JP3705471B2 - Disc-shaped roll for punching metal plate, metal plate punching device using the roll, metal plate punching method, and punched metal plate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺帯状の金属板又は金属箔に連続的に孔を穿設する金属板穿孔用円板状ロール、同ロールを用いた金属板穿孔装置、金属板穿孔方法、さらにそれらの金属板穿孔装置及び金属板穿孔方法を用いて製作される穿孔金属板に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、二次電池電極の電極基体に用いるべく、多数の孔を穿設した穿孔金属板の需要が高まっている。この二次電池電極基体用の穿孔金属板は、その表面に活物質を付着させて卷き取り、電池容器内に充填される。この際、孔は、活物質の金属板への接着を付勢するアンカー効果を付与するとともに、この孔部にも活物質を充填することを目的として、金属板に形成される。電池容量を増加させるためにはできるだけ多くの活物質を電池容器内に充填する必要があり、そのために電極基体用の穿孔金属板としてはできる限り薄いものが求められている。
従来、穿孔金属板を製造する方法としては打ち抜きプレスを用いて穿孔する方法が一般的であったが、プレス装置を用いる穿孔方法は、穿孔加工される金属板が断続的に供給されることになり、プレス加工時には金属板を停止せざるを得ず、また、プレス装置に巨大な力を作用させることと相まって、穿孔速度を上昇させて、穿孔金属板の生産性を向上させることが極めて困難であった。
【0003】
穿孔速度を上昇させて穿孔金属板の生産性を向上させる方法として、多数の突起を有する孔明けローラを回転させて、連続的に孔明き金属板を製造する方法が特開昭第60−133936号公報に開示されている。この孔明き金属板の製造は以下のように行われる。即ち、まず外周面に多数の鋸歯状の突起を設けたローラと受けローラとの間に金属板を連続的に通すことにより、突起によって孔が明けられると同時に返りが切り起される。孔を明けられた金属板は連続的に進行し、前方に設けられた引っかき治具の先端に返りが当たり、返りが折り返さる。さらに金属板は連続的に進行し、前方に設けられた圧延ローラに送られて圧延され、返りが金属板に食い込み、ばりのない孔明き金属板が形成される。そして、上記の孔明き金属板の製造方法を用いた場合、連続的に穿孔することが可能となり、穿孔速度が上昇して穿孔金属板の生産性は向上する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した突起を有する孔明けローラを回転させて連続的に孔明き金属板を製造する方法は、未だ、以下の解決すべき課題を有していた。
即ち、返りが折り返された部分は元の金属板の2倍近くの厚さとなり、二次電池電極基体用の穿孔金属板として用いた場合、活物質を表面に付着させ卷き取って電池容器内に充填する際に金属板自体の容積が増加するため、それだけ活物質の充填量が減少することになり、電池容量を増加させるためには好ましくない。また、圧延を強化して折り返し部を他の部分と同一の厚さにする場合は、折り返し部の厚さが他の部分の2倍近いために、この部分のみが極端に圧延されて延びることになる。従って、穿孔された孔同士の間隔が広がり穿孔密度が減少し、二次電池電極基体用の穿孔金属板として用いた場合、アンカー効果が不十分となると共に、孔部に充填される活物質の量も減少することになり、好ましくない。
本発明は、このような課題を解決するためなされたものであり、長尺帯状の金属帯板、特に二次電池電極基体に用いる極薄の金属箔に均一な厚さを有しながら連続的に一様な孔を多数穿設することができる金属板穿孔用円板状ロール、及びそれを用いた金属板穿孔装置、金属板穿孔方法、さらにそれらの金属板穿孔装置及び金属板穿孔方法を用いて作成してなる穿孔金属板を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項1記載の金属板穿孔用円板状ロールは、一定の厚みを有する円板状ロールの外周面上に、周方向に間隔を開けて複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールにおいて、前記穿孔用刃部の外周面上の平面刃部形状を1本の閉塞線で囲まれる幾何学形状となし、前記穿孔用刃部を側面から見た側面刃部形状を、その両周方向端部における刃高が他の部分の刃高より高くなると共に前記刃高が前記両周方向端部より中央部に向けて漸次低くなる凹面状に形成し、かつ、前記穿孔用刃部の側面刃部形状において、前記円板状ロールの回転方向に先行する一方の前記周方向端部の刃高を、前記回転方向に後行する他方の前記周方向端部の刃高より低くしたことを特徴とする。
【0006】
また、上記した金属板穿孔用円板状ロールは、請求項2〜請求項3に記載したとおり、
(1)前記穿孔用刃部の平面刃部形状を、矩形形状又は4つの角部に丸みを持たせた略矩形形状としたこと、
(2)前記穿孔用刃部の平面刃部形状を、長円形状、楕円形状、正円形状、菱形形状、または4つの角部に丸みを持たせた略菱形形状のいずれかとしたことにも特徴を有する。
【0007】
請求項4記載の金属板穿孔装置は、金属板又は金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、請求項1に記載の前記金属板穿孔用円板状ロールを上側ロールとし、該上側ロールの両側に、半径を前記金属板穿孔用円板状ロールの中心から前記穿孔用刃部の最低部までの長さより少なくとも前記金属板又は金属箔の厚さ分以上小さくした一対の上側サイドガイドロールを同軸的に連結して上部ロールを形成し、前記金属板穿孔用円板状ロールの円板の厚さよりわずかに大きい厚みを有する円板状ロールによってガイドロールとし、該ガイドロールの両側に、半径を前記円板状ロールの半径よりも、少なくとも前記金属板又は金属箔の厚さ分に前記穿孔用刃部の最大刃高部の突出量と最小刃高部の突出量の差を加えた長さよりも大きくした一対の下側サイドガイドロールを同軸的に連結して下部ロールを形成し、前記上部ロールと前記下部ロールを嵌合させ、前記金属板又は金属箔を通過させながら穿孔することができる穿孔部を形成し、前記穿孔部の前後方に、前記金属板又は金属箔に張力を付与する張力付与手段からなる張力付与部をそれぞれ配設したことを特徴とする。
また、上記した金属板穿孔装置は、請求項5記載の通り、請求項4記載の前記穿孔部を構成する前記上部ロール及び前記下部ロールを、それぞれ、複数組、同軸的に連結し、前記金属板又は金属箔に複数条で穿孔を可能としたことを特徴とする。
【0008】
請求項6の金属板穿孔装置は、請求項4または5において、前記金属板又は金属箔が前記ガイドロールに巻き付きながら穿孔されるように、前記金属板又は金属箔が前記ガイドロールの外周の一部に沿って進行するような位置関係で、前記上部ロールおよび前記下部ロールと、前記張力付与手段とを設けてなることを特徴とする。
請求項7の金属板穿孔装置は、請求項4または6において、前記張力付与手段が前記金属板又は金属箔を挟み付ける上下1対のピンチロールからなることを特徴とする。
請求項8の金属板穿孔装置は、請求項4または6において、前記張力付与手段が上下1対のブライドルロールからなることを特徴とする。
【0009】
請求項9の金属板穿孔方法は、請求項4〜8のいずれかに記載の前記金属板穿孔装置を用いて前記金属板又は金属箔を穿孔する金属板穿孔方法であって、前記穿孔部の前後方にそれぞれ配設した一対の張力付与部を通して前記金属板又は金属箔を通板し、前記張力付与部をそれぞれ構成する張力付与手段によって前記金属板又は金属箔に張力を付与しながら、前記穿孔部を構成する上下ロールを回転させて、前記金属板又は金属箔を連続的に穿孔することを特徴とする。
請求項10の穿孔金属板は、一定の厚みを有する円板状ロールの外周面上に、周方向に間隔を開けて複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成し、前記穿孔用刃部の外周面上の平面刃部形状を1本の閉塞線で囲まれる幾何学形状となし、前記穿孔用刃部を側面から見た側面刃部形状を、その両周方向端部における刃高が他の部分の刃高より高くなると共に前記刃高が前記両周方向端部より中央部に向けて漸次低くなる凹面状に形成し、かつ、前記穿孔用刃部の側面刃部形状において、前記円板状ロールの回転方向に先行する一方の前記周方向端部の刃高を、前記回転方向に後行する他方の前記周方向端部の刃高より低くした金属板穿孔用円板状ロールを上側ロールとし、
該上側ロールの両側に、半径を該上側ロールの中心から前記穿孔用刃部の最低部までの長さより少なくとも前記金属板又は金属箔の厚さ分以上小さくした一対の上側サイドガイドロールを同軸的に連結して上部ロールを形成し、
前記上側ロールの円板の厚さよりわずかに大きい厚みを有する円板状ロールをガイドロールとし、該ガイドロールの両側に、半径を前記円板状ロールの半径よりも、少なくとも前記金属板ないし金属箔の厚さ分に前記穿孔用刃部の最大刃高部の突出量と最小刃高部の突出量の差を加えた長さよりも大きくした一対の下側サイドガイドロールを同軸的に連結して下部ロールを形成し、
前記上部ロールと前記下部ロールを嵌合させ、前記金属板又は金属箔を通過させながら穿孔可能な穿孔部を形成し、前記穿孔部の前後方に、前記金属板又は金属箔に張力を付与する張力付与手段からなる張力付与部をそれぞれ配設し、
前記穿孔部の前後方にそれぞれ配設した一対の張力付与部を通して前記金属板又は金属箔を通板し、前記張力付与部をそれぞれ構成する張力付与手段によって前記金属板又は金属箔に張力を付与しながら、前記穿孔部を構成する上下ロールを回転させて、前記金属板又は金属箔を連続的に穿孔してなることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
本発明の金属板穿孔用円板状ロールは、0. 02〜0. 2mm程度の金属板又は金属箔に連続的に多数の孔を穿孔することを目的とする。
図1に示すように、円板状ロール1の外周面上に周方向に間隔を開けて半径外方向に突出した状態で、複数の穿孔用刃部2が形成されている。
穿孔用刃部2の外周面上の平面刃部形状、即ち、穿孔断面は1本の閉塞線で囲まれる幾何学形状をなしている。本実施の形態では矩形形状としている。
図1及び図2に示すように、穿孔用刃部2の側面から見た側面刃部形状は、その両周方向端部をなす前、後縁21、22における刃高が他の部分の刃高より高くなると共に、刃高が前、後縁21、22より中央部に向けて漸次低くなる凹面状に形成している。
【0011】
即ち、図2に示すように、穿孔用刃部2は、円板状ロール1の周方向に沿って互いに対向する両側の閉塞線の部分に相当する穿孔用刃部2の両方の側縁23の刃先が、円板状ロール1の厚さ方向に沿って互いに対向する両側の閉塞線の部分に相当する前、後縁21、22の刃先同士を結ぶ仮想直線24よりも低く突出するように形成されている。
穿孔用刃部2の平面刃部形状、即ち、穿孔断面は、図2に示すように前縁21、後縁22、及び側縁23からなる正確な矩形形状の他、矩形の4つの角部を丸めた略矩形形状とすることもできる。
【0012】
また、穿孔用刃部2の円板状ロール1の外周面上において両周方向端部を形成する前縁21及び22は、図3に示すように、円板状ロール1の回転に伴ってはじめに金属板又は金属箔(以下、金属板と金属箔を総称して金属板という)10に食い込む先行する周方向端部である前縁21の刃高を、その後に金属板10に食い込む後行の周方向端部である後縁22の刃高より低くすることができる。穿孔用刃部2の側面形状をこのように形成することによって、図3に示すように、前縁21と後縁22を金属板10に同時に食い込ませることができる。
さらに、穿孔用刃部2の平面刃部形状は、上記した矩形形状や略矩形形状に代えて、金属板の性質に合わせて、他の形状、例えば長円形状、楕円形状、正円形状、菱形形状、または4つの角部を丸めた略菱形形状など、所望の幾何学的図形とすることができる。
【0013】
次に、本発明に係る金属板穿孔装置の構成を、図6を参照して説明する。
図示するように、金属板穿孔装置は、穿孔部20と、穿孔部20の前方および後方に配設された張力付与手段としての上下1対のピンチロール6a、6b、および17a、17bからなる張力付与部30とから構成されている。一方、穿孔部20は上、下ロール11、12の外周面に周方向に間隔をあけて穿孔用刃部2を形成することによって構成されている。
なお、張力付与手段として、図9に示すように、上下1対のブライドルロール16a、16b、および17a、17bを用いてもよい。
【0014】
上記した構成を有する金属板穿孔装置において、穿孔部2は、例えば、図5に示す構成とすることができる。
即ち、図5に示すように、金属板穿孔用円板状ロール1の両側に、半径が金属板穿孔用円板状ロール1の中心から穿孔用刃部2の刃の最低部(側縁23の最低部)までの長さより少なくとも金属板10の厚さ分ほど短い長さとした一対の円板状ロール3を、上側サイドガイドロールとして同軸的に連結することによって上部ロール11が形成されている。
金属板穿孔用円板状ロール1の円板の厚さよりわずかに大きい厚さを有する円板状ロールをガイドロール4として、その両側に、半径をガイドロール4の半径よりも少なくとも金属板10の厚さ分に穿孔用刃部2の刃の最高部(前縁21又は後縁22)の突出量と最低部(側縁23)の突出量の差を加えた長さよりも長くした一対の円板状ロール5を下側サイドガイドロールとして同軸的に連結することによって下部ロール12が形成されている。
そして、上記した上部ロール11と下部ロール12を嵌合させることによって穿孔部20が形成される。
【0015】
本発明の金属板穿孔装置の穿孔部20の他の例を図7に示す。図示するように、穿孔部20は、金属板10を中心にして上下対称に配列された金属板穿孔用円板状ロール1とガイドロール4によって構成されている。ここで、金属板穿孔用円板状ロール1の円板の厚さよりわずかに大きい厚さを有するガイドロール4は、その外周面上であって、金属板穿孔用円板状ロール1の外周面上に半径外方向に突出した状態で設けた複数の穿孔用刃部2と相対する位置に、穿孔用刃部2の平面刃部形状(即ち、穿孔断面)と同一の断面を有する複数の凹部42を形成している。
また、ガイドロール4をゴムなどの弾性体で形成した場合は、ガイドロール4を、上記のように穿孔断面と同一の断面を有する凹部42を形成することなく、平坦な外周面と有する円板から形成することもできる。この場合、穿孔時には、金属板穿孔用円板状ロール1に設けた穿孔用刃部2が上部ロール12の外周部に食い込んでガイドロール4の外周部は穿孔用刃部2の形状に合わせて弾性変形するが、穿孔が終了して穿孔用刃片2がガイドロール4からはずれた際には、穿孔用刃部2の形状は元の平坦な外周面を有する円板に復元することになる。
さらに、金属板10に、幅方向に平行間隔をあけて複数条の連続した孔を穿孔するために、図8に示すように、前記の穿孔部20を構成する上部ロール11及び下部ロール12を、各ロールの軸方向に同軸的に複数組連結して金属板穿孔装置を構成することもできる。
【0016】
本発明の穿孔用刃部2は、図1に示すように円板状ロール1の外周面上に周方向に一定の間隔を開けて等間隔で半径外方向に突出した状態で形成されており、円板状ロール1を回転させることにより、金属板10は等間隔で未穿孔部分を設けて穿孔されるが、この穿孔用刃部2を外周面上に周方向に等間隔で設けず、隣接する穿孔用刃部2同士の一部の間隔を他の部分の間隔より広げて設ける、すなわち円板状ロール1の外周面上において、穿孔用刃部2が一部欠けた状態の円板状ロール1を作成し、これを回転させることにより、金属板10は長手方向において、一定のピッチで穿孔部同士の間隔が他よりも大きい未穿孔部分を有して穿孔させることもできる。このように穿孔部同士の間隔が他よりも大きい未穿孔部分を一定のピッチで設け、大きな未穿孔部分で金属板10を切断することができるようになる。特に、前記のように、穿孔部20を構成する上部ロール11及び下部ロール12を、各ロールの軸方向に同軸的に複数組連結して金属板穿孔装置を構成して、金属板10の幅方向で千鳥状の配列で穿孔させる場合、金属板10を切断する際に、切断部が千鳥状に配列した穿孔部にかからずに切断することが可能となる。金属板10を電池の芯体として用いる場合には、穿孔部同士の間隔が他よりも大きい未穿孔部分を電池1個分に要する芯体の長さとなるように一定のピッチで設けれることにより、金属板10の長手方向の両端部が穿孔部にかからずに切断することができる。この他よりも大きい未穿孔部分のピッチは、円板状ロール1の径を選択することにより任意に変更することができる。
【0017】
次に、本発明の金属板穿孔用円板状ロール1、及び、本発明の金属板穿孔装置を用いて金属板10に連続的に多数の孔を穿孔する方法について、金属板穿孔用円板状ロール1の穿孔用刃部2の平面刃部形状(穿孔断面)が矩形である場合を例として、図4を参照しながら説明する。
本発明は、板厚が0. 02〜0. 2mm程度の金属板10、特に0. 1mm以下の極薄の金属箔を穿孔することを目的とする。
上述したように、本発明の金属板穿孔装置は、図6に示すように穿孔部20と、穿孔部20の前方に設けた1対のピンチロール6a及び6b、および穿孔部20の後方に設けた1対のピンチロール7a及び7bからなる張力付与部30から構成されている。ピンチロールは前述したように、図9に示すように、上下1対のブライドルロールに換えてもよい。
そして、金属板10を穿孔するに際しては、まず、張力付与手段であるピンチロール6a及び6bと、7a及び7bの間で、金属板10に張力を付与する。この張力付与状態を維持しながら、金属板10を穿孔部20、及び、張力付与部30を構成するそれぞれの一対の上下ロール6a、6b、及び、一対の上下ロール7a、7b間に連続的に通板する。
【0018】
このように、張力を付与した状態で金属板10を穿孔部20の上部ロール11である金属板穿孔用円板状ロール1に接触させると、図4(i)に示すように、まず、穿孔用刃部2の前縁21おび前縁21から延びる側縁23の一部が金属板10に食い込んで切れ目を生じる。
金属板穿孔用円板状ロール1をさらに回転させると、図4(ii) に示すように、穿孔用刃部2の前縁21から延びる側縁23の一部がさらに食い込み切れ目が伸びると同時に、穿孔用刃部2の後縁22おび後縁22から延びる側縁23の一部が金属板10に食い込んで切れ目を生じる。
金属板穿孔用円板状ロール1をさらに回転させると、図4(iii)に示すように、穿孔用刃部2の前縁21から延びる側縁23の一部がさらに食い込み、切れ目が伸びると同時に、穿孔用刃部2の後縁22から延びる側縁23の一部がさらに食い込み切れ目が伸びるようになり、側縁23の切れ目が前縁21及び後縁22の両側から伸びて行くようになる。
そして、金属板穿孔用円板状ロール1をさらに回転させると、図4(iv) に示すように、前縁21及び後縁22の両側から伸びる側縁23の切れ目が繋がり、金属板10に矩形形状の孔が形成される。
金属板穿孔用円板状ロール1をさらに回転させると、次の穿孔用刃部2が金属板10に食い込み、上記と同様にして矩形形状の孔が形成される。
このように金属板穿孔用円板状ロール1を回転させることにより、矩形形状の孔を間隔をあけて連続的に金属板10に形成することができる。
この際、図3に示すように、円板状ロール1の回転に伴ってはじめに金属板10を食い込む先行周方向端部を形成する前縁21の刃高を、その後に金属板10を食い込む後行周方向端部を形成する後縁22よりも低くすることにより、前縁21及び後縁22を、金属板10に同時に食い込むようにすることも可能であり、金属板10により正確かつ確実に矩形孔を穿孔することができる。
【0019】
また、図2に示すように、前縁21と後縁22の刃高より、両者間をなす部分の刃高を低くする、即ち、側縁23の刃の部分が前縁21及び後縁22の刃の部分の頂点を結ぶ仮想直線24よりも低く突出するように形成した金属板穿孔用円板状ロール1を用いた場合であっても、金属板10に張力を付与しない状態で穿孔作業を実施した場合、特に金属板10が0. 1mm以下の厚さの極薄の金属箔である場合は金属板の剛性が低下し、前縁21及び後縁22の部分の刃が金属板10に食い込みにくくなり、正確な形状の連続穿孔が困難となる。従って、0. 1mm以下の厚さの極薄の金属箔を穿孔する場合、金属板10に張力を付与することが望ましい。
【0020】
また金属板10を穿孔するに際して、図9に示すように、金属板10がガイドロール2(下部ロール12)の外周の一部に沿って巻き付くように進行させ、金属板10が下部ロール12に密着した状態で穿孔させることにより、0. 1mm以下の厚さの極薄の金属箔をより確実に穿孔することが可能となる。この場合、張力付与手段である上下1対のブライドルロール16a及び16bと17a及び17bと、上部ロール11と下部ロール12とを図9に示すような位置関係、すなわち金属板10を図6に示すように穿孔部20と張力付与部30の間で直線的に進行させるのではなく、ガイドロール2(下部ロール12)の外周の一部に沿って進行するように各ロールの位置関係を定めて設ける。
【0021】
図5及び図7では、金属板10に一列に孔を形成させる場合を示したが、図8に示すように穿孔部20を構成する下部ロール12及び上部ロール11をそれぞれのロールの軸方向に同軸的に複数組並べて配設して金属板穿孔装置を構成し、長手方向に間隔をあけて連続的に一列に並ぶ略矩形状の孔を、幅方向に複数条にわたって金属板10に穿孔することができる。この場合、隣接する金属板穿孔用円板状ロール1の穿孔用刃部2のピッチを相互に調整することにより千鳥状に穿孔したり、格子状に穿孔するなど、任意の配列状態で穿孔することが可能である。
【0022】
本発明の多数の孔を有する穿孔金属板は、このように上記した金属板穿孔用円板状ロール1を具備する金属板穿孔装置、及び、上記の穿孔方法を用いて作成することが可能である。また、本発明の多数の孔を有する穿孔金属板は、特に0. 1mm以下の極薄の金属箔に、一様で均一な孔を連続して正確に穿孔でき、折り返し部分などの突設した部分もないので、二次電池電極基体用の穿孔金属板として好適である。
【0023】
【実施例】
板厚1mmの合金工具鋼(SKS1)からなる直径80mmの円板の外周面上に、円周方向の長さ2. 6mm、幅1mmの矩形の穿孔断面を有する穿孔用刃部を1. 59mmの間隔を開けて60個半径外方向に突出するように設けた金属板穿孔用円板状ロール(上側ロール)を30組作成した。
穿孔用刃部は、円板状ロールの厚さ方向の前後2個所に突設する矩形の前縁及び後縁の刃高(最高高さ)を1mm、周方向の左右の2個所に突設する側縁の中心の高さ(最低高さ)を0. 5mmとし、前縁〜側縁の中心〜後縁にかけて、刃高が円弧状に連続的に変化するように突設した。
【0024】
また、板厚1mmの合金工具鋼(SKS1)からなる直径80mmの円板状ロール(上側サイドガイドロール)を31組作成し、両端がサイドガイドロールとなるようにし、かつサイドガイドロールと金属板穿孔用円板状ロールの間隔を0.05mmとなるようにスペーサーを挿入して調整して、金属板穿孔用円板状ロールとサイドガイドロールを交互に同軸的に並べて配設し、上部ロールとした。一方、1. 1mmの板厚を有する合金工具鋼(SKS1)から直径80mmの円板状ロール(ガイドロール)を30組作成し、また板厚1mmの合金工具鋼(SKS1)から直径81mmの円板状ロール(下側サイドガイドロール)を31組作成し、両端がサイドガイドロールとなるようにしてガイドロールとサイドガイドロールを交互に同軸的に並べて配設し、下部ロールとした。
【0025】
このようにして作成した上部ロールと下部ロールを嵌合させて穿孔部とした。なお、穿孔後の孔の配列が千鳥状となるように、隣接する上部ロールの穿孔用刃片の間隔を周方向に半ピッチずつずらせて並ぶように配設した。
さらに、この穿孔部の前方及び後方に、図9に示すように、金属板が穿孔部の下部ロールの外周の一部に沿って巻き付くように進行するような位置関係で、それぞれ1対のブライドルロールを設けて張力付与部を構成し、前方のブライドルロールの回転速度を後方のブライドルロールの回転速度よりわずかに大きく設定して、両者のブライドルロール間で金属板に張力が常時付与される構造とした。このようにして金属板穿孔装置を構成した。
【0026】
次いで、上記した金属板穿孔装置を用いて、厚さ0. 035mm、幅65mmの長尺帯状のニッケルめっきを施した鋼箔を穿孔加工した。張力付与部の前方のブライドルロール、後方のブライドルロール、及び穿孔部の上下部ロールの回転速度は鋼箔が1m/秒の速度で進行するようにそれぞれ設定した。また前方のブライドルロール及び後方のブライドルロール間で金属箔に2kgfの張力が作用するようにそれぞれのブライドルロールの回転速度を設定した。このようにして長さ2. 6mm、幅1mmの矩形の孔を長さ方向に1. 59mmの間隔で連続的に穿孔し、幅方向に1. 1mm間隔で千鳥状に30列穿孔した穿孔ニッケルめっき鋼箔が得られた。
【0027】
【発明の効果】
本発明は、円板状ロールの外周に、穿孔用刃部を周方向に間隔を開けて複数個半径外方向に突出状態に設けた金属板穿孔用円板状ロールを用いた金属板穿孔装置及び金属板穿孔方法であり、本発明の金属板穿孔装置及び金属板穿孔方法を用いることにより、長尺帯状の金属板、特に二次電池電極基体に用いる極薄の金属箔に均一な厚さを有しながら、連続的に一様な孔を多数個穿設することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の金属板穿孔用円板状ロールを用いて金属板を穿孔する状態の例を示す模式図である。
【図2】本発明の金属板穿孔用円板状ロールの外周面に突出状態に設けた穿孔用刃部の形状の例を示す斜視図である。
【図3】本発明の金属板穿孔用円板状ロールを用いて金属板を穿孔する状態の他の例を示す模式図である。
【図4】本発明の金属板穿孔用円板状ロールを用いて金属板を穿孔する場合の金属板の穿孔様式を示す模式図である。
【図5】本発明の金属板穿孔装置の穿孔部の例を示す模式図である。
【図6】本発明の金属板穿孔装置の例を示す模式図である。
【図7】本発明の金属板穿孔装置の穿孔部の他の例を示す模式図である。
【図8】本発明の金属板穿孔装置の他の例を示す模式図である。
【図9】本発明の金属板穿孔装置の他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 :金属板穿孔用円板状ロール
2 :穿孔用刃部
3 :上側サイドガイドロール
4 :ガイドロール
42:凹部
5 :下側サイドガイドロール
6a,6b,7a,7b:ピンチロール
10 :金属板
11 :上部ロール
12 :下部ロール
13 :スペーサ
16a,16b,17a,17b:ブライドルロール
20 :穿孔部
21 :前縁
22 :後縁
23 :側縁
24 :仮想直線
30 :張力付与部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a disc-shaped roll for punching a metal plate that continuously drills a hole in a long strip-shaped metal plate or metal foil, a metal plate punching device using the roll, a metal plate punching method, and the metal The present invention relates to a perforated metal plate manufactured using a plate perforating apparatus and a metal plate perforating method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been an increasing demand for a perforated metal plate having a large number of holes for use in an electrode substrate of a secondary battery electrode. The perforated metal plate for the secondary battery electrode substrate is scraped off with the active material attached to the surface thereof, and filled in the battery container. At this time, the hole is formed in the metal plate for the purpose of providing an anchor effect for energizing the adhesion of the active material to the metal plate and filling the hole with the active material. In order to increase the battery capacity, it is necessary to fill the battery container with as much active material as possible. For this reason, a perforated metal plate for the electrode substrate is required to be as thin as possible.
Conventionally, as a method of manufacturing a perforated metal plate, a method of perforating using a punching press has been common, but a perforation method using a press device is that a metal plate to be perforated is supplied intermittently. Therefore, it is extremely difficult to increase the productivity of the punched metal plate by increasing the drilling speed in combination with applying a huge force to the press device during press working. Met.
[0003]
As a method for improving the productivity of a perforated metal plate by increasing the perforation speed, a method of continuously manufacturing a perforated metal plate by rotating a perforated roller having a large number of protrusions is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-133936. It is disclosed in the gazette. This perforated metal plate is manufactured as follows. That is, first, a metal plate is continuously passed between a roller having a number of serrated projections on the outer peripheral surface and a receiving roller, whereby a hole is opened by the projection and at the same time a return is generated. The perforated metal plate is continuously advanced, the tip of the scratching jig provided in front is returned, and the return is folded. Further, the metal plate proceeds continuously, is sent to a rolling roller provided in front, and rolled, and the return bites into the metal plate to form a perforated metal plate without flash. When the above-described method for manufacturing a perforated metal plate is used, it is possible to continuously perforate, the perforation speed is increased, and the productivity of the perforated metal plate is improved.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of continuously manufacturing a perforated metal plate by rotating the perforated roller having the above-described protrusion still has the following problems to be solved.
That is, the portion where the return is folded is nearly twice as thick as the original metal plate, and when used as a perforated metal plate for a secondary battery electrode substrate, the active material is adhered to the surface and scraped off. When the inside is filled, the volume of the metal plate itself is increased, so that the amount of filling of the active material is decreased accordingly, which is not preferable for increasing the battery capacity. Also, when strengthening the rolling and making the folded part the same thickness as the other part, the thickness of the folded part is nearly twice that of the other part, so that only this part is extremely rolled and extended. become. Accordingly, the interval between the perforated holes is widened, the perforation density is reduced, and when used as a perforated metal plate for a secondary battery electrode substrate, the anchor effect becomes insufficient and the active material filled in the hole portion The amount will also decrease, which is not preferable.
The present invention has been made in order to solve such a problem, and has a long strip-shaped metal strip, particularly an ultra-thin metal foil used for a secondary battery electrode base, while having a uniform thickness. A disk-shaped roll for punching a metal plate capable of drilling a large number of uniform holes, a metal plate punching device using the same, a metal plate punching method, and a metal plate punching device and a metal plate punching method therefor An object of the present invention is to provide a perforated metal plate formed by using the same.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a disc-shaped roll for punching a metal plate, wherein a plurality of drilling blade portions are arranged on an outer peripheral surface of a disc-shaped roll having a certain thickness at intervals in the circumferential direction. In a disk-shaped roll for punching a metal plate formed in a state protruding in a direction, the planar blade shape on the outer peripheral surface of the drilling blade portion is a geometric shape surrounded by a single closing line, The shape of the side blade when the blade for drilling is viewed from the side is such that the blade height at both circumferential ends is higher than the blade height of other portions and the blade height is directed toward the center from both circumferential ends. To form a concave shape that gradually decreases,And in the side blade part shape of the blade part for drilling, the other circumferential end that follows the blade height of one circumferential end preceding the rotational direction of the disc-shaped roll in the rotational direction. Lower than the blade heightIt is characterized by that.
[0006]
In addition, the above-described disc-shaped roll for punching a
(1) The shape of the flat blade portion of the drilling blade portion is a rectangular shape or a substantially rectangular shape in which four corners are rounded,
(2) The planar blade shape of the drilling blade portion may be any one of an oval shape, an oval shape, a perfect circle shape, a rhombus shape, or a substantially rhombus shape with rounded corners. Has characteristics.
[0007]
Claim 4The metal plate punching device is a metal plate punching device that punches a plurality of holes in a metal plate or metal foil,Claim 1The disc-shaped roll for punching metal plate is an upper roll, and at least the metal on both sides of the upper roll has a radius from the center of the disc-shaped roll for punching metal plate to the lowest part of the blade for punching. A pair of upper side guide rolls that are made smaller than the thickness of the plate or metal foil are coaxially connected to form an upper roll, and a thickness slightly larger than the thickness of the disc-shaped roll for drilling the metal plate. The disc-shaped roll has a guide roll, and on both sides of the guide roll, the radius is larger than the radius of the disc-shaped roll, and the maximum blade height of the drilling blade portion is at least the thickness of the metal plate or metal foil. A lower roll is formed by coaxially connecting a pair of lower side guide rolls that are larger than a length obtained by adding a difference between the protrusion amount of the portion and the protrusion amount of the minimum blade height portion, and the upper roll and the lower roll are Mated A perforation part that can perforate while forming the metal plate or the metal foil is formed, and a tension applying unit including a tension applying unit that applies tension to the metal plate or the metal foil is provided at the front and rear of the perforation part, respectively. It is characterized by being arranged.
The above-described metal plate punching device isAs described in
[0008]
A metal plate punching device according to a sixth aspect of the present invention is the metal plate punching device according to the fourth or fifth aspect, wherein the metal plate or the metal foil is a part of an outer periphery of the guide roll so that the metal plate or the metal foil is punched while being wound around the guide roll. The upper roll, the lower roll, and the tension applying means are provided in such a positional relationship as to travel along the portion.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the metal plate punching device according to the fourth or sixth aspect, wherein the tension applying means includes a pair of upper and lower pinch rolls that sandwich the metal plate or the metal foil.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the metal plate punching device according to the fourth or sixth aspect, wherein the tension applying means includes a pair of upper and lower bridle rolls.
[0009]
A metal plate perforation method according to claim 9 is a metal plate perforation method for perforating the metal plate or metal foil using the metal plate perforation apparatus according to any one of
The perforated metal plate according to
On both sides of the upper roll, a pair of upper side guide rolls having a radius smaller than the length from the center of the upper roll to the lowest part of the drilling blade is at least the thickness of the metal plate or metal foil is coaxial. To form an upper roll,
A disk-shaped roll having a thickness slightly larger than the thickness of the disk of the upper roll is used as a guide roll, and the radius is set at least on the both sides of the guide roll from the radius of the disk-shaped roll. A pair of lower side guide rolls that are larger than the length obtained by adding the difference between the protrusion amount of the maximum blade height portion and the protrusion amount of the minimum blade height portion to the thickness of the drilling blade portion are coaxially connected. Forming the lower roll,
The upper roll and the lower roll are fitted together to form a perforated portion that can be perforated while passing through the metal plate or metal foil, and tension is applied to the metal plate or the metal foil in front of and behind the perforated portion. Arrange each tension applying part consisting of tension applying means,
The metal plate or the metal foil is passed through a pair of tension applying portions respectively arranged at the front and rear of the perforated portion, and tension is applied to the metal plate or the metal foil by the tension applying means constituting the tension applying portion. On the other hand, the metal plate or the metal foil is continuously perforated by rotating up and down rolls constituting the perforated part.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The disc-shaped roll for punching a metal plate of the present invention is intended to continuously drill a large number of holes in a metal plate or metal foil of about 0.02 to 0.2 mm.
As shown in FIG. 1, a plurality of perforating
The shape of the flat blade on the outer peripheral surface of the
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the side blade shape seen from the side surface of the
[0011]
That is, as shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 2, the shape of the flat blade portion of the
[0012]
Moreover, the
Furthermore, the flat blade part shape of the
[0013]
Next, the structure of the metal plate punching device according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in the drawing, the metal plate punching device includes a punching
In addition, as shown in FIG. 9, a pair of upper and lower bridle rolls 16a, 16b and 17a, 17b may be used as the tension applying means.
[0014]
In the metal plate punching apparatus having the above-described configuration, the
That is, as shown in FIG. 5, the radius is the lowest part (side edge 23) of the blade of the
A disc-shaped roll having a thickness slightly larger than the thickness of the disc of the disc-shaped
And the
[0015]
Another example of the punching
When the
Further, in order to perforate a plurality of continuous holes in the
[0016]
As shown in FIG. 1, the
[0017]
Next, regarding the disk-shaped
An object of the present invention is to perforate a
As described above, the metal plate punching device of the present invention is provided in the rear of the punching
When punching the
[0018]
In this way, when the
When the disc-shaped
When the disc-shaped
When the disk-shaped
When the disk-shaped
Thus, by rotating the disk-shaped
At this time, as shown in FIG. 3, after the bite height of the
[0019]
Further, as shown in FIG. 2, the blade height of the portion between the
[0020]
Further, when drilling the
[0021]
5 and 7 show the case where the holes are formed in a row in the
[0022]
The perforated metal plate having a large number of holes of the present invention can be produced by using the metal plate perforating apparatus including the above-described disk-shaped
[0023]
【Example】
On the outer peripheral surface of a disk having a diameter of 80 mm made of alloy tool steel (SKS1) having a thickness of 1 mm, a drilling blade portion having a rectangular drilling cross section having a circumferential length of 2.6 mm and a width of 1 mm is 1.59 mm. Thirty sets of disc-shaped rolls (upper rolls) for punching metal plates provided so as to protrude outward in the radial direction with an interval of.
The blade for punching has a rectangular blade height (maximum height) of 1 mm and protrudes at two locations on the left and right in the circumferential direction. The center height (minimum height) of the side edge to be set was 0.5 mm, and the blade height was projected from the front edge to the center of the side edge to the rear edge so as to continuously change in an arc shape.
[0024]
In addition, 31 sets of 80 mm diameter disk-shaped rolls (upper side guide rolls) made of alloy tool steel (SKS1) with a thickness of 1 mm were prepared so that both ends became side guide rolls, and the side guide rolls and metal plates A spacer is inserted and adjusted so that the interval between the disc-shaped rolls for punching is 0.05 mm, and the disc-shaped rolls for punching metal plates and the side guide rolls are arranged alternately and coaxially, and the upper roll It was. On the other hand, 30 sets of disk-shaped rolls (guide rolls) having a diameter of 80 mm are made from an alloy tool steel (SKS1) having a thickness of 1.1 mm, and a circle having an diameter of 81 mm from an alloy tool steel (SKS1) having a thickness of 1 mm. Thirty-one sets of plate rolls (lower side guide rolls) were prepared, and the guide rolls and side guide rolls were arranged alternately and coaxially so that both ends became side guide rolls, thereby forming a lower roll.
[0025]
The upper roll and the lower roll thus created were fitted to form a perforated part. In addition, it arrange | positioned so that the space | interval of the blade piece for perforation | boring of an adjacent upper roll may be shifted and arranged in the circumferential direction by a half pitch so that the arrangement | sequence of the hole after perforation may become a staggered pattern.
Furthermore, as shown in FIG. 9, a pair of metal plates are moved forward and backward along the perimeter of the lower roll of the perforated part so as to wrap around the outer periphery of the lower roll of the perforated part. A bridle roll is provided to form a tension applying unit, and the rotational speed of the front bridle roll is set slightly higher than the rotational speed of the rear bridle roll so that tension is always applied to the metal plate between the two bridle rolls. The structure. In this way, a metal plate punching device was configured.
[0026]
Next, using the above-described metal plate punching apparatus, a steel foil plated with a long strip of nickel having a thickness of 0.035 mm and a width of 65 mm was punched. The rotational speeds of the front bridle roll, the rear bridle roll of the tension applying section, and the upper and lower rolls of the punched section were set so that the steel foil traveled at a speed of 1 m / sec. The rotational speed of each bridle roll was set so that a tension of 2 kgf acts on the metal foil between the front bridle roll and the rear bridle roll. In this way, a perforated nickel having 2.6 mm length and 1 mm width rectangular holes continuously drilled at intervals of 1.59 mm in the length direction and 30 rows staggered at intervals of 1.1 mm in the width direction. A plated steel foil was obtained.
[0027]
【The invention's effect】
The present invention relates to a metal plate punching apparatus using a disk-shaped roll for punching a metal plate, in which a plurality of blades for punching are provided in a circumferentially spaced manner on the outer periphery of the disk-shaped roll. And a metal plate perforation method, and by using the metal plate perforation apparatus and the metal plate perforation method of the present invention, a uniform thickness can be obtained on a long strip-shaped metal plate, particularly an ultrathin metal foil used for a secondary battery electrode substrate. It is possible to drill a large number of uniform holes continuously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a state in which a metal plate is perforated using a disc-shaped roll for perforating a metal plate of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the shape of a punching blade portion provided in a protruding state on the outer peripheral surface of a metal plate punching disc-shaped roll of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing another example of a state in which a metal plate is perforated using the disc-shaped roll for punching a metal plate of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a drilling mode of a metal plate in the case of drilling a metal plate using a disk-shaped roll for punching a metal plate of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a perforation part of the metal plate perforation apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a metal plate punching device of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing another example of a punching portion of the metal plate punching apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view showing another example of the metal plate punching device of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view showing another example of the metal plate punching device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Disc-shaped roll for drilling metal plates
2: Blade for drilling
3: Upper side guide roll
4: Guide roll
42: recess
5: Lower side guide roll
6a, 6b, 7a, 7b: pinch roll
10: Metal plate
11: Upper roll
12: Lower roll
13: Spacer
16a, 16b, 17a, 17b: Bridle roll
20: Perforated part
21: Leading edge
22: trailing edge
23: side edge
24: Virtual straight line
30: Tension applying part
Claims (10)
かつ、前記穿孔用刃部の側面刃部形状において、前記円板状ロールの回転方向に先行する一方の前記周方向端部の刃高を、前記回転方向に後行する他方の前記周方向端部の刃高より低くしたことを特徴とする金属板穿孔用円板状ロール。In the disc-shaped roll for drilling a metal plate formed on the outer circumferential surface of the disc-shaped roll having a certain thickness, with a plurality of drilling blade portions protruding radially outwardly at intervals in the circumferential direction. The planar blade shape on the outer peripheral surface of the drilling blade portion is a geometric shape surrounded by a single closing line, and the side blade shape when the drilling blade portion is viewed from the side surface is formed in both circumferential directions. The blade height at the end portion is higher than the blade height of the other portion and the blade height is formed in a concave shape gradually lowering toward the central portion than the both circumferential end portions,
And in the side blade part shape of the blade part for drilling, the other circumferential end that follows the blade height of one circumferential end preceding the rotational direction of the disc-shaped roll in the rotational direction. A disc-shaped roll for punching a metal plate, characterized by being lower than the blade height of the part .
該上側ロールの両側に、半径を該上側ロールの中心から前記穿孔用刃部の最低部までの長さより少なくとも前記金属板又は金属箔の厚さ分以上小さくした一対の上側サイドガイドロールを同軸的に連結して上部ロールを形成し、On both sides of the upper roll, a pair of upper side guide rolls having a radius smaller than the length from the center of the upper roll to the lowest part of the drilling blade at least the thickness of the metal plate or metal foil are coaxial. To form an upper roll,
前記上側ロールの円板の厚さよりわずかに大きい厚みを有する円板状ロールをガイドロールとし、該ガイドロールの両側に、半径を前記円板状ロールの半径よりも、少なくとも前記金属板ないし金属箔の厚さ分に前記穿孔用刃部の最大刃高部の突出量と最小刃高部の突出量の差を加えた長さよりも大きくした一対の下側サイドガイドロールを同軸的に連結して下部ロールを形成し、A disc-shaped roll having a thickness slightly larger than the thickness of the disc of the upper roll is used as a guide roll, and the radius is set at least on the both sides of the guide roll from the radius of the disc-shaped roll. A pair of lower side guide rolls that are larger than the length obtained by adding the difference between the protruding amount of the maximum blade height and the protruding amount of the minimum blade height to the thickness of the drilling blade are coaxially connected. Forming the lower roll,
前記上部ロールと前記下部ロールを嵌合させ、前記金属板又は金属箔を通過させながら穿孔可能な穿孔部を形成し、前記穿孔部の前後方に、前記金属板又は金属箔に張力を付与する張力付与手段からなる張力付与部をそれぞれ配設し、The upper roll and the lower roll are fitted to each other, a perforated portion that can be perforated while passing through the metal plate or the metal foil is formed, and tension is applied to the metal plate or the metal foil at the front and rear of the perforated portion. Arrange each tension applying part consisting of tension applying means,
前記穿孔部の前後方にそれぞれ配設した一対の張力付与部を通して前記金属板又は金属箔を通板し、前記張力付与部をそれぞれ構成する張力付与手段によって前記金属板又は金属箔に張力を付与しながら、前記穿孔部を構成する上下ロールを回転させて、前記金属板又は金属箔を連続的に穿孔してなる穿孔金属板。The metal plate or the metal foil is passed through a pair of tension applying portions respectively disposed at the front and rear of the perforated portion, and tension is applied to the metal plate or the metal foil by the tension applying means constituting the tension applying portion. On the other hand, a perforated metal plate formed by continuously perforating the metal plate or metal foil by rotating the upper and lower rolls constituting the perforated part.
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