JP6004117B2 - 金属箔の切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム箔または銅箔等に代表されるような金属箔の切断装置に関する。

この種の金属箔の切断装置として例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。この特許文献１に記載された切断装置では、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム等のコンデンサ用金属箔を、第１刃と第２刃との噛み合いに基づくせん断作用により切断することを目的として、双方の刃同士の噛み合い深さ（ラップ代）とクリアランスとを特定の数値範囲に規定したものとなっている。

しかしながら、特許文献１に記載された切断装置では、第１刃と第２刃との噛み合いに基づくせん断作用により切断することを基本としているため、双方の刃同士の噛み合い部側に向かって金属箔が引きずられる現象の発生は回避することができない。この傾向は切断対象となる金属箔の厚み寸法が大きくなるほど顕著となり、金属箔の厚み寸法が大きくなればなるほどそれに応じて双方の刃同士の噛み合い深さやクリアランスも必然的に大きくならざるを得ないためで、その結果として、金属箔が動くことで切断品質の悪化や切断面での「かえり」や「ばり」の発生を招くおそれがある。

特開２００７−１５２４３６号公報

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、双方の刃同士の噛み合いに基づくせん断作用によって切断することを基本としながらも、切断時に金属箔が引きずられて動くのを抑制できるようにした切断装置を提供するものである。

本発明は、下刃と上刃との噛み合いに基づくせん断作用により下刃上に載置される金属箔を切断するに際して、下刃上には、その上に載置される金属箔との間に介在するように下刃よりも摩擦係数の大きな保持手段を設けたものである。

本発明によれば、下刃よりも摩擦係数の大きな保持手段が介在していることによって、切断時に金属箔が引きずられて動くのを抑制でき、切断精度や切断品質が良好なものとなるとともに、切断面での「かえり」や「ばり」の発生を抑制することができる。

本発明に係る切断装置の第１の実施の形態を示す図で、上型上昇時の断面説明図。 図１の状態から上型が下降し、パッドが金属箔母材に接触した状態を示す断面説明図。 図２の状態からさらに上型が下降し、金属箔母材が切断された後の状態を示す断面説明図。 （Ａ）は図１〜３に示した切断装置の要部拡大図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるａ部のさらなる要部拡大図。 図４の（Ａ）における下刃の平面説明図。 図４に示した切断装置での下刃側のフェースシートの厚みとせん断面率（％）との関係を示す図。 本発明に係る切断装置の第２の実施の形態を示す図で、図４の（Ｂ）と同等部位の要部拡大図。

図１〜６は本発明に係る金属箔の切断装置を実施するためのより具体的な第１の形態を示し、特に図１〜３はプレスタイプの切断装置の基本構造とその構造のもとでの動作を示し、図４，５は上記切断装置の要部の詳細を示している。

図１に示すように、切断装置は、下型１と、この下型１に対して昇降可能に対向配置された上型２と、から構成されている。

下型１は、下ホルダ３上に例えば鋼あるいは超硬金属等からなる下刃４を固定したものであり、その下刃４の前側の縦壁面と上面とのなすコーナー部が下刃４側の切刃４ａとなっている。そして、その下刃４上に切断対象となる長尺な金属箔母材、例えば複数枚が重ね合わされた長尺な金属箔母材Ｗが供給されて載置されることになる。

その一方、上型２は、上ホルダ５を母体として、これに例えば鋼あるいは超硬金属等からなる上刃６と例えば鋼製の押さえ部材としてのパッド７とを組み合わせたものであり、パッド７はパッドホルダ８に固定されていて、上刃６の下端部のうちパッド７に近いコーナー部が切刃６ａとなっている。また、上刃６は上ホルダ５に対して上下動可能に支持されているとともに、パッドホルダ８はウレタンあるいは圧縮コイルスプリング等の弾性体９を介して上ホルダ５に上下動可能に弾性支持されている。そして、図１に示すように、パッド７が最上昇位置にある状態では、パッド７の下端部は上刃６よりも下方側に位置している。

このように構成された切断装置では、図１の左方向から複数枚が重ね合わされた長尺な金属箔母材Ｗが所定量ずつ送り込まれるものとすると、定量供給された金属箔母材Ｗが下刃４上で停止して位置決めされると、上ホルダ５を母体とする上型２全体が下型１に対して下降する。この上型２の下降動作に伴い、図２に示すように最初にパッド７が下刃４上の金属箔母材Ｗに当接し、パッド７は弾性体９を圧縮しながらその弾性力をもって下刃４に対して金属箔母材Ｗを押し付けるようになる。これにより、金属箔母材Ｗのうち切断線となるべき部位（後述するように、下刃４側の切刃４ａと上刃６側の切刃６ａとが噛み合う部位）の直近位置が下刃４とパッド６とで加圧拘束されることになる。

なおも上型２が下降すると、パッド７は金属箔母材Ｗに押し付けられたままであることから、以降は上ホルダ５と上刃６のみが下降し、図３に示すように下刃４側の切刃４ａと上刃６側の切刃６ａとが相互に噛み合うようになる。そして、この下刃４側の切刃４ａと上刃６側の切刃６ａとの噛み合いに基づくせん断作用により、金属箔母材Ｗから金属箔片Ｐが所定のサイズのものとして切断されることになる。

切断後に上型２が上昇動作すると、最初に上刃６が上昇し、次いでパッド７が上昇して金属箔母材Ｗから離間するようになり、上刃６およびパッド７を含む上型２全体が図１の初期状態に復帰して１サイクルを終了し、以降は上記と同様の動作を繰り返すことになる。

図４の（Ａ），（Ｂ）は図１〜３に示した切断装置の要部の詳細を示していて、下刃４およびパッド７のうち金属箔母材Ｗと直接接触する部分、すなわち下刃４の上面およびパッド７の下面である加圧面には、切断時の引きずられによって金属箔母材Ｗが動くのを可及的に抑制するために、保持手段として所定厚みのフェースシート１０または１１を例えばアクリル系粘着剤等によってそれぞれに貼着固定してある。

これにより、図４の（Ａ）に示すように下刃４とパッド７とで金属箔母材Ｗを加圧拘束したときには、下刃４の上面と金属箔母材Ｗとの間、およびパッド７の加圧面と金属箔母材Ｗとの間には、それぞれにフェースシート１０または１１が介在するかたちとなる。このことから理解されるように、図１〜３では下刃４側およびパッド７側のそれぞれのフェースシート１０，１１を図示省略してあり、同図では切断装置の基本構造とその基本動作のみを示していることになる。

これらのフェースシート１０，１１は下刃４やパッド７の材質である金属よりも摩擦係数が大きいことが条件とされ、本実施の形態では金属よりも摩擦係数が大きな樹脂製のフェースシート１０，１１としてポリプロピレン（ＰＰ）あるいはポリエチレン（ＰＥ）製のものが採用されている。そして、例えば下刃４側のフェースシート１０についてみた場合、図５に示すようにその幅寸法Ｗａは２ｍｍ程度とされ、同時に切刃４ａ側への巻き込みを防止するために、切刃４ａから所定量αとして例えば０．５ｍｍ程度だけ奥まった位置に貼着してある。これらの関係はパッド７側のフェースシート１１についても同様であり、図４の（Ａ）からも明らかなように、パッド７側のフェースシート１１は上刃６側の切刃６ａよりも所定量αとして例えば０．５ｍｍ以上だけ奥まった位置に貼着してある。

また、図４の（Ａ）のａ部をさらに拡大した同図（Ｂ）から明らかなように、パッド７で加圧拘束されているか否かにかかわらず、切断前の金属箔母材Ｗは下刃４側の所定厚みβのフェースシート１０に直接接触してこれに支えられていることになるので、金属箔母材Ｗはフェースシート１０と切刃４ａとに跨りながらそのフェースシート１０よりも低位側の切刃４ａに向かって垂れ下がるいわゆる「だれ」を生じるかたちとなり、結果として下刃４側の切刃４ａの直近位置では、下刃４の上面とフェースシート１０および金属箔母材Ｗとで囲まれた領域に所定の隙間Ｇが生じるかたちとなる。

したがって、図２，３のほか図４に示すように、下刃４側のフェースシート１０およびパッド７側のフェースシート１１にて金属箔母材Ｗが加圧拘束されている状態で、下刃４側の切刃４ａと上刃６側の切刃６ａとの噛み合いに基づくせん断作用により金属箔母材Ｗを切断した場合、その金属箔母材Ｗのうち下刃４よりも上刃６側にオーバーハングしている部分は、上刃６により押し下げられるかたちとなるので、せん断に先立って上下のフェースシート１０，１１で加圧拘束されている部分でも上刃６の押し下げ力に引きずられるかたちで動こうとすることになる。

その一方、上下のフェースシート１０，１１は摩擦係数が大きいために金属箔母材Ｗとの間に大きな摩擦力が発生し、上記のような上刃６の押し下げ力に引きずられようとする金属箔母材Ｗの動きに対抗することになる。そのため、金属箔母材Ｗが上刃６による押し下げ方向に引きずられる動きを抑制することができ、その結果として金属箔母材Ｗや切断された金属箔片Ｐの切断面での切断品質が良好なものとなるとともに、切断面での「かえり」や「ばり」の発生を抑制することができ、切断品質の向上に寄与することができる。

また、下刃４およびパッド７のそれぞれに位置的に互いに正対するフェースシート１０，１１があることによって、下刃４の上面やパッド７の加圧面にある凹凸や両者の平行度不良等も吸収しつつ、切断前の金属箔母材Ｗを確実に加圧拘束することができ、金属箔母材Ｗが上刃６による押し下げ方向に引きずられる動きを一段と抑制することができる。

さらに、図４，５に示すように、上下のフェースシート１０，１１はそれぞれに下刃４側の切刃４ａや上刃６側の切れ刃６ａよりも奥まった位置にあり、それによって下刃４とフェースシート１０および金属箔母材Ｗとで囲まれた領域に隙間Ｇが確保されているため、切断時にフェースシート１０，１１が切刃４ａ，６ａと干渉することもなければ、それらの切刃４ａ，６ａ同士の噛み合い部に噛み込んでしまうこともない。

図６は、図４に示した下刃４側のフェースシート１０の厚みβを複数段階で変化させたときの切断品質の指標であるせん断面率（％）の変化を示している。ここで、せん断面率（％）とは、金属箔片Ｐの多数回の切断を繰り返してそれぞれのせん断切り口面を観察した場合に、せん断切り口面に「ばり」や「かえり」の発生がなく平滑なせん断面（バニシ面）となった切断枚数を全切断枚数で除した割合を意味する。また、図６のフェースシート１０の厚みβが０μｍの場合とは、下刃４側のフェースシート１０を使用しなかった場合を意味する。図６から明らかなように、下刃４側のフェースシート１０の厚みβが０μｍの場合のほか、１５０μｍおよび２００μｍの場合には、せん断面率が低下してしまうことが理解でき、せん断率の目標値を９０％以上とした場合には、その目標値を達成できるのは、下刃４側のフェースシート１０の厚みβが５０μｍの場合と１００μｍの場合となった。

この点について考察するに、フェースシート１０の厚みβが大きくなると、図４の（Ｂ）に示すように、フェースシート１０側から切刃４ａ側に向かって垂れ下がりながらそれらのフェースシート１０と切刃４ａとに跨っている金属箔母材Ｗが垂直に近くなり、ひいては双方の切刃４ａ，６ａ同士の噛み合い面と平行な方向に近付くことを意味する。そのために、切断品質の指標であるせん断面率（％）が低下したものと推測される。

言い換えるならば、図４の（Ｂ）に示すように、下刃４の上面と、フェースシート１０と切刃４ａとに跨っている金属箔母材Ｗとのなす角度θが過大になると、切断品質の指標であるせん断面率（％）が低下することになる。

すなわち、図５に基づいて先に説明したように、下刃４の切刃４ａ側へのフェースシート１０の巻き込みやフェースシート１０と切刃４ａとの干渉を回避するべく、下刃４側の切刃４ａの位置から所定量αとして０．５ｍｍ程度奥まった位置にフェースシート１０を固定してあるため、下刃４の上面と、フェースシート１０と切刃４ａとに跨っている金属箔母材Ｗとのなす角度θが１２度を超えると、切断品質の指標であるせん断面率（％）が９０％を下回ることが判明した。

そうすると、下刃４側の切刃４ａの位置から所定量αとして０．５ｍｍ程度奥まった位置にフェースシート１０を固定してあることを前提とした場合、下刃４側のフェースシート１０の厚みβが５０〜１０μｍの範囲内で、角度θが１２度以下であれば切断品質の指標であるせん断面率（％）として９０％以上を確保できることになる。これらの条件は、パッド７側のフェースシート１１についても同様に適用できるものと推測される。

図７は本発明に係る切断装置の第２の実施の形態を示し、図４の（Ｂ）と共通する部分には同一符号を付してある。この第２の実施の形態では、下刃４側の保持手段としてのフェースシート２０は、その下刃４側の切刃４ａに向かって下り勾配となる傾斜面２０ａを有している形状としたものである。

この第２の実施の形態では、先の第１の実施の形態と同様の効果が得られるほか、下刃４の上面と、フェースシート２０と切刃４ａとに跨っている金属箔母材Ｗとのなす角度θが相対的に大きくなっても所期の目的を達成できる利点がある。

ここで、上記各実施の形態では、複数枚が重ね合わされた金属箔母材Ｗをその積層状態のままで切断する場合を例にとって説明したが、切断品質を確保できるならばその積層枚数は特に限定されず、また一枚の金属箔母材Ｗを切断する方式としても良い。

また、上記各実施の形態における保持手段としてのそれぞれのフェースシート１０，１１の主たる機能は、金属箔母材Ｗとの間で比較的大きな摩擦力を発生することができることであり、この条件さえ満たせば、それぞれのフェースシート１０，１１はポリプロピレンやポリエチレン等の樹脂製のものに必ずしも限定されない。例えば、それぞれのフェースシート１０，１１はゴム等の弾性体製のものであっても良い。この場合には、押し付け力によって弾性体製のフェースシート１０，１１を積極的に弾性変形させることで、より大きな摩擦力を発生させることができる利点がある。

さらに、それぞれのフェースシート１０，１１として鉄系または非鉄系の金属製のものを採用した上で、必要な摩擦力が得られるような粗面形状として表面を梨地状あるいは凹凸形状のものとすると良い。この粗面形状によって、金属箔母材Ｗとの間に必要な摩擦力を発生させることができることになる。

Claims (9)

1. 下刃と、この下刃と噛み合い可能な上刃と、を備え、
   上記下刃と上刃との噛み合いに基づくせん断作用により上記下刃上に載置される金属箔を切断するようにした切断装置において、
   上記下刃上には、その上に載置される金属箔との間に介在するように上記下刃よりも摩擦係数の大きな保持手段を設けてある金属箔の切断装置。
2. 上記下刃側の切刃よりも所定量だけ奥まった位置に所定厚みの保持手段を設けてあり、
   上記下刃側の切刃の直近位置では当該下刃と金属箔との間に隙間が確保されている請求項１に記載の金属箔の切断装置。
3. 切断前の金属箔を上記下刃に対して押し付ける押さえ部材を上記上刃に近接して設けてあり、
   この押さえ部材には、当該押さえ部材により押圧される金属箔との間に介在するように上記押さえ部材よりも摩擦係数の大きな保持手段を設けてある請求項１または２に記載の金属箔の切断装置。
4. 上記下刃側の保持手段と押さえ部材側の保持手段とは、上下方向で互いに正対する位置に設けてある請求項３に記載の金属箔の切断装置。
5. 上記下刃側の保持手段は、その下刃側の切刃に向かって下り勾配となる傾斜面を有している請求項１〜４のいずれか一つに記載の金属箔の切断装置。
6. 上記下刃側の保持手段と下刃側の切刃とに跨っている切断前の金属箔が上記下刃の上面に対してなす角度が１２度以内である請求項１〜５のいずれか一つに記載の金属箔の切断装置。
7. 上記保持手段が樹脂製のものである請求項１〜６のいずれか一つに記載の金属箔の切断装置。
8. 上記保持手段が弾性体製のものである請求項１〜６のいずれか一つに記載の金属箔の切断装置。
9. 上記保持手段が金属製のものであり、当該保持手段のうち金属箔と接触する部分が粗面となっている請求項１〜６のいずれか一つに記載の金属箔の切断装置。

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