JP6511923B2 - ワーク積層装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ワーク積層装置に関する。
従来、正極と負極とをセパレータを介して積層した電極組立体をケース内に収容して構成される蓄電装置が知られている。電極組立体の製造装置としては、正極・負極・セパレータ等のワークをコンベアで搬送して供給し、吸着手段によってピックアップしたワークを積層位置に搬送して積層する方式のものがある。
例えば特許文献1に記載の薄膜状ワークの積層装置では、吸着パッドで吸着支持したセパレータに重なり合うように第1のワークを吸着支持して積層位置に積層する工程と、吸着パッドで吸着支持したセパレータに重なり合うように第2のワークを吸着支持して積層位置に積層する工程とを繰り返し実行するようになっている。
特開2010−1146号公報
上述したような従来のワーク積層装置では、供給部から吸着支持部へのワークの受け渡しの際、及び吸着支持部から積層位置へのワークの受け渡しの際に吸着支持部の移動・停止が生じる。このため、ワークの積層に要する時間の短縮化が課題となっている。また、ワークの受け渡しの際に吸着支持部の移動・停止によってワークに慣性力が作用すると、積層位置においてワークに積層ずれが生じるおそれがある。
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、ワークを迅速かつ精度良く積層できるワーク積層装置を提供することを目的とする。
上記課題の解決のため、一実施形態に係るワーク積層装置は、ワークを搬送して供給する供給搬送部と、供給搬送部から供給されるワークを吸着部で支持して搬送する吸着搬送部と、吸着搬送部から所定の積層位置でワークを受け取り、ワークの積層体を搬送する積層体搬送部と、を備え、供給搬送部から吸着搬送部へのワークの受渡位置は、供給搬送部におけるワークの搬送速度と、吸着搬送部における吸着部の搬送速度との相対速度がゼロとなる第1の領域に設定されており、吸着搬送部から積層体搬送部へのワークの受渡位置は、吸着搬送部における吸着部の搬送速度と、積層体搬送部における積層位置の搬送速度との相対速度がゼロとなる第2の領域に設定されている。
このワーク積層装置では、供給搬送部におけるワークの搬送速度と、吸着搬送部における吸着部の搬送速度との相対速度がゼロとなる第1の領域において、供給搬送部から吸着搬送部へのワークの受け渡しが行われる。また、吸着搬送部における吸着部の搬送速度と、積層体搬送部における積層位置の搬送速度との相対速度がゼロとなる第2の領域において、吸着搬送部から積層体搬送部へのワークの受け渡しが行われる。このワーク積層装置では、吸着部を移動させたままワークの受け渡しを行うことが可能となるため、吸着部の移動・停止を伴う場合に比べてワークの積層に要する時間を短縮できる。また、吸着部の移動・停止を伴わないため、ワークに慣性力が作用することも抑制され、積層位置でのワークの積層ずれも抑えられる。
また、第1の領域において、供給搬送部におけるワークの搬送方向と、吸着搬送部における吸着部の搬送方向とが所定の長さにわたって一致していてもよい。この場合、吸着部の動作のタイミング等に多少のずれがあったとしても、供給搬送部から吸着搬送部へのワークの受け渡しを好適に実施できる。
また、第2の領域において、吸着搬送部における吸着部の搬送方向と、積層体搬送部における積層位置の搬送方向とが所定の長さにわたって一致していてもよい。この場合、吸着部の動作のタイミング等に多少のずれがあったとしても、吸着搬送部から積層体搬送部へのワークの受け渡しを好適に実施できる。
また、第1の領域において、供給搬送部におけるワークの搬送方向を、吸着搬送部における吸着部の搬送方向に一致させるガイドが設けられていてもよい。この場合、簡単な構成で供給搬送部におけるワークの搬送方向を、吸着搬送部における吸着部の搬送方向に一致させることができる。
また、吸着搬送部の搬送経路と積層体搬送部の搬送経路とは、いずれも周回軌道となっていてもよい。この場合、複数の積層位置に対してワークの積層を連続的に実施できる。したがって、複数の積層体を効率良く得ることができる。
このワーク積層装置によれば、ワークを迅速かつ精度良く積層できる。
第1実施形態に係るワーク積層装置の構成を示す概略図である。 図1に示したワーク積層装置におけるワークの搬送の様子を示す図であり、(a)は供給搬送部から吸着搬送部へのワークの受け渡しを示し、(b)は吸着搬送部から積層体搬送部へのワークの受け渡しを示す。 第2実施形態に係るワーク積層装置の構成を示す概略図である。 第3実施形態に係るワーク積層装置の構成を示す概略図である。
以下、図面を参照しながら、ワーク積層装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係るワーク積層装置の構成を示す概略図である。同図に示すワーク積層装置1は、リチウムイオン二次電池などの蓄電装置の製造システムに組み込まれる装置である。ワーク積層装置1は、蓄電装置に用いられる電極組立体の製造工程の一部を実施するものであり、電極を所定の順序で積層して積層体を形成する装置として構成されている。
ワーク積層装置1で扱われるワークWは、蓄電装置の正極2及び負極3である。正極2は、例えばアルミニウム箔からなる矩形の金属箔の両面に正極活物質層が形成されてなる。正極活物質層は、正極活物質とバインダとを含んで形成されている。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも1つと、リチウムとが含まれる。正極2の一縁部には、正極端子との接続に用いられるタブ2aが形成されている。
図示しないが、正極2は、タブ2aを除いた部分が袋状のセパレータ内に収容された状態となっている。セパレータの形成材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。なお、セパレータは、袋状に限られず、シート状のものを用いてもよい。
一方、負極3は、例えば銅箔からなる金属箔の両面に負極活物質層が形成されてなる。負極活物質層は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、SiOx(0.5≦x≦1.5)等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。
バインダは、例えばポリアミドイミド、ポリイミド等の熱可塑性樹脂であってもよく、主鎖にイミド結合を有するポリマー樹脂であってもよい。溶剤は、例えばNMP(N−メチルピロリドン)、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤であってもよく、水であってもよい。負極3の一縁部には、負極端子の位置に対応してタブ3aが形成されている。タブ2a及びタブ3aは、正極2と負極3とを重ねた場合に互いに重ならない位置に形成されている。
ワーク積層装置1は、図1に示すように、ワークWを搬送して供給する供給搬送部11と、供給搬送部11から供給されるワークWを吸着部14(図2参照)で支持して搬送する吸着搬送部12と、吸着搬送部12から所定の積層位置Sでワークを受け取り、ワークWの積層体15を搬送する積層体搬送部13とを備えている。
供給搬送部11は、例えばベルトコンベアである。本実施形態では、供給搬送部11として、セパレータ内に収容された正極2(以下、単に「正極2」と記す)を供給する第1の供給搬送部11Aと、負極3を供給する第2の供給搬送部11Bとが設けられている。第1の供給搬送部11Aと第2の供給搬送部11Bとは、互いに反対向きとなる直線状の搬送経路16を有している。第1の供給搬送部11Aからは、例えば1秒当たり5枚の供給速度で正極2が供給される。第2の供給搬送部11Bからは、吸着搬送部12に正極2と負極3とが交互に供給されるように、例えば1秒当たり5枚の供給速度で負極3が供給される。
吸着搬送部12は、ワークWを吸着する複数の吸着部14と、吸着部14を搬送する搬送経路17とを有している。吸着部14は、支持部材18によって上下動可能に吊り支持された状態で搬送経路17に沿って搬送される吸着板19を有している(図2参照)。吸着板19は、例えば真空吸着によってワークWを吸着支持する。吸着搬送部12の搬送経路17は、第1の供給搬送部11A及び第2の供給搬送部11Bの搬送経路16よりも上方位置に配置されている。搬送経路17は、図1に示すように、角部がR状をなす略正方形の周回軌道となっており、ワークWの供給のタイミングと同期して反時計回りに吸着部14が周回する。吸着部14の搬送速度は、第1の供給搬送部11Aによる正極2の搬送速度及び第2の供給搬送部11Bによる負極3の搬送速度と等速となっている。
搬送経路17の一辺には、第1の供給搬送部11Aから吸着搬送部12への正極2の受渡位置P1が設定されている。また、搬送経路17の他辺には、第2の供給搬送部11Bから吸着搬送部12への負極3の受渡位置P1が設定されている。正極2の受渡位置P1では、正極2の搬送方向と吸着部14の搬送方向の一辺(図1における下辺)とが一致するように、第1の供給搬送部11Aにおける搬送経路16の先端部分と吸着搬送部12の搬送経路17の一辺とが平面視において所定の長さにわたって重なっている。
上述したように、吸着部14の搬送速度は、第1の供給搬送部11Aによる正極2の搬送速度及び第2の供給搬送部11Bによる負極3の搬送速度と等速となっている。すなわち、第1の供給搬送部11Aにおける搬送経路16の先端部分と、吸着搬送部12の搬送経路17の一辺とが平面視において重なっている領域は、供給搬送部11における正極2の搬送速度と、吸着搬送部12における吸着部14の搬送速度との相対速度がゼロとなる第1の領域R1となっている。正極2の受渡位置P1は、第1の領域R1の長手方向の略中央に設定され、この位置で第1の供給搬送部11A上の正極2が吸着部14に支持される。
同様に、負極3の受渡位置P1では、負極3の搬送方向と吸着部14の搬送方向の他辺(図1における上辺)とが一致するように、第2の供給搬送部11Bにおける搬送経路16の先端部分と、吸着搬送部12の搬送経路17の他辺とが平面視において重なっている。したがって、第2の供給搬送部11Bにおける搬送経路16の先端部分と、吸着搬送部12の搬送経路17の他辺とが平面視において重なっている領域は、供給搬送部11における負極3の搬送速度と、吸着搬送部12における吸着部14の搬送速度との相対速度がゼロとなる第1の領域R1となっている。負極3の受渡位置P1は、第1の領域R1の長手方向の略中央に設定され、この位置で第2の供給搬送部11B上の負極3が吸着部14に支持される。
積層体搬送部13は、例えばベルトコンベアである。積層体搬送部13の搬送経路20は、角部がR状をなす略長方形の周回軌道となっており、吸着部14の移動のタイミングと同期して時計回りにワークW(積層体15)の積層位置Sが周回する。積層位置Sは、搬送経路20上に等間隔で複数設定されている。本実施形態では、積層位置Sの数は奇数となっている。なお、積層位置Sには、ワークWの面内方向の位置決めをする位置決め部が設けられていてもよい。このような位置決め部は、コンベア上に配置した枠体であってもよく、コンベアの表面に形成した凹部或いは溝などであってもよい。
積層体搬送部13の搬送経路20は、第1の供給搬送部11A及び第2の供給搬送部11Bと同程度の高さ位置に配置されている。積層体搬送部13の搬送速度は、第1の供給搬送部11Aによる正極2の搬送速度、第2の供給搬送部11Bによる負極3の搬送速度、及び吸着搬送部12による吸着部14の搬送速度と等速となっている。搬送経路20の一辺には、吸着搬送部12から積層体搬送部13への正極2及び負極3の受渡位置P2が設定されている。
この受渡位置P2では、吸着部14の搬送方向と積層位置Sの搬送方向とが一致するように、積層体搬送部13の搬送経路20の一方の短辺(図1における右辺)と、吸着搬送部12の搬送経路17の一辺(図1における左辺)とが平面視において所定の長さにわたって重なっている。この積層体搬送部13の搬送経路20と、吸着搬送部12の搬送経路17とが平面視において重なっている領域は、吸着搬送部12における吸着部14の搬送速度と、積層体搬送部13における積層位置Sの搬送速度との相対速度がゼロとなる第2の領域R2となっている。正極2及び負極3の受渡位置P2は、第2の領域R2の長手方向の略中央に設定され、この位置で吸着部14に支持された正極2及び負極3が積層位置Sに載置される。この受渡位置P2では、例えば1秒当たり10枚の供給速度で、正極2及び負極3が交互に積層位置Sに載置される。
このようなワーク積層装置1では、図2(a)に示すように、供給搬送部11によってワークWが第1の領域R1に搬送されるタイミングで、吸着搬送部12の吸着部14がワークWと等速で第1の領域R1に搬送される。ワークW及び吸着部14は、互いに等速(相対速度がゼロ)の状態を維持したまま受渡位置P1に搬送され、受渡位置P1において吸着部14によるワークWの吸着支持がなされる。ワークWを吸着支持した吸着部14は、速度を維持したまま第2の領域R2に搬送される。
次に、ワーク積層装置1では、図2(b)に示すように、ワークWを吸着支持した吸着部14が第2の領域R2に搬送されるタイミングで、積層体搬送部13における積層位置Sが吸着部14と等速で第2の領域R2に搬送される。吸着部14及び積層位置Sは、互いに等速(相対速度がゼロ)の状態を維持したまま受渡位置P2に搬送され、受渡位置P2において吸着部14によるワークWの吸着支持が解除されて積層位置SにワークWが積層される。以下、上述の工程が繰り返されることにより、複数の積層位置SにワークWが順次積層され、ワークWの積層体15が形成される。
以上説明したように、ワーク積層装置1では、供給搬送部11におけるワークWの搬送速度と、吸着搬送部12における吸着部14の搬送速度との相対速度がゼロとなる第1の領域R1において、供給搬送部11から吸着搬送部12へのワークWの受け渡しが行われる。また、吸着搬送部12における吸着部14の搬送速度と、積層体搬送部13における積層位置Sの搬送速度との相対速度がゼロとなる第2の領域R2において、吸着搬送部12から積層体搬送部13へのワークWの受け渡しが行われる。このワーク積層装置1では、吸着部14を移動させたままワークWの受け渡しを行うことが可能となるため、吸着部14の移動・停止を伴う場合に比べてワークWの積層に要する時間を短縮できる。また、吸着部14の移動・停止を伴わないため、ワークWに慣性力が作用することも抑制され、積層位置SでのワークWの積層ずれも抑えられる。
また、ワーク積層装置1では、第1の領域R1において、供給搬送部11におけるワークWの搬送方向と、吸着搬送部12における吸着部14の搬送方向とが所定の長さにわたって一致している。また、第2の領域R2において、吸着搬送部12における吸着部14の搬送方向と、積層体搬送部13における積層位置Sの搬送方向とが所定の長さにわたって一致している。吸着部14の動作のタイミング等に多少の機械的なずれがあったとしても、供給搬送部11から吸着搬送部12へのワークWの受け渡し、及び吸着搬送部12から積層体搬送部13へのワークWの受け渡しを好適に実施できる。
また、ワーク積層装置1では、吸着搬送部12の搬送経路17と積層体搬送部13の搬送経路20とは、いずれも周回軌道となっている。このような構成により、複数の積層位置Sに対してワークWの積層を連続的に実施できる。したがって、複数の積層体15を効率良く得ることができる。
[第2実施形態]
図3は、第2実施形態に係るワーク積層装置の構成を示す概略図である。同図に示すように、第2実施形態に係るワーク積層装置21は、供給搬送部11、吸着搬送部12、及び積層体搬送部13のレイアウトが第1実施形態と相違している。より具体的には、ワーク積層装置21では、単一の供給搬送部11からワークWである正極2及び負極3が交互に供給されるようになっている。また、吸着搬送部12の搬送経路17は、角部がR状をなす略長方形の周回軌道となっており、ワークWの供給のタイミングと同期して反時計回りに吸着部14が周回する。
供給搬送部11における搬送経路16の先端部分と、吸着搬送部12の搬送経路17の一方の長辺(図3における下辺)とは、平面視において所定の長さにわたって重なっている。この領域は、供給搬送部11におけるワークWの搬送速度と、吸着搬送部12における吸着部14の搬送速度との相対速度がゼロとなる第1の領域R1となっており、当該第1の領域R1にワークWが吸着部14に受け渡される受渡位置P1が設定されている。
積層体搬送部13の搬送経路20は、角部がR状をなす略長方形の周回軌道となっており、吸着部14の移動のタイミングと同期して時計回りにワークW(積層体15)の積層位置Sが周回する。積層体搬送部13の搬送経路20の一方の長辺(図3における下辺)と、吸着搬送部12の搬送経路17の他方の長辺(図3における上辺)とは、平面視において所定の長さにわたって重なっている。この領域は、吸着搬送部12における吸着部14の搬送速度と、積層体搬送部13における積層位置Sの搬送速度との相対速度がゼロとなる第2の領域R2となっており、当該第1の領域R1にワークWが積層位置Sに受け渡される受渡位置P2が設定されている。
このようなワーク積層装置21においても、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。すなわち、吸着部14を移動させたままワークWの受け渡しを行うことが可能となるため、吸着部14の移動・停止を伴う場合に比べてワークWの積層に要する時間を短縮できる。また、吸着部14の移動・停止を伴わないため、ワークWに慣性力が作用することも抑制され、積層位置SでのワークWの積層ずれも抑えられる。さらに、吸着搬送部12の搬送経路17の長辺と、積層体搬送部13の搬送経路20の長辺とが重なるレイアウトとなっているので、受渡位置P1から受渡位置P2までの距離を短縮でき、装置の小型化が図られる。また、第2の領域R2の長さを一層十分に確保できる。
[第3実施形態]
図4は、第3実施形態に係るワーク積層装置の構成を示す概略図である。同図に示すように、第3実施形態に係るワーク積層装置31は、供給搬送部11、吸着搬送部12、及び積層体搬送部13のレイアウトが第1実施形態と更に相違している。より具体的には、ワーク積層装置31では、単一の供給搬送部11からワークWである正極2及び負極3が交互に供給されるようになっている。また、吸着搬送部12の搬送経路17は、円形の周回軌道となっており、ワークWの供給のタイミングと同期して反時計回りに吸着部14が周回する。
供給搬送部11における搬送経路16の先端部分と、吸着搬送部12の搬送経路17の一方側(図4における右側)とは、平面視において所定の長さにわたって重なっている。この領域は、供給搬送部11におけるワークWの搬送速度と、吸着搬送部12における吸着部14の搬送速度との相対速度がゼロとなる第1の領域R1となっており、当該第1の領域R1にワークWが吸着部14に受け渡される受渡位置P1が設定されている。
第1の領域R1には、供給搬送部11におけるワークWの搬送方向を、吸着搬送部12における吸着部14の搬送方向に一致させるガイド32が設けられている。ガイド32は、供給搬送部11上に配置されている。ガイド32の上流側は、供給搬送部11によるワークWの搬送方向に沿った直線状をなし、ガイド32の下流側は、吸着搬送部12による吸着部14の搬送方向に沿った曲線上をなしている。受渡位置P1は、ガイド32の上流側に位置しており、ワークWは、ガイド32によって供給搬送部11上を一定の長さにわたって吸着部14の搬送方向と同方向に移動しながら吸着部14に吸着される。
また、積層体搬送部13の搬送経路20は、角部がR状をなす略長方形の周回軌道となっており、吸着部14の移動のタイミングと同期して時計回りにワークW(積層体15)の積層位置Sが周回する。積層体搬送部13の搬送経路20の一方の長辺(図4における右辺)と、吸着搬送部12の搬送経路17の他方側(図4における左側)とは、平面視において重なっている。この領域は、吸着搬送部12における吸着部14の搬送速度と、積層体搬送部13における積層位置Sの搬送速度との相対速度がゼロとなる第2の領域R2となっており、当該第1の領域R1にワークWが積層位置Sに受け渡される受渡位置P2が設定されている。
このようなワーク積層装置31においても、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。すなわち、吸着部14を移動させたままワークWの受け渡しを行うことが可能となるため、吸着部14の移動・停止を伴う場合に比べてワークWの積層に要する時間を短縮できる。また、吸着部14の移動・停止を伴わないため、ワークWに慣性力が作用することも抑制され、積層位置SでのワークWの積層ずれも抑えられる。さらに、ガイド32を用いることで、簡単な構成で供給搬送部11におけるワークWの搬送方向と吸着搬送部12における吸着部14の搬送方向とを一致させることができる。
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ワークWとして正極2及び負極3を例示したが、本発明はシート体のワークであれば他のものであっても適用できる。また、ワークWの供給速度や供給順序、第1の領域R1及び第2の領域R2の長さ、搬送経路の形状などは、適宜設定変更が可能である。さらに、積層体搬送部13において、受渡位置P2を除く位置に積層体15を積層方向に押圧する押圧部を更に配置してもよい。この場合、積層体搬送部13で搬送される積層体15での積層ずれの発生を好適に抑制できる。
なお、上記各実施形態において、「相対速度がゼロとなる」とは、ワークWの搬送速度と吸着部14の搬送速度との間の速度差、及びワークWの搬送速度と積層位置Sの搬送速度との間の速度差が無視できる程度に小さいことを意味している。一例として、この速度差は、速度差に起因する積層位置Sでの位置ずれが積層体15の組立時の必要精度以下に収まる速度差であることが望ましい。
また、上記実施形態では、正極2を収納した袋状のセパレータを例示し、正極2と共にセパレータを供給搬送部11より供給する構成としたが、特にこれに限定されるものではない。例えば正極2と負極3とがそれぞれ袋状のセパレータに収納されていてもよく、また、負極3のみが袋状のセパレータに収納されていてもよい。セパレータは、袋状のものに限られず、シート状のものであってもよく、正極2や負極3とは別に供給してもよい。シート状のセパレータを第1実施形態に適用する場合、例えばセパレータ用の供給搬送部を別に設けてもよい。
1,21,31…ワーク積層装置、11,11A,11B…供給搬送部、12…吸着搬送部、13…積層体搬送部、14…吸着部、15…積層体、17…吸着搬送部の搬送経路、20…積層体搬送部の搬送経路、32…ガイド、P1,P2…受渡位置、R1…第1の領域、R2…第2の領域、S…積層位置、W…ワーク。

Claims (3)

  1. ワークを搬送して供給する供給搬送部と、
    前記供給搬送部から供給される前記ワークを吸着部で支持して搬送する吸着搬送部と、
    前記吸着搬送部から所定の積層位置で前記ワークを受け取り、前記ワークの積層体を搬送する積層体搬送部と、を備え、
    前記供給搬送部から前記吸着搬送部への前記ワークの受渡位置は、前記供給搬送部における前記ワークの搬送速度と、前記吸着搬送部における前記吸着部の搬送速度との相対速度がゼロとなる第1の領域に設定されており、
    前記吸着搬送部から前記積層体搬送部への前記ワークの受渡位置は、前記吸着搬送部における前記吸着部の搬送速度と、前記積層体搬送部における前記積層位置の搬送速度との相対速度がゼロとなる第2の領域に設定されており、
    前記第1の領域において、前記供給搬送部における前記ワークの搬送方向と、前記吸着搬送部における前記吸着部の搬送方向とが所定の長さにわたって一致しており、
    前記吸着搬送部の搬送経路と前記積層体搬送部の搬送経路とは、いずれも周回軌道となっているワーク積層装置。
  2. 前記第2の領域において、前記吸着搬送部における前記吸着部の搬送方向と、前記積層体搬送部における前記積層位置の搬送方向とが所定の長さにわたって一致している請求項1記載のワーク積層装置。
  3. 前記第1の領域において、前記供給搬送部における前記ワークの搬送方向を、前記吸着搬送部における前記吸着部の搬送方向に一致させるガイドが設けられている請求項1又は2記載のワーク積層装置。
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