JP5328876B2 - Roll press equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ロールプレス設備に係り、特に、ロールのたわみを補正する機構を備えるロールプレス設備に関する。 The present invention relates to a roll press facility, and more particularly, to a roll press facility including a mechanism for correcting deflection of a roll.
ロールプレス設備は、リチウムイオン二次電池用電極材料の圧縮加工等に使用されている。材料の圧縮加工後の要求厚み精度は、例えば、±2μm程度と厳しく、近年さらに高精度化が望まれている(±1〜2μm)。そのため、圧縮時に材料からうける反力によるロールのたわみを補正しないと、材料の両エッジ部が中央部付近より薄くなるといった、仕上げ厚みの巾方向にばらつきが発生する。そこで、例えば、特許文献1に記載のように、ロールのたわみを補正することで、材料の巾方向の厚みばらつきを抑え、高精度に加工を行うようにしている。
Roll press equipment is used for compression processing of electrode materials for lithium ion secondary batteries. The required thickness accuracy after compression processing of materials is strict, for example, about ± 2 μm. In recent years, higher accuracy has been desired (± 1-2 μm). Therefore, if the deflection of the roll due to the reaction force applied from the material during compression is not corrected, variations in the width direction of the finished thickness occur such that both edge portions of the material become thinner than the vicinity of the central portion. Therefore, for example, as described in
また、ロール間隔の設定やロールのたわみ補正の設定は、プレス後の電極材の厚みを計測しながら手動にて油圧シリンダーの加圧力を調整することにより設定している。 In addition, the setting of the roll interval and the correction of the deflection of the roll are set by manually adjusting the pressure of the hydraulic cylinder while measuring the thickness of the electrode material after pressing.
尚、厚みの測定結果をフィードバックしてロールギャップを調整制御することは、例えば、特許文献2〜5に記載のように、圧延機等において行われている。
In addition, feedback control of the thickness measurement result and adjustment control of the roll gap are performed in a rolling mill or the like as described in
また、特許文献6には、不織布を加熱ロールにより熱圧着するものにおいて、幅方向3箇所で厚みを計測してロールクリアランス調整装置にフィードバックして幅方向の厚み調整を行うことが開示されている。 Patent Document 6 discloses that when a nonwoven fabric is thermocompression bonded with a heating roll, the thickness is measured at three locations in the width direction and fed back to a roll clearance adjusting device to adjust the thickness in the width direction. .
リチウムイオン二次電池電極材の圧縮加工工程では、コイル状の電極材料を巻き出しロールプレス機にて連続的に圧縮加工を行う。圧縮加工後の厚み精度は、巾方向、流れ方向共に±1〜2μm程度と厳しい。また、1コイルの長さが長くなり、連続加工時間が長くなる傾向にある。連続加工中には、ロール回転や圧縮加工等により発生する熱によるロール内部の微小な温度変化により、微小なロールの形状変化がおこる。このロールの熱変形については例えば特許文献7に記載の方法により低減することができる。
In the compression process of the lithium ion secondary battery electrode material, the coiled electrode material is unwound and continuously compressed by a roll press. The thickness accuracy after compression processing is strict at about ± 1 to 2 μm in both the width direction and the flow direction. Further, the length of one coil tends to be long, and the continuous processing time tends to be long. During continuous processing, a minute roll shape change occurs due to a minute temperature change inside the roll due to heat generated by roll rotation or compression processing. About the thermal deformation of this roll, it can reduce by the method of
しかし、本発明者等の検討によると、連続加工時間が長くなると、圧縮後厚みに数μmの変化を発生させ、圧縮後厚みが目標厚み範囲(許容値)を外れることがあるということが判明した。これを防止するためには、1コイルの途中でラインを停止し、手動にて加圧条件を再設定し、厚みを目標厚み範囲内に調整し、ライン運転を再開するということが考えられるが、これでは、時間がかかり、歩留まりが悪くなる。 However, according to the study by the present inventors, it has been found that if the continuous processing time becomes long, a thickness of several μm is generated in the thickness after compression, and the thickness after compression may be out of the target thickness range (allowable value). did. In order to prevent this, it is conceivable that the line is stopped in the middle of one coil, the pressure condition is manually reset, the thickness is adjusted within the target thickness range, and the line operation is restarted. This takes time and yields worse.
尚、特許文献1では連続加工中に加圧条件を変更することは行われていない。また、特許文献2〜5では、入り側の板厚の変化に基づいて加圧条件が変化して出側の板厚が変化することを考慮し、加工後の厚みを測定してロールギャップを調整するようにしているが、幅方向の複数箇所の厚さを目標厚み範囲内に調整するという考えはなく、特に、連続加工中のロールの熱変形に基づく加圧条件(特にたわみ補正の加圧条件)の再設定については全く検討されていない。特許文献6では、幅方向3箇所で厚みを計測して、逆ベンドを行う装置とは別に電動式ウォームジャッキを設けてこの電動式ウォームジャッキにより撓みを与えてロールクリアランス調整することが記載されている。しかし、幅方向のばらつきをなくすようにするものであり、幅方向の何れもが目標厚み範囲内になるように調整することは考慮されていないし、連続加工中のロールの熱変形に基づく加圧条件の再設定については全く検討されていない。
In
本発明の目的は、ロールのたわみを補正する機構を備えるロールプレス設備において、長期の連続加工でも高精度に(巾方向の全範囲において厚みを目標厚み範囲内に)圧縮加工(プレス)することが可能なロールプレス設備を提供することにある。 An object of the present invention is to perform compression processing (press) with high accuracy (with the thickness within the target thickness range in the entire range in the width direction) even in long-term continuous processing in a roll press facility having a mechanism for correcting the deflection of the roll. It is to provide a roll press facility capable of performing the above.
本発明は、ロールのたわみを補正するベンド機構を備えるロールプレス設備において、圧縮加工された材料の巾方向の複数個所で厚みを計測し、材料の巾方向の全範囲において目標厚み範囲内の厚さとなるように、複数個所での厚み測定値と目標厚みとの差の状態に応じて、ロールギャップの調整を行うプレス機構とロールのたわみを補正するベンド機構のフィードバック制御を単独又は組み合わせて行うことを特徴とする。 The present invention, in a roll press facility equipped with a bend mechanism for correcting the deflection of the roll, measures the thickness at a plurality of locations in the width direction of the compressed material, and the thickness within the target thickness range over the entire width direction of the material. Thus, feedback control of the press mechanism that adjusts the roll gap and the bend mechanism that corrects the deflection of the roll is performed singly or in combination according to the state of the difference between the measured thickness values at a plurality of locations and the target thickness. It is characterized by that.
本発明によれば、長期の連続加工でも、圧縮加工後の材料の厚み精度を巾方向、流れ方向共に良好にすることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the thickness accuracy of a material after compression processing in both the width direction and the flow direction even in long-term continuous processing.
以下、図面を用いて本発明の一実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
ロールプレス設備におけるロールプレス機本体は、上ロール1、下ロール2、上ロール及び下ロールをそれぞれ軸支する主軸受を内蔵保持する主軸受箱4、下ロールの主軸受箱に対して荷重を加え、上ロール1と下ロール2の間の材料3に対するプレス荷重を発生させるプレスシリンダー5を備えている。上ロールの主軸受箱とプレスシリンダーはハウジング(図示省略)により支持されている。上ロールと下ロールにはロール駆動機構(図示省略)がそれぞれ設けられている。また、ロールプレス機本体は、ベンドシリンダー7、ベンド軸受を内蔵保持するベンド軸受箱6からなるロールのたわみ補正を行うベンド機構を備えている。
The roll press machine main body in the roll press facility loads the
プレスシリンダー5はロールギャップの調整を行うプレス機構の主構成要素である。プレスシリンダー5は、後述する制御盤からの制御指令により位置制御可能に構成されている。即ち、プレスシリンダーは、内部もしくは外部にマグネスケール等の位置検出機(図示省略)を有し、油圧系にサーボ弁を用いた位置制御可能なシステムが採用されている。 The press cylinder 5 is a main component of the press mechanism that adjusts the roll gap. The press cylinder 5 is configured to be position-controllable by a control command from a control panel described later. That is, the press cylinder has a position detector (not shown) such as a magnescale inside or outside, and a system capable of position control using a servo valve in the hydraulic system is employed.
ベンドシリンダー7は、後述する制御盤からの制御指令により加圧力が設定可能となっている。ベンドシリンダーには、圧力設定に比例制御弁(電磁弁)が採用されている。ベンド軸受箱6は主軸受箱4の両外側に設けられている。本実施例のロールのたわみ補正を行うベンド機構は、ベンド突っ張りタイプであり、上ロールのベンド軸受箱と下ロールのベンド軸受箱の間にベンドシリンダー7が設けられ、材料への加工荷重によるロールたわみと逆方向にロールへ荷重をかけてロールのたわみの補正を行っている。図中の矢印は、各シリンダーによる荷重の方向と大きさのイメージしたものである。各シリンダーは油圧を用いている。油圧シリンダーは高い荷重に対応できること、また非圧縮性の流体(作動油)を用いることで安定した加工が行える。
The
図4は本発明の一実施例であるロールプレス設備のライン全体図を示す。ロールプレス機本体の入り側にはリチウムイオン二次電池電極材などの材料3がコイル状に巻回されたプレス前コイル8を装着する巻出機12が設けられ、ロールプレス機本体の出側にはプレス後の材料を巻回しプレス後コイル9とする巻取機13が設けられている。また、ロールプレス機本体の出側にはプレスされた材料3の厚みを計測する厚み計10が設置されている。厚み計10からの厚み測定値に基づき、制御盤11においてプレスシリンダー位置制御とベンドシリンダー圧力制御の制御値(補正量)を求める演算を行い、制御値がロールプレス機本体に出力され、この制御値によってプレスシリンダーとベンドシリンダーの油圧が制御される。
FIG. 4 shows an overall line diagram of a roll press facility according to an embodiment of the present invention. A roll press machine main body is provided with an
本実施例では、厚み計10は、巾方向において、操作側(ロール駆動機構がない側)、中央、駆動側(ロール駆動機構がある側)の3点(3領域又は3箇所)で厚みを計測するように構成されている。尚、厚み計測点は、巾方向に少なくとも2点以上であれば良いが、3点の厚みを計測することが望ましい。また、計測器を三箇所に固定して厚みを計測するようにしても良いし、巾方向に計測器を移動して厚みを計測するようにしても良い。巾方向に連続的に計測する場合は、操作側、中央、駆動側の3つの領域を設定し、その範囲の測定値の平均値を制御に用いるようにしても良い。
In this embodiment, the
また、厚み計10は、ライン運転中に材料厚みを連続または断続的に計測できるものであれば、計測方式に指定は無い。例えば、厚み計の計測方式としては、ガイドロール上の材料において、レーザーセンサーにより材料の上面位置を検出し、また、ガイドロールの位置を磁気センサーで検出し、それらの位置関係から材料厚みを計測する方法や、材料の両面の位置をレーザーセンサーにより計測し、それらの位置関係から材料の厚みを計測する方法等がある。
The
次に、図5を用いて本発明の一実施例であるロールプレス設備における制御フローを説明する。 Next, the control flow in the roll press equipment which is one Example of this invention is demonstrated using FIG.
本実施例では、操作側、中央、駆動側の3点で厚みを計測し、3点の厚みの状況に応じて、プレスシリンダー位置制御とベンドシリンダー圧力制御を行う。また、厚み制御は、目標厚み精度(目標厚み範囲)内にしきい値を設定し、厚み計からの厚み測定値が、しきい値を外れた場合に、しきい値内に入るよう、プレスシリンダー位置およびベンドシリンダー圧力を単独又は組み合わせて変更することにより行っている。 In the present embodiment, the thickness is measured at three points on the operation side, the center, and the drive side, and the press cylinder position control and the bend cylinder pressure control are performed according to the situation of the thickness at the three points. Thickness control also sets a threshold value within the target thickness accuracy (target thickness range), and press cylinders so that the thickness measurement value from the thickness gauge falls within the threshold value when it deviates from the threshold value. This is done by changing the position and bend cylinder pressure alone or in combination.
図5に基づき制御フローを説明する。厚み計10からプレスロール機本体で圧縮加工された材料3の厚み測定値が主制御盤11-1に入力される。厚み測定値はプレス条件が変更された材料が厚み計10を通過してからのものが主制御盤で取得される。即ち、プレス機本体と厚み計のパスライン長をL1、プレス条件変更後の材料送り長さをL2とすると、L2≧L1の場合に厚み測定値を取得する。プレス条件変更後の材料送り長さL2は、ロールを駆動する駆動モータ15に取り付けられたパルスジェネレータ16と駆動モータ15を駆動するインバータ17からの情報に基づき検知される。
The control flow will be described based on FIG. A thickness measurement value of the material 3 compressed by the press roll machine main body is input from the
本実施例では、巾方向に計測器を移動して巾方向に連続的に厚みを計測するようにしており、主制御盤において、厚み測定値に基づき、駆動側、中央、操作側の3つの領域の測定値(駆動側厚みTd,中央部厚みTc,操作側厚みTw)を抽出する。 In this embodiment, the measuring instrument is moved in the width direction and the thickness is continuously measured in the width direction. In the main control panel, the drive side, the center, and the operation side are based on the measured thickness values. The measured values of the region (driving side thickness Td, central portion thickness Tc, operation side thickness Tw) are extracted.
主制御盤からの3点の厚み測定値は、厚みフィードバック制御盤11-2に入力される。目標厚みをTa、目標厚み精度(目標厚み範囲)をTa±ΔPとすると、それぞれの厚み測定値が確実に目標厚み精度(目標厚み範囲)となるようにするため、本実施例では、目標厚み精度(目標厚み範囲)Ta±ΔPよりも小さいしきい値Ta±Δtを設定している(Δt<ΔPとなるしきい値を設定する)
また、本実施例では、厚み測定値がしきい値外となった場合に、三か所の厚み測定値の状況に応じて、ロールギャップの調整を行うプレス機構とロールのたわみを補正するベンド機構のフィードバック制御を単独又は組み合わせて行うようにしている。
Three thickness measurement values from the main control panel are input to the thickness feedback control panel 11-2. When the target thickness is Ta and the target thickness accuracy (target thickness range) is Ta ± ΔP, in order to ensure that each thickness measurement value is the target thickness accuracy (target thickness range), in this embodiment, the target thickness A threshold value Ta ± Δt smaller than the accuracy (target thickness range) Ta ± ΔP is set (a threshold value that satisfies Δt <ΔP is set).
Further, in this embodiment, when the thickness measurement value is out of the threshold value, the press mechanism for adjusting the roll gap and the bend for correcting the deflection of the roll according to the situation of the thickness measurement value at the three locations. The feedback control of the mechanism is performed alone or in combination.
即ち、本実施例では、先ず、駆動側厚みTdと操作側厚みTwの何れか一方又は両方が、ロールの熱変形等により、厚み測定値と目標厚みTaとの差分(絶対値)がΔtよりも大きくなったときに、プレスシリンダー位置およびベンドシリンダー圧力の両方を変更(再設定)するようにしている。即ち、この場合は、ロールギャップが適切な範囲にないので、プレスシリンダー位置を再設定(補正量を演算)する。プレスシリンダー位置(ロールギャップ)が変更になるので、材料に対する圧力、プレス圧力(プレスシリンダー圧力)が変化することになる。また、この場合、たわみ補正量には変更を加えない(たわみ補正量を維持する)ように制御するので、たわみ補正量を維持するために、プレス圧力の変化に対応して、たわみ補正のためのベンドシリンダー圧力を改めて設定(ベンド圧力調整量を演算)する。 That is, in this embodiment, first, either one or both of the drive side thickness Td and the operation side thickness Tw is caused by a difference in absolute value between the measured thickness value and the target thickness Ta due to thermal deformation of the roll or the like from Δt. When it becomes larger, both the press cylinder position and the bend cylinder pressure are changed (reset). That is, in this case, since the roll gap is not in an appropriate range, the press cylinder position is reset (correction amount is calculated). Since the press cylinder position (roll gap) is changed, the pressure on the material and the press pressure (press cylinder pressure) change. In this case, since the control is performed so that the deflection correction amount is not changed (the deflection correction amount is maintained), in order to maintain the deflection correction amount, the deflection correction is performed in accordance with the change of the press pressure. Set the bend cylinder pressure again (calculate the bend pressure adjustment amount).
駆動側厚みTdと操作側厚みTwの両方とも目標厚みTaとの差分(絶対値)がΔt以下のときには、中央部厚みTcと目標厚みTaとの差分(絶対値)とΔtを比較する。そして、差分がΔtより大きい場合、中央部のロール変形が大きくなっているので、たわみ補正量を変更するように、ベンドシリンダー圧力のみを再設定(ベンド圧力補正量を演算)する。なお、ベンドシリンダー圧力を変更すると、プレスシリンダーの圧力が変化するが、この場合、プレスシリンダーはその位置が変化しないように(下ロール位置が変化しないように)、油圧系にサーボ弁を用いたシステムにより位置制御が行われる。 When the difference (absolute value) between the target thickness Ta for both the drive side thickness Td and the operation side thickness Tw is equal to or less than Δt, the difference (absolute value) between the center thickness Tc and the target thickness Ta is compared with Δt. If the difference is larger than Δt, the roll deformation at the center is large, so that only the bend cylinder pressure is reset so that the deflection correction amount is changed (the bend pressure correction amount is calculated). When the bend cylinder pressure is changed, the pressure of the press cylinder changes. In this case, a servo valve is used in the hydraulic system so that the position of the press cylinder does not change (the position of the lower roll does not change). Position control is performed by the system.
差分がΔt以下のときには、3つの領域の測定値(駆動側厚みTd,中央部厚みTc,操作側厚みTw)がいずれもしきい値以内、従って、目標厚み精度(目標厚み範囲)内なので、プレスシリンダー位置およびベンドシリンダー圧力のどちらも変更(再設定)しない。 When the difference is equal to or less than Δt, the measured values in the three regions (driving side thickness Td, central portion thickness Tc, operation side thickness Tw) are all within the threshold value, and therefore within the target thickness accuracy (target thickness range). Neither cylinder position nor bend cylinder pressure is changed (reset).
そして、次の厚み測定タイミングにおいて上述の制御フローを繰り返す。 Then, the above control flow is repeated at the next thickness measurement timing.
なお、ロールギャップ補正量の演算は、目標厚みTaと駆動側厚みTd又は操作側厚みTwの差分(正負含む)に応じて、開き方向(下ロール位置を下げる方向)か閉じ方向(下ロール位置を上げる方向)の移動量として演算する。駆動側及び操作側の両方のロールギャップを補正する場合と、どちらか一方を補正する場合とがある。差分をそのまま移動量としても良いし、差分に所定の係数を掛けたものを移動量としても良い。 The roll gap correction amount is calculated in the opening direction (lower roll position lowering direction) or the closing direction (lower roll position depending on the difference (including positive and negative) between the target thickness Ta and the driving side thickness Td or the operation side thickness Tw. As the amount of movement in the direction of increasing There are a case where the roll gap on both the driving side and the operation side is corrected, and a case where either one is corrected. The difference may be used as the movement amount as it is, or the difference multiplied by a predetermined coefficient may be used as the movement amount.
撓み補正ベンド圧力調整演算は、ロールギャップ補正量の演算をした後に行う。ここでは、直前のたわみ補正量が維持されるように、材料巾、ロールギャップ補正後のプレス圧力に基づき、従来のロールのたわみ補正と同じ演算方法で、直前のたわみ補正量と同じになるベンド圧力(ベンドシリンダー圧力)を演算する。 The bending correction bend pressure adjustment calculation is performed after calculating the roll gap correction amount. Here, the bend becomes the same as the previous deflection correction amount using the same calculation method as the conventional roll deflection correction based on the material width and the press pressure after the roll gap correction so that the previous deflection correction amount is maintained. Calculate pressure (bend cylinder pressure).
ベンド圧力補正量演算では、目標厚みTaと中央部厚みTcとの差分(正負含む)に応じて、たわみ補正量を所定量大きくする方向又は小さくする方向に調整するため、材料巾、プレス圧力に基づき、従来のロールのたわみ補正と同じ演算方法で、変更後のたわみ補正量となるベンド圧力(ベンドシリンダー圧力)を演算する。 In the bend pressure correction amount calculation, depending on the difference (including positive and negative) between the target thickness Ta and the central portion thickness Tc, the deflection correction amount is adjusted to increase or decrease by a predetermined amount. Based on this, the bend pressure (bend cylinder pressure), which is the deflection correction amount after the change, is calculated by the same calculation method as the conventional roll deflection correction.
厚みフィードバック制御盤11-2で演算されたロールギャップ補正量とベンド圧力補正量(又は撓み補正ベンド圧力調整量)は、主制御盤11-1のベンド圧力制御系とロールギャップ制御系に入力される。また、プレス条件変更後の材料送り長カウントをゼロリセットする(L2=0)。 The roll gap correction amount and the bend pressure correction amount (or deflection correction bend pressure adjustment amount) calculated by the thickness feedback control panel 11-2 are input to the bend pressure control system and the roll gap control system of the main control panel 11-1. The Further, the material feed length count after changing the press condition is reset to zero (L2 = 0).
ロールギャップ制御系では、ロールギャップ補正量を反映した下ロール位置が求められ、この下ロール位置に下ロールが移動するように、油圧系にサーボ弁を用いたシステムにより、プレスシリンダーの位置制御を行う。 In the roll gap control system, the lower roll position reflecting the roll gap correction amount is obtained, and the press cylinder position control is performed by a system using a servo valve in the hydraulic system so that the lower roll moves to this lower roll position. Do.
ベンド圧力制御系では、ベンド圧力補正量を反映したベンド圧力となるように、比例制御弁(電磁弁)を用いたシステムにより、ベンドシリンダーの加圧力を制御する。 In the bend pressure control system, the pressure applied to the bend cylinder is controlled by a system using a proportional control valve (solenoid valve) so that the bend pressure reflects the bend pressure correction amount.
本実施例では、プレス後の材料の厚みを三か所において測定し、厚み測定値がしきい値外となった場合に、三か所の厚み測定値の状況に応じて、プレス条件(ロールギャップ、即ち、下ロール位置と、ベンドシリンダーの圧力)を補正し、材料の厚みが巾方向において何れも目標範囲内に保持するようにしているので、長期の連続加工をした場合でも、圧縮加工後の材料の厚み精度を巾方向、流れ方向共に良好にすることが可能となる。 In this example, the thickness of the material after pressing was measured at three locations, and when the thickness measurement value was out of the threshold value, the press condition (roll The gap, that is, the lower roll position and the bend cylinder pressure) is corrected so that the thickness of the material is kept within the target range in the width direction. It becomes possible to improve the thickness accuracy of the subsequent material in both the width direction and the flow direction.
上述の実施例では厚みフィードバック制御をライン運転中連続的に行うようにしているが、プレス後の材料の厚み変化はロールの熱変形が主な原因と考えられるので、厚みフィードバック制御は、ロールの熱変形の影響が大きくなる時期に行うようにしても良い。また、主軸受箱の温度上昇を監視し、所定温度以上、上昇したらフィードバック制御を行うようにしても良い。 In the above embodiment, the thickness feedback control is continuously performed during line operation. However, since the thickness change of the material after pressing is considered to be mainly caused by the thermal deformation of the roll, the thickness feedback control is performed on the roll. You may make it carry out at the time when the influence of a thermal deformation becomes large. Further, the temperature rise of the main bearing box may be monitored, and feedback control may be performed when the temperature rises above a predetermined temperature.
また、本実施例における厚み制御は、圧縮加工初期段階でも有効である。即ち、従来は、ライン運転の初期段階では、目標厚みまで荷重条件を繰り返し変更し、加工条件を設定することを手動で行っており、そのため時間かかり、また歩留まりが悪くなっている。本実施例の制御をコイルの圧縮加工初期段階で用いれば、圧縮加工初期段階での自動条件出しが可能となる。 Further, the thickness control in this embodiment is effective even in the initial stage of compression processing. That is, conventionally, in the initial stage of line operation, the load condition is repeatedly changed to the target thickness and the processing condition is manually set. Therefore, it takes time and the yield is deteriorated. If the control of the present embodiment is used in the initial stage of coil compression processing, automatic conditions can be determined in the initial stage of compression processing.
本発明の他の実施例を図2に示す。本実施例におけるロールプレス機本体は、実施例1において、ベンドシリンダーを所謂ベンド突っ張りタイプからベンド引張りタイプとしたものである。その他は実施例1と同様である。本実施例でも実施例1と同様な作用効果を奏することができる。 Another embodiment of the present invention is shown in FIG. The roll press machine main body in the present embodiment is obtained by changing the bend cylinder from the so-called bend tension type to the bend tension type in the first embodiment. Others are the same as in the first embodiment. In the present embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.
本発明の他の実施例を図3に示す。本実施例におけるロールプレス機本体は、実施例1において、上ロールのガタツキ防止を目的としたプレロードシリンダー14を設置したものである。 Another embodiment of the present invention is shown in FIG. The roll press machine main body in the present embodiment is the one in which the preload cylinder 14 for preventing the upper roll from rattling is installed in the first embodiment.
上ロール1に対し上ロール1の自重を相殺する上方向に荷重をかける機構として、ロールのたわみ補正を行う機構とは別にプレロードシリンダー14が設けられている。本実施例では、プレロードシリンダー14を上ロールのベンド軸受箱6に設置しているが、上ロールの主軸受箱4とベンド軸受箱6の間にプレロード軸受箱を別個に設け、このプレロード軸受箱にプレロードシリンダー14を設置するようにしても良い。図中の矢印は、各シリンダーによる荷重の方向と大きさのイメージしたものである。プレロードシリンダーについては、油圧シリンダー以外に、エアシリンダー、バネ等他の手段でもかまわない。但し、安定性から油圧が望ましい。また、プレスシリンダーやベンドシリンダーのように荷重を変更する必要がないので、荷重を可変にする機構は不要である。
A preload cylinder 14 is provided as a mechanism for applying an upward load that cancels the weight of the
また、プレロードシリンダーによるプレロード荷重は、プレス荷重、ベンド補正荷重に比べはるかに小さく、また変化させる必要が無いため、プレロードシリンダー径を調整することにより(小さくすることにより)、油圧の不安定な低い圧力領域を外し、安定した圧力領域での運用が可能となり、また微調整も行いやすい設備となっている。 In addition, the preload load by the preload cylinder is much smaller than the press load and bend correction load, and it is not necessary to change the load. By adjusting the preload cylinder diameter (by reducing it), the hydraulic pressure is unstable and low. The equipment can be operated in a stable pressure range by removing the pressure range, and it is easy to make fine adjustments.
本実施例のプレロードシリンダー14は、上ロールに対して上方向に荷重をかけるようにベンド軸受箱6を引き上げている。これによって、上ロールのロール支軸を主軸受箱4の主軸受の上方に押し付け、ロール支軸と主軸受の上部のガタ(隙間)をなくしている。 The preload cylinder 14 of this embodiment pulls up the bend bearing housing 6 so as to apply a load in an upward direction to the upper roll. As a result, the roll support shaft of the upper roll is pressed above the main bearing of the main bearing housing 4 to eliminate backlash (gap) between the roll support shaft and the main bearing.
目標加工後厚み精度(例えば±2μm以下)との関係では、上ロールを確実に上方へ押し付け、揺動を抑えることが望ましい。即ち、上ロールの構造上のガタをなくし、さらに、軸受け内部での揺動も無くし、ロールの上下方向の位置を安定させ、精度の良いプレス加工を行うために、上ロールを上方に自重に勝ち、さらにある程度しっかり押し付けることが望ましい。従って、プレロードシリンダー14によるプレロード荷重は、ロールの自重分を持ち上げるだけでなく、さらにある程度しっかり押し付けるように設定される。但し、押し付け力はロールのたわみ量に影響するので、過剰に行わないようにする必要がある。
In relation to the target post-processing thickness accuracy (for example, ± 2 μm or less), it is desirable that the upper roll be surely pressed upward to suppress swinging. In other words, the upper roll is lifted by its own weight in order to eliminate the play in the structure of the upper roll, eliminate the oscillation inside the bearing, stabilize the vertical position of the roll, and perform accurate press processing. It is desirable to win and press more firmly. Accordingly, the preload load by the preload cylinder 14 is set not only to lift the weight of the roll but also to press it to a certain extent. However, since the pressing force affects the amount of deflection of the roll, it is necessary not to perform it excessively.
このような観点から、プレロード荷重(押し付け力)は、ロール自重の1〜3倍程度の荷重が望ましい。3倍以上の荷重をかけると、たわみ補正効果が大きくなり、材料厚み精度に影響をあたえることとなるからである。また、1倍程度のロール自重相当であっても、材料3からの反力や、ベンドシリンダー7からの荷重を考慮すると、ガタつきや揺動を抑止することができる。プレロードシリンダーによるたわみ補正効果が大きくならないようにし、さらに揺動の抑制を確実にするためには、ロール自重の1.5〜2倍の荷重が最適である。
From such a viewpoint, the preload load (pressing force) is preferably a load of about 1 to 3 times the roll weight. This is because when a load of 3 times or more is applied, the deflection correction effect is increased and the material thickness accuracy is affected. Further, even if the weight is equivalent to about 1 times the roll weight, rattling and swinging can be suppressed in consideration of the reaction force from the material 3 and the load from the
プレロードシリンダーの荷重は、プレス機構やベンド機構と異なり、フィードバック制御では変更しない。その他は実施例1と同様である。 Unlike the press mechanism and bend mechanism, the preload cylinder load is not changed by feedback control. Others are the same as in the first embodiment.
本実施例によれば、実施例1の効果に加えて、次のような効果を有する。従来のロールプレス設備では、ベンドシリンダー(たわみ補正シリンダー)力にて、上ロールに対して上方に荷重をかけ、上方へ押し付けている。しかし、たわみ補正荷重と材料からの反力の合計が、ロール自重と同等レベルの時にはロールのガタ分下方へ動くことや、軸の回転により軸受け部転動面での位置が若干動くことで、ロール位置が下方へ変化する不安定な運転となり、製品厚み精度が悪くなる。本実施例では、たわみ補正機構とは、別の独立した機構にて、上ロールを確実に上方へ押し付けることにより、たわみ補正に悪影響を与えることなく、安定した精度のよい加工を行える。 According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects are obtained. In a conventional roll press facility, a load is applied to the upper roll by a bend cylinder (deflection correction cylinder) force, and the upper roll is pressed upward. However, when the sum of the deflection compensation load and the reaction force from the material is at the same level as the roll's own weight, it moves downward by the backlash of the roll, and the position on the rolling surface of the bearing part moves slightly due to the rotation of the shaft. Unstable operation in which the roll position changes downward, resulting in poor product thickness accuracy. In the present embodiment, the upper roll is reliably pressed upward by an independent mechanism different from the deflection correction mechanism, so that stable and accurate processing can be performed without adversely affecting the deflection correction.
また、油圧の減圧弁仕様の最大圧に比べ、15〜20%以下で設定するときには、油圧が不安定となる。例えば、減圧弁仕様の最大圧21MPaのときは、3MPa程度以下は不安定な領域となるため、上方への押し付け力が不安定となり、精度の良いプレス加工が行えない。本実施例では、独立したプレロードシリンダーを適正な小径シリンダーとすることで、油圧減圧弁の安定領域を使用し、確実に上ロールを上方に押さえることが可能となる
また、高線圧荷重用のロールプレス設備では、大きな加圧力が必要なので、大径シリンダーを用い、荷重の調整をしている。低線圧(軽荷重)設定時には、若干の圧力調整で荷重が大きく変化することから調整が行いにくい。本実施例では、独立したプレロードシリンダーを適正な小径シリンダーとすることで、ロールプレス設備の設定荷重に関係なく、確実に上ロールを上方に押さえることが可能となる。
Further, when the pressure is set to 15 to 20% or less as compared with the maximum pressure of the hydraulic pressure reducing valve specification, the hydraulic pressure becomes unstable. For example, when the maximum pressure of the pressure reducing valve specification is 21 MPa, an area below about 3 MPa becomes an unstable region, so that the upward pressing force becomes unstable and accurate press working cannot be performed. In this embodiment, by using an independent preload cylinder as an appropriate small-diameter cylinder, the stable region of the hydraulic pressure reducing valve can be used to reliably hold the upper roll upward. The roll press equipment requires a large pressure, so a large diameter cylinder is used to adjust the load. When low linear pressure (light load) is set, adjustment is difficult because the load changes greatly with slight pressure adjustment. In the present embodiment, the upper roll can be reliably pressed upward regardless of the set load of the roll press facility by making the independent preload cylinder an appropriate small diameter cylinder.
1…上ロール、2…下ロール、3…材料、4…主軸受箱、5…プレスシリンダー、6…ベンド軸受箱、7…ベンドシリンダー、8…プレス前コイル、9…プレス後コイル、10…厚み計、11…制御盤、11-1…主制御盤、11-2…厚みフィードバック制御盤、12…巻出機、13…巻取機、14…プレロードシリンダー、15…駆動モータ、16…パルスジェネレータ、17…インバータ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上ロール、下ロール、前記上下ロールをそれぞれ軸支する主軸受箱、前記主軸受箱に対して荷重を加えて、前記上下ロール間のロールギャップの調整を行い、前記リチウムイオン二次電池電極材に圧縮荷重を加えるようにしたプレス機構及び前記主軸受箱の両外側に設けられたベンド軸受箱に荷重をかけて前記上下ロールのたわみを補正するベンド機構を備えたロールプレス機本体と、
前記ロールプレス機本体の入り側に設けられ、前記リチウムイオン二次電池電極材がコイル状に巻回されたプレス前コイルを装着する巻出機と、
前記ロールプレス機本体の出側に設けられ、圧縮加工後の前記リチウムイオン二次電池電極材を巻回しプレス後コイルとする巻取機と、
前記ロールプレス機本体の出側で前記巻取機の上流側に設置され、圧縮加工された前記リチウムイオン二次電池電極材の厚みを巾方向の操作側、中央部、駆動側の3か所で計測する厚み計と、
前記厚み計からの厚み測定値に基づき、前記ロールプレス機本体のロールギャップの調整を行うプレス機構と前記ベンド機構への制御値を演算する制御装置とを備え、
前記プレス機構はプレスシリンダーを備えて前記制御装置からの制御指令によりプレスシリンダー位置制御を行うものであり、
前記ベンド機構はベンドシリンダーを備えて前記制御装置からの制御指令によりベンドシリンダー圧力制御を行うものであり、
前記制御装置は、圧縮加工された前記リチウムイオン二次電池電極材の巾方向の全範囲において目標厚み範囲内の厚さとなるように、前記操作側、中央部、駆動側の3か所での厚み測定値と目標厚みとの差の状態に応じて、前記プレス機構と前記ベンド機構のフィードバック制御を単独又は組み合わせて行うものであり、かつ、前記目標厚み範囲内にしきい値が設定され、前記厚み計からの厚み測定値が、前記しきい値を外れた場合、前記しきい値内に入るように、前記プレス機構と前記ベンド機構のフィードバック制御を単独又は組み合わせて行うことを特徴とするロールプレス設備。 A roll press facility used for compression processing of a lithium ion secondary battery electrode material,
An upper roll, a lower roll, a main bearing box that pivotally supports the upper and lower rolls, a load is applied to the main bearing box to adjust a roll gap between the upper and lower rolls, and the lithium ion secondary battery electrode material A roll press machine main body provided with a press mechanism that applies a compressive load to and a bend mechanism that applies a load to the bend bearing housings provided on both outer sides of the main bearing housing to correct the deflection of the upper and lower rolls;
An unwinder that is provided on the entrance side of the roll press machine body, and that is mounted with a pre-press coil in which the lithium ion secondary battery electrode material is wound in a coil shape;
A winder provided on the outlet side of the roll press machine main body, winding the lithium ion secondary battery electrode material after compression processing to form a coil after pressing;
The thickness of the compression-processed lithium ion secondary battery electrode material installed on the upstream side of the winder at the exit side of the roll press machine main body is set at three locations on the operation side in the width direction , the central portion, and the drive side Thickness gauge to measure with,
Based on the thickness measurement value from the thickness gauge, comprising a press mechanism for adjusting the roll gap of the roll press machine body and a control device for calculating a control value to the bend mechanism,
The press mechanism includes a press cylinder and performs press cylinder position control by a control command from the control device,
The bend mechanism includes a bend cylinder and performs bend cylinder pressure control by a control command from the control device,
The control device is provided at three locations on the operation side, the central portion, and the drive side so that the thickness is within the target thickness range in the entire range in the width direction of the compressed lithium ion secondary battery electrode material. Depending on the state of difference between the measured thickness value and the target thickness, feedback control of the press mechanism and the bend mechanism is performed alone or in combination, and a threshold value is set within the target thickness range, A roll characterized by performing feedback control of the press mechanism and the bend mechanism individually or in combination so that the thickness measurement value from the thickness gauge falls within the threshold value when the measured value deviates from the threshold value. Press equipment.
前記制御装置は、前記目標厚みをTa、前記目標厚み範囲をTa±ΔP、前記目標厚み範囲Ta±ΔPよりも小さいしきい値をTa±Δtとした場合、
前記駆動側の厚み測定値Tdと前記操作側の厚み測定値Twの何れか一方又は両方について、前記目標厚みTaとの差分がΔtよりも大きくなったときに、前記プレス機構と前記ベンド機構のフィードバック制御を組み合わせて行うことを特徴とするロールプレス設備。 In claim 1,
When the control device has Ta as the target thickness, Ta ± ΔP as the target thickness range, and Ta ± Δt as a threshold smaller than the target thickness range Ta ± ΔP,
When one or both of the drive-side thickness measurement value Td and the operation-side thickness measurement value Tw is greater than Δt, the press mechanism and the bend mechanism A roll press facility characterized by combining feedback control.
前記制御装置は、前記目標厚みをTa、前記目標厚み範囲をTa±ΔP、前記目標厚み範囲Ta±ΔPよりも小さいしきい値をTa±Δtとした場合、
前記駆動側の厚み測定値Tdと前記操作側の厚み測定値Twの両方とも前記目標厚みTaとの差分がΔt以下のときであって、前記中央部の厚みTcと前記目標厚みTaとの差分がΔtより大きくなったときに、前記ベンド機構のみフィードバック制御を行うことを特徴とするロールプレス設備。 In claim 1,
When the control device has Ta as the target thickness, Ta ± ΔP as the target thickness range, and Ta ± Δt as a threshold smaller than the target thickness range Ta ± ΔP,
The difference between the drive-side thickness measurement value Td and the operation-side thickness measurement value Tw is the difference between the target thickness Ta and Δt or less, and the difference between the central portion thickness Tc and the target thickness Ta. A roll press facility characterized in that only the bend mechanism performs feedback control when becomes larger than Δt.
前記厚み計は、巾方向に計測器を移動して巾方向に連続的に厚みを計測するものであり、前記制御装置において、前記厚み測定値に基づき、前記駆動側、前記中央部、前記操作側の3か所の厚み測定値を抽出するようしたことを特徴とするロールプレス設備。 In claim 2 or 3,
The thickness gauge is for measuring a thickness continuously in the width direction by moving a measuring instrument in the width direction. In the control device, based on the thickness measurement value, the driving side, the central portion, and the operation A roll press facility characterized by extracting measured thickness values at three locations on the side.
前記ロールプレス機本体の上ロールに対し上ロールの自重を相殺する上方向に荷重をかける機構を、前記ベンド機構とは別に設けたことを特徴とするロールプレス設備。 In any one of Claims 1-4,
A roll press facility characterized in that a mechanism for applying an upward load that cancels the weight of the upper roll to the upper roll of the roll press machine main body is provided separately from the bend mechanism.
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