JP6485461B2 - 超音波接合装置および超音波接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波接合装置および超音波接合方法に関する。

従来から、被接合部材に超音波を印加して接合する加工部材と、被接合部材を加工部材に付勢する付勢部材とによって、被接合部材を挟持しつつ超音波を印加し、発生した摩擦熱によって被接合部材を加熱して互いに接合する超音波接合装置がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１３−６３５２１号公報

しかしながら、上記特許文献１のような構成では、被接合部材を加工部材と付勢部材の間に移動させるときに、その被接合部材が加工部材や付勢部材に干渉してしまい、超音波接合の位置がずれたり、超音波接合そのものができなくなったりする虞がある。特に、被接合部材は、位置が固定されている付勢部材に干渉し易い。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、被接合部材を物理的な干渉を回避しつつ搬送経路に沿って移動させて接合することができる超音波接合装置および超音波接合方法の提供を目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る超音波接合装置は、加工部材、第１保持部材、付勢部材、第２保持部材、第１移動部、１つの基準レール、および第２移動部を有している。加工部材は、被接合部材に超音波を印加して接合する。第１保持部材は、加工部材を保持する。付勢部材は、被接合部材を介して加工部材と対向し、被接合部材を加工部材に付勢する。第２保持部材は、付勢部材を保持する。第１移動部は、加工部材および付勢部材をそれぞれ被接合部材の搬送経路に対して互いに離間並びに接近させる。１つの基準レールは、第１保持部材および第２保持部材の両方が係合することによって加工部材および付勢部材をそれぞれ被接合部材の搬送経路に対して互いに離間並びに接近させる移動を誘導する。第２移動部は、加工部材および付勢部材が搬送経路から離間した状態で被接合部材を搬送経路に沿って移動させて、被接合部材の接合部を加工部材と付勢部材との間に位置させる。第１移動部は、駆動部によって回転駆動される連結カムと、連結カムと加工部材とを連結する第１連結部と、連結カムと付勢部材とを連結する第２連結部とを有し、連結カムの回転駆動により加工部材および付勢部材を搬送経路に対して離間並びに接近させる。ここで、第１移動部は、加工部材による被接合部材に対する押圧力を一定に制御する第１押圧部材、または付勢部材による被接合部材に対する押圧力を一定に制御する第２押圧部材の少なくとも一方を有する。

上記目的を達成する本発明に係る超音波接合方法は、移動工程および接合工程を有している。移動工程は、被接合部材に超音波を印加する加工部材と、被接合部材を介して加工部材に付勢する付勢部材と、をそれぞれ被接合部材の搬送経路から互いに離間させた状態で、被接合部材の接合部を被加工部材と付勢部材との間に移動させる。接合工程は、加工部材を保持する第１保持部材および付勢部材を保持する第２保持部材の両方を１つの基準レールに係合させることによって加工部材および付勢部材をそれぞれ被接合部材の搬送経路に対して互いに離間並びに接近させる移動を誘導した状態において、被接合部材を加工部材と付勢部材とによって挟持しつつ接合する。ここで、移動工程は、第１連結部によって加工部材が連結されるとともに第２連結部によって付勢部材が連結された連結カムを回転駆動することによって加工部材および付勢部材を搬送経路に対して離間並びに接近させる。接合工程は、加工部材または付勢部材の少なくとも一方による被接合部材に対する押圧力を一定に制御する。

第１実施形態に係る被接合部材（セパレータ）を用いて構成したリチウムイオン二次電池を示す斜視図である。 図１のリチウムイオン二次電池を各構成部材に分解して示す分解斜視図である。 図１の袋詰電極の両面に負極をそれぞれ積層した状態を示す斜視図である。 図３の構成を図３中に示す４−４線に沿って示す部分断面図である。 第１実施形態に係る被接合部材の超音波接合装置を示す斜視図である。 図５の超音波接合装置の要部を示す斜視図である。 図５の超音波接合装置のセパレータ接合部および離間接近部を示す斜視図である。 図７の超音波接合装置のセパレータ接合部および離間接近部を示す側面図である。 図５の超音波接合装置によって一対のセパレータを互いに接合する状態を模式的に示す部分断面図である。 第２実施形態に係る被接合部材の超音波接合装置の要部を示す斜視図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る第１および第２実施形態について説明する。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。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。図１〜図１０の全ての図において、Ｘ、Ｙ、およびＺで表す矢印を用いて、方位を示している。Ｘで表す矢印の方向は、セパレータ４０や正極２０等の最終的な搬送方向Ｘを示している。Ｙで表す矢印の方向は、搬送方向Ｘと交差した交差方向Ｙを示している。Ｚで表す矢印の方向は、セパレータ４０と正極２０の積層方向Ｚを示している。

（第１実施形態）
超音波接合装置１００によって接合する被接合部材（セパレータ４０）は、図１〜図４のうち特に図２〜図４に示している。被接合部材（セパレータ４０）は、例えばリチウムイオン二次電池１を構成している袋詰電極１１に用いるものである。

リチウムイオン二次電池１は、充放電が行われる発電要素１２を外装材５０で封止して構成している。発電要素１２は、正極２０を一対のセパレータ４０で挟持して接合した袋詰電極１１と、負極３０とを交互に積層して構成している。リチウムイオン二次電池１が振動したり衝撃を受けたりしても、一対のセパレータ４０の両端に形成した接合部４０ｈによって正極２０の移動を抑制して、セパレータ４０を介して隣り合う正極２０と負極３０の短絡を防止する。被接合部材（セパレータ４０）を用いたリチウムイオン二次電池１の詳細は、後述する。

超音波接合装置１００は、図５〜図９に示している。超音波接合装置１００は、一対の被接合部材（セパレータ４０）を互いに接合する。

超音波接合装置１００は、セパレータ４０同士を接合する。超音波接合装置１００は、電極（正極２０または負極３０）を搬送する電極搬送部１１０、正極２０の一面に積層するセパレータ４０を搬送する第１セパレータ搬送部１２０、および正極２０の他面に積層するセパレータ４０を搬送する第２セパレータ搬送部１３０を含んでいる。また、超音波接合装置１００は、一対のセパレータ４０を互いに接合するセパレータ接合部１４０、袋詰電極１１を搬送する袋詰電極搬送部１６０、および各構成部材の作動をそれぞれ制御する制御部１７０を含んでいる。超音波接合装置１００の詳細は、後述する。

先ず、超音波接合装置１００によって互いに接合する被接合部材（セパレータ４０）について、その被接合部材（セパレータ４０）を用いたリチウムイオン二次電池１の構成に基づき、図１〜図４を参照しながら説明する。

図１は、被接合部材（セパレータ４０）を用いて構成したリチウムイオン二次電池１を示す斜視図である。図２は、図１のリチウムイオン二次電池１を各構成部材に分解して示す分解斜視図である。図３は、図１の袋詰電極１１の両面に負極３０をそれぞれ積層した状態を示す斜視図である。図４は、図３の構成を図３中に示す４−４線に沿って示す部分断面図である。

正極２０は、電極に相当し、導電体である正極集電体２１の両面に正極活物質を結着して形成している。電力を取り出す正極電極端子２１ａは、正極集電体２１の一端の一部から延在して形成している。複数積層された正極２０の正極電極端子２１ａは、溶接または接着によって互いに固定している。

正極２０の正極集電体２１の材料には、例えば、アルミニウム製エキスパンドメタル、アルミニウム製メッシュ、アルミニウム製パンチドメタルを用いている。正極２０の正極活物質の材料には、種々の酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４のようなリチウムマンガン酸化物、二酸化マンガン、ＬｉＮｉＯ２のようなリチウムニッケル酸化物、ＬｉＣｏＯ２のようなリチウムコバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、またはリチウムを含む非晶質五酸化バナジウム）またはカルコゲン化合物（二硫化チタン、二硫化モリブテン）等を用いている。

負極３０は、正極２０と極性が異なる電極に相当し、導電体である負極集電体３１の両面に負極活物質３２を結着して形成している。負極電極端子３１ａは、正極２０に形成した正極電極端子２１ａと重ならないように、負極集電体３１の一端の一部から延在して形成している。負極３０の長手方向の長さは、正極２０の長手方向の長さよりも長い。負極３０の短手方向の長さは、正極２０の短手方向の長さと同様である。複数積層された負極３０の負極電極端子３１ａは、溶接または接着によって互いに固定している。

負極３０の負極集電体３１の材料には、例えば、銅製エキスパンドメタル、銅製メッシュ、または銅製パンチドメタルを用いている。負極３０の負極活物質３２の材料には、リチウムイオンを吸蔵して放出する炭素材料を用いている。このような炭素材料には、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、または有機前駆体（フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、またはセルロース）を不活性雰囲気中で熱処理して合成した炭素を用いている。

セパレータ４０は、正極２０と負極３０の間に設けられ、その正極２０と負極３０を電気的に隔離している。セパレータ４０は、正極２０と負極３０との間に電解液を保持することによって、リチウムイオンの伝導性を担保している。セパレータ４０は、例えば、ポリプロピレンからなり、薄板状に形成している。セパレータ４０の長手方向の長さは、負極電極端子３１ａの部分を除いた負極３０の長手方向の長さよりも長い。セパレータ４０には、非水溶媒に電解質を溶解することによって調製した非水電解液を含浸させている。非水電解液をセパレータ４０に保持するために、ポリマーを含有させている。

一対のセパレータ４０によって、正極２０の両面を挟持するように積層して袋詰めし、袋詰電極１１を構成している。接合部４０ｈは、一対のセパレータ４０の長手方向に沿った両側において、たとえば両端部と中央部に合計３つずつ形成している。リチウムイオン二次電池１が振動したり衝撃を受けたりしても、セパレータ４０の長手方向の両端に形成した接合部４０ｈによって、袋詰電極１１内における正極２０の移動を抑制することができる。すなわち、セパレータ４０を介して、隣り合う正極２０と負極３０の短絡を防止できる。したがって、リチウムイオン二次電池１は、所期の電気的特性を維持することができる。

外装材５０は、例えば、内部に金属板を備えたラミネートシート５１および５２から構成し、発電要素１２を両側から被覆して封止している。ラミネートシート５１および５２で発電要素１２を封止する際に、そのラミネートシート５１および５２の周囲の一部を開放して、その他の周囲を熱溶着等によって封止する。ラミネートシート５１および５２の開放している部分から電解液を注入し、セパレータ４０等に電荷液を含浸させる。ラミネートシート５１および５２の開放部から内部を減圧することによって空気を抜きつつ、その開放部も熱融着して完全に密封する。

外装材５０のラミネートシート５１および５２は、例えば、それぞれ３種類の材料を積層して３層構造を形成している。１層目は、熱融着性樹脂に相当し、例えばポリエチレン（ＰＥ）、アイオノマー、またはエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を用いている。１層目の材料は、負極３０に隣接させる。２層目は、金属を箔状に形成したものに相当し、例えばＡｌ箔またはＮｉ箔を用いている。３層目は、樹脂性のフィルムに相当し、例えば剛性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはナイロンを用いている。

次に、被接合部材（セパレータ４０）の接合方法を具現化した超音波接合装置１００の構成（電極搬送部１１０、第１セパレータ搬送部１２０、第２セパレータ搬送部１３０、セパレータ接合部１４０、離間接近部１５０、袋詰電極搬送部１６０、および制御部１７０）について、図５〜図８を参照しながら順に説明する。

図５は、超音波接合装置１００を示す斜視図である。図６は、図５の超音波接合装置１００の要部を示す斜視図である。図７は、図５の超音波接合装置のセパレータ接合部１４０および離間接近部１５０を示す斜視図である。図７は、超音波接合装置１００の構成部材の一部を透過させて示している。図８は、図７の超音波接合装置１００のセパレータ接合部１４０および離間接近部１５０を示す側面図である。図８は、セパレータ接合部１４０および離間接近部１５０の構成部材の一部を透過させて示している。図８（Ａ）は、セパレータ接合部１４０および離間接近部１５０を搬送方向Ｘの上流側（図中前方）から下流側（図中後方）に向かって示している。図８（Ｂ）は、セパレータ接合部１４０および離間接近部１５０を搬送方向Ｘの下流側（図中前方）から上流側（図中後方）に向かって示している。

電極搬送部１１０は、図５に示し、長尺状の正極用基材２０Ａから正極２０を切り出して搬送する。

電極搬送部１１０の電極供給ローラ１１１は、正極用基材２０Ａを保持するものである。電極供給ローラ１１１は、円柱形状からなり、長尺状の正極用基材２０Ａを巻き付けている。搬送ローラ１１２は、正極用基材２０Ａを搬送ベルト１１３に導くものである。搬送ローラ１１２は、細長い円柱形状からなり、電極供給ローラ１１１に巻き付けられた正極用基材２０Ａに対して一定の張力をかけた状態で搬送ベルト１１３に導く。搬送ベルト１１３は、正極用基材２０Ａを搬送するものである。搬送ベルト１１３は、外周面に吸引口を複数設けた無端状のベルトからなり、正極用基材２０Ａを吸引した状態で搬送方向Ｘに沿って搬送する。搬送ベルト１１３は、搬送方向Ｘと交差した交差方向Ｙに沿った幅が、正極用基材２０Ａの幅よりも長い。回転ローラ１１４は、搬送ベルト１１３を回転させるものである。回転ローラ１１４は、交差方向Ｙに沿って、搬送ベルト１１３の内周面に複数配設し、搬送ベルト１１３を回転させる。複数の回転ローラ１１４のうち、一つが動力を設けた駆動ローラであり、その他が駆動ローラに従動する従動ローラである。搬送ローラ１１２および電極供給ローラ１１１は、搬送ベルト１１３の回転に従動して回転する。

電極搬送部１１０の切断刃１１５および１１６は、正極用基材２０Ａを切断して正極２０を成形するものである。切断刃１１５および１１６は、交差方向Ｙに沿って隣り合うように配設し、正極用基材２０Ａを所定の形状に切断して正極２０を成形する。切断刃１１５は、先端に直線状の鋭利な刃を設け、正極用基材２０Ａの一端を交差方向Ｙに沿って直線状に切断する。切断刃１１６は、先端に一部を屈折させ段違いに形成した鋭利な刃を設け、一端を切断された直後の正極用基材２０Ａの他端を、正極電極端子２１ａの形状に対応して切断する。受け台１１７は、正極用基材２０Ａを切断する切断刃１１５および切断刃１１６を受け止めるものである。受け台１１７は、搬送する正極用基材２０Ａを介して、切断刃１１５および切断刃１１６と対向して配設している。電極搬送部１１０は、正極用基材２０Ａから切り出した正極２０を、第１セパレータ搬送部１２０と第２セパレータ搬送部１３０との間を通過するように搬出する。

第１セパレータ搬送部１２０は、図５および図６に示し、セパレータ用基材４０Ａから、正極２０の一面（裏面の側、図５中の積層方向Ｚに沿った下方）に積層するためのセパレータ４０を切り出してセパレータ接合部１４０に搬送する。

第１セパレータ搬送部１２０は、第２移動部を構成する。第１セパレータ搬送部１２０は、第２セパレータ搬送部１３０と共に、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５が搬送経路Ｋから離間した状態で一対のセパレータ４０を搬送経路Ｋに沿って移動させ、一対のセパレータ４０の接合部４０ｈを超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５との間に位置させる。

第１セパレータ搬送部１２０は、移動工程の一部を具現化している。第１セパレータ搬送部１２０に係る移動工程では、第２セパレータ搬送部１３０と共に、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５がそれぞれ一対のセパレータ４０の搬送経路Ｋから互いに離間された状態で、一対のセパレータ４０の接合部４０ｈを超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５との間に移動させる。

第１セパレータ搬送部１２０は、電極搬送部１１０よりも搬送方向Ｘの下流側であって、積層方向Ｚに沿った図５および図６中の下方に配設している。第１セパレータ供給ローラ１２１は、セパレータ用基材４０Ａを保持するものである。第１セパレータ供給ローラ１２１は、円柱形状からなり、長尺状のセパレータ用基材４０Ａを巻き付けている。第１加圧ローラ１２２と第１ニップローラ１２３は、セパレータ用基材４０Ａに対して一定の張力をかけた状態で第１搬送ドラム１２４に導くものである。第１加圧ローラ１２２と第１ニップローラ１２３は、対向して配設し、それぞれ細長い円柱形状からなる。

第１搬送ドラム１２４は、セパレータ用基材４０Ａをセパレータ接合部１４０に搬送するものである。第１搬送ドラム１２４は、長方形状に切断されたセパレータ４０を、電極搬送部１１０から搬出された正極２０の一面（裏面の側、図５中の積層方向Ｚに沿った下方）に近接させつつ積層する。セパレータ４０は、正極２０の一面に対向させている。第１搬送ドラム１２４は、円柱形状からなり、その外周面に吸引口を複数設けている。第１セパレータ搬送部１２０の第１搬送ドラム１２４を回転させると、第１加圧ローラ１２２と第１ニップローラ１２３に加えて第１セパレータ供給ローラ１２１が従動して回転する。第１切断刃１２５は、長尺状のセパレータ用基材４０Ａを切断してセパレータ４０を成形するものである。第１切断刃１２５は、先端に直線状の鋭利な刃を設け、搬送方向Ｘと交差した交差方向Ｙに沿って配設し、第１搬送ドラム１２４によって吸引されている長尺状のセパレータ用基材４０Ａを一定の幅で切断する。

第２セパレータ搬送部１３０は、図５および図６に示し、セパレータ用基材４０Ａから、正極２０の一面に対向した他面（表面の側、図５中の積層方向Ｚに沿った上方）に積層するためのセパレータ４０を切り出してセパレータ接合部１４０に搬送する。第２セパレータ搬送部１３０は、第１セパレータ搬送部１２０と同様に、第２移動部を構成する。

第２セパレータ搬送部１３０は、電極搬送部１１０よりも搬送方向Ｘの下流側であって、積層方向Ｚに沿った図５および図６中の上方に配設している。すなわち、第２セパレータ搬送部１３０は、第１セパレータ搬送部１２０と積層方向Ｚに沿って対面同一になるように対向して配設している。第２セパレータ搬送部１３０の第２セパレータ供給ローラ１３１、第２加圧ローラ１３２、第２ニップローラ１３３、第２搬送ドラム１３４、および第２切断刃１３５は、第１セパレータ搬送部１２０の第１セパレータ供給ローラ１２１、第１加圧ローラ１２２、第１ニップローラ１２３、第１搬送ドラム１２４、および第１切断刃１２５と同様の構成からなる。

セパレータ接合部１４０は、図５〜図８に示し、一対のセパレータ４０同士を接合する。

セパレータ接合部１４０は、接合方法における接合工程を具現化したものである。セパレータ接合部１４０は、一対のセパレータ４０を超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５とによって挟持しつつ接合する。

セパレータ接合部１４０は、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０よりも搬送方向Ｘの下流側であって、搬送方向Ｘに沿った両端に一組ずつ配設している。セパレータ接合部１４０において、超音波加工ホーン１４１、ブースタ１４２、振動子１４３、および第１保持部材１４４は、一対のセパレータ４０よりも図６中の上方に配設している。一方、アンビル１４５および第２保持部材１４６は、一対のセパレータ４０よりも図６中の下方に配設している。

セパレータ接合部１４０の超音波加工ホーン１４１は、加工部材に相当し、セパレータ４０を押圧しつつ超音波を印加して発生した摩擦熱によってセパレータ４０を加熱するものである。超音波加工ホーン１４１は、金属からなり、長方形状の本体部１４１ａとその本体部１４１ａの隅から突出して形成した突起部１４１ｂとを一体に形成している。超音波加工ホーン１４１の突起部１４１ｂが、セパレータ４０に当接する。ブースタ１４２は、振動子１４３から導出された超音波を増幅させつつ、超音波加工ホーン１４１に伝播させるものである。ブースタ１４２は、超音波加工ホーン１４１と振動子１４３との間に配設している。ブースタ１４２は、金属からなり、円柱形状に形成している。

振動子１４３は、超音波を発生させるものである。振動子１４３は、その一端をブースタ１４２に締結している。振動子１４３は、外部から供給された電力によって、超音波の周波数に相当する振動を発生させる。第１保持部材１４４は、超音波加工ホーン１４１を保持するものである。第１保持部材１４４は、その一端を環状に形成し、超音波加工ホーン１４１に接続したブースタ１４２を挿通している。超音波加工ホーン１４１は、第１保持部材１４４を介し、後述する離間接近部１５０によって積層方向に沿って移動され、一対のセパレータ４０に対して押圧する。すなわち、離間接近部１５０は、セパレータ接合部１４０の機能の一部（超音波加工ホーン１４１の移動に係る動作）を担っている。第１保持部材１４４は、例えば図６（Ａ）を基準とした場合、図中に示す右側のものを第１保持部材１４４Ｒとし、図中に示す左側のものを第１保持部材１４４Ｌとしている。

セパレータ接合部１４０のアンビル１４５は、付勢部材に相当し、一対のセパレータ４０を超音波加工ホーン１４１に付勢するものである。アンビル１４５は、金属からなり、長方形状の本体部１４５ａとその本体部１４５ａの隅から突出して形成した突起部１４５ｂとを一体に形成している。アンビル１４５の突起部１４５ｂは、積層方向Ｚに沿って、超音波加工ホーン１４１の突起部１４１ｂと対向するように配設している。第２保持部材１４６は、アンビル１４５を保持するものである。第２保持部材１４６は、アンビル１４５を載置した状態で接合している。第２保持部材１４６は、例えば図６（Ａ）を基準とした場合、図中に示す右側のものを第２保持部材１４６Ｒとし、図中に示す左側のものを第２保持部材１４６Ｌとしている。アンビル１４５は、第２保持部材１４６を介し、後述する離間接近部１５０によって積層方向に沿って移動され、一対のセパレータ４０を超音波加工ホーン１４１に付勢する。すなわち、離間接近部１５０は、セパレータ接合部１４０の機能の一部（アンビル１４５の移動に係る動作）を担っている。

ここで、セパレータ接合部１４０は、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５が一対のセパレータ４０を挟持して接合している間、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０の動作に追随するように、搬送方向Ｘの下流側に向かって移動する構成としてもよい。この場合、セパレータ接合部１４０は、一対のセパレータ４０の接合が完了すると、離間接近部１５０と共に、搬送方向Ｘの上流側に向かって高速で戻る。このように構成すれば、セパレータ接合部１４０は、第１搬送ドラム１２４および第２搬送ドラム１３４等の回転を一時的に止めることなく、一対のセパレータ４０を接合することができる。

離間接近部１５０は、図５〜図８に示し、少なくとも、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５をそれぞれ一対のセパレータ４０の搬送経路Ｋから互いに離間させる。

離間接近部１５０は、第１移動部を構成する。第１移動部は、駆動部によって回転駆動される連結カムと、連結カムと加工部材とを連結する第１連結部と、連結カムと付勢部材とを連結する第２連結部とを有し、連結カムの回転駆動により加工部材および付勢部材を搬送経路に対して離間並びに接近させる。離間接近部１５０は、移動工程の一部を具現化している。離間接近部１５０に係る移動工程では、少なくとも、一対のセパレータ４０に超音波を印加する超音波加工ホーン１４１と、一対のセパレータ４０を介して超音波加工ホーン１４１に付勢するアンビル１４５をそれぞれ一対のセパレータ４０の搬送経路Ｋから互いに離間させる。

離間接近部１５０は、搬送方向Ｘに沿った両端に一組ずつ配設しているセパレータ接合部１４０に対して、一組ずつ連結して配設している。

サーボモータ１５１は、回転部に含まれ、他の構成部材を介して、超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５を互いに離間または近接させるものである。連結カム１５２は、回転部に含まれ、サーボモータ１５１の回転を、第１連結ピン１５３および第２連結ピン１５４に伝達するものである。連結カム１５２は、サーボモータ１５１の回転軸１５１ａに接続している。連結カム１５２は、円盤形状に形成し、その回転軸から偏心した同心円上に貫通孔１５２ａを対向して２つ開口している。一対の貫通孔１５２ａは、第１連結ピン１５３および第２連結ピン１５４を回転自在に挿通している。

第１連結ピン１５３は、第１支持部に含まれ、連結カム１５２の回転動作を、第１連結板１５５に対して直線状に伝達するものである。第１連結ピン１５３は、棒状に形成した本体部と、その本体部の一端と他端から円柱状の突出部を互いに正反対の方向に突出させて形成している。第１連結ピン１５３は、一端を連結カム１５２に開口した２つの貫通孔１５２ａのいずれかに挿通し、かつ、他端を第１連結板１５５の貫通孔１５５ａに挿通している。第２連結ピン１５４は、第２支持部に含まれ、連結カム１５２の回転動作を、第２連結板１５６に対して直線状に伝達するものである。第２連結ピン１５４は、第１連結ピン１５３と同様の形状から形成している。第２連結ピン１５４は、一端を連結カム１５２に開口した２つの貫通孔１５２ａのいずれかに挿通し、かつ、他端を第２連結板１５６の貫通孔１５６ａに挿通している。

第１連結板１５５は、第１支持部に含まれ、第１連結ピン１５３の動作を、第１シリンダ１５７に伝達するものである。第１連結板１５５は、板状に形成し、その一端に貫通孔１５５ａを開口している。第１連結板１５５は、第１シリンダ１５７の積層方向Ｚに沿った下面に接続し、その貫通孔１５５ａに第１連結ピン１５３の他端を挿通している。第２連結板１５６は、第２支持部に含まれ、第２連結ピン１５４の動作を、第２シリンダ１５８に伝達するものである。第２連結板１５６は、板状に形成し、その一端に貫通孔１５６ａを開口している。第２連結板１５６は、第２シリンダ１５８の積層方向Ｚに沿った上面に接続し、その貫通孔１５６ａに第２連結ピン１５４の他端を挿通している。

第１シリンダ１５７は、第１押圧部材に相当し、搬送経路Ｋと交差する方向に沿って伸縮自在に構成し、超音波加工ホーン１４１を一対のセパレータ４０に押圧するものである。第１シリンダ１５７は、例えば外部からレギュレータを介して供給された媒体によって伸縮する。第１シリンダ１５７は、積層方向Ｚに沿った下面に第１連結板１５５を吊り下げるように接続し、積層方向Ｚに沿った上面にセパレータ接合部１４０の第１保持部材１４４Ｒまたは１４４Ｌの一端を載置するように接続している。第２シリンダ１５８は、第２押圧部材に相当し、搬送経路Ｋと交差する方向に沿って伸縮自在に構成し、アンビル１４５を一対のセパレータ４０に押圧するものである。第２シリンダ１５８は、第１シリンダ１５７と同様の構成からなる。第２シリンダ１５８は、積層方向Ｚに沿った下面にセパレータ接合部１４０の第２保持部材１４６Ｒまたは１４６Ｌの一端を吊り下げるように接続し、積層方向Ｚに沿った上面に第１連結板１５５を載置するように接続している。

基準レール１５９は、第１保持部材１４４Ｒまたは１４４Ｌ、および第２保持部材１４６Ｒまたは１４６Ｌが、それぞれ積層方向Ｚに沿って移動するように誘導するものである。基準レール１５９は、積層方向Ｚに沿って起立した角柱形状に形成している。基準レール１５９は、第１保持部材１４４Ｒまたは１４４Ｌに形成された台形形状の溝、および第２保持部材１４６Ｒまたは１４６Ｌに形成された台形形状の溝に、それぞれ係合している。

離間接近部１５０において、図８（Ａ）に示すように、サーボモータ１５１を搬送方向Ｘに沿った上流から下流に向かう方位において時計方向に回転させると、連結カム１５２が従動して時計方向に回転する。したがって、第１連結ピン１５３は、積層方向Ｚに沿って上昇する。その結果、第１連結板１５５、第１シリンダ１５７、およびセパレータ接合部１４０の第１保持部材１４４は、積層方向Ｚに沿って上昇する。一方、第２連結ピン１５４は、積層方向Ｚに沿って降下する。その結果、第２連結板１５６、第２シリンダ１５８、およびセパレータ接合部１４０の第２保持部材１４６は、積層方向Ｚに沿って降下する。このように、サーボモータ１５１を図８（Ａ）に示す時計方向に回転させると、超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５は、互いに離間するように動作する。一方、サーボモータ１５１を図８（Ａ）に示す反時計方向に回転させると、超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５は、互いに接近するように動作する。

袋詰電極搬送部１６０は、図５および図６に示し、セパレータ接合部１４０等によって形成される袋詰電極１１を搬送する。

袋詰電極搬送部１６０は、電極搬送部１１０と搬送方向Ｘに沿って隣り合い、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０よりも搬送方向Ｘの下流側に配設している。搬送ベルト１６１は、袋詰電極１１を搬送するものである。搬送ベルト１６１は、外周面に吸引口を複数設けた無端状のベルトからなり、袋詰電極１１を吸引した状態で搬送方向Ｘに沿って搬送する。搬送ベルト１６１は、搬送方向Ｘと交差した交差方向Ｙに沿った幅を、袋詰電極１１の幅よりも短く形成している。すなわち、袋詰電極１１の両端は、搬送ベルト１６１から交差方向Ｙに対して外方に突出している。このようにして、搬送ベルト１６１は、セパレータ接合部１４０との干渉を回避している。回転ローラ１６２は、搬送ベルト１６１を回転させるものである。回転ローラ１６２は、交差方向Ｙに沿って、搬送ベルト１６１の内周面に複数配設している。回転ローラ１６２は、セパレータ接合部１４０との干渉を回避するため、搬送ベルト１６１から突出させていない。複数の回転ローラ１６２のうち、一つが動力を設けた駆動ローラであり、その他が駆動ローラに従動する従動ローラである。

袋詰電極搬送部１６０の吸着パッド１６３は、袋詰電極１１を吸着するものである。吸着パッド１６３は、搬送ベルト１６１に載置された袋詰電極１１よりも積層方向Ｚの図５中に示す上方において、袋詰電極１１と対向するように位置している。吸着パッド１６３は、板状からなり、袋詰電極１１と当接する面に吸引口を複数設けている。伸縮部材１６４は、吸着パッド１６３を積層方向Ｚに沿って上下に移動させるものである。伸縮部材１６４は、その一端を吸着パッドに接合し、その他端をＸ軸ステージ１６５およびＸ軸補助レール１６６に係留させている。伸縮部材１６４は、エアーコンプレッサー等を動力として、積層方向Ｚに沿って伸縮自在である。Ｘ軸ステージ１６５およびＸ軸補助レール１６６は、吸着パッド１６３を接合した伸縮部材１６４を搬送方向Ｘに沿って移動させるものである。Ｘ軸ステージ１６５は、搬送方向Ｘに沿って配設し、伸縮部材１６４を搬送方向Ｘに沿って走査する。Ｘ軸補助レール１６６は、Ｘ軸ステージ１６５と並行に配設し、Ｘ軸ステージ１６５による伸縮部材１６４の走査を補助する。載置台１６７は、袋詰電極１１を一時的に載置して保管するものである。載置台１６７は、板状からなり、搬送ベルト１６１よりも、搬送方向Ｘに沿った下流側に配設している。

制御部１７０は、図５に示し、電極搬送部１１０、第１セパレータ搬送部１２０、第２セパレータ搬送部１３０、セパレータ接合部１４０、離間接近部１５０、および袋詰電極搬送部１６０の作動をそれぞれ制御する。

制御部１７０のコントローラ１７１は、制御部材に相当し、超音波接合装置１００を制御する。コントローラ１７１は、ＲＯＭ、ＣＰＵ、およびＲＡＭを含んでいる。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）は、超音波接合装置１００に係る制御プログラムを格納している。制御プログラムは、電極搬送部１１０の回転ローラ１１４と切断刃１１５および１１６、第１セパレータ搬送部１２０の第１搬送ドラム１２４と第１切断刃１２５、および第２セパレータ搬送部１３０の第２搬送ドラム１３４と第２切断刃１３５の制御に関するものを含んでいる。さらに、制御プログラムは、セパレータ接合部１４０の振動子１４３、離間接近部１５０のサーボモータ１５１、および袋詰電極搬送部１６０の回転ローラ１６２と吸着パッド１６３と伸縮部材１６４およびＸ軸ステージ１６５の制御に関するものを含んでいる。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、制御プログラムに基づいて超音波接合装置１００の各構成部材の作動を制御する。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）は、制御中の超音波接合装置１００の各構成部材に係る様々なデータを一時的に記憶する。データは、例えば、離間接近部１５０のサーボモータ１５１の正転および逆転に係る回転数の累積値である。

次に、超音波接合装置１００の動作について、図５〜図８に加えて図９を参照しながら説明する。

図９は、図５の超音波接合装置１００によって一対のセパレータ４０を互いに接合する状態を模式的に示す部分断面図である。

電極搬送部１１０は、図５に示すように、切断刃１１５および１１６によって、長尺状の正極用基材２０Ａを所定の形状に１枚ずつ切断して正極２０を成形する。電極搬送部１１０は、正極２０を、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０の間に搬送する。

次いで、第１セパレータ搬送部１２０は、図５および図６に示すように、セパレータ用基材４０Ａから正極２０の一面に積層するためのセパレータ４０を切り出して搬送する。第１切断刃１２５によって、長尺状のセパレータ用基材４０Ａを長方形状に１枚ずつ切断してセパレータ４０を成形する。第１セパレータ搬送部１２０は、セパレータ４０を、電極搬送部１１０から搬送された正極２０の一面（裏面の側、図５中の積層方向Ｚに沿った下方）の側に積層する。

同様に、第２セパレータ搬送部１３０は、図５および図６に示すように、第１セパレータ搬送部１２０の動作と連動し、セパレータ用基材４０Ａから正極２０の一面に対向した他面に積層するためのセパレータ４０を切り出して搬送する。第２切断刃１３５によって、長尺状のセパレータ用基材４０Ａを長方形状に１枚ずつ切断してセパレータ４０を成形する。第２セパレータ搬送部１３０は、セパレータ４０を、電極搬送部１１０から搬送された正極２０の他面（表面の側、図５中の積層方向Ｚに沿った上方）の側に積層する。

次いで、セパレータ接合部１４０等によって、図５〜図９に示すように、正極２０を挟持するように積層した一対のセパレータ４０同士を互いに接合する。具体的には、図９（Ａ）等に示すように、離間接近部１５０によって超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５をそれぞれ一対のセパレータ４０の搬送経路Ｋから互いに離間させ、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０によって一対のセパレータ４０を搬送経路Ｋに沿って移動させる。一対のセパレータ４０は、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５が、搬送経路Ｋから互いに離間しつつ、または搬送経路Ｋから互いに離間した後に、搬送経路Ｋに沿って移動させる。このようにして、超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５との間に、一対のセパレータ４０の接合部４０ｈを位置させる。

さらに、図９（Ｂ）等に示すように、セパレータ接合部１４０および離間接近部１５０によって、超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５で一対のセパレータ４０を挟持しつつ接合する。

さらに、図９（Ｃ）等に示すように、離間接近部１５０によって超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５をそれぞれ一対のセパレータ４０の搬送経路Ｋから互いに離間させ、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０によって一対のセパレータ４０を搬送経路Ｋに沿って移動させる。このようにして、超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５との間に、一対のセパレータ４０の次の接合部４０ｈを位置させる。

その後、袋詰電極搬送部１６０は、図５および図６に示すように、セパレータ接合部１４０によって形成された袋詰電極１１を搬送する。袋詰電極搬送部１６０は、袋詰電極１１を載置台１６７に載置して一時的に保管する。

上述した第１実施形態によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

超音波接合装置１００は、加工部材（超音波加工ホーン１４１）、付勢部材（アンビル１４５）、第１移動部（離間接近部１５０）、および第２移動部（第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０）を有している。超音波加工ホーン１４１は、被接合部材（一対のセパレータ４０）に超音波を印加して接合する。アンビル１４５は、一対のセパレータ４０を介して超音波加工ホーン１４１と対向し、一対のセパレータ４０を超音波加工ホーン１４１に付勢する。離間接近部１５０は、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５をそれぞれ一対のセパレータ４０の搬送経路Ｋに対して互いに離間並びに接近させる。第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０は、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５が搬送経路Ｋから離間した状態で一対のセパレータ４０を搬送経路Ｋに沿って移動させて、一対のセパレータ４０の接合部４０ｈを超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５との間に位置させる。離間接近部１５０は、駆動部によって回転駆動される連結カムと、連結カムと加工部材とを連結する第１連結部と、連結カムと付勢部材とを連結する第２連結部とを有し、連結カムの回転駆動により加工部材および付勢部材を搬送経路に対して離間並びに接近させる。

超音波接合方法は、移動工程および接合工程を有している。移動工程は、被接合部材（一対のセパレータ４０）に超音波を印加する加工部材（超音波加工ホーン１４１）と、一対のセパレータ４０を介して超音波加工ホーン１４１に付勢する付勢部材（アンビル１４５）と、をそれぞれ一対のセパレータ４０の搬送経路Ｋから互いに離間させた状態で、一対のセパレータ４０の接合部４０ｈを超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５との間に移動させる。接合工程は、一対のセパレータ４０を超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５とによって挟持しつつ接合する。

このような構成によれば、一対のセパレータ４０を移動させるときに、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５を搬送経路Ｋからそれぞれ離間させる。すなわち、一対のセパレータ４０を、超音波加工ホーン１４１に加えてアンビル１４５に対しても干渉させることなく、搬送経路Ｋに沿って移動させることができる。したがって、この超音波接合装置および超音波接合方法は、一対のセパレータ４０を物理的な干渉を回避しつつ搬送経路Ｋに沿って移動させて接合することができる。

さらに、特に超音波接合装置１００において、離間接近部１５０は、搬送経路Ｋと交差する方向に沿って伸縮自在に構成し超音波加工ホーン１４１を一対のセパレータ４０に押圧する第１押圧部材（第１シリンダ１５７）を有する構成とすることができる。

このような構成によれば、超音波加工ホーン１４１の外形形状が変形した場合であっても、超音波加工ホーン１４１とセパレータ４０の間に隙間が生じたり押圧力が低下したりすることがない。したがって、第１シリンダ１５７によって、超音波加工ホーン１４１を一対のセパレータ４０に対して十分に押圧することができる。超音波加工ホーン１４１の変形は、例えば、超音波の印加に起因した接触面における摩耗に相当する。

また、このような構成によれば、超音波加工ホーン１４１の位置がずれた場合であっても、その影響を受けることなく、第１シリンダ１５７によって、超音波加工ホーン１４１を一対のセパレータ４０に対して十分に押圧することができる。超音波加工ホーン１４１の位置ずれは、例えば、超音波の振動や一対のセパレータ４０に対する押圧に起因した相対的な位置ずれに相当する。

また、このような構成によれば、超音波加工ホーン１４１が接触する一対のセパレータ４０の厚みが変動したとしても、その影響を受けることなく、第１シリンダ１５７によって、超音波加工ホーン１４１を一対のセパレータ４０に対して十分に押圧することができる。一対のセパレータの厚みの変動は、ロット間における層厚のばらつきや、同一のロットにおける層厚の誤差に相当する。

また、このような構成によれば、第１シリンダ１５７によって、超音波加工ホーン１４１による一対のセパレータ４０に対する押圧力を一定に制御することができる。したがって、超音波接合の状態を一定にすることができ、超音波接合に係る信頼性を向上させることができる。

また、このような構成によれば、第１シリンダ１５７によって、超音波加工ホーン１４１と搬送経路Ｋとの積層方向Ｚに沿った距離を任意に調整することができる。したがって、被接合部材の層厚や変形状態に応じて、超音波加工ホーン１４１と搬送経路Ｋの間の距離を長くして干渉を十分に防止したり、超音波加工ホーン１４１と搬送経路Ｋの間の距離を短くして移動に係るタクトを短縮したりすることができる。

さらに、特に超音波接合装置１００において、離間接近部１５０は、搬送経路Ｋと交差する方向に沿って伸縮自在に構成しアンビル１４５を一対のセパレータ４０に押圧する第２押圧部材（第２シリンダ１５８）を有する構成とすることができる。

このような構成によれば、アンビル１４５の外形形状が変形した場合であっても、アンビル１４５とセパレータ４０の間に隙間が生じたり押圧力が低下したりすることがない。したがって、第２シリンダ１５８によって、アンビル１４５を一対のセパレータ４０に対して十分に押圧することができる。アンビル１４５の変形は、例えば、一対のセパレータ４０を介した超音波加工ホーン１４１からの超音波の印加に起因した摩耗に相当する。

また、このような構成によれば、アンビル１４５の位置がずれた場合であっても、その影響を受けることなく、第２シリンダ１５８によって、アンビル１４５を一対のセパレータ４０に対して十分に押圧することができる。アンビル１４５の位置ずれは、例えば、一対のセパレータ４０を介した超音波加工ホーン１４１からの超音波の振動や、一対のセパレータ４０に対する押圧に起因した相対的な位置ずれに相当する。

また、このような構成によれば、アンビル１４５が接触する一対のセパレータ４０の厚みが変動したとしても、その影響を受けることなく、第２シリンダ１５８によって、アンビル１４５を一対のセパレータ４０に対して十分に押圧することができる。

また、このような構成によれば、第２シリンダ１５８によって、アンビル１４５による一対のセパレータ４０に対する押圧力を一定に制御することができる。したがって、超音波接合の状態を一定にすることができ、超音波接合に係る信頼性を向上させることができる。

また、このような構成によれば、第２シリンダ１５８によって、アンビル１４５と搬送経路Ｋとの積層方向Ｚに沿った距離を任意に調整することができる。したがって、被接合部材の層厚や変形状態に応じて、アンビル１４５と搬送経路Ｋの間の距離を長くして干渉を十分に防止したり、アンビル１４５と搬送経路Ｋの間の距離を短くして移動に係るタクトを短縮したりすることができる。

さらに、特に超音波接合装置１００において、離間接近部１５０は、回転部（サーボモータ１５１および連結カム１５２）、第１支持部（第１連結ピン１５３および第１連結板１５５）、および第２支持部（第２連結ピン１５４および第２連結板１５６）を有する構成とすることができる。回転部（サーボモータ１５１および連結カム１５２）は、正転および逆転自在である。第１支持部（第１連結ピン１５３および第１連結板１５５）は、回転部（サーボモータ１５１および連結カム１５２）に係合し超音波加工ホーン１４１を支持する。第２支持部（第２連結ピン１５４および第２連結板１５６）は、回転部（サーボモータ１５１および連結カム１５２）に係合しアンビル１４５を支持する。ここで、回転部（サーボモータ１５１および連結カム１５２）は、正転または逆転の動作によって、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５を互いに離間または接近させる。

このような構成によれば、回転部（サーボモータ１５１および連結カム１５２）、第１支持部（第１連結ピン１５３および第１連結板１５５）、および第２支持部（第２連結ピン１５４および第２連結板１５６）の非常に簡便な構成によって、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５を互いに離間または接近させることができる。特に、第１支持部（第１連結ピン１５３および第１連結板１５５）および第２支持部（第２連結ピン１５４および第２連結板１５６）を、１の回転部（サーボモータ１５１および連結カム１５２）のみによって動作させることができる。したがって、超音波接合装置１００の製造に要する費用を削減することができる。さらに、超音波接合装置１００の動作に要する電力を軽減させることができる。さらに、超音波接合装置１００を小型化させることができる。

また、このような構成によれば、同一の回転部（サーボモータ１５１および連結カム１５２）によって、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５を互いに離間または接近させることから、超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５の動作の同期を取り易い。すなわち、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５を確実に互いに離間または接近させることができる。したがって、超音波接合装置１００の超音波接合に係る信頼性を向上させることができる。

また、このような構成によれば、同一の回転部（サーボモータ１５１および連結カム１５２）によって、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５を動作させることから、超音波加工ホーン１４１の動作のみが正常であったり、アンビル１４５の動作の動作のみが正常であったりするような不十分な状態で、超音波接合が継続されることを防止できる。したがって、超音波接合装置１００の超音波接合に係る信頼性を向上させることができる。

さらに、特に超音波接合方法において、移動工程は、薄板状の一対のセパレータ４０を搬送する構成とすることができる。

このような構成によれば、一対のセパレータ４０が、その形状を一定に保ち難いような薄板状に形成され、変形を許容した状態で搬送しなければならないような場合であっても、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５との干渉を防止することができる。したがって、薄板状に形成された一対のセパレータ４０であっても、搬送経路Ｋに沿って干渉することなく安定して移動させることができる。特に、一対のセパレータ４０を高速で搬送することによって、一対のセパレータ４０が撓むように相当変形してしまう場合に、好適である。

また、このような構成によれば、例えば超音波接合方法において、一対のセパレータ４０が、外部の風流や内部の振動等に起因して変形する可能性がある場合であっても、それらの外乱要因の影響を受けることなく、超音波加工ホーン１４１およびアンビル１４５との干渉を防止することができる。

また、このような構成によれば、例えば超音波接合装置１００において、一対のセパレータ４０を搬送するときに、一対のセパレータ４０の変形を許容することができれば、その変形を許容することができない場合と比較して、搬送に関する構成を簡略化することができる。

特に、このような構成において、形状を一定に保ち難い一対のセパレータ４０を用いることから、例えば一対のセパレータ４０自体を搬送経路Ｋから積層方向Ｚに沿って偏心させつつ移動させ超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５の中間を通るように移動させるような方法を避け、一対のセパレータ４０を搬送経路Ｋに沿って移動させる方が望ましい。

さらに、特に超音波接合方法において、移動工程は、一対のセパレータ４０を水平に配設した状態で超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５との間に移動する構成とすることができる。

このような構成によれば、水平に配設した一対のセパレータ４０を、重力に起因して撓みが発生し易いような状態で搬送しなければならないような場合であっても、重力方向（積層方向Ｚ）の下方に配設している例えばアンビル１４５との干渉を防止することができる。したがって、一対のセパレータ４０を水平方向に配設した状態であっても、搬送経路Ｋに沿って干渉することなく安定して移動させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る被接合部材（セパレータ４０）の接合方法を具現化した超音波接合装置２００について、図１０を参照しながら説明する。

第２実施形態に係る超音波接合装置２００は、一対のセパレータ４０の搬送方向Ｘに沿った両端をシーム溶着する構成が、前述した第１実施形態に係る超音波接合装置１００の構成と異なる。前述した超音波接合装置１００は、一対のセパレータ４０の両端をスポット溶着していた。

第２実施形態においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。

被接合部材（セパレータ４０）の接合方法を具現化した超音波接合装置２００の構成および動作について、図１０を参照しながら順に説明する。

図１０は、超音波接合装置２００の要部を示す斜視図である。

セパレータ接合部２４０および離間接近部１５０は、一対のセパレータ４０の搬送方向Ｘに沿った両端を連続的に接合して直線状の接合部４０ｉを備えた袋詰電極１３を形成する。セパレータ接合部２４０および離間接近部１５０は、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０よりも搬送方向Ｘの下流側であって、搬送方向Ｘに沿った両端に一組ずつ配設している。すなわち、セパレータ接合部２４０および離間接近部１５０は、前述したセパレータ接合部１４０と異なり、各構成材を搬送方向Ｘと交差した交差方向Ｙに沿って配設している。セパレータ接合部２４０は、セパレータ接合部１４０と比較して、超音波加工ホーン２４１とアンビル２４５および第２保持部材２４６の構成が異なる。

セパレータ接合部２４０の超音波加工ホーン２４１は、超音波をセパレータ４０に印加するものである。超音波加工ホーン２４１は、金属からなり、円盤形状に形成している。超音波加工ホーン２４１は、一対のセパレータ４０の搬送経路Ｋに沿って回転自在に配設している。超音波加工ホーン２４１は、回転しながら、一対のセパレータ４０を押圧しつつ超音波を印加することによって、一対のセパレータ４０を加熱して互いに溶着させて接合する。

セパレータ接合部２４０のアンビル２４５は、一対のセパレータ４０を超音波加工ホーン２４１に付勢するものである。アンビル２４５は、一対のセパレータ４０を介して、超音波加工ホーン２４１と対向している。アンビル２４５は、金属からなり、円盤形状に形成している。超音波加工ホーン２４１は、一対のセパレータ４０の搬送経路Ｋに沿って回転自在に配設している。アンビル２４５は、回転しながら、超音波加工ホーン２４１を付勢する。第２保持部材２４６は、アンビル２４５を保持するものである。第２保持部材２４６は、その一端を環状に形成し、アンビル２４５の回転軸を挿通している。

上述した第２実施形態によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

超音波接合装置２００において、超音波加工ホーン２４１は、搬送経路Ｋに沿って回転自在な円盤形状に形成し、一対のセパレータ４０に超音波を連続的に印加する。さらに、アンビル２４５は、搬送経路Ｋに沿って回転自在な円盤形状に形成し、一対のセパレータ４０を超音波加工ホーン２４１に連続的に付勢する。

このように、一対のセパレータ４０を超音波加工ホーン２４１およびアンビル２４５に干渉させることなく搬送経路Ｋに沿って移動させる構成は、一対のセパレータ４０の搬送方向Ｘに沿った両端をいわゆるシーム溶着によって連続的に接合して直線状の接合部４０ｉを形成する形態にも適用することができる。

このような構成によれば、シーム溶着によって、一対のセパレータ４０の両端をより強固に接合することができる。また、このような構成によれば、超音波加工ホーン２４１およびアンビル２４５は、一対のセパレータ４０両端の部分に当接しつつ回転しながら溶着することから、セパレータ４０に付着し難い。したがって、超音波加工ホーン２４１およびアンビル２４５がセパレータ４０に付着した状態で移動することを防止でき、セパレータ４０に損傷を与えることがない。また、このような構成によれば、超音波加工ホーン２４１およびアンビル２４５をセパレータ４０に回転自在に当接させることによって、第１搬送ドラム１２４および第２搬送ドラム１３４の回転を継続したままの状態で、一対のセパレータ４０を搬送しながら接合することができる。

そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。

例えば、第１および第２実施形態では、リチウムイオン二次電池１を構成する袋詰電極１１において、その袋詰電極１１に用いる一対のセパレータ４０を互いに接合する構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。リチウムイオン二次電池１を構成する袋詰電極１１に用いる袋詰電極１１以外の被接合部材の接合にも適用することができる。

また、第１および第２実施形態では、二次電池をリチウムイオン二次電池１の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。二次電池は、例えば、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池として構成することができる。

また、第１および第２実施形態では、正極２０を一対のセパレータ４０によって袋詰めして袋詰電極１１を形成する構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。負極３０を一対のセパレータ４０によって袋詰めして袋詰電極を形成する構成としてもよい。なお、一対のセパレータ４０を互いに接合した後に、正極２０または負極３０を挿入して袋詰電極を形成する構成としてもよい。

また、第１実施形態では、超音波加工ホーン１４１とアンビル１４５を用いて、一対のセパレータ４０の両端をスポット溶着する構成として説明したが、このような構成に限定されることはない。一対のセパレータ４０の両端において、接合部を連続的に形成することによって、シーム溶着する構成としてもよい。

また、第１実施形態では、超音波加工ホーン１４１に対して１つのみ備えた矩形状の突起部１４１ｂとアンビル１４５によって、一対のセパレータ４０を挟持しつつ超音波を印加する構成として説明したが、このような構成に限定されることはない。超音波加工ホーン１４１は、例えば、複数の突起部をマトリクス状に備えた構成としてもよい。また、超音波加工ホーン１４１は、例えば、先端を尖らせたり湾曲させたりした突起部を備えた構成としてもよい。

また、第２実施形態では、円盤状の超音波加工ホーン２４１と円盤状のアンビル２４５を用いて、一対のセパレータ４０の両端をシーム溶着する構成として説明したが、このような構成に限定されることはない。円盤状の超音波加工ホーン２４１とアンビル２４５を一定の周期で一対のセパレータ４０から離間させることによって、一対のセパレータ４０の両端をスポット溶着する構成としてもよい。このような構成の場合、第１搬送ドラム１２４および第２搬送ドラム１３４の回転を継続したまま、搬送中の一対のセパレータ４０の両端を接合することができる。

また、第１および第２実施形態において、回転部、第１支持部、および第２支持部から構成する第１移動部は、いわゆるラック・アンド・ピニオンの構成によって具現化してもよい。

１ リチウムイオン二次電池、
１１，１３ 袋詰電極、
１２ 発電要素、
２０ 正極、
２０Ａ 正極用基材、
２１ 正極集電体、
２１ａ 正極電極端子、
３０ 負極、
３１ 負極集電体、
３１ａ 負極電極端子、
３２ 負極活物質、
４０ セパレータ（被接合部材）、
４０Ａ セパレータ用基材、
４０ｈ，４０ｉ 接合部、
５０ 外装材、
５１，５２ ラミネートシート、
１００，２００ 超音波接合装置、
１１０ 電極搬送部、
１１１ 電極供給ローラ、
１１２ 搬送ローラ、
１１３ 搬送ベルト、
１１４ 回転ローラ、
１１５，１１６ 切断刃、
１１７ 受け台、
１２０ 第１セパレータ搬送部（第２移動部）、
１２１ 第１セパレータ供給ローラ、
１２２ 第１加圧ローラ、
１２３ 第１ニップローラ、
１２４ 第１搬送ドラム、
１２５ 第１切断刃、
１３０ 第２セパレータ搬送部（第２移動部）、
１３１ 第２セパレータ供給ローラ、
１３２ 第２加圧ローラ、
１３３ 第２ニップローラ、
１３４ 第２搬送ドラム、
１３５ 第２切断刃、
１４０，２４０ セパレータ接合部、
１４１，２４１ 超音波加工ホーン（加工部材）、
１４１ａ 本体部、
１４１ｂ 突起部、
１４２ ブースタ、
１４３ 振動子、
１４４，１４４Ｒ，１４４Ｌ 第１保持部材、
１４５，２４５ アンビル（付勢部材）、
１４５ａ 本体部、
１４５ｂ 突起部、
１４６，１４６Ｒ，１４６Ｌ，２４６，２４６Ｒ，２４６Ｌ 第２保持部材、
１５０ 離間接近部、
１５１ サーボモータ、
１５１ａ 回転軸、
１５２ 連結カム、
１５２ａ 貫通孔、
１５３ 第１連結ピン、
１５４ 第２連結ピン、
１５５ 第１連結板、
１５５ａ 貫通孔、
１５６ 第２連結板、
１５６ａ 貫通孔、
１５７ 第１シリンダ、
１５８ 第２シリンダ、
１５９ 基準レール、
１６０ 袋詰電極搬送部、
１６１ 搬送ベルト、
１６２ 回転ローラ、
１６３ 吸着パッド、
１６４ 伸縮部材、
１６５ Ｘ軸ステージ、
１６６ Ｘ軸補助レール、
１６７ 載置台、
１７０ 制御部、
１７１ コントローラ、
Ｘ 搬送方向、
Ｙ （搬送方向Ｘと交差する）方向、
Ｚ 積層方向、
Ｋ 搬送経路。

Claims (8)

1. 被接合部材に超音波を印加して接合する加工部材と、
   前記加工部材を保持する第１保持部材と、
   前記被接合部材を介して前記加工部材と対向し、前記被接合部材を前記加工部材に付勢する付勢部材と、
   前記付勢部材を保持する第２保持部材と、
   前記加工部材および前記付勢部材をそれぞれ前記被接合部材の搬送経路に対して互いに離間並びに接近させる第１移動部と、
   前記第１保持部材および前記第２保持部材の両方が係合することによって前記加工部材および前記付勢部材をそれぞれ前記被接合部材の前記搬送経路に対して互いに離間並びに接近させる移動を誘導する１つの基準レールと、
   前記加工部材および前記付勢部材が前記搬送経路から離間した状態で前記被接合部材を前記搬送経路に沿って移動させて、前記被接合部材の接合部を前記加工部材と前記付勢部材との間に位置させる第２移動部とを備え、
   前記第１移動部は、駆動部によって回転駆動される連結カムと、前記連結カムと前記加工部材とを連結する第１連結部と、前記連結カムと前記付勢部材とを連結する第２連結部とを有し、前記連結カムの回転駆動により前記加工部材および前記付勢部材を前記搬送経路に対して離間並びに接近させ、
   前記第１移動部は、前記加工部材による前記被接合部材に対する押圧力を一定に制御する第１押圧部材、または前記付勢部材による前記被接合部材に対する押圧力を一定に制御する第２押圧部材の少なくとも一方を有する超音波接合装置。
2. 前記第１押圧部材は、前記搬送経路と交差する方向に沿って伸縮自在に構成し前記加工部材を前記被接合部材に押圧する請求項１に記載の超音波接合装置。
3. 前記第２押圧部材は、前記搬送経路と交差する方向に沿って伸縮自在に構成し前記付勢部材を前記被接合部材に押圧する請求項１または２に記載の超音波接合装置。
4. 前記第１移動部は、
   正転および逆転自在な回転部と、
   前記回転部に係合し前記加工部材を支持する第１支持部と、
   前記回転部に係合し前記付勢部材を支持する第２支持部と、をさらに有し、
   前記回転部は、正転または逆転の動作によって、前記加工部材および前記付勢部材を互いに離間または接近させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波接合装置。
5. 前記加工部材は、前記搬送経路に沿って回転自在な円盤形状に形成し、前記被接合部材に超音波を連続的に印加し、
   前記付勢部材は、前記搬送経路に沿って回転自在な円盤形状に形成し、前記被接合部材を前記加工部材に連続的に付勢する請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波接合装置。
6. 被接合部材に超音波を印加する加工部材と、前記被接合部材を介して前記加工部材に付勢する付勢部材と、をそれぞれ前記被接合部材の搬送経路から互いに離間させた状態で、前記被接合部材の接合部を前記加工部材と前記付勢部材との間に移動させる移動工程と、
   前記加工部材を保持する第１保持部材および前記付勢部材を保持する第２保持部材の両方を１つの基準レールに係合させることによって前記加工部材および前記付勢部材をそれぞれ前記被接合部材の前記搬送経路に対して互いに離間並びに接近させる移動を誘導した状態において、前記被接合部材を前記加工部材と前記付勢部材とによって挟持しつつ接合する接合工程と、を有し、
   前記移動工程は、第１連結部によって前記加工部材が連結されるとともに第２連結部によって前記付勢部材が連結された連結カムを回転駆動することによって前記加工部材および前記付勢部材を前記搬送経路に対して離間並びに接近させ、
   前記接合工程は、前記加工部材または前記付勢部材の少なくとも一方による前記被接合部材に対する押圧力を一定に制御する超音波接合方法。
7. 前記移動工程は、薄板状の前記被接合部材を搬送する請求項６に記載の超音波接合方法。
8. 前記移動工程は、前記被接合部材を水平に配設した状態で前記加工部材と前記付勢部材との間に移動する請求項６または７に記載の超音波接合方法。