(57)【要約】【課題】  巻軸本体に設けられたボールクラッチ機構のボールの位置を制御することができるようにした巻取装置およびこれを用いた電極裁断装置を提供する。【解決手段】  広幅電極を例えば６条の細幅電極に裁断し、個別にリールに巻き取る。リールに、非磁性材料よりなる断面円形の巻軸本体２２０を挿入する。モータにより巻軸本体２２０を回転させると共に、案内溝２４１および磁性ボール２４２を含むボールクラッチ機構２４０により巻軸本体２２０とリールとを連結し、リールを回転させながら細幅電極を巻き取る。案内溝２４１の非作動位置Ｐ１の近傍に磁石２５０を設けることにより、ボールクラッチ機構２４０の非作動時において磁性ボール２４２を案内溝２４１の非作動位置Ｐ１に保持する。リールを巻軸本体２２０に抜き差しするときに磁性ボール２４２が徒に移動することがなく、抜き差ししやすくなる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にシート材の巻取部を有すると共に内周が摩擦面となる円筒部を有するリールと、
非磁性材料により形成されると共に前記リールの円筒部に挿脱可能であり、第１方向および第１の方向とは逆の第２の方向に回転可能な断面円形の巻軸本体と、
前記巻軸本体に対しその回転方向に沿って設けられ、作動位置および非作動位置を有する案内溝と、前記案内溝内を移動可能な磁性ボールとを含み、前記磁性ボールが、前記巻軸本体の第１方向への回転時には前記案内溝の作動位置において前記巻軸本体の表面から突出すると共に前記リールの摩擦面に接し、かつ前記巻軸本体の第２方向への変位時には前記案内溝の非作動位置側に退避可能となることにより、前記巻軸本体と前記リールとの間の継断を行うボールクラッチ機構と、
前記ボールクラッチ機構の作動時または非作動時の少なくとも一方において、前記磁性ボールを前記案内溝内の所定の位置に保持する磁石と
を備えたことを特徴とする巻取装置。
【請求項２】
前記磁石は、前記案内溝の非作動位置の近傍に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の巻取装置。
【請求項３】
前記磁石は、前記案内溝の作動位置の近傍に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の巻取装置。
【請求項４】
前記巻軸本体は、前記案内溝が設けられた外筒と、前記磁石が設けられた内筒とを有し、前記内筒を回転させることにより前記磁石の位置を前記案内溝内の非作動位置の近傍と、作動位置の近傍との間で切替可能である
ことを特徴とする請求項１記載の巻取装置。
【請求項５】
前記磁石は、前記巻軸本体の回転軸を中心とする円周上に複数個、等間隔で設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の巻取装置。
【請求項６】
前記複数の磁石は、Ｎ極とＳ極とが交互になるように設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の巻取装置。
【請求項７】
前記案内溝の非作動位置での前記磁性ボールの中心および前記巻軸の中心を結ぶ第１線分と、作動位置での前記磁性ボールの中心および前記巻軸の回転中心を結ぶ第２線分とに挟まれたボール配置範囲は、前記磁石の中心および前記巻軸の回転中心を結ぶ磁石中心線と、隣り合った前記磁石から等距離を結ぶ等強度磁力線とに挟まれた引込範囲内にある
ことを特徴とする請求項１記載の巻取装置。
【請求項８】
前記第１線分は前記磁石中心線に一致する
ことを特徴とする請求項７記載の巻取装置。
【請求項９】
シート状の広幅電極を巻出ロールから送り出す送出部と、前記広幅電極をその送り出し方向に沿って複数条の細幅電極に裁断する裁断部と、前記複数条の細幅電極を個別に巻き取る巻取部とを備えた電極製造装置であって、
前記巻取部は、
外周面に前記細幅電極の巻取部を有すると共に内周が摩擦面となる円筒部を有するリールと、
非磁性材料により形成されると共に前記リールの円筒部に挿脱可能であり、第１方向および第１の方向とは逆の第２の方向に回転可能な断面円形の巻軸本体と、
前記巻軸本体に対しその回転方向に沿って設けられ、作動位置および非作動位置を有する案内溝と、前記案内溝内を移動可能な磁性ボールとを含み、前記磁性ボールが、前記巻軸本体の第１方向への回転時には前記案内溝の作動位置において前記巻軸本体の表面から突出すると共に前記リールの摩擦面に接し、かつ前記巻軸本体の第２方向への変位時には前記案内溝の非作動位置側に退避可能となることにより、前記巻軸本体と前記リールとの間の継断を行うボールクラッチ機構と、
前記ボールクラッチ機構の作動時または非作動時の少なくとも一方において、前記磁性ボールを前記案内溝内の所定の位置に保持する磁石と
を備えたことを特徴とする電極製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池に用いる帯状電極などのシート材をリールに巻き取るための巻取装置およびこれを用いた電極製造装置に係り、特にリールと巻軸の間の継断を行うためのボールクラッチ機構を備えた巻取装置および電極製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型電子機器の開発に伴い、その駆動電源として電池が重要な位置を占めるようになっている。この電池の製造工程では、正極または負極となる幅広の帯状電極を複数条に裁断して個別にリールに巻き取ることが行われる（例えば、特許文献１参照。）。リールに巻き取られた帯状電極は、セパレータを間にして積層し巻回されたのち、金属缶などの内部に収納される。
【０００３】
図１８は、従来の巻取装置の一例を表したものである。この巻取装置は、例えば３個のリール５１０を断面円形の巻軸本体５２０に取り付け、巻軸本体５２０をモータ５３０により回転駆動することにより、裁断された細幅電極５００Ａを個別にリール５１０に巻き取るものである。巻軸５２０にはリール５１０との連結機構が設けられており、この連結機構により巻軸５２０の回転をリール５１０に伝達し、リール５１０を巻軸５２０と共に回転させることができるようになっている。連結機構としては、従来、ボールクラッチ（例えば、特許文献２参照。）または渦電流クラッチ（例えば、特許文献３参照。）などが知られている。
【０００４】
図１９は、従来のボールクラッチ機構を備えた巻軸本体の一例を表したものである。このボールクラッチ機構５４０は、巻軸本体５２０の外周面Ｃ１に対しその回転方向に沿って案内溝５４１を設け、この案内溝５４１の中にボール５４２を移動可能に嵌め込んだものである。巻軸本体５２０を矢印Ａ方向に回転させると、ボール５４２が案内溝５４１内で逆方向に移動してリール５１０に接し、巻軸本体５２０とリール５１０とを連結するようになっている。なお、案内溝５４１の出口には、ボール５４２が飛び出さないようにするため、ボールストッパー５４３が取り付けられている。
【特許文献１】特開昭６１−１７４０５２号公報
【特許文献２】特開２００１−２８７８５６号公報
【特許文献３】実開平２−３７５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のボールクラッチ機構５４０を用いた巻軸５２０では、ボール５４２の位置が制御されておらず、図１９に示したように、案内溝５４１内のボール５４２が自重または巻軸本体５２０の回転により徒に移動してしまい、ボール５４２が巻軸本体５２０の外周面Ｃ１よりも突出して巻軸本体５２０の仮想直径がリール５１０の内径よりも大きくなってしまう場合があった。そのため、巻軸５２０を自動で逆回転させながらリール５１０を抜き差しする際に、リール５１０がボール５４２にぶつかって抜き差ししにくく、騒音の原因にもなっていた。また、案内溝５４１が損傷を受けて広がり、ボール５４２がこぼれ落ちてしまうおそれもあった。
【０００６】
更に、従来のボールクラッチ機構５４０では、連結可能なリール５１０の内径が限られているという問題もあった。例えば、ボール５４２が案内溝５４１の最も深い位置まで移動したときの巻軸本体５２０の直径を７５ｍｍとした場合、連結可能なリール５１０の内径はせいぜい最大７５．５ｍｍ程度であり、７６ｍｍのものは連結できない。これは巻軸本体５２０とリール５１０との隙間およびボール５４２とリール５１０との隙間が大きくなり、巻軸本体５２０を回転させてもボール５４２を案内溝５４１の作動位置へと移動させるリール５１０の摩擦力がボール５４２に働かなくなるからである。
【０００７】
また、連結可能なリール５１０の内径が限られていることにより、別の問題も生じていた。すなわち、リール５１０に巻き取られた細幅電極５００Ａの圧力によりリール５１０の内径が狭められて巻軸本体５２０の直径よりも小さくなり、巻き終わったリール５１０を巻軸本体５２０から取り外せなくなってしまう場合があった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、巻軸本体に設けられたボールクラッチ機構のボールの位置を制御することができるようにした巻取装置およびこれを用いた電極製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による巻取装置は、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の要件を備えたものである。
（Ａ）  外周面にシート材の巻取部を有すると共に内周が摩擦面となる円筒部を有するリール
（Ｂ）  非磁性材料により形成されると共にリールの円筒部に挿脱可能であり、第１方向および第１の方向とは逆の第２の方向に回転可能な断面円形の巻軸本体
（Ｃ）  巻軸本体に対しその回転方向に沿って設けられ、作動位置および非作動位置を有する案内溝と、案内溝内を移動可能な磁性ボールとを含み、磁性ボールが、巻軸本体の第１方向への回転時には案内溝の作動位置において巻軸本体の表面から突出すると共にリールの摩擦面に接し、かつ巻軸本体の第２方向への変位時には案内溝の非作動位置側に退避可能となることにより、巻軸本体と前記リールとの間の継断を行うボールクラッチ機構
（Ｄ）  ボールクラッチ機構の作動時または非作動時の少なくとも一方において、磁性ボールを案内溝内の所定の位置に保持する磁石
【００１０】
この巻取装置では、巻軸本体が第１の方向に回転すると、磁性ボールは、案内溝の作動位置に移動して巻軸本体の外周面から突出すると共にリールの摩擦面に接し、磁性ボールを介して巻軸本体がリールに連結される。これにより、巻軸本体の回転がリールに伝達され、リールが巻軸本体と共に回転してシート材がリールに巻き取られる。巻軸本体の回転が止むと、磁性ボールは案内溝の非作動位置側に退避可能となり、巻軸本体の外周面からの突出量が小さくなると共にリールの摩擦面から離れ、巻軸本体とリールとの連結が解除される。そののち、巻軸本体を第２の方向に回転させると、巻軸本体をリールから抜き出すことが可能になる。
【００１１】
ここで、この巻取装置では、磁性ボールは、その位置が磁石の吸引力によって一定の強さをもって制御される。
【００１２】
例えば、磁石を案内溝の非作動位置の近傍に設けた場合、ボールクラッチ機構の非作動時、すなわち、磁性ボールがリールの摩擦面に接していないときや、磁性ボールを案内溝の作動位置に移動させようとする遠心力が働いていないときには、磁性ボールは磁石に引きつけられて非作動位置に保持される。よって、リールを巻軸本体に抜き差しするときに磁性ボールが徒に移動してしまうことがなく、リールを抜き差ししやすくなると共に騒音や案内溝の損傷なども抑えられる。
【００１３】
一方、磁石を案内溝の作動位置の近傍に設けた場合には、ボールクラッチの作動時、すなわち巻軸本体が第１の方向に回転しているときには、リールの摩擦力と磁石の磁力とにより、磁性ボールは案内溝の作動位置に保持される。よって、磁性ボールの突出量が最大に維持され、内径の大きなリールを用いた場合でも巻軸本体がリールに対して強固に連結される。
【００１４】
また、本発明の電極製造装置は、シート状の広幅電極を巻出ロールから送り出す送出部と、広幅電極をその送り出し方向に沿って複数条の細幅電極に裁断する裁断部と、複数条の細幅電極を個別に巻き取る巻取部とを備えたものであって、巻取部が本発明の巻取装置により構成されているものである。
【００１５】
この電極製造装置では、送出部においてシート状の広幅電極が巻出ロールから送り出され、裁断部において広幅電極がその送り出し方向に沿って複数状の細幅電極に裁断される。そののち、巻取部において複数条の細幅電極が個別に巻き取られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の巻取装置または本発明の電極製造装置によれば、ボールクラッチ機構の作動時または非作動時の少なくとも一方において、磁石により磁性ボールを案内溝内の所定の位置に保持させるようにしたので、磁性ボールの位置を確実に制御することができる。
【００１７】
すなわち、ボールクラッチ機構の非作動時に、磁石により磁性ボールを案内溝の非作動位置に保持することによって、リールを抜き差ししやすくすることができ、騒音や案内溝の損傷なども抑えることが可能になる。一方、ボールクラッチ機構の作動時に、磁性ボールを案内溝の作動位置に保持できるようにすれば、内径の大きなリールも連結することができ、巻き取られたシート材の圧力によりリールの内径が狭められてもリールを巻軸本体から容易に取り外すことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
〔第１の実施の形態〕
図１０は本発明の第１の実施の形態に係る電極製造装置を用いて製造される二次電池の一例を表すものである。この二次電池１０は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶１１の内部に、巻回体２０を有している。電池缶１１は、例えばニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶１１の内部には、巻回体２０を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板１２，１３がそれぞれ配置されている。
【００２０】
電池缶１１の開放端部には、電池蓋１４と、この電池蓋１４の内側に設けられた安全弁機構１５および熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）１６とが、ガスケット１７を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶１１の内部は密閉されている。電池蓋１４は、例えば、電池缶１１と同様の材料により構成されている。安全弁機構１５は、熱感抵抗素子１６を介して電池蓋１４と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板１５Ａが反転して電池蓋１４と巻回体２０との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子１６は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット１７は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
【００２１】
巻回体２０は、正極２１と負極２２とをセパレータ２３を介して積層し、巻回したものであり、中心にはステンレス鋼等よりなるセンターピン２４が挿入されている。正極２１は、例えば、アルミニウム箔等よりなる正極集電体層にリチウム含有化合物等の正極活物質を含む電極層が設けられたものであり、負極２２は、例えば、銅箔等よりなる負極集電体層にリチウムを吸蔵・離脱可能な炭素材料等の負極活物質を含む電極層が設けられたものである。また、セパレータ２３は、例えば、ポリプロピレン等の多孔質膜により構成されており、セパレータには、例えば、リチウム塩などの電解質塩を炭酸エステルなどの非水溶媒に溶解させた電解液が含浸されている。巻回体２０の正極２１にはアルミニウム（Ａｌ）などよりなる正極リード２５が接続されており、負極２２にはニッケルなどよりなる負極リード２６が接続されている。正極リード２５は安全弁機構１５に溶接されることにより電池蓋１４と電気的に接続されており、負極リード２６は電池缶１１に溶接され電気的に接続されている。
【００２２】
図１は、このような二次電池１０の製造工程に用いられる電極裁断装置の全体構成を表したものである。この電極裁断装置は、二次電池１０の製造工程において正極２１または負極２２となる広幅電極１００を複数条（例えば６条）の細幅電極１００Ａに裁断し、個別にリールに巻き取るためのものであり、例えば、送出部１１０，裁断部１２０および巻取部１３０の３段階の経路に分かれている。なお、これらの各部には、図示しないガイドロールや支持部材などを設けてもよい。
【００２３】
送出部１１０は、広幅電極１００を巻出ロール１１１から送り出すための経路である。
【００２４】
裁断部１２０は、広幅電極１００を裁断機構１２１により例えば６条の細幅電極１００Ａに裁断するための経路である。
【００２５】
巻取部１３０は、６条の細幅電極１００Ａを個別にリール２１０に巻き取るための経路である。６個のリール２１０は、上下２段に配置された２本の巻軸本体２２０に３個ずつ取り付けられ、各巻軸本体２２０には回転駆動のためのモータ２３０が設けられている。
【００２６】
リール２１０は例えばアルミニウムにより形成されている。このリール２１０は、図２に示したように、円筒部２１１の両端にそれぞれ環状のフランジ２１２を有している。円筒部２１１は、外周面に細幅電極１００Ａを巻き取るための巻取部２１１Ａを有すると共に、その内周は、後述するボールクラッチ機構の磁性ボールに接触し、磁性ボールに対して摩擦力を働かせるための摩擦面２１１Ｂとなっている。巻取部２１１Ａの幅Ｗは、細幅電極１００Ａの条数に合わせて、例えば４０ｍｍ〜１１５ｍｍの適切な値に設定されている。
【００２７】
図３は巻軸本体２２０の全体構成を表し、図４はその断面構成を表したものである。巻軸本体２２０は、リール２１０の円筒部２１１に挿脱可能な断面円形に形成されている。巻軸本体２２０の中央に設けられた貫通孔には、モータ２３０に連結された駆動軸２２１が貫通しており、巻軸本体２２０は矢印Ａ１方向（第２方向）およびその逆の矢印Ａ２方向（第１方向）に回転可能となっている。このような巻軸本体２２０は、例えば、アルミニウムまたはジュラルミンなどの非磁性金属あるいは合金またはセラミックよりなる複数（例えば２０個）の円盤状の連結部２２０Ａを積層した構造を有している。各連結部２２０Ａと駆動軸２２１とは、例えばベアリングおよびボールキー（いずれも図示せず）により連結されている。
【００２８】
巻軸本体２２０とリール２１０とは、ボールクラッチ機構２４０により継断、すなわち連結およびその解除が行われる。ボールクラッチ機構２４０は、例えば、巻軸本体２２０の外周面Ｃ１に対しその回転方向に沿って設けられた案内溝２４１に、鋼球などの磁性ボール２４２を移動可能に収容したものである。このようなボールクラッチ機構２４０を用いることにより、各リール２１０の細幅電極１００Ａに必要な巻取り張力を与えるための、巻軸本体２２０からのトルク伝達が可能となる。ボールクラッチ機構２４０は、各連結部２２０Ａにつき例えば等間隔に６個ずつ設けられている。
【００２９】
案内溝２４１は、その断面形状が例えば図５に示したように磁性ボール２４２の形状に合わせて形成されており、その出口には、磁性ボール２４２が飛び出さないようにするため、例えばネジ式のボールストッパー２４３が取り付けられている。以下、この案内溝２４１の最も深い位置を非作動位置Ｐ１、最も浅い位置を作動位置Ｐ２と称する。
【００３０】
本実施の形態では、この案内溝２４１の非作動位置Ｐ１の近傍に磁石２５０が設けられている。これにより、この巻取部１３０では、ボールクラッチ機構２４０の非作動時において磁性ボール２４２を非作動位置Ｐ１に確実に保持し、巻軸本体２２０をリール２１０に抜き差ししやすくすることができるようになっている。
【００３１】
なお、この磁石２５０は、図６に示したように、例えば円柱状のものであり、連結部２２０Ａの平坦部分にあけられた磁石収納孔２５１Ａに収容され、両側から、耐摩擦性があり摺動に強く、かつ非磁性材料である、例えばエンジニアリングプラスチックよりなる固定盤２５１Ｂで固定されている。
【００３２】
この電極裁断装置では、送出部１１０において広幅電極１００が巻出ロール１１１から送り出され、裁断部１２０において裁断機構１２１により例えば６条の細幅電極１００Ａに裁断されたのち、巻取部１３０に送り込まれる。
【００３３】
巻取部１３０では、まず、巻軸本体２２０が手動または自動で矢印Ａ１方向に回転されることによりリール２１０の円筒部２１１に挿入される。次いで、巻軸本体２２０がモータ２３０により矢印Ａ２方向に回転すると、図７に示したように、磁性ボール２４２は案内溝２４１の作動位置Ｐ２に移動して、巻軸本体２２０の外周面Ｃ１から突出すると共にリール２１０の摩擦面２１１Ｂに接し、磁性ボール２４２を介して巻軸本体２２０がリール２１０に連結される。これにより、巻軸本体２２０の回転がリール２１０に伝達され、リール２１０が巻軸本体２２０と共に回転すると共に細幅電極１００Ａがリール２１０に巻き取られる。
【００３４】
続いて、巻軸２２０の回転が止むと、図５に示したように、磁性ボール２４２は案内溝２４１の非作動位置Ｐ１に退避し、巻軸本体２２０とリール２１０との連結が解除される。そののち、巻軸本体２２０が手動または自動で矢印Ａ１方向に回転されることにより抜かれ、リール２１０が巻軸本体２２０から取り外される。リール２１０に巻き取られた細幅電極１００Ａ（正極２１または負極２２）は、セパレータ２３を間にして積層、巻回され、金属缶の内部に収納される。
【００３５】
ここでは、案内溝２４１の非作動位置Ｐ１の近傍に磁石２５０が設けられているので、ボールクラッチ機構２４０の非作動時、すなわち磁性ボール２４２とリール２１０とが接触していないときや、磁性ボール２４２を案内溝２４１の作動位置Ｐ２に移動させようとする遠心力が働いていないときには、磁性ボール２４２は磁石２５０に引きつけられて非作動位置Ｐ１に保持される。よって、リール２１０を巻軸本体２２０に抜き差しするときに磁性ボール２４２が徒に移動してしまうことがなく、リール２１０を抜き差ししやすくなると共に騒音や案内溝２４１の損傷なども抑えられる。
【００３６】
続いて、もう１本の広幅電極１００を例えば１０条の細幅電極１００Ａに裁断してリール２１０に巻き取りたい場合も、リール２１０だけを変えて同じ巻軸本体２２０を用いることができる。すなわち、上述した６条取りの場合は、図８に示したように６個のリール２１０を用い、１０条取りの場合は、図９に示したように１０条取りに合わせて幅Ｗを細くした１０個のリール２１０を用いればよい。
【００３７】
このように本実施の形態では、案内溝２４１の非作動位置Ｐ１の近傍に磁石２５０を設けるようにしたので、ボールクラッチ機構２４０の非作動時に磁性ボール２４２を確実に非作動位置Ｐ１に保持することができる。よって、リール２１０を抜き差ししやすくすることができると共に、騒音や案内溝２４１の損傷なども抑えることができる。
【００３８】
また、裁断された細幅電極１００Ａの条数によりリール２１０の幅が変わっても巻軸本体２２０を共通化することができ、よって巻軸本体２２０の汎用性が高く、寸法の異なる多種類の電池の製造に対応することが可能になる。
【００３９】
〔変形例〕
なお、上記実施の形態では、巻軸本体２２０が複数の円盤状の連結部２２０Ａを積層したものである場合について説明したが、巻軸本体２２０は、図１１に示したように、例えば、アルミニウムまたはジュラルミンなどの非磁性金属あるいは合金またはセラミックよりなる丸棒の一体物を加工することにより形成されたものでもよい。その場合、巻軸本体２２０の外周面Ｃ１に６個１列のボールクラッチ２４０を例えば２０列、等間隔に設ける。また、磁石２５０は、図１２に示したように、巻軸本体２２０の外周面Ｃ１からキリ等であけた磁石収納穴２５１Ｃに収容し、蓋２５１Ｄで固定する。
【００４０】
以下、本発明の他の実施の形態について説明するが、第１の実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００４１】
〔第２の実施の形態〕
図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る巻軸本体の断面構成を表すものである。この巻軸本体２２０は、磁石２５０を案内溝２４１の作動位置Ｐ２の近傍に設けたことを除いては、上記第１の実施の形態で説明した巻軸本体と同一の構成を有している。
【００４２】
本実施の形態では、磁石２５０は、上述したように案内溝２４１の作動位置Ｐ２の近傍に設けられている。これにより、この巻取部１３０では、ボールクラッチ機構２４０の作動時において磁性ボール２４２を案内溝２４１の作動位置Ｐ２に確実に保持し、内径の大きなリール２１０も連結可能とすることができるようになっている。なお、磁石２５０の磁力は、ボールクラッチ機構２４０の非作動時において磁性ボール２４２が案内溝２４１の非作動位置Ｐ１へ退避するのを妨げない程度とすることが望ましい。
【００４３】
この電極裁断装置では、第１の実施の形態と同様に、送出部１１０において広幅電極１００が巻出ロール１１１から送り出され、裁断部１２０の裁断機構１２１により例えば６条の細幅電極１００Ａに裁断されたのち、巻取部１３０に送り込まれる。
【００４４】
巻取部１３０では、まず、巻軸本体２２０が、第１の実施の形態と同様にして、リール２１０の円筒部２１１に挿入される。次いで、巻軸本体２２０がモータ２３０により回転すると、磁性ボール２４２は案内溝２４１の作動位置Ｐ２に移動し、巻軸本体２２１の外周面Ｃ１から突出すると共にリール２１０の摩擦面２１１Ｂに接し、磁性ボール２４２を介して巻軸２２０がリール２１０に連結される。これにより、巻軸本体２２０の回転がリール２１０に伝達され、リール２１０が巻軸本体２２０と共に回転すると共に細幅電極１００Ａがリール２１０に巻き取られる。
【００４５】
このとき、案内溝２４１の作動位置Ｐ２の近傍に磁石２５０が設けられているので、磁性ボール２４２は確実に作動位置Ｐ２に保持される。よって、ボールクラッチ機構２４０の作動時において磁性ボール２４２の突出量が最大に維持され、内径の大きなリール２１０を用いた場合でも巻軸本体２２０がリール２１０に対して強固に連結される。
【００４６】
続いて、巻軸本体２２０の回転が止むと、磁性ボール２４２は案内溝２４１の非作動位置Ｐ１側に退避可能となり、巻軸本体２２０とリール２１０との連結が解除される。そののち、巻軸本体２２０が第１の実施の形態と同様にして抜かれ、リール２１０が巻軸本体２２０から取り外される。このとき、内径の大きなリール２１０を用いることができるので、巻き取られた細幅電極１００Ａの圧力によりリール２１０の内径が狭められてもリール２１０を巻軸本体２２０から容易に取り外すことができる。
【００４７】
そののち、リール２１０に巻き取られた細幅電極１００Ａ（正極２１または負極２２）は、第１の実施の形態と同様にセパレータ２３を間にして積層、巻回され、金属缶の内部に収納される。
【００４８】
このように本実施の形態では、案内溝２４１の作動位置Ｐ２の近傍に磁石２５０を設けるようにしたので、ボールクラッチ機構２４０の作動時において磁性ボール２４２を確実に作動位置Ｐ２に保持することができる。よって、内径の大きなリール２１０も連結可能とし、巻き取られた細幅電極１００Ａの圧力によりリールの内径が狭められてもリール２１０を巻軸本体２２０から容易に取り外すことが可能になる。
【００４９】
〔第３の実施の形態〕
図１４および図１５は、本発明の第３の実施の形態に係る巻軸本体の断面構成を表すものである。この巻軸本体２２０は、外筒２２０Ｂと内筒２２０Ｃとの二重構造を有し、内筒２２０Ｃを回転させることにより磁石２５０の位置を切替可能としたことを除いては、上記第１の実施の形態で説明した巻軸本体と同一の構成を有している。
【００５０】
巻軸本体２２０の外筒２２０Ｂにはボールクラッチ機構２４０の案内溝２４１が設けられ、内筒２２０Ｃには磁石２５０が設けられている。内筒２２１Ｃを手動もしくは自動で回転させることにより、磁石２５０の位置は案内溝２４１の非作動位置Ｐ１の近傍（図１４参照。）と、作動位置Ｐ２の近傍（図１５参照。）との間で切替可能となっている。これにより、この巻取部１３０では、ボールクラッチ機構２４０の作動時と非作動時との両方で磁石２５０の位置を最適に制御することができるようになっている。
【００５１】
この電極裁断装置では、第１の実施の形態と同様に、送出部１１０において広幅電極１００が巻出ロール１１１から送り出され、裁断部１２０の裁断機構１２１により例えば６条の細幅電極１００Ａに裁断されたのち、巻取部１３０に送り込まれる。
【００５２】
巻取部１３０では、まず、巻軸本体２２０が、第１の実施の形態と同様にしてリール２１０の回転中心に挿入され、図１５に示したように、内筒２２０Ｃが自動または手動で矢印Ａ３方向に回転することにより磁石２５０の位置が案内溝２４１の作動位置Ｐ２の近傍に切り替えられる。次いで、巻軸本体２２０がモータ２３０により回転すると、第１の実施の形態と同様にして、磁性ボール２４２を介して巻軸本体２２０がリール２１０に連結され、リール２１０が巻軸２２０と共に回転すると共に細幅電極１００Ａがリール２１０に巻き取られる。
【００５３】
このとき、磁石２５０の位置が、案内溝２４１の作動位置Ｐ２の近傍に切り替えられているので、磁性ボール２４２は確実に作動位置Ｐ２に保持される。よって、ボールクラッチ機構２４０の作動時の磁性ボール２４２の突出量が最大に維持され、内径の大きなリール２１０を用いた場合でも巻軸本体２２０がリール２１０に対して強固に連結される。
【００５４】
続いて、巻軸本体２２０の回転が止むと、図１４に示したように、内筒２２０Ｃが自動または手動により回転することにより磁石２５０の位置が案内溝２４１の非作動位置Ｐ１の近傍に切り替えられ、第１の実施の形態と同様にして、巻軸本体２２０とリール２１０との連結が解除される。そののち、巻軸本体２２０が第１の実施の形態と同様にして抜かれ、リール２１０が巻軸本体２２０から取り外される。
【００５５】
このとき、磁石２５０の位置が、案内溝２４１の非作動位置Ｐ１の近傍に切り替えられているので、磁性ボール２４２は確実に非作動位置Ｐ１に保持される。よって、リール２１０を巻軸本体２２０に抜き差しするときに磁性ボール２４２が徒に移動してしまうことがなく、リール２１０を抜き差ししやすくなると共に騒音や案内溝２４１の損傷なども抑えられる。
【００５６】
また、内径の大きなリール２１０を用いることができるので、巻き取られた細幅電極１００Ａの圧力によりリール２１０の内径が狭められてもリール２１０を巻軸本体２２０から容易に取り外すことができる。
【００５７】
そののち、リール２１０に巻き取られた細幅電極１００Ａ（正極２１または負極２２）は、第１の実施の形態と同様にセパレータ２３を間にして積層、巻回され、金属缶の内部に収納される。
【００５８】
このように本実施の形態では、内筒２２０Ｃを回転させることにより磁石２５０の位置を切替可能としたので、ボールクラッチ機構２４０の作動時と非作動時との両方で磁性ボール２４２の位置を最適に制御することができる。よって、上記第１の実施の形態と同様に、リール２１０を抜き差ししやすくすることができ、騒音や案内溝２４１の損傷なども抑えることができるようになる。また、上記第２の実施の形態と同様に、内径の大きなリール２１０も連結可能とし、巻き取られた細幅電極１００Ａの圧力によりリール２１０の内径が狭められてもリール２１０を巻軸本体２２０から容易に取り外すことが可能になる。
【００５９】
〔第４の実施の形態〕
図１６は、本発明の第４の実施の形態に係る巻軸本体の断面構成を表すものである。この巻軸本体２２０は、第１の実施の形態と同様に、ボールクラッチ機構２４０によりリール２１０との継断が行われるものであり、その内部には磁石２５０が設けられている。
【００６０】
磁石２５０は、例えば、巻軸本体２２０の回転軸を中心Ｏとする円周Ｃ２上に複数個（例えば１６個）、等間隔で設けられている。磁石２５０の個数は必ずしもボールクラッチ機構２４０と同じ６個１列でなくてもよく、ボールクラッチ機構２４０よりも多数の磁石２５０を円周Ｃ２上に並べてもよい。また、磁石２５０は、Ｎ極とＳ極とが交互に設けられている。
【００６１】
図１６は、磁性ボール２４２と磁石２５０との最適な配置関係を説明するためのものである。磁性ボール２４２が移動可能な範囲（以下、「ボール配置範囲Ｒｂ」という。）は、案内溝２４１の非作動位置Ｐ１での磁性ボール２４２の中心および巻軸本体２２０の回転中心Ｏを結ぶ第１線分Ｌ１と、作動位置Ｐ２での磁性ボール２４２の中心および巻軸本体２２０の回転中心Ｏを結ぶ第２線分Ｌ２とに挟まれた範囲である。一方、磁石２５０が磁性ボール２４２を引き込み可能な範囲（以下、「引込範囲Ｒｍ」という。）は、磁石２５０の中心および巻軸本体２２０の回転中心Ｏを結ぶ磁石中心線Ｌｃｍと、隣り合った磁石２５０から等距離を結ぶ等強度磁力線Ｌｅｍｆとに挟まれた範囲である。なお、等強度磁力線Ｌｅｍｆは各磁石２５０からの磁力線Ｌｍｆの交点を結んだ線である。
【００６２】
このとき、ボール配置範囲Ｒｂは引込範囲Ｒｍ内にあることが好ましい（図１７（左）参照。）。このようにすれば、磁性ボール２４２は全ての位置においてその中心が引込範囲Ｒｍ内にあり、ボールクラッチ機構２４０の非作動時、すなわち、磁性ボール２４２とリール２１０とが接していないときおよび磁性ボール２４２を案内溝２４１の作動位置Ｐ２に移動させようとする遠心力が働いていないときには、磁性ボール２４２を常に案内溝２４１の非作動位置Ｐ１に引き寄せることができるからである。
【００６３】
特に、第１線分Ｌ１が磁石中心線ＭＣＬに一致するようにすれば、より好ましい（図１７（中央）参照。）。このようにすれば、磁性ボール２４２が案内溝２４１の非作動位置Ｐ１にあるときに磁石２５０と最接近するので、磁性ボール２４２を磁石２５０により最も強く非作動位置Ｐ１に引き寄せることができるからである。
【００６４】
これに対して、磁性ボール２４２が案内溝２４１の非作動位置Ｐ１にあるときに引込範囲Ｒｍから外れていると（図１７（右）参照。）、巻軸本体２２０が静止した無負荷の状態でも、磁性ボール２４２が巻軸本体２２０の外周面Ｃ１から中途半端に突出してしまっている。よって、この状態でリール２１０を抜こうとすると、リール２１０が磁性ボール２４２にぶつかって抜きにくくなると共に、案内溝２４１が損傷を受けて広がり、磁性ボール２４２がこぼれ落ちてしまうなどの問題を生じるおそれがある。
【００６５】
この電極裁断装置では、第１の実施の形態と同様に、送出部１１０において広幅電極１００が巻出ロール１１１から送り出され、裁断部１２０の裁断機構１２１により例えば６条の細幅電極１００Ａに裁断されたのち、巻取部１３０に送り込まれる。
【００６６】
巻取部１３０では、まず、巻軸本体２２０が、第１の実施の形態と同様にしてリール２１０の円筒部２１１に挿入される。次いで、巻軸本体２２０がモータ２３０により回転すると、第１の実施の形態と同様にして、磁性ボール２４２を介して巻軸本体２２０がリール２１０に連結され、リール２１０が巻軸本体２２０と共に回転すると共に細幅電極１００Ａがリール２１０に巻き取られる。
【００６７】
続いて、巻軸本体２２０の回転が止むと、第１の実施の形態と同様にして、巻軸本体２２０とリール２１０との連結が解除される。そののち、巻軸本体２２０が第１の実施の形態と同様にして抜かれ、リール２１０が巻軸本体２２０から取り外される。
【００６８】
ここでは、ボール配置範囲Ｒｂが引込範囲Ｒｍ内にあるので、ボールクラッチ機構２４０の非作動時には、磁性ボール２４２は常に案内溝２４１の非作動位置Ｐ１に引き寄せられる。よって、リール２１０を巻軸本体２２０に抜き差しするときに磁性ボール２４２が徒に移動してしまうことがなく、リール２１０を抜き差ししやすくなると共に騒音や案内溝２４１の破損なども抑えることができる。
【００６９】
特に、第１線分Ｌ１が磁石中心線ＭＣＬに一致していれば、磁性ボール２４２が案内溝２４１の非作動位置Ｐ１にあるときに磁石２５０と最接近し、磁性ボール２４２が磁石２５０により最も強く非作動位置Ｐ１に引き寄せられる。
【００７０】
このように本実施の形態では、ボール配置範囲Ｒｂを引込範囲Ｒｍ内にあるようにしたので、ボールクラッチ機構２４０の非作動時において磁性ボール２４２の位置を制御してリール２１０を抜き差ししやすくすることができ、騒音や案内溝２４１の損傷なども抑えることができる。
【００７１】
特に、第１線分Ｌ１が磁石中心線ＭＣＬに一致するようにすれば、磁性ボール２４２の位置をより確実に制御することができる。
【００７２】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記第４の実施の形態では、磁石２５０に、Ｎ極とＳ極とが交互に設けられている場合について説明したが、第１ないし第３の実施の形態においても同様に、磁石２５０に、Ｎ極とＳ極とを交互に設けるようにしてもよい。
【００７３】
また、磁石２５０にＮ極とＳ極とを交互に設ける場合、回転時に渦電流を発生させて渦電流クラッチとしての機能を持たせることも可能である。
【００７４】
更に、上記実施の形態では、本発明の巻回装置によって二次電池１０の製造を行う場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、二次電池１０と同様の構造を有する一次電池の製造を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の巻取装置は、上述した円筒型電池の電極に限らず、紙、布、合成樹脂、金属箔など、他の材料よりなる帯状のシート材を巻き取る場合にも広く利用可能である。また、ボビンを有する紡績機の糸巻き装置部などにも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施の形態に係る電極裁断装置の全体構成を表す図である。
【図２】図１に示したリールの構成を表す断面図である。
【図３】図２に示した巻軸本体の全体構成を表す正面図である。
【図４】図３に示した巻軸本体の内部構成を表す断面図である。
【図５】図４に示した案内溝の形状を表す断面図である。
【図６】図４に示した連結部の構成を表す分解斜視図である。
【図７】図５に示した巻軸本体の動作を表す断面図である。
【図８】６条取りの場合のリール配置を表す図である。
【図９】１０条取りの場合のリール配置を表す図である。
【図１０】図１に示した電極製造装置を用いて製造される二次電池の一例を表す断面図である。
【図１１】図３に示した巻軸本体の変形例を表す正面図である。
【図１２】図１１に示した巻軸本体の内部構成を表す断面図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る巻軸本体の構成を表す断面図である。
【図１４】第３の実施の形態に係る巻軸本体の構成を表す断面図である。
【図１５】磁石の位置を切り替えた状態を表す断面図である。
【図１６】第４の実施の形態に係る巻軸本体の構成を表す断面図である。
【図１７】図１６に示した巻軸本体において磁性ボールと磁石との最適な配置関係を説明するための図である。
【図１８】従来の巻取装置の一例を表す正面図である。
【図１９】従来の巻軸本体の一例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…二次電池、２０…巻回体、２１…正極、２２…負極、２３…セパレータ、２４…センターピン、２５…正極リード、２６…負極リード、１００…広幅電極、１００Ａ…細幅電極、１１０…送出部、１１１…巻出ロール、１２０…裁断部、１２１…裁断機構、１３０…巻取部、２１０…リール、２１１…円筒部、２１２…フランジ、２２０…巻軸本体、２２１…駆動軸、２２０Ａ…連結部、２２０Ｂ…外筒、２２０Ｃ…内筒、２３０…モータ、２４０…ボールクラッチ機構、２４１…案内溝、２４２…磁性ボール、２４３…ボールストッパー、２５０…磁石、２５１Ａ…磁石収納孔、２５１Ｂ…固定盤、２５１Ｃ…磁石収納穴、２５１Ｄ…蓋、Ｃ１…外周面、Ｐ１…非作動位置、Ｐ２…作動位置
【図１】
2007001742.tif 000003
【図２】
2007001742.tif 000004
【図３】
2007001742.tif 000005
【図４】
2007001742.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007001742.tif 000008
【図７】
2007001742.tif 000009
【図８】
2007001742.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007001742.tif 000013
【図１２】
2007001742.tif 000014
【図１３】
2007001742.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2007001742.tif 000017
【図１６】
2007001742.tif 000018
【図１７】
2007001742.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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