專利名稱：電極卷繞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在連續(xù)地制造設(shè)置于電池或蓄電池的殼體內(nèi)的電極組的過程中通過將一對(正、負)電極和用于絕緣的各隔離物一起卷繞在芯部上來形成層積電極的電極卷繞方法，即當在一次卷取操作結(jié)束之后轉(zhuǎn)入下一次卷取操作時相對于芯部處理隔離物的方法。
背景技術(shù)：
例如，在蓄電池中，一對(正、負)電極在卷繞于芯部上的狀態(tài)下設(shè)置在殼體內(nèi)。在這種蓄電池的制造過程中，電極卷繞裝置將一對電極夾著用于絕緣的各隔離物在芯部上卷繞所需長度，然后將電極切割成一個成品單位。按照常規(guī)，當各電極和各隔離物在芯部上卷起時，單獨地切割電極和隔離物。因此，在電極卷繞裝置中，分別為一對電極和各隔離物獨立地設(shè)置用于在切割后保持后面的電極和隔離物的切割端的夾子。這樣使電極卷繞裝置變得復雜且昂貴。類似地，在卷取操作的初始階段中，分別對一對電極和各隔離物獨立地執(zhí)行將后面的電極和隔離物的切割端固定在將要卷繞的新芯部上的操作。因此，在上一次卷取操作結(jié)束之后且在下一次卷取操作開始之前固定各電極和各隔離物的操作花費時間并且成為提聞生廣效率的障礙。專利文獻I披露了一種用于將各片材前端部與卷繞軸連接的技術(shù)。由于夾爪將各片材前端部單獨地抓取到適當位置，所以這種技術(shù)無法實現(xiàn)對片材前端部的簡單處理?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本專利 No. 4，060，732 (JP-A-2004-262561)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要達到的目的因此，本發(fā)明的目的在于當在一次卷取操作結(jié)束之后轉(zhuǎn)入下一次卷取操作時，利用隔離物來簡化處理并提高處理速度。為了達到以上目的而采取的手段為了達到以上目的，本發(fā)明提供一種電極卷繞方法，所述電極卷繞方法具有下述電極卷繞過程將各隔離物置于正、負一對電極之間，將各電極和各隔離物的具有一個成品長度的部分卷繞在芯部上，并且基于每個成品單位切割各電極和各隔離物。所述電極卷繞方法包括下述步驟在卷繞工位將各電極和各隔離物的具有一個成品長度的所述部分卷繞在所述芯部上并僅僅切割所述一對電極；使各電極和各隔離物的卷繞在所述芯部上的所述部分移動到下一工位并使得用于下一次卷繞操作的新芯部移動到所述卷繞工位，以便使在所述下一工位處具有卷繞在所述芯部上的部分的各隔離物靠近位于所述卷繞工位的所述新芯部；將各隔離物緊固在位于所述卷繞工位的所述新芯部上；以及在所述下一工位和所述卷繞工位之間的位置切割各隔離物(權(quán)利要求1)。根據(jù)本發(fā)明，在上述電極卷繞方法中，使各電極和各隔離物的卷繞在所述芯部上的部分沿著圓弧從所述卷繞工位移動到所述下一工位(權(quán)利要求2)。本發(fā)明的優(yōu)點在與電極卷繞過程有關(guān)的根據(jù)本發(fā)明的電極卷繞方法中，在電極卷繞步驟中在卷繞工位僅僅切割一對電極，然后使各電極和各隔離物的卷繞在芯部上的部分移動到下一工位(停繞取出工位)并使得用于下一次卷繞操作的新芯部移動到卷繞工位，以便在下一工位處具有卷繞在芯部上的部分的各隔離物在被切割之前靠近位于卷繞工位的新芯部并且到達能夠被緊固在新芯部上的位置。因此，可以容易地以高速度將各隔離物緊固在新芯部上。此外，在下一工位和卷繞工位之間的位置，即沿著隔離物移動方向在隔離物緊固在新芯部上的位置的下游切割各隔離物，并且將后面隔離物的切割端部保持并緊固在下一個芯部上。因此，不需要用于保持各隔離物的夾子以及用于引導或定位切割端部的裝置，并且可以容易且連續(xù)、快速地處理各隔離物的成組的切割端部(權(quán)利要求1)。當芯部從卷繞工位移動到下一工位時，各隔離物的卷起部分的后端部靠近已經(jīng)移動到卷繞工位的新(下一個)芯部。因此，不需要用于使各隔離物靠近下一個芯部的專門機構(gòu)，并且可以容易地將各隔離物的后端部引導至所需位置(權(quán)利要求1)。在各電極和各隔離物的卷繞在芯部上的部分沿著圓弧從卷繞工位移動到下一工位的情況下，可以利用旋轉(zhuǎn)式分度裝置沿著圓弧連續(xù)地實施電極制造過程(權(quán)利要求2)。


圖1是基于根據(jù)本發(fā)明的電極卷繞方法的電極卷繞裝置的正視圖，并且示出了一對電極和各隔離物的引導路徑及芯部移動順序。圖2是電極卷繞裝置的正視圖，并且示出了芯部在芯部安裝工位A安裝在卷取芯上的狀態(tài)。圖3是電極卷繞裝置的正視圖，并且示出了在芯部安裝工位A安裝好的芯部移動到卷繞工位B之后各隔離物的端部被拉出到停繞取出工位C并被固定在該處的狀態(tài)。圖4是電極卷繞裝置的正視圖，并且示出了各隔離物被緊固在位于卷繞工位B的芯部上的狀態(tài)。圖5是電極卷繞裝置的正視圖，并且示出了各隔離物在緊固在芯部上之后在位于卷繞工位B的芯部附近被切斷的狀態(tài)。圖6是電極卷繞裝置的正視圖，并且示出了各電極和各隔離物在卷繞工位B彼此貼合地被卷繞在芯部上的狀態(tài)。圖7是電極卷繞裝置的正視圖，并且示出了在各電極和各隔離物在卷繞工位B卷繞在芯部上之后在各引導路徑中切斷電極的狀態(tài)。圖8是電極卷繞裝置的正視圖，并且示出了這樣的狀態(tài)在各電極和各隔離物在卷繞工位B卷繞在芯部上之后在各隔離物保持未被切割的情況下，各電極和各隔離物的卷繞在芯部上的部分移動到停繞取出工位C并且在芯部安裝工位A安裝好的另一個芯部移動到卷繞工位B。圖9是電極卷繞裝置的正視圖，并且示出了各隔離物被緊固在位于卷繞工位B的芯部上并且各隔離物的被切割出的卷繞端部被固定以便停繞取出工位C處的卷繞停止的狀態(tài)。
具體實施例方式在圖1所示電極卷繞裝置中，帶狀的正極側(cè)電極2和負極側(cè)電極3以及待夾在這一對電極2和3之間的用于絕緣的兩個帶狀隔離物4和5從相應(yīng)的卷盤(未示出)被送出，在必要時經(jīng)過多個引導輥11、12、13、14、用于調(diào)節(jié)張力或速度的浮動輥(未示出)及用于調(diào)整寬度方向的偏斜的裝置(未示出)，并且被引導至位于旋轉(zhuǎn)式分度工作臺6附近的一對夾持輥10所在的位置。在沿著電極移動方向在一對夾持輥10的上游側(cè)穿過電極夾23或24及一對電極切割器25或26之后,每個電極2或3被引導至一對夾持棍10之間。在必要時,一對夾持輥10以如下方式設(shè)置夾持輥10中的至少一個可以與另一個接觸和分離。每一對電極切割器25或26例如屬于剪切類型并且設(shè)置用于切割電極2或3。每個電極夾23或24保持電極2或3的作為由電極切割器25或26切割出的后續(xù)部分的切割端并且移動到一對夾持輥10的位置，從而將電極2或3的切割端引導至一對夾持輥10之間的卷繞可開始位置。例如，分度工作臺6在其彼此間隔120° (中心角)的外周位置具有可旋轉(zhuǎn)的卷繞軸7。中心軸8間歇地每次帶動三個卷繞軸7轉(zhuǎn)過120°，從而每個卷繞軸7依次移動到芯部安裝工位A、卷繞工位B和停繞取出工位C。例如，分度電動機(未示出)在分度工作臺6的后側(cè)間歇地每次驅(qū)動分度工作臺6轉(zhuǎn)過120° (中心角)。當停在芯部安裝工位A或卷繞工位B或停繞取出工位C時，每個卷繞軸7通過例如離合器等連接裝置與位于分度工作臺6的后側(cè)的軸驅(qū)動電動機(未示出)的輸出軸連接，從而可以旋轉(zhuǎn)所需次數(shù)。例如，每個卷繞軸7在其前軸端位置具有分體式的扁平卷取芯15。在安裝了芯部9之后，卷取芯15沿著卷繞軸7的徑向彼此分離以產(chǎn)生較大的外周長。在電極2和3及隔離物4和5的各部分卷繞在芯部9上之后，卷取芯15移位到彼此完全貼合的位置，從而卷取芯15的外周長減小。這樣建立了芯部9以及電極2和3及隔離物4和5的卷起部分可以容易地從卷取芯15被拉出的狀態(tài)。為此目的，各卷取芯15的移位驅(qū)動裝置(未示出)包括在旋轉(zhuǎn)軸7內(nèi)部。卷取芯15可以是簡單的一體式而不是分體式，并且可以是圓形的而不是扁平的。如上所述，分度工作臺6間歇地每次沿逆時針方向轉(zhuǎn)過120°，以使三個卷繞軸7中的每一個依次移動到芯部安裝工位A、卷繞工位B和停繞取出工位C。芯部安裝工位A、卷繞工位B和停繞取出工位C是為以下所述相應(yīng)操作而設(shè)置的。首先，芯部安裝工位A是將已經(jīng)形成的芯部9安裝在例如卷取芯15上的工位，或者借助于芯部形成單元(未示出)通過將帶狀的芯料卷繞在卷取芯15上來形成芯部9。為了簡單起見，這里假定將已經(jīng)形成的芯部9安裝在卷取芯15上。接下來，卷繞工位B是將一對電極2和3以及兩個隔離物4和5以層積方式卷繞在安裝于卷取芯15上的芯部9上的工位。為了處理隔離物4和5，在卷繞工位B處設(shè)置有隔離物處理單元16。為了處理(緊固和切割)隔離物4和5，隔離物處理單元16包括隔離物真空吸盤17、隔離物焊接加熱器18、隔離物切割器19以及用于驅(qū)動這些部件前進和后退的致動器20、21、22。停繞取出工位C是對處于層積狀態(tài)的電極2和3及隔離物4和5進行停繞處理并將各電極和各隔離物與芯部9 一起從卷取芯15取出作為成品的工位。分別由自動貼帶裝置和自動取出裝置(移送裝置)進行停繞處理和成品取出。接下來，圖2至圖9示出了基于根據(jù)本發(fā)明的電極卷繞方法的電極卷繞裝置I的操作。盡管為了便于描述在下文中僅僅關(guān)注依次從芯部安裝工位A移動到卷繞工位B再到停繞取出工位C的一個芯部9，然而實際上隨著分度工作臺6旋轉(zhuǎn)和停止連續(xù)、并行地(同時)在各工位處處理三個芯部9。首先，如圖2所示，在芯部安裝工位A將芯部9安裝在卷取芯15上。當安裝芯部9時，如有必要，可以使分體式卷取芯15沿著彼此完全貼合的方向移位以減小卷取芯15的外周長，從而便于安裝芯部9。在這種情況下，在安裝了芯部9之后，使卷取芯15沿著徑向彼此遠離以增大卷取芯15的外周長，從而建立芯部9不容易脫落(即可靠地保持芯部9)的狀態(tài)。然后，如圖3所示，驅(qū)動分度工作臺6沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，從而使安裝好的芯部9從芯部安裝工位A移動到卷繞工位B。使芯部9停在卷繞工位B處。在此時，將新的芯部9安裝在位于芯部安裝工位A的卷取芯15上。在卷取操作的預(yù)備階段中，操作員從一對夾持輥10之間拉出彼此貼合的隔離物4和5。在使隔離物4和5靠近位于卷繞工位B的芯部9的同時，操作員使用膠粘帶30暫時將隔離物4和5的前端部附著在位于停繞取出工位C (下一工位)的卷取芯15的側(cè)表面上，或者將隔離物4和5的前端部固定在安裝于卷取芯15 (位于停繞取出工位C)上的芯部9的外周面上。僅僅在預(yù)備階段中執(zhí)行操作員的上述操作，而在此之后不需要執(zhí)行。如上所述，可以將隔離物4和5的前端部固定或附著在安裝于卷取芯15 (位于停繞取出工位C)上的芯部9的外周面上而不是位于停繞取出工位C的卷取芯15的側(cè)表面上。然而，下面針對暫時將隔離物4和5的前端部直接地附著在位于停繞取出工位C的卷取芯15的側(cè)表面上的情況進行描述。然后，如圖4所示，隔離物處理單元16處理隔離物4和5，即依次執(zhí)行將隔離物4和5焊接在位于芯部安裝工位A的芯部9上的操作以及對隔離物4和5的在停繞取出工位C和卷繞工位B之間張緊的部分進行切割的操作。更具體來說，致動器20使隔離物真空吸盤17前進，并且隔離物真空吸盤17在利用吸附力保持隔離物4和5的在停繞取出工位C(下一工位)和卷繞工位B之間張緊的部分的同時將隔離物4和5的待焊接部分推壓在位于卷繞工位B的芯部9的外周面上。然后，如圖5所示，致動器21驅(qū)動隔離物焊接加熱器18前進，并且隔離物焊接加熱器18通過焊接將隔離物4和5的待焊接部分緊固在芯部9的外周面上。然后，致動器22驅(qū)動隔離物切割器19前進，并且隔離物切割器19對隔離物4和5的在停繞取出工位C和卷繞工位B之間張緊的部分進行切割。這樣，在預(yù)備階段中，將隔離物4和5彼此貼合地固定在位于卷繞工位B的芯部9上。在這些操作之后，使隔離物真空吸盤17、隔離物焊接加熱器18和隔離物切割器19返回到它們的原來位置。由于不再使用隔離物4和5的暫時附著在位于停繞取出工位C的卷取芯15的側(cè)表面上的部分，所以在本階段中將這些部分剝離并丟棄。如圖5所示，隨著各電極夾23和24移動，電極夾23和24保持一對電極2和3的前端部并將該前端部引導至一對夾持輥10之間。在此時，如有必要，一對夾持輥10可以彼此間隔開。在引導電極2和3之后，電極夾23和24返回到原來位置并且一對夾持輥10夾持電極2和3及隔離物4和5。這樣，一對電極2和3呈現(xiàn)這樣的狀態(tài)其能夠夾在隔離物4和5之間而卷繞在芯部9的外周面上。然后，如圖6所示，軸驅(qū)動電動機驅(qū)動位于卷繞工位B的卷繞軸7沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，從而電極2、隔離物4、電極3和隔離物5的具有一個成品長度的部分按此順序以層積方式卷繞在芯部9的外周面上?？梢詫⒃摼砣￠L度(一個成品長度)設(shè)定為卷繞軸7的轉(zhuǎn)數(shù)的形式。如圖7所示，在一個成品長度的卷取結(jié)束之后，位于卷繞工位B的卷繞軸7停在預(yù)定轉(zhuǎn)角處。在停止后，電極夾23和24夾住并保持相應(yīng)的電極2和3，電極切割器25和26僅僅切割由電極夾23和24所保持的相應(yīng)電極2和3，并且為接下來待被引導至卷繞工位B的下一個(新)芯部9準備下一次卷取操作。然后，再次使卷繞軸7旋轉(zhuǎn)小角度以卷繞電極2和3的被切割出的部分的卷繞終止端。在該時刻，隔離物4和5尚未被切割。然后，如圖8所示，使分度工作臺6沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，從而電極2和3的在卷繞工位B處卷繞在芯部9上的部分移動到停繞取出工位C (下一工位)并且用于下一次卷取操作的新的芯部9從芯部安裝工位A移動到卷繞工位B。因此，從停繞取出工位C (下一工位)延伸的隔離物4和5靠近已經(jīng)移動到卷繞工位B的芯部9并且呈現(xiàn)這樣的狀態(tài)隔離物4和5能夠被緊固在位于卷繞工位B的芯部9的外周面上。隔離物4和5以可焊接距離靠近位于卷繞工位B的芯部9就足夠了 ；然而，不言而喻，隔離物4和5也可以與芯部9接觸。圖8所示的狀態(tài)與圖3所示的上述狀態(tài)相同。因此，如圖9所示，隔離物處理單元16按照與圖4所示相同的方式依次執(zhí)行將隔離物4和5焊接在已經(jīng)移動到卷繞工位B的新芯部9上的操作以及對隔離物4和5的在停繞取出工位C (下一工位)和卷繞工位B之間張緊的部分進行切割的操作。更具體來說，致動器20使隔離物真空吸盤17前進，并且隔離物真空吸盤17在利用吸附力保持隔離物4和5的在停繞取出工位C (下一工位)和卷繞工位B之間張緊的部分的同時將隔離物4和5的這些部分推壓在位于卷繞工位B的芯部9的外周面上。在這種狀態(tài)下，致動器21驅(qū)動隔離物焊接加熱器18前進，并且隔離物焊接加熱器18通過焊接將隔離物4和5的各部分緊固在芯部9的外周面上。這樣，將隔離物4和5彼此貼合地固定在位于卷繞工位B的新芯部9上。此外，通過致動器22驅(qū)動隔離物切割器19前進，對隔離物4和5的在卷繞工位B和停繞取出工位C (下一工位)之間張緊的部分進行切割，從而隔離物4和5的卷繞在位于停繞取出工位C的芯部9上的部分與新的芯部9分離。然后，隔離物4和5的位于停繞取出工位C的切割端部(卷繞終止端)隨著芯部9的旋轉(zhuǎn)而卷繞在該芯部9的外周面上。通過自動貼帶裝置(未示出)的操作利用卷繞止動帶29將切割端部固定到隔離物5的外周面上而處于停繞狀態(tài)。最后，減小卷取芯15的外周長以建立芯部9、電極2和3以及隔離物4和5可以從卷取芯15脫離的狀態(tài)。自動取出裝置(移送裝置，未示出)將芯部9、卷繞在芯部9的外周面上的電極2和3以及隔離物4和5從卷取芯15取出作為一個成品。如上所述，電極卷繞裝置I以下述方式連續(xù)地制造待置入電池等中的成品在卷繞工位B將電極2和3及隔離物4和5的具有一個成品長度的部分卷繞在已于芯部安裝工位A處安裝好的芯部9上，并且在停繞取出工位C (下一工位)將隔離物4和5從芯部9和具有一個成品單位的電極2和3分離。工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的電極卷繞方法的應(yīng)用范圍不限于電池和蓄電池的電極，而是還包括具有類似結(jié)構(gòu)的其他電極。工位的數(shù)量可以為三個或更多個，并且在這些工位中的卷繞工位B與停繞取出工位C (下一工位)之間可以沿著直線而不是圓弧移動。附圖標記說明I 電極卷繞裝置2:電極(正)3:電極(負)4:隔離物5:隔離物6:分度工作臺7 :卷繞軸8:中心軸9 ;芯部10 :夾持輥11:引導輥12:引導輥13:引導輥14:引導輥15 :卷取芯16:隔離物處理單元17:隔離物真空吸盤18:隔離物焊接加熱器19:隔離物切割器20 :致動器21 :致動器22 :致動器23 電極夾24 電極夾25:電極切割器26:電極切割器29 :卷繞止動帶30 :膠粘帶
A:芯部安裝工位B :卷繞工位C :停繞取出工位
權(quán)利要求
1.一種電極卷繞方法，具有下述電極卷繞過程 將各隔離物置于正、負一對電極之間，將各電極和各隔離物的具有一個成品長度的部分卷繞在芯部上，并且基于每個成品單位切割各電極和各隔離物，其特征在于所述電極卷繞方法包括下述步驟 在卷繞工位將各電極和各隔離物的具有一個成品長度的所述部分卷繞在所述芯部上并僅僅切割所述一對電極； 使各電極和各隔離物的卷繞在所述芯部上的所述部分移動到下一工位并使得用于下一次卷繞操作的新芯部移動到所述卷繞工位，以便使在所述下一工位處具有卷繞在所述芯部上的部分的各隔離物靠近位于所述卷繞工位的所述新芯部； 將各隔離物緊固在位于所述卷繞工位的所述新芯部上；以及 在所述下一工位和所述卷繞工位之間的位置切割各隔離物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極卷繞方法，其特征在于， 使各電極和各隔離物的卷繞在所述芯部上的部分沿著圓弧從所述卷繞工位移動到所述下一工位。
全文摘要
在層積式電池或蓄電器的卷繞過程中，當在一次卷繞操作結(jié)束之后轉(zhuǎn)入下一次卷繞操作時，可以利用隔離物來簡化并加速處理。在將具有一個成品所需長度的一對電極(2，3)和置于這一對電極之間的隔離物(4，5)卷繞在芯部(9)上的電極卷繞過程中，在卷繞工位將電極(2，3)和隔離物(4，5)卷繞在芯部(9)上，此后僅僅切割電極(2，3)，然后分別將卷繞在芯部(9)上的電極(2，3)和隔離物(4，5)以及進行下一次卷繞將要圍繞的新芯部(9)移動到下一工位(C)和卷繞工位(B)。隨后，使在下一工位(C)處卷繞在芯部(9)上的各隔離物(4，5)靠近位于卷繞工位(B)的新芯部(9)，將各隔離物牢固地固定在新芯部(9)上，并且在下一工位(C)和卷繞工位(B)之間切割各隔離物。
文檔編號H01G13/02GK103052581SQ201180037809
公開日2013年4月17日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者杉原勉 申請人:小松Ntc株式會社