JP2015211992A - シート材の切断装置、切断刃および切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シート材切断装置において、切断の際に抜きカスを切断刃に残すことなく切断することを可能とする。【解決手段】シート材２から切断刃１１の両側の面１１Ａ、１１Ｂに対して反力ｆ’が作用下状態において、刃１１が下方に切り込まれると、構造物１２がシート材２に当接してシート材２に下向きに力Ｆを作用する。これにより、シート材２と切断刃１１との間に隙間２００が生じ、刃１１の片方の面１１Ｂに作用する反力ｆ’が無くなる。この結果、その後さらに切り込んだ際、隙間２００が生じている側のシート材２は切り込みとともに分離することができる。【選択図】図８

Description

本発明は、シート材の切断装置、切断刃および切断方法に関し、詳しくは、切断時の抜きカスを除去する技術に関するものである。

シート切断加工の一例である打ち抜き加工では、シート材を支持部材の台上に載置し、このシート材に対しプレス機構によって切断刃をシート材の厚さ方向に打ち抜くようにすることにより、シートを所定の形状に切断する。このような打ち抜き加工では、切断刃として、例えばピナクル刃が用いられる。図１は、従来のピナクル刃の打ち抜き要部を示す断面図である。切断刃１００は、並列に配置された刃高ｈ１の刃１０１を有し、これらの隣接する２つの刃１０１に挟まれた領域のシートが、上記プレス機構によって打ち抜かれる。

このような切断加工では、切断の際に生じる抜きカスの除去を行うのが一般的である。特許文献１には、プラスチックフィルムのシートを切断後、シートに付着した抜きカスを吸引することによって分離、除去することが記載されている。これにより、切断加工を安定的に行うことが可能となる。

特開２０００−３２６２９５号公報

しかしながら、シート材を切断した後、切断刃をシート材から離間させる際に切断刃抜きカスが残り、次の切断において切断不良が生じる場合がある。図２は、この抜きカスが切断刃に残る作用を説明する模式的な断面図である。図２に示すように、点Ｐでは切断刃１０１からシート材２に押付力ｆが加えられる。押付力ｆは、せん断方向の力ｆ１とこのせん断方向に垂直な方向の力ｆ２とに分解される。この結果、切断刃には、点Ｐにおいて、力ｆ１に対するシート材からの摩擦力および力ｆ２に対する反力ｆ’が作用する。そして、この反力ｆ’によって抜きカスが切断刃に残ることになる。

このような切断刃に残る抜きカスは、特許文献１に記載のような吸引によって除去することも可能であるが、そのための付加的な構成が必要となる。また、特に、抜きカスが細長いスリット形状や複雑かつ微細な形状の場合、機械的な除去機構や、吸引などのエアーを用いるための配管の構成がスペース上困難であるという問題もある。

本発明は、このような問題に対処するためになされたものであり、切断の際に抜きカスを切断刃に残すことなく切断することが可能なシート材の切断装置、切断刃および切断方法を提供することを目的とする。

そのために本発明は、切断刃によってシート材を打ち抜き切断する切断装置であって、前記切断刃は、当該刃の先端の高さより低い構造物を当該刃に隣接して有し、前記刃の先端から前記構造物の少なくとも一部までの距離が、前記シート材の厚さより短いを特徴とする。

以上の構成によれば、シート材の切断装置において、切断の際に抜きカスを切断刃に残すことなく切断することが可能となる。

従来のピナクル刃の打ち抜き要部を示す断面図である。 従来の切断刃において抜きカスが切断刃に残る作用を説明する模式的な断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るシート材の切断装置を模式的に示す断面図である。 図３（ａ）および（ｂ）に示す切断装置の平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第１実施形態と異なる形態に係る切断刃の打ち抜き要部を示す断面図である。 第１実施形態のさらに異なる形態に係る切断刃の打ち抜き要部を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図３（ａ）および（ｂ）に示した、第１実施形態に係る切断装置によるシート材の打ち抜き動作を説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は、第１実施形態の切断刃によるうち抜きにおいてシート材と切断刃との間に作用する力の関係を説明する模式図である。 第１実施形態の切断装置によって打ち抜かれたシート材を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る切断刃の打ち抜き要部およびシート材を示す断面図である。 第２実施形態のシート材打ち抜き切断刃による打ち抜き途中の様子を示す断面図である。 第２実施形態の変形例に係る切断刃の打ち抜き要部およびシート材を示す断面図である。 図１２に示す変形例のシート材打ち抜き切断刃による打ち抜き途中の様子を示す断面図である。 第２実施形態のさらに他の変形例に係る切断刃の打ち抜き要部を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図３（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るシート材の切断装置を模式的に示す断面図である。また、図４は、図３（ａ）および（ｂ）に示す切断装置の平面図である。

図３（ａ）は、本実施形態の打ち抜き方式による切断装置におけるシート切断部を示している。図３（ａ）において、切断刃１は、切断刃用プレート１１３に位置決めピン１１５によって位置決め固定される。また、切断刃用プレート１１３は、上型１１１に対して位置決めピン１１４によって所定位置に位置決めして取り付けられている。一方、シート材２は、支持台としての下型１１２の上に載置される。本実施形態のような打ち抜き方式の切断装置は、上型１１１と下型１１２とでシート材２を挟み込むようにプレスするプレス機構（不図示）を備える。この際、位置決めピン１１４は、シートが載置された下型１１２の孔と係合しプレスのための位置決めがなされる。

本実施形態の切断刃１は、図４に示すように、切断刃１における刃の最外郭をなす矩形の環状の刃２１１と、環状の刃２１１の内側領域にあって、同じく矩形の環状の刃１１の複数を有して構成されている。そして、複数の環状の刃１１それぞれの２箇所に、一方の刃１１に隣接して構造物１２が設けられている。なお、これらの刃１１、２１１が環状に構成されるのは、打ち抜くシートの形状に対応したものであり、打ち抜くシートの形状が異なると、それに応じて刃の形態も異なることはもちろんである。なお、図４において、切断刃１には、切断刃１を切断刃用プレート１１３に位置決めするための位置決め穴１０３および図示しない固定用穴が設けられている。

図３（ｂ）は、図４に示す一組の環状の刃を横断するＡ−Ａ線の断面を示し、刃１１と構造物１２との位置関係を示している。図３（ｂ）に示すように、環状の刃の２箇所（図４参照）において、対向する２つの刃１１の一方に構造物１２が設けられている。構造物１２は、２つの刃の間の切断領域内側において刃１１の刃先高さｈ１より低い高さｈ２を有している。そして、これらの高さの関係から求められる、刃１１の先端（刃先）から構造物１２の一部までの距離ｈ１−ｈ２が、シート材２の厚さｔより短い（小さい）関係を有している。ここで、ｈ１−ｈ２は、例えば０．１ｍｍとすることができる。尚、本明細書における２点間の「距離」とは、２点間の最短距離を意味する。構造物１２は、２つの刃１１の間の切断領域において非対称な配置となる。構造物１２の先端面１２１の幅ｗは、例えば、構造物１２の根元の幅Ｗに対して約１／３〜１／２であることが好ましく、これにより、シート材の切断部近傍を押圧してシート材のくいつきをなくすことが可能となる。また、先端面１２１は、２つの刃１１の頂部を通る面である刃先面に対して平行である。他の形態として、図５（ａ）に示すように、先端面１２１が刃先面に対して傾きθを有していてもよい。この傾きθを設けることにより、図５（ｂ）の示すように、シート材２の打ち抜き時に構造物１２とシート材２との間にも隙間２００を確保でき、これにより、抜きカスが刃１１から離れ易くすることができる。また、構造物１２は、図３（ｂ）に示す形態に限られず、例えば、図４に示す環状刃の内側である切断領域の全周に渡って設けてもよい。このような切断刃では、構造物１２は、図６に示すように、切断領域において対称な配置となる。この形態によれば、切断領域全周に渡って刃先近傍を押圧しながら精度良く打ち抜くことができる。

本実施形態の切断装置で打ち抜くシート材としては、高機能性フィルムやフィルム状接着シートなど様々なものがあるが、図３（ｂ）に示す例は、基材（ＰＥＴ）２１と接着層（主剤：ＰＰ）２２から構成される厚さ０．１５〜０．２ｍｍの接着シートである。

図７（ａ）〜（ｄ）は、図３（ａ）および（ｂ）に示した、第１実施形態に係る切断装置によるシート材の打ち抜き動作を説明する図である。

図７（ａ）は、切断刃１が下方へ移動し、２つの刃１１の刃先（先端）が支持部材２１２の上に載置されたシート材２と接触したときの状態を示している。この時点では、先ず刃１１の刃先がシート材２に当接する。このとき、一方の刃１１の内側に設けられた構造物１２は、未だシート材２と接触していない。

図７（ｂ）〜（ｄ）は、上記刃１１の刃先がシート材２に当接した後、切断刃１によってシート材２を打ち抜く様子を時系列に示している。図７（ｂ）は、打ち抜き途中の様子を示し、刃１１がシート材２に切り込んで、構造物１２とシート材２が当接した状態を示している。構造物１２の先端面１２１から刃１１の先端までの距離（ｈ１−ｈ２）は、上述したとおり、シート材２の厚さｔより短い。これにより、構造物１２の先端面１２１は、刃１１がシート材２を切り込んでいる途中でシート材２と接触する。図７（ｃ）は、構造物１２の先端面１２１の一部がシート材２を下方に押圧している様子を示している。シート材２は、構造物１２の一部によって、矢印Ｆの方向に押圧される。これにより、切断刃１の刃１１と打ち抜いたシート材２との間に隙間２００が形成され、刃１１の側面とシート材２を分離することができる。

図８（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の切断刃による打ち抜きにおいてシート材２と切断刃１１との間に作用する力の関係を説明する模式図である。切断刃１１がシート材２を下方に切り込む際、図８（ａ）で示すように、シート材２から切断刃１１の両側の面１１Ａ、１１Ｂに対して反力ｆ’が作用する。さらに、刃１１が下方に切り込まれると、構造物１２がシート材２に当接してシート材２に下向きに力Ｆを作用する。これにより、シート材２と切断刃１１との間に隙間２００が生じ、刃１１の片方の面１１Ｂに作用する反力ｆ’が無くなる。この結果、その後さらに切り込んだ際、隙間２００が生じている側のシート材２は切り込みとともに分離する。この結果、シート打ち抜きが完了すると、図７（ｄ）に示すように、打ち抜かれたシート材２が分離された状態で切断刃１が上昇する。

図９は、本実施形態の切断装置によって打ち抜かれたシート材を示す平面図である。打ち抜きによって、矩形のシート材２００と、そのシート材の中の、複数の細長いスリット状の貫通穴２０１が形成される。図中、２０２は上記打ち抜きで同時に形成された貫通穴を示す。これは上記のように打ち抜き加工したシート材を、被接着物に位置決めする際に用いられるものである。但し、この貫通穴の位置、形状はこれに限るものではなく、被接着物の形状に応じて最適な位置に配置してよい。

以上説明したように、本実施形態の切断装置によれば、構造物１２が設けられていることによって、切断刃の下降中、シート材２は、図７（ｃ）の矢印Ｆで示すように、押圧されながら切り込まれる。これにより、切断刃の刃１１と打ち抜いたシート材２との間に隙間２００を形成してシート材から切断刃に作用する反力をなくすことができる。その結果、打ち抜いたシート材２の抜きカスを分離することができる。また、打ち抜き後の抜きカスは容易に除去できるので生産タクトをアップせずに打ち抜き加工をすることが可能となる。

（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態に係る切断刃の打ち抜き要部およびシート材２を示す断面図である。図１０に示すように、第１実施形態と同様２つの刃１１の一方に連続して構造物１２が設けられるとともに、２つの刃１１の間の領域に高さｈ３（ｈ１＞ｈ３）の構造物１３が設けられる。構造物１２は、第１実施形態と同様、ｈ１−ｈ２（刃の先端から構造物の先端面までの距離）＜ｔ（シート材の厚さ）を満たす凸型の構造物である。また、構造物１３は、ｈ２以下の高さからなる凸形状を有し、先端には先端面（フラット面）１３１が設けられている。この構造物１３は、図に示す例では、２つの刃１１の間の領域のほぼ中央に設けられているが、その領域における任意の位置に、複数箇所設けてもよい。

図１１は、本実施形態のシート材打ち抜き切断刃による打ち抜き途中の様子を示す断面図である。本実施形態によれば、切断刃１が下方に切り込んでいる際に、第１実施形態と同様、構造物１２の先端面１２１の一部がシート材２を押すことにより、刃１１とシート材２との間に隙間２０３が形成される。これとともに、シート材２は、構造物１３の先端面１３１によって下方に押される。これにより、打ち抜いたシート材２（抜きカス）が、図１１に示すように湾曲したとしても、シート材２を、構造物１３の先端面１３１によって押し出すことができ、打ち抜きと同時に抜きカスを確実に分離することができる。

図１２は、第２実施形態の変形例に係る切断刃の打ち抜き要部およびシート材２を示す断面図である。また、図１３は、図１２に示す変形例のシート材打ち抜き切断刃による打ち抜き途中の様子を示す断面図である。これらの図に示すように、２つの刃１１に挟まれた内側に、ｈ１−ｈ２（刃の先端から構造物端部までの距離）＜ｔ（シート材の厚さ）を満たす、刃先面に対して非平行な面をもつ構造物１２２が設けられている。構造物１２２は、シート材２と線接触で押圧するものであり、刃先面に対して非平行な面を有している。この構造を有する構造物１２２によって、上述した第２実施形態２と同様、打ち抜いたシート材２が湾曲したとしても、抜きカスを切断刃に残すことなく分離することができる。

図１４は、第２実施形態のさらに他の変形例に係る切断刃の打ち抜き要部を示す断面図である。本変形例では、構造物１３の頂部が曲面で形成されており、シート材の打ち抜き時に抜きカスが湾曲したとしても、構造物と点接触して押し出すことができる。これにより、同様の作用で、抜きカスを切断刃に残すことなく分離することができる。

１ 切断刃
２ シート材
１１ 刃
１２、１３、１２２ 構造物
１００ 隙間

Claims (9)

1. 切断刃によってシート材を打ち抜き切断する切断装置であって、
   前記切断刃は、当該刃の先端の高さより低い構造物を当該刃に隣接して有し、前記刃の先端から前記構造物の少なくとも一部までの距離が、前記シート材の厚さより短いことを特徴とする切断装置。
2. 前記切断刃は２つの前記刃を備え、前記構造物は、前記２つの刃の間の領域に非対称な位置に配置されている請求項１に記載の切断装置。
3. 前記切断刃は２つの前記刃を備え、前記構造物は、前記２つの刃の間の領域に対称な位置に配置されている請求項１に記載の切断装置。
4. 前記切断刃は２つの前記刃を備え、前記構造物は、前記２つの刃の先端を通る面に対して平行でない面を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の切断装置。
5. シート材を打ち抜き切断するための切断刃であって、
   前記切断刃は、当該刃の先端の高さより低い構造物を当該刃に隣接して有する切断刃。
6. 前記切断刃は２つの前記刃を備え、前記構造物は、前記２つの刃の間の領域に非対称な位置に配置されている請求項５に記載の切断刃。
7. 前記切断刃は２つの前記刃を備え、前記構造物は、前記２つの刃の間の領域に対称な位置に配置されている請求項５に記載の切断刃。
8. 前記切断刃は２つの前記刃を備え、前記構造物は、前記２つの刃の先端を通る面に対して平行でない面を有する請求項５ないし７のいずれかに記載の切断刃。
9. 切断刃によってシート材を打ち抜き切断するための切断方法であって、
   シート材に対して前記切断刃を移動させて、前記切断刃の刃を前記シートに切り込ませるとともに、当該切り込む刃に隣接した前記シート材の一部を押し込むことを特徴とする切断方法。

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