WO2014027540A1 - 金属板穿孔装置 - Google Patents

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WO2014027540A1
WO2014027540A1 PCT/JP2013/069351 JP2013069351W WO2014027540A1 WO 2014027540 A1 WO2014027540 A1 WO 2014027540A1 JP 2013069351 W JP2013069351 W JP 2013069351W WO 2014027540 A1 WO2014027540 A1 WO 2014027540A1
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roll
metal plate
punching
shaped
metal
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PCT/JP2013/069351
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English (en)
French (fr)
Inventor
慎一 田屋
功太 貞木
Original Assignee
東洋鋼鈑株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
    • B21D28/12—Punching using rotatable carriers

Definitions

  • the present invention relates to a metal plate punching device for continuously drilling holes in a long metal plate or metal foil.
  • perforated metal plates having a large number of holes for use as an electrode substrate for secondary batteries such as nickel-hydrogen batteries and lithium secondary batteries.
  • Such a perforated metal plate for a secondary battery electrode substrate is used as a substrate for an electrode by attaching an active material to the surface thereof.
  • the plurality of holes provided in the perforated metal plate provide an anchor effect that improves the adhesion of the electrode active material to the metal plate, and is formed for the purpose of filling the active material therein. It is what is done.
  • a perforated metal plate is required to be as thin as possible. .
  • Patent Document 1 discloses a method of continuously manufacturing a perforated metal plate by a perforating roller having a large number of protrusions.
  • a perforated metal plate is manufactured as follows. That is, first, a metal plate is continuously passed between a roller having a number of serrated projections on the outer peripheral surface and a receiving roller, whereby a hole is opened by the projection and at the same time a return is generated. The perforated metal plate is continuously advanced, the tip of the scratching jig provided in front is returned, and the return is folded. Furthermore, a metal plate advances continuously, is sent to the rolling roller provided ahead, is rolled, and a perforated metal plate will be continuously manufactured because a return bites into a metal plate.
  • the present invention has been made in order to solve such problems, and has a uniform thickness on a long metal plate or metal foil, particularly an extremely thin metal plate or metal foil used for a secondary battery electrode substrate.
  • An object of the present invention is to provide a metal plate punching device capable of drilling a large number of continuously uniform holes with high accuracy while maintaining.
  • a metal plate punching device for punching a plurality of holes in a metal plate or a metal foil, wherein a plurality of holes are circumferentially arranged at predetermined intervals on the outer peripheral surface of the disk-shaped roll. And a pair of upper spacer rolls having a radius smaller than that of the metal plate perforating disk-shaped roll, and the metal plate perforating disk-shaped roll formed by projecting the perforating blade portion radially outward.
  • An upper roll formed by coaxially connecting the pair of upper spacer rolls on both sides of the disk-shaped roll for punching the metal plate, a pair of disk-shaped guide rolls, and a radius smaller than the guide roll
  • a lower spacer roll, and a lower roll disposed coaxially between the pair of guide rolls, and disposed opposite to the upper roll, and the metal plate Or metal foil, before In contact with the guide roll constituting the lower roll, in the vicinity of the conveying means for conveying between the upper roll and the lower roll, and the portion where the upper roll and the lower roll face each other,
  • a pressing member that presses the metal plate or metal foil conveyed in contact with the guide roll from the opposite side of the guide roll, and the metal plate viewed from the conveying direction of the metal plate or metal foil.
  • the upper roll and the lower roll are opposed to each other so that the disc-shaped rolls for punching and the guide rolls are alternately positioned, and the upper roll and the lower roll are interposed between the upper roll and the lower roll.
  • the metal plate or the metal foil is allowed to pass while rotating the metal plate or the metal foil, so that the metal plate is punched by the punching blade portion provided on the disk-shaped roll for punching the metal plate.
  • metal plate punching device characterized by drilling a plurality of holes in the metal foil is provided.
  • a metal plate punching device for punching a plurality of holes in a metal plate or a metal foil, and a plurality of perforations in a circumferential direction at predetermined intervals on an outer peripheral surface of a disk-shaped roll.
  • a disc-shaped roll for punching the metal plate an upper roll formed by alternately connecting a plurality of the upper spacer rolls coaxially, a disc-shaped guide roll, and a lower roll having a smaller radius than the guide roll.
  • a pressing member that presses the metal plate or the metal foil that is conveyed in contact with the guide roll in the vicinity of the facing portion from the opposite side of the guide roll, and a conveyance direction of the metal plate or the metal foil
  • the upper roll and the lower roll are opposed to each other so that the disc-shaped rolls for punching the metal plate and the guide rolls are alternately positioned, and
  • the pressing member is provided in the vicinity of a position where the punching blade portion provided on the disk-shaped roll for punching the metal plate punches a hole in the metal plate or the metal foil. It can be configured to be provided.
  • the pressing member is configured so that the perforating blade portion provided on the disc-shaped roll for punching the metal plate punches a hole in the metal plate or the metal foil. It can comprise so that it may provide toward the downstream of the rotation direction of a lower roll.
  • a continuous metal hole or metal foil particularly an ultrathin metal plate or metal foil used for a secondary battery electrode substrate, has a uniform and uniform hole while maintaining a uniform thickness. It is possible to provide a disc-shaped roll for punching a metal plate and a metal plate punching device capable of punching a large number with accuracy.
  • FIG. 1 is a view showing a configuration of a perforated disc-shaped roll 10 according to the present embodiment.
  • 2A is a perspective view of the punching blade portion 20, and FIG. 2B is a side view of the punching blade portion 20.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing a metal plate punching apparatus according to the present embodiment.
  • 4A is an enlarged side view showing a perforation portion of the metal plate perforation apparatus according to this embodiment
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVb-IVb in FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a view showing a metal plate punching device according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a metal plate punching process using the metal plate punching apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged side view showing a punching portion of a metal plate punching apparatus according to another embodiment.
  • FIG. 1 is a view showing a configuration of a perforated disc-shaped roll 10 according to the present embodiment.
  • a plurality of perforating blade portions 20 are formed on the outer peripheral surface of the perforating disc-shaped roll 10 in a state of projecting radially outward at a predetermined interval in the circumferential direction. ing.
  • FIG. 1 only a part of the perforated disc-shaped roll 10 is shown, but actually, it has a disc-like shape, and the perforating blade portion 20 has a predetermined shape in the circumferential direction. It is formed continuously at intervals.
  • the disk-shaped roll 10 for punching constitutes a part of the upper roll group 100 in a metal plate punching apparatus described later, and is combined with the lower roll group 200 as shown in FIG.
  • the metal plate 300 is passed between the upper roll group 100 and the lower roll group 200 while rotating the upper roll group 100 and the lower roll group 200 in the direction indicated by the arrows in the drawing.
  • the metal plate 300 is illustrated as an object of perforation, but is not particularly limited to the metal plate, and may be a metal foil.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the punching blade portion 20 formed on the punching disc-shaped roll 10, and FIG. 2A is a perspective view of the punching blade portion 20, and FIG. These are side views of the drilling blade part 20.
  • the drilling blade portion 20 when viewed from the side, the drilling blade portion 20 has a blade height higher than the blade height of other portions at both ends.
  • the cutting edge portion 21 and the rear end side cutting edge portion 22 are provided, and the blade height gradually increases from the front end side cutting edge portion 21 and the rear end side cutting edge portion 22 toward the center of the drilling blade portion 20.
  • a V-shape is formed.
  • the front end side cutting edge portion 21 is a leading edge portion in the rotation direction of the disc-shaped roll 10 for drilling, and is on the rear end side.
  • the blade height is lower than that of the blade edge portion 22.
  • the planar blade portion shape of the drilling blade portion 20 is a rectangular shape, but for example, rounded at four corners. It is good also as the substantially rectangular shape which gave.
  • the angle ⁇ of the cutting edge of the front end side cutting edge portion 21 and the angle ⁇ of the cutting edge of the rear end side cutting edge portion 22 are preferably in the range of 30 to 75 °, preferably 45 to 60 °. A range is more preferable. If the angles ⁇ and ⁇ of the blade edge are larger than 75 °, the cutting performance is deteriorated, and when the metal plate 300 is drilled, the deformation amount of the metal plate 300 may be increased. On the other hand, if the angles ⁇ and ⁇ of the blade edge are less than 30 °, it is necessary to increase the blade height, and as the blade height increases, the amount of pushing into the metal plate 300 when drilling the metal plate 300 is accordingly increased. Therefore, the amount of deformation of the metal plate 300 may increase when the blade 20 for drilling is pulled out from the metal plate 300 during drilling.
  • the drilling blade 20 has a V-shaped side surface, but does not have to be strictly V-shaped.
  • the V-shaped bottom 23 is Due to processing restrictions, etc., it may have an arc shape.
  • the arc shape has a curvature radius of 10T (T is a target of drilling) from the viewpoint of improving cutting performance.
  • the thickness of the metal plate 300 is preferably controlled to be less than or equal to 5T, and more preferably is controlled to be 5T or less. If the radius of curvature is too large, the cutting performance of the drilling blade 20 may be reduced.
  • the drilling blade portion 20 provided in the drilling disc-shaped roll 10 is exemplified as having a shape as shown in FIGS. 1 and 2, but is particularly limited to such a shape. Instead, various shapes can be employed.
  • FIG. 3 is a diagram showing a metal plate punching apparatus according to the present embodiment.
  • the metal plate punching apparatus of the present embodiment includes an upper roll group 100 including a punching disk-shaped roll 10, a lower roll group 200, and a pair of upper and lower blind rolls 60 a, 60 b and 70 a, 70b. Then, while rotating the upper roll group 100 and the lower roll group 200 in the direction indicated by the arrows in the figure, the pair of upper and lower blind rolls 60a, 60b, and 70a, 70b are rotated in the direction indicated by the arrows in the figure. In this way, the metal plate 300 is continuously passed between the upper roll group 100 and the lower roll group 200, so that the perforating blade portion of the perforated disc-shaped roll 10 provided in the upper roll group 100 is obtained. 20, the metal plate 300 is continuously perforated. In FIG. 3, the detailed shape of the drilling blade 20 is omitted.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the punching portion of the metal plate punching apparatus of the present embodiment
  • FIG. 4 (A) is an enlarged side view of the punching portion
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line IVb-IVb in FIG.
  • the upper roll group 100 includes a pair of upper sides having a smaller radius than the disk-shaped roll 10 for punching on both sides of the disk-shaped roll 10 for boring described above.
  • the spacer rolls 30 and 30 are configured to be connected coaxially.
  • the lower roll group 200 is configured by coaxially connecting a lower spacer roll 50 having a smaller radius than the guide roll 40 between the pair of guide rolls 40, 40.
  • the disc-shaped roll 10 for punching of the upper roll group 100 and the guide roll 40 of the lower roll group 200 are made to face each other such that the perforating part of the metal plate perforating apparatus of the present embodiment is configured so that.
  • the upper roll group 100 and the lower roll group 200 are rotated so that the disc-shaped roll 10 for punching that constitutes the upper roll group 100 is punched.
  • a shearing force is generated between the blade portion 20 and the pair of guide rolls 40, 40 constituting the lower roll group 200, so that a plurality of punching blade portions 20 provided on the punching disc-shaped roll 10 are used.
  • the metal plate 300 can be continuously drilled.
  • the metal plate punching apparatus of the present embodiment includes a pressing member 80 in the vicinity of the punching portion.
  • FIG. A portion hidden by the pressing member 80 is indicated by a broken line.
  • the pressing member 80 has a radius of curvature corresponding to the guide roll 40 when viewed from the side, and faces the guide roll 40. In the vicinity of the perforated part.
  • the upper roll group 100 includes a perforated disc-shaped roll 10 and a pair of upper spacer rolls 30 and 30.
  • the lower roll group 200 is composed of a pair of guide rolls 40, 40 and a lower spacer roll 50.
  • the rolls 10 and the upper spacer rolls 30 may be alternately arranged, and the lower roll group 200 may be formed by alternately arranging the plurality of guide rolls 40 and the lower spacer rolls 50.
  • the number of the disc-shaped rolls 10 for punching and the upper spacer rolls 30 and the number of the guide rolls 40 and the lower spacer rolls 50 are not particularly limited, depending on the number of holes formed in the metal plate 300.
  • the number of pressing members 80 may be set according to the number of guide rolls 40.
  • a perforated metal plate having one hole in the width direction can be obtained.
  • a perforated metal plate having four holes can be obtained.
  • the punching blade 20 of each punching disk-shaped roll 10 constituting the upper roll group 100 is formed at a position where the metal plate 300 is punched at the same timing. Alternatively, the position of the punching blade 20 may be shifted.
  • the pair of upper and lower blind rolls 60a, 60b and 70a, 70b are moved.
  • the perforations provided in the upper roll group 100 are rotated by rotating in the direction indicated by the arrow in the figure, thereby allowing the metal plate 300 to pass between the upper roll group 100 and the lower roll group 200 continuously.
  • the metal plate 300 is continuously perforated by the perforating blade portion 20 of the disk-shaped roll 10.
  • the front end side blade edge part 21 and the rear end side blade edge part 22 constituting the drilling blade part 20 of the drilling disk-shaped roll 10 are substantially the same.
  • a cut is generated by biting into the plate 300.
  • the front end side cutting edge part 21 is made lower than the cutting edge height of the rear end side cutting edge part 22 as shown in FIG.
  • tip part 22 can be set as the structure which bites into the metal plate 300 substantially simultaneously.
  • the upper side of the drawing shows the state in the vicinity of the perforated portion, and the lower side of the drawing shows the state of the metal plate 300 at that time.
  • the perforated disc-shaped roll 10 is further rotated in the direction indicated by the arrow in the drawing, it extends from the front end side blade edge portion 21 and the rear end side blade edge portion 22 as shown in FIG. 6B.
  • a part of the side edge of the perforating blade 20 bites into the metal plate 300, and the cut formed in the metal plate 300 extends.
  • the perforating blade 20 was formed with a rectangular hole as shown in FIG. 6 (D).
  • the metal plate 300 will come off.
  • a pressing member 80 is provided. 20
  • the metal plate 300 in which a rectangular hole is formed is prevented from being pulled toward the punching disc-shaped roll 10, and the punching blade portion 20 can be smoothly removed from the metal plate 300. be able to.
  • the metal plate 300 can be continuously punched using the metal plate punching apparatus of the present embodiment.
  • the metal plate 300 is perforated by the perforating blade part 20.
  • the punched metal plate 300 is pulled together with the punching blade part 20 to the upper roll group 100 side, thereby obtaining It is possible to effectively prevent the perforated metal plate from being deformed.
  • the conveyance speed of the metal plate 300 is When the metal plate 300 is perforated at a high speed, the problem of pulling when the perforating blade part 20 comes out tends to become remarkable.
  • such a problem can be effectively solved by providing the pressing member 80 in the vicinity of the perforated part, and the metal plate 300 having a thickness of about 0.02 to 0.2 mm, In particular, even in the case of drilling a metal plate 300 of 0.1 mm or less, it is possible to perforate well while suppressing deformation of the resulting perforated metal plate. Many can be drilled with.
  • the plurality of drilling blade portions 20 are formed on the disk-shaped roll 10 for drilling in a state of projecting radially outward at a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the cutting blade portion 20 When the cutting blade portion 20 is viewed from the side direction, it has a V shape, and the cutting edge height of the front end side cutting edge portion 21 is lower than the cutting edge height of the rear end side cutting edge portion 22.
  • FIG. 6 (A) it can be set as the structure which bites the front-end side blade edge part 21 and the rear-end side blade edge part 22 into the metal plate 300 substantially simultaneously.
  • the drilling blade portion 20 when the drilling blade portion 20 is viewed from the side direction, it has a V shape so that the side edge of the drilling blade portion 20 and the guide roll 30 The shearing force generated between them can be increased, whereby the stress applied to the metal plate 300 can be relaxed, and as a result, deformation of the obtained perforated metal plate can be suppressed.
  • a shape when seen from the side surface direction of the drilling blade part for example, a configuration in which the shape is curved from both end parts toward the central part can be considered in addition to the V shape, but this embodiment According to the embodiment, a higher shearing force can be obtained than when such a configuration is adopted.
  • the punching blade portion 20 is formed from the position where the metal plate 300 is punched toward the downstream side in the rotational direction of the upper roll group 100 and the lower roll group 200.
  • the pressing member 80a may be provided, and in this case as well, the same effects as when the pressing member 80 described above is used can be achieved.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

　複数の穿孔用刃部２０を備える金属板穿孔用円板状ロール１０と、一対の上側スペーサロール３０とを備え、前記金属板穿孔用円板状ロール１０の両側に、前記一対の上側スペーサロール３０を同軸的に連結してなる上部ロール１００と、一対の円板状のガイドロール４０と、下側スペーサロール５０とを備え、前記一対のガイドロール４０の間に、前記下側スペーサロール５０を同軸的に連結してなり、前記上部ロール１００と対向して配置される下部ロール２００と、金属板３００を、前記下部ロール２００を構成する前記ガイドロール４０に当接させた状態で、前記上部ロール１００と前記下部ロール２００との間に搬送するための搬送手段と、前記上部ロール１００と前記下部ロール２００とが対向する位置近傍において、前記ガイドロール４０に当接した状態で搬送される前記金属板３００を、前記ガイドロール４０と反対側から押さえる押さえ部材８０と、を備える金属板穿孔装置を提供する。

Description

金属板穿孔装置
　本発明は、長尺状の金属板または金属箔に連続的に孔を穿設する金属板穿孔装置に関する。
　近年、ニッケル－水素電池や、リチウム二次電池などの二次電池の電極基体用途として、多数の孔を穿設した穿孔金属板の需要が高まっている。このような二次電池電極基体用の穿孔金属板は、その表面に活物質を付着させることで、電極用の基体として用いられる。この際に、穿孔金属板に設けられた複数の孔は、電極活物質の金属板への接着性を向上させるアンカー効果を付与するとともに、その内部に、活物質を充填することを目的として形成されるものである。特に、二次電池においては、電池容量を増加させるためには、できるだけ多くの電極活物質を電池容器内に充填する必要があり、そのため、穿孔金属板としてはできる限り薄いものが求められている。
　このような穿孔金属板を製造する方法としては、従来より、プレス装置を用いた打ち抜きプレスにより金属板に穿孔する方法が一般的であったが、プレス装置を用いる方法では、プレス装置に、穿孔加工される金属板を断続的に供給する必要があり、さらには、プレス加工時には金属板を停止する必要があるため、穿孔金属板の生産性を向上させることが極めて困難であった。
　これに対して、穿孔金属板の生産性を向上させるために、たとえば、特許文献１には、多数の突起を有する孔明けローラにより、連続的に孔明き金属板を製造する方法が開示されている。なお、この特許文献１では、次のようにして、孔明き金属板の製造が行われる。すなわち、まず外周面に多数の鋸歯状の突起を設けたローラと受けローラとの間に金属板を連続的に通すことにより、突起によって孔が明けられると同時に返りが切り起される。孔を明けられた金属板は連続的に進行し、前方に設けられた引っかき治具の先端に返りが当たり、返りが折り返さる。さらに金属板は連続的に進行し、前方に設けられた圧延ローラに送られて圧延され、返りが金属板に食い込むことで、連続的に孔明き金属板が製造されることとなる。
　しかしながら、上記特許文献１の技術においては、返りが折り返された部分は元の金属板よりも厚くなってしまうため、二次電池電極基体用の穿孔金属板として用いた場合に、電池容器内に充填可能な電極活物質の量が減少してしまい、高容量化が困難となるという問題があった。
特開昭６０－１３３９３６号公報
　本発明は、このような課題を解決するためなされたものであり、長尺状の金属板または金属箔、特に二次電池電極基体に用いる極薄の金属板または金属箔に、厚みを均一に保ちながら、連続的に一様な孔を高い精度で多数穿設することができる金属板穿孔装置を提供することを目的とする。
　上記課題に対し、本発明によれば、金属板または金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、円板状ロールの外周面上に、所定の間隔にて周方向に複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールと、前記金属板穿孔用円板状ロールよりも小さい半径を有する一対の上側スペーサロールとを備え、前記金属板穿孔用円板状ロールの両側に、前記一対の上側スペーサロールを同軸的に連結してなる上部ロールと、一対の円板状のガイドロールと、前記ガイドロールよりも小さい半径を有する下側スペーサロールとを備え、前記一対のガイドロールの間に、前記下側スペーサロールを同軸的に連結してなり、前記上部ロールと対向して配置される下部ロールと、前記金属板または金属箔を、前記下部ロールを構成する前記ガイドロールに当接した状態で、前記上部ロールと前記下部ロールとの間に搬送するための搬送手段と、前記上部ロールと前記下部ロールとが対向する部分近傍において、前記ガイドロールに当接した状態で搬送される前記金属板または金属箔を、前記ガイドロールと反対側から押さえる押さえ部材と、を備え、前記金属板または金属箔の搬送方向から見て、前記金属板穿孔用円板状ロールと前記ガイドロールとが交互に位置するように、前記上部ロールと前記下部ロールとを対向させ、前記上部ロールと前記下部ロールとの間を、前記上部ロールと前記下部ロールとを回転させながら、前記金属板または金属箔を通過させることで、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部により、前記金属板または金属箔に複数の孔を穿孔することを特徴とする金属板穿孔装置が提供される。
　あるいは、本発明によれば、金属板または金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、円板状ロールの外周面上に、所定の間隔にて周方向に複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールと、前記金属板穿孔用円板状ロールよりも小さい半径を有する上側スペーサロールとをそれぞれ複数備え、複数の前記金属板穿孔用円板状ロール、および複数の前記上側スペーサロールを交互に同軸的に連結してなる上部ロールと、円板状のガイドロールと、前記ガイドロールよりも小さい半径を有する下側スペーサロールとをそれぞれ複数備え、複数の前記ガイドロール、および前記下側スペーサロールを交互に同軸的に連結してなり、前記上部ロールと対向して配置される下部ロールと、前記金属板または金属箔を、前記下部ロールを構成する前記ガイドロールに当接した状態で、前記上部ロールと前記下部ロールとの間に搬送するための搬送手段と、前記上部ロールと前記下部ロールとが対向する部分近傍において、前記ガイドロールに当接した状態で搬送される前記金属板または金属箔を、前記ガイドロールと反対側から押さえる押さえ部材と、を備え、前記金属板または金属箔の搬送方向から見て、前記金属板穿孔用円板状ロールと前記ガイドロールとが交互に位置するように、前記上部ロールと前記下部ロールとを対向させ、前記上部ロールと前記下部ロールとの間を、前記上部ロールと前記下部ロールとを回転させながら、前記金属板または金属箔を通過させることで、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部により、前記金属板または金属箔に複数の孔を穿孔することを特徴とする金属板穿孔装置が提供される。
　本発明の金属板穿孔装置においては、前記押さえ部材が、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部が、前記金属板または金属箔に孔を穿孔する位置の近傍に設けられるように構成することができる。
　本発明の金属板穿孔装置においては、前記押さえ部材が、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部が、前記金属板または金属箔に孔を穿孔する位置から、前記下部ロールの回転方向の下流側に向かって設けられるように構成することができる。
　本発明によれば、長尺状の金属板または金属箔、特に二次電池電極基体に用いる極薄の金属板または金属箔に、厚みを均一に保ちながら、連続的に一様な孔を高い精度で多数穿設することができる金属板穿孔用円板状ロールおよび金属板穿孔装置を提供することができる。
図１は、本実施形態に係る穿孔用円板状ロール１０の構成を示す図である。 図２（Ａ）は穿孔用刃部２０の斜視図、図２（Ｂ）は穿孔用刃部２０の側面図である。 図３は、本実施形態に係る金属板穿孔装置を示す図である。 図４（Ａ）は、本実施形態に係る金属板穿孔装置の穿孔部を拡大して示す側面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のIVb－IVb線に沿う断面図である。 図５は、他の実施形態に係る金属板穿孔装置を示す図である。 図６は、本実施形態に係る金属板穿孔装置を用いた金属板の穿孔プロセスを説明するための図である。 図７は、他の実施形態に係る金属板穿孔装置の穿孔部を拡大して示す側面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　まず、本実施形態に係る穿孔用円板状ロール１０について説明する。
　図１は、本実施形態に係る穿孔用円板状ロール１０の構成を示す図である。図１に示すように、穿孔用円板状ロール１０は、その外周面上に、周方向に所定の間隔を開けて半径外方向に突出した状態で、複数の穿孔用刃部２０が形成されている。なお、図１においては、穿孔用円板状ロール１０の一部のみを示したが、実際には、円板状の形状をしており、その周方向にわたって、穿孔用刃部２０が所定の間隔を開けて連続的に形成されている。
　この穿孔用円板状ロール１０は、図３に示すように、後述する金属板穿孔装置において、上部ロール群１００の一部を構成し、図３に示すように、下部ロール群２００と組み合わせて用いられることで、上部ロール群１００と下部ロール群２００との間に、上部ロール群１００および下部ロール群２００を図中に矢印で示した方向に回転させながら、金属板３００を通過させることで、複数の穿孔用刃部２０により、連続的に金属板３００を穿孔するためのロールである。そのため、図１においては、穿孔の対象となる金属板３００も併せて示している。なお、以下においては、穿孔の対象として、金属板３００を例示したが、金属板に特に限定されず、金属箔でももちろんよい。
　図２は、穿孔用円板状ロール１０に形成されている穿孔用刃部２０を拡大して示す図であり、図２（Ａ）は穿孔用刃部２０の斜視図、図２（Ｂ）は穿孔用刃部２０の側面図である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、穿孔用刃部２０は、側面方向から見た場合に、両端部に、その刃高が他の部分の刃高よりも高い先端側刃先部２１、および後端側刃先部２２を備えており、かつ、これら先端側刃先部２１および後端側刃先部２２から、穿孔用刃部２０の中央部に向かって、刃高が徐々に低くなることで、Ｖ字形状を形成している。なお、先端側刃先部２１は、図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、穿孔用円板状ロール１０の回転方向において、先行する刃先部であり、後端側刃先部２２より刃高が低いものとして形成されている。
　また、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、穿孔用刃部２０の平面刃部形状を、矩形形状としているが、たとえば、４つの角部に丸みを持たせた略矩形形状としてもよい。
　さらに、本実施形態においては、先端側刃先部２１の刃先の角度α、および後端側刃先部２２の刃先の角度βは、３０～７５°の範囲であることが好ましく、４５～６０°の範囲であることがより好ましい。刃先の角度α、βを７５°より大きくすると、切断性能が低下してしまい、金属板３００を穿孔した際に、金属板３００の変形量が大きくなるおそれがある。一方、刃先の角度α、βを３０°未満とすると、刃高を高くする必要があり、刃高が高くなると、それに伴い、金属板３００を穿孔する際における、金属板３００への押し込み量も大きくなってしまうため、穿孔時に、金属板３００から穿孔用刃部２０を引き抜き時における、金属板３００の変形量が大きくなるおそれがある。
　また、本実施形態においては、穿孔用刃部２０は、その側面形状がＶ字形状を有するものであるが、厳密にＶ字形状である必要はなく、たとえば、Ｖ字形状の底部２３が、加工上の制約等から、円弧形状を有するものであってもよい。ただし、Ｖ字形状の底部２３が、円弧形状を有するものである場合においては、切断性能を良好なものとするという観点より、円弧形状としては、曲率半径が１０Ｔ（Ｔは穿孔の対象となる金属板３００の板厚）以下に制御されたものであることが好ましく、５Ｔ以下に制御されたものであることがより好ましい。曲率半径が大きすぎると、穿孔用刃部２０の切断性能が低下してしまうおそれがある。
　なお、本実施形態においては、穿孔用円板状ロール１０に備えられる穿孔用刃部２０として、図１、図２に示すような形状を有するものを例示したが、このような形状に特に限定されず、種々の形状のものを採用することができる。
　次いで、以上のような構成を有する穿孔用円板状ロール１０を備える金属板穿孔装置について説明する。図３は、本実施形態に係る金属板穿孔装置を示す図である。
　図３に示すように、本実施形態の金属板穿孔装置は、穿孔用円板状ロール１０を備える上部ロール群１００と、下部ロール群２００と、上下一対のブラインドロール６０ａ、６０ｂ、および７０ａ、７０ｂとを備えている。そして、上部ロール群１００および下部ロール群２００を図中に矢印で示した方向に回転させながら、上下一対のブラインドロール６０ａ、６０ｂ、および７０ａ、７０ｂを図中に矢印で示した方向に回転させ、これにより、金属板３００を上部ロール群１００と、下部ロール群２００との間を連続的に通過させることで、上部ロール群１００に備えられた穿孔用円板状ロール１０の穿孔用刃部２０により、連続的に金属板３００を穿孔するように構成されている。なお、図３中においては、穿孔用刃部２０の詳細な形状については、省略して示している。
　次いで、図４を参照して、本実施形態の金属板穿孔装置を構成する上部ロール群１００、および下部ロール群２００の具体的な構成について、詳細に説明する。図４は、本実施形態の金属板穿孔装置の穿孔部を拡大して示す図であり、図４（Ａ）は、穿孔部を拡大して示す側面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のIVb－IVb線に沿う断面図である。
　図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、上部ロール群１００は、上述した穿孔用円板状ロール１０の両側に、穿孔用円板状ロール１０よりも半径の小さな一対の上側スペーサロール３０，３０を、同軸的に連結することにより構成されている。また、下部ロール群２００は、一対のガイドロール４０，４０の間に、ガイドロール４０よりも半径の小さな下側スペーサロール５０を、同軸的に連結することにより構成されている。そして、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、金属板３００の搬送方向から見て、上部ロール群１００の穿孔用円板状ロール１０と、下部ロール群２００のガイドロール４０とが交互に位置するように、これら上部ロール群１００と、下部ロール群２００とを対向させることにより、本実施形態の金属板穿孔装置の穿孔部は構成される。
　そして、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、上部ロール群１００および下部ロール群２００が回転することにより、上部ロール群１００を構成する穿孔用円板状ロール１０の穿孔用刃部２０と、下部ロール群２００を構成する一対のガイドロール４０，４０との間にせん断力を生じさせ、これにより、穿孔用円板状ロール１０に複数設けられた穿孔用刃部２０により、連続的に金属板３００を穿孔することが可能となる。
　また、本実施形態の金属板穿孔装置は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、穿孔部付近に、押さえ部材８０を備えており、図４（Ａ）中において、この押さえ部材８０により隠れる部分は、破線で示している。この押さえ部材８０は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、側面から見た場合に、ガイドロール４０に応じた曲率半径を有しており、ガイドロール４０に対向した状態で、穿孔部付近に設けられている。この押さえ部材８０は、穿孔用刃部２０により、金属板３００を穿孔した際に、穿孔後の金属板３００から、穿孔用刃部２０が抜ける際に、穿孔後の金属板３００が、穿孔用刃部２０とともに上部ロール群１００側に引っ張られてしまうことを防止する部材であり、これにより、得られる穿孔金属板の変形を防止するものである。
　なお、本実施形態においては、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、上部ロール群１００が、穿孔用円板状ロール１０と、一対の上側スペーサロール３０，３０とからなり、下部ロール群２００が、一対のガイドロール４０，４０と、下側スペーサロール５０とからなるものとしたが、たとえば、図５に示すように、上部ロール群１００を、複数の穿孔用円板状ロール１０および上側スペーサロール３０を交互に配置してなるものとし、下部ロール群２００を、複数のガイドロール４０および下側スペーサロール５０を交互に配置してなるものとしてもよい。この場合における、穿孔用円板状ロール１０および上側スペーサロール３０の数、およびガイドロール４０および下側スペーサロール５０の数は、特に限定されず、金属板３００に形成する孔の数に応じて適宜決定すればよい。また、図５に示すように、押さえ部材８０の数も、ガイドロール４０の数に応じたものとすればよい。なお、たとえば、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示す態様においては、幅方向に孔を１つ有する穿孔金属板を得ることができ、また、図５に示す態様では、幅方向に孔を４つ有する穿孔金属板を得ることができる。また、図５に示す態様においては、上部ロール群１００を構成する各穿孔用円板状ロール１０の穿孔用刃部２０が、同じタイミングで、金属板３００を穿孔するような位置に形成したが、穿孔用刃部２０の位置をずらしたような態様としてもよい。
　次いで、本実施形態の金属板穿孔装置を用いた金属板３００の穿孔プロセスを、図６を参照して、説明する。
　本実施形態においては、図３に示すように、上部ロール群１００および下部ロール群２００を図中に矢印で示した方向に回転させながら、上下一対のブラインドロール６０ａ、６０ｂ、および７０ａ、７０ｂを図中に矢印で示した方向に回転させ、これにより、金属板３００を上部ロール群１００と、下部ロール群２００との間を連続的に通過させることで、上部ロール群１００に備えられた穿孔用円板状ロール１０の穿孔用刃部２０により、連続的に金属板３００を穿孔するものである。
　この際において、まず、図６（Ａ）に示すように、穿孔用円板状ロール１０の穿孔用刃部２０を構成する先端側刃先部２１および後端側刃先部２２が、ほぼ同時に、金属板３００に食い込むことにより切れ目を生じさせる。なお、本実施形態においては、先端側刃先部２１の刃高を、後端側刃先部２２の刃高より低いものとすることで、図６（Ａ）に示すように、先端側刃先部２１と、後端側刃先部２２とを、ほぼ同時に、金属板３００に食い込むような構成とすることができる。なお、図６（Ａ）～図６（Ｄ）においては、図面上側に、穿孔部近傍の状態を示すとともに、図面下側に、その時の金属板３００の様子を示している。
　次いで、穿孔用円板状ロール１０を、図中において矢印で示す方向に、さらに回転させると、図６（Ｂ）に示すように、先端側刃先部２１および後端側刃先部２２からそれぞれ伸びる、穿孔用刃部２０の側縁の一部が、金属板３００に食い込み、金属板３００に形成された切れ目が伸びていくこととなる。
　そして、穿孔用円板状ロール１０を、図中において矢印で示す方向に、さらに回転させると、穿孔用刃部２０の側縁と、ガイドロール３０（不図示）とにより生じるせん断力により、金属板３００に形成された切れ目がさらに伸びていき、図６（Ｃ）に示すように、穿孔用刃部２０の中心位置が、金属板穿孔装置の穿孔部の中心位置に来た段階で、矩形形状の孔が形成されることとなる。
　次いで、穿孔用円板状ロール１０を、図中において矢印で示す方向に、さらに回転させると、図６（Ｄ）に示すように、穿孔用刃部２０が、矩形形状の孔が形成された金属板３００から抜けていくことになる。なお、この際において、本実施形態においては、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、押さえ部材８０を備えるものであるため、この押さえ部材８０の作用により、穿孔用刃部２０とともに、矩形形状の孔が形成された金属板３００が、穿孔用円板状ロール１０側に引っ張られることを防止し、金属板３００からの穿孔用刃部２０の抜けを円滑なものとすることができる。
　以上のようにして、本実施形態の金属板穿孔装置を用いて、連続的に金属板３００を穿孔することが可能となる。
　本実施形態によれば、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、穿孔部付近に、押さえ部材８０を設けているため、穿孔用刃部２０により、金属板３００を穿孔した際に、穿孔後の金属板３００から、穿孔用刃部２０が抜ける際に、穿孔後の金属板３００が、穿孔用刃部２０とともに上部ロール群１００側に引っ張られてしまい、これにより、得られる穿孔金属板の変形してしまうことを有効に防止することができる。特に、金属板３００として、０．０２～０．２ｍｍ程度、とりわけ、０．１ｍｍ以下と薄膜化されたものを用いる場合や、穿孔金属板の生産効率を向上させるため、金属板３００の搬送速度を上げ、高速にて金属板３００の穿孔を行う場合には、このように、穿孔用刃部２０が抜ける際における、引っ張りの問題が顕著になる傾向にある。これに対し、本実施形態によれば、穿孔部付近に、押さえ部材８０を設けることにより、このような問題を有効に解決することができ、０．０２～０．２ｍｍ程度の金属板３００、特に、０．１ｍｍ以下の金属板３００を穿孔する場合においても、得られる穿孔金属板の変形を抑制しながら、良好に穿孔することができ、これにより、連続的に一様な孔を高い精度で多数穿設することができる。
　加えて、本実施形態によれば、穿孔用円板状ロール１０に、周方向に所定の間隔を開けて半径外方向に突出した状態で、複数の穿孔用刃部２０を形成し、この穿孔用刃部２０を、側面方向から見た場合に、Ｖ字形状を有し、かつ、先端側刃先部２１の刃高を、後端側刃先部２２の刃高より低いものとすることにより、図６（Ａ）に示すように、先端側刃先部２１と、後端側刃先部２２とを、ほぼ同時に、金属板３００に食い込むような構成とすることができる。そして、これにより、先端側刃先部２１単独で、あるいは、後端側刃先部２２単独で、金属板３００に食い込む場合と比較して、金属板３００に係る応力を緩和することでき、結果として、得られる穿孔金属板の変形を抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、穿孔用刃部２０を、側面方向から見た場合に、Ｖ字形状を有するものとすることにより、穿孔用刃部２０の側縁と、ガイドロール３０との間に生じるせん断力を高めることができ、これにより、金属板３００に係る応力を緩和することでき、結果として、得られる穿孔金属板の変形を抑制することができる。なお、穿孔用刃部の側面方向から見た場合の形状としては、Ｖ字形状以外に、たとえば、両端部から中央部に向かって湾曲したような形状とする構成等も考えられるが、本実施形態によれば、このような構成を採用した場合よりも、高いせん断力を得ることができるものである。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
　たとえば、図７に示すように、押さえ部材８０の代わりに、穿孔用刃部２０が金属板３００を穿孔する位置から、上部ロール群１００および下部ロール群２００の回転方向下流側に向かって形成された押さえ部材８０ａを備えるような構成としてもよく、この場合においても、上述した押さえ部材８０を用いた場合と同様の作用効果を奏することができる。
１００…上部ロール群
　１０…穿孔用円板状ロール
　　２０…穿孔用刃部
　　　２１…先端側刃先部
　　　２２…後端側刃先部
　　　２３…底部
　３０…上側スペーサロール
２００…下部ロール群
　４０…ガイドロール
　５０…下側スペーサロール
８０，８０ａ…押さえ部材
３００…金属板

Claims (4)

  1. 　金属板または金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、
    　円板状ロールの外周面上に、所定の間隔にて周方向に複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールと、前記金属板穿孔用円板状ロールよりも小さい半径を有する一対の上側スペーサロールとを備え、前記金属板穿孔用円板状ロールの両側に、前記一対の上側スペーサロールを同軸的に連結してなる上部ロールと、
    　一対の円板状のガイドロールと、前記ガイドロールよりも小さい半径を有する下側スペーサロールとを備え、前記一対のガイドロールの間に、前記下側スペーサロールを同軸的に連結してなり、前記上部ロールと対向して配置される下部ロールと、
    　前記金属板または金属箔を、前記下部ロールを構成する前記ガイドロールに当接させた状態で、前記上部ロールと前記下部ロールとの間に搬送するための搬送手段と、
    　前記上部ロールと前記下部ロールとが対向する位置近傍において、前記ガイドロールに当接した状態で搬送される前記金属板または金属箔を、前記ガイドロールと反対側から押さえる押さえ部材と、を備え、
    　前記金属板または金属箔の搬送方向から見て、前記金属板穿孔用円板状ロールと前記ガイドロールとが交互に位置するように、前記上部ロールと前記下部ロールとを対向させ、前記上部ロールと前記下部ロールとの間を、前記上部ロールと前記下部ロールとを回転させながら、前記金属板または金属箔を通過させることで、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部により、前記金属板または金属箔に複数の孔を穿孔することを特徴とする金属板穿孔装置。
  2. 　金属板または金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、
    　円板状ロールの外周面上に、所定の間隔にて周方向に複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールと、前記金属板穿孔用円板状ロールよりも小さい半径を有する上側スペーサロールとをそれぞれ複数備え、複数の前記金属板穿孔用円板状ロール、および複数の前記上側スペーサロールを交互に同軸的に連結してなる上部ロールと、
    　円板状のガイドロールと、前記ガイドロールよりも小さい半径を有する下側スペーサロールとをそれぞれ複数備え、複数の前記ガイドロール、および前記下側スペーサロールを交互に同軸的に連結してなり、前記上部ロールと対向して配置される下部ロールと、
    　前記金属板または金属箔を、前記下部ロールを構成する前記ガイドロールに当接させた状態で、前記上部ロールと前記下部ロールとの間に搬送するための搬送手段と、
    　前記上部ロールと前記下部ロールとが対向する位置近傍において、前記ガイドロールに当接した状態で搬送される前記金属板または金属箔を、前記ガイドロールと反対側から押さえる押さえ部材と、を備え、
    　前記金属板または金属箔の搬送方向から見て、前記金属板穿孔用円板状ロールと前記ガイドロールとが交互に位置するように、前記上部ロールと前記下部ロールとを対向させ、前記上部ロールと前記下部ロールとの間を、前記上部ロールと前記下部ロールとを回転させながら、前記金属板または金属箔を通過させることで、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部により、前記金属板または金属箔に複数の孔を穿孔することを特徴とする金属板穿孔装置。
  3. 　前記押さえ部材は、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部が、前記金属板または金属箔に孔を穿孔する位置の近傍に設けられる請求項１または２に記載の金属板穿孔装置。
  4. 　前記押さえ部材は、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部が、前記金属板または金属箔に孔を穿孔する位置から、前記下部ロールの回転方向の下流側に向かって設けられる請求項１または２に記載の金属板穿孔装置。
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