JP4823393B1 - 正負極板の積層方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

正負極板の積層ズレを最小限に抑制しながら生産効率良く正負極板を積層することが可能な正負極板の積層方法及びその装置を提供する。
セパレータで被覆され極板間を溶着された正極板の被覆正極板列に対し、各溶着部にミシン目を形成し、そのミシン目を支点に正極板毎交互に左右に振り分け、ミシン目を支点にジグザグ状に折り畳みながら、極板間に「位置決めされた異極板」を挿入し正負極板を交互に積層する。その際、積層ズレを防止するために、例えば正極板を正極板用シート材から所定の寸法で切り出し、セパレータで被覆し、位置決めした後は、常に最初の位置決め状態が保持されるように正極板を搬送方向に直交する方向に圧接または吸引しながら送り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、正負極板の積層方法及びその装置、特に端子形状に拘わらず正負極板の積層ズレを最小限に抑制しながら生産効率良く正負極板を積層することが可能な正負極板の積層方法及びその装置に関する。

正極板と負極板を積層する極板積層装置においては、単位時間当たりの生産量が大きいこと以外に、積層ズレを最小限に抑える高い位置決め精度で正極板と負極板を積層することが求められている。
正負極板の積層装置としては、例えば、セパレータの巻き出し方向に対して直角に複数枚の正極板をセパレータ上に整列させて載せたあと、正極板の各端子が露出するようにセパレータを１８０度折り返して正極板を被覆し、正極板の各極板間に対しヒートシール機によって間欠的に溶着部（２箇所）を形成し、その後その溶着部間をカッタによって切断し袋状被覆正極板とし、次に所定の寸法に打ち抜かれた負極板を交互に積層する二次電池の製造方法（以下、「第１従来技術」という。）が知られている。（例えば、特許文献１を参照。）。
ところで、上記積層方法のように、正極板または負極板の何れか一方を被覆し、一枚ずつ個別に切断しその上に無被覆の異極板を一枚ずつ個別に積層するのではなく、先ずセパレータ上に正極板と負極板を交互にシリアルに配列し、次に別のセパレータで正負極板列を上方から被覆し、次に両極板間および両開口端の各セパレータを溶着すると共に各極板間の溶着部にミシン目を形成し、次に電池組立に必要枚数の正負極板を一纏めに切断し、切断した正負極板列を斜面に沿って降下させてミシン目で折り畳みながら正負極板を積層する二次電池の製造方法およびその積層装置（以下、「第２従来技術」という。）が知られている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２００９−２８９４１８号公報 特開２０１０−１５７３６６号公報

上記第１従来技術のように、正極板を袋状に被覆することは、正極板の横方向の回動は完全に拘束され、縦方向の回動についてもある程度拘束されるため、極板間の積層（位置）ズレを防止するには有効である。
しかし、袋状に被覆された正極板列（シリアル列）から一枚ずつ切断し、そして一枚ずつ正極板と負極板を互い違いに交互に積層することは、時間を要し生産効率上あまり好ましくない。
極板間の溶着部にミシン目を形成する上記第２従来技術では、両極板間の溶着部によって、各極板は横方向の回動が拘束され、更に両開口端の溶着部によって各極板は縦方向の回動が拘束されるため、極板間を溶着した後は、正負極板は溶着部によって位置決め精度が保持された状態になり、溶着部に形成されたミシン目の効果により、切断した正負極板列を高速に正確に折り畳むことが可能となる。
しかし、セパレータ自体、薄い膜であり、そのセパレータ上に可撓性を有する正負極板を所定の位置決め精度で正確に配列することは、極めて難しい。また、仮に正負極板を所定の位置決め精度で配列することが出来た場合であっても、正負極板が配列されたセパレータは移動→停止→移動→・・・を繰り返す間欠運動をしているため、極板間を溶着するまでの間、正負極板の位置決め精度を維持することは同様に極めて難しい。更には、ロボットアームが受け取る正極板および負極板に対しても高い位置決め精度で正確に配列されている必要がある。上記第２従来技術の場合、例えば、セパレータ１５Ａ上の正極板１２および負極板１３は、溶着部３８によって溶着されるまでの間フリーな状態にある（特許文献２の図４を参照。）。従って、正負極板に対し所定の位置決め精度が保持された状態で両極板間および両開口端のセパレータを溶着することは難しいものと考えられる。
ところで、電気を取り出す極板の端子の形状は、横長タイプ（例えば、本願、特許文献１）と縦長タイプ（例えば、特許文献２）に大別される。縦長タイプの場合は、構造上、４辺近傍のセパレータを溶着することが可能である。一方、横長タイプの場合は、構造上、せいぜい端子側を除く３辺近傍のセパレータを溶着するにとどまる。従って、端子の形状が横長タイプで、隣接極板間しか溶着されない被覆極板列では、各極板は縦方向に対しフリーな状態である。もし、この横長タイプの被覆極板列に対し「溶着部にミシン目を形成し被覆極板列を斜面に沿って降下させてジグザク状に折り畳む」上記第２従来技術を適用した場合、正負極板の積層ズレを最小限に抑制してジグザク状に折り畳むことは極めて難しいと考えられる。つまり、上記第２従来技術は、端子形状が横長タイプで隣接極板間しか溶着されない被覆極板列に対して、積層ズレを最小限に抑制して正負極板を積層することは極めて難しいものと考えられる。
また、上記第２従来術では、負極板についてもセパレータで被覆する必要があるため、通常の製造方法に比べ、２倍のセパレータ量を使用することになり、材料コスト更には電池の性能の観点からあまり好ましくないものと考えられる。
従って、本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、解決しようとする課題は、端子形状に拘わらず正負極板の積層ズレを最小限に抑制しながら生産効率良く正負極板を積層することが可能な正負極板の積層方法及びその装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１に記載の正負極板の積層方法は、セパレータを介して正極板と負極板を交互に積層する積層方法であって、
前記セパレータで被覆・位置決めし隣接極板間に溶着部を形成した被覆極板列を、常に搬送方向に直交する方向に圧接して送り出しながら前記溶着部に折り目を形成し、前記被覆極板列の搬送方向を鉛直方向に変換して両横方向から吸引手段によって極板毎交互に吸引して左右交互に振り分け前記折り目を支点にジグザク状に折り畳みながら、前記隣接極板間に「位置決めされた異極板」を両横方向から交互に挿入して正負極板を交互に積層することを特徴とする。
上記正負極板の積層方法は、従来の積層方法に見られた、被覆正極板列を溶着部で一枚ずつ極板毎に切断して、単一の被覆正極板とした後に、その被覆正極板上に「位置決めされた負極板」を一枚ずつ交互に積層する積層方法とは異なり、位置決め精度が保持された被覆正極板列を積層ズレなくジグザク状に折り畳むのと同時に、これら正極板間に同じく「位置決めされた負極板」を挿入して電池組立に必要枚数の正負極板を生産効率良くかつ正確に積層する方法である。
そのため、上記積層方法では、積層ズレを最小限に抑制するために、正極板をセパレータで被覆し一旦位置決めした後は、積層されるまでの間その位置決め精度が保持されるように、正極板および被覆正極板（正極板等）を送り出す際は、正極板等を例えばローラ又はロッドによって搬送方向に対し交差する方向に圧接しながら送り出すようにした。また、後述するように、被覆正極板列を左右交互に振り分ける際は、左右ローラ等によって圧接しながら左右交互に吸引して送り出すようにして、その位置決め精度が保持されるようにした。また、振り分けられた被覆極板列をジグザクに折り畳む際も、端部を押えながら折り畳むようにしてその位置決め精度が保持されるようにした。
更に、上記積層方法では、生産効率良く被覆正極板列をジグザク状に折り畳むことが出来るように、溶着部に折り目を形成して、その折り目を支点に被覆正極板列をジグザク状に折り畳むようにした。
これにより、正負極板の積層ズレを最小限に抑制しながら生産効率良く正負極板を積層することが可能となる。また、上記積層方法では全工程を通して正極板および負極板の位置決め精度が常に保持されるため、上記積層方法は正極板または負極板を送り出し、振り分け、折り畳むため、あらゆる端子形状の極板に対し適用することが出来る。

上記正負極板の積層方法では、溶着部の折り目と吸引効果によって、位置決め精度を保持しながら左右に振り分けることが可能となり、その結果、正負極板の積層ズレを抑制しながら生産効率良くジグザク状に折り畳むことが可能となる。

請求項２に記載の正負極板の積層方法では、前記被覆極板列を左右ローラで圧接して送り出しながら、該左右ローラの出口近傍から1/4円弧以内に前記被覆極板列を左右交互に吸着させて該被覆極板列を左右交互に振り分けることとした。
上記正負極板の積層方法では、吸着範囲を上記範囲に設定することにより、極板が折り畳まれる間も極板が上記ローラによって吸引され、位置決め精度が好適に保持されるようになる。

請求項３に記載の正負極板の積層方法では、前記被覆極板列をジグザク状に折り畳む際、受台に既に着地または積層された極板を固定手段で位置決めすることとした。
上記正負極板の積層方法では、折り畳まれる極板は、上方では上記左右ローラによって、下方では固定手段で例えば押え又は吸引されるため、極板の位置決め精度が好適に保持され、積層ズレなく折り畳むことが可能となる。

請求項４に記載の正負極板の積層方法では、前記折り目はミシン目である。
一般に溶着部の折り目として、仕切り部に切り欠き、或いは貫通孔等の減肉部を形成することが考えられる。
上記正負極板の積層方法では、簡易かつ正確に（バラツキなく）折り目を形成することの観点から、貫通穴（ミシン目）によって折り目を形成する。

請求項５に記載の正負極板の積層方法では、前記溶着部を形成する溶着手段は、隣接極板の隣接端部を押えながら該隣接極板と伴に移動して前記隣接極板間を溶着することとした。
定位置に固定した従来の溶着手段の場合、溶着時、或いは溶着後に正極板を送り出す時に、必然的に正極板が一時的にフリーな状態になる。そのため、全工程を通して正極板の位置決め精度を保持することが出来ないという問題があった。
そこで、上記正負極板の積層方法では、上記問題を解決するために、極板間を溶着する際は隣接極板を押えることとし、同時に両隣接極板を押えた状態のまま極板と伴に移動して極板間を溶着しながら送り出すこととした。

請求項６に記載の正負極板の積層方法では、前記溶着手段が元の位置へ戻る間、位置決め手段によって極板を位置決めすることとした。
上記正負極板の積層方法では、溶着手段も極板と伴に移動して極板間を溶着するが、後続の隣接極板間を溶着する際は、元の位置に戻る必要がある。
そこで、上記正負極板の積層方法では、溶着手段が元の位置へ戻る間、位置決め手段が正極板の回動を拘束し正極板が一時的にフリーになることを防止するようにした。

前記目的を達成するための請求項７に記載の正負極板の積層装置では、セパレータを介して正極板と負極板を交互に積層する積層装置であって、
前記セパレータで被覆・位置決めし隣接極板間に溶着部を形成した被覆極板列に対し、常に搬送方向に直交する方向に圧接して送り出す圧接送り手段と、前記溶着部に折り目を形成する折り目形成手段と、前記被覆極板列の搬送方向を鉛直方向に変換して両横方向から交互に吸引することにより左右交互に振り分ける振分け手段と、前記折り目を支点にジグザク状に折り畳む折り畳み手段と、前記隣接極板間に「位置決めされた異極板」を両横方向から交互に挿入して正負極板を交互に積層する異極板挿入手段とを具備したことを特徴とする。
上記正負極板の積層装置では、上記請求項１に記載の正負極板の積層方法を好適に実施することが出来る。

請求項８に記載の正負極板の積層装置では、前記振分け手段は、出口近傍から1/4円弧以内に前記被覆極板列を左右交互に吸着して該被覆極板列を左右交互に振り分ける左右ローラである。
上記正負極板の積層装置では、上記請求項２に記載の正負極板の積層方法を好適に実施することが出来る。

請求項９に記載の正負極板の積層装置では、前記被覆極板列をジグザク状に折り畳む際、受台に既に着地または積層された極板を位置決めする固定手段を備えることとした。
上記正負極板の積層装置では、上記請求項３に記載の正負極板の積層方法を好適に実施することが出来る。

請求項１０に記載の正負極板の積層装置では、前記折り目形成手段はミシン目を形成することとした。
上記正負極板の積層装置では、上記請求項４に記載の正負極板の積層方法を好適に実施することが出来る。

請求項１１に記載の正負極板の積層装置では、隣接極板の隣接端部の極板を押えながら該隣接極板と伴に移動して前記隣接極板間を溶着する溶着手段を備えることとした。
上記正負極板の積層装置では、上記請求項５に記載の正負極板の積層方法を好適に実施することが出来る。

請求項１２に記載の正負極板の積層装置では、前記溶着手段が元の位置へ戻る間、極板を位置決めする位置決め手段を備えることとした。
上記正負極板の積層装置では、上記請求項６に記載の正負極板の積層方法を好適に実施することが出来る。

本発明の正負極板の積層方法によれば、端子形状に拘わらず正負極板の積層ズレを最小限に抑制しながら生産効率良く正負極板を積層することが可能となる。すなわち、本発明の積層方法では、生産効率良く正負極板を積層することが出来るように、セパレータで被覆され極板間を溶着された被覆正極板列に対し、各溶着部に折り目を形成し、折り目を支点に被覆正極板列を左右交互に振り分けながら、同時に折り目を支点にジグザク状に折り畳み、そしてこれら正極板間に「位置決めされた負極板」を挿入して電池組立に必要枚数の正負極板を積層することとした。その際、積層ズレを最小限に抑制するために、例えば正極板を正極板用シート材から所定の寸法で切り出し、セパレータで被覆・位置決めした後は、常に最初の位置決め精度が保持されるように正極板を搬送方向に直交する方向に圧接しながら送り出すこととし、また被覆正極板列を左右に振り分ける際は、被覆正極板列を吸引可能な左右ローラで左右交互に吸引しながら左右に振り分けることとし、更に、正負極板を折り畳む際は、既に積層した正負極板を左・右押え装置によって押えながら受台を下降させて正極板または負極板を受けることとした。
このように、本発明の正負極板の積層方法は、全工程を通して正極板および負極板の位置決め精度が常に保持されるように、正極板または負極板を送り出し、振り分け、折り畳むため、正負極板の積層ズレを最小限に抑制しながら生産効率良く正負極板を積層することが可能となると共に、あらゆる端子形状の極板に対し適用することが出来る。
また、本発明の正負極板の積層装置は、上記積層方法を好適に実現することが出来る。

本発明の正負極板積層装置を示す要部説明図である。 本発明の正負極板積層装置を示す要部説明図である。 本発明に係る被覆正極板列を示す説明図である。 本発明に係る積層正負極板を示す説明図である。 正極板用シート材を送り出してから正極板間を熱溶着し始めるまでの本発明の正負極板積層装置の動作を示す説明図である。 正極板間を熱溶着し終えてから次に熱溶着し終えるまでの本発明の正負極板積層装置の動作を示す説明図である。 本発明に係る振分けサクションローラ、集積リフタ、集積押え爪および負極板挿入アームを示す説明図である。 本発明の正極板（Ｐ）および負極板（Ｎ）の積層方法を示す説明図である。

１ 正極リール
２ 正極フィードローラ
３ 正極カッタ
４ 上セパレータリール
５ 下セパレータリール
６ 正極板フィードローラ
７ 溶着ヒータ
８a,８b 位置決め板
９ ミシン針
１０ 押えローラ
１１ セパレータカッタ
１２ 押えローラ
１３ 振分けサクションローラ
１４ 集積リフタ
１５L 左集積押え爪
１５R 右集積押え爪
１６L 左負極板挿入アーム
１６R 右負極板挿入アーム
１７L 左負極リール
１７R 右負極リール
１８L 左負極フィードローラ
１８R 右負極フィードローラ
１９L 左負極カッタ
１９R 右負極カッタ
２０L 左負極リフタ
２０R 右負極リフタ
１００ 正負極板積層装置
２００ 被覆正極板列
３００ 積層正負極板

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明の正負極板積層装置１００を示す要部説明図である。
この正負極板積層装置１００では、ある正極板（Ｐ）が正極板用シート材（P.S.)から所定の寸法で切り出されセパレータ（Ｓ）に対し一度位置決めされた後は、負極板（Ｎ）と交互に積層されるまでの間、その正極板（Ｐ）は最初の位置決め精度が常に保持されるように構成されている。同様に負極板（Ｎ）についても、一度位置決めされた後は、最初の位置決め状態が常に保持されるように構成されている。そのため、正極板（Ｐ）は一度位置決めされた後、圧接送り手段（ローラ又はロッド）によって搬送方向に直交する方向に圧接されながら水平方向へ送り出され、そして左右ローラ（振分け手段、振分けサクションローラ１３）によって左右交互に吸引されながら左右に振り分けられ、一端を左右ローラ（振分け手段、振分けサクションローラ１３）に吸引されながら他端を固定手段（折り畳み手段、左・右集積押え爪１５L,１５R）によって押えられた状態でミシン目（折り目）を支点に正確にジグザク状に折り畳まれ、同時に同じく異極板挿入手段（左・右負極板挿入アーム１６L,１６R）によって「位置決めされた負極板（Ｎ）」が正極板間に挿入され、正極板（Ｐ）と負極板（Ｎ）が生産効率良く積層されるように構成されている。以下、その構成について説明する。

この正負極板積層装置１００は、正極板用シート材（P.S.)が巻かれた正極リール１と、その正極板用シート材（P.S.)を送り出す正極フィードローラ２と、その正極板用シート材（P.S.)を所定の長さに切断し正極板（Ｐ）を作成する正極カッタ３と、正極板（Ｐ）を被覆するためのセパレータ（Ｓ）を供給する上・下セパレータリール４,５と、セパレータ（Ｓ）で被覆しながら正極板（Ｐ）を送り出す正極板フィードローラ６と、隣接する正極板間を溶着してセパレータ（Ｓ）上に溶着部を形成する溶着ヒータ７と、溶着ヒータ７がフリーの間（正極板（Ｐ）から離れている間）、正極板（Ｐ）を押えて正極板（Ｐ）の回動を拘束する位置決め板８a,８bと、セパレータ（Ｓ）上の溶着部にミシン目（折り目）を形成するミシン針９と、正極板（Ｐ）を圧接して送り出すと共に、ミシン針９が溶着部に折り目を形成する間正極板（Ｐ）の回動を拘束する押えローラ１０と、必要枚数毎に正極板（Ｐ）の被覆正極板列を分割するセパレータカッタ１１と、正極板（Ｐ）を圧接して送り出すと共に、セパレータカッタ１１が溶着部を切断する時に正極板（Ｐ）を押えて正極板（Ｐ）の回動を拘束する押えローラ１２と、正極板（Ｐ）の被覆正極板列の搬送方向を水平方向から鉛直方向に変換すると共に被覆正極板列を圧接・送り出しながら左右交互に振り分ける振分けサクションローラ１３と、下降しながら正極板（Ｐ）または負極板（Ｎ）を受ける集積リフタ１４と、正極板（Ｐ）および負極板（Ｎ）が交互に積層される時に極板を押えて積層ズレを防止すると共に、正極板（Ｐ）の折れるガイドとなる左・右集積押え爪１５L,１５Rと、正極板（Ｐ）の被覆正極板列の極板間に負極板（Ｎ）を互い違いに挿入する左・右負極板挿入アーム１６L,１６Rと、負極板用シート材（N.S.)が巻かれた左・右負極リール１７L,１７Rと、その負極板用シート材（N.S.)を送り出す左・右負極フィードローラ１８L,１８Rと、その負極板用シート材（N.S.)を所定の長さに切断し負極板（Ｎ）とする左・右負極カッタ１９L,１９Rと、その負極板（Ｎ）を位置決めして左・右負極板挿入アーム１６L,１６Rにセットする左・右負極板リフタ２０L,２０Rと、積層された積層正負極板（図４）にテープ（Ｔ）を貼るテープ貼り装置２１（図２）とを具備して構成されている。なお、溶着ヒータ７の動作については、図５−６を参照しながら後述する。

正極リール１、上・下セパレータリール４,５、および左・右負極リール１７L,１７Rの各下流側にはウェブコントローラ（W.C.)が各々設けられ、これらのコントローラによって、正極板（Ｐ）とセパレータ（Ｓ）との間の相対位置、並びに正極板（Ｐ）と負極板（Ｎ）との間の相対位置が所定の範囲内に収まるように制御されている。

正極板フィードローラ６は、切り出された正極板（Ｐ）を上下方向からセパレータ（Ｓ）で被覆しながら圧接して送り出すと共に、溶着時には正極板（Ｐ）の回動を拘束する。

溶着ヒータ７は、上下方向から正極板間のセパレータ（Ｓ）を溶着して溶着部を形成する、いわゆるヒートシーラである。詳細については、図５〜６を参照しながら後述するが、従来のヒートシーラのように、定位置に固定された２つのヒータが軸方向に移動して上下方向から一定時間セパレータ（Ｓ）を当接・加熱するのではなく、２つのヒータが上下方向からセパレータ（Ｓ）を当接・加熱し、その状態を保持したまま正極板（Ｐ）と伴に所定区間（ピッチ）移動し、そして再び元の位置に復帰するように構成されている。

溶着ヒータ７は正極板（Ｐ）と伴に移動しながら正極板間を溶着するため、後続の正極板間を溶着する場合、逆方向に同じピッチだけ戻る必要がある。位置決め板８a,８bは、溶着ヒータ７が元の位置へ戻る間、正極板（Ｐ）に当接して正極板（Ｐ）の回動を拘束する。

ミシン針９は、正極板（Ｐ）の極板間にミシン目（図３のP.L.）を形成する。このミシン目と振分けサクションローラ１３等によって、正極板（Ｐ）の被覆正極板列を位置決め精度を保持しながら左右交互に振り分け、更にこのミシン目と左・右集積押え爪１５L,１５R等によって振り分けられた被覆正極板列をジグザク状に積層ズレなく正確に折り畳むことが可能となり、その結果、正極板（Ｐ）と負極板（Ｎ）を積層ズレなく生産効率良く積層することが可能となる。

押えローラ１０は、正極板（Ｐ）を上下方向から圧接して正極板（Ｐ）の回動を抑制しながら正極板（Ｐ）を送り出す機構である。この送り機構によって、正極板（Ｐ）がセパレータ（Ｓ）で被覆され位置決めされた後折り畳まれるまでの間、正極板（Ｐ）の位置決め精度を保持する（フリーな状態を抑制する）ことが可能となる。また、押えローラ１２についても、振分けサクションローラ１３と協働して同様に機能する。

振分けサクションローラ１３は、その詳細については図７を参照しながら後述するが、左右一組のローラから成り、各ローラは、外側円筒および内側円筒から成る２重円筒構造を成し、外側円筒が回転フリーであるのに対し内側円筒は回転ロックされている。外側円筒外周面には貫通孔が多数設けられ、一方、内側円筒の出口近傍から1/4円弧の周方向には開口が形成され内部にはバキューム流路が形成されている。従って、正極板（Ｐ）がその開口を通過する時に、上記ミシン目の効果と相俟って左右何れかのローラに吸引されて左右何れかに振り分けられ、振り分けられた後は、そのローラの外側円筒面に吸着されたまま送り出される。従って、正極板（Ｐ）は振り分けられてから送り出される間、位置決め精度が好適に保持されるようになる。

集積リフタ１４は、交互に積層される正負極板を受ける、軸方向に移動可能な受台である。正極板（Ｐ）を受ける場合、下降しながら正極板（Ｐ）を受ける。また、一方、負極板（Ｎ）を受ける場合は、「位置決めされた負極板（Ｎ）」が、常に同じ水平位置で左方向または右方向から正極板（Ｐ）上に積層されることが出来るように、集積リフタ１４は正極板（Ｐ）の厚み分だけ下降しながら負極板（Ｎ）を受ける。また、積層ズレを防止するために、積層した正負極板を吸引しながら正負極板を受ける。

左・右集積押え爪１５L,１５Rは、正極板（Ｐ）が折り畳まれる際、正極板（Ｐ）を軽く押えて正極板（Ｐ）の折れるガイドとなる。一方、負極板（Ｎ）が挿入される際は、積層極板を押えて正極板（Ｎ）と負極板（Ｎ）との間の積層ズレを防止する。

左・右負極板挿入アーム１６L,１６Rは、ジグザク状に折り畳まれた正極板（Ｐ）上に「位置決めされた負極板（Ｎ）」を左方向または右方向から水平方向に移動させて積層ズレなく正確に積層する。そのため、左・右負極板挿入アーム１６L,１６Rは負極板（Ｎ）を左・右負極板リフタ２０L,２０Rから受けて正極板（Ｐ）上に積層する間、負極板（Ｎ）が変位・回転しないように負極板（Ｎ）を吸引しその位置決め精度を保持する。

左・右負極板リフタ２０L,２０Rは、負極板用シート材（N.S.)から所定の寸法で切り出され「位置決めされた負極板（Ｎ）」を上方向に移動させて左・右負極板挿入アーム１６L,１６Rにそれぞれセットする。そのため、左・右負極板リフタ２０L,２０Rは負極板（Ｎ）を受け取り、左・右負極板挿入アーム１６L,１６Rにセットする間、負極板（Ｎ）が変位・回転しないように負極板（Ｎ）を吸引して位置決めする。

また、所定の枚数の正極板（Ｐ）及び負極板（Ｎ）が積層された後は、図２に示すように、左・右集積押え爪１５L,１５Rによって固定され状態で集積リフタ１４が、搬送方向の両側に設けられた所定の場所へ交互に移動して、そこでテープ貼り装置２１が積層極板の４箇所をテープ（Ｔ）で厚み方向に沿って貼り、その積層状態を固定する。テープ（Ｔ）で固定された積層極板は、フォークリフトで次工程へ搬送される。

図３は、本発明に係る被覆正極板列２００を示す説明図である。
この被覆正極板列２００は、一定幅（＝L₁mm）の電解質（Ｅ）塗布済み正極板用シート材（P.S.)から正極カッタ３によって一定幅（＝L₂mm）で等間隔に切り出された正極板（Ｐ）に対し、一定幅（＝L₃mm）のセパレータ（Ｓ）によって端子（E.T.）が露出するように上下方向から被覆・位置決めし、正極板フィードローラ６及びヒータ７によって位置決め状態を保持したまま、次に一定（＝L₄mm）のピッチで極板間のセパレータ（Ｓ）を溶着して一定幅（＝L₅mm）の溶着部（Ｈ）を等間隔に形成し、次に位置決め板８bおよび押えローラ１０によって位置決めしたまま、同じく一定（＝L₄mm）のピッチで溶着部（Ｈ）の中央を通って極板間を縦断するミシン目（P.L.）を等間隔に形成したものである。

ミシン目（P.L.）は、溶着部（Ｈ）の中央を通って極板間を縦断するように形成されているが、溶着部（Ｈ）上だけに形成されるようにしても良い。また、ミシン目（P.L.)に代えて、破断部、薄肉部（減肉部）等の折り目を形成しても良い。

図４は、本発明に係る積層正負極板３００を示す説明図である。なお、図４(a)はその正面図であり、同(b)はそのＡ−Ａ断面図である。
この積層正負極板３００は、電池組立に必要枚数の正極板（Ｐ）及び負極板（Ｎ）を、振分けサクションローラ１３によって正極板（Ｐ）の位置決め状態を保持しながら左右交互に振り分け、集積リフタ１４で正極板（Ｐ）を受け・下降しながら同時に左・右集積押え爪１５L,１５Rで正極板（Ｐ）を押え位置決め状態を保持しながらジグザク状に折り畳み、左・右負極板挿入アーム１６L,１６Rによって、「位置決めされた負極板（Ｎ）」を左方向または右方向から水平方向に移動させて正極板（Ｐ）上に積層し、最後に厚み方向に沿ってテープ（Ｔ）で４箇所固定したものである。

図５は、正極板用シート材（P.S.)を送り出してから正極板間を熱溶着し始めるまでの本発明の正負極板積層装置１００の動作を示す説明図である。
上述した通り、この正負極板積層装置１００では、正極板（Ｐ）および負極板（Ｎ）は一度位置決めされた後、積層されるまでの間、常時その回動が拘束され（常時フリーの状態が抑制され）、正極板（Ｐ）と負極板（Ｎ）が積層ズレなく生産効率良く積層されるように構成されている。以下、正極板用シート材（P.S.)を送り出してから正極板間を熱溶着し始めるまでの工程について簡単に説明する。説明の便宜上、正極板（Ｐ）に対し時系列順に番号を付した。

先ず、図５(a)に示すように、正極フィードローラ２が正極板用シート材（P.S.)を送り出し始める。この時、正極板P_nは位置決め板８aによって、正極板P_n-1は位置決め板８bによって、正極板P_n-2は押えローラ１０によって、正極板P_n-3は押えローラ１２によって、正極板P_n-4は振分けサクションローラ１３,１３且つ右集積押え爪１５R（図示せず）によって、それぞれ位置決めされている。

また、この時、セパレータカッタ１１によって正極板P_n-3と正極板P_n-2との間の溶着部（Ｈ）は切断され、正極板P_n-3は、本積層正負極板において最後に折り畳まれる正極板（Ｐ）となり、一方、正極板P_n-2は次の積層正負極板において最初に折り畳まれ積層される正極板（Ｐ）となる。

また、この時、溶着ヒータ７およびミシン針９はセパレータ（Ｓ）から離れた状態にある。溶着ヒータ７は、中央にヒータ７aと、その両側に２本の押え棒７bを備えた構造である。正極板間のセパレータ（Ｓ）の溶着は、後述するように、上下に配設された２個のヒータ７aによって行われ、押え棒７bはヒータ７aがセパレータ（Ｓ）を溶融する間、隣接正極板（Ｐ,Ｐ）の隣接端部を挟んで隣接正極板（Ｐ,Ｐ）の位置決め状態を保持する（回動を拘束する）。また、押え棒７c,７cは、溶着ヒータ７からヒータ７aを除いた構造で、溶着ヒータ７と協働して先行する隣接正極板（Ｐ,Ｐ）の隣接端部を挟んでその隣接正極板（Ｐ,Ｐ）の位置決め状態を保持する。

図５(b)は、正極フィードローラ２が正極板用シート材（P.S.)を所定の長さだけ送り出した状態を示している。この状態においても、コンベア上の全ての正極板（Ｐ）は位置決めされた状態にある。なお、正極板P_n-3は、振分けサクションローラ１３によって吸引されて且つ左集積押え爪１５L（図示せず）によって押えられて位置決めされた状態にある。また、溶着ヒータ７およびミシン針９はセパレータ（Ｓ）から離れた状態にある。

図５(c)は、押え棒７b,７bが正極板用シート材（P.S.）の端部を挟んで正極カッタ３が正極板用シート材（P.S.）を切断して正極板P_n+1を作成する状態を示している。切断後、ヒータ７aが正極板P_nおよび正極板P_n+1との間のセパレータ（Ｓ）を溶着する。この時、正極板P_n+1は押え棒７bおよび正極板フィードローラ６によって、正極板P_nは押え棒７b,７cによって、正極板P_n-1は押え棒７cによってそれぞれ位置決めされている。また、正極板P_n-2は押えローラ１０によって位置決めされている。

また、これら被覆正極板列P_n+1,P_n,P_n-1,P_n-2が位置決めされた状態において、ミシン針９が溶着部（Ｈ）にミシン目を形成する。

図６は、正極板間を熱溶着し終えてから次に熱溶着し終えるまでの本発明の正負極板積層装置１００の動作を示す説明図である。
図６(a)は、２つのヒータ７aが上下方向からセパレータ（Ｓ）を当接・加熱し、両側の押え棒７bが正極板P_nおよび正極板P_n+1の隣接端部を押えたまま正極板が所定区間（ピッチ）移動する状態を示している。この時、正極板P_nのもう一方の端部は押え棒７cによって、正極板P_n-1は押え棒７cおよび押えローラ１０によって位置決め状態が保持される。また、正極板P_n-2は押えローラ１２および振分けサクションローラ１３によって位置決め状態が保持される。

図６(b)は、溶着ヒータ７が初期位置に戻る状態を示している。この場合、正極板P_n+1は位置決め板８aによって、正極板P_nは位置決め板８bによってそれぞれ位置決めされている。また、正極板P_n-1は押えローラ１０によって、正極板P_nは押えローラ１２及び振分けサクションローラ１３によってそれぞれ位置決めされている。
この時、所定の長さの正極板用シート材（P.S.)が正極フィードローラ２によって送りだされ、正極板フィードローラ６によって位置決めされている。

図６(c)は、新たな正極板P_n+2が切り出され、そして溶着ヒータ７が極板間に溶着し始める状態を示している。この時、ミシン針９によって溶着部（Ｈ）にミシン目が形成される。
正極板P_n+2は正極板フィードローラ６及び押え棒７bによって、正極板P_n+1は押え棒７b,７cによって、正極板P_nは押え棒７cによって、正極板P_n-1は押えローラ１０によって、正極板P_n-2は押えローラ１２及び振分けサクションローラ１３によってそれぞれ位置決めされている。

図６(d)は、図６(a)と同様に、２つのヒータ７aが上下方向からセパレータ（Ｓ）を当接・加熱し、両側の押え棒７bが正極板P_n+1および正極板P_n+2の隣接端部を押えたまま正極板が所定区間（ピッチ）移動する状態を示している。この時、正極板P_n+1のもう一方の端部は押え棒７cによって、正極板P_nは押え棒７c及び押えローラ１０によってそれぞれ位置決め状態が保持される。また、正極板P_n-1は押えローラ１２及び振分けサクションローラ１３によって、正極板P_n-2は振分けサクションローラ１３および右集積押え爪１５R（図示せず）によってそれぞれ位置決め状態が保持される。

このように、正極板（Ｐ）は、正極板用シート材（P.S.)から切り出されセパレータ（Ｓ）で被覆されてから振分けサクションローラ１３によって左右に振り分けられるまでの間、正極板フィードローラ６、押え棒７b、押え棒７c、位置決め板８a,８b、押えローラ１０、１２あるいは振分けサクションローラ１３の何れかによって好適に位置決めされ或いは位置決め状態が保持されている。

図７は、本発明に係る振分けサクションローラ、集積リフタ、集積押え爪および負極板挿入アームを示す説明図である。
振分けサクションローラ１３は、上述した通り、二つのローラ１３L,１３Rから構成され、各ローラは２重円筒構造を成す。外筒13-1L,13-1Rは回転することが出来るが、内筒13-2L,13-2Rは回転することが出来ない構造となっている。外筒には貫通孔13-3L,13-3Rが放射状かつ等間隔に複数形成され、内筒にはバキューム流路13-4L,13-4Rがそれぞれ形成されている。従って、ローラ出口部近傍から1/4円弧に及ぶ範囲（例えば８０°＜θ_L,θ_R＜１６０°）に対応する外筒13-1L,13-1R面は吸引面となり、そこを通過する正極板（Ｐ）は何れかの吸引面に吸引され左右交互に振り分けられる。

集積リフタ１４は、正極板（Ｐ）及び負極板（Ｎ）を受ける軸方向に移動可能な受台である。積層した正負極板のズレを防止するために、内部にバキューム流路が形成され、受け面には吸引口が形成され、積層した正負極板を吸引することが出来るように構成されている。

また、集積リフタ１４は、正極板（Ｐ）を受ける際は下降しながら受け、一方、負極板（Ｎ）を受ける際は、正極板（Ｐ）の厚み分だけ下降して受けるように構成されている。

左・右押え爪１５L,１５Rは、図８に示すように、積層した正負極板を押える固定手段であると共に、折り畳まれる正極板（Ｐ）がミシン目（折り目）を境に折れるようにするガイドとしても機能する。

左負極板挿入アーム１６Lは、位置決め状態が保持されるように負極板（Ｎ）を吸引しながら集積リフタ１４上に折り畳まれた正極板（Ｐ）上に積層する。そのため、内部にバキューム流路が形成され、表面には吸引口が形成されている。なお、右負極板挿入アーム1６Rについても同様な構造である。

このように、正極板（Ｐ）は、振分けサクションローラ１３によってミシン目（折り目）を支点にして左右交互に振り分けられた後、何れかのローラによって吸引されながら、集積リフタ１４で受けながら、そして左・右集積押え爪１５L,１５Rによって押え且つガイドされながら、ミシン目を支点に正確に折り畳まれるようになる。一方、負極板（Ｎ）は左・右負極板挿入アーム１６L,１６Rによってその位置決め精度が保持されるように正極板（Ｐ）上に正確に置かれる。従って、上記正負極板積層装置１００によれば、正負極板の積層ズレを抑制しながら生産効率良く積層することが可能となる。

本発明の極板の積層方法及びその装置は、正極板と負極板の積層構造を有する電池の製造方法に適用可能である。

Claims (12)

1. セパレータを介して正極板と負極板を交互に積層する積層方法であって、
   前記セパレータで被覆・位置決めし隣接極板間に溶着部を形成した被覆極板列を、常に搬送方向に直交する方向に圧接して送り出しながら前記溶着部に折り目を形成し、前記被覆極板列の搬送方向を鉛直方向に変換して両横方向から吸引手段によって極板毎交互に吸引して左右交互に振り分け前記折り目を支点にジグザク状に折り畳みながら、前記隣接極板間に「位置決めされた異極板」を両横方向から交互に挿入して正負極板を交互に積層することを特徴とする正負極板の積層方法。
2. 前記被覆極板列を左右ローラで圧接して送り出しながら、該左右ローラの出口近傍から1/4円弧以内に前記被覆極板列を左右交互に吸着させて該被覆極板列を左右交互に振り分ける請求項１に記載の正負極板の積層方法。
3. 前記被覆極板列をジグザク状に折り畳む際、受台に既に着地または積層された極板を固定手段で位置決めする請求項１に記載の正負極板の積層方法。
4. 前記折り目はミシン目である請求項１に記載の正負極板の積層方法。
5. 前記溶着部を形成する溶着手段は、隣接極板の隣接端部を押えながら該隣接極板と伴に移動して前記隣接極板間を溶着する請求項１に記載の正負極板の積層方法。
6. 前記溶着手段が元の位置へ戻る間、位置決め手段によって極板を位置決めする請求項５に記載の正負極板の積層方法。
7. セパレータを介して正極板と負極板を交互に積層する積層装置であって、
   前記セパレータで被覆・位置決めし隣接極板間に溶着部を形成した被覆極板列に対し、常に搬送方向に直交する方向に圧接して送り出す圧接送り手段と、前記溶着部に折り目を形成する折り目形成手段と、前記被覆極板列の搬送方向を鉛直方向に変換して両横方向から交互に吸引することにより左右交互に振り分ける振分け手段と、前記折り目を支点にジグザク状に折り畳む折り畳み手段と、前記隣接極板間に「位置決めされた異極板」を両横方向から交互に挿入して正負極板を交互に積層する異極板挿入手段とを具備したことを特徴とする正負極板の積層装置。
8. 前記振分け手段は、出口近傍から1/4円弧以内に前記被覆極板列を左右交互に吸着して該被覆極板列を左右交互に振り分ける左右ローラである請求項７に記載の正負極板の積層装置。
9. 前記被覆極板列をジグザク状に折り畳む際、受台に既に着地または積層された極板を位置決めする固定手段を備える請求項７に記載の正負極板の積層装置。
10. 前記折り目形成手段はミシン目を形成する請求項７に記載の正負極板の積層装置。
11. 隣接極板の隣接端部の極板を押えながら該隣接極板と伴に移動して前記隣接極板間を溶着する溶着手段を備える請求項７に記載の正負極板の積層装置。
12. 前記溶着手段が元の位置へ戻る間、極板を位置決めする位置決め手段を備える請求項１１に記載の正負極板の積層装置。

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