JP2004262561A

JP2004262561A - Winding apparatus

Info

Publication number: JP2004262561A
Application number: JP2003052595A
Authority: JP
Inventors: Tadahira Okamoto; 匡平岡本
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Nippei Toyama Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP4060732B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a winding apparatus for facilitating the adhesion operation of the tip end of a sheet to the surface of a winding core. <P>SOLUTION: The nip position of feed rollers 58, 58 in a sheet guiding mechanism 51 is fitted so that the position in the X-axis direction can be adjusted, and a clamp claw 66 for clamping the tip end of a laminated sheet 48 is fitted so that its position can be adjusted in the X and Y directions. The tip end of the laminated sheet 48 delivered from the pair of feed rollers 58, 58 is clamped by a clamp claw 66, the clamp claw 66 is moved downward, and the laminated sheet 48 is moved to a height position corresponding to the winding core 16. The feed rollers 58, 58 and the clamp claw 66 are moved to the left in the X-axis direction to bring the laminated sheet 48 into contact with the right side of the winding core 16. A sheet press mechanism 71 is operated in this state, the laminated sheet 48 is pressed to the surface of the winding core 16 by a press roller 74, and the tip end of the laminated sheet 48 is stuck to the surface of the winding core 16 by an adhesive-tape applying apparatus 81. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば二次電池の電極シート及びセパレータのような各種のシートを巻芯又は巻軸に対して巻き取るようにした巻取り装置に関するものであって、特に巻芯又は巻軸に対してシートの先端縁を容易に連結することができるようにした巻取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の巻取り装置においては、複数のシートを積層状態で巻き取るように構成されている。巻取り装置の巻取り機構として従来、図９（ａ）又は（ｂ）に示すような２つのタイプのものが提案されている。同図（ａ）に示す巻取り機構は、巻芯１６が図示しない巻芯ヘッドに対し取り外し可能に装着され、巻芯１６の回転軸線Ｏ１を通る垂直線Ｈよりも右方向に左右一対の互いに開閉可能なニップローラ９１を配置している。そして、ニップローラ９１から下方に繰り出されたシート状の第１セパレータ２８と第２セパレータ３０が積層された積層シート４８の先端部をクランプ爪６６によってクランプした後、積層シート４８を下向に引き出して、積層シート４８を巻芯１６と対応する位置まで引き下げる。次に、作業者が前記巻芯１６の右側面に変位させて手作業によって、積層シート４８の先端縁を巻芯１６の表面にテープを貼り付けることによって接着する。その後、ニップローラ９１，９１を互いに離隔させた状態で、巻芯１６が回転されると、巻芯１６の外周面に積層シート４８が巻き取られる。
【０００３】
図９（ｂ）に示す巻取機構は、左右一対の巻軸片１８ａ，１８ｂよりなる巻軸１８の上方において、該巻軸１８の回転軸線Ｏ１を通る垂直線Ｈ上にニップローラ９１，９１が配置され、巻軸１８の下方に昇降機構により昇降可能なクランプ爪６６が配置されている。そして、前記巻軸１８を同図（ｂ）に実線で示す巻取位置から紙面直交方向に退避した退避位置に切り換えた状態で、積層シート４８の先端縁をクランプ爪６６によってクランプした後、積層シート４８を下向に引き出して、積層シート４８を垂直線Ｈ上に配置する。その後、巻軸１８の巻軸片１８ａ，１８ｂを互いに離隔した状態で、前記退避位置から積層シート４８を挟む巻取位置まで前進させる。次に、巻軸片１８ａ，１８ｂを図示しない開閉機構によって、積層シート４８を挟持する閉鎖状態に切り換え、巻軸１８を所定角度回転させたところで、クランプ爪６６による積層シート４８のクランプを解除する。すると、巻軸１８に積層シート４８の先端部が巻き付けられるので、積層シート４８の巻き取り動作が開始される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者の巻取り装置の巻取り機構においては、巻芯１６と積層シート４８との間に前記クランプ爪６６を上下方向に往復運動させる際に、巻芯１６に干渉しないようにするための所定の間隔が存在する。このため、巻芯１６の右側面に対しフリー状態の積層シート４８の先端縁を手作業によって接触するまで寄せなければならず、巻芯１６に対する積層シート４８のテープによる接着作業が面倒であった。又、前述したように積層シート４８の先端縁を巻芯１６に接触するまで寄せる行程が必要であるため、積層シート４８の先端部を巻芯１６の表面に接着する作業を自動化することが難しいという問題があった。さらに、前記ニップローラ９１のニップ位置が前記回転軸線Ｏ１から側方に変位した所定位置のみに設定されていたので、図９（ａ）において、巻芯１６を装着した巻芯ヘッドを取り外して、図９（ｂ）で述べた巻軸ヘッドに交換することができないという問題があった。
【０００５】
一方、後者の巻取り装置の巻取り機構においては、ニップローラ９１のニップ位置が所定位置に設定されるとともに、クランプ爪６６が昇降動作のみを行うように構成されていた。このため、積層シート４８に対する巻軸片１８ａ，１８ｂのエッジ部の角当作業を行うまでの巻軸片１８ａ，１８ｂの回動角度が、所定角度だけ必要となるので、巻軸片１８ａ，１８ｂに対する積層シート４８の先端部の結合作業を早期に行うことができないという問題があった。
【０００６】
前記巻軸片１８ａ，１８ｂの表面は、積層シート４８の巻取り作業を終了した後、そのシート巻取体を巻軸片１８ａ，１８ｂから分離する際に接触抵抗を低減するため鏡面となっている。このため、積層シート４８の先端縁を巻軸片１８ａ，１８ｂのエッジにしっかりと角当てしないと前述した結合作業が確実に行われない。しかし、後者の巻取り機構では、角当てが不十分で結合作業ができない恐れもあった。
【０００７】
又、後者の巻取り機構においては、前記巻軸１８の回転軸線Ｏ１を通る垂直線Ｈ上のみにニップローラ９１のニップ位置がある。このため、図９（ｂ）において、巻軸１８を巻軸ヘッドとともに主軸台から取り外して、図９（ａ）で述べた巻芯１６を有する巻芯ヘッドと交換することができないという問題があった。
【０００８】
この発明は、上記従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、巻芯に対するシートの接着作業を容易に行うことができる巻取り装置を提供することにある。
【０００９】
この発明の別の目的は、巻芯に対するシートの接着作業を自動化することができる巻取り装置を提供することにある。
この発明の別の目的は、巻芯ヘッドと巻軸ヘッドの交換を行うことができる巻取り装置を提供することにある。
【００１０】
この発明の別の目的は、巻軸に対するシートの先端部の結合作業を確実かつ迅速に行うことができる巻取り装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、巻芯ヘッドに装着された巻芯を回転させてシートを巻き取り、シートの巻き取り完了後に、巻芯ヘッドから巻芯をシート巻取体とともに分離するようにした巻芯回転機構と、前記巻芯の上方に配設され、かつシートを左右一対のニップ部材により表裏両面からニップして前記巻芯の側方にシートの先端縁を案内するシート案内機構と、前記巻芯の下方に配設され、かつニップ部材によりニップされたシートの先端部をクランプ部材によりクランプして、前記クランプ部材を昇降機構により下方に移動させて前記ニップ部材から前記シートを下方に引き出して前記巻芯の側方に配置するシート引出機構とを備えた巻取り装置において、前記シート案内機構に対し、前記ニップ部材のニップ位置を横方向に変位させるためのニップ位置変位機構を設け、前記シート引出機構に対し、前記クランプ部材のクランプ位置を横方向に変位させるためのクランプ位置変位機構を設けたことを要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、巻軸ヘッドに装着されたシート挿入溝を有する巻軸を回転させてシートを巻き取り、シートの巻き取り完了後に、巻軸からシート巻取体を分離するようにした巻軸回転機構と、前記巻軸の上方に配設され、かつシートを左右一対のニップ部材により表裏両面からニップして前記巻軸の側方にシートの先端縁を案内するシート案内機構と、前記巻軸の下方に配設され、かつ前記巻軸を巻取位置から退避位置に移動させた状態で、ニップ部材によりニップされたシートの先端部をクランプ部材によりクランプして、前記クランプ部材を昇降機構により下方に移動させて前記ニップ部材から前記シートを下方に引き出して前記巻軸のシート挿入溝と対応する位置に配置するシート引出機構と、前記巻軸回転機構に対し、下方に引き出されたシートに向かって前記巻軸を退避位置から軸方向に移動してシート挿入溝にシートを挿入する巻取位置へ配置する機能とを備えた巻取り装置において、前記シート案内機構に対し、前記ニップ部材のニップ位置を横方向に変位させるためのニップ位置変位機構を設け、前記シート引出機構に対し、前記クランプ部材を横方向に変位させるためのクランプ位置変位機構を設けたことを要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記巻芯と対応して、巻芯の表面に対してシートの先端部を押圧するためのシート押圧機構が設けられ、巻芯の表面に対しシートの先端縁を自動的に連結するためのシート連結機構が設けられていることを要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１において、前記巻芯回転機構は、前記巻芯ヘッドと、請求項２に記載の前記巻軸回転機構に用いられる巻軸ヘッドとを交換可能に構成されていることを要旨とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項２において、前記巻軸回転機構は、前記巻軸ヘッドと、請求項１に記載の前記巻芯回転機構に用いられる巻芯ヘッドとを交換可能に構成されていることを要旨とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項２又は５において、前記巻軸は対向する一対の巻軸片により形成され、両巻軸片は開閉機構により開閉可能に構成され、ニップ位置変位機構と、クランプ位置変位機構は、前記巻軸が巻取位置から退避位置に移動された状態で、ニップ部材とクランプ部材との間に張設されたシートが傾斜状態で巻軸の回転軸線を通るように位置制御され、前記巻軸片は傾斜状態で前記退避位置から巻取位置に切り換え配置されるように構成されていることを要旨とする。
【００１７】
（作用）
請求項１の発明は、ニップ部材及びクランプ部材を巻芯の回転軸線を通る垂直線からそれぞれ側方へ変位させた状態で、クランプ部材によりシートの先端をクランプして下方に引き出し、その後、ニップ部材及びクランプ部材を巻芯側に移動する。この状態で巻芯の表面に対しシートの先端部が接触される。この結果、巻芯の表面に対しシートの先端縁を適正位置に配置することができ、巻芯とシートの先端縁を例えばテープにより作業者が手作業によって容易に接着することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明においては、一対の巻軸片よりなる巻軸がシートの巻取位置から退避位置に退避された状態で、前記シートの先端部をクランプ部材によりクランプして、シートを巻取位置へ引き下げる。その後、前記巻軸を退避位置から巻取位置へ前進させて、前記シートを巻軸のシート挿入溝に挿入し、前記両巻軸片によりシートを挟着する。ニップ部材及びクランプ部材をそれぞれ横方向に位置変位することによりニップ部材とクランプ部材との間に張設されているシートが前記巻軸片のエッジに屈曲するように接触される。このため、巻軸片の回転動作を開始する直後から巻軸片のエッジにシートがしっかり角当たりして巻軸片に対するシートの結合作業が確実かつ迅速に行われる。
【００１９】
請求項３に記載の発明においては、シート押圧機構の押圧部材により巻芯に対してシートの先端縁を押圧した状態で、シートの先端縁を巻芯に自動的に連結することができるので、巻芯に対するシートの先端縁の結合作業を迅速に行うことができる。
【００２０】
請求項４又は５に記載の発明においては、巻芯ヘッドと巻軸ヘッドとの交換を行うことにより、１台の巻取り装置で種類の異なるシートの巻取り作業を行うことができ、巻取り装置のコストを低減することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、一対の巻軸片の間に形成されたシート挿入溝に挿入された前記シートが巻軸片のエッジに接触する角度を鋭角状にして巻軸片の回転を開始することができ、巻軸片に対するシートの先端部の結合動作をより確実に行うことが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。この実施形態の巻取り装置は、二次電池の電極シート及びセパレータでなる積層シートを高速で連続的に巻き取るものである。
【００２３】
図１に示すように、巻取り装置における装置フレーム１１の前面中央には積層シート４８を巻き込む巻芯１６を回転させる巻芯回転機構１０が装設されている。この巻芯回転機構１０は、平面を表す図２に示すように、装置フレーム１１の前面と直交するように、かつＺ軸方向に水平に配置されたベッド１２の上面に左右一対のガイドレール１３を同じくＺ軸方向に互いに平行に敷設している。前記ガイドレール１３にはＺ軸スライド装置１４が図示しないモータによりＺ軸方向の往復動可能に装設され、このＺ軸スライド装置１４には、巻芯ヘッド１５が取り外し可能に取り付けられている。この巻芯ヘッド１５には巻芯１６が装着され、図示しない巻取り用モータにより一方向へ回転され、その外周に図４に示すシート巻取体７０が巻き取り形成されるようになっている。つまり、一般的な２次電池は、図１に示すように正極シート２２、負極シート２４及び２枚の絶縁用のセパレータ２８，３０を積層することにより以下のように構成される。
【００２４】
すなわち、最初に２枚のセパレータ２８，３０を重ねた状態で巻芯１６に同時に巻き取り、巻芯１６を約１回転させた後に、正極シート２２を巻き取り、さらに負極シート２４を巻き取って、計４枚を交互に重ねた状態で巻芯１６に同時に巻き取るように構成されている。前記巻芯１６は、図４（ａ）に示すように、扁平板状をなし、両端部は角部のない曲面形状に形成されている。この巻芯１６は、製品となる電池の違いにより、形状や大きさの異なるものに交換されて、二次電池の性能に応じた幅や厚さのシート巻取体７０が得られる。前記巻芯１６は、積層シート４８の巻付け作業を終了した後、前記巻芯ヘッド１５からシート巻取体７０とともに取り外される。
【００２５】
前記Ｚ軸スライド装置１４には、該Ｚ軸スライド装置１４から前記巻芯ヘッド１５を取り外した状態で、巻軸ヘッド１７が装着されるようになっている。この巻軸ヘッド１７に装着される巻軸１８は、図４（ｂ）に示すように一対のほぼ平板状の巻軸片１８ａ，１８ｂにより構成されていて、両巻軸片１８ａ，１８ｂの間に形成されたシート挿入溝１８ｃの間隔を調整するため図示しない例えば電磁カム等の開閉機構により開閉可能になっている。Ｚ軸スライド装置１４に巻軸ヘッド１７が装着された状態で巻芯回転機構１０は巻軸回転機構として機能する。
【００２６】
図１において、前記巻芯１６の右側下方に位置するように、装置フレーム１１の前面には供給リール２１が回転可能に配設され、この供給リール２１には電池における正極の電極シート（以下、単に正極シート２２という）が巻装されている。巻芯１６の左側下方に位置するように、装置フレーム１１の前面には別の供給リール２３が回転可能に配設され、この供給リール２３には電池における負極の電極シート（以下、単に負極シート２４という）が巻装されている。
【００２７】
図示しないが、前記正極シート２２は、シート材（例えばアルミニウム箔）の表面及び裏面に塗工材を、幅方向の一端縁側に無塗工部分を残した状態で塗布してなる塗工シートから構成されている。又、同様に、負極シート２４は、シート材（例えば銅箔）の表面及び裏面に塗工材を、幅方向の一端縁側に無塗工部分を残した状態で塗布してなる塗工シートから構成されている。
【００２８】
図１に示すように、前記供給リール２１と巻芯１６との間、及び供給リール２３と巻芯１６との間にそれぞれ位置するように、装置フレーム１１の前面には複数のガイドローラ２５，２６が回転可能に配設されている。そして、これらのガイドローラ２５，２６を介して、各供給リール２１，２３から巻芯１６上に正極シート２２及び負極シート２４が供給されるようになっている。
【００２９】
前記巻芯１６の右側下方に位置するように、装置フレーム１１の前面には供給リール２７が回転可能に配設され、この供給リール２７には二次電池における第１セパレータ２８が巻装されている。供給リール２３の上方に位置するように、装置フレーム１１の前面には別の供給リール２９が回転可能に配設され、この供給リール２９には二次電池における第２セパレータ３０が巻装されている。前記両セパレータ２８，３０は、塗工材を塗布していない絶縁材よりなる無塗工シートから構成されている。
【００３０】
図１に示すように、前記供給リール２７と巻芯１６との間及び他の供給リール２９と巻芯１６との間にそれぞれ位置するように、装置フレーム１１の前面には複数のガイドローラ３１，３２が回転可能に配設されている。そして、これらのガイドローラ３１，３２を介して、各供給リール２７，２９から巻芯１６上に第１セパレータ２８及び第２セパレータ３０が供給されるようになっている。
【００３１】
従って、巻取り装置の運転時には、巻取り用モータ（図示略）により巻芯１６が図１の時計方向に回転される。これにより、正極シート２２、第１セパレータ２８、負極シート２４及び第２セパレータ３０が各供給リール２１，２７，２３，２９から繰り出されて、図３に示すように積層シート４８となる。この積層シート４８は、巻芯１６の外周に図４（ａ）に示すようにシート巻取体７０となって偏平状に巻き取られるようになっている。
【００３２】
図１に示すように、前記各供給リール２１，２３から巻芯１６に至る正極シート２２及び負極シート２４の供給経路中に位置するように、装置フレーム１１の前面には各シートに張力を付与するためのダンサローラ３３，３４が配設されている。同様に、各供給リール２７，２９から巻芯１６に至る各セパレータ２８，３０の供給経路中に位置するように、装置フレーム１１の前面には各セパレータに張力を付与するためのダンサローラ３５，３６が配設されている。
【００３３】
前記各供給リール２１，２３から巻芯１６に至る正極シート２２、負極シート２４の供給経路中に位置するように、装置フレーム１１の前面には調整ローラ４１ａ，４２ａを備えた速度変動吸収機構４１，４２が配設されている。同様に、各供給リール２７，２９から巻芯１６に至る各セパレータ２８，３０の供給経路中に位置するように、装置フレーム１１の前面には調整ローラ４３ａ，４４ａを備えた速度変動吸収機構４３，４４が設けられている。そして、巻取り装置の巻き取り運転時に、非円形状の巻芯１６の回転に伴って正極シート２２、負極シート２４及びセパレータ２８，３０に発生する巻取り速度の脈動が、これらの速度変動吸収機構４１〜４４により吸収されるようになっている。すなわち、速度変動吸収機構４１〜４４は、横方向に往復動する調整ローラ４１ａ〜４４ａにより正極シート２２、負極シート２４及びセパレータ２８，３０の走行経路の長さの変動を吸収し、この調整ローラ４１ａ〜４４ａが巻芯１６の回転と同調して動作することにより、速度変動が吸収される。
【００３４】
前記巻芯１６の上方に位置するように前記装置フレーム１１の前面には、前記第１及び第２セパレータ２８，３０を互いに重ね合わせてニップし積層シート４８として下方に案内するためのシート案内機構５１が設けられている。このシート案内機構５１は次のように構成されている。図３に示すように装置フレーム１１の前面に固定された取付板（図示略）には、サーボモータ５３が取り付けられ、このサーボモータ５３の回転軸に連結されたボールねじ５４の回転によりＸ軸サドル５５がＸ軸（水平）方向に往復動されるようになっている。一方のＸ軸サドル５５には直接ロッド５７が取り付けられ、他方のＸ軸サドル５５にはシリンダ５６を介してロッド５７が取り付けられ、両ロッド５７，５７の先端部にはニップローラ５８，５８が回転可能に連結されている。前記サーボモータ５３、ボールねじ５４、Ｘ軸サドル５５及びニップローラ５８，５８はほぼ左右対称に配設されていて、両ニップローラ５８，５８により積層シート４８を左右両側方からニップするようになっている。前記シリンダ５６は両ニップローラ５８，５８に押圧力を付与するためのものである。又、両ニップローラ５８，５８のニップ位置のＸ軸方向の位置は、図示しない制御装置からの制御信号によって前記サーボモータ５３，５３をそれぞれ数値制御することにより変更可能に構成されている。この実施形態では前記制御装置、サーボモータ５３、ボールねじ５４及びＸ軸サドル５５等によってニップ位置変位機構を構成している。
【００３５】
前記ベッド１２には前記ニップローラ５８，５８によってニップされた積層シート４８の先端縁をクランプして、下方向へ引き出し、前記巻芯１６の右方の所定位置に前記積層シート４８を対応させるためのシート引出機構６１が設けられている。このシート引出機構６１はベッド１２上に装着され、かつクランプ部材としての左右一対のクランプ爪６６をＸ軸方向に往復動させるサーボモータを含むクランプ位置変位機構を構成するＸ軸移動機構６４を備えている。又、シート引出機構６１は、前記Ｘ軸移動機構６４のＸ軸サドル６３上に装着され、かつクランプ爪６６をＹ軸（上下）方向に往復動させるための昇降機構としてのＹ軸移動機構６５を備えている。
【００３６】
前記巻芯１６の右方向に位置するように、前記装置フレーム１１の前面には、前記巻芯１６に積層シート４８を押圧するためのシート押圧機構７１が設けられている。このシート押圧機構７１はシリンダ７２とそのロッド７３に支持された加圧ローラ７４とによって構成されている。
【００３７】
前記シート押圧機構７１の下方に位置するように装置フレーム１１の前面には、前記巻芯１６の表面に対し積層シート４８の先端縁を接着して巻芯１６に固定するためのシート連結機構としての接着用テープ貼付装置８１が設けられている。
【００３８】
前記シート引出機構６１の左方向に位置するように、前記装置フレーム１１の前面には、前記一対のニップローラ５８，５８より下方に繰り出された積層シート４８を切断するためのシート切断装置８２が設けられている。このシート切断装置８２はサーボモータを内蔵したアクチュエータ８３と、このアクチュエータ８３の往復動ロッド８４に支持されたヒートカッタ８５とにより構成されている。前記アクチュエータ８３、往復動ロッド８４及びヒートカッタ８５は左右対称に配設されている。そして、両ヒートカッタ８５，８５のＸ軸方向の突き合わせ位置、つまり切断位置は、図示しない制御装置からの制御信号によって前記アクチュエータ８３，８３のサーボモータをそれぞれ数値制御することにより変更可能に構成されている。そして、巻取り装置の巻き取り開始時あるいは巻き取り終了時に、両シート切断装置８２，８２によりセパレータ２８，３０が切断されて、積層シート４８の巻き始め端部及び巻き終り端部が形成されるようになっている。なお、正極シート２２及び負極シート２４の巻き終り端部は、各セパレータ２８，３０の切断より先に、別に設置された切り刃のカッタによって切断される。従って、最終端はセパレータ２８，３０のみでなる積層シート４８の巻き止めがなされる。
【００３９】
前記シート引出機構６１の左方向に位置するように、装置フレーム１１の前面には、巻止めテープ貼付装置８６が装着されている。この巻止めテープ貼付装置８６によって巻芯１６に巻付けられた積層シート４８の巻き終り端部を接着するようになっている。
【００４０】
次に、前記のように構成された巻取り装置の動作を、図３及び図５〜図８を中心に説明する。
図５（ａ）は左右一対のニップローラ５８によって、まず２枚のセパレータ２８，３０のみでなる積層シート４８の先端部がニップされるとともに、前記シート切断装置８２の左右一対のヒートカッタ８５，８５が互いに離隔している。又、図５（ａ）はシート押圧機構７１の加圧ローラ７４が巻芯１６から離隔し、シート引出機構６１のクランプ爪６６が最下限位置に保持された状態を示す。この状態において、シート引出機構６１のクランプ爪６６がＹ軸移動機構６５によって上方に移動され、同図（ｂ）に示すように積層シート４８の先端縁がクランプされる。
【００４１】
その後に、同図（ｃ）に示すように、クランプ爪６６がＹ軸移動機構６５によって下方に移動されると、積層シート４８が引き下げられて、その先端部が巻芯１６の右方近傍に配置される。次の工程では、図５（ｄ）に示すように、一対のニップローラ５８，５８及びクランプ爪６６が左方向に移動され、積層シート４８が巻芯１６の右側面に沿うように配置される。
【００４２】
次の工程においては、図５（ｅ）に示すように、シート押圧機構７１のシリンダ７２によって加圧ローラ７４が前進されて巻芯１６側に移動され、加圧ローラ７４によって積層シート４８が巻芯１６の表面に押圧される。そして、クランプ爪６６による積層シート４８のクランプが解除された後、クランプ爪６６がＹ軸移動機構６５によって下方に移動される。この状態で接着用テープ貼付装置８１が作動されて、図５（ｆ）に示すように巻芯１６と積層シート４８の先端縁４８ａとの接触界面に接着用テープ４９が張り付けられる。
【００４３】
その後、図５（ｆ）においてニップローラ５８，５８が互いに離隔するとともに、加圧ローラ７４が後退した状態で、巻芯１６が時計回り方向に回転されると、この巻芯１６に積層シート４８が巻き取られる。巻芯１６に対し積層シート４８が所定量巻き付けられると、図６（ａ）において、セパレータ２８とセパレータ３０との間に正極シート２２が挿入される。この状態で、シート押圧機構７１が作動されて加圧ローラ７４によって、セパレータ２８、正極シート２２及びセパレータ３０の３枚が重なり合った積層シート４８のシート巻取体７０の表面が押圧される。
【００４４】
シート巻取体７０が巻芯１６に所定量巻き付けられると、加圧ローラ７４が離れ、次に、図６（ａ）において２点鎖線で示すように、セパレータ３０とシート巻取体７０の表層のセパレータ２８との間に負極シート２４が挿入される。この状態で再び加圧ローラ７４によってセパレータ２８、正極シート２２、セパレータ３０及び負極シート２４の４枚が重なり合った積層シート４８のシート巻取体７０の表面が押圧される。さらに、所定量巻き付けられた後、加圧ローラ７４が離れ、積層シート４８の巻き取りが続けられる。
【００４５】
巻き取り終了に差し掛かると、先に正極シート２２と負極シート２４が別に設置された図示しない切り刃のカッタにて順に溶断され、残る２枚のセパレータ２８，３０でなる積層シート４８が所定量巻き取られる。その後、シート押圧機構７１が作動されて加圧ローラ７４によってシート巻取体７０の表面が押圧される。又、図６（ｂ）で示すように、ニップローラ５８，５８がセパレータ２８，３０を挟み込み、この状態でシート切断装置８２のアクチュエータ８３が作動されてヒートカッタ８５，８５が互いに接近する方向に移動され、積層シート４８が熱により溶断される。
【００４６】
最後に、図２に示す巻止めテープ貼付装置８６により、積層シート４８の巻き終わり端部がシート巻取体７０の外周面に対しテープにより接着されて、シート巻取体７０の巻き取り作業が終了する。このシート巻取体７０は巻芯１６とともに巻芯ヘッド１５から取り外される。
【００４７】
次に、巻芯ヘッド１５を巻軸１８を有する巻軸ヘッド１７と取り換えて、積層シート４８の巻き取り作業を行う場合の動作について説明する。
図７（ａ）は、巻軸１８が巻軸ヘッド１７によって巻取位置から退避位置に移動（図示を省略している）されるとともに、シート引出機構６１のクランプ爪６６が退避位置に保持されている。この状態において、図７（ｂ）に示すように、シート引出機構６１のクランプ爪６６がＹ軸移動機構６５によって上方に移動されて、積層シート４８の先端縁がクランプ爪６６によってクランプされて、図７（ｃ）に示すように、積層シート４８が引き下げられる。
【００４８】
次に、図７（ｄ）に示すように、左右一対のニップローラ５８，５８が左方向に移動され、これによって、ニップローラ５８とクランプ爪６６との間に張設された積層シート４８が巻軸１８の回転軸線Ｏ１を通るように配置される。
【００４９】
次に、図８（ａ）に示すように巻軸１８が退避位置から巻取位置に移動され、一対の巻軸片１８ａ，１８ｂのシート挿入溝１８ｃに積層シート４８が挟入される。その後、図示しない開閉機構により前記巻軸片１８ａ，１８ｂを閉鎖し、巻軸片１８ａ，１８ｂによって積層シート４８を挟着する。又、シート押圧機構７１の加圧ローラ７４を前進させて巻軸片１８ａ，１８ｂのいずれか一方を押圧する。これによって、シート挿入溝１８ｃ内の積層シート４８を挟着する力が増大される。この状態において、巻軸１８が図８（ｂ）に示すように、時計回り方向に回転されると、積層シート４８は巻軸１８の外周面に巻き取られる。この後、巻き取り動作終了後の、積層シート４８の切断及び巻止めテープの接着動作は前述した動作と同様に行われる。
【００５０】
次に、前記のように構成れされた巻取り装置の効果について説明する。
（１）上記実施形態においては、前記シート案内機構５１のニップローラ５８，５８のニップ位置を、Ｘ軸方向の位置調整可能に装着し、積層シート４８の先端縁をクランプするクランプ爪６６をＹ軸移動機構６５によって上下方向の移動可能に、かつ、Ｘ軸移動機構６４によって、Ｘ軸方向の位置調節可能に支持した。このため、ニップローラ５８，５８から引き出された積層シート４８をニップローラ５８，５８及びクランプ爪６６をＸ軸方向に移動することにより、巻芯１６の右側面に沿うように積層シート４８を接触することができ、シート押圧機構７１の加圧ローラ７４によって、積層シート４８の先端縁を巻芯１６の右側面に押圧できる。従って、接着用テープ貼付装置８１によって接着用テープ４９を積層シート４８の先端縁４８ａと巻芯１６の表面に貼り付けて、巻芯１６に積層シート４８の先端縁４８ａを自動的に結合することができる。
【００５１】
（２）上記実施形態においては、一対のニップローラ５８，５８のニップ位置を、Ｘ軸方向の位置調整可能にするとともに、クランプ爪６６をＸ軸方向の位置調整可能にした。このため、巻芯１６に対する積層シート４８の先端部の巻き付け動作と、巻軸１８に対する積層シート４８の巻き付け動作に対応することができ、１台の巻付け装置によって、巻芯１６と巻軸１８を選択的に使用することができ、２種類の巻付け装置を用意しなくてもよいので、コストを低減することができる。
【００５２】
（３）上記実施形態においては、巻芯１６の側方にシート押圧機構７１を装着して、加圧ローラ７４により巻芯１６の表面に接触された積層シート４８を押圧するようにした。このため、接着用テープ貼付装置８１を使用しないで、手作業によって積層シート４８の先端縁４８ａを巻芯１６の表面に接着用テープにより接着することもできる。
【００５３】
（４）上記実施形態においては、ニップローラ５８，５８のニップ位置及びクランプ爪６６のクランプ位置をＸ軸方向の調整可能にしたので、巻軸片１８ａ，１８ｂのエッジに対する積層シート４８の角当を確実に行うことができる。このため、巻軸１８の回転直後から、巻軸片１８ａ，１８ｂに対し、積層シート４８を結合することができ、巻軸１８に対する積層シート４８の先端部の結合動作を迅速に行うことができ、巻き取り作業を早期に開始して、作業能率を向上することができる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
【００５４】
・ニップ部材としてのニップローラ５８，５８に代えて、平板状のニッププレートを用いてもよい。
・平板状に形成した巻芯１６を用いたが、円柱状あるいは３角柱状、四角柱状の巻芯を用いてもよい。
【００５５】
・平板状の巻軸片１８ａ，１８ｂに代えて、半円柱状の巻軸片１８ａ，１８ｂを用いてもよい。
・シート連結機構として、接着用テープ接着機構に代えて、接着剤を塗布する機構や、ピンを打つ機構等を用いてもよい。
【００５６】
・図８（ａ）において、ニップローラ５８，５８及びクランプ爪６６をＸ軸方向に移動して巻軸片１８ａ，１８ｂのエッジに対する積層シート４８の角当て角が鋭角となるようにしてもよい。
【００５７】
・前記シート押圧機構７１を省略してもよい。又、前記接着用テープ貼付装置８１を省略してもよい。
・この発明を、セパレータ２８，３０を用いず、片面のみに塗工材を有する正極シート２２及び負極シート２４の巻き取りに使用される巻取り装置に具体化してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、巻芯に対するシートの結合作業を手作業によって容易に行うことができる。
【００５９】
請求項２に記載の発明は、巻軸に対するシートの結合作業を確実かつ迅速に行うことができる。
請求項３に記載の発明は、巻芯に対するシートの結合作業を自動化することができる。
【００６０】
請求項４又は５に記載の発明は、巻芯ヘッドと巻軸ヘッドの交換を行うことができる。
請求項６に記載の発明は、巻軸に対するシートの先端部の結合作業を確実かつ迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を具体化した巻取り装置の一実施形態を示す概略正面図。
【図２】Ｚ軸スライド装置、巻芯ヘッド、巻芯、巻軸ヘッド、巻軸及びシート引出機構を示す拡大平面図。
【図３】シート案内機構、シート引出機構、シート押圧機構、接着用テープ貼付装置及びシート切断装置を示す拡大正面図。
【図４】（ａ）（ｂ）は、巻芯及び巻軸を拡大して示す断面図。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、巻芯に対する積層シートの巻き付け動作を示す説明図。
【図６】（ａ）（ｂ）は、巻芯に対する積層シートの巻き付け動作を示す説明図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、巻軸に対する積層シートの巻き付け動作を示す説明図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は巻軸に対する積層シートの巻き付け動作を示す説明図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、従来の巻芯と巻軸に対する積層シートの巻き付け動作を説明する正面図。
【符号の説明】Ｏ１…回転軸線、１０…巻芯回転機構、１５…巻芯ヘッド、１６…巻芯、１７…巻軸ヘッド、１８…巻軸、１８ａ，１８ｂ…巻軸片、１８ｃ…シート挿入溝、４８…積層シート、４８ａ…先端縁、５１…シート案内機構、６１…シート引出機構、７０…シート巻取体、７１…シート押圧機構。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a winding device that winds various sheets such as an electrode sheet and a separator of a secondary battery around a core or a winding shaft, and particularly relates to a winding core or a winding shaft. The present invention relates to a winding device capable of easily connecting the leading edge of a sheet.
[0002]
[Prior art]
Generally, this type of winding device is configured to wind a plurality of sheets in a stacked state. Conventionally, there have been proposed two types of winding mechanisms of a winding device as shown in FIG. 9A or 9B. In the take-up mechanism shown in FIG. 3A, a pair of left and right pairs of cores 16 are detachably mounted on a core head (not shown) and rightward of a vertical line H passing through a rotation axis O1 of the core 16. An openable / closable nip roller 91 is provided. Then, after clamping the distal end portion of the laminated sheet 48 in which the first separator 28 and the second separator 30 in sheet form fed out from the nip roller 91 are laminated by the clamp claws 66, the laminated sheet 48 is drawn downward. Then, the laminated sheet 48 is pulled down to a position corresponding to the core 16. Next, an operator displaces the tape to the right side of the core 16 and manually attaches the leading edge of the laminated sheet 48 to the surface of the core 16 by applying a tape. Thereafter, when the core 16 is rotated with the nip rollers 91 and 91 separated from each other, the laminated sheet 48 is wound on the outer peripheral surface of the core 16.
[0003]
In the winding mechanism shown in FIG. 9B, the nip rollers 91, 91 are disposed on a vertical line H passing through a rotation axis O1 of the winding shaft 18 above a winding shaft 18 including a pair of left and right winding shaft pieces 18a, 18b. A clamp claw 66 is disposed below the winding shaft 18 and can be moved up and down by an elevating mechanism. After the leading end edge of the laminated sheet 48 is clamped by the clamp claws 66 in a state where the winding shaft 18 is switched from the winding position shown by the solid line in FIG. The sheet 48 is pulled out downward, and the laminated sheet 48 is arranged on the vertical line H. Thereafter, with the reel pieces 18a and 18b of the reel 18 being separated from each other, the reel 18 is advanced from the retracted position to a winding position that sandwiches the laminated sheet 48. Next, the winding pieces 18a and 18b are switched to a closed state in which the laminated sheet 48 is sandwiched by an opening / closing mechanism (not shown), and when the reel 18 is rotated by a predetermined angle, the clamping of the laminated sheet 48 by the clamp claws 66 is released. . Then, the leading end portion of the laminated sheet 48 is wound around the winding shaft 18, so that the winding operation of the laminated sheet 48 is started.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the former winding mechanism of the winding device, when the clamp claws 66 are reciprocated in the vertical direction between the core 16 and the laminated sheet 48, a predetermined mechanism for preventing interference with the core 16 is provided. There are intervals. For this reason, the leading edge of the laminated sheet 48 in the free state has to be manually brought into contact with the right side surface of the core 16 until it comes into contact with the core 16 manually. . Further, as described above, since a step of bringing the leading edge of the laminated sheet 48 into contact with the core 16 is necessary, it is difficult to automate the operation of bonding the leading end of the laminated sheet 48 to the surface of the core 16. There was a problem. Further, since the nip position of the nip roller 91 is set only to a predetermined position displaced laterally from the rotation axis O1, in FIG. 9A, the core head with the core 16 attached thereto is removed. There is a problem that the reel head described in 9 (b) cannot be replaced.
[0005]
On the other hand, in the winding mechanism of the latter winding device, the nip position of the nip roller 91 is set to a predetermined position, and the clamp claw 66 performs only the elevating operation. For this reason, a predetermined rotation angle of the winding pieces 18a and 18b is required until the edge contact of the winding pieces 18a and 18b with respect to the laminated sheet 48 is performed, so that the winding pieces 18a and 18b are required. However, there is a problem that the joining operation of the leading end of the laminated sheet 48 cannot be performed early.
[0006]
After the winding operation of the laminated sheet 48 is completed, the surfaces of the winding pieces 18a and 18b are mirror-finished to reduce contact resistance when the sheet winding body is separated from the winding pieces 18a and 18b. I have. For this reason, unless the leading edge of the laminated sheet 48 is firmly squared against the edges of the shaft pieces 18a and 18b, the above-described joining operation cannot be performed reliably. However, in the latter winding mechanism, there was a possibility that the square work could not be performed due to insufficient square contact.
[0007]
In the latter winding mechanism, the nip position of the nip roller 91 is only on the vertical line H passing through the rotation axis O1 of the winding shaft 18. For this reason, in FIG. 9B, there is a problem that the reel 18 cannot be removed from the headstock together with the reel head and replaced with the reel head having the reel 16 described in FIG. 9A. Was.
[0008]
The present invention has been made by paying attention to the problems existing in the above conventional technology. An object of the present invention is to provide a winding device capable of easily performing a work of bonding a sheet to a winding core.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a winding device capable of automating an operation of bonding a sheet to a core.
Another object of the present invention is to provide a winding device capable of exchanging a core head and a winding head.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a winding device capable of reliably and quickly connecting the leading end of a sheet to a winding shaft.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 rotates a core mounted on a core head to wind a sheet, and after the sheet has been completely wound, removes the core from the core head. A core rotating mechanism that is arranged to be separated together with the sheet take-up body, and is disposed above the core, and the sheet is nipped from both front and back surfaces by a pair of left and right nip members, and the sheet is placed laterally of the core. A sheet guide mechanism for guiding a leading edge, and a clamp disposed at a lower portion of the core and nipped by a nip member to clamp a leading end of a sheet, and moving the clamp member downward by a lifting mechanism. A sheet pulling mechanism for pulling out the sheet downward from the nip member and arranging the sheet on the side of the core. The nip position displacement mechanism for displacing the position of the laterally disposed, the sheet out mechanism to be summarized as providing the clamping position displacement mechanism for displacing the clamping position of the clamping member in the lateral direction.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, a sheet is wound by rotating a winding shaft having a sheet insertion groove mounted on a winding head, and after the completion of winding the sheet, the sheet winding body is separated from the winding shaft. And a sheet guide mechanism disposed above the winding shaft and nipping the sheet from both front and back sides by a pair of left and right nip members to guide the leading edge of the sheet to the side of the winding shaft. And clamping the leading end of the sheet nipped by the nip member with a clamp member while the reel is disposed below the winding shaft and moving the winding shaft from the winding position to the retracted position. A sheet withdrawing mechanism for moving the member downward by the elevating mechanism to pull out the sheet from the nip member and disposing the sheet at a position corresponding to the sheet insertion groove of the winding shaft; A function of axially moving the winding shaft from the retracted position toward the sheet drawn out and disposing the winding shaft to a winding position where the sheet is inserted into the sheet insertion groove. On the other hand, a nip position displacement mechanism for laterally displacing the nip position of the nip member is provided, and a clamp position displacement mechanism for laterally displacing the clamp member is provided for the sheet pull-out mechanism. Make a summary.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, a sheet pressing mechanism for pressing the leading end of the sheet against the surface of the core is provided corresponding to the core, and the sheet pressing mechanism is provided on the surface of the core. On the contrary, a gist of the present invention is to provide a sheet connecting mechanism for automatically connecting the leading edge of the sheet.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the core rotating mechanism is configured such that the core head and the core head used in the core rotating mechanism according to the second aspect are interchangeable. The gist is that it has been done.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect, the reel rotating mechanism is configured such that the reel head and the core head used in the core rotating mechanism according to the first aspect are interchangeable. The gist is that it has been done.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the second or fifth aspect, the winding shaft is formed by a pair of opposed winding shaft pieces, and both the winding shaft pieces are configured to be openable and closable by an opening and closing mechanism. The clamp position displacement mechanism is configured such that, in a state where the winding shaft is moved from the winding position to the retracted position, the sheet stretched between the nip member and the clamping member passes through the rotation axis of the winding shaft in an inclined state. The point is that the winding shaft piece is configured to be switched from the retracted position to the winding position in an inclined state.
[0017]
(Action)
According to the first aspect of the invention, in a state where the nip member and the clamp member are respectively displaced laterally from a vertical line passing through the rotation axis of the core, the leading end of the sheet is clamped by the clamp member and pulled out, and then the nip is The member and the clamp member are moved to the core side. In this state, the leading end of the sheet contacts the surface of the core. As a result, the leading edge of the sheet can be arranged at an appropriate position with respect to the surface of the core, and the worker can easily adhere the leading edge of the sheet to the core by, for example, a tape.
[0018]
In the invention according to claim 2, in a state where the winding shaft composed of the pair of winding shaft pieces is retracted from the winding position of the sheet to the retracted position, the leading end of the sheet is clamped by the clamp member, and the sheet is clamped. Pull down to the winding position. Thereafter, the winding shaft is advanced from the retracted position to the winding position, the sheet is inserted into the sheet insertion groove of the winding shaft, and the sheet is sandwiched between the two winding shaft pieces. By displacing the nip member and the clamp member in the lateral direction, the sheet stretched between the nip member and the clamp member is brought into contact with the edge of the reel piece so as to bend. For this reason, immediately after the rotation operation of the reel is started, the sheet firmly comes into contact with the edge of the reel, and the work of joining the sheet to the reel is performed reliably and promptly.
[0019]
In the invention according to claim 3, since the leading edge of the sheet can be automatically connected to the core while the leading edge of the sheet is pressed against the core by the pressing member of the sheet pressing mechanism, The work of joining the leading edge of the sheet to the core can be performed quickly.
[0020]
In the invention according to claim 4 or 5, by exchanging the core head and the core head, a single winding device can perform a winding operation of different types of sheets. The cost of the device can be reduced.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, the angle at which the sheet inserted into the sheet insertion groove formed between the pair of reel pieces contacts the edge of the reel piece is made acute to rotate the reel piece. The operation can be started, and the connecting operation of the leading end of the sheet to the reel piece can be performed more reliably.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The winding device according to the present embodiment is configured to continuously wind a laminated sheet including an electrode sheet and a separator of a secondary battery at a high speed.
[0023]
As shown in FIG. 1, a winding core rotating mechanism 10 for rotating a winding core 16 on which a laminated sheet 48 is wound is provided in the center of the front surface of the device frame 11 in the winding device. As shown in FIG. 2 showing a plane, the core rotation mechanism 10 has a pair of left and right guide rails 13 on an upper surface of a bed 12 which is arranged perpendicular to the front surface of the apparatus frame 11 and horizontally in the Z-axis direction. Are also laid in parallel with each other in the Z-axis direction. A Z-axis slide device 14 is mounted on the guide rail 13 so as to be able to reciprocate in the Z-axis direction by a motor (not shown), and a core head 15 is detachably attached to the Z-axis slide device 14. A winding core 16 is mounted on the winding core head 15 and is rotated in one direction by a winding motor (not shown) so that a sheet winding body 70 shown in FIG. . That is, a general secondary battery is configured as follows by laminating a positive electrode sheet 22, a negative electrode sheet 24, and two insulating separators 28 and 30 as shown in FIG.
[0024]
That is, first, the two separators 28 and 30 are stacked and wound on the core 16 at the same time, and after the core 16 is rotated about one turn, the positive electrode sheet 22 and the negative electrode sheet 24 are further wound. , And a total of four sheets are wound around the core 16 in an alternately stacked state. As shown in FIG. 4A, the winding core 16 has a flat plate shape, and both ends are formed in a curved shape without corners. The core 16 is exchanged for one having a different shape and size depending on the type of battery used as a product, and a sheet winding body 70 having a width and a thickness corresponding to the performance of the secondary battery is obtained. The core 16 is removed together with the sheet take-up body 70 from the core head 15 after the winding operation of the laminated sheet 48 is completed.
[0025]
The winding head 17 is mounted on the Z-axis sliding device 14 with the core head 15 removed from the Z-axis sliding device 14. As shown in FIG. 4B, the reel 18 mounted on the reel head 17 is composed of a pair of substantially flat reel pieces 18a and 18b, and is located between the two reel pieces 18a and 18b. The opening and closing mechanism such as an electromagnetic cam (not shown) can be used to adjust the interval between the sheet insertion grooves 18c formed in the opening. With the reel head 17 mounted on the Z-axis slide device 14, the reel rotation mechanism 10 functions as a reel rotation mechanism.
[0026]
In FIG. 1, a supply reel 21 is rotatably disposed on the front surface of the apparatus frame 11 so as to be located below and to the right of the core 16. The supply reel 21 has a positive electrode sheet (hereinafter, referred to as a battery) of a battery. (Hereinafter simply referred to as a positive electrode sheet 22). Another supply reel 23 is rotatably disposed on the front surface of the device frame 11 so as to be located on the lower left side of the core 16. The supply reel 23 has a negative electrode sheet (hereinafter simply referred to as a negative electrode sheet) of the battery. 24).
[0027]
Although not shown, the positive electrode sheet 22 is formed from a coated sheet obtained by applying a coating material on the front and back surfaces of a sheet material (for example, aluminum foil) while leaving an uncoated portion on one edge side in the width direction. It is configured. Similarly, the negative electrode sheet 24 is formed from a coated sheet obtained by applying a coating material on the front and back surfaces of a sheet material (for example, copper foil) while leaving an uncoated portion on one edge side in the width direction. It is configured.
[0028]
As shown in FIG. 1, a plurality of guide rollers 25 are provided on the front surface of the device frame 11 so as to be located between the supply reel 21 and the core 16 and between the supply reel 23 and the core 16, respectively. 26 is rotatably arranged. Then, the positive electrode sheet 22 and the negative electrode sheet 24 are supplied onto the winding core 16 from the respective supply reels 21 and 23 via these guide rollers 25 and 26.
[0029]
A supply reel 27 is rotatably disposed on the front surface of the apparatus frame 11 so as to be located on the lower right side of the core 16. A first separator 28 of a secondary battery is wound around the supply reel 27. I have. Another supply reel 29 is rotatably disposed on the front surface of the apparatus frame 11 so as to be located above the supply reel 23. The second separator 30 of the secondary battery is wound around the supply reel 29. I have. Each of the separators 28 and 30 is formed of an uncoated sheet made of an insulating material to which no coating material is applied.
[0030]
As shown in FIG. 1, a plurality of guide rollers 31 are provided on the front surface of the apparatus frame 11 so as to be located between the supply reel 27 and the core 16 and between the other supply reel 29 and the core 16, respectively. , 32 are rotatably arranged. Then, the first separator 28 and the second separator 30 are supplied onto the core 16 from the supply reels 27 and 29 via the guide rollers 31 and 32.
[0031]
Accordingly, during operation of the winding device, the winding core 16 is rotated clockwise in FIG. 1 by a winding motor (not shown). As a result, the positive electrode sheet 22, the first separator 28, the negative electrode sheet 24, and the second separator 30 are fed out from the supply reels 21, 27, 23, and 29, and become a laminated sheet 48 as shown in FIG. As shown in FIG. 4 (a), the laminated sheet 48 is wound flatly around the outer periphery of the core 16 as a sheet winding body 70.
[0032]
As shown in FIG. 1, tension is applied to each sheet on the front surface of the apparatus frame 11 so as to be located in the supply path of the positive electrode sheet 22 and the negative electrode sheet 24 from each of the supply reels 21 and 23 to the winding core 16. Dancer rollers 33 and 34 are provided. Similarly, dancer rollers 35 and 36 for applying tension to the respective separators are provided on the front surface of the apparatus frame 11 so as to be located in the supply path of the respective separators 28 and 30 from the respective supply reels 27 and 29 to the winding core 16. Are arranged.
[0033]
A speed fluctuation absorbing mechanism 41 provided with adjusting rollers 41a and 42a on the front surface of the apparatus frame 11 so as to be located in the supply path of the positive electrode sheet 22 and the negative electrode sheet 24 from the supply reels 21 and 23 to the winding core 16. , 42 are provided. Similarly, the speed fluctuation absorbing mechanism 43 provided with adjusting rollers 43a and 44a on the front surface of the apparatus frame 11 so as to be located in the supply path of the separators 28 and 30 from the supply reels 27 and 29 to the winding core 16. , 44 are provided. During the winding operation of the winding device, the pulsation of the winding speed generated in the positive electrode sheet 22, the negative electrode sheet 24 and the separators 28 and 30 due to the rotation of the non-circular winding core 16 absorbs these speed fluctuations. It is adapted to be absorbed by the mechanisms 41-44. That is, the speed fluctuation absorbing mechanisms 41 to 44 absorb the fluctuation of the length of the traveling path of the positive electrode sheet 22, the negative electrode sheet 24 and the separators 28 and 30 by the adjusting rollers 41a to 44a reciprocating in the lateral direction. Speed fluctuations are absorbed by the operation of 41a to 44a in synchronization with the rotation of the winding core 16.
[0034]
A sheet guide mechanism for superposing and nipping the first and second separators 28 and 30 on the front surface of the device frame 11 so as to be positioned above the core 16 and guiding the same as a laminated sheet 48 downward. 51 are provided. The seat guide mechanism 51 is configured as follows. As shown in FIG. 3, a servo motor 53 is mounted on a mounting plate (not shown) fixed to the front surface of the device frame 11, and the X axis is rotated by the rotation of a ball screw 54 connected to the rotation shaft of the servo motor 53. The saddle 55 is reciprocated in the X-axis (horizontal) direction. A rod 57 is directly attached to one X-axis saddle 55, and a rod 57 is attached to the other X-axis saddle 55 via a cylinder 56. Nip rollers 58, 58 rotate at the tips of both rods 57, 57. It is connected as possible. The servo motor 53, the ball screw 54, the X-axis saddle 55, and the nip rollers 58, 58 are arranged substantially symmetrically so that the nip rollers 58, 58 nip the laminated sheet 48 from both left and right sides. . The cylinder 56 is for applying a pressing force to both nip rollers 58,58. The positions of the nip positions of the nip rollers 58 in the X-axis direction can be changed by numerically controlling the servomotors 53 by a control signal from a control device (not shown). In this embodiment, the control device, the servo motor 53, the ball screw 54, the X-axis saddle 55, and the like constitute a nip position displacement mechanism.
[0035]
The bed 12 clamps the leading edge of the laminated sheet 48 nipped by the nip rollers 58, 58, and pulls it downward to make the laminated sheet 48 correspond to a predetermined position on the right of the core 16. A sheet pull-out mechanism 61 is provided. The sheet pull-out mechanism 61 is mounted on the bed 12 and includes an X-axis moving mechanism 64 that constitutes a clamp position displacement mechanism including a servomotor that reciprocates a pair of right and left clamp claws 66 as clamp members in the X-axis direction. ing. The sheet pull-out mechanism 61 is mounted on the X-axis saddle 63 of the X-axis moving mechanism 64, and has a Y-axis moving mechanism 65 as an elevating mechanism for reciprocating the clamp claws 66 in the Y-axis (up and down) directions. It has.
[0036]
A sheet pressing mechanism 71 for pressing the laminated sheet 48 against the core 16 is provided on the front surface of the device frame 11 so as to be located to the right of the core 16. The sheet pressing mechanism 71 includes a cylinder 72 and a pressure roller 74 supported by a rod 73 thereof.
[0037]
On the front surface of the apparatus frame 11 so as to be located below the sheet pressing mechanism 71, a sheet connecting mechanism for bonding the leading edge of the laminated sheet 48 to the surface of the core 16 and fixing the laminated sheet 48 to the core 16. Is provided.
[0038]
A sheet cutting device 82 for cutting the laminated sheet 48 fed below the pair of nip rollers 58, 58 is provided on the front surface of the device frame 11 so as to be located to the left of the sheet pulling mechanism 61. Has been. The sheet cutting device 82 includes an actuator 83 having a built-in servomotor, and a heat cutter 85 supported by a reciprocating rod 84 of the actuator 83. The actuator 83, the reciprocating rod 84 and the heat cutter 85 are disposed symmetrically. The abutting position of the heat cutters 85, 85 in the X-axis direction, that is, the cutting position, can be changed by numerically controlling the servo motors of the actuators 83, 83 by a control signal from a control device (not shown). ing. Then, at the start of winding of the winding device or at the end of winding, the separators 28 and 30 are cut by the two sheet cutting devices 82 and 82 to form a winding start end and a winding end end of the laminated sheet 48. It has become. Note that the winding end ends of the positive electrode sheet 22 and the negative electrode sheet 24 are cut by a cutting blade separately installed before cutting the separators 28 and 30. Therefore, at the final end, the laminated sheet 48 composed of only the separators 28 and 30 is stopped.
[0039]
A wrapping tape sticking device 86 is mounted on the front surface of the device frame 11 so as to be located to the left of the sheet pulling mechanism 61. The end-of-winding end of the laminated sheet 48 wound around the core 16 by the winding tape applying device 86 is adhered.
[0040]
Next, the operation of the winding device configured as described above will be described mainly with reference to FIGS. 3 and 5 to 8.
In FIG. 5A, a pair of left and right nip rollers 58 first nip the leading end of a laminated sheet 48 composed of only two separators 28, 30 and a pair of left and right heat cutters 85, 85 of the sheet cutting device 82. Are separated from each other. FIG. 5A shows a state where the pressing roller 74 of the sheet pressing mechanism 71 is separated from the core 16 and the clamp pawl 66 of the sheet pulling mechanism 61 is held at the lowermost position. In this state, the clamp pawl 66 of the sheet pull-out mechanism 61 is moved upward by the Y-axis moving mechanism 65, and the leading edge of the laminated sheet 48 is clamped as shown in FIG.
[0041]
Thereafter, as shown in FIG. 4C, when the clamp pawl 66 is moved downward by the Y-axis moving mechanism 65, the laminated sheet 48 is pulled down, and the leading end thereof is positioned near the right side of the core 16. Be placed. In the next step, as shown in FIG. 5D, the pair of nip rollers 58, 58 and the clamp claws 66 are moved to the left, and the laminated sheet 48 is arranged along the right side of the core 16.
[0042]
In the next step, as shown in FIG. 5E, the pressure roller 74 is advanced by the cylinder 72 of the sheet pressing mechanism 71 and moved to the core 16, and the laminated sheet 48 is wound by the pressure roller 74. It is pressed against the surface of the core 16. Then, after the clamp of the laminated sheet 48 by the clamp claws 66 is released, the clamp claws 66 are moved downward by the Y-axis moving mechanism 65. In this state, the adhesive tape attaching device 81 is operated, and the adhesive tape 49 is attached to the contact interface between the core 16 and the leading edge 48a of the laminated sheet 48 as shown in FIG.
[0043]
Thereafter, when the core 16 is rotated clockwise in a state where the nip rollers 58 and 58 are separated from each other and the pressure roller 74 is retracted in FIG. 5F, the laminated sheet 48 is placed on the core 16. It is wound up. When a predetermined amount of the laminated sheet 48 is wound around the core 16, the positive electrode sheet 22 is inserted between the separator 28 and the separator 30 in FIG. In this state, the sheet pressing mechanism 71 is operated, and the surface of the sheet winding body 70 of the laminated sheet 48 in which the three sheets of the separator 28, the positive electrode sheet 22, and the separator 30 are overlapped is pressed by the pressing roller 74.
[0044]
When the sheet take-up body 70 is wound around the winding core 16 by a predetermined amount, the pressure roller 74 separates, and then the separator 30 and the surface layer of the sheet take-up body 70 as shown by a two-dot chain line in FIG. The negative electrode sheet 24 is inserted between the negative electrode sheet 24 and the separator 28. In this state, the surface of the sheet winding body 70 of the laminated sheet 48 in which the four sheets of the separator 28, the positive electrode sheet 22, the separator 30, and the negative electrode sheet 24 overlap each other is pressed by the pressure roller 74. Further, after being wound by a predetermined amount, the pressure roller 74 is separated, and the winding of the laminated sheet 48 is continued.
[0045]
When the winding is completed, the positive electrode sheet 22 and the negative electrode sheet 24 are blown in order by a cutter (not shown) provided separately, and a predetermined amount of the laminated sheet 48 including the remaining two separators 28 and 30 is removed. It is wound up. Thereafter, the sheet pressing mechanism 71 is operated, and the surface of the sheet winding body 70 is pressed by the pressing roller 74. Further, as shown in FIG. 6B, the nip rollers 58, 58 sandwich the separators 28, 30. In this state, the actuator 83 of the sheet cutting device 82 is operated, and the heat cutters 85, 85 move in the direction approaching each other. Then, the laminated sheet 48 is melted by heat.
[0046]
Finally, the end-of-winding end of the laminated sheet 48 is adhered to the outer peripheral surface of the sheet take-up body 70 with a tape by a take-up tape attaching device 86 shown in FIG. finish. The sheet take-up body 70 is removed from the core head 15 together with the core 16.
[0047]
Next, an operation in a case where the winding head of the laminated sheet 48 is performed by replacing the core head 15 with the reel head 17 having the reel 18 will be described.
7A, the reel 18 is moved from the winding position to the retracted position (not shown) by the reel head 17, and the clamp pawl 66 of the sheet pull-out mechanism 61 is held at the retracted position. ing. In this state, as shown in FIG. 7B, the clamp pawl 66 of the sheet pull-out mechanism 61 is moved upward by the Y-axis moving mechanism 65, and the leading edge of the laminated sheet 48 is clamped by the clamp pawl 66. As shown in FIG. 7C, the laminated sheet 48 is pulled down.
[0048]
Next, as shown in FIG. 7D, the pair of left and right nip rollers 58, 58 is moved leftward, whereby the laminated sheet 48 stretched between the nip roller 58 and the clamp claws 66 is wound around the winding shaft. It is arranged so as to pass through 18 rotation axes O1.
[0049]
Next, as shown in FIG. 8A, the winding shaft 18 is moved from the retracted position to the winding position, and the laminated sheet 48 is inserted into the sheet insertion grooves 18c of the pair of winding shaft pieces 18a and 18b. Thereafter, the reels 18a and 18b are closed by an opening / closing mechanism (not shown), and the laminated sheet 48 is sandwiched between the reels 18a and 18b. Further, the pressing roller 74 of the sheet pressing mechanism 71 is advanced to press one of the reel pieces 18a and 18b. Thereby, the force for pinching the laminated sheet 48 in the sheet insertion groove 18c is increased. In this state, when the winding shaft 18 is rotated clockwise as shown in FIG. 8B, the laminated sheet 48 is wound on the outer peripheral surface of the winding shaft 18. Thereafter, the cutting operation of the laminated sheet 48 and the bonding operation of the winding tape after the winding operation is completed are performed in the same manner as the above-described operation.
[0050]
Next, effects of the winding device configured as described above will be described.
(1) In the above embodiment, the nip positions of the nip rollers 58, 58 of the sheet guide mechanism 51 are mounted so as to be position-adjustable in the X-axis direction, and the clamp claws 66 for clamping the leading edge of the laminated sheet 48 are mounted on the Y-axis. The movable mechanism 65 supports the movable member in the vertical direction, and the X-axis movable mechanism 64 supports the movable member in the X-axis direction. For this reason, the laminated sheet 48 pulled out from the nip rollers 58, 58 is moved in the X-axis direction by the nip rollers 58, 58 and the clamp pawl 66, so that the laminated sheet 48 is brought into contact with the right side surface of the core 16. The leading edge of the laminated sheet 48 can be pressed against the right side of the core 16 by the pressure roller 74 of the sheet pressing mechanism 71. Therefore, the adhesive tape 49 is attached to the leading edge 48a of the laminated sheet 48 and the surface of the core 16 by the adhesive tape attaching device 81, and the leading edge 48a of the laminated sheet 48 is automatically joined to the core 16. Can be.
[0051]
(2) In the above embodiment, the nip positions of the pair of nip rollers 58, 58 can be adjusted in the X-axis direction, and the clamp claws 66 can be adjusted in the X-axis direction. Therefore, it is possible to cope with the winding operation of the leading end portion of the laminated sheet 48 around the core 16 and the winding operation of the laminated sheet 48 around the winding shaft 18, and the winding core 16 and the winding shaft 18 can be controlled by one winding device. Can be selectively used, and it is not necessary to prepare two types of winding devices, so that the cost can be reduced.
[0052]
(3) In the above embodiment, the sheet pressing mechanism 71 is attached to the side of the core 16, and the pressure roller 74 presses the laminated sheet 48 in contact with the surface of the core 16. Therefore, the leading edge 48a of the laminated sheet 48 can be manually adhered to the surface of the core 16 with an adhesive tape without using the adhesive tape attaching device 81.
[0053]
(4) In the above embodiment, the nip positions of the nip rollers 58, 58 and the clamp positions of the clamp claws 66 can be adjusted in the X-axis direction, so that the angular contact of the laminated sheet 48 with respect to the edges of the reel pieces 18a, 18b. It can be done reliably. Therefore, the laminated sheet 48 can be coupled to the reel pieces 18a and 18b immediately after the rotation of the reel 18, and the coupling operation of the leading end of the laminated sheet 48 to the reel 18 can be performed quickly. In addition, the winding operation can be started early to improve the work efficiency.
(Example of change)
This embodiment can be embodied with the following changes.
[0054]
A flat nip plate may be used instead of the nip rollers 58, 58 as nip members.
-Although the core 16 formed in the shape of a flat plate is used, a core having a columnar shape, a triangular prism shape, or a quadrangular prism shape may be used.
[0055]
In place of the plate-shaped winding pieces 18a, 18b, semi-cylindrical winding pieces 18a, 18b may be used.
As the sheet connecting mechanism, a mechanism for applying an adhesive, a mechanism for hitting a pin, or the like may be used instead of the bonding tape bonding mechanism.
[0056]
In FIG. 8A, the nip rollers 58, 58 and the clamp claws 66 may be moved in the X-axis direction so that the angle of contact of the laminated sheet 48 with the edges of the reel pieces 18a, 18b becomes an acute angle.
[0057]
-The sheet pressing mechanism 71 may be omitted. Further, the adhesive tape attaching device 81 may be omitted.
The present invention may be embodied in a winding device used for winding the positive electrode sheet 22 and the negative electrode sheet 24 having a coating material only on one side without using the separators 28 and 30.
[0058]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first aspect of the invention, the work of connecting the sheet to the core can be easily performed manually.
[0059]
According to the second aspect of the present invention, the work of connecting the sheet to the winding shaft can be performed reliably and quickly.
According to the third aspect of the present invention, the work of joining the sheet to the core can be automated.
[0060]
In the invention described in claim 4 or 5, the core head and the core head can be exchanged.
According to the sixth aspect of the present invention, the work of connecting the leading end of the sheet to the winding shaft can be performed reliably and quickly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing an embodiment of a winding device embodying the present invention.
FIG. 2 is an enlarged plan view showing a Z-axis slide device, a core head, a core, a core head, a core, and a sheet pull-out mechanism.
FIG. 3 is an enlarged front view showing a sheet guide mechanism, a sheet pull-out mechanism, a sheet pressing mechanism, an adhesive tape attaching device, and a sheet cutting device.
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views showing a winding core and a winding shaft in an enlarged manner.
FIGS. 5A to 5F are explanatory views showing a winding operation of a laminated sheet around a core.
FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams showing an operation of winding a laminated sheet around a core.
FIGS. 7A to 7D are explanatory views showing a winding operation of a laminated sheet around a winding shaft.
FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams showing an operation of winding a laminated sheet around a winding shaft.
9A and 9B are front views illustrating a conventional winding operation of a laminated sheet around a core and a winding shaft.
DESCRIPTION OF SYMBOLS O1: rotation axis line, 10: core rotation mechanism, 15: core head, 16: core, 17: core head, 18: core, 18a, 18b: core piece, 18c: sheet Insertion groove, 48: laminated sheet, 48a: leading edge, 51: sheet guide mechanism, 61: sheet pull-out mechanism, 70: sheet winding body, 71: sheet pressing mechanism.

Claims

A core rotation mechanism configured to rotate the core mounted on the core head to wind the sheet, and after the completion of the sheet winding, the core is separated from the core head together with the sheet winding body,
A sheet guide mechanism disposed above the core and guiding the leading edge of the sheet to the side of the core by nipping the sheet from both front and back surfaces by a pair of left and right nip members;
The tip of the sheet disposed below the core and nipped by the nip member is clamped by a clamp member, and the clamp member is moved downward by an elevating mechanism to move the sheet downward from the nip member. And a sheet withdrawing mechanism for pulling out and arranging the sheet on the side of the core.
A nip position displacement mechanism for laterally displacing the nip position of the nip member with respect to the sheet guide mechanism, and a clamp for laterally displacing the clamp position of the clamp member with respect to the sheet pull-out mechanism. A winding device provided with a position displacement mechanism.

A winding shaft rotating mechanism configured to rotate the winding shaft having a sheet insertion groove mounted on the winding head and wind the sheet, and after completion of winding the sheet, to separate the sheet winding body from the winding shaft,
A sheet guide mechanism that is disposed above the reel and guides the leading edge of the sheet to the side of the reel by nipping the sheet from both front and back surfaces by a pair of left and right nip members;
The leading end of the sheet nipped by the nip member is clamped by the clamp member while the reel is arranged below the winding shaft and the winding shaft is moved from the winding position to the retracted position. A sheet pulling mechanism that is moved downward by an elevating mechanism, pulls the sheet downward from the nip member, and arranges the sheet at a position corresponding to the sheet insertion groove of the winding shaft;
A function of moving the winding shaft in the axial direction from the retracted position toward the sheet drawn downward to the winding shaft rotating mechanism and disposing the winding shaft at a winding position where the sheet is inserted into the sheet insertion groove. In the taking device,
A nip position displacement mechanism for laterally displacing the nip position of the nip member with respect to the sheet guide mechanism, and a clamp position displacement mechanism for laterally displacing the clamp member with respect to the sheet pull-out mechanism. A winding device comprising:

2. The sheet pressing mechanism according to claim 1, wherein a sheet pressing mechanism for pressing a leading end of the sheet against the surface of the core is provided, and the leading edge of the sheet is automatically pressed against the surface of the core. A winding device provided with a sheet coupling mechanism for coupling.

The winding device according to claim 1, wherein the core rotating mechanism is configured such that the core head and the core head used in the core rotating mechanism according to claim 2 are exchangeable.

The winding device according to claim 2, wherein the winding shaft rotating mechanism is configured such that the winding shaft head and the core head used in the winding core rotating mechanism according to claim 1 are exchangeable.

6. The winding shaft according to claim 2, wherein the winding shaft is formed by a pair of facing winding shaft pieces, and both winding shaft pieces are configured to be openable and closable by an opening and closing mechanism. With the shaft moved from the winding position to the retracted position, the position of the sheet stretched between the nip member and the clamp member is controlled so as to pass through the rotation axis of the winding shaft in an inclined state, Is a winding device configured to be switched from the retracted position to the winding position in an inclined state.