卷绕装置和卷绕装置的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卷绕装置和卷绕装置的设计方法。
【背景技术】
[0002] 在对电池用的电极构件用的金属薄板（薄膜）材料进行加工的情况下，可采用以 不产生卷绕偏移（卷绕错位）、折皱的方式卷取这样的被加工构件的卷绕装置。
[0003] 已经提出了一种很好地去除正极板和负极板的缺陷部分来谋求成品率提高的电 极卷绕装置（日本特开2012-151064号公报）。该电极卷绕装置是在正极板的一卷量和负 极板的一卷量都不包含缺陷部分的情况下卷绕正极板、负极板和隔板来制作卷绕电极体。 另一方面，在正极板的一卷量和负极板的一卷量中的任一个包含了缺陷部分的情况下，利 用缺陷部分去除装置去除了该缺陷部分后制作卷绕电极体，能够使成品率提高。
[0004] 另外，还提出了一种在卷绕初始阶段减轻施加于隔板的负荷来使所得到的卷绕元 件的质量提高的卷绕装置的方案（日本特开2013-191411号公报）。在这种卷绕装置中，隔 板和电极片经过一对乳辊间而被向卷绕部供给。一对乳辊之中，一个乳辊由伺服电动机控 制。而且，在卷绕初始阶段，对乳辊进行转矩控制，以使得减弱对卷芯与乳辊之间的隔板施 加的张力，从而减轻施加于隔板的负荷。
【发明内容】
[0005] 然而，发明人发现在上述的方法中存在下面示出的问题。在卷绕装置中，在卷取速 度变化时，施加于被卷取构件上的张力变化。在张力的变化大的情况下，发生卷取辊的挠 曲、片状构件从卷取辊上脱离的现象、卷紧、松驰等。这样的现象导致卷绕偏移、折皱的发 生，使卷取质量恶化。因而，在如上述那样的卷绕装置中，通过将卷取时的速度变化设为例 如按加减速度计在0. 2G以内，就防止了卷取质量的恶化。
[0006] 即，在一般的卷绕装置中，卷取速度的变化被限制。因此，不能够使卷取速度迅速 地变化，成为卷取作业的律速主要原因。因此，难以防止卷取质量的恶化和实现卷取作业的 高速化。
[0007] 作为本发明的一个实施方式的卷绕装置，具备：
[0008] 送出被卷取构件的放卷辊；
[0009] 卷取所述被卷取构件的卷取辊；和
[0010] 在所述放卷辊和所述卷取辊之间引导所述被卷取构件的输送的1个以上的辊，
[0011] 所述1个以上的辊的各自的惯性力矩满足以下的式（1)，使得施加在所述被卷取 构件上的张力的变化A T为16. 7N/m以内，
[0013] 在上式（1)中，
[0014] N为所述1个以上的辊的数量，
[0015] A ?为所述1个以上的辊的角加速度的最大值，
[0016] 为所述1个以上的辊之中第i个（i为满足1彡i彡N的整数）辊的惯性力矩，
[0017] &为所述1个以上的辊之中第i个辊的半径，
[0018] RRi为所述1个以上的辊之中第i个辊的滚动阻力，
[0019] W为所述被卷取构件的宽度。
[0020] 在上述的卷绕装置中，优选：
[0021] 具备调整所述放卷辊和所述卷取辊之间的所述被卷取构件的张力的张力调节器，
[0022] 在所述1个以上的辊之中，所述张力调节器和所述放卷辊之间的辊的各自的惯性 力矩满足所述式（1)，
[0023] 在所述1个以上的辊之中，所述张力调节器和所述卷取辊之间的辊的各自的惯性 力矩满足所述式（1)。
[0024] 在上述的卷绕装置中，优选：
[0025] 所述1个以上的辊分别具有相同的惯性力矩、相同的半径、相同的滚动阻力，所述 1个以上的辊的各自的惯性力矩頂满足以下的式（2)，
[0027] 在上式⑵中，
[0028] r为所述1个以上的辊的各自的半径，
[0029] RR为所述1个以上的辊的各自的滚动阻力。
[0030] 在上述的卷绕装置中，优选：
[0031] 在所述卷取的加减速度的最大值A ? = 718. 7rad/s2、所述辑的滚动阻力RR = 0. 0049N、所述辑的半径r = 0. 015m、所述被卷取构件的宽度W = 0. 12m的情况下，所述1个 以上的辊的惯性力矩的合计值NX頂为4. 16X 10 5kg ? m2以下。
[0032] 作为本发明的一个实施方式的卷绕装置的设计方法，包括：
[0033] 配置送出被卷取构件的放卷辊；
[0034] 配置卷取所述被卷取构件的卷取辊；
[0035] 配置1个以上的辊，所述1个以上的辊在所述放卷辊和所述卷取辊之间引导所述 被卷取构件的输送，
[0036] 以所述1个以上的辊的各自的惯性力矩满足以下的式（3)的方式选择所述1个以 上的辊，使得在所述被卷取构件的卷取速度变化时施加在所述被卷取构件上的张力的变化 AT 为 16. 7N/m 以内，
[0038] 在上式（3)中，
[0039] N为所述1个以上的辊的数量，
[0040] A ?为所述1个以上的辊的角加速度的最大值，
[0041] 为所述1个以上的辊之中第i个（i为满足1彡i彡N的整数）辊的惯性力矩，
[0042] 巧为所述1个以上的辊之中第i个辊的半径，
[0043] RRi为所述1个以上的辊之中第i个辊的滚动阻力，
[0044] W为所述被卷取构件的宽度。
[0045] 根据本发明，能够提供能确保卷取质量且使卷取作业高速化的卷绕装置。
[0046] 从下文给出的具体描述和附图将更充分理解本发明的上述和其他对象、特征和优 点，具体描述和附图仅以例示方式给出，因此不应被视为限制本发明。
【附图说明】
[0047] 图1是表示实施方式1涉及的卷绕装置的构成的主视图。
[0048] 图2是示意地表示张力调节器的构成例的主视图。
[0049] 图3是示意地表示实施例1涉及的卷绕装置的构成的图。
[0050] 图4是表示实施例1涉及的卷绕装置中的卷取速度和张力的曲线图。
[0051] 图5是示意地表示实施例2涉及的卷绕装置的构成的图。
[0052] 图6是表示实施例2涉及的卷绕装置中的卷取速度和张力的曲线图。
[0053] 图7是表示实施例3涉及的卷绕装置中的卷取速度和卷绕偏移量的曲线图。
[0054] 图8是表示比较例涉及的卷绕装置中的卷取速度和卷绕偏移量的曲线图。
【具体实施方式】
[0055] 实施方式1
[0056] 对实施方式1涉及的卷绕装置100进行说明。图1是表示实施方式1涉及的卷绕 装置100的构成的主视图。卷绕装置100具有放卷辊1、卷取辊2、自由辊3~8以及张力 调节器9。
[0057] 作为放卷辊1，卷绕有作为被卷取构件的片状构件10,能够以Y方向为旋转轴进行 旋转。在图1中，通过放卷辊1逆时针方向旋转，送出片状构件。
[0058] 从放卷辊1沿Z-方向送出的片状构件10,由自由辊3将输送方向折回成Z+方向。 其后，通过自由辊4,片状构件10的输送方向变化为X+方向。其后，通过自由辊5,片状构 件10的输送方向的铅垂方向从Y+方向变化为Y-方向。然后，通过自由辊6,片状构件10 的输送方向的铅垂方向从Y-方向变化为Y+方向，到达张力调节器9。
[0059] 张力调节器9能够以施加一定的张力的方式保持并且输送片状构件10。图2是 是示意地表示张力调节器9的构成例的主视图。张力调节器9具有压缸（ cylinder)91、轴 (shaft) 92、自由辊 93 ~96。
[0060] 自由辊93被配置为：将以X+方向的朝向向张力调节器9送过来的片状构件10的 输送方向折回成X-方向。经由自由辊93的片状构件10,其输送方向通过安装在轴92上的 自由辊94折回成X+方向。经由自由辊94的片状构件10,其输送方向通过自由辊95折回 成X-方向。经由自由辊95的片状构件10,其输送方向通过安装在轴92上的自由辊96折 回成X+方向，朝向卷取辊2送出。
[0061] 压缸91是以能够沿着X方向驱动轴92的方式构成的动力。压缸91通过调整轴 92的X方向的位置来调整自由辊93和95与自由辊94和96之间的距离。由此，张力调节 器9能够将负荷于片状构件10上的张力维持为一定的值。
[0062] 从张力调节器9送出的片状构件10,其输送方向的铅垂方向通过自由辊7从Y+方 向变化为Y-方向。其后，片状构件10在其输送方向的铅垂方向通过自由辊8变化以后，到 达卷取辊2。
[0063] 卷取辊2是能够以Y方向为旋转轴进行旋转驱动的辊。通过卷取辊2以规定的转 矩进行旋转，能够卷取具有张力的片状构件10。
[0064] 已知在卷绕装置中，当产生由卷取速度变化所致的张力变化时，对片状构件的卷 取质量存在影响。例如，在发生了张力变化的情况下，发生卷取辊的挠曲、片状构件从卷取 辊脱离的现象、卷紧、松弛等。这样的现象导致卷绕偏移、折皱的发生。再者，这里所说的卷 绕偏移，是在卷取辊的旋转轴方向上的片状构件的偏移（错位）。
[0065] 因此，卷绕装置100被构成为：由卷取速度变化导致的张力变化不会对片状构件 的卷取质量造成影响。具体地说，通过将配设在卷取辊和放卷辊之间的自由辊等辊的惯性 力矩设为适当的值，来将张力变化抑制在不会对片状构件的卷取质量造成影响的范围内。
[0066] 为了由卷取速度变化所致的张力变化不会对片状构件的卷取质量造成影响，只要 以张力调节器9与放卷辊1之间（以下称为IN侧）、或张力调节器9与卷取辊2 (以