CN109818079B - 卷绕装置、片的卷绕方法和卷绕元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种卷绕装置等,其中,即使在片具有形状不良的情况下,仍能更加可靠地防止所获得的卷绕元件的卷绕偏差的发生。卷绕元件通过下述方式制造,该方式为:通过卷芯卷取所供给的带状的片,该卷芯包括:能以规定的旋转轴而旋转,并且沿该旋转轴方向而延伸的活动芯片(82)。活动芯片(82)按照能相对上述旋转轴而倾斜的方式构成,通过相对上述旋转轴使活动芯片(82)倾斜,卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状能变更为朝向前端侧而慢慢地呈尖头的形状,与朝向前端侧而慢慢地呈粗头的形状。通过使卷芯的形状为尖头的形状、粗头的形状,能抑制在卷于卷芯上时,上述片的宽度方向端缘部相对所希望的位置而错开的情况,能更加可靠地防止卷绕元件的卷绕偏差的发生。
Description
技术领域
本发明涉及比如用于获得内置于二次电池等中的卷绕元件的卷绕装置、电极片等的片的卷绕方法、以及卷绕元件的制造方法。
背景技术
在卷绕元件上卷绕有规定的带状的片。作为卷绕元件,人们知道有比如用作锂离子电池等的二次电池的类型。这种卷绕元件通过下述方式制造,该方式为:卷绕涂敷有正极活性物质的正电极片、与涂敷有负极活性物质的负电极片、以及用于对该2个电极片进行绝缘的分隔片。
在用于制造卷绕元件的卷绕装置中,从呈卷状卷绕的原料卷而供给的正电极片等的各种片分别沿各自的运送线路,运送给能旋转的卷芯。接着,通过卷芯的旋转,各种片在重合的状态被卷绕,由此获得卷绕元件。
但是,在片本身中,具有弯曲(反弯)、褶皱的形状不良。即,片的宽度方向端缘部不处于与片的纵向平行的状态,而处于弯曲的状态。如果在片中具有这样的形状不良,则具有在已获得的卷绕元件中,产生片的卷绕偏差(蜿蜒),导致制品的品质降低的危险。
相对该情况,比如,人们考虑将片的形状不良部分或采用该部分而获得的卷绕元件作为不良品而废弃。但是,在该场合,具有合格率恶化,导致生产性的降低,制造成本的增加的危险。
于是,人们提出了下述的技术,以便即使在采用具有形状不良的片的情况下,所获得的卷绕元件仍不会产生卷绕偏差,在该技术中,在卷芯的上游的片的运送线路中,设置检测机构和补偿机构,该检测机构检测片的宽度方向端缘部的位置,该补偿机构根据该检测机构的检测结果,调节片的宽度方向端缘部的位置(参照比如,专利文献1等)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2011-246212号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,伴随片的形状不良的程度,即使在通过补偿机构调节片的宽度方向端缘部的位置的情况下,在卷于卷芯上时,片的宽度方向端缘部仍处于相对所期望的位置而错开的状态,卷绕元件产生卷绕偏差。
本发明是针对这样的情况而提出的,本发明的目的在于提供一种卷绕装置、片的卷绕方法和卷绕元件的制造方法,其即使在片具有形状不良的情况下,仍能更加可靠地防止所获得的卷绕元件的卷绕偏差的发生。
用于解决课题的技术方案
下面分项地对适合于解决上述目的的技术方案进行说明。另外,根据需要,对对应的技术方案,附加特有的作用效果。
技术方案1涉及一种卷绕装置,该卷绕装置用于通过卷芯的旋转卷取供给到该卷芯的带状的片,制造卷绕有上述片而得到的卷绕元件,而该卷芯包括活动芯片,该活动芯片能以规定的旋转轴而旋转,并且沿该旋转轴方向而延伸,其特征在于:
该卷绕装置包括倾斜机构,该倾斜机构用于相对上述旋转轴,使上述活动芯片倾斜;
按照下述方式构成,该方式为:通过相对上述旋转轴,使上述活动芯片倾斜,上述卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状能变更为朝向前端侧而慢慢地呈尖头的形状、与朝向前端侧而慢慢地呈粗头的形状。
按照该技术方案1,能通过倾斜机构,相对卷芯的旋转轴,使活动芯片能倾斜,通过使活动芯片倾斜,能使卷芯的形状为朝向前端侧而呈尖头的形状、与朝向前端侧而呈粗头的形状。于是,比如,在卷绕于卷芯的前端侧上的片的宽度方向一端缘比卷绕于卷芯的基端侧的片的宽度方向另一端缘长,片弯曲的场合,卷芯的形状为尖头的形状,由此,能抑制在卷于卷芯上时,片的宽度方向端缘部相对所希望的位置而错开的情况。另一方面,比如,在卷绕于卷芯的基端侧上的片的宽度方向另一端缘比卷于卷芯的前端侧上的片的宽度方向一端缘长,片弯曲的场合,能通过使卷芯的形状为尖头的形状,由此,抑制在卷于卷芯上时片的宽度方向端缘部相对所希望的位置而错开的情况。
像这样,按照上述技术方案1,即使在片具有形状不良的情况下,仍能有效地抑制在卷于卷芯上时,片的宽度方向端缘部产生错位的情况。由此,能更加可靠地防止所获得的卷绕元件的卷绕偏差的发生。其结果是,能提高制品的质量,并且具有形状不良的片不作为不良品而废弃,能谋求生产性的提高、制造成本的抑制。
技术方案2.根据权利要求1所述的卷绕装置,其特征在于,该卷绕装置包括:
位置检测机构,该位置检测机构检测供向上述卷芯的上述片的宽度方向的位置;
弯曲量检测机构,该弯曲量检测机构根据该片位置检测机构的检测结果,检测上述片的弯曲量;
驱动机构,该驱动机构能通过供给电力,使上述活动芯片进行倾斜动作;
倾斜角度控制机构,该倾斜角度控制机构能通过根据上述弯曲量检测机构的检测结果控制上述驱动机构,调节上述活动芯片相对上述旋转轴的倾斜角度。
人们认为在进行卷芯的形状变更时,通过人手,对应于片的状态,将卷芯变更为适合的形状。但是,在该场合,为了进行形状变更,不分担人的资源,另外,必须要求临时停止设备。此外,为了看到适合的卷芯的形状,必须要求反复地进行调节卷芯的形状,实际上将片卷绕在卷芯上,确认是否产生片的卷绕偏差的作业,直至不产生片的卷绕偏差。即,必须要求进行非常麻烦、花费时间、功夫的作业。此外,如果片的状态变化,则必须要求再度进行这样的作业。于是,通过人手而进行卷芯的形状变更的这一点具有导致生产性的显著的降低,进而导致制造成本的增加的危险。
在此方面,按照上述技术方案2,通过倾斜角度控制机构、弯曲量检测机构等,按照形成与片的弯曲量相对应的适合的倾斜角度的方式调节活动芯片的倾斜度。即,能自动地进行与片的状态相吻合的卷芯的形状变更。由此,为了卷芯的形状变更,不分担人的资源,或不临时停止设备。不必要求进行麻烦、花费时间、功夫的作业。作为它们的结果,能极有效地提高生产性,能谋求制造成本的进一步的降低。
技术方案3.涉及技术方案2所述的卷绕装置,其特征在于,上述卷芯包括固定芯片,该固定芯片沿上述旋转轴方向而延伸,并且在与上述活动芯片并列的状态设置;
上述活动芯片按照能沿相对该固定芯片而接近和离开的方向,进行相对移动的方式构成;
上述倾斜机构包括:
能旋转的凸轮轴,该凸轮轴在于上述固定芯片的内部,对应于上述活动芯片的纵向的几乎全部区域的状态设置,并且包括第1凸轮部和第2凸轮部,该第1凸轮部和第2凸轮部的旋转轴与外周面之间的距离分别不一定;
按压机构,该按压机构处于相对上述第1凸轮部的外周面,沿上述相对移动方向按压上述活动芯片中的前端侧部位和基端侧部位中的一者,并且相对上述第2凸轮部的外周面,沿上述相对移动方向按压上述活动芯片中的前端侧部位和基端侧部位中的另一者的状态;
上述驱动机构按照通过供给电力,使上述凸轮轴旋转的方式构成。
按照上述技术方案3,凸轮轴包括旋转轴与外周面之间的距离不一定的第1凸轮部和第2凸轮部,其处于活动芯片的前端侧部位和基端侧部位中的一者按压于第1凸轮部的外周面上,活动芯片的前端侧部位和基端侧部位中的另一者按压于第2凸轮部的外周面上的状态。由此,能通过使凸轮轴旋转,变更活动芯片中的按压于2个凸轮部上的部位的位置,进而能使活动芯片倾斜。于是,能较容易地将卷芯形状变更为尖头的形状或粗头的形状。另外,通过凸轮轴的旋转,能不仅仅变更活动芯片的前端侧部位和基端侧部位中的一者,而且能分别变更两者的位置。由此,比如,进一步扩大与活动芯片的倾斜角度有关的能设定范围等的效果也是可能的。
此外,按照上述技术方案3,活动芯片的前端侧部位和基端侧部位分别处于按压于第1凸轮部和第2凸轮部上的状态。于是,能通过凸轮轴,在非常稳定的状态支承活动芯片,在伴随片的卷绕,卷紧力作用于卷芯上时,能更加可靠地防止活动芯片产生变形(挠曲、扭转等)。由此,能更加可靠地将卷芯的形状保持一定。
还有,按照上述技术方案3,固定芯片可为能将凸轮轴接纳于内部的程度的尺寸。于是,能一边实现卷芯的形状变更功能,一边谋求卷芯的小型化。
再有,由于为活动芯片按压于凸轮轴上的结构,故只要凸轮轴不旋转,卷芯的形状不变化。即,按照上述技术方案3,不产生伴随时间的推移,卷芯的形状变化的情况。由此,不必要求特别地进行随时地对驱动机构进行供电等的将卷芯的形状维持一定的工序,能进一步提高生产性。
技术方案4.涉及技术方案3所述的卷绕装置,其特征在于,上述活动芯片以能与上述固定芯片平行的状态设置的方式构成;
按照下述方式构成,该方式为:在上述活动芯片和上述固定芯片平行的状态,通过使上述凸轮轴在一侧旋转,上述卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状为朝向前端侧而慢慢地呈尖头的形状,通过使上述凸轮轴在另一侧旋转,上述卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状为朝向前端侧而慢慢地呈粗头的形状。
按照上述技术方案4,能通过在一侧使凸轮轴旋转,使卷芯为尖头的形状,能通过在另一侧使凸轮轴旋转,使卷芯为粗头的形状。于是,凸轮轴的旋转方向和卷芯的形状变化的关系容易了解,能更加容易地进行涉及卷芯的形状变更的调节、设定等。
技术方案5.涉及技术方案3或4所述的卷绕装置,其特征在于,其包括导向件,该导向件安装于上述固定芯片上,能相对上述旋转轴而倾斜,并且在相对该固定芯片而接近和离开的状态,支承上述活动芯片;
上述导向件沿上述旋转轴方向,设置于上述活动芯片中的与卷绕有上述片的部位脱离的位置。
活动芯片中的卷绕有片的部位为应特别是确保刚性的部位,为了确保刚性,比如形成厚壁。于是,如果对应于这样的部位设置导向件,则具有导致卷芯的大型化(大直径化)的危险。
在此方面,按照上述技术方案5,导向件设置于活动芯片中的与卷绕有片的部位脱离的位置。于是,能抑制卷芯的大型化(大直径化),能更加可靠地谋求卷芯的小型化。
技术方案6.涉及技术方案5所述的卷绕装置,其特征在于,上述导向件至少对应于上述活动芯片的前端部和基端部而设置;
按照下述方式构成,该方式为:通过该导向件,伴随上述片的卷绕,抵抗作用于上述活动芯片上的卷紧力,支承上述活动芯片。
按照上述技术方案6,通过导向件抵抗卷紧力而支承活动芯片。于是,能进一步可靠地防止卷紧力造成的活动芯片的变形(挠曲、扭转等)或倾斜角度的增加减少,能进一步可靠地维持卷芯的形状。
技术方案7.涉及技术方案5或6所述的卷绕装置,其特征在于,上述导向件包括:
导向杆,该导向杆相对上述固定芯片,沿上述活动芯片接近和离开的方向而延伸,并且具有通过相正交的2个平面而形成的槽;
滑动杆,该滑动杆具有在交替地正交的状态并列的多个能旋转的辊;
十字辊导向件,该十字辊导向件相对上述槽设置上述辊;
上述导向杆和上述十字辊导向件在沿上述旋转轴方向而并列的状态设置。
按照上述技术方案7,导向件采用下述十字辊导向件,其中,导向杆和滑动杆以沿卷芯的旋转轴方向而并列的方式设置。由此,能进一步减小沿与卷芯的旋转轴相正交的方向,即沿卷芯的径向的导向件的厚度。由此,能更加有效地谋求卷芯的小型化。
技术方案8.涉及技术方案3~7中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述驱动机构为电动机,该电动机具有通过供电而旋转的轴部;
从该轴部向该凸轮轴的动力的传递机构包括蜗轮和齿轮,该蜗轮伴随该轴部的旋转而转动,该齿轮与该蜗轮啮合。
按照上述技术方案8,在使轴部旋转时,能经由蜗轮和齿轮稳定地将动力从轴部传递给凸轮轴。另一方面,即使在因某理由,对凸轮轴施加其旋转方向的力的情况下,仍能通过蜗轮和齿轮(即,蜗轮副)的组件锁定,限制齿轮的旋转,进而,能在锁定的状态维持凸轮轴。由此,能有效地抑制凸轮轴的意外的旋转,进而能更加可靠地防止卷芯形状的意外的变化。
另外,按照上述技术方案8,通过按照一边减少转数,一边将动力从蜗轮传递给齿轮的方式构成,能细微调整齿轮的旋转角度,进而细微调整凸轮轴的旋转角度。由此,能细微调整活动芯片的倾斜角度,卷芯形状的更精细的变更是可能的。
技术方案9.涉及技术方案3~8中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述驱动机构为带有制动器的电动机,其具有通过供电而旋转的轴部,并且能在非供电时限制该轴部的旋转。
此外,上述技术方案8、9中的轴部分别指相同的部分。
按照上述技术方案9,由于驱动机构采用带有制动器的电动机,故能限制在不供电时,即在通过供电而变更卷芯的形状时以外的场合的轴部的旋转。于是,能更加可靠地防止因卷绕时的振动等的因素,轴部旋转的情况。于是,能更加可靠地防止因卷绕时的振动等的因素,轴部旋转的情况,能更加可靠地防止卷芯的形状因不小心而变化的情况。
另外,“带有制动器的电动机”为无励磁动作型,能列举有比如下述的类型,其包括规定的制动衬面;通过规定的弹簧,朝向该制动衬面而偏置的电枢;线圈,该线圈按照伴随通电,抵抗弹簧的偏置力,使电枢以远离制动衬面的方式移动。通过在该“带有制动器的电动机”中,在对电动机进行供电时,通过通电的线圈拉动电枢,在电枢和制动衬面之间形成间隙,轴部处于能旋转的状态。另一方面,在未对电动机供电时,通过弹簧将电枢按压于制动衬面上,由此,处于限制轴部的旋转的状态。
技术方案10.涉及技术方案2~9中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,按照对上述驱动机构的供电仅仅在上述卷芯的停止时进行的方式构成。
按照上述技术方案10,相对驱动机构的电力供给,即卷芯的形状变更仅仅在卷芯的停止时(非旋转时)而进行。于是,不必要求设置用于在卷芯的旋转时,对驱动机构进行供电的复杂的装置(比如,集电环等)。由此,能谋求设备的简化,能谋求设备的制造等的成本的降低。
技术方案11.涉及技术方案2~10中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,其包括:
供电用的通电端子,该通电端子按照能相对上述卷芯而接近和离开的方式构成;
触点部,该触点部设置于该卷芯的基端侧;
按照通过上述通电端子与上述触点部的接触,对上述驱动机构进行供电的方式构成。
按照技术方案11,能通过非常简单的方案,实现相对驱动机构的电力的供给机构。由此,能更加有效地谋求设备的制造等的成本的降低。
技术方案12.涉及技术方案2~11中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述驱动机构仅仅设置于上述卷芯的基端侧。
按照技术方案12,驱动机构仅仅设置于卷芯的基端侧。由此,能进一步有效地谋求设备的小型化、设备的制造等的成本的降低。
技术方案13.涉及技术方案1~12中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述卷芯包括固定芯片,该固定芯片沿上述旋转轴方向而延伸,并且在与上述活动芯片并列的状态设置;
在上述卷芯的前端部,设置在上述卷芯的旋转时通过规定的支承部而支承的被支承部;
上述被支承部设置于上述固定芯片的前端部。
另外,上述技术方案3和上述技术方案13中的固定芯片指相同的类型,在从属于技术方案3的技术方案13中,没有固定芯片具有多个的意图。
按照技术方案13,由于被支承部设置于固定芯片的前端部,故在使活动芯片倾斜,以便变更卷芯的形状时,不产生对应于活动芯片的倾斜度,被支承部移动的情况。于是,能通过支承部,在稳定的状态支承被支承部。另外,对应于被支承部的位置变化,调节支承部的位置,或更换支承部的作业是不需要的。由此,能进一步谋求设备的简化。另外,能更加容易地进行维护等的作业。
技术方案14.涉及技术方案1~13中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述卷芯包括设置上述片的狭缝;
该卷芯按照下述方式构成,该方式为,即使在相对上述旋转轴,上述活动芯片倾斜的状态的情况下,上述狭缝的尺寸仍保持一定。
按照技术方案14,即使在处于活动芯片倾斜的状态的情况下,狭缝的尺寸仍不改变而保持一定。于是,能更加可靠地防止片相对狭缝的设置产生妨碍的情况,能进一步提高设备的动作稳定性。
技术方案15.涉及技术方案1或2所述的卷绕装置,其特征在于,上述倾斜机构包括活动芯片支承部,该活动芯片支承部在能旋转的状态支承上述活动芯片中的沿上述旋转轴方向的中心部;
其按照下述方式构成,该方式为,通过将上述中心部作为旋转中心而旋转,相对上述旋转轴,上述活动芯片倾斜。
按照技术方案15,能通过简单的方案而实现倾斜机构,能谋求设备的制造等的成本的降低。
按照技术方案15,在与卷芯的上述中心部相对应的部位的周长为规定长度,进行片的卷取,以便获得规定尺寸的卷绕元件的场合,在对应于片的状态而变更卷芯形状时,不改变与构成基准的卷芯的上述中心部相对应的部位的周长。另外,能减小卷芯中的与上述中心部相对应的部位与其它的部位的周长差。由此,即使在变更卷芯的形状的情况下,仍能更加可靠,并且更加容易地获得所希望的尺寸的卷绕元件,能提高卷绕元件的制造的方便性。
技术方案16.涉及一种片的卷绕方法,该方法用于通过卷芯,卷取所供给的带状的片的场合,该卷芯包括活动芯片,该活动芯片能通过规定的旋转轴而旋转,并且沿上述旋转轴方向而延伸,其特征在于:
上述活动芯片能相对上述旋转轴而倾斜,其按照下述方式构成,该方式为:能通过相对该旋转轴而倾斜,将上述卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状变更为朝向前端侧而慢慢地呈尖头的形状,与朝向前端侧而慢慢地呈粗头的形状;
该方法包括:
卷芯形状变更工序,在该工序中,通过相对上述旋转轴,使上述活动芯片倾斜,将上述卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状变更为朝向前端侧而慢慢地呈尖头的形状,或朝向前端侧而慢慢地呈粗头的形状;
卷取工序,在该工序中,在上述卷芯形状变更工序后,通过上述卷芯卷取上述片。
按照技术方案16,实现与上述技术方案1相同的作用效果。
技术方案17.涉及技术方案16所述的片的卷绕方法,其特征在于,该方法包括:
片位置检测工序,在该工序中,检测供向上述卷芯的上述片的宽度方向的位置;
弯曲量检测工序,在该工序中,根据上述片位置检测工序的检测结果,检测上述片的弯曲量;
倾斜角度计算工序,在该工序中,根据上述弯曲量检测工序的检测结果,计算上述活动芯片相对上述旋转轴的倾斜角度;
在上述卷芯形状变更工序中,根据通过上述倾斜角度计算工序而获得的倾斜角度,相对上述旋转轴使上述活动芯片倾斜。
按照技术方案17,实现与上述技术方案2相同的作用效果。
技术方案18.涉及一种卷绕元件的制造方法,其特征在于,采用根据权利要求16或17所述的片的卷绕方法,制造卷绕有上述片的卷绕元件。
按照技术方案18,实现与上述技术方案1等相同的作用效果。
附图说明
图1为表示电池元件的基本外观结构的立体模式图;
图2为表示弯曲的电极片的放大俯视模式图;
图3为卷绕装置的基本外观结构图;
图4为卷绕部的基本外观结构图;
图5为卷芯的剖面模式图;
图6为第1芯片的立体模式图;
图7为省略活动芯片的一部分的第1芯片的立体模式图;
图8为省略固定芯片的一部分的第1芯片的立体模式图;
图9为活动芯片等与固定芯片分离的状态的第1芯片的立体模式图;
图10为用于表示导向件的第1芯片的放大剖面图;
图11为导向件的立体模式图;
图12为凸轮轴等的立体模式图;
图13为沿图12中的J—J线的剖视图;
图14为图12中的K—K线的剖视图;
图15为促动器、蜗轮副等的立体模式图;
图16为卷芯为尖头的形状时的第1芯片的俯视模式图;
图17为卷芯为粗头的形状时的第1芯片的俯视模式图;
图18为补偿角度·供给电力确定工序的流程图;
图19为片位置检测工序的流程图;
图20为形状变更·卷取工序的流程图;
图21为卷芯形状变更工序的流程图;
图22为卷取工序的流程图;
图23为变更卷芯的形状时的卷绕部的基本外观结构图;
图24为在狭缝中设置分隔片时的卷绕部的基本外观结构图;
图25为使转台旋转后的卷绕部的基本外观结构图;
图26为在电池元件相对卷芯的取下时,减少卷芯的周长的场合的卷绕部的基本外观结构图;
图27为在另一实施方式中,省略固定芯片的一部分的第1芯片的立体模式图;
图28为在另一实施方式中,省略固定芯片的一部分的第1芯片的俯视模式图;
图29为在另一实施方式中,省略固定芯片的一部分的第1芯片的立体模式图;
图30为在另一实施方式中,用于表示活动芯片支承部等的第1芯片的放大剖面模式图;
图31为还一实施方式的卷芯的剖面模式图。
具体实施方式
参照附图,对一个实施方式进行说明。首先,对作为通过卷绕装置而获得的卷绕元件的锂离子电池元件的结构进行说明。
像图1所示的那样,锂离子电池元件1(在下面简称为“电池元件”)通过下述方式制造,该方式为:经由2个分隔片2、3,正电极片4和负电极片5在重合的状态卷绕。在本实施方式中,分隔片2、3和两个电极片4、5分别相当于片。另外,也能代替2个分隔片,而采用折返的1个片。此外,在下面,为了便于说明,将分隔片2、3和电极片4、5称为“各种片2~5”。
分隔片2、3分别呈具有同一宽度的带状,其通过聚丙烯(PP)等的绝缘体构成,以便防止不同的电极片4、5相互接触,产生短路的情况。
电极片4、5由薄板状的金属片构成,其具有与分隔片2、3基本相同的宽度。另外,在电极片4、5的内外两个表面上,涂敷活性物质。正电极片4采用比如铝箔片,在其内外两个表面上,涂敷正极活性物质(比如,锰酸锂颗粒等)。负电极片5采用比如铜箔片,在其内外两个表面上涂敷负极活性物质(比如,活性炭等)。另外,经由活性物质,能进行正电极片4和负电极片5之间的离子交换。更具体地说,在充电时,离子从正电极片4侧移向负电极片5侧,在放电时,离子从负电极片5侧移向正电极片4侧。
此外,在本实施方式中,构成1个电池元件1的两个电极片4、5的长度为分别预先设定的一定的规定值。在本实施方式中,一个元件量的负电极片5的长度稍大于一个元件量的正电极片4的长度,以便更加可靠地通过负电极片而覆盖正电极片4。
还有,在图中没有示出的多个正极引线从正电极片4的宽度方向一端缘而伸出,并且在图中没有示出的多个负极引线从负电极片5的宽度方向另一端缘而伸出。
在获得锂离子电池时,电池元件1设置于电池容器(外壳)的内部,该电池容器在图中没有示出,该电池容器由金属制成,呈筒状,并且分别汇集有该正极引线和负极引线。另外,汇集的正极引线与正极端子部件(在图中没有示出)连接,该汇集的负极引线与负极端子部件(在图中没有示出)连接,两个端子部件以封闭上述电池容器的两端开口的方式设置,由此,能获得锂离子电池。
下面对用于制造电池元件1的卷绕装置10进行说明。像图3所示的那样,卷绕装置10包括:卷绕部11,该卷绕部11用于卷绕各种片2~5;正电极片供给机构31,该正电极片供给机构31用于将正电极片4供向卷绕部11;负电极片供给机构41,该负电极片供给机构41用于将负电极片5供向卷绕部11;分隔件供给机构51、61,该分隔件供给机构51、61用于将分隔片2、3供向卷绕部11;控制装置91。另外,上述卷绕部11、各供给机构31、41、51、61等的卷绕装置10内的各种机构为通过控制装置91而进行动作控制的结构。
正电极片供给机构31包括正电极片4呈卷状卷绕的正电极片原料卷32。正电极片原料卷32以能自由旋转的方式支承,从这里,适当地抽出正电极片4。
另外,在构成正电极片原料卷32的正电极片4上,像图2所示的那样,具有弯曲(反弯)、褶皱的形状不良,正电极片4的宽度方向端缘部处于相对正电极片4的纵向而弯曲的状态。此方面在负电极片5中也是相同的。此外,在图2中,示出宽度方向端缘部比实际场合极端地弯曲状态的正电极片4。
返回到图3,正电极片供给机构31包括:片插入机构71;片切断用切割器72;张力施加机构73;缓冲机构75;作为片位置检测机构的边缘传感器77。
片插入机构71将正电极片4供向卷绕部11,其按照能沿正电极片4的运送线路,移动到接近卷绕部11的接近位置与离开卷绕部11的离开位置的方式构成。片插入机构71包括持握正电极片4的一对卡盘71a、71b。卡盘71a、71b按照能通过在图中没有示出的驱动部进行开闭动作的方式构成。接着,在将正电极片4供向卷绕部11时,在通过卡盘71a、71b持握正电极片4后,片插入机构71会接近卷绕部11。
片切断用切割器72用于切断正电极片4,其包括分别位于正电极片4的内外两侧的一对刃部72a、72b。片切断用切割器72按照下述方式构成,该方式为:在该对刃部72a、72b以夹持正电极片4的方式定位的片切断位置、与躲避于正电极片4的运送线路之外的躲避位置之间移动。
另外,正电极片4的切断在通过上述卡盘71a、71b而持握正电极片4的状态进行。另外,在片插入机构71接近而移向卷绕部11,以便将正电极片4供向卷绕部11时,一对刃部72a、72b分别与正电极片4的运送线路离开,由此不会妨碍片插入机构71的移动。
张力施加机构73包括一对辊73a、73b与以在2个辊73a、73b之间摆动的方式设置的松紧辊73c。松紧辊73c按照下述方式构成,该方式为:通过经过转矩控制的规定的伺服电动机(在图中没有示出)而动作,通过控制装置91控制上述伺服电动机,由此,能变更施加给正电极片4的张力。另外,松紧辊73c还实现通过对正电极片4施加张力,防止正电极片4的松弛的作用。此外,在本实施方式中,通过张力施加机构73,会经常对正电极片4施加一定的张力。
缓存机构75包括一对从动辊75a、75b与能在2个辊75a、75b之间于上下方向而发生位移的方式的升降辊75c。通过设置缓存机构75,在片切断用切割器72与边缘传感器77之间,能贮存至少构成1个电池元件1的长度的正电极片4。
边缘传感器77由比如激光式或超声波式等的边缘检测传感器构成,检测从正电极片原料卷32而供给的正电极片4的宽度方向的位置。边缘传感器77在正电极片原料卷32的下游,分别位于正电极片4的内外两侧。边缘传感器77检测正电极片4的宽度方向一端缘的位置,并且将已检测的宽度方向的位置输出给控制装置91。宽度方向的位置的检测和输出的处理在从相对卷绕部11的一个元件的正电极片4的供给开始,到供给结束的期间,每规定时间(比如,数ms)而反复地进行。
负电极片供给机构41在其最上游侧,包括负电极片5呈卷状而卷绕的负电极片原料卷42。负电极片原料卷42以自由旋转的方式支承,从这里适当地抽出负电极片5。
另外,在从负电极片原料卷42到卷绕部11的负电极片5的运送线路的中途,与正电极片4的运送线路相同,设置片插入机构71、片切断用切割器72、张力施加机构73、缓存机构75和边缘传感器77等。这些方面除了以负电极片5为对象的方面以外,与设置于正电极片4上的场合相同。于是,关于这些方面的具体的说明省略。
另一方面,分隔件供给机构51、61分别包括分隔片2、3呈卷状而卷绕的分隔件原料卷52、62。分隔件原料卷52、62能自由旋转地支承,从这里,适当地抽出分隔片2、3。
此外,分隔件供给机构51、61与电极片供给机构31、41相同,包括张力施加机构73。这一点除了将分隔片2、3作为对象的方面以外,与设置于正电极片供给机构31上的场合相同。于是,关于它的具体的说明省略。
还有,在各种片2~5的运送线路的中途,设置汇集各种片2~5的一对导向辊78a、78b等的用于对各种片2~5进行导向的各种导向辊(标号省略)。
下面对卷绕部11的结构进行说明。像图4所示的那样,卷绕部11包括:以能通过在图中没有示出的驱动部而旋转的方式设置的相对的2个圆盘状的台构成的转台12;于该转台12的旋转方向,以180度的间隔而设置的2个卷芯13、14;2个支承辊15a、15b,该2个支承辊15a、15b设置于相对该卷芯13、14,分别在转台12的旋转方向以大致90度而错开的位置;按压辊17,该按压辊17用于按压卷绕马上结束之前的各种片2~5;胶带粘贴机构18,该胶带粘贴机构18用于粘贴规定的固定用胶带;通电端子19。
卷芯13、14用于分别在本身的外周,卷取各种片2~5,其按照能通过在图中没有示出的驱动部,以本身的中心轴作为旋转轴而旋转的方式构成。卷芯13、14的旋转量能通过在图中没有示出的编码器而把握,涉及旋转量的信息从该编码器输入到控制装置91中。
此外,卷芯13、14按照能沿转台12的轴线方向(图4的纸面进深方向),相对构成转台12的其中一个台而出没的方式设置。另外,对于卷芯13、14,在处于相对上述其中一个台而突出的状态时,在其前端部穿过形成于另一台中的支承用的孔,通过两个台而能旋转的状态支承。在本实施方式中,另一台中的形成该支承用的孔的部位相当于用于支承后述的被支承部85的支承部。
还有,卷芯13、14按照通过转台12的旋转,能在卷绕位置P1和取下位置P2之间旋转运动的方式构成。
卷绕位置P1为将各种片2~5卷绕于卷芯13、14上的位置,将各种片2~5从上述各供给机构31、41、51、61供向该卷绕位置P1。
取下位置P2为用于进行卷绕后的各种片2~5,即电池元件1的取下的位置。在取下位置P2的周边部设置卷芯13、14中的用于进行电池元件1的取下的取下装置(在图中没有示出)等。
支承辊15a、15b用于在移向取下位置P2的卷芯13、14与上述供给机构31、41、51、61之间挂绕,支承分隔片2、3。
分隔件切割器16设置于卷绕位置P1的附近,能在接近转台12并切断分隔片2、3的切断位置、与离开转台12并不妨碍卷芯13、14的移动的躲避位置之间移动。
按压辊17设置于取下位置P2的附近,其按照能在接近转台12并按压各种片2~5的接近位置、与离开转台12并不妨碍卷芯13、14的运动的躲避位置之间运动的方式构成。
胶带粘贴机构18设置于取下位置P2的附近,其具有在卷绕结束时,接近转台12,在分隔片2、3的终端部粘贴规定的固定用胶带的功能。
通电端子19设置于取下位置P2的附近,其能在接近设置于取下位置P2的卷芯13(14)的接近位置、与离开该卷芯13(14),不妨碍卷芯13(14)的运动的躲避位置之间运动。
另外,通电端子19通过一对端子19a、19b构成(参照图6),两个端子19a、19b能沿通电端子19的移动方向而进行压缩变形。另外,其中一个端子19a与规定的电源连接,另一端子19b接地。从上述电源,向通电端子19供给的电力通过控制器91而进行控制。
下面对本实施方式的卷芯13、14的更具体的结构进行说明。
像图5所示的那样,卷芯13(14)的外周面,即卷绕各种片2~5的部位按照其与本身的中心轴(旋转轴)相正交的截面呈椭圆形状的方式构成。卷芯13(14)包括第1芯片131(141)和第2芯片132(142)。另外,在图5中,在特别简化的状态示出第1芯片131(141),实际的第1芯片131(141)像图9等所示的那样,包括各种的部件。
第1芯片131(141)和第2芯片132(142)沿卷芯13(14)的旋转轴方向而延伸,在与上述旋转轴相垂直的方向并列的状态设置。另外,在各芯片131、132(141、142)之间,形成在与上述旋转轴相正交的方向延伸的狭缝133(143)。
另外,像图6所示的那样,在第1芯片131(141)的基端侧,串联有支承部134(144)。支承部134(144)为支承第1芯片131(141)的部位,在本实施方式中,支承后述的固定芯片81。支承部134(144)由机械强度优良的金属形成,能牢固地支承第1芯片131(141)。由此,在各种片2~5卷绕于卷芯13、14上时等的场合,能更加可靠地防止卷芯13、14的挠曲、倾斜。此外,在本实施方式中,支承部134、144的截面呈半椭圆状,只要能牢固地支承卷芯13、14,其形状能适当变更。另外,通过与支承部134(144)相同的部件,第2芯片132(142)处于受到支承的状态,虽然关于这一点的图示省略。
此外,在支承部134(144)的外表面上设置沿卷芯13(14)的旋转轴方向而并列设置的一对触点部135(145)。触点部135(145)通过导电性材料形成,构成与上述通电端子19的各端子19a、19b的接触部。触点部135(145)处于经由规定的导电线而与后述的促动器843电连接的状态。另外,通过使通电端子19与触点部135(145)接触,能向促动器843供给电力,使促动器843动作。
接着,对第1芯片131、141和第2芯片132、142的更具体的结构进行说明。首先,对第1芯片131、141的结构进行说明。
对于第1芯片131(141),像图6~9所示的那样,具有固定芯片81、活动芯片82、导向件83、与作为倾斜机构的倾斜变更机构84。另外,在图7中,省略活动芯片82的一部分,在图8中,省略固定芯片81的一部分(特别是后述的第1被卷绕部812、衬套部813)。另外,在图9中,为了明确地表示导向件83的存在,示出活动芯片82等与固定芯片81分离的状态。
固定芯片81的整体呈在卷芯13、14的旋转轴方向而延伸的杆状,其包括基底部811、第1被卷绕部812与衬套部813。
基底部811为构成第1芯片131的基底(基座)的部位,其整体呈平板状。基底部811中的位于第2芯片132、142侧的平坦面在其与第2芯片132、142之间形成上述狭缝133、143。另外,在基底部811中的与第1被卷绕部812的连接部分相反的一侧,形成多个支承突起811a,该支承突起811a用于支承后述的弹簧842。
第1被卷绕部812为构成卷芯13、14的外周面的弯曲板状部位,为卷绕有各种片2~5的部位。第1被卷绕部812与基底部811的宽度方向端缘部连接,在第1被卷绕部812和基底部811之间,形成在卷芯13、14的旋转轴方向而延伸的空间。该空间为用于设置衬套部813或后述的凸轮轴841的空间。
衬套部813呈圆筒状,其用于在能旋转的状态支承凸轮轴841。衬套部813在上述空间内,固定于第1被卷绕部812上,沿卷芯13、14的旋转轴方向而间隔开地设置多个。衬套部813由比如,通过摩擦系数低的规定的树脂形成的树脂衬套构成。另外,还能对应于卷芯13、14的长度,适当变更衬套部813的数量。
活动芯片82的整体呈在卷芯13,14的旋转轴方向而延伸的杆状,在与固定芯片81并列的状态设置。活动芯片82包括第2被卷绕部821和加压接触部822。
第2被卷绕部821为构成卷芯13、14的外周面的弯曲板部位,在第2被卷绕部821中的除了其两端侧部位以外的部位,卷绕有各种片2~5。第2被卷绕部821按照覆盖基底部811中的没有通过第1被卷绕部812而覆盖的部位的方式设置。另外,第2被卷绕部821中的特别是卷绕有各种片2~5的部位按照具有充分的壁厚的方式构成。由此,第2被卷绕部821中的卷绕有各种片2~5的部位具有足够的刚性。
加压接触部822为按压于凸轮轴841上的部位,与凸轮轴841接触的部位呈弯曲面状。加压接触部822固定于第2被卷绕部821中的位于基底部811侧的面上,分别每次1个地设置于活动芯片82中的前端侧部位和基端侧部位。另外,各加压接触部822包括在卷芯13、14的旋转轴方向而延伸的板状的被按压部822a。
导向件83沿固定芯片81和活动芯片82之间的距离(特别是,第1被卷绕部812和第2被卷绕部821之间的距离)变更的方向,在能滑动的状态支承活动芯片82。通过由导向件83支承,活动芯片82能沿相对固定芯片81而接近和离开的方向,进行相对运动。另外,导向件83对应于活动芯片82的前端部和基端部而设置,支承活动芯片82的前端部和基端部。
另外,导向件83沿卷芯13、14的旋转轴方向,设置于与活动芯片82中的卷绕有各种片2~5的部位脱开的位置。即,导向件83设置于第2被卷绕部821中的确保刚性、特别是与壁厚大的部位脱开的位置。
此外,各导向件83像图10和图11所示的那样,包括分别固定于固定芯片81上的导向杆831;安装于活动芯片82上的滑动杆832。导向杆831和滑动杆832在沿卷芯13、14的旋转轴方向而并列的状态设置。
导向杆831包括槽831a,该槽831a为,活动芯片82相对固定芯片81沿接近和离开的方向而延伸得到。槽831a通过相正交的2个平面而形成。
滑动杆832包括旋转轴在交替地正交的状态并列的能旋转的多个辊832a。另外,各辊832a处于相对槽831a而设置的状态,各辊832a在形成槽831a的上述平面上滑动,由此,滑动杆832相对导向杆831进行滑动。即,导向件83为十字辊导向件。
还有,在通过导向件83,伴随各种片2~5的卷绕,朝向基底部811侧的卷紧力施加于活动芯片82上时,能抵抗该卷紧力,支承活动芯片82。
再有,在导向杆831和滑动杆832之间,设置规定的间隙(油隙)。由此,能使活动芯片82相对卷芯13、14的旋转轴(固定芯片81)而倾斜。
返回到图6~9,倾斜变更机构84为能使活动芯片82相对卷芯13、14的旋转轴而倾斜的机构。倾斜变更机构84包括凸轮轴841、作为按压机构的弹簧842、作为驱动机构的促动器843和蜗轮副844。
凸轮轴841如上所述,在固定芯片81的内部,通过衬套部813在能旋转的状态而支承。凸轮轴841在与活动芯片82的纵向基本全部区域相对应的状态(对应于从活动芯片82的前端部到基端部的范围的状态)与卷芯13、14的旋转轴平行地设置。另外,凸轮轴841的基端侧部分处于向固定芯片81的外部而突出的状态。
另外,凸轮轴841像图12所示的那样,包括第1凸轮部841a和第2凸轮部841b。第1凸轮部841a设置于与设置于活动芯片82的前端侧的加压接触部822相对的位置,第2凸轮部841b设置于,与设置于活动芯片82的基端侧的加压接触部822相对的位置。2个凸轮部841a、841b由凸轮轴841中的从旋转轴到外周面的距离不一定的部位构成。
还有,在本实施方式中,像图13、14所示的那样,2个凸轮部841a、841b中的与凸轮轴841的旋转轴正交的截面呈下述形状,其中,中心角为90°的扇形状部位、与该扇形状部位的半径为直径的半圆形状部位组合。由此,在与凸轮轴841的旋转轴相正交的截面中,在2个凸轮部841a、841b的外周面上具有直线部L、圆弧部A和半圆部S。
直线部L为直线状部位,其以凸轮轴841的旋转轴为一端,具有规定的长度(在本实施方式中,与凸轮轴841的最大半径相同的长度)。圆弧部A为中心角为90度的圆弧状部位,其中,以凸轮轴841的旋转轴为中心,并且半径为上述规定长度,而且其一端与直线部L的另一端连接。半圆部S为半圆状部位,其将直线部L的一端和圆弧部A的另一端连接,并且以上述规定长度的一半为半径,而且呈与圆弧部A相反一侧膨胀的形状。
像这样,2个凸轮部841a、841b的与凸轮轴841的旋转轴相正交的截面呈相同的形状,但是两者的配置朝向分别不同。具体来说,相对与凸轮轴841的旋转轴相正交的假想面,沿该旋转轴方向,投影2个凸轮部841a、841b的外周面。此时,所投影的第2凸轮部841b的外周面形状按照以通过凸轮轴841的旋转轴,与直线部A正交的线为基准,与所投影的第1凸轮部841a的外周面形状保持线对称的方式构成。
在本实施方式中,通常,按照2个凸轮部841a、841b的外周面中的从半圆部S到圆弧部A的部位朝向凸轮轴841侧的方式设定凸轮轴841的位置。
返回到图7,弹簧842用于沿活动芯片82相对固定芯片81的相对移动方向,将加压接触部822按压于2个凸轮部841a、841b的外周面上。由于弹簧842通过支承突起811a和被按压部822a,在相对自然长度而压缩的状态夹持,故处于远离支承突起811a的方向的力施加于被按压部822a上的状态。其结果是,处于相对第1凸轮部841a的外周面,沿上述相对移动方向按压活动芯片82的前端侧部位(设置于活动芯片82的前端侧的加压接触部822)的状态。另外,处于相对第2凸轮部841b的外周面,沿上述相对移动方向,按压活动芯片82的基端侧部位(设置于活动芯片82的基端侧的加压接触部822)的状态。
在本实施方式中,通常,其中一个加压接触部822处于按压于第1凸轮部841a的外周面中的半圆部S和圆弧部A的边界部分上的状态,另一加压接触部822处于按压于第2凸轮部841b的外周面中的半圆部S和圆弧部A的边界部分上的状态。由此,通常,活动芯片82处于与凸轮轴841平行的状态,进而处于还与卷芯13、14的旋转轴或固定芯片81平行的状态。
促动器843为用于使旋转轴841旋转的驱动源。促动器843像图15所示的那样,包括通过电力供给而旋转的轴部843a。促动器843由带有制动器的电动机构成,该电动机按照能在双向使轴部843a旋转,并且能在不供电时限制轴部843a的旋转的方式构成。
更具体地说,促动器843为无励磁动作型的带有制动器的电动机,比如包括分别没有在图中示出的制动衬面;电枢,其通过规定的弹簧朝向上述制动衬面而偏置;线圈,该线圈按照伴随通电,抵抗上述弹簧的偏置力,使电枢远离制动衬面的方式移动。另外,如果向促动器843供电,则通过通电的线圈,拉动上述电枢,在上述电枢和上述制动衬面之间形成间隙,由此轴部843a处于能旋转的状态,通过供给的电力,轴部843a旋转。另一方面,在没有对促动器843供电时,处于通过上述弹簧,将上述电枢按压于上述制动衬面上的状态,由此处于限制轴部843a旋转的状态。
此外,促动器843仅仅设置于第1芯片131(141)的基端侧(参照图6等)。即,促动器843仅仅设置于卷芯13、14的基端侧。
蜗轮副844构成从轴部843a到凸轮轴841的动力的传递机构。蜗轮副844包括:蜗轮844a,该蜗轮844a安装于轴部843a上,伴随轴部843a的旋转而转动;齿轮844b,该齿轮844b安装于凸轮轴841上,与蜗轮844a啮合。在本实施方式中,按照凸轮轴841的转数为轴部843a的转数的1/20~1/50的方式,设定齿轮844b的齿数等。
此外,在第1芯片131(141)的前端部设置被支承部85(参照图6等),该被支承部85通过设置于转台12的上述支承用的孔中,通过转台12中的形成上述支承用的孔的部位而支承。被支承部85通过安装于固定芯片81的前端部上,处于设置于固定芯片81的前端部上的状态。
在像上述那样构成的第1芯片131(141)中,通电端子19与触点部135(145)接触,对促动器843进行供电,由此解除轴部843a的旋转限制,然后,轴部843a旋转。借此,动力从轴部843a经由蜗轮副844传递给凸轮轴841,凸轮轴841旋转。通过凸轮轴841的旋转,凸轮部841a、841b的外周面中的按压活动芯片82(加压接触部822)的部位变化。其结果是,相对卷芯13、14的旋转轴(固定芯片81),活动芯片82倾斜。
更具体地说,通常时,即在固定芯片81和活动芯片82平行的状态,如果使凸轮轴841旋转到一侧,则设置于活动芯片82的前端侧的加压接触部822处于按压于第1凸轮部841a的外周面的圆弧部A上的状态。另一方面,设置于活动芯片82的基端侧的加压接触部822处于按压于第2凸轮部841b的外周面的半圆部S上的状态。由此,按照仅仅活动芯片82的前端侧部位接近固定芯片81的方式活动芯片82发生倾斜。其结果是,像图16所示的那样,卷芯13、14中的卷绕有各种片2~5的部位的形状为朝向前端侧而呈尖头的形状。
另一方面,通常时,即如果在固定芯片81和活动芯片82平行的状态,在另一侧使凸轮轴841旋转,则设置于活动芯片82的前端侧的加压接触部822处于按压于第1凸轮部841a的外周面的半圆部S上的状态。另一方面,设置于活动芯片82的基端侧的加压接触部822处于按压于第2凸轮部841b的外周面的圆弧部A上的状态。由此,按照仅仅活动芯片82的基端侧部位接近固定芯片81的方式活动芯片82发生倾斜。其结果是,像图17所示的那样,卷芯13、14中的卷绕有各种片2~5的部位的形状为朝向前端侧而呈尖头的状态。
另外,在变更卷芯13、14的形状时,活动芯片82在与卷芯13、14的旋转轴相正交的截面,沿与狭缝133、143延伸的方向平行的方向而移动。于是,即使在处于相对卷芯13、14的旋转轴,活动芯片82倾斜的状态的情况下,狭缝133、143的尺寸仍保持一定。
返回到图5,第2芯片132(142)包括固定部件132a(142a),与卡盘机构132b(142b)。
固定部件132a(142a)于卷芯13(14)的旋转轴方向而延伸,并且其截面呈半椭圆形状。在固定部件132a(142a)的外周面上卷绕有各种片2~5。
卡盘机构132b(142b)设置于固定部件132a(142a)中的与狭缝133(143)相对应的部位。卡盘机构132b(142b)的内部呈中空状,其与在图中没有示出的空气供给排出机构连接。另外,通过该空气供给排出机构,能实现相对卡盘机构132b(142b)的内部空间的空气的供给、以及相对卡盘机构132b(142b)的内部空间的空气的排出。
卡盘机构132b(142b)通过对其内部空间的空气的供给而膨胀,由此,其一部分处于相对固定部件132a(142a)的狭缝133(143)侧的面而突出的状态。另一方面,卡盘机构132b(142b)通过来自该内部空间的空气的排出而收缩,由此,其整体处于不相对固定部件132a(142a)的狭缝133(143)侧的面而突出的状态。通过该方案,能通过卡盘机构132b(142b)和第1芯片131(141)而夹持穿过狭缝133(143)的分隔片2、3。
接着,对控制装置91的结构进行说明。控制装置91包括:作为运算机构的CPU;存储各种程序的ROM;临时存储运算数据,输入输出数据等的各种数据的RAM;长期存储运算数据等的硬盘等,如上所述,该控制装置91控制卷绕部11、各供给机构31、41、51、61的动作。通过控制装置91,控制相对卷绕部11的电极片4、5的供给开始·供给停止时刻、卷芯13、14的旋转、通电电子19的动作等。比如,控制装置91从在图中没有示出的编码器输入与电极片4、5的排送量有关的信息,在电极片4、5的排送量分别为规定值时,停止电极片4、5的排送(供给)。
另外,控制装置91像图3所示的那样,包括宽度方向位置存储部92、作为弯曲量检测机构的弯曲量检测部93、与作为倾斜角度控制机构的倾斜角度控制部94。
宽度方向位置存储部92每当具有来自边缘传感器77的输入时,将从边缘传感器77而输入的检测结果,即与2个电极片4、5的宽度方向一端缘的位置有关的信息存储于上述硬盘中。在本实施方式中,在通过卷芯13、14卷取一个元件量的电极片4、5时,将与下次卷取的预定的一个元件量的电极片4、5的宽度方向一端缘的位置有关的信息从边缘传感器77依次输入到控制装置91中。其结果是,通过宽度方向位置存储部92,将与下次卷取的预定的一个元件量的电极片4、5的各部分的宽度方向一端缘的位置有关的信息存储于上述硬盘中。
弯曲量检测部93根据存储于上述硬盘中的与2个电极片4、5的宽度方向一端缘的位置有关的信息,获得下次卷取的预定的一个元件量的电极片4、5的弯曲量。在这里,弯曲量指相对电极片4、5的纵向的电极片4、5的宽度方向的弯曲,即,包括沿电极片4、5的纵向和宽度方向的面的弯曲的程度。弯曲量也能采用比如,以将与沿电极片4、5的纵向而离开的规定的二个部位相对应的电极片4、5的宽度方向一端缘之间连接的线段X为基准线,从该线段X的中心到与上述二个部位的中心部位相对应的电极片4、5的宽度方向一端缘的距离α(参照图2)。也能将电极片4、5的宽度方向一端缘的曲率等用作弯曲量。
倾斜角度控制部94根据弯曲量检测部93的检测结果,确定应当从通电端子19向触电部135、145而供给的电力。另外,倾斜角度控制部94控制通电端子19、上述电源的动作,将已确定的电力供给触电部135、145,由此,调节活动芯片82相对卷芯13、14的倾斜角度。
具体来说,倾斜角度控制部94根据预先获得的表示弯曲量与目标倾斜角度的关系的表格,获得对于通过弯曲量检测部93而获得的弯曲量来说最佳的目标倾斜角度。目标倾斜角度为在抑制各种片2~5的卷绕偏差的方面,认为是最佳的活动芯片82的倾斜角度,在该表格中,针对每次的弯曲量而设定。另外,上述表格能根据卷芯13、14的周长或电极片4、5的宽度、电极片4、5相对卷芯13、14的卷绕预定位置等的各种信息而获得。
在本实施方式中,倾斜角度控制部94根据2个电极片4、5的弯曲量中的较大的弯曲量,获得目标倾斜角度。另外,也能采用2个电极片4、5的各弯曲量的双方,获得目标倾斜角度。比如,还能采用各弯曲量的平均值,获得目标倾斜角度。
另外,倾斜角度控制部94根据在获得目标倾斜角度后,已获得的目标倾斜角度与当前的活动芯片82的倾斜角度的差分,计算补偿角度a。能仅通过补偿角度a的量使活动芯片82倾斜,将活动芯片82相对卷芯13、14的旋转轴的倾斜角度作为目标倾斜角度。适用于,用于构成弯曲量的检测对象的电极片4、5的卷绕的卷芯13、14。
另外,倾斜角度控制部94根据已计算的补偿角度a,确定从通电端子19对触点部135(145)的供给电力。比如,倾斜角度控制部94确定从通电端子19施加到触点部135(145)上的电压的大小、正负、施加时间等。在本实施方式中,倾斜角度控制部94根据表示预先存储的补偿角度a和供给电力的对应关系的表格,确定供给电力。
接着,倾斜角度控制部94在于各种片2~5的卷绕之前,卷芯13、14停止时,使通电端子19与触点部135(145)接触,然后对促动器843进行供电,以补偿角度a而变更活动芯片82的倾斜角度。由此,活动芯片82的倾斜角度与已获得的目标倾斜角度相对应。另外,倾斜角度控制部94将变更后的活动芯片82的倾斜角度作为当前的活动芯片82的倾斜角度,存储于上述硬盘中。在下次变更活动芯片82的倾斜角度时,根据该已存储的活动芯片82的倾斜角度,计算补偿角度a等。
此外,上述补偿角度a、对促动器843的供给电力的确定方式为一个例子。补偿角度a、对促动器843的供给电力能根据电极片4、5的弯曲量而确定,这些确定方式不限于上述的方式。
接着,对采用上述卷绕装置10的电池元件1的制造工序进行说明。电池元件1的制造工序包括:确定工序(补偿角度·供给电力确定工序),在该工序中,根据一个元件量的电极片4、5的弯曲量,确定用于卷绕该一个元件量的电极片4、5时的补偿角度a和对促动器843的供给电力;卷取工序(形状变更·卷取工序),在该工序中,根据需要,一边变更卷芯13、14的形状,一边卷取上述一个元件量的电极片4、5。另外,该2个工序在相同时期而实施,但是,在本实施方式中,为了便于说明,将该2个工序分开而进行说明。
在补偿角度·供给电力确定工序,像图18所示的那样,首先,在步骤S10进行片位置检测工序。在片位置检测工序,检测在下面的形状变更·卷取工序中,供向另一卷芯14(13)的一个元件量的电极片4、5的宽度方向一端缘的位置。
在片位置检测工序,像图19所示的那样,首先,在步骤S101,通过负电极片供给机构41的片插入机构71,将负电极片5供向其中一个卷芯13(14)侧。具体来说,持握负电极片5的片插入机构71接近卷绕部11侧,在分隔片2、3之间插入负电极片5,由此供给负电极片5。另外,在插入后,解除片插入机构71对负电极片5的持握,并且片插入机构71返回到原始的位置。
伴随负电极片5的供给,负电极片5开始运送给其中一个卷芯13(14)侧,在步骤S102,开始边缘传感器77对负电极片5的宽度方向一端缘的位置检测。
接着,在步骤S103,在负电极片5的供给后,在其中一个卷芯13(14)以规定圈数而旋转(比如,一圈)的阶段,通过正电极片供给机构31的片插入机构71,向其中一个卷芯13(14)侧供给正电极片4。具体来说,持握正电极片4的片插入机构71接近卷绕部11侧,在分隔片2、3之间插入正电极片4,由此供给正电极片4。另外,在插入后,解除片插入机构71对正电极片4的持握,并且片插入机构71返回到原始的位置。
伴随正电极片4的供给,正电极片4开始运送给其中一个卷芯13(14)侧。在步骤S104,开始边缘传感器77对正电极片4的宽度方向一端缘的位置检测。
然后,如果供给2个电极片4、5,则其中一个卷芯13(14)旋转,由此依次排送2个电极片4、5。借此,电极片4、5分别通过边缘传感器77,连续地检测电极片4、5的宽度方向一端缘的位置。另外,已检测的涉及宽度方向的信息依次存储于控制装置91的上述硬盘中。
在下一步骤S105,反复地进行相对供给开始的正电极片4的排送量是否达到规定值的判断,直至满足该条件。
在于该步骤S105,判定为“是”的场合,即,在检测在下次卷绕的预定的一个元件量的正电极片4的全部区域的宽度方向一端缘的位置,并且已检测的涉及宽度方向位置的信息存储于硬盘中的场合,转到步骤S106。另外,在于步骤S105中而判定为“是”的时刻,正电极片4相对其中一个卷芯13(14)的供给停止。
在下一步骤S106,反复地进行相对供给开始的负电极片5的排送量是否达到规定值的判断,直至满足该条件。
在于该步骤S106,判定为“是”的场合,即,在检测在下次卷绕的一个元件量的负电极片5的全部区域的宽度方向一端缘的位置,并且已检测的涉及宽度方向位置的信息存储于硬盘中的场合,结束片位置检测工序。另外,在于步骤S106中而判定为“是”的时刻,负电极片5相对其中一个卷芯13(14)的供给停止。
返回到图18,紧接步骤S10的片位置检测工序,在步骤S20,进行弯曲量检测工序。在弯曲量检测工序,根据已存储的涉及电极片4、5的宽度方向位置的信息,通过弯曲量检测部93检测电极片4、5的弯曲量。
在下一步骤S30,进行倾斜角度计算工序。在倾斜角度计算工序,通过倾斜角度控制部94,根据表示弯曲量和目标倾斜角度的关系的上述表格,计算对于已检测的弯曲量来说适合的目标倾斜角度。
然后,在步骤S40,根据当前的活动芯片82的倾斜角度和已计算的目标倾斜角度,计算补偿角度a。接着,在步骤S50,根据已计算的补偿角度a,确定从通电端子19向触电部135(145)的供给电力,结束补偿角度·供给电力确定工序。
接着,参照图20的流程图,对形状变更·卷取工序进行说明。在形状变更·卷取工序中,进行步骤S60的卷芯形状变更工序,与步骤S70的卷取工序。
在卷芯形状变更工序中,像图21所示的那样,首先,在步骤S601,判断在步骤S70的卷取工序中卷取各种片2~5的其中一个卷芯13(14)的形状的必要性的有无。在必须要求变更其中一个卷芯13(14)的形状的场合,即,在于步骤S40中计算的补偿角度a不为零的场合,转到步骤S602。相对该情况,在不必要求变更其中一个卷芯13(14)的形状的场合,结束卷芯形状变更工序。
在步骤S602,变更活动芯片82的倾斜角度,结束卷芯形状变更工序。更具体地说,使通电端子19移动而接近设置于取下位置P2处的其中一个卷芯13(14)的触点部135(145)(参照图23)。该其中一个卷芯13(14)处于取下电池元件1而停止的状态。接着,通电端子19与触点部135(145)接触,然后经由触点部135(145),向电枢843供给已确定的供给电力。该供给电力根据卷绕于该其中一个卷芯13(14)上的预定的电极片4、5的弯曲量而确定。由此,其中一个卷芯13(14)的形状变更为适合于卷绕于其中一个卷芯13(14)上的预定的电极片4、5的弯曲量的形状。
然后,使通电端子19与触点部135(145)离开,使通电端子19移动到上述躲避位置,由此结束卷芯形状变更工序。另外,即使在使通电端子19与触点部135(145)离开的情况下,其中一个卷芯13(14)的形状仍原样地维持。
下面对步骤S70的卷取工序进行说明。在卷取工序,像图22所示的那样,首先,在步骤S701,在相对转台12的其中一个台,其中一个卷芯13(14)隐没、并且卡盘机构132b(142b)收缩的状态,使转台12旋转。由此,位于取下位置P2处的其中一个卷芯13(14)移向卷绕位置P1侧。
接着,如果其中一个卷芯13(14)设置于卷绕位置P1侧,则在该其中一个卷芯13(14)的狭缝133(143)、与跨接于导向辊78a、78b和支承辊15a(15b)上的分隔片2、3延伸的方向从正面看重合的状态,使其中一个卷芯13(14)相对转台12中的其中一个台而突出。由此,处于相对其中一个卷芯13(14)的狭缝133(143),设置分隔片2、3的状态(参照图24)。另外,处于设置于卷芯13(14)的前端部的被支承部85由转台12的另一台而支承的状态。另外,由于即使在变更卷芯13(14)的形状的情况下,狭缝133(143)的尺寸仍不变化,故能更加可靠地相对狭缝133(143)设置分隔片2、3。
然后,在步骤S702,处于使卡盘机构132b(142b)膨胀,通过第1芯片131(141)和卡盘机构132b(142b)夹持分隔片2、3的状态。然后,以规定圈数而使其中一个卷芯13(14)旋转。由此,处于相对其中一个卷芯13(14),分隔片2、3以规定量而卷取的状态。
之后,在下一步骤S703,向其中一个卷芯13(14)供给电极片4、5。具体来说,如上所述,通过负电极片供给机构41的片插入机构71,向其中一个卷芯13(14),供给负电极片5,然后,在其中一个卷芯13(14)以规定圈数而旋转(比如,1圈)的阶段,通过正电极片供给机构31的片插入机构71,向其中一个卷芯13(14)供给正电极片4。
在供给2个电极片4、5后,伴随其中一个卷芯13(14)的旋转,在其中一个卷芯13(14)上卷绕各种片2~5。
在下一步骤S704,反复地进行从供给开始起的正电极片4的排送量是否达到规定值的判断,直至满足该条件。在于步骤S704而判定为“是”的场合,即,在当前卷绕的一个元件量的正电极片4的终端部到达片切断用切割器72处的场合,暂时停止其中一个卷芯13(14)的旋转动作,停止正电极片4的供给。
接着,在下一步骤S705,通过片插入机构71持握正电极片4,然后,通过片切断用切割器72切断正电极片4。之后,再次开始其中一个卷芯13(14)的旋转动作。
然后,在步骤S706,反复地进行从供给开始起的负电极片5的排送量是否达到规定值的判断,直至满足该条件。在于步骤S706而判定为“是”的场合,即,在当前卷绕的一个元件量的负电极片5的终端部到达片切断用切割器72处的场合,暂时停止其中一个卷芯13(14)的旋转动作,停止负电极片5的供给。
接着,在下一步骤S707,通过片插入机构71持握负电极片5,然后,通过片切断用切割器72,切断负电极片5。
之后,在步骤S708,通过再次开始其中一个卷芯13(14)的旋转动作,卷取电极片4、5的终端部分(卷绕剩余部分)。
在下一步骤S709,不切断分隔片2、3,使转台12旋转。由此,位于卷绕位置P1处的其中一个卷芯13(14)一边从分隔件供给机构51、61中抽出分隔片2、3,一边移向取下位置P2侧。另一方面,位于取下位置P2处的另一卷芯14(13)在隐没于转台12中的其中一个台中的状态,移向卷绕位置P1侧。另外,在转台12的旋转之前,将另一卷芯14(13)的形状预先调节成与下次卷绕的预定的电极片4、5的弯曲量相对应的形状。
然后,在步骤S710,与转台12的旋转一起地,使卷绕有各种片2~5的其中一个卷芯13(14)旋转。
之后,在下一步骤S711,进行卷绕结束处理。在卷绕结束处理中,首先,在其中一个卷芯13(14)的转数到达规定数的时刻,停止其中一个卷芯13(14)的旋转。另外,在其中一个卷芯13(14)的旋转停止之前,与停止同时或在停止后,停止转台12的旋转。
如果停止其中一个卷芯13(14)和转台12的旋转,则处于位于卷绕位置P1处的其中一个卷芯13(14)位于取下位置P2,位于取下位置P2处的另一卷芯14(13)位于卷绕位置P1处的状态(参照图25)。另外,此时,处于在其中一个卷芯13(14)和导向辊78a、78b之间,分隔片2、3架于其中一个支承辊15a(15b)上的状态。
在该状态,使按压辊17接近其中一个卷芯13(14),通过按压辊17按压各种片2~5,然后分隔件用切割器16接近分隔片2、3,由此,切断分隔片2、3。
然后,在分隔片2、3的切断之前,另一卷芯14(13)相对转台12的其中一个台而突出,由此,使分隔片2、3穿过另一卷芯14(13)的狭缝144(133)。另外,通过卡盘机构142b(132b)等,夹持分隔片2、3,然后,另一卷芯14(13)以规定量而旋转,由此,分隔片2、3以规定量而卷在另一卷芯14(13)的外周上。
在分隔片2、3的切断后,在通过按压辊17按压各种片2~5的状态,使其中一个卷芯13(14)旋转。由此,各种片2~5的终端部分在没有散开的情况下完全地卷取。然后,通过胶带粘贴机构18,各种片2~5的终端部分的卷绕通过上述固定用胶带而阻止,卷绕结束处理结束。
接着,在最后,在步骤S712,卡盘机构132b(142b)收缩,解除分隔片2、3的持握,然后,通过上述取下装置,从其中一个卷芯13(14)上取下电池元件1,由此结束卷取工序。
另外,也能在步骤S712之前,使通电端子19与其中一个卷芯13(14)的触点部135(145)接触,向促动器843供给规定的电力,使活动芯片82接近固定芯片81侧,由此减少其中一个卷芯13(14)的周长(参照图26)。在本实施方式中,通过使通常的凸轮轴841旋转约半圈,能使固定芯片81和活动芯片82之间的距离为最小。由于通过减少其中一个卷芯13(14)的周长,从其中一个卷芯13(14),施加于位于其外周的电池元件1(各种片2~5)上的应力减少,故电池元件1的取下容易。另外,也能在通电端子19与触点部135(145)接触的状态,在电池元件1的取下后,向该通电端子19供给变更其中一个卷芯13(14)的形状的电力。
像以上具体描述的那样,按照本实施方式,能通过倾斜变更机构84使活动芯片82倾斜,通过使活动芯片82倾斜,能使卷芯13、14的形状为朝向前端侧而呈尖头的形状、朝向前端侧而呈粗头的形状。于是,在比如卷绕于卷芯13、14的前端侧上的电极片4、5的宽度方向一端缘比卷绕于卷芯13、14的基端侧的电极片4、5的宽度方向另一端缘长,电极片4、5弯曲的场合,卷芯13、14的形状为粗头的形状,由此能抑制在卷于卷芯13、14上时,电极片4、5的宽度方向端缘部相对所需的位置而错开的情况。另一方面,在比如,卷绕于卷芯13、14的基端侧的电极片4、5的宽度方向另一端缘比卷绕于卷芯13、14的前端侧上的电极片4、5的宽度方向一端缘长,电极片4、5弯曲的场合,使卷芯13、14的形状为尖头的形状,由此能抑制在卷于卷芯13、14上时,电极片4、5的宽度方向端缘部相对所需的位置而错开的情况。
像这样,按照本实施方式,即使在电极片4、5具有形状不良的情况下,仍能有效地抑制在卷于卷芯13、14上时,电极片4、5的宽度方向端缘部产生错位的情况。由此,能更加可靠地防止已获得的电池元件1的卷绕错位的发生。其结果是,能提高制品的质量,并且不将具有形状不良的电极片4、5作为不良品而废弃,能谋求生产性的提高或制造成本的抑制。
另外,通过倾斜角度控制部94、弯曲量检测部93等,按照形成与电极片4、5的弯曲量相对应的适合的倾斜角度的方式调节活动芯片82的倾斜度。即,能自动地进行与电极片4、5的状态相对应的卷芯13、14的形状变更。由此,为了进行卷芯13、14的形状变更,不分摊人力资源,或不临时停止设备即可。另外,不必要求进行麻烦的花费时间、功夫的作业。作为它们的结果,能极有效地提高生产性,进而能谋求制造成本的进一步的减少。
还有,凸轮轴841包括旋转轴与外周面之间的距离不一定的第1凸轮部841a和第2凸轮部841b,能通过凸轮轴841的旋转,改变按压于2个凸轮部841a、841b上的部位(加压接触部822)的位置,使活动芯片82倾斜。由此,能较容易地使卷芯13、14为尖头的形状、粗头的形状。另外,通过凸轮轴841的旋转,不仅能变更活动芯片82的前端侧部位和基端侧部位中的一者,而且能分别变更两者的位置。由此,比如,进一步扩大涉及活动芯片82的倾斜角度的能设定范围等的效果也是可能的。
再有,由于处于加压接触部822按压于第1凸轮部841a或第2凸轮部841b上的状态,故能通过凸轮轴841,在非常稳定的状态支承活动芯片82。由此,在伴随各种片2~5的卷绕,卷紧力施加于卷芯13、14上时,能更加可靠地防止活动芯片82产生变形(挠曲、扭转等)的情况。由此,能更加可靠地使卷芯13、14的形状保持一定。
另外,由于固定芯片81为能将凸轮轴841接纳于内部的尺寸的类型,故能一边实现卷芯13、14的形状变更功能,一边谋求卷芯13、14的小型化。
此外,由于为活动芯片82按压于凸轮轴841上的结构,故只要凸轮轴841不旋转,卷芯13、14的形状不会变化。于是,不必特别地进行随时对促动器843进行供电等的用于将卷芯13、14的形状维持一定的工序,能进一步提高生产性。
还有,在本实施方式中,通常(固定芯片81和活动芯片82平行的状态),通过使凸轮轴841在一侧旋转,能使卷芯13、14为尖头的形状,通过使凸轮轴841在另一侧旋转,能使卷芯13、14为粗头的形状。于是,能容易知晓凸轮轴841的旋转方向与卷芯13、14的形状变化的关系,能更加容易地进行涉及卷芯13、14的形状的变更的调节、设定。
再有,导向件83设置于活动芯片82中的脱离卷绕有各种片2~5的部位的位置。于是,能抑制卷芯13、14的大型化(大直径化),能更加可靠地谋求卷芯13、14的小型化。
另外,通过导向件83抵抗卷紧力,支承活动芯片82。于是,能进一步可靠地防止卷紧力造成的活动芯片82的变形(挠曲、扭转等),倾斜角度的增减,能更加可靠地将卷芯13、14的形状维持一定。
此外,在本实施方式中,导向件83采用十字辊导向件,其中,导向杆831和滑动杆832以沿卷芯13、14的旋转轴方向而并列的方式设置。由此,能使沿与卷芯13、14的旋转轴相正交的方向,即沿卷芯13、14的径向的导向件83的厚度更小。由此,能更加有效地谋求卷芯13、14的小型化。
还有,在使轴部843a旋转时,能经由蜗轮844a和齿轮844b,稳定地将动力从轴部843a传递给凸轮轴841。另一方面,即使在因某理由对凸轮轴841施加其旋转方向的力的情况下,仍能通过蜗轮844a和齿轮844b的本身锁定限制齿轮844b的旋转,进而能在锁定的状态维持凸轮轴841。由此,能有效地抑制凸轮轴841的意外的旋转,进而能更加可靠地防止卷芯13、14的形状的因不小心而造成的变化。
再有,由于一边减少圈数,一边将动力从蜗轮844a传递给齿轮844b,故能细微调整齿轮844b的旋转角度,进而凸轮轴841的旋转角度。由此,能细微调整活动芯片82的倾斜角度,卷芯13、14的形状的更精细的变更是可能的。
另外,由于促动器843为带有制动器的电动机,故能限制电力的非供给时,即通过电力的供给而变更卷芯13、14的形状时以外的轴部843a的旋转。于是,能更加可靠地防止因卷绕时的振动等,轴部843a旋转的情况,能更加可靠地防止卷芯13、14的形状因不小心而变化的情况。
此外,促动器843的电力供给,即,卷芯13、14的形状变更仅仅在卷芯13、14的停止时(非旋转时)进行。于是,在卷芯13、14旋转时,不必要求设置用于向促动器843进行供电的复杂的装置。由此,能谋求设备的简化,能谋求设备的制造等的成本的降低。
还有,在本实施方式中,按照通过通电端子19和触点部135、145,对促动器843进行供电的方式构成。于是,能通过非常简单的结构而实现促动器843的电力的供给机构。由此,能非常有效地谋求设备的制造等的成本的降低。
再有,促动器843仅仅设置于卷芯13、14的基端侧。由此,能进一步有效地谋求设备的小型化、设备的制造等的成本的降低。
另外,由于被支承部85设置于固定芯片81的前端部上,故在使活动芯片82倾斜,以便变更卷芯13、14的形状时,不产生对应于活动芯片82的倾斜,被支承部85移动的情况。于是,能通过上述支承部,在稳定的状态支承被支承部85。另外,不需要对应于被支承部85的位置变化,调节上述支承部的位置,或更换支承部。由此,能进一步谋求设备的简化。另外,能更加容易地进行维护等的作业。
此外,即使在使活动芯片82倾斜的状态的情况下,狭缝133、143的尺寸没有改变而保持一定。于是,能更加可靠地防止相对狭缝133、143的分隔片2、3的配置产生妨碍的情况,能进一步提高设备的动作稳定性。
还有,也能不限于上述实施方式的记载内容,而比如,像下述那样而实施。显然,在下面列举的其它的应用例子、变更例子均是当然可能的。
(a)上述实施方式中的卷芯13、14的结构为一个例子,卷芯13、14的结构也能适当变更。
于是,在上述实施方式中,凸轮轴841包括2个凸轮部841a、841b,但是也能将旋转轴与外周面之间的距离不一定的凸轮部仅仅按照1个而设置于凸轮轴841的前端侧,处于活动芯片82的前端侧部位按压于该凸轮部上的状态,另一方面,处于活动芯片82的基端侧部位按压于凸轮轴841的上述凸轮部以外的部位的状态。显然,还能在凸轮轴841的基端侧,仅仅设置1个凸轮部。
另外,在上述实施方式中,2个凸轮部841a、841b比凸轮轴841中的截面呈圆形状的部位(2个凸轮部841a、841b以外的部位)细,但是,也能使2个凸轮部841a、841b比上述部位粗。在此场合,能更加可靠地防止来自活动芯片82的负荷等造成的凸轮轴841的变形,能更加可靠地将卷芯13、14的形状保持一定。
此外,也能像图27和图28所示的那样,倾斜变更机构86包括下述的杆状的滑动部861,该滑动部861在侧面,具有相对卷芯13、14的旋转轴而倾斜的状态的倾斜部861a、861b,并且能通过促动器862,沿上述旋转轴方向而往复移动,倾斜变更机构86按照活动芯片82(加压接触部822)按压于倾斜部861a、861b上的方式构成。在此场合,能通过使滑动部861往复移动,使活动芯片82倾斜,能使卷芯13、14的形状为尖头的形状、粗头的形状。另外,在图27、图28中,省略固定芯片81的一部分。
还有,还能像图29和图30所示的那样,倾斜变更机构87包括蜗杆871、活动芯片支承部872和半齿轮873。蜗杆871能通过促动器874的动作而旋转,并且在其前端部具有蜗轮871a。活动芯片支承部872在能旋转的状态而支承沿卷芯13、14的旋转轴方向的活动芯片82的中心部,在本例子中,其通过突出地形成于固定芯片81上的圆柱状突起构成。半齿轮873形成于活动芯片82中的通过活动芯片支承部872支承的部位的外周,与上述蜗轮871a啮合。另外,在图29中,省略固定芯片81的一部分。此外,图30为省略固定芯片81的一部分或蜗杆871等的放大剖面模式图,以便明确地表示活动芯片支承部872。
能通过像上述那样构成倾斜变更机构87,使促动器874动作,使蜗杆871旋转,由此,以活动芯片82的中心部为旋转中心,相对卷芯13、14的旋转轴,使活动芯片82倾斜。于是,能通过简单的结构而实现倾斜变更机构87,能谋求设备的制造等的成本的降低。
再有,为了获得规定尺寸的电池元件1,在与卷芯13、14的中心部相对应的部位的周长为规定长度,进行各种片2~5的卷取的场合,在对应于电极片4、5的状态变更卷芯13、14的形状时,不改变与构成基准的卷芯13、14的上述中心部相对应的部位的周长即可。另外,能减小与卷芯13、14的上述中心部相对应的部位和其它的部位的周长差。由此,即使在变更卷芯13、14的形状的情况下,仍能更加可靠地并且更加容易地获得所希望的尺寸的电池元件1,能提高电池元件1的制造的方便性。
另外,在图29、图30所示的例子中,形成通过借助蜗杆871的旋转,使半齿轮873旋转,使活动芯片82倾斜的结构,但是,显然,还能通过采用上述实施方式的凸轮轴841等的手法,使活动芯片82倾斜。另外,也能按照下述方式构成,该方式为:在能旋转的状态支承活动芯片82的前端侧部位或基端侧部位,使活动芯片82中的没有受到支承的一侧的部位接近、离开固定芯片81,由此使活动芯片82倾斜。
此外,比如,还能像图31所示的那样,按照下述方式构成,该方式为:通过相对固定芯片88,活动芯片89沿与和卷芯13(14)的旋转轴相正交的剖面中的狭缝133(143)延伸的方向相交叉的方向(比如,图31的涂黑箭头方向)而移动,活动芯片89倾斜。
显然,同样关于卷芯的形状,也能适当变更。也能按照比如,在与卷芯的旋转轴相正交的剖面中,卷芯的外周为圆形、长圆形状、扁平状等的方式构成。
(b)在上述实施方式中,边缘传感器77设置于沿电极片4、5的运送线路的一个部位,但是,也能设置于沿电极片4、5的运送线路的多个部位。另外,还能根据通过各边缘传感器而得到的涉及电极片4、5的宽度方向的位置的检测结果,计算电极片4、5的弯曲量。
(c)上述实施方式中的2个凸轮部841a、841b的形状为一个例子,只要能通过凸轮轴841的旋转,使活动芯片82倾斜,还能适当变更2个凸轮部841a、841b的形状。
(d)在上述实施方式中,按照在片位置检测工序检测1个元件量的电极片4、5的全部区域的宽度方向的位置的方式构成。相对该情况,也能在片位置检测工序,检测1个元件量的电极片4、5中的一部分的宽度方向的位置。比如,也能检测1个元件量的电极片4、5中的位于最下游侧或中间侧的部位的宽度方向的位置。
(e)在上述实施方式中,按照以电极片4、5为对象,进行宽度方向的位置或弯曲量的检测,根据检测结果变更卷芯13、14的形状的方式构成。相对该情况,也能按照下述方式构成,该方式为:以电极片2、3为对象,检测宽度方向的位置、弯曲量,根据检测结果变更卷芯13、14的形状。显然,还能按照下述方式构成,该方式为:以分隔片2、3、电极片4、5为对象,进行宽度方向的位置、弯曲量的检测,根据检测结果变更卷芯13、14的形状。
(f)在上述实施方式中,按压机构采用弹簧842,但是,按压机构能为将活动芯片82按压于2个凸轮部841a、841b的外周面上的类型。于是,比如,通过磁铁等构成按压机构。
(g)在上述实施方式中,按照安装于轴部843a上的蜗轮844a与安装于凸轮轴841上的齿轮844b啮合的方式构成。即,从轴部843a到凸轮轴841的动力的传递机构仅仅由通过蜗轮844a和齿轮844b形成的蜗轮副844构成。相对该情况,也能在从轴部843a到凸轮轴841的动力的传递机构中设置蜗轮副以外的机构(比如,齿轮等)。显然,还能在动力的传递机构中不设置蜗轮副。
(h)在上述实施方式中,卡盘机构132b、142b按照通过借助空气而膨胀·收缩而动作的方式构成,但是,卡盘机构的结构能适当变更。另外,还能按照不设置卡盘机构的方式构成。
(i)在上述实施方式中,仅仅第1芯片131、141具有用于变更卷芯13、14的形状的功能。也能相对该情况,比如,在没有设置卡盘机构的场合等时,第1芯片131、141和第2芯片132、142的双方具有用于变更卷芯13、14的形状的功能。另外,还能通过使第1芯片131、141和第2芯片132、142中的至少一者相对卷芯13、14的旋转轴而倾斜,变更卷芯13、14的形状。在此场合,能相对卷芯13、14的旋转轴而倾斜的第1芯片131、141或第2芯片132、142相当于活动芯片。
(j)在上述实施方式中,根据卷绕之前的电极片4、5的弯曲量,确定补偿角度a或促动器843的供给电力,但是,也能按照根据卷绕后的电极片4、5的弯曲量(已获得的电池元件1的电极片4、5的弯曲量),确定在下次以后的卷绕时所采用的补偿角度a、供给电力的方式构成。即,还能按照根据已获得的电池元件1的电极片4、5的弯曲量,对在下次以后的卷绕时所采用的补偿角度a、供给电力进行反馈控制的方式构成。另外,卷绕后的电极片4、5的弯曲量能根据比如已获得的电池元件1的卷绕开始部分和卷绕结束部分的高度的差而获得。
另外,也能预测比如,构成片原料卷32、42的电极片4、5的弯曲量,根据该预测的弯曲量确定补偿角度a等。
(k)在上述实施方式中,按照卷芯13(14)的形状在设置于取下位置P2处时变更的方式构成,但是,也能按照在卷芯13(14)设置于卷绕位置P1处的阶段,变更卷芯13(14)的形状的方式构成。另外,在此场合,最好,对应于卷绕位置P1设置通电端子19。
(l)在上述实施方式中,能通过促动器843等,自动地将活动芯片82调节到适合的倾斜角度,但是,也能通过人手,调节活动芯片的倾斜角度。按照比如,能通过规定的锁定机构,在不能旋转的状态锁定活动芯片,另一方面,能通过解除上述锁定机构的锁定,借助其基端部,使活动芯片旋转的方式构成。即,按照下述方式构成,该方式为:一边能相对固定芯片,使活动芯片倾斜,一边能通过上述锁定机构,将活动芯片的倾斜状态维持在一定。另外,也能在解除上述锁定机构的锁定的状态,按照形成适合于电极片4、5的弯曲量的倾斜角度的方式使活动芯片倾斜,然后,通过人手,借助锁定机构而进行活动芯片的锁定,由此,调节活动芯片的倾斜角度。另外,还能按照适合于电极片4、5的弯曲量的倾斜角度根据边缘传感器77的输出结果,借助控制装置91而自动的获得的方式构成。
(m)在上述实施方式中,按照在以某程度而使分隔片2、3旋转后,通过片插入机构71,向卷芯13(14)供给2个电极片4、5的方式构成。相对该情况,还能按照下述方式构成,该方式为:通过卡盘机构132b(142b)持握分隔片2、3、以及2个电极片4、5,然后开始卷绕,由此,相对卷芯13(14)的电极片4、5的供给工序是不需要的。在此场合,在狭缝133(143)中设置各种片2~5。
(n)在上述实施方式中,卷绕部11为具有2个卷芯13、14的结构,但是,卷芯的数量不限于此,也能为具有1个或3个以上的结构。
(o)在上述实施方式中,通过卷绕装置10制造锂离子电池的电池元件1,但是,通过卷绕装置10而制造的卷绕元件不限于此,比如,也能制造电解电容器的卷绕元件等。
(p)分隔片2、3、电极片4、5的材质不限于在上述实施方式中列举的类型。比如,在上述实施方式中,通过PP而形成分隔片2、3,但是,也能通过其它的绝缘性材料形成分隔片2、3。另外,比如,也能适当地变更涂敷于电极片4、5上的活性物质。
标号的说明:
标号1表示电池元件(卷绕元件);
标号2、3表示分隔片;
标号4表示正电极片;
标号5表示负电极片;
标号10表示卷绕装置;
标号13、14表示卷芯;
标号19表示通电端子;
标号77表示边缘传感器(片位置检测机构);
标号81表示固定芯片;
标号82表示活动芯片;
标号83表示导向件;
标号84表示倾斜变更机构(倾斜机构);
标号85表示被支承部;
标号93表示弯曲量检测部(弯曲量检测机构);
标号94表示倾斜角度控制部(倾斜角度控制机构);
标号133、143表示狭槽;
标号135、145表示触点部;
标号831表示导向杆;
标号832表示滑动杆;
标号841表示凸轮轴;
标号841a表示第1凸轮部;
标号841b表示第2凸轮部;
标号842表示弹簧(按压机构);
标号843表示促动器(驱动机构);
标号843a表示轴部;
标号844a表示蜗轮;
标号844b表示齿轮;
标号872表示活动芯片支承部。
Claims (20)
1.一种卷绕装置,该卷绕装置用于通过卷芯的旋转卷取供给到该卷芯的带状的片,制造卷绕有上述片而得到的卷绕元件,该卷芯包括活动芯片,该活动芯片能以规定的旋转轴而旋转,并且沿该旋转轴方向而延伸,其特征在于:
该卷绕装置包括倾斜机构,该倾斜机构用于相对上述旋转轴使上述活动芯片倾斜;
按照下述方式构成,该方式为:通过相对上述旋转轴,使上述活动芯片倾斜,上述卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状能变更为朝向前端侧而慢慢地呈尖头的形状、与朝向前端侧而慢慢地呈粗头的形状。
2.根据权利要求1所述的卷绕装置,其特征在于,该卷绕装置包括:
位置检测机构,该位置检测机构检测供向上述卷芯的上述片的宽度方向的位置;
弯曲量检测机构,该弯曲量检测机构根据该片位置检测机构的检测结果,检测上述片的弯曲量;
驱动机构,该驱动机构能通过供给电力,使上述活动芯片进行倾斜动作;
倾斜角度控制机构,该倾斜角度控制机构能通过根据上述弯曲量检测机构的检测结果控制上述驱动机构,调节上述活动芯片相对上述旋转轴的倾斜角度。
3.根据权利要求2所述的卷绕装置,其特征在于,上述卷芯包括固定芯片,该固定芯片沿上述旋转轴方向而延伸,并且在与上述活动芯片并列的状态设置;
上述活动芯片按照能沿相对该固定芯片而接近和离开的方向,进行相对移动的方式构成,
上述倾斜机构包括:
能旋转的凸轮轴,该凸轮轴在于上述固定芯片的内部,对应于上述活动芯片的纵向的几乎全部区域的状态设置,并且包括第1凸轮部和第2凸轮部,该第1凸轮部和第2凸轮部的旋转轴与外周面之间的距离分别不一定;
按压机构,该按压机构处于相对上述第1凸轮部的外周面,沿上述相对移动方向按压上述活动芯片中的前端侧部位和基端侧部位中的一者,并且相对上述第2凸轮部的外周面,沿上述相对移动方向按压上述活动芯片中的前端侧部位和基端侧部位中的另一者的状态,
上述驱动机构按照通过供给电力,使上述凸轮轴旋转的方式构成。
4.根据权利要求3所述的卷绕装置,其特征在于,上述活动芯片以能与上述固定芯片平行的状态设置的方式构成;
按照下述方式构成,该方式为:在上述活动芯片和上述固定芯片平行的状态,通过使上述凸轮轴在一侧旋转,上述卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状为朝向前端侧而慢慢地呈尖头的形状,通过使上述凸轮轴在另一侧旋转,上述卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状为朝向前端侧而慢慢地呈粗头的形状。
5.根据权利要求3所述的卷绕装置,其特征在于,其包括导向件,该导向件安装于上述固定芯片上,上述活动芯片以能相对上述旋转轴而倾斜且能相对该固定芯片而接近和离开的状态,被该导向件支承;
上述导向件沿上述旋转轴方向,设置于上述活动芯片中的与卷绕有上述片的部位脱离的位置。
6.根据权利要求4所述的卷绕装置,其特征在于,其包括导向件,该导向件安装于上述固定芯片上,上述活动芯片以能相对上述旋转轴而倾斜且能相对该固定芯片而接近和离开的状态,被该导向件支承;
上述导向件沿上述旋转轴方向,设置于上述活动芯片中的与卷绕有上述片的部位脱离的位置。
7.根据权利要求5所述的卷绕装置,其特征在于,上述导向件至少对应于上述活动芯片的前端部和基端部而设置;
按照下述方式构成,该方式为:通过该导向件,伴随上述片的卷绕,抵抗作用于上述活动芯片上的卷紧力,支承上述活动芯片。
8.根据权利要求6所述的卷绕装置,其特征在于,上述导向件至少对应于上述活动芯片的前端部和基端部而设置;
按照下述方式构成,该方式为:通过该导向件,伴随上述片的卷绕,抵抗作用于上述活动芯片上的卷紧力,支承上述活动芯片。
9.根据权利要求5~8中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述导向件包括:
导向杆,该导向杆相对上述固定芯片,沿上述活动芯片接近和离开的方向而延伸,并且具有通过相正交的2个平面而形成的槽;
滑动杆,该滑动杆具有在交替地正交的状态并列的多个能旋转的辊;
十字辊导向件,该十字辊导向件相对上述槽设置上述辊;
上述导向杆和上述十字辊导向件在沿上述旋转轴方向而并列的状态设置。
10.根据权利要求3~8中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述驱动机构为电动机,该电动机具有通过供电而旋转的轴部;
从该轴部向该凸轮轴的动力传递机构包括蜗轮和齿轮,该蜗轮伴随该轴部的旋转而转动,该齿轮与该蜗轮啮合。
11.根据权利要求3~8中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述驱动机构为带有制动器的电动机,其具有通过供电而旋转的轴部,并且能在非供电时限制该轴部的旋转。
12.根据权利要求2~8中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,按照对上述驱动机构的供电仅仅在上述卷芯的停止时进行的方式构成。
13.根据权利要求2~8中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于其包括:
供电用的通电端子,该通电端子按照能相对上述卷芯而接近和离开的方式构成;
触点部,该触点部设置于该卷芯的基端侧;
按照通过上述通电端子与上述触点部的接触,对上述驱动机构进行供电的方式构成。
14.根据权利要求2~8中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述驱动机构仅仅设置于上述卷芯的基端侧。
15.根据权利要求1~8中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述卷芯包括固定芯片,该固定芯片沿上述旋转轴方向而延伸,并且在与上述活动芯片并列的状态设置;
在上述卷芯的前端部,设置在上述卷芯的旋转时通过规定的支承部而支承的被支承部;
上述被支承部设置于上述固定芯片的前端部。
16.根据权利要求1~8中的任何一项所述的卷绕装置,其特征在于,上述卷芯包括设置上述片的狭缝;
该卷芯按照下述方式构成,该方式为,即使在相对上述旋转轴,上述活动芯片倾斜的状态的情况下,上述狭缝的尺寸仍保持一定。
17.根据权利要求1或2所述的卷绕装置,其特征在于,上述倾斜机构包括活动芯片支承部,该活动芯片支承部在能旋转的状态支承上述活动芯片中的沿上述旋转轴方向的中心部;
其按照下述方式构成,该方式为,通过将上述中心部作为旋转中心而旋转,相对上述旋转轴,上述活动芯片倾斜。
18.一种片的卷绕方法,该方法用于通过卷芯卷取所供给的带状的片的场合,该卷芯包括活动芯片,该活动芯片能通过规定的旋转轴而旋转,并且沿上述旋转轴方向而延伸,其特征在于:
上述活动芯片能相对上述旋转轴而倾斜,其按照下述方式构成,该方式为:能通过相对该旋转轴而倾斜,将上述卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状变更为朝向前端侧而慢慢地呈尖头的形状,与朝向前端侧而慢慢地呈粗头的形状;
该方法包括:
卷芯形状变更工序,在该工序中,通过相对上述旋转轴,使上述活动芯片倾斜,将上述卷芯中的卷绕有上述片的部位的形状变更为朝向前端侧而慢慢地呈尖头的形状,或朝向前端侧而慢慢地呈粗头的形状;
卷取工序,在该工序中,在上述卷芯形状变更工序后,通过上述卷芯卷取上述片。
19.根据权利要求18所述的片的卷绕方法,其特征在于,该方法包括:
片位置检测工序,在该工序中,检测供向上述卷芯的上述片的宽度方向的位置;
弯曲量检测工序,在该工序中,根据上述片位置检测工序的检测结果,检测上述片的弯曲量;
倾斜角度计算工序,在该工序中,根据上述弯曲量检测工序的检测结果,计算上述活动芯片相对上述旋转轴的倾斜角度;
在上述卷芯形状变更工序中,根据通过上述倾斜角度计算工序而获得的倾斜角度,相对上述旋转轴,使上述活动芯片倾斜。
20.一种卷绕元件的制造方法,其特征在于,采用根据权利要求18或19所述的片的卷绕方法,制造卷绕有上述片的卷绕元件。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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