JP2010235301A - 扁平巻回体の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造により，帯状体の繰り出し速度を略一定に調整して，その張力の変動を抑えながら，帯状体の高速巻きを可能にする扁平巻回体の製造装置を提供する。
【解決手段】帯状体供給源１０から繰り出される帯状体6 を，回転する扁平状の巻き芯１１で巻き取って扁平巻回体１を製造する，扁平巻回体の製造装置において，帯状体供給源１０から巻き芯１１に至る帯状体6 の移動経路上に，巻き芯１１と同期もしくは連動回転して帯状体6 を，その移動方向と直交する方向に振動させて帯状体6 の繰り出し速度の変動を緩和する回転カム１５，１１５を配設した。
【選択図】 図２

Description

本発明は，例えば２次電池やコンデンサ等の蓄電素子に用いられる扁平巻回体の製造装置に関し，特に，帯状体供給源から繰り出される帯状体を，回転する扁平状の巻き芯で巻き取って扁平巻回体を製造する扁平巻回体製造装置の改良に関する。

従来，扁平巻回体の製造方法として，最初に電極シート等の帯状体を円筒形の巻き芯により巻き取って，円筒状の巻回体をつくり，次いでこれを扁平に押圧成形する方法と，帯状体を扁平状の巻き芯により巻き取る，所謂平巻き方法とがあり，後者の平巻き方法は，前者のような押圧成形の工程を省くことができる利点がある。

しかしながら，平巻き方法では，使用する巻き芯が扁平であるため，巻き芯の最大半径部で帯状体を巻き取るときと，最小半径部で帯状体を巻き取るときとでは，その巻き取り速度に大きな差が生じ，これにより帯状体供給源から繰り出される帯状体の繰り出し速度が大きく変動し，これにより帯状体の張力が巻き芯の回転位置に応じて変動する。そこで従来，この帯状体の張力を調整するためにダンサーローラーなどの張力安定機構が設けられているが，巻き芯を高速で回転させて巻き取る場合，前記張力安定機構の動作が張力の変動に追いつかなくなり，巻きずれが生じ易くなる。よって，この方法で製造した蓄電素子では，特に高速度で巻き取りを行う場合，品質を安定させことが困難である。

そこで，下記特許文献１に開示されるように，扁平状の巻き芯による帯状体の巻き取り速度を一定に制御して，帯状体の張力変化を抑えるべく，巻き芯の駆動軸を巻き芯の回転位置に応じて移動させるようにした装置が既に提案されている。
特開２００３−１４６５３８号公報

ところが，上記のように，巻き芯の駆動軸を巻き芯の回転位置に応じて移動させることは，機構上複雑となり，設備が高価なものとなる。しかも，巻き芯の駆動軸の移動は，直線往復運動となるので，巻き取り速度の高速化には不向きである。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，簡単な構造により，帯状体の繰り出し速度の変化を緩和してその張力の変動を抑え，高速に帯状体の巻き取りをした場合でも品質よく扁平巻回体を製造できる扁平巻回体製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は，帯状体供給源から繰り出される帯状体を，回転する扁平状の巻き芯で巻き取って扁平巻回体を製造する扁平巻回体の製造装置において，前記帯状体供給源から前記巻き芯に至る帯状体の移動経路上に前記巻き芯と同期もしくは連動回転して帯状体を，その移動方向と直交する方向に振動させて帯状体供給源からの帯状体の繰り出し速度の変動を緩和する回転カムを配設したことを第１の特徴とする。尚，前記帯状体供給源は，後述する本発明の実施例中の帯状体コイル１０に対応する。

また，本発明は第１の特徴に加えて，前記回転カムを前記巻き芯と略同形状の扁平カム体で構成し，この扁平カム体を前記巻き芯と９０°の回転位相差をつけて同期回転させることを第２の特徴とする。

さらに，本発明は第１の特徴に加えて，前記回転カムを，一つのカム山を有するシングルカム体で構成し，このシングルカム体を前記巻き芯の２倍の回転速度で回転させて，巻き芯がその最小半径部で帯状体を巻き取る度に前記カム山が帯状体を最大振幅位置まで押し上げることを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，回転カムを巻き芯と同期もしくは連動して回転させることで，帯状体供給源からの帯状体の繰り出し速度の変化を緩和することによりその張力の変動も低減することができる。したがって，巻き芯を高速で回転させて巻き取る場合でも張力安定機構が帯状体の張力の変動に追随することができ，扁平巻回体を品質良く製造することができる。

本発明の第２の特徴によれば，扁平カム体を巻き芯と同期回転させることで，帯状体供給源からの帯状体の繰り出し速度の変化を緩和して，その張力の変動も低減することができる。

本発明の第３の特徴によれば，一つのカム山の有するシングルカム体を，巻き芯の２倍の回転速度で回転させることで，帯状体供給源からの帯状体の繰り出し速度の変化を緩和することによりその張力の変動も低減することができる。

本発明装置で製造される扁平巻回体（蓄電素子）の斜視図。 本発明の第１実施例に係る扁平巻回体製造装置の概略図。 図２中の調整安定機構の説明図。 本発明の第２実施例に係る扁平巻回体製造装置の概略図。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

先ず，図１において，本発明装置で製造される扁平巻回体１は，図示例の場合，２次電池やコンデンサ等の蓄電素子であり，正極シート２，セパレータ３，負極シート４及びセパレータ５を重ねてなる帯状体６を扁平に巻回して構成される。このような扁平巻回体１を製造する装置の実施例について，以下に説明する。
［第１実施例］（図２及び図３）
図２は本発明に係る扁平巻回体製造装置の第１実施例を示す概略図である。図示するように，本装置は多量の帯状体６が巻回されてなる帯状体コイル１０から帯状体６が繰り出され，最終的に巻き芯１１により巻き取られ扁平巻回体１となる。

なお，扁平巻回体１には巻回される帯状体６は，前述のように，正極シート２，セパレータ３，負極シート４，及びセパレータ５の４枚の帯状体の積層により構成されるものであるので，実際には，それら４枚の帯状体は，各独立した４個の帯状体コイルから繰り出された後，１枚の帯状体６に積層され，巻き芯１１に巻回されるのであるが，図２には，理解し易いように便宜上，積層された帯状体６が１個の帯状体コイル１０から繰り出されるように記載してある。

図２にしたがってさらに詳細に説明すると，帯状体コイルと扁平状の巻き芯１１は，それぞれの回転軸線を平行にして配設される。これら帯状体コイル１０及び巻き芯１１間には，帯状体コイル１０側から，張力安定機構１２，一対の第１挟みガイドローラ１３，１３′，扁平カム体１５，一対の第２挟みガイドローラ１４，１４′が順次配設される。帯状体コイル１０から引き出される帯状体６は，張力安定機構１２を経て，第１挟みガイドローラ１３，１３′間，扁平カム体１５の外周及び第２挟みガイドローラ１４，１４′間を順次通過した後，巻き芯１１の保持溝１１ａに保持されるようになっている。

帯状体コイル１０には，これを帯状体６の繰り出し方向に回転駆動する供給モータ１７が連結される。

巻き芯１１の中心部に連結した駆動軸１８には，これを回転駆動する巻き芯モータ１９が連結される。扁平カム体１５は，巻き芯１１と略同様な扁平状に形成されており，その中心部に連結した回転軸２０は前記駆動軸１８と平行に配置されと共に，駆動軸１８に伝動装置２１を介して連結される。伝動装置２１は，巻き芯１１及び扁平カム体１５に９０°の位相差が付与して，それらを同期回転するように構成される。

張力安定機構１２は，図３に示すように公知のもので，互いに一定間隔を置いて対向する一対の固定ガイドローラ２３，２３′と，これら固定ガイドローラ２３，２３′の下方で機構本体２５に軸支される揺動アーム２６とを備え，この揺動アーム２６の先端には固定ガイドローラ２３，２３′の中間部下方に配設される可動ローラ２７が付設されている。帯状体コイル１０から引き出された帯状体６は，一方の固定ガイドローラ２３を経て可動ローラ２７へ掛けられ，Ｕターンして他方の固定ガイドローラ２３′を経て第１挟みガイドローラ１３，１３′へと進む。

而して，揺動アーム２６は，固定ガイドローラ２３，２３′から離れる下方に揺動すると，帯状体６の張力を強め，反対に上方に揺動すると，その張力を弱めるようになっており，この揺動アーム２６には，その張力を強める方向に付勢する調圧ばね２８が接続される。

機構本体２５には，揺動アーム２６の上下揺動位置を検出する位置センサ（図示せず）が設けられており，その位置センサは，揺動アーム２６の揺動角度に応じた電圧を出力し，その出力電圧により供給モータ１７は，揺動アーム２６を所定位置に保持するようその回転速度を決定し，これにより帯状体６の張力を一定に安定させる。

次に，この第１実施例の作用について説明する。

扁平巻回体１の製造に当たっては，先ず，帯状体コイル１０から引き出した帯状体６を，張力安定機構１２を経て，第１挟みガイドローラ１３，１３′間，扁平カム体１５の外周及び第２挟みガイドローラ１４，１４′間を順次通過させた後，巻き芯１１の保持溝１１ａに保持させ，次いで供給モータ１７により帯状体コイル１０を回転して帯状体６を繰り出すと共に，巻き芯モータ１９により巻き芯１１を回転して帯状体６を巻き取る。巻き芯１１が回転すると，扁平カム体１５は，伝動装置２１により巻き芯１１とは９０°の位相差をつけて同期回転するように駆動される。

ところで，扁平状の巻き芯１１が帯状体６を巻き取る速度は，巻き芯１１の最小半径部での巻き取り速度が最小，巻き芯１１の最大半径部での巻き取り速度が最大となる。一方，扁平状の扁平カム体１５は，その回転により，第１及び第２挟みガイドローラ１３，１３′；１４，１４′間の帯状体６に帯状体６の移動方向と直交する方向に，扁平カム体１５の最大半径を最大振幅とする振動を与える。

而して，巻き芯１１及び扁平カム体１５間には９０°の位相差があるので，巻き芯１１の最小半径部が帯状体６を巻き取るとき（巻き取り速度最小時）は，扁平カム体１５の最大半径部が帯状体６に最大振幅を与えて，帯状体コイル１０からの帯状体６の繰り出しを促進し，巻き芯１１の最大半径部が帯状体６を巻き取るとき（巻き取り速度最大時）は，扁平カム体１５の最小半径部が帯状体６の振幅をゼロにして，帯状体コイル１０からの帯状体６の繰り出し量の急増を抑える。その結果，帯状体コイル１０からの帯状体６の繰り出し速度の変動を緩和することができ，したがってその張力の変動も低減することができる。したがって，巻き芯１１を高速で回転させた場合でも，品質良く巻回体を製造することができる。

巻き芯１１により帯状体６を所定巻き数巻き取った後は，巻き芯１１の手前で帯状体６を切断し，巻き芯１１から図１に示すような扁平巻回体１を取り出す。かくして，帯状体６を安定した張力で巻回してなる高品質の扁平巻回体１を能率よく製造することができる。
［第２実施例］（図４）
この第２実施例では，第１及び第２挟みガイドローラ１３，１３′；１４，１４′間において，帯状体６の下面に接する昇降ローラ３０が図示しない支持板に昇降自在に支持され，この昇降ローラ３０の下面に接する，１つのカム山１１５ａを有するシングルカム体１１５が配設される。そのカム山１１５ａの高さ（カムベース円からの高さ）は，巻き芯１１の最大半径に略等しく設定される。シングルカム体１１５の回転軸２０は，巻き芯１１の駆動軸１８に伝動装置１２１を介して連結され，その伝動装置１２１は，駆動軸１８の２倍の回転速度で回転軸２０を駆動するように，且つ巻き芯１１がその最小半径部で帯状体６を巻き取る度に前記カム山１１５ａが帯状体６を最大振幅位置まで押し上げるようになっている。その他の構成は，前実施例と同様であるので，図４中，前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

この第２実施例によれば，巻き芯１１による帯状体６の巻き取り時，巻き芯１１がその最小半径部で帯状体６を巻き取る度に前記カム山１１５ａが帯状体６を最大振幅位置まで押し上げることで，帯状体コイル１０からの帯状体６の引き出しを促進し，巻き芯１１の最大半径部が帯状体６を巻き取るときは，シングルカム体１１５の最小半径部が帯状体６の振幅をゼロにして，帯状体コイル１０からの帯状体６の引き出し量の急増を抑える。その結果，帯状体コイル１０からの帯状体６の繰り出し速度の変動を緩和することができ，したがってその張力の変動も低減することができる。したがって，巻き芯１１を高速で回転させた場合でも，品質良く巻回体を製造することができる。 本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。第１実施例において，伝動装置２１に代えて，扁平カム体１５を巻き芯モータ１９の回転に同期する同期モータで駆動するようにすることもできる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば，複数枚の帯状体の積層により構成される積層帯状体の扁平巻回体を製造する場合には，複数枚の帯状体を繰り出すための複数個の帯状体コイルを用意し，それらから繰り出された複数枚の帯状体を積層しながら，１個の扁平状の巻き芯で巻き取る場合にも本発明を適用することができる。

１・・・・・扁平巻回体
６・・・・・帯状体
１０・・・・帯状体供給ドラム
１５・・・・回転カム（扁平カム体）
１１５・・・回転カム（シングルカム体）

Claims (3)

1. 帯状体供給源（１０）から繰り出される帯状体（6)を，回転する扁平状の巻き芯（１１）で巻き取って扁平巻回体（１）を製造する，扁平巻回体の製造装置において，
   前記帯状体供給源（１０）から前記巻き芯（１１）に至る帯状体（6)の移動経路上に，前記巻き芯（１１）と同期もしくは連動回転して帯状体（6)を，その移動方向と直交する方向に振動させて帯状体供給源（１０）からの帯状体（6)の繰り出し速度の変動を緩和する回転カム（１５，１１５）を配設したことを特徴とする，扁平巻回体の製造装置。
2. 請求項１記載の扁平巻回体の製造装置において，
   前記回転カムを，前記巻き芯（１１）と略同形状の扁平カム体（１５）で構成し，この扁平カム体（１５）を前記巻き芯（１１）と９０°の回転位相差をつけて同期回転させることを特徴とする，扁平巻回体の製造装置。
3. 請求項１記載の扁平巻回体の製造装置において，
   前記回転カムを，一つのカム山（１１５ａ）を有するシングルカム体（１１５）で構成し，このシングルカム体（１１５）を前記巻き芯（１１）の２倍の回転速度で回転させて，巻き芯（１１）がその最小半径部で帯状体（6)を巻き取る度に前記カム山（１１５ａ）が帯状体（6)を最大振幅位置まで押し上げることを特徴とする，扁平巻回体の製造装置。

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