<第1の実施形態>
以下、添付した図面を参照しながら、本願発明に係る実施形態を説明する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。なお、薄板状基材として、たとえば、電気デバイスとしての二次電池に用いられるセパレータのセパレータ基材を例に挙げる。
本実施形態に係る薄板状基材(セパレータ基材)60の切断装置100を組み込んだ加工機10、およびセパレータ基材60の切断装置100について、図1〜図8を参照しながら説明する。
まず、セパレータ基材60の切断装置100を備えた加工機10の構成、加工機10が形成する袋詰電極50について、図1および図2を参照しながら説明する。
図1は、第1の実施形態に係るセパレータ基材60の切断装置100を組み込んだ加工機10を示す模式図である。図2(A)は、袋詰電極50の一例を示す図、図2(B)は、電極70および一対のセパレータ61、61を搬送しながら搬送方向の前端側から順次重ねる様子を模式的に示す斜視図である。
加工機10は、電極70の両面に一対のセパレータ61、61を積層して袋詰電極50を形成する。加工機10に組み込んだ切断装置100によって、長尺のセパレータ基材60を一定間隔で切断することによって、個々のセパレータ61を形成する。なお、図1および図2(A)(B)に示される矢印aは、袋詰電極50を製造するときに電極70および一対のセパレータ61、61を搬送する搬送方向を示している。図1および図2(A)(B)において図中右側が搬送方向の下流側であり、各部材における「前」といい、図中左側が搬送方向の上流側であり、各部材における「後」という。また、搬送方向と交差する方向に位置するセパレータの縁を「側方縁」といい、搬送方向に位置するセパレータの縁を「前方縁」「後方縁」という。一対のセパレータ61、61の間に電極70が挟まれた積層体であって、セパレータ61、61同士の接合が終了する前の積層体を「ワークW」という。
図2(A)(B)を参照して、袋詰電極50は、正極または負極の電極70を一対のセパレータ61、61によって袋状に包装している。本実施形態にあっては、正極を袋詰電極50としている。電極70は、金属箔の両面に活物質を塗布した本体部71と、金属箔の一部から形成される他の部材と電気的に接続するタブ72と、を備えている。セパレータ基材60は、樹脂材料からなる薄膜であり、電極70の本体部71よりもやや大きい大きさを有している。電極70の本体部71のみを一対のセパレータ61、61によって挟み込み、電極70のタブ72を外部に臨ませている。重ねられた一対のセパレータ61、61の側方縁62同士を接合している。また、重ねられた一対のセパレータ61、61の前方縁63または後方縁64の少なくとも一方の縁同士を接合している。図2(A)に示す例では、重ねられた一対のセパレータ61、61の後方縁64同士を接合している。
図2(A)(B)を参照して、セパレータ61、61同士を接合する「前端65」は、重ね合されたセパレータ61、61のいわゆる口開きを抑える観点から自由に設定することができ、たとえば、電極70の本体部71に揃う位置や、文字どおりのセパレータ61の角部のほか、活物質の塗布ラインに揃う位置であってもよい。
図1を参照して、加工機10は、概説すると、搬送部20と、第1の接合部30と、第2の接合部40とを有している。搬送部20は、電極70および一対のセパレータ61、61を搬送しながら搬送方向の前端65側から順次重ねる。第1の接合部30は、一対のセパレータ61、61の側方縁62同士を接合する。第2の接合部40は、一対のセパレータ61、61の前方縁63または後方縁64の少なくとも一方の縁同士を接合する。そして、搬送部20によって搬送されながら順次重なる一対のセパレータ61、61の側方縁62同士を搬送方向の前端65側から第1の接合部30によって順次接合する。さらに、搬送部20による搬送を停止した状態で一対のセパレータ61、61の前方縁63または後方縁64の少なくとも一方の縁同士を第2の接合部40によって接合する。図示例では、第2の接合部40は、一対のセパレータ61、61の後方縁64同士を接合している。側方縁62での接合点66はたとえば5点、後方縁64での接合点66はたとえば4点である。この加工機10に、長尺のセパレータ基材60を一定間隔で切断する切断装置100を組み込んでいる。
搬送部20は、一対のセパレータ61、61のそれぞれを保持して搬送する一対の搬送部材22の上流側に配置された電極搬入部21と、一対の搬送部材22の下流側に配置された複数個の下流側搬送部23、24と、を含んでいる。一対の搬送部材22の間に、ワークWを挟持するニップ部Nを形成している。ニップ部Nの隙間寸法は、ワークWの厚さによって適宜調整される。電極搬入部21は、所定形状に形成された電極70をニップ部Nに接線方向に沿って送り込む。下流側搬送部23、24は、重ねられた電極70および一対のセパレータ61、61を搬送するために複数設けられている。図示例では2個の下流側搬送部23、24を設けて、下流側搬送部23、24同士の間に第2の接合部40を配置してある。
電極搬入部21は、たとえば、電極70を吸着して搬送自在な吸着装置25と、吸着装置25によって搬送されてきた電極70を支持する支持ローラ26と、電極70をニップ部Nに接線方向に沿って送り込む一対の搬入ローラ27とを有している。吸着装置25は、垂直に下降して電極70を吸着し、電極70の略水平状態を維持したまま上昇した後、搬送方向の下流側に移動する。搬入ローラ27のそれぞれは、吸着装置25によって搬送された電極70に対して接近離反移動自在に設けられ、電極70を挟み込んで回転することによって電極70をニップ部Nに接線方向に沿って送り込む。なお、吸着装置25によって吸着する電極70の位置が、搬送方向にずれていたり、搬送方向に対して斜めにずれていたりする場合がある。電極搬入部21では、吸着装置25によって電極70を吸着する前に、これから吸着搬送しようとする電極70の位置ずれをセンサカメラによって予め検出している。吸着装置25は、電極70を吸着した後、電極70の姿勢を適正な姿勢に修正しながら移動する。これによって、電極70を、適正な姿勢の状態において、ニップ部Nに搬送する。
一対の搬送部材22は、図1に示すように、たとえば円柱形状のドラムである。一対の搬送部材22は、搬送方向に直交しながら、所定の隙間を隔てて、回転軸が互いに平行に対向する態様で配置されている。一対の搬送部材22のそれぞれは、周面が、セパレータ61を保持する保持面22aとなっている。一対の搬送部材22は、所定形状に形成されたセパレータ61を保持面22a上に保持しながら搬送する。
一対の搬送部材22のそれぞれの保持面22aにセパレータ61を保持する手段については特に限定されないが、吸引吸着あるいは静電吸着などを適用することができる。たとえば、吸引吸着式にあっては、保持面22aは、複数の空気吸引孔を有している。これら空気吸引孔から空気を吸引することによって、セパレータ61を保持面22aに保持する。
一対の搬送部材22は、ニップ部Nにおいて搬送方向の前方に向けて同方向に回転する。すなわち、上側の搬送部材22は、図1において反時計回り方向に回転することによって、保持面22aに貼り付けられたセパレータ61をニップ部Nに向けて搬送する。下側の搬送部材22は、時計回り方向に回転することによって、保持面22aに貼り付けられたセパレータ61をニップ部Nに向けて搬送する。一対の搬送部材22は、回転軸に接続された図示しない駆動モータによって、同期して回転駆動される。制御部材200(図3参照)が、駆動モータの回転制御を行う。
電極搬入部21が、一対の搬送部材22の回転と同期して、電極70を略水平状態に搬送してニップ部Nに接線方向に沿って送り込む。一方、一対の搬送部材22が、それぞれの保持面22aに貼り付けたセパレータ61を回転にしたがってニップ部Nに送り込む。これにより、搬送部20は、電極70および一対のセパレータ61、61を搬送しながら搬送方向の前端65側から順次重ねて積層することができる。
セパレータ基材60は、図示しないセパレータロールから順次繰り出されてくる長尺の薄板状基材である。セパレータ基材60の搬送路には、セパレータ基材60を挟持する図示しないタイミングローラが配置されている。制御部材200が、タイミングローラの作動を制御し、セパレータ基材60を搬送部材22に送り出すタイミングの制御を行う。セパレータ基材60を切断するために、電極70の搬送路の上方および下方のそれぞれに、セパレータ基材60の切断装置100を設けている。図示しない上記タイミングローラがセパレータ基材60を送り出すと、セパレータ基材60が搬送部材22の保持面22aに吸引されながら搬送される。セパレータ基材60が所定位置まで搬送されたタイミングでそれぞれの切断装置100を作動させることによって、セパレータ基材60を所定間隔で切断し、セパレータ61を形成する。
下流側搬送部23は、たとえば、一対の搬送部材22のニップ部Nから送り出されるワークWを載置して搬送する第1のコンベアである。下流側搬送部24は、たとえば、第1のコンベアである下流側搬送部23の下流側に配置されセパレータ61の側方縁62同士の接合が終了したワークWを載置して搬送する第2のコンベアである。下流側搬送部23と下流側搬送部24との間に第2の接合部40が配置されている。セパレータ61の後方縁64同士を第2の接合部40によって接合した後においては、下流側搬送部24は、製造された袋詰電極50を、次工程の処理を行うステージに向けて搬送する。下流側搬送部23、24は、たとえば吸着コンベアから構成することができる。下流側搬送部23、24の幅は、セパレータ61の幅よりも狭い寸法を有し、第1の接合部30の往復移動と干渉しないようにしている。下流側搬送部23、24は、ローラに接続された図示しないコンベア用駆動モータによって、ワークWの搬送に同期して回転駆動される。制御部材200が、コンベア用駆動モータの回転制御を行う。なお、下流側搬送部23、24としてコンベアを使用しているが、吸着ハンドなど他の搬送装置を使用してもよい。
第1の接合部30は、重ねられた電極70および一対のセパレータ61、61を搬送する搬送路、つまりワークWの搬送路を挟んで向かい合って、上下に一対設けてある。第2の接合部40も、ワークWの搬送路を挟んで向かい合って、上下に一対設けてある。対をなすセパレータ基材60の両面のそれぞれから接合することになるので、片面のみから接合する場合に比べて、均一な接合状態を作り出すことができる。また、セパレータ基材60の材質、特に、熱的な性質が異なるセパレータ基材60を適用する場合に、接合条件の最適化のための調整が容易となる。
第1と第2の接合部30、40において、重ねられた一対のセパレータ61、61の縁同士を接合する手段については特に限定されず、熱溶着、圧着、接着または溶接のいずれかの手段を適用することができる。本実施形態にあっては、接合は、熱溶着により行っている。樹脂製のセパレータ61、61同士を簡単に接合することができるからである。
つぎに、セパレータ基材60の切断装置100の構成について、図3〜図7を参照しながら説明する。
図3は、第1の実施形態に係るセパレータ基材60の切断装置100の構成を示す模式図である。図4は、セパレータ基材60の切断装置100の張力付与機構130の一対の押さえ部材140、150がセパレータ基材60の表面の初期位置s1、s2に当接した状態を示す模式図である。図5は、セパレータ基材60の切断装置100の張力付与機構130の一対の押さえ部材140、150がセパレータ基材60の表面の離反位置r1、r2に移動した状態を示す模式図である。図6は、セパレータ基材60の切断装置100の切断部材110がセパレータ基材60を切断しているときの状態を示す模式図である。図7は、セパレータ基材60の切断装置100の切断部材110がセパレータ基材60を切断した後の状態を示す模式図である。
セパレータ基材60の切断装置100は、セパレータ基材60を切断する切断部材110と、セパレータ基材60を載置する載置面120aを備える載置部材120とを有している。本実施形態にあっては、載置部材120は搬送部材22に相当し、載置面120aは保持面22aに相当する。載置部材120は、セパレータ基材60を切断するとき切断部材110の先端が入り込む凹部121を載置面120aに備えている。切断装置100は、載置面120aに載置されたセパレータ基材60のうち凹部121を挟む両側に位置する部分を押さえながら切断部材110と交差する方向の張力をセパレータ基材60に付与する張力付与機構130を有している。切断装置100は、切断部材110および張力付与機構130の作動を制御する制御部材200を有している。そして、制御部材200は、張力付与機構130によって張力が付与されたセパレータ基材60を切断部材110によって切断するように、切断部材110および張力付与機構130の作動を制御している。
図3に示すように、セパレータ基材60の切断装置100は、セパレータ基材60を所定間隔で切断してセパレータ61を形成するために設けている。
切断部材110は、載置面120a上に載置されたセパレータ基材60を、セパレータ基材60の搬送方向と交差する方向に切断する。切断部材110は、載置部材120に対し接近離反移動可能(図中では上下動可能)な構成となっている。さらに詳しくは、切断部材110は、セパレータ基材60を切断するための切断刃111と、切断刃111を載置部材120に向かう方向に移動または載置部材120から離れる方向に移動(図中では上下動)するための駆動源112とを有する。駆動源112は、たとえば油圧シリンダーから構成され、作動ロッド113の先端に切断刃111を取り付けている。切断部材110は、加熱自在な切断刃から構成されている。
載置部材120は、本実施形態では、上述したように搬送部材22に相当し、円柱体のドラム形状を有している。このため、載置面120aは、軸直交断面において曲面形状を有している。凹部121のサイズは、切断部材110のサイズに対応して適宜設定される。載置面120aに載置したセパレータ基材60は、複数の空気吸引孔による吸引力により吸引されているだけである。このため、切断刃111によって切断するときの張力としては足りないものとなっている。
張力付与機構130は、載置面120aに載置されたセパレータ基材60のうち凹部121を挟む両側に位置する部分を押さえながら切断部材110と交差する方向の張力をセパレータ基材60に付与するために設けられている。
張力付与機構130は、一対の押さえ部材140、150と、駆動部材160と、保持部材170、180とを有している。
一対の押さえ部材140、150は、載置面120aに載置されたセパレータ基材60のうち凹部121を挟む両側に位置する部分に当接自在に設けられている。一対の押さえ部材140、150は、それぞれ保持部材170、180を介して駆動部材160と接続している。一対の押さえ部材140、150は、駆動部材160がセパレータ基材60に向けて上下動することにより、セパレータ基材60と当接または離反する。
一対の押さえ部材140、150は、セパレータ基材60に当接する側の先端部が曲面形状を有している。このように、一対の押さえ部材140、150の先端部に曲面形状を有しているので、一対の押さえ部材140、150と、載置面120aに載置されているセパレータ基材60との当接における面圧は、高くなる。このため、一対の押さえ部材140、150は、曲面形状を有する載置面120aに載置されているセパレータ基材60に当接すると、自動的に互いの押さえ部材から離反する方向にそれぞれ滑って広がる。したがって、一対の押さえ部材140、150は、載置面120aに載置されているセパレータ基材60に対し、容易に張力を付与することができる。
駆動部材160は、一対の押さえ部材140、150をセパレータ基材60に対して接近離反(図中では上下動)させるために設けられている。駆動部材160は、たとえば油圧シリンダーから構成され、保持部材170、180を介して一対の押さえ部材140、150に取り付けられる移動部材161と、移動部材161を収容する筐体162とを有している。油圧によって移動部材161を移動させることによって、一対の押さえ部材140、150が載置部材120に向かう方向または載置部材120から離れる方向に上下動する。駆動部材160によって一対の押さえ部材140、150をセパレータ基材60に向けて接近させて、一対の押さえ部材140、150をセパレータ基材60に当接させたときのそれぞれの押さえ部材140、150の位置を初期位置s1、s2(図4参照)とする。
保持部材170は、押さえ部材140に接続され、押さえ部材140を他方の押さえ部材150に対して接近離反する方向に移動自在に保持するために設けられている。保持部材170は、駆動部材160によって一対の押さえ部材140、150をセパレータ基材60に対してさらに接近させたときに、押さえ部材140を、初期位置s1からセパレータ基材60を押さえながら他方の押さえ部材150に対して離反した離反位置r1(図5参照)に移動させる。そして、保持部材170は、押さえ部材140を離反位置r1に移動させた状態から駆動部材160によって一対の押さえ部材140をセパレータ基材60に対して離反させたときに、押さえ部材140を離反位置r1から初期位置s1に移動させる(図7参照)。
保持部材170は、回動部材171と、支持部172と、弾性部材173と、ストッパ174とを有している。保持部材180は、回動部材181と、支持部182と、弾性部材183と、ストッパ184とを有している。保持部材170と保持部材180とは同じ構成であるため、保持部材170のみ説明を行い、保持部材180の説明は省略する。
回動部材171は、押さえ部材140が先端部に設けられたアーム部材141の基端部141aを回動自在に保持するために設けられている。回動部材171は、たとえば蝶番から構成され、蝶番の一方の板部をアーム部材141の基端部141aに接続し、蝶番の他方の板部を駆動部材160の移動部材161の下面161aに接続している。これにより、回動部材171は、接続している押さえ部材140を駆動部材160に対して回動することができる。
支持部172には、回動部材171を介してアーム部材141を取り付けている。支持部172は、駆動部材160の移動部材161に相当する。
弾性部材173は、アーム部材141と支持部172との間に設けられ、押さえ部材140を離反位置r1から初期位置s1に復帰させる方向の弾発力をアーム部材141に付勢するために設けられている。弾性部材173は、たとえばバネから構成され、バネの一方の端部をアーム部材141の基端部141aに近く、かつ押さえ部材140が他方の押さえ部材150と互いに向き合う側に接続し、バネの他方の端部を移動部材161の下面161aに接続している。弾性部材173であるバネは、引張バネである。
ストッパ174は、弾性部材173がアーム部材141に付勢する弾発力に抗して押さえ部材140を初期位置s1に保持させるために設けられている。ストッパ174は、たとえば矩形の板材から構成され、押さえ部材140が離反位置r1から初期位置s1に移動したとき、アーム部材141の基端部141aに当接するような角度をもって移動部材161の下面161aに取り付けられている。これにより、ストッパ174は、回動部材171を設けた押さえ部材140が初期位置s1よりも他方の押さえ部材150へ向かう方向に回動することを防止できる。
保持部材170は、押さえ部材140の離反位置r1を規制する規制部175をさらに有している。規制部175は、たとえば断面がくの字形状の板材であり、アーム部材141の上方に位置し、移動部材161の側面に取り付けられている。規制部175は、本体部からアーム部材141に向かう方向に延在する延在部を有している。延在部は、押さえ部材140が離反位置r1に移動したとき、押さえ部材140に取り付けられている蝶番の板部が当接するような角度をもって規制部175の本体部から延在している。このため、規制部175は、押さえ部材140が他の押さえ部材150から離反する方向に移動したとき、押さえ部材140が離反位置r1よりも移動することを規制できる。
制御部材200は、加工機10全体を制御し、切断装置100においては、切断部材110と張力付与機構130との作動を制御する。制御部材200は、ROM、CPU、およびRAMを含んでいる。ROM(Read Only Memory)は、切断装置100の各部を制御するための各種制御プログラムを格納している。CPU(Central Processing Unit)は、各種制御プログラムに基づいて、各部を制御する。RAM(Random Access Memory)は、制御中の各種データを一時的に記憶する。
制御部材200は、切断部材110を載置部材120に向かう方向へ接近または離反するために切断部材110の上下動の作動タイミングを調整自在である。これによって、切断部材110は、張力付与機構130がセパレータ基材60に対して切断部材110と交差する方向の張力を付与している状態において、セパレータ基材60を切断することが可能となっている。
制御部材200は、載置部材120が作動を停止しているときに載置部材120に載置されたセパレータ基材60を切断部材110が切断するために、載置部材120の作動タイミングを調整自在である。これによって、載置部材120が作動を停止している状態において、載置部材120に載置されたセパレータ基材60を切断部材110により切断することが可能となっている。
制御部材200は、張力付与機構130が載置部材120に向かう方向へ接近または離反するために張力付与機構130の上下動の作動タイミングを調整自在である。これによって、張力付与機構130は、載置部材120の動作が停止している状態において、載置面120aに載置されているセパレータ基材60に対し張力を付与することが可能となっている。
つぎに、切断装置100の動作について、図8のフローチャートに加えて図3〜図7を参照しながら説明する。
図8は、第1の実施形態に係るセパレータ基材60の切断装置100の動作を示すフローチャートである。
切断装置100による切断を開始(スタート)する時点では、図3に示すように、一対の押さえ部材140、150は、載置部材120の載置面120aに載置されているセパレータ基材60と離反している(ステップS1)。つぎに、図3および図4に示すように、駆動部材160は、移動部材161をセパレータ基材60および載置部材120に向けて接近(図中では下降)する。
押さえ部材140、150は、移動部材161のセパレータ基材60および載置部材120への接近により、図4に示すように、初期位置s1、s2においてセパレータ基材60の表面に当接する(ステップS2)。
移動部材161がセパレータ基材60へさらに接近すると、回動部材171、181は、図5に示すように、保持する押さえ部材140、150を、初期位置s1、s2からセパレータ基材60を押さえながら他方の押さえ部材に対して離反した離反位置r1、r2に移動させる。このとき、押さえ部材140、150が離反位置r1、r2に移動すると、アーム部材141、151に取り付けられている蝶番の板部が規制部175、185の延在部にそれぞれ当接する。一対の押さえ部材140、150は、この移動動作により、載置部材120の載置面120aに載置されたセパレータ基材60に対し、切断部材110と交差する方向の張力を付与する(ステップS3)。
一対の押さえ部材140、150によりセパレータ基材60に張力が付与されると、切断部材110は、図6に示すように、作動ロッド113を介して切断刃111の先端がセパレータ基材60に接触して載置部材120の凹部121に引き込まれるまで切断刃111を押し出す(ステップS4)。
つぎに、切断部材110は、図7に示すように、作動ロッド113を元の位置に引き戻す。これにより、作動ロッド113に取り付けられている切断刃111は、セパレータ基材60および載置部材120から離反する(ステップS5)。
つぎに、駆動部材160は、移動部材161を元の位置に引き戻す。これにより、移動部材161の下面161aに回動部材171、181を介して取り付けられている押さえ部材140、150が先端部に設けられたアーム部材141、151は、セパレータ基材60から離反する(ステップS6)。押さえ部材140、150は、上記離反により、図7に示すように、弾性部材173の弾発力、弾性部材183の弾発力により離反位置r1、r2から初期位置s1、s2に復帰する。このとき、押さえ部材140、150が初期位置s1、s2に移動すると、アーム部材141、151の基端部141a、151aがストッパ174、184に当接する。
切断部材110および一対の押さえ部材140、150がセパレータ基材60から離反すると、切断装置100は、セパレータ基材60を一定間隔で切断して個々のセパレータ61を形成する。これにより、切断装置100によるセパレータ基材60の切断を完了する(ステップS7)。
上述した第1の実施形態に係るセパレータ基材60の切断装置100により以下の作用効果を奏する。
本切断装置100では、セパレータ基材60を載置する載置面120aを備える載置部材120を有している。載置部材120は、切断部材110によりセパレータ基材60を切断するとき切断部材110の先端とともにセパレータ基材60を引き込む凹部121を備えている。切断装置100は、載置面120aに載置されたセパレータ基材60のうち凹部121を挟む両側に位置する部分を押さえながら切断部材110と交差する方向の張力をセパレータ基材60に付与する張力付与機構130をさらに有している。制御部材200は、張力付与機構130によって張力が付与されたセパレータ基材60を切断部材110によって切断するように、切断部材110および張力付与機構130の作動を制御する。
このように構成した本切断装置100によれば、セパレータ基材60を載置する載置面120aに切断部材110の先端およびセパレータ基材60を引き込むための凹部121が設けられている場合、張力付与機構130により、載置面120aに載置されたセパレータ基材60のうち凹部121を挟む両側に位置する部分を押さえながら切断部材110と交差する方向の張力をセパレータ基材60に付与することができる。このため、セパレータ基材60に十分な張力を付与しながらセパレータ基材60を切断部材110で切断することができる。このように、本切断装置100によれば、セパレータ基材60を切断する際に、張力付与機構130によりセパレータ基材60を固定するとともに張力を付与できるので、セパレータ基材60の切断面の品質を向上させ、かつ切断寸法を一定にすることができる。また、本切断装置100によれば、セパレータ基材60を押さえる機構と張力を付与する機構とを同化した張力付与機構130を用いているので、構造を簡易化および小型化することができる。
さらに、本切断装置100では、駆動部材160によって一対の押さえ部材140、150をセパレータ基材60に対して接近させて、一対の押さえ部材140、150をセパレータ基材60に当接させたときの一対の押さえ部材140、150の位置を初期位置s1、s2とする。保持部材170は、駆動部材160によって押さえ部材140をセパレータ基材60に対してさらに接近させたときに、押さえ部材140を、初期位置s1からセパレータ基材60を押さえながら他方の押さえ部材150に対して離反した離反位置r1に移動させる。保持部材180は、駆動部材160によって押さえ部材150をセパレータ基材60に対してさらに接近させたときに、押さえ部材150を、初期位置s2からセパレータ基材60を押さえながら他方の押さえ部材140に対して離反した離反位置r2に移動させる。保持部材170は、押さえ部材140を離反位置r1に移動させた状態から駆動部材160によって押さえ部材140をセパレータ基材60に対して離反させたときに、押さえ部材140を離反位置r1から初期位置s1に移動させる。保持部材180は、押さえ部材150を離反位置r2に移動させた状態から駆動部材160によって押さえ部材150をセパレータ基材60に対して離反させたときに、押さえ部材150を離反位置r2から初期位置s2に移動させる。
このように構成した本切断装置100によれば、一対の押さえ部材140、150を、初期位置s1、s2からセパレータ基材60を押さえながら互いの押さえ部材140、150に対して離反した離反位置r1、r2に移動させることができる。このように、本切断装置100によれば、一対の押さえ部材140、150は、載置面120aに載置されたセパレータ基材60のうち凹部121を挟む両側に位置する部分を押さえながら切断部材110と交差する方向の張力をセパレータ基材60に付与することができる。このため、一対の押さえ部材140、150によりセパレータ基材60に十分な張力を付与しながらセパレータ基材60を切断部材110で切断することができる。このように、本切断装置100によれば、一対の押さえ部材140、150に対して互いの押さえ部材140、150から離反した方向の力をそれぞれ付与するだけで、セパレータ基材60に対し張力を付与することができる。したがって、本切断装置100によれば、簡易な構造により、セパレータ基材60を固定するとともに張力を付与できる。
また、このように構成した本切断装置100によれば、一対の押さえ部材140、150をセパレータ基材60から離反させると、一対の押さえ部材140、150を、離反位置r1、r2から初期位置s1、s2に移動させることができる。このように、本切断装置100によれば、セパレータ基材60を切断部材110で切断後、一対の押さえ部材140、150を自動的に初期位置s1、s2に戻すことができる。
さらに、本切断装置100では、保持部材170は、回動部材171と、支持部172と、弾性部材173と、ストッパ174とを有している。回動部材171は、押さえ部材140が先端部に設けられたアーム部材141の基端部141aを回動自在に保持している。支持部172は、回動部材171を介してアーム部材141が取り付けられている。弾性部材173は、アーム部材141と支持部172との間に設けられ、押さえ部材140を離反位置r1から初期位置s1に復帰させる方向の弾発力をアーム部材141に付勢する。ストッパ174は、弾性部材173がアーム部材141に付勢する弾発力に抗して押さえ部材140を初期位置s1に保持させる。保持部材180は、回動部材181と、支持部182と、弾性部材183と、ストッパ184とを有しており、保持部材170と同じ構成である。
このように構成した切断装置100によれば、保持部材170、180は、回動部材171、181を有しているので、押さえ部材140、150が先端部に設けられたアーム部材141、151を他の押さえ部材に対して接近離反する方向に回動自在に保持することができる。また、保持部材170、180は、弾性部材173、183を有しているので、押さえ部材140、150を離反位置r1、r2から初期位置s1、s2に復帰させることができる。さらに、保持部材170、180は、ストッパ174、184を有しているので、弾性部材173、183からの弾発力に抗して押さえ部材140、150を初期位置s1、s2に保持することができる。このように、保持部材170、180は、回動部材171、181、支持部172、182、弾性部材173、183、ストッパ174、184などによる簡易な構造から構成されている。したがって、本切断装置100によれば、簡易な構造から構成される張力付与機構130により、セパレータ基材60に対し張力を付与することができる。
さらに、本切断装置100では、保持部材170、180は、押さえ部材140、150の離反位置r1、r2を規制する規制部175、185を有している。
このように構成した本切断装置100によれば、規制部175、185により押さえ部材140、150が他方の押さえ部材から所定の距離(離反位置r1、r2)以上離反しないよう規制できる。したがって、本切断装置100によれば、一対の押さえ部材140、150がセパレータ基材60に対し張力を付与し過ぎることを防止できる。
さらに、本切断装置100では、押さえ部材140、150は、セパレータ基材60に当接する側の先端が曲面形状を有している。
このように構成した本切断装置100によれば、一対の押さえ部材140、150が先端部に曲面形状を有しているので、一対の押さえ部材140、150と、載置面120aに載置されているセパレータ基材60との当接における面圧は、高くなる。このため、一対の押さえ部材140、150は、載置面120aに載置されているセパレータ基材60に当接すると、容易に互いの押さえ部材から離反する方向にそれぞれ滑って広がる。したがって、一対の押さえ部材140、150は、載置面120aに載置されているセパレータ基材60に対し、容易に張力を付与することができる。
さらに、本切断装置100では、載置面120aは、曲面形状である。
このように構成した切断装置100によれば、セパレータ基材60を載置する載置面120aが曲面形状を有しているので、一対の押さえ部材140、150は、セパレータ基材60に対し当接するだけで、自動的に互いの押さえ部材から離反する方向にそれぞれ滑って広がる。したがって、載置面120aが曲面形状を有することにより、一対の押さえ部材140、150は、載置面120aに載置されているセパレータ基材60に対し、容易に張力を付与することができる。
さらに、本セパレータ基材60の切断装置100では、切断部材110は、加熱自在な切断刃を有している。
セパレータ基材を載置する載置面に切断部材の先端およびセパレータ基材を引き込むための凹部121が設けられている場合、従来のように、セパレータ基材が載置面に載置され、複数の空気吸引孔による吸引力により吸引されているだけでは張力が足りない。このため、切断刃でセパレータ基材を切断すると、セパレータ基材の凹部への沈み込み量は、大きくなってしまう。このように、凹部へ大きく沈みこんだセパレータ基材を切断刃で切断すると、切断刃への負荷大きくなり、切断刃の寿命は、短くなる。また、凹部へ大きく沈みこんだセパレータ基材を加熱した切断刃で切断すると、切断刃の先端だけでなく端面もセパレータ基材に当接してしまうことがある。このような場合、セパレータ基材は、加熱した切断刃と接触する面積が大きくなり、熱収縮が発生して寸法異常が生じてしまう。また、熱収縮によってダマになった箇所が異物となるなどの問題が起こってしまう。一方、セパレータ基材を押さえる機構の押さえ力を強くすると、セパレータ基材の押さえ機構が接触する部分に過大な負荷がかかりセパレータ基材が破損するなどの不具合の原因になってしまう。
しかしながら、本切断装置100によれば、張力付与機構130により切断部材110と交差する方向の張力をセパレータ基材60に付与することができ、切断刃111は、張力が付与されたセパレータ基材60に対して先端のみを当接して切断することができる。このように、本切断装置100によれば、加熱した切断部材110を用いた場合でも、熱収縮に基づく寸法異常などの不具合を生じさせることなく、セパレータ基材60を切断することができる。
<第2の実施形態>
つぎに、第2の実施形態に係るセパレータ基材60の切断装置300について図9〜図13を参照しながら説明する。第2の実施形態においては、前述した第1の実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
第2の実施形態にあっては、載置部材320の載置面320aが平面形状を有している点において、載置部材120の載置面120aが曲面形状を有している第1の実施形態の切断装置100と相違している。
また、第2の実施形態にあっては、張力付与機構330の保持部材370および380の構成が、第1の実施形態の切断装置100と相違している。
まず、セパレータ基材60の切断装置300の構成について、図9〜図13を参照しながら説明する。
図9は、第2の実施形態に係るセパレータ基材60の切断装置300の構成を示す模式図である。図10は、セパレータ基材60の切断装置300の張力付与機構330の一対の押さえ部材140、150がセパレータ基材60の表面の初期位置s1、s2に当接した状態を示す模式図である。図11は、セパレータ基材60の切断装置300の張力付与機構330の一対の押さえ部材140、150がセパレータ基材60の表面の離反位置r1、r2に移動した状態を示す模式図である。図12は、セパレータ基材60の切断装置300の切断部材110がセパレータ基材60を切断時の状態を示す模式図である。図13は、セパレータ基材60の切断装置300の切断部材110がセパレータ基材60を切断後の状態を示す模式図である。
切断装置300は、図9に示すように、切断部材110、載置部材320、張力付与機構330、制御部材200を有している。以下、切断装置300の各構成について、詳細に説明する。
載置部材320の載置面320aは、図9に示すように、平面形状を有している。載置部材320は、セパレータ基材60を載置面320a上に保持する。載置面320aに保持されているセパレータ基材60は、切断部材110により切断される。切断部材110で切断後のセパレータ61は、図示しない搬送部材により搬送される。
張力付与機構330、一対の押さえ部材140、150と、駆動部材360と、保持部材370、380とを、さらに有している。
駆動部材360は、移動部材361と、筐体362と、移動部材361の下面361aから載置部材320に向けて垂直方向にそれぞれ突出する突出部363、364とを有している。突出部363、364は、移動部材361に固定され、載置部材320の載置部材320に対する接近離反の移動に伴い移動する。移動部材361および突出部363は、保持部材370が有する後述する支持部372を構成する。移動部材361および突出部364は、保持部材380が有する後述する支持部382を構成する。なお、駆動部材360の移動部材361と、筐体362とは、第1実施形態の切断装置100が有する駆動部材160の移動部材161と、筐体162と同じ構成である。
保持部材370は、回動部材371と、支持部372と、弾性部材373と、ストッパ374と、規制部375とを有している。保持部材380は、回動部材381と、支持部382と、弾性部材383と、ストッパ384と、規制部385とを有している。保持部材370と保持部材380とは同じ構成であるため、保持部材370のみ説明を行い、保持部材380の説明は省略する。
回動部材371は、押さえ部材140が先端部に設けられたアーム部材141の基端部141aを回動自在に保持するために設けられている。回動部材371は、支持部372とアーム部材141の基端部141aとの間において、凹部321に対して臨む側とは反対側に押さえ部材140を初期位置s1から離反位置r1に向けての移動開始を許容する空間部k1を残して、凹部321に対して臨む側に配置されている。回動部材371は、たとえば蝶番から構成され、蝶番の一方の板部をアーム部材141の基端部141aに接続し、蝶番の他方の板部を支持部372(移動部材361および突出部363)の先端部372bに接続している。これにより、回動部材371は、押さえ部材140が先端部に設けられたアーム部材141の基端部141aを支持部372に対して回動することができる。
支持部372には、回動部材371を介してアーム部材141を取り付けている。支持部372は、上述したように、移動部材361および突出部363に相当する。
弾性部材373は、アーム部材141の基端部141aと支持部372の先端部372bとの間に設けられ、押さえ部材140を離反位置r1から初期位置s1に復帰させる方向の弾発力をアーム部材141に付勢するために設けられている。弾性部材373は、たとえばバネから構成され、アーム部材141の基端部141aと支持部372の先端部372bとの間で、かつ押さえ部材140が他方の押さえ部材150と互いに離反する側に設けている。弾性部材373であるバネは、圧縮バネである。
ストッパ374は、弾性部材373がアーム部材141に付勢する弾発力に抗して押さえ部材140を初期位置s1に保持させるために設けられている。ストッパ374は、たとえば矩形の板材から構成され、押さえ部材140が離反位置r1から初期位置s1に移動したとき、アーム部材141の基端部141aに当接するような角度をもって移動部材361の下面361aに取り付けられている。これにより、ストッパ374は、回動部材371を設けたアーム部材141が初期位置s1よりも他方の押さえ部材150へ向かう方向に回動することを防止できる。
規制部375は、アーム部材141の基端部141aと、支持部372の先端部372bと、空間部k1と、弾性部材373とから構成される。押さえ部材140が他の押さえ部材150から離反して離反位置r1に移動すると、アーム部材141の基端部141aと支持部372の先端部372bとの間に設けられている弾性部材373は、限界まで縮む。弾性部材373が限界まで縮むと、押さえ部材140は、他の押さえ部材150から離反する方向へさらに移動することができない。これにより、規制部375は、押さえ部材140が離反位置r1よりも他の押さえ部材150から離反する方向に移動することを規制できる。本実施形態では、図9などに示すように、アーム部材141の基端部141aおよび支持部372の先端部372bにそれぞれ傾斜面形状が設けられているものを例示している。
つぎに、切断装置300の動作について説明する。
切断装置300は、第1の実施形態に係る切断装置100のステップS1およびS2の動作と同じ動作を行う。
移動部材361がセパレータ基材60へさらに接近すると、回動部材371、381は、図11に示すように、保持する押さえ部材140、150を、初期位置s1、s2からセパレータ基材60を押さえながら他方の押さえ部材に対して離反した離反位置r1、r2に移動させる。このとき、押さえ部材140、150が離反位置r1、r2に移動すると、弾性部材373、383は、限界まで縮む。弾性部材373、383が限界まで縮むと、押さえ部材140、150は、他の押さえ部材から離反する方向へさらに移動することができない。このように、規制部375、385は、押さえ部材140、150が離反位置r1、r2よりも他の押さえ部材から離反する方向に移動することを規制する。一対の押さえ部材140、150は、この移動動作により、載置部材320の載置面320aに載置されたセパレータ基材60に対し、切断部材110と交差する方向の張力を付与する(ステップS23)。
つづいて、切断装置300は、第1の実施形態に係る切断装置100のステップS4およびS5の動作と同じ動作を行う。
つぎに、駆動部材360は、移動部材361を元の位置に引き戻す。これにより、移動部材361の下面361aから突出する支持部372、382に回動部材371、381を介して取り付けられているアーム部材141、151は、セパレータ基材60から離反する。押さえ部材140、150は、上記離反により、図13に示すように、弾性部材373。383の弾発力により離反位置r1、r2から初期位置s1、s2に復帰する。このとき、押さえ部材140、150が初期位置s1、s2に移動すると、アーム部材141の基端部141a、アーム部材151の基端部151aがストッパ374、375に当接する。このように、ストッパ374、375は、押さえ部材140、150が初期位置s1、s2よりも他方の押さえ部材へ向かう方向に回動することを防止する。一対の押さえ部材140、150は、この移動動作により、セパレータ基材60から離反する(ステップS26)。
つづいて、切断装置300は、第1の実施形態に係る切断装置100のステップS7の動作と同じ動作を行う。
上述した第2の実施形態に係るセパレータ基材60の切断装置300により以下の作用効果を奏する。
本切断装置300では、回動部材371は、支持部372とアーム部材141の基端部141aとの間において、凹部321に対して臨む側とは反対側に押さえ部材140を初期位置s1から離反位置r1に向けての移動開始を許容する空間部k1を残して、凹部321に対して臨む側に配置されている。同様に、回動部材381は、支持部382とアーム部材151の基端部151aとの間において、凹部321に対して臨む側とは反対側に押さえ部材150を初期位置s2から離反位置r2に向けての移動開始を許容する空間部k2を残して、凹部321に対して臨む側に配置されている。
このように構成した切断装置300によれば、回動部材371、381は、押さえ部材140、150を初期位置s1、s2から離反位置r1、r2の間で移動することができる。
さらに、本切断装置300では、載置面320aは、平面形状である。
このように構成した切断装置300によれば、セパレータ基材60を載置する載置面320aが平面形状であっても、張力付与機構330、切断部材110と交差する方向の張力をセパレータ基材60に付与することができる。
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。
たとえば、第1および第2の実施形態では、押さえ部材140、150それぞれに保持部材170、180(370、380)を設ける構成として説明したが、これに限られるものではない。例えば、一対の押さえ部材140、150のうち少なくとも一方の押さえ部材のみに保持部材を設ける構成にしてもよい。少なくとも一方の押さえ部材に本実施形態に係る保持部材を設けることによって、切断部材110と交差する方向の張力をセパレータ基材60に付与することは可能である。
さらに、第1実施形態に係る切断装置100では、曲面形状の載置面120aに載置されたセパレータ基材60を切断し、第2実施形態に係る切断装置300では、平面形状の載置面320aに載置されたセパレータ基材60を切断する構成として説明したが、これに限られるものではない。例えば、第1実施形態に係る切断装置100および第2実施形態に係る切断装置300では、曲面形状および平面形状どちらの載置面に載置されたセパレータ基材60をも切断することが可能である。
さらに、第1および第2の実施形態では、押さえ部材140、150それぞれに回動部材171、181(371、381)を設けることにより、押さえ部材140、150を初期位置s1、s2と離反位置r1、r2との間を移動させる構成として説明したが、これに限られるものではない。例えば、一対の押さえ部材140、150のうち少なくとも一方の押さえ部材に他方の押さえ部材から離反する方向にスライドするスライド部材を設け、少なくとも一方の押さえ部材を初期位置から離反位置に移動させる構成にしてもよい。
さらに、上記構成だけでなく、一対の押さえ部材140、150のうち少なくとも一方の押さえ部材に他方の押さえ部材から離反する方向に移動する蛇腹を設ける構成にしてもよい。この蛇腹は、形状記憶部材を用いて構成されており、押さえ部材を離反位置から初期位置に容易に移動することができる。
さらに、第2の実施形態では、図9などに示すように、アーム部材141、151の基端部141a、151aと、支持部372、382の先端部372b、382bとを傾斜面とする構成として説明したが、これに限られるものではない。例えば、アーム部材141、151と、支持部372、382との間に空間部k1、k2を設けておけば、両部材の基端部および先端部に平面を設ける構成であってもよい。
さらに、第1および第2の実施形態では、一対の押さえ部材140、150のセパレータ基材60に当接する側の先端部が曲面形状を有する構成として説明したが、これに限られるものではない。例えば、一対の押さえ部材140、150のうち少なくとも一方の押さえ部材の先端部が曲面形状を有する構成にしてもよい。
10 加工機、
20 搬送部、
21 電極搬入部、
22 搬送部材、
22a 保持面、
23、24 下流側搬送部、
25 吸着装置、
26 支持ローラ、
27 搬入ローラ、
30 第1の接合部、
40 第2の接合部、
50 袋詰電極、
60 セパレータ基材(薄板状基材)、
61 セパレータ、
62 側方縁、
63 前方縁、
64 後方縁、
65 前端、
66 接合点、
70 電極、
71 本体部、
72 タブ、
100、300 切断装置、
110 切断部材、
111 切断刃、
112 駆動源、
113 作動ロッド、
120、320 載置部材、
120a、320a 載置面、
121、321 凹部、
130、330 張力付与機構、
140、150 押さえ部材、
141、151 アーム部材、
141a、151a アーム部材の基端部、
160、360 駆動部材、
161、361 移動部材、
161a、361a 下面、
162、362 筐体、
170、180、370、380 保持部材、
171、181、371、381 回動部材、
172、182、372、382 支持部、
173、183、373、383 弾性部材、
174、184、374、384 ストッパ、
175、185、375、385 規制部、
200 制御部、
363、364 突出部、
372b、382b 支持部の先端部、
a 搬送方向、
k1、k2 空間部、
N ニップ部、
r1、r2 離反位置、
s1、s2 初期位置、
W ワーク。