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(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】P2024047153
(43)【公開日】2024-04-05
(54)【発明の名称】電極板加工装置
(51)【国際特許分類】
H01M 4/04 20060101AFI20240329BHJP
B26F 1/20 20060101ALI20240329BHJP
H01G 13/00 20130101ALI20240329BHJP
B21D 22/02 20060101ALI20240329BHJP
B21D 53/00 20060101ALI20240329BHJP
【ＦＩ】
H01M4/04 Z
B26F1/20
H01G13/00 381
B21D22/02 A
B21D53/00 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022152610
(22)【出願日】2022-09-26
(71)【出願人】
【識別番号】000139687
【氏名又は名称】株式会社安永
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】榊原 健二
【テーマコード（参考）】
3C060
4E137
5E082
5H050
【Ｆターム（参考）】
3C060AA16
3C060AB01
3C060BA06
3C060BC04
3C060BD03
3C060BE08
3C060BG06
3C060BG13
3C060BG17
3C060BH01
4E137AA10
4E137BA04
4E137BA05
4E137BB01
4E137BC04
4E137CA02
4E137EA14
4E137FA12
4E137FA22
4E137GA17
4E137GB20
4E137HA10
5E082BC38
5E082EE02
5E082EE03
5E082EE14
5E082EE15
5H050AA19
5H050BA17
5H050CA08
5H050CA09
5H050CB07
5H050GA03
5H050GA04
5H050GA09
5H050GA29
5H050HA04
5H050HA12
(57)【要約】
【課題】電極板への穴加工を出来る限り高い精度で行うことができる電極板加工装置を提供する。
【解決手段】電極板１００の幅よりも狭い幅をそれぞれ有しかつ電極板１００の加工面に穴部１０３を形成する複数の加工ローラ３２と、各加工ローラ３２をそれぞれ独立して支持する複数の支持機構３４と、を備え、各加工ローラ３２は、円筒状のローラ本体３２ａの表面に貼り付けられかつ穴部１０３を形成するための複数の突起３３ａが設けられた金属板３３をそれぞれ有し、各金属板３３は、各加工ローラ３２の各軸方向においては１枚だけ設けられており、バックアップローラ４０の周方向から見て、電極板１００の幅方向に隣り合う加工ローラ３２同士は、バックアップローラ４０の周方向に位置をずらして配置されている。
【選択図】図６
【解決手段】電極板１００の幅よりも狭い幅をそれぞれ有しかつ電極板１００の加工面に穴部１０３を形成する複数の加工ローラ３２と、各加工ローラ３２をそれぞれ独立して支持する複数の支持機構３４と、を備え、各加工ローラ３２は、円筒状のローラ本体３２ａの表面に貼り付けられかつ穴部１０３を形成するための複数の突起３３ａが設けられた金属板３３をそれぞれ有し、各金属板３３は、各加工ローラ３２の各軸方向においては１枚だけ設けられており、バックアップローラ４０の周方向から見て、電極板１００の幅方向に隣り合う加工ローラ３２同士は、バックアップローラ４０の周方向に位置をずらして配置されている。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極板に有底の穴部を形成するための電極板加工装置であって、
加工前の前記電極板が巻回されかつ該電極板を送り出す巻き出しローラと、
前記電極板の幅よりも狭い幅をそれぞれ有しかつ前記電極板の加工面に前記穴部を形成する複数の加工ローラと、
前記各加工ローラをそれぞれ独立して支持する複数の支持機構と、
前記各加工ローラと共に前記電極板を挟持するバックアップローラと、
加工後の前記電極板を巻き取る巻き取りローラと、を備え、
前記各加工ローラは、
円筒状のローラ本体と、
前記ローラ本体の表面に貼り付けられかつ前記穴部を形成するための複数の突起が設けられた金属板と、
をそれぞれ有し、
前記各金属板は、前記各加工ローラの各軸方向においては１枚だけ設けられており、
前記バックアップローラの周方向から見て、前記電極板の幅方向に隣り合う前記加工ローラ同士は、前記バックアップローラの周方向に位置をずらして配置されていることを特徴とする電極板加工装置。
加工前の前記電極板が巻回されかつ該電極板を送り出す巻き出しローラと、
前記電極板の幅よりも狭い幅をそれぞれ有しかつ前記電極板の加工面に前記穴部を形成する複数の加工ローラと、
前記各加工ローラをそれぞれ独立して支持する複数の支持機構と、
前記各加工ローラと共に前記電極板を挟持するバックアップローラと、
加工後の前記電極板を巻き取る巻き取りローラと、を備え、
前記各加工ローラは、
円筒状のローラ本体と、
前記ローラ本体の表面に貼り付けられかつ前記穴部を形成するための複数の突起が設けられた金属板と、
をそれぞれ有し、
前記各金属板は、前記各加工ローラの各軸方向においては１枚だけ設けられており、
前記バックアップローラの周方向から見て、前記電極板の幅方向に隣り合う前記加工ローラ同士は、前記バックアップローラの周方向に位置をずらして配置されていることを特徴とする電極板加工装置。
【請求項2】
請求項１に記載の電極板加工装置において、
前記バックアップローラは１つであり、
前記電極板は、前記バックアップローラの表面に沿って搬送方向が変わるように、該バックアップローラに掛けられており、
前記各加工ローラは、前記電極板における前記バックアップローラに掛けられた部分と接触するようにそれぞれ配置されていることを特徴とする電極板加工装置。
前記バックアップローラは１つであり、
前記電極板は、前記バックアップローラの表面に沿って搬送方向が変わるように、該バックアップローラに掛けられており、
前記各加工ローラは、前記電極板における前記バックアップローラに掛けられた部分と接触するようにそれぞれ配置されていることを特徴とする電極板加工装置。
【請求項3】
請求項２に記載の電極板加工装置において、
前記各加工ローラは、駆動源が設けられていないフリーローラであり、
前記バックアップローラは、駆動源により回転駆動する駆動ローラであることを特徴とする電極板加工装置。
前記各加工ローラは、駆動源が設けられていないフリーローラであり、
前記バックアップローラは、駆動源により回転駆動する駆動ローラであることを特徴とする電極板加工装置。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１つに記載の電極板加工装置において、
前記加工ローラ毎に設けられ、該各加工ローラを前記バックアップローラに向かってそれぞれ押し付ける複数の押付装置と、
前記各押付装置を作動制御するコントローラと、を更に備え、
前記コントローラは、前記各加工ローラの前記電極板に対する押付力が一定になるように前記各押付装置を制御することを特徴とする電極板加工装置。
前記加工ローラ毎に設けられ、該各加工ローラを前記バックアップローラに向かってそれぞれ押し付ける複数の押付装置と、
前記各押付装置を作動制御するコントローラと、を更に備え、
前記コントローラは、前記各加工ローラの前記電極板に対する押付力が一定になるように前記各押付装置を制御することを特徴とする電極板加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
ここに開示された技術は、電極板加工装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【0002】
従来より、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、全固体電池などの蓄電デバイスにおいて、電極を構成する活物質層に対して、多数の穴部を形成することで、電極への電解液の浸透を促進することが提案されている。このために、電極に穴部を形成するための装置が検討されている。
【0003】
例えば、特許文献１には、外周に突起を有するローラを活物質上で転動させることで孔部を形成することが提案されている。
【0004】
また、特許文献２では、電極板に平行四辺形状の凹部（孔部）を形成する方法として、正極合材層を乾燥した後あるいは乾燥中のいずれかのタイミングで、表面に所定の凸部が形成された平板プレス機やローラを用いて凹部を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１５－１３０２９７号公報
【特許文献2】特開２０１３－６９４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献１や特許文献２に記載のように、加工装置としてローラを用いれば、効率良く穴部を加工することができる。このようなローラの作製方法として、金属板に穴部の形状に応じた突起を形成して、ローラの表面に貼り付ける方法がある。この方法では、突起を所望の形状に加工しやすいという利点がある。
【0007】
ここで、電極板の広さに対応した幅広のローラを作製する場合には、複数の金属板をローラの軸方向に並べて貼り付ける必要がある。この場合には、各金属板を張り付ける際の接着剤の塗布量に偏りが生じて、ローラの径が該ローラの軸方向においてばらつくおそれがある。また、接着剤の塗布量に偏りが生じないようにしたとしても、金属板の厚みのばらつきが原因で、ローラの径が該ローラの軸方向においてばらつくおそれがある。
【0008】
電極板に穴部を形成する場合、電解液の浸透を均一にするために、穴部の深さを均一にすることが好ましい。しかしながら、前述のようにローラの径が該ローラの軸方向においてばらつくと、ローラの軸方向において、ローラの一部（最も径が大きい部分）のみが電極と適切に接触して、ローラの他の部分は電極から離間した状態になる。このため、このようなローラを用いた加工装置では、穴部の深さが均一になるように加工することが困難になる。
【0009】
ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこは、電極板への穴加工の精度を向上させることができる電極板加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、電極板に有底の穴部を形成するための電極板加工装置を対象として、加工前の前記電極板が巻回されかつ該電極板を送り出す巻き出しローラと、前記電極板の幅よりも狭い幅をそれぞれ有しかつ前記電極板の加工面に前記穴部を形成する複数の加工ローラと、前記各加工ローラをそれぞれ独立して支持する複数の支持機構と、前記各加工ローラと共に前記電極板を挟持するバックアップローラと、加工後の前記電極板を巻き取る巻き取りローラと、を備え、前記各加工ローラは、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の表面に貼り付けられかつ前記穴部を形成するための複数の突起が設けられた金属板と、をそれぞれ有し、前記各金属板は、前記各加工ローラの各軸方向においては１枚だけ設けられており、前記バックアップローラの周方向から見て、前記電極板の幅方向に隣り合う前記加工ローラ同士は、前記バックアップローラの周方向に位置をずらして配置されている、という構成とした。
【0011】
この構成によると、各加工ローラにおいて、ローラ本体に貼り付けられた金属板は、加工ローラの軸方向においては１枚だけ設けられている。このため、金属板を含めた各加工ローラの径が、軸方向でばらつくのを抑制することができる。また、各加工ローラは各支持機構に独立して支持されているため、各加工ローラの径がそれぞれ異なっていたとしても、電極板の加工面に各加工ローラの金属板が適切に接触するように各加工ローラの位置を調整することができる。これにより、突起により形成される穴部の深さを均一にすることができる。
【0012】
また、電極板の幅方向に隣り合う加工ローラ同士は、バックアップローラの周方向に位置をずらして配置されているため、各加工ローラの支持機構を大きくしたとしても、電極板の幅方向における加工ローラ間の隙間を出来る限り小さくすることができる。これにより、加工ローラを適切に支持できるとともに、電極板の加工面に穴加工されていない領域が線状に生じるのを抑制することができる。
【0013】
したがって、電極板への穴加工の精度を向上させることができる。
【0014】
前記電極板加工装置の一実施形態では、前記バックアップローラは１つであり、前記電極板は、前記バックアップローラの表面に沿って搬送方向が変わるように、該バックアップローラに掛けられており、前記各加工ローラは、前記電極板における前記バックアップローラに掛けられた部分と接触するようにそれぞれ配置されている。
【0015】
この構成によると、各加工ローラをできる限り互いに近い位置に配置にすることができるため、電極板の幅方向における各加工ローラの位置合わせを精度良く行うことができる。これにより、電極板への穴加工の精度をより向上させることができる。
【0016】
また、電極板加工装置をコンパクトな構成にすることができる。
【0017】
前記一実施形態において、前記各加工ローラは、駆動源が設けられていないフリーローラであり、前記バックアップローラは、駆動源により回転駆動する駆動ローラである、という構成でもよい。
【0018】
すなわち、電極板を送る方法としては、各加工ローラを回転駆動させる方法と、バックアップローラを回転させる方法とがある。各加工ローラを回転駆動させる場合には、電極板にかかる張力を一定にするために各加工ローラの回転を同期させる必要がある。このとき、前述のように、各加工ローラの径が異なっていると、各加工ローラの回転速度をその径に応じて設定した上で制御する必要があるため、複雑な制御が必要となる。一方で、バックアップローラを回転させる場合には、このような複雑な制御をせずとも、電極板にかかる張力を一定にした状態で、電極板を送ることができる。
【0019】
また、各加工ローラを回転駆動させる場合には、突起で穴部を押し出すようになるため、穴部の側部に突起から荷重がかかることになる。この荷重がばらつくと、穴部の形状がばらつくおそれがある。バックアップローラを回転させる場合には、穴部の側部に荷重がかかりにくいため、穴部の形状がばらつきにくくなる。
【0020】
したがって、前記の構成により、電極板への穴加工の精度をより向上させることができる。
【0021】
前記電極板加工装置において、前記加工ローラ毎に設けられ、該各加工ローラを前記バックアップローラに向かってそれぞれ押し付ける複数の押付装置と、前記各押付装置を作動制御するコントローラと、を更に備え、前記コントローラは、前記各加工ローラの前記電極板に対する押付力が一定になるように前記各押付装置を制御する、という構成でもよい。
【0022】
この構成によると、各加工ローラの電極板に対する押付力が一定になることで、該加工面への突起の差込量を略一定にできる。これにより、電極板への穴加工の精度をより向上させることができる。
【発明の効果】
【0023】
以上説明したように、ここに開示された技術によると、電極板への穴加工の精度を向上させることができる電極板加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0026】
（電極板）
図１は、本実施形態に係る電極板加工装置１により加工された電極板１００を示す。この電極板１００は、リチウムイオン電池などの二次電池の正極及び負極の少なくとも一方に用いられる電極板である。
図１は、本実施形態に係る電極板加工装置１により加工された電極板１００を示す。この電極板１００は、リチウムイオン電池などの二次電池の正極及び負極の少なくとも一方に用いられる電極板である。
【0027】
電極板１００は、図１（ｂ）に示すように、集電箔１０２に活物質層１０１が積層されて構成されている。リチウムイオン電池の場合は、正極の活物質層１０１は、マンガンリチウム複合酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４）やニッケル・マンガン系のＬｉＮｉｘＭｎ１－ｘＯ２（０＜ｘ＜１）などのリチウムと少なくとも１種の遷移金属元素を含むリチウム含有複合酸化物が用いられ、負極の活物質層１０１は、カーボン粒子などの炭素材料が用いられる。集電箔１０２は、正極であればアルミニウムやアルミニウムを主体とする合金を用いることができ、負極であれば銅や銅を主体とする合金を用いることができる。
【0028】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、電極板１００の活物質層１０１には、有底状の穴部１０３が設けられている。つまり、電極板１００における活物質層１０１が形成された側の面が加工面に相当する。この穴部１０３は、活物質層１０１への電解液の浸透効率を向上させるための穴部である。本実施形態では、穴部１０３は、逆円錐状をなしている。穴部１０３の深さは、例えば、１０μｍ程度である。
【0029】
（電極板加工装置）
次に、前述したような電極板１００を形成するための電極板加工装置１について説明する。電極板１００は、加工時には幅広な薄板であるが、加工後には、電池の形状に応じて適切な大きさにカットされて、図１に示すような形状になる。
次に、前述したような電極板１００を形成するための電極板加工装置１について説明する。電極板１００は、加工時には幅広な薄板であるが、加工後には、電池の形状に応じて適切な大きさにカットされて、図１に示すような形状になる。
【0030】
図２は、電極板加工装置１（以下、単に加工装置１という）の構成を概略的に示す。加工装置１は、加工前の電極板１００が巻回されかつ電極板１００を送り出す巻き出しローラ１０と、巻き出しローラ１０から送り出された電極板１００を案内する第１ガイドローラ１１と、搬送中の加工前の電極板１００にかかる張力を調整するための第１ダンサ部１２と、第１ダンサ部１２から送られた電極板１００を下流の加工機構３０に案内する第２ガイドローラ１３と、電極板１００の加工面（活物質層１０１が形成された面）に穴部１０３を形成する加工機構３０と、搬送中の加工後の電極板１００にかかる張力を調整するための第２ダンサ部１４と、加工後の電極板１００を巻き取りローラ２０に案内する第３及び第４ガイドローラ１５，１６と、加工後の電極板１００を巻き取る巻き取りローラ２０と、を備える。
【0031】
巻き出しローラ１０は、第１モータ１０ａにより回転駆動する駆動ローラとして構成されている。この図２で示す加工装置１では、巻き出しローラ１０は、電極板１００の活物質層１０１が裏側になるように、該電極板１００が巻回されている。図示は省略しているが、巻き出しローラ１０の近傍には、巻き出しローラ１０に巻回された電極板１００の巻径を検出するための巻径センサが設けられている。
【0032】
第１ガイドローラ１１は、巻き出しローラ１０から送り出された電極板１００を、適切な搬送方向になるようにして、下流の第１ダンサ部１２に案内する。第１ガイドローラ１１は、回転用の駆動源を有していないフリーローラで構成されている。
【0033】
第１ダンサ部１２は、位置固定された第１支持ローラ１２ａと、第１支持ローラ１２ａの下流側に位置しかつ位置が変動可能に構成された第１ダンシングローラ１２ｂと、第１ダンシングローラ１２ｂを揺動させる第１ダンサ機構１２ｃと、を有する。第１ダンサ機構１２ｃは、一端が該第１ダンシングローラ１２ｂに接続されかつ他端が支軸に取り付けられた第１連結棒と、該第１連結棒を前記支軸周りに回動させる第１ダンサ用シリンダと、を有する。電極板１００は、第１支持ローラ１２ａに巻き掛けられた後、第１ダンシングローラ１２ｂに巻き掛けられている。第１ダンサ部１２は、前記第１ダンサ用シリンダが前記第１連結棒を押し引きして、第１ダンシングローラ１２ｂを第１支持ローラ１２ａに対して相対移動させることで、電極板１００に係る張力が一定になるように調整する。第１支持ローラ１２ａ及び第１ダンシングローラ１２ｂは、どちらも回転用の駆動源を有していないフリーローラで構成されている。前記第１ダンサ用シリンダは、エアシリンダで構成されている。図示は省略しているが、第１ガイドローラ１１と第１支持ローラ１２ａとの間には、搬送される電極板１００の幅方向の端部の位置を検出するＥＰＣ（Edge Position Control、登録商標）センサが設けられ、第１支持ローラ１２ａには、搬送中の電極板１００の張力を検出する張力センサが設けられている。
【0034】
第２ガイドローラ１３は、電極板１００を適切な搬送方向になるようにして、下流の加工機構３０に案内する。第２ガイドローラ１３は、加工機構３０のバックアップローラ４０に対して、電極板１００を該バックアップローラ４０の周方向の１／３以上巻き掛けることができる位置に配置されている。第２ガイドローラ１３は、回転用の駆動源を有していないフリーローラで構成されている。
【0035】
加工機構３０は、電極板１００の加工面に穴部１０３を形成する加工ローラ３２をそれぞれ有する複数の金型装置３１と、各加工ローラ３２と共に電極板１００を挟持するバックアップローラ４０とを有する。各金型装置３１は、加工ローラ３２をバックアップローラ４０に向かってそれぞれ押し付ける金型加圧用シリンダ３８（図３等参照）をそれぞれ有する。バックアップローラ４０は、第３モータ４２により回転駆動する駆動モータとして構成されている。加工機構３０の詳細については後述する。
【0036】
第２ダンサ部１４は、位置固定された第２支持ローラ１４ａと、第２支持ローラ１４ａの上流側に位置しかつ位置が変動可能に構成された第２ダンシングローラ１４ｂと、第２ダンシングローラ１４ｂを揺動させる第２ダンサ機構１４ｃと、を有する。第２ダンサ機構１４ｃは、一端が該第２ダンシングローラ１４ｂに接続されかつ他端が支軸に取り付けられた第２連結棒と、該第２連結棒を前記支軸周りに回動させる第２ダンサ用シリンダと、を有する。電極板１００は、第２ダンシングローラ１４ｂに巻き掛けられた後、第２支持ローラ１４ａに巻き掛けられている。第２ダンサ部１４は、前記第２ダンサ用シリンダが前記第２連結棒を押し引きして、第２ダンシングローラ１４ｂを第２支持ローラ１４ａに対して相対移動させることで、電極板１００に係る張力が一定になるように調整する。第２支持ローラ１４ａ及び第２ダンシングローラ１４ｂは、どちらも回転用の駆動源を有していないフリーローラで構成されている。前記第２ダンサ用シリンダは、エアシリンダで構成されている。図示は省略しているが、第２支持ローラ１４ａには、搬送中の電極板１００の張力を検出する張力センサが設けられている。
【0037】
第３及び第４ガイドローラ１５，１６は、加工後の電極板１００を、適切な搬送方向になるようにして、巻き取りローラ２０に案内する。第３及び第４ガイドローラ１５，１６は、回転用の駆動源を有していないフリーローラで構成されている。図示は省略しているが、第２支持ローラ１４ａと第３ガイドローラ１５との間には、搬送される電極板１００の幅方向の端部の位置を検出するＥＰＣ（Edge Position Control、登録商標）センサが設けられている。
【0038】
巻き取りローラ２０は、第２モータ２０ａにより回転駆動する駆動ローラとして構成されている。この図２で示す加工装置１では、巻き取りローラ２０は、電極板１００の活物質層１０１が表側になるように、該電極板１００が巻回されている。図示は省略しているが、巻き取りローラ２０の近傍には、巻き取りローラ２０に巻回された電極板１００の巻径を検出するための巻径センサが設けられている。
【0039】
加工装置１は、コントローラ５０により作動制御される。コントローラ５０は、ＣＰＵを有するプロセッサ、複数のモジュールが格納されたメモリ等を有する。コントローラ５０は、各巻径センサ、各張力センサ、及び各ＥＰＣセンサの検出結果に基づいて、第１モータ１０ａ、第２モータ２０ａ、第３モータ４２、前記第１ダンサ用シリンダ、前記第２ダンサ用シリンダ、及び金型加圧用シリンダ３８（図３等参照）を作動させる。具体的には、コントローラ５０は、各センサの検出結果に基づいて、搬送中の電極板１００が撓んだり、蛇行したりしないように、第１モータ１０ａ、第２モータ２０ａ、及び第３モータ４２を同期させたり、前記第１ダンサ用シリンダ及び前記第２ダンサ用シリンダに供給する空気量を調整したりする。また、詳しくは後述するが、コントローラ５０は、各加工ローラ３２の電極板１００に対する押付力が一定になるように各金型加圧用シリンダ３８に供給する空気量をそれぞれ制御する。このような機能は、メモリのモジュールにソフトウェアとして格納されている。プロセッサ及びメモリの数は１つに限定されず、コントローラ５０が２つ以上のプロセッサ及びメモリを有していてもよい。
【0040】
（加工機構）
図３～図５は、加工機構３０に設けられた金型装置３１を示す。金型装置３１は複数（本実施形態では６つ）あるが、各金型装置３１の構成は同じであるため、以下では、１つの金型装置３１についてのみ詳細に説明する。
図３～図５は、加工機構３０に設けられた金型装置３１を示す。金型装置３１は複数（本実施形態では６つ）あるが、各金型装置３１の構成は同じであるため、以下では、１つの金型装置３１についてのみ詳細に説明する。
【0041】
図３及び図４に示すように、金型装置３１は、電極板１００の加工面に穴部１０３を形成する金型としての加工ローラ３２を有する。加工ローラ３２の幅は、電極板１００の幅よりも狭い。具体的には、本実施形態では、加工ローラ３２の幅は、加工時における電極板１００の幅の約１／６である。
【0042】
加工ローラ３２は、図５に示すように、円筒状のローラ本体３２ａを有する。加工ローラ３２は、ローラ本体３２ａの外周面に、金属板３３が１枚だけ接着剤で貼り付けられて形成されている。金属板３３の幅はローラ本体３２ａの幅と同じあり、金属板３３の長さはローラ本体３２ａの円周と同じ長さである。ローラ本体３２ａの貫通孔３２ｂは、後述する支持軸３５が挿入される部分である。ローラ本体３２ａは、例えば、アルミニウムやステンレス鋼などの金属製のものを採用することができる。
【0043】
金属板３３は、ローラ本体３２ａとは反対側に位置する被加工面３３ｂに複数の突起３３ａが所定のパターンで形成されている。各突起３３ａは、穴部１０３の形状に対応した円錐状をなしている。突起３３ａの被加工面３３ｂからの高さは、穴部１０３の深さに応じて１０μｍ程度に設定されている。各突起３３ａは金属板３３の幅方向に等間隔に並んでいる。各突起３３ａのうち金属板３３の幅方向の両端にある２つの突起３３ａと金属板３３の幅方向の端との間の各間隔は、金属板３３の幅方向に相隣接する各突起３３ａの間隔の半分に設定されている。突起３３ａは、活物質層１０１よりも硬い金属で形成されている。
【0044】
加工ローラ３２は、回転用の駆動源を有していないフリーローラで構成されている。
【0045】
金型装置３１は、加工ローラ３２を支持する支持機構３４を有する。支持機構３４は、各金型装置３１に１つずつ設けられており、各加工ローラ３２をそれぞれ独立して支持する。支持機構３４は、加工ローラ３２に固定されかつ該加工ローラ３２を支持する支持軸３５と、支持軸３５ごと加工ローラ３２を保持する保持部３６とを有する。
【0046】
支持軸３５は、加工ローラ３２と同軸になるように加工ローラ３２に取付固定されている。支持軸３５の軸方向の両側端部にはそれぞれベアリング３７が取り付けられている。これにより、加工ローラ３２は、その中心軸周りに支持軸３５と共に回転可能になっている。
【0047】
保持部３６は、図３に示すように、正面視でＵ字状をなしている。具体的には、保持部３６は、支持軸３５の軸方向の一側に位置しかつ矩形板状をなす第１壁部３６ａと、第１壁部３６ａと前記軸方向に対向するように該軸方向の他側に位置しかつ矩形板状をなす第２壁部３６ｂと、第１壁部３６ａの長手方向の一端部と第２壁部３６ｂの長手方向の一端部とを前記軸方向に連結する連結壁部３６ｃとを有する。第１壁部３６ａ及び第２壁部３６ｂにおける長手方向の他側の部分には、ベアリング３７を収容しかつ固定する凹部が形成されている（図４で第１壁部３６ａの凹部のみ示す）。凹部の開口部には、細長い板状をなす蓋体３６ｄが配置されている。蓋体３６ｄは、ボルトにより、第１壁部３６ａ及び第２壁部３６ｂにそれぞれ固定されている。尚、第１壁部３６ａ及び第２壁部３６ｂと連結壁部３６ｃとは、一体であってもよいし、別体で構成されていてもよい。
【0048】
加工ローラ３２は、図３及び図４に示すように、ベアリング３７及び支持軸３５が第１及び第２壁部３６ａ，３６ｂの凹部に収容された状態で、蓋体３６ｄが第１及び第２壁部３６ａ，３６ｂに固定されることで、保持部３６に保持されている。加工ローラ３２は、第１壁部３６ａと第２壁部３６ｂとの間の領域に配置されており、その一部が保持部３６からはみ出すようになっている。
【0049】
金型装置３１の金型加圧用シリンダ３８は、そのシリンダロッド３８ａの先端が保持部３６の連結壁部３６ｃと接続されていて、保持部３６ごと加工ローラ３２をシリンダロッド３８ａの軸方向に進退させる。金型加圧用シリンダ３８のシリンダロッド３８ａは、軸心線の延長線Ｌ上に加工ローラ３２の中心軸Ｃ１（支持軸３５の中心と一致）が位置するように配置されている。
【0050】
金型加圧用シリンダ３８は、エアシリンダで構成されている。金型加圧用シリンダ３８は、エア供給路３８ｂを介してエア供給源（図示省略）と接続されている。エア供給路３８ｂには、金型加圧用シリンダ３８に供給する空気量を調整するためのレギュレータ３８ｃが設けられている。レギュレータ３８ｃはコントローラ５０により制御されており、コントローラ５０は、レギュレータ３８ｃを制御して、金型加圧用シリンダ３８に供給する空気量を調整することで、加工ローラ３２の、バックアップローラ４０に巻き付けられた電極板１００に対する押付力を一定にするように調整する。金型加圧用シリンダ３８は、加工ローラ３２の電極板１００に対する押付力を検出するための荷重センサを有する。該荷重センサは、例えばシリンダロッド３８ａに内蔵されていて、加工ローラ３２、支持軸３５、及び保持部３６を介してシリンダロッド３８ａにかかる荷重を検出する。コントローラ５０は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、レギュレータ３８ｃを制御する。このことから、金型加圧用シリンダ３８及びレギュレータ３８ｃは、押付装置を構成する。尚、「押付力を一定にする」とは、厳密に一定である必要はなく、加工ローラ３２の金属板３３の被加工面３３ｂが、電極板１００の活物質層１０１に押し付けられる程度の押付力でありかつ該押付力により活物質層１０１が圧縮変形しない程度（穴加工による変形を除く）の押付力であれば、多少増減してもよい。
【0051】
金型装置３１は、金型加圧用シリンダ３８により加工ローラ３２を進退させる際のガイドとしてレール３９を有する。レール３９は、シリンダロッド３８ａの軸心線と平行に延びている。レール３９は、保持部３６の連結壁部３６ｃと係合している。これにより、加工ローラ３２は、その中心の軌道がレール３９と平行になるように移動する。
【0052】
バックアップローラ４０は、図６に示すように、電極板１００の幅よりも広い幅を有する１つのローラで構成されている。バックアップローラ４０は、加工装置１のフレーム２に支持軸４１を介して固定されている。支持軸４１は、第３モータ４２と接続されている。第３モータ４２により支持軸４１が回転することでバックアップローラ４０がその中心軸周りに回転する。図２及び図７に示すように、バックアップローラ４０には、電極板１００が、バックアップローラ４０の表面に沿って搬送方向が変わるように、バックアップローラ４０の周方向の１／３以上巻き掛けられている。バックアップローラ４０の軸方向は、巻き掛けられた電極板１００の幅方向と一致している。バックアップローラ４０は、例えば、金属製のローラである。
【0053】
図２に示すように、加工機構３０には、加工ローラ３２を清掃するための清掃ローラ４３が設けられている。清掃ローラ４３は、弱粘着性のローラと強粘着性のローラとを有し、弱粘着性のローラで加工ローラ３２に付着した加工屑等を回収して、弱粘着性のローラが回収した加工屑等を強粘着性のローラで回収するようになっている。
【0054】
次に、各金型装置３１及びバックアップローラ４０の配置について図６及び図７を参照して説明する。尚、図６において、各金型装置３１のフレーム２に対する支持構造については、図を簡略化するために記載を省略している。
【0055】
図６に示すように、各金型装置３１は、各加工ローラ３２が、バックアップローラ４０の周方向から見て電極板１００の幅方向に並ぶように、かつ該幅方向に隣り合う加工ローラ３２同士がバックアップローラ４０の周方向に位置をずらして配置されるように、それぞれ配置されている。具体的には、各金型装置３１は、各加工ローラ３２が、バックアップローラ４０の径方向から見て電極板１００の幅方向に千鳥状に配置されるようにそれぞれ配置されている。より詳しくは、各金型装置３１を、バックアップローラ４０の軸方向（以下、バックアップ軸方向という）の一側（ここでは第３モータ４２が配置された側）から他側に向かって順に、第１金型装置３１１、第２金型装置３１２、第３金型装置３１３、第４金型装置３１４、第５金型装置３１５、及び第６金型装置３１６としたときに、第１金型装置３１１、第３金型装置３１３、及び第５金型装置３１５が、バックアップローラ４０の周方向の第１位置に、バックアップ軸方向に等間隔に並んで位置する一方、第２金型装置３１２、第４金型装置３１４、及び第６金型装置３１６が、バックアップローラ４０の周方向における第１位置とは異なる第２位置に、バックアップ軸方向に等間隔に並んで位置する。第２金型装置３１２は、バックアップ軸方向において、第１金型装置３１１と第３金型装置３１３との間に位置する。第４金型装置３１４は、バックアップ軸方向において、第３金型装置３１３と第５金型装置３１５との間に位置する。第６金型装置３１６は、第５金型装置３１５よりもバックアップ軸方向の前記他側に位置する。
【0056】
第１金型装置３１１と第２金型装置３１２とは、第１金型装置３１１の加工ローラ３２におけるバックアップ軸方向の最も前記他側の突起３３ａと、第２金型装置３１２の加工ローラ３２におけるバックアップ軸方向の最も前記一側の突起３３ａとのバックアップ軸方向における間隔が、各加工ローラ３２における幅方向に相隣接する突起３３ａ同士の間隔と同じになるように配置されている。本実施形態では、各突起３３ａのうち加工ローラ３２の幅方向の両端にある２つの突起３３ａと加工ローラ３２の幅方向の端との間の各間隔が、加工ローラ３２の幅方向に相隣接する各突起３３ａの間隔の半分になるため、第１金型装置３１１の加工ローラ３２におけるバックアップ軸方向の前記他側の面と、第２金型装置３１２の加工ローラ３２におけるバックアップ軸方向の前記一側の面とが同一平面上に位置するように配置すれば、前述のような配置になる。第２金型装置３１２と第３金型装置３１３、第３金型装置３１３と第４金型装置３１４、第４金型装置３１４と第５金型装置３１５、及び第５金型装置３１５と第６金型装置３１６についても、それぞれ前述のように配置されている。
【0057】
図７に示すように、前記第１位置と前記第２位置とは、バックアップローラ４０の周方向に９０°異なる位置である。具体的には、第１位置は、バックアップローラ４０の鉛直上側の位置であり、第２位置は、水平方向における電極板１００の搬送方向上流側の位置である。第１～第６金型装置３１１～３１６は、各加工ローラ３２が電極板１００におけるバックアップローラ４０に掛けられた部分と接触するようにそれぞれ配置されている。第１～第６金型装置３１１～３１６は、各金型加圧用シリンダ３８のシリンダロッド３８ａの軸心線の延長線Ｌ上にバックアップローラ４０の中心軸Ｃ２が位置するようにそれぞれ配置されている。これにより、第１金型装置３１１、第３金型装置３１３、及び第５金型装置３１５の各加工ローラ３２の各中心軸Ｃ１とバックアップローラ４０の中心軸Ｃ２とは、同一の鉛直面内に位置する。また、第２金型装置３１２、第４金型装置３１４、及び第６金型装置３１６の各加工ローラ３２の各中心軸Ｃ１とバックアップローラ４０の中心軸Ｃ２とは、同一の水平面内に位置する。前記のように、第１～第６金型装置３１１～３１６が配置されていることで、各金型加圧用シリンダ３８により発生する押付力を、ほとんど減少させることなく、加工ローラ３２から電極板１００に伝達することができる。各加工ローラ３２をバックアップローラ４０に巻き掛けられた電極板１００に、より適切な押付力でもって押し付けることができる。
【0058】
尚、第１金型装置３１１、第３金型装置３１３、及び第５金型装置３１５の各加工ローラ３２の各中心軸Ｃ１は、同一の鉛直面内には位置するが、互いに平行であるとは限らない。金属板３３の厚みの分布や接着剤の分布により、加工ローラ３２が円錐台状になったときには、当該加工ローラ３２は、その中心軸Ｃ１が他の中心軸Ｃ１に対して若干斜めになるように配置されるためである。第２金型装置３１２、第４金型装置３１４、及び第６金型装置３１６の各加工ローラ３２の各中心軸Ｃ１についても同様である。
【0059】
ここで、前述のように、幅広の電極板１００に穴加工を行う場合、従来であれば、バックアップローラ４０と同等の幅を有する加工ローラが用いられていた。このような加工ローラは、複数の金属板を加工ローラの軸方向に並べて貼り付けることで構成されていた。しかしながら、従来の加工ローラでは、金属板３３の厚みのばらつきや接着剤の塗布量の違いにより、加工ローラの径が該加工ローラの軸方向でばらついてしまうという問題があった。加工ローラの径が該加工ローラの軸方向でばらついてしまうと、加工ローラの軸方向において、加工ローラの一部のみが電極板１００と接触して、加工ローラの他の部分は電極板１００から離間するため、当該加工ローラにより形成される穴部１０３は、深さにばらつきが生じてしまう。
【0060】
これに対して、本実施形態では、電極板１００の幅よりも狭い幅の複数の加工ローラ３２により、電極板１００に対して穴加工を行う。各加工ローラ３２は、ローラ本体３２ａに、電極板の幅よりも狭い幅でかつ突起を形成する金属板が１枚だけ貼り付けられてそれぞれ構成されている。つまり、各加工ローラ３２において、金属板３３は、加工ローラ３２の軸方向においては１枚だけ設けられている。このため、金属板３３を含めた各加工ローラ３２の径がばらつくのを抑制することができる。また、各加工ローラ３２は各支持機構３４に独立して支持されているため、各加工ローラ３２の径がそれぞれ異なっていたとしても、電極板１００の加工面（活物質層１０１の面）に各加工ローラ３２の金属板３３の被加工面３３ｂが適切に接触するように各加工ローラ３２の位置を調整することができる。これにより、被加工面３３ｂに形成された突起３３ａにより形成される穴部１０３の深さを均一にすることができる。
【0061】
また、各加工ローラ３２を千鳥状に配置をしていることにより、各加工ローラ３２の支持機構３４を大きくしたとしても、電極板１００の幅方向における加工ローラ３２間の隙間を出来る限り小さくすることができる。これにより、加工ローラ３２を適切に支持できるとともに、電極板１００の加工面に、穴加工されていない領域が線状に生じるのを抑制することができる。
【0062】
したがって、電極板１００への穴加工の精度を向上させることができる。
【0063】
さらに、本実施形態の前記構成は、各加工ローラ３２に金属板３３が１枚貼り付けられた構造であるため、金属板３３の突起３３ａが摩耗により変形したときには、突起３３ａが変形した加工ローラ３２の金属板３３のみ交換すればよい。また、各加工ローラ３２を千鳥状に配置をしていることにより、各加工ローラ３２間の隙間を出来る限り大きくすることができるため、メンテナンス時に工具等が配置しやすくなる。このため、加工ローラ３２のメンテナンス性を高くすることもできる。
【0064】
また、本実施形態では、各加工ローラ３２と共に電極板１００を挟持するバックアップローラ４０は１つであり、電極板１００は、バックアップローラ４０の表面に沿って搬送方向が変わるように、該バックアップローラ４０に掛けられており、各加工ローラ３２は、電極板１００におけるバックアップローラ４０に掛けられた部分と接触するようにそれぞれ配置されている。これにより、各加工ローラ３２をできる限り互いに近い位置に配置にすることができるため、電極板１００の幅方向（バックアップ軸方向と一致）における各加工ローラ３２の位置合わせを精度良く行うことができる。これにより、電極板１００への穴加工の精度をより向上させることができる。
【0065】
また、各加工ローラ３２、延いては各金型装置３１を、バックアップローラ４０の周方向において互いに近い位置に配置することで、電極板加工装置１をコンパクトな構成にすることができる。
【0066】
また、本実施形態では、各加工ローラ３２は、駆動源が設けられていないフリーローラであり、バックアップローラ４０は、第３モータ４２により回転駆動する駆動ローラである。これにより、コントローラ５０は、複雑な制御をせずに、電極板１００にかかる張力を一定にした状態で、電極板１００を送ることができる。
【0067】
また、仮に各加工ローラ３２を回転駆動させる場合には、突起３３ａで穴部１０３を押し出すようになるため、穴部１０３の側部に突起から荷重がかかることになる。この荷重がばらつくと、穴部１０３の形状がばらつくおそれがある。バックアップローラ４０を回転させる場合には、穴部１０３の側部に荷重がかかりにくいため、穴部１０３の形状がばらつきにくくなる。
【0068】
したがって、電極板１００への穴加工の精度をより向上させることができる。
【0069】
また、本実施形態では、加工ローラ３２毎に設けられ、各加工ローラ３２をバックアップローラ４０に向かってそれぞれ押し付ける複数の金型加圧用シリンダ３８を更に備え、コントローラ５０は、各加工ローラ３２の電極板１００に対する押付力が一定になるように各金型加圧用シリンダ３８を制御する。このように、各加工ローラ３２の電極板１００に対する押付力が一定になることで、電極板１００の加工面への突起３３ａの差込量を略一定にできる。これにより、電極板１００の穴加工の精度をより向上させることができる。
【0070】
また、本実施形態では、各金型装置３１は、各金型加圧用シリンダ３８のシリンダロッド３８ａの軸心線の延長線Ｌ上に、加工ローラ３２の中心軸Ｃ１とバックアップローラ４０の中心軸Ｃ２とが位置するようにそれぞれ配置されている。すなわち、各金型加圧用シリンダ３８のシリンダロッド３８ａの軸心線の延長線Ｌ上に、加工ローラ３２の中心軸Ｃ１及びバックアップローラ４０の中心軸Ｃ２の少なくとも一方が位置していないときには、金型加圧用シリンダの進退方向が加工ローラ及びバックアップローラの径方向からずれるため、金型加圧用シリンダ３８により発生する押付力の一部だけが電極板１００に伝達されるようになる。一方で、前記構成であれば、金型加圧用シリンダの進退方向が加工ローラ及びバックアップローラの径方向になるため、各金型加圧用シリンダ３８により発生する押付力を、ほとんど減少させることなく、加工ローラ３２から電極板１００に伝達することができる。これにより、各加工ローラ３２をバックアップローラ４０に巻き掛けられた電極板１００に、適切な押付力でもって押し付けることができる。これにより、電極板１００の穴加工の精度をより向上させることができる。
【0071】
また、本実施形態では、複数の金型装置３１のうち一部の金型装置３１（第１金型装置３１１、第３金型装置３１３、及び第５金型装置３１５）は、バックアップローラ４０の鉛直上側にそれぞれ配置され、残りの金型装置３１（第２金型装置３１２、第４金型装置３１４、及び第６金型装置３１６）は、水平方向における電極板１００の搬送方向上流側の位置にそれぞれ配置されている。これにより、レール３９を含む金型装置３１の、加工装置１のフレーム２に対する支持構造を簡単にすることができる。
【0072】
特に、本実施形態では、前記一部の金型装置３１の各加工ローラ３２の各中心軸Ｃ１とバックアップローラ４０の中心軸Ｃ２とは、同一の鉛直面内に位置し、前記残りの金型装置３１の各加工ローラ３２の各中心軸Ｃ１とバックアップローラ４０の中心軸Ｃ２とは、同一の水平面内に位置する。これにより、前記一部の金型装置３１の間で各加工ローラ３２にかかる重力の影響がほぼ同じになり、前記残りの金型装置３１の間でも各加工ローラ３２にかかる重力の影響がほぼ同じになる。この結果、コントローラ５０が重力の影響を考慮してレギュレータ３８ｃを制御する際の制御を容易にすることができる。
【0073】
（その他の実施形態）
ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
【0074】
例えば、前述の実施形態では、電極板１００の片面のみを加工する場合の加工装置１について説明した。これにかぎらず、加工機構３０をもう１つ設けて、集電箔１０２の両面に活物質層１０１が形成された電極板１００の両面を加工するようにしてもよい。
【0075】
また、前述の実施形態では、金型装置３１の押付装置としてエアシリンダを採用していた。これに限らず、押付装置として圧縮コイルバネを用いてもよい。
【0076】
また、前述の実施形態では、突起３３ａは円錐状であるため、穴部１０３は逆縁錐状であった。これに限らず、突起３３ａは有底状の穴を形成できる構成であればよく、例えば、角錐状でも、円錐台状でも、角錐台状でもよい。
【0077】
また、前述の実施形態では、第１金型装置３１１、第３金型装置３１３、及び第５金型装置３１５が配置される第１位置と、第２金型装置３１２、第４金型装置３１４、及び第６金型装置３１６が配置される第２位置とは、バックアップローラ４０の周方向に９０°異なる位置であった。これに限らず、各金型装置３１の支持機構３４が互いに干渉しない範囲であれば、バックアップローラ４０の周方向における第１位置と第２位置との間の角度は９０°未満であってもよい。また、バックアップローラ４０に対して電極板１００を巻き掛ける範囲を広くすれば、バックアップローラ４０の周方向における第１位置と第２位置との間の角度を９０°よりも大きくすることも可能である。
【0078】
また、各加工ローラ３２が、バックアップローラ４０の周方向から見て電極板１００の幅方向に隣り合うように配置されるのであれば、一部の金型装置３１を、第１位置と第２位置との間の第３位置（例えば、バックアップローラの周方向に４５°の位置）に配置してもよい。例えば、第１金型装置３１１と第４金型装置３１４とを第１位置に配置し、第２金型装置３１２と第５金型装置３１５とを第２位置に配置し、第３金型装置３１３と第６金型装置３１６とを第３位置に配置するようにしてもよい。図８は、前記のように配置した場合をバックアップ軸方向から見た図である。第４～第６金型装置３１４～３１６は、バックアップ軸方向からみると各加工ローラ３２の一部が重複しているが、実際には前記のようにバックアップ軸方向の位置がずれているため、互いに干渉はしていない。
【0079】
また、前述の実施形態では、加工ローラ３２は金属板３３が１枚だけ貼り付けられていたが、これに限らず、大径の加工ローラ３２を作成する場合には、加工ローラ３２の周方向においては複数枚の金属板３３が貼り付けられて構成されていてもよい。この場合でも、加工ローラ３２の軸方向においては、金属板３３は１枚だけの状態になっている。
【0080】
前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【0081】
ここに開示された技術は、電極板に有底の穴部を形成するための電極板加工装置として有用である。
【符号の説明】
【0082】
１ 電極板加工装置
１０ 巻き出しローラ
２０ 巻き取りローラ
３２ 加工ローラ
３２ａ ローラ本体
３３ 金属板
３３ａ 突起
３４ 支持機構
３８ 金型加圧用シリンダ（押付装置）
３８ｃ レギュレータ（押付装置）
４０ バックアップローラ
４２ 第３モータ（駆動源）
５０ コントローラ
１００ 電極板
１０３ 穴部
１０ 巻き出しローラ
２０ 巻き取りローラ
３２ 加工ローラ
３２ａ ローラ本体
３３ 金属板
３３ａ 突起
３４ 支持機構
３８ 金型加圧用シリンダ（押付装置）
３８ｃ レギュレータ（押付装置）
４０ バックアップローラ
４２ 第３モータ（駆動源）
５０ コントローラ
１００ 電極板
１０３ 穴部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
