JP2008270312A - 電気二重層キャパシタ製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】剥離器、端子溶接器及び巻取り器を全て一つの機器に統合する。
【解決手段】上下部に活性炭がコーティングされた電極板の上部または下部を選択的に支える上部支え台と下部支え台が選択的に昇降・下降可能に備わり、上部支持台または下部支持台の開放された部位を通して前記電極板に被覆された活性炭を剥離するために高速回転するブラシを有する上部ブラシユニットと剥離手段を通過しながら上部と下部の剥離された電極板が通過する電極板通過穴が形成され、前記電極板通過穴の上部に溶接ユニットが昇降・下降可能に設置され、前記電極板の剥離部位に前記端子部材を溶接してカッティングすることで、前記電極板に端子を溶接する端子溶接手段と、巻取りリールを通して前記端子が溶接された電極板及び前記絶縁紙を同時に巻く巻取り手段とを含んで電気二重層キャパシタ製造装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気二重層キャパシタ製造装置に関するもので、一層詳しくは、剥離器を通して電極板の両面にコーティングされた活性炭を一度に除去するとともに、剥離器、端子溶接器及び巻取り器を一体に形成することで、剥離、端子溶接及び巻取りの過程を一度に行える電気二重層キャパシタ製造装置に関するものである。

一般的に、電気二重層キャパシタは、電気機器及び電気自動車の回生用または電力貯蔵用に用いられるもので、電気二重層キャパシタの製造時に用いられる電極板の両面には、活性炭がコーティングされる。よって、電気二重層キャパシタは、活性炭の一部を剥離し、その剥離部分に端子を溶接した状態で、電極板を絶縁紙と一緒に巻取ることで製造される。
すなわち、活性炭が両面にコーティングされた（＋）電極板と（−）電極板を剥離器に投入し、前記コーティングされた活性炭の両面を８〜１０ｍｍの幅で除去してリールにそれぞれ巻き戻す。その後、これを端子溶接器に投入し、（＋）電極板の活性炭が除去された部位に（＋）端子を溶接し、（−）電極板の活性炭が除去された部位に（−）端子を溶接して再びリールにそれぞれ巻き戻す。その後、これを巻取り器に投入し、各リールから（＋）電極板と（−）電極板を同時に供給しながら、各電極板の間に絶縁紙が介在されるように他の経路に絶縁紙を供給し、各電極板と絶縁紙を４重で巻くことで、電気二重層キャパシタの製造が完了する。
したがって、電気二重層キャパシタを製造する際、各電極板から活性炭を剥離する剥離器と、各電極板の剥離部位に端子を溶接する端子溶接器と、各端子が溶接された各電極板を絶縁紙と一緒に巻き取る巻取り器を順次経るようになるが、一つの機器を経る過程ごとに、リールに巻かれた各電極板を解いてから再び巻き戻す作業を繰り返すべきであり、電気二重層キャパシタの製造に多くの時間が要される。さらに、各電気二重層キャパシタにおいて各電極板の巻回し数が可変になるか、各端子が正確に位置されない場合があり、蓄電特性の変化などの不良が多く発生する。
また、各電極板では、同一位置の上下部の活性炭を全て剥離すべきであるが、各電極板の上下部の活性炭を一度に剥離する場合、電極板が確実に支持されず、剥離された電極板の表面に凹凸が発生しうる。したがって、本出願人は、特許文献１において、上面活性炭除去手段、下面活性炭除去手段、巻き戻し案内手段を順次形成することで、まず、上面活性炭除去手段を通して電極板上面の活性炭を除去し、下面活性炭除去手段を通して電極板下面の活性炭を除去した後、これをリールに巻き戻す電気二重層キャパシタ用電極板の活性炭自動除去装置を開示した。しかしながら、上記の特許文献１に開示された電気二重層キャパシタ用電極板の活性炭自動除去装置においては、上・下面活性炭除去手段を個別的に形成するので、装置の大きさが増加してしまう。さらに、上記の特許文献１においては、剥離器、端子溶接器、巻取り器が別途の機器として構成されるので、電気二重層キャパシタの製造に多くの工程が必要となり、各工程での誤差によって不良が大いに発生していた。
特許出願第２００２―１３１０５号

本発明は上記のような問題点を勘案して提案されたもので、その目的は、剥離器、端子溶接器及び巻取り器を全て一つの機器に統合することで、電気二重層キャパシタの製造を容易にするとともに、電気的な特性を均一に維持できる電気二重層キャパシタ製造装置を提供することにある。
また、同一位置で電極板から上下部の活性炭を全て剥離することで、一層迅速に剥離を行えるとともに、一層コンパクトな電気二重層キャパシタ製造装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る電気二重層キャパシタ製造装置は、上下部に活性炭がコーティングされた状態で供給リールから供給される電極板の上部または下部を選択的に支える上部支え台と下部支え台が選択的に昇降・下降可能に備わり、前記各支え台と対をなし、これらの間に前記電極板をホールディングするように中央部の開放された上部支持台と下部支持台がそれぞれ選択的に前後進及び昇降・下降するように備わり、前記上部支持台または下部支持台の開放された部位を通して前記電極板に被覆された活性炭を剥離するために高速回転するブラシを有する上部ブラシユニットと下部ブラシユニットがそれぞれ選択的に前後進するように備わり、同一位置で前記電極板の上部と下部の活性炭を全て剥離する剥離手段と；前記剥離手段を通過しながら上部と下部の剥離された電極板が通過する電極板通過穴が形成され、前記電極板通過穴の上部に溶接ユニットが昇降・下降可能に設置され、前記溶接ユニットの後端にカッティングユニットが昇降・下降可能に設置され、前記電極板の移送方向と直角をなす方向に帯状の端子部材が供給されるように構成され、前記電極板の剥離部位に前記端子部材を溶接してカッティングすることで、前記電極板に端子を溶接する端子溶接手段と；前記端子溶接手段を通過した電極板の経路と異なる経路に絶縁紙を供給することで、巻取りリールを通して前記端子が溶接された電極板及び前記絶縁紙を同時に巻く巻取り手段と；を含んで構成されることを特徴とする。

本発明は、一つの機器に電極板剥離手段、端子溶接手段及び巻取り手段が順次備わるので、上下部に活性炭がコーティングされた電極板を供給するだけで、各手段を通して電気二重層キャパシタを完成することができ、非常に容易にかつ迅速に製造が行われる。特に、電極板剥離手段が電極板上下部の活性炭を同一位置で剥離するように構成されるので、電極板の剥離が迅速かつ容易に行われるとともに、全体的な装置がコンパクトに構成される。

以下、本発明を実施例及び添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に適用される電気二重層キャパシタを示す構成図で、図２は、本発明に係る電気二重層キャパシタ製造装置を示す概略構成図で、図３は、本発明に係る剥離手段を示す構成図で、図４は、本発明に係る剥離手段のブラシ部位を示す詳細図で、図５は、本発明に係る端子溶接手段を示す詳細図で、図６は、本発明に係る電極板引きバーを示す詳細図である。
図示したように、本発明に係る電気二重層キャパシタ製造装置は、剥離手段１００、端子溶接手段２００及び巻取り手段３００が一つの機器に一体に形成されることを特徴とし、特に、剥離手段１００は、同一位置で電極板１の上部と下部の活性炭２を全て剥離するように構成される。
すなわち、剥離手段１００は、上下部に活性炭２がコーティングされた状態で供給リール１０１から供給される電極板１の遊動空間を挟んで互いに対向する形状で上部支え台１１１と下部支え台１１２がそれぞれ位置し、上部支え台１１１の上端部と下部支え台１１２の下端部に昇降シリンダー１１３，１１４のピストンロッドがそれぞれ連結され、電極板１の剥離位置によって上部支え台１１１及び下部支え台１１２のうち何れか一つのみが下降または上昇する支え部１１０と；各支え台１１１，１１２の位置より前方に電極板１の遊動空間を挟んで互いに対向する形状で中央部の開放された上部支持台１２１と下部支持台１２２が位置し、上部支持台１２１と下部支持台１２２の後位に前後進シリンダー１２３，１２４のピストンロッドが連結され、各前後進シリンダー１２３，１２４の上部と下部に昇降シリンダー１２５，１２６のピストンロッドがそれぞれ連結され、選択的に上昇または下降する上部支え台１１１または下部支え台１１２と反対側に位置した上部支持台１２１または下部支持台１２２の一つのみが前進して上昇または下降し、上部支え台１１１または下部支え台１１２との間に電極板１をホールディングする支持部１２０と；回転可能に設置されたブラシ１３１ａ，１３２ａとモーター１３１ｂ，１３２ｂの軸がベルトによって連結され、モーター１３１ｂ，１３２ｂの動力を受けてブラシ１３１ａ，１３２ａが高速回転する上部ブラシユニット１３１と下部ブラシユニット１３２が電極板１の位置を基準にして上下部にそれぞれ備わり、各ブラシユニット１３１，１３２の後端部に前後進シリンダー１３３，１３４のピストンロッドが連結され、各支持台１２１，１２２の位置と同一に一つのブラシユニット１３１または１３２が選択的に前進し、電極板１の上部または下部の活性炭２を剥離する剥離部１３０と；を含んで構成される。
各ブラシユニット１３１，１３２のブラシ位置側方には、真空吸入用サクションパイプ１３５，１３６がそれぞれ連結され、前記剥離された活性炭の滓を吸入・排出するように構成され、サクションパイプ１３５，１３６の反対側端部には真空吸入器（図示せず）が設置される。

端子溶接手段２００においては、剥離手段１００を通過しながら上部と下部が剥離された電極板１を通過させる電極板通過穴２０１が形成され、電極板通過穴２０１の上部には、溶接ユニット２１０が昇降シリンダー２１１によって昇降・下降可能に設置され、溶接ユニット２１０の後位には、カッティングユニット２２０が昇降シリンダー２２１によって昇降・下降可能に設置され、カッティングユニット２２０の後位には、ピストンロッドの先端部にホールディング板２３１ａを有する端子ホールディングシリンダー２３１が上下方向に位置し、端子ホールディングシリンダー２３１の下側には、ピストンロッドの先端部にホールディング板２３１ａと対をなす移送板２３２ａを有する端子移送シリンダー２３２が左右方向に位置し、電極板１の移送方向と直角をなす方向に帯状の端子部材３ａを供給するように構成される。
このとき、上述した電極板１は（＋）電極板または（−）電極板のうち一つをなし、これに溶接される端子３は（＋）端子または（−）端子のうち一つをなしている。実際には、前記剥離手段１００及び端子溶接手段２００と同一構造の剥離手段及び端子溶接手段が対称的に備わり、（＋）端子が溶接された（＋）電極板と（−）端子が溶接された（−）電極板が巻取り手段３００の巻取りリール３０１にそれぞれ供給され、これら（＋）電極板と（−）電極板の経路とは異なる経路に絶縁紙４がそれぞれ供給されることで、モーター（図示せず）によって回転される巻取りリール３０１に各電極板と各絶縁紙が４重構造で同時に巻かれるように構成される。ここで、図面符号１は、（＋）電極板を示し、３は、（＋）端子を示し、１'は、（−）電極板を示し、３'は、（−）端子を示す。本発明では、（＋）電極板の上下部を剥離し、この剥離部分に（＋）端子を溶接して巻取ることを例に挙げて説明する。
さらに、端子溶接手段２００と巻取り手段３００との間には、電極板１の端子溶接位置を正確に合せるために電極板１を所定長さだけ引っ張る電極板引きバー４００が備わり、電極板引きバー４００の後位に昇降ブロック４０１が固定され、昇降ブロック４０１は、上下方向に位置した移送スクリュー４０２に嵌め合わされ、移送スクリュー４０２の下端部には、移送スクリュー４０２を回転させるサーボモーター４０３が備わる。
上記のように構成された本発明に係る電気二重層キャパシタ製造装置は、次のように作用する。
まず、上下面に活性炭２がそれぞれコーティングされた電極板１は、供給リール１０１を通して供給し、剥離手段１００の上部支持台１２１と下部支持台１２２との間の空間、上部支え台１１１と下部支え台１１２との間の空間、端子溶接手段２００の電極板通過穴２０１をそれぞれ通過させた後、電極板引きバー４００の上側を通過させて最終的に巻取り手段３００の巻取りリール３０１に絶縁紙４と一緒に巻いた状態で装置を動作させると、巻取りリール３０１がモーターによって所定角だけ回転しながら電極板１と絶縁紙４が一緒に巻かれるようになり、この力によって電極板１が所定長さだけ引っ張られる。
電極板１が引っ張られて剥離位置に置かれると、まず、下部支え台１１２が上昇すると同時に、上部支持台１２１が前進・下降して下部支え台１１２と上部支持台１２１との間に電極板１がホールディングされ、後側の上部ブラシユニット１３１が前進して上部支持台１２１の空間を通して電極板１の上部を剥離する。そして、剥離された活性炭の滓は、上部ブラシユニット１３１に連結されたサクションパイプ１３５を通して真空吸着されて排出される。

電極板１の上部が剥離されると、上部ブラシユニット１３１、上部支持台１２１、下部支え台１１２がそれぞれ元の位置に戻り、直ちに上部支え台１１１が下降し、下部支持台１２２が前進・上昇してこれらの間に電極板１がホールディングされ、下部ブラシユニット１３２が前進して電極板１の下部を剥離した後、下部ブラシユニット１３２、下部支持台１２２及び上部支え台１１１がそれぞれ元の位置に戻る。
したがって、電極板１は、その上部と下部の活性炭２が同一位置で全て剥離され、電極板１の上下部を剥離するとき、各支え台１１１，１１２と各支持台１２１，１２２が電極板１をホールディングしながら支えるので、上下部の活性炭２が剥離されながらも電極板１が凹凸でなく平らな状態に維持される。
また、上記のように剥離された電極板１は、巻取りリール３０１を通して巻いて端子溶接手段２００に移送され、端子溶接手段２００では、端子ホールディングシリンダー２３１と端子移送シリンダー２３２によって電極板１の移送方向と直角をなす方向に帯状の端子部材３ａが供給されるので、前記移送された電極板１の剥離部位に端子部材３ａが重なると、上部から溶接ユニット２１０が下降して端子部材３ａを電極板１の剥離部位に溶接し、カッティング部材２２０が下降して端子部材３ａを所定長さに切り取った後、復帰することで、電極板１に所定長さを有する端子３が溶接される。
このとき、一つの電気二重層キャパシタで電極板１に溶接される端子３は、その大きさによって１個〜５個であり、電気二重層キャパシタで電気的な特性を一定に維持するためには、この端子３を有する電極板１と同一形状の他の極性を有する電極板１'と一緒に、これらの間に絶縁紙４を介在して巻くとき、同一の電極板に溶接される端子どうしは、電気二重層キャパシタの中心から同一の角度でなければならない。したがって、電極板に多数個の端子を溶接するとき、各電極板の巻き回しによる距離を勘案して端子間の距離が決定されるべきで、この距離は、コントローラによって電気二重層キャパシタの巻き回し及び大きさに基づいて正確に計算されて巻取りロール３０１を制御することで、常に端子間の距離が正確になる。
また、電極板１の剥離位置と端子溶接位置とが一致すべきであり、このような位置関係を巻取りロール３０１を通して制御することが非常に難しいので、本発明では、端子溶接手段２００と巻取り手段３００との間に電極板１を所定長さだけ引っ張る電極板引きバー４００を備えている。電極板１の一側は巻取りリール３０１によって固定され、反対側は自由状態にあるので、電極板１の上下部を剥離した後、電極板引きバー４００を上昇させると、電極板１が所定長さだけ引っ張られ、電極板１が引っ張られた位置での剥離部位が端子溶接手段２００の溶接ユニット２１０の直下部に位置し、この状態で電極板１が剥離された部位に端子３を溶接し、電極板引きバー４００を下降させながら巻取りリール３０１を回転させて電極板１を引っ張る過程を繰り返すと、電極板１の剥離位置に端子３が正確に溶接される。
上記のような過程を経た後、巻取りリール３０１によって絶縁紙４、電極板１、絶縁紙４、他の電極板１'の順に一度に所定回数で巻き回した後、切り取ることで、電気二重層キャパシタが完成される。上記のように同一極性の端子どうしが同一角度で位置するので、電気二重層キャパシタの電気的な特性が一定になる。

本発明に適用される電気二重層キャパシタを示す構成図である。 本発明に係る電気二重層キャパシタ製造装置を示す概略構成図である。 本発明に係る剥離手段を示す構成図である。 本発明に係る剥離手段のブラシ部位を示す詳細図である。 本発明に係る端子溶接手段を示す詳細図である。 本発明に係る電極板引きバーを示す詳細図である。

符号の説明

１，１' 電極板
２ 活性炭
３，３' 端子
３ａ 端子部材
４ 絶縁紙
１００ 剥離手段
１０１ 供給リール
１１０ 支え部
１１１ 上部支え台
１１２ 下部支え台
１１３，１１４，１２５，１２６，２１１，２２１ 昇降シリンダー
１２０ 支持部
１２１ 上部支持台
１２２ 下部支持台
１２３，１２４，１３３，１３４ 前後進シリンダー
１３０ 剥離部
１３１ 上部ブラシユニット
１３１ａ，１３２ａ ブラシ
１３１ｂ，１３２ｂ モーター
１３２ 下部ブラシユニット
１３５，１３６ サクションパイプ
２００ 端子溶接手段
２０１ 電極板通過穴
２１０ 溶接ユニット
２２０ カッティングユニット
２３１ 端子ホールディングシリンダー
２３２ 端子移送シリンダー
３００ 巻取り手段
３０１ 巻取りリール
４００ 電極板引きバー
４０１ 昇降ブロック
４０２ 移送スクリュー
４０３ サーボモーター

Claims (5)

1. 上下部に活性炭がコーティングされた状態で供給リールから供給される電極板の上部または下部を選択的に支える上部支え台と下部支え台が選択的に昇降・下降可能に備わり、前記各支え台と対をなし、これらの間に前記電極板をホールディングするために中央部の開放された上部支持台と下部支持台がそれぞれ選択的に前後進及び昇降・下降するように備わり、前記上部支持台または下部支持台の開放された部位を通して前記電極板に被覆された活性炭を剥離するために高速回転するブラシを有する上部ブラシユニットと下部ブラシユニットがそれぞれ選択的に前後進するように備わり、同一位置で前記電極板の上部と下部の活性炭を全て剥離する剥離手段と；
   前記剥離手段を通過しながら上部と下部の剥離された電極板が通過する電極板通過穴が形成され、前記電極板通過穴の上部に溶接ユニットが昇降・下降可能に設置され、前記溶接ユニットの後端にカッティングユニットが昇降・下降可能に設置され、前記電極板の移送方向と直角をなす方向に帯状の端子部材が供給されるように構成され、前記電極板の剥離部位に前記端子部材を溶接してカッティングすることで、前記電極板に端子を溶接する端子溶接手段と；
   前記端子溶接手段を通過した電極板の経路と異なる経路に絶縁紙を供給することで、巻取りリールを通して前記端子が溶接された電極板及び前記絶縁紙を同時に巻く巻取り手段と；を含んで構成されることを特徴とする電気二重層キャパシタ製造装置。
2. 前記剥離手段は、
   前記電極板の遊動空間を挟んで互いに対向する形状で上部支え台と下部支え台がそれぞれ位置し、前記上部支え台の上端部と前記下部支え台の下端部に昇降シリンダーのピストンロッドがそれぞれ連結され、前記電極板の剥離位置によって前記上部支え台と前記下部支え台のうち何れか一つだけが下降または上昇する支え部と；
   前記各支え台の位置より前方に前記電極板の遊動空間を挟んで互いに対向する形状で中央部の開放された上部支持台と下部支持台が位置し、前記上部支持台と前記下部支持台の一側に前後進シリンダーのピストンロッドがそれぞれ連結され、前記各前後進シリンダーの上部と下部に昇降シリンダーのピストンロッドがそれぞれ連結され、前記選択的に上昇または下降する前記上部支え台または前記下部支え台と反対側に位置する前記上部支持台または前記下部支持台の一つだけが前進して上昇または下降し、前記上部支え台または前記下部支え台との間に前記電極板をホールディングする支持部と；
   回転可能に設置されたブラシとモーターの軸がベルトによって連結され、前記モーターの動力を受けて前記ブラシが高速回転するブラシユニットが前記電極板の位置を基準にして上下部にそれぞれ備わり、前記各ブラシユニットの後端部に前後進シリンダーのピストンロッドがそれぞれ連結され、前記各支持台の位置と同一に一つのブラシユニットが選択的に前進して前記電極板の上部または下部の活性炭を剥離する剥離部と；を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ製造装置。
3. 前記各ブラシユニットのブラシ位置側方には、真空吸入用サクションパイプがそれぞれ連結され、前記剥離された活性炭の滓を吸入・排出するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の電気二重層キャパシタ製造装置。
4. 前記端子溶接手段と巻取り手段との間には、前記電極板の端子溶接位置を正確に合せるために前記電極板を所定長さだけ引っ張る電極板引きバーが備わり、前記電極板引きバーの後位に昇降ブロックが固定され、前記昇降ブロックは上下方向に位置した移送スクリューに嵌め合わされ、前記移送スクリューの下端部には移送スクリューを回転させるサーボモーターが備わることを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ製造装置。
5. 前記剥離手段及び前記端子溶接手段と同一形状の他の剥離手段及び端子溶接手段が、前記巻取り手段を中心にして対称的に備わり、前記巻取り手段によって絶縁紙、端子が溶接された(＋）電極板、絶縁紙、端子が溶接された(−）電極板が同時に巻かれるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ製造装置。

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