特開 2023-64393 レーザ切断装置およびレーザ切断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023064393

(43)【公開日】2023-05-11

(54)【発明の名称】レーザ切断装置およびレーザ切断方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/08 20140101AFI20230501BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20230501BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20230501BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20230501BHJP

【ＦＩ】

B23K26/10

B23K26/08 F

B23K26/38 A

H01M4/139

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021174653

(22)【出願日】2021-10-26

(71)【出願人】

【識別番号】000110859

【氏名又は名称】キヤノンマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100148987

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 礼子

(72)【発明者】

【氏名】黒川 睦生

【テーマコード（参考）】

4E168

5H050

【Ｆターム（参考）】

4E168AD07

4E168CB03

4E168CB04

4E168DA45

4E168DA46

4E168DA47

4E168EA15

4E168HA01

5H050AA19

5H050BA17

5H050GA04

(57)【要約】

【課題】全体構成および制御の簡素化を図って安定して帯状体をレーザ加工にて矩形状乃至正方形状の切断片に切断していくことができるレーザ切断装置およびレーザ切断方法を提供する。
【解決手段】帯状体供給源から繰り出された帯状体をレーザ加工にて矩形状乃至正方形状の切断片に切断していくレーザ切断装置である。レーザ加工機と、外径面が複数の平坦面からなる多角形柱体の回転ドラムと、この回転ドラムを軸心線廻りに回転させる駆動手段と、この駆動手段を制御する回転ドラム用制御手段と、レーザ加工機のレーザ加工を制御するレーザ加工機用制御手段とを備える。回転ドラムの外径面の一の平坦面が、所定位置に来たときのその回転を停止しているときに帯状体を前記レーザ加工機にてレーザ加工制御を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯状体供給源から繰り出された帯状体をレーザ加工にて矩形状乃至正方形状の切断片に切断していくレーザ切断装置であって、
レーザ加工機と、外径面が複数の平坦面からなる多角形柱体の回転ドラムと、この回転ドラムを軸心線廻りに回転させる駆動手段と、この駆動手段を制御する回転ドラム用制御手段と、レーザ加工機のレーザ加工を制御するレーザ加工機用制御手段とを備え、前記回転ドラム制御手段は、回転ドラムの外径面の一の平坦面が、所定位置に来たときにその回転を停止した後、再度、前記回転ドラムを回転させて次の平坦面が所定位置に来たときにその回転を停止する間欠送りの制御を行い、前記レーザ加工機用制御手段は、各平坦面が所定位置に来て停止しているときに前記帯状体を前記レーザ加工機にてレーザ加工制御を行うものであり、前記回転ドラムは、この回転ドラムに供給された帯状体を吸着して、回転ドラムの外径面の各平坦面に密着させる吸着手段を備えることを特徴とするレーザ切断装置。

【請求項2】

前記回転ドラムと前記帯状体供給源との間に、回転ドラムへの帯状体の供給量を調整する供給量調整手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ切断装置。

【請求項3】

製品排出位置まで前記吸着手段にて、レーザ加工されてなる矩形状乃至正方形状の切断片を前記回転ドラムの平坦面に密着させ、前記製品排出位置で前記吸着手段により吸着が解除されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ切断装置。

【請求項4】

前記切断片を切り抜いた後の抜きカスがカス排出位置で前記回転ドラムから排出されて溜まる抜きカス溜めを設けたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のレーザ切断装置。

【請求項5】

前記帯状体の不良箇所を検出する不良箇所検出手段を備え、前記不良箇所検出手段にて検出された不良箇所を含む切断片対応部においては、レーザ加工機にて切断されない未切断片部となることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のレーザ切断装置。

【請求項6】

前記抜きカスには、前記未切断片部が含まれることを特徴とする前記請求項５に記載のレーザ切断装置。

【請求項7】

前記切断片が、二次電池の正電極板又は負電極板であることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のレーザ切断装置。

【請求項8】

前記回転ドラムに供給された前記帯状体を前記回転ドラムに吸着した状態での回転ドラムの回転で、帯状体の送りを可能とすることで、他の帯状体送り機構を有しない構成としたことを特徴とする請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のレーザ切断装置。

【請求項9】

帯状体供給源から繰り出された帯状体をレーザ加工にて矩形状乃至正方形状の切断片に切断していくレーザ切断方法であって、
多角形柱体からなる回転ドラムの外径面の一の平坦面が、所定位置に来たときにその回転を停止し、その停止状態で、前記帯状体の前記平坦面に密着している被加工部位に対してレーザ加工機にてレーザ加工を行って前記切断片に切断していくことを特徴とするレーザ切断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ切断装置およびレーザ切断方法に関し、特に、帯状体をレーザ加工にて矩形状乃至正方形状の切断片(例えば、正電極板又は負電極板)に切断していくレーザ切断装置およびレーザ切断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン二次電池の一種として、正電極板と負電極板とを絶縁体であるセパレータを挟んで相対向させることにより積層してなる電極積層体を構成したものがある（特許文献１及び特許文献２）。

【0003】

すなわち、電極積層体は、図１７に示すように、帯状のセパレータ１をつづら折り（ジグザグ折り）しつつ、相反する方向に開口する負極収容部２と正極収容部３が順次形成され、負極収容部２に負電極板４が嵌入され、正極収容部３に正電極板５が嵌入されていくことになる。なお、負電極板４及び正電極板５にはタブ４ａ、５ａが付設されている。

【0004】

そして、負電極板４及び正電極板５は、例えば、特許文献１に記載の製造方法及びその装置により製造される。特許文献１に記載された製造方法は、長尺状の原反に対して、耳部切り離し位置で、第１のレーザビームにより耳部を切り離し、耳部切り離し位置よりも下流側の切断領域で、第２のレーザビームで、電極部分を所定間隔で切断してタブ付きの電極シート（負電極板４又は正電極板５）を連続的に形成するものでありタブ付き電極シートと切り離した耳部とを回収するものである。

【0005】

また、第２のレーザビームで、原反を切断する場合、原反８を引取部１０で吸着した状態で行うことになる。引取部１０としては、図１８に示す構造のものが提案されている。この引取部１０は、円柱状の固定ドラム１１と、固定ドラム１１の周囲を回転する回転筒体１２とを備えるものである。また、回転筒体１２には、複数の通気孔１３が設けられ、固定ドラム１１の外周面と回転筒体１２の内径面との間には、負圧空間１４及び正圧空間１５が形成されている。この場合、固定ドラム１１の外径面の負圧空間用の凹部１１ａと正圧空間用の凹部１１ｂが形成されることにより、負圧空間１４及び正圧空間１５が形成される。そして、回転筒体１２には通気孔１３が連通されている。また、回転筒体１２の外径面には、レーザ走行凹溝１６が形成されている。

【0006】

また、この引取部１０の上流側には原反送出用ローラ１７ａ、１７ｂが配置され、引取部１０の下流側には引取側ローラ１８ａ、１８ｂが配置されている。また、図１８におけるＬ１、Ｌ１´は、第１のレーザビームを示し、Ｌ２は第２のレーザビームを示している。

【0007】

原反送出用ローラ１７ａ、１７ｂから送出された原反８は、負圧空間対応部では、通気孔１３を介して吸引され、回転筒体１２の外径面に吸着する。そして、原反８が、第１のレーザビームＬ１、Ｌ２にて耳部８ｂ、８ｂが切り離され、引取側ローラ１８ａ、１８ｂにて下流側へ搬送される。また、引取部１０上では、第２のレーザビームＬ２でタブ付き電極シート１９が切り出され、この電極シート１９が回転筒体１２に吸着された状態で、その回転筒体１２の回転（矢印Ａ方向の回転）に伴って、矢印Ａ方向に搬送され、正圧空間対応部に達すれば、この電極シート１９は吸着が解除され、回転筒体１２から離間して、矢印Ｂ方向に排出され、電極シート回収部２０に供給される。

【0008】

このため、この特許文献１に記載のダブ付き電極シートの製造方法とその装置では、電極シート回収部２０に順次、製品としての電極シート１９が電極シート回収部２０に回収されていく。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】ＷＯ２０１７／１１９０１１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、図１８に示すような引取部１０を用いる場合、回転筒体１２の回転中に第２のレーザビームで切断する構成となっている。このため、原反８をその走行方向（原反長手方向）と直交する方向に切断する場合、この走行に伴って、第２のレーザビームＬ２の照射をずらせていく制御を行う必要がある。すなわち、レーザビームＬ２の照射を原反長手方向と直交する方向に沿って原反長手方向にずらせていく必要がある。このため、回転筒体１２に設けたレーザ走行凹溝１６もそのレーザビームＬ２の照射の変動に対して対応するもの、例えば、回転筒体１２の軸方向に対してレーザ走行凹溝１６を傾斜させたり、レーザ走行凹溝１６の幅寸法を大きくしたりする必要がある。

【0011】

このように、図１８に示すような従来の切断方法では、第２のレーザビームＬ２の照射の制御が複雑化し、また、レーザ走行凹溝１６の形成位置及び大きさの設定も複雑化していた。

【0012】

そこで、本発明では、上記課題に鑑みて、全体構成および制御の簡素化を図って安定して帯状体をレーザ加工にて矩形状乃至正方形状の切断片に切断していくことができるレーザ切断装置およびレーザ切断方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明のレーザ切断装置は、帯状体供給源から繰り出された帯状体をレーザ加工にて矩形状乃至正方形状の切断片に切断していくレーザ切断装置であって、レーザ加工機と、外径面が複数の平坦面からなる多角形柱体の回転ドラムと、この回転ドラムを軸心線廻りの回転させる駆動手段と、この駆動手段を制御する回転ドラム用制御手段と、レーザ加工機のレーザ加工を制御するレーザ加工機用制御手段とを備え、前記回転ドラム制御手段は、回転ドラムの外径面の一の平坦面が、所定位置に来たときにその回転を停止した後、再度、前記回転ドラムを回転させて次の平坦面が所定位置に来たときにその回転を停止する間欠送りの制御を行い、前記レーザ加工機用制御手段は、各平坦面が所定位置に来て停止しているときに前記帯状体を前記レーザ加工機にてレーザ加工制御を行うものであり、前記回転ドラムは、この回転ドラムに供給された帯状体を吸着して、回転ドラムの外径面の各平坦面に密着させる吸着手段を備えるものである。

【0014】

本発明のレーザ切断装置によれば、レーザ加工機による帯状体への切断作業が、回転ドラムを停止した状態で行うことができ、レーザ加工機の制御の容易化を図ることができる。また、レーザ加工機による切断作業は、帯状体が、回転ドラムの平坦面に吸着された状態で行えるので、帯状体の製造過程で形成される初期くせ（例えば、電極の初期くせ）の弛み、反り、及び／又はうねり等の影響を受けることなく、帯状体を安定して切断することができる。

【0015】

前記回転ドラムと前記帯状体供給源との間に、回転ドラムへの帯状体の供給量を調整する供給量調整手段を設けるのが好ましい。このように、供給量調整手段を設けることによって、回転したり停止したりする回転ドラムへの帯状体の供給を、安定して行うことができる。すなわち、回転ドラムへの帯状体の供給の際に、帯状体を余らせたり、帯状体に不要な張力を付加させたりすることがなくなる。また、この供給量調整手段にて回転ドラムへの帯状体の供給量を調整できるので、帯状体供給源から繰り出された帯状体の繰り出し量を変動させることなく、一定量で繰り出すことが可能で、その制御の容易化を図ることができる。

【0016】

製品排出位置まで前記吸着手段にて、レーザ加工されてなる矩形状乃至正方形状の切断片を前記回転ドラムの平坦面に密着させ、前記製品排出位置で前記吸着手段により吸着が解除されるようにするのが好ましい。このように構成することによって、製品排出位置で、切断片が回転ドラムからはがれ、外部へ排出することができる。

【0017】

前記切断片を切り抜いた後の抜きカスがカス排出位置で前記回転ドラムから排出されて溜まる抜きカス溜めを設けるのが好ましい。このように構成することにより、製品から分離された抜きカスを抜きカス溜めに溜めていくことがきで、後処理が容易となる。

【0018】

前記帯状体の不良箇所を検出する不良箇所検出手段を備え、前記不良箇所検出手段にて検出された不良箇所を含む切断片対応部においては、レーザ加工機にて切断されない未切断片部となるように構成してもよい。このように構成することにより、不良箇所を含む切断片を形成することがなくなり、不良箇所を含まない良品と、不良箇所を含む不良品との選別作業等を必要とせず、生産性に優れる装置となる。

【0019】

前記抜きカスには、前記未切断片部が含まれるのが好ましい。このように構成することにより、未切断片部を別途回収する必要がなく、作業性の向上を図ることができる。

【0020】

前記切断片を、二次電池の正電極板又は負電極板とすることができる。また、前記回転ドラムに供給された前記帯状体を前記回転ドラムに吸着した状態での回転ドラムの回転で、帯状体の送りを可能とすることで、他の帯状体送り機構を有しない構成とすることができる。このように構成することにより、装置構成の簡略化を図ることができる。

【0021】

本発明のレーザ切断方法は、帯状体供給源から繰り出された帯状体をレーザ加工にて矩形状乃至正方形状の切断片に切断していくレーザ切断方法であって、多角形柱体からなる回転ドラムの外径面の一の平坦面が、所定位置に来たときにその回転を停止し、その停止した状態で、前記帯状体の前記平坦面に吸着している被加工部位に対してレーザ加工機にてレーザ加工を行って前記切断片に切断していくものである。

【0022】

本発明のレーザ切断方法によれば、レーザ加工による帯状体への切断作業が、回転ドラムを停止した状態で行うことができ、レーザの照射位置の制御の容易化を図ることができる。また、レーザ加工による切断作業は、帯状体が、回転ドラムの平坦面に吸着された状態で行えるので、帯状体の製造過程で形成される初期くせ（例えば、電極の初期くせ）の弛み、反り、及び／又はうねり等の影響を受けることなく、帯状体を切断することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明では、帯状体の初期くせ（製造時に形成されるくせ）である弛み、反り、及び／又はうねり等の影響を受けにくく、高精度の切断作業が可能となる。また、機構及び制御の簡素化を図ることができ、作業上のトラブルのリスクを減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明のレーザ切断装置の構成を示す簡略ブロック図である。

【図2】本発明のレーザ切断装置の要部簡略図である。

【図3】回転ドラムの要部拡大図である。

【図4】レーザ加工機からのレーザビームにて切断される切断片を示す簡略図である。

【図5】切断片が切り抜かれた抜きカスを示す簡略図である。

【図6】切断片が切り抜かれた抜きカスを示し、（ａ）は未切断片部の範囲を示す簡略図であり、（ｂ）は未切断片部を有する簡略図である。

【図7】平坦面の幅寸法が７０ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が２３５ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が２９０ｍｍの場合の簡略図である。

【図8】平坦面の幅寸法が７２ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が２３５ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が２９０ｍｍの場合の簡略図である。

【図9】平坦面の幅寸法が７５ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が２５０ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が３１０ｍｍの場合の簡略図である。

【図10】平坦面の幅寸法が７７ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が２５０ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が３１０ｍｍの場合の簡略図である。

【図11】平坦面の幅寸法が８０ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が２６０ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が３２０ｍｍの場合の簡略図である。

【図12】平坦面の幅寸法が９０ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が３００ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が３６０ｍｍの場合の簡略図である。

【図13】平坦面の幅寸法が１００ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が３２０ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が４００ｍｍの場合の簡略図である。

【図14】電極積層体の断面図である。

【図15】電極積層体の製造方法を示す簡略斜視図である。

【図16】電極積層体の製造方法を示す簡略正面図である。

【図17】電極積層体の製造方法を示す簡略斜視図である。

【図18】従来のこの種のレーザ加工装置の簡略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下本発明の実施の形態を図１～図１６に基づいて説明する。図１は本発明に係るレーザ切断装置の構成を示す簡略ブロック図を示す。レーザ切断装置は、レーザ加工機３１と、外径面が複数の平坦面３２からなる多角形柱体の回転ドラム３３と、この回転ドラム３３を軸心線廻りに回転させる駆動手段３４と、この駆動手段３４を制御する回転ドラム用制御手段３５と、レーザ加工機３１のレーザ加工を制御するレーザ加工機用制御手段３６等を備える。このレーザ切断装置は、帯状体供給源３７から繰り出された帯状体Ｗ(図２参照)をレーザ加工にて矩形状乃至正方形状の切断片Ｓ(図２及び図４参照)に切断していくものである。なお、帯状体供給源３７は、図示省略するが、回転軸と、帯状体Ｗを巻設状態で固定する手段を備えたものであり、図示省略の駆動用モータを有する駆動手段にて、回転軸が回転して、この回転軸に巻設された帯状体Ｗが送出される。また、この駆動用モータとして、サーボモータ等のパルス信号、アナログ信号またはネットワーク通信信号のいずれかの信号で駆動制御されるモータを用いる。

【0026】

ここで、帯状体Ｗは、例えば、集電体の母材となる集電体シートであり、集電体は例えば、二次電池の正電極板又は負電極板を構成する。ところで、リチウムイオン二次電池の一種として、図１４に示すような電極積層体２４を構成することができる。本レーザ切断装置は、正電極板又は負電極板を構成する、切断片Ｓ、つまり図１７に示すような切断片４や切断片５を切り抜くものである。

【0027】

図１４に示す電極積層体２４は、つづら折りされた帯状のセパレータ２５を介在させた状態で負電極板２６と正電極板２７とが交互に積層されてなる。すなわち、セパレータ（絶縁体）を、図１５と図１６に示すように、相反する方向に負極収容部２８と正極収容部２９が形成されるようにつづら折りし、各負極収容部２８に負電極板２６を収容するとともに、各正極収容部２９に正電極板２７を収容するように折り畳んでいく。

【0028】

回転ドラム３３は、図３に示すように、ドラム本体４０と、図２に示すように、このドラム本体４０の外径面に周方向に沿って配設される複数の平板体４１を備える。この平板体４１の外面が、回転ドラム３３の外径面に形成される複数の平坦面３２となる。この場合、平坦面３２が１２面を有する１２面体とされ、平坦面３２として幅寸法が７５ｍｍとされている。そして、径寸法が３１０ｍｍとされる(図９ｂ)。

【0029】

また、平板体４１には、図示省略の多数の吸引孔が設けられ、ドラム本体４０内に吸着手段３０(図１参照)の一部を構成する内部配管４２が設けられている。内部配管４２が、負圧となる負圧配管４２ａと、正圧となる正圧配管４２ｂとがあり、ドラム本体４０の両端開口部は側壁にて施蓋され、図示省略の継手を介して、内部配管４２と外部配管(図示省略)とが連通される。また、負圧配管４２ａに接続される外部配管には真空発生器が接続されている。真空発生器としては、真空ポンプを用いるものであっても、高圧空気を開閉制御してノズルよりディフューザに放出して拡散室に負圧を発生させるエジャクタ方式のものであってもよい。また、正圧配管４２ｂに接続される外部配管には、正圧供給のための正圧ポンプ等接続される。ところで、回転ドラム３３は駆動手段３４を介してその軸心廻りに回転駆動するが、この回転にともなって、内部配管４２及び外部配管は回転せず、固定されている。駆動手段３４は、帯状体供給源３７と同様、サーボモータ等のパルス信号、アナログ信号またはネットワーク通信信号のいずれかの信号で駆動制御されるモータ(駆動用モータ)を用いることができる。

【0030】

このため、図２に示すように、図面上の水平軸をＸ軸とし、回転ドラムの軸心を通りＸ軸と直交する軸をＹ軸としたとき、この座標の第二象限II、第一象限I、第四象限IVに対応する部位の平板体４１の吸引孔に負圧が供給され、第一象現Iと第四象限IVとの境目、及び第四象限IVと第三象限IIIとの境目に対応する部位の平板体４１の吸引孔に正圧が供給される。

【0031】

第一象現Iと第四象現IVとの間の正圧配管４２ｂに対応する平板体４１への正圧供給で、後述する帯状体Ｗの抜きカスＷ１が、回転ドラム３３からその吸着状態が解除される。この位置がカス排出位置となる。そして、このカス排出位置で吸着状態が解除された抜きカスＷ１はガイド板４５に、回転ドラム３３の斜め下方にガイドされて、折り畳み機構４６を介して、つづら状に折り畳まれて抜きカス溜め４７に溜まっていく。

【0032】

折り畳み機構４６は、抜きカスＷ１を挟持するローラ対４８を備え、このローラ対４８が図示省略の駆動機構を介して矢印Ａ、Ｂ方向に往復する。このローラ対４８の往復動により、抜きカスＷ１はつづら状に折り畳まれて抜きカス溜め４７に溜まっていく。

【0033】

また、第三象限IIIと第四象限IVとの間の正圧配管４２ｂに対応する平板体４１への正圧供給で、後述する帯状体Ｗの切断片Ｓが、回転ドラム３３からその吸着状態が解除される。このため、回転ドラム３３の下方に配置された製品溜まり５０に順次溜まっていく。

【0034】

ところで、帯状体供給源３７と回転ドラム３３との間（図例では、回転ドラム３３の直前）に回転ドラム３３への帯状体Ｗの供給量を調整する供給量調整手段５１が配置されている。この供給量調整手段５１は、複数のローラ５２ａ～５２ｇからなるローラ群５５を有するダンサー手段にて構成される。すなわち、ローラ群５５に帯状体Ｗが掛け回され、ローラ５２ｂ及びローラ５２ｄが５２ｂ´及び５２ｄ´まで移動し、また５２ｂ及び５２ｄ位置に戻る動作を回転ドラム３３の回転と連動しおこなうことにより回転ドラム３３への帯状体Ｗの供給量を調整することができる。このため、供給量調整手段５１は、ローラ５２ｂ、５２ｄをそれぞれ上下動させる往復動機構を備える。ローラ群５５の数と移動距離は、回転ドラム３３の径と回転速度と停止時間により決まるものであり図２に示す配列は参考であり限定するものではない。

【0035】

次に、レーザ加工機３１は、図示省略のレーザ発振器と、この発振器で生成されたレーザ光がミラーに反射されて運ばれるヘッド部を備えるものであり、このヘッド部のレンズでレーザ光を集光して、対象物（この場合、帯状体Ｗ）(材料)に照射される。この場合、レーザ光を照射するヘッド部が固定されて、ヘッド部内のミラーがレーザ光の光路を走査するガルバノレーザを用いている。なお、一般にレーザ加工機には、ヘッド部が加工エリア内を2軸方向に移動可能とされ、ヘッド部自体がこの２軸方向に移動して材料にレーザ光を照射するフラットベッドレーザがあり、本発明のレーザ加工機３１にフラットベッドレーザを用いるものであってもよい。また、使用するレーザとしては、ピコ秒レーザやフェムト秒レーザ等の短パルスレーザが好ましい。

【0036】

ところで、この装置は、例えば、帯状体供給源３７と供給量調整手段５１との間に、図１に示すような不良箇所検出手段５２が設けられている。この不良箇所検出手段５２は、帯状体Ｗのコーティング層（正極活物質層または負極活物質層）の有無を検出したり、帯状体接続部（つなぎテープ）を検出したり、帯状体の蛇行補正部を検出したりするものがあり、コーティング層を有しない箇所やつなぎテープを有する箇所や蛇行補正検出不能箇所が不良箇所となる。これらの検出には、各検出に最適な種々のタイプの検出センサが用いられる。

【0037】

回転ドラム用制御手段３５及びレーザ加工機用制御手段３６は、図示省略の制御手段（コンピュータ制御）にて行われる。ここで、コンピュータは、基本的には、入力機能を備えた入力手段と、出力機能を備えた出力手段と、記憶機能を備えた記憶手段と、演算機能を備えた演算手段と、制御機能を備えた制御手段にて構成される。入力機能は、外部からの情報を、コンピュータに読み取るためのものであって、読み込まれたデータやプログラムは、コンピュータシステムに適した形式の信号に変換される。出力機能は、演算結果や保存されているデータなどを外部に表示するものである。記憶手段は、プログラムやデータ、処理結果などを記憶して保存するものである。演算機能は、データをプログラムの命令に随って、計算や比較して処理するものである。制御機能は、プログラムの命令を解読し、各手段に指示を出すものであり、この制御機能はコンピュータの全手段の統括をする。入力手段には、キーボード、マウス、タブレット、マイク、ジョイスティック、スキャナ、キャプチャーボード等がある。また、出力手段には、モニタ、スピーカー、プリンタ等がある。記憶手段には、メモリ、ハードディスク、ＣＤ・ＣＤ－Ｒ，ＰＤ・ＭＯ等がある。演算手段には、ＣＰＵ等があり、制御手段には、ＣＰＵやマザーボード等がある。

【0038】

次に前記のように構成されたレーザ切断装置にて、帯状体Ｗから矩形状乃至正方形状の切断片Ｓを切断していく方法を説明する。まず、帯状体Ｗを帯状体供給源３７から一定の送出量で送り出す。そして、供給量調整手段５１を介して回転ドラム３３に帯状体Ｗを供給する。

【0039】

回転ドラム３３に供給された帯状体Ｗは、第二象限II対応部で、この回転ドラム３３に吸着する。この吸着によって、回転ドラム３３の回転に伴って、帯状体Ｗは回転ドラム３３の回転方向（時計回り方向）に搬送される。そして、回転ドラム３３の一の平坦面３２（切断片Ｓを切り出そうとする帯状体の部位が吸着している平坦面）が、最上位に来たとき（上方を向いたとき）に、回転ドラム３３の回転を停止する。

【0040】

この回転ドラム３３の回転が停止しているときに、上方に向いている平坦面３２に吸着している帯状体Ｗにおける被加工部位Ｐに対して、レーザ加工機３１からレーザ光（切断用のレーザ光）を照射する。この際、例えば、図４の矢印のようにレーザ光を走査する。これによって、帯状体Ｗから切断片Ｓを切り抜くことができる。

【0041】

その後、再度回転ドラム３３を回転駆動させて、次の平坦面が最上位置に来たときに、回転ドラム３３の回転を停止する。そして、この停止状態で、レーザ加工機からレーザ光（切断用のレーザ光）を照射する。図４の矢印のようにレーザ光を走査する。これによって、帯状体Ｗから切断片Ｓを切り抜く。

【0042】

以下、順次、回転ドラム３３の回転と停止を行って、停止しているときに、レーザ光を走査することによって、帯状体Ｗから切断片Ｓを切り抜いていくことができる。また、切断片Ｓを切り抜いていけば、図５に示すように、切断片抜け部５４を有する抜きカスＷ１が形成される。このため、抜きカスＷ１は、いわゆるはしご形状であって、一対の側片部５６，５６と、側片部５６，５６を連結する連結片部５７で構成される。

【0043】

そして、順次形成された切断片Ｓは、回転ドラム３３に吸着されたまま第四象限IVと第三象限IIIとの間の正圧配管４２ｂ対応部まで搬送され、ここで、この正圧配管４２ｂからの正圧供給で、回転ドラム３３の吸着が解放されて、製品溜まり部５０に溜めることができる。

【0044】

また、抜きカスＷ１は、回転ドラム３３に吸着されたまま第一象限Iと第四象限IVとの間の正圧配管４２ｂ対応部まで搬送され、ここで、この正圧配管４２ｂからの正圧供給で、回転ドラム３３の吸着が解放されて、ガイド板４５及び折り畳み機構４６を介して抜けカス溜まり４７に溜めることができる。

【0045】

ところで、本レーザ切断装置では、不良箇所検出手段５２を設けているので、帯状体Ｗの不良箇所がレーザ加工部位（最上位の平坦面）に達しても、レーザ加工を行わない。すなわち、図６（ａ）の仮想線で示す範囲に、不良箇所があれば、この範囲の切断片Ｓを形成しない。このため、図６（ｂ）に示すように、抜けカスＷ１には、一対の側片部５５，５６を連結する幅広の連結片部５７a（不良箇所を含む切断片対応部５８）が形成される。

【0046】

従って、抜きカスＷ１には、不良箇所を含む切断片対応部５８（未切断片部５９）が含まれ、この抜きカスも抜きカス溜め４７に溜めることができる。

【0047】

図７～図１３は、回転ドラム３３のサイズ違いを示している。平坦面３２の幅寸法の変化図に対し、平坦面３２の面数を変えることで回転ドラム３３の直径を一定範囲内に収めることができることを示している。回転ドラムの直径の変化を図７は、平坦面３２の幅寸法が７０ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が２３５ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が２９０ｍｍの場合の簡略図である。図８は、平坦面３２の幅寸法が７２ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が２３５ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が２９０ｍｍの場合の簡略図であり、図９は、平坦面３２の幅寸法が７５ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が２５０ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が３１０ｍｍの場合の簡略図である。図１０は、平坦面３２の幅寸法が７７ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が２５０ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が３１０ｍｍの場合の簡略図である。図１１は、平坦面３２の幅寸法が８０ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が２６０ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が３２０ｍｍの場合の簡略図である。図１２は、平坦面３２の幅寸法が９０ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が３００ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が３６０ｍｍの場合の簡略図である。図１３は、平坦面３２の幅寸法が１００ｍｍの回転ドラムを示し、（ａ）は回転ドラムの径寸法が３２０ｍｍの場合の簡略図であり、（ｂ）は回転ドラムの径寸法が４００ｍｍの場合の簡略図である。平坦面３２の幅寸法が７０ｍｍから８０ｍｍでは１２面体とし、８０ｍｍから１００ｍｍでは１０面体とすることにより、回転ドラムの径寸法は２９０ｍｍから３２０ｍｍの範囲内で製作可能なことを示している(図７(ｂ)、図８(ｂ)、図９（ｂ）、図１０(ｂ)、図１１(ｂ)、図１２(ａ)、及び図１３（ａ）参照)。図示しない平坦面３２の幅寸法においても回転ドラムの面数をさらに少なくしたり、多くしたりすれば、回転ドラムの径寸法を大きく変えずに対応可能となる。つまり品種対応における回転ドラムの交換が容易にできる。

【0048】

本発明のレーザ切断装置によれば、レーザ加工機３１による帯状体Ｗへの切断作業が、回転ドラム３３を停止した状態で行うことができ、レーザ加工機３１の制御の容易化を図ることができる。また、レーザ加工機３１による切断作業は、帯状体Ｗが、回転ドラム３３の平坦面３２に吸着された状態で行えるので、帯状体Ｗの製造過程で形成される初期くせ（例えば、電極の初期くせ）の弛み、反り、及び／又はうねり等の影響を受けることなく、帯状体Ｗを切断することができる。

【0049】

このため、本発明では、帯状体Ｗの初期くせ（製造時に形成されるくせ）である弛み、反り、及び／又はうねり等の影響を受けにくく、高精度の切断作業が可能となる。また、機構及び制御の簡素化を図ることができ、作業上のトラブルのリスクを減らすことができる。また、レーザ切断であるため、１０μｍ以下の電極シートの切断が可能となり、金型や切断刃を用いないので、これらのメンテナンスが不要となり、消耗品のランニングコストの低減を図ることができる。なお、レーザの種類により切断面の品質に影響はあるが、実施形態のように、短パルスレーザ（ピコ秒レーザやフェムト秒レーザ）で切断するので、その切断面の品質の向上を図れ、しかも、比較的高速（例えば、２ｍ／秒）での加工(切断)が可能となる。

【0050】

回転ドラム３３と帯状体供給源３７との間に、回転ドラム３３への帯状体Ｗの供給量を調整する供給量調整手段５１を設けるのが好ましい。このように、供給量調整手段５１を設けることによって、回転したり停止したりする回転ドラム３３への帯状体Ｗの供給を、安定して行うことができる。すなわち、回転ドラム３３への帯状体Ｗの供給の際に、帯状体Ｗを余らせたり、帯状体Ｗに不要な張力を付加させたりすることがなくなる。また、この供給量調整手段５１にて回転ドラム３３への帯状体Ｗの供給量を調整できるので、帯状体供給源３７から繰り出された帯状体Ｗの繰り出し量を変動させることなく、一定量で繰り出すことが可能で、その制御の容易化を図ることができる。

【0051】

製品排出位置まで吸着手段３０にて、レーザ加工されてなる矩形状乃至正方形状の切断片Ｓを各平坦面３２に密着させ、製品排出位置で吸着手段３０により吸着が解除されるのが好ましい。このように構成することによって、製品排出位置で、切断片Ｓが回転ドラム３３から剥がれ、外部へ排出することができる。

【0052】

切断片Ｓを切り抜いた後の抜きカスＷ１が回転ドラム３３から排出されて溜まる抜きカス溜め４７を設けるのが好ましい。このように構成することにより、製品から分離された抜きカスＷ１を抜きカス溜め４７に溜めていくことがきで、後処理が容易となる。

【0053】

帯状体Ｗの不良箇所を検出する不良箇所検出手段５２を備え、不良箇所検出手段５２にて検出された不良箇所を含む切断片対応部５８においては、レーザ加工機３１にて切断されない未切断片部５９となるように構成してもよい。このように構成することにより、不良箇所を含む切断片Ｓを形成することがなくなり、不良箇所を含まない良品と、不良箇所を含む不良品との選別作業等を必要とせず、生産性に優れる装置となる。

【0054】

抜きカスＷ１には、未切断片部５９が含まれるのが好ましい。このように構成することにより、未切断片部５９を別途回収する必要がなく、作業性の向上を図ることができる。また、本レーザ切断装置では、回転ドラム３３に供給された帯状体Ｗを回転ドラム３３に吸着した状態での回転ドラム３３の回転で、帯状体Ｗの送りを可能とすることで、他の帯状体送り機構を有しない構成とすることができる。このように構成することにより、装置構成の簡略化を図ることができる。

【0055】

本発明のレーザ切断方法によれば、レーザ加工による帯状体Ｗへの切断作業が、回転ドラムを停止した状態で行うことができ、レーザの照射位置の制御の容易を図ることができる。また、レーザ加工による切断作業は、帯状体Ｗが、回転ドラム３３の平坦面３２に吸着された状態で行えるので、帯状体Ｗの製造過程で形成される初期くせ（例えば、電極の初期くせ）の弛み、反り、及び／又はうねり等の影響を受けることなく、帯状体Ｗを切断することができる。

【0056】

本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、実施形態では、帯状体Ｗとして、集電体の母材となる集電体シートであったが、これに限るものではなく、レーザ加工で、矩形状乃至正方形状の切断片Ｓを形成するものであればよい。また、回転ドラム３３の一の平坦面３２で、切断加工される切断片Ｓとして、１枚であっても、複数枚であってもよい。このため、一の平坦面３２で１枚の切断片Ｓを切り抜く場合、平坦面３２の幅寸法が、切断片Ｓの幅寸法に対応する。なお、前記実施形態では、長手方向に隣り合う切断片切り抜き部間には、小寸の幅寸法の連結片部５７が形成されているが、レーザ加工でこのような連結片部を有さないようにしてもよい。また、平坦面３２にレーザ走行凹溝を形成するのが好ましいが、このようなレーザ走行凹溝を形成しない場合であってもよい。

【0057】

ところで、帯状体Ｗとして、切断片Ｓが正電極板であれば、正極活物質層を有する集電体シートであり、切断片Ｓが負電極板であれば、負極活物質層を有する集電体シートである。また、回転ドラム３３としては、外径面が複数の平坦面３２からなる多角形柱体であるが、この場合、中空体であっても中実体であってもよい。さらには、平坦面３２の幅寸法として、図例のものに限らず、切り抜かれる切断片Ｓの大きさ（幅寸法）に応じて、種々の寸法のものを採用できる。なお、平坦面３２の幅寸法にて、回転ドラム３３の径寸法が変更される。また、平坦面３２の幅寸法及び回転ドラム軸方向寸法は、少なくとも、１枚の切断片Ｓを切り出すことができる寸法を必要とする。

【0058】

レーザ加工機３１で帯状体Ｗをレーザ加工する場合、実施形態のように、上方を向いた平坦面３２上の帯状体Ｗの被加工部位Ｐに対して行うものに限るものではなく、鉛直方向に対して所定角度で傾斜している平坦面３２上の帯状体Ｗの被加工部位Ｐに対して行うようにしてもよい。また、レーザ加工機３１の使用するレーザとしては、ピコ秒レーザやフェムト秒レーザ等に限るものではなく、マイクロ秒レーザやナノ秒レーザ等であってもよい。すなわち、帯状体Ｗの材質や厚さ寸法に応じて、他の種々のレーザを使用することができる。

【0059】

また、レーザ加工を行う際の回転ドラム３３の回転停止時間としては、レーザ加工機３１にて、切断片Ｓを切り抜ける時間であり、レーザ加工機３１のレーザ光の走査時間および切断片Ｓの大きさに応じて種々変更できる。また、回転ドラム３３の回転速度としては、レーザ加工機３１による切断作業外であるので、任意に設定できる。

【符号の説明】

【0060】

２６ 負電極板
２７ 正電極板
３０ 吸着手段
３１ レーザ加工機
３２ 平坦面
３３ 回転ドラム
３４ 駆動手段
３５ 回転ドラム用制御手段
３６ レーザ加工機用制御手段
３７ 帯状体供給源
４７ 抜きカス溜め
５１ 供給量調整手段
５２ 不良箇所検出手段
５９ 未切断片部
Ｓ 切断片
Ｗ 帯状体
Ｗ１ 抜きカス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】