層疊裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種層疊裝置，該層疊裝置具有：拾取單元，其包括多個(gè)吸附單元，該多個(gè)吸附單元依次通過沿第1方向等間隔地配置的第1位置、第2位置、第3位置和第4位置，該第1方向是沿著圓周的方向；驅(qū)動(dòng)單元，其用于使多個(gè)吸附單元的各吸附單元依次移動(dòng)到第1位置、第2位置、第3位置和第4位置并使該多個(gè)吸附單元的各吸附單元在這些位置進(jìn)行上下移動(dòng)的動(dòng)作。驅(qū)動(dòng)單元使吸附單元在第1位置、第2位置和第3位置以分別拾取第1電極片材、隔膜和第2電極片材的方式上下移動(dòng)，并且使吸附單元在第4位置以層疊隔膜的方式上下移動(dòng)，在第4位置以層疊第2電極片材的方式上下移動(dòng)，在第2位置以拾取隔膜的方式上下移動(dòng)，在第4位置以層疊隔膜的方式上下移動(dòng)，進(jìn)一步，在第4位置以層疊第1電極片材的方式上下移動(dòng)。
【專利說明】
層疊裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)具有正極片材、負(fù)極片材和隔膜的層疊體進(jìn)行制造的裝置以及使用該裝置的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在日本特許公開2008-282756號(hào)公報(bào)文獻(xiàn)I中記載有提供一種由于幾乎不會(huì)混入灰塵、涂敷粉末而提聞制造成品率并且制造效率也較聞的層置構(gòu)造電池的層置體的制造方法以及制造裝置。在該文獻(xiàn)I的層疊構(gòu)造電池的制造裝置中，作為吸附裝置的吸盤構(gòu)成為并不直接吸附負(fù)極箔和正極箔而是必定隔著隔膜地吸附負(fù)極箔和正極箔并對(duì)它們進(jìn)行輸送。另外，通過將各吸盤固定于能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)、往復(fù)擺動(dòng)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的輸送裝卸器(日文> K 7 )，來減少為了驅(qū)動(dòng)吸盤在隔膜供給臺(tái)、負(fù)極箔供給臺(tái)、正極箔供給臺(tái)和層疊臺(tái)各臺(tái)之間移動(dòng)所需要的驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)量，使需要防塵處理的部位的數(shù)量減少，可能的話減少到一處。在該情況下，各吸盤的移動(dòng)路徑為圓周狀、圓弧狀或直線狀，因此各臺(tái)沿著該移動(dòng)路徑配置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]用于鋰電池等的電極體(層疊體)是通過使多個(gè)正極板(正極片材、正極箔)和多個(gè)負(fù)極板(負(fù)極片材、負(fù)極箔)以隔著隔膜的方式層疊來進(jìn)行制造的。因此，尋求能夠分別對(duì)隔膜、正極片材和負(fù)極片材單獨(dú)拾取并且能夠高精度地層疊正極板、負(fù)極板和隔膜的裝置。在日本特許公開2008-282756號(hào)公報(bào)的制造裝置中，吸盤不直接吸附負(fù)極箔和正極箔，而是必定隔著隔膜地吸附負(fù)極箔和正極箔。因此，無法對(duì)使用透氣性較小的隔膜的電極體進(jìn)行制造。
[0004]本發(fā)明的一技術(shù)方案是一種層疊裝置，該層疊裝置具有:拾取單元，其包括多個(gè)吸附單元，該多個(gè)吸附單元依次通過沿第I方向等間隔地配置的第I位置、第2位置、第3位置和第4位置，該第I方向是沿著圓周的方向?’第I供給單元，其用于向第I位置供給第I電極片材；第2供給單元，其用于向第2位置供給片狀的隔膜；第3供給單元，其用于向第3位置供給第2電極片材；排出單元，其用于自第4位置排出層疊體，該層疊體是第I電極片材和第2電極片材以隔著隔膜的方式交替層疊而成的；驅(qū)動(dòng)單元，其用于使多個(gè)吸附單元的各吸附單元依次移動(dòng)到第I位置、第2位置、第3位置和第4位置并使該多個(gè)吸附單元的各吸附單元在這些位置進(jìn)行上下移動(dòng)的動(dòng)作。驅(qū)動(dòng)單元使吸附單元進(jìn)行包括以下動(dòng)作的上下移動(dòng)的動(dòng)作。
[0005]第I動(dòng)作，其使到達(dá)第I位置、第2位置和第3位置的吸附單元以分別拾取第I電極片材、隔膜和第2電極片材的方式上下移動(dòng)，并且使到達(dá)第4位置的吸附單元以層疊隔膜的方式上下移動(dòng)。
[0006]第2動(dòng)作，其使到達(dá)第4位置的吸附單元以層疊第2電極片材的方式上下移動(dòng)。
[0007]第3動(dòng)作，其使到達(dá)第2位置的吸附單元以拾取隔膜的方式上下移動(dòng)，并且使到達(dá)第4位置的吸附單元以層疊隔膜的方式上下移動(dòng)。
[0008]第4動(dòng)作，其使到達(dá)第4位置的吸附單元以層疊第I電極片材的方式上下移動(dòng)。
[0009]在該層疊裝置中，能夠利用不同的吸附單元輸送隔膜、第I電極片材和第2電極片材，并將第2電極片材、隔膜、第I電極片材和隔膜依次層疊在第4位置。因而，能夠?qū)κ褂猛笟庑暂^小的隔膜的層疊體進(jìn)行制造。而且，拾取單元僅沿第I方向旋轉(zhuǎn)即可，沒有必要反轉(zhuǎn)。另外，在第I動(dòng)作和第3動(dòng)作中，通過在第4位置處層疊隔膜并且在第2位置處拾取隔膜，能夠反復(fù)且連續(xù)地繼續(xù)進(jìn)行使第I電極片材和第2電極片材以隔著隔膜的方式層疊的動(dòng)作。因此，能夠使用結(jié)構(gòu)簡單的層疊裝置較高速地制造層疊體。
[0010]第I位置、第2位置、第3位置和第4位置能夠以90度的角度間隔配置，能夠?qū)⑹叭卧奈絾卧O(shè)在四周。第I位置、第2位置、第3位置和第4位置也可以以45度的角度間隔或者45度以下的角度間隔配置。
[0011]本發(fā)明的另一技術(shù)方案是一種方法，該方法包括這樣的工序、即:利用層疊裝置使第I電極片材和第2電極片材以隔著片狀的隔膜的方式進(jìn)行層疊的層疊工序。該方法可以是層疊裝置的控制方法，也可以是層疊體、即電極組裝體的制造方法，還可以是包括電極組裝體的電池、例如鋰電池等二次電池、燃料電池等電池的制造方法。
[0012]層疊裝置具有多個(gè)吸附單元，該多個(gè)吸附單元依次通過沿第I方向等間隔地配置的多個(gè)位置、即欲被供給第I電極片材的第I位置、欲被供給片狀的隔膜的第2位置、欲被供給第2電極片材的第3位置以及供第I電極片材和第2電極片材以隔著隔膜的方式層疊的第4位置，該第I方向是沿著圓周的方向。本方法的層疊工序包括以下的工序。
[0013]1.使到達(dá)第I位置、第2位置和第3位置的吸附單元以分別拾取第I電極片材、隔膜和第2電極片材的方式上下移動(dòng)并且使到達(dá)第4位置的吸附單元以層疊隔膜的方式上下移動(dòng)的工序。
[0014]2.使多個(gè)吸附單元沿第I方向旋轉(zhuǎn)，使到達(dá)第4位置的吸附單元以層疊第2電極片材的方式上下移動(dòng)的工序。
[0015]3.使多個(gè)吸附單元沿第I方向旋轉(zhuǎn)，使到達(dá)第2位置的吸附單元以拾取隔膜的方式上下移動(dòng)并且使到達(dá)第4位置的吸附單元以層疊隔膜的方式上下移動(dòng)的工序。
[0016]4.使多個(gè)吸附單元沿第I方向旋轉(zhuǎn)，使到達(dá)第4位置的吸附單元以層疊第I電極片材的方式上下移動(dòng)的工序。
[0017]期望的是，驅(qū)動(dòng)單元包括--第I驅(qū)動(dòng)單元，其用于驅(qū)動(dòng)拾取單元旋轉(zhuǎn)；第2驅(qū)動(dòng)單元，其用于使拾取單元上下移動(dòng)；第3驅(qū)動(dòng)單元，其用于使各吸附單元上下移動(dòng)。期望的是，層疊裝置還具有控制單元，該控制單元在利用第2驅(qū)動(dòng)單元使拾取單元上下移動(dòng)的同時(shí)，利用第3驅(qū)動(dòng)單元在第I動(dòng)作、第2動(dòng)作、第3動(dòng)作和第4動(dòng)作中使各吸附單元上下移動(dòng)。
[0018]另外，在方法中，期望的是，上述第I步驟?第4步驟的各步驟包括:借助拾取單元使多個(gè)吸附單元同時(shí)地上下移動(dòng)的工序；與該同時(shí)地上下移動(dòng)的工序同步地使進(jìn)行拾取和層疊的吸附單元分別獨(dú)立地上下移動(dòng)的工序。
[0019]在各動(dòng)作和工序中，在欲使吸附單元下降直到該吸附單元能拾取或能層疊隔膜、第I電極片材和第2電極片材為止時(shí)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)第2驅(qū)動(dòng)單元和第3驅(qū)動(dòng)單元，由此能夠縮短吸附單元上下移動(dòng)的時(shí)間。另外，對(duì)于沒有必要下降至能拾取或能層疊的位置的吸附單元，即使利用第2驅(qū)動(dòng)單元使拾取單元下降，也能夠通過不驅(qū)動(dòng)第3驅(qū)動(dòng)單元來應(yīng)對(duì)。
[0020]此外，優(yōu)選層疊裝置還具有:第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其用于向第I位置供給第I電極片材；第2旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其用于向第2位置供給隔膜；第3旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其用于向第3位置供給第2電極片材；第4旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其用于自第4位置輸出層疊體。通過借助旋轉(zhuǎn)臺(tái)能夠?qū)㈦姌O片材和隔膜順利地供給到各位置，需要進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)(日文:7 9 O >卜)的電極片材和隔膜能夠在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上調(diào)準(zhǔn)。
[0021]本發(fā)明的方法包括層疊裝置的控制方法。該控制方法能夠存儲(chǔ)在具有CPU和存儲(chǔ)器等計(jì)算機(jī)資源的計(jì)算機(jī)中、或者該控制方法能夠作為使計(jì)算機(jī)動(dòng)作的程序(程序產(chǎn)品)而存儲(chǔ)在適當(dāng)?shù)拿襟w(CD-ROM等)中而進(jìn)行提供。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是表示層疊裝置的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0023]圖2是表示進(jìn)行層疊的過程的圖。
[0024]圖3是表示拾取單元上升后的狀態(tài)(圖3的(a))和下降后的狀態(tài)(圖3的(b))的圖。
[0025]圖4是表示層疊裝置的處理的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1中利用俯視圖表示用于制造鋰離子電池用的電極體(層疊體)的層疊裝置的一例的概略結(jié)構(gòu)。該層疊裝置I通過將正極片材61、負(fù)極片材62和片狀的隔膜65層疊來制造層疊體(電極組裝體、單電池)60。
[0027]層疊裝置I具有底板2和設(shè)置在底板2的大致中央的拾取單元(裝卸器、分度裝卸器)50。拾取單元50包括以90度的角度間隔配置在四周的吸附單元(吸頭、吸盤)HA、HB、HC、HD,上述吸附單元HA?HD分別依次通過第I位置P1、第2位置P2、第3位置P3和第4位置P4并在規(guī)定定時(shí)拾取正極片材61、隔膜65和負(fù)極片材62中的任一者。
[0028]第I位置P1、第2位置P2、第3位置P3和第4位置P4沿著單點(diǎn)劃線所示的假想圓周Cl以等間隔、在本例中以90度的角度間隔配置，拾取單元50以多個(gè)吸附單元HA?HD繞逆時(shí)針依次通過第I位置Pl?第4位置P4的方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0029]層疊裝置I具有:第I供給單元100，其用于向底板2的第I位置Pl供給第I電極片材(正極片材、正極板)61 ;第2供給單元200，其用于向第2位置P2供給片狀的隔膜(隔膜)65 ;第2供給單元300，其用于向第3位置P3供給第2電極片材(負(fù)極片材、負(fù)極板)62 ;排出單兀400,其用于自第4位置P4輸出由正極片材61、隔膜65和負(fù)極片材62層疊而成的層疊體60。上述第I供給單元100、第2供給單元200、第3供給單元300和排出單元400沿逆時(shí)針方向依次以90度的間隔配置。
[0030]第I供給單元100包括第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)10和用于向第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)10供給正極片材61的正極片材供給單元110。第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)10以180度為單位(180度的角度間隔)旋轉(zhuǎn)，在接收位置Pll與第I位置Pl之間動(dòng)作。第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)10用于將由正極片材供給單元110供給到接收位置Pll的正極片材61輸送到第I位置P1。第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)10包括:兩個(gè)托盤13，其配置在中心對(duì)稱(日文:2回対稱)的位置(180度的位置)；驅(qū)動(dòng)單元12，其用于驅(qū)動(dòng)第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)10沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；照相機(jī)14，其用于確認(rèn)在接收位置Pll處供給到托盤13的正極片材61的姿勢(方位)；ΧΥΘ臺(tái)15，其用于在第I位置Pl移動(dòng)托盤13，以調(diào)整正極片材61的對(duì)準(zhǔn)。第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)10的旋轉(zhuǎn)方向也可以為順時(shí)針方向。以下的各旋轉(zhuǎn)臺(tái)也是同樣的。
[0031]正極片材供給單元110具有送料器105，該送料器105用于自收納有多個(gè)正極片材61的收納盒120將正極片材61逐片取出而供給到接收位置Pll處的托盤13。作為送料器105的一例，包括用于吸附并輸送正極片材61的臂102以及用于驅(qū)動(dòng)臂102的致動(dòng)器103。
[0032]第2供給單元200包括第2旋轉(zhuǎn)臺(tái)20和用于向第2旋轉(zhuǎn)臺(tái)20供給隔膜65的隔膜供給單元210。第2旋轉(zhuǎn)臺(tái)20旋轉(zhuǎn)180度，將自隔膜供給單元210供給到接收位置Ρ12的隔膜65輸送到第2位置Ρ2。第2旋轉(zhuǎn)臺(tái)20包括配置在中心對(duì)稱的位置(180度的位置)的兩個(gè)托盤23以及用于驅(qū)動(dòng)第2旋轉(zhuǎn)臺(tái)20沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置22。
[0033]隔膜供給單元210包括:卷狀的隔膜211 ;刀具212，其用于自卷狀的隔膜211拉出規(guī)定長度的隔膜并將該隔膜211切割成規(guī)定尺寸的片狀；送料器205，其用于將切割出的隔膜65逐片供給到接收位置Ρ12處的托盤23。作為送料器205的一例，包括用于吸附并輸送隔膜65的臂202以及用于驅(qū)動(dòng)臂202的致動(dòng)器203。
[0034]第3供給單元300包括第3旋轉(zhuǎn)臺(tái)30和用于向第3旋轉(zhuǎn)臺(tái)30供給負(fù)極片材62的負(fù)極片材供給單元310。第3旋轉(zhuǎn)臺(tái)30旋轉(zhuǎn)180度，將自負(fù)極片材供給單元310供給到接收位置Ρ13的負(fù)極片材62輸送到第3位置Ρ3。對(duì)于第3旋轉(zhuǎn)臺(tái)30和負(fù)極片材供給單元310的結(jié)構(gòu)，除了被輸送對(duì)象為來自收納有多個(gè)負(fù)極片材62的收納盒320的負(fù)極片材62以夕卜，其他的結(jié)構(gòu)分別與第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)10和正極片材供給單元110相同。因此，標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略說明。
[0035]排出單元400包括第4旋轉(zhuǎn)臺(tái)40和用于自第4旋轉(zhuǎn)臺(tái)40捆束層疊體60并將該捆束的層疊體60收納于儲(chǔ)料器的卸載單元410。第4旋轉(zhuǎn)臺(tái)40旋轉(zhuǎn)180度，將在第4位置Ρ4層疊的層疊體60輸送到卸載位置Ρ14。第4旋轉(zhuǎn)臺(tái)40包括:兩個(gè)托盤43，其配置在中心對(duì)稱的位置(180度的位置)；驅(qū)動(dòng)裝置42，其用于驅(qū)動(dòng)第4旋轉(zhuǎn)臺(tái)40旋轉(zhuǎn)；保持件(止動(dòng)件)45，其用于臨時(shí)保持層疊在各托盤43上的層疊體60 (正極片材61、負(fù)極片材62和隔膜65);工作缸46，其用于在卸載位置Ρ14頂起層疊體60并將該層疊體60交接給卸載單元410。作為保持件45的一例，具有用于自上方按壓層疊體60的四角或靠近四角的部位的爪。
[0036]卸載單元410包括:包裝單元420，其用于對(duì)卸載下來的層疊體60進(jìn)行包裝；送料器405，其用于自卸載位置Ρ14向包裝單元420輸送層疊體60。作為送料器405的一例，包括用于自下方支承由工作缸46頂起的層疊體60并對(duì)該層疊體60進(jìn)行輸送的臂402以及用于驅(qū)動(dòng)臂402的致動(dòng)器403。包裝單元420用于利用適當(dāng)?shù)牟牧稀⒗缗c隔膜相同的材料卷繞層疊體60的周圍來對(duì)該層疊體60進(jìn)行包裝，之后將層疊體60收納于收納盒等輸送用的容器。
[0037]用于支承吸頭HA?HD的拾取單元50包括以90度的角度間隔向四周延伸的4根臂51a、51b、51c、51d。吸頭HA、HB、HC、HD分別安裝于各臂51a?51d的頂端部，與拾取單元50( S卩、臂51a?51d) —同沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)。吸頭HA、HB、HC、HD構(gòu)成為、吸頭內(nèi)部利用未圖示的真空泵而成為負(fù)壓，用于吸附并保持片狀的構(gòu)件，并且能夠通過使吸頭內(nèi)部成為大氣壓或者對(duì)吸頭內(nèi)部加壓來釋放(放出)被吸引保持(吸附保持)的片狀的構(gòu)件。
[0038]層疊裝置I包括用于使吸頭HA、HB、HC、HD沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)并使吸頭HA、HB、HC、HD上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元57。驅(qū)動(dòng)單元57包括--第I驅(qū)動(dòng)單元55，其用于驅(qū)動(dòng)與臂51a?51d成為一體的拾取單元50沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；第2驅(qū)動(dòng)單元56，其用于驅(qū)動(dòng)拾取單元50一體地在上下方向上移動(dòng)高度Wl ;獨(dú)立工作缸(第3驅(qū)動(dòng)單元)52a、52b、52c、52d，其以使各吸頭HA、HB、HC、HD相對(duì)于各臂51a?51d在上下方向上移動(dòng)高度W2的方式支承各吸頭HA、HB、HC、HD。第I驅(qū)動(dòng)單元55的一例為電動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用致動(dòng)器。第2驅(qū)動(dòng)單元56的一例為氣缸等線性驅(qū)動(dòng)型致動(dòng)器。
[0039]層疊裝置I還包括用于對(duì)拾取單元50的各吸頭HA?HD、獨(dú)立工作缸52a?52d、單元驅(qū)動(dòng)裝置55以及單元工作缸56等進(jìn)行控制的控制單元500。
[0040]控制單元500包括:第I功能(功能單元)501，其利用第I驅(qū)動(dòng)單元55使拾取單元50沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，并使各吸頭HA?HD在各第I位置Pl?第4位置P4的位置處暫時(shí)停止；第2功能(功能單元)502，其利用第2驅(qū)動(dòng)單元56使拾取單元50上下移動(dòng)；第3功能(功能單元)503，其利用獨(dú)立工作缸52a?52d使各吸附單元HA?HD獨(dú)立地上下移動(dòng)；動(dòng)作控制單元505，其根據(jù)上述的功能、利用驅(qū)動(dòng)單元57反復(fù)進(jìn)行以下的各動(dòng)作。
[0041]第I動(dòng)作:使到達(dá)第I位置P1、第2位置P2和第3位置P3的吸附單元、例如吸附單元HA?HC以分別拾取正極片材61、隔膜65和負(fù)極片材62的方式上下移動(dòng)，并且使到達(dá)第4位置P4的吸附單元HD以層疊隔膜65的方式上下移動(dòng)。
[0042]第2動(dòng)作:使到達(dá)第4位置P4的吸附單元HC以層疊負(fù)極片材62的方式上下移動(dòng)。
[0043]第3動(dòng)作:使到達(dá)第2位置P2的吸附單元HD以拾取隔膜65的方式上下移動(dòng)，并且使到達(dá)第4位置P4的吸附單元HB以層疊隔膜65的方式上下移動(dòng)。
[0044]第4動(dòng)作:使到達(dá)第4位置P4的吸附單元HA以層疊第I電極片材的方式上下移動(dòng)。
[0045]第2功能502以在吸頭HA?HD到達(dá)第I位置Pl?第4位置P4中的任一位置時(shí)吸頭HA?HD位于最低高度(日文:最下 > ? )的方式控制第2驅(qū)動(dòng)單元56。第2功能502也可以在將利用第I驅(qū)動(dòng)單元55使拾取單元50旋轉(zhuǎn)的期間也算在內(nèi)的期間使拾取單元50上下移動(dòng)，也可以在拾取單元50在各位置暫時(shí)停止的期間使拾取單元50上下移動(dòng)。
[0046]第3功能503使在上述的各動(dòng)作中進(jìn)行拾取或者在第4位置P4進(jìn)行層疊的吸頭HA?HD分別獨(dú)立地上下移動(dòng)。第3功能503也可以在將利用第I驅(qū)動(dòng)單元55使拾取單元50旋轉(zhuǎn)的期間也算在內(nèi)的期間使吸頭HA?HD分別獨(dú)立地上下移動(dòng)，也可以在拾取單元50在各位置暫時(shí)停止的期間使吸頭HA?HD分別獨(dú)立地上下移動(dòng)。第3功能503通過與第2功能502協(xié)調(diào)或同步地使吸頭HA?HD分別獨(dú)立地上下移動(dòng)，能夠縮短為了使吸頭HA?HD上下移動(dòng)所需要的時(shí)間。
[0047]正極片材61的一例為構(gòu)成鋰電池用的層疊體60的正極片材(正極板、正極層)61，其是通過這樣得到的、即:將正極活性材料涂敷于鋁箔等金屬箔的兩面、使其干燥，并在軋制后將其切割成規(guī)定大小。負(fù)極片材62的一例是通過這樣得到的、即:將負(fù)極活性材料涂敷于鎳箔或銅箔等金屬箔的兩面、使其干燥，并在軋制后將其切割成規(guī)定大小。正極片材61或負(fù)極片材62并不限定于鋰電池用，也可以用于其他類型的電池，還可以用于燃料電池用的電極體。
[0048]隔膜65的一例用于防止上述的正極片材61與負(fù)極片材62之間發(fā)生短路，也可以具有保持電解液的功能。隔膜65是由例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烴等構(gòu)成的微多孔性膜，還具有這樣的功能:在過電流流動(dòng)時(shí)，膜的空孔因過電流放熱而閉塞，從而阻斷電流。隔膜65并不僅限定于聚烯烴等的單層膜，也可以使用由聚乙烯層夾持聚丙烯層的三層構(gòu)造、將聚烯烴微多孔膜和有機(jī)無紡布等層疊而成的構(gòu)造。
[0049]圖2更詳細(xì)地圖示了在層疊裝置I中一邊使拾取單元50沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)一邊在第4位置P4處制造層疊體60時(shí)的動(dòng)作。在圖2中，參照第I位置Pl與吸頭HA在逆時(shí)針方向上所成的角度Θ說明利用層疊裝置I制造層疊體60的過程。圖2中的上側(cè)的COME欄表示各吸頭HA?HD到達(dá)的狀態(tài)，圖2中的下側(cè)的DOWN欄表示各吸頭HA?HD在到達(dá)后進(jìn)行的動(dòng)作。
[0050]第I動(dòng)作(狀態(tài)SI)
[0051]在角度Θ為零、即吸頭HA位于第I位置Pl的狀態(tài)SI下，利用第2驅(qū)動(dòng)單元(單元工作缸)56和獨(dú)立工作缸52a?52d使吸頭HA?HD全部下降(第I動(dòng)作的DOWN，其中，在附圖中下降的吸頭利用雙重圓表示)，并進(jìn)行吸附和放出。在第I位置Pl處，吸頭HA吸附正極片材61，在第2位置P2處，吸頭HB吸附隔膜65，在第3位置P3處，吸頭HC吸附負(fù)極片材62。在第4位置P4處，吸頭HD所吸附的隔膜65被放出，并在之前層疊的電極和隔膜65上進(jìn)一步層疊隔膜65，來制造層疊體60。
[0052]第2動(dòng)作(狀態(tài)S2)
[0053]在第I動(dòng)作中使吸頭HA?HD上升之后，若利用第I驅(qū)動(dòng)單元55使拾取單元50沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)90度，則吸頭HA自第I位置Pl到達(dá)第2位置P2(狀態(tài)S2、第2動(dòng)作的COME)。角度Θ變?yōu)?0度。在第2動(dòng)作中，利用獨(dú)立工作缸52c僅使到達(dá)第4位置P4的吸頭HC下降(第2動(dòng)作的DOWN)。吸頭HC所吸附的負(fù)極片材(第2電極片材)62被放出，層疊在隔膜65上。
[0054]圖3圖示了拾取單元50上下(升降)的狀態(tài)。圖3的(a)、(b)將拾取單元50進(jìn)行第2動(dòng)作時(shí)的狀態(tài)提取出來進(jìn)行了圖示。在圖3的(a)中，拾取單元的臂51a、51c在上升了的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)。觀察吸頭HC，可以看出在第4位置P4吸頭HC與層疊的層疊體60之間確保有距離W0，從而能夠防止吸頭HC與層疊體60發(fā)生干涉。
[0055]圖3的(b)表示吸頭HA和HC下降了的狀態(tài)。利用第2驅(qū)動(dòng)單元56使吸頭HA、HC與拾取單元50 —起下降距離Wl。與此同時(shí)，利用獨(dú)立工作缸52c僅使吸頭HC再下降距離W2。因而，吸頭HC下降了距離Wl與距離W2之和的距離W0。通過在利用第2驅(qū)動(dòng)單元56使拾取單元50整體下降的同時(shí)，利用獨(dú)立工作缸52c使吸頭HC單獨(dú)下降，能夠在短時(shí)間內(nèi)使吸頭HC位于規(guī)定高度。另外，通過不使另一獨(dú)立工作缸52a進(jìn)行動(dòng)作，從而即使拾取單元50整體下降，也能夠防止吸頭HA在該情況下下降到第2位置P2處的托盤23。
[0056]第3功能503也可以具有這樣的功能:根據(jù)在第4位置P4處層疊的層疊體60的厚度，控制獨(dú)立工作缸52a?52d的升降距離W2。在第2驅(qū)動(dòng)單元56的升降距離Wl保持恒定的狀態(tài)下，能夠結(jié)合在第4位置P4處層疊(制造)的層疊體60的高度控制各吸頭HA?HD的下降距離。第3功能503還可以具有這樣的功能:在其他的位置Pl?P3處，單獨(dú)控制或調(diào)整獨(dú)立工作缸52a?52d的升降距離W2，使各吸頭HA?HD到達(dá)托盤13或托盤23。也可以利用光學(xué)傳感器等檢測并自動(dòng)調(diào)整各吸頭HA?HD的吸附所需要的或者適合吸附的下降距離。也可以在第4位置P4處的托盤43安裝升降裝置，在托盤43側(cè)控制層疊體60的最上部的相對(duì)高度。能夠?qū)ⅹ?dú)立工作缸52a?52d的升降距離W2保持恒定。
[0057]第3動(dòng)作(狀態(tài)S3)
[0058]返回到圖2，在第2動(dòng)作中，吸頭HC上升，利用第I驅(qū)動(dòng)單元55使拾取單元50沿逆時(shí)針方向再回轉(zhuǎn)90度，則吸頭HA自第2位置P2到達(dá)第3位置P3(狀態(tài)S3、第3動(dòng)作的COME)。吸頭HA自第I位置Pl移動(dòng)的角度Θ為180度。在第3動(dòng)作中，利用獨(dú)立工作缸52b、52d使到達(dá)第4位置P4的吸頭HB和到達(dá)第2位置P2的吸頭HD下降(第3動(dòng)作的DOWN)。吸頭HB所吸附的隔膜65被放出而在層疊體60的電極上層疊隔膜65。同時(shí)，吸頭HD在第2位置P2處吸附隔膜65。
[0059]第4動(dòng)作(狀態(tài)S4)
[0060]在第3動(dòng)作中，吸頭HB、HD上升，利用第I驅(qū)動(dòng)單元55使拾取單元50沿逆時(shí)針方向再回轉(zhuǎn)90度，則吸頭HA自第3位置P3到達(dá)第4位置P4(狀態(tài)S4、第4動(dòng)作的COME)。吸頭HA自第I位置Pl移動(dòng)的角度Θ為270度。在第4動(dòng)作中，利用獨(dú)立工作缸52a僅使到達(dá)第4位置P4的吸頭HA下降(第4動(dòng)作的DOWN)。吸頭HA所吸附的正極片材61被放出，在隔膜65上層疊正極片材61。
[0061]在第4動(dòng)作中，吸頭HA上升，利用第I驅(qū)動(dòng)單元55使拾取單元50沿逆時(shí)針方向再回轉(zhuǎn)90度，則返回到上述的第I動(dòng)作。在第I動(dòng)作中，在第3動(dòng)作中拾取的隔膜65在第4位置P4處層疊在正極片材61上。像這樣，通過使拾取單元50沿逆時(shí)針方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，反復(fù)進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的第I動(dòng)作?第4動(dòng)作，從而在第4位置P4處負(fù)極片材62、隔膜65、正極片材61和隔膜65反復(fù)層疊規(guī)定次數(shù)，從而制造層疊體(電極組裝體)60。
[0062]另外，在層疊體60的制造開始時(shí)以及制造結(jié)束時(shí)，在層疊電極片材之前先層疊隔膜65，或者最后層疊隔膜65，或者最后層疊負(fù)極片材62這樣的情況下，能夠增加如下步驟:自第2位置P2吸附隔膜65并將隔膜65輸送到第4位置P4的步驟，或者自第3位置P3吸附負(fù)極片材62并將負(fù)極片材62輸送到第4位置P4的步驟。
[0063]圖4圖示了包括工序80的方法，工序80是利用層疊裝置I使正極片材61和負(fù)極片材62以隔著片狀的隔膜65的方式層疊的工序。該方法可以是層疊裝置I的控制方法，也可以是制造層疊體(電極組裝體)60的方法。能夠通過將電極組裝體60與電解液一起收納于殼體內(nèi)，來制造并提供電池、例如鋰電池。
[0064]在步驟81中，在利用第I功能501使拾取單元50旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度、在本例中為90度時(shí)，第2功能502利用第2驅(qū)動(dòng)單元56使拾取單元50下降。在步驟82中，若動(dòng)作控制單元505判斷為吸頭HA?HD的位置處于第I動(dòng)作的位置，則在步驟83中，第3功能503利用全部的獨(dú)立工作缸52a?52d使吸頭HA?HD下降。吸頭(吸附單元)HA在第I位置Pl處拾取正極片材61，吸頭(吸附單元)HB在第2位置P2處拾取隔膜65，吸頭(吸附單元)HC在第3位置P3處拾取負(fù)極片材62。吸頭HD在第4位置P4處放出隔膜65，進(jìn)行層疊體60的層疊(制造)。
[0065]在步驟83中，正極片材61、隔膜65和負(fù)極片材62分別在第I位置P1、第2位置P2和第3位置P3被拾取并被消耗。因而，第I供給單元100、第2供給單元200和第3供給單元300在進(jìn)行了第I動(dòng)作后的接下來的定時(shí)分別使第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)10、第2旋轉(zhuǎn)臺(tái)20和第3旋轉(zhuǎn)臺(tái)30旋轉(zhuǎn)半周。由此，以能夠在第I位置Pl拾取正極片材61、在第2位置P2拾取隔膜65、在第3位置P3拾取負(fù)極片材62的狀態(tài)做好準(zhǔn)備。
[0066]在步驟84中，若動(dòng)作控制單元505判斷為吸頭HA?HD的位置處于第2動(dòng)作的位置，則在步驟85中，第3功能503利用獨(dú)立工作缸52c使吸頭HC下降，將保持于吸頭HC的負(fù)極片材62層疊于第4位置P4。
[0067]在步驟86中，若動(dòng)作控制單元505判斷為吸頭HA?HD的位置處于第3動(dòng)作的位置，則在步驟87中，第3功能503利用獨(dú)立工作缸52b、52d使吸頭HB、HD下降，將保持于吸頭HB的隔膜65在第4位置P4處進(jìn)行層疊，在第2位置P2處吸頭HD拾取隔膜65。
[0068]在步驟87中，在第2位置P2處隔膜65被消耗。因而，在進(jìn)行了第3動(dòng)作的接下來的定時(shí)，第2供給單元200使第2旋轉(zhuǎn)臺(tái)20旋轉(zhuǎn)半周，以能夠在第2位置P2拾取隔膜65的狀態(tài)做好準(zhǔn)備。
[0069]在步驟88中，若動(dòng)作控制單元505判斷為吸頭HA?HD的位置處于第4動(dòng)作的位置，則在步驟89中，第3功能503利用獨(dú)立工作缸52a使吸頭HA下降，將保持于吸頭HA的正極片材61在第4位置P4處進(jìn)行層疊。
[0070]在步驟90中，若動(dòng)作控制單元505判斷為層疊體60的狀態(tài)為在第4位置P4重新開始層疊體60的層疊的狀態(tài)，則在步驟91中，第3功能503使獨(dú)立工作缸52a?50d中的適當(dāng)?shù)莫?dú)立工作缸運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，若最初在第4位置P4層疊隔膜65，則在步驟91中，利用任一吸頭吸附隔膜65并將隔膜65配置在第4位置P4。
[0071 ] 在步驟92中，若判斷為在第4位置P4處正極片材61、隔膜65和負(fù)極片材62層疊了規(guī)定次數(shù)(片數(shù))而制造出層疊體60，則進(jìn)行最終處理。例如，若在最后在第4位置P4處層疊隔膜65，則在步驟92中，利用任一吸頭將隔膜65層疊在第4位置P4。排出單元400在接下來的定時(shí)使第4旋轉(zhuǎn)臺(tái)40旋轉(zhuǎn)半周，將第4位置P4處的層疊體60移動(dòng)到卸載位置P14處。在第4位置P4準(zhǔn)備下一個(gè)托盤，開始下一個(gè)層疊體60的制造。
[0072]進(jìn)行上述的任一處理，在下降了的吸頭HA?HD上升到原來的高度時(shí)，在步驟93中，第I功能501利用第I驅(qū)動(dòng)單元55使拾取單元50沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度。通過反復(fù)進(jìn)行上述的處理，能夠一個(gè)接一個(gè)地在第4位置P4處制造層疊體60。每當(dāng)在第4位置P4制造出層疊體60時(shí)，排出單元400便將該制造出的層疊體60排出，以能夠在第4位置P4制造下一個(gè)層疊體60。
[0073]另外，在上述的層疊裝置I中，第I位置P1、第2位置P2、第3位置P3和第4位置P4以90度的角度間隔設(shè)置，但也能夠使上述的位置以45度的角度間隔設(shè)置，或者以30度的角度間隔設(shè)置，或者以間隔更小角度的方式設(shè)置，也能夠以同時(shí)進(jìn)行的方式制造多個(gè)層疊體60。
[0074]另外，在上述的層疊裝置I中，使拾取單元50沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，但也可以沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，也可以將第I位置Pl?第4位置P4沿順時(shí)針方向配置。旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)方向也可以為相反方向。另外，在上述中，以利用層疊裝置I制造鋰離子電池用電極體(層疊體)60為例進(jìn)行了說明，但并不限定于鋰離子電池，層疊裝置I能夠良好地應(yīng)用于包括層疊型的電極體的電池的制造。
【權(quán)利要求】
1.一種層疊裝置，其中， 該層疊裝置具有: 拾取單元，其包括多個(gè)吸附單元，該多個(gè)吸附單元依次通過沿第I方向等間隔地配置的第I位置、第2位置、第3位置和第4位置，該第I方向是沿著圓周的方向， 第I供給單元，其用于向上述第I位置供給第I電極片材； 第2供給單元，其用于向上述第2位置供給片狀的隔膜； 第3供給單元，其用于向上述第3位置供給第2電極片材； 排出單元，其用于自上述第4位置排出層疊體，該層疊體是第I電極片材和第2電極片材以隔著隔膜的方式交替層疊而成的； 驅(qū)動(dòng)單元，其用于使上述多個(gè)吸附單元的各吸附單元依次移動(dòng)到上述第I位置、上述第2位置、上述第3位置和上述第4位置并使該多個(gè)吸附單元的各吸附單元在這些位置進(jìn)行上下移動(dòng)的動(dòng)作， 上述上下移動(dòng)的動(dòng)作包括: 第I動(dòng)作，其使到達(dá)上述第I位置、上述第2位置和上述第3位置的吸附單元以分別拾取第I電極片材、隔膜和第2電極片材的方式上下移動(dòng)，并且使到達(dá)上述第4位置的吸附單元以層疊隔膜的方式上下移動(dòng)； 第2動(dòng)作，其使到達(dá)上述第4位置的吸附單元以層疊第2電極片材的方式上下移動(dòng)；第3動(dòng)作，其使到達(dá)上述第2位置的吸附單元以拾取隔膜的方式上下移動(dòng)，并且使到達(dá)上述第4位置的吸附單元以層疊隔膜的方式上下移動(dòng)； 第4動(dòng)作，其使到達(dá)上述第4位置的吸附單元以層疊第I電極片材的方式上下移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊裝置，其中， 上述驅(qū)動(dòng)單元包括: 第I驅(qū)動(dòng)單元，其用于驅(qū)動(dòng)上述拾取單元旋轉(zhuǎn)； 第2驅(qū)動(dòng)單元，其用于使上述拾取單元上下移動(dòng)； 第3驅(qū)動(dòng)單元，其用于使各上述吸附單元上下移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的層疊裝置，其中， 該層疊裝置具有控制單元，該控制單元在利用上述第2驅(qū)動(dòng)單元使上述拾取單元上下移動(dòng)的同時(shí)，利用上述第3驅(qū)動(dòng)單元在上述第I動(dòng)作、上述第2動(dòng)作、上述第3動(dòng)作和上述第4動(dòng)作中使各上述吸附單元上下移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任意一項(xiàng)所述的層疊裝置，其中， 上述第I供給單元包括用于向上述第I位置供給第I電極片材的第I旋轉(zhuǎn)臺(tái)， 上述第2供給單元包括用于向上述第2位置供給隔膜的第2旋轉(zhuǎn)臺(tái)， 上述第3供給單元包括用于向上述第3位置供給第2電極片材的第3旋轉(zhuǎn)臺(tái)， 上述排出單元包括用于自上述第4位置輸出層疊體的第4旋轉(zhuǎn)臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任意一項(xiàng)所述的層疊裝置，其中， 上述第I位置、上述第2位置、上述第3位置和上述第4位置以90度的角度間隔配置，上述拾取單元在四周具有吸附單元。
6.一種方法，該方法包括這樣的工序、即:利用層疊裝置使第I電極片材和第2電極片材以隔著片狀的隔膜的方式進(jìn)行層疊的層疊工序，其中， 上述層疊裝置具有多個(gè)吸附單元，該多個(gè)吸附單元依次通過沿第I方向等間隔地配置的多個(gè)位置、即欲被供給第I電極片材的第I位置、欲被供給片狀的隔膜的第2位置、欲被供給第2電極片材的第3位置以及供第I電極片材和第2電極片材以隔著隔膜的方式層疊的第4位置，該第I方向是沿著圓周的方向， 上述層疊工序包括如下工序: 使到達(dá)上述第I位置、上述第2位置和上述第3位置的吸附單元以分別拾取第I電極片材、隔膜和第2電極片材的方式上下移動(dòng)并且使到達(dá)上述第4位置的吸附單元以層疊隔膜的方式上下移動(dòng)的工序； 使上述多個(gè)吸附單元沿上述第I方向旋轉(zhuǎn)，使到達(dá)上述第4位置的吸附單元以層疊第2電極片材的方式上下移動(dòng)的工序； 使上述多個(gè)吸附單元沿上述第I方向旋轉(zhuǎn)，使到達(dá)上述第2位置的吸附單元以拾取隔膜的方式上下移動(dòng)并且使到達(dá)上述第4位置的吸附單元以層疊隔膜的方式上下移動(dòng)的工序; 使上述多個(gè)吸附單元沿上述第I方向旋轉(zhuǎn)，使到達(dá)上述第4位置的吸附單元以層疊第I電極片材的方式上下移動(dòng)的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中， 各上述上下移動(dòng)的工序包括: 借助包括上述多個(gè)吸附單元的拾取單元使上述多個(gè)吸附單元同時(shí)地上下移動(dòng)的工序; 與上述同時(shí)地上下移動(dòng)的工序同步地使進(jìn)行拾取和層疊的吸附單元分別獨(dú)立地上下移動(dòng)的工序。
【文檔編號(hào)】H01M10/04GK104185921SQ201380016341
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】山浦誠司, 宮崎司 申請(qǐng)人:長野自動(dòng)機(jī)械株式會(huì)社