｐに対し長円形レール３２の外方側に位置している積層体搬送装置において、制御装置Ｃにより、長円形レール３２上を走行する可動子３３の走行速度が、直線レール部分３２ａと半円形レール部分３２ｂとの境目Ｓ、Ｓ１、Ｓ２，Ｓ３、Ｅ，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３において一時的に低下せしめられ、次いで上昇せしめられる。

１ シート状電極
１２、３２ 長円形レール
１２ａ、３２ａ 直線部分
１２ｂ、３２ｂ 半円形部分
１３，３３ 可動子
３９ 搬送台
４０ 積層冶具
Ａ プレート搬送装置
Ｂ 積層体搬送装置

Claims (1)

1. 並列配置された直線レール部分および一対の半円形レール部分からなる長円形レールと、該長円形レール上を走行可能な可動子と、該可動子により支持されると共にシート状電極の積層体を担持する搬送台と、可動子の走行位置を検出する位置検出器と、位置検出器により検出される可動子上の検出位置の移動速度が目標速度となるように可動子の走行速度を制御する制御装置を具備しており、積層体を担持したときの搬送台の重心が、長円形レール上の可動子の走行面上において、可動子上の該検出位置に対し長円形レールの外方側に位置している積層体搬送装置において、該制御装置により、長円形レール上を走行する可動子の走行速度を、直線レール部分と半円形レール部分との境目において一時的に低下させ、次いで上昇させる積層体搬送装置。

Images