JP7217475B2 - 間欠塗工装置 - Google Patents
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Description
本発明は、間欠塗工装置に関する。
近年、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）等の普及にともない、二次電池の出荷が増えている。特にリチウムイオン二次電池の出荷が増えている。一般的な二次電池は、正極板、負極板、セパレータおよび電解液を主な構成要素とする。正極板や負極板といった電極板は、金属箔からなる集電体の表面に、電極活物質が積層された構造を有する。
従来、このような電極板の製造方法として、活物質および溶媒を混合した電極スラリーを吐出するダイと、ダイへの電極スラリーの供給および非供給を切り替える間欠バルブと、を備えた間欠塗工装置を用いて、長尺の金属箔の表面に電極スラリーを間欠的に塗布する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
二次電池の出荷増にともない、電極板の製造時間を短縮したいという要求がある。しかしながら、電極板の製造時間を短縮するために金属箔に電極スラリーを高速で間欠塗布すると、間欠バルブの応答性の限界から、電極スラリーの塗布精度が低下するおそれがあった。塗布精度の低下は、電極板の品質低下につながり得る。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極板の製造時間短縮と品質維持との両立を図る技術を提供することにある。
本発明のある態様は、間欠塗工装置である。当該間欠塗工装置は、被塗工体に塗料を塗布するダイと、ダイへ塗料を供給する第１状態、および供給を停止する第２状態を切り替え可能な第１間欠バルブおよび第２間欠バルブと、を備える。第１間欠バルブおよび第２間欠バルブは、第１状態および第２状態の切り替えタイミングが互いに異なる。
以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、電極板の製造時間短縮と品質維持との両立を図ることができる。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る間欠塗工装置の模式図である。間欠塗工装置１は、ダイ２と、第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂと、第１タンク６Ａおよび第２タンク６Ｂと、第１ポンプ８Ａおよび第２ポンプ８Ｂと、第１送り管路１０Ａおよび第２送り管路１０Ｂと、第１戻し管路１２Ａおよび第２戻し管路１２Ｂと、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂと、を備える。
図１は、実施の形態１に係る間欠塗工装置の模式図である。間欠塗工装置１は、ダイ２と、第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂと、第１タンク６Ａおよび第２タンク６Ｂと、第１ポンプ８Ａおよび第２ポンプ８Ｂと、第１送り管路１０Ａおよび第２送り管路１０Ｂと、第１戻し管路１２Ａおよび第２戻し管路１２Ｂと、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂと、を備える。
第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂは同一の構造を有するため、両者を区別する必要がない場合、第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂをまとめて間欠バルブ２２と称する。同様に、以下では適宜、第１タンク６Ａおよび第２タンク６Ｂをまとめてタンク６と称し、第１ポンプ８Ａおよび第２ポンプ８Ｂをまとめてポンプ８と称し、第１送り管路１０Ａおよび第２送り管路１０Ｂをまとめて送り管路１０と称し、第１戻し管路１２Ａおよび第２戻し管路１２Ｂをまとめて戻し管路１２と称し、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂをまとめてダイ供給管路１４と称する。
ダイ２は、被塗工体１６に塗料１８を塗布する器具である。本実施の形態に係る間欠塗工装置１は、二次電池の電極板を製造するために用いられる。二次電池の電極板は、集電体に電極スラリーを塗布して乾燥させたシート状の電極素材である。したがって本実施の形態では、被塗工体１６は、二次電池の集電体であり、塗料１８は、二次電池の電極スラリーである。集電体は、例えば金属箔である。電極スラリーは、例えば正極活物質または負極活物質と溶媒との混合物である。一般的なリチウムイオン二次電池の場合、正極の電極板は、アルミ箔上に、コバルト酸リチウムやリン酸鉄リチウム等の正極活物質を含むスラリーが塗布されて作製される。また、負極の電極板は、銅箔上に、黒鉛等の負極活物質を含むスラリーが塗布されて作製される。
ダイ２は、供給口８０と、マニホールド８２と、吐出口８４と、を有する。第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂは、供給口８０に接続される。供給口８０は、ダイ２の内部に設けられたマニホールド８２に連通する。マニホールド８２は、吐出口８４に連通する。ダイ２に供給される塗料１８は、供給口８０からマニホールド８２を経由して吐出口８４に至り、吐出口８４から吐出される。マニホールド８２は、供給口８０からマニホールド８２に至る流路やマニホールド８２から吐出口８４に至る流路よりも容積の大きい空間である。例えば、マニホールド８２は、水平方向に長い矩形状の空間である。供給口８０からダイ２内に流れ込む塗料１８は、マニホールド８２に一時的に溜められた後に、吐出口８４から吐出される。これにより、吐出口８４から塗料１８を安定的に吐出することができる。
ダイ２は、吐出口８４がバックアップロール２０の周面と所定の間隔をあけて対向するように配置される。被塗工体１６は、バックアップロール２０の回転によって、バックアップロール２０と吐出口８４とが対向する位置に連続的に搬送される。
ダイ２には、第１ダイ供給管路１４Ａを介して第１間欠バルブ２２Ａが接続される。また、ダイ２には、第２ダイ供給管路１４Ｂを介して第２間欠バルブ２２Ｂが接続される。第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂは、合流した後にダイ２のマニホールド８２に接続される。したがって、間欠塗工装置１は、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂの合流点とマニホールド８２との間に、第１ダイ供給管路１４Ａと第２ダイ供給管路１４Ｂとを兼ねる共用管路１５を有する。これにより、ダイ２側に必要な供給口８０は１つで済むため、間欠バルブ２２の増設によるダイ２の設計変更を回避することができる。
第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂはそれぞれ、ダイ２への塗料１８の供給と非供給とを切り替える機構である。間欠塗工装置１は、塗料１８がダイ２に供給されている間、ダイ２から被塗工体１６に塗料１８を吐出することができる。第１間欠バルブ２２Ａには、第１送り管路１０Ａおよび第１戻し管路１２Ａを介して第１タンク６Ａが接続される。第２間欠バルブ２２Ｂには、第２送り管路１０Ｂおよび第２戻し管路１２Ｂを介して第２タンク６Ｂが接続される。第１タンク６Ａおよび第２タンク６Ｂはそれぞれ、塗料１８を貯留する。
第１送り管路１０Ａには、第１ポンプ８Ａが設けられ、第１ポンプ８Ａの駆動により第１タンク６Ａから第１間欠バルブ２２Ａに塗料１８が送られる。第１間欠バルブ２２Ａは、第１タンク６Ａから供給される塗料１８を第１ダイ供給管路１４Ａを介してダイ２に供給する。あるいは、第１間欠バルブ２２Ａは、第１タンク６Ａから供給される塗料１８を第１戻し管路１２Ａを介して第１タンク６Ａに戻す。
第２送り管路１０Ｂには、第２ポンプ８Ｂが設けられ、第２ポンプ８Ｂの駆動により第２タンク６Ｂから第２間欠バルブ２２Ｂに塗料１８が送られる。第２間欠バルブ２２Ｂは、第２タンク６Ｂから供給される塗料１８を第２ダイ供給管路１４Ｂを介してダイ２に供給する。あるいは、第２間欠バルブ２２Ｂは、第２タンク６Ｂから供給される塗料１８を第２戻し管路１２Ｂを介して第２タンク６Ｂに戻す。
間欠塗工装置１は、ダイ２に対してそれぞれ独立に塗料１８を間欠供給可能な、第１供給系統および第２供給系統を有する。第１供給系統は、第１間欠バルブ２２Ａ、第１タンク６Ａ、第１ポンプ８Ａ、第１送り管路１０Ａ、第１戻し管路１２Ａおよび第１ダイ供給管路１４Ａで構成される。第２供給系統は、第２間欠バルブ２２Ｂ、第２タンク６Ｂ、第２ポンプ８Ｂ、第２送り管路１０Ｂ、第２戻し管路１２Ｂおよび第２ダイ供給管路１４Ｂで構成される。
第１間欠バルブ２２Ａまたは第２間欠バルブ２２Ｂがダイ２に塗料１８を供給することで、ダイ２の吐出口８４から塗料１８を吐出して被塗工体１６に塗料１８の塗布部１８ａを形成することができる。また、第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂがともにタンク６に塗料１８を戻すことで、吐出口８４からの塗料１８の塗布を停止して被塗工体１６に塗料１８の未塗布部１６ａを形成することができる。つまり、第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂによって、被塗工体１６に対して塗料１８を間欠塗工することができる。未塗布部１６ａは、電極のセンターリードの貼り付け等に用いられる。
図２は、間欠バルブの断面図である。間欠バルブ２２は、シリンダ２８と、ピストン３０と、を有する。シリンダ２８は、ピストン３０が摺動可能に挿通される第１開口３２、送り管路１０が接続される第２開口３４、戻し管路１２が接続される第３開口３６、およびダイ供給管路１４が接続される第４開口３８を有する。また、シリンダ２８は、分岐流路４０、ダイ流路４２およびタンク流路４４を内部に有する。分岐流路４０は、一端が第２開口３４に接続される。分岐流路４０の他端側は２つに分岐し、一方の分岐先がダイ流路４２の一端に接続され、他方の分岐先がタンク流路４４の一端に接続される。ダイ流路４２の他端は第４開口３８に接続され、タンク流路４４の他端は第３開口３６に接続される。
シリンダ２８の第１開口３２と、分岐流路４０およびダイ流路４２が連結する第１連結部４６と、分岐流路４０およびタンク流路４４が連結する第２連結部４８とは、直線上に並ぶように配置される。第１開口３２、第２連結部４８および第１連結部４６は、この順に配列される。ピストン３０は、一端側が第１開口３２、第２連結部４８および第１連結部４６に挿通されている。
ピストン３０における第１連結部４６の近傍部には、第１弁体５０が設けられる。ピストン３０における第２連結部４８の近傍部には、第２弁体５２が設けられる。第１弁体５０および第２弁体５２は、ピストン３０の軸方向Ｘにおける両者の間隔が第１連結部４６と第２連結部４８との間隔よりも広くなるように配置されている。
ピストン３０は、シリンダ２８に対して軸方向Ｘに変位することで、第１位置および第２位置に変位可能である。ピストン３０は、第２位置にあるときよりもシリンダ２８内に進入したとき第１位置をとり、第１位置にあるときよりもシリンダ２８内から退出したとき第２位置をとる。図２には、第１位置にあるときのピストン３０が図示されている。
ピストン３０が第１位置にあるとき、第１弁体５０と第１連結部４６との間には隙間が形成され、分岐流路４０とダイ流路４２とが連通される。一方、第２弁体５２は第２連結部４８に嵌合する。つまり、第２連結部４８は、第２弁体５２の弁座として機能する。これにより、分岐流路４０とタンク流路４４とが遮断される。
ピストン３０が第２位置にあるとき、第１弁体５０は第１連結部４６に嵌合する。つまり、第１連結部４６は、第１弁体５０の弁座として機能する。これにより、分岐流路４０とダイ流路４２とが遮断される。一方、第２弁体５２と第２連結部４８との間には隙間が形成され、分岐流路４０とタンク流路４４とが連通される。
間欠バルブ２２は、ピストン３０が第１位置にあるとき第１状態をとり、ピストン３０が第２位置にあるとき第２状態をとる。間欠バルブ２２の第１状態とは、ダイ２へ塗料１８を供給する状態である。一方、間欠バルブ２２の第２状態とは、ダイ２への塗料１８の供給を停止する状態である。
つまり、間欠バルブ２２が第１状態にあるとき、ピストン３０は第１位置をとるため、分岐流路４０とダイ流路４２とが連通され、分岐流路４０とタンク流路４４とが遮断される。したがって、送り管路１０から第２開口３４を介して分岐流路４０に流れ込む塗料１８は、ダイ流路４２、第４開口３８およびダイ供給管路１４を経由して、ダイ２に供給される。一方、間欠バルブ２２が第２状態にあるとき、ピストン３０は第２位置をとるため、分岐流路４０とダイ流路４２とが遮断され、分岐流路４０とタンク流路４４とが連通される。したがって、送り管路１０から第２開口３４を介して分岐流路４０に流れ込む塗料１８は、タンク流路４４、第３開口３６および戻し管路１２を経由して、タンク６に戻される。
ピストン３０は、駆動部（図示せず）により第１位置と第２位置とが切り替えられる。駆動部は、サーボモータ等のモータと、モータおよびピストン３０を連結するクランク機構等とで構成される。なお駆動部は、エア駆動ポンプ等のモータ以外の公知の駆動源であってもよい。
図３は、間欠バルブの状態とダイから塗料が吐出されるタイミングとの関係を示す図である。図３において、「送り」は間欠バルブ２２が第１状態にあることを意味し、「戻り」は間欠バルブ２２が第２状態にあることを意味する。図３に示すように、第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂは、第１状態および第２状態の切り替えタイミングが互いに異なる。
本実施の形態では、第１状態にある第１間欠バルブ２２Ａが第２状態に切り替わった所定時間後に、第２状態にある第２間欠バルブ２２Ｂが第１状態に切り替わり、第１状態にある第２間欠バルブ２２Ｂが第２状態に切り替わった所定時間後に、第２状態にある第１間欠バルブ２２Ａが第１状態に切り替わる。
より具体的には、第１ポンプ８Ａおよび第２ポンプ８Ｂ（図３中の「ポンプ」）は、間欠塗工の間は常にＯＮであり、第１間欠バルブ２２Ａと第２間欠バルブ２２Ｂとのそれぞれに塗料１８が供給される。ポンプ８の駆動開始時、各間欠バルブ２２は第２状態をとる。時間ａにおいて、第１間欠バルブ２２Ａは第２状態から第１状態に切り替わる。一方、第２間欠バルブ２２Ｂは第２状態を維持する。したがって、ダイ２は、第１間欠バルブ２２Ａから供給される塗料１８を吐出し、被塗工体１６に塗布部１８ａを形成する。次に、時間ｂにおいて、第１間欠バルブ２２Ａは第１状態から第２状態に切り替わる。一方、第２間欠バルブ２２Ｂは第２状態を維持する。したがって、いずれの間欠バルブ２２からもダイ２に塗料１８が供給されない状態となる。このため、ダイ２からの塗料１８の吐出が停止し、被塗工体１６に未塗布部１６ａが形成される。
続いて、第１間欠バルブ２２Ａが第１状態から第２状態に切り替わった時間ｂから、所定時間が経過した時間ｃにおいて、第２間欠バルブ２２Ｂは第２状態から第１状態に切り替わる。一方、第１間欠バルブ２２Ａは第２状態を維持する。したがって、ダイ２は、第２間欠バルブ２２Ｂから供給される塗料１８を吐出し、被塗工体１６に塗布部１８ａを形成する。次に、時間ｄにおいて、第２間欠バルブ２２Ｂは第１状態から第２状態に切り替わる。一方、第１間欠バルブ２２Ａは第２状態を維持する。したがって、いずれの間欠バルブ２２からもダイ２に塗料１８が供給されない状態となる。このため、ダイ２からの塗料１８の吐出が停止し、被塗工体１６に未塗布部１６ａが形成される。
続いて、第２間欠バルブ２２Ｂが第１状態から第２状態に切り替わった時間ｄから、所定時間が経過した時間ｅにおいて、第１間欠バルブ２２Ａは第２状態から第１状態に切り替わる。一方、第２間欠バルブ２２Ｂは第２状態を維持する。したがって、ダイ２は、第１間欠バルブ２２Ａから供給される塗料１８を吐出し、被塗工体１６に塗布部１８ａを形成する。以降は上述した動作が繰り返される。
いずれか一方の間欠バルブ２２が第１状態をとる時間ａから時間ｂまで、時間ｃから時間ｄまで、および時間ｅ以降が、塗布部１８ａの形成時間となる。また、２つの間欠バルブ２２がともに第２状態をとる時間ｂから時間ｃまで、および時間ｄから時間ｅまでが、未塗布部１６ａの形成時間となる。
各間欠バルブ２２における第１状態および第２状態の切り替えタイミングは、例えば、制御装置１００によって制御される。制御装置１００は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現されるが、図１では、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。この機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。制御装置１００は、メモリに記録された制御プログラムに基づいて、各間欠バルブ２２の駆動部や各ポンプ８のオン／オフ制御を実行することができる。
あるいは、間欠塗工装置１の組み立て時に、間欠バルブ２２へ組み付ける駆動部の調整等によって、各間欠バルブ２２における第１状態および第２状態の切り替えタイミングを予め設定しておき、作業者が操作盤（図示せず）を介して各駆動部および各ポンプ８のオン／オフを操作してもよい。
以上説明したように、本実施の形態の間欠塗工装置１は、被塗工体１６に塗料１８を塗布するダイ２と、ダイ２へ塗料１８を供給する第１状態、および塗料１８の供給を停止する第２状態を切り替え可能な第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂと、を備える。第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂは、第１状態および第２状態の切り替えタイミングが互いに異なる。
間欠バルブが１つのみである従来の間欠塗工装置では、ダイからの塗料の吐出と非吐出（供給停止）とを高速に切り替えることが困難であった。特に、ピストンに連結されたモータの正転と逆転とを切り替えることで、ダイへの塗料の供給と非供給とを切り替える間欠バルブでは、塗料の高速間欠塗布の実現に求められる程度に、切り替え速度を上げることは困難であった。ダイへの塗料の供給と非供給とを高速で切り替えられないと、被塗工体の搬送速度を上げた際に、被塗工体への塗料の塗布精度が低下し得る。
これに対し、本実施の形態の間欠塗工装置１は、塗料１８の供給と非供給との切り替えタイミング、つまり第１状態と第２状態との切り替えタイミングが互いに異なる第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂを備える。そして、２つの間欠バルブ２２の第１状態および第２状態を組み合わせることで、ダイ２からの塗料１８の吐出および非吐出を実現している。
これにより、各間欠バルブ２２における第１状態と第２状態との切り替え速度を上げることなく、被塗工体１６の搬送速度の増加にともなう塗布部１８ａおよび未塗布部１６ａの形成時間の変化に対応することができる。この結果、塗料１８の塗布精度を維持しながら、間欠塗工の高速化を図ることができる。よって、本実施の形態に係る間欠塗工装置１によれば、電極板の製造時間短縮と品質維持との両立を図ることができる。
また、本実施の形態では、第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂを同時に第１状態とすることもできる。これにより、ダイ２からの塗料１８の吐出量を増大させることができる。例えば、各間欠バルブ２２が第１状態にある時間帯を部分的に重複させることで、局所的に膜厚の大きい塗布部１８ａを形成することができる。
また、本実施の形態では、第１状態にある第１間欠バルブ２２Ａが第２状態に切り替わった所定時間後に、第２状態にある第２間欠バルブ２２Ｂが第１状態に切り替わり、第１状態にある第２間欠バルブ２２Ｂが第２状態に切り替わった所定時間後に、第２状態にある第１間欠バルブ２２Ａが第１状態に切り替わる。これにより、各間欠バルブ２２における第１状態と第２状態との切り替え速度を上げることなく、間欠バルブ２２の状態切り替えタイミングのずれを利用して、未塗布部１６ａの形成時間を調整することができる。
間欠塗工の高速化のために被塗工体１６の搬送速度を速めると、未塗布部１６ａの形成にかけられる時間が短くなる。この場合に、ダイ２からの塗料１８の吐出と非吐出との切り替え速度が十分でないと、未塗布部１６ａの寸法ばらつきが大きくなる。これに対し、本実施の形態では、第１間欠バルブ２２Ａが第１状態をとる時間と第２間欠バルブ２２Ｂが第１状態をとる時間とをずらして２つの間欠バルブ２２がともに第２状態をとる時間を作り出すことで、ダイ２からの塗料１８の非供給を実現している。これにより、各間欠バルブ２２における塗料１８の供給と非供給との切り替え速度を上げることなく、被塗工体１６の搬送速度の増加にともなう未塗布部１６ａの形成時間の短縮に対応することができる。この結果、塗料１８の塗布精度を維持しながら、間欠塗工の高速化を図ることができる。
また、本実施の形態に係る間欠塗工装置１は、塗料１８を貯留する第１タンク６Ａおよび第２タンク６Ｂと、第１タンク６Ａから第１間欠バルブ２２Ａに塗料１８を送る第１ポンプ８Ａと、第２タンク６Ｂから第２間欠バルブ２２Ｂに塗料１８を送る第２ポンプ８Ｂと、を備える。このように、各間欠バルブ２２に対して互いに独立に塗料１８を送る構成とすることで、各間欠バルブ２２からダイ２への塗料１８の送出圧を互いに独立に調整することができる。したがって、第１間欠バルブ２２Ａから塗料１８を供給する場合と第２間欠バルブ２２Ｂから塗料１８を供給する場合とで、ダイ２からの塗料１８の吐出圧を異ならせることができる。これにより、第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂに品質のばらつき等の個体差がある場合でも、塗布部１８ａの膜厚の均一化を図ることができる。また、局所的に膜厚の大きい塗布部１８ａの形成も可能である。
また、間欠塗工装置１は、タンク６と間欠バルブ２２とを接続する送り管路１０および戻し管路１２と、送り管路１０に設けられてタンク６から間欠バルブ２２に塗料１８を送るポンプ８と、を備える。塗料１８は、間欠バルブ２２が第２状態にあるとき、戻し管路１２を介してタンク６に戻る。これにより、ポンプ８を常時駆動させておくことができるため、間欠塗工装置１の簡略化を図ることができる。
（実施の形態２）
実施の形態２は、ダイ供給管路の配置を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図４は、実施の形態２に係る間欠塗工装置の模式図である。図４では、制御装置１００の図示を省略している。
実施の形態２は、ダイ供給管路の配置を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図４は、実施の形態２に係る間欠塗工装置の模式図である。図４では、制御装置１００の図示を省略している。
間欠塗工装置１は、ダイ２と、第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂと、第１タンク６Ａおよび第２タンク６Ｂと、第１ポンプ８Ａおよび第２ポンプ８Ｂと、第１送り管路１０Ａおよび第２送り管路１０Ｂと、第１戻し管路１２Ａおよび第２戻し管路１２Ｂと、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂと、を備える。
ダイ２は、供給口８０と、マニホールド８２と、吐出口８４と、を有する。ダイ２には、第１ダイ供給管路１４Ａを介して第１間欠バルブ２２Ａが接続され、第２ダイ供給管路１４Ｂを介して第２間欠バルブ２２Ｂが接続される。本実施の形態では、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂは、互いに合流することなくマニホールド８２に接続される。図４には、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂがそれぞれマニホールド８２に直に接続された構造が図示されている。
図５（Ａ）～図５（Ｅ）は、ダイおよびダイ供給管路の接続態様を示す模式図である。図５（Ａ）に示すように、一例として、第１ダイ供給管路１４Ａは、マニホールド８２における吐出口８４が接続される前側面８２ａと対向する後側面８２ｂに接続される。第２ダイ供給管路１４Ｂは、マニホールド８２の底面８２ｃに接続される。吐出口８４は、前側面８２ａにおける上端部に接続される。なお、第１ダイ供給管路１４Ａが接続される面は、マニホールド８２の他の側面であってもよい。
また、図５（Ｂ）に示すように、他の一例として、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂは、マニホールド８２の後側面８２ｂに接続されるとともに上下方向に配列される。吐出口８４は、前側面８２ａの上端部に接続される。なお、２つのダイ供給管路１４が接続される面は、マニホールド８２の他の側面であってもよいし、底面８２ｃであってもよい。
また、図５（Ｃ）に示すように、他の一例として、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂは、マニホールド８２の後側面８２ｂに接続されるとともに上下方向に配列される。吐出口８４は、前側面８２ａの下端部に接続される。なお、２つのダイ供給管路１４が接続される面は、マニホールド８２の他の側面であってもよいし、上面８２ｄであってもよい。
また、図５（Ｄ）に示すように、他の一例として、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂは、マニホールド８２の後側面８２ｂに接続されるとともに水平方向に配列される。吐出口８４は、前側面８２ａの上端部に接続される。なお、２つのダイ供給管路１４が接続される面は、マニホールド８２の他の側面であってもよいし、底面８２ｃであってもよい。
また、図５（Ｅ）に示すように、他の一例として、第１ダイ供給管路１４Ａは、吐出口８４の左右に位置するダイ２の２つの側面のうち一方の側面からマニホールド８２に接続される。また、第２ダイ供給管路１４Ｂは、当該２つの側面のうち他方の側面からマニホールド８２に接続される。なお、図５（Ａ）～図５（Ｅ）に示した各接続態様において、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂの配置は逆であってもよい。
通常、１つのダイ２に１つのダイ供給管路１４のみから塗料１８が供給される構成であれば、いわゆるサックバック効果を十分に得ることができる。すなわち、ピストン３０は、第１位置から第２位置に変位する際に、ダイ流路４２から退出する方向に移動する。したがって、ピストン３０における、ダイ流路４２内に位置する部分の体積が減少する。これにより、ダイ流路４２内が負圧になり、ダイ２から塗料１８の一部が逆流する。この塗料１８の逆流により、ダイ２からの塗料１８の吐出が停止する際に、塗料１８が吐出口８４から垂れ落ちることを抑制することができる。つまり、サックバック効果を得ることができる。
しかしながら、１つのダイ２に２つのダイ供給管路１４から独立に塗料１８が供給される構成では、サックバック効果が十分に得られない場合があることを本発明者らは見出した。実施の形態１では、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂの合流点とマニホールド８２との間に、共用管路１５が配置されている。この構成において、例えば第１間欠バルブ２２Ａが第１位置から第２位置に変位し、続いて第２間欠バルブ２２Ｂが第２位置から第１位置に変位するとする。この場合、第１間欠バルブ２２Ａの変位によって起こるサックバック効果により、共用管路１５をダイ２から第１間欠バルブ２２Ａに向けて塗料１８が逆流する。一方、所定時間経過後に、第２間欠バルブ２２Ｂの変位により、共用管路１５を第２間欠バルブ２２Ｂからダイ２に向けて塗料１８が流れる。
間欠塗工の高速化にともなって未塗布部１６ａの形成時間が短くなると、第１間欠バルブ２２Ａが第１位置から第２位置に変位するタイミングと第２間欠バルブ２２Ｂが第２位置から第１位置に変位するタイミングとの間隔が短くなる。このため、共用管路１５において、ダイ２から第１間欠バルブ２２Ａに向けて流れる塗料１８と、第２間欠バルブ２２Ｂからダイ２に向けて流れる塗料１８とが衝突するおそれがある。
互いに逆流する塗料１８の衝突が起こると、十分なサックバック効果が得られずに、吐出口８４から塗料１８が垂れ落ちるおそれがある。あるいは、第２間欠バルブ２２Ｂからダイ２に送られる塗料１８の吐出口８４からの吐出が遅れるおそれがある。これにより、未塗布部１６ａおよび塗布部１８ａの形成精度が低下し得る。第２間欠バルブ２２Ｂが第１位置から第２位置に変位し、続いて第１間欠バルブ２２Ａが第２位置から第１位置に変位する場合も同様である。
実施の形態１に対し、本実施の形態では、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂは、互いに合流することなくマニホールド８２に接続されている。このため、ダイ２から第１間欠バルブ２２Ａに向かう塗料１８の流れと、第２間欠バルブ２２Ｂから吐出口８４に向かう塗料１８の流れとは、マニホールド８２内で共存する。マニホールド８２は、共用管路１５に比べて容積が大きい。したがって、互いに逆方向に向かう塗料１８の流れをマニホールド８２内のみで共存させることで、上述した塗料１８の衝突が発生することを抑制することができる。また、塗料１８の衝突が生じたとしても、衝突の規模を小さくすることができる。これにより、サックバック効果の減少や、塗料１８の吐出遅れの程度を低減することができ、塗料１８の塗布精度を高めることができる。
第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂにおける、第１状態および第２状態の切り替えタイミングは、実施の形態１と同様である。
（実施の形態３）
実施の形態３は、２つの間欠バルブにおいてタンク、ポンプおよび送り管路を共通化した点を除き、実施の形態２と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１および２と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図６は、実施の形態３に係る間欠塗工装置の模式図である。図６では、制御装置１００の図示を省略している。
実施の形態３は、２つの間欠バルブにおいてタンク、ポンプおよび送り管路を共通化した点を除き、実施の形態２と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１および２と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図６は、実施の形態３に係る間欠塗工装置の模式図である。図６では、制御装置１００の図示を省略している。
間欠塗工装置１は、ダイ２と、第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂと、共用タンク６Ｃと、共用ポンプ８Ｃと、共用送り管路１０Ｃと、第１戻し管路１２Ａおよび第２戻し管路１２Ｂと、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂと、を備える。
ダイ２は、供給口８０と、マニホールド８２と、吐出口８４と、を有する。ダイ２には、第１ダイ供給管路１４Ａを介して第１間欠バルブ２２Ａが接続され、第２ダイ供給管路１４Ｂを介して第２間欠バルブ２２Ｂが接続される。本実施の形態では、実施の形態２と同様に、第１ダイ供給管路１４Ａおよび第２ダイ供給管路１４Ｂは、互いに合流することなくマニホールド８２に接続される。なお、２つのダイ供給管路１４は、実施の形態１と同様に、合流した後にダイ２のマニホールド８２に接続されてもよい。
第１間欠バルブ２２Ａには、共用送り管路１０Ｃおよび第１戻し管路１２Ａを介して共用タンク６Ｃが接続される。第２間欠バルブ２２Ｂには、共用送り管路１０Ｃおよび第２戻し管路１２Ｂを介して共用タンク６Ｃが接続される。共用タンク６Ｃは、塗料１８を貯留する。共用送り管路１０Ｃは、一端が共用タンク６Ｃに接続される。共用タンク６Ｃの他端側は２つに分岐し、一方の分岐先が第１間欠バルブ２２Ａに接続され、他方の分岐先が第２間欠バルブ２２Ｂに接続される。
共用送り管路１０Ｃには、共用ポンプ８Ｃが設けられ、共用ポンプ８Ｃの駆動により共用タンク６Ｃから第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂに塗料１８が送られる。第１間欠バルブ２２Ａは、共用タンク６Ｃから供給される塗料１８を第１ダイ供給管路１４Ａを介してダイ２に供給する。あるいは、第１間欠バルブ２２Ａは、共用タンク６Ｃから供給される塗料１８を第１戻し管路１２Ａを介して共用タンク６Ｃに戻す。同様に、第２間欠バルブ２２Ｂは、共用タンク６Ｃから供給される塗料１８を第２ダイ供給管路１４Ｂを介してダイ２に供給する。あるいは、第２間欠バルブ２２Ｂは、共用タンク６Ｃから供給される塗料１８を第２戻し管路１２Ｂを介して共用タンク６Ｃに戻す。
第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂにおける、第１状態および第２状態の切り替えタイミングは、実施の形態１と同様である。
つまり、本実施の形態の間欠塗工装置１は、２つの間欠バルブ２２に対応づけられる共用タンク６Ｃと、同じ共用タンク６Ｃから第１間欠バルブ２２Ａおよび第２間欠バルブ２２Ｂの両方に塗料１８を送る共用ポンプ８Ｃと、を備える。また、タンクとポンプとを共通化することで、送り管路も共用することができる。このように、２つの間欠バルブ２２に対し、タンク、ポンプおよび送り管路を共用することで、間欠塗工装置１の部品点数および製造コストを削減することができる。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。各実施の形態に含まれる構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
各実施の形態では、間欠塗工装置１は２つの間欠バルブ２２を備えるが、３つ以上の間欠バルブ２２を備えてもよい。また、ピストン３０が挿通される第１開口３２に近い側に戻し管路１２が配置され、第１開口３２から遠い側にダイ供給管路１４が配置されているが、管路の配置は逆であってもよい。この場合、ピストン３０は、第２位置にあるときよりもシリンダ２８内から退出したとき第１位置をとり、第１位置にあるときよりもシリンダ２８内に進入したとき第２位置をとる。
１ 間欠塗工装置
２ ダイ
６Ａ 第１タンク
６Ｂ 第２タンク
８Ａ 第１ポンプ
８Ｂ 第２ポンプ
１４Ａ 第１ダイ供給管路
１４Ｂ 第２ダイ供給管路
１６ 被塗工体
１８ 塗料
２２Ａ 第１間欠バルブ
２２Ｂ 第２間欠バルブ
８２ マニホールド
８４ 吐出口
２ ダイ
６Ａ 第１タンク
６Ｂ 第２タンク
８Ａ 第１ポンプ
８Ｂ 第２ポンプ
１４Ａ 第１ダイ供給管路
１４Ｂ 第２ダイ供給管路
１６ 被塗工体
１８ 塗料
２２Ａ 第１間欠バルブ
２２Ｂ 第２間欠バルブ
８２ マニホールド
８４ 吐出口
Claims (5)
- 被塗工体に塗料を塗布するダイであって、前記塗料の吐出口、および前記吐出口に連通するマニホールドを有するダイと、
前記ダイへ前記塗料を供給する第１状態、および前記供給を停止する第２状態を切り替え可能な第１間欠バルブおよび第２間欠バルブと、
前記第１間欠バルブおよび前記マニホールドを接続する第１ダイ供給管路と、
前記第２間欠バルブおよび前記マニホールドを接続する第２ダイ供給管路と、を備え、
前記第１間欠バルブおよび前記第２間欠バルブは、前記第１状態および前記第２状態の切り替えタイミングが互いに異なり、
前記第１ダイ供給管路および前記第２ダイ供給管路は、互いに合流することなく同じ前記マニホールドに接続される、間欠塗工装置。 - 前記第１状態にある前記第１間欠バルブが前記第２状態に切り替わった所定時間後に、前記第２状態にある前記第２間欠バルブが前記第１状態に切り替わり、
前記第１状態にある前記第２間欠バルブが前記第２状態に切り替わった所定時間後に、前記第２状態にある前記第１間欠バルブが前記第１状態に切り替わる、請求項１に記載の間欠塗工装置。 - 前記塗料を貯留する第１タンクおよび第２タンクと、
前記第１タンクから前記第１間欠バルブに前記塗料を送る第１ポンプと、
前記第２タンクから前記第２間欠バルブに前記塗料を送る第２ポンプと、を備える、請求項１または２に記載の間欠塗工装置。 - 前記塗料を貯留するタンクと、
同じタンクから前記第１間欠バルブおよび前記第２間欠バルブの両方に前記塗料を送るポンプと、を備える、請求項１または２に記載の間欠塗工装置。 - 前記被塗工体は、二次電池の集電体であり、
前記塗料は、二次電池の電極スラリーである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の間欠塗工装置。
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