JP5417904B2 - 搬送装置および搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、搬送装置および搬送方法に関する。

リチウムイオン二次電池の生産プロセスは、切断工程、搬送工程および積層工程を有する。切断工程においては、コイル状の素材板を、切断装置によって順次切断し、電極材料（正極電極、負極電極およびセパレータ）の積層体が、形成される。搬送工程においては、搬送装置によって、各積層体が積層装置のマガジンに供給される。積層装置においては、各積層体から正極板、セパレータをおよび負極板が、順次取り出され、交互に積層される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−５０５８３号公報

電極材料は、積層工程における作業効率を考慮すると、積層装置に供給する前に、位置決めされた状態で保持されていることが必要である。しかし、電極材料は、薄い材料で形成されており、コシが無く、取り扱いが困難であり、位置決めする際の作業効率に問題を有している。また、搬送中に電極材料のずれが生じる虞もある。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、良好な作業性を有し、かつ、搬送中における電池の電極材料のずれが防止される搬送装置および搬送方法を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

本発明の搬送装置は、搬送治具と、第１および第２の位置決め部材と、第１および第２の保持部材とを有する。搬送治具は、投入された、電池の電極材料が、自重によって滑り落ちる傾斜した載置面を有する。第１および第２の位置決め部材は、滑り落ちる電極材料の隣り合う二辺とそれぞれ当接する。第１および第２の保持部材は、第１および第２の位置決め部材にそれぞれ対向して配置され、電極材料の二辺と相対する他の二辺を押圧して電極材料を保持する。前記載置面は、前記第１および第２の位置決め部材および前記第１および第２の保持部材の位置を維持した状態で、昇降自在に構成される。電極材料は、第１および第２の位置決め部材と第１および第２の保持部材とによって位置決めされた状態で保持されつつ搬送され、搬送後、前記搬送治具から取り出される際に、前記第１および第２の位置決め部材ならびに前記第１および第２の保持部材の位置が維持された状態で上昇される。

本発明の搬送方法は、投入工程と、当接工程と、保持工程と、電極材料搬送工程と、電極材料上昇工程と、を有する。投入工程は、投入された電極材料が、搬送治具の傾斜した載置面を自重によって滑り落ちる。当接工程は、滑り落ちる電極材料の隣り合う二辺が、第１および第２の位置決め部材とそれぞれ当接する。保持工程は、第１および第２の位置決め部材にそれぞれ対向して配置された第１および第２の保持部材が、電極材料の二辺と相対する他の二辺を押圧して電極材料を保持する。電極材料搬送工程は、前記第１および第２の位置決め部材と前記第１および第２の保持部材とによって位置決めされた状態で前記電極材料を保持しつつ搬送する。電極材料上昇工程は、前記電極材料を搬送後、前記搬送治具から取り出す際に、前記第１および第２の位置決め部材ならびに前記第１および第２の保持部材の位置を維持した状態で、前記電極材料を上昇させる。

本発明の搬送装置および搬送方法によれば、電池の電極材料は自重によって位置決めされるため、作業効率が良好である。また、電池の電極材料は、位置決めされた状態で保持されるため、搬送中における電池の電極材料のずれが防止される。つまり、良好な作業性を有し、かつ、搬送中における電池の電極材料のずれが防止される搬送装置および搬送方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る搬送装置を説明するための平面図である。 図１に示される搬送装置を説明するための斜視図である。 本発明の実施の形態に係る搬送方法を説明するためのフローチャートである。 図３のフローチャートに示される押圧ピン移動工程およびワーク投入工程を説明するための斜視図である。 図３のフローチャートに示されるワーク当接工程を説明するための斜視図である。 図３のフローチャートに示されるワーク保持工程を説明するための斜視図である。 図３のフローチャートに示されるワーク上昇工程およびワーク取出し工程を説明するための側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、同様の部材には、同一の符号を用いた。

図１は、本発明の実施の形態に係る搬送装置を説明するための平面図である。

図１に示される搬送装置１００は、切断装置２００から供給されるワーク５１を、積層装置３００に搬送するために使用される。

切断装置２００は、ワーク材料５０を切断加工し、搬送装置１００に供給される矩形状のワーク５１を形成するために使用される。ワーク材料５０は、ロール状に巻き回された電極材料からなる。電極材料は、例えば、リチウムイオン二次電池の正極電極や負極電極である。

積層装置３００は、所定の場所にワーク５１を逐次載置し、積層するために使用され、多関節（多軸）式のロボットアーム３１０と、ロボットアームに取付けられ、搬送されるワーク５１を把持するハンド（ワークを受け取る手段）３２０と、搬送されてくるワーク５１が設置されるマガジン３３０と、を有する。なお、マガジン３３０は、後述の上部プレート１０ａを上昇させるための駆動シャフトを有する。

次に、搬送装置１００を説明する。図２は、図１に示される搬送装置を説明するための斜視図である。

搬送装置１００は、搬送治具１０、位置決め機構２０、保持機構３０、および傾斜角調節機構４０を有する。

搬送治具１０は、上部プレート１０ａと、上部プレート１０ａの背面に位置し、上部プレート１０ａを支持する下部プレート１０ｂと、を有する。上部プレート１０ａは、切断装置２００から供給されるワーク５１が投入される載置面を有する。載置面は、その表面が滑らかな矩形状であり、投入されたワーク５１が自重によって滑り落ちるように傾斜している。

また、載置面は、位置決め機構２０および保持機構３０の位置を維持した状態で、昇降自在に構成されている。そのため、ワーク５１を、切断装置２００から積層装置３００のマガジン３３０に搬送した後、積層装置３００のハンド３２０によってワーク５１を搬送治具１０から取り出す際に、ワーク５１を上昇させることができる。この場合、載置面のワーク５１と、位置決め機構２０および保持機構３０との相対的な位置関係が変化するため、ハンド３２０と、位置決め機構２０および保持機構３０との干渉を避けることが可能である。なお、下部プレート１０ｂには、マガジン３３０の駆動シャフトが貫通される開口部が形成されている。

位置決め機構２０は、投入されたワーク５１を位置決めするために使用され、第１位置決めピン（第１および第２の位置決め部材の一方）２０ａおよび第２位置決めピン（第１および第２の位置決め部材の他方）２０ｂを有する。第１および第２位置決めピン２０ａ，２０ｂは、表面が滑らかな円柱状の部材からなり、下部プレート１０ｂにおける隣り合う二辺に沿って配置され、自重によって滑り落ちるワーク５１の隣り合う二辺と当接するように位置決めされる。つまり、ワーク５１は自重によって位置決めされるため、作業効率が良好である。

なお、第１位置決めピン２０ａは、ワーク５１の一方の長辺（一辺）と当接することにより、一方向についてワーク５１を位置決めする。第２位置決めピン２０ｂは、第１位置決めピン２０ａが当接する長辺と隣接する短辺（一辺と隣接する他辺）と当接することにより、上記一方向と直交する方向について位置決めする。

また、第１および第２位置決めピン２０ａ，２０ｂは、上部プレート１０ａに配置される切欠き部あるいは開口部を介して、上方に突出している。

保持機構３０は、ワーク５１を第１および第２位置決めピン２０ａ，２０ｂに向かって押圧し、ワークを保持するために使用され、第１押圧ピン（第１および第２の保持部材の一方）３１ａ、第２押圧ピン（第１および第２の保持部材の他方）３１ｂ、第１スライド機構（駆動手段）３２ａおよび第２スライド機構（駆動手段）３２ｂを有する。

第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂは、表面が滑らかな円柱状の部材からなり、下部プレート１０ｂに連結される第１スライド機構３２ａおよび第２スライド機構３２ｂに配置される。第１押圧ピン３１ａは、第１位置決めピン２０ａと相対するように位置決めされ、第１位置決めピン２０ａに当接するワーク５１の長辺に相対する他方の長辺を、押圧自在に設定される。第２押圧ピン３１ｂは、第２位置決めピン２０ｂと相対するように位置決めされ、第２位置決めピン２０ｂに当接するワーク５１の短辺に相対する他方の短辺を、押圧自在に設定される。

第１スライド機構３２ａは、第１押圧ピン３１ａを、搬送治具１０の載置面から離間自在に構成される。第２スライド機構３２ｂは、第１スライド機構３２ａの移動方向に対して直交する方向に移動するように配置され、第２押圧ピン３１ｂを、搬送治具１０の載置面から離間自在に構成される。

したがって、投入されたワーク５１を、第１および第２位置決めピン２０ａ，２０ｂによって位置決めし、第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂによってワーク５１を押圧することで、ワーク５１が保持される。つまり、ワーク５１は、位置決めされた状態で保持されるため、搬送中におけるワークのずれが防止される。

一方、ワーク５１の投入前に、第１スライド機構３２ａおよび第２スライド機構３２ｂによって第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂを搬送治具１０の載置面から離間させる場合、ワークの投入時、搬送治具１０の載置面の近傍に、第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂが存在しないため、投入されるワーク５１と、第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂとの干渉を防止することができる。

なお、第１および第２スライド機構３２ａ，３２ｂは、ナットとボルトの螺合構造と、駆動源としてのバネの付勢力とを利用しているが、特に限定されない。例えば、エアーシリンダやサーボモータを、駆動源として適用することも可能である。

傾斜角調節機構（傾斜角調節手段）４０は、搬送治具１０全体を傾斜させて、載置面の傾斜角を調節するために使用され、複数の棒状部材４２と、棒状部材４２が固定される基部４４とを有する。棒状部材４２は、その長さが調節自在であり、搬送治具１０の下部プレート１０ｂの背面に配置されており、搬送治具１０の載置面の水平面に対する傾斜角を変化させることが可能である。したがって、ワークの物性（例えば、摩擦抵抗）や重量が変化しても、載置面の傾斜角を調節することによって、ワークを自重によって滑り落し、第１および第２の位置決めピンに当接させることが可能である。つまり、多様なワークに適用することが容易である。

傾斜角調節機構は、上記構成に限定されず、例えば、上部プレート１０ａと下部プレート１０ｂとの間に複数のエアバッグを配置し、それぞれのエアバッグの空気圧を調節することにより、傾斜角を変化させることも可能である。

次に、本実施の形態に係る搬送方法を説明する。

図３は、本実施の形態に係る搬送方法を説明するフローチャート、図４は、図３のフローチャートに示される押圧ピン移動工程およびワーク投入工程を説明するための斜視図、図５は、図３のフローチャートに示されるワーク当接工程を説明するための斜視図、図６は、図３のフローチャートに示されるワーク保持工程を説明するための斜視図、図７は、図３のフローチャートに示されるワーク上昇工程およびワーク取出し工程を説明するための側面図である。

本実施の形態の搬送方法は、傾斜角調節工程、押圧ピン移動工程、ワーク投入工程、ワーク当接工程、ワーク保持工程、ワーク搬送工程、ワーク上昇工程およびワーク取出し工程を有する。

傾斜角調節工程（ステップＳ１０１）においては、搬送治具の載置面の傾斜角が調節される。これにより、ワークの物性（例えば、摩擦抵抗）や重量が変化しても、ワークを自重によって円滑に滑り落ちるように設定される。これにより、多様なワークに適用することが容易となる。なお、傾斜角調節工程は、例えば、ワークが変化する際のみに実施される。

押圧ピン移動工程（ステップＳ１０２）においては、図４に示されるように、第１および第２スライド機構３２ａ，３２ｂによって、第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂが搬送治具１０の載置面から離間するように駆動され、退避する。

ワーク投入工程（ステップＳ１０３）においては、図４に示されるように、ロール状に巻き回されたワーク材料５０を板状に切断加工して得られるワーク５１が、搬送治具１０に投入される。この際、第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂは、押圧ピン移動工程において第１および第２押圧ピンが搬送治具の載置面から離間されるため、ワークの投入時、搬送治具の載置面の近傍に、第１および第２押圧ピンが存在しないため、投入されるワークと、第１および第２押圧ピンとの干渉を防止することができる。

ワーク当接工程（ステップＳ１０４）においては、投入されたワーク５１は、図５に示されるように、自重により、搬送治具１０の傾斜した載置面に沿って滑り落ち、第１および第２位置決めピン２０ａ，２０ｂに当接し、位置決めされる。したがって、作業効率が良好である。

ワーク保持工程（ステップＳ１０５）においては、図６に示されるように、第１および第２スライド機構３２ａ，３２ｂにより、第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂがワーク５１に向かって駆動され、ワーク５１を押圧して保持される。

押圧ピン移動工程（ステップＳ１０２）〜ワークの保持工程（ステップＳ１０５）が適宜繰返され、所定枚数のワーク５１が、搬送治具１０の載置面に積層されると、ワークの搬送工程（ステップＳ１０６）に進むことになる。

ワーク搬送工程（ステップＳ１０６）においては、積層されたワーク５１が搬送治具１０によって、積層装置３００に向かって搬送される。この際、ワーク５１は、第１および第２位置決めピン２０ａ，２０ｂおよび第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂによって、位置決めされた状態で保持されるため、搬送中におけるワークのずれが防止される。なお、搬送治具１０の搬送は、作業者あるいはロボットにより実行される。

ワーク上昇工程（ステップＳ１０７）においては、ワーク５１が積層装置３００のマガジン３３０に配置されると、図７に示されるように、マガジン３３０の駆動シャフト３３２が上昇し、下部プレート１０ｂの開口部を経由して上部プレート１０ａと当接する。この結果、上部プレート１０ａは、駆動シャフト３３２に同伴されて上昇する。

第１および第２位置決めピン２０ａ，２０ｂおよび第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂは、下部プレート１０ｂに配置されているため、その位置は維持される。また、上部プレート１０ａは、ワーク５１が積層された載置面を有する。つまり、第１および第２位置決めピン２０ａ，２０ｂおよび第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂの位置を維持した状態で、ワーク５１が上昇する。これにより、載置面のワーク５１と、第１および第２位置決めピン２０ａ，２０ｂおよび第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂとの相対的な位置関係が変化するため、積層装置３００のハンド３２０と、第１および第２位置決めピン２０ａ，２０ｂおよび第１および第２押圧ピン３１ａ，３１ｂとの干渉を避けることが可能である。

なお、駆動シャフト３３２は、搬送治具１０に積載された最上位のワーク５１の高さが、一定になるように、上部プレート１０ａの上昇を制御する。つまり、上部プレート１０ａは、搬送治具１０に残っているワーク５１の枚数に応じて上昇する。これにより、積層装置３００のハンド３２０は、一定の位置で、ワーク５１を把持することが可能となる。

ワーク取出し工程（ステップＳ１０８）においては、最上位のワーク５１が、積層装置３００のハンド３２０によって把持され、搬送治具１０から取出される。

以上のように、本実施の形態に係る搬送装置においては、ワークは自重によって、第１および第２位置決めピンと当接し、位置決めされるため、作業効率が良好である。また、投入されたワークを位置決めした後で、第１および第２押圧ピンによってワークを押圧することで、ワークが保持される。つまり、ワークは、位置決めされた状態で保持されるため、搬送中におけるワークのずれが防止される。したがって、良好な作業性を有し、かつ、搬送中におけるワークのずれが防止される搬送装置を提供することができる。

搬送治具の載置面の傾斜角を変化させる傾斜角調節機構を有するため、ワークの物性（例えば、摩擦抵抗）や重量が変化しても、載置面の傾斜角を調節することによって、ワークを自重によって滑り落し、第１および第２の位置決めピンに当接させることが可能である。つまり、多様なワークに適用することが容易である。

載置面は、第１および第２位置決めピンおよび第１および第２押圧ピンの位置を維持した状態で、昇降自在に構成されている。そのため、ワークを搬送後、搬送治具から取り出す際にワークを上昇させることで、載置面のワークと、第１および第２位置決めピンおよび第１および第２押圧ピンとの相対的な位置関係が変化するため、積層装置のハンドと、第１および第２位置決めピンおよび第１および第２押圧ピンとの干渉を避けることが可能である。

ワークの投入前に、第１および第２押圧ピンを搬送治具の載置面から離間させる第１および第２スライド機構を有し、ワークの投入時、搬送治具の載置面の近傍に、第１および第２押圧ピンが存在しないため、投入されるワークと、第１および第２押圧ピンとの干渉を防止することができる。

本実施の形態に係る搬送方法においては、ワーク当接工程において、ワークは自重によって、第１および第２位置決めピンと当接し、位置決めされるため、作業効率が良好である。また、ワーク保持工程において、位置決めされているワークが、第１および第２押圧ピンによって押圧されて保持される。つまり、ワークは、位置決めされた状態で保持されるため、搬送中におけるワークのずれが防止される。したがって、良好な作業性を有し、かつ、搬送中におけるワークのずれが防止される搬送方法を提供することができる。

また、ワーク投入工程の前に位置する傾斜角の調節工程において、搬送治具の載置面の傾斜角が調節されるため、ワークの物性（例えば、摩擦抵抗）や重量が変化しても、載置面の傾斜角を調節することによって、ワークを自重によって滑り落し、第１および第２の位置決めピンに当接させることが可能である。つまり、多様なワークに適用することが容易である。

また、ワークを搬送後、搬送治具から取り出す際のワーク上昇工程において、第１および第２位置決めピンおよび第１および第２押圧ピンの位置を維持した状態で、ワークが上昇する。これにより、載置面のワークと、第１および第２位置決めピンおよび第１および第２押圧ピンとの相対的な位置関係が変化するため、積層装置のハンドと、第１および第２位置決めピンおよび第１および第２押圧ピンとの干渉を避けることが可能である。

ワーク投入工程の前に位置する押圧ピン移動工程において、第１および第２押圧ピンが搬送治具の載置面から離間されるため、ワークの投入時、搬送治具の載置面の近傍に、第１および第２押圧ピンが存在しないため、投入されるワークと、第１および第２押圧ピンとの干渉を防止することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。

例えば、第１および第２位置決めピンは、直交する二辺に沿って配置されている。しかし、二辺のなす角度は、直交する場合に限定されず、ワークの形状に応じて適宜変更することができる。

位置決めピンおよび押圧ピンは、一辺につき２本配置されているが、特に当該本数に限定されない。位置決めピンおよび押圧ピンの形状も、円柱状に限定されない。

搬送治具の載置面は、ワークが自重によって円滑に滑り落ちる形状であれば、特に、限定されない。また、搬送治具の載置面は、ワークを並列に複数配置可能とすることもできる。

１０ 搬送治具、
１０ｂ 下部プレート、
１０ａ 上部プレート、
２０ 位置決め機構、
２０ａ 第１位置決めピン（第１および第２の位置決め部材の一方）、
２０ｂ 第２位置決めピン（第１および第２の位置決め部材の他方）、
３０ 保持機構、
３１ａ 第１押圧ピン（第１および第２の保持部材の一方）、
３１ｂ 第２押圧ピン（第１および第２の保持部材の他方）、
３２ａ 第１スライド機構（駆動手段）、
３２ｂ 第２スライド機構（駆動手段）、
４０ 傾斜角調節機構（傾斜角調節手段）、
４２ 棒状部材、
４４ 基部、
５０ ワーク材料、
５１ ワーク、
１００ 搬送装置、
２００ 切断装置、
３００ 積層装置、
３１０ ロボットアーム、
３２０ ハンド、
３３０ マガジン、
３３２ 駆動シャフト。

Claims (6)

1. 投入された、電池の電極材料が、自重によって滑り落ちる傾斜した載置面を有する搬送治具と、
   滑り落ちる前記電極材料の隣り合う二辺とそれぞれ当接する第１および第２の位置決め部材と、
   前記第１および第２の位置決め部材にそれぞれ対向して配置され、前記電極材料の二辺と相対する他の二辺を押圧して前記電極材料を保持する第１および第２の保持部材と、を有し、
   前記載置面は、前記第１および第２の位置決め部材および前記第１および第２の保持部材の位置を維持した状態で、昇降自在に構成され、
   前記電極材料は、前記第１および第２の位置決め部材と前記第１および第２の保持部材とによって位置決めされた状態で保持されつつ搬送され、搬送後、前記搬送治具から取り出される際に、前記第１および第２の位置決め部材ならびに前記第１および第２の保持部材の位置が維持された状態で上昇されることを特徴とする搬送装置。
2. 前記搬送治具の載置面の傾斜角を調節するための傾斜角調節手段を、さらに有することを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記電極材料の投入前において、前記第１および第２の保持部材を、前記載置面から離間させる駆動手段を、さらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の搬送装置。
4. 前記第１および第２の保持部材は、前記傾斜した載置面の上側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
5. 投入された、電池の電極材料が、搬送治具の傾斜した載置面を自重によって滑り落ちる電極材料投入工程と、
   滑り落ちる前記電極材料の隣り合う二辺が、第１および第２の位置決め部材とそれぞれ当接する電極材料当接工程と、
   前記第１および第２の位置決め部材にそれぞれ対向して配置された第１および第２の保持部材が、前記電極材料の二辺と相対する他の二辺を押圧して前記電極材料を保持する電極材料保持工程と、
   前記第１および第２の位置決め部材と前記第１および第２の保持部材とによって位置決めされた状態で前記電極材料を保持しつつ搬送する電極材料搬送工程と、
   前記電極材料を搬送後、前記搬送治具から取り出す際に、前記第１および第２の位置決め部材ならびに前記第１および第２の保持部材の位置を維持した状態で、前記電極材料を上昇させる電極材料上昇工程と、
   を有することを特徴とする搬送方法。
6. 前記第１および第２の保持部材は、前記電極材料を上側から押圧することを特徴とする請求項５に記載の搬送方法。

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