JP6591298B2

JP6591298B2 - 巻回装置

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Publication number: JP6591298B2
Application number: JP2016009302A
Authority: JP
Inventors: 公輔皆藤; 杉山　正芳; 正芳杉山
Original assignee: Kaido Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kaido Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: JP2017130564A

Description

本発明は、電池又はコンデンサを形成するための帯状の素子フィルムをコアに巻回する巻回装置に関する。

従来から、帯状のセパレータ、正電極、及び負電極（素子フィルム）をコア（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している。

図３９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をコア１０８に巻回していく巻回機構１２２を有する巻回装置である。

巻回装置１２０は、位置Ｓ１において、図４０に示すコア１０８が回転治具に取り付けられた状態で、図示しない粘着テープによりセパレータ２００及び２０２の先端付近がコア１０８に固定され、コア１０８が複数回回転させられる。

コア１０８は、市販の既製品が使用され、又は、別工程において製造されたものが使用される。

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、コア１０８が回転駆動させられ、巻回体が形成される。

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。また、コア１０８は、図３９に示す位置Ｓ２において、図示しない粘着テープにより、セパレータ２００等の後端付近の内周面がセパレータ２００等の外周面に固定され、図４０（ｂ）に示す巻回製品１０９が形成される。その後、回転治具は、位置Ｓ３において、巻回製品１０９から抜き出され、巻回製品を取り出す。なお、正電極２０４及び負電極２０６には、それぞれ取り出し電極が取り付けられる。

巻回製品１０９は、次工程に搬入され、次工程において、図４１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、電池が形成される。

ここで、セパレータ２００等をコア１０８に巻回する前にセパレータ２００等の先端付近に粘着テープを貼着する機構（図示しない）と、セパレータ２００等をコア１０８に巻回した後にセパレータ２００等の後端付近に粘着テープを貼着する機構（図示しない）とは、別個に構成されている。このため、設備コストが嵩むこととなった。

また、コア１０８を用いて巻回製品１０９を製造する場合、市販のコア１０８が用いられ、又は、別工程において製造されたものが用いられるが、コア１０８を巻回装置１２０の回転治具に取り付ける手間が必要であるため、巻回製品１０９の製造コストが嵩むこととなった。

なお、巻回装置において、巻軸にセパレータ等を巻回して切り離し、粘着テープを貼着して巻回素子を形成する旨を記載した文献が存在する（特許文献１及び２参照。）。しかし、コアの製造を目的とする本願発明に関連するものは存在しない。

特開２０１４−１３３６５２号公報特開２０１４−６９９１号公報

本発明の目的は、セパレータ２００等の先端付近等に粘着テープを貼着する機構をコンパクト化して設備コストを低減し、コアを巻回装置の回転治具に取り付ける必要のない巻回装置を提供することである。

本発明の巻回装置は、コアを形成するためのコア用フィルムをコア巻芯に巻回するコア巻回機構と、前記コア巻芯に巻回したコア用フィルム巻回体の後端付近を巻き留めする端部固定機構と、帯状の素子フィルムを前記コアに巻回するフィルム巻回機構と、前記端部固定機構を前記フィルム巻回機構の近辺に移動させる固定機構移動手段と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の巻回装置は、前記巻回装置において、前記コア巻回機構は、回転中心軸及び外周面を有し、該外周面の周囲の空気を吸引する第一吸引体と、前記第一吸引体を、回転中心軸のまわりに回転させる第一回転手段と、前記コア用フィルムの先端付近を前記第一吸引体の外周面に位置決めする第一位置決め手段と、前記第一吸引体が所定の回転角だけ回転させられて巻回されたコア用フィルム巻回体の後端を切断する第一切断手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の巻回装置は、前記巻回装置において、前記端部固定機構は、回転中心軸及び外周面を有し、該外周面の周囲の空気を吸引する第二吸引体と、前記第二吸引体を回転中心軸のまわりに回転させる第二回転手段と、粘着テープ用フィルムの先端付近を前記第二吸引体の外周面に位置決めする第二位置決め手段と、前記第二吸引体が所定の回転角だけ回転させられて巻回された粘着テープ用フィルムの後端付近を切断する第二切断手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の巻回装置は、前記巻回装置において、前記コア巻回機構によって形成したコアを、前記フィルム巻回機構の近辺へ移動させるコア移動手段と、前記フィルム巻回機構の近辺へ移動させた前記コアの近辺に前記端部固定機構を移動させる固定機構移動手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の巻回装置によれば、コア巻芯に巻回したコア用フィルム巻回体の後端付近を巻き留めする端部固定機構を、固定機構移動手段により、フィルム巻回機構の近辺に移動させることができる。このため、一つの端部固定機構により、少なくとも、コア用フィルム巻回体の後端付近を巻き留めすること、及び、コアに巻回する素子フィルムの先端付近をコアに固定すること、を行うことができる。このため、コア用フィルム巻回体の後端付近を巻き留めする機構、及び、コアに巻回する素子フィルムの先端付近をコアに固定する機構を別個に設ける必要がなく、設備コストを低減できる。

また、コア用フィルム巻回体の後端付近を巻き留めすることにより、巻回装置においてコアを製造することができる。このため、コアを巻回装置に取り付ける作業が不要となり、巻回製品の製造コストを低減できる。

本発明に係る巻回装置全体を示す正面図である。本発明に係る巻回装置の第一吸引体を示す断面斜視図であり、同図（ａ）は一の実施形態を示し、同図（ｂ）は他の実施形態を示す。図１の巻回装置の第一吸引体を基盤に対して直角方向に移動させる機構を示す側面断面図である。図１の巻回装置の第一吸引体を基盤に対して直角方向に移動させて基盤内に収めた状態を示す側面断面図である。図１の巻回装置において、コア用フィルムの先端付近の位置決め手段の機構を示す拡大図であり、同図（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）は右側面図である。図１の巻回装置の第二吸引体近辺の機構を示す側面断面図である。図１の巻回装置において、第一粘着テープの先端付近の位置決め手段の機構を示す拡大図であり、同図（ａ）は左側面図であり、同図（ｂ）は正面図である。図１の巻回装置の回転治具を基盤に対して直角方向に移動させる機構を示す側面断面図である。図１の巻回装置のカッタユニット等を示す正面図である。図１の巻回装置のカッタユニットを基盤に対して直角方向に移動させる機構を示す側面断面図である。図１の巻回装置において、コア用フィルムの先端付近の位置決め手段の作動を示す正面図であり、同図（ａ）は吸引ノズルが待機する状態を示す図であり、同図（ｂ）は吸引ノズルがコア用フィルム１４を吸引した状態を示す図である。図１の巻回装置において、コア用フィルムの先端付近の位置決め手段の作動を示す正面図であり、同図（ａ）は吸引ノズルがコア用フィルムを位置決めした状態を示す図であり、同図（ｂ）は吸引ノズルが戻りながら第一吸引体が回転する状態を示す図である。図１の巻回装置において、コア用フィルムの先端付近の位置決め手段の作動を示す正面図であり、同図（ａ）は吸引ノズルが戻りながら第一吸引体が回転してコア用フィルムを巻回する状態を示す図であり、同図（ｂ）はカッタによってコア用フィルムを切断する状態を示す図である。図１の巻回装置において、第一粘着テープの先端付近の位置決め手段の作動を示す正面図であり、同図（ａ）は位置決め治具が待機する状態を示す図であり、同図（ｂ）は位置決め治具が第一粘着テープに接触した状態を示す図である。図１の巻回装置において、第一粘着テープの先端付近の位置決め手段の作動を示す正面図であり、同図（ａ）は位置決め治具が第一粘着テープを位置決めした状態を示す図であり、同図（ｂ）は位置決め治具が戻りながら第二吸引体が回転する状態を示す図である。図１の巻回装置において、第一粘着テープの先端付近の位置決め手段の作動を示す正面図であり、同図（ａ）は位置決め治具が戻りながら第二吸引体が更に回転する状態を示す図であり、同図（ｂ）はカッタによって第一粘着テープを切断する状態を示す図である。図１の巻回装置において第二吸引体を第一吸引体に隣接させた状態を示す一部拡大正面図である。図１の巻回装置により第一粘着テープをコアに貼着する状態を示す一部拡大正面図である。同図（ａ）は、図１の巻回装置により第一粘着テープをコアに貼着した状態を示す一部拡大正面図であり、同図（ｂ）は、把持手段がコアを挟持する状態を示す一部拡大正面図である。把持手段がコアを押し潰す状態を示す一部拡大正面図である。コアに回転治具を挿入した状態を示す一部拡大正面図である。回転治具にコアを固定した状態を示す一部拡大正面図である。コアを領域Ａから領域Ｂへ移動させる状態を示す一部拡大正面図である。コアが領域Ｂに移動した状態を示す一部拡大正面図である。第二粘着テープをフィルム積層体の先端に貼着するために第二吸引体がＺ軸方向に移動した状態を示す一部拡大正面図である。第二粘着テープを形成した状態を示す一部拡大正面図である。第二粘着テープをフィルム積層体の先端に貼着している状態を示す一部拡大正面図である。フィルム積層体を巻回してフィルム積層体巻回体を形成した状態を示す一部拡大正面図である。フィルム積層体を切断する状態を示す一部拡大正面図である。フィルム積層体巻回体に第三粘着テープを貼着するためにフィルム積層体巻回体を領域Ａへ移動させた状態を示す一部拡大正面図である。フィルム積層体巻回体に第三粘着テープを貼着している状態を示す一部拡大正面図である。フィルム積層体巻回体に第三粘着テープを貼着している状態を示す一部拡大正面図である。フィルム積層体巻回体に第三粘着テープを貼着している状態を示す一部拡大正面図である。フィルム積層体巻回体に第三粘着テープを貼着した状態を示す一部拡大正面図である。第三粘着テープを貼着したフィルム積層体巻回体を領域Ｃへ移動させた状態を示す一部拡大正面図である。本発明の巻回装置の他の実施形態を示す正面図である。図３５の巻回装置において、コアの後端を溶着するために溶着装置をＺ軸正方向に移動させた状態を示す正面図である。図３５の巻回装置において、溶着装置がコアの後端を溶着する状態を示す正面図である。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（ｂ）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。同図（ａ）はフィルム積層体を形成するセパレータ等の先端が互いにずれる状態を示す拡大正面図であり、同図（ｂ）は切断したフィルム積層体のセパレータ等の切断部が互いにずれる状態を示す正面図である。

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り、セパレータ、セパレータ、正電極及び負電極をコアに巻回する装置である。セパレータ及びセパレータは、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂から構成される。正電極及び負電極は、金属箔から構成され、又は、金属箔に帯状の樹脂を重ね合わせて構成される。

巻回装置１０は、図１に示すように、略鉛直方向に配設され、アルミニウム合金や鋼などから成る基盤３２を備えている。基盤３２には、コア用フィルム１４からコア（図１に図示しない。図２０に符号１６で示す。）を形成するコア巻回機構１２と、コア用フィルム巻回体（図１に図示しない。図１９に符号５４で示す。）の後端等に第一粘着テープ等を貼着する端部固定機構５００と、コア１６に巻回したセパレータ２００等の後端を切断するカッタユニット５０２と、帯状のセパレータ２００、セパレータ２０２、帯状の正電極２０４、及び帯状の負電極２０６から成るフィルム積層体（素子フィルム）５２０をコア１６に巻回していくフィルム巻回機構１８と、製造したコア１６をコア巻回機構１２からフィルム巻回機構１８へ送る搬送手段７２と、が設置されている。

（コア巻回機構）
コア巻回機構１２は、図１に示すように、外周面２０を有し外周面２０の周囲から空気を吸引するドラム状の第一吸引体２２を備えている。第一吸引体２２は、図２（ａ）に示すように、中空部３４と、外周面２０から中空部３４まで貫通する複数の吸引孔３８と、を有している。複数の吸引孔３８が配列された範囲の回転中心軸Ｃ１方向の長さは、吸引するコア用フィルム１４の幅よりも狭くなるように構成されている。なお、第一吸引体２２は、図２（ｂ）に示すように、中空部３４と、外周面２０から中空部３４まで貫通する複数のスリット３８０と、を有してもよい。

第一吸引体２２は、図示しない真空ポンプを駆動させることにより、中心に設けられた図３及び図４に示す真空引き孔２３から、中空部３１３及びロータリージョイント３１４を介して中空部３４の空気を吸引することができる。これにより、外周面２０の周囲の空気を、吸引孔３８を介して吸引することができる。また、第一吸引体２２は、回転中心軸Ｃ１を有し、図３及び図４に示すサーボモータ（回転手段）３００により、時計回りに回転させられる。但し、第一吸引体２２は、クラッチ３０１を作動させることにより、サーボモータ３００によって駆動せず、自由回転可能となる。第一吸引体２２は、コア用フィルム１４を外周面２０に吸引して、時計回りに回転させられることにより、外周面２０にコア用フィルム１４を巻回することができる。第一吸引体２２は、リニアモータ３０２により、Ｙ軸方向に移動することが可能である。

また、コア巻回機構１２は、図１に示すように、第一吸引体２２に隣接する第一基台２４を備えている。第一基台２４は、図示しないモータ機構等の駆動手段により、基盤３２に設置された一対のレール９６に沿ってＺ軸方向に移動可能である。

第一基台２４には、図１に示すように、コア用フィルム１４の原反４２を回転可能に支持する支持軸４４が設置されている。コア用フィルム１４は、フリーローラ４６に巻き掛けられている。コア用フィルム１４は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂から形成されている。第一基台２４には、回転可能であり、原反４２から第一吸引体２２に向かって送られるコア用フィルム１４が巻き掛けられる複数のフリーローラ４６が設置されている。原反４２から第一吸引体２２に向かって送られるコア用フィルム１４の張力は、上下移動可能なダンサローラ４８により調節される。

第一基台２４には、コア用フィルム１４の先端１５付近を吸引し、第一基台２４に対してＸ軸正方向に移動して、コア用フィルム１４の先端１５付近を第一吸引体２２の外周面２０に位置決めする吸引ノズル（位置決め手段）２６が配置されている。吸引ノズル２６は、図５に示すシリンダ３０４により第一基台２４に対してＸ軸方向に移動する。また、シリンダ３０４は、図示しないサーボモータにより、図１に示すように、回転中心軸Ｃ３を中心として回転可能である。

吸引ノズル２６は、図５に示すように、支持部材３０６によって複数個支持され、支持部材３０６は、ピストン３０８の先端付近の回転中心軸Ｃ４を中心としてバネ３１０の付勢力に抗して反時計まわりに回転可能である。支持部材３０６の時計まわりへの回転はストッパー３１２と支持部材３０６の他端から突出する突起３０６ａとによって規制される。吸引ノズル２６がコア用フィルム１４の先端１５付近を第一吸引体２２の外周面２０に位置決めする作用については、後で詳述する。

第一基台２４には、図１に示すように、第一吸引体２２の外周面２０に巻回されたコア用フィルム巻回体の後端を切断するカッタ３０が設置されている。カッタ３０は、図示しないシリンダ等の駆動手段によって、Ｚ軸負方向に移動することにより、コア用フィルム１４を切断するように構成されている。

第一基台２４には、カッタ３０がコア用フィルム１４を切断する時に、第一基台２４に対してＺ軸負方向に移動し、コア用フィルム１４の切断部付近を第一吸引体２２の外周面２０に押し付ける押圧手段２８が設置されている。押圧手段２８は、押圧体５０と、押圧体５０をＺ軸負方向に移動させるシリンダ５２と、から構成されている。

第一基台２４には、製造したコア１６を把持して第一基台２４に対してＸ軸正方向に移動し、コア１６を次工程の搬送手段７２へ送り出す把持手段（移動手段）６８が設置されている。把持手段６８は、図示しないシリンダ機構により互いに離隔又は接近する２個の把持部材６９から構成される。把持部材６９は、図示しないモータ機構等の駆動手段によって第一基台２４に設置されたレール７０に沿ってＸ軸方向に移動する。

コア巻回機構１２は、粘着テープ用フィルム７６の原反７８を回転可能に支持する支持軸８０と、粘着テープ用フィルム７６が巻き掛けられるフリーローラ８２と、を備えている。粘着テープ用フィルム７６は、粘着面側を外側にして原反７８として巻かれている。

（端部固定機構）
搬送手段７２を隔てて、コア巻回機構１２の第一基台２４と反対の位置に、第二基台８６を備える。すなわち、第一基台２４と第二基台８６が搬送手段７２を挟む状態となる。第二基台８６は、図示しないモータ機構等の駆動手段により、基盤３２に設置されたレール１１０に沿ってＺ軸方向に移動可能である。基台８６をレールに沿って移動させる駆動手段及びレール１１０によって固定機構移動手段が構成される。

第二基台８６には、図１に示すように、端部固定機構５００が設置されている。端部固定機構５００は、外周面８８を有し外周面８８の周囲から空気を吸引するドラム状の第二吸引体９０を備えている。第二吸引体９０は、中空部９２と、外周面８８から中空部９２まで貫通する吸引孔９４と、を有している。第二吸引体９０は、図示しない真空ポンプを駆動させることにより、図６に示すように、中心に設けられた真空引き孔３１６から、中空部３１７及びロータリージョイント３１８を介して中空部９２の空気を吸引することができる。これにより、外周面８８の周囲の空気を、吸引孔９４を介して吸引することができる。

吸引孔９４は、複数形成されているが、第一粘着テープを吸引しない吸引孔９４は塞がれている。また、第二吸引体９０は、回転中心軸Ｃ２を有し、図６に示すサーボモータ（回転手段）３２０により、反時計回りに回転させられる。第二吸引体９０は、第一粘着テープの非粘着面を外周面８８に吸引することができる。第二吸引体９０は、図６に示す支持部材３１１によって支持され図示しない駆動手段により支持部材３１１を図１に示すシリンダ１０２によってＸ軸方向に移動させることにより、Ｘ軸方向に移動可能である。

また、端部固定機構５００は、図１に示すように、粘着テープ用フィルム７６の先端９５付近の粘着面に付着させ、粘着テープ用フィルム７６の先端９５付近を第二吸引体９０の外周面８８まで移動させて位置決めする位置決め治具１００を備えている。位置決め治具１００は、シリンダ３２２により第二基台８６に対してＸ軸方向に移動する。また、シリンダ３２２は、図示しないサーボモータにより、図１に示す回転中心軸Ｃ５を中心として回転可能である。

位置決め治具１００は、図７に示すように、支持部材３２４によって支持され、支持部材３２４は、ピストン３２６の先端付近の回転中心軸Ｃ６を中心としてバネ３２８の付勢力に抗して時計まわりに回転可能である。支持部材３２４の反時計まわりへの回転はストッパー３３０と支持部材３２４の他端から突出する突起３２４ａによって規制される。位置決め治具１００は、第一粘着テープの粘着面の面積を小さくして第一粘着テープが剥がれやすくなるように、複数の溝３３２を有している。位置決め治具１００が粘着テープ用フィルム７６の先端９５付近を第二吸引体９０の外周面８８に位置決めする作用については、後で詳述する。

また、第二基台８６には、図１４（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、第二吸引体９０の外周面８８に吸引された粘着テープ用フィルム７６の吸引部後端を切断するカッタ１０６が設置されている。カッタ１０６は、図示しないシリンダ等の駆動手段によって、図１６（ｂ）における背面から正面に向かう方向に移動し、第二吸引体９０が有するカッタ溝３３４に入り込むことにより、吸引部後端を切断するように構成されている。

（フィルム巻回機構）
フィルム巻回機構１８は、図１に示すように、互いに離隔接近可能な２個の挿入部材１０１から構成された回転治具１１１を備えている。回転治具１１１は、２個の挿入部材１０１を互いに接近させることにより、製造したコア１６（図２０に示す）に挿入できる。回転治具１１１は、図示しないスライド機構によって、Ｚ軸方向に、図１に示す領域Ａ、Ｂ及びＣの３段階で移動可能である。回転治具１１１は、回転中心軸Ｃ７を有し、図８に示すサーボモータ（回転手段）３００により、時計回りに回転させられる。回転治具１１１は、リニアモータ３０２により、ＸＺ平面に対して直角方向に移動することが可能である。

フィルム巻回機構１８は、セパレータ２００、セパレータ２０２、正電極２０４、及び負電極２０６の先端を、回転治具１１１の挿入されたコア１６の外周面に位置決めし、回転治具１１１を図示しないモータによって回転させることにより、セパレータ２００等をコア１６に巻回できる。

（カッタユニット）
カッタユニット５０２は、図１及び図９に示すように、フィルム巻回機構１８に隣接して設置されている。カッタユニット５０２は、図１０に示すリニアモータ３０２により、ＸＺ平面に対して直角方向に移動することが可能である。カッタユニット５０２は、カッタ基台５０４を備える。

カッタ基台５０４には、シリンダ５０６によってＸ軸負方向に移動してフィルム積層体５２０を切断するカッタ５０８が設置されている。また、カッタ基台５０４には、フィルム積層体５２０を切断する時に、シリンダ５１０によってＸ軸負方向に移動してフィルム積層体５２０を押さえ付ける押圧部材５１２が設置されている。また、カッタ基台５０４には、フィルム積層体５２０を切断する時に、シリンダ５１４によってＸ軸負方向に移動してフィルム積層体５２０に張力を付与する押圧部材５１６が設置されている、

（搬送手段）
搬送手段７２は、回転治具１１１をＺ軸方向に移動させる図示しないスライド機構を備えている。図１において、符号Ａは、形成したコアに回転治具１１１を挿入する領域を示し、符号Ｂは、セパレータ２００等をコアに巻回する領域を示し、符号Ｃは、セパレータ２００等をコアに巻回して製造した巻回製品を図示しないプッシャー等によって搬送台１１２上へ搬出する領域を示す。端部固定機構５００によって形成したコア１６をフィルム巻回機構１８の近辺へ移動させるコア移動手段は、把持手段６８と搬送手段７２とによって構成される。

以上のような構成の巻回装置１０の作用について以下に説明する。なお、特に断らない限り、作用を時系列に沿って説明する。

（コア用フィルムの巻回）
図１に示すように、支持軸４４には、コア用フィルム１４の原反４２が取り付けられている。

図１１（ａ）に示すように、コア用フィルム１４の先端１５は吸引ノズル２６近辺に位置決めされている。図１１（ａ）に示す吸引ノズル２６の位置が原点である。図示しない真空ポンプが作動させられ、吸引ノズル２６から空気が吸引される。図１１（ｂ）に示すように、シリンダ３０４がＣ３を回転中心として時計まわりに回転させられ、吸引ノズル２６がコア用フィルム１４の先端１５付近を吸引する。

図１２（ａ）に示すように、シリンダ３０４が作動し、ピストン３０８が延出し、吸引ノズル２６に吸引されたコア用フィルム１４の先端１５付近がピストン３０８の根元から先端に向かって移動する。この時、支持部材３０６は、吸引ノズル２６が第一吸引体２２の外周面２０に当接することにより、第一吸引体２２の外周面２０からの反力により、回転中心軸Ｃ４を中心としてバネ３１０の付勢力に抗して反時計まわりに僅かに回転する。これにより、コア用フィルム１４の先端１５付近が、第一吸引体２２の外周面２０に沿ってスライドする。

図示しない真空ポンプが作動させられ、コア用フィルム１４の先端１５付近が第一吸引体２２の外周面２０に吸引させられる。吸引ノズル２６による吸引が解除され、図１２（ｂ）に示すように、シリンダ３０４がＣ３を回転中心として反時計まわりに回転させられ、吸引ノズル２６はコア用フィルム１４の先端１５付近から離隔する。第一吸引体２２が時計まわりに一定角度、例えば５４０度回転させられた後停止し、コア用フィルム１４が第一吸引体２２の外周面２０に一回り半巻回される。

シリンダ３０４が作動させられ、図１３（ａ）に示すように、吸引ノズル２６が原点復帰させられる。シリンダ５２が作動させられ、図１３（ｂ）に示すように、押圧体５０がＺ軸負方向に移動しコア用フィルム１４を押圧する。カッタ３０が、図示しないシリンダによってＺ軸負方向に移動し、コア用フィルム１４を切断する。これにより、コア用フィルム巻回体５４が形成される。

その後、図１に示すコア用フィルム１４の支持軸４４が反時計まわりに一定角度回転させられ、図１１（ａ）に示すように、コア用フィルム１４の先端１５が吸引ノズル２６近辺に位置決めされる。なお、コア用フィルム巻回体５４のコア用フィルム１４は、ほどけないように、押圧体５０によって押さえられてもよい。

（第一粘着テープの形成）
図１に示すように、支持軸８０には、粘着テープ用フィルム７６の原反７８が取り付けられている。粘着テープ用フィルム７６はフリーローラ８２に巻き掛けられ、先端９５が位置決め治具１００の近辺まで引っ張られている。位置決め治具１００の近辺において、粘着テープ用フィルム７６の粘着面が上を向いている。

図１４（ａ）に示すように、粘着テープ用フィルム７６の先端９５は位置決め治具１００近辺に位置決めされている。カッタ１０６は、図１４（ａ）における正面から背面に向かう方向（ＸＺ平面に垂直方向）に退避している。図１４（ａ）に示す位置決め治具１００の位置が原点である。シリンダ３２２がＣ５を回転中心として反時計まわりに回転させられ、図１４（ｂ）に示すように、位置決め治具１００が粘着テープ用フィルム７６の先端９５付近に接触させられる。これにより、粘着テープ用フィルム７６の先端９５付近が位置決め治具１００に貼着させられる。

シリンダ３２２が作動し、図１５（ａ）に示すように、ピストン３２６が延出し、位置決め治具１００に貼着された粘着テープ用フィルム７６の先端９５付近がピストン３２６の根元から先端に向かって移動する。この時、支持部材３２４は、位置決め治具１００が第二吸引体９０の外周面８８に当接することにより、第二吸引体９０の外周面８８からの反力により、回転中心軸Ｃ６を中心としてバネ３２８の付勢力に抗して時計まわりに僅かに回転する。これにより、粘着テープ用フィルム７６の先端９５付近が、第二吸引体９０の外周面８８に沿ってスライドする。図示しない真空ポンプが作動させられ、粘着テープ用フィルム７６の先端９５付近が第二吸引体９０の外周面８８に吸引させられる。

シリンダ３２２が反時計まわりに回転させられ、図１５（ｂ）に示すように、位置決め治具１００は粘着テープ用フィルム７６の先端９５付近から離隔する。位置決め治具１００と粘着テープ用フィルム７６との粘着力よりも粘着テープ用フィルム７６の第二吸引体９０への吸引力が強いため、位置決め治具１００は粘着テープ用フィルム７６の先端９５付近から離隔する。

シリンダ３２２が作動させられ、図１６（ａ）に示すように、位置決め治具１００が原点復帰させられる。第二吸引体９０が反時計まわりに一定角度回転させられ、カッタ溝３３４が最上部に位置決めされる。図１６（ｂ）に示すように、カッタ１０６が、図１６（ｂ）における背面から正面に向かう方向（ＸＺ平面に垂直方向）に移動し、カッタ溝３３４内に入り込む。これにより、粘着テープ用フィルム７６が切断され、第一粘着テープ７４−１が形成される。この時、第一粘着テープ７４−１は第二吸引体９０に吸引されている。

その後、図１に示す粘着テープ用フィルム７６の支持軸８０が時計まわりに一定角度回転させられ、図１４（ａ）に示すように、粘着テープ用フィルム７６の先端９５が位置決め治具１００近辺に位置決めされる。

（第一粘着テープの貼着）
まず、第一粘着テープ７４−１の位置が、コア用フィルム巻回体５４の後端５６の位置に対して、コア用フィルム巻回体５４の後端５６をまたぐ付近に貼着される位置（図１７に示す位置）となるように、第二吸引体９０又は第一吸引体２２が既定角度回転させられる。第一吸引体２２に巻回されているコア用フィルム巻回体５４は、静電気により弛むことはない。コア用フィルム巻回体５４の後端５６付近がほどけないように、コア用フィルム巻回体５４の後端５６付近を押圧体５０と第一吸引体２２とによって挟持してもよい。図１に示すシリンダ１０２が作動し、第二吸引体９０がＸ軸負方向に移動し、図１７に示すように、第二吸引体９０は、第一吸引体２２に巻回されたコア用フィルム巻回体５４に接触する。

第二吸引体９０が、第一吸引体２２に巻回されたコア用フィルム巻回体５４に接触した状態で、図６に示すサーボモータ３２０により、図１８に示すように反時計まわりに回転駆動させられる。この時、クラッチ３０１が作動させられ、第一吸引体２２は第二吸引体９０に従動し、時計まわりに回転する。第一吸引体２２を回転駆動させ、第二吸引体９０のクラッチを切って第二吸引体９０を従動させてもよい。

第二吸引体９０が反時計まわりに回転し、第一吸引体２２が時計まわりに回転することにより、図１８に示すように、第一粘着テープ７４−１がコア用フィルム巻回体５４の後端５６付近に貼着されていく。第二吸引体９０が第一粘着テープ７４−１を吸引する力よりも、第一粘着テープ７４−１の粘着面がコア用フィルム巻回体５４の後端５６付近に粘着する力の方が大きいために、第一粘着テープ７４−１がコア用フィルム巻回体５４の後端５６付近に貼着されていく。

図１９（ａ）に示すように第一粘着テープ７４−１がコア用フィルム巻回体５４の後端５６付近に貼着され、コア用フィルム巻回体５４の後端５６付近が巻き留めされると、図１に示すシリンダ１０２が作動し、第二吸引体９０はＸ軸正方向に移動し、図１の位置に復帰する。

（コアの完成）
図１に示す第一基台２４及び把持手段６８がレール９６に沿ってＺ軸正方向に移動させられた後、把持手段６８がレール７０に沿ってＸ軸正方向に移動させられる。これにより、図１９（ｂ）に示すように、第一吸引体２２に巻回されているコア用フィルム巻回体５４が把持手段６８内に入った状態となる。

２個の把持部材６９が互いに接近する方向に僅かに移動させられ、２個の把持部材６９がコア用フィルム巻回体５４の外周面に接触し、コア用フィルム巻回体５４が２個の把持部材６９によって把持される。第一吸引体２２は、図１９（ｂ）における正面から背面に向かう方向（ＸＺ平面に対して垂直方向）に移動させられ、コア用フィルム巻回体５４から抜き出される。

図２０に示すように、２個の把持部材６９が互いに接近する方向（Ｚ軸方向）に更に移動させられ、把持されているコア用フィルム巻回体５４はＺ軸方向に押し潰され、コア１６が形成される。

（コアの移動）
把持手段６８がレール７０に沿ってＸ軸正方向に更に移動させられ、図２１に示すように、コア１６は、搬送手段７２の領域Ａまで移動させられる。領域Ａにおいて、回転治具１１１が、図２１における背面から正面に向かう方向（ＸＺ平面に対して垂直方向）に移動させられ、把持部材６９によって把持されているコア１６に挿入される。

コア１６に挿入された回転治具１１１は、図２２に示すように、２個の挿入部材１０１が互いに離隔する方向に移動させられ、コア１６の内周面に接触し内周面を押圧する。コア１６は、回転治具１１１の外周面に固定される。把持手段６８は、レール７０に沿ってＸ軸負方向に移動させられ、コア１６から離隔する。コア１６の固定された回転治具１１１は、時計まわりに回転させられて傾斜させられ、図２３に示すように、領域Ｂに移動させられる。

領域Ｂにおいては、図２３に示すように、セパレータ２００、セパレータ２０２、正電極２０４及び負電極２０６が積層されたフィルム積層体５２０が垂れ下がっている。フィルム積層体５２０の先端５２２は、領域Ｂの中心付近に位置決めされている。

コア１６の固定された回転治具１１１は、領域Ｂまで移動させられると、更に時計回りに回転させられ、図２４に示すように、コア１６の固定された回転治具１１１の長手方向の向きは、Ｚ軸と平行となる。この時、フィルム積層体５２０はコア１６の外周面に沿って垂れ下がっている。

フィルム積層体５２０は、回転中心軸Ｃ７の真上からコア１６の外周に沿って湾曲しながら垂れ下がっている。このため、最外殻の正電極２０４、最外殻から２番目のセパレータ２０２、最外殻から３番目の負電極２０６、及び最内殻のセパレータ２００の各々の先端は、図４２（ａ）に示すように互いにずれることとなる。このため、フィルム積層体５２０の先端５２２における短絡を防止できる。

次に、領域Ｂに隣接していたカッタユニット５０２がＸＺ平面に対して直角方向（Ｙ軸正方向）に移動して退避した後、図２５に示すように、端部固定機構５００が設置されている第二基台８６は、Ｚ軸正方向に移動し、領域Ｂに隣接することとなる。領域Ｂに隣接した第二基台８６において、下記のように、第二粘着テープが形成される。

（第二粘着テープの形成）
図１に示すように、支持軸８０には、粘着テープ用フィルム７６の原反７８が取り付けられている。粘着テープ用フィルム７６はフリーローラ８２に巻き掛けられ、先端９５が位置決め治具１００の近辺まで引っ張られている。位置決め治具１００の近辺において、粘着テープ用フィルム７６の粘着面が上を向いている。

シリンダ３２２が作動させられ、図１６（ａ）に示すように、位置決め治具１００が原点復帰させられる。第二吸引体９０が反時計まわりに一定角度回転させられ、カッタ溝３３４が最上部に位置決めされる。図１６（ｂ）に示すように、カッタ１０６が、図１６（ｂ）における背面から正面に向かう方向（ＸＺ平面に垂直方向）に移動し、カッタ溝３３４内に入り込む。これにより、粘着テープ用フィルム７６が切断され、第二粘着テープ７４−２が形成される。この時、第二粘着テープ７４−２は第二吸引体９０に吸引されている。

（第二粘着テープの貼着）
まず、第二粘着テープ７４−２の位置が、第二粘着テープ７４−２の中心付近をフィルム積層体５２０の先端に貼着できる位置（図２６に示す位置）となるように、第二吸引体９０が既定角度回転させられる。図２６に示すシリンダ１０２が作動し、第二吸引体９０がＸ軸負方向に移動し、第二吸引体９０は、コア１６に沿って垂れ下がっているフィルム積層体５２０の先端５２２付近に接触する。

第二吸引体９０がフィルム積層体５２０の先端５２２付近に接触した状態で、第二吸引体９０を備えた端部固定機構５００が、図２７に示すように、Ｚ軸正方向に移動させられるのと同時に、図６に示すサーボモータ３２０により、第二吸引体９０が反時計まわりに回転駆動させられる。これにより、第二吸引体９０の外周面８８に吸引されている第二粘着テープ７４−２が、フィルム積層体５２０の先端５２２付近及びコア１６に貼着されていく。第二吸引体９０が第二粘着テープ７４−２を吸引する力よりも、第二粘着テープ７４−２の粘着面がフィルム積層体５２０の先端５２２付近及びコア１６付近に粘着する力の方が大きいために、第二粘着テープ７４−２がフィルム積層体５２０の先端５２２付近及びコア１６に貼着されていく。

第二粘着テープ７４−２の全てが、フィルム積層体５２０の先端５２２付近及びコア１６に貼着され、フィルム積層体５２０の先端５２２付近がコア１６に固定されると、第二吸引体９０はＸ軸正方向に移動し、端部固定機構５００を備えた第二基台８６はＺ軸負方向に移動して領域Ａに隣接する。

（フィルム積層体をコアに巻回）
次に、コア１６を固定した回転治具１１１が時計まわりに回転させられ、図２８に示すように、フィルム積層体５２０がコア１６に巻回されていく。この時、カッタユニット５０２がＹ軸負方向に移動さられ、領域Ｂに隣接する。

（フィルム積層体の切断）
一定長さのフィルム積層体５２０がコア１６に巻回されると、シリンダ５１０が作動し、図２９に示すように、押圧部材５１２がＸ軸負方向に移動してフィルム積層体５２０を巻回体５２４に押さえ付ける。また、シリンダ５１４が作動し、押圧部材５１６がＸ軸負方向に移動してフィルム積層体５２０の中の巻回されていない部分を押圧し、フィルム積層体５２０に張力を付与する。その後、シリンダ５０６が作動し、カッタ５０８がＸ軸負方向に移動してフィルム積層体５２０を切断する。

フィルム積層体５２０の切断は、図４２（ｂ）に示すように、カッタ５０８の刃がフィルム積層体５２０に対して傾斜した状態で行われる。このため、最外殻の正電極２０４、最外殻から２番目のセパレータ２０２、最外殻から３番目の負電極２０６、及び最内殻のセパレータ２００の各々の先端は互いにずれる。これにより、フィルム積層体５２０の切断部における短絡を防止できる。

次に、巻回体５２４が固定された回転治具１１１は、時計まわりに回転しながらＺ軸負方向に移動させられ、図３０に示すように、領域Ａにおいて回転治具１１１の長手方向がＸ軸と平行となる。この時、第二基台８６に設置された端部固定機構５００は、Ｚ軸正方向に移動し、領域Ａと領域Ｂとの中間位置に隣接する。領域Ａと領域Ｂとの中間位置に隣接した第二基台８６において、下記のように、第三粘着テープが形成される。

（第三粘着テープの形成）
図１に示すように、支持軸８０には、粘着テープ用フィルム７６の原反７８が取り付けられている。粘着テープ用フィルム７６はフリーローラ８２に巻き掛けられ、先端９５が位置決め治具１００の近辺まで引っ張られている。位置決め治具１００の近辺において、粘着テープ用フィルム７６の粘着面が上を向いている。

シリンダ３２２が作動させられ、図１６（ａ）に示すように、位置決め治具１００が原点復帰させられる。第二吸引体９０が反時計まわりに一定角度回転させられ、カッタ溝３３４が最上部に位置決めされる。図１６（ｂ）に示すように、カッタ１０６が、図１６（ｂ）における背面から正面に向かう方向（ＸＺ平面に垂直方向）に移動し、カッタ溝３３４内に入り込む。これにより、粘着テープ用フィルム７６が切断され、第三粘着テープ７４−３が形成される。この時、第三粘着テープ７４−３は第二吸引体９０に吸引されている。

（第三粘着テープの貼着）
まず、第三粘着テープ７４−３の位置が、第三粘着テープ７４−３の中心付近をフィルム積層体５２０の後端５２６に貼着できる位置（図３３に示す位置）となるように、第二吸引体９０が既定角度回転させられる。領域Ａと領域Ｂとの中間位置に隣接する端部固定機構５００は、シリンダ３２２が作動し、図３１に示すように、第二吸引体９０がＸ軸負方向に移動して巻回体５２４の外周面に接触する。

次に、図３２に示すように、端部固定機構５００がＺ軸負方向に移動して第二吸引体９０がＺ軸負方向に移動しながら、コア１６を固定した回転治具１１１が時計まわりに回転させられていく。これにより、第二吸引体９０の巻回体５２４との接触が維持され、フィルム積層体５２０の後端５２６付近が弛むことはない。

時計まわりに回転させられた回転治具１１１は、図３３に示すように、長手方向がＺ軸と平行な状態で停止する。Ｚ軸負方向に移動した端部固定機構５００も停止する。この時、フィルム積層体５２０の後端５２６付近は、第二吸引体９０に吸引されている第三粘着テープ７４−３によって押圧され、弛み落ちることはない。

回転治具１１１が停止した状態で、図３４に示すように、第二吸引体９０が設置された端部固定機構５００がＺ軸正方向に移動するのと同時に、第二吸引体９０が反時計まわりに回転駆動させられる。これにより、第三粘着テープ７４−３が、フィルム積層体５２０の後端５２６付近及び巻回体５２４の外周面に貼着されていく。第二吸引体９０が第三粘着テープ７４−３を吸引する力よりも、第三粘着テープ７４−３の粘着面がフィルム積層体５２０の後端５２６付近及び巻回体５２４の外周面に粘着する力の方が大きいために、第三粘着テープ７４−３がフィルム積層体５２０の後端５２６付近及び巻回体５２４の外周面に貼着されていく。

第三粘着テープ７４−３の全てが、フィルム積層体５２０の後端５２６付近及び巻回体５２４の外周面に貼着されて巻回製品５２８が形成されると、第二吸引体９０が設置された端部固定機構５００がＺ軸負方向に移動するのと同時に、第二吸引体９０はシリンダ１０２の作動によりＸ軸正方向に移動し、第二吸引体９０は図１の位置に復帰する。

（巻回製品の搬出）
巻回製品５２８が固定された回転治具１１１が、図１に示す領域Ｂから領域Ｃへ移動させられる。領域Ｃにおいては、図３５に示すように、回転治具１１１が時計まわりに回転させられ、回転治具１１１の長手方向がＸ軸と平行な状態となる。領域Ｃに対してＸ軸正方向において隣接する図示しない支持具が、Ｘ軸負方向に移動させられ、回転治具１１１に固定された巻回製品５２８を把持する。次に、回転治具１１１の２個の挿入部材１０１が、互いに接近させられ、図１における正面から背面に向かう方向（ＸＺ平面に対して垂直方向）に移動させられ、巻回製品から抜き出される。

巻回製品を支持する支持具が、図１に示すＸ軸負方向へ更に移動させられ、巻回製品を搬送台１１２上へ載置する。巻回製品が載置された搬送台１１２がＸ軸負方向へ移動させられ、巻回製品は巻回装置１０から搬出される。搬出された巻回製品は、図示しない電池缶に入れられ、電解液が、セパレータと正電極及び負電極との隙間に注入され、電池が形成される。

本発明の巻回装置１０によれば、第一吸引体２２に巻回したコア用フィルム巻回体５４の後端５６付近の内周面を第一粘着テープ７４−１によってコア用フィルム巻回体５４の外周面に固定した端部固定機構５００を、レール１１０に沿って、フィルム巻回機構１８の近辺の領域Ｂに移動させ、コア１６に巻回するフィルム積層体５２０の先端付近を第二粘着テープ７４−２によってコア１６の外周面に固定することができる。さらに、領域Ｂにおいてコア１６にフィルム積層体５２０を巻回して形成した巻回体５２４を領域Ａに移動させ、領域Ａにおいて、フィルム積層体５２０の後端５２６付近を第三粘着テープ７４−３によって巻回体５２４の外周面に固定できる。

このため、一つの端部固定機構５００により、コア用フィルム巻回体５４の後端５６付近の内周面を第一粘着テープ７４−１によってコア用フィルム巻回体５４の外周面に固定すること、コア１６に巻回するフィルム積層体５２０の先端付近を第二粘着テープ７４−２によってコア１６の外周面に固定すること、及び、フィルム積層体５２０の後端５２６付近を第三粘着テープ７４−３によって巻回体５２４の外周面に固定することの３つの処理を行うことができる。

これにより、コア用フィルム巻回体５４の後端５６付近の内周面をコア用フィルム巻回体５４の外周面に固定する機構、コア１６に巻回するフィルム積層体５２０先端付近をコア１６の外周面に固定する機構、及び、フィルム積層体５２０の後端５２６付近を巻回体５２４の外周面に固定する機構を別個に設ける必要がなく、設備コストを低減できる。

また、巻回装置１０においてコア１６を製造することができるため、コアを巻回装置の回転治具に取り付ける作業が不要となり、巻回製品の製造コストを低減できる。

以上、本発明の巻回装置の一実施形態について説明したが、本発明は上述のものに限定されない。例えば、図３６に示す巻回装置６００であってもよい。巻回装置６００は、上述の巻回装置１０の構成を全て含み、さらに図３６に示す溶着ユニット（端部固定機構）６０２を含む。

溶着ユニット６０２は、端部固定機構５００とともに、レール１１０に沿ってＺ軸方向に移動可能な溶着基台６０８を備える。溶着基台６０８上には、内蔵された図示しないヒータによって加熱される溶着具６０４と、溶着具６０４をＸ軸負方向に移動させるシリンダ６０６とを備える。溶着ユニット６０２は、コア用フィルム巻回体５４の後端５６付近の内周面をコア用フィルム巻回体５４の外周面に固定することのみを行う。

溶着ユニット６０２は、コア用フィルム１４が第一吸引体２２に巻回されてコア用フィルム巻回体５４が形成された後に、図３７に示すように、Ｚ軸正方向に移動させられ、領域Ａに隣接する。領域Ａに隣接した溶着ユニット６０２において、シリンダ６０６が作動して溶着具６０４がＸ軸負方向に移動させられ、図３８に示すように、溶着具６０４がコア用フィルム巻回体５４の後端５６に接触させられる。これにより、コア用フィルム巻回体５４の後端５６付近が溶融した後固化することにより、コア用フィルム巻回体５４の後端５６付近の内周面がコア用フィルム巻回体５４の外周面に固定される。

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、本発明は図示したものには限定されない。例えば、コア用フィルム巻回体の後端又は粘着テープの吸引部後端を切断する切断手段は、溶断装置であってもよい。また、第一吸引体及び第二吸引体は、円形断面を有するドラム形状に限定されず、多角形断面を有するものであってもよい。

本発明の巻回装置によれば、設備コストを低減でき、コアを巻回装置の回転治具に取り付ける作業が不要となる。このため、電池又はコンデンサを製造するために広く利用できる。

１０、６００：巻回装置
１２：コア巻回機構
１４：コア用フィルム
１６：コア
１８：フィルム巻回機構
２０：外周面
２２：第一吸引体
２４：第一基台
２６：吸引ノズル
２８：押圧手段
３０：カッタ
３２：基盤
３４：中空部
３８：吸引孔
４２：原反
５０：押圧体
５２：シリンダ
５４：コア用フィルム巻回体
６８：把持手段
７２：搬送手段
７４：粘着テープ
７６：粘着テープ用フィルム
７８：原反
８６：第二基台
８８：外周面
９０：第二吸引体
９２：中空部
９４：吸引孔
１００：治具
１０２：シリンダ
１０６：カッタ
５００：端部固定機構
５２４：巻回体
５２８：巻回製品
６０２：溶着ユニット（端部固定機構）

Claims

コアを形成するためのコア用フィルムをコア巻芯に巻回するコア巻回機構と、
前記コア巻芯に巻回したコア用フィルム巻回体の後端付近を巻き留めする端部固定機構と、
帯状の素子フィルムを前記コアに巻回するフィルム巻回機構と、
前記端部固定機構を前記フィルム巻回機構の近辺に移動させる固定機構移動手段と、
を含む巻回装置。
前記コア巻回機構は、
回転中心軸及び外周面を有し、該外周面の周囲の空気を吸引する第一吸引体と、
前記第一吸引体を、回転中心軸のまわりに回転させる第一回転手段と、
前記コア用フィルムの先端付近を前記第一吸引体の外周面に位置決めする第一位置決め手段と、
前記第一吸引体が所定の回転角だけ回転させられて巻回されたコア用フィルム巻回体の後端を切断する第一切断手段と、
を備えた請求項１に記載する巻回装置。
前記端部固定機構は、
回転中心軸及び外周面を有し、該外周面の周囲の空気を吸引する第二吸引体と、
前記第二吸引体を回転中心軸のまわりに回転させる第二回転手段と、
粘着テープ用フィルムの先端付近を前記第二吸引体の外周面に位置決めする第二位置決め手段と、
前記第二吸引体が所定の回転角だけ回転させられて巻回された粘着テープ用フィルムの後端付近を切断する第二切断手段と、
を備えた請求項１又は請求項２に記載する巻回装置。
前記コア巻回機構によって形成したコアを、前記フィルム巻回機構の近辺へ移動させるコア移動手段と、
前記フィルム巻回機構の近辺へ移動させた前記コアの近辺に前記端部固定機構を移動させる固定機構移動手段と、
を備えた請求項１〜請求項３のいずれかに記載する巻回装置。