JP5479199B2

JP5479199B2 - 帯状物搬送装置

Info

Publication number: JP5479199B2
Application number: JP2010100449A
Authority: JP
Inventors: 正一松尾; 裕之中; 直矢領木; 博大仲; 聡一郎中里
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-04-26
Also published as: JP2011230867A

Description

本発明は、帯状物を搬送する帯状物搬送装置に関するものである。

帯状物を浮上させた状態で搬送する従来の帯状物搬送装置としては、図７に示すように、ハウジング１０の内部にエアを吹出す上ノズル（上エア吹出しノズル）２０を備え、この上ノズル２０のエア吹出し口部にエア吹出しスリット１２を設け、更にその出口側において、帯状物Ｗと相対向して帯状物Ｗに対する角度を自由に調整できる整流板１３を設けて、エアを帯状物Ｗの進行方向と同一かあるいは略同一の方向にエアを吹出すことができるよう構成したものがある（例えば、特許文献１の図１〜図４および明細書の第３頁〜第７頁参照。）。

なお、エア吹出しスリット１２および整流板１３は、帯状物Wの略全幅にわたって延設されている。上記したようにエア吹出しスリット１２より出口側の位置に整流板１３を設けることで、上ノズル２との離れ際におけるエアの乱流を抑止し、その結果、連続搬送する帯状物Ｗが上下に振動することを防止するよう図られている。

また、図８に示すように、帯状物Ｗを浮上させた状態で搬送する従来の他の帯状物搬送装置として、例えば、特許文献１（詳しくは特許文献１の図５および明細書の第２頁）等に、ハウジング１０の出口に帯状物Ｗの幅方向に対する蛇行量を検知し、蛇行状態を修正するＥＰＣロール２２を設けた構成が提案されている。ここで、前記ＥＰＣロール２２は、ハウジング１０の出口に回転自在に取付けられている。なお、図８における１は、ハウジング１０内に設けられた下ノズルである。

特開平９−４０２４２号公報

しかしながら、図７、図８に示す前記従来の帯状物搬送装置では、ハウジング１０の内部では帯状物Ｗを支持するものが一切ないので、ＥＰＣロール２２から離れた場所で前記帯状物Ｗの蛇行が発生しても修正できない、また帯状物Ｗが一度蛇行し始めると、帯状物Ｗを元の位置に戻すことが困難であり、さらに蛇行が進行した場合には、最悪、搬送停止に至るおそれがあるという課題を有している。

昨今、リチウムイオン二次電池は、携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータ等のポータブル型電子機器の電源として多く使用されてきており、さらに近年は、モーターを動力源とする自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に使用されるなど用途が広がるのに伴い、リチウム二次電池の高容量化が求められてきているが、例えば、リチウム二次電池の極板として用いる帯状物の製造搬送工程などにおいて、上記のような課題が発生していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、帯状物がその幅方向などに蛇行することを抑止できる帯状物搬送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の帯状物搬送装置は、帯状物を浮上させた状態で搬送させる帯状物搬送装置であって、前記帯状物が周方向に巻付くサポートローラーを備え、前記帯状物にかかる前記サポートローラーからの応力をＳ（×１０^−６Ｎ／ｍ^２）、前記サポートローラーの最適な巻付け距離をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ＝−０．１２Ｓ＋２．９（但しＲは±０．３ｍｍの範囲で変動を許容可）という関係を満たし、かつ前記サポートローラーによる前記帯状物の突上げ距離Ｌ（ｍｍ）を３≦Ｌ≦６の範囲とすることを特徴とする。

この構成によれば、浮上した状態で搬送される帯状物がサポートローラーの周方向に巻付くことで、前記サポートローラーが回転されて、このサポートローラーと帯状物との間に静止摩擦力が発生し、前記帯状物の横滑りによる蛇行が抑止される。

以上のように、本発明の帯状物搬送装置によれば、帯状物の蛇行を抑止することができ、蛇行による搬送停止を防止することができ、ひいては、搬送停止による歩留まりの低下や、生産性の低下を防止できる。

本発明の実施の形態１、２に係る帯状物搬送装置の要部側面図図１の矢印Ｂ方向から見たサポートローラーとその近傍箇所の正面図図１の矢印Ｃ方向から見たサポートローラーとその近傍箇所の平面図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ帯状物とサポートローラーとの巻付け距離と帯状物の蛇行距離との相関を示した実験データ（ａ）〜（ｃ）は、それぞれサポートローラーによる帯状物の突上げ距離と帯状物の蛇行距離との相関を示した実験データサポートローラーによる突上げが過剰で、帯状物の周期的曲線が乱れたときの帯状物搬送装置（ハウジング内部）の要部側面図従来の帯状物搬送装置の要部側面断面図ＥＰＣロールを備えた他の従来の帯状物搬送装置の側面図

以下、本発明の実施の形態に係る帯状物搬送装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上流側および下流側とは帯状物の搬送方向（図１における矢印B方向に沿う方向）を基準として記載し（したがって、図１においては、図１に示す紙面の左側が上流側、右側が下流側である）、また、左右方向とは帯状物の搬送方向の下流側に向った場合の左右方向を基準として記載する。

また、下記の実施の形態における帯状物の具体例としては、リチウムイオン二次電池などの電極板（正極板または負極板）であり、この電極板を形成して搬送しながら乾燥する工程で用いられる。ここで、電極板は、電極の基材となる集電板に活性物の合材層を積層して形成され、正極の集電板は、その幅が７００〜８００ｍｍ、厚みが５〜３０μｍであるアルミニウムやアルミニウム合金またはニッケルやニッケル合金製の金属箔が用いられる。また、負極の集電板は、その幅が７００〜８００ｍｍ、厚みが５〜２５μｍである銅または銅合金製の金属箔が用いられる。そして、例えば、厚みが０．２ｍｍの合材層が前記集電板上に形成され、この帯状物の一例としての電極板が、熱風乾燥炉（帯状物搬送装置の一例）にて搬送されながら約８０℃で乾燥されて非水系二次電池用電極板としての電極板が製造される。なお、この集電板の上に塗布され合材としては、プラネタリーミキサー、エクストルーダ等の分散機により分散媒中に、正極活物質、導電材、結着材もしくは導電剤とを混合分散および混練させて、均一に分散されて作成される。

（実施の形態１）
まず、本実施の形態の帯状物搬送装置Ａに係るサポートローラー５およびその取付け構造について説明する。図１に示すように、ハウジング１０内部に、帯状物Ｗに対してエアを送って搬送するフローティングノズルとしての下ノズル（下エア吹出しノズル）１および上ノズル（上エア吹出しノズル）２を、下ノズル１、上ノズル２の順に交互に配設し、その間を帯状物Ｗが周期的曲線を描きながら搬送されるよう構成している。この帯状物Ｗをサポートローラー５によって突上げる。

サポートローラー５は、下ノズル１の上流側位置に配設された下部台座３および上部台座４の２段の台座で支持する構造となっている。図２と図３とは、サポートローラー５が取り付けられた下部台座３、上部台座４および下ノズル１の正面図と平面図である。そして、図２、図３に示すように、サポートローラー５を、下部台座３を高さ方向（図２におけるＤ方向）に移動することで高さ方向に位置調整可能とされ、上部台座４を帯状物Ｗの搬送方向に対して移動することで図３におけるＥ方向に対して位置調整可能とされている。

なお、上部台座４と下部台座３とは、例えば、以下のような取付構造とされている。図１〜図３に示すように、下ノズル１の外枠の上流側面と下流側面とには台座固定用の矩形の基台１１がそれぞれ取り付けられ、各基台１１の左辺部近傍箇所と右辺部近傍箇所とには上下に延びる長孔１１ａ（図２参照）がそれぞれ形成されている。そして、各基台１１の長孔１１ａを挿通するようにボルト７が下ノズル１の左側方位置と右側方位置とで挿通され、ボルト７の先端部に、下部台座３の下方に延びる取付け部３ａが固定されている。ボルト７を緩めることで、下部台座３の上下方向（Ｄ方向）の位置を調整可能とされている。下部台座３は、その取付部３ａから上流側に向けて水平（搬送方向に沿うＥ方向）に延びる支持部３ｂに、前記Ｅ方向に延びる長孔３ｃが形成され、上部台座４の下部から長孔３ｃを通して配設されたボルト８を緩めることにより、上部台座４の搬送方向に沿うＥ方向に位置調整可能とされている。そして、左右の上部台座４の上端部を跨るように横方向に延びる支持軸部６が取り付けられているとともに、この支持軸部６に軸受部（軸受ベアリング）を介して、サポートローラー５が回転自在に取り付けられている。これによって、サポートローラー５は、高さ方向（Ｄ方向）と、搬送方向に沿うＥ方向に位置調整可能とされている。なお、サポートローラー５は、高さ方向（Ｄ方向）と、搬送方向に沿うＥ方向に位置調整可能であればこのような取付け支持構造に限るものではない。

図１に示すように、帯状物Ｗの浮上状態での搬送中において、帯状物Ｗがサポートローラー５にわずかに触れただけでは、サポートローラー５は回転しない。言い換えると、この状態では帯状物Ｗからサポートローラー５には回転できるだけのトルクがかからず、帯状物Ｗとサポートローラー５との間には動摩擦力が発生した状態となり、サポートローラー５の上を帯状物Ｗが滑る。このような条件下では、帯状物Ｗの蛇行が抑止できないだけでなく、帯状物Ｗとサポートローラー５との双方に磨耗が発生するため、帯状物Ｗの品質が低下するとともにサポートローラー５の寿命も短くなって悪影響を及ぼす。

一方、帯状物Ｗがサポートローラー５に十分に巻付いた状態では、サポートローラー５は帯状物Ｗの進行方向と同一方向に、かつ一体となって回転する（図１に示す状態では右回りに回転する）。言い換えると、帯状物Ｗからサポートローラー５には回転できるだけのトルクがかかり、帯状物Ｗとサポートローラー５との間には静止摩擦力が発生した状態となり、サポートローラー５の上を帯状物Ｗが横滑りすることを抑えることができる。その結果として、帯状物Ｗの走行が安定し、帯状物Wの幅方向への蛇行を抑止することが可能となる。

続いて、サポートローラー５の最適な設置位置を確認するための実験結果について説明する。まず、帯状物Ｗにかかる応力、およびサポートローラー５の直径（１９ｍｍと２６ｍｍ）を変化させながら、下ノズル１および上ノズル２から風速３．８ｍ／ｓｅｃでエアを吹付け、サポートローラー５が回転できるために必要な最小限の帯状物Ｗの巻付け角度を測定した。測定結果を（表１）にまとめて示す。（表１）の結果から、サポートローラー５の直径が大きくなると、回転できるための最小限の巻付け角度が小さくなることが分かる。更に前記の結果より最小限の巻付け距離を計算すると、直径が変わってもサポートローラー５の回転に必要な帯状物Ｗの最小限の巻付け距離は殆ど変わらないことが分かった。また応力が少なすぎると、帯状物Ｗを巻き付けてもサポートローラー５を回転させることはできず、応力１．７×１０^−６Ｎ／ｍ^２以下では回転を確認できなかった。

次に、下ノズル１および上ノズル２から風速３．８ｍ／ｓｅｃでエアを吹付け、６．７×１０^−６Ｎ／ｍ^２の応力を帯状物Ｗにかける状態で、サポートローラー５の位置を下部台座３と上部台座４とにて高さ方向Ｄ、帯状物Ｗの搬送方向に沿うE方向に調整し、サポートローラー５への帯状物Ｗの巻付け距離および、サポートローラー５による帯状物Ｗの突上げ距離に対する、帯状物Ｗの蛇行距離の相関を測定して採取した。帯状物Ｗの蛇行距離は、２ｍ／ｍｉｎの速度で帯状物Ｗを１分間搬送し、搬送前後のハウジング１０の出口側での幅方向の変位を測定した。

図４（ａ）は、帯状物Ｗとサポートローラー５との巻付け距離と帯状物Wの蛇行距離との相関を示した実験データである。ここで、丸い点（黒丸と白丸）は、搬送中に帯状物Ｗとサポートローラー５とがわずかに触れるだけで、サポートローラー５は回転しなかった場合、四角い点（黒四角と白四角）は、帯状物Ｗがサポートローラー５に十分に巻付き、サポートローラー５が回転した場合、三角の点（黒三角と白三角）は、帯状物Ｗがサポートローラー５に十分に巻付いたものの、突上げが過剰で上ノズル２と接触した場合の実績を示している。いずれも黒く塗り潰した点はサポートローラーの直径が１９ｍｍ、白抜きの点はサポートローラーの直径が２６ｍｍにおける実績である。

これらの測定結果によると、帯状物Ｗがサポートローラー５に十分巻付いたときに、蛇行抑止の効果があることだけでなく、サポートローラー５の半径に関係なく、蛇行抑止の効果が最も高い巻付け距離の範囲は、四角い点の集まる１．８〜２．４ｍｍの範囲（図４において、二点鎖線で囲んだ範囲）に集中していることが分かる。なお三角の点が示す通り、帯状物Ｗを上ノズル２に接触するまで突き上げると、却って蛇行抑止の効果がなくなることも分かる。

図５（ａ）は、サポートローラー５が帯状物Ｗを突上げた距離と帯状物Ｗの蛇行距離との相関を示した実験データである。点の形および色は図４と同じ記号を用い、説明を省略する。搬送中に帯状物Ｗとサポートローラー５とがわずかに触れるだけで、サポートローラー５が回転しないときの位置を「突上げ距離＝０ｍｍ」とし、そこから３ｍｍずつ突上げたときの帯状物Ｗの幅方向への蛇行距離の変化を測定した。

これによると、サポートローラー５による帯状物Ｗの突上げ距離を３〜６ｍｍとしたときには蛇行を抑止できるが、突上げ距離を９〜１２ｍｍまで上げると、帯状物Ｗが上ノズル２に接触し、却って蛇行抑止の効果がなくなることが確認できる（図中の二点鎖線で囲んだ範囲を参照）。

サポートローラー５による突上げが過剰となると蛇行抑止の効果がなくなる原因は、帯状物Wと上ノズル２とが接触することで帯状物Ｗの周期的曲線が崩れ、下ノズル１から吹出されるエアの流れが不安定化するためである。この状態では、帯状物Ｗの蛇行を抑止できないだけでなく、帯状物Ｗと上ノズル２との双方が磨耗し、帯状物Ｗに傷が発生する原因ともなり、品質管理の面からも好ましくない。図６は、サポートローラー５による突上げが過剰となることで、帯状物Ｗの周期的曲線が乱れた状態を示したものである。

また、帯状物Ｗの搬送方向に対するサポートローラー５の最適な設置位置を検証するため、下ノズル１および上ノズル２からのエア吹出し風速を３．８ｍ／ｓｅｃから４．３ｍ／ｓｅｃ、４．７ｍ／ｓｅｃに上げ、サポートローラー５の設置位置を高さ方向（図２におけるＤ方向）および帯状物Ｗの搬送方向に沿うＥ方向（図３参照）に調整したときの、帯状物Ｗの幅方向への蛇行距離を測定した。

その結果、エア吹出し風速を上げてもサポートローラー５の高さ方向の最適突上げ距離は３〜６ｍｍで変わらないこと、および帯状物Ｗの進行方向にサポートローラー５をずらしてもその傾向は変わらないことが確認できる。（表２）の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、エア吹出し風速をそれぞれ３．８ｍ／ｓｅｃ、４．３ｍ／ｓｅｃ、４．７ｍ／ｓｅｃとしたときの、サポートローラー５の設置位置による帯状物Ｗの蛇行距離の変化を示したデータである。なお表中のＸ、Ｙは、図１のＸ、Ｙに相当し、Ｘはサポートローラー５から下ノズル１までの距離、Ｙはサポートローラー５の高さ（ハウジング１０の底面部からの距離）である。

（実施の形態２）
実施の形態２においても、帯状物Ｗ、下ノズル１、上ノズル２、サポートローラー５の位置関係は実施の形態１と同様であり、説明を省略する（図１を参照）。図４（ｂ）、（ｃ）は、帯状物Ｗにかかる応力をそれぞれ５．０×１０^−６Ｎ／ｍ^２と、３．３×１０^−６Ｎ／ｍ^２とに減らしたときの、帯状物Ｗとサポートローラー５との巻付け距離と帯状物Ｗの蛇行距離との相関を示した実験データである。点の形および色は図４（ａ）と同じ記号を用い、説明を省略する。

これによると、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、実施の形態１と同様に、帯状物Ｗがサポートローラー５に十分巻付くと蛇行抑止に効果があるが、巻付けが過剰になり帯状物Ｗが上ノズル２に接触すると、却って蛇行抑止の効果がなくなることが分かる。またサポートローラー５の半径に関係なく、蛇行抑止の効果が最も高い巻付け距離の範囲は、応力５．０×１０^−６Ｎ／ｍ^２では２．０〜２．６ｍｍ、応力３．３×１０^−６Ｎ／ｍ^２では２．２〜２．８ｍｍに収まることが分かる（図中の二点鎖線で囲んだ範囲を参照）。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の結果をまとめると、帯状物Ｗにかかる応力をＳ（×１０^−６Ｎ／ｍ^２）、蛇行抑止の効果が最も高いサポートローラー５への巻付け距離の範囲の中心をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ＝−０．１２Ｓ＋２．９という式が成立する。但し、Ｒは±０．３ｍｍの範囲なら変動を許容できるということになる。（表３）は、帯状物Ｗにかかる応力Ｓと、蛇行抑止の効果が最も高いサポートローラー５への巻付け距離との範囲をまとめたものである。

図５（ｂ）、（ｃ）は、帯状物Ｗにかかる応力をそれぞれ５．０×１０^−６Ｎ／ｍ^２、３．３×１０^−６Ｎ／ｍ^２に減らしたときの、帯状物Ｗがサポートローラー５を突上げた距離と帯状物Ｗの蛇行距離との相関を示した実験データである。点の形および色は図４（ａ）、図５（ａ）と同じ記号を用い、説明を省略する。

これによると、実施の形態１と同様に、サポートローラー５による帯状物Ｗの突上げ距離を３〜６ｍｍとしたときには蛇行を抑止できるが、突上げ距離を９〜１２ｍｍまで上げると、帯状物Ｗが上ノズル２に接触し、却って蛇行抑止の効果がなくなることが改めて確認できる（図中の二点鎖線で囲んだ範囲を参照）。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の結果をまとめると、サポートローラー５による帯状物の突上げ距離をＬ（ｍｍ）とすると、蛇行抑止の効果が最も高い範囲は３≦Ｌ≦６に収まる。

この帯状物搬送装置Ａおよび帯状物搬送方法によれば、浮上した状態で搬送される帯状物Ｗがサポートローラー５の周方向に巻付くことで、サポートローラー５が回転されて、サポートローラー５と帯状物Ｗとの間に静止摩擦力が発生し、帯状物Ｗの横滑りによる蛇行が抑止される。したがって、帯状物Ｗの蛇行を抑止することができて、蛇行による搬送停止を防止することができ、ひいては、搬送停止による歩留まりの低下や、生産性の低下を防止できる。したがって、この帯状物搬送装置Ａおよび帯状物搬送方法を、リチウムイオン二次電池などの電極板を形成して搬送しながら乾燥する工程で用いると、電極板の歩留まりの低下や信頼性の向上化を図ることができて、ひいては、リチウムイオン二次電池などの電池の高性能化に寄与する。

なお、上記実施の形態では、サポートローラー５を支持する台座である下部台座３や上部台座４を下ノズル１に取り付けた場合を述べたが、これに限るものではなく、サポートローラー５を、下ノズル１が固定されているハウジング１０の底面部から立設する状態で取り付けてもよい。

本発明の帯状物搬送装置は、帯状物の搬送時において蛇行を抑止する効果を有し、帯状物を安定かつ高い歩留まりで搬送して製造することを可能にした。その結果、帯状物として、銅以外の金属や、フィルム、磁気テープなどの極めて薄い帯状物の搬送の用途にも良好に適用できる。

１下ノズル
２上ノズル
３下部台座
４上部台座
５サポートローラー
１０ハウジング

Claims

帯状物を浮上させた状態で搬送させる帯状物搬送装置であって、前記帯状物が周方向に巻付くサポートローラーを備え、前記帯状物にかかる前記サポートローラーからの応力をＳ（×１０^−６Ｎ／ｍ^２）、前記サポートローラーの最適な巻付け距離をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ＝−０．１２Ｓ＋２．９（但しＲは±０．３ｍｍの範囲で変動を許容可）という関係を満たし、かつ前記サポートローラーによる前記帯状物の突上げ距離Ｌ（ｍｍ）を３≦Ｌ≦６の範囲とすることを特徴とする帯状物搬送装置。
前記サポートローラーを、高さ方向および帯状物の搬送方向に対して位置調整可能に配設したことを特徴とする請求項１に記載の帯状物搬送装置。
エアを帯状物よりも上方から吹出す上ノズルと、エアを帯状物よりも下方から吹出す下ノズルとが帯状物の搬送方向に対して交互に配設され、前記サポートローラーが、下ノズルに取り付けられた台座に支持され、または下ノズルが固定されているハウジングの底面部から立設されていることを特徴とする請求項２に記載の帯状物搬送装置。