WO2011083506A1 - 電気化学素子用の原反製造装置の原反ピッチ送り機構 - Google Patents

電気化学素子用の原反製造装置の原反ピッチ送り機構 Download PDF

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WO2011083506A1
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渡辺信次
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オー・エム・シー株式会社
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Definitions

  • Raw material pitch feed capable of accurately and at high speeds feeding a raw material for electrochemical elements such as a raw material for a lithium battery and a raw material for a wound type capacitor in which an electrode body such as a positive electrode or a negative electrode is applied at regular intervals. Regarding the mechanism.
  • the positive electrode is a strip-shaped positive electrode current collector made of an aluminum foil and a positive electrode active material applied thereto
  • the negative electrode is a strip-shaped negative electrode made of a copper foil.
  • a current collector coated with a negative electrode active material is used, and a battery element produced by winding a positive electrode current collector and a negative electrode current collector in a cylindrical shape via a separator is stored in a cylindrical battery can.
  • the battery element wound in the form of a bobbin is formed into a flat shape and stored in a rectangular battery can or bag, and the battery element is injected and then closed.
  • the electrode application part which becomes an electrode body such as the positive / negative electrode is formed by screen printing in a rectangular shape at regular intervals on a long and wide original fabric, when the original fabric is removed from the screen, Fine spinous protrusions are generated at the boundary portion of the dense application portion.
  • the original fabric is slit with a predetermined width dimension to form a narrow strip current collector, and when these are wound as described above via a separator, the spine If the protrusions of the battery are broken and intervened as foreign matter, or the spine-like protrusions that remain without breaking break through the separator, a short circuit occurs between the positive and negative electrodes. A rare accident occurred.
  • an insulating film has been attached so as to cover the entire width of the boundary portion between the electrode body and the non-coated portion.
  • accurate pitch feeding of the original fabric is necessary to accurately attach the insulating film to the boundary portion.
  • the original fabric pitch feed mechanism the original fabric is pitch-feeded by sandwiching the original fabric from above and below with a nip roller and rotating the nip roller by a predetermined angle, but the portions of the electrode body formed on the front and back of the original fabric are It was thicker than the electrode body non-formed portion, and due to the step, slip occurred in the electrode body non-formed portion, and accurate pitch feeding was not possible, and the feed speed was not sufficient.
  • An object of the present invention is to develop a pitch feeding mechanism capable of accurately and high-speed pitch-feeding a raw material having an uneven surface on an insulating tape tensioning operation.
  • At least one surface of the electrode body (3) is formed at a predetermined interval, and the insulating tape (1) is formed on the boundary portion (H) between the electrode body (3) and the non-formed portion (3a) of the electrode body (3). Is installed on the downstream side of the insulating tape tensioning process area (K) in the long length of the original fabric (2), and the original fabric (2) is pitched in one direction according to the boundary portion (H).
  • a feed pitch feed mechanism (4) for feeding (1b) a feed-side roller (6a) that is provided on the feed side of the original fabric (2) and feeds the original fabric (2) to the winding side; (1c) An original roll take-up roller (6b) provided on the take-up side of the original roll (2) and taking up the original roll (2), (1d) a sending-side contact / separation member (7a) that contacts and separates from the sending-side roller (6a) and presses the original fabric (2) against the sending-side roller (6a) at the time of contact; (1e) Operates in the opposite direction to the sending-side contact / separation member (7a) and contacts / separates the original take-up roller (6b).
  • the feed roller (6a) and the original take-up roller (6b) It is composed of a pitch feed roller (8) that presses the original fabric (2) stretched between and pulls out the original fabric (2) by a predetermined dimension from the delivery side roller (6a) side, (1g) An original fabric pitch feed mechanism (4) of an original fabric manufacturing apparatus (60) for an electrochemical element.
  • the invention described in claim 2 is characterized in that a one-way clutch (6c) that rotates only in the conveying direction is installed in the bearing rotating portion of the raw roll take-up side roller (6b). , Detects the feed position (2) (the boundary part (H) in this embodiment) of the original fabric (2) by the pitch feed roller (8), and controls the amount of movement of the pitch feed roller (8) based on the detection result.
  • a control unit (9) for controlling the amount is further provided.
  • the take-up side separating member (7b) is pressed against the original take-up roller (6b) to remove the original fabric (2) with both.
  • the pitch feed roller (8) is pressed against the original fabric (2) with the delivery-side contact / separation member (7a) separated from the delivery-side roller (6a) by clamping and fixing, and the original fabric (2) is sent to the delivery side. Since it is pulled out only from the roller (6a) side, the feed amount of the original fabric (2) that is forcibly pulled out from the upstream side by moving the pitch feed roller (8) is even if the surface has unevenness ( Even in 2), the amount of movement of one operation of the pitch feed roller (8) is uniquely determined.
  • the raw fabric manufacturing apparatus (60) is configured to feed the raw fabric (2) at a predetermined interval and feed the insulating tape (1) for the electrochemical element on the raw fabric (2) with the electrode body (3) and the electrode body.
  • the device that sticks accurately to the boundary part (H) with the non-formed part (3a) the original fabric sending part (5a), the original film winding part (5b), the original film pitch feeding mechanism (4),
  • the crimping mechanism (62) for the insulating tape (1), the automatic supply device (10) for the insulating tape (1), and the control unit (9) are roughly configured.
  • the raw fabric (2) used in the present invention is a lithium transition metal composite oxide such as LixCoO 2 , LixNiO 2 , LixMn 2 O 4 , LixMnO 3 , on a strip-shaped aluminum foil that is a current collector.
  • LixNiyCo (1-y) O 2 , etc. were prepared by dispersing and kneading a conductive material such as carbon black, a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), and a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). A positive electrode paint is applied.
  • the opposite side is coated and dried in the same manner, and the electrode body (3) is coated and formed in a rectangular shape at predetermined intervals over the entire width of the original fabric (2). Therefore, the formed part and the non-formed part of the electrode body (3) appear alternately.
  • the spinous process described in the conventional example is formed at the boundary part (H) between the electrode body (3) and the non-formed part (3a).
  • pyrolytic carbons that can be doped and dedoped with lithium on the surface of the current collector copper foil, etc., cokes such as pitch coke, needle coke, petroleum coke, graphites, glassy carbons, Organic polymer compound fired bodies obtained by firing phenol resin, furan resin, etc., carbonaceous materials such as carbon fiber and activated carbon, conductive polymer materials such as polyacetylene and polypyrrole, conductive materials such as carbon black, polyvinylidene fluoride (PVDF) ) And a negative electrode paint prepared by dispersing and kneading with a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the opposite side is applied and dried in the same manner, and the electrode body (3) is applied and formed on both sides at a predetermined interval in a rectangular shape over the entire width of the original fabric (2).
  • (3) and the non-formed part (3a) appear alternately, and in this case also, the spinous process described in the conventional example is formed in the boundary part (H).
  • the electrode body (3) is formed on both the front and back surfaces of the current collector sheet (2a) that normally constitutes the original fabric (2) as described above, there is at least one automatic supply device (10) on the front side and the back side. It will be installed on the original fabric manufacturing device (60).
  • the raw fabric delivery unit (5a) of the raw fabric manufacturing apparatus (60) rolls the raw fabric (2) in which rectangular electrode bodies (3) are formed at predetermined intervals on at least one surface of the current collector sheet (2a). This is the part that holds the rolled material roll (G1) and feeds it according to the tension applied from the downstream side to supply the material (2). Yes.
  • the feed (2) is fed out by a feeding servo motor (5am) so that the tension of the feed (2) fed in cooperation with a device to be described later is always constant.
  • the original fabric take-up portion (5b) on the opposite side of the original fabric delivery portion (5a) is an original fabric (2) that is stretched to the boundary portion (H) that is the stretched portion of the insulating tape (1). Is wound up in the form of a roll, installed at the most downstream of the original fabric production device (60), and the tension of the original fabric (2) fed out in cooperation with the device described later is always applied. It is performed by a winding servo motor (5bm) so as to be constant.
  • the feeding peripheral speed management unit (80), the upstream tension unit (81), the original fabric pitch feed mechanism (4) And the downstream tension unit (82) are provided in order, and the area between the upstream tension unit (81) and the original fabric pitch feed mechanism (4) is the insulating tape tensioning process area (K).
  • a supply device (10) is installed.
  • the feeding peripheral speed management unit (80) is installed between the feeding roller (83) of the original fabric delivery section (5a) and the upstream first fixed roller (81a) of the upstream tension unit (81), The rotating wheel (80a) is in contact with the original fabric (2) fed in a tensioned state between the feeding roller (83) and the upstream first fixed roller (81a), and rotates.
  • the feed speed of the original fabric (2) is detected, and the rotation speed of the feeding servo motor (5am) is controlled so that the feed speed becomes constant.
  • the upstream tension unit (81) is disposed between the upstream first fixed roller (81a) and the upstream second fixed roller (81b) and both rollers (81a) (81b) provided downstream thereof. And an upstream tension roller (81c) in contact with the original fabric (2) stretched between the rollers (81a) and (81b).
  • the upstream tension roller (81c) is emptied by the cylinder (81e) so that the tension of the original fabric (2) supplied to the next process is kept constant during a series of operations in the apparatus (60).
  • the pressure is controlled.
  • the ascending / descending speed of the original fabric (2) by the upstream tension roller (81c) is a plurality of upstream speed control sensor groups (81d1) to (81d1) to (81d1)-( 81dn).
  • the upstream tension unit (81) is followed by the insulation tape tensioning process area (K) .
  • the insulation tape (1) crimping mechanism (62) is provided as described above.
  • the automatic supply device (10) for the insulating tape (1) is connected to this.
  • the automatic supply device (10) has a reel (12) in which a plurality of rolls (R1) to (Rn) formed by winding an insulating tape (1) are held side by side, and the reel (12) can be inserted and removed.
  • the tape (1) is continuously supplied to the crimping mechanism (62), and the tape connection mechanism (S) connects the old and new insulating tape (1o) (1n) when switching between the old and new rolls. Yes.
  • the transfer mechanism part (65) of the crimping mechanism part (62) is a traveling mechanism part (65a using a servo mechanism, for example, provided along the transport line (L1) of the insulating tape (1) on the gantry (68). ), Mounted on the traveling mechanism block (65b) and traveling mechanism block (65b), which is provided in the traveling mechanism section (65a) and reciprocates along the transport line (L1), and is perpendicular to the traveling direction. It is attached to the claw cylinder drive part (65d) and claw cylinder drive part (65d) for reciprocating the claw operating cylinder (65c), and the claw claw (65e) (65f) is installed.
  • a servo mechanism for example, provided along the transport line (L1) of the insulating tape (1) on the gantry (68).
  • the power supply line of the traveling mechanism section (65a) that is driven back and forth by the servo mechanism, and the supply pipe of the tensioning claw operating cylinder (65c) and the tensioning claw operating cylinder (65c) are connected to the traveling mechanism section block (65b). For example, it is attached to a universal chain (70) in which the curved portion moves.
  • the tape holding mechanism (66) is attached to the upper frame (68a) of the gantry (68), such as an open / close cylinder (66a) in which fixed claws (66b) (66c) that open and close are installed.
  • the claw opening and closing device they are provided close to this on the downstream side of the outlet roller (51f) provided at the final stage of the tape connection mechanism (S) so as to sandwich the insulating tape (1) from above and below.
  • claw (65e) (65f) which advanced is entered between an exit roller (51f) and a fixed nail
  • an insulating tape (1) that has a hook-like tip close to the fixing claw (66b) and a second cutting blade (66d) for cutting the second cutting cylinder (66e). It can be moved up and down.
  • the disposal mechanism section (67) is for discarding the disposal tape portion (1z) of the insulating tape (1) at the initial stage with at least a seam stretched by the stretching mechanism section (65).
  • the tape discharge roller (1) is provided at the end of the transport line (L1), that is, at the right end in FIG. 1, and is provided immediately below the transport line (L1) and driven by a discharge motor (67a).
  • 67b) by a tilting cylinder (67c) disposed obliquely downward with respect to the discharge roller (67b), a driven roller (67d) contacting and separating from the diagonal direction and an insulating tape (opening and closing) 1) and a waste tape feeding / moving portion (71) which is pulled out with the waste tape portion (1z) interposed therebetween.
  • the waste tape feeding and moving part (71) reciprocates along the transport line (L1) of the insulating tape (1), for example, a reciprocating mechanism part (71a) using a servo mechanism, and a reciprocating mechanism part (71a) And a disposal claw drive cylinder (71b) having disposal claws (71c) and (71d) that open and close in the vertical direction to sandwich the disposal tape portion (1z).
  • a storage dust box (72) for the waste tape portion (1z) is installed below the tape discharge roller (67b).
  • the extension end (1 m) of the insulating tape (1) protruding from both ends of the original fabric (2) is cut downstream of the crimping mechanism portion (62) in accordance with both side edges of the original fabric (2).
  • a cutting blade (91) is provided.
  • the pitch feed mechanism (4) is provided on the feed side of the original fabric (2), and is in contact with the original fabric (2) at a certain angle, i.e., the feed-side roller (6a ), Provided on the take-up side of the original fabric (2), and brought into contact with and separated from the original take-up roller (6b) and the take-up roller (6a) which are pulled while contacting the original fabric (2) at a certain angle.
  • the contact side separation member (7a) that presses the original fabric (2) against the delivery side roller (6a) at the time of contact, and operates opposite to the delivery side contact / separation member (7a) to operate the original take-up side roller ( 6b), the winding side contact / separation member (7b) and the feeding side roller (6a) which presses the original fabric (2) against the original winding side roller (6b) at the time of contact It is disposed between the take-up roller (6b), the sending-side contact / separation member (7a) is separated from the sending-side roller (6a), and the take-up side contacting / separating member ( 7b) is in contact with the original fabric (2) so that it is fixed between the feed roller (6a) and the original take-up roller (6b). Is set raw (2) it is constructed out of the pressed sender roller (6a) side raw and anti (2) a pitch feed roller (8) to draw a predetermined size.
  • the sending-side contact / separation member (7a) and the winding-side contact / separation member (7b) are moved up and down by the pneumatic cylinders (7c) and (7d) to perform the aforementioned contact / separation operation.
  • the pitch feed roller (8) is moved up and down with its rotating shaft (8a) attached to a servo drive screw mechanism (4a) provided in the vertical direction. Further, if necessary, the downstream side roll take-up roller (6b) feeds the roll (2) from the upstream side feed roller (6a) by moving the pitch feed roller (8) downward.
  • the one-way clutch (6c) is adopted for the bearing portion of the rotating shaft (8a) so that the original take-up side roller (6b) does not rotate in the reverse direction during operation, and the above-mentioned during the unwinding operation of the original fabric (2).
  • the pitch feeding roller (8) is not affected by the tension due to the downward movement. In other words, the reverse rotation of the rotating shaft is prevented so that the downstream side roll take-up roller (6b) is reversely rotated by the tension and the roll (2) is not pulled back to the upstream side.
  • the servo feed screw mechanism (4a) of the pitch feed roller (8) has a well-known structure, and the drive screw (4a2) connected to the servo motor (4a1) is driven forward or reverse by the servo motor (4a1).
  • the nut member (4a3) screwed to the screw (4a2) moves up and down along the drive screw (4a2), and the rotation shaft (8a) of the pitch feed roller (8) is moved to the nut member (4a3).
  • the pitch feed roller (8) moves up and down as the nut member (4a3) moves up and down.
  • the downstream tension unit (82) is provided adjacent to the downstream side of the pitch feed mechanism (4) described above, and the downstream fixed winding unit provided on the downstream side of the raw film winding side roller (6b).
  • a roller (82a), a fixed winding roller (82a) and an original roll winding side roller (6b) are disposed so as to be movable up and down, and are stretched between both rollers (6b) (82a). It is composed of a downstream tension roller (82b) that is in contact with the opposite side (2) and is moved up and down by a pneumatic cylinder (82k). Then, the downstream tension roller (82b) is wound around the web winding portion (5b) while the tension of the web (2) is kept constant during a series of operations in the apparatus (60). I have control.
  • the ascending speed of the downstream tension roller (82b) is determined by sensing a plurality of downstream speed control sensor groups (82d1) to (82dn) installed at regular intervals in the moving direction of the downstream tension roller (82b).
  • the winding speed of 2) is controlled.
  • this device (60) In a steady operation state, the original fabric (2) is pulled out from the original fabric roll (G1) of the original fabric delivery section (5a) and wound around the original fabric take-up section (5b) through a predetermined path shown in FIG. Has been. In this state, the boundary (H) of the electrode body (3) of the original fabric (2) is matched with the reference mark (M) of the first camera (100-1). The contact / separation member (7a) is separated from the delivery side roller (6a) to free the original fabric (2), while the winding side contact / separation member (7b) is connected to the original take-up roller (6b).
  • Boundary portion (H) image processing for example, the sticking digital image of the insulating tape (1) as a reference imaged by the camera (100) is stored in the control unit (9)
  • a digital image with a standard insulating tape (1) taken with the camera (100) Is compared with newly taken digital images, and if it is attached within the set reference range, it is judged as good, and if it is out, it is judged as defective and recorded, and this is notified to the operator. Align by matching.
  • Such fine adjustment can be easily performed because the drive source is the servo motor (4a1).
  • the delivery side contact / separation member (7a) presses against the delivery side roller (6a) to fix the original fabric (2).
  • the first automatic supply device (10-1) of the insulating tape (1) is operated, and the boundary portion (H) between the electrode body (3) and the non-formed portion (3a) is turned into the original fabric (2).
  • the insulation tape (1) is bonded to the part (H) with the crimping block (63) (64) of the crimping mechanism (62).
  • thermocompression bonding will be described as a representative example. ].
  • the insulating tape (1) is cut by the second cutting blade (66d) waiting on the entry side with respect to the original fabric (2), and the insulating tape (thermocompression bonded to the original fabric (2) ( The edge between 1) and the insulating tape (1) on the automatic feeding device (10) side is cut off, and the raw fabric (2) can be pitched (FIG. 4 (a)).
  • the winding (2) is fixed to the delivery side roller (6a).
  • the take-up side contact / separation member (7b) is separated from the original take-up take-up roller (6b) to free the original take-up (2), and is taken up by the original take-up portion (5b).
  • a constant tension is applied to the roll (2) from the roll take-up roller (6b) to the roll take-up part (5b) by the pressure regulating action of the cylinder (82k).
  • downstream speed control sensor group (82d1) to (82dn) at the lower limit position detects the rising speed of the downstream tension roller (82b) based on the on / off switching speed when rising.
  • the winding speed of the winding servomotor (5bm) is controlled so that this becomes a predetermined speed (FIG. 4 (b)).
  • the feeding side contact / separation member (7a) is separated from the delivery side roller (6a) again to free the original fabric (2), while the winding side contact / separation member (7b) ) Is pressed against the roll take-up roller (6b) and the roll (2) is fixed.
  • the pitch feed roller (8) stopped at the ascending position descends and pulls out the original fabric (2) by one pitch from the feed side roller (6a) side.
  • the upstream tension roller (81c) of the upstream tension unit (81) is pulled up by the tension, and the original fabric (2) from the upstream tension roller (81c) to the pitch feed roller (8) Advances by one pitch.
  • the original fabric (2) of the section continues to be applied with a constant tension by the upstream tension roller (81c) and at the same time, the upstream speed control sensor group (81d1) to (81dn) senses the pitch feed roller (8).
  • the descent speed is controlled by the servo drive screw mechanism (4a) to control the feed speed of the original fabric (2).
  • the reference mark (M) of the camera (100-2) of the second automatic feeder (10-2) is the same as that of the first automatic feeder (10-1).
  • the sending side contact / separation member (7a) Press 6a) to fix the original fabric (2).
  • the boundary portion (H) between the electrode body (3) and the non-formed portion (3a) is stretched over the entire width of the original fabric (2), and the crimping block (63) (64) of the crimping mechanism portion (62) is used.
  • the insulating tape (1) is thermocompression bonded to the portion (H) (FIG. 4 (c)).
  • the feeding servo motor (5am) is operated to feed out the original fabric (2), whereby the upstream tension roller (81c) that has been waiting in the raised position is operated by the pneumatic cylinder (8e). Begins descending and feeds the web (2) by one pitch from the web sending section (5a). At the time of feeding, a constant tension is continuously applied by the upstream tension roller (81c), and at the same time, the feeding peripheral speed management unit (80) measures the feeding speed of the original fabric (2). The rotation of the feeding servo motor (5am) is controlled so that 2) is fed (FIG. 4 (d)).
  • the extended end (1m) of the insulating tape (1) extending from both ends of the original fabric (2) is cut and removed at the place where the pitch feed of the original fabric (2) is completed. Such an operation is repeated to wind up the original fabric (2) to which the insulating tape (1) is attached.

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Abstract

 絶縁テープの張着作業において、表面に凹凸のある原反を正確かつ高速でピッチ送りさせることができるピッチ送り機構を開発する。 (1a)長尺の原反(2)における絶縁テープ張着工程領域(K)の下流側に設置され、境界部分(H)に合わせて原反(2)を一方向にピッチ送りする原反ピッチ送り機構(4)であって、(1b)送出側ローラ(6a)と、(1c)原反巻取側ローラ(6b)と、(1d)送出側接離部材(7a)と、(1e)巻取側接離部材(7b)と、(1f)送出側ローラ(6a)と原反巻取側ローラ(6b)との間に配置されており、送出側ローラ(6a)から送出側接離部材(7a)が離間し、原反巻取側ローラ(6b)に巻取側接離部材(7b)が当接して原反(2)を挟持固定している時、送出側ローラ(6a)と原反巻取側ローラ(6b)との間に張設された原反(2)を押圧して送出側ローラ(6a)側から原反(2)を所定寸法だけ引き出すピッチ送りローラ(8)とで構成されたことを特徴とする。

Description

電気化学素子用の原反製造装置の原反ピッチ送り機構
 正極又は負極などの電極体が一定間隔で塗着されたリチウム電池用原反や巻回型コンデンサ用原反など電気化学素子用原反を正確かつ高速でピッチ送りすることができる原反ピッチ送り機構に関する。
 現在、環境対策として電気自動車を始めとし動力機関や電子機器の電源として大容量のリチウムイオン電池など二次電池が非常な脚光を浴びている。リチウムイオン電池を例に取れば、その正極電極は、アルミニウム箔からなる帯状の正極集電体に正極活物質を塗布したものが用いられており、また負極電極は、銅箔からなる帯状の負極集電体に負極活物質を塗布したものが用いられ、セパレータを介して正極集電体及び負極集電体を円筒状に巻設して製作した電池要素を円筒状の電池缶に収納したり、あるいは糸巻き状に巻設した電池要素を扁平状に成形して角型状の電池缶或いは袋に収納し、電解液を注入した後に閉塞して製造されている。
 前記正・負極などの電極体となる電極塗布部は長尺・幅広の原反の上に一定間隔で矩形状にスクリーン印刷にて形成されるため、そのスクリーンから原反を離脱させるとき、粘稠質の塗布部の境界部分に棘状の細かい突起が発生する。前記電極塗布部を固化させて電極体とした後、この原反を所定幅寸法でスリットして細幅帯状の集電体とし、セパレータを介してこれらを前述のように巻設すると前記棘状の突起が折れて異物となって介在し、これが或いは折れないで残った前記棘状の突起がセパレータを突き破って正・負極間でショートを発生させ、電池の異常昇温や甚だしい場合には火災を発生するという事故が稀にではあるが発生した。
 そこで、このような電極間のショートを防止するために絶縁フィルムが電極体と非塗布部分の境界部分の全幅を覆うように貼り付けられるようになった。その場合に境界部分に正確に絶縁フィルムを張着するには正確な原反のピッチ送りが必要である。従来の原反ピッチ送り機構はニップローラで原反を上下から挟み、ニップローラを所定角度だけ回転させることにより原反のピッチ送りを行っていたが、原反の表裏に形成された電極体の部分が電極体非形成部分に比べて分厚く、その段差のため電極体非形成部分でスリップが生じ、正確なピッチ送りができず、しかもその送り速度は十分でなかった。
 このような問題は、電池製造の現場においても見られ、その解決方法の1つとして例えば特許文献1に示すような昇降ローラを用いるような手段も提示された。しかしながら、昇降ローラ単独で電極シートの送りを行う場合、電極シートが確実に固定されていないため、高速のラフな送りと、これに続く低速の精密な送りを組み合わせなければならず、搬送方法が複雑になるだけでなく、2段の送りを組み合わせなければならないことから作業効率の面から言っても効率の悪いという問題があった。
特開2002-110148号公報
 本発明の課題は絶縁テープの張着作業において、表面に凹凸のある原反を正確かつ高速でピッチ送りさせることができるピッチ送り機構を開発することにある。
 原反(2)の請求項1に記載した発明は、
(1a) 少なくともその一面に電極体(3)が所定間隔で形成され、電極体(3)と電極体(3)の非形成部分(3a)との境界部分(H)に絶縁テープ(1)が張着されて行く長尺の原反(2)における絶縁テープ張着工程領域(K)の下流側に設置され、該境界部分(H)に合わせて原反(2)を一方向にピッチ送りする原反ピッチ送り機構(4)であって、
(1b) 原反(2)の送り出し側に設けられ、原反(2)を載置しつつ巻き取り側に送り出す送出側ローラ(6a)と、
(1c) 原反(2)の巻き取り側に設けられ、原反(2)を載置しつつ引き取る原反巻取側ローラ(6b)と、
(1d) 送出側ローラ(6a)に当接・離間し、当接時に原反(2)を送出側ローラ(6a)に押圧する送出側接離部材(7a)と、
(1e) 送出側接離部材(7a)と反対に動作して原反巻取側ローラ(6b)に当接・離間し、当接時に原反(2)を原反巻取側ローラ(6b)に押圧する巻取側接離部材(7b)と、
(1f) 送出側ローラ(6a)と原反巻取側ローラ(6b)との間に配置されており、送出側ローラ(6a)から送出側接離部材(7a)が離間し、原反巻取側ローラ(6b)に巻取側接離部材(7b)が当接して原反(2)を挟持固定している時、送出側ローラ(6a)と原反巻取側ローラ(6b)との間に張設された原反(2)を押圧して送出側ローラ(6a)側から原反(2)を所定寸法だけ引き出すピッチ送りローラ(8)とで構成された、
(1g) ことを特徴とする電気化学素子用の原反製造装置(60)の原反ピッチ送り機構(4)である。
 請求項2に記載した発明は、原反巻取側ローラ(6b)の軸受回転部分に搬送方向にのみ回転するワンウェイクラッチ(6c)を設置したことを特徴とするものであり、請求項3は、ピッチ送りローラ(8)による原反(2)の繰り出し位置(本実施例では境界部分(H))を検出し、検出結果に基づいてピッチ送りローラ(8)の移動量を制御して繰り出し量を制御する制御部(9)が更に設けられていることを特徴とする。
 本発明では、原反(2)を所定の長さだけ引き出すのに、原反巻取側ローラ(6b)に巻取側接離部材(7b)を押圧して両者で原反(2)を挟持・固定し、送出側ローラ(6a)から送出側接離部材(7a)を離間させた状態でピッチ送りローラ(8)を原反(2)に押圧して原反(2)を送出側ローラ(6a)側のみから引き出すものであるから、ピッチ送りローラ(8)を移動させて上流側から強制的に引き出される原反(2)の繰り出し量は、たとえ表面に凹凸がある原反(2)でもピッチ送りローラ(8)の一動作の移動量で一義的に確定されることになる。
 そしてその場合、原反巻取側ローラ(6b)の軸受回転部分に搬送方向にのみ回転するワンウェイクラッチ(6c)を設置しておけば、ピッチ送りローラ(8)の原反(2)の押圧移動に対する原反巻取側ローラ(6b)の逆転を完全に防止できるので、原反巻取側ローラ(6b)に押圧して原反(2)を挟持する巻取側接離部材(7b)の固定力と相俟って原反(2)が原反巻取側ローラ(6b)側から引き出されることが全くなく、高速でのピッチ送りも可能となる。
 また、ピッチ送りローラ(8)による原反(2)の繰り出し位置を検出し、検出結果に基づいてピッチ送りローラ(8)の移動量を制御して繰り出し量を制御する制御部(9)を設けておけば、毎回のピッチ送りに微修正を掛けつつピッチ送りが可能となり、長尺の原反(2)全長に亘って原反(2)の繰り出し量を正確かつ高速で引き出すことができるようになり、高作業効率で絶縁テープ(1)を適正箇所に貼り付けて行くことができる。
本発明に係る電気化学素子用の絶縁テープの自動供給装置が装着された原反製造装置の正面図とその張り渡し機構部の部分平面図及び該部の右側面図。 図1の要部斜視図。 本発明のピッチ送り機構の概略説明図。 本発明のピッチ送りの手順を示す図。
 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。原反製造装置(60)は、原反(2)を所定間隔でピッチ送りして電気化学素子用の絶縁テープ(1)を原反(2)に設けられた電極体(3)と電極体非形成部分(3a)との境界部分(H)に正確に貼着して行く装置で、原反送出部(5a)、原反巻取り部(5b)、原反ピッチ送り機構(4)、絶縁テープ(1)の圧着機構部(62)、絶縁テープ(1)の自動供給装置(10)及び制御部(9)とで大略構成されている。
 本発明に使用される原反(2)は、正極電極の場合、集電体である帯状のアルミニウム箔にリチウム遷移金属複合酸化物、例えばLixCoO2、LixNiO2、LixMn24、LixMnO3、LixNiyCo(1-y)O2、等をカーボンブラック等の導電性物質、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の結着剤、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)等の溶剤と分散混練し調製した正極塗料が塗布される。片面塗布して乾燥した後に反対側の面も同様に塗布・乾燥し、両面に電極体(3)が原反(2)の全幅にわたって矩形にて所定間隔で塗布形成される。従って、電極体(3)の形成部分と非形成部分とが交互に現れる事になる。電極体(3)と非形成部分(3a)の境界部分(H)に従来例で述べた棘状の突起が形成されることになる。
 負極電極の場合は、集電体の銅箔等の表面にリチウムをドープ及び脱ドープ可能な熱分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなどのコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、フェノール樹脂、フラン樹脂などを焼成した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性高分子材料をカーボンブラックなどの導電性物質、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の結着剤、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)等の溶剤と分散混練し調製した負極塗料が塗布される。この場合も片面塗布して乾燥した後に反対側の面も同様に塗布・乾燥し、両面に電極体(3)が原反(2)の全幅にわたって矩形にて所定間隔で塗布形成され、電極体(3)と非形成部分(3a)とが交互に現れ、この場合にも境界部分(H)に従来例で述べた棘状の突起が形成されることになる。
 電極体(3)は上記のように通常原反(2)を構成する集電シート(2a)の表裏両面に形成されているため、表面側と裏面側の自動供給装置(10)が少なくとも一台づつ原反製造装置(60)に対して設置されることになる。
 原反製造装置(60)の原反送出部(5a)は、少なくとも集電シート(2a)の一面に矩形の電極体(3)が所定間隔で形成された原反(2)をロール状に巻成した原反ロール(G1)を保持し、下流側から加えられた張力に合わせて繰り出して原反(2)を供給する部位で、原反製造装置(60)の最上流に設置されている。原反(2)の繰り出しは、後述する装置と協働して繰り出された原反(2)の張力が常時一定となるように繰出用サーボモータ(5am)によって行われる。
 原反送出部(5a)の反対側にある原反巻取り部(5b)は、絶縁テープ(1)の張着部分である境界部分(H)への張着がなされた原反(2)を、ロール状に巻き取って行く部位で、原反製造装置(60)の最下流に設置されて、巻き取りは後述する装置と協働して繰り出された原反(2)の張力が常時一定となるように巻取用サーボモータ(5bm)によって行われる。
 そして、本原反製造装置(60)において、原反送出部(5a)から下流に向かって、繰出周速管理ユニット(80)、上流側テンションユニット(81)、原反ピッチ送り機構(4)及び下流側テンションユニット(82)が順に設けられており、上流側テンションユニット(81)と原反ピッチ送り機構(4)との間が絶縁テープ張着工程領域(K)で、この部分に自動供給装置(10)が設置されている。
 繰出周速管理ユニット(80)は、原反送出部(5a)の繰出ローラ(83)と上流側テンションユニット(81)の上流側第1固定ローラ(81a)との間に設置されていて、繰出ローラ(83)と上流側第1固定ローラ(81a)との間に張力が加えられた張った状態で送られている原反(2)にその回転輪(80a)が接して回転し、原反(2)の送り出し速さを検出して、その送り出し速度が一定となるように繰出用サーボモータ(5am)の回転数を制御している。
 上流側テンションユニット(81)は、前述の上流側第1固定ローラ(81a)と、その下流に設けられた上流側第2固定ローラ(81b)及び両ローラ(81a)(81b)の間に配設され、両ローラ(81a)(81b)の間に張設された原反(2)を押圧するように接している上流側テンションローラ(81c)とで構成されている。そして、この上流側テンションローラ(81c)は本装置(60)における一連の動作の間、次工程に供給される原反(2)の張力が一定に保たれるようにシリンダ(81e)による空圧制御がされている。そして、上流側テンションローラ(81c)による原反(2)の昇降速度は、上流側テンションローラ(81c)の移動方向に一定間隔で設置された複数の上流側速度制御センサ郡(81d1)~(81dn)によりセンシングされている。
 上流側テンションユニット(81)に続いて絶縁テープ張着工程領域(K)となるが、この領域(K)では前述のように絶縁テープ(1)の圧着機構部(62)が設けられており、これに絶縁テープ(1)の自動供給装置(10)が接続されている。自動供給装置(10)は、絶縁テープ(1)が巻設して形成されたロール(R1)~(Rn)が複数巻並べて保持するリール(12)、該リール(12)が挿脱可能に懸架されるリール支持軸(15)、該リール支持軸(15)を保持するリール保持板(14)、該リール保持板(14)が取り付けられているピッチ移動ベース機構部(13)、ピッチ移動ベース機構部(13)をリール支持軸方向にピッチ移動させるサーボ機構(13c)とで構成された絶縁テープ(1)のテープ供給部(T)と、テープ供給部(T)から供給された絶縁テープ(1)を圧着機構部(62)に連続供給すると共に、新旧ロールとの切り替えの際に新旧の絶縁テープ(1o)(1n)を接続するテープ接続機構部(S)とで構成されている。
 圧着機構部(62)の張り渡し機構部(65)は架台(68)上において、絶縁テープ(1)の搬送ライン(L1)に沿って設けられた例えばサーボ機構を利用した走行機構部(65a)、走行機構部(65a)に設けられ、搬送ライン(L1)に沿って往復移動する走行機構部ブロック(65b)、走行機構部ブロック(65b)に装着され、走行方向に対して直角方向に張り渡し爪作動シリンダ(65c)を往復移動させる爪シリンダ駆動部(65d)、爪シリンダ駆動部(65d)に取り付けられ、張り渡し爪(65e)(65f)が設置されていてこの張り渡し爪(65e)(65f)を上下方向に開閉動作させる前記張り渡し爪作動シリンダ(65c)とで構成されている。サーボ機構によって往復駆動される走行機構部(65a)の給電ラインや、前記張り渡し爪作動シリンダ(65c)や張り渡し爪作動シリンダ(65c)の給気配管は、走行機構部ブロック(65b)に取り付けられ、その湾曲部分が移動する例えば自在チェーン(70)に取り付けられている。
 テープ保持機構部(66)は、架台(68)の上枠(68a)に取り付けられた、例えば上下に開閉する固定爪(66b)(66c)が設置されている開閉シリンダ(66a)のような爪開閉装置で、それらが絶縁テープ(1)を上下から挟むようにテープ接続機構部(S)の最終段に設けられている出口ローラ(51f)の下流側にてこれに近接して設けられている。そして前進した前記張り渡し爪(65e)(65f)が出口ローラ(51f)と固定爪(66b)(66c)との間に入り込むようになっている。また、固定爪(66b)(66c)の下流側にはこれに近接して先端が槍状に尖った絶縁テープ(1)切断用の第2切断刃(66d)が第2切断シリンダ(66e)にて昇降自在に配置されている。
 廃棄機構部(67)は、張り渡し機構部(65)により張り渡された少なくとも継ぎ目のある初期段階の絶縁テープ(1)の廃棄テープ部分(1z)を廃棄するためのもので、絶縁テープ(1)の搬送ライン(L1)の終端部分、即ち、図1の右端に設けられており、搬送ライン(L1)の直下に設けられ、排出モータ(67a)にて駆動されているテープ排出ローラ(67b)、排出ローラ(67b)に対して斜め下に向かって配置されている斜動シリンダ(67c)によって、斜め方向から当接・離間する従動ローラ(67d)及び上下に開閉して絶縁テープ(1)の廃棄テープ部分(1z)を挟んで引き出す廃棄テープ繰出移動部(71)とで構成されている。
 廃棄テープ繰出移動部(71)は、絶縁テープ(1)の搬送ライン(L1)に沿って往復移動する、例えばサーボ機構を利用した往復移動機構部(71a)と、往復移動機構部(71a)に取り付けられ、廃棄テープ部分(1z)を挟むために上下方向に開閉する廃棄用爪(71c)(71d)を有する廃棄用爪駆動シリンダ(71b)とで構成されている。そして、テープ排出ローラ(67b)の下方には廃棄テープ部分(1z)の収容ダストボックス(72)が設置されている。
 そして、圧着機構部(62)の下流側に原反(2)の両端からはみ出した絶縁テープ(1)の延出端(1m)を原反(2)の両側縁に合わせて切断する第3切断刃(91)が設けられている。
 ピッチ送り機構(4)は、原反(2)の送り出し側に設けられ、原反(2)に或る角度で接触しつつ、即ち、載置しつつ巻き取り側に送り出す送出側ローラ(6a)、原反(2)の巻き取り側に設けられ、原反(2)に或る角度で接触しつつ引き取る原反巻取側ローラ(6b)、送出側ローラ(6a)に当接・離間し、当接時に原反(2)を送出側ローラ(6a)に押圧する送出側接離部材(7a)、送出側接離部材(7a)と反対に動作して原反巻取側ローラ(6b)に当接・離間し、当接時に原反(2)を原反巻取側ローラ(6b)に押圧する巻取側接離部材(7b)及び送出側ローラ(6a)と原反巻取側ローラ(6b)との間に配置されおり、送出側ローラ(6a)から送出側接離部材(7a)が離間し、原反巻取側ローラ(6b)に巻取側接離部材(7b)が当接して原反(2)を挟持固定している時、送出側ローラ(6a)と原反巻取側ローラ(6b)との間に張設された原反(2)を押圧して送出側ローラ(6a)側から原反(2)を所定寸法だけ引き出すピッチ送りローラ(8)とで構成されている。
 送出側接離部材(7a)及び巻取側接離部材(7b)は空圧シリンダ(7c)(7d)で昇降して前述の接離作動をする。ピッチ送りローラ(8)は、上下方向に設けたサーボ駆動ねじ機構(4a)にその回転軸(8a)が取り付けられて昇降するようになっている。また、必要に応じて下流側の原反巻取側ローラ(6b)ではピッチ送りローラ(8)の下方への移動により、上流側の送出側ローラ(6a)からの原反(2)の繰り出し操作時に原反巻取側ローラ(6b)が逆方向に回転しないように、その回転軸(8a)の軸受部分にワンウェイクラッチ(6c)を採用して原反(2)の繰り出し操作時の前記ピッチ送りローラ(8)の下方への移動による張力の影響を受けないようにしている。言い換えれば、前記張力により、下流側の原反巻取側ローラ(6b)が逆転して原反(2)が上流側に引き戻されないように回転軸の逆転を防止している。
 ピッチ送りローラ(8)のサーボ駆動ねじ機構(4a)は、周知の構造で、サーボモータ(4a1)によりサーボモータ(4a1)に接続されている駆動ネジ(4a2)が正又は逆転して、駆動ネジ(4a2)に螺着されているナット部材(4a3)が駆動ネジ(4a2)に沿って昇降移動するという構造で、このナット部材(4a3)にピッチ送りローラ(8)の回転軸(8a)の両端がそれぞれ装着されていて、ナット部材(4a3)の昇降移動とともにピッチ送りローラ(8)も昇降する。
 下流側テンションユニット(82)は、前述のピッチ送り機構(4)の下流側に隣接して設けられており、原反巻取側ローラ(6b)の下流側に設けられた下流側固定巻取ローラ(82a)と、固定巻取ローラ(82a)と原反巻取側ローラ(6b)との間に昇降自在に配設され、両ローラ(6b)(82a)の間に張設された原反(2)を押圧するように接している下流側テンションローラ(82b)とで構成され、空圧シリンダ(82k)により昇降するようになっている。そして、この下流側テンションローラ(82b)は本装置(60)における一連の動作の間、原反(2)の張力が一定に保たれつつ原反巻取り部(5b)に巻き取られるように制御している。下流側テンションローラ(82b)の上昇速度は、下流側テンションローラ(82b)の移動方向に一定間隔で設置された複数の下流側速度制御センサ郡(82d1)~(82dn)のセンシングにより原反(2)の巻き取り速度を制御している。
 次に本装置(60)の作用について説明する。定常運転状態において、原反(2)が原反送出部(5a)の原反ロール(G1)から引き出され、図3に示す所定の経路を通って原反巻取り部(5b)に巻設されている。この状態で、最初のカメラ(100-1)の基準マーク(M)に原反(2)の電極体(3)の境界部分(H)を合致させてスタートとなるが、この時、送出側接離部材(7a)が送出側ローラ(6a)から離間して原反(2)をフリーにする一方で、巻取側接離部材(7b)が原反巻き巻取側ローラ(6b)に押圧して原反(2)を固定した状態となっていて、かつ、送出側ローラ(6a)側では原反(2)に一定の張力が加わっている状態となっていて、ピッチ送りローラ(8)は図3の破線で示す上部位置に位置し、その位置で僅かに昇降して前述の最初のカメラ(100-1)の基準マーク(M)に原反(2)の電極体(3)の境界部分(H)を画像処理[例えば、カメラ(100)で撮像した基準となる絶縁テープ(1)の張着デジタル画像を制御部(9)に記憶させておき、張着された新たな絶縁テープ(1)をカメラ(100)で撮影して基準張着デジタル画像と新たに撮影した張着デジタル画像とを比較し、設定された基準範囲内に張着されておれば良品、外れておれば不良と判定してこれを記録すると共に作業者に知らせる処理方法]により合致させることで位置合わせを行う。このような微調整は駆動源がサーボモータ(4a1)であるから簡単に行うことが出来る。微調整の完了でスタートとなり、送出側接離部材(7a)が送出側ローラ(6a)に押圧して原反(2)を固定する。
 この状態で絶縁テープ(1)の第1番目の自動供給装置(10-1)を作動させ、電極体(3)と非形成部分(3a)との境界部分(H)を原反(2)に全幅に亘って張り、圧着機構部(62)の圧着ブロック(63)(64)で該部分(H)に絶縁テープ(1)を接着[接着方法は、接着剤による場合や熱圧着による場合など、種々の方法があるが、本明細書では熱圧着を代表例として説明する。]する。熱圧着が終了すると、絶縁テープ(1)は原反(2)に対する進入側に待機していた第2切断刃(66d)にて切断され、原反(2)に熱圧着された絶縁テープ(1)と、自動供給装置(10)側の絶縁テープ(1)との縁が切れ、原反(2)のピッチ送りが可能な状態となる(図4(a))。
 そして、前述のように送出側接離部材(7a)が降下して送出側ローラ(6a)に押圧状態となって原反(2)を送出側ローラ(6a)に固定している間、巻取側接離部材(7b)が原反巻き巻取側ローラ(6b)から離間して原反(2)をフリーにし、原反巻取り部(5b)による巻き取りを行う。原反巻き取りにおいて、原反巻き巻取側ローラ(6b)から原反巻取り部(5b)までの原反(2)にはシリンダ(82k)の調圧作用により一定の張力が加わるようになっており、かつ、下限位置にいる下流側速度制御センサ群(82d1)~(82dn)の上昇時のオン・オフの切替変化の速度で下流側テンションローラ(82b)の上昇速度を検出し、これが所定の速度となるように巻取用サーボモータ(5bm)の巻取速度を制御している(図4(b))。
 そして、前記巻き取りが終了すると、再度、送出側接離部材(7a)が送出側ローラ(6a)から離間して原反(2)をフリーにする一方で、巻取側接離部材(7b)が原反巻き巻取側ローラ(6b)に押圧して原反(2)を固定した状態となる。そして、上昇位置で停止していたピッチ送りローラ(8)が降下して送出側ローラ(6a)側から原反(2)を1ピッチ分だけ引き出す。そして、これに呼応してその張力により上流側テンションユニット(81)の上流側テンションローラ(81c)が引き上げられて上流側テンションローラ(81c)からピッチ送りローラ(8)までの原反(2)が前記1ピッチ分だけ前進する。この間、前記区間の原反(2)は上流側テンションローラ(81c)によって一定張力が付加され続けると同時に上流側速度制御センサ郡(81d1)~(81dn)のセンシングによりピッチ送りローラ(8)の降下速度をサーボ駆動ねじ機構(4a)にて制御して原反(2)の送り速度を制御している。原反(2)の1ピッチ送りがなされると、第1の自動供給装置(10-1)と同様、第2の自動供給装置(10-2)のカメラ(100-2)の基準マーク(M)に原反(2)の裏面側の電極体(3)の境界部分(H)を前述のような画像処理によって合致させ、然る後、送出側接離部材(7a)が送出側ローラ(6a)に押圧して原反(2)を固定する。そして、電極体(3)と非形成部分(3a)との境界部分(H)を原反(2)に全幅に亘って張り、圧着機構部(62)の圧着ブロック(63)(64)で該部分(H)に絶縁テープ(1)を熱圧着する(図4(c))。
 熱圧着が終了すると、繰出用サーボモータ(5am)が作動して原反(2)を繰り出し、これによって上昇位置で待機していた上流側テンションローラ(81c)が空圧シリンダ(8e)の作用で降下を始め、原反送出部(5a)から原反(2)を1ピッチ分だけ繰り出す。繰り出し時、上流側テンションローラ(81c)によって一定張力が付加され続けると同時に繰出周速管理ユニット(80)が原反(2)の繰り出し速度を計測しており、一定の繰り出し速度で原反(2)が繰り出されるように繰出用サーボモータ(5am)の回転制御が行われる(図4(d))。また、前記原反(2)のピッチ送りが終了した処で原反(2)の両端から延出している絶縁テープ(1)の延出端(1m)を切断除去する。このような操作を繰り返し、絶縁テープ(1)が貼り付けられた原反(2)を巻き取って行く。
(H)    境界部分
(K)    絶縁テープ張着工程領域
(1)    絶縁テープ
(2)    原反
(3)    電極体
(3a)   非形成部分
(4)    原反ピッチ送り機構
(6a)   送出側ローラ
(6b)   原反巻取側ローラ
(7a)   送出側接離部材
(7b)   巻取側接離部材
(8)    引き出すピッチ送りローラ
(9)    制御部
(60)   原反製造装置

Claims (3)

  1. (1a) 少なくともその一面に電極体が所定間隔で形成され、電極体と電極体の非形成部分との境界部分に絶縁テープが張着されて行く長尺の原反における絶縁テープ張着工程領域の下流側に設置され、該境界部分に合わせて原反を一方向にピッチ送りする原反ピッチ送り機構であって、
    (1b) 原反の送り出し側に設けられ、原反を載置しつつ巻き取り側に送り出す送出側ローラと、
    (1c) 原反の巻き取り側に設けられ、原反を載置しつつ引き取る原反巻取側ローラと、
    (1d) 送出側ローラに当接・離間し、当接時に原反を送出側ローラに押圧する送出側接離部材と、
    (1e) 送出側接離部材と反対に動作して原反巻取側ローラに当接・離間し、当接時に原反を原反巻取側ローラに押圧する巻取側接離部材と、
    (1f) 送出側ローラと原反巻取側ローラとの間に配置されており、送出側ローラから送出側接離部材が離間し、原反巻取側ローラに巻取側接離部材が当接して原反を挟持固定している時、送出側ローラと原反巻取側ローラとの間に張設された原反を押圧して送出側ローラ側から原反を所定寸法だけ引き出すピッチ送りローラとで構成された、
    (1g) ことを特徴とする電気化学素子用の原反製造装置の原反ピッチ送り機構。
  2.  原反巻取側ローラの軸受回転部分に搬送方向にのみ回転するワンウェイクラッチを設置したことを特徴とする請求項1に記載の電気化学素子用の原反製造装置の原反ピッチ送り機構。
  3.  ピッチ送りローラによる原反の繰り出し位置を検出し、検出結果に基づいてピッチ送りローラの移動量を制御して繰り出し量を制御する制御部が更に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気化学素子用の原反製造装置の原反ピッチ送り機構。
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