(57)【要約】【課題】シート材料のスムーズな切断【解決手段】  一端に刃が設けられた固定刃２１と、一端に刃が設けられた移動刃２２と、移動機構２３とを備えている。移動機構２３は、移動刃２２を保持する保持部２３ａを有し、固定刃２１の刃２１ａに対して移動刃２２の刃２２ａを向けて移動刃２２の刃２２ａを固定刃２１の刃２１ａに対して接近させたり離したりする機構である。ここで、移動刃２２の刃２２ａは、刃幅方向の一部に、刃幅方向の他の刃部２２ａ２よりも突出したギザ刃部２２ａ１を有している。【選択図】  図１
2018126811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に刃が設けられた固定刃と、
一端に刃が設けられた移動刃と、
前記移動刃を保持する保持部を有し、前記固定刃の刃に対して前記移動刃の刃を向けて前記移動刃の刃を前記固定刃の刃に対して接近させたり離したりする移動機構と
を備え、
前記移動刃の刃は、刃幅方向の一部に、前記刃幅方向の他の刃部よりも突出したギザ刃部を有している、
ギロチン型裁断機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギロチン型裁断機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−００７４０４号公報には、シート状電極を裁断するスリッター装置が提案されている。ここでは、いわゆるシャー方式、ギャング方式などのスリッター装置について提案されている。ここで、シャー方式は、上刃として刃先角度が８５〜９０°、厚みが１ｍｍ未満の薄い丸刃を用いる方式とされている。ギャング方式は、上刃として刃先角度が９０°、厚みがシャー方式の上刃よりも厚い丸刃を用いる方式とされている。また、特開２０１２−０２４９２１号公報には、厚肉鋼板用剪断機に関するものであるが、いわゆるギロチン式の剪断機が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−００７４０４号公報
【特許文献２】特開２０１２−０２４９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者は、リチウムイオン二次電池などに用いられる電極シートを裁断するのに、ギロチン方式が採用されたギロチン型裁断機を用いることを考えている。
リチウムイオン二次電池などに用いられる電極シートには、厚さが１０μｍ〜１５μｍ程度である薄い金属箔が用いられ、その両面に活物質粒子の層が形成されている。活物質粒子の層に、さらに樹脂製のセパレータが積層されているものもある。特に、活物質粒子の層に、さらに樹脂製のセパレータが積層されているようなものでは、活物質粒子の層をセパレータによって完全に覆うために、セパレータの縁が活物質粒子の層からはみ出ている場合がある。このように電極シートは、上述のように硬さの異なる材料が積層されている。特に、活物質粒子の層に樹脂製のセパレータが積層されており、かつ、セパレータの縁が活物質粒子の層からはみ出ている電極シートを裁断する場合には、ギロチン型裁断機の刃の間に、セパレータが食い込み、上手く裁断されない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここで提案されるギロチン型裁断機は、一端に刃が設けられた固定刃と、一端に刃が設けられた移動刃と、移動機構とを備えている。移動機構は、移動刃を保持する保持部を有し、固定刃の刃に対して移動刃の刃を向けて移動刃の刃を固定刃の刃に対して接近させたり離したりする機構である。ここで、移動刃の刃は、刃幅方向の一部に、刃幅方向の他の刃部よりも突出したギザ刃部を有している。
このギロチン型裁断機によれば、電極シートのようなシート材料がスムーズ裁断される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、ここで提案されるギロチン型裁断機１０の正面図である。
【図２】図２は、ＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図３は、ギロチン型裁断機１０によって裁断される電極シートの断面図である。
【図４】図４は、ギロチン型裁断機１０の移動刃と固定刃の縦断側面図である。
【図５】図５は、ギロチン型裁断機１０の移動刃２２に設けられたギザ刃部２２ａ１を拡大した拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、ここで提案されるギロチン型裁断機の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。
【０００８】
図１は、ここで提案されるギロチン型裁断機１０の正面図である。図２は、ＩＩ−ＩＩ断面図である。図２には、ギロチン型裁断機１０によって裁断される電極シート１２が置かれた状態が図示されている。図３は、ギロチン型裁断機１０によって裁断される電極シートの断面図である。図中、上、下、左、右、前、後の向きは、図中、Ｕ、Ｄ、Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒの矢印でそれぞれ表されている。
【０００９】
ここで、裁断される電極シート１２は、図１から図３に示されているように、いわゆるセパレータ一体型の電極シートである。この電極シート１２は、集電箔１２ａと、電極活物質層１２ｂと、セパレータ１２ｃとを有している。集電箔１２ａは、長尺の薄い金属箔である。電極活物質層１２ｂは、集電箔１２ａの両面にそれぞれ形成されている。セパレータ１２ｃは、樹脂製の多孔質シートであり、電極活物質層１２ｂに積層されている。セパレータ１２ｃは、電極活物質層１２ｂの表面を完全に覆っており、電極シート１２の幅方向の縁では、セパレータ１２ｃが電極活物質層１２ｂからはみ出ている。電極シート１２は、所定の長さごとに幅方向に沿って切断される。
【００１０】
図１および図２に示された電極シート１２では、集電箔１２ａの幅方向片側の縁に沿って、電極活物質層１２ｂが形成されない部位がある。幅方向の反対側の縁では、集電箔１２ａの両面に電極活物質層１２ｂが形成されており、さらに、電極活物質層１２ｂの表面にセパレータ１２ｃが貼り付けられている。当該、幅方向の反対側の縁では、電極活物質層１２ｂからセパレータ１２ｃがはみ出ている。図３には、異なる形態の電極シート１２が図示されている。図３に図示された電極シート１２は、集電箔１２ａの幅方向両側の縁に沿って、電極活物質層１２ｂが形成されない部位が形成されている。電極活物質層１２ｂの表面にセパレータ１２ｃが貼り付けられている。裁断される電極シート１２には種々の形態がある。
【００１１】
例えば、リチウムイオン二次電池用の負極シートでは、集電箔１２ａに銅箔が用いられる。電極活物質層１２ｂには、活物質粒子としてのグラファイト粒子、および、バインダーとしてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびスチレン・ブタジエンゴム(ＳＢＲ)などが含まれている。セパレータ１２ｃには、ポリエチレン製の多孔質膜（２０μｍ厚）が用いられる。セパレータ１２ｃは、例えば、表面にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を塗布して密着性を付与し、プレスによって圧力が掛けられて電極活物質層１２ｂに貼り合せられている。この実施形態では、集電箔１２ａの厚さは１０μｍである。電極活物質層１２ｂの片面の厚さは、６０μｍ程度である。セパレータ１２ｃの片面の厚さは２０μｍ程度である。
【００１２】
ギロチン型裁断機１０は、図１に示すように、固定刃２１と、移動刃２２と、移動機構２３とを備えている。この実施形態では、固定刃２１と、移動刃２２と、移動機構２３とは、筐体３０に設けられている。
【００１３】
筐体３０は、下部が開口し、両側の柱３１，３２と、天井３３とを有する部材である。両側の柱３１，３２の対向する側面には、移動刃２２を案内するためのガイド３１ａ，３２ａが設けられている。この実施形態では、ガイド３１ａ，３２ａとして、両側の柱３１，３２の長手方向に沿って溝が形成されている。両側の柱３１，３２には、固定刃２１を取り付けるための取付部３１ｂ，３２ｂが設けられている。天井３３には、移動機構２３が取り付けられている。
【００１４】
固定刃２１は、一端に刃が設けられた部材である。ここで、図４は、ギロチン型裁断機１０の移動刃と固定刃の縦断側面図である。この実施形態では、固定刃２１は、図４に示すように、横長の長方形断面を有する部材である。固定刃２１の刃２１ａは、固定刃２１の上部の一方の縁に長手方向に沿って設けられている。固定刃２１の刃２１ａの刃先の角度は、図示例では、９０°であるが、例えば、８０°程度の角度を付けられていてもよい。固定刃２１は、図１に示すように、刃２１ａを上に向けて筐体３０の下部に取り付けられている。このように、固定刃２１の刃２１ａの刃先には、適当な角度が付けられているとよい。
【００１５】
移動刃２２は、一端に刃が設けられた部材である。この実施形態では、移動刃２２は、横長の略矩形断面を有する部材である。移動刃２２の刃２２ａは、移動刃２２の下部の一方の縁に長手方向に沿って設けられている。移動刃２２の刃２２ａには、シャー角αが付けられている。この実施形態では、図１に示すように、移動刃２２の左側が低い位置にあり、右側が徐々に高くなっている。刃幅方向のシャー角αは２°である。先に電極シート１２に当たり、左側から右側に切れるようになっている。また、図２に示されている刃先の角度βは、８０°である。このように、移動刃２２の刃２２ａの刃先には、適当な角度が付けられているとよい。固定刃２１と移動刃２２は、この実施形態では、それぞれハイス鋼（ＳＫＨ）が用いられている。
【００１６】
移動刃２２の刃２２ａは、刃幅方向の一部に、ギザ刃部２２ａ１を有している。刃幅方向の他の刃部２２ａ２よりも突出している。この実施形態では、ギザ刃部２２ａ１は、先に電極シート１２に当たる、左側の端部に設けられている。図５は、ギロチン型裁断機１０の移動刃２２に設けられたギザ刃部２２ａ１を拡大した拡大正面図である。ギザ刃部２２ａ１は、連続した山形の刃（ギザ刃）が設けられている。移動刃２２の他の刃部２２ａ２には、このような山形の刃はない。移動刃２２の他の刃部２２ａ２では、シャー角αに沿った縁に刃が形成されている。ギザ刃部２２ａ１の山形の刃の先端は、刃幅方向の他の刃部２２ａ２よりも突出している。
【００１７】
この実施形態では、図２に示すように、固定刃２１と移動刃２２とは、裁断する部材を挟む位置では、前後に少しずらされており、クリアランスＣ１が設けられている。クリアランスＣ１は、裁断されるシートに応じて設定するとよい。この実施形態では、クリアランスＣ１は、大凡１０μｍに設定されている。クリアランスＣ１は、裁断されるシート材料や固定刃２１および移動刃２２の刃先などを考慮して適宜に定められる。
【００１８】
移動機構２３は、移動刃２２を保持する保持部２３ａを有している。移動機構２３は、固定刃２１の刃２１ａに対して移動刃２２の刃２２ａを向けて移動刃２２の刃２２ａを固定刃２１の刃２１ａに対して接近させたり離したりする機構である。この実施形態では、移動機構２３は、筐体３０の天井３３に取り付けられたピストンシリンダ機構である。シリンダ２３ｂが天井３３の下部に取り付けられている。ピストン２３ｃはシリンダ２３ｂの下端から下方に突出している。移動刃２２は、かかるピストン２３ｃの下端に設けられた保持部２３ａに、刃２２ａを下方に向けて保持されている。
【００１９】
この実施形態では、電極シート１２は、長尺の部材であり、図１および図２に示されているように、固定刃２１と移動刃２２の間に供給される。そして、所定の長さ毎に、幅方向に切断される。この際、ギザ刃部２２ａ１の山形の刃が、電極シート１２に食い込み、電極シート１２を保持する。そして、ギザ刃部２２ａ１の山形の刃が電極シート１２に食い込んだ状態で、移動刃２２と固定刃２１とによって電極シートが挟まれて裁断される。この際、ギザ刃部２２ａ１の山形の刃が電極シート１２に食い込んでいるので、移動刃２２の他の刃部２２ａ２と固定刃２１の刃２２ａとのクリアランスに、電極シート１２が入り込みにくく、電極シート１２がスムーズに裁断される。
【００２０】
この実施形態では、電極シート１２は、集電箔１２ａの幅方向片側の縁に沿って、電極活物質層１２ｂが形成されない部位がある。幅方向の反対側の縁では、集電箔１２ａの両面に電極活物質層１２ｂが形成されており、さらに、電極活物質層１２ｂの表面にセパレータ１２ｃが貼り付けられている。当該、幅方向の反対側の縁では、電極活物質層１２ｂからセパレータ１２ｃがはみ出ている。この場合、移動刃２２のギザ刃部２２ａ１と他の刃部２２ａ２との境界に、電極活物質層１２ｂからセパレータ１２ｃがはみ出た位置を合せるとよい。そして、電極活物質層１２ｂからセパレータ１２ｃがギザ刃部２２ａ１によって切断されるように、移動刃２２に対して電極シート１２の位置を調整するとよい。このため、ギロチン型裁断機１０に対して電極シート１２を搬送する搬送装置には、電極シート１２を位置決めするためのエッジ調整機構５０（図２参照）が設けられているとよい。電極シート１２に対するエッジ調整機構５０は、種々提案されており、適当な機能を奏するものを適宜に採用するとよい。
【００２１】
このように、このギロチン型裁断機１０の移動刃２２の刃２２ａは、刃幅方向の一部に、刃幅方向の他の刃部２２ａ２よりも突出したギザ刃部２２ａ１を有している。ギザ刃部２２ａ１は、他の刃部２２ａ２よりも先行して裁断されるシート材料に当たる。ギザ刃部２２ａ１には山形の刃が連続して設けられており、裁断されるシート材料に食い込む。このため、裁断されるシート材料がギザ刃部２２ａ１によって保持される。その後、他の刃部２２ａ２と固定刃２１の刃２１ａとによって、シート材料が挟まれる。シート材料は、ギザ刃部２２ａ１によって一部が保持されているので、移動刃２２と固定刃２１との間に食い込み難く、スムーズに裁断される。
【００２２】
本発明者は、移動刃２２にギザ刃部２２ａ１がない場合でもテストしたが、電極活物質層１２ｂからはみ出たセパレータ１２ｃが移動刃２２と固定刃２１とのクリアランスＣ１に流入するなどし、切断不良が散見された。これに対して、移動刃２２にギザ刃部２２ａ１が設けられている場合には、電極活物質層１２ｂからはみ出たセパレータ１２ｃが移動刃２２と固定刃２１とのクリアランスＣ１に流入しにくく、切断不良が格段に減る。
【００２３】
ここで、ギザ刃部２２ａ１の突出量Ｈ１（図５参照）は、裁断する対象であるシート材料に対して適当な量に調整されるとよい。例えば、上述のように、集電箔１２ａの両面に電極活物質層１２ｂが形成されており、さらに電極活物質層１２ｂの表面にセパレータ１２ｃが貼り付けられている場合には、ギザ刃部２２ａ１の突出量は、電極活物質層１２ｂの厚さ×２＋集電箔の厚さよりも大きいとよい。ここで、ギザ刃部２２ａ１の突出量は、ギザ刃部２２ａ１と他の刃部２２ａ２との境界において、他の刃部２２ａ２の先端を基準にしてギザ刃部２２ａ１の山形の刃が突出した量である。例えば、電極活物質層１２ｂの厚さが６０μｍで、集電箔の厚さが１０μｍである場合には、ギザ刃部２２ａ１の突出量は、１３０μｍ程度であるとよい。この場合、図５に示されているように、ギザ刃部２２ａ１の先端がセパレータ１２ｃに当たり、ギザ刃部２２ａ１によって電極活物質層１２ｂからはみ出たセパレータ１２ｃが押さえられる。そして、他の刃部２２ａ２と固定刃２１の刃先とに挟まれることによって、電極シート１２が切断される。ここで、ギザ刃部２２ａ１の山形の刃の幅Ｈ２（図５参照）は、例えば、１ｍｍ程度であるとよい。
【００２４】
本発明者の知見によれば、移動刃２２の刃幅において、ギザ刃部２２ａ１は、セパレータ１２ｃが電極活物質層１２ｂからはみ出た長さよりも長いとよい。これによって、ギザ刃部２２ａ１によって、電極活物質層１２ｂからセパレータ１２ｃがはみ出た部位において、ギザ刃部２２ａ１が他に先行してセパレータ１２ｃ当たり、ギザ刃部２２ａ１によってセパレータ１２ｃがより確実に保持される。
【００２５】
ここでは、電極活物質層１２ｂに樹脂製のセパレータ１２ｃが積層されており、かつ、セパレータ１２ｃの縁が電極活物質層１２ｂからはみ出ている電極シート１２を裁断する場合を例示した。ギロチン型裁断機１０によって切断されるシート材料は、かかる形態に限定されない。ギロチン型裁断機１０は、ギザ刃部２２ａ１がシート材料に先行して当たり、シート材料を保持しつつ、他の刃部２２ａ２によってシート材料を切断する。このため、硬さの異なる材料が積層されている電極シートを切断するような用途に広く適用できる。
【００２６】
また、ここで提案されるギロチン型裁断機１０は、電極シートだけでなく、種々のシートを裁断するのに用いられうる。例えば、集電箔１２ａの両面に電極活物質層１２ｂが形成された形態、あるいは、柔らかいシートであるセパレータを裁断するのにも用いられうる。移動刃２２は、切断するシート材料がスムーズに切れるようにギザ刃部２２ａ１の突出量が適当なものを採用するとよい。また、移動刃２２の刃２２ａにおいてギザ刃部２２ａ１が設けられる位置は、切断されるシート材料に応じて適宜に変更されうる。このギロチン型裁断機１０では、ギザ刃部２２ａ１がシート材料に先行して当たり、シート材料を保持しつつ、他の刃部２２ａ２によってシート材料を切断する。かかる機能を奏するように、切断されるシート材料に応じて、移動刃２２に対してギザ刃部２２ａ１が設けられる位置を定めるとよい。つまり、ギザ刃部２２ａ１が設けられる位置は、必ずしも移動刃２２の一端でなくてもよい。
【００２７】
以上、ここで提案されるギロチン型裁断機について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられたギロチン型裁断機の実施形態などは、本発明を限定しない。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ギロチン型裁断機
１２  電極シート
１２ａ  集電箔
１２ｂ  電極活物質層
１２ｃ  セパレータ
２１  固定刃
２１ａ  刃
２２  移動刃
２２ａ  刃
２２ａ１  ギザ刃部
２２ａ２  他の刃部
２３  移動機構
２３ａ  保持部
２３ｂ  シリンダ
２３ｃ  ピストン
３０  筐体
３１，３２  柱
３１ａ，３２ａ  ガイド
３１ｂ，３２ｂ  取付部
３３  天井
５０  エッジ調整機構
Ｃ１  クリアランス
α  シャー角
【図１】
2018126811.tif 000003
【図２】
2018126811.tif 000004
【図３】
2018126811.tif 000005
【図４】
2018126811.tif 000006
【図５】
2018126811.tif 000007