JP6919431B2 - ロータリーダイカット装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極材料を切断して蓄電装置用の電極を製造するロータリーダイカット装置に関する。

蓄電装置の一種である二次電池としては、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池などが知られている。例えば、リチウムイオン二次電池は、ケースを備えるとともに、このケース内には、金属箔に活物質層を備える正極の電極及び負極の電極を積層した電極組立体を備えている。それら電極の製造は、まず、活物質、導電剤、溶媒及びバインダを混合した活物質合剤を長尺金属箔の表面に塗布する。次に、活物質合剤を乾燥炉で乾燥させて活物質合剤の塗工部を形成し、長尺金属箔と塗工部とを有する長尺帯状の電極材料を形成する。次に、電極材料をプレスして塗工部における活物質密度を高めた後、電極材料を所定の形状に打ち抜くことにより電極が製造される。

ところで、電極材料の切断時に発生する切粉といった異物が電極材料に付着していたり、切断された電極の切断面にバリが発生していたりすると、積層して形成された電極組立体において、例えば短絡等の品質不良が発生するおそれがある。切粉といった異物やバリは、電極材料を切断する切断刃の劣化度合が大きくなるほど発生しやすい。したがって、切断刃の劣化に対し、適切な時期に切断刃を交換する必要がある。

この切断刃の劣化度合を判定する方法としては、例えば、特許文献１が挙げられる。特許文献１では、まず、切断工程を経て搬送される電極材料の切断面に粘着ロールを接触させ、切断面に発生した異物を粘着ロールによって回収する。そして、粘着ロールに付着した所定期間内における異物の数を計測し、計測された異物の数から切断刃の劣化度合を判定する。

特開２０１６−４７３８号公報

ところが、特許文献１に開示の方法は、切断面に発生した異物を粘着ロールによって回収した後、粘着ロールに付着した異物の数を顕微鏡で計測し、計測値から切断刃の劣化度合を作業者が判定する。しかし、特許文献１の方法では、切断面に残留する異物しか回収できない。このため、異物の数に基づいた劣化度合の判定を行うには、一回当たりの粘着ロールによる回収期間を長くする必要がある。

また、二次電池の製造は多くの工程を経ることで行われ、電極材料の切断工程は、二次電池の製造ラインにおける上流側に位置する。このため、切断面に発生した異物を回収し、異物の数を顕微鏡によって計測して劣化度合の判定結果が出るまでには、すでに多くの電極が電極材料から切り出されている。よって、特許文献１の検査方法では、電極材料の切断工程において切断刃の劣化を原因とした不良品が多数発生する虞がある。

本発明の目的は、切断刃の劣化度合の判定に必要な時間を短くし、切断刃の劣化を原因とした不良品の発生を抑制できるロータリーダイカット装置を提供することにある。

上記問題点を解決するためのロータリーダイカット装置は、ロール本体の外周面に切断刃を備えるダイロールと、前記ダイロールの外周面に対向して配置されたアンビルロールと、を備え、前記ダイロールと前記アンビルロールとの間に、長尺金属箔の表面に活物質合剤の塗工部を有する電極材料を通すことで、前記切断刃によって前記電極材料を切断して蓄電装置用の電極を製造するロータリーダイカット装置であって、前記ダイロールの外周面に対向配置されたダイ用吸引口を有するダイ用吸引ヘッドと、前記ダイ用吸引ヘッドに接続されたダイ用吸引配管と、前記電極材料から切り出された前記電極に対向配置された電極用吸引口を有する電極用吸引ヘッドと、前記電極用吸引ヘッドに接続された電極用吸引配管と、前記ダイ用吸引配管及び前記電極用吸引配管から異物が導入される異物計測装置と、前記異物計測装置を介して前記ダイ用吸引配管及び前記電極用吸引配管と接続された吸引装置と、前記異物計測装置によって計測された異物の数から前記切断刃の劣化度合を判定する判定装置と、を備えることを要旨とする。

これによれば、吸引装置を駆動させることにより、ダイロールに付着した異物をダイ用吸引口から吸引できる。ダイ用吸引口に吸引された異物は、ダイ用吸引ヘッドからダイ用吸引配管を流れて異物計測装置を通過する。また、吸引装置を駆動させることにより、切り出された電極に付着した異物を電極用吸引口から吸引できる。そして、電極用吸引口に吸引された異物は、電極用吸引ヘッドから電極用吸引配管を流れて異物計測装置を通過する。そして、所定期間内に異物計測装置によって計測された異物の数の和から、判定装置は切断刃の劣化度合を判定する。

したがって、切り出された電極に残留した異物だけでなく、切断に伴ってダイロールに付着した異物も異物計測装置によって計測できる。その結果として、電極材料の切断一回当たりに発生する異物の回収率を高めることができ、異物の劣化度合の判定を可能とするために行う異物の回収期間を長く確保する必要が無くなる。よって、異物の数に基づいた切断刃の劣化度合の判定を行うために必要とする時間を短くできる。そして、劣化度合の判定が出るまでに使われ続ける劣化した切断刃の時間を減らし、発生する不良品の数を抑制できる。

そして、異物は、吸引装置による吸引によって速やかに異物計測装置に流れ込み、異物計測装置による異物の数の計測、及び判定装置による劣化度合の判定も速やかに行われる。よって、切断刃による電極材料の切断が終了した直後、又は切断の最中に切断刃の劣化度合を判定でき、切断刃の劣化度合を随時判定できる。そして、切断刃の劣化度合が大きいと判定された場合には、劣化度合の大きい切断刃を交換することで、切断刃の劣化を原因とした不良品の発生を抑制できる。

また、ロータリーダイカット装置について、前記ロール本体の外周面に装着され、前記ロール本体の外周面と前記アンビルロールとの間で圧縮されて弾性変形し、前記切断刃を突出可能なスポンジ製のクッション材を備えていてもよい。

これによれば、ダイロールの回転に伴い切断刃が電極材料に押し当てられていくのに伴いクッション材が電極材料に押し当てられると、クッション材は圧縮していくとともに、電極材料に切断刃が押し当てられ、電極材料が切断される。切断時に、例えば、塗工部から活物質粒子が脱落したり、長尺金属箔に発生したバリが剥離したりして異物が発生する場合がある。この異物は、クッション材の圧縮時、スポンジの細孔に入り込む等してクッション材にめり込み、クッション材に捕集される。

そして、クッション材に捕集された異物は、ダイ用吸引口から吸引され、異物計測装置によって計測される。したがって、クッション材への異物の入り込みにより、切断時に発生した異物が落下してしまうことを抑制し、発生した異物の回収率を高めることができる。

また、ロータリーダイカット装置について、前記電極材料から切り出された前記電極を搬送する吸着コンベアを備え、前記ダイロールの軸心と前記アンビルロールの軸心とを最短距離で結ぶ直線が延びる方向において、切り出された前記電極よりもダイロール側に前記吸着コンベアが配置されるとともに、アンビルロール側に前記電極用吸引ヘッドが配置されていてもよい。

これによれば、電極材料の一面から他面に向かってダイロールの切断刃が侵入する。切断時に異物が発生した場合、異物は切断刃によって侵入方向の先となるアンビルロール側に押し込まれるため、異物は電極の他面側に発生しやすい。そして、切り出された電極は、ダイロールの軸心とアンビルロールの軸心とを最短距離で結ぶ直線が延びる方向におけるダイロール側に配置された吸着コンベアによって吸着されて搬送されるが、その搬送途中に、アンビルロール側に押し込まれた異物を電極用吸引口によって吸引できる。よって、発生した異物の回収率を高めることができる。

また、ロータリーダイカット装置について、前記ダイロールの下方に前記アンビルロールが配置されるとともに、前記電極材料から切り出された前記電極は、該電極の上面が吸着コンベアに吸着されて搬送され、前記電極用吸引ヘッドは、前記切り出された前記電極の下方に配置されていてもよい。

これによれば、電極材料の上面から下面に向かってダイロールの切断刃が侵入する。切断時に異物が発生した場合、異物は切断刃によって下方へ押し込まれるため、異物は電極の下面側に発生しやすい。そして、切り出された電極の下面側に発生した異物を電極用吸引口から吸引できる。よって、発生した異物の回収率を高めることができる。

また、ロータリーダイカット装置について、前記切り出された前記電極の上面に対向配置された電極用吸引ヘッドをさらに備えていてもよい。
これによれば、電極材料の上面からダイロールの切断刃が侵入し、切断時に異物が発生した場合、多くの異物は切断刃によって電極の下面側に押し込まれるが、上面側にも発生することもある。そして、切り出された電極の上面側に発生した異物も、電極用吸引口から吸引できる。よって、発生した異物の回収率を高めることができる。

本発明によれば、切断刃の劣化度合の判定に必要な時間を短くし、切断刃の劣化を原因とした不良品の発生を抑制できる。

二次電池の電極を示す斜視図。 ロータリーダイカット装置を含む生産設備を示す模式図。 ロータリーダイカット装置の一部を示す斜視図。 ロータリーダイカッタを示す拡大図。 （ａ）は切断刃による電極材料の切断状態を示す部分断面図、（ｂ）は劣化した切断刃による電極材料の切断状態を示す部分断面図。 別例のロータリーダイカット装置を示す模式図。 別例のロータリーダイカット装置を示す模式図。 別例のロータリーダイカット装置を示す模式図。

（第１の実施形態）
以下、ロータリーダイカット装置を具体化した第１の実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。

図示しないが、蓄電装置としての二次電池は外観が角型をなす角型電池である。二次電池は、リチウムイオン二次電池である。二次電池は、ケース内に電極組立体を備える。電極組立体は、複数の正極の電極と、複数の負極の電極とが、両者の間を絶縁した状態で交互に積層されて構成された積層式である。

図１に示すように、正極及び負極の電極１０は、それぞれ矩形状である。電極１０は、矩形状の金属箔（正極はアルミニウム箔、負極は銅箔）１１の両面に活物質層１２を備える。電極１０は、金属箔の一辺に沿って未塗工部１０ａを備える。未塗工部１０ａは、活物質層１２が存在せず、金属箔１１が露出した部分である。未塗工部１０ａは、金属箔１１の一辺の一部から突出した形状のタブ１３を含む。

次に、電極１０の材料である電極材料１７について説明する。
図２の拡大図又は図３に示すように、電極材料１７は、長尺金属箔１８と、長尺金属箔１８の両面に存在する塗工部１９を備える。長尺金属箔１８は、電極１０の金属箔１１となる部位である。また、塗工部１９は、電極１０の活物質層１２となる部位である。電極材料１７において、その塗工部１９の面に沿い、かつ電極材料１７の長手方向に直交する方向を短手方向Ｙとする。電極材料１７は、短手方向Ｙの両端縁であり、長手方向に沿う両方の長縁に沿って露出部１８ａを備える。各露出部１８ａは、長尺金属箔１８において各塗工部１９によって覆われていない部位であり、長尺金属箔１８が露出した部分である。そして、一方の露出部１８ａは、電極１０が電極材料１７から切り出された際に、未塗工部１０ａ及びタブ１３となる部位である。

次に、電極１０の製造方法について説明する。
電極の製造方法は、長尺金属箔１８の表面に活物質合剤を連続して塗布して塗工部１９を形成して電極材料１７を形成する塗工工程、及び塗工工程に付随し、塗工部１９を加熱して、活物質合剤に含まれる溶媒を蒸発させるとともにバインダを硬化させる乾燥工程を含む。塗工工程では、長尺金属箔１８の両面に塗工部１９が形成されるとともに、長尺金属箔１８の一対の長縁部に沿って、長尺金属箔１８の露出した露出部１８ａが形成される。また、電極の製造方法は、加圧により塗工部１９を圧縮する加圧工程を含む。また、電極の製造方法は、加圧工程後の電極材料１７を電極１０の形状に切断する切断工程を含む。そして、切断工程で電極材料１７から電極１０が切り出される。

次に、電極１０の生産設備２０について説明する。生産設備２０は、電極材料１７に対し、切断工程を行う装置である。
図２に示すように、生産設備２０は、電極材料１７を送り出し、電極材料１７を搬送方向Ｘに搬送させる送出装置２１を備える。送出装置２１は、ロール状に捲回された電極材料１７を支持するホルダ２２を備える。ホルダ２２は、電極材料１７の搬送速度にあわせて、電極材料１７を送出する。送出装置２１のホルダ２２から送り出された電極材料１７は、第１のガイドロール２４によって水平方向に搬送されるように向きが変更される。

生産設備２０は、電極材料１７を搬送する円柱状の搬送ロール２３を、電極材料１７を挟んで一対備える。搬送ロール２３の軸心は、電極材料１７の短手方向Ｙに沿って延びる。搬送ロール２３は、図示しない駆動装置によって軸心まわりで回転する。搬送ロール２３によって搬送された電極材料１７は、第２のガイドロール２５によって斜め上方に搬送されるように向きが変更される。

生産設備２０は、第２のガイドロール２５によって向きが変更された電極材料１７を電極１０の形状に切断するロータリーダイカット装置３０を備える。
ロータリーダイカット装置３０は、ダイロール４１及びアンビルロール４５を含むロータリーダイカッタ４０を備える。ダイロール４１の軸心Ｌ１、及び、アンビルロール４５の軸心Ｌ２は、電極材料１７の短手方向Ｙに沿って延び、かつ互いに平行である。ダイロール４１の軸心Ｌ１とアンビルロール４５の軸心Ｌ２を最短距離で結ぶ直線Ｎの延びる方向は、本実施形態において上下方向である。ダイロール４１及びアンビルロール４５は、軸心Ｌ１，Ｌ２まわりで回転できるように図示しない駆動装置に支持されている。ロータリーダイカッタ４０において、ダイロール４１は、アンビルロール４５の上方に配置され、ダイロール４１とアンビルロール４５は上下方向に対向している。

図３又は図４に示すように、ダイロール４１は、円柱状のロール本体４２と、ロール本体４２の外周面に設けられ、ロール本体４２の径方向外側に突出する形状の切断刃４３と、ロール本体４２の外周面を覆うクッション材４４と、を備える。ロール本体４２が回転することで切断刃４３が移動する。切断刃４３は、電極１０の外形線に合わせた閉環状であり、切断刃４３は、例えば、電極材料１７の短手方向Ｙに１つの電極１０を切り出すことのできる大きさである。また、切断刃４３は、ロール本体４２に１つだけ設置されており、ダイロール４１が１回転する間に１つの電極１０を切り出すことができる。

ダイロール４１は、電極材料１７の表面のうち、一方の塗工部１９が存在する上面１７ａの上方に配置されている。なお、電極材料１７において、他方の塗工部１９が存在する面であり、上面１７ａと平行な面を下面１７ｂとする。本実施形態では、電極材料１７の上面１７ａが一面となり、下面１７ｂが他面となる。切断刃４３は、電極材料１７の上面１７ａから下面１７ｂに向かって電極材料１７に侵入する。

図５（ａ）に示すように、切断刃４３の表面は、耐摩耗層４３ａによって覆われている。耐摩耗層４３ａは、非晶質炭素被膜としてのダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」と称する）によって形成されている。ＤＬＣは、電気絶縁性を有する。また、ＤＬＣは、成膜したときに平坦な表面が得られることから、摩擦摩耗特性に優れている。また、耐摩耗層４３ａには、ＴｉＮ（窒化チタン）などを用いることもできる。

図３に示すように、クッション材４４は、例えば、スポンジ製である。クッション材４４は、ロール本体４２の外周面のうち、切断刃４３を除く全ての部位を覆う状態に装着されている。切断刃４３の刃先は、クッション材４４が圧縮されていない状態では、クッション材４４の内側に埋没している。また、クッション材４４は、ダイロール４１とアンビルロール４５の間で圧縮されて弾性変形し、クッション材４４の外周面から切断刃４３を突出させる。

具体的には、図４に示すように、切断刃４３がアンビルロール４５に最も接近した場所に近付くに従い、クッション材４４は徐々に圧縮されて弾性変形していき、切断刃４３がアンビルロール４５に最も接近した場所でクッション材４４は最も圧縮される。このとき、切断刃４３はクッション材４４の表面（外周面）から最も突出する状態である。

ロータリーダイカット装置３０において、切断刃４３がアンビルロール４５に最も接近した場所を切断場所Ｐとする。また、ダイロール４１において、切断場所Ｐから鉛直に延びる直線Ｌとの交点をＲとした場合、切断場所Ｐからダイロール４１の回転方向に沿った交点Ｒ、即ち１８０度回転した位置までを切断場所Ｐより下流側とし、１８０度回転した交点Ｒから切断場所Ｐまでを切断場所Ｐより上流側とする。

そして、電極材料１７が搬送方向Ｘに搬送されながらダイロール４１が回転することにより、切断刃４３によって電極材料１７が搬送方向Ｘに沿って徐々に切断されていき、電極材料１７から個片の電極１０が切り出される。

クッション材４４が圧縮されて弾性変形すると、クッション材４４には原形状への復帰力が発生する。電極材料１７から個片の電極１０が切断された後、圧縮解除に伴い、アンビルロール４５に向けて働くクッション材４４の原形状への復帰力により、電極材料１７から個片の電極１０が切り離されやすくなる。

図５（ａ）に示すように、クッション材４４の外周面から突出した切断刃４３は、一方（上側）の塗工部１９に押し付けられ、電極材料１７の上面１７ａから、上側の塗工部１９、及び長尺金属箔１８を切断するとともに、下側の塗工部１９の厚み方向の半ばまで食い込む。すなわち、切断刃４３は、電極材料１７の下面１７ｂにまで至らない。下側の塗工部１９は、ある程度、切断刃４３が食い込むと、その部位を起点として割れる。その結果、切断刃４３により下側の塗工部１９が切断され、電極材料１７が切断される。

なお、下側の塗工部１９において、切断刃４３が食い込んだ部分よりも先の部分、すなわち切断刃４３によって直接切断されていない部分からは、割れに伴って異物Ｅが発生する場合がある。異物Ｅの発生に関し、以下のことが発明者によって確認されている。耐摩耗層４３ａによって切断刃４３が覆われ、かつ切断刃４３の摩耗が進んでおらず、切断刃４３の刃先角度が鋭利なほど、発生する異物Ｅは小さい。

一方、図５（ｂ）に示すように、耐摩耗層４３ａが切断刃４３から剥離し、しかも、切断刃４３の摩耗が進んで刃先角度が鈍角になるほど、発生する異物Ｅは大きくなる。そして、塗工部１９から発生する異物Ｅが規定されたサイズより大きくなると、異物Ｅがセパレータを突き破って正極と負極の電極１０を短絡させる虞があることから、規定された大きさの異物Ｅが発生する前、すなわち、切断刃４３の摩耗が必要以上に進行する前であり、耐摩耗層４３ａが剥離する前に、切断刃４３を交換する必要がある。

なお、切断刃４３の劣化により、異物Ｅのサイズが大きくなるだけでなく、切断刃４３の切断性能の低下を原因として、長尺金属箔１８から切粉やバリといった異物Ｅも発生しやすくなる。バリや切粉もセパレータを突き破って正極と負極の電極１０を短絡させる虞がある。よって、バリや切粉といった異物Ｅが増加する前に、切断刃４３を交換する必要がある。本実施形態では、切断刃４３の交換を行うか否かの判定は、切断刃４３の劣化度合によって行う。切断刃４３の劣化度合の判定については後に詳述する。

図２又は図３に示すように、ロータリーダイカット装置３０は、電極材料１７から切り出された電極１０を吸着して搬送する吸着コンベア６０を備える。吸着コンベア６０は、ダイロール４１の軸心Ｌ１とアンビルロール４５の軸心Ｌ２を結ぶ直線Ｎの延びる方向（上下方向）において、切り出された電極１０よりもダイロール４１側（上側）に配置されている。吸着コンベア６０は、ベルトコンベアの一種である。吸着コンベア６０は、周知のものであるため、構造の詳細の図示は省略する。

吸着コンベア６０は、多数の通気孔が形成されたベルトと、ベルトの内側において、ベルトに対向した開口を有する負圧ダクトと、を備える。真空ポンプ又はブロアに負圧ダクトが接続されることで、負圧ダクトの内部は負圧に維持され、ベルトの通気孔を経由した吸気が行われる。

吸着コンベア６０では、負圧ダクトは下方に向けて開口し、吸着コンベア６０の下面が吸着面６０ａとされている。そして、例えば、真空ポンプの作用により、負圧ダクトの内部が負圧にされると、切り出された電極１０が吸着面６０ａに吸着され、吸着された状態で、ベルトの移動に伴って搬送される。

ロータリーダイカット装置３０は、電極材料１７の搬送方向Ｘにおいて、ダイロール４１より上流側に配置されたダイ用吸引ヘッド４６を備える。ダイ用吸引ヘッド４６は、ダイロール４１のクッション材４４に近接して対向配置されている。また、ダイ用吸引ヘッド４６は、ダイロール４１の外周面のうち上流側に対向配置されている。ダイ用吸引ヘッド４６は、クッション材４４に向けて開口するダイ用吸引口４６ａを備える。

ダイ用吸引ヘッド４６において、電極材料１７の短手方向Ｙに平行な方向を長手方向とし、クッション材４４において、電極材料１７の短手方向Ｙに平行な方向を長手方向とする。ダイ用吸引ヘッド４６の長手方向へのダイ用吸引口４６ａの寸法は、クッション材４４の長手方向への寸法より長い。ダイ用吸引口４６ａの長手方向の両端は、クッション材４４の長手方向の両端を越えた位置にある。よって、ダイ用吸引口４６ａは、クッション材４４の長手方向全体に向けて開口している。

図２に示すように、ロータリーダイカット装置３０は、ダイ用吸引ヘッド４６に一端が接続されたダイ用吸引配管４７を備え、ダイ用吸引配管４７の他端は集合配管４８の一端に接続されている。また、ロータリーダイカット装置３０は、集合配管４８の他端に接続された異物計測装置４９を備えるとともに、異物計測装置４９に接続された吸引装置５１を備える。吸引装置５１はブロアである。そして、吸引装置５１が駆動されると、ダイ用吸引ヘッド４６は、その内部の負圧により、空気とともに、クッション材４４に付着した異物Ｅをダイ用吸引口４６ａから吸引する。ダイ用吸引ヘッド４６に吸引された異物Ｅは、ダイ用吸引配管４７を流れ、集合配管４８から異物計測装置４９に流れ込む。よって、ダイ用吸引ヘッド４６は、クッション材４４の外周面に対し非接触な状態で異物Ｅを除去する非接触方式である。

ロータリーダイカット装置３０は、吸着コンベア６０の下方に配置された電極用吸引ヘッド５０を備える。電極用吸引ヘッド５０は、ダイロール４１の軸心Ｌ１とアンビルロール４５の軸心Ｌ２を最短距離で結ぶ直線Ｎの延びる方向（上下方向）において、切り出された電極１０よりもアンビルロール４５側（下側）に配置されている。電極用吸引ヘッド５０は、吸着コンベア６０によって搬送される電極１０に向けて開口する電極用吸引口５０ａを備える。

図３に示すように、電極用吸引ヘッド５０において、電極材料１７の短手方向Ｙに平行な方向を長手方向とし、電極材料１７から切り出されるとともに、吸着コンベア６０に吸着された電極１０において、電極材料１７の短手方向Ｙに平行な方向を短手方向とする。電極用吸引ヘッド５０の長手方向への電極用吸引口５０ａの寸法は、電極１０の短手方向への寸法より長い。電極用吸引口５０ａの長手方向の両端は、電極１０の短手方向両端を越えた位置にある。よって、電極用吸引口５０ａは、電極１０の短手方向全体に向けて開口している。

図２に示すように、ロータリーダイカット装置３０は、電極用吸引ヘッド５０に一端が接続された電極用吸引配管５２を備え、電極用吸引配管５２の他端は集合配管４８の一端に接続されている。そして、吸引装置５１が駆動されると、電極用吸引ヘッド５０は、その内部の負圧により、空気とともに、切り出された電極１０に付着した異物Ｅを電極用吸引口５０ａから吸引する。電極用吸引ヘッド５０に吸引された異物Ｅは、電極用吸引配管５２を流れ、集合配管４８から異物計測装置４９に流れ込む。よって、電極用吸引ヘッド５０は、電極１０に対し非接触な状態で異物Ｅを除去する非接触方式である。

上記の異物計測装置４９は、単位時間内に集合配管４８を通過する異物Ｅの数を計測する。異物計測装置４９としては、例えば、パーティクルカウンタが採用される。このような異物計測装置４９では、異物計測装置４９内にある異物Ｅからの光の散乱の強さを測り、その異物Ｅの大きさに比例した光強度を電気信号として取り出すことで異物Ｅの数を計測する。なお、異物計測装置４９としては、パーティクルカウンタ以外のものでもよく、撮像素子と画像処理装置を使った計測装置でもよい。

ロータリーダイカット装置３０は、異物計測装置４９と信号接続された判定装置５５を備える。判定装置５５は、異物計測装置４９によって計測された異物Ｅの数から、切断刃４３の劣化度合を判定する。

ここで、切断刃４３の劣化度合の判定方法を説明する。
摩耗が進行して切断刃４３が劣化するほど、電極材料１７の切断時に生じる異物Ｅの数が増えることは、特許文献１などでも知られている。よって、異物計測装置４９で計測された異物Ｅの数は、切断刃４３の劣化度合を判定するうえで適切な指標値として利用できる。そこで、切断刃４３の劣化度合を判定する方法として、所定期間内に異物計測装置４９によって計測された異物Ｅの数（所定期間内に異物計測装置４９より出力された異物Ｅの数の和）が多いほど切断刃４３の劣化度合が高いと判断する。

劣化度合が高いと判定するための異物Ｅの数については、予め実験等を通じて調べておく。例えば、切断刃４３の表面から耐摩耗層４３ａが剥離し始める電極１０の切り出し回数についてその許容幅を調べるとともに、電極１０の切り出し回数がその許容幅の下限に達した時点での異物Ｅの数を計測しておく。また、電極１０の切り出し回数が許容幅の上限に達した時点での異物Ｅの数を計測しておく。また、上限での異物Ｅの数から下限での異物Ｅの数までの範囲内の数を、切断刃４３の劣化度合が高く交換時期に達していると判断するための閾値に設定しておく。そして、異物計測装置４９で計測された異物Ｅの数が閾値以上の場合には、判定装置５５は切断刃４３の劣化度合が高いと判定する。判定装置５５によって、切断刃４３の劣化度合が高いと判定された場合、作業者は切断刃４３を交換する。

図２に示すように、生産設備２０は、ロータリーダイカッタ４０より下流側に案内装置６３を備える。案内装置６３は、電極１０として切り出される部分とは異なる部分である端材６４を、電極１０の搬送方向とは異なる方向へ案内する。

案内装置６３は、円柱状の分離ローラ６５と、巻取リール６７と、を備える。分離ローラ６５の軸心は、電極材料１７の短手方向Ｙに沿って延びる。分離ローラ６５は、軸心まわりで回転できるように図示しない駆動装置に支持され、巻取リール６７は、軸心まわりで回転できるように図示しない駆動装置に支持されている。分離ローラ６５は、端材６４を巻取リール６７へ案内する。巻取リール６７は、端材６４を巻き取る。

次に、ロータリーダイカット装置３０の作用を記載する。
さて、ロータリーダイカッタ４０による電極材料１７の切断に伴い、異物Ｅが発生する。切断時に発生する異物Ｅは、切断刃４３の移動に伴い、アンビルロール４５側に押し込まれるため、発生する異物Ｅの多くは、切り出された電極１０の切断面にて、特にダイロール４１の反対側に付着しており、切断面に付着した異物Ｅは、電極用吸引ヘッド５０によって吸引される。

また、上述したように、電極材料１７の切断は、下側の塗工部１９の半ばまで切断刃４３を食い込ませた後、下側の塗工部１９の割れによって行われるため、下側の塗工部１９からも異物Ｅが発生する。このような異物Ｅは切り出された電極１０の下面に付着しており、電極１０の下面に付着した異物は、電極用吸引ヘッド５０によって吸引される。

さらに、電極材料１７の切断に伴い発生した異物Ｅの一部は、電極１０ではなく、クッション材４４に入り込む。クッション材４４に入り込んだ異物Ｅは、ダイロール４１の回転に伴い、切断場所Ｐから上流側まで送られる。そして、クッション材４４に入り込んだ異物Ｅは、ダイ用吸引ヘッド４６によって吸引される。

電極材料１７を切断することによって発生した異物Ｅのほとんどがダイ用吸引ヘッド４６及び電極用吸引ヘッド５０によって吸引され、回収される。回収された異物Ｅは、異物計測装置４９に供される。その後、異物計測装置４９によって計測された異物Ｅの数に基づいて、判定装置５５は切断刃４３の劣化度合を判定する。判定装置５５が、切断刃４３の劣化度合が高いと判定した場合には、劣化度合の高い切断刃４３による切断によって製造された電極１０を不良品として回収する。また、切断刃４３を交換する。

上記第１の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１−１）電極用吸引ヘッド５０により、切り出された電極１０に付着した異物Ｅを回収して異物計測装置４９に供することができ、ダイ用吸引ヘッド４６により、ダイロール４１に付着した異物Ｅを回収して異物計測装置４９に供することができる。したがって、切り出された電極１０に付着したまま残留した異物Ｅだけでなく、電極材料１７の切断に伴ってダイロール４１に付着した異物Ｅも異物計測装置４９によって計測できる。その結果、一回当たりの電極１０の切り出しによって発生した異物Ｅの回収率を高めることができ、異物Ｅの数に基づいた切断刃４３の劣化度合の判定を行うために必要とする時間を短くできる。そして、劣化度合の判定が出るまでの間に使われ続ける劣化した切断刃４３の時間を減らし、発生する不良品の数を抑制できる。

（１−２）ダイ用吸引ヘッド４６及び電極用吸引ヘッド５０による吸引によって異物Ｅを異物計測装置４９に速やかに供することができる。そして、異物計測装置４９によって異物Ｅの数を速やかに計測し、判定装置５５により劣化度合を速やかに判定できる。よって、切断刃４３による電極材料１７の切断が終了した直後、又は切断の最中に、切断刃４３の劣化度合を判定装置５５によって判定でき、切断刃４３の劣化度合を随時判定できる。そして、切断刃４３の劣化度合が高いと判定された場合には、劣化度合の高い切断刃４３による切断によって製造された不良品を回収することで、次工程に不良品が流れることを抑止できるとともに、切断刃４３を交換することで、切断刃４３の劣化を原因とした不良品の発生を抑制できる。

（１−３）ダイロール４１はクッション材４４を備える。このため、電極材料１７の切断時に発生した異物Ｅをクッション材４４によって捕集できる。そして、クッション材４４に捕集された異物Ｅは、ダイ用吸引ヘッド４６に吸引され、異物計測装置４９によって供される。したがって、切断時に発生した異物Ｅが落下してしまうことで、異物Ｅとして計測されなくなることを減らすことができる。

（１−４）切断刃４３には、摩耗が進行して異物Ｅが急激に発生し始める時点が設計上設定されるが、切断刃４３を耐摩耗層４３ａによって覆うことで、異物Ｅが急激に発生し始める時点を先延ばしすることができる。しかし、何らかの原因によって、耐摩耗層４３ａが切断刃４３から剥離すると、異物Ｅが急激に発生し始める時点が早まる虞がある。耐摩耗層４３ａの剥離を観測することは難しく、想定されていない時点で耐摩耗層４３ａが剥離し、異物Ｅが急激に増えることがある。よって、耐摩耗層４３ａの剥離が発生する前に、例えば、一定数の電極１０を切り出した後に、切断刃４３を交換することも考えられるが、この場合は、耐摩耗層４３ａが剥離していない状態で切断刃４３を交換するようにすることとなり、設備費用がかさみ、好ましくない。

そこで、ロータリーダイカット装置３０によって劣化度合を随時判定するようにすることで、切断刃４３の交換時期を随時判定できる。その結果、急激な異物Ｅの増加を速やかに把握して対処できるとともに、一定数の電極１０を切り出した後に切断刃４３を交換する必要もなくなり、設備費用がかさむことを抑えられる。

（１−５）電極材料１７から切り出された電極１０は、電極１０の上面が吸着コンベア６０に吸着され搬送される。電極用吸引ヘッド５０は、電極用吸引口５０ａが、搬送される電極１０の下面に対向配置されている。すなわち、電極用吸引ヘッド５０は、電極材料１７への切断刃４３の侵入方向の先に配置されている。切断時に発生する異物Ｅは、切断刃４３の移動に伴い、その侵入方向の先にあるアンビルロール４５側に押し込まれる。よって、発生する異物Ｅの多くは、切り出された電極１０の切断面にて、特にダイロール４１の反対側に付着している。よって、切断面に付着した異物Ｅを電極用吸引ヘッド５０によって吸引することができる。したがって、切断時に発生した異物Ｅの回収率を高めることができる。

（１−６）クッション材４４は、ダイロール４１の周面のうち切断刃４３以外の全ての部分を覆う。このため、電極材料１７を切断した際に発生した異物Ｅをクッション材４４により捕集しやすい。

（１−７）電極用吸引ヘッド５０は、切り出された電極１０に対し非接触な状態で異物Ｅを除去する。したがって、切り出された電極１０と電極用吸引ヘッド５０との接触によって電極１０が損傷することを防止しながら異物Ｅを回収できる。

（１−８）ダイ用吸引ヘッド４６は、ダイロール４１の外周面のうちの上流側に対向配置されている。このため、電極材料１７の切断直後に発生した異物Ｅだけでなく、ロータリーダイカッタ４０から電極１０が送り出される際に発生した異物Ｅや、切断刃４３が回転する間に発生した異物Ｅもクッション材４４によって捕集でき、異物Ｅの回収率を高めることができる。

（第２の実施形態）
次に、ロータリーダイカット装置３０を具体化した第２の実施形態を図６にしたがって説明する。なお、第２の実施形態の説明について、第１の実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図６に示すように、生産設備２０は、電極１０の搬送方向における吸着コンベア６０より下流側に、下流側吸着コンベア６１をさらに備える。下流側吸着コンベア６１は、搬送される電極１０の下方に配置され、下流側吸着コンベア６１の吸着面６１ａは、電極１０の下面を吸着する。

ロータリーダイカット装置３０は、下流側吸着コンベア６１の上方に配置された下流側電極用吸引ヘッド５３を備える。下流側電極用吸引ヘッド５３の電極用吸引口５３ａは、下流側吸着コンベア６１の吸着面６１ａに対向し、下流側吸着コンベア６１によって搬送される電極１０に向けて開口している。電極用吸引口５３ａは、電極１０の短手方向全体に向けて開口している。下流側電極用吸引ヘッド５３には、電極用吸引配管５４の一端が接続され、電極用吸引配管５４の他端は集合配管４８に接続されている。

上記第２の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（２−１）ロータリーダイカット装置３０は、電極用吸引ヘッド５０に加え、下流側電極用吸引ヘッド５３を備える。そして、下流側電極用吸引ヘッド５３は、搬送される電極１０の上方に配置されている。よって、下流側電極用吸引ヘッド５３により、電極１０の上面側に付着した異物Ｅを吸引できる。その結果、電極用吸引ヘッド５０と下流側電極用吸引ヘッド５３により、電極１０の上下両面側に付着した異物Ｅを回収でき、異物Ｅの回収率を高めることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図７に示すように、吸着コンベア６０は、切り出された電極１０の下面に吸着面６０ａが対向するように、切り出された電極１０の下方に配置され、下流側吸着コンベア６１は、切り出された電極１０の上面に吸着面６１ａが対向するように、電極１０の上方に配置されていてもよい。そして、吸着コンベア６０の上方に電極用吸引ヘッド５０が配置され、下流側吸着コンベア６１の下方に下流側電極用吸引ヘッド５３が配置されていてもよい。

○ 図８に示すように、吸着コンベア６０は、切り出された電極１０の下面に吸着面６０ａが対向するように、電極１０の下方に配置され、下流側吸着コンベア６１は、切り出された電極１０の上面に吸着面６１ａが対向するように、電極１０の上方に配置されていてもよい。そして、電極用吸引ヘッド５０は、下流側吸着コンベア６１の吸着面６１ａに対向するように、搬送される電極１０の下方に配置されていてもよい。

○ ロータリーダイカッタ４０のダイロール４１は、クッション材４４を備えていなくてもよい。
○ 電極材料１７は、長尺金属箔１８の片面のみに塗工部１９を備えていてもよい。この場合、電極材料１７から切り出される電極１０は、金属箔１１の片面に活物質層１２を備える構成となる。

○ 各実施形態において、吸着コンベア６０及び下流側吸着コンベア６１は、吸着面６０ａ，６１ａを負圧にすることによって電極１０を吸着する構成としたが、吸着面６０ａ，６１ａに静電気を発生させて電極１０を吸着する構成であってもよい。

○ ダイロール４１のクッション材４４は、ロール本体４２の外周面のうち、切断刃４３以外の全てを覆っていなくてもよく、例えば、切断刃４３に沿う場所だけを覆っていてもよい。

○ 切断刃４３による電極材料１７の切断は、電極材料１７の長尺金属箔１８さえ切断できれば、下側の塗工部１９に切断刃４３を食い込ませる量は変更してもよいし、下側の塗工部１９も切断刃４３で切断してしまってもよい。

○ ダイ用吸引ヘッド４６は、ダイロール４１の上流側ではなく下流側に配置されていてもよい。
○ 切断刃４３の耐摩耗層４３ａはなくてもよい。

○ 切断刃４３は、長尺金属箔１８の短手方向Ｙに１枚の電極１０を切り出す形状であったが、短手方向Ｙに２枚以上の電極１０を切り出す形状であってもよい。
○ 実施形態では、ダイロール４１のロール本体４２に切断刃４３を１つ設置し、ダイロール４１が１回転する間に１つの電極１０を切り出すように設定した。しかし、これに限らず、ロール本体４２の周方向に設置する切断刃４３の数を複数にして、ダイロール４１が１回転する間に複数の電極１０を切り出すことができるようにしてもよい。

○ ロータリーダイカッタ４０において、ダイロール４１をアンビルロール４５の下方に配置し、切断刃４３を電極材料１７の下面から上面に向けて侵入する構造としてもよい。そして、この場合、吸着コンベア６０を、切り出された電極１０の下方、すなわち、ダイロール４１の軸心Ｌ１とアンビルロール４５の軸心Ｌ２を最短距離で結ぶ直線Ｎの延びる方向におけるダイロール４１側に配置して電極１０の下面を吸着して搬送するようにする。また、電極用吸引ヘッド５０を切り出された電極１０の上方、すなわちダイロール４１の軸心Ｌ１とアンビルロール４５の軸心Ｌ２を最短距離で結ぶ直線Ｎの延びる方向におけるアンビルロール４５側に配置する。

○ 集合配管４８は無くてもよい。この場合、ダイ用吸引ヘッド４６及び電極用吸引ヘッド５０によって吸引された異物Ｅは、ダイ用吸引配管４７及び電極用吸引配管５４を通って別々に異物計測装置４９に供される。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記クッション材は、前記ダイロールにおける前記ロール本体の外周面のうち、前記切断刃以外のすべての部位を覆うロータリーダイカット装置。

Ｅ…異物、１０…電極、１７…電極材料、１８…長尺金属箔、１９…塗工部、３０…ロータリーダイカット装置、４１…ダイロール、４２…ロール本体、４３…切断刃、４４…クッション材、４５…アンビルロール、４６…ダイ用吸引ヘッド、４６ａ…ダイ用吸引口、４７…ダイ用吸引配管、４９…異物計測装置、５０…電極用吸引ヘッド、５０ａ…電極用吸引口、５１…吸引装置、５３…下流側電極用吸引ヘッド、５３ａ…電極用吸引口、５２，５４…電極用吸引配管、５５…判定装置、６０…吸着コンベア、６１…下流側吸着コンベア。

Claims (5)

1. ロール本体の外周面に切断刃を備えるダイロールと、
   前記ダイロールの外周面に対向して配置されたアンビルロールと、を備え、
   前記ダイロールと前記アンビルロールとの間に、長尺金属箔の表面に活物質合剤の塗工部を有する電極材料を通すことで、前記切断刃によって前記電極材料を切断して蓄電装置用の電極を製造するロータリーダイカット装置であって、
   前記ダイロールの外周面に対向配置されたダイ用吸引口を有するダイ用吸引ヘッドと、
   前記ダイ用吸引ヘッドに接続されたダイ用吸引配管と、
   前記電極材料から切り出された前記電極に対向配置された電極用吸引口を有する電極用吸引ヘッドと、
   前記電極用吸引ヘッドに接続された電極用吸引配管と、
   前記ダイ用吸引配管及び前記電極用吸引配管から異物が導入される異物計測装置と、
   前記異物計測装置を介して前記ダイ用吸引配管及び前記電極用吸引配管と接続された吸引装置と、
   前記異物計測装置によって計測された異物の数から前記切断刃の劣化度合を判定する判定装置と、を備えることを特徴とするロータリーダイカット装置。
2. 前記ロール本体の外周面に装着され、前記ロール本体の外周面と前記アンビルロールとの間で圧縮されて弾性変形し、前記切断刃を突出可能なスポンジ製のクッション材を備える請求項１に記載のロータリーダイカット装置。
3. 前記電極材料から切り出された前記電極を搬送する吸着コンベアを備え、前記ダイロールの軸心と前記アンビルロールの軸心とを最短距離で結ぶ直線が延びる方向において、切り出された前記電極よりもダイロール側に前記吸着コンベアが配置されるとともに、アンビルロール側に前記電極用吸引ヘッドが配置されている請求項１又は請求項２に記載のロータリーダイカット装置。
4. 前記ダイロールの下方に前記アンビルロールが配置されるとともに、前記電極材料から切り出された前記電極は、該電極の上面が吸着コンベアに吸着されて搬送され、前記電極用吸引ヘッドは、前記切り出された前記電極の下方に配置されている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のロータリーダイカット装置。
5. 前記切り出された前記電極の上面に対向配置された電極用吸引ヘッドをさらに備える請求項４に記載のロータリーダイカット装置。

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