JP3726623B2

JP3726623B2 - 巻き取り装置および巻き取り方法

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Publication number: JP3726623B2
Application number: JP2000053325A
Authority: JP
Inventors: 修大徳; 琢也大賀; 将光岡村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: JP2001243971A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、その断面が非円形である巻き芯を用いて板状の部材を巻き取る巻き取り装置に関するものであり、特に板状の部材を板状の電極とし、非円形断面の巻き芯に板状の電極を巻き取ることにより、電池体を形成する巻き取り装置および巻き取り方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非円筒形の巻き芯を用いて電極板を巻き取り渦巻状の電池を製造する装置としては種々の装置が提案されている。
図２０は特開平６−１６８７３６号公報に開示された渦巻状の電池を製造するための従来の巻き取り装置を説明するための図である。
図において１００は平板状の巻き芯、２００は電池を構成する板状の電極（電極板と称す）である。
【０００３】
図に示すものは、巻き芯１００を回転させることにより、電極板２００を巻き芯１００に巻き取るように構成している。
このとき、巻き芯１００の回転または巻き芯１００が電極板２００を引っ張る方向に応じて、巻き芯１００の回転中心を所定の円軌道上に沿って動かす。
このように構成することにより、巻き芯１００の回転に応じて生じる電極板を引っ張る力の大きさのばらつきを低減させることが可能となる。
【０００４】
この様子を具体的に説明する。
図２０（ａ）では、巻き芯１００の回転方向と、電極板２００の長さ方向とが垂直な関係にある従って、この状態では電極板２００は巻き芯１００に引っ張られない。
このとき、巻き芯１００の回転中心を電極板２００を引っ張る方向に移動させる。
また図２０（ｂ）では、電極板２００を引っ張る力の大きさが低減する方向に巻き芯１００の回転中心を円軌道に沿って移動させる。
図２０（ｃ）では、巻き芯１００の回転により電極板２００が引っ張られる力の大きさが最大となる。
この引っ張られる力の大きさを低減するために巻き芯１００の回転中心を紙面左方向に移動させる。
【０００５】
また図２０（ｄ）では、電極板２００を引っ張る力の大きさが低減する方向に巻き芯１００の回転中心を円軌道に沿って移動させる。
図２０（ｅ）では、巻き芯１００の回転方向と、電極板２００の長さ方向とが垂直な関係にある従って、この状態では電極板２００は巻き芯１００に引っ張られない。
このとき、巻き芯１００の回転中心を電極板２００を引っ張る方向に移動させる。
この巻き芯１００の回転中心を円軌道上で移動させる動作は、巻き芯１００の回転に合わせて周期的に繰り返される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように巻き芯のみに注目し、その回転中心を直線あるいは円軌道上を移動させる方法では電極板の速度変動を完全に無くすことが難しい。
また、回転速度を高速にして巻き取りを行なう場合には、巻き取りの速度の変動に伴う張力の変動が大きくなってしまい、電極板２００の振動を励起したり電極板にダメージを与えてしまう恐れがある。
図２０に示したものは、例えば押圧ローラなどの電極板を巻き芯に押しつけるための機構がないため、巻き芯１００を高速に回転したとき、巻き芯１００の動作に電極板２００が追従できなくなり、巻き芯１００に電極板２００を間隙なく巻き付けることができなかった。
仮に従動する押圧ローラを設けても巻き芯１００を高速に回転したとき、巻き芯１００の動作に追従できない。
【０００７】
また、従来の装置では張力を制御する機構と巻き取り部に距離があるため、電極板２００を有限長さに切断して巻き取る場合には、その終端部まで張力を保つことが難しい。
張力がなくなると巻き取りの際に、皺や巻き乱れを生じる恐れがある。
【０００８】
また従来の装置には、電極板２００に接着剤を塗布しながら巻き取る機構はなく、電極両面に接着剤を塗布しながら巻き取る電池は製造できなかった。
仮に図２０の製造装置に接着剤塗布機構を追加しても、図２０に示されるように巻き芯へ送られる電極板２００の通る位置が送り方向に対して垂直な方向に揺動するので、電極板２００に接着剤を塗布しながら巻き取る際に、電極板２００の両面に接着剤を均一に塗布することができないため、接着剤を均一に塗布できないと、電池性能を低下させることになる。
【０００９】
本発明は、これらの課題を解決するものであり、板状の部材を巻き取るときの速度変動をより小さくすることにより高速な巻き取りが可能でかつ巻き取りの際に板状の部材に与えるダメージが少ない巻き取り装置および巻き取り方法を得ることを目的とする。
更に、有限長さの板状の部材に対しても、ローラで終端部まで張力を与えることで皺や巻き乱れの少ない巻き取り装置を得ることを目的とする。
更に、板状の部材を介して巻き芯とローラとを接触させるときに押圧しながら巻き取る巻き取り装置を得ることを目的とする。
更に、巻き芯へ送られる板状の部材に接着剤を均一に塗布する巻き取り装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る巻き取り装置は、非円形断面の巻き芯と、回転中心の位置が固定されたローラと、前記巻き芯の回転中心の位置を所定の平面内で移動させる移動手段と、前記巻き芯を回転中心で回転させる回転駆動手段と、前記巻き芯の回転中心の位置を前記巻き芯の回転に応じて周期的に前記ローラの周辺で移動させて前記ローラの表面に巻き付いた板状の部材を前記板状の部材を介して前記ローラに接した前記巻き芯に一定速度で送り出すように前記移動手段および前記回転駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係る巻き取り装置は、ローラにトルクを与える手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係る巻き取り装置は、
ローラの表面に弾性を有する部材を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明に係る巻き取り装置は、巻き取るべき板状の部材に接着剤を塗布する接着剤塗布手段を有することを特徴とするものである。
【００１４】
この発明に係る巻き取り方法は、非円形断面の巻き芯と、回転中心の位置が固定されたローラと、前記巻き芯の回転中心の位置を所定の平面内で移動させる移動手段と、前記巻き芯を回転中心で回転させる回転駆動手段とを用いて板状の部材を前記巻き芯に巻き取る方法であって、前記巻き芯の回転中心の位置を前記巻き芯の回転に応じて周期的に前記ローラの周辺で移動させて前記ローラの表面に巻き付いた前記板状の部材を前記板状の部材を介して前記ローラに接した前記巻き芯に一定速度で送り出すように前記移動手段および前記回転駆動手段を制御しながら前記板状の部材を前記巻き芯に巻き取ることを特徴とする。
【００１５】
実施の形態１．
以下、本発明の巻き取り装置を図を用いて説明する。
図１は本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
また、図１のように互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を設定する。
更に、巻き芯１の回転中心の中心軸をθ軸とする。
図１において、１はその断面が非円形である巻き芯であり、巻き芯１はその回転中心の周りを回転する。また巻き芯１の回転中心の位置は所定の平面内（ＸＺ平面内）を移動させることができる。
２はローラであり、ローラ２は回転中心の周りを回転する。またローラ２の回転中心の位置は固定されている。巻き芯１の回転軸とローラ２の回転軸とは互いに平行であり、例えばＹ軸に平行となるように配置している。
３は巻き芯１の回転中心の位置をＸ軸方向に変位させるための第１のアクチュエータであるＸ軸アクチュエータである。
４は巻き芯１の回転中心の位置をＺ軸方向に変位させるための第２のアクチュエータであるＺ軸アクチュエータである。
Ｘ軸アクチュエータ３と、Ｚ軸アクチュエータ４とにより巻き芯の回転中心の位置をＹ軸の値を一定とした平面内（つまりＸＺ平面内）で移動させる移動手段を構成する。
５はθ軸の周りに沿って巻き芯１を回転させるための回転駆動手段に対応する第３のアクチュエータであるθ軸アクチュエータである。
【００１６】
６は巻き芯１の回転（θ軸）、巻き芯１のＸ軸、Ｚ軸の移動を３軸同期制御する第１の制御手段である制御部である。
７はローラ２を回転させるための第４のアクチュエータであるローラ駆動用アクチュエータである。ローラ駆動用アクチュエータ７はローラにトルクを与えるものである。
８はローラ駆動用アクチュエータ７がローラ２に与えるトルクを制御するための第２の制御手段である制御部である。
制御部８は後述する電極板９に適切な張力を与えるためのものである。
【００１７】
９、１０は板状の部材である電極（電極板と称す）であり、これらは互いにその極性が異なるものである。電極板９、１０を張り合わせることにより平板状の電池を構成する。
１１は、電極板１０の両面に接着剤を塗布する接着剤塗布手段である接着剤塗布部である。
電極板９、接着剤が塗布された電極板１０の端部はともに巻き芯１に取り付けられている。
電極板９、１０は共にローラ２へ送られる。ローラ２の表面に巻き付いた電極板９、１０は巻き芯１に巻き取られる。
【００１８】
図において巻き芯１は菱形断面であり、θ軸アクチュエータ５によって回転する。更にＸ軸アクチュエータ３およびＺ軸アクチュエータ４により、巻き芯１の回転中心はＹ軸の値をある値に固定した平面内（つまりＸＺ平面内）を移動する。
制御部６は、電極板９、１０を介してローラ２および巻き芯１を接触させながらローラ２に巻き付いた電極板９、１０を一定の速度で巻き取ることができるように巻き芯１の回転中心の位置を巻き芯の回転に応じて周期的に移動させるように移動手段（つまりＸ軸アクチュエータ３、Ｚ軸アクチュエータ４）および回転駆動手段（つまりθ軸アクチュエータ５）を同期して制御する。
巻き芯１の回転中心が移動する軌道は、巻き芯１の断面の形状、ローラ２の半径、更には電極板９、１０の厚さ（但し、電極板９、１０の厚さがローラ２の変形に比べ十分小さい場合には無視してもよい）に応じて変化する。
【００１９】
ローラ２は回転中心の位置が固定されたものであり、ローラ駆動アクチュエータ７によってトルクが負荷される。
ローラ駆動アクチュエータ７は、巻き芯１により電極板９と電極板１０とを巻き取るとき、ローラ２に電極板９と電極板１０が送られる方向と逆向きに予め設定されたトルクを与えるように制御部８の制御指令で駆動される。
【００２０】
電極板９および電極板１０は本装置で巻き取られる電極板であり、ローラ２に接しながらあるいは押付けながら巻き芯１によりこれらを巻き取ることにより平板状の電極板９、１０を貼り合わせて渦巻状に間隙なく巻回した電池を形成することができる。接着剤塗布部１１は電極板１０の両面に接着剤を均一に塗布するものである。
すなわち図１は電極板１０の両面に接着剤を塗布しながら電極板９と電極板１０とを重ねて巻き芯１に等速で巻き取る装置を示すものである。
【００２１】
図２および図３を参照しながら巻き芯１が電極板９、１０を等速で巻き取る動作を説明する。
図２は本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図であり、具体的には巻き取り装置の巻き芯１が移動しながら回転する様子を示す図である。
【００２２】
図３は本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図であり、具体的には時間的な変化に伴う巻き芯１の回転軸の位置および回転角の変化を示すグラフ図である。
図３において、（ア）は巻き芯１の回転中心のＸ軸方向の移動量の変化、（イ）は巻き芯１の回転中心のＺ軸方向の移動量の変化、（ウ）は巻き芯１の回転角度θ（ｒａｄ）の変化、ローラ２の回転角度Θ（ｒａｄ）の変化を示す図である。
図３において、横軸は時間であり、Ｔは巻き芯１の回転中心が所定の軌道上を一巡するのに要する時間である。
【００２３】
図２において２０は巻き芯１が電極板９と電極板１０を介して常にローラ２に接し、かつローラ２を等速で回転させながら電極板９と電極板１０を巻き取る時に巻き芯１の回転中心が移動する軌道である。
巻き芯１の回転中心が所定の軌道上を一巡すると、巻き芯１自身がπ（ｒａｄ）回転する。
【００２４】
図２において、巻き芯１が図２（ａ）の状態からの回転角をθ（ｒａｄ）、Ｘ軸方向の移動量をＸ、Ｚ軸方向の移動量をＺとする。
巻き芯１の回転中心の移動に伴う上記所量の変化を示したのが図３のグラフ（ア）、（イ）および（ウ）である。
巻き芯１の断面形状またはローラ２の半径が変わると図２の軌道２０すなわち図３のグラフ（ア）、（イ）および（ウ）、さらにＸ座標が最小となるθの値α、Ｘ座標が最大となるθの値βも変わる。
【００２５】
図２（ａ）のθ＝０（ｒａｄ）の状態から巻き始める動作を説明する。
まず、巻き芯１が電極板９、１０を介してローラ２に接する状態を保ちつつ、巻き芯１の回転中心を所定の軌道２０に沿って移動させながら巻き芯１を回転させることにより、一定の巻き取り速度Ｖで巻き取る。
巻き芯１を回転させていくと、電極板９、１０を介してローラ２に接触する巻き芯１の菱形断面の辺方向と、電極板９、１０を介して巻き芯１に接触するローラ２の接触点からローラの回転中心に向かう方向とが直交する。このときの巻き芯１の回転角をθ１とする。
α＞θ＞θ１の間は上述の直交関係を保つように巻き芯１を回転させる。
θ＝αとなったとき、巻き芯１のＸ軸負方向に移動する移動量が最大となる（このときの巻き芯１の回転中心のＸ座標の値をＸminとする）。
【００２６】
π／２＞θ＞αにおいては、巻き芯１の菱形断面の頂点に相当する部分が電極板９、１０を介してローラ２に接する状態を保ちながら巻き芯１を回転させるとともに、その回転中心を移動させる。
このとき、巻き芯１における菱形断面の頂点に相当する部分がローラ２の表面に沿って速度Ｖで移動する。
θ＝π／２では図２（ｃ）に示すように、Ｚ軸負方向に移動する移動量が最大となる（このときの巻き芯１の回転中心のＺ座標の値をＺminとする）。
【００２７】
β＞θ＞π／２においては、巻き芯１の菱形断面の頂点に相当する部分が電極板９、１０を介してローラ２に接する状態を保ちながら巻き芯１を回転させるとともに、その回転中心を移動させる。
このとき、巻き芯１における菱形断面の頂点に相当する部分がローラ２の表面に沿って速度Ｖで移動する。
θ＝βとなったとき、図２（ｄ）に示すように巻き芯１のＸ軸正方向に移動する移動量が最大となる（このときの巻き芯１の回転中心のＸ座標の値をＸmaxとする）。
また巻き芯１の断面が菱形である場合、−Ｘmin＝Ｘmaxなる関係がある。
また、θ＝βでは、巻き芯１に電極板９、１０を介して接触するローラ２の接触点からローラ２の回転中心に向かう方向と、電極板９、１０を介してローラ２に接触する巻き芯１の菱形断面の辺方向とが直交する。
【００２８】
π＞θ＞βでは、巻き芯１と接触するローラ２の接触点からローラ２の回転中心に向かう方向と、巻き芯１の菱形断面の辺方向とが直交する関係を保ちながら巻き芯１を回転させる。
【００２９】
そして図２（ｅ）に示すような状態となり、巻き芯１の位置、角度は図２（ａ）と等しくなる。
【００３０】
このように、上述した動作を繰り返すことにより、電極板９、１０を一定速度Ｖで巻き芯１に送り出すことが可能となるため、巻き取る速度の変動に伴う張力の変動をより小さくしつつ電極板９、１０を必要な量だけ巻き取ることが可能となり、板状の電池を貼り合わせた板状の電池を間隙をより少なく巻き芯１の周りに渦巻状に巻き付けることができる。
【００３１】
次に、上述した動作において、巻き芯１の回転中心の軌跡の算出方法の一例を説明する。
巻き芯１の回転中心の軌跡は、図３のＸ軸方向の軌跡、Ｚ軸方向の軌跡をともに満足するものである。
図４〜図６は本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図であり、具体的には巻き芯１の回転中心が移動する軌跡の算出方法を説明するための図である。ここでは、巻き芯１がπ（ｒａｄ）回転する間に巻き芯１の回転中心が移動する軌跡の算出方法を説明する。
図４〜図６の説明では電極板９、１０の図示を省略する。
【００３２】
またここでは、電極板９、１０の厚みを考慮に入れていないが、電極板９、１０の厚みを考慮に入れればより正確な軌跡を算出することが可能となることはいうまでもない。この場合、後述するローラの直径Ｄとして、この値に電極板９、１０の厚みを加えたものをローラの直径として計算すればよい。
更に、巻き芯１が１回転する毎に電極板９、１０の厚みを考慮した軌跡を算出し、算出した軌跡の上を巻き芯１の回転中心が位置するように構成すれば、電極板９、１０を巻き取るときの速度の変動を完全に無くすことができる。
【００３３】
図４、５においてローラ２の回転中心を原点とする座標軸Ｘ^r、Ｚ^rを定義する（座標軸ｘ^r、ｚ^rで定義した座標系を座標系ｒと称す）。
更に、時間ｔが経過した後の巻き芯１の回転中心の座標を（ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ））とする。
また巻き芯１の菱形断面において、長い方の対角線の長さをＷ（巻き芯１の幅と称す）、短い方の対角線の長さをＨ（巻き芯１の厚さと称す）、短い方の対角線によって結ばれる一方の頂点をＳ１、他方の頂点をＳ３、長い方の対角線によって結ばれる一方の頂点をＳ２、テーパ角（頂点Ｓ２のなす角の１／２）をφとする。更に、ローラ２の直径をＤとする。
【００３４】
図４、図５においては、巻き芯１がローラ２に接し、かつローラ２を等速で回転させながら巻き芯１を平行移動させるような軌道（第１の軌道）を求める。
図６においては、図４、５を用いて求めた巻き芯１の軌道およびローラ２の回転角をローラ２の中心まわりに等速回転変換することにより図３に示す軌道（第２の軌道）を求める。
このようにするのは巻き芯１の軌道を平行移動と回転に分けて考えるためである。
第１の制御手段である制御部６は、巻き芯１の回転中心が図３に示す軌道上を周期的に移動することができるように移動駆動手段を構成するＸ軸アクチュエータ３、Ｚ軸アクチュエータ４および回転駆動手段であるθ軸アクチュエータ５を制御する。
【００３５】
図４（ｉ）はｔ＝０すなわち巻き始めの状態を示す。軌道を決める条件として巻き芯１の幅Ｗ、厚さＨ、ローラ２の直径Ｄ、電極板９および１０の巻き取り速度Ｖを与える。
これらから座標系ｒにおける巻き取り速度Ｖ^r、巻き芯１が実際にπ（ｒａｄ）だけ回転するのに要する時間Ｔ、巻き芯１のテーパ角度φを求めることができる。
これらの値は以下の通りである。
【００３６】
【数１】

【００３７】
図４（ｉｉ）は巻き芯１の断面の頂点Ｓ１がローラ２の外周円上を一定速度Ｖ^rで移動する区間である（０＜ｔ≦ｔ１）。
ｔ＝ｔ１で巻き芯１の菱形断面において頂点Ｓ１、Ｓ２を結ぶ辺（Ｓ１−Ｓ２と称す）がローラ２の外周円に接する直線となる。
このとき、ｔ１、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
また、ψ（ｔ）は、巻き芯１とローラ２との接点の位置を示す量であり、例えばｘ軸と、上述の接点と原点とを結ぶ直線とのなす角度（ｒａｄ）で表したものである。
【００３８】
【数２】

【００３９】
図４（ｉｉｉ）は巻き芯１の菱形断面の辺Ｓ１−Ｓ２が点Ｐｃ１でローラ２に接しながら一定速度Ｖ^rで移動する区間である（ｔ１＜ｔ≦ｔ２）。
ｔ＝ｔ２で頂点Ｓ２が点Ｐｃ１に一致する。
このとき、ｔ２、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００４０】
【数３】

【００４１】
図５（ｉ）は巻き芯１の菱形断面の頂点Ｓ２がローラ２の外周円上を一定速度Ｖ^rで移動する区間である（ｔ２＜ｔ≦ｔ３）。
ｔ＝ｔ３で巻き芯１の菱形断面において、頂点Ｓ２とＳ３とを結ぶ辺（Ｓ２−Ｓ３と称す）がローラ２の外周円に接する直線となる。
このとき、ｔ３、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００４２】
【数４】

【００４３】
図５（ｉｉ）は巻き芯１の菱形断面の辺Ｓ２−Ｓ３が点Ｐｃ２でローラ２に接しながら一定速度Ｖ^rで移動する区間である（ｔ３＜ｔ≦ｔ４）。
ｔ＝ｔ４で頂点Ｓ３が点Ｐｃ２に一致する。このとき、ｔ４、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００４４】
【数５】

【００４５】
図５（ｉｉｉ）は巻き芯１の菱形断面の頂点Ｓ３がローラ２の外周円上を一定速度Ｖ^rで移動する区間である（ｔ４＜ｔ≦Ｔ）。
ｔ＝Ｔで巻き芯１がπ（ｒａｄ）分巻き取る位置に到達する。
このとき、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００４６】
【数６】

【００４７】
以上の図４の（ｉ）から図５（ｉｉｉ）の移動で巻き芯１は、ローラ２に接しながら一定速度Ｖ^rで巻き始めの位置からπ（ｒａｄ）分巻き取る位置まで移動する。
このときの巻き芯１の中心の軌道は式（１）式から（２２）式および（２３ａａ）式、（２３ｂ）式を順次、数値計算することにより求めることができる。
【００４８】
次ぎに図６において全体座標系での軌道を求めるために図４、図５の巻き芯１の軌道に対して、（２４）式で表されるθ（ｔ）だけローラ２の中心まわりに等速で回転させる座標変換を行なう。
すなわち、全体座標系において電極板９および１０を等速に巻き取る巻き芯１の軌道は回転角θ（ｔ）は（２４）式、中心の位置Ｘ（ｔ）およびＺ（ｔ）はそれぞれ式（２５）と式（２６）を数値計算することにより求められる。
また、このときのローラ２の回転角Θ（ｔ）は（２７）式で表される。
【００４９】
【数７】

【００５０】
上記の例では巻き芯１の軌道を数値計算により求めるとしたが、（１）式から（２２）式および（２３ａ）式、（２３ｂ）式までを順次（２５）式、（２６）式に代入して解析的に求めることもできる。
また、上記の軌道の導出方法は一例にすぎず、これに限るものではない。
【００５１】
本実施の形態ではローラ２の表面は弾性を有しないものを例に説明したが、ローラ２の外周部に弾性を有する部材を形成したものまたは弾性を有するものそのものをローラ２としてもよい。ローラ２の表面に設ける弾性体はたとえばゴムなどでよい。
図７は、本実施の形態の巻き取り装置における他の例を説明するためのものである。
【００５２】
図７では、ローラ２の外周表面に弾性を有する部材を形成し弾性ローラ１２としたものを例に説明する。
図７において、巻き芯１をこの弾性ローラ１２よりもΔだけ小さな半径の仮想的なローラ１３に常に接し、かつこの仮想的なローラ１３を等速で回転させるような軌道上を移動・回転させると、巻き芯１と弾性ローラ１２が弾性ローラ１２の半径方向に常に一定量Δだけ押し付けられるので電極板９および１０を一定圧力で巻き芯１へ押圧しながら隙間をより少なくし巻き取ることが可能となる。
【００５３】
このとき巻き芯１と弾性ローラ１２を押し付ける量を適切に設定すると押しつけられた量だけ弾性体が変形するので巻き芯１および弾性ローラ２に必要以上の無理な力が発生することはない。
更に、弾性体が変形するので、電極板を介して弾性ローラ２を押圧するとき、電極板９と弾性ローラ２との接触面積が大きくなるため、押圧と同時に電極板９と電極板１０とを効率よく貼り合わせることができる。
【００５４】
なおこの実施の形態では、電極板９、１０の厚みを考慮に入れていないが、電極板９、１０の厚をｆ回転（ｆ：自然数）回転したとき、巻き芯１とこれに巻き付けられた電極板９、１０外形形状を仮想的に巻き芯１の外形形状と考え、この形状に対応する第２の軌道を算出し、巻き芯１のｆ回転目にはこの軌道上を動かすようにすれば電極板９、１０を巻き取るときの速度の変動を無くして巻き取ることができる。
【００５５】
図８は本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図であり、具体的には電極板を巻き取るためのより詳細な構成を説明するための図である。
図８において、巻き芯１を回転させて、電極板９および１０を巻き取るとき、制御部８から司令信号がローラ駆動用アクチュエータ７に送られる。ローラ駆動用アクチュエータ７は送られる司令信号に応じたトルク１６を電極板９の送り方向とは逆向きに与える。
【００５６】
ローラ２はトルク１６により電極板９をその送り方向とは逆向きに引っ張るものの巻き芯１の巻き取る力の方が大きいため、電極板９が送られる方向に回転する。
トルク１６に対してローラ２と電極板９の間で摩擦力が小さく滑りが発生する場合には、たとえば押圧ローラ１４を電極板９の上からローラ２に押しつけるとローラ２と電極板９の摩擦力を大きくできる。これにより滑りのない確実なトルク伝達が可能となり、電極板９に適切な張力を与えることができる。
押圧ローラ１４は、たとえば自重やバネ力あるいはエアや電気を利用した駆動手段（図示せず）により発生する力を用いてローラ２に押しつければよい。
【００５７】
このように巻き芯１に最も近いところ、すなわち巻き芯１に常に接しているローラ２で電極板９に張力を与えるので、その長さが有限である電極板に対してもその終端付近まで確実に張力を与え、皺や巻き乱れのない巻き取りが可能になる。
【００５８】
図９は本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図であり、具体的には板状の部材である電極板（特に電極板９）の先端部を巻き芯１に連結させるときの動作を説明するための図である。
ローラ２は巻き始めに電極板９を巻き芯１に連結させるとき、制御部８からローラ駆動用アクチュエータ７へ指令信号が送られる。指令信号を受けたローラ駆動用アクチュエータ７はローラ２へ電極板９を巻き取る方向にトルク１７を負荷する。
このように構成すると、電極板９が折れ曲がり易い材質で構成されている場合でも巻き芯１の方向に確実に送り出すことができる。
そしてローラ２より送り出された電極板９の先端部は連結手段（図示せず）により巻き芯１に取り付けられる。
これにより電極板９の先端部が巻き芯１と離れている状態から自動に巻き始めることができ、平板状の電極を用いて巻き芯１に渦巻状に間隙なく巻回した電池を生産することができる。
【００５９】
図１０は本実施の形態の巻き取り装置において、接着剤塗布部１１のより具体的な構成を説明するための図である。
図１０（ａ）は接着剤塗布部の斜視図、図１０（ｂ）は正面図である。
図において、接着剤塗布部１１は回転可能な２つのローラ２１と、ローラの表面に塗布された接着剤２３と、各ローラ２１毎に設けられ、ローラ２１の表面に塗布された接着剤２３の厚みを調節するスキージ２２とを有する。
２つのローラ２１は互いに近接して位置し、それぞれ逆方向に回転する。
電極板１０は２つのローラ２１の間に位置し、２つのローラ２１の回転により押圧されながら送り出される。電極板１０は２つのローラ２１により押圧されるときに両面に接着剤が付着される。
【００６０】
より具体的には、２つの塗布ローラ２１は回転中心軸が平行でかつｇだけ隙間を開け、さらに電極板１０が塗布ローラ２１の回転中心軸に垂直でかつ隙間ｇの中心を通るように配置する。塗布ローラ２１は駆動手段（図示せず）で電極板１０をローラ２へ送る方向に回転している。
接着剤２３は回転する塗布ローラ２１上の（ア）付近に供給されスキージ２２によって厚さが均一になるように平滑化される。
【００６１】
電極板１０に接着剤２３を塗布するには、上記のようにスキージ２２によって塗布ローラ２１上の接着剤２３の厚みを平滑化し、電極板１０をこの接着剤２３の供給された塗布ローラ２１の間を通すことにより、電極板１０の両面に塗布ローラ２１上の接着剤２３が転写される。
また、電極板１０は一定直線上を等速で通るため両面に安定して接着剤２３を均一に塗布できる。
接着剤２３の塗布量はスキージ２２と塗布ローラ２１の隙間ｈと２つの塗布ローラ２１の隙間ｇと塗布ローラ２１の回転速度を変えることにより調節できる。
【００６２】
実施の形態２．
実施の形態１では、巻き芯１の断面を菱形としたが、ここではその断面として長方形としたことを特徴とするものである。
図１１〜図１４は本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図であり、具体的には巻き芯１の回転中心が移動する軌跡の算出方法を説明するための図である。
ここでは、巻き芯１がπ（ｒａｄ）回転する間に巻き芯１の回転中心が移動する軌跡の算出方法を説明する。
図１１〜図１４の説明では電極板９、１０の図示を省略する。
図において、図４〜図６と同一の符号を付したものは同一またはこれに相当するものである。
図において１はその断面が非円筒形である巻き芯であり、巻き芯１の断面は長方形である。
【００６３】
図１１〜１４においてローラ２の回転中心を原点とする座標軸Ｘ^r、Ｚ^rを定義する（座標軸ｘ^r、ｚ^rで定義した座標系を座標系ｒと称す）。
更に、時間ｔが経過した後の巻き芯１の回転中心の座標（ここでは長方形の対角線の交点の座標）を（ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ））とする。
また巻き芯１の長方形断面において、長辺の長さをＷ（巻き芯１の幅と称す）、短辺の長さをＨ（巻き芯１の厚さと称す）、短辺によって結ばれる一方の頂点をＳ５、他方の頂点をＳ６、長辺の中点をＳ４、Ｓ７とする。
更に、ローラ２の直径をＤとする。
また実施の形態1と同様、電極板９、１０の厚みを考慮に入れていないが、電極板９、１０の厚みを考慮に入れればより正確な軌跡を算出することが可能となることはいうまでもない。
【００６４】
図１１（ｉ）はｔ＝０すなわち巻き始めの状態を示す。巻き始めの状態において、中点Ｓ４とローラ２とが接している。軌道を決める条件として巻き芯１の幅Ｗ、厚さＨ、ローラ２の直径Ｄ、電極板９および１０の巻き取り速度Ｖを与える。
これらから座標系ｒにおける巻き取り速度Ｖ^r、巻き芯１がπ（ｒａｄ）だけ回転するのに要する時間Ｔを求めることができる。
これらの値は以下の通りである。
【００６５】
【数８】

【００６６】
図１１（ｉｉ）は巻き芯１の断面の長辺が点Ｐｃ３でローラ２に接しながら一定速度Ｖ^rで移動する区間である（０＜ｔ≦ｔ１）。
ｔ＝ｔ１で巻き芯１の長方形断面において頂点Ｓ５がローラ２の外周円に接する。
このとき、ｔ１、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００６７】
【数９】

【００６８】
図１２（ｉ）は巻き芯１の長方形断面の頂点Ｓ５がローラ２に接しながらローラ２の外周円上を一定速度Ｖ^rで移動する区間である（ｔ１＜ｔ≦ｔ２）。
ｔ＝ｔ２で頂点Ｓ５が点Ｐｃ４に一致する。
このとき、ｔ２、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００６９】
【数１０】

【００７０】
図１２（ｉｉ）は巻き芯１の長方形断面の短辺が点Ｐｃ４でローラ２に接しながら一定速度Ｖ^rで移動する区間である（ｔ２＜ｔ≦ｔ３）。
ｔ＝ｔ３で巻き芯１の、頂点Ｓ６がローラ２の外周円（点Ｐｃ４）に接する。
このとき、ｔ３、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００７１】
【数１１】

【００７２】
図１３（ｉ）は巻き芯１の長方形断面の頂点Ｓ６がローラ２に接しながらローラ２の外周円上を一定速度Ｖ^rで移動する区間である（ｔ３＜ｔ≦ｔ４）。
ｔ＝ｔ４で頂点Ｓ６が点Ｐｃ５に一致する。このとき、ｔ４、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００７３】
【数１２】

【００７４】
図１３（ｉｉ）は巻き芯１の長方形断面の長辺が点Ｐｃ５でローラ２に接しながら一定速度Ｖ^rで移動する区間である（ｔ４＜ｔ≦Ｔ）。
ｔ＝Ｔで中点Ｓ７がローラ２（点Ｐｃ５）に接し、巻き芯１がπ（ｒａｄ）分巻き取る位置に到達する。
このとき、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００７５】
【数１３】

【００７６】
以上の図１１の（ｉ）〜図１３（ｉｉ）の移動で巻き芯１は、ローラ２に接しながら一定速度Ｖ^rで巻き始めの位置からπ（ｒａｄ）分巻き取る位置まで移動する。
このときの巻き芯１の中心の軌道は式（２８）式から（５０）式を順次、数値計算することにより求めることができる。
【００７７】
次に図１４において全体座標系での軌道を求めるために図１１〜図１３の巻き芯１の軌道に対して、図１４の（５１）式で表されるθ（ｔ）だけローラ２の中心まわりに等速で回転させる座標変換を行なう。
すなわち、全体座標系において電極板９および１０を等速に巻き取る巻き芯１の軌道は回転角θ（ｔ）は（５１）式、中心の位置Ｘ（ｔ）およびＺ（ｔ）はそれぞれ式（５２）と式（５３）を数値計算することにより求められる。
また、このときのローラ２の回転角Θ（ｔ）は（５４）式で表される。
【００７８】
【数１４】

【００７９】
図１５は本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図であり、具体的には時間的な変化に伴う巻き芯１の回転中心の位置および回転角の変化を示すグラフ図である。
図１５において、（ア）は巻き芯１の回転中心のＸ軸方向の移動量の変化、（イ）は巻き芯１の回転中心のＺ軸方向の移動量の変化、（ウ）は巻き芯１の回転角度θ（ｒａｄ）の変化、ローラ２の回転角度Θ（ｒａｄ）の変化を示す図である。
図において、横軸は時間であり、Ｔは巻き芯１の回転中心が所定の軌道上を一巡するのに要する時間である。
このように本実施の形態によれば、巻き芯１の断面を長方形としても巻き芯１を等速で巻き取ることが可能となる。
【００８０】
実施の形態３．
実施の形態１では、巻き芯１の断面を菱形としたが、ここではその断面として長円形としたことを特徴とするものである。
図１６〜図１８は本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図であり、具体的には巻き芯１の回転中心が移動する軌跡の算出方法を説明するための図である。
ここでは、巻き芯１がπ（ｒａｄ）回転する間に巻き芯１の回転中心が移動する軌跡の算出方法を説明する。
図１６〜図１８の説明では電極板９、１０の図示を省略する。
図において、図４〜図６と同一の符号を付したものは同一またはこれに相当するものである。
【００８１】
図１６〜図１８においてローラ２の回転中心を原点とする座標軸Ｘ^r、Ｚ^rを定義する（座標軸ｘ^r、ｚ^rで定義した座標系を座標系ｒと称す）。
更に、時間ｔが経過した後の巻き芯１の回転中心の座標を（ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ））とする。
また巻き芯１の長円形断面において、長辺の長さの最大値をＷ（巻き芯１の幅と称す）、短辺の長さをＨ（巻き芯１の厚さと称す）、短辺の長さが変化し始める点を各々、Ｓ９、Ｓ１０とする。
また巻き芯１の長円形断面において、長辺の中点をそれぞれＳ８、Ｓ１１とする。更に、ローラ２の直径をＤとする。
また実施の形態１と同様、電極板９、１０の厚みを考慮に入れていないが、電極板９、１０の厚みを考慮に入れればより正確な軌跡を算出することが可能となることはいうまでもない。
【００８２】
図１６（ｉ）はｔ＝０すなわち巻き始めの状態を示す。巻き始めの状態において、中点Ｓ８とローラ２とが接している。軌道を決める条件として巻き芯１の幅Ｗ、厚さＨ、ローラ２の直径Ｄ、電極板９および１０の巻き取り速度Ｖを与える。
これらから座標系ｒにおける巻き取り速度Ｖ^r、巻き芯１がπ（ｒａｄ）だけ回転するのに要する時間Ｔを求めることができる。
これらの値は以下の通りである。
【００８３】
【数１５】

【００８４】
図１６（ｉｉ）は巻き芯１の断面の長辺が点Ｐｃ６でローラ２に接しながら一定速度Ｖ^rで移動する区間である（０＜ｔ≦ｔ１）。
ｔ＝ｔ１で巻き芯１の長円形断面において点Ｓ９がローラ２のＰｃ６に一致する。
このとき、ｔ１、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００８５】
【数１６】

【００８６】
図１７（ｉ）は巻き芯１の長円形断面の円弧上の点Ｐｃ７がローラ２に接しながらローラ２の外周円上を一定速度Ｖ^rで移動する区間である（ｔ１＜ｔ≦ｔ２）。
ｔ＝ｔ２で点Ｓ１０が点Ｐｃ８に一致する。
このとき、ｔ２、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００８７】
【数１７】

【００８８】
図１７（ｉｉ）は巻き芯１の長円形断面の長辺が点Ｐｃ８でローラ２に接しながら一定速度Ｖ^rで移動する区間である（ｔ２＜ｔ≦Ｔ）。
ｔ＝Ｔで巻き芯１の長円形断面において、中点Ｓ１１がローラ２（点Ｐｃ８）に接し、巻き芯１がπ（ｒａｄ）分巻き取る位置に到達する。
このとき、ψ（ｔ）、ｘ^r（ｔ）、ｚ^r（ｔ）、は以下の通りである。
【００８９】
【数１８】

【００９０】
以上の図１６〜図１７の移動で巻き芯１は、ローラ２に接しながら一定速度Ｖ^rで巻き始めの位置からπ（ｒａｄ）分巻き取る位置まで移動する。
このときの巻き芯１の中心の軌道は式（５５）式から（６９）式を順次、数値計算することにより求めることができる。
【００９１】
次に図１８において全体座標系での軌道を求めるために図１６〜図１７の巻き芯１の軌道に対して、以下の（７０）式で表されるθ（ｔ）だけローラ２の中心まわりに等速で回転させる座標変換を行なう。
すなわち、全体座標系において電極板９および１０を等速に巻き取る巻き芯１の軌道は回転角θ（ｔ）は（７０）式、中心の位置Ｘ（ｔ）およびＺ（ｔ）はそれぞれ式（７１）と式（７２）を数値計算することにより求められる。
また、このときのローラ２の回転角Θ（ｔ）は（７３）式で表される。
【００９２】
【数１９】

【００９３】
図１９は本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図であり、具体的には時間的な変化に伴う巻き芯１の回転中心の位置および回転角の変化を示すグラフ図である。図１９において図３と同一の符号を付したものは同一またはこれに相当するものである。
本実施の形態によれば、巻き芯１の断面を長円形としても巻き芯１を等速で巻き取ることが可能となる。
更に、巻き芯１の形状は長円形であるため、角ばった部分が無いので巻き取りの動作において電極板９、１０により傷を付けずに巻き取ることができる。
なお、これまでの実施の形態では巻き芯１の断面の形状として、菱形、長方形、長円形のものについて説明したが、これらに限定される必要はなく、巻き芯１の断面の形状は多角形、またはその一部に曲線を有するような形状を有し、かつ全周にわたってローラ２が接することができる形状であればよい。
【００９４】
更に、巻き芯１の第１の軌道の算出方法において、巻き芯１の断面の１辺とローラ２とが接している場合には、当該辺がローラ２に接する状態を保ちながら巻き芯１を平行移動させるような軌道を、巻き芯１の断面の１頂点とローラ２とが接している場合には、当該頂点をローラ２の外周に沿って移動させることにより巻き芯１を平行移動させるような軌道を、巻き芯１の断面の曲線部とローラ２とが接する場合には、当該曲線部とローラ２とが接する状態を保ちながら当該曲線部とローラ２との接触する位置をローラ２の外周に沿って移動させることにより巻き芯１を平行移動させるような軌道を算出することにより第１の軌道を求めることができる。
更に、この第１の軌道をローラ２の中心の周りに回転させることにより、実際に巻き芯１が移動する軌道を、すなわち第２の軌道を求めることができる。
【００９５】
【発明の効果】
この発明に係る巻き取り装置によれば、非円形断面の巻き芯と、回転中心の位置が固定されたローラと、前記巻き芯の回転中心の位置を所定の平面内で移動させる移動手段と、前記巻き芯を回転中心で回転させる回転駆動手段と、前記巻き芯の回転中心の位置を前記巻き芯の回転に応じて周期的に前記ローラの周辺で移動させて前記ローラの表面に巻き付いた板状の部材を前記板状の部材を介して前記ローラに接した前記巻き芯に一定速度で送り出すように前記移動手段および前記回転駆動手段を制御する制御手段とを備えたので、巻き芯に巻き取るときの速度の変動をより小さくすることができるようになり、これにより巻き取るべき板状の部材を押圧するときの圧力の変動がより小さくでき、巻き芯に巻き取る板状の部材の隙間をより少なくして巻き取ることができるとともに、巻き芯の巻き取る速度を高速にしても巻き取りの速度の変動に伴う張力の変動が小さいため、板状の部材へ与えるダメージを少なくすることができる。
【００９６】
この発明に係る巻き取り装置は、ローラにトルクを与える手段を設けたので、巻き取るべき板状の部材を介して巻き芯に接するローラによって巻き芯に最も近いところで板状の部材に張力を与えることができるため、板状の部材の長さが有限であるものに対し、その終端付近まで確実に張力を与えながら、皺や巻き乱れを少なくして巻き取ることが可能となる。
【００９７】
この発明に係る巻き取り装置は、
ローラの表面に弾性を有する部材を設けたので、
巻き芯および弾性ローラに必要以上の無理な力が発生することなく巻き取るべき板状の部材を巻き取ることができる。
【００９８】
この発明に係る巻き取り装置は、
巻き取るべき板状の部材に接着剤を塗布する接着剤塗布手段を有するので、
板状の部材は巻き芯に間隙なく巻き付けた状態を保つことができる。
更に、巻き取るべき板状の部材が一定の速度で送り出されるようにすれば、板状の部材の表面に均一に接着剤を塗布することができるようになり、板状の部材を間隙なく貼り合わせることができる。
【００９９】
この発明に係る巻き取り方法によれば、非円形断面の巻き芯と、回転中心の位置が固定されたローラと、前記巻き芯の回転中心の位置を所定の平面内で移動させる移動手段と、前記巻き芯を回転中心で回転させる回転駆動手段とを用いて板状の部材を前記巻き芯に巻き取る方法であって、前記巻き芯の回転中心の位置を前記巻き芯の回転に応じて周期的に前記ローラの周辺で移動させて前記ローラの表面に巻き付いた前記板状の部材を前記板状の部材を介して前記ローラに接した前記巻き芯に一定速度で送り出すように前記移動手段および前記回転駆動手段を制御しながら前記板状の部材を巻き取るので、巻き芯に巻き取るときの速度の変動をより小さくすることができるようになり、これにより巻き取るべき板状の部材を押圧するときの圧力の変動がより小さくでき、巻き芯に巻き取る板状の部材の隙間をより少なくして巻き取ることができるとともに、巻き芯の巻き取る速度を高速にしても巻き取りの速度の変動に伴う張力の変動が小さいため、板状の部材へ与えるダメージを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図２】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図３】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図４】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図５】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図６】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図７】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図８】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図９】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図１０】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図１１】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図１２】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図１３】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図１４】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図１５】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図１６】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図１７】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図１８】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図１９】本実施の形態の巻き取り装置を説明するための図である。
【図２０】従来の巻き取り装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１：巻き芯２：ローラ３：Ｘ軸アクチュエータ
４：Ｚ軸アクチュエータ５：θ軸アクチュエータ
６：制御部７：ローラ駆動用アクチュエータ
８：制御部９：電極１０：電極
１１：接着剤塗布部１２：弾性ローラ
１３：仮想ローラ１４：押圧ローラ
１５：押圧力１６：トルク１７：トルク
２０：軌道２１：塗布ローラ
２２：スキージ２３：接着剤

Claims

非円形断面の巻き芯と、
回転中心の位置が固定されたローラと、
前記巻き芯の回転中心の位置を所定の平面内で移動させる移動手段と、
前記巻き芯を回転中心で回転させる回転駆動手段と、
前記巻き芯の回転中心の位置を前記巻き芯の回転に応じて周期的に前記ローラの周辺で移動させて前記ローラの表面に巻き付いた板状の部材を前記板状の部材を介して前記ローラに接した前記巻き芯に一定速度で送り出すように前記移動手段および前記回転駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする巻き取り装置。
ローラにトルクを与える手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の巻き取り装置。
ローラの表面に弾性を有する部材を設けたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の巻き取り装置。
巻き取るべき板状の部材に接着剤を塗布する接着剤塗布手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の巻き取り装置。
非円形断面の巻き芯と、
回転中心の位置が固定されたローラと、
前記巻き芯の回転中心の位置を所定の平面内で移動させる移動手段と、
前記巻き芯を回転中心で回転させる回転駆動手段とを用いて板状の部材を前記巻き芯に巻き取る方法であって、
前記巻き芯の回転中心の位置を前記巻き芯の回転に応じて周期的に前記ローラの周辺で移動させて前記ローラの表面に巻き付いた前記板状の部材を前記板状の部材を介して前記ローラに接した前記巻き芯に一定速度で送り出すように前記移動手段および前記回転駆動手段を制御しながら前記板状の部材を前記巻き芯に巻き取ることを特徴とする巻き取り方法。