JP2014133652A - 巻芯、及び捲回素子製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】捲回素子を製造した後に、巻芯を捲回素子から引き抜く時に、巻芯体部の外周面が捲回素子の内周面に接触して巻芯が捲回素子を筍状に変形させることのない巻芯及び捲回素子製造方法を提供する。
【解決手段】巻芯１０を構成する巻芯体２２において、第一捲回部材３０（ａ）及び第二捲回部材３０（ｂ）を接近させることにより巻芯体２２全体として捲回素子２８内で縮めて、外周面２０を捲回素子２８の内周面２９から離隔させることが可能なように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池又はコンデンサを形成するための捲回素子を製造するための巻芯、及びその巻芯を使用した捲回素子製造方法に関する。

従来から、帯状の正電極、負電極及びセパレーターを巻芯に巻き取り、巻き取った捲回素子を電解液に浸漬し、セパレーターと正電極及び負電極との間に電解液を浸み込ませて電池を製造することが行われている。図１１において、符号１２０は、原反１１２，１１４、１１６及び１１８から送られた正電極１００、第一セパレーター１０２、負電極１０４及び第二セパレーター１０６を巻芯１０８へ捲回していく捲回素子製造装置である。この捲回素子製造装置１２０は、図１２に示すように、正電極１００等を捲回して捲回素子１０９を製造することができる。なお、捲回素子製造装置に関して、種々発明され、本願出願人によって出願されている（特許文献１〜８参照。）。

巻芯１０８は、図１３（ａ）に示すように、図示しない回転治具に固定される固定部１１１と、帯状の正電極１００、セパレーター１０２、負電極１０４及びセパレーター１０６を捲回する外周面１２０を有する巻芯体部１２２と、セパレーター１０２及び１０６の先端付近を挿入する隙間１１３と、を備えて構成されている。この巻芯１０８は、固定治具に固定され、図１３（ｂ）に示すように、隙間１１３にセパレーター１０２及び１０６の先端付近が挿入され、セパレーター１０２に正電極１００が積層され、セパレーター１０２及び１０６間に負電極１０４が積層される。その後、巻芯１０８は、複数回手動で回転させさられ、セパレーター１０２等が捲回され、これにより、正電極１００及びセパレーター１０２等に摩擦力が付与され、その後回転治具の回転駆動によって捲回素子１０９が製造される。

この巻芯１０８は、正電極１００、セパレーター１０２、負電極１０４及びセパレーター１０６を捲回して捲回素子１０９を製造した後は、捲回素子１０９から抜き出される。しかし、巻芯１０８を捲回素子１０９から引き出す時に、巻芯体部１２２の外周面１２０が捲回素子１０９の内周面１１５に接触しているため、外周面１２０と内周面１１５との摩擦力により、図１３（ｃ）に示すように、巻芯１０８が捲回素子１０９の中心側を筍状に引き出して変形させることがあった。このため、捲回素子１０９の形状を修正するための作業が必要となることがあった。

特開２００４−１２７８６０号公報 特開２００９−０４３５４０号公報 特開２００９−０９３９０１号公報 特開２００９−２５６０２２号公報 特開２００９−２７２２４５号公報 特開２０１１−１６１５５７号公報 特開２０１１−１８４１３２号公報 国際公開第２００９／０１９７８１号

本発明の目的は、捲回素子を製造した後に、巻芯を捲回素子から引き抜く時に、巻芯体部の外周面が捲回素子の内周面に接触して巻芯が捲回素子を筍状に変形させることのない巻芯及び捲回素子製造方法を提供することである。

本発明の巻芯は、捲回装置の回転治具に取り付けて回転中心軸のまわりに回転することにより、帯状の正電極、帯状の第一セパレーター、帯状の負電極、及び帯状の第二セパレーターを捲回して捲回素子を製造する巻芯であり、
少なくとも前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近を挟持又は解除するクランプと、
前記クランプを挿入する中空部を有し、前記正電極、前記第一セパレーター、前記負電極、及び前記第二セパレーターを捲回する外周面を有する巻芯体と、
を別体で備え、
前記巻芯体は、互いに対向する第一捲回部材及び第二捲回部材から構成され、該第一捲回部材は前記固定部材に固定され、該第二捲回部材は前記回転中心軸の断面方向に摺動して該第一捲回部材と離隔接近可能であり、
前記クランプが前記中空部に挿入されて前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近を挟持した状態で、前記第一捲回部材と前記第二捲回部材とを接近させて、前記巻芯体の前記外周面を前記捲回素子の内周面から離隔させ、該巻芯体を該捲回素子内から抜き出すことが可能であることを特徴とする。

また、本発明の巻芯は、前記巻芯において、前記巻芯体を前記捲回素子の内周面から離隔させた状態で、該巻芯体を該捲回素子内から抜き出した後に、前記クランプによる前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近の挟持を解除した状態で、該クランプを該捲回素子内から抜き出すことを特徴とする。

また、本発明の捲回素子製造方法は、前記巻芯を使用することにより、帯状の正電極、帯状の第一セパレーター、帯状の負電極、及び帯状の第二セパレーターを捲回して捲回素子を製造する捲回素子製造方法であり、
前記クランプにより、少なくとも前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近を挟持するステップと、
前記巻芯を回転中心軸のまわりに回転させることにより、正電極、第一セパレーター、負電極、及び第二セパレーターを捲回し、捲回素子を形成するステップと、
前記第一捲回部材と前記第二捲回部材とを接近させて、前記巻芯体の前記外周面を前記捲回素子の内周面から離隔させるステップと、
前記巻芯体を前記捲回素子内から抜き出すステップと、
前記クランプによる前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近の挟持を解除するステップと、
前記クランプを前記捲回素子内から抜き出すステップと、
を含むことを特徴とする。

また、本発明の捲回素子製造方法は、前記捲回素子製造方法において、前記巻芯体を前記捲回素子の内周面から離隔させた状態で、該巻芯体を該捲回素子内から抜き出した後に、前記クランプによる前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近の挟持を解除した状態で、該クランプを該捲回素子内から抜き出すことを特徴とする。

本発明の巻芯及び捲回素子製造方法によれば、第一捲回部材と前記第二捲回部材とを接近させて、捲回素子の内周面から離隔させた状態で、巻芯体を捲回素子内から抜き出すことができる。このため、巻芯体を捲回素子から抜き出す時、巻芯体の外周面が捲回素子の内周面に接触しないため、巻芯体が捲回素子の中心側を筍状に引き出して変形させることがなく、捲回素子の形状を修正するための作業が必要となることがない。しかも、クランプが第一セパレーター及び第二セパレーターの先端付近を挟持した状態で、巻芯体を捲回素子内から抜き出すことができる。ここで、捲回素子の内周面は、クランプにより挟持された第一セパレーターの先端付近に隣接する部分により構成される。このため、巻芯体を捲回素子から抜き出す時、巻芯体の外周面が捲回素子の内周面に仮に接触したとしても、捲回素子の内周面がずれることなく、捲回素子の中心側が筍状に引き出されることがない。

同図（ａ）は本発明に係る巻芯を示す正面断面端面図であり、同図（ｂ）は本発明に係る巻芯の使用状態を示す正面断面端面図である。 図１の巻芯の使用状態を示す正面断面端面図である。 図１の巻芯の使用状態を示す正面断面端面図である。 図１の巻芯の使用状態を示す正面断面端面図である。 本発明の巻芯の実施例を示す側面断面図である。 図５の巻芯を示す正面図である。 図５の巻芯の一捲回部材及び第二捲回部材を示す側面図である。 図５の巻芯を取り付けた捲回装置を示す正面図である。 図５の巻芯の使用状態を示す正面図である。 図５の巻芯の使用状態を示す正面図である。 従来の捲回素子製造装置を示す正面図である。 図１１の捲回素子製造装置の使用状態を示す拡大正面図である。 図１１の捲回素子製造装置に使用する従来の巻芯を示す図であり、同図（ａ）は側面図であり、同図（ｂ）は使用状態を示す正面図であり、同図（ｃ）は使用状態を示す側面図である。

本発明に係る巻芯及び捲回素子製造方法の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図４において、符号１０は、本発明に係る巻芯である。

本発明に係る巻芯１０は、図２（ｂ）に示すように、回転中心軸Ｃのまわりに回転することにより、帯状の正電極１２、帯状の第一セパレーター１４、帯状の負電極１６、及び帯状の第二セパレーター１８を捲回して捲回素子２８を製造する巻芯である。巻芯１０は、図１（ａ）に示すように、図示しない回転治具に固定される固定部材１１と、第一セパレーター１４及び第二セパレーター１８の先端付近を挟持又は解除するクランプ２６と、クランプ２６を挿入する中空部２４を有し、正電極１２、第一セパレーター１４、負電極１６、及び第二セパレーター１８を捲回する外周面２０を有する巻芯体２２と、を別体で備えている。巻芯体２２は、互いに対向する第一捲回部材３０（ａ）及び第二捲回部材３０（ｂ）から構成され、クランプ２６が中空部２４に挿入されて第一セパレーター１４及び第二セパレーター１８の先端付近を挟持した状態で、第一捲回部材３０（ａ）と第二捲回部材３０（ｂ）とを接近させて、巻芯体２２の外周面２０を捲回素子２８の内周面２９から離隔させ、巻芯体２２を捲回素子２８内から抜き出すことが可能である。

巻芯体２２は、図１（ａ）に示すように、互いに対向する第一捲回部材３０（ａ）及び第二捲回部材３０（ｂ）から構成され、第一捲回部材３０（ａ）は図示しない固定部材に固定され、第二捲回部材３０（ｂ）は回転中心軸Ｃの断面方向に摺動して第一捲回部材３０（ａ）と離隔接近可能であり，図３（ａ）に示すように、第一捲回部材３０（ａ）及び第二捲回部材３０（ｂ）を溝３３に沿って摺動させて互いに接近させることにより巻芯体２２全体として捲回素子２８内で縮めて、外周面２０を捲回素子２８の内周面２９から離隔させることが可能である。第一捲回部材３０（ａ）と第二捲回部材３０（ｂ）とは、別体に構成されている。

クランプ２６は、図１（ａ）に示すように、互いに対向する第一挟持部材３２（ａ）及び第二挟持部材３２（ｂ）から構成され、図４（ａ）に示すように、第一挟持部材３２（ａ）及び第二挟持部材３２（ｂ）を離隔させることにより、第一セパレーター１４及び第二セパレーター１８の挟持を解除することが可能である。第一挟持部材３２（ａ）と第二挟持部材３２（ｂ）とは別体に構成されている。

なお、本発明に係る捲回素子製造方法は、巻芯１０を使用することにより、正電極１２、第一セパレーター１４、負電極１６、及び第二セパレーター１８を捲回して捲回素子２８を製造する捲回素子製造方法であり、クランプ２６により、少なくとも第一セパレーター１４及び第二セパレーター１８の先端付近を挟持するステップと、巻芯１０を回転中心軸Ｃのまわりに回転させることにより、正電極１２、第一セパレーター１４、負電極１６、及び第二セパレーター１８を捲回し、捲回素子２８を形成するステップと、第一捲回部材３０（ａ）と第二捲回部材３０（ｂ）とを接近させて、巻芯体２２の外周面２０を捲回素子２８の内周面２９から離隔させるステップと、巻芯体２２を捲回素子２８内から抜き出すステップと、クランプ２６による第一セパレーター１４及び第二セパレーター１８の先端付近の挟持を解除するステップと、クランプ２６を捲回素子２８内から抜き出すステップと、を含む捲回素子製造方法である。

このような巻芯１０及び捲回素子製造方法の作用及び効果を以下に説明する。

例えば図１３に示すような従来の捲回素子製造装置１２０に巻芯１０が取り付けられた状態で、図１（ｂ）に示すように、クランプ２６によって、第一セパレーター１４及び第二セパレーター１８の先端付近が挟持される。その後、クランプ２６が巻芯体２２の中空部２４に挿入される。

次に、図２（ａ）に示すように、正電極１２が第一セパレーター１４に積層され、負電極１６が第一セパレーター１４及び第二セパレーター１８の間に積層され、巻芯１０が複数回手動で回転させられて正電極１２及び第一セパレーター１４等に摩擦力が付与され、その後回転治具の回転駆動によって、図２（ｂ）に示すように、正電極１２、第一セパレーター１４、負電極１６、及び第二セパレーター１８が積層されながら捲回されていく。

捲回が完了し捲回素子２８が形成されると、クランプ２６が中空部２４から外に出され、図３（ａ）に示すように、第一捲回部材３０（ａ）と第二捲回部材３０（ｂ）とを接近させて巻芯体２２を縮めることにより、巻芯体２２の外周面２０を捲回素子２８の内周面２９から離隔させる。

外周面２０を内周面２９から離隔させた状態で、巻芯体２２を捲回素子２８から抜き出すと、図３（ｂ）に示す状態となる。巻芯体２２を捲回素子２８から抜き出す時、外周面２０が内周面２９から離隔しているため、巻芯体２２が捲回素子２８の中心側を筍状に引き出して変形させることがなく、捲回素子２８の形状を修正するための作業が必要となることがない。さらに、クランプ２６が第一セパレーター１４及び第二セパレーター１８の先端付近を挟持した状態で、巻芯体２２を捲回素子２８内から抜き出すことができる。このため、巻芯体２２を捲回素子２８から抜き出す時、巻芯体２２の外周面２０が捲回素子２８の内周面２９に仮に接触したとしても、捲回素子２８の内周面２９がずれることなく、捲回素子２８の中心側が筍状に引き出されることがない。ここで、捲回素子２８の内周面２９は、クランプ２６により挟持された第一セパレーター１４の先端付近に隣接する部分により構成される。

次に、図４（ａ）に示すように、第一挟持部材３２（ａ）と第二挟持部材３２（ｂ）とを離隔させる。第一挟持部材３２（ａ）と第二挟持部材３２（ｂ）とが離隔することにより、クランプ２６による第一セパレーター１４及び第二セパレーター１８の先端付近の挟持が解除される。第一セパレーター１４及び第二セパレーター１８の先端付近の挟持が解除された状態で、クランプ２６を捲回素子２８から抜き出すことにより、捲回素子２８は図４（ｂ）に示す状態となる。

次に、正電極１２、負電極１６を、カッターにより、捲回素子２８を形成する部分から切り離し、捲回素子２８を形成する部分は、捲回素子製造装置において粘着テープが貼り付けられて、捲回素子製造装置から次の工程へ搬送され、そのままの円柱形状で、又は角柱等の所定の形状に加工させられた後に、金属ケース又はラミネートパックに入れられることによって、電池が製造される。

本発明の巻芯の実施例１の構成を、図５及び図６に符号２１０で示す。本発明に係る巻芯２１０は、図５及び図６に示すように、回転中心軸Ｃを有し、図８の捲回ユニット２１２の回転治具２１４に取り付けて回転中心軸Ｃのまわりに回転させることにより、帯状の正電極２１６、帯状の第一セパレーター２１８、帯状の負電極２２０、及び帯状の第二セパレーター２２２を捲回して捲回素子２２４を製造する巻芯である。図５、図６は、構成を示すため、捲回素子２２４の記載を省略する。

巻芯２１０は、図５及び図６に示すように、図５の回転治具２１４に固定される固定部材２２６と、回転中心軸Ｃと平行に延び、先端２３０（ａ）及び後端２３０（ｂ）を有し、後端２３０（ｂ）が固定部材２２６に固定され、回転中心軸Ｃと平行な第一の溝２２８を有する第一捲回部材２３０と、回転中心軸Ｃと平行に延び、先端２３４（ａ）及び後端２３４（ｂ）を有し、回転中心軸Ｃと平行であり第一の溝２２８に対向する第二の溝２３２を有する第二捲回部材２３４と、回転中心軸Ｃと平行に延び、先端２３６（ａ）及び後端２３６（ｂ）を有し、第二の溝２３２に挿入される第一挟持部材２３８と、回転中心軸Ｃと平行に延び、先端２３８（ａ）及び後端２３８（ｂ）を有し、第一の溝２２８に挿入された第二挟持部材２３６と、第二捲回部材２３４を連結する連結摺動部材４０と、を備えている。

また、第一捲回部材２３０及び第二捲回部材２３４が、巻芯体を構成し、第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６が、クランプを構成する。なお、図５は、第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６を第一捲回部材２３０及び第二捲回部材２３４から抜き出した状態を示し、図６は、第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６を第一捲回部材２３０及び第二捲回部材２３４に挿入した状態を示す。

固定部材２２６は、図６及び図７に示すように、中空部２２７を有し、中空部２２７内には回転中心軸Ｃと垂直なＺ軸方向（第一捲回部材２３０と第二捲回部材２３４との離隔接近方向）の摺動ピン２４２を有し、連結摺動部材２４０は、摺動ピン２４２が挿入された係合孔２４４を有し、連結摺動部材２４０は、固定部材２２６の摺動ピン２４２に対して、Ｚ軸方向に摺動可能である。連結摺動部材２４０は、圧縮バネ２４６によってＤ１の向き（一の向き、Ｚ軸負の向き）に摺動させる付勢力が付与されている。

第一捲回部材２３０は、図６及び図７に示すように、後端２３０（ｂ）に連続する連結部２４８を有し、連結部２４８が固定部材２２６の中空部２２７に固定されている。また、第一捲回部材２３０は、図６に示すように、半円形の断面を有し、半円の中心に第一の溝２２８を有し、第一の溝２２８には、第一挟持部材２３８が挿入される。

第二捲回部材２３４は、図６及び図７に示すように、後端２３４（ｂ）に連続する連結部２５０を有し、連結部２５０が連結摺動部材２４０に固定されている。また、第二捲回部材３４は、図６に示すように、半円形の断面を有し、半円の中心に第二の溝２３２を有し、第二の溝２３２には、第二挟持部材２３６が挿入される。第一捲回部材２３０の先端２３０（ａ）及び第二捲回部材２３４の先端２３４（ａ）には、図５に示す回転支持具２５２に支持される突起２５４が設けられている。なお、回転支持具２５２は、図示しないフレームを介して正面パネル２１３に固定され、巻芯２１０を回転可能に支持する。

連結摺動部材２４０は、図６及び図７に示すように、回転中心軸Ｃの方向に延びる係合ピン２６４をＸ軸の方向（回転中心軸Ｃの方向）に移動させて係合ピン２６４を係合する被係合部２６１を有している。被係合部２６１はテーパ部２６５を有し、巻芯２１０は、この係合ピン２６４の先鋭部２６７をテーパ部２６５に係合し、係合ピン２６４が被係合部２６１をＺ軸正方向に移動させることにより、連結摺動部材２４０が固定部材２２６に対してＺ軸正の向きに摺動し、第一捲回部材２３０と第二捲回部材２３４とが離隔するように構成されている。

これにより、連結摺動部材２４０を摺動ピン２４２に対してＤ１の向き（一の向き、Ｚ軸負の向き）に摺動させることにより、第一捲回部材２３０と第二捲回部材２３４とが接近し、連結摺動部材４０を摺動ピン４２に対してＤ１の向きと逆のＤ２の向き（一の向きと逆の向き、Ｚ軸正の向き）きに摺動させることにより、第一捲回部材２３０と第二捲回部材２３４とが離隔する。

なお、図６及び図７においては、圧縮バネ２４６の付勢力によって連結摺動部材２４０を固定部材２２６に対してＤ１の向きに摺動させることにより、第一捲回部材２３０と第二捲回部材２３４とが接近している。

第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６は、図５に示す回転支持具２５２に取り付けられている。第一挟持部材２３６のＺ軸負の向き端部には、Ｘ軸方向に延びる溝２５８が設けられ、第二挟持部材２３８のＺ軸正の向き端部に設けられＸ軸方向に延びる押さえ棒２６０とともに、第一セパレーター２１８及び第二セパレーター２２２の先端付近を強固に挟持して固定することができる。第一挟持部材２３８と第二挟持部材２３６とが離隔又は接近する離隔接近機構は、図示しないが、第一捲回部材２３０と第二捲回部材２３４とが離隔又は接近する離隔接近機構と同様である。

また、本発明に係る捲回ユニット２１２は、図５に示すように、巻芯２１０と、正面パネル２１３と、係合ピン２６４と、巻芯２１０を回転させる回転駆動機構２６６と、係合ピン２６４を回転中心軸Ｃの方向に移動させる係合ピン移動機構２６８と、巻芯２１０を回転中心軸Ｃの方向に移動させることにより、製造した捲回素子２２４から巻芯２１０を抜き出す抜出機構２７０を備えて構成される。捲回ユニット２１２は、捲回ユニット２１２以外は図１１に示す捲回装置１２０と同様の構成である図８に示す捲回装置２７１に組み込まれて使用される。

回転駆動機構２６６は、巻芯２１０を固定し巻芯２１０と共に回転する回転治具２１４と、回転治具２１４を回転駆動させるモーター２７２とを備えている。回転治具２１４は、巻芯２１０が有する継手２６３を固定する固定部２７４と、固定部２７４に連続し中空部を有する第一ロッド２７６とから構成されている。継手２６３は、固定部材２２６と一体的に構成されている。固定部２７４は継手２６３を挿入し螺子等の締結具により固定する。第一ロッド２７６の中空部は、第二ロッド２７８が第一ロッド２７６に対してＸ軸方向に摺動可能なように、第二ロッド２７８が挿入される。

係合ピン移動機構２６８は、先端及び後端を有し、先端に係合ピン２６４の固定部２６９が固定され、第一ロッド２７６の中空部に挿入された第二ロッド２７８と、第二ロッド２７８の後端を支持するカムフォロワ２８０と、カムフォロワ２８０をＸ軸方向に移動させるシリンダ２８２とから構成されている。シリンダ２８２が作動することにより、係合ピン２６４は、第二ロッド２７８と共に、第一ロッド２７６に対してＸ軸方向に移動する。

抜出機構２７０は、第一ロッド２７６を支持し、シリンダ２８２に固定された軸受２８４と、シリンダ２８２に固定されＸ軸方向に移動する移動部材２８６と、移動部材２８６をＸ軸方向に移動させるボール螺子２８８とから構成されている。ボール螺子２８８の回転により、移動部材２８６は、第一ロッド２７６及び巻芯２１０と共にＸ軸方向に移動する。なお、回転支持具２５２をＸ軸方向に移動させる移動機構は、抜出機構２７０と同様の機構である。

このような巻芯２１０及び捲回ユニット２１２を図８に示す捲回装置２７１に組み込んで、正電極２１６、第一セパレーター２１８、負電極２２０、及び第二セパレーター２２２を捲回して捲回素子２２４を製造する作用及び効果について、以下に説明する。

巻芯２１０を取り付けた捲回ユニット２１２は、図８に示すように、捲回装置２７１のターレット２７３に３個組み込まれている。図８は、位置Ｓ１において、正電極２１６、第一セパレーター２１８、負電極２２０、及び第二セパレーター２２２が捲回され、正電極２１６及び負電極２２０がカッター２７５及び２７７によって切断されて形成された捲回素子２２４が、ターレット２７３の回転によって位置Ｓ２まで送られた直後の状態を示している。図８の状態においては、図５に示すように、第一セパレーター２１８及び第二セパレーター２２２が、位置Ｓ１の巻芯２１０の第一挟持部材２３８と第二挟持部材２３６との隙間２９０のＸ軸正方向への延長部に位置している。

次に、位置Ｓ１において、回転支持具２５２の移動機構が作動し、図９に示すように、回転支持具２５２、第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６がＸ軸負方向に移動し、第一セパレーター２１８及び第二セパレーター２２２が、隙間２９０内に入る。次に、位置Ｓ１の捲回ユニット２１２の抜出機構２７０が有するボール螺子２８８が作動し、図１０に示すように、移動部材２８６、回転治具２１４及び巻芯２１０がＸ軸正方向に移動する。次に、係合ピン移動機構２６８のシリンダ２８２が作動し、係合ピン２６４がＸ軸正方向へ移動させられ、係合ピン２６４が被係合部２６１を押圧し、第二捲回部材２３４が、圧縮バネ４６の付勢力に抗して、Ｄ２の向きに摺動する。さらに、巻芯１０がＸ軸正方向に移動することにより、第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６が溝２２８及び２３２内に入り込み、図６に示す状態となる。

次に、第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６の離隔接近機構が作動し、第一挟持部材２３８と第二挟持部材２３６とが接近し、第一セパレーター２１８等が第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６に挟持される。第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６が第一セパレーター２１８及び第二セパレーター２２２を挟持した後に、カッター２９２が第一セパレーター２１８及び第二セパレーター２２２を切断する。

次に、位置Ｓ１の捲回ユニット２１２において、回転駆動機構２６６のモーター２７２を作動させて巻芯２１０を回転させ、複数回程度回転させた後に、正電極２１６を第一セパレーター２１８に積層し、負電極２２０を第一セパレーター２１８及び第二セパレーター２２２の間に積層し、更に巻芯２１０を回転させることにより、正電極２１６、第一セパレーター２１８、負電極２２０、及び第二セパレーター２２２が巻芯に捲回されていく。巻芯２１０が所定回数回転させられると、カッター２７５及び２７７が正電極２１６及び負電極２２０を切断し、更に巻芯２１０を複数回程度回転させ、捲回素子２２４が製造される。

位置Ｓ１の捲回ユニット２１２において捲回素子２２４が製造されると、図８に示すターレット２７３が時計まわりに１２０°回転し、位置Ｓ１の捲回ユニット２１２が位置Ｓ２へ送られ、製造された捲回素子２２４は巻芯２１０に捲回された状態で、位置Ｓ２へ送られ、再度、図８に示す状態となる。次に、位置Ｓ２の巻芯２１０とは別個のＳ１の巻芯２１０の第一挟持部材２３６及び第二挟持部材２３８が、第一セパレーター２１８及び第二セパレーター２２２を挟持して、カッター２９２が第一セパレーター２１８及び第二セパレーター２２２を切断する。第一セパレーター２１８及び第二セパレーター２２２が切断された捲回素子２２４を支持する位置Ｓ２において、巻芯２１０が更に複数回程度回転して第一セパレーター２１８及び第二セパレーター２２２を完全に捲回し、テープ２９４が捲回素子２２４の表面に貼着された後、ターレット２７３が時計まわりに更に１２０°回転し、捲回素子２２４は位置Ｓ３へ送られる。

次に、位置Ｓ３において、係合ピン移動機構２６８のシリンダ２８２が作動し、係合ピン２６４がＸ軸負方向へ移動させられ、係合ピン２６４が被係合部２６１から離隔し、第二捲回部材２３４が、圧縮バネ２４６の付勢力によって、Ｄ１の向きに摺動する。第二捲回部材２３４が摺動ピン２４２に対してＤ１の向きに摺動することによって、第一捲回部材２３０と第二捲回部材２３４とが接近し、第一捲回部材２３０及び第二捲回部材２３４と捲回素子２２４の内周面との間に隙間が生じる。

次に、位置Ｓ１の捲回ユニット２１２の抜出機構２７０が有するボール螺子２８８が作動し、移動部材２８６、回転治具２１４及び巻芯２１０がＸ軸負方向に移動し、第一捲回部材２３０及び第二捲回部材２３４は捲回素子２２４から抜出され、図９において第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６が捲回素子２２４を支持する状態となる。この時、第一セパレーター２１８等が第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６に挟持されている。このため、第一捲回部材２３０及び第二捲回部材２３４を捲回素子２２４から抜き出す時、第一捲回部材２３０及び第二捲回部材２３４の外周面が捲回素子２２４の内周面に仮に接触したとしても、捲回素子２２４の内周面がずれることなく、捲回素子２２４の中心側が筍状に引き出されることがない。

次に、位置Ｓ３において、把持器具２９８が捲回素子２２４を把持して捲回素子２２４を僅かに持ち上げる。次に、第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６の離隔接近機構が作動し、第一挟持部材２３８と第二挟持部材２３６とが互いに離隔し、第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６が第一セパレーター２１８等から離隔する。次に、回転支持具２５２の移動機構が作動し、回転支持具２５２、第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６が、Ｘ軸正方向に移動し、第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６が捲回素子２２４から抜出される。

第一挟持部材２３８及び第二挟持部材２３６が抜出された捲回素子２２４は、次の工程へ搬送され、そのままの形状で、又は角柱等の所定の形状に加工させられた後に、金属ケース又はラミネートパックに入れられることによって、電池が製造される。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、本発明は図示したものには限定されない。例えば、本発明によって製造する捲回素子は、断面が円形状のものに限定されず、断面が楕円形状、扁平形状、矩形形状、その他の多角形形状のものであってもよい。また、巻芯体を構成する捲回部材は、２個に限定されず、３個以上であってもよい。

本発明は、巻芯体を捲回素子から抜き出す時、巻芯体の外周面が捲回素子の内周面から離隔するため、巻芯体が捲回素子を筍状に変形させることがなく、捲回素子の形状を修正するための作業が必要となることがない。このため、巻芯及び捲回素子製造方法として広く利用できる。

１０、２１０：巻芯
１１、２２６：固定部材
１２、２１６：正電極
１４、２１８：第一セパレーター
１６、２２０：負電極
１８、２２２：第二セパレーター
２０：外周面
２２：巻芯体
２４：中空部
２６：クランプ
２８、２２４：捲回素子
２９：内周面
３０（ａ）、２３０：第一捲回部材
３０（ｂ）、２３４：第二捲回部材
３２（ａ）、２３８：第一挟持部材
３２（ｂ）、２３６：第二挟持部材
２４８、２５０：連結部
２６５：テーパ部
２６７：先鋭部
２７４：固定部
Ｃ：回転中心軸

Claims (4)

1. 捲回装置の回転治具に取り付けて回転中心軸のまわりに回転することにより、帯状の正電極、帯状の第一セパレーター、帯状の負電極、及び帯状の第二セパレーターを捲回して捲回素子を製造する巻芯であり、
   前記回転治具に固定される固定部材と、
   少なくとも前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近を挟持又は解除するクランプと、
   前記クランプを挿入する中空部を有し、前記正電極、前記第一セパレーター、前記負電極、及び前記第二セパレーターを捲回する外周面を有する巻芯体と、
   を別体で備え、
   前記巻芯体は、互いに対向する第一捲回部材及び第二捲回部材から構成され、該第一捲回部材は前記固定部材に固定され、該第二捲回部材は前記回転中心軸の断面方向に摺動して該第一捲回部材と離隔接近可能であり、
   前記クランプが前記中空部に挿入されて前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近を挟持した状態で、前記第一捲回部材と前記第二捲回部材とを接近させて、前記巻芯体の前記外周面を前記捲回素子の内周面から離隔させ、該巻芯体を該捲回素子内から抜き出すことが可能である巻芯。
2. 前記巻芯体を前記捲回素子の内周面から離隔させた状態で、該巻芯体を該捲回素子内から抜き出した後に、前記クランプによる前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近の挟持を解除した状態で、該クランプを該捲回素子内から抜き出す請求項１に記載する巻芯。
3. 請求項１に記載する巻芯を使用することにより、帯状の正電極、帯状の第一セパレーター、帯状の負電極、及び帯状の第二セパレーターを捲回して捲回素子を製造する捲回素子製造方法であり、
   前記クランプにより、少なくとも前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近を挟持するステップと、
   前記巻芯を回転中心軸のまわりに回転させることにより、正電極、第一セパレーター、負電極、及び第二セパレーターを捲回し、捲回素子を形成するステップと、
   前記第一捲回部材と前記第二捲回部材とを接近させて、前記巻芯体の前記外周面を前記捲回素子の内周面から離隔させるステップと、
   前記巻芯体を前記捲回素子内から抜き出すステップと、
   前記クランプによる前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近の挟持を解除するステップと、
   前記クランプを前記捲回素子内から抜き出すステップと、
   を含む捲回素子製造方法。
4. 前記巻芯体を前記捲回素子の内周面から離隔させた状態で、該巻芯体を該捲回素子内から抜き出した後に、前記クランプによる前記第一セパレーター及び前記第二セパレーターの先端付近の挟持を解除した状態で、該クランプを該捲回素子内から抜き出す請求項３に記載する捲回素子製造方法。
   

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