(57)【要約】電極製造装置は、金属箔の両面に活物質層を有する電極を搬送方向へ搬送しながら製造する電極製造装置であって、電極をプレスローラでプレスするプレス部と、プレス部のプレスローラの回転軸が延びる第１の方向に対する電極の角度を調整する角度調整部と、を備え、角度調整部は、搬送方向におけるプレス部より上流側に設けられ、プレス部へ供給される電極の角度を調整する。
2019044549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の両面に活物質層を有する電極を搬送方向へ搬送しながら製造する電極製造装置であって、
前記電極をプレスローラでプレスするプレス部と、
前記プレス部の前記プレスローラの回転軸が延びる第１の方向に対する前記電極の角度を調整する角度調整部と、を備え、
前記角度調整部は、前記搬送方向における前記プレス部より上流側に設けられ、前記プレス部へ供給される前記電極の前記角度を調整する、電極製造装置。
【請求項２】
前記搬送方向における前記角度調整部の上流側に設けられ、前記搬送方向の方向転換を行うことで、前記プレス部に対する前記電極の向きを変更する方向転換部を更に備える、請求項１に記載の電極製造装置。
【請求項３】
前記角度調整部は、
前記電極を前記搬送方向へ搬送する、前記搬送方向へ並べられた複数の搬送ローラと、
前記搬送ローラに対して、前記第１の方向における一方側に配置され、前記電極の前記第１の方向における一方側への移動を規制する規制部と、を備え、
複数の前記搬送ローラの一部は、前記第１の方向における前記一方側の端部が、前記搬送方向における下流側へ位置するように、前記第１の方向に対して傾斜する、請求項１又は２に記載の電極製造装置。
【請求項４】
前記角度調整部は、
前記電極を支持すると共に前記搬送方向へ移動する支持部と、
前記搬送方向へ移動し、且つ、前記搬送方向への移動に伴って前記第１の方向における互いの離間距離が狭くなる一対の位置決め部と、を備える、請求項１又は２に記載の電極製造装置。
【請求項５】
前記プレス部は、前記搬送方向における前記プレスローラの上流側に、前記電極を前記プレスローラへ導くニップローラを備える、請求項１〜４の何れか一項に記載の電極製造装置。
【請求項６】
前記搬送方向における前記プレス部の下流側に設けられ、前記第１の方向の各位置における前記電極の厚みを検査する厚み検査部を更に備える、請求項１〜５の何れか一項に記載の電極製造装置。
【請求項７】
前記プレス部より上流側に設けられ、前記電極の状態を検出する検出部と、
前記プレス部より上流側に設けられ、前記検出部の検出結果に基づいて、前記電極を搬送路から排出する排出部と、を更に備える、請求項１〜６の何れか一項に記載の電極製造装置。
【請求項８】
前記角度調整部は、ロボットアームによって構成される、請求項１に記載の電極製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極を製造する電極製造装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この電極製造装置は、コンベアで電極を搬送し、プレスローラにて当該電極をプレスしている。電極製造装置は、プレスローラにてプレスを行う際、電極がプレスローラに対して多少傾斜した状態にてプレスが行われることを許容している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０６７５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プレスローラが当該プレスローラに対して傾斜した状態の電極のプレスを行った場合、電極の厚みの均一性が低下する場合があることが判明した。すなわち、プレス条件によって、電極の傾きにより、プレス後の電極の厚みがばらつくという問題が生じる。【０００５】
本発明は、条件によらず、プレス後の電極の厚みの均一性を担保できる電極製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る電極製造装置は、金属箔の両面に活物質層を有する電極を搬送方向へ搬送しながら製造する電極製造装置であって、電極をプレスローラでプレスするプレス部と、プレス部のプレスローラの回転軸が延びる第１の方向に対する電極の角度を調整する角度調整部と、を備え、角度調整部は、搬送方向におけるプレス部より上流側に設けられ、プレス部へ供給される電極の角度を調整する。【０００７】
この電極製造装置は、電極をプレスローラでプレスするプレス部と、プレス部のプレスローラの回転軸が延びる第１の方向に対する電極の角度を調整する角度調整部と、を備えている。また、角度調整部は、搬送方向におけるプレス部より上流側に設けられ、プレス部へ供給される電極の角度を調整する。従って、角度調整部は、第１の方向に対する電極の角度を小さくした状態で、当該電極をプレス部へ供給することができる。プレス部は、当該プレス部に対する傾斜が低減された状態の電極をプレスすることができる。従って、電極の傾きによる、プレス後の電極の厚みのばらつきを抑制することができる。以上により、条件によらず、プレス後の電極の厚みの均一性を担保できる。【０００８】
電極製造装置は、搬送方向における角度調整部の上流側に設けられ、搬送方向の方向転換を行うことで、プレス部に対する電極の向きを変更する方向転換部を更に備えてよい。これにより、方向転換部にて電極の方向転換を行うことで電極の傾斜が大きくなった場合も、角度調整部が電極の角度調整を行うことで、プレス部に対する電極の傾斜を低減することができる。【０００９】
角度調整部は、電極を搬送方向へ搬送する、搬送方向へ並べられた複数の搬送ローラと、搬送ローラに対して、第１の方向における一方側に配置され、電極の前記第１の方向における一方側への移動を規制する規制部と、を備え、複数の搬送ローラの一部は、第１の方向における一方側の端部が、搬送方向における下流側へ位置するように、第１の方向に対して傾斜してよい。これにより、複数の搬送ローラに搬送される電極は、搬送方向へ移動しながら、第１の方向における一方側へ寄せられる。そして、電極は、規制部にて第１の方向における一方側への移動を規制される。電極が規制部にて位置決めされることで、電極の角度調整が行われる。【００１０】
角度調整部は、電極を支持すると共に搬送方向へ移動する支持部と、搬送方向へ移動し、且つ、搬送方向への移動に伴って第１の方向における互いの離間距離が狭くなる一対の位置決め部と、を備えてよい。これにより、電極は、支持部で支持されながら搬送方向へ移動する。そして、電極は、搬送方向へ移動するに伴って、一対の位置決め部にて第１の方向に挟まれる。電極が位置決め部にて位置決めされることで、電極の角度調整が行われる。【００１１】
プレス部は、搬送方向におけるプレスローラの上流側に、電極をプレスローラへ導くニップローラを備えてよい。これにより、ニップローラは、スムーズに電極をプレスローラへ導くことができる。【００１２】
電極製造装置は、搬送方向におけるプレス部の下流側に設けられ、第１の方向の各位置における電極の厚みを検査する厚み検査部を更に備えてよい。これにより、厚み検査部は、プレス後の電極の厚みの均一性を検査することができる。【００１３】
電極製造装置は、プレス部より上流側に設けられ、電極の状態を検出する検出部と、プレス部より上流側に設けられ、検出部の検出結果に基づいて、電極を搬送路から排出する排出部と、を更に備えてよい。これにより、プレス部に供給される電極として適切な状態でないものが存在していた場合、検出部が不適切な状態の電極を検出することができる。また、排出部は、不適切な状態の電極を搬送路から排出することで、当該電極をプレス部へ供給されないようにすることができる。【００１４】
角度調整部は、ロボットアームによって構成されてよい。ロボットアームは、電極を保持して角度調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、条件によらず、プレス後の電極の厚みの均一性を担保できる電極製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係る電極製造装置を適用して製造される蓄電装置の内部を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】電極製造装置を示す平面図である。
【図４】電極製造装置の一部を示す側面図である。
【図５】プレス後の厚みのばらつきを示すグラフである。
【図６】変形例に係る電極製造装置を示す平面図である。
【図７】変形例に係る電極製造装置の一部を示す側面図である。
【図８】変形例に係る電極製造装置を示す平面図である。
【図９】変形例に係る電極製造装置の一部を示す側面図である。
【図１０】変形例に係る電極製造装置を示す平面図である。
【図１１】変形例に係る電極製造装置の一部を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る電極製造装置を適用して製造される電極を用いた蓄電装置の内部を示す断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２において、蓄電装置１は、積層型の電極組立体を有するリチウムイオン二次電池である。
【００１９】
蓄電装置１は、例えば略直方体形状のケース２と、このケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属により形成されている。ケース２の内部には、図示はしないが、例えば非水系（有機溶媒系）の電解液が注液されている。ケース２上には、正極端子４及び負極端子５が互いに離間して配置されている。正極端子４は、絶縁リング６を介してケース２に固定され、負極端子５は、絶縁リング７を介してケース２に固定されている。また、電極組立体３とケース２の内側の側面及び底面との間には絶縁フィルムが配置されており、絶縁フィルムによってケース２と電極組立体３との間が絶縁されている。図１では便宜上、電極組立体３の下端とケース２の底面との間には僅かな隙間が設けられているが、実際には電極組立体３の下端が絶縁フィルムを介してケース２の内側の底面に接触している。また、電極組立体３の積層方向において、電極組立体３のガタツキを低減するために、電極組立体３とケース２との間の隙間に、数枚のスペーサが配置されている。スペーサの枚数は、電極組立体３の厚みに応じて適宜調整される。
【００２０】
電極組立体３は、複数の正極８と複数の負極９とが袋状のセパレータ１０を介して交互に積層された構造を有している。正極８は、袋状のセパレータ１０に包まれている。袋状のセパレータ１０に包まれた状態の正極８は、セパレータ付き正極１１として構成されている。従って、電極組立体３は、複数のセパレータ付き正極１１と複数の負極９とが交互に積層された構造を有している。なお、電極組立体３の両端に位置する電極は、負極９である。
【００２１】
正極８は、例えばアルミニウム箔からなる正極集電体である金属箔１４と、この金属箔１４の両面に形成された正極活物質層１５とを有している。金属箔１４は、平面視矩形状の箔本体部１４ａと、この箔本体部１４ａと一体化されたタブ１４ｂとを有している。タブ１４ｂは、箔本体部１４ａの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。そして、タブ１４ｂは、セパレータ１０を突き抜けている。複数の正極８より延びる複数のタブ１４ｂは、集箔された状態で導電部材１２に接続（溶接）され、導電部材１２を介して正極端子４に接続されている。なお、図２では、便宜上タブ１４ｂを省略している。
【００２２】
正極活物質層１５は、箔本体部１４ａの表裏両面に形成されている。正極活物質層１５は、正極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウムまたは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。
【００２３】
負極９は、例えば銅箔からなる負極集電体である金属箔１６と、この金属箔１６の両面に形成された負極活物質層１７とを有している。金属箔１６は、平面視矩形状の箔本体部１６ａと、この箔本体部１６ａと一体化されたタブ１６ｂとを有している。タブ１６ｂは、箔本体部１６ａの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。タブ１６ｂは、導電部材１３を介して負極端子５に接続されている。なお、図２では、便宜上タブ１６ｂを省略している。
【００２４】
負極活物質層１７は、箔本体部１６ａの表裏両面に形成されている。負極活物質層１７は、負極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。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）等の金属酸化物またはホウ素添加炭素等が挙げられる。
【００２５】
セパレータ１０は、平面視矩形状を呈している。セパレータ１０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、或いはポリプロピレン、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または不織布等が例示される。
【００２６】
以上のように構成された蓄電装置１を製造する場合は、まずセパレータ付き正極１１及び負極９を製作した後、セパレータ付き正極１１と負極９とを交互に積層し、積層体を形成する。この積層体を加圧することでセパレータ付き正極１１及び負極９を密着させた後、セパレータ付き正極１１及び負極９を固定することで電極組立体３を得る。そして、セパレータ付き正極１１のタブ１４ｂを導電部材１２を介して正極端子４に接続すると共に、負極９のタブ１６ｂを導電部材１３を介して負極端子５に接続した後、電極組立体３をケース２内に収容する。
【００２７】
次に、図３及び図４を参照して、本発明の実施形態に係る電極製造装置１００について説明する。図３は、電極製造装置１００を示す平面図である。図４は、電極製造装置１００の一部を示す側面図である。電極製造装置１００は、金属箔の両面に活物質層を有する電極２０を搬送方向Ｄへ搬送しながら製造する。なお、電極製造装置１００が製造する電極２０は正極８及び負極９のいずれであってもよい。電極２０は、短手方向に対向する縁部２０ａ，２０ｂと、長手方向に対向する縁部２０ｃ，２０ｄと、を有する。また、電極２０は、縁部２０ａにタブ２１を有する。電極２０の短手方向に対して中心線ＣＬ２を設定する。
【００２８】
図３に示すように、電極製造装置１００は、搬送方向Ｄにおける上流側から順に、方向転換部２３と、角度調整部２４と、供給部２６と、プレス部２７と、受取部２８と、厚み検査部２９と、を備える。なお、方向転換部２３の上流側には、電極２０を搬送するコンベア３１が設けられる。本実施形態の方向転換部２３は、設備のレイアウトの都合上、電極２０の搬送方向を変更する為に配置する。方向転換部２３と角度調整部２４との間には、電極２０を搬送するコンベア３２が設けられる。また、水平方向における一の方向に対して「Ｘ軸」を設定し、水平方向においてＸ軸と直交する方向に対して「Ｙ軸」を設定し、上下方向に対して「Ｚ軸」を設定する。上側がＺ軸方向における正側に該当する。また、方向転換部２３から厚み検査部２９までの搬送方向ＤはＸ軸方向に対応し、搬送方向Ｄの下流側がＸ軸方向における正側に該当する。従って、Ｘ軸方向の負側から正側へ向かって、方向転換部２３、角度調整部２４、供給部２６、プレス部２７、受取部２８、厚み検査部２９の順で配置される。以降の説明においては、ＸＹＺ座標系を用いて説明を行う場合がある。なお、以降の説明における「上流」「下流」とは、搬送方向Ｄにおける上流と下流を示しているものとする。
【００２９】
図３及び図４に示すように、プレス部２７は、プレスローラ３４Ａ，３４Ｂを備える。プレス部２７は、電極２０をプレスローラ３４Ａ，３４Ｂでプレスする。プレスローラ３４Ａ，３４Ｂは、互いに平行な状態で上下方向に配置されている。プレスローラ３４Ａが下側に配置され、プレスローラ３４Ｂが上側に配置される。また、プレスローラ３４Ａ，３４Ｂの回転軸３４ａは、Ｙ軸方向に平行に延びている。以降、回転軸３４ａが延びる方向（第１の方向）を回転軸方向と称する場合もある。ここでは、回転軸方向はＹ軸方向と平行をなしている。下側のプレスローラ３４Ａの中心線を中心線ＣＬ１とする。図３では、上側のプレスローラ３４Ｂが省略されている。電極２０は、プレスローラ３４Ａとプレスローラ３４Ｂとの間を通過することにより、プレスされる。ここで、電極２０をプレスする前の状態より、プレスローラ３４Ａの外周面とプレスローラ３４Ｂの外周面とは、互いに接触し、荷重が付加されている。すなわち、プレスローラ３４Ａとプレスローラ３４Ｂとの間には、隙間が形成されていない。電極２０は、プレスローラ３４Ａの外周面及びプレスローラ３４Ｂの外周面と密着し、十分に押圧力を付与された状態で、プレスローラ３４Ａ，３４Ｂを通過する。なお、プレスローラ３４Ａ、３４Ｂは互いに離間しており、隙間が形成されていてもよい。
【００３０】
電極２０は、タブ２１とは反対側の縁部２０ｂから順にプレス部２７へ送り込まれる。従って、電極２０は、縁部２０ｂから縁部２０ａへ向けて徐々にプレス部２７でプレスされる。また、電極２０は、回転軸３４ａが延びる回転軸方向に対する角度が略０°の状態にて、プレス部２７へ送り込まれる。すなわち、電極２０の中心線ＣＬ２及び縁部２０ｂは、Ｙ軸方向と略平行をなした状態で、プレス部２７にプレスされる。なお、電極２０の回転軸方向に対する角度とは、電極２０の中心線ＣＬ２が回転軸方向に対してなす角度であるものとする。
【００３１】
プレス部２７は、搬送方向Ｄにおけるプレスローラ３４Ａ，３４Ｂの上流側に、電極２０をプレスローラ３４Ａ，３４Ｂへ導くニップローラ３６を備える。ニップローラ３６は、プレスローラ３４Ａとプレスローラ３４Ｂとが上下方向に対向する部分の手前側に設けられる。
【００３２】
供給部２６は、プレス部２７に対して上流側で隣接する位置にて、プレス部２７に対して電極２０を供給する。供給部２６は、コンベア３７と、駆動部３８と、を備えている。コンベア３７は、下流側へ向かうに従って先端が細くなる直角三角形状の形状を有する（ナイフエッジコンベア）。コンベア３７の上面の高さは一定であり、下面が傾斜している。このような形状により、コンベア３７は、下側のプレスローラ３４Ａとの干渉を回避した状態で、プレスローラ３４Ａとプレスローラ３４Ｂとが上下方向に対向する部分に近接した位置に配置されている。なお、コンベア３７の先端部と対応する位置にニップローラ３６が設けられている。
【００３３】
受取部２８は、プレス部２７に対して下流側で隣接する位置にて、プレス部２７でプレスされた電極２０を受け取る。受取部２８は、コンベア３９と、駆動部４０と、を備えている。コンベア３９は、上流側へ向かうに従って先端が細くなる直角三角形状の形状を有する。コンベア３９の上面の高さは一定であり、下面が傾斜している。このような形状により、コンベア３９は、下側のプレスローラ３４Ａとの干渉を回避した状態で、プレスローラ３４Ａとプレスローラ３４Ｂとが上下方向に対向する部分に近接した位置に配置されている。
【００３４】
角度調整部２４は、搬送方向Ｄにおけるプレス部２７より上流側に設けられ、回転軸方向に対する電極２０の角度を調整する。角度調整部２４は、電極２０の搬送経路のうち、プレス部２７と直線経路をなすライン上に配置されている。すなわち、角度調整部２４とプレス部２７との間には、後述の方向転換部などのように、電極２０の角度を変動させ得る構成要素は設けられていない。角度調整部２４は、供給部２６のように、角度調整部２４で調整された電極２０の角度を維持できる構成要素のみを介して、プレス部２７の上流側に配置される。なお、角度調整部２４は、プレス部２７と上流側で隣り合う位置に配置されてもよい。これにより、角度調整部２４は、プレス部２７へ供給される電極２０の角度を調整することができる。「プレス部へ供給される電極の角度を調整する」とは、角度調整部２４が角度調整を行った後は、調整後の角度が維持された状態の電極２０がプレス部２７でプレスされる態様にて、角度調整部２４が電極２０の角度調整を行うことである。
【００３５】
前述のように、電極２０の回転軸方向に対する角度（以降、単に「電極の角度」と称する場合がある）とは、電極２０の中心線ＣＬ２が回転軸方向に対してなす角度である。図３のように上方から見た場合、電極２０の角度は、電極２０の中心線ＣＬ２と回転軸３４ａの中心線ＣＬ１との角度と等しくなる。なお、電極２０の「角度の調整」とは、電極２０の向きを変更しない範囲内で、電極２０の角度を変化させることである。従って、後述の方向転換部２３のように、電極２０の角度を大きく変化させることによって当該電極２０の向きを変更することは、「角度の調整」には該当しない。電極２０の向きについては、方向転換部２３の構成の説明と共に後述する。電極２０の角度調整部２４は、電極２０の中心線ＣＬ２を回転軸方向と平行となるように、電極２０の角度を調整する。すなわち、角度調整部２４は、電極２０の角度が略０°となるように電極２０の位置決めを行う。これにより、角度調整部２４は、電極２０の中心線ＣＬ２及び縁部２０ｂをプレスローラ３２Ａの中心線ＣＬ１と略平行とした状態で、電極２０をプレス部２７へ送ることができる。例えば、図３のコンベア３２上の電極２０のように、角度調整部２４より上流側から搬送される電極２０の中心線ＣＬ２は、回転軸方向に対して傾斜している場合がある。このような場合であっても、角度調整部２４は電極２０の位置決めを行いながら、当該電極２０を搬送方向Ｄへ搬送する。これにより、図３の角度調整部２４の下流側の端部の電極２０のように、電極２０の中心線ＣＬ２をＹ軸方向に平行とすることができる。
【００３６】
具体的に、角度調整部２４は、複数の搬送ローラ４２と、規制部４３と、を備える。複数の搬送ローラ４２は、電極２０を搬送方向Ｄへ搬送するものであり、搬送方向Ｄへ並べられている。複数の搬送ローラ４２は、支持体４４に支持されている。当該支持体４４には、各搬送ローラ４２を回転させるための駆動部（不図示）が設けられている。複数の搬送ローラ４２の一部は、Ｙ軸方向における正側の端部が、搬送方向Ｄにおける下流側へ位置するように、Ｙ軸方向に対して傾斜する。図３に示す例では、上流側に配置された搬送ローラ４２の傾斜が大きく、下流側に配置される搬送ローラ４２ほど傾斜が小さくなっている。このような構成により、搬送ローラ４２上の電極２０は、搬送方向Ｄに搬送されながら、Ｙ軸方向の正側へ寄せられる。規制部４３は、搬送ローラ４２に対して、Ｙ軸方向における正側に配置され、電極２０のＹ軸方向における正側への移動を規制する。これにより、搬送ローラ４２によってＹ軸方向の正側へ寄せられた電極２０は、規制部４３によってＹ軸方向への移動を規制される。規制部４３は、上下方向に立ち上がると共に、Ｘ軸方向に平行に延びる規制面４３ａを有する。これにより、電極２０の縁部２０ｃが規制面４３ａに当接し、当該縁部２０ｃがＸ軸方向に平行に位置決めされる。これによって、電極２０の角度は、角度調整部２４によって略０°となるように調整される。規制部４３は、上下方向に立ち上がったコンベアによって構成される。循環するベルトのうち、Ｙ軸方向の負側に配置される部分が、規制面４３ａとして機能する。規制面４３ａは、コンベアのベルトの循環に伴って、搬送方向Ｄへ電極２０と共に移動する。
【００３７】
厚み検査部２９は、搬送方向Ｄにおけるプレス部２７の下流側に設けられ、Ｙ軸方向の各位置における電極２０の厚みを検査する。厚み検査部２９は、電極２０を搬送するコンベア２９ａと、コンベア２９ａで搬送される電極２０の厚みを測定する測定部２９ｂと、を備える。厚み検査部２９は、例えば、図５に示すように、厚みの許容誤差の範囲を規定する許容範囲Ｅを有している。厚み検査部２９は、図５に示す実線のグラフのように、電極２０のＹ軸方向における所定範囲内の部分の厚みが全て許容範囲Ｅ内に収まっていれば、当該電極２０を合格品であると判定する。一方、厚み検査部２９は、図５に示す破線のグラフのように、電極２０のＹ軸方向における所定範囲内の部分の厚みの少なくとも一部が許容範囲Ｅからはみ出ていれば、当該電極２０を不合格品であると判定する。なお、電極製造装置１００は、不合格品であると判定された電極２０を、下流側で除去する機構を有してよい。なお、厚み検査部２９は、電極２０のＹ軸方向の全域の厚みを検査する必要はなく、複数の点における厚みを検査すればよい。
【００３８】
方向転換部２３は、搬送方向Ｄの方向転換を行うことで、プレス部２７に対する電極２０の向きを変更する。当該方向転換部２３より上流側の搬送経路の搬送方向Ｄと、方向転換部２３より下流側の搬送経路との間の搬送方向Ｄとが異なる場合に、方向転換部２３は、上流側と下流側の搬送方向Ｄをスムーズに切り替える。方向転換部２３は、角度調整部２４よりも上流側に配置される。本実施形態では、方向転換部２３より上流側の搬送経路は、コンベア３１によって構成される。当該搬送経路での搬送方向Ｄは、Ｙ軸方向と平行な方向に設定される。方向転換部２３より下流側の搬送経路は、コンベア３２、角度調整部２４、供給部２６、プレス部２７、受取部２８、及び厚み検査部２９によって構成される。当該搬送経路での搬送方向Ｄは、Ｘ軸方向と平行な方向に設定される。方向転換部２３における搬送方向Ｄは、Ｙ軸方向からＸ軸方向へ９０°転換するような円弧を描く。
【００３９】
方向転換部２３は、湾曲する搬送方向Ｄに対する電極２０の角度を略一定に保ちながら、電極２０を搬送する。方向転換部２３での搬送方向Ｄは、円弧を描いてＹ軸方向からＸ軸方向へ９０°変化している。従って、電極２０のプレス部２７の回転軸方向に対する角度は、方向転換部２３に搬送されるに従って徐々に変化し、方向転換部２３の前後で約９０°変化する。これにより、方向転換部２３は、当該方向転換部２３の通過前後において、プレス部２７に対する電極２０の向きを変更することができる。
【００４０】
ここで、電極２０の向きは、四方の縁部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのどの縁部がＸ軸方向の正側に位置するプレス部２７の方を向いているかによって定義される。より詳細には、Ｘ軸方向の正側から負側へ向かって電極２０を見た時に、投影寸法が最も大きくなる縁部が、プレス部２７の方を向いている縁部であると定義される。例えば、図３に示すコンベア３２上には、Ｘ軸方向に対して縁部２０ｂが傾斜した状態で、電極２０が配置されている。従って、Ｘ軸方向の正側から負側へ向かって電極２０を見た時には、縁部２０ｂ及び縁部２０ｄが両方見える。しかし、縁部２０ｂの投影寸法の方が縁部２０ｄの投影寸法よりも大きく、見える範囲の大半の領域を縁部２０ｂが占めている。よって、当該場合においては、電極２０は、縁部２０ｂをプレス部２７へ向けていると言える。本実施形態では、方向転換部２３より上流側の搬送経路を通過する電極２０は、縁部２０ｄをプレス部２７の方へ向けている。方向転換部２３より下流側の搬送経路を通過する電極２０は、縁部２０ｂをプレス部２７の方へ向けている。従って、方向転換部２３は、プレス部２７に対する電極２０の向きが縁部２０ｄ側であったものを、縁部２０ｂ側に変更している。
【００４１】
なお、上述のような機能を有する方向転換部２３の構成は特に限定されない。例えば、方向転換部２３は、９０°の円弧を描く軌道２３ａを有するカーブコンベアによって構成されてよい。軌道２３ａの中心線ＴＬは、９０°の円弧を描く。軌道２３ａでは、中心線ＴＬに沿って円弧状に配置されたベルトが循環移動していてよい。または、軌道２３ａ上の中心線ＴＬに沿った各位置には、中心線ＴＬに対して垂直をなすように延びるローラ部材が設けられてよい。このような円弧状のベルト、又は複数のローラ部材で搬送された電極２０は、中心線ＴＬに沿って円弧状の軌道を描きながら移動する。また、電極２０は、中心線ＴＬに対する角度を略一定に保ったまま移動する。
【００４２】
次に、本実施形態に係る電極製造装置１００の作用・効果について説明する。
【００４３】
本実施形態に係る電極製造装置１００は、電極２０をプレスローラ３４Ａ，３４Ｂでプレスするプレス部２７と、プレス部２７のプレスローラ３４Ａ，３４Ｂの回転軸３４ａが延びる回転軸方向（第１の方向）に対する電極２０の角度を調整する角度調整部２４と、を備えている。また、角度調整部２４は、搬送方向Ｄにおけるプレス部２７より上流側に設けられ、プレス部２７へ供給される電極２０の角度を調整する。従って、角度調整部２４は、回転軸方向に対する電極２０の角度を小さくした状態で、当該電極２０をプレス部２７へ供給することができる。プレス部２７は、当該プレス部２７に対する傾斜が低減された状態の電極２０をプレスすることができる。従って、電極２０の傾きによる、プレス後の電極２０の厚みのばらつきを抑制することができる。以上により、条件によらず、プレス後の電極２０の厚みの均一性を担保できる。
【００４４】
例えば、プレス部２７が、角度調整部２４で角度調整されなかった電極２０のプレスを行った場合、プレス条件によって、当該電極２０の縁部２０ｃ，２０ｄが延びる方向における厚みは、図５の破線で示すグラフのようになる。図５の横軸は、電極２０の基準位置からの縁部２０ｃ，２０ｄが延びる方向における寸法を示している。縦軸は、電極２０の各位置における厚みを示している。厚みは、金属箔及び両側の活物質層の厚みによって規定される。図５の破線のグラフで示すように、角度調整部２４で電極２０の角度調整を行わない場合、電極２０は、プレス部２７に対する傾斜が大きい状態で、プレス部２７へ供給される。電極２０は、中心軸方向に対して傾斜した状態でプレスされることにより、縁部２０ｃ，２０ｄが延びる方向に対する厚みのばらつきが大きく、不均一になっていることが分かる。一方、プレス部２７が、角度調整部２４で角度調整がなされた電極２０のプレスを行った場合、当該電極２０の縁部２０ｃ，２０ｄが延びる方向における厚みは、図５の実線で示すグラフのようになる。図５の実線のグラフで示すように、角度調整部２４で電極２０の角度調整を行う場合、電極２０は、プレス部２７に対する傾斜を低減された状態で、プレス部２７へ供給される。電極２０は、中心軸方向に対する傾斜が低減された状態でプレスされることにより、縁部２０ｃ，２０ｄが延びる方向に対する厚みのばらつきが小さく、均一になっていることが分かる。
【００４５】
電極製造装置１００は、搬送方向Ｄにおける角度調整部２４の上流側に設けられ、搬送方向Ｄの方向転換を行うことで、プレス部２７に対する電極２０の向きを変更する方向転換部２３を更に備えてよい。これにより、方向転換部２３にて電極２０の方向転換を行うことで電極２０の傾斜が大きくなった場合も、角度調整部２４が電極２０の角度調整を行うことで、プレス部２７に対する電極２０の傾斜を低減することができる。
【００４６】
角度調整部２４は、電極２０を搬送方向Ｄへ搬送する、搬送方向Ｄへ並べられた複数の搬送ローラ４２と、搬送ローラ４２に対して、回転軸方向における一方側（Ｙ軸方向の正側）に配置され、電極２０の回転軸方向における一方側への移動を規制する規制部４３と、を備え、複数の搬送ローラ４２の一部は、回転軸方向における一方側の端部が、搬送方向Ｄにおける下流側へ位置するように、回転軸方向に対して傾斜してよい。これにより、複数の搬送ローラ４２に搬送される電極２０は、搬送方向Ｄへ移動しながら、回転軸方向における一方側へ寄せられる。そして、電極２０は、規制部４３にて回転軸方向における一方側への移動を規制される。電極２０が規制部４３にて位置決めされることで、電極２０の角度調整が行われる。
【００４７】
プレス部２７は、搬送方向Ｄにおけるプレスローラ３４Ａ，３４Ｂの上流側に、電極２０をプレスローラ３４Ａ，３４Ｂへ導くニップローラ３６を備えてよい。これにより、ニップローラ３６は、スムーズに電極２０をプレスローラ３４Ａ，３４Ｂへ導くことができる。
【００４８】
電極製造装置１００は、搬送方向Ｄにおけるプレス部２７の下流側に設けられ、回転軸方向の各位置における電極２０の厚みを検査する厚み検査部２９を更に備えてよい。これにより、厚み検査部２９は、プレス後の電極２０の厚みの均一性を検査することができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上記実施形態又は上記変形例に限定されない。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、角度調整部２４は、搬送ローラ４２及び規制部４３を備えていた。これに代えて、図６及び図７に示すように、角度調整部１２４を備える電極製造装置２００を採用してもよい。角度調整部１２４は、電極２０を支持すると共に搬送方向Ｄへ移動する支持部１４２と、搬送方向Ｄへ移動し、且つ、搬送方向Ｄへの移動に伴って回転軸方向における互いの離間距離が狭くなる一対の位置決め部１４３Ａ，１４３Ｂと、搬送方向Ｄにおいて電極２０の位置決めを行う位置決め部１４４と、を備えてよい。支持部１４２、位置決め部１４３Ａ，１４３Ｂ、及び位置決め部１４４は、循環するコンベア１４１に設けられている。支持部１４２は、コンベア１４１の循環方向に所定ピッチで設けられている。位置決め部１４３Ａ，１４３Ｂは、支持部１４２を幅方向に挟むようにコンベア１４１の循環方向に所定ピッチで設けられている。位置決め部１４４は、循環方向において複数個（ここでは３個）の支持部１４２に対して一つの間隔で、コンベア１４１に設けられている。支持部１４２は、搬送方向Ｄへ進むに従って、Ｙ軸方向の正側から徐々に負側へ移動する。位置決め部１４３Ａも、搬送方向Ｄへ進むに従って、Ｙ軸方向の正側から徐々に負側へ移動する。位置決め部１４３Ｂの位置は固定されている。これにより、電極２０は、支持部１４２で支持されながら搬送方向Ｄへ移動する。そして、電極２０は、搬送方向Ｄへ移動するに伴って、一対の位置決め部１４３Ａ，１４３Ｂにて中心軸方向（Ｙ軸方向）に挟まれる。電極２０が位置決め部１４３Ａ，１４３Ｂにて位置決めされることで、電極２０の角度調整が行われる。なお、位置決め部１４３Ａ及び支持部１４２のＹ軸方向におけるスライド機構は、どのような構成であってもよい。例えば、位置決め部１４３Ａ及び支持部１４２に対して、所望の軌道を描くようにガイドレールを設けてよい。または、位置決め部１４３Ａ及び支持部１４２にアクチュエータを設けてよい。
【００５１】
例えば、図８及び図９に示すように、検出部３０１，３０２，３０３及び排出部３０５を備える電極製造装置３００を採用してもよい。
【００５２】
図８及び図９に示すように、検出部３０１，３０２，３０３は、プレス部２７より上流側に設けられ、電極２０の各種状態を検出する。検出部３０１，３０２，３０３は、角度調整部２４に設けられており、搬送ローラ４２で搬送される電極２０の状態を検出する。これにより、検出部３０１，３０２，３０３は、プレス部２７へ供給するのに不適切な状態にある電極２０を検出することができる。
【００５３】
検出部３０１は、電極２０のピッチを検出する。検出部３０１は、搬送ローラ４２の上方に配置される。具体的には、検出部３０１は、電極２０が当該検出部３０１の下方を通過するタイミングを計側するセンサによって構成される。このようなセンサとして、反射型の光電センサ、レーザセンサなどを採用してもよい。検出部３０１は、電極２０が通過するタイミングを計側することで、電極２０間にどの程度の大きさの隙間が形成されているかを検出できる。
【００５４】
検出部３０２は、プレス前の電極２０の厚みを検出する。具体的には、検出部３０２は、フォトマイクロセンサ、レーザセンサ、超音波センサ等の対象物の厚みを計側するセンサによって構成されてよい。検出部３０３は、電極２０の姿勢を検出する。具体的には、検出部３０２は、カメラ等のイメージセンサによって構成されてよい。検出部３０３は、電極２０の画像を取得し、当該画像に基づいて電極２０の姿勢を把握することができる。検出部３０２，３０３は、搬送ローラ４２の上方に配置される。
【００５５】
なお、検出部３０１，３０２，３０３によって取得された検出結果は、図示されない制御部に送信される。制御部は、取得した検出結果に基づいて、対象となる電極２０が、プレス部２７に供給するのに適切な状態の電極２０であるか（ＯＫ品）、プレス部２７に供給するのに不適切な状態の電極２０であるか（ＮＧ品）を判定する。ここでの制御部は、請求項における検出部の一部であるとみなしてよい。例えば、制御部は、電極２０間のピッチが狭すぎる場合、対象となる電極２０をＮＧ品と判定する。制御部は、例えば電極２０が二枚重なっている場合や、塗工に失敗して薄すぎる電極２０などをＮＧ品と判定する。制御部は、プレス部２７に対して傾きすぎている電極２０などをＮＧ品と判定する。
【００５６】
排出部３０５は、プレス部２７より上流側に設けられ、検出部３０１，３０２，３０３の検出結果に基づいて、電極２０を搬送路から排出する。角度調整部２４と供給部２６との間には隙間が設けられており、排出部３０５は当該隙間の位置に設けられる。従って、排出部３０５は、検出部３０１，３０２，３０３の検出結果に基づいてＮＧ品と判定された電極２０を、角度調整部２４と供給部２６で構成される搬送路から排出する。
【００５７】
排出部３０５は、角度調整部２４と供給部２６との間の隙間に向かってエアーを噴出する気体供給部３０４と、角度調整部２４と供給部２６との間の隙間に配置された回収ボックス３０６と、を備える。気体供給部３０４は、ＮＧ品と判定された電極２０に対して上方からエアーを吹き付ける。これにより、ＮＧ品に係る電極２０は落下して、回収ボックス３０６で回収される。
【００５８】
なお、搬送ローラ４２の下方には、角度調整部２４と供給部２６との間の隙間に向かって下支えエアーを供給する気体供給部３０７（図９参照）が設けられている。気体供給部３０７は、ＯＫ品に係る電極２０が角度調整部２４と供給部２６との間の隙間において、下方へ曲がらないように下支えエアーで電極２０を支える。
【００５９】
以上により、電極製造装置３００においては、プレス部２７に供給される電極２０として適切な状態でないものが存在していた場合、検出部３０１，３０２，３０３が不適切な状態の電極２０を検出することができる。また、排出部３０５は、不適切な状態の電極２０を搬送路から排出することで、当該電極２０をプレス部２７へ供給されないようにすることができる。
【００６０】
また、図１０及び図１１に示すように、ロボットアーム４０６Ａ，４０６Ｂを備える電極製造装置４００を採用してもよい。ここでは、請求項における「角度調整部」が、ロボットアーム４０６Ａ，４０６Ｂによって構成される。電極製造装置４００は、上流側に設けられる搬送コンベア４０３と、搬送コンベア４０３とプレス部２７との間に下流側に設けられる供給部４０１と、上述のロボットアーム４０６Ａ，４０６Ｂと、を備える。
【００６１】
搬送コンベア４０３は、上流側から供給された電極２０を搬送するコンベアである。電極２０は、搬送コンベア４０３上においては、位置調整がなされる前の段階であるため、位置及び姿勢が乱れた状態で搬送される。搬送コンベア４０３の上側には検出部４０４が設けられている。検出部４０４は、搬送コンベア４０３上の電極２０の位置及び姿勢を検出するカメラ等によって構成される。
【００６２】
ロボットアーム４０６Ａ，４０６Ｂは、搬送コンベア４０３と供給部４０１との境界付近に配置されている。ロボットアーム４０６Ａは、搬送コンベア４０３に対してＹ軸方向の正側に配置され、ロボットアーム４０６Ｂは、搬送コンベア４０３に対してＹ軸方向の負側に配置される。
【００６３】
ロボットアーム４０６Ａ，４０６Ｂは、搬送コンベア４０３上の電極２０を保持した後、検出部４０４の検出結果に基づいて、電極２０の位置調整及び角度調整を行った上で、供給部４０１へ移送する。すなわち、電極２０の角度がプレス部２７に対して傾斜していることが検知された場合、ロボットアーム４０６Ａ，４０６Ｂは、当該電極２０の角度を調整した上で、供給部４０１へ載せ替える。また、このとき、ロボットアーム４０６Ａ，４０６Ｂは、Ｙ軸方向における電極２０の位置や、電極２０のピッチなどを調整した上で、当該電極２０を供給部４０１へ載せ替える。
【００６４】
具体的に、ロボットアーム４０６Ａ，４０６Ｂは、電極２０を保持する保持部４０６ａと、互いに回転可能に接続された複数のアーム４０６ｂと、を備える。保持部４０６ａは、電極２０を保持した状態で、上下方向へ移動することが可能であり、回転方向へ回転することも可能である。複数のアーム４０６ｂは、ＹＸ平面内、及び上下方向に保持部４０６ａを移動させることができる。なお、ロボットアーム４０６Ａ，４０６Ｂは、搬送コンベア４０３上の電極２０で保持して供給部４０１へ運ぶ動作と、供給部４０１上に電極２０を載置して搬送コンベア４０３へ戻る動作と、を交互に行うことができる。これにより、電極２０の搬送速度が大きい場合であっても処理可能のなるため、処理の高速化を図ることができる。ただし、電極２０の搬送速度によっては、ロボットアーム４０６は一台でもよく、三台以上でもよい。
【００６５】
供給部４０１は、ロボットアーム４０６Ａから受け取った電極２０を、姿勢を維持した状態のままで下流側へ搬送し、当該電極２０をプレス部２７に供給する。供給部４０１は、吸着コンベアによって構成される。供給部４０１のベルト４０２の上面は、吸着面のして機能し、載置された電極２０を吸着することで、電極２０の姿勢及び位置を固定したまま、搬送することができる。
【００６６】
上記実施形態では、受取部２８の下流側に厚み検査部２９が設けられていた。これに代えて、受取部２８に測定部２９ｂを設けることで、受取部２８を厚み検査部として機能させてよい。または、厚み検査部を省略してもよい。
【００６７】
上記実施形態では、電極２０は、タブ２１とは反対側の縁部２０ｂから順にプレス部２７でプレスされるが、向きを変更し、例えば、タブ２１のある縁部２０ａからプレス部２７でプレスされてもよい。
【００６８】
上記実施形態は方向転換部２３を備えるが、方向転換部２３が無く、コンベア３１とコンベア３２との搬送方向が、直線状に配置されていてもよい。直線状のコンベア間の乗り継ぎにおいても、電極の接地のタイミングが左右で均一でないと、ワークが回転する。従って、本発明による効果を得ることが出来る。
【００６９】
電極製造装置の各構成要素のレイアウトは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
２０…電極、２３…方向転換部、２４，１２４…角度調整部、２７…プレス部、３４Ａ，３４Ｂ…プレスローラ、３６…ニップローラ、４２…搬送ローラ、４３…規制部、１００，２００…電極製造装置、１４２…支持部、１４３Ａ，１４３Ｂ…位置決め部。
【図１】
2019044549.tif 000003
【図２】
2019044549.tif 000004
【図３】
2019044549.tif 000005
【図４】
2019044549.tif 000006
【図５】
2019044549.tif 000007
【図６】
2019044549.tif 000008
【図７】
2019044549.tif 000009
【図８】
2019044549.tif 000010
【図９】
2019044549.tif 000011
【図１０】
2019044549.tif 000012
【図１１】
2019044549.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月31日(2019.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の両面に活物質層を有する電極を搬送方向へ搬送しながら製造する電極製造装置であって、
前記電極をプレスローラでプレスするプレス部と、
前記プレス部の前記プレスローラの回転軸が延びる第１の方向に対する前記電極の角度を調整する角度調整部と、を備え、
前記角度調整部は、前記搬送方向における前記プレス部より上流側に設けられ、前記プレス部へ供給される前記電極の前記角度を調整し、
前記角度調整部は、
前記電極を前記搬送方向へ搬送する、前記搬送方向へ並べられた複数の搬送ローラと、
前記搬送ローラに対して、前記第１の方向における一方側に配置され、前記電極の前記第１の方向における一方側への移動を規制する規制部と、を備える、電極製造装置。
【請求項２】
複数の前記搬送ローラの一部は、前記第１の方向における前記一方側の端部が、前記搬送方向における下流側へ位置するように、前記第１の方向に対して傾斜する、請求項１に記載の電極製造装置。
【請求項３】
金属箔の両面に活物質層を有する電極を搬送方向へ搬送しながら製造する電極製造装置であって、
前記電極をプレスローラでプレスするプレス部と、
前記プレス部の前記プレスローラの回転軸が延びる第１の方向に対する前記電極の角度を調整する角度調整部と、を備え、
前記角度調整部は、前記搬送方向における前記プレス部より上流側に設けられ、前記プレス部へ供給される前記電極の前記角度を調整し、
前記角度調整部は、
前記電極を支持すると共に前記搬送方向へ移動する支持部と、
前記搬送方向へ移動し、且つ、前記搬送方向への移動に伴って前記第１の方向における互いの離間距離が狭くなる一対の位置決め部と、を備える、電極製造装置。
【請求項４】
金属箔の両面に活物質層を有する電極を搬送方向へ搬送しながら製造する電極製造装置であって、
前記電極をプレスローラでプレスするプレス部と、
前記プレス部の前記プレスローラの回転軸が延びる第１の方向に対する前記電極の角度を調整する角度調整部と、を備え、
前記角度調整部は、前記搬送方向における前記プレス部より上流側に設けられ、前記プレス部へ供給される前記電極の前記角度を調整し、
前記角度調整部は、ロボットアームによって構成される、電極製造装置。
【請求項５】
前記搬送方向における前記角度調整部の上流側に設けられ、前記搬送方向の方向転換を行うことで、前記プレス部に対する前記電極の向きを変更する方向転換部を更に備える、請求項１〜４の何れか一項に記載の電極製造装置。
【請求項６】
前記プレス部は、前記搬送方向における前記プレスローラの上流側に、前記電極を前記プレスローラへ導くニップローラを備える、請求項１〜５の何れか一項に記載の電極製造装置。
【請求項７】
前記搬送方向における前記プレス部の下流側に設けられ、前記第１の方向の各位置における前記電極の厚みを検査する厚み検査部を更に備える、請求項１〜６の何れか一項に記載の電極製造装置。
【請求項８】
前記プレス部より上流側に設けられ、前記電極の状態を検出する検出部と、
前記プレス部より上流側に設けられ、前記検出部の検出結果に基づいて、前記電極を搬送路から排出する排出部と、を更に備える、請求項１〜７の何れか一項に記載の電極製造装置。
【国際調査報告】
2019044549.tif 000014
2019044549.tif 000015
2019044549.tif 000016
2019044549.tif 000017