JPH1040947A - バッテリー素子巻取機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリー素子巻取機の機構を簡単にすると
共に、巻芯の引き抜きを容易かつ確実に行うことができ
るバッテリー素子巻取機を提供する。 【解決手段】 第１及び第２半割部材２４，２５を巻取
位置に向けて軸方向に前進・後退かつ回転を駆動可能な
駆動機構２３が配設され、この駆動機構２３によって、
巻芯１１を構成する第１及び第２半割部材２４，２５
は、巻取位置から個別的に時間差をもって後退すると共
に、巻取位置に向けて同時に前進するように構成されて
いるため、バッテリー素子捲回体４３から巻芯１１を容
易かつ確実に引き抜くことができ、単位作業時間を短縮
して生産効率を高めることができると共に、そのための
機構も簡単な構成とすることができ安価に製作すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば蓄電池等の
バッテリー素子を巻取ってバッテリー素子捲回体を形成
するために用いるバッテリー素子巻取機に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、リチウムイオンバッテリ
ー用のバッテリー素子の巻き取りに用いるバッテリー素
子巻取機としては、以下の２つの種類のものが知られて
いる。第１の種類のバッテリー素子巻取機の巻芯構造
は、円柱に長手方向にすり割り（円柱を完全に分割しな
い程度の深さの溝）を入れた一体構造を有しており、す
り割りによって２枚のバッテリー素子と２枚のセパレー
ターの各々の端部を挟み込んでそれらを巻き取り、巻き
取り後は巻芯をその長さ方向に引き抜くように構成され
ている。

【０００３】また第２の種類のバッテリー素子巻取機の
巻芯構造は、円柱をその直径部で長手方向に沿って裂い
て半割りした２分割構造を有しており、両半割部材の基
端部は、バッテリー素子及びセパレーターの巻取位置か
ら、互いに逆方向の軸線方向に伸びて前進・後退可能に
配置されると共に、それらの基端部は回転自在に支持さ
れている。

【０００４】そして、巻取りに際しては、それぞれの後
退位置から巻取位置まで互いに反対方向から半割部材の
先端部が前進し、巻取り位置で互いに重なり合って巻芯
の円柱を構成し、互いの間に挾んだバッテリー素子とセ
パレーターとを回転して巻き取る。巻き取り終了後は、
互いに反対方向に半割部材の先端部が元の後退位置に戻
ることにより、巻芯をバッテリー素子捲回体の中心孔か
ら引き抜くように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た２つの種類のバッテリー素子巻取機は、いずれも未
だ、以下のような解決すべき課題を有していた。即ち、
上記第１の種類のバッテリー素子巻取機においては、構
造が簡単で稼働部も少ないことから、機械の単位作業時
間（バッテリー素子捲回体１個当たりの作業時間）を短
くすることができるが、一体の巻芯を当然一度に引き抜
かなければならないため、巻芯との相関摩擦の高いセパ
レーターを使用する場合は、セパレーターの最内周部が
共に引き出され、セパレーターが巻芯に絡みついた状態
で引き抜かれる。このため、セパレーターやバッテリー
素子捲回体を破損したり、或は巻芯が引き抜き不能に陥
る可能性が高い。

【０００６】特に、２枚のセパレーターに各々異種材料
を使用する場合は、巻芯と相関摩擦の高い側のセパレー
ターが巻芯と共に引き出されやすくなる。このため、そ
れを防止するためには使用可能なセパレーターの材質が
限定されてしまい、コストダウン、所期の供給量確保等
が阻害される原因となっていた。

【０００７】また、上記第２の種類のバッテリー素子巻
取機においては、巻芯の各々の半割部材の引き抜きに時
間差を設けることが可能であり、これによって半分の負
荷で引き抜くことが可能となるため、引き抜き不能の可
能性が低くなる。ところが、巻芯の半割部材の各々に個
別の駆動装置が必要となって機構が複雑になると共に、
巻き取り開始時のセパレーター挟み込みの為に、各々の
回転方向の角度を一致させる必要があるため、単位作業
時間が長くなるという問題があった。

【０００８】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、バッテリー素子巻取機の機構を簡単に
すると共に、巻芯の引き抜きを容易かつ確実に行うこと
ができるバッテリー素子巻取機を提供することを課題と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るバッテリー素子巻取機は、円形断面を
有する巻芯が直径部で軸線方向に分割された、対をなす
半円形断面の第１及び第２半割部材を有すると共に、巻
取位置において前記第１及び第２半割部材の分割面の間
にバッテリー素子の先端部とセパレーターの先端部を挟
み込み、前記巻芯を回転することによって前記バッテリ
ー素子と前記セパレーターとを前記巻芯周りに巻き取る
ことができるバッテリー素子巻取機において、前記第１
及び第２半割部材を前記巻取位置に向けて軸方向に前進
・後退かつ回転を駆動可能な駆動機構が配設され、前記
駆動機構によって前記第１及び第２半割部材は、前記巻
取位置から個別的に時間差をもって後退すると共に、前
記巻取位置に向けて同時に前進する構成とするものであ
る。

【００１０】このような構成のバッテリー素子巻取機に
よれば、駆動機構の作動によって第１及び第２半割部材
が巻取位置まで同時に前進すると共に、巻取位置で両半
割部材が一体となって円柱状の巻芯が形成される。そし
て、第１及び第２半割部材の分割面間にバッテリー素子
の先端部とセパレーターの先端部が挟み込まれた後、駆
動機構によって巻芯が回転し、巻芯の周りにバッテリー
素子とセパレーターが巻き取られて、バッテリー素子捲
回体が形成される。

【００１１】この巻取作業終了後に駆動機構が作動し
て、まず、第１半割部材が後退させられる。この後退に
よって、第２半割部材が、バッテリー素子とセパレータ
ーの巻圧によって内側に押圧されるので、巻芯は径が縮
少することになる。その後、所定時間経過後、第２半割
部材も後退させられることにより、バッテリー素子とセ
パレーターからなるバッテリー素子捲回体の中心孔から
巻芯が取り外されることになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図に基づいて本発明の
実施の形態について具体的に説明する。まず、添付図を
参照して、本発明のバッテリー素子巻取機の第１の実施
の形態の構成について説明する。

【００１３】図１に示すように、バッテリー素子巻取機
１０の中央部には後述する巻芯１１が回転自在に取り付
けられている。またバッテリー素子巻取機１０は、巻芯
１１を囲むように正極バッテリー素子繰出リール１２
と、第１セパレーターリール１３と、負極バッテリー素
子繰出リール１４と、第２セパレーターリール１５とが
回転自在に配設されている。

【００１４】そして、これらの正極，負極バッテリー素
子繰出リール１２，１４から繰り出されたバッテリー素
子１６，１７と、第１及び第２セパレーターリール１
３，１５から繰り出されたセパレーター１８，１９は、
後述する駆動機構２３の作動によって巻芯１１に巻き取
られることになる。なお、図１において、符号２０，２
１，２２はガイドローラを示す。

【００１５】次に、図２及び図３を参照して、巻芯１
１、及び巻芯１１を前進・後退移動及び回転を駆動する
駆動装置２３の構成について説明する。なお、図２は巻
芯１１の前進移動の動作状態を示しており、図３は巻芯
１１の後退移動の動作状態を示すものである。

【００１６】まず、巻芯１１の構成について説明する
と、図１ないし図３に示すように、巻芯１１は全体とし
て円形断面を有する長尺の円柱からなるが、詳しくは、
軸線に沿って分割され直径を通る分割面２４ａ，２５ａ
に関して互いに対称になるような、一対の半円形断面の
第１及び第２半割部材２４，２５から形成されている。

【００１７】第１及び第２半割部材２４，２５の分割面
２４ａ，２５ａ間には、バッテリー素子１６，１７の先
端部と、セパレーター１８，１９の先端部が交互に挟み
込まれている。そして、図１及び図３に示すように、巻
芯１１が回転駆動されることによって、バッテリー素子
１６，１７とセパレーター１８，１９とが巻芯１１の外
周面上に巻き取られることになる。

【００１８】図２及び図３に示すように、巻芯１１を形
成する第１及び第２半割部材２４，２５の先端部（図中
左端部）には、それぞれ、分割面２４ａ，２５ａを対称
面にしたテーパ状湾曲面２６，２７が設けられており、
これらのテーパ状湾曲面２６，２７によって円錐状凹部
２８が形成されている。

【００１９】そして、図２に示すように、巻芯１１が前
進した際、この円錐状凹部２８に巻芯受け２９の凸円錐
状端部が嵌入され、巻芯１１の先端部が巻芯受け２９に
よって回転自在に支持されることになる。なお、巻芯受
け２９はスリーブ３０内に回転自在に支持されている。

【００２０】図２及び図３に示すように、第１半割部材
２４の後端部（図中右端部）には、巻芯１１の軸線の延
長線上に同一の軸線を有する回転軸３３が一体的に形成
されており、回転軸３３は後述するように、支持体３１
を介して軸受３４によって回転自在に支持されている。
第１半割部材２４の分割面２４ａの後端より後方（図中
右方）には、回転軸３３の最も離れた周面との間に第１
テーパ面３５が形成されている。

【００２１】一方、図２及び図３に示すように、第２半
割部材２５の後端部には、回転軸３３と平行に配置され
た従動リンク３６が一体的に形成されている。第２半割
部材２５の分割面２５ａの後端と従動リンク３６の内側
面先端との間には、第２テーパ面３７が形成されてい
る。そして、図２に示すように、第１半割部材２４が巻
取位置まで前進した状態では、第２テーパ面３７は第１
テーパ面３５に当接されている。

【００２２】また、図２及び図３に示すように、回転軸
３３の長さ方向途中には、互いに長さ方向に間隔をあけ
て矩形板からなる第１及び第２ストッパー３８，３９
が、その基端部を連結ボルト４０，４１によって固定さ
れており、これらのストッパー３８，３９は従動リンク
３６に向けて伸びている。一方、従動リンク３６の略中
央部にはピン４２が取り付けられており、このピン４２
は第１及び第２ストッパー３８，３９間に設けられてい
る。

【００２３】従って、後述する駆動機構２３によって第
１半割部材２４を回転軸３３と共に巻取位置まで前進さ
せる際、第２ストッパー３９がピン４２に当接し、第２
半割部材２５も同時に前進させられることになる。ま
た、図２に示す巻取位置において、第１テーパ面３５が
第２テーパ面３７に押圧されるので、第２半割部材２５
を第１半割部材２４から離隔させる力が発生し、このた
め巻芯１１は径を拡大させることになる。

【００２４】一方、図３に示すように、後述する駆動機
構２３によって第１半割部材２４を回転軸３３と共に巻
取位置から後退させる際、図２に示すように第１ストッ
パー３８とピン４２との間には距離ｄがあるので、この
距離ｄだけは第１半割部材２４のみが後退し、第２半割
部材２５は巻取位置に保持される。従って、第１半割部
材２４のみが、巻き取られた第１及び第２バッテリー素
子１６，１７及び第１及び第２セパレーター１８，１
９、すなわちバッテリー素子捲回体の中心孔から引き抜
かれることになる。

【００２５】その後、駆動機構２３の作動によって回転
軸３３と共に第１ストッパー３８がさらに後退して、第
１ストッパー３８がピン４２に当接するため、その後は
第２半割部材２５は第１半割部材２４と共に後退させら
れ、巻芯１１がバッテリー素子捲回体の中心孔から引き
抜かれることになる。

【００２６】また、図３に示すように、第１半割部材２
４の後退時に第１テーパ面３５が第２テーパ面３７から
離れるので、第２半割部材２５は、巻き取られた第１及
び第２バッテリー素子１６，１７及び第１及び第２セパ
レーター１８，１９の巻圧によって変位して、巻芯１１
の径が縮少することになる。

【００２７】ところで巻芯１１と一体の回転軸３３は、
円筒状の支持体３１の軸孔に軸線方向に摺動自在に嵌合
しており、第２半割部材２５と一体の従動リンク３６
は、支持体３１の軸孔から半径外方に所定の深さで削り
取られて形成された溝内に、支持体３１の軸線方向に摺
動自在に嵌合している。そして、支持体３１は軸受３４
に回転自在に支持されているため、回転軸３３と従動リ
ンク３６は共に、支持体３１の軸線方向に摺動しながら
回転できるように支持体３１に支持されている。

【００２８】次に、巻芯１１の前進・後退及び回転を駆
動する、駆動機構２３の構成について説明する。

【００２９】図２及び図３に示すように、回転軸３３の
後端には円板からなるフランジ４４が取り付けられてお
り、このフランジ４４は、エアーシリンダ４５の伸縮ロ
ッド４６の先端部に取り付けられた、進退駆動ブロック
４７の嵌合溝４８に回転自在に嵌入されている。従っ
て、巻芯１１と一体をなす回転軸３３が回転している場
合であっても、エアーシリンダ４５の作動によって巻芯
１１を前進・後退させることができる。

【００３０】また、図２及び図３に示すように、回転軸
３３の後端部にはスプライン４９が形成されており、こ
のスプライン４９には従動側プーリ５０が取り付けられ
いる。従動側プーリ５０は、無端ベルト５１によって、
回転モータ５２の出力軸５３に固着された駆動側プーリ
５４に巻掛け連結されている。

【００３１】従って、前記エアーシリンダ４５の作動に
よって巻芯１１及び回転軸３３を前進・後退させなが
ら、回転モータ５２を作動させることによって、巻芯１
１及び回転軸３３を回転することが可能となっている。
このように、上記前記エアーシリンダ４５，進退駆動ブ
ロック４７，フランジ４４，スプライン４９，従動側プ
ーリ５０，無端ベルト５１，及び駆動側プーリ５４は、
全体として駆動機構２３を構成している。

【００３２】次に、上記した構成を有するバッテリー素
子巻取機１０、特にその巻取構造の動作について、図２
及び図３を参照して説明する。まず、図２を参照して、
巻取位置まで巻芯１１を前進させる動作について説明す
る。

【００３３】エアーシリンダ４５の作動によって第１半
割部材２４が前進し、第２ストッパー３９がピン４２に
当たることにより、第２半割部材２５も共に前進する。
第１及び第２半割部材２４，２５の第１及び第２テーパ
状湾曲面２６，２７が巻芯受け２９に当接した際、巻芯
受け２９によって第２テーパ状湾曲面２７を介して第２
半割部材２５の先端部は半径外方に押され、同時に第１
テーパ状湾曲面２６を介して第１半割部材２４の先端部
も半径外方に押され、径が拡大した円柱状の巻芯１１が
形成されることになる。

【００３４】その後、回転モータ５２の駆動によって巻
芯１１の周りに、第１及び第２バッテリー素子１６，１
７及び第１及び第２セパレーター１８，１９とが層状に
巻き取られ、図３に示すようなバッテリー素子捲回体４
３が形成される。次に、図３に示すように、巻取位置か
ら巻芯１１を後退させ、巻芯１１をバッテリー素子捲回
体４３の中心孔から引き抜く動作について説明する。

【００３５】巻取作業終了後、エアーシリンダ４５の作
動によって、まず第１半割部材２４が後退させられる。
この後退によって、第１テーパ面３５と第２テーパ面３
７との当接状態が解除されるので、第２半割部材２５
が、第１及び第２バッテリー素子１６，１７及び第１及
び第２セパレーター１８，１９の巻圧によって内側に押
圧されるので、巻芯１１は径が縮少されることになる。
所定時間経過後、第１ストッパー３８がピン４２に当接
し、第２半割部材２５も第１半割部材２４と共に後退す
る。従って、バッテリー素子１６，１７とセパレーター
１８，１９からなるバッテリー素子捲回体４３が巻芯１
１から取り外されることになる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ッテリー素子捲回体から巻芯を容易かつ確実に引き抜く
ことができ、単位作業時間を短縮して生産効率を高める
ことができると共に、そのための機構も簡単な構成とす
ることができ安価に製作することができる。

【００３７】また巻芯の外径は、駆動機構の作動に連動
して、巻取位置では径が拡大されると共に、巻芯の後退
時には径が縮少されるようになっているため、バッテリ
ー素子捲回体から巻芯をより容易かつ確実に引き抜くこ
とができ、単位作業時間をさらに短縮してより生産効率
を高めることができる。

【００３８】また、前記実施の形態における２枚のセパ
レーター１８，１９に異種材料を使用するときは、第１
半割部材２４と第２半割部材２５のうち、相関摩擦係数
の低い方のセパレーターと接している方から先に引き抜
くことにより、巻芯１１を引き抜き易くすることができ
る。

【００３９】また前記実施の形態において、バッテリー
素子捲回体４３から巻芯１１が引き抜き易くなることに
より、セパレーター１８，１９やバッテリー素子１６，
１７の端部が、第１半割部材２４や第２半割部材２５に
巻付いて引き出されることによるそれらの破損を防止で
き、良品の製品（バッテリー素子捲回体４３）の歩留ま
りを向上させることができる。

【００４０】さらに前記実施の形態において、バッテリ
ー素子捲回体４３から巻芯１１が引き抜き易くなること
により、相関摩擦係数による影響が少なくなって、セパ
レーター１８，１９の種類が限定されなくなり、安価な
セパレーターを用いることが可能となってバッテリー素
子捲回体４３、ひいてはそれを用いるバッテリーのコス
トダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバッテリー素
子巻取機の正面図である。

【図２】図１のバッテリー素子巻取機の巻取直前の一部
断面側面図である。

【図３】図１のバッテリー素子巻取機の巻取り作業終了
後の巻芯の後退動作途中の一部断面側面図である。

【符号の説明】

１０…バッテリー素子巻取機、１１…巻芯、１２…正極
バッテリー素子繰出リール、１３…第１セパレーターリ
ール、１４…負極バッテリー素子繰出リール、１５…第
２セパレーターリール、１６，１７…バッテリー素子、
１８，１９…セパレーター、２０，２１，２２…ガイド
ローラ、２３…駆動機構、２４…第１半割部材、２４ａ
…分割面、２５…第２半割部材、２５ａ…分割面、２
６，２７…テーパ状湾曲面、２８…円錐状凹部、２９…
巻芯受け、３０…スリーブ、３１…支持体、３３…回転
軸、３４…軸受、３５…第１テーパ面、３６…従動リン
ク、３７…第２テーパ面、３８…第１ストッパー、３９
…第２ストッパー、４０，４１…連結ボルト、４２…ピ
ン、４３…バッテリー素子捲回体、４４…フランジ、４
５…エアーシリンダ、４６…伸縮ロッド、４７…進退駆
動ブロック、４８…嵌合溝、４９…スプライン、５０…
従動側プーリ、５１…無端ベルト、５２…回転モータ、
５３…出力軸、５４…駆動側プーリ、ｄ…距離

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形断面を有する巻芯が直径部で軸線方
   向に分割された、対をなす半円形断面の第１及び第２半
   割部材を有すると共に、巻取位置において前記第１及び
   第２半割部材の分割面の間にバッテリー素子の先端部と
   セパレーターの先端部を挟み込み、前記巻芯を回転する
   ことによって前記バッテリー素子と前記セパレーターと
   を前記巻芯周りに巻き取ることができるバッテリー素子
   巻取機において、 前記第１及び第２半割部材を前記巻取位置に向けて軸方
   向に前進・後退かつ回転を駆動可能な駆動機構が配設さ
   れ、 前記駆動機構によって前記第１及び第２半割部材は、前
   記巻取位置から個別的に時間差をもって後退すると共
   に、前記巻取位置に向けて同時に前進することを特徴と
   するバッテリー素子巻取機。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２半割部材は、前記巻芯
   の軸線回りに同期して回転可能に構成されることを特徴
   とする請求項１に記載のバッテリー素子巻取機。
3. 【請求項３】 前記巻芯の外径は、前記駆動機構の作動
   に連動して、前記第１及び第２半割部材の巻取位置への
   前進時では径が拡大すると共に、前記第１及び第２半割
   部材の後退時には径が縮少することを特徴とする請求項
   １又は請求項２に記載のバッテリー素子巻取機。