KR20180099852A - 원반의 분할 방법과 그 분할 기구 및 분할 장치 - Google Patents

Abstract

원반을 반송 상태에서 절단하고, 게다가 절단 단면에 버를 발생시키지도 않고 절단 분진을 비산시키지도 않고, 또한, 부품 교환의 수고를 없애어 장시간 연속 조업을 가능하게 한 획기적인 원반 절단 방법이다. 장척의 금속박(4)의 적어도 한쪽 면에 활물질층이 도포된 원반(1)을 레이저 빔(L)으로 긴 방향으로 절단하는 원반의 분할 방법이다. 원반(1)을 연속적으로 이동시킨다. 원반(1)의 이동 도중에, 레이저 빔(L)을 원반(1)에 조사하여 조사점(P)을 용융한다. 레이저 빔(L)의 조사점(P)의 하류에서, 분할된 한쪽 원반(1s)을 원반(1)의 송출면에 대해 상방을 향하여 끌어 당기고, 인접하는 다른쪽 원반(1t)을 하방을 향하여 끌어 당기고, 조사점(P)에 있어서 인접하는 슬릿된 원반(1s·1t)을 분리한다.

Description

원반의 분할 방법과 그 분할 기구 및 분할 장치

본 발명은 리튬 2차 전지나 리튬 커패시터, 전기 2중층 콘덴서 등에 사용되는 전극 시트 생산용 원반을 이동 상태하에서 절단시의 분진이나 절단 단면의 버(burr) 발생 없이 레이저 빔으로 복수로 분할할 수 있는 획기적인 원반의 분할 방법과 그 분할 기구 및 분할 장치에 관한 것이다.

리튬 이온 이차 전지로 대표되는 비수 전해액 이차 전지는 고에너지 밀도인 장점을 살려, 소형은 휴대 전화, 컴퓨터 등의 전자 기기, 대형은 하이브리드 또는 전기 자동차의 축전 장치 등 각종 전자 부품에 사용되고 있다. 리튬 이온 이차 전지의 주된 내부 구조인 전극 조립체에는 금속박에 활물질이 도착(塗着)된 양 및 음의 전극띠와 세퍼레이터를 포개어 감은 권회식이나, 원반으로부터 직사각형으로 잘라 낸 양 및 음 전극 시트와 세퍼레이터를 교대로 적층한 적층식의 것이 있다. 상기 구조는 리튬 커패시터나 전기 2중층 콘덴서도 동일하다.

이들 전극 조립체는 사용되는 전자 부품의 크기에 맞추어 구성된다. 이것에 대해 전극 조립체의 원재료인 원반은 생산성의 면에서 폭이 넓은 알루미늄 또는 구리와 같은 금속박의 편면 또는 양면에 양 또는 음의 활물질을 그 거의 전폭에서 띠상이면서 긴 방향으로 도착한 전극 부분과, 그 양측에 설치된 활물질이 도착되어 있지 않은 비전극 부분(이 부분을 귀부라고 한다)으로 구성되어 있다. 원반은 일반적으로는 롤상으로 감겨 있다.

그리고, 용도에 맞추어 폭이 넓은 원반을, 예를 들면, 상하 한쌍의 원판상의 칼날을 갖는 슬리터로 필요한 폭으로 슬릿하고 있다(특허문헌 1).

그러나, 단단한 활물질이 도착된 원반을 원판상의 슬릿날로 슬릿하면, 점차 날 끝이 마모되어, 절단 단면에 커트 방향, 즉, 원반의 표면에 날카로운 버가 발생하기 쉬우며, 이러한 결함에 대해 다음과 같은 문제가 지적되고 있었다.

상기의 슬릿된 세폭(細幅)의 원반을 사용하고, 양 및 음의 전극띠와 세퍼레이터를 포개어 감은 권회형의 조립체, 또는 원반으로부터 직사각형으로 잘라낸 양 및 음 전극 시트와 세퍼레이터를 교대로 적층하여 적층형의 조립체로 하고, 이것을 2차 전지의 전극 조립체로서 사용하면, 충방전에 의해 전지가 약간이기는 하지만 팽창·수축을 반복하여 그 부피를 약간이기는 하지만 점증시킨다. 이로 인해, 상기 버가 절연 필름인 세퍼레이터를 반복하여 손상시켜 흠집을 성장시키거나, 경우에 따라서는 상기 충방전에 의해 버가 성장하여 세퍼레이터를 뚫어 절연 파괴를 야기하여, 트러블의 원인이 되는 경우가 있었다.

그 밖에, 날붙이에 의한 절단에서는 상기와 같은 마모로 인해 정기적인 유지 보수가 필요하며, 그 때마다, 장치를 멈추고 날붙이를 교환하지 않으면 안되어, 생산성 향상의 난관이 되고 있었다.

그러한 문제를 해결하는 방법으로서, 레이저 빔의 사용도 제안되고 있다. 레이저 빔을 원반에 대고 주행시켜, 이것을 절단하고자 하면, 레이저 빔의 조사 스폿이 절단선 위를 이동하게 된다. 당해 조사 스폿에서는 원반이 그 미소한 범위에서 순식간에 용융된다. 그리고, 당해 조사 스폿이 절단선 위의 1점에서 다음의 조사 위치로 이동하면, 앞의 용융 부분은 주위로 열을 빼앗겨 순식간에 응고되어 절단 개소가 재접속하게 되어, 결과적으로는 충분히 절단되지 않아, 레이저 빔이 원반 위를 단순히 주행하기만 하는 경우와 외관상으로는 동일해진다.

따라서, 응고에 의한 재접속을 저지하기 위해, 레이저 빔의 조사 스폿에 고압의 어시스트 에어를 분사하여, 용융된 물질을 순식간에 불어 날리도록 하고 있다(비특허문헌 1).

따라서, 레이저 절단의 경우, 응고에 의한 재접속을 저지하기 위해, 레이저 빔의 조사 스폿에 고압의 어시스트 에어를 분사하여, 용융된 물질을 순식간에 불어 날리도록 하고 있다.

상기한 바와 같이, 레이저 빔의 조사 스폿에 고압의 어시스트 에어를 분사하여, 용융된 물질을 순식간에 불어 날리는 경우, 날아간 용융 물질은 미세 입자가 되어 주위로 비산되어 원반에 부착된다. 미세 입자가 부착된 채로 원반을 사용하여 상기 전자 부품을 제조하면, 사용 중에 이 부착 입자가 조립체의 세퍼레이터를 파손시켜 절연을 파괴하여, 상기 버와 동일한 트러블을 일으킨다.

이 점은 흡인의 경우에도 마찬가지이다. 레이저 빔에 의해 원반에 구멍이 천공되면 그 순간에 원반 뒤측의 흡인구를 향하여 구멍으로부터 공기가 흡인된다. 이 때, 절단시에 용융된 물질이 공기에 말려 들어가 흡인구에 흡인되게 되는데, 흡인 개시시에 용융된 물질에 흡인 방향의 외력이 순간적으로 가해지기 때문에, 당해 물질의 일부는 미세 분진이 되어 주위로 비산되고, 원반에 부착되어, 상기의 트러블을 야기한다.

일본 공개실용신안공보 제(평)7-37595호 일본 공개특허공보 제2007-14993호

http://www.monozukuri.org/mono/db-dmrc/laser-cut/kiso/

인용문헌 2의 발명은 연속적으로 송출되고 있는 원반을 초점 거리나 집광 렌즈의 유효 구경을 소정의 조건으로 하여 레이저 빔으로 절단하는 것인데, 레이저 빔만으로는 상기와 같이 절단할 수 없기 때문에, 비특허문헌 1에 나타내는 바와 같은 어시스트 가스를 사용하지 않을 수 없다. 이 방법은 상기와 같이 절단 분진이 주위로 비산된다.

본 발명은 이러한 종래 기술에 대해 절단 분진을 비산시키지도 않고 원반을 분할할 수 있는 방법과 그 분할 기구 및 분할 장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

청구항 1에 기재된 발명 방법은,

장척의 금속박(4)의 적어도 한쪽 면에 활물질층이 도포된 원반(1)을 레이저 빔(L)으로 긴 방향으로 절단하는 원반의 분할 방법으로서,

레이저 빔(L)을 원반(1)에 조사하여 조사점(P)을 용융시키면서 상기 원반(1)을 연속적으로 이동시키고,

상기 조사점(P)의 하류에서, 분할된 한쪽 원반(1s)의 이동 방향을 다른쪽 원반(1t)의 이동 방향에 대해 위 또는 아래로 하고,

조사점(P)에 있어서 인접하는 분할된 원반(1s·1t)을 상하로 분리하는 것을 특징으로 한다.

상기의 경우, 다른쪽 원반(1t)의 이동 방향을 분할 전의 원반(1)의 이동 방향에 일치시키고, 분할된 한쪽 원반(1s)의 이동 방향만을 다른쪽 원반(1t)의 이동 방향에 대해 위 또는 아래로 하는 경우와,

분할 전의 원반(1)의 이동 방향에 대해, 분할된 한쪽 원반(1s)을 위로, 다른쪽 원반(1t)의 이동 방향을 아래로 이동시키는 경우가 포함된다. 양자 사이에는 세퍼레이터 각도(θ)가 발생한다.

이것에 의해, 유지 보수가 필요치 않은 연속 조업이 가능하고, 절단면에 버를 발생시키지 않고, 그리고 절단 분진을 주위로 비산시키지 않고, 원반(1)을 레이저 빔(L)에 의해 복수의 폭이 좁은 원반(1s·1t)으로 확실하게 고속으로 분할할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명 방법은, 청구항 1에 있어서, 레이저 빔(L)을 원반(1)의 주행 방향으로 왕복 이동시키면서 원반(1)을 절단하는 것을 특징으로 한다.

레이저 빔(L)이 원반(1)과 동방향으로 이동할 때는, 원반(1)에 대한 레이저 빔(L)의 상대적 이동 속도가 저하되기 때문에 단위 시간당 조사 에너지가 높아진다. 그 결과, 원반(1)이 깊게 절단된다.

반대로, 레이저 빔(L)이 원반(1)과 역방향으로 이동할 때는, 원반(1)에 대한 레이저 빔(L)의 상대적 이동 속도가 커져 단위 시간당 조사 에너지가 낮아지고, 절단 부분에 부착된 용융 물질이 레이저 빔(L)으로 가열되어 둥글게 되어, 깔끔한 절단면으로 완성된다. 또한, 이 경우, 레이저 빔(L)의 복수회의 왕복에 의해 원반(1)의 분할이 이루어지도록 레이저 빔(L)의 출력 조정이 이루어지고 있다.

청구항 3에 기재된 발명 방법은, 청구항 1 또는 2에 있어서,

조사점(P)의 하류측에 세퍼레이트 부재(40)를 배치하고,

분할된 한쪽 원반(1s)을 상기 세퍼레이터 부재(40) 위로 올라가게 하거나, 또는, 상기 세퍼레이트 부재(40) 아래를 통과시켜, 분할된 한쪽 원반(1s)의 이동 방향과 다른쪽 원반(1t)의 이동 방향을 다르게 하는 것을 특징으로 한다.

상기 세퍼레이트 부재(40)를 사용함으로써 확실한 분할이 가능해진다.

청구항 4에 기재된 발명은,

장척의 금속박(4)의 적어도 한쪽 면에 활물질층이 도포된 주행 중인 원반(1)을 레이저 빔(L)으로 긴 방향으로 절단하는 원반의 분할 기구(110)로서,

원반(1)의 상방에 배치되고, 레이저 빔(L)을 원반(1)에 조사하여 원반(1)을 분할하는 레이저 출사 장치(30)와,

레이저 빔(L)의 조사점(P)의 하류측에서, 분할된 한쪽 원반(1s)의 하면에 접하도록 배치되고, 당해 분할된 원반(1s)을 상방으로 들어 올리고, 또는, 분할된 다른쪽 원반(1t)의 상면에 접하도록 배치되고, 당해 분할된 원반(1t)을 하방으로 내리 눌러서, 분할된 한쪽 원반(1s)의 이동 방향과 다른쪽 원반(1t)의 이동 방향을 다르게 하는 세퍼레이터 부재(40)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 세퍼레이터 부재(40)에는, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같은 한쪽의 분할된 원반(1s)(1t)만을 들어 올리는(내리 누르는) 경우와, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 분할된 양쪽의 원반(1s)(1t)을 단차를 만들어 들어 올리는(내리 누르는) 경우의 두개가 포함된다.

청구항 5에 기재된 발명은,

장척의 금속박(4)의 적어도 한쪽 면에 활물질층이 도포된 주행 중인 원반(1)을 레이저 빔(L)으로 긴 방향으로 절단하는 원반의 분할 기구(110)로서,

원반(1)의 상방에 배치되고, 레이저 빔(L)을 원반(1)에 조사하여 원반(1)을 분할하는 레이저 출사 장치(30)와,

레이저 빔(L)의 조사점(P)의 하류측에서, 분할된 한쪽 원반(1s)의 하면에 접하도록 배치되고, 당해 분할된 원반(1s)을 상방으로 들어 올리는 들어 올리기측 부재(40a)와, 분할된 다른쪽 원반(1t)의 상면에 접하도록 배치되고, 당해 분할된 원반(1t)을 하방으로 내리 누르는 내리 누르기측 부재(40b)로 구성되어, 분할된 한쪽 원반(1s)의 이동 방향과 다른쪽 원반(1t)의 이동 방향을 다르게 하는 세퍼레이트 부재(40)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 경우에는, 도 1 내지 도 4에 도시하는 바와 같이 세퍼레이터 부재(40)는 분할된 한쪽 원반(1s)을 들어 올리고, 다른쪽 원반(1t)을 내리 누르도록 되어 있다. 여기서, 들어 올린 높이와 내리 누른 높이가 동일하게 구성되어 있다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 4 또는 5의 세퍼레이트 부재(40)에 있어서, 세퍼레이트 부재(40)가 조사점(P)에 대해 근접·이간되도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 조사점(P)에 있어서의 인접하는 분할된 원반(1s·1t)의 세퍼레이트 각도(θ)를 조정할 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 4 또는 5의 세퍼레이트 부재(40)에 있어서, 세퍼레이트 부재(40)는 분할된 원반(1s·1t)에 접하여 회전하는 롤러로 구성되어 있는 것을 특징으로 하고,

청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 4 또는 5의 세퍼레이트 부재(40)에 있어서, 세퍼레이트 부재(40)는 원반(1)의 주행 방향에 평행한 단면이 조사점(P)측에 근접할수록 그 두께가 점차로 감소되는 판재로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 기재된 발명은,

장척의 금속박(4)의 적어도 한쪽 면에 활물질층이 도포된 주행 중인 원반(1)을 레이저 빔(L)으로 긴 방향으로 절단하는 원반의 분할 장치(100)로서,

상기 원반(1)을 연속적으로 계속 내보내는 원반 공급부(10)와,

계속 내보내진 원반(1)의 상방에 배치되고, 레이저 빔(L)을 원반(1)에 조사하여 원반(1)을 분할하는 레이저 출사 장치(30)와,

레이저 빔(L)의 조사점(P)의 하류측에 배치되고, 분할된 적어도 한쪽 원반(1s)(1t)의 하면 또는 상면에 접하도록 배치되고, 당해 분할된 원반(1s)(1t)을 상방으로 들어 올리거나, 또는 하방으로 내리 눌러, 분할된 한쪽 원반(1s)의 이동 방향과 다른쪽 원반(1t)의 이동 방향을 다르게 하는 세퍼레이트 부재(40)와,

상기 세퍼레이트 부재(40)의 하류측에 설치되고, 상기 분할된 원반(1s·1t)을 감는 원반 권취부(60)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 원반의 반송 상태에서 절단을 행하고, 게다가 절단 단면에 버를 발생시키지도 않으며 절단 분진을 비산시키지도 않고, 또한, 부품 교환의 수고를 없애어 장시간 연속 조업을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 원반 분할 장치의 제1 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분할 기구의 확대 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 원반 분할 기구의 제2 실시예의 사시도이다.
도 4는 도 3의 분할 기구의 확대 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따르는 원반 분할 기구의 제3 실시예의 사시도이다.
도 6은 도 5의 분할 기구의 확대 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따르는 원반 분할 기구의 제4 실시예의 사시도이다.
도 8은 도 7의 분할 기구의 확대 측면도이다.
도 9는 도 3에 있어서의 다른 절단 방법을 도시하는 사시도이다.
도 10은 도 9에 있어서의 절단 상태를 도시하는 요부 확대 단면도이다.

이하, 본 발명을 도시 실시예에 따라 설명한다. 본 발명의 원반 분할 장치(100)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 대략, 원반 공급부(10), 송출측 롤러(20a 내지 20n), 레이저 출사 장치(30), 세퍼레이트 부재(40), 분할된 원반(1s·1t)의 인취측 롤러(50a 내지 50n) 및 원반 권취부(60)로 구성되고, 각각 장치 구체(도시하지 않음)에 편입되어 있다.

적용되는 도 1의 원반(1)은 금속박(4)의 표리면의 적어도 일면에 전극 페이스트가 도포되어 활물질층(1a)이 형성되어 있다. 금속박(4)의 양측변에 전극 페이스트가 도포되어 있지 않은 영역(이 부분을 귀부(1b)로 한다.)을 가지고 있다. 또한, 이 외에 도시하고 있지 않지만, 원반(1)에는 편측에만 귀부(1b)가 없는 경우, 양쪽 모두 귀부(1b)가 없는 경우 등 다양한 것이 있다. 용도에 따라 적합한 것이 선정된다.

금속박(4)은, 예를 들면, 구리박, 알루미늄박이다. 전극 페이스트는 활물질, 바인더, 용제 등을 포함하고 있다. 활물질에는 양극 활물질 및 음극 활물질이 있다.

양극 활물질로서는, 예를 들면, 복합 산화물, 금속 리튬, 유황이 포함된다.

음극 활물질은, 예를 들면, 각종 카본류, 리튬, 나트륨 등의 알칼리 금속, 금속 화합물, SiOx의 금속 산화물, 붕소 첨가 탄소로 구성되어 있다.

바인더는 함불소 수지, 열가소성 수지, 이미드계 수지 등의 수지가 사용된다.

원반 공급부(10)는 송출측인 송출측 서보 모터(11)와 여기에 접속된 원반 송출축(12) 및 원반 지지 가대(도시하지 않음)로 구성되어 있다. 원반 지지 가대에 현가(懸架)된 롤상의 원반(1)은 원반 송출축(12)에 장착되어, 송출측 서보 모터(11)에 의해 송출된다.

원반 공급부(10)의 다음에는 송출측 롤러(20a 내지 20n)가 설치되어 있다. 송출측 롤러(20a 내지 20n)는 원반 공급부(10)로부터 송출된 원반(1)을 수평을 유지하면서 반송하는 것으로, 도중에 공지의 원반측 댄서 롤러(20d)가 편입되어, 송출되고 있는 원반(1)의 장력 조정이 행해지고 있다. 송출축 롤러(20a 내지 20n)의 최후 말미에는, 상하 한쌍의 송출측 롤러(20m·20n)가 설치되고, 보내어진 원반(1)을 상하에서 협지하여, 수평을 유지한 상태에서 다음 공정의 분할 영역으로 보내어진다.

최후 말미의 송출측 롤러(20m·20n)의 하류측이 원반(1)의 분할 영역에서, 그 바로 위에 레이저 출사 장치(30)가 설치되어 있다. 도면은 1대의 레이저 출사 장치(30)가 도시되어 있지만, 원반(1)의 분할수에 맞추어 복수 대의 레이저 출사 장치(도시하지 않음)를 설치할 수 있다. 레이저 출사 장치(30)는 원반(1)을 단순히 분할할 뿐이기 때문에 출사되는 레이저 빔(L)은 고정하면 되는데, 후술하는 바와 같이 레이저 빔(L)을 이동시킬 수 있는 갈바노식 레이저 출사 장치(30)라도 좋다.

도면 중, 레이저 출사 장치(30)의 조사점을 P로 나타낸다. 조사점(P)은 최후 말미의 상측의 송출측 롤러(20m)에 근접시키고 그 후방 직후에 설치되어 있다. 레이저 빔(L)은 싱글 모드라도 좋지만, 활물질로의 열 영향을 작게 하기 위해 보다 고출력의 2 내지 4 고주파 레이저(그린 레이저), 피코 레이저, 펨트 초 레이저 등을 사용해도 좋다.

원반(1s·1t)을 확실하게 세퍼레이트하기 위해서는, 조사점(P)에서 용융된 부분을 재접속하기 전에 분리하는 것이 중요하다. 이를 위해서는, 조사점(P)의 하류에서, 분할된 한쪽 원반(1s)의 이동 방향을 다른쪽 원반(1t)의 이동 방향에 대해 위 또는 아래로 하고, 조사점(P)에 있어서 인접하는 분할된 원반(1s·1t)을 상하로 분리하는 것이 중요하다.

상기의 경우, 다른쪽 원반(1t)(1s)의 이동 방향을 분할 전의 원반(1)의 이동 방향에 일치시키고, 분할된 한쪽 원반(1s)(1t)의 이동 방향만을 다른쪽 원반(1t)(1s)의 이동 방향에 대해 위 또는 아래로 하는 경우(도 5 내지 도 8)와, 분할 전의 원반(1)의 이동 방향에 대해, 분할된 한쪽 원반(1s)(1t)을 위로, 다른쪽 원반(1t)(1s)의 이동 방향을 아래로 이동시키는 경우(도 1 내지 도 4)가 포함된다.

또한, 상하 분리에는 세퍼레이트 부재(40)를 사용하지 않고, 분할된 원반(1s·1t)의 반송 방향을 상하로 어긋나게 하여 감아 가도록 해도 좋지만, 다음에 서술하는 세퍼레이트 부재(40)를 사용함으로써 확실하게 양자를 분리할 수 있다.

세퍼레이트 부재(40)는 조사점(P)에 있어서 레이저 빔(L)으로 용융된 용융 물질이 응고되기 전에 상하로 분리하여 재접속을 방지하는 것이면 충분하며, 후술하는 예에서는 롤러 또는 미끄럼판을 사용한 예를 나타낸다. 물론, 상기 작용을 나타내는 것이면, 롤러나 미끄럼판으로 한정되는 것은 아니다. 그리고 세퍼레이트 부재(40)는 상기 조사점(P)에 근접 이간할 수 있도록 되어 있어, 세퍼레이트 부재(40)에 의해 세퍼레이트된 좌우의 분할된 원반(1s·1t)의 분할 각도(θ)를 변화시킬 수 있도록 되어 있다.

전자의 경우, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 분할된 한쪽 원반(1s)의 하측에 세퍼레이트 부재(40)인 롤러를 설치하고, 상기 원반(1s)을 약간 위로 들어 올려, 인접하는 분할된 원반(1s·1t)의 반송 방향을 다르게 한다. 도면의 경우, 원반(1s)을 들어 올리도록 했지만, 반대측의 원반(1t)을 들어 올려도 좋고, 반대로, 내리 누르도록 해도 좋다. 절단에 의한 세퍼레이트 각도를 θ로 나타낸다(도 6).

도 7 및 도 8은 직경이 상이한 롤러를 세퍼레이트 부재(40)로 한 예이다. 세퍼레이트 부재(40)의 대직경 부분(40a)을 분할된 한쪽 원반(1s)의 하측에, 세경(細徑) 부분(40b)을 인접하는 또 다른 한쪽 원반(1t)의 하측에 배치하고, 반송되는 분할된 원반(1s·1t)의 반송 방향을 다르게 한 예이다. 도면의 실시예에서는 세퍼레이트 부재(40)를 분할된 원반(1s·1t)의 아래에 배치했지만, 반대로, 상측에 설치하여 분할된 원반(1s·1t)을 내리 누르도록 해도 좋다.

도 7은 원반(1)을 중앙에서 좌우로 2분할하는 동시에, 대직경 부분(40a)에서 탭(5)을 귀부(1b)로부터 잘라 내면서 귀부(1b)를 전극 부분(1a)으로부터 분리하는 예를 도시한다.

또한, 도 5 내지 도 8은 세퍼레이트 부재(40)로서 롤러를 사용한 예를 도시했지만, 후술하는 미끄럼판을 사용하는 것도 가능하다.

도 1 내지 도 4는 후자(분할된 원반(1s)(1t)을 상하로 이동시키는 경우)의 예이다. 도 1 및 도 2는 세퍼레이트 부재(40)로서 롤러를 사용하고, 도 3 및 도 4는 미끄럼판을 사용하는 예이다. 도 1 내지 도 4의 세퍼레이트 부재(40)의 들어 올리기 양과 내리 누르기 양은 동일한 것이 바람직하다.

도 1 및 도2의 세퍼레이트 부재(40)는 들어 올리기측 부재(40a)가 되는 세퍼레이트 롤러와, 내리 누르기측 부재(40b)가 되는 세퍼레이트 롤러가 인접하여 교대로 설치된다. 도 1 및 도 2에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 세퍼레이트 부재(40)를 세퍼레이트 롤러(40a·40b)로 한다. 도면의 실시예에서는 좌우 한쌍의 세퍼레이트 롤러(40a·40b)가 설치되어 있지만, 원반(1)의 분할수에 맞추어 설치되게 된다.

좌측의 세퍼레이트 롤러(40a)는 분할된 원반(1s)의 하면에 접하여 분할된 원반(1s)을 위로 들어 올리도록 되어 있다. 한편, 우측의 세퍼레이트 롤러(40b)는 분할된 원반(1t)의 상면에 접하여 분할된 원반(1s)을 아래로 내리 누르도록 되어 있다. 도면의 세퍼레이트 롤러(40a·40b)는 동축으로, 분할된 원반(1s·1t)에 접촉하여 회전하기 때문에, 분할된 원반(1s·1t)의 이동 방향으로 회전하므로, 서로 역회전 가능하게 설치되어 있다.

또한, 도면의 세퍼레이트 롤러(40a·40b)는 동축이지만, 물론, 이것으로 한정되지 않으며, 상이한 축에 각각 역회전 가능하게 장착해도 좋다.

또한, 분할수가 3 이상이면, 인접하는 세퍼레이트 롤러는 인접하는 분할된 원반 사이에 분할 각도(θ)가 생기도록, 인접하는 세퍼레이트 롤러 사이에서는 한쪽의 세퍼레이트 롤러가 분할된 원반을 밀어 올리고, 다른쪽의 세퍼레이트 롤러가 분할된 원반을 내리 누르도록 엇갈리게 세트된다. 도 3 및 도 4의 판상의 세퍼레이트 부재(40)에 관해서는 후술한다.

세퍼레이트 롤러(40a·40b)의 하류에는 인취측 롤러(50a 내지 50n)가 설치되어 있다. 인취측 롤러(50a 내지 50n)는 수평을 유지한 상태로 분할된 원반(1s·1t)을 원반 권취부(60)로 보내는 것이다.

도 1 내지 도 4와 같이 세퍼레이트 롤러(40a·40b)에 의해 분할된 원반(1s·1t)이 상하로 동일한 양만큼 들어 올려지고 또는 내리 눌러지고 있는 경우에는 세퍼레이트 롤러(40a·40b)의 하류에 있어서 원반(1s·1t)을 동일한 높이로 하기 위해 세퍼레이트 롤러(40a·40b)의 직후에 설치되어 있는 롤러(50a·50b)는 상하 한쌍이 되고, 분할된 원반(1s·1t)을 동일 평면으로 되돌리도록 되어 있다.

도 5 내지 도 8과 같이 분할된 원반(1s·1t)을 동일한 높이로 되돌릴 필요가 없는 경우에는, 도시하고 있지 않지만, 각각의 원반 권취부에 의해 분할된 원반(1s·1t)은 감겨지게 된다.

원에서, 도면의 인취측 롤러(50a 내지 50n)에는 권취측의 댄서 롤러가 설치되어 있지 않지만, 필요에 따라 설치하는 것은 가능하다.

인취측 롤러(50a 내지 50n)에 이어서 원반 권취부(60)가 설치되어 있고, 권취축(62)에 감겨진다. 권취축(62)에는 권취용 서보 모터(61)가 접속되고, 송출용 서보 모터(11)에 동기하여 회전하고 있다.

다음에, 본 장치(100)의 제 1 실시예의 작용에 관해서 설명한다. 원반(1)은 도 1과 같이 원반 송출축(12)에 장착되어 있고, 원반(1)의 인출 부분은 레이저 빔(L)의 조사점(P)으로부터 앞의 부분이 분할되어 있고 분할된 한쪽 원반(1s)이 좌측의 세퍼레이트 롤러(40a) 위를 넘고, 다른쪽 원반(1t)은 우측의 세퍼레이트 롤러(40b) 아래를 통과하며, 하류측의 인취측 롤러(50a·50b) 사이를 통과하여 권취축(62)에 각각 감겨져 있다.

이 상태에서 본 장치(100)를 작동시키면, 송출측 서보 모터(11)가 작동하여 원반(1)을 소정의 속도로 송출한다. 동시에 권취용 서보 모터(61)가 송출측 서보 모터(11)에 동기하여 회전하여, 분할된 원반(1s·1t)을 감는다.

분할 영역에서는 레이저 출사 장치(30)로부터 원반(1)을 향하여 레이저 빔(L)이 출사되어, 조사점(P)에 있어서 원반(1)의 활물질과 금속박(4)이 순식간에 용융된다. 본 발명에서는, 레이저 빔(L)의 조사시에, 종래와 같이 어시스트 가스를 조사점(P)을 향하여 분사하지 않기 때문에, 용융된 물질은 불어 날아가지 않고 조사점(P)에 남아있다.

원반(1)은 연속적으로 보내어지고 있기 때문에, 조사점(P)은 원반(1)의 이동에 맞추어 직선적으로 이동한다. 상기의 좌우 한쌍의 세퍼레이트 롤러(40a·40b)의 움직임에 의해, 인접하는 좌우의 분할 원반(1s·1t)은 조사점(P)에서 용융과 동시에 상하로 분리되어, 조사점(P)이 이동한 다음 순간에 조사점(P)에 남아 있던 용융 물질이 응고되어도 더 이상 재접속할 수 없으며, 절단 단면에 남아 그대로 응고되어, 양 원반(1s·1t)은 확실하게 분리된다. 또한, 이 때, 절단 끝은 용단(溶斷)에 의한 것으로서, 상기한 바와 같이 용융 물질은 절단 끝에서 그 표면 장력으로 둥글게 응고되기 때문에, 날붙이에 의한 절단과 같은 버의 발생은 없다. 또한, 종래와 같이 어시스트 가스로 용융 물질을 불어 날리는 경우, 날아간 용융 물질로 인장되어, 절단 단면에 남은 용융 물질은 절단 단면에 고드름과 같은 날카로운 예리한 부분을 남기지만, 본 발명의 경우, 그러한 현상을 일으키지도 않는다.

또한, 용융된 물질이 그대로 절단 끝에 둥글게 남기 때문에, 어시스트 가스를 사용한 경우와 같은 절단 분진을 발생시키지도 않는다.

그리고 원반(1)은 연속적으로 보내어지고 있기 때문에, 레이저 빔(L)이 출사되고 있는 한, 원반(1)은 연속적으로 분할된다. 분할된 원반(1s·1t)은 상기와 같이 권취축(62)에 감겨진다. 이 때, 도시하고 있지 않지만, 인취측 롤러(50a 내지 50n)에 댄서 롤러를 설치하고, 장력 조정을 하도록 해도 좋다.

다음에, 제 2 실시예에 관해서 설명한다(도 3 및 도 4). 세퍼레이트 부재(40)의 다른 예는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 원반(1)의 송출 방향의 단면이 마름모꼴 또는 선형(船形)의 평면 형상과 닮은 판상 부재로 구성되어 있다. 즉, 조사점(P)측 변이 얇은 블레이드상으로 형성되고, 반대측 변을 향하여 그 두께를 점차 증가시키도록 형성되어 있다. 그리고, 중앙 부분이 가장 두껍고, 중앙 부분을 넘어가면 반대측 변을 향하여 점차 두께가 감소된다. 판상의 세퍼레이트 부재(40)의 일부(좌측 부분)는 분할된 좌측 원반(1s)의 하면에 미끄럼 접촉하여 분할된 원반(1s)을 위로 들어 올리도록 되어 있다. 이 부분이 들어 올리기 부분(40a)이 된다.

한편, 상기 세퍼레이트 부재(40)의 우측 부분은 분할된 우측 원반(1t)의 상면에 미끄럼 접촉하여 분할된 원반(1s)을 아래로 내리 누르도록 되어 있다. 이 부분이 내리 누르기 부분(40b)이 된다. 이 세퍼레이트 부재(40)도 상기 조사점(P)에 근접 이간되어 좌우의 분할된 원반(1s·1t)의 분할 각도(θ)를 변화시킬 수 있다. 또한, 이 세퍼레이트 부재(40)는 상기와 같이 분할된 원반(1s·1t)에 미끄럼 접촉하기 때문에, 마찰 계수가 작은 경질 수지(예를 들면, 4플루오르화 에틸렌 수지)가 바람직하다. 또한, 세퍼레이트 부재(40)는 원반(1)의 전장에 걸쳐 커버하도록 설치되어 있지만, 원반(1)의 송출을 저해하지 않는다면, 원반(1)의 폭보다 짧은 것이라도 좋다.

다음에, 도 5 및 도 6에 따라, 본 발명의 제 3 실시예에 관해서 설명한다. 이 경우에는, 세퍼레이트 부재(40)가 1개이고, 도면에서는 분할된 한쪽 원반(1s) 아래에 롤러형의 세퍼레이트 부재(40)가 배치되고, 위로 밀어 올리고 있다. 분할된 다른쪽 원반(1t)은 그 높이 그대로 송출된다. 이것에 의해 양자 사이에는 세퍼레이트 각(θ)이 형성된다. 이 경우, 분할 후의 원반(1s)은 들어 올리기 분만큼 원반(1t)으로부터 분할 영역측으로 끌어 당겨지기 때문에, 각각 감겨지게 된다. 이 경우에도 분할수가 3 이상이면, 1개마다 세퍼레이트 부재(40)가 배치되게 된다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 제 3 실시예의 변형예로, 세퍼레이트 부재(40)가 동축으로 대직경 부분(40a)과 세직경 부분(40b)으로 구성되어 있고, 대직경 부분(40a)으로 분할된 한쪽 원반(1s)이 타고 넘어 보내어지고, 세직경 부분(40b)에 다른쪽 원반(1t)이 타고 넘어 보내지도록 되어 있다. 도면의 실시예에서는, 귀부(1b)가 세퍼레이트 부재(40)의 단부에 설치된 대직경 부분(40a')을 타고 넘어 보내지도록 되어 있다. 이 경우, 바람직하게는 세직경 부분(40b)의 상류측에 다른쪽 원반(1t)을 가압하는 가압 롤러(40c)를 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우도, 인접하는 한쪽 원반(1s)(및 귀부(1b))과 다른쪽 원반(1t) 사이에서 양자를 상하로 벌리는 세퍼레이트 각도(θ)가 형성된다.

다음에, 도 9 및 도 10에 따라, 본 발명의 원반(1)의 다른 분할 방법에 관해서 설명한다. 상기의 경우에는 레이저 빔(L)은 고정되어 있고, 원반(1)의 이동에 의해 연속적으로 절단된다. 이것에 대해 이하에 서술하는 경우에는, 레이저 출사 장치(30)가 고정식이 아니라 갈바노식으로, 레이저 빔(L)을 원반(1)의 송출 방향에 직선적으로 왕복시켜 절단한다(도 10(a) 내지 도 10(e)). 절단에 있어서는, 레이저 빔(L)의 출력을 조절하여 복수회의 왕복으로 절단한다. 레이저 빔(L)의 왕복 각도를 α로 나타낸다. 장치 구성은 도 1과 동일하다.

도 10(a)는 원반(1)의 미분할 부분이 최종 송출측 롤러(20m·20n)를 넘어가 분할 영역의 입구인 P0 점에 들어간 시점이다. P0 점의 하류측에서 레이저 빔(L)은 각도 α로 왕복 운동을 하고 있다. 원반(1)의 분할된 부분은 조사점(P)에서 세퍼레이트 부재(40)로 상하로 세퍼레이트되어 있다.

도 10(b)는 원반(1)의 미분할 부분이 PO 점으로부터 더 하류측인 P1 점으로 보내어지고, 왕복 운동하고 있는 레이저 빔(L)에 의해 진입 부분의 표면 부분(1u)이 용융된 상태를 나타낸다. 레이저 빔(L)의 출력은 좁혀져 있다. 표면 부분(1u)은 본 실시예의 경우 활물질층이다. 활물질에는 상기한 바와 같이, 용해되기 어려운 복합 산화물, 금속 산화물이나 각종 카본 외에, 금속, 수지 바인더 등이 포함되고, 주로 금속이나 수지 바인더가 용해된다.

도 10(c) 및 도 10(d)는 원반(1)의 미분할 부분이 P1 점에서부터 더 하류측인 P2 점을 넘어가, 다시 P3 점으로 보내어질 때까지 마찬가지로 왕복 이동하고 있는 레이저 빔(L)에 의해 진입 부분의 금속박(4)이 용융된 상태를 나타낸다.

도 10(e)는 원반(1)의 미분할 부분이 최종 P3 점으로 보내어지고, 마찬가지로 왕복 이동하고 있는 레이저 빔(L)에 의해 하면 부분(1d)의 활물질층이 용융된 상태를 도시하다. 용융된 물질은 종래와 같이 어시스트 가스로 날려지지 않기 때문에, 상기와 같이 절단 단면에 잔류하여 표면 장력으로 둥글게 된 상태로 단면에 부착되어, 조사점(P)이 이동하면 주위로 열을 빼앗겨 급랭되고, 그 상태로 응고된다.

그리고, 하면 부분(1d)의 활물질층이 용융되면, 이것과 동시에 세퍼레이트 부재(40)를 향하는 원반(1)의 이동에 의해, 상기 용융 물질이 재접속하기 전에 좌우의 원반(1s·1t)이 상하로 잡아 당겨져 세퍼레이트되어, 확실하게 절단된다.

여기서, 레이저 빔(L)은 각도 α로 원반(1)의 이동 방향으로 왕복 이동하지만, 레이저 빔(L)이 동일한 각(角) 속도(원반(1) 위를 주행하는 속도도 거의 동일한 속도가 된다.)로 왕복하고 있는 경우, 원반(1)의 이동 방향과 동일한 방향으로 레이저 빔(L)이 이동하는 경우에는, 원반(1)에 대한 레이저 빔(L)의 상대 속도는 원반(1)의 이동 속도만큼 느려지고, 조사되는 레이저 빔(L)에 의한 입력 에너지는 커져, 원반(1)을 얇게 용단하게 되고, 반대로 레이저 빔(L)이 원반(1)의 이동 방향의 반대 방향으로 이동하는 경우에는, 원반(1)에 대한 레이저 빔(L)의 상대 속도는 원반(1) 이동분만큼 가속되어, 조사되는 레이저 빔(L)에 의한 입력 에너지는 작아지고 용융 물질을 가열하고 둥글게 하여 형태를 갖춘다. 이것에 의해, 보다 깔끔한 절단면을 얻을 수 있다.

또한, 레이저 출사 장치(30)의 출력은 프로그램에 의해 자유 자재로 변화시킬 수 있기 때문에, 활물질층과 금속박(4)에 대한 출력을 바꾸는 것도 가능하고, 도시하고 있지 않지만, 레이저 빔(L)을 지그재그 또는 루프를 그리게 하면서 절단선 위를 주행하게 하는 것도 가능하다. 이 점은 레이저 빔(L)을 상기와 같이 원반(1)의 이동 방향으로 왕복 이동시키지 않는 경우에도 적용할 수 있다. 즉, 레이저 빔(L)을 조사점(P)의 좌우로 흔듦으로써 지그재그 또는 루프를 그리게 할 수 있다. 이것에 의해 조사점(P)의 용융 폭을 넓히는 것은 가능하다.

이상과 같이 레이저 빔(L)의 조사점(P)에 있어서, 용융된 원반(1)을 상하로 벌림으로써 용융 물질의 응고시의 재접속을 물리적으로 방해할 수 있어, 주행 상태에서 원반(1)을 확실하게 분할할 수 있다.

1: 원반, 1a: 활물질층(전극 부분), 1b: 귀부, 1d: 하면 부분, 1s·1t: 분할된 원반, 1u: 표면 부분, 4: 금속박, 5: 탭, 10: 원반 공급부, 11: 송출용 서보 모터, 12: 원반 송출축, 20a 내지 20n: 송출측 롤러, 20d: 원반측 댄서 롤러, 30: 레이저 출사 장치, 40: 세퍼레이트 부재, 40a·40a': 들어 올리기측 부재(롤러, 부분, 대직경 부분), 40b: 내리 누르기측 부재(롤러, 부분, 세직경 부분), 40c: 가압 롤러, 50a 내지 50n: 인취측 롤러, 60: 원반 권취부, 61: 권취용 서보 모터, 62: 권취축, 100: 원반 분할 장치, 110: 분할 기구, L: 레이저 빔, P: 조사점, θ: 세퍼레이트 각도, α: 레이저 빔의 요동 각도.

Claims (9)

1. 장척의 금속박의 적어도 한쪽 면에 활물질층이 도포된 원반을 레이저 빔으로 긴 방향으로 절단하는 원반의 분할 방법으로서,
   레이저 빔을 원반에 조사하여 조사점(照射点)을 용융하면서 상기 원반을 연속적으로 이동시키고,
   상기 조사점의 하류에서, 분할된 한쪽 원반의 이동 방향을 다른쪽 원반의 이동 방향에 대해 위 또는 아래로 하고,
   조사점에 있어서 인접하는 분할된 원반을 상하로 분리하는 것을 특징으로 하는 원반의 분할 방법.
2. 제1항에 있어서, 레이저 빔을 원반의 주행 방향으로 왕복 이동시키면서 원반을 절단하는 것을 특징으로 하는 원반의 분할 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 조사점의 하류측에 세퍼레이트 부재를 배치하고,
   분할된 한쪽 원반을 상기 세퍼레이트 부재 위로 올라가게 하거나, 또는, 상기 세퍼레이트 부재 아래를 통과시켜, 분할된 한쪽 원반의 이동 방향과 다른쪽 원반의 이동 방향을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 원반의 분할 방법.
4. 장척의 금속박의 적어도 한쪽 면에 활물질층이 도포된 주행 중인 원반을 레이저 빔으로 긴 방향으로 절단하는 원반의 분할 기구로서,
   원반의 상방에 배치되고, 레이저 빔을 원반에 조사하여 원반을 분할하는 레이저 출사 장치와,
   레이저 빔의 조사점의 하류측에서, 분할된 한쪽 원반의 하면에 접하도록 배치되고, 당해 분할된 원반을 상방으로 들어 올리거나, 또는, 분할된 다른쪽 원반의 상면에 접하도록 배치되고, 당해 분할된 원반을 하방으로 내리 눌러서, 분할된 한쪽 원반의 이동 방향과 다른쪽 원반의 이동 방향을 다르게 하는 세퍼레이트 부재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원반의 분할 기구.
5. 장척의 금속박의 적어도 한쪽 면에 활물질층이 도포된 주행 중인 원반을 레이저 빔으로 긴 방향으로 절단하는 원반의 분할 기구로서,
   원반의 상방에 배치되고, 레이저 빔을 원반에 조사하여 원반을 분할하는 레이저 출사 장치와,
   레이저 빔의 조사점의 하류측에서, 분할된 한쪽 원반의 하면에 접하도록 배치되고, 당해 분할된 원반을 상방으로 들어 올리는 들어 올리기측 부재(raising-side member)와, 분할된 다른쪽 원반의 상면에 접하도록 배치되고, 당해 분할된 원반을 하방으로 내리 누르는 내리 누르기측 부재(pressing-side member)로 구성되어, 분할된 한쪽 원반의 이동 방향과 다른쪽 원반의 이동 방향을 다르게 하는 세퍼레이트 부재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원반의 분할 기구.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 세퍼레이트 부재가 조사점에 대해 근접·이간되도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원반의 분할 기구.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 세퍼레이트 부재는 분할된 원반에 접하여 회전하는 롤러로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원반의 분할 기구.
8. 제4항 또는 제5항에 있어서, 세퍼레이트 부재는 원반의 주행 방향에 평행한 단면이 조사점측에 근접할수록 그 두께가 점차로 감소되는 판재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원반의 분할 기구.
9. 장척의 금속박의 적어도 한쪽 면에 활물질층이 도포된 주행 중인 원반을 레이저 빔으로 긴 방향으로 절단하는 원반의 분할 장치로서,
   상기 원반을 연속적으로 계속 내보내는 원반 공급부와,
   계속 내보내진 원반의 상방에 배치되고, 레이저 빔을 원반에 조사하여 원반을 분할하는 레이저 출사 장치와,
   레이저 빔의 조사점의 하류측에 배치되고, 분할된 적어도 한쪽 원반의 하면 또는 상면에 접하도록 배치되고, 당해 분할된 원반을 상방으로 들어 올리거나, 또는 하방으로 내리 눌러, 분할된 한쪽 원반의 이동 방향과 다른쪽 원반의 이동 방향을 다르게 하는 세퍼레이트 부재와,
   상기 세퍼레이트 부재의 하류측에 설치되고, 상기 분할된 원반을 감는 원반 권취부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원반의 분할 장치.
   

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