JP2015074530A - ロール運搬装置及びロール運搬方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極用材料等のシート状部材を巻き回したロールの運搬を、容易にかつ省スペースで行うことを可能にする。
【解決手段】中空の芯材にシート状材料を巻き回してなるロール１５Ａ，Ｂ，Ｃを運搬する際に、芯材の中空部分に挿入されたアーム７の長手方向端部の一方を、運搬装置１に着脱可能に支持することでロール１５Ａ，Ｂ，Ｃを片持ち状態で保持し、その状態で運搬装置１を移動させることによってロール１５Ａ，Ｂ，Ｃを所望の位置に運搬する。
【選択図】図３

Description

本発明は、薄板部材を中空状に巻き回したロールの運搬に関する。

ロールを運搬する装置として、ロールの中空部分に挿入された支持アームによって片持ち状態で支持されたロールに、支持アームと干渉せずに進退動可能な移載アームを支持アームとは反対側から挿入して、ロールを支持アームから引き抜くスライダ装置が特許文献１に開示されている。

特開２００６−１６０４７７号公報

ところで、例えばリチウムイオン電池等の電極の製造工程では、まず、スリット機にて電極用部材のマザーロールをスリットして複数のスリットロールに巻き取り、その後、スリット機からスリットロールを引き出して、乾燥工程や積層工程等に進む。上記各工程間のスリットロールの運搬は、主に運搬台車を用いて行う。ただし、乾燥工程では乾燥炉投入用の台車への移載が、積層工程では電極セット台車への移載がそれぞれ必要となる。

これに対し上記文献のスライダ装置では、移載アームをロールに対して挿入する場合も引き抜く場合も、スライダ装置をスライドさせる必要がある。したがって、ロール幅が広い場合や複数ロールをまとめて扱う場合のように、長い移載アームを用いるときには大きなスペースが必要となる。また、スライド量が大きくなるほど、スリットロールを傷つけないようにスライドさせる難易度が高まる。

そこで本発明では、移載を含むロールの運搬を、容易にかつ省スペースで行うことを目的とする。

本発明のある態様によれば、中空の芯材にシート状材料を巻き回してなるロールを運搬するために、芯材の中空部分に挿入するアームと、アームの少なくともいずれか一方の長手方向端部を着脱可能に支持する支持部と、を備え、ロールを片持ち状態で保持するロール運搬装置が提供される。

上記態様によれば、ロールを片持ち状態で保持するので、移載先が同様に片持ちのロールであれば、アーム同士を突き合わせた状態でアームに沿ってロールをスライドさせるだけで移載が完了する。また、アームはロール運搬装置に一端だけが着脱可能に支持されるので、仮置き台等に移載する場合には、アームをロール運搬台車から切り離せば移載が完了する。いずれの場合も、ロールをクレーン等で吊り上げることや、移載のためにアームを大きくストロークさせること等が不要なので、容易にかつ省スペースで移載を行なうことができる。

図１は、スリット機からロールを引き出す工程を示す図である。 図２は、スリット機からロール運搬台車への移載を説明する図である。 図３は、ロールを乾燥炉投入台車へ移載する工程を示す図である。 図４は、ロールを乾燥炉へ投入する工程を示す図である。 図５は、ロールを仮置き台へ移載する工程を示す図である。 図６は、積層機の構成図である。 図７Ａは、正極用のロールを仮置き台からロール運搬台車へ移載する工程を示す図である。 図７Ｂは、負極用のロールを仮置き台からロール運搬台車へ移載する工程を示す図である。 図８は、ロールを電極セット台車へ移載する工程を示す図である。 図９は、ロール運搬台車から電極セット台車への移載を説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

本実施形態では、二次電池の電極製造工程において、電極用のシート材を巻き回したロールを運搬する場合について説明する。

図１は、スリット機１０からロール１５Ａ−１５Ｃ（以下、各ロールを区別せずにロール１５という場合もある。）を引き出す工程を示す図である。

ロール１５は、筒状の芯材２０の外周部にシート状材料を巻き回したものである。

ロール運搬台車１は、メインマスト２と、メインマスト２の下端から後述する支持部６を設けた側に延びるフレーム３と、フレーム３の長手方向両端部に設けられた車輪４とを含んで構成される。

支持部６は、メインマスト２に沿って昇降可能なブラケット５に設けられており、ロール１５の芯材２０の中空部分に挿入されるアーム７の一端を着脱可能に支持する。アーム７は、例えば図示するように円形断面の棒状部材とする。

また、支持部６はアーム７のいずれの端部でも支持可能である。なお、ブラケット５の昇降には、油圧シリンダまたは電動モータ等、公知の機構を用いることができる。

フレーム３は、ロール運搬台車１を上方から見た場合に、支持したアーム７と平行に、かつアーム７を挟むように延びる２本の棒状部材で構成する。ただし、これに限られるわけではなく、例えば、２本の棒状部材を支持部６から離れるほど間隔が広がるＶ字状に配置してもよいし、２本の棒状部材に代えて１枚の板状部材としてもよい。いずれの形態であっても、メインマスト２に対して支持部６側に延びるので、ロール１５を保持したときにメインマスト２に係るモーメントに対向することができ、ロール運搬台車１の転倒を防止できる。

なお、車輪４の全部または一部は、いわゆる自在キャスターであり、また、ロール運搬台車１の移動を禁止するためのロック機構を備える。

スリット機１０は、マザーロール１４から３本のロール１５を切りだすものである。アンワインダーシャフト１１にマザーロール１４をセットし、ワインダーシャフト１２には一つの芯材２０を、ワインダーシャフト１３には２つの芯材２０をセットする。アンワインダーシャフト１１を回転させることでマザーロール１４から解かれたシート状部材は、図示しないスリッターにより３分割される。そして、両端部分はワインダーシャフト１３に支持される２つの芯材２０にそれぞれ巻き取られてロール１５Ｂ、１５Ｃとなり、中央部分はワインダーシャフト１２に支持される芯材２０に巻き取られてロール１５Ａとなる。なお、ワインダーシャフト１２、１３は同方向に回転する。

マザーロール１４から切り出された３つのロール１５は、アーム７を支持したロール運搬台車１を用いて引き出される。例えば、図１に示すように、上段のワインダーシャフト１２に巻き取られたロール１５Ａを引き出した後、ブラケット５を下段のワインダーシャフト１３の高さまで降下させて、ロール１５Ｃ、１５Ｂを引き出す。

図２は、ワインダーシャフト１２、１３からアーム７へのロール１５の移載方法を示す図である。ここではワインダーシャフト１３からアーム７へロール１５Ｃを移載する場合を例に説明する。

アーム７がワインダーシャフト１３と同軸上に並ぶようにロール運搬台車１の位置及びブラケット５の高さを調整し、ワインダーシャフト１３とアーム７の先端同士を突き合わせてロール運搬台車１の車輪をロックする。この状態で、芯材２０をワインダーシャフト１３に沿ってアーム７まで移動させる。芯材２０を移動させるために、例えば、芯材２０をワインダーシャフト１３に沿って押し出す機構をスリット機１０に設ける。

ロール１５Ａ、１５Ｂについても同様に移載させる。このとき、例えばロール１５Ａを移載した後にロール１５Ｃを移載すると、既にアーム７に保持されているロール１５Ａは、ロール１５Ｃに押されてさらに支持部６側へと移動する。

以上の移載作業により、３つのロール１５は、片持ち状態でロール運搬台車１に保持されることとなる。

アーム７への移載が終了したら、最後に移載されたロール１５（ここではロール１５Ｂ）とアーム７の支持されていない端部との間に、ロール１５の脱落を防止するために後述するストッパ２１を装着する。

図３、図４は、ロール１５の乾燥工程について説明するための図である。

乾燥炉投入台車３０は、ロール１５を乾燥炉４０へ投入する際に用いる台車であり、ロール１５とともに乾燥炉４０内に投入されるホルダー３１を分離可能に備えている。また、乾燥炉投入台車３０もロール運搬台車１と同様に車輪の動きを禁止するロック機構を備える。

ホルダー３１は、車輪３３と、アーム７を保持するアーム受け部３２と、車輪３３及びアーム受け部３２が備え付けられるボディ３４と、を含んで構成される。ボディ３４は、ロール１５を保持した状態でロール１５と干渉しない形状とする。また、車輪３３にロック機構を設けてもよいし、乾燥炉投入台車３０にホルダー３１の動きを規制する機構を設けてもよい。

前述したストッパ２１は、芯材２０の中空部分の内径よりも大径の部材であり、アーム７の非支持側の端部とロール１５との間に装着される。また、ストッパ２１は分割構造となっており、アーム７を挟み込むように装着される。なお、運搬中にロール１５がアーム７から脱落することを防止できればよいので、他の構造を採用してもよい。

次に、移載作業について説明する。

ロール１５を片持ち状態で支持したロール運搬台車１を、ロール１５が乾燥炉投入台車３０の上空に位置するよう移動させる。そして、アーム７とアーム受け部３２との位置合わせをしてからロール１５を降下させ、アーム７がアーム受け部３２に保持されたら、支持部６におけるアーム７の支持を解除する。これにより乾燥炉投入台車３０への移載が終了する。

ロール運搬台車１から乾燥炉投入台車３０への移載が終わったら、乾燥炉投入台車３０を乾燥炉４０の前まで移動させ、乾燥炉４０のラック４１とホルダー３１との位置合わせを行なう。位置合わせができたらホルダー３１をラック４１へ移動させ、乾燥工程を実行する。

上記の移載作業は、ロール運搬台車１がアーム７及びロール１５を片持ち状態で保持していることにより、乾燥炉投入台車３０に対してロール運搬台車１側からの作業で済む。

また、アーム７が片持ち状態なので、ブラケット５を昇降させるとアーム７の両端の昇降速度は同じになる。したがって、乾燥炉投入台車３０への移載にあたってロール１５を降下させる際に、アーム７の両端の同期をとる必要がない。

乾燥工程が終了したら、ホルダー３１を乾燥炉４０内のラック４１から乾燥炉投入台車３０に戻し、図５に示すように乾燥炉投入台車３０から仮置き台５０へ移載する。すなわち、乾燥炉投入台車３０の昇降機能を用いてホルダー３１の高さを仮置き台５０に合わせ、乾燥炉４０に投入したときと同様に、ホルダー３１を仮置き台５０へ移動させる。

次に、積載工程を実施するための移載作業について説明する。積載工程とは、正極電極と負極電極とをセパレータを介して積層する工程である。

図６は積載工程で使用する積層機９０の概略構成図である。なお、簡単の為、電解液塗布装置等は省略している。

積層機９０は、正極用アンワインダー９１、セパレータ用アンワインダー９２、９３、及び負極用アンワインダー９４と、各アンワインダー９１−９４にセットされたロールから引き出されたシート状部材を積層状態で圧着する貼り合わせ部９６と、を備える。さらに、貼り合わせ部９６を通過したシート状部材を所定の間隔で切断するカッター９８と、切断されたシート状部材を滞留させる貯留部９９を備える。

正極用アンワインダー９１には正極用のシート状部材が巻き回されたロール１５が、負極用アンワインダー９４には負極用のシート状部材が巻き回されたロール１５が、それぞれセットされる。また、セパレータ用アンワインダー９２、９３にも、セパレータ用のシート部材が巻き回されたロール１５がセットされる。

各ロール１５から引き出されたシート状部材は、ガイドローラ９５によって進路方向を変えつつ、上からセパレータ用−正極用−セパレータ用−負極用の順に積層された状態で貼り合わせ部９６に進入する。貼り合わせ部９６では、積層状態のシート状部材が一対の貼り合わせローラー９７によって上下方向から押圧されて貼り合わせられる。貼り合わされたシート状部材は所定間隔でカッター９８により切断され、積層シートとして貯留部９９に貯留される。なお、貯留部９９は積層シートが乗る毎に下降する機構を備えており、所定枚数の積層シートを貯留させることができる。

ところで、正極用アンワインダー９１と負極用アンワインダー９４とは、回転方向が反対である。したがって、ロール１５をアンワインダーにセットする際の向きも反対になる。以下、積層機９０へのロール１５のセット作業について説明する。

積層機９０にロール１５をセットする際には、ロール運搬台車１に片持ち状態で支持されたロール１５の一つを後述する電極セット台車７０へ移載し、電極セット台車７０から各アンワインダー９１−９４へ移載する。

図７Ａは正極用アンワインダー９１にセットするロール１５（以下、正極用のロール１５ともいう）を仮置き台５０からロール運搬台車１へ移載する作業を説明するための図である。図７Ｂは負極用アンワインダー９４にセットするロール１５（以下、負極用のロール１５ともいう）についての同様の作業を説明するための図である。

正極用のロール１５は、乾燥炉投入台車３０から仮置き台５０に移載したときの乾燥炉投入台車３０と同じ方向から仮置き台５０にロール運搬台車１を近づけ、アーム７を支持部６に支持することでロール運搬台車１へ移載する。

負極用のロール１５は、正極用のロール１５のときとは反対方向からロール運搬台車１を仮置き台５０に近づけて移載する。

これにより、アーム７を軸方向から見た場合の巻き回し方向が、正極用のロール１５と負極用のロール１５とで反対になる。

上記のように、アーム７を支持する端部を反対側に変更するという簡単な作業で、ロール運搬台車１に保持された状態でのロール１５の巻き回し方向を反転させることができる。

図８、図９は、ロール運搬台車１から電極セット台車７０への移載について説明するための図である。電極セット台車７０は、基本的にはロール運搬台車１と同様にメインマスト７３、フレーム７４、及び車輪７５を含んで構成される。ただし、保持できるロール１５が一つであること、アーム７１が正極用アンワインダー９１及び負極用アンワインダー９４に応じた高さでメインマスト７３に固定されていること、アーム７１がアーム７より小径であることが異なる。

ロール運搬台車１から電極セット台車７０へ移載する場合は、ロール運搬台車１と電極セット台車７０とを向かい合わせ、アーム７とアーム７１との位置合わせをし、キャップ７２を介してアーム７とアーム７１とを突き合わせる。

キャップ７２は、一端がロール運搬台車１のアーム７の断面形状と同形状で、他端が電極セット台車７０のアーム７１の断面形状と同形状の円錐形の部材である。そして、アーム７１の非支持側端部にセットされる。

キャップ７２を介してロール運搬台車１のアーム７と電極セット台車７０のアーム７１とを突き合わせたら、アーム７からストッパ２１を外し、アーム７に保持されているロール１５（図８ではロール１５Ａ）を、アーム７、キャップ７２及びアーム７１に沿ってスライドさせる。これにより電極セット台車７０への移載が終了する。

なお、移載終了後も、キャップ７２はアーム７１にセットしたままにする。キャップ７２はメインマスト７３から離れるほど大径になるので、移載したロール１５Ａの脱落を防止するための簡易的なストッパとして機能する。

ロール１５が移載された電極セット台車７０から、正極用アンワインダー９１へロール１５を移載する場合は、アーム７１と正極用アンワインダー９１の軸とを突き合わせ、ロール１５をスライドさせる。負極用アンワインダー９４への移載も同様である。

なお、正極用アンワインダー９１と負極用アンワインダー９４とを同じ高さに配置すれば、電極セット台車７０のアーム７１の支持高さをこれに合わせることにより、一つの電極セット台車７０で正極用及び負極用のいずれのロール１５をセットすることも可能となる。

上述した本実施形態の作用効果は、次にようにまとめることができる。

（１）中空の芯材２０にシート状材料を巻き回してなるロール１５を運搬するためのロール運搬台車１は、芯材２０の中空部分に挿入するアーム７と、アーム７の長手方向端部のいずれか一方を着脱可能に支持する支持部６とを備え、ロール１５を片持ち状態で保持する。片持ち状態で保持するので、例えばスリット機１０からロール１５を引き出す際には、ロール１５を吊り上げる必要がなく、アーム７に沿ってロール１５をスライドさせるだけで済む。

（２）支持部６は、アーム７の長手方向両端部のいずれも支持可能である。このため、例えばロール１５を積層機９０にセットするのにあたってロール１５の巻き回し方向の変更が必要となる場合に、アーム７を支持部６から切り離して仮置き台５０におき、それまで支持していたのとは反対側の端部を支持するだけで変更作業が終了する。

（３）ロール運搬台車１は、支持部６を、昇降機能を有するブラケット５を介して備えるメインマスト２と、メインマスト２の下端から支持部６を設けた側に延びるフレーム３と、フレーム３の長手方向両端部に設けられた車輪４と、を含んで構成される。フレーム３が支持部６側に延びているので、ロール１５を保持したときにメインマスト２を転倒させる方向に作用するモーメントに対向し、転倒を防止できる。

（４）ロール１５を運搬する際には、芯材２０の中空部分に挿入されたアームの長手方向端部の一方を、ロール運搬台車１に着脱可能に支持することでロール１５を片持ち状態で保持し、ロール運搬台車１を移動させる。片持ち状態で保持するので、ロール１５を片側からの作業で移動させることができる。

（５）ロール１５を保持した状態でロール運搬台車１を移動させる際には、アーム７の非支持端部方向へのロール１５の動きを規制するストッパ２１をアーム７に装着するので、移動の途中でロール１５がアーム７から脱落することを防止できる。

（６）ロール１５をロール運搬台車１から仮置き台５０等へ移載する場合には、アーム７を切り離してアーム７ごと移載するので、移載先とロール１５の位置合わせをしてアーム７を支持部６から取り外すだけの簡単な作業で移載が終了する。また、ロール１５を片持ち状態で保持し、支持部６を備えるブラケット５を昇降させるので、位置合わせの際にアーム７の両端部の高さを個別に合わせる必要がない。

（７）例えば積層機９０への投入時のように、ロール１５の巻き回し方向を反転させるときは、まず、アーム７をロール運搬台車１から切り離してアーム７及びロール１５を仮置き台５０に移載する。そして、ロール運搬台車１を移動させて、アーム７のそれまで支持していたのとは反対側の長手方向端部をロール運搬台車１で支持する。このように、ロール１５を吊り上げたりすることなく、反転作業を行なうことができる。

（８）アーム７に片持ち状態で保持されているロール１５を、アーム７より細いアーム７１を備える他の運搬装置（例えば電極セット台車７０）へ移載する際には、ロール１５を保持しているアーム７と移載先のアーム７１とを、キャップ７２を介して接続する。キャップ７２は、一端が保持しているアーム７と同径で、他端が移載先のアーム７１と同径であって、一端から他端までがテーパ状に形成されている。そして、ロール１５をアーム７、キャップ７２、及び移載先のアーム７１に沿って移動させる。これにより、径の異なるアーム間での移載を簡単に行うことができる。また、移載後にロール１５を運搬する際に、移載先の径の細いアーム７１にキャップ７２を装着したままにしておけば、ロール１５から離れるほど大径になるテーパ状のキャップ７２が簡単なストッパ機能を発揮してロール１５の脱落を防止できる。

なお、上記説明では、ロール運搬装置の一例としてロール運搬台車１を用いて説明したが、台車に限られるわけではない。例えば、倉庫に設けられた立体的なフレーム構造からなるラックにロールを出し入れするために、フレームに沿って移動する入出庫装置にも適用可能である。すなわち、アーム７と、アーム７を着脱可能に片持ち支持する支持部６と、が移動可能な装置に備えられているものは、本実施形態のロール運搬装置に含まれる。

また、上記説明では１つのマザーロール１４から切り出した３つのロール１５を運搬する場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、マザーロール１４を倉庫からスリット機１０まで運搬する場合にも適用可能である。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ ロール運搬台車（ロール運搬装置）
２ メインマスト
３ フレーム
４ 車輪
５ ブラケット
６ 支持部
７ アーム
１０ スリット機
２０ 芯材
２１ ストッパ
３０ 乾燥炉投入台車
３１ ホルダー
４０ 乾燥炉
５０ 仮置き台
７０ 電極セット台車
７２ キャップ
９０ 積層機
９１ 正極用アンワインダー
９４ 負極用アンワインダー

Claims (8)

1. 中空の芯材にシート状材料を巻き回してなるロールを運搬するためのロール運搬装置において、
   前記芯材の中空部分に挿入するアームと、
   前記アームの少なくともいずれか一方の長手方向端部を着脱可能に支持する支持部と、
   を備え、
   前記ロールを片持ち状態で保持することを特徴とするロール運搬装置。
2. 請求項１に記載のロール運搬装置において、
   前記支持部は、前記アームの長手方向両端部のいずれに対しても着脱可能に支持することを特徴とするロール運搬装置。
3. 請求項１に記載のロール運搬装置において、
   昇降機構を介して前記支持部を備えるメインマストと、
   前記メインマストの下端から前記支持部を設けた側に延びるフレームと、
   前記フレームの長手方向両端部に設けられた車輪と、
   を含んで構成されることを特徴とするロール運搬装置。
4. 中空の芯材にシート状材料を巻き回してなるロールを運搬するロール運搬方法において、
   前記芯材の中空部分に挿入されたアームの長手方向端部の一方を、運搬装置に着脱可能に支持することで前記ロールを片持ち状態で保持し、
   前記運搬装置を移動させることによって前記ロールを所望の位置に運搬することを特徴とするロール運搬方法。
5. 請求項４に記載のロール運搬方法において、
   前記ロールを保持した状態で前記運搬装置を移動させる際には、前記アームの前記運搬装置に支持されていない長手方向端部側への前記ロールの動きを規制するストッパを前記アームに装着することを特徴とするロール運搬方法。
6. 請求項４または５に記載のロール運搬方法において、
   前記ロールを移載する場合には、前記アームを前記運搬装置から切り離して、前記アームごと移載することを特徴とするロール運搬方法。
7. 請求項６に記載のロール運搬方法において、
   前記アームの長手方向から見た場合の前記ロールの巻き方向を反転させるときは、前記アームを前記運搬装置から切り離して前記アーム及び前記ロールを仮置き台に移載し、前記アームのそれまで支持していたのとは反対側の長手方向端部を前記運搬装置で支持することを特徴とするロール運搬方法。
8. 請求項４に記載のロール運搬方法において、
   前記アームに片持ち状態で保持されている前記ロールを、前記アームより細いアームを備える他の運搬装置へ移載する際には、
   前記ロールを保持している前記アームと移載先のアームとを、一端が保持している前記アームと同径で他端が移載先のアームと同径であって一端から他端までがテーパ状に形成されているキャップを介して接続し、前記ロールを前記アーム、前記キャップ、及び前記移載先のアームに沿って移動させることを特徴とするロール運搬方法。