专利名称：金属板穿孔用圆板状辊、采用该辊的金属板穿孔装置、金属板穿孔方法以及穿孔金属板的制作方法
技术领域：
本发明涉及在长条带状金属板或金属箔上连续穿孔的金属板穿孔用圆板状辊、采用该辊的金属板穿孔装置、金属板穿孔方法、以及采用该金属板穿孔装置及金属板穿孔方法制成的穿孔金属板。
已往，制造穿孔金属板的方法，通常是采用冲压穿孔方法，但是，采用冲压装置的穿孔方法中，被穿孔的金属板是断续地供给，在冲压加工时不得不使金属板停止，另外，由于巨大的力作用在冲压装置上，所以，不容易提高穿孔速度和穿孔金属板的生产性。
在日本特开昭60-133936号公报中揭示了一种提高穿孔速度、提高穿孔金属板生产性的方法，该方法是使具有多个突起的开孔辊旋转，连续地制造开孔金属板。该开孔金属板的制造方法如下。即，将金属板连续地通过外周面设有多个锯齿状突起的辊与承接辊之间，利用突起开孔，同时形成毛边。开了孔的金属板连续行进，毛边碰到设在前方的拉刮夹具的前端，毛边被折返。另外，金属板连续地行进，被送到设在前方的轧辊被轧制，毛边吃进金属板，形成无毛边的开孔金属板。采用该开孔金属板的制造方法，可以连续地穿孔，可提高穿孔速度和穿孔金属板的生产性。
但是，上述的使有突起的开孔辊旋转，连续地制造开孔金属板的方法，还存在以下尚待解决的问题。
即，毛边被折返的部分是原来金属板厚度的2倍，作为二次电池电极基体用的穿孔金属板使用时，使活性物质附着在其表面并卷起后充填到电池容器内时，金属板本身的容积增大，相应地减少了活性物质的充填量，不利于增加电池容量。另外，加强轧制而使折返部与其它部分同厚时，由于折返部的厚度是其它部分的2倍，所以，仅该部分被极端地轧制延展。因此，穿孔的间隔增大，穿孔密度减小，作为二次电池电极基体用的穿孔金属板使用时，上述的锚固作用不强，同时，充填到孔部的活性物质的量也减少。
本发明的第1技术方案记载的金属板穿孔用圆板状辊，在具有一定厚度的圆板状辊的外周面上，沿周方向隔开间隔地形成多个朝半径外方向突出的穿孔用刃部，其特征在于，上述穿孔用刃部的外周面上的平面刃状部形状是由1根封闭线围成的几何形状；从侧面看上述穿孔用刃部的侧面刃部形状是，其两周方向端部的刃高高于其它部分的刃高，并且，上述刃高形成为从上述两周方向端部朝着中央部渐渐降低的凹面状。
另外，如本发明第2至4技术方案记载的那样，上述金属板穿孔用圆板状辊，其特征在于，①在上述穿孔用刃部的侧面刃部形状中，在旋转方向先行的上述周方向端部的刃高低于在旋转方向后行的周方向端部的刃高。
②上述穿孔用刃部的平面刃部形状是矩形形状或4个角部被倒圆的略矩形形状。
③上述穿孔用刃部的平面刃部形状是长圆形状、椭圆形状、正圆形状、菱形形状或使4个角部带圆角的略菱形形状中的任一种。
本发明的第5技术方案记载的金属板穿孔装置，是对金属板或金属箔穿设多个孔的金属板穿孔装置，其特征在于，把第1至3中技术方案任一项记载的金属板穿孔用圆板状辊作为上侧辊，在该上侧辊的两侧将一对上侧侧导辊同轴连接而形成上部辊，该一对上侧侧导辊的半径比从上述金属板穿孔用圆板状辊的中心到上述穿孔用刃部的最低部的长度至少短上述金属板或金属箔的厚度以上；把厚度稍大于上述金属板穿孔用圆板状辊的圆板厚度的圆板状辊作为导辊，在该导辊的两侧将一对下侧侧导辊同轴连接而形成下部辊，该一对下侧侧导辊的半径至少比上述圆板状辊的半径长，长的量相当于金属板或金属箔的厚度加上穿孔用刃部的最大刃高部突出量与最小刃高部突出量的差；将上述上部辊与下部辊嵌合，一边使金属板或金属箔通过一边形成可进行穿孔的穿孔部；在上述穿孔部的前后方分别配设张力赋予部，该张力赋予部由对上述金属板或金属箔赋予张力的张力赋予机构构成。
另外，本发明的第6技术方案记载的金属板穿孔装置，其特征在于，把构成第5技术方案记载的穿孔部的上述上部辊和下部辊分别同轴地连接多组，可在金属板或金属箔上穿设多行孔。
另外，这样地设置上述上部辊、下部辊和张力赋予机构的位置关系使上述金属板或金属箔一边卷绕在上述导辊上一边被穿孔，使金属板或金属箔沿着导辊外周的一部分行进。
另外，第5或7技术方案记载的金属板穿孔装置，其特征在于，上述张力赋予机构，由挟着金属板或金属箔的上下一对夹送辊构成，或者由上下一对张紧辊构成。
本发明的第10技术方案记载的金属板穿孔方法，采用第5至9技术方案中任一项记载的金属板穿孔装置，对金属板或金属箔进行穿孔，其特征在于，使上述金属板或金属箔通过分别配设在穿孔部前后方的一对张力赋予部，用分别构成上述张力赋予部的张力赋予机构一边对金属板或金属箔赋予张力，一边使构成上述穿孔部的上下辊旋转，连续地在金属板或金属箔上穿孔。
本发明的第11技术方案记载的穿孔金属板，其特征在于，采用第5至9技术方案中任一项记载的金属板穿孔装置、以及第10技术方案记载的金属板穿孔方法制成。
图2是表示在本发明的金属板穿孔用圆板状辊外周面上设有的突出状态的穿孔用刃部的立体图。
图3是表示采用本发明的金属板穿孔用圆板状辊在金属板上穿孔状态的另一例模式图。
图4是表示采用本发明的金属板穿孔用圆板状辊在金属板上穿孔时的金属板穿孔样式的模式图。
图5是表示本发明的金属板穿孔装置的穿孔部的模式图。
图6是表示本发明的金属板穿孔装置的实例的模式图。
图7是表示本发明的金属板穿孔装置的穿孔部另一例的模式图。
图8是表示本发明的金属板穿孔装置另一例的模式图。
图9是表示本发明的金属板穿孔装置另一例的模式图。
本发明的金属板穿孔用圆板状辊用于在0.02～0.2mm左右厚度的金属板或金属箔上连续地穿许多孔。
如
图1所示，在圆板状的辊1的外周面上沿周方向隔开间隔地形成朝半径外方向突出的多个穿孔用刃部2。
穿孔用刃部2的外周面上的平面刃部形状、即穿孔断面是由一根封闭线围成的几何形状。本实施例中是矩形。
如图1和图2所示，从穿孔用刃部2侧面看的侧面刃部形状，作为其两周方向端部的前、后缘21、22的刃高高于其它部分的刃高，并且，刃高从前、后缘21、22朝着中央部渐渐降低，形成为凹面状。
即，如图2所示，穿孔用刃部2的两方侧缘23的刃尖低于假想直线24，该假想线24连接沿圆板状辊厚度方向的、相当于彼此相对的两侧封闭线部分的前、后缘21、22的刃尖，上述两方侧缘23相当于沿着圆板状辊1的周方向彼此相向的两侧封闭线的部分。
穿孔用刃部2的平面刃部形状、即穿孔断面，除了如图2所示那样由前缘21、后缘22、侧缘23构成的正确的矩形形状外，也可以是把矩形的4个角部倒圆的略矩形形状。
另外，在穿孔用刃部2的圆板状辊1的外周面上形成两周方向端部的前缘21及22，也可以如图3所示那样，前缘21的刃高低于后缘22的刃高。该前缘21，是随着圆板状辊1的旋转先吃进金属板或金属箔(下面将金属板和金属箔总称为金属板)10的先行的周方向端部。后缘22是后吃进金属板10的后行的周方向端部。通过把穿孔用刃部2的侧面形状做成为该形状，如图3所示，可以使前缘21和后缘22同时吃进金属板10。
另外，穿孔用刃部2的平面刃部形状除了上述的矩形形状、略矩形形状外，也可以根据金属板的性质做成所需的其它几何形状，例如长圆形状、椭圆形状、正圆形状、菱形形状或4个角部被倒圆的略菱形形状等。
下面，参照图6说明本发明金属板穿孔装置的构造。
如图所示，金属板穿孔装置，由穿孔部20和张力赋予部30构成。张力赋予部30由配设在穿孔部20前方和后方的、作为张力赋予机构的上下一对夹送辊6a、6b、及17a、17b构成。穿孔部20，是在上下辊11、12的外周面上沿周方向隔开间隔地形成穿孔用刃部2而形成的。
张力赋予机构，也可以如图9所示，采用上下一对张紧辊16a、16b、17a、17b。
具有上述构造的金属板穿孔装置中，穿孔部2例如可以如图5所示地构成。
即，如图5所示，在金属板穿孔用圆板状辊1的两侧，通过把一对圆板状辊3作为上侧侧导辊同轴连接，形成上部辊11。该一对圆板状辊3的半径，至少比从金属板穿孔用圆板状辊1的中心到穿孔用刃部2的刃最低部(侧缘23的最低部)的长度短相当于金属板10的厚度。
把具有厚度稍稍大于金属板穿孔用圆板状辊1的圆板厚度的圆板状辊作为导辊4，在其两侧，通过把一对圆板状辊5作为下侧侧导辊同轴连接，形成下部辊12。该一对圆板状辊5的半径至少比导辊4的半径长，长的量相当于金属板10的厚度加上穿孔用刃部2的刃最高部(前缘21或后缘22)的突出量与最低部(侧缘23)的突出量的差。
通过将上述的上部辊11和下部辊12嵌合，形成穿孔部20。
图7表示本发明金属板穿孔装置的穿孔部20的其它例。如图所示，穿孔部20由以金属板10为中心上下对称地排列的金属板穿孔用圆板状辊1和导辊4构成。导辊4的厚度稍稍大于金属板穿孔用圆板状辊1的圆板厚度，在导辊4的外周面上形成多个凹部42。在金属板穿孔圆板状辊1的外周面上设有朝半径外方向突出的多个穿孔用刃部2，该凹部42形成在与穿孔用刃部2相对的位置，该若干凹部42具有与穿孔用刃部2的平面刃部形状(即穿孔断面)相同的断面。
另外，用橡胶等的弹性体形成导辊4时，可以不形成上述那样的凹部42，而用具有平坦外周面的圆板形成导辊4。这种情况下穿孔时，设在金属板穿孔用圆板辊1上的穿孔用刃部2，吃进下部辊12的外周部，导辊4的外周部与穿孔用刃部2的形状吻合地弹性变形，穿孔结束后，穿孔用刃部2脱离导辊4时，穿孔用刃部2的形状复原成具有平坦外周面的圆板。
另外，在金属板10上，沿宽度方向隔开平行间隔穿设若干条连续孔时，也可以如图8所示，把构成上述穿孔部20的上部辊11及下部辊12在各辊的轴方向同轴地连接若干组，构成金属板穿孔装置。
如图1所示，本发明的穿孔用刃部2沿周方向隔开一定间隔并以等间隔朝半径外方向突出的状态形成在圆板状辊1的外周面上，通过使圆板状辊1旋转，金属板10被穿孔，在金属板10上形成等间隔的未穿孔部分。但是也可以在外周面上沿周方向不等间隔地设置该穿孔用刃部2，使相邻穿孔用刃部2间的一部分的间隔比其它部分的间隔大，即，制作在圆板状辊1的外周面上局部欠缺穿孔用刃部2的圆板状辊1，通过使其旋转，金属板10在长度方向具有一定间隔的未穿孔部，该未穿孔部的间隔比穿孔部的间隔大。这样，以一定间隔设置未穿孔部，可在大的未穿孔部分切断金属板10。另外如前所述，把构成穿孔部20的上部辊11及下部辊12，在各辊的轴方向同轴地连接多组，构成金属板穿孔装置，在金属板10的宽度方向交错地穿孔时，切断金属板10时，切断部可不与交错排列的穿孔部相连地切断。把金属板10作为电池芯体使用时，以一定的间距设置未穿孔部，使其等于一个电池所需的芯体长度，这样，金属板10的长度方向两端部可不在穿孔部切断。未穿孔部分的间距，可通过选择圆板状辊1的直径而任意变更。
下面，说明本发明的金属板穿孔用圆板状辊1、以及采用本发明的金属板穿孔装置在金属板10上连续穿孔的方法。以金属板穿孔用圆板状辊1的穿孔用刃部2的平面刃部形状(穿孔断面)为矩形时为例，参照图4进行说明。
本发明是对厚度为0.02～0.2mm的金属板10、尤其是0.1mm以下的极薄金属箔进行穿孔。
如上所述，本发明的金属板穿孔装置，如图6所示，由穿孔部20和张力赋予部30构成。张力赋予部30由设在穿孔部20前方的一对夹送辊6a、6b和设在穿孔部20后方的一对夹送辊7a、7b构成。如前所述，夹送辊也可以如图9所示那样，换成上下一对张紧辊。
对金属板10穿孔时，先在作为张力赋予机构的夹送辊6a、6b、7a、7b之间对金属板10赋予张力。一边保持着该张力赋予状态，一边将金属板10连续地通过穿孔部20与构成张力赋予部的一对上下辊6a、6b、7a、7b之间。
这样，在赋予着张力的状态，使金属板10与穿孔部20的上部辊11即金属板穿孔用圆板状辊1接触时，如图4(i)所示，穿孔用刃部2的前缘21和从前缘21延伸的侧缘23的一部分先吃进金属板10，产生切缝。
再使金属穿孔用圆板状辊1旋转时，如图4(ii)所示，从穿孔用刃部2的前缘21延伸的侧缘23的一部分再吃进，切缝延伸，同时，穿孔用刃部2的后缘22和从后缘22延伸的侧缘23的一部分吃进金属板10，产生切缝。
再使金属穿孔用圆板状辊1旋转时，如图4(iii)所示，从穿孔用刃部2的前缘21延伸的侧缘23的一部分吃进，切缝延伸，同时，从穿孔用刃部2的后缘22延伸的侧缘23的一部分，再吃进，切缝延伸，侧缘23的切缝从前缘21和后缘22的两侧延伸下去。
再使金属穿孔用圆板状辊1旋转时，如图4(iv)所示，从前缘21和后缘22的两侧延伸的侧缘23的切缝相连，在金属板10上形成矩形形状的孔。
再使金属穿孔用圆板状辊1旋转时，下一个穿孔用刃部2吃进金属板10，与上述同样地形成矩形形状的孔。
这样，通过使金属穿孔用圆板状辊1旋转，可在金属板10上隔开间隔地连续地形成矩形形状的孔。
这时，如图3所示，由于前缘21(该前缘21，随着圆板状辊1的旋转，形成先吃进金属板10的前行周方向端部)的刃高低于后缘22(该后缘22形成后吃进金属板10的后行周方向端部)，所以，可使前缘21及后缘22同时吃进金属板10，可在金属板10上更加准确地穿设矩形孔。
另外，如图2所示，金属板穿孔用圆板状辊1中，前缘21和后缘22间部分的刃高低于前缘21和后缘22的刃高，即侧缘23的刃部分低于假想直线24，该假想直线24连接前缘21和后缘22的刃部分的顶点，采用这样的金属板穿孔用圆板状辊1时，在对金属板10不赋予张力的状态下实施了穿孔时，如果金属板10是0.1m以下的极薄金属箔，金属板的刚性低，前缘21和后缘22部分的刃不容易吃进金属板10，不容易形成准确形状的连续穿孔。因此，在对0.1mm以下的极薄金属箔穿孔时，最好对金属板10赋予张力。
在对金属板10穿孔时，如图9所示，金属板10沿着导辊2(下部辊12)外周的一部分卷绕地行进，金属板10在与下部辊12密接的状态下被穿孔，这样，对于0.1mm以下的极薄金属箔可更准确地穿孔。这时，把作为张力赋予机构的上下一对张紧辊16a、16b、17a、17b、以及上部辊11和下部辊12排列成图9所示的位置关系，即，使金属板10不是如图6所示那样直线地在穿孔部20与张力赋予部30之间行进，而是沿着导辊2(下部辊12)外周的一部分行进。
图5和图7表示在金属板10上形成一排孔时的情形，如图8所示，把构成穿孔部20的下部辊12及上部辊11分别在辊的轴方向同轴并排配设多组，构成金属板穿孔装置，可在宽度方向上在多条上将沿长度方向隔开间隔地连续排列为一行的大致矩形孔穿设在金属板10上。这时，通过调节相邻金属板穿孔用圆板状辊1的穿孔用刃部2的间距，可交错状地穿设孔、或格子状地穿设孔等以任意的排列状态进行穿孔。
本发明的具有许多孔的穿孔金属板，可采用具有上述金属板穿孔用圆板状辊1的金属板穿孔装置、以及上述穿孔方法制成。另外，本发明的具有许多孔的穿孔金属板尤其是对0.1mm以下的极薄金属箔可均匀并连续地穿孔，没有折返部分等的突设部分，所以，适合于作为二次电池电极基体用的穿孔金属板。(实施例)在板厚1mm合金工具钢(SKS1)构成的直径为80mm的圆板的外周面上，以1.59mm间隔设置60个朝半径外方向突出的穿孔用刃部(该穿孔用刃部具有圆周方向长度2.6mm、宽1mm矩形穿孔断面)，作成30组金属板穿孔用圆板状辊(上侧辊)。
穿孔用刃部，在圆板状辊的厚度方向的前后2个部位突设的矩形的前缘和后缘的刃高(最高高度)是1mm，在周方向的左右2个部位突设的侧缘的中心高度(最低高度)是0.5mm，从前缘到侧缘的中心到后缘，刃高呈连续的圆弧状变化。
另外，制作31组由板厚1mm的合金工具钢(SKS1)构成的直径80mm的圆板状辊(上侧侧导辊)，两端作为侧导辊，并且，插入隔撑以将侧导辊与金属板穿孔用圆板状辊的间隔调节成为0.05mm，将金属板穿孔用圆板状辊和侧导辊交替地同轴并排配设，作为上部辊。
另外，制作30组由1.1mm厚合金工具钢(SKS1)构成的直径为80mm的圆板状辊(导辊)，制作31组由1mm厚合金工具钢(SKS1)构成的直径为81mm的圆板状辊(下侧侧导辊)，两端作为侧导辊，将导辊与侧导辊交替地同轴并排配设，作为下部辊。
把这样制成的上部辊和下部辊嵌合，作为穿孔部。另外，为了使穿孔部的孔的排列呈交错状，将相邻上部辊的穿孔用刃片的间隔在周方向半个间距半个间隔错开地进行排列。
在该穿孔部的前方和后方如图9所示地设置一对张紧辊，构成张力赋予部，使金属板沿着穿孔部的下部辊外周的一部分卷绕地行进，使前方张紧辊的旋转速度稍大于后方张紧辊的旋转速度，在两者的张紧辊之间使张力常时地赋予到金属板上。这样构成金属板穿孔装置。
接着，采用上述的金属板穿孔装置，对厚度0.035mm、宽度65mm的长条带状镀镍钢箔进行穿孔。张力赋予部前方的张紧辊、后方的张紧辊、以及穿孔部的上下部辊的旋转速度分别设定为使钢箔以1m/秒的速度行进。另外，分别这样设定限动辊的旋转速度，即，在前方的限动辊及后方的限动辊间使2kgf的张力作用在金属箔上。这样，可得到在长度方向以1.59mm的间隔连续地穿设长度2.6mm、宽度1mm的矩形孔，在宽度方向以1.1mm间隔呈交错状穿设30排孔的穿孔镀镍钢箔。
工业实用性本发明是采用金属板穿孔圆板状辊的金属板穿孔装置和金属板穿孔方法，该金属板穿孔用圆板状辊，在圆板状辊的外周沿周方向隔开间隔地设有多个朝半径外方向突出的穿孔用刃部。通过采用本发明的金属板穿孔装置和金属板穿孔方法，可对长条带状金属板、尤其对用于二次电池电极基体的极薄金属箔，可厚度均匀地、连续地穿设许多相同的孔。
权利要求
1.金属板穿孔用圆板状辊，在具有一定厚度的圆板状辊的外周面上，沿周方向隔开间隔地形成多个朝半径外方向突出的穿孔用刃部，其特征在于，上述穿孔用刃部的外周面上的平面刃部形状是由1根封闭线围成的几何形状；从侧面看的上述穿孔用刃部的侧面刃部形状是两周方向端部的刃高高于其它部分的刃高，并且，上述刃高形成为从上述两周方向端部朝着中央部渐渐降低的凹面状。
2.如权利要求1所述的金属板穿孔用圆板状辊，其特征在于，在上述穿孔用刃部的侧面刃部形状中，在上述圆板状辊的旋转方向先行的一方上述周方向端部的刃高低于在上述旋转方向后行的另一方周方向端部的刃高。
3.如权利要求1或2所述的金属板穿孔用圆板状辊，其特征在于，上述穿孔用刃部的平面刃部形状是矩形形状或4个角部被倒圆的基本矩形形状。
4.如权利要求1或2所述的金属板穿孔用圆板状辊，其特征在于，上述穿孔用刃部的平面刃部形状是长圆形状、椭圆形状、正圆形状、菱形形状或4个角部被倒圆的基本菱形形状中的任一种。
5.金属板穿孔装置，对金属板或金属箔穿设多个孔，其特征在于，把权利要求1至3中任一项记载的金属板穿孔用圆板状辊作为上侧辊，在该上侧辊的两侧，将一对上侧侧导辊同轴连接而形成上部辊，该一对上侧侧导辊的半径比从上述金属板穿孔用圆板状辊的中心到上述穿孔用刃部的最低部的长度至少短上述金属板或金属箔的厚度以上；把厚度稍大于上述金属板穿孔用圆板状辊的圆板厚度的圆板状辊作为导辊，在该导辊的两侧，将一对下侧侧导辊同轴连接而形成下部辊，该一对下侧侧导辊的半径至少比上述圆板状辊的半径长，长的量相当于上述金属板或金属箔厚度加上上述穿孔用刃部的最大刃高突出量与最小刃高部突出量的差；将上述上部辊与上述下部辊嵌合，一边使上述金属板或金属箔通过一边形成可穿孔的穿孔部；在上述穿孔部的前后方分别配设张力赋予部，该张力赋予部由对金属板或金属箔赋予张力的张力赋予机构构成。
6.如权利要求5所述的金属板穿孔装置，其特征在于，把构成权利要求5记载的穿孔部的上述上部辊和下部辊分别同轴地连接多组，可在金属板或金属箔上穿设若干条孔。
7.如权利要求5或6记载的金属板穿孔装置，其特征在于，以使金属板或金属箔沿着导辊外周的一部分行进的位置关系设置上述上部辊、下部辊和张力赋予机构以使金属板或金属箔一边卷绕在上述导辊上一边被穿孔。
8.如权利要求5或7记载的金属板穿孔装置，其特征在于，上述张力赋予机构由挟着金属板或金属箔的上下一对夹送辊构成。
9.如权利要求5或7记载的金属板穿孔装置，其特征在于，上述张力赋予机构由上下一对张紧辊构成。
10.金属板穿孔方法，采用权利要求5至9中任一项记载的金属板穿孔装置对金属板或金属箔进行穿孔，其特征在于，使上述金属板或金属箔通过分别配设在上述穿孔部前后方的一对张力赋予部，用构成上述张力赋予部的张力赋予机构一边对金属板或金属箔赋予张力，一边使构成穿孔部的上下辊旋转，连续地在金属板或金属箔上穿孔。
11.穿孔金属板，其特征在于，采用权利要求5至9中任一项记载的金属板穿孔装置、以及权利要求10记载的金属板穿孔方法制作。
全文摘要
本发明涉及对长条带状金属板或金属箔连续穿孔用的金属板穿孔用圆板状辊、采用该辊的金属板穿孔装置、金属板穿孔方法、以及采用这些金属板穿孔装置及金属板穿孔方法制成的穿孔金属板。在具有一定厚度的圆板状辊的外周面上沿周方向隔开间隔地形成朝半径外方向突出的多个穿孔用刃部,形成为金属板穿孔用圆板状辊1,在该金属板穿孔用圆板状辊1中,穿孔用刃部2的外周面上的平面刃部形状,是由一根封闭线围成的几何形状,从侧面看穿孔用刃部2的侧面刃部形状是,两周方向端部的刃高高于其它部分的刃高,并且,上述刃高形成为从两周方向端部朝着中央部渐渐降低的凹面状。
文档编号B26F1/14GK1367723SQ9981688
公开日2002年9月4日 申请日期1999年9月3日 优先权日1999年9月3日
发明者志水庆一 申请人:东洋钢钣株式会社