JP5835146B2 - 捲回型電極体の製造装置 - Google Patents
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Description
製造装置は、掛軸より巻き出される電極シートおよびセパレータを中間ローラによって搬送し、巻軸によって電極シートを捲回する。そして、製造装置は、所定量だけ電極シートを捲回した後で、切断機構によって電極シートおよびセパレータを切断する。
また、中間ローラは、電極シートの搬送条件および製造装置の周辺環境等の影響で、その軸方向一端部だけが支持される片持ち構造が採用される場合がある。
このような片持ち構造が採用される中間ローラは、剛性が充分に確保されていないため、高い回転トルクが作用したときに、電極シートの幅方向に対して平行度を保つことができなくなってしまう可能性がある。この場合には、電極シートに対して幅方向に沿った力がかかり、電極シートが搬送方向に対して斜行したり、電極シートが蛇行したりしてしまい、その結果、電極シートの巻きズレが発生してしまう。
従って、特許文献1に開示される電極シートの巻き取り装置では、電極シートを短時間で搬送したときに、巻きズレを充分に補正できない可能性がある。つまり、特許文献1に開示される電極シートの巻き取り装置では、電極シートを短時間で搬送できず、結果、捲回型電極体の生産性が低下してしまう可能性がある。
捲回型電極体1は、例えば、二次電池の発電要素として用いられるものである。図1に示すように、捲回型電極体1は、電極シート2およびセパレータ3によって構成される。
捲回型電極体1を製造する前の時点において、電極シート2は、巻芯2aに捲回され、ロール状に形成される。
捲回型電極体1を製造する前の時点において、セパレータ3は、巻芯に捲回され、ロール状に形成される。
図1および図2に示すように、製造装置10は、掛軸20、中間ローラ30〜39、補正機構40、テンションローラ50、撓み量測定センサ60、切断機構70、および捲回機構80等を具備する。
掛軸20は、その軸方向両端部が所定の一対の支持部材に回転可能に支持される両持ち構造が採用されることで、その剛性が充分に確保されている。
掛軸20から巻き出される電極シート2は、中間ローラ30〜39の回転によって捲回機構80まで搬送される。すなわち、製造装置10は、少なくとも一つ以上の中間ローラ30〜39によって電極シート2を搬送する。
このため、中間ローラ36は、電極シート2を搬送するときに作用する荷重の影響で、軸方向他端部(図2では左端部)が撓んでしまう可能性がある(図4(b)参照)。
補正機構40は、例えば、中間ローラ36の軸方向一端側にサーボモータ41を配置して、サーボモータ41の回転運動を既存の変換機構によって直線運動に変換し、当該直線運動によって軸方向一端側の所定の位置を基準に中間ローラ36を回転させること等によって、中間ローラ36の軸方向の傾きを補正する。
撓み量測定センサ60は、補正機能付き中間ローラ36の撓み量Nの測定結果を入力可能に、補正機構40と電気的に接続される。
図1において掛軸20に最も接近する巻軸82が回転することで、電極シート2は、セパレータ3に挟まれた状態で、巻芯4に捲回される。このとき、他の巻軸82は、回転することなく待機している。
また、製造装置10は、図1に示す掛軸20、中間ローラ30〜39、およびテンションローラ50と同様に構成される掛軸、中間ローラ、およびテンションローラを設置して、セパレータ3を捲回機構80の巻軸82まで搬送可能に構成される。
すなわち、製造装置10は、有る時点から所定時間経過後に電極シート2の搬送を開始する。そして、製造装置10は、所定の速度での搬送を一定時間維持した後で、搬送速度を下げて電極シート2の搬送を終了する。また、製造装置10は、このような電極シート2の搬送速度パターンに合わせてセパレータ3を搬送する。
回転トルクは、加速度に応じて高くなる。また、本実施形態の製造装置10は、1.2m/s2以上の加速度で、つまり、高い加速度で電極シート2の搬送速度を上昇させる。
従って、補正機能付き中間ローラ36には、搬送張力および高い回転トルクに対応する荷重、つまり、大きな荷重が作用する。
従って、図4(b)および図5に示すように、補正機能付き中間ローラ36は、加速時にかかる大きな荷重によって軸方向他端部、つまり、電極シート2が掛け渡される部分が大きく撓んでしまう。
この場合には、電極シートに対して幅方向に沿った力がかかり、電極シート2が搬送方向に対して斜行したり、電極シートが蛇行したりしてしまう(図4(b)に示す電極シート2参照)。
前述のように、掛軸20、中間ローラ30〜35・37〜39、テンションローラ50、一対のローラ71、および巻軸82は、両持ち構造が採用されること等により、その剛性が充分に確保されているため、加速状態において大きく撓まない。
このため、セパレータ3を搬送する中間ローラ等は、電極シート2の搬送条件および製造装置10の周辺環境等の影響で、その剛性が充分に確保されていない場合でも、加速状態において撓みにくい。
このとき、補正機構40は、撓み量Nの測定結果に基づいて、サーボモータ41を動作させる。
つまり、製造装置10は、補正機構40によって補正機能付き中間ローラ36の軸方向他端部の位置を、撓む前の位置に戻す。
これにより、製造装置10は、補正機能付き中間ローラ36の軸方向他端部の撓みを補正できる。従って、製造装置10は、電極シート2の巻きズレを補正できる。
従って、製造装置10は、高い加速度を設定できる、つまり、電極シート2の搬送時間を短縮できるため、捲回型電極体1の生産性を向上できる。このため、製造装置10は、ライン辺りの製造装置10の設置台数を低減できる。つまり、製造装置10は、捲回型電極体1の製造コストを低減できる。
そして、製造装置10は、搬送速度を下げて電極シート2の搬送を終了する(図6(a)に示す減速状態参照)。このとき、図1に示すように、製造装置10は、切断機構70によって電極シート2を切断する。
これにより、製造装置10は、電極シート2の間にセパレータ3が挟まれた状態で電極シート2を捲回し、捲回型電極体1を製造する。
従って、図6(b)に示すように、等速状態および減速状態において、補正機能付き中間ローラ36は、搬送張力および低い回転トルクに対応する荷重、つまり、小さい荷重が作用する。この場合、補正機能付き中間ローラ36の軸方向他端部は大きく撓まない。
従って、仮に、等速状態および減速状態において補正機能付き中間ローラ36の軸方向他端部が大きく撓んだ場合でも、製造装置10は、補正機構40によって補正機能付き中間ローラ36の撓みを補正できる。
そして、セパレータ3を搬送する中間ローラ等は、小さい搬送張力および低い回転トルクに対応する小さい荷重が作用するため、その剛性が充分に確保されていない場合でも、等速状態および減速状態において大きく撓まない。
その後、製造装置10は、移動させた巻軸82に取り付けられる巻芯4に向けて電極シート2およびセパレータ3を搬送し、移動させた巻軸82に取り付けられる巻芯4に電極シート2を捲回して、捲回型電極体1の製造を継続して行う。
そこで、製造装置10は、以下のようにして補正機能付き中間ローラ36の撓みを補正しても構わない。
補正機構40は、入力される搬送速度パターンから加速度を算出し、加速度の算出結果から補正機能付き中間ローラ36に対して作用する回転トルクの大きさを予測する。
補正機構40は、回転トルクの予測結果から補正機能付き中間ローラ36の撓み量Nを推測する。つまり、補正機構40は、実際に電極シート2を搬送する前に、補正機能付き中間ローラ36がどのタイミングでどの程度撓むかを事前に推測する。
このため、製造装置10は、電極シート2の搬送速度パターンにおける加速度をより高い加速度に設定した場合でも、電極シート2の巻きズレを充分に補正できる。従って、製造装置10は、より高い加速度を設定できる、つまり、電極シート2の搬送時間をさらに短縮できるため、捲回型電極体1の生産性をより向上できる。
そして、製造装置10は、撓み量測定センサ60の測定結果を補正機構40に入力し、補正機構40によって実際に発生する撓み補正機能付き中間ローラ36の撓みを補正する。
測定において、補正機構40は、電極シート2の搬送速度パターンから推測した補正機能付き中間ローラ36の撓み量Nを補正するとともに、撓み量測定センサ60の測定結果に基づいて実際に発生する補正機能付き中間ローラ36の撓みを補正した(図4および図7参照)。
これに伴い、電極シート2の巻きズレ量の最大値は3分の1程度小さくなった。
このため、図9に示すように、補正機能付き中間ローラ36の撓みを補正しなかった場合には、測定前に発生した巻きズレ量が積み重なってしまい、測定を開始する際に(時間0の時点で)ある程度大きな巻きズレが発生している。
一方、図8に示すように、補正機構40によって補正機能付き中間ローラ36の撓みを補正した場合には、電極シート2の巻きズレ量が小さいため、測定前に発生した巻きズレ量が積み重なっても、測定を開始する際に大きな巻きズレが発生しない。
また、製造装置10は、巻きズレ量が積み重なることなく電極シート2を捲回できることがわかる。
すなわち、製造装置は、複数の撓み量測定センサを設置して、複数の中間ローラの撓み量を測定しても構わない。この場合、製造装置は、複数の撓み量測定センサで撓み量を測定する中間ローラの軸方向の傾きを補正可能に、複数の補正機構を設置すればよい。
また、撓み量測定センサ60は、電極シート2の搬送条件および製造装置10の周辺環境等の影響で、剛性が充分に確保できないような位置に配置され、加速時に発生する撓みによって巻きズレが発生してしまう中間ローラの撓み量Nを測定する。
従って、製造装置は、より精度よく電極シートを捲回できる。
2 電極シート
10 製造装置
30〜39 中間ローラ
40 補正機構(補正手段)
60 撓み量測定センサ(測定手段)
Claims (2)
- 少なくとも一つ以上の中間ローラによって電極シートを搬送し、前記電極シートを捲回する捲回型電極体の製造装置であって、
前記各中間ローラのうち、少なくとも一つ以上の前記中間ローラの撓み量を測定する測定手段と、
前記測定手段の測定結果に基づいて、前記撓み量を測定した中間ローラの軸方向の傾きを補正する補正手段と、
を具備し、
前記補正手段は、
前記電極シートに対して設定される搬送速度パターンを用いて、前記軸方向の傾きを補正する前記中間ローラの撓み量を推測し、前記推測した撓み量に基づいて前記中間ローラの軸方向の傾きを補正する、
捲回型電極体の製造装置。 - 前記電極シートを搬送するときの加速度は、
1.2m/s2以上である、
請求項1に記載の捲回型電極体の製造装置。
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JP2012172286A JP5835146B2 (ja) | 2012-08-02 | 2012-08-02 | 捲回型電極体の製造装置 |
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