JP2017059473A - Manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、帯状部材をプレスする製造装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing apparatus for pressing a strip-shaped member.
蓄電装置の一種である二次電池としては、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池などが知られている。例えば、リチウムイオン二次電池は、ケースを備えるとともに、このケース内に、金属箔に活物質層を備える正極の電極及び負極の電極を積層、又は捲回した電極組立体を備える。各極の電極の製造は、まず、活物質、導電剤、溶媒及びバインダを混合した活物質合剤を、長尺帯状の金属箔(集電体)の表面に塗布し、乾燥させて溶媒を除去することで、金属箔と、活物質合剤の塗工部とを有する帯状部材としての電極材料を形成する。 As a secondary battery which is a kind of power storage device, a lithium ion secondary battery, a nickel hydride secondary battery, and the like are known. For example, a lithium ion secondary battery includes a case, and an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode including an active material layer are stacked or wound in a metal foil. In manufacturing the electrodes of each electrode, first, an active material mixture in which an active material, a conductive agent, a solvent and a binder are mixed is applied to the surface of a long strip-shaped metal foil (current collector) and dried to remove the solvent. By removing, an electrode material is formed as a belt-shaped member having a metal foil and a coating portion of the active material mixture.
次に、活物質層の密度を高めるために、塗工部をプレスする。このプレスは、塗工部を、その面に交差する方向からプレスロールでプレスして行われる(例えば、特許文献1参照)。 Next, in order to increase the density of the active material layer, the coated part is pressed. This press is performed by pressing the coated portion with a press roll from the direction intersecting the surface (see, for example, Patent Document 1).
ところで、長尺の帯状部材をプレスロールにより加圧し、薄くすることは、樹脂シート等、電極に限らず行われているが、材質によっては、プレス後にスプリングバックが生じることが知られている。プレス後、スプリングバックが生じた場合、時間経過により、プレスされた部材の厚みはプレス直後より増加し、結果として、狙いの厚みとならないことがあった。これは、スプリングバックによる増加量(以下、スプリングバック量)は、必ずしも常に一定ではなく、例えば、電極材料の場合、塗工部の厚み、活物質の密度、プレス条件等により異なる。したがって、プレス前にスプリングバック量を想定することが難しく、プレス後の部材の厚みにバラツキが生じる。そして、例えば、電極の場合、所定枚数の電極を積層して電極組立体とし、対応するサイズのケースに収容するが、厚みのバラツキが大きければ、電極組立体をケースに収容できなくなるなど、厚みのバラツキは不具合の原因となる。 By the way, pressing and thinning a long belt-like member with a press roll is not limited to electrodes such as a resin sheet, but it is known that a springback occurs after pressing depending on the material. When a springback occurs after pressing, the thickness of the pressed member increases with time after the pressing, and as a result, the target thickness may not be achieved. This is because the amount of increase due to springback (hereinafter referred to as “springback amount”) is not always constant. For example, in the case of an electrode material, it varies depending on the thickness of the coated portion, the density of the active material, the pressing conditions, and the like. Therefore, it is difficult to assume the amount of springback before pressing, and the thickness of the member after pressing varies. For example, in the case of an electrode, a predetermined number of electrodes are stacked to form an electrode assembly and accommodated in a case of a corresponding size. However, if the thickness variation is large, the electrode assembly cannot be accommodated in the case. Variations in the amount of trouble cause malfunctions.
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレス後の帯状部材の厚みのバラツキを抑えることができる製造装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus that can suppress variations in the thickness of a strip-shaped member after pressing.
上記問題点を解決するための製造装置は、長尺状の集電体の少なくとも片面に活物質合剤の塗工部を有し、かつ長手方向に搬送される帯状部材を、前記塗工部の面に交差する方向からプレスする第1のプレス装置と、前記第1のプレス装置によるプレス直後の前記塗工部の厚みを取得する厚み取得装置と、前記第1のプレス装置によるプレス後に、前記帯状部材を、前記塗工部の面に交差する方向からプレスし、プレス量を駆動装置で変更可能な第2のプレス装置と、前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、前記厚み取得装置は、前記塗工部における特定場所の厚みを少なくとも3回取得し、前記制御装置は、少なくとも3回取得された前記特定場所の厚みに基づいて前記駆動装置を制御することを要旨とする。 The manufacturing apparatus for solving the above-described problems has a coating member of an active material mixture on at least one side of a long current collector, and the belt-shaped member conveyed in the longitudinal direction is the coating unit. After the pressing by the first press device, the first press device that presses from the direction intersecting the surface, the thickness acquisition device that acquires the thickness of the coating part immediately after the press by the first press device, and the first press device, The belt-shaped member is pressed from a direction intersecting the surface of the coating portion, and includes a second press device capable of changing a press amount by a driving device, and a control device for controlling the driving device, and the thickness The acquisition device acquires the thickness of the specific location in the coating part at least three times, and the control device controls the driving device based on the thickness of the specific location acquired at least three times. .
これによれば、制御装置は、第1のプレス装置による1回目のプレス後に、厚み取得装置によって取得した厚みに基づいて、1回目のプレス後に発生するスプリングバック量を予測した塗工部の厚みを推定する。そして、第2のプレス装置で塗工部をプレスするとき、その2回目のプレス後に得られる塗工部の厚みが、予め設定された目標の厚みとなるように、制御装置は、スプリングバックを加味したプレス量を決定し、そのプレス量が得られるように駆動装置を制御する。すると、2回目のプレス後の塗工部の厚みは、スプリングバックによる厚み変動を抑えた厚みとなる。よって、1回目のプレス後の塗工部の厚みを、2回目のプレスにフィードフォワードする(反映させる)ことで、スプリングバックを原因とした厚みのバラツキを抑えることができ、塗工部の厚みを目標とした厚みに近付けることができる。 According to this, after the first press by the first press device, the control device predicts the spring back amount generated after the first press based on the thickness acquired by the thickness acquisition device. Is estimated. And when pressing a coating part with a 2nd press apparatus, a control apparatus makes a springback so that the thickness of the coating part obtained after the 2nd press may become a preset target thickness. A press amount is taken into consideration, and the drive device is controlled so that the press amount is obtained. Then, the thickness of the coating part after the second press becomes a thickness in which the thickness fluctuation due to the spring back is suppressed. Therefore, by feeding forward (reflecting) the thickness of the coated part after the first press to the second press, the thickness variation due to the springback can be suppressed, and the thickness of the coated part Can approach the target thickness.
また、製造装置について、前記制御装置は、演算式を用いて、前記第1のプレス装置によるプレス直後の前記特定場所のスプリングバック量を加味した前記塗工部の厚みを算出し、算出した前記厚みに基づいて前記駆動装置を制御してもよい。 In addition, for the manufacturing apparatus, the control device calculates the thickness of the coating portion in consideration of the amount of springback at the specific location immediately after pressing by the first press device using an arithmetic expression, The driving device may be controlled based on the thickness.
これによれば、例えば、厚み取得装置によって取得された厚みと、スプリングバックを反映させた厚みとを相関付けたテーブル等を用いて、塗工部の厚みを推定する場合と比べると、推定する厚みを実測値に近付けることができ、2回目のプレス後の厚みを目標とした厚みに近付けることができる。 According to this, for example, using a table that correlates the thickness acquired by the thickness acquisition device and the thickness reflecting the springback, the estimation is made in comparison with the case of estimating the thickness of the coating part. The thickness can be brought close to the actually measured value, and the thickness after the second press can be brought close to the target thickness.
また、製造装置について、前記第1のプレス装置によるプレス直後の前記塗工部の厚みをdp、前記塗工部がスプリングバックしたとみなしたときの塗工部の厚みをd0とした場合、前記塗工部に発生するスプリングバック量をΔd、指数関数をe、係数をk、取得した前記特定場所の厚みの回数をt、Δd=d0−dpとし、前記第2のプレス装置による2回目のプレス前の前記塗工部の厚みdとすると、前記演算式は、d=dp+Δd(1−e−kt)である。 For the manufacturing apparatus, when the thickness of the coating part immediately after pressing by the first pressing apparatus is dp, and the thickness of the coating part when the coating part is regarded as springback is d0, The amount of springback generated in the coating part is Δd, the exponential function is e, the coefficient is k, the obtained number of times of the specific location is t, Δd = d0−dp, and the second press by the second press device. When the thickness d of the coated part before pressing is given, the calculation formula is d = dp + Δd (1−e −kt ).
これによれば、2回目のプレス前の塗工部の厚みを、演算式を用いて速やかに推定することができる。
上記問題点を解決するための製造装置は、長尺の帯状部材を、該帯状部材の面に交差する方向からプレスする第1プレスロールと、前記帯状部材の長手方向に沿う搬送方向における前記第1プレスロールの下流側に配置され、前記帯状部材の厚みを取得する厚み取得装置と、前記帯状部材の搬送方向における前記厚み取得装置の下流側に配置され、前記帯状部材を、該帯状部材の面に交差する方向からプレスする第2プレスロールと、前記第2プレスロールの間隔を変更する駆動装置と、前記駆動装置に接続された制御装置と、を備え、前記厚み取得装置は、搬送経路上の少なくとも3箇所に配置され、前記制御装置は、前記厚み取得装置の取得した厚みに基づき、前記駆動装置を制御することを要旨とする。
According to this, the thickness of the coating part before the 2nd press can be rapidly estimated using a computing equation.
A manufacturing apparatus for solving the above-described problems includes a first press roll that presses a long strip-shaped member from a direction intersecting the surface of the strip-shaped member, and the first roll in the transport direction along the longitudinal direction of the strip-shaped member. A thickness acquisition device that is disposed on the downstream side of one press roll and acquires the thickness of the strip-shaped member; and is disposed on the downstream side of the thickness acquisition device in the transport direction of the strip-shaped member, and the strip-shaped member is A second press roll that presses from a direction intersecting the surface; a drive device that changes an interval between the second press rolls; and a control device that is connected to the drive device. It is arranged in at least three places above, and the control device controls the driving device based on the thickness acquired by the thickness acquisition device.
これによれば、制御装置は、第1プレスロールによる1回目のプレス後に、3箇所の厚み取得装置によって取得した厚みに基づいて駆動装置を制御し、駆動装置の制御により、第2プレスロールの間隔を変更することができる。すなわち、帯状部材の厚みの値を3つ取得することで、帯状部材のスプリングバック量を予測した厚みを推定することが可能となり、推定した厚みを第2プレスロールの間隔に反映することができる。したがって、スプリングバックを原因とした帯状部材の厚みのバラツキを抑えることができる。 According to this, the control device controls the driving device based on the thickness acquired by the three thickness acquisition devices after the first press by the first press roll, and the control of the driving device controls the second press roll. The interval can be changed. That is, by obtaining three values of the thickness of the belt-shaped member, it is possible to estimate the thickness that predicts the amount of springback of the belt-shaped member, and the estimated thickness can be reflected in the interval between the second press rolls. . Therefore, variation in the thickness of the belt-shaped member due to the spring back can be suppressed.
本発明によれば、プレス後の帯状部材の厚みのバラツキを抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress variations in the thickness of the strip-shaped member after pressing.
以下、製造装置を具体化した一実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。
蓄電装置としての二次電池は、図示しないが、外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。二次電池は、ケース内に電極組立体を備える。電極組立体は、複数の正極の電極と、複数の負極の電極とが、両者の間に多孔質の樹脂製セパレータを介在し、絶縁した状態で交互に積層された積層タイプである。
Hereinafter, an embodiment embodying a manufacturing apparatus will be described with reference to FIGS.
Although not shown, the secondary battery as the power storage device is a rectangular battery having a rectangular external appearance, and is a lithium ion battery. The secondary battery includes an electrode assembly in a case. The electrode assembly is a stacked type in which a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes are alternately stacked with a porous resin separator interposed therebetween and insulated.
図1に示すように、二次電池用の電極10は、矩形状の集電体としての金属箔11と、金属箔11の両面に存在する矩形状の活物質層12とを備えている。正極用の電極10の金属箔11は、例えば、アルミニウム箔製であり、負極用の電極10の金属箔11は、例えば、銅箔製である。また、正極の電極10の活物質層12は、正極用の活物質合剤を乾燥、圧縮して形成され、正極用の活物質合剤は、正極用の活物質、導電剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。負極の電極10の活物質層12は、負極用の活物質合剤を乾燥、圧縮して形成され、負極用の活物質合剤は、負極用の活物質、導電剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。
As shown in FIG. 1, the
電極10は、その一辺に沿って、活物質層12が存在せず、金属箔11が露出した未塗工部12aを有する。そして、電極10は、未塗工部12aの一辺の一部から突出した形状の集電タブ14を有する。
The
次に、電極10の製造方法について説明する。
電極10の製造方法は、公知の製造方法である。電極10の製造方法は、電極10の金属箔11を形成する帯状の長尺金属箔16へ活物質合剤を塗布した後に乾燥させ、塗工部18を形成する塗工工程と、塗工部18のプレス工程と、塗工部18の真空乾燥工程と、長尺金属箔16と塗工部18を備えた帯状部材としての電極材料17を、電極の形状に打ち抜く打ち抜き工程と、を含む。
Next, a method for manufacturing the
The manufacturing method of the
図2に示すように、電極10を製造するための生産設備20は、塗工装置23によって、長尺金属箔16の片面に活物質合剤を塗布した後に乾燥装置30で乾燥させ、塗工部18を形成するための設備である。なお、活物質合剤には、活物質、導電剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。
As shown in FIG. 2, the
生産設備20において、長尺金属箔16は長手方向が供給リール21の周方向に延びる状態で供給リール21に巻装されている。なお、供給リール21は、図示しない支持装置によって回転可能に支持されている。また、長尺金属箔16は長手方向が巻取リール22の周方向に延びる状態で巻取リール22に巻き取られる。巻取リール22は、図示しない支持装置によって回転可能に支持されている。巻取リール22は、一定の回転速度で回転し、塗工部18の形成された長尺金属箔16を巻き取る。よって、供給リール21から供給された長尺金属箔16が、巻取リール22に巻き取られることにより、長尺金属箔16は搬送方向X1に沿って搬送される。
In the
塗工装置23はスリットダイ23aを備え、このスリットダイ23aの吐出口(図示せず)は、長尺金属箔16の片面に対向配置されている。なお、塗工装置23において、活物質合剤の塗工方式は、スリットダイ方式以外でもよい。そして、塗工工程では、スリットダイ23aの吐出口から、供給リール21から送り出された長尺金属箔16の片面に活物質合剤が連続的に塗布され、長尺金属箔16の片面には、活物質合剤の層が、長尺金属箔16の長手方向に延びる長尺状に形成される。
The
乾燥装置30は乾燥機30aを備え、乾燥機30aは熱源からの熱により空気を加熱し、熱風を供給する。そして、塗工工程では、乾燥機30aの内部に供給された熱風により、乾燥機30aを通過する長尺金属箔16上の活物質合剤の層の乾燥を行う。これにより、活物質合剤に含まれる溶媒が蒸発するとともに、熱によりバインダの硬化が始まり、活物質や導電剤が相互に固定され、塗工部18が形成される。なお、図示しないが、この後、長尺金属箔16のもう片面にも上記と同様の方法で塗工部18を形成する。すると、長尺金属箔16の両面に塗工部18を有する電極材料17が形成される。なお、両面に塗工部18を有する電極材料17は、図示しない電極供給リールに巻き取られる。
The drying
図3に示すように、プレス工程は、後述する製造装置40によって行われ、電極材料17の両面に形成された塗工部18が表面から内側まで所定の密度になるまで圧縮される。その後、電極材料17は、真空乾燥工程により、図示しない減圧乾燥炉内に収容され、減圧と加熱により塗工部18に残る僅かな溶媒が除去される。その後、打ち抜き工程によって、電極10の形状に切断され、塗工部18から活物質層12が形成されるとともに、塗工部18以外の部分から未塗工部12a及び集電タブ14が形成され、電極10が製造される。
As shown in FIG. 3, the pressing process is performed by a
次に、製造装置40について説明する。
製造装置40は、図示しない搬送装置を備え、両面に塗工部18の形成された電極材料17は、図示しない搬送装置により、電極供給リールから供給されるとともに搬送方向X2に搬送される。
Next, the
The
図3に示すように、製造装置40は、搬送方向X2に沿って並設された複数のガイドローラを備える。複数のガイドローラは、それらガイドローラの間で電極材料17を蛇行させて経路長を長くし、電極材料17の搬送時間をより長くするための構成である。このため、経路長を長く確保できるようにガイドローラの数は多いほど好ましいが、本実施形態では、説明を分かり易くするため、3つのガイドローラを備える構成に簡略化している。
As illustrated in FIG. 3, the
本実施形態において、製造装置40は、第1ガイドローラ41aを有するとともに、その第1ガイドローラ41aよりも搬送方向X2の下流側に配置された第2ガイドローラ41bと、第2ガイドローラ41bよりも搬送方向X2の下流側に配置された第3ガイドローラ41cを有する。そして、電極供給リールから供給され、横方向に搬送された電極材料17は、第1ガイドローラ41aによって、上に向けて搬送されるように向きが変更される。電極材料17は、第2ガイドローラ41bによって下に向けて搬送されるように向きが変更され、さらに、第3ガイドローラ41cによって、横方向に搬送されるように向きが変更される。
In the present embodiment, the
第1ガイドローラ41aから第2ガイドローラ41bを介して第3ガイドローラ41cに至るまでを、電極材料17の経路調節領域Cとする。第2ガイドローラ41bは、上下方向に移動可能に構成されており、第2ガイドローラ41bが上に向かって移動すると、第2ガイドローラ41bが電極材料17を押し上げる。すると、経路調節領域Cでの電極材料17の経路長が移動前より長くなる。一方、図3の2点鎖線に示すように、第2ガイドローラ41bが下に向かって移動すると、第2ガイドローラ41bによる電極材料17の押し上げ量が少なくなり、経路調節領域Cでの電極材料17の経路長が短くなる。よって、第1〜第3ガイドローラ41a〜41cは、電極材料17の経路長さを調節する経路長調節装置を構成する。なお、電極材料17の経路長を長くし、経路調節領域Cでの電極材料17の搬送時間をより長くするため、4つ以上のガイドローラを環状に配設し、各ガイドローラの上下動により、経路長を長くできる構成としてもよい。
A region from the first guide roller 41a to the
製造装置40は、第1ガイドローラ41aよりも搬送方向X2の上流側に第1のプレス装置44を備える。第1のプレス装置44は、塗工部18の面に交差する方向から、該塗工部18をプレスする一対の第1プレスロール45を備える。
The
一対の第1プレスロール45は、同一のロール径(直径)を有するとともに、同一の軸長を有し、同じものである。各第1プレスロール45は、円筒状のロール部45aと、ロール部45aと一体回転する回転軸45bと、を有する。各回転軸45bの軸方向の両端部は、ベアリングボックス46に回転可能に支持されている。各ベアリングボックス46には油圧シリンダ47が連結されている。油圧シリンダ47は、シリンダチューブ47aに内蔵されたピストン47bと、ピストン47bに連結されたロッド47cとを有する。ロッド47cは、シリンダチューブ47a内でのピストン47bの移動に応じてシリンダチューブ47aから出没可能である。ロッド47cにおけるシリンダチューブ47aからの突出端は、ベアリングボックス46に連結されている。
The pair of first press rolls 45 have the same roll diameter (diameter), the same axial length, and the same. Each
製造装置40は第1の制御装置48を備え、第1の制御装置48は、油圧シリンダ47への作動油の給排量を制御してピストン47bの移動量を制御する。そして、第1の制御装置48により、一対の油圧シリンダ47が制御されることにより、一対の第1プレスロール45の間隔であるギャップG1が制御される。
The
製造装置40は、第3ガイドローラ41cよりも搬送方向X2の下流側に第2のプレス装置50を備える。第2のプレス装置50は、塗工部18の面に交差する方向から、該塗工部18をプレスする一対の第2プレスロール51を備える。
The
一対の第2プレスロール51は、同一のロール径(直径)を有するとともに、同一の軸長を有し、同じものである。各第2プレスロール51は、円筒状のロール部51aと、ロール部51aと一体回転する回転軸51bと、を有する。各回転軸51bの軸方向の両端部は、ベアリングボックス52に回転可能に支持されている。各ベアリングボックス52には油圧シリンダ53が連結されている。油圧シリンダ53は、シリンダチューブ53aに内蔵されたピストン53bと、ピストン53bに連結されたロッド53cとを有する。ロッド53cは、シリンダチューブ53a内でのピストン53bの移動に応じてシリンダチューブ53aから出没可能である。ロッド53cにおけるシリンダチューブ53aからの突出端は、ベアリングボックス52に連結されている。
The pair of second press rolls 51 have the same roll diameter (diameter), the same axial length, and the same. Each
製造装置40は第2の制御装置54を備え、第2の制御装置54は、油圧シリンダ53に接続されている。第2の制御装置54は、油圧シリンダ53への作動油の給排量を制御してピストン53bの移動量を制御する。そして、第2の制御装置54により、一対の油圧シリンダ53が制御されることにより、一対の第2プレスロール51の間隔であるギャップG2が制御される。ギャップG2が制御されることにより、電極材料17(塗工部18)のプレス量が制御される。よって、本実施形態では、油圧シリンダ53が、電極材料17のプレス量を変更可能とする駆動装置を構成している。なお、第2の制御装置54には、第2ガイドローラ41bが信号接続されており、第2の制御装置54の制御により、第2ガイドローラ41bの上下の位置が制御される。
The
製造装置40は、第1のプレス装置44よりも搬送方向X2の下流側で、かつ第1ガイドローラ41aより上流側に、厚み取得装置55を備える。厚み取得装置55は、第1センサ55aと、この第1センサ55aより搬送方向X2下流側に配置された第2センサ55bと、この第2センサ55bより搬送方向X2下流側に配置された第3センサ55cとを含む。すなわち、厚み取得装置55は、電極材料17の搬送経路上の3箇所に配置されている。第1〜第3センサ55a〜55cは、第1のプレス装置44によるプレス直後の塗工部18の厚みを測定し、取得する。第1〜第3センサ55a〜55cは、非接触式のレーザ式厚み測定装置であるが、例えば、接触式の変位センサを用いてもよい。
The
第1センサ55aと第2センサ55bとは、搬送方向X2に沿って一定距離離れて配置され、第2センサ55bと第3センサ55cとは、搬送方向X2に沿って一定距離離れて配置されている。また、第1〜第3センサ55a〜55cは、搬送方向X2に対し、直交する搬送経路の幅方向において、それぞれ電極材料17の縁から同距離に配置されており、搬送される塗工部18の特定場所Pの1点の厚みを順番に測定できる。
The
図4又は図5(a)に示すように、第1プレスロール45による1回目のプレス直後から時間t1が経過すると、第1センサ55aによって特定場所Pの厚みが測定される。さらに、図4又は図5(b)に示すように、プレス直後から時間t2が経過すると、特定場所Pが第2センサ55bに対向する位置まで搬送され、特定場所Pの厚みが第2センサ55bによって測定される。さらに、図4又は図5(c)に示すように、プレス直後から時間t3が経過すると、特定場所Pが第3センサ55cに対向する位置まで搬送され、特定場所Pの厚みが第3センサ55cによって測定される。
As shown in FIG. 4 or FIG. 5A, when the time t1 has passed immediately after the first press by the
なお、電極材料17の搬送速度は予め一定に設定されている。このため、その搬送速度と、第1プレスロール45によるプレス直後から経過した時間を乗じた距離を予め算出し、算出した距離に合わせて第1〜第3センサ55a〜55cを配置することで、第1〜第3センサ55a〜55cによる特定場所Pの厚み測定が実施可能となる。
In addition, the conveyance speed of the
第1〜第3センサ55a〜55cは、第2のプレス装置50の第2の制御装置54に信号接続されている。そして、第1〜第3センサ55a〜55cで取得された特定場所Pの厚みは、第2の制御装置54に入力される。
The first to
次に、第2の制御装置54の制御について、電極10の製造装置40の作用とともに記載する。
第2の制御装置54は、3回に亘って測定された特定場所Pの厚みに基づき、1回目のプレス後に発生するスプリングバックを予測した塗工部18の厚みを推定する。なお、図4に示すように、スプリングバック量は、1回目のプレス直後が最も大きく、時間の経過とともに、徐々に小さくなっていく。このため、1回目のプレス直後には、塗工部18の厚みは最も薄くなり、時間の経過とともにスプリングバックによって、徐々に厚みが厚くなっていく。そして、最後には、スプリングバック量が極僅かとなる。
Next, control of the
The
第1のプレス装置44の第1プレスロール45による1回目のプレス直後の塗工部18の厚みをdp、スプリングバックが完了したとみなした厚みをd0とする。また、プレス直後に行う厚み測定回数をtとする。1回目のプレス後に発生するスプリングバック量をΔdとすると、Δd=d0−dpで表される。このΔdは、1回目のプレス直後は、最も大きく、時間の経過とともに、徐々に小さくなっていく。
The thickness of the
そして、塗工部18において、第2のプレス装置50の第2プレスロール51による2回目のプレス前の塗工部18の厚みdは、以下の演算式によって算出される。なお、eは指数関数である。また、係数kは、1回目のプレス直後から時間t1,t2,t3が経過したときに測定された特定場所Pの厚みから決定される。
And in the
d=dp+Δd(1−e−kt)…演算式
演算式により、スプリングバックを予測した塗工部の厚みdが算出される。この厚みdの算出は、第2の制御装置54によって行われる。よって、第2の制御装置54は、3回に亘って取得された厚みと、演算式とを用いて、塗工部18の厚みdを推定する。
d = dp + Δd (1−e −kt )... Operational formula The thickness d of the coated part where the springback is predicted is calculated by the arithmetic expression. The calculation of the thickness d is performed by the
そして、図6に示すように、第2の制御装置54は、2回目のプレス後に得られる塗工部18の厚みが、予め設定された目標の厚みdxとなるように、推定された厚みdの塗工部18に対するプレス量を推定する。このプレス量の推定は、厚みdとプレス量とを相関付けたテーブルや、データベース等から導出される。なお、2回目のプレス後にも、塗工部18にはスプリングバックが発生するが、このときのスプリングバック量は極僅かであるため、プレス量を推定する際は、2回目のスプリングバック量は加味しない。
And as shown in FIG. 6, the
第2の制御装置54は、推定されたプレス量が得られるように、油圧シリンダ53への作動油の給排量を制御して第2プレスロール51間の間隔(ギャップG2)を調節し、電極材料17(塗工部18)の2回目のプレスを行う。すなわち、第2の制御装置54は、1回目のプレス後の塗工部18の厚みを、第2のプレス装置50による2回目のプレスに反映させる(フィードフォワードする)。
The
なお、一対の第2プレスロール51は、塗工部18に向けて同じ量移動し、長尺金属箔16の両面側から同じプレス荷重が加わるようにプレスする。なお、2回目のプレスでは、スプリングバックを加味したプレス量で塗工部18をプレスするため、2回目のプレス量は1回目のプレス量より少なくなる。
In addition, a pair of
また、第2の制御装置54は、演算式で算出された厚みdに基づき、プレス場所が2回目のプレスに至るまでの時間を調節する。すなわち、第2の制御装置54は、推定されるスプリングバック量が大きいほど、2回目のプレス前にスプリングバックが完了に近付くように、経路調節領域Cでの電極材料17の経路長を長くさせる。一方、第2の制御装置54は、推定されるスプリングバック量が少なければ、経路調節領域Cでの電極材料17の経路長を長くしない。
Further, the
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)電極10の製造装置40では、第1のプレス装置44の第1プレスロール45による電極材料17のプレス後、塗工部18における特定場所Pの厚みを3回に亘って測定し、測定した厚みに基づいて、1回目のプレス後に発生するスプリングバック量を予測した厚みd(2回目のプレス前の塗工部18の厚みd)を推定するようにした。そして、第2のプレス装置50の第2プレスロール51による2回目のプレス後に得られる厚みが、目標とする厚みdxとなるように、第2の制御装置54によって油圧シリンダ53を制御し、第2プレスロール51によるプレス量を調節するようにした。このため、1回目のプレス後に、塗工部18にスプリングバックが発生し、活物質の密度、プレス条件等によってスプリングバックにバラツキが生じても、そのスプリングバックに対応したプレスを行うことができ、得られる塗工部18における厚みのバラツキを抑えることができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the
(2)第1のプレス装置44の第1プレスロール45による1回目のプレスは、塗工部18の厚みを一気に減らすため、スプリングバックも大きく、塗工部18の厚みがバラツキやすい。しかし、第2のプレス装置50の第2プレスロール51による2回目のプレスは、スプリングバックを加味したプレスとなり、1回目のプレスに比べて塗工部18のプレス量を少なくでき、塗工部18の厚みのバラツキを抑え、塗工部18の厚みを目標とする厚みにしやすい。
(2) Since the first press by the
(3)1回目のプレス直後に、塗工部18における特定場所Pの厚みを3回に亘って測定し、その値に基づき演算式を用いてスプリングバックを予測した塗工部18の厚みdを算出するようにした。このため、実測値を用いて塗工部18の厚みdを算出するため、算出する厚みdを実測値に近付けることができ、2回目のプレス後の厚みを目標とした厚みdxに近付けることができる。
(3) Immediately after the first press, the thickness d of the specific part P in the
(4)1回目のプレス直後に、塗工部18における特定場所Pの厚みを3回に亘って測定し、その値に基づき、d=dp+Δd(1−e−kt)の演算式からスプリングバックを加味した塗工部18の厚みdを算出するようにした。演算式を用いることで、スプリングバックを予測した塗工部18の厚みdを速やかに算出することができる。その結果として、電極10の生産性を低下させることなく、塗工部18の厚みのバラツキを抑えることができる。
(4) Immediately after the first press, the thickness of the specific location P in the
(5)製造装置40は、第1のプレス装置44と第2のプレス装置50の間に、電極材料17の経路長を調節可能な第1〜第3ガイドローラ41a〜41cを備える。このため、塗工部18が1回目のプレス直後から2回目のプレスに至るまでの時間を調節可能である。このため、塗工部18がスプリングバックに要する時間に合わせて、電極材料17の経路長さを調節することで、2回目のプレス時には、スプリングバックが完了した状態に近い塗工部18をプレスすることができ、スプリングバック途中の電極材料と比較し、2回目のプレス後の厚みの精度が向上する。
(5) The
(6)第1のプレス装置44及び第2のプレス装置50は、プレスロール45,51によって、電極材料17を搬送しながらプレスする。よって、例えば、平板状のプレスプレートで塗工部18をプレスする場合のように、プレスの際に電極材料17の搬送を停止させる必要がなく、電極の生産性が低下しない。
(6) The
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、塗工部18における特定場所Pの厚み取得を、1回目のプレス直後から経過した時間t1,t2,t3での厚み測定により行ったが、特定場所Pの厚み取得方法は、これに限らない。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
○ In the embodiment, the thickness acquisition of the specific location P in the
例えば、1回目のプレス直後から経過した時間t1で、第1〜第3センサ55a〜55cによって塗工部18の厚みを同時に測定する。この場合、塗工部18における特定場所Pの厚みは、第1センサ55aで測定した厚みとなる。そして、第2センサ55bで測定された塗工部18の厚みは、特定場所Pとは異なる箇所の厚みとなる。しかし、活物質合剤や金属箔を交換しない、所謂同じロット内においては、幅方向ではバラツキが生じやすいのに対し、長手方向では、電極材料17の場所の違いによる条件の差異は小さい。したがって、第2センサ55bで測定された塗工部18の厚みを、所定時間経過後に第2センサ55b付近を通過するときの特定場所Pの厚みとみなすことができる。同様に、第3センサ55cで測定された塗工部18の厚みを、所定時間経過後に第3センサ55c付近を通過するときの特定場所Pの厚みとみなすことができる。したがって、このように第1〜第3センサ55a〜55cによって測定された厚みを用い、スプリングバック量を予測し、塗工部18の厚みdを算出してもよい。
For example, the thickness of the
○ スプリングバックを予測した塗工部18の厚みdを、演算式を用いて算出したが、実験等により予め設定された、3回の測定結果と、スプリングバックを予測した厚みdとを相関付けたテーブルやデータベースから導出してもよい。
○ The thickness d of the
○ 第1〜第3ガイドローラ41a〜41cによる電極材料17の経路長調節装置は無くてもよい。第1のプレス装置44と第2のプレス装置50との間の搬送経路がスプリングバック量のバラツキに対し、十分に長ければ、経路長調節装置は無くても同様の効果が得られる。また、第1のプレス装置44と第2のプレス装置50との間の搬送経路が短い場合、十分にスプリングバックしていない状態で、電極材料17が第2のプレス装置50を通過するが、スプリングバック量を予測した厚みの算出と、第2のプレス装置50への反映は可能である。
O The path length adjusting device for the
○ 第1のプレス装置44及び第2のプレス装置50の少なくとも一方は、プレスロールとは異なるプレス手段で塗工部18のプレスを行ってもよい。第1のプレス装置44及び第2のプレス装置50の少なくとも一方は、例えば、平板状のプレスプレートによって塗工部18のプレスを行ってもよい。
O At least one of the
○ 1回目のプレス直後に行う塗工部18の厚み測定の場所は4箇所以上でもよい。測定場所が多いほど、算出される塗工部18の厚みdは精度が高くなる。
○ 長尺状の集電体は、塗工部18が形成できるものであれば、長尺金属箔16に限定されるものではない。例えば、織物状や網状のシートを用いてもよい。
○ Four or more locations may be used for measuring the thickness of the
The long current collector is not limited to the
○ 製造装置でプレスを行う帯状部材は電極材料17でなくてもよく、樹脂シートであってもよい。
○ 蓄電装置はニッケル水素二次電池や、電気二重層キャパシタであってもよい。
The strip-shaped member that is pressed by the manufacturing apparatus may not be the
The power storage device may be a nickel metal hydride secondary battery or an electric double layer capacitor.
○ 電極材料17は、長尺金属箔16の片面に塗工部18が存在するものであってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
The
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(イ)前記電極材料の搬送方向に沿う前記第1のプレス装置と前記第2のプレス装置の間に、前記電極材料の経路長を調節する経路長調節装置を備える製造装置。
(ロ)前記第1のプレス装置及び前記第2のプレス装置はプレスロールを備える製造装置。
(A) A manufacturing apparatus including a path length adjusting device that adjusts a path length of the electrode material between the first press apparatus and the second press apparatus along the conveying direction of the electrode material.
(B) The first press device and the second press device are manufacturing devices provided with press rolls.
P…特定場所、10…電極、16…集電体としての長尺金属箔、17…帯状部材としての電極材料、18…塗工部、40…製造装置、44…第1のプレス装置、45…第1プレスロール、50…第2のプレス装置、51…第2プレスロール、53…駆動装置としての油圧シリンダ、54…制御装置としての第2の制御装置、55…厚み取得装置。 P: Specific location, 10: Electrode, 16: Long metal foil as a current collector, 17 ... Electrode material as a band-shaped member, 18 ... Coating section, 40 ... Manufacturing device, 44 ... First press device, 45 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1st press roll, 50 ... 2nd press apparatus, 51 ... 2nd press roll, 53 ... Hydraulic cylinder as drive apparatus, 54 ... 2nd control apparatus as control apparatus, 55 ... Thickness acquisition apparatus.
Claims (4)
前記第1のプレス装置によるプレス直後の前記塗工部の厚みを取得する厚み取得装置と、
前記第1のプレス装置によるプレス後に、前記帯状部材を、前記塗工部の面に交差する方向からプレスし、プレス量を駆動装置で変更可能な第2のプレス装置と、
前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記厚み取得装置は、前記塗工部における特定場所の厚みを少なくとも3回取得し、
前記制御装置は、少なくとも3回取得された前記特定場所の厚みに基づいて前記駆動装置を制御することを特徴とする製造装置。 A first member that has a coated portion of an active material mixture on at least one surface of a long current collector and presses a belt-shaped member conveyed in the longitudinal direction from a direction intersecting the surface of the coated portion. A press device;
A thickness acquisition device for acquiring the thickness of the coating part immediately after pressing by the first press device;
After the pressing by the first pressing device, the belt-shaped member is pressed from the direction intersecting the surface of the coating part, and a second pressing device capable of changing the pressing amount with a driving device;
A control device for controlling the drive device,
The thickness acquisition device acquires the thickness of the specific place in the coating part at least three times,
The said control apparatus controls the said drive device based on the thickness of the said specific place acquired at least 3 times, The manufacturing apparatus characterized by the above-mentioned.
d=dp+Δd(1−e−kt)
である請求項2に記載の製造装置。 When the thickness of the coating part immediately after pressing by the first pressing device is dp, and the thickness of the coating part when the coating part is regarded as being springback is d0, it occurs in the coating part. The coating before the second press by the second press device, wherein the spring back amount is Δd, the exponential function is e, the coefficient is k, the obtained number of times of the thickness at the specific location is t, and Δd = d0−dp. When the thickness d of the part is given, the calculation formula is
d = dp + Δd (1−e −kt )
The manufacturing apparatus according to claim 2.
前記帯状部材の長手方向に沿う搬送方向における前記第1プレスロールの下流側に配置され、前記帯状部材の厚みを取得する厚み取得装置と、
前記帯状部材の搬送方向における前記厚み取得装置の下流側に配置され、前記帯状部材を、該帯状部材の面に交差する方向からプレスする第2プレスロールと、
前記第2プレスロールの間隔を変更する駆動装置と、
前記駆動装置に接続された制御装置と、を備え、
前記厚み取得装置は、搬送経路上の少なくとも3箇所に配置され、
前記制御装置は、前記厚み取得装置の取得した厚みに基づき、前記駆動装置を制御することを特徴とする製造装置。 A first press roll that presses a long strip member from a direction intersecting the surface of the strip member;
A thickness acquisition device that is arranged on the downstream side of the first press roll in the transport direction along the longitudinal direction of the strip member, and acquires the thickness of the strip member;
A second press roll that is arranged on the downstream side of the thickness acquisition device in the transport direction of the belt-shaped member and presses the belt-shaped member from a direction intersecting the surface of the belt-shaped member;
A driving device for changing an interval between the second press rolls;
A control device connected to the drive device,
The thickness acquisition device is disposed at least at three locations on the conveyance path,
The said control apparatus controls the said drive device based on the thickness which the said thickness acquisition apparatus acquired, The manufacturing apparatus characterized by the above-mentioned.
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