CN103128987A - 辊压设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供在具有修正压辊挠曲的机构的辊压设备中，即使在在长时间的连续加工中也能高精度（在宽度方向的整个范围内使厚度在目标厚度的范围内）地进行压缩加工的辊压设备。本发明的技术方案是，在具有修正压辊挠曲的机构的辊压设备中，在被压缩加工的材料（3）的宽度方向的多处由厚度计（10）测量厚度，为了在材料的宽度方向的整个范围内使其成为目标范围内的厚度，根据在多处的厚度测定值及目标厚度之差的状态，单独或组合地实施进行压辊间隙的调整的压制机构及修正压辊挠曲的弯曲机构的反馈控制。

Description

辊压设备

技术领域

本发明涉及辊压设备，尤其涉及具有修正压辊的挠曲的机构的辊压设备。

背景技术

辊压设备用于锂离子二次电池用电极材料的压缩加工等。材料在压缩加工后所要求的厚度精度严格到例如±2μm左右，近年来希望进一步高精度化（±1～2μm）。因此，若不修正在压缩时由材料受到的反作用力所引起的压辊的挠曲，则发生所谓的材料的两边缘部比中央部变薄，即、在成品厚度的宽度方向产生波动。于是，例如，如专利文献1记载的那样，通过修正压辊的挠曲来抑制材料在宽度方向的厚度波动，高精度地进行加工。

另外，压辊间隔的设定或压辊的挠曲修正的设定是在测量压制后的电极材料的厚度的同时用手动来调整液压缸的加压力来进行设定的。

再有，对厚度的测定结果进行反馈以调整控制压辊间隙，例如如专利文献2～5记载的那样，在轧机等上进行。

另外，专利文献6公开了如下技术：在利用加热辊对无纺布进行热压的设备中，在宽度方向的三处测量厚度并向辊间隙调整装置反馈以进行宽度方向的厚度调整。

现有技术文献

专利文献1：日本专利第3937561号公报

专利文献2：日本特开平7－39914号公报

专利文献3：日本特开平7－108551号公报

专利文献4：日本特开2003－53759号公报

专利文献5：日本特开2001－332248号公报

专利文献6：日本特开平7－189137号公报

专利文献7：日本特开2011－181348号公报

在锂离子二次电池电极材料的压缩加工工序中，用开卷辊压机连续地对卷材状的电极材料进行压缩加工。压缩加工后的厚度精度在宽度方向、流水作业方向都严格到±1～2μm左右。另外，还有一卷的长度越长，连续加工时间越长的倾向。在连续加工中，由于因压辊旋转或压缩加工等产生的热引起的压辊内部的微小温度变化，导致微小的压辊形状的变化。就该压辊的热变形而言，能够利用例如专利文献7记载的方法降低。

但是，根据本发明的发明人的研究判明：连续加工时间变长，则会使压缩后厚度发生数μm的变化，有时压缩后厚度脱离目标厚度的范围值（容许值）。为了防止这种情况，虽然考虑了在一卷的途中停止生产线，以手动再设定加压条件，以将厚度调整到目标厚度的范围内，再开始生产线的运转，但这要花费时间，导致成品率降低。

此外，在专利文献1中，在连续加工中未进行加压条件的变更。另外，在专利文献2～5中，考虑基于进料侧的板厚的变化改变加压条件来改变出料侧的板厚，对加工后的厚度进行测定来调整压辊间隙，但并没有将宽度方向的多个部位的厚度调整到目标厚度的范围内的想法，尤其是对于基于连续加工中的压辊的热变形对加压条件（特别是修正挠曲的加压条件）的再设定完全没有检讨。在专利文献6中记载的内容是，在宽度方向的三处测量厚度，与进行逆弯曲的装置不同地设置电动式蜗轮起重器并利用该电动式蜗杆起重器给与挠曲以进行压辊间隙的调整。但是，是消除宽度方向的厚度波动的技术，既未考虑将宽度方向的任何一处调整到目标厚度的范围内，而且，对于基于连续加工中的压辊的热变形对加压条件的再设定完全没有检讨。

发明内容

本发明的目的在于，提供在具有修正压辊挠曲的机构的辊压设备中，即使在长时间的连续加工中也能高精度（在宽度方向的整个范围内使厚度在目标厚度的范围内）地进行压缩加工（压制）的辊压设备。

本发明的辊压设备在具有修正压辊挠曲的弯曲机构的辊压设备中，其特征是，在被压缩加工的材料的宽度方向的多处测量厚度，为了在材料的宽度方向的整个范围内使其成为目标范围内的厚度，根据在多处的厚度测定值与目标厚度之差的状态，单独或组合地实施进行压辊间隙的调整的压制机构及修正压辊挠曲的弯曲机构的反馈控制。

本发明的效果如下。

根据本发明，即使在长时间的连续加工中，也都能在宽度方向、流水作业方向（流れ方向）达到压缩加工后的材料的厚度精度。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的辊压设备的辊压机主体的主视图。

图2是本发明的另一个实施例的辊压设备的辊压机主体的主视图。

图3是本发明的又一个实施例的辊压设备的辊压机主体的主视图。

图4是本发明的一个实施例的辊压设备的生产线整体图。

图5是说明本发明的一个实施例的辊压设备的控制流程的图。

其中：

1—上压辊，2—下压辊，3—材料，4—主轴承箱，5—压力缸，6—弯曲轴承箱，7—弯曲缸，8—压制前卷材，9—压制后卷材，10—厚度计，11—控制盘，11-1—主控制盘，11-2—厚度反馈控制盘，12—开卷机，13—卷绕机，14—预载缸，15—驱动马达，16—脉冲发生器，17—变换器。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的一个实施例进行说明。

实施例1

辊压设备的辊压机主体具有：上压辊1；下压辊2；内置并保持分别轴支撑上压辊及下压辊的主轴承的主轴承箱4以及压力缸5，压力缸5对下压辊的主轴承箱施加负荷，并产生对位于上压辊1与下压辊2之间的材料3的压制负荷。上压辊的主轴承箱与压力缸由外壳（省略图示）支撑。在上压辊与下压辊上分别设有压辊驱动机构（省略图示）。另外，辊压机主体具有由弯曲缸7、内置并保持弯曲轴承的弯曲轴承箱6构成的、对压辊挠曲进行修正的弯曲机构。

压力缸5是进行压辊间隙的调整的压制机构的主要构成要素。压力缸5构成为，能根据来自后述的控制盘的控制指令进行位置控制。即，压力缸在内部或外部具有磁尺等位置检测器（省略图示），在液压系统中采用使用了伺服阀的能进行位置控制的系统。

弯曲缸7能根据来自后述的控制盘的控制指令设定加压力。弯曲缸在压力设定中采用比例控制阀（电磁阀）。弯曲轴承箱6设置在主轴承箱4的两外侧。本实施例的进行压辊挠曲修正的机构是弯曲压杆型，在上压辊的弯曲轴承箱与下压辊的弯曲轴承箱之间设有弯曲缸7，在与向材料施加的加工负荷引起的压辊挠曲相反的方向对压辊施加负荷以进行压辊挠曲修正。图中的箭头为由各缸施加的负荷的方向及大小的图像。各缸均使用液压。液压缸能与高负荷相对应，此外，使用非压缩性的流体（工作油）便能进行稳定的加工。

图4表示本发明的一个实施例的辊压设备的生产线整体图。在辊压机主体的进料侧设有开卷机12，该开卷机12装有将锂离子二次电池电极材料等的材料3卷绕成卷状的压制前卷材8，在辊压机主体的出料侧设有卷绕机13，该卷绕机13用于卷绕压制后的材料并做成压制后卷材9。另外，在辊压机主体的出料侧设置有测量被压制后的材料3的厚度的厚度计10。基于来自厚度计10的厚度测量值，在控制盘11中进行求出预载缸位置控制及弯曲缸压力控制的控制值（修正值）的运算，将控制值输出到辊压机主体，并利用该控制值来控制压力缸及弯曲缸的液压。

在本实施例中，厚度计10构成为，在宽度方向，在操作侧（没有压辊驱动机构一侧）、中央、驱动侧（有压辊驱动机构一侧）这三点（三个区域或三个部位）测量厚度。此外，厚度测量点虽然只要在宽度方向上至少两点以上即可，但最好是测量三点的厚度。另外，既可以将测量器固定在三处来测量厚度，也可以在宽度方向移动测量器来测量厚度。在宽度方向进行连续的测量的情况下，也可以设定操作侧、中央、驱动侧这三个区域，将该范围的测定值的平均值用于控制。

另外，对于厚度计10只要是能在生产线运转中连续或断续地测量材料厚度，则对测量方式无指定。例如，作为厚度计的测量方式，有以下的测量方法等：对于导辊上的材料，利用激光传感器检测材料的上表面位置，并利用磁传感器检测导辊的位置，并根据这些位置关系测量材料厚度的方法；以及利用激光传感器测量材料两面的位置，并根据这些位置关系计测材料厚度的方法等。

下面，使用图5说明本发明的一个实施例的辊压设备的控制流程。

在本实施例中，在操作侧、中央、驱动侧这三测量厚度，根据三点的厚度状况来进行压力缸的位置控制及弯曲缸的压力控制。另外，就厚度控制而言，在目标厚度精度（目标厚度范围）内设定阈值，在来自厚度计的厚度测定值脱离阈值的情况下，为使其进入到阈值内，通过单独或组合地变更压力缸位置和弯曲缸的压力来进行。

根据图5来说明控制流程。将在辊压机主体中被压缩加工的材料3的厚度测定值从厚度计10输入到主控制盘11-1。就厚度测定值而言，压制条件变更后的材料在通过厚度计10之后的值由主控制盘取得。即，若将辊压机主体与厚度计10的压制线长度设为L1，将压制条件变更后的材料进给长度设为L2，则在L2≥L1的情况下取得厚度测定值。压制条件变更后的材料进给长度L2基于来自安装在驱动压辊的驱动马达15上的脉冲发生器16及驱动驱动马达15的变换器17的信息来进行检测。

在本实施例中，使测量器在宽度方向移动从而在宽度方向连续地测量厚度，在主控制盘中，基于厚度测定值而提取驱动侧、中央、操作侧这三个区域的测定值（驱动侧厚度Td、中央部厚度Tc、操作侧厚度Tw）。

来自主控制盘的三个点的厚度测定值被输入到厚度反馈控制盘11-2。若将目标厚度设为Ta，将目标厚度精度（目标厚度范围）设为Ta±ΔP，为了使各厚度测定值可靠地成为目标厚度精度（目标厚度范围），在本实施例中，设定比目标厚度精度（目标厚度范围）Ta±ΔP小的阈值Ta±Δt（设定成为Δt<ΔP的阈值）。

另外，在本实施例中，在厚度测定值为阈值以外的场合，根据三个部位的厚度测定值的状况，单独或组合地实施进行压辊间隙调整的压制机构及修正压辊挠曲的弯曲机构的反馈控制。

即，在本实施例中，首先，对于驱动侧厚度Td和操作侧厚度Tw的任何一方或双方，在因压辊的热变形等而使厚度测定值与目标厚度Ta的差分（绝对值）比Δt大时，则变更（再设定）压力缸位置及弯曲缸压力的双方。即，该场合，由于压辊间隙不在适当的范围内，因而再设定（运算修正量）压力缸位置。由于对压力缸位置（压辊间隙）进行变更，对材料的压力、压制压力（压力缸压力）会变化。另外，该场合，由于进行控制以便对挠曲修正量不施加变更（维持挠曲修正量），因而，为了维持挠曲修正量，与压制压力的变化相对应，修改并设定用于挠曲修正的弯曲缸压力（运算弯曲缸压力调整量）。

在驱动侧厚度Td及操作侧厚度Tw的双方与目标厚度Ta的差分都在Δt以下时，比较中央部厚度Tc和目标厚度Ta的差分（绝对值）与Δt。并且，在差分比Δt大时，由于中央部的压辊变形变大，因而只再设定（运算弯曲压力修正量）弯曲缸压力以变更挠曲修正量。此外，若变更弯曲缸压力，则虽然压力缸的压力变化，但在这种情况下，由在液压系统中使用了伺服阀的系统进行位置控制，从而使压力缸的位置不变化（下压辊位置不变化）。

在差分为Δt以下时，三个区域的测定值（驱动侧厚度Td、中央部厚度Tc、操作侧厚度Tw）都在阈值以内，因此，由于在目标厚度精度（目标厚度范围）内，因而压力缸位置及弯曲缸压力哪一个都不变更（再设定）。

然后，在下一个厚度测定定时中重复上述的控制流程。

此外，间隙修正量的运算按照目标厚度Ta与驱动侧厚度Td或操作侧厚度Tw的差分（包括正负值），作为打开方向（降低下压辊位置的方向）或关闭方向（提升下压辊位置的方向）的移动量进行运算。存在修正驱动侧及操作侧的双方的压辊间隙的情况和修正任何一个的情况。既可以将差分照样作为移动量，也可以对差分乘上规定的系数的值作为移动量。

挠曲修正弯曲压力调整运算在进行了压辊间隙修正量的运算之后进行。在此，为了维持刚运算的挠曲修正量，根据材料宽度、压辊间隙修正后的压制压力，用与现有的压辊的挠曲修正相同的运算方法对与刚运算的挠曲修正量成为相同的弯曲压力（弯曲缸压力）进行运算。

在弯曲压力修正量运算中，为了按照目标厚度Ta与中央部厚度Tc的差分（包括正负值）来将挠曲修正量向比规定量大的方向或小的方向进行调整，基于材料宽度、压制压力，用与现有的压辊的挠曲修正相同的运算方法对成为变更后的挠曲修正量的弯曲压力（弯曲缸压力）进行运算。

将由厚度反馈控制盘11-2运算的压辊间隙修正量及弯曲压力修正量（或挠曲修正弯曲压力调整量）输入到主控制盘11-1的弯曲压力控制系统及压辊间隙控制系统中。另外，使压制条件变更后的材料进给长度计数为零（L2=0）。

在压辊间隙控制系统中，求出反映了压辊间隙修正量的下压辊位置，由在液压系统中使用了伺服阀的系统进行压力缸的位置控制，从而使下压辊向该下压辊位置移动。

在弯曲压力控制系统中，由使用了比例控制阀（电磁阀）的系统来控制弯曲缸的加压力，从而达到反映了弯曲压力修正量的弯曲压力。

在本实施例中，在三处测定压制后的材料厚度，在厚度测定值成为阈值外的情况下，按照三处厚度测定值的状况，修正压制条件（压辊间隙、即、下压辊位置和弯曲缸的压力），由于材料的厚度在宽度方向都保持在目标范围内，因而即使在进行长时间的连续加工的情况下，也能在宽度方向和流水作业方向都良好地达到压缩加工后的材料的厚度精度。

在上述实施例中，虽然在生产线运转中连续地进行厚度反馈控制，但由于考虑到就压制后的材料的厚度变化而言压辊的热变形为主要原因，因而厚度反馈控制可以在压辊的热变形的影响变大的时期进行。另外，也可以监视主轴承箱的温度上升，当温度上升到规定温度以上时进行反馈控制。

另外，本实施例的厚度控制即使在压缩加工初期阶段也是有效的。即，一直以来，在生产线运转的初期阶段，以手动来反复变更负荷条件直到成为目标厚度，设定加工条件，因此花费时间并导致成品率不佳。若在卷材的压缩加工初期阶段使用本实施例的控制，则能给出在压缩加工初期阶段的自动条件。

实施例2

图2表示本发明的另一个实施例。本实施例的辊压机主体是将实施例1中的弯曲缸从所谓弯曲压杆型变成弯曲拉杆型。其它与实施例1相同，在本实施例中也能得到与实施例1相同的效果。

实施例3

图3表示本发明的又一个实施例。本实施例的辊压机主体是在实施例1中，设置了以防止上压辊的晃动为目的的预载缸14。

作为对上压辊1向抵消上压辊1的自重的上方向施加负荷的机构，与进行压辊挠曲修正的机构不同地设有预载缸14。在本实施例中，虽然将预载缸14设置在上压辊1的弯曲轴承箱6上，但也可以在上压辊1的主轴承箱4与弯曲轴承箱6之间另设预负载轴承箱，在该预负载轴承箱上设置预载缸14。图中的箭头为由各缸施加的负荷的方向及大小的图像。就预载缸而言，除了液压缸以外，气缸、弹簧等其它装置也都可以。但是，从稳定性来看希望采用液压。另外，由于压力缸及弯曲缸之类不必变更负荷，因而不需要使负荷可变的机构。

另外，由于由预载缸施加的预负荷远小于压制负荷、弯曲修正负荷，且不必使其变化，因而通过调整预载缸的直径（通过减小直径）就能脱离液压不稳定的低压力区域，而在稳定的压力区域中应用，成为还容易进行微调的设备。

本实施例的预载缸14通过提升弯曲轴承箱6而对上压辊向上施加负荷。因此，将上压辊的压辊支撑轴向主轴承箱4的主轴承的上方推压，消除了压辊支轴与主轴承的上部的晃动（间隙）。

就与目标加工后厚度精度（例如±2μm以下）的关系而言，希望将上压辊可靠地向上方推压，以抑制摆动。即，为了消除上压辊的构造上的晃动，进而还消除在轴承内部的摆动，使压辊在上下方向的位置稳定，以进行精度良好的压制加工，希望使上压辊向上克服自重而进一步实现某种程度可靠的推压。因此，将由预载缸14施加的预负载负荷设定为，不仅能抬起上压辊的自重量，而且还进一步实现某种程度可靠的推压。但是，由于推压力对压辊挠曲量有影响，因而需要不过度地进行。

根据这种观点，希望预负载负荷（推压力）为上压辊自重的1∽3倍左右。这是因为，若施加3倍以上的负荷，挠曲修正效果变大，对材料厚度精度带来影响。另外，即使为1倍左右的相当于压辊自重的负荷，若考虑到来自材料3的反作用力及来自弯曲缸7的负荷，则也能够抑制晃动或摆动。为了不使由预载缸引起的挠曲修正效果变大，进一步可靠地抑制摆动，压辊自重的1.5～2倍的负荷为最佳。

预负载的负荷与压制机构及弯曲机构不同，在反馈控制中不变更。其它与实施例1相同。

根据本实施例，除了实施例1的效果外，还具有如下效果。在现有的辊压设备中，以弯曲缸（挠曲修正）的力对上压辊向上施加负荷并向上方推压。但是，挠曲修正负荷及来自材料的反作用力的合计在与压辊自重处于相同水平时，由于压辊的晃动相应地向下方移动，以及因轴的旋转而使在轴承部滚动面的位置有一些变动，则处于压辊位置向下方变化的不稳定的运转状态，导致产品厚度精度变差。在本实施例中，所谓挠曲修正机构是利用各自独立的机构，将上压辊可靠地向上方推压，从而不会对挠曲修正带来坏的影响，能够进行稳定的精度良好的加工。

另外，液压与减压阀规格的最大压力相比，当设定为15～20%以下时，液压处于不稳定状态。例如，当减压阀规格的最大压力为21MPa时，由于3MPa以下为不稳定的区域，因而向上方的推压力变得不稳定，不能进行精度良好的压制加工。在本实施例中，通过将独立的预载缸做成直径适当小的缸，从而使用液压减压阀的稳定区域，便能够将上压辊可靠地向上方推压。另外，在高线性压力负荷用的辊压设备中，由于需要大的加压力，因而使用大直径的缸来进行负荷的调整。在设定为低线性压力负荷（轻负荷）时，因以少许的压力调整就带来大的负荷变化而难以进行调整。在本实施例中，通过将独立的预载缸做成直径适当小的缸，则与辊压设备的设定负荷无关，能够将上压辊可靠地向上方推压。

Claims (5)

1.一种辊压设备，具有：

具有修正压辊挠曲的弯曲机构的辊压机主体；

设置于上述辊压机主体的出料侧，在宽度方向的多处测量被压缩加工的材料的厚度的厚度计；以及

根据来自上述厚度计的厚度测定值，运算对进行上述辊压机主体的压辊间隙进行调整的压制机构和上述弯曲机构的控制值的控制装置，其特征在于，

上述控制装置按照在上述多处的厚度测定值与目标厚度之差的状态，单独或组合地进行上述压制机构和上述弯曲机构的反馈控制，从而使被压缩加工的材料在宽度方向的整个范围内达到目标厚度范围内的厚度。

2.根据权利要求1所述的辊压设备，其特征在于，

上述厚度计测定驱动侧、中央部、操作侧这三处的厚度，

上述控制装置在将上述目标厚度设为Ta，将上述目标厚度范围设为Ta±ΔP，将比上述目标厚度范围Ta±ΔP小的阈值设为Ta±Δt的情况下，

就上述驱动侧的厚度测定值Td和上述操作侧的厚度测定值Tw的任一方或双方而言，在与上述目标厚度Ta的差分比Δt大时，组合地进行上述压制机构及上述弯曲机构的反馈控制。

3.根据权利要求1所述的辊压设备，其特征在于，

上述厚度计测定驱动侧、中央部、操作侧这三处的厚度，

上述控制装置在将上述目标厚度设为Ta，将上述目标厚度范围设为Ta±ΔP，将比上述目标厚度范围Ta±ΔP小的阈值设为Ta±Δt的情况下，

在上述驱动侧的厚度测定值Td和上述操作侧的厚度测定值Tw的双方均与上述目标厚度Ta的差分为Δt以下、且上述中央部的厚度Tc与上述目标厚度Ta的差分比Δt大时，只对上述弯曲机构进行反馈控制。

4.根据权利要求2或3所述的辊压设备，其特征在于，

上述厚度计在宽度方向上使测量器移动而在宽度方向上连续地测量厚度，在上述控制装置中，根据上述厚度测定值，提取上述驱动侧、上述中央部、上述操作侧这三处的厚度测定值。

5.根据权利要求1～4中任何一项所述的辊压设备，其特征在于，

与上述弯曲机构不同地另设有对上述辊压机主体的上压辊向抵消上压辊的自重的上方向施加负荷的机构。

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