(57)【要約】  一連の高公差で近接間隔の孔を有しパンチ抜き材を積極跳ね出しする、穿孔ストリップの連続、高速生産方法と装置。一つは雌ダイで他は雄／雌ダイの、第１の一対の対向回転ダイがダイ間に連続供給されるストリップに第１のセットの孔を穿孔する。一つは雄／雌ダイで他は雄ダイの、第２の一対の対向回転ダイがストリップの第１のセットの孔の間に第２のセットの孔を穿孔する。第１、第２のセットの孔の穿孔中、ストリップは共通の雄／雌ダイに巻かれており、ストリップを２対の対向回転ダイと連続的にインデックスし、高公差で近接間隔の孔の生産を可能にする。ダイの周辺近傍に形成された環帯に複数のアンギュラセグメントが装着され、ダイの回転中にアンギュラセグメントがコントロールされて半径方向に動く。各アンギュラセグメントはダイ凹部内で半径方向に往復動する少なくとも１つのエジェクタピンを有し、エジェクタピンは凹部からパンチ抜き材を跳ね出す。
2007529324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転パンチにて変形可能なストリップに一連の狭い間隔をもたせた孔を連続的に穿孔する方法であって、
前記変形可能なストリップを、間隔をおいて複数の凹部が形成された円筒状外面を有する回転雌ダイと、間隔をおいて複数のパンチと凹部が交互に形成された円筒状外面を有する回転雄／雌ダイとの間に、供給し、回転雄／雌ダイのパンチを雌ダイの対応する凹部とかみ合わせ、
前記雌ダイと雄／雌ダイを同時に回転させ、変形可能なストリップに沿って変形可能なストリップに第１のセットの、間隔をもたせた孔を穿孔し、
前記穿孔された変形可能なストリップを、前記雄／雌ダイと、間隔をおいて複数のパンチが形成された円筒状外面を有する回転雄ダイとの間に、供給し、回転雄ダイのパンチを雄／雌ダイの対応する凹部とかみ合わせ、
前記雄／雌ダイを雄ダイと同時に回転させ、変形可能なストリップに沿って、第１のセットの間隔をもたせた孔の間に、該ストリップに第２のセットの孔を穿孔する、方法。
【請求項２】
雌ダイと雄／雌ダイからパンチ抜き材を連続的に跳ね出す、請求項１記載の方法。
【請求項３】
回転雌ダイ上に形成された凹部、回転雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、ストリップに沿っておよび／またはストリップを横切る方向に間隔可変であり、あるいはストリップを横切る方向にジグザグ配置されている、請求項２記載の方法。
【請求項４】
回転雌ダイ上に形成された凹部、回転雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、等間隔に配置されている、請求項２記載の方法。
【請求項５】
回転パンチにて変形可能なストリップに一連の狭い間隔をもたせた孔を連続的に穿孔する方法であって、
前記変形可能なストリップを、間隔をおいて複数の凹部が形成された円筒状外面を有する回転雌ダイと、間隔をおいて複数のパンチと凹部が交互に形成された円筒状外面を有する回転雄／雌ダイとの間に、供給し、回転雄／雌ダイのパンチを雌ダイの対応する凹部とかみ合わせ、
前記雌ダイと雄／雌ダイを同時に回転させ、変形可能なストリップに沿ってストリップを横切る方向に、変形可能なストリップに第１のセットの、間隔をもたせた孔を穿孔し、
前記穿孔された変形可能なストリップを、前記雄／雌ダイと、間隔をおいて複数のパンチが形成された円筒状外面を有する回転雄ダイとの間に、供給し、回転雄ダイのパンチを雄／雌ダイの対応する凹部とかみ合わせ、
前記雄／雌ダイを雄ダイと同時に回転させ、変形可能なストリップに沿って、第１のセットの間隔をもたせた孔の間に、変形可能なストリップの横方向に、該ストリップに第２のセットの孔を穿孔する、方法。
【請求項６】
雌ダイと雄／雌ダイからパンチ抜き材を連続的に跳ね出す、請求項５記載の方法。
【請求項７】
回転雌ダイ上に形成された凹部、回転雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、ストリップに沿っておよび／またはストリップを横切る方向に間隔可変であり、あるいはストリップを横切る方向にジグザグ配置されている、請求項６記載の方法。
【請求項８】
回転雌ダイ上に形成された凹部、回転雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、等間隔に配置されている、請求項５記載の方法。
【請求項９】
円筒状雌ダイと円筒状雄／雌ダイの各々に、それぞれの円筒状ダイの周辺近傍の環帯まわりに連続的に複数のアンギュラセグメントを装着し、各アンギュラセグメントはダイの凹部に半径方向に往復動する少なくとも１つのエジェクタピンを有しており、
円筒状雌ダイと円筒状雄／雌ダイの所定回転角度でアンギュラセグメントを半径方向外側に動かし、ダイの凹部からパンチ抜き材を跳ね出す、請求項５記載の方法。
【請求項１０】
円筒状雌ダイと円筒状雄／雌ダイの各々を横切って遊嵌挿通する複数のカムローラを設け、各カムローラはアンギュラセグメントを挿通して該アンギュラセグメントをダイ環帯内で半径方向内方および外方に動かしダイ凹部の中のダイエジェクタピンを半径方向に往復動させるようになっており、
カムローラとそれに追随するアンギュラセグメントをダイの各々の所定回転角度で外方に動かし、それによってアンギュラセグメントのエジェクタピンが所定回転角度で円筒状ダイからパンチ抜き材を跳ね出す、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
カムローラの両端を各円筒状ダイの各側に形成された対向する静止カム溝路内に挿入し、ダイが回転する時にカムローラを半径方向に内側および外側に制御し動かすようにする、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
回転雌ダイ上に形成された凹部、回転雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、ストリップに沿っておよび／またはストリップを横切る方向に間隔可変であり、あるいはストリップを横切る方向にジグザグ配置されている、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
回転雌ダイ上および回転雄／雌ダイ上に形成された凹部は、等間隔に配置されている、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
変形可能なストリップは鉛、鉛合金、アルミニウム、真鍮、銅、鋼、亜鉛、プラチック、ビニル、および厚紙から構成されたストリップグループから選択されている、請求項９記載の方法。
【請求項１５】
変形可能なストリップは鉛、鉛合金である、請求項９記載の方法。
【請求項１６】
請求項１５の方法によって生産された、蓄電池プレートを製造するための、狭い間隔をもたせた一連の孔を有する変形可能なストリップであって、該ストリップが長手方向に間隔をおいて設けられた穿孔の列を横に複数ならべた穿孔を有し、約９６％の材料が除去され、残されたワイヤの厚さが０．０１０インチの薄さをもつ、変形可能なストリップ。
【請求項１７】
請求項１６の、方法によって生産されたストリップからの蓄電池プレートを有する鉛蓄電池であって、ストリップが、複数の長手方向に間隔をもつ孔の列を横に複数並べた穿孔を有し、約９６％の材料が除去され、残されたワイヤの厚さが０．０１０インチの薄さをもつ、鉛蓄電池。
【請求項１８】
変形可能なストリップに一連の狭い間隔をもたせた孔を連続的に回転穿孔する装置であって、
周辺まわりに間隔をおいて形成された複数の凹部を有しフレーム内に回転可能に搭載された円筒状の雌ダイと、
周辺まわりに間隔をおいて交互に形成された複数のパンチと凹部を有し、前記フレーム内に回転可能に、該雄／雌ダイのパンチが雌ダイの対応する凹部とかみ合わうように、搭載された円筒状の雄／雌ダイと、
周辺まわりに間隔をおいて形成された複数のパンチを有し、前記フレーム内に回転可能に、該雄ダイのパンチが雄／雌ダイの対応する凹部とかみ合わうように、搭載された円筒状の雄ダイと、
を有し、
雄／雌ダイのパンチと雌ダイの対応する凹部とのかみ合い、および、雄ダイのパンチと雄／雌ダイの凹部とのかみ合いが、回転中に、ストリップを、雌ダイ、雄／雌ダイ、雄ダイに関して、インデックスする、装置。
【請求項１９】
変形可能なストリップの回転穿孔中に、雌ダイと雄／雌ダイからパンチ抜き材を連続的に跳ね出す手段をさらに有する、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
雄／雌ダイ中のパンチの各々は、該パンチの各側面に形成された肩を有し、該肩は、変形可能素材を支持し、雄ダイ中のパンチとかみ合う凹部を形成する、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
パンチ抜き材を連続的に跳ね出す手段は、ダイの周辺近傍にダイ周辺まわりに連続的に形成されダイの回転中にアンギュラセグメントを半径方向に移動させるように形成された環帯内に搭載された複数のアンギュラセグメントを有し、各アンギュラセグメントは、ダイの凹部内で半径方向に往復動する少なくとも１つのエジェクタピンを有し、半径方向外側へのピンの移動によって凹部からパンチ抜き材を跳ね出す、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
各ダイは、間隔をもって配置された複数のカムローラと、ダイの各側でフレームに設けられた対向する静止の一対のカム溝路を有し、
該カムローラはダイ周辺近傍の環帯内でダイを遊嵌挿通しており、各カムローラは、アンギュラセグメントを挿通して該アンギュラセグメントをダイの中で半径方向内側および外側に動かし、
一対のカム溝路は、カムローラの両端を受けて、カムが回転する時に、カムローラを半径方向内側と外側に動かす、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記円筒状雌ダイは側面を対向させて組み合わせられた複数のディスクを有し、各ディスクは、ダイを横切って横方向に位置合わせされた、ディスク周辺に形成された、間隔をもって設けられた複数の凹部を有しており、
前記円筒状雄／雌ダイは側面を対向させて組み合わせられた複数のディスクを有し、各ディスクは、雄／雌ダイを横切って横方向に位置合わせされた、ディスク周辺に形成された、間隔をもって交互に設けられた複数のパンチと凹部を有しており、雄／雌ダイを横切って横方向に位置合わせされた雄／雌ダイのパンチは、雌ダイを横切って横方向に位置合わせされた雌ダイの対応する凹部にかみ合うようになっており、
前記円筒状雄ダイは側面を対向させて組み合わせられた複数のディスクを有し、各ディスクは、雄ダイを横切って横方向に位置合わせされた、ディスク周辺に形成された、間隔をもって設けられた複数のパンチを有しており、雄ダイのパンチは、雄／雌ダイを横切って横方向に位置合わせされた雄／雌ダイの対応する凹部にかみ合うようになっている、請求項２０記載の装置。
【請求項２４】
雌ダイ上に形成された間隔をもって配置された凹部、雄／雌ダイと雄ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、前記ダイの各々の周辺まわりに、間隔可変である、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
雌ダイ上に形成された間隔をもって配置された凹部、雄／雌ダイと雄ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、前記ダイの各々の周辺まわりに、等間隔である、請求項２３記載の装置。
【請求項２６】
雌ダイに形成された凹部、雄／雌ダイ上に形成されたパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、ダイを横切って、間隔可変であり横方向に位置合わせされている、請求項２３記載の装置。
【請求項２７】
雌ダイに形成された凹部、雄／雌ダイ上に形成されたパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、ダイを横切って、等間隔であり横方向に位置合わせされている、請求項２３記載の装置。
【請求項２８】
雌ダイに間隔をもって形成された凹部、雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、ダイの周辺まわりに間隔可変であり、かつ、ダイを横切って横方向に位置合わせされている、請求項２３記載の装置。
【請求項２９】
雌ダイに間隔をもって形成された凹部、雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、前記ダイの周辺まわりに等間隔であり、かつ、ダイを横切って横方向に位置合わせされている、請求項２３記載の装置。
【請求項３０】
雌ダイに間隔をもって形成された凹部、雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、ダイの周辺まわりに間隔可変であり、かつ、ダイを横切る方向に位置ずれしている、請求項２３記載の装置。
【請求項３１】
雌ダイに間隔をもって形成された凹部、雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、前記ダイの周辺まわりに等間隔であり、かつ、ダイを横切る方向に位置ずれしている、請求項２３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、変形可能なストリップ（strip 、細片) に孔をパンチングする方法および装置に関し、とくに、鉛蓄電池の製造に用いられる鉛のグリッドの生産のために、鉛ストリップのような変形可能なストリップに一連の孔を連続的に穿孔する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
素材ストリップを穿孔する既存の方法は、低生産速度、パンチ抜き材の跳ね出しが不十分または跳ね出しなし、材料送りの正確さが不十分、孔のサイズおよび間隔公差の誤差、および最終製品の歪みや破壊、を含む問題を招く。従来、変形可能なストリップの回転穿孔には、各シャフトが周方向に分配された均一な雄または雌ツールセットを有する、２または３本のシャフトをもつ回転装置を採用していた。隣接するシャフトは機械的または電気的に同期され、シャフトそれぞれの周辺のツールが相互作用してストリップに連続格子の孔を穿孔していった。
【０００３】
数例のツール形状が採用されてきた。より伝統的な穿孔方法は往復動ツールセットを含んでいた。そこでは、雄および雌ダイが、穿孔されるべき素材の１断面をスタンプし、ついで、素材はつぎの穿孔の前に定量送りされなければならなかった。
【０００４】
小さな、狭い間隔をもつ孔を穿孔するには、金属、厚紙、およびプラスチック産業からの回転穿孔技術を用いることが試みられた。これらの回転穿孔方法では、穿孔される素材上にまったく遠い間隔をもつ孔が、典型的に、創出され、回転シャフト上に周方向にまったく遠い間隔で設けられた雄／雌ダイを使用することができた。１９８５年８月１３日に許可された米国特許４，５３４，２４８および２００１年５月１７日に公開されたＰＣＴ／ＣＡ００／０１２８８は、そのような技術を代表している。パンチングはスクラップを生成し、スクラップは何かの動き機構によって雌ダイから除去されまたは跳ね出されなければならない。これらの機構的に動くパーツはサイクリングに耐えるのに十分に強靱でなければならない。しかし、小さい、近接間隔の孔にとっては、如何なる類の、強靱または他の跳ね出し機構のためには、シャフト上には不十分なスペースしかない。かくして、近接した間隔の孔の穿孔には、これらのシステムを提供しおよび適合するのは困難であった。
【０００５】
スペースおよび動くパーツの問題に対策するために、孔間距離が増大された多ステージ穿孔が試みられた。そのためには、１セットのツーリング（tooling 、穿孔具）で１セットの孔を穿孔し、ついで穿孔された素材を定量送りして、別のセットのツーリングでもう一つのセットの孔を穿孔することが必要になった。各セットのツーリングは異なるシャフト上にあった。各ツーリングでよりより少ない孔を穿孔すればよくなったため、ダイはより遠く離して位置することができ、シャフト内に、跳ね出し機構のための十分な空間を残すことができた。しかし、孔のサイズと間隔公差をゆるめることなく、穿孔すべき素材を１つのセットのツーリングからつぎに定量送りする問題は、残った。その結果、つぎの孔が第１のセットの孔から適正距離隔たった位置になく公差誤差が蓄積するという問題が頻発した。これは、ジャーナル：シートメタルインダストリーズ、１９８５、６２巻、イシュー２、頁１３４−１３５に公表された、ロータリブランキングという題名の論文において、確認されている。その論文の結論において、「数個のツールが周上に搭載されている時にはローラの協働が、なお、解決されなければならない」ことが、記載されている。
【０００６】
インデックシング（indexing、位置割り出しし、割り出された位置を維持しながら、定量送りすること）の必要性を除去する努力として、１ステップ穿孔がテストされた。しかし、パンチ抜き材が跳ね出さないばかりでなく、最終製品が雄ダイの間から離脱し難かった。メッシュは雄ダイから強制的に離脱されなければならず、強制的離脱により最終製品が破壊した。また、捕捉された廃材が雌シャフトの孔内に積もり、機構をロックし、ツーリングを破壊した。ドイツ、ミュンヘン工業大学、インスティテュート  フォー  メタルフォーミング  アンド  キャスティング(Institue for Metal Forming and Casting, Technisch Universitat Munchen, Germany ）によって、１９９９年１月１０日に公表されたロータリブランキング（Rotary Blanking ）という題名の論文は、「特別な運動学条件の効果として、剪断されたエッジと幾何学的正確さの品質に関する或る容認がなされなければならない」と述べている。該論文は、また、つぎのように述べている。「多列孔をもつ製品、とくに、供給方向に間隔孔が接近している場合の製品は、高コストで、回転抜きによってのみ製造され得る。一方では、大ローラ径は、ローラの歪みを最小にしワークの品質を向上することが要求される。他方、ローラ径と列の数によって多くなる、パンチの数は、ツールのメンテナンスを高コストにする。したがって、回転抜きは、列数の少ない、かつ、長さ対幅比が大きい形状の、穿孔および抜き孔シートメタル製品の製造に対して、最も効果高く、適用される。」
【０００７】
従来の非回転穿孔では、近接間隔の多小孔の穿孔の場合に問題が生じる。成功した方法では、往復動パンチを採用し、該パンチがグリッドの一つの大きな領域を一度にスタンプし、ついで変形可能なストリップを下流に定量送りしてグリンドの他の領域をスタンプする。この領域にわけた方法は、プロセスが連続的な場合と異なり間欠的（ストップアンドゴー）であるため、回転穿孔に比べて、生産速度が制限され、比較的低速である。これらの往復動パンチのプレスは、メタルを穿孔するのに強靱でかつ強力でなければならず、機械の往復動による運動量の定常的変化は騒音、正確さ、振動に関する問題を生じる。パンチ間にストリップを送ると、１つのセットの孔とつぎの孔との間で孔位置が不正確になる。
【０００８】
また、鉛ストリップの動きには突発的な動きがあるので、送りは、鉛ストリップから造られるメッシュの生産に下流効果をもつ。これによって鉛メッシユが損なわれることがあるし、メッシュをプロセスの次段階に円滑に組み入れていくことを難しくすることがある。
【０００９】
金属産業に適用されてきた回転パンチは、鉛や他の柔らかい金属ほどには塑性的に変形しない、鋼やアルミニウムのような金属の剪断性にしばしば頼る。鋼やアルミニウムを使う時ですら、これらの回転パンチは、しばしば、バリや、綺麗でないギザギザの切断面を生じ、結果、受け入れがたい誤差の蓄積が生じ得る。
【特許文献１】米国特許第４，５３４，２４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
それ故、本発明の主目的は、高い公差を有し近接して間隔をもって配置された孔の列をもつ穿孔されたグリッドを生産するために、変形可能なストリップを高速で連続生産するための方法と装置を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、均一に穿孔されたグリッドを高速生産するための、自己インデックシングの、２ステージ回転穿孔装置を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、抜き材を連続的に跳ね出し最終穿孔製品を容易に離脱させる回転穿孔機を提供することにある。本発明の更なる目的は、鉛と鉛合金、アルミニウム、真鍮、銅、鋼および亜鉛のような金属および金属合金、マイラ（Mylar 、登録商標）およびビニルのようなプラスチック、厚紙および類似の変形可能な材料、によって代表される変形可能な素材に、間隔をもつ孔を近接して穿孔する回転穿孔機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の方法および装置は、従来技術の問題を本質的に克服し、抜き材を積極跳ね出ししつつ、高い公差の、近接間隔の一連の孔をもつ穿孔ストリップを連続、高速生産することを可能にする。
【００１２】
本発明の望ましい実施例においては、第１の一対の対向する回転ダイ、一つは雌ダイで他は雄／雌ダイが、ダイ間に連続的に供給されるストリップに第１のセットの孔を穿孔し、第２の一対の対向する回転ダイ、一つは雄／雌ダイで他は雄ダイが、ストリップに、第１のセットの孔間に、第２のセットの孔を穿孔する。ストリップは第１および第２のセットの孔の穿孔中、共通の雄／雌ダイの周りに巻きかけられ、２対の対向回転ダイに関してストリップを連続的にインデックスし、高公差の近接間隔孔の生産を可能にする。
【００１３】
広義において、本発明の方法は、回転パンチにて変形可能なストリップに一連の狭い間隔をもたせた孔を連続穿孔する方法であって、
前記変形可能なストリップを、間隔をおいて複数の凹部が形成された円筒状外面を有する回転雌ダイと、間隔をおいて複数のパンチと凹部が交互に形成された円筒状外面を有する回転雄／雌ダイとの間に、供給し、回転雄／雌ダイのパンチを雌ダイの対応する凹部とかみ合わせ、
前記雌ダイと雄／雌ダイを同時に回転させ、変形可能なストリップに沿って変形可能なストリップに第１のセットの、間隔をもたせた孔を穿孔し、
前記穿孔された変形可能なストリップを、前記回転雄／雌ダイと、間隔をおいて複数のパンチが形成された円筒状外面を有する回転雄ダイとの間に、供給し、回転雄ダイのパンチを回転雄／雌ダイの対応する凹部とかみ合わせ、
前記雄／雌ダイを雄ダイと同時に回転させ、変形可能なストリップに沿って、第１のセットの間隔をもたせた孔の間に、該ストリップに第２のセットの孔を穿孔する、方法からなる。
望ましくは、各セットの間隔をもつ孔は、ストリップの長さに沿ってストリップの幅を横切って間隔をもつ複数の孔からなる。孔はストリップに沿う方向および／またはストリップを横切る方向に等間隔であってもよい。それに代えて、孔はストリップに沿う方向および／またはストリップを横切る方向に間隔可変であっってもよいし、あるいは、ストリップの幅方向にたがいに位置がずれていてもよい。
【００１４】
本発明の望ましい形態において、本発明の方法は、円筒状雌ダイと円筒状雄／雌ダイの各々に、それぞれの円筒状ダイの周辺近傍の環帯（annulus ）まわりに連続的に複数のアンギュラセグメント（angular segment ）を装着し、各アンギュラセグメントはダイの凹部に半径方向に往復動する少なくとも１つのエジェクタピンを有しており、
円筒状雌ダイと円筒状雄／雌ダイの所定回転角度でアンギュラセグメントを半径方向外側に動かし、ダイの凹部からパンチ抜き材を跳ね出す、ことを含む。
円筒状雌ダイと円筒状雄／雌ダイの各々を横切って遊嵌挿通する複数のカムローラが設けられ、各カムローラはアンギュラセグメントを挿通して該アンギュラセグメントをダイ環帯内で半径方向内方および外方に動かしダイ凹部の中のダイエジェクタピンを半径方向に往復動させるようになっており、
カムローラとそれに追随するアンギュラセグメントをダイの各々の所定回転角度で外方に動かし、それによってアンギュラセグメントのエジェクタピンが所定回転角度で円筒状ダイからパンチ抜き材を跳ね出す。
【００１５】
広義において、本発明の装置は、変形可能なストリップに一連の狭い間隔をもたせた孔を連続的に回転穿孔する装置であって、
周辺まわりに間隔をおいて形成された複数の凹部を有しフレーム内に回転可能に搭載された円筒状の雌ダイと、
周辺まわりに間隔をおいて交互に形成された複数のパンチと凹部を有し、前記フレーム内に回転可能に、該雄／雌ダイのパンチが雌ダイの対応する凹部とかみ合わうように、搭載された円筒状の雄／雌ダイと、
周辺まわりに間隔をおいて形成された複数のパンチを有し、前記フレーム内に回転可能に、該雄ダイのパンチが雄／雌ダイの対応する凹部とかみ合わうように、搭載された円筒状の雄ダイと、
を有し、
雄／雌ダイのパンチと雌ダイの対応する凹部とのかみ合い、および、雄ダイのパンチと雄／雌ダイの凹部とのかみ合いが、回転中に、ストリップを、雌ダイ、雄／雌ダイ、雄ダイに関して、インデックスする、装置からなる。
雄／雌ダイ中のパンチの各々は、該パンチの各側面に形成された肩を有し、該肩は、変形可能素材を支持し、雄ダイ中のパンチとかみ合う凹部を形成する。
【００１６】
本発明の装置は、変形可能なストリップの回転穿孔中に、雌ダイと雄／雌ダイからパンチ抜き材を連続的に跳ね出す手段をさらに有する。
パンチ抜き材を連続的に跳ね出す手段は、ダイの周辺近傍にダイ周辺まわりに連続的に形成されダイの回転中にアンギュラセグメントを半径方向に移動させるように形成された環帯内に搭載された複数のアンギュラセグメントを有し、各アンギュラセグメントは、ダイの凹部内で半径方向に往復動する少なくとも１つのエジェクタピン、望ましくは３つのエジェクタピンを有し、半径方向外側へのピンの移動によって凹部からパンチ抜き材を跳ね出す。
【００１７】
各ダイは、間隔をもって配置された複数のカムローラと、ダイの各側でフレームに設けられた対向する静止の一対のカム溝路を有し、
該カムローラはダイ周辺近傍の環帯内でダイを遊嵌挿通しており、各カムローラは、アンギュラセグメントを挿通して該アンギュラセグメントをダイの中で半径方向内側および外側に動かし、
一対のカム溝路は、カムローラの両端を受けて、カムが回転する時に、カムローラを半径方向内側と外側に動かす。
【００１８】
本発明の装置の望ましい形態において、円筒状雌ダイは側面を対向させて組み合わせられた複数のディスクを有し、各ディスクは、ダイを横切って横方向に位置合わせされた、ディスク周辺に形成された、間隔をもって設けられた複数の凹部を有しており、
前記円筒状雄／雌ダイは側面を対向させて組み合わせられた複数のディスクを有し、各ディスクは、雄／雌ダイを横切って横方向に位置合わせされた、ディスク周辺に形成された、間隔をもって交互に設けられた複数のパンチと凹部を有しており、雄／雌ダイを横切って横方向に位置合わせされた雄／雌ダイのパンチは、雌ダイを横切って横方向に位置合わせされた雌ダイの対応する凹部にかみ合うようになっており、
前記円筒状雄ダイは側面を対向させて組み合わせられた複数のディスクを有し、各ディスクは、雄ダイを横切って横方向に位置合わせされた、ディスク周辺に形成された、間隔をもって複数のパンチを有しており、雄ダイのパンチは、雄／雌ダイを横切って横方向に位置合わせされた雄／雌ダイの対応する凹部にかみ合うようになっている。
雌ダイ上に形成された間隔をもって配置された凹部、雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、前記ダイの各々の周辺まわりに等間隔であってもよいし、ダイを横切って横方向に位置を合わせられるとともに等間隔であってもよいし、またはダイの周辺まわりに等間隔でかつダイを横切る方向に位置ずれしていてもよい。
それに代えて、雌ダイ上に形成された間隔をもつ凹部、雄／雌ダイ上に形成された交互配置のパンチと凹部、および雄ダイ上に形成されたパンチは、前記ダイの各々の周辺まわりに間隔可変であってもよいし、ダイを横切って間隔可変で横方向に位置合わせされていてもよいし、ダイの周辺まわりに間隔可変でダイを横切って横方向に位置合わせされていてもよいし、あるいは、ダイの周辺まわりに間隔可変でダイを横切って位置ずれされていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
ストリップの連続インデックシングは雄／雌ダイをもつ第２のシャフトに帰すことができる。雄／雌ダイはグリッド生産を通して３つの役割を果たす。
第１は、雄ダイとして機能し、間隔をもって離れた孔の第１の列を、第１のシャフトに対して、ストリップに穿孔する。第１のシャフトは雌ダイとして働く。
第２は、該雄ダイは雄ダイを用いて素材を進め、インデックスする。雄ダイは第１のステップで穿孔された列孔内に位置している。
第３は、第２のシャフトが雌ダイとして働き、第３のシャフト上の他のツールセットが、第１の列孔間のスペースに第２のセットの列孔を正しく穿孔することを許す。その結果が、変形可能な素材から構成された連続グリッド内に穿孔された、連続的な一連の、正確に穿孔された狭い間隔の孔である。
【００２０】
本発明の回転穿孔装置は、近接間隔孔を穿孔する間に、回転している穿孔機内の雌ダイから抜き材を跳ね出す能力を有する。本発明の抜き材跳ね出し機構により、ダイシャフト内に複雑な可動部品を設ける必要性がなくなり、回転と同期しなければならない機構や強靱で莫大なサイクルに耐えることができる部品の必要性がなくなる。
【００２１】
実用跳ね出し機構は、グループ化しなければ多数の小さい近接間隔の可動部品を、より大きなユニット内の実用的な機構配置にグループ化することによって達成された。跳ね出し部品のこのグループ化、すなわち、３つの跳ね出し部品を１つにまとめたことは、孔が非常に近接した間隔（０．０３０インチ）であけられているにかかわらず、抜き材の積極的跳ね出しを可能にした。
【００２２】
説明は鉛と鉛合金の変形可能なストリップの穿孔を参照した例で進められるであろうが、「変形可能なストリップ」という用語は鉛、鉛合金、アルミニウム、真鍮、銅、鋼および亜鉛のような金属および金属合金、マイラ（Mylar 、登録商標）およびビニルのようなプラスチックストリップ、厚紙、および本発明の方法に従って処理され得る類似の変形可能な材料を含むと理解されるであろう。
【００２３】
蓄電池プレートを製造するための一連の近接間隔孔を有する平面状ストリップが、本発明の方法によって生産され得る。そこでは、ストリップは、約０．０３インチの厚さを有し、長手方向に間隔をもった孔の列を横に並べた、所望のサイズと形状の複数のパンチ抜き孔を有し、約９６％までのストリップ材料が除去され、残されたワイヤ厚さが０．０１０インチもの薄さをもつ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
まず、図１−８および図１１を参照すると、本発明の装置は第１の一対の対向するダイ１０、１２を有し、該ダイはフレーム１８内でシャフト１４、１６にそれぞれ搭載されて同期回転する。図３に、より明瞭に示すように、ダイ１０は、シャフト１４上にキー結合された雌ダイであり、ダイの周辺に形成された回転方向に等間隔に設けた凹部２６の列を横に複数並べた複数列を有する。ダイ１２は、シャフト１６上にキー結合された雄／雌ダイであり、ダイの周辺に形成された回転方向に等間隔に交互に設けたパンチ２４と凹部２６からなる列を横に複数並べた複数列を有する。パンチ２４はダイ１０の凹部２０にかみ合い嵌まるように適合されている。各パンチ２４は、後で説明するように（図１１）、パンチ２４とそれに隣接する凹部２６との間のパンチ側面に形成された肩２８を有する。３列のパンチと凹部の列が示してあるが、パンチと凹部の列数は、穿孔される製品の要求に応じて、１、２またはそれ以上であってもよい。
【００２５】
シャフト３２に搭載され回転されるダイ３０は、シャフト３２にキー結合された雄ダイでありフレーム１８内でダイ１２と同期回転される。雄ダイ３０は、回転方向に等間隔に設けたパンチ３６からなる列を横に複数並べた複数列を有し、該列のパンチ３６はダイ１２のパンチ肩２８の間の、列の凹部２６にかみ合い嵌まるように適合されている。凹部とパンチは等間隔に配置された場合が示してあるが、凹部とパンチは、ダイの周辺まわりの回転方向と、ダイの幅を横切る方向との両方において、最終製品で所望される間隔で配置されてもよい。
【００２６】
ダイ１０、１２、３０は、シャフト１４、１６、３２にそれぞれ取り付けられたラッシュ対策したギア３３、３４、３５によって駆動される。
【００２７】
ダイ１０、１２、３０の回転中に、ストリップ（細片）３８は、ストリップガイド１９によってダイ１０と１２との間に案内され、ダイ１２の横列のパンチ２４がダイ１０の横列のかみ合い凹部２０に連続して挿入されることにより、第１のステージにおいて、穿孔される。穿孔廃材４０は、図９に示すように、雌ダイ１０から放出される。ストリップ３８は列をなすパンチ２４の間にストリップ３８が係合することによって雄／雌ダイ１２にキー固定され、ダイ１２が回転して、雄／雌ダイ１２と雄ダイ３０の間にストリップ３８ａを供給する。ストリップ３８ａは、第２のステージにおいて、雄ダイ３０の列をなすパンチ３６が雄／雌ダイ１２のかみ合う凹部２６に挿入され穿孔廃材４２がパンチ肩２８間の凹部２６に入ることによって、穿孔され、穿孔されたストリップ３８ｂは装置から出ていく。穿孔廃材４２はダイ１２から放出される（図９）。
【００２８】
図４、６、７、１１の拡大図を参照すると、雄／雌ダイ１２のパンチ２４は、ダイが回転する時に、雌ダイ１０の対向凹部２０に挿入されるように適合されている。同様に、雄ダイ３０のパンチ３６は、ダイが回転する時に、パンチ２４の肩２８間の、雄／雌ダイ１２の対向凹部２６に挿入されるように適合されている。
【００２９】
図１、２、９、１０は、図９に示す穿孔廃材４０、４２を跳ねだすための、本発明のカムローラアッセンブリを示している。等間隔に配置された複数の横ローラロッド５０は、各端部にキャップ５２を有し、雌ダイ１０と雄／雌ダイ１２のサイドプレート５８、６０に設けた孔５６に弛み嵌合して該孔を挿通しており、ダイ１０、１２のそれぞれの、対向カム溝路６２、６４内で案内されて回転移動をする。図９、１０に、より明らかに示すように、複数のアンギュラセグメント（環区分体）６６がダイ１０、１２の各々の周辺近傍に形成された環帯にダイ周辺に連続的に装着されており、複数のアンギュラセグメント６６の各々はロッド５０が嵌合関係で区分体を挿通するようにロッドを受け入れており、ダイ１０、１２が回転する時にカム溝路６２、６４の各々内でコントロールされた半径方向移動を行うように適合されている。
【００３０】
各アンギュラセグメント６６は、環状方向に等間隔に設けられた３つのエジェクタピン（跳ね出しピン）７０を有し、エジェクタピンは凹部２０に突出している。作動中に、雌ダイ１０のアンギュラセグメント６６は溝路６２の６時の位置６２ａで半径方向外側に移動されてセグメント６６ａがパンチ抜き材４０を跳ね出す。雄／雌ダイ１２のアンギュラセグメント６６は溝路６４の３時の位置６４ａで半径方向外側に移動されてセグメント６６ｂがパンチ抜き材を跳ね出す。
【００３１】
図８ａ−８ｃに移る。図８ｂは数字４４で表された第１のステージの孔を示している。該孔は長さＡ、幅Ｂ＋ＣＣを有しており、隣接孔４４間にワイヤ（孔と孔との間のワイヤ状部分）幅Ｃ１が、孔４４間にスペースＤが、ある。図８ｃは数字４８で表された第２のステージの孔を示している。該孔は長さＡ、幅Ｂを有しており、横方向に隣接孔４８間にワイヤ幅Ｃ１＋ＣＣが、長手方向に孔４４と孔４８との間にワイヤ幅Ｃ２が、ある。ここで、
Ａ＝回転方向の孔長さ
Ｂ＝回転の方向に対して横方向の孔幅
Ｃ１とＣ２＝ワイヤ幅
ＣＣ＝カッタ隙間
Ｄ＝第１のステージの孔間距離（Ｃ２＋Ａ＋Ｃ２）
【００３２】
図８ｂに移る。作動中に、ストリップ３８は、ダイ１０と１２との間の移送中に穿孔された、互いに間隔をもって離れた孔４４からなる列を横に複数並べた第１のセットの孔４４を有し、パンチ抜き材４０は、プロセス方向の長手方向に、長さＡと、横幅Ｂ＋ＣＣを有する。Ｃ１はプロセス方向でのワイヤ幅を示す。図８ｃに示すように、穿孔各列４４間の横スペースＤは、ダイ１２、３０間で穿孔され、孔４８からなる列を横に複数並べた第２のセットの孔を創出する。各孔４８はプロセス方向の長さＡと横幅Ｂを有する。Ｃ２は横ワイヤの幅、すなわちプロセス方向に直交するワイヤの幅を示す。
【００３３】
グリッド（格子）生産物の正確さと公差は、機械自体の正確さと公差に依存する。素材のインデックシングは、３本のシャフトとそれらのツーリング（道具類）との間のかみ合いと相互作用に依存する。それ故、ギアとシャフトは正確な仕様にしたがって作製されることが必須となる。駆動ギアの不適切なかみ合いによって、ツーリング側に少なすぎる隙間または干渉が生じることがある。鉛や鉛合金のような変形可能な素材を綺麗に剪断切断するには、雄ダイと雌ダイとの間に非常に厳しい公差をもつことが重要である。切断面間の最適隙間は、０．０００５から０．００４インチの範囲で、望ましくは切断エッジ間で約０．００１５インチに、厳しく設定される。もしも剪断エッジが互いに離れ過ぎていると、素材が適正に切れず、部分的に切断された孔が生じるであろう。もしも剪断エッジが互いに近接し過ぎていると、エッジがひっかかって動かなくなり、機械が動かなくなり得る。ツーリングは固くて脆いＤ２鋼から作製されているので、機械がロックするとツーリングが欠けたり破損し、その結果、コストがかかる修繕やシャットダウンを招く。
【実施例】
【００３４】
図１、２、９−１１に最も明瞭に示されている試作機が、回転穿孔の作動性を調べるために、作製された。その機械は３列のツーリングを利用したもので、横３列の孔を鉛合金製ストリップに穿孔した。”テスト１”として、純鉛と鉛合金の両方の鋳造かつロール成形品が機械に通された。密集した高公差の孔を１００％成功率で穿孔できた。
【００３５】
生産された鉛合金グリッドのワイヤ幅は約０．０３０インチで、ストリップ材の約８５％が廃材として除去された。ワイヤ厚さを０．０１０インチ薄さにしたままで、約９６％まで、ストリップ材は廃材として除去されることができる。試験されたストリップ材の厚さは約０．０３０インチであった。
【００３６】
追加試験
７つの更なるテストをその回転穿孔機で実行し、鉛以外の種々の材料で、以下の材料厚さで、０．０３０インチワイヤ幅を生産するのに、同じ正確さと精密さの運転を実行することができるかを調べた。テスト２は０．００７インチと０．０１５インチのアルミニウム、テスト３は０．０１０インチの真鍮、テスト４は０．０２３インチの銅、テスト５は０．０１２インチと０．０２５インチの厚紙、テスト６は０．０２０インチと０．０３０インチのマイラー、テスト７は０．０１６インチの鋼、テスト８は０．００７インチと０．０１６インチと０．０２５インチの亜鉛であった。これらの結果の特性と、鉛ストリップの穿孔から得られた結果の特性との間には変化がなかった。孔は、同じ正確さで、公差あるいはかみ合い品質速度を低下させずに、均一に穿孔された。回転パンチの回転速度を変化させると、精密穿孔機の運転速度を高くすることができた。
【００３７】
長手方向に間隔を設けた穿孔の列を横に複数設けた複数の孔をもち、約９６％まで材料を除去し、ワイヤ厚さを０．０１０インチほどに薄くした、０．０３インチ厚さの穿孔ストリップは、切断されて、同じ長さをもつバッテリプレートとされる。該プレートは、糊付けされ鉛直方向に積層されて負極プレートとされ、該負極プレートは正極プレートと交互に配置され互いにプレートセパレータで隔離され、蓋付きのプラスチックケースに収められる。負極プレートに形成されたグリッドタブは、金属ヘッダーによって互いに連結されてバッテリ負極とされる。正極プレートに形成されたグリッドタブは、金属ヘッダーによって互いに連結されてバッテリ正極とされる。硫酸溶液がバッテリプレートを浸す量まで加えられ、鉛蓄電池を形成する。
【００３８】
本発明は多数の重要な効果を奏する。高公差でかつ狭い間隔をもたせた一連の孔を有する穿孔ストリップを高速生産することが、変形可能なストリップ、とくに鉛、鉛合金ストリップに対して可能になる。正確な公差付与が成功したことは、シャフト１６上の雄ダイ１２の利用した自己インデックスシステムによると考えられる。雄ダイはストリップ材を穿孔する。ストリップ材はダイ１２のパンチ２４上に着座して留まり、該ストリップのインデックスシステムとして働く。このようにして、ストリップ材は穿孔孔によって固定され、ストリップ材は、位置の精度を低下させることなく、穿孔されるつぎの孔のために正確に位置出しされる。最大の孔サイズと孔間間隔は実際上制限がなく、顧客の要求にのみよる。孔の形もまた変化してもよく、実質的には幾何学的制限はない。
【００３９】
本発明の他の実施例やテスト例は当業者にとって容易に明らかであろう。本発明の範囲は特許請求の範囲で特定される。
本発明の方法および装置が付随の図面を参照して説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】３列のパンチおよびエジェクタを示す、本発明の２ステージ、インデックスされた、回転穿孔アッセンブリの透視図である。
【図２】カムロールフォロワとカム溝路を示す、図１のアッセンブリの端部立面図である。
【図３】本発明の回転穿孔アッセンブリの側面図である。
【図４】図３のアッセンブリの拡大側面図である。
【図５】図を簡潔化するためにダイを互いに離して示した、穿孔ダイの関係図である。
【図６】第１のステージの作動におけるダイの穿孔孔の関係を示す、図５からの拡大図である。
【図７】第２のステージの作動におけるダイと穿孔孔の関係を示す、図５からの拡大図である。
【図８ａ】変形可能なストリップ上での、２ステージ、インデックスされた、回転切断工程図である。
【図８ｂ】変形可能なストリップ上での、２ステージ、インデックスされた、回転切断工程図である。
【図８ｃ】変形可能なストリップ上での、２ステージ、インデックスされた、回転切断工程図である。
【図９】本発明のローラカムアッセンブリの側面図である。
【図１０】図９のカムローラの端部を受けるカム溝路の側面図である。
【図１１】後退位置にあるカムフォロワエジェクタの拡大図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  雌ダイ
１２  雄／雌ダイ
１４、１６  シャフト
２０  凹部
２４  パンチ
２６  凹部
２８  肩
３０  雄ダイ
３２  シャフト
３３、３４、３５  ギア
３６  パンチ
３８、３８ａ、３８ｂ  ストリップ
４０、４２  穿孔廃材
５０  ローラロッド
５６  孔
５８、６０  サイドプレート
６２、６４  カム溝路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９】
2007529324.tif 000013
【図１０】
2007529324.tif 000014
【図１１】
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【国際調査報告】
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2007529324.tif 000017