(57)【要約】【課題】簡素な構成で適切にシートを切断するための技術を提供すること。【解決手段】本発明にかかるシート切断装置１００は、シート７０を送り出すニップロール６３と、ニップロール６３で送り出されたシート７０の端部を保持するハンド６６と、ニップロール６３の送り出し方向にハンド６６を移動させることで、ニップロール６３からシート７０を引き出す可動部６７と、ハンド６６によって張力が与えられているシート７０を前記保持部と前記ニップロールとの間の位置で切断するカッタと、を備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートを送り出すニップロールと、
前記ニップロールで送り出されたシートの端部を保持する保持部と、
前記ニップロールの送り出し方向に前記保持部を移動させることで、前記ニップロールから前記シートを引き出す可動部と、
前記保持部によって張力が与えられている前記シートを前記保持部と前記ニップロールとの間の位置で切断するカッタと、を備えたシート切断装置。
【請求項２】
前記カッタによって切断されたシートを受けるシート受け台をさらに備え、
前記シートが前記シート受け台の上方にある状態で、前記保持部が前記シートの保持を解除する、請求項１に記載のシート切断装置。
【請求項３】
ニップロールによってシートを送り出すステップと、
前記ニップロールで送り出された前記シートの端部を保持部で保持するステップと、
前記ニップロールの送り出し方向に前記保持部を移動することで、前記ニップロールから前記シートを引き出すステップと、
前記保持部によって張力が与えられている前記シートを、前記保持部と前記ニップロールとの間の位置で切断するステップと、を備えたシート切断方法。
【請求項４】
前記切断するステップの後、前記シートがシート受け台の上方にある状態で、前記保持部が前記シートの保持を解除するステップと、をさらに備えた請求項３に記載のシート切断方法。
【請求項５】
ニップロールによってシート状デバイスを送り出すステップと、
前記ニップロールで送り出された前記シート状デバイスの端部を保持部で保持するステップと、
前記ニップロールの送り出し方向に前記保持部を移動することで、前記ニップロールから前記シート状デバイスを引き出すステップと、
前記保持部によって張力が与えられている前記シート状デバイスを、前記保持部と前記ニップロールとの間の位置で切断するステップと、を備えたシート状デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記切断するステップの後、前記シート状デバイスがシート受け台の上方にある状態で、前記保持部が前記シート状デバイスの保持を解除するステップと、をさらに備えた請求項５に記載のシート状デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートを切断するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シートを切断するシート加工装置が開示されている。特許文献１のシート加工装置は、シートを第１円筒に巻いたシートロールと、第１円筒を回転可能に保持するロール台と、複数の貫通孔を備えた多孔部材と、シートに接していない領域の貫通孔を防ぐシャッタと、を備えている。そして、多孔部材の上にシートロールのシートを拡げながら、吸引固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１２５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のシート加工装置では、シートにしわがより難くすることができる。しかしながら、シートを吸着するための真空ポンプやシャッタを巻き取るための回転機構などが必要になる。よって、装置が大型化してしまうという問題点がある。
【０００５】
ところで、ロール搬送装置では、送り出しユニットと、巻取りユニットを用いたロールトゥロール(Roll to Roll)方式が一般的である。このような、ロールトゥロール方式において、ロールを切断する場合、切断部でロールが途切れるため、巻き取ることができなくなってしまう。このため、シート切断装置では、ニップロールで送り出す方式での搬送が好適である。
【０００６】
しかしながら、ニップロールの前方では、シートにテンションをかけることができない。よって、シートが薄い場合、シートに折れや曲がりなどが発生してしまう。シートに折れや曲がりなどがあると、シートを適切なサイズに切断することができなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成でシートを適切に切断する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態の一態様に係るシート切断装置は、シートを送り出すニップロールと、前記ニップロールで送り出されたシートの端部を保持する保持部と、前記ニップロールの送り出し方向に前記保持部を移動させることで、前記ニップロールから前記シートを引き出す可動部と、前記保持部によって張力が与えられている前記シートを前記保持部と前記ニップロールとの間の位置で切断するカッタと、を備えたものである。これにより、簡素な構成で適切にシートを切断することができる。
【０００９】
上記の製造装置は、前記カッタによって切断されたシートを受けるシート受け台をさらに備え、前記シートが前記シート受け台の上方にある状態で、前記保持部が前記シートの保持を解除するようにしてもよい。これにより、生産性を向上することができる。
【００１０】
本実施形態の一態様に係るシート切断方法は、ニップロールによってシートを送り出すステップと、前記ニップロールで送り出された前記シートの端部を保持部で保持するステップと、前記ニップロールの送り出し方向に前記保持部を移動することで、前記ニップロールから前記シートを引き出すステップと、前記保持部によって張力が与えられている前記シートを、前記保持部と前記ニップロールとの間の位置で切断するステップと、を備えたものである。これにより、簡素な構成で適切にシートを切断することができる。
【００１１】
上記の製造方法において、前記切断するステップの後、前記シートがシート受け台の上方にある状態で、前記保持部が前記シートの保持を解除するステップと、をさらに備えていてもよい。これにより、生産性を向上することができる。
【００１２】
本実施形態の一態様に係るシート状デバイスの製造方法は、ニップロールによってシート状デバイスを送り出すステップと、前記ニップロールで送り出された前記シート状デバイスの端部を保持部で保持するステップと、前記ニップロールの送り出し方向に前記保持部を移動することで、前記ニップロールから前記シート状デバイスを引き出すステップと、前記保持部によって張力が与えられている前記シート状デバイスを、前記保持部と前記ニップロールとの間の位置で切断するステップと、を備えたものである。これにより、簡素な構成で適切にシートを切断することができる。
【００１３】
上記の製造方法において、前記切断するステップの後、前記シート状デバイスがシート受け台の上方にある状態で、前記保持部が前記シート状デバイスの保持を解除するステップと、をさらに備えていてもよい。これにより、生産性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡素な構成でシートを適切に切断する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】シート切断装置のチャックＯＦＦ状態の構成を示す側面図である。
【図２】シート切断装置のチャックＯＮ状態の構成を示す側面図である。
【図３】ハンドが後退移動した時のシート切断装置の構成を示す側面図である。
【図４】シートを切断している時のシート切断装置の構成を示す側面図である。
【図５】シート切断装置の構成を示す上面図である。
【図６】シート切断方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明の技術的範囲が以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
以下、本実施の形態にかかるシート切断装置は、シート状デバイスであるシート状二次電池を切断する。以下、本実施の形態にかかるシート切断装置について、図１〜図５を参照して説明する。図１〜図４は、シート切断装置１００の構成を模式的に示す側面図であり、各ステップにおける動作状態を示している。図５は、シート切断装置１００の構成を模式的に示す上面図である。なお、説明の明確化のため、図１〜５にはＸＹＺ３次元直交座標系が示されている。Ｚ方向は、鉛直方向となり、ＸＹ平面は水平面方向となる。また、Ｘ方向がロール状のシート７０の送り出し方向となり、Ｙ方向がシート７０の幅方向となる。
【００１８】
シート切断装置１００は、第１ロール６１と、第２ロール６２と、ニップロール６３と、カッタ６５と、ハンド６６と、可動部６７と、シート受け台６８と、を備えている。シート７０はロールトゥロール方式で製造されたシート状二次電池である。したがって、シート７０の片面、又は両面に充電層や電極層が形成されている。シート切断装置１００は、第１ロール６１に巻き付けられたシート７０を所定の大きさで順次切断していく。これにより、シート７０が個片に切り出されて、シート状二次電池が製造される。
【００１９】
第１ロール６１は、シート７０が巻き付けられたシートロールである。第１ロール６１に巻き付けられたシート７０は、第２ロール６２を経て、ニップロール６３に供給される。第２ロール６２は、第１ロール６１とニップロール６３の間のシート７０に張力（テンション）を与えるために設けられている。これにより、シート７０にしわが発生するのを防ぐことができる。
【００２０】
ニップロール６３は、シート７０を送り出す。具体的には、ニップロール６３はシート７０を挟持する一対のロール６３ａ、６３ｂを備えている。シート７０の上側に配置されたロール６３ａを上ロール６３ａ、下側に配置されたロール６３ｂを下ロール６３ｂと称する。シート７０は、上ロール６３ａと下ロール６３ｂの間を通って、＋Ｘ方向に送り出されていく。第１ロール６１、第２ロール６２、上ロール６３ａ、及び下ロール６３ｂの回転軸は、Ｙ方向と平行になっている。
【００２１】
具体的には、図１の矢印に示すように、上ロール６３ａと下ロール６３ｂが同期して回転することで、シート７０が上ロール６３ａと下ロール６３ｂとの間を通過する。上ロール６３ａと下ロール６３ｂに挟まれたシート７０がニップロール６３で送り出されていくことで、シート７０の端部がニップロール６３の＋Ｘ側にはみ出していく。また、上ロール６３ａと下ロール６３ｂによってシート７０に圧力を加えることで、シート７０のしわを伸ばすことができる。
【００２２】
ハンド６６は、ニップロール６３の送り出し方向下流側、すなわち、ニップロール６３の＋Ｘ側に配置されている。ハンド６６は、ニップロール６３によって送り出されたシート７０の端部を保持する保持部である。図１は、ハンド６６がシート７０を保持する前の状態を示し、図２は、ハンド６６がシート７０を保持した状態を示す。なお、ハンド６６がシート７０を保持した状態をチャックＯＮ状態とし、保持していない状態をチャックＯＦＦ状態とも称する。すなわち、図１はチャックＯＦＦ状態を示し、図２はチャックＯＮ状態を示している。
【００２３】
ハンド６６は、ニップロール６３から送り出されたシート７０の端部を把持する。ハンド６６は、図示しないモータ又はシリンダ等のアクチュエータによって動作によって、上下方向からシート７０の先端を挟む。なお、ハンド６６は、吸着チャックや静電チャックでシート７０を保持してもよい。図５に示すように、ハンド６６は、Ｙ方向における両端でシート７０を把持している。もちろん、ハンド６６によるシート７０の保持箇所は、Ｙ方向における両端に限られるものではない。
【００２４】
可動部６７は、ハンド６６をＸ方向に移動させる駆動機構である。可動部６７は、ニップロール６３の送り出し方向（＋Ｘ方向）にハンド６６を移動させることで、ニップロール６３からシート７０を引き出す。図５に示すように、可動部６７は、ハンド６６の−Ｙ方向の端部に配置されている。例えば、可動部６７は、図示しないモータやリニアガイド機構を備えており、ハンド６６をＸ方向に沿って直進移動させる。
【００２５】
なお、−Ｘ方向へのハンド６６の移動を前進移動とし、＋Ｘ方向への移動を後退移動とする。可動部６７は、ハンド６６を一定距離だけ前後に移動させる。例えば、図２に示す状態から、可動部６７がハンド６６を後退移動させると、図３に示す状態となる。図１、図２では、シート７０をチャックするチャック位置までハンド６６が前進している。図３では、カッタ６５による切断が行われるカット位置までハンド６６が後退している。
【００２６】
可動部６７がハンド６６をカット位置まで後退移動させると、シート７０が＋Ｘ方向に引っ張り出される。すなわち、シート７０を保持したハンド６６を可動部６７が＋Ｘ方向に移動させると、ニップロール６３からのシート７０の送り出し量が多くなる。可動部６７は、切断するシート７０の長さに応じて、ハンド６６を後退移動させる。なお、可動部６７がハンド６６を稼働している間、モータ等でニップロール６３を回転させてもよい。
【００２７】
カッタ６５は、ニップロール６３の送り出し方向下流側、すなわち、ニップロール６３の＋Ｘ側に配置されている。より具体的には、カッタ６５は、Ｘ方向において、ニップロール６３とハンド６６との間に配置されている。カッタ６５は、ハンド６６によって張力が与えられているシート７０をハンド６６とニップロール６３との間の位置で切断する。
【００２８】
カッタ６５は、上刃６５ａと、下刃６５ｂと、を備えており、シート７０を切断する。上刃６５ａはシート７０の上側に配置され、下刃６５ｂは、上刃６５ａと対向する様にシート７０の下側に配置されている。上刃６５ａと下刃６５ｂとは、図示しないモータ又はシリンダなどのアクチュエータによって同期的に上下に移動する。図３に、シート７０の切断前の状態を示し、図４に切断後の状態を示す。上下に離間した上刃６５ａと下刃６５ｂ（図３参照）とを近づけていくことで、上刃６５ａと下刃６５ｂがシート７０と当接する（図４参照）。これにより、シート７０が切断される。
【００２９】
シート受け台６８は、カッタ６５の＋Ｘ側に配置されたプレートであり、切断されたシート７０を受ける。そのため、ハンド６６により引き出されたシート７０は、シート受け台６８の上側に送り出されていく。シート受け台６８は、ハンド６６により引き出されたシート７０の下側に配置されている。
【００３０】
さらに、シート受け台６８は、昇降可能に設けられている。図３は、シート受け台６８が上昇する前の状態を示し、図４は、シート受け台６８が上昇した状態を示す。シート受け台６８は、モータやシリンダなどのアクチュエータによって上下（Ｚ方向）に移動する昇降台である。カッタ６５がシート７０を切断する場合、シート受け台６８が上昇する。シート７０の切断時には、シート受け台６８がシート７０に当接する。そして、カッタ６５で切断されたシート７０は、シート受け台６８の上に載る。例えば、ハンド６６がシート受け台６８の上にシート７０を解放する。
【００３１】
本実施の形態では、ニップロール６３がシートを送り出していく構成において、シート７０に張力が与えられた状態で、カッタ６５がシート７０を切断する。すなわち、ハンド６６がシート７０に張力を与えている状態で、カッタ６５がシート７０を切断する。シート７０に折れや曲がりが無い状態で、シート７０を切断することができる。簡素な構成で、適切にシート７０を切断することが可能になる。
【００３２】
次に、図６を用いて、シート切断装置１００におけるシートの切断方法について説明する。図６は、シート切断方法を示すフローチャートである。
【００３３】
まず、ニップロール６３がロール送りを行う（Ｓ１１）。すなわち、ニップロール６３の上ロール６３ａと下ロール６３ｂとが同期して回転する。これにより、シート７０が＋Ｘ方向に送り出される。なお、ハンド６６がシート７０を掴める位置まで、シート７０の先端が送り出されていれば、ニップロール６３によるシート７０の送り出し量は、特に限定されるものではない。
【００３４】
次に、可動部６７が、ハンド６６を前進移動させる（Ｓ１２）。すなわち、可動部６７がハンド６６を−Ｘ方向に移動する。これにより、図１に示すように、ハンド６６が、シート７０をチャックするチャック位置まで移動する。
【００３５】
ハンド６６のチャックがＯＮする（Ｓ１３）これにより、図２に示すように、チャック位置において、ハンド６６が、ニップロール６３により送り出されたシート７０の端部を保持する。カッタ６５の＋Ｘ側でハンド６６がシート７０を保持している
【００３６】
可動部６７がハンド６６を後退移動する（Ｓ１４）。すなわち、可動部６７がハンド６６を＋Ｘ方向に移動する。これにより、図３、図５に示すように、ハンド６６がカット位置まで移動する。ハンド６６の後退移動により、ニップロール６３からシート７０が引き出される。
【００３７】
そして、シート受け台６８が上昇する（Ｓ１５）。これにより、シート受け台６８が、シート７０と当接する。この状態では、シート７０がシート受け台６８の上方に配置されている。
【００３８】
カッタ６５がシート７０を切断する（Ｓ１６）。図４に示すように、カッタ６５の上刃６５ａと下刃６５ｂとが近づいていき、シート７０と当接する。これにより、シート７０が切断される。ここでは、ハンド６６がシート７０に張力（テンション）を与えている状態でシート７０が切断される。よって、適切な長さでシート７０を切断することができる。
【００３９】
ハンド６６がチャックをＯＦＦする（Ｓ１７）。これにより、ハンド６６の保持が解除される。シート７０がシート受け台６８の上方にある状態で、ハンド６６がシート７０の保持を解除する。したがって、フリーとなったシート７０がシート受け台６８の上に載る。このようにすることで、ハンド６６を速やかに移動させることが可能になるため、より生産性を向上することができる。
【００４０】
そして、シート受け台６８の上に載っているシート７０を次の工程に搬送する（Ｓ１８）。例えば、シート７０が複数のシート７０を積層する装置、又は電極端子を取り付ける装置等に搬送される。シート７０の搬送は、搬送ロボットなどが行ってもよく、作業者が行ってもよい。
【００４１】
シート受け台６８が下降する（Ｓ１９）。これにより、シート受け台６８が前進移動するハンド６６と干渉しない位置まで移動する。
【００４２】
次に、図示しない制御部が、繰り返しが完了したか否かを判定する（Ｓ２０）。すなわち、第１ロール６１に巻き付けられたロール状のシート７０の全てに対して、切断工程が行われたか否かが判定される。繰り返しが終了していないと判定された場合（Ｓ２０のＮＯ）、Ｓ１１からのステップを再度実施する。これにより、シート７０が同じ長さで順次切り出されていく。ロール全体の切断が終了するまで、Ｓ１１〜Ｓ１９の処理を繰り返す。繰り返しが終了したと判定された場合（Ｓ２０のＹＥＳ）、シート切断装置１００による処理が終了する。
【００４３】
ハンド６６がシート７０を保持して引っ張ることで、シート７０に折れや曲がりを発生させずに、シート７０を引き出すことができる。シート７０に張力が与えられた状態で、カッタ６５がシート７０を切断している。したがって、シート７０に折れや曲がりが発生していない状態で、シート７０を切断することができる。これにより、簡素な構成で、適切にシート７０を切断することが可能となる。よって、切断工程における歩留りを改善することができ、生産性を向上することができる。
【００４４】
なお、上記の説明では、Ｓ１１〜Ｓ２０が順番に行われているとして説明したが、一部のステップは他のステップと並行して行われてもよい。シート切断装置１００は、ロール状のシートの切断に好適である。本実施形態にかかるシート切断装置、及び方法によれば、折れや曲がりの発生しやすい薄いシートであっても、適切に切断することができる。
【００４５】
このようなシート切断装置１００は、ロールトゥロール方式で製造されたシート状二次電池の切断に好適である。もちろん、本実施の形態では、シート切断装置１００における切断対象物は、シート状二次電池に限られるものではなく、二次電池以外のシート状デバイスであってもよい。例えば、ロールトゥロール方式で、基材の片面、又は両面に充電層や電極層等を形成することで、シートにデバイスを製造する。ロールトゥロール方式では、シート状デバイスが形成されたロールが製造される。そして、シート状デバイスのロールを、シート切断装置１００が切断することで、シート状デバイスが製造される。よって、本実施の形態にかかるシート切断方法は、シート状デバイスの製造方法に好適である。もちろん、切断対象物は、シート状デバイスに限らず、種々の用途のフィルムやシートであってもよい。
【００４６】
以上、本発明の実施形態の一例を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。
【符号の説明】
【００４７】
１００  シート切断装置
６１  第１ロール
６２  第２ロール
６３  ニップロール
６５  カッタ
６６  ハンド
６７  可動部
６８  シート受け台
７０  シート
【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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