JP6079773B2 - シート積層装置およびシート積層方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のシートを互いに積層するシート積層装置およびシート積層方法に関する。

リチウムイオン二次電池は、正極シートと負極シートとが、電解質を含浸させたセパレータを挟んで積層された電池要素を有している。このような電池要素を製造する際、複数のシート、つまり正極シート、負極シートおよびセパレータが互いに積層される。そのため、正極シート、負極シートおよびセパレータを積層してシート積層体を形成する方法を実行可能な積層型電池の製造装置が用いられる（特許文献１および特許文献２参照）。

特許文献１または特許文献２に記載の装置では、ベースあるいはパレット上のシート積層体の上に別のシートを積層する際、シート積層体の対角となる２つの角を２つの爪あるいはクランパにより保持する。次に、シート積層体の上にさらに別のシートを積層する際、シート積層体の別の対角となる２つの角を別の２つの爪あるいはクランパにより保持する。この動作を繰り返すことで、ベース上に所定の枚数のシートを含むシート積層体が形成される。このように、特許文献１または特許文献２に記載の装置では、シートを積層する際に、４ヶ所の爪あるいはクランパのうち対角の２ヶ所の爪あるいはクランパを交互に駆動させている。

特開２００９−０３２５４４号公報 特開２００９−２０６０４６号公報

シート積層体を構成する各々のシートは、シートを保持可能な搬送ハンドラによってステージ上へ搬送される。特許文献１では、シートをステージ上に搬送する搬送ハンドラについては明記されていない。しかしながら、本願発明者は、シート積層体の対角の位置にあるクランプ装置で同時にシート積層体を保持する方法では、以下のような課題が生じ得ることを発見した。以下、その課題について説明する。

シート積層体上に第１のシートを積層する際、対角に位置する一対のクランプ装置はシート積層体を保持している。一方で、別の一対のクランプ装置は、シート積層体の上に新たに置かれる別のシートを保持するため、ステージに対して上昇する。ここで、搬送ハンドラが第１のシートをステージの上方へ搬送する前に一対のクランプ装置が上昇すると、搬送ハンドラの移動が妨げられるという問題が生じ得る。そのため、通常、一対のクランプ装置は、搬送ハンドラがステージの上方へシートを搬送し終えた後に上昇すると考えられる。このクランプ装置の上昇後に、搬送ハンドラがステージに向かって下降し、ステージ上のシート積層体の上にシートを積層する。

このように、搬送ハンドラがステージの上方に到着してからシートを積層体の上に置くまでの間には、クランプ装置を上昇させる時間に相当する時間的ギャップがある。この時間的ギャップにより、シートを積層するサイクルタイムが増大する。

本発明の目的は上記背景技術の課題に鑑み、シートを積層するサイクルタイムを低減できるシート積層装置およびシート積層方法を提供することである。

本発明によるシート積層装置は、
複数のシートが積層されて成るシート積層体を積載するステージと、
前記ステージの上方に位置する待機ポジションと前記待機ポジションから退避した退避ポジションとの間を移動可能であり、前記ステージに対して上下移動可能に構成され、少なくともシートの周辺の一部がはみ出した状態で該シートを保持可能な第１の搬送ハンドラと、
前記ステージ上の前記シート積層体の第１の辺を前記ステージに向けて押圧する第１の押圧ポジションと、前記第１の押圧ポジションの上方であって前記待機ポジションに近接した第１の上方ポジションとの間で、移動可能に構成された第１のクランプ装置と、
前記ステージ上の前記シート積層体の前記第１の辺とは異なる第２の辺を前記ステージに向けて押圧する第２の押圧ポジションと、前記第２の押圧ポジションの上方であって前記待機ポジションに近接した第２の上方ポジションとの間で、移動可能に構成された第２のクランプ装置と、
前記第２のクランプ装置で前記ステージ上のシート積層体の前記第２の辺を押圧した状態で前記第１のクランプ装置を前記第１の上方ポジションへ移動させることと、前記ステージを挟んで前記第１のクランプ装置とは反対側の方向から、前記ステージの上方の前記待機ポジションまで、第１のシートを保持した前記第１の搬送ハンドラを移動させることと、前記ステージを挟んで前記第１のクランプ装置とは反対側の方向から、前記ステージの上方の前記待機ポジションまで、第１のシートを保持した前記第１の搬送ハンドラを移動させることと、前記第１の搬送ハンドラを前記ステージに向けて下降させて前記第２のクランプ装置で押圧されている前記シート積層体の上に前記第１のシートを積層することと、前記第１のクランプ装置を前記ステージに向けて下降させて前記第１の搬送ハンドラからはみ出している前記第１のシートの周辺部を前記ステージへ向けて押圧することと、を前記第１のクランプ装置、前記第２のクランプ装置および前記第１の搬送ハンドラに実行させる制御部と、
を備えている。

本発明によるシート積層方法は、
複数のシートが積層されて成るシート積層体を積載するステージと、前記ステージの上方に位置する待機ポジションと前記待機ポジションから退避した退避ポジションとの間を移動可能であり、前記ステージに対して上下移動可能に構成され、少なくともシートの周辺の一部がはみ出した状態で該シートを保持可能な第１の搬送ハンドラと、前記ステージ上の前記シート積層体の第１の辺を前記ステージに向けて押圧する第１の押圧ポジションと、前記第１の押圧ポジションの上方であって前記待機ポジションに近接した第１の上方ポジションとの間で、移動可能に構成された第１のクランプ装置と、前記ステージ上の前記シート積層体の前記第１の辺とは異なる第２の辺を前記ステージに向けて押圧する第２の押圧ポジションと、前記第２の押圧ポジションの上方であって前記待機ポジションに近接した第２の上方ポジションとの間で、移動可能に構成された第２のクランプ装置と、を備えたシート搬送装置を用いたシート積層方法であって、
前記第２のクランプ装置で前記ステージ上のシート積層体の前記第２の辺を押圧した状態で前記第１のクランプ装置を前記第１の上方ポジションへ移動させることと、
前記ステージを挟んで前記第１のクランプ装置とは反対側の方向から、前記ステージの上方の前記待機ポジションまで、第１のシートを保持した前記第１の搬送ハンドラを移動させることと、
前記第１の搬送ハンドラを前記ステージに向けて下降させ、前記第２のクランプ装置で押圧されている前記シート積層体の上に前記第１のシートを積層することと、
前記第１のクランプ装置を前記ステージに向けて下降させ、前記第１の搬送ハンドラからはみ出している前記第１のシートの周辺部を前記ステージへ向けて押圧することと、を含む。

本発明によれば、シートを積層するサイクルタイムを低減することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるシート積層装置の概略平面図である。 図２は、第１の実施形態のある状態におけるシート積層装置の概略平面図である。 図３は、図２のI−I線に沿ったシート積層装置の概略断面図である。 図４は、シート積層装置の制御系の概要を示すブロック図である。 図５Ａ〜図５Ｈは、シート積層方法における、第１のシートおよび層間シートを積層するプロセスを示す図である。 図６Ａ〜図６Ｈは、シート積層方法における、第２のシートおよび層間シートを積層するプロセスを示す図である。 図７は、本発明の第２の実施形態におけるシート積層装置の概略平面図である。 図８は、第２の実施形態のある状態におけるシート積層装置の概略平面図である。 図９は、図８のII−II線に沿ったシート積層装置の概略断面図である。 図１０は、本発明の第３の実施形態におけるシート積層装置の概略平面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるシート積層装置の概略平面図である。図２は、第１の実施形態のある状態におけるシート積層装置の概略平面図である。図３は、図２のI−I線に沿ったシート積層装置の概略断面図である。図４は、シート積層装置の制御系の概要を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態によるシート積層装置は、ステージ１０と、第１のクランプ装置８と、第２のクランプ装置９と、第１の搬送ハンドラ４と、第２の搬送ハンドラ１１とを備えている。

ステージ１０には、複数のシートが積層されて成るシート積層体１２が積載される。本実施形態では、シート積層体１２は、第１のシート１、第２のシート２および層間シート３から構成される場合について、説明する。ただし、これに限らず、シート積層体１２を構成するシートは、どのような種類のものであっても良い。

第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１は、シート１、２、３を保持するための吸引溝５を有している。第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１は、不図示の吸引ポンプによって吸引溝５とシート１、２、３とで形成される閉空間を吸引することによりシート１、２、３を吸着し、吸引溝５を介してシート１、２、３を保持する。シートを保持する手段は、吸引保持に限られず、任意の手段を利用することができる。

図３に示す例では、第１の搬送ハンドラ４は、層間シート３と第１のシート１を保持することができる。第２の搬送ハンドラ１１は、層間シート３と第２のシート２を保持することができる。層間シート３は通気性を有するものであることが好ましい。層間シート３の通気性を利用し、搬送ハンドラ４、１１は、層間シート３越しに第１または第２のシート１、２を吸引保持することができる。

第１の搬送ハンドラ４は、ステージ１０の上方の待機ポジションと当該待機ポジションから退避した第１の退避ポジションとの間を移動可能になっている。第２の搬送ハンドラ１１は、ステージ１０の上方の待機ポジションと当該待機ポジションから退避した第２の退避ポジションとの間を移動可能になっている。図１では、第１の搬送ハンドラ４が第１の退避ポジションに位置している状態を示しており、第２の搬送ハンドラ１１が第２の退避ポジションに位置している状態を示している。本実施形態の場合、第２の退避ポジションは、待機ポジションを挟んで第１の退避ポジションの反対側に位置している。

図２および図３では、第１の搬送ハンドラ４が待機ポジションに位置した状態を示しており、第２の搬送ハンドラ１１が第２の退避ポジションに位置した状態を示している。ここで、シートを保持した第１の搬送ハンドラ４が、第１の退避ポジションからステージ１０の上方の待機ポジションへと移動する方向、言い換えると第１の退避ポジションから待機ポジションへと保持したシートを搬送する方向、図１や図２に矢印で示される方向を、第１の移動方向Ｄ１と定める。シートを保持した第２の搬送ハンドラ１１が、ステージ１０の上方の待機ポジションへと移動する方向、言い換えると第２の退避ポジションから待機ポジションへと保持したシートを搬送する方向、図１や図２の矢印で示される方向を、第２の移動方向Ｄ２と定める。なお、シートを保持した第１の搬送ハンドラ４が待機ポジションに向かって移動する第１の移動方向Ｄ１は、シートを保持した第２の搬送ハンドラ１１が待機ポジションに向かって移動する第２の移動方向Ｄ２と異なっている。

具体的には、第１の搬送ハンドラ４は、第１のシート１および層間シート３を保持した状態で、図１ないし図３における左方から待機ポジションに向けて移動する。第１のシート１および層間シート３を保持していない状態で、図１ないし図３における待機ポジションから左方に向けて移動する。第２の搬送ハンドラ１１は、第２のシート２および層間シート３を保持した状態で、図１ないし図３における右方から待機ポジションに向けて移動する。第２のシート２および層間シート３を保持していない状態で、図１ないし図３における待機ポジションから右方に向けて移動する。

第１の搬送ハンドラ４は、待機ポジションから下方にステージ１０に向かって移動可能に構成されている。同様に、第２の搬送ハンドラ１１は、待機ポジションから下方にステージ１０に向かって移動可能に構成されている。このように、第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１は、ステージ１０に対して上下移動可能に構成されている。

第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１は、少なくともシートの周辺部の一部がはみ出した状態で当該シートを保持する。そのため、図１および図２に示すように、第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１は４つの角に切り欠き部６、７を有している。第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１がシートを保持しているときには、この切り欠き部６、７からシートの周辺部の一部がはみ出している。

なお、図２では層間シート３と第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１との重なり状態を分かりやすくする目的で、吸引溝５の部分にもハッチングを施している。

第１のクランプ装置８は、ステージ１０上のシート積層体１２の第１の辺をステージ１０に向けて押圧する第１の押圧ポジションと、当該第１の押圧ポジションの上方であって搬送ハンドラ４、１１の待機ポジションに近接した第１の上方ポジションとの間で、移動可能に構成されている。第２のクランプ装置９は、ステージ１０上のシート積層体１２の第１の辺とは異なる第２の辺をステージ１０に向けて押圧する第２の押圧ポジションと、当該第２の押圧ポジションの上方であって搬送ハンドラ４、１１の待機ポジションに近接した第２の上方ポジションとの間で、移動可能に構成されている。

図２に示すような、シート積層体１２の表面に垂直な方向から見たときに、第１の搬送ハンドラ４の第１の切り欠き部６の位置に第１のクランプ装置８が位置しており、第２の切り欠き部７の位置に第２のクランプ装置９が位置している。これにより、第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１は、ステージ１０の上方の待機ポジションにおいて、第１または第２の上方ポジションに位置している第１のクランプ装置８および第２のクランプ装置９と干渉しないようになっている。

図３に示す状態から、第１の搬送ハンドラ４とともに第１のクランプ装置８が下降することにより、積層体１２の上に第１のシート１および層間シート３を積層することができる。このとき、下降した第１のクランプ装置８は、第１のシート１および層間シート３とともに積層体１２を押圧する。また、第１のクランプ装置８の下降前に積層体１２を押圧している第２のクランプ装置９は、積層体１２とシート１、３との間に挟まれた状態になる。

図２に示すように、第２のクランプ装置９の、待機ポジションにある第１の搬送ハンドラ４と正対する辺９ａは、当該辺９ａに対向する第１の搬送ハンドラ４の一辺４ａと平行になっていることが好ましい。同様に、第１のクランプ装置８の、待機ポジションにある第２の搬送ハンドラ１１と正対する辺８ａは、当該辺８ａに対向する第２の搬送ハンドラ１１の一辺１１ａと平行になっていることが好ましい。これにより、シート１、３が第２のクランプ装置９に乗り上げた際に、シート１、３のダメージを抑制することができる。なお、この切り欠き部６、７は、シートを保持した搬送ハンドラの進行方向とは反対側にあるため、搬送ハンドラの移動にともなう風等の影響によりシートが剥離する原因にはならない。

図１および図２に示す例では、第１のクランプ装置８が２つ設けられており、第２のクランプ装置９が２つ設けられている。一対の第１のクランプ装置８は、実質的に長方形または正方形のシート積層体１２の一辺の両角部を押圧可能に構成されている。一対の第２のクランプ装置９は、シート積層体１２の別の一辺の両角部を押圧可能に構成されている。

シート積層装置は、第１のクランプ装置８、第２のクランプ装置９、第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１の動作を制御する制御部１３をさらに備えている（図４参照）。制御部１３は、図５および図６に示すシート積層方法の一連のプロセスを実現する。

次に、図５および図６を参照して、本発明の一実施形態におけるシート積層方法について説明する。このシート積層方法では、ステージ１０上に複数のシートから構成されるシート積層体を形成する。

図５Ａは、ステージ１０上のシート積層体１２の上に第２のシート２および層間シート３を積層し終えた直後の状態を示している。このとき、第１のクランプ装置８は、シート積層体１２を押圧しており、シート積層体１２と第２のシート２との間に挟まっている。第２のクランプ装置９は、第２のシート２および層間シート３とともにシート積層体１２を押圧している。今後、図５Ａに示すシート積層体と第２のシートと層間シートとをまとめてシート積層体と称する。

次に、第２のクランプ装置９でステージ１０上のシート積層体１２を押圧した状態で、第１のクランプ装置８を図中右方向に移動させ、シート積層体１２から退避させる（図５Ｂ参照）。さらに、矢印の方向のように、第１のクランプ装置８を所定の高さまで上昇させ、図中左方向に移動させる（図５Ｃ参照）。

次に、第１の搬送ハンドラ４が、第１のシート１および層間シート３を吸着した状態でステージ１０の上方の待機ポジションへ移動する（図５Ｄ参照）。すなわち、第１の搬送ハンドラ４を、ステージ１０を挟んで第１のクランプ装置８とは反対側の方向から、ステージ１０の上方の待機ポジションまで移動させる。第１の退避ポジションからステージ１０の上方の待機ポジションまで第１の搬送ハンドラ４を移動させる際、図５Ｄの場合では第１の搬送ハンドラ４は、下降しシート積層体１２を押圧している第２のクランプ装置９の上方を通過している。

なお、第１のクランプ装置８の上昇中に、第１の搬送ハンドラ４を移動させ始めても良い。この場合、第１の搬送ハンドラ４を待機ポジションまで移動させ終える前に、第１のクランプ装置８を第１の上方ポジションへ移動し終えることが好ましい。

第１の搬送ハンドラ４が待機ポジションに達したとき、第１の上方ポジションにある第１のクランプ装置８は、第１の搬送ハンドラ４の移動方向Ｄ１の前方側に形成された切り欠き部６に位置する。したがって、第１のクランプ装置８は、第１の搬送ハンドラ４の移動の妨げにならない。

また、第１の搬送ハンドラ４の移動方向Ｄ１における後方側に位置する第２のクランプ装置９は、下降している状態にあり、シート積層体１２を押圧している。したがって、第２のクランプ装置９が第１の搬送ハンドラ４の移動に干渉することはない。

次に、図５Ｅに示すように、第１の搬送ハンドラ４をステージ１０に向けて下降させ、シート積層体１２の上に、第１のシート１および層間シート３を積層する。本実施形態の方法では、第１の搬送ハンドラ４が待機ポジションに到達するまでに、第１のクランプ装置８は既に第１の上方ポジションに移動し終えた状態にある。そのため、第１の搬送ハンドラ４は、待機ポジションに到達後速やかに下降動作を開始することができる。これにより、シート積層方法のサイクルタイムを低減することができる。

第１の搬送ハンドラ４の下降にともない、第１のクランプ装置８をステージ１０に向けて下降させ、第１の搬送ハンドラ４からはみ出している第１のシート１の周辺部をステージ１０へ向けて押圧する（図５Ｆ参照）。これにより、第１のクランプ装置８は、第１のシート１および層間シート３とともにシート積層体１２を保持する。なお、第２のクランプ装置９は、シート積層体１２と第１のシート１との間に挟まれた状態になる。

以上の説明では、第１の搬送ハンドラ４をステージ１０に向けて下降させ、その後に第１のクランプ装置８をステージ１０に向けて下降させ、第１の搬送ハンドラ４からはみ出している第１のシート１の周辺部をステージ１０へ向けて押圧するものとして説明したが、第１の搬送ハンドラ４の下降と第１のクランプ装置８の下降は同時に行われることが好ましい。すなわち、図５Ｄの状態から、第１の搬送ハンドラ４の下降と第１のクランプ装置８の下降とを同時に行い、図５Ｆの状態に遷移するよう動作させることが好ましい。これにより、シート積層方法のサイクルタイムをより低減することができる。

以下では、図５Ｆに示すシート積層体１２と第１のシート１と層間シート３とを含めて、シート積層体１２と称する。次に、第１の搬送ハンドラ４をステージ１０の上方の待機ポジションまで上昇させる（図５Ｇ参照）。さらに、別の第１のシート１および層間シート３を保持するために、第１の搬送ハンドラ４をステージ１０の上方から退避ポジションへと退避させる（図５Ｈ参照）。

それから、第２のクランプ装置９がシート積層体１２から横に退避する（図６Ａ参照）。さらに、第２のクランプ装置９がステージ１０に対して上昇する（図６Ｂ参照）。そして、第２のクランプ装置９は、再び図中右方向に移動する（図６Ｃ参照）。これにより、第２のクランプ装置９は、上記の第２の上方ポジションへ移動し終える。このとき、第１のクランプ装置８は、シート積層体１２をステージ１０に向けて押圧している。

図６Ｄに示すように、第２の搬送ハンドラ１１を、ステージ１０を挟んで第２のクランプ装置９とは反対側の方向から、ステージ１０の上方の待機ポジションまで移動させる。第２の退避ポジションからステージ１０の上方の待機ポジションまで第２の搬送ハンドラ１１を移動させる際、図６Ｄの場合では第２の搬送ハンドラ１１は、下降しシート積層体１２を押圧している第１のクランプ装置８の上方を通過している。第２の搬送ハンドラ１１は、層間シート３および第２のシート２を保持している。第２の搬送ハンドラ１１は、第１の搬送ハンドラ４とは異なり、移動方向Ｄ２に沿って待機ポジションへ移動する。

なお、第２のクランプ装置９の上昇中に、第２の搬送ハンドラ１１を移動させ始めても良い。この場合、第２の搬送ハンドラ１１を待機ポジションまで移動させ終える前に、第２のクランプ装置９を第２の上方ポジションへ移動し終えることが好ましい。

第２の搬送ハンドラ１１が待機ポジションに達したとき、第２の上方ポジションにある第２のクランプ装置９は、第２の搬送ハンドラ１１の移動方向Ｄ２の前方側に形成された切り欠き部６に位置する。したがって、第２のクランプ装置９は、第２の搬送ハンドラ１１の移動の妨げにならない。

また、第２の搬送ハンドラ１１の移動方向Ｄ２における後方側に位置する第１のクランプ装置８は、下降している状態にあり、シート積層体１２を押圧している。したがって、第１のクランプ装置８が第２の搬送ハンドラ１１の移動に干渉することはない。

次に、図６Ｅに示すように、第２のシート２および層間シート３を保持した第２の搬送ハンドラ１１をステージ１０に向けて下降させ、シート積層体１２の上に第２のシート２および層間シート３を積層する。本実施形態の方法では、第２の搬送ハンドラ１１が待機ポジションに到達するまでに、第２のクランプ装置９は既に第２の上方ポジションに移動し終えた状態にある。そのため、第２の搬送ハンドラ１１は、待機ポジションに到達後速やかに下降動作を開始することができる。これにより、シート積層方法のサイクルタイムを低減することができる。

第２の搬送ハンドラ１１の下降にともない、第２のクランプ装置９をステージ１０に向けて下降させ、第２の搬送ハンドラ１１からはみ出している第２のシート２の周辺部をステージ１０へ向けて押圧する（図６Ｆ参照）。これにより、第２のクランプ装置９は、シート積層体１２および第２のシート２を保持する。なお、第１のクランプ装置８は、シート積層体１２と第２のシート２との間に挟まれた状態になる。

以上の説明では、第２の搬送ハンドラ１１をステージ１０に向けて下降させ、その後に第２のクランプ装置９をステージ１０に向けて下降させ、第２の搬送ハンドラ１１からはみ出している第２のシート２の周辺部をステージ１０へ向けて押圧するものとして説明したが、第２の搬送ハンドラ１１の下降と第２のクランプ装置９の下降は同時に行われることが好ましい。すなわち、第２の搬送ハンドラ１１の下降と第２のクランプ装置９の下降とを同時に行い、図６Ｄの状態から図６Ｆの状態に遷移するよう動作させることが好ましい。これにより、シート積層方法のサイクルタイムをより低減することができる。

次に、第２の搬送ハンドラ１１をステージ１０の上方の待機ポジションまで上昇させる（図６Ｇ参照）。さらに、別のシートを保持するために、第２の搬送ハンドラ１１をステージ１０の上方から退避ポジションへと退避する（図６Ｈ参照）。

第２の搬送ハンドラ１１の退避後の状態は、図５Ａに示すような状態になっている。この後、再び図５Ａ〜図５Ｈ、あるいは図５Ａ〜図５Ｄおよび図５Ｆ〜図５Ｈに示すステップを行うことで、ステージ１０上の積層体１２の上に更に別のシートを積層することができる。図５Ａ〜図５Ｈおよび図６Ａ〜図６Ｈ、または図５Ａ〜図５Ｄ、図５Ｆ〜図５Ｈ、図６Ａ〜図６Ｄおよび図６Ｆ〜図６Ｈを繰り返し行うことで、任意の数のシートが互いに積層されたシート積層体を形成することができる。

積層が完了したシート積層体は、積層装置とは独立した、クリップやテープ等の別のクランプ手段を用いて固定され、第１のクランプ装置８や第２のクランプ装置９によるクランプを解放した後に、シート積層装置から取り出される。

上記のシート積層方法において、２つの第１のクランプ装置８は一緒に可動することが好ましい。また、２つの第２のクランプ装置９は一緒に可動することが好ましい。これにより、シート１、２、３または積層体１２の同一の辺のうちの二か所、特に２つの角部を同時に押えることができる。その結果、シートの対角を同時に押さえる場合と比較して、シートを回転させる力（モーメント）が発生しにくく、シートの積層ズレを抑制することができる。

次に、対角に位置する２つのクランプ装置を同時に駆動する比較例におけるシート積層方法について説明する。対角に位置する２つのクランプ装置８、９を同時に上昇させると、搬送ハンドラ４、１１の待機ポジションを挟んで両側にクランプ装置８、９が位置することになる。したがって、一方のクランプ装置８または９が搬送ハンドラ４、１１の進路上に位置するため、搬送ハンドラ４、１１の移動を妨げることになる。そのため、図５Ｄおよび図６Ｄに示されるような待機ポジションまで搬送ハンドラ４、１１を移動させた後に、対角に位置するクランプ装置８、９を上昇させる必要がある。その結果、搬送ハンドラ４、１１が待機ポジションに到着した後、クランプ装置８、９の上昇移動が終了するまでの間、搬送ハンドラ４、１１は下降動作をすることができない。この時間的ギャップにより、図５および図６に示すシート積層方法よりもサイクルタイムが長くなってしまう。また、シート積層体またはシートの対角にある２つの箇所を同時に押さえるため、シートを回転させる力（モーメント）が発生することがあるという課題もある。

これに対し、本発明の本実施形態によれば、第１のクランプ装置８は第１の搬送ハンドラ４の移動を妨げず、第２のクランプ装置９は第２の搬送ハンドラ１１の移動を妨げない。搬送ハンドラ４、１１を待機ポジションへ移動させた後に、対角に位置するクランプ装置８、９を上昇させる、というような動作上の制約も受けない。これにより、シートを積層するサイクルタイムを低減するシート積層装置およびシート積層方法を提供できる。

上記実施形態のシート積層方法は、例えばリチウムイオン二次電池のような電池要素を製造する方法に適用できる。この場合、第１のシートは正極活物質が塗布された正極シートであって良く、第２のシートは負極活物質が塗布された負極シートであって良い。また、層間シートは、正極シートと負極シートとを離間するセパレータであって良い。セパレータは電解質を含浸しており、通気性を有していることが好ましい。図４および図５に示す方法により、正極シートと負極シートとセパレータとが積層された積層体を含む電気要素を製造することができる。

図５および図６に示す例では、３種類のシート、すなわち第１のシート１、第２のシート２および層間シート３を積層する例について説明した。この代わりに、本発明のシート積層装置およびシート積層方法は、第１のシート１と第２のシート２を交互に積層する場合にも適用できる。この場合、第１の搬送ハンドラ４または第２の搬送ハンドラ１１は、それぞれ第１のシート１または第２のシート２を、層間シート３を介することなく直接保持すれば良い。また、第１のシート１と第２のシート２は同一種類のものであっても良く、異なる種類のものであっても良い。

図５および図６に示す例では、第１の搬送ハンドラ４が第１のシート１および層間シート３を同時に搬送し、第２の搬送ハンドラ１１が第２のシート２および層間シート３を同時に搬送した。これに限らず、第１の搬送ハンドラ４が第１のシート１と第２のシート２を別々に搬送し、第２の搬送ハンドラ１１が層間シート３を搬送しても良い。この場合でも、図５および図６に示す方法と同様なプロセスを経て、シート積層体１２を形成することができる。
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態におけるシート積層装置の概略平面図である。図８は、第２の実施形態のある状態におけるシート積層装置の概略平面図である。図９は、図８のII−II線に沿ったシート積層装置の概略断面図である。

図７に示すように、本発明の第２の実施形態によるシート積層装置は、ステージ１０と、第１のクランプ装置８と、第２のクランプ装置９と、第１の搬送ハンドラ２４と、第２の搬送ハンドラ３１とを備えている。さらに、第１の実施形態と同様に、シート積層装置は制御部１３を備えている。

第２の実施形態における第１の搬送ハンドラ２４および第２の搬送ハンドラ３１は、第１の実施形態における第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１と異なる形状を有している。この形状を除く構成や積層動作は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第１の搬送ハンドラ２４は、第１のシート１および層間シート３のようなシートを保持することができる。第２の搬送ハンドラ３１は、第２のシート２および層間シート３のようなシートを保持することができる。

第１の搬送ハンドラ２４は、図７および図８に示すように、第１のシート１および層間シート３を保持した状態で待機ポジションに向けて移動する移動方向Ｄ１の前方の一辺に、第１の切り欠き部２６を有している。すなわち、第１の実施形態では図１および図２に示すように、切り欠き部６は第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１の角に形成されているが、本実施形態の第１の切り欠き部２６は第１の搬送ハンドラ２４の一辺に形成されている。さらに、第１の搬送ハンドラ２４は、移動方向Ｄ１の後方の一辺に、第２の切り欠き部７を有している。すなわち、第１の実施形態の切り欠き部７と同様に、本実施形態の第２の切り欠き部７は第１の搬送ハンドラ４および第２の搬送ハンドラ１１の角に形成されている。

図８に示すように、第１のクランプ装置８は、シートの表面に垂直な方向から見て、第１の搬送ハンドラ２４の第１の切り欠き部２６の位置に、配置されている。図８に示すように、第２のクランプ装置９は、シートの表面に垂直な方向から見て、第１の搬送ハンドラ２４の第２の切り欠き部７の位置に、配置されている。さらに、第２のクランプ装置９は、シートの表面に垂直な方向から見て、第２の搬送ハンドラ３１の第１の切り欠き部２６の位置に、配置される。さらに、第１のクランプ装置８は、シートの表面に垂直な方向から見て、第２の搬送ハンドラ２４の第２の切り欠き部７の位置に、配置される。第２の搬送ハンドラ３１は、第１の搬送ハンドラ２４と線対称な形状となっている。

第１の実施形態と同様に、第１の搬送ハンドラ２４および第２の搬送ハンドラ３１は、少なくともシートの周辺部の一部がはみ出した状態で当該シートを保持する。さらに、本実施形態では第１の搬送ハンドラ２４および第２の搬送ハンドラ３１の一辺に第１の切り欠き部２６が形成されていることにより、少なくともシートの一辺の一部が露出した状態で当該シートを保持する。なお、図８では層間シート３と第１の搬送ハンドラ２４および第２の搬送ハンドラ３１との重なり状態を分かりやすくする目的で、吸引溝５の部分にもハッチングを施している。

さらに本実施形態では、第１の切り欠き部２６は、搬送ハンドラ２４、３１の移動方向Ｄ１、Ｄ２において、シートの角部から少し離れた箇所に位置している。搬送ハンドラ２４、３１の移動方向Ｄ１、Ｄ２側のシートの一辺のうちの両角部を保持できるように、吸引溝５の一部５ａが搬送ハンドラ２４、３１の端部付近まで延びている。これにより、搬送ハンドラ２４、３１は、その移動方向Ｄ１、Ｄ２の前方に位置するシートの一辺の両角部を吸引保持することができる。したがって、搬送ハンドラ２４、３１が高速で移動した場合でも、シート１、２、３が搬送ハンドラ２４、３１から離脱することを防止することが出来る。その結果、シート積層方法のサイクルタイムを向上させることが可能となる。

すなわち、第１の実施形態と同様に、図５Ａ〜図５Ｈおよび図６Ａ〜図６Ｈ、または図５Ａ〜図５Ｄ、図５Ｆ〜図５Ｈ、図６Ａ〜図６Ｄおよび図６Ｆ〜図６Ｈを繰り返し行うことで、任意の数のシートが互いに積層されたシート積層体を形成することができる。

本実施形態のように、第１の実施形態の搬送ハンドラ４、１１とは外形が異なる搬送ハンドラ２４、３１を用いる場合でも、第１の実施形態と同様に、任意の数のシートが互いに積層されたシート積層体を形成することができる。よって、第１の実施形態と同様に、シートを積層するサイクルタイムを低減できる。

さらに、本実施形態では、搬送ハンドラ２４、３１の吸引溝５の一部５ａが搬送ハンドラ２４、３１の端部付近まで延びていることにより、第１実施形態と比較して、搬送ハンドラ２４、３１のシート保持能力が向上している。特に、搬送ハンドラ２４、３１は、その移動方向Ｄ１、Ｄ２の前方に位置するシートの一辺の両角部を吸引保持できるので、搬送ハンドラ２４、３１が高速で退避ポジションから待機ポジションへ移動した場合でも、シート１、２、３が搬送ハンドラ２４、３１から離脱することを防止する能力が第１の実施形態より向上している。
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態におけるシート積層装置の概略平面図である。

図１０に示すように、本発明の第３の実施形態におけるシート積層装置は、ステージ１０と、第１のクランプ装置８と、第２のクランプ装置９と、第１の搬送ハンドラ２４と、第２の搬送ハンドラ３１と、第３の搬送ハンドラ４１とを備えている。さらに、第１の実施形態や第２の実施形態と同様に、シート積層装置は制御部を備えている。第３の搬送ハンドラ４１を除く構成要素は、第１の実施形態におけるシート積層装置と同様であるため、それらの詳細な説明を省略する。

第３の搬送ハンドラ４１は、第１および第２の搬送ハンドラ４、１１と同様の構成をしており、シートを保持することができる。シートを保持した第３の搬送ハンドラ４１が、退避ポジションからステージ１０の上方の待機ポジションへと移動する方向、言い換えると退避ポジションから待機ポジションへと保持したシートを搬送する方向、図１０に矢印で示される方向を、第３の移動方向Ｄ３と定める。本実施形態の場合、第３の搬送ハンドラ４１がシートを保持した状態で待機ポジションに向かう移動方向Ｄ３は、第１の搬送ハンドラ４がシートを保持した状態で待機ポジションに向かう移動方向Ｄ１と９０°異なっている。この場合、第３の搬送ハンドラ４１の移動方向Ｄ３に対応して、図１０に示すような、第３のクランプ装置２８が設けられても良い。

第３のクランプ装置２８は、第３の搬送ハンドラ４１の移動方向Ｄ３の前方側のシートの周辺部を押圧保持する。この第３のクランプ装置２８による押圧保持により、積層動作のサイクルタイムを短縮することができる。

第３の搬送ハンドラ４１および第３のクランプ装置２８を用いた場合の本実施形態の動作について説明する。第１の搬送ハンドラ４、第２の搬送ハンドラ１１、および第３の搬送ハンドラ４１の順番にシートを搬送して、積層する場合を例に説明する。第２の搬送ハンドラ１１による積層動作完了の後で、第３のクランプ装置２８を待機ポジションへ移動させる。次に、第３の搬送ハンドラ４１を退避ポジションからステージ１０の上方の待機ポジションへ移動させる。

次に、第３の搬送ハンドラ４１をステージ１０に向けて下降させ、その後に、第３のクランプ装置２８をステージ１０に向けて下降させ、第３の搬送ハンドラ４１からはみ出しているシートの周辺部をステージ１０へ向けて押圧する。あるいは、第３の搬送ハンドラ４１の下降と第３のクランプ装置２８の下降とを同時に行い、第３の搬送ハンドラ４１からはみ出しているシートの周辺部をステージ１０へ向けて押圧する。このように、第３の搬送ハンドラ４１および第３のクランプ装置２８による積層動作が行なえる。

第１および第２のクランプ装置８、９が上昇している場合、第３の搬送ハンドラ４１が移動中に第１および第２のクランプ８、９に干渉する可能性があるので、第１および第２のクランプ装置８、９は下降しておくよう制御する。

第３のクランプ装置２８を設けない場合には、第１および第２のクランプ装置８、９を用いることにより積層動作が可能である。その場合、第１および第２のクランプ装置８、９を上昇させた状態で第３の搬送ハンドラ４１を待機ポジションへ移動させると、第１のクランプ装置８や第２のクランプ装置９と第３の搬送ハンドラ４１とが干渉する可能性がある。よって、第３の搬送ハンドラ４１が待機ポジションへ移動した後に、第１のクランプ装置８および第２のクランプ装置９、または第１のクランプ装置８および第２のクランプ装置９の一部を動作させれば良い。第３のクランプ装置２８を設けた場合と比較して積層動作のサイクルタイムが増加するが、第１および第２の搬送ハンドラ４、１１に関しては積層動作のサイクルタイム増加は発生しない。

第３の実施形態では、第３の搬送ハンドラ４１の移動方向Ｄ３は第１の搬送ハンドラ４の移動方向Ｄ１と９０°異なっているが、任意の角度異なる方向へ移動する搬送ハンドラを用いても良い。また、シート積層装置は、３つ以上の搬送ハンドラを備えていても良い。例えば、４つの搬送ハンドラを備えることとして、お互いに異なる４つの移動方向からステージへ向けて、積層するシートを搬送するシート積層装置としても良い。

また、１つの搬送ハンドラでシート積層体を形成することも可能である。この場合、図５Ｈあるいは図６Ｈにおいて、搬送ハンドラは、図中の矢印と逆方向に退避すれば良い。

以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更および修正が可能であることを理解されたい。

この出願は、２０１２年３月３０日に出願された日本出願特願２０１２−７９４１３号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 第１のシート
２ 第２のシート
３ 層間シート
４、２４ 第１の搬送ハンドラ
５ 吸引溝（保持手段）
６、２６ 切り欠き部
７ 切り欠き部
８ 第１のクランプ装置
９ 第２のクランプ装置
１０ ステージ
１１、３１ 第２の搬送ハンドラ
１２ シート積層体
１３ 制御部

Claims (10)

1. 複数のシートが積層されて成るシート積層体を載置するステージと、
   周辺部に切り欠き部が設けられた第１の搬送ハンドラであって、前記ステージの上方に位置する待機ポジションと前記待機ポジションから退避した退避ポジションとの間を移動可能であり、前記ステージに対して上下移動可能に構成され、少なくともシートの周辺の一部が前記切り欠き部で露出した状態で該シートを保持可能な第１の搬送ハンドラと、
   前記ステージ上の前記シート積層体の第１の辺の一部を前記ステージに向けて押圧する第１の押圧ポジションと、前記第１の押圧ポジションの上方であって前記待機ポジションに近接した第１の上方ポジションとの間で、移動可能に構成された第１のクランプ装置と、
   前記ステージ上の前記シート積層体の前記第１の辺とは異なる第２の辺の一部を前記ステージに向けて押圧する第２の押圧ポジションと、前記第２の押圧ポジションの上方であって前記待機ポジションに近接した第２の上方ポジションとの間で、移動可能に構成された第２のクランプ装置と、
   前記第２のクランプ装置で前記ステージ上のシート積層体の前記第２の辺の一部を押圧した状態で前記第１のクランプ装置を前記第１の上方ポジションへ移動させることと、前記ステージを挟んで前記第１のクランプ装置とは反対側の方向から、前記ステージの上方の前記待機ポジションまで、第１のシートを保持した前記第１の搬送ハンドラを移動させ前記第１の搬送ハンドラの前記切り欠き部で露出した前記シートと前記第１のクランプ装置とが対向する位置まで前記第１の搬送ハンドラを移動させることと、前記第１の搬送ハンドラを前記ステージに向けて下降させて前記第２のクランプ装置で押圧されている前記シート積層体の上に前記第１のシートを積層することと、前記第１のクランプ装置を前記ステージに向けて下降させて前記第１のシートの周辺部を前記ステージへ向けて押圧することと、を前記第１のクランプ装置、前記第２のクランプ装置および前記第１の搬送ハンドラに実行させる制御部と、を備えているシート積層装置。
2. 前記制御部は、前記第１の搬送ハンドラを前記待機ポジションまで移動させ終える前に、前記第１のクランプ装置を前記第１の上方ポジションへ移動させ終えるように、前記第１の搬送ハンドラおよび前記第１のクランプ装置を制御する、請求項１に記載のシート積層装置。
3. 前記制御部は、前記第１の搬送ハンドラの下降と前記第１のクランプ装置の下降とを同時に行わせる、請求項１または２に記載のシート積層装置。
4. 前記制御部は、前記第１の搬送ハンドラを下降させた後に、前記第１のクランプ装置を下降させる、請求項１または２に記載のシート積層装置。
5. 前記第１の搬送ハンドラが前記退避ポジションから前記待機ポジションへ移動する方向を移動方向と定義したときに、前記第１の搬送ハンドラの前記移動方向の前方側に位置する少なくとも一つの角に前記切り欠き部が設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のシート積層装置。
6. 前記第１の搬送ハンドラが前記退避ポジションから前記待機ポジションへ移動する方向を移動方向と定義したときに、前記第１の搬送ハンドラの前記移動方向の前方側に位置する一対の角にそれぞれ前記切り欠き部が設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のシート積層装置。
7. 前記シート積層体の表面に垂直な方向から見て、前記第１の搬送ハンドラの前記移動方向の前方側に位置する切り欠き部は、前記第１のクランプ装置の一辺と向き合っている、請求項５または６に記載のシート積層装置。
8. 前記第１の搬送ハンドラが前記退避ポジションから前記待機ポジションへ移動する方向を移動方向と定義したときに、前記第１の搬送ハンドラの前記移動方向の前方側に位置する一つの辺に前記切り欠き部が設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のシート積層装置。
9. 前記第１の搬送ハンドラが前記退避ポジションから前記待機ポジションへ移動する方向を移動方向と定義したときに、前記第１の搬送ハンドラの前記移動方向の前方側に位置する一つの辺に複数の前記切り欠き部が設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のシート積層装置。
10. 複数のシートが積層されて成るシート積層体を載置するステージと、
    周辺部に切り欠き部が設けられた第１の搬送ハンドラであって、前記ステージの上方に位置する待機ポジションと前記待機ポジションから退避した退避ポジションとの間を移動可能であり、前記ステージに対して上下移動可能に構成され、少なくともシートの周辺の一部が前記切り欠き部で露出した状態で該シートを保持可能な第１の搬送ハンドラと、
    前記ステージ上の前記シート積層体の第１の辺の一部を前記ステージに向けて押圧する第１の押圧ポジションと、前記第１の押圧ポジションの上方であって前記待機ポジションに近接した第１の上方ポジションとの間で、移動可能に構成された第１のクランプ装置と、
    前記ステージ上の前記シート積層体の前記第１の辺とは異なる第２の辺の一部を前記ステージに向けて押圧する第２の押圧ポジションと、前記第２の押圧ポジションの上方であって前記待機ポジションに近接した第２の上方ポジションとの間で、移動可能に構成された第２のクランプ装置と、を備えたシート搬送装置を用いたシート積層方法であって、
    前記第２のクランプ装置で前記ステージ上のシート積層体の前記第２の辺の一部を押圧した状態で前記第１のクランプ装置を前記第１の上方ポジションへ移動させることと、
    前記ステージを挟んで前記第１のクランプ装置とは反対側の方向から、前記ステージの上方の前記待機ポジションまで、第１のシートを保持した前記第１の搬送ハンドラを移動させ前記第１の搬送ハンドラの前記切り欠き部で露出した前記シートと前記第１のクランプ装置とが対向する位置まで前記第１の搬送ハンドラを移動させることと、
    前記第１の搬送ハンドラを前記ステージに向けて下降させ、前記第２のクランプ装置で押圧されている前記シート積層体の上に前記第１のシートを積層することと、
    前記第１のクランプ装置を前記ステージに向けて下降させ、前記第１のシートの周辺部を前記ステージへ向けて押圧することと、を含むシート積層方法。

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