JP6108373B1 - 巻回装置及び巻回方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電池又はコンデンサを製造するために電解液をセパレータと正電極及び負電極との間に注入する作業を容易且つ迅速に行うことができ、セパレータ等に皺が発生するのを防止できる巻回装置を提供する。【解決手段】巻回装置10を、セパレータ200及び202、正電極204、負電極206を巻芯108へ巻回していく巻回機構12を有する装置である。巻回装置10は、巻回機構12と、巻回機構12を収納したチャンバー14と、チャンバー14内の空気を吸引する真空ポンプ16(a)及び16(b)と、を含んで構成した。

Description

本発明は、電池又はコンデンサを形成するための巻回製品を製造する巻回装置に関する。
従来から、帯状の素子フィルム(セパレータ、正電極、及び負電極から成る。)を巻芯に巻き取り、巻き取った巻回体を電解液に浸漬し、セパレータと正電極及び負電極との隙間に電解液を注入して電池等を製造することが行われている。
図14において、符号120は、原反210、212、214、216から送られたセパレータ200、202、正電極204、負電極206を巻芯108へ巻回していく巻回機構122を有する巻回装置である。なお、原反214及び216の位置は、図14とは互いに逆の位置であってもよい。この巻回装置120は、同図に示すように、位置S1において、セパレータ200等を巻回して巻回体を形成し、位置S2においてテープ124を巻回体の外周に巻き止めして巻回製品を形成し、位置S3において巻回製品を取り出すことができる。
巻回装置120は、位置S1において、間隙113を有する図15(a)に示す巻芯108が回転治具に取り付けられた状態で、図15(b)に示すように、間隙113によりセパレータ200及び202の先端付近が挟持され、巻芯108が複数回回転させられる。その後、セパレータ200の外周面及びセパレータ202の内周面に正電極204が積層され、セパレータ202の外周面及びセパレータ200の内周面に負電極206が積層されて、巻芯108が回転駆動させられ、巻回体が形成される。
位置S1において、巻回体が形成された後には、図示しないカッタによりセパレータ200等が切断される。巻回体を支持する巻芯108及び巻回体は位置S2に送られ、巻回体の外周にテープ124を重ねた状態で、回転駆動させられる。次に、テープ124が、図示しないカッタにより切断され、図15(c)に示す巻回製品109が形成される。その後、巻芯108は、位置S3において、巻回製品109から抜き出される。
巻回製品109は、次工程に搬入され、次工程において、図16に示す電池缶130に入れられ、電解液が、セパレータと正電極及び負電極との隙間に、電池缶130の開口部側から(上方から)注入される。
しかし、セパレータ200と正電極204等との隙間には、巻回体の周囲に存在する空気が入り込んでいるため、巻回製品109に皺が生じたり、製造した電池に過電流が生じたりする原因となる。この場合、開口部の一部から隙間に電解液を注入するのと同時に、開口部の他の一部から隙間の空気を抜いていく作業が必要となる。このため、隙間に電解液を注入する作業は、煩雑であり、作業工数が多大であった。また、セパレータ200と正電極204等との隙間に空気が入っていると、セパレータ200等に皺が発生する原因となる。
なお、電池又はコンデンサを製造するために電解液をセパレータと正電極及び負電極との隙間に注入する技術に関する発明について、特許出願されている(特許文献1参照。)。しかし、本願発明に関連するものはない。
特開2008−251189号公報
本発明の目的は、電池又はコンデンサを製造するために電解液をセパレータと正電極及び負電極との間に注入する作業を容易且つ迅速に行うことができ、セパレータ等に皺が発生するのを防止できる巻回装置を提供することである。
本発明の巻回装置は、電極及びセパレータから成る帯状の素子フィルムを巻芯に巻回する巻回機構を有する巻回装置であり、前記巻回機構と、前記巻回機構を収納したチャンバーと、前記チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプと、を含み、前記チャンバー内に、前記巻回機構が前記素子フィルムを巻回して形成した巻回製品を収納する収納手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の巻回装置は、電極及びセパレータから成る帯状の素子フィルムを巻芯に巻回する巻回機構を有する巻回装置であり、前記巻回機構と、前記巻回機構を収納したチャンバーと、前記チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプと、を含み、前記チャンバー外に、密閉された外部空間を有し、該外部空間が前記チャンバーの内部空間と連続する搬送経路を備え、前記搬送経路内に、前記巻回機構が前記素子フィルムを巻回して形成した巻回製品を収納する収納手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の巻回装置は、前記巻回製品を前記巻回機構から前記収納手段へ送る巻回製品移動装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の巻回装置は、前記収納手段は、前記巻回製品を袋体に収納し該袋体を密封することを特徴とする。
また、本発明の巻回装置は、前記収納手段は、収納する前記巻回製品が浸漬される電解液が入った容器を含むことを特徴とする。
また、本発明の巻回装置は、前記収納手段は、複数個の前記巻回製品を収納することを特徴とする。
また、本発明の巻回方法は、電極及びセパレータから成る帯状の素子フィルムを、巻回機構により巻芯に巻回する巻回方法であり、前記巻回機構を収納したチャンバー内を真空圧にするステップと、真空圧にした前記チャンバー内で、前記巻回機構が前記素子フィルムを巻回するステップと、前記チャンバー内で、前記巻回機構によって前記素子フィルムを巻回して形成した巻回製品を収納手段に収納するステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明の巻回方法は、前記巻回方法において、前記巻回製品を前記巻回機構から前記収納手段へ送るステップを含むことを特徴とする。
また、本発明の巻回方法は、前記巻回方法において、前記巻回製品を袋体に収納し該袋体を密封するステップを含むことを特徴とする。
また、本発明の巻回方法は、前記巻回方法において、前記巻回製品を収納し得る容器に入れた電解液に、前記巻回製品を浸漬するステップを含むことを特徴とする。



本発明の巻回装置によれば、真空ポンプによってチャンバー内の空気を、例えば1〜1000パスカルの低圧まで減圧し、チャンバー内において低圧下で巻回機構によって素子フィルムを巻回して巻回製品を形成することができる。このため、形成した巻回製品のセパレータと電極との間は真空状態である。巻回製品を密閉包装することにより、又は巻回製品の両端をフィルムで密封することにより、素子フィルムと他の素子フィルムとの間が真空の状態で、巻回製品を後工程へ運搬することができる。
後工程においては、巻回製品を電池缶に入れ、例えば、電解液容器の注入口を電池缶の開口部全体に密着させ、電解液を電池缶の開口部に注ぐことにより、真空状態であるセパレータと電極との間に電解液が自然と入り込んでいく。このため、電池又はコンデンサを製造するために電解液をセパレータと電極との間に注入する作業を容易且つ迅速に行うことができる。また、本発明の巻回装置によれば、真空環境でセパレータ及び電極の巻回を行うため、セパレータと正電極等との隙間に空気が入らず、セパレータ等に皺が発生することがない。
本発明に係る巻回装置を示す正面図である。 本発明に係る巻回装置の他の実施形態を示す正面図である。 本発明に係る巻回装置の更に他の実施形態を示す正面図である。 本発明に係る巻回装置の更に他の実施形態を示す正面図である。 図4に示す巻回装置の使用状態を説明する更に他の実施形態を示す正面断面図である。 同図(a)は図4に示す巻回装置の要部を拡大した正面図であり、同図(b)は要部を更に拡大した正面図である。 本発明に係る巻回装置の更に他の実施形態を示す正面断面図である。 図7に示す巻回装置の要部拡大正面断面図である。 図7に示す巻回装置の使用状態を説明するための正面断面図である。 図7に示す巻回装置の使用状態を説明するための要部拡大正面断面図である。 本発明に係る巻回装置の更に他の実施形態を示す正面断面図である。 本発明に係る巻回装置の更に他の実施形態を示す正面図である。 本発明に係る巻回装置の更に他の実施形態を示す正面断面図である。 従来の巻回装置を示す正面図である。 同図(a)は従来の巻芯を示す側面図であり、同図(b)は巻芯に素子フィルムを巻回する状態を示す正面図であり、同図(c)は製造した巻回製品を示す正面図である。 巻回製品によって電池を製造する状態を示す斜視図である。
本発明に係る巻回装置の実施形態について図面に基づいて説明する。図1において、符号10は、本発明に係る巻回装置である。
巻回装置10は、素子フィルム308(セパレータ200及び202、正電極204、負電極206から成る。)を巻芯108へ巻回していく巻回機構12を有する装置である。巻回装置10は、巻回機構12と、巻回機構12を収納したチャンバー14と、チャンバー14内の空気を吸引する真空ポンプ16(a)及び16(b)と、を含む。巻回機構12は、図14に示す従来の巻回機構122と同一の構成である。
チャンバー14は、開口部18を有する函体20と、開口部18を開閉する扉22と、扉22に設けられた窓24と、から構成されている。窓24からは、原反210等を目視することができる。チャンバー14には、チャンバー14内の空気圧を計測する真空計26が設けられている。開口部18及び扉22には、チャンバー14内を密閉する図示しないシーリング部材が適宜設けられる。
真空ポンプ16(a)及び16(b)は、管路15によってチャンバー14に接続され、図示しないモーターが回転駆動することにより、チャンバー14内を減圧できるように構成されている。真空ポンプ16(a)及び16(b)に接続された管路とチャンバー14との接続部には、接続部をシールする真空フランジを設けることが好ましい。チャンバー14内の減圧を開始する時には、一定の圧力までの減圧を早めるために、両方の真空ポンプ16(a)及び16(b)を作動させ、一定の圧力まで減圧した後は、一方の真空ポンプ16(a)のみを作動させるように構成されている。
以上のような構成の巻回装置10の作用及び効果について以下に説明する。
(初期設定)
まず、扉22が開けられ、図1の位置S1において、巻芯108にセパレータ200及び202の先端付近が取り付けられる。その後、巻芯108が複数回だけ時計まわりに回転させさられ、セパレータ200及び202が時計まわりに巻回させられた後、セパレータ200の外周面及びセパレータ202の内周面に正電極204が積層され、セパレータ202の外周面及びセパレータ200の内周面に負電極206が積層される。チャンバー14内の圧力が既定値よりも上がった時に、真空計26の信号に基づき、チャンバー14内の圧力が既定値になるように真空ポンプ302を駆動させる制御を行ってもよい。
次に、扉22が閉められ、開口部18が密閉され、2個の真空ポンプ16(a)及び16(b)が有するモーターが回転駆動させられ、チャンバー14内が減圧される。チャンバー14内が1〜100パスカルまで減圧されると、一方の真空ポンプ16(a)のモーターのみが回転駆動させられ、他方の真空ポンプ16(b)は停止させられる。制御システムにより、チャンバー14内の圧力が1〜100パスカルよりも上がった時に、真空計26の信号に基づき、チャンバー14内の圧力が1〜100パスカルになるように真空ポンプ16(a)を駆動させる。
(巻回製品の形成)
チャンバー14内が約100パスカルに維持された状態で、巻芯108が回転駆動させられ、セパレータ200等が巻芯108のまわりに巻回され、巻芯108の停止後、図示しないカッタによってセパレータ200等が切断され、巻回体が形成される。
次に、ターレット123が時計まわりに回転させられて、位置S1において形成された巻回体は、図1に示す位置S2に送られる。位置S2において、巻回体の外周にテープ124が重ねられた状態で、巻芯108が回転駆動することにより、巻回体にテープ124が巻かれ、図示しないカッタによってテープ124が切断される。テープ124には、粘着層が設けられ、又は接着剤が塗布されている。図15(c)及び図16に示すような巻回製品109が形成される。
以上のようにして、約100パスカルに減圧されたチャンバー14内で、巻回製品が形成される。
(本願発明の効果)
本発明の巻回装置10によれば、減圧されたチャンバー14内で形成された巻回製品109のセパレータと電極との間は真空状態である。この巻回製品109を密閉包装することにより、又は巻回製品109の両端をフィルムで密封することにより、セパレータと電極との間が真空状態で、巻回製品109を後工程へ運搬することができる。
後工程においては、例えば密閉包装された巻回製品109を電池缶の開口部に当てて包装を開口部内で破砕しながら、巻回製品109を空気に晒さずに電池缶に入れ、一旦開口部をフィルムによって密閉する。その後、例えば、電解液容器の注入口を電池缶の開口部全体に密着させ、フィルムを開口部内で破砕して、電解液を電池缶の開口部に注ぐ。真空状態であるセパレータと電極との間には、電解液が自然と入り込んでいく。このため、電池又はコンデンサを製造するために電解液をセパレータと電極との間に注入する作業を容易且つ迅速に行うことができる。
また、本発明の巻回装置10によれば、真空ポンプ16(a)によってチャンバー14内の空気を吸引することにより、チャンバー14内の粉塵をチャンバー14の外へ吸い出すことができる。また、空気圧が低い(約100パスカル)チャンバー14においては、軽い粉塵であってもチャンバー14の底へ落下する。このため、チャンバー14内で巻回する素子フィルムに粉塵が付着することはなく、製造する巻回製品の品質を高めることができる。
以上、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明したが、本発明は上述したものには限定されない。
例えば、図2に示す巻回装置10であってもよい。
図2に示す巻回装置10は、4個の真空ポンプ16(a)、16(b)、16(c)、16(d)を備え、各真空ポンプの逆流を防止する逆流防止弁28を備えていること以外は、図1に示す巻回装置10と同じ構成である。
真空ポンプ16(a)は、チャンバー14の図2における右上部から、真空ポンプ16(b)は、チャンバー14の図2における右下部から、真空ポンプ16(c)は、チャンバー14の図2における左上部から、真空ポンプ16(d)は、チャンバー14の図2における左下部から、各々空気を吸引するように構成されている。
図2に示す巻回装置10は、4個の真空ポンプ16(a)、16(b)、16(c)、16(d)により、チャンバー14の図2における右上部、右下部、左上部、左下部から空気を吸引しながら、素子フィルムの巻回を行う。このため、チャンバー14内全体から粉塵を吸い出しながら素子フィルムの巻回を行うことができ、チャンバー14内で巻回する素子フィルムの全てに粉塵が付着することを防止して、製造する巻回製品の品質をより高めることができる。また、逆流防止弁28を備えているため、粉塵がチャンバー14内へ逆流するのを防止できる。
また、本発明において、図3に示すように、チャンバー14内の巻回製品取り出し部に設けたチャンバー50(a)と、チャンバー14外に、チャンバー50(a)に隣接させて設けたチャンバー50(b)と、チャンバー50(a)から空気を吸引する真空ポンプ52(a)と、チャンバー50(b)から空気を吸引する真空ポンプ52(b)と、チャンバー50(a)及びチャンバー50(b)の間に設けられたドア54と、を備えてもよい。
この場合、巻回製品109を製造後に、ドア54が閉じた状態で、真空ポンプ52(a)を作動させてチャンバー50(a)から空気を吸引し、巻回製品109をチャンバー50(a)内に入れる。その後、真空ポンプ52(b)を作動させてチャンバー50(b)から空気を吸引する。その後、ドア54を開けて巻回製品109をチャンバー50(b)内へ移動させ、ドア54を閉じることができる。これにより、巻回製品109の周囲を真空状態にしたままで、巻回製品109を巻回装置10から取り出すことができる。
また、本発明は、図4に示す巻回装置300であってもよい。巻回装置300は、巻回機構12と、巻回機構12を収納したチャンバー14と、チャンバー14内の空気を吸引するバキューム装置301と、を含む。巻回装置300は、チャンバー14内に、巻回機構12が素子フィルム308を巻回して形成した複数の巻回製品109を収納する収納手段304と、巻回製品109を巻回機構12から収納手段304へ送る巻回製品移動装置306と、を備えている。
(巻回機構)
巻回装置300の巻回機構12は、図6(a)に示すように、ターレット123の外周面125に対して離隔又は接近可能であり、外周面125に当接された素子フィルム308(セパレータ200及び202、正電極204、負電極206から成る。)を切断するカッタ330を備えている。また、巻回装置300の巻回機構12は、外周面125に対して離隔又は接近可能であり、素子フィルム308を切断する時に外周面125に当接された素子フィルム308を押圧する押さえローラ332を備えている。
巻回機構12の巻芯108は、巻回装置300の基板334に対して垂直な方向(以下「Y軸方向」と言う。)に、図示しないリニアモータによって移動可能である。これにより、巻回体110が形成されて位置S2へ移動された時、位置S1にある巻芯108は、図6における手前の向き(Y軸方向)と逆の向きに退避できる。この時、ローラ340及び外周面125によって張られる素子フィルム308が、位置S1にある巻芯108の中心線C1(図6(b)に示す。)上を通るように、ローラ340、外周面125及び巻芯108の位置が決定されている。巻芯108には、Y軸方向に延びる溝336が設けられている。巻芯108が、図6における手前の向きと逆の向きに退避した時、位置S1にある巻芯108の溝336の先端角部342は、図6(b)に示すように、素子フィルム308と平行となるように、巻芯108の回転角度が制御される。巻芯108の回転角度は、図示しないサーボモータによって制御される。
これにより、巻芯108が、図6における手前の向き(Y軸方向)に移動することにより、素子フィルム308が溝336に挿入される。巻芯108が、手前の向きと逆の向きに移動することにより、溝336が素子フィルム308から離脱する。このため、後述する「次の巻回製品の形成」を自動的に繰り返し行うことが可能となる。詳細は、「次の巻回製品の形成」で述べる。
巻回機構12の近辺には、図4及び図5に示すように、図示しないシリンダにより、位置S2の巻回体110に対して、離隔又は接近する吸引ノズル338が備えられている。吸引ノズル338は、テープ124の先端を、位置S2の巻回体110まで誘導し、巻回体110の外周面に貼着する。テープ124の先端は巻回体110の外周面に固定される。
(チャンバー)
巻回装置300のチャンバー14は、図1に示す巻回装置10のチャンバー14と同じ構成である。
(バキューム装置)
バキューム装置301は、真空ポンプ302を備える。真空ポンプ302は、管路309を介してチャンバー14に接続され、図示しないモーターが回転駆動することにより、チャンバー14内を減圧できるように構成されている。管路309とチャンバー14との接続部には、接続部をシールする真空フランジを設けることが好ましい。
真空ポンプ302とチャンバー14とを連結する管路309には、図4に示すように、空気流入弁310及び止め弁312が備えられている。空気流入弁310は、扉22を開くためにチャンバー14内を大気圧にする時に、チャンバー14内に空気を流入させることができる。空気流入弁310は、握持部314を回すことにより、空気を管路309へ流入させることができる。
止め弁312は、空気流入弁310を操作してチャンバー14内に空気を流入させる時に、空気流入弁310から真空ポンプ302に空気が流入するのを防止できる。止め弁312は、握持部316を回すことにより、空気流入弁310から真空ポンプ302への空気の流れを止めることができる。一般的に、真空ポンプを構成する回転羽根は、空気の吸引時に空気が流入する方向に対して逆方向に負荷される引張力に対しての強度は高い。すなわち、空気の吸引時を考慮して強度が設定されている。一方で、回転羽根は、その引張力と逆方向に負荷される押圧力(空気を吸引しない時等の空気の流入によって生じる。)に対する強度は低い。すなわち、空気の吸引しない時を考慮して強度が設定されていない。このため、空気流入弁310から真空ポンプ302に空気が流入するのを防止するための止め弁312が設けられている。
(収納手段)
収納手段304は、図4に示すように、チャンバー14内に固定された固定台318と、固定台318上に設置されたラック320とから構成される。ラック320は、複数個の巻回製品109を収納することができる。ラック320は、固定台318上から離脱させてチャンバー14の外へ持ち出すことができる。
(巻回製品移動装置)
巻回製品移動装置306は、図4に示すように、長手方向が水平方向(以下、「X軸方向」と言う。)となるように固定されたレール322と、レール322に沿ってX軸方向に往復移動するとともに回転中心軸324のまわりに回転する移動部材326と、移動部材326に設置されたチャック328と、から構成される。移動部材326は、図示しないボール螺子機構(Ball Screw Mechanism)によってレール322に沿って移動する。移動部材326は、図示しないモーターによって回転中心軸324のまわりに回転する。チャック328は、図示しないソレノイド機構によって開閉する。
以上のような構成の巻回装置300の作動を以下に説明する。作動は、特に説明しない限り、時系列に沿って説明する。
(初期設定)
扉22が開けられ、固定台318上に、ラック320が設置される。図5の位置S1において、巻芯108にセパレータ200及び202の先端付近が取り付けられる。その後、巻芯108が複数回だけ時計まわりに回転させさられ、セパレータ200及び202が時計まわりに巻回させられた後、セパレータ200の外周面及びセパレータ202の内周面に正電極204が積層され、セパレータ202の外周面及びセパレータ200の内周面に負電極206が積層される。
次に、扉22が閉められ、チャンバー14が密閉される。空気流入弁310は空気が流入しないように閉じられ、止め弁312は管路309内で空気が流れるように開放される。真空ポンプ302が有するモーターが回転駆動させられ、チャンバー14内が減圧される。チャンバー14内の圧力は、1〜100パスカルが好ましい。作業者が、真空計26を目視しながら、真空ポンプ302のモーターの回転数を制御することにより、チャンバー14内の圧力が約1〜100パスカルに維持される。チャンバー14内の圧力が既定値よりも上がった時に、真空計26の信号に基づき、チャンバー14内の圧力が既定値になるように真空ポンプ302を駆動させる制御システムを備えてもよい。
(1個目の巻回製品の形成)
位置S1において、巻芯108が回転駆動させられ、素子フィルム308が巻芯108のまわりに巻回される。次に、ターレット123が時計まわりに回転させられて、位置S1において形成された巻回体110は、図6(a)に示す位置S2に送られる。この時、時計まわりに回転し位置S1へ移動した巻芯108は、図5及び図6(a)における手前の向き(Y軸方向)と逆方向に退避する。ローラ340及び外周面125によって張られる素子フィルム308は、図6(b)に示すように、位置S1で退避している巻芯108の中心線C1上を通る。
退避している巻芯108が、図6(a)における手前の向きに移動する。素子フィルム308が、位置S1にある巻芯108の溝336に挿入される。押さえローラ332がターレット123に向かって移動し素子フィルム308を外周面125に押し付ける。カッタ330がターレット123に向かって移動し、外周面125に押し付けられている素子フィルム308を切断する。カッタ330は、外周面125から離隔し、押さえローラ332は、素子フィルム308を押さえ付けた状態を維持する。
位置S2において、巻回体110の外周にテープ124が重ねられた状態で、巻芯108が回転駆動することにより、巻回体にテープ124が巻かれ、図示しないカッタによってテープ124が切断され、図15(a)及び図16に示すような巻回製品109が形成される。
(1個目の巻回製品の収納)
1個目の巻回製品109が形成されると、移動部材326が原点(図4における移動部材326の位置)からX軸正方向に移動する。図5に実線で示すように、チャック328が閉じて巻回製品109を握持する。図5に一点鎖線で示すように、移動部材326が、回転中心軸324を中心として時計まわり方向に90度回転し、握持されている巻回製品109が、回転中心軸324を中心として時計まわり方向に90度回転する。
図5に二点鎖線で示すように、移動部材326がX軸負方向に移動し、握持されている巻回製品109がX軸負方向に移動する。握持されている巻回製品109がラック320の上方まで移動させられると、チャック328が開き、巻回製品109がラック320内に落下し収納される。移動部材326は、原点復帰する。
(次の巻回製品の形成)
1個目の巻回体110の巻回が終了した時、「1個目の巻回製品の形成」で述べたように、図5における位置S1において、カッタ330は、外周面から離隔し、押さえローラ332は、素子フィルム308を外周面125に押さえ付けている。また、位置S1にある巻芯108は、図5における手前の向きと逆方向に退避している。また、ローラ340及び外周面125によって張られる素子フィルム308は、位置S1で退避している巻芯108の中心線C1を通っている。
図5における手前の向きに巻芯108が移動することにより、素子フィルム308が、位置S1にある巻芯108の溝336に挿入される。
図5における位置S1において、押さえローラ332が素子フィルム308から離隔する。押さえローラ332が素子フィルム308から離隔した瞬間に、巻芯108は回転を開始する。これにより、素子フィルム308が巻芯108のまわりに巻回される。
(次の巻回製品の収納)
巻回機構12において、次の巻回製品109が形成されると、上述の「1個目の巻回製品の収納」と同様に、チャック328により、次の巻回製品109がラック320に収納される。
(複数個の巻回製品の形成及び収納)
上述の「次の巻回製品の形成」及び「次の巻回製品の収納」が複数回繰り返されることにより、複数個の巻回製品109がラック320内に収納される。複数の巻回製品109が積み重なってラック320からこぼれ落ちないように、巻回製品109を収納するために移動部材326がX軸方向に移動する距離を、巻回製品109毎に変えてもよい。
(複数の巻回製品の取り出し)
真空ポンプ302が停止される。真空ポンプ302に管路309を介して空気が流入しないように、止め弁312が閉じられる。空気流入弁310が開放され、空気が空気流入弁310を介してチャンバー14内に流入する。チャンバー14内の圧力は大気圧となる。扉22が開けられ、複数個の巻回製品109が収納されたラック320が、チャンバー14から取り出される。
(本願発明の効果)
本願発明の巻回装置300によれば、上述の「初期設定」においてチャンバー14を密閉した後、チャンバー14の開閉を行うことなく、チャンバー14内で複数の巻回製品109を形成しラック320に複数個収納し、その後チャンバー14の扉22を開けて、複数の巻回製品109を取り出す。このため、1個の巻回製品109を形成する度に、巻回製品109をチャンバー14から取り出す必要がない。これにより、複数の巻回製品109を形成するために扉22の開閉や真空ポンプ302作動及び停止等を繰り返す必要がない。よって、真空環境で複数の巻回製品109を形成するための工数を低減することができる。
また、本発明は、図7に示す巻回装置350であってもよい。巻回装置350は、巻回機構12と、巻回機構12を収納したチャンバー14と、チャンバー14内の空気を吸引するバキューム装置301と、を含む。巻回装置350は、チャンバー14内に、巻回機構12が素子フィルムを巻回して形成した巻回製品109を収納する収納手段352と、巻回製品109を巻回機構12から収納手段352へ送る巻回製品移動装置306と、を備えている。
巻回装置350の巻回機構12、チャンバー14、バキューム装置301及び巻回製品移動装置306の構成は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(収納手段)
収納手段352は、図8に示すように、函体354と、函体354を支持する支持台356と、中央が函体354内に収納された袋体358と、袋体358の開口端部360を挟持する複数の挟持手段362と、溶着具364と、溶着具364を受け止める受け部材366とを備えている。図8及び図10において、函体354及び袋体358は、断面端面のみを示す。
袋体358は、Z軸方向長さが函体354のZ軸方向長さの約2倍である。図8に示すように、袋体358の中心部を函体354に押し込んで、袋体358の開口端部360を函体354の外へ出して引っ張り下げ、開口端部360により函体354の下端付近を覆うことができる。挟持手段362は、X軸及びZ軸方向に往復移動可能である。溶着具364及び受け部材366は、Z軸方向に往復移動可能である。溶着具364と受け部材366とは、互いに離隔又は接近可能である。
以上のような構成の巻回装置350の作動を以下に説明する。作動は、特に説明しない限り、時系列に沿って説明する。
(初期設定)
扉22が開けられ、支持台356上に函体354が置かれ、袋体358の中央が函体354内に挿入される。複数の挟持手段362が袋体358の開口端部360を挟持する。
図7の位置S1において、巻芯108にセパレータ200等の先端付近が取り付けられる作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。セパレータ200の外周面及びセパレータ202の内周面に正電極204が積層され、セパレータ202の外周面及びセパレータ200の内周面に負電極206が積層される作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。扉22が閉められ、真空ポンプ302が稼働され、チャンバー14内が約1〜100パスカルに維持される作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(1個目の巻回製品の形成)
1個目の巻回製品を形成する作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(1個目の巻回製品の収納)
1個目の巻回製品109が形成されると、チャック328が巻回製品109を握持し、握持されている巻回製品109が、回転中心軸324を中心として時計まわり方向に90度回転する作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
移動部材326がX軸負方向に移動し、握持されている巻回製品109がX軸負方向に移動する。握持されている巻回製品109が収納手段352の上方まで移動させられると、チャック328が開き、巻回製品109が収納手段352の袋体358内に落下し収納される。移動部材326は、原点復帰する。
(次の巻回製品の形成)
次の巻回製品109を形成する作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(次の巻回製品の収納)
巻回機構12において、次の巻回製品109が形成されると、上述の「1個目の巻回製品の収納」と同様に、チャック328により、次の巻回製品109が袋体358に収納される。
(複数個の巻回製品の形成及び収納)
巻回装置350についての上述の「次の巻回製品の形成」及び「次の巻回製品の収納」が複数回繰り返されることにより、複数個の巻回製品109が袋体358内に収納される。
複数個の巻回製品109が袋体358内に収納されると、図9及び図10に示すように、複数の挟持手段362が、溶着具364及び受け部材366の高さよりも上方まで上昇した後、互いに接近し接触する。加熱された溶着具364と受け部材366とが、互いに接近し接触する。これにより、袋体358の開口端部360付近が溶着され密封される。この時、袋体358内は真空状態である。真空環境で、袋体358を密封したからである。
(複数の巻回製品の取り出し)
真空ポンプ302が停止され、止め弁312が閉じられ、空気流入弁310が開放され、チャンバー14内の圧力が大気圧となる作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。チャンバー14内の圧力が大気圧となると、袋体358は収縮し袋体358内の複数の巻回製品109に密着する。袋体358内は真空状態だからである。チャンバー14から袋体358が取り出され、袋体358内の複数の巻回製品109が取り出される。
(本願発明の効果)
本願発明の巻回装置350によれば、図4に示す巻回装置300と同様に、複数の巻回製品109を形成するために扉22の開閉や真空ポンプ302の作動及び停止等を繰り返す必要がなく、真空環境で複数の巻回製品109を形成するための工数を低減することができる。また、真空パック状態の袋体358に収納された複数の巻回製品109をチャンバー14から取り出すことができるため、チャンバー14から取り出した複数の巻回製品109に粉塵が入り込むのを防止できる。
また、本発明は、図11に示す巻回装置400であってもよい。巻回装置400は、巻回機構12と、チャンバー14と、バキューム装置301と、チャンバー14に連続する搬送経路408とを含む。
巻回装置400の巻回機構12、バキューム装置301及び巻回製品移動装置306の構成は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(チャンバー)
チャンバー14内に、巻回機構12が素子フィルムを巻回して形成した巻回製品109を巻回機構12から収納手段404へ送る巻回製品移動装置306を備えている。チャンバー14は、函体20の側壁410に開口部412を有している。チャンバー14は、バキューム装置301によって内部の空気を吸引できる。
(搬送経路)
搬送経路408内に、巻回製品109を収納する収納手段404を備えている。搬送経路408は、バキューム装置416によって内部の空気を吸引できる。バキューム装置416の構成は、バキューム装置301と同じである。チャンバー14の内部空間と、チャンバー14外に備えられた搬送経路408が有する密閉された外部空間とが、開口部412を介して連続する。開口部412は、シャッタ420を上下移動することによって開閉可能である。
(収納手段)
収納手段404は、図11に示すように、巻回製品109を収納するラック418と、巻回製品109を巻回製品移動装置306からラック418へ送るコンベヤ414とから構成されている。コンベヤ414は、巻回製品移動装置306が、チャック328が握持する巻回製品109を、開口部412を介してコンベヤ414に移動できる位置に配置されている。なお、搬送経路408の中でラック418の近辺に、巻回製品109を取り出すための図示しない扉が備えられている。
以上のような構成の巻回装置400の作動を以下に説明する。作動は、特に説明しない限り、時系列に沿って説明する。
(初期設定)
図11の位置S1において、巻芯108にセパレータ200等の先端付近が取り付けられる作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。セパレータ200の外周面及びセパレータ202の内周面に正電極204が積層され、セパレータ202の外周面及びセパレータ200の内周面に負電極206が積層される作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
シャッタ420が上昇され、開口部412が開放される。チャンバー14の内部空間と搬送経路408の外部空間とが、開口部412を介して連続する。チャンバー14及び搬送経路408の真空ポンプ302が稼働され、チャンバー14及び搬送経路408が約1〜100パスカルに維持される。チャンバー14及び搬送経路408が約1〜100パスカルに維持される際の空気流入弁310等の作動は、図4に示す巻回装置300における空気流入弁310等の作動と同じである。
(1個目の巻回製品の形成)
1個目の巻回製品を形成する作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(1個目の巻回製品の収納)
1個目の巻回製品109が形成されると、チャック328が巻回製品109を握持し、握持されている巻回製品109が、回転中心軸324を中心として時計まわり方向に90度回転する作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
移動部材326がX軸負方向に移動し、握持されている巻回製品109がX軸負方向に移動する。握持されている巻回製品109が、開口部412を介してコンベヤ414の上方まで移動させられると、チャック328が開き、巻回製品109がコンベヤ414の上に落下する。移動部材326は、原点復帰する。コンベヤ414が作動し、コンベヤ414上の巻回製品109がラック418まで搬送され、ラック418に収納される。
(次の巻回製品の形成)
次の巻回製品109を形成する作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(次の巻回製品の収納)
巻回機構12において、次の巻回製品109が形成されると、上述の「1個目の巻回製品の収納」と同様に、巻回製品移動装置306及びコンベヤ414により、次の巻回製品109がラック418に収納される。
(複数個の巻回製品の形成及び収納)
上述の「次の巻回製品の形成」及び「次の巻回製品の収納」が複数回繰り返されることにより、複数個の巻回製品109がラック418に収納される。所定個数の巻回製品109がラック418に収納されると、シャッタ420が下降し開口部412が閉鎖される。
(複数の巻回製品の保管)
バキューム装置301の真空ポンプ302が停止され、止め弁312が閉じられ、空気流入弁310が開放され、チャンバー14内の圧力が大気圧となる。搬送経路408内は真空状態に維持され、ラック418に収納された巻回製品109は真空環境で保管される。ラック418に気密な蓋をして取り出し、ラック418は後行程へ送られる。
(本願発明の効果)
本願発明の巻回装置400によれば、図4に示す巻回装置300と同様に、複数の巻回製品109を形成するために扉22の開閉や真空ポンプ302の作動及び停止等を繰り返す必要がなく、真空環境で複数の巻回製品109を形成するための工数を低減することができる。また、搬送経路408を、巻回製品109に電解液を注入する注入工程の近辺まで延ばし、ラック418を注入行程の近辺に配置することにより、注入行程において巻回製品109を真空環境から取り出してすぐに巻回製品109に電解液を注入することができる。このため、注入作業を行う巻回製品109のセパレータと電極との隙間から空気を抜いていく作業を確実に無くすことができる。
また、本発明は、図12に示す巻回装置450であってもよい。巻回装置450は、図4に示す巻回装置300の収納手段304が備えるラック320の代替として、液体を保存できる容器452を備えている。容器452には、電解液454が入れられる。容器452は、巻回製品109の全体を浸漬するのに十分な深さを有する。巻回装置450の構成は、電解液454が入れられる容器452を備えること以外は、図4に示す巻回装置300の構成と同じである。
(初期設定)
巻回装置450は、初期設定において、容器452に電解液454が入れられる。その他の初期設定の作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(1個目の巻回製品の形成)
1個目の巻回製品を形成する作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(1個目の巻回製品の収納)
1個目の巻回製品109は容器452に収納される。容器452に収納された1個目の巻回製品109の全体が、容器452に入れられた電解液454に浸漬される。その他の作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(次の巻回製品の形成)
次の巻回製品を形成する作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(次の巻回製品の収納)
次の巻回製品109は容器452に収納される。容器452に収納された次の巻回製品109の全体が、容器452に入れられた電解液454に浸漬される。その他の作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(複数個の巻回製品の形成及び収納)
上述の「次の巻回製品の形成」及び「次の巻回製品の収納」が複数回繰り返されることにより、複数個の巻回製品109が容器452内に収納される。容器452内に収納された複数の巻回製品109の全てが、容器452内の電解液454に浸漬される。その他の作動は、図4に示す巻回装置300と同じである。
(複数の巻回製品の取り出し)
図4に示す巻回装置300と同じ作動により、チャンバー14内の圧力は大気圧となる。チャンバー14内の圧力が大気圧となることにより、容器452内の電解液454の周辺は、真空状態から大気圧状態へ変わる。このため、大気圧によって、電解液454が、真空状態であるセパレータと電極との隙間に自然に侵入する。扉22が開けられ、複数個の巻回製品109が収納された容器452が、チャンバー14から取り出される。
(本願発明の効果)
本願発明の巻回装置450によれば、図4に示す巻回装置300と同様に、複数の巻回製品109を形成するために扉22の開閉や真空ポンプ302の作動及び停止等を繰り返す必要がなく、真空環境で複数の巻回製品109を形成するための工数を低減することができる。また、巻回製品109を取り出す時に、チャンバー14内の圧力が大気圧となることにより、電解液454が、真空状態であるセパレータと電極との隙間に自然に侵入する。このため、巻回装置450によって、巻回製品109への電解液454の注入を行うことができる。
また、本発明は、図13に示す巻回装置500であってもよい。巻回装置500は、図11に示す巻回装置400の収納手段404が備えるラック418の代替として、液体を保存できる容器502を備えている。容器502には、電解液504が入れられる。容器502は、巻回製品109の全体を浸漬するのに十分な深さを有する。巻回装置500の構成は、電解液504が入れられる容器502を備えること以外は、図11に示す巻回装置400の構成と同じである。
(初期設定)
巻回装置500は、初期設定において、容器502に電解液504が入れられる。その他の初期設定の作動は、図11に示す巻回装置400と同じである。
(1個目の巻回製品の形成)
1個目の巻回製品を形成する作動は、図11に示す巻回装置400と同じである。
(1個目の巻回製品の収納)
1個目の巻回製品109は容器502に収納される。容器502に収納された1個目の巻回製品109の全体が、容器502に入れられた電解液504に浸漬される。その他の作動は、図11に示す巻回装置400と同じである。
(次の巻回製品の形成)
次の巻回製品を形成する作動は、図11に示す巻回装置400と同じである。
(次の巻回製品の収納)
次の巻回製品109は容器502に収納される。容器502に収納された次の巻回製品109の全体が、容器502に入れられた電解液504に浸漬される。その他の作動は、図11に示す巻回装置400と同じである。
(複数個の巻回製品の形成及び収納)
上述の「次の巻回製品の形成」及び「次の巻回製品の収納」が複数回繰り返されることにより、複数個の巻回製品109が容器502内に収納される。容器502内に収納された複数の巻回製品109の全てが、容器502内の電解液504に浸漬される。その他の作動は、図11に示す巻回装置400と同じである。
(複数の巻回製品の保管)
バキューム装置301の真空ポンプ302が停止され、止め弁312が閉じられ、空気流入弁310が開放され、チャンバー14内の圧力が大気圧となる。搬送経路408内は真空状態に維持され、ラック418に収納された巻回製品109は真空環境で保管される。
(複数の巻回製品の取り出し)
バキューム装置416の真空ポンプ302が停止される。バキューム装置416の真空ポンプ302に管路309を介して空気が流入しないように、止め弁312が閉じられる。バキューム装置416の空気流入弁310が開放され、空気が空気流入弁310を介して搬送経路408内に流入する。搬送経路408内の圧力は大気圧となる。搬送経路408内の圧力が大気圧となることにより、容器502内の電解液504の周辺は、真空状態から大気圧状態へ変わる。このため、大気圧によって、電解液504が、真空状態であるセパレータと電極との隙間に自然に侵入する。図示しない扉が開けられ、複数個の巻回製品109が収納された容器502が、搬送経路408から取り出される。
(本願発明の効果)
本願発明の巻回装置500によれば、図11に示す巻回装置400と同様に、複数の巻回製品109を形成するために扉22の開閉や真空ポンプ302の作動及び停止等を繰り返す必要がなく、真空環境で複数の巻回製品109を形成するための工数を低減することができる。また、巻回製品109を取り出す時に、搬送経路408内の圧力が大気圧となることにより、電解液5044が、真空状態であるセパレータと電極との隙間に自然に侵入する。このため、巻回装置500によって、巻回製品109への電解液504の注入を行うことができる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、本発明は図示した実施形態には限定されない。例えば、真空ポンプの数量は、2個又は4個に限定されず、1個、3個、又は5個以上であってもよい。
また、図7に示す巻回装置350において、袋体358内に電解液を入れておいて、袋体358内に巻回製品109を収納してもよい。複数の巻回製品109を取り出す時に、チャンバー14内の圧力が大気圧となると、袋体358内の電解液は、真空状態であるセパレータと電極との隙間に自然に侵入する。このため、巻回装置350によって、巻回製品109への電解液の注入を行うことができる。
本発明の巻回装置によれば、セパレータと電極とが密着した状態で、巻回製品を後工程へ運搬することができる。このため、後工程においては、電池又はコンデンサを製造するために電解液をセパレータと電極との間に注入する作業を容易且つ迅速に行うことができ、電池等を製造するために広く利用できる。
10、300、350、400:巻回装置
12:巻回機構
14、50(a)、50(b):チャンバー
16:真空ポンプ
18:開口部
20:函体
22:扉
24:窓
26:真空計
304、352、404:収納手段
306:巻回製品移動装置

Claims (10)

  1. 電極及びセパレータから成る帯状の素子フィルムを巻芯に巻回する巻回機構を有する巻回装置であり、
    前記巻回機構と、
    前記巻回機構を収納したチャンバーと、
    前記チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプと、
    を含み、
    前記チャンバー内に、前記巻回機構が前記素子フィルムを巻回して形成した巻回製品を収納する収納手段を備えた巻回装置。
  2. 電極及びセパレータから成る帯状の素子フィルムを巻芯に巻回する巻回機構を有する巻回装置であり、
    前記巻回機構と、
    前記巻回機構を収納したチャンバーと、
    前記チャンバー内の空気を吸引する真空ポンプと、
    を含み、
    前記チャンバー外に、密閉された外部空間を有し、該外部空間が前記チャンバーの内部空間と連続する搬送経路を備え、
    前記搬送経路内に、前記巻回機構が前記素子フィルムを巻回して形成した巻回製品を収納する収納手段を備えた巻回装置。
  3. 前記巻回製品を前記巻回機構から前記収納手段へ送る巻回製品移動装置を備えた請求項1又は2に記載する巻回装置。
  4. 前記収納手段は、前記巻回製品を袋体に収納し該袋体を密封する請求項1〜3に記載する巻回装置。
  5. 前記収納手段は、収納する前記巻回製品が浸漬される電解液が入った容器を含む請求項1〜4に記載する巻回装置。
  6. 前記収納手段は、複数個の前記巻回製品を収納する請求項1〜5に記載する巻回装置。
  7. 電極及びセパレータから成る帯状の素子フィルムを、巻回機構により巻芯に巻回する巻回方法であり、
    前記巻回機構を収納したチャンバー内を真空圧にするステップと、
    真空圧にした前記チャンバー内で、前記巻回機構が前記素子フィルムを巻回するステップと、
    前記チャンバー内で、前記巻回機構によって前記素子フィルムを巻回して形成した巻回製品を収納手段に収納するステップと、
    を含む巻回方法。
  8. 前記巻回製品を前記巻回機構から前記収納手段へ送るステップを含む請求項7に記載する巻回方法。
  9. 前記巻回製品を袋体に収納し該袋体を密封するステップを含む請求項7又は8に記載する巻回方法。
  10. 前記巻回製品を収納し得る容器に入れた電解液に、前記巻回製品を浸漬するステップを含む請求項7〜9に記載する巻回方法。
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