(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の厚みを有する円板状ロールの外周面上に、周方向に間隔を開けて複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールにおいて、前記穿孔用刃部の外周面上の平面刃部形状を１本の閉塞線で囲まれる幾何学形状となし、前記穿孔用刃部を側面から見た側面刃部形状を、その両周方向端部における刃高が他の部分の刃高より高くなると共に前記刃高が前記両周方向端部より中央部に向けて漸次低くなる凹面状に形成し、
かつ、前記穿孔用刃部の側面刃部形状において、前記円板状ロールの回転方向に先行する一方の前記周方向端部の刃高を、前記回転方向に後行する他方の前記周方向端部の刃高より低くしたことを特徴とする金属板穿孔用円板状ロール。
【請求項２】
前記穿孔用刃部の平面刃部形状を、矩形形状又は４つの角部に丸みを持たせた略矩形形状としたことを特徴とする請求項１記載の金属板穿孔用円板状ロール。
【請求項３】
前記穿孔用刃部の平面刃部形状を、長円形状、楕円形状、正円形状、菱形形状、または４つの角部に丸みを持たせた略菱形形状のいずれかとしたことを特徴とする請求項１記載の金属板穿孔用円板状ロール。
【請求項４】
金属板又は金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、請求項１に記載の前記金属板穿孔用円板状ロールを上側ロールとし、該上側ロールの両側に、半径を前記金属板穿孔用円板状ロールの中心から前記穿孔用刃部の最低部までの長さより少なくとも前記金属板又は金属箔の厚さ分以上小さくした一対の上側サイドガイドロールを同軸的に連結して上部ロールを形成し、前記金属板穿孔用円板状ロールの円板の厚さよりわずかに大きい厚みを有する円板状ロールをガイドロールとし、該ガイドロールの両側に、半径を前記円板状ロールの半径よりも、少なくとも前記金属板ないし金属箔の厚さ分に前記穿孔用刃部の最大刃高部の突出量と最小刃高部の突出量の差を加えた長さよりも大きくした一対の下側サイドガイドロールを同軸的に連結して下部ロールを形成し、前記上部ロールと前記下部ロールを嵌合させ、前記金属板又は金属箔を通過させながら穿孔可能な穿孔部を形成し、前記穿孔部の前後方に、前記金属板又は金属箔に張力を付与する張力付与手段からなる張力付与部をそれぞれ配設したことを特徴とする金属板穿孔装置。
【請求項５】
前記穿孔部を構成する前記上部ロール及び下部ロールを、それぞれ複数組、同軸的に連結し、前記金属板又は金属箔に複数条で穿孔を可能としたことを特徴とする請求項４記載の金属板穿孔装置。
【請求項６】
前記金属板又は金属箔が前記ガイドロールに巻き付きながら穿孔されるように、前記金属板又は金属箔が前記ガイドロールの外周の一部に沿って進行するような位置関係で、前記上部ロールおよび前記下部ロールと、前記張力付与手段とを設けてなる請求項４または５記載の金属板穿孔装置。
【請求項７】
前記張力付与手段が前記金属板又は金属箔を挟み付ける上下１対のピンチロールからなることを特徴とする請求項４または６記載の金属板穿孔装置。
【請求項８】
前記張力付与手段が上下１対のブライドルロールからなることを特徴とする請求項４または６記載の金属板穿孔装置。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれかに記載の前記金属板穿孔装置を用いて前記金属板又は金属箔を穿孔する金属板穿孔方法であって、前記穿孔部の前後方にそれぞれ配設した一対の張力付与部を通して前記金属板又は金属箔を通板し、前記張力付与部をそれぞれ構成する張力付与手段によって前記金属板又は金属箔に張力を付与しながら、前記穿孔部を構成する上下ロールを回転させて、前記金属板又は金属箔を連続的に穿孔することを特徴とする金属板穿孔方法。
【請求項１０】
一定の厚みを有する円板状ロールの外周面上に、周方向に間隔を開けて複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成し、前記穿孔用刃部の外周面上の平面刃部形状を１本の閉塞線で囲まれる幾何学形状となし、前記穿孔用刃部を側面から見た側面刃部形状を、その両周方向端部における刃高が他の部分の刃高より高くなると共に前記刃高が前記両周方向端部より中央部に向けて漸次低くなる凹面状に形成し、かつ、前記穿孔用刃部の側面刃部形状において、前記円板状ロールの回転方向に先行する一方の前記周方向端部の刃高を、前記回転方向に後行する他方の前記周方向端部の刃高より低くした金属板穿孔用円板状ロールを上側ロールとし、
該上側ロールの両側に、半径を該上側ロールの中心から前記穿孔用刃部の最低部までの長さより少なくとも前記金属板又は金属箔の厚さ分以上小さくした一対の上側サイドガイドロールを同軸的に連結して上部ロールを形成し、
前記上側ロールの円板の厚さよりわずかに大きい厚みを有する円板状ロールをガイドロールとし、該ガイドロールの両側に、半径を前記円板状ロールの半径よりも、少なくとも前記金属板ないし金属箔の厚さ分に前記穿孔用刃部の最大刃高部の突出量と最小刃高部の突出量の差を加えた長さよりも大きくした一対の下側サイドガイドロールを同軸的に連結して下部ロールを形成し、
前記上部ロールと前記下部ロールを嵌合させ、前記金属板又は金属箔を通過させながら穿孔可能な穿孔部を形成し、前記穿孔部の前後方に、前記金属板又は金属箔に張力を付与する張力付与手段からなる張力付与部をそれぞれ配設し、
前記穿孔部の前後方にそれぞれ配設した一対の張力付与部を通して前記金属板又は金属箔を通板し、前記張力付与部をそれぞれ構成する張力付与手段によって前記金属板又は金属箔に張力を付与しながら、前記穿孔部を構成する上下ロールを回転させて、前記金属板又は金属箔を連続的に穿孔してなる穿孔金属板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺帯状の金属板又は金属箔に連続的に孔を穿設する金属板穿孔用円板状ロール、同ロールを用いた金属板穿孔装置、金属板穿孔方法、さらにそれらの金属板穿孔装置及び金属板穿孔方法を用いて製作される穿孔金属板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、二次電池電極の電極基体に用いるべく、多数の孔を穿設した穿孔金属板の需要が高まっている。この二次電池電極基体用の穿孔金属板は、その表面に活物質を付着させて卷き取り、電池容器内に充填される。この際、孔は、活物質の金属板への接着を付勢するアンカー効果を付与するとともに、この孔部にも活物質を充填することを目的として、金属板に形成される。電池容量を増加させるためにはできるだけ多くの活物質を電池容器内に充填する必要があり、そのために電極基体用の穿孔金属板としてはできる限り薄いものが求められている。
従来、穿孔金属板を製造する方法としては打ち抜きプレスを用いて穿孔する方法が一般的であったが、プレス装置を用いる穿孔方法は、穿孔加工される金属板が断続的に供給されることになり、プレス加工時には金属板を停止せざるを得ず、また、プレス装置に巨大な力を作用させることと相まって、穿孔速度を上昇させて、穿孔金属板の生産性を向上させることが極めて困難であった。
【０００３】
穿孔速度を上昇させて穿孔金属板の生産性を向上させる方法として、多数の突起を有する孔明けローラを回転させて、連続的に孔明き金属板を製造する方法が特開昭第６０−１３３９３６号公報に開示されている。この孔明き金属板の製造は以下のように行われる。即ち、まず外周面に多数の鋸歯状の突起を設けたローラと受けローラとの間に金属板を連続的に通すことにより、突起によって孔が明けられると同時に返りが切り起される。孔を明けられた金属板は連続的に進行し、前方に設けられた引っかき治具の先端に返りが当たり、返りが折り返さる。さらに金属板は連続的に進行し、前方に設けられた圧延ローラに送られて圧延され、返りが金属板に食い込み、ばりのない孔明き金属板が形成される。そして、上記の孔明き金属板の製造方法を用いた場合、連続的に穿孔することが可能となり、穿孔速度が上昇して穿孔金属板の生産性は向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した突起を有する孔明けローラを回転させて連続的に孔明き金属板を製造する方法は、未だ、以下の解決すべき課題を有していた。
即ち、返りが折り返された部分は元の金属板の２倍近くの厚さとなり、二次電池電極基体用の穿孔金属板として用いた場合、活物質を表面に付着させ卷き取って電池容器内に充填する際に金属板自体の容積が増加するため、それだけ活物質の充填量が減少することになり、電池容量を増加させるためには好ましくない。また、圧延を強化して折り返し部を他の部分と同一の厚さにする場合は、折り返し部の厚さが他の部分の２倍近いために、この部分のみが極端に圧延されて延びることになる。従って、穿孔された孔同士の間隔が広がり穿孔密度が減少し、二次電池電極基体用の穿孔金属板として用いた場合、アンカー効果が不十分となると共に、孔部に充填される活物質の量も減少することになり、好ましくない。
本発明は、このような課題を解決するためなされたものであり、長尺帯状の金属帯板、特に二次電池電極基体に用いる極薄の金属箔に均一な厚さを有しながら連続的に一様な孔を多数穿設することができる金属板穿孔用円板状ロール、及びそれを用いた金属板穿孔装置、金属板穿孔方法、さらにそれらの金属板穿孔装置及び金属板穿孔方法を用いて作成してなる穿孔金属板を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載の金属板穿孔用円板状ロールは、一定の厚みを有する円板状ロールの外周面上に、周方向に間隔を開けて複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールにおいて、前記穿孔用刃部の外周面上の平面刃部形状を１本の閉塞線で囲まれる幾何学形状となし、前記穿孔用刃部を側面から見た側面刃部形状を、その両周方向端部における刃高が他の部分の刃高より高くなると共に前記刃高が前記両周方向端部より中央部に向けて漸次低くなる凹面状に形成し、かつ、前記穿孔用刃部の側面刃部形状において、前記円板状ロールの回転方向に先行する一方の前記周方向端部の刃高を、前記回転方向に後行する他方の前記周方向端部の刃高より低くしたことを特徴とする。
【０００６】
また、上記した金属板穿孔用円板状ロールは、請求項２〜請求項３に記載したとおり、
（１）前記穿孔用刃部の平面刃部形状を、矩形形状又は４つの角部に丸みを持たせた略矩形形状としたこと、
（２）前記穿孔用刃部の平面刃部形状を、長円形状、楕円形状、正円形状、菱形形状、または４つの角部に丸みを持たせた略菱形形状のいずれかとしたことにも特徴を有する。
【０００７】
請求項４記載の金属板穿孔装置は、金属板又は金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、請求項１に記載の前記金属板穿孔用円板状ロールを上側ロールとし、該上側ロールの両側に、半径を前記金属板穿孔用円板状ロールの中心から前記穿孔用刃部の最低部までの長さより少なくとも前記金属板又は金属箔の厚さ分以上小さくした一対の上側サイドガイドロールを同軸的に連結して上部ロールを形成し、前記金属板穿孔用円板状ロールの円板の厚さよりわずかに大きい厚みを有する円板状ロールによってガイドロールとし、該ガイドロールの両側に、半径を前記円板状ロールの半径よりも、少なくとも前記金属板又は金属箔の厚さ分に前記穿孔用刃部の最大刃高部の突出量と最小刃高部の突出量の差を加えた長さよりも大きくした一対の下側サイドガイドロールを同軸的に連結して下部ロールを形成し、前記上部ロールと前記下部ロールを嵌合させ、前記金属板又は金属箔を通過させながら穿孔することができる穿孔部を形成し、前記穿孔部の前後方に、前記金属板又は金属箔に張力を付与する張力付与手段からなる張力付与部をそれぞれ配設したことを特徴とする。
また、上記した金属板穿孔装置は、請求項５記載の通り、請求項４記載の前記穿孔部を構成する前記上部ロール及び前記下部ロールを、それぞれ、複数組、同軸的に連結し、前記金属板又は金属箔に複数条で穿孔を可能としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項６の金属板穿孔装置は、請求項４または５において、前記金属板又は金属箔が前記ガイドロールに巻き付きながら穿孔されるように、前記金属板又は金属箔が前記ガイドロールの外周の一部に沿って進行するような位置関係で、前記上部ロールおよび前記下部ロールと、前記張力付与手段とを設けてなることを特徴とする。
請求項７の金属板穿孔装置は、請求項４または６において、前記張力付与手段が前記金属板又は金属箔を挟み付ける上下１対のピンチロールからなることを特徴とする。
請求項８の金属板穿孔装置は、請求項４または６において、前記張力付与手段が上下１対のブライドルロールからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項９の金属板穿孔方法は、請求項４〜８のいずれかに記載の前記金属板穿孔装置を用いて前記金属板又は金属箔を穿孔する金属板穿孔方法であって、前記穿孔部の前後方にそれぞれ配設した一対の張力付与部を通して前記金属板又は金属箔を通板し、前記張力付与部をそれぞれ構成する張力付与手段によって前記金属板又は金属箔に張力を付与しながら、前記穿孔部を構成する上下ロールを回転させて、前記金属板又は金属箔を連続的に穿孔することを特徴とする。
請求項１０の穿孔金属板は、一定の厚みを有する円板状ロールの外周面上に、周方向に間隔を開けて複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成し、前記穿孔用刃部の外周面上の平面刃部形状を１本の閉塞線で囲まれる幾何学形状となし、前記穿孔用刃部を側面から見た側面刃部形状を、その両周方向端部における刃高が他の部分の刃高より高くなると共に前記刃高が前記両周方向端部より中央部に向けて漸次低くなる凹面状に形成し、かつ、前記穿孔用刃部の側面刃部形状において、前記円板状ロールの回転方向に先行する一方の前記周方向端部の刃高を、前記回転方向に後行する他方の前記周方向端部の刃高より低くした金属板穿孔用円板状ロールを上側ロールとし、
該上側ロールの両側に、半径を該上側ロールの中心から前記穿孔用刃部の最低部までの長さより少なくとも前記金属板又は金属箔の厚さ分以上小さくした一対の上側サイドガイドロールを同軸的に連結して上部ロールを形成し、
前記上側ロールの円板の厚さよりわずかに大きい厚みを有する円板状ロールをガイドロールとし、該ガイドロールの両側に、半径を前記円板状ロールの半径よりも、少なくとも前記金属板ないし金属箔の厚さ分に前記穿孔用刃部の最大刃高部の突出量と最小刃高部の突出量の差を加えた長さよりも大きくした一対の下側サイドガイドロールを同軸的に連結して下部ロールを形成し、
前記上部ロールと前記下部ロールを嵌合させ、前記金属板又は金属箔を通過させながら穿孔可能な穿孔部を形成し、前記穿孔部の前後方に、前記金属板又は金属箔に張力を付与する張力付与手段からなる張力付与部をそれぞれ配設し、
前記穿孔部の前後方にそれぞれ配設した一対の張力付与部を通して前記金属板又は金属箔を通板し、前記張力付与部をそれぞれ構成する張力付与手段によって前記金属板又は金属箔に張力を付与しながら、前記穿孔部を構成する上下ロールを回転させて、前記金属板又は金属箔を連続的に穿孔してなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
本発明の金属板穿孔用円板状ロールは、０. ０２〜０. ２ｍｍ程度の金属板又は金属箔に連続的に多数の孔を穿孔することを目的とする。
図１に示すように、円板状ロール１の外周面上に周方向に間隔を開けて半径外方向に突出した状態で、複数の穿孔用刃部２が形成されている。
穿孔用刃部２の外周面上の平面刃部形状、即ち、穿孔断面は１本の閉塞線で囲まれる幾何学形状をなしている。本実施の形態では矩形形状としている。
図１及び図２に示すように、穿孔用刃部２の側面から見た側面刃部形状は、その両周方向端部をなす前、後縁２１、２２における刃高が他の部分の刃高より高くなると共に、刃高が前、後縁２１、２２より中央部に向けて漸次低くなる凹面状に形成している。
【００１１】
即ち、図２に示すように、穿孔用刃部２は、円板状ロール１の周方向に沿って互いに対向する両側の閉塞線の部分に相当する穿孔用刃部２の両方の側縁２３の刃先が、円板状ロール１の厚さ方向に沿って互いに対向する両側の閉塞線の部分に相当する前、後縁２１、２２の刃先同士を結ぶ仮想直線２４よりも低く突出するように形成されている。
穿孔用刃部２の平面刃部形状、即ち、穿孔断面は、図２に示すように前縁２１、後縁２２、及び側縁２３からなる正確な矩形形状の他、矩形の４つの角部を丸めた略矩形形状とすることもできる。
【００１２】
また、穿孔用刃部２の円板状ロール１の外周面上において両周方向端部を形成する前縁２１及び２２は、図３に示すように、円板状ロール１の回転に伴ってはじめに金属板又は金属箔（以下、金属板と金属箔を総称して金属板という）１０に食い込む先行する周方向端部である前縁２１の刃高を、その後に金属板１０に食い込む後行の周方向端部である後縁２２の刃高より低くすることができる。穿孔用刃部２の側面形状をこのように形成することによって、図３に示すように、前縁２１と後縁２２を金属板１０に同時に食い込ませることができる。
さらに、穿孔用刃部２の平面刃部形状は、上記した矩形形状や略矩形形状に代えて、金属板の性質に合わせて、他の形状、例えば長円形状、楕円形状、正円形状、菱形形状、または４つの角部を丸めた略菱形形状など、所望の幾何学的図形とすることができる。
【００１３】
次に、本発明に係る金属板穿孔装置の構成を、図６を参照して説明する。
図示するように、金属板穿孔装置は、穿孔部２０と、穿孔部２０の前方および後方に配設された張力付与手段としての上下１対のピンチロール６ａ、６ｂ、および１７ａ、１７ｂからなる張力付与部３０とから構成されている。一方、穿孔部２０は上、下ロール１１、１２の外周面に周方向に間隔をあけて穿孔用刃部２を形成することによって構成されている。
なお、張力付与手段として、図９に示すように、上下１対のブライドルロール１６ａ、１６ｂ、および１７ａ、１７ｂを用いてもよい。
【００１４】
上記した構成を有する金属板穿孔装置において、穿孔部２は、例えば、図５に示す構成とすることができる。
即ち、図５に示すように、金属板穿孔用円板状ロール１の両側に、半径が金属板穿孔用円板状ロール１の中心から穿孔用刃部２の刃の最低部（側縁２３の最低部）までの長さより少なくとも金属板１０の厚さ分ほど短い長さとした一対の円板状ロール３を、上側サイドガイドロールとして同軸的に連結することによって上部ロール１１が形成されている。
金属板穿孔用円板状ロール１の円板の厚さよりわずかに大きい厚さを有する円板状ロールをガイドロール４として、その両側に、半径をガイドロール４の半径よりも少なくとも金属板１０の厚さ分に穿孔用刃部２の刃の最高部（前縁２１又は後縁２２）の突出量と最低部（側縁２３）の突出量の差を加えた長さよりも長くした一対の円板状ロール５を下側サイドガイドロールとして同軸的に連結することによって下部ロール１２が形成されている。
そして、上記した上部ロール１１と下部ロール１２を嵌合させることによって穿孔部２０が形成される。
【００１５】
本発明の金属板穿孔装置の穿孔部２０の他の例を図７に示す。図示するように、穿孔部２０は、金属板１０を中心にして上下対称に配列された金属板穿孔用円板状ロール１とガイドロール４によって構成されている。ここで、金属板穿孔用円板状ロール１の円板の厚さよりわずかに大きい厚さを有するガイドロール４は、その外周面上であって、金属板穿孔用円板状ロール１の外周面上に半径外方向に突出した状態で設けた複数の穿孔用刃部２と相対する位置に、穿孔用刃部２の平面刃部形状（即ち、穿孔断面）と同一の断面を有する複数の凹部４２を形成している。
また、ガイドロール４をゴムなどの弾性体で形成した場合は、ガイドロール４を、上記のように穿孔断面と同一の断面を有する凹部４２を形成することなく、平坦な外周面と有する円板から形成することもできる。この場合、穿孔時には、金属板穿孔用円板状ロール１に設けた穿孔用刃部２が上部ロール１２の外周部に食い込んでガイドロール４の外周部は穿孔用刃部２の形状に合わせて弾性変形するが、穿孔が終了して穿孔用刃片２がガイドロール４からはずれた際には、穿孔用刃部２の形状は元の平坦な外周面を有する円板に復元することになる。
さらに、金属板１０に、幅方向に平行間隔をあけて複数条の連続した孔を穿孔するために、図８に示すように、前記の穿孔部２０を構成する上部ロール１１及び下部ロール１２を、各ロールの軸方向に同軸的に複数組連結して金属板穿孔装置を構成することもできる。
【００１６】
本発明の穿孔用刃部２は、図１に示すように円板状ロール１の外周面上に周方向に一定の間隔を開けて等間隔で半径外方向に突出した状態で形成されており、円板状ロール１を回転させることにより、金属板１０は等間隔で未穿孔部分を設けて穿孔されるが、この穿孔用刃部２を外周面上に周方向に等間隔で設けず、隣接する穿孔用刃部２同士の一部の間隔を他の部分の間隔より広げて設ける、すなわち円板状ロール１の外周面上において、穿孔用刃部２が一部欠けた状態の円板状ロール１を作成し、これを回転させることにより、金属板１０は長手方向において、一定のピッチで穿孔部同士の間隔が他よりも大きい未穿孔部分を有して穿孔させることもできる。このように穿孔部同士の間隔が他よりも大きい未穿孔部分を一定のピッチで設け、大きな未穿孔部分で金属板１０を切断することができるようになる。特に、前記のように、穿孔部２０を構成する上部ロール１１及び下部ロール１２を、各ロールの軸方向に同軸的に複数組連結して金属板穿孔装置を構成して、金属板１０の幅方向で千鳥状の配列で穿孔させる場合、金属板１０を切断する際に、切断部が千鳥状に配列した穿孔部にかからずに切断することが可能となる。金属板１０を電池の芯体として用いる場合には、穿孔部同士の間隔が他よりも大きい未穿孔部分を電池１個分に要する芯体の長さとなるように一定のピッチで設けれることにより、金属板１０の長手方向の両端部が穿孔部にかからずに切断することができる。この他よりも大きい未穿孔部分のピッチは、円板状ロール１の径を選択することにより任意に変更することができる。
【００１７】
次に、本発明の金属板穿孔用円板状ロール１、及び、本発明の金属板穿孔装置を用いて金属板１０に連続的に多数の孔を穿孔する方法について、金属板穿孔用円板状ロール１の穿孔用刃部２の平面刃部形状（穿孔断面）が矩形である場合を例として、図４を参照しながら説明する。
本発明は、板厚が０. ０２〜０. ２ｍｍ程度の金属板１０、特に０. １ｍｍ以下の極薄の金属箔を穿孔することを目的とする。
上述したように、本発明の金属板穿孔装置は、図６に示すように穿孔部２０と、穿孔部２０の前方に設けた１対のピンチロール６ａ及び６ｂ、および穿孔部２０の後方に設けた１対のピンチロール７ａ及び７ｂからなる張力付与部３０から構成されている。ピンチロールは前述したように、図９に示すように、上下１対のブライドルロールに換えてもよい。
そして、金属板１０を穿孔するに際しては、まず、張力付与手段であるピンチロール６ａ及び６ｂと、７ａ及び７ｂの間で、金属板１０に張力を付与する。この張力付与状態を維持しながら、金属板１０を穿孔部２０、及び、張力付与部３０を構成するそれぞれの一対の上下ロール６ａ、６ｂ、及び、一対の上下ロール７ａ、７ｂ間に連続的に通板する。
【００１８】
このように、張力を付与した状態で金属板１０を穿孔部２０の上部ロール１１である金属板穿孔用円板状ロール１に接触させると、図４（ｉ）に示すように、まず、穿孔用刃部２の前縁２１おび前縁２１から延びる側縁２３の一部が金属板１０に食い込んで切れ目を生じる。
金属板穿孔用円板状ロール１をさらに回転させると、図４（ii) に示すように、穿孔用刃部２の前縁２１から延びる側縁２３の一部がさらに食い込み切れ目が伸びると同時に、穿孔用刃部２の後縁２２おび後縁２２から延びる側縁２３の一部が金属板１０に食い込んで切れ目を生じる。
金属板穿孔用円板状ロール１をさらに回転させると、図４（iii)に示すように、穿孔用刃部２の前縁２１から延びる側縁２３の一部がさらに食い込み、切れ目が伸びると同時に、穿孔用刃部２の後縁２２から延びる側縁２３の一部がさらに食い込み切れ目が伸びるようになり、側縁２３の切れ目が前縁２１及び後縁２２の両側から伸びて行くようになる。
そして、金属板穿孔用円板状ロール１をさらに回転させると、図４（iv) に示すように、前縁２１及び後縁２２の両側から伸びる側縁２３の切れ目が繋がり、金属板１０に矩形形状の孔が形成される。
金属板穿孔用円板状ロール１をさらに回転させると、次の穿孔用刃部２が金属板１０に食い込み、上記と同様にして矩形形状の孔が形成される。
このように金属板穿孔用円板状ロール１を回転させることにより、矩形形状の孔を間隔をあけて連続的に金属板１０に形成することができる。
この際、図３に示すように、円板状ロール１の回転に伴ってはじめに金属板１０を食い込む先行周方向端部を形成する前縁２１の刃高を、その後に金属板１０を食い込む後行周方向端部を形成する後縁２２よりも低くすることにより、前縁２１及び後縁２２を、金属板１０に同時に食い込むようにすることも可能であり、金属板１０により正確かつ確実に矩形孔を穿孔することができる。
【００１９】
また、図２に示すように、前縁２１と後縁２２の刃高より、両者間をなす部分の刃高を低くする、即ち、側縁２３の刃の部分が前縁２１及び後縁２２の刃の部分の頂点を結ぶ仮想直線２４よりも低く突出するように形成した金属板穿孔用円板状ロール１を用いた場合であっても、金属板１０に張力を付与しない状態で穿孔作業を実施した場合、特に金属板１０が０. １ｍｍ以下の厚さの極薄の金属箔である場合は金属板の剛性が低下し、前縁２１及び後縁２２の部分の刃が金属板１０に食い込みにくくなり、正確な形状の連続穿孔が困難となる。従って、０. １ｍｍ以下の厚さの極薄の金属箔を穿孔する場合、金属板１０に張力を付与することが望ましい。
【００２０】
また金属板１０を穿孔するに際して、図９に示すように、金属板１０がガイドロール２（下部ロール１２）の外周の一部に沿って巻き付くように進行させ、金属板１０が下部ロール１２に密着した状態で穿孔させることにより、０. １ｍｍ以下の厚さの極薄の金属箔をより確実に穿孔することが可能となる。この場合、張力付与手段である上下１対のブライドルロール１６ａ及び１６ｂと１７ａ及び１７ｂと、上部ロール１１と下部ロール１２とを図９に示すような位置関係、すなわち金属板１０を図６に示すように穿孔部２０と張力付与部３０の間で直線的に進行させるのではなく、ガイドロール２（下部ロール１２）の外周の一部に沿って進行するように各ロールの位置関係を定めて設ける。
【００２１】
図５及び図７では、金属板１０に一列に孔を形成させる場合を示したが、図８に示すように穿孔部２０を構成する下部ロール１２及び上部ロール１１をそれぞれのロールの軸方向に同軸的に複数組並べて配設して金属板穿孔装置を構成し、長手方向に間隔をあけて連続的に一列に並ぶ略矩形状の孔を、幅方向に複数条にわたって金属板１０に穿孔することができる。この場合、隣接する金属板穿孔用円板状ロール１の穿孔用刃部２のピッチを相互に調整することにより千鳥状に穿孔したり、格子状に穿孔するなど、任意の配列状態で穿孔することが可能である。
【００２２】
本発明の多数の孔を有する穿孔金属板は、このように上記した金属板穿孔用円板状ロール１を具備する金属板穿孔装置、及び、上記の穿孔方法を用いて作成することが可能である。また、本発明の多数の孔を有する穿孔金属板は、特に０. １ｍｍ以下の極薄の金属箔に、一様で均一な孔を連続して正確に穿孔でき、折り返し部分などの突設した部分もないので、二次電池電極基体用の穿孔金属板として好適である。
【００２３】
【実施例】
板厚１ｍｍの合金工具鋼（ＳＫＳ１）からなる直径８０ｍｍの円板の外周面上に、円周方向の長さ２. ６ｍｍ、幅１ｍｍの矩形の穿孔断面を有する穿孔用刃部を１. ５９ｍｍの間隔を開けて６０個半径外方向に突出するように設けた金属板穿孔用円板状ロール（上側ロール）を３０組作成した。
穿孔用刃部は、円板状ロールの厚さ方向の前後２個所に突設する矩形の前縁及び後縁の刃高（最高高さ）を１ｍｍ、周方向の左右の２個所に突設する側縁の中心の高さ（最低高さ）を０. ５ｍｍとし、前縁〜側縁の中心〜後縁にかけて、刃高が円弧状に連続的に変化するように突設した。
【００２４】
また、板厚１ｍｍの合金工具鋼（ＳＫＳ１）からなる直径８０ｍｍの円板状ロール（上側サイドガイドロール）を３１組作成し、両端がサイドガイドロールとなるようにし、かつサイドガイドロールと金属板穿孔用円板状ロールの間隔を０．０５ｍｍとなるようにスペーサーを挿入して調整して、金属板穿孔用円板状ロールとサイドガイドロールを交互に同軸的に並べて配設し、上部ロールとした。一方、１. １ｍｍの板厚を有する合金工具鋼（ＳＫＳ１）から直径８０ｍｍの円板状ロール（ガイドロール）を３０組作成し、また板厚１ｍｍの合金工具鋼（ＳＫＳ１）から直径８１ｍｍの円板状ロール（下側サイドガイドロール）を３１組作成し、両端がサイドガイドロールとなるようにしてガイドロールとサイドガイドロールを交互に同軸的に並べて配設し、下部ロールとした。
【００２５】
このようにして作成した上部ロールと下部ロールを嵌合させて穿孔部とした。なお、穿孔後の孔の配列が千鳥状となるように、隣接する上部ロールの穿孔用刃片の間隔を周方向に半ピッチずつずらせて並ぶように配設した。
さらに、この穿孔部の前方及び後方に、図９に示すように、金属板が穿孔部の下部ロールの外周の一部に沿って巻き付くように進行するような位置関係で、それぞれ１対のブライドルロールを設けて張力付与部を構成し、前方のブライドルロールの回転速度を後方のブライドルロールの回転速度よりわずかに大きく設定して、両者のブライドルロール間で金属板に張力が常時付与される構造とした。このようにして金属板穿孔装置を構成した。
【００２６】
次いで、上記した金属板穿孔装置を用いて、厚さ０. ０３５ｍｍ、幅６５ｍｍの長尺帯状のニッケルめっきを施した鋼箔を穿孔加工した。張力付与部の前方のブライドルロール、後方のブライドルロール、及び穿孔部の上下部ロールの回転速度は鋼箔が１ｍ／秒の速度で進行するようにそれぞれ設定した。また前方のブライドルロール及び後方のブライドルロール間で金属箔に２ｋｇｆの張力が作用するようにそれぞれのブライドルロールの回転速度を設定した。このようにして長さ２. ６ｍｍ、幅１ｍｍの矩形の孔を長さ方向に１. ５９ｍｍの間隔で連続的に穿孔し、幅方向に１. １ｍｍ間隔で千鳥状に３０列穿孔した穿孔ニッケルめっき鋼箔が得られた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、円板状ロールの外周に、穿孔用刃部を周方向に間隔を開けて複数個半径外方向に突出状態に設けた金属板穿孔用円板状ロールを用いた金属板穿孔装置及び金属板穿孔方法であり、本発明の金属板穿孔装置及び金属板穿孔方法を用いることにより、長尺帯状の金属板、特に二次電池電極基体に用いる極薄の金属箔に均一な厚さを有しながら、連続的に一様な孔を多数個穿設することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の金属板穿孔用円板状ロールを用いて金属板を穿孔する状態の例を示す模式図である。
【図２】本発明の金属板穿孔用円板状ロールの外周面に突出状態に設けた穿孔用刃部の形状の例を示す斜視図である。
【図３】本発明の金属板穿孔用円板状ロールを用いて金属板を穿孔する状態の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明の金属板穿孔用円板状ロールを用いて金属板を穿孔する場合の金属板の穿孔様式を示す模式図である。
【図５】本発明の金属板穿孔装置の穿孔部の例を示す模式図である。
【図６】本発明の金属板穿孔装置の例を示す模式図である。
【図７】本発明の金属板穿孔装置の穿孔部の他の例を示す模式図である。
【図８】本発明の金属板穿孔装置の他の例を示す模式図である。
【図９】本発明の金属板穿孔装置の他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
１  ：金属板穿孔用円板状ロール
２  ：穿孔用刃部
３  ：上側サイドガイドロール
４  ：ガイドロール
４２：凹部
５  ：下側サイドガイドロール
６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ：ピンチロール
１０  ：金属板
１１  ：上部ロール
１２  ：下部ロール
１３  ：スペーサ
１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ：ブライドルロール
２０  ：穿孔部
２１  ：前縁
２２  ：後縁
２３  ：側縁
２４  ：仮想直線
３０  ：張力付与部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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