JP2012110928A

JP2012110928A - ロールプレス装置

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Publication number: JP2012110928A
Application number: JP2010261486A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Honjo; 恒本城
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: WO2012070561A1; US20130228082A1; KR20130093144A; CN103209824A; KR101555697B1; CN103209824B; JP5644418B2

Abstract

【課題】ロールプレス装置において、シート上の成型対象の厚みにばらつきが生じた場合であっても、成型対象を所望の厚みに成型可能とする。
【解決手段】第１ロール２と第２ロール３とを互いの回転軸方向に沿って反対方向に移動するロール移動手段を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロールプレス装置に関するものである。

従来から、板材を圧延加工する圧延装置としては、例えば、特許文献１に示すように、対向配置された一対のロール間で板材を圧延する装置が用いられている。
このような圧延装置では、例えば特許文献１に示すように、圧延時におけるロールの撓みを補正する補正機構を設置し、シート材の厚みを均一とする方法が用いられている。
また、圧延装置では、例えば特許文献２に示すように、クラウン形状において傾斜角度が異なる領域を有するロールを対向配置し、対向配置されたロールを回転軸方向の反対方向に移動することによって、シート端部における厚みとシート中央部における厚みとを調節している。

特開平１１−２６０３５６号公報特開２００２−１１５０３号公報

「二次電池用電極材シートの圧縮加工ロール設備事業 −日立エンジニアリングサービスの高精度ロールプレス機−」、渡辺健一、産業機械誌２００４年８月号、第６５頁〜６７頁

ところで、近年は、非特許文献１に示すように、二次電池の製造過程において、基材としての極板母板上に電極材が配置された電極材シートをロールプレス装置で製造することが提案されている。
このようなロールプレス装置は、極板母板上に配置された電極材を圧縮して成型するためのものであり、対象物を圧延して薄く変形させる上述の圧延装置とは異なるものであるが、非特許文献１に記載されているように、ロールの撓みを補正する補正機構を用いて電極材シートの厚みを均一化する試みがなされている。

しかしながら、通常、電極材シートをロールプレス装置で製造する場合には、大量生産を可能とするために、極板母板の幅方向に電極材を含む塗布膜を多条に複数配列し、多条に複数配列された塗布膜を一度にロール間でプレス加工している。
そして、異なる条として塗布される塗布膜は、異なるノズルから塗布液が吐出されて形成されるため、ノズルの吐出精度のばらつきから、条ごとの塗布膜の厚みにばらつきが生じることがある。
つまり、ロールプレス装置では、成型対象（例えば塗布液）の厚みにばらつきが生じやすい。

ロールの撓みを補正する補正機構では、大きさは可変であるものの、ロール撓み補正カーブは１つであるため、成型対象（例えば塗布膜）の厚みにばらつきが生じると、全ての成型対象を所望の厚みに成型することが難しい。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ロールプレス装置において、シート上の成型対象の厚みにばらつきが生じた場合であっても、成型対象を所望の厚みに成型可能とすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、平行に対向配置される第１ロールと第２ロールとのギャップにおいてシート上に配置された成型対象を上記シートごとプレス加工するロールプレス装置であって、上記第１ロール及び上記第２ロールのクラウン形状が互いの回転軸に対して傾斜する傾斜領域を有し、上記第１ロールと上記第２ロールとを互いの回転軸方向に沿って反対方向に移動するロール移動手段を備えるという構成を採用する。

本発明によれば、ロール移動手段によって、第１ロールと第２ロールとを回転軸方向に沿って反対方向に移動可能とされている。
このため、第１ロールと第２ロールとのクラウン形状が直線でなければ、第１ロールと第２ロールとを反対方向に移動させることによって、回転軸方向におけるギャップ距離を場所によって変化させることができる。

本発明によれば、シート上の成型対象の厚みにばらつきが生じた場合であっても、成型対象を所望の厚みに成型可能とすることが可能となる。

本発明の一実施形態におけるロールプレス装置の斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線断面を示す模式図である。本発明の一実施形態におけるロールプレス装置の動作を説明するための模式図である。本発明の一実施形態におけるロールプレス装置の変形例を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るロールプレス装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

本実施形態のロールプレス装置１は、極板母板Ｓ上に多条に複数配列された塗布膜Ｔ（成型対象）をシートごとプレス加工して成型して電極材シートを製造するものであり、図１及び図２に示すように、上側ロール２（第１ロール）と、下側ロール３（第２ロール）と、上側シフトビーム４（第１シフトビーム）と、下側シフトビーム５（第２シフトビーム）と、ロールベンディング装置６と、ギャップ調節装置７と、上側ロールシフトシリンダ８（第１シリンダ）と、下側ロールシフトシリンダ９（第２シリンダ）とを備えている。
なお、塗布膜Ｔは、電極材材料を含む材料であり、電極材材料を含む流動体（塗布液）のバインダが所定量乾燥してやや固化したものである。このため、塗布膜Ｔは、極板母板Ｓの下側面に塗布された場合であっても、極板母板Ｓから剥離することなく固着するものである。

上側ロール２は、極板母板Ｓの上側に当接して極板母板Ｓ上の塗布膜Ｔを成型するものであり、回転軸が極板母板Ｓの進行方向と直交する水平方向に向けて配設されている。
この上側ロール２は、下側ロール３の上方に配置されており、当該下側ロール３と平行に対向配置されている。

下側ロール３は、極板母板Ｓの下側に当接して極板母板Ｓ上の塗布膜Ｔを成型するものであり、上側ロール２の下方に当該上側ロール２と平行に配設されている。

なお、上側ロール２と下側ロール３とは、各々が不図示の駆動装置と接続されており、当該駆動装置から回転動力を伝達されることによって、極板母板Ｓの進行方向に向けて互いに逆方向に同速にて回転駆動される。

そして、図２に示すように、本実施形態のロールプレス装置１において、上側ロール２のクラウン形状（極板母板Ｓの進行方向から見た場合の押圧面の輪郭形状）は、端部領域Ｒ１と、中央領域Ｒ２とによって構成されている。

端部領域Ｒ１ａは、極板母板Ｓの端部を押圧する領域であり、図２において、上側ロール２の回転軸方向における左端側に設けられている。端部領域Ｒ１ｂは、極板母板Ｓの端部を押圧する領域であり、図２において、上側ロール２の回転軸方向における右端側に設けられている。
そして、２つの端部領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂは、ギャップにおいて上側ロール２の回転軸に対して傾斜角度θ１にて傾斜されている。具体的には、端部領域Ｒ１ａは、図２において左側に向かうにつれて縮径している。端部領域Ｒ１ｂは、図２において右側に向かうにつれて拡径している。

なお、本実施形態のロールプレス装置１においては、図１及び図２に示すように、幅方向に対して塗布膜Ｔが等間隔で８つ配列された極板母板Ｓに対してプレス加工を行う。つまり、本実施形態のロールプレス装置１によってプレス加工を行う極板母板Ｓは、当該極板母板Ｓの幅方向に対して塗布膜Ｔが多条に複数配列されている。
このような塗布膜Ｔは、１つの供給管から塗布液が供給されると共に条ごとに配置されるノズルから塗布液が吐出されて形成される。

そして、本実施形態のロールプレス装置１においては、端部領域Ｒ１ａは、複数配列された塗布膜Ｔのうち極板母板Ｓの最左端に位置する塗布膜Ｔのみを押圧するように幅が設定されている。また、端部領域Ｒ１ｂは、複数配列された塗布膜Ｔのうち極板母板Ｓの最右端に位置する塗布膜Ｔのみを押圧するように幅が設定されている。

中央領域Ｒ２は、端部領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂによって押圧される極板母板Ｓの端部に挟まれた中央部を押圧する領域であり、端部領域Ｒ１ａと端部領域Ｒ１ｂとに挟まれて配置されている。
この中央領域Ｒ２は、端部領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂと異なる傾斜角度に設定されている。具体的には、中央領域Ｒ２は、端部領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂの傾斜方向が正方向とすると、負方向に傾斜されており、その傾斜角度θ２が端部領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂの傾斜角度θ１よりも小さく設定されている。すなわち、中央領域Ｒ２は、図２において右側に向かうにつれて縮径している。

一方、下側ロール３のクラウン形状は、上側ロール２のクラウン形状に対して上下左右に反転された形状に設定されている。すなわち、上側ロール２のクラウン形状と、下側ロール３のクラウン形状とは同一である。ただし、上側ロール２の端部領域Ｒ１ａは図２において左端に位置しているが、下側ロール３の端部領域Ｒ１ａは図２において右端に位置している。また、上側ロール２の端部領域Ｒ１ｂは図２において右端に位置しているが、下側ロール３の端部領域Ｒ１ｂは図２において左端に位置している。すなわち、下側ロール３は、上側ロール２に対して反転している。
この結果、下側ロール３が上側ロール２と平行に配置されていることから、下側ロール３のクラウン形状は、図２に示すように、上側ロール２のクラウン形状と同様に端部領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂと中央領域Ｒ２とによって構成されている。

上述のように上側ロール２のクラウン形状と、下側ロール３のクラウン形状とを設定することによって、互いの端部領域Ｒ１ａ同士を遠ざけると共に互いの端部領域Ｒ１ｂ同士を近づける方向に上側ロール２と下側ロール３とを回転軸方向に沿って反対方向に移動させた場合（図２において、上側ロール２を左側に移動させ、下側ロール３を右側に移動させた場合）には、互いの中央領域Ｒ２同士が遠のく（図３（ａ）参照）。この結果、ギャップにおいて、多条配列された塗布膜Ｔのうち最端のものを成型する領域のギャップ距離が小さくなり、その他の領域のギャップ距離が大きくなる（同図参照）。

一方、互いの端部領域Ｒ１ａ同士を近づけると共に互いの端部領域Ｒ１ｂ同士を遠のく方向に上側ロール２と下側ロール３とを回転軸方向に沿って反対方向に移動させた場合（図２において、上側ロール２を右側に移動させ、下側ロール３を左側に移動させた場合）には、互いの中央領域Ｒ２同士が近づく（図３（ｂ）参照）。この結果、ギャップにおいて、条配列された塗布膜Ｔのうち最端のものを成型する領域のギャップ距離が大きくなり、その他の領域のギャップ距離が小さくなる（同図参照）。

なお、本実施形態のロールプレス装置１においては、中央領域Ｒ２の傾斜角度θ２が端部領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂの傾斜角度θ１よりも小さく設定されているため、上側ロール２と下側ロール３とを反対方向に移動した場合におけるギャップ距離の変化率は、条配列された塗布膜Ｔのうち最端のものを成型する領域が他の領域よりも大きくなる。

上側シフトビーム４は、上側ロール２の上方に配置されており、上側ロール２を軸支する軸受１０が固定されると共に上側ロール２に沿って配設されている。
下側シフトビーム５は、下側ロール３の下方に配置されてり、下側ロール３を軸支する軸受１１が固定されると共に下側ロール３に沿って配設されている。

また、図１に示すように、上側ロール２及び下側ロール３の両端側には、対向配置される一対のフレーム１２が固定されている。
そして、軸受１０及び軸受１１がフレーム１２によって支持されており、これによって上側ロール２、下側ロール３、上側シフトビーム４及び下側シフトビーム５が支持されている。
なお、軸受１０及び軸受１１は、上側ロール２及び下側ロール３の回転軸方向に独立してスライド可能に支持されている。

なお、図２に示すように、軸受１０は、軸箱１０Ａを介して上側シフトビーム４に固定されており、上側ロール２に固定されるインナーレース１０ａと、軸箱１０Ａに固定されるアウターレース１０ｂと、インナーレース１０ａとアウターレース１０ｂとの間に介在されるコロ１０ｃとを有している。

また、図２に示すように、軸受１１は、軸箱１１Ａを介して下側シフトビーム５に固定されており、下側ロール３に固定されるインナーレース１１ａと、軸箱１１Ａに固定されるアウターレース１１ｂと、インナーレース１１ａとアウターレース１１ｂとの間に介在されるコロ１１ｃとを有している。

ロールベンディング装置６は、上側ロール２あるいは下側ロール３の撓みを補正するためのものである。
そして、図２に示すようにロールベンディング装置６は、上側ロール２と下側ロール３との各々に対して設けられている。

上側ロール２の撓みを補正するロールベンディング装置６は、上側シフトビーム４に固定されており、軸受６ａによって上側ロール２の両端と接続されている。そして、ロールベンディング装置６は、軸受１０によって支持された上側ロール２の両端を持ち上げるあるいは持ち下げることによって上側ロール２を湾曲させて撓みを補正する。
なお、図２に示すように、軸受６ａは、軸箱６ｂを介して上側シフトビーム４に固定されており、上側ロール２に固定されるインナーレース６ａ１と、軸箱６ｂに固定されるアウターレース６ａ２と、インナーレース６ａ１とアウターレース６ａ２との間に介在されるコロ６ａ３とを有している。

また、下側ロール３の撓みを補正するロールベンディング装置６は、下側シフトビーム５に固定されており、軸受６ａによって上側ロール２の両端と接続されている。そして、ロールベンディング装置６は、軸受１１によって支持された下側ロール３の両端を持ち上げるあるいは持ち下げることによって下側ロール３を湾曲させて撓みを補正する。
なお、図２に示すように、軸受６ａは、軸箱６ｂを介して下側シフトビーム５に固定されており、下側ロール３に固定されるインナーレース６ａ１と、軸箱６ｂに固定されるアウターレース６ａ２と、インナーレース６ａ１とアウターレース６ａ２との間に介在されるコロ６ａ３とを有している。

なお、図２に示すように、軸受１０のインナーレース１０ａと上側ロール２のロール本体との間、及び、軸受１０のインナーレース１０ａと軸受６ａのインナーレース６ａ１との間には、位置決めスリーブ１３が設置されている。
また、上側ロール２の端部には、軸受６ａのインナーレース６ａ１を位置決めするための位置決めカップ１４がボルト締めされている。
これらの位置決めスリーブ１３と位置決めカップ１４とによって、軸受１０及び軸受６ａと上側ロール２との位置決めがなされている。

また、図２に示すように、軸受１１のインナーレース１１ａと下側ロール３のロール本体との間、及び、軸受１１のインナーレース１１ａと軸受６ａのインナーレース６ａ１との間には、位置決めスリーブ１５が設置されている。
また、下側ロール３の端部には、軸受６ａのインナーレース６ａ１を位置決めするための位置決めカップ１６がボルト締めされている。
これらの位置決めスリーブ１５と位置決めカップ１６とによって、軸受１１及び軸受６ａと下側ロール２との位置決めがなされている。

ギャップ調節装置７は、上側ロール２と下側ロール３とのギャップ距離を調節するものであり、フレーム１２に設置されている。
そして、ギャップ調節装置７は、下側シフトビーム５を昇降することによって、上側ロール２と下側ロール３とのギャップ距離を調節する。

上側ロールシフトシリンダ８は、上側ロール２を回転軸方向に移動するものであり、フレーム１２に固定され、上側シフトビーム４に接続されている。
この上側ロールシフトシリンダ８は、上側シフトビーム４を上側ロール３の回転軸方向に押すあるいは引くことによって上側ロール２を回転軸方向に移動する。

下側ロールシフトシリンダ９は、下側ロール３を回転軸方向に移動するものであり、フレーム１２に固定され、下側シフトビーム５に接続されている。
この下側ロールシフトシリンダ９は、下側シフトビーム５を下側ロール３の回転軸方向に押すあるいは引くことによって下側ロール３を回転軸方向に移動する。

そして、本実施形態のロールプレス装置１では、本発明のロール移動手段が、上述の上側ロールシフトシリンダ８と下側ロールシフトシリンダ９とによって構成されている。

また、本実施形態のロールプレス装置１は、不図示の制御装置を備えており、当該制御装置の制御の下、上側ロールシフトシリンダ８と下側ロールシフトシリンダ９によって、上側ロール２と下側ロール３とを回転軸と平行にかつ反対方向に移動する。

このように構成された本実施形態のロールプレス装置１においては、上側ロール２と下側ロール３との間のギャップに、塗布膜Ｔが多条配列された極板母板Ｓが供給され、当該ギャップにおいて上側ロール２と下側ロール３とによって与えられる荷重のみで塗布膜Ｔが極板母板Ｓごとプレス加工される。
なお、上側ロール２及び下側ロール３の撓みはロールベンディング装置６によって補正される。また、ギャップ距離の全体的な調節は、ギャップ調節装置７によって行われる。

ここで、ロールプレス装置１の上流側においては、極板母板Ｓの幅方向に配列された複数のノズルから極板母板Ｓに塗布膜Ｔが吐出されて塗布される。この際、全てのノズルに対して、１つの配管から塗布膜Ｔが供給されるため、複数のノズルのうち端に位置するノズルは、内圧が低くなり、吐出量が他のノズルよりも減少しやすい。

そして、本実施形態のロールプレス装置１においては、塗布膜Ｔの吐出量の減少によって、極板母板Ｓ上に多条配列された塗布膜Ｔのうち、端部に位置する塗布膜Ｔの厚みが他の塗布膜Ｔの厚みよりも減少した場合には、制御装置の制御の下、上側ロール２と下側ロール３とを、互いの端部領域Ｒ１ａ同士を近づけると共に互いの端部領域Ｒ１ｂ同士を遠ざけるように移動する（図３（ｂ）参照）。
なお、制御装置は、ロールプレス装置１の下流に配置される厚み計測器の計測結果や、作業者によって操作される操作部からの指令に基づいて、塗布膜Ｔの厚み情報を取得する。

また、全てのノズルから均一に塗布膜Ｔが吐出されている場合には、端部領域Ｒ１におけるギャップ距離と中央領域Ｒ２におけるギャップ距離とが均等となるように、上側ロール２と下側ロール３とを近づける。

以上のような本実施形態のロールプレス装置１によれば、上側ロール２と下側ロール３とを回転軸方向に沿って反対方向に移動可能とされている。
このため、本実施形態のように上側ロール２と下側ロール３とのクラウン形状が直線でなければ、上側ロール２と下側ロール３とを反対方向に移動させることによって、回転軸方向におけるギャップ距離を場所によって変化させることができる。
したがって、本実施形態のロールプレス装置１によれば、極板母板Ｓ上の塗布膜Ｔの厚みにばらつきが生じた場合であっても、塗布膜Ｔを所望の厚みに成型可能とすることが可能となる。

特に、本実施形態のロールプレス装置１においては、端部領域Ｒ１及び中央領域Ｒ２を有する上側ロール２及び下側ロール３によって、最も厚みのばらつきが生じやすい極板母板Ｓの端部に配置される塗布膜Ｔの厚みを柔軟に変化させることができる。

また、本実施形態のロールプレス装置１においては、上側シフトビーム４を移動することによって上側ロール２を移動し、下側シフトビーム５を移動することによって下側ロール３を移動する。
上側ロール２及び下側ロール３に直接当接するアクチュエータをロール移動手段として用いることもできるが、このような場合には、当該上側ロール２及び下側ロール３を移動する際に、上側ロール２及び下側ロール３の一部に対して局所的に荷重が作用して上側ロール２と下側ロール３とに望まない変形を生じさせる可能性がある。
これに対して、上側シフトビーム４を移動することによって上側ロール２を移動し、下側シフトビーム５を移動することによって下側ロール３を移動することによって、上側ロール２及び下側ロール３に対して局所的に荷重が作用することを防ぎ、精度高くギャップ距離を調節することが可能となる。

また、本実施形態のロールプレス装置１は、上側ロール２と下側ロール３とによって与えられる荷重によって塗布膜Ｔをプレス加工している。このため、さらなる荷重を必要とする場合に設置されるバックアップロールを備える必要がなく、単純で安価なロールプレス装置となっている。
また、このような構成を採用することによって、上述のような上側シフトビーム４及び下側シフトビーム５を容易に設置することが可能となり、精度高くギャップ距離を調節することが可能となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、極板母板Ｓ上に配置された塗布膜Ｔを成型する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、極板母板Ｓ以外のシートに塗布膜Ｔ以外の成型対象を配置してプレス加工するプレスロール装置に適用することが可能である。
また、本発明は、シート上に何らかの塗布液を塗布して形成される塗布膜を成型するロールプレス装置に適用することが可能であり、例えば、太陽電池に用いられる電極材シートを製造する過程で用いることもできる。

また、上記実施形態においては、塗布膜Ｔが極板母板Ｓの進行方向に一連とされている構成について説明した。
しかしながら、本発明における成型を行う塗布膜は、これに限定されるものではなく、塗布膜が極板母板Ｓの進行方向に複数に分割されていても良い。

また、上記実施形態においては、上側ロール２及び下側ロール３のクラウン形状が、直線によって形成されている構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図４に示すように、端部領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂと中央領域Ｒ２とが湾曲された構成を採用することも可能である。このようにロール２，３に丸みをつけると、ロール軸芯線のたわみによるロールギャップの板幅方向分布の変動を、ロール２，３のシフトによって補正制御しうる効果が大きくなる。

１……ロールプレス装置、２……上側ロール（第１ロール）、３……下側ロール（第２ロール）、４……上側シフトビーム（第１シフトビーム）、５……下側シフトビーム（第２シフトビーム）、６……ロールベンディング装置、７……ギャップ調節装置、８……上側ロールシフトシリンダ（第１シリンダ）、９……下側ロールシフトシリンダ（第２シリンダ）、１０，１１……軸受、１２……フレーム、Ｒ１……端部領域、Ｒ２……中央領域、Ｓ……極板母板（シート）、Ｔ……塗布膜（成型対象）

Claims

平行に対向配置される第１ロールと第２ロールとのギャップにおいてシート上に配置された成型対象を前記シートごとプレス加工するロールプレス装置であって、
前記第１ロール及び前記第２ロールのクラウン形状が互いの回転軸に対して傾斜する傾斜領域を有し、
前記第１ロールと前記第２ロールとを互いの回転軸方向に沿って反対方向に移動するロール移動手段を備えることを特徴とするロールプレス装置。
前記ロール移動手段は、
前記第１ロールを軸支する軸受が固定されると共に前記第１ロールに沿って配設される第１シフトビームと、
前記第２ロールを軸支する軸受が固定されると共に前記第２ロールに沿って配設される第２シフトビームと、
前記第１シフトビームを前記第１ロールの回転軸方向に移動する第１シリンダと、
前記第２シフトビームを前記第２ロールの回転軸方向に移動する第２シリンダと
を備えることを特徴とする請求項１記載のロールプレス装置。
前記第１ロールと前記第２ロールとによって与える荷重のみで前記成型対象をプレス加工することを特徴とする請求項１または２記載のロールプレス装置。
前記第１ロールのクラウン形状は、前記シートの端部を押圧すると共に前記第１ロールの回転軸に対して傾斜された端部領域と、前記端部に挟まれた前記シートの中央部を押圧すると共に前記端部面領域と異なる傾斜角度に設定された中央領域とを有し、
前記第２ロールのクラウン形状は、前記第１ロールクラウン形状の上下左右に反転された形状に設定されている
ことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のロールプレス装置。
前記シートの幅方向に対して前記成型対象が多条に複数配列される場合に、前記第１ロールの前記端部領域が複数配列された前記成型対象のうち最端の成型対象を押圧することを特徴とする請求項４記載のロールプレス装置。