(57)【要約】【課題】複数枚のシート部材を積層する際に、シート部材に大きな変形を加えることなく積層することのできるシート部材積層装置を提供する【解決手段】積層されるシート部材を載置するパレット１と、パレット１の方向にシート部材を押さえる加圧部２１と、加圧部２１をパレット１に対してシート部材が積層される方向に近接離間させるとともに、加圧部２１がシート部材から離れている状態で加圧部をシート部材載置面と平行な方向に移動させる駆動部２とを有し、既に積層されているシート部材の上に次のシート部材を載せる際には、次に載せたシート部材がめくれない程度に加圧部を既に積そうされているシート部材面から離間してから移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されるシート部材を載置するパレットと、
前記パレットの方向に前記シート部材を押さえる加圧部と、
前記加圧部を前記パレットに対して前記シート部材が積層される方向に近接離間させる近接離間手段と、
前記加圧部が前記シート部材から離れている状態で前記加圧部を前記パレットのシート部材載置面と平行な方向に移動させる移動手段と、
を有することを特徴とするシート部材積層装置。
【請求項２】
前記加圧部は一つの軸に複数設けられており、当該複数の前記加圧部は積層される前記シート部材の材質ごとに割り当てられていることを特徴とする請求項１記載のシート部材積層装置。
【請求項３】
前記シート部材は積層型電池を製造するための負極シート、セパレータシート、および正極シートのいずれかであり、
前記複数の前記加圧部は、前記一つの軸に前記負極シート、前記セパレータシート、および前記正極シートに割り当てられた少なくとも３本設けられていることを特徴とする請求項２記載のシート部材積層装置。
【請求項４】
前記軸は、前記パレットの周囲に少なくとも２箇所設けられていて、少なくとも一つの軸に設けられている一つの前記加圧部が、積層されている前記シート部材を押さえている状態を保つことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のシート部材積層装置。
【請求項５】
積層されるシート部材を載置するパレットに載置されている既積層シート部材の少なくとも１カ所を第１加圧部によって押さえておき、第２加圧部を既積層シート部材面に重ならない位置に退避させておく、
前記既積層シート部材を押さえている前記第１加圧部の上から、次に積層する新シート部材を前記既積層シート部材の上に重ね、前記第２加圧部を前記新シート部材の面から離間した状態で重なる位置まで移動させた後、前記第２加圧部を前記パレットの方向に近接させて前記新シート部材を前記パレットの方向へ押さえ付け、
前記既積層シート部材を押さえている前記第１加圧部を前記既積層シート部材の表面から前記新シート部材がめくり上がらない程度だけ垂直に離間させ、当該離間した状態で前記第１加圧部を前記パレットのシート部材載置面に対して平行に移動させて前記既積層シート部材と前記新シート部材の間から前記既積層シート部材および前記新シート部材のいずれの面にも重ならない位置まで移動させることを特徴とするシート部材積層方法。
【請求項６】
前記第１加圧部および前記第２加圧部は、一つの軸にそれぞれが複数設けられており、前記一つの軸に設けられている前記複数の前記第１加圧部および当該複数の第２加圧部は、積層される前記既積層シート部材および前記新シート部材の材質ごとに割り当てられていることを特徴とする請求項５記載のシート部材積層方法。
【請求項７】
前記既積層シート部材および前記新シート部材は積層型電池を製造するための負極シート、セパレータシート、および正極シートのいずれかであり、前記複数の第１加圧部および前記複数の第２加圧部は、それぞれが一つの軸に前記負極シート、前記セパレータシート、および前記正極シートに割り当てられた３本設けられていて、
前記既積層シート部材および前記新シート部材が負極シート部材であるとき、負極シート用として割り当てられた前記第１加圧部の一つまたは前記第２加圧部の一つが当該負極シートを押さえ、
前記既積層シート部材および前記新シート部材がセパレータシートであるとき、セパレータ用として割り当てられた前記第１加圧部の一つまたは前記第２加圧部の一つが当該セパレータシートを押さえ、
前記既積層シート部材および前記新シート部材が正極シートであるとき、正極シート用として割り当てられた前記第１加圧部の一つまたは前記第２加圧部の一つが当該正極シートを押さえることを特徴とする請求項６記載のシート部材積層方法。
【請求項８】
前記第１加圧部および前記第２加圧部のいずれか一方が必ず前記既積層シート部材を押さえ付けていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載のシート部材積層方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート部材積層装置およびシート部材積層方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型電池は、カットされた負極シート、セパレータシート、および正極シートを順次に積層した構造を有する。
【０００３】
この形態の積層型電池を製造する際の、従来の積層工程は次にように行われている。積層途中にある既に重ね合わされた各シート部材がずれないように爪部によって押さえられている。そして、次に積層するシート部材（負極シート、セパレータシート、および正極シートのいずれか）が吸着装置により吸着された状態で、既に積層されたシート部材の上から重ねられる。そして吸着装置により上から押さえ付けた状態で、爪部を上に上げていったん既に積層したシート部分を開放する。このとき、吸着装置により持ってきたシート部材は、その可とう性によってめくれ上がり、さらに爪部が上がることで爪部の下に回り込む。その後、爪部を下げて、今持ってきたシート部材の上から再び全てのシート部材を押さえる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５０５８３号公報の段落００４２乃至００４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、爪部が上がるときに、シート部材がめくれてしまうため、いかにシート部材に可とう性があるといっても局所的には大きな変形となって傷付くおそれがあるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、複数枚のシート部材を積層する際に、シート部材に大きな変形を加えることなく積層することのできるシート部材積層装置およびシート部材積層方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明のシート部材積層装置は、積層されるシート部材を載置するパレットと、このパレットの方向にシート部材を押さえる加圧部と、この加圧部をパレットに対してシート部材が積層される方向に近接離間させる近接離間手段と、加圧部がシート部材から離れている状態で加圧部をパレットのシート部材当接面と平行な方向に移動させる移動手段と、を有する。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明のシート部材積層方法は、まず、積層されるシート部材を載置するパレットに載置されている既積層シート部材の少なくとも２カ所を第１加圧部および第２加圧部によって押さえる。その後、既積層シート部材を押さえている第１加圧部を既積層シート部材の表面から垂直に離間させた後、この離間した状態で第１加圧部を既積層シート部材の面に重ならない位置までパレットのシート部材載置面に対して平行に移動させる。そして、既積層シート部材を押さえている第２加圧部の上から、次に積層する新シート部材を既積層シート部材の上に重ね、第１加圧部を新シート部材の面に重なる位置まで移動させた後、パレットの方向に近接させて新シート部材をパレットの方向へ押さえ付ける。その後既積層シート部材を押さえている第２加圧部を既積層シート部材の表面から、新シート部材がめくり上がらない程度だけ垂直に離間させ、この離間した状態で第２加圧部をパレットのシート部材載置面に対して平行に移動させて既積層シート部材と新シート部材の間から既積層シート部材および新シート部材のいずれの面にも重ならない位置まで移動させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シート部材を押さえ付ける加圧部をシート部材からいったん垂直に上げてシート部材面から離間した後、加圧部をシート部材と重ならない位置に移動させることとした。このため、既に積層されているシート部材を押さえている加圧部をはずす際に、その上から載せられたシート部材を上に押し上げてめくり返してしまうことがない。したがって、新たに載せたシート部材に大きな力が加わらずに済むのでシート部材を傷つけることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】シート部材積層装置の全体構成を説明するための斜視図である。
【図２】シート部材積層装置で用いられているクランプ装置の構成を説明するための説明図である。
【図３】駆動部の動作とそれによる加圧部の動きを説明するための説明図である。
【図４】駆動部の動作とそれによる加圧部の動きを説明するための説明図である。
【図５】駆動部の動作とそれによる加圧部の動きを説明するための説明図である。
【図６】積層型電池の構造を説明するため展開斜視図である。
【図７】積層型電池を上述したシート部材積層装置を用いて製造する方法を説明するための説明図である。
【図８】積層型電池を上述したシート部材積層装置を用いて製造する方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照して説明する。
【００１２】
図１はシート部材積層装置の全体構成を説明するための斜視図、図２はこのシート部材積層装置で用いられているクランプ装置の構成を説明するための説明図である。なお、図２はこのクランプ装置の動作説明の一部としても使用する図面である。
【００１３】
まず、シート部材積層装置の構成は、シート部材１００を載置するためのパレット１と、パレット１方向に、載置されたシート部材１００を押さえ付ける加圧部２１を持つクランプ装置２を有する。クランプ装置２は、パレット１の周囲に４個設けられている。
【００１４】
クランプ装置２は、加圧部２１、軸２２、および駆動部２３からなる。加圧部２１は一つの軸２２に３つ取り付けられている。各加圧部２１は、後述するように、シート部材１００の材質ごとにそれぞれ割り当てられている（図２において３つの加圧部は、それぞれ加圧部２１１〜２１３とする）。
【００１５】
軸２２は、図２に示すように、固定された支持部３により上下動自在および回転自在に支持されている。なお、支持部３は床面や台座（不図示）に固定されていて移動しない。
【００１６】
駆動部２３は、近接離間手段および移動手段となる。駆動部２３は、軸２２下方に円筒カム３１、軸２２上方に回転規制カム４１を備えている。円筒カム３１は円筒の円弧角９０度分の大きさとなる周囲部分に上から下へ向けたスロープ状のカム面３２が１８０度間隔で切ってある。この円筒カム３１はたとえばオイルシリンダやエアシリンダーなどのアクチュエーター（不図示）によって上下する。また、円筒カム３１自体も９０度だけ往復回転可能となっている。つまり９０度一方向に回転すると、今度はその逆方向に９０度戻ることができるようになっている。一方、回転規制カム４１は溝４２が設けられている。この回転規制カム４１は支持部３に固定されていて動かない。
【００１７】
軸２２はその下方に円筒カム３１のカム面３２と当接する下部ピン３３が取り付けられている。この下部ピン３３は滑らかに動くように回転機構付き（たとえばベアリングにより回転自在に取り付けられたピン）であることが好ましい。また、軸２２の上方には回転規制カム４１の溝４２に入る大きさの上部ピン４３が取り付けられている。この上部ピン４３は回転するものであってもよいし回転しないものであってもよい。ただし、回転しないものの場合には、溝４２内および回転規制カム４１の上面で滑らかに滑るように加工されていることが好ましい。また、軸２２には下部ピン３３と支持部３の間にバネ押さえ板５１が固定されている。そしてこのバネ押さえ板５１と支持部３の間にバネ５２が備えられていて、軸２２全体が常に下方向に行くように力がかかっている。加圧部２１はこのバネ５２の力によってシート部材１００をパレット１方向に押さえ付ける力を与えられている。
【００１８】
駆動部２３の動作を説明する。図２乃至５は、駆動部２３の動作とそれによる加圧部２１の動きを説明するための説明図である。各図において（ａ）は加圧部２１の平面図、（ｂ）は駆動部２３の側面図である。
【００１９】
まず、図２に示された状態で円筒カム３１は基準面Ｓ位置にある。この状態で加圧部２１は最下方位置にあり、パレット１上に載置、積層されているシート部材１００を押さえ付けている。
【００２０】
そして図３に示されたように、円筒カム３１を上方に上げる。このとき上部ピン４３は溝４２内にあるため軸２２は回転しない。このため軸２２に取り付けられている下部ピン３３が円筒カム３１により押し上げられる。これにより加圧部２１はシート部材１００から離間される。
【００２１】
円筒カム３１が上がることで、図４に示すように、上部ピン４３は溝４２から脱出する。そうすると円筒カム３１が上がるにつれて、下部ピン３３は円筒カム３１のカム面３２に沿って相対的に移動する。このため加圧部２１は上下位置が変わらずに、シート部材から離間された状態のまま回転することになる。つまり加圧部２１はシート部材１００から離れた状態でパレット１のシート部材載置面と平行に移動するのである。
【００２２】
その後、図５に示すように、円筒カム３１が下がれば、バネ５２の力によって、加圧部２１は再びシート部材１００を押さえ付けるようになる。このとき軸２２の回転によってシート部材１００を押さえ付けている加圧部は、先の加圧部２１（２１２）とは異なる加圧部２１（２１１）となっている。円筒カム３１は基準面Ｓに戻ったのち（または同時に）、９０度回転して下部ピン３３の位置関係がカム面３２の上端で当接する位置となる（図２の下部ピン３３とカム面３２の位置関係と同じ）。なお、この９０度の回転は、往復回転可能なモータなどで回転させてもよいし、シリンダの動きに連動して円筒カム３１を９０度回転させるカム機構を設けてもよい。なお、往復回転ではなく、一方向の回転だけでカム面３２が９０度移動するようにしてもよい。
【００２３】
このように円筒カム３１と下部ピン３３、および規制カム４１と上部ピン４３の組み合わせたので、円筒カムの上下動だけで、加圧部２１の上下動および回転移動動作を行うことができる。
【００２４】
なお、駆動部は、このようなカム構造に限定されるものではなく、そのほかに、たとえば、軸を上下させるためのエアシリンダーと、軸を回転させるモータとを組み合わせて加圧部２１の上下動および回転移動動作を行うようにしてもよい。
【００２５】
次に、シート部材積層装置を用いたシート部材の積層方法を説明する。ここでは積層型電池の製造を例に説明する。
【００２６】
ここで、簡単に積層型電池の構造について説明する。図６は、積層型電池の構造を説明するための展開斜視図である。
【００２７】
積層型電池は、たとえばリチウムイオン二次電池などである。積層型電池は、負極シート５０１、セパレータシート５０２、正極シート５０３を基本単位とし、負極シート５０１、セパレータシート５０２、正極シート５０３、セパレータシート５０２、…と複数のシート部材が積層された構造となっている。なお、その他の積層型電池を構成する部材についての説明は省略する。
【００２８】
図７および８はこのような積層型電池を製造する際の本実施形態のシート部材積層装置を用いてシート部材である負極シート、セパレータシート、および正極シートを積層する方法を説明するための説明図である。
【００２９】
ここで、シート部材積層装置に設けられているクランプ装置は図示する通り、パレット１の周囲で、パレット１を挟んで対向する位置に２個づつ計４個設けられている。
【００３０】
加圧部２１はそれぞれの加圧部２１ごとに、どのシート部材１００を押さえ付けるかあらかじめ割り当てられている。ここでは対角位置にあるクランプ装置同士の加圧部２１が同じ割り当てとなっている。ここでは説明のために、第１グループのクランプ装置２を符号２ａおよび２ｃとし、第２グループのクランプ装置２を符号２ｂおよび２ｄとして図示した。またここでは第１グループは第１加圧部であり、第２グループは第２加圧部である。
【００３１】
第１グループのクランプ装置２ａおよび２ｃにおける加圧部は下記の通り割り当てられている。加圧部２１１はその下にセパレータシート５０２、上に正極シート５０３が位置する状態のときにセパレータシート５０２を押さえ付ける。加圧部２１２はその下に負極シート５０１、上にセパレータシート５０２が位置する状態のときに負極シート５０１を押さえ付ける。加圧部２１３はその下にセパレータシート５０２、上に負極シート５０１が位置する状態のときにセパレータシート５０２を押さえ付ける。
【００３２】
第２グループのクランプ装置２ｂおよび２ｄにおける加圧部は下記の通り割り当てられている。加圧部２１１はその下にセパレータシート５０２、上に正極シート５０３が位置する状態のときにセパレータシート５０２を押さえ付ける。加圧部２１４はその下に正極シート５０３、上にセパレータシート５０２が位置する状態のときに正極シート５０３を押さえ付ける。加圧部２１３はその下にセパレータシート５０２、上に負極シート５０１が位置する状態のときにセパレータシート５０２を押さえ付ける。
【００３３】
動作を説明する。まず、図７（ａ）は、パレット上に積層された既に積層されているシート部材（既積層シート部材）として負極シート５０１が一番上にある状態を示している。この状態では第１グループのクランプ装置２ａおよび２ｃにおける加圧部２１２が負極シート５０１を押さえ付けている。一方、第２グループのクランプ装置２ｂおよび２ｄは全ての加圧部が退避位置（すなわちパレット面と重ならない位置）にある。
【００３４】
この状態で、図７（ｂ）に示すように、第１グループのクランプ装置２ａおよび２ｃにおける加圧部２１２の上から、セパレータシート５０２を次に積層する新シート部材として載せる。このときセパレータシート５０２が規定の位置となるように位置決めして載せる。
【００３５】
続いて、図７（ｃ）に示すように、第２グループのクランプ装置２ｂおよび２ｄの軸を回転（移動）させて加圧部２１１を、セパレータシート５０２面上に来るようにする。このとき、加圧部２１１はセパレータシート５０２面に接触しない離間した位置で回転する。なお、第２グループのクランプ装置２ｂおよび２ｄの回転方向は図示時計回りである。そして、第２グループのクランプ装置２ｂおよび２ｄにおける加圧部２１１をパレット方向へ近接させることでセパレータシート５０２を押さえ付ける。
【００３６】
続いて、図８（ａ）に示すように、第１グループのクランプ装置２ａおよび２ｃにおける加圧部２１２を上に上げて負極シート５０１面から上に離間させる。このとき加圧部２１２を上に上げる上昇量は、セパレータシート５０２がめくれ上がらない程度である。そして、加圧部２１２を回転（移動）させて負極シート５０１とセパレータシート５０２の間から引き抜く。この回転により、加圧部２１１がセパレータシート５０２面上に重なる位置に来ることになる。なお、第１グループのクランプ装置２ａおよび２ｃの回転方向は図示反時計回りである。そして、加圧部２１１をパレット方向へ近接させることでセパレータシート５０２を押さえ付ける。
【００３７】
続いて、図８（ｂ）に示すように、第１グループのクランプ装置２ａおよび２ｃにおける加圧部２１１、および第２グループのクランプ装置２ｂおよび２ｄにおける加圧部２１１の上から、セパレータシート５０２面上に正極シート５０３を載せる。
【００３８】
続いて、図８（ｃ）に示すように、第２グループのクランプ装置２ｂおよび２ｄの加圧部２１１を、正極シート５０３がめくれない程度上に上げて回転させ、加圧部２１１を退避させるとともに、加圧部２１４を正極シート５０３と重なる位置に持ってくる。そして、加圧部２１４をパレットの方向へ近接させることで、正極シート５０３を押さえ付ける。
【００３９】
以降、同様の動作を繰り返す。図８（ｃ）の後、正極シート５０３上にセパレータシート５０２を載せたときには、第１グループのクランプ装置２ａおよび２ｃにおける加圧部２１３、および第２グループのクランプ装置２ｂおよび２ｄにおける加圧部２１３がこのセパレータシートを押さえることになる。そして、さらに負極シート５０１、セパレータシート５０３…と順次、所望の積層枚数となるまで繰り返し動作を行ってゆくことになる。
【００４０】
このように積層型電池の製造に際しては、シート部材を押さえ付ける加圧部を負極シート、セパレータシート、正極シートごとに異ならせた。これにより加圧部材が負極シートや正極シートなどを押さえたときに、電極材料が加圧部に付着した場合でも、それが他のシートに移ってしまうことがない。これは、たとえば正極シートも負極シートも単純に同じ加圧部によって押さえると、負極シートを押さえたときに加圧部に負極材が付着することがある。そうすると、同じ加圧部で次に正極シートを押さえたときに付着した負極材が移ってしまうおそれがある。しかし本実施形態のようにすれば、負極シートを押さえる加圧部は常に負極シートのみ押さえることになる。これは正極シート５０３やセパレータシート５０２についても同様である。このため、本実施形態では、電極材の移動が防止できる。
【００４１】
以上説明した本実施形態によれば以下のような効果を奏する。
【００４２】
本実施形態では、シート部材を押さえ付ける加圧部をシート部材からいったん垂直に上げてシート部材面から離間した後、加圧部を設けている軸を回転させることで、加圧部をシート部材と重ならない位置に移動させている。このため既に積層したシート部材を押さえている加圧部をはずす際に、その上から載せられたシート部材を上に押し上げてめくり返したしまうことがない。したがって、新たに載せたシート部材に大きな力が加わらずに済むのでシート部材を傷つけることを防止することができる。
【００４３】
また、加圧部は、シート部材の材質ごとに異なる加圧部を割り当てたので、シート部材の材質によってはその素材が加圧部に付着することがあるが、たとえそのような付着現象がおきたとしても、その付着物が他の素材のシート部材へ移ることがない。
【００４４】
特に、積層型電池の製造に際しては、シート部材を押さえ付ける加圧部を負極シート、セパレータシート、正極シートごとに異ならせた。このため電極材料が加圧部に付着した場合でも、それが他のシートに移ってしまうことがない。
【００４５】
また、シート部材の材質ごとに異なる加圧部は、一つの軸に対して複数設けたので、軸の回転によって材質ごとに異なるシート部材を異なる加圧部により押さえることができる。これは、たとえば、シート部材の材質ごとに異なる加圧部を設けようとした場合に、一つの加圧部を一つの軸に設けた場合には、シート部材の材質の数だけ、複数の軸も必要となるが、本実施形態のように一つの軸に対して複数の加圧部を設ければ、軸の数を少なくすることができる。
【００４６】
また、第１グループ（第１加圧部に相当）と、第２グループ（第２加圧部に相当）のいずれかの加圧部が必ずシート部材を押さえるようにしたので、次にシート部材を載せる際にも既に積層されているシート部材がずれてしまうことがない。
【００４７】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４８】
たとえば、上述した実施形態では、積層方法を説明するために積層型電池を例に説明したが、本発明は、このような積層型電池の電極シートなどを積層する場合に限定されない。たとえば、負極と正極で異なる金属材を使用するキャパシターの製造などにも好適である。そのほか、樹脂シートと金属シートとの積層物などさまざまなシート部材の製造において使用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  パレット、
２  クランプ装置、
３  支持部材、
２１  加圧部、
２２  軸、
２３  駆動部、
３１  円筒カム、
３２  カム面、
３３  下部ピン、
４１  回転規制カム、
４２  溝、
４３  上部ピン、
５１  バネ押さえ板、
５２  バネ、
１００  シート部材、
５０１  負極シート、
５０２  セパレータ、
５０３  正極シート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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