JP4716157B2 - コンデンサ素子部材の製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単板コンデンサ素子の製造に用いるコンデンサ素子部材の製造装置に関する。さらに詳しく言えば、弁金属となる一定長さの矩形状の金属箔を金属製ガイド（ガイド部材）に接合してなる櫛歯状のコンデンサ素子部材を製造する装置、及びその装置に使用する金属箔自動送り装置、金属箔の切断装置、並びに前記切断装置により得られる金属箔に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、電子機器の性能向上と共にその小型化及び携帯化が進行し、これに使用される電子部品の小型化、高性能化が進んでいる。特に、電源の出力平滑回路部に用いられるコンデンサとしては、高周波域において低インピーダンスであって等価直列抵抗値（ＥＳＲ値）の低いコンデンサが求められている。
【０００３】
導電性高分子を電解質とする固体電解コンデンサは、単板コンデンサ素子を積層することによって低インピーダンスで低ＥＳＲの小型大容量のコンデンサとすることが可能であり、多くの固体電解コンデンサが提案されている。
【０００４】
従来、固体電解コンデンサに用いる単板コンデンサ素子の製造方法として、幅広の金属箔を用い、これを打ち抜いてコンデンサ素子となる複数の突起部分とその支持部分が一体化した櫛歯状の形状とし、支持部分を台座板等に固定した後にコンデンサ素子部分の加工を行い、この部分を支持部分から切り離して積層する方法が提案されている（特開平5-166681号公報等）。また、金属箔をフォトエッチング等によって所定形状に加工した後にコンデンサ素子単板として加工し、積層する方法が提案されている（特開平9-36003号公報等）。しかし、これらの方法は何れも経済性が不十分で、また生産効率も低い問題がある。
【０００５】
従来の上記製造方法に対し、金属板または金属線（ガイド部材）の側縁に、その長さ方向に対して直角に長尺テープ状の金属箔を接続して所定長さに切断し、これを繰り返してガイド部材に多数の金属箔が並列に接合した櫛歯状の形状とし、これらの金属箔の表面に誘電体酸化皮膜層、半導体層及び導電体層を順次形成した後に、金属箔をガイド部材から分離して固体電解コンデンサ素子として用いる方法が本発明者等によって提案されている〔特開平4-17318号公報（特許第2828317号）〕。この方法は製造効率が良く、固体電解コンデンサ素子を低コストで製造できる利点を有している。
【０００６】
【発明の開示】
本発明は、先に提案した上記製造方法を生産性良く実施するための製造装置に関し、弁金属となる矩形状の金属箔を金属製ガイド（ガイド部材）に接合してなる櫛歯状のコンデンサ素子部材を生産性良く製造する装置を提供するものである。また、この製作工程において、金属箔を単純にシェア切断すると切断面にバリやクラックが発生しやすく金属箔にダメージを与える。このような箔のダメージは単板コンデンサ素子の特性低下を招き、固体電解コンデンサ、特に積層型固体電解コンデンサの製造効率が低下するという問題を生じるので、切断後に切断刃の間に隙間（クリアランス）を形成して切断位置から待避する機構を設け、これによりバリやクラックの発生を抑えた装置を提供する。また、金属箔の溶接時に溶接機の電極が汚れると連続的に溶接するのが難しくなるので電極の自動研磨機構を設け、連続的にかつ精度良く金属箔を接合できるようにした製造装置を提供する。
【０００７】
さらに、本発明は前記コンデンサ素子部材の製造装置を生産性よく実施するための、長尺テープ状の金属箔を自動的に一定長さ送り出す定寸送り機構を有する自動送り装置を提供する。また、長尺テープ状の金属箔は薄いため、箔の切断や箔表面の損傷を受けやすいので、好ましくは箔の切断や箔表面の損傷を防止する手段を備え、金属製ガイドに複数の金属箔を接合する工程において、リールに巻かれた長尺テープ状金属箔を傷つけず、また金属箔を変形させずに位置精度良く一定長さで送ることのできる金属箔自動送り装置を提供する。
【０００８】
さらに、本発明は前記コンデンサ素子部材の製造装置において使用する長尺テープ状の金属箔の切断装置及び金属箔の切断方法を提供する。従来の切断装置では、コンデンサ素子シートをカッターやダイシングソーを用いて切断し（特開平9-260218号公報）、あるいはレーザビームで切断して（特開平5-299309号公報）コンデンサ素子を製作しているが、カッターやダイジングソーによる切断では切断面にダレやクラックなどの変形が生じやすく、また金属箔のエッチング層（誘電体層）の剥落を招くなど切断面に与えるダメージが大きい。このような箔のダメージは単板コンデンサ素子の特性低下を招き、積層形固体電解コンデンサの製造効率が低下するという問題を生じる。レーザによる切断は切断面に与えるダメージは比較的少ないが、設備が高価で製造コストが嵩み、設備も大型化する問題がある。
【０００９】
本発明は金属箔に対してこのようなダメージを与えず、切断面のバリやクラックまたは変形を殆ど生じない切断装置及び切断方法を提供する。
【００１０】
すなわち、本発明は以下の構成からなるコンデンサ素子部材の製造装置、その装置で使用する金属箔自動送り装置と金属箔の切断装置、金属の切断方法及びその方法により得られる金属箔に関する。
【００１１】
１．単板コンデンサ素子の製造に用いるコンデンサ素子部材の製造装置であって、ガイド部材に向かって金属箔を一定長さで送出する自動送り機構、金属箔をガイド部材に接合する機構、接合した金属箔を切断する機構を有することを特徴とするコンデンサ素子部材の製造装置。
２．自動送り機構が、金属箔を一定長さで送出する定寸送り機構、リールから引き出した金属箔の弛みを調節する弛み機構、金属箔の送出位置を整える位置決め機構を有する前項１に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
３．自動送り機構が、金属箔を一定長さで送出する定寸送り機構、リールから引き出した金属箔の弛みを調節する弛み機構、金属箔の送出位置を整える位置決め機構、及び金属箔表面の粉塵を除去する機構を有する前項１に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
４．接合機構が溶接手段を有する前項１乃至３のいずれかひとつに記載するコンデンサ素子部材の製造装置。
５．接合機構の溶接手段がスポット溶接である前項４に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
６．接合機構が連続式スポット溶接であり、さらに電極の研磨機構を有する前項４に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
７．切断機構が金属箔を挟み込んで切断するシェア切断である前項１乃至６のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
８．切断機構が金属箔を挟み込んで切断するシェア切断であり、切断後に切断刃の間に隙間を生じて退避する機構を有する前項１乃至６のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
９．金属箔の送出方向に沿って、自動送り機構、切断機構、及び接合機構が順に配設されている前項１乃至８のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
１０．金属箔の送出方向に沿って、自動送り機構、接合機構、及び切断機構が順に配設されている前項１乃至８のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
１１．自動送り機構によって金属箔をその先端がガイド部材に届くまで一定長さ送り出し、次に接合機構によって金属箔先端をガイド部材に押圧して溶接し、溶接後、切断機構によって金属箔を一定長さに剪断し、この金属箔の送出から切断に至る一連の動作を繰り返すことにより、矩形の金属箔をガイド部材に複数接合して櫛歯状のコンデンサ素子部材を製造する前項１乃至１０のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
１２．単板コンデンサ素子部材の製造装置で用いられる金属箔自動送り装置であって、テープ状の金属箔を挟み込んで送り出す少なくとも一対のピンチローラと、該ピンチローラを一定回転させる手段と、その駆動手段とからなる定寸送り機構を有し、金属箔を一定長さで送ることを特徴とする金属箔自動送り装置。
１３．定寸送り機構が、ピンチローラと、その軸端に設けたピニオンギアと、これに噛合するラックギア、及びラックギアに連結した駆動手段とによって形成されている前項１２に記載の金属箔自動送り装置。
１４．定寸送り機構が、ピンチローラと、その軸端に設けたプーリと、これに装着した動力伝達ベルト、及び該ベルトに連結したステッピングモータによって形成されている前項１２に記載の金属箔自動送り装置。
１５．長尺テープ状の金属箔を巻装保持するリールと、その回転手段、及び該リールからピンチローラの間に配設された位置センサーとからなる自動弛み機構を有する前項１２乃至１４のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
１６．金属箔の送り方向に沿って配設されたスライドテーブルと、該テーブルを金属箔の送り方向に対して側方に押圧する手段と、金属箔の送り幅を制御するように該テーブル上面に立設されたロール状のベアリングとからなる水平位置決め機構を有する前項１２乃至１５のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
１７．スライドテーブルに対し金属箔の浮き上がりを防止する上下位置決め機構を有する前項１２乃至１６のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
１８．金属箔表面に気体を吹き付けて表面の粉塵を吹き飛ばす噴射手段と、吹き飛ばされた粉塵を吸い込む吸引管からなる粉塵除去機構を有する前項１２乃至１７のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
１９．単板コンデンサ素子部材製造装置で用いられ金属箔の切断装置であって、金属箔を挟み込む上下動自在な一対の刃を有し、一方の刃が弾性力によって他方の刃に押圧して軸支されており、さらにこの弾性力に抗して一方の刃を押し離す手段が設けられており、これにより切断後に切断刃を離して退避させる機構が形成されていることを特徴とする金属箔の切断装置。
２０．弾性力を生じる手段が、金属バネ、空気バネ、またはゴム弾性体である前項１９に記載の金属箔の切断装置。
２１．弾性力がバネ力である前項１９に記載の金属箔の切断装置。
２２．金属箔を挟み込む上刃と下刃、この上刃と下刃を支えるフレーム、フレームの上下動手段を有しており、下刃はその基端部が上刃の根本にバネを介して軸着されると共にその先端部が下刃フレームにバネを介して軸着されており、これにより下刃が上刃に密着し、その基端部を中心にして回動自在に形成されており、さらに下刃の基端部を上刃から押し離す押圧ロッドが設けられている前項１９乃至２１のいずれかひとつに記載の金属箔の切断装置。
２３．単板コンデンサ素子の製造に用いる金属箔を挟み込んで切断するシェア切断方法において、切断後に切断刃間に隙間を形成し、切断刃を離して退避させることを特徴とする金属箔の切断方法。
２４．金属箔が単板コンデンサ素子の弁金属箔である前項２３に記載の金属箔の切断方法。
２５．弁金属箔が、アルミニウム、タンタル、チタン、ニオブまたはその合金の薄箔である前項２４に記載の金属箔の切断方法。
２６．切断刃の隙間が０.１〜１.０ｍｍの範囲である前項２３乃至２５のいずれかひとつに記載の金属箔の切断方法。
２７．前項２３乃至２６のいずれかに記載の切断方法によって得られた金属箔。
２８．金属箔の切断面のクラック幅が０.１ｍｍ以下である前項２７に記載の金属箔。
２９．金属箔の切断面のクラック幅が０.０５ｍｍ以下である前項２７に記載の金属箔。
３０．前項２７に記載の金属箔の表面に、誘導体酸化皮膜層、半導体層及び導電体層を有するコンデンサ素子
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例を参照して本発明を具体的に説明する。
図１は本発明に係るコンデンサ素子部材の製造装置の全体構成を示す概略斜視図、図２及び図３は自動送り機構（装置）の概略側面図、図４は自動送り機構に設けた位置決め手段の概略平面図、図５は切断機構（装置）の概略斜視図、図６（ａ）〜（ｈ）は金属箔の接合から切断に至る一連の動作の説明図である。なお、図１及び図５において切断機構のフレームは一部を切り欠いて示している。
【００１３】
図示する本発明のコンデンサ素子部材製造装置は、長尺テープ状の金属箔１をガイド部材３に向かって一定長さで送り出す自動送り機構１０、この金属箔１の先端をガイド部材３に接合する機構５０、接合した金属箔１を一定長さに切断する機構４０を有しており、切断された矩形状の金属箔２がガイド部材３の側端に複数並列に接合された櫛歯状のコンデンサ素子部材を製作する装置である。この部材を用いて矩形状の金属箔２に誘電体酸化皮膜層、半導体層、及び導電体層が順次形成され、この金属箔２は最終的にガイド部材から切断分離されて単板固体電解コンデンサ素子として用いられる。本発明のコンデンサ素子部材の製造装置はこのような固体電解コンデンサー素子の製造ラインにおいて用いられる装置である。
【００１４】
図１に示す装置構成では、金属箔１はガイド部材３の移動方向に対し、その側方へ向かって送り出されるように配設されており、その送出方向に沿って自動送り機構１０、位置決め機構３０、切断機構４０、及び接合機構５０が順に配設されている。切断機構４０の前方にはガイド部材３が位置し、その上方に接合機構５０が設けられている。以下、各機構あるいはその機構を有する装置例について具体的に説明する。
【００１５】
（Ａ）自動送り装置
図７は本発明に係るコンデンサ素子部材の製造装置で使用する金属箔自動送り装置を示す部分外観斜視図、図８は自動弛み機構の概略図、図９及び図３は定寸送り機構の概略図、図１０〜図１２は金属箔の水平及び上下位置決め機構の概略図、図１３は粉塵除去機構の概略図である。
【００１６】
図示する本発明の金属箔自動送り装置１０は、長尺テープ状の金属箔１を巻装保持する手段と、これを傷付けず、また変形せずに引き出す自動弛み機構１５、この金属箔１を一定長さで送る定寸送り機構２０、定寸送りされた金属箔の水平及び上下の位置を定める位置決め機構３０によって構成されている。位置決めされた金属箔１は接合切断装置４０に導かれ、金属箔１の先端が金属製ガイド３の側端に接合された後に一定長さに切断され、順次この接合と切断が繰り返されて金属製ガイド３の側端に多数の金属箔２が並列に接合した櫛歯状の部材が形成される。この部材を用いて金属箔の部分に誘電体酸化皮膜層、半導体層、及び導電体層が順次形成され、この金属箔は最終的にガイド部材から切断分離されて単板固体電解コンデンサ素子として用いられる。金属箔自動送り装置はこのような製造ラインにおいて、長尺テープ状の金属箔を接合切断装置に送り込む装置である。
【００１７】
リール１１に巻装された長尺テープ状の金属箔１は定寸送り機構２０に導かれるが、本発明の自動送り装置１０はリール１１と定寸送り機構２０との間で金属箔に引張り力が発生しないように自動弛み機構１５を有する。図８に図示する自動弛み機構１５は、長尺テープ状の金属箔１を巻装保持するリール１１と、その回転手段１２、該リール１１から引き出された金属箔１を挟み込んで回転するピンチローラ１３、及びリール１１とピンチローラ１３の間に配設された位置センサ１４によって構成されている。位置センサ１４は引き出されたテープ状金属箔１の上下位置を検出するものであり、金属箔１の上側に配設された上限センサ１４ａと金属箔１の下側に配設された下限センサ１４ｂを有している。これらのセンサは一般にフォトセンサ等の非接触タイプのセンサが用いられる。
【００１８】
金属箔に引張り力を与えると、破断したり、箔が伸びて箔容量が変化するなどの問題が生じる。このため、リール１１と定寸送り機構２０との間で金属箔１に引張り力が発生しないように、回転手段１２によってリール１１を送り出し方向に回転させ、引き出された金属箔１を常に弛んだ状態に保たせる。この弛み量が少なくて金属箔１が上方に引っ張られた状態になると、上限センサー１４ａがこの状態を検知し、回転手段１２に指令を送り、リール１１を送り出し方向に回転して金属箔１の弛みを大きくする。一方、金属箔１の弛み量が大きすぎると、箔がテーブルに接触して汚れたり傷が付くなどの問題があるので、下限センサー１４ｂが金属箔１を検知して回転手段１２に指令を送り、リール１１の回転を制限して金属箔１の弛みを小さくする。
【００１９】
定寸送り機構２０はテープ状の金属箔１を一定長さで送り出す手段であり、テープ状の金属箔１を挟み込んで送り出す少なくとも一対のピンチローラ２１、２２と、該ピンチローラ２１、２２を一定回転させる手段と、その駆動手段によって形成されている。図９に示す例では、このピンチローラ２１、２２のうち金属箔１の下側に位置する駆動ローラ２１に一方向クラッチが内蔵されており、このローラ軸端にピニオンギア２３が装着されており、これに噛合するラックギア２４が設けられている。ラックギア２４にはアクチュエータ等の駆動手段２５が連結している。なお、ピンチローラ２１、２２の金属箔と接触する表面の材質は金属箔を傷つけず、かつ送り長さの精度を維持するために磨耗の少ない合成樹脂を用いると良い。
【００２０】
上記定寸送り機構２０において、金属箔１は駆動ピンチローラ２１及び従動ピンチローラ２２によって上下に挟み込まれ、アクチュエータ等２５によってラック２４が一定長さ往復運動するのに対応してピニオンギヤ２３が回転し、内蔵された一方向クラッチを通じてこのピニオンギヤ２３の回転が駆動ローラ２１に伝達され、従動ローラ２２と一体になって金属箔１を一定長さ送り出す。図９に示す例ではラック２４が上昇したときにのみ一方向クラッチが繋がってローラ２１が回転し、金属箔１が送られる。ラック２４が下降するときにはクラッチが外れ、金属箔は送られない。このラック２４の移動距離によって金属箔１の送り長さが決定される。なお、アクチュエータ２５はエアシリンダーやカム駆動などの駆動方式によって限定されず何れでもよい。また、駆動ローラ２１と従動ローラ２２の駆動・従動関係は逆でも良く、ともに駆動ローラの場合でも良い。
【００２１】
図３に示す定寸送り機構２０は、アクチュエーターとしてステッピングモーター２９を用い、ラックギアの代りにタイミングベルト２７を用いた例である。ピンチローラ２２の軸端に設けたプーリ２６とステッピングモータ２９に連結したプーリ２８との間に動力伝達ベルト２７が装着されている。このベルトには歯付きベルトを用いると良い。パルス等によりモータ２９の回転数が制御され、小刻みに正確な等回転角運動がピンチローラ２１に伝達され、ピンチローラ２１、２２が定回転して金属箔１が一定長さ送り出される。
【００２２】
リール１１から供給される金属箔１は前述の弛み機構１５によって非拘束の状態にある。このため、金属箔１を金属製ガイド３の所定位置に溶接するには、次のような位置決め機構があると好ましい。図１０〜図１２に示す位置決め機構３０は、金属箔１の送り方向に沿って配設されたスライドテーブル３１と、該テーブル３１を金属箔１の送り方向に対して側方に押圧する手段（押圧ロッド）３６と、金属箔１の送り幅を制御するようにテーブル３１の上面に立設されたロール状のベアリング（ミニチュアベアリング）３２からなる水平位置決め機構、及び金属箔１をテーブル３１の上面に押圧して浮き上がりを防止する上下位置決め機構を有している。
【００２３】
テーブル３１の上面には金属箔１の両側にロール状のベアリング３２が立設されており（図示する例では２対）、このベアリング３２によって金属箔１の水平方向の位置が規整される。スライドテーブル３１は金属箔１の送り方向に対して側方へ摺動できるようにスタンド３７に設置されており、この摺動方向に押圧ロッド３６が設けられている。押圧ロッド３６はテーブル３１の側方に位置するフレーム３５にバネ３８を介して支持されており、このバネ力によってテーブル３１を側方に押付けている。押圧ロッド３６のねじ込み量を調整することによって押圧力が制御され、テーブル３１の水平方向の位置が調整される。バネ３８は金属バネに限らず、弾性力を有する弾性体であればよい。
【００２４】
また、図示する装置例では上下位置決め機構を形成する４個のガイドローラ３４がテーブル３１の上側に配設されている。このガイドローラ３４は金属箔１の送り方向に沿って回転するようにスタンド３７に軸支されており、かつ金属箔の浮き上がりを抑えるようにテーブル上面の金属箔表面から数１０ミクロンの間隙を保って設置されている。なお、この上下位置決め機構はガイドローラ３４に限らず板状ないしベルト状の部材によって形成しても良い。また、図示する装置例では、リール１１の側から送り方向に向かって、定寸送り機構２０の次に位置決め機構３０が設けられているが、この順序を逆にして位置決め機構３０の次に定寸送り機構２０を設けても良い。
【００２５】
また、スリットされた金属箔１にはその表面にスリット時に発生する切粉等が付着していることがある。本発明の金属箔自動送り装置は、好ましくは、この粉塵を除去する機構５２を有する。図１３に示す粉塵除去機構５２は、金属箔１の表面に気体を吹き付けて粉塵を吹き飛ばす噴射手段５３と、吹き飛ばされた粉塵を吸い込む吸引管５４によって形成されている。噴射手段５３は金属箔表面に向かって設置した噴射ノズルと圧縮気体（空気など）の供給手段によって形成すれば良い。本機構５２は圧縮気体による粉塵の飛散を防止するようにカバー（図示省略）で覆われている。金属箔の表面から取り除いた粉塵は吸引管５４を通じてバキュームクリーナなどによって吸引し系外に除去すれば良い。なお、この粉塵除去機構５２は自動弛み機構１５、定寸送り機構２０、位置決め機構３０の間に適宜設けることができるが、自動弛み機構１５とその他の機構の間に設けることが好ましい。
【００２６】
（Ｂ）切断装置
図１４は本発明に係るコンデンサ素子部材の製造装置で使用する長尺テープ状の金属箔の切断装置の構成を示す概略斜視図、図１５はその作動状態を示す説明図である。なお、図１４及び図１５（Ａ）〜（Ｄ）において切断機構のフレームは一部を切り欠いて示している。
【００２７】
図１４の切断装置は金属箔を挟み込んでシェア切断する装置であり、切断後に切断刃間に隙間を形成し、切断刃を離して退避させることを特徴とする。また、切断装置は、金属箔を挟み込む上下動自在な一対の刃を有し、一方の刃は弾性力によって他方の刃に押圧して軸支されており、さらにこの弾性力に抗して一方の刃を押し離す手段が設けられており、これにより切断後に切断刃を離して退避させる機構が形成されていることを特徴とする。
【００２８】
本切断装置では、一方の刃が弾性力によって他方の刃に押圧して軸支されている。一般に弾性力は外力によって弾性変形をうけている弾性体がその変形を元に戻そうとする力であり、天然ゴム、加硫ゴム、シリコーンゴムなどのゴム弾性体、コイルバネ、板バネ、渦巻バネなどの金属バネ、あるいは空気の弾性を利用した空気バネを使用することができる。特に金属バネが機械要素として使用できる。図１４の装置では金属バネを用いている。
【００２９】
図示する装置例において、切断装置４０はテープ状の金属箔１を上下に挟み込むように配設された上刃４１と下刃４２を有しており、この上刃４１は上刃フレーム４３に一体に形成されている。一方、下刃４２の一端（基端部）４２ａはバネ４５を介して上刃フレーム４３に軸着されており、また他端（先端部）４２ｂはバネ４６を介して押さえフレーム４４に軸着されている。これらのフレーム４３、４４はおのおのアクチュエータ等の駆動手段（図示省略）に連結されており、上下動自在に形成されている。また、下刃４２はその両端部に設けたバネ４５、４６によって上刃４１に押し付けられており、切断時に上刃４１と下刃４２の間に隙間（クリアランス）が生じないように形成されている。
【００３０】
本切断装置４０には切断後に切断刃がクリアランスを生じて退避する機構が設けられている。この退避機構は下刃４２をバネ力に抗して押し戻す押圧ロッド４７によって形成されている。この押圧ロッド４７は下刃４２の基端部に向かって突き出すように設置されており、アクチュエータ等の駆動手段４８に往復動自在に連結されている。また、押圧ロッド４７の先端は上刃４１及び下刃４２の上下動によってロッド４７の先端が下刃４２から外れないように下方に延びて形成されている。なお、押圧ロッド４７は下刃４２の先端部側あるいはその両端に設置してもよい。
【００３１】
図１５（Ａ）に示すように、上刃４１と下刃４２の間に金属箔１が挟み込まれた状態で押さえフレーム４４が上昇すると、フレーム４４に軸着している下刃４２の先端部４２ｂが一緒に押し上げられ、上刃４１の根本付近に軸着されている基端部４２ａを中心にして下刃４２が回転する。この下刃４２の回転によって上刃４１と下刃４２の間に挟み込まれている金属箔１が切断される（図１５（Ｂ））。
【００３２】
金属箔１の切断後、駆動手段４８によって押圧ロッド４７が前方に突き出し、バネ力に抗して下刃４２を押さえフレーム側に押し戻し（図１５（Ｃ））、上刃４１との間にクリアランス（Ｌ）を生じさせる（図１５（Ｃ））。下刃４２はこのクリアランス（Ｌ）を保って待機位置に下降する（図１５（Ｄ））。このため金属箔の切断面に与えるダメージを極力抑えることができ、切断面の変形やバリまたはクラックの発生を防止することができる。なお、クリアランス（Ｌ）は０.１〜１.０ｍｍ、好ましくは０.２〜０.８ｍｍ、より好ましくは０.３〜０.７ｍｍの範囲であれば良い。この待避機構によって金属箔の切断面に生じるクラックの幅を、好ましくは金属箔の厚さの０.１〜１.０倍、より好ましくは０.１〜０.８倍、さらに好ましくは０.１〜０.５倍の範囲に抑えることができる。
【００３３】
なお、刃の材質はステンレス、セラミックス、ダイヤモンド、高速度鋼、超硬合金などのように金属箔より硬度が高いものが適当であり、高速度鋼、ステンレスまたはセラミックスが好ましい。またテープ状金属箔は単板コンデンサ素子の弁金属となるアルミニウム、タンタル、チタン、ニオブまたはその合金が用いられ、この金属箔の厚さは１０〜３００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍ、さらに好ましくは１０〜１２０μｍの薄箔が適当である。また、金属箔の幅は０.５〜１００ｍｍ、好ましくは１〜５０ｍｍの範囲が良い。
【００３４】
図１４に示す本発明の切断装置（切断ユニット）、市販の洋裁ハサミ、解剖ハサミ及び紙裁断機を用いて、おのおのアルミニウム箔（幅３ｍｍ、厚さ１００μｍ）を切断した。各切断面の顕微鏡写真を図１６、図１７、図１８及び図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）に示す。本発明の切断ユニットを用いた切断面の幅は０.０４５ｍｍであり（図１６）、殆どクラックが生じない状態であった。一方、市販の洋裁ハサミを用いた切断面のクラック幅は０.１１６ｍｍ（図１７）であり、解剖ハサミを用いた切断面のクラック幅は０.１５０ｍｍ（図１８）、紙裁断機を用いた切断面のクラック幅は何れも０.１１３ｍｍ（図１９（Ａ）、図１９（Ｂ））であり、本発明の切断ユニットを用いたものに比べてクラック幅が３倍程度大きかった。
【００３５】
（Ｃ）接合機構
図１において、５０は金属箔１の先端をガイド部材３に接合する接合機構であり、カシメ等の機械的接合、ハンダ溶接、抵抗溶接、レーザー溶接手段などを有する。金属箔を連続的に接合するにはスポット溶接機、レーザー溶接機などが好ましい。さらに、経済性の点からスポット溶接機が好ましい。図１に示すように、溶接機のヘッド（電極）５１はガイド部材３の上方に上下動自在に設けられている。好ましくは、連続的に溶接できるよう電極５１の自動研磨手段（図示省略）が設けられている。この溶接ヘッド５１は金属箔１の送出状態及び切断機構の動作に対応して上下動し、金属箔１の先端をガイド部材３に溶接する。
【００３６】
次に、接合機構５０による接合切断の動作について説明する。図６に示すように、原位置（図６ａ）から自動送り機構１０によってテープ状金属箔１が一定長さ送り出され、金属箔１の先端がガイド部材の側端に達すると（図６ｂ）、溶接ヘッド５１が下降して金属箔１の先端をガイド部材に押圧して溶接する（図６ｃ）。溶接後、溶接ヘッド５１が上昇して溶接箇所を離れる一方、上刃４１が切断位置に下降する（図６ｄ）。次いで下刃４２が上昇し、下刃４２が上刃４１に密接した状態で金属箔１を切断する（図６ｅ）。切断後、押圧ロッド４７によって下刃４２が押し戻され、上刃４１との間に隙間が形成される（図６ｆ）。この隙間を保って下刃４２が下方に退避し（図６ｇ）、上刃４１が上方に戻り（図６ｈ）、原位置に復帰して次の切断動作のために待機する。原位置に復帰した溶接ヘッド５１は再び下降する間に自動研磨装置によって電極が研磨される。
【００３７】
金属箔１が切断され、上刃４１と下刃４２が原位置に退避すると、ガイド部材３が一定長さ前方に送り出され、接合された矩形状の金属箔２の隣に次の金属箔を接合するように待機する。次いで、本発明の装置が一連の上記溶接動作を繰り返し、矩形状の金属箔２をガイド部材３の側端に順次連続的に接合することによって櫛歯状のコンデンサ素子部材４が製造される。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されない。本発明の技術思想を逸脱しない範囲において装置構成を種々に変更することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の製造装置によれば、金属箔にダメージを与えることなく一定長さ送り出し、金属箔の先端を連続的に金属製ガイド部材に接合し、この金属箔をバリやクラックの発生を極力少なくして切断できるので、単板コンデンサ素子を生産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る製造装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】 本発明に係る金属箔自動送り装置の概略側面図である。
【図３】 ステッピングモータを用いた金属箔自動送り装置の概略側面図である。
【図４】 金属箔自動送り装置に設けた位置決め手段の概略平面図である。
【図５】 本発明に係る長尺テープ状金属箔の切断装置の概略斜視図である。
【図６】 金属箔の接合から切断に至る動作の説明図である。
【図７】 本発明に係る金属箔自動送り装置を示す部分外観斜視図である。
【図８】 自動弛み機構の概略図である。
【図９】 ギヤ機構による定寸送り機構の概略図である。
【図１０】 位置決め機構の概略平面図である。
【図１１】 位置決め機構の概略正面図である。
【図１２】 位置決め機構の概略側面図である。
【図１３】 粉塵除去機構の概念図である。
【図１４】 本発明に係る切断装置の構成を示す概略斜視図である。
【図１５】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は切断作用の工程を示す工程図である。
【図１６】 本発明切断装置による金属箔の切断面を示す顕微鏡写真である。
【図１７】 洋裁ハサミを用いた金属箔の切断面を示す顕微鏡写真である。
【図１８】 解剖ハサミを用いた金属箔の切断面を示す顕微鏡写真である。
【図１９】 （Ａ）および（Ｂ）は紙裁断機を用いた金属箔の切断面を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１，２金属箔； ３ 金属製ガイド；
１０ 金属箔自動送り装置； １１ リール；
１２ リール回転手段； １３ ピンチローラ；
１４ 位置センサ； １５ 自動弛み機構；
２０ 定寸送り機構； ２１，２２ ピンチローラ；
２３ ピニオンギア； ２４ ラックギア；
２５ アクチュエータ； ２６，２８ プーリ；
２７ ベルト； ２９ ステッピングモーター；
３０ 位置決め機構； ３１ スライドテーブル；
３２ ベアリング； ３４ ガイドローラ；
３５ フレーム； ３６ 押圧ロッド；
３７ スタンド； ３８ バネ；
４０ 接合切断装置； ４１ 上刃； ４２ 下刃；
４３，４４ フレーム； ４５，４６ バネ；
４７ 押圧ロッド； ４８ 駆動手段；
５１ 溶接機のヘッド（電極）；
５２ 粉塵除去機構； ５３ 噴射手段； ５４ 粉塵吸引管
【発明の属する技術分野】
本発明は、単板コンデンサ素子の製造に用いるコンデンサ素子部材の製造装置に関する。さらに詳しく言えば、弁金属となる一定長さの矩形状の金属箔を金属製ガイド（ガイド部材）に接合してなる櫛歯状のコンデンサ素子部材を製造する装置、及びその装置に使用する金属箔自動送り装置、金属箔の切断装置、並びに前記切断装置により得られる金属箔に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、電子機器の性能向上と共にその小型化及び携帯化が進行し、これに使用される電子部品の小型化、高性能化が進んでいる。特に、電源の出力平滑回路部に用いられるコンデンサとしては、高周波域において低インピーダンスであって等価直列抵抗値（ＥＳＲ値）の低いコンデンサが求められている。
【０００３】
導電性高分子を電解質とする固体電解コンデンサは、単板コンデンサ素子を積層することによって低インピーダンスで低ＥＳＲの小型大容量のコンデンサとすることが可能であり、多くの固体電解コンデンサが提案されている。
【０００４】
従来、固体電解コンデンサに用いる単板コンデンサ素子の製造方法として、幅広の金属箔を用い、これを打ち抜いてコンデンサ素子となる複数の突起部分とその支持部分が一体化した櫛歯状の形状とし、支持部分を台座板等に固定した後にコンデンサ素子部分の加工を行い、この部分を支持部分から切り離して積層する方法が提案されている（特開平5-166681号公報等）。また、金属箔をフォトエッチング等によって所定形状に加工した後にコンデンサ素子単板として加工し、積層する方法が提案されている（特開平9-36003号公報等）。しかし、これらの方法は何れも経済性が不十分で、また生産効率も低い問題がある。
【０００５】
従来の上記製造方法に対し、金属板または金属線（ガイド部材）の側縁に、その長さ方向に対して直角に長尺テープ状の金属箔を接続して所定長さに切断し、これを繰り返してガイド部材に多数の金属箔が並列に接合した櫛歯状の形状とし、これらの金属箔の表面に誘電体酸化皮膜層、半導体層及び導電体層を順次形成した後に、金属箔をガイド部材から分離して固体電解コンデンサ素子として用いる方法が本発明者等によって提案されている〔特開平4-17318号公報（特許第2828317号）〕。この方法は製造効率が良く、固体電解コンデンサ素子を低コストで製造できる利点を有している。
【０００６】
【発明の開示】
本発明は、先に提案した上記製造方法を生産性良く実施するための製造装置に関し、弁金属となる矩形状の金属箔を金属製ガイド（ガイド部材）に接合してなる櫛歯状のコンデンサ素子部材を生産性良く製造する装置を提供するものである。また、この製作工程において、金属箔を単純にシェア切断すると切断面にバリやクラックが発生しやすく金属箔にダメージを与える。このような箔のダメージは単板コンデンサ素子の特性低下を招き、固体電解コンデンサ、特に積層型固体電解コンデンサの製造効率が低下するという問題を生じるので、切断後に切断刃の間に隙間（クリアランス）を形成して切断位置から待避する機構を設け、これによりバリやクラックの発生を抑えた装置を提供する。また、金属箔の溶接時に溶接機の電極が汚れると連続的に溶接するのが難しくなるので電極の自動研磨機構を設け、連続的にかつ精度良く金属箔を接合できるようにした製造装置を提供する。
【０００７】
さらに、本発明は前記コンデンサ素子部材の製造装置を生産性よく実施するための、長尺テープ状の金属箔を自動的に一定長さ送り出す定寸送り機構を有する自動送り装置を提供する。また、長尺テープ状の金属箔は薄いため、箔の切断や箔表面の損傷を受けやすいので、好ましくは箔の切断や箔表面の損傷を防止する手段を備え、金属製ガイドに複数の金属箔を接合する工程において、リールに巻かれた長尺テープ状金属箔を傷つけず、また金属箔を変形させずに位置精度良く一定長さで送ることのできる金属箔自動送り装置を提供する。
【０００８】
さらに、本発明は前記コンデンサ素子部材の製造装置において使用する長尺テープ状の金属箔の切断装置及び金属箔の切断方法を提供する。従来の切断装置では、コンデンサ素子シートをカッターやダイシングソーを用いて切断し（特開平9-260218号公報）、あるいはレーザビームで切断して（特開平5-299309号公報）コンデンサ素子を製作しているが、カッターやダイジングソーによる切断では切断面にダレやクラックなどの変形が生じやすく、また金属箔のエッチング層（誘電体層）の剥落を招くなど切断面に与えるダメージが大きい。このような箔のダメージは単板コンデンサ素子の特性低下を招き、積層形固体電解コンデンサの製造効率が低下するという問題を生じる。レーザによる切断は切断面に与えるダメージは比較的少ないが、設備が高価で製造コストが嵩み、設備も大型化する問題がある。
【０００９】
本発明は金属箔に対してこのようなダメージを与えず、切断面のバリやクラックまたは変形を殆ど生じない切断装置及び切断方法を提供する。
【００１０】
すなわち、本発明は以下の構成からなるコンデンサ素子部材の製造装置、その装置で使用する金属箔自動送り装置と金属箔の切断装置、金属の切断方法及びその方法により得られる金属箔に関する。
【００１１】
１．単板コンデンサ素子の製造に用いるコンデンサ素子部材の製造装置であって、ガイド部材に向かって金属箔を一定長さで送出する自動送り機構、金属箔をガイド部材に接合する機構、接合した金属箔を切断する機構を有することを特徴とするコンデンサ素子部材の製造装置。
２．自動送り機構が、金属箔を一定長さで送出する定寸送り機構、リールから引き出した金属箔の弛みを調節する弛み機構、金属箔の送出位置を整える位置決め機構を有する前項１に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
３．自動送り機構が、金属箔を一定長さで送出する定寸送り機構、リールから引き出した金属箔の弛みを調節する弛み機構、金属箔の送出位置を整える位置決め機構、及び金属箔表面の粉塵を除去する機構を有する前項１に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
４．接合機構が溶接手段を有する前項１乃至３のいずれかひとつに記載するコンデンサ素子部材の製造装置。
５．接合機構の溶接手段がスポット溶接である前項４に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
６．接合機構が連続式スポット溶接であり、さらに電極の研磨機構を有する前項４に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
７．切断機構が金属箔を挟み込んで切断するシェア切断である前項１乃至６のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
８．切断機構が金属箔を挟み込んで切断するシェア切断であり、切断後に切断刃の間に隙間を生じて退避する機構を有する前項１乃至６のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
９．金属箔の送出方向に沿って、自動送り機構、切断機構、及び接合機構が順に配設されている前項１乃至８のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
１０．金属箔の送出方向に沿って、自動送り機構、接合機構、及び切断機構が順に配設されている前項１乃至８のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
１１．自動送り機構によって金属箔をその先端がガイド部材に届くまで一定長さ送り出し、次に接合機構によって金属箔先端をガイド部材に押圧して溶接し、溶接後、切断機構によって金属箔を一定長さに剪断し、この金属箔の送出から切断に至る一連の動作を繰り返すことにより、矩形の金属箔をガイド部材に複数接合して櫛歯状のコンデンサ素子部材を製造する前項１乃至１０のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
１２．単板コンデンサ素子部材の製造装置で用いられる金属箔自動送り装置であって、テープ状の金属箔を挟み込んで送り出す少なくとも一対のピンチローラと、該ピンチローラを一定回転させる手段と、その駆動手段とからなる定寸送り機構を有し、金属箔を一定長さで送ることを特徴とする金属箔自動送り装置。
１３．定寸送り機構が、ピンチローラと、その軸端に設けたピニオンギアと、これに噛合するラックギア、及びラックギアに連結した駆動手段とによって形成されている前項１２に記載の金属箔自動送り装置。
１４．定寸送り機構が、ピンチローラと、その軸端に設けたプーリと、これに装着した動力伝達ベルト、及び該ベルトに連結したステッピングモータによって形成されている前項１２に記載の金属箔自動送り装置。
１５．長尺テープ状の金属箔を巻装保持するリールと、その回転手段、及び該リールからピンチローラの間に配設された位置センサーとからなる自動弛み機構を有する前項１２乃至１４のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
１６．金属箔の送り方向に沿って配設されたスライドテーブルと、該テーブルを金属箔の送り方向に対して側方に押圧する手段と、金属箔の送り幅を制御するように該テーブル上面に立設されたロール状のベアリングとからなる水平位置決め機構を有する前項１２乃至１５のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
１７．スライドテーブルに対し金属箔の浮き上がりを防止する上下位置決め機構を有する前項１２乃至１６のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
１８．金属箔表面に気体を吹き付けて表面の粉塵を吹き飛ばす噴射手段と、吹き飛ばされた粉塵を吸い込む吸引管からなる粉塵除去機構を有する前項１２乃至１７のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
１９．単板コンデンサ素子部材製造装置で用いられ金属箔の切断装置であって、金属箔を挟み込む上下動自在な一対の刃を有し、一方の刃が弾性力によって他方の刃に押圧して軸支されており、さらにこの弾性力に抗して一方の刃を押し離す手段が設けられており、これにより切断後に切断刃を離して退避させる機構が形成されていることを特徴とする金属箔の切断装置。
２０．弾性力を生じる手段が、金属バネ、空気バネ、またはゴム弾性体である前項１９に記載の金属箔の切断装置。
２１．弾性力がバネ力である前項１９に記載の金属箔の切断装置。
２２．金属箔を挟み込む上刃と下刃、この上刃と下刃を支えるフレーム、フレームの上下動手段を有しており、下刃はその基端部が上刃の根本にバネを介して軸着されると共にその先端部が下刃フレームにバネを介して軸着されており、これにより下刃が上刃に密着し、その基端部を中心にして回動自在に形成されており、さらに下刃の基端部を上刃から押し離す押圧ロッドが設けられている前項１９乃至２１のいずれかひとつに記載の金属箔の切断装置。
２３．単板コンデンサ素子の製造に用いる金属箔を挟み込んで切断するシェア切断方法において、切断後に切断刃間に隙間を形成し、切断刃を離して退避させることを特徴とする金属箔の切断方法。
２４．金属箔が単板コンデンサ素子の弁金属箔である前項２３に記載の金属箔の切断方法。
２５．弁金属箔が、アルミニウム、タンタル、チタン、ニオブまたはその合金の薄箔である前項２４に記載の金属箔の切断方法。
２６．切断刃の隙間が０.１〜１.０ｍｍの範囲である前項２３乃至２５のいずれかひとつに記載の金属箔の切断方法。
２７．前項２３乃至２６のいずれかに記載の切断方法によって得られた金属箔。
２８．金属箔の切断面のクラック幅が０.１ｍｍ以下である前項２７に記載の金属箔。
２９．金属箔の切断面のクラック幅が０.０５ｍｍ以下である前項２７に記載の金属箔。
３０．前項２７に記載の金属箔の表面に、誘導体酸化皮膜層、半導体層及び導電体層を有するコンデンサ素子
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例を参照して本発明を具体的に説明する。
図１は本発明に係るコンデンサ素子部材の製造装置の全体構成を示す概略斜視図、図２及び図３は自動送り機構（装置）の概略側面図、図４は自動送り機構に設けた位置決め手段の概略平面図、図５は切断機構（装置）の概略斜視図、図６（ａ）〜（ｈ）は金属箔の接合から切断に至る一連の動作の説明図である。なお、図１及び図５において切断機構のフレームは一部を切り欠いて示している。
【００１３】
図示する本発明のコンデンサ素子部材製造装置は、長尺テープ状の金属箔１をガイド部材３に向かって一定長さで送り出す自動送り機構１０、この金属箔１の先端をガイド部材３に接合する機構５０、接合した金属箔１を一定長さに切断する機構４０を有しており、切断された矩形状の金属箔２がガイド部材３の側端に複数並列に接合された櫛歯状のコンデンサ素子部材を製作する装置である。この部材を用いて矩形状の金属箔２に誘電体酸化皮膜層、半導体層、及び導電体層が順次形成され、この金属箔２は最終的にガイド部材から切断分離されて単板固体電解コンデンサ素子として用いられる。本発明のコンデンサ素子部材の製造装置はこのような固体電解コンデンサー素子の製造ラインにおいて用いられる装置である。
【００１４】
図１に示す装置構成では、金属箔１はガイド部材３の移動方向に対し、その側方へ向かって送り出されるように配設されており、その送出方向に沿って自動送り機構１０、位置決め機構３０、切断機構４０、及び接合機構５０が順に配設されている。切断機構４０の前方にはガイド部材３が位置し、その上方に接合機構５０が設けられている。以下、各機構あるいはその機構を有する装置例について具体的に説明する。
【００１５】
（Ａ）自動送り装置
図７は本発明に係るコンデンサ素子部材の製造装置で使用する金属箔自動送り装置を示す部分外観斜視図、図８は自動弛み機構の概略図、図９及び図３は定寸送り機構の概略図、図１０〜図１２は金属箔の水平及び上下位置決め機構の概略図、図１３は粉塵除去機構の概略図である。
【００１６】
図示する本発明の金属箔自動送り装置１０は、長尺テープ状の金属箔１を巻装保持する手段と、これを傷付けず、また変形せずに引き出す自動弛み機構１５、この金属箔１を一定長さで送る定寸送り機構２０、定寸送りされた金属箔の水平及び上下の位置を定める位置決め機構３０によって構成されている。位置決めされた金属箔１は接合切断装置４０に導かれ、金属箔１の先端が金属製ガイド３の側端に接合された後に一定長さに切断され、順次この接合と切断が繰り返されて金属製ガイド３の側端に多数の金属箔２が並列に接合した櫛歯状の部材が形成される。この部材を用いて金属箔の部分に誘電体酸化皮膜層、半導体層、及び導電体層が順次形成され、この金属箔は最終的にガイド部材から切断分離されて単板固体電解コンデンサ素子として用いられる。金属箔自動送り装置はこのような製造ラインにおいて、長尺テープ状の金属箔を接合切断装置に送り込む装置である。
【００１７】
リール１１に巻装された長尺テープ状の金属箔１は定寸送り機構２０に導かれるが、本発明の自動送り装置１０はリール１１と定寸送り機構２０との間で金属箔に引張り力が発生しないように自動弛み機構１５を有する。図８に図示する自動弛み機構１５は、長尺テープ状の金属箔１を巻装保持するリール１１と、その回転手段１２、該リール１１から引き出された金属箔１を挟み込んで回転するピンチローラ１３、及びリール１１とピンチローラ１３の間に配設された位置センサ１４によって構成されている。位置センサ１４は引き出されたテープ状金属箔１の上下位置を検出するものであり、金属箔１の上側に配設された上限センサ１４ａと金属箔１の下側に配設された下限センサ１４ｂを有している。これらのセンサは一般にフォトセンサ等の非接触タイプのセンサが用いられる。
【００１８】
金属箔に引張り力を与えると、破断したり、箔が伸びて箔容量が変化するなどの問題が生じる。このため、リール１１と定寸送り機構２０との間で金属箔１に引張り力が発生しないように、回転手段１２によってリール１１を送り出し方向に回転させ、引き出された金属箔１を常に弛んだ状態に保たせる。この弛み量が少なくて金属箔１が上方に引っ張られた状態になると、上限センサー１４ａがこの状態を検知し、回転手段１２に指令を送り、リール１１を送り出し方向に回転して金属箔１の弛みを大きくする。一方、金属箔１の弛み量が大きすぎると、箔がテーブルに接触して汚れたり傷が付くなどの問題があるので、下限センサー１４ｂが金属箔１を検知して回転手段１２に指令を送り、リール１１の回転を制限して金属箔１の弛みを小さくする。
【００１９】
定寸送り機構２０はテープ状の金属箔１を一定長さで送り出す手段であり、テープ状の金属箔１を挟み込んで送り出す少なくとも一対のピンチローラ２１、２２と、該ピンチローラ２１、２２を一定回転させる手段と、その駆動手段によって形成されている。図９に示す例では、このピンチローラ２１、２２のうち金属箔１の下側に位置する駆動ローラ２１に一方向クラッチが内蔵されており、このローラ軸端にピニオンギア２３が装着されており、これに噛合するラックギア２４が設けられている。ラックギア２４にはアクチュエータ等の駆動手段２５が連結している。なお、ピンチローラ２１、２２の金属箔と接触する表面の材質は金属箔を傷つけず、かつ送り長さの精度を維持するために磨耗の少ない合成樹脂を用いると良い。
【００２０】
上記定寸送り機構２０において、金属箔１は駆動ピンチローラ２１及び従動ピンチローラ２２によって上下に挟み込まれ、アクチュエータ等２５によってラック２４が一定長さ往復運動するのに対応してピニオンギヤ２３が回転し、内蔵された一方向クラッチを通じてこのピニオンギヤ２３の回転が駆動ローラ２１に伝達され、従動ローラ２２と一体になって金属箔１を一定長さ送り出す。図９に示す例ではラック２４が上昇したときにのみ一方向クラッチが繋がってローラ２１が回転し、金属箔１が送られる。ラック２４が下降するときにはクラッチが外れ、金属箔は送られない。このラック２４の移動距離によって金属箔１の送り長さが決定される。なお、アクチュエータ２５はエアシリンダーやカム駆動などの駆動方式によって限定されず何れでもよい。また、駆動ローラ２１と従動ローラ２２の駆動・従動関係は逆でも良く、ともに駆動ローラの場合でも良い。
【００２１】
図３に示す定寸送り機構２０は、アクチュエーターとしてステッピングモーター２９を用い、ラックギアの代りにタイミングベルト２７を用いた例である。ピンチローラ２２の軸端に設けたプーリ２６とステッピングモータ２９に連結したプーリ２８との間に動力伝達ベルト２７が装着されている。このベルトには歯付きベルトを用いると良い。パルス等によりモータ２９の回転数が制御され、小刻みに正確な等回転角運動がピンチローラ２１に伝達され、ピンチローラ２１、２２が定回転して金属箔１が一定長さ送り出される。
【００２２】
リール１１から供給される金属箔１は前述の弛み機構１５によって非拘束の状態にある。このため、金属箔１を金属製ガイド３の所定位置に溶接するには、次のような位置決め機構があると好ましい。図１０〜図１２に示す位置決め機構３０は、金属箔１の送り方向に沿って配設されたスライドテーブル３１と、該テーブル３１を金属箔１の送り方向に対して側方に押圧する手段（押圧ロッド）３６と、金属箔１の送り幅を制御するようにテーブル３１の上面に立設されたロール状のベアリング（ミニチュアベアリング）３２からなる水平位置決め機構、及び金属箔１をテーブル３１の上面に押圧して浮き上がりを防止する上下位置決め機構を有している。
【００２３】
テーブル３１の上面には金属箔１の両側にロール状のベアリング３２が立設されており（図示する例では２対）、このベアリング３２によって金属箔１の水平方向の位置が規整される。スライドテーブル３１は金属箔１の送り方向に対して側方へ摺動できるようにスタンド３７に設置されており、この摺動方向に押圧ロッド３６が設けられている。押圧ロッド３６はテーブル３１の側方に位置するフレーム３５にバネ３８を介して支持されており、このバネ力によってテーブル３１を側方に押付けている。押圧ロッド３６のねじ込み量を調整することによって押圧力が制御され、テーブル３１の水平方向の位置が調整される。バネ３８は金属バネに限らず、弾性力を有する弾性体であればよい。
【００２４】
また、図示する装置例では上下位置決め機構を形成する４個のガイドローラ３４がテーブル３１の上側に配設されている。このガイドローラ３４は金属箔１の送り方向に沿って回転するようにスタンド３７に軸支されており、かつ金属箔の浮き上がりを抑えるようにテーブル上面の金属箔表面から数１０ミクロンの間隙を保って設置されている。なお、この上下位置決め機構はガイドローラ３４に限らず板状ないしベルト状の部材によって形成しても良い。また、図示する装置例では、リール１１の側から送り方向に向かって、定寸送り機構２０の次に位置決め機構３０が設けられているが、この順序を逆にして位置決め機構３０の次に定寸送り機構２０を設けても良い。
【００２５】
また、スリットされた金属箔１にはその表面にスリット時に発生する切粉等が付着していることがある。本発明の金属箔自動送り装置は、好ましくは、この粉塵を除去する機構５２を有する。図１３に示す粉塵除去機構５２は、金属箔１の表面に気体を吹き付けて粉塵を吹き飛ばす噴射手段５３と、吹き飛ばされた粉塵を吸い込む吸引管５４によって形成されている。噴射手段５３は金属箔表面に向かって設置した噴射ノズルと圧縮気体（空気など）の供給手段によって形成すれば良い。本機構５２は圧縮気体による粉塵の飛散を防止するようにカバー（図示省略）で覆われている。金属箔の表面から取り除いた粉塵は吸引管５４を通じてバキュームクリーナなどによって吸引し系外に除去すれば良い。なお、この粉塵除去機構５２は自動弛み機構１５、定寸送り機構２０、位置決め機構３０の間に適宜設けることができるが、自動弛み機構１５とその他の機構の間に設けることが好ましい。
【００２６】
（Ｂ）切断装置
図１４は本発明に係るコンデンサ素子部材の製造装置で使用する長尺テープ状の金属箔の切断装置の構成を示す概略斜視図、図１５はその作動状態を示す説明図である。なお、図１４及び図１５（Ａ）〜（Ｄ）において切断機構のフレームは一部を切り欠いて示している。
【００２７】
図１４の切断装置は金属箔を挟み込んでシェア切断する装置であり、切断後に切断刃間に隙間を形成し、切断刃を離して退避させることを特徴とする。また、切断装置は、金属箔を挟み込む上下動自在な一対の刃を有し、一方の刃は弾性力によって他方の刃に押圧して軸支されており、さらにこの弾性力に抗して一方の刃を押し離す手段が設けられており、これにより切断後に切断刃を離して退避させる機構が形成されていることを特徴とする。
【００２８】
本切断装置では、一方の刃が弾性力によって他方の刃に押圧して軸支されている。一般に弾性力は外力によって弾性変形をうけている弾性体がその変形を元に戻そうとする力であり、天然ゴム、加硫ゴム、シリコーンゴムなどのゴム弾性体、コイルバネ、板バネ、渦巻バネなどの金属バネ、あるいは空気の弾性を利用した空気バネを使用することができる。特に金属バネが機械要素として使用できる。図１４の装置では金属バネを用いている。
【００２９】
図示する装置例において、切断装置４０はテープ状の金属箔１を上下に挟み込むように配設された上刃４１と下刃４２を有しており、この上刃４１は上刃フレーム４３に一体に形成されている。一方、下刃４２の一端（基端部）４２ａはバネ４５を介して上刃フレーム４３に軸着されており、また他端（先端部）４２ｂはバネ４６を介して押さえフレーム４４に軸着されている。これらのフレーム４３、４４はおのおのアクチュエータ等の駆動手段（図示省略）に連結されており、上下動自在に形成されている。また、下刃４２はその両端部に設けたバネ４５、４６によって上刃４１に押し付けられており、切断時に上刃４１と下刃４２の間に隙間（クリアランス）が生じないように形成されている。
【００３０】
本切断装置４０には切断後に切断刃がクリアランスを生じて退避する機構が設けられている。この退避機構は下刃４２をバネ力に抗して押し戻す押圧ロッド４７によって形成されている。この押圧ロッド４７は下刃４２の基端部に向かって突き出すように設置されており、アクチュエータ等の駆動手段４８に往復動自在に連結されている。また、押圧ロッド４７の先端は上刃４１及び下刃４２の上下動によってロッド４７の先端が下刃４２から外れないように下方に延びて形成されている。なお、押圧ロッド４７は下刃４２の先端部側あるいはその両端に設置してもよい。
【００３１】
図１５（Ａ）に示すように、上刃４１と下刃４２の間に金属箔１が挟み込まれた状態で押さえフレーム４４が上昇すると、フレーム４４に軸着している下刃４２の先端部４２ｂが一緒に押し上げられ、上刃４１の根本付近に軸着されている基端部４２ａを中心にして下刃４２が回転する。この下刃４２の回転によって上刃４１と下刃４２の間に挟み込まれている金属箔１が切断される（図１５（Ｂ））。
【００３２】
金属箔１の切断後、駆動手段４８によって押圧ロッド４７が前方に突き出し、バネ力に抗して下刃４２を押さえフレーム側に押し戻し（図１５（Ｃ））、上刃４１との間にクリアランス（Ｌ）を生じさせる（図１５（Ｃ））。下刃４２はこのクリアランス（Ｌ）を保って待機位置に下降する（図１５（Ｄ））。このため金属箔の切断面に与えるダメージを極力抑えることができ、切断面の変形やバリまたはクラックの発生を防止することができる。なお、クリアランス（Ｌ）は０.１〜１.０ｍｍ、好ましくは０.２〜０.８ｍｍ、より好ましくは０.３〜０.７ｍｍの範囲であれば良い。この待避機構によって金属箔の切断面に生じるクラックの幅を、好ましくは金属箔の厚さの０.１〜１.０倍、より好ましくは０.１〜０.８倍、さらに好ましくは０.１〜０.５倍の範囲に抑えることができる。
【００３３】
なお、刃の材質はステンレス、セラミックス、ダイヤモンド、高速度鋼、超硬合金などのように金属箔より硬度が高いものが適当であり、高速度鋼、ステンレスまたはセラミックスが好ましい。またテープ状金属箔は単板コンデンサ素子の弁金属となるアルミニウム、タンタル、チタン、ニオブまたはその合金が用いられ、この金属箔の厚さは１０〜３００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍ、さらに好ましくは１０〜１２０μｍの薄箔が適当である。また、金属箔の幅は０.５〜１００ｍｍ、好ましくは１〜５０ｍｍの範囲が良い。
【００３４】
図１４に示す本発明の切断装置（切断ユニット）、市販の洋裁ハサミ、解剖ハサミ及び紙裁断機を用いて、おのおのアルミニウム箔（幅３ｍｍ、厚さ１００μｍ）を切断した。各切断面の顕微鏡写真を図１６、図１７、図１８及び図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）に示す。本発明の切断ユニットを用いた切断面の幅は０.０４５ｍｍであり（図１６）、殆どクラックが生じない状態であった。一方、市販の洋裁ハサミを用いた切断面のクラック幅は０.１１６ｍｍ（図１７）であり、解剖ハサミを用いた切断面のクラック幅は０.１５０ｍｍ（図１８）、紙裁断機を用いた切断面のクラック幅は何れも０.１１３ｍｍ（図１９（Ａ）、図１９（Ｂ））であり、本発明の切断ユニットを用いたものに比べてクラック幅が３倍程度大きかった。
【００３５】
（Ｃ）接合機構
図１において、５０は金属箔１の先端をガイド部材３に接合する接合機構であり、カシメ等の機械的接合、ハンダ溶接、抵抗溶接、レーザー溶接手段などを有する。金属箔を連続的に接合するにはスポット溶接機、レーザー溶接機などが好ましい。さらに、経済性の点からスポット溶接機が好ましい。図１に示すように、溶接機のヘッド（電極）５１はガイド部材３の上方に上下動自在に設けられている。好ましくは、連続的に溶接できるよう電極５１の自動研磨手段（図示省略）が設けられている。この溶接ヘッド５１は金属箔１の送出状態及び切断機構の動作に対応して上下動し、金属箔１の先端をガイド部材３に溶接する。
【００３６】
次に、接合機構５０による接合切断の動作について説明する。図６に示すように、原位置（図６ａ）から自動送り機構１０によってテープ状金属箔１が一定長さ送り出され、金属箔１の先端がガイド部材の側端に達すると（図６ｂ）、溶接ヘッド５１が下降して金属箔１の先端をガイド部材に押圧して溶接する（図６ｃ）。溶接後、溶接ヘッド５１が上昇して溶接箇所を離れる一方、上刃４１が切断位置に下降する（図６ｄ）。次いで下刃４２が上昇し、下刃４２が上刃４１に密接した状態で金属箔１を切断する（図６ｅ）。切断後、押圧ロッド４７によって下刃４２が押し戻され、上刃４１との間に隙間が形成される（図６ｆ）。この隙間を保って下刃４２が下方に退避し（図６ｇ）、上刃４１が上方に戻り（図６ｈ）、原位置に復帰して次の切断動作のために待機する。原位置に復帰した溶接ヘッド５１は再び下降する間に自動研磨装置によって電極が研磨される。
【００３７】
金属箔１が切断され、上刃４１と下刃４２が原位置に退避すると、ガイド部材３が一定長さ前方に送り出され、接合された矩形状の金属箔２の隣に次の金属箔を接合するように待機する。次いで、本発明の装置が一連の上記溶接動作を繰り返し、矩形状の金属箔２をガイド部材３の側端に順次連続的に接合することによって櫛歯状のコンデンサ素子部材４が製造される。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されない。本発明の技術思想を逸脱しない範囲において装置構成を種々に変更することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の製造装置によれば、金属箔にダメージを与えることなく一定長さ送り出し、金属箔の先端を連続的に金属製ガイド部材に接合し、この金属箔をバリやクラックの発生を極力少なくして切断できるので、単板コンデンサ素子を生産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る製造装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】 本発明に係る金属箔自動送り装置の概略側面図である。
【図３】 ステッピングモータを用いた金属箔自動送り装置の概略側面図である。
【図４】 金属箔自動送り装置に設けた位置決め手段の概略平面図である。
【図５】 本発明に係る長尺テープ状金属箔の切断装置の概略斜視図である。
【図６】 金属箔の接合から切断に至る動作の説明図である。
【図７】 本発明に係る金属箔自動送り装置を示す部分外観斜視図である。
【図８】 自動弛み機構の概略図である。
【図９】 ギヤ機構による定寸送り機構の概略図である。
【図１０】 位置決め機構の概略平面図である。
【図１１】 位置決め機構の概略正面図である。
【図１２】 位置決め機構の概略側面図である。
【図１３】 粉塵除去機構の概念図である。
【図１４】 本発明に係る切断装置の構成を示す概略斜視図である。
【図１５】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は切断作用の工程を示す工程図である。
【図１６】 本発明切断装置による金属箔の切断面を示す顕微鏡写真である。
【図１７】 洋裁ハサミを用いた金属箔の切断面を示す顕微鏡写真である。
【図１８】 解剖ハサミを用いた金属箔の切断面を示す顕微鏡写真である。
【図１９】 （Ａ）および（Ｂ）は紙裁断機を用いた金属箔の切断面を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１，２金属箔； ３ 金属製ガイド；
１０ 金属箔自動送り装置； １１ リール；
１２ リール回転手段； １３ ピンチローラ；
１４ 位置センサ； １５ 自動弛み機構；
２０ 定寸送り機構； ２１，２２ ピンチローラ；
２３ ピニオンギア； ２４ ラックギア；
２５ アクチュエータ； ２６，２８ プーリ；
２７ ベルト； ２９ ステッピングモーター；
３０ 位置決め機構； ３１ スライドテーブル；
３２ ベアリング； ３４ ガイドローラ；
３５ フレーム； ３６ 押圧ロッド；
３７ スタンド； ３８ バネ；
４０ 接合切断装置； ４１ 上刃； ４２ 下刃；
４３，４４ フレーム； ４５，４６ バネ；
４７ 押圧ロッド； ４８ 駆動手段；
５１ 溶接機のヘッド（電極）；
５２ 粉塵除去機構； ５３ 噴射手段； ５４ 粉塵吸引管
Claims (26)
- 単板コンデンサ素子の製造に用いるコンデンサ素子部材の製造装置であって、ガイド部材に向かって金属箔を一定長さで送出する自動送り機構、金属箔をガイド部材に接合する機構、接合した金属箔を切断する機構を有し、前記切断機構が金属箔を挟み込んで切断するシェア切断であり、切断後に切断刃の間に隙間を生じて退避する機構を有することを特徴とするコンデンサ素子部材の製造装置。
- 自動送り機構が、金属箔を一定長さで送出する定寸送り機構、リールから引き出した金属箔の弛みを調節する弛み機構、金属箔の送出位置を整える位置決め機構を有する請求項１に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
- 自動送り機構が、金属箔を一定長さで送出する定寸送り機構、リールから引き出した金属箔の弛みを調節する弛み機構、金属箔の送出位置を整える位置決め機構、および金属箔表面の粉塵を除去する機構を有する請求項１に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
- 接合機構が溶接手段を有する請求項１乃至３のいずれかひとつに記載するコンデンサ素子部材の製造装置。
- 接合機構の溶接手段がスポット溶接である請求項４に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
- 接合機構が連続式スポット溶接であり、さらに電極の研磨機構を有する請求項４に記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
- 金属箔の送出方向に沿って、自動送り機構、切断機構、および接合機構が順に配設されている請求項１乃至６のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
- 自動送り機構によって金属箔をその先端がガイド部材に届くまで一定長さ送り出し、次に接合機構によって金属箔先端をガイド部材に押圧して溶接し、溶接後、切断機構によって金属箔を一定長さに剪断し、この金属箔の送出から切断に至る一連の動作を繰り返すことにより、矩形の金属箔をガイド部材に複数接合して櫛歯状のコンデンサ素子部材を製造する請求項１乃至７のいずれかひとつに記載のコンデンサ素子部材の製造装置。
- 単板コンデンサ素子部材の製造装置で用いられる金属箔自動送り装置であって、テープ状の金属箔を挟み込んで送り出す少なくとも一対のピンチローラと、該ピンチローラを一定回転させる手段と、その駆動手段とからなる、金属箔を一定長さで送るための定寸送り機構、および金属箔の送り方向に沿って配設されたスライドテーブルと、該テーブルを金属箔の送り方向に対して側方に押圧する手段と、金属箔の送り幅を制御するように該テーブル上面に立設されたロール状のベアリングとからなる水平位置決め機構を有することを特徴とする金属箔自動送り装置。
- 定寸送り機構が、ピンチローラと、その軸端に設けたピニオンギアと、これに噛合するラックギア、およびラックギアに連結した駆動手段とによって形成されている請求項９に記載の金属箔自動送り装置。
- 定寸送り機構が、ピンチローラと、その軸端に設けたプーリと、これに装着した動力伝達ベルト、および該ベルトに連結したステッピングモータによって形成されている請求項９に記載の金属箔自動送り装置。
- 長尺テープ状の金属箔を巻装保持するリールと、その回転手段、および該リールからピンチローラの間に配設された位置センサーとからなる自動弛み機構を有する請求項９乃至１１のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
- スライドテーブルに対し金属箔の浮き上がりを防止する上下位置決め機構を有する請求項９乃至１２のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
- 金属箔表面に気体を吹き付けて表面の粉塵を吹き飛ばす噴射手段と、吹き飛ばされた粉塵を吸い込む吸引管からなる粉塵除去機構を有する請求項９乃至１３のいずれかに記載の金属箔自動送り装置。
- 単板コンデンサ素子部材製造装置で用いられ金属箔の切断装置であって、金属箔を挟み込む上下動自在な一対の刃を有し、一方の刃が弾性力によって他方の刃に押圧して軸支されており、さらにこの弾性力に抗して一方の刃を押し離す手段が設けられており、これにより切断後に切断刃を離して退避させる機構が形成されていることを特徴とする金属箔の切断装置。
- 弾性力を生じる手段が、金属バネ、空気バネ、またはゴム弾性体である請求項１５に記載の金属箔の切断装置。
- 弾性力がバネ力である請求項１５に記載の金属箔の切断装置。
- 金属箔を挟み込む上刃と下刃、この上刃と下刃を支えるフレーム、フレームの上下動手段を有しており、下刃はその基端部が上刃の根本にバネを介して軸着されると共にその先端部が下刃フレームにバネを介して軸着されており、これにより下刃が上刃に密着し、その基端部を中心にして回動自在に形成されており、さらに下刃の基端部を上刃から押し離す押圧ロッドが設けられている請求項１５乃至１７のいずれかひとつに記載の金属箔の切断装置。
- 単板コンデンサ素子の製造に用いる金属箔を挟み込んで切断するシェア切断方法において、切断後に切断刃間に隙間を形成し、切断刃を離して退避させることを特徴とする金属箔の切断方法。
- 金属箔が単板コンデンサ素子の弁金属箔である請求項１９に記載の金属箔の切断方法。
- 弁金属箔が、アルミニウム、タンタル、チタン、ニオブまたはその合金の薄箔である請求項２０に記載の金属箔の切断方法。
- 切断刃の隙間が０.１〜１.０ｍｍの範囲である請求項１９乃至２１のいずれかひとつに記載の金属箔の切断方法。
- 請求項１９乃至２２のいずれかに記載の切断方法によって得られた金属箔。
- 金属箔の切断面のクラック幅が０.１ｍｍ以下である請求項２３に記載の金属箔。
- 金属箔の切断面のクラック幅が０.０５ｍｍ以下である請求項２３に記載の金属箔。
- 請求項２３に記載の金属箔の表面に、誘導体酸化皮膜層、半導体層及び導電体層を有するコンデンサ素子。
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