JP6362835B2

JP6362835B2 - カッター機構

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Publication number: JP6362835B2
Application number: JP2013152579A
Authority: JP
Inventors: 樋口　剛; 剛樋口
Original assignee: Kaido Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kaido Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2018-07-25
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: JP2015020267A

Description

本発明は、第一カッターの第一刃先と第二カッターの第二刃先との間に切断対象物を配置し、第一カッターの第一刃先と第二カッターの第二刃先とを互いに接近させて、切断対象物を切断するカッター機構に関する。

従来から、帯状の正電極、帯状の負電極及び帯状のセパレーターを巻芯に巻き取り、巻き取った捲回素子を電解液に浸漬し、セパレーターと正電極及び負電極との間に電解液を浸み込ませて電池又はコンデンサを製造することが行われている。図１２において、符号１２０は、原反１１２、１１４、１１６及び１１８から送られた帯状の正電極１００、帯状の第一セパレーター１０２、帯状の負電極１０４及び帯状の第二セパレーター１０６を巻芯１０８へ捲回していく捲回装置である。この捲回装置１２０は、同図に示すように、位置Ｓ１において、正電極１００等を捲回した後、カッター機構１３０によって正電極１００及び負電極１０４を切断し、更に正電極１００等を捲回して捲回素子１０９を形成し、捲回素子１０９を位置Ｓ２へ送り、カッター機構１３０によって第一セパレーター１０２及び第二セパレーター１０６を切断し、位置Ｓ２においてテープ１２４を貼着し、捲回素子１０９を位置Ｓ３へ送り、位置Ｓ３において巻芯１０８を抜き出して捲回素子１０９を取り出すことができる。なお、捲回装置に関して、種々発明され、本願出願人によって出願されている（特許文献１〜７参照。）。

カッター機構１３０は、図１３に示すように、第一刃先１３２を有する移動刃（第一カッター）１３４と、第二刃先１３６を有する固定刃（第二カッター）１３８とを備え、移動刃１３４の第一刃先１３２と固定刃１３８の第二刃先１３６との間に帯状の正電極（切断対象物）１００又は帯状の負電極（切断対象物）１０４を配置し、第一刃先１３２を第二刃先１３６に接近させて当接させ、正電極１００等を切断することができる。

しかし、このカッター機構１３０は、第一刃先１３２と第二刃先１３６とによって正電極１００等を切断した時に、正電極１００等の粉塵が散乱し、正電極１００等の表面に付着する場合があった。この場合には、形成した捲回素子１０９を使用して製造した電池等の精度が悪くなり電池等の品質低下に繋がることが考えられる。また、正電極１００等の表面に付着した正電極１００等の粉塵によって、正電極１００と負電極１０４との短絡も考えられる。

特開２００９−０４３５４０号公報特開２００９−０９３９０１号公報特開２００９−２５６０２２号公報特開２００９−２７２２４５号公報特開２０１１−１６１５５７号公報特開２０１１−１８４１３２号公報国際公開第２００９／０１９７８１号

本発明の目的は、第一刃先と第二刃先とによって正電極又は負電極等の切断対象物をスムーズに切断し、正電極等の粉塵の生じないカッター機構を提供することである。

本発明のカッター機構は、第一刃先を有する第一カッターと、第二刃先を有する第二カッターとを備え、該第一カッターの該第一刃先と該第二カッターの該第二刃先との間に、電池又はコンデンサを製造するための帯状の電極を配置し、該第一カッターの該第一刃先と該第二カッターの該第二刃先とを互いに接近させて当接させ、該電極を切断するカッター機構であり、
前記第一カッターは、前記第一刃先と前記第二刃先との接近方向に延びるガイドを有し、該ガイドは、該第一刃先と該第二刃先との接近時に、該第二刃先に接触するガイド面を有し、
前記第一刃先と前記ガイド面とが連続し、
前記第一刃先と前記第二刃先とによって前記電極を切断する時に前記第二カッターとの間で前記電極を挟持する押さえ部材を備え、
前記第二刃先が前記ガイド面に対して摺動している時に、前記第一刃先及び前記押さえ部材は前記電極に接触することを特徴とする。

また、本発明のカッター機構は、前記カッター機構において、前記第一カッターの前記ガイド面が前記第二カッターの前記第二刃先を弾性的に押圧するように前記ガイドに付勢力を付与する押圧機構を備え、
前記押圧機構は、前記第一カッターに設けられた孔と、前記孔に貫通されたピンと、を備え、
前記第一カッターは、前記孔の内壁及び前記ピンによって規制される範囲内で、前記ガイド面が前記第二刃先に向かう方向に、回動できることを特徴とする。

また、本発明のカッター機構は、前記カッター機構において、前記第一カッターの前記ガイド面が、該第一カッターの前記第一刃先と前記第二カッターの第二刃先との接近方向に対して傾斜するテーパ面であることを特徴とする。

また、本発明のカッター機構は、前記カッター機構において、前記第二カッターの前記第二刃先が前記第一カッターの前記ガイド面を弾性的に押圧するように該第二カッターに付勢力を付与する押圧機構を備えたことを特徴とする。

本発明の捲回装置は、電池又はコンデンサを製造するための帯状の電極を捲回して捲回素子を形成する捲回装置であり、前記カッター機構を備え、該カッター機構により前記電極を切断することを特徴とする。

本発明のカッター機構によれば、切断対象物を切断するために第一カッターの第一刃先と第二カッターの第二刃先とを互いに接近させていくと、まずガイドのガイド面が第二刃先に当接し、その後、第一カッターと第二刃先との接触部は、第一刃先の一端において、ガイド面から第一刃先へと連続的に移行する。このため、第一カッターは、第二刃先に対して、ガイド面から第一刃先が連続的に当接し摺動していくため、第一刃先と第二刃先との当接の開始がスムーズに行われ、正電極等の切断をスムーズ且つ確実に行うことができる。

本発明に係るカッター機構の構成を示す正面図である。図１のカッター機構を示す左側面図である。図１のカッター機構の移動刃１４を示す右側面図である。同図（ａ）は、図１のカッター機構において第一刃先１２及び第二刃先１６を含む部分を拡大して示すＡ−Ａ線切断部要部拡大断面図であり、同図（ｂ）は、図１のカッター機構において移動刃１４と基台４２との連結部を示すＡ−Ａ線切断部要部拡大断面図である。図１のカッター機構の使用状態を示す正面図であり、同図（ａ）は、正電極１００を配置した状態を示す図であり、同図（ｂ）は、移動刃１４が移動してガイド面２６が第二刃先１６に接触した瞬間を示す図である。図１のカッター機構の使用状態を示す正面図であり、同図（ａ）は、移動刃１４が更に移動してガイド面２６が第二刃先１６を押圧する状態を示す図であり、同図（ｂ）は、移動刃１４が更に移動して押さえ部材３８と固定刃１８との間に正電極１００が挟持された状態を示す図である。図１のカッター機構の使用状態を示す正面図であり、同図（ａ）は、移動刃１４が更に移動して第一刃先１２と第二刃先１６とによって正電極１００が切断されていく状態を示す図であり、同図（ｂ）は、移動刃１４が更に移動して正電極１００の切断が完了した瞬間を示す図である。本発明に係るカッター機構の他の実施形態を示す拡大断面図である。同図（ａ）は、本発明に係るカッター機構の更に他の実施形態を示す正面図であり、同図（ｂ）は、本発明に係るカッター機構の更に他の実施形態を示す正面図である。本発明に係るカッター機構の更に他の実施形態を示す正面図である。本発明に係るカッター機構の更に他の実施形態を示す正面図である。従来の捲回装置を示す正面図である。従来のカッター機構を示す正面図である。

本発明に係るカッター機構の実施形態について図面に基づいて説明する。図１、及び図４〜図７において、符号１０は、本発明に係るカッター機構である。

本発明に係るカッター機構１０は、図１及び図２に示すように、第一刃先１２を有する移動刃（第一カッター）１４と、第二刃先１６を有する固定刃（第二カッター）１８とを備え、移動刃１４の第一刃先１２と固定刃１８の第二刃先１６との間に帯状の正電極（切断対象物）１００又は帯状の負電極（切断対象物）１０４を配置し、移動刃１４の第一刃先１２を固定刃１８の第二刃先１６に接近させて当接させ、正電極１００等を切断する機構である。なお、図１〜図３は本発明のカッター機構に係る構成を説明するための図であり、図１〜図３においては、正電極１００又は負電極１０４を２点鎖線で示す。

移動刃１４の第一刃先１２は、図２に示すように、固定刃１８の第二刃先１６との点接触による当接によって正電極１００等を切断しやすいように、直線状の第二刃先１６に対して傾斜し、一端５０から他端５２まで延びる直線状である。

移動刃１４は、図１に示すように、第一刃先１２と第二刃先１６との接近方向に延びるガイド２４を有し、ガイド２４は、第一刃先１２と第二刃先１６との接近時に、第二刃先１６に接触するガイド面２６を有している。また、直線状の第一刃先１２とガイド面２６とが、第一刃先１２の一端５０において連続している。ガイド面２６は、図４（ａ）に示すように、移動刃１４の第一刃先１２と固定刃１８の第二刃先１６との接近方向に対してａ１°傾斜するテーパ面である。ａ１°は、ガイド面２６が第二刃先１６にスムーズに接触するためには、２〜６°であることが好ましい。

また、カッター機構１０は、図１に示すように、移動刃１４を支持する基台４２と、基台４２に支持され、固定刃１８に当接した時のガイド面２６が固定刃１８の第二刃先１６を弾性的に押圧するようにガイド２４に付勢力を付与する圧縮バネ３０を備えている。移動刃１４には、図４（ｂ）に示すように、ピン３２が貫通する孔３４が設けられ、孔３４の内壁とピン３２との間には、僅かな厚さの隙間３６が設けられている。このため、移動刃１４は、孔３４の内壁及びピン３２の頭部４４に規制される範囲内で、固定刃１８に当接した時のガイド面２６が第二刃先１６に向かう方向に、僅かな角度で回動することができる。これにより、移動刃１４は、圧縮バネ３０から付勢力を付与されることにより、固定刃１８に当接した時のガイド面２６が固定刃１８を弾性的に押圧するように構成されている。すなわち、圧縮バネ３０及び隙間３６によって押圧機構が構成される。なお、図１及び図４（ｂ）においては、移動刃１４は、圧縮バネ３０から付勢力を付与され、且つ孔３４の内壁及びピン３２の頭部４４に当接することにより、停止し位置決めされている。なお、圧縮バネ３０の代替としてゴム等の弾性体を使用してもよい。

また、カッター機構１０は、図１に示すように、第一刃先１２と第二刃先１６とによって正電極１００等を切断する時に、固定刃１８との間で正電極１００等を挟持する押さえ部材３８と、押さえ部材３８に対して固定刃１８へ向かう方向に付勢力を付与する圧縮バネ４０とを有している。押さえ部材３８は、第一刃先１２と第二刃先１６とによって正電極１００等を切断する時に、固定刃１８からの反力により圧縮バネ４０の付勢力に抗して基台４２へ接近するように構成されている。

基台４２、移動刃１４、及び押さえ部材３８は、固定刃１８に向かって接近又は離隔させられ、接近等させる離隔接近機構は、例えば、基台４２を固定刃１８に向かって接近又は離隔させる図示しないシリンダであるが特に限定されない。

固定刃１８は、図４（ａ）に示すように、側面４５が、移動刃１４の第一刃先１２と固定刃１８の第二刃先１６との接近方向に対してａ２°傾斜するテーパ面である。ａ２°は、正電極１００等を確実に切断するためには、２〜６°であることが好ましい。

切断対象物である正電極１００及び負電極１０４の材質は、例えば、リチウム、リチウム遷移金属酸化物、アルミニウム、ステンレス、炭素構造体、ポリマー樹脂、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、亜鉛、鉄、ニッケル、スズ、鉛、銅、銀、水銀、プラチナ、若しくは金等、又はこれらの化合物から選択される。

このような構成のカッター機構１０の作用及び効果について、以下に説明する。

カッター機構１０は、例えば図１１に示す捲回装置１２０の従来のカッター機構１３０の代替として配設される。捲回装置１２０による正電極１００又は負電極１０４の捲回が完了した時、図５（ａ）に示すように、移動刃１４の第一刃先１２と固定刃１８の第二刃先１６との間に正電極１００等が配置される。以下の作用の説明においては、捲回装置１２０を用いて正電極１００を切断する場合について説明する。

次に、離隔接近機構が作動し、基台４２、移動刃１４、及び押さえ部材３８が、固定刃１８に向かってＺ軸方向に接近させられ、移動刃１４の第一刃先１２が固定刃１８の第二刃先１６へ接近していき、図５（ｂ）に示すように、移動刃１４のガイド面２６が固定刃１８の第二刃先１６に当接させられる。

図６（ａ）に示すように、更に移動刃１４の第一刃先１２が固定刃１８の第二刃先１６へ接近させられると、第二刃先１６からの反力により、移動刃１４は、圧縮バネ３０の付勢力に抗して、僅かに反時計まわりに回動させられる。この時、第二刃先１６は移動刃１４のガイド面２６に対して摺動していく。また、第一刃先１２及び押さえ部材３８が正電極１００に接触する。

更に移動刃１４の第一刃先１２が固定刃１８の第二刃先１６へ接近させられると、図６（ｂ）に示すように、第一刃先１２及び押さえ部材３８が、正電極１００を僅かに持ち上げ、正電極１００が押さえ部材３８と固定刃１８との間に挟持される。この時、第一刃先１２の一端５０と第二刃先１６との間に正電極１００が挟持され、この直後に、正電極１００の切断が開始される。また、この直後に、移動刃１４と第二刃先１６との接触部は、第一刃先１２の一端５０において、ガイド２４のガイド面２６から第一刃先１２へと連続的に移行する。

更に移動刃１４の第一刃先１２が固定刃１８の第二刃先１６へ接近させられると、図７（ａ）に示すように、正電極１００が、第一刃先１２と第二刃先１６とによって切断されていく。この時、第一刃先１２は第二刃先１６に対して点接触で当接しながら摺動していく。

更に移動刃１４の第一刃先１２が固定刃１８の第二刃先１６へ接近させられると、図７（ｂ）に示すように、正電極１００が、第一刃先１２と第二刃先１６とによって完全に切断され、正電極１００の切断が完了する。

負電極１０４も同様にカッター機構１０によって切断される。正電極１００及び負電極１０４が切断されると、更に正電極１００等を捲回して捲回素子１０９を形成し、捲回素子１０９を図１１に示す捲回装置１２０の位置Ｓ２へ送り、他のカッター機構によって第一セパレーター及び第二セパレーターを切断し、位置Ｓ２においてテープ１２４を貼着し、捲回素子１０９を位置Ｓ３へ送り、位置Ｓ３において巻芯１０８を抜き出して捲回素子１０９を取り出し、電池又はコンデンサの原材料として使用される。

このようなカッター機構１０によれば、正電極１００又は負電極１０４を切断するために移動刃１４の第一刃先１２を固定刃１８の第二刃先１６へ接近させていくと、まずガイド２４のガイド面２６が第二刃先１６に当接し、その後、移動刃１４と第二刃先１６との接触部は、第一刃先１２の一端５０において、ガイド面２６から第一刃先と連続的に移行する。このため、移動刃１４は、第二刃先１６に対して、ガイド面２６から第一刃先１２が連続的に当接し摺動していくため、第一刃先１２と第二刃先１６との当接の開始がスムーズに行われ、正電極１００等の切断をスムーズ且つ確実に行うことができる。

このため、形成した捲回素子を使用して製造した電池又はコンデンサの精度が悪くなることはなく、電池等の品質向上を図ることができる。また、正電極１００等の切断による粉塵は発生せず、正電極１００等の表面に粉塵は付着しないため、正電極１００と負電極１０４との短絡が生じることもない。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述のものには限定されない。例えば、本発明のカッター機構１０において、図８に示すように、ガイド２４のガイド面２６を、移動刃１４の第一刃先１２と固定刃１８の第二刃先１６との接近方向に対して傾斜する湾曲形状に構成してもよい。このような構成であっても、正電極１００又は負電極１０４を切断するために移動刃１４の第一刃先１２を固定刃１８の第二刃先１６へ接近させていくと、まずガイド２４のガイド面２６が第二刃先１６に当接し、その後、移動刃１４と第二刃先１６との接触部は、第一刃先１２の一端５０において、ガイド面２６から第一刃先１２へと連続的に移行する。

また、本発明のカッター機構１０において、図９（ａ）に示すように、移動刃１４が基台４２に対して回動軸４６のまわりに回動するように構成してもよい。このような構成であっても、移動刃１４が回動軸４６のまわりに回動でき、圧縮バネ３０から付勢力を付与されることにより、固定刃１８に当接した時のガイド面２６が固定刃１８を弾性的に押圧する。

また、本発明のカッター機構１０において、図９（ｂ）に示すように、移動刃１４の中の第一刃先１２を含まない部分を弾性体４８から構成し、弾性体４８を固定具５４によって基台４２に固定してもよい。この場合、移動刃１４が弾性変形できることにより、固定刃１８に当接した時のガイド面２６が固定刃１８を弾性的に押圧する。

また、本発明のカッター機構１０において、図１０に示すように、ガイド２４を２個備え、２個のガイド２４が有する図示しない各ガイド面と、第一刃先１２とが、第一刃先１２の一端５０及び他端５２において連続するように構成してもよい。移動刃１４を固定具５４によって基台４２に固定し、ガイド２４を弾性体から構成してもよい。この場合、固定刃１８当接した時のガイド面２６がスムーズに安定して固定刃１８に対して摺動する。

また、本発明のカッター機構１０において、図１１に示すように、固定刃１８の第二刃先１６が移動刃１４のガイド面２６を弾性的に押圧するように固定刃１８に付勢力を付与する押圧機構を備えてもよい。押圧機構は、圧縮バネ３０及び隙間３６によって構成される。この場合、移動刃１４は基台４２に固定される。このような構成であっても、移動刃１４は、第二刃先１６に対して、ガイド面２６から第一刃先１２が連続的に当接し摺動していくため、第一刃先１２と第二刃先１６との当接の開始がスムーズに行われ、正電極１００等の切断をスムーズ且つ確実に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、本発明は図示したものには限定されない。例えば、第一カッターを第二カッターに対して接近又は離隔させるカッター機構に限定されず、第二カッターを第一カッターに対して接近又は離隔させるカッター機構であってもよい。また、本発明のカッター機構によって切断する切断対象物は、帯状の正電極又は帯状の負電極に限定されず、帯状のセパレーターであってもよい。また、切断対象物は、その他の形状及び材質のものであってもよい。また、第一刃先及び第二刃先の形状は直線形状に限定されず、湾曲形状であってもよい。その他、本発明は、上述した実施形態以外の態様でも実施できる。

本発明によれば、第一カッターは、第二刃先に対して、ガイド面から第一刃先が連続的に当接し摺動していくため、第一刃先と第二刃先１６との当接の開始がスムーズに行われ、正電極等の切断対象物の切断をスムーズ且つ確実に行うことができる。このため、切断対象物を切断するためのカッター機構として広く利用できる。

１０：カッター機構
１２：第一刃先
１４：移動刃（第一カッター）
１６：第二刃先
１８：固定刃（第二カッター）
２４：ガイド
２６：ガイド面
３０、４０：圧縮バネ
３２：ピン
３４：孔
３６：隙間
３８：押さえ部材
４２：基台
４４：頭部
４５：側面
４６：回動軸
４８：弾性体
５０：一端
５２：他端
５４：固定具
１００：正電極
１０４：負電極

Claims

第一刃先を有する第一カッターと、第二刃先を有する第二カッターとを備え、該第一カッターの該第一刃先と該第二カッターの該第二刃先との間に、電池又はコンデンサを製造するための帯状の電極を配置し、該第一カッターの該第一刃先と該第二カッターの該第二刃先とを互いに接近させて当接させ、該電極を切断するカッター機構であり、
前記第一カッターは、前記第一刃先と前記第二刃先との接近方向に延びるガイドを有し、該ガイドは、該第一刃先と該第二刃先との接近時に、該第二刃先に接触するガイド面を有し、
前記第一刃先と前記ガイド面とが連続し、
前記第二カッターとの間で前記電極を挟持する押さえ部材であって、前記第二刃先が前記ガイド面に対して摺動している時に、前記第一刃先とともに前記電極に接触する押さえ部材を備え、
前記第一カッターを支持する基台を備え、
前記第一カッターの前記ガイド面が前記第二刃先に向かう方向に回動し、前記第二カッターの前記第二刃先を弾性的に押圧するように前記ガイドに付勢力を付与する押圧機構を備え、
前記押圧機構は、
前記第一カッターに設けられた孔と、
前記孔に貫通され、前記基台に固定され、前記第一カッターが有する前記ガイドの回動を規制するピンと、を備えたカッター機構。
前記第一カッターの前記ガイド面が、該第一カッターの前記第一刃先と前記第二カッターの第二刃先との接近方向に対して傾斜するテーパ面である請求項１に記載するカッター機構。
電池又はコンデンサを製造するための帯状の電極を捲回して捲回素子を形成する捲回装置であり、
前記請求項１又は２のいずれかに記載するカッター機構を備え、該カッター機構により前記電極を切断する捲回装置。