JP2012000729A - 切断装置及び切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バリの発生を抑制する。
【解決手段】２つの刃を噛み合わせることで切断対象物を切断する切断装置１であって、２つの刃のうちの一方の刃７が固定される固定プレート３と、固定プレート３に対向するように設けられ、固定プレート３に向かって移動する移動プレート２と、移動プレート２の固定プレート３との対向面に設けられ、２つの刃のうちの他方の刃６が固定されるとともに対向面の面内方向に移動可能な可動ユニット５と、他方の刃６の刃先が一方の刃７の刃先に対して平行に維持された状態のまま、他方の刃６が一方の刃７に接しながら噛み合うように、少なくとも２つの刃の噛み合い時に可動ユニット５を一方の刃７に向けて押圧する押圧部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は切断装置及び切断方法に関する。

特許文献１には、切断対象物の一部を上下のシャー刃で切断する切断装置が開示されている。

特開２００６−２５２８０５号公報

しかしながら、前述した従来の切断装置は、上下のシャー刃の隙間を調節する機構がなかった。リチウムイオン二次電池の電極箔として使用されるアルミニウム箔や銅箔などの数十［μｍ］の薄い金属箔を切断する場合には、上下のシャー刃の隙間が数［μｍ］程度であってもその隙間があることによってバリが発生してしまう。そのため、切断対象物が薄い平板などの場合には、切断時に切断対象物にバリが発生しやすいという問題点があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、切断対象物にバリが発生するのを抑制することを目的とする。

本発明は、２つの刃を噛み合わせることで切断対象物を切断する切断装置である。そして、２つの刃のうちの一方の刃が固定される固定プレートと、固定プレートに対向するように設けられ、固定プレートに向かって移動する移動プレートと、移動プレートの固定プレートとの対向面に設けられ、２つの刃のうちの他方の刃が固定されるとともに対向面の面内方向に移動可能な可動ユニットと、他方の刃の刃先が一方の刃の刃先に対して平行に維持された状態のまま、他方の刃が一方の刃に接しながら噛み合うように、少なくとも２つの刃の噛み合い時に可動ユニットを一方の刃に向けて押圧する押圧部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、２つの刃のうちの一方の刃と、他方の刃とを噛み合わせることで切断対象物を切断する切断方法である。そして、他方の刃の刃先を一方の刃の刃先に対して平行に維持した状態のまま、他方の刃が一方の刃に接しながら噛み合うように他方の刃を移動させて切断対象物を切断することを特徴とする。

本発明によれば、押圧部によって、２つの刃の噛み合い時に可動ユニットを介して他方の刃が一方の刃に向けて押圧されるため、切断時に２つの刃の隙間をなくすことができる。したがって、切断対象物にバリが発生するのを抑制することができる。

また、他方の刃の刃先を一方の刃の刃先に対して平行に維持した状態のまま、他方の刃が一方の刃に接しながら噛み合うように他方の刃を移動させるので、切断時に２つの刃の間に隙間が発生することがない。したがって、切断対象物にバリが発生するのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態による切断装置の斜視図である。 図１の切断装置のII-II線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態による上刃の拡大図である。 本発明の第１実施形態による可動ユニットを下プレート側から見たときの斜視図である。 本発明の第１実施形態による切断装置の切断工程の１サイクルを示した図である。 本発明の第２実施形態による切断装置の斜視図である。 本発明の第２実施形態による切断装置の可動ユニットを示した図である。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
まず図１から図３を参照して本実施形態による切断装置１について説明する。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、切断装置１をそれぞれ異なる方向から見た斜視図である。図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。

切断装置１は、薄い平板等のワークを切断するために使用される装置である。ワークとしては、例えばリチウムイオン二次電池の電極箔として使用されるアルミニウム箔や銅箔などの薄い金属箔が挙げられる。以下、切断装置１の各構成部品について説明する。

切断装置１は、所定の間隔を空けて対向するように配置された上プレート２と下プレート３とを備える。

上プレート２は、プレス機等のアクチュエータ（図示せず）によって、下プレート３の四隅に配置されたガイドシリンダ４に沿って上下動する。なお、図１では、図中手前側のガイドシリンダ４を一本省略している。

上プレート２には、可動ユニット５を介して鋼、超硬等で形成された上刃６が組み付けられ、下プレート３には上刃６と噛み合うように鋼、超硬等で形成された下刃７が固定される。本実施形態では、上刃６及び下刃７としてＬ字刃を使用している。以下の説明では、上プレート２の上下動方向と直行する平面内において、Ｌ字刃の短辺に沿う方向をＸ軸、長辺に沿う方向をＹ軸とし、上刃６が下刃７から離れる方向をそれぞれＸ軸及びＹ軸のプラス方向として説明する。

可動ユニット５は、上プレート２の底面に設けられた台座８（図２参照）に取り付けられ、Ｘ軸上及びＹ軸上を移動する。可動ユニット５の詳しい構成については図４を参照して後述する。

第１スプリングプランジャ９（図２参照）は、台座８にボルトで固定され、反力によって可動ユニット５をＸ軸のマイナス方向に常に押圧する押圧力を付与する。

第２スプリングプランジャ１０（図１（Ａ）参照）は、可動ユニット５に固定され、反力によって可動ユニット５をＹ軸のマイナス方向に常に押圧する押圧力を付与する。

アクチュエータ１１は、可動ユニット５を介して第１スプリングプランジャ９と対向するように設けられ、可動ユニット５に対して第１スプリングプランジャ９の押圧力に抗する力を必要に応じて付与する。つまり、アクチュエータ１１は可動ユニット５をＸ軸のプラス方向に押圧する押圧力を必要に応じて付与する。本実施形態ではアクチュエータ１１としてエアシリンダを使用するが、これに限られるものではない。

図３は上刃６の拡大図であり、図３（Ａ）は上刃６の斜視図、図３（Ｂ）は上刃６の正面図、図３（Ｃ）は上刃６の側面図である。

図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、上刃６は基端から先端に向かって下刃７から離れる方向（図中上方向）に所定のシャー角で傾斜するシャー刃となっている。これにより、ワーク切断時には上刃６の基端側からワークが逐次切断される。

また、図３（Ａ）から図３（Ｃ）に示すように、上刃６の基端側には、ワーク切断前に上刃６と下刃７のＸ軸方向の隙間（以下「Ｘ軸クリアランス」という。）及びＹ軸方向の隙間（以下「Ｙ軸クリアランス」という。）をゼロに修正するための導入ガイド６１が形成される。

この導入ガイド６１は、上刃６から下刃７の方向（図中下方向）に突出するように形成されるとともに、Ｘ軸のプラス方向に傾斜する傾斜面６１ａ及びＹ軸のプラス方向に傾斜する傾斜面６１ｂを備える。

なお、以下の説明では、上刃６と下刃７との間に隙間がある状態をプラスクリアランスといい、逆に上刃６と下刃７とがかぶさるようになっている状態、すなわち上刃６が下刃７に対してＸ軸及びＹ軸の方向に突出している状態をマイナスクリアランスという。また、上刃６と下刃７との間の隙間がちょうどゼロになっている状態をゼロクリアランスという。

上刃６にこのような導入ガイド６１を形成することで、上プレート２を図中下方に移動させて上刃６と下刃７とを噛み合わす前に、まず上刃６の導入ガイド６１を下刃７に当てることができる。そのため、導入ガイド６１の傾斜面６１ａ，６１ｂと下刃７とが摺接しながら上プレート２が図中下方に移動していくので、傾斜面６１ａ，６１ｂの傾斜角に合わせて可動ユニット５を介して上刃６がＸ軸及びＹ軸のプラス方向に移動する。これにより、実際に上刃６と下刃７とが噛み合うときには、Ｘ軸クリアランス及びＹ軸クリアランスがマイナスクリアランスからゼロクリアランスに修正されることになる。

続いて、図４を参照して可動ユニット５について詳しく説明する。図４は、可動ユニット５を下プレート３側から見たときの斜視図である。

図４に示すように、可動ユニット５は、第１スライド装置５１と、第２スライド装置５２と、を備える。

第１スライド装置５１は、可動ユニット５をＸ軸上に移動可能にするための装置であって、第１レール５１１と、第１スライダ５１２と、第１固定台５１３と、を備える。

第１レール５１１は、台座８に２つ固定される。第１レール５１１には、Ｘ軸方向に伸びる溝５１１ａが両側面に形成される。

第１スライダ５１２は、第１レール５１１の溝に噛み合う爪部５１２ａを備えて第１レール５１１の上をＸ軸方向に移動する。

第１固定台５１３は、第１スライダ５１２の上に固定され、第２スライド装置５２を配置するための台である。第１固定台５１３は、第１スプリングプランジャ９の反力によって常にＸ軸のマイナス方向に押圧されている。

第２スライド装置５２は、可動ユニット５をＹ軸上に移動可能にするための装置であって、第２レール５２１と、第２スライダ５２２と、第２固定台５２３と、を備える。

第２レール５２１は、第１固定台５１３に２つ固定される。第２レール５２１には、Ｙ軸方向に伸びる溝５２１ａが両側面に形成される。

第２スライダ５２２は、第２レール５２１の溝５２１ａに噛み合う爪部５２３ａを備えて第２レール５２１上をＹ軸方向に移動する。

第２固定台５２３は、第２スライダ５２２の上に固定され、ホルダ１２を介して上刃６を固定するための台である。第２固定台５２３は、Ｙ軸方向の長さが第１固定台よりも長くなっており、Ｙ軸のマイナス方向の端部底面には、第１固定台５１３側に突出し、第１固定台５１３を常にＹ軸のプラス方向に押圧する第２スプリングプランジャ１０が固定される。これにより、第１固定台５１３はＹ軸方向には移動することができないので、第２スプリングプランジャ１０の反力によって第２固定台５２３が常にＹ軸のマイナス方向に押圧されることになる。一方、第２固定台５２３のＹ軸のプラス方向の端部底面には、可動ユニット５のＹ軸のマイナス方向への移動量を規制するためのストッパ５２５が固定されている。

次に、図５を参照して切断装置１の動作について説明する。

図５は、図２の断面図を簡略化したものであり、切断装置１の切断工程の１サイクルを示した図である。

図５（Ａ）に示す初期位置では、上刃６と下刃７のＸ軸クリアランス及びＹ軸クリアランスがマイナスクリアランスとなっている。この初期位置から上プレート２を下降させると、ます上刃６の導入ガイド６１部が下刃７に当たる。この状態からさらに上プレート２を下降させると、上刃６の導入ガイド６１の傾斜面６１ａ，６１ｂと下刃７とが摺接しつつ上刃６が下降し、傾斜面６１ａ，６１ｂの傾斜角に合わせて可動ユニット５が第１スプリングプランジャ９及び第２スプリングプランジャ１０の押圧力に抗してＸ軸及びＹ軸のプラス方向に移動する。これにより、実際に上刃６と下刃７とが噛み合うときには、Ｘ軸クリアランス及びＹ軸クリアランスがマイナスクリアランスからゼロクリアランスに修正される。

そして、図５（Ｂ）に示すように、上刃６と下刃７のＸ軸クリアランス及びＹ軸クリアランスがゼロクリアランスになった状態でワークの切断が開始される。本実施形態では上刃６がシャー刃となっているので、上刃６の基端側からワークが逐次切断されることになる。

このとき、本実施形態では可動ユニット５が第１スプリングプランジャ９及び第２スプリングプランジャ１０によって常にＸ軸及びＹ軸のマイナス方向に押圧されている。そのため、上刃６の刃先が下刃７の刃先に対して常に平行に保たれながら、上刃６と下刃７とが接するように噛み合ってワークが切断されることになる。そのため、ワークの切断中においても上刃６と下刃７のＸ軸クリアランス及びＹ軸クリアランスを常にゼロクリアランスに保った状態でワークを切断することができる。

図５（Ｃ）に示すように、上プレート２が下死点まで下降してワークの切断が完了すると、図５（Ｄ）に示すように、アクチュエータ１１を駆動させて可動ユニット５をＸ軸のマイナス方向に移動させて、上刃６と下刃７のＸ軸クリアランス及びＹ軸クリアランスをプラスクリアランスにする。

そして、図５（Ｅ）に示すように、Ｘ軸クリアランス及びＹ軸クリアランスをプラスクリアランスに維持したまま、上プレート２を上死点まで上昇させる。これにより、上プレート２の上昇時に上刃６と下刃７とが接触することがないので、ワークの巻き込みやバリの発生を防止できる。

以上説明した本実施形態によれば、可動ユニット５を第１スプリングプランジャ９及び第２スプリングプランジャ１０によって常にＸ軸及びＹ軸のマイナス方向に押圧することで、ワーク切断中においても上刃６と下刃７のＸ軸クリアランス及びＹ軸クリアランスを常にゼロクリアランスに保つことができる。したがって、ワークにバリが発生するのを抑制できる。また、上刃６の刃先と下刃７の刃先との平行が維持されていないと、上刃６と下刃７の接触によって刃先の耐久性が低下するが、上刃６の刃先を下刃７の刃先に対して常に平行に保つこともできるので、刃先の耐久性を向上させることができる。そして、上刃６の刃先を下刃７の刃先に対して常に平行に保つことで、常に一定の圧力でワークを切断することができるので、ワーク切断時の切れ味を確保することができる。

また、上刃６に導入ガイド６１を形成することで、ワークの切断開始前にＸ軸クリアランス及びＹ軸クリアランスを容易にゼロクリアランスに修正することができる。

また、第２スプリングプランジャ１０を第２固定台に取り付けることで、第２スプリングプランジャ１０を台座８などに取り付けて直接第２固定台をＹ軸方向に押圧するよりも、第２スプリングプランジャの小型化、ひいては切断装置１の小型化を図ることができる。

さらに、上刃６をシャー刃としたので、ワークを逐次切断でき、ワークの巻き込みやバリの発生を防止できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６及び図７を参照して説明する。本発明の第２実施形態は、上刃６及び下刃７を直線刃とした点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

図６は、本実施形態による切断装置１の斜視図である。

本実施形態による切断装置１も上プレート２と下プレート３とを備え、上プレート２がガイドシリンダ４に沿って上下動することによって、可動ユニット５に固定された上刃６と、下プレート３に固定された下刃７とが噛み合い、ワークが切断される。

そして、本実施形態では上刃６及び下刃７が直線刃なので、可動ユニット５は図中Ｘ軸方向にのみ駆動する。

図７は、本実施形態による切断装置１の可動ユニット５を示した図である。図７においては、図中手前側がＸ軸のマイナス方向となる。

図７に示すように、本実施形態による可動ユニット５は、Ｘ軸方向にのみ駆動すれば十分なので、スライド装置としては、可動ユニット５をＸ軸方向に移動可能にする第１スライド装置５１のみが設けられる。そのため、第２スプリングプランジャ１０も設けられておらず、第１スライド装置５１の第１固定台５１３にホルダ１２を介して上刃６が固定される。

上刃６は、所定のシャー角を有するシャー刃である。上刃６には、上刃６の両端側の２箇所から下刃７側（図中上側）に突出する導入ガイド６１が形成される。本実施形態による導入ガイド６１も上刃６の刃先から下側側に向かってＸ軸のマイナス方向に傾斜する傾斜面６１ａを備える。これにより、本実施形態でもワーク切断前に上刃６と下刃７のＸ軸クリアランス」という。）がマイナスクリアランスからゼロクリアランスに修正される。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ワーク切断前に上刃６の導入ガイド６１によって上刃６と下刃７のＸ軸クリアランスがゼロクリアランスに修正される。そして、ワーク切断中は、可動ユニット５が、第１スプリングプランジャ９によって常にＸ軸のマイナス方向に押圧されているので、Ｘ軸クリアランスをゼロクリアランスに保ったままワークを切断することができる。したがって、第１実施形態と同様に、ワーク切断時のバリの発生を抑制することができるとともに、上刃６及び下刃７の耐久性を向上させることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、第１実施形態においてはＬ字刃のほかにもＳ字刃やクランク刃を使用することができる。

また、第２スプリングプランジャを台座８などに取り付け、第２固定台５２３を直接Ｙ軸のマイナス方向に押圧するようにしても良い。

また、可動ユニット５をスプリングプランジャによって常に押圧していたが、スプリングプランジャの代わりにばねやシリコンゴムなどの弾性部材などで可動ユニット５を常に押圧しても良い。

また、上刃６及び下刃７の一方又は双方に水素フリーＤＬＣ（Diamond Like Carbon）コーティング膜を施すこともできる。これにより、バリの発生を抑制できる。

１ 切断装置
２ 上プレート（移動プレート）
３ 下プレート（固定プレート）
５ 可動ユニット
６ 上刃（他方の刃）
７ 下刃（一方の刃）
９ 第１スプリングプランジャ（押圧部）
１０ 第２スプリングプランジャ（押圧部）
６１ 導入ガイド（ガイド部）

Claims (9)

1. ２つの刃のうちの一方の刃と、他方の刃とを噛み合わせることで切断対象物を切断する切断方法であって、
   前記他方の刃の刃先を前記一方の刃の刃先に対して平行に維持した状態のまま、前記他方の刃が前記一方の刃に接しながら噛み合うように前記他方の刃を移動させて前記切断対象物を切断する、
   ことを特徴とする切断方法。
2. 前記一方の刃を固定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の切断方法。
3. 前記一方の刃と前記他方の刃とを平行に接するように移動させて前記切断対象物を切断する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切断方法。
4. ２つの刃を噛み合わせることで切断対象物を切断する切断装置であって、
   ２つの刃のうちの一方の刃が固定される固定プレートと、
   前記固定プレートに対向するように設けられ、前記固定プレートに向かって移動する移動プレートと、
   前記移動プレートの前記固定プレートとの対向面に設けられ、前記２つの刃のうちの他方の刃が固定されるとともに前記対向面の面内方向に移動可能な可動ユニットと、
   前記他方の刃の刃先が前記一方の刃の刃先に対して平行に維持された状態のまま、前記他方の刃が前記一方の刃に接しながら噛み合うように、少なくとも前記２つの刃の噛み合い時に前記可動ユニットを前記一方の刃に向けて押圧する押圧部と、
   を備えることを特徴とする切断装置。
5. 前記他方の刃は、前記一方の刃と噛み合う前にその一方の刃と摺接しつつ前記他方の刃と前記一方の刃との隙間が略ゼロになるように前記他方の刃と前記一方の刃の位置を調整する斜面が形成されたガイド部を備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載の切断装置。
6. 前記押圧部は、反力によって前記可動ユニットを前記一方の刃に向けて押圧する弾性部材である、
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の切断装置。
7. 前記可動ユニットは、前記一方の刃の刃先に対して直行する方向に移動する、
   ことを特徴とする請求項４から請求項６までのいずれか１つに記載の切断装置。
8. 前記他方の刃は、刃先の基端から先端に向かって前記一方の刃から離れる方向に傾斜するシャー角を有する、
   ことを特徴とする請求項４から請求項７までのいずれか１つに記載の切断装置。
9. 前記２つの刃の少なくとも一方は、表面にＤＬＣ被膜が施されている、
   ことを特徴とする請求項４から請求項８までのいずれか１つに記載の切断装置。

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