JP5336490B2 - 薄板の剪断方法 - Google Patents

Description

本発明は、板厚が概ね０．５ｍｍ以下で、金属層の片面又は両面に非金属層が積層された薄板、あるいは金属製の薄板を剪断加工して製品を形成する薄板の剪断方法に関する。

薄板から製品を形成する方法としては、薄板を金型（パンチとダイ）によって打ち抜く方法が最も一般的である。

この打ち抜き法においては、打ち抜き孔を有するダイの上に被加工板材（薄板）を載置し、打ち抜き孔の上方に配置したパンチを下降させ、パンチの先端を打ち抜き孔に嵌合させることによって被加工板材を剪断加工する。なお、パンチとダイを上下反転させてダイの下方にパンチを配置する場合もあり、パンチの代わりにダイを移動させる場合もある。

その加工条件については、従来から多くの研究がなされており、例えば非特許文献１には、被加工板材の板厚と、それを打ち抜くパンチとダイ（打ち抜き孔）間の隙間すなわちクリアランスとの適正な関係が示されている。これによると、被加工板材の板厚の概ね５〜１０％程度が適正なクリアランスとされている。

この被加工板材の板厚とクリアランスとの関係によれば、被加工板材の板厚が１ｍｍではクリアランスは５０〜１００μｍ程度であり、この程度であれば金型等の製作も容易である。しかし、被加工板材の板厚が例えば２０μｍになると、適正なクリアランスは１〜２μｍとなり、金型の精密加工が必要で製作に高度な技術を要する上に、価格も上がるという問題がある。

さらに、クリアランスを狭くして金型を製作し、打ち抜きを行うと別の問題が生じる。その一つは、パンチとダイの摩耗による寿命低下である。すなわち、クリアランスが狭ければ、パンチとダイが弾性変形の範囲で相互に接触することが多くなって摩耗が大きくなる。また、パンチとダイが接触して弾性変形の範囲を超えて変形するとチッピングの問題も発生する。

もう一つの大きな問題は、打ち抜きに伴い被加工板材から発生する小さなクズの問題である。この問題は、被加工板材が金属層と非金属層の積層板の場合に顕著になる。被加工板材から発生するクズは、パンチとダイ間に挟まり、打ち抜きに大きな力が必要になったり、頻繁にクリーニングが必要となるという諸問題を引き起こす。さらには、金型を破損させることもあり得る。

また、従来の打ち抜き法は別の問題を有している。すなわち、被加工板材とくに金属板の打ち抜きを進めると、金型との相性もあるが、パンチに被加工板材による凝着が生じやすい。この凝着の問題は、パンチやダイをセラミックスやＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等でコーティングすることにより、ある程度は防ぐことができるが、クリアランスの狭い金型では、パンチとダイ間の摺動による摩擦が大きく、一時的な効果しか得られない。

さらに別の問題として、打ち抜かれた後の被加工板材（製品部）の外縁の品質の低下がある。これは、被加工板材が打ち抜かれた後に、ダイの内面と擦れながらパンチの死点まで行き、ダイから離れるまでの間、ずっと擦れる状態が続くからである。

以上のとおり、従来の打ち抜きによる剪断加工においては、とくに被加工板材の板厚が小さくなると、様々な問題が発生していた。

橋本明著、「プレス作業と型工作法 新版」、第７版、日刊工業新聞社、昭和５０年４月３０日、ｐ３５

本発明は、従来の打ち抜きによる剪断加工が抱える上述の諸問題に鑑みてなされたもので、その課題は、薄板を高品質で長期にわたり剪断加工でき、しかも用いる金型の精密加工を必ずしも必要とせずに、装置、工程ともに低コストにて極めて良好に薄板の剪断を行うことができる方法を提供することにある。

本発明者は、薄板の剪断加工に関し研究を重ねた結果、金属層の片面又は両面に非金属層が積層された薄板の場合、パンチが薄板を貫通してダイの剪断加工用孔に嵌合する前の段階で、薄板が完全に剪断されることを知見した。

本発明は、この知見に基づきなされたもので、剪断加工用孔を有するダイとパンチとの間に、金属層の片面又は両面に非金属層が積層された薄板を配置し、相対的にパンチを剪断加工用孔に向けて移動させることによって前記薄板を剪断する薄板の剪断方法において、パンチが薄板を貫通して剪断加工用孔に嵌合する前の段階でパンチの相対的な移動を止めて剪断を終えることを特徴とするものである。

このように、本発明では、パンチがダイに嵌合しないので、パンチをダイに嵌合させていた従来の打ち抜き法のようにクリアランスを厳しく調整する必要がなく、通常のプラスのクリアランスはもちろん、ゼロクリアランスやパンチ径の方が大きいマイナスクリアランスでもよい。すなわち本発明では、金型（パンチとダイ）を精密加工してクリアランスを厳しく調整する必要がなく、金型を容易に製作でき、製作コストも低減できる。

また、パンチがダイに嵌合しないので、パンチもダイも摩耗しにくく、金型の寿命も長くなる。さらに、被加工板材の剪断後の移動が少なく、それに伴ってクズの発生も少なくなる。また、従来の方法ではパンチの上下に伴い、接触する被加工板材の金属部分が凝着するという問題がある。凝着した金属成分を除去するのは困難であり、こすったり薬品で除去しようとすると、パンチにキズが入ったり、面粗さが高くなったり、腐食して表面が変質したりする。しかもこの現象は、長い場合でも１００ショット、短ければわずか５〜１０ショットごとに生じるために、生産性を著しく損ねている。本発明の方法では、パンチを被加工板材中の金属部分と直接接触させずに剪断を行うことが可能となるために、パンチに被加工板材が凝着することも防止できる。

そのために、剪断加工の状態を良好なまま維持でき、薄板を高品質で剪断加工できる一方で、金型としては製造が難しく、かつ高コストであるクリアランスを極限まで狭めた金型を作製する必要がなく、金型作製に高コストを要しない。

なお、打ち抜き加工の技術分野において、１回のパンチ動作で被加工板材を打ち抜くのではなく、まず一方向に半抜き加工をし、その後反対方向から抜き返すことによって被加工板材を打ち抜く方法が知られているが（例えば特開２００４−１６７５４７号公報及び特開２００１−３００６４７号公報参照）、本発明の剪断方法は、１回の剪断操作によって被加工板材を完全に剪断する点で、上記の半抜き・抜き返しの従来技術とは本質的に異なる。

本発明においてパンチは、薄板の板厚に対し金属層の厚さ以上かつ非金属層の総厚さ以下の位置で止めることが好ましい。パンチを止める位置が金属層の厚さ未満であると、薄板の打ち抜きが終了しない可能性が高くなる。一方、非金属層の総厚さを超えると、パンチ及びダイのチッピングの発生や切りくずの発生増加や、パンチと薄板金属成分との溶着が見られ、本発明による効果が十分には得られないことがある。

また、本発明者の実験によると、本発明の剪断方法は、薄板を複数枚重ねた場合にも適用できることがわかった。この場合、パンチとダイの間に薄板を複数枚重ねて配置し、パンチがすべての薄板を貫通して剪断加工用孔に嵌合する前の段階でパンチの相対的移動を止めて剪断を終える。これによって、複数枚の薄板を同時に剪断加工することができるので、生産性が向上する。また、例えばリチウムイオン電池の電極板のように、もともと複数枚の薄板を積層して使用する場合には、複数枚の薄板を同時に剪断加工することで、加工後に積層する工程を省略することができる。ただし、同時に剪断加工できる枚数は、被加工板材の切断面の品質の面から最大で１０枚程度である。これを超えると、徐々に切断面が粗れはじめるために、高品質が要求される分野では用いるのが難しくなる。なお、薄板を複数枚重ねて同時に剪断加工する場合、パンチは、複数枚重ねた薄板の総厚さに対し金属層の総厚さ（複数枚重ねた薄板における金属層の厚さの総和）以上かつ非金属層の総厚さ（複数枚重ねた薄板における非金属層の厚さの総和）以下の位置で止めることが好ましい。

本発明の剪断方法は、上述のパンチとダイによる剪断だけでなく、ダイカッターとアンビルロールによる剪断にも適用できる。すなわち、凸状押切刃を表面に設けたダイカッターと、前記凸状押切刃と対応する位置に剪断加工用凹部を設けたアンビルロールとの間に、金属層の片面又は両面に非金属層が積層された薄板を挿通し、ダイカッターの凸状押切刃をアンビルロールの剪断加工用凹部に回転押圧することによって前記薄板を剪断する際に、ダイカッターの凸状押切刃を、薄板を貫通させず、しかもアンビルロールの剪断加工用凹部に嵌合させることなく薄板を剪断する。この剪断方法によっても、パンチとダイによる上述の剪断方法と同様の効果を奏する。つまり、ダイカッターの凸状押切刃が薄板を貫通してアンビルロールの剪断加工用凹部に嵌合する前の段階で薄板が完全に剪断される。

このダイカッターとアンビルロールによる剪断方法においては、薄板の板厚に対し金属層の厚さ以上かつ非金属層の総厚さ以下の位置までダイカッターの凸状押切刃を進入させることが好ましい。

また、ダイカッターとアンビルロールによる剪断方法において、被加工板材である薄板をより確実に剪断するには、薄板とダイカッターとの間に、非金属層を少なくとも一層有する中間板を挿通することができる。このように中間板を使用することで、中間板の塑性流動による押し込み効果によって薄板をより確実に剪断できる。この場合、薄板と中間板の総厚さに対し薄板の金属層の厚さ以上薄板の非金属層及び中間板の総厚さ以下の位置までダイカッターの凸状押切刃を進入させることが好ましい。

なお、本発明の範囲外であるが、凸状押切刃を表面に設けたダイカッターに代えて、表面に凸状押切刃を設けていない押圧ロールを使用する形態も考えられる。すなわち、押圧ロールと、剪断加工用凹部を設けたアンビルロールとの間に、金属層の片面又は両面に非金属層が積層された薄板を挿通し、この薄板を押圧ロールによってアンビルロールの剪断加工用凹部に押し込むことによって前記薄板を剪断する際に、前記薄板と押圧ロールとの間に、非金属層を少なくとも一層有する中間板を挿通し、前記薄板をアンビルロールの剪断加工用凹部に当該薄板の厚さを超えて押し込むことなく剪断する。この場合、薄板がアンビルロールの剪断加工用凹部に完全に押し込まれる前の段階で薄板が完全に剪断される。またこの場合、薄板をアンビルロールの剪断加工用凹部に金属層の厚さ以上かつ薄板の非金属層の厚さ以下の位置まで押し込むことが好ましい。この押圧ロールを使用する形態は上述のとおり本発明の範囲外であるが、本発明と関連する部分もあるので、以下の説明では便宜上、本発明の一形態として説明する。

このようなダイカッター又は押圧ロールとアンビルロールによる剪断方法においても、ダイカッター又は押圧ロールとアンビルロールとの間に薄板を複数枚重ねて挿通することにより、複数枚重ねた薄板を同時に剪断することができる。具体的には、ダイカッターを使用する場合、ダイカッターとアンビルロールとの間に薄板を複数枚重ねて挿通し、ダイカッターの凸状押切刃を、薄板の全体を貫通させず、しかもアンビルロールの剪断加工用凹部に嵌合させることなく薄板のすべてを剪断する。この場合、複数枚重ねた薄板の総厚さに対し金属層の総厚さ以上かつ非金属層の総厚さ以下の位置までダイカッターの凸状押切刃を進入させることが好ましい。なお、中間板を使用する場合、複数枚重ねた薄板と中間板の総厚さに対し、複数枚重ねた薄板の金属層の総厚さ以上薄板の非金属層及び中間板の総厚さ以下の位置までダイカッターの凸状押切刃を進入させることが好ましい。

また、押圧ロールを使用する場合、押圧ロールとアンビルロールとの間に薄板を複数枚重ねて挿通すると共に、前記複数枚重ねた薄板と押圧ロールとの間に、非金属層を少なくとも一層有する中間板を挿通し、前記複数枚重ねた薄板をアンビルロールの剪断加工用凹部に前記複数枚重ねた薄板の総厚さを超えて押し込むことなく剪断する。この場合、複数枚重ねた薄板をアンビルロールの剪断加工用凹部に、複数枚重ねた薄板の金属層の総厚さ以上かつ複数枚重ねた薄板の非金属層の総厚さ以下の位置まで押し込むことが好ましい。

本発明では、押圧ロールを使用する場合において、中間板を使用する代わりに押圧ロールの表面に非金属層を少なくとも一層有する層を被覆することができる。具体的には、表面に非金属層を少なくとも一層有する層を被覆した押圧ロールと、剪断加工用凹部を設けたアンビルロールとの間に、金属層の片面又は両面に非金属層が積層された薄板、又は金属製の薄板を挿通し、この薄板を押圧ロールによってアンビルロールの剪断加工用凹部に押し込むことによって前記薄板を剪断する際に、前記薄板をアンビルロールの剪断加工用凹部に当該薄板の厚さを超えて押し込むことなく剪断する。この場合、薄板をアンビルロールの剪断加工用凹部に金属層の厚さ以上かつ薄板の非金属層の厚さ以下の位置まで押し込むことが好ましい。なお、この構成において、薄板を複数枚重ねて挿通して剪断する場合、複数枚重ねた薄板をアンビルロールの剪断加工用凹部に前記複数枚重ねた薄板の総厚さを超えて押し込むことなく剪断する。好ましくは、複数枚重ねた薄板をアンビルロールの剪断加工用凹部に、複数枚重ねた薄板の金属層の総厚さ以上複数枚重ねた薄板の非金属層の総厚さ以下の位置まで押し込む。

以上、本発明の剪断方法は、上述のとおり、金属層の片面又は両面に非金属層が積層された薄板に適用されるが、本発明の剪断方法は、金属製の薄板の剪断にも適用可能である。すなわち、ダイとパンチを使用する場合は、剪断加工用孔を有するダイとパンチとの間に金属製の薄板を配置し、相対的にパンチを剪断加工用孔に向けて移動させることによって前記金属製の薄板を剪断する薄板の剪断方法において、前記金属製の薄板とパンチとの間に、非金属層を少なくとも一層有する中間板を配置し、パンチが中間板を貫通する前の段階でパンチの相対的な移動を止めて前記金属製の薄板の剪断を終える。この場合、パンチの相対的な移動は、薄板と中間板の総厚さに対し薄板の厚さ以上中間板の厚さ以下の位置で止めることが好ましい。

ダイカッターとアンビルロールを使用する場合は、凸状押切刃を表面に設けたダイカッターと、前記凸状押切刃と対応する位置に剪断加工用凹部を設けたアンビルロールとの間に金属製の薄板を挿通し、ダイカッターの凸状押切刃をアンビルロールの剪断加工用凹部に回転押圧することによって前記薄板を剪断する際に、前記薄板とダイカッターとの間に、非金属層を少なくとも一層有する中間板を挿通し、ダイカッターの凸状押切刃を、中間板を貫通させず、しかもアンビルロールの剪断加工用凹部に嵌合させることなく薄板を剪断する。この場合、薄板と中間板の総厚さに対し薄板の厚さ以上中間板の厚さ以下の位置までダイカッターの凸状押切刃を進入させることが好ましい。

押圧ロールとアンビルロールを使用する場合は、押圧ロールと、剪断加工用凹部を設けたアンビルロールとの間に金属製の薄板を挿通し、この薄板を押圧ロールによってアンビルロールの剪断加工用凹部に押し込むことによって前記薄板を剪断する際に、前記薄板と押圧ロールとの間に、非金属層を少なくとも一層有する中間板を挿通し、前記薄板をアンビルロールの剪断加工用凹部に当該薄板の厚さを超えて押し込むことなく剪断する。また、表面に非金属層を少なくとも一層有する層を被覆した押圧ロールと、剪断加工用凹部を設けたアンビルロールとの間に金属製の薄板を挿通し、この薄板を押圧ロールによってアンビルロールの剪断加工用凹部に押し込むことによって前記薄板を剪断する際に、前記薄板をアンビルロールの剪断加工用凹部に当該薄板の厚さを超えて押し込むことなく剪断することもできる。

以上説明した本発明の剪断方法のうち、ダイカッター又は押圧ロールとアンビルロールを使用し、かつ中間板を使用する場合、その中間板を繰り返し利用できるように、中間板をエンドレスとし、当該中間板を薄板とダイカッター又は押圧ロールとの間に挿通させた後にロール間を通過させて押圧し、その後、再度薄板とダイカッター又は押圧ロールとの間に挿通させるようにすることができる。

また本発明において、アンビルロールとしては、その剪断加工用凹部の周縁部を他の部分よりも硬度の高い材料で形成したものを使用することができる。これによって、剪断箇所となる剪断加工用凹部の周縁部のチッピング等を防止でき、剪断も確実に行うことができる。

さらに、アンビルロールの剪断加工用凹部の回転方向前後に、所定の間隔をおいて切欠きを設けることもできる。これによって、剪断加工用凹部の回転方向前後で薄板が過度に押圧されて損傷することを防止できる。

本発明の剪断方法によれば、金属層の片面又は両面に非金属層が積層された薄板、あるいは金属製の薄板の剪断加工において、薄板を高品質で長期にわたり剪断加工でき、しかも金型も比較的低コストで製作することができることから、薄板を高品質かつ安価に剪断加工できる。

本発明の剪断方法の基本工程を示す。 本発明の他の実施例を示す。 本発明のさらに他の実施例を示す。 本発明のさらに他の実施例を示す。 図４の実施例の変形例を示す。 本発明のさらに他の実施例を示す。 ダイカッターの凸状押切刃の形状例を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ断面、（ｆ）は（ｅ）のＣ−Ｃ断面を示す。 本発明のさらに他の実施例を示す。 図８の実施例の変形例を示す。 本発明のさらに他の実施例を示す。 本発明のさらに他の実施例を示す。 本発明のさらに他の実施例を示す。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の剪断方法の基本工程を示す説明図である。
図１の実施例において、被加工板材１は、銅又はアルミニウムからなる金属層１ａの両面に活物質（非金属層）１ｂを積層したリチウムイオン電池の電極板である。その板厚は、金属層１ａが２０μｍ、非金属層１ｂが８０μｍ、合計で１８０μｍである。

図１（ａ）に示すように、この被加工板材１を、剪断加工用孔２ａを有するダイ２の上に載置し固定する。そして、図１（ｂ）に示すように、剪断加工用孔２ａの上方に配置したパンチ３を下降させることによって被加工板材１を剪断する。

実施例では、パンチ３が被加工板材１の表面に接触してから３０μｍの位置、すなわち被加工材１の板厚の１７％の位置までパンチ３を下降させた段階でパンチ３を止めた。その結果、被加工板材１は完全に剪断されていることが確認された。剪断された被加工板材の製品部分は、その部分を上方又は下方から押圧あるいは吸着することで、簡単に取り出すことができる。なお、実施例ではパンチ−ダイ間のクリアランスは１０μｍとした。１０μｍというのは金型を製造する上で特段の困難を要しない値である。

このように、本実施例では、被加工板材１の中央にある金属層１ａにパンチ３が直接接触することなく被加工板材１が剪断されるので、金属層１ａからの金属がパンチ３に凝着して剪断加工に悪影響を及ぼすこともない。また、剪断面の面粗れの問題が生じることもない。

なお、図１の実施例では、金属層１ａの両面に非金属層１ｂを積層した被加工板材１を剪断する例を示したが、金属層の片面に非金属層を積層した被加工板材の剪断も同様に可能である。この場合、非金属層を上側にして非金属層にパンチを接触させるようにすることが好ましい。

また、図１の実施例では、ダイ２の上方にパンチ３を配置したが、上下反転させてダイの下方にパンチを配置してもよい。さらに、図１の実施例では、パンチ３を上下させるようにしたが、ダイ２を上下させるようにしてもよい。

図２に本発明の他の実施例を示す。この実施例は、被加工板材を複数枚重ねて剪断する例である。

被加工板材１は、先の実施例と同じ板厚１８０μｍのリチウムイオン電池の電極板とし、これを８枚重ねた。すなわち、被加工板材１の全体の厚みは１．４４ｍｍである。

実施例では、８枚重ねた被加工板材１に対して、パンチ３が被加工板材１の表面に接触してから２００μｍの位置、すなわち８枚重ねた被加工板材１の全体の厚みの１４％の位置までパンチ３を下降させた段階でパンチ３を止めた。その結果、８枚の被加工板材１のすべてが完全に剪断されていることが確認された。

図３は本発明のさらに他の実施例を示す。この実施例は、パンチとダイを使用して金属製の薄板を剪断する例である。

まず、図３（ａ）に示すように、被加工板材７として金属製の薄板をダイ２の上に載置し、さらに被加工板材７の上に、非金属層を少なくとも一層有する中間板８を載置する。実施例では、被加工板材７を板厚２０μｍのチタン板とし、中間板８としては、厚さ１５０μｍのポリプロピレン板を使用した。中間板８の材質としてはポリプロピレンのほか、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ポリカーボネート、ベークライト、プラスチック、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエチレン、塩化ビニル、硬質ゴム、紙、ガラス板、アスファルト、合成繊維等の非金属層を使用することができ、また、これらの非金属層の積層材あるいはこれらの非金属層と金属層の積層材を使用することもできる。

図３（ｂ）に示すように、ダイの剪断加工用孔２ａの上方に配置したパンチ３を下降させることによって被加工板材７を剪断する。

実施例では、パンチ３が中間板８の表面に接触してから４０μｍの位置、すなわち被加工板材７（金属製の薄板）の厚さ以上であるが中間板８の厚さ以下であって、中間板８を貫通しない位置までパンチ３を下降させた段階でパンチ３を止めた。その結果、被加工板材７は完全に剪断されていることが確認された。剪断された被加工板材の製品部分は、その部分を上方又は下方から押圧あるいは吸着することで、簡単に取り出すことができる。

本実施例のように中間板８を介して金属製の薄板をせん断する場合は、パンチ３が中間版８の表面に接してから、最小では金属製の薄板の厚さと同じ距離、最大ではパンチ３が中間板８を貫通する前の段階で止めるようにすることが好ましい。言い換えれば、パンチ３が中間板８の表面に接してからの突っ込み深さは、被加工板材（金属製の薄板）の厚さ以上、中間材の厚さ以下にすることが好ましい。なお、この場合、中間板の厚さが被加工板材（金属製の薄板）の厚さより大きいことが前提である。

図４は本発明のさらに他の実施例を示す。この実施例は、本発明をダイカッターとアンビルロールとからなるダイカットロールによる剪断方法に適用した例である。なお、被加工板材は、先の実施例１と同じものである。

図４に示すように、ダイカッター４の表面には、アンビルロールの剪断加工用凹部５ａと対応する位置に凸状押切刃４ａが設けられている。そして、それぞれ矢印方向に回転するダイカッター４とアンビルロール５の間に被加工板材１を挿通し、ダイカッターの凸状押切刃４ａをアンビルロールの凹部５ａに回転押圧することによって被加工板材１を剪断する。

この剪断工程において、本実施例では図４に示すように、ダイカッターの凸状押切刃４ａを、被加工板材１を貫通させることなく、しかもアンビルロールの凹部５ａに嵌合させることなく被加工板材１を剪断する。実施例では、凸状押切刃４ａを、その先端が被加工板材１の表面から２０μｍの位置、すなわち被加工材１の板厚の１１％の位置まで接近させた。その結果、先の実施例１と同様に被加工板材１は完全に剪断されていることが確認された。剪断された被加工板材の製品部分は、その部分を上方又は下方から押圧あるいは吸着することで、簡単に取り出すことができる。

また図示しないが、２枚重ねた被加工板材１をダイカッター４とアンビルロール５の間に挿通し、被加工板材１の表面から１３０μｍの位置、すなわち２枚重ねた被加工板材１の全体の厚みの３６％の位置までダイカッターの凸状押切刃４ａを進入させたところ、先の実施例２と同様に、２枚の被加工板材１のすべてが完全に剪断されていることが確認された。

なお、図４の実施例では、金属層１ａの両面に非金属層１ｂを積層した被加工板材１を剪断する例を示したが、金属層の片面に非金属層を積層した被加工板材の剪断も同様に可能である。この場合、非金属層をダイカッター４に接触させるようにすることが好ましい。

図５は、図４の実施例の変形例を示す。図５の例では、被加工板材１とダイカッター４との間に、非金属層を少なくとも一層有する中間板６を挿通するようにした。このように、中間板６を介在させることで、中間板６の塑性流動による押し込み効果によって被加工板材１をより確実に剪断できる。

中間板６としては、具体的にはアクリル樹脂、ＰＥＴ、ポリカーボネート、ベークライト、プラスチック、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、硬質ゴム、紙、ガラス板、アスファルト、合成繊維等の非金属層を使用することができ、また、これらの非金属層の積層材あるいはこれらの非金属層と金属層の積層材を使用することもできる。

図６は本発明のさらに他の実施例を示す。この実施例は、ダイカッターとアンビルロールを使用して金属製の薄板を剪断する例である。

図６に示すように、ダイカッター４の表面には、アンビルロールの剪断加工用凹部５ａと対応する位置に凸状押切刃４ａが設けられている。この構成において、それぞれ矢印方向に回転するダイカッター４とアンビルロール５の間に被加工板材７として金属製の薄板を挿通すると共に、被加工板材７とダイカッター４との間に非金属層を少なくとも一層有する中間板６を挿通する。そして、ダイカッターの凸状押切刃４ａをアンビルロールの凹部５ａに回転押圧し、被加工板材７をダイカッター４の凸状押切刃４ａによって中間板６を介してアンビルロールの凹部５ａに押圧することによって被加工板材７を剪断する。この剪断工程においては、ダイカッターの凸状押切刃４ａを、中間板６及び被加工板材７を貫通させることなく、しかもアンビルロールの凹部５ａに嵌合させることなく被加工板材７を剪断する。

なお、本実施例のようにダイカットロールによって中間板６を介して被加工板材７（金属製の薄板）を剪断する場合、実施例３と同様に基準に基づき、ダイカッター４とアンビルロール５の間隔（ギャップ）は、アンビルロールの剪断加工用凹部５ａへの被加工板材（金属製の薄板）及び中間板の突っ込み深さが、被加工板材の厚さ以上、中間板の厚さ以下になるように設定することが好ましい。言い換えれば、ダイカッター４とアンビルロール５の間隔（ギャップ）は、［（被加工板材の厚み＋中間板の厚み）−被加工板材の厚み］以下で、被加工板材の厚み以上とすることが好ましい。なお、この場合、中間板の厚さが被加工板材（金属製の薄板）の厚さより大きいことが前提である。

以上のダイカッター４とアンビルロール５を使用した実施例４及び５において、ダイカッターの凸状押切刃４ａの外郭形状は、本発明者の実験によると、アンビルロールの剪断加工用凹部５ａの外郭形状と同じか若干大きくすることが好ましい。具体的には、図４に示すように凸状押切刃４ａの外郭形状の一辺の長さをＡ、対応する剪断加工用凹部５ａの外郭形状の一辺の長さをＢとすると、Ｂ≦Ａ≦１．１Ｂとすることが好ましい。その理由は、ＡがＢより小さくなると、剪断部でカエリ等が起こりやすくなり、剪断面の品質が劣化する。逆にＡが１．１Ｂより大きくなると、押圧部が広くなり、被加工板材を押さえる部分が広くなるため、被加工板材の品質が劣化する。

次に、本発明で使用するダイカッターの凸状押切刃４ａの形状について説明する。通常、ダイカッターによる剪断加工の場合、ダイカッターの凸状押切刃４ａは、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように外郭部分のみを突出させ、その先端を鋭角状とするが、本発明では、剪断を用いた加工方法であるため、必ずしも図７（ａ）及び（ｂ）のような鋭角状の先端形状とする必要はなく、図７（ｃ）及び（ｄ）に示すように全体を突出させて、その先端を直角状、あるいは図７（ｅ）及び（ｆ）に示すように全体を突出させて、その先端を鈍角状にすることもできる。さらに、図７（ｄ）及び（ｆ）に破線で示すように先端にＲ加工を施してもよい。

図８は本発明のさらに他の実施例を示す。この実施例は、押圧ロールとアンビルロールを使用して剪断する例である。被加工板材１は、先の実施例１と同じものである。

図８に示すように、押圧ロール９の表面には凸状押切刃は形成されておらず、その表面は平滑である。そして、この押圧ロール９と対向するアンビルロール５の表面に、切断すべき製品の形状に合わせて剪断加工用凹部５ａが設けられている。この構成において、それぞれ矢印方向に回転する押圧ロール９とアンビルロール５の間に被加工板材１を挿通すると共に、被加工板材１と押圧ロール９との間に非金属層を少なくとも一層有する中間板６を挿通する。

そして、被加工板材１を押圧ロール９によってアンビルロールの剪断加工用凹部５ａに押し込むことによって被加工板材１を剪断する。この剪断工程においては、被加工板材１をアンビルロールの剪断加工用凹部５ａに被加工板材１の厚さを超えて押し込むことなく剪断する。具体的には、被加工板材１をアンビルロールの剪断加工用凹部５ａに金属層１ａの厚さ以上かつ被加工板材１の非金属層１ｂの厚さ以下の位置まで押し込む。実際に、被加工板材１をアンビルロールの剪断加工用凹部５ａに２０μｍ押し込むようにして剪断したところ、被加工板材１が完全に剪断されていることが確認された。

また、図示しないが、２枚重ねた被加工板材１を押圧ロール９とアンビルロール５の間に挿通し、２枚重ねた被加工板材１をアンビルロールの剪断加工用凹部５ａに８０μｍ押し込むようにして剪断したところ、２枚の被加工板材１のすべてが完全に剪断されていることが確認された。

図９は、図８の実施例の変形例を示す。図９の例では、金属製の薄板を被加工板材７として剪断する。すなわち、被加工板材７を押圧ロール９によって中間板６を介してアンビルロールの凹部５ａに押圧することによって被加工板材７を剪断する。

具体的には、被加工板材７を板厚２０μｍのアルミ箔とし、中間板６としては、板厚５００μｍのＰＥＴ樹脂を使用した。そして、押圧ロール９とアンビルロール５間の間隔（ギャップ）を５００μｍとなるように設定した。その結果、被加工板材７は完全に剪断されていることが確認された。

図１０は本発明のさらに他の実施例を示す。先に説明した図５、図６、図８及び図９の例では被加工板材１（７）とダイカッター４又は押圧ロール９との間に挿通する中間板６を使い捨てとしていたが、本実施例では、中間板６を繰り返し使用できるようにした。

具体的には、図１０に示すように、中間板６をエンドレスとし、その中間板６を被加工板材１（７）とダイカッター４との間に挿通し剪断に使用した後にロール１０，１０間を通過させて押圧し、その後、再度被加工板材１（７）とダイカッター４との間に挿通する。これにより、剪断に使用した後の中間板６に、剪断時の押圧に伴いアンビルロールの凹部５ａ（ダイカッターの凸状押切刃４ａ）に対応する塑性変形が生じたとしても、その後、ロール１０，１０間を通過させて押圧することにより、中間板６はほぼ使用前の形状に戻るので繰り返し使用することができ、コスト的にも有利である。

なお、中間板６を繰り返し使用するにあたっては、中間板６がもとの形状に戻りやすいように、その材質はゴムのような柔軟性を有する材質とすることが好ましい。また、図１０では、ダイカッター４を使用した例を示したが、ダイカッター４に代えて押圧ロールを使用できることは言うまでもない。

図１１は本発明のさらに他の実施例を示す。この実施例は、被加工板材１（７）と押圧ロール９との間に中間板を挿通する代わりに、押圧ロール９の表面に非金属層を少なくとも一層有する外層９ａを被覆したものである。

本実施例によっても、被加工板材１（７）と押圧ロール９との間に中間板を挿通する場合と同様の剪断を行うことができると共に、中間板の使い捨てを回避できる。剪断の際には、被加工板材１（７）をアンビルロールの剪断加工用凹部５ａに被加工板材１（７）の厚さを超えて押し込むことなく剪断する。なお、外層９ａの材質は、もとの形状に戻りやすいようにゴムのような柔軟性を有する材質とすることが好ましい。

図１２は本発明のさらに他の実施例を示す。この実施例は、アンビルロールの凹部５ａの回転方向前後に、所定の間隔をおいて切欠き５ｂを設けたものである。

このように切欠き５ｂを設けたことで、被加工板材１（７）を剪断するのに不必要な部分までがダイカッター４、アンビルロール５間で押圧されることを回避できる。言い換えれば、アンビルロールの凹部５ａと切欠き５ｂとの間の長さＬのアンビルロール外周部分が被加工板材１（７）を剪断するのに必要な部分であり、この部分を残して切欠き５ｂを設けることで、被加工板材１（７）の剪断を可能とすると共に、その剪断に不必要な部分までがダイカッター４、アンビルロール５間で押圧されることを回避できる。これによって、被加工板材１（７）が無用の押圧によって損傷することを防止できる。とくに、先の実施例１で使用したような、表面に活物質（非金属層）を有する被加工板材の場合、その活物質は脆くて損傷しやすいので、本実施例が有効である。

なお、前記長さＬは、アンビルロールの直径にもよるが、０．５〜２ｍｍが適当である。０．５ｍｍ未満では剪断面周辺の被加工板材表面に傷をつける恐れがある。また、２ｍｍを超えると押圧部が広くなり、被加工板材を押さえる部分が広くなるため、被加工板材の損傷が大きくなる。すなわち、前記長さＬは０．５〜２ｍｍとすることが、被加工板材表面に傷をつけることなく、かつ押圧部が最小となり、最も適している。なお、図１２では、ダイカッター４を使用した例を示したが、ダイカッター４に代えて押圧ロールを使用できることは言うまでもない。

以上の実施例において、アンビルロールを使用する場合、その剪断加工用凹部の周縁部は他の部分よりも硬度の高い材料で形成することが好ましい。例えば、剪断加工用凹部の周縁部は、超硬合金、セラミックス、ＤＬＣコートによって形成することができる。これによって、剪断箇所となる剪断加工用凹部の周縁部のチッピング等を防止でき、剪断も確実に行うことができる。

また、ダイカッター、押圧ロール及びアンビルロール本体の材質は、加工精度が出しやすく、かつヤング率が１５０ＧＰａ以上の材質とすることが好ましい。

１ 被加工板材（非金属層を含む薄板）
１ａ 金属層
１ｂ 非金属層
２ ダイ
２ａ 剪断加工用孔
３ パンチ
４ ダイカッター
４ａ 凸状押切刃
５ アンビルロール
５ａ 剪断加工用凹部
５ｂ 切欠き
６ 中間板
７ 被加工板材（金属製の薄板）
８ 中間板
９ 押圧ロール
９ａ 外層
１０ ロール

Claims (20)

1. 剪断加工用孔を有するダイとパンチとの間に、金属層の片面又は両面に非金属層が積層された薄板を配置し、相対的にパンチを剪断加工用孔に向けて移動させることによって前記薄板を剪断する薄板の剪断方法において、
   パンチが薄板を貫通して剪断加工用孔に嵌合する前の段階でパンチの相対的な移動を止めて剪断を終える薄板の剪断加工方法。
2. 薄板の金属層の厚さは非金属層の総厚さよりも小さく、前記パンチの相対的な移動を、薄板の板厚に対し金属層の厚さ以上かつ非金属層の総厚さ以下の位置で止める請求項１に記載の薄板の剪断方法。
3. 薄板を複数枚重ねて配置し、パンチがすべての薄板を貫通して剪断加工用孔に嵌合する前の段階でパンチの相対的な移動を止めて剪断を終える請求項１に記載の薄板の剪断方法。
4. 薄板の金属層の厚さは非金属層の総厚さよりも小さく、前記パンチの相対的な移動を、複数枚重ねた薄板の総厚さに対し金属層の総厚さ以上かつ非金属層の総厚さ以下の位置で止める請求項３に記載の薄板の剪断方法。
5. 剪断加工用孔を有するダイと、前記剪断加工用孔の内縁形状と実質的に同一の外郭形状を有するパンチとの間に金属製の薄板を配置し、相対的にパンチを剪断加工用孔に向けて移動させることによって前記薄板を剪断する薄板の剪断方法において、
   前記薄板とパンチとの間に、非金属層を少なくとも一層有する中間板を配置し、パンチが中間板を貫通する前の段階でパンチの相対的な移動を止めて前記薄板の剪断を終える薄板の剪断方法。
6. 薄板の厚さは中間板の厚さよりも小さく、前記パンチの相対的な移動を、薄板と中間板の総厚さに対し薄板の厚さ以上中間板の厚さ以下の位置で止める請求項５に記載の薄板の剪断方法。
7. 凸状押切刃を表面に設けたダイカッターと、前記凸状押切刃と対応する位置に剪断加工用凹部を設けたアンビルロールとの間に、金属層の片面又は両面に非金属層が積層された薄板を挿通し、ダイカッターの凸状押切刃をアンビルロールの剪断加工用凹部に回転押圧することによって前記薄板を剪断する際に、ダイカッターの凸状押切刃を、薄板を貫通させず、しかもアンビルロールの剪断加工用凹部に嵌合させることなく薄板を剪断する薄板の剪断方法。
8. 薄板の金属層の厚さは非金属層の総厚さよりも小さく、薄板の板厚に対し金属層の厚さ以上かつ非金属層の総厚さ以下の位置までダイカッターの凸状押切刃を進入させる請求項７に記載の薄板の剪断方法。
9. ダイカッターとアンビルロールとの間に前記薄板を複数枚重ねて挿通し、ダイカッターの凸状押切刃を、薄板の全体を貫通させず、しかもアンビルロールの剪断加工用凹部に嵌合させることなく薄板のすべてを剪断する請求項７に記載の薄板の剪断方法。
10. 薄板の金属層の厚さは非金属層の総厚さよりも小さく、複数枚重ねた薄板の総厚さに対し金属層の総厚さ以上かつ非金属層の総厚さ以下の位置までダイカッターの凸状押切刃を進入させる請求項９に記載の薄板の剪断方法。
11. 前記薄板とダイカッターとの間に、非金属層を少なくとも一層有する中間板を挿通する請求項７又は９に記載の薄板の剪断方法。
12. 薄板の金属層の厚さは薄板の非金属層及び中間板の厚さよりも小さく、薄板と中間板の総厚さに対し薄板の金属層の総厚さ以上薄板の非金属層及び中間板の総厚さ以下の位置までダイカッターの凸状押切刃を進入させる請求項１１に記載の薄板の剪断方法。
13. 前記中間板をエンドレスとし、当該中間板を前記薄板とダイカッターとの間に挿通させた後にロール間を通過させて押圧し、その後、再度前記薄板とダイカッターとの間に挿通させる請求項１１又は１２に記載の薄板の剪断方法。
14. アンビルロールが、その剪断加工用凹部の周縁部を他の部分よりも硬度の高い材料で形成したものである請求項７〜１３のいずれかに記載の薄板の剪断方法。
15. アンビルロールが、その剪断加工用凹部の回転方向前後に、所定の間隔をおいて切欠きを設けたものである請求項７〜１４のいずれかに記載の薄板の剪断方法。
16. 凸状押切刃を表面に設けたダイカッターと、前記凸状押切刃と対応する位置に剪断加工用凹部を設けたアンビルロールとの間に金属製の薄板を挿通し、ダイカッターの凸状押切刃をアンビルロールの剪断加工用凹部に回転押圧することによって前記薄板を剪断する際に、前記薄板とダイカッターとの間に、非金属層を少なくとも一層有する中間板を挿通し、ダイカッターの凸状押切刃を、中間板を貫通させず、しかもアンビルロールの剪断加工用凹部に嵌合させることなく薄板を剪断する薄板の剪断方法。
17. 薄板の厚さは中間板の厚さよりも小さく、薄板と中間板の総厚さに対し薄板の厚さ以上中間板の厚さ以下の位置までダイカッターの凸状押切刃を進入させる請求項１６に記載の薄板の剪断方法。
18. 前記中間板をエンドレスとし、当該中間板を前記薄板とダイカッターとの間に挿通させた後にロール間を通過させて押圧し、その後、再度前記薄板とダイカッターとの間に挿通させる請求項１６又は１７に記載の薄板の剪断方法。
19. アンビルロールが、その剪断加工用凹部の周縁部を他の部分よりも硬度の高い材料で形成したものである請求項１６〜１８のいずれかに記載の薄板の剪断方法。
20. アンビルロールが、その剪断加工用凹部の回転方向前後に、所定の間隔をおいて切欠きを設けたものである請求項１６〜１９のいずれかに記載の薄板の剪断方法。

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