JP4447800B2 - 巻取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻取装置にかかり、特に、電気二重層コンデンサや各種二次電池の製造に際し用いられる巻取装置を含む技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば電気二重層コンデンサの製造に際し、巻取装置が用いられる。該巻取装置においては、セパレータと称される帯状の絶縁材の一端が引出装置（チャック）によって把持されて長手方向に引き出される。また、引き出されたセパレータに対してスリットを有する巻芯が突出させられ、これにより、セパレータがスリットにて捕捉されることとなる。また、別途配設された一対の電極箔搬送装置によって、マイナス及びプラスの帯状の電極箔の各一端が前記巻芯の方へと搬送され、案内される。そして、巻芯が回転させられることで、セパレータ及び一対の電極箔が所定長さまで巻き取られる。このとき、一対の電極箔は、セパレータによって互いに絶縁状態で巻き取られることとなる。その後、電極箔が切断され、セパレータが切断され、さらにテープ等で外周が固定されることでコンデンサ素子が得られる。
【０００３】
近年、製品の形状上の要請から、巻芯として断面非円形状のもの（例えば、楕円形状、長円形状、菱形状等）が採用されるようになってきている。ところで、このような巻芯を使用する場合には、巻芯の径が部位によって相違するために、一定速度で巻芯を回転させたのでは、巻取速度（セパレータや電極箔が単位時間当たりに巻き取られる量）に斑が生じてしまう。そのため、セパレータや電極箔にたるみ等が生じたり、巻ズレが生じたりしてしまうといった不具合が起こるおそれがある。
【０００４】
これに対し、特開２０００−６８１７０号公報に開示された技術では、上述したセパレータ等の帯状体の搬送経路に設けられた回転体の回転を検知するべく、エンコーダを別途設けることとしている。そして、同公報においては、かかるエンコーダの信号に基づいて、フィードバック制御を行う点が記されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に開示された技術では次に記すような問題がある。すなわち、上記技術では、帯状体の引き取られる速度に基づいて、巻芯の駆動がフィードバック制御される構成となっているため、制御に遅延が生じてしまう。特に、巻芯の回転速度が高速になればなるほど、上記遅延に基づく悪影響が生じてしまい、巻ズレ等の不具合が依然として生じてしまうこととなる。
【０００６】
また、上記技術では、搬送経路の途中に回転体やエンコーダといった部材を別途設ける必要があり、装置全体が複雑化したり、コストの増大を招いてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記各事情に鑑みてなされたものであり、たるみや巻ズレ等による不具合をより確実に抑制することのできる巻取装置を提供することを主たる目的の一つとしている。
【０００８】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成し得る特徴的手段について以下に説明する。また、各手段につき、特徴的な作用及び効果を必要に応じて記載する。
【０００９】
手段１．断面非円形状をなし、帯状材を巻き取るための巻芯と、前記巻芯を回転させるための回転駆動手段と、前記巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記回転角度又は回転角度に関する情報に基づき、前記帯状材の巻き取られる速度が所定速度となるような前記回転駆動手段の駆動速度を演算し、前記回転駆動手段を前記駆動速度で駆動させるための制御手段とを備えたことを特徴とする巻取装置。
【００１０】
手段１によれば、回転駆動手段によって、断面非円形状をなす巻芯が回転させられ、該回転に伴って帯状材が巻き取られる。かかる巻取に際し、巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報が検出手段によって検出される。そして、検出された回転角度又は回転角度に関する情報に基づき、制御手段では、前記帯状材の巻き取られる速度が所定速度となるような回転駆動手段の駆動速度が演算され、その回転駆動手段が前記駆動速度で駆動させられる。従って、巻芯の回転角度に対応して回転駆動手段の駆動速度が適切に制御され、帯状材は、ほぼ所定速度で巻き取られることとなる。このため、巻取速度が所定速度から逸脱してしまうことによる帯状材のたるみや巻ズレといった不具合が抑制される。また、そのときどきの巻芯の回転角度に応じたフィードフォワード制御が行われることから、帯状体の引き取られる速度に基づいて巻芯の駆動がフィードバック制御されていた従来技術とは異なり、制御に遅延が生じない。さらに、帯状材の搬送経路の途中に帯状材の速度を検出するための部材を別途設ける必要がないため、装置全体が複雑化やコストの増大を抑制することができる。
【００１１】
手段２．断面非円形状をなし、帯状材を巻き取るための巻芯と、前記巻芯を回転させるための回転駆動手段と、前記巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記回転角度又は回転角度に関する情報に基づき、前記帯状材の巻き取られる速度をほぼ一定の速度とするべく前記回転駆動手段の駆動速度を演算し、前記回転駆動手段が前記駆動速度で駆動させるための制御手段とを備えたことを特徴とする巻取装置。
【００１２】
手段２によれば、回転駆動手段によって、断面非円形状をなす巻芯が回転させられ、該回転に伴って帯状材が巻き取られる。かかる巻取に際し、巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報が検出手段によって検出される。そして、検出された回転角度又は回転角度に関する情報に基づき、制御手段では、前記帯状材の巻き取られる速度がほぼ一定となるような回転駆動手段の駆動速度が演算され、その回転駆動手段が前記駆動速度で駆動させられる。従って、巻芯の回転角度に対応して回転駆動手段の駆動速度が適切に制御され、帯状材は、ほぼ一定速度で巻き取られることとなる。このため、巻取速度に斑が生じてしまうことが抑制され、帯状材にたるみ等が生じたり、巻ズレが生じたりしてしまうといった不具合が抑制される。また、そのときどきの巻芯の回転角度に応じたフィードフォワード制御が行われることから、帯状体の引き取られる速度に基づいて巻芯の駆動がフィードバック制御されていた従来技術とは異なり、制御に遅延が生じない。さらに、帯状材の速度を検出するための部材を別途設ける必要がないため、装置全体が複雑化やコストの増大を抑制することができる。
【００１３】
手段３．前記巻芯は、長さを異にする短径部分と長径部分とを有しており、前記制御手段は、前記帯状材が前記巻芯の短径部分方向において巻き取られているときの前記回転駆動手段の駆動速度が、前記帯状材が前記巻芯の長径部分方向において巻き取られているときの前記回転駆動手段の駆動速度よりも早くなるよう前記回転駆動手段を駆動制御するものであることを特徴とする手段１又は２に記載の巻取装置。
【００１４】
手段３によれば、巻芯は、長さを異にする短径部分と長径部分とを有しているため、仮に一定速度で巻芯が回転された場合には、帯状材の巻き取られる速度に差が生じてしまうこととなる。これに対し、本手段では、制御手段によって、帯状材が巻芯の短径部分方向において巻き取られているときの回転駆動手段の駆動速度が、長径部分方向において巻き取られているときの駆動速度よりも早くなるよう、回転駆動手段が駆動制御される。このため、帯状材の巻き取られるときの速度差がより確実に少なくさせられることとなり、手段１，２による作用効果がより確実に奏される。
【００１５】
手段４．前記回転駆動手段は、回転軸を備えたサーボモータであり、前記検出手段は、前記サーボモータに搭載されたインクリメンタルタイプのエンコーダと、前記巻芯の回転に際しての原点位置を検出可能な原点センサとを備えていることを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の巻取装置。
【００１６】
手段４によれば、サーボモータの回転軸が回転駆動されることに基づいて巻芯が回転させられる。また、サーボモータに搭載されたインクリメンタルタイプのエンコーダから、サーボモータの回転角度情報が得られることと、原点センサにより巻芯の回転に際しての原点位置が検出されることとに基づいて、巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報が正確に得られる。従って、帯状材の搬送経路の途中に、回転体やエンコーダといった部材を別途設ける必要がなく、手段１乃至３の作用効果がより確実に奏されることとなる。
【００１７】
手段５．前記検出手段は、さらに、前記エンコーダからのパルス及び原点センサからの原点位置検出信号に基づいて、前記巻芯の回転角度に対応するカウント数を出力可能なカウンタを備えていることを特徴とする手段４に記載の巻取装置。
【００１８】
手段５によれば、検出手段のカウンタによって、エンコーダからのパルス及び原点センサからの原点位置検出信号に基づいて、巻芯の回転角度に対応するカウント数が出力されるため、巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報が正確かつ容易に得られる。
【００１９】
手段６．前記回転駆動手段は、回転軸を備えたサーボモータであり、前記検出手段は、前記サーボモータに搭載されたアブソリュートタイプのエンコーダであることを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の巻取装置。
【００２０】
手段６によれば、サーボモータの回転軸が回転駆動されることに基づいて巻芯が回転させられる。また、サーボモータに搭載されたアブソリュートタイプのエンコーダによって、サーボモータの絶対回転角度情報が得られることに基づいて、巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報が正確に得られる。従って、帯状材の搬送経路の途中に、回転体やエンコーダといった部材を別途設ける必要がなく、手段１乃至３の作用効果がより確実に奏されることとなる。また、この場合、原点センサ等も不要となる。
【００２１】
手段７．前記サーボモータの回転軸が１回転する間に、前記巻芯の半回転が丁度整数回行われるように前記サーボモータ及び前記巻芯間の回転伝達比を設定したことを特徴とする手段６に記載の巻取装置。
【００２２】
手段７によれば、サーボモータの回転軸が１回転する間に、巻芯の半回転が丁度整数（０又は負の値は除かれる）回行われるようにサーボモータ及び巻芯間の回転伝達比が設定されている。このため、サーボモータの絶対回転角度情報に基づいて、巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報を把握するに際して、複雑な過程を経ずとも容易かつ正確に把握することが可能となる。
【００２３】
手段８．前記制御手段は、前記巻芯が１回転する間に前記エンコーダから出力されるパルス数を所定段階に分割し、該分割されたパルス数単位で、前記サーボモータの駆動速度を演算し、前記サーボモータを前記駆動速度で駆動させるべく速度指令を出力するものであることを特徴とする手段４乃至７のいずれかに記載の巻取装置。
【００２４】
手段８によれば、制御手段では、巻芯が１回転する間にエンコーダから出力されるパルス数が所定段階に分割され、該分割されたパルス数単位で、サーボモータの駆動速度が演算され、速度指令が出力される。そして、これによりサーボモータが前記駆動速度で駆動させられる。このため、制御の複雑化を招くことなく、上記作用効果が奏されることとなる。
【００２５】
手段９．長さを異にする短径部分と長径部分とを有するとともに対称形状をなし、帯状材を巻き取るための巻芯と、前記巻芯を回転させるためのサーボモータと、前記サーボモータに搭載され、少なくとも前記サーボモータの回転駆動に基づく信号を出力可能なエンコーダと、前記巻芯の回転角度が原点角度であることを検出可能な原点検出手段と、前記エンコーダからの信号及び前記原点検出手段からの原点角度検出に基づいて前記巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報を把握するとともに、該把握に基づいて、前記帯状材の巻き取られる速度をほぼ一定の速度とするべく前記サーボモータの目標となる駆動速度を演算し、前記サーボモータを前記目標となる駆動速度で駆動させるための制御手段とを備えたことを特徴とする巻取装置。
【００２６】
手段９によれば、巻芯がサーボモータによって回転させられ、これにより帯状材が巻き取られる。この巻芯は、長さを異にする短径部分と長径部分とを有するとともに対称形状をなしており、巻芯が一定速度で回転させられた場合には回転角度に応じて帯状材の巻き取られる量が相違することとなる。さて、サーボモータに搭載されたエンコーダにより、少なくともサーボモータの回転駆動に基づく信号が出力されるとともに、原点検出手段によって巻芯の回転角度が原点角度であることが検出される。そして、エンコーダからの信号及び原点検出手段からの原点角度検出に基づいて、制御手段では、巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報が把握されるとともに、該把握に基づいて、サーボモータの目標となる駆動速度が演算され、サーボモータが前記目標となる駆動速度で駆動させられる。これにより、帯状材の巻き取られる速度がほぼ一定の速度させられる。このため、巻取速度に斑が生じてしまうことが抑制され、帯状材にたるみ等が生じたり、巻ズレが生じたりしてしまうといった不具合が抑制される。また、そのときどきの巻芯の回転角度に応じたフィードフォワード制御が行われることから、帯状体の引き取られる速度に基づいて巻芯の駆動がフィードバック制御されていた従来技術とは異なり、制御に遅延が生じない。さらに、帯状材の速度を検出するための部材を別途設ける必要がないため、装置全体が複雑化やコストの増大を抑制することができる。
【００２７】
手段１０．前記原点検出手段は、前記エンコーダに具備されたもの又は前記巻芯の回転に際しての原点位置を検出可能な原点センサであることを特徴とする手段９に記載の巻取装置。
【００２８】
手段１０によれば、巻芯の回転に際しての原点位置が確実に検出される。特に、前記原点検出手段がエンコーダに具備されたものである場合には、別途原点センサを設ける必要がなく、装置全体が複雑化やコストの増大をより確実に抑制することができる。
【００２９】
手段１１．長さを異にする短径部分と長径部分とを有するとともに対称形状をなし、帯状材を巻き取るための巻芯と、前記巻芯を回転させるための回転駆動手段と、前記巻芯の回転角度が原点角度であることを検出可能な原点検出手段と、前記巻芯が前記原点角度から少なくとも半回転するまでの間を１周期として、前記帯状材の巻き取られる速度をほぼ一定の速度とするべく、前記巻芯の回転角度に対して前記回転駆動手段の目標となる駆動速度を予め設定しておき、その設定した駆動速度で前記回転駆動手段を駆動させるべく角度位置指令を出力可能な制御手段とを備えたことを特徴とする巻取装置。
【００３０】
手段１１によれば、長さを異にする短径部分と長径部分とを有するとともに対称形状をなす巻芯が回転駆動手段によって回転させられ、これにより帯状材が巻き取られる。また、原点検出手段では、巻芯の回転角度が原点角度であることが検出される。ここで、制御手段では、巻芯が前記原点角度から少なくとも半回転するまでの間を１周期として、前記帯状材の巻き取られる速度をほぼ一定の速度とするべく、前記巻芯の回転角度に対して前記回転駆動手段の目標となる駆動速度が予め設定されている。そして、制御手段によって前記設定に基づく角度位置指令が出力され、前記設定された駆動速度で回転駆動手段が駆動させられる。このため、巻取速度に斑が生じてしまうことが抑制され、帯状材にたるみ等が生じたり、巻ズレが生じたりしてしまうといった不具合が抑制される。また、そのときどきの巻芯の回転角度に対応するフィードフォワード制御が行われることから、帯状体の引き取られる速度に基づいて巻芯の駆動がフィードバック制御されていた従来技術とは異なり、制御に遅延が生じない。さらに、帯状材の速度を検出するための部材のみならず、回転駆動手段（又は巻芯）の回転角度を把握するための手段を別途設ける必要もないため、装置全体の複雑化やコストの増大をより確実に抑制することができる。
【００３１】
手段１２．前記角度位置指令は、ピッチが前記回転駆動手段の回転駆動の駆動速度に比例するパルス信号に基づくものであることを特徴とする手段１１に記載の巻取装置。
【００３２】
手段１２によれば、制御手段による角度位置指令は、ピッチが回転駆動手段の回転駆動の駆動速度に比例するパルス信号であるため、回転駆動手段を容易に制御することができる。
【００３３】
手段１３．前記帯状材は、プラス電極箔、マイナス電極箔及び前記両電極箔を絶縁状態に維持するためのセパレータよりなることを特徴とする手段１乃至１２のいずれかに記載の巻取装置。
【００３４】
手段１３によれば、プラス電極箔、マイナス電極箔及び前記両電極箔を絶縁状態に維持するためのセパレータが巻き取られるに際し、上述した各作用効果が奏される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３６】
図２に示すように、電解二重層コンデンサを製造するための巻取装置１は、回転駆動手段を構成するサーボモータ２の回転に基づいて回転可能に軸支された巻芯３を備えている。サーボモータ２には、エンコーダ４が直接的に搭載されている。巻芯３は、軸部５と、軸部５の先端に設けられた本体部６とを備えている。本体部６は例えば断面略楕円形状をなし、その中央にはスリット７が形成されている。また、巻芯３は、その軸線方向に出没可能となっており、非巻取時には没入状態、巻取時には突出状態をとるようになっている。
【００３７】
図１に示すように、上記巻芯３には、図の上方から帯状体を構成する帯状のセパレータ１１，１２が供給されるようになっている。すなわち、セパレータ１１，１２は、絶縁紙よりなり、セパレータ原反繰出部１３，１４においてロール状に巻回されている。ロール状に巻回されたセパレータ１１，１２の搬送経路の途中には、所定の張力を付与するためのテンションローラ等が設けられている。
【００３８】
また、同図において、巻取装置１は、帯状材を構成するマイナス電極箔１５及びプラス電極箔１６をそれぞれ前記巻芯３（巻取部）の方に案内するための機構が設けられている。すなわち、同図左部には、マイナス電極箔原反繰出部１７において、帯状のマイナス電極箔１５がロール状に巻回されている。同図右部には、プラス電極箔原反繰出部１８において、帯状のプラス電極箔１６がロール状に巻回されている。両電極箔１５，１６は、共にアルミニウム箔によって構成されている。
【００３９】
前記マイナス電極箔１５の搬送経路の途中には、該マイナス電極箔１５を挟持してその先端を前記巻芯３の方へ案内するためのマイナス電極箔案内手段１９が設けられている。同様に、プラス電極箔１６の搬送経路の途中には、該プラス電極箔１６を挟持してその先端を前記巻芯３の方へ案内するためのプラス電極箔案内手段２０が設けられている。これら両案内手段１９，２０には、各電極箔１５，１６を切断するための図示しないカッタ等も設けられている。
【００４０】
また、巻取装置１には、前記巻芯３の近傍（図１の巻取部近傍）において、前記セパレータ１１，１２を巻芯３に対し押さえ付けるための一対の押さえローラ２１，２２や、セパレータ１１，１２を切断するためのセパレータカッタ２３や、セパレータ１１，１２の先端部分を把持して引っ張り込むためのセパレータチャック（図示略）等が設けられている。さらに、巻取装置１には、前記巻芯３の下方において、テープ２４を貼着するための貼着機構２５が設けられている。
【００４１】
図２に示すように、巻芯３の軸部５及びサーボモータ２の回転軸２ａには、タイミングベルト２６が縣装されており、これにより、サーボモータ２の回転軸２ａの回転駆動力が巻芯３に伝達されるようになっている。また、軸部５の基端部にはドグ２７が設けられ、その近傍には、フォトセンサよりなる原点センサ２８が設けられている。すなわち、巻芯３が回転して、ドグ２７が所定位置に到達したとき、その旨が原点センサ２８によって検出され、これにより原点位置信号が出力されるようになっている。
【００４２】
図４は、本実施の形態における前記巻芯３の回転（回転速度）を制御するための電気的構成を示すブロック図である。巻取装置１は、巻芯３の回転制御を司るための制御部３１を備えている。制御部３１はパルスカウンタ３２、演算装置３３及びメモリ３４を備えている。メモリ３４には、操作パネル等より入力された初期データ（例えば巻芯３の本体部６の長径及び短径等）や、前記原点センサ２８による検出があった場合には巻芯３の回転角度が所定の原点角度（例えば０度度）であるといった設定事項等の各種データが記憶されている。そして、演算装置３３での演算に際し、前記各種データが参酌されるようになっている。
【００４３】
また、前記サーボモータ２に搭載されたエンコーダ４は、いわゆるインクリメンタルタイプであって、巻芯３（軸部５）の相対回転位置を検出するべく、パルス信号を出力するようになっている。該パルス信号は、基本的にはサーボモータ２の回転速度を制御するためのサーボアンプ３５に入力されるのであるが、本実施の形態では、前記エンコーダ４より出力されたパルス信号は、別途制御部３１のパルスカウンタ３２へも出力されるようになっている。
【００４４】
そして、原点センサ２８からの原点位置信号と、エンコーダ４からのパルス信号とに基づいて、パルスカウンタ３２では、現在の巻芯３の回転角度に対応するパルス数が計数されるようになっており、その計数信号が演算装置３３へと入力されるようになっている。なお、パルスカウンタ３２では、巻芯３が１回転する間にエンコーダ４から出力されるパルス数（後述するパルス数Ｐ）と同数の数値が予め設定されており、計数されるカウント数が前記設定された数値に達した場合に、該カウント数が０にクリアされるようになっている。さらに、演算装置３３では、前記計数信号に基づいて、前記メモリ３４に記憶された各種データを参酌しつつ、指令速度を演算し、該指令速度に対応する指令信号をサーボアンプ３５へと出力するようになっている。そして、サーボアンプ３５は、前記指令信号に基づいてサーボモータ２の回転速度をフィードフォワード制御するとともに、エンコーダ４からのパルス信号に基づいて速度補正等を行うようになっている。
【００４５】
次に、上記のように構成されてなる巻取装置１を用いた巻取手法の概略について簡単に説明する。
【００４６】
まず、図３（ａ）に示すように、図示しないセパレータチャックにて、前記２枚のセパレータ１１，１２の先端部分を把持し、図の下方へと引っ張り込む。次に、それまで没入状態にあった巻芯３を突出させる。すると、この時点において、巻芯３のスリット７内にセパレータ１１，１２が入り込む格好となる。
【００４７】
続いて、図３（ｂ）に示すように、巻芯３を所定角度（図では９０度）だけ回動させるとともに、前記一対の押さえローラ２１，２２にてセパレータ１１，１２が位置ズレしないように押さえ付ける。またこのとき、前記セパレータチャックによる把持を解除する。
【００４８】
この状態から、図３（ｃ）に示すように、さらに巻芯３を所定角度（図ではさらに１８０度）だけ回動させる。この時点で、セパレータ１１，１２は巻芯３に巻き付かれ、位置ズレ等のおそれがなくなる。そして、この時点において、前記押さえローラ２１，２２による押さえを解除する。
【００４９】
続いて、前記マイナス電極箔案内手段１９及びプラス電極箔案内手段２０によって、図３（ｄ）に示すように、それぞれマイナス電極箔１５及びプラス電極箔１６を所定位置に案内する。より詳しくは、互いに絶縁状態が維持されるように、セパレータ１１，１２で挟み込まれるように両電極箔１５，１６を案内する。なお、このとき一方の電極箔１５又は１６をまず案内しておき、所定角度（例えば３６０度）だけ巻芯３を回転させた後で、他方の電極箔１６又は１５を案内することとしてもよい。
【００５０】
その後、巻芯３を高速で回転させることで、巻芯３に対し、セパレータ１１，１２及び電極箔１５，１６を巻き付けてゆく。そして、所定回転数だけ巻き取った後、仕上げ段階として、両電極箔１５，１６を前記案内手段１９，２０に設けられたカッタで切断し、その後セパレータカッター２３でセパレータ１１，１２を切断する。さらにその後、貼着機構２５によって、外周部分にテープ２４が貼付けられる。これにより、電解コンデンサ素子が得られることとなる。該電解コンデンサ素子は、巻芯３が没入することによって該巻芯３から取り外される。このように、上記一連の工程を経ることで、巻取作業が完了する。
【００５１】
さて、次には、このような巻取作業を行うに際し、前記巻芯３の高速回転中の速度制御に関して詳細に説明することとする。
【００５２】
本実施の形態におけるサーボモータ２は、前記高速回転に際し、一定の速度で回転させられる訳ではなく、後述するように、制御部３１によるフィードフォワード制御が実行された上で速度が制御される。
【００５３】
ここで、本実施の形態のような断面非円形状（例えば断面略楕円形状）の巻芯３が採用されている場合、該巻芯３の回転速度を一定にすると、セパレータ１１，１２、両電極箔１５，１６（以下、これらを便宜上帯状材と称する）が巻き取られる速度には、図５に記すように斑が生じることとなる。より詳しくは、同図において、例えば、巻芯３が長径がＷ、短径がＬの断面略楕円形状をなしているとして、その巻芯３の長径が縦方向を向いているときの回転角度を０度とし、かつ、そのときの帯状材の巻き取られる速度をＶとする。回転角度が０度から９０度に至るまでの間、帯状材の巻き取られる速度（長さ）は増大し、回転角度が９０度のときの帯状材の巻き取られる速度はおよそＶ＊（Ｗ／Ｌ）となる。また、回転角度が９０度から１８０度に至るまでの間、帯状材の巻き取られる速度（長さ）は減少し、回転角度が１８０度のときの帯状材の巻き取られる速度はおよそＶとなる。このように、断面略楕円形状の巻芯３を一定速度で回転させた場合には、帯状材の巻き取られる速度は略正弦波状に変化することとなる。
【００５４】
上記の事象を踏まえて、本実施の形態では、図６に示すように、サーボモータ２の回転速度に関しフィードフォワード制御を実行するようにしている。すなわち、前記回転角度が０度に相当する時点から１回転して回転角度が３６０度に相当する時点までの間にエンコーダ４から出力されるパルスの数をＰとする。このパルス数Ｐを所定数で分割し（図では１６分割）、各分割パルス数毎にサーボモータ２の指令速度を設定することとしている。つまり、回転角度が０度に相当する時点に相当する時点でのパルス数カウント値を０として、パルス数カウント値が０のときの指令速度を例えばＳ＊Ｗ／Ｌに設定したとする。次に、パルス数カウント値が０を超えてＰ／１６となるまでの間、Ｐ／１６を超えてＰ／８となるまでの間、Ｐ／８を超えて３Ｐ／１６となるまでの間といった具合に段階的に指令速度を遅くしていき、３Ｐ／１６を超えてＰ／４となるまでの間の速度指令をＳ（速度指令の中では最小の値）に設定する。
【００５５】
そして、パルス数カウント値がＰ／４を超えて５Ｐ／１６となるまでの間、５Ｐ／１６を超えて３Ｐ／８となるまでの間、３Ｐ／８を超えて７Ｐ／１６となるまでの間といった具合に段階的に指令速度を早くしていき、７Ｐ／１６を超えてＰ／２となるまでの間の速度指令をＳ＊Ｗ／Ｌ（速度指令の中では最大の値）に設定する。このような速度指令の変更をＰ／１６ずつのピッチで行ってゆく。つまり、上記図３の波形とは逆の波形（図では矩形波であるが、滑らかな波形でもよい）を描くよう、回転角度（位置）に応じてサーボモータ２の指令速度を変更してゆくのである。
【００５６】
このように、本実施の形態によれば、巻芯３の角度を検出し、その角度に応じて速度指令が変更されるようなフィードフォワード制御を行うこととしている。このため、別途搬送経路途中にローラを設けるとともに、該ローラに検出手段を設け、検出された巻取速度に基づいて巻芯の駆動がフィードバック制御されていた従来技術とは異なり、制御に遅延が生じてしまうことがない。すなわち、本実施の形態では、巻芯３の形状に起因する巻取速度の斑を予め把握しておき、その把握結果に基づいて回転角度（位置）に応じて回転速度をそのときどきに応じて変更することとしている。従って、帯状材が巻き取られる速度に斑が生じにくく、結果として、帯状材にたるみ等が生じたり、巻ズレが生じたりしてしまうといった不具合を起こりにくくすることができる。特に、巻芯３の回転速度が高速になったとしても、従来技術による遅延等が起こらない。
【００５７】
また、搬送経路の途中に回転体やエンコーダといった部材を別途設ける必要があった従来技術とは異なり、エンコーダ４の搭載されたサーボモータ２を用いるといった比較的簡易な構成でもって上記作用効果が奏される。その結果、装置全体の複雑化、コストの増大といった不具合をも抑制することができる。
【００５８】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。但し、上述した第１の実施の形態と重複する点についてはその説明を省略することとし、以下には相違点を中心として説明することとする。
【００５９】
上記第１の実施の形態では、巻芯３の回転角度を把握するために、インクリメンタルタイプのエンコーダ４を採用することとし、また、軸部５にドグ２７を設けるとともに、その近傍に原点センサ２８を設けることとしていた。これに対し、本実施の形態では、図７に示すように、ドグ２７及び原点センサ２８を省略することとしている。また、これとともに、前記エンコーダ４に代えて、アブソリュートタイプのエンコーダ４０をサーボモータ２に搭載することとしている。
【００６０】
図８は、本実施の形態における前記巻芯３の回転（回転速度）を制御するための電気的構成を示すブロック図である。本実施の形態における制御部４１は、演算装置４２及びメモリ４３を備えており、第１の実施の形態で用いられているパルスカウンタが省略されている。メモリ４３には、第１の実施の形態と同様の各種データが記憶されている。
【００６１】
さて、サーボモータ２に搭載されたアブソリュートタイプのエンコーダ４０は、巻芯３（軸部５）の絶対回転位置を検出するべく、現在位置信号を出力するようになっている。該現在位置信号は、基本的にはサーボモータ２の回転軸２ａの回転角度を示す信号である。従って、サーボモータ２の回転軸２ａの回転角度と、巻芯３の軸部５の回転角度との対応関係が予め把握できていれば、前記現在位置信号に基づいて巻芯３の回転角度（位置）が把握できることとなる。例えば、回転軸２ａと軸部５の回転伝達比は１：１であれば、現在位置信号はそのまま巻芯３の回転角度信号となる。上記比率は特に限定されるものではないが、サーボモータ２の回転軸２ａが１回転する間に、巻芯３の半回転が丁度整数回分となるように前記伝達比を設定するのが望ましい。
【００６２】
そして、演算装置４２では、エンコーダ４０より入力される現在位置信号に基づき、回転伝達比を参酌しつつ、巻芯３の回転角度を把握するとともに、指令速度を上記第１の実施の形態と同様の要領で算出する。さらに演算装置４２は、上記実施の形態と同様のフィードフォワード制御を実行すべく、サーボアンプ３５に対し、速度指令信号を出力する。
【００６３】
このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の作用効果に加えて、アブソリュートタイプのエンコーダ４０を用いることで、ドグ２７及び原点センサ２８を省略できるというメリットがある。
【００６４】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。上記第１及び第２の実施の形態では、巻芯３の現在の回転角度（現在位置）を把握（検出）した上で、サーボモータ２の回転速度を制御する点に特徴を有している。これに対し、本実施の形態では、現在の回転角度（現在の位置）を逐一把握するようなことを行わないという点に特徴を有している。なお、本実施の形態において用いられるエンコーダは、インクリメンタルタイプでも、アブソリュートタイプでもよいが、以下にはインクリメンタルタイプのエンコーダ４を用いた場合を中心として説明する。
【００６５】
図９に示すように、巻芯３の回転制御を司るための制御部５１は第１の実施の形態と同様にパルスカウンタ５２、演算装置５３及びメモリ５４を備えている。メモリ５４には、上記各実施の形態と同様、各種データが記憶されている以外にも、上記第１の実施の形態で説明した図６に示すようなチャート（巻芯３が１回転（半回転でもよい）する間のパルス数毎のサーボモータ２の目標となる駆動速度）が記憶されている。
【００６６】
また、サーボモータ２に搭載されたインクリメンタルタイプのエンコーダ４は、パルスをサーボアンプ３５にのみ出力するようになっている。
【００６７】
そして、原点センサ２８からの原点位置信号と、演算装置５３が出力したパルス信号とに基づいて、パルスカウンタ５２では、現在の巻芯３の回転角度に対応するパルス数が計数されるようになっており、その計数信号が演算装置５３へと入力されるようになっている。なお、パルスカウンタ５２では、第１の実施の形態と同様、巻芯３が１回転する間にエンコーダ４から出力されるパルス数と同数の数値が予め設定されており、計数されるカウント数が前記設定された数値に達した場合に、該カウント数が０にクリアされるようになっている。
【００６８】
さて、演算装置５３では、前記計数信号に基づいて、原点位置が把握される。また、演算装置５３は、指令速度を演算していた上記実施の形態とは異なり、前記原点位置に基づいて位置指令を行うべく、サーボアンプ３５に対しパルスを出力する。より詳しく説明すると、ここにいうパルスは、速度及び相対移動量に関する情報を具備しており、所定時間内に多くのパルスが出力された場合にはサーボアンプ３５によってサーボモータ２が高速で回転させられることとなる。このため、原点位置を検出した演算装置５３は、メモリ５４に記憶されている前記チャートに従って、角度位置指令たるパルス（位置指令）を出力してやることで、フィードフォワード制御を実行するのである。このように構成したとしても、制御に遅延が生じてしまうことがなく、帯状材が巻き取られる速度に斑を生じにくくすることができ、結果として、帯状材にたるみ等が生じたり、巻ズレが生じたりしてしまうといった不具合を起こりにくくすることができる。また、装置全体の複雑化、コストの増大といった不具合をも抑制することができる。
【００６９】
なお、上記制御を行うに際しては、巻芯３が１回転する毎に原点位置を検出することとしてもよいし、一旦検出した後は、巻取が終了するまでひたすらパルス（位置指令）を出力し続けることとしてもよい。
【００７０】
また、前記インクリメンタルタイプのエンコーダ４に代えて、アブソリュートタイプのエンコーダ４０を用いることとしてもよい。この場合には、原点センサ２８、パルスカウンタ５２等を省略することもできる。
【００７１】
さらに、本実施の形態において、サーボアンプ３５及びサーボモータ２に代えて、パルスモータを用いることとしてもよい。
【００７２】
尚、上述した実施の形態の記載内容に限定されることなく、例えば次のように実施してもよい。
【００７３】
（ａ）上記実施の形態では、断面略楕円形状をなす巻芯３を採用することとしたが、採用される巻芯は、一定速度で回転させられたときに帯状材の巻き取られる速度に差異が生じうる断面非円形状をなしていればよい。従って、例えば断面略長方形状、断面略正方形状（正多角形状）、断面略菱形状、断面略長円形状等をなしていてもよい。また、相対する２枚の板状体によって巻芯を構成してもよい。
【００７４】
（ｂ）電気二重層コンデンサ以外にも、リチウムイオン電池等の電池類、或いは、アルミ電解コンデンサ等の他のコンデンサ類を製造する際に用いられる巻取装置に具体化することも可能である。
【００７５】
（ｃ）帯状材の種類や枚数は、上記実施の形態のものに限定されるものではなく、例えばセパレータの枚数を１枚としてもよい。
【００７６】
（ｄ）タイミングベルト２６等を介することなくサーボモータ２の回転軸２ａに対し巻芯３を直接連結してもよい。
【００７７】
（ｅ）上記実施の形態では、断面略楕円形状の巻芯３を採用している都合上、略正弦波状のチャートに従ってサーボモータ２の回転速度を制御するようにしているが、チャートの形状は巻芯の形状によって臨機応変に設定すればよく、必ずしも正弦波状に限定されるものではない。
【００７８】
（ｆ）上記実施の形態では１回転分のパルス数を１６分割することとしているが、分割数は何ら制限されるものではない。すなわち、より細やかな制御を行おうとすれば、さらに分割数を増やしてやって、滑らかな曲線に近づけることが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る巻取装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】巻取装置の主要部分を示す部分斜視図である。
【図３】巻芯への巻取工程を説明するための模式図である。
【図４】巻取装置の主要部分の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】巻芯の回転速度を一定とした場合の回転角度に対する帯状材の巻き取られる速度の関係を示すグラフである。
【図６】パルス数カウント値に対するサーボモータへの指令速度の関係を示すチャートである。
【図７】第２の実施の形態における巻取装置の主要部分を示す部分斜視図である。
【図８】巻取装置の主要部分の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施の形態における巻取装置の主要部分の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…巻取装置、２…回転駆動手段を構成するサーボモータ、２ａ…回転軸、３…巻芯、４、４０…検出手段を構成するエンコーダ、１１，１２…帯状体を構成するセパレータ、１５…帯状体を構成するマイナス電極箔、１６…帯状体を構成するプラス電極箔、２７…ドグ、２８…原点検出センサ、３１，４１，５１…制御手段を構成する制御部、３２…カウンタを構成するパルスカウンタ、３３，４２，５３…演算装置、３４，４３，５４…メモリ、３５…サーボアンプ。

Claims (12)

1. プラス電極箔、マイナス電極箔及び前記両電極箔を絶縁状態に維持するためのセパレータよりなる帯状材を巻き取るための巻芯と、
   前記巻芯を回転させるための回転駆動手段とを備えた巻取装置であって、
   前記巻芯は断面非円形状をなし、
   前記巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記回転角度又は回転角度に関する情報に基づき、前記帯状材の巻き取られる速度が所定速度となるような前記回転駆動手段の駆動速度を演算し、前記回転駆動手段を前記駆動速度で駆動させるようフィードフォワード制御を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とする巻取装置。
2. プラス電極箔、マイナス電極箔及び前記両電極箔を絶縁状態に維持するためのセパレータよりなる帯状材を巻き取るための巻芯と、
   前記巻芯を回転させるための回転駆動手段とを備えた巻取装置であって、
   前記巻芯は断面非円形状をなし、
   前記巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記回転角度又は回転角度に関する情報に基づき、前記帯状材の巻き取られる速度をほぼ一定の速度とするべく前記回転駆動手段の駆動速度を演算し、前記回転駆動手段を前記駆動速度で駆動させるようフィードフォワード制御を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とする巻取装置。
3. 前記巻芯は、長さを異にする短径部分と長径部分とを有しており、前記制御手段は、前記帯状材が前記巻芯の短径部分方向において巻き取られているときの前記回転駆動手段の駆動速度が、前記帯状材が前記巻芯の長径部分方向において巻き取られているときの前記回転駆動手段の駆動速度よりも早くなるよう前記回転駆動手段を駆動制御するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の巻取装置。
4. 前記回転駆動手段は、回転軸を備えたサーボモータであり、前記検出手段は、前記サーボモータに搭載されたインクリメンタルタイプのエンコーダと、前記巻芯の回転に際しての原点位置を検出可能な原点センサとを備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の巻取装置。
5. 前記検出手段は、さらに、前記エンコーダからのパルス及び原点センサからの原点位置検出信号に基づいて、前記巻芯の回転角度に対応するカウント数を出力可能なカウンタを備えていることを特徴とする請求項４に記載の巻取装置。
6. 前記回転駆動手段は、回転軸を備えたサーボモータであり、前記検出手段は、前記サーボモータに搭載されたアブソリュートタイプのエンコーダであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の巻取装置。
7. 前記サーボモータの回転軸が１回転する間に、前記巻芯の半回転が丁度整数回行われるように前記サーボモータ及び前記巻芯間の回転伝達比を設定したことを特徴とする請求項６に記載の巻取装置。
8. 前記制御手段は、前記巻芯が１回転する間に前記エンコーダから出力されるパルス数を所定段階に分割し、該分割されたパルス数単位で、前記サーボモータの駆動速度を演算し、前記サーボモータを前記駆動速度で駆動させるべく速度指令を出力するものであることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の巻取装置。
9. プラス電極箔、マイナス電極箔及び前記両電極箔を絶縁状態に維持するためのセパレータよりなる帯状材を巻き取るための巻芯と、
   前記巻芯を回転させるためのサーボモータとを備えた巻取装置であって、
   前記巻芯は長さを異にする短径部分と長径部分とを有するとともに対称形状をなし、
   前記サーボモータに搭載され、少なくとも前記サーボモータの回転駆動に基づく信号を出力可能なエンコーダと、
   前記巻芯の回転角度が原点角度であることを検出可能な原点検出手段と、
   前記エンコーダからの信号及び前記原点検出手段からの原点角度検出に基づいて前記巻芯の回転角度又は回転角度に関する情報を把握するとともに、該把握に基づいて、前記帯状材の巻き取られる速度をほぼ一定の速度とするべく前記サーボモータの目標となる駆動速度を演算し、前記サーボモータを前記目標となる駆動速度で駆動させるようフィードフォワード制御を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とする巻取装置。
10. 前記原点検出手段は、前記エンコーダに具備されたもの又は前記巻芯の回転に際しての原点位置を検出可能な原点センサであることを特徴とする請求項９に記載の巻取装置。
11. プラス電極箔、マイナス電極箔及び前記両電極箔を絶縁状態に維持するためのセパレータよりなる帯状材を巻き取るための巻芯と、
    前記巻芯を回転させるための回転駆動手段とを備えた巻取装置であって、
    前記巻芯は長さを異にする短径部分と長径部分とを有するとともに対称形状をなし、
    前記巻芯の回転角度が原点角度であることを検出可能な原点検出手段と、
    前記巻芯が前記原点角度から少なくとも半回転するまでの間を１周期として、前記帯状材の巻き取られる速度をほぼ一定の速度とするべく、前記巻芯の回転角度に対して前記回転駆動手段の目標となる駆動速度を予め設定しておき、その設定した駆動速度で前記回転駆動手段を駆動させるべく角度位置指令を出力可能な制御手段と
    を備えたことを特徴とする巻取装置。
12. 前記角度位置指令は、ピッチが前記回転駆動手段の回転駆動の駆動速度に比例するパルス信号に基づくものであることを特徴とする請求項１１に記載の巻取装置。

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