卷绕装置制造方法
【专利摘要】本发明的课题在于提供一种卷绕装置，其能谋求生产率的提高。在各种片体(2～5)相对位于卷绕开始位置(P1)的第1卷芯(13A)以规定长度卷绕时，持握电极片体(4、5)后将其切断。然后，通过使转台(12)旋转，在分隔件(2、3)连接的状态，使第1卷芯(13A)移到卷绕结束位置(P2)，并且完全没有卷绕的第2卷芯(13B)重新移到卷绕开始位置(P1)。在该转台(12)的旋转中，在卷绕开始位置(P1)处，供给相对第2卷芯(13)而卷绕的正负两个电极片体(4、5)的起始端部。此时，关于将起始端部插入到两个分隔件(2、3)之间的负电极片体(5)，以与两个分隔件(2、3)的移动速度相对应的供给速度，使其起始端部插入到该两个分隔件(2、3)之间。
【专利说明】卷绕装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种卷绕装置，该卷绕装置用于获得比如内置于二次电池等中的卷绕元件。
【背景技术】
[0002]比如，用作锂离子电池等的二次电池的电池元件通过下述方式制造，该方式为:涂敷有正极活性物质的正电极片体与涂敷有负极活性物质的负电极片体在隔着由绝缘材料形成的两个分隔件而重叠的状态下卷绕。
[0003]在制造该电池元件的卷绕装置中，从呈卷状而卷绕的原料卷供给的上述各电极片体和各分隔件分别沿各自的运送通路运送至卷绕部，通过该卷绕部，在各电极片体和各分隔件重叠的状态下卷绕。
[0004]作为卷绕部的结构，为了谋求生产率的提高等效果，人们知道有下述的结构，其包括比如，转台，该转台以可旋转的方式设置；多个卷芯，该多个卷芯沿该转台的旋转方向以规定间隔而间隔开地设置，并且以自身也以可旋转的方式设置。
[0005]在该结构中，首先在转台停止的状态，相对第I位置的第I卷芯，通过稍稍卷绕等方式而固定两个分隔件，然后，将正负两个电极片体分别插入到两个分隔件之间，开始正负两个电极片体的卷绕。
[0006]另外，在以规定长度卷绕各电极片体时，暂时停止卷绕，通过规定的持握机构等持握各电极片体，然后将各电极片体切断。如果将各电极片体切断，则再次使第I卷芯旋转，卷取各电极片体的终端部分(卷绕残留部分)。
[0007]然后，不切断分隔件，使转台旋转，由此，将分隔件连接的状态的第I卷芯移到第2位置，并且将完全没有卷绕的第2卷芯重新移到第I位置。
[0008]在这里，通过稍稍卷绕等方式将分隔件固定于第2卷芯上。由此，分隔件处于跨接于:移到第2位置的第I卷芯与移到第I位置的第2卷芯之间的状态。在该状态，在两个卷芯之间，将分隔件切断。然后，将分隔件的终端部分(卷绕残留部分)卷绕于第I卷芯上，由此，关于该第I卷芯的一系列的电池元件的卷绕作业完成。同时，关于第2卷芯，开始上述一系列的电池元件的卷绕作业。然后，反复进行这样的动作，相对各卷芯交替地卷绕各电极片体和各分隔片体，由此，依次制造电池元件(比如，参照专利文献I等)。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2009-289661号公报
【发明内容】
[0012]发明要解决的课题
[0013]但是，在过去，如上所述，伴随相对第I卷芯的一个元件量的电极片体的卷绕结束，同时使转台旋转，将第2卷芯重新移到规定的卷绕位置，然后停止转台。接着，将分隔件固定于第2卷芯上后，使该第2卷芯旋转，一边将两个分隔件卷取于第2卷芯上，一边将电极片体插入到该两个分隔件之间，开始相对第2卷芯的一个元件量的电极片体的卷绕。
[0014]像这样，在过去，从前一电极片体的卷绕动作的结束到开始下一电极片体的卷绕动作，有花费许多时间的问题，人们要求生产率的进一步提高。
[0015]本发明是针对上述情况而提出的，本发明的目的在于提供一种可谋求生产率的提高等的卷绕装置。
[0016]用于解决课题的技术方案
[0017]下面分项地对适合解决上述课题的各方案进行说明。另外，根据需要，在相应的技术方案的后面附加有特有的作用效果。
[0018]技术方案I涉及一种卷绕装置，该卷绕装置用于将涂敷有活性物质的带状的正负两个电极片体与由绝缘原材料形成的两个带状分隔件重叠，对它们进行卷绕；
[0019]其特征在于，该卷绕装置包括:
[0020]转台，该转台按照能以自身的中心轴作为旋转轴而旋转的方式设置；
[0021]多个卷芯，该多个卷芯在上述转台的旋转方向以规定间隔而隔开地设置，并且分别以自身的中心轴作为旋转轴而旋转，可卷绕上述电极片体和分隔件；
[0022]转台控制机构，在相对上述多个卷芯中的位于第I位置的第I卷芯以规定长度卷绕上述电极片体和分隔件后，该转台控制机构使该转台旋转，使该第I卷芯移动到第2位置，并且使不同于上述第I卷芯的第2卷芯移动到上述第I位置；
[0023]片体切断机构，在通过上述第I卷芯而卷绕的上述电极片体的终端部与通过上述第2卷芯而下次卷绕的上述电极片体的起始端部的界限位置，该片体切断机构将上述电极片体切断；
[0024]电极片体供给机构，在上述第I卷芯朝向上述第2位置移动时并且上述第2卷芯朝向上述第I位置移动时的上述转台的旋转中，该电极片体供给机构将通过上述第2卷芯而下次卷绕的上述电极片体的起始端部供给到规定位置。
[0025]在这里，给出采用上述技术方案I的卷绕装置的电极片体和分隔件的卷绕流程的一个例子。
[0026]首先，相对位于第I位置的第I卷芯卷绕电极片体和分隔件，电极片体和分隔件以规定长度卷绕，此时，持握电极片体，然后将其切断。之后，不将分隔件切断，使转台旋转，由此，在分隔件连接的状态，第I卷芯移动到第2位置，并且完全没有卷绕的第2卷芯重新移动到第I位置。
[0027]在此期间，通过第2卷芯而在下次卷绕的正负两个电极片体的起始端部朝向规定位置而供给。
[0028]然后，分隔件处于跨接于移动到第2位置的第I卷芯与移动到第I位置的第2卷芯之间的状态，并且各电极片体定位于规定位置。
[0029]接着，通过夹具等，将分隔件和电极片体固定于第2卷芯上，在第I卷芯和第2卷芯之间将分隔件切断。在分隔件切断后，通过位于第2位置的第I卷芯卷取分隔件的卷绕残留部分，由此，该第I卷芯的一系列的卷绕元件的卷绕作业完成。
[0030]另一方面，通过位于第I位置的第2卷芯，在切断分隔片体的同时，开始新的分隔件和电极片体的卷绕。然后，针对第2卷芯进行上述一系列的卷绕元件的卷绕作业。[0031 ] 按照上述技术方案I形成下述的结构，其中，在第I位置的卷绕作业结束后，在第I卷芯向第2位置移动时并且第2卷芯重新向第I位置移动时的转台的旋转中，即在转台停止之前，供给通过第2卷芯而下次卷绕的正负两个电极片体的起始端部。
[0032]由此，在停止转台、切断分隔件后，可马上开始电极片体的卷绕动作。即，可缩短第I位置的第I卷芯的卷绕作业的结束时、与第2卷芯的卷绕作业的开始时之间的时间。其结果是，可谋求生产率的提高。
[0033]技术方案2涉及技术方案I所述的卷绕装置，其特征在于，该卷绕装置包括:
[0034]速度检测机构，该速度检测机构至少可检测上述转台的旋转中的上述分隔件的移动速度；以及
[0035]片体供给控制机构，根据通过上述速度检测机构而检测的速度，该片体供给控制机构控制关于电极片体的上述电极片体供给机构的供给动作，将上述正负电极片体中的至少其起始端部插入上述两个分隔件之间，
[0036]并且，在上述第I卷芯朝向上述第2位置移动时并且上述第2卷芯朝向上述第I位置移动时的上述转台的旋转中，可按照与上述两个分隔件的移动速度相对应的供给速度，在上述两个分隔件之间插入上述电极片体的起始端部。
[0037]在将电极片体的起始端部插入移动中的两个分隔件之间的场合，如果分隔件的移动速度和电极片体的插入速度不一致，则具有电极片体产生褶皱、卷绕偏移、或产生电极片体的起始端部的位置偏移等的产品品质降低的问题。
[0038]相对该情况，按照上述技术方案2形成下述的结构，其中，具有可检测转台旋转中的分隔件的移动速度的速度检测机构，关于在通过电极片体供给机构而供给通过第2卷芯而下次卷绕的正负两个电极片体的起始端部时，将其起始端部插入到两个分隔件之间的电极片体，以与两个分隔件的移动速度相对应的供给速度将该起始端部插入到该两个分隔件之间。
[0039]其结果是，可防止上述各种不良状况的发生，可抑制所获得的卷绕元件的品质的降低。
[0040]另外，“与分隔件的移动速度相对应的供给速度”显然包括“与分隔件的移动速度相同的速度”，还可以包括比如，不产生以上述不良状况的程度的“稍慢于分隔件的移动速度的速度”等。通过像这样构成，可防止电极片体的松弛。
[0041]技术方案3涉及技术方案2所述的卷绕装置，其特征在于，上述速度检测机构在位于上述转台的上游侧的上述分隔件的运送通路(pass line)中，进行上述分隔件的移动速度的检测。
[0042]作为检测分隔件的移动速度的速度检测机构的结构，例如考虑比如下述的结构等，(I)包括编码器，该编码器可检测卷芯(移到第2位置的第I卷芯)的旋转速度，根据该卷芯的旋转速度把握分隔件的移动速度；(2)包括接触辊，该接触辊将两个分隔件夹于其与卷芯之间；以及编码器，该编码器可检测该接触辊的旋转速度，根据接触辊的旋转速度把握分隔件的移动速度。
[0043]但是，在上述结构(I)、(2)中，由于伴随转台的旋转(公转动作)，编码器等也与卷芯一起移动，故在比如，卷芯的旋转(自转动作)停止的场合等，无法检测伴随转台的旋转的分隔件的移动速度。[0044]相对该情况，还考虑下述的结构，(3)包括可检测转台的旋转速度的编码器，根据该转台的旋转速度把握分隔件的移动速度。
[0045]但是，由于伴随转台的旋转，分隔件的位置、速度复杂地变化，故在上述结构(3)中，难以以良好的精度检测转台的旋转中的分隔件的移动速度。
[0046]另外，根据不同卷绕元件的品种、制造方法，具有在转台的旋转(公转动作)中，使卷芯旋转(自转动作)的情况。在该场合，由于将转台的旋转和卷芯的旋转组合，另外分隔件的动作复杂地变化，故上述结构(3)是显然的，即使在将该结构与上述结构(I)、(2)组合的结构的情况下，由于结构复杂，故极难以良好的精度而检测转台的旋转中的分隔件的移动速度。
[0047]相对该情况，按照上述技术方案3，由于在转台的上游侧直接检测分隔件的移动速度，故伴随转台的旋转的分隔件的位置变化、速度变化没有受到影响，能以良好的精度而检测分隔件的移动速度，能以适合的速度供给电极片体。
[0048]另外，对应于卷绕元件的品种，卷芯的尺寸、形状有各种不同。由此，在上述结构
(I)?⑶的结构的条件下，在对应于卷绕元件的品种，卷芯的尺寸、形状改变的场合，为了以与分隔件的移动速度相对应的供给速度供给电极片体，有必要考虑它们，进行复杂的调整作业，该复杂的调整作业为比如，再次设定根据转台的旋转速度、卷芯的旋转速度计算分隔件的移动速度的程序等。
[0049]相对该情况，按照上述技术方案3，由于直接检测供向转台的分隔件的移动速度，故也没有必要进行上述那样的复杂的调整作业。其结果是，可谋求卷绕元件的品种切换时的调整作业的简化，并且可提高通用性。
[0050]技术方案4涉及技术方案3所述的卷绕装置，其特征在于，上述速度检测机构包括:
[0051]辊，该辊与上述分隔件接触，同时对应于上述分隔件的移动而旋转；以及
[0052]编码器，该编码器可检测上述辊的旋转速度，
[0053]并且，根据该编码器的检测结果，检测上述分隔件的移动速度。
[0054]按照上述技术方案4，由于形成辊与分隔件直接接触、检测该分隔件的移动速度的结构，故与比如激光式等的非接触式的速度检测机构相比较，能以良好的精度检测分隔件的移动速度。其结果是，可进一步提高上述各技术方案的作用效果。
[0055]技术方案5涉及技术方案I?4中的任一项所述的卷绕装置，其特征在于，在上述第I卷芯朝向上述第2位置移动时并且上述第2卷芯朝向上述第I位置移动时的上述转台的旋转中，上述第I卷芯按照可旋转的方式构成。
[0056]由于像上述那样，对应于所制造的卷绕元件的品种，卷芯的尺寸、形状有各种不同，故分隔件的切断位置也对应于卷绕元件的种类而变化。
[0057]相对该情况，像本技术方案5那样，在转台的旋转中，第I卷芯以可旋转的方式构成，故第I卷芯到达第2位置之前可进行分隔件的切断位置的位置调整。其结果是，在转台停止后，不使第I卷芯旋转，可马上进行分隔件的切断作业，可谋求生产率的进一步提高。
[0058]另外，在转台的旋转中，在第I卷芯旋转的结构的条件下，难以像上述那样，以良好的精度检测分隔件的移动速度。即，在本技术方案的结构的条件下，上述各技术方案的作用效果更加有效。[0059]技术方案6涉及技术方案I?5中的任一项所述的卷绕装置，其特征在于，上述卷芯在与自身的旋转轴相垂直的方向观看的截面形状或其外周形状(分隔件、电极片体卷绕的部分的形状)为非圆形状(比如椭圆形状、长圆形状、多边形状、扁平状、平板状等)。
[0060]由于在卷芯的截面形状等不为圆形状的场合，伴随卷芯的旋转，分隔件的位置、速度复杂地变化，故难以以良好的精度而检测卷芯的旋转中的分隔件的移动速度。即，在本技术方案的结构的条件下，上述各技术方案的作用效果更加有效。
【专利附图】
【附图说明】
[0061]图1为表示电极片体的卷取完成的状态的卷绕装置的外观结构图；
[0062]图2为表示转台在旋转中的状态的卷绕装置的外观结构图；
[0063]图3为表示开始电极片体的供给的状态的卷绕装置的外观结构图；
[0064]图4为表示转台的旋转停止的状态的卷绕装置的外观结构图；
[0065]图5为表示分隔件切断时的状态的卷绕装置的外观结构图；
[0066]图6为表示开始各种片体的卷绕的状态的卷绕装置的外观结构图；
[0067]图7为表示电池元件的结构的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0068]下面参照附图，对一个实施方式进行说明。首先，对作为卷绕元件的锂离子电池元件的结构进行说明，该卷绕元件通过本实施方式的卷绕装置获得。
[0069]像图7所示的那样，锂离子电池元件I (在下面将其简称为“电池元件I”)通过下述方式制造，该方式为:隔着两个分隔件2、3，正电极片体4和负电极片体5在重叠的状态被卷绕。另外，在图7中，为了便于说明，给予分隔件2、3和电极片体4、5(在下面将它们统称为“各种片体2?5”)相互的间距而表示。
[0070]分隔件2、3分别呈具有同一宽度的带状，为了防止不同的电极片体4、5之间相互接触而产生短路的情况，由聚丙烯(PP)等的绝缘体构成。
[0071]电极片体4、5由薄板状的金属片体构成，具有与分隔件2、3基本相同的宽度。另夕卜，在电极片体4、5的内外两个表面上涂敷有活性物质。正电极片体4采用比如铝箔片，在其内外两个表面上涂敷有正极活性物质。负电极片体5采用比如铜箔片，在其内外两个表面上涂敷有负极活性物质。另外,经由该活性物质,正电极片体4和负电极片体5之间的离子可进行交换。更具体地说，在充电时，离子从正电极片体4移向负电极片体5，在放电时，离子从负电极片体5移向正电极片体4。
[0072]另外，图中未示出的多个正极引线从正电极片体4的宽度方向一端缘而伸出，并且图中未示出的多个负极引线从负电极片体5的宽度方向另一端缘而伸出。
[0073]在获得锂离子电池时，已卷绕的电池元件I设置于金属制的呈筒状的电池容器(图中未示出)内部，并且上述正极引线和负极引线分别汇集。另外，汇集的正极引线与正极端子部件(图中未示出)连接，该汇集的负极引线与负极端子部件(图中未示出)连接，两个端子部件按照封闭上述电池容器的两端开口的方式设置，由此，可获得锂离子电池。
[0074]下面对用于制造电池元件I的卷绕装置10进行说明。像图1等所示的那样，卷绕装置10包括:卷绕部11，该卷绕部11用于卷绕各种片体2?5 ;正极片体供给机构31，该正极片体供给机构31用于将正电极片体4供给到卷绕部11 ;负极片体供给机构41，该负极片体供给机构41用于将负电极片体5供给到卷绕部11 ;分隔件供给机构51、61，该分隔件供给机构51、61用于分别将分隔件2、3供给到卷绕部11。另外，上述卷绕部11、各供给机构31、41、51、61等卷绕装置10内部的各种机构具有通过图中未示出的控制器而进行动作控制的结构。
[0075]正电极片体供给机构31包括:正电极片体4呈卷状卷绕的正电极原料卷32 ;片体插入机构33，该片体插入机构33作为电极片体供给机构，用于将正电极片体4供给至卷绕部11 ;片体切断器34，该片体切断器34作为片体切断机构，用于切断正电极片体4 ;张力施加机构35,该张力施加机构35用于防止正电极片体4的松弛。
[0076]正电极片体原料卷32以可自由旋转的方式支承，正电极片体4适当地由此处伸出。
[0077]片体插入机构33按照下述方式构成，该方式为:可沿正电极片体4的运送通路移动到接近卷绕部11的接近位置、与和卷绕部11离开的离开位置。片体插入机构33包括可持握正电极片体4的一对夹具33a、33b。夹具33a、33b按照可通过图中未示出的驱动机构而进行开闭动作的方式构成。
[0078]接着，在将正电极片体4向卷绕部11供给时，通过夹具33a、33b持握正电极片体4，然后，使片体插入机构33接近卷绕部11，由此，可将正电极片体4的起始端部定位于与后述的卷绕开始位置Pl相对应的规定位置。
[0079]片体切断器34由分别位于正电极片体4的内外两侧的一对刃部34a、34b构成。片体切断器34按照下述方式设置，该方式为:可在其一对刃部34a、34b夹持正电极片体4时而定位的片体切断位置、与后退到正电极片体4的运送通路以外的后退位置之间移动。
[0080]然后，为了将正电极片体4供给到卷绕部11，在片体插入机构33向卷绕部11侧接近移动时，由于与正电极片体4的运送通路相离开，由此不妨碍片体插入机构33的移动。另外，正电极片体4的切断是在通过夹具33a、33b持握正电极片体4的状态下进行。
[0081]张力施加机构35包括一对棍35a、35b ;与以可摆动的方式设置于两个棍35a、35b之间的张力调节辊35c。张力调节辊35c按照可对正电极片体4施加张力的方式构成，实现防止正电极片体4松弛的功能。
[0082]负电极片体供给机构41与正电极片体供给机构31相同，包括:负电极片体原料卷42 ;作为电极片体供给机构的片体插入机构43 ( —对夹具43a、43b);作为片体切断机构的片体切断器44 ( 一对刃部44a、44b);张力施加机构45 ( —对辊45a、45b，张力调节辊45c)等。另外，由于负电极片体原料卷42、片体插入机构43、片体切断器44、张力施加机构45等负电极片体供给机构41的各种结构与正电极片体供给机构31相同，故省略对其具体的说明。
[0083]另一方面，分隔件供给机构51包括:分隔件2呈卷状卷绕的分隔件原料卷52 ;与用于防止分隔件2松弛的张力施加机构55。
[0084]分隔件原料卷52以可旋转的方式支承，分隔件2从这里适当地伸出。
[0085]张力施加机构55包括:一对辊55a、55b ;与以可摆动的方式设置于两个辊55a、55b之间的张力调节辊55c。张力调节辊55c以可对分隔件2施加张力的方式构成，实现防止分隔件2松弛的功能。[0086]分隔件供给机构61与分隔件供给机构51相同，包括分隔件原料卷62 ;张力施加机构65 ( 一对辊65a、70a，张力调节辊65c)等。但是，一对辊65a、70a中的一个辊70a兼用作后述的导向辊。
[0087]在各种片体2?5的运送通路的中途处，设置将各种片体2?5汇集成一个的一对导向棍70a、70b等的用于对各种片体2?5进行导向的各种导向棍(标号省略)。
[0088]一对辊70a、70b中，挂有分隔件3的一个导向辊70a通过其旋转轴位置未变化的固定棍而构成。另一导向棍70b由位移棍构成,该位移棍可位移到接近一个导向棍70a的接近位置、与和导向辊70a离开的离开位置。由此，按照一对导向辊70a、70b之间的间隙适当改变的方式构成。
[0089]另外，一个导向辊70a以可自由旋转的方式支承，并且在平时处于与分隔件3接触的状态。由此，对应于分隔件3的移动，导向辊70a旋转。
[0090]此外，在导向辊70a上设置编码器71，该编码器71用于检测该导向辊70a的旋转速度。从编码器71输出的脉冲信号输入到上述控制器中。于是，导向辊70a具有可测定分隔件3的移动量的测长辊的功能。
[0091]控制器具有根据从编码器71而输入的脉冲信号来计算导向辊70a的旋转速度、分隔件3的移动速度的功能。于是，通过该控制器的功能、导向辊70a、编码器71构成本实施方式的速度检测机构。
[0092]下面对卷绕部11的结构进行具体说明。像图1等所示的那样，卷绕部11包括圆盘状的转台12，该圆盘状的转台12按照可通过图中未示出的驱动机构而旋转的方式设置；3个卷芯13A、13B、13C，该3个卷芯13A、13B、13C在该转台12的旋转方向以120°的间隔而设置；3个支承辊15A、15B、15C，该3个支承辊15A、15B、15C设置于分别在转台12的旋转方向相对该卷芯13A、13B、13C以规定量错开的位置；分隔件切断器16，该分隔件切断器16作为分隔件切断机构用于切断分隔件2、3。
[0093]卷芯13A、13B、13C用于分别在自身的外周侧卷取各种片体2?5，按照可通过图中未示出的驱动机构将自身的中心轴作为旋转轴而旋转的方式构成。另外，卷芯13A、13B、13C按照可沿转台12的轴线方向(图1等的纸面进深方向)相对该转台12而进出的方式设置。
[0094]像图1等所示的那样，卷芯13A、13B、13C分别由沿自身的轴线方向(图1等的纸面进深方向)而延伸的一对芯片体构成，按照可在该对芯片体之间(狭缝)持握各种片体2?5的方式构成。持握各种片体2?5的功能构成本实施方式的固定机构，该固定机构用于将各种片体2?5固定于卷芯13A、13B、13C上。
[0095]另外，本实施方式的各卷芯13A、13B、13C分别按照旋转轴的垂直方向的截面形状呈长方形状的扁平状的方式构成。
[0096]卷芯13A、13B、13C按照下述方式构成，该方式为:通过转台12的旋转，可依次旋转运动到作为第I位置的卷绕开始位置PU作为第2位置的卷绕结束位置P2、和作为第3位置的取下位置P3。因此，通过控制该转台12的上述控制器的功能，构成本实施方式的转台控制机构。
[0097]卷绕开始位置Pl为各种片体2?5相对卷芯13A、13B、13C而开始卷绕的位置，从上述各供给机构31、41、51、61分别向该卷绕开始位置Pl供给各种片体2?5。[0098]卷绕结束位置P2为结束各种片体2?5相对卷芯13A、13B、13C的卷绕的位置，为用于进行保持胶带等的卷绕固定等的位置。在卷绕结束位置P2的周边部设置用于抑制卷绕后的各种片体2?5参差不齐的情况的按压辊(省略图示)等。
[0099]取下位置P3为用于进行卷绕完成后的各种片体2?5，S卩，完成的电池元件I的取下的位置。在取下位置P3的周边部设置用于从卷芯13A、13B、13C取下电池元件I的取下装置(省略图示)等。
[0100]支承辊15A、15B、15C用于在移向卷绕结束位置P2的卷芯13A、13B、13C和上述分隔件供给机构51、61 ( 一对导向辊70a、70b)之间，挂绕而支承分隔件2、3。
[0101]分隔件切断器16设置于卷绕开始位置Pl的附近，按照可移动到接近转台12的切断分隔件2、3的切断位置和与转台12间隔开的不妨碍卷芯13A、13B、13C移动的后退位置的方式构成。
[0102]另外，切断分隔件2、3的切断位置设定于:相对分隔件2、3的纵向在卷绕开始位置Pl的下游侧、并且在卷绕结束位置P2的上游侧。
[0103]下面对采用上述卷绕装置10的电池元件I的制造方法进行说明。在本实施方式中，沿从卷绕开始位置Pl处相对第I卷芯13A基本完成一个元件量的各种片体2?5的卷绕的阶段，到在卷绕开始位置Pl处相对第2卷芯13B开始卷绕各种片体2?5的过程进行具体说明。
[0104]另外，在卷绕开始位置Pl，通过第I卷芯13A或第2卷芯13B或第3卷芯13C进行各种片体2?5的卷绕动作期间，转台12处于停止状态，各卷芯13A、13B、13C的轴心位置处于固定于卷绕开始位置Pl或卷绕结束位置P2或取下位置P3的状态。
[0105]如果对位于卷绕开始位置Pl的第I卷芯13A，将各种片体2?5以规定长度而卷绕，则暂时停止第I卷芯13A的卷绕动作。
[0106]如果暂时停止第I卷芯13A的卷绕动作，则在正电极片体供给机构31中，构成卷绕于第I卷芯13A上的正电极片体4的终端部、与下次卷绕于第2卷芯13B上的正电极片体4的起始端部的界限的切断位置处于相对片体切断器34 (刃部34a、34b)而定位的状态。
[0107]同时，在负电极片体供给机构41中，构成卷绕于第I卷芯13A上的负电极片体5的终端部、与下次卷绕于第2卷芯13B上的负电极片体5的起始端部的界限的切断位置处于相对片体切断器44(刃部44a、44b)而定位的状态。
[0108]接着，在正电极片体供给机构31中，在通过片体插入机构33(夹具33a、33b)而持握正电极片体4后，通过片体切断器34(刃部34a、34b)切断正电极片体4。
[0109]同时，在负电极片体供给机构41中，在通过片体插入机构43(夹具43a、43b)而持握负电极片体5后，通过片体切断器44(刃部44a、44b)切断负电极片体5。
[0110]如果结束电极片体4、5的切断，则第I卷芯13A以规定量旋转，与分隔件2、3 —起地卷取电极片体4、5的终端部分(卷绕残留部分)(参照图1)。
[0111]如果电极片体4、5的终端部分的卷取完成，则不切断分隔件2、3，转台12开始旋转。
[0112]由此，位于卷绕开始位置Pl的第I卷芯13A —边从分隔件供给机构51、61抽出分隔件2、3，一边移向卷绕结束位置P2，并且位于取下位置P3的第2卷芯13B在相对转台12而收回的状态移向卷绕开始位置Pl侧(参照图2)。另外，像后述的那样，在卷绕结束位置P2，各种片体2?5的卷绕完成的第3卷芯13C，即，在周围保持已完成的电池元件I的第3卷芯13C移向取下位置P3。
[0113]另外，在本实施方式中，伴随上述转台12的旋转(公转)，第I卷芯13A按照以自身的中心轴为旋转轴而旋转(自转)的方式构成。在这里，第I卷芯13A自身旋转的目的在于将分隔件2、3的切断位置相对分隔件切断器16而定位。
[0114]如果像上述那样，转台12和第I卷芯13A旋转，分隔件2、3被抽出，则对应于该分隔件3的移动量，导向辊70a旋转，脉冲信号从设置于导向辊70a上的编码器71输出至控制器。
[0115]此外，控制器根据编码器71的检测结果控制负电极片体供给机构41的片体插入机构43的动作。通过控制该片体插入机构43的动作的上述控制器的功能，构成本实施方式的片体供给控制机构。
[0116]更具体地说，控制器根据编码器71输入的脉冲信号计算分隔件3的移动速度，按照与该分隔件3的移动速度相对应的供给速度，在适当改变速度的同时，使持握负电极片体5的片体插入机构43(夹具43a、43b)接近于导向辊70a、70b，将负电极片体5的起始端部分插入到两个分隔件2、3之间(参照图3)。在本实施方式中，按照与分隔件3的移动速度相同的速度将负电极片体5的起始端部分插入到两个分隔件2、3之间。
[0117]另一方面，控制器在到达预设的时刻的场合，使正电极片体供给机构31的片体插入机构33(夹具33a、33b)动作。由此，使持握正电极片体4的片体插入机构33接近导向辊70a、70b，将正电极片体4的起始端部分供向卷绕部11 (卷绕开始位置Pl)。
[0118]此外，在本实施方式中，形成下述的结构，其中，与负电极片体5不同，在将正电极片体4的起始端部分供向卷绕开始位置Pl时，该正电极片体4没有夹于两个分隔件2、3之间。由此，控制器不考虑分隔件2、3的移动速度，在下次的卷绕动作开始之前的期间，以预设的规定时刻和规定的供给速度将正电极片体4供向卷绕开始位置P1。
[0119]接着，如果第I卷芯13A、第2卷芯13B和第3卷芯13C分别到达卷绕结束位置P2、卷绕开始位置Pl和取下位置P3，则转台12的旋转动作和第I卷芯13A的旋转动作停止(参照图4)。
[0120]在转台12和第I卷芯13A停止的同时，停止负电极片体供给机构41的片体插入机构43的动作。由此，两个分隔件2、3和负电极片体5的移动停止。另外，在规定时刻(比如，在两个分隔件2、3和负电极片体5的移动停止的时刻的同时，或该时刻的之前阶段或之后阶段)停止正电极片体供给机构31的片体插入机构33的动作，停止正电极片体4的移动。由此，两个电极片体4、5的起始端部处于定位于规定位置的状态。
[0121]如果处于该状态，则处于从第I卷芯13A到分隔件供给机构51、61而设置的分隔件2、3挂于支承辊15A上，在该支承辊15A和导向辊70a、70b之间，分隔件2、3为笔直张拉的状态。
[0122]另一方面，在没入于转台12上的第2卷芯13B到达卷绕开始位置Pl的初始状态，处于设置于上述支承辊15A和导向辊70a、70b之间的分隔件2、3(各种片体2?5)的纵向与第2卷芯13B的一对芯片体之间(狭缝)的贯通方向呈基本平行的状态。
[0123]在该状态，第2卷芯13B从转台12突出。由此，在第2卷芯13B的芯片体之间各种片体2?5处于穿过的状态。另外，在图4中，为了便于说明，按照导向辊70a、70b相互间隔开和各种片体2?5相互间隔开的方式进行了图示，但是，在该阶段，导向辊70b接近导向辊70a，各种片体2?5夹于导向辊70a、70b之间，容易成一体地穿过第2卷芯13B的芯片体之间。
[0124]如果处于各种片体2?5穿过第2卷芯13B的芯片体之间的状态，则两个电极片体4、5的起始端部处于定位于第2卷芯13B的芯片体之间的状态。接着，使第2卷芯13B的各芯片体动作,持握各种片体2?5。
[0125]如果通过第2卷芯13B持握各种片体2?5，则在正电极片体供给机构31中，片体插入机构33(夹具33a、33b)处于打开状态，通过该片体插入机构33的持握释放正电极片体4。在负电极片体供给机构41中，片体插入机构43(夹具43a、43b)处于打开状态，通过该片体插入机构43的持握以释放负电极片体5。
[0126]另外，在卷绕结束位置P2，通过上述按压辊按压卷绕于第I卷芯13A上的各种片体2?5。
[0127]如果像这样，相对卷绕结束位置P2的第I卷芯13A和卷绕开始位置Pl的第2卷芯13B分别固定分隔件2、3，则分隔件切断器16动作，在两个卷芯13A、13B之间(第I卷芯13A的附近)将分隔件2、3切断(参照图5)。
[0128]在分隔件2、3切断后，在卷绕开始位置Pl处卷绕第2卷芯13B，开始该第2卷芯13B持握的各种片体2?5的卷绕作业。即，在卷绕开始位置Pl处开始新的各种片体2?5的卷绕(参照图6)。
[0129]同时，在正电极片体供给机构31中，片体插入机构33(夹具33a、33b)离开卷绕部11，返回到原始的位置。在负电极片体供给机构41中，片体插入机构43(夹具43a、43b)离开卷绕部11，返回到原始的位置。
[0130]另外，在卷绕结束位置P2，在通过按压辊按压各种片体2?5的状态使第I卷芯13A旋转。由此，在分隔件2、3的终端部分没有参差不齐的情况下完全地卷取。
[0131]接着，通过图中未示出的保持胶带将分隔件2、3的终端部分固定，由此，各种片体2?5的卷绕作业完成，电池元件I制成。
[0132]还有，在取下位置P3，首先从卷绕结束位置P2处的完成各种片体2?5的卷绕的第3卷芯13C，即在周围保持已完成的电池元件I的第3卷芯13C，通过上述取下装置取下该已制成的电池元件I。在取下电池元件I后，第3卷芯13C相对转台12而收回。
[0133]然后，反复进行上述步骤，相对卷芯13A、13B、13C，各种片体2?5依次卷绕，由此，依次制造电池元件I。
[0134]像上面具体描述的那样，按照本实施方式，通过转台12的旋转，多个卷芯13A、13B、13C依次移向卷绕开始位置P1、卷绕结束位置P2、取下位置P3，在各位置P1、P2、P3可同时进行各种片体2?5的卷绕作业；分隔件2、3的终端部分的卷取作业；卷绕完成的各种片体2?5(电池元件I)的取下作业等的各种作业。其结果是，与仅仅具有一个卷芯的卷绕装置相比，可谋求生产率的提高。
[0135]还有，在本实施方式中，形成下述的结构，其中，在转台12旋转时，S卩，转台12停止之前，在卷绕开始位置Pl处供给相对卷芯13A、卷芯13B或卷芯13C而卷绕的下次的正负电极片体4、5的起始端部。由此，在停止转台12切断分隔件2、3后，可马上开始电极片体4、5的卷绕动作。即，可缩短卷绕开始位置Pl的在先的卷绕的结束时刻与下一卷绕作业的开始时刻之间的时间。其结果是，可谋求生产率的提高。
[0136]另外，关于在供给下次卷绕的正负电极片体4、5的起始端部时，在两个分隔件2、3之间插入其起始端部的负电极片体5，形成下述的结构，其中，按照与两个分隔件2、3的移动速度相对应的供给速度，在该两个分隔件2、3之间插入其起始端部。其结果是，可防止负电极片体5产生褶皱、卷绕偏差、或产生负电极片体5的起始端部的位置偏差等的不良状况的发生，可抑制所获得的电池元件I的品质降低。
[0137]此外，在本实施方式中，形成下述的结构，其中，在位于卷绕部11(转台12)的上游侧的分隔件供给机构61 (分隔件3的运送通路)中，进行分隔件3的移动速度的检测。由此，伴随转台12的旋转的分隔件3的位置变化和速度变化不受到影响，能以良好的精度检测分隔件3的移动速度。其结果是，能以适合的速度供给负电极片体5。
[0138]还有，由于直接检测供向卷绕部11 (转台12)的分隔件3的移动速度，故比如，SP使在对应于电池元件I的类型使卷芯13A、13B、13C的尺寸或形状变化的情况下，仍不必考虑它们而进行下述复杂的调整作业，该复杂的调整作业包括:再次设定根据转台12的旋转速度和卷芯13A、13B、13C的旋转速度，计算分隔件3的移动速度的程序等。其结果是，可谋求电池元件I的类型切换时的调整作业的简化，并且可提高通用性。
[0139]再有，在本实施方式中，形成下述的结构，其中，在卷绕开始位置Pl的卷绕作业的结束后，在转台12旋转、第I卷芯13A移向卷绕结束位置P2时，该第I卷芯13A —起旋转，由此，将分隔件2、3的切断位置相对分隔件切断器而定位。其结果是，在转台12停止后，不使第I卷芯13A旋转，可马上进行分隔件2、3的切断作业，可谋求生产率的进一步提高。
[0140]此外，在本实施方式中，由于在卷芯13A、13B、13C的芯片体之间(狭缝)内部进行各种片体2?5的固定，故也没有必要进行将分隔件2、3卷绕于卷芯13A、13B、13C上而固定的步骤等，这样可谋求生产率的提高，并且可削减分隔件2、3的使用量，可谋求成本的削减。
[0141 ] 另外，在本实施方式中，在转台12的旋转方向的各卷芯13A、13B、13C之间，具有支承辊15A、15B、15C，该支承辊15A、15B、15C用于在移向卷绕结束位置P2的卷芯13A、13B、13C和分隔件供给机构51、61(导向辊70a、70b)之间，挂绕而支承分隔件2、3。由此，不依赖于位于卷绕结束位置P2的卷芯13A、13B、13C的尺寸、形状、旋转姿势，从支承辊15A、15B、15C到导向辊70a、70b设置的分隔件2、3的位置与电极片体4、5的位置变得稳定。其结果是，相对位于卷绕开始位置Pl的卷芯13A、13B、13C的芯片体之间(狭缝)，快速而适当地使各种片体2?5穿过，并且可适当地持握各种片体2?5。进而，可谋求生产率的进一步的提闻。
[0142]此外，并不限于上述实施方式的记载内容，比如，也可像下述那样实施。显然，在下面没有列举的其它的应用例子、变更例子也当然是可能的。
[0143](a)在上述实施方式中，通过卷绕装置10制造锂离子电池的电池元件1，但是，通过卷绕装置10制造的卷绕元件并不限于此，比如，也可制造电解电容器的卷绕元件等。
[0144](b)在上述实施方式中，卷芯13A、13B、13C采用卷绕各种片体2?5的外周形状(旋转轴的垂直方向的截面形状)为长方形的扁平的卷芯，但是卷芯13A、13B、13C的形状并不限于此，比如，也可采用外周形状(截面形状)为圆形、椭圆状、长圆形、多边形等的卷芯。
[0145](c)分隔件2、3和电极片体4、5的材质并不限于上述实施方式。比如，在上述实施方式中，通过PP形成分隔件2、3，但是也可通过其它的绝缘性材料形成分隔件2、3。
[0146](d)在上述实施方式中，针对获得不具有卷芯芯体的类型的电池元件I的场合而具体实现，但是也可针对电池元件I具有卷芯芯的场合而具体实现。即，也可形成下述的结构，其中，卷芯芯安装于卷芯13A、13B、13C上，各种片体2?5卷绕于该卷芯芯的周围。
[0147](e)在上述实施方式中，形成下述的结构，其中，通过借助相对位移(开闭)的一对芯片体持握各种片体2?5，故将各种片体2?5固定于各卷芯13A、13B、13C上。将各种片体2?5固定于各卷芯13A、13B、13C上的固定机构的结构并不限于此。
[0148]如，也可形成下述的结构，其中，在各卷芯13A、13B、13C的一对芯片体之间具有夹具机构，通过该夹具机构固定各种片体2?5。另外，还可形成下述的结构，其中，通过在卷芯的狭缝中插入分隔件2、3，然后，使卷芯稍稍旋转，由此，将分隔件2、3固定。
[0149]另外，在像上述那样，采用卷芯芯的场合，还可形成通过胶带而将分隔件2、3粘接于该卷芯芯上的结构，也可形成将树脂制的分隔件2、3热熔接于卷芯芯上的结构。
[0150](f)在上述实施方式中，形成转台12具有3个卷芯13A、13B、13C的结构，但是卷芯的数量并不限于此，也可形成具有两个或四个以上卷芯的结构。
[0151](g)检测分隔件2、3的移动速度的速度检测机构的结构并不限于上述实施方式。如，在上述实施方式中，形成下述的结构，其中，在导向辊70a中具有编码器71，根据该编
码器71的检测结果检测分隔件3的移动速度。
[0152]并不限于此，比如，也可形成下述的结构，其中，可通过借助激光照射等而读取预设于分隔件2、3上的标记等的方式，以非接触方式检测该分隔件2、3的移动速度。
[0153]此外，也可形成下述的结构，其中，在不同于导向辊70a的位置设置具有编码器的测长辊，检测分隔件2、3的移动速度。
[0154]还有，在上述实施方式中形成下述的结构，其中，仅仅检测两个分隔件2、3中的一个分隔件3的移动速度，但是，并不限于此，也可形成下述的结构，其中，分别检测两个分隔件2、3的移动速度，提高检测精度。
[0155](h)在上述实施方式中，形成下述的结构，其中，针对在供给下次卷绕的正负电极片体4、5的起始端部时，仅仅将该起始端部插入两个分隔件2、3之间的负电极片体5，以与两个分隔件2、3的移动速度相对应的供给速度，在该两个分隔件2、3之间插入该起始端部。但并不限于此，还可形成下述的结构，其中，按照与两个分隔件2、3的移动速度相对应的速度供给正负两个电极片体4、5的二者。
[0156](i)在上述实施方式中，在卷芯13A、13B、13C的狭缝的内部，将两个电极片体4、5的起始端部定位的位置相同，但是，并不限于此，也可形成下述的结构，其中，正电极片体4的起始端部与负电极片体5的起始端部定位的位置不同。
[0157]另外，在两个电极片体4、5的起始端部定位的位置并不限定于卷芯13A、13B、13C的狭缝的内部，也可在卷芯13A、13B、13C的下游侧或上游侧。
[0158](j)在上述实施方式中，形成下述的结构，其中，按照与分隔件3的移动速度相同的速度，将负电极片体5的起始端部插入两个分隔件2、3之间，但是，并不限于此，也可形成下述的结构，其中，比如，按照分隔件3不产生褶皱等的程度，以稍慢于分隔件3的移动速度的速度插入负电极片体5的起始端部。通过像这样形成,可防止负电极片体5的松弛。
[0159](k)在上述实施方式中，形成下述的结构，其中，如果电极片体4、5的切断结束，则于卷绕开始位置P1，卷芯13A、13B、13C以规定量而旋转，与分隔件2、3—起地卷取电极片体4、5的终端部分，但是并不限于此，也可形成下述的结构，其中，比如，在电极片体4、5切断后，卷芯13A、13B、13C移向卷绕结束位置P2，在切断分隔件2、3后，与该分隔件2、3的终端部分一起地卷取电极片体4、5的终端部分。另外，卷芯13A、13B、13C—边移向卷绕结束位置P2，一边卷取电极片体4、5的终端部分。通过该结构，可谋求生产率的进一步的提高。
[0160](I)片体插入机构33、43的结构并不限于上述实施方式。比如，也可形成下述的结构，其中，按照可持握电极片体4、5的方式构成，并且可按照沿电极片体4、5的供给方向旋转的方式构成，另一方面，具有一对夹具辊(单向辊)，其按照不能沿与上述供给方向相反的方向旋转的方式构成。
[0161]按照上述方案，由于持握电极片体4、5的夹具辊可沿电极片体4、5的供给方向旋转，故可从负电极片体5插入分隔件2、3之间的瞬间起，使负极片体5跟随分隔件2、3。由此，更加难以发生负电极片体5的起始端部的位置错位。
[0162]另外，由于夹具辊限制与电极片体4、5的供给方向相反的方向的旋转，故可更加确实地从张力施加机构35、45对电极片体4、5施加张力。即，可一边更加确实地防止电极片体4、5的挠曲，一边持握电极片体4、5。其结果是，电极片体4、5更加难以产生褶皱。
[0163]标号的说明:
[0164]标号I表不电池兀件；
[0165]标号2、3表不分隔件；
[0166]标号4表不正电极片体；
[0167]标号5表不负电极片体；
[0168]标号10表示卷绕装置；
[0169]标号11表示卷绕部；
[0170]标号12表示转台；
[0171]标号13A、13B、13C表示卷芯；
[0172]标号16表示分隔件切断器；
[0173]标号31表示正极片体供给机构；
[0174]标号41表示负极片体供给机构；
[0175]标号33、43表不片体插入机构；
[0176]标号34、44表示片体切断器；
[0177]标号51、61表不分隔件供给机构；
[0178]标号70a、70b表不导向棍；
[0179]标号71表不编码器；
[0180]标号Pl表示卷绕开始位置；
[0181 ] 标号P2表示卷绕结束位置；
[0182]标号P3表示取下位置。
【权利要求】
1.一种卷绕装置，该卷绕装置用于将涂敷有活性物质的带状的正负两个电极片体与由绝缘材料形成的两个带状分隔件重叠，对它们进行卷绕，其特征在于，该卷绕装置包括: 转台，该转台按照能以自身的中心轴作为旋转轴而旋转的方式设置； 多个卷芯，该多个卷芯在上述转台的旋转方向以规定间隔而隔开地设置，并且分别以自身的中心轴作为旋转轴而旋转，能卷绕上述电极片体和分隔件； 转台控制机构，在上述多个卷芯中位于第I位置的第I卷芯以规定长度卷绕上述电极片体和分隔件后，该转台控制机构使该转台旋转，使该第I卷芯移动到第2位置，并且使不同于上述第I卷芯的第2卷芯移动到上述第I位置； 片体切断机构，在通过上述第I卷芯而卷绕的上述电极片体的终端部与通过上述第2卷芯而下次卷绕的上述电极片体的起始端部的界限位置，该片体切断机构将上述电极片体切断；以及 电极片体供给机构，在上述第I卷芯朝向上述第2位置移动时并且上述第2卷芯朝向上述第I位置移动时的上述转台的旋转中，该电极片体供给机构将通过上述第2卷芯而进行下次卷绕的上述电极片体的起始端部供给到规定位置。
2.根据权利要求1所述的卷绕装置，其特征在于，该卷绕装置包括: 速度检测机构，该速度检测机构至少能检测上述转台的旋转中的上述分隔件的移动速度；以及 片体供给控制机构，根据通过上述速度检测机构而检测的速度，该片体供给控制机构控制关于电极片体的上述电极片体供给机构的供给动作，将上述正负电极片体中的至少起始端部插入到上述两个分隔件之间， 并且，在上述第I卷芯朝向上述第2位置移动时并且上述第2卷芯朝向上述第I位置移动时的上述转台的旋转中，能按照与上述两个分隔件的移动速度相对应的供给速度，在上述两个分隔件之间插入上述电极片体的起始端部。
3.根据权利要求2所述的卷绕装置，其特征在于，上述速度检测机构在位于上述转台的上游侧的上述分隔件的运送通路中，进行上述分隔件的移动速度的检测。
4.根据权利要求3所述的卷绕装置，其特征在于，上述速度检测机构包括: 辊，该辊与上述分隔件接触，同时对应于上述分隔件的移动而旋转；以及 编码器，该编码器能检测上述辊的旋转速度， 并且，根据该编码器的检测结果，检测上述分隔件的移动速度。
5.根据权利要求1所述的卷绕装置，其特征在于，在上述第I卷芯朝向上述第2位置移动时并且上述第2卷芯朝向上述第I位置移动时的上述转台的旋转中，上述第I卷芯按照能旋转的方式构成。
6.根据权利要求2所述的卷绕装置，其特征在于，在上述第I卷芯朝向上述第2位置移动时并且上述第2卷芯朝向上述第I位置移动时的上述转台的旋转中，上述第I卷芯按照能旋转的方式构成。
7.根据权利要求3所述的卷绕装置，其特征在于，在上述第I卷芯朝向上述第2位置移动时并且上述第2卷芯朝向上述第I位置移动时的上述转台的旋转中，上述第I卷芯按照能旋转的方式构成。
8.根据权利要求4所述的卷绕装置，其特征在于，在上述第I卷芯朝向上述第2位置移动时并且上述第2卷芯朝向上述第I位置移动时的上述转台的旋转中，上述第I卷芯按照能旋转的方式构成。
9.根据权利要求1~8中的任一项所述的卷绕装置，其特征在于，上述卷芯在与自身的旋转轴相垂直的方向观看的截面形状或其外周形状为非圆形状。
【文档编号】H01M10/0587GK103985894SQ201310280721
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年2月13日
【发明者】泽田匠, 丹下直纪 申请人:Ckd株式会社