テープ巻き取り装置
【課題】巻き層内にたるみや厚さの不同のないコイルを巻けるテープ巻き取り装置を提供する。
【解決手段】タレット１３に複数の巻き取り軸２０を回転自在に支持させ、巻き取り軸２０が順次所定の作業ステーションＡ、Ｂ、Ｃに移動するよう、タレット１３をタレット回転モータ１４で回転させる。タレット１３の外に設けたモータ７０、７１、７２を巻き取り軸２０と１対１で対応させ、対応する巻き取り軸２０を他の巻き取り軸２０とは独立して回転させる。制御装置１３０は、コイル１２０に対するテープ８０、８１、８２、８３の進入角が一定になるよう、コイル１２０の直径変化に対応してタレット１３の角度を制御する。
【解決手段】タレット１３に複数の巻き取り軸２０を回転自在に支持させ、巻き取り軸２０が順次所定の作業ステーションＡ、Ｂ、Ｃに移動するよう、タレット１３をタレット回転モータ１４で回転させる。タレット１３の外に設けたモータ７０、７１、７２を巻き取り軸２０と１対１で対応させ、対応する巻き取り軸２０を他の巻き取り軸２０とは独立して回転させる。制御装置１３０は、コイル１２０に対するテープ８０、８１、８２、８３の進入角が一定になるよう、コイル１２０の直径変化に対応してタレット１３の角度を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンデンサや二次電池の製造にあたり、テープをコイルの形に巻き取るのに用いられるテープ巻き取り装置に関する。ここでテープとは、材質の如何を問わず、材料を薄く帯状に形成したものをいい、例えばコンデンサにおける金属箔や電解紙、二次電池における極板やセパレータ等がこれにあたる。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなテープのコイル巻き作業を能率的に行うため、これまでにも様々な装置が提案されている。例えば特許文献１には、間欠的に回転する巻取り軸ホルダに複数の巻取り軸を配設し、巻取り軸を巻取り位置、テーピング位置及び取出し位置へ順次間欠回転させて移動させながら、テーピング及び取出しの作業を行うコンデンサ素子巻取り装置であって、各々の巻取り軸に隔離材料、陽極箔及び陰極箔を巻取るための巻取りモータ、巻取られた隔離材料、陽極箔及び陰極箔をテープ止めするテーピングモータ、コンデンサ素子の取出しのために巻取り軸を軸方向に移動させる巻取り軸移動モータの夫々独立した駆動装置を配設し、更に巻取り軸ホルダを所定の角度ずつ間欠回転させる間欠回転モータを設けたもの（「従来技術１」）が開示されている。
【０００３】
上記構成によると機構が極めて複雑で巻取り軸の駆動装置が大型となるため、同じ特許文献１には装置の大幅な簡素化、コンパクト化を計ったもの（「従来技術２」）が開示されている。すなわち、第１駆動装置により回転させられる太陽歯車の回転中心を中心として間欠回転する巻取り軸ホルダを配設し、該巻取り軸ホルダに回動自在に配設した複数の巻取り軸に太陽歯車と噛合する遊星歯車を夫々固着して遊星歯車機構を構成することにより、太陽歯車を回転させることによって複数の巻取り軸を同一方向に同期させて回転させることができるようにすることであり、またこれによって従来各々の巻取り軸に必要とした駆動装置を不要化し、１個の駆動装置だけで複数の巻取り軸を同時に回転させることができるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３１５６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、巻き層内にたるみや厚さの不同のないコイルを巻けるテープ巻き取り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係るテープ巻き取り装置は、タレットと、テープをコイルの形に巻き取るべく、前記タレットに回転自在に支持された巻き取り軸と、前記コイルに対する前記テープの進入角度が一定になるよう、コイルの直径変化に対応して前記タレットの角度を制御する制御装置と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
この構成によると、コイルに対するテープの進入角度が一定となり、テープ進入角度が変化することにより、巻き層内でたるみや厚さの不同が生じるのを防ぐことができる。特に、種類の異なるテープを重ねて巻いて行く場合に効果が大きい。
【０００８】
また本発明は、上記構成のテープ巻き取り装置において、前記巻き取り軸は複数存在し、前記タレットは、前記複数の巻き取り軸が順次所定の作業ステーションに移動するよう、タレット回転モータで回転せしめられるとともに、前記タレットの外に、前記巻き取り軸と１対１対応で設けられ、対応する巻き取り軸を他の巻き取り軸とは独立に回転させる巻き取り軸回転モータを備えることを特徴としている。
【０００９】
この構成によると、巻き取り軸と１対１で対応する巻き取り軸回転モータにより、各巻き取り軸を他の巻き取り軸とは独立に回転させるので、巻き取り、テーピング、取り出しといった、回転速度も回転回数も、またスタートとストップのタイミングも異なる複数の作業を同時進行的に遂行することができる。巻き取り軸回転モータはタレットの外に配置するので、タレットをコンパクトにでき、またタレット構造を複雑化しなくて済む。
【００１０】
また本発明は、上記構成のテープ巻き取り装置において、前記巻き取り軸の各々にピニオンを設けるとともに、これらのピニオンに１対１対応で連結する複数の内歯車を前記タレットに支持させ、これらの内歯車に、前記巻き取り軸回転モータを１対１対応で連結したことを特徴としている。
【００１１】
この構成によると、巻き取り軸の数が増えたとしても、ピニオンと内歯車の組み合わせの数を増やせば他の巻き取り軸から独立して駆動することが可能となる。ピニオンと内歯車の組み合わせの増設は、軸方向に位置をずらして配置して行くことにより実現でき、容易である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、コイルに対するテープ進入角度が変化して巻き層内でたるみや厚さの不同が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明テープ巻き取り装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】タレット部の拡大断面図である。
【図３】タレット部に動力を供給するモータの配置図にして、タレット部を背面から見た状態に相当するものである。
【図４】しごき部材の配置を説明する部分正面図である。
【図５】マンドレル受けの配置を説明する部分正面図である。
【図６】タレット部正面に配置された構成要素の動作について説明する、第１の動作説明図である。
【図７】同じく第２の動作説明図である。
【図８】同じく第３の動作説明図である。
【図９】同じく第４の動作説明図である。
【図１０】同じく第５の動作説明図である。
【図１１】同じく第６の動作説明図である。
【図１２】同じく第７の動作説明図である。
【図１３】同じく第８の動作説明図である。
【図１４】同じく第９の動作説明図である。
【図１５】同じく第１０の動作説明図である。
【図１６】同じく第１１の動作説明図である。
【図１７】コイルの巻き取り開始状況を説明する、第１の部分拡大正面図である。
【図１８】同じく第２の部分拡大正面図である。
【図１９】同じく第３の部分拡大正面図である。
【図２０】制御システム図である。
【図２１】コイルの直径変化に対応するタレットの角度変化に関する制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図に基づき説明する。図１はテープ巻き取り装置１の要部を垂直断面図の形で表したものである。１０はフレーム、１１はフレーム１０に固定された軸受ハウジングである。フレーム１０は垂直壁の一部のみ示す。軸受ハウジング１１は１対の軸受１２により、タレット１３を水平軸まわりに回転自在に支持する。タレット１３は計３本の巻き取り軸２０を各々回転自在に支持する。各巻き取り軸２０はタレット１３の回転中心と中心を同じくする円周上に１２０゜間隔で配置され、その軸線の方向はタレット１３の軸線の方向と平行である。
【００１５】
１４はタレット１３の外に配置したタレット回転モータで、減速装置１５に連結している。減速装置１５の出力軸には歯車１６が固定され、この歯車１６がタレット１３に一体形設した歯車１７にかみ合う。タレット回転モータ１４はこの減速装置１５と歯車１６を介し、タレット１３に所要の回転を与える。タレット回転モータ１４と減速装置１５は、図示しない取付構造を介してフレーム１０に固定されている。なお今後、歯車１６の存在する側をタレット１３の「背面」、その反対側をタレット１３の「正面」として説明を続ける。
【００１６】
巻き取り軸２０の構造を図２により説明する。巻き取り軸２０は複数の部品により構成されるが、その主体となるものはタレット１３に対し回転自在且つ軸方向移動不能に取り付けられた中空軸２１と、中空軸２１の内部に配置された心軸２２である。心軸２２は中空軸２１にキー２３を介して結合しており、中空軸２１と一体的に回転しつつも、一定範囲で軸方向の相対移動が可能である。
【００１７】
タレット１３の正面側において、中空軸２１はタレット１３の内部に留まるが、心軸２２の方はタレット１３から突出し、ここにコレットチャック２４が取り付けられている。コレットチャック２４はテープを巻き付けるマンドレル２５をつかんで固定するためのものである。マンドレル２５の先端には、図１８に示すように、テープを受け入れるスリット２６が形設されている。スリット２６はマンドレル２５の端面から所定の深さ切り込まれている。その深さは、扱うテープの幅によって決まる。
【００１８】
タレット１３の背面側において、心軸２２は中空軸２１とともにタレット１３から突出しており、その端近くには、軸方向に間隔を置いて２本の環状の溝２７、２８が形設される。これに対応して、中空軸２１の端にはリテーナボックス２９が取り付けられる。リテーナボックス２９の中には鋼球３０と圧縮コイルばね３１が封入されている。鋼球３０は圧縮コイルばね３１によって心軸２２に押しつけられており、心軸２２が軸方向に移動したとき、いずれかのストロークエンドで溝２７ないし２８に落ち込む。溝２７ないし２８に落ち込んだ鋼球３０は心軸２２をその位置に保持する。鋼球３０および圧縮コイルばね３１の対は、心軸２２を挟んで向き合うよう、１対以上配置される。
【００１９】
心軸２２の端はリテーナボックス２９の外側に延び出しており、ここにディスク３２が固定される。タレット１３の外には、ディスク３２に対応してレバー３３、３４が配置されている（図１参照）。レバー３３がディスク３２を押せば、心軸２２は鋼球３０が溝２７に落ち込むところまで、図１、２において右方向にスライドする。この時、マンドレル２５は突き出した状態になる。レバー３４がディスク３２を押せば、心軸２２は鋼球３０が溝２８に落ち込むところまで、図１、２において左の方向にスライドし、マンドレル２５は引っ込んだ状態になる。レバー３３、３４は、巻き取り軸２０の停止位置（作業ステーション）のうち、それを必要とする箇所に配置される。どの作業ステーションにどちらのレバーが配置されるかは、後で説明する。
【００２０】
４０はタレット１３に挿入されたステーシャフトである。ステーシャフト４０は巻き取り軸２０が配置されているのと同一の円周上に、巻き取り軸２０と巻き取り軸２０の中間に位置する如く、１２０゜間隔で計３本配置されている。ステーシャフト４０の軸線もタレット１３の軸線と平行である。ステーシャフト４０は中間に大径部４１を有し、この大径部４１がタレット１３の背面に当たるところまで、タレット１３に背面側から挿入される。ステーシャフト４０の先端はタレット１３の正面に重ねて配置された円盤４２を貫通して突出し、この先端にナット４３を螺合して締め付けることにより、円盤４２がタレット１３に固定されるとともに、ステーシャフト４０自身もタレット１３に固定される。
【００２１】
円盤４２の中心からは支軸４４が突出する。支軸４４の中心線はタレット１３の中心線に一致する。支軸４４の中間部にはしごき部材４５が取り付けられる。図４に見られるように、しごき部材４５は計３個が支軸４４に対し１２０゜間隔で放射状に固定されており、各１本ずつのマンドレル２５を軸方向にスライド自在に貫通させている。
【００２２】
支軸４４の先端にはマンドレル受け４６が取り付けられる。マンドレル受け４６はマンドレル２５の先端と向かい合うように配置された軸状の部材で、端面にはマンドレル２５の先端を受け入れる凹部（図示せず）が形成されている。マンドレル受け４６は支軸４４に固定されたマンドレル受けベース４７に回転自在且つ軸方向移動不能に支持される。マンドレル受けベース４７は、図５に見られるように１２０゜間隔で計３本の腕を有し、各腕に１本ずつのマンドレル受け４６を支持している。
【００２３】
タレット１３の背面側において、ステーシャフト４０は大径部４１よりも更に外側に突き出しており、ここに３個の円盤５０、５１、５２を支持する。円盤５０、５１、５２は大径部４１の側からこの順で、ステーシャフト４０の軸線方向に沿って１列に並ぶ。円盤５０と５１の間、および円盤５１と５２の間にはそれぞれスペーサ５３が配置される。スペーサ５３は大径部４１とほぼ同じ直径の円筒形部材であって、各ステーシャフト４０の外側に嵌める形で取り付けられている。タレット１３と円盤５０の間においては、ステーシャフト４０の大径部４１がスペーサの役割を果たす。
【００２４】
ステーシャフト４０の端は円盤５２の外側に突出しており、ここにナット５４を螺合し締め付けることにより、円盤５０、５１、５２およびスペーサ５３はステーシャフト４０に、ひいてはタレット１３に固定される。円盤５０、５１、５２は各々中空軸２１を貫通させる透孔を有している。円盤５２は中空軸２１を支持する軸受５５を備え、この軸受５５と、タレット１３の側に設けられた軸受５６とにより、中空軸２１は回転自在に支持されるものである。
【００２５】
３本の中空軸２１は各々外側にピニオン６０を一体形設している。ピニオン６０の位置は中空軸２１によって異なり、１本についてはタレット１３と円盤５０の間の位置に設けられ、他の１本については円盤５０、５１の間の位置に設けられ、残る１本については円盤５１、５２の間の位置に設けられている。これらのピニオン６０の１個ずつに、軸方向に１列に並ぶようタレット１３に支持された内歯車６１、６２、６３が１対１対応で連結する。
【００２６】
内歯車６１、６２、６３を回転自在に支持するため、計６個の軸受６４が用意される。タレット１３は軸受６４を１個保持し、円盤５０と５１は軸受６４を２個保持し、円盤５２は軸受６４を１個保持する。内歯車６１はタレット１３の軸受６４と、円盤５０の保持する２個の軸受６４のうちタレット１３に近い方のものとにより支持される。内歯車６２は円盤５０の保持する残り１個の軸受６４と、円盤５１の保持する２個の軸受６４のうちタレット１３に近い方のものとにより支持される。内歯車６３は円盤５１の保持する残り１個の軸受６４と、円盤５２の保持する軸受６４とにより支持される。このように、内歯車６１、６２、６３は互いに独立して支持される。
【００２７】
内歯車６１、６２、６３は各々、ピニオン６０にかみ合う歯車部６５を内面に有している。歯車部６５は大径部４１とスペーサ５３がタレット１３、円盤５０、円盤５１、円盤５２の間に作り出した隙間を通ってピニオン６０に達する。内歯車６１、６２、６３はタイミングベルトのプーリも兼ねるものであり、タイミングベルト用の歯形６６が外面に形設されている。
【００２８】
７０、７１、７２はタレット１３の外に配置した巻き取り軸回転モータである。各モータの軸端にはタイミングプーリ７３が取り付けてあり、このタイミングプーリ７３と内歯車とにタイミングベルト７４を巻き掛けることにより、巻き取り軸回転モータ７０は内歯車６１と１対１対応で連結し、巻き取り軸回転モータ７１は内歯車６２と１対１対応で連結し、巻き取り軸回転モータ７２は内歯車６３と１対１対応で連結する。巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２は、図示しない取付構造を介してフレーム１０に固定される。なお巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２も、タレット回転モータ１４も、共にサーボモータである。
【００２９】
このテープ巻き取り装置１はコンデンサの芯を巻くべく設計されており、タレット１３の正面側に、図６に示すような様々な構成要素を配置している。８０、８１、８２、８３はコンデンサの芯を構成するテープであって、８０、８１は電解紙テープ、８２はマイナス箔テープ、８３はプラス箔テープである。これらは各々、図示しないテープロールから引き出され、多数のローラを主な構成要素として構成される図示しない誘導路を経由して図６の位置へと導かれている。
【００３０】
８４、８５はテープ８０、８１、８２、８３を積層したものを挟みつけるピンチローラで、いずれも図示しない上下動部材に取り付けられ、互いに独立して上下動が可能である。ピンチローラ８５の軸には図示しない一方向クラッチが連結されており、ピンチローラ８５は図６において反時計回転の方向、すなわちテープをマンドレル２５の方向に送る向きには回転できるが、その逆には回転しないようになっている。
【００３１】
８６はマイナス箔テープ８２のガイドローラ、８７はプラス箔テープ８３のガイドローラである。ガイドローラ８６は位置不動であるが、ガイドローラ８７はピンチローラ８５を支持する上下動部材に取り付けられ、ピンチローラ８５と共に上下する。
【００３２】
８８はピンチローラ８５と共通の上下動部材に、図示しない角度変更機構を介して取り付けられたテープガイドである。テープガイド８８の上面には凹状に湾曲したガイド面８９が形設されており、このガイド面８９でプラス箔テープ８３をすくい上げる。テープガイド８８は垂直面内における傾きを変えられるようになっており、後で説明するように、コイル巻き工程の所定タイミングでその傾きを変える。
【００３３】
９０、９１は、マンドレル２５を中にしてピンチローラ８４、８５と向かい合うように配置されたチャック部材である。チャック部材８４、８５は電解紙テープ８０、８１だけを積層したもの、または電解紙テープ８０、８１に加えてマイナス箔テープ８２とプラス箔テープ８３を積層したもの（以後これらを総称してテープ積層体１０５という）を挟むためのものであって、上下方向において互いに接近したり離れたりする。
【００３４】
上方のチャック部材９０はテープ積層体１０５のカッタ部材を兼ねる。９２はチャック部材９０と協同してテープ積層体１０５を切断するカッタ部材で、チャック部材９１の、ピンチローラ８４、８５と向かい合っていない方の側面に重ねて配置され、チャック部材９１とは別個に上下動する。なおチャック部材９０もカッタ部材９２も、テープ積層体１０５を挟みつけて切断する箇所には超硬合金等からなるカッタチップが取り付けられている。
【００３５】
９３、９４はマイナス箔テープ８２用のクランプ部材、９５、９６はプラス箔
テープ８３用のクランプ部材である。クランプ部材９３、９４は時に応じてマイナス箔テープ８２を挟みつけ、挟んだ状態のまま前進する。クランプ部材９５、９６も時に応じてプラス箔テープ８３を挟みつけ、挟んだ状態のまま前進する。なお、クランプ部材の対にあって下側に位置するクランプ部材９４、９６は先端にテープのガイドローラ９７を有する。
【００３６】
１００、１０１はマイナス箔テープ８２用のカッタ部材、１０２、１０３はプラス箔テープ８３用のカッタ部材である。カッタ部材１００、１０１はマイナス箔テープ８２がクランプ部材９３、９４から延び出したところでこれを切断する。カッタ部材１０２、１０３はプラス箔テープ８３がクランプ部材９５、９６から延び出したところでこれを切断する。いずれのカッタ部材も、切断に関わる箇所には超硬合金等からなるカッタチップが取り付けられている。
【００３７】
１１０はプラス箔テープ８３の誘導路中に配置された基準エンコーダである。基準エンコーダ１１０は図示しないローラをプラス箔テープ８３にスリップすることのないよう接触させ、プラス箔テープ８３の走行長さを計測する。
【００３８】
図６において、マンドレル２５はＡ、Ｂ、Ｃと符号を付した３箇所の作業ステーションに順次移動する。１２０はテープ積層体１０５を巻き上げたコイルを表す。また図１６において、１２１は作業ステーションＢでコイル１２０に対し粘着テープによるゆるみ止めを施すテーピング装置、１２２は作業ステーションＣでマンドレル２５からコイル１２０を取り外す取り出しアームである。
【００３９】
図２０にテープ巻き取り装置１の制御システムの一部を示す。１３０は演算機能、記憶機能等、テープ巻き取り装置１の制御に必要な機能を備えた制御装置である。タレット回転モータ１４と巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２の各ドライバ１３１、１３２、１３３、１３４と基準エンコーダ１１０が制御装置１３０の制御ライン１３５に接続されている。制御装置１３０の制御対象はこれに留まるものではなく、レバー３３、３４の動力源、また図６に示す各要素の動力源も制御装置１３０により制御される。
【００４０】
次にテープ巻き取り装置１の動作を、主に図６〜１６を参照しつつ説明する。
【００４１】
図６においては、電解紙テープ８０、８１からなるテープ積層体１０５の端がチャック部材９０、９１に挟みつけられ、そこから少し離れた箇所でもピンチローラ８４、８５に挟みつけられている。テープガイド８８は、案内面８９が左下がりとなる、非ガイド姿勢をとっている。作業ステーションＡに位置するマンドレル２５は突出状態にあり、スリット２６の中にテープ８０、８１を通している。この時のマンドレル２５の状態は図１８に対応する。作業ステーションＢに位置するマンドレル２５は前のサイクルで巻いたコイル１２０を保持している。
【００４２】
この時、クランプ部材９３、９４はマイナス箔テープ８２をクランプし、クランプ部材９５、９６はプラス箔テープ８３をクランプし、いずれも後退位置にある。図示しないが、マイナス箔テープ８２、プラス箔テープ８３とも、コンデンサ端子となる金属製タブを所定間隔で取り付けられているものである。
【００４３】
続いて図７の状態に移行する。ここではピンチローラ８４が真上に、ピンチローラ８５が斜め下方に、それぞれ移動する。ガイドローラ８７とテープガイド８８もピンチローラ８５と共に斜め下方に移動する。これで、ピンチローラ８４、８５の間にマイナス箔テープ８２とプラス箔テープ８３を挿入できる態勢となる。これに対応してクランプ部材９３、９４、９５、９６が前進を開始し、マイナス箔テープ８２の先端がガイドローラ８６の上に載り、プラス箔テープ８３の先端がガイドローラ８７の上に載る。
【００４４】
図８は図７から更に進んだ状態である。ここではクランプ部材９３、９４、９５、９６がストロークリミットまで前進しており、マイナス箔テープ８２の先端は電解紙テープ８０、８１の間にあって、プラス箔テープ８３の先端は電解紙テープ８１の下にあって、いずれもピンチローラ８４、８５の間に入り込んでいる。マイナス箔テープ８２とプラス箔テープ８３を挟みつけるべく、ピンチローラ８４は真下へ、ピンチローラ８５は斜め上方へと移動を開始している。また作業ステーションＡのマンドレル２５は、電解紙テープ８０、８１からなるテープ積層体１０５を巻き付けるべく、反時計方向に回転を始めている。この時のマンドレル２５の状態は図１９に対応する。
【００４５】
次に図９の状態に入る。ここではクランプ部材９３、９４が互いに離れてマイナス箔テープ８２のクランプを解除し、クランプ部材９５、９６が互いに離れてプラス箔テープ８３のクランプを解除する。作業ステーションＡのマンドレル２５は、チャック部材９０、９１に挟まれていた部分も含め、電解紙テープ８０、８１からなるテープ積層体１０５を一巻き以上巻き付け終わっており、チャック部材９０、９１はテープ積層体１０５をマンドレル２５に委ね、チャック部材９０は上へ、チャック部材９１はカッタ部材９２と共に下へと、それぞれ移動を開始する。
【００４６】
図９の状態において、ピンチローラ８４、８５は電解紙テープ８０、８１とマイナス箔テープ８２、プラス箔テープ８３からなるテープ積層体１０５を挟みつけている。テープガイド８８はガイド姿勢へと起き上がり、プラス箔テープ８３が電解紙テープ８１の下面から離れようとするのを防ぐ。
【００４７】
図１０は図９から少し進んだ状態である。作業ステーションＡのマンドレル２５が引き続き回転し、テープ８０、８１、８２、８３からなるテープ積層体１０５はピンチローラ８４、８５の間から引き出され、コイルの形に巻かれて行く。
【００４８】
次に図１１の状態に移る。ここではまず、クランプ部材９３、９４、９５、９６が後退する。この時、マイナス箔テープ８２がクランプ部材９３ないし９４に、またプラス箔テープ８３がクランプ部材９５ないし９６に、それぞれ接触することによる摩擦で、マイナス箔テープ８２とプラス箔テープ８３にはこれを引き戻そうとする張力が作用するが、前述の如くピンチローラ８５には一方向クラッチが連結され、逆転しないようになっている上、既にマンドレル２５に巻き付いているので、テープ積層体１０５が引き戻されることはない。またこの時、チャック部材９０は上昇限、チャック部材９１とカッタ部材９２は下降限に達しており、直径の膨れ上がったコイル１２０を通せるだけの間隙が生じている。
【００４９】
図１０から図１１にかけて、タレット１３は次のような動作を行う。すなわち、コイル１２０の直径が大きくなるにつれ、タレット１３は時計方向に回転し、コイル１２０に対するテープ積層体１０５の進入角を一定に、実施形態で言えばほぼ水平に、保つようにする。この動作はタレット回転モータ１４の制御を通じて行われる。この制御につき、図２１に基づき説明する。
【００５０】
特定の型式のコンデンサにつき巻き取り作業を開始する際、まずステップＳ２０１において、テープ積層体１０５の巻き取り長さと、コイル１２０の巻き取り径との関係を制御装置１３０で計算する。コンデンサの種類によってテープ積層体１０５の厚さが異なるので、計算結果もコンデンサの種類によって異なるものとなる。
【００５１】
続いてステップＳ２０２では、コイル１２０の巻き取り径と、タレット１３の角度との関係を計算する。
【００５２】
ステップＳ２０２の計算が済んだら、ステップＳ２０３で基準エンコーダ１１０の読み取り値をクリアしてゼロとする。
【００５３】
続いてステップＳ２０４で、作業ステーションＡに位置するマンドレル２５の回転を開始する。これは、そのマンドレル２５を取り付けている巻き取り軸２０に、巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２のいずれかが内歯車６１、６２、６３のいずれかを介して回転を発生させることにより、達成される。
【００５４】
ステップＳ２０５では基準エンコーダ１１０の計測値を読み取る。プラス箔テープ８３の走行量はテープ積層体１０５の走行量に等しく、従って基準エンコーダ１１０で計測した値がテープ積層体１０５の走行量ということになる。
【００５５】
ステップＳ２０６ではテープ積層体１０５の走行量すなわちコイル１２０への巻き取り量からコイル１２０の巻き取り径を計算する。
【００５６】
ステップＳ２０７では、コイル１２０へのテープ積層体１０５の進入角を一定にするタレット１３の角度を計算する。
【００５７】
ステップＳ２０８ではタレット回転モータ１４のドライバ１３１に制御装置１３０から命令を出し、ステップＳ２０７で計算した角度にタレット１３を移動させる。
【００５８】
ステップＳ２０９ではコイル１２０の巻き取りが終了したかどうかをチェックし、未了であればステップＳ２０５に戻る。
【００５９】
ステップＳ２０５からＳ２０９までの作業を一定の分配周期毎に繰り返す。分配周期は、ミリセカンド単位の短い時間とする。
【００６０】
上記のように、基準エンコーダ１１０の読み取り値を介してコイル１２０の巻き取り径をチェックし、それに対応してタレット１３の角度を変えつつ、コイル１２０の巻き取りを進めて行く。
【００６１】
図１２はコイル１２０が所定の巻き取り径まで巻き取られた状態を示し、この時点でマンドレル２５は回転を停止する。この時点に至る前に、ピンチローラ８５、ガイドローラ８７、テープガイド８８は下降し、テープガイド８８は同時に、非ガイド姿勢へと傾きを変えている。
【００６２】
続いて図１３の状態に移る。ここではクランプ部材９３、９４が接近してマイナス箔テープ８２をクランプし、クランプ部材９５、９６が接近してプラス箔テープ８３をクランプするとともに、カッタ部材１００、１０１が接近してマイナス箔テープ８２を挟み切り、カッタ部材１０２、１０３が接近してプラス箔テープ８３を挟み切る。
【００６３】
次に図１４の状態に移る。クランプ部材９３、９４はマイナス箔テープ８２の、クランプ部材９５、９６はプラス箔テープ８３の、それぞれクランプを続けているが、カッタ部材１００と１０１、カッタ部材１０２と１０３は既に離れて通常状態に戻っている。ここでタレット１３が回転を開始し、作業ステーションＡのコイル１２０を作業ステーションＢへ、作業ステーションＢのコイル１２０を作業ステーションＣへ、作業ステーションＣのマンドレル２５を作業ステーションＡへとへと向かわせる。
【００６４】
作業ステーションＣのマンドレル２５を作業ステーションＡに移動させるにあたり、このマンドレル２５は作業ステーションＣにおいて、図１のレバー３４で引っ込められているので、移動途中でチャック部材９０に当たることはない。後に、マンドレル２５は作業ステーションＡに到着するのであるが、その際テープ積層体１０５に干渉することもない。
【００６５】
作業ステーションＡにあったコイル１２０が作業ステーションＢに向かう途中で、図１５のようにチャック部材９０が下降し、チャック部材９１が上昇する。これによりテープ積層体１０５を挟みつけるとともに、カッタ部材９２が上昇し、チャック部材９０との間でテープ積層体１０５を挟み切る。
【００６６】
上記切断により、テープ積層体１０５はコイル１２０に巻かれてしまう部分とチャック部材９０、９１に挟まれて後に残る部分とに分かれる。マイナス箔テープ８２とプラス箔テープ８３にあっては、図１３において切断された時の切断端が完全にコイル１２０に巻き込まれ、しかもその切断端を電解紙テープ８０、８１が僅かに包むことになるよう、図１３における切断位置の調整が行われる。
【００６７】
次に図１６の状態に移る。ここではピンチローラ８４、８５がテープ積層体１０５を挟みつける。
【００６８】
作業ステーションＡにあったコイル１２０は作業ステーションＢに到着する。これを支えるマンドレル２５は図１５の位置から作業ステーションＢに移動する過程で、あるいは作業ステーションＢに到着してからも、回転を行い、テープ積層体１０５を完全にコイル１２０に巻き付ける。このコイル１２０にテーピング装置１２１が接近し、粘着テープによりテープ積層体１０５の端をとめる。
【００６９】
作業ステーションＢにあったコイル１２０は作業ステーションＣに到着する。このコイル１２０に取り出しアーム１２２が接近し、ハンド部でコイルをチャッキングする。同時に、作業ステーションＣに配置されたレバー３４（図１参照）が巻き取り軸２０をスライドさせ、マンドレル２５を、その先端がしごき部材４５の中に隠れるところまで引っ込める。しごき部材４５があるため、コイル１２０はマンドレル２５に追随して移動することができず、これによりコイル１２０はマンドレル２５から分離し、取り出しアーム１２２のハンド部の中に残る。取り出しアーム１２２はコイル１２０をタレット１３のところから運び出し、図示しないパレットに整列して置く。
【００７０】
作業ステーションＣにあったマンドレル２５は作業ステーションＡに到着する。この状態は図１７に対応するものである。図１７においては、マンドレル２５が引っ込み位置にあることを強調するため、マンドレル２５を図示していない。マンドレル２５の到着後、作業ステーションＡに配置されたレバー３３（図１参照）が巻き取り軸２０をスライドさせ、マンドレル２５を突出位置に押し出す。するとマンドレル２５は、図１８のように、スリット２６の中にテープ積層体１０５をくわえる形になる。この時、スリット２６の角度がテープ積層体１０５の張られた方向と一致していないといけないので、巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２にはエンコーダを組み合わせ、巻き取り軸２０の角度を知り、またそれを制御できるようになっている。
【００７１】
この時、マンドレル２５の先端はマンドレル受け４６の端面凹部に嵌合する。これにより、マンドレル２５の先端のぶれがなくなり、スムーズにコイル１２０を巻く態勢が整う。
【００７２】
以上をもって図６の状態に復帰し、これまで説明してきたサイクルが繰り返されることになる。
【００７３】
作業ステーションＡ、Ｂ、Ｃに位置するマンドレル２５の動きに着目すると、作業ステーションＡのマンドレル２５はテープ積層体１０５の端を巻き付けた後、高速回転してコイル１２０を巻いて行く。作業ステーションＢのマンドレル２５はテープ積層体１０５の端を巻き付けた後、テーピング装置１２１に合わせた回転を行う。作業ステーションＣのマンドレル２５は回転しない。このように、場所と作業段階によって巻き取り軸２０に求められる回転速度と回転回数は全く異なる訳であるが、本発明の構成では巻き取り軸２０を互いに独立して回転させることができるので、異なる作業を同時進行的に遂行することが可能となる。
【００７４】
便宜上、テーピング装置１２１と取り出しアーム１２２を図１６にのみ図示したが、これらは図６から図１０までの状態、すなわちタレット１３が動いていない局面であればいつでも出現させることができる。またその作業も、一つの図で切り取った時間枠の中で完了させなければならないということはなく、複数の図にまたがる時間枠の中で遂行させることができる。
【００７５】
また、図示の実施形態では巻き取り軸２０の数を３本としたが、これを２本とする構成、あるいは４本以上とする構成も可能である。
【００７６】
また、巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２から内歯車６１、６２、６３への回転伝達にタイミングベルト７４を用いたが、これを他の種類の回転伝達手段であってタイミングベルト同様にスリップのない動力伝達が可能なもの、例えば歯車やチェーン等に置き換えることも可能である。
【００７７】
この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、テープ巻き取り装置に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１ テープ巻き取り装置
１０ フレーム
１３ タレット
１４ タレット回転モータ
２０ 巻き取り軸
２５ マンドレル
６０ ピニオン
６１、６２、６３ 内歯車
７０、７１、７２ 巻き取り軸回転モータ
８０、８１、８２、８３ テープ
１０５ テープ積層体
１２０ コイル
１３０ 制御装置
Ａ、Ｂ、Ｃ 作業ステーション
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンデンサや二次電池の製造にあたり、テープをコイルの形に巻き取るのに用いられるテープ巻き取り装置に関する。ここでテープとは、材質の如何を問わず、材料を薄く帯状に形成したものをいい、例えばコンデンサにおける金属箔や電解紙、二次電池における極板やセパレータ等がこれにあたる。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなテープのコイル巻き作業を能率的に行うため、これまでにも様々な装置が提案されている。例えば特許文献１には、間欠的に回転する巻取り軸ホルダに複数の巻取り軸を配設し、巻取り軸を巻取り位置、テーピング位置及び取出し位置へ順次間欠回転させて移動させながら、テーピング及び取出しの作業を行うコンデンサ素子巻取り装置であって、各々の巻取り軸に隔離材料、陽極箔及び陰極箔を巻取るための巻取りモータ、巻取られた隔離材料、陽極箔及び陰極箔をテープ止めするテーピングモータ、コンデンサ素子の取出しのために巻取り軸を軸方向に移動させる巻取り軸移動モータの夫々独立した駆動装置を配設し、更に巻取り軸ホルダを所定の角度ずつ間欠回転させる間欠回転モータを設けたもの（「従来技術１」）が開示されている。
【０００３】
上記構成によると機構が極めて複雑で巻取り軸の駆動装置が大型となるため、同じ特許文献１には装置の大幅な簡素化、コンパクト化を計ったもの（「従来技術２」）が開示されている。すなわち、第１駆動装置により回転させられる太陽歯車の回転中心を中心として間欠回転する巻取り軸ホルダを配設し、該巻取り軸ホルダに回動自在に配設した複数の巻取り軸に太陽歯車と噛合する遊星歯車を夫々固着して遊星歯車機構を構成することにより、太陽歯車を回転させることによって複数の巻取り軸を同一方向に同期させて回転させることができるようにすることであり、またこれによって従来各々の巻取り軸に必要とした駆動装置を不要化し、１個の駆動装置だけで複数の巻取り軸を同時に回転させることができるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３１５６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、巻き層内にたるみや厚さの不同のないコイルを巻けるテープ巻き取り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係るテープ巻き取り装置は、タレットと、テープをコイルの形に巻き取るべく、前記タレットに回転自在に支持された巻き取り軸と、前記コイルに対する前記テープの進入角度が一定になるよう、コイルの直径変化に対応して前記タレットの角度を制御する制御装置と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
この構成によると、コイルに対するテープの進入角度が一定となり、テープ進入角度が変化することにより、巻き層内でたるみや厚さの不同が生じるのを防ぐことができる。特に、種類の異なるテープを重ねて巻いて行く場合に効果が大きい。
【０００８】
また本発明は、上記構成のテープ巻き取り装置において、前記巻き取り軸は複数存在し、前記タレットは、前記複数の巻き取り軸が順次所定の作業ステーションに移動するよう、タレット回転モータで回転せしめられるとともに、前記タレットの外に、前記巻き取り軸と１対１対応で設けられ、対応する巻き取り軸を他の巻き取り軸とは独立に回転させる巻き取り軸回転モータを備えることを特徴としている。
【０００９】
この構成によると、巻き取り軸と１対１で対応する巻き取り軸回転モータにより、各巻き取り軸を他の巻き取り軸とは独立に回転させるので、巻き取り、テーピング、取り出しといった、回転速度も回転回数も、またスタートとストップのタイミングも異なる複数の作業を同時進行的に遂行することができる。巻き取り軸回転モータはタレットの外に配置するので、タレットをコンパクトにでき、またタレット構造を複雑化しなくて済む。
【００１０】
また本発明は、上記構成のテープ巻き取り装置において、前記巻き取り軸の各々にピニオンを設けるとともに、これらのピニオンに１対１対応で連結する複数の内歯車を前記タレットに支持させ、これらの内歯車に、前記巻き取り軸回転モータを１対１対応で連結したことを特徴としている。
【００１１】
この構成によると、巻き取り軸の数が増えたとしても、ピニオンと内歯車の組み合わせの数を増やせば他の巻き取り軸から独立して駆動することが可能となる。ピニオンと内歯車の組み合わせの増設は、軸方向に位置をずらして配置して行くことにより実現でき、容易である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、コイルに対するテープ進入角度が変化して巻き層内でたるみや厚さの不同が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明テープ巻き取り装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】タレット部の拡大断面図である。
【図３】タレット部に動力を供給するモータの配置図にして、タレット部を背面から見た状態に相当するものである。
【図４】しごき部材の配置を説明する部分正面図である。
【図５】マンドレル受けの配置を説明する部分正面図である。
【図６】タレット部正面に配置された構成要素の動作について説明する、第１の動作説明図である。
【図７】同じく第２の動作説明図である。
【図８】同じく第３の動作説明図である。
【図９】同じく第４の動作説明図である。
【図１０】同じく第５の動作説明図である。
【図１１】同じく第６の動作説明図である。
【図１２】同じく第７の動作説明図である。
【図１３】同じく第８の動作説明図である。
【図１４】同じく第９の動作説明図である。
【図１５】同じく第１０の動作説明図である。
【図１６】同じく第１１の動作説明図である。
【図１７】コイルの巻き取り開始状況を説明する、第１の部分拡大正面図である。
【図１８】同じく第２の部分拡大正面図である。
【図１９】同じく第３の部分拡大正面図である。
【図２０】制御システム図である。
【図２１】コイルの直径変化に対応するタレットの角度変化に関する制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図に基づき説明する。図１はテープ巻き取り装置１の要部を垂直断面図の形で表したものである。１０はフレーム、１１はフレーム１０に固定された軸受ハウジングである。フレーム１０は垂直壁の一部のみ示す。軸受ハウジング１１は１対の軸受１２により、タレット１３を水平軸まわりに回転自在に支持する。タレット１３は計３本の巻き取り軸２０を各々回転自在に支持する。各巻き取り軸２０はタレット１３の回転中心と中心を同じくする円周上に１２０゜間隔で配置され、その軸線の方向はタレット１３の軸線の方向と平行である。
【００１５】
１４はタレット１３の外に配置したタレット回転モータで、減速装置１５に連結している。減速装置１５の出力軸には歯車１６が固定され、この歯車１６がタレット１３に一体形設した歯車１７にかみ合う。タレット回転モータ１４はこの減速装置１５と歯車１６を介し、タレット１３に所要の回転を与える。タレット回転モータ１４と減速装置１５は、図示しない取付構造を介してフレーム１０に固定されている。なお今後、歯車１６の存在する側をタレット１３の「背面」、その反対側をタレット１３の「正面」として説明を続ける。
【００１６】
巻き取り軸２０の構造を図２により説明する。巻き取り軸２０は複数の部品により構成されるが、その主体となるものはタレット１３に対し回転自在且つ軸方向移動不能に取り付けられた中空軸２１と、中空軸２１の内部に配置された心軸２２である。心軸２２は中空軸２１にキー２３を介して結合しており、中空軸２１と一体的に回転しつつも、一定範囲で軸方向の相対移動が可能である。
【００１７】
タレット１３の正面側において、中空軸２１はタレット１３の内部に留まるが、心軸２２の方はタレット１３から突出し、ここにコレットチャック２４が取り付けられている。コレットチャック２４はテープを巻き付けるマンドレル２５をつかんで固定するためのものである。マンドレル２５の先端には、図１８に示すように、テープを受け入れるスリット２６が形設されている。スリット２６はマンドレル２５の端面から所定の深さ切り込まれている。その深さは、扱うテープの幅によって決まる。
【００１８】
タレット１３の背面側において、心軸２２は中空軸２１とともにタレット１３から突出しており、その端近くには、軸方向に間隔を置いて２本の環状の溝２７、２８が形設される。これに対応して、中空軸２１の端にはリテーナボックス２９が取り付けられる。リテーナボックス２９の中には鋼球３０と圧縮コイルばね３１が封入されている。鋼球３０は圧縮コイルばね３１によって心軸２２に押しつけられており、心軸２２が軸方向に移動したとき、いずれかのストロークエンドで溝２７ないし２８に落ち込む。溝２７ないし２８に落ち込んだ鋼球３０は心軸２２をその位置に保持する。鋼球３０および圧縮コイルばね３１の対は、心軸２２を挟んで向き合うよう、１対以上配置される。
【００１９】
心軸２２の端はリテーナボックス２９の外側に延び出しており、ここにディスク３２が固定される。タレット１３の外には、ディスク３２に対応してレバー３３、３４が配置されている（図１参照）。レバー３３がディスク３２を押せば、心軸２２は鋼球３０が溝２７に落ち込むところまで、図１、２において右方向にスライドする。この時、マンドレル２５は突き出した状態になる。レバー３４がディスク３２を押せば、心軸２２は鋼球３０が溝２８に落ち込むところまで、図１、２において左の方向にスライドし、マンドレル２５は引っ込んだ状態になる。レバー３３、３４は、巻き取り軸２０の停止位置（作業ステーション）のうち、それを必要とする箇所に配置される。どの作業ステーションにどちらのレバーが配置されるかは、後で説明する。
【００２０】
４０はタレット１３に挿入されたステーシャフトである。ステーシャフト４０は巻き取り軸２０が配置されているのと同一の円周上に、巻き取り軸２０と巻き取り軸２０の中間に位置する如く、１２０゜間隔で計３本配置されている。ステーシャフト４０の軸線もタレット１３の軸線と平行である。ステーシャフト４０は中間に大径部４１を有し、この大径部４１がタレット１３の背面に当たるところまで、タレット１３に背面側から挿入される。ステーシャフト４０の先端はタレット１３の正面に重ねて配置された円盤４２を貫通して突出し、この先端にナット４３を螺合して締め付けることにより、円盤４２がタレット１３に固定されるとともに、ステーシャフト４０自身もタレット１３に固定される。
【００２１】
円盤４２の中心からは支軸４４が突出する。支軸４４の中心線はタレット１３の中心線に一致する。支軸４４の中間部にはしごき部材４５が取り付けられる。図４に見られるように、しごき部材４５は計３個が支軸４４に対し１２０゜間隔で放射状に固定されており、各１本ずつのマンドレル２５を軸方向にスライド自在に貫通させている。
【００２２】
支軸４４の先端にはマンドレル受け４６が取り付けられる。マンドレル受け４６はマンドレル２５の先端と向かい合うように配置された軸状の部材で、端面にはマンドレル２５の先端を受け入れる凹部（図示せず）が形成されている。マンドレル受け４６は支軸４４に固定されたマンドレル受けベース４７に回転自在且つ軸方向移動不能に支持される。マンドレル受けベース４７は、図５に見られるように１２０゜間隔で計３本の腕を有し、各腕に１本ずつのマンドレル受け４６を支持している。
【００２３】
タレット１３の背面側において、ステーシャフト４０は大径部４１よりも更に外側に突き出しており、ここに３個の円盤５０、５１、５２を支持する。円盤５０、５１、５２は大径部４１の側からこの順で、ステーシャフト４０の軸線方向に沿って１列に並ぶ。円盤５０と５１の間、および円盤５１と５２の間にはそれぞれスペーサ５３が配置される。スペーサ５３は大径部４１とほぼ同じ直径の円筒形部材であって、各ステーシャフト４０の外側に嵌める形で取り付けられている。タレット１３と円盤５０の間においては、ステーシャフト４０の大径部４１がスペーサの役割を果たす。
【００２４】
ステーシャフト４０の端は円盤５２の外側に突出しており、ここにナット５４を螺合し締め付けることにより、円盤５０、５１、５２およびスペーサ５３はステーシャフト４０に、ひいてはタレット１３に固定される。円盤５０、５１、５２は各々中空軸２１を貫通させる透孔を有している。円盤５２は中空軸２１を支持する軸受５５を備え、この軸受５５と、タレット１３の側に設けられた軸受５６とにより、中空軸２１は回転自在に支持されるものである。
【００２５】
３本の中空軸２１は各々外側にピニオン６０を一体形設している。ピニオン６０の位置は中空軸２１によって異なり、１本についてはタレット１３と円盤５０の間の位置に設けられ、他の１本については円盤５０、５１の間の位置に設けられ、残る１本については円盤５１、５２の間の位置に設けられている。これらのピニオン６０の１個ずつに、軸方向に１列に並ぶようタレット１３に支持された内歯車６１、６２、６３が１対１対応で連結する。
【００２６】
内歯車６１、６２、６３を回転自在に支持するため、計６個の軸受６４が用意される。タレット１３は軸受６４を１個保持し、円盤５０と５１は軸受６４を２個保持し、円盤５２は軸受６４を１個保持する。内歯車６１はタレット１３の軸受６４と、円盤５０の保持する２個の軸受６４のうちタレット１３に近い方のものとにより支持される。内歯車６２は円盤５０の保持する残り１個の軸受６４と、円盤５１の保持する２個の軸受６４のうちタレット１３に近い方のものとにより支持される。内歯車６３は円盤５１の保持する残り１個の軸受６４と、円盤５２の保持する軸受６４とにより支持される。このように、内歯車６１、６２、６３は互いに独立して支持される。
【００２７】
内歯車６１、６２、６３は各々、ピニオン６０にかみ合う歯車部６５を内面に有している。歯車部６５は大径部４１とスペーサ５３がタレット１３、円盤５０、円盤５１、円盤５２の間に作り出した隙間を通ってピニオン６０に達する。内歯車６１、６２、６３はタイミングベルトのプーリも兼ねるものであり、タイミングベルト用の歯形６６が外面に形設されている。
【００２８】
７０、７１、７２はタレット１３の外に配置した巻き取り軸回転モータである。各モータの軸端にはタイミングプーリ７３が取り付けてあり、このタイミングプーリ７３と内歯車とにタイミングベルト７４を巻き掛けることにより、巻き取り軸回転モータ７０は内歯車６１と１対１対応で連結し、巻き取り軸回転モータ７１は内歯車６２と１対１対応で連結し、巻き取り軸回転モータ７２は内歯車６３と１対１対応で連結する。巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２は、図示しない取付構造を介してフレーム１０に固定される。なお巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２も、タレット回転モータ１４も、共にサーボモータである。
【００２９】
このテープ巻き取り装置１はコンデンサの芯を巻くべく設計されており、タレット１３の正面側に、図６に示すような様々な構成要素を配置している。８０、８１、８２、８３はコンデンサの芯を構成するテープであって、８０、８１は電解紙テープ、８２はマイナス箔テープ、８３はプラス箔テープである。これらは各々、図示しないテープロールから引き出され、多数のローラを主な構成要素として構成される図示しない誘導路を経由して図６の位置へと導かれている。
【００３０】
８４、８５はテープ８０、８１、８２、８３を積層したものを挟みつけるピンチローラで、いずれも図示しない上下動部材に取り付けられ、互いに独立して上下動が可能である。ピンチローラ８５の軸には図示しない一方向クラッチが連結されており、ピンチローラ８５は図６において反時計回転の方向、すなわちテープをマンドレル２５の方向に送る向きには回転できるが、その逆には回転しないようになっている。
【００３１】
８６はマイナス箔テープ８２のガイドローラ、８７はプラス箔テープ８３のガイドローラである。ガイドローラ８６は位置不動であるが、ガイドローラ８７はピンチローラ８５を支持する上下動部材に取り付けられ、ピンチローラ８５と共に上下する。
【００３２】
８８はピンチローラ８５と共通の上下動部材に、図示しない角度変更機構を介して取り付けられたテープガイドである。テープガイド８８の上面には凹状に湾曲したガイド面８９が形設されており、このガイド面８９でプラス箔テープ８３をすくい上げる。テープガイド８８は垂直面内における傾きを変えられるようになっており、後で説明するように、コイル巻き工程の所定タイミングでその傾きを変える。
【００３３】
９０、９１は、マンドレル２５を中にしてピンチローラ８４、８５と向かい合うように配置されたチャック部材である。チャック部材８４、８５は電解紙テープ８０、８１だけを積層したもの、または電解紙テープ８０、８１に加えてマイナス箔テープ８２とプラス箔テープ８３を積層したもの（以後これらを総称してテープ積層体１０５という）を挟むためのものであって、上下方向において互いに接近したり離れたりする。
【００３４】
上方のチャック部材９０はテープ積層体１０５のカッタ部材を兼ねる。９２はチャック部材９０と協同してテープ積層体１０５を切断するカッタ部材で、チャック部材９１の、ピンチローラ８４、８５と向かい合っていない方の側面に重ねて配置され、チャック部材９１とは別個に上下動する。なおチャック部材９０もカッタ部材９２も、テープ積層体１０５を挟みつけて切断する箇所には超硬合金等からなるカッタチップが取り付けられている。
【００３５】
９３、９４はマイナス箔テープ８２用のクランプ部材、９５、９６はプラス箔
テープ８３用のクランプ部材である。クランプ部材９３、９４は時に応じてマイナス箔テープ８２を挟みつけ、挟んだ状態のまま前進する。クランプ部材９５、９６も時に応じてプラス箔テープ８３を挟みつけ、挟んだ状態のまま前進する。なお、クランプ部材の対にあって下側に位置するクランプ部材９４、９６は先端にテープのガイドローラ９７を有する。
【００３６】
１００、１０１はマイナス箔テープ８２用のカッタ部材、１０２、１０３はプラス箔テープ８３用のカッタ部材である。カッタ部材１００、１０１はマイナス箔テープ８２がクランプ部材９３、９４から延び出したところでこれを切断する。カッタ部材１０２、１０３はプラス箔テープ８３がクランプ部材９５、９６から延び出したところでこれを切断する。いずれのカッタ部材も、切断に関わる箇所には超硬合金等からなるカッタチップが取り付けられている。
【００３７】
１１０はプラス箔テープ８３の誘導路中に配置された基準エンコーダである。基準エンコーダ１１０は図示しないローラをプラス箔テープ８３にスリップすることのないよう接触させ、プラス箔テープ８３の走行長さを計測する。
【００３８】
図６において、マンドレル２５はＡ、Ｂ、Ｃと符号を付した３箇所の作業ステーションに順次移動する。１２０はテープ積層体１０５を巻き上げたコイルを表す。また図１６において、１２１は作業ステーションＢでコイル１２０に対し粘着テープによるゆるみ止めを施すテーピング装置、１２２は作業ステーションＣでマンドレル２５からコイル１２０を取り外す取り出しアームである。
【００３９】
図２０にテープ巻き取り装置１の制御システムの一部を示す。１３０は演算機能、記憶機能等、テープ巻き取り装置１の制御に必要な機能を備えた制御装置である。タレット回転モータ１４と巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２の各ドライバ１３１、１３２、１３３、１３４と基準エンコーダ１１０が制御装置１３０の制御ライン１３５に接続されている。制御装置１３０の制御対象はこれに留まるものではなく、レバー３３、３４の動力源、また図６に示す各要素の動力源も制御装置１３０により制御される。
【００４０】
次にテープ巻き取り装置１の動作を、主に図６〜１６を参照しつつ説明する。
【００４１】
図６においては、電解紙テープ８０、８１からなるテープ積層体１０５の端がチャック部材９０、９１に挟みつけられ、そこから少し離れた箇所でもピンチローラ８４、８５に挟みつけられている。テープガイド８８は、案内面８９が左下がりとなる、非ガイド姿勢をとっている。作業ステーションＡに位置するマンドレル２５は突出状態にあり、スリット２６の中にテープ８０、８１を通している。この時のマンドレル２５の状態は図１８に対応する。作業ステーションＢに位置するマンドレル２５は前のサイクルで巻いたコイル１２０を保持している。
【００４２】
この時、クランプ部材９３、９４はマイナス箔テープ８２をクランプし、クランプ部材９５、９６はプラス箔テープ８３をクランプし、いずれも後退位置にある。図示しないが、マイナス箔テープ８２、プラス箔テープ８３とも、コンデンサ端子となる金属製タブを所定間隔で取り付けられているものである。
【００４３】
続いて図７の状態に移行する。ここではピンチローラ８４が真上に、ピンチローラ８５が斜め下方に、それぞれ移動する。ガイドローラ８７とテープガイド８８もピンチローラ８５と共に斜め下方に移動する。これで、ピンチローラ８４、８５の間にマイナス箔テープ８２とプラス箔テープ８３を挿入できる態勢となる。これに対応してクランプ部材９３、９４、９５、９６が前進を開始し、マイナス箔テープ８２の先端がガイドローラ８６の上に載り、プラス箔テープ８３の先端がガイドローラ８７の上に載る。
【００４４】
図８は図７から更に進んだ状態である。ここではクランプ部材９３、９４、９５、９６がストロークリミットまで前進しており、マイナス箔テープ８２の先端は電解紙テープ８０、８１の間にあって、プラス箔テープ８３の先端は電解紙テープ８１の下にあって、いずれもピンチローラ８４、８５の間に入り込んでいる。マイナス箔テープ８２とプラス箔テープ８３を挟みつけるべく、ピンチローラ８４は真下へ、ピンチローラ８５は斜め上方へと移動を開始している。また作業ステーションＡのマンドレル２５は、電解紙テープ８０、８１からなるテープ積層体１０５を巻き付けるべく、反時計方向に回転を始めている。この時のマンドレル２５の状態は図１９に対応する。
【００４５】
次に図９の状態に入る。ここではクランプ部材９３、９４が互いに離れてマイナス箔テープ８２のクランプを解除し、クランプ部材９５、９６が互いに離れてプラス箔テープ８３のクランプを解除する。作業ステーションＡのマンドレル２５は、チャック部材９０、９１に挟まれていた部分も含め、電解紙テープ８０、８１からなるテープ積層体１０５を一巻き以上巻き付け終わっており、チャック部材９０、９１はテープ積層体１０５をマンドレル２５に委ね、チャック部材９０は上へ、チャック部材９１はカッタ部材９２と共に下へと、それぞれ移動を開始する。
【００４６】
図９の状態において、ピンチローラ８４、８５は電解紙テープ８０、８１とマイナス箔テープ８２、プラス箔テープ８３からなるテープ積層体１０５を挟みつけている。テープガイド８８はガイド姿勢へと起き上がり、プラス箔テープ８３が電解紙テープ８１の下面から離れようとするのを防ぐ。
【００４７】
図１０は図９から少し進んだ状態である。作業ステーションＡのマンドレル２５が引き続き回転し、テープ８０、８１、８２、８３からなるテープ積層体１０５はピンチローラ８４、８５の間から引き出され、コイルの形に巻かれて行く。
【００４８】
次に図１１の状態に移る。ここではまず、クランプ部材９３、９４、９５、９６が後退する。この時、マイナス箔テープ８２がクランプ部材９３ないし９４に、またプラス箔テープ８３がクランプ部材９５ないし９６に、それぞれ接触することによる摩擦で、マイナス箔テープ８２とプラス箔テープ８３にはこれを引き戻そうとする張力が作用するが、前述の如くピンチローラ８５には一方向クラッチが連結され、逆転しないようになっている上、既にマンドレル２５に巻き付いているので、テープ積層体１０５が引き戻されることはない。またこの時、チャック部材９０は上昇限、チャック部材９１とカッタ部材９２は下降限に達しており、直径の膨れ上がったコイル１２０を通せるだけの間隙が生じている。
【００４９】
図１０から図１１にかけて、タレット１３は次のような動作を行う。すなわち、コイル１２０の直径が大きくなるにつれ、タレット１３は時計方向に回転し、コイル１２０に対するテープ積層体１０５の進入角を一定に、実施形態で言えばほぼ水平に、保つようにする。この動作はタレット回転モータ１４の制御を通じて行われる。この制御につき、図２１に基づき説明する。
【００５０】
特定の型式のコンデンサにつき巻き取り作業を開始する際、まずステップＳ２０１において、テープ積層体１０５の巻き取り長さと、コイル１２０の巻き取り径との関係を制御装置１３０で計算する。コンデンサの種類によってテープ積層体１０５の厚さが異なるので、計算結果もコンデンサの種類によって異なるものとなる。
【００５１】
続いてステップＳ２０２では、コイル１２０の巻き取り径と、タレット１３の角度との関係を計算する。
【００５２】
ステップＳ２０２の計算が済んだら、ステップＳ２０３で基準エンコーダ１１０の読み取り値をクリアしてゼロとする。
【００５３】
続いてステップＳ２０４で、作業ステーションＡに位置するマンドレル２５の回転を開始する。これは、そのマンドレル２５を取り付けている巻き取り軸２０に、巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２のいずれかが内歯車６１、６２、６３のいずれかを介して回転を発生させることにより、達成される。
【００５４】
ステップＳ２０５では基準エンコーダ１１０の計測値を読み取る。プラス箔テープ８３の走行量はテープ積層体１０５の走行量に等しく、従って基準エンコーダ１１０で計測した値がテープ積層体１０５の走行量ということになる。
【００５５】
ステップＳ２０６ではテープ積層体１０５の走行量すなわちコイル１２０への巻き取り量からコイル１２０の巻き取り径を計算する。
【００５６】
ステップＳ２０７では、コイル１２０へのテープ積層体１０５の進入角を一定にするタレット１３の角度を計算する。
【００５７】
ステップＳ２０８ではタレット回転モータ１４のドライバ１３１に制御装置１３０から命令を出し、ステップＳ２０７で計算した角度にタレット１３を移動させる。
【００５８】
ステップＳ２０９ではコイル１２０の巻き取りが終了したかどうかをチェックし、未了であればステップＳ２０５に戻る。
【００５９】
ステップＳ２０５からＳ２０９までの作業を一定の分配周期毎に繰り返す。分配周期は、ミリセカンド単位の短い時間とする。
【００６０】
上記のように、基準エンコーダ１１０の読み取り値を介してコイル１２０の巻き取り径をチェックし、それに対応してタレット１３の角度を変えつつ、コイル１２０の巻き取りを進めて行く。
【００６１】
図１２はコイル１２０が所定の巻き取り径まで巻き取られた状態を示し、この時点でマンドレル２５は回転を停止する。この時点に至る前に、ピンチローラ８５、ガイドローラ８７、テープガイド８８は下降し、テープガイド８８は同時に、非ガイド姿勢へと傾きを変えている。
【００６２】
続いて図１３の状態に移る。ここではクランプ部材９３、９４が接近してマイナス箔テープ８２をクランプし、クランプ部材９５、９６が接近してプラス箔テープ８３をクランプするとともに、カッタ部材１００、１０１が接近してマイナス箔テープ８２を挟み切り、カッタ部材１０２、１０３が接近してプラス箔テープ８３を挟み切る。
【００６３】
次に図１４の状態に移る。クランプ部材９３、９４はマイナス箔テープ８２の、クランプ部材９５、９６はプラス箔テープ８３の、それぞれクランプを続けているが、カッタ部材１００と１０１、カッタ部材１０２と１０３は既に離れて通常状態に戻っている。ここでタレット１３が回転を開始し、作業ステーションＡのコイル１２０を作業ステーションＢへ、作業ステーションＢのコイル１２０を作業ステーションＣへ、作業ステーションＣのマンドレル２５を作業ステーションＡへとへと向かわせる。
【００６４】
作業ステーションＣのマンドレル２５を作業ステーションＡに移動させるにあたり、このマンドレル２５は作業ステーションＣにおいて、図１のレバー３４で引っ込められているので、移動途中でチャック部材９０に当たることはない。後に、マンドレル２５は作業ステーションＡに到着するのであるが、その際テープ積層体１０５に干渉することもない。
【００６５】
作業ステーションＡにあったコイル１２０が作業ステーションＢに向かう途中で、図１５のようにチャック部材９０が下降し、チャック部材９１が上昇する。これによりテープ積層体１０５を挟みつけるとともに、カッタ部材９２が上昇し、チャック部材９０との間でテープ積層体１０５を挟み切る。
【００６６】
上記切断により、テープ積層体１０５はコイル１２０に巻かれてしまう部分とチャック部材９０、９１に挟まれて後に残る部分とに分かれる。マイナス箔テープ８２とプラス箔テープ８３にあっては、図１３において切断された時の切断端が完全にコイル１２０に巻き込まれ、しかもその切断端を電解紙テープ８０、８１が僅かに包むことになるよう、図１３における切断位置の調整が行われる。
【００６７】
次に図１６の状態に移る。ここではピンチローラ８４、８５がテープ積層体１０５を挟みつける。
【００６８】
作業ステーションＡにあったコイル１２０は作業ステーションＢに到着する。これを支えるマンドレル２５は図１５の位置から作業ステーションＢに移動する過程で、あるいは作業ステーションＢに到着してからも、回転を行い、テープ積層体１０５を完全にコイル１２０に巻き付ける。このコイル１２０にテーピング装置１２１が接近し、粘着テープによりテープ積層体１０５の端をとめる。
【００６９】
作業ステーションＢにあったコイル１２０は作業ステーションＣに到着する。このコイル１２０に取り出しアーム１２２が接近し、ハンド部でコイルをチャッキングする。同時に、作業ステーションＣに配置されたレバー３４（図１参照）が巻き取り軸２０をスライドさせ、マンドレル２５を、その先端がしごき部材４５の中に隠れるところまで引っ込める。しごき部材４５があるため、コイル１２０はマンドレル２５に追随して移動することができず、これによりコイル１２０はマンドレル２５から分離し、取り出しアーム１２２のハンド部の中に残る。取り出しアーム１２２はコイル１２０をタレット１３のところから運び出し、図示しないパレットに整列して置く。
【００７０】
作業ステーションＣにあったマンドレル２５は作業ステーションＡに到着する。この状態は図１７に対応するものである。図１７においては、マンドレル２５が引っ込み位置にあることを強調するため、マンドレル２５を図示していない。マンドレル２５の到着後、作業ステーションＡに配置されたレバー３３（図１参照）が巻き取り軸２０をスライドさせ、マンドレル２５を突出位置に押し出す。するとマンドレル２５は、図１８のように、スリット２６の中にテープ積層体１０５をくわえる形になる。この時、スリット２６の角度がテープ積層体１０５の張られた方向と一致していないといけないので、巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２にはエンコーダを組み合わせ、巻き取り軸２０の角度を知り、またそれを制御できるようになっている。
【００７１】
この時、マンドレル２５の先端はマンドレル受け４６の端面凹部に嵌合する。これにより、マンドレル２５の先端のぶれがなくなり、スムーズにコイル１２０を巻く態勢が整う。
【００７２】
以上をもって図６の状態に復帰し、これまで説明してきたサイクルが繰り返されることになる。
【００７３】
作業ステーションＡ、Ｂ、Ｃに位置するマンドレル２５の動きに着目すると、作業ステーションＡのマンドレル２５はテープ積層体１０５の端を巻き付けた後、高速回転してコイル１２０を巻いて行く。作業ステーションＢのマンドレル２５はテープ積層体１０５の端を巻き付けた後、テーピング装置１２１に合わせた回転を行う。作業ステーションＣのマンドレル２５は回転しない。このように、場所と作業段階によって巻き取り軸２０に求められる回転速度と回転回数は全く異なる訳であるが、本発明の構成では巻き取り軸２０を互いに独立して回転させることができるので、異なる作業を同時進行的に遂行することが可能となる。
【００７４】
便宜上、テーピング装置１２１と取り出しアーム１２２を図１６にのみ図示したが、これらは図６から図１０までの状態、すなわちタレット１３が動いていない局面であればいつでも出現させることができる。またその作業も、一つの図で切り取った時間枠の中で完了させなければならないということはなく、複数の図にまたがる時間枠の中で遂行させることができる。
【００７５】
また、図示の実施形態では巻き取り軸２０の数を３本としたが、これを２本とする構成、あるいは４本以上とする構成も可能である。
【００７６】
また、巻き取り軸回転モータ７０、７１、７２から内歯車６１、６２、６３への回転伝達にタイミングベルト７４を用いたが、これを他の種類の回転伝達手段であってタイミングベルト同様にスリップのない動力伝達が可能なもの、例えば歯車やチェーン等に置き換えることも可能である。
【００７７】
この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、テープ巻き取り装置に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１ テープ巻き取り装置
１０ フレーム
１３ タレット
１４ タレット回転モータ
２０ 巻き取り軸
２５ マンドレル
６０ ピニオン
６１、６２、６３ 内歯車
７０、７１、７２ 巻き取り軸回転モータ
８０、８１、８２、８３ テープ
１０５ テープ積層体
１２０ コイル
１３０ 制御装置
Ａ、Ｂ、Ｃ 作業ステーション
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タレットと、
テープをコイルの形に巻き取るべく、前記タレットに回転自在に支持された巻き取り軸と、
前記コイルに対する前記テープの進入角度が一定になるよう、コイルの直径変化に対応して前記タレットの角度を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とするテープ巻き取り装置。
【請求項２】
前記巻き取り軸は複数存在し、前記タレットは、前記複数の巻き取り軸が順次所定の作業ステーションに移動するよう、タレット回転モータで回転せしめられるとともに、前記タレットの外に、前記巻き取り軸と１対１対応で設けられ、対応する巻き取り軸を他の巻き取り軸とは独立に回転させる巻き取り軸回転モータを備えることを特徴とする請求項１に記載のテープ巻き取り装置。
【請求項３】
前記巻き取り軸の各々にピニオンを設けるとともに、これらのピニオンに１対１対応で連結する複数の内歯車を前記タレットに支持させ、これらの内歯車に、前記巻き取り軸回転モータを１対１対応で連結したことを特徴とする請求項２に記載のテープ巻き取り装置。
【請求項１】
タレットと、
テープをコイルの形に巻き取るべく、前記タレットに回転自在に支持された巻き取り軸と、
前記コイルに対する前記テープの進入角度が一定になるよう、コイルの直径変化に対応して前記タレットの角度を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とするテープ巻き取り装置。
【請求項２】
前記巻き取り軸は複数存在し、前記タレットは、前記複数の巻き取り軸が順次所定の作業ステーションに移動するよう、タレット回転モータで回転せしめられるとともに、前記タレットの外に、前記巻き取り軸と１対１対応で設けられ、対応する巻き取り軸を他の巻き取り軸とは独立に回転させる巻き取り軸回転モータを備えることを特徴とする請求項１に記載のテープ巻き取り装置。
【請求項３】
前記巻き取り軸の各々にピニオンを設けるとともに、これらのピニオンに１対１対応で連結する複数の内歯車を前記タレットに支持させ、これらの内歯車に、前記巻き取り軸回転モータを１対１対応で連結したことを特徴とする請求項２に記載のテープ巻き取り装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００９−１２０４０４（Ｐ２００９−１２０４０４Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５９２９２（Ｐ２００９−５９２９２）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【分割の表示】特願２０００−３０５６２１（Ｐ２０００−３０５６２１）の分割
【原出願日】平成１２年１０月５日（２０００．１０．５）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【出願人】（０００１４１８８６）株式会社京都製作所 (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【分割の表示】特願２０００−３０５６２１（Ｐ２０００−３０５６２１）の分割
【原出願日】平成１２年１０月５日（２０００．１０．５）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【出願人】（０００１４１８８６）株式会社京都製作所 (83)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]