(57)【要約】【課題】セパレータ端部の折れ曲りや捲回ミス等が発生しない電池用セパレータ捲回装置を提供する。【解決手段】帯状の電池用セパレータを外周面に吸着させて巻き取り、回転してセパレータ先端部が送り込み位置７にきたときのタイミングでセパレータ先端部を外周面から離脱させ、セパレータが所定長だけ離脱したところでセパレータを切断するバキュームドラム１１と、バキュームドラムの回転軸と平行な回転軸を有し、送り込み位置においてバキュームドラムの外周面に近接される複数の巻込みガイド３０を外周部に有する面盤２５と、巻込みガイドに回転駆動可能に保持され、バキュームドラムの回転軸と平行な回転軸を有し、バキュームドラムから送り出された所定長のセパレータを巻き取るマンドレル１７と、巻込みガイドに設けられ、マンドレルに巻き取られる直前のセパレータに気体を吹き付けて張力を付与するノズル３４とを備える。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の電池用セパレータを外周面に吸着させて巻き取り、回転してセパレータ先端部が所定の送り込み位置にきたときのタイミングでセパレータ先端部を前記外周面から離脱させ、前記外周面からセパレータが所定長だけ離脱したところでセパレータを切断するバキュームドラムと、
前記バキュームドラムの回転軸と実質的に平行な回転軸を有し、前記送り込み位置において前記バキュームドラムの外周面に近接される複数の巻込みガイドを外周部に有する面盤と、
前記巻込みガイドに回転駆動可能に保持され、前記バキュームドラムの回転軸と実質的に平行な回転軸を有し、前記バキュームドラムから送り出された所定長のセパレータを巻き取るマンドレルと、
前記巻込みガイドに設けられ、前記マンドレルに巻き取られる直前のセパレータに気体を吹き付けて張力を付与するノズルと、
を具備することを特徴とする電池用セパレータ捲回装置。
【請求項２】
前記ノズルは、前記巻込みガイドと前記バキュームドラムとの間に形成される間隙において前記マンドレルの外周面の接線方向に気体を噴射することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ノズルは、前記巻込みガイドのセパレータ導入口を取り囲む一方側端部に開口する複数の気体噴出口を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか一方に記載の装置。
【請求項４】
前記気体噴出口は、前記巻込みガイドの幅方向端部近傍にそれぞれ開口し、セパレータの幅方向に離間した二箇所に気体を吹き付けることを特徴とする請求項３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池のセパレータ成形工程に用いられる電池用セパレータ捲回装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
正極活物質に水酸化ニッケル系化合物と黒鉛を主成分とする正極合剤にステアリン酸化合物を含有するアルカリ電池、あるいは正極活物質に二酸化マンガンが用いられる一般的なアルカリ電池を製造するための工程の１つに、セパレータをマンドレルに巻き付けて成形するセパレータ成形工程がある。
【０００３】
このセパレータ成形工程には例えば特許文献１に記載されたセパレータ捲回装置を用いる。従来のセパレータ捲回装置では、バキュームドラムから巻込みガイドに保持されたマンドレルに向けてセパレータを送給し、マンドレルにセパレータ先端部を巻き付けて回転させ、セパレータを捲回する。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５２−６４６３２号公報（第２頁、第１図〜第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置においては、図８に示すように、セパレータ２をバキュームドラム１１からマンドレル１７に受け渡す際に、バキューム同士の受け渡しのためにセパレータ２に張力を付与することが困難であり、巻込みガイド３０とセパレータ２との間に隙間を生じる。この隙間現象に起因してマンドレル１７に対するセパレータ端部２ａの巻き付きが不良になり、セパレータ端部２ａの折れ曲りや捲回ミス等の不具合を生じることがある。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、セパレータ端部に折れ曲りや捲回ミス等が発生しない電池用セパレータ捲回装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電池用セパレータ捲回装置は、帯状の電池用セパレータを外周面に吸着させて巻き取り、回転してセパレータ先端部が所定の送り込み位置にきたときのタイミングでセパレータ先端部を前記外周面から離脱させ、前記外周面からセパレータが所定長だけ離脱したところでセパレータを切断するバキュームドラムと、前記バキュームドラムの回転軸と実質的に平行な回転軸を有し、前記送り込み位置において前記バキュームドラムの外周面に近接される複数の巻込みガイドを外周部に有する面盤と、前記巻込みガイドに回転駆動可能に保持され、前記バキュームドラムの回転軸と実質的に平行な回転軸を有し、前記バキュームドラムから送り出された所定長のセパレータを巻き取るマンドレルと、前記巻込みガイドに設けられ、前記マンドレルに巻き取られる直前のセパレータに気体を吹き付けて張力を付与するノズルと、を具備することを特徴とする。
【０００８】
バキュームドラムの回転によりセパレータ先端部が送り込み位置に到着すると、バキュームドラムを吸引から噴射へ切り換えてセパレータ先端部をバキュームドラムから離脱させる。離脱したセパレータ先端部は、バキュームドラム外周面からの適度の噴射エアにより巻込みガイドのセパレータ導入口に向かう。
【０００９】
本発明では、セパレータ先端部がセパレータ導入口に差し掛かると、側方のノズルからエアが吹き付けられる。この側方からの吹き付けエアによりセパレータに適度な張力が付与されるので、セパレータ先端部が高速回転するマンドレルの勢いに負けることなく追従し、セパレータ先端部がマンドレルを一周する間にセパレータに折れ曲りを生じなくなり、また巻き付き不良による捲回ミスを生じなくなる。
【００１０】
なお、ノズルは、巻込みガイドとバキュームドラムとの間に形成される間隙においてマンドレルの外周面の接線方向にエアを噴射することが好ましい。この方向にエアを噴射させると、セパレータに対して適度な角度（例えば５°〜３０°）からエアが局所的に吹き付けられ、セパレータに所望の張力が付与されるという利点がある。
【００１１】
また、ノズルは、巻込みガイドのセパレータ導入口を取り囲む一方側端部に開口する複数の気体噴出口を有することが好ましい。この場合に、気体噴出口は、巻込みガイドの幅方向端部近傍にそれぞれ開口し、セパレータの幅方向に離間した二箇所にエアを吹き付けるようにすることができる。このように複数箇所からエアを吹き付けることにより、セパレータに付与される張力のバランスがさらに良くなり、セパレータ先端部の折れ曲がりや捲回ミスを生じなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００１３】
図１に示すように、セパレータ捲回装置１は、電池製造ラインのコンベア２４に沿って配置され、入口ダイヤル２６を介してコンベア２４上から電池容器２０を次々に導入し、セパレータ２をマンドレル１７に捲回した後に、出口ダイヤル２７を介してコンベア２４に次々に送り出すようになっている。ちなみに電池製造ラインにおいては例えば毎分数百個のペースで電池容器２０がセパレータ捲回装置１に送給される。
【００１４】
セパレータ捲回装置１は、アキュムレータ３、ローラフィード４、バキュームドラム１１、面盤２５を備えている。セパレータ２は、アキュムレータ３からローラフィード４に送られ、ローラフィード４によりフープ（図示せず）から引張り出しながらバキュームドラム１１の外周面に巻き付けられるようになっている。
【００１５】
バキュームドラム１１には外周面に開口する多数の脱着エア流路６ａ〜６ｇ（図９参照）が穿孔形成され、ローラフィード４によって送り込まれたセパレータ２をドラム外周面に吸着または離脱させるようになっている。なお、バキュームドラム１１に巻き付けたセパレータ２が蛇行しないようにバキュームドラム１１にセパレータ２を案内するためのガイド（図示せず）がバキュームドラム１１の外周面に取り付けられている。
【００１６】
バキュームドラム１１の外周面には等ピッチ間隔に８つの溝が形成されている。各溝内には固定下刃（図示せず）がそれぞれ取り付けられている。固定下刃と適合する数だけ可動上刃１０がバキュームドラム１１の上台に取り付けられている。これらの可動上刃１０は、バキュームドラム１１の上台に固定された固定溝カム（図示せず）によってラックギヤ１２とピニオンギヤ１３とで動作し、バキュームドラム１１の外周面を横切るように約１８０°旋回して振り下ろされるようになっている。これらの可動上刃１０の振り下ろし動作は、図示しないコントローラにより制御され、所定のタイミングで反復されるようになっている。これによりセパレータ２はバキュームドラム１１の外周面上で固定下刃と可動上刃１０との間で剪断される。
【００１７】
図１に示すように、面盤２５はバキュームドラム１１に軸平行に隣接して設けられ、両者１１，２５の中心軸を結ぶ軸線５がバキュームドラム１１の外周面に交差するセパレータ送り込み位置７において両者１１，２５は最も接近している。面盤２５には図３に示すセパレータ受け渡し機構４０が取り付けられ、エアの吹出しによりセパレータ２がバキュームドラム１１から面盤２５の側に受け渡されるようになっている。
【００１８】
図２に示すように、面盤２５の周縁部には多数のマンドレル１７が所定ピッチ間隔ごとに取り付けられている。各マンドレル１７は巻込みガイド３０にそれぞれ保持され、図５に示すマンドレル回転駆動機構５０により高速回転駆動され、セパレータ２を捲回するようになっている。
【００１９】
図９に示すように、面盤２５の外周面はバキュームドラム１１の外周面に対してセパレータ送り込み位置７において最も近接し、面盤２５に取り付けられた巻込みガイド３０とバキュームドラム１１との間には所定の間隙Ｇ１，Ｇ２が形成されている。
【００２０】
第１の間隙Ｇ１は、バキュームドラム外周面上のセパレータ送り込み位置７から巻込みガイド３０のセパレータ導入側の端面３０ｂまでの間隔であり、巻込みガイド３０のセパレータ導入口３０ｃを介してマンドレル１７にセパレータ２を送り込むためのスペースにあたる。通常、第１の間隙Ｇ１は２．５〜４ｍｍ程度とする。
【００２１】
第２の間隙Ｇ２は、セパレータ送り込み位置７から巻込みガイド３０の後端面３０ａまでの間隔であり、巻込みガイド後端面３０ａがバキュームドラム１１の外周面に接触しない範囲で可能な限り小さくすることが望ましい。通常、第２の間隙Ｇ２は０．５〜２ｍｍ程度とする。
【００２２】
脱着エア流路６ａ〜６ｇは、図示しない真空ポンプおよびコンプレッサにそれぞれ連通し、バキュームドラム１１の外周面において所定ピッチ間隔ごとに開口している。真空ポンプおよびコンプレッサの動作は図示しないコントローラによりそれぞれ制御されるようになっている。
【００２３】
コントローラは、ローラフィード４から送られたセパレータ２がバキュームドラム１１に巻き付くときは、真空ポンプを動作させて脱着エア流路６ａ〜６ｇ内部を真空引きし、セパレータ２をバキュームドラム１１の外周面に吸着させ、一方、セパレータ２がバキュームドラム１１から面盤２５側のマンドレル１７に送られるときは、コンプレッサを動作させて脱着エア流路６ａ〜６ｇにエアを供給して吹出させ、セパレータ２をバキュームドラム１１から離脱させる。図９に示す例では、脱着エア流路６ａ，６ｂはセパレータ２を吸引し、脱着エア流路６ｃ〜６ｇ（セパレータ送り込み位置７まで）はエアを吹出してセパレータ２を離脱させている。
【００２４】
マンドレル１７は複数（図示の場合は４つ）の吸引孔１９を備えている。吸引孔１９は図示しないコントローラで制御される真空ポンプに連通している。これらの吸引孔１９によりセパレータ２がマンドレル１７に巻き付きやすくなっている。
【００２５】
図７および図９に示すように、巻込みガイド３０の後部にノズル３４が設けられ、巻込みガイドの導入口３０ｃを通過するセパレータ２にエアが吹き付けられ、セパレータ２に適度な張力が付与されるようになっている。ノズル３４の吹出流路は巻込みガイド３０の後端面３０ａとほぼ平行に形成され、セパレータ導入口３０ｃに向けて軸線５に直交する方向（接線方向）にエアが吹き出されるようになっている。
【００２６】
ノズル３４の吹出流路は、巻込みガイド３０の内部を通る流路３２，３３ａ，３３ｂを介してエア供給管３１に連通している。すなわち、エア供給管３１は図示しないコントローラに制御されるエア供給源に連通し、さらに主流路３２に連通している。主流路３２は２つの分岐流路３３ａ，３３ｂに分岐し、各分岐流路３３ａ，３３ｂはノズル３４先端のエア吹出口３５にてそれぞれ開口している。
【００２７】
図６に示すように、ノズル３４は２つのエア吹出口３５を備えている。２つのエア吹出口３５は巻込みガイド３０の幅方向に適当な距離をおいて離れて開口している。エア吹出口３５は巻込みガイド３０の幅方向端部の近傍で開口していることが好ましい。セパレータ２に適度な張力が付与されやすくなるためである。なお、本実施形態ではノズル３４のエア吹出口３５を２箇所としたが、３箇所以上としてもよいし、ノズル幅方向に延び出すスリット状としてもよい。
【００２８】
本実施形態において、ノズル３４の内径は約２ｍｍ、エア吹き付け角度はマンドレル１７に対して接線方向、エア吹き付け圧力はセパレータ２の厚さに応じて適度に調整した。
【００２９】
ちなみに電池ケース２の外径は３４ｍｍ（単一形）、２６ｍｍ（単二形）、１４．５ｍｍ（単三形）、１０．５ｍｍ（単四形）であるので、電池容器２０のサイズに応じてバキュームドラム１１側からマンドレル１７側へのセパレータ先端部２ａの送給狙い角度を最適に選ぶことが肝要である。そのためには、巻込みガイドの各部３０ａ〜３０ｃと間隙Ｇ１，Ｇ２を最適化するとともに、ノズル３４のエア吹き付け狙い位置をも最適化する必要がある。
【００３０】
次に、図３及び図４を参照してセパレータ受け渡し機構について説明する。
【００３１】
セパレータ受け渡し機構４０は、面盤２５、巻込みガイド３０、軸４１，４５、回転テーブル４２、軸受４６、押圧スプリング４７を備えている。巻込みガイド３０は回転テーブル４２上に取り付けられている。面盤２５は回転テーブル４２の軸受フランジ４４に回り止め（図示せず）で固定されている。面盤２５と回転テーブル４２は軸４１，４５に支持されている。軸４１，４５は軸受４６により回転可能に支持されている。さらに、押圧スプリング４７が軸受フランジ４４と面盤２５との間に設けられ、面盤２５が軸受フランジ４４に押し付けられるようになっている。
【００３２】
図４に示すように、面盤２５の適所にエアブロー範囲に長穴状のエア供給溝２５ａが形成されている。エア供給管３１は、回転テーブル４２の孔４２ｂを通過し、さらに面盤２５のエア供給溝２５ａを通ってエア供給源（図示せず）に連通している。
【００３３】
セパレータ受け渡し機構４０は次のように動作する。
【００３４】
軸４１を回転させると、回転フランジ４２ａは軸４１とともに回転するが、面盤２５は回転しないで静止したままの状態にあるので、面盤２５と回転フランジ４２ａとの間で吹き付けエアによるセパレータの受け渡しが行われる。真空吸引動作とエア吹き付け動作とは図示しない制御器によりＯＮ・ＯＦＦ切り替え制御されるようになっており、回転フランジ４２ａのエア供給管３１の接続具（図示せず）が面盤２５の溝２５ａを通過するときのタイミングで、吹き付けエアが供給管３１に流される。なお、面盤２５は軸受フランジ４４に回転固定（上下方向には可動）であるため、押圧スプリング４７で回転テーブル４２の下面に押し当てられ、回転テーブル４２から面盤４２が離れることはない。
【００３５】
次に、図５を参照してマンドレル回転駆動機構について説明する。
【００３６】
マンドレル回転駆動機構５０は、固定板５１、モータ５２、駆動ギヤ５３、アイドルギヤ５４、遊星ギヤ５５、軸受５６，５９、ターレット５７、軸５８を備えている。モータ５２は固定板５１に支持され、その回転駆動軸に連結された駆動ギヤ５３がアイドルギヤ５４に噛み合っている。アイドルギヤ５４は遊星ギヤ５５に噛み合い、遊星ギヤ５５は軸受５９に回転可能に支持されている。ターレット５７の周縁部にはマンドレル１７が軸受５９を介して回転可能に支持されている。ターレット５７の軸５８は遊星ギヤ５５の軸と共用されている。
【００３７】
マンドレル回転駆動機構５０は次のように動作する。
【００３８】
アイドルギヤ５４は、それ自体は回転駆動しないで静止した状態にあり、その周りを遊星ギヤ５５が公転する。しかし、遊星ギヤ５５の公転のみではアイドルギヤ５４を高速回転させることができないので、駆動ギヤ５３によりアイドルギヤ５４を駆動回転させる。このようにしてマンドレル１７は、遊星ギヤ５５の公転に起因する回転と駆動ギヤ５３からの駆動回転との和によるアイドルギヤ５４の回転により、高速で回転される。
【００３９】
図９を参照しながらセパレータ捲回動作について説明する。
【００４０】
バキュームドラム１１の回転によりセパレータ先端部２ａが送り込み位置に到着すると、バキュームドラム１１を吸引からエア噴射に切り換えてセパレータ先端部をバキュームドラム１１から離脱させる。離脱したセパレータ先端部２ａは、バキュームドラム外周面からの適度の噴射エアにより巻込みガイド３０のセパレータ導入口３０ｃに向かい、セパレータ導入口３０ｃに差し掛かると、側方のノズル３４からエアが吹き付けられる。この側方からの吹き付けエアによりセパレータ２に適度な張力が付与されるので、セパレータ先端部２ａが高速回転するマンドレル１７の勢いに負けることなく追従し、セパレータ先端部２ａがマンドレル１７を一周する間にセパレータ２に折れ曲りを生じなくなり、また巻き付き不良による捲回ミスを生じなくなる。
【００４１】
本実施形態の装置では、巻込みガイド３０とバキュームドラム１１との間に形成される間隙Ｇ１，Ｇ２においてマンドレル１７の外周面の接線方向にノズル３４からエアを噴射する。この方向にエアを噴射させると、セパレータ２に対して適度な角度（例えば５°〜３０°）からエアが局所的に吹き付けられ、セパレータ２に所望の張力が付与され、セパレータ先端部２ａのマンドレル１７への捲回が良好になる。
【００４２】
上記の装置を電池製造ラインに設置して実際に用いたところ、セパレータ先端部の折れ曲がりおよび捲回不良がまったく発生しなくなり、従来よりも製造歩留まりが大幅に向上した。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の装置によれば、気体の吹き付けによりセパレータに適度な張力が付与され、セパレータ先端部が高速回転するマンドレルの勢いに負けることなく追従するようになり、セパレータ先端部の折れ曲がりや捲回不良が実質的に発生しなくなるので、製品の歩留まりを大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池用セパレータ捲回装置の全体平面図。
【図２】面盤上のマンドレルとバキュームドラムを示す概略平面図。
【図３】セパレータ受け渡し機構の断面模式図。
【図４】セパレータ受け渡し機構の部分平面図。
【図５】マンドレル回転駆動機構の断面模式図。
【図６】本発明装置の要部を側方から見て示す部分拡大図。
【図７】本発明装置の要部を上方から見て示す部分拡大図。
【図８】従来の装置の要部拡大図。
【図９】セパレータの先端部をマンドレルに巻き付かせるときの動作を説明するための要部拡大図。
【符号の説明】
１…電池用セパレータ捲回装置、２…セパレータ、２ａ…先端部
３…アキュムレータ、４…ローラフィード、５…軸線、
６ａ〜６ｇ…脱着エア流路、
７…セパレータ送り込み位置、
１０…可動上刃、
１１…バキュームドラム、１２…ラックギヤ、１３…ピニオンギヤ、
１７…マンドレル、１９…吸引孔、
２０…電池ケース、２４…コンベア、
２５…面盤、２５ａ…エア供給溝、
２６…入口ダイヤル、２７…出口ダイヤル、
３０…巻込みガイド、３０ａ，３０ｂ…外周面、３０ｃ…セパレータ導入口、
３１…エア供給管、３２，３３ａ，３３ｂ…流路、
３４…ノズル、３５…エア吹出口、
４０…セパレータ受け渡し機構、
４１，４５…軸、４２…回転テーブル、４４…フランジ、
４６…軸受、４７…押圧スプリング、
５０…マンドレル回転駆動機構、
５１…固定板、５２…モータ、５３…駆動ギヤ、５４…アイドルギヤ、
５５…遊星ギヤ、５６，５９…軸受、５７…ターレット、５８…軸。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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