CN116349022A - 激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光加工装置，具备运输装置、激光照射部、控制器以及导向件。运输装置沿运输方向运输带状电极。激光照射部对带状电极照射激光，能够变更激光的照射方向。控制器以通过使激光在带状电极上按照规定的轨迹移动而将带状电极切断成薄片形状的方式控制激光照射部。导向件保持带状电极。导向件包含缺口。缺口具有沿着规定的轨迹的至少一部分的形状。

Description

激光加工装置
技术领域
本发明涉及激光加工装置。
背景技术
在锂离子电池等二次电池中，使用带状电极。带状电极包含金属箔和活性物质层。金属箔具有片状的形状。活性物质层设置于金属箔的表面。在带状电极上，沿着金属箔的缘设置未被活性物质层覆盖的未涂敷部。
以往，为了加工带状电极的未涂敷部而使用激光加工装置。例如，在专利文献1中公开有一种利用激光将未涂敷部切断成期望的形状的激光加工装置。在该激光加工装置中，通过改变从头部照射的激光的方向，一边使带状电极移动，一边将未涂敷部切断成薄片形状。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2014－210277号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在利用激光切断带状电极时，如果带状电极晃动，则激光的焦点无法对准带状电极。在该情况下，难以高精度地切断带状电极。本发明的所解决的技术问题在于提供一种激光加工装置，抑制带状电极的晃动，由此高精度地切断带状电极。
用于解决问题的技术方案
本发明的一实施方式提供一种激光加工装置，其具备运输装置、激光照射部、控制器以及导向件。运输装置在运输方向上运输带状电极。激光照射部对带状电极照射激光，且能够变更激光的照射方向。控制器以通过使激光在带状电极上按照规定的轨迹移动而将带状电极切断成薄片形状的方式控制激光照射部。导向件保持带状电极。导向件包含缺口。缺口具有沿着规定的轨迹的至少一部分的形状。
在本实施方式的激光加工装置中，带状电极由导向件保持。激光通过导向件的缺口向带状电极照射，由此将带状电极切断成薄片形状。因为缺口具有沿着激光的规定的轨迹的至少一部分的形状，所以能够有效地抑制带状电极的晃动。
规定的轨迹也可以包含第一倾斜轨迹。第一倾斜轨迹也可以相对于与运输方向垂直的宽度方向倾斜。缺口也可以包含沿着第一倾斜轨迹的第一缘部。在该情况下，通过第一缘部抑制沿着第一倾斜轨迹切断带状电极时的带状电极的晃动。
规定的轨迹也可以包含第二倾斜轨迹。第二倾斜轨迹也可以相对于宽度方向朝与第一倾斜轨迹相反的方向倾斜。缺口也可以包含沿着第二倾斜轨迹的第二缘部。在该情况下，通过第二缘部抑制沿着第二倾斜轨迹切断带状电极时的带状电极的晃动。
第一倾斜轨迹也可以从第一位置延伸至第二位置。第二位置也可以在宽度方向上位于比第一位置靠外侧且位于运输方向上。第二倾斜轨迹也可以从第三位置延伸至第四位置。第三位置也可以相对于第二位置位于运输方向相反的方向上。第四位置也可以在宽度方向上位于比第三位置靠内侧且位于运输方向上。控制器也可以使激光从第一位置移动到第二位置。控制器也可以使激光从第二位置移动到第三位置。控制器也可以使激光从第三位置移动到第四位置。在该情况下，通过激光按照第一倾斜轨迹移动，形成薄片形状的一个边。通过激光按照第二倾斜轨迹移动，形成薄片形状的另一个边。另外，通过变更第一倾斜轨迹和第二倾斜轨迹的长度而不变更第一倾斜轨迹和第二倾斜轨迹的倾斜角度，能够变更带状电极的宽度方向上的薄片的长度。
第四位置也可以是与第一位置相同的位置。在该情况下，能够缩短激光的移动距离。
第二缘部也可以相对于第一缘部位于运输方向的相反方向。第一缘部也可以在宽度方向上朝向带状电极的外侧且朝向运输方向而相对于宽度方向倾斜。第二缘部也可以在宽度方向上朝向带状电极的外侧且朝向与运输方向相反的方向而相对于宽度方向倾斜。在该情况下，第一缘部沿着第一倾斜轨迹延伸。第二缘部沿着第二倾斜轨迹延伸。因此，对于第一倾斜轨迹和第二倾斜轨迹的长度不同的加工，能够使用共同的导向件。即，对于薄片的长度不同的加工，能够使用共同的导向件。
导向件也可以包含第一上导向板和第一下导向板。第一上导向板也可以相对于缺口配置于运输方向上。第一上导向板也可以配置于从带状电极切离的端材的上方。第一下导向板也可以相对于缺口配置于运输方向上。第一下导向板也可以配置于端材的下方。第一上导向板和第一下导向板中的至少一方也可以面向缺口而具有锥形状。在该情况下，通过锥形状，从带状电极切离的端材容易进入第一上导向板和第一下导向板之间。由此，能够更有效地抑制带状电极的晃动。
激光照射部也可以配置于比导向件靠上方。导向件也可以包含第一上导向板和第二上导向板。第一上导向板也可以相对于缺口配置于运输方向上。第一上导向板也可以配置于从带状电极切离的端材的上方。第二上导向板也可以相对于缺口配置于与运输方向相反的方向上。第二上导向板也可以配置于带状电极的上方。第一上导向板和第二上导向板中的至少一方也可以面向上方具有锥形状。在该情况下，通过锥形状，能够抑制第一上导向板和/或第二上导向板干扰激光。因此，能够接近激光的轨迹地配置导向件。由此，能够更有效地抑制带状电极的晃动。
激光加工装置还可以具备吸附辊。吸附辊也可以相对于导向件配置于运输方向上。吸附辊也可以吸附从带状电极切离的端材。在该情况下，端材的回收变得容易。
发明效果
根据本发明，在激光加工装置中，能够抑制带状电极的晃动，由此能够高精度地切断带状电极。
附图说明
图1是表示实施方式的激光加工装置的结构的示意图。
图2是表示带状电极的一例的立体图。
图3是表示激光加工装置的控制系统的框图。
图4是表示激光加工装置的一部分的立体图。
图5A是表示激光的规定的轨迹的俯视图。
图5B是表示由激光加工装置加工的带状电极的薄片形状的一例的俯视图。
图6是表示带状电极的激光加工位置的立体图。
图7是表示第一变形例的规定的轨迹及导向件的缺口的形状的图。
图8是表示第二变形例的规定的轨迹及导向件的缺口的形状的图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于加工实施方式的带状电极的激光加工装置进行说明。图1是表示实施方式的激光加工装置1的结构的示意性侧视图。在附图中，箭头部A1表示带状电极100的运输方向。
图2是表示带状电极100的一例的图。如图2所示，带状电极100包含缘101。缘101是带状电极100的宽度方向上的一方的缘。带状电极100的宽度方向是与带状电极100的长边方向垂直的方向。带状电极100的宽度方向是与激光加工装置1上的带状电极100的运输方向A1垂直的方向。
带状电极100包含金属箔105和活性物质层106。活性物质层106涂布于金属箔105的至少一面上。带状电极100包含涂敷部102和未涂敷部103。活性物质层106设置于涂敷部102。未涂敷部103沿着缘101设置。未涂敷部103是未设置活性物质层106的部分。金属箔105在未涂敷部103露出。激光加工装置1通过利用激光L1切断未涂敷部103，在带状电极100上形成薄片200。
如图1所示，激光加工装置1包含放卷轴2、卷绕轴3、运输装置4、多个辊5a－5n以及激光照射部6。在放卷轴2上安装卷绕成卷状的带状电极100(以下，称为“电极卷110”)。卷绕轴3将已加工的带状电极100卷绕成卷状。
运输装置4使带状电极100从放卷轴2移动到卷绕轴3。运输装置4包含第一驱动马达11和第二驱动马达12。第一驱动马达11与放卷轴2连接。第一驱动马达11使放卷轴2旋转。第二驱动马达12与卷绕轴3连接。第二驱动马达12使卷绕轴3旋转。
多个辊5a－5n被设置成能够绕各辊5a－5n的中心轴旋转。多个辊5a－5n包含第一松紧调节辊5a、夹送辊5b、第二松紧调节辊5c以及多个导向辊5d－5n。第一松紧调节辊5a配置于放卷轴2和夹送辊5b之间。第一松紧调节辊5a对从放卷轴2放出的带状电极100赋予规定的张力。夹送辊5b配置于第一松紧调节辊5a和第二松紧调节辊5c之间。夹送辊5b包含第一辊5p和第二辊5q。夹送辊5b在第一辊5p和第二辊5q之间按压带状电极100。第二松紧调节辊5c配置于卷绕轴3和夹送辊5b之间。第二松紧调节辊5c对卷绕于卷绕轴3上的带状电极100赋予规定的张力。
激光照射部6通过对带状电极100照射激光L1来切断带状电极100。激光照射部6是所谓的流电扫描式的激光装置。激光照射部6包含激光振荡器13和头部14。激光振荡器13产生激光L1。头部14经由光缆15与激光振荡器13连接。头部14配置于放卷轴2和卷绕轴3之间。
如图1所示，头部14包含反射镜16。反射镜16被配置为能够旋转。图3是表示激光加工装置1的控制系统的框图。反射镜16与图3所示的激光致动器17连接。激光致动器17例如是电动马达。反射镜16的旋转角度通过激光致动器17进行变更。激光照射部6通过变更反射镜16的旋转角度，使来自头部14的激光的照射方向发生变化。由此，带状电极100被切断成期望的形状。
图4是表示激光加工装置1的一部分的立体图。如图4所示，头部14配置于带状电极100的上方。带状电极100在头部14的下方沿水平方向被运输。激光加工装置1具备第一鼓风装置18和第二鼓风装置19。第一鼓风装置18和第二鼓风装置19配置于头部14和带状电极100之间。第一鼓风装置18向带状电极100接受激光L1的位置(以下，称为“激光加工位置”)吹送空气。由此，使因激光L1的加工而产生的烟尘飞散。第二鼓风装置19吹出空气以使烟尘不附着在反射镜16上。
激光加工装置1具备导向件20。导向件20配置于头部14的下方。导向件20在激光加工位置的周围保持带状电极100。导向件20包含工件导向件21和箔导向件22。工件导向件21保持涂敷部102。工件导向件21包含上板23和下板24。上板23配置于涂敷部102的上方。下板24配置于涂敷部102的下方。涂敷部102被夹在上板23和下板24之间。涂敷部102在上板23和下板24之间被运输。箔导向件22保持未涂敷部103。在后对箔导向件22进行详细地说明。
激光加工装置1具备回收装置25。回收装置25回收从带状电极100切离的金属箔105(以下，称为“端材107”)。回收装置25包含吸附辊26、第一夹送辊27、第二夹送辊28以及回收通道29。吸附辊26相对于箔导向件22位于运输方向A1上。吸附辊26吸附端材107。例如，在吸附辊26的表面设置有多个孔。吸附辊26的内部通过图3所示的吸引装置30而成为负压。吸引装置30例如是泵或风扇。吸附辊26通过图3所示的第三驱动马达31而旋转。第一夹送辊27和第二夹送辊28与吸附辊26相对。第一夹送辊27配置于吸附辊26的上方。第一夹送辊27相对于吸附辊26配置于运输方向A1上。通过吸附辊26旋转，端材107通过吸附辊26与第一夹送辊27之间、和吸附辊26与第一夹送辊27之间，被送到回收通道29。
如图3所示，激光加工装置1包含控制器32。控制器32包含CPU等处理器、和RAM及ROM等存储器。控制器32通过控制第一驱动马达11和第二驱动马达12，从电极卷110放出带状电极100，使带状电极100在多个辊5a－5n上移动，在卷绕轴3上卷绕成卷状。
控制器32通过控制激光振荡器13，从头部14照射激光L1。控制器32通过控制激光致动器17，变更来自头部14的激光L1的照射方向。控制器32控制激光照射部6，使来自头部14的激光L1在带状电极100上沿着规定的轨迹移动，由此将带状电极100的缘101切断成图2所示那样的具有薄片200和底边201的形状。如图2所示，底边201沿运输方向A1延伸。薄片200包含第一侧边202、第二侧边203以及顶边204。第一侧边202和第二侧边203从底边201向宽度方向延伸。顶边204沿运输方向A1延伸。以下，对激光L1的规定的轨迹进行说明。
图5A是表示带状电极100的激光加工位置的俯视图。控制器32使激光L1按照图5A所示的规定的轨迹40在带状电极100上移动。规定的轨迹40包含第一轨迹41、第二轨迹42以及第三轨迹43。第一轨迹41相对于宽度方向倾斜。第一轨迹41是本实施方式中的第一倾斜轨迹的一例。第一轨迹41从第一位置P1延伸至第二位置P2。第一位置P1从带状电极100的缘101向宽度方向上的内侧离开。第二位置P2在宽度方向上位于比第一位置P1靠外侧且位于运输方向A1上。
第二轨迹42与运输方向A1平行。第二轨迹42从第二位置P2延伸至第三位置P3。第三位置P3相对于第二位置P2位于与运输方向A1相反的方向上。第三轨迹43相对于宽度方向朝与第一轨迹41相反的方向倾斜。第三轨迹43是本实施方式中的第二倾斜轨迹的一例。第三轨迹43从第三位置P3延伸至第四位置P4。第四位置P4在宽度方向上位于比第三位置P3靠内侧且位于运输方向A1上。在本实施方式中，第四位置P4是与第一位置P1相同的位置。因此，规定的轨迹40具有以第一位置P1、第二位置P2以及第三位置P3为顶点的三角形的环状的形状。
控制器32将激光L1维持在第一位置P1。由此，如图5B所示，带状电极100沿着底边201被切断。接着，使激光L1从第一位置P1按照第一轨迹41移动到第二位置P2。由此，如图5B所示，带状电极100沿着第一侧边202被切断。接着，控制器32使激光L1从第二位置P2按照第二轨迹42移动到第三位置P3。由此，如图5B所示，带状电极100沿着顶边204被切断。接着，控制器32使激光L1从第三位置P3按照第三轨迹43移动到第一位置P1。由此，如图5B所示，带状电极100沿着第二侧边203被切断。而且，控制器32将激光L1维持在第一位置P1。由此，带状电极100再次沿着底边201被切断。通过重复上述的处理，在带状电极100上隔开间隔地形成多个薄片200。
接着，对箔导向件22进行说明。图6是表示带状电极100中激光加工位置的立体图。如图5A及图6所示，箔导向件22包含缺口50。缺口50具有沿着规定的轨迹40的形状。详细而言，缺口50包含第一缘部51和第二缘部52。第一缘部51具有沿着第一轨迹41的形状。第一缘部51在宽度方向上朝向带状电极100的外侧且朝向运输方向A1而相对于宽度方向倾斜。
第二缘部52相对于第二缘部52位于运输方向A1的相反方向。第二缘部52具有沿着第三轨迹43的形状。第二缘部52在宽度方向上朝向带状电极100的外侧且与运输方向A1相反的方向相对于宽度方向倾斜。
如图6所示，箔导向件22包含第一上导向板53、第一下导向板54、第二上导向板55以及第二下导向板56。第一上导向板53相对于缺口50配置于运输方向A1上。第一上导向板53配置于从带状电极100切离的端材107的上方。第一下导向板54相对于缺口50配置于运输方向A1上。第一下导向板54配置于端材107的下方。上述的吸附辊26相对于第一上导向板53和第一下导向板54位于运输方向A1上。
第一上导向板53和第一下导向板54之间的间隙的入口面向缺口50具有锥形状。详细而言，第一上导向板53包含第一入口锥面57。第一下导向板54包含第二入口锥面58。第一入口锥面57和第二入口锥面58朝向运输方向A1以第一入口锥面57和第二入口锥面58之间的间隔变窄的方式倾斜。端材107通过第一入口锥面57和第二入口锥面58之间的入口进入第一上导向板53和第一下导向板54之间的间隙。由此，端材107容易进入第一上导向板53和第一下导向板54之间的间隙。
第二上导向板55相对于缺口50配置在运输方向A1相反的方向上。第二上导向板55配置于带状电极100的上方。第二上导向板55相对于缺口50配置在运输方向A1相反的方向。第二下导向板56配置于带状电极100的下方。第一上导向板53和第二上导向板55面向上方具有锥形状。详细而言，第一上导向板53包含第一上锥面59。第二上导向板55包含第二上锥面60。第一上锥面59和第二上锥面60以朝向上方，第一上锥面59和第二上锥面60之间的距离变宽的方式倾斜。由此，第一上导向板53和第二上导向板55不容易干扰激光L1。
在以上说明的本实施方式的激光加工装置1中，带状电极100由导向件20保持。激光L1通过导向件20的缺口50向带状电极100照射，由此在带状电极100上形成薄片200。因为缺口50具有沿着激光L1的规定的轨迹40的至少一部分的形状，所以能够有效地抑制带状电极100的晃动。由此，能够高精度地切断带状电极100。
以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行多种变更。激光加工装置1的结构不限于上述的实施方式，也可以变更。
放卷轴2、卷绕轴3、运输装置4、多个辊5a－5n、或者激光照射部6的结构或配置不限于上述的实施方式，也可以变更。例如，激光照射部6也可以是其它的方式而不限于电流扫描式的激光照射部。吸附辊26的结构或配置不限于上述的实施方式，也可以变更。
箔导向件22的结构或配置不限于上述的实施方式，也可以变更。例如，也可以是第一上导向板53和第一下导向板54中的仅一方向缺口50具有锥形状。也可以是第一上导向板53和第二上导向板55中的仅一方向上方具有锥形状。
规定的轨迹40不限于上述的实施方式，也可以变更。例如，图7是表示第一变形例的规定的轨迹40的图。如图7所示，第四位置P4也可以是与第一位置P1不同的位置。规定的轨迹40也可以包含第四轨迹44。第四轨迹44也可以从第四位置P4延伸至第一位置P1。控制器32也可以使激光L1按照第四轨迹44从第四位置P4移动到第一位置P1。由此，带状电极100也可以沿着底边201被切断。另外，箔导向件22的缺口50也可以根据第一变形例的规定的轨迹40的形状而变更。
图8是表示第二变形例的规定的轨迹70的图。第二变形例的规定的轨迹70包含第一轨迹71、第二轨迹72以及第三轨迹73。第一轨迹71从第一位置P11延伸至第二位置P12。第一位置P11从带状电极100的缘101向宽度方向上的内侧离开。第二位置P12在宽度方向上位于比第一位置P11靠内侧且位于运输方向A1上。
第二轨迹72与运输方向A1平行。第二轨迹72从第二位置P12延伸至第三位置P13。第三位置P13相对于第二位置P12位于运输方向A1相反的方向。第三轨迹73从第三位置P13延伸至第四位置P14。第四位置P14在宽度方向上位于比第三位置P13靠外侧且位于运输方向A1上。第四位置P14是与第一位置P11相同的位置。但是，与第一变形例同样地，第四位置P14也可以是与第一位置P11不同的位置。如上所述，第二变形例的规定的轨迹70具有以第一位置P11、第二位置P12以及第三位置P13为顶点的三角形的环状的形状。但是，第二变形例的规定的轨迹70在宽度方向上是与第一变形例的规定的轨迹40相反的朝向。
控制器32使激光L1按照第二轨迹72从第二位置P12移动到第三位置P13。由此，带状电极100沿着底边201被切断。接着，控制器32使激光L1从第三位置P13按照第三轨迹73移动到第一位置P11。由此，带状电极100沿着第一侧边202被切断。控制器32将激光L1维持在第一位置P11。由此，带状电极100沿着顶边204被切断。接着，使激光L1从第一位置P11按照第一轨迹71移动到第二位置P12。由此，带状电极100沿着第二侧边203被切断。而且，控制器32使激光L1从第二位置P12按照第二轨迹72移动到第三位置P13。由此，带状电极100再次沿着底边201被切断。通过重复上述的处理，在带状电极100上隔开间隔地形成多个薄片200。
在第二变形例中，箔导向件22的缺口80也可以根据第二变形例的规定的轨迹70的形状而变更。缺口80也可以包含第一缘部81和第二缘部82。第一缘部81也可以沿着第一轨迹71在宽度方向上朝向带状电极100的内侧且朝向运输方向A1而相对于宽度方向倾斜。第二缘部82也可以沿着第三轨迹73在宽度方向上朝向带状电极100的外侧且朝向运输方向A1而相对于宽度方向倾斜。
工业上的可利用性
根据本发明，在激光加工装置中，能够抑制带状电极的晃动，由此能够高精度地切断带状电极。
附图标记说明
4运输装置
6激光照射部
20 导向件
26 吸附辊
32 控制器
50 缺口
51 第一缘部
52 第二缘部
53 第一上导向板
54 第一下导向板
55 第二上导向板
71第一轨迹(第一倾斜轨迹)
73第三轨迹(第二倾斜轨迹)
100 带状电极
A1 运输方向
P1 第一位置
P2 第二位置
P3 第三位置
P4 第四位置

Claims (9)

1.一种激光加工装置，其用于加工带状电极，其特征在于，具备：
运输装置，其沿运输方向运输所述带状电极；
激光照射部，其对所述带状电极照射激光，能够变更所述激光的照射方向；
控制器，其以通过使所述激光在所述带状电极上按照规定的轨迹移动而将所述带状电极切断成薄片形状的方式控制所述激光照射部；
导向件，其保持所述带状电极，
所述导向件包含具有沿着所述规定的轨迹的至少一部分的形状的缺口。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
所述规定的轨迹包含相对于与所述运输方向垂直的宽度方向倾斜的第一倾斜轨迹，
所述缺口包含沿着所述第一倾斜轨迹的第一缘部。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其中，
所述规定的轨迹包含相对于所述宽度方向朝与所述第一倾斜轨迹相反的方向倾斜的第二倾斜轨迹，
所述缺口包含沿着所述第二倾斜轨迹的第二缘部。
4.根据权利要求3所述的激光加工装置，其中，
所述第一倾斜轨迹从第一位置延伸至在所述宽度方向上位于比所述第一位置靠外侧且位于所述运输方向上的第二位置，
所述第二倾斜轨迹从相对于所述第二位置位于所述运输方向相反的方向上的第三位置延伸至在所述宽度方向上位于比所述第三位置靠内侧且位于所述运输方向上的第四位置，
所述控制器使所述激光从所述第一位置移动到所述第二位置，
使所述激光从所述第二位置移动到所述第三位置，
使所述激光从所述第三位置移动到所述第四位置。
5.根据权利要求4所述的激光加工装置，其中，
所述第四位置是与所述第一位置相同的位置。
6.根据权利要求4或5所述的激光加工装置，其中，
所述第二缘部相对于所述第一缘部位于所述运输方向的相反方向，
所述第一缘部在所述宽度方向上朝向所述带状电极的外侧且朝向所述运输方向而相对于所述宽度方向倾斜，
所述第二缘部在所述宽度方向上朝向所述带状电极的外侧且朝向与所述运输方向相反的方向而相对于所述宽度方向倾斜。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的激光加工装置，其中，
所述导向件包含：
第一上导向板，其相对于所述缺口配置于所述运输方向上，配置于从所述带状电极切离的端材的上方；
第一下导向板，其相对于所述缺口配置于所述运输方向上，配置于所述端材的下方，
所述第一上导向板和所述第一下导向板中的至少一方面向所述缺口具有锥形状。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的激光加工装置，其中，
所述激光照射部配置于比所述导向件靠上方，
所述导向件包含：
第一上导向板，其相对于所述缺口配置于所述运输方向上，配置于从所述带状电极切离的端材的上方；
第二上导向板，其相对于所述缺口配置在所述运输方向相反的方向，配置于所述带状电极的上方，
所述第一上导向板和所述第二上导向板中的至少一方面向上方具有锥形状。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的激光加工装置，其中，还具备吸附辊，
所述吸附辊相对于所述导向件配置于所述运输方向上，吸附从所述带状电极切离的端材。
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