(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状体を巻き取ることにより製造される巻回体の製造装置であって、
前記帯状体の一端側が挿入される隙間を挟んで対向する一対の内周面部と、前記一対の内周面部の外側に前記帯状体が巻き付けられる一対の外周面部とを有して、軸線方向に亘って分割された一対の軸状体により構成される巻芯と、
前記一対の軸状体のうち少なくとも一方の軸状体に対して他方の軸状体を軸線方向に相対的にスライドさせるスライド機構と、
前記巻芯を周方向に回転させる回転機構とを備え、
前記一対の軸状体は、平坦な面を形成する前記内周面部と、円弧状の凸曲面を形成する前記外周面部とを有して略半円柱状に形成されると共に、それぞれの基端側から先端側に向かって前記内周面部の幅が漸次細くなる形状を有することを特徴とする巻回体の製造装置。
【請求項２】
前記スライド機構は、前記一方の軸状体と前記他方の軸状体とを軸線方向において互いに逆向きにスライドさせることを特徴とする請求項１に記載の巻回体の製造装置。
【請求項３】
前記一対の軸状体は、それぞれの前記内周面部の基端側にそれぞれの前記内周面部の先端側と当接される段差面部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の巻回体の製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の製造装置を用いて巻回体を製造する際に、
前記一対の軸状体の前記内周面部の間に隙間を形成した状態で、この隙間に前記帯状体の一端側を挿入する工程と、
前記巻芯を周方向に回転させながら、前記一対の外周面部に前記帯状体を巻き付けることによって巻回体を形成する工程と、
前記一対の軸状体を軸線方向において互いに離間する方向にスライドさせることによって、前記巻回体から前記巻芯を抜き取る工程とを含むことを特徴とする巻回体の製造方法。
【請求項５】
前記巻回体は、正極と負極との間でセパレータを挟み込み、中空渦巻状に巻き取った電極巻回体であることを特徴とする請求項４に記載の巻回体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状体を巻芯で巻き取ることにより製造される巻回体の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、二次電池の製造では、負極と正極との間でセパレータを挟み込んだ帯状の電極体を巻芯で巻き取った後、巻芯から抜き取って中空渦巻状の電極巻回体とし、この電極巻回体の負極と正極にそれぞれ負極リードと正極リードを接続して電池缶等に収納することが行われる。
【０００３】
ところで、電子機器の高性能化や小型化、軽量化などが進むに従って、このような電子機器に搭載される二次電池の更なる高容量化が求められている。ここで、二次電池の容量は、電極の面積に比例し、電極間の距離に反比例する。したがって、同じ大きさの二次電池においてその容量を高めるためには、上述した負極や正極、セパレータなどの厚みを薄くしたり、巻芯を細くしたりして、電極巻回体の巻数を増やすことが必要となる。
【０００４】
しかしながら、負極や正極、セパレータなどの厚みを薄くしたり、巻芯を細くしたりすると、巻芯に巻き付けられた電極巻回体を巻芯から抜き取ることができなくなることがあった（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
具体的に、従来の電極巻回体の製造では、例えば図５に示すような巻芯１００が用いられている。この巻芯１００は、全体が長尺円柱状を為しており、その軸線方向に亘って分割された一対の軸状体１０１Ａ，１０１Ｂを備えている。また、一対の軸状体１０１Ａ，１０１Ｂは、巻回前の帯状の電極体２００の一端側が挿入される隙間Ｓ’を挟んで対向する内周面部１０２ａ，１０２ｂと、この内周面部１０２ａ，１０２ｂの外側に電極体２００が巻き付けられる外周面部１０３ａ，１０３ｂとを有している。
【０００６】
そして、この巻芯１００を用いて電極体２００を巻き取る際は、一対の軸状体１０１Ａ，１０１Ｂの内周面部１０２ａ，１０２ｂの間に形成された隙間Ｓ’に電極体２００の一端側を挿入した後、この巻芯１００を回転させることによって、一対の軸状体１０１Ａ，１０１Ｂの外周面部１０３ａ，１０３ｂに電極体２００を巻き付ける。
【０００７】
このとき、図６（ａ）に示すように、電極体２００によって締め付けられた一対の軸状体１０１Ａ，１０１Ｂが撓むことで、図６（ｂ）に示すように、一対の軸状体１０１Ａ，１０１Ｂの内周面部１０２ａ，１０２ｂの間で電極体２００の一端側が挟み込まれた状態となる。この状態で巻芯１００を更に回転させることによって、電極体２００が巻芯１００に巻き取られて電極巻回体２００Ａが形成される。
【０００８】
しかしながら、従来の巻芯１００では、この状態から電極巻回体２００Ａを抜き取る際に、上述した一対の軸状体１０１Ａ，１０１Ｂの内周面部１０２ａ，１０２ｂの間で電極体２００の一端側が挟み込まれた状態となっており、さらに、この電極巻回体２００Ａは、強く締め付けられた状態となっているため、巻芯１００から非常に抜き取りづらくなっている。
【０００９】
したがって、電極巻回体２００Ａを巻芯１００から無理に引き抜こうとすると、電極巻回体２００Ａの内側から電極体２００の一部が螺旋状に飛び出したり、電極巻回体２００Ａの一部が損傷したりするなどの不良品の発生を引き起こすことがあった。
【００１０】
このため、巻芯１００の表面に滑りを良くするための処理を施すことが行われている。しかしながら、巻芯１００の表面の滑りを良くすることによって、巻き取り開始時に電極体２００に滑りが生じてしまい、この電極体２００の一端が上記隙間Ｓ’から抜け出てしまうなどの問題が発生してしまう。特に、巻取り開始前の隙間Ｓ’は広いため、電極体２００が滑らないようにするためには、この電極体２００の一端に掛かり代を余分に取る必要があり、その分だけ電極巻回体２００Ａの巻数が減り容量不足となってしまう。
【００１１】
また、従来の巻芯１００では、電極体２００によって締め付けられた一対の軸状体１０１Ａ，１０１Ｂが撓むことで、電極巻回体２００Ａの形状に歪みが生じることになる。さらに、電極巻回体２００Ａでは、このような歪みが生じることによって、その内側に向かうほど皺等が発生してしまう。
【００１２】
また、従来の巻芯１００では、一対の軸状体１０１Ａ，１０１Ｂの撓みを極力減らすため、電極体２００の幅に合わせて長さを変更する必要がある。この場合、電極体２００の幅の違いに応じた数の巻芯が必要となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−１３７６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、巻芯に巻き付けられた巻回体から巻芯を容易に抜き取ることができる巻回体の製造装置、並びにそのような巻回体の製造装置を用いて、巻回体を歩留り良く製造することができる巻回体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る巻回体の製造装置は、帯状体を巻き取ることにより製造される巻回体の製造装置であって、前記帯状体の一端側が挿入される隙間を挟んで対向する一対の内周面部と、前記一対の内周面部の外側に前記帯状体が巻き付けられる一対の外周面部とを有して、軸線方向に亘って分割された一対の軸状体により構成される巻芯と、前記一対の軸状体のうち少なくとも一方の軸状体に対して他方の軸状体を軸線方向に相対的にスライドさせるスライド機構と、前記巻芯を周方向に回転させる回転機構とを備え、前記一対の軸状体は、平坦な面を形成する前記内周面部と、円弧状の凸曲面を形成する前記外周面部とを有して略半円柱状に形成されると共に、それぞれの基端側から先端側に向かって前記内周面部の幅が漸次細くなる形状を有する。
【００１６】
また、本発明に係る巻回体の製造方法は、前記製造装置を用いて巻回体を製造する際に、前記一対の内周面部の間に隙間を形成した状態で、この隙間に前記帯状体の一端側を挿入する工程と、前記巻芯を周方向に回転させながら、前記一対の外周面部に前記帯状体を巻き付けることによって巻回体を形成する工程と、前記一対の軸状体のうち一方の軸状体と他方の軸状体とを軸線方向において互いに離間する方向にスライドさせることによって、前記巻回体から前記巻芯を抜き取る工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、平坦な面を形成する内周面部と、円弧状の凸曲面を形成する外周面部とを有して略半円柱状に形成されると共に、それぞれの基端側から先端側に向かって内周面部の幅が漸次細くなる形状を有する一対の軸状体により構成された巻芯を用いて、一対の軸状体の内周面部の間に隙間を形成した状態で、この隙間に帯状体の一端側を挿入し、巻芯を周方向に回転させながら、一対の外周面部に帯状体を巻き付けることによって巻回体を形成した後、一対の軸状体のうち少なくとも一方の軸状体に対して他方の軸状体を軸線方向に相対的にスライドさせる。これにより、巻芯に巻き付けられた巻回体から巻芯を容易に抜き取ることが可能であり、このような巻回体を歩留り良く製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した巻回体の製造装置で用いられる巻芯の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す巻芯を構成する軸状体を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその囲み部分Ａを拡大した正面図である。
【図３】図１に示す巻芯の巻取時の状態を示し、（ａ）はその側面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１に示す巻芯の抜取時の状態を示す側面図である。
【図５】従来の巻芯を示す斜視図である。
【図６】従来の巻芯に電極体が巻き付けられた状態を示し、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した巻回体の製造装置及び製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。
【００２０】
本実施形態では、帯状体を巻芯で巻き取ることにより製造される巻回体として、負極と正極との間でセパレータを挟み込んだ帯状の電極体（帯状体）を巻芯で巻き取った後、巻芯から抜き取って中空渦巻状の電極巻回体（巻回体）を製造する場合を例に挙げて説明する。なお、このような電極巻回体は、例えば二次電池やコンデンサ等に用いられる。
【００２１】
（巻回体の製造装置）
本発明を適用した巻回体の製造装置は、例えば図１及び図２に示すように、後述する帯状の電極体を巻き取る巻芯１を備えている。巻芯１は、全体が長尺円柱状を為しており、その軸線方向に亘って分割された一対の軸状体２Ａ，２Ｂを備えている。
【００２２】
一対の軸状体２Ａ，２Ｂは、巻芯１の中心軸を挟んで対称となる断面略半円形の部材であり、例えば鋼や超硬合金などの帯状の電極体を巻き取るのに十分な剛性を有する材料を用いて電極体を挟み込むのに足る長さで形成されている。
【００２３】
具体的に、これら一対の軸状体２Ａ，２Ｂは、図２に示すように、平坦な面を形成する一対の内周面部３ａ，３ｂと、これら一対の内周面部３ａ，３ｂの外側に円弧状の凸曲面を形成する一対の外周面部４ａ，４ｂとを有して略半円柱状に形成されている。
【００２４】
このうち、一対の内周面部３ａ，３ｂは、後述する電極体の一端側が挿入される隙間Ｓを挟んで対向する面であり、一対の外周面部４ａ，４ｂは、電極体５０が巻き付けられる面である。そして、これら一対の軸状体２Ａ，２Ｂは、互いの内周面部３ａ，３ｂを相対向させることによって、互いの外周面部４ａ，４ｂが全体として断面略円形状を為すように設けられている。なお、内周面部３ａ，３ｂと外周面部４ａ，４ｂとの間のエッジ部分には、それぞれ電極体５０への当たりを良くするための面取り加工を施してもよい。
【００２５】
また、一対の軸状体２Ａ，２Ｂは、それぞれの基端側から先端側に向かって漸次細くなるテーパー形状を有している。さらに、一対の軸状体２Ａ，２Ｂは、それぞれの内周面部３ａ，３ｂの基端側にそれぞれの内周面部３ａ，３ｂの先端側と当接される段差面部５ａ，５ｂを有している。段差面部５ａ，５ｂは、それぞれの内周面部３ａ，３ｂよりも隙間Ｓに対応した分だけ高くなる位置に、平坦な面を形成している。また、一対の軸状体２Ａ，２Ｂの先端部には、内周面部３ａ，３ｂの一部を切り欠く傾斜面部６ａ，６ｂが設けられている。このような傾斜面部６ａ，６ｂを設けることによって、一対の軸状体２Ａ，２Ｂが互いに近接する方向にスライドしたときに、一対の軸状体２Ａ，２Ｂの先端部を段差面部５ａ，５ｂに乗り上げ易くすることができる。
【００２６】
巻回体の製造装置は、図示を省略するものの、一対の軸状体２Ａ，２Ｂを軸線方向において互いに逆向きにスライドさせるスライド機構を備えている。スライド機構については、特に限定されるものではなく、一対の軸状体２Ａ，２Ｂを軸線方向にスライドさせる機構として、従来より使用されているものを用いることができる。
【００２７】
また、巻回体の製造装置は、巻芯１を回転させる回転機構を備えている。回転機構についても、本発明において特に限定されるものではなく、巻回体の製造装置で従来より使用されている機構を用いることができるため、具体的な説明を省略するものとする。
【００２８】
また、一対の軸状体２Ａ，２Ｂは、上述したスライド機構及び回転機構に取り付けるため、それぞれの基端部７ａ，７ｂが円筒状のハウジング部材８ａ，８ｂに保持されている。具体的に、軸状体２Ａ，２Ｂの基端部７ａ，７ｂは、帯状体５０を巻回する部分よりも拡径されており、ハウジング部材８ａ，８ｂの内側に挿入された状態で、ハウジング部材８ａ，８ｂを貫通するネジ孔９にビス１０をそれぞれ螺合させることによって取り付けられている。
【００２９】
（巻回体の製造方法）
本発明を適用した巻回体の製造方法は、上記巻回体の製造装置を用いて、負極と正極との間でセパレータを挟み込んだ帯状の電極体５０を上記巻芯１で巻き取って中空渦巻状の電極巻回体５０Ａを形成する場合に好適に用いることできる。
【００３０】
具体的に、上記巻回体の製造装置を用いて電極巻回体５０Ａを製造する際は、先ず、図３に示すように、電極体５０の巻取前は、一対の軸状体２Ａ，２Ｂが軸線方向において、それぞれの段差面部５ａ，５ｂにそれぞれの内周面部３ａ，３ｂの先端側が当接される位置まで近接した状態となっている。これにより、一対の内周面部３ａ，３ｂの間に隙間Ｓが形成されている。そして、この隙間Ｓに電極体５０の一端側を挿入する。
【００３１】
次に、巻芯１を周方向に回転させながら、一対の外周面部４ａ，４ｂに電極体５０を巻き付けることによって電極巻回体５０Ａを形成する。
【００３２】
次に、図４に示すように、一対の軸状体２Ａ，２Ｂを軸線方向において互いに離間する方向にスライドさせる。このとき、一対の軸状体２Ａ，２Ｂは、段差面部５ａ，５ｂに対する内周面部３ａ，３ｂの先端側の当接が解除されることによって、それぞれの先端側が縮径方向に弾性（撓み）変形な状態となる。さらに、一対の軸状体２Ａ，２Ｂが互いに離間する方向にスライドすることによって、電極巻回体５０Ａの内側において巻芯１の外径が徐々に小さくなる。これにより、電極巻回体５０Ａの内側から巻芯１を容易に抜き取ることができる。以上の工程を経ることによって、中空渦巻状の電極巻回体５０Ａを得ることが可能である。
【００３３】
以上のように、本発明では、それぞれの基端側から先端側に向かって漸次細くなるテーパー形状を有する一対の軸状体２Ａ，２Ｂにより構成された巻芯１を用いて、一対の軸状体２Ａ，２Ｂの内周面部３ａ，３ｂの間に隙間Ｓを形成した状態で、この隙間Ｓに電極体５０の一端側を挿入し、巻芯１を周方向に回転させながら、一対の外周面部４ａ，４ｂに電極体５０を巻き付けることによって電極巻回体５０Ａを形成した後、一対の軸状体２Ａ，２Ｂを軸線方向において互いに離間する方向にスライドさせる。これにより、巻芯１に巻き付けられた電極巻回体５０Ａから巻芯１を容易に抜き取ることが可能である。
【００３４】
したがって、本発明によれば、従来のように電極巻回体２００Ａの内側から電極体２００の一部が螺旋状に飛び出したり、電極巻回体２００Ａの一部が損傷したりするなどの不良品の発生を防ぎつつ、中空渦巻状の電極巻回体５０Ａを歩留り良く製造することが可能である。特に、本発明は、より小径の電極巻回体５０Ａを製造する場合に好適に用いることが可能である。
【００３５】
また、本発明では、巻芯１に巻き付けられた電極巻回体５０Ａから巻芯１を容易に抜き取ることが可能なため、従来のように巻芯１００の表面に滑りを良くするための処理を施す必要がない。このため、巻き取り開始時に電極体５０に滑りが生じるといったことを防ぐことができ、電極体５０を巻き取る距離のバラツキも抑えることが可能である。また、電極体５０の一端に掛かり代を余分に取る必要がないため、電極巻回体５０Ａの巻数を増やして容量を高めることが可能である。
【００３６】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
具体的に、上記実施形態では、一方の軸状体２Ａと他方の軸状体２Ｂとを軸線方向において互いに逆向きにスライドさせる場合について例示しているが、本発明では、一対の軸状体２Ａ，２Ｂのうち少なくとも一方の軸状体に対して他方の軸状体を軸線方向に相対的にスライドさせる構成であればよい。すなわち、本発明では、上述した一対の軸状体２Ａ，２Ｂを軸線方向において互いに逆向きに同時にスライドさせる場合に限らず、電極巻回体５０Ａの内側から巻芯１を抜き取る際に、一対の軸状体２Ａ，２Ｂのうち一方の軸状体２Ａ（又は他方の軸状体２Ｂ）を抜き取った後に、他方の軸状体２Ｂ（又は一方の軸状体２Ａ）を抜き取るようにしてもよい。また、一対の軸状体２Ａ，２Ｂを必ずしも同時に抜き取る必要はなく、両者の抜き取るタイミングをずらすことも可能である。
【００３７】
また、本発明は、上記電極巻回体５０Ａを製造する場合に限らず、例えばフィルムや紙等の巻取工程に適用することも可能である。すなわち、本発明は、帯状体を巻芯で巻き取ることにより形成される巻回体を製造する場合に幅広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１…巻芯  ２Ａ，２Ｂ…軸状体  ３ａ，３ｂ…内周面部  ４ａ，４ｂ…外周面部  ５ａ，５ｂ…段差面部  ６ａ，６ｂ…傾斜面部  ７ａ，７ｂ…基端部  ８ａ，８ｂ…ハウジング部材  ９…ネジ孔  １０…ビス  ５０…電極体（帯状体）  ５０Ａ…電極巻回体（巻回体）Ｓ…隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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