专利名称：电极卷绕方法
技术领域：
本发明涉及在连续地制造设置于电池或蓄电池的壳体内的电极组的过程中通过将一对(正、负)电极和用于绝缘的各隔离物一起卷绕在芯部上来形成层积电极的电极卷绕方法，即当在一次卷取操作结束之后转入下一次卷取操作时相对于芯部处理隔离物的方法。
背景技术：
例如，在蓄电池中，一对(正、负)电极在卷绕于芯部上的状态下设置在壳体内。在这种蓄电池的制造过程中，电极卷绕装置将一对电极夹着用于绝缘的各隔离物在芯部上卷绕所需长度，然后将电极切割成一个成品单位。按照常规，当各电极和各隔离物在芯部上卷起时，单独地切割电极和隔离物。因此，在电极卷绕装置中，分别为一对电极和各隔离物独立地设置用于在切割后保持后面的电极和隔离物的切割端的夹子。这样使电极卷绕装置变得复杂且昂贵。类似地，在卷取操作的初始阶段中，分别对一对电极和各隔离物独立地执行将后面的电极和隔离物的切割端固定在将要卷绕的新芯部上的操作。因此，在上一次卷取操作结束之后且在下一次卷取操作开始之前固定各电极和各隔离物的操作花费时间并且成为提闻生广效率的障碍。专利文献I披露了一种用于将各片材前端部与卷绕轴连接的技术。由于夹爪将各片材前端部单独地抓取到适当位置，所以这种技术无法实现对片材前端部的简单处理。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利 No. 4，060，732 (JP-A-2004-262561)
发明内容
本发明所要达到的目的因此，本发明的目的在于当在一次卷取操作结束之后转入下一次卷取操作时，利用隔离物来简化处理并提高处理速度。为了达到以上目的而采取的手段为了达到以上目的，本发明提供一种电极卷绕方法，所述电极卷绕方法具有下述电极卷绕过程将各隔离物置于正、负一对电极之间，将各电极和各隔离物的具有一个成品长度的部分卷绕在芯部上，并且基于每个成品单位切割各电极和各隔离物。所述电极卷绕方法包括下述步骤在卷绕工位将各电极和各隔离物的具有一个成品长度的所述部分卷绕在所述芯部上并仅仅切割所述一对电极；使各电极和各隔离物的卷绕在所述芯部上的所述部分移动到下一工位并使得用于下一次卷绕操作的新芯部移动到所述卷绕工位，以便使在所述下一工位处具有卷绕在所述芯部上的部分的各隔离物靠近位于所述卷绕工位的所述新芯部；将各隔离物紧固在位于所述卷绕工位的所述新芯部上；以及在所述下一工位和所述卷绕工位之间的位置切割各隔离物(权利要求1)。根据本发明，在上述电极卷绕方法中，使各电极和各隔离物的卷绕在所述芯部上的部分沿着圆弧从所述卷绕工位移动到所述下一工位(权利要求2)。本发明的优点在与电极卷绕过程有关的根据本发明的电极卷绕方法中，在电极卷绕步骤中在卷绕工位仅仅切割一对电极，然后使各电极和各隔离物的卷绕在芯部上的部分移动到下一工位(停绕取出工位)并使得用于下一次卷绕操作的新芯部移动到卷绕工位，以便在下一工位处具有卷绕在芯部上的部分的各隔离物在被切割之前靠近位于卷绕工位的新芯部并且到达能够被紧固在新芯部上的位置。因此，可以容易地以高速度将各隔离物紧固在新芯部上。此外，在下一工位和卷绕工位之间的位置，即沿着隔离物移动方向在隔离物紧固在新芯部上的位置的下游切割各隔离物，并且将后面隔离物的切割端部保持并紧固在下一个芯部上。因此，不需要用于保持各隔离物的夹子以及用于引导或定位切割端部的装置，并且可以容易且连续、快速地处理各隔离物的成组的切割端部(权利要求1)。当芯部从卷绕工位移动到下一工位时，各隔离物的卷起部分的后端部靠近已经移动到卷绕工位的新(下一个)芯部。因此，不需要用于使各隔离物靠近下一个芯部的专门机构，并且可以容易地将各隔离物的后端部引导至所需位置(权利要求1)。在各电极和各隔离物的卷绕在芯部上的部分沿着圆弧从卷绕工位移动到下一工位的情况下，可以利用旋转式分度装置沿着圆弧连续地实施电极制造过程(权利要求2)。
图1是基于根据本发明的电极卷绕方法的电极卷绕装置的正视图，并且示出了一对电极和各隔离物的引导路径及芯部移动顺序。图2是电极卷绕装置的正视图，并且示出了芯部在芯部安装工位A安装在卷取芯上的状态。图3是电极卷绕装置的正视图，并且示出了在芯部安装工位A安装好的芯部移动到卷绕工位B之后各隔离物的端部被拉出到停绕取出工位C并被固定在该处的状态。图4是电极卷绕装置的正视图，并且示出了各隔离物被紧固在位于卷绕工位B的芯部上的状态。图5是电极卷绕装置的正视图，并且示出了各隔离物在紧固在芯部上之后在位于卷绕工位B的芯部附近被切断的状态。图6是电极卷绕装置的正视图，并且示出了各电极和各隔离物在卷绕工位B彼此贴合地被卷绕在芯部上的状态。图7是电极卷绕装置的正视图，并且示出了在各电极和各隔离物在卷绕工位B卷绕在芯部上之后在各引导路径中切断电极的状态。图8是电极卷绕装置的正视图，并且示出了这样的状态在各电极和各隔离物在卷绕工位B卷绕在芯部上之后在各隔离物保持未被切割的情况下，各电极和各隔离物的卷绕在芯部上的部分移动到停绕取出工位C并且在芯部安装工位A安装好的另一个芯部移动到卷绕工位B。图9是电极卷绕装置的正视图，并且示出了各隔离物被紧固在位于卷绕工位B的芯部上并且各隔离物的被切割出的卷绕端部被固定以便停绕取出工位C处的卷绕停止的状态。
具体实施例方式在图1所示电极卷绕装置中，带状的正极侧电极2和负极侧电极3以及待夹在这一对电极2和3之间的用于绝缘的两个带状隔离物4和5从相应的卷盘(未示出)被送出，在必要时经过多个引导辊11、12、13、14、用于调节张力或速度的浮动辊(未示出)及用于调整宽度方向的偏斜的装置(未示出)，并且被引导至位于旋转式分度工作台6附近的一对夹持辊10所在的位置。在沿着电极移动方向在一对夹持辊10的上游侧穿过电极夹23或24及一对电极切割器25或26之后,每个电极2或3被引导至一对夹持棍10之间。在必要时,一对夹持辊10以如下方式设置夹持辊10中的至少一个可以与另一个接触和分离。每一对电极切割器25或26例如属于剪切类型并且设置用于切割电极2或3。每个电极夹23或24保持电极2或3的作为由电极切割器25或26切割出的后续部分的切割端并且移动到一对夹持辊10的位置，从而将电极2或3的切割端引导至一对夹持辊10之间的卷绕可开始位置。例如，分度工作台6在其彼此间隔120° (中心角)的外周位置具有可旋转的卷绕轴7。中心轴8间歇地每次带动三个卷绕轴7转过120°，从而每个卷绕轴7依次移动到芯部安装工位A、卷绕工位B和停绕取出工位C。例如，分度电动机(未示出)在分度工作台6的后侧间歇地每次驱动分度工作台6转过120° (中心角)。当停在芯部安装工位A或卷绕工位B或停绕取出工位C时，每个卷绕轴7通过例如离合器等连接装置与位于分度工作台6的后侧的轴驱动电动机(未示出)的输出轴连接，从而可以旋转所需次数。例如，每个卷绕轴7在其前轴端位置具有分体式的扁平卷取芯15。在安装了芯部9之后，卷取芯15沿着卷绕轴7的径向彼此分离以产生较大的外周长。在电极2和3及隔离物4和5的各部分卷绕在芯部9上之后，卷取芯15移位到彼此完全贴合的位置，从而卷取芯15的外周长减小。这样建立了芯部9以及电极2和3及隔离物4和5的卷起部分可以容易地从卷取芯15被拉出的状态。为此目的，各卷取芯15的移位驱动装置(未示出)包括在旋转轴7内部。卷取芯15可以是简单的一体式而不是分体式，并且可以是圆形的而不是扁平的。如上所述，分度工作台6间歇地每次沿逆时针方向转过120°，以使三个卷绕轴7中的每一个依次移动到芯部安装工位A、卷绕工位B和停绕取出工位C。芯部安装工位A、卷绕工位B和停绕取出工位C是为以下所述相应操作而设置的。首先，芯部安装工位A是将已经形成的芯部9安装在例如卷取芯15上的工位，或者借助于芯部形成单元(未示出)通过将带状的芯料卷绕在卷取芯15上来形成芯部9。为了简单起见，这里假定将已经形成的芯部9安装在卷取芯15上。接下来，卷绕工位B是将一对电极2和3以及两个隔离物4和5以层积方式卷绕在安装于卷取芯15上的芯部9上的工位。为了处理隔离物4和5，在卷绕工位B处设置有隔离物处理单元16。为了处理(紧固和切割)隔离物4和5，隔离物处理单元16包括隔离物真空吸盘17、隔离物焊接加热器18、隔离物切割器19以及用于驱动这些部件前进和后退的致动器20、21、22。停绕取出工位C是对处于层积状态的电极2和3及隔离物4和5进行停绕处理并将各电极和各隔离物与芯部9 一起从卷取芯15取出作为成品的工位。分别由自动贴带装置和自动取出装置(移送装置)进行停绕处理和成品取出。接下来，图2至图9示出了基于根据本发明的电极卷绕方法的电极卷绕装置I的操作。尽管为了便于描述在下文中仅仅关注依次从芯部安装工位A移动到卷绕工位B再到停绕取出工位C的一个芯部9，然而实际上随着分度工作台6旋转和停止连续、并行地(同时)在各工位处处理三个芯部9。首先，如图2所示，在芯部安装工位A将芯部9安装在卷取芯15上。当安装芯部9时，如有必要，可以使分体式卷取芯15沿着彼此完全贴合的方向移位以减小卷取芯15的外周长，从而便于安装芯部9。在这种情况下，在安装了芯部9之后，使卷取芯15沿着径向彼此远离以增大卷取芯15的外周长，从而建立芯部9不容易脱落(即可靠地保持芯部9)的状态。然后，如图3所示，驱动分度工作台6沿逆时针方向旋转，从而使安装好的芯部9从芯部安装工位A移动到卷绕工位B。使芯部9停在卷绕工位B处。在此时，将新的芯部9安装在位于芯部安装工位A的卷取芯15上。在卷取操作的预备阶段中，操作员从一对夹持辊10之间拉出彼此贴合的隔离物4和5。在使隔离物4和5靠近位于卷绕工位B的芯部9的同时，操作员使用胶粘带30暂时将隔离物4和5的前端部附着在位于停绕取出工位C (下一工位)的卷取芯15的侧表面上，或者将隔离物4和5的前端部固定在安装于卷取芯15 (位于停绕取出工位C)上的芯部9的外周面上。仅仅在预备阶段中执行操作员的上述操作，而在此之后不需要执行。如上所述，可以将隔离物4和5的前端部固定或附着在安装于卷取芯15 (位于停绕取出工位C)上的芯部9的外周面上而不是位于停绕取出工位C的卷取芯15的侧表面上。然而，下面针对暂时将隔离物4和5的前端部直接地附着在位于停绕取出工位C的卷取芯15的侧表面上的情况进行描述。然后，如图4所示，隔离物处理单元16处理隔离物4和5，即依次执行将隔离物4和5焊接在位于芯部安装工位A的芯部9上的操作以及对隔离物4和5的在停绕取出工位C和卷绕工位B之间张紧的部分进行切割的操作。更具体来说，致动器20使隔离物真空吸盘17前进，并且隔离物真空吸盘17在利用吸附力保持隔离物4和5的在停绕取出工位C(下一工位)和卷绕工位B之间张紧的部分的同时将隔离物4和5的待焊接部分推压在位于卷绕工位B的芯部9的外周面上。然后，如图5所示，致动器21驱动隔离物焊接加热器18前进，并且隔离物焊接加热器18通过焊接将隔离物4和5的待焊接部分紧固在芯部9的外周面上。然后，致动器22驱动隔离物切割器19前进，并且隔离物切割器19对隔离物4和5的在停绕取出工位C和卷绕工位B之间张紧的部分进行切割。这样，在预备阶段中，将隔离物4和5彼此贴合地固定在位于卷绕工位B的芯部9上。在这些操作之后，使隔离物真空吸盘17、隔离物焊接加热器18和隔离物切割器19返回到它们的原来位置。由于不再使用隔离物4和5的暂时附着在位于停绕取出工位C的卷取芯15的侧表面上的部分，所以在本阶段中将这些部分剥离并丢弃。如图5所示，随着各电极夹23和24移动，电极夹23和24保持一对电极2和3的前端部并将该前端部引导至一对夹持辊10之间。在此时，如有必要，一对夹持辊10可以彼此间隔开。在引导电极2和3之后，电极夹23和24返回到原来位置并且一对夹持辊10夹持电极2和3及隔离物4和5。这样，一对电极2和3呈现这样的状态其能够夹在隔离物4和5之间而卷绕在芯部9的外周面上。然后，如图6所示，轴驱动电动机驱动位于卷绕工位B的卷绕轴7沿逆时针方向旋转，从而电极2、隔离物4、电极3和隔离物5的具有一个成品长度的部分按此顺序以层积方式卷绕在芯部9的外周面上。可以将该卷取长度(一个成品长度)设定为卷绕轴7的转数的形式。如图7所示，在一个成品长度的卷取结束之后，位于卷绕工位B的卷绕轴7停在预定转角处。在停止后，电极夹23和24夹住并保持相应的电极2和3，电极切割器25和26仅仅切割由电极夹23和24所保持的相应电极2和3，并且为接下来待被引导至卷绕工位B的下一个(新)芯部9准备下一次卷取操作。然后，再次使卷绕轴7旋转小角度以卷绕电极2和3的被切割出的部分的卷绕终止端。在该时刻，隔离物4和5尚未被切割。然后，如图8所示，使分度工作台6沿逆时针方向旋转，从而电极2和3的在卷绕工位B处卷绕在芯部9上的部分移动到停绕取出工位C (下一工位)并且用于下一次卷取操作的新的芯部9从芯部安装工位A移动到卷绕工位B。因此，从停绕取出工位C (下一工位)延伸的隔离物4和5靠近已经移动到卷绕工位B的芯部9并且呈现这样的状态隔离物4和5能够被紧固在位于卷绕工位B的芯部9的外周面上。隔离物4和5以可焊接距离靠近位于卷绕工位B的芯部9就足够了 ；然而，不言而喻，隔离物4和5也可以与芯部9接触。图8所示的状态与图3所示的上述状态相同。因此，如图9所示，隔离物处理单元16按照与图4所示相同的方式依次执行将隔离物4和5焊接在已经移动到卷绕工位B的新芯部9上的操作以及对隔离物4和5的在停绕取出工位C (下一工位)和卷绕工位B之间张紧的部分进行切割的操作。更具体来说，致动器20使隔离物真空吸盘17前进，并且隔离物真空吸盘17在利用吸附力保持隔离物4和5的在停绕取出工位C (下一工位)和卷绕工位B之间张紧的部分的同时将隔离物4和5的这些部分推压在位于卷绕工位B的芯部9的外周面上。在这种状态下，致动器21驱动隔离物焊接加热器18前进，并且隔离物焊接加热器18通过焊接将隔离物4和5的各部分紧固在芯部9的外周面上。这样，将隔离物4和5彼此贴合地固定在位于卷绕工位B的新芯部9上。此外，通过致动器22驱动隔离物切割器19前进，对隔离物4和5的在卷绕工位B和停绕取出工位C (下一工位)之间张紧的部分进行切割，从而隔离物4和5的卷绕在位于停绕取出工位C的芯部9上的部分与新的芯部9分离。然后，隔离物4和5的位于停绕取出工位C的切割端部(卷绕终止端)随着芯部9的旋转而卷绕在该芯部9的外周面上。通过自动贴带装置(未示出)的操作利用卷绕止动带29将切割端部固定到隔离物5的外周面上而处于停绕状态。最后，减小卷取芯15的外周长以建立芯部9、电极2和3以及隔离物4和5可以从卷取芯15脱离的状态。自动取出装置(移送装置，未示出)将芯部9、卷绕在芯部9的外周面上的电极2和3以及隔离物4和5从卷取芯15取出作为一个成品。如上所述，电极卷绕装置I以下述方式连续地制造待置入电池等中的成品在卷绕工位B将电极2和3及隔离物4和5的具有一个成品长度的部分卷绕在已于芯部安装工位A处安装好的芯部9上，并且在停绕取出工位C (下一工位)将隔离物4和5从芯部9和具有一个成品单位的电极2和3分离。工业实用性根据本发明的电极卷绕方法的应用范围不限于电池和蓄电池的电极，而是还包括具有类似结构的其他电极。工位的数量可以为三个或更多个，并且在这些工位中的卷绕工位B与停绕取出工位C (下一工位)之间可以沿着直线而不是圆弧移动。附图标记说明I 电极卷绕装置2:电极(正)3:电极(负)4:隔离物5:隔离物6:分度工作台7 :卷绕轴8:中心轴9 ;芯部10 :夹持辊11:引导辊12:引导辊13:引导辊14:引导辊15 :卷取芯16:隔离物处理单元17:隔离物真空吸盘18:隔离物焊接加热器19:隔离物切割器20 :致动器21 :致动器22 :致动器23 电极夹24 电极夹25:电极切割器26:电极切割器29 :卷绕止动带30 :胶粘带
A:芯部安装工位B :卷绕工位C :停绕取出工位
权利要求
1.一种电极卷绕方法，具有下述电极卷绕过程 将各隔离物置于正、负一对电极之间，将各电极和各隔离物的具有一个成品长度的部分卷绕在芯部上，并且基于每个成品单位切割各电极和各隔离物，其特征在于所述电极卷绕方法包括下述步骤 在卷绕工位将各电极和各隔离物的具有一个成品长度的所述部分卷绕在所述芯部上并仅仅切割所述一对电极； 使各电极和各隔离物的卷绕在所述芯部上的所述部分移动到下一工位并使得用于下一次卷绕操作的新芯部移动到所述卷绕工位，以便使在所述下一工位处具有卷绕在所述芯部上的部分的各隔离物靠近位于所述卷绕工位的所述新芯部； 将各隔离物紧固在位于所述卷绕工位的所述新芯部上；以及 在所述下一工位和所述卷绕工位之间的位置切割各隔离物。
2.根据权利要求1所述的电极卷绕方法，其特征在于， 使各电极和各隔离物的卷绕在所述芯部上的部分沿着圆弧从所述卷绕工位移动到所述下一工位。
全文摘要
在层积式电池或蓄电器的卷绕过程中，当在一次卷绕操作结束之后转入下一次卷绕操作时，可以利用隔离物来简化并加速处理。在将具有一个成品所需长度的一对电极(2，3)和置于这一对电极之间的隔离物(4，5)卷绕在芯部(9)上的电极卷绕过程中，在卷绕工位将电极(2，3)和隔离物(4，5)卷绕在芯部(9)上，此后仅仅切割电极(2，3)，然后分别将卷绕在芯部(9)上的电极(2，3)和隔离物(4，5)以及进行下一次卷绕将要围绕的新芯部(9)移动到下一工位(C)和卷绕工位(B)。随后，使在下一工位(C)处卷绕在芯部(9)上的各隔离物(4，5)靠近位于卷绕工位(B)的新芯部(9)，将各隔离物牢固地固定在新芯部(9)上，并且在下一工位(C)和卷绕工位(B)之间切割各隔离物。
文档编号H01G13/02GK103052581SQ201180037809
公开日2013年4月17日 申请日期2011年8月1日 优先权日2010年8月10日
发明者杉原勉 申请人:小松Ntc株式会社