KR20150021025A - 적층 시스템 - Google Patents

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KR20150021025A
KR20150021025A KR1020147031558A KR20147031558A KR20150021025A KR 20150021025 A KR20150021025 A KR 20150021025A KR 1020147031558 A KR1020147031558 A KR 1020147031558A KR 20147031558 A KR20147031558 A KR 20147031558A KR 20150021025 A KR20150021025 A KR 20150021025A
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KR1020147031558A
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세이지 야마우라
츠카사 미야자키
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나가노 오토메이션 가부시키가이샤
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

본 발명은, 세퍼레이터를 사이에 두고 음극 시트 및 양극 시트가 적층된 전극체를, 정밀도 높게 고속으로 제조할 수 있는 적층 시스템을 제공한다. 본 발명은, 복수의 적층 영역을 복수의 작업 포지션의 각각에 순서대로 회전이동시키는 제 1 회전 테이블과, 작업 포지션 중의 각 적층 위치에서, 각 적층 위치에 도래한 제 1 회전 테이블의 적층 영역에 각 대상물을 각각 적층하는 복수의 반송 장치를 가진다. 복수의 반송 장치의 각각은, 각각의 적층 위치에서 적층할 각각의 대상물을 준비하는 제 1 프리퍼레이션 유닛과 각각의 적층 위치와의 사이를 선회하며, 제 1 프리퍼레이션 유닛으로부터 각각의 대상물을 픽업하여 각각의 적층 위치에서 적층하는 제 1 아암과, 제 1 아암과 연동하여 각각의 적층 위치와 제 2 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하며, 제 2 프리퍼레이션 유닛에 준비된 대상물로서, 제 1 프리퍼레이션 유닛과 동일한 대상물을 픽업하여 각각의 적층 위치에서 적층하는 제 2 아암을 포함한다.

Description

적층 시스템{LAMINATION SYSTEM}
본 발명은, 양극(正極) 시트, 음극(負極) 시트 및 세퍼레이터(separator) 등을 적층하는 시스템에 관한 것이다.
일본 특허공개공보 제2010-201593호에는, 이후의 공정과의 타이밍을 맞추더라도 회전 테이블 주변에 설치한 작업 스테이션에 있어서의 작업 효율을 저하시키지 않는 물품(workpiece) 반송 방법을 제공하는 것이 기재되어 있다. 이 문헌의 물품 반송 장치는, 그 주위에 배치되어 있는 복수의 작업 스테이션으로 물품을 이송하는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블에 상기 물품을 투입하는 투입 수단과, 상기 회전 테이블로부터 상기 물품을 분배(dispense)하는 분배 수단과, 상기 회전 테이블 상에서 그 둘레방향(周方向)으로 늘어서 있는 물품 재치(載置) 예정 위치에 대해, 간헐적으로 상기 물품을 투입하도록 상기 투입 수단을 제어하는 동시에, 상기 투입한 상기 물품의 순서대로 분배하도록 상기 분배 수단을 제어하는 제어 수단을 가진다.
일본 특허공개공보 제2010-201593호
리튬 전지 등에 이용되는 전극체는, 세퍼레이터를 사이에 두고 복수의 양극 시트(양극판) 및 음극 시트(음극판)를 적층함으로써 제조된다. 이 때문에, 정밀도 높게, 고속으로 세퍼레이터, 양극 시트 및 음극 시트를 적층할 수 있는 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 하나의 양태는, 복수의 적층 영역을 구비하며, 복수의 적층 영역을, 복수의 작업 포지션의 각각에 순서대로 회전이동시키는 제 1 회전 테이블과, 복수의 작업 포지션에 포함되는 각 적층 위치에서, 각 적층 위치에 도래한 제 1 회전 테이블의 적층 영역에 각 대상물을 각각 적층하는 복수의 반송 장치를 가지는 적층 시스템이다. 복수의 반송 장치의 각각은, 각각의 적층 위치에서 적층하는 각각의 대상물을 준비하는 제 1 프리퍼레이션(preparation) 유닛과 각각의 적층 위치와의 사이를 선회(旋回)하며, 제 1 프리퍼레이션 유닛으로부터 각각의 대상물을 픽업하여 각각의 적층 위치에서 적층하는 제 1 아암과, 제 1 아암과 연동하여 각각의 적층 위치와 제 2 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하며, 제 2 프리퍼레이션 유닛에 준비된, 제 1 프리퍼레이션 유닛과 동일한 각각의 대상물을 픽업하여 제 1 위치에서 적층하는 제 2 아암을 포함한다.
즉, 상기 적층 시스템은, 복수의 적층 영역을 구비한 제 1 회전 테이블을, 그 복수의 적층 영역이, 복수의 작업 포지션에 순서대로 도달하도록, 동기(同期)하여 단속적(斷續的)으로 회전이동시킨다. 반송 장치는, 각 적층 위치에서, 각 적층 위치에 도래한 제 1 회전 테이블의 적층 영역에 각 대상물을 각각 적층한다. 따라서, 어떤 반송 장치는, 제 1 적층 위치에서 적층하는 제 1 대상물을 준비하는 제 1 프리퍼레이션 유닛과 제 1 적층 위치와의 사이를 선회하며, 제 1 프리퍼레이션 유닛으로부터 제 1 대상물을 픽업하여 제 1 적층 위치에서 적층하는 제 1 아암과, 제 1 아암과 연동하여 제 1 적층 위치와 제 2 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하며, 제 2 프리퍼레이션 유닛에 준비된 제 1 대상물을 픽업하여 제 1 위치에서 적층하는 제 2 아암을 포함한다.
상기 적층 시스템에 있어서는, 각각의 반송 유닛이, 각 적층 영역에서 적층하는 특정한 대상물, 예컨대, 전극체를 조립하는 경우는, 전극 시트(음극 시트, 양극 시트), 세퍼레이터 중 어느 하나를 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛으로부터 번갈아 픽업하여 적층 영역으로 반송할 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛에 있어서, 대상물을 준비하는 시간(택트 타임(tact time))을, 적층 영역에 실제로 대상물을 적층하는 시간으로부터 숨기거나(훔치거나) 할 수 있다. 즉, 택트 타임에 대해, 대상물을 준비하는 데 필요한 처리 시간으로서 2배의 시간을 확보할 수 있다. 반대로 말하면, 대상물을 준비하는 데 필요한 처리 시간의 절반으로, 적층 영역에 대상물을 적층할 수 있다. 이 때문에, 적층하는 속도를 올려 적층에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 예컨대, 제 1 프리퍼레이션 유닛 및 제 2 프리퍼레이션 유닛에 있어서, 적층할 대상물을 커트하거나, 자세를 정돈하여 준비(얼라인먼트(alignment) 조정)하기 위해 필요한 시간을 확보할 수 있다. 이 때문에, 고정밀도 및 고품질의 제품(적층체)을 단시간에 제조할 수 있다.
적층 시스템의 일례는, 제품으로서 전극조립체를 제조하는 장치이다. 이 적층 시스템의 복수의 구동장치(선회 유닛)는, 양극 및 음극 중 어느 하나의 전극 시트를 적층하는 제 1 타입의 반송 장치와, 세퍼레이터를 적층하는 제 2 타입의 반송 장치를 포함한다. 제 1 타입의 반송 장치는, 제 1 아암과 연동하여, 전극 시트의 공급부와 제 1 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하는 제 3 아암과, 제 3 아암과 연동하여, 제 2 프리퍼레이션 유닛과 공급부와의 사이를 선회하는 제 4 아암을 포함한다. 제 1 프리퍼레이션 유닛 및 제 2 프리퍼레이션 유닛의 각각은 전극 시트의 얼라인먼트부를 포함하는 것이 바람직하다. 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛에 있어서, 적층에 필요로 하는 택트 타임을 희생하는 일 없이 각 전극 시트의 얼라인먼트 조정을 행하는 것이 가능하다.
세퍼레이터를 적층하는 제 2 타입의 반송 장치가 대상물, 즉, 세퍼레이터를 픽업하는 제 1 프리퍼레이션 유닛 및 제 2 프리퍼레이션 유닛에는, 세퍼레이터를 소정의 사이즈로 커트하는 커트부를 설치할 수 있으며, 시트 형상의 세퍼레이터를 롤로부터 커트하여 준비하는 시간을 확보할 수 있다.
제 1 회전 테이블은, 4개의 적층 위치 및 1개의 반출 위치를 포함할 수 있다. 4개의 적층 위치에, 순서는 이대로가 아니어도 되지만, 양극 시트, 세퍼레이터, 음극 시트, 세퍼레이터를 대상물로서 순서대로 적층할 수 있다. 즉, 제 1 회전 테이블을 따라, 순서대로, 양극 시트를 적층하기 위한 제 1 타입의 반송 장치, 세퍼레이터를 적층하기 위한 제 2 타입의 반송 장치, 음극 시트를 적층하기 위한 제 1 타입의 반송 장치 및 세퍼레이터를 적층하기 위한 제 2 타입의 반송 장치를 배치하고, 4개의 적층 위치에 도래한 적층 영역에 양극 시트, 세퍼레이터, 음극 시트, 세퍼레이터를 순서대로 적층할 수 있다. 소정 매수의 양극 시트, 세퍼레이터 및 음극 시트가 적층된 제품(적층체, 전극조립체)을 반출 위치로부터 반출할 수 있다.
본 발명의 다른 양태의 하나는, 적층 시스템에 의해 세퍼레이터를 사이에 두고 복수의 전극 시트를 적층하는 공정을 가지는 방법이다. 이 방법은 전극체의 제조 방법이어도 되며, 전극체를 포함하는 전지의 제조 방법이어도 된다. 적층 시스템은, 복수의 적층 영역을 구비하며, 복수의 적층 영역을 복수의 작업 포지션의 각각에 순서대로 회전이동시키는 제 1 회전 테이블과, 복수의 작업 포지션에 포함되는 각 적층 위치에서, 각 적층 위치에 도래한 제 1 회전 테이블의 적층 영역에 각 대상물을 각각 적층하는 복수의 반송 장치를 가진다. 복수의 반송 장치의 각각은, 각각의 적층 위치에서 적층하는 각각의 대상물을 준비하는 제 1 프리퍼레이션 유닛과 각각의 적층 위치와의 사이를 선회하며, 제 1 프리퍼레이션 유닛으로부터 각각의 대상물을 픽업하여 각각의 적층 위치에서 적층하는 제 1 아암과, 제 1 아암과 연동하여 각각의 적층 위치와 제 2 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하며, 제 2 프리퍼레이션 유닛에 준비된, 제 1 프리퍼레이션 유닛과 동일한 각각의 대상물을 픽업하여 제 1 위치에서 적층하는 제 2 아암을 포함한다. 또한, 복수의 반송 장치는, 양극 및 음극 중 어느 하나의 전극 시트를 적층하는 제 1 타입의 반송 장치와, 세퍼레이터를 적층하는 제 2 타입의 반송 장치를 포함한다.
상기의 적층하는 공정은, 이하의 공정을 포함한다.
1. 제 1 회전 테이블을, 제 1 타입의 반송 장치 및 제 2 타입의 반송 장치가 번갈아 배치된 4개의 적층 위치 및 1개의 반출 위치를 포함하는, 5개의 작업 포지션에 순서대로 이동하도록 회전시키는 공정.
2. 번갈아 배치된 제 1 타입의 반송 장치 및 제 2 타입의 반송 장치의 각각이, 제 1 프리퍼레이션 유닛 및 제 2 프리퍼레이션 유닛 중의 사이클마다 상이한 프리퍼레이션 유닛으로부터 픽업한 전극 시트 및 세퍼레이터를 각각의 적층 위치에 도래한 적층 영역에 동시에 포개는 공정.
본 발명에는, 제 1 대상물을 제 1 작업 포지션으로 반송하는 반송 장치가 포함된다. 상기 반송 장치는, 제 1 대상물을 준비하는 제 1 프리퍼레이션 유닛과 제 1 작업 포지션과의 사이를 선회하는 제 1 아암과, 제 1 아암과 연동하여 제 1 작업 포지션과 제 2 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하는 제 2 아암과, 제 1 아암과 연동하여, 제 1 대상물의 공급부와 제 1 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하는 제 3 아암과, 제 3 아암과 연동하여, 제 2 프리퍼레이션 유닛과 공급부와의 사이를 선회하는 제 4 아암과, 제 1 아암, 제 2 아암, 제 3 아암 및 제 4 아암을 제 1 방향 및 제 2 방향으로 번갈아 구동하는 구동 유닛과, 제 1 방향으로 회전할 때 제 1 아암에 의해 제 1 프리퍼레이션 유닛으로부터 제 1 작업 포지션으로 제 1 대상물을 반송하는 동시에 제 3 아암에 의해 공급부로부터 제 1 프리퍼레이션 유닛으로 제 1 대상물을 반송하여, 제 2 프리퍼레이션 유닛에 있어서 전(前)처리를 행하는 기능과, 제 2 방향으로 회전할 때 제 2 아암에 의해 제 2 프리퍼레이션 유닛으로부터 제 1 작업 포지션으로 제 1 대상물을 반송하는 동시에 제 4 아암에 의해 공급부로부터 제 2 프리퍼레이션 유닛으로 제 1 대상물을 반송하여, 제 1 프리퍼레이션 유닛에 있어서 전처리를 행하는 기능을 가진다.
제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛에 있어서의 전처리에 필요한 사이클을 공급부로부터 작업 포지션으로 대상물을 반송하는 사이클에 숨겨서, 전처리된 대상물을 사이클 단위로 공급부에 공급할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는, 반송 장치의 제어 방법이다. 이 제어 방법은 이하의 공정을 포함한다.
· 제 1 아암, 제 2 아암, 제 3 아암 및 제 4 아암을 제 1 방향으로 움직이게 함으로써, 제 1 아암에 의해 제 1 프리퍼레이션 유닛으로부터 제 1 작업 포지션으로 대상물을 반송하는 동시에 제 3 아암에 의해 공급부로부터 제 1 프리퍼레이션 유닛으로 대상물을 반송하며, 이와 동시에 제 2 프리퍼레이션 유닛에 있어서 전처리를 행하는 공정.
· 제 1 아암, 제 2 아암, 제 3 아암 및 제 4 아암을 제 2 방향으로 움직이게 함으로써, 제 2 아암에 의해 제 2 프리퍼레이션 유닛으로부터 제 1 작업 포지션으로 대상물을 반송하는 동시에 제 4 아암에 의해 공급부로부터 제 2 프리퍼레이션 유닛으로 대상물을 반송하며, 이와 동시에 제 1 프리퍼레이션 유닛에 있어서 전처리를 행하는 공정.
도 1은, 적층 장치의 개략적인 배치를 나타낸 도면이다.
도 2는, 적층 장치의 회전 테이블 주위의 구성을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은, 제 1 반송 장치의 동작을 나타낸 플로우 차트이다.
도 1은, 양극 시트, 음극 시트 및 세퍼레이터를 적층하여 전극체(셀)를 제조하는 적층 장치(적층 시스템)를 나타내고 있다. 상기 적층 장치(1)는, 5개의 셀 적층 지그부(셀 적층부, 적층 영역)(15)를 72도 피치로 5개의 작업 포지션(P1, P2, P3, P4 및 P5)에 순서대로, 본 예에서는 반(反)시계방향으로 회전이동시키는 회전 테이블(제 1 회전 테이블)(11)을 포함하는 회전 스테이지(10)와, 회전 테이블(11)과 일부가 중복되도록 배치된 5개의 반송 장치(반송 유닛, 선회 유닛)(20, 30, 40, 50 및 60)를 포함한다.
도 2는, 회전 테이블(11) 주위의 구성을 확대하여 나타낸 것이다. 반송 장치(60)는, 회전 테이블(11) 상에서 적층된 셀(100)을 반출 위치인 작업 포지션(P5)으로부터 반송 테이블(80)로 반출하는 유닛(반출 유닛)이다. 반송 테이블(80)은, 180도 피치로 회전하며, 반송 아암(81)을 통해 셀(100)을 피니싱 유닛(90)으로 반송한다. 피니싱 유닛(90)에 있어서는, 양극 시트, 음극 시트 및 세퍼레이터가 적층된 셀(100)의 외주를 세퍼레이터로 감거나, 테이프를 붙여서 고정함으로써, 셀(100)을 반송 라인이나 반송용 박스로 외부의 전지 조립용 기기 등으로 운반할 수 있는 상태로 한다.
적층 장치(1)는, 또한, 회전 스테이지(10), 반송 장치(20∼60), 반송 테이블(80), 피니싱 유닛(90) 등이 탑재된 섀시(3)와, 회전 스테이지(10), 반송 유닛(20∼60), 반송 테이블(80), 피니싱 유닛(90) 등을 제어하는 제어 유닛(200)을 포함한다. 제어 유닛(200)은, 메모리 및 CPU 등의 컴퓨터로서의 하드웨어 자원을 구비하며, 메모리 등의 기록 매체에 기록된 프로그램(프로그램 제품)을 로드함으로써 소정의 기능을 실현한다.
회전 스테이지(10)는, 회전 테이블(11)을 반시계방향으로 72도 피치로 구동하는 액츄에이터(12)를 포함한다. 회전 테이블(11)에 탑재된 5개의 셀 적층부(15)는, 각각, 세퍼레이터(115)를 사이에 두고 양극 시트(111) 및 음극 시트(112)를 차례로 적층시키는 영역(적층 영역)을 형성하는 적층대(積層臺; 16)와, 적층된 시트를 일시적으로 유지(保持)시키는 클램프(스토퍼, 미도시)를 포함한다.
제 1 반송 장치(20)는, 회전 테이블(11)의 셀 적층부(15) 중, 작업 포지션(P1)에 도래한 셀 적층부(15)에 유지된 셀(100)에, 양극 시트(111)를 적층하는 유닛이다. 양극 시트(111)의 일례는, 금속 산화물 등의 양극활물질(正極活物質)과 카본 블랙 등의 도전재를 포함하는 양극활성재(正極活性材)를, 양극측 집전체로서의 알루미늄 포일(箔, foil) 등의 금속 포일의 양면에 도착(塗着)하여 건조시키고, 압연(壓延)한 후 소정의 크기로 절단한 것이다. 양극활물질로서는, 예컨대 니켈산(酸)리튬 등의 리튬 복합 산화물을 들 수 있다. 양극 시트(111)는 리튬 전지용이 아니어도 된다.
제 1 반송 장치(20)는, 90도 피치이며 십자로 조합된 4개의 아암, 즉, 제 1 아암(21)과, 제 2 아암(22)과, 제 3 아암(23)과, 제 4 아암(24)과, 이들 아암(21∼24)을 동기하여 시계방향 및 반시계방향으로 90도 선회(정회전(正轉) 및 역회전(逆轉)(반전))시키는 구동 유닛(25)을 포함한다. 이러한 아암(21∼24)의 선단에는 흡착 유닛(흡인 유닛)(29)이 설치되어 있어, 양극 시트(111)를 흡착하여 반송할 수 있다.
이러한 아암(21∼24) 중, 제 1 아암(21) 및 제 2 아암(22)은 정회전 및 반전하면, 번갈아 흡착 유닛(29)이 설치된 선단이, 양극 시트(111)를 적층하는 위치(적층 위치)인 제 1 작업 포지션(P1)에 도래한 셀 적층부(적층 영역)(15)와 중복되도록 선회한다. 제 1 작업 포지션(P1)으로부터 90도 선회한 위치에 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)과, 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)이 배치되어 있으며, 제 1 및 제 2 아암(21 및 22)은, 번갈아, 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)과 제 1 작업 포지션(P1) 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)과 제 1 작업 포지션(P1)과의 사이를 왕복한다. 제 1 및 제 2 아암(21 및 22)은, 각각의 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)으로부터 양극 시트(111)를 제 1 작업 포지션(P1)으로 반송하고, 제 1 작업 포지션(P1)에 도래한 셀 적층부(15)에 겹쳐 쌓는다.
제 1 작업 포지션(P1)과 180도 반대되는 위치에, 양극 시트(111)의 공급 테이블(공급 유닛)(151)이 배치되어 있다. 제 1 반송 장치(20)의 제 3 아암(23) 및 제 4 아암(24)은, 제 1 프리퍼레이션 유닛(121) 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)과의 사이를 번갈아 왕복(선회)한다. 따라서, 제 3 아암(23) 및 제 4 아암(24)은, 공급 테이블(151)로부터 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)에 번갈아 양극 시트(111)를 반송한다.
적층 시스템(1)은, 공급 테이블(151)에 양극 시트(111)를 배송하는 양극 배송 시스템(150)을 포함한다. 양극 배송 시스템(150)은, 롤 형상의 양극 시트(159)로부터 소정 사이즈의 양극 시트(111)를 잘라내는 절단 유닛(153)과, 롤 형상의 양극 시트(159)를 절단 유닛(153)에 공급하는 극판(極板) 피더(157)를 포함한다. 절단 유닛(153)의 일례는, 연속된 양극 시트(159)를 반송하는 더블 그립 피더와, 연속된 양극 시트(159)를 소정 사이즈의 양극 시트(111)로 커트하는 스윙 전단기(swing shear cutter)를 구비한 유닛이다. 절단 유닛(153)에 의해 소정의 사이즈로 커트된 양극 시트(111)가 공급 테이블(151)로 분배된다. 참고로, 양극 배송 시스템(150)은, 미리 소정의 사이즈로 절단된 양극 시트(111)를 반송용 카트리지로부터 공급 테이블(151)로 분배하는 시스템이어도 좋다.
제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)은, 각각, 제 3 아암(23) 및 제 4 아암(24)에 의해 반송된 양극 시트(111)의 방향(각도), 및 위치를 상세히 제어하는 얼라인먼트 유닛이다. 제 1 및 제 2 아암(21 및 22)은, 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)에 의해 위치 및 방향이 정돈된 양극 시트(111)를 픽업하여, 셀 적층부(15)에 반송함으로써, 셀 적층부(15)의 소정의 위치에, 소정의 방향(각도)으로 양극 시트(111)를 적층한다.
제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)은, 양극 시트(111)의 자세를 제어하기 위해, 각각, 프리퍼레이션 유닛으로 반송된 양극 시트(111)의 XYZ방향 및 회전 각도(θ)를 파악하는 카메라 모듈(미도시)과, 양극 시트(111)를 XYZ방향 및 θ방향으로 움직이게 하여 자세를 조정하는(얼라인먼트하는) XYZθ테이블(129)을 포함한다. 각각의 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)은, 양극 시트(111)의 1방향 또는 2방향의 엣지를 가이드하여 얼라인먼트하는 타입이어도 된다. 에어를 아래로부터 분출하여 양극 시트(111)를 경사면을 따라 부상(浮上)시켜, 경사면의 끝(先)에 설치된 물리적인 가이드에 시트(111)의 엣지를 맞댐으로써 시트(111)의 위치 및 방향을 제어해도 된다.
어느 경우도 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)에 있어서, 양극 시트(111)의 자세를 제어(얼라인먼트)하기 위해 소정의 시간을 소비한다. 예컨대, 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)에서는, 제 3 아암(23)에 의해 반송된 양극 시트(111)를 받고, 다음 사이클(제 1 반송 장치(20)를 90도 정회전 또는 반전시키는 주기)에서, 제 1 아암(21)이 양극 시트(111)를 픽업하는 작업이 반복된다. 따라서, 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)에 있어서, 제 3 아암(23)에 의해 반송된 양극 시트(111)를 받고(1사이클), 제 1 아암(21)이 양극 시트(111)를 픽업하는(다음 사이클) 동안에, 받은 양극 시트(111)를 얼라인먼트함으로써, 제 1 아암(21)은 얼라인먼트 후의 양극 시트(111)를 픽업할 수 있다.
상기 반송 장치(20)에서는, 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)에 있어서, 양극 시트(111)를 제 3 아암(23)으로부터 제 1 아암(21)에 전달함으로써, 양극 시트(111)를 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)에서 얼라인먼트할 시간을 확보할 수 있다. 그러나, 공급 테이블(151)로 양극 시트(111)가 분배되고 나서 양극 시트(111)가 제 1 작업 포지션(P1)에 도달할 때까지, 제 3 아암(23) 및 제 1 아암(21)으로 반송하기 위해 2사이클을 필요로 한다.
제 1 반송 장치(20)에 있어서는, 다른 타이밍에 제 4 아암(24)이 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)으로 양극 시트(111)를 반송하고, 제 2 아암(22)이 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)으로부터 제 1 작업 포지션(P1)으로 얼라인먼트된 양극 시트(111)를 반송한다. 따라서, 양극 시트(111)를 적층하는 셀 적층부(15)가 통과하는 제 1 작업 포지션(P1)에 있어서는, 얼라인먼트된 양극 시트(111)가 1사이클 단위로 공급되어, 셀 적층부(15)에 적층될 수 있다. 즉, 제 1 반송 장치(20)에서는, 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)에 있어서 양극 시트(111)를 얼라인먼트하는 사이클을 숨기는(훔치는) 것이 가능하다. 이 때문에, 셀 적층부(15)에는 양극 시트(111)를 사이클 단위로, 사이클의 지연 없이 공급할 수 있다. 따라서, 셀 적층부(15)에 있어서의 택트 타임에 영향을 주지 않고, 얼라인먼트된 양극 시트(111)를 공급할 수 있어, 고정밀도의 셀(100)을 단기간에 제조할 수 있다.
상기 적층 장치(1)에 있어서는, 회전 테이블(11)을, 제 1 반송 장치(20)가 90도 정회전 및 반전하는 주기(사이클)에 동기시켜 제 5 작업 포지션(P5)으로부터 제 1 작업 포지션(P1)으로 회전이동시킨다. 따라서, 각 셀 적층부(15)에, 얼라인먼트된 양극 시트(111)를 겹쳐 쌓을 수 있다.
제 2 반송 장치(30)는, 회전 테이블(11)의 셀 적층부(15) 중, 작업 포지션(P2)에 도래한 셀 적층부(15)에 유지된 셀(100)에 세퍼레이터(115)를 적층하는 유닛이다. 세퍼레이터(115)는, 상술한 양극 시트(양극판, 양극층)(111)와 음극 시트(음극판, 음극층)(112)와의 단락(短絡)을 방지하는 것이며, 전해액을 유지하는 기능을 구비해도 된다. 세퍼레이터(115)의 일례는, 폴리에틸렌(PE)이나 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀(polyolefin) 등으로 구성되는 미세 다공성 막이며, 단층막이어도 되고 다층막이어도 된다. 또한, 세퍼레이터(115)는 비(非)수지제의 구조체여도 된다.
제 2 반송 장치(30)는, 90도 피치이며 L자로 조합된 2개의 아암, 즉, 제 1 아암(31)과, 제 2 아암(32)과, 이들 아암(31 및 32)을 동기하여 시계방향 및 반시계방향으로 90도 선회(정회전 및 역회전(반전))시키는 구동 유닛(35)을 포함한다. 이들 아암(31 및 32)의 선단에는 흡착 유닛(흡인 유닛)(29)이 설치되어 있어, 세퍼레이터(115)를 흡착하여 반송할 수 있다.
제 1 아암(31) 및 제 2 아암(32)은 정회전 및 반전하면, 번갈아 흡착 유닛(29)이 설치된 선단이, 세퍼레이터(115)를 적층하는 위치(적층 위치)인 제 2 작업 포지션(P2)에 도래한 셀 적층부(적층 영역)(15)와 중복되도록 선회한다. 또한, 제 2 작업 포지션(P2)으로부터 90도 선회한 위치에, 제 2 반송 장치(30)의 제 1 프리퍼레이션 유닛(131)과 제 2 프리퍼레이션 유닛(132)이 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 아암(31 및 32)은, 번갈아, 제 1 프리퍼레이션 유닛(131)과 제 2 작업 포지션(P2) 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(132)과 제 2 작업 포지션(P2) 사이를 왕복한다. 제 1 및 제 2 아암(31 및 32)은, 각각의 프리퍼레이션 유닛(131 및 132)으로부터 세퍼레이터(115)를 제 2 작업 포지션(P2)으로 반송하고, 제 2 작업 포지션(P2)에 도래한 셀 적층부(15)에 겹쳐 쌓는다.
제 2 반송 장치(30)의 프리퍼레이션 유닛(131 및 132)은, 각각 세퍼레이터(115)의 공급 테이블(세퍼레이터 공급 테이블)이다. 상기 적층 시스템(1)은, 제 2 반송 장치(30)의 세퍼레이터 공급 테이블(131 및 132)에 각각 세퍼레이터(115)를 공급하는 2계통의 세퍼레이터 배송 시스템(160)을 가진다. 각각의 세퍼레이터 배송 시스템(160)은, 롤 형상의 세퍼레이터(169)로부터 소정 사이즈의 세퍼레이터(115)를 잘라내는 절단 유닛(163)과, 롤 형상의 세퍼레이터(169)를 절단 유닛(163)에 공급하는 피더(167)를 포함한다. 절단 유닛(163)의 일례는, 직육면체의 드럼 형상의 커터를 포함하는 것이며, 롤 형상의 세퍼레이터(169)를 드럼의 각 면에서 흡착하면서 소정의 사이즈로 커트하여 시트 형상의 세퍼레이터(115)를 세퍼레이터 공급 테이블(131 및 132)에 각각 공급할 수 있다. 참고로, 세퍼레이터 배송 시스템(160)은, 미리 소정의 사이즈로 절단된 세퍼레이터(115)를 반송용 카트리지로부터 공급 테이블(131 및 132)로 각각 분배시키는 시스템이어도 된다.
제 2 반송 장치(30)에 있어서는, 아암(31 및 32)이 정회전 및 반전할 때, 그 타이밍(1사이클)에 세퍼레이터(115)를 제 2 작업 포지션(P2)에 도래한 셀 적층부(15)에 공급한다. 아암(31 및 32)은, 각 공급 테이블(131 및 132)로부터 2사이클 단위로 세퍼레이터(115)를 픽업한다. 이 때문에, 각 세퍼레이터 배송 시스템(160)은, 공급 테이블(131 및 132)로 세퍼레이터(115)를 분배시키는데 2사이클을 사용할 수 있다. 따라서, 절단 유닛(163)에 있어서는, 롤 형상의 세퍼레이터(169)를 소정의 사이즈가 되도록 인출(引出)하여, 커트하기 위해 2사이클을 사용할 수 있다. 롤 형상의 세퍼레이터(169)는 얇아서, 핸들링이 그다지 용이한 재료가 아니므로, 절단 유닛(163)에 있어서 2사이클을 소비함으로써, 고정밀도의 사이즈로 커트된 세퍼레이터(115)를, 확실히 각 공급 테이블(131 및 132)에 공급할 수 있다.
제 3 반송 장치(40)는, 회전 테이블(11)의 셀 적층부(15) 중, 작업 포지션(P3)에 도래한 셀 적층부(15)에 유지된 셀(100)에 음극 시트(112)를 적층시키는 유닛이다. 음극 시트(112)의 일례는, 비정질 탄소 등의 음극활성재(負極活性材)를, 음극측 집전체로서의 니켈 포일 혹은 구리 포일 등의 금속 포일의 양면에 도착(塗着)하여 건조시키고, 압연한 후 소정의 크기로 절단한 것이다.
제 3 반송 장치(40)는, 90도 피치이며 십자로 조합된 4개의 아암, 즉, 제 1 아암(41)과, 제 2 아암(42)과, 제 3 아암(43)과, 제 4 아암(44)과, 이들 아암(41∼44)을 동기하여 시계방향 및 반시계방향으로 90도 선회(정회전 및 역회전(반전))시키는 구동 유닛(45)을 포함한다. 이들 아암(41∼44)의 선단에는 흡착 유닛(흡인 유닛)(29)이 설치되어 있어, 음극 시트(112)를 흡착하여 반송할 수 있다.
제 3 반송 장치(40)의 구체적인 구성은, 제 1 반송 장치(20)의 구성과 공통된다. 즉, 아암(41∼44) 중, 제 1 아암(41) 및 제 2 아암(42)은 정회전 및 반전하면, 번갈아 흡착 유닛(29)이 설치된 선단이, 음극 시트(112)를 적층하는 위치(적층 위치)인 제 3 작업 포지션(P3)에 도래한 셀 적층부(적층 영역)(15)와 중복되도록 선회한다. 또한, 제 3 작업 포지션(P3)으로부터 90도 선회한 위치에 제 1 프리퍼레이션 유닛(141)과, 제 2 프리퍼레이션 유닛(142)이 배치되어 있으며, 제 1 및 제 2 아암(41 및 42)은, 번갈아, 제 1 프리퍼레이션 유닛(141)과 제 3 작업 포지션(P3) 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(142)과 제 3 작업 포지션(P3) 사이를 왕복한다. 따라서, 제 1 및 제 2 아암(41 및 42)은, 각각의 프리퍼레이션 유닛(141 및 142)으로부터 음극 시트(112)를 제 3 작업 포지션(P3)으로 반송하고, 제 3 작업 포지션(P3)에 도래한 셀 적층부(15)에 겹쳐 쌓는다.
제 3 작업 포지션(P3)과 180도 반대되는 위치에, 음극 시트(112)의 공급 테이블(공급 유닛)(171)이 배치되어 있으며, 제 3 반송 장치(40)의 제 3 아암(43) 및 제 4 아암(44)은, 제 1 프리퍼레이션 유닛(141) 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(142) 사이를 번갈아 왕복(선회)한다. 따라서, 제 3 아암(43) 및 제 4 아암(44)은, 공급 테이블(171)로부터 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(141 및 142)으로 번갈아 음극 시트(112)를 반송한다.
상기 적층 장치(1)는, 공급 테이블(171)에 음극 시트(112)를 배송하는 음극 배송 시스템(170)을 포함한다. 음극 배송 시스템(170)의 구체적인 구성은 양극 배송 시스템(150)과 공통이며, 롤 형상의 음극 시트(179)로부터 소정 사이즈의 음극 시트(112)를 잘라내는 절단 유닛(173)과, 롤 형상의 음극 시트(179)를 절단 유닛(173)에 공급하는 극판 피더(177)를 포함한다. 절단 유닛(173)은, 양극 시트용의 절단 유닛(153)과 동일하게 구성할 수 있다. 참고로, 음극 배송 시스템(170)은, 미리 소정의 사이즈로 절단된 음극 시트(112)를 반송용의 카트리지로부터 공급 테이블(171)로 분배하는 시스템이어도 좋다.
음극 시트(112)의 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(141 및 142)은, 제 3 반송 장치(40)의 제 3 아암(43) 및 제 4 아암(44)에 의해 반송된 음극 시트(112)의 방향(각도), 및 위치를 상세히 제어하는 얼라인먼트 유닛이다. 제 1 및 제 2 아암(41 및 42)은, 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(141 및 142)에 의해 위치 및 방향이 정돈된 음극 시트(112)를 픽업하여, 셀 적층부(15)로 반송함으로써, 셀 적층부(15)의 소정 위치에, 소정 방향(각도)으로 음극 시트(112)를 적층할 수 있다.
음극 시트(112)의 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(141 및 142)의 구성은, 양극 시트(111)의 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)의 구성과 공통된다. 즉, 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(141 및 142)은, 음극 시트(112)의 자세를 제어하기 위해, 각각, 프리퍼레이션 유닛으로 반송된 음극 시트(112)의 XYZ방향 및 회전각도(θ)를 파악하는 카메라 모듈(미도시)과, 음극 시트(112)를 XYZ방향 및 θ방향으로 움직이게 하여 자세를 조정(얼라인먼트)하는 XYZθ테이블(149)을 포함한다. 프리퍼레이션 유닛(141 및 142)은, 음극 시트(112)의 1방향 또는 2방향의 엣지를 가이드하여 얼라인먼트하는 타입이어도 좋다.
제 3 반송 장치(40)에 있어서도, 제 3 아암(43)이 제 1 프리퍼레이션 유닛(141)으로 음극 시트(112)를 반송하고, 다음 타이밍(다음 사이클)에서 제 4 아암(44)이 제 2 프리퍼레이션 유닛(142)으로 음극 시트(112)를 반송한다. 제 1 아암(41)이 제 1 프리퍼레이션 유닛(141)으로부터 음극 시트(112)를 제 3 작업 포인트(P3)의 셀 적층부(15)로 반송하고, 다음 사이클에서 제 2 아암(42)이 제 2 프리퍼레이션 유닛(142)으로부터 음극 시트(112)를 셀 적층부(15)로 반송한다. 따라서, 제 3 작업 포지션(P3)에 도래한 셀 적층부(15)에는, 얼라인먼트된 음극 시트(112)가 1사이클 단위로 공급되어, 셀 적층부(15)에 적층될 수 있다. 제 3 반송 장치(40)에 있어서는, 제 1 반송 장치(20)와 마찬가지로, 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(141 및 142)에서 음극 시트(112)를 얼라인먼트하는 사이클을 숨길 수 있다. 이 때문에, 셀 적층부(15)에는 음극 시트(112)를 사이클 단위로, 사이클의 지연 없이 공급할 수 있다.
따라서, 셀 적층부(15)에 있어서의 택트 타임에 영향을 주지 않으면서, 얼라인먼트된 음극 시트(112)를 공급할 수 있으며, 제 3 반송 장치(40)가 90도 정회전 및 반전하는 주기(사이클)에 동기하여, 회전 테이블(11)을 작업 포지션(P3)으로 회전이동시킴으로써, 도래한 각 셀 적층부(15)에 얼라인먼트된 음극 시트(112)를 겹쳐 쌓을 수 있다. 이 때문에, 고정밀도의 셀(100)을 단기간에 제조할 수 있다. 또한, 양극 시트(111)는 반송 장치(20)에 의해 작업 포지션(P1)에서 적층되고, 음극 시트(112)는 양극 시트(111)와는 다른 반송 장치(40)에 의해, 다른 작업 포지션(P3)에서 적층된다. 따라서, 양극 시트(111)를 구성하는 재료와 음극 시트(112)를 구성하는 재료가 서로 부착되어 단락의 요인이 되는 등의 사태를 미연에 방지할 수 있다.
제 4 반송 장치(50)는, 회전 테이블(11)의 셀 적층부(15) 중, 작업 포지션(P4)에 도래한 셀 적층부(15)에 유지된 셀(100)에 세퍼레이터(115)를 적층하는 유닛이다. 제 4 반송 장치(50)의 구성은 제 2 반송 장치(30)의 구성과 공통되며, 90도 피치이며 L자로 조합된 2개의 아암, 즉, 제 1 아암(51)과, 제 2 아암(52)과, 이들 아암(51 및 52)을 동기하여 시계방향 및 반시계방향으로 90도 선회(정회전 및 역회전(반전))시키는 구동 유닛(55)을 포함한다. 이들 아암(51 및 52)의 선단에는 흡착 유닛(흡인 유닛)(29)이 설치되어 있어, 세퍼레이터(115)를 흡착하여 반송할 수 있다.
제 4 반송 장치(50)의 제 1 아암(51) 및 제 2 아암(52)은 정회전 및 반전하면, 번갈아 흡착 유닛(29)이 설치된 선단이, 세퍼레이터(115)를 적층하는 위치(적층 위치)인 제 4 작업 포지션(P4)에 도래한 셀 적층부(적층 영역)(15)와 중복되도록 선회한다. 따라서, 제 4 반송 장치(50)는, 2계통의 세퍼레이터 배송 시스템(160)에 의해, 90도 선회한 위치에 있는 제 1 프리퍼레이션 유닛(131)과 제 2 프리퍼레이션 유닛(132)에 공급된 세퍼레이터(115)를, 제 4 작업 포지션(P4)에 도래한 셀 적층부(15)에 1사이클 단위로 반송하여, 겹쳐 쌓을 수 있다.
제어 유닛(200)은, 회전 테이블(11)과, 반송 장치(20, 30, 40 및 50)와, 반출 유닛(60)을 포함하여 제어한다. 제어 유닛(200)은, 회전 테이블(11)을 제어하는 기능(210)과, 제 1 반송 장치(20)의 계통을 제어하는 기능(220)과, 제 2 반송 장치(30)의 계통을 제어하는 기능(230)과, 제 3 반송 장치(40)의 계통을 제어하는 기능(240)과, 제 4 반송 장치(50)의 계통을 제어하는 기능(250)과, 반출 유닛(60)의 계통을 제어하는 기능(260)을 포함한다. 회전 테이블(11)을 제어하는 기능(210)은, 액츄에이터(12)에 의해 회전 테이블(11)을 사이클 단위로 72도 피치로 구동하여, 5개의 셀 적층부(15)가 각각의 작업 포지션(P1, P2, P3, P4 및 P5)에 순서대로 도달하도록 제어하는 기능을 포함한다.
제 1 반송 장치(20)의 계통을 제어하는 기능(기능 유닛)(220)은, 도면 상의 시계방향(정회전, 제 1 방향)으로 회전할 때 제 1 아암(21)에 의해 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)으로부터 제 1 작업 포지션(P1)으로 대상물인 양극 시트(111)를 반송하는 동시에 제 3 아암(23)에 의해 공급부(공급 테이블)(151)로부터 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)으로 양극 시트(111)를 반송하는 기능(제 1 기능)(221)을 포함한다. 제 1 기능(221)은, 상기 아암(21∼24)이 정회전하는 동안에, 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)에 있어서, 양극 시트(111)를 얼라인먼트하는 처리(전처리)를 행하는 기능을 포함한다.
기능 유닛(220)은, 또한, 도면 상의 반시계방향(역회전, 제 2 방향)으로 회전할 때 제 2 아암(22)에 의해 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)으로부터 제 1 작업 포지션(P1)에 양극 시트(111)를 반송하는 동시에 제 4 아암(24)에 의해 공급부(151)로부터 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)에 양극 시트(대상물)(111)를 반송하여, 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)에서 양극 시트(111)의 얼라인먼트(전처리)를 행하는 제 2 기능(222)을 가진다. 제 1 기능(210) 및 제 2 기능(220)에 의해, 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)에 있어서의 전처리(얼라인먼트)에 필요한 사이클을, 공급 테이블(151)로부터 작업 포지션(P1)으로 양극 시트(111)를 반송하는 사이클에 숨겨, 전처리된 대상물을 사이클 단위로 셀 적층부에 공급할 수 있다.
제 1 반송 장치(20)의 계통을 제어하는 기능(220)은, 또한, 구동 유닛(25)에 의해 아암(21∼24)을 동기시켜 사이클 단위로 정회전 및 반전시키고, 그 움직임에 동기하여 공급 테이블(151)에 양극 시트(111)를 배송 시스템(150)에 의해 배송하는 제어를 행하는 제 3 기능(223)을 포함한다.
제 2 반송 장치(30)의 계통을 제어하는 기능(기능 유닛)(230)은, 시계방향(정회전, 제 1 방향)으로 회전할 때 제 1 아암(31)에 의해 제 1 세퍼레이터 공급 테이블(131)로부터 제 2 작업 포지션(P2)으로 세퍼레이터(115)를 반송하는 기능(231)과, 반시계방향(반전, 제 2 방향)으로 회전할 때 제 2 아암(32)에 의해 제 2 세퍼레이터 공급 테이블(132)로부터 제 2 작업 포지션(P2)으로 세퍼레이터(115)를 반송하는 기능(232)과, 구동 유닛(35)에 의해 아암(31 및 32)을 동기시켜 사이클 단위로 정회전 및 반전시키고, 그 움직임에 동기하여 공급 테이블(131 및 132)에 세퍼레이터(115)를 각각의 배송 시스템(160)에 의해 배송하는 제어를 행하는 기능(233)을 포함한다.
제 3 반송 장치(40)의 계통을 제어하는 기능(기능 유닛)(240)은, 제 1 반송 장치(20)의 계통을 제어하는 기능(220)과 마찬가지로, 정회전할 때 제 1 아암(41)에 의해 제 1 프리퍼레이션 유닛(141)으로부터 제 3 작업 포지션(P3)으로 음극 시트(112)를 반송하는 동시에 제 3 아암(43)에 의해 공급부(171)로부터 제 1 프리퍼레이션 유닛(141)으로 음극 시트(112)를 반송하고, 그 사이에, 제 2 프리퍼레이션 유닛(142)에 있어서, 음극 시트(112)를 얼라인먼트하는 처리(전처리)를 행하는 제 1 기능(241)과, 반전할 때 제 2 아암(42)에 의해 제 2 프리퍼레이션 유닛(142)으로부터 제 3 작업 포지션(P3)으로 음극 시트(112)를 반송하는 동시에 제 4 아암(44)에 의해 공급부(171)로부터 제 2 프리퍼레이션 유닛(142)으로 음극 시트(112)를 반송하고, 또한, 제 1 프리퍼레이션 유닛(141)에 있어서 음극 시트(112)의 얼라인먼트(전처리)를 행하는 제 2 기능(242)을 가진다. 기능(240)은, 또한, 구동 유닛(45)에 의해 아암(41∼44)을 동기시켜 사이클 단위로 정회전 및 반전시키고, 그 움직임에 동기하여 공급 테이블(171)에 음극 시트(112)를 배송 시스템(170)에 의해 배송하는 제어를 행하는 제 3 기능(243)을 포함한다.
제 4 반송 장치(50)의 계통을 제어하는 기능(기능 유닛)(250)은, 제 2 반송 장치(30)를 제어하는 기능(230)과 마찬가지로, 정회전할 때 제 1 아암(51)에 의해 제 1 세퍼레이터 공급 테이블(131)로부터 제 4 작업 포지션(P4)으로 세퍼레이터(115)를 반송하는 기능(251)과, 반시계방향으로 회전할 때 제 2 아암(52)에 의해 제 2 세퍼레이터 공급 테이블(132)로부터 제 4 작업 포지션(P4)으로 세퍼레이터(115)를 반송하는 기능(252)과, 구동 유닛(55)에 의해 아암(51 및 52)을 동기시켜 사이클 단위로 정회전 및 반전시키고, 그 움직임에 동기하여 공급 테이블(131 및 132)에 세퍼레이터(115)를 각각의 배송 시스템(160)에 의해 배송하는 제어를 행하는 기능(253)을 포함한다.
반출 유닛(60)의 계통을 제어하는 기능(260)은, 회전 테이블(11)이 소정의 회수만큼 반시계방향으로 회전하여, 반송 장치(20∼50)에 의해, 소정의 층수만큼 양극 시트(111), 세퍼레이터(115), 음극 시트(112) 및 세퍼레이터(115)가 셀 적층부(15)에 적층되면, 반출 유닛(60)을 구동시켜 회전 테이블(11)의 제 5 작업 포지션(P5)으로부터 적층된 셀(100)을 꺼내어 반송 테이블(80)로 반출하는 기능을 포함한다. 따라서, 반출 유닛(60)은, 반드시 사이클 단위로 구동되는 것은 아니다.
도 2에는, 적층 시스템(1)의 각 반송 장치(20, 30, 40 및 50)에 있어서의 대상물의 반송 상황이 일점쇄선(C1) 및 이점쇄선(C2)에 의해 도시되어 있다. 각 반송 장치에 있어서, 일점쇄선(C1) 및 이점쇄선(C2)은 서로 바뀌어도 된다.
적층 시스템(1)을 이용하여 전극체(전극조립체)를 적층(제조)하는 방법은, 회전 테이블(11)을 회전시켜 각각의 셀 적층부(15)를 제 1 작업 포지션(P1)으로부터 제 5 작업 포지션(P5)으로 순서대로 이동시키는 공정(C0)과, 이와 동기하여, 번갈아 배치된 제 1 타입의 반송 장치(20 및 40), 및 제 2 타입의 반송 장치(30 및 40)가, 제 1 프리퍼레이션 유닛 및 제 2 프리퍼레이션 유닛 중의 사이클마다 상이한 프리퍼레이션 유닛으로부터 픽업한 전극(111, 112) 및 세퍼레이터(115)를 각각의 적층 위치(P1∼P4)에 도래한 적층 영역(15)에 동시에 포개는 공정(C1 및 C2)을 가진다.
도 3에는, 제 1 반송 장치(20)의 제어 방법(움직임)이 도시되어 있다. 단계(301)에 있어서는, 아암(21∼24)을 정회전(90도)시켜, 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)으로부터 양극 시트(111)를 픽업하여 제 1 작업 포지션(P1)에 도래한 셀 적층부(15)로 반송하여 적층하고, 이와 동시에 공급 테이블(151)로부터 양극 시트(111)를 픽업하여 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)으로 반송한다. 또한, 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)에 있어서, 반송이 끝난 양극 시트(111)를 얼라인먼트한다.
단계(302)에 있어서는, 아암(21∼24)을 반전(90도)시켜, 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)으로부터 양극 시트(111)를 픽업하여 제 1 작업 포지션(P1)에 도래한 셀 적층부(15)로 반송하여 적층하고, 이와 동시에 공급 테이블(151)로부터 양극 시트(111)를 픽업하여 제 2 프리퍼레이션 유닛(122)으로 반송한다. 또한, 제 1 프리퍼레이션 유닛(121)에 있어서, 반송이 끝난 양극 시트(111)를 얼라인먼트한다.
제 1 반송 장치(20)는, 셀(100)을 적층하는 과정에 있어서는 상기의 단계(301 및 302)를 사이클 단위(90도 선회하는 단위)로 반복한다. 이 제어 방법에 의해, 제 1 및 제 2 프리퍼레이션 유닛(121 및 122)에서 양극 시트(111)를 얼라인먼트하는 처리 시간은 숨겨지고, 실질적으로 공급 테이블(151)로부터 제 1 작업 포지션(P1)으로 사이클 단위, 즉, 정회전할 때 및 반전할 때 마다, 양극 시트(111)를 반송할 수 있다. 따라서, 얼라인먼트된 양극 시트(111)를 셀 적층부(15)에 포갤 수 있어, 고정밀도의 셀(100)을 고속으로 제조할 수 있다. 제 2 반송 장치(30), 제 3 반송 장치(40) 및 제 4 반송 장치(50)에 있어서도 마찬가지이다.
참고로, 상기에서는, 적층 장치(1)에 의해 리튬 이온 전지용 전극체(셀)(100)를 제조하는 예에 대해 설명하였으나, 리튬 이온 전지에 한정되지 않으며, 적층 장치(1)는, 적층형의 전극체를 포함하는 전지의 제조에 적합하다.

Claims (7)

  1. 복수의 적층 영역을 구비하며, 상기 복수의 적층 영역을, 복수의 작업 포지션의 각각에 순서대로 회전이동시키는 제 1 회전 테이블과,
    상기 복수의 작업 포지션에 포함되는 각 적층 위치에서, 각 적층 위치에 도래한 상기 제 1 회전 테이블의 적층 영역에 각 대상물을 각각 적층하는 복수의 반송 장치를 가지며,
    상기 복수의 반송 장치의 각각은, 각각의 적층 위치에서 적층하는 각각의 대상물을 준비하는 제 1 프리퍼레이션(preparation) 유닛과 각각의 적층 위치와의 사이를 선회(旋回)하며, 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛으로부터 각각의 대상물을 픽업하여 각각의 적층 위치에서 적층하는 제 1 아암과,
    상기 제 1 아암과 연동하여 각각의 적층 위치와 제 2 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하며, 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛에 준비된 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛과 동일한 각각의 대상물을 픽업하여 상기 제 1 위치에서 적층하는 제 2 아암을 포함하는, 적층 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 반송 장치는, 양극 및 음극 중 어느 하나의 전극 시트를 각각의 대상물로서 적층하는 제 1 타입의 반송 장치를 포함하며,
    상기 제 1 타입의 반송 장치는, 또한,
    상기 제 1 아암과 연동하여, 상기 전극 시트의 공급부와 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하는 제 3 아암과, 상기 제 3 아암과 연동하여, 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛과 상기 공급부와의 사이를 선회하는 제 4 아암을 포함하며,
    상기 제 1 프리퍼레이션 유닛 및 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛의 각각은 상기 전극 시트의 얼라인먼트부를 포함하는, 적층 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 반송 장치는, 세퍼레이터를 각각의 대상물로서 적층하는 제 2 타입의 반송 장치를 포함하며,
    상기 제 1 프리퍼레이션 유닛 및 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛의 각각은 세퍼레이터의 커트부를 포함하는, 적층 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 테이블은, 4개의 상기 적층 위치 및 1개의 반출 위치를 포함하는, 5개의 작업 포지션으로 이동하는, 적층 시스템.
  5. 제 1 대상물을 제 1 작업 포지션으로 반송하는 반송 장치로서,
    상기 제 1 대상물을 준비하는 제 1 프리퍼레이션 유닛과 상기 제 1 작업 포지션과의 사이를 선회하는 제 1 아암과,
    상기 제 1 아암과 연동하여 상기 제 1 작업 포지션과 제 2 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하는 제 2 아암과,
    상기 제 1 아암과 연동하여, 상기 제 1 대상물의 공급부와 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하는 제 3 아암과,
    상기 제 3 아암과 연동하여, 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛과 상기 공급부와의 사이를 선회하는 제 4 아암과,
    상기 제 1 아암, 상기 제 2 아암, 상기 제 3 아암 및 상기 제 4 아암을 제 1 방향 및 제 2 방향으로 번갈아 구동하는 구동 유닛과,
    상기 제 1 방향으로 회전할 때 상기 제 1 아암에 의해 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛으로부터 상기 제 1 작업 포지션으로 상기 제 1 대상물을 반송하는 동시에 상기 제 3 아암에 의해 상기 공급부로부터 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛으로 상기 제 1 대상물을 반송하여, 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛에 있어서 전처리를 행하는 기능과,
    상기 제 2 방향으로 회전할 때 상기 제 2 아암에 의해 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛으로부터 상기 제 1 작업 포지션으로 상기 제 1 대상물을 반송하는 동시에 상기 제 4 아암에 의해 상기 공급부로부터 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛으로 상기 제 1 대상물을 반송하여, 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛에 있어서 전처리를 행하는 기능을 가지는 반송 장치.
  6. 적층 시스템에 의해 세퍼레이터를 사이에 두고 복수의 전극 시트를 적층하는 공정을 가지는 방법으로서,
    상기 적층 시스템은, 복수의 적층 영역을 구비하며, 상기 복수의 적층 영역을 복수의 작업 포지션의 각각에 순서대로 회전이동시키는 제 1 회전 테이블과,
    상기 복수의 작업 포지션에 포함되는 각 적층 위치에서, 각 적층 위치에 도래한 상기 제 1 회전 테이블의 적층 영역에 각 대상물을 각각 적층하는 복수의 반송 장치를 가지며,
    상기 복수의 반송 장치의 각각은, 각각의 적층 위치에서 적층하는 각각의 대상물을 준비하는 제 1 프리퍼레이션 유닛과 각각의 적층 위치와의 사이를 선회하며, 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛으로부터 각각의 대상물을 픽업하여 각각의 적층 위치에서 적층하는 제 1 아암과,
    상기 제 1 아암과 연동하여 각각의 적층 위치와 제 2 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하며, 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛에 준비된 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛과 동일한 각각의 대상물을 픽업하여 상기 제 1 위치에서 적층하는 제 2 아암을 포함하며, 또한,
    상기 복수의 반송 장치는, 양극 및 음극 중 어느 하나의 전극 시트를 적층하는 제 1 타입의 반송 장치와, 세퍼레이터를 적층하는 제 2 타입의 반송 장치를 포함하며,
    상기 적층하는 공정은,
    상기 제 1 회전 테이블을, 상기 제 1 타입의 반송 장치 및 상기 제 2 타입의 반송 장치가 번갈아 배치된 4개의 상기 적층 위치 및 1개의 반출 위치를 포함하는 5개의 작업 포지션에 순서대로 이동하도록 회전시키는 공정과,
    번갈아 배치된 상기 제 1 타입의 반송 장치 및 상기 제 2 타입의 반송 장치의 각각이, 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛 및 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛 중의 사이클마다 상이한 프리퍼레이션 유닛으로부터 픽업한 전극 시트 및 세퍼레이터를 각각의 적층 위치에 도래한 적층 영역에 동시에 포개는 공정을 포함하는, 방법.
  7. 반송 장치의 제어 방법으로서,
    상기 반송 장치는, 대상물을 준비하는 제 1 프리퍼레이션 유닛과 제 1 작업 포지션과의 사이를 선회하는 제 1 아암과, 상기 제 1 아암과 연동하여 상기 제 1 작업 포지션과 제 2 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하는 제 2 아암과, 상기 제 1 아암과 연동하여, 대상물의 공급부와 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛과의 사이를 선회하는 제 3 아암과, 상기 제 3 아암과 연동하여, 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛과 상기 공급부와의 사이를 선회하는 제 4 아암을 포함하며,
    상기 제어 방법은,
    상기 제 1 아암, 상기 제 2 아암, 상기 제 3 아암 및 상기 제 4 아암을 제 1 방향으로 움직이게 함으로써 상기 제 1 아암에 의해 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛으로부터 상기 제 1 작업 포지션으로 대상물을 반송하는 동시에 상기 제 3 아암에 의해 상기 공급부로부터 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛으로 대상물을 반송하고, 이와 동시에 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛에 있어서 전처리를 행하는 공정과,
    상기 제 1 아암, 상기 제 2 아암, 상기 제 3 아암 및 상기 제 4 아암을 제 2 방향으로 움직이게 함으로써 상기 제 2 아암에 의해 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛으로부터 상기 제 1 작업 포지션으로 대상물을 반송하는 동시에 상기 제 4 아암에 의해 상기 공급부로부터 상기 제 2 프리퍼레이션 유닛으로 대상물을 반송하고, 이와 동시에 상기 제 1 프리퍼레이션 유닛에 있어서 전처리를 행하는 공정을 포함하는, 제어 방법.
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