(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周が非円形状をなす巻芯に帯状ワークの一部を止着した状態で、巻芯を回転させて巻芯の外周に帯状ワークを巻き取るようにした巻取り装置において、
前記帯状ワークの巻終り端部を把持して、巻芯に向かって延設したガイドレールに沿って移動可能に支持され、帯状ワークに対して張力を付与する張力付与機構と、
前記張力付与機構の追従移動を駆動するための駆動手段としてのモータと、
前記巻芯の回転角度位置によって変化する帯状ワークの巻取り速度に従って前記モータの駆動速度を予め算出し、この算出された制御データに基づき、帯状ワークの巻取り時にモータの駆動速度を制御して張力付与機構の移動速度を変化させる制御手段と
を設けたことを特徴とする巻取り装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記巻芯の積算回転量に従って前記モータの駆動速度を制御することを特徴とした請求項１に記載の巻取り装置。
【請求項３】
前記帯状ワークの張力を検出する検出手段を設け、前記制御手段は検出手段の検出結果に基づいて前記モータの駆動速度を補正することを特徴とした請求項１または請求項２に記載の巻取り装置。
【請求項４】
前記張力付与機構は、帯状ワークに対し付勢手段を介して張力を付与するようになっており、帯状ワークに所定値以上の緊張力が作用した場合には、前記付勢手段がこの緊張力を吸収するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の巻取り装置。
【請求項５】
前記検出手段によって検出された緊張力が所定値以内になるように、張力付与機構の移動速度を変速するようにしたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の巻取り装置。
【請求項６】
外周が非円形状をなす巻芯に、巻芯の外周にそれぞれ異なる方向から巻き取られる複数の帯状ワークの一部を止着した状態で、巻芯を回転させて複数の帯状ワークを巻き取るようにした巻取り装置において、
前記各帯状ワークの巻終り端部を把持して、巻芯に向かって延設したガイドレールに沿って移動可能に支持され、各帯状ワークに対して張力を付与する張力付与機構と、
前記各張力付与機構の追従移動を駆動するための駆動手段としてのモータと、
一定速度で回転する前記巻芯の回転角度位置によって変化する各帯状ワークの巻取り速度に従って各張力付与機構に対応する各モータの駆動速度を予め算出し、この算出された制御データに基づき、帯状ワークの巻取り時に各モータの駆動速度を制御して各張力付与機構の移動速度を変化させる制御手段と
を設けたことを特徴とする巻取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電池のセパレータ及び電極板のような帯状ワークを巻き取るのに使用される巻取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の巻取り装置としては、例えば図７に示すような構成のものが知られている。すなわち、この従来構成では、一対のほぼ平板状の巻片６１ａよりなる巻芯６１が回転可能に配設され、図示しない回転用モータにより一定速度で回転されるようになっている。巻芯６１の側部にはワーク把持部６２ａを有する張力付与機構６２がガイドレール６３に沿って巻芯６１の軸線と交差する方向へ移動可能に支持され、図示しない移動用モータにより移動されるようになっている。
【０００３】
そして、帯状ワーク６４の一部６４ａが巻芯６１の両巻片６１ａ間に止着されるとともに、帯状ワークの巻終り端部６４ｂが張力付与機構６２のワーク把持部６２ａに把持された状態で、巻芯６１が回転されるとともに、張力付与機構６２が巻芯６１に向かって移動される。この移動により、帯状ワーク６４に対して巻終り端部６４ｂ側から張力が付与されながら、その帯状ワーク６４が巻芯６１の外周に巻き取られるようになっている。
【０００４】
また、帯状ワーク６４の巻取り終了後に、両巻片６１ａが巻芯６１から抜き取られるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この巻取り装置においては、巻芯６１が一対のほぼ平板状の巻片６１ａから構成され、その巻芯６１の外周が非円形状になっている。このため、巻芯６１が芯よりを中心にして一定速度で回転されると、図８（ａ）に示すように、帯状ワーク６４が巻芯６１の短辺部分に巻き取られるときには、その短辺部分の移動速度が芯からの半径が長いため帯状ワーク６４の巻取り速度が速くなる。これに対して、図８（ｂ）に示すように、帯状ワーク６４が巻芯６１の長辺部分に巻き取られるときには、その移動速度がその逆で遅いため帯状ワーク６４の巻取り速度が遅くなる。このため、図９に示すように、巻芯６１が半回転されるごとに、帯状ワーク６４の巻取り速度にほぼ山形状の変動が発生する。
【０００６】
また、巻芯６１の外周に帯状ワーク６４が巻き取られるのに伴って、巻き太りするため、帯状ワーク６４の巻取り速度も順次速くなる。このため、図９に示すように、帯状ワーク６４の巻取り速度にほぼ山形状の変動が発生するに加えて、その巻取り速度の変動が帯状ワーク６４の巻取り量の増加に伴って次第に大きくなる。
【０００７】
この場合、張力付与機構６２が巻芯６１に向かって一定速度で移動されて、帯状ワーク６４に対し一定の張力が付与されていると、前記のように帯状ワーク６４の巻取り速度が変化することにより、帯状ワーク６４に張力変動や、たるみが発生する。よって、帯状ワーク６４を巻芯６１の外周に均一に巻き取ることができず、ときには帯状ワーク６４に巻き皺が生じて不良品になるという問題があった。
【０００８】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、帯状ワークを張力変動が生じることなく、巻芯の外周に均一に巻き取ることができる巻取り装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明においては、外周が非円形状をなす巻芯に帯状ワークの一部を止着した状態で、巻芯を回転させて巻芯の外周に帯状ワークを巻き取るようにした巻取り装置において、前記帯状ワークの巻終り端部を把持して、巻芯に向かって延設したガイドレールに沿って移動可能に支持され、帯状ワークに対して張力を付与する張力付与機構と、前記張力付与機構の追従移動を駆動するための駆動手段としてのモータと、前記巻芯の回転角度位置によって変化する帯状ワークの巻取り速度に従って前記モータの駆動速度を予め算出し、この算出された制御データに基づき、帯状ワークの巻取り時にモータの駆動速度を制御して張力付与機構の移動速度を変化させる制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
従って、この請求項１に記載の発明によれば、帯状ワークの巻取り時に、巻芯上への帯状ワークの巻取り速度に応じて、モータの駆動速度を予め算出された制御データに基づき制御するため、張力付与機構の移動速度が調節される。よって、帯状ワークを張力変動がほとんど生じることなく、巻芯の外周に均一に巻き取ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明においては、請求項１において、前記制御手段は、前記巻芯の積算回転量に従って前記モータの駆動速度を制御することを特徴とした。
【００１２】
従って、巻芯が巻き太りするのにともなって張力付与機構の移動速度を速くすることができ、帯状ワークの張力の均一化に寄与できる。
請求項３に記載の発明においては、請求項１または請求項２において、前記帯状ワークの張力を検出する検出手段を設け、前記制御手段は検出手段の検出結果に基づいて前記モータの駆動速度を補正することを特徴とするものである。
【００１３】
従って、帯状ワークの張力が変動すると、それに応じて張力付与機構の移動速度を調節でき、帯状ワークの張力変動を抑制できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記張力付与機構は、帯状ワークに対し付勢手段を介して張力を付与するようになっており、帯状ワークに所定値以上の緊張力が作用した場合には、前記付勢手段がこの緊張力を吸収するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
従って、簡単な構成で、帯状ワークの緊張力を効果的に和らげることができ、均一巻取りに寄与できる。
請求項５に記載の発明においては、請求項３または請求項４において、前記検出手段によって検出された緊張力が所定値以内になるように、張力付与機構の移動速度を変速するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
従って、帯状ワークの緊張を和らげることができて、均一巻取りに寄与できる。
請求項６に記載の発明においては、外周が非円形状をなす巻芯に、巻芯の外周にそれぞれ異なる方向から巻き取られる複数の帯状ワークの一部を止着した状態で、巻芯を回転させて複数の帯状ワークを巻き取るようにした巻取り装置において、前記各帯状ワークの巻終り端部を把持して、巻芯に向かって延設したガイドレールに沿って移動可能に支持され、各帯状ワークに対して張力を付与する張力付与機構と、前記各張力付与機構の追従移動を駆動するための駆動手段としてのモータと、一定速度で回転する前記巻芯の回転角度位置によって変化する各帯状ワークの巻取り速度に従って各張力付与機構に対応する各モータの駆動速度を予め算出し、この算出された制御データに基づき、帯状ワークの巻取り時に各モータの駆動速度を制御して各張力付与機構の移動速度を変化させる制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１７】
従って、この請求項６に記載の発明によれば、複数の帯状ワークの巻取り時に、巻芯上への各帯状ワークの巻取り速度に応じて、各モータの駆動速度を予め算出された制御データに基づき制御するため、各張力付与機構の移動速度が調節される。よって、帯状ワークを張力変動がほとんど生じることなく、巻芯の外周に均一に巻き取ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１〜図４に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すように、巻取り装置の中央には巻芯１１が回転可能に配設され、図３に示す回転用モータ１２により一方向へ回転されるようになっている。この巻芯１１は一対のほぼ平板状の巻片１１ａにより構成されている。従って、巻芯１１の外周形状は非円形になっている。巻芯１１の下部にはワーク把持部１３ａを有する第１張力付与機構１３が傾斜状のガイドレール１４に沿って、巻芯１１の軸線と交差する方向へ移動可能に支持されている。この第１張力付与機構１３のガイドレール１４に沿う移動は、図２及び図３に示す第１張力付与モータ１５により、プーリ１６及びベルト１７を介して行われるようになっている。
【００２６】
前記巻芯１１の斜上方にはリール１８が回転可能に配設され、このリール１８には二次電池におけるセパレータ等の第１帯状ワーク１９が巻装されている。そして、第１帯状ワーク１９の巻終り端部１９ｂが第１張力付与機構１３のワーク把持部１３ａに把持された状態で、第１張力付与機構１３が斜め下方に移動される。この下方移動により、第１帯状ワーク１９がリール１８から一対の保持ローラ２０間を通って所定長さだけ繰り出され、その第１帯状ワーク１９の一部１９ａが巻芯１１の巻片１１ａ間に止着される。カッタ機構２１は、第１帯状ワーク１９及び後述の第２，第３帯状ワーク２８，２９の巻取り終了時に、第１帯状ワーク１９を切断する。
【００２７】
前記巻芯１１の左右両側部にはワーク把持部２２ａ，２３ａを有する第２張力付与機構２２及び第３張力付与機構２３が水平なガイドレール２４，２５に沿って、巻芯１１の軸線と交差する方向へ移動可能に支持されている。また、この第２張力付与機構２２及び第３張力付与機構２３は図２及び図３に示す第２張力付与モータ２６及び第３張力付与モータ２７により、前記第１張力付与機構１３と同様のプーリ４６及びベルト４７を介して移動されるようになっている。なお、第３張力付与機構２３は、第２張力付与機構２２の各部材を巻芯１１に対して左右対称状に配置した構成になっている。
【００２８】
そして、二次電池における一対の電極板等の第２帯状ワーク２８及び第３帯状ワーク２９が各ガイドレール２４，２５に沿って延長配置されて、それらの巻始め端部２８ａ，２９ａが巻芯１１の外周に止着される。それとともに、第２帯状ワーク２８及び第３帯状ワーク２９の巻終り端部２８ｂ，２９ｂが第２張力付与機構２２及び第３張力付与機構２３のワーク把持部２２ａ，２３ａに把持される。
【００２９】
この状態で、前記回転用モータ１２により巻芯１１が図１の時計方向へ回転されて、第１〜第３帯状ワーク１９，２８，２９が巻芯１１の外周に巻き取られる。この場合、第１〜第３張力付与モータ１５，２６，２７により第１〜第３張力付与機構１３，２２，２３が巻芯１１に向かって所定速度で移動されて、第１〜第３帯状ワーク１９，２８，２９に対し巻終り端部１９ｂ，２８ｂ，２９ｂ側から張力が付与されるようになっている。
【００３０】
図２に示すように、前記張力付与機構１３，２２，２３のワーク把持部１３ａ，２２ａ，２３ａは、それぞれ一対のガイドロッド１３ｂ，２２ｂ，２３ｂによって帯状ワーク１９，２８，２９の延長方向に移動可能である。そして、これらのワーク把持部１３ａ，２２ａ，２３ａは、付勢手段としてスプリング１３ｃ，２２ｃ，２３ｃにより巻芯１１から遠ざかる帯状ワーク１９，２８，２９の引き出し方向に付勢されている。従って、帯状ワーク１９，２８，２９に対してスプリング１３ｃ，２２ｃ，２３ｃを介して張力が付与される。そして、帯状ワーク１９，２８，２９に対して所定値以上の大きな緊張力が作用すると、スプリング１３ｃ，２２ｃ，２３ｃの付勢力に抗してワーク把持部１３ａ，２２ａ，２３ａが巻芯１１に近づく方向に移動される。
【００３１】
前記制御装置３１は、メモリ３２に記憶された諸データに基づいて、前記回転用モータ１２及び第１〜第３張力付与モータ１５，２６，２７を駆動制御するようになっている。すなわち、メモリ３２には、図４（ａ）に示すように、回転用モータ１２により巻芯１１が回転された場合において、予め巻芯の形状と帯状ワークの厚さ等から演算上で求められた巻芯１１上に巻き取られる帯状ワーク１９，２８，２９の移動端の速度のデータが記憶されている。また、メモリ３２には、前記巻取り速度のデータに対応して帯状ワークの移動端を図４（ｂ）のように一定の速度で移動させようとした場合の演算で求めた巻芯１１の回転速度の制御データが記憶されている（図４（ｃ））。
【００３２】
そして、前記制御装置３１は、巻芯１１上への帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り時に、メモリ３２から図４（ｃ）で表わされる巻芯１１の回転速度の制御データを読み出して、その制御データに基づいて回転用モータ１２を変速回転させるようになっている。
【００３３】
従って、この巻芯１１の回転速度の制御を行わない通常状態では、巻芯１１が矩形輪郭を有するため、図４（ａ）に示すように、帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り速度に変動が生じる。しかし、前記演算によるデータに基づき巻芯１１の回転速度を図４（ｃ）に示すように積極的に制御した場合には、図４（ｂ）に示すように、帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り速度が一定に維持される。すなわち、巻芯１１が一定速度で回転された場合には、外周がほぼ四角形状をなす巻芯１１の長辺部分と短辺部分とにおける帯状ワーク１９，２８，２９の巻取りでの周速の変化、及び巻芯１１上への帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り量の増加に伴う周速の変化に起因して、図４（ａ）に示すように、帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り速度に変動が発生する。
【００３４】
これに対して、図４（ｃ）に示すような制御データに基づいて巻芯１１を積極的に回転させた場合には、その巻芯１１の回転速度の変化が前記帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り速度の変動を打ち消すように作用する。つまり、巻芯１１での帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り速度が速くなるタイミングの場合には、巻芯１１の回転速度が遅くなるように、制御装置３１が巻芯１１の回転速度を遅くする。それによって、図４（ｂ）に示すように、帯状ワーク１９，２８，２９の移動端の速度が一定に維持されることになり、帯状ワーク１９，２８，２９は張力変動を生じることなく、巻芯１１の外周に均一に巻き取られる。
【００３５】
また、何らかの原因により、帯状ワーク１９，２８，２９に大きな緊張力が作用した場合には、スプリング１３ｃ，２２ｃ，２３ｃの付勢力に抗して、ワーク把持部１３ａ，２２ａ，２３ａが巻芯１１に近づく方向に移動される。このため、スプリング１３ｃ，２２ｃ，２３ｃが緊張力を吸収して、帯状ワーク１９，２８，２９の緊張が和らげられ、帯状ワーク１９，２８，２９の破損や巻き皺の発生を抑制できる。
【００３６】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  この巻取り装置においては、外周が非円形状の巻芯１１に帯状ワーク１９，２８，２９を巻き取る際に、巻芯１１上への帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り速度に応じて巻芯１１の回転速度を変化させるための制御装置３１が設けられている。このため、帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り時には、予め演算されたデータに基づき巻芯１１の回転速度を積極的に制御して、帯状ワーク１９，２８，２９を張力変動が生じることなく、巻芯１１の外周に均一に巻き取ることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３８】
さて、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、帯状ワークの移動端の駆動手段としての第１〜第３張力付与モータ１５，２６，２７が設けられている。
【００３９】
また、メモリ３２には、図６（ａ）に示すように、巻芯１１が回転された場合において、巻芯１１上に巻き取られる帯状ワーク１９，２８，２９の移動端の速度の演算データが記憶されている。さらに、メモリ３２には、図６（ｂ）に示すように、移動端の演算された速度データに基づき、移動端を速度データ通りに動かすための張力付与モータの制御データが算出され記憶されている。すなわち、前記制御装置３１は、前記巻芯１１の回転角度位置，つまりその回転角度位置によって変化する巻取り速度に従って第１〜第３張力付与モータ１５，２６，２７の駆動速度すなわち張力付与機構の速度を制御する。また、前記制御装置３１は、前記巻芯１１の積算回転量，つまり巻き太りに従って速くなる巻取り速度に従って第１〜第３張力付与モータ１５，２６，２７駆動速度が速くなるように制御する。
【００４０】
従って、巻芯１１が一定速度で回転する場合は帯状ワーク１９，２８，２９の移動端は図６（ａ）に示すような速度変化を示すが、このため、帯状ワーク１９，２８，２９の移動端を把持している張力付与機構を図６（ａ）の速度変動を相殺するように（実際には少し遅れるような状態で）積極的に移動させれば、図６（ｃ）に示すように巻取り作業時、各帯状ワーク１９，２８，２９の張力が一定に維持されることになる。従って、帯状ワーク１９，２８，２９は巻芯１１の外周に対して均一に巻き取られる。
【００４１】
前記第１〜第３張力保持機構１３，２２，２３には、ワーク把持部１３ａ，２２ａ，２３ａの変位を検出するセンサ３５，３６，３７がそれぞれ設けられている。そして、帯状ワーク１９，２８，２９に緊張力が作用してワーク把持部１３ａ，２２ａ，２３ａがベルト１７，４７に対して巻芯１１側に相対的に移動した場合には、センサ３５，３６，３７が一定の値になるように第１〜第３張力付与モータ１５，２６，２７駆動速度を変速して補正する。
【００４２】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（３）  この巻取り装置においては、外周が非円形状の巻芯１１に帯状ワーク１９，２８，２９を巻き取る際に、巻芯１１上への帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り速度に応じて帯状ワーク１９，２８，２９に張力を付与する張力付与機構の移動速度をあらかじめ算出されたデータに基づき変化させるための制御装置３１が設けられている。このため、帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り時には、巻芯１１上への帯状ワーク１９，２８，２９の巻取り速度に応じて、帯状ワーク１９，２８，２９の張力付与機構が速度制御されて、帯状ワーク１９，２８，２９を張力変動が生じることなく、巻芯１１の外周に均一に巻き取ることができる。
【００４３】
（５）帯状ワーク１９，２８，２９に緊張力が作用してワーク把持部１３ａ，２２ａ，２３ａがベルト１７，４７に対して巻芯１１側に相対的に移動した場合には、センサ３５，３６，３７がそれを検出する。そして、第１〜第３張力付与モータ１５，２６，２７駆動速度を変速して補正する。このため、帯状ワーク１９，２８，２９の張力変動を一層有効に抑制できる。
【００４４】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記第１及び第２の実施形態においては、帯状ワーク１９，２８，２９に緊張力が作用したときに、スプリング１３ｃ，２２ｃ，２３ｃの付勢力に抗してワーク把持部１３ａ，２２ａ，２３ａが巻芯１１側に移動できるように構成した。これに加えて、帯状ワーク１９，２８，２９の緊張力が所定値以下になったときに、スプリングの付勢力に順応してワーク把持部１３ａ，２２ａ，２３ａが巻芯１１から離れる方向に移動できるように構成すること。このように構成すれば、帯状ワーク１９，２８，２９の張力をさらに安定して補正させることができる。
【００４５】
・  前記第１及び第２実施形態を、巻芯１１の外周に１枚、２枚、あるいは４枚以上の複数の帯状ワークを巻き取る場合に具体化すること。
・  前記の実施形態においては、ワークとして比較的短い有限長さの帯状ワーク１９，２８，２９を使用したが、ワークがロール状で供給される場合にも具体化すること。この場合、ロールの軸を回転制御することになる。
【００４６】
このように構成した場合でも、前記実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明においては、帯状ワークを張力変動が生じることなく、巻芯の外周に均一に巻き取ることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態の巻取り装置を示す構成図。
【図２】  帯状ワークの張力付与機構を示す斜視図。
【図３】  図１の巻取り装置の制御構成を示すブロック図。
【図４】  図１の巻取り装置の作用を説明する説明図。
【図５】  第２実施形態の巻取り装置の制御構成を示すブロック図。
【図６】  同じく巻取り装置の作用を説明する説明図。
【図７】  従来の巻取り装置を示す構成図。
【図８】  図７の巻取り装置における巻芯の回転状態を示す説明図。
【図９】  図７の巻取り装置の作用を説明する説明図。
【符号の説明】
１１…巻芯、１１ａ…巻片、１２…回転用モータ、１３…第１張力付与機構、１３ａ…ワーク把持部、１５…第１張力付与モータ、１９…第１帯状ワーク、１９ａ…巻始め端部、１９ｂ…巻終り端部、２２…第２張力付与機構、２２ａ…ワーク把持部、２３…第３張力付与機構、２３ａ…ワーク把持部、２６…第２張力付与モータ、２７…第３張力付与モータ、２８…第２帯状ワーク、２８ａ…巻始め端部、２８ｂ…巻終り端部、２９…第３帯状ワーク、２９ａ…巻始め端部、２９ｂ…巻終り端部、３０…検出手段としての張力検出センサ、３１…制御手段としての制御装置、３２…メモリ、３５…検出手段としての第１張力検出センサ、３６…検出手段としての第２張力検出センサ、３７…検出手段としての第３張力検出センサ。
【図１】
0004113691.tif 000002
【図２】
0004113691.tif 000003
【図３】
0004113691.tif 000004
【図４】
0004113691.tif 000005
【図５】
0004113691.tif 000006
【図６】
0004113691.tif 000007
【図７】
0004113691.tif 000008
【図８】
0004113691.tif 000009
【図９】
0004113691.tif 000010