JP2022546447A - 金属フィルムを切断するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

金属フィルムを切断する方法が開示されている。この方法には、筋付けブレードとアンビルの間に金属フィルムを第１の速度で供給するステップと、金属フィルムと筋付けブレードの間に第１の保護フィルムを供給するステップと、金属フィルムとアンビルの間に第２の保護フィルムを供給するステップと、保護フィルムの幅に沿って筋を付けるために、筋付けブレードおよびアンビルの間に配置された第１の保護フィルム、金属フィルム、および第２の保護フィルムに圧力を加えるようにアンビルに向かって筋付けブレードを移動するステップと、筋付けブレードとアンビルの間を通過した金属フィルムを第２の速度で引っ張るステップとを含む。第２の速度が第１の速度よりも速く、第１の速度と第２の速度の違いにより、金属フィルムが筋でカットされる。金属フィルムを切断するためのシステムも開示されている。

Description

相互参照
本出願は、２０１９年８月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／８９２，４６１号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれるものである

技術分野
本技術は、金属フィルムを切断するためのシステムおよび方法に関する。

バッテリーセルで使用されるアノードを作製するために使用されるような金属フィルムは、非常に壊れやすいものである。このように、切断部位に裂け目、バリ、または大きな変形を引き起こすことなく、これらのフィルムを所望の長さに切断することは困難である。一部の切削工程では、金属フィルムが切削工具に付着する場合がある。
したがって、上記の問題に少なくとも部分的に対処する金属フィルムを切断するためのシステムおよび方法が望まれている。

先行技術に存在する不便の少なくともいくつかを改善することは、本技術の目的である。

本技術の一態様によれば、金属フィルムを切断するためのシステムが提供される。システムは、筋付けブレードと、筋付けブレードを作動させるために筋付けブレードに動作可能に接続された筋付けブレードアクチュエータと、筋付けブレードと位置合わせされたアンビルと、筋付けブレードおよびアンビルの上流に配置された第１のコンベヤーと、筋付けブレードおよびアンビルの下流に配置された第２のコンベヤーであって、第１および第２のコンベヤーは第１の速度で作動する、第２のコンベヤーと、第１のコンベヤーに金属フィルムを供給するための金属フィルムフィーダーであって、第１のコンベヤーは、筋付けブレードとアンビルとの間に金属フィルムを供給し、第２のコンベヤーは、筋付けブレードとアンビルとの間から金属フィルムを引っ張る、属フィルムフィーダーと、金属フィルムおよび筋付けブレードとの間に第１の保護フィルムを供給するための第１の保護フィルムフィーダーと、金属フィルムおよびアンビルとの間に第２の保護フィルムを供給するための第２の保護フィルムフィーダーであって、筋付けブレードアクチュエータは、筋付けブレードをアンビルに向かって動かして、筋付けブレードとアンビルの間に配置された第１の保護フィルム、金属フィルム、および第２の保護フィルムに圧力を加え、保護フィルムの幅に沿って筋を作成するように動作可能であり、第２の保護フィルムフィーダーと、第２のコンベヤーの下流に配置された第３のコンベヤーであって、第２のコンベヤーは金属フィルムを第３のコンベヤーに供給し、第３のコンベヤーは第２の速度で作動し、第２の速度は第１の速度より速く、第１と第２の速度の差により金属フィルムを筋でカットさせる、第３のコンベヤーと、を有する。

本技術のいくつかの実施形態では、第１のエアブリッジが第１のコンベヤーとアンビルとの間に設けられる。

本技術のいくつかの実施形態では、第２のエアブリッジがアンビルと第２のコンベヤーとの間に設けられる。

本技術のいくつかの実施形態では、第３のエアブリッジが第２のコンベヤーと第３のコンベヤーとの間に設けられる。

本技術のいくつかの実施形態では、アンビルは円筒形アンビルである。円筒形のアンビルは、回転可能である。

本技術のいくつかの実施形態では、筋付けブレードアクチュエータは、筋付けブレードをアンビルに向かって並進させるように動作可能である。

本技術のいくつかの実施形態では、第１の保護フィルムは、第２の保護フィルムよりも薄い。

本技術のいくつかの実施形態では、第１および第２の保護フィルムは、第１および第２のプラスチックフィルムである。

本技術のいくつかの実施形態では、第１および第２のプラスチックフィルムは異なるプラスチックフィルムである。

本技術のいくつかの実施形態では、金属フィルムは、アルカリ金属またはその合金フィルムである。

本技術のいくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のコンベヤーは、真空ベルトコンベヤーである。

本技術のいくつかの実施形態では、保護フィルムの幅に沿って筋を付けるために筋付けブレードとアンビルとの間に配置された第１の保護フィルム、金属フィルム、および第２の保護フィルムに加えられる圧力は、第１および第２の保護フィルムを切断しない。

本技術のいくつかの実施形態では、金属フィルムは、筋の場所で１ミクロンから３０ミクロンの間の厚さを有する。

本技術の別の態様によれば、金属フィルムを切断するための方法が提供される。方法は、筋付けブレードおよびアンビルの間に金属フィルムを第１の速度で供給するステップと、金属フィルムおよび筋付けブレードの間に第１の保護フィルムを供給するステップと、金属フィルムおよびアンビルの間に第２の保護フィルムを供給するステップと、保護フィルムの幅に沿って筋を付けるために、筋付けブレードとアンビルとの間に配置された第１の保護フィルム、金属フィルム、および第２の保護フィルムに圧力を加えるように筋付けブレードをアンビルに向かって動かすステップと、筋付けブレードとアンビルの間を通過した金属フィルムを第２の速度で引っ張るステップと、を備える。第２の速度は、第１の速度より速い。第１の速度と第２の速度の違いにより、金属フィルムが筋の部分で切断される。

本技術のいくつかの実施形態では、この方法は、切断ブレードの下流および金属フィルムが筋で切断される位置の上流において、金属フィルムから第１および第２の保護フィルムを除去するステップをさらに含む。

本技術のいくつかの実施形態では、アンビルは円筒形アンビルである。この方法は、アンビルを回転させるステップをさらに含む。

本技術のいくつかの実施形態では、筋付けブレードをアンビルに向かって動かすステップは、筋付けブレードをアンビルに向かって並進させるステップを含む。

本技術のいくつかの実施形態では、第１の保護フィルムは、第２の保護フィルムよりも薄い。

本技術のいくつかの実施形態では、第１および第２の保護フィルムは、第１および第２のプラスチックフィルムである。

本技術のいくつかの実施形態では、第１および第２のプラスチックフィルムは異なるプラスチックフィルムである。

本技術のいくつかの実施形態では、金属フィルムは、アルカリ金属またはその合金フィルムである。

本技術のいくつかの実施形態では、保護フィルムの幅に沿って筋を付けるために、筋付けブレードとアンビルとの間に配置された第１の保護フィルム、金属フィルム、および第２の保護フィルムに加えられる圧力は、第１および第２の保護フィルムを切断しない。

本技術のいくつかの実施形態では、金属フィルムは、筋の場所で１ミクロンから３０ミクロンの間の厚さを有する。

本技術の実施形態はそれぞれ、上記の目的および／または態様のうちの少なくとも１つを有するが、必ずしもそれらのすべてを有するとは限らない。上記の目的を達成しようとすることから生じた本技術のいくつかの態様は、この目的を満たさない可能性があり、および／または本明細書に具体的に記載されていない他の目的を満足する可能性があることを理解されたい。

本技術の実施形態の追加および／または代替の特徴、態様および利点は、以下の説明、添付の図面、および添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。

本技術、ならびに他の態様およびそのさらなる特徴をよりよく理解するために、添付の図面と併せて使用される以下の説明を参照する。

金属フィルムを切断するためのシステムの概略図である。 金属フィルムの筋付けが発生する図１のシステムの一部の拡大図である。 図１のシステムの筋付けブレードによって作製された金属フィルムの筋を概略的に示す、図２の一部の拡大図である。 金属フィルムの切断が行われる図１のシステムの別の部分の拡大図である。

金属フィルム１２を切断するためのシステム１０を図１から図４を参照して以下に説明する。いくつかの実施形態では、金属フィルムは、リチウムなどのアルカリ金属のフィルムまたはその合金である。いくつかの実施形態では、金属フィルムは、所望の長さに切断されると、バッテリーセルで使用されるアノードを作製するために使用される。

図１を参照すると、システム１０は、筋付けブレードアクチュエータ１６に動作可能に接続された筋付けブレード１４を有する。本実施形態では、筋付けブレードアクチュエータ１６は、筋付けブレード１４を上下に並進させるカム作動システムに接続された電気モーターを含む。アンビル１８は、筋付けブレード１４と位置合わせされ筋付けブレード１４の下に配置されている。本実施形態では、アンビル１８は円筒形のアンビル１８であり、筋付けブレード１４がアンビル１８の表面の同じ位置に常に圧力を加えるとは限らないように回転させることができる。いくつかの実施形態では、アンビル１８はまた、上下に移動するように作動され得ることが企図される。

コンベヤー２０は、筋付けブレード１４およびアンビル１８の上流に配置される。図２に最もよく見られるように、エアブリッジ２２がコンベヤー２０およびアンビル１８との間に配置され、金属フィルム１２の下に空気を吹き付けることによって金属フィルム１２がコンベヤー２０からアンビル１８に移行する際に金属フィルム１２のたるみを低減または排除することができる。コンベヤー２４は、筋付けブレード１４およびアンビル１８の下流に配置されている。図２に最もよく見られるように、エアブリッジ２６がアンビル１８およびコンベヤー２４との間に配置され、金属フィルム１２の下に空気を吹き付けることによってアンビル１８からコンベヤー２４に移行する際に金属フィルム１２のたるみを低減または排除することができる。コンベヤー２８は、コンベヤー２４の下流に配置されている。図４に最もよく見られるように、エアブリッジ３０がコンベヤー２４およびコンベヤー２８との間に配置され、金属フィルム１２の下に空気を吹き付けることによって金属フィルム１２がコンベヤー２４からコンベヤー２８に移行する際に金属フィルム１２のたるみを低減または排除することができる。図２および図４に見られるように、コンベヤー２０、２４および２８およびアンビル１８の上部は、金属フィルム１２がシステム１０を通過するときに実質的に平坦のままであるように、概して垂直方向に整列されている。本実施形態では、コンベヤー２０、２４、２８は、真空ベルトコンベヤーである。コンベヤー２０と２４は、同じ速度Ｖ１で動作し、コンベヤー２８は、以下に説明する理由により、コンベヤー２０と２４の速度Ｖ１よりも速い速度Ｖ２で動作する。

金属フィルムフィーダー３２は、コンベヤー２０に金属フィルム１２を供給する。金属フィルムフィーダー３２は、金属フィルム１２が巻かれたスプール３４と複数のローラー３６とを含む。コンベヤー２０は、金属フィルム１２をエアブリッジ２２上に供給し、次に筋付けブレード１４およびアンビル１８との間に供給する。コンベヤー２４は、筋付けブレード１４およびアンビル１８の間、およびエアブリッジ２６上から金属フィルム１２を引っ張る。次に、コンベヤー２４は、金属フィルム１２をエアブリッジ３０の上に、およびコンベヤー２８に供給する。

本実施形態では、スプール３４に巻かれた金属フィルム１２は、金属フィルムを保護し、粘着を防止するために、その表面にプラスチックフィルム３８を有する。スプール４２および複数のローラー４４を含む保護フィルムワインダー４０は、金属フィルム１２がコンベヤー２０に到達する前にプラスチックフィルム３８を金属フィルム１２から除去し、プラスチックフィルム３８をスプール４２に巻き付ける。

保護フィルムフィーダー４６は、保護フィルム４８が金属フィルム１２および筋付けブレード１４の間に供給されるように、筋付けブレード１４の上流で金属フィルム１２の上面に保護フィルム４８を供給する。保護フィルムフィーダー４６は、保護フィルム４８が巻かれたスプール５０と複数のローラー５２とを含む。スプール５６および複数のローラー５８を含む保護フィルムワインダー５４は、金属フィルム１２がコンベヤー２８に到達する前に、切断ブレード１４の下流で金属フィルム１２から保護フィルム４８を除去し、スプール５６に保護フィルム４８を巻き付ける。

保護フィルムフィーダー６０は、保護フィルム６２が金属フィルム１２およびアンビル１８の間に供給されるように、保護フィルム６２をアンビル１８に供給する。保護フィルム６２は、金属フィルム１２の下面と接触している。保護フィルムフィーダー６０は、保護フィルム６２が巻かれたスプール６４とローラー６６とを含む。スプール７０を含む保護フィルムワインダー６８は、保護フィルム６２がアンビル１８の上部を通過した後、切断ブレード１４の下流で金属フィルム１２から保護フィルム６２を除去し、保護フィルム６２をスプール７０に巻き付ける。

図２および図４では、フィルム１２、４８および６２は、互いに間隔を置いて配置された線として示され、金属フィルム１２は、コンベヤー２０、２４、および２８から離間し、保護フィルム６２は、アンビル１８の表面から離間しているように示されていることに留意すべきである。しかし、フィルム１２、４８、６２は実際には互いに接触しており（図３を参照）、金属フィルム１２はコンベヤー２０、２４、２８に接触しており、保護フィルム６２は、アンビル１８の表面と接触していることを理解しておく必要がある。フィルム１２、４８、６２は、これらの図のフィルム１２、４８、６２を区別するために、このように（つまり他の構成要素から離間している）示されている。

図３を参照すると、本実施形態では、保護フィルム４８は厚さＴ１を有し、保護フィルム６２は、厚さＴ１よりも大きい厚さＴ２を有する。このように、保護フィルム４８は、保護フィルム６２よりも薄い。いくつかの実施形態では、保護フィルム４８および６２は、プラスチックフィルムである。いくつかの実施形態では、保護フィルム４８および６２は、異なるプラスチックフィルムである。

金属フィルム１２、および保護フィルム４８、６２が筋付けブレード１４およびアンビル１８との間を通過するとき、筋付けブレードアクチュエータ１６は、筋付けブレード１４をアンビル１８に向かって動かして、保護フィルム４８、金属フィルム１２および保護フィルム６２に圧力を加える。図３のように、これにより保護フィルム４８の幅に沿って筋７２がつけられる。筋付けブレード１４の作動のタイミングは、金属フィルム１２が切断された後、金属フィルム１２の所望の長さを得るために、コンベヤー２０、２４の速度Ｖ１に基づいて決定される。図３を参照すると、筋７２が付けられると、金属フィルム１２は、筋７２の部位で厚さＴ３を有する。いくつかの実施形態では、厚さＴ３は、１ミクロンから３０ミクロンの間である。

筋７２を付けるために保護フィルム４８、金属フィルム１２、および保護フィルム６２に加えられる圧力は、保護フィルム４８、６２を切断するほどではなく、金属フィルム１２から除去され、保護フィルム４８、６２のスプール５６、７０に巻きつけることが可能となる。いくつかの実施形態では、筋７２を付けるために保護フィルム４８、金属フィルム１２、および保護フィルム６２に加えられる圧力は、保護フィルム４８、６２を金属フィルム１２に付着させるのに十分ではない。

コンベヤー２８は、コンベヤー２４の速度Ｖ１よりも速い速度Ｖ２で動作するので、速度の差により、図４に見られるように、金属フィルム１２が筋７２で切断される。金属フィルム１２の筋７２がコンベヤー２８に近づくと、切断される。いくつかの実施形態では、筋７２がエアブリッジ３０上にあるときに金属フィルム１２が切断される。筋７２の部位での金属フィルム１２の厚さＴ３は、切断が起こるのを可能にするのに十分に薄い。

コンベヤー２０、２４、２８の動作速度Ｖ１、Ｖ２、筋付けブレード１４の形状および硬度、アンビル１８の硬度、保護フィルム４８、６２のタイプ、および筋付けブレード１４によって加えられる圧力の大きさは、金属フィルム１２のタイプおよび厚さに基づいて調整される。適切に較正された場合、筋７２の部分で行われる切断は「クリーン」カットになる。

金属フィルム１２が切断されると、それはコンベヤー２８に沿って移動し続ける。機械視覚システム７４は、品質管理の目的で、コンベヤー２８上を移動する切断された金属フィルム１２をスキャンする。次に、切断された金属フィルム１２は、適切な除去システムによってコンベヤー２８から除去される。

本技術の上記の実施形態に対する修正および改善は、当業者に明らかになり得るだろう。前述の説明は、限定ではなく例示を目的としている。したがって、本技術の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることを意図している。

１０ システム
１２ 金属フィルム
１４ 筋付けブレード
１６ 筋付けブレードアクチュエータ
１８ アンビル
２０、２４、２８ コンベヤー
２２、２６、３０ エアブリッジ
３２ 金属フィルムフィーダー
３４ スプール
３６ ローラー
３８ プラスチックフィルム
４０ 保護フィルムワインダー
４２、５０、５６、６４、７０ スプール
４４、５２、５８、６６ ローラー
４６、６０ 保護フィルムフィーダー
４８、６２ 保護フィルム
５４、６８ 保護フィルムワインダー

Claims (23)

1. 金属フィルムを切断するためのシステムであって、
   筋付けブレードと、
   前記筋付けブレードを作動するために前記筋付けブレードに動作可能に接続された筋付けブレードアクチュエータと、
   前記筋付けブレードに位置合わせされたアンビルと、
   前記筋付けブレードおよび前記アンビルの上流に配置された第１のコンベヤーと、
   前記筋付けブレードおよび前記アンビルの下流に配置された第２のコンベヤーであって、前記第１および第２のコンベヤーは、第１の速度で動作する、第２のコンベヤーと、
   前記金属フィルムを前記第１のコンベヤーに供給するための金属フィルムフィーダーであって、前記第１のコンベヤーは、前記金属フィルムを前記筋付けブレードおよび前記アンビルの間に供給し、前記第２のコンベヤーは、前記筋付けブレードおよび前記アンビルの間から前記金属フィルムを引っ張る、金属フィルムフィーダーと、
   前記金属フィルムおよび前記筋付けブレードの間に第１の保護フィルムを供給するための第１の保護フィルムフィーダーと、
   前記金属フィルムおよび前記アンビルの間に第２の保護フィルムを供給するための第２の保護フィルムフィーダーと、
   を備え、
   前記保護フィルムの幅に沿って筋を付けるために、前記筋付けブレードおよび前記アンビルの間に配置された前記第１の保護フィルム、前記金属フィルム、および前記第２の保護フィルムに圧力を加えるように、前記筋付けブレードアクチュエータは、前記アンビルに向かって前記筋付けブレードを移動するよう作動可能であり、
   前記システムは、前記第２のコンベヤーの下流に配置された第３のコンベヤーを備え、前記第２のコンベヤーは、前記金属フィルムを前記第３のコンベヤーに供給し、前記第３のコンベヤーは、第２の速度で動作し、前記第２の速度は、前記第１の速度より速く、前記第１および第２の速度の差により前記金属フィルムが筋で切断される、システム。
2. 前記第１のコンベヤーおよび前記アンビルの間に第１のエアブリッジをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記アンビルおよび前記第２のコンベヤーの間に第２のエアブリッジをさらに備える、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記第２および第３のコンベヤーの間に第３のエアブリッジをさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記アンビルが円筒形のアンビルであり、前記円筒形のアンビルが回転可能である、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記筋付けブレードアクチュエータは、前記アンビルに向かって前記筋付けブレードを並進させるように作動可能である、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記第１の保護フィルムは、前記第２の保護フィルムより薄い、請求項１～６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記第１および第２の保護フィルムは、第１および第２のプラスチックフィルムである、請求項１～７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記第１および第２のプラスチックフィルムは、異なるプラスチックフィルムである、請求項８に記載のシステム。
10. 前記金属フィルムは、アルカリ金属またはアルカリ金属合金のフィルムである、請求項１～９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記第１、第２および第３のコンベヤーは、真空ベルトコンベヤーである、請求項１～１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記保護フィルムの幅に沿って筋を付けるために、前記筋付けブレードおよび前記アンビルの間に配置された前記第１の保護フィルム、前記金属フィルム、および前記第２の保護フィルムに加えられる圧力は、前記第１および第２の保護フィルムを切断しない、請求項１～１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記金属フィルムが前記筋の部分で１ミクロン～３０ミクロンの厚さを有する、請求項１～１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 金属フィルムを切断する方法であって、
    筋付けブレードおよびアンビルの間に第１の速度で前記金属フィルムを供給するステップと、
    前記金属フィルムおよび前記筋付けブレードの間に第１の保護フィルムを供給するステップと、
    前記金属フィルムおよび前記アンビルの間に第２の保護フィルムを供給するステップと、
    前記保護フィルムの幅に沿って筋を付けるために、前記筋付けブレードおよび前記アンビルの間に配置された前記第１の保護フィルム、前記金属フィルム、および前記第２の保護フィルムに圧力を加えるように前記アンビルに向かって前記筋付けブレードを移動するステップと、
    前記筋付けブレードおよび前記アンビルの間を通過した前記金属フィルムを第２の速度で引っ張るステップであって、前記第２の速度は、前記第１の速度より速く、前記第１および第２の速度の差により、前記金属フィルムが前記筋で切断される、ステップと、
    を備える方法。
15. 前記切断ブレードの下流および前記金属フィルムが前記筋で切断される場所の上流において前記第１および第２の保護フィルムを前記金属フィルムから除去するステップさらに備える、請求項１４に記載の方法。
16. 前記アンビルが円筒形のアンビルであり、かつ
    前記方法は、前記アンビルを回転させるステップをさらに備える、請求項１４または１５に記載の方法。
17. 前記アンビルに向かって前記筋付けブレードを移動するステップが、前記アンビルに向かって前記筋付けブレードを並進させるステップを備える、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記第１の保護フィルムは、前記第２の保護フィルムより薄い、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記第１および第２の保護フィルムは、第１および第２のプラスチックフィルムである、請求項１４～１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記第１および第２のプラスチックフィルムは、異なるプラスチックフィルムである、請求項１９に記載の方法。
21. 前記金属フィルムは、アルカリ金属またはアルカリ金属合金のフィルムである、請求項１４～２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記保護フィルムの幅に沿って筋を付けるために、前記筋付けブレードおよび前記アンビルの間に配置された前記第１の保護フィルム、前記金属フィルム、および前記第２の保護フィルムに加えられる圧力は、前記第１および第２の保護フィルムを切断しない、請求項１４～２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記金属フィルムが前記筋の部分で１ミクロン～３０ミクロンの厚さを有する、請求項１４～２２のいずれか一項に記載の方法。

Images