JPH06168736A - 渦巻電極体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極板の衝撃を少なくし、巻芯を高速回転し
て電極体を能率よく多量生産する。 【構成】 電極板２を巻き取る巻芯１の回転中心Ｃを、
電極板２が、巻芯１外周の回転軌跡の接線方向となる近
傍において、電極板２の引っ張り方向と反対の方向に移
動し、電極板２が巻芯１の回転軌跡と垂直となる近傍で
は、電極板２を引っ張る方向に移動させる。 【効果】 電極板の巻取スピードの変化が少なくなっ
て、電極板を高速で巻芯に巻き付けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、巻芯に電極板を渦巻状
に巻き付けて電極体を製造する渦巻電極体の製造方法に
関する。とくに、本発明は、電極板を巻き取る巻芯の回
転中心をずらせることによって、電極板の引き出し速度
の変化を少なくする渦巻電極体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】巻芯の表面に細長い帯状の電極板を巻き
付けて電池を製造する方法は、特公昭５５−４９３９１
号公報に記載される。この公報に記載される電池は、円
柱状の巻芯を回転し、その表面に渦巻状に電極板を巻き
付けて電極体を製造する。この方法は、電極板を円筒状
に巻いた電池を製造する。しかながら、外形の断面を楕
円形とする電池を製造することはできない。

【０００３】外形を楕円筒状とする電極体の製造方法
は、特開昭５７−１６３９６５号公報と、特開昭５８−
２１８７６８号公報とに記載されている。これ等の公報
に記載される電池は、楕円形の巻芯に電極板を巻き付け
て電極体を製造している。すなわち、巻芯の断面形状を
板状ないし楕円形とし、これを回転して表面に渦巻状に
電極板を巻き付けて、外形を楕円形とする電極体を製造
している。非円形の巻芯に電極板を巻き付けて電極体を
製造する状態を図１の斜視図に示している。この図は、
巻芯１を反時計方向に回転して、巻芯１に電極板２を巻
き付ける状態を示している。板状の巻芯１がこのように
回転されると、帯状の電極板２は巻芯１に渦巻状に巻き
付けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
して電極板２を巻芯１に巻き付けると、電極板２の引き
出し速度が大幅に変化する欠点がある。それは、図２に
おいて、Ａの位置にある巻芯１は最も早く、Ｂの位置に
ある巻芯１は最も遅く電極板２を引き出すからである。
Ａに位置する巻芯１の外周は、移動方向が電極板２の引
っ張り方向となるので、最も早く電極板２を引き出す。
ところが、Ｂに位置する巻芯１の外周は、電極板２の引
き出し方向と交差する方向に移動するので、巻芯１が回
転しても、電極板２はほとんど引き出されなくなる。

【０００５】図３は、巻芯の回転角に対する電極板の引
き出し速度を示している。この図に示すように、巻芯が
９０度回転する毎に、電極板の引き出し速度は最大、最
小となり、大幅に変動する。電極板の引き出し速度が変
動すると、巻芯を高速回転することができない。それ
は、巻芯を高速回転すると、電極板の速度が急激に変化
して切れることがあるからである。巻芯を高速回転でき
ないと、タクトタイムが長くなって製造能率が低くなる
欠点がある。

【０００６】本発明は、この欠点を解決することを目的
に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電極
板の衝撃を少なくして巻芯を高速回転でき、電極体を能
率よく多量生産できる渦巻電極体の製造方法を提供する
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の渦巻電極体の製
造方法は、前述の目的を達成するために下記のようにし
て電池を製造する。すなわち、本発明の方法は、断面形
状が非円形である巻芯１を回転して、その表面に細長い
帯状の電極板２を渦巻状に巻き付ける渦巻電極体の製造
方法を改良したものである。

【０００８】本発明の製造方法は、電極板２を巻き取る
巻芯１の回転中心Ｃを、電極板２が巻芯１外周の回転軌
跡の接線方向となる近傍において、電極板２の引っ張り
方向と反対の方向に移動させ、電極板２が巻芯１の回転
軌跡と垂直となる近傍で、電極板２を引っ張る方向に移
動させて、電極板２の引き出し速度の変化を少なくして
巻芯１に巻き付けるものである。

【０００９】巻芯１の回転中心Ｃを電極板２の引っ張り
方向にずらせるには、巻芯１の回転中心Ｃを円軌道に移
動させ、あるいは、巻芯１の回転中心Ｃを、電極板２の
引っ張り方向に移動させる。巻芯１の回転中心Ｃを円軌
道に移動させるには、円軌道の回転速度を、巻芯１自体
の回転速度の２倍とする。巻芯１の回転中心Ｃを電極板
２の引っ張り方向に移動させるには、巻芯１の回転に同
期して移動させる。

【００１０】

【作用】本発明の渦巻電極体の製造方法は、巻芯１の回
転中心Ｃを移動しながら電極板２を巻き付ける。巻芯１
の回転中心Ｃは、電極板２の巻取スピードが早くなる付
近、すなわち、電極板２が巻芯１の接線方向となる近傍
（図２のＡで示す近傍）で、電極板２の引張方向と反対
に移動させる。このため、この近傍での電極板２の巻取
スピードは遅くなる。また、電極板２の巻取スピードが
遅くなる付近、すなわち、電極板２と巻芯１とが平行に
なって、巻芯１の回転軌跡と電極板２とが垂直となる近
傍（図２のＢの近傍）では、回転中心Ｃを電極板２の引
張方向に移動して、電極板２の巻取スピードを早くす
る。本発明の方法は、以上のように、巻芯１が電極板２
を巻き取るスピードが早いときと、遅いときとで回転中
心Ｃを反対方向に移動させるので、電極板の巻取スピー
ドの変化を少なくできる。

【００１１】図４は、巻芯１の回転中心Ｃを円軌道に移
動したときに、電極板２の巻取スピードが変化する状態
を示している。この図において、破線Ａは巻芯１の回転
中心Ｃを移動しない従来の方法で、電極板２を巻き取っ
たときの巻取スピードを示している。実線Ｂは、本発明
の方法において、巻芯１を円軌道に回転したときの巻取
スピードを示している。このように、回転中心Ｃを円軌
道に移動させると、電極板２の引き出し速度の変化を少
なくできる。ただし、この図は、巻芯の回転中心を、巻
芯が電極板を巻き取る回転数の２倍の速度で円軌道に沿
って移動させたときの巻取スピードを示している。

【００１２】さらに、本発明の方法は、巻芯の回転中心
を直線上に移動して、電極板の引き出し速度の変化を少
なくすることもできる。この場合、電極板の巻取スピー
ドを一定にするように、巻芯の回転中心を移動させるこ
ともてきる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための製造方法を例示するものであって、
本発明の方法は、使用部品の形状、構造、配置、使用方
法等を下記のものに特定するものでない。本発明の渦巻
電極体の製造方法は、特許請求の範囲において、種々の
変更を加えることができる。

【００１４】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。

【００１５】図５ないし図７は、巻芯１の回転中心Ｃを
円軌道に移動して、電極板２を巻き取る方法を示してい
る。巻芯１は間にスリットを設けた板状で、一端は、回
転軸３に挟着して連結されている。電極板２は、図示し
ないが、絶縁シートであるセパレータを介して、正極板
と負極板とを積層したもので、細長い帯状をしている。

【００１６】巻芯１は、図５の破線で示すように、回転
中心Ｃである回転軸３を円軌道Ｒに移動させながら回転
される。回転軸３は半時計方向に回転されて、巻芯１で
電極板２を巻き取る。円軌道Ｒの半径は、巻取スピード
の変化が少なくなるように決定される。回転軸３は、円
軌道Ｒを半時計方向に移動する。巻芯１が１回転すると
き、回転軸３は円軌道Ｒを２回転する。すなわち、回転
軸３は、回転速度の２倍の回転数で円軌道Ｒを移動す
る。図６ａとｅとに示すように、巻芯１が水平の姿勢に
あるとき、いいかえると、電極板２と巻芯１とが平行の
姿勢にあるとき、回転軸３は円軌道Ｒの最も低い位置を
通過する。巻芯１が垂直の姿勢にあるとき、図６ｃに示
すように、回転中心Ｃは円軌道Ｒの最上部を通過する。

【００１７】図６のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅに示すように移
動する巻芯は、下記の工程で電極板を巻き取る。 巻芯が、図６ａの近傍にあるとき この近傍で、巻芯１は電極板２と平行になって、電極板
２の巻取スピードが最も遅くなる。巻芯１の外周が下方
に移動し、電極板２の引張方向には移動しないからであ
る。巻芯１が電極板２と完全に平行となるとき、巻取ス
ピードはほぼ０となる。この近傍で、巻芯１の回転中心
Ｃは、電極板２の巻取スピードを早くするために、円軌
道Ｒの下端部を通過して右に、すなわち電極板２を引き
出す方向に移動する。したがって、回転軸３が円軌道Ｒ
を移動する速度で電極板２を引き出し、巻取スピードを
早くする。 巻芯が、図６ｂの近傍にあるとき 巻芯１の回転中心Ｃである回転軸３がこの位置にあると
き、回転軸３は円軌道Ｒを上方に移動する。円軌道Ｒを
上に移動する回転軸３は、円軌道Ｒを移動することによ
って、巻取スピードを変化することがない。それは、回
転軸３が電極板２の引き出し方向と直交する方向に移動
するからである。したがって、この姿勢にある巻芯１
は、それ自体が自転する回転速度で電極板２を巻き取
る。 巻芯が、図６ｃの近傍にあるとき この姿勢にある巻芯１は、最も早いスピードで電極板２
を巻き取る。巻取スピードを遅くするために、巻芯１の
回転軸３は、円軌道Ｒを左方向に移動する。すなわち、
回転軸３は、電極板２を引っ張るのとは反対の方向に移
動する。したがって、回転軸３が円軌道Ｒを移動するこ
とによって、電極板２の巻取スピードは遅くなる。 巻芯が、図６ｄの近傍にあるとき この位置を通過する巻芯１は、ｂの位置にある巻芯１と
同じ状態で電極板２を巻き取る。すなわち、この位置に
巻芯１があるとき、回転軸３は円軌道Ｒを下方に移動す
る。円軌道Ｒを下に移動する回転軸３は、円軌道Ｒを移
動することによって、巻取スピードを変化させない。こ
の姿勢にある巻芯１は、それ自体が自転する回転速度で
電極板２を巻き取る。 巻芯が、図６ｅの近傍にあるとき この姿勢にある巻芯１は、ａの位置と同じようにして、
電極板２を巻き取る。

【００１８】図５ないし図７に示すように、巻芯１の回
転中心Ｃである回転軸３を円軌道Ｒに移動して電極板２
を巻き取る方法は、簡単な装置で、電極板２の巻取スピ
ードの変化を少なくできる特長がある。また、この方法
は、電極板２の振動を少なくできる特長もある。それ
は、図７に示すように、電極板２の振動幅（ｄ）が小さ
くなるからである。巻芯１の回転中心Ｃを固定する従来
の方法は、図２に示すように振動幅（Ｄ）が大きくな
る。振動幅が大きいと、電極板を高速で巻き取るとき
に、電極板に損傷を与える。ところが、巻芯の回転中心
を円軌道に移動させる方法は、電極板の振動幅が少な
く、巻取スピードを速くしたときの電極板の損傷を少な
くできる特長がある。

【００１９】図８は、巻芯の回転中心を円軌道に移動し
て、電極板を巻き取る装置を示している。この装置は、
巻芯１を先端に挟着する回転軸３を回転自在に支持する
偏心軸４と、偏心軸４を回転自在に支持する基台５と、
回転軸３と偏心軸４とを回転する駆動手段６とを備え
る。

【００２０】回転軸３は、ベアリング７を介して偏心軸
４に連結されている。偏心軸４は円柱状で、中心からず
れた位置にベアリング７を介して回転軸３を支持してい
る。さらに、偏心軸４は、ベアリング８を介して基台５
に回転できるように配設している。図において、偏心軸
４の右端には従動プーリー９が固定される。

【００２１】駆動手段６は、偏心軸４を回転軸３の２倍
の速度で回転する。駆動手段６は、モーター１０と、こ
のモーター１０で回転される２個の駆動プーリー１１
と、駆動プーリー１１の回転を偏心軸４と回転軸３とに
伝達するベルト１２と、ベルト１２で回転される従動プ
ーリー９と、従動プーリー９の回転を回転軸３に伝達す
るカップリング１３とを備える。カップリング１３は、
従動プーリー９から回転軸３に回転を伝達でき、しか
も、軸方法と直交する方向には移動できる機構のものが
使用される。偏心軸４を駆動する駆動プーリー１１は、
回転軸３の駆動プーリー１１に比べて２倍の直径を有
し、回転軸３と偏心軸４とを回転させる従動プーリー９
は同じ直径に設計されている。さらに、ベルト１２は、
回転軸３と偏心軸４とを同期して特定された相対位置で
回転できるように、内側に一定のピッチで凸起があるタ
イミングベルトを使用する。プーリーは、タイミングベ
ルトに噛み合う凸起を設けている。

【００２２】この構造の装置は、モーター１０で駆動プ
ーリー１１を回転させると、駆動プーリー１１が従動プ
ーリー９を回転させ、従動プーリー９が偏心軸４と回転
軸３とを回転させて、巻芯１に電極板２を巻き取る。

【００２３】さらに、本発明の電極の製造方法は、図９
に示す装置で、電極板を巻芯に巻き取ることもでき、こ
の図に示す電極板の巻取装置は、巻芯１の回転中心Ｃ
を、矢印で示すように、水平方向に往復運動させて巻取
スピードの変化を少なくする。巻芯１が連結される回転
軸３は、水平方向に往復運動される。したがって、回転
軸３は、ベアリング１４を介して往復台１５に支承され
る。往復台１５は、基台１６に往復運動できるように連
結される。往復台１５は、往復運動駆動手段１７でもっ
て往復運動される。

【００２４】往復運動駆動手段１７は、サーボモーター
１８と、ラック１９と、ピニオン２０と、制御回路２１
とを備える。サーボモーター１８の出力軸にはピニオン
２０が連結され、ピニオン２０が回転するとラック１９
が移動される。サーボモーター１８は正逆に回転され
て、ラック１９を往復運動させる。ラック１９は、往復
台１５に連結されている。この往復運動駆動手段１７
は、サーボモーター１８が回転されると、ピニオン２０
が回転され、ピニオン２０がラック１９を水平方向に移
動し、ラック１９は往復台１５を移動させる。したがっ
て、ピニオン２０と回転軸３とを駆動する二つのサーボ
モーター１８の回転を制御回路２１で制御して、電極板
２の巻取スピードの変化を少なくできる。

【００２５】制御回路２１は、二つのサーボモーター１
８を同期して回転させる。ピニオン２０を回転するサー
ボモーター１８は、巻芯１が電極板２を巻き取るスピー
ドの変化が少なくなるように制御される。すなわち、図
６ａ、ｅで示すように、巻芯１が電極板２と平行になる
近傍では、電極板２を引っ張る方向に往復台１５を移動
させて電極板２の巻取スピードを早くする。反対に、図
６ｃで示すように、巻芯１と電極板２とが直交する近傍
では、往復台１５を電極板２の引っ張り方向とは逆の方
向に移動して、巻取スピードを遅くする。回転中心の移
動しない巻芯が電極板を巻き取るとき、巻取スピードの
変化は図４に示すように決まっている。ピニオン２０の
回転を制御する制御回路２１は、電極板２の巻取スピー
ドが変化する状態を記憶しており、この記憶する情報か
ら、ピニオン２０を回転するサーボモーター１８の回転
を制御して巻取スピードの変化を少なくする。このよう
に、制御回路２１でサーボモーター１８を回転する方法
は、巻取スピードの変化を０とるすことも可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明の渦巻電極体の製造方法は、電極
板の巻取スピードの変化を少なくして、非円形の巻芯に
電極板を巻き取ることができる。それは、本発明の方法
が、巻芯の回転中心を移動させることによって、電極板
の巻取スピードを均一化しているからである。巻取スピ
ードの変化を少なくできることは、電極板に損傷を与え
ることなく、高速で電極板を巻芯に巻き付けることがで
きる。ちなみに、本発明者の実験では、従来の回転中心
を移動させない方法では、巻芯の回転数が５０ｒｐｍに
制限されたのに対し、本発明方法では２００ｐｒｍと著
しく高速回転することが可能となった。このため、本発
明の方法は、電極板を巻き付るタクトタイムを著しく短
縮して、能率よく多量生産できる特長を実現する。さら
に、本発明の方法は、巻芯に巻き取られる電極板に張力
の変動を少なくして、巻取工程における損傷を防止でき
る特長も実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の方法で巻芯に渦巻状に電極板を巻き取る
状態を示す斜視図

【図２】従来の方法で巻芯に渦巻状に電極板を巻き取る
状態を示す正面図

【図３】従来の方法で巻芯に渦巻状に電極板を巻き取る
ときの巻取スピードの変化を示すグラフ

【図４】本発明の方法で巻芯に渦巻状に電極板を巻き取
るときの巻取スピードの変化を示すグラフ

【図５】本発明の方法で巻芯に渦巻状に電極板を巻き取
るときの状態を示す斜視図

【図６】本発明の方法で巻芯に渦巻状に電極板を巻き取
るときの工程を示す概略正面図

【図７】本発明の方法で巻芯に渦巻状に電極板を巻き取
るときの状態を示す正面図

【図８】本発明の方法に使用する巻取装置の一部断面平
面図

【図９】本発明の方法に使用する他の実施例の巻取装置
の一部断面平面図

【符号の説明】

１…巻芯 ２…電極板 ３…回転軸 ４…偏心軸 ５…基台 ６…駆動手段 ７…ベアリング ８…ベアリング ９…従動プーリー １０…モーター １１…駆動プーリー １２…ベルト １３…カップリング １４…ベアリング １５…往復台 １６…基台 １７…往復運動駆動手段 １８…サーボモーター １９…ラック ２０…ピニオン ２１…制御回路 Ｃ…回転中心 Ｒ…円軌道

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面形状が非円形である巻芯(1)を回転
   して、その表面に細長い帯状の電極板(2)を渦巻状に巻
   き付ける渦巻電極体の製造方法において、 電極板(2)を巻き取る巻芯(1)の回転中心(C)を、電極板
   (2)が、巻芯外周の回転軌跡の接線方向となる近傍にお
   いて、電極板(2)の引っ張り方向と反対の方向に移動
   し、電極板(2)が巻芯(1)の回転軌跡と垂直となる近傍
   で、電極板(2)を引っ張る方向に移動させて、電極板(2)
   を巻芯(1)に巻き付ける渦巻電極体の製造方法。