JP2018149577A

JP2018149577A - ロールプレス機及びロールプレス機によるロールプレス方法

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Publication number: JP2018149577A
Application number: JP2017048053A
Authority: JP
Inventors: 勝彦箭内; Katsuhiko Yanai; 茂森; Shigeru Mori
Original assignee: ONO ROLL KK
Current assignee: ONO ROLL KK
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: EP3446806B1; EP3446806A1; US10944095B2; US20200194772A1; KR102115991B1; JP6489560B2; CN109414747A; WO2018168434A1; CN109414747B; KR20190004759A; EP3446806A4

Abstract

【課題】電極板の塗工部と未塗工部でロールプレス作業により生ずる、しわの発生を抑えるしわ発生防止装置を備えたロールプレス機を提供する。
【解決手段】しわ発生防止装置はプレスロールより小径の作業ロールをプレスロールに押しつけ、該作業ロールは補強ロールを介して軸受フレームで支持され、均一な押圧力で未塗工部を延伸可能とする。更に、該作業ロールを支持する該軸受フレームの軸端部に端部ローラを配置して、該端部ローラと該作業ロールと接触しない他方のプレスロールと接触させ、常に該作業ロールと該プレスロールの軸芯平行度を維持出来るようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は複数条の活物質が塗工された電極板をプレスするロールプレス機に於いて、ロールプレス機に設けられたしわ発生を防止する装置に関する。

特許文献１に示されるように、ロールプレス後の塗工部の長さと未塗工部の長さを同じにするために、プレスロール機の入側に未塗工部のみを延伸する加工ロールを配置し、未塗工部に加工ロールを押しつけ、加工ロールの表面に作られた微小な凹凸段差により、未塗工部に凹凸段差を転写することが述べられている。

特許文献２には、電極板をロールプレスするために、プレス用ロール位置を電極板の移動方向にずらして配置され、さらにプレス用ロールが塗工部のみをプレス可能なよう分割したプレス用ロールを持つ電極板プレス装置が提案されている。電極板の移動方向にずらして配置されたプレス用ロールの間に未塗工部のみをプレス可能なガイドローラを配置し、未塗工部のしわ発生を防ぐことが述べられている。

特許文献３には、電極材料の搬送方向に間隔を置いて配置されたガイドロール間で張力がかかった電極材料の未塗工部のみ押し付けロールを押し付けて、未塗工部を延伸させ、その後に、電極材料をロールプレスし、さらにその後未塗工部を延伸させることが記載されている。

特開２０１２−７９５９２公報特開２００８−２２６５０２公報特開２０１４−２２０１１３公報

リチウムイオン電池は、アルミや銅の素材でできた金属箔の表面に電気エネルギーを溜めることが可能なリチウム金属などの活物質を長手方向に複数条塗工して作られている。活物質を複数条塗工された電極板は電池として組み立てられたとき通電端子部となる未塗工部を有している。電極板は幅方向に塗工部と未塗工部を帯状に有しているので、塗工部と未塗工部を同時にプレスロールでプレスすると、塗工部が上下プレス用ロールに挟まれ活物質と金属箔が薄くなり、長手方向により長く延伸する。しかし、未塗工部は厚みが塗工部より薄いので、プレス用ロールに挟まれ、押圧されない。その為、長手方向へ延伸することがないので、電極板は幅方向の帯状に延伸して長くなった部分と延伸せず長さが変わらない部分が同居する。塗工部の延伸した部分と未塗工部の延伸しない部分の境界部に伸びの違いによるしわが表れる。発生したしわにより、搬送、巻取りの工程において、深いしわや割れに発展し、搬送巻取りが出来なくなる恐れがある。この課題を解決するために種々の方法が提案されて来た。

特許文献１の手段を用いると、未塗工部分プレスする専用の加工ロールを配置し、その加工ロール表面には凹凸の段差を付けて未塗工部に押し当て、未塗工の金属箔に凹凸段差で伸びを与えようとするものである。金属箔の厚みは１０から２０ミクロンと薄いので、加工ロール表面に付ける凹凸も金属箔に穴や割れを発生させないためには、凹凸量を微細にする必要がある。さらに、微細に加工した凹凸を上下加工ロールでプレスするには、凹凸の位置を正確に合わせないと、上下の凹凸が干渉する恐れがある。１０から２０ミクロンの金属箔を専用のプレス機で凹凸の模様を付ける場合でも、高精度な金型が必要となる。加工ロールを保持するベアリングなどに隙間が必要なロールで行うのは困難と思われる。

特許文献２の手段を用いると、特許文献１と同じように、未塗工部を専用にプレスするガイドロールが配置されている。このガイドロールは電極板を外側に引っ張る力を発生させる目的で、電極板の移動方向に対し、θ度傾けて配置することが提案されている。つまり左右のガイドロールは独立して回転軸心を持ち、金属箔をプレスする構造となっている。この場合、左右のガイドロールの押しつけ力に差が生ずると、金属箔の厚みが薄いので伸びの差により電極板が曲がり、蛇行が発生する恐れがある。分割された左右のガイドロールの速度、プレス力を蛇行などが発生しない様正確に制御するためにはかなり複雑で、高価な装置を製作する必要がある。

特許文献３は、電極板に張力を掛けておいて、押し付けロールを電極板の未塗工部のみに押し当て、塗工部と未塗工部で張力差を与えて未塗工部のみに塑性伸びが生ずることを期待している。金属箔が１０ミクロンから２０ミクロンと大変薄いので、張力を大きくして未塗工部を伸ばそうとすると、金属箔の端部から割れが入り、破断する恐れがある。未塗工部の伸びを補助する為、ロールに加熱装置などを組込むアイデアが述べられているが、電極板の移動速度が速く、未塗工部を目的の温度まで昇温させるのは困難と想到される。

本発明は、上記の問題を鑑み、一枚の長尺の極薄い金属箔に活物質を一つもしくは複数条塗工した電極板をロールプレス時、塗工部と未塗工部の伸びの差に起因するしわの発生を抑える機能を簡便な機構で達成出来るロールプレス機とそのロールプレス機で生産されるリチウムイオン電池電極板を提供することを目的とする。

本発明は、具体的には、金属箔に活物質を塗工した塗工部と活物質が塗工されていない、未塗工部とを有し、巻出し機から巻き出されたコイル状の電極板をプレスし、巻取り機で巻取られるプレスされた電極板を形成する、上下一対のプレスロールを有するロールプレス機において、いずれのプレスロールよりも小径の作業ロールを備え、上下一対のプレスロールが塗工部をロールプレスし、一方のプレスロールと小径の作業ロールとが未塗工部をロール
プレスする形態でしわの発生を防止するしわ発生防止手段が備えられ、
該しわ発生防止手段が、作業ロールを保持するフレームと、フレーム上に設けられ、作業ロールが接触しない側のプレスロール上の２点に接触する部材とからなる、作業ロールの当該プレスロールに対する並行性を保持させる作業ロール並行性保持手段を有することを特徴とするロールプレス機を提案する。

本発明は上述されたロールプレス機において、前記フレームが、作業ロールを支持する軸受フレームと当該軸受フレームを保持するメインフレームとからなり、前記プレスロール上の２点に接触する部材が、前記軸受フレーム又はメインフレームに設けられることを特徴とするロールプレス機を提案する。

本発明は上述されたロールプレス機において、前記プレスロール上の２点に接触する部材が、それぞれローラからなり、前記プレスロールの両側端部に接触するように設置されることを特徴とするロールプレス機を提案する。

本発明は上述されたロールプレス機において、前記メインフレームに、ロールプレス機のハウジングに係合する回転軸が設けられ、前記しわ発生防止装置が、プレスロールと作業ロールとのロール中心、及びメインフレームに設けた回転軸との中心が一直線上に配置されていることを特徴とするロールプレス機を提案する。

本発明は上述されたロールプレス機において、前記しわ発生防止装置が、前記回転軸を保持する軸受を介してハウジングに回転自在に支持され、前記プレスロールの両側端部に接触するように設置されたローラが、該回転軸を中心に回動することを特徴とするロールプレス機を提案する。

本発明は上述されたロールプレス機において、前記しわ発生防止装置が、作業ロールをＶ字型に挟んで補強する２本の補強ロールを備え、作業ロールは、未塗工部に接する部分のロール径が塗工部に接する部分のロール径に比して太い形態であることを特徴とするロールプレス機を提案する。

本発明は、具体的には、金属箔に活物質を塗工した塗工部と活物質が塗工されていない、未塗工部とを有し、巻出し機から巻き出されたコイル状の電極板をプレスし、巻取り機で巻取られるプレスされた電極板を形成する、上下一対のプレスロールを有するロールプレス機において、
いずれのプレスロールよりも小径の作業ロールを備え、上下一対のプレスロールが塗工部をロールプレスし、一方のプレスロールと小径の作業ロールとが未塗工部をロールプレスする形態でしわの発生を防止するしわ発生防止手段が備えられ、該しわ発生防止手段が、前期プレスロールの入側に配置され、前記作業ロールと前記プレスロールで未塗工部を押圧、延伸させ、同時に塗工部は前記プレスロール外周表面に密着しながら前記プレスロールの回転速度に同調する速度で移動することを特徴とするロールプレス機を提案する。
本発明は、具体的には、金属箔に活物質を塗工した塗工部と活物質が塗工されていない、未塗工部とを有し、巻出し機から巻き出されたコイル状の電極板をプレスし、巻取り機で巻取られるプレスされた電極板を形成する、上下一対のプレスロールを有するロールプレス機によるロールプレス方法において、
ロールプレス機が、作業ロールを補強する補強ロールを備え、作業ロールを保持するフレームと、フレーム上に設けられ、作業ロールが接触しない側のプレスロール上の２点に接触する部材とからなる、作業ロールの当該プレスロールに対する並行性を保持させる作業ロール並行性保持手段を備え、
作業ロールに加える押圧力を調整することで、塗工部の伸びと未塗工部の伸びとの差を調整することを特徴とするロールプレス機によるロールプレス方法を提案する。

本発明は上述されたロールプレス方法において、基準点からプレスされた電極板表面までの距離を計測する測定器を一対のプレスロールの出側に設置し、該測定器により測定された測定値から、塗工部の伸びと未塗工部の伸びとの差が算出されることを特徴とするロールプレス機によるロールプレス方法を提案する。

本発明によれば、一方のプレスロールと該プレスロールよりも小径の作業ロール間で未塗工部の金属箔を挟み、伸びを与え、大径の一対のプレスロールで塗工部の金属箔に与えた延伸量と同じにすることが出来、伸びの不均一を解消出来、しわや波うちを発生させずにロールプレスが可能となる。更に、該作業ロールと接しない一方のプレスロールと該作業ロールを支持するフレームに取り付けられた端部ロールを一定の力で接触させ、該作業ロールと該プレスロール間の軸芯平行度を常に維持することで、未塗工部の伸びを電極板幅方向で一定にすることが出来る。

しわ発生防止装置の有するロールプレス設備の全体概要を示す図である。複数条の活物質をストライプ状に塗工した電極板の例を示す図である。活物質をストライプ状に塗工した電極板の他の例を示す図である。上プレスロールと傾きを持つ作業ロールの接触状態を示す図である。図４の状態でのロール間の隙間を模式化した図である。しわ発生防止装置の作業ロールと補強ロールの配置の例を示す図である。しわ発生防止装置の作業ロールのたわみを示す図である。電極板を作業ロールと上プレスロールで挟んだ状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。しわ発生防止装置の有する別な実施例であるロールプレス設備の全体概要を示す図である。電極板を作業ロールと上プレスロールで挟んだ状態を示す図９のＢ−Ｂ断面図である。塗工部と未塗工部の伸びの違いによる電極板の平面状態を模式化した図である。図１１のＣ−Ｃ断面図である。測定器を使用して基準点から電極板表面までの距離測定示す模式図である。図１３を側面から見た模式図である。塗工部の伸びが未塗工部の伸びより大きい時の状態を示す模式図である。未塗工部の伸びが塗工部の伸びよりも大きい時の状態を示す模式図である。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の一実施例であるロールプレス設備の全体概要を示す。ロールプレス機１００の入側にはリチウムイン電池電極板３００がコイル状に巻かれたプレス前のコイルを装着するコイル巻出し機１５１が設けられ、ロールプレス機１００の出側にはロールプレス後の電極板３００をコイル状に巻き取るコイル巻き取り機１５２が設けられている。通板時、蛇行などが発生しないよう、コイル巻出し機１５１、ロールプレス機１００、コイル巻き取り機１５２間で、電極板３００に一定の張力が与えられている。電極板３００を搬送する複数のガイドロール１５３と出側に電極板３００の形状を測定する距離計１５４が配置されている。

ロールプレス機１００には上プレスロール１０１と下プレスロール１０２を備え、金属箔３０１表面に活物質３０２が塗工された電極板３００を上プレスロール１０１と下プレスロール１０２の間に挟み、押圧しながら通過させ、活物質２０２の圧縮加工を行う。ロールプレス機１００には上プレスロール１０１と下プレスロール１０２の間の押圧を制御する圧下装置１０３と上下プレスロール１０１，１０２を保持する軸受箱１０４とプレス押圧を支えるハウジング１０５が備えられている。

そして本実施例では、ロールプレス機１００内に上プレスロール１０１と接し、電極板３００を加圧プレスするしわ発生防止装置２００が入側に設置されている。しわ発生防止装置２００の詳細については後述する。

図２は、２条の活物質をストライプ状に塗工した電極板３００の例を示す図である。図２（ａ）は、平面を示し、図２（ｂ）は、電極板３００の断面を示す。

電極板３００は、一例としてリチウムイオン電池のものを例示するが、帯状の金属箔３０１（アルミ箔、銅箔等）の表面に図２に示すように複数条の活物質３０２ａ、３０２ｂをストライプ状に塗工する。未塗工部３０１は電池に組み立てられる過程で通電端子部になるので活物質３０２は塗工されず、金属箔３０１が露出している。活物質３０２が２条の場合は、電極板３００には未塗工部が電極板３００の端部３０１ａ、３０１ｃと中央部３０１ｂが未塗工部になる。図２（ｂ）に示す電極板３００の断面図では厚みを持って記載してあるが、金属箔３０１の厚みは１０から２０ミクロン程度であり、塗工部の厚みは上下の活物質と金属箔３０１の厚み全体でプレス前は２００から２５０ミクロン程度。プレス後は１００から１４０ミクロン程度になる。

図３は、活物質をストライプ状に塗工した電極板の他の例を示す図である。

塗工部と未塗工部を有する電極板３００を上下プレスロール１０１，１０２により圧縮加工した場合には、解決しようとする課題の欄で記述したように、金属箔３０１の活物質３０２ａ，３０２ｂ塗工部に集中的にプレス荷重がかかり、塗工部の金属箔３０１が延伸し、未塗工部３００ａ，３００ｂ，３００ｃは延伸しない。電極板３００の幅方向でロールプレスによる伸びの差が生じ、しわや波うちが発生する。特にこのしわが、電極板３００を巻き取り機３０３で巻き取る際、破断や巻き取り不良などの原因となる。波うちは電極板３００の搬送に悪影響を及ぼす。塗工部と未塗工部の伸びの違いによる電極板３００の平面状態を模式的に表した図が図１１である。そのＣ−Ｃ断面を表したのが図１２である。

本実施例では、以下述べるしわ発生防止装置２００をロールプレス機１００内に備えることで、未塗工部３０１を延伸させ、塗工部と未塗工部の伸びの違いを解消し、しわや波うちの発生を押さえることを可能とする。

図１、図８用いて、２条の活物質３０２がストライプ状に塗工された電極板３００をプレスする例を用いて、本実施例のしわ発生防止装置２００の主な構成要素を説明する。

電極板３００の未塗工部３０１を上プレスロール１０１へ押圧し、延伸させる作業ロール２０１、作業ロール２０１が押圧力で撓まないために背面より保持する補強ロール２０２、補強ロール２０２を支える軸受２０３、軸受２０３を支持する軸受フレーム２０４、作業ロール２０１と上プレスロール１０１との軸芯平行度が常に維持される様、軸受フレーム２０４を支持する端部ローラ２０５を有する。更に、作業ロール２０１と上プレスロール１０１で電極板３００を挟み、一定の押圧力を発生させる油圧シリンダー２０６と油圧シリンダー２０６を保持し、作業ロール２０１からの押圧力を油圧シリンダー２０６を介して受けるメインフレーム２０７を有する。軸受フレーム２０４が油圧シリンダー２０６の動作で上下にスムースに摺動可能に支持する摺動ロッド２０８と直動ベアリング２０９がメインフレーム２０７に組み込まれている。

メインフレーム２０７を回転移動させるため、メインフレーム２０７の下部に回転軸２１１を左右に取付け、回転軸２１１がガタ無く回転可能なよう回転自在な軸受け２１２がハウジング１０５内面に取り付けられている。更にハウジング１０５にはメインフレーム２０７を回転させる押付けシリンダー２１３が取り付けられている。上下プレスロール１０１，１０２をハウジング１０５から抜き出すとき、軸受箱１０４としわ発生防止装置２００が干渉しない様、押付けシリンダー２１３の動作により、回転軸２１１を中心に回転移動させることが出来る。作業ロール２０１の押圧力を供給する油圧システム２１８と押圧力を制御する比例電磁減圧弁２１７を有している。

図４に示す様に、作業ロール２０１が上プレスロール１０１に対し、軸芯の傾きが生じた場合、作業ロール２０１と上プレスロール１０１間の軸間距離が図５に示す様に、軸方向の中心からの距離が離れる毎に増加する。ハッチング部が軸芯間距離変化を模式的に表したものである。図４の様に、作業ロール２０１軸芯が傾いた状態で電極板３００を延伸させると、未塗工部３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃに異なった押圧力が生じる。その為、中央部の未塗工部３０１ｂは延伸するが、端部の未塗工部３０１ａ、３０１ｃは２本のロール間距離が離れるので押圧力が減少し、薄い金属箔３０１を十分に延伸させることが出来ない。作業ロール２０１と上プレスロール１０１間に微小な軸芯の傾きが生じても電極板３００を両端と中央部で未塗工部３０１の伸び量を同じにすることが難しくなる。極薄の金属箔を均一な厚さで圧延するためには、細い径の作業ロール２０１を用いて、金属箔を挟む２本のロール間の軸芯平行度を正確に維持することが、非常に重要である。

作業ロール２０１と上プレスロール１０１間の軸芯平行度を常に確保するため、図１、図８に示す様に軸受フレーム２０４の両端部近傍に取り付けられた端部ローラ２０５を作業ロール２０１と接しない下プレスロール１０２に接触させる。２個の端部ローラ２０５を結ぶ軸芯は補強ロール２０２を支える軸受２０３軸心と並行に加工されているので、下プレスロール１０２と端部ローラ２０５が接触すれば、軸受２０３軸芯と下プレスロール１０２の軸芯平行度が保証される。軸受２０３と作業ロール２０１は平行になるよう製作されているので、下プレスロール１０２と作業ロール２０１の軸芯平行度が保証される。上プレスロール１０１と下プレスロール１０２は平行にロールプレスするように、圧下装置１０３が制御しているので、作業ロール２０１と上プレスロール１０１は軸芯平行度が常に維持され、未塗工部３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃの接触点２１６押圧力は同じになり、未塗工部３０１は同じ長さに延伸される。軸受フレーム２０４の両端部近傍に取り付けられた端部ローラ２０５は下プレスロール１０２に常に一定の押付け力で接触させるために、回転軸２１１を中心に、ハウジング１０５に取付けられた押付けシリンダー２１３により押し付けられる。

端部ローラ２０５を軸受フレーム２０４に取り付ける構造が作業ロール２０１と上プレスロール１０１の軸芯平行度を常に確保するには適しているが、端部ローラ２０５をメインフレーム２０７に配置しても、作業ロール２０１と上プレスロール１０１の軸芯平行度を維持する機能をほぼ達成できる。又、端部ローラ２０５が押し付ける基準点は下プレスロール１０２に限定するものではなく、下プレスロール１０２を保持する軸受箱１０４に下プレスロール１０２軸芯と平行になるよう設置された基準面でも良い。

端部ローラ２０５を軸受フレーム２０４の中央部に近い位置に配置した場合、下プレスロール１０２の電極板３００を延伸する範囲で端部ローラ２０５と接することになる。端部ローラ２０５が下プレスロール１０２に接触した部分は面圧の違いで下プレスロール１０２の表面状態が変化し、光沢の違いが電極板３００表面に転写される恐れがある。この光沢変化が電極板３００の商品品質を低下させる恐れがある。この心配を無くすために、電極板３００がプレスされない下プレスロール１０２の端部に近い部分で、端部ローラ２０５と接する構造とする。

図８の様に、上プレスロール１０１と作業ロール２０１の径の太い部分２０１ａで電極板３００の未塗工部３０１を挟み、電極板３００の未塗工部３０１を延伸させ、塗工部３０２を延伸させないためには、未塗工部３０１に接する部分だけ作業ロール２０１のロール径を塗工部３０２と当該する部分より太い径部２０１ａにしなければならない。塗工部と当該する部分２０１ｂは未塗工部３０１と接する当該径より若干細い。Ｖ字型配置の補強ロール２０２は作業ロール２０１の太い径部２０１ａと接し、作業ロール２０１に作用する圧延荷重を、軸受２０３を介して軸受フレーム２０４に伝える。

軸受フレーム２０４は加圧装置である油圧シリンダー２０６の押圧力により押し上げられ、未塗工部の金属箔３０１を延伸する。油圧シリンダー２０６の押圧力が上プレスロール１０１と作業ロール２０１間に効率よく伝わるよう上プレスロール１０１と作業ロール２０１の中心を結ぶ中心線２１５の延長線上に油圧シリンダー２０６を配置する。中心線２１５は上プレスロール１０１と作業ロール２０１の接触点２１６を通過する線でもあり、油圧シリンダー２０６のピストンの移動方向でもある。

メインフレーム２０７の下部には回転軸２１１があり、油圧シリンダー２０６の反力はメインフレーム２０７に伝わり回転軸２１１を介して、軸受２１２からハウジング１０５に伝わる。先ほどのロール中心を結ぶ中心線２１５の延長線上に回転軸２１１中心を配置することで、上プレスロール１０１と作業ロール２０１に発生した押圧力がスムースにハウジング１０５に伝わる様になる。

つまり、上プレスロール１０１の中心と上プレスロール１０１と作業ロール２０１の接触点２１６、更に、油圧シリンダー２０６を支持するメインフレーム２０７に取り付けられた回転軸２１１の中心がほぼ一直線上に配置される構造を持つ。

軸受フレーム２０４とメインフレーム２０７は分割されているが、摺動ロッド２０８、直動ベアリング２０９でつながり、油圧シリンダー２０６の押圧力が中心線２１５上に働く。軸受フレーム２０４とメインフレーム２０７間で折り曲げ力を生ずることなく、上プレスロール１０１と作業ロール２０１の接触点２１６で生じた押圧力は回転軸２１１に反力として発生させることが出来る。

図６に示す様に、作業ロール２０１と上プレスロール１０１との接触点２１６からの押圧力を支える２本の補強ロール２０２は上側から保持する上補強ロール２０２ａと下側から保持する下補強ロール２０２ｂから構成され、横から見ると２本の補強ロール２０２はＶ字型配置とされている。図８に示す様に、作業ロール２０１は、平行な補強ロール２０２によって上下から挟みこまれるように保持されているので、未塗工部が作業ロール２０１幅方向に不連続にあり、不連続の押圧力が作業ロール２０１に生じても、押圧力が生じる部分を補強ロール２０２で支持され、撓みのない正確な真直度を維持することが出来る。厚みがごく薄い金属箔３０１を少ない押圧力で安全、確実に延伸することが出来、大きな効果が得られる。

図７は、しわ発生防止装置２００の作業ロール２０１のたわみを示す図である。

もし、補強ロール２０２がなく、作業ロール２０１を両端に軸受け箱を持ち、押圧力を加えた場合、図７に示すような作業ロール２０１のたわみで、図２で示した電極板３００の未塗工部３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃに異なったロール間隙間が生じ、未塗工部を同じ長さに延伸させることは出来ない。不連続な未塗工部を同じ長さに延伸させるためには、作業ロール２０１にたわみを発生させず、真直度を常に正しく保つことは非常に重要である。作業ロール２０１をＶ字方向から支える補強ロール２０２を備えたことでこれが可能となる。

次にしわ発生防止装置２００の配置について図１を用いて説明する。上下プレスロール１０１、１０２が接するプレス点より入側にしわ発生防止装置２００は配置されるのが好ましい。入側のガイドロール１５３を通過した電極板３００は作業ロール２０１により上プレスロール１０１に押し付けられ、更に、未塗工部３０１は作業ロール２０１と上プレスロール１０１で押圧される。押圧された未塗工部３０１は延伸し、しわが生ずる。塗工部も一緒に上プレスロール１０１表面に押し付けられ、上プレスロール１０１外周に密着する。塗工部の幅は未塗工部の幅よりはるかに広いので電極板３００は上プレスロール１０１表面に密着しながら、上プレスロール１０１の回転速度に同期する速度でプレス点へ移動する。

作業ロール２０１で未塗工部のみを延伸させしわが発生しても、塗工部が上プレスロール１０１外周に密着した状態となり、蛇行などが発生しない、安定した搬送が可能になる。未塗工部が作業ロール２０１で延伸させられた後、電極板３００は上プレスロール１０１の回転と一緒にプレス点へ送り込まれ、塗工部のみが上下プレスロールで挟まれ、プレスされる。このプレスにより塗工部の金属箔３０１が未塗工部と同じ長さに延伸し、未塗工部に生じたしわが消える。この動きがしわ発生防止装置２００の働きである。端部ローラ２０５により作業ロール２０１と上プレスロール１０１間の軸芯平行度が常に確保されているので、電極板３００が上プレスロール１０１に沿って移動する際、ねじれなどの発生を防ぐことができる。仮に作業ロール２０１軸心が移動すると、作業ロール２０１押圧による未塗工部延伸量に差が出て、蛇行の原因にもなる。端部ローラ２０５により作業ロール２０１の位置をしっかり保持することで、安定した通板が可能となる。

しわ発生防止装置２００をプレス点より出側に置いた場合、電極板３００の塗工部が初めに上下プレスロールで挟まれ、伸される。未塗工部はプレスロールと接触しないので、延伸しない。その為、塗工部にしわや波うちが発生し、上プレスロール１０１と密着せず、逆に、伸びが発生しない未塗工部が上プレスロール１０１と接触する。その為、電極板３００とプレスロール１０１と密着する範囲が未塗工部だけの狭い範囲となる。プレス点から作業ロール２０１で押圧するまでの移動範囲で電極板３００に蛇行が生じやすい。安定したプレス作業を行うにはしわ発生防止装置をプレス点の入側に配置するのが好ましい。

上記の説明では、図１の様に、入側で上プレスロール１０１に小径の作業ロール２０１を押圧し、未塗工部３０１を延伸している。図示しないが、これを逆にして、下プレスロール１０２と作業ロール２０１で未塗工部３０１を挟んで、押圧する機構も可能である。

しかし、リチウム電池は製造過程において異物の混入を大変嫌う。プレス作業時、金属粉が万一混入すると、最終製品の電池の品質に大きな影響を及ぼす。下プレスロール１０２を押圧する機構を採用した場合、常に作業ロール２０１と補強ロール２０２が電極板３００の上面で回転接触するようになる。更に、この機構では、可動フレーム２０４を上下動させる油圧シリンダー２０６や可動フレーム２０４を支持する摺動ロッド２０８や直動ベアリング２０９が全て電極板３００の上部に配置されるようになる。その為、上プレスロール１０１を下から作業ロール２０１で押圧する機構に比較し、異物が電極板３００の上面に剥離、落下する恐れが大きくなる。

異物が電極板３００に付着する可能性を減らすため、図１で示した様に、電極板３００が通過する位置よりも下部にしわ発生防止装置２００を配置する機構が良い。

図９に示す様に、未塗工部３０１のみを圧延するために分割した短いベアリング軸２１０を有する作業ロール２０１を左右の軸受２０３で支持する構造とし、作業ロール２０１のたわみ発生を抑えて押圧することが出来る。１か所の未塗工部３０１に対し、１個の作業ロール２０１で延伸させ、複数の作業ロール２０１を軸受２０４フレームで支持する構造とする。そのためベアリング軸２１０が太くなり上記で説明したＶ字型に配置された２本の補強ロール２０２で保持する方法に比較し、作業ロール２０１径が太くなる欠点を有する。しかし、プレスロール１０１の径が細い場合、しわ発生防止装置２００の設置スペースが限られる条件でも、補強ロール２０２が無いので装置の厚みが薄く出来、配置が可能となる利点も有する。

補強ロール２０２を持たず、作業ロール２０１を直接軸受２０３で支持する場合でも、上プレスロール１０１と複数個所の作業ロール２０１間の接触力を一致させるために、軸受フレーム２０４の両端部に端部ローラ２０５を取り付ける。下プレスロール１０２と端部ローラ２０５が一定の接触力で接することで、上プレスロール１０１と軸受フレーム２０４間の平行度を維持できる。

上記において、上プレスロール１０１に小径の作業ロール２０１を押圧し、未塗工部３０１を延伸することで、塗工部と未塗工部の伸びの差に起因するしわや波うちの発生を抑える機能を説明してきた。ロールプレス後、電極板３００に伸びの差を発生させない為には、作業ロール２０１の押圧力を適正に制御し、未塗工部３０１の伸び量を塗工部の伸び量と一致させなければならない。この両方の伸び量が一致していることを確認する測定器１５４を上下ロールプレス１０１，１０２の後方に配置し、測定する手段について以下説明する。

図１及び図１３、１４を用いて、簡便な測定器で必要な精度の測定が可能な第１の手段を説明する。測定器１５４はガイドロール１５３上部のハウジング１０５に固定された基準レール１５５に締結、配置される。測定器１５４は高精度に非接触で距離計測が可能な装置で、取り付けられた基準レール１５５から電極板３００までの距離を連続的に測定する。図１３の様に測定器１５４から電極板３００までレーザー光１５６を照射し、塗工部と未塗工部の複数の点を瞬時に測定する。非接触式であれば、測定はレーザー光１５６に限定されるものでは無い。図示されないが測定されたデータは測定器１５４からＰＣなどに伝送され、電極板３００の形状が認識される。測定中に電極板３００が搬送移動することで、上下に振れたりして、測定結果に外乱を与える恐れがある。その為、図１４に示す様に、電極板３００をガイドロール１５３で下から抑え、上下の振れが発生しない状態で距離を測定する。

未塗工部３０１の伸び量が塗工部３０２の伸び量より少ない場合は、塗工部３０２に図１１、図１２の様な波うちの形状が残るので、電極板３００が後方へ移動すると、基準点から電極板３００表面までの距離が変化する。測定された距離の変化量が大きい場合は大きな波うちが残り、変化量が小さくなれば波うちは小さいと判断される。塗工部の測定器１５４の距離変化が無くなれば、未塗工部と塗工部の伸び量の差が解消し、電極板３００とガイドロール１５３が全幅に渡り密着接触したと判断できる。

逆に、塗工部の伸び量より未塗工部３０１の伸び量が大きくなれば、塗工部はガイドロール１５３とぴったりと接触する。図２（ａ）の未塗工部３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃには波うちが現れ、未塗工部３０１の上部に取り付けた測定器１５４の測定値が変化する。塗工部の上部の測定器１５４の距離に変化がなく、未塗工部の測定器１５４に変化が出る場合は、未塗工部の延伸量が大き過ぎると判断できる。

第１の手段は帯状の電極板３００を長手方向に線状に、基準からの距離の変化を測定し、塗工部と未塗工部の伸びの差を判断する方法である。図１５、図１６を用いて、電極板３００形状を面で測定する第２の手段を説明する。

測定器１５４の距離測定を一方方向ではなく、図１５に示す様に、回転ポリゴンミラーなどを利用し、ガイドロール１５３軸方向に一定範囲のスキャニングで、基準点からの距離を計測する。電極板３００は測定しながら後方に移動するので、ジグザクに計測された基準点からの距離により、フラットな状態から、凸部の量を演算する。演算結果から電極板３００の面での、塗工部と未塗工部の伸びの差を判断する。

図１５は塗工部３０２の伸びが未塗工部３０１の伸びより大きい時の状態を示す模式図である。

図１６は未塗工部３０１の伸びが塗工部３０２の伸びよりも大きい時の状態を示す模式図である。

図１５、図１６では測定器１５４が２個配置されているが、１個の測定器１５４で全幅のスキャンが可能であれば、１個の測定器１５４でも問題ない。

上記の様な伸び差が発生した場合、ロールプレス機１００の押圧力を変化させることは出来ないので、未塗工部３０１を延伸させる作業ロール２０１の押圧力を制御して、塗工部と未塗工部の伸びの差を修正する。押圧力の制御の方法は、種々あるが一番容易に調整する手段を説明する。この方式に限定されるものでは無い。

図８に示す様に、しわ発生防止装置２００内に組み込まれた油圧シリンダー２０６の油圧力を、比例電磁減圧弁２１７を遠隔で制御し、塗工部と未塗工部の伸びの差が出ない押圧力に制御する。油圧力は油圧システム２１８からの油圧を利用し行う。比例電磁減圧弁２１７の制御で、油圧シリンダー２０６の押圧力を変化させながら、測定器１５４の距離変化を確認し、塗工部と未塗工部の伸びの差が出ない作業ロール２０１の押圧力に調整する。

１００…ロールプレス機、１０１…上プレスロール、１０２…下プレスロール、１０３…圧下装置、１０４…軸受箱、１０５…ハウジング、１５１…コイル巻出し機、１５２…コイル巻き取り機、１５３…ガイドロール、１５４…測定器、１５５…基準レール、１５６…レーザー光、２００…しわ発生防止装置、２０１…作業ロール、２０２…補強ロール、２０３…軸受、２０４…軸受フレーム、２０５…端部ローラ、２０６…油圧シリンダー、２０７…メインフレーム、２０８…摺動ロッド、２０９…直動ベアリング、２１０…ベアリング軸、２１１…回転軸、２１２…軸受、２１３…押付けシリンダー、２１５…中心線、２１６…接触点、２１７…比例電磁減圧弁、２１８…油圧システム、３００…電極板、３０１…金属箔（未塗工部）、３０２…活物質（塗工部）

Claims

金属箔に活物質を塗工した塗工部と活物質が塗工されていない、未塗工部とを有し、巻出し機から巻き出されたコイル状の電極板をプレスし、巻き取り機で巻取られるプレスされた電極板を形成する、上下一対のプレスロールを有するロールプレス機において、
いずれのプレスロールよりも小径の作業ロールを備え、上下一対のプレスロールが塗工部をロールプレスし、一方のプレスロールと小径の作業ロールとが未塗工部をロール
プレスする形態でしわの発生を防止するしわ発生防止手段が備えられ、
該しわ発生防止手段が、作業ロールを保持するフレームと、フレーム上に設けられ、作業ロールが接触しない側のプレスロール上の２点に接触する部材とからなる、作業ロールの当該プレスロールに対する並行性を保持させる作業ロール並行性保持手段を有すること
を特徴とするロールプレス機。
請求項１に記載されたロールプレス機において、前記フレームが、作業ロールを支持する軸受フレームと当該軸受フレームを保持するメインフレームとからなり、前記プレスロール上の２点に接触する部材が、前記軸受フレーム又はメインフレームに設けられることを特徴とするロールプレス機。
請求項２に記載されたロールプレス機において、前記プレスロール上の２点に接触する部材が、それぞれローラからなり、前記プレスロールの両側端部に接触するように設置されることを特徴とするロールプレス機。
請求項２に記載されたロールプレス機において、前記メインフレームに、ロールプレス機のハウジングに係合する回転軸が設けられ、前記しわ発生防止装置が、プレスロールと作業ロールとのロール中心、及びメインフレームに設けた回転軸との中心が一直線上に配置されていることを特徴とするロールプレス機。
請求項４に記載されたロールプレス機において、前記しわ発生防止装置が、前記回転軸を保持する軸受を介してハウジングに回転自在に支持され、前記プレスロールの両側端部に接触するように設置されたローラが、該回転軸を中心に回動することを特徴とするロールプレス機。
請求項１に記載されたロールプレス機において、前記しわ発生防止装置が、作業ロールをＶ字型に挟んで補強する２本の補強ロールを備え、作業ロールは、未塗工部に接する部分のロール径が塗工部に接する部分のロール径に比して太い形態であることを特徴とするロールプレス機。
金属箔に活物質を塗工した塗工部と活物質が塗工されていない、未塗工部とを有し、巻出し機から巻き出されたコイル状の電極板をプレスし、巻き取り機で巻取られるプレスされた電極板を形成する、上下一対のプレスロールを有するロールプレス機において、
いずれのプレスロールよりも小径の作業ロールを備え、上下一対のプレスロールが塗工部をロールプレスし、一方のプレスロールと小径の作業ロールとが未塗工部をロール
プレスする形態でしわの発生を防止するしわ発生防止手段が備えられ、
該しわ発生防止手段が、前記プレスロールの入側に配置され、前記作業ロールと前記プレスロールで未塗工部を押圧、延伸させ、同時に塗工部は前記プレスロール外周表面に密着しながら前記プレスロールの回転速度に同調する速度で移動すること、
を特徴とするロールプレス機。
金属箔に活物質を塗工した塗工部と活物質が塗工されていない、未塗工部とを有し、巻出し機から巻き出されたコイル状の電極板をプレスし、巻き取り機で巻取られるプレスされた電極板を形成する、上下一対のプレスロールを有するロールプレス機によるロールプレス方法において、
ロールプレス機が、作業ロールを補強する補強ロールを備え、作業ロールを保持するフレームと、フレーム上に設けられ、作業ロールが接触しない側のプレスロール上の２点に接触する部材とからなる、作業ロールの当該プレスロールに対する並行性を保持させる作業ロール並行性保持手段を備え、
作業ロールに加える押圧力を調整することで、塗工部の伸びと未塗工部の伸びとの差を調整すること
を特徴とするロールプレス機によるロールプレス方法。
請求項８に記載されたロールプレス機によるロールプレス方法において、基準点からプレスされた電極板表面までの距離を計測する測定器を一対のプレスロールの出側に設置し、該測定器により測定された測定値から、塗工部の伸びと未塗工部の伸びとの差が算出されることを特徴とするロールプレス機によるロールプレス方法。