JP2017091667A - 捲回装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の向上を図ることができるとともに、得られる捲回素子に関し良好な品質をより確実に確保することができる捲回装置を提供する。
【解決手段】巻芯１３は、芯片１３ａ，１３ｂの移動に伴い、芯片１３ａ，１３ｂが離間した開放状態と、芯片１３ａ，１３ｂが接近した閉鎖状態とに切換可能である。中心軸ＣＬと直交する断面において、巻芯１３の外周面の外形線で囲まれた断面領域ＳＡ１には、長幅部ＬＳと短幅部ＳＳとが、少なくとも開放状態において１本ずつ存在する。開放状態における芯片１３ａ，１３ｂ間には、長幅部ＬＳ及び短幅部ＳＳの双方と交差するスリット１３ｓが形成される。開放状態から閉鎖状態へと切換える際の芯片１３ａ，１３ｂの移動方向は、開放状態における断面領域ＳＡ１内に閉鎖状態における断面領域の全域が収まり、かつ、長幅部ＬＳ及び短幅部ＳＳの延びる方向に対して交差する方向とされる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、帯状体が捲回されてなる捲回素子を製造するための捲回装置に関するものである。

捲回素子は、所定の帯状体が捲回されてなる。捲回素子としては、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池として用いられるものが知られている。この種の捲回素子は、正極活物質が塗布された正電極シートと、負極活物質が塗布された負電極シートと、両電極シートを絶縁するためのセパレータとが捲回されて製造される。両電極シート及びセパレータは、それぞれ帯状体に相当する。

当該捲回素子を製造する捲回装置においては、ロール状に捲回された原反から供給される上記各電極シート及びセパレータがそれぞれ別個の搬送路に沿って回転可能な巻芯へと搬送される。そして、当該巻芯により、電極シート及びセパレータが重ね合わされた状態で捲回されることによって、捲回素子が得られる。

巻芯は、その中心軸（回転軸）と直交する断面において、楕円形状や長円形状、多角形状などの断面形状をなすことがあり、自身の外周面の外形線で囲まれた断面領域に、長幅部及び短幅部が存在していることがある。長幅部とは、前記中心軸と直交する断面において、前記中心軸を通るとともに前記外形線との交点を両端とする線分のうち最も長いものをいう。また、短幅部とは、前記線分のうち最も短いものをいう。

また、巻芯としては、その中心軸方向に延びる２本の芯片を備え、少なくとも一方の芯片が前記中心軸と直交する方向に移動することにより、芯片間に形成されたスリットの幅を調節可能としたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。このような巻芯を用いる場合、電極シート等の捲回は、スリットの幅をある程度確保した状態（開放状態）で行われる。一方、巻芯からの捲回素子の取外し（引抜き）は、芯片を移動させ、スリットの幅を十分に小さくした状態（閉鎖状態）で行われる。これにより、捲回素子のスムーズな取外しを図ることができる。

特開２００３−３３５４３７号公報

ところで、前記中心軸方向から前記スリットを見たとき、前記スリットは、通常、長幅部又は短幅部の延びる方向と同じ方向に延びている。そして、開放状態から閉鎖状態へと切換える際における芯片の移動方向は、通常、長幅部又は短幅部に直交する方向と同一とされている。そのため、開放状態から閉鎖状態に切換えても、巻芯における長幅部又は短幅部に相当する部位の幅がほとんど変わらないおそれがある。

この点について詳述すると、例えば、図２３及び図２４に示すように、スリット２０１ｓが長幅部ＬＳと同一方向に延び、かつ、長幅部ＬＳと直交する方向に巻芯２０１の芯片２０１ａ，２０１ｂが移動する場合、開放状態から閉鎖状態に切換えても、巻芯２０１における長幅部ＬＳに相当する部位の幅ＷＡはほとんど変わらないこととなる。また、例えば、図２５及び図２６に示すように、スリット２０２ｓが短幅部ＳＳと同一方向に延び、かつ、短幅部ＳＳと直交する方向に巻芯２０２の芯片２０２ａ，２０２ｂが移動する場合、開放状態から閉鎖状態に切換えても、巻芯２０２における短幅部ＳＳに相当する部位の幅ＷＢはほとんど変わらないこととなる。

このように巻芯における長幅部又は短幅部に相当する部位の幅がほとんど変わらないと、巻芯から捲回素子を取外すときに、前記部位に対し捲回素子が引っ掛かりやすくなってしまうおそれがある。巻芯に対し捲回素子が引っ掛かってしまうと、捲回素子を取外すことができず、捲回装置の動作停止を招いてしまい、ひいては生産性が低下してしまうおそれがある。また、捲回素子を取外すことができたとしても、取外された捲回素子の最内周において帯状体のずれが生じてしまい、ひいては捲回素子の品質低下を招いてしまうという懸念もある。尚、このような不具合は、電極シートやセパレータが捲回されてなる捲回素子のみならず、これら以外の帯状体が捲回されてなる捲回素子においても同様に生じ得る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、巻芯からの捲回素子のよりスムーズな取外しを可能とすることで、生産性の向上を図ることができるとともに、得られる捲回素子に関し良好な品質をより確実に確保することができる捲回装置を提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各手段につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．自身の中心軸に沿って延びる２本の芯片を有するとともに、前記両芯片の少なくとも一方が前記中心軸と直交する方向に移動可能とされた巻芯を備え、
前記中心軸を回転軸として前記巻芯が回転することにより、所定の帯状体を捲回する捲回装置であって、
前記巻芯は、
前記芯片の移動に伴い、前記両芯片が離間した開放状態と、前記両芯片が接近した閉鎖状態とに切換可能であり、
前記中心軸と直交する断面において、外周面の外形線で囲まれた断面領域には、前記中心軸を通るとともに前記外形線との交点を両端とする線分のうち最も長いものである長幅部と最も短いものである短幅部とが、少なくとも前記開放状態においてそれぞれ１本ずつ存在するように構成され、かつ、
少なくとも前記開放状態における前記両芯片間に、前記長幅部及び前記短幅部の双方と交差するスリットを具備し、
前記開放状態から前記閉鎖状態へと切換える際の前記芯片の移動方向は、前記開放状態における前記断面領域内に前記閉鎖状態における前記断面領域の全域が収まることとなる方向であって、かつ、前記長幅部の延びる方向と前記短幅部の延びる方向との双方に対して交差する方向とされていることを特徴とする捲回装置。

尚、「外周面の外形線」とは、巻芯における帯状体が捲回される部位の形状を示す閉じた環状の線である。例えば、開放状態における「外周面の外形線」は、両芯片における帯状体が捲回される部位の外周面の外形線と、スリットに対応して設けられた、両芯片の当該外形線同士を滑らかに結ぶ仮想線とからなる閉じた環状の線をいう。

上記手段１によれば、閉鎖状態における巻芯を、開放状態における巻芯と比べて痩せた状態としつつ、巻芯における長幅部に相当する部位及び短幅部に相当する部位の双方において、幅を効果的に減少させることができる。これにより、帯状体が捲回されてなる捲回素子を巻芯から取外すときに、巻芯に対し捲回素子が引っ掛かりにくくなり、巻芯から捲回素子をよりスムーズに取外すことができる。その結果、捲回素子の取外しミスが生じにくくなり、生産性の向上を図ることができる。また、取外しに伴い、捲回素子の最内周において帯状体にずれが生じることを抑制でき、得られた捲回素子において良好な品質をより確実に確保することができる。

手段２．前記開放状態から前記閉鎖状態へと切換える際の前記芯片の移動方向は、前記両芯片における対向面の幅方向中心同士を結ぶ仮想線に沿った方向とされていることを特徴とする手段１に記載の捲回装置。

上記手段２によれば、例えば、両芯片の対向面の幅が等しい場合、閉鎖状態において、前記仮想線方向に沿って両対向面の全域同士がそれぞれ相対する状態となる。また、例えば、一方の対向面の幅が他方の対向面の幅よりも小さい場合、閉鎖状態において、前記仮想線方向に沿って一方の対向面の全域が他方の対向面に対し相対する状態となる。すなわち、上記手段２によれば、閉鎖状態としたときに、両対向面はスリットの延びる方向に沿って相互にずれた状態とはならないこととなる。従って、開放状態から閉鎖状態へと切換えたときに、巻芯における両対向面に対応する部位の幅が増大してしまうといった事態をより確実に防止できる。その結果、巻芯から捲回素子を一層スムーズに取外すことが可能となり、生産性の向上等を一層効果的に図ることができる。

手段３．前記開放状態における前記断面領域は、多角形状又は非円形状をなし、
前記閉鎖状態における前記断面領域は、前記開放状態における前記断面領域と同一の多角形状又は非円形状をなすように構成されていることを特徴とする手段１又は２に記載の捲回装置。

尚、「同一」とあるのは、厳密な同一形状を意味するものではなく、開放状態及び閉鎖状態の双方における断面領域の概形が同一であることを意味する。但し、閉鎖状態における断面領域に、開放状態における断面領域には存在していない段差などが形成されるような場合は除く。例えば、開放状態における断面領域が楕円である場合、閉鎖状態における断面領域は、厳密な楕円である必要はなく、楕円に近く、外形線に段差等が存在していない形状であればよい。

上記手段３によれば、閉鎖状態における断面領域は、開放状態における断面領域と同一の多角形状又は非円形状をなすように構成されている。従って、開放状態から閉鎖状態への切換えに伴い断面領域の形状が著しく変化する場合と比較して、巻芯から捲回素子をより容易に取外すことができる。これにより、生産性の向上等をより一層効果的に図ることができる。

電池素子の概略構成を示す断面模式図である。 捲回装置の概略構成図である。 捲回部の概略構成図である。 開放状態における巻芯の断面模式図である。 閉鎖状態における巻芯の断面模式図である。 駆動機構の概略構成を示す模式図である。 捲回ポジションへ移動した空の巻芯のスリットに対しセパレータを挿通させた状態を示す捲回装置の動作説明図である。 セパレータを切断する状態を示す捲回装置の動作説明図である。 巻芯を開放状態から閉鎖状態へと切換えた状態を示す捲回装置の動作説明図である。 電池素子を取外した状態を示す捲回装置の動作説明図である。 別の実施形態における開放状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における閉鎖状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における開放状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における閉鎖状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における開放状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における閉鎖状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における開放状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における閉鎖状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における開放状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における閉鎖状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における開放状態の巻芯を示す断面模式図である。 別の実施形態における閉鎖状態の巻芯を示す断面模式図である。 従来技術における開放状態の巻芯を示す断面模式図である。 従来技術における閉鎖状態の巻芯を示す断面模式図である。 従来技術における開放状態の巻芯を示す断面模式図である。 従来技術における閉鎖状態の巻芯を示す断面模式図である。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、捲回装置によって得られる捲回素子としてのリチウムイオン電池素子の構成について説明する。

図１に示すように、リチウムイオン電池素子１（以下、単に「電池素子１」という）は、２枚のセパレータ２，３を介して、正電極シート４及び負電極シート５が重ね合わされた状態で捲回されることにより製造される。本実施形態において、セパレータ２，３及び電極シート４，５がそれぞれ帯状体に相当する。尚、図１においては、説明の便宜上、セパレータ２，３及び電極シート４，５（以下、これらを総称する場合は「各種シート２〜５」という）の相互の間隔をあけて示している。

セパレータ２，３は、それぞれ同一の幅を有する帯状をなしており、異なる電極シート４，５同士が互いに接触して短絡を起こしてしまうのを防止すべく、ポリプロピレン（ＰＰ）等の絶縁体により構成されている。

電極シート４，５は、薄板状の金属シートよりなり、セパレータ２，３と略同一の幅を有している。また、電極シート４，５の表裏両面には活物質が塗布されている。正電極シート４には例えばアルミニウム箔シートが用いられ、その表裏両面に正極活物質（例えば、マンガン酸リチウム粒子等）が塗布されている。負電極シート５には例えば銅箔シートが用いられ、その表裏両面に負極活物質（例えば、活性炭等）が塗布されている。そして、活物質を介して、正電極シート４及び負電極シート５間におけるイオン交換ができるようになっている。より詳しくは、充電時には、正電極シート４側から負電極シート５側へとイオンが移動し、放電時には、負電極シート５側から正電極シート４側へとイオンが移動する。

また、正電極シート４の幅方向一端縁からは図示しない複数の正極リードが延出するとともに、負電極シート５の幅方向他端縁からは図示しない複数の負極リードが延出している。

リチウムイオン電池を得るに際しては、電池素子１が金属製で筒状をなす図示しない電池容器（ケース）内に配設されるとともに、前記正極リード及び負極リードがそれぞれまとめられる。そして、まとめられた正極リードを正極端子部品（図示せず）に接続するとともに、同じくまとめられた負極リードを負極端子部品（図示せず）に接続し、両端子部品が前記電気容器の両端開口に塞ぐように設けられることで、リチウムイオン電池を得ることができる。

次に、電池素子１を製造するための捲回装置１０について説明する。図２に示すように、捲回装置１０は、各種シート２〜５を捲回するための捲回部１１と、正電極シート４を捲回部１１へ供給するための正電極シート供給機構３１と、負電極シート５を捲回部１１へ供給するための負電極シート供給機構４１と、セパレータ２，３をそれぞれ捲回部１１へ供給するためのセパレータ供給機構５１，６１とを備えている。

正電極シート供給機構３１は、正電極シート４がロール状に捲回されてなる正電極シート原反３２を備えている。正電極シート原反３２は、自由回転可能に支持されており、ここから適宜、正電極シート４が引き出されることとなる。

また、正電極シート供給機構３１は、シート挿入機構７１及びシート切断カッタ７２を備えている。

シート挿入機構７１は、正電極シート４を捲回部１１へ供給するものであり、正電極シート４の搬送経路に沿って、捲回部１１に接近する接近位置と、捲回部１１から離間する離間位置とに移動可能に構成されている。シート挿入機構７１は、正電極シート４を把持可能な一対のチャック７１ａ，７１ｂを備えている。チャック７１ａ，７１ｂは、図示しない駆動手段により開閉動作可能に構成されている。そして、正電極シート４を捲回部１１へ供給する際には、チャック７１ａ，７１ｂにより正電極シート４を把持した上で、シート挿入機構７１が捲回部１１に対して接近するようになっている。

シート切断カッタ７２は、正電極シート４を切断するためのものであり、正電極シート４の表裏両側にそれぞれ位置する一対の刃部７２ａ，７２ｂを備えている。シート切断カッタ７２は、その一対の刃部７２ａ，７２ｂが正電極シート４を挟むように位置するシート切断位置と、正電極シート４の搬送経路外へ退避する退避位置との間を移動可能に構成されている。

尚、正電極シート４の切断は、前記チャック７１ａ，７１ｂにより正電極シート４が把持された状態で行われるようになっている。また、捲回部１１へと正電極シート４を供給すべく、シート挿入機構７１が捲回部１１側へ接近移動する際には、一対の刃部７２ａ，７２ｂがそれぞれ正電極シート４の搬送経路から離間することで、シート挿入機構７１の移動を阻害しないようになっている。

負電極シート供給機構４１は、その最上流側において、負電極シート５がロール状に捲回されてなる負電極シート原反４２を備えている。負電極シート原反４２は、回転可能に支持されており、ここから適宜、負電極シート５が引き出されることとなる。

また、負電極シート原反４２から捲回部１１にかけての負電極シート５の搬送路の途中には、正電極シート４の搬送路と同様に、シート挿入機構７１及びシート切断カッタ７２が設けられている。これらの各種構成は、正電極シート４の搬送路に設けられたものと同様であるため、その詳細な説明は省略する。

一方、セパレータ供給機構５１，６１は、それぞれセパレータ２，３がロール状に捲回されてなるセパレータ原反５２，６２を備えている。セパレータ原反５２，６２は、自由回転可能に支持されており、ここから適宜、セパレータ２，３が引き出されるようになっている。

また、各種シート２〜５の供給経路の途中には、各種シート２〜５をひとまとめにする一対のガイドローラ７８ａ，７８ｂなど、各種シート２〜５を案内するための各種ガイドローラ（符号略）が設けられている。

次いで、捲回部１１の構成について説明する。図３に示すように、捲回部１１は、図示しない駆動機構により回転可能に設けられた相対向する２枚の円盤状のテーブルからなるターレット１２と、当該ターレット１２の回転方向に１８０°間隔で設けられた２つの巻芯１３，１４と、当該巻芯１３，１４に対しそれぞれターレット１２の回転方向にほぼ９０°ずつずれた位置に設けられた２つの支持ローラ１５ａ，１５ｂと、セパレータ２，３を切断するためのセパレータカッタ１６と、捲回後の各種シート２〜５がばらけるのを押さえるための押えローラ１７と、所定の固定用テープ（図示せず）を貼付するためのテープ貼付機構１８とを備えている。

巻芯１３，１４は、それぞれ自身の外周側において各種シート２〜５を巻取るためのものであり、図示しない駆動機構により自身の中心軸を回転軸として回転可能に構成されている。また、巻芯１３，１４は、ターレット１２の軸線方向（図３の紙面奥行方向）に沿って、ターレット１２を構成する一方のテーブルに対し出没可能に設けられている。

さらに、巻芯１３，１４は、ターレット１２が回転することにより、捲回ポジションＰ１と、取外しポジションＰ２との間を旋回移動可能に構成されている。

捲回ポジションＰ１は、巻芯１３，１４に対し各種シート２〜５を捲回するポジションであり、当該捲回ポジションＰ１に対し上記各供給機構３１，４１，５１，６１からそれぞれ各種シート２〜５が供給されることとなる。

取外しポジションＰ２は、捲回後の各種シート２〜５、すなわち電池素子１の取外しを行うためのポジションである。取外しポジションＰ２の周辺部には、巻芯１３，１４から電池素子１の取外しを行うための取外装置（不図示）等が設けられている。

さて、本実施形態における巻芯１３（１４）は、図４に示すように、自身の中心線ＣＬ方向（図４の紙面奥行方向）に沿って延びる一対の芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）を備えている。本実施形態において、一対の芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）は、前記中心軸ＣＬを対称軸として回転対称の形状となっており、各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）における対向面の幅は等しくされている。

また、各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）間には、スリット１３ｓ（１４ｓ）が形成されている。スリット１３ｓ（１４ｓ）は、それぞれ後述する長幅部ＬＳ及び短幅部ＳＳの双方と交差する方向に延びている。そして、各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）は、前記中心軸ＣＬと直交し、かつ、スリット１３ｓ（１４ｓ）の幅を増減可能な方向に沿って移動可能に構成されている。各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）の移動方向については、後により詳しく説明する。

尚、各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）を移動させる機構としては、例えば、図６に示すような芯片駆動機構９１を挙げることができる。芯片駆動機構９１は、両芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）に対応して設けられており、芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）の基部をスライド移動可能な状態で支持する支持部９２と、芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）の延びる方向に沿って往復移動部可能な棒状部９３と、芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）に取付けられるとともに、図示しない付勢部材により棒状部９３の先端傾斜面に圧接されたローラ部９４とを備えている。そして、棒状部９３の往復移動に伴いローラ部９４が移動することにより、各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）が移動するようになっている。尚、ここで示した芯片駆動機構９１は、あくまで各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）を移動させる機構の一例であって、各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）を移動させる機構はこれに限定されるものではない。

また、各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）の移動に伴い、各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）同士が接近した閉鎖状態（図５参照）と、各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）同士が離間した開放状態（図４参照）とで切換可能となっている。尚、図示の便宜上、閉鎖状態を示す各図（図５等）では、芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）間に隙間が形成されていないが、実際の閉鎖状態では、芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）間に若干の隙間が形成されていてもよい。

また、少なくとも開放状態において、前記中心軸ＣＬと直交する断面における巻芯１３（１４）の外周面の外形線で囲まれた断面領域ＳＡ１（図４中、散点模様を付した領域）には、前記中心軸ＣＬを通るとともに前記外形線との交点を両端とする線分のうち最も長いものである長幅部ＬＳと最も短いものである短幅部ＳＳとが、それぞれ１本ずつ存在するように構成されている。本実施形態において、開放状態における断面領域ＳＡ１は、楕円形状をなしている。

一方、図５に示すように、閉鎖状態における巻芯１３（１４）の外周面の外形線で囲まれた断面領域ＳＡ２（図５中、格子模様を付した領域）は、開放状態における断面領域ＳＡ１と同一の多角形状又は非円形状をなすように構成されており、本実施形態では、楕円形状をなしている。

尚、「同一」とあるのは、厳密な同一形状を意味するものではなく、開放状態及び閉鎖状態の双方における断面領域ＳＡ１，ＳＡ２の概形が同一であることを意味する。本実施形態では、開放状態における断面領域ＳＡ１は完全な楕円であるが、閉鎖状態における断面領域ＳＡ２は、完全な楕円ではないものの、楕円に近く、かつ、断面領域ＳＡ１と同様に、外形線に段差等が存在していない形状である。本実施形態では、このような、断面領域ＳＡ１の形状に対し断面領域ＳＡ２の形状が似ている状態を「同一」と規定している。

さらに、芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）の移動方向に関し、少なくとも開放状態から閉鎖状態へと切換える際の芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）の移動方向は、次の（１）及び（２）を満たすものとされている。
（１）開放状態における断面領域ＳＡ１内に閉鎖状態における断面領域ＳＡ２の全域が収まる方向であること。
（２）長幅部ＬＳの延びる方向と短幅部ＳＳの延びる方向との双方に対して交差する方向であること。

また、本実施形態では、上記（１）及び（２）に加えて、次の（３）をも満たすように構成されている。
（３）両芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）における対向面の幅方向中心ＣＰ１，ＣＰ２同士を結ぶ仮想線ＶＬに沿った方向であること。

本実施形態では、上記（３）を満たしつつ、各芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）における対向面の幅がそれぞれ等しくなっていることにより、閉鎖状態における断面領域ＳＡ２の外形線に段差等が形成されず、ひいては断面領域ＳＡ２が断面領域ＳＡ１と同一の多角形状又は非円形状をなすものとなっている。

図３に戻り、支持ローラ１５ａ，１５ｂは、取外しポジションＰ２へ移動した巻芯１３，１４と上記供給機構３１，４１，５１，６１との間でセパレータ２，３を引っ掛け、支持するためのものである。

セパレータカッタ１６は、捲回ポジションＰ１の近傍に配置されており、ターレット１２に接近しセパレータ２，３を切断する切断位置と、ターレット１２から離間し巻芯１３，１４の移動を妨げない退避位置との間で移動可能である。

押えローラ１７は、取外しポジションＰ２の近傍に配置されており、ターレット１２に接近し各種シート２〜５を押さえる近接位置と、ターレット１２から離間し巻芯１３，１４の移動を妨げない退避位置との間で移動可能に構成されている。

テープ貼付機構１８は、取外しポジションＰ２の近傍に配置されており、捲回終了時に、ターレット１２に接近し、セパレータ２，３の終端部に前記固定用テープを貼付する機能を備えている。

次に、捲回部１１による電池素子１の捲回手順について詳しく説明する。ここでは、一方の巻芯１３（１４）に対し電池素子１ひとつ分の各種シート２〜５の捲回がほぼ完了した段階から、他方の巻芯１４（１３）に対し各種シート２〜５を捲回し始めるまでの過程に沿って詳しく説明する。

捲回ポジションＰ１にある一方の巻芯１３（１４）に対し各種シート２〜５が所定長、捲回されると、巻芯１３の回転が一時停止され、正電極シート供給機構３１のシート挿入機構７１により正電極シート４が把持された上で、シート切断カッタ７２により正電極シート４が切断される。

次いで、一方の巻芯１３（１４）の回転が再開され、負電極シート５等がある程度捲回されると、一方の巻芯１３（１４）の捲回が再度一時停止される。そして、負電極シート供給機構４１のシート挿入機構７１により負電極シート５が把持された上で、シート切断カッタ７２により負電極シート５が切断される。

その後、一方の巻芯１３（１４）の回転を再開させることにより、電極シート４，５の終端部分（巻き残し部分）が巻き取られる。

次いで、一方の巻芯１３（１４）による捲回動作を停止させることなく、ターレット１２が回転する。これにより、捲回ポジションＰ１にあった一方の巻芯１３（１４）がセパレータ供給装置５１，６１からセパレータ２，３を引き出しつつ、取外しポジションＰ２側へと移動していく。一方、取外しポジションＰ２にあった他方の巻芯１４（１３）が、ターレット１２の一方のテーブルに没した状態で、捲回ポジションＰ１側へと移動していく。そして、一方の巻芯１３（１４）が取外しポジションＰ２に配置され、他方の巻芯１４（１３）が捲回ポジションＰ１に配置された状態でターレット１２の回転が停止される。

かかる状態になると、ガイドローラ７８ａ，７８ｂから一方の巻芯１３（１４）にかけて配されたセパレータ２，３が支持ローラ１５ｂ（１５ａ）に引っ掛かり、当該支持ローラ１５ｂ（１５ａ）とガイドローラ７８ａ，７８ｂとの間においてセパレータ２，３が真っ直ぐ張られた状態となる（図７参照）。

この状態で、押えローラ１７を一方の巻芯１３（１４）に接近させ、押えローラ１７により各種シート２〜５を押えた上で、セパレータカッタ１６がセパレータ２，３に接近することにより、セパレータ２，３が切断される（図８参照）。

セパレータ２，３の切断後、押えローラ１７により各種シート２〜５を押えた状態のまま、一方の巻芯１３（１４）を回転させる。これにより、各種シート２〜５の終端部分がばらけることなく完全に巻取られる。その後、テープ貼付機構１８により、セパレータ２，３の終端部が前記固定用テープにより巻止めされる。

巻止め後、押えローラ１７が元の位置に戻るとともに、前記芯片駆動機構９１により、一方の巻芯１３（１４）が開放状態から閉鎖状態に切換えられる（図９参照）。その後、閉鎖状態で維持したまま、上記取外装置により、一方の巻芯１３（１４）から電池素子１が引抜かれる（図１０参照）。電池素子１が引抜かれた後、一方の巻芯１３（１４）は、閉鎖状態から開放状態に切換えられた上で、ターレット１２に対して没入する。

尚、セパレータ２，３の切断に先立って、他方の巻芯１４（１３）が捲回ポジションＰ１に到達した初期状態においては、上記支持ローラ１５ｂ（１５ａ）及びガイドローラ７８ａ，７８ｂ間に配設されたセパレータ２，３の長手方向と、他方の巻芯１４（１３）のスリット１４ｓ（１３ｓ）の貫通方向とが略平行した状態となる（図７参照）。

この状態で、他方の巻芯１４（１３）がターレット１２を構成する一方のテーブルから突出する。これにより、他方の巻芯１４（１３）のスリット１４ｓ（１３ｓ）内にセパレータ２，３が挿通された状態となる。さらに、他方の巻芯１４（１３）が所定量だけ回転することにより、他方の巻芯１４（１３）の外周にセパレータ２，３が所定量だけ巻き付けられる。その上で、このセパレータ２，３が巻き付けられた他方の巻芯１４（１３）に対し、シート挿入機構７１により把持された電極シート４，５が順次供給され、他方の巻芯１４（１４）に対し各種シート２〜５が捲回されていくこととなる。

以降、上述した工程が繰り返し行われ、巻芯１３，１４に対し各種シート２〜５が交互に捲回されることにより、電池素子１が順次製造されていくこととなる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、閉鎖状態における巻芯１３，１４を、開放状態における巻芯１３，１４と比べて痩せた状態としつつ、巻芯１３，１４における長幅部ＬＳに相当する部位及び短幅部ＳＳに相当する部位の双方において（全周方向において）、幅を効果的に減少させることができる。これにより、電池素子１を巻芯１３，１４から取外すときに、巻芯１３，１４に対し電池素子１が引っ掛かりにくくなり、巻芯１３，１４から電池素子１をよりスムーズに取外すことができる。その結果、電池素子１の取外しミスが生じにくくなり、生産性の向上を図ることができる。また、取外しに伴い、電池素子１の最内周においてセパレータ２，３や電極シート４，５にずれが生じることを抑制でき、得られた電池素子１において良好な品質をより確実に確保することができる。

また、本実施形態によれば、仮想線ＶＬ方向に芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）が移動するため、閉鎖状態としたときに、芯片１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）の両対向面はスリット１３ｓ（１４ｓ）の延びる方向に沿って相互にずれた状態とはならない。従って、開放状態から閉鎖状態へと切換えたときに、巻芯１３，１４における前記両対向面に対応する部位の幅が増大してしまうといった事態をより確実に防止できる。その結果、巻芯１３，１４から電池素子１を一層スムーズに取外すことが可能となり、生産性の向上等を一層効果的に図ることができる。

さらに、閉鎖状態における断面領域ＳＡ２は、開放状態における断面領域ＳＡ１と同一の多角形状又は非円形状をなすように構成されている。従って、開放状態から閉鎖状態への切換えに伴い断面領域ＳＡ２の形状が断面領域ＳＡ１の形状に対し著しく変化する場合と比較して、巻芯１３，１４から電池素子１をより容易に取外すことができる。これにより、生産性の向上等をより一層効果的に図ることができる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態において、巻芯１３（１４）は、断面領域ＳＡ１，ＳＡ２が楕円形状をなすように構成されているが、断面領域ＳＡ１，ＳＡ２の形状はこれに限定されるものではない。

従って、例えば、図１１及び図１２に示すように、断面領域ＳＡ１，ＳＡ２がそれぞれ断面長円形状をなすように巻芯８１を構成してもよい。尚、図１１，１３，１５，１７，１９，２１はそれぞれ開放状態を示し、図１２，１４，１６，１８，２０，２２はそれぞれ閉鎖状態を示す。さらに、図１１〜２２において、断面領域ＳＡ１には散点模様を付し、断面領域ＳＡ２には格子模様を付す。

また、例えば、図１３及び図１４に示すように、断面領域ＳＡ１，ＳＡ２が多角形状（本例では、断面八角形状を示しているが、例えば、六角形状などでもよい）をなすように巻芯８２を構成してもよい。

さらに、例えば、図１５及び図１６に示すように、断面領域ＳＡ１，ＳＡ２が菱形状をなすように巻芯８３を構成してもよい。

（ｂ）上記（ａ）及び上記実施形態において、長幅部ＬＳ及び短幅部ＳＳは直交するように構成されているが、図１７及び図１８に示すように、長幅部ＬＳ及び短幅部ＳＳが直交しないように巻芯８４を構成してもよい。

（ｃ）上記（ａ），（ｂ）及び上記実施形態では、一方の芯片１３ａ、１４ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａ，８４ａ及び他方の芯片１３ｂ，１４ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ，８４ｂの双方が移動可能であり、これらの移動によって開放状態及び閉鎖状態に切換可能（すなわち、スリット１３ｓ，１４ｓ，８１ｓ，８２ｓ，８３ｓ，８４ｓの幅を調節可能）に構成されている。これに対し、図１９及び図２０に示すように、両芯片８５ａ，８５ｂのうちの一方（本例では、芯片８５ｂ）のみを移動可能とし、一方の芯片８５ｂの移動により、開放状態及び閉鎖状態に切換可能（すなわち、スリット８５ｓの幅を調節可能）としてもよい。

（ｄ）上記（ａ），（ｂ）及び上記実施形態において、閉鎖状態における断面領域ＳＡ２は、開放状態における断面領域ＳＡ１と同一の多角形状又は非円形状をなすように構成されている（すなわち、図１１〜１８にて示す巻芯８１〜８４は上記手段３を満たしている）。しかしながら、必ずしもこのように構成する必要はない。従って、例えば、図２１及び図２２に示すように、巻芯８６における芯片８６ａ，８６ｂの移動方向を調節することで、閉鎖状態における断面領域ＳＡ２において、開放状態における断面領域ＳＡ１の外形線には存在しない段差などが存在するように構成し、断面領域ＳＡ２が断面領域ＳＡ１と非同一の形状をなすように構成してもよい。

（ｅ）上記実施形態においては、捲回部１１が、２つの巻芯１３，１４を備えた構成となっているが、巻芯の数はこれに限定されるものではなく、１つ又は３つ以上の巻芯を備えた構成としてもよい。尚、巻芯が１つの場合、ターレット１２等は省略可能である。

（ｆ）上記実施形態では、捲回装置１０によって、リチウムイオン電池の電池素子１が製造されているが、捲回装置１０によって製造される捲回素子はこれに限定されるものではなく、例えば、電解コンデンサの捲回素子等を製造することとしてもよい。

（ｇ）セパレータ２，３や電極シート４，５の材質は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、セパレータ２，３をＰＰにより形成することとしているが、他の絶縁性材料によってセパレータ２，３を形成することとしてもよい。また、例えば、電極シート４，５に塗布される活物質を適宜変更してもよい。

（ｈ）上記実施形態では、巻芯１３，１４の外周に対し各種シート２〜５が直接捲回されるように構成されているが、巻芯１３，１４の外周に筒状の巻芯コア（図示せず）を配置し、当該巻芯コアに対し各種シート２〜５が捲回されるように構成してもよい。

１…電池素子（捲回素子）、２，３…セパレータ（帯状体）、４…正電極シート（帯状体）、５…負電極シート（帯状体）、１０…捲回装置、１３，１４…巻芯、１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ…芯片、１３ｓ，１４ｓ…スリット、ＬＳ…長幅部、ＳＡ１，ＳＡ２…断面領域、ＳＳ…短幅部、ＶＬ…仮想線。

Claims (3)

1. 自身の中心軸に沿って延びる２本の芯片を有するとともに、前記両芯片の少なくとも一方が前記中心軸と直交する方向に移動可能とされた巻芯を備え、
   前記中心軸を回転軸として前記巻芯が回転することにより、所定の帯状体を捲回する捲回装置であって、
   前記巻芯は、
   前記芯片の移動に伴い、前記両芯片が離間した開放状態と、前記両芯片が接近した閉鎖状態とに切換可能であり、
   前記中心軸と直交する断面において、外周面の外形線で囲まれた断面領域には、前記中心軸を通るとともに前記外形線との交点を両端とする線分のうち最も長いものである長幅部と最も短いものである短幅部とが、少なくとも前記開放状態においてそれぞれ１本ずつ存在するように構成され、かつ、
   少なくとも前記開放状態における前記両芯片間に、前記長幅部及び前記短幅部の双方と交差するスリットを具備し、
   前記開放状態から前記閉鎖状態へと切換える際の前記芯片の移動方向は、前記開放状態における前記断面領域内に前記閉鎖状態における前記断面領域の全域が収まる方向であって、かつ、前記長幅部の延びる方向と前記短幅部の延びる方向との双方に対して交差する方向とされていることを特徴とする捲回装置。
2. 前記開放状態から前記閉鎖状態へと切換える際の前記芯片の移動方向は、前記両芯片における対向面の幅方向中心同士を結ぶ仮想線に沿った方向とされていることを特徴とする請求項１に記載の捲回装置。
3. 前記開放状態における前記断面領域は、多角形状又は非円形状をなし、
   前記閉鎖状態における前記断面領域は、前記開放状態における前記断面領域と同一の多角形状又は非円形状をなすように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の捲回装置。

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