JP2021000693A

JP2021000693A - スリッタ装置

Info

Publication number: JP2021000693A
Application number: JP2019115454A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎今村; Yuichiro Imamura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2021-01-07

Abstract

【課題】切断したシート状材料の品質低下を抑制することが可能な、ギャングスリット方式のスリッタ装置を提供する。【解決手段】スリッタ装置１は、ギャングスリット方式でシート状材料２０をスリット加工する。スリッタ装置１は、第１回転刃１１０、第２回転刃１２０、第１ガイドロール１３０、および第２ガイドロール１４０を備える。第１回転刃１１０は、環状の第１外周面１１２を、第１回転軸１１１を中心として回転させる。第２回転刃１２０は、環状の第２外周面１２２を、第１回転軸１１１と平行な第２回転軸１２１を中心として回転させる。第１ガイドロール１３０は、第１回転軸１１１から見て第２回転軸１２１が位置する側に配置され、第１外周面１１２に対向する。第２ガイドロール１４０は、第２回転軸１２１から見て第１回転軸１１１が位置する側に配置され、第２外周面１２２に対向する。【選択図】図１

Description

本発明は、ギャングスリット方式でシート状材料をスリット加工するスリッタ装置に関する。

シート状の材料をギャングスリット方式でスリット加工するスリッタ装置が知られている。例えば、図４に例示するスリッタ装置３は、ギャングスリット方式でシート状材料４０をスリット加工する。スリッタ装置３は、円盤状の回転刃３１０および回転刃３２０を備える。回転刃３１０は、軸３１１を中心として回転する。回転刃３２０は、軸３１１と平行な軸３２１を中心として回転する。軸３１１および軸３２１の軸方向（図４において紙面に直交する方向）から見た場合に、回転刃３１０の外周と回転刃３１０の外周は、２つの交点で交差する。２つの交点のうち、シート状材料の進行方向上流側の交点を点Ｐ５、進行方向下流側の交点を点Ｐ６とする。回転刃３１０および回転刃３２０は、シート状材料４０を点Ｐ５でスリット条４１とスリット条４２に切断する。切断後、スリット条４１は、回転刃３１０の外周によって案内された後、点Ｐ６を通過して、回転刃３１０から離間する。スリット条４２は、回転刃３２０の外周によって案内された後、点Ｐ６を通過して、回転刃３２０から離間する。

また、特許文献１に開示されているギャングスリッタ装置は、金属帯が剪断されることで形成された上側スリット条および下側スリット条の各々を、上側スリット条ガイドロールおよび下側スリット条ガイドロールによって同一のリコイラに案内する。上側スリット条および下側スリット条は、リコイラによって巻き取られる。

特開２０１５−８５３９１号公報

図４に示すスリッタ装置３を用いてシート状材料４０を切断した場合、スリット条４１の切断面およびスリット条４２の切断面は、点Ｐ６で交差し、擦れてしまう。これにより、シート状材料４０の品質が低下する可能性がある。特にリチウムイオン二次電池等の二次電池（例えば、電解質として固体電解質が採用されたいわゆる全固体電池）のシート状電極材料をスリット加工する際に、このような擦れが生じると、スリット後のシート状電極自体の品質を低下させ得るため、好ましくない。

また、特許文献１に開示されているギャングスリッタ装置では、切断された２つのスリット条の各々の切断面は、２つの回転刃の下流側の交点では接触しにくいが、スリット条ガイドロールで接触してしまう。特許文献１に開示されているスリッタ装置を改良し、切断された２つのスリット条の各々が再度交差しないように別々のリコイラまで案内することも考えられる。しかし、回転刃の軸方向から見た場合に、２つの回転刃が重なる量は非常に僅かである。従って、特許文献１の装置を改良する方法では、２つのスリット条ガイドロールの位置を厳密に規定する必要があり、且つ、切断された２つのスリット条の各々を大幅に離間させることも困難である。よって、切断されたスリット条に加わる張力の緩み等が生じただけで、各々の切断面が再度接触してしまう可能性がある。

本発明の典型的な目的は、切断したシート状材料（例えば全固体電池その他の二次電池用のシート状電極）の品質低下を抑制することが可能な、ギャングスリット方式のスリッタ装置を提供することである。

かかる目的を実現すべく、ここに開示される一態様のスリッタ装置は、ギャングスリット方式でシート状材料をスリット加工するスリッタ装置であって、環状の第１外周面を、第１回転軸を中心として回転させる第１回転刃と、環状の第２外周面を、上記第１回転軸と平行な第２回転軸を中心として回転させると共に、上記第１回転軸および上記第２回転軸の軸方向から見た場合に上記第２外周面が上記第１外周面と交差するように配置される第２回転刃と、上記第１回転軸から見て上記第２回転軸が位置する側に配置され、上記第１回転刃の上記第１外周面に対向する第１ガイドロールと、上記第２回転軸から見て上記第１回転軸が位置する側に配置され、上記第２回転刃の上記第２外周面に対向する第２ガイドロールと、を備え、上記第１回転軸および上記第２回転軸の軸方向から見た場合の、上記第１外周面と上記第２外周面の２つの交点のうち、上記シート状材料の進行方向上流側の交点を第１交点、上記進行方向下流側の交点を第２交点とした場合に、上記第１回転刃と上記第２回転刃は、上記シート状材料を上記第１交点で第１スリット条と第２スリット条に切断し、上記第１交点で切断された上記第１スリット条は、上記第２交点よりも上記進行方向上流側の離間位置まで上記第１回転刃の上記第１外周面によって案内された後、上記第１ガイドロールによって上記第２スリット条から離間する方向に案内され、上記第１交点で切断された上記第２スリット条は、上記第２交点よりも上記進行方向上流側の離間位置まで上記第２回転刃の上記第２外周面によって案内された後、上記第２ガイドロールによって上記第１スリット条から離間する方向に案内されることを特徴とする。

かかるスリッタ装置では、第１ガイドロールおよび第２ガイドロールの位置を厳密に規定する必要はない。一方で、シート状材料が切断された後、第１スリット条と第２スリット条は互いに離間する方向に案内され、第１スリット条と第２スリット条の擦れを抑制できる。従って、第１ガイドロールおよび第２ガイドロールの配置を容易にしつつ、切断したシート状材料の品質低下を抑制することができる。

本実施形態のスリッタ装置１の要部側面図である。図１のＩ−Ｉ線断面を模式的に示す図である。変形例に係るスリッタ装置２の要部側面図である。従来のスリッタ装置３の要部側面図である。

以下、本開示における典型的な実施形態の１つについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。

本明細書において、「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいう。二次電池には、電解質として固体電解質が採用される全固体電池が含まれる。全固体電池は、全固体リチウムイオン二次電池、および、リチウムイオン以外の金属イオンを電荷担体とする電池（例えば、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池等）を包含する。

図１および図２を参照して、本開示に係るスリッタ装置１について説明する。スリッタ装置１は、いわゆるギャングスリット方式のスリッタ装置である。スリッタ装置１は、シート状材料２０をスリット加工する。シート状材料２０は、薄板状の材料である。シート状材料２０には、帯状の材料も含まれる。例えば、帯状の材料が巻回されたロール状の材料が、シート状材料２０として用いられてもよい。シート状材料２０の好適例としては、シート状の金属箔（集電体）の表面に電極活物質等を含む所定の組成の電極（正極または負極）合材層が形成されたシート状電極（正極または負極）が挙げられる。例えば、全固体リチウムイオン二次電池その他の二次電池の電極材料であってもよい。

スリッタ装置１は、少なくとも１つの第１回転刃１１０と、少なくとも１つの第２回転刃１２０とを備える。本開示では、スリッタ装置１が１つの第１回転刃１１０と１つの第２回転刃１２０を備える例を示す。第１回転刃１１０は、環状の第１外周面１１２を、第１回転軸１１１を中心として回転させる。第２回転刃１２０は、環状の第２外周面１２２を、第１回転軸１１１と平行な第２回転軸１２１を中心として回転させる。

第２回転刃１２０は、第１回転軸１１１および第２回転軸１２１の軸方向（図１において紙面に直交する方向、図２において左右方向）から見た場合に、第２外周面１２２が第１外周面１１２と交差するように配置される。詳細には、第１回転軸１１１および第２回転軸１２１の軸方向から見た場合に、第１外周面１１２と第２外周面１２２は、第１交点Ｐ１および第２交点Ｐ２で交差する。図１における太い黒矢印は、シート状材料２０がスリッタ装置１によってスリッタ加工される場合の、シート状材料２０の進行方向を示す。第１交点Ｐ１は、シート状材料２０の進行方向上流側の交点である。第２交点Ｐ２は、進行方向下流側の交点である。

スリッタ装置１は、第１ガイドロール１３０および第２ガイドロール１４０を更に備える。第１ガイドロール１３０は、第１回転軸１１１から見て第２回転軸１２１が位置する側（図１および図２において下側）に配置されている。第１ガイドロール１３０は、第１回転刃１１０の第１外周面１１２に対向する。第２ガイドロール１４０は、第２回転軸１２１から見て第１回転軸１１１が位置する側（図１および図２において上側）に配置されている。第２ガイドロール１４０は、第２回転刃１２０の第２外周面１２２に対向する。

第１回転刃１１０および第２回転刃１２０は、シート状材料２０を第１交点Ｐ１で第１スリット条２１と第２スリット条２２に切断する。第１回転軸１１１は、例えば、モータ（図示略）に直接または間接的に接続され、モータが駆動されることで、第１回転軸１１１が回転されてもよい。また、第２回転軸１２１は、例えば、モータ（図示略）に直接または間接的に接続され、モータが駆動されることで、第２回転軸１２１が回転されてもよい。第１回転軸１１１および第２回転軸１２１が回転されることで、第１回転刃１１０および第２回転刃１２０が回転して、シート状材料２０が切断される。第１回転軸１１１および第２回転軸１２１は、同じモータに接続されてもよいし、それぞれ別個のモータに接続されてもよい。

第１交点Ｐ１で切断された第１スリット条２１は、第２交点Ｐ２よりも進行方向上流側の離間位置Ｓ１まで、第１回転刃１１０の第１外周面１１２によって案内される。その後、第１スリット条２１は、第１ガイドロール１３０によって、第２スリット条２２から離間する方向（図１において斜め下方）に案内される。これにより、第１スリット条２１は、離間位置Ｓ１まで第１外周面１１２によって案内された後、第１外周面１１２から離間する。第１交点Ｐ１で切断された第２スリット条２２は、第２交点Ｐ２よりも進行方向上流側の離間位置Ｓ２まで、第２回転刃１２０の第２外周面１２２によって案内される。その後、第２スリット条２２は、第２ガイドロール１４０によって、第１スリット条２１から離間する方向（図１において斜め上方）に案内される。これにより、第２スリット条２２は、離間位置Ｓ２まで第２外周面１２２によって案内された後、第２外周面１２２から離間する。

本実施形態では、第１ガイドロール１３０の回転軸は、第２回転軸１２１と同軸上に配置されている。第１ガイドロール１３０の回転軸が回転されることで、第１ガイドロール１３０が回転される。また、本実施形態では、第２ガイドロール１４０の回転軸は、第１回転軸１１１と同軸上に配置されている。第２ガイドロールの回転軸が回転されることで、第２ガイドロールが回転される。

なお、第１ガイドロール１３０の回転軸は、第２回転軸１２１と平行であってもよい。第２ガイドロール１４０の回転軸は、第１回転軸１１１と平行であってもよい。第１ガイドロール１３０の回転軸は、例えば、モータ（図示略）に直接または間接的に接続され、モータが駆動されることで、第１ガイドロール１３０の回転軸が回転されてもよい。第２ガイドロール１４０の回転軸は、例えば、モータ（図示略）に直接または間接的に接続され、モータが駆動されることで、第２ガイドロール１４０の回転軸が回転されてもよい。第１ガイドロール１３０の回転軸と第１回転軸１１１は、同じモータに接続されてもよい。第２ガイドロール１４０の回転軸と第２回転軸１２１は、同じモータに接続されてもよい。第１ガイドロール１３０の回転軸と第２ガイドロール１４０の回転軸が、同じモータに接続されてもよい。

次に、図３を参照して、変形例に係るスリッタ装置２について説明する。スリッタ装置２は、ギャングスリット方式で、シート状材料２０をスリット加工する。図３において、状態２Ａは、待機時のスリッタ装置２の状態を示し、状態２Ｂは、切断時のスリッタ装置２の状態を示す。

スリッタ装置２は、スリッタ装置１と同様、少なくとも１つの第１回転刃２１０と、少なくとも１つの第２回転刃２２０とを備える。本開示では、スリッタ装置２が１つの第１回転刃２１０と１つの第２回転刃２２０を備える例を示す。第１回転刃２１０は、環状の第１外周面２１２を、第１回転軸２１１を中心として回転させる。第２回転刃２２０は、環状の第２外周面２２２を、第１回転軸２１１と平行な第２回転軸２２１を中心として回転させる。

スリッタ装置２は、第１ガイドロール（図示略）および第２ガイドロール２４０を更に備える。第１ガイドロールは、第１回転軸２１１から見て第２回転軸２２１が位置する側（図３において下側）に配置されている。第１ガイドロールは、第１回転刃２１０の第１外周面２１２に対向する。第２ガイドロール２４０は、第２回転軸２２１から見て第１回転軸２１１が位置する側（図３において上側）に配置されている。第２ガイドロール２４０は、第２回転刃２２０の第２外周面に対向する。

第１ガイドロールの回転軸は、第２回転軸２２１と同軸上に配置されている。第２ガイドロールの回転軸は、第１回転軸２１１と同軸上に配置されている。例えば、第１ガイドロールの回転軸および第２回転軸２２１は、モータ（図示略）に直接または間接的に接続されてもよい。この場合、モータが駆動されることで、第１ガイドロールの回転軸および第２回転軸２２１が回転されて、第１ガイドロールおよび第２回転刃２２０が回転される。例えば、第２ガイドロールの回転軸および第１回転軸２１１は、モータ（図示略）に直接または間接的に接続されてもよい。この場合、モータが駆動されることで、第２ガイドロールの回転軸および第１回転軸２１１が回転されて、第２ガイドロールおよび第１回転刃２１０が回転される。

第２ガイドロール２４０の回転軸２１１と外周との間には、弾性体２４１（例えば、弾性樹脂等）が設けられている。本実施形態では、弾性体２４１は環状に設けられている。同様に、図示しないが、第１ガイドロールの回転軸２２１と外周との間にも、弾性体（例えば、弾性樹脂等）が設けられている。本実施形態では、第１ガイドロールの弾性体は環状に設けられている。

スリッタ装置２が待機している状態（状態２Ａ）で、第１回転軸２１１および第２回転軸２２１の軸方向（図３において紙面に直交する方向）から見た場合に、第１回転刃２１０および第２回転刃２２０は重ならない。スリッタ装置２が切断動作している状態（状態２Ｂ）では、状態２Ａに比べて、第１回転軸２１１と第２回転軸２２１は近くに位置する。この状態で、第１回転軸２１１および第２回転軸２２１の軸方向から見た場合に、第１回転刃２１０および第２回転刃２２０は重なる。

状態２Ｂでは、第２ガイドロール２４０は、第１回転軸２１１と第２回転軸２２１が相対的に近付いたことに伴い、第２回転刃２２０の第２外周面２２２に向かって押し付けられる。第２ガイドロール２４０の弾性体２４１は変形する。これにより、第１回転刃２１０および第２回転刃２２０の重なりを維持した状態で、第２ガイドロール２４０は、第１回転刃２１０よりも第２回転軸２２１から離れた位置に位置する。また、第１ガイドロールは、第１回転軸２１１と第２回転軸２２１が相対的に近付いたことに伴い、第１回転刃２１０の第１外周面２１２に向かって押し付けられる。第１ガイドロールの弾性体は変形する。これにより、第１回転刃２１０および第２回転刃２２０の重なりを維持した状態で、第１ガイドロールは、第２回転刃２２０よりも第１回転軸２１１から離れた位置に位置する。このようにして、スリッタ装置２は、シート状材料２０を切断しつつ、シート状材料２０を押さえて案内することができる。

第１回転軸２１１および第２回転軸２２１の軸方向から見た場合に、第２ガイドロール２４０は、点Ｐ３で切断されたシート状材料２０を、点Ｐ３よりも進行方向下流側の点Ｐ４で押さえることが可能である。また、第１ガイドロールは、点Ｐ３で切断されたシート状材料２０を、点Ｐ３よりも進行方向下流側の点Ｐ４で押さえることが可能である。

上記実施形態および変形例では、第１ガイドロールは、第１回転軸から見て第２回転軸が位置する側に配置され、第１回転刃の第１外周面に対向する。また、第２ガイドロールは、第２回転軸から見て第１回転軸が位置する側に配置され、第２回転刃の第２外周面に対向する。従って、第１ガイドロールおよび第２ガイドロールの位置を厳密に規定する必要はない。一方で、シート状材料２０が切断された後、第１スリット条２１と第２スリット条２２は互いに離間する方向に案内され、第１スリット条２１と第２スリット条２２の擦れを抑制できる。よって、第１ガイドロールおよび第２ガイドロールの配置を容易にしつつ、切断したシート状材料２０の品質低下を抑制することができる。

例えば、シート状材料２０として、全固体電池等の二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）用のシート状電極材料を用いた場合、切断した電極材料（即ち、シート状電極）の切断面の擦れを抑制できる。従って、例えば、切断した電極材料（シート状電極）にバリが生じたり、集電体上の電極合材層が変形したり崩れたりするのを抑止することができる。よって、本スリッタ装置２により切断した電極材料からなるシート状電極の品質低下を抑制することができる。

上記実施形態および変形例では、第１ガイドロールの回転軸が第２回転軸と同軸上に配置され、第２ガイドロールの回転軸が第１回転軸と同軸上に配置される例を示した。この場合、第１ガイドロールおよび第２ガイドロールの位置を更に容易に規定することができる。ただし、第１ガイドロールの回転軸は、第２回転軸と同軸上に配置されていなくてもよい。同様に、第２ガイドロールの回転軸は、第１回転軸と同軸上に配置されていなくてもよい。

上記実施形態および変形例で開示された技術は一例に過ぎない。従って、上記で例示された技術を変更することも可能である。上記実施形態および変形例では、スリッタ装置が１つの第１回転刃と１つの第２回転刃を備える例を示した。しかし、スリッタ装置は、複数の第１回転刃を備えてもよいし、複数の第２回転刃を備えてもよい。この場合、シート状材料２０を切断して、３条以上のスリット条を形成することができる。

１，２スリッタ装置
２０シート状材料
２１第１スリット条
２２第２スリット条
１１０，２１０第１回転刃
１１１，２１１第１回転軸
１１２，２１２第１外周面
１２０，２２０第２回転刃
１２１，２２１第２回転軸
１２２，２２２第２外周面
１３０第１ガイドロール
１４０，２４０第２ガイドロール
Ｐ１第１交点
Ｐ２第２交点
Ｓ１，Ｓ２離間位置

Claims

ギャングスリット方式でシート状材料をスリット加工するスリッタ装置であって、
環状の第１外周面を、第１回転軸を中心として回転させる第１回転刃と、
環状の第２外周面を、前記第１回転軸と平行な第２回転軸を中心として回転させると共に、前記第１回転軸および前記第２回転軸の軸方向から見た場合に前記第２外周面が前記第１外周面と交差するように配置される第２回転刃と、
前記第１回転軸から見て前記第２回転軸が位置する側に配置され、前記第１回転刃の前記第１外周面に対向する第１ガイドロールと、
前記第２回転軸から見て前記第１回転軸が位置する側に配置され、前記第２回転刃の前記第２外周面に対向する第２ガイドロールと、
を備え、
前記第１回転軸および前記第２回転軸の軸方向から見た場合の、前記第１外周面と前記第２外周面の２つの交点のうち、前記シート状材料の進行方向上流側の交点を第１交点、前記進行方向下流側の交点を第２交点とした場合に、
前記第１回転刃と前記第２回転刃は、前記シート状材料を前記第１交点で第１スリット条と第２スリット条に切断し、
前記第１交点で切断された前記第１スリット条は、前記第２交点よりも前記進行方向上流側の離間位置まで前記第１回転刃の前記第１外周面によって案内された後、前記第１ガイドロールによって前記第２スリット条から離間する方向に案内され、
前記第１交点で切断された前記第２スリット条は、前記第２交点よりも前記進行方向上流側の離間位置まで前記第２回転刃の前記第２外周面によって案内された後、前記第２ガイドロールによって前記第１スリット条から離間する方向に案内されることを特徴とする、スリッタ装置。