JP5684635B2 - 袋詰電極の製造装置、および袋詰電極の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、袋詰電極の製造装置、および袋詰電極の製造方法に関する。

一対のセパレータの間に電極を袋詰してなる袋詰電極が知られている（特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の技術にあっては、ワークを止めてから、一対のセパレータ同士を溶着している。

２００７−３２９１１２号公報

特許文献１に記載の技術にあっては、ワークを止めてから、一対のセパレータ同士を溶着しているの、サイクルタイムが長くなるという問題がある。

本発明の目的は、一対のセパレータの間に電極を袋詰するのに要するサイクルタイムを短縮して、袋詰電極の製造の効率化を図り、もって、電池全体の製造の効率化に寄与し得る、袋詰電極の製造装置、および袋詰電極の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の袋詰電極の製造装置は、一対のセパレータの間に電極が挟まれた袋詰電極を製造する製造装置である。この製造装置は、前記電極および前記一対のセパレータを搬送しながら搬送方向の前端側から順次重ねる搬送部と、前記搬送方向と交差する方向に位置する前記一対のセパレータの側方縁同士を接合する接合部と、前記搬送部、および前記接合部の作動を制御する制御部と、を有している。そして、前記制御部は、前記ワークの搬送速度との相対速度差がゼロに近づくように前記接合部を移動させながら行う接合を搬送方向の前端側から複数回繰り返して行う。

上記目的を達成するための本発明の袋詰電極の製造方法は、一対のセパレータの間に電極が挟まれた袋詰電極を製造する製造方法である。この製造方法にあっては、前記一対のセパレータの側方縁同士を接合する接合部を、前記ワークの搬送速度との相対速度差がゼロに近づくように移動させながら行う接合を搬送方向の前端側から複数回繰り返して行う。

本発明によれば、セパレータを搬送しながら、順次、前端側から複数回接合するので、セパレータの口開きを防止しつつ、工程時間を短縮することができる。また、ワークにシワを生じさせることなく、良好な接合を行うことができる。

図１（Ａ）は、袋詰電極の一例を示す図、図１（Ｂ）は、電極および一対のセパレータを搬送しながら搬送方向の前端側から順次重ねる様子を模式的に示す斜視図である。 図２（Ａ）（Ｂ）は、図１に２点鎖線によって囲まれた部位２を拡大して示す図であり、一対のセパレータ同士を接合する「前端」の位置の説明に使用する説明図である。 袋詰電極の製造装置の要部を示す構成図である。 袋詰電極の製造装置の制御系を示すブロック図である。 図５（Ａ）は、第１の接合部を示す平面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿う断面図、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）の５Ｃ−５Ｃ線に沿う断面図であり、セパレータの側方縁同士における前端を接合する１回目の接合動作時の状態を示す図である。 図６（Ａ）は、第２の接合部を示す平面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図である。 第１の接合部によって、セパレータの側方縁同士を接合する２回目以降の接合動作時の状態を示す図である。 第１の接合部における押さえ部の形状を拡大して示す断面図である。 図９（Ａ）は、接合ヘッドがワークに対して接近移動する前の状態を示す図、図９（Ｂ）は、接合ヘッドがワークに対して接近移動して押さえ部がワークに接触した状態を示す図である。 図１０（Ａ）は、押さえ部がワークに接触して前進位置から後退位置まで後退移動し、接合チップの先端がワークに接触した状態を示す図、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の状態から接合ヘッドがワークに対して離反移動することによって、押さえ部がワークを押さえたままの状態で、接合チップの先端がワークから離反した状態を示す図である。 図１１（Ａ）〜（Ｈ）は、第１の接合部における押さえ部の往復移動の動作を模式的に示す図である。 図１２（Ａ）〜（Ｇ）は、第１の接合部における１回目の接合動作を模式的に示す図である。 円柱回転体によって搬送されるワークの搬送速度と、複数回にわたって往復移動する第１の接合部の速度の変化を模式的に示す図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。

なお、図１（Ａ）（Ｂ）および図３に示される矢印ａは、袋詰電極２０を製造するときに電極４０および一対のセパレータ３０を搬送する搬送方向を示している。図１（Ａ）（Ｂ）および図３において図中右側が搬送方向の下流側であり、各部材における「前」といい、図中左側が搬送方向の上流側であり、各部材における「後」という。また、搬送方向と交差する方向に位置するセパレータの縁を「側方縁」といい、搬送方向に位置するセパレータの縁を「前方縁」「後方縁」という。一対のセパレータ３０の間に電極４０が挟まれた積層体であって、セパレータ３０同士の接合が終了する前の積層体を「ワークＷ」ともいう。

図１（Ａ）（Ｂ）を参照して、袋詰電極２０は、正極または負極の電極４０を一対のセパレータ３０によって袋状に包装している。本実施形態にあっては、正極を袋詰電極２０としている。電極４０は、金属箔の両面に活物質を塗布した本体部４１と、金属箔の一部から形成され他の部材と電気的に接続するタブ４２と、を備えている。セパレータ３０は、樹脂材料からなる薄膜であり、電極４０の本体部４１よりもやや大きい大きさを有している。電極４０の本体部４１のみを一対のセパレータ３０によって挟み込み、電極４０のタブ４２を外部に臨ませている。重ねられた一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合している。また、重ねられた一対のセパレータ３０の前方縁３２または後方縁３３の少なくとも一方の縁同士を接合している。図１（Ａ）に示す例では、重ねられた一対のセパレータ３０の後方縁３３同士を接合している。側方縁３１での接合点５０は例えば５点、後方縁３３での接合点５０は例えば４点である。

図２（Ａ）（Ｂ）を参照して、本明細書において、セパレータ３０同士を接合する「前端５１」の位置について説明する。セパレータ３０同士を接合する「前端５１」は、重ね合わされたセパレータ３０のいわゆる口開きを抑え得る観点から自由に設定することができ、例えば、電極４０の本体部４１に揃う位置（図２（Ａ））や、文字どおりのセパレータ３０の角部（図２（Ｂ））のほか、活物質の塗布ラインに揃う位置であってもよい。

図３を参照して、袋詰電極２０の製造装置１００は、概説すると、電極４０および一対のセパレータ３０を搬送しながら搬送方向の前端５１側から順次重ねる搬送部２００と、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する第１の接合部３００と、一対のセパレータ３０の前方縁３２また後方縁３３の少なくとも一方の縁同士を接合する第２の接合部４００と、を有している。そして、搬送部２００によって搬送されながら順次重なる一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を搬送方向の前端５１側から第１の接合部３００によって順次接合し、搬送部２００による搬送を停止した状態で一対のセパレータ３０の前方縁３２また後方縁３３の少なくとも一方の縁同士を第２の接合部４００によって接合している。図示例では、第２の接合部４００は、一対のセパレータ３０の後方縁３３同士を接合している。以下、詳述する。

搬送部２００は、一対のセパレータ３０のそれぞれを保持する一対の円柱回転体である積層ドラム２１０、２２０と、一対の積層ドラム２１０、２２０の上流側に配置された電極搬入部２３０と、一対の積層ドラム２１０、２２０の下流側に配置された複数個の下流側搬送部２４１、２４２と、を含んでいる。一対の積層ドラム２１０、２２０の間に、ワークＷを挟持するニップ部２１５を形成している。ニップ部２１５の隙間寸法は、ワークＷの厚さによって適宜調整される。電極搬入部２３０は、所定形状に形成された電極４０をニップ部２１５に接線方向に沿って送り込む。下流側搬送部２４１、２４２は、重ねられた電極４０および一対のセパレータ３０を搬送するために複数設けられている。図示例では２個の下流側搬送部２４１、２４２を設けて、下流側搬送部２４１、２４２同士の間に第２の接合部４００を配置してある。

電極搬入部２３０は、例えば、電極４０を吸着して搬送自在な吸着装置２３１と、吸着装置２３１によって搬送されてきた電極４０を支持する支持ローラ２３２と、電極４０をニップ部２１５に接線方向に沿って送り込む一対の搬入ローラ２３３とを有している。吸着装置２３１は、垂直に下降して電極４０を吸着し、電極４０の略水平状態を維持したまま上昇した後、搬送方向の下流側に移動する。搬入ローラ２３３のそれぞれは、吸着装置２３１によって搬送された電極４０に対して接近離反移動自在に設けられ、電極４０を挟み込んで回転することによって電極４０をニップ部２１５に接線方向に沿って送り込む。なお、吸着装置２３１によって吸着する電極４０の位置が、搬送方向にずれていたり、搬送方向に対して斜めにずれていたりする場合がある。電極搬入部２３０では、吸着装置２３１によって電極４０を吸着する前に、これから吸着搬送しようとする電極４０の位置ずれをセンサカメラによって予め検出している。吸着装置２３１は、電極４０を吸着した後、電極４０の姿勢を適正な姿勢に修正しながら移動する。これによって、電極４０を、適正な姿勢の状態において、ニップ部２１５に搬送する。

一対の積層ドラム２１０、２２０は、上下方向に対をなして配置され、それぞれが円柱形状を有している。一対の積層ドラム２１０、２２０は、搬送方向に直交しながら、所定の隙間を隔てて、回転軸が互いに平行に対向する態様で配置されている。積層ドラム２１０、２２０のそれぞれは、周面が、セパレータ３０を保持する保持面２１１、２２１となっている。積層ドラム２１０、２２０は、所定形状に形成されたセパレータ３０を周面上に保持しながら搬送する。積層ドラム２１０、２２０の保持面２１１、２２１における回転軸方向の幅は、セパレータ３０の幅よりも狭い。搬送部２００は、一対のセパレータ３０のそれぞれを、側方縁３１のそれぞれが保持面２１１、２２１を超えてはみ出た状態で搬送する。

積層ドラム２１０、２２０の保持面２１１、２２１にセパレータ３０を保持する手段については特に限定されないが、吸引吸着あるいは静電吸着などを適用することができる。例えば、吸引吸着式にあっては、保持面２１１、２２１は、複数の空気吸引孔を有している。これら空気吸引孔から空気を吸引することによって、セパレータ３０を保持面２１１、２２１に保持する。

一対の積層ドラム２１０、２２０は、ニップ部２１５において搬送方向の前方に向けて同方向に回転する。すなわち、上側の積層ドラム２１０は、図３において反時計回り方向に回転することによって、保持面２１１に貼り付けられたセパレータ３０をニップ部２１５に向けて搬送する。下側の積層ドラム２２０は、時計回り方向に回転することによって、保持面２２１に貼り付けられたセパレータ３０をニップ部２１５に向けて搬送する。一対の積層ドラム２１０、２２０は、回転軸に接続された積層ドラム用駆動モータ５０１によって、同期して回転駆動される。制御部５００が、積層ドラム用駆動モータ５０１の回転制御を行う。

電極搬入部２３０が、積層ドラム２１０、２２０の回転と同期して、電極４０を略水平状態に搬送してニップ部２１５に接線方向に沿って送り込む。一方、一対の積層ドラム２１０、２２０が、保持面２１１、２２１に貼り付けたセパレータ３０を回転にしたがってニップ部２１５に送り込む。これにより、搬送部２００は、電極４０および一対のセパレータ３０を搬送しながら搬送方向の前端５１側から順次重ねて積層することができる。

セパレータ３０は、図示しないセパレータロールから順次繰り出されてくる連続したセパレータ部材３４から切り出して形成している。一対の積層ドラム２１０、２２０のそれぞれには、セパレータ部材３４を積層ドラム２１０、２２０との間で挟持するタイミングローラ２１２、２２２が配置されている。制御部５００が、タイミングローラ２１２、２２２の作動を制御し、セパレータ部材３４を積層ドラム２１０、２２０に送り出すタイミングの制御を行う。上側の積層ドラム２１０の上方に上側のセパレータカッター２１３を設け、下側の積層ドラム２２０の下方に下側のセパレータカッター２２３を設けている。タイミングローラ２１２、２２２がセパレータ部材３４を積層ドラム２１０、２２０に送り出すと、セパレータ部材３４が積層ドラム２１０、２２０の保持面２１１、２２１に貼り付いて搬送される。セパレータ部材３４が所定位置まで搬送されたタイミングでセパレータカッター２１３、２２３を作動させることによって、セパレータ部材３４から所定形状のセパレータ３０が切り出される。

２個の下流側搬送部２４１、２４２は、例えば、積層ドラム２１０、２２０のニップ部２１５から送り出されるワークＷを載置して搬送する第１のコンベア２４１と、第１のコンベア２４１の下流側に配置されセパレータ３０の側方縁３１同士の接合が終了したワークＷを載置して搬送する第２のコンベア２４２から構成される。第１のコンベア２４１と第２のコンベア２４２との間に第２の接合部４００が配置されている。一対のセパレータ３０の後方縁３３同士を第２の接合部４００によって接合した後においては、第２のコンベア２４２は、製造された袋詰電極２０を、次工程の処理を行うステージに向けて搬送する。第１と第２のコンベア２４１、２４２は、例えば吸着コンベアから構成することができる。第１と第２のコンベア２４１、２４２の幅は、セパレータ３０の幅よりも狭い寸法を有し、後述する第１の接合部３００の往復移動と干渉しないようにしている（図６（Ａ）を参照）。第１と第２のコンベア２４１、２４２は、ローラに接続されたコンベア用駆動モータ５０２、５０３によって、ワークＷの搬送に同期して回転駆動される。制御部５００が、コンベア用駆動モータ５０２、５０３の回転制御を行う。なお、複数の下流側搬送部２４１、２４２としてコンベアを使用しているが、吸着ハンドなど他の搬送装置を使用してもよい。

第１の接合部３００は、重ねられた電極４０および一対のセパレータ３０を搬送する搬送路、つまりワークＷの搬送路を挟んで向かい合って、上下に一対設けてある（図５（Ｂ）（Ｃ）を参照）。第２の接合部４００も、ワークＷの搬送路を挟んで向かい合って、上下に一対設けてある。（図６（Ｂ）を参照）。対をなすセパレータ３０の両面のそれぞれから接合することになるので、片面のみから接合する場合に比べて、均一な接合状態を作り出すことができる。また、セパレータ３０の材質、特に、熱的な性質が異なるセパレータ３０を適用する場合に、接合条件の最適化のための調整が容易となる。

第１と第２の接合部３００、４００において、重ねられた一対のセパレータ３０の縁同士を接合する手段については特に限定されず、熱溶着、圧着、接着または溶接のいずれかの手段を適用することができる。本実施形態にあっては、接合は、熱溶着により行っている。樹脂製のセパレータ３０同士を簡単に接合することができるからである。

図５および図７を参照して、第１の接合部３００は、ワークＷに対して相対的に接近離反移動自在な接合ヘッド３０１を有している。接合ヘッド３０１には、セパレータ３０同士を接合する接合チップ３０２、３０３と、ワークＷを押さえる押さえ部３０４とが取り付けられている。押さえ部３０４は、接合チップ３０２、３０３の先端を越える前進位置（図９（Ａ））と、前進位置から後退する後退位置（図１０（Ａ））との間で進退移動自在に接合ヘッド３０１に取り付けられている。接合ヘッド３０１と押さえ部３０４との間には、押さえ部３０４を前進位置に向けて移動させる付勢力を押さえ部３０４に付勢する付勢部材としてのクランプバネ３０５を設けている。

かかる構成の第１の接合部３００は、接合ヘッド３０１がワークＷに対して相対的に接近移動することによって、押さえ部３０４がワークＷに接触して前進位置から後退位置まで後退移動し、接合チップ３０２、３０３の先端がワークＷに接触して接合する（図９（Ａ）（Ｂ）、図１０（Ａ）を参照）。

一方、接合チップ３０２、３０３の先端がワークＷに接触した状態から接合ヘッド３０１がワークＷに対して相対的に離反移動することによって、押さえ部３０４がワークＷを押さえたままの状態で、接合チップ３０２、３０３の先端がワークＷから離反する（図１０（Ａ）（Ｂ））。押さえ部３０４は、クランプバネ３０５の付勢力によって後退位置から前進位置まで前進移動してワークＷから離反する。

第１の接合部３００は、ワークＷの搬送方向の後方側の後方位置（図１１（Ａ）に符号Ｐ１によって示される位置）と、ワークＷの搬送方向の前方側の前方位置（図１１（Ｃ）に符号Ｐ２によって示される位置）との間を往復移動する。また、第１の接合部３００は、押さえ部３０４によってワークＷを把持する把持位置（図１２（Ｂ）に符号Ｐ３によって示される位置）と、押さえ部３０４によるワークＷの把持を解除する解除位置（図１２（Ａ）に符号Ｐ４によって示される位置）との間を上下動する。

第１の接合部３００は、ボールネジやモータなどを備える往復駆動機構５０４によって、後方位置Ｐ１と前方位置Ｐ２との間を往復駆動される。また、第１の接合部３００は、ボールネジやモータなどを備える第１の上下駆動機構５０５によって、把持位置と解除位置との間を上下駆動される。制御部５００が、往復駆動機構５０４および第１の上下駆動機構５０５の作動制御をそれぞれ行う。また、接合チップ３０２、３０３は、第１の電力供給装置５０７（図４を参照）から電力が供給されて発熱する。制御部５００が、第１の電力供給装置の制御を行い、接合チップ３０２、３０３への通電量や通電時間などを調整して、接合チップ３０２、３０３の温度を調整する。

第１の接合部３００は、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する第１の接合チップ３０２と、第１の接合チップ３０２よりも搬送方向の下流側に位置して一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する少なくとも１つ（図示例では１個）の第２の接合チップ３０３と、備えている。これら２個の接合チップ３０２、３０３においてセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する。接合されたあとのセパレータ３０は、図１（Ａ）に示すように、側方縁３１に沿って複数（図示例では５点）の接合点５０を形成している。

１回目の接合については、搬送部２００によって搬送されながら順次重なる一対のセパレータ３０の側方縁３１同士における前端５１を、下流側の第２の接合チップ３０３にまで搬送されてくる前に、上流側の第１の接合チップ３０２によって接合している（図５（Ｃ）を参照）。下流側の第２の接合チップ３０３は空打ち動作をしている。１回目の接合において前端５１の接合が終わった後の、２回目および３回目の接合については、搬送部２００によって搬送される一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を、第１接合チップ３０２および第２接合チップ３０３の両方によって接合している（図７を参照）。合計３回の接合動作を繰り返し、５点の接合点５０を形成している。

押さえ部３０４は、一対のセパレータ３０を挟みつつ接合部とともに移動するクランプ部材として機能する。クランプ部材として機能する押さえ部３０４によって一対のセパレータ３０を挟んで接合部を移動させることによって、一対のセパレータ３０を搬送することができる。

押さえ部３０４は、セパレータ３０の搬送方向の上流側に向かって広がるテーパー部分３１０を有していることが好ましい（図８を参照）。搬送されてくる電極４０やセパレータ３０の先端が押さえ部３０４に衝突して搬送不良が生じることを防止できるからである。押さえ部３０４のテーパー部分３１０における曲率半径ｒ１は積層ドラム２１０、２２０の周面における曲率半径Ｒ１よりも小さく、テーパー部分３１０の曲率を積層ドラム２１０、２２０の周面における曲率よりも大きくしてある。

なお、図８中符号Ｏは、一対の積層ドラム２１０、２２０の中心を結ぶ直線を示している。この線上にニップ部２１５を設定するのが好ましい。

押さえ部３０４は、放熱手段３２０を有していることが好ましい。接合に伴って押さえ部３０４に蓄積される熱によって、電極４０における活物質などが悪影響を受けることを防止するためである。

放熱手段３２０は、例えば、押さえ部３０４の形成材料として良熱伝導率材料を用いることによって構成したり、図示するように押さえ部３０４に接続した放熱フィン３２１によって構成したりすることができる。押さえ部３０４を良熱伝導率材料、例えば、アルミなどの材料から形成するだけで、押さえ部３０４の放熱の効率を簡単に高めることができる。放熱手段３２０として放熱フィン３２１を用いることによって、押さえ部３０４の放熱の効率を一層高めることができる。

押さえ部３０４は、放熱手段３２０の周囲に熱逃がし用の空間３２２が形成されていることが好ましい。第１の接合部３００が移動することによって空気の流れを生じさせ、放熱手段３２０から放熱した熱の拡散を図ることによって、押さえ部３０４の放熱の効率を高めることができるからである。

押さえ部３０４は、第１と第２の接合チップ３０２、３０３のそれぞれを囲むように配置され接合チップ３０２、３０３を外方に臨ませる開放口３２３を備える壁部材３２４から形成することが好ましい（図５（Ａ）を参照）。壁部材３２４をコの字型に配置することによって、セパレータ３０を押さえ付けるという押さえ部３０４本来の機能を維持したまま、熱を逃がし易くして押さえ部３０４の放熱性を確保できるからである。

図６を参照して、第２の接合部４００は、第１の接合部３００と同様に、接合ヘッド４０１と、接合チップ４０２と、押さえ部４０４と、付勢部材としてのクランプバネ４０５と、を有している。第２の接合部４００も、接合ヘッド４０１がワークＷに対して相対的に接近移動することによって、押さえ部４０４がワークＷに接触して前進位置から後退位置まで後退移動し、接合チップ４０２の先端がワークＷに接触する。一方、接合チップ４０２の先端がワークＷに接触した状態から接合ヘッド４０１がワークＷに対して相対的に離反移動することによって、押さえ部４０４がワークＷを押さえたままの状態で、接合チップ４０２の先端がワークＷから離反し、押さえ部４０４が付勢部材４０５の付勢力によって後退位置から前進位置まで前進移動してワークＷから離反する。

第２の接合部４００は、ワークＷの搬送方向には往復移動せず、押さえ部４０４によってワークＷを把持する把持位置と、押さえ部３０４によるワークＷの把持を解除する解除位置との間を上下動するだけである。

第２の接合部４００は、ボールネジやモータなどを備える第２の上下駆動機構５０６によって、把持位置と解除位置との間を上下駆動される。制御部５００が、第２の上下駆動機構５０６の作動制御をそれぞれ行う。また、接合チップ４０２は、第２の電力供給装置５０８（図４を参照）から電力が供給されて発熱する。制御部５００が、第２の電力供給装置の制御を行い、接合チップ４０２への通電量や通電時間などを調整して、接合チップ４０２の温度を調整する。

第２の接合部４００は、複数（図示例では４個）の接合チップ４０２備えている。これら４個の接合チップ４０２においてセパレータ３０の後方縁３３同士を接合する。接合されたあとのセパレータ３０は、図１（Ａ）に示すように、後方縁３３に沿って複数（図示例では４点）の接合点５０を形成している。

図４を参照して、袋詰電極２０の製造装置１００は、各部の制御を司る制御部５００を有している。制御部５００は、ＣＰＵ５１０、制御プログラムなどを記憶したメモリ、操作パネルなどを主体に構成されている。ＣＰＵ５１０には、セパレータ３０や電極４０の搬送位置や姿勢などを検出する各種センサからの信号が入力される。ＣＰＵ５１からは、搬送部２００における積層ドラム用駆動モータ５０１、タイミングローラ２１２、２２２、およびコンベア用駆動モータ５０２、５０３にこれらの作動を制御する信号が出力される。ＣＰＵからは、第１の接合部３００における往復駆動機構５０４、第１の上下駆動機構５０５、および第１の電力供給装置５０７にこれらの作動を制御する信号が出力される。また、ＣＰＵからは、第２の接合部４００における第２の上下駆動機構５０６、および第２の電力供給装置５０８にこれらの作動を制御する信号が出力される。

図１１および図１２をも参照しながら、袋詰電極２０の製造装置１００の作用を説明する。

図１１（Ａ）〜（Ｈ）には、第１の接合部３００における押さえ部３０４の往復移動の動作が模式的に示されている。図１２（Ａ）〜（Ｇ）には、第１の接合部３００における１回目の接合動作が模式的に示されている。

第１の接合部３００は、後方位置Ｐ１と前方位置Ｐ２との間を往復移動し（図１１（Ａ）（Ｃ））、把持位置Ｐ３と解除位置Ｐ４との間を上下動する（図１２（Ａ）（Ｂ））。図１１において実線矢印は、第１の接合部３００の前進移動を示し、破線矢印は、第１の接合部３００の後退移動を示している。第１の接合部３００は、搬送部２００によるセパレータ３０の移動に同期して、前進移動する。理解の容易のため、図１１（Ｂ）〜（Ｈ）では、第１の接合部３００がセパレータ３０を把持して搬送するように示されている。一方、図１２においては、第１の接合部３００がセパレータ３０の搬送に同期して前進移動している状態を示している。

まず、図３に示すように、搬送部２００によって電極４０および一対のセパレータ３０を搬送しながら、搬送方向の前端５１側から順次重ねる。このとき、搬送部２００における電極搬入部２３０によって、積層ドラム２１０、２２０の回転に同期して、電極４０を略水平状態で前方に搬送し、積層ドラム２１０、２２０のニップ部２１５に接線方向に沿って送り込む。また、搬送部２００における積層ドラム２１０、２２０によって、所定形状に切り出されたセパレータ３０を積層ドラム２１０、２２０の保持面２１１、２２１に貼り付け、回転にしたがってニップ部２１５に向けて搬送する。

上下の第１の接合部３００は、通常時では上下方向に開いており、解除位置Ｐ４に位置する（図１２（Ａ））。第１の接合部３００は、セパレータ３０が搬送されてくると閉じられ、セパレータ３０の側方縁３１の先端部分を把持する（図１１（Ａ）（Ｂ））。第１の接合部３００は、セパレータ３０が上流側の第１の接合チップ３０２を通過し、下流側の第２の接合チップ３０３に達する前に、把持位置Ｐ３に達し、押さえ部３０４によってセパレータ３０を把持する（図１２（Ａ）（Ｂ））。

第１の接合部３００は、セパレータ３０を把持したまま、積層ドラム２１０、２２０の回転と同期しながら前方位置Ｐ２まで前方に移動する（図１１（Ｃ））。第１の接合部３００が後方位置Ｐ１から前方位置Ｐ２まで移動しながら、上流側の第１の接合チップ３０２によって一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する（図１２（Ｃ）（Ｄ））。下流側の第２の接合チップ３０３は空打ち動作をする（図１２（Ｃ）（Ｄ））。

１回目の接合が終わると、上下の第１の接合部３００は、開いて解除位置Ｐ４に戻り、セパレータ３０の把持を解除する（図１２（Ｅ）（Ｆ））。第１の接合部３００は、後方位置Ｐ１まで後方に移動する（図１１（Ｄ）、図１２（Ｇ））。

第１の接合部３００は、再び閉じて把持位置Ｐ３に達し、セパレータ３０の側方縁３１を把持し、積層ドラム２１０、２２０の回転と同期しながら前方位置Ｐ２まで前方に移動する（図１１（Ｅ））。第１の接合部３００が後方位置Ｐ１から前方位置Ｐ２まで移動しながら、第１接合チップ３０２および第２接合チップ３０３の両方によって一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する。

２回目の接合が終わると、上下の第１の接合部３００は、開いて解除位置Ｐ４に戻り、セパレータ３０の把持を解除する。第１の接合部３００は、後方位置Ｐ１まで後方に移動する（図１１（Ｆ））。

第１の接合部３００は、再び閉じて把持位置Ｐ３に達し、セパレータ３０の側方縁３１を把持し、積層ドラム２１０、２２０の回転と同期しながら前方位置Ｐ２まで前方に移動する（図１１（Ｇ））。第１の接合部３００が後方位置Ｐ１から前方位置Ｐ２まで移動しながら、第１接合チップ３０２および第２接合チップ３０３の両方によって一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する。

３回目の接合が終わると、上下の第１の接合部３００は、開いて解除位置Ｐ４に戻り、セパレータ３０の把持を解除する。第１の接合部３００は、後方位置Ｐ１まで後方に移動する（図１１（Ｈ））。このように第１の接合部３００は合計３回の接合動作を繰り返し、５点の接合点５０を形成する。第１の接合部３００がセパレータ３０の側方縁３１を搬送方向の前端５１側から複数回にわたって接合することにより、セパレータ３０の側方縁３１を広範囲にわたって接合することができる。

積層ドラム２１０、２２０のニップ部２１５から送り出されたワークＷは、第１のコンベア２４１上に載置されて搬送される。第１の接合部３００による接合動作が終了したときには、ワークＷの前方は、第２のコンベア２４２に載置されている。第２のコンベア２４２によってワークＷを搬送し、一対のセパレータ３０の後方縁３３が第２の接合部４００の接合チップ４０２の位置に達すると、第２のコンベア２４２によるワークＷの搬送を一旦停止する。

一対のセパレータ３０の搬送を停止した状態で、第２の接合部４００は、閉じて把持位置に達し、セパレータ３０の後方縁３３を把持する。一対のセパレータ３０の搬送を停止したまま、４個の接合チップ４０２によって一対のセパレータ３０の後方縁３３同士を接合する。第２の接合部４００は、１回だけ接合動作を行い、図示例では４点の接合点５０を同時に形成する。

後方縁３３の接合が終わると、上下の第２の接合部４００は、開いて解除位置に戻り、セパレータ３０の把持を解除する。これにより、ワークＷに対するセパレータ３０同士の接合が終了し、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士および後端縁同士を接合した袋詰電極２０が製造される。第２のコンベア２４２は、再び駆動され、製造された袋詰電極２０を、次工程の処理を行うステージに向けて搬送する。

その後、図示しない後の工程において、正極の袋詰電極２０と、それと対極の負極の電極４０、正極の袋詰電極２０とを交互に積層することによって、電池セルを製造する。

図１３には、積層ドラム２１０、２２０によって搬送されるワークＷの搬送速度と、複数回にわたって往復移動する第１の接合部３００の速度の変化が模式的に示されている。図において、速度は、搬送方向の前方に向けて移動するときをプラスとしている。

ニップ部２１５を通過するワークＷは、積層ドラム２１０、２２０の回転によって、速度Ｖ１で搬送されている。一方、第１の接合部３００は、往復駆動機構５０４によって後方位置Ｐ１と前方位置Ｐ２との間を往復移動する。図中の時間ｔ１は、第１の接合部３００がワークＷの搬送とのタイミングを取るために後方位置Ｐ１に待機している時間を示し、時間ｔ２は、第１の接合部３００が往動を始めて加速している時間を示している。また、時間ｔ３は、ワークＷの搬送速度との相対速度差がゼロに近づくように第１の接合部３００を移動させている時間を示し、時間ｔ４は、第１の接合部３００が復動するために減速している時間を示している。

第１の接合部３００は、ワークＷとともに移動している途中において、重ね合わされたセパレータ３０の側方縁３１同士を接合している。また、第１の接合部３００は、移動しながらの接合を搬送方向の前端５１側から複数回（本実施形態では３回）繰り返して行っている。ワークＷと第１の接合部３００とがほぼ同じ速度で移動していないと、ワークＷにシワがよったり、接合不良が生じたりしてしまう。

そこで、本実施形態にあっては、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する第１の接合部３００を、ワークＷの搬送速度との相対速度差がゼロに近づくように移動させながら行う接合を搬送方向の前端５１側から複数回繰り返して行っている。セパレータ３０を搬送しながら、順次、前端５１側から複数回溶着するので、セパレータ３０の口開きを防止しつつ、工程時間を短縮することができる。また、ワークＷにシワを生じさせることなく、良好な接合を行うことができる。

また、第１の接合部３００の移動速度が一定になったときに接合を行うことが好ましい。セパレータ３０および第１の接合部３００の加速度を揃えること自体が困難であり、セパレータ３０および第１の接合部３００をともに加速させながら接合を行う場合に比べて、接合のタイミングの調整などが容易になるからである。

また、搬送されながら順次重なる一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を第１の接合部３００によって順次接合している。これによって、一対のセパレータ３０のいわゆる口開きを防止することができ、一対のセパレータ３０を電極４０に重ねていくときにセパレータ３０のめくれやシワが生じることがなく、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する接合作業が容易となる。

また、一対のセパレータ３０をクランプ部材としての押さえ部３０４によって挟みつつ第１の接合部３００とともに移動することが好ましい。押さえ部３０４によってセパレータ３０の位置を固定しつつ接合できるので、精度良く接合することができる。

本実施形態にあっては、搬送部２００、第１の接合部３００、および第２の接合部４００が上述した構成を有し、さらに制御部５００が、搬送部２００、第１の接合部３００、および第２の接合部４００の作動を制御することによって、次に述べるような種々の操作を実現している。

すなわち、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する接合部を、ワークＷの搬送速度との相対速度差がゼロに近づくように移動させながら行う接合を搬送方向の前端５１側から複数回繰り返して行っている。

これによれば、セパレータ３０を搬送しながら、順次、前端５１側から複数回接合するので、セパレータ３０の口開きを防止しつつ、工程時間を短縮することができる。また、セパレータ３０にシワを生じさせることなく、良好な接合を行うことができる。

第１の接合部３００の移動速度が一定になったときに接合を行っている。セパレータ３０および第１の接合部３００の加速度を揃えること自体が困難である。このため、セパレータ３０および第１の接合部３００をともに加速させながら接合を行う場合に比べて、接合のタイミングの調整などが容易になり、その結果、精度良く接合することができる。

搬送されながら順次重なる一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を搬送方向の前端５１側から第１の接合部３００によって順次接合している。これによれば、一対のセパレータ３０の口開きを防止することができ、一対のセパレータ３０を電極４０に重ねていくときにセパレータ３０のめくれやシワが生じることがなく、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する接合作業が容易となる。このように、一対のセパレータ３０を電極４０に重ねていくときにセパレータ３０のめくれやシワが生じることを防止して、袋詰電極２０の製造の効率化を図り、もって、電池全体の製造の効率化に寄与することが可能となる。

一対のセパレータ３０をクランプ部材としての押さえ部３０４によって挟みつつ第１の接合部３００とともに移動させている。これによれば、押さえ部３０４によってセパレータ３０の位置を固定しつつ接合できるので、精度良く接合することができる。

上述した他にも、本実施形態は以下のような特徴を有している。

すなわち、電極４０および一対のセパレータ３０を搬送しながら搬送方向の前端５１側から順次重ねつつ、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を搬送方向の前端５１側から順次接合して電極４０を袋詰し、次いで、一対のセパレータ３０の搬送を停止した状態で、一対のセパレータ３０の後方縁３３同士を接合している。

これによれば、搬送されながら順次重なる一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を搬送方向の前端５１側から第１の接合部３００によって順次接合することから、一対のセパレータ３０のいわゆる口開きを防止することができる。一対のセパレータ３０を電極４０に重ねていくときにセパレータ３０のめくれやシワが生じることがなく、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する接合作業が容易となる。また、一対のセパレータ３０の後方縁３３同士を第２の接合部４００によって接合することから、平面視で見て互いに向かい合う２辺のみならず、他の辺においてもセパレータ３０同士を接合した状態となる。一対のセパレータ３０を電極４０に重ねた後においてもセパレータ３０のめくれやシワが生じることがなく、めくれやシワを修正する煩雑な作業が生じない。このように、一対のセパレータ３０を電極４０に重ねていくときや、その後においてもセパレータ３０のめくれやシワが生じることを防止して、袋詰電極２０の製造の効率化を図り、もって、電池全体の製造の効率化に寄与することが可能となる。

ところで、種々の加工工程、組立工程、あるいは検査工程などの多数の工程を経て製品を量産する場合、搬送タクトが定められ、各工程における処理時間を同じにした上で、それぞれの工程において処理したワークを、次工程に移動させている。定められた搬送タクトの制限内において、複数の処理を行うことによって工程の数を減らし、製造の効率化を図ることも、量産化技術にとっては重要な課題となっている。

一対のセパレータ３０の後方縁３３同士の接合を別の工程に行うことも可能であるが、この場合には、工程の数が増えて、トータルの製造時間が長くなってしまう虞があり、製造の効率化の要請に応えることができない。また、袋詰電極２０は、一対のセパレータ３０の間に電極４０を挟みこんだ形態を有し、電極４０および一対のセパレータ３０を同期して搬送しなければならず、タイミングをとるために搬送および搬送停止が繰り返されている。このようなタイミングをとるための搬送停止時間を利用することによって、定められた搬送タクトの制限内において、搬送部２００による搬送を停止した状態で一対のセパレータ３０の後方縁３３同士を接合することができる。したがって、電極４０を一対のセパレータ３０内に袋詰する速度を落とすことなく、セパレータ３０の側方縁３１に加えて、セパレータ３０の後方縁３３をも接合することが可能となる。

下流側搬送部２４１、２４２同士の間（第１のコンベア２４１と第２のコンベア２４２との間）に第２の接合部４００を配置し、重ねられた後の電極４０および一対のセパレータ３０を搬送する経路の途中において、セパレータ３０の後方縁３３同士を接合している。これによれば、電極４０を一対のセパレータ３０内に袋詰する速度を落とすことなく、積層ドラム２１０、２２０に重なっていた部分であるセパレータ３０の後方縁３３を接合することができる。

一対のセパレータ３０のそれぞれを、側方縁３１のそれぞれが保持面２１１、２２１を超えてはみ出た状態で搬送している。これによれば、一対のセパレータ３０が積層ドラム２１０、２２０の保持面２１１、２２１から離れる部位つまりニップ部２１５の側方部位に、第１の接合部３００を、積層ドラム２１０、２２０に干渉することなく配置することができる。一対のセパレータ３０が重ね合わされて保持面２１１、２２１から離れた直後に、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を搬送方向の前端５１側から順次接合する接合作業を、行うことができる。これにより、一対のセパレータ３０が重ね合わされた搬送方向の前端５１は、積層ドラム２１０、２２０から離れるとすぐに接合される。一対のセパレータ３０の前端５１が接合されるときには、一対のセパレータ３０の後端側は積層ドラム２１０、２２０によって挟持されたまま搬送されている。このため、一対のセパレータ３０にシワが生じたり、積層ずれが生じたりすることを抑えて、一対のセパレータ３０を接合することができる。したがって、セパレータ３０のいわゆる口開きをより効果的に防止することができる。

一対のセパレータ３０のそれぞれを一対の円柱回転体つまり積層ドラム２１０、２２０のそれぞれの表面上に保持して電極４０に向けて搬送している。これによれば、一対のセパレータ３０を円弧面上に保持して搬送するので、一対のセパレータ３０を搬送しながら側方縁３１同士を順次重ね合わせることが簡単にできる。

また、電極４０および一対のセパレータ３０を搬送しながら搬送方向の前端５１側から順次重ねつつ、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士における前端５１を、２つの接合チップ３０２、３０３のうち搬送方向の下流側の第２の接合チップ３０３にまで搬送されてくる前に、上流側の第１の接合チップ３０２によって接合している。

これによれば、搬送されながら順次重なる一対のセパレータ３０の側方縁３１同士における前端５１を第１の接合部３００における上流側の第１の接合チップ３０２によって接合することから、一対のセパレータ３０のいわゆる口開きを防止することができる。一対のセパレータ３０を電極４０に重ねていくときにセパレータ３０のめくれやシワが生じることがなく、一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合する接合作業が容易となる。このように、一対のセパレータ３０を電極４０に重ねていくときにセパレータ３０のめくれやシワが生じることを防止して、袋詰電極２０の製造の効率化を図り、もって、電池全体の製造の効率化に寄与することが可能となる。

前端５１の接合が終わった後は、搬送される一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を、複数の接合チップ３０２、３０３によって接合している。これによれば、複数の接合チップ３０２、３０３によって一対のセパレータ３０の側方縁３１同士を接合することから、接合時間を短縮することができ、製造の高速化を図ることができる。

前端５１の接合のときに、上流側の第１の接合チップ３０２のみを作動させて接合するようにしてもよい。これによれば、前端５１の接合のときに、下流側の第２の接合チップ３０３を作動させなくてよく、下流側の第２の接合チップ３０３の空打ちを回避することができる。

また、一対のセパレータ３０同士を接合する接合チップ３０２、３０３と、ワークＷを押さえる押さえ部３０４とを備える接合ヘッド３０１をワークＷに対して相対的に接近移動させ、押さえ部３０４によってワークＷを押さえた後に、接合チップ３０２、３０３によって一対のセパレータ３０同士を接合する。そして、接合ヘッド３０１をワークＷに対して相対的に離反移動させ、接合チップ３０２、３０３を一対のセパレータ３０から離反させた後に、押さえ部３０４によるワークＷのクランプを解除している。

これによれば、一つの工程内で、接合ヘッド３０１をワークＷに対して相対的に接近移動させるというワンアクションによって、押さえ部３０４によるワークＷの押さえと、接合チップ３０２、３０３による接合とを行うことができるので、サイクルタイムを低減することができる。このように、一対のセパレータ３０の間に電極４０を袋詰するのに要するサイクルタイムを短縮して、袋詰電極２０の製造の効率化を図り、もって、電池全体の製造の効率化に寄与することが可能となる。また、押さえ部３０４がワークＷを押さえてから、接合チップ３０２、３０３による接合を行っているので、精度よく接合を行うことができる。さらに、接合後は、接合チップ３０２、３０３がワークＷから離れるまで、押さえ部３０４がワークＷを押さえている。このため、接合チップ３０２、３０３の先端が接合点５０から離れるときに、接合したセパレータ３０同士を引き剥がしてしまう虞がない。

（改変例）
第２の接合部４００によってセパレータ３０の後方縁３３を接合する形態を示したが、前方縁３２、あるいは前後両方の縁３２、３３を、第２の接合部４００によって接合してもよい。

一対の積層ドラム２１０、２２０を上下に配置したが、その他の方向に配置してもよい。電極４０は積層ドラム２１０、２２０の間の接線方向（一対の積層ドラム２１０、２２０の中心を結ぶ直線に直交する方向）に沿って搬送される。例えば、積層ドラム２１０、２２０を左右に配置した場合には、上方または下方から垂直方向に電極４０を搬送すればよい。

セパレータカッター２１３、２２３により一枚の連続したセパレータ部材３４を積層ドラム２１０、２２０の周面に貼り付けた状態で所定形状に切り出すものとしたが、予め所定形状に切り出されたセパレータ３０を積層ドラム２１０、２２０に貼り付けて搬送してもよい。

２０ 袋詰電極、
３０ セパレータ、
３１ 側方縁、
３２ 前方縁、
３３ 後方縁、
３４ 前方縁、
４０ 電極、
５０ 接合点、
５１ 前端、
１００ 製造装置、
２００ 搬送部、
２１０、２２０ 積層ドラム、円柱回転体、
２１１、２２１ 保持面、
２１５ ニップ部、
２３０ 電極搬入部、
２４１、２４２ 下流側搬送部、
３００ 第１の接合部、接合部
３０１ 接合ヘッド、
３０２ 第１の接合チップ、上流側の接合チップ、
３０３ 第２の接合チップ、下流側の接合チップ、
３０４ 押さえ部、クランプ部
３０５ クランプバネ、付勢部材、
３１０ テーパー部分、
３２０ 放熱手段、
３２１ 放熱フィン、
３２２ 熱逃がし用の空間、
３２３ 開放口、
３２４ 壁部材、
４００ 第２の接合部、
５００ 制御部、
Ｗ ワーク。

Claims (8)

1. 一対のセパレータの間に電極が挟まれた袋詰電極を製造する製造装置であって、
   前記電極および前記一対のセパレータを搬送しながら搬送方向の前端側から順次重ねる搬送部と、
   前記搬送方向と交差する方向に位置する前記一対のセパレータの側方縁同士を接合する接合部と、
   前記搬送部、および前記接合部の作動を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記ワークの搬送速度との相対速度差がゼロに近づくように前記接合部を移動させながら行う接合を搬送方向の前端側から複数回繰り返して行う、袋詰電極の製造装置。
2. 前記制御部は、前記接合部の移動速度が一定になったときに接合を行わせる、請求項１に記載の袋詰電極の製造装置。
3. 前記制御部は、前記搬送部によって搬送されながら順次重なる前記一対のセパレータの前記側方縁同士を前記接合部によって順次接合する、請求項１または請求項２に記載の袋詰電極の製造装置。
4. 前記一対のセパレータを挟みつつ前記接合部とともに移動するクランプ部材をさらに有する、請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の袋詰電極の製造装置。
5. 一対のセパレータの間に電極が挟まれた袋詰電極を製造する製造方法であって、
   前記一対のセパレータの側方縁同士を接合する接合部を、前記ワークの搬送速度との相対速度差がゼロに近づくように移動させながら行う接合を搬送方向の前端側から複数回繰り返して行う、袋詰電極の製造方法。
6. 前記接合部の移動速度が一定になったときに接合を行う、請求項５に記載の袋詰電極の製造方法。
7. 搬送されながら順次重なる前記一対のセパレータの前記側方縁同士を前記接合部によって順次接合する、請求項５または請求６に記載の袋詰電極の製造方法。
8. 前記一対のセパレータをクランプ部材によって挟みつつ前記接合部とともに移動する、請求項５〜請求項７の何れか１つに記載の袋詰電極の製造方法。

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