JP5685347B2

JP5685347B2 - 電子部品の電極帯のレーザー光線による切断装置

Info

Publication number: JP5685347B2
Application number: JP2014526315A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　信次; 信次渡辺
Original assignee: O M C Co Ltd
Current assignee: O M C Co Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: WO2014041588A1; JPWO2014041588A1

Description

本発明は、リチウム電池やコンデンサ等の電子部品の電極帯を所定の寸法又は大きさに切断するための、レーザー光線による切断方法とその装置に関する。

リチウム二次電池に代表される非水電解液二次電池は、高エネルギー密度であるメリットを活かして、小は携帯電話、パソコンなどの電子機器、大はハイブリッド或いは電気自動車の蓄電装置など各種の電子部品に使用されている。リチウムイオン二次電池の主たる内部構造である電極組立体には、金属箔に活物質が塗着された正・負電極帯とセパレータとを巻き付けた捲回式や、これらを積層した積層式のものがある。

捲回式の場合、この正または負電極帯は幅広で長尺の原反をスリッタで所定幅に切り分け、幅の狭い正・負電極帯とセパレータとを巻き取り機に供給し、所定長さに巻き取ったところで切断し、リチウム二次電池用の電極組立体としていた。また、積層式の場合、正・負電極帯の幅広の原反からトムソン刃で矩形に打ち抜き、これをセパレータの間に交互に積層してリチウム二次電池用の積層体としていた。そして、この捲回式や積層式の電極組立体が容器となる外装缶に収容され、電解液が注液された後、キャップがつけられ封口され、最後に初充電されて電池としての機能が付与される。コンデンサも同様の構造を持つ。

このように製造された電池の中には電圧や容量等の電池特性や、経時変化による電池特性の低下の挙動が正常な電池と異なるものが混じる場合がある。その原因は、現在までの知見では、電極帯に金属性異物が混入することが原因とされている。即ち、混入した金属性異物がセパレータを貫通し、充放電に伴ってこれらの金属性異物が溶解して電解液中に溶出し、その金属イオンがデンドライト状に負極から析出、成長して正負極間で僅かな電流がリークする微小短絡を起こすためとされている。

そして、リチウム二次電池の数ある製造工程中で、特に金属性異物が混入する可能性が高い工程は切断工程であると言われている。切断工程では、刃物鋼製のロールカッタ、はさみ式カッタ、或いは矩形に打ち抜く場合にはトムソン刃が使用されること、被切断物は電極帯を構成する銅箔又はアルミニウム箔である事から、これらを切断する時に使用する金属製刃からの微細粉や切断される金属箔の微細粉が電極帯に混入付着したり、切断端に尖ったバリが発生する可能性が高く、これらが金属性異物になると言われている。

そこで、一つの解決策として金属製のカッタを使用しない方法、即ち、金属製刃物に代えてセラミックス製刃物の使用が考えられ、刃物からの異物を排除できるようになったが、なお、切断される金属箔の微細粉の混入やバリの発生を排除することが出来なかった（特許文献１）。

このような物理的な切断方法に対してレーザー光線による切断も提案された。レーザー光線による切断の場合、レーザー光線を切断線に沿って走らせると、連続的に発生する微小領域である、その集光位置において電極帯は瞬時に溶融するが、電極帯の温度は低いために次の瞬間には周囲に熱を奪われて凝固して元に戻ってしまい、結果としてはレーザー光線が切断線を走り抜けるだけとなってレーザー光線のみによる切断は不可能であった。

そこで、溶融した微小領域の金属がその位置で凝固させないようにこれを排除しようとして切断部分に向けて空気を吹きつけたり、切断部分を吸引したりしたが、吹き付けの場合は、溶融金属が吹きつけられた空気によって急冷されて大量の微細な球（金属性異物）となり、空気と共に舞い上がって別の場所で電極部分に付着し、前述の不具合の原因を引き起こすこととなった。また、吸引では微小範囲の溶融金属の除去能力が不足し、しかも空気を使用すると騒音となり、工場環境が著しく劣化する。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、レーザー光線による切断の不具合を確実に除去出来る電極帯のレーザー光線による切断方法とその装置を提供することをその課題とする。

請求項１に記載した発明は、長尺の電極帯１をレーザー光線４１にてレーザー切断を実現する切断装置の第１実施例Ａである。即ち、
電極帯１の切断線２に沿って電極帯１を電極帯搬送台７５に押圧固定する押圧固定部材２０ａ，２０ｂと、
出射したレーザー光線４１を切断線２上に沿って走行させ、レーザー光線４１の集光位置を溶融するレーザー出射部４０と、
レーザー光線４１に追従して溶融部位３に進入し、溶融部位３の溶融端３ａ，３ｂの一方を他方から離間させるブレード１２を備えるブレード作動機構１０とで構成されたことを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、レーザー切断を実現する切断装置の第２実施例Ｂである。即ち、
電極帯１の切断線２に沿って、その両側にて電極帯１を電極帯搬送台７５に押圧固定する送り元側押圧固定部材２０ａ及び送り先側押圧固定部材２０ｂと、
出射したレーザー光線４１を切断線２上に沿って走行させ、レーザー光線４１の集光位置を溶融するレーザー出射部４０と、
電極帯１に対するレーザー光線４１の侵入側の部分に対して張力が付与されるように、送り元側押圧固定部材２０ａ又は送り先側押圧固定部材２０ｂのいずれか一方を他方に対して離間移動させる張力付与機構５０とで構成されたことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、レーザー切断を実現する切断装置の第３実施例Ｃ１である。即ち、
電極帯１の切断線２に沿って電極帯１を電極帯搬送台７５に押圧固定する送り元側押圧固定部材２０ａと、
出射したレーザー光線４１を切断線２上に沿って走行させ、レーザー光線４１の集光位置を溶融するレーザー出射部４０と、
レーザー光線４１に追従して移動し、溶融部位３に振動を付与して溶融部位３の溶融端３ａ，３ｂの一方を他方から離間させる超音波発生装置６０とで構成されたことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、レーザー切断を実現する切断装置の他の第３実施例Ｃ２である。即ち、
電極帯１の切断線２に沿って電極帯１を電極帯搬送台７５に押圧固定する押圧固定部材２０ａと、
出射したレーザー光線４１を切断線２上に沿って走行させ、レーザー光線４１の集光位置を溶融するレーザー出射部４０と、
切断線２に沿い、電極帯１に接触するように配置され、溶融部位３に振動を付与して溶融部位３の溶融端３ａ,３ｂの一方を他方から離間させる振動部材６２を有する超音波発生装置６０とで構成されたことを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の切断装置において、送り元側押圧固定部材２０ａ又は送り先側押圧固定部材２０ｂに代えて、電極帯搬送台７５に電極帯１の切断線２の近傍を吸着する吸着機構９０を設けたことを特徴とする。吸着機構９０としては、真空吸着機構や静電吸着機構など既存の機構が採用される。

本発明によれば、レーザー光線４１を切断線２に沿って走らせてその集光位置を溶融すると共に溶融部位３に外力を与えて溶融部位３を押し広げ、該溶融部位３の再融着を阻害しつつ連続的にセパレートして行くので、溶融部位３における微量の溶融金属の全てが、セパレートされると共にセパレートされた溶融端３ａ，３ｂでそのまま凝固して切断端を構成することになり、従来のように球状の粉となることはない。その結果、無塵のレーザー切断を実現することが出来た。

本発明に係る切断装置の第１実施例の斜視図。 (a)は図１の要部拡大斜視断面図、(b)は変形例の要部拡大斜視断面図。本発明装置の第１実施例の作動前の正面図。第１実施例において、レーザー光線を電極帯に照射した状態の要部正面図。第１実施例において、ブレードを溶融部位に進入させた状態の要部正面図。第１実施例において、電極帯の切断後の要部正面図。本発明に係る切断装置の第２実施例の斜視図。図７の要部拡大斜視図。第２実施例の作動状態を示す正面図。第２実施例において、張力を与えて切断開始点から溶融部位までの部分を切断した状態の要部斜視図。本発明に係る切断装置の第３実施例の斜視図。第３実施例の変形例の斜視図。第４実施例の要部正面図。

発明の実施の形態

以下、本発明の第１実施例Ａを図１〜６に基づいて説明する。第１実施例Ａは、装置本体７０、装置本体７０の縦フレーム８５を貫通して設置された電極帯搬送台７５、装置本体７０の縦フレーム８５に装着された上下方向のリニアガイドレール７１、該リニアガイドレール７１に装着された上部昇降ブロック７２、上部昇降ブロック７２を上下移動させる、サーボモータ（図示せず）駆動のボールネジ駆動部７３、上部昇降ブロック７２に設けられた上部押圧機構部３０、上部押圧機構部３０の直下にて電極帯搬送台７５に、必要に応じて設けられる下部昇降機構部８１，８２、縦フレーム８５に昇降自在に装着されている上部昇降ブロック７２の上部押圧機構部３０の上方に配置され、電極帯１の切断線２に合わせて移動するレーザー出射部４０及びレーザー出射部４０の直下に設けられ、ブレード１２を有するブレード作動機構１０とで構成されている。

本発明に適用される電極帯１は、アルミニウム箔や銅箔の片面或いは表裏両面に活物質が所定間隔で塗着された長尺部材であり、本実施例では両面塗着タイプ物が使用されている。切断は活物質の非塗着部分１ａ又は塗着部分１ｂを所定寸法で切断又は所定サイズで切り取り、正極板や負極板として２次電池やコンデンサなどの電子部品に使用されるものである。

縦フレーム８５の前面側に２条のレール７１が縦方向に平行に取り付けられ、上部昇降ブロック７２が昇降自在に装着されている。上部昇降ブロック７２にボールネジ駆動部７３が取り付けられており、図示しないサーボモータによって上部昇降ブロック７２を昇降させる。図のボールネジ駆動部７３はサーボモータにより回転駆動させる方式のものが採用されているが、勿論、これに限られずシリンダ駆動のもの、その他の形式のものを適宜採用することができる。

上部押圧機構部３０は、上部昇降ブロック７２の前面に縦方向に取り付けられた立板３１、該立板３１の両脇下部に送り元側（図中、右側）に向けて突き出すように取り付けられた一対のアーム３２、両アーム３２の前端下方に所定間隔を明けて電極帯１を横断するように架設された送り元側押圧固定部材２０ａと、送り先側押圧固定部材２０ｂ並びに送り元側押圧固定部材２０ａ、及び送り先側押圧固定部材２０ｂを昇降方向にそれぞれガイドする一対の送り元側ガイド部材２１と、送り先側ガイド部材２２とで構成されている。

送り元側押圧固定部材２０ａ及び送り先側押圧固定部材２０ｂは、電極帯１の幅より長く、その縦断面が台形のブロックで、その対向面がそれぞれ下り傾斜に形成されており、対向面間の隙間２０ｃはレーザー出射部４０からのレーザー光線４１が通過するスリット状で、下に行くほど次第に幅が狭くなる。送り元側押圧固定部材２０ａ及び送り先側押圧固定部材２０ｂは少なくともいずれか一方があれば足りるが、更に言えば、送り元側押圧固定部材２０ａがあれば足りるが、ここでは両者を用いるものとして説明する。

送り元側及び送り先側ガイド部材２１、２２は本実施例では同じ構造のもので、ガイドピン２１ａ、２２ａと押圧バネ２１ｂ、２２ｂとで構成されている。アーム３２の先端部分には下面が座ぐられた貫通孔２１ｃ、２２ｃが形成され、これに対応する位置において、送り元側押圧固定部材２０ａ及び送り先側押圧固定部材２０ｂに上面が座ぐられた螺子孔２１ｄ、２２ｄが形成され、対向する座ぐり部分に押圧バネ２１ｂ、２２ｂがそれぞれ収納されている。そして、押圧バネ２１ｂ、２２ｂの内側を通るように配設されたガイドピン２１ａ、２２ａのねじ部が送り元側押圧固定部材２０ａ及び送り先側押圧固定部材２０ｂの螺子孔２１ｄ、２２ｄに螺着され、ガイドピン２１ａ、２２ａの軸部分がアーム３２の貫通孔２１ｃ、２２ｃをスライドするように挿通されている。これにより送り元側及び送り先側ガイド部材２１、２２は下方に向けて押圧付勢されている。

電極帯搬送台７５は、図示しない間欠送り機構で長尺の電極帯１を１ピッチずつ送り元側から送り先側へ（図中、右から左へ）間欠送りするもので、電極帯１の幅をカバーするだけの幅を持つ。この電極帯搬送台７５は、装置本体７０の縦フレーム８５を貫通して水平に設置され、且つ、送り元側電極帯搬送台７５ａと、送り先側電極帯搬送台７５ｂとで構成されている。

送り元側電極帯搬送台７５ａと送り先側電極帯搬送台７５ｂの対向部分には、正面視直角三角形状に突き出している部分（以下、この部分を三角形突出部分という。）７６ａ，７６ｂが設けられている。この三角形突出部分７６ａ，７６ｂの上面側の対向エッジ間の隙間７５ｃが、送り元側押圧固定部材２０ａと送り先側押圧固定部材２０ｂとの対向部分間の隙間２０ｃにほぼ一致している。図４、５の拡大図からわかるように、送り元側押圧固定部材２０ａの対向部分の先端と送り元側電極帯搬送台７５ａの三角形突出部分７６ａの先端とはほぼ一致しているものの、送り先側電極帯搬送台７５ｂの三角形突出部分７６ｂの先端は送り先側押圧固定部材２０ｂの対向部分の先端より内側に突き出している。なお、隙間７５ｃは後述のブレード１２の刃先１２ａが進入できる幅を持つ。

送り元側電極帯搬送台７５ａと送り先側電極帯搬送台７５ｂの対向部分の近傍の上面には、電極帯１に塗着された活物質の肉厚より大きな段差７７ａ、７７ｂが設けられており、更にこの段差７７ａ、７７ｂにより一段低くなった平面部分７８ａ、７８ｂに形成された昇降用通孔に下部昇降機構部８１、８２のベッド側昇降ブロック８１ａ、８２ａが昇降可能に嵌め込まれている。ベッド側昇降ブロック８１ａ、８２ａの上面には自走ローラ８１ｃ、８２ｃが所定間隔で配置されている。そして、下部昇降機構部８１、８２の本体部分８１ｂ、８２ｂはシリンダのような昇降装置で形成されており、電極帯搬送台７５の下方にて縦フレーム８５に設置された水平フレーム部８５ａに取り付けられている。

ブレード作動機構１０は、ブレード１２、ブレード作動部１１及びブレードガイド１４とで構成されている。稼働中にブレード１２の先端部分が振れない程度の剛性がブレード１２にある場合、ブレードガイド１４は不要になる。ブレード１２は片刃又は両刃の刃物のような形状で、一端がブレード作動部１１の例えばサーボモータ１１ａに取り付けられている。ここでは片刃のものを示している。このサーボモータ１１ａは取付プレート１１ｂに取り付けられている。ブレード１２の他端は振れ止めのためにブレードガイド１４にてガイドされている。ブレードガイド１４は図の場合、二股状でガイド溝１４ａが形成されており、このガイド溝１４ａ内にブレード１２の一端がスライド可能に挟み込まれている。勿論、ブレードガイド１４はこのような構造に限られるものでなく、縦方向に移動する市販のリニアガイドレールのようなものを用い、ブレード１２の他端を僅かな角度で上下方向にガイドすることも可能である。

ブレード１２は、図１の場合片刃で、刃先１２ａを上にし、その刃先１２ａのブレードガイド１４側が、ブレード作動部１１側よりも若干高くなるようにして、送り元側電極帯搬送台７５ａと送り先側電極帯搬送台７５ｂとの間の隙間７５ｃにセットされている。材質は、耐熱性や熱伝導性に優れていることが望ましい。例えば、少なくとも刃先１２ａ部分には、銅―タングステン合金、クロム銅合金、アルミナ分散銅、モリブデンのようなスポット溶接の電極材料に使用される材質、或いはセラミックのような部材が使用されることになる。なお、上側の送り元側押圧固定部材２０ａや送り先側押圧固定部材２０ｂも同様の材料、或いは鋼が使用される。また、後述のレーザー光線４１との位置関係では片刃の刃の裏側に沿って該裏側から僅かな間隔を以ってレーザー光線４１が走行するようになっている。

レーザー出射部４０は上部押圧機構部３０の上方に配置され、その下面からレーザー光線４１が送り元側押圧固定部材２０ａと送り先側押圧固定部材２０ｂとの隙間２０ｃに向かって出射される。レーザー出射部４０は図示しないレーザー出射部走行機構によって移動するようになっており、ここでは出射されたレーザー光線４１が隙間２０ｃに位置する切断線２上を走行するようになっている。図の実施例では直線状であるが、勿論これに限られず、隙間２０ｃを曲線、矩形その他の形状にすれば、これに合致して位置する切断線２上を自由に走行する。その場合、隙間２０ｃの形状も切断線２に合わせて形成される。

次に、第１実施例である本装置Ａの作用について説明する。図３に示すように、両面に所定間隔で活物質が塗着された電極帯１が電極帯搬送台７５上に載置され、自走ローラ８１ｃ、８２ｃにて間欠送りされるようになっている。図の場合では、活物質の非塗着部分１ａが電極帯搬送台７５の隙間７５ｃに合致するようにセットされ、活物質の塗着部分１ｂが最下点位置にあるベッド側昇降ブロック８１ａ、８２ａ上に載置されている。電極帯１の切断線２は、該隙間７５ｃ（又は隙間２０ｃ）に一致する部分ということになる。なお、活物質の塗着部分１ｂを切断する場合には、その被切断部分が隙間７５ｃに合致するようにセットされる。

この状態で図４に示すように上部昇降ブロック７２が降下して送り元側押圧固定部材２０ａ及び送り先側押圧固定部材２０ｂが非塗着部分１ａを送り元側電極帯搬送台７５ａ及び送り先側電極帯搬送台７５ｂの三角形突出部分７６ａ，７６ｂの上面にそれぞれ押圧する。この状態ではブレード１２の刃先１２ａは非塗着部分１ａの下面に接触していない。そして、この時点ではレーザー出射部４０はレーザー光線４１の焦点が電極帯１の切断開始点Ｐ１の外側に位置している。この状態でレーザー出射部４０からレーザー光線４１を出射しつつ、レーザー光線４１をブレード１２のブレードガイド１４側からブレード作動部１１側へ移動させる。レーザー光線４１が切断開始点Ｐ１に至ると焦点範囲で電極帯１の構成部材が瞬時に溶融される。

そして、ブレード作動部１１をレーザー光線４１の移動に同期させて回動作動させ、ブレード１２のブレードガイド１４側を徐々に持ち上げ、レーザー光線４１の出射により溶融した微小溶融部位３に刃先１２ａを連続的に進入させてこの部分をセパレートして行き、微小溶融部位３の凝固による再接続を妨げて電極帯１を切断線２上で切断して行く。刃先１２ａによる微小溶融部位３の凝固による再接続の妨げを模式図としたものが図５の拡大図面である。即ち、レーザー光線４１の照射により溶融している部分３の送り先側の溶融端３ｂを刃先１２ａで押すことにより、送り元側の溶融端３ａから強制的に押し広げ、両者を該溶融部位３においてセパレートする。溶融金属は、送り元側の溶融端３ａや送り先側の溶融端３ｂにそのまま付着した状態で凝固一体化する。この動作がレーザー光線４１の進行に続いて連続的に行われることになる。

レーザー光線４１が電極帯１の切断終点Ｐ２を通り抜け、刃先１２ａが切断終点Ｐ２をセパレートすると切断が終わる。レーザー出射部４０はレーザー光線４１の出射を終了し、ホームポジションに戻ると共にブレード作動機構１０は反転動作してブレード１２を下げ、上部昇降ブロック７２は上昇して送り元側押圧固定部材２０ａと送り先側押圧固定部材２０ｂを上昇位置のホームポジションに戻す。然る後、ベッド側昇降ブロック８１ａ、８２ａを上昇させて電極帯１を持ち上げる。その状態で自走ローラ８１ｃ、８２ｃを回転させて１ピッチ搬送し、電極帯１の次の被切断部分がブレード１２上に位置するようにした後、昇降ブロック７９ａ、７９ｂを降下させて電極帯１を下ろす（図３）。そして、前述のように電極帯１の被切断部分の切断を実行する。

幅広原反の電極帯１から所定寸法の四角形の電極シートを切り取る場合には、図示していないが、トムソン刃のような四角形の刃物を用い、レーザー光線４１を刃先の周囲に走らせ、上記と同様の方法で切り取る。

次に、第２実施例の装置Ｂについて説明する。煩雑さを避けるため、主として第１実施例と異なる点を中心に説明し、重複する部分は第１実施例の記載を援用する。この場合は、ブレード作動機構１０に代えて張力付与機構５０を用いている。第２実施例の装置Ｂは電極帯１に張力を与える関係から、一対の送り元側押圧固定部材２０ａと送り先側押圧固定部材２０ｂとが必須で、送り元側押圧固定部材２０ａは第１実施例と同じ構造である。一方、送り先側押圧固定部材２０ｂはセパレート作用が第１実施例Ａと異なるので、第１実施例Ａの送り先側押圧固定部材２０ｂとは構造的に異なる。なお、この場合も、第１実施例Ａで述べたように、送り元側押圧固定部材２０ａ及び送り先側押圧固定部材２０ｂに代えて吸着機構９０を固定手段として用いることが出来る。

入口部分７５ｂ２は第１実施例Ａの送り先側電極帯搬送台７５ｂの導入部を切断して本体部分７５ｂ１から入口部分７５ｂ２を分離したようなものであり、送り元側電極帯搬送台７５ａに対向する入口部分７５ｂ２の対向面に三角形突出部分７６ｂが形成され、この部分７６ｂと送り元側電極帯搬送台７５ａの三角形突出部分７６ａで隙間７５ｃを形成している。そして、この入口部分７５ｂ２は後述する張力付与機構５０の揺動アーム５３に固定され、本体部分７５ｂ１と送り元側電極帯搬送台７５ａの三角形突出部分７６ａとの間を僅かな距離だけ、揺動アーム５３の回転軸５３ａを中心として揺動往復運動する。

張力付与機構５０は、電極帯搬送台７５に取り付けられた取付プレート５２、取付プレート５２に装着されたサーボモータ５１、サーボモータ５１の回転軸５３ａに取り付けられた揺動アーム５３、揺動アーム５３に一体的に取り付けられている入口部分７５ｂ２、入口部分７５ｂ２の上方に配置されている送り先側押圧固定部材２０ｂ、送り先側押圧固定部材２０ｂを上下駆動させる挟持機構部５４、及び揺動アーム５３の先端をガイドするガイド機構部５７などで構成されている。なお、ガイド機構部５７は、揺動アーム５３の剛性が高く、その先端が振れなければ不要である。

送り先側押圧固定部材２０ｂを上下駆動させる挟持機構部５４は、シリンダのような昇降駆動部材５５とガイド柱５６とで構成されている。ガイド柱５６は入口部分７５ｂ２の上面に平行に複数本立設され、送り先側押圧固定部材２０ｂに穿設されたガイド孔にスライド自在に挿入されている。昇降駆動部材５５のシリンダ部分は入口部分７５ｂ２の側面に取り付けられており、昇降駆動部材５５の軸が送り先側押圧固定部材２０ｂの側面に取り付けられている。送り先側押圧固定部材２０ｂの位置は第１実施例Ａと同様アーム３２の下方で、送り元側押圧固定部材２０ａに対向して配置され、両者の隙間２０ｃがレーザー光線４１の走行経路である。

揺動アーム５３の先端側にはサーボモータ５１の微小回転運動に合わせて揺動アーム５３の先端をガイドする、僅かにカーブしたガイド機構部５７が設置されており、可動側ガイド５７ａに揺動アーム５３の先端が取り付けられている。固定側ガイド５７ｂは可動側ガイド５７ａに平行に取り付けられている。

このように構成された第２実施例Ｂにおいて、図７に示すように、電極帯搬送台７５上に電極帯１が載置され、送り元側押圧固定部材２０ａ及び送り先側押圧固定部材２０ｂが電極帯１の切断部位の上方に位置する。この状態から上部昇降ブロック７２が降下して送り元側押圧固定部材２０ａが電極帯１の切断線２に沿ってその送り元側を三角形突出部分７６ａに押圧固定する。これと同時に昇降駆動部材５５が作動して送り先側押圧固定部材２０ｂにて電極帯１の切断線２に沿ってその送り先側を三角形突出部分７６ｂに押圧固定する。これによって切断線２の両側が固定されることになる。

この状態でサーボモータ５１を作動して揺動アーム５３及びこれに一体的に固定されている入口部分７５ｂ２とを僅かに回転させ、送り先側押圧固定部材２０ｂと、入口部分７５ｂ２の三角形突出部分７６ｂとで挟持されている電極帯１の送り先側を破れない程度で軽く引っ張り、切断線２に沿って電極帯１に軽く張力を与える。

レーザー出射部４０は第１実施例Ａと同じく、レーザー光線４１の焦点が電極帯１の切断開始点Ｐ１の外側に位置している。この状態で、レーザー出射部４０を作動させてレーザー光線４１を出射させ、切断開始点Ｐ１方向に移動させる。レーザー光線４１が切断開始点Ｐ１に至ると、移動しているレーザー光線４１の焦点部分において順次電極帯１が瞬時に溶ける。そして、サーボモータ５１の回転をレーザー光線４１の移動に同期させて回動させる。これにより揺動アーム５３の動きとともに送り先側押圧固定部材２０ｂと入口部分７５ｂ２とが電極帯１の送り先側を挟持したまま送り元側からわずかに離れようとして、電極帯１に張力が掛かり、切断開始点Ｐ１から微小溶融部位３までを互いに引き離す。微小溶融部位３における溶けた金属は送り元側の溶融端３ａや送り先側の溶融端３ｂにそのまま付着して凝固一体化する。その結果、微小溶融部位３の凝固による再接続が妨げられ、レーザー光線４１の進行に合わせて電極帯１が切断線２に合致した状態で連続的に無塵切断される。

切断が終わると、レーザー光線４１の出射を終了すると共に送り元側押圧固定部材２０ａと送り先側押圧固定部材２０ｂを上昇させる。続いて、サーボモータ５１を逆回転させて入口部分７５ｂ２をホームポジションに戻し、然る後、ベッド側昇降ブロック８１ａ、８２ａを上昇させて電極帯１を持ち上げ、電極帯１をピッチ搬送し、次の切断位置まで移動させた後、昇降ブロック７９ａ、７９ｂを降下させて電極帯１を下ろす（図３）。そして、前述のように電極帯１の被切断部分の無塵切断を実行する。

次に、第３実施例の装置Ｃについて説明する。この場合も煩雑さを避けるため、主として第１実施例と異なる点を中心に説明し、重複する部分は第１実施例の記載を援用する。この場合は、ブレード作動機構１０に代えて超音波発生装置６０を用いる。ここでは超音波発生装置６０の例を２つ示す。図１１に示す第３実施例は超音波発生装置６０が移動するタイプのもので、符号Ｃ１で示し、図１２に示す第３実施例Ｃは超音波発生装置６０が固定式のもので、符号Ｃ２で示す。なお、第３実施例Ｃでは、送り先側押圧固定部材２０ｂ側に超音波発生装置６０を設置するため、送り先側押圧固定部材２０ｂは用いられない。

超音波発生装置６０は電気エネルギーを機械的振動エネルギーに変換する装置で、５０／６０Ｈｚの電気的信号を発振器（ジェネレーター）によって２０ｋＨｚ（もしくは３５ｋＨｚ）の電気的信号に変換し、発振器から振動子（コンバーター）へ伝達し、そこで機械的振動エネルギーに変換する。電気信号の機械的振動エネルギーへの変換はピエゾ圧電素子によって行われ、その振動エネルギーは機械振幅を増大させるブースタを介してホーン６１と呼ばれる共鳴体を通して電極帯１に伝達される。ホーン６１は通常半波長の共鳴体で、その材質は一般的にアルミ合金やチタン合金、スチールが使われる。ここではホーン６１の先端に回転体６２ａが取り付けられている。

移動式の場合、例えば、サーボモータ水平移動装置６３Ａのようなものを利用して超音波発生装置６０の水平移動をレーザー光線４１に同期させる。サーボモータ水平移動装置６３Ａの例を図１１に示す。装置本体７０の立板３１の前面に水平ガイドレール６４ａが設置されており、この水平ガイドレール６４ａの可動側レール６４１に取り付けられた取付プレート６５ａに超音波発生装置６０の本体が取り付けられている。そして、立板３１の前面に設けた固定プレート６６ａにサーボモータ６８aがセットされ、水平ガイドレール６４ａの可動側ガイド６４１に取り付けられた移動雌ネジ部６７ａにサーボモータ６８ａの送りネジ部６９ａが螺入されている。

次に、移動式の第３実施例Ｃ１の作用について説明する。図１１に示すように、電極帯搬送台７５上に電極帯１が載置され、送り元側押圧固定部材２０ａ及び超音波発生装置６０の回転体６２ａが電極帯１の切断部位の上方に位置する。この状態から上部昇降ブロック７２が降下して送り元側押圧固定部材２０ａが電極帯１の切断線２に沿って、その送り元側を三角形突出部分７６ａに押圧バネ２１ｂの弾発力による押圧固定する。

同時に降下した超音波発生装置６０の回転体６２ａが電極帯１の切断開始点Ｐ１の外側に位置する。レーザー出射部４０はレーザー光線４１の焦点が電極帯１の切断開始点Ｐ１の外側に位置している。この状態で超音波発生装置６０を作動させて回転体６２ａを振動させ、且つ、レーザー出射部４０を作動させてレーザー光線４１を出射させ、切断開始点Ｐ１方向に移動させる。レーザー光線４１が切断開始点Ｐ１に至ると、前述同様、焦点部分において順次電極帯１が瞬時に溶ける。超音波発生装置６０の回転体６２ａはレーザー光線４１の移動に同期してレーザー光線４１に続き、或いは近接位置で焦点の微小溶融部位３に振動を与えて微小溶融部位３の再融着を防ぎ、微小溶融部位３をセパレートして行く。これにより前述同様の電極帯１の無塵切断が可能となる。

次に、第３実施例の固定タイプＣ２について説明する。この場合は移動タイプＣ１のサーボモータ水平移動装置６３Ａに代えて、サーボモータ昇降移動装置６３Ｂが用いられる。この場合は固定タイプＣ２なので、ホーン６１には回転体６２ａの代わりに振動ブレード６２ｂが装着される。振動ブレード６２ｂは電極帯１の全幅をカバーする長さでホーン６１の先端に装着され、超音波発生装置６０を作動させることにより振動ブレード６２ｂが振動する。

サーボモータ昇降移動装置６３Ｂの例を図１２に示す。装置本体７０の立板３１の前面に設けられたアーム３２それぞれにガイドピン６４ｂが立設されている。このガイドピン６４ｂに移動雌ネジ部６７ｂが昇降自在に取り付けられ、この移動雌ネジ部６７ｂに取付プレート６５ｂが固定されている。そして、この取付プレート６５ｂに超音波発生装置６０の本体が取り付けられている。そして、立板３１の前面上部に設けた固定プレート６６ｂにサーボモータ６８ｂがセットされ、サーボモータ６８ｂの送りネジ部６９ｂが移動雌ネジ部６７ｂの雌ネジ部に螺入されている。

次に、固定式である第３実施例Ｃ２の作用について説明する。図１２に示すように、電極帯搬送台７５上に電極帯１が載置され、送り元側押圧固定部材２０ａ及び超音波発生装置６０の振動ブレード６２ｂが電極帯１の切断部位の上方に位置する。この状態から上部昇降ブロック７２が降下して送り元側押圧固定部材２０ａが電極帯１の切断線２に沿ってその送り元側を三角形突出部分７６ａに押圧バネ２１ｂの弾発力による押圧固定する。これと共にサーボモータ６８ｂが作動して音波発生装置６０を降下させて振動ブレード６２ｂが電極帯１の切断線２に沿って、電極帯１の送り先側に軽く接触させる。

レーザー出射部４０は前述同様、レーザー光線４１の焦点が電極帯１の切断開始点Ｐ１の外側に位置している。この状態で超音波発生装置６０を作動させて振動ブレード６２ｂを振動させ、且つ、レーザー出射部４０を作動させてレーザー光線４１を出射させ、切断開始点Ｐ１方向に移動させる。レーザー光線４１が切断開始点Ｐ１に至ると、前述同様、焦点部分において順次電極帯１が瞬時に溶ける。超音波発生装置６０の振動ブレード６２ｂは電極帯１の切断線２に沿って振動を与え続けているので、レーザー光線４１の移動によって連続的に発生した微小溶融部位３に振動が与えられ、溶融部分の再融着を防いで溶融部分をセパレートし、同様に無塵切断される。

なお、幅広原反の電極帯１から所定寸法の四角形の電極シートを切り取る場合には、図示していないが、振動ブレード６２ｂをトムソン刃のような四角形の刃物とし、レーザー光線４１を刃先の周囲に走らせ、上記と同様の方法で切り取ることになる。また、この場合も、第１実施例Ａで述べたように、送り元側押圧固定部材２０ａに代えて吸着機構９０を固定手段として用いることが出来る。

次に、第４実施例Ｄについて説明する。この場合は、送り元側押圧固定部材２０ａ及び送り先側押圧固定部材２０ｂに代えて送り元側電極帯搬送台７５ａと送り先側電極帯搬送台７５ｂの、送り元側押圧固定部材２０ａ及び送り先側押圧固定部材２０ｂの押圧部位に相当する部分に吸着孔９０ｋを複数箇所設けたものである。吸着孔９０ｋは排気系に接続されており、送り元側電極帯搬送台７５ａ、送り先側電極帯搬送台７５ｂの押圧固定・リリースのタイミングで電極帯１の非塗着部分１ａを吸着固定・リリースすることになる。ここでは、吸着方式を示したが、静電吸着その他適宜な方式で吸着固定・リリースし得るものは全て含まれる。

なお、本発明はここに記載された実施例に限定されるものでなく、技術的思想を同じくするものは全て含まれることになる。

Ａ：第１実施例，Ｂ：第２実施例，Ｃ、Ｃ１：第３実施例，Ｃ２：第３実施例の変形例，Ｄ：第４実施例，Ｐ１：切断開始点，Ｐ２：切断終点，１：電極帯,１ａ：非塗着部分，１ｂ：塗着部分，２：切断線，３：溶融部位，３ａ・３ｂ：溶融端，１０：ブレード作動機構，１１：ブレード作動部，１１ａ：サーボモータ，１１ｂ：取付プレート，１２：ブレード，１２ａ：刃先，１４：ブレードガイド，１４ａ：ガイド溝，２０ａ：送り元側押圧固定部材，２０ｂ：送り先側押圧固定部材，２０ｃ：隙間，２１：送り元側ガイド部材，２１ａ：ガイドピン，２１ｂ：押圧バネ，２１ｃ：貫通孔，２１ｄ：螺子孔，２２：送り先側ガイド部材，２２ａ：ガイドピン，２２ｂ：押圧バネ，２２ｃ：貫通孔，２２ｄ：螺子孔，３０：上部押圧機構部，３１：立板，３２：アーム，４０：レーザー出射部，４１：レーザー光線，５０：張力付与機構，５１：サーボモータ，５２：取付プレート，５３：揺動アーム，５３ａ：回転軸，５４：挟持機構部，５５：昇降駆動部材，５６：ガイド柱，５７：ガイド機構部，５７ａ：可動側ガイド，５７ｂ：固定側ガイド，６０：超音波発生装置，６１：ホーン，６２：振動部材，６２ａ：回転体，６２ｂ：振動ブレード，６３Ａ：サーボモータ水平移動装置，６３Ｂ：サーボモータ昇降移動装置，６４ａ：水平ガイドレール，６４１：可動側レール，６４ｂ：ガイドピン，６５ａ，６５ｂ：取付プレート，６６ａ、６６ｂ：固定プレート，６７ａ、６７ｂ：移動雌ネジ部，６８ａ、６８ｂ：サーボモータ，６９ａ、６９ｂ：送りネジ部，７０：装置本体，７１：リニアガイドレール，７２：上部昇降ブロック，７３：ボールネジ駆動部，７５：電極帯搬送台，７５ａ：送り元側電極帯搬送台，７５ｂ：送り先側電極帯搬送台，７５ｂ１：本体部分，７５ｂ２：入口部分，７５ｃ：隙間，７６ａ，７６ｂ：直角三角形状に突き出している部分（三角形突出部分），７７ａ、７７ｂ：段差，７８ａ、７８ｂ：平面部分，７９ａ，７９ｂ：昇降ブロック，８１、８２：下部昇降機構部，８１ａ，８２ａ：ベッド側昇降ブロック，８１ｂ，８２ｂ；本体部分，８１ｃ、８２ｃ：自走ローラ，８５：縦フレーム，８５ａ：水平フレーム部，９０：吸着機構

Claims

電極帯の切断線に沿って電極帯を電極帯搬送台に押圧固定する押圧固定部材と、
出射したレーザー光線を切断線上に沿って走行させ、レーザー光線の集光位置を溶融するレーザー出射部と、
レーザー光線に追従して溶融部位に進入し、溶融部位の溶融端の一方を他方から離間させるブレードを備えるブレード作動機構とで構成されたことを特徴とする電子部品の電極帯のレーザー切断装置。
電極帯の切断線に沿って、その両側にて電極帯を電極帯搬送台に押圧固定する送り元側押圧固定部材及び送り先側押圧固定部材と、
出射したレーザー光線を切断線上に沿って走行させ、レーザー光線の集光位置を溶融するレーザー出射部と、
電極帯に対するレーザー光線の侵入側の部分に対して張力が付与されるように、送り元側押圧固定部材又は送り先側押圧固定部材のいずれか一方を他方に対して離間移動させる張力付与機構とで構成されたことを特徴とする電子部品の電極帯のレーザー切断装置。
電極帯の切断線に沿って電極帯を電極帯搬送台に押圧固定する送り元側押圧固定部材と、
出射したレーザー光線を切断線上に沿って走行させ、レーザー光線の集光位置を溶融するレーザー出射部と、
レーザー光線に追従して移動し、溶融部位に振動を付与して溶融部位の溶融端の一方を他方から離間させる超音波発生装置とで構成されたことを特徴とする電子部品の電極帯のレーザー切断装置。
電極帯の切断線に沿って電極帯を電極帯搬送台に押圧固定する押圧固定部材と、
出射したレーザー光線を切断線上に沿って走行させ、レーザー光線の集光位置を溶融するレーザー出射部と、
切断線に沿い、電極帯に接触するように配置され、溶融部位に振動を付与して溶融部位の溶融端の一方を他方から離間させる振動部材を有する超音波発生装置とで構成されたことを特徴とする電子部品の電極帯のレーザー切断装置。
請求項１〜４のいずれかに記載のレーザー切断装置において、送り元側押圧固定部材又は送り先側押圧固定部材に代えて、電極帯搬送台に電極帯の切断線の近傍を吸着する吸着機構を設けたことを特徴とする電子部品の電極帯のレーザー切断装置。