层叠方法及层叠设备的制作方法

专利名称：层叠方法及层叠设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于层叠片状构件的层叠方法和层叠设备，所述片状构件例 如是使用在固体高分子型的燃料电池中的分隔件和膜电极结构。
背景技术：
在固体高分子型的燃料电池中，氧或氢净皮供应至多个单元电池以引起化 学反应，从而产生电能，其中所述多个单元电池通过将膜电极结构和分隔件 交替地层叠在彼此之上而形成。
燃料电池由于具有高发电效率并且不排出二氧化碳而受到关注。人们已 经开发出用于将膜电极结构和分隔件交替地层叠于彼此之上的装置。作为有
关于这种层叠装置的参考文献，例如有日本专利公开2003-22827。此外，本 申请人:已经在专利申请No.2006-199573中提出了一种层叠设备，该设备以 如下方式将片状构件叠置于彼此之上利用 一提升装置从下方按压片状构 件，以使片状构件的上表面的位置保持在恒定高度。
现有技术的燃料电池是所要研究的对象，而燃料电池的量产或成本降低 还没有得到充分的分析。在一些情况下，将膜电极结构和分隔件交替地层叠 于彼此之上的操作还依赖于人工。
为了能够实现燃料电池的量产、降低燃料电池的成本以及将发电性能保 持在一个适当的水平上，人们希望更为准确且迅速地对膜电极结构和分隔件 进行层叠。

发明内容
本发明提供一种层叠方法和层叠设备，用于将诸如膜电极结构和分隔件 之类的片状构件准确且迅速地层叠或叠置于彼此之上。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于在至少第一片状构件上层叠第 二片状构件的层叠方法，该方法包括第一步骤，将第一片状构件放置在载 置部上，并通过夹具装置保持第一片状构件的笫二表面；第二步骤，在第一片状构件被夹具装置保持的同时，将第二片状构件叠置在第一片状构件的第 二表面上，并利用按压装置按压第二片状构件以使第二片状构件弹性变形，
从而使第二片状构件的至少一部分与第一片状构件接触；以及第三步骤，利 用拔出装置将夹具装置从第一和第二片状构件之间拔出。
即，第一片状构件在其初始阶,殳被夹具装置保持，接下来，在第一片状 构件通过第二片状构件被按压装置保持之后，拔出夹具装置。因此，对于第 一片状构件，不存在第一片状构件没有固定到载置部的步骤，这防止了第一 片状构件位置发生移动。
根据本发明的第二方面，在第三步骤中，在夹具装置被侧向拔出之前， 夹具装置也可以被一次移动到另一位置。
此外，根据本发明第三方面，提供了一种层叠设备，用于将至少第一片 状构件、第二片状构件和第三片状构件叠置于彼此之上。具体而言，该层叠 设备设置有载置部，在载置部上放置有第一片状构件；第一夹具装置，用 于保持被放置在载置部上的第一片状构件的上表面的一部分；用于将第二片 状构件叠置在纟皮放置在载置部上的第一片状构件的上表面上的装置；第二夹 具装置，用于保持被叠置在第一片状构件的上表面上的第二片状构件的上表 面的一部分；用于将第三片状构件叠置在第二夹具装置和第二片状构件的上 表面上的装置；按压装置，用于在第三片状构件的除第二夹具装置以外的其 它部分中按压第三片状构件，以使第三片状构件弹性变形，从而使第三片状 构件的至少一部分与第二片状构件接触；以及拔出装置，用于将夹具装置从 第二和第三片状构件之间拔出。
即，第二片状构件在其初始阶段由第二夹具装置保持，接下来，在第二 片状构件通过第三片状构件被按压装置保持之后，拔出夹具装置。因此，对 于第一片状构件，不存在第三片状构件没有固定到载置部的步骤，这防止了 第三片状构件位置发生移动。
根据本发明的第四方面，当第二夹具装置被拔出装置侧向拔出之前利用 夹具提升机构对第二夹具装置进行一次提升时，可以防止第二夹具装置在第 二片状构件的至少上表面上滑动。
根据本发明的第五方面，还可以以通过载置部提升机构提升载置部的方 式，使第一片状构件由载置部和第一夹具装置保持在两者之间。这种情况下， 第一片状构件的上表面可以保持在第一夹具装置的高度上，这可以简化或去除第二移动装置运送第二片状构件时的高度控制。
根据本发明的第六方面，在第二片状构件叠置在第 一片状构件上之后， 第一夹具装置可以后退一次。此外，第一夹具装置设置在被放置在第二片状 构件上的第三片状构件的上方。此外，通过利用载置部提升机构提升载置部 的方式，这样叠置的第一、第二和第三片状构件被载置部和第一夹具装置保 持在两者之间。为此，这样层叠的组件的上表面可以保持在第一夹具装置的 高度上，这可以简化或去除第一和第二移动装置运送相应片状构件时的高度 控制。
根据本发明的第七方面，按压装置可以在第三片状构件纵向上彼此分开 的至少两个点」換压第三片状构件。这可以防止层叠组件旋转，从而能够更准 确地将各个片状构件叠置于彼此之上。
根据本发明的第八方面，第二夹具装置可以包括分别设置在载置部的右 侧和左侧的两个夹具装置，并且按压装置的用于按压第三片状构件的部分的 纵向中心线还可以在将两个夹具装置的各中心连接在一起的线的中点处与 该线基本上垂直。根据该结构，第二片状构件可以匀称地被按压。此外，可 以防止第二片状构件在任一侧过度地弹性变形。
根据本发明的第九方面，两个第二夹具装置还可以在载置部中分别设置 在第三片状构件的横向右侧和左侧，按压装置的用于按压第三片状构件的部 分的纵向中心线可以基本上垂直于将两个第二夹具装置的各中心连接在一 起的线，并且纵向中心线相对于第三片状构件的纵向的长度位于第二夹具装 置的长度的两倍之内。根据该结构，可以防止第三片状构件的将要被第二夹 具装置覆盖的部分膨胀成弧形。
这里，根据本发明，术语"上表面"、"下表面"、"上层"、"下层"分别 都是用于说明各片状构件的方向的权宜表述方式，因此它们并不限于片状构 件沿向上方向叠置在;f皮此之上的情况。
在根据本发明的层叠方法和层叠装置中，下层片状构件或第二片状构件 在它们的初始阶段由夹具装置保持。接下来，在通过上层片状构件或第羊片 状构件被按压装置保持之后，夹具装置被拔出。因此，对于下层片状构件或 第二片状构件而言，不存在其没有^f皮固定到载置部的步骤，从而能够防止它 位置发生移动。
本发明的其它特征和效果在以下对实施例的描述和所附权利要求中将显见。


图1是组装线的俯视图。
图2是层叠组件的分解透视图。
图3是层叠设备的截面侧视图。
图4是第二夹具及其周边的局部截面透视图。
图5是第一移动装置的俯视图。
图6是第一移动装置的侧视图。
图7是层叠方法的程序的流程图。
图8是用于放置下层分隔件的程序的流程图。
图9是层叠设备的截面侧视图，示出了下层分隔件被放置在载置台上的 状态。
图IO是层叠设备的截面侧视图，示出了提升装置被提升的状态。
图11是下层分隔件和载置台的透视图，示出了下层分隔件被放置在载 置台上的状态。
图12是用于放置膜电极结构构件的程序的流程图。
图13是层叠设备的截面侧视图，示出了膜电极结构构件通过第二移动 装置4皮运送于载置台上方的状态。
图14是用于放置上层分隔件的程序的流程图。
图15是层叠设备的截面侧视图，示出了按压件按压于上层分隔件中部
的状态。
图16是上层分隔件和膜电极结构构件的透视图，示出了上层分隔件叠 置在膜电极结构构件的顶部的状态。
图17是上层分隔件和膜电极结构构件的俯视图，示出了上层分隔件叠 置在膜电极结构构件的顶部的状态。
图18是上层分隔件和载置台的透视图，示出了上层分隔件以展开呈弧 形的方式叠置的状态。
图19是第二夹具的截面侧视图，示出了第二夹具的夹具构件被略微提 升的状态。
具体实施例方式
以下将参照图1至19描述4艮据本发明典型实施例的层叠方法和层叠设备。
如图1所示，根据本发明典型实施例的层叠设备IO结合于组装线12中。 除了层叠设备10以外，组装线12还包括连接销打入设备14。层叠设备10 和连接销打入设备14通过轨道16连接在一起。基板18设置成可以在轨道 16上往复运动。
连接销打入设备14是用于将连接销打入到形成在层叠组件29(参见图 2)中的给定插孔中的设备，层叠组件29形成在层叠i殳备10中。连接销打入 设备14将连接销与层叠组件29紧固在一起。
层叠设备IO是用于将膜电极结构构件22(第二片状构件或下层片状构件) 与两个分隔件24(第一片状构件)和26(第三片状构件或上层片状构件)叠置于 彼此之上的设备。第二片状构件22介于这两个分隔件24和26之间，从而 形成用在固体高分子型燃料电池中的单元电池。这两个分隔件24和26在结 构上彼此相似。膜电极结构构件22也被称为MEA(膜电极组件)。膜电极结 构构件22和分隔件24、 26分别为薄片状构件。但是，在图中，为了便于理 解它们的结构，它们被适度地加厚示出。
如图2所示，分隔件24和26分别是薄片状构件，并且每个分隔件24 和26具有略长的矩形形状，带有设置在分隔件24和26的周边部分上的框 架25。在框架25的内周侧，设置有用于对分隔件进行定位的较低的凸起27。 膜电极结构构件22是薄片状构件，并且在尺寸上比分隔件24和26小。膜 电极结构构件22具有这样的形状，允许膜电极结构构件安装到下层分隔件 24的凸起27的内侧。膜电极结构构件22被夹在两个分隔件24和26之间， 以形成用作单元电池的层叠组件29。
返回参照图I,层叠设备IO包括:形成在基板18上的载置台(载置部)30、 分别设置在载置台30纵向(下文中也称为X方向)上的两个端部上的一对第 —夹具32、以及分别设置在载置台30横向(下文中也称为Y方向)上的两个 端部上的一对第二夹具34。此外，层叠设备10包括设置在图1中右侧的 第一储料器36、设置在图1中左侧的第二储料器38、第一移动装置(用于将 第二片状构件叠置在置于载置部上的第一片状构件的上表面上的装置)40、 以及第二移动装置(用于将第三片状构件叠置在第二夹具和第二片状构件的上表面上的装置)42,其中第一移动装置40构造成可以在第一储料器36和 载置台30之间往复移动，第二移动装置42构造成可以在第二储料器38和 载置台30之间往复移动。第一夹具32可以与分隔件24或26的两个端部的 上表面接触，并固定。第二夹具34可以与放置在分隔件24上的膜电极结构 构件22的端部的上表面接触，并固定。分隔件26将叠置在第二夹具34和 膜电极结构构件22的上表面上，并利用按压构件96(见图6)按压分隔件26 的中央部(这将在以后描述)，从而使该中央部与膜电极结构构件22接触。
第一储料器36储存大量的分隔件24和26。分隔件24和26可以在细节 上彼此不同，并且在这种情况下，它们还可以分开储存在单独的储料器中。 第二储料器38储存大量的膜电极结构构件22。第一移动装置40从第一储料 器36中取出分隔件24(或26),在第一移动装置40由驱动部44驱动的同时 运载着分隔件24(或26)沿着轨道46移动到载置台30，并将如此运送来的分 隔件24(或26)放置到载置台30上。第二移动装置42从第二储料器38中取 出膜电极结构构件22,在第二移动装置42由驱动部48驱动的同时运载着膜 电极结构构件22沿着轨道50移动到载置台30，并将如此运送来的膜电极结 构构件22放置到载置台30上。
如图3所示，基板18包括安装台60和设置在安装台60的中央部的提 升装置62。载置台30通过中空接头(hollow joint)64安装在扞上，使得 载置台30能够升降。在杆62a上，设置有位于杆62a上端的第一凸缘64a 和位于第一凸缘64a略下方的第二凸缘64b。载置台30相对于安装台60由 多个螺旋弹簧65弹性地支撑。
尽管这里省略了对安装台60具体结构的描述，但是安装台60被构造成 可以在水平面内且在两个水平轴上旋转。分隔件24、 26以及膜电极结构构 件22的位置和方向可以利用多个成像装置(未示出)来检测。安装台60可以 自己自动调节，使得其能够与所检测到的位置和方向匹配。
第一凸缘64a位于接头64内，并被构造成当杆伸展时，第一凸缘 64a可与载置台30的下表面接触，从而向上推载置台30,而当杆62a缩回 时，第一凸缘64a可以与接头64的底表面接触，从而逆着螺旋弹簧65的弹 性力降低载置台30。
载置台30包括多个抽吸部30a，用于抽吸分隔件24。具体而言，抽吸 部30a利用抽吸装置(未示出)因真空作用而吸引下层分隔件24。抽吸部:30a(和84、 1(M)包括阀门(未示出)，从而抽吸部30a能够利用阀门切换抽吸 部30a抽吸操作的开/关。
如图1和3所示，两个第一夹具32分别设置在基板18上，并且每个第 一夹具32包括分别由汽缸构成的夹具提升部66和前进/后退部68。夹具构 件70设置在前进/后退部68的前端部上。夹具构件70具有类似L形形状， 并包括可与分隔件24和26的端部的上表面接触的下表面70a和垂直于下表 面70a设置并可与载置台30的侧表面接触的止动表面70b。
如图3所示，两个第二夹具34分别设置在基板18上。每个第二夹具34 包括分别由汽缸构成的夹具提升部72和前进/后退部(拔出装置)74。夹具构 件76设置在前进/后退部74的前端部上。夹具构件76具有类似L形形状， 并包括可与膜电极结构构件22的端部的上表面接触的下表面76a和垂直于 下表面76a设置并可与载置台30的侧表面接触的止动表面76b。
如图4所示，当从上方观察夹具构件76时，夹具构件76被分成两个部 分。由树脂(例如，聚氨脂)制成的小凸起78设置在每个部分的前端的下表面 上。将夹具构件76分成两个部分的原因是为了避免夹具构件76与给定的定 位销发生干扰。
如图5所示，第一移动装置40包括连接至驱动部44的手柄80、以可以 打开和闭合的方式分别形成在手柄80中的一对把持部82、分别形成在手柄 80中的两个抽吸部84(见图3)、以及按压机具(按压机构)86。把持部82构造 成，当它们闭合时，它们可以保持分隔件24、 26。抽吸部84连接至抽吸装 置，并通过真空作用，能够抽吸分隔件24、 26。
如图6所示，按压机具(按压机构)86包括汽缸88、连杆机构90、竖直 引导筒92、插入穿过引导筒92的提升杆94、以及设置在提升杆94下端上 的按压构件96。根据按压机具86，由于汽缸88的操作，连杆机构90可以 被操作，从而能够沿着引导筒92提升和降低提升杆94。按压构件％具有沿 X方向长的板状形状，并在按压构件％的X方向的两端的下表面上包括大 致半圆形的衬垫98,衬垫98由树脂(例如，聚氨脂)制成并向下凸出。
如图1所示，第二移动装置42包括连接至驱动部48的手柄100、以可 以打开和闭合的方式形成在手柄100中的一对把持部102、形成在手柄100 中的抽吸部104(见图13)。每个把持部102在闭合时能够把持住膜电极结构 构件22。抽吸部104连接至抽吸装置，并由于抽吸部l(M的真空作用，能够吸住膜电极结构构件22。
包括层叠设备10和连接销打入设备14的组装线12可以在控制部IIO(见 图l)的操作下自动工作。控制部IIO用于根据通过读取给定程序而执行的软 件处理来控制组装线12。
接下来将主要描述上述结构的组装线12的层叠设备10的操作。该处理 由控制部110执行。
首先，在图7所示的步骤S1中，将给定计数器n复位至O。
在步骤S2中，层叠分隔件24或26。
在步骤S3中，计数器n递增。即，设定n —n+l。
在步骤S4中，确认计数器n的值。当n-2时，处理前进至步骤S6;当 n〈2时，处理前进至步骤S5。
在步骤S5中，叠置膜电极结构构件22。此后，处理返回至步骤S2。即， 利用这些步骤S1至S5对给定的层叠或叠置操作的次数进行计数。换句话说， 这些步骤对给定数量的分隔件24、 26以及膜电极结构构件22进行计数。
另一方面，在步骤S6中，将基板18移动到连接销打入设备，然后打入 连接销，从而结束图7中所示的处理。
接下来将描述下层分隔件24的层叠操作(即，上述步骤S2中n=0时所 执行的层叠操作)。
首先，在图8所示的步骤S101中，利用第一移动装置40从第一储料器 36中取出一片分隔件24,并沿着轨道46将该分隔件运送到载置台30。这种 情况下，如图3所示，第一移动装置40出现在载置台30的上方预备位置处， 而分隔件24由把持部82把持并被抽吸部84吸住。此外，载置台30由于提 升装置62的操作而已经被降低。
在步骤S102中，打开把持部82(见图3中所示的假想线)。分隔件24仍 然被抽吸部84吸住，从而防止其落下。在打开把持部82时，可以^f吏把持部 82在沿水平方向打开之前一次略微下降一点。这样做的原因是防止把持部 82在分隔件24的表面上滑动。这里，控制部IIO利用多个成像装置(未示出) 检测分隔件24的位置和方向，并控制安装台60的移动，使得载置台30能 够与这样所;险测到的分隔件24的位置和方向匹配。
在步骤S103中，如图9所示，使第一移动装置40下降，并将分隔件 24准确地放在载置台30上。在步骤S104中，使分别位于载置台30的X方向的两端上的第一夹具 32向前移动，直到止动表面70b接触载置台30的端面(这是图11所示状态 之前的一个在先阶段)。
在步骤S105中，使第一移动装置40的抽吸部84的抽吸操作停止，同 时，启动工作台側的抽吸部30a的抽吸才喿作。
在步骤S106中，使第一移动装置40返回到载置台30的上方预备位置。 此后， -使第一移动装置40退回到第一储料器36的位置。
在步骤S107中，如图10和11所示，杆62a通过提升装置62向上移动。 因此，载置台30由于螺旋弹簧65的弹性力而向上移动，使得分隔件24被 第一夹具32的夹具构件70和载置台30夹住并固定。这种情况下，第一凸 缘64a不与载置台30的下表面接触，但是载置台30由于螺旋弹簧65的弹 性力而被向上推，从而可以用适当的力固定分隔件24。这里，向上推载置台 30的构件已经在上文中参照使用螺旋弹簧65的示例进行了描述。但是，还 可以使用其它的弹性构件，只要该弹性构件能够提供弹性力从而以适当的力 固定分隔件24即可。例如，还可以使用流体阻尼器(例如，气压缸和气瓶) 和由彼此叠置的贝氏(Belleville)弹簧构成的弹性构件。
如上所述，由于载置台30在提升装置62的作用下向上移动，因此分隔 件24由载置台30和第一夹具32保持在两者之间。为此，分隔件24的上表 面被保持在第一夹具32的高度，从而简化了第二移动装置42运送膜电极结 构构件22时在步骤S204(以后将讨论)中将要执行的高度控制。
接下来将描述膜电极结构构件22的层叠操作(即上述的步骤S5)。
首先，在图12所示的步骤S201中，利用第二移动装置42从第二储料 器38中取出一片膜电极结构构件22，然后沿着轨道50将膜电极结构构件 22运送到载置台30(见图1)。这种情况下，如图13所示，第二移动装置42 位于载置台30的上方预备位置，通过膜电极结构构件22由把持部102把持 并祐:抽吸部104吸住。此外，载置台30已经由于螺旋弹簧65的弹性力而提 升，并与夹具构件70协同固定分隔件24。
在步骤S202中，利用成像装置(未示出)检测下层分隔件24的位置，同 时使载置台30在XY方向上移动并水平旋转，以控制载置台，使其能够与 膜电极结构构件22的位置和方向相匹配。
在步骤S203中，打开把持部102 (见图13中所示的假想线)。由于膜电极结构构件22仍被抽吸部104吸住，故防止了膜电极结构构件22落下。在 打开把持部102时，可以4吏把持部102在沿水平方向打开之前一次略微下降 一点。这样做的原因是防止把持部102在膜电极结构构件22的表面上滑动。
在步骤S204中，使第二移动装置42降低，并将膜电极结构构件22准 确地放在分隔件24上。这种情况下，由于分隔件24由第一夹具32保持在 给定高度，所以当第二移动装置42运送膜电极结构构件22时，不需要根据 分隔件24的厚度精细地控制膜电极结构构件22,从而简化了对膜电极结构 构件22的高度控制。
在步骤S205中，4吏设置在载置台30的Y方向的两端上的第二夹具34 向前移动，直到止动表面76b接触载置台30的端面(图16所示状态之前的 一个在先阶段)。
在步骤S206中，使抽吸部104的抽吸操作停止。
在步骤S207中，第二夹具34由于夹具提升部72的操作而被降低，因 此夹具构件76以适当的力压靠在膜电极结构构件22的上表面上，从而固定 膜电极结构构件22(见图4)。
也就是说，作为构成夹具提升部72的汽缸，可以使用例如油压汽缸、 或气压缸、或液压气动汽缸。同时，汽缸不是限制性的，而是也可以使用可 以对膜电极结构构件22的上表面施加适当的按压力的其它类型的按压装置 (见图3)。按压装置优选可以包括按压力限制装置(未示出)，例如液压气动汽 缸的安全阀或调节阀。
夹具提升部72的升降操作是根据从控制部110发出的操作指令而执行 的。作为操作指令，可以使用电信号、光学信号或其它利用物理原理的传送 媒介。结合在按压装置中的按压力限制装置可优选地构造成可以根据控制部 110的操作指令任意改变。根据该结构，第二夹具34的按压力可以在按压方 向上适当增大，或可以在按压方向上适当减小，以便第二夹具34与所要夹 持的物体接触，但几乎不能使第二夹具34的按压力施加到物体。
在步骤S208中，提升装置62使杆62a向下移动，从而逆着螺旋弹簧65 的弹性力而使载置台30降低。这种情况下，第二夹具34与载置台30的下 降操作同步地向下移动，从而保持分隔件24和膜电极结构构件22的固定状 态。此外，优选地，第二夹具34可以设置为使得第二夹具34可以适当地施 加按压力，从而防止分隔件24和膜电极结构构件22 ^^弛。在步骤S208中，第一夹具32被保持在它们的初始高度，从而与分隔件24的表面分开。
在步骤SS(^中，第一夹具32朝第一夹具32的原始位置退回。即使当
第一夹具构件70退回时，分隔件24和膜电极结构构件22也被第二夹具构
件76保持在固定状态。
在步骤S210中，第二移动装置42返回载置台30的上方预备位置。此
后，第二移动装置42退回到第二储料器38的位置。
接下来将描述上层分隔件24的层叠操作(即，上述步骤S2中n-l时的
情况)。
首先，在图14所示的步骤S301至S303中，执行与步骤S101至S103 中相同的处理(见图8)。在步骤S301中，类似于上述步骤S202，也可以调节 载置台30的位置和方向。
在步骤S304中，使抽吸部84的抽吸搡作停止。
在步骤S305中，如图15所示，使按压机具86的按压构件96降低，同 时使分隔件26叠置在膜电极结构构件22的整个表面的顶部上以及分别设置 在载置台30的两端上的夹具构件76的局部部分的顶部上。分隔件24、膜电 极结构构件22和分隔件26都由按压机具86固定。
两个点上按压分隔件26，从而防止层叠组件29旋转，这使得可以更加准确 地层叠或叠置层叠组件29的构成元件。为了防止层叠构件29旋转，按压构 件96可以在至少两个点"換压分隔件26，例如，分隔件26可以在三个点上祐: 支撑，或者可以被成直线地支撑。位于按压构件96的最下表面上的衬垫98 分别由树脂材料制成，从而衬垫98可以保护分隔件26的表面。
如图17所示，用于按压分隔件26的按压构件96的纵向中心线P1在线 P2的中点M处垂直于线P2，线P2将两个第二夹具34的各中心连接起来。 为此，可以匀称地按压膜电极结构构件22,从而能够防止膜电极结构构件 22在Y方向上的任一侧过度地弹性变形。
此外，用于按压分隔件26的按压构件96的两个分开的接触表面(即， 最下表面的衬垫)86的X方向中心线垂直于将两个夹具34的中心线彼此连 接的线P2。分隔件26在X方向上的(纵向中心线的)长度Ll可以优选地设 定为等于或小于第二夹具34的长度L2的两倍，更优选地'长度L1可以设 定为位于L2的范围内。如图18所示，当长度L1过长时，存在这样一种担心，即分隔件26的 用于覆盖第二夹具34的部分可能会膨胀成弧形。另一方面，当长度L1设定 为位于第二夹具3、的长度L2的两倍之内或位于长度L2的范围中时，可以 防止分隔件26类似弧形的膨胀。
在步骤S306中，第二夹具34由于与之相关的夹具提升部72的操作而 被略微向上提升。这样，如图19所示，夹具构件76分别与膜电极结构构件 22的上表面分开。这允许上层分隔件26进一步弹性变形。第二夹具34的提 升高度H1可以较小，例如大约在0.5mm到5mm的范围内。
即使当第二夹具构件76被提升时，分隔件24、膜电极结构构件22和分 隔件26可以由按压构件96分别保持在固定状态。
在步骤S307中，第二夹具34的夹具构件76朝夹具构件76的相应的原 始位置退回(图19中为右侧方向)。为此，形成在各个夹具构件76的前端的 上部中的弧形部分120在与分隔件26的下表面滑动接触的条件下移动。第 二夹具34很快与上层分隔件26分离，然后分隔件26落在膜电极结构构件 22的顶部上。
如上所述，由于第二夹具34在夹具提升部72的作用下被提升一次，然 后通过前进/后退部74被侧向拔出，因此可以防止第二夹具34至少在膜电极 结构构件22的上表面上的滑动。
在步骤S308中，使设置在载置台30的X方向两端上的第一夹具K向 前移动，直到止动表面70b接触载置台30的端面。
在步骤S309中，第一夹具32由于与之相关的夹具提升部66的操作而 分别降低，并且夹具构件70以适当的力压靠在上层分隔件26的上表面上， /人而固定分隔件26。
这里，在这种情况下，作为选择地，第一夹具32可以不降低，而是类 似于上述步骤S107,载置台30可以被提升，从而分隔件24、膜电极结构构 件22和分隔件26可以由载置台30和第一夹具32保持在两者之间。这种情 况下，层叠组件的上表面可以保持在第一夹具32的高度，从而能够简化或 去除第 一和第二移动装置40和42运送相应的片状构件时的高度控制。也就 是说，当层叠组件包括四个或更多的片状构件时，可以简化运送第四次叠置 或第四次之后叠置的膜电极结构构件22和分隔件24、 26时的高度控制。
在步骤S310中，第一移动装置40返回到载置台30的上方预备位置。此后，第一移动装置卯退回到第一储料器36的位置。因此，形成了层叠组 件29,层叠组件29被运送到连接销打入设备14，并将连接销打入到给定的 插孔中，从而紧固层叠组件29。
进一步参照在层叠组件29保持由载置台30和一对第一夹具32保持在 两者之间的同时层叠组件29被运送到连接销打入设备14的状态，第一夹具 32和载置台30连同基板18 —起被整体地运送到连接销打入设备14。这里， 层叠组件29在设置于层叠设备10的基板18上的载置台30上形成为单元电 池，该对第一夹具32分别设置在载置台30的纵向两端上，并位于基板18 上。
这里，在上述示例中，层叠组件29由三个片状构件构成，即，下层分 隔件24、膜电极结构构件22和上层分隔件26。然而，可选择地，层叠组件 29也可以由五个或更多的片状构件构成。例如，分隔件和膜电极结构构件可 以交替地叠置于彼此之上。
如上所述，根据本实施例的层叠设备10包括两个第一夹具32、第一移 动装置40、两个第二夹具34、按压构件96和两个前进/后退部74。这里， 两个第一夹具32分別用于保持放置在载置台30上的分隔件24的上表面的 一部分。第一移动装置40将膜电极结构构件22叠置在下层分隔件24的上 表面上。两个第二夹具34分别保持如此叠置的膜电极结构构件22的上表面 的一部分。在分隔件26叠置在第二夹具34和膜电极结构构件22的上表面 上之后，按压构件96在分隔件26的中央部按压分隔件26，并使分隔件26 弹性变形，从而使分隔件26与膜电极结构构件22接触。两个前ii/后退部 74分别将竭个第二夹具34的夹具构件76从膜电极结构构件22和分隔件26 之间拔出。
也就是说，膜电极结构构件22在初始阶段由两个第二夹具34夹住。接 下来，在膜电极结构构件22通过分隔件26由按压构件96保持住之后，夹 具构件76被拔出。因此，不存在分隔件26没有被固定至载置台30的阶段， 由此防止分隔件26在位置上发生变化。因此，膜电极结构构件22和分隔件 24、 26可以准确并迅速地叠置在彼此之上，以形成层叠组件29。这不仅可 以实现燃料电池的量产和成本降低，而且可以将燃料电池的发电性能保持在 适当的水平。
根据本发明的层叠方法和层叠设备不限于上述实施例，而是当然可以采用不同的结构和方法，而不背离本发明的主题。
尽管上文已经详细地并参照具体实施例对本发明进行了描述，本领域技 术人员可以显然地知道，在不背离本发明的精神和范围的情况下各种改变和 变形也是可能的。
本发明基于2007年4月26日提交的日本专利申请(专利申请 No.2007-116802)，因此该申请的内容结合于此。
权利要求
1.一种层叠方法，用于在第一片状构件上层叠第二片状构件，所述方法包括第一步骤，将所述第一片状构件放置在载置部上，并通过夹具装置保持所述第一片状构件的上表面的一部分；第二步骤，在所述第一片状构件被所述夹具装置保持的同时，将所述第二片状构件叠置在所述第一片状构件的上表面上，利用按压装置按压所述第二片状构件以使所述第二片状构件弹性地变形，并使所述第二片状构件的至少一部分与所述第一片状构件接触；以及第三步骤，利用拔出装置将所述夹具装置从所述第一和第二片状构件之间拔出。
2. 如权利要求1所述的层叠方法，其中，在所述第三步骤中，在所述夹具装置被侧向拔出之前，使所述夹 具装置一次移动到另一位置。
3. —种层叠设备，用于将第一片状构件、第二片状构件和第三片状构件 叠置于彼此之上，所述层叠设备包括载置部，在所述载置部上放置所述第一片状构件； 第 一夹具装置，保持置于所述载置部上的所述第 一片状构件的上表面的 一部分；第一叠置装置，将所述第二片状构件叠置在置于所述载置部上的所述第 一片状构件的上表面上；第二夹具装置，保持叠置在所述第一片状构件的上表面上的第二片状构件的上表面的一部分；第二叠置装置，将所述第三片状构件叠置在所述第二夹具装置和所述第 二片状构件的上表面上；按压装置，在所述第三片状构件的除了所述第二夹具装置以外的其它部 分中按压所述第三片状构件，以使所述第三片状构件弹性地变形，并使所述 第三片状构件的至少 一部分与所述第二片状构件接触；以及拔出装置，将所述第二夹具装置从所述第二和第三片状构件之间拔出。
4. 如权利要求3所述的层叠设备，其中，在所述第二夹具装置被所述拔出装置侧向拔出之前，利用夹具提 升机构提升所述第二夹具装置 一次。
5. 如权利要求3或4所述的层叠设备，其中，以所述载置部通过载置部提升机构而提升的方式，所述第一片状 构件由所述载置部和所述第一夹具装置保持在两者之间。
6. 如权利要求3-5中任何一项所述的层叠设备，其中，在所述第二片状构件叠置在所述第一片状构件上之后，所述第一 夹具装置后退一次，并且所述第一夹具装置设置在所述叠置的第三片状构件 的上方；并且其中，以所述载置部通过载置部提升机构而提升的方式，叠置起来的第 一、第二和第三片状构件由所述载置部和所述第 一夹具装置保持在两者之 间。
7. 如权利要求3-6中任何一项所述的层叠设备，其中，所述按压装置在所述第三片状构件的纵向上彼此分开的至少两个 点按压所述第三片状构件。
8. 如权利要求3-7中任何一项所述的层叠设备，其中，所述第二夹具装置包括分别设置在所述载置部的右侧和左侧的两 个夹具装置，并且所述按压装置的按压所述第三片状构件的部分的纵向中心 线在将所述两个夹具装置的各中心连接在一起的线的中点处与该线基本上 垂直。
9. 如权利要求3-8中任何一项所述的层叠设备，其中，所述两个第二夹具装置在所述载置部中分别设置在所述第三片状 构件的横向右侧和左侧，所述按压装置的按压所述第三片状构件的部分的纵 向中心线基本上垂直于将所述两个第二夹具装置的各中心连接在一起的线， 并且纵向中心线相对于所述第三片状构件的纵向的长度位于所述第二夹具 装置的长度的两倍之内。
10. —种层叠设备，用于将第一片状构件、第二片状构件和第三片状构 件层叠于彼此之上，该层叠设备包括载置部，将所述第一片状构件放置在该载置部上； 第一夹具，用于保持置于所述载置部上的所述第一片状构件的上表面的 一部分；第一移动装置，用于将所述第二片状构件叠置在置于所述载置部上的所述第一片状构件的上表面上；第二夹具，用于保持叠置在所述第一片状构件的上表面上的所述第二片 状构件的上表面的一部分；第二移动装置，用于将所述第三片状构件叠置在所述第二夹具和所述第 二片状构件的上表面上；按压机构，用于在所述第三片状构件的除了所述第二夹具以外的其它部 分中按压所述第三片状构件，以使所述第三片状构件弹性地变形，并使所述 第三片状构件的至少一部分与所述第二片状构件接触；以及前进或后退部，用于将所述第二夹具从所述第二和第三片状构件之间拔出。
11. 如权利要求IO所述的层叠设备，其中，所述第一和第二移动装置^:此相同。
12. 如权利要求IO所述的层叠设备， 其中，所述第一和第二移动装置彼此不同。
全文摘要
在层叠设备中，分隔件、膜电极结构和分隔件被层叠。该层叠设备设置有用于放置分隔件的载置台；用于按压放置在载置台上的分隔件的上表面的一部分的第一夹具；用于将膜电极结构放置在置于载置台上的分隔件的上表面上的移送装置；用于按压重叠的膜电极结构的上表面的一部分的第二夹具；用于将分隔件放置在第二夹具和膜电极结构的上表面上的移送装置；在中心按压分隔件以使分隔件弹性变形并使分隔件抵靠膜电极结构的按压构件；和将第二夹具从膜电极结构和分隔件之间拔出的拔出装置。
文档编号H01M8/02GK101542800SQ20088000064
公开日2009年9月23日 申请日期2008年4月17日 优先权日2007年4月26日
发明者田平弘树 申请人:本田技研工业株式会社