JP2020075352A - 切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カッターによりワークを切断する場合であっても、切断面のバリや毛羽の発生を抑えることができ、かつ精度がよい加工品を得ることができる切断装置を提供する。【解決手段】切断装置は、ワークＷが配置されるダイ３０と、ダイ３０に形成された穴３３に嵌合して、ワークＷを刃先２４２，２５２により切断するカッター（第１カッター部２４，２５）と備えている。カッターは、刃先２４２，２５２が穴３３の縁部３３ａよりダイ３０上に位置した状態で配置されている。そして、刃先２４２，２５２は、ワークＷを切断するときに、刃先２４２，２５２の下降により、刃先２４２，２５２が穴３３側へ弾性変形するように形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、シート状のワークを打ち抜き加工する際に、ワークを精度よく打ち抜くことにより打ち抜き面のバリや毛羽の発生を抑えることができる切断装置に関するものである。

打ち抜き加工を行う工具の一例としてダイとパンチとが知られている。ダイとパンチとは、ダイに形成された穴にパンチを嵌合させることから、パンチの外側面とダイの穴の内側面との隙間が無ければ、要求される形状との寸法誤差の無い、精度よい加工品が得られる。

しかし、パンチとダイとを製造するに当たって公差が必要であったり、パンチとダイとの位置関係においてパンチとダイの穴との隙間が無くなるように位置決めしても、ずれが生じたりすることから、パンチが少しでもダイと重ねれば、打ち抜きの際にパンチがダイに衝突する。そのため、公差やずれを吸収するために、パンチとダイの穴との隙間がクリアランスとして必要である。
このような打ち抜き加工を行う工具として、特許文献１に記載されたプレス金型のポンチ（パンチ）構造が知られている。

この特許文献１に記載の「プレス金型のポンチ構造」は、ポンチがポンチ本体と低剛性部とから構成されている。ポンチ本体は、剛体で構成され打抜き時において変形しないものであり、低剛性部は、ポンチ本体よりも剛性は低いがポンチ機能を損なわない程度の大きさの剛性をもち、ポンチ本体の両側面に設けられている。低剛性部の刃先部分とポンチ本体の側面との間にスリットが形成されており、このスリットと低剛性部とでポンチの側面に生じる側圧に応じて低剛性部を弾性変形させる。
そうすると、見かけ上クリアランスゼロあるいはマイナスクリアランスとなっても、ダイとポンチとの擦過もしくは衝突が生ぜず、常に一定のクリアランスをもち、クリアランス調整に多大な労力を必要とせず、安定した打抜きを可能とするというものである。

特開平７−１５５８６２号公報

特許文献１に記載の「プレス金型のポンチ構造」のような打ち抜き加工を行う工具では、剪断によりワークを打ち抜くため、切断面にバリが発生しやすい。この点、パンチの代わりに刃先が鋭利なカッターを用いれば、切断によりワークを打ち抜くため、薄いシート状のワークであってもバリが発生し難い。
このようなカッターにおいても、パンチと同様に、より精度よい加工品を得るためにはカッターとダイの穴との隙間が小さいまたは無い方がよい。また、この隙間が大きいと、カッターによる切断であっても、ワークが薄い紙などである場合には、切断面にバリや毛羽が発生することがある。

しかし、特許文献１に記載の「プレス金型のポンチ構造」と同様に、刃先が鋭利なカッターをダイに当てて弾性変形させれば、刃先に欠けや割れが生じる。そのため、カッターとダイの穴との隙間を極限まで無くすために、刃先をダイに当てることができないので、特許文献１に記載の「プレス金型のポンチ構造」の技術を、カッターによりワークを切断する切断装置には適用することができない。

そこで本発明は、カッターによりワークを切断する場合であっても、切断面のバリや毛羽の発生を抑えることができ、かつ精度がよい加工品を得ることができる切断装置を提供することを目的とする。

本発明の切断装置は、ワークが配置されるダイと、前記ダイに形成された穴に嵌合して、前記ワークを刃先により切断するカッターと備え、前記カッターは、前記刃先が前記穴の縁部より前記ダイ上に位置した状態で配置され、前記刃先は、前記ワークを切断するときに、前記刃先の相対的な移動により、前記刃先が前記穴側へ弾性変形するように形成されたことを特徴とする。

本発明の切断装置によれば、刃先がワークを押圧しながら切断が進むと、穴側へ弾性変形して撓む。従って、カッターの刃先がダイの穴の縁部よりダイ上に位置した状態で配置されていても、刃先が穴の縁部に衝突することなく、刃先を穴に進入させることができる。

前記刃先の切先が、Ｖ字状に形成されていると、刃先がワークに切り込む際の押圧力を軽減することができる。

前記カッターは、片刃により形成され、前記刃先の前記カッターの移動方向と平行な一方の面が前記穴の縁部から前記ダイ側を向き、前記カッターの移動方向と交差する他方の面が前記穴の縁部から前記穴の開口部側を向いて配置されたものとすることができる。
カッターの移動によりカッターの一方な面と穴の縁部とを接近させて切断ができるので精度よく切断することができる。

前記穴は、前記ワークを穿孔して前記ワークを加工品とする形状に形成され、前記カッターは、前記穴の周縁形状に形成されたものとすることができる。
このようにカッターと穴とが形成されていることで、ワークに開口部を形成した加工品とするための切断装置とすることができる。

前記ダイは、前記ワークから切断した残余が加工品となる形状に形成され、前記カッターは、前記ダイの周縁形状に形成されたものとすることができる。
このようにカッターとダイとが形成されていることで、カッターによる切断によりワークから切り離された断片を加工品とするための切断装置とすることができる。

本発明の切断装置によれば、カッターの刃先がダイの穴の縁部より外側に位置した状態で配置されていても、刃先が穴の縁部に衝突することなく、刃先とダイの穴との隙間が殆ど無い状態で、刃先を穴に進入させることができる。
従って、本発明の切断装置は、カッターによりワークを切断する場合であっても、切断面のバリや毛羽の発生を抑えることができ、かつ精度がよい加工品を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る切断装置を説明するための断面図である。 図１に示す切断装置のカッターにおける第１カッター部を説明するための図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は刃先を示す一部拡大図である。 図１に示す切断装置のカッターにおける第２カッター部を説明するための図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は刃先を示す一部拡大図である。 図１に示す切断装置にてワークを切断するときの刃先がワークに接触する前の一部断面図である。 図４に続く図であり、刃先がワークを切断し始めた状態の一部断面図である。 図５に続く図であり、刃先がワークを切断している途中の一部断面図である。 図６に続く図であり、刃先がワークを切断した状態の一部断面図である。

本発明の実施の形態に係る切断装置を図面に基づいて説明する。
図１に示す切断装置１０は、ワークへの打ち抜きにより、矩形状の開口部を有する加工品を製造するものである。切断装置１０は、抜き型２０とダイ３０とを備えている。
抜き型２０は、カッター用ベース部２１と、カッター取付部材２２と、カッター２３とを備えている。

カッター用ベース部２１は、カッター取付部材２２を固定するためのねじ穴２１ａが形成されている。カッター取付部材２２は、カッター用ベース部２１からダイ３０に向かって吊り下げられるようにねじ止めされる。
カッター２３は、超硬合金により形成された片刃である。カッター２３は、カッター取付部材２２の周囲を囲うようにねじ止めされる。

ここで、カッター２３について、図２および図３に基づいて詳細に説明する。
図２（Ａ）から同図（Ｄ）は、平面視して長方形状となるカッター２３の長辺となる第１カッター部２４を示しており、図３（Ａ）から同図（Ｄ）は、短辺となる第２カッター部２５を示している。
従って、カッター２３は、カッター取付部材２２を挟んで、一対の第１カッター部２４が対向して配置され、一対の第２カッター部２５が対向して配置されることで形成されている。

図２（Ａ）から同図（Ｄ）に示すように、カッター取付部材２２にねじ止めされる矩形状のカッター部本体２４１と、カッター部本体２４１の先部に形成された刃先２４２とを備えている。
カッター部本体２４１は、矩形状に形成されている。カッター部本体２４１は、高さ方向Ｈ１の長さが約３０ｍｍであり、左右方向Ｈ２の長さが約６２ｍｍである。カッター部本体２４１には、カッター取付部材２２にねじ止めするための貫通孔２４１ａが、上段に２箇所、下段に３箇所形成されている。

刃先２４２は、カッター２３の外側面となる一方の面２４２ａが、カッター２３の移動方向Ｍに沿って平行であり、カッター部本体２４１から続く平坦面に形成されている。カッター２３の内側面となる他方の面２４２ｂが、カッター２３の移動方向Ｍと交差し、一方の面２４２ａに向かって傾斜する傾斜面に形成されている。そうすることで、刃先２４２は、厚みが徐々に薄くなる先細り形状に形成されている。刃先２４２は、高さ方向Ｈ１の幅が約５ｍｍ、左右方向Ｈ２の長さが約８０ｍｍである。

刃先２４２は、カッター部本体２４１の幅方向の両側からそれぞれはみ出す長さに形成されている。また、刃先２４２の両端部（２４２ｄ，２４２ｄ）は、他方の面２４２ｂ側が徐々に薄くなるように形成されている。
本実施の形態では、刃先２４２の角度が、約３０度に形成されている。
刃先２４２は、刃渡り方向Ｆ１の中央部２４２ｃから端部２４２ｄに向かって刃先２４２の幅が短くなるように、切先２４２ｅがＶ字状に形成されている。

図３（Ａ）から同図（Ｄ）に示すように、第２カッター部２５は、カッター取付部材２２にねじ止めされる矩形状のカッター部本体２５１と、カッター部本体２５１の先部に形成された刃先２５２とを備えている。
カッター部本体２５１は、矩形状に形成されている。カッター部本体２５１は、高さ方向Ｈ１の長さが約３０ｍｍであり、左右方向Ｈ２の長さが約１８ｍｍである。カッター部本体２５１には、カッター取付部材２２にねじ止めするための貫通孔２５１ａが、上下に１箇所ずつ形成されている。

刃先２５２は、一方の面２５２ａが、カッター２３の移動方向Ｍに沿って平行であり、カッター部本体２５１から続く平坦面に形成されている。他方の面２５２ｂが、カッター２３の移動方向Ｍと交差し、一方の面２５２ａに向かって傾斜する傾斜面に形成されている。そうすることで、刃先２５２は、厚みが徐々に薄くなる先細り形状に形成されている。刃先２５２は、高さ方向Ｈ１の幅が約５ｍｍ、左右方向Ｈ２の長さが約５０ｍｍである。

刃先２５２は、カッター部本体２５１の刃渡り方向Ｆ１の両側からそれぞれはみ出す長さに形成されている。また、刃先２５２の両端部（２５２ｄ，２５２ｄ）は、他方の面２５２ｂ側が徐々に薄くなるように形成されている。
本実施の形態では、刃先２５２の角度が、約３０度に形成されている。
刃先２５２は、刃渡り方向Ｆ１の中央部２５２ｃから端部２５２ｄに向かって刃先２５２の幅が短くなるように、切先２５２ｅがＶ字状に形成されている。

このように形成されたカッター２３は、図４に示すように、刃先２４２，２５２が穴の縁部３３ａよりダイ３０側に位置した状態で配置される。本実施の形態では、刃先２４２，２５２の切先２４２ｅ，２５２ｅが穴３３の縁部３３ａから約３μｍダイ３０側に位置している（図４に示す距離Ｓにより示す）。
また、カッター２３が、カッター２３の移動方向Ｍに沿って平行な平坦面である一方の面２４２ａ，２５２ａを、穴３３の縁部３３ａからダイ３０側へ向け、カッター２３の移動方向Ｍと交差する傾斜面である他方の面２４２ｂ，２５２ｂを、穴３３の開口部３３ｂ側に向けて、カッター取付部材２２に、取り付けされている。

図１に示すダイ３０は、複数のパーツからなる分割ダイ３１と、分割ダイ３１を支持するダイホルダー３２とを備えている。
分割ダイ３１は、ダイホルダー３２にねじ止めにより固定されている。
分割ダイ３１とダイホルダー３２とには、ワークＷに穿孔される形状に形成され、抜き型２０によりワークＷを打ち抜き、打ち抜かれた断片を落とすための穴３３が形成されている。本実施の形態では、ワークＷを加工品とするために、ワークＷを穿孔する形状が矩形状であるため、穴３３は矩形状に形成されている。また、カッター２３は、穴３３の周縁形状に合わせて矩形状に形成されている。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る切断装置１０の動作および使用状態を図面に基づいて説明する。なお、ワークが既にダイ３０上に配置してあるものとする。本実施の形態では、ワークは、約１ｍｍ以下の厚みの紙である。

まず、図１に示す抜き型２０が図示しない昇降装置により下降する。
抜き型２０の下降により、図４に示すようにカッター２３（第１カッター部２４，第２カッター部２５）の刃先２４２，２５２がワークＷに向かって下降する。
次に、図５に示すように刃先２４２，２５２がワークＷに接触して切断し始める。
更に、刃先２４２，２５２が下降する。例えば、ワークＷが無く、このままカッター２３が下降すると、カッター２３の刃先２４２，２５２が、穴３３の縁部３３ａからダイ３０側に、距離Ｓとして３μｍに位置した状態で配置されるため、刃先２４２，２５２が穴３３の縁部３３ａに衝突する。

しかし、本実施の形態に係る切断装置１０では、刃先２４２，２５２が、ワークＷを切断するときに、刃先２４２，２５２の相対的な移動により、図６に示すように、刃先２４２，２５２が穴３３側へ弾性変形する。これは、刃先２４２，２５２が、傾斜面となった他方の面２４２ｂ，２５２ｂがワークＷに圧力を掛け、ワークＷを押し退けながら進ときに、ワークＷから受ける反力により、刃先２４２，２５２が穴３３側へ弾性変形するものと推定される。
従って、図７に示すように、刃先２４２，２５２がワークＷを押圧しながら切断が進むと、刃先２４２，２５２が徐々に穴３３側に撓み、切断位置がダイ３０上の位置から穴３３側にずれる。
そうすることで、カッター２３の刃先２４２，２５２が穴３３の縁部３３ａからダイ３０上に位置した状態で配置されていても、刃先２４２，２５２が自動調心するように徐々に穴３３側へ向かうことで、穴３３の縁部３３ａに衝突することなく、刃先２４２，２５２を穴３３に進入させることができる。

刃先２４２，２５２が弾性変形することで、刃先２４２，２５２と穴３３との隙間が殆ど無い状態で、刃先２４２，２５２を穴３３へ進入させることができるので、ワークＷの開口部の切断面のバリや毛羽の発生を抑えることができ、開口部を精度よく形成することができる。

また、図２および図３に示すように、刃先２４２，２５２の切先２４２ｅ，２５２ｅが、Ｖ字状に形成されている。そのため、切先２４２ｅ，２５２ｅの先端（中央部２４２ｃ，２５２ｃ）をワークＷに入り込ませ、そして、刃先２４２，２５２の進行に伴って切先２４２ｅ，２５２ｅの先端から端部２４２ｄへ向かって徐々に入り込ませることができるので、切り込む際の押圧力を軽減することができる。

本実施の形態では、切先２４２ｅ，２５２ｅが直線状の第１カッター部２４と第２カッター部２５とをそれぞれ向かい合わせに配置することで、ワークに矩形状の開口部を形成していたが、切先の長さが同じ、または異なるカッター部を組み合わることで、三角形状や五角形以上の多角形の開口部を形成する切断装置とすることもできる。また、切先が曲線状のカッター部とすることもできる。

本実施の形態に係る切断装置１０は、図１および図４に示すように、ワークＷを打ち抜いて矩形状の開口部を形成するものであるため、カッター２３（第１カッター部２４，第２カッター部２５）が片刃であり、穴３３が、ワークＷを穿孔してワークＷを加工品とする形状に形成され、カッター２３が、穴３３の周縁形状に形成されている。
しかし、ダイが、ワークから切断した残余が加工品となる形状に形成され、カッターが、ダイの周縁形状に形成されていれば、カッターがワークを打ち抜くことで、打ち抜かれた断片を加工品とするための切断装置とすることができる。

更に、本実施の形態では、図１に示すようにワークＷが、固定されたダイ３０に配置され、抜き型２０が昇降装置により下降してワークを切断していたが、抜き型２０が固定され、ダイ３０が上昇することで、ワークを切断するようにしてもよい。

本発明は、精度よく、かつ切断面のバリや毛羽の発生を抑えることができるので、打ち抜き加工に用いられる切断装置に好適であり、特に、精密さが要求される半導体関連の打ち抜き工程に用いられる切断装置に最適である。

１０ 切断装置
２０ 抜き型
２１ カッター用ベース部
２１ａ ねじ穴
２２ カッター取付部材
２３ カッター
２４ 第１カッター部
２４１ カッター部本体
２４１ａ 貫通孔
２４２ 刃先
２４２ａ 一方の面
２４２ｂ 他方の面
２４２ｃ 中央部
２４２ｄ 端部
２４２ｅ 切先
２５ 第２カッター部
２５１ カッター部本体
２５１ａ 貫通孔
２５２ 刃先
２５２ａ 一方の面
２５２ｂ 他方の面
２５２ｃ 中央部
２５２ｄ 端部
２５２ｅ 切先
３０ ダイ
３１ 分割ダイ
３２ ダイホルダー
３３ 穴
３３ａ 縁部
３３ｂ 開口部
Ｈ１ 高さ方向
Ｈ２ 左右方向
Ｆ１ 刃渡り方向
Ｍ 移動方向
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. ワークが配置されるダイと、前記ダイに形成された穴に嵌合して、前記ワークを刃先により切断するカッターと備え、
   前記カッターは、前記刃先が前記穴の縁部より前記ダイ上に位置した状態で配置され、 前記刃先は、前記ワークを切断するときに、前記刃先の相対的な移動により、前記刃先が前記穴側へ弾性変形するように形成された切断装置。
2. 前記刃先の切先が、Ｖ字状に形成されている請求項１記載の切断装置。
3. 前記カッターは、片刃により形成され、
   前記刃先の前記カッターの移動方向と平行な一方の面が前記穴の縁部から前記ダイ側を向き、前記カッターの移動方向と交差する他方の面が前記穴の縁部から前記穴の開口部側を向いて配置された請求項１または２記載の切断装置。
4. 前記穴は、前記ワークを穿孔して前記ワークを加工品とする形状に形成され、
   前記カッターは、前記穴の周縁形状に形成された請求項３記載の切断装置。
5. 前記ダイは、前記ワークから切断した残余が加工品となる形状に形成され、
   前記カッターは、前記ダイの周縁形状に形成された請求項３記載の切断装置。

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