JP4090781B2

JP4090781B2 - 間欠塗工ピッチ測定検査装置

Info

Publication number: JP4090781B2
Application number: JP2002128934A
Authority: JP
Inventors: 善樹大澤; 昭夫斉藤; 智秀六谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP2003323886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フープ状の電極芯材の片面または両面に活物質を間欠塗工したのち、乾燥工程および圧延工程を経て電池用の正，負極板を製作するに際して、芯材に活物質を間欠塗工して形成した活物質層の間欠塗工ピッチなどを測定してその良否を検査する用途に好適に用いることのできる間欠塗工ピッチ測定検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、民生用電子機器のポータブル化やコードレス化が急速に進んでいるのに伴い、駆動用電源となる二次電池の高エネルギ化や小型軽量化の要望が強くなっており、また、小型のパソコンや通信機器などの急速な市場の拡大によって効率充放電が可能な電池が要望されている。このような状況から、近年の駆動用電源としては、急速充電が可能でエネルギ密度が高く、高い安全性を有するリチウムイオン二次電池に代表される非水電解液電池が主流になりつつある。
【０００３】
このような非水電解液二次電池は、効率充放電を可能にするため、正極板および負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回することにより、電池ケース内で反応に寄与する電極面積を可及的に大きくする工夫がなされている。例えば、前述の渦巻状に巻回した電極群の正極板または負極板の最外周および最内周に相当する部分で、且つ反対極に対向しない部分における電極芯材を露出させることにより、有効電極面積を大きくして電池性能の向上を図っている。このような極板は、フープ状の電極芯材を一定速度で移送しながら、その電極芯材の片面または両面に活物質を所定のタイミングで間欠的に塗工したのちに、活物質を乾燥して固化させ、さらに圧延して、所定の寸法に裁断する工程を経て製造されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような工程を経て製造される極板では、ポンプ圧力、ペースト状活物質の粘度や分散むら、活物質の沈降および芯材むらなどの塗工条件や、塗工ヘッドであるダイノズルのノズル孔の径やノズルを開くタイミングなどのばらつきなどに起因して、極板１枚分の総長、活物質層の間欠塗工ピッチや未塗工部（電極芯材の活物質層が形成されずに露出した部分）の長さのばらつき、両面の各々の未塗工部の相対位置のずれ、活物質層の始端または終端の長手方向に対する直角度の不良といった不具合が生じることがある。このような不良が発生した場合には電池としての品質の低下を招くことになる。
【０００５】
しかしながら、現在では、フープ状の電極芯材の始端と終端での各々の活物質層または未塗工部の配設位置や相対位置などに基づいて上述のような不具合が生じているか否かを判別しているだけであるから、不具合が発生していても、この状況を的確に把握することができない。そのため、極板の製造工程においては、フープ状の電極芯材を移送しながら活物質を間欠塗工する過程において間欠塗工ピッチや未塗工幅などを測定してその良否をリアルタイムに的確に検査することのできる測定検査手段が待望されている。
【０００６】
上述の電池用極板とは別の分野においては、被塗工体、例えば紙おむつの素材である長尺の不織布を一定の速度で移送しながら、塗工料である例えばホットメルトを特定のパターンで繰り返し塗工する間欠塗工装置において、弁開閉信号が入力した時点からの吐出ノズルの開閉動作が完了するまでの時間遅れに起因して塗工位置がずれるのを防止するために、弁開閉信号が発せられてから吐出バルブが開くまでの時間差を実際に検出して、その検出結果に基づいて次回の塗工サイクルの補償を行う間欠塗工位置ずれ防止装置（特開平５−１１１６５８号公報参照）や、塗工シートの走行移動量を測長器によって実際に計測し、この計測値をもって第１の計測器による乾燥前の塗工量計測値と第二の計測器による乾燥後の塗工量計測値とを同一走行移動量のもの同士で相互に対応させて判り易く的確に表示する塗工量の管理表示方法（特開平９−９４５２６号公報参照）などが提案されている。
【０００７】
しかしながら、これらの従来技術では、塗工後に圧延を行ったのちにしか測定することができなかったり、接触式の速度計を用いていることから、ワークとなる被塗工体が損傷されるおそれがあり、上述した電池用極板の間欠塗工ピッチや未塗工幅などの良否をリアルタイムに的確に検査することには何ら活用することができない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、電池用極板の製造工程において、活物質層の間欠塗工ピッチや未塗工幅などの良否をリアルタイムに測定してその良否を的確に検査することのできる間欠塗工ピッチ測定検査装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の間欠塗工ピッチ測定検査装置は、一定速度で移送されるフープ状の電極芯材の片面または両面に活物質を間欠的に塗着したのちに乾燥することによって活物質層が間欠的に形成される電池用極板の製造工程における前記電極芯材の移送路に近接して設けられ、移送中の前記電極芯材に形成された前記活物質層の始端と終端とを非接触で検出して検出信号を出力する表面センシング用センサと、前記電極芯材の移送速度を非接触で検出する速度検出手段と、前記速度検出手段からの速度データを移送長さに対応する測長データに変換するとともに、その測長データと前記表面センシング用センサからの検出信号の出力タイミングとに基づいて隣接する二つの前記活物質層の間欠塗工ピッチおよび隣接する二つの前記活物質層の間の未塗工幅などを算出するとともに、その算出結果を予め設定された規定値と比較演算して、前記間欠塗工ピッチおよび前記未塗工幅などの良否を判別するデータ処理部とを備え、さらに前記表面センシング用センサとして複数の表面センシング用センサを備え、これら表面センシング用センサが、移送中の電極芯材の幅方向に沿って一列に配設され、前記データ処理部が、前記各表面センシング用センサから検出信号が出力するタイミングのずれに基づいて活物質の始端または終端の長手方向に対する直角度を求めて、その求めた直角度を予め設定された管理値と比較演算して良否を判別するよう構成されていることを特徴としている。
【００１０】
この間欠塗工ピッチ測定検査装置では、活物質層の始端と終端とを非接触で検出し、且つ電極芯材の移送速度を非接触で検出するので、活物質層の間欠塗工ピッチや未塗工幅などを、活物質の塗工直後にリアルタイムに測定して、その良否を的確に検査することができるので、所定寸法に裁断して個々の極板とするときに、不良部分を除外する処置を適切に行えるとともに、活物質塗工機におけるダイノズル装置からの活物質の吐出量や間欠吐出タイミングなどを適切な時点で調整することができる。
【００１２】
また上記構成によれば、活物質層の直角度の不良発生をもリアルタイムに確認でき、所定寸法に裁断して個々の極板とするときに、不良部分を除外する処置を行うことができるとともに、その直角度の測定データに基づいて、ポンプの圧力、ペースト状活物質の粘度、分散むらおよび沈降などの塗工条件を検討し直して、適切な調整を行うことができる。
【００１３】
上記発明において、データ処理部は、順次算出した間欠塗工ピッチおよび未塗工幅などの各データの極板の所定枚数分当たりの平均値を求めるとともに、その平均値が管理値の許容範囲外であるときに不良であると判別して、その不良が１回発生したとき、または不良発生が所定の割合に達したとき、あるいは不良発生が所定数に達したときの何れかに、警報手段の作動または活物質塗工機構の作動停止などを行うための警報信号を出力するよう構成されていることが好ましい。この構成によれば、警報信号の誤出力を確実に防止できるとともに、適当な時点で活物質塗工機におけるダイノズル装置からの活物質の吐出量や間欠吐出タイミングなどを適切に調整して、不良発生が増え続けるのを確実に阻止できる。
【００１４】
上記発明において、データ処理部は、順次算出する間欠塗工ピッチおよび未塗工幅などの各データについて内部処理を行ったのちに、メモリに記憶または表示出力あるいは印字出力するように構成することもできる。これにより、不良箇所や不良発生割合などをリアルタイムに的確に把握して、適切な対応策をとることができる。
【００１５】
上記発明において、データ処理部は、算出した間欠塗工ピッチおよび未塗工幅などのデータと予め設定された管理値とそれぞれ比較演算して求めた偏差を出力する機能を有し、活物質を吐出するノズルダイの吐出タイミングを前記偏差が管理値に対する許容範囲内に入るようにフィードバック制御する間欠塗工コントローラを備えていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、間欠塗工ピッチや未塗工幅が、塗工中における電極芯材の僅かな伸びやペースト状活物質の流動性のばらつきなどに拘わらず常に管理値に対する許容範囲内の値を保持するように自動的に制御することができる。
【００１７】
上記構成において、さらに、電極芯材の一面への活物質層の間欠塗工が終了して前記電極芯材の他面に活物質層を間欠塗工する際に、前記一面に形成済みの前記活物質層の始端と終端とを非接触で検出して検出信号を出力する裏面センシング用センサを備え、間欠塗工コントローラは、前記裏面センシング用センサからの検出信号に基づいて前記他面に形成すべき活物質層が前記一面の活物質層に対し所定の位相となる吐出タイミングでノズルダイを作動制御するように構成されていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、電極芯材の他面側の間欠塗工ピッチおよび未塗工幅が常に管理値に対する許容範囲内の値を保持するように自動的に制御されるのに加えて、両面の対応する活物質層の各々の始端間の距離である両面始端部間距離も常に管理値に対する許容範囲内の値を保持するように自動的に制御することができる。
【００１９】
上記構成の間欠塗工コントローラに代えて、活物質層が形成済みの極板帯状体を圧延する圧延機構の加圧力を制御する圧延コントローラを備え、前記極板帯状体の圧延された後の厚みを測定する厚み測定センサを有し、前記圧延コントローラは、データ処理部からの偏差が管理値に対する許容範囲外であるときに、前記厚み測定センサからの測定値が管理値に対する許容範囲から外れない範囲内において、前記偏差が許容範囲内に入るように前記圧延機構の加圧力をフィードバック制御するように構成することもできる。
【００２０】
この構成によれば、圧延工程を経た後も、活物質層の間欠塗工ピッチや未塗工幅などが管理値に対する許容範囲内の値を保持するように自動的に制御することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る間欠塗工ピッチ測定検査装置を示す概略ブロック構成図である。フープ状の金属箔からなる電極芯材１は、ガイドローラ３，４に案内されて矢印で示す図の右方向に一定速度で移送されながら、その一面（図の上面）に活物質が間欠塗工されて、活物質層２が所定間隔で形成される。なお、この一面に活物質層２が形成された電極芯材１は、巻き取り機（図示せず）に一旦巻き取られたのちに、巻き取り機から外して巻き出し機（図示せず）に取り付けられて、上述と同様にして他面にも活物質層２が形成される。
【００２２】
電極芯材１の移送路における中央部上方箇所には、ドップラ式速度計７のセンサ部８が配置されている。このセンサ部８は、所定の波長の音波または電波を移送中の電極芯材１または活物質層２に対し所定角度で出射して、その反射波を受信する。このとき、反射波はドップラシフトを受けるので、ドップラ式速度計７では、送信波と反射波との周波数差に基づき移動量を算出して、その移動量に応じた個数のパルス、換言すれば、電極芯材１または活物質層２の移送速度に対応するタイミングでパルスを高速カウンタ９に対し出力する。すなわち、上記ドップラ式速度計７は、電極芯材１および活物質層２の移送速度を測定して、その検出した移送速度に対応するタイミングでパルスを出力するものである。例えば、この実施の形態に用いたドップラ式速度計７は、２０μｍ当たり１個のパルスを出力する分解能を有している。
【００２３】
高速カウンタ９は、ドップラ式速度計７から入力するパルスを計数して、速度を長さに換算した測長データをシーケンサからなるデータ処理部１０に対し出力する。この実施の形態では、高速カウンタ９として、２¹⁶の個数のパルスまで計数可能な１６ビットカウンタが用いられている。したがって、この高速カウンタ９の最大測長は、２¹⁶×０．０２ｍｍ／パルス＝１３１０．７ｍｍである。
【００２４】
一方、電極芯材１の移送路におけるセンサ部８の配設位置よりも移送方向に向け前方側の上方箇所には、電極芯材１および活物質層２の表面（図の上面）センシング用としての三つのカラーセンサ１１〜１３が、電極芯材１の移送方向に対し直交方向、つまり電極芯材１の幅方向沿って一列配置に設けられているとともに、これら各カラーセンサ１１〜１３に対し電極芯材１を挟んだ下方位置には、電極芯材１および活物質層２の裏面（図の下面）センシング用としての一つのカラーセンサ１４が設けられている。
【００２５】
これら各カラーセンサ１１〜１４は、それぞれ任意のスペクトル感度を有するとともに、電極芯材１または活物質層２のうちの何れか一方の色データが予め記憶されており、送信波を出力してその反射波を受信し、反射波の波長または受光量と記憶されている色データとに基づいて電極芯材１または活物質層２の何れかを検出する。換言すると、各カラーセンサ１１〜１４は、電極芯材１と活物質層２との境界線を検出して、境界線検出信号を出力する。上方の表面センシング用の三つのカラーセンサ１１〜１３は、電極芯材１の移送方向に向かって幅方向の右端部分、中央部分および左端部分での境界線をそれぞれ検出する。下方の裏面センシング用のカラーセンサ１４は、電極芯材１の移送方向に向かって幅方向の中央部分での境界線を検出する。
【００２６】
上記データ処理部１０は、ドップラ式速度計７から入力する速度に対応したパルス信号と高速カウンタ９から入力する測長データと各カラーセンサ１１〜１４からそれぞれ入力される電極芯材１と活物質層２との境界線検出信号とに基づき演算して、その演算結果によって以下に説明する３種類の処理を行う。
【００２７】
先ず、第１に、データ処理部１０は、ドップラ式速度計７から入力する移送速度に対応するパルス信号を、所定枚数、例えば１０枚の極板（この場合は活物質層２）分についての平均値をその都度求めて、その求めた平均値を表示器１８およびプリンタ１９に対し出力することにより、移送速度の平均値の推移をグラフとして画面表示および印字出力させる。さらに、データ処理部１０は、上述のようにして求めた平均値が予め設定されている管理値に対する許容範囲内であるか否かの判別を行い、平均値が許容範囲を外れたと判別したときに、警報信号を出力する。この警報信号が出力されたときは、ブザーなどの警報器の鳴動および／または活物質塗工機が作動停止される。そのため、作業員は、電極芯材１の移送速度が許容範囲を外れた場合に、その時点でリアルタイムに確認して、移送速度を管理値の許容範囲内になるように調整することができる。
【００２８】
第２に、データ処理部１０は、図２に示すように、隣接する２つの活物質層２の間欠塗工ピッチＰ、隣接する二つの活物質層２の間の未塗工部１ａの未塗工幅Ｗおよび表裏両面の各活物質層２間の距離である両面始端部（表面と裏面とにそれぞれ塗工するときの移送方向が逆であるので、始端部も逆になる）間距離Ｌをそれぞれ算出して、これらの値が予め設定された管理値に対する許容範囲内であるか否かを判別する。
【００２９】
具体的に説明すると、データ処理部１０は、上記４つのカラーセンサ１１〜１４からの境界線検出信号を４チャンネルの割込タイミング信号として入力させ、各々の境界線検出信号が入力された時点での高速カウンタ９の測長データをその都度メモリ１７に一時記憶して保存する。このとき、高速カウンタ９は、パルスの計数動作を継続して測長データをデータ処理部１０に対し出力し続ける。つぎに、データ処理部１０は、上述のようにしてメモリ１７に記憶した測長データを各カラーセンサ１１〜１４毎に順次読み出して、或る境界線検出信号に対応する測長データから一つ前または二つ前の境界線検出信号に対応する測長データをそれぞれ減算することにより、上述の間欠塗工ピッチＰ、未塗工幅Ｗおよび両面始端部間距離Ｌをそれぞれ算出する。この場合の間欠塗工ピッチＰおよび未塗工幅Ｗは、上方の３つのカラーセンサ１１〜１３の検出信号に基づきそれぞれ算出した三つの測長データの平均値から求められる。
【００３０】
さらに、データ処理部１０は、上述のようにして求めた間欠塗工ピッチＰ、未塗工幅Ｗおよび両面始端部間距離Ｌのデータが予め設定された管理値に対する許容範囲内であるか否かの判別を行い、許容範囲外である場合に不良と判断し、その不良が１回発生した場合、または不良の発生個数が予め設定された規定数に達した場合、あるいは不良が予め設定された割合に達した場合に、警報信号を出力する。これにより、警報信号の誤出力を確実に防止できるとともに、適当な時点で活物質塗工機におけるダイノズル装置からの活物質の吐出量や間欠吐出タイミングを適切に調整して、不良発生が増え続けるのを確実に阻止できる。
【００３１】
すなわち、上記警報信号が出力されたときは、上述と同様に、ブザーなどの警報器の鳴動および／または活物質塗工機が作動停止される。したがって、作業員は、間欠塗工ピッチＰ、未塗工幅Ｗおよび両面始端部間距離Ｌの何れかの不良発生をリアルタイムに確認して、所定寸法に裁断して個々の極板とするときに、表示器１８の表示出力またはプリンタ１９の印字出力に基づいて不良部分を除外する処置を行うとともに、活物質塗工機におけるダイノズル装置からの活物質の吐出量や間欠吐出タイミングを適切に調整することができる。
【００３２】
また、上記３種の測定項目のうちの両面始端部間距離Ｌは、電極芯材１の一面への間欠塗工により活物質層２が形成されたのち、電極芯材１の他面への間欠塗工により活物質層２が形成されるときに、その時点で下面側となる一面の電極芯材１と活物質層２との境界線を検出する裏面センシング用のカラーセンサ１４の境界線検出信号と、上方側の各カラーセンサ１１〜１３の境界線検出信号の平均値との比較から求められる。この他面への間欠塗工時には、一面の活物質層２の測定検査において間欠塗工ピッチＰまたは未塗工幅Ｗの何れかが不良と判別された箇所に対応する他面（この場合は上面）への活物質の塗工が禁止される。これにより、無駄な活物質の塗工が行われないので、製造コストの低減を図ることができる。
【００３３】
データ処理部１０は、求めた間欠塗工ピッチＰ、未塗工幅Ｗおよび両面始端部間距離Ｌの各データと不良判別信号とを、シリアルデータとして表示器１８に出力することにより極板毎の推移をグラフとして画面表示させるとともに、パラレル信号としてプリンタ１９に出力してプリントアウトさせる。したがって、作業員は、これらの表示データおよび印字データによって不良箇所や不良発生割合などをリアルタイムに的確に把握して、適切な対応策をとることができる。
【００３４】
第３に、データ処理部１０は、図３（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示すように、活物質層２の幅方向の直角度の種々の不良発生を検出する。同図（ａ）は未塗工部１ａと活物質層２との境界線が長手方向に対し直角になっていない場合、同図（ｂ）は上記境界線が湾曲して直線性が悪い場合、同図（ｃ）は上記境界線が波打ち形状になっいる場合をそれぞれ示しており、いずれも不良である。
【００３５】
上記の直角度の種々の不良は、データ処理部１０が三つのカラーセンサ１１〜１３から割込タイミング信号として入力する各境界線検出信号の入力タイミングの時間的ずれに基づき算出される。そののち、データ処理部１０は、算出したずれ量が管理値に対する許容範囲内であるか否かを判別し、許容範囲外であった場合に不良と判断する。
【００３６】
さらに、データ処理部１０は、直角度が不良の個数が予め設定された規定数に達した場合、あるいは不良が予め設定された割合に達した場合に、警報信号を出力する。この警報信号が出力されたときは、上述と同様に、ブザーなどの警報器の鳴動および／または活物質塗工機が作動停止される。したがって、作業員は、直角度の不良発生をもリアルタイムに確認して、所定寸法に裁断して個々の極板とするときに、不良部分を除外する処置を行う。また、保存されているデータに基づいて、ポンプの圧力、ペースト状活物質の粘度、分散むらおよび沈降などの塗工条件を検討し直して、適切な調整を行うことができる。
【００３７】
この間欠塗工ピッチ測定検査装置では、非接触式のカラーセンサ１１〜１４によって活物質層２の始端や終端などを検出するとともに、非接触式のドップラ式速度計７で電極芯材１の移送速度を検出しているので、活物質層２の間欠塗工ピッチＰや未塗工幅Ｗなどを、ワークに損傷を与えることなく、活物質の塗工直後（つまり、乾燥前）にリアルタイムに測定して、その良否を的確に検査することができる利点がある。
【００３８】
図４は本発明の第２の実施の形態に係る間欠塗工ピッチ測定検査装置を示す概略ブロック構成図であり、同図において、図１と同一若しくは同等のものには、同一の符号を付してある。同図には、電極芯材１の一面側に活物質層２を間欠的に塗工している状態を例示してある。この間欠塗工ピッチ測定検査装置を適用した活物質塗工機では、フープ状の例えば金属箔からなる電極芯材１が、巻き出し機２０にコイル状に巻かれて、巻き取り機２１の巻き取り力により巻き出し機２０から繰り出されて一定速度で移送されながら一面に活物質層２が形成され、最終的に巻き取り機２１にコイル状に巻き取られる。この一面のみに活物質層２が形成された電極芯材１は、巻き取り機２１から外して巻き出し機２０に取り付けられたのちに、上述と同様にして他面にも活物質層２が形成され、極板帯状体とされる。この極板帯状体は、圧延工程を経たのちに所定寸法に裁断されることにより、所望の電池用極板となる。
【００３９】
巻き出し機２０から繰り出された電極芯材１は、ガイドローラ２２，２３に案内されながら移送されて、バックアップローラ２４に巻き付けられる。このバックアップローラ２４の近傍箇所に設置された活物質塗工装置では、タンク２７内に充満されたペースト状活物質２８が定量ポンプ２９の駆動によって供給バルブ３０を介してノズルダイ３１に一定量ずつ圧送される。ノズルダイ３１は、供給されたペースト状活物質２８を自体の先端のスリットノズル（図示せず）から吐出して、バックアップローラ２４に巻き付け状態の電極芯材１の一面に層状に塗布する。これにより、電極芯材１の一面には活物質層２が形成される。なお、ノズルダイ３１のスリットノズルは、電極芯材１の幅とほぼ同じ開口長さを有している。また、スリットノズルからのペースト状活物質２８の吐出量は、サックバック作動バルブ３２によるサックバック３３の作動制御によって任意に調節される。
【００４０】
また、未塗工部１ａをつくるためにペースト状活物質２８を間欠塗工するに際しては、活物質供給バルブ３０が閉状態とされるとともにリターンバルブ３４が開状態とされる。これにより、定量ポンプ２９からのペースト状活物質２８のノズルダイ３１への圧送が停止され、圧送されたペースト状活物質２８がリターンバルブ３４から排出タンク３７に排出される。そのため、定量ポンプ２９は間欠塗工に際しても停止させる必要がない。
【００４１】
一面に活物質層２が形成された電極芯材１は乾燥室３８内に導入されて乾燥され、ペースト状活物質２８中の溶媒が加熱されて蒸発することにより、活物質層２が確実に電極芯材１に固定される。乾燥室３８を出た電極芯材１は、ガイドローラ３，４に案内されて巻き取り機２１に巻き取られるまでの間に、第１の実施の形態と同様に、ドップラ式速度計７によって移送速度を非接触で検出されるとともに、三つの表面センシング用カラーセンサ１１〜１３によって一面の活物質層２と未塗工部１ａとの境界線が検出される。なお、この実施の形態では、塗工済みの裏面における活物質層２と未塗工部１ａとの境界線を検出するための１つの裏面センシング用カラーセンサ１４が、搬送方向におけるバックアップローラ２４の手前側に設けられている。
【００４２】
この間欠塗工ピッチ測定検査装置では、ドップラ式速度計７の速度に対応したパルス信号および表面センシング用の三つのカラーセンサ１１〜１３の境界線検出信号がデータ処理部３９に入力される。データ処理部３９は、ドップラ式速度計７から入力する速度データを、所定枚数、例えば１０枚の極板（この場合は活物質層２）分について平均値を求めて、その求めた速度平均値と予め設定されている管理値とを比較演算して、その演算結果の速度偏差データを間欠塗工コントローラ４０に対し出力する。間欠塗工コントローラ４０は、入力した速度偏差データが管理値に対する許容範囲内に入るように巻き取り器２１の駆動モータ（図示せず）の回転数をフィードバック制御する。これにより、電極芯材１の移送速度は常に管理値に対する許容範囲内に保持される。
【００４３】
また、データ処理部３９は、電極芯材１の一面側に活物質層２を間欠的に形成する場合、ドップラ式速度計７からの速度データを内蔵カウンタで計数して測長データに変換するとともに、各カラーセンサ１１〜１３からの境界線検出信号が入力された時点での内蔵カウンタの測長データに基づいて、図２に示した間欠塗工ピッチＰおよび未塗工幅Ｗをそれぞれ算出したのち、その算出した間欠塗工ピッチＰおよび未塗工幅Ｗの各データと予め設定されている管理値とを比較演算して、その演算結果の偏差データを間欠塗工コントローラ４０に対し出力する。間欠塗工コントローラ４０は、入力した偏差データが管理値に対する許容範囲内に入るように、活物質供給バルブ３０、サックバック作動バルブ３２およびリターンバルブ３４に対し各々の開閉タイミングを調整するよう指令して、活物質２８の塗工および非塗工のタイミングをフィードバック制御する。これにより、間欠塗工ピッチＰおよび未塗工幅Ｗは、塗工中における電極芯材１の僅かな伸びやペースト状活物質２８の流動性のばらつきなどに拘わらず常に管理値に対する許容範囲内に自動的に保持される。
【００４４】
また、間欠塗工コントローラ４０は、電極芯材１の一面への間欠塗工が終了したのち他面に間欠塗工を行う場合に、裏面センシング用のカラーセンサ１４の境界線検出信号を受け取って、この境界線検出信号に基づき活物質供給バルブ３０、サックバック作動バルブ３２およびリターンバルブ３４に対し塗工開始のタイミングの指令を行うとともに、一面の間欠塗工時と同様に、間欠塗工ピッチＰおよび未塗工幅Ｗの偏差が規制値に対する許容範囲内に入るようにフィードバック制御をするのに加えて、裏面センシング用のカラーセンサ１４の境界線検出信号に基づき両面始端部間距離Ｌを算出したのち、その算出した両面始端部間距離Ｌと予め設定されている管理値とを比較演算して、その演算結果の偏差が許容範囲内に入るように活物質供給バルブ３０、サックバック作動バルブ３２およびリターンバルブ３４の開閉タイミングを調整して、活物質２８の塗工および非塗工のタイミングをフィードバック制御する。これにより、電極芯材１の他面側の間欠塗工ピッチＰおよび未塗工幅Ｗが常に管理値に対する許容範囲内に入るように自動的に制御されるのに加えて、両面始端部間距離Ｌも常に管理値に対する許容範囲内に入るように自動的に制御される。
【００４５】
図５は本発明の第３の実施の形態に係る間欠塗工ピッチ測定検査装置を示す概略ブロック構成図である。同図において、図１および図４と同一若しくは同等のものには同一の符号を付してある。この実施の形態では、電池用極板の製造ラインにおける電極芯材１に活物質層２を間欠的に形成して活物質層２を乾燥したのちの圧延工程に適用した場合を例示してある。
【００４６】
上記圧延工程は、乾燥したあとの活物質層２を圧潰して密度を高めるために行われるものである。この活物質層２は、第２の実施の形態で説明したように、間欠塗工ピッチＰ、未塗工幅Ｗおよび両面始端部間距離Ｌが管理値に対し許容範囲内になるように制御されて、所定長さで、且つ所定の相対配置で形成されたものであるが、圧延されるときに電極芯材１を含めた全体が僅かに延伸して、間欠塗工ピッチＰなどが許容範囲外となってしまうおそれがある。そこで、この実施の形態では、その圧延工程での間欠塗工ピッチＰなどの測定検査を行うものである。
【００４７】
この実施の形態の間欠塗工ピッチ測定検査装置を適用した圧延装置では、上述したようにフープ状の電極芯材１に活物質層２が間欠的に形成されてなる極板帯状体４１が、巻き出し機２０にコイル状に巻かれて、巻き取り機２１の巻き取り力により巻き出し機２０から繰り出されて一定速度で移送されながら、圧延受けローラ４２と圧延加圧ローラ４３との間を通過するときに活物質層２が圧延されて、最終的に巻き取り機２１にコイル状に巻き取られる。
【００４８】
上記圧延加圧ローラ４３は、油圧シリンダ４４の作動による加圧力を受けて、圧延受けローラ４２との間を通過する極板帯状体４１を加圧して圧延する。この圧延された極板帯状体４１の厚みは、厚み測定センサ４８によって測定されて、その測定結果の厚みデータが圧延コントローラ４７に入力される。この厚み測定センサ４８としては、一定強さの放射線を物質中に透過させて、その透過中に吸収散乱などのために減衰した透過後の放射線の強さから物質の厚みを求める透過形のものなどを用いることができる。圧延コトローラ４７は、厚み測定センサ４８から入力された厚みデータと管理値とを比較演算して偏差を算出し、その偏差が管理値に対する許容範囲内でない場合に、油圧シリンダ４４に対し圧延加圧ローラ４３への加圧力の変更を指令して、極板帯状体４１への加圧力を上記偏差が許容範囲内に入るようにフィードバック制御する。
【００４９】
一方、データ処理部３９は、第２の実施の形態で用いたものと同様のものであって、ドップラ式速度計７からの速度データを内蔵カウンタで計数して測長データに変換するとともに、極板帯状体４１の表面センシング用の各カラーセンサ１１〜１３からの境界線検出信号が入力された時点での内蔵カウンタの測長データに基づいて、上述した間欠塗工ピッチＰおよび未塗工幅Ｗをそれぞれ算出したのち、その算出した間欠塗工ピッチＰおよび未塗工幅Ｗの各データと予め設定されている管理値とを比較演算して、その演算結果の偏差データを圧延コントローラ４７に対し出力する。
【００５０】
圧延コントローラ４７は、厚み測定センサ４８からの厚みデータに基づく極板帯状体４１の厚みを管理値に対する許容範囲内に入れるための油圧シリンダ４４に対する加圧力のフィードバック制御を優先して行うとともに、データ処理部３９から許容範囲外の値の偏差データが入力されるのを監視して、許容範囲外の値でない偏差データを受けたときに、上記の油圧シリンダ４４に対する加圧力のフィードバック制御による制御結果を参照して、極板帯状体４１の厚みを規定許容範囲内において変えることができる余裕があるか否かを判別する。極板帯状体４１の厚みを規定許容範囲内において変える余裕がある場合には、圧延コントローラ４７が油圧シリンダ４４に対し加圧力を軽減する指令を与える。
【００５１】
圧延コントローラ４７は、上記油圧シリンダ４４による加圧力つまり極板帯状体４１に対する加圧力が軽減された結果、データ処理部３９から入力される偏差データが規定許容範囲内に入ったのを判別した時点で、油圧シリンダ４４への加圧力の指令を停止する。これにより、活物質層２は、圧延工程を経た後も、間欠塗工ピッチＰ、未塗工幅Ｗおよび両面始端部間距離Ｌが管理値に対する許容範囲内となる形状を保持する。
【００５２】
一方、圧延コントローラ４７は、データ処理部３９から許容範囲外の値の偏差データが入力され、且つ極板帯状体４１の厚みを規定許容範囲内において変える余裕がない場合、または極板帯状体４１の厚みが規定許容範囲を越える直前まで油圧シリンダ４４に対し加圧力を軽減する指令を与えたにも拘わらずデータ処理部３９から許容範囲外の値の偏差データが入力され続けた場合に、データ処理部３９に対し制御不能の通知信号を出力する。この通知信号を受けたデータ処理部３９は、マーカー部４９に対し指令して、極板帯状体４１における不良箇所にマーキングさせる。これにより、圧延工程後に極板帯状体４１が所定寸法に裁断される際には、マーキングされた箇所が不良として廃棄される。
【００５３】
具体例を示すと、非水電解液二次電池の正極板の管理値の許容範囲は、厚みが２５０μｍ±６μｍで、活物質層２の塗工長さが６００ｍｍ±２ｍｍとなっている。したがって、圧延コントローラ４７は、極板帯状体４１の厚みが管理値の２５０μｍに対し±６μｍを越えない範囲内で油圧シリンダ４４に対し加圧力を変化させるよう指令する。一方、データ処理部３９は、油圧シリンダ４４の加圧力の調整によって活物質層２の塗工長さが６００ｍｍ±２ｍｍの範囲内に入った時点で、許容範囲内の値の偏差データを圧延コントローラ４７に対し出力する。圧延コントローラ４７は、許容範囲内の値の偏差データを受け取った時点で油圧シリンダ４４に対する加圧力の制御指令を停止する。
【００５４】
また、データ処理部３９は、表面センシング用の各カラーセンサ１１〜１３からの境界線検出信号およびドップラ式速度計７からの速度データに基づき統計処理を行って、処理結果をメモリ（図示せず）に記録して保存する。作業員は、上記記録された統計処理の結果に基づき、稼働停止時に圧延装置の調整を適正に行うことができる。
【００５５】
なお、上記各実施の形態では、活物質塗着芯材または極板帯状体４１の表面センシング用センサおよび裏面センシング用センサとして、カラーセンサ１１〜１４を用いた場合を例示して説明したが、この表面および裏面のセンシング用センサとしては、電極芯材１の未塗工部１ａと活物質層２との境界線を非接触で検出できるものであればよく、そのような機能を有する他のセンサを用いても、上述したと同様の効果を得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の間欠塗工ピッチ測定検査装置によれば、活物質層の始端と終端とを非接触で検出し、且つ電極芯材の移送速度を非接触で検出するので、活物質層の間欠塗工ピッチや未塗工幅、活物質層の始端または終端の長手方向に対する直角度などを、活物質の塗工直後にリアルタイムに測定して、その良否を的確に検査することができるので、所定寸法に裁断して個々の極板とするときに、不良部分を除外する処置を適切に行えるとともに、活物質塗工機におけるダイノズル装置からの活物質の吐出量や間欠吐出タイミングなどを適切な時点で調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る間欠塗工ピッチ測定検査装置を示す概略ブロック構成図。
【図２】同上の間欠塗工ピッチ測定検査装置の測定検査項目を説明するための製造過程の極板の断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）はいずれも製造過程の極板における活物質層の直角度の種々の不良を示す説明図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る間欠塗工ピッチ測定検査装置を示す概略ブロック構成図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る間欠塗工ピッチ測定検査装置を示す概略ブロック構成図。
【符号の説明】
１電極芯材
１ａ未塗工部
２活物質層
７ドップラ式速度計（速度検出手段）
１０データ処理部
１１〜１３カラーセンサ（表面センシング用センサ）
１４カラーセンサ（裏面センシング用センサ）
１８表示器
１９プリンタ
２８活物質
３１ノズルダイ（活物質塗工機構）
３９データ処理部
４１極板帯状体
４２圧延受けローラ（圧延機構）
４３圧延加圧ローラ（圧延機構）
４７圧延コントローラ
４８厚み測定センサ
Ｐ間欠塗工ピッチ
Ｗ未塗工幅

Claims

一定速度で移送されるフープ状の電極芯材の片面または両面に活物質を間欠的に塗着したのちに乾燥することによって活物質層が間欠的に形成される電池用極板の製造工程における前記電極芯材の移送路に近接して設けられ、移送中の前記電極芯材に形成された前記活物質層の始端と終端とを非接触で検出して検出信号を出力する表面センシング用センサと、
前記電極芯材の移送速度を非接触で検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段からの速度データを移送長さに対応する測長データに変換するとともに、その測長データと前記表面センシング用センサからの検出信号の出力タイミングとに基づいて隣接する二つの前記活物質層の間欠塗工ピッチおよび隣接する二つの前記活物質層の間の未塗工幅などを算出するとともに、その算出結果を予め設定された規定値と比較演算して、前記間欠塗工ピッチおよび前記未塗工幅などの良否を判別するデータ処理部とを備え、
さらに前記表面センシング用センサとして複数の表面センシング用センサを備え、これら表面センシング用センサが、移送中の電極芯材の幅方向に沿って一列に配設され、前記データ処理部が、前記各表面センシング用センサから検出信号が出力するタイミングのずれに基づいて活物質の始端または終端の長手方向に対する直角度を求めて、その求めた直角度を予め設定された管理値と比較演算して良否を判別するよう構成されていることを特徴とする間欠塗工ピッチ測定検査装置。
速度検出手段がドップラ式速度検出手段である請求項１に記載の間欠塗工ピッチ測定検査装置。
データ処理部は、順次算出した間欠塗工ピッチおよび未塗工幅などの各データの極板の所定枚数分当たりの平均値を求めるとともに、その平均値が管理値の許容範囲外であるときに不良であると判別して、その不良が１回発生したとき、または不良発生が所定の割合に達したとき、あるいは不良発生が所定数に達したときの何れかに、警報手段の作動または活物質塗工機構の作動停止などを行うための警報信号を出力するよう構成されている請求項１または２に記載の間欠塗工ピッチ測定検査装置。
データ処理部は、順次算出する間欠塗工ピッチおよび未塗工幅などの各データについて内部処理を行ったのちに、メモリに記憶または表示出力あるいは印字出力するように構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の間欠塗工ピッチ測定検査装置。
データ処理部は、算出した間欠塗工ピッチおよび未塗工幅などのデータと予め設定された管理値とそれぞれ比較演算して求めた偏差を出力する機能を有し、
活物質を吐出するノズルダイの吐出タイミングを前記偏差が管理値に対する許容範囲内に入るようにフィードバック制御する間欠塗工コントローラを備えている請求項１ないし４の何れかに記載の間欠塗工ピッチ測定検査装置。
電極芯材の一面への活物質層の間欠塗工が終了して前記電極芯材の他面に活物質層を間欠塗工する際に、前記一面に形成済みの前記活物質層の始端と終端とを非接触で検出して検出信号を出力する裏面センシング用センサを備え、
間欠塗工コントローラは、前記裏面センシング用センサからの検出信号に基づいて前記他面に形成すべき活物質層が前記一面の活物質層に対し所定の位相となる吐出タイミングでノズルダイを作動制御するように構成されている請求項５に記載の間欠塗工ピッチ測定検査装置。
請求項５の間欠塗工コントローラに代えて、活物質層が形成済みの極板帯状体を圧延する圧延機構の加圧力を制御する圧延コントローラを備え、
前記極板帯状体の圧延された後の厚みを測定する厚み測定センサを有し、
前記圧延コントローラは、データ処理部からの偏差が管理値に対する許容範囲外であるときに、前記厚み測定センサからの測定値が管理値に対する許容範囲から外れない範囲内において、前記偏差が許容範囲内に入るように前記圧延機構の加圧力をフィードバック制御するように構成されている請求項５または６に記載の間欠塗工ピッチ測定検査装置。