JP6696797B2 - シート分離装置、シート分離方法、及びシート状二次電池の製造方法 - Google Patents

シート分離装置、シート分離方法、及びシート状二次電池の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、積層体からシートを一枚ずつ簡便に分離することができる技術に関する。
特許文献１には、積層されたシート状磁性体を分離する方法及び装置が開示されている。特許文献１では、シート状磁性材の両側に分離用電磁石を配置している。そして、分離用電磁石とシート状磁性体の間には、非磁性体よりなる仕切り枠が配置されている。分離用電磁石を所定周波数で間歇的に励磁することで、シート状磁性材を浮上して分離している。
また、特許文献２には、メタルマスクシートの供給システムが開示されている。特許文献２のシステムは、メタルマスクシートと保護シートとを交互に積み重ねて収納するシートカセットを有している。そして、マグネットフロータがシートカセットに近接すると、メタルシートがシートカセットから一枚ずつ分離される。その後、搬送装置が、分離された最上部に位置するメタルシートを保持して、他の装置に搬送する。
特開２０１０−２５４４３８号公報 特開２０１４−２１８３２８号公報
しかしながら、特許文献２では、メタルマスクシートと保護シートを交互に配置して、シートカセットに収納する必要がある。すなわち、特許文献２では、メタルマスクシートを分離するためにメタルマスクシート間に保護シートを挟む作業が必要となる。また、特許文献１では、シート状磁性体を分離するために、仕切り非磁性体の枠内にシート状磁性体を配置する必要がある。このように、特許文献１、２の構成では、複数のシートが積層された積層体（以下、「積層体」という）から、シートを一枚ずつ簡単に分離することができないという問題点がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、積層体からシートを一枚ずつ簡便に分離することができる技術を提供することを目的とする。
本実施形態の一態様に係るシート分離装置は、積層された複数のシートが配置される配置面を有する本体部と、前記配置面から突出し、前記シートの端部が配置される凸部と、
前記本体部に配置された磁気回路と、を備え、前記磁気回路は、前記配置面上の第１の方向に並んで配置された複数の磁石であって、隣り合う磁石の同極同士が向かうように配置された複数の磁石と、前記各磁石の両端側に配置された第１継鉄と、前記各第１継鉄に対応する位置に配置された非磁性材と、前記各磁石に対応する位置に配置された第２継鉄と、を有しているものである。このようにすることで、積層体から１枚のシートを容易に分離することができる。
上記のシート分離装置において、前記複数の磁石が永久磁石であり、前記第２継鉄と前記非磁性材とが前記第１の方向に移動可能に設けられていてもよい。これにより、簡便に磁気回路により発生する磁力を調整することができる。この構成では、第２継鉄及び非磁性材を移動するだけで、積層体から１枚のシートを分離することができる。
上記のシート分離装置において、３つ以上の前記永久磁石が前記第１の方向に並んで配置されており、前記第１の方向において、前記配置面の少なくとも一方の端部に配置された前記永久磁石の磁力より、前記配置面の中央部分に配置された前記永久磁石の磁力の方が弱くなっていてもよい。これにより、適切にシートを反らせることができる。
上記のシート分離装置において、前記複数の磁石が電磁石であってもよい。これにより、簡便に磁気回路により発生する磁力を調整することができる。この構成では、電磁石に電流を流すだけでで、積層体から１枚のシートを分離することができる。
本実施の形態にかかるシート分離方法は、上記のシート分離装置を用いたシート分離方法であって、前記第１の方向において、前記非磁性材が前記第１継鉄に対応する位置にあり、かつ前記第２継鉄が前記磁石に対応する位置にした状態で、前記シートを前記配置面に配置する工程と、前記第１の方向において、前記非磁性材を前記磁石に対応する位置とし、かつ前記第２継鉄を前記第１継鉄に対応する位置にするよう、前記第２継鉄及び前記非磁性材を移動する工程と、を備えたものである。
本実施の形態にかかるシート分離方法は、上記のシート分離装置を用いたシート分離方法であって、前記シートを前記配置面に配置する工程と、前記電磁石に所定の電流を流す工程と、を備えたものである。この構成では、電磁石に電流を流すだけでで、積層体から１枚のシートを分離することができる。
本実施の形態にかかるシート分離方法において、３つ以上の前記電磁石が前記第１の方向に並んで配置されており、前記電磁石に所定の電流を流す工程では、前記第１の方向において、前記配置面の少なくとも一方の端部に配置された前記電磁石の磁力より、前記配置面の中央部分に配置された電磁石の磁力が弱くなるように、前記３つ以上の前記電磁石に流す電流が設定されていてもよい。これにより、適切にシートを反らせることができる。
上記のシート分離方法において、前記配置面の少なくとも一方の端部に配置された前記電磁石の磁力より、前記配置面の中央部分に配置された電磁石の磁力が弱くなるように、前記３つ以上の前記電磁石のコイルの巻き数が設定されていてもよい。これにより、適切にシートを反らせることができる。
本実施形態にかかるシート分離装置は、積層された複数のシートが配置される配置面を有する本体部と、前記複数のシートに磁力線を到達させることができるように、前記本体部に収容された磁気回路と、を備え、前記磁気回路は、永久磁石と、前記永久磁石の一端部側に配置された第１継鉄と、他端部側に配置された第２継鉄と、前記永久磁石の上端部側に配置された第１非磁性体と、下端部側に配置された第２非磁性体と、を有しているものである。このようにすることで、積層体から１枚のシートを容易に分離することができる。
上記のシート分離装置において、前記永久磁石は、前記配置面上の第１の方向に沿った回転軸を中心として回転可能であるものである。
上記のシート分離装置において、前記配置面は、前記シートの端部が配置される端部と、前記シートの中央部分が配置される中央部とを有し、前記端部から前記中央部に向けてテーパー部が設けられているものである。
本実施形態にかかるシート分離方法は、上記のシート分離装置を用いたシート分離方法であって、前記永久磁石の一方の極を前記第１非磁性体、及び他方の極を前記第２非磁性体に対応する位置に配置した状態で、前記シートを前記配置面に配置する第１工程と、前記永久磁石を前記回転軸に沿って回転させて、前記永久磁石の一方の極を前記第１継鉄に対応する位置、及び他方の極を前記第２継鉄に対応する位置に移動させる第２工程と、を行うものである。
本実施の形態にかかるシート状二次電池の製造方法は、上記のシート分離方法で前記シートを分離する工程と、分離された前記シートに電極を配置する工程と、を少なくとも備えたものである。これにより、高い生産性で電池を製造することができる。
本発明によれば、積層体からシートを一枚ずつ簡便に分離することができる技術を提供することができる。
実施の形態１にかかるシート分離装置の構成を模式的に示す側面図である。 実施の形態１にかかるシート分離装置の構成を模式的に示す上面図である。 分離状態におけるシート分離装置の構成を模式的に示す側面図である。 非分離状態において、磁気回路が発生する磁力線を示す図である。 分離状態において、磁気回路が発生する磁力線を示す図である。 実施の形態２にかかるシート分離装置の構成を模式的に示す側面図である。 実施の形態２にかかるシート分離装置の磁気回路を示す図である。 磁気回路の基本構成を模式的に示す図である。 図８とは、異なる磁気回路の基本構成を模式的に示す図である。 図９に示す磁気回路での第１工程を説明するための図である。 図９に示す磁気回路での第２工程を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明の技術的範囲が以下の実施形態に限定されるものではない。
第１の基本的な原理
まず、本実施の形態にかかるシート分離装置を説明する前に、複数のシートを分離するための磁気回路の基本構成を用いて、シートを分離する基本的な原理を説明する。図８は、磁気回路２０の基本構成を示す図である。磁気回路２０は、複数のシート５０を分離するための磁力を発生するように配置される。具体的には、磁気回路２０の上に複数のシート５０が配置される。そして、磁気回路２０が発生する磁力によって、複数のシート５０の端部において、シート５０間の隙間が大きくなる。
磁気回路２０は、永久磁石２１と第１継鉄２２と第２継鉄２３と非磁性材２４とを備えている。図８では、２つの永久磁石２１がＸ方向に並んで配置されている。ここで、２つの永久磁石２１は同極同士が向かい合うように配置されている。図８では、２つの永久磁石２１のＳ極同士が向かい合って配置されている。
磁気回路２０は、２つの第１継鉄２２を有している。２つの第１継鉄２２は、左側の永久磁石２１の両端に配置されている。よって、右側の第１継鉄２２は、２つの永久磁石２１の間に配置されている。２つの第１継鉄２２は、右側の永久磁石２１から左側の永久磁石２１に向かう磁力線の向きを制御する。
磁気回路２０は、３つの非磁性材２４を有している。右側の非磁性材２４と真ん中の非磁性材２４が永久磁石２１に対応する位置に配置される。換言すると、この２つの非磁性材２４が、Ｘ方向において、永久磁石２１のＮ極とＳ極との間の中央位置（図８におけるＮ極とＳ極との間に点線）に配置される。つまり、非磁性材２４は、Ｘ方向における永久磁石２１の中央位置に配置される。
また、第２継鉄２３が第１継鉄２２に対応する位置に配置される。Ｘ方向における第２継鉄２３の大きさは、第１継鉄２２よりも大きくなっている。よって、右側の第２継鉄２３は右側の第１継鉄２２に対応する位置から左側の永久磁石２１に対応する位置まで延在する。ここで、第２継鉄２３のそれぞれは、永久磁石２１の両極に対応する位置には、配置されない。
すなわち、右の第２継鉄２３は、右の第１継鉄２２に対応する位置、及び左右の永久磁石２１のＳ極に対応する位置のみに配置される。これにより、右側の第１継鉄２２の両端に配置される永久磁石２１の磁力が右側の第１継鉄２２に集中し、更に、この集中した磁力が右側の第１継鉄２２に接触している右側の第２継鉄２３に集中する。
この様に、磁気回路２０で発生する磁力が特定方向に集中することにより、Ｚ方向における磁力線が大きくなり、第２継鉄２３の上面を通って、シート５０まで到達する。磁気回路２０による磁力により、複数のシート５０を反らせることができる。磁気回路２０が発生させた磁力線Ｂの形は、放物線のようになっており、この放物線に沿ってシート５０を反らせることができる。さらに、適切な磁力を発生して、シート５０毎に反り量が変わるようにすることができる。これにより、シート５０の端部において、シート５０間の隙間を広くすることができる。よって、例えば、作業者がシート５０の端部をピンセットなどで把持しやすくなるので、複数のシート５０から１枚のシート５０を容易に分離することができる。
以下に示す実施の形態１及び２は、上述した磁気回路２０の基本的な構成を基に、それぞれ異なったアレンジを加えた磁気回路を有している。従って、実施の形態１及び２における、複数のシート５０から１枚のシート５０を分離するの原理は、上述した磁気回路２０の原理と実質的に同様である。以下、それぞれの実施形態の詳細を説明する。
実施の形態１．
本実施の形態にかかるシート分離装置について、図１、図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１にかかるシート分離装置１００の構成を模式的に示す側面図である。図２は、シート分離装置１００の構成を模式的に示す上面図である。なお、説明の明確化のため、図にはＸＹＺ３次元直交座標系が示されている。ここでは、Ｚ方向は、上下方向であり、ＸＹ方向は水平方向であるとして説明する。図１及び図３では、複数のシート５０を積層して構成される積層体５１が示されている。なお、以下の説明において、図１の様に、シート５０を分離する前の積層体５１の状態を「非分離状態」と言う。また、図３の様に、シート５０を分離した後の積層体５１の状態を「分離状態」と言う。
シート分離装置１００は、本体部１０と、凸部１１と、レバー１２(図２参照)と、磁気回路２０とを備えている。本体部１０は、直方体の箱状となっている。本体部１０は、シート５０が配置される配置面１０ａを有している。配置面１０ａは、ＸＹ平面に平行な平面となっている。そして、配置面１０ａの上に、積層体５１が載置される。したがって、積層体５１が配置面１０ａの＋Ｚ側（上側）に配置されている。各シート５０は、例えば、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさ、１０μｍの厚さを有している。図１では、５枚のシート５０が積層されているが、シート５０の積層数は特に限定されるものではない。例えば１０枚のシート５０を積み重ねることができる。シート５０は、ＳＵＳシートなどの磁性体シートである。
本体部１０には、凸部１１が設けられている。凸部１１は、配置面１０ａから＋Ｚ側に突出している。凸部１１は、本体部１０の両端にのみ配置されている。すなわち、Ｘ方向において、配置面１０ａの上に２つの凸部１１が間隔を開けて配置されている。積層体５１の中央部が配置されるのは、凸部が設けられていない配置面１０ａの領域となる。
Ｘ方向における、２つの凸部１１における内壁の間隔は、シート５０のＸ方向の大きさよりも小さくなるよう設計されている。したがって、凸部１１の上には、積層体５１の両端部が配置される。すなわち、図１に示すように、一方の凸部１１の上に、積層体５１の一端が載置され、他方の凸部１１の上に、積層体５１の他端が載置される。積層体５１の中央部は、配置面１０ａ上に配置される。したがって、積層体５１は、両端が＋Ｚ側に反った状態で、シート分離装置１００に載置される。積層体５１の両端は、積層体５１の中央部よりも上側にある。図１では、複数のシート５０がほぼ同じ方向に平行に反っている。したがって、シート５０間には、積層体５１から１枚のシート５０を分離できるほど広い隙間が生じていない。
図２に示すように、本体部１０の側面には、レバー１２が設けられている。レバー１２は、後述するように、磁気回路２０のスライド部２５をＸ方向に沿ってスライド移動するために設けられている。
本体部１０には、磁気回路２０が収容されている。磁気回路２０は、永久磁石２１、第１継鉄２２、及びスライド部２５を備えている。スライド部２５は、第２継鉄２３と非磁性材２４とを備えている。
磁気回路２０は、複数の永久磁石２１を有している。複数の永久磁石２１は、配置面１０ａ上の第１の方向に並んで配置されている。図１、図２では、第１の方向として、Ｘ方向が設定され、複数の永久磁石２１がＸ方向に沿って配置されている。第１の方向は、Ｘ方向に限定されない。第１の方向をＸ方向から傾いた方向に設定してもよい。また、複数の永久磁石２１は、隣り合う磁石の同極同士が向かい合うように配置されている。図１に示されている例では、左から１番目と３番目の永久磁石２１では、Ｓ極が＋Ｘ側、Ｎ極が−Ｘ側に配置されている。一方、右から１番目３番目の永久磁石２１では、Ｎ極が＋Ｘ側、Ｓ極が−Ｘ側に配置されている。
このように配置することにより、右から１番目と２番目の永久磁石２１が、Ｓ極同士が向かい合いように配置される。また、右から２番目と３番目の永久磁石２１が、Ｎ極同士が向かい合いように配置される。また、右から、３番目と４番目の永久磁石２１が、Ｓ極同士が向かい合うように配置される。
この様な配置を実現させる永久磁石２１として、図１に示すような棒磁石を挙げることができるが、永久磁石２１は棒磁石に限定されない。また、図１では、４つの永久磁石２１が並んで配置されている例を示しているが、永久磁石２１の数は特に限定されるものではない。
各永久磁石２１の両端側には、第１継鉄２２が配置されている。すなわち、Ｘ方向において、永久磁石２１と第１継鉄２２が交互に配置されている。図１では、５個の第１継鉄２２がＸ方向に沿って配置されている。第１継鉄２２は、永久磁石２１からの磁力線の向きを制御する。
スライド部２５は、永久磁石２１の上側に配置されている。すなわち、Ｚ方向において、永久磁石２１と積層体５１との間には、スライド部２５が配置されている。スライド部２５は、第２継鉄２３と非磁性材２４とを有している。第２継鉄２３は、永久磁石２１からの磁力線の流れを制御する。永久磁石２１からの磁力線は、非磁性材２４内を通過することはできない。
非磁性体２４は、第１継鉄２２に対応する位置に配置されている。また、第２継鉄２３は、各永久磁石２１に対応する位置に配置されている。Ｘ方向において、非磁性材２４と第２継鉄２３とは、交互に配置されている。図１で示される例ではスライド部２５は、５個の第２継鉄２３と、５個の非磁性材２４を有している。
Ｘ方向において、永久磁石２１と第２継鉄２３とはほぼ同じ大きさとなっている。Ｘ方向において、永久磁石２１と第２継鉄２３とは同じ位置に配置されている。また、Ｘ方向において、第１継鉄２２と非磁性材２４とはほぼ同じ大きさとなっている。また、Ｘ方向において、第１継鉄２２と非磁性材２４とは同じ位置に配置されている。
この様に、永久磁石２１、第１継鉄２２、第２継鉄２３、及び非磁性材２４を配置することで、永久磁石２１から第１継鉄２２を介した磁力が第２継鉄２３に達しないように、及び永久磁石２１から第２継鉄２３を介した磁力が第１継鉄２２に達しないようにすることができる。この様な図１で示されるスライド部２５の配置を以下の説明で「初期状態」と言う。
Ｚ方向において、永久磁石２１と積層体５１との間に、第２継鉄２３が配置される。また、Ｚ方向において、第１継鉄２２と積層体５１との間に、非磁性材２４が配置される。
図３は、分離状態における構成を模式的に示す側面断面図である。スライド部２５は、本体部１０に対してＸ方向に移動可能に取り付けられている。すなわち、スライド部２５は、本体部１０内において、Ｘ方向（第１の方向）にスライドする。具体的には、レバー１２を操作することで、スライド部２５がＸ方向に沿ってスライドする。図３に、スライド部２５をスライドした状態が示されている。この様な図３で示されるスライド部２５の配置を以下の説明で「スライド状態」と言う。
レバー１２を操作すると、図１に示す状態からスライド部２５が−Ｘ方向に移動する。つまり、スライド部２５が「初期状態」から「スライド状態」に移動し、これにより、積層体５１は図１に示す非分離状態から、図３に示す分離状態になる。
Ｘ方向において、永久磁石２１及び第１継鉄２２に対する第２継鉄２３、及び永久磁石２１及び第１継鉄２２に対する非磁性材２４の相対位置が変化する。「初期状態」から「スライド状態」では、Ｘ方向における永久磁石２１と第１継鉄２２との合計大きさのほぼ半分だけ、スライド部２５が移動している。したがって、非磁性材２４が永久磁石２１に対応する位置に移動する。より具体的には、非磁性材２４が永久磁石２１に対応する位置の上に移動する。換言すると、非磁性材２４が、Ｘ方向において、永久磁石２１のＮ極とＳ極との間の中央位置（図３におけるＮ極とＳ極との間に点線）の上まで移動する。非磁性材２４は、Ｘ方向における永久磁石２１の中央位置に配置される。
また、第２継鉄２３が第１継鉄２２の上に移動する。Ｘ方向における第２継鉄２３の大きさは、第１継鉄２２よりも大きくなっている。よって、第２継鉄２３は第１継鉄２２の上から永久磁石２１の上まで延在する。ここで、第２継鉄２３のそれぞれは、永久磁石２１の両極の上には、配置されない。例えば、左から２番目の第２継鉄２３は、第１継鉄２２の上、及び永久磁石２１のＳ極上のみに位置する。左から３番目の第２継鉄２３は、第１継鉄２２の上、及び永久磁石２１のＮ極の上のみに位置する。このように、第２継鉄２３は、第１継鉄２２の上から、永久磁石２１の一方の磁極の上まで延在する。これにより、第１継鉄２２の両端に配置される永久磁石２１の磁力が第１継鉄２２に集中し、更に、この集中した磁力が第１継鉄２２に接触している第２継鉄２３に集中する。
この様に、磁気回路２０で発生する磁力が特定方向に集中することにより、Ｚ方向における磁力線が大きくなり、第２継鉄２３の上面を通って、積層体５１まで到達する。よって、磁気回路２０による磁力により、積層体５１を反らせることができる。ここで、図４、及び図５を用いて、磁気回路２０において発生する磁力線について説明する。図４は、非分離状態での構成を示す側面図である。図５は、分離状態での構成を示す側面図である。すなわち、図４は、図１に示す状態での磁力線Ａを示し、図５は、図２に示す状態での磁力線Ｂを示している。
図４では、１つの第２継鉄２３が１つの永久磁石２１のＮ極及びＳ極の上に配置されている。したがって、永久磁石２１からの磁力線Ａが第２継鉄２３の内部を通る。すなわち、永久磁石２１のＮ極から出た磁力線Ａが第２継鉄２３の内部を通って、永久磁石２１のＳ極に戻る。したがって、スライド部２５よりも上に磁力が生じない。よって、積層体５１に磁力が与えられない。
一方、図５では、１つの第２継鉄２３が２つの永久磁石２１の同極の上に配置されている。例えば、左から３番目の第２継鉄２３は、左から２番目の永久磁石２１のＮ極の上から左から３番目の永久磁石２１のＮ極の上に渡って形成されている。隣接する２つの第２継鉄２３の間には、非磁性材２４が配置されている。非磁性材２４の内部を、磁力線Ｂが通過しない。したがって、永久磁石２１のＮ極から延びる磁力線Ｂは、第２継鉄２３の上面を通り抜ける。そして、磁力線Ｂは、非磁性材２４の上を通り、永久磁石２１のＳ極に戻る。磁力線Ｂは放物線のような軌道となる。したがって、磁力線Ｂがスライド部２５の上から積層体５１に到達する。よって、積層体５１に磁力が与えられる。
また、磁気回路２０において、３つ以上の永久磁石２１がＸ方向に並んで配置されている。そして、Ｘ方向において、配置面１０ａの端部に配置された永久磁石２１の磁力より、配置面１０ａの中央部分に配置された永久磁石２１の磁力の方が弱くなっている。すなわち、配置面１０ａの両端に配置された２つの永久磁石２１による磁力の方が、配置面１０ａの中央部分に配置された２つの永久磁石２１による磁力よりも弱くなっている。このように、３つ以上の永久磁石２１が適切な磁力を発生することで、シート５０の端部に対する磁力がシート５０の中央部分に対する磁力よりも強くなる。よって、複数のシート５０を適切に反らせることができる。これにより、シート５０の端部において、シート５０間の隙間を広くすることができるので、積層体５１からシート５０を容易に分離することができる。
また、スライド部２５がスライド状態である場合に、配置面１０ａの中央部分に配置された永久磁石２１の磁力を、積層体５１に磁力線が達しないように、或いは、僅かに達するように設定することもできる。更に、磁気回路２０を、図４に示す一番右側のみの永久磁石２１を配置させる構成とし、それ以外の永久磁石２１を配置させない構成とすることもできる。
また、実施の形態１において、各永久磁石２１に対応させて、１つずつ積層体５１を配置させてもよい（つまり、配置面１０ａ上に複数の積層体５１を配置させてもよい）。その場合、スライド部２５がスライド状態である場合において、各積層体５１から１枚のシート５０を分離できるように、各永久磁石２１の磁力を調整する。
このように、図３、図５に示すスライド状態（分離状態）では、積層体５１に磁力が加わる。これにより、図３に示すように、積層体５１の端部が浮上する。すなわち、積層体５１が凸部１１から離れるように、積層体５１の反りが大きくなる。さらに、シート５０毎に反り量が変わる。最も上のシート５０は最も反り量が大きくなる。下側のシート５０ほど、反り量が小さくなる。したがって、積層体５１の端部において、シート５０間に隙間が生じる。これにより、積層体５１からシート５０が分離された「分離状態」となる。
「分離状態」になると、積層体５１からシート５０を一枚ずつ分離することができる。すなわち、分離状態では、シート５０をめくる際に、２枚以上のシート５０を同時にめくることがなくなる。シート５０の端部をピンセットなどで挟みやすくなる。このように、本実施の形態のシート分離装置１００の構成によって、容易に積層体５１から１枚のシート５０を分離することができる。よって、積層体５１から簡単にシート５０を１枚ずつ取ることができる。
また、本体部１０に対するシート５０の浮上量は、磁力の強さなどによって調整することができる。あるいは、第１継鉄２２や第２継鉄２３の大きさなどによって、磁力を調整することも可能である。また、スライド部２５のスライド量によって、浮上量を調整してもよい。シート５０が着磁しない程度の時間、及び磁力で処理することが好ましい。フェライト、ネオジムなどの永久磁石の種類により、磁力線の強弱があるが、原理として、磁石であれば、種類によらず使用可能である。
本実施の形態にかかるシート分離装置１００を用いてシート分離方法について、説明する。まず、図１、図４に示す非分離状態として、シート分離装置１００に積層体５１を配置する。非分離状態では、Ｘ方向において、非磁性材２４が第１継鉄２２に対応する位置にあり、かつ第２継鉄２３が永久磁石２１に対応する位置となっている。
したがって、積層された複数のシート５０は、図１に示すように反った状態となる。すなわち、Ｘ方向における積層体５１の端部が、凸部１１の上に配置される。また、Ｘ方向における積層体５１の中央部は、本体部１０の配置面１０ａ上に配置される。また、非分離状態では、積層体５１に磁力が達しないため、容易にシート５０を搬送することができる。
非分離状態とは、詳細には積層体５１のシート５０のそれぞれがほぼ平行になっており、シート５０間の隙間が狭くなった状態である。また、分離状態とは、詳細には、磁気回路２０の磁力によって、積層体５１のシート５０のそれぞれが異なる角度に反っており、シート５０間の隙間が広くなった状態である。積層体５１を分離状態とすることで、積層体５１からシート５０を１枚ずつ容易に分離することができる。
そして、ユーザ又はモータ等がレバー１２を回転させることで、スライド部２５がＸ方向（第１の方向）に沿って配置面１０ａ内をスライド移動する。これにより、図３、図５に示す分離状態となる。分離状態では、Ｘ方向において、非磁性材２４が永久磁石２１の磁極間の位置に対応する位置とし、かつ第２継鉄２３が第１継鉄２２に対応する位置となっている。磁気回路２０が発生する磁力が積層体５１に加わる。よって、積層体５１において、シート５０同士の端部間に隙間が生じる。これにより、積層体５１から１枚ずつシート５０を容易に分離することができる。
そして、工程が終了したら、レバー１２を回転させる。非分離状態では、Ｘ方向において、非磁性材２４が第１継鉄２２に対応する位置にあり、かつ第２継鉄２３が永久磁石２１に対応する位置、つまり初期状態に戻る。これにより、積層体５１が非分離状態に戻る。磁力線Ａが第２継鉄２３内を通って、永久磁石２１のＮ極からＳ極に戻る。よって、不要な磁力が積層体５１に到達するのを抑制することができる。
さらに、本実施の形態１にかかるシート分離方法は、シート状二次電池の製造方法に適用することも可能である。例えば、シート分離装置１００によって、積層体５１から１枚のシート５０を分離した状態で、ピンセットなどで積層体５１からシート５０を一枚ずつ取り出す。そして、１枚ずつ取り出されたシート５０を他の製造装置に搬送する。あるいは、シート分離装置１００によって、積層体５１から１枚のシート５０を分離した状態で、シート５０間に電極や絶縁材などを配置する。このようにすることで、高い生産性でシート状二次電池を製造することができる。
実施の形態２．
本実施の形態２にかかるシート分離装置１００について、図６、及び図７を用いて説明する。図６は、シート分離装置１００の構成を模式的に示す側面図である。図７は、磁気回路２０の磁力線を示す図である。なお、シート分離装置１００の基本的構成は、実施の形態１と同様であるため、適宜説明を省略する。本実施の形態では、実施の形態１に示した永久磁石２１が電磁石２６に置き換わっている。また、電磁石２６により磁力線を発生させているため、スライド部２５を省略することもできる。
複数の第１継鉄２２の間には、電磁石２６が配置されている。複数の電磁石２６は、Ｘ方向を軸とするソレノイドコイルである。したがって、Ｘ方向において、電磁石２６の一端がＳ極となり、他端がＮ極となる。電磁石２６は、スイッチ２７を介して、電源２８と接続されている。隣接する電磁石２６では、流れる電流の向きが反対となっている。すなわち、隣接する２つの電磁石２６では、電源２８の正極と負極が反対に接続されている。よって、複数の電磁石２６は、同極同士が向かい合うように配置された磁石となる。
電源２８から電磁石２６に電流を流すことで、実施の形態１と同様の磁力線Ｂを発生させることができる。よって、実施の形態１と同様に、積層体５１から１枚ずつシート５０を容易に分離することができる。さらに、スイッチ２７のＯＮ／ＯＦＦのみで、分離状態と非分離状態とを切り替えることができる。第２継鉄２３、非磁性材２４をスライドさせる機構が不要となる。よって、装置構成を簡素化することが可能となる。また、シート５０の浮上量は、電源２８から電磁石２６に流れる電流量によって、調整してもよい。
本実施の形態にかかるシート分離装置１００を用いたシート分離方法について、説明する。まず、スイッチ２７をＯＦＦとした状態で、シート分離装置１００に積層体５１を配置する。すなわち、Ｘ方向における積層体５１の端部が、凸部１１の上に配置される。また、Ｘ方向における積層体５１の中央部は、本体部１０の配置面１０ａ上に配置される。ここでは、積層体５１は、非分離状態となっている。
そして、スイッチ２７をＯＮすることで、電磁石２６に所定値の電流を流す。これにより、図６、図７に示す分離状態となる。配置面１０ａの上側に磁力線Ｂが発生する。磁気回路２０が発生する磁力が積層体５１に加わる。よって、積層体５１において、シート５０同士の端部間に隙間が生じる。これにより、積層体５１からシート５０を容易に分離することができる。また、積層体５１の分離が終了したら、スイッチ２７をＯＦＦにすればよい。これにより、不要な磁力が積層体５１に到達するのを防ぐことができる。また、本実施の形態にかかるシート分離方法についても、実施の形態１と同様に電池の製造方法に適用することができる。
磁気回路２０において、３つ以上の電磁石２６がＸ方向に並んで配置されている。そして、Ｘ方向において、配置面１０ａの端部に配置された電磁石２６の磁力より配置面１０ａの中央部分に配置された電磁石２６の磁力の方が弱くなるように、各電磁石２６に流れる電流量を設定する、及び、各電磁石２６のコイルの巻き数を設定するのうちの、少なくとも１つが採用される。また、電磁石２６に与える電流をパルス電流とすることも可能である。電流のパルス幅を調整することで、時間平均的な電流量が制御できるため、磁力の強さを変えることが可能である。
図６では、配置面１０ａの両端に配置された２つの電磁石２６による磁力の方が、配置面１０ａの中央部に配置された２つの電磁石２６による磁力よりも弱くなっている。具体的には、配置面１０ａの両端の電磁石２６に流す電流が、配置面１０ａの中央部分の電磁石２６に流す電流よりも高くなっている、及び、配置面１０ａの両端の電磁石２６の巻き数が、配置面１０ａの中央部分の電磁石２６のコイルの巻き数よりも多くなっているのうち、少なくとも１つが採用され、磁気回路２０が設計されている。
このように、３つ以上の電磁石２６が適切な磁力を発生することで、シート５０の端部に対する磁力が、シート５０の中央部分における磁力より強くなる。よって、複数のシート５０を適切に反らせることができる。これにより、シート５０の端部において、シート５０間の隙間を広くすることができるので、積層体５１からシート５０を容易に分離することができる。
なお、上記の実施の形態では、配置面１０ａをＸＹ平面に平行な水平面としたが、配置面１０ａは、水平面に限られるものではない。配置面１０ａを水平面から傾斜した平面としてもよく、さらには、配置面１０ａを鉛直方向に平行な鉛直面としてもよい。この場合、シート５０を配置面１０ａに保持するための機構を設ければよい。また、シート５０の両端に凸部１１を配置したが、凸部１１は、配置面１０ａの一端のみに設けてもよい。この場合、シート５０の一端を分離することができる。
また、例えば、実施の形態２において、スライド部２５を省略しない構成とすることもできる。この様にすることで、積層体５１からシート５０を分離させる磁力を、スライド部２５のスライド量、及び電磁石２６の発電量を抑えながら発生させることができる。
また、実施の形態２において、複数の永久磁石２１を配置させる第１の方向、各永久磁石２１の磁力、及びスライド部２５のスライド量の組み合わせを、シート５０の材料等を考慮して、変更させることもできる。例えば、シート５０の材料を磁化率が低い磁性体とする場合、配置面１０ａの端部に配置される永久磁石２１の磁力を、シート５０の材料を磁化率が高い磁性体とする場合と比べて強く設定し、且つ、スライド量を多く設定することもできる。また、シート５０の材料を磁化率の高い磁性体とする場合は、シート５０の材料を磁化率の低い磁性体とする場合と比べて弱く設定し、且つ、スライド量を少なく設定することもできる。
つまり、シート５０の材料の磁化率に応じて、シート５０が磁石に着磁しない最大の磁力を設定できるので、積層体５１からシート５０を効率良く分離させることができる。
また、実施の形態２において、複数の電磁石２６を配置させる第１の方向、各電磁石に流す電流の量、及びスライド部２５のスライド量の組み合わせを、積層体５１のシート残数等を考慮して、変更させることもできる。例えば、積層体５１のシート残数が少なくなるに従って、配置面１０ａに配置される電磁石２６に流す電流を少なくし、且つスライド量も少なくすることもできる。このよう設定すると、シート残数が少なくなった積層体５１の端部に強い磁場が加わらないので、積層体５１からシート５０を効率良く分離させることができる。
また、実施の形態２において、配置面１０ａの中央部分に配置された電磁石２６の磁力を、積層体５１に磁力線が達しないように、或いは、僅かに達するように、各電磁石に流す電流を調整することもできる。更に、磁気回路２０を、図７に示す一番右側のみの電磁石２６を配置させる構成とし、それ以外の電磁石２６を配置させない構成とすることもできる。
また、実施の形態２において、各電磁石２６に対応させて、１つずつ積層体５１を配置させてもよい（つまり、配置面１０ａ上に複数の積層体５１を配置させてもよい）。その場合、各積層体５１から１枚のシート５０を分離させるように、各電磁石２６に流す電流値を調整する。
第２の基本的な原理．
次に、図９を用いて、複数のシート５０を分離するための、図８とは異なる基本原理を有るする磁気回路の説明をする。図９は、図８の磁気回路２０とは異なる基本原理を有する磁気回路２０Ａを示す図である。
磁気回路２０Ａは、本体部１に収容されている。本体部１は、中空のケースであり、内部に配置された永久磁石２から発生する磁力を妨げることがないような材質で形成されている。本体部１は、シート５０が配置される配置面５を有している。詳細には、配置面５は、シート５０の端部が配置される端部５ａと、シートの中央部分が配置される中央部５ｂとを有する。また、端部５ａから中央部５ｂに向かってテーパー部５ｃが設けられている。つまり、図９で示される、配置面５のＸＺ方向に沿った断面は、凹形状となっている。
磁気回路２０Ａは、永久磁石２と、永久磁石２の一端部側に配置された第１継鉄３ａと、他端部側に配置された第２継鉄３ｂとを有している。また、磁気回路２０Ａは、永久磁石２の上端部側に配置された第１非磁性体４ａと、下端部側に配置された第２非磁性体４ｂとを有している。
図９に示すように、第１継鉄３ａと第２継鉄３ｂとは、永久磁石２を挟んでＸ方向に沿って対向するように配置されている。すなわち、第１継鉄３ａが永久磁石２に対して−Ｘ側に配置され、第２継鉄３ｂが＋Ｘ側に配置されている。
第１非磁性体４ａと第２非磁性体４ｂとは、永久磁石２を挟んでＺ方向に沿って対向するように配置されている。すなわち、第１非磁性体４ａが永久磁石２に対して＋Ｚ側に配置され、第２非磁性体４ｂが−Ｚ側に配置されている。
永久磁石２は、Ｙ方向を軸方向とする円柱形状を有している。図９では、左半円側がＮ極となり、右半円側がＳ極となっている。永久磁石２は、第１継鉄３ａ、第２継鉄３ｂ、第１非磁性体４ａ、及び第２非磁性体４ｂに囲まれた状態で、配置面５の第１の方向に沿った回転軸６周りに回転可能となるように本体部１に収容されている。ここで、第１の方向とは、例えば、Ｙ軸と平行な方向、或いはＹ軸に対して±Ｘ方向に所定角度回転させた方向を示す。永久磁石２を回転させることで、Ｎ極及びＳ極の位置が変化する。
次に、磁気回路２０Ａを用いて複数のシート５０から１枚のシート５０を分離させる方法を、２つの工程に分けて説明する。後述する第一工程、及び第二工程では、永久磁石２の回転角度が異なっている。
第一工程．
図１０に示すように、第１工程では、Ｎ極を上側に配置された第１非磁性体４ａに対応した位置、及びＳ極を下側に配置された第２非磁性体４ｂに対応した位置に配置させた状態で、積層体５１を配置面５に配置する（図１０参照）。この位置に永久磁石２が配置されている場合、磁力線は本体部１から外に達することがなく、複数のシート５０の何れにも磁力線が達していない状態である。すなわち、永久磁石２のＮ極が上側、Ｓ極が下側に配置されている。したがって、永久磁石２のＮ極からＳ極に向けての磁力線が、第１継鉄３ａ、又は第２継鉄３ｂの内部を通る。よって、磁力線Ｃは配置面５を通過しない。
なお、図１０では、Ｎ極が上側、Ｓ極が下側に配置されているが、Ｎ極とＳ極とは上下反対に配置されていてもよい。すなわち、Ｎ極が下側、Ｓ極が上側に配置されていてもよい。したがって、永久磁石２の一方の極を第１非磁性体４ａ、他方の極を第２非磁性体４ｂに対応する位置に配置した状態で、シート５０を配置面５に配置する。
第二工程．
第二工程では、回転軸６に沿って、永久磁石２を反時計周りに９０度だけ回転させて、Ｎ極を第１継鉄３ａに対応する位置、及びＳ極を第２継鉄３ｂに対応する位置に移動させる（つまり、永久磁石２が図９に示す状態となる）。これにより、図１１に示す構成になる。この位置に永久磁石が配置されている場合、Ｎ極が第１継鉄３ａによって強められ、第Ｓ極が２継鉄３ｂによって強められるので、Ｎ極からＳ極に向けての磁力線Ｄが配置面５上に達する。
この磁力線Ｄにより、複数のシート５０間に隙間が生じる。換言すると、永久磁石２を回転させることにより、複数のシート５０から１枚のシート５０を分離することができる。配置面５には、テーパー部５ｃが設けられており、第１継鉄３ａと第２継鉄３ｂと間の距離は、テーパー部５ｃが無い場合と比べて近くなっている。すなわち、テーパー部５ｃによって、第１継鉄３ａと第２継鉄３ｂとの間の磁力を強くすることができるので、シート５０間の隙間をより大きくすることができる。
また、永久磁石２を回転させる角度によって、配置面５上に達する磁力の大きさを変更することができる。例えば、シート５０数が少ない場合、シート５０の数が多い場合より、永久磁石２の回転する角度を小さく設定し、配置面５上に達する磁力を小さくすることもできる。したがって、永久磁石２の回転角度は９０度に限らず、任意の角度に設定することができる。
なお、第二工程では、回転軸６に沿って、永久磁石２を反時計周りでなく、時計周りに９０度だけ回転させて、Ｎ極を第２継鉄３ｂに対応する位置、及びＳ極を第１継鉄３ａに対応する位置に移動させてもよい。このように永久磁石２を回転さても、Ｎ極が第２継鉄３ｂによって強められ、Ｓ極が１継鉄３ａによって強められるので、Ｎ極からＳ極に向けての磁力線が配置面５上に達する。従って、第二工程では、永久磁石２を回転軸６に沿って回転させて、永久磁石２の一方の極を第１継鉄３ａに対応する位置、他方の極を第２継鉄３ｂに対応する位置に移動させる。
実施の形態１に示される永久磁石２１を有する磁気回路２０、及び実施の形態２に示される電磁石２６を有する磁気回路２０に変えて、図９に示される磁気回路２０Ａを適用することもできる。この場合、回転軸６を、図１及び図２で示されるＸ方向、又はＸ方向から傾いた方向に設定するように、本体部１０に磁気回路２０Ａを収容する。

以上、本発明の実施形態の一例を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。
１ 本体部
２ 永久磁石
３ａ 第１継鉄
３ｂ 第２継鉄
４ａ 第１非磁性体
４ｂ 第２非磁性体
５ 配置面
５ａ 端部
５ｂ 中央部
５ｃ テーパ部
１０ 本体部
１０ａ 配置面
１１ 凸部
１２ レバー
２０ 磁気回路
２１ 永久磁石
２２ 第１継鉄
２３ 第２継鉄
２４ 非磁性材
２５ スライド部
２６ 電磁石
２７ スイッチ
２８ 電源
５０ シート
５１ 積層体

Claims (11)

  1. 積層された複数のシートが配置される配置面を有する本体部と、
    前記配置面から突出し、前記シートの端部が配置される凸部と、
    前記本体部に配置された磁気回路と、 を備え、
    前記磁気回路は、
    前記配置面上の第１の方向に並んで配置された複数の磁石であって、隣り合う磁石の同極同士が向かうように配置された複数の磁石と、
    前記各磁石の両端側に配置された第１継鉄と、
    前記各第１継鉄に対応する位置に配置された非磁性材と、
    前記磁石に対応する位置に配置された第２継鉄と、を有しており、
    前記複数の磁石が永久磁石であり、
    前記第２継鉄と前記非磁性材とが前記第１の方向に移動可能に設けられており、
    それぞれの前記永久磁石のＮ極からＳ極に向かう方向が前記第１の方向に沿っている、シート分離装置。
  2. ３つ以上の前記永久磁石が前記第１の方向に並んで配置されており、
    前記第１の方向において、前記配置面の少なくとも一方の端部に配置された前記永久磁石の磁力より、前記配置面の中央部分に配置された前記永久磁石の磁力の方が弱い、請求項１に記載のシート分離装置。
  3. 積層された複数のシートが配置される配置面を有する本体部と、
    前記配置面から突出し、前記シートの端部が配置される凸部と、
    前記本体部に配置された磁気回路と、を備え、
    前記磁気回路は、
    前記配置面上の第１の方向に並んで配置された複数の磁石であって、隣り合う磁石の同極同士が向かうように配置された複数の磁石と、
    前記各磁石の両端側に配置された第１継鉄と、
    前記各第１継鉄に対応する位置に配置された非磁性材と、
    前記磁石に対応する位置に配置された第２継鉄と、を有しており、
    前記複数の磁石が電磁石であり、
    それぞれの前記電磁石のＮ極からＳ極に向かう方向が前記第１の方向に沿っている、シート分離装置。
  4. 請求項１、又は２に記載のシート分離装置を用いたシート分離方法であって、
    前記第１の方向において、前記非磁性材が前記第１継鉄に対応する位置にあり、かつ前記第２継鉄が前記磁石に対応する位置にした状態で、前記シートを前記配置面に配置する工程と、
    前記第１の方向において、前記非磁性材を前記磁石に対応する位置とし、かつ前記第２継鉄を前記第１継鉄に対応する位置にするよう、前記第２継鉄及び前記非磁性材を移動する工程と、を備えたシート分離方法。
  5. 請求項３に記載のシート分離装置を用いたシート分離方法であって、
    前記シートを前記配置面に配置する工程と、
    前記電磁石に所定の電流を流す工程と、を備えたシート分離方法。
  6. ３つ以上の前記電磁石が前記第１の方向に並んで配置されており、
    前記電磁石に所定の電流を流す工程では、前記第１の方向において、前記配置面の少なくとも一方の端部に配置された前記電磁石の磁力より、前記配置面の中央部分に配置された電磁石の磁力が弱くなるように、前記３つ以上の前記電磁石に電流が設定されている請求項５に記載のシート分離方法。
  7. ３つ以上の前記電磁石が前記第１の方向に並んで配置されており、
    前記配置面の少なくとも一方の端部に配置された前記電磁石の磁力より、前記配置面の中央部分に配置された電磁石の磁力が弱くなるように、前記３つ以上の前記電磁石のコイルの巻き数が設定されている請求項５、又は６に記載のシート分離方法。
  8. 積層された複数のシートが配置される配置面を有する本体部と、
    前記複数のシートに磁力線を到達させることができるように、前記本体部に収容された磁気回路と、を備え、
    前記磁気回路は、
    永久磁石と、
    前記永久磁石の一端部側に配置された第１継鉄と、他端部側に配置された第２継鉄と、
    前記永久磁石の上端部側に配置された第１非磁性体と、下端部側に配置された第２非磁性体と、を有し、
    前記永久磁石は、前記配置面上の第１の方向に沿った回転軸を中心として回転可能であり、
    前記回転軸は、前記永久磁石の内部を通り、
    前記永久磁石は、前記第１継鉄、第２継鉄、第１非磁性体、及び前記第２非磁性体で囲まれた状態で、前記回転可能であり、
    前記永久磁石を回転させることで、第１の状態と第２の状態とが切替えられ、
    前記第１の状態では、前記永久磁石の一方の極が前記第１非磁性体に対応し、かつ他方の極が前記第２非磁性体に対応した位置になり、
    前記第２の状態では、前記永久磁石の一方の極が前記第１継鉄に対応し、かつ他方の極が前記第２継鉄に対応した位置になるシート分離装置。
  9. 前記配置面は、前記シートの端部が配置される端部と、前記シートの中央部分が配置される中央部とを有し、前記端部から前記中央部に向けてテーパー部が設けられている請求項８に記載のシート分離装置。
  10. 請求項８又は９に記載のシート分離装置を用いたシート分離方法であって、
    前記永久磁石の一方の極を前記第１非磁性体、及び他方の極を前記第２非磁性体に対応する位置に配置した状態で、前記シートを前記配置面に配置する第１工程と、
    前記永久磁石を前記回転軸に沿って回転させて、前記永久磁石の一方の極を前記第１継鉄に対応する位置、及び他方の極を前記第２継鉄に対応する位置に移動させる第２工程と、を行うシート分離方法。
  11. 請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、及び請求項１０のいずれか１項にシート分離方法で前記シートを分離する工程と、
    分離された前記シートに電極を配置する工程と、を少なくとも備えたシート状二次電池の製造方法。
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