JP5802781B2

JP5802781B2 - 塗工装置

Info

Publication number: JP5802781B2
Application number: JP2014038026A
Authority: JP
Inventors: 章一田口; 榎本　博一; 博一榎本
Original assignee: 株式会社ヒラノテクシード
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: JP2014149083A

Description

本発明は、塗工装置に関するものである。

従来より、フィルム、布帛、紙、金属箔、金属メッシュなどの長尺状のウエブに塗工液を間欠塗工する間欠塗工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この従来の間欠塗工装置は、バックアップロール上を搬送するウエブにダイによって未塗工区間と塗工区間とを交互に形成するために、塗工液を圧送するポンプとダイとの間にバルブを設け、未塗工区間を形成するときは、このバルブを閉じてダイへの塗工液の供給を停止し、一方、塗工区間を形成するときは、このバルブを開けてダイに塗工液を供給する。

特開２００９−９５７５２号公報

しかし、最近のリチウムイオン電池の電極部材などに使用される金属箔に、塗工液を間欠塗工する場合には、未塗工区間の長さと塗工区間の長さの精度が、従来より高く要求される。

そのため、ダイに塗工液を供給／停止させるバルブを、従来のようにエアシリンダーによって駆動した場合には、空気やエアシリンダーなどの摩擦抵抗による遅れが一定でないため、バルブの開閉のための動作時間にばらつきが生じ、塗工区間の長さと未塗工区間の長さが微妙に変わり、上記要求に対応できない場合があるという問題点があった。

また、ＡＣサーボモータを用いて、バルブを開閉させた場合であっても、サーボモータによる応答時間が遅いため、やはり上記要求に対応できない場合があるという問題点があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、開閉動作が迅速で、かつ、正確に行うことができるバルブを用いた塗工装置を提供する。

本発明は、バルブを用いた塗工装置において、前記バルブは、バルブ本体の側部に設けられた流体の入口と、前記バルブ本体の上部に設けられた前記流体の第１の出口と、前記バルブ本体の上部に前記第１の出口と並んで設けられた前記流体の第２の出口と、前記バルブ本体内部に設けられた前記入口と前記第１の出口と前記第２の出口とを繋ぐ空間と、前記第１の出口を開閉する第１の弁と、前記第２の出口を開閉する第２の弁と、前記第１の弁における第１の弁体を第１の弁座に対し摺動させるために前記バルブ本体の下部に設けられた第１のボイスコイルモータと、前記第２の弁における第２の弁体を第２の弁座に対し摺動させるために前記バルブ本体の下部に前記第１のボイスコイルモータと並んで設けられた第２のボイスコイルモータと、を有し、前記第１のボイスコイルモータの一端部から突出した第１の摺動シャフトに、前記第１の弁体が設けられ、前記第２のボイスコイルモータの一端部から突出した第２の摺動シャフトに、前記第２の弁体が設けられ、前記第１のボイスコイルモータの他端部から突出した前記第１の摺動シャフトに、前記第１の摺動シャフトの位置を検出するための第１の位置センサが設けられ、前記第２のボイスコイルモータの他端部から突出した前記第２の摺動シャフトに、前記第２の摺動シャフトの位置を検出するための第２の位置センサが設けられ、前記塗工装置は、前記バルブと、走行する長尺状のウエブに塗工液を塗工する塗工ヘッドと、塗工液を貯留するタンクと、前記タンクに貯留された塗工液を圧送するポンプと、前記ポンプからの塗工液を前記バルブの入口に供給する圧送配管と、前記バルブの第１の出口から前記塗工ヘッドに塗工液を供給する給液配管と、前記バルブの第２の出口から前記タンクに塗工液を循環させる循環配管と、前記バルブの前記第１の出口を開閉することによって前記ウエブに間欠塗工を行う制御手段と、を有することを特徴とする塗工装置である。

また、本発明のバルブを用いた塗工装置であると、塗工区間の長さと未塗工区間の長さとを正確にウエブ上に形成できる。

本発明の一実施例を示すバルブの縦断面図である。本実施例の塗工装置の説明図である。

本発明の一実施例のバルブ１０と、そのバルブ１０を用いた塗工装置１００について説明する。

（１）バルブ１０の構造
まず、バルブ１０の構造について図１に基づいて説明する。

本実施例のバルブ１０は、バルブ本体１２の側部に流体である塗工液の入口１４が開口し、バルブ本体１２の上部には、円筒状の第１の出口１６と円筒状の第２の出口１８とが並んで形成され開口している。バルブ本体１２内部は、入口１４と第１の出口１６と第２の出口１８とを繋ぐ空間２０が形成されている。この空間２０内部であって、第１の出口１６の基部には、ゴム製、又は、シリコン製の第１の弁座２２が形成され、第２の出口１８の基部にはゴム製の第２の弁座２４が形成されている。

第１の弁座２２を開閉するための第１の弁体２６が、第１の出口１６の基部内部に配されている。第２の弁座２４を開閉するための第２の弁体２８が、第２の出口１８の基部内部に配されている。

バルブ本体１２の下部には、第１のボイスコイルモータ３０、第２のボイスコイルモータ３２とが並んで取り付けられている。

第１のボイスコイルモータ３０の上部から突出した第１の摺動シャフト３４は、バルブ本体１２を貫通し、その先端に第１の弁体２６が取り付けられている。この第１の摺動シャフト３４が摺動することにより、この第１の弁体２６が第１の弁座２２を開閉する。第１のボイスコイルモータ３０の下部から突出した第１の摺動シャフト３４には、第１の位置センサ３８が取り付けられている。この第１の位置センサ３８は、リニアスケールより構成され、第１の摺動シャフト３４の位置を１μｍ単位で検出できる。

第２のボイスコイルモータ３２の上部から突出した第２の摺動シャフト３６は、バルブ本体１２を貫通し、その先端に第２の弁体２８が取り付けられている。この第２の摺動シャフト３６が摺動することにより、この第２の弁体２８が第２の弁座２４を開閉する。第２のボイスコイルモータ３２の下部から突出した第２の摺動シャフト３６には、第２の位置センサ４０が取り付けられている。この第２の位置センサ４０もリニアスケールから構成され、第２の摺動シャフト３６の位置を１μｍ単位で検出できる。

（２）第１のボイスコイルモータ３０の構造と動作状態
次に、第１のボイスコイルモータ３０の構造について説明する。

円筒形に形成されたケーシング３１内部には、円筒形の鉄製のアウターヨーク４２が配され、このアウターヨーク４２の内周面には、リング状のマグネット４４が固定されている。この円筒形のアウターヨーク４２の内側には、円柱型の鉄製のインナーヨーク４６が配され、アウターヨーク４２とインナーヨーク４６とは下面で固定されている。

アウターヨーク４２とインナーヨーク４６との間には、間隙が設けられている。円筒形の非磁性のコイルボビン４８が、この間隙を軸方向に摺動自在に配されている。コイルボビン４８の外周面にはコイル５０が巻回され、リング状のマグネット４４の位置に対応している。

コイルボビン４８の軸方向の中央部には、第１の摺動シャフト３４が貫通して固定されている。

第２のボイスコイルモータ３２も、第１のボイスコイルモータ３０と同様の構造を有している。

（３）第１のボイスコイルモータ３０の動作状態
第１のボイスコイルモータ３０の動作状態について説明する。

第１のボイスコイルモータ３０のコイル５０に、直流電流を流すことにより、リング状のマグネット４４との間に磁界が発生し、ファラデーの法則により、コイルボビン４８が第１のボイスコイルモータ３０と第１の摺動シャフト３４が軸方向に移動する。この軸方向に移動する摺動速度は、コイル５０に流す直流電流の強さによって決定される。また、第１の摺動シャフト３４がどの位置まで突出させるかは、第１の位置センサ３８で第１の摺動シャフト３４の位置を検出し、所定の位置まで第１の摺動シャフト３４が移動すると、コイル５０に流れる直流電流をＯＦＦし、第１の摺動シャフト３４の摺動を停止させる。

第２のボイスコイルモータ３２も、第１のボイスコイルモータ３０と同様の動作を行う。

（３）塗工装置１００の構成
次に、塗工装置１００の構成について、図２に基づいて説明する。

リチウムイオン電池の電極部材の材料となる長尺状のウエブＷ（例えば、金属箔）が、バックアップロール１０２によって所定の走行速度Ｖで走行する。このバックアップロール１０２の側方には、ウエブＷに塗工液を間欠塗工するためのダイ１０４が配されている。このダイ１０４内部には、液溜め部１０６が設けられ、この液溜め部１０６からスリット１０８を経てダイ１０４の吐出口に至る。

塗工液を貯留するためのタンク１１０が配され、このタンク１１０から塗工液を圧送するポンプ１１２が設けられている。このポンプ１１２は、ポンプモータ１１４によって駆動する。

ポンプ１１２から圧送された塗工液を供給する圧送配管１１６が、上記で説明したバルブ１０の入口１４に接続されている。

バルブ１０の第１の出口１６には、給液配管１１８の一端部が接続され、この給液配管１１８の他端部は、ダイ１０４の塗工液入口１２０に接続されている。

バルブ１０の第２の出口１８には、循環配管１２２の一端部が接続され、この循環配管１２２の他端部は、タンク１１０に設けられている。また、この循環配管１２２の途中には絞り弁１２４が設けられている。

バックアップロール１０２の前後には、ウエブＷを案内する案内ロール１３０と案内ロール１３２が回転自在に設けられている。

（４）塗工装置１００の電気的構成
塗工装置１００の電気的構成について、図２に基づいて説明する。

コンピュータよりなる制御部１２６には、バックアップロール１０２を回転させるための走行モータ１２８、ポンプ１１２を駆動させるポンプモータ１１４、バルブ１０の第１のボイスコイルモータ３０、第２のボイスコイルモータ３２がそれぞれ接続されている。

（５）塗工装置１００の動作状態
次に、塗工装置１００を用いてウエブＷに塗工区間と未塗工区間を形成する間欠塗工を行う動作について説明する。

ウエブＷに塗工区間を形成する場合、制御部１２６がウエブＷを走行速度Ｖで走行させ、バルブ１０の第１の出口１６を開状態にし、第２の出口１８を閉状態にして、ポンプ１１２から塗工液を圧送し、バルブ１０を経て、ダイ１０４に塗工液を圧送する。ダイ１０４に圧送された塗工液は、液溜め部１０６からスリット１０８を経て吐出口において塗工液を、走行するウエブＷに塗工する。この場合に、塗工区間の始端部の盛り上がりを防止するために、第１の出口１６が開状態に至るまで、及び、第２の出口１８が閉状態に至るまでのバルブ１０の動作を制御する。その制御方法は、次の通りである。

まず、塗工区間の始端部が盛り上がらないように予め塗工テストによって、ウエブＷの基準走行速度Ｖ０のときの第１の摺動シャフト３４の基準摺動速度ｖ０を測定し、制御部１２６が、この測定した基準走行速度Ｖ０と基準摺動速度ｖ０を記憶する。

そして、制御部１２６は、ウエブＷの走行速度Ｖが基準走行速度Ｖ０のときは、この記憶させた基準摺動速度ｖ０によって、第１の摺動シャフト３４を移動させ、第１の出口１６を開状態にし、第２の出口１８を閉状態にして、ウエブＷに塗工液の塗工を開始して塗工区間を形成する。しかし、走行速度Ｖが基準走行速度Ｖ０から変化し、例えば、走行速度Ｖが基準走行速度Ｖ０の２倍となった場合には、制御部１２６は、第１の摺動速度ｖ１を基準摺動速度ｖ０の２倍に上げて、塗工を開始する。すなわち、制御部１２６は、第１のボイスコイルモータ３０のコイル５０に流す直流電流の強さを制御して、走行速度Ｖが上昇するほど第１の摺動速度ｖ１も上昇させ、また、逆に走行速度Ｖが下がるほど、第１の摺動速度ｖ１も下げて塗工を開始する。このような制御をする理由は、ウエブＷに同じ厚さで塗工液を塗工する場合に、走行速度Ｖが上がるほど、ダイ１０４からの単位時間当たりの塗工液の吐出量を増加させる必要があり、塗工量を増加させるには第１の摺動シャフト３４を早く摺動させて第１の弁体２６を早く開状態にする必要があるからである。第１の摺動シャフト３４を開状態にするときの摺動停止位置は、第１の位置センサ３８によって検出し、予め決められた所定位置まで第１の摺動シャフト３４が突出すると、制御部１２６は、第１のボイスコイルモータ３０のコイル５０に流す直流電流をＯＦＦして、第１の摺動シャフト３４の摺動を停止させる。また、制御部１２６は、第２のボイスコイルモータ３２のコイル５０に流す直流電流の強さを制御して、第２の出口１８を閉状態にする場合に、第２の摺動シャフト３６の第２の摺動速度ｖ２を最大摺動速度ｖ２ｍａｘで行う。第２の摺動シャフト３６を閉状態にするときの摺動停止は、第２の弁体２８が第２の弁座２４に当たると停止させる。これによって、ウエブＷの走行速度Ｖに合わせて塗工液の吐出量が制御され、塗工区間の始端部の盛り上がりを防止できて、塗工を開始できる。

次に、制御部１２６は、走行速度ＶからウエブＷの塗工区間の長さを測定し、塗工区間の塗工が終了した場合には、第１の出口１６を閉状態にし、同時に第２の出口１８を開状態にする。制御部１２６は、第１のボイスコイルモータ３０のコイル５０に流す直流電流の強さを制御して、第１の出口１６を閉状態にする第１の摺動シャフト３４の第１の摺動速度ｖ１を最大摺動速度ｖ１ｍａｘで行う。一方、制御部１２６は、第２のボイスコイルモータ３２のコイル５０に流す直流電流の強さを制御して、第２の出口１８を開状態にする場合も同様に、第２の摺動シャフト３６の第２の摺動速度ｖ２を最大摺動速度ｖ２ｍａｘで行う。このような制御をする理由は、塗工液の吐出が迅速に終了すればするほど、塗工区間の終端部がエッジ状になって盛り上がりを防止でき、そして、塗工液の吐出を迅速に終了させるには、第１の摺動シャフト３４を最も早く摺動させて第１の弁体２６を閉状態にする必要があるからである。なお、第１の摺動シャフト３４を閉状態にするときの摺動停止は、第１の弁体２６が第１の弁座２２に当たると停止させる。また、第２の摺動シャフト３６を開状態にするときの摺動停止位置は、第２の位置センサ４０によって検出し、予め決められた所定位置まで第１の摺動シャフト３４が突出すると、制御部１２６は、第２のボイスコイルモータ３２のコイル５０に流す直流電流をＯＦＦして、第２の摺動シャフト３６の摺動を停止させる。これによって、塗工区間の終端部の盛り上がりを防止でき、また、塗工区間の長さを予め決めた長さに正確に塗工できる。

次に、制御部１２６は、走行速度ＶからウエブＷの未塗工区間の長さを測定し、未塗工区間の形成が終了すると、上記と同様の制御によってバルブ１０の第１の出口１６を開状態にし、第２の出口１８を閉状態にして、ウエブＷに塗工区間を塗工する。未塗工区間を形成している場合には、バルブ１０の第１の出口１６が閉状態であり、第２の出口１８が開状態であるため、ポンプ１１２から圧送された塗工液は、循環配管１２２によって、タンク１１０に循環する。この循環量は、絞り弁１２４によって決定する。

（６）効果
本実施例によれば、第１のボイスコイルモータ３０と第２のボイスコイルモータ３２によってバルブ１０の第１の出口１６と第２の出口１８の開閉状態を制御している。この場合に、第１のボイスコイルモータ３０と第２のボイスコイルモータ３２に流す直流電流の強さと、第１の位置センサ３８と第２の位置センサ４０によって、速度制御と位置制御を行っているため、塗工区間の長さと未塗工区間の長さを正確に塗工することができる。また、塗工区間における始端部と終端部における塗工液の盛り上がりを防止できる。

変更例

上記実施例では、塗工装置１００の塗工ヘッドとしてダイ１０４を用いたが、これに限らず他の塗工ヘッド、例えばリップ型コーターや、ドクターエッジを有する塗工ヘッドを用いてもよい。

上記では本発明の一実施例を説明したが、この実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０バルブ
１２バルブ本体
１４入口
１６第１の出口
１８第２の出口
２６第１の弁体
２８第２の弁体
３０第１のボイスコイルモータ
３２第２のボイスコイルモータ
３４第１の摺動シャフト
３６第２の摺動シャフト
３８第１の位置センサ
４０第２の位置センサ
１００塗工装置
１０２バックアップロール
１０４ダイ
１１０タンク
１１２ポンプ
１２６制御部

Claims

バルブを用いた塗工装置において、
前記バルブは、
バルブ本体の側部に設けられた流体の入口と、
前記バルブ本体の上部に設けられた前記流体の第１の出口と、
前記バルブ本体の上部に前記第１の出口と並んで設けられた前記流体の第２の出口と、
前記バルブ本体内部に設けられた前記入口と前記第１の出口と前記第２の出口とを繋ぐ空間と、
前記第１の出口を開閉する第１の弁と、
前記第２の出口を開閉する第２の弁と、
前記第１の弁における第１の弁体を第１の弁座に対し摺動させるために前記バルブ本体の下部に設けられた第１のボイスコイルモータと、
前記第２の弁における第２の弁体を第２の弁座に対し摺動させるために前記バルブ本体の下部に前記第１のボイスコイルモータと並んで設けられた第２のボイスコイルモータと、
を有し、
前記第１のボイスコイルモータの一端部から突出した第１の摺動シャフトに、前記第１の弁体が設けられ、
前記第２のボイスコイルモータの一端部から突出した第２の摺動シャフトに、前記第２の弁体が設けられ、
前記第１のボイスコイルモータの他端部から突出した前記第１の摺動シャフトに、前記第１の摺動シャフトの位置を検出するための第１の位置センサが設けられ、
前記第２のボイスコイルモータの他端部から突出した前記第２の摺動シャフトに、前記第２の摺動シャフトの位置を検出するための第２の位置センサが設けられ、
前記塗工装置は、
前記バルブと、
走行する長尺状のウエブに塗工液を塗工する塗工ヘッドと、
塗工液を貯留するタンクと、
前記タンクに貯留された塗工液を圧送するポンプと、
前記ポンプからの塗工液を前記バルブの入口に供給する圧送配管と、
前記バルブの第１の出口から前記塗工ヘッドに塗工液を供給する給液配管と、
前記バルブの第２の出口から前記タンクに塗工液を循環させる循環配管と、
前記バルブの前記第１の出口を開閉することによって前記ウエブに間欠塗工を行う制御手段と、
を有することを特徴とする塗工装置。