JP2021146412A

JP2021146412A - 切断装置

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Publication number: JP2021146412A
Application number: JP2020046171A
Authority: JP
Inventors: 泰士谷口; Hiroshi Taniguchi; 竜也川崎; Tatsuya Kawasaki; 宣之丸山; Noriyuki Maruyama; 紀明山本; Noriaki Yamamoto; 孝博工原; Takahiro Kohara
Original assignee: Panasonic Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Panasonic Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2021-09-27
Anticipated expiration: 2040-03-17
Also published as: JP7153683B2; CN115315827A; US20230136322A1; WO2021187351A1

Abstract

【課題】積層電極体の品質向上を図る。【解決手段】切断ユニットは、連続体を切断して複数のワークに個片化する機構であり、各切断ユニットは、カッターホルダ１３０と、カッター駆動部と、を有する。ホルダ本体１４０の一端には、一対の丸刃１５０ａ，１５０ｂで構成される切断刃１４２が支持される。切断刃１４２は第１腕部１４８ａの先端に支持され、丸刃１５０ｂは第２腕部１４８ｂの先端に支持される。丸刃１５０ａおよび丸刃１５０ｂは、連続体の厚さ方向に配列され、第１腕部１４８ａおよび第２腕部１４８ｂは、それぞれ清掃部材１４４を支持する。互いに向かい合う一対の清掃部材１４４の間を連続体の切断部が通過することにより、連続体の両面側で切断部がブラッシングされる。【選択図】図４

Description

本開示は、切断装置に関する。

車載用等の電池として、積層ラミネートタイプの電池が開発されている。この電池は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを挟んで交互に積層された積層電極体と、電解液とが容器に収容された構造を有する。積層電極体の形成には、連続する電極板を切断して個片化する作業や、連続するセパレータを切断して個片化する作業が伴う場合がある。電極板やセパレータを切断すると、粉塵等の異物が発生する。この異物が電極板に付着するとショート等の原因となり、積層電極体の品質低下を招き得る。これに対し特許文献１には、長尺状の電極材料を所定長さに切断した後に電極材料の切断面に粘着ロールを接触させることで、切断面から異物を除去する異物除去装置が開示されている。

特開２０１６−４７３８号公報

上述した従来の異物除去装置では、電極材料の切断面に粘着ロールを接触させることで異物を除去できるとともに、除去した異物を粘着ロールに付着させて保持（回収）することができる。しかしながら、この異物除去装置は、切断された電極材料を下流側に搬送した後に、粘着ロールを切断面に接触させる構成であった。この場合、切断後から粘着ロールの接触までの間に落下した異物は、粘着ロールに付着させることができない。粘着ロールに付着しなかった異物は、搬送ライン上に舞い上がって電極板に付着し、積層電極体の品質低下を引き起こし得る。

本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、積層電極体の品質向上を図る技術を提供することにある。

本開示のある態様は、切断装置である。この切断装置は、電極板またはセパレータの連続体に対して進退し、連続体を切断する切断刃と、切断刃とともに進退し、連続体の切断部に接触して清掃する清掃部材と、を備える。

以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。

本開示によれば、積層電極体の品質向上を図ることができる。

実施の形態に係る切断装置を備える積層電極体製造装置の模式図である。切断装置の一部を模式的に示す断面図である。切断装置を模式的に示す正面図である。カッターホルダを模式的に示す斜視図である。スライド方向から見たカッターホルダの模式図である。図６（Ａ）は、退避位置にあるカッターホルダの斜視図である。図６（Ｂ）は、退避位置にあるカッターホルダをスライド方向から見たときの模式図である。図７（Ａ）は、進出位置にあるカッターホルダの斜視図である。図７（Ｂ）は、進出位置にあるカッターホルダをスライド方向から見たときの模式図である。図８（Ａ）は、変形例１に係るカッターホルダの斜視図である。図８（Ｂ）は、第１清掃部材を模式的に示す図である。図８（Ｃ）は、第２清掃部材を模式的に示す図である。

以下、本開示を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、本開示を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも本開示の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

図１は、実施の形態に係る切断装置を備える積層電極体製造装置の模式図である。積層電極体製造装置１は、複数のドラムを組み合わせた連続ドラム式の製造装置である。電極体やセパレータの切断、加熱、接着、積層等の各工程をドラムで実行することで、高速且つ連続的に積層電極体を製造することができる。積層電極体は、例えばリチウムイオン二次電池に用いられる。

積層電極体製造装置１は、第１極切断ドラム２と、第１極加熱ドラム４と、第２極切断ドラム６と、第２極加熱ドラム８と、接着ドラム１０と、セパレータ切断ドラム１２と、積層ドラム１４と、を備える。

第１極切断ドラム２は、複数の第１極板の連続体を切断して複数の第１極板に個片化して搬送するドラムである。本実施の形態では、第１極は負極である。第１極切断ドラム２には、複数の第１極板の連続体である、帯状の第１極連続体Ｎが供給される。第１極連続体Ｎは、第１極集電体と、第１極活物質層と、を有する。第１極活物質層は、第１極集電体上に積層される。本実施の形態では、第１極集電体の両面に第１極活物質層が積層されるが、第１極集電体の一方の面のみに第１極活物質層が積層されてもよい。

第１極集電体および第１極活物質層は、いずれも公知の材料で構成することができ、いずれも公知の構造を有する。第１極集電体は、例えば、銅やアルミニウム等からなる箔や多孔体で構成される。第１極活物質層は、例えば第１極活物質、結着材および分散剤等を含む第１極合材スラリーを第１極集電体の表面に塗布し、塗膜を乾燥、圧延することで形成される。第１極集電体の厚さは、例えば３μｍ以上５０μｍ以下である。第１極活物質層の厚さは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下である。

第１極切断ドラム２は、ドラムの円周方向に配置される複数の保持ヘッドと、第１極連続体Ｎを切断して複数の第１極板に個片化する切断刃と、を有する。複数の保持ヘッドは、第１極連続体Ｎを吸着保持する保持面を有する。各保持ヘッドの保持面は、第１極切断ドラム２の外側を向く。第１極切断ドラム２に供給される第１極連続体Ｎは、複数の保持ヘッドの保持面に吸着保持された状態で、第１極切断ドラム２の回転によって搬送される。

複数の保持ヘッドは、それぞれ第１極切断ドラム２の中心軸回りに回転するとともに、他の保持ヘッドに対して互いに独立にドラムの円周方向に移動することができる。各保持ヘッドの相対的な移動は、第１極切断ドラム２を回転させるモータとは別のモータが各保持ヘッドに搭載されることで実現される。保持ヘッドの独立駆動により、切断刃による第１極連続体Ｎの切断位置の調整や、個片化された第１極板の位置調整等が可能となる。

第１極切断ドラム２は、供給される第１極連続体Ｎを吸着保持して回転搬送し、図１に模式的に示す切断位置１６において第１極連続体Ｎを切断して第１極板を生成する。第１極連続体Ｎは、隣り合う保持ヘッドの間の位置で切断刃により切断されて、複数の第１極板に個片化される。得られた各第１極板は、各保持ヘッドに吸着保持された状態で搬送される。生成される複数の第１極板の位置は、カメラ等で監視される。

第１極加熱ドラム４は、第１極切断ドラム２に近接配置される。第１極切断ドラム２の保持ヘッドは、第１極加熱ドラム４との近接位置の手前において、第１極加熱ドラム４の線速度と略同一になるまで一時的に増速または減速する。これにより、保持ヘッドは、第１極加熱ドラム４との相対速度が略ゼロになる。保持ヘッドは、相対速度が略ゼロになったタイミングで、吸着保持していた第１極板を第１極加熱ドラム４側に排出する。

第１極加熱ドラム４は、第１極切断ドラム２から排出された第１極板を吸着保持しながら回転し、内蔵するヒータで第１極板を予備加熱する。予備加熱は、後の接着工程においてセパレータと第１極板とを熱接着するために実施される。本実施の形態では、加熱位置１８において第１極板を加熱するが、これに限らず、例えば第１極加熱ドラム４の円周方向の全域で第１極板を加熱してもよい。

第２極切断ドラム６は、複数の第２極板の連続体を切断して複数の第２極板に個片化して搬送するドラムである。本実施の形態では、第２極は正極である。第２極切断ドラム６には、複数の第２極板の連続体である、帯状の第２極連続体Ｐが供給される。第２極連続体Ｐは、第２極集電体と、第２極活物質層と、を有する。第２極活物質層は、第２極集電体上に積層される。本実施の形態では、第２極集電体の両面に第２極活物質層が積層されるが、第２極集電体の一方の面のみに第２極活物質層が積層されてもよい。

第２極集電体および第２極活物質層は、いずれも公知の材料で構成することができ、いずれも公知の構造を有する。第２極集電体は、例えば、ステンレス鋼やアルミニウム等からなる箔や多孔体で構成される。第２極活物質層は、例えば第２極活物質、結着材および分散剤等を含む第２極合材スラリーを第２極集電体の表面に塗布し、塗膜を乾燥、圧延することで形成される。第２極集電体の厚さは、例えば３μｍ以上５０μｍ以下である。第２極活物質層の厚さは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下である。

第２極切断ドラム６は、ドラムの円周方向に配置される複数の保持ヘッドと、第２極連続体Ｐを切断して複数の第２極板に個片化する切断刃と、を有する。複数の保持ヘッドは、第２極連続体Ｐを吸着保持する保持面を有する。各保持ヘッドの保持面は、第２極切断ドラム６の外側を向く。第２極切断ドラム６に供給される第２極連続体Ｐは、複数の保持ヘッドの保持面に吸着保持された状態で、第２極切断ドラム６の回転によって搬送される。

複数の保持ヘッドは、それぞれ第２極切断ドラム６の中心軸回りに回転するとともに、他の保持ヘッドに対して互いに独立にドラムの円周方向に移動することができる。各保持ヘッドの相対的な移動は、第２極切断ドラム６を回転させるモータとは別のモータが各保持ヘッドに搭載されることで実現される。保持ヘッドの独立駆動により、切断刃による第２極連続体Ｐの切断位置の調整や、個片化された第２極板の位置調整等が可能となる。

第２極切断ドラム６は、供給される第２極連続体Ｐを吸着保持して回転搬送し、図１に模式的に示す切断位置２０において第２極連続体Ｐを切断して第２極板を生成する。第２極連続体Ｐは、隣り合う保持ヘッドの間の位置で切断刃により切断されて、複数の第２極板に個片化される。得られた各第２極板は、各保持ヘッドに吸着保持された状態で搬送される。生成される複数の第２極板の位置は、カメラ等で監視される。

第２極加熱ドラム８は、第２極切断ドラム６に近接配置される。第２極切断ドラム６の保持ヘッドは、第２極加熱ドラム８との近接位置の手前において、第２極加熱ドラム８の線速度と略同一になるまで一時的に増速または減速する。これにより、保持ヘッドは、第２極加熱ドラム８との相対速度が略ゼロになる。保持ヘッドは、相対速度が略ゼロになったタイミングで、吸着保持していた第２極板を第２極加熱ドラム８側に排出する。

第２極加熱ドラム８は、第２極切断ドラム６から排出された第２極板を吸着保持しながら回転し、内蔵するヒータで第２極板を予備加熱する。予備加熱は、後の接着工程においてセパレータと第２極板とを熱接着するために実施される。本実施の形態では、加熱位置２２において第２極板を加熱するが、これに限らず、例えば第２極加熱ドラム８の円周方向の全域で第２極板を加熱してもよい。

接着ドラム１０は、第１セパレータ、第１極板、第２セパレータおよび第２極板で構成される単位積層体が連続する連続積層体を形成するドラムである。接着ドラム１０は、第１極加熱ドラム４および第２極加熱ドラム８に近接配置される。接着ドラム１０には、複数の第１セパレータが連続する、帯状の第１セパレータ連続体Ｓ１と、複数の第２セパレータが連続する、帯状の第２セパレータ連続体Ｓ２とが供給される。第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２のそれぞれの表面には、熱接着層が設けられる。熱接着層は、室温では接着性を発現しないが、加熱により接着性を発現する性質を有する。例えば熱接着層は、熱可塑性ポリマーを含有する熱可塑性層であり、加熱による熱可塑性ポリマーの塑性変形に基づいて接着性を発現する。

また、接着ドラム１０には、第１極加熱ドラム４を介して第１極切断ドラム２から複数の第１極板が供給され、第２極加熱ドラム８を介して第２極切断ドラム６から複数の第２極板が供給される。第１極板は、第１極加熱ドラム４で予備加熱されながら回転搬送され、第１極加熱ドラム４と接着ドラム１０との近接位置において接着ドラム１０側に排出される。第２極板は、第２極加熱ドラム８で予備加熱されながら回転搬送され、第２極加熱ドラム８と接着ドラム１０との近接位置において接着ドラム１０側に排出される。

接着ドラム１０に対する第１セパレータ連続体Ｓ１、第１極板、第２セパレータ連続体Ｓ２および第２極板の供給位置は、接着ドラム１０の回転方向の上流側から、列挙した順に並ぶ。したがって、まず所定位置において、接着ドラム１０に第１セパレータ連続体Ｓ１が供給される。第１セパレータ連続体Ｓ１は、接着ドラム１０に吸着保持されて、回転搬送される。続いて、第１セパレータ連続体Ｓ１の供給位置よりも下流側において、第１極加熱ドラム４から接着ドラム１０に第１極板が供給され、第１セパレータ連続体Ｓ１の上に載置される。複数の第１極板は、第１セパレータ連続体Ｓ１の搬送方向に所定の間隔をあけて第１セパレータ連続体Ｓ１の上に配列される。

続いて、第１極板の供給位置よりも下流側において、接着ドラム１０に第２セパレータ連続体Ｓ２が供給され、複数の第１極板の上に載置される。続いて、第２セパレータ連続体Ｓ２の供給位置よりも下流側において、第１セパレータ連続体Ｓ１、複数の第１極板および第２セパレータ連続体Ｓ２が熱圧着ローラ２４によって加圧される。これにより、第１セパレータ連続体Ｓ１、各第１極板および第２セパレータ連続体Ｓ２が接着される。続いて、熱圧着ローラ２４による圧着位置よりも下流側において、第２極加熱ドラム８から接着ドラム１０に第２極板が供給され、第２セパレータ連続体Ｓ２の上に載置される。複数の第２極板は、第２セパレータ連続体Ｓ２の搬送方向に所定の間隔をあけて第２セパレータ連続体Ｓ２の上に配列される。また、第２極加熱ドラム８の押圧力によって、複数の第２極板は第２セパレータ連続体Ｓ２に接着される。

以上の工程により、第１セパレータ連続体Ｓ１、複数の第１極板、第２セパレータ連続体Ｓ２および複数の第２極板がこの順に積層され、接着されて、連続積層体２６が形成される。連続積層体２６は、第１セパレータ、第１極板、第２セパレータおよび第２極板で構成される単位積層体が、第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２でつながれて連続する構造を有する。連続積層体２６は、接着ドラム１０からセパレータ切断ドラム１２に搬送される。なお、第２極切断ドラム６側から第２極板が供給されないことで、一定個数毎に、第２極板を含まない３層構造の単位積層体が生成されてもよい。また、供給されない電極板は第１極板であってもよい。

セパレータ切断ドラム１２は、連続積層体２６の第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２を切断して、複数の単位積層体に個片化するドラムである。セパレータ切断ドラム１２は、ドラムの円周方向に配置される複数の保持ヘッドと、連続積層体２６を切断して複数の単位積層体に個片化する切断刃と、を有する。複数の保持ヘッドは、連続積層体２６を吸着保持する保持面を有する。各保持ヘッドの保持面は、セパレータ切断ドラム１２の外側を向く。セパレータ切断ドラム１２に供給される連続積層体２６は、複数の保持ヘッドの保持面に吸着保持された状態で、セパレータ切断ドラム１２の回転によって搬送される。

複数の保持ヘッドは、それぞれセパレータ切断ドラム１２の中心軸回りに回転するとともに、他の保持ヘッドに対して互いに独立にドラムの円周方向に移動可能であってもよい。各保持ヘッドの相対的な移動は、セパレータ切断ドラム１２を回転させるモータとは別のモータが各保持ヘッドに搭載されることで実現される。保持ヘッドの独立駆動により、切断刃による連続積層体２６の切断位置の調整や、個片化された単位積層体の位置調整等が可能となる。

セパレータ切断ドラム１２は、供給される連続積層体２６を吸着保持して回転搬送し、図１に模式的に示す切断位置２８において連続積層体２６を切断して単位積層体を生成する。連続積層体２６は、隣り合う保持ヘッドの間の位置で切断刃により切断されて、複数の単位積層体に個片化される。このとき、連続積層体２６は、連続積層体２６の搬送方向で隣り合う電極板の間において、第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２が切断される。得られた各単位積層体は、各保持ヘッドに吸着保持された状態で搬送される。保持ヘッドは、吸着保持していた単位積層体を積層ドラム１４側に排出する。生成される複数の単位積層体の位置は、カメラ等で監視される。

積層ドラム１４は、複数の単位積層体を積層ステージ３０に積層して積層電極体を形成するドラムである。積層ドラム１４は、ドラムの円周方向に配置される複数の積層ヘッドを有する。各積層ヘッドは、単位積層体を吸着保持する保持面を有する。各積層ヘッドの保持面は、積層ドラム１４の外側を向く。複数の積層ヘッドは、それぞれ積層ドラム１４の中心軸回りに回転するとともに、他の積層ヘッドに対して互いに独立にドラムの円周方向に移動することができる。各積層ヘッドの相対的な移動は、例えば、積層ドラム１４に設けられるカムによって実現される。

積層ヘッドの独立駆動により、一定の角速度での積層ドラム１４の回転を維持しつつ、積層ステージ３０と対向する積層位置において各積層ヘッドを停止状態とすることが可能となる。積層ステージ３０と対向する位置で積層ヘッドを停止状態にすることで、この積層ヘッドが吸着保持する単位積層体を高い位置精度で積層ステージ３０の上に排出することができる。

積層ステージ３０は、積層ドラム１４の直下に配置される。積層ステージ３０には、積層ドラム１４から排出される単位積層体が順次積層される。これにより、積層電極体が形成される。積層ステージ３０は、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動可能である。また、積層ステージ３０は、Ｘ―Ｙ平面上における傾き角を調整可能である。これにより、積層ステージ３０に既に積層されている単位積層体に対する、積層ドラム１４から排出される単位積層体のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置、および傾き角が調整される。

第１極切断ドラム２、第２極切断ドラム６およびセパレータ切断ドラム１２の少なくとも１つは、以下に説明する本実施の形態に係る切断装置１００で構成される。以下では、一例として第１極切断ドラム２が切断装置１００で構成される場合を例に挙げて、切断装置１００の構造を説明する。

図２は、切断装置１００の一部を模式的に示す断面図である。図３は、切断装置１００を模式的に示す正面図である。図２は、切断装置１００の断面の半分を図示している。図３は、図２の矢印Ａ方向から観察した切断装置１００を図示している。また、図３では、各部の図示を適宜簡略化あるいは省略している。また、本実施の形態では、一例として各保持ヘッド１１６に対して切断ユニット１０４が１対１で設けられるが、図３には一部の切断ユニット１０４のみを図示している。また、隣り合う保持ヘッド１１６の間隔を実際よりも広く図示している。

第１極切断ドラム２を構成する切断装置１００は、ドラム部１０２と、切断ユニット１０４と、を備える。ドラム部１０２は、ドラム駆動部１０６と、回転軸部１０８と、円盤部１１０と、複数のヘッド駆動部１１４と、複数の保持ヘッド１１６と、を有する。ドラム駆動部１０６は、公知のモータ等で構成される。回転軸部１０８は、円筒状もしくは円柱状であり、一端がドラム駆動部１０６に連結される。回転軸部１０８は、第１極切断ドラム２の中心軸に相当する。回転軸部１０８は、ドラム駆動部１０６の駆動によって回転する。

円盤部１１０は、中心が回転軸部１０８の他端側に連結される。円盤部１１０は、回転軸部１０８の外周面から突出して回転軸部１０８の軸方向に対して垂直に広がる。円盤部１１０の周縁部には、円弧ガイド１１８が敷設される。

複数のヘッド駆動部１１４は、円盤部１１０の円周方向に配列される。各ヘッド駆動部１１４は、ブラケット１２０と、モータ１２２と、小歯車１２４と、を有する。ブラケット１２０は、断面視で略Ｕ字状であり、円弧ガイド１１８を介して円盤部１１０の縁を挟み込む。モータ１２２は、ブラケット１２０に支持される。モータ１２２には、公知のものを用いることができる。小歯車１２４は、モータ１２２の回転軸に連結され、モータ１２２の駆動によって回転する。

小歯車１２４は、円盤部１１０側に固定される大歯車１２６と噛み合う。本実施の形態の大歯車１２６は、回転軸部１０８の外周面に固定されている。大歯車１２６は、回転軸部１０８の全周にわたって設けられる。モータ１２２が駆動すると、小歯車１２４と噛み合う大歯車１２６に駆動トルクが伝達される。これにより、各ヘッド駆動部１１４は、それぞれ独立に、円弧ガイド１１８に沿って円盤部１１０の円周上を移動できる。

複数の保持ヘッド１１６は、それぞれヘッド駆動部１１４に支持される。したがって、複数の保持ヘッド１１６は、円盤部１１０の円周方向に配列される。各保持ヘッド１１６は、円盤部１１０の回転によって回転軸部１０８を中心に回転するとともに、ヘッド駆動部１１４によって円盤部１１０の回転による移動とは別に移動することができる。

各保持ヘッド１１６は、円盤部１１０の突出方向、つまりドラム部１０２の円周の外側を向く保持面１２８を有する。保持面１２８には、ワークＷの連続体Ｗａ、および連続体Ｗａから個片化されたワークＷを吸着保持するための吸着穴（図示せず）が設けられる。吸着穴から空気が吸引されることで、その吸引力によって連続体ＷａあるいはワークＷが吸着保持される。

連続体Ｗａは、切断装置１００の切断対象であり、積層電極体の構成部材である。具体的には、連続体Ｗａは、電極板の連続体またはセパレータの連続体である。電極板の連続体は、上述の第１極連続体Ｎや第２極連続体Ｐである。セパレータの連続体は、第１セパレータ連続体Ｓ１や第２セパレータ連続体Ｓ２である。なお、セパレータの連続体には、単体状態の第１セパレータ連続体Ｓ１や第２セパレータ連続体Ｓ２だけでなく、連続積層体２６の一部を構成している状態にある第１セパレータ連続体Ｓ１や第２セパレータ連続体Ｓ２も含まれる。ワークＷは、電極板、セパレータあるいは単位積層体である。第１極切断ドラム２の場合、連続体Ｗａは第１極連続体Ｎであり、ワークＷは第１極板である。連続体Ｗａは、複数の保持ヘッド１１６の保持面１２８に吸着保持された状態で、円盤部１１０の回転によって搬送される。

切断ユニット１０４は、連続体Ｗａを切断して複数のワークＷに個片化する機構である。本実施の形態では、各保持ヘッド１１６に対して切断ユニット１０４が１対１で設けられる。また、切断ユニット１０４は、各保持ヘッド１１６とともに移動して連続体Ｗａを切断する。なお、切断ユニット１０４は、保持ヘッド１１６に対し１対１で設けられなくてもよいし、保持ヘッド１１６とは独立に移動してもよい。

各切断ユニット１０４は、カッターホルダ１３０と、カッター駆動部１３２と、を有する。カッターホルダ１３０は、ブラケット１２０に支持される。カッターホルダ１３０は、連続体Ｗａが延びる方向と略直交する方向にスライド可能である。カッター駆動部１３２は、モータ１３４と、ラックレール１３６と、ピニオン１３８と、を有する。

ラックレール１３６は、カッターホルダ１３０に設けられる。ラックレール１３６は、ドラム部１０２の軸方向に延びる。モータ１３４は、ブラケット１２０に支持される。モータ１３４には、公知のものを用いることができる。モータ１３４の回転軸にはピニオン１３８が連結される。ピニオン１３８は、ラックレール１３６に噛み合わされる。ラックレール１３６およびピニオン１３８はラックアンドピニオン機構を構成し、モータ１３４の駆動によってピニオン１３８が回転することで、ラックレール１３６に駆動トルクが伝達されて、カッターホルダ１３０がスライドする。

カッターホルダ１３０は、ホルダ本体１４０と、切断刃１４２と、清掃部材１４４と、を有する。図４は、カッターホルダ１３０を模式的に示す斜視図である。図５は、スライド方向Ｂから見たカッターホルダ１３０の模式図である。

ホルダ本体１４０は、カッターホルダ１３０のスライド方向Ｂに延びる長尺の板状体である。ホルダ本体１４０は、互いに対向する２つの主表面が連続体Ｗａの搬送方向Ｃを向くように配置される。ホルダ本体１４０の一端は、カッターホルダ１３０が後述する退避位置にある状態で保持面１２８側を向く。ホルダ本体１４０の一端には、スライド方向Ｂに延びるスリット１４６が設けられ、スリット１４６によって第１腕部１４８ａと第２腕部１４８ｂとに分割されている。第１腕部１４８ａと第２腕部１４８ｂとは、連続体Ｗａの厚さ方向に並ぶ。ホルダ本体１４０の他端側にはラックレール１３６が設けられる（図２参照）。

ホルダ本体１４０の一端には、切断刃１４２が支持される。本実施の形態の切断刃１４２は、一対の丸刃１５０ａ，１５０ｂで構成される。丸刃１５０ａは第１腕部１４８ａの先端に支持され、丸刃１５０ｂは第２腕部１４８ｂの先端に支持される。丸刃１５０ａおよび丸刃１５０ｂは、連続体Ｗａの厚さ方向に配列される。

また、第１腕部１４８ａおよび第２腕部１４８ｂは、それぞれ清掃部材１４４を支持する。第１腕部１４８ａにおいて、清掃部材１４４は丸刃１５０ａよりも第１腕部１４８ａの基端側に位置する。同様に、第２腕部１４８ｂにおいて、清掃部材１４４は丸刃１５０ｂよりも第２腕部１４８ｂの基端側に位置する。したがって、カッターホルダ１３０が後述する退避位置にあるとき、各清掃部材１４４は切断刃１４２よりも連続体Ｗａから遠い位置にある。

本実施の形態の清掃部材１４４は、複数の毛を束ねたブラシである。各清掃部材１４４は、毛束１５２と、毛束ホルダ１５４と、を有する。一対の清掃部材１４４は、互いの毛束１５２が向かい合うように姿勢が定められる。また、各毛束１５２は、切断刃１４２の動線上に配置される。

カッターホルダ１３０のスライドにより、切断刃１４２および清掃部材１４４を連続体Ｗａに対して進退させることができる。図６（Ａ）は、退避位置にあるカッターホルダ１３０の斜視図である。図６（Ｂ）は、退避位置にあるカッターホルダ１３０をスライド方向Ｂから見たときの模式図である。図７（Ａ）は、進出位置にあるカッターホルダ１３０の斜視図である。図７（Ｂ）は、進出位置にあるカッターホルダ１３０をスライド方向Ｂから見たときの模式図である。また、図２では、退避位置にあるカッターホルダ１３０を実線で図示し、進出位置にあるカッターホルダ１３０を破線で図示している。

丸刃１５０ａおよび丸刃１５０ｂは、カッターホルダ１３０のスライド方向Ｂ、言い換えれば切断刃１４２の進退方向から見て互いにずれており、連続体Ｗａの搬送方向Ｃから見て互いの刃先が重なっている。また、丸刃１５０ａおよび丸刃１５０ｂは、カッターホルダ１３０がスライドしたときに両刃の間を連続体Ｗａが通るように、保持面１２８に対して位置が定められている。一対の清掃部材１４４は、切断刃１４２の進退方向から見て、連続体Ｗａを挟むように配置される。一方の清掃部材１４４は、毛束１５２の毛先が連続体Ｗａの一方の表面に接するように配置される。他方の清掃部材１４４は、毛束１５２の毛先が連続体Ｗａの反対側の表面に接するように配置される。

カッターホルダ１３０が退避位置から進出位置に向けてスライドすると、切断刃１４２が連続体Ｗａに対して進出し、丸刃１５０ａおよび丸刃１５０ｂの回転によって連続体Ｗａが切断される。切断刃１４２は、隣り合う２つの保持ヘッド１１６の間を通って連続体Ｗａに対して進退する。切断刃１４２が進出位置に変位する際、連続体ＷａおよびワークＷの端部はスリット１４６に進入する。これにより、ホルダ本体１４０と連続体Ｗａとの干渉、およびホルダ本体１４０とワークＷとの干渉が回避される。

清掃部材１４４は、切断刃１４２とともに連続体Ｗａに対して進出する。清掃部材１４４は、切断刃１４２に続いて連続体Ｗａを幅方向に横断する。その際、清掃部材１４４は、連続体Ｗａの切断部に接触して当該切断部を清掃する。具体的には、互いに向かい合う一対の清掃部材１４４の間を連続体Ｗａの切断部が通過する。これにより、連続体Ｗａの両面側で切断部がブラッシングされる。

切断刃１４２で電極板を構成する金属箔やセパレータを構成する樹脂フィルムを切断すると、切断部にバリが生じる場合がある。これに対し、切断刃１４２とともに一対の清掃部材１４４が進出することで、切断部が毛束１５２でブラッシングされてバリが払い落とされる。払い落とされたバリ片は、回収機１６２（図２参照）で回収される。回収機１６２は、例えばエア吸引機等で構成される。

進出位置にあるホルダ本体１４０が退避位置に戻る際、切断刃１４２は連続体Ｗａの切断部を通過する。清掃部材１４４は、退避する際にも連続体Ｗａの切断部に接触して清掃する。これにより、ホルダ本体１４０が進出した際の清掃で残ったバリを払い落とすことができる。なお、切断装置１００は、清掃部材１４４による切断部の清掃に加えて、エア吹き付けやエア吸引による清掃や、イオナイザによる切断部の除電を実施してもよい。

図２に示すように、ドラム駆動部１０６、ヘッド駆動部１１４およびカッター駆動部１３２の動作は、制御装置１５６によって制御される。制御装置１５６は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現されるが、図２では、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。この機能ブロックがハードウェアおよびソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には当然に理解されるところである。

制御装置１５６は、第１極切断ドラム２を撮像するカメラから画像データを受領し、画像データから導出される各保持ヘッド１１６および切断ユニット１０４の位置等に基づいて、各部の動作を制御することができる。なお、制御装置１５６は、カメラ以外のセンサからも情報を取得して各部の動作を制御してもよい。また、制御装置１５６は、予め設定された動作プログラムに基づいて、各部の動作を制御することもできる。

上述の説明では、第１極切断ドラム２が切断装置１００で構成される場合を説明しているが、第２極切断ドラム６やセパレータ切断ドラム１２が切断装置１００で構成されてもよい。第２極切断ドラム６が切断装置１００で構成される場合、連続体Ｗａは第２極連続体Ｐであり、ワークＷは第２極板である。セパレータ切断ドラム１２が切断装置１００で構成される場合、連続体Ｗａは連続積層体２６であり、ワークＷは単位積層体である。

以上説明したように、本実施の形態に係る切断装置１００は、電極板またはセパレータの連続体Ｗａに対して進退し、連続体Ｗａを切断する切断刃１４２と、切断刃１４２とともに進退し、連続体Ｗａの切断部に接触して清掃する清掃部材１４４と、を備える。切断刃１４２とともに清掃部材１４４を進退させて切断部を接触清掃することで、連続体Ｗａの切断の直後に切断部を清掃することができる。よって、切断によって生じる異物をより早期に回収することができる。これにより、異物の回収漏れを減らして、積層電極体の品質向上を図ることができる。また、連続体Ｗａの切断工程と切断面の清掃工程とをほぼ同時に実施できるため、ワークＷの品質向上とともにスループットの向上を図ることができる。

また、上述の通り切断刃１４２で電極板やセパレータを切断すると、切断部にバリが生じる場合がある。切断部に生じたバリは、連続体ＷａまたはワークＷにつながった状態にあり、エア吸引やエア吹き付け等で切断部から除去できない場合がある。切断部に残ったバリは、連続体ＷａやワークＷの搬送中に振動等によって切断部から脱離し、搬送ラインを汚染するおそれがある。また、ワークＷにバリが残ったままであると、積層電極体においてショート等の原因になり得る。これに対し、清掃部材１４４で切断部を接触清掃することで、切断部に生じたバリをより多く除去して回収することができる。これにより、積層電極体の品質向上を図ることができる。

また、本実施の形態の清掃部材１４４は、切断刃１４２の進退方向から見て連続体Ｗａを挟むように配置される。これにより、連続体Ｗａの両面から切断部を清掃することができる。よって、切断部にバリが残存する可能性をより低減でき、積層電極体の品質をより高めることができる。

また、本実施の形態の清掃部材１４４は、複数の毛を束ねたブラシである。これにより、連続体Ｗａの切断部に付加される力を適度に調節することができる。よって、切断部に付着するバリを剥がしながら、ワークＷや連続体Ｗａが破損することを抑制することができる。例えば、連続体Ｗａが第１極連続体Ｎや第２極連続体Ｐである場合に清掃部材１４４として粘着ロールを用いると、活物質層が粘着ロールに付着して、剥がれてしまうおそれがある。これに対し、清掃部材１４４をブラシとすることで、活物質層の剥離を抑制できる。

以上、本開示の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本開示を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本開示の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された本開示の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本開示の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

（変形例１）
図８（Ａ）は、変形例１に係るカッターホルダ１３０の斜視図である。図８（Ｂ）は、第１清掃部材を模式的に示す図である。図８（Ｃ）は、第２清掃部材を模式的に示す図である。なお、図８（Ａ）には退避位置にあるカッターホルダ１３０を図示している。実施の形態では、カッターホルダ１３０が退避位置にある状態で、切断刃１４２よりも連続体Ｗａから遠い側のみに清掃部材１４４が設けられている。一方、本変形例では、カッターホルダ１３０のスライド方向Ｂで切断刃１４２を挟むように清掃部材１４４が設けられる。

すなわち、本変形例に係る清掃部材１４４は、切断刃１４２が連続体Ｗａから退避した位置にあるとき、切断刃１４２よりも連続体Ｗａから遠い側に配置される第１清掃部材１５８と、切断刃１４２よりも連続体Ｗａに近い側に配置される第２清掃部材１６０と、を含む。また、第１腕部１４８ａおよび第２腕部１４８ｂは、それぞれ第１清掃部材１５８と第２清掃部材１６０とを有する。一対の第１清掃部材１５８は、互いの毛束１５２が向かい合うように姿勢が定められる。同様に、一対の第２清掃部材１６０は、互いの毛束１５２が向かい合うように姿勢が定められる。

カッターホルダ１３０のスライド方向Ｂで切断刃１４２を挟むように第１清掃部材１５８および第２清掃部材１６０を設けることで、切断刃１４２が退避する際に、第１清掃部材１５８および第２清掃部材１６０で連続体Ｗａの切断面をブラッシングすることができる。これにより、切断によって生じる異物をより多く回収でき、積層電極体の品質向上を図ることができる。

また、ブラシのコシを強くしてブラッシングの回数を減らすよりも、ブラシのコシを弱くしてブラッシングの回数を増やした方が、連続体ＷａやワークＷに傷がつく可能性を低減しながら、より多くのバリを剥がすことができる。したがって、本変形例によれば、積層電極体や電池の品質をより高めることができる。

好ましくは、連続体Ｗａの延在方向Ｃにおける第２清掃部材１６０の寸法Ｔ２は、連続体Ｗａの延在方向Ｃにおける第１清掃部材１５８の寸法Ｔ１よりも大きい。連続体Ｗａを切断すると、切断された２つの部分が連続体Ｗａの搬送方向Ｃに離間する場合がある。このため、主にカッターホルダ１３０の進出時に切断部を清掃する第１清掃部材１５８の寸法Ｔ１よりも、主にカッターホルダ１３０の退避時に切断部を清掃する第２清掃部材１６０の寸法Ｔ２を大きくすることで、切断面のバリをより多く除去することができる。また、第１清掃部材１５８の寸法Ｔ１を第２清掃部材１６０の寸法Ｔ２よりも小さくすることで、バリの除去効率の低下を抑制しながら清掃機構の小型化、ひいてはカッターホルダ１３０の小型化を図ることができる。

なお、カッターホルダ１３０は、第１清掃部材１５８および第２清掃部材１６０の一方のみを備えてもよい。実施の形態のカッターホルダ１３０は、本変形例のカッターホルダ１３０から第２清掃部材１６０を削除した構成、つまり第１清掃部材１５８のみを備える構成に相当する。第１清掃部材１５８および第２清掃部材１６０のいずれか一方のみをカッターホルダ１３０に設ける場合は、第１清掃部材１５８を設ける方がより好ましい。第１清掃部材１５８を設ける場合、第２清掃部材１６０を設ける場合に比べて、連続体Ｗａの切断後により早く切断面を清掃でき、またカッターホルダ１３０の進出時と後退時との２回清掃できて、バリ片の回収効率をより高められるためである。

（他の変形例）
切断装置１００は、連続体Ｗａをドラムの円周方向に搬送するロールタイプに限定されず、例えば水平方向等に搬送するステージタイプであってもよい。

１００切断装置、１０４切断ユニット、１３０カッターホルダ、１４２切断刃、１４４清掃部材、１５８第１清掃部材、１６０第２清掃部材。

Claims

電極板またはセパレータの連続体に対して進退し、前記連続体を切断する切断刃と、
前記切断刃とともに進退し、前記連続体の切断部に接触して清掃する清掃部材と、を備える、
切断装置。
前記清掃部材は、前記切断刃の進退方向から見て前記連続体を挟むように配置される、
請求項１に記載の切断装置。
前記清掃部材は、前記切断刃が前記連続体から退避した位置にあるとき、前記切断刃よりも前記連続体から遠い側に配置される第１清掃部材と、前記切断刃よりも前記連続体に近い側に配置される第２清掃部材と、を含む、
請求項１または２に記載の切断装置。
前記連続体の延在方向における前記第２清掃部材の寸法は、前記延在方向における前記第１清掃部材の寸法よりも大きい、
請求項３に記載の切断装置。
前記清掃部材は、複数の毛を束ねたブラシである、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の切断装置。