涡卷状电极群的制造方法及制造装置 【技术领域】
本发明涉及一种用于制造例如向锂一次性电池供给的、将隔板设于正极板与负极板之间、一边将其重叠一边卷绕成涡卷状结构的涡卷状电极群的方法及其装置。
背景技术
作为传统的照相机等的便携式电气制品的驱动电源，使用的是小型高容量的圆筒型的锂一次性电池和各种蓄电池。随着便携式电气制品的高性能化和高功能化，要求这些电池具有更高的电压和更高的容量，为满足这一要求，通常是采用将隔板设于正极板与负极板之间、将其层叠后的部件卷绕成涡卷状所构成的涡卷状电极群。并且，在这种圆筒型的各种电池用的涡卷状电极群中，为了在提高生产性的同时确保高性能化和品质均一性，在正·负极板与隔板间无卷绕错位、不产生因各极板和隔板上施加了异常强的张力所引起的被拉伸地状态、且不产生松弛地卷绕成涡卷状正在成为重要课题。
为此，本发明人原先已提出过具有上述高性能化和品质均一性的涡卷状电极群制造用的装置(参照日本专利特开平9-147878号公报)。在该制造装置中，将带状的隔板从其中央部区分为一方的第1区域和另一方的第2区域，用正负的极板将第1区域夹住，一边用第1和第2吸附装置分别将第1和第2区域吸住，一边由与两区域的边界部卡合的卷绕轴折曲2次并卷绕成涡卷状，通过由送进装置将分别吸附保持第1和第2吸附装置各自的环状皮带的第1区域和第2区域从双方向卷绕轴移动，由此防止过剩的张力施加到构成涡卷状电极群的隔板等，且为使该张力适中而控制环状皮带的转送速度，不使隔板等发生延伸，并防止正负的极板间产生卷绕错位，以此来制造涡卷状电极群。
在制造镍·镉电池和镍氢电池的涡卷状电极群的场合，上述涡卷状电极群的制造装置由于该两种电池的正·负极板的拉伸强度均较大，卷绕时对于作用的张力的抵抗力强，并且，最易受张力影响的隔板具有某种程度的对于延伸的抵抗力和复位力，因此可获得较良好的涡卷状电极群。但是，在制造圆筒型锂一次性电池等的涡卷状电极群的场合，因对于构成负极板的带状的锂金属箔带的张力的抵抗力非常小，故容易产生塑性变形，少许的张力就会延伸，结果是使涡卷状电极群的形状和尺寸变化。由此，在使用这种涡卷状电极群的电池时，会发生电池特性下降和偏差。
另一方面，对于锂金属箔带，一般考虑的是设定成在几乎不产生张力作用的状态下进行卷绕。但是因带状锂金属箔带表面非常柔软，容易引起塑性变形，故若在各种金属表面的接触状态下进行加压或滑动，则容易沾附在该金属表面上。因此，在上述制造装置中，其结构上是不能将薄的带状锂金属箔带在不受到张力作用下并在不产生松弛的状态下进行用力的卷绕。结果是制成的涡卷状电极群因作为电极群的卷绕力非常弱，故形状和尺寸容易变化而不稳定，容易产生卷绕错位的问题。为此，本发明人原先已提出过一种对应于极板等材料的厚度偏差等自动可变调整到不施加规定以上张力的最佳的送进速度、并卷绕各构成材料的涡卷状电极群的制造装置(日本专利特愿平11-336349号)。该制造装置如图11的概略正面图所示，通过在外周部以120度等间隔设置有3个卷芯2的回转盘1通过以120度的角度间歇地朝图示的箭头方向回转，将3个卷芯2依次搬送到与带条吸附滚筒3接触的卷绕位置P进行定位。卷芯2在卷绕位置P上通过回转驱动一边接受来自带条吸附滚筒3的负极板4的供给，一边将该负极板4、隔板7和正极板8卷绕成涡卷状，制作成涡卷状电极群9。
在3个卷芯2之间分别配设有直线状的引导体10，在该各引导体10上分别设有可平滑滑动并几乎不受滑动负载的引导用夹持构件11和定位夹持构件(未图示)。引导用夹持构件11将隔板7的前端夹住，插通于卷芯2的卡合用切口(未图示)中。定位用夹持构件将正极板8的前端部夹住，相对于隔板7在定位状态下进行重叠，随着卷绕在卷芯2上的隔板7的移送一边向引导体10滑动一边相对于负极板4在所定的定位状态下送入卷芯2。在卷芯2的回转产生的卷绕动作时，图的左方的引导用夹持构件11相对于卷芯2随着卷芯2的卷绕动作一边沿着引导体10一边上升，具有对隔板7提供适度张力的双重功能，同样，图的右方的引导用夹持构件11相对于卷芯2具有对正极板8提供适度张力的双重功能，
另一方面，在搬送用回转滚筒(未图示)的外周面等间隔地设有的多个带条吸附滚筒3不与回转驱动源连接而可回转自如地支承在回转支轴12上，但以惯性力施加有不继续回转那样程度的极小的制动力。由薄的带状锂金属箔带构成的负极板4被切断为构成1个涡卷状电极群9所需的所定长度，并以卷绕在外周面上的状态预先吸附保持在该带条吸附滚筒3上。又，带条吸附滚筒3随着搬送用回转滚筒的间歇回转依次搬送到卷绕位置P，并通过由卷簧13施加的图示箭头方向的回动力的滚筒支承杆14以适度的力向卷芯2推压。
在该制造装置中，一旦卷芯2回转，则与该卷芯2接触状态的带条吸附滚筒3只利用与卷芯2的磨擦力以与卷芯2一起回转的状态进行同步回转，随着该回转，吸附保持在带条吸附滚筒3外周面的负极板4被不断地绕入隔板7中。由此，在吸附保持于可自由回转地支承的带条吸附滚筒3上的负极板4上，因几乎不施加张力，故即使是薄的锂金属箔带也不会产生被拉长的情况。又，由于带条吸附滚筒3随着涡卷状电极群9直径的变化，并通过滚筒支承杆14进行回动，不管卷芯2的转速是否始终稳定，该带条吸附滚筒3的转速均可随着涡卷状电极群9直径的变大而自动地加速而可自动地调整在始终稳定的最佳值上。这样，由于即使在涡卷状电极群9的卷绕过程中在负极板4上也几乎不施加张力，故不会被拉长。
上述制造装置由于是利用了作用于吸附保持在带条吸附滚筒3外周面的负极板4与卷芯2的外周面或隔板7之间的磨擦力，将可自由回转地支承的带条吸附滚筒3以与卷芯2一起回转的状态进行同步回转，因此，负极板4即使是薄的锂金属箔带也不会产生被拉长的情况，能可靠地制作具有所定形状的涡卷状电极群9。但是，上述制造装置不适合以高生产性方式批量生产涡卷状电极群9的场合。
即，在上述制造装置中，将附设于该装置的负极板供给部(未图示)上的在安装定位带和负极导向部之后被切断成所定尺寸的负极板4、附设于该装置的隔板供给部上的被切断成所定尺寸的隔板7以及附设于该装置的正极板供给部上的在安装正极导向部之后被切断成所定尺寸的正极板8以所定的相对位置关系向移送到单一的卷绕位置P的卷芯2进行供给，并在该卷绕位置P上进行卷绕。这样，在该制造装置中，由于在将涡卷状电极群9的各构成材料由装置中附设的各供给部分别形成了所定形状之后向单一的卷绕位置P供给成在所定的相对位置定位而集合，并卷绕成涡卷状，故在卷绕位置P上，在结束1个涡卷状电极群9的制作并将下1个卷芯2移送到卷绕位置P之前不能供给正极板8、负极板4和隔板7，故生产性的提高受到限制。
又，在上述制造装置中，将构成1个涡卷状电极群9所需的所定长度的负极板4在其整个长度方向真空吸附状态下卷绕保持在带条吸附滚筒3上，同时将构成1个涡卷状电极群所需的所定长度的隔板7的两端部由引导用夹持构件11夹住，通过使引导用夹持构件11沿着引导体10滑动移动，一边向隔板7提供适度的张力，一边由卷芯2不断地卷绕隔板7。因此，由于在上述制造装置中必须使用具有对应于负极板4长度的直径的带条吸附滚筒3，以及必须使用具有对应于隔板7长度的长度的引导体10，因此成为了构成特定的电池的涡卷状电极群9用的专用装置，由于必须准备分别与各种不同的正极板8、负极板4和隔板7的长度和宽度的涡卷状电极群9分别对应的装置，因此成本高。
为此，本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种可用单一的装置高精度且高生产性地制造正·负极板和隔板的长度和宽度各不相同的涡卷状电极群的制造方法及其制造装置。
本发明内容
为实现上述目的，本发明的涡卷状电极群的制造方法的特征在于，将构成1个涡卷状电极群所需长度的正极板、负极板和隔板可引出又可卷绕地分别安装在正极板安装夹具、负极板安装夹具和隔板安装夹具上并构成正极板盒、负极板盒和隔板盒，将这些正极板盒、负极板盒和隔板盒分别依次供给并安装到沿着所定的移送路循环的多个群卷头组件，在循环移送所述群卷头组件的过程中，在所述隔板盒的隔板长度方向的所定部位的两侧面，将从所述正极板盒和所述负极板盒分别供给的正极板和负极板的各自前端部定位在所定的相对位置，一边将这些正极板、负极板和隔板重叠，一边不断地卷绕在所述群卷头组件回转驱动的卷绕轴上。
在该涡卷状电极群的制造方法中，由于将两极板和隔板盒体化成可引出又可卷绕，在将该各盒体依次安装在沿着移送路循环的多个群卷头组件上之后，在该多个群卷头组件沿着移送路循环的过程中，各组件通过将两极板和隔板叠绕而制作成涡卷状电极群，因此可在多个部位上同时进行涡卷状电极群的卷绕，与涡卷状电极群的卷绕部位单一的场合相比，可进一步提高生产性。
又，本发明的涡卷状电极群的制造装置的特征在于，包括：将所定长度的带状的所述极板内的一方的极板在可自由回转支持的滚筒部的外周面上叠绕多圈、同时由与其极板的卷绕结束端部抵接的离接自如的锁定构件进行固定而不使其松弛、以卷装状态保持在所述滚筒部上的负极板盒；将所定长度的带状的所述极板中的另一方的极板保持在可引出状态的正极板盒；具有相互平行配置地一起可自由回转支持的一对卷轴、所定长度的隔板的长度方向的两端部与沿着所述一对卷轴的各自轴心形成的卡合用切口卡合、并将与所述隔板中的正极板和负极板的长度对应分配的各长度部分分别以卷绕于所述一对卷轴上的状态保持的隔板盒；以及配设成沿着环状的移送路循环的多个群卷头组件，
各群卷头组件的结构是在将所述正极板盒、负极板盒和隔板盒依次安装在所述移送路中的供给位置上之后，在所述移送路循环的过程中，一边将分别向与所述群卷头组件的卷绕轴接触的所述隔板所定位置的两面侧供给的所述正极板和负极板的前端部定位在所定的相对位置上进行重叠，一边卷绕在回转驱动的所述卷绕轴上，制作成涡卷状电极群。
又，本发明的涡卷状电极群的制造装置的特征在于，包括：将所定长度的极板在可自由回转支持的滚筒部的外周面上叠绕多圈、同时由与其极板的卷绕结束端部抵接的离接自如的锁定构件进行固定而不使其松弛、以卷装状态保持在所述滚筒部上的一对极板盒；具有相互平行配置并回转自如地加以支持的一对卷轴、所定长度的隔板的长度方向的两端部与沿着所述一对卷轴的各自轴心形成的卡合用切口卡合、并将与隔板中的正极板和负极板的长度对应分配的各长度部分分别以卷绕在所述一对卷轴上的状态保持的隔板盒；以及配设成沿着环状的移送路循环的多个群卷头组件，各群卷头组件的结构是在将所述正极板、负极板盒和隔板盒依次安装在所述移送路中的供给位置上之后，在所述移送路循环的过程中，一边将分别向与所述群卷头组件的卷绕轴接触的所述隔板的所定位置的两面侧供给的所述正极板和负极板的前端部定位在所定的相对位置上进行重叠，一边卷绕在回转驱动的所述卷绕轴上，制作成涡卷状电极群。
在这些涡卷状电极群的制造装置中，可容易地将极板盒和隔板盒安装在群卷头组件上，同时可一边将隔板卷绕在卷绕轴上，一边将从极板盒体平滑引出的极板绕入该隔板中，可高精度制作涡卷状电极群。
附图的简单说明
图1为表示为实现本发明第1实施形态的涡卷状电极群的制造方法的制造装置的要部立体图
图2A为表示同上的制造装置中使用的隔板安装夹具的立体图，图2B为表示同上的制造装置中使用的负极板安装夹具，图2C为表示同上的制造装置中使用的正极板字装夹具的立体图。
图3为模式表示同上的制造装置中的正极板加工机构整体结构的概略正面图。
图4A～图4C为按照工序顺序模式表示同上的制造装置中的构成隔板加工机构的隔板盒的制造过程的工序图。
图5为表示同上的制造装置中的向群卷头组件供给的正极板盒、负极板盒和隔板盒的相对位置关系的立体图。
图6为图5状态的概略平面图。
图7为表示同上的制造装置中的卷绕轴处于半回转状态的概略平面图。
图8A为以展开状态表示同上的制造装置中的在卷绕轴开始卷绕时点的正极板、负极板和隔板的相对位置关系的模式说明图，图8B为图8A的卷绕轴附近的放大图。
图9为表示同上的制造装置中的涡卷状电极群的制作临近结束状态的概略平面图。
图10为表示本发明又一实施形态的向涡卷状电极群的制造装置中的群卷头组件供给的正极板盒、负极板盒和隔板盒的相对位置关系的立体图。
图11为表示传统涡卷状电极群的制造装置的概略正面图。
【具体实施方式】
下面，参照附图说明本发明的最佳实施形态。图1为表示为实现本发明第1实施形态的涡卷状电极群的制造方法的制造装置的要部立体图。本实施形态是一种用于制造锂一次性电池用的涡卷状电极群的制造装置的示例。
图中，本制造装置包括：立设于装置台17上、沿图示的箭头方向回转的回转支柱18；与该回转支柱18的下部外周面固接、与回转支柱18一体回转的作业台19；沿着该作业台19的外周端等间隔设置的多个(如16个)的群卷头组件20。群卷头组件20由配设在作业台19下面的伺服电机(驱动源)21和立设在作业台19上面的伺服电机21回转驱动的卷绕轴22等构成。又，固接在回转支柱18上部的支承架部23设置有分别控制各群卷头组件20的各自伺服电机21用的多个伺服控制器24。由此，多个群卷头组件20沿着随作业台19的间歇回转的环状移送路进行循环。
在随着作业台19的回转到达所定位置时，隔板安装夹具28上卷装的构成1个涡卷状电极群所需的所定长度的隔板7所组成的隔板盒27、正极板安装夹具30上安装的构成1个涡卷状电极群所需的所定长度的正极板8所组成的正极板盒29以及负极板安装夹具32上卷装的构成1个涡卷状电极群所需的所定长度的薄的锂金属箔带所组成的负极板4分别向各群卷头组件20供给。
正极板8由正极板加工机构33切断成所定长度，并在所定位置上安装有正极导线部34，在可构成1个涡卷状电极群的状态下进行加工供给后由机械手机构的夹持构件(未图示)进行搬送并吸附保持在正极板安装夹具30上，作为正极板盒29向群卷头组件20供给。正极板盒29的这种结构是一种构成本实施形态制造的锂一次性电池用的涡卷状电极群的正极板8以强磁性不锈钢作为芯材的结构，因刚性较高，作为板状构件容易处理，同时可由后述的磁铁进行磁化和移送。
另外，隔板盒27和负极板盒31在由分别后述的图4A～图4C的隔板加工机构77以及图3的负极板加工机构59分别加工成所定的结构之后，如图示的箭头所示向群卷头组件20供给。在该群卷头组件20上的搬送为分别将隔板7和负极板4供给结束之后的空的隔板安装夹具28和负极板安装夹具32随着作业台19的回转搬送到所定位置，然后从群卷头组件20取出，分别返回所述加工机构77、59。这些内容将在后面详述。又，将隔板7、正极板8和负极板4卷绕构成的涡卷状电极群(未图示)以收容在沿着搬送传送带37循环移动的搬送容器38内的状态取出，并向下一道工序搬送。
图2A～图2C分别为表示所述隔板安装夹具28、负极板安装夹具32和正极板安装夹具29的立体图。首先，图2A的隔板安装夹具28的结构是将轴心方向上具有卡合用切口40的一对卷轴41A、41B相互平行状配置，各自的上端部可回转自如地支承在本体部39上，在本体部39的中央部设置有轴向(图的上下方向)延伸的槽状的保持凹部42。
一对卷轴41A、41B分别通过本体部39内部的轴承(未图示)可回转地支承，但只要不是向横跨在其上面的状态卷挂的隔板7施加力、而是施加可保持不使隔板7产生松弛、延长和起皱那种程度的制动力。
又，在一对卷轴41A、41B的上端部分别连接有直径大于卷轴41A、41B的连接轴部43，该连接轴部43相对于本体部39配置成将上端部露出在可从外部连接回转轴(未图示)而回转自如地嵌入。由此，一对卷轴41A、41B通过将驱动源的回转轴与连接轴部43嵌合连接而可从外部进行回转驱动。
图2B的负极板安装夹具32是在固定于上下的支承座部48、49间的支轴部47上，通过轴承(未图示)可回转自如地外嵌着卷装有负极板4的滚筒部44。在滚筒部44的外周面上外嵌固定着以正确卷绕负极板4为目的的尿烷橡胶等构成的环状体50，在该环状体50上形成有多列的将多个真空吸孔51在轴向上配置成一列所组成的孔列。
上述各真空吸孔51分别与形成于滚筒部44内部的连接孔(未图示)连通，并且，连接孔在支轴部47内部的与从其上下端形成的连接孔52连通而构成真空回路。又，滚筒部44可自由回转地支承在支轴部47上，利用惯性力施加不能继续回转那样程度的极其弱的制动力。并且，在下部支承座部49上可回转自如地支承与锁定杆(锁定构件)53一体回转地进行连接的作动杆54，作动杆54由弹簧(未图示)始终向锁定杆53与滚筒部44接触的内方施加回动力，同时一体状凸设有作动片57，该作动片57用于接受锁定杆53离开滚筒部44方向的回转操作力。
图2C的正极板安装夹具30是一种形成有可将所定长度的正极板8嵌入、滑动自如地吸附保持的保持凹部58的形状，由上述的机械手机构的夹持构件进行搬送，使嵌入在保持凹部58内的正极板8沿着图1的图示箭头方向滑动移动而供给到群卷头组件20的所定位置。
图3为模式表示将负极板4卷装于负极板安装夹具32而构成负极板盒31的负极板安装夹具59的整体结构的概略正面图。图中，由薄带状的锂金属箔带构成的负极板4在从供给滚子60送出之后，一边通过引导轮61和支承轮62被卷绕在安装用滚筒63的外周面一边进行移送，随着该安装用滚筒63的回转，在通过安装用位置64的同时，将定位带(未图示)、负极导线部67和外周带(未图示)等分别安装在所定位置。并且，负极板4在从安装用滚筒63卷绕在带条供给滚筒68的外周面的状态下进行移送，以被卷绕于该带条供给滚筒68的状态在移送中由割刀69切断成构成1个涡卷状电极群结构所需的所定长度。
与所述带条供给滚筒68邻近配置的带条安装用滚筒70是在沿着外周端的同一圆上等间隔地配设有保持负极板安装夹具32或负极板盒31的多个保持部71，并以每次相当于保持部71的配设间距的一定角度沿图示的箭头方向进行间歇回转。该带条安装用滚筒70在保持部71依次接受到例如磁性传送带等的搬送传送带(搬送机构)72移送来的负极板安装夹具32，然后进行间歇回转，在搬送到带条供给滚筒68而停止时，分别保持于各保持部71的负极板安装夹具32上的滚筒部44的环状体50依次与带条供给滚筒68接触。这样，在负极板安装夹具32的环状体50的外周面上卷装从带条供给滚筒68供给的所定长度的负极板4，构成负极板盒31。然后，带条安装用滚筒70一边间歇回转，一边移送负极板盒31并送出到搬送传送带(搬送机构)73。供给传送带73将负极板盒31移送到群卷头组件20。
下面具体说明将卷状于所述带条供给滚筒68的所定长度的负极板4卷绕在负极板安装夹具32的环状体50的外周面的动作。负极板安装夹具32在从搬送传送带72转移到带条安装用滚筒70的保持部71内进行保持时，作动片57与保持部71的推压凸起(未图示)抵接而接受机械性的推压力，故作动杆54与弹簧的弹力抗衡而进行回动，锁定杆53从滚筒部44的环状体50离开，并保持该状态。
其次，保持部71内的负极板安装夹具32保持使所定的真空吸孔51的孔列位于最外方的定位状态，并一边保持该状态一边随着带条安装用滚筒70的间歇回转不断地向带条供给滚筒68搬送。在将负极板安装夹具32搬送到带条供给位置时，与该带条供给滚筒68接触的孔列的真空吸孔51以环状体50与带条供给滚筒68接触的定时通过保持部71内的真容回路与真空泵之类的真空源(未图示)连接。
如上所述，卷装在带条供给滚筒68上的所定长度的负极板4的搬送方向侧的前端部(构成涡卷状电极群场合的后端部)通过与真空源连接的真空吸孔51吸附在负极板安装夹具32的环状体50上。然后，可自由回转地支承在负极板安装夹具32上的滚筒部44利用隔有负极板4的环状体50与带条供给滚筒68的磨擦力，一边在与带条供给滚筒68一起回转的状态下进行同步回转，一边不断地将带条供给滚筒68的负极板4卷绕在环状体50的外周面上。因此，由于在从带条供给滚筒68转移到滚筒部44的负极板4上几乎不施加张力，故即使是薄的锂金属箔带也不会发生拉长的那样的情况，可不断地卷绕在滚筒部44的环状体50上。
所定长度的负极板4在滚筒部44的环状体50上叠绕成多圈，例如叠绕成双重线圈，以该负极板4向环状体50的卷绕结束的定时由推压凸起解除对作动片57的推压力。这样，锁定杆53利用始终作用于作动杆54的弹簧的弹力向内方侧回动，如图5所示，轻轻地推压卷绕在环状体50上的负极板4的卷绕结束端部。由此，被卷绕在滚筒部44的环状体50上的所定长度的负极板4即使通过所述真空吸孔51解除了真空吸附力，也可依然保持卷绕的状态，可制成图5所示的在负极板安装夹具32上卷装有所定长度的负极板4所组成的负极板盒31。在此，与锁定杆53压接的负极板4上的卷绕结束端部就是构成涡卷状电极群场合的前端部，定位带74在该负极板4的前端部贴合成将自身的粘合层形成面配置为朝向外方。
在所述负极板安装夹具32上卷装有所定长度的负极板4所组成的负极板盒31可作为独立的单一构件来处理，在随着带条安装用滚筒70的间歇回转搬送到取出位置时，如图3所示移送到供给传送带73上，然后随着供给传送带73的回送而依次不断地向图1的群卷头组件20移送。由于该负极板盒31的结构是将负极板4重叠状地在滚筒部44的环状体50上卷绕多圈，将锁定杆53推向该负极板4的卷绕结束端部而使保持负极板4不产生松弛的状态，因此，对于根椐电池不同种类和尺寸而制成的长度和宽度各不相同的负极板4来讲，具有可共用同一负极板安装夹具32的优点。
图4A～图4C为按照工序顺序模式表示在隔板加工机构77中将隔板7卷装在隔板安装夹具28上构成隔板盒27的制造过程的工序图。带状的隔板7在从作为供给源的供给滚轮(未图示)送出之后，由张力辊(赋于张力构件)78在提供所需张力的状态下被导向一对引导轮(导向构件)79、80之间。隔板7供给结束后，从群卷头组件20搬送到隔板加工机构77的隔板安装夹具28依次保持在隔板加工机构77的隔板安装用滚筒(未图示)的保持部(未图示)上。
上述隔板安装用滚筒类似于在负极板加工机构59中已说明过的带条安装用滚筒70，在将隔板安装夹具28保持在隔板安装用滚筒的保持部时，设置在隔板安装用滚筒的保持部的驱动轴分别与图5的一对连接轴部43连接，形成可通过连接轴部43使一对卷轴41A、41B回转的状态。
保持在隔板安装用滚筒的保持部上的隔板安装夹具28的一对卷轴41A、41B退避在初始上方，在这种状态下，引出侧夹持构件(夹持构件)81将从隔板7上的两引导轮79、80之间导出的前端部分夹住并移送到图4A所示的位置。其次，通过使一对卷轴41A、41B下降，从两引导轮79、80间引出的隔板7分别插通于隔板安装夹具28的一对卷轴41A、41B各自的卡合用切口40。接着，在隔板安装夹具28上，通过驱动轴的驱动使一方侧的卷轴41A开始回转，大致与其同时，引出用夹持构件81将隔板7的夹持解除。由此将隔板7不断地卷绕在一方侧的卷轴41A上。
一方侧的卷轴41A在构成1个涡卷状电极群所需长度部分的隔板7从两引导轮79、80引出的时点停止回转。接着如图4B所示，隔板7在由保持侧夹持构件82将从两引导轮79、80之间导出的部分夹持的状态下由割刀85将该夹持部分的前侧部位切断而形成构成1个涡卷状电极群所需的所定长度。然后，通过朝图示的箭头方向回转驱动另一侧的卷轴41B，将所定长度的隔板7不断地从一方侧的卷轴41A卷绕在另一侧的卷轴41B上。
并且，如图4C所示，另一方侧的卷轴41B在将相当于所定长度的隔板7上的正极板8或负极板4长度部分卷绕的时点停止回转，所定长度的隔板7的中央部定位在两卷轴41A、41B的中间而形成图5所示的隔板安装夹具28上卷装有所定长度的隔板7所组成的隔板盒27。
所述隔板盒27由于将所定长度的隔板7上的与正·负极板8、4的长度对应分配的各长度部分分别卷绕在隔板安装夹具28的一对卷轴41A、41B上，同时各卷轴41A、41B向隔板7施加了只限于不产生拉伸力等作用的不能回转的制动力，因此可将所定长度的隔板7保持在各卷轴41A、41B上不会产生松弛、拉长和起皱的稳定的卷装状态。这样，该隔板盒27在此状态下可作为独立的单一部件来处理，在从隔板加工机构77取出之后，由搬送机构(未图示)依次不断地向图1的群卷头组件20移送。由于该隔板盒27的结构是各以卷绕在上述所定长度的隔板7的大致一半的长度部分分别卷绕在隔板安装夹具28的一对卷轴41A、41B上，因此，对于根椐电池不同种类和尺寸而制成的长度和宽度各不相同的隔板7来讲具有可共用同一隔板安装夹具28的优点。
下面说明群卷头组件20上的涡卷状电极群的卷绕工序。在随着图1的作业台19的回转依次移送到所定位置的群卷头组件20上，如上所述，将从正极板加工机构33供给的正极板8安装在正极板安装夹具30上所组成的正极板盒29、由负极板安装夹具59构成后并由供给传送带73搬送的负极板盒31以及由隔板加工机构77构成后搬送的隔板盒27以图5的立体图和图6所示的概略平面图所示的相对位置关系分别进行供给，并在以下说明的状态下进行安装。
首先，隔板盒27以图5所示的状态安装在群卷头组件20上。即，隔板盒27将一对卷轴41A、41B的下端部分别嵌入可自由回转的轴承座83内进行支承，同时将卷绕轴支承部84嵌入本体部39的保持凹部42。在此，群卷头组件20的卷绕轴22由卷芯87和辅助销88构成，卷芯87的上端部可回转自如地支承在卷绕轴支承部84上，且下端部在保持筒体89内与驱动轴(未图示)连接。在将上述隔板盒27安装在群卷头组件20上时，卷芯87与隔板7上的两卷轴41A、41B之间的中央部位接触。
然后，辅助销88从保持筒体89如图5中的双点划线所示上升，该上端部插入卷绕轴支承部84内并回转自如地加以支承。这样，隔板7的中央部由卷绕轴22的卷芯87和辅助销88从两侧加以夹持。此时，如图6所示，将安装在由弹簧91施加回动力的滚轮支承杆92上的卷绕轴支承轮93轻轻地推向卷绕轴22。
另一方面，在图1的正极板盒29中，在将正极板8保持于正极板安装夹具30的状态下向群卷头组件20滑动移动到所定位置之后，该正极板8由图6所示的磁性衬垫(保持衬垫)94磁化，并从正极板安装夹具30取出到它的下方位置。另外，本实施形态是构成锂金属箔带用的涡卷状电极群场合的示例，正极板8因使用强磁性不锈钢作为芯材，故可进行上述的磁化。
如上所述，随着磁性衬垫94与正极板安装夹具30平行地向群卷头组件20移动，从正极板安装夹具30取出的正极板8向图6所示的一对送进用引导轮90之间移送，如图5所示，前端部通过送进用引导轮90之间后被插入卷绕于卷绕轴22上的隔板7之间，并不断地卷绕在隔板7上。
又，负极板盒31在向图7所示的盒支承杆99的上方移送之后，通过以所定的定时将下部支承座部49从上方嵌入单侧式支承于盒支承杆99的自由端部的支承部(未图示)内而安装在群卷头组件20上。盒支承杆99以杆支承销100为支点回转自如地设置在相对于卷绕轴22离接的方向上，同时另一端部的支承部由悬挂在另一端部的卷簧(弹性构件)101沿靠近于卷绕轴22的方向回动施力。
这样，卷绕于负极板盒31的环状体50上的负极板4在将负极板盒31以保持于支承部内的状态安装在群卷头组件20上时，通过利用卷簧101的弹力施加回动力的盒支承杆99进行变位，以适度的力推向卷绕轴22。这样，在负极板盒31变位时，负极板盒31的作动杆54通过将作动片57与群卷头组件20的推压凸起抵接而接受推压力使锁定杆53向外方回动，使卷绕在环状体50上的相对于负极板4的锁定杆53的推压解除。由此形成负极板盒31的滚筒部44可自由回转的状态。
在将所述正极板8和负极板4送入隔板7之前，隔板盒27在以上述的状态在群卷头组件20上安装结束时，通过接受该群卷头组件20的伺服电机21对应的伺服控制器24的控制而进行回转，由伺服电机21使卷绕轴22回转而不断地将隔板7的中央部分卷绕在卷绕轴22上。图7表示卷绕轴22向图示的箭头方向形成的半回转的状态，正极板8通过由接受伺服控制器24的控制而回转的一对送进用导轮向卷绕轴22移送，前端部相对于隔板7在所定的相对位置定位，并卷入绕在卷绕轴22上的隔板7之间。
另一方面，负极板4由伺服控制器24的控制并通过由卷簧101施加回动力的盒支承杆99被推压在卷绕于卷绕轴22的隔板7上，此时，与负极板4的前端贴合的定位带74在与隔板7接触时，自体的单侧的粘接面被贴附在隔板7上。由此，负极板在对于隔板7的相对位置高精度定位的同时，在以后的卷绕工序中保持为对于隔板7不发生错位。
图8A为以展开状态表示在卷绕轴开始状态的正极板8、负极板4和隔板7的相对位置关系的模式说明图，图8B为图8A的卷绕轴22附近的放大图。在本实施形态的涡卷状电极群的制造装置中，由于正极板8、负极板4和隔板7以所定的配置预先装入各自的盒体29、31、27上的状态向群卷头组件20供给，然后分别通过伺服控制器24的控制相互定位，故一边以极其正确的相对位置关系进行重叠一边不断地进行卷绕。根椐实测结果，正极板8、负极板4和隔板7的长度方向的偏位以及宽度方向的卷绕错位均被控制在±0.5mm以内。
通过使卷绕轴22从图7的状态继续回转而自由回转地支承负极板盒31的滚筒部44，但如上所述因未与回转驱动源连接，故由卷簧101的弹力将负极板4与隔板7隔开并通过所定的加压力推向卷绕轴22所造成的磨擦力以与卷绕轴22一起回转的状态进行同步回转。这样，因在负极板4上几乎不施加张力，故即使是薄的锂金属箔带也可不断地绕入隔板7之间，不会发生被拉长那样的情况。
另一方面，正极板8的前端部被送入一对送进用引导轮90之间，其后端部以由图7所示的夹持构件97夹持的状态加以支承，并通过一对送进用引导轮90的回转驱动不断地绕入隔板7之间。又，如图7所示，由于夹持构件97由弹簧(弹性构件)98轻轻地朝离开群卷头组件20的方向施力，因此，正极板8一边以提供适度的张力的状态由一对送进用引导轮90限制移动方向一边向卷绕轴22送入并不断地绕入隔板7之间。由此，正极板8不会发生相对于隔板7的错位，且可在不产生松弛的情况下进行卷绕。
又，卷绕轴支承轮93由弹簧91的弹力对卷绕在卷绕轴22上的电极群进行推压，将电极群不松弛地牢固卷绕，同时与负极板盒31的滚筒部44一起从两侧将卷绕轴22夹住，尽可能地减小卷绕轴22的挠曲。
图9表示涡卷状电极群103的制作即将结束之前的状态，正极板8、负极板4和隔板7基本上都卷绕在卷绕轴22上。此时，由于负极板4的后端部通过真空吸孔51被吸附在滚筒部44的环状体50上，以不松弛并正确卷绕的状态吸附保持，因此，直到最后也不会产生起皱和卷绕错位的现象，可极其平滑地进行卷绕。与该负极板4后端部对向的真空吸孔51的真空吸附通过伺服控制器24的控制以负极板4以即将从环状体50离开之前的定时加以解除。
又，负极板盒31跟随涡卷状电极群103直径加大的变化而通过盒支承杆99的回动朝离开卷绕轴22的方向变位，由此将负极板4始终以大致所定的推压力直接推向随着卷绕直径逐渐加大的涡卷状电极群103的外周面，滚筒部44在与电极群103一起回转的状态进行同步回转。这样，即使是卷绕轴22的转速始终保持一定，滚筒部44的转速也可随着涡卷状电极群103的逐渐加大而自动性加速。结果是负极板4的送进速度对应于涡卷状电极群103的直径逐渐加大而使卷绕速度不断加速并自动加速，自动地可变调节在始终稳定的最佳值上。由此，在由薄的锂金属箔带构成的负极板4上，在涡卷状电极群103的卷绕工序中也几乎不施加张力，不会被拉长。
被卷绕的涡卷状电极群103利用由卷簧101和卷绕轴支承轮93的加压力作用于卷绕轴22与滚筒部44的环状体50之间的磨擦力适度紧固地进行卷绕，负极板4基本上不会产生因作用于涡卷状电极群103卷绕时的加压力所造成的凹陷或厚度减小至所定值以下。
另一方面，正极板8以其后端部即将被引入一对送进用引导轮90间之前的定时解除夹持构件97的夹持。在图1的作业台19回转约半周期间将所述正极板8、负极板4和隔板7全部卷绕在卷绕轴上，最后将贴合在负极板4的单侧的外周带(未图示)卷绕在涡卷状电极群103的外周面不松弛地进行固定，完成涡卷状电极群103。
在该涡卷状电极群103的卷绕工序中，在与群卷头组件20的设置部位不同的正极板加工机构33和负极板加工机构59上构成由预先将所定长度的正·负极板8、4安装在正·负极板安装夹具30、32上所组成的正·负极板盒29、31，同时，在与群卷头组件20的设置部位不同的隔板加工机构77上构成将所定长度的隔板7安装在隔板安装夹具28上所组成的隔板安装盒27，将这些盒体29、31、27向群卷头组件20供给，并卷绕成涡卷状。这样，由于接受各盒体29、31、27供给的群卷头组件20沿着环状的移送路在卷绕成1圈的搬送过程中构成涡卷状电极群103，因此可沿着作业台19的外周端配设多个群卷头组件20。这样，在该制造装置中，与图11所示的传统制造装置那样的在单一的部位构成涡卷状电极群的场合相比，可进一步提高生产性。
另外，在上述第1实施形态中，已对将群卷头组件20沿着作业台19的外周端配设成环状、随着作业台19的回转沿环状的移送路进行循环的结构例作了说明，但也可将群卷头组件20沿直线性的移送路进行循环。
又，在上述第1实施形态中，已对构成锂一次性电池用的涡卷状电极群103的场合例作了说明，但也可如以下所示的第2实施形态那样，例如也可适用于制造锂离子电池和镍氢电池等的其它几乎所有电池的涡卷状电极群的场合，此场合的结构如图10所示。在该图中，与图6同一或同等的部分标有同一的符号，省略其说明。
在该制造装置中，虽然负极板盒31和隔板盒27使用的是与第1实施形态相同的结构，但正极板5与第1实施形态的负极板盒31一样，其结构是以卷绕在滚筒部44上作为正极板盒35的形态向群卷头组件20供给，配置成由负极板盒31的负极板4和正极板盒35的正极板5将隔板盒27的隔板7夹持的状态进行推压，并对涡卷状电极群103进行卷绕。这样，在该制造装置中，正极板盒35与第1实施形态的负极板盒31一样，被安装在由以杆支承销100为支点可自由回转支承的卷簧101施加回动力的盒支承杆99上。由此，在该制造装置中不需要第1实施形态的卷绕轴支承轮93。
另外，在构成方形电池用的涡卷状电极群的场合，由卷芯87和辅助销88构成的卷绕轴22只要是横断面为方形的形状即可。
产业上的可利用性
采用本发明的涡卷状电极群的制造方法及其制造装置，由于在多个群卷头组件20沿着移送路进行循环的过程中，各群卷头组件一边将隔板卷绕在卷绕轴上一边将正极板和负极板卷绕入该隔板制作成涡卷状电极群，因此可在多个部位上同时进行涡卷状电极群的卷绕，对提高生产性有利。
又，由于通过将极板卷绕在滚筒部以构成极板盒，同时将所定长度部分的隔板按照各自一半的长度进行卷绕以构成隔板盒，因此，即使对长度和宽度不一样的极板和隔板也适合使用同一装置来进行各种涡卷状电极群的制造。