JP2015089556A - プレスロール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール間ギャップ寸法を制御すること。【解決手段】二次電池用電極製造用のプレスロール装置１は、一対のプレスローラ１１、１２と、各プレスローラ１１、１２の回転軸１１２、１２２を支持する軸受１３、１４に介在し、回転軸間距離を調整する圧電駆動素子１７と、各プレスローラ１１、１２の膨張を測定するセンサ１５ａ、１５ｂと、を有し、センサ１５ａ、１５ｂから得られたプレスローラ１１、１２の膨張量に応じて、圧電駆動素子１７の膨張量を変更する。これにより、センサ１５ａ、１５ｂにより得られた測定値に基づき、圧電駆動素子１７を用いてプレスロールの軸間の距離を直接制御することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、プレスロール装置に関する。

近年、パソコンや携帯電話の電池として、二次電池が用いられている。二次電池の製造工程には、金属製のウエブ上に活性質を塗布して乾燥させたものを、互いに平行配置されたプレスロール間を通過させることにより、プレスする工程が含まれている。

例えばリチウム二次電池であれば、プレスロール装置は、正極電極を作成する際に、アルミニウム箔の両面にコバルト酸リチウムなどの活物質溶液を塗布・乾燥したものを、プレスすることにより高密度化する。

またプレスロール装置は、負極電極を作成する際に、銅箔に炭素材料などの溶液を塗布・乾燥したものを、プレスすることにより高密度化する。

しかしながらプレスロール装置は、使用中に熱膨張により変形することで、上下のプレスロール間のギャップが狭まる場合がある。

特許文献１には、ウエブ厚みに応じて、プレスロールのベンド圧力を調整することを特徴とするプレスロール装置及びプレスロール方法が開示されている。

特開２００６−１７５５０１号公報

特許文献１に開示された技術は、プレスロール間を通過したウエブ厚みに応じて、油圧シリンダで軸受箱を押すベンド方式である。しかしながら、この方式では、油圧シリンダ自身の発熱により精度が安定しない可能性がある。またベンド圧力をかけることはシリンダによってロールを変化させることに相当するが、圧力と変形量の関係を用いてロール間のギャップを調整することとなるため、ロール間ギャップ寸法を詳細に制御できない場合がある。

本発明にかかるプレスロール装置は、二次電池用電極製造用のプレスロール装置であって、一対のプレスロールと、各プレスロールの回転軸を指示する軸受に介在し、回転軸間距離を調整する圧電駆動素子と、各プレスロールの膨張を測定するセンサと、を有し、前記センサから得られたプレスロールの膨張量に応じて、前記圧電駆動素子の膨張量を変更する。
これにより、センサにより得られた測定値に基づき、圧電駆動素子を用いてプレスロールの軸間の距離を直接制御することができる。

ロール間ギャップ寸法を制御できる。

実施の形態１にかかるプレスロール装置の構成を示す図である。 実施の形態１にかかるプレスロール装置の概略図である。 実施の形態１にかかるプレスロール装置の動作フローを示す図である。 実施の形態２にかかるプレスロール装置の構成を示す図である。 実施の形態２にかかるプレスロール装置の概略図である。 実施の形態２にかかるプレスロール装置の動作フローを示す図である。 実施の形態３にかかるプレスロール装置の構成を示す図である。 実施の形態３にかかるプレスロール装置の概略図である。 実施の形態３にかかるプレスロール装置の動作フローを示す図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかるプレスロール装置１の構成を示した図である。また図２は、プレスロール装置１の概略図である。

プレスロール装置１は、第１のプレスローラ１１と、第２のプレスローラ１２と、第１の軸受１３と、第２の軸受１４と、温度センサ１５と、温度センサ受信機１６と、圧電駆動素子１７と、圧電素子コントローラ１８を備える。

第１のプレスローラ１１と、第２のプレスローラ１２は、平行配置された一対の上下のロールである。第１のプレスローラ１１は、上ロールである。第１のプレスローラ１１は、本体部１１１と、回転軸１１２を備える。

本体部１１１は、後述する第２のプレスローラ１２の本体部１２１と対向するロール部である。例えば本体部１１１は、第２のプレスローラ１２の本体部１２１との間を、金属製ウエブに活性質を塗布して乾燥させたものを連続的に通過させながら、プレスを行う。

回転軸１１２は、本体部１１１の中心部を貫通して固定されている。回転軸１１２は、第１の軸受１３によって回転可能に支持されている。回転軸１１２は、圧電駆動素子１７の膨張により第１の軸受１３が上昇した場合に、第１の軸受１３とともに上昇する。

第２のプレスローラ１２は、下ロールである。第２のプレスローラ１２は、本体部１２１と、回転軸１２２を備える。

本体部１２１は、第１のプレスローラ１１の本体部１１１と対向するロール部である。例えば本体部１２１は、第１のプレスローラ１１の本体部１１１との間を、金属製ウエブに活性質を塗布して乾燥させたものを連続的に通過させながら、プレスを行う。

回転軸１２２は、本体部１２１の中心部を貫通して固定されている。回転軸１２２は、第２の軸受１４によって回転可能に支持されている。回転軸１２２は、圧電駆動素子１７の膨張により第２の軸受１４ａが下降した場合に、第２の軸受１４とともに下降する。

第１の軸受１３は、第１のプレスローラ１１の回転軸１１２を回転可能に支持する。例えば第１の軸受１３は、回転軸１１２の一端を第１の軸受１３ａによって回転可能に支持し、他端を第１の軸受１３ｂによって回転可能に支持している。第１の軸受１３の下部には圧電駆動素子１７が連結している。第１の軸受１３は、圧電駆動素子１７の膨張に応じて上昇し、収縮に応じて下降する。

第２の軸受１４は、第２のプレスローラ１２の回転軸１２２を回転可能に支持する。
例えば第２の軸受１４は、回転軸１２２の一端を第２の軸受１４ａによって回転可能に支持し、他端を第２の軸受１４ｂによって回転可能に支持している。第２の軸受１４の上部には圧電駆動素子１７が連結している。第２の軸受１４は、圧電駆動素子１７の膨張に応じて下降し、収縮に応じて上昇する。なお、第１の軸受１３又は第２の軸受１４のどちらか一方は、圧電駆動素子１７の膨張、収縮によって動かず、固定された状態であってもよい。典型的には、第２の軸受１４が固定されており、第１の軸受１３が圧電駆動素子１７の駆動に応じて動作する。

温度センサ１５は、第１のプレスローラ１１の本体部１１１と、第２のプレスローラ１２の本体部１２１の内部に設けられる無線式熱電対である。温度センサ１５は、測定した第１のプレスローラ１１の本体部１１１と、第２のプレスローラ１２の本体部１２１の温度情報を、無線通信により温度センサ受信機１６に出力する。典型的には、温度センサ１５は、第１のプレスローラ１１の本体部１１１の内部に設けられた温度センサ１５ａと、第２のプレスローラ１２の本体部１２１の内部に設けられた温度センサ１５ｂである。なお、温度センサ１５は、本体部１１１、１２１に接触する接触式でも良く、非接触式でも良い。

温度センサ受信機１６は、温度センサ１５から出力された温度情報の信号を受信する。例えば、温度センサ受信機１６は、受信部を有しており、温度センサ１５が無線通信により出力した温度情報を入力する。温度センサ受信機１６は、温度センサ１５から入力された温度に基づいて、第１のプレスローラ１１及び第２のプレスローラ１２の熱膨張量を推定する。温度センサ受信機１６は、熱膨張量の推定値を圧電素子コントローラ１８に出力する。

圧電駆動素子１７は、入力された電圧に基づいて膨張及び収縮を行う。典型的には、圧電駆動素子１７は、サブミクロン精度で変位駆動する。具体的には、圧電駆動素子１７は、圧電素子コントローラ１８から電圧が入力され、動作が制御される。図２中の矢印は、圧電駆動素子１７が膨張する方向を示している。

圧電素子コントローラ１８は、圧電駆動素子１７の動作を制御する。より具体的には、圧電素子コントローラ１８は、温度センサ受信機１６から入力された熱膨張量の推定値に応じた電圧を、圧電駆動素子１７に出力する。例えば圧電素子コントローラ１８は、温度センサ受信機１６により、第１のプレスローラ１１及び第２のプレスローラ１２がそれぞれ膨張して本体部１１１と本体部１２１の間隔が狭まっていると推定された場合は、第１のプレスローラ１１及び第２のプレスローラ１２を引き離すよう、圧電駆動素子１７を膨張させるための電圧を出力する。

次に、プレスロール装置１の動作について説明する。図３は、プレスロール装置１の動作フローを示した図である。

プレスロール装置１は、プレスを開始する（ステップＳ１）。すなわち、第１のプレスローラ１１及び第２のプレスローラ１２が動作を開始する。

プレスロール装置１が動作することにより、本体部１１１、１２１のロール温度が上昇する（ステップＳ２）。したがって本体部１１１、１２１は、ロール温度の上昇により膨張する。

温度センサ１５は、ロール温度を測定する（ステップＳ３）。温度センサ１５は、測定したロール温度を、温度センサ受信機１６に出力する。

温度センサ受信機１６は、温度センサ１５から入力された温度情報に基づき、ロールの熱膨張量を推定する（ステップＳ４）。温度センサ受信機１６は、推定した熱膨張量を圧電素子コントローラ１８に出力する。

圧電素子コントローラ１８は、入力された熱膨張量の推定値に基づいて、圧電駆動素子１７を膨張、収縮させる（ステップＳ５）。これにより圧電駆動素子１７は、第１の軸受１３と、第２の軸受１４のギャップ寸法を補正する。言い換えると、圧電素子コントローラ１８は、圧電駆動素子１７を駆動させ、第１の軸受１３と第２の軸受１４を上昇、下降させることにより、第１のプレスローラ１１と第２のプレスローラ１２のギャップ寸法の補正を行う。その後、ステップＳ２に戻り処理を繰り返す。

これにより、ロールの温度変化量からロールの熱膨張量を推定し、推定された熱膨張量に基づいてロール間ギャップ寸法を補正することができる。

なお、温度センサ受信機１６により熱膨張量を判定するものとして記載したが、熱膨張量の推定は、例えば、温度センサ１５又は圧電素子コントローラ１８に演算装置を設けて行うこととしても良い。

実施の形態２
図４は、実施の形態２にかかるプレスロール装置２の構成を示した図である。また図５は、プレスロール装置２の概略図である。

プレスロール装置２は、第１のプレスローラ１１と、第２のプレスローラ１２と、第１の軸受１３と、第２の軸受１４と、圧電駆動素子１７と、変位測定センサ１９と、圧電素子コントローラ２０を備える。なお、実施の形態１で示したプレスロール装置１と同一の機能を奏する構成物品については同一の符号を付し、説明を省略する。

変位測定センサ１９は、第１のプレスローラ１１と、第２のプレスローラ１２の位置を測定するセンサである。例えば変位測定センサ１９は、磁気センサである。変位測定センサ１９は、第１のプレスローラ１１の本体部１１１の上部に設けられた変位測定センサ１９ａと、第２のプレスローラ１２の本体部１２１の下部に設けられた変位測定センサ１９ｂを有する。変位測定センサ１９は、圧電素子コントローラ２０に、測定した変位の情報を出力する。

圧電素子コントローラ２０は、圧電駆動素子１７の動作を制御する。より具体的には、圧電素子コントローラ２０は、変位測定センサ１９から入力された第１のプレスローラ１１と第２のプレスローラ１２の変位の情報に応じた電圧を、圧電駆動素子１７に出力する。

次に、プレスロール装置２の動作について説明する。図６は、プレスロール装置２の動作フローを示した図である。

プレスロール装置２は、プレスを開始する（ステップＳ１１）。すなわち、第１のプレスローラ１１及び第２のプレスローラ１２が動作を開始する。

プレスロール装置２が動作することにより、本体部１１１、１２１のロール温度が上昇する（ステップＳ１２）。本体部１１１、１２１は、ロール温度の上昇により膨張する。

変位測定センサ１９は、本体部１１１、１２１が熱膨張により変位した変位量を測定する（ステップＳ１３）。変位測定センサ１９は、測定した変位量を、圧電素子コントローラ２０に出力する。

圧電素子コントローラ２０は、入力された変位量に基づいて、圧電駆動素子１７を膨張、収縮させる（ステップＳ１４）。これにより圧電駆動素子１７は、第１の軸受１３と、第２の軸受１４のギャップ寸法を補正する。言い換えると、圧電素子コントローラ２０は、測定された変位量に基づいて圧電駆動素子１７を駆動させ、第１の軸受１３と第２の軸受１４を上昇、下降させることにより、第１のプレスローラ１１と第２のプレスローラ１２のギャップ寸法の補正を行う。その後、ステップＳ１２に戻り処理を繰り返す。

これにより変位測定センサ１９を用いて、第１のプレスローラ１１と第２のプレスローラ１２が熱膨張により変位した変位量を測定し、測定された変位量に基づいてロール間ギャップ寸法を補正することができる。

実施の形態３
図７は、実施の形態３にかかるプレスロール装置３の構成を示した図である。また図８は、プレスロール装置３の概略図である。

プレスロール装置３は、第１のプレスローラ１１と、第２のプレスローラ１２と、第１の軸受１３と、第２の軸受１４と、温度センサ１５と、圧電駆動素子１７と、温度センサ受信機２１と、変位測定センサ２２と、圧電素子コントローラ２３を備える。なお、実施の形態１で示したプレスロール装置１、及び実施の形態２で示したプレスロール装置２と同一の機能を奏する構成物品については同一の符号を付し、説明を省略する。

温度センサ受信機２１は、温度センサ１５から出力された温度情報の信号を受信する。温度センサ受信機２１は、温度センサ１５から入力された温度情報に基づいて、第１のプレスローラ１１及び第２のプレスローラ１２の熱膨張量を推定する。温度センサ受信機２１は、熱膨張量の推定値を圧電素子コントローラ２３に出力する。

変位測定センサ２２は、第１のプレスローラ１１と、第２のプレスローラ１２の位置を測定する。変位測定センサ２２は、第１のプレスローラ１１の本体部１１１の上部に設けられた変位測定センサ２２ａと、第２のプレスローラ１２の本体部１２１の下部に設けられた変位測定センサ２２ｂを有する。変位測定センサ２２は、圧電素子コントローラ２３に、測定した変位の情報を出力する。

圧電素子コントローラ２３は、圧電駆動素子１７の動作を制御する。より具体的には、圧電素子コントローラ２３は、温度センサ受信機２１から入力された温度の情報と、変位測定センサ２２から入力した変位量に応じた電圧を、圧電駆動素子１７に出力する。例えば圧電素子コントローラ２３は、温度センサ受信機２１から、第１のプレスローラ１１及び第２のプレスローラ１２の温度情報から推定した熱膨張量の情報を入力する。また圧電素子コントローラ２３は、変位測定センサ２２から、第１のプレスローラ１１及び第２のプレスローラ１２がそれぞれ膨張して変位している情報を入力する。圧電素子コントローラ２３は、温度センサ受信機２１から入力した熱膨張量の情報と、変位測定センサ２２から入力された変位量の情報に基づいて、圧電駆動素子１７を膨張又は収縮させる電圧を出力する。

次に、プレスロール装置３の動作について説明する。図９は、プレスロール装置３の動作フローを示した図である。

プレスロール装置２は、プレスを開始する（ステップＳ２１）。すなわち、第１のプレスローラ１１及び第２のプレスローラ１２が動作を開始する。

本体部１１１、１２１のロール温度が上昇する（ステップＳ２２）。本体部１１１、１２１は、ロール温度の上昇により膨張する。

温度センサ１５は、ロール温度を測定する（ステップＳ２３）。温度センサ１５は、測定したロール温度を、温度センサ受信機２１に出力する。

温度センサ受信機２１は、温度センサ１５から入力した温度情報に基づき、ロールの熱膨張量を推定する（ステップＳ２４）。温度センサ受信機２１は、推定した熱膨張量を圧電素子コントローラ２３に出力する。

変位測定センサ２２は、本体部１１１、１２１が熱膨張により変位した変位量を測定する（ステップＳ２５）。変位測定センサ２２は、測定した変位量を、圧電素子コントローラ２３に出力する。

圧電素子コントローラ２３は、温度センサ受信機２１から入力した熱膨張量と、変位測定センサ２２から入力した変位量に基づき、ロール間ギャップを補正するよう、圧電駆動素子１７を駆動する（ステップＳ２６）。例えば、圧電素子コントローラ２３は、温度センサ受信機２１から入力した熱膨張量と、変位測定センサ２２から入力した変位量の平均値を用いて、ロール間ギャップ寸法を算出し、圧電駆動素子１７を駆動することで補正を行う。なお、圧電素子コントローラ２３は、入力された熱膨張量と変位量について、どちらか一方を優先するよう重み付けを行い、ロール間ギャップ寸法を算出しても良い。その後ステップＳ２２に戻り処理を繰り返す。

これにより、圧電駆動素子を用いてプレスロールのロール間ギャップを補正することができる。圧電駆動素子を用いることにより、直接、軸間の距離を制御することができるため、プレス間隔の制御が容易である。また、圧電駆動素子はサブミクロン単位での変位駆動が可能であるため、サブミクロン単位でのロール間ギャップの調整が可能となる。圧電駆動素子を用いるため追従性が良く、ロール間ギャップを適切に調整することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば温度センサ１５は、有線通信により温度センサ受信機１６、２１に温度情報を出力するものであっても良く、温度センサ受信機１６、２１は有線で温度情報を受信しても良い。温度センサによる計測方法は問わない。実施の形態３において、ステップＳ２３〜Ｓ２５では、温度センサによる熱膨張量の推定後にロールの変位量を測定するものとして記載したが、例えば測定の順序は逆でもよく、または、同時に行っても良い。

１、２、３ プレスロール装置
１１ 第１のプレスローラ
１２ 第２のプレスローラ
１３ 第１の軸受
１４ 第２の軸受
１５ 温度センサ
１６ 温度センサ受信機
１７ 圧電駆動素子
１８ 圧電素子コントローラ
１９ 変位測定センサ
２０ 圧電素子コントローラ
２１ 温度センサ受信機
２２ 変位測定センサ
２３ 圧電素子コントローラ
１１１ 本体部
１１２ 回転軸
１２１ 本体部
１２２ 回転軸

Claims (1)

1. 二次電池用電極製造用のプレスロール装置であって、
   一対のプレスロールと、
   各プレスロールの回転軸を支持する軸受に介在し、回転軸間距離を調整する圧電駆動素子と、
   各プレスロールの膨張を測定するセンサと、を有し、
   前記センサから得られたプレスロールの膨張量に応じて、前記圧電駆動素子の膨張量を変更する、
   プレスロール装置。

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