JP4091828B2

JP4091828B2 - 自動折り装置

Info

Publication number: JP4091828B2
Application number: JP2002343538A
Authority: JP
Inventors: 剛松井; 雅二水村
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: JP2004179374A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、紙など薄物の自動折り装置に関する。とくに電気二重層キャパシタの製造過程において、正極体と負極体との間に介装される２つ折りのセパレータを形成するのに好適な自動折り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命が長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。電気二重層キャパシタにおいては、板状の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層する構成のものが開示される（特許文献１、参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−７００５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、電気二重層キャパシタのセパレータについても、これを歩留まり良く能率的に加工しえる自動折り装置の提供を目的とする。
【０００５】
第１の発明は、固定プレートに対する展開位置と固定プレートに被さる折曲位置との間を旋回可能に支持される回転プレートと、固定プレートに対する展開位置で固定プレートに連なる設置面を回転プレートに突設するブロックと、固定プレートに紙など膜状の生地を吸着する手段と、ブロックが形成する設置面に紙など膜状の生地をを吸着する手段と、
固定プレートに対する展開位置から固定プレートに被さる折曲位置へ回転プレートが旋回するに伴ってその旋回中心を固定プレートの下方から上方へ変位させながら、展開位置で固定プレートとブロックの設置面との間に跨って位置決め状態にセットされる前記生地の中央部を湾曲させつつその両端部をブロックの設置面により固定プレートとの間に重ね合わせて挟み付ける折曲機構と、
折曲機構が折曲位置に達すると中央部が湾曲する紙など膜状の生地に対して回転プレートの旋回中心と反対側のヒンジを介してブロックの両側をこれに沿う方向へ旋回可能な折込板が退避位置から折込位置へ旋回するに伴って前記生地の両側を固定プレートに押し付けて紙など膜状の生地に折れ線を形成すると共に、折込板が折込位置に達すると固定プレートの側方からそれぞれ折込板の断面が鋭角なエッジへ乗り上げる折返板により折込板と固定プレートとの重なり合う平面からはみ出る紙など膜状の生地の両側をエッジに沿う折返部に形成する折込機構と、
を備えること特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、折曲機構の動作に伴って湾曲する紙など膜状の生地の内側へエアを吹き付ける手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、折込板の折込位置への旋回により紙など膜状の生地に形成される折れ線が正常かどうかを監視する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明のいずれか１つにおいて、折り加工前の紙など膜状の生地を１枚ずつ展開位置の回転プレートと固定プレートの間に跨る所定のセット状態に搬入する手段と、折り加工後の紙など膜状の生地を固定プレートから搬出する手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
第１の発明〜第４の発明においては、紙など膜状の生地は、中央部を湾曲させつつ、両端部が重ね合わされ、中央部が湾曲する両側に折れ線が形成され、この折れ線と直交する折れ線をもって折返部がされる。つまり、折曲機構および折込機構を順次に動作させることにより、紙など膜状の生地に対し、これを２つに折ってさらにその両側に折返部が加工できるのである。
【００１１】
第２の発明においては、折曲機構の動作に伴って湾曲する紙など膜状の生地の内側へエアが吹き付けられ、生地の中央部が湾曲の内側へ不規則に曲がり込むのを抑えられる。つまり、中折れ状態を生じるのが防止され、紙など膜状の生地を正しく２つ折りに形成できるようになる。
【００１２】
第３の発明においては、折れ線の監視により、良品に不良品が交じり込むのを防ぐ対処が可能となり、紙など膜状の生地の折り加工に対する信頼性の向上が得られる。
【００１３】
第４の発明においては、折り加工ばかりでなく、紙など膜状の生地に対する、折り加工前の搬入および折り加工後の搬出についても、これらを連続的に効率よく自動処理することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１において、１は電気二重層キャパシタの正極体１ａおよび負極体１ｂを構成する電極シートであり、電極シート１は集電極２とその両面に重合する活性炭電極３（分極性電極）とから組成される。集電極２は、矩形状の金属箔（たとえば、アルミニウム箔）からなり、その矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード部２ａが一体に形成される。
【００１６】
４は電極シート１を挟み込むセパレータであり、生地（ポリプロピレンなどの樹脂製または紙製の多孔質膜に作られる）を２つ折りに形成したものであり、電極シート１はその内側に差し込まれ、２つ折りの折れ線４ａを基準に位置決めされる。２つ折りのセパレータ４は、集電極２のリード２ａの一部（先端側）を露出させる一方、電極シート１の両面（分極性電極３）を覆うと共にその周囲の三辺（折れ線４ａに直交する二辺と折れ線４ａと平行な一辺）に所定幅の余白（半面どうしの重なり合う部分）を生じる、大きさ（展開面積）に設定される。
【００１７】
複数の電極シート１は、１個ずつ２つ折りのセパレータ４に挟み込まれ、所定数の積層体（キャパシタ本体）に構成される。電極シート１は、集電極２の一辺の片側へ寄るリード部２ａとの関係から、交互に表裏を反転させることにより、正極体１ａのリード部２ａが集電極２の一辺の片側、負極体１ｂのリード部２ａがその反対側、に並ぶ積層状態に組み付けられる。集電極２のリード部２ａは、同極どうしが結束され、容器の内部において、１対の端子板にそれぞれ対応する極性の結束部（リード部２ａの重合部）が接合される。
【００１８】
図示しないが、容器は金属層を含む積層構造の柔軟な材質の樹脂フィルム（たとえば、アルミラミネートフィルム）から同一形状に成形される２つの構成部分（底側部分と蓋側部分と）からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う平面矩形状の凹部によって積層体の収容部が形成される。
【００１９】
底側部分の内側にキャパシタ本体は納められ、その上から蓋側部分が被せられる。容器の周縁において、１対の端子板（その一部）が引き出される一辺を除く三辺が熱溶着（熱シール）される。容器は、１対の端子板が突き出る一辺が開口可能となり、その開口部から内部に電解液が注入され、電解液の含浸および電解精製が終わると、余分な電解液が抜き取られ、真空状態に密封（残りの開口可能な一辺が熱溶着）されるのである。
【００２０】
図２は、電気二重層キャパシタの製造工程（一部分）を説明するものであり、（ａ）〜（ｃ）は電極シート１を製作する工程、（ｄ）〜（ｆ）は２つ折りのセパレータ４を製作する工程、（ｇ）は電極シート１を２つ折りのセパレータ４に挟み込む（組み付ける）工程、を表す。
【００２１】
（ａ）において、１０は電極シート１に加工されるシートであり、ロールに巻いて搬送される。シート１０は、金属箔（集電極２の構成材質）の両面に分極性電極３の構成材質としてペースト状の活性炭（結着剤を含む混合物）を塗布するか、板状に成形した活性炭（結着剤を含む混合物）を貼り合わせることにより製作される。
【００２２】
（ｂ）において、シート１０はロールから引き伸ばされ、所定の大きさ（サイズ）のシート１１に裁断される。（ｃ）において、所定の大きさのシート１１は、プレスにより型抜き加工され、所定形状（矩形平面の一辺に集電極のリード部２ａを備える）の電極シート１に成形される。（ｂ）および（ｃ）において、１２は金属箔の一側（両面）に集電極２のリード部２ａの形成領域となる露出部であり、（ａ）において、シート１０の製作時に設定される。
【００２３】
（ｄ）において、１３はセパレータ４の生地（ポリプロピレンなどの樹脂製または紙製の多孔質膜に作られる）であり、所定面積の矩形に裁断される。（ｅ）において、所定面積の矩形生地１３は、生地の縦を２等分する折れ線４ａで２つ折りのセパレータに形成される。（ｆ）において、２つ折りのセパレータ４は、その折れ線４ａと直交する折れ線４ｂをもって２つ折りに重なる両面（半面どうし）の両側に折返部４ｃが設けられる。これら折返部４ｃは、２つ折りのセパレータ４（所定面積の矩形生地）において、その折れ線４ａが形成する一辺を除く三辺（電極シート１の分極性電極３を覆う領域の周囲）に設定の余白を利用して形成される。
【００２４】
（ｇ）において、（ｃ）の電極シート１に（ｇ）のセパレータ４が組み付けられる。電極シート１は、開放される一辺からセパレータ４の内側へ差し入れられるのである。
【００２５】
このような工程により、正極体１ａおよび負極体１ｂは、シート１１から型抜き加工により所定形状の電極シート１に容易かつ能率的に作成される。２つ折りのセパレータ４に折返部４ｃが加わるため、２つ折りの折れ線４ａおよび折返部４ｃの折れ線４ｂを基準に電極シート１は縦横の２方向に位置決め可能となり、正極体１ａまたは負極体１ｂとこれらを挟み込むセパレータ４とのズレが適確に防止される。
【００２６】
図３は、所定面積の矩形生地を２つ折りのセパレータ４に加工する自動折り装置を表すものであり、所定面積の矩形生地１３（加工前の薄物）を積層状態に収容するパレット２１の載置台２２、所定面積の矩形生地１３を加工する折り機２３、加工後の矩形生地１３（セパレータ４）を積層状態に収容するパレット２５の載置台２４、が基板２６（ベース）に等間隔で一列に配置される。基板２６の両側に支柱２７が立てられ、これら支柱２７の間に横梁２８が水平状態に架設される。横梁２８に水平方向へ移動可能なスライダ２９が設けられ、スライダ２９の表面に２基のハンド装置３０，３１が平行に配置される。横梁２８に水平方向へ伸縮可能なエアシリンダ３２が備えられ、スライダ２９を横梁２８に沿うｘ軸方向へ移動させる。
【００２７】
ハンド装置３０，３１は、横梁２８に直交するｙ軸方向へ延びるスクリュロッド３２と、スクリュロッド３２を正方向または逆方向へ回転させる電動機３３と、スクリュロッド３２に外装される中空ロッド３４と、中空ロッド３４の下端に取り付けられる吸着パッド３５と、からなり、スクリュロッド３２に螺合するネジ部３６が中空ロッド３４に形成され、電動機３３がスクリュロッド３２を正回転または逆回転させると、ネジ部３６の前進または後退に伴って中空ロッド３４が吸着パッド３５を昇降させるのである。
【００２８】
スライダ２９は、ハンドリングの停止位置と搬送先の停止位置（ハンド装置３１が２点鎖線に表される）との間を往復する。ハンドリングの停止位置において、パレット２１に収容される積層物（加工前の矩形生地１３）の上面へ吸着パッド３５ａが降下すると、積層物の上面が吸着パッド３５ａに吸引され、吸着パッド３５ａの上昇により、パレット２１から矩形生地１３が持ち上げられる。また、折り機２３へ吸着パッド３５ｂが降下すると、加工後の矩形生地１３は吸着パッド３５ｂに吸引され、吸着パッド３５ｂの上昇により、折り機２３から持ち上げられる。搬送先の停止位置においては、吸着パッド３５ａが折り機２３へ降下して搬送物（加工前の矩形生地１３）を所定のセット状態に搬入すると、吸着パッド３５ａの吸引が停止され、吸着パッド３５ａの上昇により、折り機２３に搬入（セット）の矩形生地１３が吸着パッド３５ａから解放される。また、吸着パッド３５ｂがパレット２５へ降下して搬送物（加工後の矩形生地１３）をパレット２５の内部に搬入すると、吸着パッド３５ｂの吸引が停止され、吸着パッド３５ｂの上昇により、パレット２５に搬入の矩形生地１３（セパレータ４）が吸着パッド３５ｂから解放されるのである。
【００２９】
図４〜図６は、折り機２３を表すものであり、基板４０に複数のロッド４１が立てられ、これらロッド４１により固定プレート４２が水平状態に支持される。基板４０の両側に支持板４３が配置され、片方の支持板４３ａに支持軸４４がベアリング４５を介して回転自在に支持される。もう片方の側板４３ｂにロータリアクチュエータ４６が取り付けられ、その回転軸４７は支持軸４５と同軸上に配置される。支持軸４５および回転軸４７に鍔板４８（アームを形成する）が固着され、鍔板４８間に回転プレート５０が配置される。回転プレート５０は、ロータリアクチュエータ４６の正方向または逆方向への回転により、固定プレート４２に被さる折曲位置と展開位置との間を旋回する。
【００３０】
固定プレート４２に対する展開位置において、回転プレート５０は、鍔板４８のアームにより、展開（回動）角度が大きく設定され、固定プレート４２の下方へ傾斜するようになる（図９，図１０、参照）。固定プレート４２に連なる設置面５１ａ（矩形生地１３の着座面）を形成するため、回転プレート５０にブロック５１が突設される。
【００３１】
回転プレート５０において、５２はブロック５１の設置面５１ａに矩形生地１３の一端側を吸着する複数の吸込孔（負圧通路の開口部）、５３は矩形生地１３の一端に対する位置決めピン、固定プレート４２において、５５は矩形生地１３の片側を吸着する吸込孔（負圧通路の開口部）、５６は矩形生地１３の他端に対する位置決めピン、５７は回転プレート５０側の位置決めピン５３が出入可能な切欠部、である。
【００３２】
回転プレート５０は、展開位置から折曲位置へ旋回すると、鍔板４８（アーム）が固定プレート４２の上方へ立ってくるので、鍔板４８側を開く具合に傾斜しながら固定プレート４２へ被さるのである（図１２、参照）。これにより、矩形生地１３は、後述のように中央部を湾曲させつつ両端部が重ね合わされ、位置決めピン５３が固定プレート４２の切欠部５７に没入すると、ブロック５１の設置面５１ａにより、固定プレート４２との間に挟み付けられる。この行程において、矩形生地１３の中央部が不規則に折れ曲がるのを防止するため、回転プレート５０の旋回（折曲動作）に伴って湾曲する矩形生地１３の内側へエアを吹き付けるノズル６０が固定プレート４２に配置される。
【００３３】
回転プレート５０においては、位置決めピン５３側に設定のヒンジ６１を介して開閉可能な折込板６２が設けられ、その開閉（折込動作）を遂行するエアシリンダ６３が備えられる。折込板６２は、エアシリンダ６３の伸張により、ブロック５１の設置面５１ａと同一平面上の折込位置へ開かれ、エアシリンダ６３の収縮により、回転プレート５０へ平行状態に接近する退避位置へ閉じられる。
【００３４】
折込板６２の両側は、鋭角のエッジ６５に形成され、エッジ６５へ乗り上げ可能な折返板６４が配置される。折返板６４は、固定プレート４２の裏縁にヒンジ６６を介して上下方向へ回動自在に支持される（図７，図８、参照）。折返板６４を回動させるのがエアシリンダ６７であり、ヘッド側が底板のクレビス６８にピン結合され、ロッド側がクレビス６９を介して折返板６２側にピン結合される。折返板６２は、エアシリンダ６７の伸張により、エッジ６５へ掛かるように押し上げられる一方、エアシリンダ６７の収縮により、固定プレート４２の側方へ開くように引き下げられるのである。
【００３５】
折り機２３は、回転プレート５０が固定プレート４２よりも下方へ傾斜する展開状態（ブロック５１の設置面５１ａは水平状態となる）において、吸着パッド３５ａが矩形生地１３を所定のセット状態に搬入するのを待機するのである。矩形生地１３は、固定プレート４２および回転プレート５０に載せられると、位置決めピン５３，５６の間で固定プレート５２と回転プレート５０の設置面５１ａに跨って水平状態にセットされる。固定プレート４２の吸込孔５５に矩形生地１３の片側が吸引され、設置面５１ａの吸込孔５２に矩形生地１３の一端側が吸引される。回転プレート５０は、鍔板４８（アーム）により、展開角度が大きく設定され、固定プレート４２の下方へ傾斜するようになり、吸着パッド３５ａが降下する搬送物（矩形生地１３）に干渉することなく、矩形生地１３を所定のセット状態へ容易かつ正確に搬入できるのである。
【００３６】
この状態において、ロータリアクチュエータ４６が正方向へ回転すると、回転プレート５０が固定プレート４２に被さる折曲位置へ旋回する（図１２、参照）。矩形生地１３は、回転プレート５０の旋回に伴って中央部を湾曲させつつ、位置決めピン５３，５６に規制される両端が重ね合わされ、ブロック５１の設置面５１ａにより固定プレート４２との間に挟み付けられる。回転プレート５０が折曲位置に達すると、エアシリンダ６３の伸張により、折込位置へ開く折込板６２により、矩形生地１３は２つ折りに重ねられ、中央に折れ線４ａが形成される。
【００３７】
回転プレート５０が折曲位置へ旋回する行程においては、ノズル６０から矩形生地１３の湾曲する内側へエアが吹き付けられ、矩形生地１３の中央部が不規則に曲がり込むのを抑えられる。矩形生地１３は、続く行程において、ブロック５１の設置面５１ａにより固定プレート４２との間に両端部が挟み付けられ、ズレの発生しにくい状態において、折込板６２が折込位置へ開くので、中折れ状態を生じることなく、折れ線４ａを正確に形成できるのである。
【００３８】
固定プレート４２と折込板６２との重なり合う平面からはみ出る矩形生地１３の両側に折返部４ｃを形成するため、エアシリンダ６７の伸張により、折返板６４が押し上げられ、折込板６２の両側へ乗り上げて矩形生地１３の両側をエッジ６５に押し付ける。これにより、２つ折の矩形生地１３の両側が折り返され、エッジ６５に沿う折れ線４ｂが形成される。
【００３９】
その後、エアシリンダ６７の収縮により、折返板６２が固定プレート４２の側方へ引き下げられ、エアシリンダ６３の収縮により、折込板６２が退避位置へ閉じられる。そして、吸込孔５２の吸引が停止され、ロータリアクチュエータ４６の逆回転により、回転プレート５０が展開位置へ戻される。これにより、加工後の矩形生地（セパレータ４）が固定プレート４２に残され、吸着バッド３５ｂが降下すると、吸込孔５５の吸引が停止される。
【００４０】
固定プレート４２は、吸着パッド３５ｂが吸い付くのを防止するため、図９，図１０のように中央が大きく刳り抜かれ、これに継がる数条の溝部７０が形成される。これら刳り抜き部７１および溝部７０により、吸着パッド３５ｂの吸引力が逃がされ、吸着パッド３５ｂが吸い付きづらく設定される。
【００４１】
図８において、６９は矩形生地１３の折れ線４ａが正常かどうか（中折れ状態が発生かどうか）を監視する手段であり、固定プレート４２の下方から検知部を斜め上向きに配置される。監視手段６９は、赤外線センサなどが用いられ、中折れの発生により、矩形生地１３の長さが詰まり、監視範囲がら外れると、不良品の発生を報せる信号を出力する。
【００４２】
監視手段６９の代わりに負圧センサを吸込孔５５への負圧通路に設けることも考えられる。中折れの発生により、矩形生地１３の重なりが増えるため、その部分を吸引する負圧が高まるので、それを負圧センサで検出することになる。なお、この発明に係る自動折り装置は、電気二重層キャパシタのセパレータを成形する加工に限定されるものでなく、紙など薄物の折り加工に広く適用しえるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気二重層キャパシタの構成に係る説明図である。
【図２】同じく製造過程に係る説明図である。
【図３】自動折り装置に係る構成図である。
【図４】折り機（折曲状態）の正面図である。
【図５】同じく平面図である。
【図６】同じく右側面（一部切欠）図である。
【図７】図５のＡ−Ａにおける断面図である。
【図８】図５のＢ−Ｂにおける部分断面図である。
【図９】折り機（展開状態）の平面図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃにおける断面図である。
【図１１】折込動作の説明図である。
【符号の説明】
１電極シート
４セパレータ
１３矩形生地
２０自動折り装置
２３折り機
３０，３１ハンド装置
４２固定プレート
４６ロータリアクチュエータ
４８鍔板（アーム）
５０回転プレート
５１ブロック
５１ａ設置面
５２，５５吸込孔
５３，５６位置決めピン
６１，６６ヒンジ
６２折込板
６３折込用のエアシリンダ
６４折返板
６７折返用のエアシリンダ
６９監視手段

Claims

固定プレートに対する展開位置と固定プレートに被さる折曲位置との間を旋回可能に支持される回転プレートと、
固定プレートに対する展開位置で固定プレートに連なる設置面を回転プレートに突設するブロックと、
固定プレートに紙など膜状の生地を吸着する手段と、
ブロックが形成する設置面に紙など膜状の生地をを吸着する手段と、
固定プレートに対する展開位置から固定プレートに被さる折曲位置へ回転プレートが旋回するに伴ってその旋回中心を固定プレートの下方から上方へ変位させながら、展開位置で固定プレートとブロックの設置面との間に跨って位置決め状態にセットされる前記生地の中央部を湾曲させつつその両端部をブロックの設置面により固定プレートとの間に重ね合わせて挟み付ける折曲機構と、
折曲機構が折曲位置に達すると中央部が湾曲する紙など膜状の生地に対して回転プレートの旋回中心と反対側のヒンジを介してブロックの両側をこれに沿う方向へ旋回可能な折込板が退避位置から折込位置へ旋回するに伴って前記生地の両側を固定プレートに押し付けて紙など膜状の生地に折れ線を形成すると共に、折込板が折込位置に達すると固定プレートの側方からそれぞれ折込板の断面が鋭角なエッジへ乗り上げる折返板により折込板と固定プレートとの重なり合う平面からはみ出る紙など膜状の生地の両側をエッジに沿う折返部に形成する折込機構と、
を備えること特徴とする自動折り装置。
折曲機構の動作に伴って湾曲する紙など膜状の生地の内側へエアを吹き付ける手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動折り装置。
折込板の折込位置への旋回により紙など膜状の生地に形成される折れ線が正常かどうかを監視する手段と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動折り装置。
折り加工前の紙など膜状の生地を１枚ずつ展開位置の回転プレートと固定プレートの間に跨る所定のセット状態に搬入する手段と、折り加工後の紙など膜状の生地を固定プレートから搬出する手段と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の自動折り装置