(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端から軸方向にスリットが形成された巻軸を備え、セパレータを介して正極板および負極板を積層した帯状のシート体を前記スリットに挟み込むとともに前記先端をピンに支持させた状態で、前記巻軸を回転駆動することによって前記シート体を渦巻状に形成した後、前記巻軸を引き抜いて渦巻状電池を製造する渦巻状電池製造装置であって、
前記巻軸は、弾性率が４００００ｋｇｆ／ｍｍ2 〜６００００ｋｇｆ／ｍｍ2 の範囲内であり、静的抗折力が２００ｋｇｆ／ｍｍ2 〜３００ｋｇｆ／ｍｍ2 の範囲内である超硬合金で構成されており、
前記スリットに前記ピンが挿入された際に、該ピンの先端から前記巻軸の根元側に延在する該スリットの長さが該巻軸の直径の１８倍〜２０倍の範囲内に設定されることを特徴とする渦巻状電池製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻軸のスリットにセパレータを介して正極板および負極板を積層した帯状のシート体を挟み込んでこの巻軸を回転駆動して前記シート体を渦巻状に形成した後、前記巻軸を引き抜いて渦巻状電池を製造する渦巻状電池製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電池の組立工程において、帯状の正極板および負極板をセパレータを挟んで巻回することにより極板群（渦巻体）が形成された後、この極板群が電池缶内に収納されるとともに、前記電池缶内に電解液を注液する作業が行われている。
【０００３】
この場合、正極板、負極板およびセパレータを一体的に巻回するために、従来から種々の装置が用いられている。この種の装置は、通常、直径方向にスリットが形成された巻軸を備えており、前記巻軸の先端がサポートピンに回転可能に支持された状態で、前記スリットにセパレータの先端が挿入されるとともに、前記セパレータを介して正極板および負極板が絶縁状態で配置される。次いで、巻軸が回転することにより、この巻軸に正極板および負極板がセパレータを介装して一体的に巻き込まれ、極板群が得られる。
【０００４】
さらに、巻軸を極板群から引き抜く動作が開始されると、この巻軸の先端がサポートピンから離脱するとともに、前記極板群の巻き締まり力により前記巻軸がスリット幅を狭める方向に弾性変形し、前記巻き締まり力が解放される。従って、巻軸の引き抜き抵抗が減少し、前記巻軸を極板群から引き抜くことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、巻軸に極板群が巻回された状態では、前記巻軸と前記極板群との間に、巻き締まりによる大きな圧力が付与されている。このため、巻軸を極板群から円滑に引き抜くことが困難であり、セパレータの抜き取りができずに前記極板群の中心部が引き出される、所謂、タケノコが発生するという問題が指摘されている。
【０００６】
そこで、巻軸の十分な弾性変形を得るために、スリットを前記巻軸の根元方向に延長させることが考えられる。しかしながら、スリットが必要以上に深くなると、巻回時に巻軸の先端をサポートピンに保持させた状態で、前記巻軸の先端近傍およびスリット根元近傍の曲げ応力が該巻軸自体の抗折力を超えてしまうおそれがある。これにより、特に軸径の小さな巻軸では、破損が発生し易いという問題がある。
【０００７】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、巻軸を引き抜くために十分な弾性変形を得るとともに、前記巻軸の破損を有効に阻止することが可能な渦巻状電池製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明に係る渦巻状電池製造装置では、シート体を渦巻状に形成する巻軸が超硬合金で構成されるとともに、ピンに支持される前記巻軸の先端近傍から軸方向に延在するスリットの長さが、該巻軸の直径の１８倍〜２０倍の範囲内に設定されている。
【０００９】
ここで、スリットの長さが巻軸の直径の１８倍未満であると、所望の弾性変形が得られずに前記巻軸の軸抜き抵抗が増加し、巻きずれであるタケノコが発生してしまう。一方、スリットの長さが巻軸の直径の２０倍を超えると、前記巻軸の抗折力以上の曲げ応力が発生し、該巻軸の破損が惹起されてしまう。従って、スリットの長さを巻軸の直径の１８倍〜２０倍の範囲内に設定することにより、タケノコの発生および前記巻軸の破損を有効に阻止することができる。
【００１０】
また、巻軸として、弾性率が４００００ｋｇｆ／ｍｍ２  〜６００００ｋｇｆ／ｍｍ２  の範囲内で、かつ静的抗折力が２００ｋｇｆ／ｍｍ２  〜３００ｋｇｆ／ｍｍ２  の範囲内の超硬合金が用いられる。これにより、タケノコの発生および巻軸の破損を一層確実に阻止することが可能になる。
【００１１】
さらに、シート体が正極板、負極板およびセパレータを備えた電池構成体であり、この電池構成体を効率的かつ円滑に巻回して高品質な電池を製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るシート体の巻回装置１０の要部斜視説明図である。
【００１３】
巻回装置１０は、巻軸１２と、この巻軸１２を装着し、軸ホルダ１４の案内作用下に軸方向（矢印Ａ方向）に進退自在でかつ矢印Ｂ方向に回転自在な回転筒体１６と、前記巻軸１２の先端を支持する支持ピン１８とを備える。巻軸１２の先端から軸方向に向かってスリット２０が形成されるとともに、この巻軸１２の先端には、軸方向外方に指向して互いに離間する方向に傾斜する傾斜面２２ａ、２２ｂが形成される。
【００１４】
巻軸１２は、超硬合金で構成されており、この巻軸１２に形成されたスリット２０に支持ピン１８が挿入された際に、この支持ピン１８の先端から前記巻軸１２の根元側に延在する前記スリット２０の長さＬは、該巻軸１２の直径Ｄの１８倍〜２０倍の範囲内に設定される。
【００１５】
巻回装置１０により巻回される電池構成体（シート体）３０は、帯状の正極板３２と、帯状の負極板３４と、この正極板３２およびこの負極板３４の間に介装されるセパレータ３６ａ、３６ｂとを備える。正極板３２は、正極塗布部３２ａと未塗布部３２ｂとを有し、最先端の未塗布部３２ｂには、正極リード３８が保護テープ４０を介して貼り付けられている。負極板３４は、負極塗布部３４ａと未塗布部３４ｂとを有している。セパレータ３６ａ、３６ｂの巻き始め先端部は、正極板３２および負極板３４の先端よりも所定の長さだけ前方に突出している。
【００１６】
このように構成される本実施形態に係る巻回装置１０の動作について、以下に説明する。
【００１７】
先ず、図２Ａに示すように、巻軸１２は、支持ピン１８から離間して配置されており、図示しない駆動手段を介して回転筒体１６が矢印Ａ１方向に移動する。回転筒体１６と一体的に巻軸１２が矢印Ａ１方向に移動し、この巻軸１２の先端部に設けられている傾斜面２２ａ、２２ｂが支持ピン１８に当接して支持される。スリット２０にはセパレータ３６ａ、３６ｂの巻き始め先端部が挟み込まれ、前記先端部は所定の長さだけ前方に突出している。
【００１８】
次いで、図示しない回転手段を介して回転筒体１６と一体的に巻軸１２が矢印Ｂ方向に回転し、セパレータ３６ａ、３６ｂと一体的に正極板３２および負極板３４が巻回される。巻軸１２に電池構成体３０が所定の直径まで巻回されて極板群（渦巻体）４２が得られた後、巻軸１２の回転が停止される（図２Ｂ参照）。
【００１９】
そして、回転筒体１６と一体的に巻軸１２が矢印Ａ２方向に移動すると、この巻軸１２の傾斜面２２ａ、２２ｂが支持ピン１８から離脱する。このため、巻軸１２は、極板群４２の巻き締め力によりスリット２０の幅を狭める方向に弾性変形し、前記スリット２０が形成されている長さＬにわたって縮径される。これにより、極板群４２の巻き締まりによる圧力が解放され、前記巻軸１２を前記極板群４２から円滑に引き抜くことができる。
【００２０】
その際、本実施形態では、超硬合金で形成される巻軸１２において、スリット２０の軸方向の長さＬがこの巻軸１２の直径Ｄの１８倍〜２０倍の範囲内に設定されている。従って、巻軸１２が有効に弾性変位して極板群４２が積層されている部分の軸径を確実に縮径することができ、軸抜き抵抗が小さくなって巻きずれのない高品質な極板群４２を効率的に製造することが可能になるという効果が得られる。しかも、極板群４２の巻き締まり圧力による曲げ応力が巻軸１２の抗折力を超えることがなく、前記巻軸１２が破損することを有効に阻止することができる。
【００２１】
次に、巻軸１２のスリット２０の長さＬを種々変更し、軸抜き抵抗、タケノコの発生および前記巻軸１２の破損状態を検出する実験を行った。具体的には、巻軸１２として、ＪＩＳ  Ｄ５０の超硬合金を使用した。この超硬合金は、弾性率が４００００ｋｇｆ／ｍｍ２  〜６００００ｋｇｆ／ｍｍ２  の範囲内で、かつ静的抗折力が２００ｋｇｆ／ｍｍ２  〜３００ｋｇｆ／ｍｍ２  の範囲内であった。
【００２２】
巻軸１２の直径Ｄは、３．５ｍｍと４ｍｍの２種類が設定され、支持ピン１８の直径Ｄ１（図２Ａ参照）は、強度のバランス等から１．５ｍｍに設定された。さらに、極板群４２の先端側端面から支持ピン１８による支持位置までの距離ａが１ｍｍに設定されるとともに、この極板群４２の外径Ｄ２が１７．３ｍｍに、高さＨが５８ｍｍに設定された（図２Ｂ参照）。また、巻回テンションは、正極板３２および負極板３４が６００ｇであり、セパレータ３６ａ、３６ｂが３５０ｇであった。
【００２３】
そこで、直径Ｄが３．５ｍｍに設定された巻軸１２による実験結果が表１に示されており、直径Ｄが４ｍｍに設定された巻軸１２による測定結果が表２に示されている。
【００２４】
【表１】
0003613953.tif 000002
【００２５】
【表２】
0003613953.tif 000003
【００２６】
この実験により、直径Ｄが３．５ｍｍおよび４ｍｍに設定されたそれぞれの巻軸１２において、スリット２０の長さＬが前記直径Ｄの１８倍〜２０倍の範囲内に設定されると、タケノコの発生がなく、かつ前記巻軸１２が破損することもないという結果が得られた。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る渦巻状電池製造装置では、セパレータを介して正極板および負極板を積層したシート体を挟み込んで渦巻状に形成する巻軸が、弾性率が４００００ｋｇｆ／ｍｍ2 〜６００００ｋｇｆ／ｍｍ2 の範囲内であり、静的抗折力が２００ｋｇｆ／ｍｍ2 〜３００ｋｇｆ／ｍｍ2 の範囲内である超硬合金で構成されるとともに、ピンに支持される前記巻軸の先端近傍から軸方向に延在するスリットの長さが、前記巻軸の直径の１８倍〜２０倍の範囲内に設定されている。これにより、巻軸が十分に弾性変形して巻きずれのない高品質な渦巻状電池を製造することができるとともに、前記巻軸の破損を有効に阻止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るシート体の巻回装置の要部斜視説明図である。
【図２】前記巻回装置の動作説明図であり、図２Ａは、巻軸が退避した状態の説明図であり、図２Ｂは、前記巻軸に極板群が巻回された状態の説明図である。
【符号の説明】
１０…巻回装置                  １２…巻軸
１４…軸ホルダ                  １６…回転筒体
１８…支持ピン                  ２０…スリット
２２ａ、２２ｂ…傾斜面          ３０…電池構成体
３２…正極板                    ３４…負極板
３６ａ、３６ｂ…セパレータ
【図１】
0003613953.tif 000004
【図２】
0003613953.tif 000005