JP4640350B2 - 帯状体の巻回装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯状体、例えば電池を構成する正極板、負極板およびセパレータを一体的に巻き取るための帯状体の巻回装置に関する。

例えば、電池の組立工程において、帯状の正極板および負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群を形成し、この極板群が電池缶内に収納された後、前記電池缶内に電解液を注液する作業が行われている。

この場合、正極板、負極板およびセパレータを一体的に巻き取るために、従来から種々の装置が用いられている。例えば、特許文献１に開示されているように、相互に前進し合体した際に断面円形となる如き巻芯軸であって、そのそれぞれは円筒を長手方向に斜めに切断した切断面を有する巻芯軸であり、該巻芯軸を巻芯軸ホルダに取り付け、該巻芯軸ホルダを前進後退する装置および回転装置が操作されることにより被巻回物を巻き取りあるいは抜き取るようにした巻芯軸装置が知られている。

ところが、上記の特許文献１では、各巻芯軸をそれぞれ軸方向に進退させるために、それぞれ駆動源（具体的には、シリンダ）を備えた一対の駆動機構が設けられている。このため、装置全体が大型化かつ複雑化するとともに、高速巻き取り作業が困難であるという問題があった。

そこで、例えば、特許文献２に開示されているように、直径方向にスリットが形成され回転可能に支持された巻軸と、巻軸の先端に嵌合し、巻軸と共に回転可能に支持された軸受と、軸受と共に回転可能であり、かつ軸受の中心から軸受の軸方向に沿って移動して前記巻軸のスリットに挿入され、巻軸の先端を軸受の内側面に押圧するピンとを備えるようにした巻回装置が提案されている。

特公昭５７−４４５６７号公報 特開平６−３２５９９０号公報

しかしながら、上記の特許文献２では、ピンによる巻軸の先端への押圧作用が解除されても、特に前記巻軸のスリット根元部分での直径の変化が殆どない。このため、巻軸に帯状体が巻回された後にピンが退動された状態でも、前記巻軸の先端側のみが縮径するだけであり、この巻回された帯状体を前記巻軸から円滑に取り外すことができないという問題が指摘されている。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、巻回された帯状体を円滑に取り外すことができ、しかも簡単な構成で高速化された巻き取り作業が遂行可能な帯状体の巻回装置を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明は、軸方向に分割されて互いに対をなす第１および第２巻回軸と、前記第１および第２巻回軸の一方の端部を一体的に支持する把持部材および前記把持部材を前記軸方向に進退させる駆動手段を備える支持機構と、前記第１および第２巻回軸の他方の端部に一体的に係合し、該第１および第２巻回軸を互いに前記軸方向に交差する径方向に変位させるとともに、帯状体を巻回した後に該第１および第２巻回軸を前記帯状体から引き抜く引き抜き手段を有する拡径機構と、前記第１および第２巻回軸に一体的に帯状体を巻回するために、前記拡径機構を介して前記第１および第２巻回軸が互いに離間された状態で、該第１および第２巻回軸を一体的に回転させる回転機構とを備えている。

また、拡径機構が、引抜手段を備えており、第１および第２巻回軸に帯状体が巻回された後、駆動源を介してテーパ部材が退動すると、前記第１および第２巻回軸が互いに近接する方向に移動するとともに、巻回された帯状体から引き抜かれる。これにより、巻回された帯状体を第１および第２巻回軸から一層円滑に取り出すことができる。

以上のように、本発明に係る帯状体の巻回装置では、第１および第２巻回軸が軸方向に分割されており、この第１および第２巻回軸に帯状体が巻回された後、拡径機構の作用下に前記第１および第２巻回軸全体が互いに近接する方向に確実に移動する。その際、引き抜き手段を介して第１および第２巻回軸が、巻回された帯状体から引き抜かれる。これにより、巻回された帯状体を第１および第２巻回軸から円滑に取り出すことができる。

図１は、本発明に関連する巻回装置１０の概略縦断面図であり、図２は、この巻回装置１０の一部拡大縦断面図である。

巻回装置１０は、軸方向（矢印Ａ方向）に分割されて互いに対をなす第１および第２巻回軸１２、１４と、この第１および第２巻回軸１２、１４の端部１２ａ、１４ａを一体的に支持する支持機構１６と、前記第１および第２巻回軸１２、１４の大径端部１２ｂ、１４ｂに一体的に係合して該第１および第２巻回軸１２、１４を互いに前記軸方向に交差する径方向（矢印Ｂ方向）に変位させる拡径機構１８と、前記第１および第２巻回軸１２、１４を一体的に回転させる回転機構２０とを備える。

第１および第２巻回軸１２、１４は、断面略半円形状を有しており、互いの平面部を対向させて配置されている。第１および第２巻回軸１２、１４の端部１２ａ、１４ａには、軸方向外方に指向して互いに離間する方向に傾斜する傾斜面２２ａ、２４ａが形成される。

第１および第２巻回軸１２、１４の大径端部１２ｂ、１４ｂには、軸方向外方に指向して互いに離間する方向に傾斜する傾斜面２２ｂ、２４ｂが形成されるとともに、この大径端部１２ｂ、１４ｂの周面部には、矢印Ａ方向に所定の長さＬを有する開口部２６、２８が設けられる。

支持機構１６は、壁部３０に固定される筒状のホルダ３２を備え、このホルダ３２の先端に固着された取付部材３４にベアリング３６を介して把持部材３８が回転自在に装着される。この把持部材３８の先端には、第１および第２巻回軸１２、１４の端部１２ａ、１４ａを挿入するテーパ付き孔部４０が形成され、この孔部４０内には、前記端部１２ａ、１４ａの傾斜面２２ａ、２４ａに係合するテーパピン（テーパ部材）４２が設けられる。

回転機構２０は、図示しない回転駆動源に連結されたタイミングベルト４４を備え、このタイミングベルト４４に係合するプーリ４６が回転筒体４８に固着される。回転筒体４８は、ベアリング５０を介して壁部５２に回転自在に支持されており、その先端に段付筒部５４が固定される。段付筒部５４の小径部分には、第１および第２巻回軸１２、１４を矢印Ｂ方向に所定距離だけ進退可能に挿入する孔部５６が形成されるとともに、Ｏリング５８が装着される。孔部５６の内側端部に、大径な孔部６０が連通しており、この孔部５６、６０の境界部分で第１および第２巻回軸１２、１４の大径端部１２ｂ、１４ｂが係止される。

拡径機構１８は、図示しないシリンダに連結されたロッド６２を備え、このロッド６２の先端に、カム６４およびカムフォロア６６を介して可動筒体６８が回転自在に係合する。可動筒体６８は、回転筒体４８内に挿入されており、その先端部に軸体７０が装着される。軸体７０および可動筒体６８には、直径方向（矢印Ｂ方向）に貫通して係止ピン７２が一体的に嵌着され、この係止ピン７２は、回転筒体４８の外周部に矢印Ａ方向にわたって所定の長さに設定された長円状溝部７４に嵌合する。

軸体７０の先端には、小径な突起部７６が膨出形成されており、この突起部７６の先端部にテーパピン（テーパ部材）７８が同軸上に形成される。突起部７６には、直径方向に貫通して引抜手段を構成する引き抜きピン８０が嵌着され、この引き抜きピン８０の両端部は、第１および第２巻回軸１２、１４の大径端部１２ｂ、１４ｂに形成された開口部２６、２８に挿入される。

このように構成される巻回装置１０の動作について、以下に説明する。

先ず、図１に示すように、拡径機構１８を構成する図示しないシリンダが駆動され、ロッド６２が矢印Ａ１方向に変位されると、カム６４およびカムフォロア６６を介して可動筒体６８が矢印Ａ１方向に移動する。このため、第１および第２巻回軸１２、１４の端部１２ａ、１４ａが支持機構１６を構成する把持部材３８の孔部４０内に挿入され、傾斜面２２ａ、２４ａにテーパピン４２が係合する一方、可動筒体６８に固着された軸体７０の突起部７６に設けられているテーパピン７８が、前記第１および第２巻回軸１２、１４の大径端部１２ｂ、１４ｂの傾斜面２２ｂ、２４ｂに係合する。

これにより、第１および第２巻回軸１２、１４は、矢印Ｂ方向に互いに離間して変位し、この第１および第２巻回軸１２、１４からなる巻軸全体の直径が大径となる（図３参照）。

次いで、帯状の正極板、負極板およびセパレータを互いに重ね合わせた帯状体９０が、巻回位置に配置された状態で、回転機構２０が駆動される。このため、タイミングベルト４４を介してプーリ４６が回転され、このプーリ４６を一端部に固着した回転筒体４８が、ベアリング５０を介して壁部５２に対し回転される。この回転筒体４８が回転すると、溝部７４とこの溝部７４に嵌合する係止ピン７２とを介して軸体７０および可動筒体６８が一体的に回転する。

さらに、図２および図３に示すように、軸体７０の突起部７６に軸着された引き抜きピン８０が、第１および第２巻回軸１２、１４の開口部２６、２８に挿入されている。従って、前記第１および第２巻回軸１２、１４は、互いに離間した状態で軸体７０と一体的に回転し、帯状体９０の巻回作業が開始される。その際、第１および第２巻回軸１２、１４の端部１２ａ、１４ａは、把持部材３８を介してホルダ３２に対し回転自在に支持されており、この第１および第２巻回軸１２、１４が円滑に回転駆動される。

第１および第２巻回軸１２、１４に帯状体９０が所定の直径まで巻回されて、巻回群９２が得られた後、回転機構２０の駆動が停止される。そして、拡径機構１８を構成する図示しないシリンダの作用下に、ロッド６２が矢印Ａ２方向に移動する。このため、可動筒体６８が、軸体７０と一体的に矢印Ａ２方向に移動し、この軸体７０の突起部７６に同軸的に設けられたテーパピン７８は、第１および第２巻回軸１２、１４の傾斜面２２ｂ、２４ｂから離間する。

軸体７０が、矢印Ａ２方向にさらに移動すると、突起部７６に軸着されている引き抜きピン８０が第１および第２巻回軸１２、１４の開口部２６、２８内を矢印Ａ２方向に移動した後に、この開口部２６、２８を形成する壁面に当接し、大径端部１２ｂ、１４ｂが矢印Ａ２方向に引張される（図２参照）。

すなわち、第１および第２巻回軸１２、１４は、先ず、テーパピン７８が離脱することによりＯリング５８の締付力に補助されて互いに近接する方向（縮径方向）に移動する。次いで、第１および第２巻回軸１２、１４は、引き抜きピン８０を介して矢印Ａ２方向に移動し、巻回群９２から引き抜かれる。なお、第１および第２巻回軸１２、１４の端部１２ａ、１４ａは、把持部材３８に設けられているテーパピン４２から離間して縮径された後、孔部４０から離脱する。

この場合、巻回装置１０では、それぞれ分割形成された第１および第２巻回軸１２、１４を備え、この第１および第２巻回軸１２、１４の端部１２ａ、１４ａが支持機構１６を構成する把持部材３８で一体的に支持されるとともに、前記第１および第２巻回軸１２、１４の大径端部１２ｂ、１４ｂ側に、拡径機構１８および回転機構２０が設けられている。そして、拡径機構１８を構成するテーパピン７８を介して第１および第２巻回軸１２、１４を互いに離間する方向に変位させた状態で、この第１および第２巻回軸１２、１４を回転させて帯状体９０を巻き取って巻回群９２が形成された後、前記テーパピン７８が矢印Ａ２方向に退動される。

このため、巻回装置１０では、巻回軸の一部にスリットを設けるものに比べ、第１および第２巻回軸１２、１４の軸方向全長にわたって一層確実に縮径させることができ、該第１および第２巻回軸１２、１４を巻回群９２から容易かつ円滑に引き抜くことが可能になるという効果が得られる。

しかも、拡径機構１８は、引抜手段を構成する引き抜きピン８０を備えている。従って、テーパピン７８が矢印Ａ２方向に退動して第１および第２巻回軸１２、１４が縮径される際、引き抜きピン８０を介して前記第１および第２巻回軸１２、１４が巻回群９２から引き抜かれる。これにより、簡単な構成で、第１および第２巻回軸１２、１４を巻回群９２から効果的に引き抜くことができ、巻回作業全体の高速化が図られるという利点がある。

なお、巻回装置１０では、拡径機構１８を構成する軸体７０が矢印Ａ２方向に移動する際に、第１および第２巻回軸１２、１４が略同時に矢印Ａ２方向に移動するように構成されているが、図４に示す巻回装置１００を用いることができる。

この巻回装置１００を構成する拡径機構１０２では、第１および第２巻回軸１２、１４の大径端部１２ｂ、１４ｂに、それぞれ矢印Ａ方向に異なる長さＬ１、Ｌ２（但し、Ｌ１＞Ｌ２）を有する開口部１０４、１０６が形成されている。なお、巻回装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

このように構成される巻回装置１００では、第１および第２巻回軸１２、１４に帯状体９０が巻回されて巻回群９２が得られた後、拡径機構１０２の駆動作用下に軸体７０が矢印Ａ２方向に移動すると、先ず、テーパピン７８が傾斜面２２ｂ、２４ｂから離間する。

次いで、引き抜きピン８０が、短尺な開口部１０６が設けられた第２巻回軸１４の大径端部１４ｂに当接し、この第２巻回軸１４が巻回群９２からの引き抜き動作を開始し、その後、引き抜きピン８０が、長尺な開口部１０４が設けられた第１巻回軸１２の大径端部１２ｂに当接してこの第１巻回軸１２が前記巻回群９２から引き抜かれる。

従って、巻回装置１００では、第２巻回軸１４が単独で巻回群９２からの引き抜き動作を行った後、第１および第２巻回軸１２、１４が一体的に前記巻回群９２から引き抜かれる。この結果、第１および第２巻回軸１２、１４の引き抜き作業が、一層円滑かつ確実に遂行されるという利点がある。

図５には、本発明の実施形態に係る巻回装置１２０が示されている。なお、巻回装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この巻回装置１２０を構成する支持機構１２２は、ホルダ１２４を矢印Ａ方向に進退させるための駆動手段１２６を備える。この駆動手段１２６は、壁部１２８に固定されるシリンダ１３０を備え、このシリンダ１３０から矢印Ａ２方向に延在するロッド１３２に可動軸１３４の一端が固着される。可動軸１３４は、壁部１２８にリニアブッシュ１３６を介して進退自在に支持されており、その他端にホルダ１２４が固着される。

このように構成される本実施形態に係る巻回装置１２０では、駆動手段１２６を構成するシリンダ１３０の作用下に可動軸１３４と一体的にホルダ１２４が矢印Ａ方向に進退する。このため、ホルダ１２４に回転自在に支持されている把持部材３８を第１および第２巻回軸１２、１４の端部１２ａ、１４ａに対し着脱させることができ、巻回群９２の形成作業がより迅速かつ効率的に遂行されるという効果が得られる。

本発明に関連する巻回装置の概略縦断面図である。 前記巻回装置の一部拡大縦断面図である。 前記巻回装置の動作説明図である。 本発明に関連する巻回装置の一部拡大縦断面図である。 本発明の実施形態に係る巻回装置の概略縦断面図である。

符号の説明

１０、１００、１２０…巻回装置 １２、１４…巻回軸
１２ａ、１４ａ…端部 １２ｂ、１４ｂ…大径端部
１６、１２２…支持機構 １８、１０２…拡径機構
２０…回転機構
２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂ…傾斜面
２６、２８、１０４、１０６…開口部 ３２…ホルダ
３８…把持部材 ４２、７８…テーパピン
４８…回転筒体 ６８…可動筒体
８０…引き抜きピン ９０…帯状体
９２…巻回群 １２６…駆動手段

Claims (3)

1. 軸方向に分割されて互いに対をなす第１および第２巻回軸と、
   前記第１および第２巻回軸の一方の端部を一体的に支持する把持部材および前記把持部材を前記軸方向に進退させる駆動手段を備える支持機構と、
   前記第１および第２巻回軸の他方の端部に一体的に係合し、該第１および第２巻回軸を互いに前記軸方向に交差する径方向に変位させるとともに、帯状体を巻回した後に該第１および第２巻回軸を前記帯状体から引き抜く引き抜き手段を有する拡径機構と、
   前記第１および第２巻回軸に一体的に帯状体を巻回するために、前記拡径機構を介して前記第１および第２巻回軸が互いに離間された状態で、該第１および第２巻回軸を一体的に回転させる回転機構と、
   を備えることを特徴とする帯状体の巻回装置。
2. 請求項１記載の巻回装置において、前記支持機構は、前記把持部材を回転自在に支持するホルダを備えることを特徴とする帯状体の巻回装置。
3. 請求項２記載の巻回装置において、前記駆動手段は、シリンダを備え、
   前記シリンダから前記軸方向に延在するロッドには、可動軸の一端が固定される一方、
   前記可動軸の他端に前記ホルダが固着されることを特徴とする帯状体の巻回装置。

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