JP2012166896A

JP2012166896A - ウェブ巻取装置

Info

Publication number: JP2012166896A
Application number: JP2011028959A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Sugie; 豊杉江
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】互いに外径の異なる複数の巻取ロールを同時に作製する場合においても、ウェブを良好に巻き取り可能なウェブ巻取装置を提供する。
【解決手段】巻出ロールＲｏを取り付ける巻出軸１０と、巻出ロールＲｏから巻き出されるウェブＷを二分割するスリッタ３０と、二分割されたウェブＷを巻き取って二つの巻取ロールＲｗ・Ｒｗが形成される巻取軸４０と、巻取ロールＲｗ・Ｒｗに押圧力Ｆを付与することで、押圧力Ｆに応じた巻取張力Ｔｗを各巻取ロールＲｗのウェブＷに付与するタッチロール５０・５０を具備するウェブ巻取装置１であって、タッチロール５０は、ウェブＷの巻き取り始めから巻取径Ｄが大きくなるのに伴って、徐々に巻取ロールＲｗにおけるウェブＷの巻取張力Ｔｗが減少し、巻取径Ｄが所定以上の大きさとなった場合においては、徐々に巻取ロールＲｗにおけるウェブＷの巻取張力Ｔｗが増加するように、押圧力Ｆを変化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェブを複数条に分割すると共に、当該分割したウェブを巻き取るウェブ巻取装置に関する。

従来、リチウムイオン二次電池に用いられる電極部材等のウェブを複数のローラによって支持しつつ搬送し、複数条に分割した後に巻き取るウェブ巻取装置が広く知られている。

上記のようなウェブ巻取装置においては、巻芯に巻き取られたウェブ（巻取ロール）における巻き始め部分に対して、タッチロールを所定の圧力で当接させることにより、ウェブを良好に巻き取る技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、時間の経過に伴って、巻取ロールの外径が増加するため、タッチロールが巻取ロールを押圧する圧力も変化し、ウェブが必要以上の張力で巻き取られること（巻き締まり）、又は巻取ロールの外径の増加に起因する巻取ロールの軸方向へのずれ（巻きずれ）等が発生するおそれがある。

また、従来のウェブ巻取装置は、互いに外径の異なる複数の巻取ロールを同時に作製することを前提としていないため、互いに外径の異なる複数の巻取ロールを同時に作製する場合、巻取ロールごとにウェブを良好に巻き取ることが困難である。

特開平７−２６７４３７公報

本発明は、互いに外径の異なる複数の巻取ロールを同時に作製する場合においても、ウェブを良好に巻き取り可能なウェブ巻取装置を提供することを課題とする。

本発明のウェブ巻取装置は、ウェブが巻回されて形成される巻出ロールから巻き出される前記ウェブを巻き取るウェブ巻取装置であって、前記巻出ロールを取り付ける巻出軸と、前記巻出軸が回転することで前記巻出ロールから巻き出される前記ウェブを複数条に分割するスリッタと、前記スリッタにより複数条に分割された前記ウェブを巻き取ることで、外周面上に複数の巻取ロールが軸方向に沿って形成される巻取軸と、前記複数の巻取ロールの外周面にそれぞれ当接し、前記各巻取ロールに対して所定の押圧力を付与することで、当該押圧力に応じた張力を前記各巻取ロールのウェブに付与する複数のタッチロールを具備し、前記各タッチロールは、当接する巻取ロールの外径がウェブの巻き取り始めから大きくなるのに伴って、徐々に当該巻取ロールにおけるウェブの張力が減少し、当接する巻取ロールの外径が所定以上の大きさとなった場合においては、徐々に当該巻取ロールにおけるウェブの張力が増加するように、前記押圧力を変化させる。

本発明のウェブ巻取装置において、前記各巻取ロールの外径は、その変化に伴って、当該巻取ロールに当接するタッチロールが揺動した角度に基づいて算出されることが好ましい。

本発明によれば、互いに外径の異なる複数の巻取ロールを同時に作製する場合においても、ウェブを良好に巻き取ることができる。

本発明に係るウェブ巻取装置を示す側面図。本発明に係るウェブ巻取装置を示す平面図。巻取径の算出態様を示す図。巻取径に応じた巻取張力の好ましい変化を示す図。巻取ロールに対するタッチロールの押圧力の変化を示す図。比較的小さい巻取径の巻取ロールを作製する際におけるタッチロールの押圧力の変化を示す図。

以下では、図面を参照して、本発明に係るウェブ巻取装置の一実施形態であるウェブ巻取装置１について説明する。
ウェブ巻取装置１は、ウェブＷをその長手方向に沿って搬送し、複数条に分割した後に巻き取る装置である。
ウェブＷは、リチウムイオン二次電池に用いられる電極部材等の薄膜である。
なお、図１における上下方向をウェブ巻取装置１の上下方向と規定する。

図１及び図２に示すように、ウェブ巻取装置１は、巻出軸１０と、複数のガイドロールガイドロール２０・２０・・・と、スリッタ３０と、巻取軸４０と、タッチロール５０・５０と、制御装置６０とを具備する。

巻出軸１０は、所定のモータ（不図示）によって軸心回りに回転駆動される軸であり、巻出ロールＲｏが取り付けられる。
巻出ロールＲｏは、円筒状の巻芯ＣｏにウェブＷが巻回された部材であり、ウェブ巻取装置１の加工対象である。巻出ロールＲｏは、巻芯Ｃｏの内部に巻出軸１０が固定されることにより、巻出軸１０の回転に伴って回転する。

ガイドロール２０・２０・・・は、軸心回りに回転可能なローラである。ガイドロール２０・２０・・・は、巻出ロールＲｏから巻き出されたウェブＷを複数の位置で支持することで、ウェブＷの搬送経路を形成する。こうして、ウェブＷが所定の張力（以下、「搬送張力Ｔ０」と記す）を付与された状態で搬送されることとなる。なお、搬送張力Ｔ０は、予め実験等によって決定され、ウェブ巻取装置１の稼働時には一定に保たれる。

スリッタ３０は、ウェブＷを長手方向に沿って二分割する部材であり、ウェブＷの搬送経路上に配置される。スリッタ３０は、ウェブＷの上方に配置された上刃３１と、ウェブＷの下方に配置された下刃３２とを具備する。
上刃３１及び下刃３２は、それぞれ所定のモータ（不図示）によって軸心回りに回転駆動される円盤状の刃であり、搬送されるウェブＷを上下から挟んだ状態で連続的に切断する。上刃３１及び下刃３２によって二分割されたウェブＷは、巻取軸４０に到達するまでの間、互いに異なる経路で搬送される。

巻取軸４０は、所定のモータ（不図示）によって軸心回りに回転駆動されるフリクションシャフト等の軸であり、その軸方向に沿って二つの巻芯Ｃｗ・Ｃｗが互いに離間した状態で取り付けられる。巻出軸１０及び巻取軸４０がそれぞれ所定の方向（図１における矢印方向）に回転駆動されることにより、巻出ロールＲｏからウェブＷが巻き出されると共に、スリッタ３０によって二分割されたウェブＷが巻芯Ｃｗ・Ｃｗにそれぞれ巻き取られる。こうして、巻取軸４０の外周面上に、その軸方向に沿って、二つの巻取ロールＲｗ・Ｒｗが形成されることとなる。
各巻取ロールＲｗは、それぞれスリッタ３０によって二分割されたウェブＷのうちの一方及び他方が円筒状の巻芯Ｃｗに巻き取られることによって形成される部材であり、ウェブ巻取装置１によって最終的に作製される製品である。

タッチロール５０は、巻取ロールＲｗに当接して巻取ロールＲｗに所定の圧力Ｆ（以下、「押圧力Ｆ」と記す）を付与することにより、押圧力Ｆに応じた張力Ｔｗ（以下、「巻取張力Ｔｗ」と記す）を巻取ロールＲｗのウェブＷに付与するローラである。タッチロール５０は、その外周面と巻取ロールＲｗの外周面との接触位置が巻取ロールＲｗにおけるウェブＷの巻き始め部分となるように、ウェブＷの搬送経路における最下流に配置される。タッチロール５０は、その外周面が巻取ロールＲｗの外周面に当接することで、巻取ロールＲｗに押圧力Ｆを付与する。タッチロール５０によって押圧力Ｆが巻取ロールＲｗに付与されることにより、搬送張力Ｔ０を一定に保った状態で、押圧力Ｆに応じた巻取張力ＴｗでウェブＷが巻取ロールＲｗとして巻き取られることとなる。なお、タッチロール５０は、巻取ロールＲｗの数に合わせて設けられる。つまり、本実施形態におけるウェブ巻取装置１には、二つのタッチロール５０・５０が設けられる。
タッチロール５０は、アーム５１・５１を介してモータ５２に接続されている。

アーム５１・５１は、その一端部にてタッチロール５０を軸心回りに回転可能に支持する棒状の部材である。アーム５１・５１の他端部は、モータ５２の回転軸５２ａに固定されている。

モータ５２は、アーム５１・５１を介してタッチロール５０を巻取ロールＲｗの外周面に押圧させるためのモータである。モータ５２の回転軸５２ａには、アーム５１・５１の他端部が固定されており、モータ５２の回転軸５２ａが回転駆動されることによって、アーム５１・５１が回転し、それに伴ってタッチロール５０が揺動することとなる。こうして、モータ５２は、アーム５１・５１を介してタッチロール５０を巻取ロールＲｗに当接可能としている。

また、モータ５２は、回転軸５２ａの回転角度等を検出するためのエンコーダ（不図示）を備えている。モータ５２は、制御装置６０と電気的に接続されており、前記エンコーダが検出した回転軸５２ａの回転角度等の情報を制御装置６０が取得可能となっている。

制御装置６０は、モータ５２・５２と電気的に接続されており、刻々変化する各巻取ロールＲｗの外径Ｄ（以下、「巻取径Ｄ」と記す）に応じて、モータ５２・５２を制御する装置である。
なお、以下では、一方の巻取ロールＲｗに関連する部材、つまり一方のタッチロール５０及びモータ５２等についてのみ説明する。

制御装置６０は、モータ５２の回転軸５２ａの回転角度に基づいて、各巻取ロールＲｗの巻取径Ｄを算出可能となっている。
図３に示すように、タッチロール５０が巻芯Ｃｗに当接した状態、つまり巻芯ＣｗにウェブＷが巻き取られていない初期状態から、巻芯ＣｗにウェブＷが巻き取られて形成された巻取ロールＲｗにタッチロール５０が当接した状態となった場合におけるタッチロール５０の揺動角度をθとし、アーム５１の長さをＬとすると、この間にタッチロール５０が揺動した量Ｘは、以下の数１のように表すことができる。
［数１］
Ｘ＝２＊Ｌ＊ｓｉｎ（θ／２）

更に、巻芯Ｃｗの外径をＤ０とすると、巻取径Ｄは、以下の数２のように表すことができる。
［数２］
Ｄ≒Ｄ０＋２＊Ｘ

こうして、制御装置６０は、モータ５２のエンコーダから回転軸５２ａの回転角度を取得し、タッチロール５０の揺動角度θを算出することで、数１及び数２に基づいて、幾何学的に巻取径Ｄを算出することができる。
これにより、外乱の影響を受け易い超音波センサ等を用いることなく、高精度に巻取径Ｄを算出することができる。

制御装置６０は、上記のように算出される巻取径Ｄに応じて、巻取張力Ｔｗが所望の値となるように、モータ５２を制御する。
図４に示すように、巻取張力Ｔｗは、巻取径Ｄが大きくなるのに伴って、徐々に減少するように設定することが好ましい。
これは、巻取ロールＲｗにおいて、ウェブＷが必要以上の巻取張力Ｔｗで巻き取られることに起因する弊害、所謂、巻き締まりの発生を防止することができるためである。
更に、巻取張力Ｔｗは、巻取径Ｄが所定以上の大きさとなった場合（巻取ロールＲｗにおけるウェブＷの巻き取りの最終段階）においては、徐々に増加するように設定することが好ましい。
これは、巻取径Ｄが比較的大きくなった巻取ロールＲｗにおいて、ウェブＷが巻取ロールＲｗの軸方向にずれる、所謂、巻きずれの発生を防止することができるためである。ここで、「所定以上の大きさ」の巻取径Ｄとは、巻取ロールＲｗに巻きずれが発生する程度の大きさの巻取径Ｄである。

巻取張力Ｔｗは、タッチロール５０の巻取ロールＲｗに対する押圧力Ｆに応じて変化し、搬送張力Ｔ０にも影響されるため、押圧力Ｆ及び搬送張力Ｔ０を用いて、以下の数３のように表すことができる。
なお、数３におけるＴｗ（Ｄ）は、図４に示す如く、巻取径Ｄに応じて決定される巻取張力（設定値）を示し、μは、ウェブＷの動摩擦係数を示している。
［数３］
Ｔｗ（Ｄ）＝Ｔ０＋μ＊Ｆ

数３を変換することで、押圧力Ｆを以下の数４のように表すことができる。
［数４］
Ｆ＝（Ｔｗ（Ｄ）−Ｔ０）／μ

数４におけるＴｗ（Ｄ）は、図４に示す如く、予め設定される設定値（目標値）であり、搬送張力Ｔ０も、前述のように、予め実験等によって決定される一定の値であるため、数４に基づいて、巻取張力Ｔｗに対応する押圧力Ｆを算出することができる。

このように、制御装置６０は、逐次算出される巻取径Ｄに応じて、モータ５２を制御し、巻取張力Ｔｗが所望の値（図４参照）となるように、図５に示す如く、タッチロール５０の巻取ロールＲｗに対する押圧力Ｆを、ウェブＷの巻き取り始めから時間ｔが経過するのに伴って、徐々に減少するように変化させ、巻取ロールＲｗにおけるウェブＷの巻き取りの最終段階において、巻取径Ｄが所定以上の大きさとなった場合には、徐々に増加するように変化させるのである。

また、前述のように、ウェブ巻取装置１は、一つの巻取軸４０に形成される二つの巻取ロールＲｗ・Ｒｗに合わせて、二つのタッチロール５０・５０を具備しており、各タッチロール５０の巻取ロールＲｗに対する押圧力Ｆを制御するために、制御装置６０に二つのモータ５２・５２が電気的に接続されている（図１参照）。
これにより、一方の巻取ロールＲｗを、他方の巻取ロールＲｗの最終的な巻取径Ｄと比較して小さい巻取径Ｄで取り外し、新たな巻取ロールＲｗを作製する場合、つまり、一方の巻取ロールＲｗの巻取径Ｄと、他方の巻取ロールＲｗの巻取径Ｄとに差が生じた場合においても、各タッチロール５０の巻取ロールＲｗに対する押圧力Ｆを独立して制御することができる。
詳細には、図６に示すように、一方の巻取ロールＲｗに対するタッチロール５０の押圧力Ｆを、時間ｔが経過する毎に初期値から徐々に減少させ、巻取ロールＲｗが取り外された後に、巻芯Ｃｗが取り付けられて新たな巻取ロールＲｗが作製される際には、再び初期値から徐々に減少させるように制御することが可能となる。
したがって、作製する巻取ロールＲｗの巻取径Ｄに応じて、複数のウェブ巻取装置を稼働することなく、一つのウェブ巻取装置１における一つの巻取軸４０上において、互いに最終的な巻取径Ｄが異なる二つの巻取ロールＲｗ・Ｒｗを同時に作製することができる。また、互いに最終的な巻取径Ｄが異なる二つの巻取ロールＲｗ・Ｒｗを同時に作製する場合においても、図４に示すような巻取張力Ｔｗとなるように、押圧力Ｆが制御されるため、良好にウェブＷを巻き取ることができる。

なお、本実施形態におけるウェブ巻取装置１は、スリッタ３０によってウェブＷを二分割し、ウェブＷの分割数、つまり巻取ロールＲｗの数に合わせてタッチロール５０を二つ設ける構成としたが、ウェブＷの分割数、及びタッチロール５０の数は限定しない。

１ウェブ巻取装置
１０巻出軸
２０ガイドロール
３０スリッタ
４０巻取軸
５０タッチロール
５１アーム
５２モータ
６０制御装置
Ｗウェブ
Ｒｏ巻出ロール
Ｒｗ巻取ロール

Claims

ウェブが巻回されて形成される巻出ロールから巻き出される前記ウェブを巻き取るウェブ巻取装置であって、
前記巻出ロールを取り付ける巻出軸と、
前記巻出軸が回転することで前記巻出ロールから巻き出される前記ウェブを複数条に分割するスリッタと、
前記スリッタにより複数条に分割された前記ウェブを巻き取ることで、外周面上に複数の巻取ロールが軸方向に沿って形成される巻取軸と、
前記複数の巻取ロールの外周面にそれぞれ当接し、前記各巻取ロールに対して所定の押圧力を付与することで、当該押圧力に応じた張力を前記各巻取ロールのウェブに付与する複数のタッチロールを具備し、
前記各タッチロールは、当接する巻取ロールの外径がウェブの巻き取り始めから大きくなるのに伴って、徐々に当該巻取ロールにおけるウェブの張力が減少し、当接する巻取ロールの外径が所定以上の大きさとなった場合においては、徐々に当該巻取ロールにおけるウェブの張力が増加するように、前記押圧力を変化させることを特徴とするウェブ巻取装置。
前記各巻取ロールの外径は、その変化に伴って、当該巻取ロールに当接するタッチロールが揺動した角度に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のウェブ巻取装置。