JP2014161968A

JP2014161968A - 切断装置

Info

Publication number: JP2014161968A
Application number: JP2013035998A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yotsumoto; 博章四元
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2014-09-08

Abstract

【課題】ワークを切断する際に生じる打痕の影響を受けることなく、ワークを切断する切断装置。
【解決手段】長尺板状のワーク８を、ワーク８の長手方向Ｌへの搬送経路に沿って搬送する搬送機構２と、搬送経路上のワーク８の一方の面側に設けられ、ワークを幅方向に切断する切断刃１５と、搬送経路上のワーク８の他方の面側に設けられ、切断刃１５との間にワーク８を挟む長尺板状の保護シート１８と、ワーク８を切断する際に保護シート１８を支持する受け部材４と、受け部材４の前後少なくとも一方で保護シート１８をワーク８の搬送経路と異なる方向に案内する案内部材５と、を有する切断装置１。
【選択図】図２

Description

本発明は、切断装置に係り、特に長尺状のワークをワークの幅方向に切断する切断装置に関する。

従来から、各種電気装置の電力源として電池セルが用いられている。繰返し充放電することが可能な電池セルである二次電池は、電力源の他に発電装置等の電力バッファとして用いられることもある。電池セルの構成例として、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された積層体を有する構成が挙げられる。電極板（正極板または負極板）は、集電材の表面に電極活物質が設けられたものである。

電極板の製造方法の一例としては、ワークである電極原板（電極の帯）の下方に保護シートと呼ばれる保護板が配され、電極原板を打ち抜くことによって切断する際の装置への損傷を抑える構造が知られている（例えば特許文献１参照）。従来の切断装置１０１は、図５に示すように、トムソン刃と呼ばれる打ち抜き刃１０３を用いて電極原板８を打ち抜く構造であり、保護シート１８は電極原板８と装置との間に配置されている。この装置においては、電極原板８が、搬送ローラー１１１，１１２によって原板支持台１０４の上面に沿う一方向に搬送されるとともに、保護シート１８が搬送ローラー１１９，１２０によって電極原板８と同じ方向に送られるように構成されている。

特開２０１２−０７４１７８号公報

しかしながら、上記従来の技術では、保護シート１８上で打ち抜き刃１０３が当たる位置に、以前に電極原板８を打ち抜いた際にできた打ち抜き痕（打痕）がある場合がある。電極原板８を打ち抜く際に、この打痕が電極上の活物質を咬むことによって、活物質の剥離が生じる虞がある。また電極の基板となる金属箔が打痕に挟まり、打ち抜いた際に金属のひげ（金属片）を生じてしまい、電池にした際の内部短絡の原因となってしまう虞がある。

これにより、電池セルまたは電極の製品歩留まりが低くなってしまい、電池セルの製造コストを上げる原因となってしまう。そのため、この打痕の影響を抑制することが必要となっている。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ワークを切断する際に生じる打痕の影響を受けることなく、ワークを切断することができる切断装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の切断装置は、長尺板状のワークを、該ワークの長手方向への搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、前記搬送経路上の前記ワークの一方の面側に設けられ、前記ワークを幅方向に切断する切断刃と、前記搬送経路上の前記ワークの他方の面側に設けられ、前記切断刃との間にワークを挟む長尺板状の保護シートと、前記ワークを切断する際に前記保護シートを支持する受け部材と、前記受け部材の前後少なくとも一方で前記保護シートを前記ワークの搬送経路と異なる方向に案内する案内部材と、を有することを特徴とする。

上記構成によれば、保護シートがワークの搬送経路と異なる方向に案内されることによって、ワークを切断する際に生じる打痕の影響を受けることなく、ワークを切断することができる。

上記切断装置において、前記保護シートを前記長手方向へ走行させる送り機構を設け、前記送り機構は、前記切断刃の切断動作の度に、前記ワークの搬送量より少ない送り量で前記保護シートを送ることが好ましい。

上記構成によれば、保護シートの送り量をワークの搬送量と等しくする場合と比較して、保護シートの消費を少なくすることができる。

上記切断装置において、前記案内部材は、前記受け部材の前後において前記保護シートを前記ワークの搬送経路と異なる方向に案内することが好ましい。

上記構成によれば、ワークと保護シートとの接触面積が小さくなるため、ワークを切断する際の切り屑などの再付着を防止することができる。

上記切断装置において、前記案内部材は、前記受け部材の前後のいずれかにおいて前記保護シートを前記ワークの搬送経路と異なる方向に案内する構成としてもよい。

上記構成によれば、ワークと同じ方向に案内される保護シートによってワークが支持されるため、ワークの切断を安定させることができる。

上記切断装置において、前記受け部材は円柱状をなし、その中心軸が前記長手方向に直交するローラーであり、前記切断刃は前記受け部材と前記ワークとが接する位置を切断することが好ましい。

上記構成によれば、受け部材が保護シートを送るローラーの機能も果たすため、装置の構成をより簡略化することができる。

本発明によれば、保護シートがワークの搬送経路と異なる方向に案内されることによって、ワークを切断する際に生じる打痕の影響を受けることなく、ワークを切断することができる。

本発明の実施形態の電池セルの斜視図である。本発明の実施形態の電極切断装置の概略を説明する斜視図である。図２のＡ方向からみた電極切断装置の側面図である。本発明の実施形態の電極切断装置の変形例を示す側面図である。従来の電源切断装置の側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の電極切断装置は、ワークである長尺板状の電極原板から電池セルの電極板を切り出す装置である。まず、この電極板を有する電池セルについて説明する。

図１に示すように電池セル５１は、内部に電解液を貯留する電池容器５２を備える。電池セル５１は、例えばリチウムイオン二次電池である。本発明の適用範囲は電池容器の形状や材質に限定されない。本例の電池容器５２は、アルミニウム製の中空容器であり、外形が略角柱状（略直方体状）である。電池容器５２は、開口を有する容器本体５３と、この開口を塞いで容器本体５３に接合された蓋５４とを有している。

蓋５４には、電極端子５５，５６が設けられている。例えば、電極端子５５が正極端子であり、電極端子５６が負極端子である。電池容器５２の内部に、複数の電極板５７，５８および複数のセパレータ５９が収容されている。例えば、電極板５７が正極板であり、電極板５８が負極板である。複数の電極板５７，５８は、正極板と負極板とが交互に並ぶように繰り返し配置されている。

セパレータ５９は、一対の電極板５７，５８に挟まれて配置されており、電極板５７，５８が互いに直接接触しないようになっている。セパレータ５９は、多孔質の絶縁材料等からなり、リチウムイオン等の電解成分を通すようになっている。実際には、複数の正極板、複数の負極板および複数のセパレータが積層されて積層体が構成されている。電池セル５１は、電池容器５２に前記積層体が収容された構造になっている。電解液は、電池容器５２の内部で電極板５７，５８と接触するように貯留される。

次に、上記した電池セル５１の製造工程において、長尺状の電極原板から電極板５７，５８を切り出す切断装置である電極切断装置について説明する。
図２及び図３に示すように、本実施形態の電極切断装置１は、長尺状（帯状）の電極原板８が巻き付けられている原板ロール１０を有する電極搬送機構２（搬送機構）と、電極搬送機構２によって搬送される電極原板８を切断して電極板９とする切断手段３と、切断手段３によって電極原板８が切断される際に電極原板８を支持する受け部材４と、この受け部材４を有し、受け部材４を保護する保護シート１８を案内する案内部材５を有し、保護シート１８を走行させる保護シート送り機構１７と、電極切断装置１を制御する制御部（図示せず）と、を有している。

電極切断装置１は、電極搬送機構２によってその長手方向Ｌに搬送される電極原板８を、切断手段３を用いて電極原板８の長手方向Ｌ（以下、単に長手方向Ｌと呼ぶ）に直交する幅方向Ｗに切断することで、所定の長さの電極板９を形成する装置である。切断手段３による切断の際は、切断手段３が有する切断刃１５と受け部材４との間に電極原板８が配置され、保護シート１８によって受け部材が保護される。

以下の説明において、搬送された電極原板８が切断される位置を切断位置Ｃと呼ぶ。切断位置Ｃにおいては、電極原板８は電極原板８の長手方向Ｌに沿う一方向に搬送される。以下、切断位置Ｃにおける電極原板８の面状の経路を搬送経路Ｒと呼ぶ。

電極搬送機構２は、原板ロール１０と、複数の搬送ローラー１１，１２と、切断位置Ｃの前後に配置された複数の保持ローラー１３と、を有し、電極原板８を切断位置Ｃに搬送する装置である。電極搬送機構２によって電極原板８は原板ロール１０から引き出され、張力がかけられた状態で切断位置Ｃに搬送される。

原板ロール１０には、電極原板８が巻き付けられている。電極原板８は、集電材の母材の両面に電極活物質が設けられたものである。ここでは、電極原板８の形成領域２２に電極活物質が設けられており、電極原板８の幅方向Ｗの一端部は、電極活物質が設けられていない非形成領域２３になっている。

搬送ローラーは、円柱状の第一搬送ローラー１１と、第二搬送ローラー１２とからなり、電極原板８を懸架して搬送する。原板ロール１０から引き出された電極原板８は、第一搬送ローラー１１によって張力が与えられるとともに方向が変えられ、次いで、第二搬送ローラー１２によって張力が与えられるとともに方向が変えられた後、切断位置Ｃに導入される。

第二搬送ローラー１２は、保持ローラー１３と協働して電極原板８を搬送しつつ、搬送経路Ｒにある電極原板８に張力を与えるためのローラーである。第一搬送ローラー１１は、電極原板８に張力を与えるために、搬送経路Ｒの延長線上とは異なる位置に配置されている。
保持ローラー１３は、切断位置Ｃの前後において、電極原板８を搬送経路Ｒの一方の面側及び他方の面側より挟み込む一対のローラーによって構成されている。また、図示しないが、保持ローラー１３は、安定して電極原板８を保持するために、搬送方向の下流側より切断された電極原板８を吸引するための吸引手段を備えている。

切断手段３は、切断位置Ｃにおける、搬送経路Ｒの一方の面側に設けられ、電極原板８を幅方向Ｗに切断する切断刃１５と、切断刃１５を幅方向Ｗに移動させる切断刃駆動装置１６と、を有している。切断刃１５は、電極原板８の幅方向Ｗに移動させることで、電極原板８を切断できるカッターであり、例えば丸刃カッターを採用することができる。また、切断手段３としては、幅方向Ｗに長さを有し、電極原板８の面に直交する方向に移動させることで電極原板８を切断する、所謂トムソン刃を採用することもできる。

保護シート送り機構１７は、切断刃１５を受ける受け部材４を含み、この受け部材４を保護する保護シート１８を送る機構である。案内部材５は、第一案内部材１９と第二案内部材２０より構成されている。受け部材４は、切断手段３の切断刃１５が電極原板８を切断する際、に電極原板８を搬送経路Ｒの他方の側から支持することが可能なローラーである。即ち、受け部材４は、受け部材４の長手方向が切断刃１５の移動方向に沿うように配置されている。

案内部材５は、受け部材４の前後において、保護シート１８に張力を与えるように配置されたローラーである。ここで、本実施形態の案内部材５は、電極原板８の搬送経路Ｒと異なる方向から受け部材４に保護シート１８を送る第一案内部材１９と、受け部材４から搬送経路Ｒと異なる方向へ保護シート１８を案内する第二案内部材２０から構成されている。換言すれば、案内部材５は、保護シート１８と電極原板８との接触箇所の前後において、保護シート１８を搬送経路Ｒに沿うように送るように配置されていない。
即ち、案内部材５を構成する第一案内部材１９と第二案内部材２０は、搬送経路Ｒに対してオフセットして配置されている。これにより、電極原板８と保護シート１８とは、切断位置Ｃで線状に接触する。

次に、本実施形態の電極切断装置１の動作について説明する。制御部は、電極搬送機構２、及び保護シート送り機構１７を制御し、電極原板８を切断位置Ｃに搬送するとともに、保護シート１８に送り動作を与える。次いで、制御部は、製造される電極板９の長さに対応した所定の搬送ピッチで電極原板８を搬送する。そして、制御部は、所定の搬送ピッチで電極原板８を搬送し、電極原板８の搬送を一旦停止させ、切断手段３を用いて電極原板８を幅方向Ｗに切断する。

一方、保護シート１８は、切断動作の度に所定の送りピッチ（送り幅）で送られる。送り方向は、切断位置Ｃにおいて電極原板８の搬送方向と同じである。送りピッチは、切断工程において保護シート１８に形成される打ち抜き痕（打痕）が次の切断工程に影響を与えない範囲で極力小さくなるように設定される。即ち、電極原板８の搬送ピッチと保護シートの送りピッチは、同じではなく、保護シート１８の送りピッチは可能な限り小さくされている。以上のような工程を経て、電極原板８より複数の電極板９が切り出される。

上記実施形態によれば、保護シート１８が電極原板８の搬送経路Ｒと異なる方向に案内されることによって、電極原板８を切断する際に生じる打痕の影響を受けることなく、電極原板８を切断することができる。
特に、本実施形態の案内部材５は、電極原板８の搬送経路Ｒと異なる方向から受け部材４に保護シート１８を案内するとともに、受け部材４から搬送経路Ｒと異なる方向へ保護シート１８を案内することから、電極原板８と保護シート１８との接触面積が小さくなるため、電極原板８を切断する際の切り屑などの再付着を防止することができる。

また、保護シート１８の送りピッチを小さくしたことによって、保護シート１８の送り量を電極原板８の搬送量と等しくする場合と比較して、保護シートの消費を少なくすることができる。これにより、電極板９の製造コストを低減することができる。なお、保護シートの消費が製造コストに大きく影響しない場合は送りピッチを同じとしてもよい。

また、受け部材４が保護シート１８を送るローラーの機能も果たすため、装置の構成をより簡略化することができる。なお、電極搬送機構の構成上簡略する必要が少ない場合には、受け部材とローラーを別途設けてもよい。

次に、本実施形態の電極切断装置の変形例について説明する。
図４に示すように、変形例の電極切断装置１Ｂは、第二案内部材２０の配置が異なり、保護シート１８を受け部材４から搬送経路Ｒと同じ方向へ案内するように構成されている。即ち、保護シート１８と電極原板８とが面接触するように構成されている。

上記変形例によれば、電極原板８と同じ方向に案内される保護シート１８によって電極原板８が支持されるため、電極原板８の切断を安定させることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、保護シート１８を電極原板８と同じ方向に送る構成としたがこれに限ることはなく、保護シート１８の送り方向と電極原板８の搬送方向は逆にしてもよい。
また、搬送ローラーの構成は、上記実施形態で説明した構成と同一とする必要はなく、例えば、第一搬送ローラー１１を省略してもよい。

１電極切断装置（切断装置）
２電極搬送機構（搬送機構）
３切断手段
４受け部材
５案内部材
６制御部
８電極原板（ワーク）
９電極板
１０原板ロール
１１第一搬送ローラー
１２第二搬送ローラー
１３保持ローラー
１５切断刃
１６切断刃駆動装置
１７保護シート送り機構
１８保護シート
１９第一案内部材
２０第二案内部材
Ｃ切断位置
Ｒ搬送経路
Ｗ幅方向

Claims

長尺板状のワークを、該ワークの長手方向への搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、
前記搬送経路上の前記ワークの一方の面側に設けられ、前記ワークを幅方向に切断する切断刃と、
前記搬送経路上の前記ワークの他方の面側に設けられ、前記切断刃との間にワークを挟む長尺板状の保護シートと、
前記ワークを切断する際に前記保護シートを支持する受け部材と、
前記受け部材の前後少なくとも一方で前記保護シートを前記ワークの搬送経路と異なる方向に案内する案内部材と、を有することを特徴とする切断装置。
前記保護シートを前記長手方向へ走行させる送り機構を設け、前記送り機構は、前記切断刃の切断動作の度に、前記ワークの搬送量より少ない送り量で前記保護シートを送ることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
前記案内部材は、前記受け部材の前後において前記保護シートを前記ワークの搬送経路と異なる方向に案内することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切断装置。
前記案内部材は、前記受け部材の前後のいずれかにおいて前記保護シートを前記ワークの搬送経路と異なる方向に案内することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の切断装置。
前記受け部材は円柱状をなし、その中心軸が前記長手方向に直交するローラーであり、前記切断刃は前記受け部材と前記ワークとが接する位置を切断することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の切断装置。