JP5363400B2 - 巻取装置 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池等に内蔵される電池素子を得るための巻取装置に関するものである。

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電池素子は、正極活物質が塗布された正極シートと、負極活物質が塗布された負極シートとが、絶縁素材からなるセパレータシートを介して重ね合わされた状態で巻回されて製造される。

当該電池素子を製造する巻取装置において、上記各シートはそれぞれ別個の搬送路に沿って搬送され、最終的には各搬送路に設けられた供給機構によって随時、巻回機構へと送り出される。そして、当該巻回機構によって電池素子１つ分の巻回がほぼ完了したところで、巻回機構の回転が一旦停止され、前記各供給機構の把持手段により各シートを把持した上で、各搬送路に設けられたカッタ機構により各シートが切断される。その後、各シートの巻き残りの部分が完全に巻き取られることで、電池素子の巻回が完了する。続いて、次回の巻回を開始するにあたり、各供給機構は、各シートを把持したまま移動し、切断された各シートの先端部を巻回機構へと送り出す。

しかしながら、一般に正負両電極シート上の活物質の塗布間隔にはバラツキが生じる。このため、従来では、巻回機構を一旦停止させて正極シートを所定位置で切断した後、再度、巻回機構を所定量回転させて負極シートを位置合わせし切断するといったように、正極シートを所定位置で切断するための停止と、負極シートを所定位置で切断するための停止の計２回、巻回機構を停止する必要があり、生産性が低下するおそれがあった。

これに対し、カッタ機構自体を移動可能とすることで、１回の停止中に正負両電極シートの切断を行うことも可能となる。例えば、各電極シート上における活物質塗布部と未塗布部の境界部位を検出するセンサ、及び、各電極シートの搬送量を検出するエンコーダを備え、上記センサやエンコーダの検出結果を基に、巻回機構を停止させて正極シートを所定位置で切断した後、停止した状態のまま、負極シート用のカッタ機構を所定位置まで移動させ、負極シートを切断するといった構成も知られている（例えば、特許文献１等参照）。

特開平１１−９７０５６号公報

しかしながら、上記特開平１１−９７０５６号公報に記載された、カッタ機構のみを移動させて電極シートを切断する構成では、電極シート上の活物質の塗布間隔のバラツキに起因して、供給機構の把持手段により電極シートが把持される位置と、カッタ機構により電極シートが切断される位置との間隔が毎回変わってきてしまう。その結果、次の巻回作業を開始するにあたり、供給機構が移動し電極シートを巻回機構へ送り出す際に、巻回機構の巻芯と電極シートの先端部との位置関係が毎回ずれてしまい、電池素子を安定した品質で製造することが困難となるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電池素子の品質向上を図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。

以下、上記課題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．活物質が所定間隔で塗布された帯状の正負両電極シートを、絶縁素材からなる帯状のセパレータシートを介して重ね合わせた状態で巻回する巻回手段を備えた巻取装置であって、
前記正負両電極シートをそれぞれ搬送する２つの搬送機構のうちの少なくとも一方において、
前記電極シートを切断する切断手段と、
前記切断手段による切断に際し前記電極シートを把持しかつ切断後に当該電極シートを把持したまま自身の移動により前記巻回手段へ送り出すシート供給手段と、
前記電極シート上の活物質塗布部と活物質未塗布部との境界部位を検出可能な検出手段とを備えるとともに、
前記切断手段が、前記シート供給手段との間隔を一定に保持した状態で当該シート供給手段と一体に移動することにより、
前記境界部位を基準とした前記電極シート上の第１位置を前記シート供給手段による把持位置として位置決めし、かつ、前記境界部位を基準とした前記電極シート上の第２位置を前記切断手段による切断位置として位置決め可能としたことを特徴とする巻取装置。

上記手段１によれば、切断手段が、シート供給手段との間隔を一定に保持した状態で当該シート供給手段と一体に移動する構成となっている。これにより、電極シート上の活物質の塗布間隔のバラツキに影響を受けることなく、活物質塗布部と活物質未塗布部との境界部位を基準として、シート供給手段により電極シートが把持される位置と、切断手段により電極シートが切断される位置との間隔を毎回一定にすることができる。結果として、次の巻回作業を開始するにあたり、シート供給手段が移動し電極シートを巻回手段へ送り出す際に、巻回手段の巻芯と電極シートの先端部との位置関係を毎回安定させることができ、ひいては電池素子の品質向上を図ることができる。

シート供給手段が電極シートを把持したまま自身の移動により巻回手段へ送り出す構成においては、シート供給手段により把持された位置からシート先端までの長さが一定となることで、特段の複雑な制御を行うことなく、単にシート供給手段を所定位置まで移動させるだけで、シート先端位置を毎回同じ位置に送り出すことができる。従って、本手段によれば、シート切断及びシート供給に係る制御の複雑化を抑制することができる。

また、仮に切断手段とシート供給手段を一体に設けた場合等においては、切断手段を移動させるためのサーボモータ等の駆動機構を別途設ける必要もない。結果として、生産コストの増加抑制を図ることができる。

なお、正負両電極シートをそれぞれ搬送する２つの搬送機構のうちの少なくとも一方において、本手段の構成を採用することにより、巻回手段の１回の停止中に正負両電極シートとも適切な位置で切断を行うことができる。このため、巻回手段を一旦停止させて正極シートを所定位置で切断した後、再度、巻回手段を所定量回転させて負極シートを位置合わせし切断するといった手間もなく、生産性の向上を図ることができる。

手段２．前記切断手段は、前記シート供給手段に対し相対変位可能かつ従動可能に構成されていることを特徴とする手段１に記載の巻取装置。

なお、ここでいう「従動」とは、サーボモータ等の駆動機構から直接、動力伝達を受けることなく、シート供給手段からの作用を受けることにより、又は当該シート供給手段から作用を受けた部材を介して作用を受けることにより動作することを意味している。

仮に切断手段及びシート供給手段を一体に設けた場合、シート切断前に両者が一定間隔を保持した状態で移動可能となる点においては好ましいが、シート切断後にシート供給手段が電極シートを把持したまま自身の移動により巻回手段へ送り出す際には、切断手段が邪魔となり、電極シートをスムーズに巻回手段へ受け渡すことができないおそれがある。

この点、本手段のように、切断手段とシート供給手段とが相対変位可能、つまり別体で構成されていることにより、例えばシート切断前の位置決め時には両者が一定間隔を保持した状態で移動し、シート供給時には切断手段が邪魔にならないようにシート供給手段のみが移動するような構成とすることも可能となる。

また、切断手段がシート供給手段に従動する構成とすることにより、切断手段を移動させるためのサーボモータ等の駆動機構を別途設ける必要もなく、駆動機構の単一化を図り、生産コストの増加抑制を図ることができる。

手段３．前記電極シートの搬送路に沿って、前記巻回手段の上流側に前記切断手段が配設され、当該切断手段の上流側に前記シート供給手段が配設されるとともに、
前記切断手段及び前記シート供給手段がそれぞれ前記搬送路に沿って進退可能に構成され、
前記シート供給手段を移動させるための駆動手段と、
少なくとも前記シート供給手段が前記巻回手段から離間する方向へ移動する際に、前記切断手段及び前記シート供給手段を係合させるための係合手段と、
前記切断手段を前記巻回手段へ接近する方向に付勢する付勢手段とを備えることにより、
前記シート供給手段が前記巻回手段から離間する方向へ移動する際に、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記切断手段を前記巻回手段から離間する方向へ従動させることを特徴とする手段１に記載の巻取装置。

上記手段３によれば、例えばシート供給手段に同期させて切断手段を移動させるといった複雑な機構や制御を必要とせず、上記手段２の構成及び作用効果を比較的簡単な構成により実現することができる。

手段４．前記検出手段を前記切断手段と一体に設けた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。

上記手段４によれば、切断手段と検出手段と間隔が常に一定となるため、電極シート上の活物質の塗布間隔のバラツキに影響を受けることなく、活物質塗布部と活物質未塗布部との境界部位を基準としたより正確な切断位置の位置決めを行うことができる。

一実施形態における電池素子の構成を示すための断面模式図である。 巻回機構を示す正面模式図である。 巻取装置の概略構成を示す模式図である。 回転部等を示す斜視図である。 （ａ）は、電極シートの構成を示す平面模式図であり、（ｂ）は、電極シートの構成を示す側面模式図である。 シート供給機構及びカッタ機構等の概略構成を示す模式図である。 シート切断時におけるシート供給機構及びカッタ機構等の状態を示す模式図である。 シート供給時におけるシート供給機構及びカッタ機構等の状態を示す模式図である。

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、本実施形態の巻取装置によって得られる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（以下、単に「電池素子」という）１は、筒状の巻芯コア２に対して、２枚のセパレータシート３，４と、正極シート５及び負極シート６の２枚の電極シートによって構成される帯状体７が巻回されることで構成されている。尚、図１においては、説明の便宜上、セパレータシート３，４、正極シート５、及び、負極シート６の相互の間隔をあけて示している箇所がある。

本実施形態において、巻芯コア２は、十分な剛性を有する材料（例えば、アルミニウム等の金属素材やポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂素材）により形成されている。また、当該巻芯コア２は、断面非円形状（本実施形態では、断面正方形状）の挿通孔８を有している。

セパレータシート３，４は、巻芯コア２の長手方向に沿った長さと同一の幅を有するものであり、極性の異なる電極シート５，６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絶縁体、特に本実施形態ではＰＰにより構成されている。

電極シート５，６もまた、セパレータシート３，４と同様、巻芯コア２の長手方向に沿った長さとほぼ同一の幅を有するものである。図５（ａ），（ｂ）に示すように、電極シート５，６は、薄板状の金属シート５０よりなり、その表裏両面には一定の間隔で活物質５１が塗布されている。具体的には、正極シート５には例えばアルミニウム箔シートが用いられ、その表裏両面に一定の間隔で正極活物質が塗布されている。負極シート６には例えば銅箔シートが用いられ、その表裏両面に一定の間隔で負極活物質が塗布されている。また、活物質未塗布部５２にはリード（図示略）が溶接される。

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電池容器（図示せず）内に配設されるとともに、正極側のリード及び負極側のリードがそれぞれまとめられる。そして、まとめられた正極側の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側のリードを負極端子部品（図示せず）に接続し、両端子部品を前記電気容器の両端開口に設けることで、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を製造するための巻取装置について説明する。

図３に示すように、巻取装置６０は、正極シート５を搬送する電極シート搬送機構６１、負極シート６を搬送する電極シート搬送機構６２、及び、セパレータシート３，４を搬送するセパレータシート搬送機構６３，６４を備えている。各シート搬送機構６１〜６４によって搬送された各シートは、巻回手段としての巻回機構６５において各シートが重なるように巻取られる。

図２に示すように、巻回機構６５は、回転可能に設けられたターレット１２を備えている。該ターレット１２は、２枚の円盤状のテーブル１４，１５が相対向するようにして構成されており、両テーブル１４，１５間に跨って、回転部２０が、テーブル１４，１５の中心を対称中心として２つ設けられている。尚、両テーブル１４，１５（ターレット１２）は時計回りに回転可能に構成されているとともに、両テーブル１４，１５が同期回転するように設定されている。これにより、各回転部２０が着脱ポジションＰ１及び巻取ポジションＰ２間を移動することができるようになっている。尚、両テーブル１４，１５は、１８０°ずつ反転可能となっていてもよい。

図４に示すように、回転部２０は、軸線Ｃ方向に延び、軸線Ｃ方向一端側のテーブル１４から他端側のテーブル１５に向けて突出する回転軸としての巻芯２１と、前記軸線Ｃ方向に延び、軸線Ｃ方向他端側のテーブル１５から一端側のテーブル１４に向けて突出する巻芯受け３１とから構成されている。

前記巻芯２１は、全体として棒状をなしており、軸線Ｃ方向他端側に延びる基部２２と、当該基部２２から軸線Ｃ方向他端側に延びる装着部２３と、前記基部２２及び装着部２３間に形成されたテーパ段差部２４とから構成されている。また、基部２２、装着部２３、及び、テーパ段差部２４の中心軸はそれぞれ前記軸線Ｃと一致している。

前記基部２２は、円柱状をなし、図示しない駆動手段によって、前記テーブル１４に対し軸線Ｃ方向に沿って相対移動可能（出没可能）に構成されている。これにより、前記巻芯受け３１に対して巻芯２１が接離可能となっている。加えて、基部２２は、図示しない回転駆動手段（例えば、モータ）によって、軸線Ｃを回転軸としてテーブル１４に対して相対回転可能となっており、ひいては巻芯２１全体が軸線Ｃを回転軸として相対回転可能となっている。すなわち、回転駆動手段は帯状体７を巻取る際の巻取動力として機能する。

前記装着部２３は、電池素子１の製造時において、前記巻芯コア２がその外周部分に装着されるものである。当該装着部２３は、棒状をなすとともに、前記巻芯コア２の挿通孔８の断面形状に対応すべく断面非円形状（本実施形態では、断面正方形状）に形成されている。さらに、装着部２３は、前記基部２２よりも細化されており、また、装着部２３の先端側面部には、軸線Ｃ方向へと延びる一対の先割れ部２５が形成されている。加えて、当該先割れ部２５の内周部分には、後述する受けピン３３を嵌合可能な図示しない嵌合凹部が形成されている。

一方、前記巻芯受け３１は、円柱状をなす支持部３２と、当該支持部３２に一体形成され、軸線Ｃ方向一端側に向けて突出する受けピン３３と、当該受けピン３３の外周側に設けられ、先端筒状の受け部３４とを備えている。尚、支持部３２、受けピン３３、及び、受け部３４のそれぞれの中心軸は、前記軸線Ｃと一致している。

前記支持部３２は、前記テーブル１５に対して軸線Ｃを回転軸として相対回転（本実施形態では、自由回転）可能、かつ、軸線Ｃ方向に相対移動不能に支持されている。

前記受けピン３３は、円柱状をなすとともに、その外周面の大部分が軸線Ｃと略平行となるように構成されている。当該受けピン３３は、前記受け部３４の内側に配設されており、また、その外径は、前記嵌合凹部の内径と同径或いは若干大径となるように構成されている。尚、受けピン３３は、前記嵌合凹部への嵌合をより容易なものとすべく、その先端部分が先細り形状となっている。

前記受け部３４は、前記巻芯コア２の外径と略等しい外径を有しており、その先端面が前記巻芯コア２の一端面と当接可能な被当接面３５となっている。また、受け部３４と受けピン３３との間の環状空間は、装着部２３の先端部を収容可能な収容凹部３６となっており、前記受けピン３３が、前記嵌合凹部に嵌合された際には、装着部２３の先端部が前記収容凹部３６に収容されるようになっている。

上記のように構成されている回転部２０にあっては、後記する着脱装置１３によって、装着部２３に巻芯コア２が取付けられる。そして、基部２２を軸線Ｃ方向に沿って他端側（テーブル１５側）へと相対移動させることで、受けピン３３が前記嵌合凹部に嵌合されるとともに、受け部３４の収容凹部３６に対して装着部２３の先端部が挿入される。このとき、装着部２３の先端部が受けピン３３によって外周側へ広げられることとなり、ひいては巻芯コア２の他端部が前記装着部２３によって内周側から保持されることとなる。併せて、巻芯コア２の一端部が、前記テーパ段差部２４に当接・保持されることとなる。さらに、巻芯コア２の他端の当接面が、受け部３４の被当接面３５に当接する。このようにして巻芯コア２が、回転部２０に装着される。

ここで、図２に示す巻回機構６５の説明に戻る。前記２つの回転部２０が、前記ターレット１２の回動により、着脱ポジションＰ１（図の左側位置）と、巻取ポジションＰ２（図の右側位置）との間を移動可能である点については上述したが、本実施形態では、着脱ポジションＰ１に対応して、後述する巻芯コア２の取付及び電池素子１の取外を行うための着脱装置１３が設けられている。

また、巻取ポジションＰ２は、前記巻芯コア２に対し帯状体７を巻回するポジションであって、当該巻取ポジションＰ２に位置する回転部２０に対し、上記各シート搬送機構６１〜６４から各シートが供給される。

本実施形態では、前記巻取ポジションＰ２に対応して、図示しないセパレータ固着手段が設けられている。セパレータ固着手段は、巻回の初期段階において、例えば、熱溶着により、セパレータシート３，４の先端部分を巻芯コア２の表面に対し取着可能に構成されている。勿論、単に接着テープ等を用いてセパレータシート３，４の先端部分を巻芯コア２の表面に対し貼付ける構成であっても差し支えない。

各シート搬送機構６１〜６４においては、ロール状に巻回された原反から各シートを引き出して、回転部２０の方へ供給することができるよう構成されているが、本実施形態では、特に負極シート６を搬送する電極シート搬送機構６２に特徴を有するため、当該電極シート搬送機構６２について詳しく説明する。

電極シート搬送機構６２の最上流側においては、負極シート６がロール状に巻回された原反７０が回転可能に支持されている。原反７０から巻回機構６５（回転部２０）にかけての負極シート６の搬送路の途中には、張力付与手段７２が設けられている。当該張力付与手段７２は、一対のローラ７３，７４と、両ローラ７３，７４間に設けられた段差ローラ７５とを具備している。

また、負極シート６の搬送路に沿って、巻回機構６５の上流側には、切断手段としてのカッタ機構８１が設けられ、さらにその上流側には、シート供給手段としてのシート供給機構８２が設けられている。

図６に示すように、シート供給機構８２は、把持部として上下一対のチャック８３ａ，８３ｂを具備している。シート供給機構８２は、図示しないチャック用アクチュエータ（例えばモータやシリンダ）を備え、これによりチャック８３ａ，８３ｂが開閉動作可能となっている。

また、シート供給機構８２は、負極シート６の搬送路に沿って進退可能に構成されている。より詳しくは、シート供給機構８２は、駆動手段としてのサーボモータ８４の駆動により、巻回機構６５から相当距離離間した退避位置と、巻回機構６５に最も接近した最接近位置（図８参照）との間をガイドレール８５に沿って移動可能に構成されている。当該最接近位置は、チャック８３ａ，８３ｂにより把持された負極シート６の先端部を、回転部２０の回転に基づき巻取開始可能な程度に十分に近い位置である。

一方、カッタ機構８１は、負極シート６を切断するカッタ９０と、検出手段としての検出センサ９１とを備えている。

カッタ９０は、負極シート６の上側に位置する上刃９０ａと、負極シート６の下側に位置する下刃９０ｂとから構成されている。

検出センサ９１は、カッタ９０よりも上流側に設けられており、負極シート６上における活物質塗布部５１と活物質未塗布部５２との境界部位Ｄを検出するものである。

また、カッタ機構８１は、シート供給機構８２と同様、負極シート６の搬送路（ガイドレール９２）に沿って進退可能に構成されている。但し、カッタ機構８１自身はサーボモータ等の駆動源を有さず、シート供給機構８２に従動する構成とっている。

より詳しくは、カッタ機構８１の下流側には、当該カッタ機構８１の本体部の下流側への動きを規制するストッパ９３が設けられるとともに、当該カッタ機構８１をストッパ９３へ付勢する付勢手段としてのバネ機構９４が設けられている。

また、カッタ機構８１の上流側には、当該カッタ機構８１の本体部から上流側方向へ延出しかつ先端が鉤状に屈曲したフック部９６が設けられている。これに対応して、シート供給機構８２には、フック部９６が係合可能なフック受部９７が設けられている。そして、シート供給機構８２が退避位置方向（巻回機構６５から離間する方向）へ移動する際、フック部９６がフック受部９７に引っ掛かることで、カッタ機構８１がシート供給機構８２に引っ張られるようにして、バネ機構９４の付勢力に抗して、巻回機構６５から離間する方向へ移動することとなる。フック部９６及びフック受部９７により本実施形態における係合手段が構成される。

尚、図示は省略するが、電極シート搬送機構６２以外のシート搬送機構６１，６３，６４においても、勿論、シート供給機構やカッタ機構などは設けられている。但し、カッタ機構に関してはシート搬送方向に沿って移動しないものである。

また、巻回機構６５や、カッタ機構８１、シート供給機構８２など、巻取装置６０内の各機構は、図示しない制御装置により動作制御される構成となっている。

次に、電池素子１を製造する手順について、特に負極シート６の切断及び供給に着目しつつ説明する。

まず、ターレット１２を時計回りに半回転させることで、一方の回転部２０を着脱ポジションＰ１へと移動させる。このとき、他方の回転部２０は巻取ポジションＰ２に位置することとなる。例えば、それまで巻取ポジションＰ２に位置しており帯状体７の巻回がほぼ完了した回転部２０が、着脱ポジションＰ１へと移動させられる。一方、それまで着脱ポジションＰ１に位置しており新たな巻芯コア２の装着された回転部２０が巻取ポジションＰ２へと移動させられる。

かかる巻取ポジションＰ２に位置する回転部２０においては、巻芯コア２が装着されているのであるが、当初、当該巻芯コア２には何も巻き付けられていない。この状態において、先ず上述したセパレータ固着手段により、セパレータシート３，４の先端部分が巻芯コア２の表面に対し取着固定される。

続いて、当該巻取ポジションＰ２においては、回転部２０（巻芯２１）の回転が行われる。そして、所定タイミングが到来したならば、各電極シート搬送機構６１，６２のシート供給機構８２等が作動し、各電極シート５，６が巻芯コア２の方に向けて供給される。

より詳しくは、各電極シート５，６がチャック８３ａ，８３ｂ等によって把持された状態で、シート供給機構８２等が回転部２０の方へ移動することにより、各電極シート５，６が巻芯コア２の方に向けて送り出される（図８参照）。

これにより、各電極シート５，６の先端がセパレータシート３，４で挟み込まれることとなり、当該電極シート５，６がそれぞれセパレータシート３，４を介して互いに絶縁状態で巻回され始めることとなる。

そして、電極シート５，６の巻回が開始されたならば、チャック８３ａ，８３ｂ等が開かれる。これにより、電極シート５，６は、張力付与手段４２等にて所定の張力を付与されながら、セパレータシート３，４とともに巻回されることとなる。

尚、チャック８３ａ，８３ｂ等の開放とともに、シート供給機構８２等は幾分上流側（例えば前記退避位置と前記最接近位置との略中央付近）まで移動し、巻回中においては、当該位置において待機する（図６参照）。

そして、帯状体７の巻回がほぼ完了したならば、回転部２０の回転が一旦停止される。当該停止されるタイミングは、正極シート５を搬送する電極シート搬送機構６１に設けられた検出センサ（図示略）の検出結果、すなわち正極シート５上における活物質塗布部５１と活物質未塗布部５２との境界部位Ｄの検出結果に基づいて決定される。これにより、電極シート搬送機構６１において、正極シート５の所定切断位置がカッタ機構の位置に位置決めされるタイミングで、回転部２０の回転が停止されることとなる。

回転部２０の回転が一旦停止されると、電極シート搬送機構６１においては、シート供給機構の把持部により正極シート５を把持した上で、当該正極シート５がカッタ機構により切断される。

同時に、負極シート６を搬送する電極シート搬送機構６２においては、回転部２０の回転が一旦停止されると、シート供給機構８２が回転部２０から離間する方向へ移動を開始する。この際、フック部９６がフック受部９７に引っ掛かることで、カッタ機構８１も併せてシート供給機構８２に引っ張られるように、バネ機構９４の付勢力に抗して、巻回機構６５から離間する方向へ移動を開始する。これにより、カッタ機構８１（カッタ９０）及びシート供給機構８２（チャック８３ａ，８３ｂ）は、一定の間隔Ｌ（図７参照）を保持した状態で一体に移動することとなる。

そして、負極シート６上における活物質塗布部５１と活物質未塗布部５２との境界部位Ｄの真上に検出センサ９１が到達し、当該境界部位Ｄが当該検出センサ９１により検出されると、シート供給機構８２が停止し、併せてカッタ機構８１も停止する（図７参照）。この際、カッタ機構８１及びシート供給機構８２の間隔は、バネ機構９４の付勢力によって一定間隔Ｌに保持されている。

これにより、境界部位Ｄから上流側へ所定長Ｋ１離れた負極シート６上の所定位置（第１位置）Ｍ１がチャック８３ａ，８３ｂにより把持される把持位置として位置決めされるとともに、境界部位Ｄから下流側へ所定長Ｋ２離れた負極シート６上の所定位置（第２位置）Ｍ２がカッタ９０により切断される切断位置として位置決めされることとなる。

続いて、図７に示すように、チャック８３ａ，８３ｂにより負極シート６が把持された上で、カッタ９０（上刃９０ａ及び下刃９０ｂ）により負極シート６が切断される。

その後、回転部２０を幾らか回転させた後、セパレータシート３，４についても切断する。そして、切断された残りの帯状体７（各シート３〜６）が完全に巻き取られ、外周側のセパレータシート３，４に関しテープ止めが施されることで巻回が完了する。

その後、回転部２０等を着脱ポジションＰ１へと移動させた上で、巻芯２１を巻芯受け３１から離間する方向へと相対移動させ、前記受けピン３３を嵌合凹部から抜き外すことで、装着部２３による巻芯コア２の保持力が解除されることとなる。その上で、帯状体７の巻回された巻芯コア２を、巻芯コア２ごと装着部２３から取り外すことで電池素子１が得られる。

このような手順を繰り返し行うことにより、電子素子１が順次製造されていくこととなる。なお、巻回終了後、次回の巻回作業を開始するにあたり、例えば電極シート搬送機構６２においては、図８に示すように、負極シート６をチャック８３ａ，８３ｂで把持した状態のまま、シート供給機構８２が前記最接近位置まで移動することで、負極シート６の先端部を回転部２０（巻芯コア２）の近くまで送り出すこととなる。この際、シート供給機構８２（チャック８３ａ，８３ｂ）から負極シート６の先端部までの間隔が毎回一定の間隔Ｌとなる。そして、このシート供給機構８２の動作に併せて、カッタ機構８１もバネ機構９４によって元の位置に戻る。勿論、電極シート搬送機構６２以外のシート搬送機構６１，６３，６４においても、カッタ機構の位置が不変なことから、シート供給機構の把持部からシート先端までの間隔は毎回一定となる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、巻回機構６５の１回の停止中に正負両電極シート５，６とも適切な位置で切断を行うことができる。このため、巻回機構６５を一旦停止させて正極シート５を所定位置で切断した後、再度、巻回機構６５を所定量回転させて負極シート６を位置合わせし切断するといった手間もなく、生産性の向上を図ることができる。

また、負極シート６を搬送する電極シート搬送機構６２においては、カッタ機構８１が、シート供給機構８２との間隔を一定の間隔Ｌに保持した状態で当該シート供給機構８２と一体に移動する構成となっている。これにより、負極シート６上の活物質５１の塗布間隔のバラツキに影響を受けることなく、活物質塗布部５１と活物質未塗布部５２との境界部位Ｄを基準として、シート供給機構８２により負極シート６が把持される位置と、カッタ機構８１により負極シート６が切断される位置との間隔を毎回一定の間隔Ｌとすることができる。結果として、次の巻回作業を開始するにあたり、シート供給機構８２が移動し負極シート６を回転部２０へ送り出す際に、回転部２０と負極シート６の先端部との位置関係を毎回安定させることができ、ひいては電池素子１の品質向上を図ることができる。

さらに本実施形態のように、シート供給機構８２が負極シート６を把持したまま自身の移動により回転部２０へ送り出す構成においては、シート供給機構８２により把持された位置からシート先端までの長さが一定となることで、特段の複雑な制御を行うことなく、単にシート供給機構８２を所定位置（最接近位置）まで移動させるだけで、シート先端位置を毎回同じ位置に送り出すことができる。従って、本実施形態によれば、シート切断及びシート供給に係る制御の複雑化を抑制することができる。

また、カッタ機構８１がシート供給機構８２に従動する構成となっているため、カッタ機構８１を移動させるためのサーボモータ等の駆動機構を別途設ける必要もない。結果として、生産コストの増加抑制を図ることができる。

さらにまた、本実施形態では、シート切断前の位置決め時にはカッタ機構８１及びシート供給機構８２が一定間隔Ｌを保持した状態で移動し、シート供給時にはカッタ機構８１及びシート供給機構８２の間隔が縮まる構成となっている。これにより、シート供給時において、カッタ機構８１が邪魔とならず、負極シート６をスムーズに回転部２０へ受け渡すことができる。

尚、上述した実施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。

（ａ）上記実施形態では、負極シート６を搬送する電極シート搬送機構６２においてのみ、カッタ機構８１が、シート供給機構８２との間隔を一定の間隔Ｌに保持した状態で当該シート供給機構８２と一体に移動する構成となっている。これに代えて又は加えて、正極シート５を搬送する電極シート搬送機構６１において、同様の構成を採用してもよい。

（ｂ）上記実施形態では、カッタ機構８１及びシート供給機構８２が一定の間隔Ｌを保持した状態で一体に移動するよう、カッタ機構８１がシート供給機構８２に従動する構成となっているが、これに限らず、両者を一体に設けた構成としてもよいし、両者が同期して移動する機構を備えた構成としてしてもよい。

また、カッタ機構８１がシート供給機構８２に従動する構成や、カッタ機構８１（カッタ９０）及びシート供給機構８２（チャック８３ａ，８３ｂ）の間隔を一定の間隔Ｌに保持する構成に関しても、上記実施形態に限定されるものではなく、他の構成を採用してもよい。

（ｃ）上記実施形態では、検出センサ９１が、カッタ９０とともにカッタ機構８１に一体に設けられている。これに限らず、検出センサ９１がカッタ機構８１（カッタ９０）と別体で設けられた構成としてもよい。例えば、検出センサ９１をシート供給機構８２に一体に設けた構成としてもよい。

（ｄ）上記実施形態における電極シート搬送機構６２においては、回転部２０の回転が一旦停止された後、シート供給機構８２及びカッタ機構８１が回転部２０から離間する方向へ移動を開始し、一定の間隔Ｌを保持する構成となっている。これに限らず、回転部２０の回転中（シート搬送中）に、シート供給機構８２及びカッタ機構８１が移動を開始する構成としてもよい。また、カッタ機構８１及びシート供給機構８２が一定の間隔Ｌを保持した状態で待機する構成としてもよい。かかる場合、例えば、活物質塗布部５１と活物質未塗布部５２との境界部位Ｄが検出センサ９１により検出されてから、回転部２０を所定量回転させることにより、検出センサ９１の検出結果を基に負極シート６を位置決め停止させる構成としてもよい。

（ｅ）上記実施形態では、電池素子１が、巻芯コア２を具備する場合について具体化されているが、当該巻芯コア２を有しないタイプの電池素子を得る場合について具体化することとしてもよい。

また、巻芯コア２の外周形状が例えば扁平な断面非円形状のものであってもよい。かかる構成においては、シート供給機構８２が負極シート６を回転部２０へ送り出す際の、巻芯コア２と負極シート６の先端部との位置ズレが電池素子１の品質に与える影響が大きいため、本発明の作用効果がより奏効することとなる。

１…電池素子、３，４…セパレータシート、５…正極シート、６…負極シート、２０…回転部、５１…活物質塗布部（活物質）、５２…活物質未塗布部、６０…巻取装置、６１，６２…電極シート搬送機構、６５…巻回機構、８１…カッタ機構、８２…シート供給機構、８３ａ，８３ｂ…チャック、８４…サーボモータ、９０…カッタ、９１…検出センサ、９３…ストッパ、９４…バネ機構、９６…フック部、９７…フック受部、Ｄ…境界部位、Ｌ…カッタ機構（カッタ）とシート供給機構（チャック）との間隔、Ｍ１…把持位置、Ｍ２…切断位置。

Claims (4)

1. 活物質が所定間隔で塗布された帯状の正負両電極シートを、絶縁素材からなる帯状のセパレータシートを介して重ね合わせた状態で巻回する巻回手段を備えた巻取装置であって、
   前記正負両電極シートをそれぞれ搬送する２つの搬送機構のうちの少なくとも一方において、
   前記電極シートを切断する切断手段と、
   前記切断手段による切断に際し前記電極シートを把持しかつ切断後に当該電極シートを把持したまま自身の移動により前記巻回手段へ送り出すシート供給手段と、
   前記電極シート上の活物質塗布部と活物質未塗布部との境界部位を検出可能な検出手段とを備えるとともに、
   前記切断手段が、前記シート供給手段との間隔を一定に保持した状態で当該シート供給手段と一体に移動することにより、
   前記境界部位を基準とした前記電極シート上の第１位置を前記シート供給手段による把持位置として位置決めし、かつ、前記境界部位を基準とした前記電極シート上の第２位置を前記切断手段による切断位置として位置決め可能としたことを特徴とする巻取装置。
2. 前記切断手段は、前記シート供給手段に対し相対変位可能かつ従動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の巻取装置。
3. 前記電極シートの搬送路に沿って、前記巻回手段の上流側に前記切断手段が配設され、当該切断手段の上流側に前記シート供給手段が配設されるとともに、
   前記切断手段及び前記シート供給手段がそれぞれ前記搬送路に沿って進退可能に構成され、
   前記シート供給手段を移動させるための駆動手段と、
   少なくとも前記シート供給手段が前記巻回手段から離間する方向へ移動する際に、前記切断手段及び前記シート供給手段を係合させるための係合手段と、
   前記切断手段を前記巻回手段へ接近する方向に付勢する付勢手段とを備えることにより、
   前記シート供給手段が前記巻回手段から離間する方向へ移動する際に、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記切断手段を前記巻回手段から離間する方向へ従動させることを特徴とする請求項１に記載の巻取装置。
4. 前記検出手段を前記切断手段と一体に設けた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。

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