(57)【要約】【課題】無限軌道を用いた接合体の製造において、生産性を向上させること。【解決手段】複数の下側加工プレート２１０は、下側ヒンジ２２０によって環状に連結している。下側駆動ローラ２０７は、回転によって下側加工プレート２１０を移動させる。下側支持ローラ２９０は、加圧面を下側駆動ローラ２０７から離れる向きに、下側加工プレート２１０に対して張力を掛ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの無限軌道の間に、薄膜と基材とを重ねた状態で挿入し、加圧しながら搬送することによって、前記薄膜と前記基材とを接合する装置であって、
前記２つの無限軌道のうちの少なくとも一方は、
複数のプレートが環状に連結することによって、前記加圧のための加圧面を形成するプレート群と、
前記プレート群を回転させる駆動ローラと、
前記プレート群によって形成された環の中に配置され、前記プレート群に対して張力を掛ける支持ローラとを備え、
前記支持ローラによる張力は、前記加圧面が前記駆動ローラから離れる向きに作用する
接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池やリチウムイオン二次電池の電極を製造工程の一部として、金属や樹脂の薄膜に材料を塗布したシート状の薄膜枚葉部品同士を加熱によって圧着したり、他の材料を転写したりする工程がある。従来、このような工程を実現するために、ロボットアームなどを用いて、薄膜枚葉部品を１枚ずつ搬送する場合があった。
【０００３】
しかし、上記のように１枚ずつ搬送する場合、薄膜枚葉部品が不安定で柔らかいために、生産性が悪い。生産性の悪さを補うために、搬送手段を複数用意し、並列に構成した製造ラインを構築すれば、ライン構成が複雑になり、コストが高くなる。
【０００４】
そこで、上記のような搬送手段よりも生産性を向上させるために、２つの無限軌道の間に接合対象物を挿入することによって、接合対象物を搬送しながら、加圧による接合を実現する製造手法が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３４６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の無限軌道を用いた先行技術が有する課題は、薄膜枚葉部品の接合を安定的に実行することに改善の余地があることである。無限軌道は、振動が発生しやすい。この振動によって、接合対象物に損傷が発生する等して、薄膜枚葉部品の接合が安定的に実行できない場合がある。この他、装置の小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。
【０００８】
本発明の一形態によれば、２つの無限軌道の間に、薄膜と基材とを重ねた状態で挿入し、加圧しながら搬送することによって、前記薄膜と前記基材とを接合する装置が提供される。この接合装置における前記２つの無限軌道のうちの少なくとも一方は；複数のプレートが環状に連結することによって、前記加圧のための加圧面を形成するプレート群と；前記プレート群を回転させる駆動ローラと；前記プレート群によって形成された環の中に配置され、前記プレート群に対して張力を掛ける支持ローラとを備え；前記支持ローラによる張力は、前記加圧面が前記駆動ローラから離れる向きに作用する。この形態によれば、接合の安定性が改善される。駆動ローラの回転に伴って、駆動ローラに接触するプレートに振動が発生しても、その振動が加圧面に伝播することは支持ローラによる張力によって抑制されるからである。
【０００９】
本発明は、上記以外の種々の形態でも実現できる。例えば、接合体の製造方法や、この制御方法を実現するためのプログラム、このプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】接合装置の斜視図。
【図２】上側キャタピラの拡大斜視図。
【図３】接合装置の断面図。
【図４】下側支持ローラの説明図。
【図５】比較例における加圧面と下側駆動ローラとの関係図。
【図６】下側駆動ローラの回転速度と下側加工プレートの水平方向速度との関係図。
【図７】下側加工プレートの水平方向の速度と下側駆動ローラの角度との関係を示すグラフ。
【図８】上側加工プレートと上側加圧ローラとの斜視図。
【図９】上側加工プレートと上側加圧ローラとの側面図。
【図１０】上側加工プレートの拡大側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、接合装置２０の斜視図である。接合装置２０は、燃料電池やリチウムイオン二次電池の電極を製造工程の一部として、薄膜を基材に接合する装置である。
【００１２】
接合装置２０は、図１に示されるように、上側キャタピラ１００と下側キャタピラ２００とを備える。上側キャタピラ１００は、上側誘導ローラ１０５と、上側駆動ローラ１０７と、上側加工プレート１１０と、上側ヒンジ１２０と、上側加圧ユニット１４０と、上側支持ローラ１９０とを備える。下側キャタピラ２００は、下側誘導ローラ２０５と、下側駆動ローラ２０７と、下側加工プレート２１０と、下側ヒンジ２２０と、下側加圧ユニット２４０とを備える。この他、図１には示されていない構成要素（下側支持ローラ２９０等）については後述する。
【００１３】
上側キャタピラ１００及び下側キャタピラ２００は、ほぼ対称的な構造をしているので、上側キャタピラ１００と下側キャタピラ２００とで同等な内容については、何れか一方についてのみ説明する。
【００１４】
複数の下側加工プレート２１０は、下側ヒンジ２２０を介して連結し、環状のプレート群を形成する。下側駆動ローラ２０７は、サーボモータ（図示しない）によって回転する。下側駆動ローラ２０７が回転すると、下側駆動ローラ２０７と下側ヒンジ２２０とが噛み合って、下側加工プレート２１０によって形成された環が回転する。下側誘導ローラ２０５は、下側駆動ローラ２０７よりも搬送方向上流側に配置され、下側加工プレート２１０の環に対して張力を掛けて、下側加工プレート２１０がスムーズに回転するための索輪として機能する。
【００１５】
上側キャタピラ１００は、下側キャタピラ２００に対して、鉛直方向に所定の隙間を空けて配置されている。この隙間に、ワーク（接合対象となる薄膜や基材を重ね合わせたもの）を順次、投入することによって、複数のワークが連続的に搬送される。
【００１６】
上側加圧ユニット１４０及び下側加圧ユニット２４０は、搬送されているワークを上下方向に加圧する。この加圧に加え、加熱（図２と共に後述）によって、ワークの接合が実現される。図１においては、接合前（投入前）のワークとしてワークＷ１，Ｗ２が図示され、接合後のワークとしてワークＷ３，Ｗ４が図示されている。図１は、上側加圧ユニット１４０の図示を下流側において一部、省略している。上側加圧ユニット１４０の図示が省略された部位においては、１４０に含まれる上側加圧ローラ１４１（図２，図３と共に後述）が図示されている。
【００１７】
図２は、上側キャタピラ１００の一部を拡大した斜視図である。図３は、接合装置２０の断面図であり、切断面はワークの搬送方向と直交する面である。図２，図３に示されるように、上側加圧ユニット１４０は、上側加圧ローラ１４１と、上側バネ１４３と、上側ガイド１４５と、上側圧力調整板１４７とを備える。上側加圧ユニット１４０同士の間には、上側ヒータ１５０が配置される。先述したワークの加熱は、上側ヒータ１５０の発熱によって実現される。
【００１８】
上側加圧ローラ１４１は、上側加工プレート１１０に対して上側バネ１４３によって押圧されており、上側加工プレート１１０が下流側に移動するのに連れて回転する。先述したワークの加圧は、この押圧によって実現される。上側バネ１４３による押圧は、上側圧力調整板１４７を介して実行される。
【００１９】
図２に示されるように、上側ヒンジ１２０は、ヒンジローラ１２２を備える。ヒンジローラ１２２は、上側駆動ローラ１０７と噛み合う部位である。ヒンジローラ１２２は、自由に回転できるようになっているので、上側駆動ローラ１０７との噛み合いがスムーズに実施される。
【００２０】
図３に示されるように上側バネ１４３が複数備えられ、それぞれの押圧力が独立しているため、上側加工プレート１１０による加圧が幅方向についてばらつくことが抑制される。上側ガイド１４５は、上側圧力調整板１４７の傾きを抑制するために、上側圧力調整板１４７の移動をガイドする。
【００２１】
図２，図３に示されるように、上側ヒンジ１２０は、上側加圧ローラ１４１や上側ヒータ１５０との干渉を避けるために、上側加圧ローラ１４１や上側ヒータ１５０よりも幅方向外側に配置される。上側駆動ローラ１０７についても、同様に、上側加圧ローラ１４１や上側ヒータ１５０よりも幅方向外側に配置される。
【００２２】
図４は、下側支持ローラ２９０について説明するための図である。図４に示されるように、下側支持ローラ２９０は下側駆動ローラ２０７の付近に配置される。図１においては、１つの上側支持ローラ１９０が示されているものの、図示の都合で下側支持ローラ２９０は示されていない。実際には、これら２つの支持ローラに加えて、上側誘導ローラ１０５の付近に配置された上側支持ローラと、下側誘導ローラ２０５の付近に配置された下側支持ローラとが設けられている。これらの機能は同じであるので、下側支持ローラ２９０について説明する。
【００２３】
下側支持ローラ２９０は、下側キャタピラ２００の加圧面の振動を抑制し、加圧面高さＨを安定させるためのものである。下側キャタピラ２００の加圧面高さＨとは、下側駆動ローラ２０７の回転中心から加圧面までの高さである。加圧面とは、ワークの加圧が実施される面のことであり、搬送方向の上流側から下流側に搬送される上側加工プレート２１０によって形成される面である。
【００２４】
下側支持ローラ２９０の機能を説明するために、図５を用いて比較例を説明する。この比較例は、下側支持ローラ２９０が設置されていない。図５に示されるように、比較例における加圧面高さＨは、下側誘導ローラ２０５の回転に伴って変動する。
【００２５】
比較例における加圧面高さＨは、或る１つの下側ヒンジ２２０（以下「特定ヒンジ」という）の位置によって決定される。特定ヒンジとは、次の２つの下側加工プレート２１０を接続する下側ヒンジ２２０である。１つ目の下側加工プレート２１０は、下側駆動ローラ２０７の中心よりも上に位置し、且つ、水平になっている下側加工プレート２１０のうち、最も下流側に位置する下側加工プレート２１０である。２つ目の下側加工プレート２１０は、１つ目の下側加工プレート２１０に対して、下流側に隣接する下側加工プレート２１０である。図５においては、特定ヒンジに対して符号２２０を付している。
【００２６】
図５に示されるように、下側駆動ローラ２０７の中心と特定ヒンジとを結ぶ線分が、鉛直線に対してなす角度を角度θ（−４５度≦θ≦４５度）とすると、加圧面高さＨは、ｃｏｓθの関数になる。図５（Ａ）の場合、θ＝０度なので、加圧面高さＨが最高値ａになる。図５（Ｂ）の場合、角度θの絶対値が０度よりも大きいので、加圧面高さＨが最高値ａよりも低いｂになる。図５（Ｃ）の場合、角度θが４５度なので、加圧面高さＨが最低値ｃになる。図５（Ｄ）の場合、角度θの絶対値が４５度よりも小さいので、加圧面高さＨが最低値ｃよりも高いｄになる。
【００２７】
図５に示されている加圧面高さＨの変動は、図４に示されるように、下側支持ローラ２９０によって抑制される。下側支持ローラ２９０は、加圧面高さＨが、常に図５に示された最高値ａ以上になるように、下側加工プレート２１０を支持しているからである。この支持のために、下側支持ローラ２９０は、下側ヒンジ２２０の最高位置（図４において破線で示された下側ヒンジ２２０の位置）より少なくとも数ｍｍ、高い位置に下側支持ローラ２９０を配置するのが好ましい。
【００２８】
加圧面高さＨの変動の抑制を更に効果的にするために、下側支持ローラ２９０は、下側駆動ローラ２０７の最も下流の部位から、２枚分の下側加工プレート２１０の長さを隔てて配置されることが好ましい。このようにすれば、１枚の下側加工プレート２１０が、下側駆動ローラ２０７と下側支持ローラ２９０とに同時に接触することがなくなるので、下側支持ローラ２９０を設けても、下側加工プレート２１０がスムーズに移動できる。
【００２９】
図６は、下側駆動ローラ２０７の回転速度ωと、下側加工プレート２１０の水平方向の速度Ｖｈとの関係を説明する図である。速度Ｖｈは、
Ｖｈ＝ω×ｒ×ｃｏｓθ（−４５度≦θ≦４５度）…式（１）
と表される。ｒは、下側駆動ローラ２０７の中心から、特定ヒンジまでの距離である。
【００３０】
図７は、速度Ｖｈと角度θとの関係を示すグラフである。このグラフは、式（１）による算出結果が９０度ごとに繰り返されることを示している。グラフ中の（Ａ）〜（Ｄ）は、図６の（Ａ）〜（Ｄ）に対応している。
【００３１】
本実施形態においては、回転速度ωをθの関数としてω＝Ｔ／ｃｏｓθ（Ｔは定数）となるように制御することによって、速度Ｖｈがθによらず一定（Ｖｈ＝ｒ×Ｔ）になるようにする。回転速度ωの制御は、先述したサーボモータによって実現する。このような制御を上側キャタピラ１００についても実施し、速度Ｖｈを上下で同じ値にすることによって、ワークにせん断力が発生することを抑制できる。
【００３２】
図８は、上側加工プレート１１０と上側加圧ローラ１４１との斜視図である。上側キャタピラ１００は、第１凹部１１２と、第２凹部１１４と、第１凸部１１６と、第２凸部１１８とを備える。
【００３３】
図８に示されるように、第１凹部１１２及び第２凹部１１４は、上側加工プレート１１０の搬送方向の一端に形成されている。第１凸部１１６及び第２凸部１１８は、上側加工プレート１１０の搬送方向の他端に形成されている。第１凸部１１６は、上流側に隣接する上側加工プレート１１０の第１凹部１１２に挿入される。第２凸部１１８は、上流側に隣接する上側加工プレート１１０の第２凹部１１４に挿入される。
【００３４】
図９は、上側加工プレート１１０と上側加圧ローラ１４１との側面図である。図９は、上側加工プレート１１０同士の境目が、上側加圧ローラ１４１の真下に位置する場合を示す。
【００３５】
図１０は、図９におけるＥの拡大図である。図１０に示されるように、先述したように、上側加工プレート１１０同士の境目に第１凸部１１６が存在する。これによって、上側加圧ローラ１４１が上側加工プレート１１０同士の境目に落ち込むことが回避され、上側加圧ローラ１４１の上下動が抑制される。ひいては上側加工プレート１１０の振動が抑制され、この結果、ワークの接合が安定的に実行される。
【００３６】
以上に説明した実施形態によれば、上側誘導ローラ１０５、上側駆動ローラ１０７の回転に伴う加圧面の振動が抑制される。さらに、上側加工プレート１１０同士の境目が上側加圧ローラ１４１を通過する場合に、振動の発生が抑制される。これらの効果は、下側キャタピラ２００についても同様である。
【００３７】
さらに、上側キャタピラ１００と下側キャタピラ２００とのそれぞれについて、搬送速度の変動を抑制し、且つ、上側キャタピラ１００と下側キャタピラ２００とで搬送速度をほぼ揃えることができるので、ワークを安定的に搬送できる。
【００３８】
このような効果によって、ワークを構成する枚葉部品の厚さが２００μｍ以下であっても、シワの発生が抑制され、生産性が向上する。
【００３９】
本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。
【符号の説明】
【００４０】
２０…接合装置
１００…上側キャタピラ
１０５…上側誘導ローラ
１０７…上側駆動ローラ
１１０…上側加工プレート
１１２…第１凹部
１１４…第２凹部
１１６…第１凸部
１１８…第２凸部
１２０…上側ヒンジ
１２２…ヒンジローラ
１４０…上側加圧ユニット
１４１…上側加圧ローラ
１４３…上側バネ
１４５…上側ガイド
１４７…上側圧力調整板
１５０…上側ヒータ
１９０…上側支持ローラ
２００…下側キャタピラ
２０５…下側誘導ローラ
２０７…下側駆動ローラ
２１０…下側加工プレート
２２０…下側ヒンジ
２４０…下側加圧ユニット
２４１…下側加圧ローラ
２４３…下側バネ
２４５…下側ガイド
２４７…下側圧力調整板
２９０…下側支持ローラ
Ｗ１…ワーク
Ｗ２…ワーク
Ｗ３…ワーク
Ｗ４…ワーク
【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】
2015107517.tif 000010
【図９】
2015107517.tif 000011
【図１０】
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