JP5473652B2

JP5473652B2 - 帯状物切断装置

Info

Publication number: JP5473652B2
Application number: JP2010026140A
Authority: JP
Inventors: 公輔皆藤; 嘉秀北村
Original assignee: Kaido Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kaido Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-02-09
Also published as: JP2011161557A

Description

本発明は、コンデンサ、又は電池等の材料となる帯状物を切断する帯状物切断装置に関する。

例えば金属箔電極、又はセパレータ等の帯状物を巻回する場合、その原反から帯状物を繰り出す一方、巻回装置の巻軸で帯状物を巻取る。そして、所望の長さの帯状物が巻軸に巻取られた時点で、巻軸の近傍に配置されたカッターで帯状物を切断する。下記の特許文献によれば、帯状物が原反から巻軸へ走行するのと同じ速度でカッターを帯状物の走行する向きに移動させ、この過程で帯状物を切断することが示されている。

上記の切断が終わると、カッターによる切断の切口は、原反から繰り出される帯状物の端部となる。この切口が新たに準備される他の巻軸に係止された後、巻回装置は他の巻軸を回転させ帯状物の巻取りを再開する。しかしながら、帯状物の切口を巻軸に係止する工程に要する時間は、巻回装置の動作のサイクル時間に占める割合が高く、この工程を短縮することが望まれている。

特開平７−１７８６９５号公報

本発明の目的とするところは、巻回装置のサイクル時間を短縮するのに貢献する帯状物切断装置を提供することにある。

本発明は、巻回装置の巻軸に巻取られる帯状物が前記巻軸に向かって走行する行程で、前記帯状物を切断する帯状物切断装置であって、帯状物の走行する方向に支持部材を駆動する駆動手段と、前記支持部材に支持され帯状物を挟む位置で相互に開閉する複数のクランプローラと、前記クランプローラに対して帯状物の走行する方向の前方に配置されたカッターと、前記カッターを前方へ付勢する付勢手段と、前記駆動手段の支持部材に設けられ前記カッターが前記支持部材から前方へ離れる限界を規定するロッドストッパーとを備え、前記複数のクランプローラが相互に帯状物の通過する間隔を開き、前記駆動手段が前記支持部材を前方へ向けて加速し、前記支持部材が前方へ移動するのに従い前記付勢手段に付勢される前記カッターが帯状物の走行に同期する速度に達したとき、前記複数のクランプローラが相互に間隔を閉じることにより帯状物を保持し、前記カッターが帯状物を切断することを特徴とする。

また、本発明は、前記カッターが前方へ移動するのを、前記カッターと前記巻軸との間に配置したエンドストッパーで規制し、前記複数のクランプローラに保持された帯状物の前記カッターによる切断の切口が前記巻回装置の巻軸に近接する位置まで、前記駆動手段が前記支持部材を前方へ移動させ、前記複数のクランプローラが相互に帯状物の通過する間隔を開き、前記駆動手段が帯状物の走行する方向の後方へ前記支持部材を移動させる動作に転じ、前記支持部材と共に後方へ移動する前記ロッドストッパーにより、前記カッターを前記付勢手段に抗して後方へ牽引することを特徴とする。

また、本発明は、前記巻軸に巻取られる帯状物の長さを検出し検出信号を送出する検出手段を備え、前記検出手段の検出信号に基づき、前記駆動手段が前記支持部材を前方へ向けて加速することを特徴とする。

また、本発明は、前記巻回装置の巻軸に巻取られる帯状物の長さに相当する間隔で途切れる活物質層が帯状物に形成され、前記検出手段が前記活物質層の途切れる帯状物の素地部を検出し、前記カッターが前記素地部を切断することを特徴とする。

本発明に係る帯状物切断装置によれば、駆動手段が支持部材を前方へ向けて加速し、支持部材に支持された複数のクランプローラ、及び付勢手段に付勢されるカッターの速度が、帯状物の走行する速度に一致したところで、複数のクランプローラが走行し続ける帯状物を保持し、カッターが帯状物を切断する。このため、帯状物の素地部を切断する間、当該帯状物切断装置は帯状物の走行を維持することができ、また帯状物にカッターの切り込む反力をクランプローラに受けさせ、帯状物の撓みを抑えることができる。

しかも、本発明に係る帯状物切断装置によれば、巻回装置の動作のサイクル時間を短縮することができる。即ち、帯状物の切断が完了した直後にカッターが前方へ移動するのをエンドストッパーで規制し、このカッターよりも帯状物の切口が巻回装置の巻軸に接近する。この状態で巻回装置が巻軸を回転させれば、直ちに帯状物を巻取ることができる。

本発明の実施形態に係る帯状物切断装置の要部を破断した側面図。本発明の実施形態に係る帯状物切断装置の要部を破断した平面図。本発明の実施形態に係る帯状物切断装置の動作工程の第１例を示す概略図。本発明の実施形態に係る帯状物切断装置の動作工程の第２例を示す概略図。本発明の実施形態に係る帯状物切断装置の動作工程の第３例を示す概略図。本発明の実施形態に係る帯状物切断装置の動作工程の第４例を示す概略図。本発明の実施形態に係る帯状物切断装置の動作工程の第５例を示す概略図。本発明の実施形態に係る帯状物切断装置の動作工程の第６例を示す概略図。

図１〜図８に基づき、帯状物１が巻回装置の巻軸３へ向かって走行する行程で帯状物１を切断する帯状物切断装置５について説明する。図面は特に断らない限り図１〜図３を参照する。矢印ａ，ｂは、帯状物１の走行する方向を指しており、それぞれの向きを「前方」、「後方」と以下に記す。また、帯状物切断装置５の要素の形状と配置の図示は説明の便宜を優先したものであり、帯状物切断装置５の実際の構造を限定する意図ではない。

帯状物切断装置５は、帯状物１の長さを検出する検出手段７と、支持部材９を前方、又は後方に駆動する駆動手段１１と、支持部材９に支持された一対のクランプローラ１３，１５と、支持部材９の前方に配置された可動部材１７と、可動部材１７に支持されたカッターユニット１９と、付勢手段２１と、ロッドストッパー２３と、エンドストッパー２５とを備える。

帯状物１は、その表面に活物質層２７を形成され、活物質層２７の途切れた箇所を素地部２９としている。帯状物１の長手方向には複数の素地部２９が互いに間隔を空けて形成されている。これらの素地部２９の間隔は、１個分のコンデンサ、又は電池等の材料として巻回装置の巻軸３に巻取られる帯状物１の長さに相当する。検出手段７は、帯状物１の素地部２９を検出したときに検出信号を送出する光電センサである。或いは、検出手段７として、帯状物１の側縁から突出するタグ等を検出する近接センサを適用しても良い。

駆動手段１１は、支持部材９に接合したボールナット３１を送り螺子３３に螺合し、サーボモータ等の駆動源３５で送り螺子３３を回転させることにより、ボールナット３１と共に支持部材９を帯状物１の走行する方向に移動させるものである。ここで移動とは、加速、定速走行、及び減速を含意する。駆動手段１１の動作は、駆動源３５をコンピューター等の制御装置で制御することで達成され、この制御装置に検出手段７の検出信号が入力される。駆動源３５は基材３７に位置決めされ、巻回装置の筐体等に基材３７が固定されている。クランプローラ１３，１５は、帯状物１を挟む位置で対向し、図に表れていないカム機構によって相互に開閉するよう動作する。

上記のカム機構は、支持部材９の移動する過程で、カムレールが従節を図３の矢印ｃ，ｄの方向に案内するものである。例えば、クランプローラ１３，１５を閉じるよう動作させるには、クランプローラ１３を支持部材９に矢印ｃ，ｄの方向に移動自在に取付け、クランプローラ１３に接合した従節をカムレールが矢印ｃの向きに案内するようにすれば良い。クランプローラ１３，１５の間を開くには、クランプローラ１３に接合した従節をカムレールが矢印ｄの向きに案内するようにすれば良い。クランプローラ１５は必ずしも矢印ｃ，ｄの方向に動作しなくても良い。

可動部材１７は、送り螺子３３の通り抜ける挿通孔３９を形成され、送り螺子３３の軸方向に滑動自在である。送り螺子３３は、帯状物１の走行する方向に可動部材１７、及びカッター２０を案内する案内手段の役割を果たしている。カッターユニット１９は、帯状物１を横切る方向にカッター２０を進退させるものである。この動作は、上記のカム機構と同様の原理によって実現できる。例えば、カッター２０に接合した従節をカムレールが矢印ｃの向きに案内することにより、図３に示す位置で待機するカッター２０を帯状物１に切り込ませる。続いて、カムレールが矢印ｄの向きに従節を案内することにより、カッター２０を図３に示す位置に復帰させた時点で、帯状物１の切断が完了する。

また、可動部材１７には、芯材４１の通される挿通孔４３、及びロッドストッパー２３の軸部４５の通される挿通孔４７が形成されている。付勢手段２１は、可動部材１７と共にカッターユニット１９のカッター２０を前方へ押し出す力を発生する圧縮コイルスプリングである。芯材４１は、その後端を基材３７に固定し先端を可動部材１７の前方へ延出した棒体から成り、付勢手段２１の撓みを規制するものである。

ロッドストッパー２３は、その軸部４５の先端に拡径部４９を設け、軸部４５の後端を支持部材９に固定したものである。図１は、付勢手段２１の力を受ける可動部材１７が拡径部４９に突き当たり、可動部材１７が支持部材９から前方へ離れることのできる限界に位置した状態を示している。エンドストッパー２５は、送り螺子３３の先端に設けられ、可動部材１７と共にカッターユニット１９のカッター２０が前方へ移動する限界を規定するものである。図２の符号５０で指したベースプレートに、支持部材９、及び可動部材１７を帯状物１の走行する方向に案内するガイドレール等を取付けても良い。

次に帯状物切断装置５の動作について説明する。図３は、クランプローラ１３，１５が相互に帯状物１の通過する間隔を開き、帯状物１が巻回装置の巻軸３に巻取られる工程を示している。巻軸３に巻取られる帯状物１の長さが既述の１個分の長さに近づくと、帯状物１の素地部２９が検出手段７の正面を横切り、検出手段７が検出信号を送出する。

駆動手段１１は、検出手段７の検出信号に基づき支持部材９を前方へ向けて加速する。これにより支持部材９が前方へ移動するのに従って、可動部材１７が付勢手段２１の力で前方へ押し出されるので、可動部材１７に支持されたカッターユニット１９のカッター２０も前方へ向けて加速される。クランプローラ１３，１５、及びカッター２０の速度が、帯状物１の走行に同期する速度に達したところで、図４に示すように、クランプローラ１３，１５が相互に閉じることにより帯状物１を保持する。この時点で、帯状物１の素地部２９の位置はカッター２０の正面に一致する。カッターユニット１９がカッター２０を矢印ｃ，ｄの方向に進退させることにより、帯状物１の素地部２９を切断する。また、帯状物１にカッター２０の切り込む反力は、帯状物１を保持するクランプローラ１３，１５が受けるので、帯状物１の撓みが抑えられる。

帯状物１の切断が完了した直後、巻軸３に巻き取られた帯状物１は巻軸３と共に他所へ移送される。図６に表れた巻軸３は新たに準備されたものである。一方、駆動手段１１は、帯状物１の切断が完了してから支持部材９を更に前方へ向けて定速走行させる。そして、可動部材１７がエンドストッパー２５に突き当たり、カッター２０は図６に示す位置で停止するが、ロッドストッパー２３の軸部４５は可動部材１７の挿通孔４７を前方へ通過できるので、支持部材９が可動部材１７に接近する。これにより、クランプローラ１３，１５に保持された帯状物１の切口５１がカッター２０よりも前方へ突出し、巻軸３に近接することになる。このような帯状物１の切口５１を巻軸３のスリット３０に進入させれば、巻軸３に帯状物１を容易に係止することができる。この状態で、巻回装置が巻軸３を回転させれば、帯状物１を直ちに巻取ることができる。

図７に示すように、クランプローラ１３，１５が相互に間隔を開き、駆動手段１１が支持部材９を後方へ走行させる。この過程で、支持部材９と共に後方へ移動するロッドストッパー２３の拡径部４９が可動部材１７に突き当たり、可動部材１７がロッドストッパー２３によって後方へ牽引される。これにより、可動部材１７は付勢手段２１の力に抗して後方へ移動し、クランプローラ１３，１５は図１に示した位置に復帰する。ここまでが帯状物切断装置５の１サイクルの動作であり、これを帯状物切断装置５は繰り返し行うことができる。

以上に述べた帯状物切断装置５によれば、帯状物１をカッター２０で切断する間、帯状物１の走行を維持することができ、しかも巻軸３に帯状物１を迅速に係止できるので、巻回装置の動作のサイクル時間を短縮することができる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、又は変形した形態で実施し得るものである。上記のカム機構を帯状物切断装置５に適用することは本発明の必須の要件ではなく、これに代わるエアシリンダー等を用いてクランプローラ１３，１５、及びカッター２０を動作させても良い。

本発明は、電池素子材料、又はコンデンサの電極、セパレータに加え、あらゆる形態の帯状物の切断に有益な技術である。

１…帯状物、３…巻軸、５…帯状物切断装置、７…検出手段、９…支持部材、１１…駆動手段、１３，１５…クランプローラ、１７…可動部材、１９…カッターユニット、２０…カッター、２１…付勢手段、２３…ロッドストッパー、２５…エンドストッパー、２７…活物質層、２９…素地部、３０…スリット、３１…ボールナット、３３…送り螺子、３５…駆動源、３７…基材、３９，４３，４７…挿通孔、４１…芯材、４５…軸部、４９…拡径部、５０…ベースプレート、５１…切口。

Claims

巻回装置の巻軸に巻取られる帯状物が前記巻軸に向かって走行する行程で、前記帯状物を切断する帯状物切断装置であって、
帯状物の走行する方向に支持部材を駆動する駆動手段と、前記支持部材に支持され帯状物を挟む位置で相互に開閉する複数のクランプローラと、前記クランプローラに対して帯状物の走行する方向の前方に配置されたカッターと、前記カッターを前方へ付勢する付勢手段と、前記駆動手段の支持部材に設けられ前記カッターが前記支持部材から前方へ離れる限界を規定するロッドストッパーとを備え、
前記複数のクランプローラが相互に帯状物の通過する間隔を開き、前記駆動手段が前記支持部材を前方へ向けて加速し、前記支持部材が前方へ移動するのに従い前記付勢手段に付勢される前記カッターが帯状物の走行に同期する速度に達したとき、前記複数のクランプローラが相互に間隔を閉じることにより帯状物を保持し、前記カッターが帯状物を切断することを特徴とする帯状物切断装置。
前記カッターが前方へ移動するのを、前記カッターと前記巻軸との間に配置したエンドストッパーで規制し、前記複数のクランプローラに保持された帯状物の前記カッターによる切断の切口が前記巻回装置の巻軸に近接する位置まで、前記駆動手段が前記支持部材を前方へ移動させ、
前記複数のクランプローラが相互に帯状物の通過する間隔を開き、前記駆動手段が帯状物の走行する方向の後方へ前記支持部材を移動させる動作に転じ、前記支持部材と共に後方へ移動する前記ロッドストッパーにより、前記カッターを前記付勢手段に抗して後方へ牽引することを特徴とする請求項１に記載の帯状物切断装置。
前記巻軸に巻取られる帯状物の長さを検出し検出信号を送出する検出手段を備え、前記検出手段の検出信号に基づき、前記駆動手段が前記支持部材を前方へ向けて加速することを特徴とする請求項１又は２に記載の帯状物切断装置。
前記巻回装置の巻軸に巻取られる帯状物の長さに相当する間隔で途切れる活物質層が帯状物に形成され、前記検出手段が前記活物質層の途切れる帯状物の素地部を検出し、前記カッターが前記素地部を切断することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の帯状物切断装置。