DE102017223834A1

DE102017223834A1 - Untersuchungsvorrichtung und Wickelvorrichtung

Info

Publication number: DE102017223834A1
Application number: DE102017223834.8A
Authority: DE
Inventors: Ikuo Futamura; Tomohiro Yamada; Yuya Shibutani
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2018-07-19
Also published as: JP2018113198A; CN108414524B; JP6670769B2; CN108414524A

Abstract

Aufgabe ist es, eine Untersuchungsvorrichtung usw. bereitzustellen, wobei die Qualität eines Wicklungselements präziser beurteilt werden kann und zudem die Zuverlässigkeit der Untersuchung ausreichend gesteigert werden kann.Gelöst wird die Aufgabe durch eine Untersuchungsvorrichtung, deren Untersuchungsobjekt Lagen (2-5) sind, die auf einen Wickelkern (13, 14) aufgewickelt werden, und die Beleuchtungsvorrichtungen (19a, 19b) zum Bestrahlen des Untersuchungsobjekts, eine Kamera (20), die das von den Beleuchtungsvorrichtungen (19a, 19b) mit Licht bestrahlten Untersuchungsobjekt aufnimmt, ein Aufnahmezeitsteuermittel, das den Zeitpunkt der Aufnahme durch die Kamera (20) steuert, und ein Qualitätsbeurteilungsmittel aufweist, das auf Grundlage der von der Kamera (20) erlangten Aufnahmen die Qualität des Untersuchungsobjekts beurteilt. Die der Wickelkern (13, 14)weist an einem Querschnitt orthogonal zu seiner Drehachse eine nicht runde Kontur auf. Das Aufnahmezeitsteuermittel steuert den Zeitpunkt der Aufnahme durch die Kamera (20) entsprechend dem Drehwinkel des Wickelkerns (13, 14) derart, dass die Aufnahme erfolgt, wenn die Kamera (20) das Untersuchungsobjekt fokussiert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Untersuchungsvorrichtung zum Untersuchen eines Wicklungselements, das für Sekundärzellen und dergleichen verwendet wird, und eine Wickelvorrichtung, die die Untersuchungsvorrichtung aufweist.
Allgemeiner Stand der Technik
Als Wicklungselement ist ein Element bekannt, das für Sekundärzellen wie etwa Lithium-Ionen-Batterien und dergleichen verwendet wird. Diese Art Wicklungselement wird hergestellt, indem eine Kathodenlage, die mit einem aktiven Kathodenmaterial beschichtet ist, und eine Anodenlage, die mit einem aktiven Anodenmaterial beschichtet ist, mit einer Trennlage dazwischen, die zum Isolieren der beiden Elektrodenlagen dient, durch einen drehbaren Wickelkern aufgewickelt werden.
Allerdings kommt es während des Wickelns der Lagen mitunter zu einer Wicklungsabweichung (Positionsverlagerung in Lagenbreitenrichtung), oder die Beschichtungsposition des aktiven Materials ist versetzt, wodurch am Ausbildungsabschnitt des Wicklungselements Positionsabweichungen in Lagenbreitenrichtung auftreten können. Positionsabweichungen dieser Art können beispielsweise Kurzschlüsse und dergleichen verursachen, und die Qualität des Wicklungselements kann beeinträchtigt werden.
Daher wurde als eine Untersuchungsvorrichtung zum Überprüfen des Vorhandenseins von Wicklungsabweichungen eine Vorrichtung vorgeschlagen, wobei ein Aufnahmemittel (eine Aufnahmevorrichtung), das entsprechend einem Lagentransportweg stromaufwärts des Wickelkerns (einer Drehwelle) angeordnet ist, die Trennlage und durch die Trennlage hindurch die Elektrodenlagen aufnimmt und auf Grundlage der erlangten Aufnahmedaten eine Untersuchung über Wicklungsabweichungen durchführt (siehe beispielsweise Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-170136).
Allerdings prüft diese Untersuchungsvorrichtung nur auf Lagenpositionsabweichungen vor dem Aufwickeln auf den Wickelkern. Daher besteht die Möglichkeit, dass das Qualitätsbeurteilungsergebnis der Untersuchungsvorrichtung und die Qualität des tatsächlich durch Aufwickeln der Lagen erlangten Wicklungselements nicht übereinstimmen. Somit besteht die Gefahr, dass keine präzise Beurteilung der Qualität des Wicklungselements möglich ist.
Daher wurde eine Untersuchungsvorrichtung vorgeschlagen, die die auf den Wickelkern gewickelten Lagen aufnimmt und anhand der erlangten Aufnahme beurteilt, ob Wicklungsabweichungen im Wicklungselement vorliegen (siehe beispielsweise Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-145298, Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2016-58179).
Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung
Allerdings ist es wünschenswert, bei einer solchen Untersuchungsvorrichtung unter dem Aspekt der Steigerung der Zuverlässigkeit der Untersuchung die Messauflösung (Auflösung der Aufnahmen) stark zu erhöhen.
Eine Erhöhung der Messauflösung bewirkt jedoch, dass die Abbildungstiefe des Aufnahmemittels abnimmt. Wenn im Zuge des Aufwickelns der Lagen die auf den Wickelkern aufgewickelten Lagen dicker werden und sich die aufzunehmenden Lagen dem Aufnahmemittel annähern, ist es schwierig, die Lagen zu fokussieren, so dass die Gefahr eines unscharfen Bildes besteht.
Andererseits ist eine Ausgestaltung denkbar, bei welcher die Lagen nach dem Aufwickeln einiger Lagen fokussiert werden, doch ist es in diesem Fall schwierig, Lagen unmittelbar nach Beginn des Aufwickelns, also aufzunehmende Lagen, die weit vom Aufnahmemittel entfernt sind, zu fokussieren, so dass die Gefahr eines unscharfen Bildes besteht.
Wird also zum Erhöhen der Messauflösung die Abbildungstiefe verringert, ist es nicht möglich, die Veränderung des Abstands zwischen den Lagen und dem Aufnahmemittel im Zuge des Aufwickelns ausreichend zu berücksichtigen, so dass die Gefahr besteht, dass die Zuverlässigkeit der Untersuchung nicht ausreichend gesteigert werden kann.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Untersuchungsvorrichtung und Wickelvorrichtung bereitzustellen, wobei die Qualität eines Wicklungselements präziser beurteilt werden kann und zudem die Zuverlässigkeit der Untersuchung ausreichend gesteigert werden kann.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Im Folgenden werden Mittel zum Lösen der Aufgabe im Einzelnen beschrieben. Nach Bedarf werden dabei auch die jeweiligen Wirkungen der Mittel aufgeführt.
Mittel 1
Eine Untersuchungsvorrichtung, die im Herstellungsprozess eines Wicklungselements verwendet wird, das hergestellt wird, indem eine bandförmige Kathodenlage und Anodenlage, die mit einem aktiven Material beschichtet sind und mit einer aus einem Isolationsmaterial gebildeten bandförmigen Trennlage dazwischen aufeinandergelegt sind, von einem drehbaren Wickelkern aufgewickelt werden, gekennzeichnet durch ein Bestrahlungsmittel, das die auf den Wickelkern gewickelten Lagen als Untersuchungsobjekt aufweist und das Untersuchungsobjekt mit einem bestimmten Licht bestrahlt,
ein Aufnahmemittel, das das von dem Bestrahlungsmittel mit Licht bestrahlte Untersuchungsobjekt aufnimmt, ein Aufnahmezeitsteuermittel, das den Zeitpunkt der Aufnahme durch das Aufnahmemittel steuert, und ein Qualitätsbeurteilungsmittel, das anhand einer durch das Aufnahmemittel erlangten Aufnahme die Qualität des Untersuchungsobjekts beurteilt, wobei der Wickelkern an einem Querschnitt orthogonal zu seiner Drehachse eine nicht runde Kontur aufweist und im Zuge der Drehung des Wickelkerns auf den Wickelkern die Entfernung von der Außenumfangsfläche des Wickelkerns zum Aufnahmemittel variiert, wobei das Aufnahmezeitsteuermittel entsprechend dem Drehwinkel des Wickelkerns den Zeitpunkt der Aufnahme durch das Aufnahmemittel derart steuert, dass die Aufnahme durchgeführt wird, wenn das Aufnahmemittel das Untersuchungsobjekt fokussiert.
Das „Aufwickeln auf den Wickelkern“ bezeichnet ein enges Anhaften an der darunterliegenden Außenumfangsfläche des Wickelkerns bzw. Lage ohne ein Vorstehen von dieser.
Gemäß Mittel 1 wird mit den auf den Wickelkern aufgewickelten Elektrodenlagen und der Trennlage als Untersuchungsobjekt eine Aufnahme des Untersuchungsobjekts durch das Aufnahmemittel erstellt, und anhand der dadurch erlangten Aufnahme beurteilt das Qualitätsbeurteilungsmittel die Qualität des Untersuchungsobjekts. Das heißt, das Qualitätsbeurteilungsmittel führt eine Qualitätsbeurteilung am tatsächlich aufgewickelten Untersuchungsobjekt durch. Die Qualitätsbeurteilung kann sich auf andere Punkte beziehen, beispielsweise darauf, ob eine Wicklungsabweichung der Lagen vorliegt, oder auch auf die Position, an der die Elektrodenlagen mit aktivem Material beschichtet sind (Abschnitte mit Beschichtung durch aktives Material), oder die Position von Laschen, die an den Elektrodenlagen vorgesehen sind. Da die Qualitätsbeurteilung am tatsächlich aufgewickelten Untersuchungsobjekt erfolgt, kann die Qualität des Wicklungselements präziser beurteilt werden.
Gemäß dem Mittel 1 weist der Wickelkern an einem Querschnitt orthogonal zu seiner Drehachse eine nicht runde Kontur auf, so dass die Entfernung von der Außenumfangsfläche des Wickelkerns bis zum Aufnahmemittel (im Folgenden auch kurz als „Entfernung zwischen beiden“ bezeichnet) entsprechend dem Drehwinkel des Wickelkerns variiert. Unter Ausnutzung dieses Umstands steuert das Aufnahmezeitsteuermittel den Zeitpunkt der Aufnahme durch das Aufnahmemittel entsprechend dem Drehwinkel des Wickelkerns derart, dass die Aufnahme erfolgt, wenn das Aufnahmemittel das Untersuchungsobjekt fokussiert. Wenn beispielsweise im Zuge des Aufwickelns der Lagen die auf den Wickelkern aufgewickelten Lagen dicker werden (die Aufwickelmenge der Lagen zunimmt), lässt das Aufnahmezeitsteuermittel die Aufnahme durchführen, wenn der Drehwinkel des Wickelkerns einen bestimmten Winkel erreicht und die Entfernung zwischen beiden vergleichsweise groß ist. Wenn wiederum beispielsweise das Aufwickeln der Lagen gerade erst begonnen hat und die Dicke der auf den Wickelkern gewickelten Lagen gering ist, lässt das Aufnahmezeitsteuermittel die Aufnahme durchführen, wenn der Drehwinkel des Wickelkerns einen bestimmten Winkel erreicht und die Entfernung zwischen beiden vergleichsweise klein ist. Das Untersuchungsobjekt kann also zuverlässiger fokussiert werden, während die Abbildungstiefe verringert und die Messauflösung erhöht wird. Obwohl also das Erhöhen der Messauflösung und das Steigern der Abbildungstiefe (Erweitern des Fokussierungsbereichs) in einem konkurrierenden Verhältnis zueinander stehen, kann eine Wirkung erlangt werden, wie sie sich bei gleichzeitiger Verwirklichung beider ergeben würde. Daher lässt sich die Zuverlässigkeit der Untersuchung im ausreichenden Maße erhöhen.
Mittel 2
Eine Untersuchungsvorrichtung des Mittels 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel ein bestimmtes Objektiv aufweist und derart ausgestaltet ist, dass es entlang einer Lichtachse des Objektivs relativ zum Wickelkern beweglich ist.
Auch wenn das Wicklungselement groß ist und die Variation des Durchmessers der aufgewickelten Lagen zwischen dem Beginn des Aufwickelns und dem Ende des Aufwickelns vergleichsweise groß ist, ist gemäß dem Mittel 2 durch Bewegen des Aufnahmemittels relativ zum Wickelkern eine genauere Fokussierung der das Untersuchungsobjekt bildenden Lagen möglich. Daher können Wicklungselemente unterschiedlicher Größe mit hoher Genauigkeit untersucht werden.
Mittel 3
Eine Untersuchungsvorrichtung des Mittels 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennlage transparent oder semitransparent ist und das Aufnahmemittel derart ausgestaltet ist, dass es wenigstens eine der beiden Elektrodenlagen durch die Trennlage hindurch aufnimmt, wodurch die beiden Elektrodenlagen und die Trennlage auf einmal aufgenommen werden.
Gemäß dem Mittel 3 können die beiden Elektrodenlagen und die Trennlage auf einmal aufgenommen werden. Daher können mit wenigen Aufnahmevorgängen die zur Untersuchung benötigten Aufnahmen erlangt werden, wodurch die Untersuchungseffizienz gesteigert werden kann.
Mittel 4
Eine Untersuchungsvorrichtung von einem der Mittel 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Einlernmodus betreibbar ist, um den Zeitpunkt der Aufnahme durch das Aufnahmemittel im Voraus zu erfassen, wobei das Aufnahmemittel im Einlernmodus in einem Zustand, in dem die Lagen auf den Wickelkern aufgewickelt werden, eine Reihenaufnahme des Untersuchungsobjekts erstellt und von den mehreren Aufnahmen, die durch die Reihenaufnahme erlangt werden, diejenigen ermittelt werden, bei denen das Aufnahmemittel das Untersuchungsobjekt fokussiert, und der Drehwinkel des Wickelkerns zu dem Zeitpunkt erfasst wird, an dem die Aufnahmen mit Fokussierung erlangt wurden, wobei das Aufnahmezeitsteuermittel den Zeitpunkt der Aufnahme durch das Aufnahmemittel auf Grundlage des im Einlernmodus im Voraus erlangten Drehwinkels des Wickelkerns steuert.
Gemäß dem Mittel 4 wird der Zeitpunkt der Aufnahmen auf Grundlage eines beim tatsächlichen Aufwickeln der Lagen erlangten Drehwinkels des Wickelkerns gesteuert, bei dem eine Fokussierung stattgefunden hat. Daher kann der Aufnahmezeitpunkt unter Berücksichtigung der Formveränderung der Aufwicklungsstellen der Lagen im Zeitverlauf sowie von Faktoren wie Härte, Dicke usw. der Lagen angemessen gesteuert werden. Auf diese Weise können Aufnahmen mit Fokussierung zuverlässiger erlangt werden, wodurch sich die Zuverlässigkeit der Untersuchung weiter steigern lässt.
Mittel 5
Eine Untersuchungsvorrichtung des Mittels 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Einlernmodus auf Grundlage der Helligkeit der Aufnahmen diejenigen der mehreren Aufnahmen ermittelt werden, bei denen das Aufnahmemittel das Untersuchungsobjekt fokussiert.
Ein Vergleich von Aufnahmen mit Fokussierung und ohne Fokussierung des Aufnahmemittels zeigt eine Differenz hinsichtlich der Helligkeit. Bei Aufnahmen mit Fokussierung ist beispielsweise die Helligkeit größer, oder Änderungen der Helligkeit sind abrupter.
Unter Ausnutzung dieses Umstands werden gemäß dem Mittel 5 auf Grundlage der Helligkeit der Aufnahmen diejenigen Aufnahmen ermittelt, bei denen eine Fokussierung vorliegt. Somit lassen sich Aufnahmen mit Fokussierung leichter ermitteln. Dadurch kann der angemessene Zeitpunkt für Aufnahmen leichter und zuverlässiger erlangt werden.
Mittel 6
Eine Wickelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Untersuchungsvorrichtung gemäß einem von Mittel 1 bis Mittel 5 aufweist.
Gemäß dem Mittel 6 können im Wesentlichen die gleichen Wirkungen wie durch die oben genannten Mittel 1 usw. erzielt werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine perspektivische schematische Ansicht des Aufbaus eines Batterieelements;
2 eine schematische Draufsicht des Aufbaus des Batterieelements;
3 eine vereinfachte Konstruktionsansicht einer Wickelvorrichtung;
4 eine vereinfachte Konstruktionsansicht eines Wickelabschnitts;
5 ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfigurierung einer Kamera usw. darstellt;
6 ein Ablaufdiagramm von Aufwickelschritten;
7 ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in einem Einlernmodus;
8 ein Ablaufdiagramm einer Untersuchungsverarbeitung;
9 ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in einem Aufwickelmodus;
10 eine schematische Ansicht eines Winkels des Wickelkerns usw., wenn unmittelbar nach Aufwickelbeginn der Lagen eine Aufnahme mit Fokussierung erlangt wird;
11 eine schematische Ansicht eines Winkels des Wickelkerns usw., wenn unmittelbar vor Aufwickelende der Lagen eine Aufnahme mit Fokussierung erlangt wird;
12 eine schematische Ansicht einer Aufnahme, die durch eine Kamera erlangt wird;
13 eine vereinfachte Konstruktionsansicht des Wickelabschnitts zu Beginn des Aufwickelns; und
14 eine vereinfachte Konstruktionsansicht des Wickelabschnitts beim Abschneiden der Trennlage.

Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden soll unter Bezugnahme auf die Figuren eine Ausführungsform beschrieben werden. Zunächst wird der Aufbau eines Lithium-Ionen-Batterieelements als das durch die Wickelvorrichtung erlangte Wicklungselement beschrieben.
Wie in 1 und 2 gezeigt, wird das Lithium-Ionen-Batterieelement 1 (im Folgenden kurz „Batterieelement 1 “) hergestellt, indem eine Kathodenlage 4 und eine Anodenlage 5 in einem mit zwei Trennlagen 2, 3 zwischen sich übereinander gelegten Zustand aufgewickelt werden. Im Folgenden werden die Trennlagen 2, 3 und die Elektrodenlagen 4, 5 gemeinsam auch als „Lagen 2-5“ bezeichnet.
Die Trennlagen 2, 3 sind jeweils bandförmig und von gleicher Breite und sind aus einem Isolationsmaterial wie etwa Polypropylen (PP) oder dergleichen gebildet, um zu verhindern, dass die unterschiedlichen Elektrodenlagen 4, 5 einander berühren und einen Kurzschluss verursachen. Die Trennlagen 2, 3 sind transparent oder semitransparent. Daher ist die Kathodenlage 4 bzw. die Anodenlage 5 durch die Trennlagen 2, 3 erkennbar.
Bei den Elektrodenlagen 4, 5 handelt es sich um dünne Metalllagen, deren Vorder- und Rückseite mit einem aktiven Material beschichtet ist. Als die Kathodenlage 4 wird beispielsweise eine Aluminiumfolie verwendet, deren Vorder- und Rückseite mit einem aktiven Kathodenmaterial (beispielsweise Lithium-Manganoxidpartikeln oder dergleichen) beschichtet ist. Als die Anodenlage 5 wird beispielsweise eine Kupferfolie verwendet, deren Vorder- und Rückseite mit einem aktiven Anodenmaterial (beispielsweise Aktivkohle oder dergleichen) beschichtet ist.
Bei den Elektrodenlagen 4, 5 handelt es sich um Elektrodenlagen, die einer kontinuierlichen Beschichtung unterzogen wurden, und ein bestimmter Teil in Lagenbreitenrichtung ist ein mit aktivem Material beschichteter Bereich 4a, 5a (punktierte Stellen in 2), während alles Übrige ein nicht mit aktivem Material beschichteter Bereich 4b, 5b ist. Über die mit aktivem Material beschichtete Bereiche 4a, 5a ist ein Ionenaustausch zwischen der Kathodenlage 4 und der Anodenlage 5 möglich. Genauer wandern beim Aufladen Ionen von der Kathodenlage 4 zur Anodenlage 5, während die Ionen beim Entladen von der Anodenlage 5 zur Kathodenlage 4 wandern.
Außerdem ist die Anodenlage 5 weniger breit als die Trennlagen 2, 3, und die Kathodenlage 4 ist weniger breit als die Anodenlage 5. An dem Batterieelement 1 ist die Kathodenlage 4 von der Anodenlage 5 bedeckt. Fehler im Zusammenhang damit, dass die Kathodenlage 4 nicht von der Anodenlage 5 bedeckt ist (beispielsweise da sich nadelförmige Ausfällungen an der Kathodenlage 4 gebildet haben und die Trennlagen 2, 3 beschädigt wurden usw.) werden dadurch unterbunden, wodurch eine Qualitätssteigerung des Batterieelements 1 erreicht wird.
Außerdem erstrecken sich von einer Endkante der Kathodenlage 4 in Breitenrichtung mehrere Kathodenleiterbahnen (nicht dargestellt), und von der anderen Endkante der Anodenlage 5 in Breitenrichtung erstrecken sich mehrere Anodenleiterbahnen (nicht dargestellt).
Beim Erzeugen einer Lithium-Ionen-Batterie wird das Batterieelement 1 in einem zylinderförmigen Batterieaufnahmebehälter (Gehäuse) aus Metall (nicht dargestellt) angeordnet, und die Kathodenleiterbahnen und Anodenleiterbahnen werden jeweils zusammengefasst. Die zusammengefassten Kathodenleiterbahnen werden mit einem Kathodenkontaktstück (nicht dargestellt) verbunden, und ebenso werden die zusammengefassten Anodenleiterbahnen mit einem Anodenkontaktstück (nicht dargestellt) verbunden, und die beiden Kontaktstücke werden derart angeordnet, dass sie die beiden Endöffnungen des Batteriebehälters verschließen, womit die Lithium-Ionen-Batterie fertiggestellt ist.
Als Nächstes wird eine Wickelvorrichtung 10 zum Herstellen des Batterieelements 1 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, weist die Wickelvorrichtung 10 einen Aufwickelabschnitt 11 zum Aufwickeln der Lagen 2-5, einen Kathodenlagenzuführmechanismus 31 zum Zuführen der Kathodenlage 4 zu dem Aufwickelabschnitt 11, einen Anodenlagenzuführmechanismus 41 zum Zuführen der Anodenlage 5 zu dem Aufwickelabschnitt 11, Trennlagenzuführmechanismen 51, 61 zum jeweiligen Zuführen der Trennlagen 2, 3 zu dem Aufwickelabschnitt 11 sowie eine Steuereinrichtung 81 auf, die als Qualitätsbeurteilungsmittel und Aufnahmezeitsteuermittel dient. Die verschiedenen Vorrichtungen in der Wickelvorrichtung 10, wie der Aufwickelabschnitt 11 und die Zuführmechanismen 31, 41, 51, 61, werden von der Steuereinrichtung 81 gesteuert.
Der Kathodenlagenzuführmechanismus 31 weist eine Kathodenlagenrolle 32 auf, auf die die Kathodenlage 4 rollenförmig aufgewickelt ist. Die Kathodenlagenrolle 32 wird von einer Lagerungswelle 33 gelagert, die durch ein Antriebsmittel (nicht dargestellt) drehbar ist. Zusammen mit der Drehung der Lagerungswelle 33 wird die Kathodenlage 4 von der Kathodenlagenrolle 32 abgewickelt.
Außerdem weist der Kathodenlagenzuführmechanismus 31 einen Lageneinführmechanismus 71, ein Lagenschneidmesser 72, einen Spannmechanismus 73 und einen Puffermechanismus 75 auf.
Der Lageneinführmechanismus 71 dient dazu, die Kathodenlage 4 dem Aufwickelabschnitt 11 zuzuführen, und ist derart ausgestaltet, dass er entlang dem Transportweg der Kathodenlage 4 zwischen einer Annäherungsposition, in der er an den Aufwickelabschnitt 11 angenähert ist, und einer Abstandsposition, in der er vom Aufwickelabschnitt 11 beabstandet ist, bewegt werden kann. Der Lageneinführmechanismus 71 weist ein Paar Spannbacken 71a, 71b auf, die die Kathodenlage 4 halten können. Die Spannbacken 71a, 71b sind derart ausgelegt, dass sie durch ein Betätigungsmittel (nicht dargestellt) geöffnet und geschlossen werden können. Wenn die Kathodenlage 4 dem Aufwickelabschnitt 11 zugeführt wird, wird die Kathodenlage 4 von den Spannbacken 71a, 71b gehalten, und der Lageneinführmechanismus 71 wird an den Aufwickelabschnitt 11 angenähert.
Das Lagenschneidmesser 72 dient zum Durchschneiden der Kathodenlage 4 und weist ein Paar Klingenabschnitte 72a, 72b auf, die jeweils auf der Ober- und der Unterseite der Kathodenlage 4 angeordnet sind. Das Lagenschneidmesser 72 ist derart ausgestaltet, dass es sich zwischen einer Lagenschneidstellung, in der das Paar Klingenabschnitte 72a, 72b die Kathodenlage 4 zwischen sich aufnimmt, und einer Rückfahrstellung bewegen kann, in der sie vom Transportweg der Kathodenlage 4 zurückgefahren sind.
Das Schneiden der Kathodenlage 4 erfolgt in einem Zustand, in dem die Kathodenlage 4 von den Spannbacken 71a, 71b gehalten wird. Wenn sich der Lageneinführmechanismus 71 zum Zuführen der Kathodenlage 4 zum Aufwickelabschnitt 11 dem Aufwickelabschnitt 11 annähert, entfernt sich das Paar Klingenabschnitte 72a, 72b vom Transportweg der Kathodenlage 4, so dass es die Bewegung des Lageneinführmechanismus 71 nicht behindert.
Der Spannmechanismus 73 weist ein Paar Walzen 73a, 73b und eine frei zwischen den beiden Walzen 73a, 73b hin- und herbewegbar angeordnete Tänzerwalze 73c auf. Die Tänzerwalze 73c wird durch einen Motor (nicht dargestellt) mit einem bestimmten konstanten Drehmoment angetrieben und ist derart ausgestaltet, dass sie die Kathodenlage 4 stets bei einer bestimmten Bahnspannung hält. Durch Spannen der Kathodenlage 4 wird ein Durchhängen der Kathodenlage 4 verhindert.
Der Puffermechanismus 75 dient dazu, die von der Kathodenlagenrolle 32 abgerollte Kathodenlage 4 vorübergehend aufzunehmen. Der Puffermechanismus 75 weist ein Paar Nachlaufwalzen 75a, 75b und eine zwischen den beiden Walzen 75a, 75b in vertikaler Richtung verlagerbare Hebewalze 75c auf. Die vertikale Position der Hebewalze 75c verändert sich zusammen mit der Aufnahmemenge der Kathodenlage 4.
Der Anodenlagenzuführmechanismus 41 weist an seiner am weitesten stromaufwärts befindlichen Seite eine Anodenlagenrolle 42 auf, auf die die Anodenlage 5 rollenförmig aufgewickelt ist. Die Anodenlagenrolle 42 wird von einer Lagerungswelle 43 gelagert, die durch ein Antriebsmittel (nicht dargestellt) drehbar ist. Zusammen mit der Drehung der Lagerungswelle 43 wird die Anodenlage 5 von der Anodenlagenrolle 42 abgewickelt.
Außerdem weist der Anodenlagenzuführmechanismus 41 ebenso wie der Kathodenlagenzuführmechanismus 31 einen Lageneinführmechanismus 71, ein Lagenschneidmesser 72, einen Spannmechanismus 73 und einen Puffermechanismus 75 auf. Mit Ausnahme dessen, dass diese Elemente für die Anodenlage 5 vorgesehen sind, entsprechen sie den am Kathodenlagenzuführmechanismus 31 vorgesehenen Elementen. Daher wird auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet.
Die Trennlagenzuführmechanismen 51, 61 wiederum weisen Trennlagenrollen 52, 62 auf, auf die jeweils die Trennlagen 2, 3 rollenförmig aufgewickelt sind. Die Trennlagenrollen 52, 62 werden frei drehbar gelagert, und die Trennlagen 2, 3 werden nach Bedarf davon abgerollt.
Außerdem weisen die Trennlagenzuführmechanismen 51, 61 ebenso wie die Elektrodenlagenzuführmechanismen 31, 41 einen Spannmechanismus 73 auf. Mit Ausnahme dessen, dass dieser Spannmechanismus 73 für die Trennlagen 2, 3 vorgesehen ist, entspricht er dem am Kathodenlagenzuführmechanismus 31 vorgesehenen Mechanismus. Daher wird auf seine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Am Transportweg der Lagen 2-5 ist außerdem ein Paar Andruckwalzen 78a, 78b vorgesehen. Die Andruckwalzen 78a, 78b dienen dazu, die Lagen 2-5 in einem übereinander gelegten Zustand zu halten, damit die Lagen 2-5 auf demselben Transportweg transportiert werden. Die mittels der Andruckwalzen 78a, 78b übereinander gelegten Lagen 2-5 werden in diesem Zustand dem Aufwickelabschnitt 11 zugeführt.
Eine Drehmenge der Andruckwalzen 78a, 78b (in der vorliegenden Ausführungsform die Drehmenge der Andruckwalze 78b) kann durch einen Andruckwalzendrehgeber (nicht dargestellt) ermittelt werden. Informationen zur Drehmenge der Andruckwalze 78b werden von dem Andruckwalzendrehgeber in die Steuereinrichtung 81 eingespeist. Die Drehmenge der Andruckwalze 78b entspricht der Transportmenge der Lagen 2-5.
Als Nächstes wird der Aufbau des Aufwickelabschnitts 11 beschrieben. Wie in 4 gezeigt, weist der Aufwickelabschnitt 11 ein Spulenrad 12, das durch zwei mittels eines Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) drehbar vorgesehene, einander gegenüberliegende, runde scheibenförmige Platten gebildet ist, zwei Wickelkerne 13, 14, die in Drehrichtung des Spulenrads 12 in einem Abstand von 180° vorgesehen sind, Einspannabschnitte 15a, 15b, ein Trennlagenmesser 16, eine Andrückrolle 17, die nach dem Aufwickeln verhindert, dass sich die Lagen 2-5 voneinander lösen, und einen Bandklebemechanismus 18 zum Ankleben eines bestimmten Fixierungsklebebands auf.
Die Lagen 2-5 werden auf die Außenumfangsseite der Wickelkerne 13, 14 aufgewickelt, und diese sind durch einen Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) um ihre Mittelachse als Drehachse drehbar ausgestaltet. Die Drehmenge der Wickelkerne 13, 14 kann durch einen Wickelkerndrehgeber (nicht dargestellt) ermittelt werden, und Informationen zur Drehmenge der Wickelkerne 13, 14 werden von dem Wickelkerndrehgeber in die Steuereinrichtung 81 eingespeist.
Die Wickelkerne 13, 14 sind in Axialrichtung des Spulenrads 12 (in 4 usw. in Tiefenrichtung des Papiers) in Bezug auf die Platten, die das Spulenrad 12 bilden, versenkbar vorgesehen. Wenn die Wickelkerne 13, 14 von einer der Platten vorspringen, tritt ihr Vorderendabschnitt in ein Aufnahmeloch ein, das an der anderen Platte gebildet ist, und sie werden von den beiden Platten in drehbarem Zustand gelagert.
Außerdem sind die Wickelkerne 13, 14 derart ausgestaltet, dass sie an einem Querschnitt orthogonal zu ihrer jeweiligen Drehachse eine nicht runde Kontur aufweisen. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Wickelkerne 13, 14 am Querschnitt orthogonal zu ihrer Drehachse eine ovale Form auf. In der vorliegenden Ausführungsform verändert sich daher im Zuge der Drehung des Wickelkerns 13, 14 eine Entfernung von der Außenumfangsfläche des Wickelkerns 13, 14 bis zu einer an späterer Stelle beschriebenen Kamera 20. Im Zuge der Drehung des Wickelkerns 13, 14 verändert sich daher auch die Entfernung der auf den Wickelkern 13, 14 aufgewickelten Lagen 2-5 von der Kamera 20.
Außerdem weisen die Wickelkerne 13 (14) jeweils ein Paar Kernstücke 13a, 13b (14a, 14b) auf, die sich in ihrer Axialrichtung (in 4 in Tiefenrichtung des Papiers) erstrecken. Zwischen den Kernstücken 13a, 13b (14a, 14b) ist ein Raum 13c (14c) gebildet.
Die Wickelkerne 13, 14 sind derart ausgestaltet, dass sie durch Drehen des Spulenrads 12 zwischen einer Aufwickelposition P1 und einer Entnahmeposition P2 rotierbar sind.
Bei der Aufwickelposition P1 handelt es sich um eine Position, in der die Lagen 2-5 von den Wickelkernen 13, 14 aufgewickelt werden. In der Aufwickelposition P1 werden die Lagen 2-5 von den Zuführmechanismen 31, 41, 51, 61 zugeführt.
Bei der Entnahmeposition P2 handelt es sich um eine Position, in der die Lagen 2-5, also das Batterieelement 1, nach dem Aufwickeln entnommen werden. In der Umgebung der Entnahmeposition P2 ist eine Entnahmevorrichtung (nicht dargestellt) oder dergleichen zum Entnehmen des Batterieelements 1 aus den Wickelkernen 13, 14 vorgesehen.
Die Einspannabschnitte 15a, 15b dienen dazu, die Trennlagen 2, 3 zwischen der Aufwickelposition P1 und der Entnahmeposition P2 zu halten. Die Einspannabschnitte 15a, 15b sind derart ausgestaltet, dass sie durch ein Antriebsmittel (nicht dargestellt) um eine Drehachse parallel zur Drehachse des Spulenrads 12 bzw. der Wickelkerne 13, 14 rotierbar sind. Die Einspannabschnitte 15a, 15b können jeweils zwischen einer Halteposition und einer Rückfahrposition bewegt werden. Werden die Einspannabschnitte 15a, 15b in die Halteposition bewegt, können die Einspannabschnitte 15a, 15b die Trennlagen 2, 3 halten, die von den Andruckwalzen 78a, 78b zur Entnahmeposition P2 verlaufen (siehe 13). Werden die Einspannabschnitte 15a, 15b dagegen in die Rückfahrposition bewegt, werden sie so positioniert, dass sie die Bewegung der Wickelkerne 13, 14 und der Trennlagen 2, 3 und dergleichen nicht behindern (siehe 3).
Das Trennlagenmesser 16 ist zwischen der Aufwickelposition P1 und der Entnahmeposition P2 angeordnet und näher an der Entnahmeposition P2 als die Einspannabschnitte 15a, 15b vorgesehen. Das Trennlagenmesser 16 ist zwischen einer bestimmten oberen Position und unteren Position in vertikaler Richtung hin- und herbewegbar und durchschneidet die Trennlagen 2, 3, indem es sich von der oberen Position in die untere Position bewegt.
Die Andrückrolle 17 ist in der Nähe der Entnahmeposition P2 angeordnet und ist derart ausgestaltet, dass sie sich zwischen einer Annäherungsposition, in der sie an das Spulenrad 12 angenähert ist und die Lagen 2-5 andrückt, und einer Rückfahrposition bewegt, in der sie vom Spulenrad 12 entfernt ist und die Bewegung der Wickelkerne 13, 14 nicht behindert.
Der Bandklebemechanismus 18 ist in der Nähe der Entnahmeposition P2 angeordnet und klebt nach dem Ende des Aufwickelns ein fixierendes Klebeband an die Endabschnitte der Trennlagen 2, 3. Mit dem Ankleben des fixierenden Klebebands endet das Aufwickeln des Batterieelements 1.
Außerdem weist der Aufwickelabschnitt 11 Beleuchtungsvorrichtungen 19a, 19b als Bestrahlungsmittel und eine Kamera 20 als Aufnahmemittel auf. Die Beleuchtungsvorrichtungen 19a, 19b und die Kamera 20 sind jeweils der Aufwickelposition P1 entsprechend angeordnet.
Die Beleuchtungsvorrichtungen 19a, 19b bestrahlen eine Stelle der das Untersuchungsobjekt bildenden und vom Wickelkern 13, 14 in der Aufwickelposition P1 aufgewickelten Lagen 2-5, die wenigstens eine Endkante in Breitenrichtung enthält, mit einem bestimmten Licht (beispielsweise sichtbarem Licht oder Infrarotlicht oder dergleichen). Die Beleuchtungsvorrichtungen 19a, 19b strahlen das Licht auf wenigstens eine Position, die von der Drehachse des Wickelkerns 13, 14 um weniger als die kleine Achse des Wickelkerns 13, 14 versetzt ist. Während die Lagen 2-5 von dem Wickelkern 13, 14 aufgewickelt werden, können die Lagen 2-5 auf diese Weise stets beleuchtet werden.
Die Kamera 20 weist Empfindlichkeit für den Wellenlängenbereich des von den Beleuchtungsvorrichtungen 19a, 19b abgestrahlten Lichts auf und dient dazu, wenigstens die von den Beleuchtungsvorrichtungen 19a, 19b beleuchteten Lagen 2-5 (Untersuchungsobjekt) aufzunehmen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Beleuchtungsvorrichtungen 19a, 19b und die Kamera 20 in zwei Gruppen vorgesehen, wobei eine Gruppe in Breitenrichtung der Lagen 2-5 an einer Endkante vorgesehen ist und die andere Gruppe in Breitenrichtung der Lagen 2-5 an der anderen Endkante vorgesehen ist.
Im Aufnahmebereich der Kamera 20 liegt die Kathodenlage 4 am Umfang ganz außen, darunter die Trennlage 3, darunter die Anodenlage 5 und darunter die Trennlage 2. Daher nimmt die Kamera 20 wenigstens die Kathodenlage 4, die Trennlage 3, die durch die Trennlage 3 hindurch sichtbare Anodenlage 5 und die Trennlage 2 auf einmal auf.
Die Kamera 20 weist, wie 5 gezeigt, ein Objektiv 21, ein Aufnahmeelement 22, einen Auslösersignalausgabeabschnitt 23, einen Aufnahmenspeicher 24, einen Fokussierabschnitt 25, einen Berechnungsabschnitt 26 und einen Ausgabeabschnitt 27 auf.
Das Objektiv 21 nimmt von dem durch die Beleuchtungsvorrichtungen 19a, 19b abgestrahlten Licht das von den Lagen 2-5 reflektierte Licht auf und bündelt es zu einem Bild für das Aufnahmeelement 22. Bei dem Objektiv 21 kann es sich um ein gewöhnliches Objektiv oder um ein telezentrisches Objektiv handeln.
Das Aufnahmeelement 22 dient dazu, das Licht, das durch das Objektiv 21 getreten ist, in ein elektrisches Signal umzuwandeln, und ist beispielsweise durch einen CMOS-Bildsensor oder einen CCD-Bildsensor gebildet.
Der Auslösersignalausgabeabschnitt 23 gibt ein Auslösersignal an das Aufnahmeelement 22 aus. Bei jeder Ausgabe eines Auslösersignals wird das Aufnahmeelement 22 belichtet, und eine Aufnahme der Lagen 2-5 (Aufnahmedaten) wird von dem Aufnahmeelement 22 an den Aufnahmenspeicher 24 ausgegeben. In der erlangten Aufnahme sind wenigstens die Kathodenlage 4, die Trennlage 3, die durch die Trennlage 3 hindurch aufgenommene Anodenlage 5 und die Trennlage 2 enthalten (siehe 12). Da die Kantenabschnitte 2E, 3E (Endkanten in Breitenrichtung) der Trennlagen 2, 3 jedoch stets übereinander liegen, kommt es vor, dass die Trennlage 2 nicht im Bild zu erkennen ist. Die vorliegende Ausführungsform ist dabei derart ausgestaltet, dass die Abbildungstiefe der Kamera 20 vergleichsweise gering ist, weshalb die Auflösung der erlangten Aufnahme, also die Messauflösung, relativ hoch ist.
Außerdem wird ein an späterer Stelle beschriebenes Einlernmodussignal oder Aufnahmeausführungssignal von der Steuereinrichtung 81 in die Kamera 20 eingegeben, und wenn das Einlernmodussignal eingegeben wird, gibt der Auslösersignalausgabeabschnitt 23 in bestimmten kurzen Intervallen wiederholt ein Auslösersignal aus, bis ein an späterer Stelle beschriebenes Einlernmodusabschlusssignal eingegeben wird. Dadurch wird eine Reihenaufnahme ausgeführt, und an den Aufnahmenspeicher 24 werden mehrere Aufnahmen vom Aufnahmeelement 22 ausgegeben. Wird wiederum das Aufnahmeausführungssignal in die Kamera 20 eingegeben, gibt der Auslösersignalausgabeabschnitt 23 ein Auslösersignal aus. Dadurch findet nur eine Aufnahme statt, und vom Aufnahmeelement 22 wird eine Aufnahme an den Aufnahmenspeicher 24 ausgegeben.
Der Aufnahmenspeicher 24 speichert die vom Aufnahmeelement 22 eingegebenen Aufnahmen. Außerdem werden im Aufnahmenspeicher 24 Nummern, die die Aufnahmereihenfolge anzeigen, im Zusammenhang mit den Aufnahmen gespeichert. Der Berechnungsabschnitt 26 führt eine Verarbeitung für die Nummern aus, die die Aufnahmereihenfolge anzeigen.
Der Fokussierabschnitt 25 wird nur bei Eingabe eines Einlemmodussignals durch die Steuereinrichtung 81 aktiviert. Der Fokussierabschnitt 25 ermittelt unter den durch die Reihenaufnahme erlangten mehreren Aufnahmen diejenigen, bei denen die Lagen 2-5 fokussiert sind. Genauer berechnet der Fokussierabschnitt 25 beim Aufwickeln der Lagen 2-5 auf Grundlage von mehreren Aufnahmen, die während einer Umdrehung des Wickelkerns 13, 14 erlangt werden, einen Wert, der auf den Helligkeitswerten der einzelnen Aufnahmen beruht. Diejenige Aufnahme, deren berechneter Wert am größten ist, wird als Aufnahme mit Fokussierung ermittelt. Dies basiert darauf, dass bei der Aufnahme mit Fokussierung grundsätzlich der Helligkeitswert der einzelnen Pixel höher ist.
Falls mehrere Aufnahmen vorliegen, bei denen der berechnete Wert am größten ist, wird eine von diesen als Aufnahme mit Fokussierung ermittelt. Im Ergebnis ermittelt der Fokussierabschnitt 25 für jede Umdrehung des Wickelkerns 13, 14 je eine Aufnahme mit Fokussierung. Bei dem auf den Helligkeitswerten beruhenden Wert kann es sich beispielsweise um einen Durchschnittswert des Helligkeitswerts mehrerer Pixel handeln, die eine Aufnahme ausmachen, oder um eine Differenz der Helligkeitswerte zwischen bestimmten benachbarten Pixeln.
Wenn ein Einlernmodussignal von der Steuereinrichtung 81 eingegeben wird und Aufnahmen im Aufnahmenspeicher 24 gespeichert werden, führt der Berechnungsabschnitt 26 eine Verarbeitung aus, um die Aufnahmen mit den Nummern in Beziehung zu setzen, die die Aufnahmereihenfolge der Aufnahmen anzeigen. Am Berechnungsabschnitt 26 ist ein Zähler zum Erfassen der Aufnahmereihenfolge vorgesehen, und der Wert dieses Zählers wird mit jeder Ausgabe eines Auslösersignals vom Auslösersignalausgabeabschnitt 23 um eins erhöht. Bei Eingabe eines Einlernmodusabschlusssignals wird der Zählerwert initialisiert.
Wenn ein Einlernmodussignal von der Steuereinrichtung 81 eingegeben wird, sendet der Berechnungsabschnitt 26 die vom Fokussierabschnitt 25 ermittelte Aufnahme mit Fokussierung und die Nummer, die die Aufnahmereihenfolge der Aufnahme anzeigt, aus dem Aufnahmenspeicher 24 an den Ausgabeabschnitt 27. Wenn dagegen ein Aufnahmeausführungssignal von der Steuereinrichtung 81 eingegeben wird, sendet der Berechnungsabschnitt 26 die im Aufnahmenspeicher 24 gespeicherten Aufnahmen an den Ausgabeabschnitt 27.
Der Ausgabeabschnitt 27 dient dazu, die Aufnahmen und die Nummern, die die Aufnahmereihenfolge der Aufnahmen anzeigen, oder nur die Aufnahmen an die Steuereinrichtung 81 zu senden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl der Aufnahmen, die der Ausgabeabschnitt 27 an die Steuereinrichtung 81 sendet, gleich oder kleiner als die Anzahl der Umdrehungen des Wickelkerns 13, 14 beim Aufwickeln der Lagen 2-5. Als der Ausgabeabschnitt 27 bzw. Übertragungsweg, der den Ausgabeabschnitt 27 und die Steuereinrichtung 81 verbindet, muss daher kein hinsichtlich Verarbeitungsleistung oder Übertragungsleistung besonders leistungsfähiges verwendet werden. Somit können die Aufnahmen unter Verwendung eines gewöhnlichen Übertragungssystems (beispielsweise einer gewöhnlichen Bildübertragungstechnik) vom Ausgabeabschnitt 27 an die Steuereinrichtung 81 gesendet werden.
Als Nächstes soll die Steuereinrichtung 81 beschrieben werden. Die Steuereinrichtung 81 weist eine als Berechnungsmittel dienende CPU, einen ROM zum Speichern diverser Programme, einen RAM zum vorübergehenden Speichern diverser Daten wie etwa Berechnungsdaten, Eingabe- Ausgabedaten und dergleichen, und eine Festplatte zum langfristigen Speichern von Berechnungsdaten und dergleichen auf. Die Steuereinrichtung 81 steuert wie oben beschrieben die verschiedenen Vorrichtungen der Wickelvorrichtung 10 wie etwa den Aufwickelabschnitt 11 und die Zuführmechanismen 31, 41, 51, 61 und dergleichen.
Außerdem ist die Steuereinrichtung 81 derart ausgestaltet, dass sie den Betriebsmodus der Wickelvorrichtung 10 in den Einlernmodus oder den Aufwickelmodus umschalten kann. Der Einlernmodus ist eine Betriebsweise, deren Ziel es ist, während der Herstellung eines Batterieelements 1 die Aufnahmezeitpunkte der Kamera 20 für den Aufwickelmodus zu erlangen. Der Aufwickelmodus ist eine Betriebsweise, die zum Herstellen eines Batterieelements 1 unter Verwendung der im Einlernmodus erlangten Aufnahmezeitpunkte angewandt wird. Unabhängig davon, in welchem dieser Modi die Steuereinrichtung 81 die Wickelvorrichtung 10 betreibt, führt sie eine Untersuchung in Bezug auf Positionsabweichungen usw. der Lagen 2-5 anhand der von der Kamera 20 gesendeten Aufnahmen durch. Die konkrete Verfahrensweise für die Untersuchung wird an späterer Stelle beschrieben.
Ob der Betriebsmodus der Wickelvorrichtung 10 auf den Einlernmodus oder den Aufwickelmodus festgelegt wird, wird durch eine Eingabe in die Steuereinrichtung 81 über eine bestimmte Eingabevorrichtung (nicht dargestellt) bestimmt. Der Eingabeinhalt wird auf der Festplatte der Steuereinrichtung 81 oder dergleichen gespeichert.
Wenn die Wickelvorrichtung 10 im Einlernmodus betrieben wird, ist der Betrieb der Steuereinrichtung 81 wie folgt. Wenn ein Aufwickelvorgang der Lagen 2 - 5 beginnt, gibt die Steuereinrichtung 81 ein Einlernmodussignal an die Kamera 20 aus.
Verbunden mit der Ausgabe des Einlernmodussignals werden die Aufnahmen von der Kamera 20 und die Nummern, die die Aufnahmereihenfolge dieser Aufnahmen anzeigen, nacheinander in die Steuereinrichtung 81 eingegeben. Bei den eingegebenen Aufnahmen handelt es sich um Aufnahmen mit Fokussierung. Die Steuereinrichtung 81 untersucht anhand der eingegebenen Aufnahmen Positionsabweichungen usw. der Lagen 2-5. Anhand der eingegebenen Nummern, die die Aufnahmereihenfolge anzeigen, wird außerdem eine Drehwinkelsumme des Wickelkerns 13, 14 zur Zeit der Ausführung der Aufnahmen erlangt, die der jeweiligen Nummer entspricht. Dies erfolgt beispielsweise anhand einer im Voraus vorgegebenen Tabelle, die die Beziehung zwischen den Nummern, die die Aufnahmereihenfolge anzeigen, und den Drehwinkelsummen darstellt. Sodann speichert die Steuereinrichtung 81 die erlangte Drehwinkelsumme als Aufnahmeausführungswinkel auf der Festplatte oder dergleichen. Im Ergebnis wird eine Anzahl von Aufnahmeausführungswinkeln gespeichert, die der Anzahl der eingegebenen Aufnahmen entspricht.
Wenn die Wickelvorrichtung 10 im Aufwickelmodus betrieben wird, ist der Betrieb der Steuereinrichtung 81 wie folgt. Wenn ein Aufwickelvorgang der Lagen 2-5 beginnt, gibt die Steuereinrichtung 81 immer dann ein Aufnahmeausführungssignal aus, wenn die Drehwinkelsumme des Wickelkerns 13, 14 ab Beginn des Aufwickelvorgangs dem im Einlernmodus erlangten Aufnahmeausführungswinkel entspricht. Dadurch nimmt die Kamera 20 die Lagen 2-5 dann auf, wenn diese sich im Fokussierungsbereich befinden. Die Kamera 20 gibt die Aufnahmen mit Fokussierung nacheinander in die Steuereinrichtung 81 ein. Die Steuereinrichtung 81 untersucht anhand der eingegebenen Aufnahmen Positionsabweichungen usw. der Lagen 2-5.
In der vorliegenden Ausführungsform bilden die Kamera 20 und die Steuereinrichtung 81 eine Untersuchungsvorrichtung 100 zum Untersuchen des Batterieelements 1.
Als Nächstes wird der Aufwickelvorgang der Lagen 2-5 durch die oben beschriebene Wickelvorrichtung 10 beschrieben. Vor jedem Aufwickelvorgang werden zunächst die Trennlagen 2, 3 in dem Raum 13c (14c) des einen Wickelkerns 13 (14) angeordnet, und die Trennlagen 2, 3 werden von den Einspannabschnitten 15a, 15b gehalten (siehe 13).
Beim Aufwickelvorgang wird, wie in 6 gezeigt, in Schritt S11 zunächst der eine Wickelkern 13 (14) um eine gewisse Zahl gedreht, so dass der eine Wickelkern 13 (14) eine bestimmte Menge der Trennlagen 2, 3 aufwickelt. Anschließend werden die Einspannabschnitte 15a, 15b in ihre Rückfahrposition bewegt.
Als Nächstes wird in Schritt S12 durch den Lageneinführmechanismus 71 des Anodenlagenzuführmechanismus 41 auf der Seite des einen Wickelkerns 13 (14) die Anodenlage 5 zugeführt. Genauer nähert sich der Lageneinführmechanismus 71, der die Anodenlage 5 hält, der Seite des Aufwickelabschnitts 11 an, und die Anodenlage 5 wird zugeführt, indem die Anodenlage 5 zwischen die Trennlagen 2, 3 geführt wird. Nach dem Einführen gibt der Lageneinführmechanismus 71 die Anodenlage 5 frei, und der Lageneinführmechanismus 71 kehrt in seine ursprüngliche Stellung zurück.
Im nächsten Schritt S13 nach dem Zuführen der Anodenlage 5 wird auf einer Stufe, nachdem der einen Wickelkern 13 (14) um eine gewisse Zahl (beispielsweise eine Umdrehung) gedreht wurde, die Kathodenlage 4 durch den Lageneinführmechanismus 71 auf der Seite des einen Wickelkerns 13 (14) zugeführt. Genauer nähert sich der Lageneinführmechanismus 71, der die Kathodenlage 4 hält, der Seite des Aufwickelabschnitts 11 an, und die Kathodenlage 4 wird zugeführt, indem die Kathodenlage 4 zwischen die Trennlagen 2, 3 geführt wird. Nach dem Einführen gibt der Lageneinführmechanismus 71 die Kathodenlage 4 frei, und der Lageneinführmechanismus 71 kehrt in seine ursprüngliche Stellung zurück.
Als Nächstes wird in Schritt S14 anhand des Inhalts einer Eingabe in die Steuereinrichtung 81 beurteilt, ob der ausgewählte Betriebsmodus der Einlernmodus ist. Wenn der ausgewählte Betriebsmodus der Einlernmodus ist (Schritt S14: Ja), erfolgt ein Übergang zu Schritt S15, und es wird eine Einlernmodusverarbeitung ausgeführt, um die Wickel vorrichtung 10 im Einlernmodus zu betreiben.
Bei der Einlernmodusverarbeitung erfolgt, wie in 7 gezeigt, zunächst in Schritt S31 eine Steuerung, um den einen Wickelkern 13 (14) mit einer bestimmten Drehzahl zu drehen und die Lagen 2-5 aufzuwickeln. Die Drehzahl des Wickelkerns 13, 14 beim Aufwickeln der Lagen 2-5 ist im Einlernmodus und im Aufwickelmodus identisch.
Als Nächstes wird in Schritt S32 ein Einlernmodussignal an die Kamera 20 ausgegeben. Aufgrund dessen führt die Kamera 20 eine Reihenaufnahme der aufgewickelten Lagen 2-5 durch. Dann gibt die Kamera 20 die Aufnahmen, die vom Fokussierabschnitt 25 als Aufnahmen mit Fokussierung ermittelt wurden, und die Nummern, die die Aufnahmereihenfolge der Aufnahmen anzeigen, in die Steuereinrichtung 81 ein.
Als Nächstes wird in Schritt S33 beurteilt, ob eine Transportmenge der Kathodenlage 4 einen bestimmten im Voraus eingestellten Wert erreicht hat. Das heißt, es wird beurteilt, ob eine Bedingung zum Beenden der Einlernmodusverarbeitung erfüllt ist. Als Transportmenge der Kathodenlage 4 kann eine Transportmenge der Lagen 2-5 ab Aufwickelbeginn verwendet werden, die vom Andruckwalzendrehgeber erlangt wird. Die bestimmte Menge entspricht einer Länge der Kathodenlage 4, die ein einzelnes Batterieelement 1 ausmacht. Wenn die bestimmte Menge der Kathodenlage 4 zum Wickelkern 13, 14 transportiert wurde, ergibt sich ein Zustand, in dem ein Endabschnitt der Kathodenlage 4 für ein Element in Bezug auf das Lagenschneidmesser 72 positioniert ist.
Wenn in Schritt S33 eine negative Beurteilung stattfindet, erfolgt ein Übergang zu Schritt S34. In Schritt S34 wird beurteilt, ob Aufnahmen usw. von der Kamera 20 eingegeben wurden. Wenn in Schritt S34 eine negative Beurteilung stattfindet, erfolgt eine Rückkehr zu Schritt S33. Wenn dagegen in Schritt S34 eine positive Beurteilung stattfindet, erfolgt ein Übergang zu Schritt S35, und es wird eine Untersuchungsverarbeitung ausgeführt.
Bei der Untersuchungsverarbeitung werden zunächst, wie in 8 gezeigt, in Schritt S101 auf Grundlage der eingegebenen Aufnahmen ein Kantenabschnitt 3E (Endkantenabschnitt in Breitenrichtung) der Trennlage 3, ein Kantenabschnitt 2E der Trennlage 2, ein Kantenabschnitt 4E der Kathodenlage 4 und ein Kantenabschnitt 5E der Anodenlage 5 extrahiert (siehe 12). Wenn die Kantenabschnitte 2E, 3E einander überlagern und der Kantenabschnitt 2E nicht extrahiert werden kann, wird der Kantenabschnitt 3E als der Kantenabschnitt 2E behandelt.
Im nächsten Schritt S102 werden auf Grundlage der eingegebenen Aufnahmen ein Grenzabschnitt 4T zwischen dem mit aktivem Material beschichteten Bereich 4a und dem nicht mit aktivem Material beschichteten Bereich 4b der Kathodenlage 4 und ein Grenzabschnitt 5T zwischen dem mit aktivem Material beschichteten Bereich 5a und dem nicht mit aktivem Material beschichteten Bereich 5b der Anodenlage 5 extrahiert (siehe 12).
Als Nächstes werden in Schritt S103 anhand der in Schritt S101, 102 extrahierten Kantenabschnitte 2E, 3E, 4E, 5E und Grenzabschnitte 4T, 5T jeweilige Entfernungsberechnungen durchgeführt. Das heißt, es wird eine Positionsabweichungsberechnung der auf den einen Wickelkern 13 (14) aufgewickelten Lagen 2-5 durchgeführt.
Genauer werden auf Grundlage des Kantenabschnitts 3E eine Entfernung L1 in Lagenbreitenrichtung bis zum Grenzabschnitt 4T, eine Entfernung L2 in Lagenbreitenrichtung bis zum Kantenabschnitt 4E, eine Entfernung L3 in Lagenbreitenrichtung bis zum Grenzabschnitt 5T, eine Entfernung L4 in Lagenbreitenrichtung bis zum Kantenabschnitt 5E und eine Entfernung (nicht dargestellt) in Lagenbreitenrichtung bis zum Kantenabschnitt 2E berechnet (siehe 12).
Anschließend wird in Schritt S104 auf Grundlage der in Schritt S103 berechneten Entfernungen beurteilt, ob die Entfernungen innerhalb eines im Voraus festgelegten zulässigen Bereichs liegen.
Wenn geurteilt wird, dass eine der Entfernungen nicht innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, das heißt, wenn anzunehmen ist, dass eine Wicklungsabweichung der Lagen 2-5 oder eine Beschichtungspositionsabweichung der mit aktivem Material beschichteten Bereiche 4a, 5a stattgefunden hat, so wird in Schritt S105 das Urteil „mangelhaft“ getroffen, und die Untersuchungsverarbeitung endet.
Wenn dagegen in Schritt S104 geurteilt wird, dass alle Entfernungen innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, so wird in Schritt S106 das Urteil „in Ordnung“ getroffen, und die Untersuchungsverarbeitung endet.
Zurückkehrend zu 7 erfolgt nach Ausführung der Untersuchungsverarbeitung ein Übergang zu Schritt S36, und es wird beurteilt, ob die Beurteilung in der unmittelbar vorausgegangenen Untersuchungsverarbeitung „in Ordnung“ lautete. Wenn in Schritt S36 eine negative Beurteilung stattfindet und die Beurteilung in der Untersuchungsverarbeitung „mangelhaft“ lautete, erfolgt ein Übergang zu Schritt S37, und das Aufwickeln der Lagen 2-5 wird durch Anhalten der Drehung des Wickelkerns 13, 14 unterbrochen. Wenn bereits die Verarbeitung eines an späterer Stelle beschriebenen Schritts S39 durchgeführt wurde und die Aufnahmeausführungswinkel auf der Festplatte gespeichert wurden, werden die gespeicherten Aufnahmeausführungswinkel verworfen. Außerdem wird in Schritt S38 das derzeit aufgewickelte Batterieelement 1 als Mängelprodukt beurteilt, und es erfolgt ein Übergang zu Schritt S42.
Wenn dagegen in Schritt S36 eine positive Beurteilung stattfindet und die Beurteilung in der Untersuchungsverarbeitung „in Ordnung“ lautete, erfolgt ein Übergang zu Schritt S39, und anhand der Nummer, die die Aufnahmereihenfolge anzeigt, wird eine Drehwinkelsumme des Wickelkerns 13, 14 zur Zeit der Ausführung der Aufnahmen erlangt, die der jeweiligen Nummer entspricht. Sodann wird die erlangte Drehwinkelsumme als Aufnahmeausführungswinkel auf der Festplatte oder dergleichen gespeichert.
Nach Schritt S39 erfolgt eine Rückkehr zu Schritt S33. Auf diese Weise wird bei der Einlernmodusverarbeitung bei jeder Eingabe von Aufnahmen usw. von der Kamera 20 die Verarbeitung der Schritte S35, S39 wiederholt, bis eine bestimmte Menge der Kathodenlage 4 transportiert wurde, solange die Beurteilung bei der Untersuchungsverarbeitung nicht „mangelhaft“ lautet. Als Ergebnis werden mehrere Aufnahmeausführungswinkel erlangt, und die mehreren erlangten Aufnahmeausführungswinkel werden auf der Festplatte oder dergleichen gespeichert. An mehreren Aufnahmen mit Fokussierung wird außerdem jeweils eine Untersuchungsverarbeitung ausgeführt.
Wenn die Speicherung der Aufnahmeausführungswinkel bzw. die Untersuchungsverarbeitung ohne Probleme durchgeführt wurden und eine bestimmte Menge der Kathodenlage 4 transportiert wurde (Schritt S33: Ja), wird in Schritt S40 die Drehung des einen Wickelkerns 13, 14 angehalten. Als Nächstes wird in Schritt S41 das derzeit aufgewickelte Batterieelement 1 aus den Lagen 2-5 als einwandfreies Produkt beurteilt, und es erfolgt ein Übergang zu Schritt S42.
In Schritt S42 wird ein Einlernmodusabschlusssignal an die Kamera 20 ausgegeben, und die Einlernmodusverarbeitung endet. Durch die Verarbeitung von Schritt S42 wird die Ausgabe von Auslösersignalen durch den Auslösersignalausgabeabschnitt 23 unterbrochen.
Zurückkehrend zu 6 erfolgt, falls in Schritt S14 eine negative Beurteilung stattfindet, ein Übergang zu Schritt S16, und anhand des Inhalts der Eingabe in die Steuereinrichtung 81 wird beurteilt, ob der Betriebsmodus der Aufwickelmodus ist. Wenn in Schritt S16 eine negative Beurteilung stattfindet und der Betriebsmodus nicht ausgewählt wurde, wird in Schritt S19 eine Fehlerverarbeitung ausgeführt, und der Aufwickelvorgang endet. Bei der Fehlerverarbeitung wird beispielsweise eine Verarbeitung durchgeführt, um einem Bediener usw. mitzuteilen, dass der Betriebsmodus nicht ausgewählt wurde oder keine Aufnahmeausführungswinkel gespeichert wurden.
Wenn dagegen in Schritt S16 eine positive Beurteilung stattfindet, erfolgt ein Übergang zu Schritt S17, und es wird beurteilt, ob Aufnahmeausführungswinkel bereits gespeichert wurden, also, ob Informationen zu den Zeitpunkten für die Aufnahmeausführung im Aufwickelmodus gespeichert wurden. Wenn in Schritt S17 eine negative Beurteilung stattfindet, wird in Schritt S19 eine Fehlerverarbeitung ausgeführt, und der Aufwickelvorgang endet.
Wenn dagegen in Schritt S17 eine positive Beurteilung stattfindet, erfolgt ein Übergang zu Schritt S18, und es wird eine Aufwickelmodusverarbeitung ausgeführt, um die Wickelvorrichtung 10 im Aufwickelmodus zu betreiben.
Bei der Aufwickelmodusverarbeitung erfolgt, wie in 9 gezeigt, zunächst in Schritt S51 eine Steuerung, um den einen Wickelkern 13 (14) mit einer bestimmten Drehzahl zu drehen und die Lagen 2-5 aufzuwickeln.
Als Nächstes wird in Schritt S52 beurteilt, ob eine Transportmenge der Kathodenlage 4 einen bestimmten im Voraus eingestellten Wert erreicht hat. Das heißt, es wird beurteilt, ob eine Bedingung zu Beenden der Aufwickelmodusverarbeitung erfüllt ist.
Wenn in Schritt S52 eine negative Beurteilung stattfindet, wird in Schritt S53 beurteilt, ob die Drehwinkelsumme des einen Wickelkerns 13 (14) ab Aufwickelbeginn der Lagen 2-5 einen der im Voraus gespeicherten mehreren Aufhahmeausführungswinkel erreicht hat. Unter Berücksichtigung einer Verzögerung in nachfolgenden Verarbeitungen kann beurteilt werden, ob die Drehwinkelsumme des einen Wickelkerns 13 (14) einen Wert erreicht hat, bei dem von dem Aufhahmeausführungswinkel ein bestimmter Wert abgezogen wurde.
Wenn in Schritt S53 eine negative Beurteilung stattfindet, erfolgt eine Rückkehr zu Schritt S52. Wenn dagegen in Schritt S53 eine positive Beurteilung stattfindet, wird in Schritt S54 ein Aufnahmeausführungssignal an die Kamera 20 ausgegeben. Dadurch nimmt die Kamera 20, wie in 10 und 11 gezeigt, die Lagen 2-5 dann auf, wenn sie sich im Fokussierungsbereich R befinden. Wenn beispielsweise, wie in 10 gezeigt, unmittelbar nach Aufwickelbeginn der Lagen 2-5 die Entfernung der Außenumfangsfläche des einen Wickelkerns 13 (14) bis zur Kamera 20 relativ klein ist, so befinden sich die Lagen 2-5 in einem Fokussierungsbereich R der Kamera 20. Dies ist daher ein Aufnahmezeitpunkt, an dem eine Aufnahme durch die Kamera 20 durchgeführt wird. Wenn dagegen beispielsweise, wie in 11 gezeigt, unmittelbar vor Aufwickelende der Lagen 2-5 die Entfernung der Außenumfangsfläche des einen Wickelkerns 13 (14) bis zur Kamera 20 relativ groß ist, so befinden sich die Lagen 2-5 im Fokussierungsbereich R der Kamera 20. Dies ist daher ein Aufnahmezeitpunkt, an dem eine Aufnahme durch die Kamera 20 durchgeführt wird.
Zurückkehrend zu 9 wird nach Schritt S54 in Schritt S55 beurteilt, ob eine Transportmenge der Kathodenlage 4 einen bestimmten im Voraus eingestellten Wert erreicht hat. Diese Beurteilung wird durchgeführt, um die Aufwickelmodusverarbeitung zu beenden, wenn eine bestimmte Menge der Kathodenlage 4 aufgewickelt wurde, bevor von der Kamera 20 eine Aufnahme gesendet wird. Wenn in Schritt S55 eine positive Beurteilung stattfindet, erfolgt ein Übergang zu Schritt S61.
Wenn dagegen in Schritt S55 eine negative Beurteilung stattfindet, wird in Schritt S56 beurteilt, ob von der Kamera 20 eine Aufnahme eingegeben wurde. Wenn in Schritt S56 eine negative Beurteilung stattfindet, erfolgt eine Rückkehr zu Schritt S55. Wenn dagegen in Schritt S56 eine positive Beurteilung stattfindet, erfolgt ein Übergang zu Schritt S57, und die oben beschriebene Untersuchungsverarbeitung wird ausgeführt.
Nach Ausführung der Untersuchungsverarbeitung erfolgt ein Übergang zu Schritt S58, und es wird beurteilt, ob die Beurteilung in der unmittelbar vorausgegangenen Untersuchungsverarbeitung „in Ordnung“ lautete. Wenn in Schritt S58 eine negative Beurteilung stattfindet und die Beurteilung in der Untersuchungsverarbeitung „mangelhaft“ lautete, erfolgt ein Übergang zu Schritt S59, und das Aufwickeln der Lagen 2-5 wird durch Anhalten der Drehung des Wickelkerns 13, 14 unterbrochen. Außerdem wird in Schritt S60 das derzeit aufgewickelte Batterieelement 1 aus den Lagen 2-5 als mangelhaftes Produkt beurteilt, und die Aufwickelmodusverarbeitung endet.
Wenn dagegen in Schritt S58 eine positive Beurteilung stattfindet, erfolgt eine Rückkehr zu Schritt S52. Als Ergebnis wird bei der Aufwickelmodusverarbeitung die Verarbeitung von Schritt S57 wiederholt, bis eine bestimmte Menge der Kathodenlage 4 transportiert wurde, solange die Beurteilung bei der Untersuchungsverarbeitung nicht „mangelhaft“ lautet. Auf diese Weise wird an mehreren Aufnahmen mit Fokussierung jeweils eine Untersuchungsverarbeitung ausgeführt.
Wenn die Untersuchungsverarbeitung problemlos durchgeführt wurde und in Schritt S52 oder Schritt S55 eine positive Beurteilung stattfindet, wird in Schritt S61 die Drehung des einen Wickelkerns 13, 14 angehalten. Sodann wird in Schritt S62 das derzeit aufgewickelte Batterieelement 1 aus den Lagen 2-5 als einwandfreies Produkt beurteilt, und die Aufwickelmodusverarbeitung endet.
Zurückkehrend zu 6 wird nach dem Ausführen der Einlernmodusverarbeitung oder der Aufwickelmodusverarbeitung in Schritt S20 die Kathodenlage 4 vom Lageneinführmechanismus 71 gehalten, woraufhin die Kathodenlage 4 mit dem Lagenschneidmesser 72 durchschnitten wird. Wenn bei der Einlernmodusverarbeitung oder der Aufwickelmodusverarbeitung das derzeit aufgewickelte Batterieelement 1 als einwandfreies Produkt beurteilt wurde, wird die Kathodenlage 4 für ein Element an ihrem Endabschnitt durchschnitten. Wenn dagegen bei der Einlernmodusverarbeitung oder der Aufwickelmodusverarbeitung das derzeit aufgewickelte Batterieelement 1 als mangelhaftes Produkt beurteilt wurde, wird die Kathodenlage 4 vor ihrem Endabschnitt durchschnitten.
Im nächsten Schritt S21 wird beurteilt, ob die Beurteilung in der Einlernmodusverarbeitung oder der Aufwickelmodusverarbeitung „einwandfreies Produkt“ lautete. Wenn in Schritt S21 eine positive Beurteilung stattfindet, wird die Drehung des einen Wickelkerns 13 (14) wieder aufgenommen, und es erfolgt ein Übergang zu Schritt S22.
Wenn dagegen in Schritt S21 eine negative Beurteilung stattfindet, wird die Drehung des einen Wickelkerns 13 (14) nicht wieder aufgenommen, und es erfolgt ein Übergang zu Schritt S23. Das heißt, wenn das derzeit aufgewickelte Batterieelement 1 als mangelhaft beurteilt wurde, wird keine weitere Anodenlage 5 zugeführt.
In Schritt S22 wird die Beurteilung, ob die Transportmenge der Anodenlage 5 ab Zuführbeginn eine bestimmte Menge erreicht hat, solange wiederholt, bis die Bedingung erfüllt ist. Die bestimmte Menge entspricht einer Länge der Anodenlage 5, die ein einzelnes Batterieelement 1 ausmacht. Die Transportmenge der Anodenlage 5 kann auf Grundlage der Transportmenge der Lagen 2-5 berechnet werden, die vom Andruckwalzendrehgeber erlangt wird. Wenn in Schritt S22 eine positive Beurteilung stattfindet, also wenn der Endabschnitt der derzeit aufgewickelten Anodenlage 5 für ein Element das Lagenschneidmesser 72 erreicht hat, wird die Drehung des einen Wickelkerns 13 (14) vorübergehend angehalten, und es erfolgt ein Übergang zu Schritt S23.
In Schritt S23 wird die Anodenlage 5 vom Lageneinführmechanismus 71 gehalten, woraufhin die Anodenlage 5 mit dem Lagenschneidmesser 72 durchschnitten wird.
Als Nächstes wird in Schritt S24 der Endabschnitt (nicht aufgewickelte Abschnitt) der Elektrodenlagen 4, 5 aufgewickelt, indem die Drehung des einen Wickelkerns 13 (14) wieder aufgenommen wird.
Nach Schritt S24 wird in Schritt S25 das Spulenrad 12 gegen den Uhrzeigersinn gedreht, ohne die Trennlagen 2, 3 zu durchschneiden. Dadurch wird der eine Wickelkern 13 (14), der sich in der Aufwickelposition P1 befand, in die Entnahmeposition P2 bewegt, während er die Trennlagen 2, 3 aus den Trennlagenzuführmechanismen 51, 61 herauszieht. Der andere Wickelkern 14 (13), der sich in der Entnahmeposition P2 befand, wird in einem in die eine Platte des Spulenrads 12 versenkten Zustand zur Aufwickelposition P1 bewegt.
Dann wird in Schritt S26 zusammen mit der Drehung des Spulenrads 12 der eine Wickelkern 13 (14) gedreht, auf den die Lagen 2-5 aufgewickelt wurden.
Sodann wird im nächsten Schritt S27 eine Wickelabschlussverarbeitung durchgeführt, womit der Aufwickelvorgang endet.
In der Wickelabschlussverarbeitung wird zunächst an einem Zeitpunkt, der durch den Wickelkerndrehgeber erfasst wird und an dem die Drehmenge des einen Wickelkerns 13 (14) ab dem Durchschneiden der Anodenlage 5 einen bestimmten Wert erreicht hat, die Drehung des einen Wickelkerns 13 (14) angehalten. Vor dem Anhalten der Drehung des einen Wickelkerns 13 (14), gleichzeitig oder nach dem Halt wird die Drehung des Spulenrads 12 angehalten.
Wenn die Drehung des einen Wickelkerns 13 (14) und des Spulenrads 12 angehalten wird, befindet sich der eine Wickelkern 13 (14), der zuvor in der Aufwickelposition P1 war, in der Entnahmeposition P2, während der andere Wickelkern 14 (13), der zuvor in der Entnahmeposition P2 war, sich in der Aufwickelposition P1 befindet.
In diesem Zustand nähert sich die Andrückrolle 17 dem einen Wickelkern 13 (14) an, und die Lagen 2-5 werden von der Andrückrolle 17 angedrückt. Indem außerdem die Einspannabschnitte 15a, 15b aus der Rückfahrposition in die Halteposition bewegt werden, werden die Trennlagen 2, 3 zwischen den beiden Positionen P1 und P2 gehalten. Daraufhin nähert sich das Trennlagenmesser 16 den Trennlagen 2, 3 an und durchschneidet die Trennlagen 2, 3 (siehe 14).
Indem ferner der andere Wickelkern 14 (13) aus der einen Platte des Spulenrads 12 vorspringt, werden die Trennlagen 2, 3 in dem Raum 14c (13c) des anderen Wickelkerns 14 (13) angeordnet. Indem beim nächsten Aufwickelvorgang der andere Wickelkern 14 (13) um ein bestimmtes Maß gedreht wird, wird eine bestimmte Menge der Trennlagen 2, 3 auf seinen Außenumfang gewickelt. Sodann werden die Elektrodenlagen 4, 5 dem anderen Wickelkern 14 (13) zugeführt, auf den die Trennlagen 2, 3 aufgewickelt wurden.
Nach dem Durchschneiden der Trennlagen 2, 3 wird unter Andrücken der Lagen 2-5 durch die Andrückrolle 17 der eine Wickelkern 13 (14) gedreht. Dadurch werden die Endabschnitte der Trennlagen 2, 3 und der Elektrodenlagen 4, 5 vollständig aufgewickelt, ohne sich zu trennen. Anschließend werden die Endabschnitte der Trennlagen 2, 3 durch den Bandklebemechanismus 18 mittels Fixierungsband fixiert, womit die Wickelabschlussverarbeitung endet. Das fertig gewickelte Batterieelement 1 wird von der Entnahmevorrichtung aus dem einen Wickelkern 13 (14) genommen. Ein als einwandfreies Produkt beurteiltes Batterieelement 1 wird zur regulären Linie befördert. Ein als mangelhaftes Produkt beurteiltes Batterieelement 1 wird zu einem bestimmten Ausschussmechanismus befördert.
Wie oben ausführlich beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit den auf den Wickelkernen 13, 14 aufgewickelten Elektrodenlagen 4, 5 und Trennlagen 2, 3 als Untersuchungsobjekt eine Aufnahme des Untersuchungsobjekts durch die Kamera 20 erstellt, und anhand der dadurch erlangten Aufnahme beurteilt die Steuereinrichtung 81 die Qualität des Untersuchungsobjekts. Das heißt, die Steuereinrichtung 81 führt eine Qualitätsbeurteilung am tatsächlich aufgewickelten Untersuchungsobjekt durch. Da die Qualitätsbeurteilung auf diese Weise am tatsächlich aufgewickelten Untersuchungsobjekt erfolgt, kann die Qualität des Batterieelements 1 präziser beurteilt werden.
Außerdem weisen die Wickelkerne 13, 14 an einem Querschnitt orthogonal zu seiner Drehachse eine nicht runde Kontur auf, so dass die Entfernung von der Außenumfangsfläche des Wickelkerns 13, 14 zur Kamera 20 entsprechend dem Drehwinkel des Wickelkerns 13, 14 variiert. Unter Ausnutzung dieses Umstands steuert die Steuereinrichtung 81 den Zeitpunkt der Aufnahme durch die Kamera 20 entsprechend dem Drehwinkel des Wickelkerns 13, 14 derart, dass die Aufnahme erfolgt, wenn die Kamera 20 das Untersuchungsobjekt fokussiert. In der vorliegenden Ausführungsform sendet die Steuereinrichtung 81 ein Aufnahmeausführungssignal an die Kamera 20, um eine Aufnahme durch die Kamera 20 zu erstellen, wenn die Drehwinkelsumme des Wickelkerns 13, 14 den Aufnahmeausführungswinkel erreicht hat. Das Untersuchungsobjekt kann also zuverlässiger fokussiert werden, während die Abbildungstiefe verringert und die Messauflösung erhöht wird. Obwohl also das Erhöhen der Messauflösung und das Steigern der Abbildungstiefe (Erweitern des Fokussierungsbereichs) in einem konkurrierenden Verhältnis stehen, kann eine Wirkung erlangt werden, wie sie sich bei gleichzeitiger Verwirklichung beider ergeben würde. Daher lässt sich die Zuverlässigkeit der Untersuchung im ausreichenden Maße erhöhen.
Außerdem können die Elektrodenlagen 4, 5 und Trennlagen 2, 3 auf einmal von der Kamera 20 aufgenommen werden. Daher können mit wenigen Aufnahmevorgängen die zur Untersuchung benötigten Aufnahmen erlangt werden, wodurch die Untersuchungseffizienz gesteigert werden kann.
Außerdem wird der Aufnahmezeitpunkt auf Grundlage von Aufnahmeausführungswinkeln gesteuert, die auf dem tatsächlichen Aufwickeln der Lagen 2-5 beruhen. Daher kann der Aufnahmezeitpunkt unter Berücksichtigung der Formveränderung der Aufwicklungsstellen der Lagen 2-5 im Zeitverlauf sowie von Faktoren wie Härte, Dicke usw. der Lagen 2-5 angemessen gesteuert werden. Auf diese Weise können Aufnahmen mit Fokussierung zuverlässiger erlangt werden, wodurch sich die Zuverlässigkeit der Untersuchung weiter steigern lässt.
Darüber hinaus werden beim Erlangen der Aufhahmeausführungswinkel auf Grundlage der Helligkeit der Aufnahmen diejenigen Aufnahmen ermittelt, bei denen eine Fokussierung vorliegt. Somit lassen sich Aufnahmen mit Fokussierung leichter ermitteln. Dadurch kann der angemessene Zeitpunkt für Aufnahmen leichter und zuverlässiger erlangt werden.
Es liegt keine Beschränkung auf den Inhalt der oben beschriebenen Ausführungsform vor, und es ist beispielsweise auch folgende Ausführung möglich. Selbstverständlich sind ebenso andere Anwendungsbeispiele und Abwandlungsbeispiele möglich, die nicht im Folgenden aufgeführt sind.
(a) In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Wickelvorrichtung 10 im Einlernmodus betrieben und Lagen 2-5 werden tatsächlich aufgewickelt, um die Aufnahmeausführungswinkel zu erlangen. Die Aufnahmeausführungswinkel können jedoch auch rechnerisch anhand der Form der Wickelkerne 13, 14, der Dicke der Lagen 2-5 usw. erlangt werden. Das heißt, der Aufnahmezeitpunkt kann ohne tatsächliches Aufwickeln der Lagen 2-5 erlangt werden. Die Informationen zu den erlangten Aufnahmezeitpunkten können im Voraus in die Steuereinrichtung 81 eingegeben werden, und diese kann den Aufnahmezeitpunkt anhand dieser Informationen steuern.
(b) In der oben beschriebenen Ausführungsform wird auf Grundlage der erlangten Aufnahmen eine Wicklungsabweichung der Lagen 2-5 oder eine Beschichtungspositionsabweichung der mit aktivem Material beschichteten Bereiche 4a, 5a untersucht, doch ist das Untersuchungsziel nicht darauf beschränkt. Wenn also beispielsweise eine Markierung an den Elektrodenlagen 4, 5 vorgesehen ist, kann auf Grundlage der erlangten Aufnahmen die Position der Markierung entlang der Breitenrichtung der Elektrodenlagen 4-5 untersucht werden. Als Markierung lassen sich eine Schweißmarkierung, die an die nicht mit aktivem Material beschichteten Bereiche 4b, 5b der Elektrodenlagen 4, 5 geschweißt ist, oder eine Schnittmarkierung nennen, die an einem Endabschnitt der Elektrodenlagen 4, 5 in Breitenrichtung in Intervallen eingeschnitten ist. Auf Grundlage der erlangten Aufnahmen können selbstverständlich auch andere Elemente untersucht werden. Unabhängig vom Untersuchungsziel kann aufgrund der Ausführung der Untersuchung anhand der Aufnahmen mit Fokussierung die Zuverlässigkeit der Untersuchung beträchtlich gesteigert werden.
(c) Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform nicht im Speziellen angegeben, kann die Kamera 20 entlang der Lichtachsenrichtung des Objektivs 21 in Bezug auf den Wickelkern 13, 14 beweglich ausgestaltet sein. Durch eine solche Ausgestaltung wird auch dann, wenn das Batterieelement 1 groß ist und die Variation des Durchmessers der aufgewickelten Lagen 2-5 zwischen dem Beginn des Aufwickelns und dem Ende des Aufwickelns vergleichsweise groß ist, durch Bewegen der Kamera 20 relativ zum Wickelkern 13, 14 eine genaue Fokussierung der das Untersuchungsobjekt bildenden Lagen 2-5 ermöglicht. Daher können Batterieelemente 1 unterschiedlicher Größe mit hoher Genauigkeit untersucht werden.
Die Kamera 20 kann zudem in Anpassung an die Aufwicklung der Lagen 2-5 allmählich bewegt werden, und wenn die Aufwickelmenge der Lagen 2-5 einen bestimmten Wert erreicht, kann sie zu einer bestimmten Position bewegt werden.
(d) In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Aufnahmen von der Kamera 20 an die Steuereinrichtung 81 ausgegeben, und die Steuereinrichtung 81 beurteilt anhand der Aufnahmen die Qualität der Lagen 2-5. Doch auch die Kamera 20 (beispielsweise der Berechnungsabschnitt 26) kann die Qualität der Lagen 2-5 anhand der Aufnahmen beurteilen und das Beurteilungsergebnis an die Steuereinrichtung 81 ausgeben. In diesem Fall kann die von der Kamera 20 an die Steuereinrichtung 81 übertragene Datenmenge weiter verringert und der Verarbeitungsaufwand reduziert werden.
(e) In der oben beschriebenen Ausführungsform erfolgt die Qualitätsbeurteilung anhand der relativen Position der Lagen 2-5, doch kann die Qualitätsbeurteilung anhand der absoluten Position der Lagen 2-5 durchgeführt werden. In diesem Fall kann die absolute Position der Lagen 2-5 beispielsweise durch an den Wickelkernen 13, 14 angebrachte Markierungen erlangt werden.
Es ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der die Qualitätsbeurteilung durch Vergleichen mehrerer Aufnahme mit Fokussierung stattfindet. Indem beispielsweise eine Aufnahme der Lagen 2-5 unmittelbar nach Aufwickelbeginn und eine Aufnahme der Lagen 2-5 unmittelbar vor Aufwickelende verglichen werden, kann, wenn die Positionsveränderung der Lagen 2-5 entlang der Breitenrichtung der Lagen 2-5 groß ist, festgestellt werden, dass die Lagen 2-5 in Bezug auf die Drehachse des Wickelkerns 13, 14 schräg aufgewickelt wurden, und somit eine Beurteilung als „mangelhaft“ getroffen werden. Anhand dieser Ausgestaltung kann die Positionsveränderung der Lagen 2-5 insgesamt erfasst werden, wodurch sich die Qualität des Batterieelements 1 noch genauer beurteilen lässt.
(f) In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Trennlagen 2, 3 und die beiden Elektrodenlagen 4, 5 jeweils über den gleichen Transportweg dem Wickelkern 13, 14 zugeführt. Auch werden die Trennlagen 2, 3 und die beiden Elektrodenlagen 4, 5 auf einmal aufgenommen. Es ist jedoch auch eine Ausgestaltung möglich, wobei jeweils eine der beiden Trennlagen 2, 3 und eine der beiden Elektrodenlagen 4, 5 über einen Transportweg und die andere der beiden Trennlagen 2, 3 und die andere der beiden Elektrodenlagen 4, 5 über einen anderen Transportweg dem Wickelkern zugeführt werden. In diesem Fall ist eine Ausgestaltung möglich, wobei die eine der auf den Wickelkern gewickelten beiden Trennlagen 2, 3 und die eine der beiden Elektrodenlagen 4, 5 sowie die andere der auf den Wickelkern gewickelten beiden Trennlagen 2, 3 und die andere der beiden Elektrodenlagen 4, 5 gesondert aufgenommen werden. Das heißt, in der oben beschriebenen Ausführungsform werden vier Lagen auf einmal aufgenommen, doch es können auch jeweils zwei Lagen gesondert aufgenommen werden.
(g) In der oben beschriebenen Ausführungsform werden als die Wickelkerne 13, 14 Wickelkerne mit einem oval geformten Außenumfang verwendet, auf den die Lagen 2-5 aufgewickelt werden, doch ist die Form der Wickelkerne 13, 14 nicht darauf beschränkt. So können beispielsweise auch Wickelkerne mit einem rechteckigen (abgeplatteten), mehreckigen oder elliptischen Außenumfang verwendet werden.
(h) Das Material der Trennlagen 2, 3 und Elektrodenlagen 4, 5 ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. So sind beispielsweise die Trennlagen 2, 3 in der oben beschriebenen Ausführungsform aus PP gebildet, doch können die Trennlagen 2, 3 auch aus einem anderen isolierenden Material gebildet sein. Auch kann beispielsweise das aktive Material, mit dem die Elektrodenlagen 4, 5 beschichtet sind, nach Belieben geändert werden.
(i) In der oben beschriebenen Ausführungsform weist der Aufwickelabschnitt 11 zwei Wickelkerne 13, 14 auf, doch liegt in dieser Hinsicht keine Einschränkung vor, und es ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der er drei oder mehr Wickelkerne aufweist. Wenn nur ein Wickelkern vorliegt, kann das Spulenrad 12 usw. wegfallen.
(j) In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Lagen 2-5 unmittelbar auf den Außenumfang des drehbaren Wickelkerns 13, 14 aufgewickelt, ist auch eine Ausgestaltung mit einem drehbaren Wellenabschnitt und einem am Außenumfang des Wellenabschnitts angeordneten rohrförmigen Wickelkern möglich, auf dessen Außenumfangsfläche die Lagen 2-5 aufgewickelt werden. In diesem Fall kann der Wickelkern an einem Querschnitt orthogonal zu seiner Drehachse eine nicht runde Kontur aufweisen.
Bezugszeichenliste
1...Batterieelement (Wicklungselement), 2, 3...Trennlage, 4...Kathodenlage, 5...Anodenlage, 10...Wickelvorrichtung, 13, 14...Wickelkern, 19a, 19b...Beleuchtungsvorrichtung (Bestrahlungsmittel), 20...Kamera (Aufnahmemittel), 21...Objektiv, 81...Steuereinrichtung (Aufnahmezeitsteuermittel, Qualitätsbeurteilungsmittel), 100...Untersuchungsvorrichtung

Claims

Untersuchungsvorrichtung, die im Herstellungsprozess eines Wicklungselements verwendet wird, das hergestellt wird, indem eine bandförmige Kathodenlage und Anodenlage, die mit einem aktiven Material beschichtet sind und mit einer aus einem Isolationsmaterial gebildeten bandförmigen Trennlage dazwischen aufeinandergelegt sind, von einem drehbaren Wickelkern aufgewickelt werden, gekennzeichnet durch ein Bestrahlungsmittel, das die auf den Wickelkern gewickelten Lagen als Untersuchungsobjekt aufweist und das Untersuchungsobjekt mit einem bestimmten Licht bestrahlt, ein Aufnahmemittel, das das von dem Bestrahlungsmittel mit Licht bestrahlte Untersuchungsobjekt aufnimmt, ein Aufnahmezeitsteuermittel, das den Zeitpunkt der Aufnahme durch das Aufnahmemittel steuert, und ein Qualitätsbeurteilungsmittel, das anhand einer durch das Aufnahmemittel erlangten Aufnahme die Qualität des Untersuchungsobjekts beurteilt, wobei der Wickelkern an einem Querschnitt orthogonal zu seiner Drehachse eine nicht runde Kontur aufweist und im Zuge der Drehung des Wickelkerns die Entfernung von der Außenumfangsfläche des Wickelkerns zum Aufnahmemittel variiert, wobei das Aufnahmezeitsteuermittel entsprechend dem Drehwinkel des Wickelkerns den Zeitpunkt der Aufnahme durch das Aufnahmemittel derart steuert, dass die Aufnahme durchgeführt wird, wenn das Aufnahmemittel das Untersuchungsobjekt fokussiert.
Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel ein bestimmtes Objektiv aufweist und derart ausgestaltet ist, dass es entlang einer Lichtachse des Objektivs relativ zum Wickelkern beweglich ist.
Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennlage transparent oder semitransparent ist und das Aufnahmemittel derart ausgestaltet ist, dass es wenigstens eine der beiden Elektrodenlagen durch die Trennlage hindurch aufnimmt, wodurch die beiden Elektrodenlagen und die Trennlage auf einmal aufgenommen werden.
Untersuchungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem Einlernmodus betreibbar ist, um den Zeitpunkt der Aufnahme durch das Aufnahmemittel im Voraus zu erfassen, wobei das Aufnahmemittel im Einlernmodus in einem Zustand, in dem die Lagen auf den Wickelkern aufgewickelt werden, eine Reihenaufnahme des Untersuchungsobjekts erstellt, und von den mehreren Aufnahmen, die durch die Reihenaufnahme erlangt werden, diejenigen ermittelt werden, bei denen das Aufnahmemittel das Untersuchungsobjekt fokussiert, und der Drehwinkel des Wickelkerns zu dem Zeitpunkt erfasst wird, an dem die Aufnahmen mit Fokussierung erlangt wurden, wobei das Aufnahmezeitsteuermittel den Zeitpunkt der Aufnahme durch das Aufnahmemittel auf Grundlage des im Einlernmodus im Voraus erlangten Drehwinkels des Wickelkerns steuert.
Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Einlernmodus auf Grundlage der Helligkeit der Aufnahmen diejenigen der mehreren Aufnahmen ermittelt werden, bei denen das Aufnahmemittel das Untersuchungsobjekt fokussiert.
Wickelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Untersuchungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.