JP4605779B2

JP4605779B2 - 巻軸

Info

Publication number: JP4605779B2
Application number: JP2005206593A
Authority: JP
Inventors: 弘幸粟野
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP2007022740A

Description

本発明は、帯状体が巻き取られてなる巻回体を作製するための巻軸に関し、特に、二次電池または電気二重層コンデンサ用の巻回体を作製するのに適した巻軸に関する。

正極または負極の電極活物質を有する帯状体をセパレータを介して巻き回した巻回体に電解液を含浸させ電池要素とした二次電池はリチウムイオン二次電池などで広く用いられている。このような、正極、負極およびセパレータを密に巻き回した後で、芯の部分を抜き取る際、巻回体に変形あるいは大きな歪みが起こらないようにする必要がある。

そのための一例として、特許文献１に開示された技術がある。それは、幅方向を２分する２枚の平板からなる巻軸本体と、この巻軸本体の長手方向の一方の端部が巻軸本体を支持する受け部に嵌合可能に形成され、巻軸本体の長手方向の他方側が回転軸に接続され、巻軸本体が受け部と分離可能に形成され、受け部に設けた隙間形成部材が巻軸本体の２枚の平板の間に入り込み、受け部に巻軸本体が嵌合した状態で平板の間に隙間が形成されるように構成した偏平型巻軸である。したがって、巻軸本体を受け部から分離した状態では、スプリングにより巻軸本体の受け部側の幅が狭まるように形成されているので、受け部を巻軸本体から分離すると、巻回体の分離が容易になる。

特開２０００−２５５８４７号公報

従来技術において、たとえば特許文献１の場合には、巻軸本体の長手方向の一方の端部が巻軸本体を支持する受け部に嵌合可能に形成され、巻軸本体の長手方向の他方側が回転軸に接続されており、巻き取り時には両側から巻軸本体を支える構造である。その結果、巻き回し後に、巻回体を引き出すには、まず受け部を分離する工程が必要であり、これが巻き回し工数の削減を妨げる原因となっていた。

この状況において、本発明の課題は、簡略な構造を持ち、巻き回し工程全体の工数を低減できる巻軸を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の巻軸は、帯状体を巻回するための、主面を回転軸心に平行にしてかつ前記回転軸心を挟むように配置された２枚の矩形板状ブレードの一方または他方を備える第１および第２のブレード体と、前記ブレード体を保持し前記回転軸心のまわりで回転させるための回転ホルダとを有する巻軸において、前記第１のブレード体は根元付近が前記回転ホルダ内部に固定された固定ブレード体であり、前記第２のブレード体は回転軸心のラジアル一方向に移動可能に設定できる可動ブレード体であり、前記帯状体の巻回時には前記可動ブレード体の根元部分で前記回転ホルダに固定されて前記回転軸心のまわりで回転するよう構成され、前記可動ブレード体の根元部分は前記回転ホルダ内部の直方体状の空洞部内に収められ、前記根元部分にはくさび状の傾斜面が形成され、前記傾斜面に接して摺動するくさび状部材が前記空洞内に配置され、前記くさび状部材は前記回転ホルダの外側から操作可能な連接部を有し、前記くさび状部材を回転軸心に平行な直線方向に沿って移動させるように操作することで、前記可動ブレード体を回転軸心のラジアル方向に移動可能にしたことを特徴とする。

前記固定ブレード体および前記可動ブレード体の少なくとも一方の巻き取り用の箇所に吸着用の穴が開けられ、前記穴とつながるエア回路が設けられるとよい。

本発明においては、回転軸心の方向に長手方向を有する矩形板状の２枚のブレードを重ね合わせた状態から、互いの主面を平行に保ったまま、一方のブレードを一定量だけ、回転軸心のラジアル一方向にずらした状態で帯状体を巻き取り、次に、そのずらした量を減少させるように回転軸心のラジアル方向への移動を行うので、その移動後には、巻回体の内側と２枚のブレードの外側との間の摩擦力が減少し、容易に抜き取りが可能になる。また、本発明は、片持ち支持構造でブレードを回転させるので、抜き取りのための工数を低減できる。さらに、片持ち支持構造の支持部にくさび形状を用いた回転軸心のラジアル一方向への移動手段を備えたので、全体構造が簡略となった。

すなわち、本発明によれば、簡略な構造を持ち、巻き回しの全体工数を低減できる巻軸を提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態での巻き取り時のブレード状態の巻軸を示し、図１（ａ）は図１（ｂ）で指示したＡ−Ａ断面図であり、上方から見た図、図１（ｂ）は図１（ａ）で指示したＢ−Ｂ断面図であり、正面から見た図、図１（ｃ）は左側面図である。

図３は本実施の形態の巻軸を示す斜視図であり、１２は矩形板状ブレードを有する固定ブレード体、１３は矩形板状ブレードを有し、巻軸心のラジアル一方向に移動可能に設定できる可動ブレード体、１１は固定ブレード体および可動ブレード体を片持ち支持構造で保持して回転する回転ホルダ、１４は回転ホルダの端面にかぶせられたキャップ、１９はキャップに設けられた矩形開口、２０はキャップ１４を回転ホルダ１１に固定するねじ、そして１８は可動ブレード体のラジアル方向の位置を定めるためのノブである。

本実施の形態の巻軸は、図３のように、中心軸（巻軸心）のまわりで回転する回転ホルダ１１によって片持ち支持構造で支えられた固定ブレード体１２および可動ブレード体１３が回転して、そのブレード面に、二次電池の電池要素となる、帯状の、正極電極、負極電極およびセパレータを巻き取る。次に、可動ブレード体１３のブレードを巻軸心のラジアル方向にずらして、固定ブレード体１２のブレードとの重なり部分を多くして、巻回体の内周面との摩擦力を減少させた状態でブレードを抜き取る。そして、次の巻き回し工程に移る。

図１に基づいて、可動ブレードの巻軸心のラジアル一方向の移動について説明する。図１（ｂ）のように固定ブレード体１２と可動ブレード体１３は上下に重ねられ、また、図１（ａ）および図１（ｃ）のように、巻軸心のラジアル方向に一定量だけずれている。

可動ブレード体１３の位置をこのように保持する機構について、図４を参照して説明する。図４は可動ブレード体およびくさび状部材を示す斜視図であり、可動ブレード体１３の根元部分には、傾斜面が形成されると共にその逆側にはばね孔４６が設けられ、ばねが回転ホルダ内面との間に配設される。また、可動ブレード体１３の巻き取り面には真空吸着用穴２１が設けられている。この可動ブレード体１３の根元部分およびその傾斜面と摺動するくさび状部材１５の大部分は回転ホルダ内部の直方体状の空洞内に収められ、ノブ１８の一部分が回転ホルダの外側に出る。

他方、固定ブレード体１２は、図１（ｂ）のように、ねじ２０によって回転ホルダ１１に固定されている。

図１（ａ）のように、くさび状部材１５は巻軸心に平行な一平面（直方体状の空洞内の壁面）に沿って移動可能であり、それに連接するノブ１８の操作と、ばね１７の作用とにより、移動可能である。また、可動ブレード体１３の根元部分には傾斜面が設けられ、その傾斜面がくさび状部材１５の傾斜面と接するように、ばね１６によって押し上げられ、摺動する。その結果、ノブ１８の操作により、可動ブレード体１３は巻軸心のラジアル方向（図面内の上下方向）に移動可能となり、ノブ１８の位置をロックすることで、可動ブレード体１３の巻軸心のラジアル方向での位置を定めて、回転ホルダ１１により片持ち支持される。

可動ブレード体１３の巻き取り面には真空吸着用穴２１が設けられ、固定ブレード体１２の巻き取り面にも真空吸着用穴が設けられ、エア回路（真空系装置）に接続されている。この真空吸着用穴によって、巻き回そうとする帯状体の端を吸着し、回転ホルダ１１を巻軸心のまわりで回転させ、帯状体を巻き取る。

図２は巻回体を抜き取るときのブレード状態を示し、図２（ａ）は図１（ａ）に相当する平断面図であり、図２（ｂ）は左側面図である。同図のように、巻回体を抜き取るときには、ノブ１８を操作して、くさび状部材１５を巻軸心に平行な直線方向に移動させることにより、くさび状部材１５の傾斜面に接した可動ブレード体１３の根元部分がばね１６によって押し上げられるように摺動する。その結果、可動ブレード体１３のブレード（巻き取り部分）は、固定ブレード体１２のブレードとの重なり部分が減少するように移動して、抜き取り時の摩擦力が減少する。

リチウムイオン二次電池の作製工程で本実施の形態の巻軸を用いたところ、巻き回す前のジェリーロールの寸法が、幅（１０〜４５）ｍｍ×長さ（１８０〜５００）ｍｍに亘って良好な巻き回しができ、その後、巻回体の抜き取りにおいて、その内側がブレードに付着したまま引き出されるようなことはなく、また巻回体の内側に損傷あるいは大きな歪みが残ることもなく、次工程に進むことができた。さらに、本実施の形態の巻軸を用いることにより、両側から巻軸ブレードを支持するタイプと比較して、巻き回し工程全体の工数を低減することができた。

以上の実施の形態では、巻き回す帯状体としてリチウムイオン二次電池の正極、負極およびセパレータの場合を説明したが、本発明の巻軸は、他に電気二重層コンデンサ用の巻回体の作製など、巻き回しおよび巻き取った帯状体から巻芯を抜き取る工程の一般に利用できる。

本発明の一実施の形態での巻き取り時のブレード状態の巻軸を示し、図１（ａ）は図１（ｂ）で指示したＡ−Ａ断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）で指示したＢ−Ｂ断面図、図１（ｃ）は左側面図。本発明の一実施の形態での巻回体を抜き取るときのブレード状態を示し、図２（ａ）は平断面図、図２（ｂ）は左側面図。本発明の一実施の形態での巻軸を示す斜視図。本発明の一実施の形態での可動ブレード体およびくさび状部材を示す斜視図。

符号の説明

１１回転ホルダ
１２固定ブレード体
１３可動ブレード体
１４キャップ
１５くさび状部材
１６，１７ばね
１８ノブ
１９矩形開口
２０ねじ
２１真空吸着用穴
４６ばね孔

Claims

帯状体を巻回するための、主面を回転軸心に平行にしてかつ前記回転軸心を挟むように配置された２枚の矩形板状ブレードの一方または他方を備える第１および第２のブレード体と、前記ブレード体を保持し前記回転軸心のまわりで回転させるための回転ホルダとを有する巻軸において、前記第１のブレード体は根元付近が前記回転ホルダ内部に固定された固定ブレード体であり、前記第２のブレード体は回転軸心のラジアル一方向に移動可能に設定できる可動ブレード体であり、前記帯状体の巻回時には前記可動ブレード体の根元部分で前記回転ホルダに固定されて前記回転軸心のまわりで回転するよう構成され、前記可動ブレード体の根元部分は前記回転ホルダ内部の直方体状の空洞部内に収められ、前記根元部分にはくさび状の傾斜面が形成され、前記傾斜面に接して摺動するくさび状部材が前記空洞内に配置され、前記くさび状部材は前記回転ホルダの外側から操作可能な連接部を有し、前記くさび状部材を回転軸心に平行な直線方向に沿って移動させるように操作することで、前記可動ブレード体を回転軸心のラジアル方向に移動可能にしたことを特徴とする巻軸。
前記固定ブレード体および前記可動ブレード体の少なくとも一方の巻き取り用の箇所に吸着用の穴が開けられ、前記穴とつながるエア回路が設けられたことを特徴とする請求項１記載の巻軸。