JP6057984B2 - 積層装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、正極シート、負極シートおよびセパレータを含む積層体を製造する装置および装置を用いた方法に関するものである。

日本国特許公開２００８−２８２７５６号公報文献１には、塵や塗工粉の混入がほとんどないことにより製造歩留まりが高く、また製造効率も高い、積層構造電池の積層体の製造方法および製造装置を提供することが記載されている。この文献１の、積層構造電池の製造装置においては、吸着装置である吸着パッドが、負極箔および正極箔を直接吸着せずに、必ずセパレータを介して吸着して搬送するよう構成する。また各吸着パッドを回転移動、往復揺動もしくは往復直動する搬送ハンドラに固定することにより、セパレータ供給ステージ、負極箔供給ステージ、正極箔供給ステージおよび積層ステージの各ステージ間での吸着パッドの移動に必要な駆動装置の数を減少させて防塵処理が必要な部位の数を減らし、可能なら１箇所とする。この場合の各吸着パッドの移動経路は円周状、円弧状もしくは直線状となるので、各ステージはこの移動経路に沿って配置する。

リチウム電池などに用いられる電極体（積層体）は、セパレータを挟んで複数の正極板（正極シート、正極箔）および負極板（負極シート、負極箔）を積層することにより製造される。このため、セパレータ、正極シートおよび負極シートを個別にピックアップしながら、精度よく、正極板、負極板およびセパレータを積層できる装置が求められている。日本国特許公開２００８−２８２７５６号公報の製造装置では、負極箔および正極箔を直接吸着せず、必ずセパレータを介して吸着する。このため、空気の透過性の小さなセパレータを用いた電極体は製造できない。

本発明の一態様は、円周に沿った第１の方向に等間隔で配置された第１の位置、第２の位置、第３の位置および第４の位置を順番に通過する複数の吸着ユニットを含むピックアップユニットと、第１の位置へ第１の電極シートを供給する第１の供給ユニットと、第２の位置へシート状のセパレータを供給する第２の供給ユニットと、第３の位置へ第２の電極シートを供給する第３の供給ユニットと、第４の位置からセパレータを挟んで第１の電極シートおよび第２の電極シートが交互に積層された積層体を排出する排出ユニットと、複数の吸着ユニットのそれぞれの吸着ユニットを、第１の位置、第２の位置、第３の位置および第４の位置に順番に動かすとともに上下動させる駆動ユニットとを有する積層装置である。駆動ユニットは、吸着ユニットに以下の動作を含む上下動を行わせる。

第１の位置、第２の位置および第３の位置に到来した吸着ユニットを、第１の電極シート、セパレータおよび第２の電極シートをそれぞれピックアップするように上下動させるとともに、第４の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータを積層するように上下動させる第１の動作。

第４の位置に到来した吸着ユニットを、第２の電極シートを積層するように上下動させる第２の動作。

第２の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータをピックアップするように上下動させるとともに、第４の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータを積層するように上下動させる第３の動作。

第４の位置に到来した吸着ユニットを、第１の電極シートを積層するように上下動させる第４の動作。

この積層装置では、セパレータ、第１の電極シートおよび第２の電極シートを、異なる吸着ユニットで搬送し、第４の位置に第２の電極シート、セパレータ、第１の電極シート、およびセパレータを順番に積層できる。したがって、空気の透過性の小さなセパレータを用いた積層体を製造できる。さらに、ピックアップユニットは第１の方向に回転するだけでよく、反転する必要がない。また、第１の動作および第３の動作において、第４の位置でセパレータを積層するとともに第２の位置でセパレータをピックアップすることにより、セパレータを挟んで第１の電極シートおよび第２の電極シートを積層する動作を繰り返し、連続的に継続できる。このため、簡易な構成の積層装置を用いて、比較的高速に積層体を製造できる。

第１の位置、第２の位置、第３の位置および第４の位置は９０度ピッチで配置することができ、ピックアップユニットは四方に吸着ユニットを設けることができる。第１の位置、第２の位置、第３の位置および第４の位置は４５度ピッチあるいはそれ以下で配置されていてもよい。

本発明の他の態様の１つは、シート状のセパレータを挟んで第１の電極シートおよび第２の電極シートを積層装置により積層することを含む方法である。この方法は、積層装置の制御方法であってもよく、積層体、すなわち電極組立体の製造方法であってもよく、電極組立体を含む電池、たとえば、リチウム電池などの二次電池、燃料電池などの電池の製造方法であってもよい。

積層装置は、円周に沿った第１の方向に等間隔で配置された複数の位置であって、第１の電極シートが供給される第１の位置、シート状のセパレータが供給される第２の位置、第２の電極シートが供給される第３の位置、およびセパレータを挟んで第１の電極シートおよび第２の電極シートが積層される第４の位置を順番に通過する複数の吸着ユニットを有する。本方法の積層することは、以下の工程を含む。
１．第１の位置、第２の位置および第３の位置に到来した吸着ユニットを、第１の電極シート、セパレータおよび第２の電極シートをそれぞれピックアップするように上下動させるとともに、第４の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータを積層するように上下動させること。
２．第１の方向に複数の吸着ユニットを回転し、第４の位置に到来した吸着ユニットを、第２の電極シートを積層するように上下動させること。
３．第１の方向に複数の吸着ユニットを回転し、第２の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータをピックアップするように上下動させるとともに、第４の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータを積層するように上下動させること。
４．第１の方向に複数の吸着ユニットを回転し、第４の位置に到来した吸着ユニットを、第１の電極シートを積層するように上下動させること。

駆動ユニットは、ピックアップユニットを回転駆動する第１の駆動ユニットと、ピックアップユニットを上下に動かす第２の駆動ユニットと、それぞれの吸着ユニットを上下に動かす第３の駆動ユニットとを含むことが望ましい。積層装置は、さらに、第２の駆動ユニットによりピックアップユニットを上下動させるのに同期して、第３の駆動ユニットにより第１の動作、第２の動作、第３の動作および第４の動作においてそれぞれの吸着ユニットを上下動させる制御ユニットを有することが望ましい。

また、方法においては、上記の第１から第４のステップのそれぞれが、複数の吸着ユニットを、ピックアップユニットを介して同時に上下動させることと、それに同期してピックアップおよび積層する吸着ユニットを個別に上下動させることとを含むことが望ましい。

それぞれの動作および工程において、吸着ユニットをセパレータ、第１の電極シート、および第２の電極シートをピックアップするまで下げたり、積層するまで下げるときは、第２の駆動ユニットと第３の駆動ユニットとを同時に駆動することにより、吸着ユニットが上下に移動する時間を短縮できる。また、ピックアップしたり、積層するまで下げる必要のない吸着ユニットは第２の駆動ユニットによりピックアップユニットが下がっても第３の駆動ユニットを駆動させないことにより対応できる。

さらに、積層装置は、第１の位置に第１の電極シートを供給する第１の回転ステージと、第２の位置にセパレータを供給する第２の回転ステージと、第３の位置に第２の電極シートを供給する第３の回転ステージと、第４の位置から積層体を搬出する第４の回転ステージとをさらに有することが望ましい。回転ステージを介することにより電極シートおよびセパレータをそれぞれの位置にスムーズに供給でき、アライメントが必要なものは回転ステージ上でアライメントを調整できる。

本発明の方法は、積層装置の制御方法を含む。この制御方法は、ＣＰＵおよびメモリなどのコンピュータ資源を有するコンピュータまたはコンピュータを動作させるプログラム（プログラム製品）として適当なメディア（ＣＤ−ＲＯＭなど）に記録して提供できる。

積層装置の概略構成を示す平面図。 積層する過程を示す図。 ピックアップユニットが上昇した状態（図３（ａ））および下降した状態（図３（ｂ））を示す図。 積層装置の処理を示すフローチャート。

図１にリチウムイオン電池用の電極体（積層体）を製造する積層装置の一例の概略構成を平面図により示している。この積層装置１は、正極シート６１、負極シート６２およびシート状のセパレータ６５を積層して積層体（電極組立体、セル）６０を製造する。

積層装置１は、シャーシ２と、シャーシ２のほぼ中央に設置されたピックアップユニット（ハンドラー、インデックスハンドラー）５０とを有する。ピックアップユニット５０は、９０度ピッチで四方に配置された吸着ユニット（吸着ヘッド、吸着パッド）ＨＡ、ＨＢ、ＨＣおよびＨＤを含み、これらの吸着ユニットＨＡ〜ＨＤがそれぞれ第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２、第３の位置Ｐ３および第４の位置Ｐ４を順番に通過しながら正極シート６１、セパレータ６５および負極シート６２のいずれかを所定のタイミングでピックアップする。

第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２、第３の位置Ｐ３および第４の位置Ｐ４は一点鎖線で示す仮想的な円周Ｃ１に沿って、等間隔に、本例では９０度ピッチで配置されており、ピックアップユニット５０は、複数の吸着ユニットＨＡ〜ＨＤが第１〜第４の位置Ｐ１〜４を反時計回りに順番に通過するように回転する。

積層装置１は、シャーシ２の第１の位置Ｐ１に第１の電極シート（正極シート、正極板）６１を供給する第１の供給ユニット１００と、第２の位置Ｐ２にシート状のセパレータ（セパレータ）６５を供給する第２の供給ユニット２００と、第３の位置Ｐ３に第２の電極シート（負極シート、負極板）６２を供給する第２の供給ユニット３００と、第４の位置Ｐ４から正極シート６１、セパレータ６５および負極シート６２が積層された積層体６０を搬出する排出ユニット４００とを有する。これら第１の供給ユニット１００、第２の供給ユニット２００、第３の供給ユニット３００および排出ユニット４００は、反時計方向に順番に９０度ピッチで配置されている。

第１の供給ユニット１００は、第１の回転ステージ１０と、第１の回転ステージ１０に正極シート６１を供給する正極シート供給ユニット１１０とを含む。第１の回転ステージ１０は１８０度単位（１８０度ピッチ）で回転し、受入位置Ｐ１１と第１の位置Ｐ１との間を動く。第１の回転ステージ１０は、正極シート供給ユニット１１０から受入位置Ｐ１１に供給された正極シート６１を第１の位置Ｐ１に搬送する。第１の回転ステージ１０は、２回対称の位置（１８０度の位置）に配置された２つのパレット１３と、第１の回転ステージ１０を反時計方向に回転する駆動ユニット１２と、受入位置Ｐ１１でパレット１３に供給された正極シート６１の姿勢（オリエンテーション）を確認するカメラ１４と、第１の位置Ｐ１で正極シート６１のアライメントを調整するようにパレット１３を動かすＸＹθテーブル１５とを含む。第１の回転ステージ１０の回転方向は時計方向でもよい。以下の各回転ステージにおいても同様である。

正極シート供給ユニット１１０は、複数の正極シート６１を収納したカートリッジ１２０から正極シート６１を一枚ずつ取り出して受入位置Ｐ１１のパレット１３に供給するフィーダ１０５を含む。フィーダ１０５の一例は正極シート６１を吸着して搬送するアーム１０２と、アーム１０２を駆動するアクチュエータ１０３とを含むものである。

第２の供給ユニット２００は、第２の回転ステージ２０と、第２の回転ステージ２０にセパレータ６５を供給するセパレータ供給ユニット２１０とを含む。第２の回転ステージ２０は、１８０度回転し、セパレータ供給ユニット２１０から受入位置Ｐ１２に供給されたセパレータ６５を第２の位置Ｐ２に搬送する。第２の回転ステージ２０は、２回対称の位置（１８０度の位置）に配置された２つのパレット２３と、第２の回転ステージ２０を反時計方向に回転する駆動装置２２とを含む。

セパレータ供給ユニット２１０は、ロール状のセパレータ２１１と、ロール状のセパレータ２１１から所定の長さのセパレータを引き出して所定のサイズのシート状にカットするカッター２１２と、カットされたセパレータ６５を一枚ずつ受入位置Ｐ１２のパレット２３に供給するフィーダ２０５とを含む。フィーダ２０５の一例はセパレータ６５を吸着して搬送するアーム２０２と、アーム２０２を駆動するアクチュエータ２０３とを含むものである。

第３の供給ユニット３００は、第３の回転ステージ３０と、第３の回転ステージ３０に負極シート６２を供給する負極シート供給ユニット３１０とを含む。第３の回転ステージ３０は、１８０度回転し、負極シート供給ユニット３１０から受入位置Ｐ１３に供給された負極シート６２を第３の位置Ｐ３に搬送する。第３の回転ステージ３０および負極シート供給ユニット３１０の構成は、搬送する対象が、複数の負極シート６２を収納したカートリッジ３２０からの負極シート６２であること以外は、第１の回転ステージ１０および正極シート供給ユニット１１０にそれぞれ共通する。このため、共通の番号を付して説明を省略する。

排出ユニット４００は、第４の回転ステージ４０と、第４の回転ステージ４０から積層体６０を束ねてストッカに収納するアンローダユニット４１０とを含む。第４の回転ステージ４０は、１８０度回転し、第４の位置Ｐ４で積層された積層体６０をアンロード位置Ｐ１４に搬送する。第４の回転ステージ４０は、２回対称の位置（１８０度の位置）に配置された２つのパレット４３と、第４の回転ステージ４０を回転駆動する駆動装置４２と、それぞれのパレット４３の上に積層された積層体６０（正極シート６１、負極シート６２およびセパレータ６５）を一時的に保持するクランプ（ストッパ）４５と、アンロード位置Ｐ１４で積層体６０を持ち上げてアンローダユニット４１０に引き渡すシリンダ４６とを含む。クランプ４５の一例は、積層体６０の四隅または四隅に近いところを上方から押さえつける爪を有するものである。

アンローダユニット４１０は、アンロードされた積層体６０をパッケージングするユニット４２０と、アンロード位置Ｐ１４から積層体６０をパッケージングユニット４２０へ搬送するフィーダ４０５を含む。フィーダ４０５の一例は、シリンダ４６で持ち上げられた積層体６０を下方から支持して搬送するアーム４０２と、アーム４０２を駆動するアクチュエータ４０３とを含むものである。パッケージングユニット４２０は、積層体６０を適当な素材、たとえば、セパレータと同じ素材により周囲を巻いて梱包し、積層体６０をカートリッジなどの搬送用の容器に収納する。

吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤを支持するピックアップユニット５０は、９０度ピッチで四方に伸びる４本のアーム５１ａ、５１ｂ、５１ｃおよび５１ｄを含む。吸着ヘッドＨＡ、ＨＢ、ＨＣおよびＨＤはアーム５１ａ〜５１ｄのそれぞれの先端部に取り付けられており、ピックアップユニット５０（すなわち、アーム５１ａ〜５１ｄ）とともに反時計方向に旋回する。吸着ヘッドＨＡ、ＨＢ、ＨＣおよびＨＤは、不図示の真空ポンプによりヘッド内が負圧になるように構成されており、シート状の部材を吸引して保持し、ヘッド内を大気圧または加圧することにより吸引保持（吸着保持）していたシート状の部材を開放（放出）できる。

積層装置１は、吸着ヘッドＨＡ、ＨＢ、ＨＣおよびＨＤを反時計方向に旋回させるとともに上下動させる駆動ユニット５７を含む。駆動ユニット５７は、アーム５１ａ〜５１ｄが一体となったピックアップユニット５０を反時計方向に回転駆動する第１の駆動ユニット５５と、ピックアップユニット５０を一体で上下に高さＷ１だけ駆動する第２の駆動ユニット５６と、それぞれのアーム５１ａ〜５１ｄに対しそれぞれの吸着ヘッドＨＡ、ＨＢ、ＨＣおよびＨＤが上下に高さＷ２だけ動くように支持する個別シリンダ（第３の駆動ユニット）５２ａ、５２ｂ、５２ｃおよび５２ｄとを含む。第１の駆動ユニット５５の一例はモータなどの回転駆動用のアクチュエータである。第２の駆動ユニット５６の一例はエアーシリンダーなどのリニア駆動型のアクチュエータである。

積層装置１は、さらに、ピックアップユニット５０の各吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤ、個別シリンダ５２ａ〜５２ｄ、ユニット駆動装置５５およびユニットシリンダ５６などを制御する制御ユニット５００を含む。

制御ユニット５００は、ピックアップユニット５０を、第１の駆動ユニット５５により反時計方向に回転し、それぞれの吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤを第１の位置Ｐ１〜第４の位置Ｐ４のそれぞれの位置で一時的に停止する第１の機能（機能ユニット）５０１と、第２の駆動ユニット５６によりピックアップユニット５０を上下動する第２の機能（機能ユニット）５０２と、個別シリンダ５２ａ〜５２ｄによりそれぞれの吸着ユニットＨＡ〜ＨＤを独立して上下動する第３の機能（機能ユニット）５０３と、これらの機能により駆動ユニット５７により以下の各動作を繰り返し行う動作制御ユニット５０５とを含む。

第１の動作：第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２および第３の位置Ｐ３に到来した吸着ユニット、たとえば吸着ユニットＨＡ〜ＨＣを、正極シート６１、セパレータ６５および負極シート６２をそれぞれピックアップするように上下動させるとともに、第４の位置Ｐ４に到来した吸着ユニットＨＤを、セパレータ６５を積層するように上下動させる。

第２の動作：第４の位置Ｐ４に到来した吸着ユニットＨＣを、負極シート６２を積層するように上下動させる。

第３の動作：第２の位置Ｐ２に到来した吸着ユニットＨＤを、セパレータ６５をピックアップするように上下動させるとともに、第４の位置Ｐ４に到来した吸着ユニットＨＢを、セパレータ６５を積層するように上下動させる。

第４の動作：第４の位置Ｐ４に到来した吸着ユニットＨＡを、第１の電極シートを積層するように上下動させる。

第２の機能５０２は、吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤが第１の位置Ｐ１〜第４の位置Ｐ４のいずれかに到来したときに吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤが最下レベルになるように第２の駆動ユニット５６を制御する。第２の機能５０２は、第１の駆動ユニット５５によりピックアップユニット５０を回転させている間も含めてピックアップユニット５０を上下動させてもよく、ピックアップユニット５０が各位置において一時的に停止している間にピックアップユニット５０を上下動させてもよい。

第３の機能５０３は、上記の各動作において、ピックアップしたり、第４の位置Ｐ４において積層したりする吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤを個別に上下動させる。第３の機能５０３は、第１の駆動ユニット５５によりピックアップユニット５０を回転させている間も含めて吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤを個別に上下動させてもよく、ピックアップユニット５０が各位置において一時的に停止している間に吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤを個別に上下動させてもよい。第３の機能５０３は、第２の機能５０２と協調して、あるいは同期して吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤを個別に上下動させることにより、吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤを上下動させるために要する時間を短縮できる。

正極シート６１の一例は、リチウム電池用の積層体６０を構成する正極シート（正極板、正極層）６１であり、正極活性材をアルミニウム箔などの金属箔の両面に塗着、乾燥させ、圧延したのち所定の大きさに切断したものである。負極シート６２の一例は、負極活性材をニッケル箔あるいは銅箔などの金属箔の両面に塗着、乾燥させ、圧延したのち所定の大きさに切断したものである。正極シート６１または負極シート６２は、リチウム電池用に限定されず、他のタイプの電池であってもよく、燃料電池用の電極体であってもよい。

セパレータ６５の一例は、上述した正極シート６１と負極シート６２との短絡を防止するもので、電解液を保持する機能を備えてもよい。セパレータ６５は、例えばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって膜の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。セパレータ６５は、ポリオレフィンなどの単層膜のみに限られず、ポリプロピレン層をポリエチレン層でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布などを積層したものも用いてもよい。

図２に、積層装置１においてピックアップユニット５０を反時計方向に回転させながら第４の位置Ｐ４で積層体６０を製造する際の動作をさらに詳しく示している。図２は、第１の位置Ｐ１と吸着ヘッドＨＡとが反時計方向になす角度θを参照して積層装置１より積層体６０を製造する過程を説明する。図２の上側のＣＯＭＥの欄は、それぞれの吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤが到来した状態を示し、図２の下側のＤＯＷＮの欄は、到来した後に、それぞれの吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤが行う動作を示している。

第１の動作（状態Ｓ１）
角度θがゼロ、すなわち、吸着ヘッドＨＡが第１の位置Ｐ１にある状態Ｓ１では、第２の駆動ユニット（ユニットシリンダ）５６および個別シリンダ５２ａ〜５２ｄにより吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤのすべてが降下（第１の動作のＤＯＷＮ、なお、図面中に降下する吸着ヘッドを二重丸で示す）し、吸着および放出を行う。第１の位置Ｐ１において吸着ヘッドＨＡが正極シート６１を吸着し、第２の位置Ｐ２において吸着ヘッドＨＢがセパレータ６５を吸着し、第３の位置Ｐ３において吸着ヘッドＨＣが負極シート６２を吸着する。第４の位置Ｐ４において吸着ヘッドＨＤが吸着していたセパレータ６５を放出し、先に積み重ねられている電極およびセパレータ６５に、さらに、セパレータ６５を積み重ね、積層体６０を製造する。

第２の動作（状態Ｓ２）
第１の動作で吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤを上昇させた後、ピックアップユニット５０が第１の駆動ユニット５５により反時計方向に９０度旋回すると、吸着ヘッドＨＡは第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に到来する（状態Ｓ２、第２の動作のＣＯＭＥ）。角度θは９０度になる。第２の動作においては、第４の位置Ｐ４に到来した吸着ヘッドＨＣのみが個別シリンダ５２ｃにより降下する（第２の動作のＤＯＷＮ）。吸着ヘッドＨＣが吸着していた負極シート（第２の電極シート）６２が放出され、セパレータ６５の上に積み重ねられる。

図３に、ピックアップユニット５０が上下（昇降）する様子を示している。図３（ａ）および（ｂ）は、ピックアップユニット５０が第２の動作を行う様子を抜き出して示している。図３（ａ）において、ピックアップユニットのアーム５１ａおよび５１ｃは上昇した状態で回転する。吸着ヘッドＨＣに着目すると、第４の位置Ｐ４において積層された積層体６０との間に距離Ｗ０が確保され、積層体６０との干渉を防止できる。

図３（ｂ）は吸着ヘッドＨＡおよびＨＣが降下した状態を示している。吸着ヘッドＨＡおよびＨＣは第２の駆動ユニット５６によりピックアップユニット５０とともに距離Ｗ１だけ下がる。それと同時に、吸着ヘッドＨＣのみが個別シリンダ５２ｃによりさらに距離Ｗ２だけ降下する。したがって、吸着ヘッドＨＣは、距離Ｗ１と距離Ｗ２との和の距離Ｗ０を降下する。ピックアップユニット５０全体を第２の駆動ユニット５６で降下すると同時に、個別シリンダ５２ｃにより吸着ヘッドＨＣを個別に降下させることにより、短時間で吸着ヘッドＨＣを所定の高さにセットできる。また、他の個別シリンダ５２ａを動作させないことにより、ピックアップユニット５０全体が降下しても、吸着ヘッドＨＡが、この場合、第２の位置Ｐ２のパレット２３まで降下することを防止できる。

第３の機能５０３は、第４の位置Ｐ４に積み重ねられた積層体６０の厚みにより、個別シリンダ５２ａ〜５２ｄの昇降距離Ｗ２を制御する機能を含んでいてもよい。第２の駆動ユニット５６の昇降距離Ｗ１を一定に保った状態で、第４の位置Ｐ４で積層（製造）される積層体６０の高さに合わせてそれぞれの吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤの下がる距離を制御できる。第３の機能５０３は、他の位置Ｐ１〜Ｐ３においては、個別シリンダ５２ａ〜５２ｄを、それぞれの吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤがパレット１３または２３に到達するように昇降距離Ｗ２を個別に制御または調整する機能を備えていてもよい。吸着するために必要な、あるいは適した下降距離を個々の吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤが光学センサーなどにより検出して自動的に調整できるようにしてもよい。第４の位置Ｐ４のパレット４３に昇降装置を付けて、パレット４３の側で積層体６０の最上部の相対的な高さを制御してもよい。個別シリンダ５２ａ〜５２ｄの昇降距離Ｗ２を一定に保つことができる。

第３の動作（状態Ｓ３）
図２に戻って、第２の動作において吸着ヘッドＨＣが上昇し、ピックアップユニット５０が第１の駆動ユニット５５により反時計方向にさらに９０度旋回すると、吸着ヘッドＨＡが第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３に到来する（状態Ｓ３，第３の動作のＣＯＭＥ）。吸着ヘッドＨＡが第１の位置Ｐ１から移動した角度θは１８０度である。第３の動作においては、第４の位置Ｐ４に到来した吸着ヘッドＨＢと、第２の位置Ｐ２に到来した吸着ヘッドＨＤとが個別シリンダ５２ｂおよび５２ｄにより降下する（第３の動作のＤＯＷＮ）。吸着ヘッドＨＢが吸着していたセパレータ６５を放出して積層体６０を電極の上にセパレータ６５を積み重ねる。同時に、吸着ヘッドＨＤは、第２の位置Ｐ２においてセパレータ６５を吸着する。

第４の動作（状態Ｓ４）
第３の動作で吸着ヘッドＨＢおよびＨＤが上昇し、ピックアップユニット５０が第１の駆動ユニット５５により反時計方向にさらに９０度旋回すると、吸着ヘッドＨＡが第３の位置Ｐ３から第４の位置Ｐ４に到来する（状態Ｓ４、第４の動作のＣＯＭＥ）。吸着ヘッドＨＡが第１の位置Ｐ１から移動した角度θは２７０度である。第４の動作では、第４の位置Ｐ４に到来した吸着ヘッドＨＡのみが個別シリンダ５２ａにより降下する（第４の動作のＤＯＷＮ）。吸着ヘッドＨＡが吸着していた正極シート６１を放出して、セパレータ６５の上に正極シート６１を積層する。

第４の動作で吸着ヘッドＨＡが上昇し、ピックアップユニット５０が第１の駆動ユニット５５により反時計方向にさらに９０度旋回すると、上述した第１の動作に戻る。第１の動作では、第３の動作でピックアップされたセパレータ６５第４の位置Ｐ４で正極シート６１の上に積層される。このように、ピックアップユニット５０が反時計方向に回転を続け、第１の動作から第４の動作を所定の数だけ繰り返すことにより、第４の位置Ｐ４において負極シート６２、セパレータ６５、正極シート６１およびセパレータ６５が所定の回数だけ繰り返し積層され、積層体（電極組立体）６０を製造される。

なお、積層体６０の製造を開始するとき、および製造を終了するときに電極シートより先にセパレータ６５を積層したり、最後にセパレータ６５を積層したり、最後に負極シート６２を積層したりするような場合は、第２の位置Ｐ２からセパレータ６５を吸着して第４の位置Ｐ４に搬送するステップを加えたり、第３の位置Ｐ３から負極シート６２を吸着して第４の位置Ｐ４に搬送するステップを加えたりすることが可能である。

図４に、シート状のセパレータ６５を挟んで正極シート６１および負極シート６２を積層装置１により積層する工程８０を含む方法を示している。この方法は、積層装置１の制御方法であってもよく、積層体（電極組立体）６０を製造する方法であってもよい。電極組立体６０を電解液とともにケースに収納することにより電池、たとえばリチウム電池を製造し、提供できる。

ステップ８１において、ピックアップユニット５０が第１の機能５０１により所定の角度、本例では９０度回転すると、第２の機能５０２が第２の駆動ユニット５６によりピックアップユニット５０を下げる。ステップ８２において、動作制御ユニット５０５が、吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤの位置が第１の動作の位置と判断すれば、ステップ８３において、第３の機能５０３がすべての個別シリンダ５２ａ〜５２ｄにより吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤを下げる。三方の吸着ヘッド（吸着ユニット）ＨＡ、ＨＢおよびＨＣが、第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２および第３の位置Ｐ３で正極シート６１、セパレータ６５および負極シート６２をそれぞれピックアップする。吸着ヘッドＨＤが、第４の位置Ｐ４でセパレータ６５を放出し、積層体６０の積層（製造）が進む。

ステップ８３において、第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２および第３の位置Ｐ３で正極シート６１、セパレータ６５および負極シート６２がピックアップされ消費される。したがって、第１の供給ユニット１００、第２の供給ユニット２００および第３の供給ユニット３００は、第１の動作が行われた次のタイミングで、第１の回転ステージ１０、第２の回転ステージ２０および第３の回転ステージ３０をそれぞれ半回転する。これにより、第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２および第３の位置Ｐ３に、正極シート６１、セパレータ６５および負極シート６２がピックアップ可能な状態で準備される。

ステップ８４において、動作制御ユニット５０５が、吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤの位置が第２の動作の位置と判断すれば、ステップ８５において、第３の機能５０３が個別シリンダ５２ｃにより吸着ヘッドＨＣを下げて吸着ヘッドＨＣに保持されている負極シート６２を第４の位置Ｐ４に積層する。

ステップ８６において、動作制御ユニット５０５が、吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤの位置が第３の動作の位置と判断すれば、ステップ８７において、第３の機能５０３が個別シリンダ５２ｂおよび５２ｄにより吸着ヘッドＨＢおよびＨＤを下げて、吸着ヘッドＨＢに保持されているセパレータ６５を第４の位置Ｐ４で積層し、第２の位置Ｐ２で吸着ヘッドＨＤがセパレータ６５をピックアップする。

ステップ８７において第２の位置Ｐ２でセパレータ６５が消費される。したがって、第３の動作が行われた次のタイミングで、第２の供給ユニット２００は、第２の回転ステージ２０を半回転し、第２の位置Ｐ２にセパレータ６５をピックアップ可能な状態で用意する。

ステップ８８において、動作制御ユニット５０５が、吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤの位置が第４の動作の位置と判断すれば、ステップ８９において、第３の機能５０３が個別シリンダ５２ａにより吸着ヘッドＨＡを降下し、吸着ヘッドＨＡに保持されている正極シート６１を第４の位置Ｐ４で積み重ねる。

ステップ９０において、動作制御ユニット５０５が、積層体６０の状態が、第４の位置Ｐ４に新たに積層体６０の積層を開始する状態であると判断すると、ステップ９１において、第３の機能５０３が個別シリンダ５２ａ〜５０ｄのうちの適切な個別シリンダを稼働させる。たとえば、最初に第４の位置Ｐ４にセパレータ６５を積層するのであれば、ステップ９１において、いずれかの吸着ヘッドによりセパレータ６５を吸着して第４の位置Ｐ４にセパレータ６５が配置される。

ステップ９２において、第４の位置Ｐ４に所定の回数（枚数）だけ正極シート６１、セパレータ６５および負極シート６２が積層され、積層体６０が製造されたと判断されると、最終の処理を行う。たとえば、最後に第４の位置Ｐ４にセパレータ６５を積層するのであれば、ステップ９２において、いずれかの吸着ヘッドを用い、セパレータ６５を第４の位置Ｐ４に積層する。排出ユニット４００は、次のタイミングで第４の回転ステージ４０を半回転し、第４の位置Ｐ４の積層体６０をアンロード位置Ｐ１４に移動する。第４の位置Ｐ４には次のパレットが用意され、次の積層体６０の製造が開始される。

これらの何れかの処理が行われ、降下した吸着ヘッドＨＡ〜ＨＤが元の高さに上昇すると、ステップ９３において、第１の機能５０１は第１の駆動ユニット５５によりピックアップユニット５０を反時計方向に９０度回転する。これらの処理を繰り返すことにより第４の位置Ｐ４に積層体６０を次々と製造できる。排出ユニット４００は、第４の位置Ｐ４に積層体６０が製造されると、その都度、積層体６０を排出し、第４の位置Ｐ４に次の積層体６０が製造されるようにする。

なお、上記の積層装置１においては、第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２、第３の位置Ｐ３および第４の位置Ｐ４を９０度ピッチで設けているが、これらの位置を４５度ピッチで設けたり、３０度ピッチで設けたり、あるいはさらに狭い角度で設けることも可能であり、複数の積層体６０を同時進行で製造することも可能である。

また、上記の積層装置１においては、ピックアップユニット５０を反時計方向に回転しているが、時計方向に回転させてもよく、第１の位置Ｐ１〜第４の位置Ｐ４を時計方向に配置してもよい。回転ステージにおいても、回転方向は逆であってもよい。また、上記では、積層装置１によりリチウムイオン電池用の電極体（積層体）６０を製造する例を説明しているが、リチウムイオン電池に限らず、積層型の電極体を含む電池の製造に積層装置１は好適である。

Claims (7)

1. 円周に沿った第１の方向に等間隔で配置された第１の位置、第２の位置、第３の位置および第４の位置を順番に通過する複数の吸着ユニットを含むピックアップユニットと、
   前記第１の位置へ第１の電極シートを供給する第１の供給ユニットと、
   前記第２の位置へシート状のセパレータを供給する第２の供給ユニットと、
   前記第３の位置へ第２の電極シートを供給する第３の供給ユニットと、
   前記第４の位置からセパレータを挟んで第１の電極シートおよび第２の電極シートが交互に積層された積層体を排出する排出ユニットと、
   前記複数の吸着ユニットのそれぞれの吸着ユニットを、前記第１の位置、前記第２の位置、前記第３の位置および前記第４の位置に順番に動かすとともに上下動させる駆動ユニットとを有し、前記上下動は、
   前記第１の位置、前記第２の位置および前記第３の位置に到来した吸着ユニットを、第１の電極シート、セパレータおよび第２の電極シートをそれぞれピックアップするように上下動させるとともに、前記第４の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータを積層するように上下動させる第１の動作と、
   前記第４の位置に到来した吸着ユニットを、第２の電極シートを積層するように上下動させる第２の動作と、
   前記第２の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータをピックアップするように上下動させるとともに、前記第４の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータを積層するように上下動させる第３の動作と、
   前記第４の位置に到来した吸着ユニットを、第１の電極シートを積層するように上下動させる第４の動作とを含む積層装置。
2. 請求項１において、
   前記駆動ユニットは、前記ピックアップユニットを回転駆動する第１の駆動ユニットと、
   前記ピックアップユニットを上下に動かす第２の駆動ユニットと、
   それぞれの前記吸着ユニットを上下に動かす第３の駆動ユニットとを含む、積層装置。
3. 請求項２において、
   前記第２の駆動ユニットにより前記ピックアップユニットを上下動させるのに同期して、前記第３の駆動ユニットにより前記第１の動作、前記第２の動作、前記第３の動作および前記第４の動作においてそれぞれの前記吸着ユニットを上下動させる制御ユニットを有する、積層装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記第１の供給ユニットは、前記第１の位置に第１の電極シートを供給する第１の回転ステージを含み、
   前記第２の供給ユニットは、前記第２の位置にセパレータを供給する第２の回転ステージを含み、
   前記第３の供給ユニットは、前記第３の位置に第２の電極シートを供給する第３の回転ステージを含み、
   前記排出ユニットは、前記第４の位置から積層体を搬出する第４の回転ステージを含む、積層装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記第１の位置、前記第２の位置、前記第３の位置および前記第４の位置は９０度ピッチで配置されており、前記ピックアップユニットは四方に吸着ユニットを含む、積層装置。
6. シート状のセパレータを挟んで第１の電極シートおよび第２の電極シートを積層装置により積層することを含む方法であって、
   前記積層装置は、円周に沿った第１の方向に等間隔で配置された複数の位置であって、第１の電極シートが供給される第１の位置、シート状のセパレータが供給される第２の位置、第２の電極シートが供給される第３の位置、およびセパレータを挟んで第１の電極シートおよび第２の電極シートが積層される第４の位置を順番に通過する複数の吸着ユニットを有し、
   前記積層することは、
   前記第１の位置、前記第２の位置および前記第３の位置に到来した吸着ユニットを、第１の電極シート、セパレータおよび第２の電極シートをそれぞれピックアップするように上下動させるとともに、前記第４の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータを積層するように上下動させることと、
   前記第１の方向に前記複数の吸着ユニットを回転し、前記第４の位置に到来した吸着ユニットを、第２の電極シートを積層するように上下動させることと、
   前記第１の方向に前記複数の吸着ユニットを回転し、前記第２の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータをピックアップするように上下動させるとともに、前記第４の位置に到来した吸着ユニットを、セパレータを積層するように上下動させることと、
   前記第１の方向に前記複数の吸着ユニットを回転し、前記第４の位置に到来した吸着ユニットを、第１の電極シートを積層するように上下動させることとを含む、方法。
7. 請求項６において、
   それぞれの前記上下動させることは、前記複数の吸着ユニットを、前記複数の吸着ユニットを備えたピックアップユニットを介して同時に上下動させることと、
   前記同時に上下動させることに同期してピックアップおよび積層する吸着ユニットを個別に上下動させることとを含む、方法。

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