JP7079888B1 - 吸着解離装置、及び、当該吸着解離装置を用いた電極材積層装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極材への吸着動作と解離動作を高速に切り替える。
【解決手段】吸着解離装置１２は、負圧正圧切替部４０と、吸着解離切替部５０と、負圧正圧切替部と吸着解離切替部とを接続する作用管４８と、を備えている。負圧正圧切替部は、負圧発生装置に接続する負圧発生口４１ａと正圧発生装置に接続する正圧発生口４１ｂとが形成された回転しない非回転部材４１と、作用管に接続する貫通口４２ａが形成された回転する回転部材４２と、を有している。吸着解離切替部は、負圧発生モードにおいて吸着解離切替部の内部を負圧発生装置により負圧にして対象物（電極材１９）を吸着し、一方、正圧発生モードにおいて吸着解離切替部の内部を正圧発生装置により正圧にして対象物を解離する。
【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、吸着解離装置、及び、当該吸着解離装置を用いた電極材積層装置に関する。

二次電池は、充電を行うことにより繰り返し使用することができる電池である。二次電池の製造では、正極の電極材と負極の電極材とセパレータ（以下、纏めて「電極材」と称する）を積層して積層体を製造する電極材積層装置が用いられる。その電極材積層装置では、電極材を吸着解離する吸着解離装置が用いられる。その吸着解離装置は、例えば特許文献１に記載されたダイ供給装置のチップを吸着解離する機構に類似した構造になっている。特許文献１に記載されたダイ供給装置は、チップをウェハから取り出す装置である。しかしながら、そのチップを吸着解離する機構は、従来の電極材積層装置の吸着解離装置に類似した構造になっている。特許文献１に記載されたダイ供給装置のチップを吸着解離する機構は、駆動用モータと一体的に回転するバルブ用カムがバルブの下端に摺接され、バルブ用カムの外周面の形状に応じたタイミング、速度で、バルブが上下方向に往復動することにより、負圧供給通路（負圧ライン）と大気圧供給通路（正圧ライン）とを選択的に切り替えて連通させることにより、チップの吸着動作と解離動作を行う。従来の電極材積層装置の吸着解離装置は、チップの代わりに、電極材の吸着動作と解離動作を行うものである。

特許第５８７７６５５号公報

従来の電極材積層装置の吸着解離装置は、電極材への吸着動作と解離動作を高速に切り替えることが望まれる。

従来の電極材積層装置の吸着解離装置は、カム機構により、回転運動を上下動運動（いわゆる直線運動）に変換する。このような従来の電極材積層装置の吸着解離装置において、積層体の生産性を向上させるために、負圧供給通路（負圧ライン）と大気圧供給通路（正圧ライン）との切り替えを高速に行おうとすると、バルブに摺接したカムを１８０°高速に回転運動させなければならないが、高速で動かすためには構造が複雑となること、さらにコストアップすることが予想される。そのため、従来の電極材積層装置の吸着解離装置は、電極材への吸着動作と解離動作を高速に切り替えることを実現し難い。

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、電極材への吸着動作と解離動作を高速に切り替え可能な吸着解離装置、及び、当該吸着解離装置を用いた電極材積層装置を提供することを主な目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、外部に配された負圧発生装置と正圧発生装置に接続されて負圧と正圧とを切り替えることで、角型リチウムイオン二次電池を製造する電極材積層装置において、対象物である電極材又はセパレータを搬送する吸着解離装置であって、負圧正圧切替部と、吸着解離切替部と、前記負圧正圧切替部と前記吸着解離切替部とを接続する作用管と、を備え、前記負圧正圧切替部は、前記負圧発生装置に接続する負圧発生口と前記正圧発生装置に接続する正圧発生口とが形成された回転しない非回転部材と、前記作用管に接続する貫通口が形成された回転する回転部材と、を有し、前記非回転部材と前記回転部材とは、それぞれの対向する端面同士が少なくとも一つ以上の押圧部材により押圧されて密着接続され、前記吸着解離切替部は、負圧発生モードにおいて前記吸着解離切替部の内部を前記負圧発生装置により負圧にして前記対象物を吸着し、一方、正圧発生モードにおいて前記吸着解離切替部の内部を前記正圧発生装置により正圧にして前記対象物を解離する、構成とする。
その他の手段は、後記する。

本発明によれば、電極材への吸着動作と解離動作を高速に切り替えることができる。

実施形態に係る電極材積層装置の模式構成図である。 実施形態に係る吸着解離装置における吸着時の負圧正圧切替部の正面方向から見た模式構成図である。 実施形態に係る吸着解離装置における吸着時の負圧正圧切替部の平面方向から見た模式構成図である。 実施形態に係る吸着解離装置における吸着時の負圧正圧切替部の側面方向から見た模式構成図である。 実施形態に係る吸着解離装置における解離時の負圧正圧切替部の正面方向から見た模式構成図である。 実施形態に係る吸着解離装置における解離時の負圧正圧切替部の平面方向から見た模式構成図である。 実施形態に係る吸着解離装置における解離時の負圧正圧切替部の側面方向から見た模式構成図である。 実施形態に係る吸着解離装置における吸着時の吸着解離切替部の説明図である。 実施形態に係る吸着解離装置における解離時の吸着解離切替部の説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）について詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示しているに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

本実施形態は、以下に説明するように、捲回式二次電池よりもエネルギー密度が高い角型二次電池（特に、枚葉方式二次電池）を高速に製造することが可能な電極材積層装置１０（図１参照）を提供することも意図している。

例えば、二次電池としては、リチウムイオンを用いたリチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、電気自動車や再生可能エネルギーによる発電設備やその他の様々な産業の蓄電池として幅広い用途で活用されている。中でも電気自動車に使用する車載用蓄電池は、走行距離延長に対するニーズに伴い、蓄電能力の更なる高容量化を求められる。また、この種の二次電池としては、捲回式二次電池や角型二次電池がある。捲回式二次電池は、正極の電極材と負極の電極材とセパレータを積層して捲回状に形成した捲回体を矩形状の缶に収容した電池である。角型二次電池は、正極の電極材と負極の電極材とセパレータを交互に積層した矩形状の積層体を矩形状の缶に収容した電池である。

捲回式二次電池は、捲回体とその捲回体を収容する矩形状の缶との間に隙間ができてしまうため、高密度化が困難である。また、捲回式二次電池は、高密度化を求めようとして缶の形状に合わせて捲回体を圧縮すると、捲回体が破断して、絶縁性能が低下してしまう可能性がある。これに対して、角型二次電池は、捲回式二次電池と異なり、積層体と缶との間に隙間ができないため、高密度化が容易である。また、角型二次電池は、捲回式二次電池と異なり、積層体を圧縮しないため、積層体が破断することがなく、絶縁性能の低下を抑制することができる。そのため、車載用蓄電池としては、性能面で捲回式蓄電池よりも角型二次電池の方が好ましい。しかしながら、角型二次電池は、捲回式二次電池に比べると、電極材（正極の電極材と負極の電極材とセパレータ）を積層する際の電極材への吸着動作と解離動作の切り替えに時間を要する。そのため、角型二次電池は、製造に際して、生産速度が遅くなり、生産能力の向上が求められる。

本実施形態は、電極材への吸着動作と解離動作を高速に切り替え可能な吸着解離装置を提供することで、捲回式二次電池よりもエネルギー密度が高い角型二次電池を高速に製造することが可能な電極材積層装置１０（図１参照）を提供するものである。

なお、角型二次電池としては、正極電極と負極電極として機能する１枚のシート状の電極材を間にセパレータを挟みながらつづら折りに配置するつづら折り方式二次電池と、正極の電極材と負極の電極材とセパレータとを交互に配置する枚葉方式二次電池とがあるが、つづら折り方式二次電池よりもタクトタイムを向上可能な枚葉方式二次電池の方が好ましい。本実施形態は、特に、枚葉方式二次電池を高速に製造することが可能な電極材積層装置を提供するものでもある。例えば、枚葉方式二次電池の生産能力を向上させるためには、電極材（正極の電極材と負極の電極材とセパレータ）を高速で積層することが望まれる。これを実現するために、本実施形態では、高速で電極材（正極の電極材と負極の電極材とセパレータ）への吸着動作と解離動作の切り替えが可能な吸着解離装置１２（図１参照）を提供する。さらに、吸着解離装置１２（図１参照）を用いて電極材（正極の電極材と負極の電極材とセパレータ）への吸着動作と搬送動作と解離動作を連続して行うことによって、所定の位置（積層部１５（図１参照））で途切れることなく高速で電極材（正極の電極材と負極の電極材とセパレータ）を積層する電極材積層装置１０（図１参照）を提供する。

＜電極材積層装置の構成＞
以下、図１を参照して、本実施形態に係る電極材積層装置１０の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る電極材積層装置１０の模式構成図である。本実施形態に係る電極材積層装置１０は、二次電池用の電極材１９を積層する装置である。本実施形態では、電極材１９が正極の電極材と負極の電極材とセパレータの総称であるものとして説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る電極材積層装置１０は、供給装置１１と、吸着解離装置１２と、を備えている。

供給装置１１は、電極材１９を吸着解離装置１２に供給する装置である。電極材１９は、図示せぬ載置装置によって供給装置１１の供給部１３に載置される。供給部１３は、電極材１９を載置して吸着解離装置１２に供給する構成要素である。供給装置１１は、先端部に供給部１３が取り付けられた複数本（本実施形態では、６本）の供給用回転腕２１ｃを水平回転（水平回転移動）させる回転供給機構２１を備えている。供給部１３は、それぞれの供給用回転腕２１ｃに１個設けられている。したがって、本実施形態では、６個の供給部１３が供給装置１１に設けられているものとして説明する。

回転供給機構２１は、前記した供給用回転腕２１ｃと、供給用回転腕２１ｃを支持する回転軸２１ａと、回転軸２１ａを回転させる回転力発生装置であるサーボモータ２１ｂと、回転軸２１ａとサーボモータ２１ｂとを収納する筐体（図示せず）と、を有している。各供給用回転腕２１ｃは、回転軸２１ａを中心にして水平方向に放射状に配置されており、サーボモータ２１ｂによって回転軸２１ａが回転することで、水平回転（水平回転移動）する。

吸着解離装置１２は、電極材１９を吸着解離して積層部１５の上に積層する装置である。吸着解離装置１２は、先端部に吸着解離切替部５０が取り付けられた複数本（本実施形態では、６本）の搬送用回転腕３１ｃを水平回転（水平回転移動）させる回転搬送機構３１と、吸着解離切替部５０内の負圧と正圧とを切り替える複数個の負圧正圧切替部４０と、を備えている。吸着解離切替部５０は、電極材１９への吸着動作と解離動作とを切り替える構成要素である。吸着解離切替部５０は、それぞれの搬送用回転腕３１ｃに１個設けられている。したがって、本実施形態では、６個の吸着解離切替部５０が吸着解離装置１２に設けられているものとして説明する。各吸着解離切替部５０は、それぞれが作用管４８に連通し、作用管４８によりそれぞれに対応する負圧正圧切替部４０に接続している。

回転搬送機構３１は、前記した搬送用回転腕３１ｃと、搬送用回転腕３１ｃを支持する回転軸３１ａと、回転軸３１ａを回転させる回転力発生装置であるサーボモータ３１ｂと、回転軸３１ａとサーボモータ３１ｂと負圧正圧切替部４０とを収納する筐体（図示せず）と、を有している。各搬送用回転腕３１ｃは、回転軸３１ａを中心にして水平方向に放射状に配置されており、サーボモータ３１ｂによって回転軸３１ａが回転することで、水平回転（水平回転移動）する。負圧正圧切替部４０は、吸着解離切替部５０と同数設けられており、吸着解離切替部５０内の負圧と正圧とを切り替える吸着バルブとして機能する。各負圧正圧切替部４０は、負圧管４６によって負圧発生装置である真空ポンプ１７と接続され、正圧管４７によって正圧発生装置であるコンプレッサ１８と接続され、作用管４８によって吸着解離切替部５０と接続されている。

供給装置１１は、回転供給機構２１により各供給用回転腕２１ｃを水平回転（水平回転移動）させる（矢印Ｃ１１参照）ことで、供給部１３に載置された電極材１９を吸着位置１４（位置Ｐ１の箇所）に搬送する。

一方、吸着解離装置１２は、回転搬送機構３１により各搬送用回転腕３１ｃを水平回転（水平回転移動）させながら（矢印Ｃ１２参照）、負圧正圧切替部４０により吸着解離切替部５０内の負圧と正圧とを切り替えることで、電極材１９への吸着動作と解離動作を切り替える。その際に、吸着解離装置１２の吸着解離切替部５０は、吸着位置１４で供給装置１１の供給部１３に載置された電極材１９を吸着する。吸着位置１４では、吸着解離装置１２は、負圧正圧切替部４０の後記する回転部材４２の貫通口４２ａ（図２Ａ及び図２Ｂ参照）を後記する非回転部材４１の負圧発生口４１ａ（図２Ａ及び図２Ｂ参照）に接続して連通させる。吸着解離装置１２は、吸着解離切替部５０の内部の気体（空気）を真空ポンプ１７（負圧発生装置）により作用管４８を経由して吸引することで電極材１９を吸着解離切替部５０に吸着させる。

この後、吸着解離装置１２は、吸着解離切替部５０に電極材１９を吸着した状態で搬送用回転腕３１ｃを水平回転（水平回転移動）させて、吸着位置１４から積層部１５（位置Ｐ２の箇所）に電極材１９を搬送する。

この後、吸着解離装置１２は、積層部１５で吸着解離切替部５０から電極材１９を解離して、電極材１９を積層部１５の上に積層する。積層部１５では、吸着解離装置１２は、負圧正圧切替部４０の後記する回転部材４２の貫通口４２ａ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）を後記する非回転部材４１の正圧発生口４１ｂ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）に接続して連通させる。吸着解離装置１２は、吸着解離切替部５０の内部に気体（圧縮空気）をコンプレッサ１８（正圧発生装置）により作用管４８を経由して送り込む（注入する）ことで電極材１９を吸着解離切替部５０から解離して、電極材１９を積層部１５の上に積層する。

電極材積層装置１０は、吸着解離装置１２によりこれらの一連の吸着動作と搬送動作と解離動作を各吸着解離切替部５０において連続して行うことで、角型二次電池（特に、枚葉方式二次電池）を高速に製造することができる。角型二次電池は、捲回式二次電池と比べて、内部の積層体と積層体を内包する缶との間に隙間が形成され難いため、隙間が形成され易い捲回式二次電池よりもエネルギー密度を高くすることができる。そのため、電極材積層装置１０は、捲回式二次電池よりもエネルギー密度が高い角型二次電池を高速に製造することができる。

電極材積層装置１０は、好ましくは、供給装置１１の供給用回転腕２１ｃと吸着解離装置１２の搬送用回転腕３１ｃとが６本以内の同じ本数であるとよい。このような電極材積層装置１０は、供給装置１１の回転軸２１ａと吸着解離装置１２の回転軸３１ａとを結ぶ直線上に位置する吸着位置１４で供給装置１１の供給部１３と吸着解離装置１２の吸着解離切替部５０とが上下に重なるように、供給用回転腕２１ｃと搬送用回転腕３１ｃを同期して水平回転することができる。

このような電極材積層装置１０は、吸着位置１４で供給装置１１の供給部１３と吸着解離装置１２の吸着解離切替部５０とが上下に重なり、そのタイミングで供給部１３に載置された電極材１９を吸着解離切替部５０が吸着するため、電極材１９を確実に吸着することができる。これにより、電極材積層装置１０は、供給装置１１の供給部１３から供給され、吸着解離装置１２の吸着解離切替部５０に吸着された電極材１９を途切れることなく連続して積層部１５に搬送して解離し、積層部１５の上に積層することができる。

ただし、供給装置１１の供給用回転腕２１ｃと吸着解離装置１２の搬送用回転腕３１ｃとは、必ずしも同じ本数である必要はなく、一方が５本以内の本数の構成となっていても良い。その場合は、本数が少ない側の回転腕の回転速度を速くしたり、又は、本数が多い側の回転腕の回転速度を遅くしたりする等の回転速度を調整して、供給装置１１の供給部１３と吸着解離装置１２の吸着解離切替部５０とが必ず吸着位置１４で上下に重なるように同期して回転するようにすればよい。

また、吸着解離装置１２は、回転軸３１ａの下部に設けられたロータリージョイントで作用管４８と吸着解離切替部５０とを接続し、特定の位置で吸着解離切替部５０が電極材１９を吸着及び解離できるように構成されている。

また、供給装置１１と吸着解離装置１２は、吸着位置１４において供給部１３と吸着解離切替部５０とが同じ方向に移動するように、供給用回転腕２１ｃと搬送用回転腕３１ｃを水平回転させる。

＜吸着解離装置の構成＞
以下、図２Ａ乃至図４Ｂを参照して、吸着解離装置１２の構成について説明する。図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃは、それぞれ、吸着解離装置１２における吸着時の負圧正圧切替部４０の正面方向から見た模式構成図、平面方向から見た模式構成図、側面方向から見た模式構成図である。図２Ｂは、図２Ａに示す矢印Ｘ１の方向から見た負圧正圧切替部４０の模式的な構成を示している。図２Ｃは、図２Ａに示す矢印Ｙ１の方向から見た負圧正圧切替部４０の模式的な構成を示している。また、図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃは、それぞれ、吸着解離装置１２における解離時の負圧正圧切替部４０の正面方向から見た模式構成図、平面方向から見た模式構成図、解離時の負圧正圧切替部４０の側面方向から見た模式構成図である。図３Ｂは、図３Ａに示す矢印Ｘ１の方向から見た負圧正圧切替部４０の模式的な構成を示している。図３Ｃは、図３Ａに示す矢印Ｙ１の方向から見た負圧正圧切替部４０の模式的な構成を示している。また、図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、吸着解離装置１２における吸着時の吸着解離切替部５０の説明図、解離時の吸着解離切替部５０の説明図である。

図２Ａ乃至図３Ｃに示すように（特に図２Ｂ及び図３Ｂに示すように）、吸着解離装置１２は、負圧正圧切替部４０に、非回転部材４１と、回転部材４２と、往復動回転機構４３（図２Ａ参照）と、支持部材４４と、押圧部材４５ａ，４５ｂと、これらを収納する筐体（図示せず）と、を備えている。

非回転部材４１は、固定配置された、回転しない部材である。非回転部材４１は、好ましくは円形の板状に形成されているとよい。
回転部材４２は、非回転部材４１に当接するように配置された、回転する部材である。回転部材４２は、好ましくは円形の板状に形成されているとよい。
往復動回転機構４３は、回転部材４２を往復動回転（揺動）させる機構である。往復動回転機構４３は、回転部材４２を支持する回転軸４３ａと、回転軸４３ａを回転させる回転力発生装置であるサーボモータ４３ｂと、を有している。
支持部材４４は、押圧部材４５ａ，４５ｂを支持する部材である。
押圧部材４５ａ，４５ｂは、回転部材４２を非回転部材４１に押し付ける部材である。

非回転部材４１には、負圧発生口４１ａと正圧発生口４１ｂとが盤面を貫通して設けられている。負圧発生口４１ａは、負圧管４６を介して、外部に配された負圧発生装置である真空ポンプ１７（図１）に接続される開口部である。正圧発生口４１ｂは、正圧管４７を介して、外部に配された正圧発生装置であるコンプレッサ１８（図１）に接続される開口部である。

回転部材４２には、貫通口４２ａが盤面を貫通して設けられている。貫通口４２ａは、作用管４８を介して、吸着解離切替部５０（図１）に接続される開口部である。

回転部材４２は、サーボモータ４３ｂ（回転力発生装置）に連結されている。吸着解離装置１２は、サーボモータ４３ｂが矢印Ａ１１（図２Ａ）の方向又は矢印Ａ１２（図３Ａ）の方向に予め定めた所定の角度で回転軸４３ａを往復して回転することにより、回転部材４２を予め定めた所定の回転角で往復動回転させる。

図２Ａ乃至図２Ｃに示す吸着時において、吸着解離装置１２は、負圧発生モードを実行する。図２Ｂに示すように、負圧発生モードでは、吸着解離装置１２は、貫通口４２ａを負圧発生口４１ａに接続し、真空ポンプ１７（負圧発生装置）を作動させて、作用管４８から負圧管４６の方向（図２Ｂの太線矢印参照）に気体（空気）を吸引する。作用管４８は、吸着解離切替部５０（図１参照）と連通している。そのため、図４Ａに示すように、吸着解離装置１２は、吸着解離切替部５０の内部を真空ポンプ１７（負圧発生装置）により負圧にして対象物（電極材１９）を吸着する。

一方、図３Ａ乃至図３Ｃに示す解離時において、吸着解離装置１２は、正圧発生モードを実行する。図３Ｂに示すように、正圧発生モードでは、吸着解離装置１２は、貫通口４２ａを正圧発生口４１ｂに接続し、コンプレッサ１８（正圧発生装置）を作動させて、正圧管４７から作用管４８の方向（図３Ｂの太線矢印参照）に圧縮空気を送り込む。作用管４８は、吸着解離切替部５０（図１参照）と連通している。そのため、図４Ｂに示すように、吸着解離装置１２は、吸着解離切替部５０の内部をコンプレッサ１８（正圧発生装置）により正圧にして対象物（電極材１９）を解離する。

なお、回転部材４２を回転させて負圧発生口４１ａ及び正圧発生口４１ｂのいずれか一方と貫通口４２ａとの接続を切り替えることから、非回転部材４１と回転部材４２とは、同一直線状に中心点を有する円盤体であることが望ましい。

また、非回転部材４１に設けられている負圧発生口４１ａと正圧発生口４１ｂとは、できるだけ近接した位置に穿孔されていることが望ましい。つまり、負圧発生口４１ａと正圧発生口４１ｂとは、少なくともそれぞれの開口部の縁が干渉しないように所定距離分離間して穿孔されていれば十分である。これにより、吸着解離装置１２は、ごく小さな回転角（切替角度）で負圧発生口４１ａと正圧発生口４１ｂとの間を貫通口４２ａが移動するように、回転部材４２を往復動回転する。そのため、吸着解離装置１２は、対象物（電極材１９）への吸着動作と解離動作を高速に切り替えることができる。なお、回転角（切替角度）は、回転部材の十分な強度を確保することができれば、また、負圧発生口４１ａと正圧発生口４１ｂとが連通しない範囲で、小さくすることができる。

また、吸着解離装置１２は、外部に配された制御装置１６（制御部）からの指令信号によりサーボモータ４３ｂを作動させて回転部材４２の往復動回転を行い、負圧発生口４１ａを基準点とした正圧発生口４１ｂまでの回転角、又は正圧発生口４１ｂを基準点とした負圧発生口４１ａまでの回転角を制御装置１６にフィードバックして回転部材４２の往復動回転を停止する。これにより、吸着解離装置１２は、回転部材４２の貫通口４２ａを正確に負圧発生口４１ａ又は正圧発生口４１ｂに一致させて往復動回転を停止させることができる。

なお、対象物（電極材１９）を高速に吸着して解離するためには（即ち吸着動作と乖離動作を高速に行うためには）、負圧発生口４１ａ又は正圧発生口４１ｂと貫通口４２ａとで形成する気体の流路から気体が漏れないように、負圧正圧切替部４０における非回転部材４１と回転部材４２との密着性を高めることが望ましい。

そのため、非回転部材４１と回転部材４２とは、それぞれの対向する端面ＳＵ４１と端面ＳＵ４２とが少なくとも一つ以上の押圧部材４５ａ，４５ｂにより押圧されて密着接続されているとよい。押圧部材４５ａ，４５ｂは、バネやゴム等の弾性体により構成されることが好ましい。また、押圧部材４５ａ，４５ｂは、図示するように支持部材４４に取り付けて二つ以上の組み合わせにより構成してもよく、一つのみ使用する場合は、回転軸４３ａの周りにバネ等を取り付けて回転部材４２を非回転部材４１に押し付けるようにしても良い。

また、より気密性を高めるためには、非回転部材４１と回転部材４２とが密着して接続している端面ＳＵ４１と端面ＳＵ４２とに、気体の漏洩を防ぐ真空グリス等の気密性の高い潤滑剤を塗布していることが好ましい。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、吸着解離装置１２は、吸着解離切替部５０に、搬送ヘッド５１を備えている。搬送ヘッド５１は、内部が中空な空間（空洞）を有する蓋状の形状を呈しており、かつ、対象物（電極材１９）と当接する吸着面５１ａには複数の吸着穴５１ｂが空けられている。吸着解離装置１２は、吸着位置１４（図１参照）で対象物（電極材１９）を吸着する。吸着時において、吸着解離装置１２は、吸着解離切替部５０（搬送ヘッド５１）の内部の気体を吸引する（太線矢印参照）ことにより負圧状態（真空状態）にする。このとき、大気圧Ｐａｔにより複数の吸着穴５１ｂに対象物（電極材１９）が吸着される（白抜き矢印Ｂ１１参照）。吸着解離装置１２は、吸着後に対象物（電極材１９）を吸着位置１４（図１参照）から積層部１５（図１参照）に搬送する。この移動の間、吸着解離装置１２は、対象物（電極材１９）が移動時の慣性力により脱落しないだけの十分な吸着力により吸着する。吸着解離装置１２は、積層部１５（図１参照）で対象物（電極材１９）を解離する。解離時において、吸着解離装置１２は、吸着解離切替部５０（搬送ヘッド５１）に圧縮空気を送り込む（太線矢印参照）ことによって負圧状態を解除する。このとき、対象物（電極材１９）が吸着穴５１ｂから解離される。

なお、負圧正圧切替部４０と吸着解離切替部５０とを接続する作用管４８は、可撓性を有する材質のものであることが好ましい。

本実施形態では、吸着解離装置１２は、サーボモータ４３ｂ（図２Ａ及び図３Ａ参照）による所定の回転角での回転部材４２の回転運動に連動してバルブ（負圧正圧切替部４０）を切り替えることを可能とする。このような吸着解離装置１２は、特許文献１のようにカム機構で回転運動を上下動運動（いわゆる直線運動）に変換する動作を行わなくてよい。また、吸着解離装置１２は、所定の回転角（例えば３０°）の回転運動の往復で（つまり小さな運動量で）バルブ（負圧正圧切替部４０）の切り替えを可能とする。そのため、吸着解離装置１２は、短時間（具体的には、３８ｍｓｅｃ以下の時間）でバルブ（負圧正圧切替部４０）を切り替えることができる。また、吸着解離装置１２は、シンプルな構造にすることができ、コストを低減することができる。

＜吸着解離装置と電極材積層装置の主な特徴＞
（１）図２Ａ乃至図３Ｃに示すように、本実施形態に係る吸着解離装置１２は、外部に配された負圧発生装置として機能する真空ポンプ１７と正圧発生装置として機能するコンプレッサ１８に接続されて負圧と正圧とを切り替えることで平面上の対象物である電極材１９を吸着し解離する吸着解離装置１２である。吸着解離装置１２は、負圧正圧切替部４０と、吸着解離切替部５０と、負圧正圧切替部４０と吸着解離切替部５０とを接続する作用管４８と、を備えている。負圧正圧切替部４０は、真空ポンプ１７に接続する負圧発生口４１ａとコンプレッサ１８に接続する正圧発生口４１ｂとが形成された回転しない非回転部材４１と、作用管４８に接続する貫通口４２ａが形成された回転する回転部材４２と、を有している。吸着解離切替部５０は、負圧発生モードにおいて吸着解離切替部５０の内部を真空ポンプ１７により負圧にして電極材１９を吸着し、一方、正圧発生モードにおいて吸着解離切替部５０の内部をコンプレッサ１８により正圧にして電極材１９を解離する。

このような本実施形態に係る吸着解離装置１２は、回転部材４２を水平回転（揺動）させるだけで負圧発生モード（吸着モード）と正圧発生モード（解離モード）のいずれか一方を選択的に実行することができるため、電極材１９への吸着動作と解離動作を高速に切り替えることができる。

（２）図２Ａ乃至図３Ｃに示すように、本実施形態に係る吸着解離装置１２において、回転部材４２は、予め定めた回転角（切替角度）を往復動回転して、負圧発生モードにおいて、貫通口４２ａを負圧発生口４１ａに接続し、正圧発生モードにおいて、貫通口４２ａを正圧発生口４１ｂに接続する。

このような本実施形態に係る吸着解離装置１２は、回転角（切替角度）を小さくすることができるため、電極材１９への吸着動作と解離動作を高速に切り替えることができる。

（３）図２Ａ乃至図３Ｃに示すように、本実施形態に係る吸着解離装置１２において、非回転部材４１は、負圧発生口４１ａと正圧発生口４１ｂとが、少なくともそれぞれの開口部の縁が干渉しないように所定距離分離間して穿孔されているとよい。

このような本実施形態に係る吸着解離装置１２は、ごく小さな回転角（切替角度）で負圧発生口４１ａと正圧発生口４１ｂとの間を貫通口４２ａが移動するように、回転部材４２を往復動回転する。そのため、吸着解離装置１２は、対象物（電極材１９）への吸着動作と解離動作を高速に切り替えることができる。

（４）図２Ａ乃至図３Ｃに示すように、本実施形態に係る吸着解離装置１２は、外部に配された制御装置１６（制御部）からの指令信号によりサーボモータ３１ｂ（回転力発生装置）を作動させて回転部材４２の往復動回転を行い、負圧発生口４１ａを基準点とした正圧発生口４１ｂまでの回転角を制御装置１６にフィードバックして回転部材４２の往復動回転を停止するとよい。

このような本実施形態に係る吸着解離装置１２は、回転部材４２の貫通口４２ａを正確に負圧発生口４１ａ又は正圧発生口４１ｂに一致させて往復動回転を停止させることができる。

（５）図２Ａ乃至図３Ｃに示すように、本実施形態に係る吸着解離装置１２において、非回転部材４１と回転部材４２とは、それぞれの対向する端面ＳＵ４１，ＳＵ４２同士が少なくとも一つ以上の押圧部材４５ａ，４５ｂにより押圧されて密着接続されているとよい。

このような本実施形態に係る吸着解離装置１２は、非回転部材４１と回転部材４２とを密着接続することができるため、回転部材４２を円滑に水平回転させることができ、また、気体の漏洩を抑制することができる。

（６）図２Ａ乃至図３Ｃに示すように、本実施形態に係る吸着解離装置１２は、非回転部材４１と回転部材４２とが密着して接続している端面ＳＵ４１，ＳＵ４２には、気体の漏洩を防ぐ潤滑剤を塗布しているとよい。

このような本実施形態に係る吸着解離装置１２は、気体の漏洩を防ぐことができる。

（７）図１に示すように、電極材積層装置１０は、セパレータを含む二次電池用の電極材１９を積層する電極材積層装置１０であって、前記した吸着解離装置１２を備えている。吸着解離装置１２は、電極材１９を吸着解離する吸着解離切替部５０を先端部に取り付けた複数の水平回転する搬送用回転腕３１ｃを所定回転速度で回転させる回転搬送機構３１を有している。吸着解離装置１２は、作用管４８により接続された負圧正圧切替部４０により吸着解離切替部５０の内部を所定の吸着位置において負圧にして電極材１９を吸着して所定の回転角を回転して搬送し、吸着解離切替部５０が所定の位置に配置された積層部１５に到達したときに、負圧正圧切替部４０により吸着解離切替部５０の内部を正圧にして電極材１９を解離して積層部１５に載置することを繰り返すことにより、所定の時間間隔で連続して電極材１９を積層部１５の上に積層する。

このような本実施形態に係る電極材積層装置１０は、搬送用回転腕３１ｃを水平回転させるだけで負圧発生モード（吸着モード）と正圧発生モード（解離モード）のいずれか一方を選択的に実行することができるため、電極材１９への吸着動作と解離動作を高速に切り替えて、電極材１９を積層部１５の上に高速に積層することができる。

（８）図１に示すように、電極材積層装置１０は、さらに電極材１９を供給する供給装置１１を備えている。供給装置１１は、電極材１９を供給する供給部１３を先端部に取り付けた複数の水平回転する供給用回転腕２１ｃを所定回転速度で回転させる回転供給機構２１を有している。供給装置１１は、搬送用回転腕３１ｃの回転速度に基づいて供給用回転腕２１ｃの回転速度を調整し、または、供給用回転腕２１ｃの回転速度に基づいて搬送用回転腕３１ｃの回転速度を調整することにより、吸着位置１４において供給部１３が吸着解離切替部５０の下側に同期して重なり、吸着解離切替部５０に電極材１９を供給する。

このような本実施形態に係る電極材積層装置１０は、吸着位置１４で供給装置１１の供給部１３と吸着解離装置１２の吸着解離切替部５０とが上下に重なり、そのタイミングで供給部１３に載置された電極材１９を吸着解離切替部５０が吸着するため、電極材１９を確実に吸着することができる。これにより、電極材積層装置１０は、供給装置１１の供給部１３から供給され、吸着解離装置１２の吸着解離切替部５０に吸着された電極材１９を途切れることなく連続して積層部１５に搬送して解離し、積層部１５の上に積層することができる。

以上の通り、本実施形態に係る吸着解離装置１２によれば、電極材１９への吸着動作と解離動作を高速に切り替えることができる。

本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成を加えることも可能である。また、各構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１０ 電極材積層装置
１１ 供給装置
１２ 吸着解離装置
１３ 供給部
１４ 吸着位置
１５ 積層部
１６ 制御装置（制御部）
１７ 真空ポンプ（負圧発生装置）
１８ コンプレッサ（正圧発生装置）
１９ 電極材
２１ 回転供給機構
２１ａ，３１ａ，４３ａ 回転軸
２１ｂ，３１ｂ，４３ｂ サーボモータ（回転力発生装置）
２１ｃ 供給用回転腕（回転腕）
３１ 回転搬送機構
３１ｃ 搬送用回転腕（回転腕）
４０ 負圧正圧切替部
４１ 非回転部材
４１ａ 負圧発生口
４１ｂ 正圧発生口
４２ 回転部材
４２ａ 貫通口
４３ 往復動回転機構
４４ 支持部材
４５ａ，４５ｂ 押圧部材
４６ 負圧管
４７ 正圧管
４８ 作用管
５０ 吸着解離切替部
５１ 搬送ヘッド
５１ａ 吸着面
５１ｂ 吸着穴
Ｐ１，Ｐ２ 位置
Ｐａｔ 大気圧
ＳＵ４１，ＳＵ４２ 端面

Claims (7)

1. 外部に配された負圧発生装置と正圧発生装置に接続されて負圧と正圧とを切り替えることで、角型リチウムイオン二次電池を製造する電極材積層装置において、対象物である電極材又はセパレータを搬送する吸着解離装置であって、
   負圧正圧切替部と、吸着解離切替部と、前記負圧正圧切替部と前記吸着解離切替部とを接続する作用管と、を備え、
   前記負圧正圧切替部は、
   前記負圧発生装置に接続する負圧発生口と前記正圧発生装置に接続する正圧発生口とが形成された回転しない非回転部材と、前記作用管に接続する貫通口が形成された回転する回転部材と、を有し、
   前記非回転部材と前記回転部材とは、それぞれの対向する端面同士が少なくとも一つ以上の押圧部材により押圧されて密着接続され、
   前記吸着解離切替部は、
   負圧発生モードにおいて前記吸着解離切替部の内部を前記負圧発生装置により負圧にして前記対象物を吸着し、一方、正圧発生モードにおいて前記吸着解離切替部の内部を前記正圧発生装置により正圧にして前記対象物を解離する、
   ことを特徴とする吸着解離装置。
2. 請求項１に記載の吸着解離装置であって、
   前記回転部材は、予め定めた回転角を往復動回転して、前記負圧発生モードにおいて、前記貫通口を前記負圧発生口に接続し、前記正圧発生モードにおいて、前記貫通口を前記正圧発生口に接続する、
   ことを特徴とする吸着解離装置。
3. 請求項２に記載の吸着解離装置であって、
   前記非回転部材は、前記負圧発生口と前記正圧発生口とが、少なくともそれぞれの開口部の縁が干渉しないように所定距離分離間して穿孔されている、
   ことを特徴とする吸着解離装置。
4. 請求項２に記載の吸着解離装置であって、
   外部に配された制御部からの指令信号により回転力発生装置を作動させて前記回転部材の往復動回転を行い、前記負圧発生口を基準点とした前記正圧発生口までの回転角を前記制御部にフィードバックして前記回転部材の往復動回転を停止する、
   ことを特徴とする吸着解離装置。
5. 請求項１に記載の吸着解離装置であって、
   前記非回転部材と前記回転部材とが密着して接続している端面には、気体の漏洩を防ぐ潤滑剤を塗布している、
   ことを特徴とする吸着解離装置。
6. セパレータを含む二次電池用の電極材を積層する電極材積層装置であって、
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載の吸着解離装置を備え、
   前記吸着解離装置は、
   前記電極材を吸着解離する吸着解離切替部を先端部に取り付けた複数の水平回転する搬送用回転腕を所定回転速度で回転させる回転搬送機構を有し、
   前記作用管により接続された前記負圧正圧切替部により前記吸着解離切替部の内部を所定の吸着位置において負圧にして前記電極材を吸着して所定の回転角を回転して搬送し、
   前記吸着解離切替部が所定の位置に配置された積層部に到達したときに、前記負圧正圧切替部により前記吸着解離切替部の内部を正圧にして前記電極材を解離して前記積層部に載置することを繰り返すことにより、所定の時間間隔で連続して前記電極材を前記積層部の上に積層する、
   ことを特徴とする電極材積層装置。
7. 請求項６に記載の電極材積層装置であって、
   さらに前記電極材を供給する供給装置を備え、
   前記供給装置は、
   前記電極材を供給する供給部を先端部に取り付けた複数の水平回転する供給用回転腕を所定回転速度で回転させる回転供給機構を有し、
   前記搬送用回転腕の回転速度に基づいて前記供給用回転腕の回転速度を調整し、または、前記供給用回転腕の回転速度に基づいて前記搬送用回転腕の回転速度を調整することにより、前記吸着位置において前記供給部が前記吸着解離切替部の下側に同期して重なり、前記吸着解離切替部に前記電極材を供給する、
   ことを特徴とする電極材積層装置。

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