(57)【要約】【課題】本発明の目的は金属箔に活物質を一定間隔で形成しても金属箔の板切れを確実に防止することができる金属箔の圧延制御装置を提供することにある。【解決手段】圧延ロール１、２は油圧圧下装置６、８、１０により圧下位置を制御される。圧延ロール１、２入側の圧延ロール１、２に直近する金属箔部１８が設定位置に到達するとロール間隔を所定間隔に開操作し、予め定めた設定時間だけ所定間隔に保持する。ロール間隔を所定間隔に開操作する設定位置は圧延速度と油圧圧下装置６、８、１０の応答時間によって設定される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に圧延方向に沿って所定長の活物質が一定間隔で形成されている金属箔と、前記金属箔を圧延する上下一対の圧延ロールと、前記下圧延ロールを上下動させて前記上下圧延ロールのロール間隔を制御する油圧圧下装置と、前記圧延ロールの出側に配置され、前記金属箔の板厚を測定する板厚計と、前記板厚計で測定した板厚測定値が目標値となるように前記油圧圧下装置を制御する板厚制御手段と、前記圧延ロール入側の前記圧延ロールに直近する金属箔部位置を検出する箔位置検出手段と、前記油圧圧下装置を制御して前記ロール間隔が所定開度となるように開操作する強制開操作手段とを具備し、前記強制開操作手段は、前記金属箔の直近金属箔部が設定位置に到達すると前記ロール間隔を前記所定開度に開操作し、予め定めた設定時間だけ前記所定開度に保持することを特徴とする金属箔の圧延制御装置。
【請求項２】
両面に圧延方向に沿って所定長の活物質が一定間隔で塗布され、金属箔部と活物質部が交互に形成されている金属箔と、前記金属箔を圧延する上下一対の圧延ロールと、前記下圧延ロールを上下動させて前記上下圧延ロールのロール間隔を制御する油圧圧下装置と、前記圧延ロールの出側に配置され、前記金属箔の板厚を測定する板厚計と、前記板厚計で測定した前記金属箔の活物質部の板厚測定値が目標値となるように前記油圧圧下装置を制御する板厚制御手段と、前記板厚計で測定した板厚測定値を入力し、前記圧延ロール入側の前記圧延ロールに直近する金属箔部位置を検出する箔位置検出手段と、前記油圧圧下装置を制御して前記ロール間隔が所定開度となるように開操作する強制開操作手段とを具備し、前記強制開操作手段は、前記金属箔のロール直近金属箔部が設定位置に到達すると前記ロール間隔を前記所定開度に開操作し、予め定めた設定時間だけ前記所定開度に保持することを特徴とする金属箔の圧延制御装置。
【請求項３】
両面に圧延方向に沿って所定長の活物質が一定間隔で塗布され、金属箔部と活物質部が交互に形成されている金属箔と、前記金属箔を圧延する上下一対の圧延ロールと、前記下圧延ロールを上下動させて前記上下圧延ロールのロール間隔を制御する油圧圧下装置と、前記圧延ロールの出側に配置され、前記金属箔の板厚を測定する板厚計と、前記板厚計で測定した前記金属箔の活物質部の板厚測定値が目標値となるように前記油圧圧下装置を制御する板厚制御手段と、前記板厚計で測定した板厚測定値を入力し、前記圧延ロール入側の前記圧延ロールに直近する金属箔部の圧延方向前側位置を検出する箔位置検出手段と、前記油圧圧下装置を制御して前記ロール間隔が所定開度となるように開操作する強制開操作手段とを具備し、前記強制開操作手段は、前記金属箔のロール直近金属箔部の圧延方向前側位置が前記圧延ロールに近接する設定位置に到達すると前記ロール間隔を前記所定開度に開操作し、予め定めた設定時間だけ前記所定開度に保持することを特徴とする金属箔の圧延制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記ロール間隔を前記所定開度に開操作する設定位置は前記金属箔の圧延速度と前記油圧圧下装置の応答時間によって設定されることを特徴とする金属箔の圧延制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両面に活物質が形成されたシート状の金属箔、特にリチウム電池等の二次電池の電極材に用いられる金属箔を圧縮成形する金属箔の圧延制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平５−１１１７１４号公報
一般に、二次電池の電極材として用いられる銅箔などの金属箔は両面にポリマーなどの活物質を塗布して形成し圧延ロールで圧縮成形している。金属箔は、圧縮成形によって板厚がほとんど変化せずに密度と寸法精度の向上が成される。なお、金属箔の形状制御については上述の特許文献１に記載されている。
【０００３】
金属箔を圧縮成形する上下一対の圧延ロールは圧下装置で下圧延ロールを上下動させてロール間隔（ロール開度）を制御している。圧下装置としては、活物質塗布量の増加及び高密度化による大荷重化に対応して油圧圧下装置が用いられるようになってきている。上下一対の圧延ロールのロール間隔は油圧圧下装置により下圧延ロールを上下動させて制御している。
【０００４】
従来、活物質は金属箔の両面の全面に塗布するようにしている。ところが、近年は後工程で電極接続部を形成するために、所定長の活物質を一定間隔で塗布して形成している。活物質の厚みは金属箔より大きく、金属箔が１５ミクロン程度であるのに対し２５０〜３００ミクロン程度である。そのため、活物質を塗布した活物質部が凸部、活物質を塗布しない金属箔部が凹部となる凹凸形状になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
金属箔に活物質を一定間隔で形成し凹凸形状になると、圧延中に凹凸パターンにより荷重変動を生じ圧延ロールの構成部品の各部ギャップと弾性変形量が変化する為に圧延ロールの位置が変化する。圧延ロールの位置が変化して凹部の金属箔部に接触して切断するという問題点を有する。金属箔の板切れは操業停止となり、歩留りが低下することになる。
本発明の目的は金属箔に活物質を一定間隔で形成しても金属箔の板切れを確実に防止することができる金属箔の圧延制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、圧延ロール入側の圧延ロールに直近する金属箔部位置（凹部位置）を検出し、金属箔のロール直近金属箔部が設定位置に到達するとロール間隔を所定開度に開操作し、予め定めた設定時間だけ所定開度に保持するようにしたことにある。ロール間隔を所定開度に開操作する設定位置は金属箔の圧延速度と油圧圧下装置の応答時間によって設定される。
換言すると、本発明は凹部の金属箔が圧延ロールに噬み込む前に油圧圧下装置の応答遅れを考慮して圧延ロールのロール間隔を強制的に所定開度にする強制開操作指令を事前に与えるようにしたものである。
本発明は金属箔のロール直近金属箔部が設定位置に到達するとロール間隔を所定開度に開操作し、予め定めた設定時間だけ所定開度に保持するようにしているので、圧延ロールが金属箔に接触することがなくなり金属箔の板切れを確実に防止できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例を示す。
図１において、巻出機３から巻出された被圧延材（金属箔）１８は上下一対の上圧延ロール１と下圧延ロール２によって圧縮成形加工され、巻取機４に巻取られる。上圧延ロール１は両軸端の軸受部１ａ、１ｂをハウジング等の固定物（図示せず）に支持されている。上圧延ロール１のロール位置は固定である。下圧延ロール２は油圧ジャッキ６によりロール両軸端の軸受部２ａ、２ｂを支持され、上下方向に位置調整される。
【０００８】
油圧ジャッキ６は油圧装置９から高圧の作動油をサーボバルブ８を介して供給される。サーボバルブ８はサーボアンプ１０から加えられる圧下位置信号により油圧ジャッキ６に供給する作動油量を調整する。油圧ジャッキ６、サーボバルブ８、油圧装置９およびサーボアンプ１０は油圧圧下装置を構成する。
【０００９】
油圧ジャッキ６の位置（圧下位置）は位置検出器７で検出され、信号変換器１１を介して板厚制御装置１２に入力される。油圧ジャッキ６の圧下位置は上下圧延ロール１、２のロール間隔（ロール開度）を制御していることになる。圧延ロール１、２の出側には金属箔１８の板厚を測定する板厚計５が配置されている。
【００１０】
なお、油圧ジャッキ６、位置検出器７、サーボバルブ８、サーボアンプ１０、信号変換器１１は圧延ロール２の左右両軸用に備えており図では添字ａ，ｂを付しているが、同様なものであり以後は添字ａ，ｂを付さないで説明する。
【００１１】
板厚制御部１２は板厚目標値（活物質部板厚）と板厚計５の板厚測定値を入力してその偏差に応じた圧下位置指令を出力する。板厚制御部１２の圧下位置指令と位置検出器７の圧下位置信号は加算器１３に図示の極性で加えられ、圧下位置偏差がサーボアンプ１０に入力される。加算器１３には２つの信号変換器１１ａ、１１ｂから圧下位置信号が入力されるが、平均化処理される。
【００１２】
箔位置検出部１４は板厚計５の板厚測定値（金属箔部板厚）つまり金属箔部位置（凹部位置）を入力して圧延ロール１、２の入側で圧延ロール１、２に直近の金属箔部位置（凹部位置）を検出する。強制開操作指令部１５は、箔位置検出部１４が金属箔の圧延ロール１、２の入側で圧延ロール１、２に直近の金属箔部位置（凹部位置）が設定位置に到達したことを検出すると強制開操作指令をタイマ１６に与える。タイマ１６は予め定めた時間だけ強制開操作指令を加算器１３に図示の極性で加える。
【００１３】
図２に金属箔１８の一例構成図を示す。図２（ａ）は側面図で、図２（ｂ）は平面図である。
図２において、被圧延材（金属箔）１８は金属箔部（心材）１９の両面に圧延方向に沿って所定長の活物質（活物質部）２０が一定間隔で塗布により形成されている。金属箔部１９は幅が５００ｍｍで、厚さは１５ミクロン程度である。また、活物質１９は厚さが２５０〜３００ミクロンで、圧延方向の長さ（幅）は４００〜５００程度である。活物質部（凸部）１９の間の金属箔部１９（凹部）の圧延方向の長さ（幅）は３０〜５０ｍｍである。
【００１４】
次に動作を説明する。
板厚制御部１２は板厚目標値と板厚計５の板厚測定値を入力してその偏差に応じた圧下位置指令を出力する。板厚制御部１２の圧下位置指令と位置検出器７の圧下位置信号は加算機１３に図示の極性で加えられ、圧下位置偏差がサーボアンプ１０に入力される。サーボアンプ１０は圧下位置偏差に基づきサーボバルブ８を開閉し油圧ジャッキ６への給油量を調節する。油圧ジャッキ６は給油量によって上下方向に作動される。
【００１５】
油圧ジャッキ６の上下動により、下圧延ロール２が上下移動し上下圧延ロール１、２のロール間隔が調整され、金属箔１８の活物質部２０は板厚目標値に圧延される。圧延速度は３０ｍ／分程で、１秒間に５０ｃｍ程度移動する。活物質部２０は厚さが２５０〜３００ミクロンから１５０〜２５０ミクロン程に圧縮成形される。金属箔部１９は活物質部２０の圧縮成形によって密度が高くなり、かつ、寸法精度も向上する。
【００１６】
一方、箔位置検出部１４は板厚計５の板厚測定値を入力して圧延ロール１、２の入側で圧延ロール１、２に直近の金属箔部１９の位置（凹部位置）を検出する。このことを図３を参照して説明する。
【００１７】
圧延ロール１、２の中心位置Ａから板厚計５までの距離をＬ、金属箔部（心材）１９長さ（幅）をＹ、活物質部（凸部）２０の長さ（幅）をＺとし、ロール１、２に直近、つまりロールに噛み込まれる直前の金属箔部１９の設定位置をＳとする。圧延ロール１、２の中心位置Ａから設定位置Ｓまでの距離Ｘは次式で求められる。
Ｘ＝ｎ（Ｙ＋Ｚ）−Ｌ                …（式１）
【００１８】
式１の（Ｙ＋Ｚ）は金属箔部１９の長さ（幅）Ｙと活物質部２０の長さ（幅）Ｚの和で、一定長さＰとすると式１は次式で表される。
Ｘ＝ｎＰ−Ｌ                        …（式２）
なお、ｎは一定長さＰの個数で、図３の例では「２」となる。
【００１９】
設定位置Ｓは圧延速度ｖと油圧圧下装置の応答速度によって設定され、また、ロール中心位置Ａから設定位置Ｓまでの距離Ｘは板厚計５の配置位置により調整できる。
【００２０】
強制開操作指令部１５は圧延ロール１、２に直近の金属箔部１９の圧延方向前側位置が箔位置検出部１４で検出されると次式の時間ｔ１において強制開操作指令を出力する。すたわち、強制開操作指令部１５は圧延ロール１、２に直近の金属箔部１９の圧延方向前側位置がロール中心位置Ａに到達する時間より時間ｔ１だけ事前に出力することになる。
ｔ１＝Ｘ／ｖ                        …（式３）
【００２１】
強制開操作指令部１５の強制開操作指令はタイマ１６を介して加算器１３に図示の極性で加えられる。サーボアンプ１０はサーボバルブ８を操作してロール１、２のロール間隔を開操作する。時間ｔ１は油圧圧下装置の応答遅れ時間に相当し、直近の金属箔部１９がロール中心位置Ａに到達する前に下圧延ロール２が開操作される。
【００２２】
タイマ１６は強制開操作指令部１５から強制開操作指令を入力すると、次式に示す時間ｔ３だけ強制開操作指令を保持する。
ｔ３＝ｔ２−Δｔ                    …（式４）
ただし、ｔ２＝Ｙ／ｖ、Δｔは油圧圧下装置の応答遅れ時間である。
時間ｔ３が経過するとタイマ１６は強制開操作指令を出力しないので、板厚制御部１２による板厚制御が行われる。
【００２３】
このようなロール間隔の強制開操作は圧延ロール１、２に直近金属箔部１９の圧延方向前側位置が設定位置Ｓに到達する毎に行われる。このように圧延ロール１、２に直近金属箔部１９の圧延方向前側位置が設定位置Ｓに到達すると圧延ロール２を開操作しているので、油圧圧下装置の応答遅れ時間に拘らずに圧延ロールが金属箔に接触することがなくなり金属箔の板切れを確実に防止できる。
【００２４】
このようにして金属箔の圧延を行うのであるが、金属箔のロール直近金属箔部が設定位置に到達するとロール間隔を所定開度に開操作し、予め定めた設定時間だけ所定開度に保持するようにしているので、圧延ロールが金属箔に接触することがなくなり金属箔の板切れを確実に防止できる。
【００２５】
なお、上述の実施例は板厚計で金属箔部の圧延方向前側位置を検出しているが、金属箔部の圧延方向後側位置（活物質部の圧延方向前側位置）を検出しても同様にして行えることは明らかなことである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は金属箔のロール直近金属箔部が設定位置に到達するとロール間隔を所定開度に開操作し、予め定めた設定時間だけ所定開度に保持するようにしているので、圧延ロールが金属箔に接触することがなくなり金属箔に活物質を一定間隔で形成しても金属箔の板切れを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】金属箔の一例を示す構成図である。
【図３】本発明を説明するための図である。
【符号の説明】
１…上圧延ロール、２…下圧延ロール、３…巻出機、４…巻取機、５…板厚計、６…油圧ジャッキ、７…位置検出器、８…サーボバルブ、９…油圧装置、１０…サーボアンプ、１１…信号変換器、１２…板厚制御部、１３…加算器、１４…箔位置検出部、１５…強制開操作指令部、１６…タイマ、１８…金属箔、１９…金属箔部、２０…活物質部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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