(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状物をその長手方向へ繰り出す帯状物供給手段と、前記帯状物を巻き取る２本の巻軸と、前記２本の巻軸を支持して回転する回転部材と、前記帯状物を切断するカッタと、前記帯状物を案内する案内面を有し前記案内面に吸引口を形成した吸引ガイド部材と、前記吸引ガイド部材の吸引口に前記帯状物を吸引する吸引力を発生させる吸引手段とを備え、
前記帯状物供給手段から繰り出される帯状物を、前記２本の巻軸のうちの一の巻軸に巻き取らせ、前記一の巻軸に巻き取られる帯状物の長手方向の途中が前記２本の巻軸のうちの他の巻軸に係合した状態で、前記回転部材の回転が停止し、
前記帯状物が前記カッタに切断される位置から前記他の巻軸に巻き取られる行程で、前記吸引ガイド部材の案内面に前記帯状物を滑り接触させることを特徴とする巻回装置用張力発生機構。
【請求項２】
前記帯状物の前記カッタにより切断される位置と前記他の巻軸との間に、前記吸引ガイド部材の案内面を押し当てることにより、前記帯状物を撓ませ、
前記帯状物が前記他の巻軸に巻き取られるとき、前記帯状物の前記カッタにより切断される位置から前記他の巻軸に巻き取られるまでの行程の長さに等しい帯状物が、前記帯状物供給手段から繰り出されることを特徴とする請求項１に記載の巻回装置用張力発生機構。
【請求項３】
前記吸引手段が、前記吸引ガイド部材の吸引口に負圧を供給する負圧発生手段と、前記吸引ガイド部材と前記負圧発生手段との間に介在する真空減圧弁とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の巻回装置用張力発生機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ又は電池等の材料として用いられるセパレータ等の帯状物を巻回するための巻回装置用張力発生機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、リチウム電池の電池素子材料として、金属集電体に一定の間隔で正極活性物質が塗布された正極集電体と、金属集電体に一定の間隔で負極活性物質が塗布された負極集電体とがある。リチウム電池は、正極集電体と負極集電体を、セパレータ等の絶縁体を介してロール状に巻回し、これらをケースに収納したものである。上記の正極集電体、負極集電体、及びセパレータの他、コンデンサの電極箔帯を以下で帯状物と総称する。
【０００３】
特許文献１は、帯状物をクランプで挟持し、同クランプを帯状物の長手方向へ引張ることにより、帯状物に張力を発生させる技術を開示している。このような機械的荷重によって張力を発生させる場合、張力の微妙な強さの加減をするのが難しい。特に、薄いセパレータを巻軸で巻き取る過程で、薄紙を平らに延ばす程度の張力をセパレータに安定して加え続けるのは難しい。
【０００４】
特許文献２は、帯状物の端部を吸引する巻取装置を開示している。この巻取装置には、帯状物を一対の繰出ローラの間から引出すときに、帯状物をクランプ等で直に挟持しなくて済むという利点がある。しかしながら、帯状物を巻軸が巻き取る過程で、押さえ板とセパレータガイドとの間に帯状物を挟持しなければ、帯状物に適度な張力を発生させることができない。
【特許文献１】特開２０００−２７７４００号公報
【特許文献２】特開２００２−１１０４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、巻回装置の小型化、その構造の簡素化、及び機械的荷重に依らず帯状物に適度な張力を発生させる巻回装置用張力発生機構を提供することを目的とする。更に、本発明は、帯状物を材料とするコンデンサ又は電池等の仕様に応じて、帯状物を巻回する長さを所望に増減できる巻回装置用張力発生機構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】
【０００６】
本発明に係る巻回装置用張力発生機構は、帯状物をその長手方向へ繰り出す帯状物供給手段と、前記帯状物を巻き取る２本の巻軸と、前記２本の巻軸を支持して回転する回転部材と、前記帯状物を切断するカッタと、前記帯状物を案内する案内面を有し前記案内面に吸引口を形成した吸引ガイド部材と、前記吸引ガイド部材の吸引口に前記帯状物を吸引する吸引力を発生させる吸引手段とを備え、前記帯状物供給手段から繰り出される帯状物を、前記２本の巻軸のうちの一の巻軸に巻き取らせ、前記一の巻軸に巻き取られる帯状物の長手方向の途中が前記２本の巻軸のうちの他の巻軸に係合した状態で、前記回転部材の回転が停止し、前記帯状物が前記カッタに切断される位置から前記他の巻軸に巻き取られる行程で、前記吸引ガイド部材の案内面に前記帯状物を滑り接触させることを特徴とする。
【０００７】
更に、本発明に係る巻回装置用張力発生機構は、前記帯状物の前記カッタにより切断される位置と前記他の巻軸との間に、前記吸引ガイド部材の案内面を押し当てることにより、前記帯状物を撓ませ、前記帯状物が前記他の巻軸に巻き取られるとき、前記帯状物の前記カッタにより切断される位置から前記他の巻軸に巻き取られるまでの行程の長さに等しい帯状物が、前記帯状物供給手段から繰り出されることを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明に係る巻回装置用張力発生機構は、前記吸引手段が、前記吸引ガイド部材の吸引口に負圧を供給する負圧発生手段と、前記吸引ガイド部材と前記負圧発生手段との間に介在する真空減圧弁とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る巻回装置用張力発生機構によれば、巻軸が帯状物を巻き取る過程で、帯状物が吸引ガイド部材の案内面に滑り接触しながら吸引口に吸引されるので、帯状物と案内面との間に摩擦力が生じる。これにより、帯状物を荷重に依らず適度に緊張させ、帯状物の捻れ、又は弛みを防止することができる。また、真空減圧弁の作用により吸引手段が吸引ガイド部材の吸引口に発生させる吸引力を調節できる。或いは、吸引口の個数又は吸引口の口径を増減すれば上記の吸引力を調節できる。従って、当該張力発生機構によれば、帯状物を材料とするコンデンサ又は電池等の仕様に応じて、帯状物を適度に緊張させることができる。この点は、セパレータを比較的緩く巻かなければならない小型のコンデンサ等を製造するのに有利である。
【００１０】
更に、本発明に係る巻回装置用張力発生機構によれば、所定の長さの帯状物を、次のようにして巻軸に巻き取らせることができる。即ち、帯状部材をその原反から繰出し、帯状物の長手方向の途中に巻軸を係合させる。そして、帯状物がカッタに切断される位置（以下で「切断位置」と記す。）と巻軸との間で、吸引ガイド部材の案内面を帯状物に押し当て帯状物を撓ませることにより、切断位置から巻軸までの行程を、所定の長さの半分の距離に設定する。所定の長さの半分の帯状物を巻軸が巻き取る間に、これと同じ長さの帯状物を上記の原反から更に繰出すようにすれば、巻軸に巻き取られる帯状物の長さの総計が所定の長さに達する。
【００１１】
更に、本発明に係る巻回装置用張力発生機構によれば、吸引ガイド部材が案内面を帯状物に押し当てる方向へ移動すると帯状物の撓みが大きくなり、上記の行程の距離が長くなる。或いは、吸引ガイド部材が上記の反対方向へ移動すると帯状物の撓みが小さくなり、上記の行程の距離が短くなる。このため、帯状物を材料とするコンデンサ又は電池等の仕様に応じて、巻軸に巻き取らせる帯状物の長さを自在に変更することができる。
【００１２】
しかも、本発明に係る巻回装置用張力発生機構は、吸引ガイド部材の案内面に吸引口を形成し、この案内面を帯状物に押し当てるだけで、以上に述べた効果を達成できる。このため、従来のようなクランプ及びこれに荷重を加えるための駆動部が不用であるので、その構造が極めて簡単であり、しかも当該装置の全体を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１乃至図５は、巻回装置用張力発生機構１の動作を順次示している。既に述べた正極集電体、負極集電体、及びセパレータは、巻回装置用張力発生機構１によって同時に巻回されるが、以下の説明は、セパレータである１本の帯状物に注目して行うものとする。
【００１４】
図１に示すように、巻回装置用張力発生機構１は、帯状物２をその長手方向へ繰り出す帯状物供給手段３と、帯状物２を巻き取る２本の巻軸４，５と、２本の巻軸４，５及び４個のガイドローラ６をそれぞれ支持する回転部材７と、図中に点で示した切断位置Ｐを横切るよう動作するカッタ８と、帯状物２を案内できる案内面９を有し案内面９に複数の吸引口１０を形成した吸引ガイド部材１１と、後述の吸引手段とを備える。
【００１５】
帯状物供給手段３は、帯状物２を挟む一対の繰出ローラ３１と、帯状物２を支持する一対の支持ローラ３２と、一対の支持ローラ３２の下方へ帯状物２を引張るテンションローラ３３とを備える。一対の繰出ローラ３１が回転することにより、帯状物２がその原反２１から繰出される。
【００１６】
巻軸５は、図中を反時計回りに回転できることに加え、その軸方向に進退することにより、回転部材７の正面７１に対して出没できる。巻軸５は、その先端に開いたスリット５１を形成している。スリット５１は帯状物２が通過できる幅を有する。２本の巻軸４，５は互いに同様であるので巻軸４の説明は省略する。カッタ８は、矢印ａ，ｂの方向に進退できる。
【００１７】
回転部材７は、矢印αの方向へ回転できる円板である。回転部材７が１８０°回転する毎に、巻軸４，５のそれぞれの位置が上下に入れ替わる。４個のガイドローラ６は、互いに９０°のピッチで同心円上に配置されているので、回転部材７が１８０°回転しても相対的な配置が替わることはない。
【００１８】
吸引ガイド部材１１は、図中の矢印ａ，ｂの方向に進退できる。図６に示すように、吸引ガイド部材１１は、その先端９１及び上下の縁部９２を案内面９とする棒材から成る。また、図１に示すように、吸引ガイド部材１１の内部には風道１２が形成され、個々の吸引口１０は案内面９から風道１２までを貫いている。風道１２は、図７に示す真空減圧弁１３を介して負圧発生手段１４に接続している。
【００１９】
吸引手段１５は、真空減圧弁１３と負圧発生手段１４とから構成される。真空減圧弁１３の操作をオペレータが行っても良いが、プログラマブルコントローラ等を主体とする制御装置１６を用いて真空減圧弁１３を制御することにより、吸引手段１５が吸引ガイド部材１１の吸引口１０に発生させる吸引力を調節しても良い。或いは、吸引口１０の個数又は吸引口１０の口径を増減することにより、吸引手段１５が吸引ガイド部材１１の吸引口１０に発生させる吸引力を調節しても良い。また、負圧発生手段１４として、真空ポンプを適用しても良い。或いは、工場等の敷地に負圧を供給するためにバキュームラインが配管されている場合、このバキュームラインに風道１２を接続しても良い。
【００２０】
更に、図１，７に示すように、カッタ８に対向する位置にバックアップ部材１７が設けられている。バックアップ部材１７は、図中の矢印ｃ，ｄの方向に進退する。バックアップ部材１７の先端面１８には、複数の吸引口１９が形成され、これらが負圧発生手段１４に接続している。
【００２１】
以上に述べた要素の回転又は進退の動作は、それぞれ個別の駆動源によって実現される。駆動源として、サーボモータ等の回転機、エアシリンダ、又は油圧シリンダを適用しても良い。制御装置１６は、上記の駆動源を制御することにより、巻回装置用張力発生機構１の動作を実現する。この動作については実施例で詳しく述べる。
【実施例１】
【００２２】
巻回装置用張力発生機構１は、１つのコンデンサ又は電池等を製造するのに必要となる所定の長さ（例えば約３００ｍｍ）の帯状物２を次のように巻回する。以下の文頭には、巻回装置用張力発生機構１の動作工程を区分する英字を付している。
【００２３】
Ａ：図１に示す巻軸４が回転し、帯状物２が巻軸４に巻き取られる。回転部材７が１８０°回転し、図２に示すように巻軸４がカッタ８よりも低い位置まで降下する。この状態で、巻軸５は回転部材７の正面７１に没入しているので、巻軸５の先端は帯状物２から逸れている。また、巻軸５は、そのスリット５１の向きを帯状物２の長手方向に一致させ停止している。
【００２４】
Ｂ：巻軸５が帯状物２へ向って回転部材７の正面７１から突出し、帯状物２が巻軸５のスリット５１に進入する。これにより、巻軸５は帯状物２の長手方向の途中に係合する。
【００２５】
Ｃ：吸引ガイド部材１１が矢印ａの方向へ前進し、図３に示すように案内面９を帯状物２に押し当てる。これにより帯状物２が大きく撓むことになる。また、帯状物２が撓んだ分、切断位置Ｐから巻軸５までの行程の距離が長くなるのと同時に、これを補う長さの帯状物２が帯状物供給手段３から繰出される。そして、吸引ガイド部材１１が図示の位置で停止したところで、切断位置Ｐから巻軸５までの行程の距離は、所定の長さの半分（約１５０ｍｍ）になる。
【００２６】
図７に示す吸引ガイド部材１１の風道１２と負圧発生手段１４との間に、電磁開閉弁を設けても良い。この場合、吸引ガイド部材１１が図２に示す位置にあるとき、電磁開閉弁を閉じることで負圧発生手段１４の負圧を吸引口１０から断つことができ、上記Ｃの工程で、案内面９が帯状物に接触するタイミングを見計らって、制御装置１６が電磁開閉弁を開くようにしても良い。
【００２７】
Ｄ：バックアップ部材１７が矢印ｃの方向へ前進し、図４に示すように先端面１８を帯状物２に接触させる。これにより、帯状物２が、吸引口１９に吸引され切断位置Ｐの近傍で固定される。続いて、カッタ８が矢印ａの方向へ前進し、切断位置Ｐにおいて帯状物２を切断することにより、図５に示すように、巻軸４に既に巻き取られた帯状物２と、上記Ｂの工程で巻軸５に係合された帯状物２とを切り離すことができる。この切断によって帯状物２に端部２２が形成される。また、巻軸４の回転は上記Ａ以降の工程で継続し、帯状物２は図示のようなロール状になるまで巻軸４に巻き取られる。
【００２８】
図７に示す負圧発生手段１４とバックアップ部材１７の吸引口１９との間に、電磁開閉弁を設けても良い。この場合、電磁開閉弁を閉じることで負圧発生手段１４の負圧を吸引口１９から断つことができ、上記Ｄの工程で、先端面１８が帯状物に接触するタイミングを見計らって、制御装置１６が電磁開閉弁を開くようにしても良い。
【００２９】
Ｅ：巻軸４に巻き取られたロール状の帯状物２に粘着テープ等が貼り付けられる。これを行うシーリング装置は、帯状物２が解けるのを予防するものであり、巻回装置用張力発生機構１を構成する要素ではない。続いて、巻軸４が回転部材７の正面７１に没入する。これにより、帯状物２から巻軸４が抜けるため、帯状物２は図示の位置から落下する。巻軸４の下方には、帯状物２を他所へ案内するために、図に表れていないシュートが設けられている。
【００３０】
Ｆ：上記Ｄの工程で帯状物２が切断された直後に巻軸５が回転し、帯状物２が巻軸５に巻き取られる。帯状物２は、巻軸５に巻き取られるに従い吸引ガイド部材１１の案内面９に滑り接触しながら移動し、吸引ガイド部材１１の吸引口１０に吸引されるので、帯状物２と案内面９との間に摩擦力が生じる。これにより荷重に依ることなく帯状物２を適度に緊張させ、帯状物２の捻れ、又は弛みを防止することができる。また、図７に示す負圧発生手段１４が発生する負圧の圧力を、真空減圧弁１３で昇降させることにより、吸引手段１５の吸引力の強さを調整し、巻軸５に巻き取られる帯状物２の張力を自在に調節することができる。このため、帯状物２を材料とするコンデンサ又は電池等の仕様に応じて、帯状物２が巻軸４を締付ける力を加減することができる。
【００３１】
Ｇ：巻軸５が回転を継続し、帯状物２が更に巻軸５に巻き取られるので、帯状物２の端部２２が、吸引ガイド部材１１から離脱し、巻軸５に巻き取られるに至る。一方、帯状物供給手段３から巻軸５までの距離は限定されていないが、帯状物２が切断された時点から端部２２が巻軸５に巻き取られるまでの間に、これと同じ長さの帯状物２が帯状物供給手段３から繰出される。このため、巻軸５は、所定の長さの半分の帯状物２を２方向から同時に巻き取ることになり、巻軸５が巻き取る帯状物２の長さの総計（約１５０ｍｍ×２）は、所定の長さに達する。
【００３２】
Ｈ：カッタ８及び吸引ガイド部材１１が矢印ｂの方向へ後退し、バックアップ部材１７が矢印ｄの方向へ後退する。この後、上記Ａ以降の工程が繰り返される。
【００３３】
また、上記Ｃの工程で、図８に示すように吸引ガイド部材１１が矢印ａの方向へ前進する距離を短くすると、帯状物２の撓みが小さくなる。その分、切断位置Ｐから巻軸５までの行程の距離が短くなり、巻軸５に巻き取られる帯状物２の長さが短くなる。従って、吸引ガイド部材１１が矢印ａの方向へ前進する距離を増減するだけで、巻軸５に巻き取らせる帯状物２の長さを自在に増減できるので、帯状物２を材料とするコンデンサ又は電池等の仕様変更に容易に対応することができる。
【００３４】
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、又は変形した形態で実施し得るものである。また、これらの形態は何れも本発明の範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、電池素子材料、又はコンデンサのセパレータに限らず、あらゆる材質の帯状物を巻回するのに有益な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る巻回装置用張力発生機構の動作の第１段階を示す正面図。
【図２】本発明の実施形態に係る巻回装置用張力発生機構の動作の第２段階を示す正面図。
【図３】本発明の実施形態に係る巻回装置用張力発生機構の動作の第３段階を示す正面図。
【図４】本発明の実施形態に係る巻回装置用張力発生機構の動作の第４段階を示す正面図。
【図５】本発明の実施形態に係る巻回装置用張力発生機構の動作の第５段階を示す正面図。
【図６】本発明の実施形態に係る巻回装置用張力発生機構に適用した吸引ガイド部材の要部の斜視図。
【図７】本発明の実施形態に係る巻回装置用張力発生機構の構成を示すブロック図。
【図８】本発明の実施形態に係る巻回装置用張力発生機構の他の動作例を示す正面図。
【符号の説明】
【００３７】
１：巻回装置用張力発生機構
２：帯状物
４，５：巻軸
８：カッタ
９：案内面
１０：吸引口
１１：吸引ガイド部材
１３：真空減圧弁
１４：負圧発生手段
１５：吸引手段
【図１】
0005204440.tif 000002
【図２】
0005204440.tif 000003
【図３】
0005204440.tif 000004
【図４】
0005204440.tif 000005
【図５】
0005204440.tif 000006
【図６】
0005204440.tif 000007
【図７】
0005204440.tif 000008
【図８】
0005204440.tif 000009