(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して走行するシート状ワークの端部に切り込みを入れる切断装置であって、
少なくとも２組のカッタユニットを備え、
前記カッタユニットは、シート状ワークの走行に追従して回転する送りロールと、シート状ワークを介して送りロールに対向した位置に配置された円筒型のナイフロールとを備え、
前記ナイフロールの外周に、シート状ワークの端部に所定のカットパターンの切り込みを入れる刃の部分と、外周に刃の無い部分とが設けられており、
前記ナイフロールがシート状ワークに追従して回転させて所定のカットパターンの切り込みを入れる機構と、前記ナイフロールを停止させ刃の無い部分でシート状ワークを空送りさせる機構とを備え、
前記ナイフロールをシート状ワークに追従して回転させるタイミングと、前記ナイフロールを停止させるタイミングと、を調整するタイミング調整ユニットを備え、
一方のカッタユニットでシート状ワークの端部に所定のカットパターンの切り込みを入れるタイミングと、他方のカッタユニットで当該シート状ワークの切り込みの入っていないところに所定のカットパターンの切り込みを入れる、もしくは切り込みを加える、タイミングと、を調整する位相調整ユニットを備え、
前記シート状ワークを連続搬送させながら当該シート状ワークの搬送方向に不等ピッチのカットパターンの切り込みを入れる切断装置。
【請求項２】
所定のカットパターンが凸形状である請求項１に記載の切断装置。
【請求項３】
連続して走行するシート状ワークの端部に、切断装置を用いて切り込みを入れる切断方法であって、
前記切断装置は、少なくとも２組のカッタユニットから構成されており、
前記カッタユニットは、シート状ワークの走行に追従して回転する送りロールと、シート状ワークを介して送りロールに対向した位置に配置された円筒型のナイフロールとを備え、
前記ナイフロールの外周に、シート状ワークの端部に所定のカットパターンの切り込みを入れる刃の部分と、外周に刃の無い部分とが設けられており、
一方のカッタユニットでシート状ワークの端部に所定のカットパターンの切り込みを入れるステップと、
他方のカッタユニットで当該シート状ワークの切り込みの入っていないところに所定のカットパターンの切り込みを入れる、もしくは切り込みを加える、ステップとを有し、
これらカッターユニットのナイフロールの回転タイミングを調節して、前記シート状ワークを連続搬送させながら当該シート状ワークの搬送方向に不等ピッチのカットパターンの切り込みを入れる切断方法。
【請求項４】
所定のカットパターンが凸形状である請求項３に記載の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続して走行するシートの端部に切り込みを入れる切断装置および切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、倦回式のリチウムイオン電池などに用いられている発電素子の電極体は、炭素質物質を含有する活性物質が表裏両面に塗布されたアルミニウム薄膜の負極と、多孔性のポリプロピレンシートであるセパレータと、リチウムニッケル酸化物やリチウムコバルト酸化物などを含有する活性物質が表裏両面に塗布された銅薄膜の正極とを、正極が最外周に配置されるようにして渦巻き状に倦回して作成されている。
【０００３】
これらの製造過程において、表裏両面に活性物質が塗布されたアルミニウム薄膜の負極や銅薄膜の正極は、シート状ワークとして供給されており、シート状ワークの端部は電極であるタブを形成するために切り込みが入れられている。シート状ワークは渦巻き状に倦回され、電極であるタブが一箇所に集められる。そのため、タブの切り込みを入れる位置は等間隔のピッチで形成されずに、シート状ワークの倦回による巻太りを考慮して隣り合うタブのピッチを徐々に広げて切り込みを入れるようにしている。具体的には、シート状ワークの厚さや倦回時のシート状ワークとセパレータとの間隔などを考慮して、巻太りに合わせてタブの切り込みピッチを可変させていくことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４４８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、タブの切り込みは、シート状ワークを所定の長さだけ間欠送りしながらトムソン刃等を用いて切り込みを入れる方法が行われている。静止しているシート状ワークに対してトムソン刃等を用いて切り込みを入れているので、カット面のバリやカエリ等の品質が良好となる利点を有している。しかし、間欠送りにより、生産効率を上げることが出来ないという問題がある。
【０００６】
一方、シート状ワークを走行させながら、連続的に端部に切り込みを入れる装置として特許文献１のような装置が開示されている。特許文献１には、ローラの外周面にその周方向に沿った切断用の刃が設けられており、シート状ワークの走行に追従してローラを回転させて切り込みを入れる構成となっている。しかし、このような構成の装置では定型の連続した切り込みを等ピッチで行うことはできても、切り込みのパターンを不等ピッチで行うことは出来ない。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、連続して走行するシート状ワークの端部に、不等ピッチで切り込みを入れ、大幅に生産性を向上することが出来る切断装置および切断方法を提供することとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
連続して走行するシート状ワークの端部に切り込みを入れる切断装置であって、
少なくとも２組のカッタユニットを備え、
前記カッタユニットは、シート状ワークの走行に追従して回転する送りロールと、シート状ワークを介して送りロールに対向した位置に配置された円筒型のナイフロールとを備え、
前記ナイフロールの外周に、シート状ワークの端部に所定のカットパターンの切り込みを入れる刃の部分と、外周に刃の無い部分とが設けられており、
前記ナイフロールがシート状ワークに追従して回転させて所定のカットパターンの切り込みを入れる機構と、前記ナイフロールを停止させ刃の無い部分でシート状ワークを空送りさせる機構とを備え、
前記ナイフロールをシート状ワークに追従して回転させるタイミングと、前記ナイフロールを停止させるタイミングと、を調整するタイミング調整ユニットを備え、
一方のカッタユニットでシート状ワークの端部に所定のカットパターンの切り込みを入れるタイミングと、他方のカッタユニットで当該シート状ワークの切り込みの入っていないところに所定のカットパターンの切り込みを入れる、もしくは切り込みを加える、タイミングと、を調整する位相調整ユニットを備え、
前記シート状ワークを連続搬送させながら当該シート状ワークの搬送方向に不等ピッチのカットパターンの切り込みを入れる切断装置である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、
所定のカットパターンが凸形状である請求項１に記載の切断装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、
連続して走行するシート状ワークの端部に切断装置を用いて切り込みを入れる切断方法であって、
前記切断装置は、少なくとも２組のカッタユニットから構成されており、
前記カッタユニットは、シート状ワークの走行に追従して回転する送りロールと、シート状ワークを介して送りロールに対向した位置に配置された円筒型のナイフロールとを備え、
前記ナイフロールの外周に、シート状ワークの端部に所定のカットパターンの切り込みを入れる刃の部分と、外周に刃の無い部分とが設けられており、
一方のカッタユニットでシート状ワークの端部に所定のカットパターンの切り込みを入れるステップと、
他方のカッタユニットで当該シート状ワークの切り込みの入っていないところに所定のカットパターンの切り込みを入れる、もしくは切り込みを加える、ステップとを有し、
これらカッターユニットのナイフロールの回転タイミングを調節して、前記シート状ワークを連続搬送させながら当該シート状ワークの搬送方向に不等ピッチのカットパターンの切り込みを入れる切断方法である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、
所定のカットパターンが凸形状である請求項３に記載の切断装置である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、連続して走行するシート状ワークの走行方向に、少なくとも２組のカッタユニットを備えており、１組のカッタユニットが円筒型のナイフロールと送りロールとタイミング調整ユニットとから構成されているので、連続して走行しているシート状ワークに不等ピッチで所定のカットパターンの切り込みを入れることが出来る。一方のカッタユニットで、切り込みを入れるタイミングと、他方のカッタユニットでシート状ワークを空送りしている部分である切り込みの入っていない部分に所定のカットパターンの切り込みをいれるように、タイミングを調整する位相調整ユニットを備えることにより、シート状ワークの端部に連続して不等ピッチで所定のカットパターンの切り込みを入れることが出来る。
【００２０】
従って、シート状ワークが連続して走行しながら不等ピッチの所定のカットパターンの切り込みが入るので、大幅に生産性が上がる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、カットパターンが凸形状であるので、二次電池の製造工程において、表裏両面に活性物質が塗布されたアルミニウム薄膜の負極や、銅薄膜の正極に用いるシート状ワークの端部に形成されるタブの切り込みに好適に用いることが出来る。なお、所定のカットパターンは、例えば、凸形状、丸、四角の形状や、凹形状、凸部や凹部が三角形などの形状などを用いることも出来る。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、一方のカッタユニットで、切り込みを入れ、他方のカッタユニットでシート状ワークを空送りしている部分である切り込みの入っていない部分に所定のカットパターンの切り込みをいれるので、シート状ワークの端部に連続して不等ピッチで所定のカットパターンの切り込みを入れることが出来る。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、カットパターンが凸形状であるので、二次電池の製造工程において、表裏両面に活性物質が塗布されたアルミニウム薄膜の負極や、銅薄膜の正極に用いるシート状ワークの端部に形成されるタブの切り込みに好適に用いることが出来る。なお、所定のカットパターンは、例えば、凸形状、丸、四角の形状や、凹形状、凸部や凹部が三角形などの形状などを用いることも出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の切断装置を説明する斜視図である。
【図２】送りロールとナイフロールの関係を説明する側面図である。
【図３】シート状ワークに切り込みを入れた状態を説明する図である。
【図４】タイミング調整ユニットをクラッチとカム機構で構成した切断装置の斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の切断装置を説明する斜視図である。
【図６】シート状ワークに切り込みを入れた状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態の切断装置１の概略斜視図である。切断装置１に向かって手前方向をＸ軸、横方向をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸で構成されるＸＹ平面に直交する軸をＺ軸とする。
【００２８】
切断装置１は、支持板１０と、支持板１０に対してＸ＋方向に配置されている送りロール１１とナイフロール１２と、支持板１０に対してＸ−方向に配置されている送りロール１１を駆動する駆動モータ１３とナイフロール１２を駆動するタイミング調整ユニット１４と、から構成されている。
【００２９】
支持板１０は、駆動モータ１３およびタイミング調整ユニット１４を支持している。支持板１０には図示していない貫通穴が２箇所設けられており、一方の貫通穴には駆動モータ１３に連結された駆動軸１５が貫通している。他方の貫通穴にはタイミング調整ユニット１４に連結された駆動軸１６が貫通している。駆動軸１５には送りロール１１が連結されており、駆動モータ１３により駆動されるようになっている。駆動軸１６はナイフロール１２に連結されており、タイミング調整ユニット１４により駆動タイミングが調整されるようになっている。
【００３０】
送りロール１１は、円筒状のロールで、駆動モータ１３により回転駆動されている。送りロール１１の外周の周速は、シート状ワーク２の走行速度Ｖと同じ速度になっている。送りロール１１のロール表面で対向した位置に配置されたナイフロール１２の外周に設けられた刃１７を受け止め、シート状ワーク２を刃１７で押し切りすることにより切り込みを入れるようになっている。（なお、押し切りする際は、ナイフロール１２も送りロール１１と同じ速度で回転している。）これにより、シート状ワーク２のカット面はバリやカエリのない良好な品質が保たれるようになっている。また、送りロール１１の周速をシート状ワーク２と同じ速度にして、切り込みを入れる際に皺や引っ張りなどが発生しないようにしている。
【００３１】
ナイフロール１２の外周には刃１７が凸状に配置されている。また、ナイフロール１２の外周には刃の無い部分１８が設けられている。本実施の形態では、ナイフロール１２の外周に４ヶの凸状の刃１７と、４ヶの刃の無い部分１８が設けられた例を示している。切り込み形状に応じて刃の無い部分１８は、少なくとも１ヶあればよい。
【００３２】
送りロール１１とナイフロール１２とシート状ワーク２との関係を図２の側面図に示す。図２に示すように、ナイフロール１２において、刃１７の有る部分の径ｒ１と刃の無い部分１８の径ｒ２は、ｒ１＞ｒ２の関係がある。また、ナイフロール１２の刃の無い部分１８は、シート状ワーク２の走行距離Ｌに対応する。図２において、シート状ワーク２は速度Ｖで走行している。これに対して送りロール１１がＡ方向に回転し、対向して配置されているナイフロール１２がＢ方向に送りロール１１と同速で回転する。１／４周回転したときのシート状ワーク２のカットパターンを図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すように、ナイフロール１２の円周上で刃のない部分１８に対応する長さＬは切り込みが入いらない。ナイフロール１２の刃１７が有る部分では凸形状のカットパターンの切り込みがシート状ワーク２に入る。
【００３３】
次に、ナイフロール１２の刃の無い部分１８がシート状ワーク側に配置された時（図２に示す位置）に、ナイフロール１２のＢ方向への回転を一時停止した場合のカットパターンを説明する。シート状ワーク２は、ナイフロール１２の刃の無い部分１８と送りロール１１との間を、刃１７に接触することなく速度Ｖで通過する。このときのシート状ワーク２のカットパターンを図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、シート状ワーク２には、上記の刃のない部分１８に対応する長さＬおよび、ナイフロール１２の回転停止時間Ｔに通過するシート状ワーク２の長さＬｔだけ切り込みが入らない。
【００３４】
ナイフロール１２を駆動するタイミング調整ユニット１４は、これらナイフロール１２の回転停止時間Ｔおよび、ナイフロール１２の刃の無い部分１８がシート状ワーク２側に配置されるタイミングを調整できるようになっている。従って、タイミング調整ユニット１４を用いることにより、凸形状のカットパターンの切り込みを不等ピッチでシート状ワーク２に入れることが出来るようになる。
【００３５】
図１にもどり、本実施の形態では、シート状ワーク２の走行方向（Ｙ軸方向）に対して両側に凸形状の切り込みを入れるため、ナイフロール１２の手前側および奥側（Ｘ軸＋側および−側）に、ナイフロール１２の刃１７および刃の無い部分１８を設けている。なお、ナイフロール１２に設けられる刃１７および刃の無い部分１８は、製品となる二次電池のタブの配置により適宜変更される。例えば、シート状ワーク２の片側だけに凸形状のカットパターンを入れる場合は、ナイフロール１２の手前側もしくは奥側の片側だけに刃１７および刃の無い部分１８を設ける様にする。
【００３６】
本実施の形態では、図１に示すように、タイミング調整ユニット１４をサーボモータ４０で構成した例を説明する。サーボモータ４０は、ナイフロール１２を駆動する軸１６に連結されており、ナイフロール１２を回転および停止制御している。図２に示すように、ナイフロール１２の刃の無い部分１８がシート状ワーク２側に配置された際に、所定の停止時間Ｔだけ停止するように制御されている。サーボモータ４０の停止時間Ｔを制御することにより、不等ピッチの切り込みをシート状ワーク２に入れることが出来る。停止時間Ｔをゼロ（０）にすることにより、ナイフロール１２を停止せずに続行して回転させることもできる。この場合、シート状ワーク２に入る切り込みは等ピッチとなる。
【００３７】
図４は、タイミング調整ユニット１４をクラッチ２２とカム機構２９を用いて構成した例である。送りロール１１に連結された駆動軸１５には歯車２０が設けられている。歯車２０は、タイミング調整ユニット１４内に設けられた歯車２１と噛み合いクラッチ２２を回転させる。タイミング調整ユニット１４内では、クラッチ連結用モータ２８がカップリング２７を介してカム機構２９と連結されている。クラッチ連結用モータ２８の回転タイミングに合わせてカム機構２９が動作し、クラッチ２２が、ナイフロール１８の駆動軸１６と、駆動モータ１３の駆動軸１５とを、歯車２０と歯車２１を介して連結するようにしている。また、クラッチ連結用モータ２８の回転タイミングにより、クラッチ２２は連結が切れてナイフロール１２が停止するように構成されている。このような、クラッチ２２とカム機構２９を用いてタイミング調整ユニット１４を構成しても良い。機械的にナイフロール１２の回転および停止を行っているので耐久性に優れたタイミング調整ユニット１４となる。
【００３８】
以上説明した構成の切断装置１を用いて、シート状ワーク２の両端部に凸形状の切り込みを不等ピッチで入れることが出来る。なお、ナイフロール１２に設ける刃１７および刃の無い部分１８の配置により、シート状ワーク２の片側だけに凸形状の切り込みを不等ピッチで入れるようにしても良い。
【００３９】
次に、図面を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００４０】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態の切断装置１００の概略斜視図である。切断装置１００は、第１の実施の形態で説明した切断装置１を連続して走行するシート状ワーク２の走行方向に２台備えた構成である。以下、切断装置１をカッタユニットと呼び、それぞれをカッタユニットＣａ、カッタユニットＣｂと表記する。切断装置１００は、カッタユニットＣａとＣｂのタイミング調整ユニット１４ａ，１４ｂのタイミングを調整する位相調整ユニット５０を備えている。位相調整ユニット５０は、シート状ワーク２の走行速度ＶおよびカッタユニットＣａ，Ｃｂの間隔Ｄから、シート状ワーク２に連続して凸形状のカットパターンの切り込みを入れるタイミングを調整している。シート状ワーク２は、カッタユニットＣａ側からカッタユニットＣｂ側に連続して走行している。
【００４１】
なお、凸状の刃１７ａ，１７ｂについて、シート状ワーク２の片側を例として、その出っ張り部３１と平坦部３２とに分けて説明する。シート状ワーク２に切り込みを入れるナイフロール１２ａ，１２ｂは、各刃１７ａ，１７ｂに設けられた平坦部３２が同一線上となるように構成されている。
【００４２】
図６にタイミングを調整したカットパターンの状態を示す。説明のため、カッタユニットＣａで切り込みを入れたカットパターンを図６（ａ）上側に示し、カッタユニットＣｂで切り込みを入れたカットパターンを図６（ａ）下側に示す。カッタユニットＣａおよびＣｂのタイミング調整ユニット１４ａ，１４ｂは、ナイフロール１２ａ，１２ｂの回転を連続して行う状態とする（刃の無い部分１８ａ，１８ｂがシート状ワーク２側に配置したときにナイフロール１２ａ，１２ｂを停止しない）。
【００４３】
位相調整ユニット５０は、図６（ａ）上側のカットパターンがカッタユニットＣａのナイフロール１２ａで形成されている状態で、カッタユニットＣｂのナイフロール１２ｂの刃１７ｂと刃の無い部分１８ｂが図６（ａ）の下側のタイミングになるように調整する（切り込みの入らなかった１８ａの部分に１７ｂの刃のタイミングが来るようにする）。具体的には、カッタユニットＣａで凸形状のカットパターンの切り込みを入れ、カッタユニットＣｂの凸形状の刃１７ｂの出っ張り部３１が、カッタユニットＣａの刃の無い部分１８ａに対応するようにタイミングを調整する。そうすると、カッタユニットＣａの刃１７ａの平坦部３２と、カッタユニットＣｂの刃１７ｂの平坦部３２とが同じ箇所をに切り込みを入れ、さらに、平坦部図６（ｂ）に示すように連続した凸形状のカットパターンの切り込みが形成されるようになる。
【００４４】
次に、図６（ｃ）を用いて、カッタユニットＣａ，Ｃｂのタイミング調整ユニット１４ａ，１４ｂに停止時間Ｔを設定した場合を説明する。カッタユニットＣａ，Ｃｂの刃１７ａ，１７ｂと刃の無い部分１８ａ，１８ｂが、シート状ワーク２に凸形状のカットパターンの切り込みを入れる。切り込みが入らない部分１８ａ，１８ｂは、設定されている停止時間Ｔから刃の無い部分１８ａ，１８ｂのナイフロール１２ａ，１２ｂの長さおよび停止時間Ｔで走行するシート状ワーク２の走行距離Ｌｔだけ切り込みが入らない。カッタユニットＣａのナイフロール１２ａの刃１７ａで凸形状のカットパターンの切り込みを入れた後、刃の無い部分１８ａでシート状ワークを空送りしたＬ＋Ｌｔの中央部に、カッタユニットＣｂのナイフロール１２ｂの刃１７ｂの出っ張り部３１が配置されるように位相調整ユニット５０のタイミングを調整する。そうすると、カッタユニットＣａの刃１７ａの平坦部３２と、カッタユニットＣｂの刃１７ｂの平坦部３２とが部分的に同じ箇所に切り込みを入れ、さらに、図６（ｄ）に示すような連続した凸形状のカットパターンの切り込みが形成されるようになる。図６（ｄ）に形成した凸形状のカットパターンのピッチは、図６（ｂ）に示した凸形状のピッチに比べてＬｔ／２だけ拡がって形成されるようになる。
【００４５】
このように、各カットユニットＣａ，Ｃｂの切り込みを入れるタイミングを位相調整ユニット５０を用いて調整することにより、シート状ワーク２に不等ピッチで凸形状のカットパターンの切り込みを入れることが出来るようになる。
【００４６】
本発明の実施の形態では、カッタユニットＣａ，Ｃｂを用いて凸形状のカットパターンの切り込みを不等ピッチで入れる装置を構成したが、例えば、カッタユニット３台もしくはそれ以上の複数台用いて、カットパターンをシート状ワーク２に入れるようにしても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１    切断装置
２    シート状ワーク
１０，１０ａ，１０ｂ    支持板
１１，１１ａ，１１ｂ    送りロール
１２，１２ａ，１２ｂ    ナイフロール
１３，１３ａ，１３ｂ    駆動モータ
１４，１４ａ，１４ｂ    タイミング調整ユニット
１５    駆動軸
１６    駆動軸
１７，１７ａ，１７ｂ    刃
１８，１８ａ，１８ｂ    刃の無い部分
２０    歯車
２１    歯車
２２    クラッチ
２７    カップリング
２８    クラッチ連結用モータ
２９    カム機構
３１    出っ張り部分
３２    平坦部
４０    サーボモータ
５０    位相調整ユニット
１００    切断装置
Ｃａ，Ｃｂ    カッタユニット
【図１】
0005476055.tif 000002
【図２】
0005476055.tif 000003
【図３】
0005476055.tif 000004
【図４】
0005476055.tif 000005
【図５】
0005476055.tif 000006
【図６】
0005476055.tif 000007