(57)【要約】【課題】巻芯を保持するチャックに巻回ずれ防止の役割を担わせて、コイル製造の歩留まり向上を図る。【解決手段】テープ巻取装置１は、左右一対の２０Ｌ、２０Ｒをベース１０の上で向かい合わせている。支持体２０Ｌ、２０Ｒはチャック３０Ｌ、３０Ｒを支持し、チャック３０Ｌ、３０Ｒに保持された巻芯２にテープ３が巻き取られる。支持体２０Ｌ、２０Ｒには横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒが設けられ、テープ３に対しては、テープ走行方向と直角の方向における位置を、テープ３が巻芯２に巻かれる前に検出するセンサ５６が設けられる。制御装置５７は、センサ５６の出力に基づき横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒを制御して、走行中のテープ３の、テープ走行方向と直角の方向における位置を修正する。【選択図】図１
2011241017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻芯の周囲にテープを巻き付けるテープ巻取装置であって、
前記巻芯の両端を保持すべく向かい合わせに配置された１対のチャックと、
前記１対のチャックを同期回転させるチャック回転装置と、
前記１対のチャックのそれぞれを回転自在に支持し、各々前記テープの走行方向と直角の方向にスライド可能である１対の支持体と、
前記１対の支持体のそれぞれに対して設けられ、それぞれの支持体を前記テープの走行方向と直角の方向に変位させる横変位用モータと、
前記テープのテープ走行方向と直角の方向における位置を、前記テープが前記巻芯に巻かれる前に検出するセンサと、
前記センサの出力に基づき前記横変位用モータを制御して、走行中の前記テープの、テープ走行方向と直角の方向における位置を修正する制御装置と、
を備えることを特徴とするテープ巻取装置。
【請求項２】
前記チャック回転装置は、前記１対のチャックにそれぞれ連結された１対のチャック側タイミングプーリと、前記１対のチャック側タイミングプーリにそれぞれタイミングベルトで連結された１対の同期用タイミングプーリと、前記１対の同期用タイミングプーリを回転不能に取り付けるものであって、少なくとも一方の同期用タイミングプーリをスライド可能としたスプライン軸と、前記チャック側タイミングプーリ、前記同期用タイミングプーリ、前記タイミングベルト、及び前記スプライン軸からなる回転系に動力を与えるチャック回転モータにより構成されることを特徴とする請求項１に記載のテープ巻取装置。
【請求項３】
前記支持体には、前記チャックの開閉装置が支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のテープ巻取装置。
【請求項４】
前記チャックは、その回転軸線と直角の方向に開閉自在な１対のピンチフィンガーと、前記回転軸線の方向に変位して前記ピンチフィンガーを開閉させるカムを備え、前記開閉装置は、前記カムを前記回転軸線の方向に変位させるものであることを特徴とする請求項３に記載のテープ巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサや二次電池の製造にあたり、テープをコイルの形に巻き取るのに用いられるテープ巻取装置に関する。ここでテープとは、材質の如何を問わず、材料を薄く帯状に形成したものをいい、例えばコンデンサにおける金属箔や電解紙、二次電池における極板やセパレータ等がこれにあたる。
【背景技術】
【０００２】
テープをコイルの形に巻き取るに際し、テープはしばしば走行方向と直角の方向に振れて巻回ずれを生じる。巻回ずれを生じたコイルは、ずれの程度にもよるが、不良品として廃棄せざるを得ないことが多い。そこで、コイル製造の歩留まりを向上させるため、巻回ずれ防止対策を施したテープ巻取装置がいくつか提案されている。その例を特許文献１〜３に見ることができる。
【０００３】
特許文献１でテープとなるのは円筒形電池のセパレータである。特許文献１記載の装置では、張力を加えられながら巻回されるセパレータの間に電極を挟んで巻回することで、セパレータ及び電極の巻回ずれを改善している。また、正極の幅方向の位置決め手段、及び／又は、負極の幅方向の位置決め手段が前記作業台に設けられている。
【０００４】
特許文献２に記載された装置では、正極シート、負極シート、及びセパレーターシートをそれぞれの巻出軸に巻回し、巻出軸から引き出された各シートのエッジの位置を第１の
センサーで検出し、巻取軸に巻き取られる各シートのエッジの位置を第２のセンサーで検出し、エッジの位置のずれ量が補正されるように巻出軸を巻取軸に対して移動させている。
【０００５】
特許文献３に記載された装置では、巻き上げられる電池コイル材料のラインに、ずれを検出する位置検出センサーと、回転軸の角度を調節可能な角度可変ロールを設け、検出されたずれを修正する方向に角度可変ロールを傾ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２９６９８号公報
【特許文献２】特開２００３−４５４１７号公報
【特許文献３】特開平５−７４４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
テープをコイルの形に巻き取るには巻芯が必要であり、巻芯はチャックで保持する必要がある。本発明は、巻芯を保持するチャックの側に巻回ずれ防止の役割を担わせて、コイル製造の歩留まり向上を図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、テープ巻取装置は、巻芯の周囲にテープを巻き付けるものであって、前記巻芯の両端を保持すべく向かい合わせに配置された１対のチャックと、前記１対のチャックを同期回転させるチャック回転装置と、前記１対のチャックのそれぞれを回転自在に支持し、各々前記テープの走行方向と直角の方向にスライド可能である１対の支持体と、前記１対の支持体のそれぞれに対して設けられ、それぞれの支持体を前記テープの走行方向と直角の方向に変位させる横変位用モータと、前記テープのテープ走行方向と直角の方向における位置を、前記テープが前記巻芯に巻かれる前に検出するセンサと、前記センサの出力に基づき前記横変位用モータを制御して、走行中の前記テープの、テープ走行方向と直角の方向における位置を修正する制御装置と、を備える。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成のテープ巻取装置において、前記チャック回転装置は、前記１対のチャックにそれぞれ連結された１対のチャック側タイミングプーリと、前記１対のチャック側タイミングプーリにそれぞれタイミングベルトで連結された１対の同期用タイミングプーリと、前記１対の同期用タイミングプーリを回転不能に取り付けるものであって、少なくとも一方の同期用タイミングプーリをスライド可能としたスプライン軸と、前記チャック側タイミングプーリ、前記同期用タイミングプーリ、前記タイミングベルト、及び前記スプライン軸からなる回転系に動力を与えるチャック回転モータにより構成される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成のテープ巻取装置において、前記支持体には、前記チャックの開閉装置が支持されている。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成のテープ巻取装置において、前記チャックは、その回転軸線と直角の方向に開閉自在な１対のピンチフィンガーと、前記回転軸線の方向に変位して前記ピンチフィンガーを開閉させるカムを備え、前記開閉装置は、前記カムを前記回転軸線の方向に変位させるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、巻芯の両端を１対のチャックで保持し、チャックを同期回転させることにより巻芯の周囲にテープを巻き付けることとするとともに、走行方向と直角の方向におけるテープの位置をセンサで検出し、そのセンサの出力に基づき各チャックを支持する支持体を横変位モータで変位させることにより、巻回ずれを防止することができる。また横変位モータは、巻芯をつかんだり、離したりするためにチャックを変位させることにも使えるから、機構が合理化される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るテープ巻取装置の実施形態を示す正面図で、要部を断面して示したものである。
【図２】前記テープ巻取装置の平面図で、要部を断面して示したものである。
【図３】チャックの同期回転機構の正面図である。
【図４】支持体の横変位機構の平面図である。
【図５】チャックの拡大断面図で、チャックの第１の状態を示すものである。
【図６】チャックの拡大断面図で、チャックの第２の状態を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施形態を図１から図６までの図に基づき説明する。テープ巻取装置１は水平なベース１０を備え、ベース１０の上面に、以下説明する様々な構成要素が配置される。ベース１０は図示しない架台によって床上に支持される。
【００１５】
ベース１０の上面に、左右１対の支持体２０Ｌ、２０Ｒが、一つの直線上で向かい合うように対称的に配置される。支持体２０Ｌはチャック３０Ｌを支持し、支持体２０Ｒはチャック３０Ｒを支持する。支持体２０Ｌ、２０Ｒと同様、チャック３０Ｌ、３０Ｒも一つの直線上で向かい合うように配置される。チャック３０Ｌ、３０Ｒは平板状の巻芯２の両端を保持した状態で同期回転し、それにより回転せしめられる巻芯２にテープ３が巻き付けられて行くものである。本明細書では、テープ３の走行方向と直角の方向、言い換えれば支持体２０Ｌ、２０Ｒが向かい合い、チャック３０Ｌ、３０Ｒが向かい合う直線の方向のことを「横方向」と呼ぶことがある。
【００１６】
支持体２０Ｌはベース１０上に横並びで配置された１対のリニアガイド１１Ｌにより支持され、２０Ｒはベース１０上に横並びで配置された１対のリニアガイド１１Ｒにより支持される。リニアガイド１１Ｌ、１１Ｒの長手方向はいずれも「横方向」に一致する。リニアガイド１１Ｌ、１１Ｒのレール１１Ｌａ、１１Ｒａはベース１０に固定され、レール１１Ｌａ、１１Ｒａの上を滑るスライダ１１Ｌｂ、１１Ｒｂに支持体２０Ｌ、２０Ｒが固定される。
【００１７】
支持体２０Ｌ、２０Ｒには、それらをリニアガイド１１Ｌ、１１Ｒに沿って直線的に移動させる横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒが組み合わせられる（図４参照）。横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒは、それぞれ、ベース１０の上面に固定された支持ブロック１２に取り付けられ、軸端にボールねじ２２が連結されている。横変位用モータ２１Ｌの側のボールねじ２２は支持体２０Ｌに取り付けられた図示しないボールナットに連結し、横変位用モータ２１Ｒの側のボールねじ２２は支持体２０Ｒに取り付けられた図示しないボールナットに連結する。横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒはいずれもサーボモータである。
【００１８】
チャック３０Ｌ、３０Ｒは、支持体２０Ｌ、２０Ｒの上端の軸受部２３を水平に貫通する水平回転軸３１Ｌ、３１Ｒに固定され、水平軸線まわりに回転自在に支持されている。チャック３０Ｌ、３０Ｒは以下のように構成されるチャック回転装置３２により同期回転せしめられる。
【００１９】
水平回転軸３１Ｌ、３１Ｒには、支持体２０Ｌ、２０Ｒを挟んでチャック３０Ｌ、３０Ｒの反対側に位置する箇所に、チャック側タイミングプーリ３３Ｌ、３３Ｒが固定されている。支持体２０Ｌ、２０Ｒの間には、支持体２０Ｌに設けられた軸受部３４Ｌと支持体２０Ｒに設けられた軸受部３４Ｒにより、１本のスプライン軸３５が水平軸線まわりに回転自在に支持されている。スプライン軸３５には１対の同期用タイミングプーリ３６Ｌ、３６Ｒが回転不能に取り付けられる。同期用タイミングプーリ３６Ｌはスプライン軸３５のスプライン部分にスライド可能に嵌合しているのに対し、同期用タイミングプーリ３６Ｒはスプライン軸３５の右側の軸端部にスライド不能に固定されている。
【００２０】
チャック側タイミングプーリ３３Ｌと同期用タイミングプーリ３６Ｌはタイミングベルト３７Ｌで連結され、チャック側タイミングプーリ３３Ｒと同期用タイミングプーリ３６Ｒはタイミングベルト３７Ｒで連結される。この構造により、チャック３０Ｌ、３０Ｒはスプライン軸３５を介して同期回転することになる。スプライン軸３５のスプライン部分に同期用タイミングプーリ３６Ｌがスライド可能に取り付けられていることから、支持体２０Ｌ、２０Ｒは、チャック３０Ｌ、３０Ｒを同期回転させつつ、互いに接近したり、離間したりすることが可能である。
【００２１】
タイミングベルト３７Ｌ、３６Ｒにはそれぞれベルトテンショナーが設けられる。タイミングベルト３６Ｌのベルトテンショナーを構成するのは、支持体２０Ｌに変位可能に取り付けられたベース３８Ｌ（図２参照）と、それに支持されたテンションプーリ３９である。タイミングベルト３７Ｒのベルトテンショナーを構成するのは、支持体２０Ｒに変位可能に取り付けられたベース３８Ｒと、それに支持されたチャック回転モータ４０のタイミングプーリ４０ａである。
【００２２】
図３に示すように、タイミングベルト３７Ｒはチャック回転モータ４０のタイミングプーリ４０ａに巻き掛けられている。チャック回転モータ４０は、チャック側タイミングプーリ３３Ｌ、３３Ｒ、同期用タイミングプーリ３６Ｌ、３６Ｒ、タイミングベルト３７Ｌ、３７Ｒ、及びスプライン軸３５からなる回転系に動力を与え、チャック３０Ｌと３０Ｒの両方の原動力となるものである。
【００２３】
チャック３０Ｌ、３０Ｒは、それぞれ、開いたり閉じたりする１対のピンチフィンガー４１を有する。ピンチフィンガー４１は、物を挟むのに用いられるトングのように、巻芯２を挟む部分が薄く仕上げられており、また図２に示す通り、巻芯２の幅に合わせて幅広形状とされている。続いてチャック３０Ｌ、３０Ｒの開閉装置、より具体的にはピンチフィンガー４１の開閉装置の詳細構造を、チャック３０Ｒを例にとり、図５及び図６に基づき説明する。
【００２４】
チャック３０Ｒは円筒形のケーシング４２を備え、その中に設けられたリニアガイド４３に、ピンチフィンガー４１を固定したスライダ４４が取り付けられている。リニアガイド４３はケーシング４２の直径に沿って延び、１対のスライダ４４はケーシング４２の直径上で対称的な動きをする。
【００２５】
スライダ４４には、ピンチフィンガー４１を固定したのと反対側の端に、ローラ状のカムフォロア４５が設けられている。カムフォロア４５は、水平回転軸３１Ｒの中心を貫通するカムシャフト４６の先端に取り付けられたブロック状のカム４７のカム溝４８に係合している。カムシャフト４６をチャック３０Ｒの回転軸線の方向に移動させることにより、ピンチフィンガー４１を、図５のように開いた状態から、図６のように閉じた状態まで、開閉動作させることができる。
【００２６】
図１に示す通り、カムシャフト４６の軸端と、水平回転軸３１Ｒの軸端の間には、圧縮コイルばね４９が挿入され、カムシャフト４６はケーシング４２から引き出される方向に附勢されている。これによりピンチフィンガー４１は、常時閉じる方向に附勢されることになる。
【００２７】
ピンチフィンガー４１を図５に示すように開くためには、圧縮コイルばね４９による附勢力に抗してカムシャフト４６をケーシング４２の中に押し込んでやる必要がある。その役割を担うのが、支持体２０Ｌにブラケット５０Ｌで支持されたエアシリンダ５１Ｌと、支持体２０Ｒにブラケット５０Ｒで支持されたエアシリンダ５１Ｒである。
【００２８】
ブラケット５０Ｌ、５０Ｒは、支持体２０Ｌ、２０Ｒから水平に延び出す部分と、その水平部分の先端から垂直に立ち上がる部分を有し、その垂直部分にエアシリンダ５１Ｌ、５１Ｒが保持されている。エアシリンダ５１Ｌのロッド５１Ｌａとエアシリンダ５１Ｒのロッド５１Ｒａは、それぞれカムシャフト４６に整列している。
【００２９】
ブラケット５０Ｌ、５０Ｒの垂直部分には、エアシリンダ５１Ｌ、５１Ｒを上下から挟むように軸受部５２が設けられている。軸受部５２を貫通する水平なスライド軸５３が連結板５４でロッド５１Ｌａ、５１Ｒａに連結され、ロッド５１Ｌａ、５１Ｒａはスライド軸５３と共にスライドする。スライド軸５３は圧縮コイルばね５５によりカムシャフト４６から離れる方向に附勢されているので、ロッド５１Ｌａ、５１Ｒａはエアシリンダ５１Ｌ、５１Ｒの中に引っ込む方向に附勢されることになる。
【００３０】
図２に示す通り、テープ３の走行経路には、巻芯２よりも少し上流側の箇所に、センサ５６が配置されている。センサ５６はパターン認識用のデータを取得するためのものであり、テープ３の側縁を視野に収める位置に配置されている。
【００３１】
センサ５６によって得られたデータは制御装置５７に出力され、制御装置５７はそれに基づき横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒの動作制御を行う。なお制御装置５７の制御対象は横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒに留まらない。テープ巻取装置１に含まれる全ての電気部品が制御装置５６の制御対象となる。
【００３２】
続いてテープ巻取装置１の動作を説明する。最初に、空の巻芯２をチャック３０Ｌ、３０Ｒに保持させる。図示しない産業用ロボットで巻芯２を所定位置に保持しておき、その巻芯２の両端に向かってチャック３０Ｌ、３０Ｒを接近させる。これは制御装置５７が横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒを駆動することにより実現される。この時、制御装置５７は、エアシリンダ５１Ｌ、５１Ｒを圧力ＯＮ状態にして、ロッド５１Ｌａ、５１Ｒａにカムシャフト４６を押し出させている。これにより、ピンチフィンガー４１は開いた状態になっている。同時に制御装置５７は、チャック回転モータ４０を制御し、ピンチフィンガー４１の角度を巻芯２の角度に合致させている。
【００３３】
両側から巻芯２に接近したピンチフィンガー４１が所定量巻芯２に重なったところで、制御装置５７は横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒを停止させる。横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒは互いに独立して制御可能なので、初期状態のチャック３０Ｌ、３０Ｒから等距離の位置に巻芯２が保持されていなかったとしても、支持体２０Ｌ、２０Ｒの移動距離を変えることによりそれに対応できる。また、ピンチフィンガー４１が巻芯２に重なる長さを、左右で同じにすることもできるし、異ならせることもできる。
【００３４】
横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒを停止させた後、制御装置５７はエアシリンダ５１Ｌ、５１Ｒを圧力ＯＦＦ状態にする。ロッド５１Ｌａ、５１Ｒａは圧縮コイルばね５５の附勢力でエアシリンダ５１Ｌ、５１Ｒの中に引っ込み、カムシャフト４６も圧縮コイルばね４９の附勢力でそれに追随する。これによりピンチフィンガー４１は、図５に示す開状態から図６に示す閉状態に変位し、巻芯２を挟みつけることになる。
【００３５】
チャック３０Ｌ、３０Ｒで保持された巻芯２にテープ３の端が取り付けられた後、制御装置５７はチャック回転モータ４０を駆動する。チャック回転モータ４０が回転を始めるとチャック３０Ｌ、３０Ｒが同期回転し、巻芯２を回転させる。これにより、テープ３の巻き取りが開始される。
【００３６】
テープ３が巻き取られる間、センサ５６は巻芯２に巻かれる前のテープ３の位置を監視している。テープ３の位置が左右どちらかにずれれば、その情報は直ちに制御装置５７に出力され、それを受けて制御装置５７は、ずれを相殺する移動が支持体２０Ｌ、２０Ｒに生じるよう、横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒを駆動する。これにより、テープ３のコイルに巻きずれが発生することが防止される。
【００３７】
所定長さのテープ３がコイルの形に巻かれたら、制御装置５７はチャック回転モータ４０を停止させる。そして図示しないカッタ装置によりテープ３は切断される。図示しない産業用ロボットがコイルを支えた状態で、制御装置５７はチャック３０Ｌ、３０Ｒを巻芯２から外す。すなわち横変位用モータ２１Ｌ、２１Ｒを駆動してチャック３０Ｌ、３０Ｒを巻芯２から引き離し、エアシリンダ５１Ｌ、５１Ｒを圧力ＯＮ状態にしてピンチフィンガー４１を開かせる。
【００３８】
テープ３がピンチフィンガー４１の外側に被さっていれば、そこからピンチフィンガー４１を抜き出さないかぎりピンチフィンガー４１を開くことができないので、制御装置５７はピンチフィンガー４１の引き抜きを優先させる。テープ３がピンチフィンガー４１の外側に被さっていないのであれば、ピンチフィンガー４１を開いてからチャック３０Ｌ、３０Ｒを巻芯２から引き離すという動作シーケンスを採用することができる。
【００３９】
チャック３０Ｌ、３０Ｒが巻芯２から外れれば１サイクルの動作が終了する。テープ３が巻かれた巻芯２が取り出され、新しい巻芯２がセットされて、次サイクルの動作が開始される。
【００４０】
以上本発明の実施形態を説明したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、巻芯にテープを巻き付けるテープ巻取装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１    テープ巻取装置
２    巻芯
３    テープ
１０  ベース
１１Ｌ、１１Ｒ
２０Ｌ、２０Ｒ  支持体
２１Ｌ、２１Ｒ  横変位用モータ
３０Ｌ、３０Ｒ  チャック
３２  チャック回転装置
３３Ｌ、３３Ｒ  チャック側タイミングプーリ
３５  スプライン軸
３６Ｌ、３６Ｒ  同期用タイミングプーリ
３７Ｌ、３７Ｒ  タイミングベルト
４０  チャック回転モータ
４１  ピンチフィンガー
４７  カム
５６  センサ
５７  制御装置
【図１】
2011241017.tif 000003
【図２】
2011241017.tif 000004
【図３】
2011241017.tif 000005
【図４】
2011241017.tif 000006
【図５】
2011241017.tif 000007
【図６】
2011241017.tif 000008