JP2004362810A

JP2004362810A - 電池及びこの電池の製造装置

Info

Publication number: JP2004362810A
Application number: JP2003156644A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakai; 崇中井
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP4576804B2

Abstract

【課題】カットロール１のカット刃４の刃先４ａを波状やジグザグ状に形成することにより、この刃先４ａの磨耗を低減させて生産性を高めることができる電池及びこの電池の製造装置を提供する。
【解決手段】セパレータ・シート３を一定間隔で切断することにより、発電要素を構成する正負極の極板を隔離して重ね合わせるためのセパレータ６を作製する電池の製造装置において、セパレータ・シート３を挟持して搬送するカットロール１とダイロール２が平行に配置され、カットロール１に、こロールの周面から突出する刃先４ａがこのロールの軸方向の両端部間で、連続し、かつ、周面の回転前後方向に少なくとも１往復以上変位して形成されたカット刃４が設けられた構成とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺なセパレータ・シートを所定寸法ごとに切断することにより、正負極の極板の隔離を行うための個々のセパレータを作製する電池の製造装置及びこのセパレータを備えた電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池は、正負極の極板をそれぞれセパレータを介して重ね合わせたり、二つ折りにしたセパレータの間に一方の極の極板を挟んで他方の極の極板と重ね合わせることにより発電要素を作製することが多い。そして、この場合、搬送されて来た長尺なセパレータ・シートを所定寸法ごとに切断して個々のセパレータを作製しながら、直ちに極板と組み合わせるようにすることがある。
【０００３】
上記セパレータの切断に用いる従来の製造装置の一例を図３及び図４に示す。この製造装置は、図３に示すように、平行に配置されたカットロール１とダイロール２との間に、セパレータ・シート３を上方から通して下方に向けて搬送するようになっている。カットロール１は、図４に示すように、ロール周面に軸方向に沿って一方の端から他方の端にかけて形成された溝にカット刃４が埋め込んで取り付けられている。カット刃４は、カットロール１のロール周面から外周側に刃先４ａを楔形に突設したものであり、この刃先４ａは、カットロール１の両端間に軸方向に沿って直線状に形成されている。また、このカットロール１のロール周面は、カット刃４の刃先４ａが突出する部分を除いて、軟質樹脂発泡体５で覆われている。なお、図３では、図面を分かり易くするために、カット刃４の刃先４ａの大きさやセパレータ・シート３のシート厚を実際よりも大きく表している。ダイロール２は、この図３に示すように、通常の周面を備えたロールである。
【０００４】
上記カットロール１とダイロール２の間にセパレータ・シート３を通して、これらのロール１，２を図３の矢印方向に回転駆動すると、このセパレータ・シート３が軟質樹脂発泡体５に圧迫されながらカットロール１とダイロール２との間に挟持されて下方に搬送される。また、カットロール１のカット刃４がセパレータ・シート３の挟持部まで回転して来ると、このカット刃４の刃先４ａがセパレータ・シート３の表面に水平に同時に切れ込み、しかもこの刃先４ａがダイロール２の周面に当接することによりセパレータ・シート３を完全に切断する。そして、このようにしてセパレータ・シート３が所定寸法ごとに切り分けられることにより、個々のセパレータ６が下方に落下して、図示しない極板との組み合わせ作業が行われることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようにカットロール１とダイロール２とを用いてセパレータ・シート３を切断すると、カット刃４の刃先４ａがダイロール２の周面に金属同士で当接するために、この刃先４ａが磨耗し易くなる。しかも、カットロール１の両端間で直線状に配置された刃先４ａが同時にダイロール２の周面に当接することによりセパレータ・シート３を一気に切断するので、この切断の瞬間に負荷が極端に大きくなる。そして、これにより、カットロール１は、ダイロール２側に押し付ける強いテンションを加えておかなければ、セパレータ・シート３を確実に切断することができないので、カット刃４の刃先４ａもダイロール２の周面に強く当接することになり、磨耗がさらに激しくなる。
【０００６】
このため、従来は、カット刃４の刃先４ａが短時間に磨耗し、セパレータ・シート３を確実に切断できないようになるため、ライン稼動中に頻繁にカット刃４を取り替える必要が生じるという問題があった。また、カット刃４の刃先４ａの磨耗が激しいと、部分的に切れ残りが生じることが多くなり、例えばセパレータ・シート３の幅方向の端部が最後まで切れ残ることによりセパレータ６が斜めになって落下し、後工程の極板との組み合わせが円滑に行われず、生産性が悪くなるという問題も発生する。
【０００７】
なお、刃先が傾斜した平板状のカッタをダイのエッジ部とすり合わせることによりセパレータ・シート３を幅方向の端から裁断するように切断すれば、刃先の磨耗が特に激しくなるようなことはなくなる。しかしながら、このような切断方法では、搬送するセパレータ・シート３を切断の度に一時停止させる必要があるので、ラインの生産効率が低下する。これに対して、カットロール１とダイロール２を用いた切断方法では、セパレータ・シート３を連続的に搬送しながら切断して、極板との組み合わせ作業を行うことができるので、生産効率が高いという利点を有する。
【０００８】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、ロールのカット刃の刃先を波状やジグザグ状に形成することにより、この刃先の磨耗を低減させて生産性を高めることができる電池及びこの電池の製造装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、セパレータ・シートを一定間隔で切断することにより、発電要素を構成する正負極の極板を隔離して重ね合わせるためのセパレータを作製する電池の製造装置において、セパレータ・シートを挟持して搬送する２本のロールが平行に配置され、少なくともいずれか一方のロールに、このロールの周面から突出する刃先がこのロールの軸方向の両端部間で、連続し、かつ、周面の回転前後方向に少なくとも１往復以上変位して形成されたカット刃が設けられたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、カット刃の刃先が、例えば波状やジグザグ状に、ロールの周面の回転前後方向に変位して形成されるので、ロールの両端部間で連続するこの刃先全体が同時に他方のロールの周面に当接するようなことがなくなり、ロールがある程度の回転角だけ回転する間に刃先が一部ずつ当接することになる。このため、切断時の負荷を分散させることができるので、刃先の磨耗を低減することができるようになる。
【００１１】
請求項２の電池は、請求項１に記載の製造装置によって切断されたセパレータを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、電池のセパレータを作製する過程で、このセパレータの切断時の負荷を分散させることができるので、刃先の磨耗を低減して生産性を高めることができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１〜図２は本発明の一実施形態を示すものであって、図１はカットロールとカット刃の構成を示す斜視図、図２はセパレータ・シートを切断してセパレータを作製する製造装置の構成を示す側面図である。なお、図３〜図４に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１５】
本実施形態は、従来例と同様に、長尺なセパレータ・シート３を切断して鉛蓄電池のセパレータ６を作製する製造装置について説明する。この製造装置は、図２に示すように、平行に配置されたカットロール１とダイロール２との間に、セパレータ・シート３を上方から通して下方に向けて搬送しながら所定寸法ごとに切断するようになっている。カットロール１は、カット刃４を除けば、周面を覆う軟質樹脂発泡体５も含めて、従来と同じ構成であり、ダイロール２も従来と同じ構成である。なお、この図２でも、図面を分かり易くするために、カット刃４の刃先４ａの大きさやセパレータ・シート３のシート厚を実際よりも大きく表している。
【００１６】
カット刃４は、図１に示すように、カットロール１のロール周面に軸方向に沿って一方の端から他方の端にかけて形成された溝に埋め込まれて取り付けられる構成は従来と同じであるが、本実施形態では、刃先４ａの形状が従来とは異なる。即ち、このカット刃４は、刃先４ａが軸方向の両端間で波状に繰り返し曲りながら連続して形成されている。従来のカット刃４の刃先４ａは、図４に示すように、軸方向に沿って一直線状に真っ直ぐ形成されていたので、カットロール１の周面の回転前後方向には全く変位しなかった。これに対して、本実施形態のカット刃４の刃先４ａは、断面楔形の突起が軸方向の一方の端から他方の端にかけて、周面の回転前後方向に、同じ周期と振幅で繰り返し往復するように変位して波状に形成されている。
【００１７】
セパレータ・シート３は、一定幅の長尺な帯状のシート材であり、ここでは微孔性の樹脂シートを用いている。ただし、正負極の極板間の短絡を防止すると共にイオン導電性を有し、電解液にも耐性のあるシート材であればどのような素材のものであってもよく、例えばガラス繊維の不織布等のシート材を用いることもできる。
【００１８】
上記セパレータ・シート３を本実施形態のカットロール１とダイロール２の間に通して、これらのロール１，２を図２の矢印方向に回転駆動すると、このセパレータ・シート３が軟質樹脂発泡体５に圧迫されながらカットロール１とダイロール２との間に挟持されて下方に搬送される。ここで、カットロール１の周面の円周長は、切断するセパレータ６の所定寸法と一致するようになっているので、セパレータ・シート３が軟質樹脂発泡体５とダイロール２との間に挟まれてカットロール１が１周弱の回転を行う間は、このセパレータ・シート３は、そのまま所定寸法だけ下方に搬送されることになる。なお、ダイロール２の周面の円周長は、セパレータ６の所定寸法とは関係がないので、このダイロール２には、任意の径のものを用いることができる。
【００１９】
上記カットロール１が回転して、カット刃４がセパレータ・シート３の挟持部まで近付いて来ると、このカット刃４の刃先４ａがセパレータ・シート３の表面に切れ込み始める。即ち、波状の刃先４ａのうちで回転の前方側の湾曲部分がまずセパレータ・シート３の表面に断続的な切れ込みを入れ、次にこの湾曲部に繋がる「ハ」の字形の部分が切れ込みを広げ、最後に回転の後方側の逆湾曲部分が切れ込みを入れて、これら断続的な切れ込みを波線状に連続させる。また、これら回転前後方向に変位した刃先４ａの各部は、カットロール１の回転に伴って前方から後方にかけてダイロール２の周面に当接することにより、セパレータ・シート３をまず断続的に切断し、最後に連続した波線状に完全に切断する。即ち、カットロール１の半径をＲ、刃先４ａのカットロール１の周面からの突出高さをＨ、刃先４ａの波状の振幅をＡとしたときに、
ｔａｎθ＝（Ａ／２）／（Ｒ＋Ｈ）
の式を満足する角度θの２倍の回転角だけカットロール１が回転する間に、この刃先４ａが順に一部ずつダイロール２の周面に当接する。そして、この角度２θの回転が完了することにより全ての刃先４ａが当接して、セパレータ・シート３が完全に切断されることになる。
【００２０】
上記のようにしてセパレータ・シート３が所定寸法ごとに切り分けられることにより、従来と同様に、個々のセパレータ６が下方に落下して、図示しない極板との組み合わせ作業が行われることになる。なお、ここでのセパレータ６の所定寸法は、上下端辺の各波線状の切断線の中間部分の間隔距離をいい、実際には、上下に波線の振幅分だけはみ出す部分が生じる。
【００２１】
この結果、本実施形態によれば、カットロール１のカット刃４の刃先４ａが波状に形成されているので、この刃先４ａの全体が同時にダイロール２の周面に当接するようなことがなくなり、カットロール１が上記角度２θの回転を行う間に、この刃先４ａが一部ずつ順に当接するようになる。このため、セパレータ・シート３をカット刃４の刃先４ａで切断するときの負荷を分散させることができるので、カットロール１をダイロール２に押し付けるテンションを弱めても確実な切断が可能となり、これによって刃先４ａの磨耗を低減することができるようになる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、刃先４ａが波状に変位する場合を示したが、カットロール１の軸方向の両端部間で、連続し、かつ、周面の回転前後方向に少なくとも１往復以上変位して形成されたものであれば、どのような形状であってもよい。刃先４ａが周面の回転前後方向に同じ周期と振幅で繰り返し往復することにより変位する形状としては、本実施形態のような波状の他にも、「Ｖ」字形が連続するジグザグ状や「レ」の字形が連続する鋸刃状等がある。また、この周期や振幅が同じである必要はなく、例えば中央部と両端部とで周期や振幅を変えるようにすることもできる。ただし、振幅があるということは、セパレータ６の上下端部に、極板を完全に覆うことができない無駄な部分が生じることになるので、この振幅は、できるだけ小さくして均一にすることが好ましい。さらに、刃先４ａの変位は、１往復以上あればよいので、例えば中央部で１回折れ曲がるだけの横長の「Ｖ」字形に形成することもできる。ただし、カットロール１の周面を平面に展開したときにカット刃４の刃先４ａが斜め一直線となるような、往復しない変位の場合には、セパレータ６の幅方向の片側に無駄な部分が多くなりすぎると共に、このセパレータ６が平行四辺形に切断されるため、後工程での取り扱いが面倒になる。
【００２３】
また、上記実施形態では、カット刃４の刃先４ａをカットロール１の両端まで形成した場合を示したが、セパレータ・シート３の幅よりも十分長ければよいので、このカットロール１の両端部の間に形成されていればよい。ただし、この刃先４ａは、一枚刃によってセパレータ・シート３を切断するので、カットロール１の両端部間で連続していなければ完全に切断することができない。
【００２４】
また、上記実施形態では、ダイロール２の周面が通常の円筒面である場合を示したが、カットロール１のカット刃４の刃先４ａが嵌合するような溝が形成されていてもよい。つまり、カット刃４の刃先４ａが上記実施形態のように波状に変位するものである場合には、これと同じ波状の溝を形成することになる。そして、カットロール１に完全に同期してダイロール２を回転させる必要があり、このダイロール２の径もカットロール１と同じか整数倍等に制限される。
【００２５】
また、上記実施形態では、セパレータ・シート３を搬送する１組のロールの一方をカット刃４を設けたカットロール１とし、他方のロールをダイロール２とした場合を示したが、双方のロールにカット刃４を設けて、これらが１回転する間に２回切断を行うようにすることも可能である。さらに、一方のロール又は双方のロールの２箇所以上にカット刃４を設けて、これらが１回転する間に複数回切断を行うようにすることも可能である。
【００２６】
また、上記実施形態では、鉛蓄電池に用いるセパレータ６を作製する場合を示したが、長尺なセパレータ・シートを一定間隔で切断することにより作製したセパレータを用いる場合であれば、電池の種類は限定されない。
【００２７】
また、上記実施形態では、電池のセパレータを作製する製造装置について説明したが、この製造装置によって作製されたセパレータを備えた電池についても、その製造過程において同様の効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池及びこの電池の製造装置によれば、カット刃の刃先がロールの回転に伴って徐々にセパレータ・シートを切断するので、この切断時の負荷を分散させて磨耗を低減することができ、カット刃の交換や切断不良の発生による生産性の低下を防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、カットロールとカット刃の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、セパレータ・シートを切断してセパレータを作製する製造装置の構成を示す側面図である。
【図３】従来例を示すものであって、セパレータ・シートを切断してセパレータを作製する製造装置の構成を示す側面図である。
【図４】従来例を示すものであって、カットロールとカット刃の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１カットロール
２ダイロール
３セパレータ・シート
４カット刃
４ａ刃先
６セパレータ

Claims

セパレータ・シートを一定間隔で切断することにより、発電要素を構成する正負極の極板を隔離して重ね合わせるためのセパレータを作製する電池の製造装置において、
セパレータ・シートを挟持して搬送する２本のロールが平行に配置され、少なくともいずれか一方のロールに、このロールの周面から突出する刃先がこのロールの軸方向の両端部間で、連続し、かつ、周面の回転前後方向に少なくとも１往復以上変位して形成されたカット刃が設けられたことを特徴とする電池の製造装置。
請求項１に記載の製造装置によって切断されたセパレータを備えたことを特徴とする電池。