JP2015093279A

JP2015093279A - プレスロール装置

Info

Publication number: JP2015093279A
Application number: JP2013232018A
Authority: JP
Inventors: 秀樹竹熊; Hideki Takekuma
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2015-05-18

Abstract

【課題】形成される膜厚の精度を向上させること。【解決手段】本発明にかかるプレスロール装置は、対向する一対の鉄製のロール１１及び２１と、前記一対のロール１１及び２１の回転軸となるロール軸１２及び２２を支持するために一体形成された鉄製の支持フレーム３０と、前記一対のロール内部にそれぞれ形成され、熱量Ｑｒをロール１１及び２１に供給する冷却構造３４と、を有するプレスロール装置であって、前記熱量Ｑｒは、前記プレスロール装置１の加工の総熱量をＱ、ロール１１及び２１のそれぞれの質量をｍｒ、支持フレーム３０の質量をｍｃ、ロール軸間距離をＬ、ロール１１とロール２１の隙間をロール間ギャップδｒとすると、【数１２】となるよう設定されるものである。【選択図】図１

Description

本発明はプレスロール装置に関する。

近年、自動車や携帯電話等にリチウムイオン電池が搭載されている。高性能のリチウムイオン電池を製造するためには、均一な厚みの金属電極を形成する必要がある。均一な厚みの金属電極の製造には、プレスロール装置を用いることが一般的である。

特許文献１には、上下に対向配置された一対の加圧ロールと、それらのロール軸を支持するロール軸受と、を備える。加圧ロールは、鋳造系ロールであり、３００〜８００ｍｍφ、ロール回転数が数十ｒｐｍオーダーである。

特開２０１１−１８１３４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるようなロールプレス機においては、ロール回転の高速化と長時間運転とにより、ロール転がり軸受に発生する熱がロールに伝達して、ロールが熱変形し、ロールの精度が低下するという問題があった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、より膜厚の精度を向上したプレスロール装置を提供することを課題とする。

本発明にかかるプレスロール装置は、対向する一対の鉄製のロールと、前記一対のロールの回転軸となるロール軸を支持するために一体形成された鉄製の支持フレームと、前記一対のロール内部に形成され、熱量Ｑｒをロールに供給する冷却構造と、を有するプレスロール装置であって、前記熱量Ｑｒは、前記プレスロール装置の加工の総熱量をＱ、ロールの質量をｍｒ、支持フレームの質量をｍｃ、ロール軸間距離をＬ、ロール間の隙間をロール間ギャップδｒとすると、

となるよう設定されるものである。これにより、支持フレームの熱膨張を加味してロールの温度調節をすることが可能となる。

本発明にかかるプレスロール装置によれば、より形成される膜厚の精度を向上させることができる。

実施の形態にかかるプレスロール装置１を示す側面図である。

実施の形態
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、実施の形態にかかるプレスロール装置１を示す側面図である。プレスロール装置１は、上下に対向する一対のロール１１及びロール２１と、ロール１１及びロール２１を支持するための支持フレーム３０と、冷却構造３４と、を有する。

ロール１１は鉄製であり、略円筒形の形状である。ロール１１は、ロール軸１２を備える。ロール軸１２は、ロール１１の中心軸に沿って突出したロール１１より直径小さい略円筒形状である。ロール１１は、支持フレーム３０のロール軸受け３１にロール軸１２を回転可能に支持される。

ロール１１と同様に、ロール２１は鉄製であり、略円筒形の形状である。ロール２１はロール軸２２を備える。ロール軸２２は、ロール２１の中心軸に沿って突出したロール２１より直径小さい略円筒形状である。ロール２１は、支持フレーム３０のロール軸受け３２にロール軸２２を回転可能に支持される。

支持フレーム３０は、鉄製であり、ロール軸１２を支持するためのロール軸受け３１と、ロール軸２２を支持するためのロール軸受け３２と、ロール１１とロール２１とを回転する回転機構３３（不図示）を備える。回転機構３３はロール１１とロール２１とを逆方向に回転させ、ロール１１とロール２１との間に、リチウムイオン電池の電極となる金属板を通過させることにより、ロール１１とロール２１から受ける圧力により、金属板が均一な厚みで延性される。

ロール１１とロール２１の内部には、冷却構造３４を備える。冷却構造３４は、外部の温度調整構造（不図示）に接続され、ロール１１とロール２１の入熱量Ｑが管理される。本実施の形態にかかるプレスロール装置１は、冷却構造３４における、ロール１１及びロール１２の入熱量Ｑの設定に特徴を有する。

入熱量Ｑの設定について説明する。まず、ロール１１とロール２１とのギャップ（以下ロール間ギャップという。）をδｒとし、支持フレーム３０上のロール間ギャップに相当する部分をＬとする。また、ロールプレス加工によって上昇した温度を、プレスロール１１または２１の温度上昇をΔｔ、支持フレーム３０の温度上昇をΔｔ′とする。

このとき、ロール間ギャップδｒの寸法は、ロールプレス開始前のロール間ギャップをδ_０とし、ロール１１及び１２の円筒の直径方向の熱膨張率を熱膨張率αとすると、以下のように示される。

・・・（式１）

支持フレーム３０におけるロール１１のロール軸１２とロール２１のロール軸２２との間の距離Ｌ（以下ロール軸間距離という。）の変化量が、式１の変化量に等しければ、形成される金属膜の膜厚は変化しない。従って、支持フレーム３０の熱膨張率を熱膨張率Ａとすると、膜厚精度に影響されない条件は以下のように示される。

・・・（式２）

ここで、ロール１１及び２１の入熱量をそれぞれ入熱量Ｑｒとし、支持フレーム３０の入熱量を入熱量Ｑｃとし、ロール１１及び２１の熱容量をそれぞれ熱容量Ｃｒとし、支持フレーム３０の熱容量をＣｃとする。また、ロール１１及びロール２１の質量をそれぞれｍｒとし、支持フレーム３０の質量をｍｃとする。そして鉄の比熱を比熱ｃ０とすると、以下のようになる。

・・・（式３）

・・・（式４）

・・・（式５）

・・・（式６）

さらに、式３から式６を式２に代入して整理すると、式７のようになる。

・・・（式７）

加工の発熱総量を発熱総量Ｑとすると、発熱総量Ｑは以下のように示される。
て、式７を整理すると以下のようになる。

・・・（式８）

式８において右辺は定数であるから、定数Ｋとすると、ロール１１及びロール２１の入熱量Ｑｒは以下のように示される。

・・・（式９）

以上より、式９を満たすように、ロール１１及びロール２１への入熱量Ｑｒを温度制御すれば、ロール間ギャップδｒを均一にすることができる。

入熱量Ｑｒは、冷却構造３４を介してロール１１及びロール２１に供給される。冷却構造３４は、例えば、ロール１１とロール軸１２との内部及びロール２１とロール軸２２の内部に設けられた冷却穴１３１に熱媒体１３２が流れるようにして形成される。ロール１１に設けられる冷却構造３４と、ロール２１に設けられる冷却構造３４は同じ構造であるため、ここではロール１１の例のみ説明する。

冷却構造３４は、ロール１１の一端側に形成されたロール軸１２から、ロール１１、ロール１１の他端側に形成されたロール軸１２の内部に冷却穴１３１が設けられ、熱媒体１３２が冷却穴１３１の内部を通過する。熱媒体１３２は、冷却構造３３４に接続された外部の温度調整構造（不図示）により温度管理される。これにより、ロール１１とロール２１との入熱量Ｑが管理される。

本実施の形態にかかるプレスロール装置１においては、対向するロール１１及びロール２１の温度管理について、支持フレーム３０の温度を加味して調整するため、より形成される電極の厚みの精度を向上させることができる。

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。

１プレスロール装置
１１ロール
１２ロール軸
２１ロール
２２ロール軸
３０支持フレーム
３１ロール軸受け
３２ロール軸受け
３３回転構造
３４冷却構造
１３１冷却穴
１３２熱媒体

Claims

対向する一対の鉄製のロールと、
前記一対のロールの回転軸となるロール軸を支持するために一体形成された鉄製の支持フレームと、
前記一対のロール内部にそれぞれ形成され、熱量Ｑｒを前記ロールに供給する冷却構造と、を有するプレスロール装置であって、
前記熱量Ｑｒは、前記プレスロール装置の加工の総熱量をＱ、ロールの質量をｍｒ、支持フレームのそれぞれの質量をｍｃ、ロール軸間距離をＬ、ロール間の隙間をロール間ギャップδｒとすると、

となるよう設定される、プレスロール装置。