(57)【要約】【課題】端材を効率よく回収して製造コストを低減させることができるシート材の裁断装置を提供する。【解決手段】下型１０は、シート材の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部１１と、その下型第１角部１１よりも下方に配置されてシート材が打ち抜かれたシート母材の端材を横断する方向に延在する複数の下型第２角部１２と、を有する。上型２０は、下型第１角部１１に沿って延在して下型第１角部１１との間でシート母材をせん断してシート材を打ち抜く上型第１角部２１と、下型第２角部１２よりも下方に突出可能に設けられて下型第２角部１２との間で端材をせん断して分断する複数の上型第２角部２２と、を有する。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対移動可能な下型と上型を備え、せん断によりシート母材からシート材を裁断する裁断装置であって、
前記下型は、前記シート材の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部と、該下型第１角部よりも下方に配置されて前記シート材が打ち抜かれた前記シート母材の端材を横断する方向に延在する複数の下型第２角部と、を有し、
前記上型は、前記下型第１角部に沿って延在して前記下型第１角部との間で前記シート母材をせん断して前記シート材を打ち抜く上型第１角部と、前記下型第２角部よりも下方に突出可能に設けられて前記下型第２角部との間で前記端材をせん断して分断する複数の上型第２角部と、を有することを特徴とする裁断装置。
【請求項２】
前記下型は、前記シート母材から打ち抜いた前記シート材を支持する支持部を有し、
前記支持部は、該支持部の上端面の外縁に前記下型第１角部を有し、
前記上型は、前記下型第１角部を囲むように設けられた枠状部を有し、
前記枠状部は、該枠状部の下端面の内縁に前記上型第１角部を有していることを特徴とする請求項１に記載の裁断装置。
【請求項３】
前記下型は、前記下型第１角部を囲むように延在する下型第３角部を有し、
前記上型は、前記下型第３角部に沿って延在する上型第３角部を有し、
複数の前記上型第２角部は、下方に突出したときに前記下型第１角部と前記下型第３角部の間隙に挿入され、複数の前記下型第２角部との間で前記枠状端材をせん断して細分化することを特徴とする請求項２に記載の裁断装置。
【請求項４】
前記下型は、上方に位置する前記下型第１角部の延在方向に交差する方向に延びる複数の橋梁部と、前記支持部を囲む外周部と、を有し、
前記下型第１角部の延在方向に対向する一対の前記橋梁部は、該橋梁部の上端面の対向する側縁に前記下型第２角部を有し、
前記外周部は、該外周部の上端面の内縁に前記下型第３角部を有し、
前記枠状部は、該枠状部の下端面の内縁と外縁にそれぞれ前記上型第１角部と前記上型第３角部を有する本体部および突出部により構成され、
前記突出部は、前記本体部よりも下方に突出可能に設けられ、突出時に互いに隣接する一対の前記橋梁部の間に挿入され、該突出部の下端面の前記上型第１角部および前記上型第３角部の延在方向に交差する両端縁に前記上型第２角部を有することを特徴とする請求項３に記載の裁断装置。
【請求項５】
前記下型は、前記上型と前記下型の相対移動方向に直交する一方向に並んだ複数の前記支持部を有し、
前記橋梁部は、前記支持部の前記一方向に交差する側面から前記一方向に沿って延在していることを特徴とする請求項４に記載の裁断装置。
【請求項６】
前記下型は、前記支持部の前記側面において、該側面に沿う前記下型第１角部の延在方向に間隔をあけて二つの前記橋梁部を有することを特徴とする請求項５に記載の裁断装置。
【請求項７】
前記支持部の側面の前記橋梁部の上方に凹部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の裁断装置。
【請求項８】
前記上型は、前記枠状部の内側に、該枠状部の移動を案内するとともに前記下型の前記支持部との間で前記シート材を挟持するガイド部を備え、
前記ガイド部は、下端面の周縁部に下方に突出する段部を有することを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の裁断装置。
【請求項９】
相対移動可能な下型と上型を使用して、せん断によりシート母材からシート材を裁断するシート材の製造方法であって、
前記シート材の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部と、該下型第１角部に沿って延在する上型第１角部との間で、前記シート母材をせん断して前記シート材を打ち抜く裁断工程を有し、
前記裁断工程は、複数の上型第２角部を、前記下型第１角部よりも下方に設けられた複数の下型第２角部よりも下方に突出させ、複数の前記上型第２角部と複数の前記下型第２角部との間で、前記シート材が打ち抜かれた前記シート母材の枠状端材をせん断して細分化する端材細分化工程を含むことを特徴とするシート材の製造方法。
【請求項１０】
前記裁断工程において、前記下型第１角部を囲むように延在する下型第３角部の下方の壁面によって、前記下型第３角部に沿って延在する上型第３角部の上方の壁面を案内し、
前記端材細分化工程において、複数の前記上型第２角部と複数の前記下型第２角部との間で前記枠状端材をせん断して細分化することを特徴とする請求項９に記載のシート材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材の裁断装置およびシート材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から燃料電池用の膜電極接合体を製造する技術に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１には、ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に沿って裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造方法が開示されている。この従来の製造方法は、次の工程を有することを特徴としている。
【０００３】
まず、上記裁断面と平行な第１平面を有する上型を、上記裁断面を含む平面位置の一方側に、上記第１平面が位置するように配置する。また、上記裁断面と平行な第２平面を有する下型を、上記裁断面を含む平面位置の他方側に、上記第２平面が位置するように配置する。そして、上型を下型に対して上記積層方向において相対移動する。これにより、せん断加工によって、膜電極接合体の積層方向に沿って、膜電極接合体に裁断面が形成される。
【０００４】
この従来の膜電極接合体の製造方法によれば、上型と下型を用いたせん断加工によって裁断がなされる。せん断加工は、上型と下型の各角部の組み合わせによってなされるが、この角部は鋭利である必要もない。そのため、摩耗しにくく、刃部の寿命を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の膜電極接合体の接合方法では、搬送ローラを駆動して、長尺の帯状の積層シートを裁断位置に搬送し、カソード側触媒層を含む矩形の領域をせん断加工により連続的に打ち抜くことにより、複数の矩形の開口を有する梯子状の端材が残される。このような端材を巻き取って回収すると、端材がたわんで巻き取り時の張力が均一にならず、端材の巻きずれや切断などの不具合が発生するおそれがある。
【０００７】
また、上記のような複数の矩形の開口を有する梯子状の端材を搬送ローラによって搬送する場合には、帯状の積層シートから矩形の領域を打ち抜いた後の開口の両側に残された部分が、搬送時の張力に耐え得る幅を有していることが必要になる。そのため、端材として残る部分が増加し、高価な電解質膜や貴金属を含む触媒層が端材に多く残り、製造コストが増大する。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題を解決することができるシート材の裁断装置およびシート材の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、相対移動可能な下型と上型を備え、せん断によりシート母材からシート材を裁断する裁断装置であって、前記下型は、前記シート材の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部と、該下型第１角部よりも下方に配置されて前記シート材が打ち抜かれた前記シート母材の端材を横断する方向に延在する複数の下型第２角部と、を有し、前記上型は、前記下型第１角部に沿って延在して前記下型第１角部との間で前記シート母材をせん断して前記シート材を打ち抜く上型第１角部と、前記下型第２角部よりも下方に突出可能に設けられて前記下型第２角部との間で前記端材をせん断して分断する複数の上型第２角部と、を有することを特徴とする裁断装置である。
【００１０】
この態様による裁断装置は、まず、下型と上型とが型開きされて互いに離れた状態で、下型と上型との間にシート母材が配置される。その状態で、下型と上型とが互いに接近するように下型と上型を相対移動させる。すると、シート母材から打ち抜かれるシート材の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部と、その下型第１角部に沿って延在する上型第１角部との間に、シート母材が挟持される。なお、下型第１角部および上型第１角部の延在方向は、たとえば、上型と下型の相対移動方向におおむね直交する方向である。
【００１１】
その状態で、下型と上型とを互いに接近する方向にさらに相対移動させると、下型第１角部と上型第１角部との間に挟持されたシート母材にせん断応力が作用して、シート母材が下型第１角部と上型第１角部との間でせん断される。これにより、シート母材から打ち抜かれたシート材は、下型第１角部の上に残り、シート材が打ち抜かれたシート母材の残部である端材は、シート材から分離されて下型第１角部の下方に移動させられる。
【００１２】
シート母材の端材は、下型第１角部の下方に移動させられることで、下型第１角部の下方に設けられて端材を横断する方向に延在する複数の下型第２角部の上に配置される。このとき、端材は、複数の下型第２角部と複数の上型第２角部との間に挟持された状態になる。この状態で複数の上型第２角部を複数の下型第２角部よりも下方に突出させると、下型第２角部と上型第２角部との間に挟持された端材にせん断応力が作用し、端材が複数の小片にせん断されて細分化される。
【００１３】
なお、各々の下型第２角部の延在方向は、たとえば、各々の下型第２角部に隣接する下型第１角部の延在方向に交差する方向であり、たとえば、各々の下型第２角部に隣接する下型第１角部の延在方向に直交する方向である。また、各々の上型第２角部の延在方向は、対向する下型第２角部の延在方向に沿う方向であり、たとえば、対向する下型第２角部の延在方向に平行な方向である。また、下型第２角部および上型第２角部の延在方向は、たとえば、上型と下型の相対移動方向におおむね直交する方向である。
【００１４】
このように、本発明の裁断装置の上記態様によれば、シート母材からシート材を打ち抜いた直後にシート母材の端材を複数の小片に細分化することができ、端材の回収を容易にして製造コストを低減させることができる。特に、シート母材が燃料電池用の膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ）を製造するための積層体であり、ガス拡散層（Gas Diffusion Layer：ＧＤＬ）、撥水層(Micro Porous Layer：ＭＰＬ)、触媒層（Catalyst Layer：ＣＬ）、高分子電解質膜（Polymer Electrolyte Membrane：ＰＥＭ）のいずれか２以上を含む場合には、高価な材料を含む端材の発生量を減少させ、燃料電池の製造コストを低減させることができる。
【００１５】
本発明の裁断装置の上記態様において、前記下型は、前記シート母材から打ち抜いた前記シート材を支持する支持部を有し、前記支持部は、該支持部の上端面の外縁に前記下型第１角部を有し、前記上型は、前記下型第１角部を囲むように設けられた枠状部を有し、前記枠状部は、該枠状部の下端面の内縁に前記上型第１角部を有してもよい。
【００１６】
この場合、下型と上型との間にシート母材が配置された状態で、下型の支持部に上型の枠状部を近接させるように下型と上型を相対移動させることで、下型の支持部の上端面と上型の枠状部の下端面との間にシート母材が挟持される。その状態で、下型と上型の枠状部とを互いに接近する方向にさらに相対移動させると、下型の支持部の上端面が上型の枠状部の下端面の内縁の内側に入り込む。このとき、下型の支持部の上端面の外縁に設けられた下型第１角部と、上型の枠状部の下端面の内縁に設けられた上型第１角部との間で、シート母材がせん断される。打ち抜かれたシート材は、下型の支持部の上端面の上に残り、シート材が打ち抜かれたシート母材の端材は、下型の支持部の上端面よりも下方へ移動させられる。
【００１７】
なお、下型の支持部の上端面の輪郭形状は、シート母材から打ち抜くシート材の輪郭形状に対応する形状を有している。たとえば、シート材の輪郭形状が矩形である場合には、下型の支持部の上端面の輪郭形状も矩形であり、支持部の形状はおおむね角柱状になる。また、上型の枠状部の形状は、下型の支持部の形状に対応する形状である。そのため、下型の支持部の上端面の輪郭形状が矩形であれば、上型の枠状部の下端面の輪郭形状は、矩形枠状になる。また、下型の支持部を受け入れる上型の枠状部の少なくとも一部の形状は矩形筒状になる。
【００１８】
本発明の裁断装置の上記いずれかの態様において、前記下型は、前記下型第１角部を囲むように延在する下型第３角部を有し、前記上型は、前記下型第３角部に沿って延在する上型第３角部を有し、複数の前記上型第２角部は、下方に突出したときに前記下型第１角部と前記下型第３角部の間隙に挿入され、複数の前記下型第２角部との間で前記枠状端材をせん断して細分化してもよい。
【００１９】
この場合、下型と上型との間にシート母材が配置された状態で、下型と上型とを互いに接近するように相対移動させると、下型第１角部を囲むように延在する下型第３角部の内側に、この下型第３角部に沿って延在する上型第３角部が入り込む。なお、下型第３角部および上型第３角部の延在方向は、たとえば、上型と下型の相対移動方向におおむね直交する方向である。
【００２０】
その状態で、下型と上型とを互いに近接する方向にさらに相対移動させると、下型の下型第３角部の下方の壁面によって上型の第３角部の上方の壁面が案内される。このとき、前述のように、下型第１角部と上型第１角部との間に挟持されたシート母材にせん断応力が作用して、シート母材が下型第１角部と上型第１角部との間でせん断される。なお、シート母材の外周縁は、下型第３角部よりも内側に位置し、シート母材の外周縁と下型第３角部との間に隙間が形成されている。
【００２１】
これにより、シート母材からシート材が打ち抜かれ、枠状端材が残る。枠状端材は、下型第１角部と下型第３角部の間隙を通して下方に移動され、下型第１角部の下方に配置された複数の下型第２角部の上に配置される。また、枠状端材は、下型第１角部と下型第３角部の間隙の下方において、複数の下型第２角部と複数の上型第２角部によって挟持される。
【００２２】
この状態で複数の上型第２角部が複数の下型第２角部よりも下方に突出すると、上下に対向する下型第２角部と上型第２角部との間に挟持された枠状端材にせん断応力が作用し、枠状端材が複数の箇所でせん断されて複数の小片に細分化される。
【００２３】
本発明の裁断装置の上記いずれかの態様において、前記下型は、上方に位置する前記下型第１角部の延在方向に交差する方向に延びる複数の橋梁部と、前記支持部を囲む外周部と、を有し、前記下型第１角部の延在方向に対向する一対の前記橋梁部は、該橋梁部の上端面の対向する側縁に前記下型第２角部を有し、前記外周部は、該外周部の上端面の内縁に前記下型第３角部を有し、前記枠状部は、該枠状部の下端面の内縁と外縁にそれぞれ前記上型第１角部と前記上型第３角部を有する本体部および突出部により構成され、前記突出部は、前記本体部よりも下方に突出可能に設けられ、突出時に互いに隣接する一対の前記橋梁部の間に挿入され、該突出部の下端面の前記上型第１角部および前記上型第３角部の延在方向に交差する両端縁に前記上型第２角部を有してもよい。
【００２４】
この場合、下型と上型との間にシート母材が配置された状態で、下型と上型を互いに接近するように相対移動させると、下型の支持部の上端面と、上型の枠状部の下端面との間に、シート母材が挟持される。その状態で、下型と上型の枠状部をさらに接近させるように相対移動させると、上型の枠状部の下端面が下型の外周部の上端面と支持部の上端面の間隙に挿入される。
【００２５】
これにより、支持部の上端面の外縁に設けられた下型第１角部と、枠状部の下端面の内縁に設けられた上型第１角部との間で、シート母材がせん断される。また、外周部の上端面の内縁に設けられた下型第３角部の下方の壁面が、枠状部の下端面の外縁に設けられた上型第３角部の上方の壁面を案内する。これにより、シート母材からシート材が打ち抜かれ、シート母材がシート材と枠状端材とに分離される。
【００２６】
突出部は、本体部よりも下方に移動可能に本体部と本体部の間に配置されている。しかし、突出部が本体部よりも下方に突出していない状態では、本体部の下端面と突出部の下端面は、段差なく面一になる。この状態で、本体部の下端面の内縁の角部と、本体部と本体部の間の突出部の下端面の内縁の角部とによって、枠状部の下端面の内縁において周方向に連続する上型第１角部が形成される。また、本体部の下端面の外縁の角部と、本体部と本体部の間の突出部の下端面の外縁の角部とによって、枠状部の下端面の外縁において周方向に連続する上型第３角部が形成される。
【００２７】
これにより、突出部が本体部よりも下方に突出していない状態で、下型の支持部と外周部の間隙に上型の枠状部の下端面を挿入し、シート母材をせん断して、シート材と枠状端材とに分離することができる。より具体的には、上下に対向する上型第１角部および下型第１角部により、シート母材をせん断するともに、その外側で上型第３角部の上方の壁面を下型第３角部の下方の壁面によって案内することができる。シート母材から裁断された枠状端材は、下型の支持部と外周部の間隙を下方に移動され、上方に位置する下型第１角部の延在方向に対して交差する方向に延びる複数の橋梁部の上に配置され、橋梁部の上端面と枠状部の本体部の下端面との間に挟持される。
【００２８】
また、枠状端材は、橋梁部の上端面の側縁に位置する下型第２角部と、枠状部の突出部の下端面において、枠状部の周方向の両端縁に位置する上型第２角部との間で、挟持された状態になる。この状態で、上型の枠状部の突出部の下端面を、本体部の下端面および橋梁部の上端面よりも下方に突出させて、橋梁部の上端面の間に挿入する。すると、互いに隣接する一対の橋梁部の上端面の対向する側縁に位置する下型第２角部と、突出部の下端面の両端縁に位置する上型第２角部との間に挟持された枠状端材にせん断応力が作用し、枠状端材が複数の箇所でせん断されて複数の小片に細分化される。
【００２９】
本発明の裁断装置の上記いずれかの態様において、前記下型は、前記上型と前記下型の相対移動方向に直交する一方向に並んだ複数の前記支持部を有し、前記橋梁部は、前記支持部の前記一方向に交差する側面から前記一方向に沿って延在していてもよい。
【００３０】
この場合、下型と上型との間にシート母材が配置された状態で、下型と上型を互いに接近するように相対移動させると、下型の複数の支持部の上端面と、上型の枠状部の下端面との間に、シート母材が挟持される。その状態で、上型の枠状部をさらに下型へ向けて相対移動させる。ここで、上型の枠状部は、たとえば、個々の支持部を囲むように設けられ、下型の外周部と支持部の間隙だけでなく、一方向に並んだ支持部と支持部の間隙にも挿入される。
【００３１】
これにより、下型の複数の支持部の上端面の外縁に設けられた下型第１角部と、上型の枠状部の下端面の内縁に設けられた上型第１角部との間で、シート母材がせん断される。また、下型の外周部の上端面の内縁に設けられた下型第３角部の下方の壁面によって、上型の枠状部の下端面の外縁に設けられた上型第３角部の上方の壁面が案内される。これにより、シート母材から複数のシート材が一括して打ち抜かれ、シート母材が複数のシート材と枠状端材とに分離される。
【００３２】
本発明の裁断装置の上記いずれかの態様において、前記下型は、前記支持部の前記側面において、該側面に沿う前記下型第１角部の延在方向に間隔をあけて二つの前記橋梁部を有してもよい。
【００３３】
この場合、複数のシート材が打ち抜かれたシート母材の枠状端材は、一方向に並んだ複数の支持部の当該一方向に交差する各側面から当該一方向に沿って延びる二つの橋梁部の上端面の上に配置される。橋梁部は、複数の支持部の配列方向である一方向に交差するそれぞれの支持部の各側面において、その側面に沿う下型第１角部の延在方向に間隔をあけて二つ配置されている。
【００３４】
ここで、枠状端材は、複数の支持部の配列方向である一方向に延び、当該一方向に間隔をあけて複数のシート部材が打ち抜かれることで形成された複数の開口部を有している。より詳細には、枠状端材は、上記複数の開口部の上記一方向に交差する方向の両側に、上記一方向に延びる縦枠部を有し、各開口部の上記一方向の両側に上記一方向に交差する方向に延びる横枠部を有している。
【００３５】
そのため、枠状端材は、各々の支持部の上記一方向に交差する各側面において、その側面に沿う下型第１角部の延在方向に間隔をあけて配置された二つの橋梁部によって、上記横枠部が下方から支持された状態になる。この状態で、枠状端材の各横枠部は、間隔をあけて配置された二つの橋梁部の上端面の互いに向かい合う内縁に設けられた一対の下型第２角部と、上型の突出部の下端面の両端縁に設けられた一対の上型第２角部との間に挟持されている。
【００３６】
この状態で、上型の突出部の下端面を下型の橋梁部の上端面よりも下方に突出させると、枠状端材の各横枠部は、隣接する二つの橋梁部の互いに向かい合う一対の下型第２角部と、突出部の下端面の一対の上型第２角部との間でせん断される。これにより、枠状端材は、横枠部の両端部を除く複数の横枠端材と、複数の横枠部の一方の端部と一方の縦枠部からなる第１縦枠端材と、複数の横枠部の他方の端部と他方の縦枠部からなる第２縦枠端材とに分断される。
【００３７】
隣接する二つの橋梁部の間の横枠端材は、これら二つの橋梁部によって支持されていないため、これら二つの橋梁部の間から下方へ落下して回収される。また、第１縦枠端材と第２縦枠端材は、横枠部の端部の一部が橋梁部によって下方から支持されているが、縦枠部が橋梁部によって支持されていないので、重力の作用によって縦枠部側へ傾いて橋梁部の上から滑り落ちるように下方へ落下して回収される。これにより、下型の上にシート母材の端材が残ることが防止され、端材を効率よく回収することができる。
【００３８】
本発明の裁断装置の上記いずれかの態様において、前記支持部の側面の前記橋梁部の上方に凹部が形成されていてもよい。
【００３９】
この場合、上述のように、第１縦枠端材と第２縦枠端材が重力の作用によって縦枠部側へ傾いて橋梁部の上から滑り落ちるように下方へ落下するときに、第１縦枠端材および第２縦枠端材と支持部の側面との間に凹部によってクリアランスを形成することができる。これにより、第１縦枠端材および第２縦枠端材が支持部の側面に食いつくことが防止され、第１縦枠端材および第２縦枠端材をより確実に落下させて回収することができる。
【００４０】
本発明の裁断装置の上記いずれかの態様において、前記上型は、前記枠状部の内側に、該枠状部の移動を案内するとともに前記下型の前記支持部との間で前記シート材を挟持するガイド部を備え、前記ガイド部は、下端面の周縁部に下方に突出する段部を有してもよい。
【００４１】
この場合、ガイド部によって上型の枠状部の移動を安定させ、シート母材のせん断時にシート母材をガイド部と支持部との間に挟持してより確実にせん断することができる。また、ガイド部が、下端面の周縁部に下方に突出する段部を有することで、シート母材から裁断されるシート材の外縁部を支持部との間でより確実に保持することができ、より正確かつ確実にシート材を裁断することができる。
【００４２】
本発明のシート材の製造方法の一態様は、相対移動可能な下型と上型を使用して、せん断によりシート母材からシート材を裁断するシート材の製造方法であって、前記シート材の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部と、該下型第１角部に沿って延在する上型第１角部との間で、前記シート母材をせん断して前記シート材を打ち抜く裁断工程を有し、前記裁断工程は、複数の上型第２角部を前記上型第１角部よりも下方に突出させて、複数の前記上型第２角部と、前記下型第１角部よりも下方に設けられた複数の下型第２角部との間で、前記シート材が打ち抜かれた前記シート母材の枠状端材をせん断して細分化する端材細分化工程を含むことを特徴とする。
【００４３】
この態様によるシート材の製造方法は、裁断工程において、下型と上型とが型開きされて互いに離れた状態で下型と上型との間にシート母材を配置して、下型と上型とが互いに接近するように下型と上型を相対移動させる。そして、シート母材から打ち抜かれるシート材の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部と、その下型第１角部に沿って延在する上型第１角部との間に、シート母材を挟持する。
【００４４】
その状態で、下型と上型とを互いに接近する方向にさらに相対移動させることで、下型第１角部と上型第１角部との間に挟持されたシート母材にせん断応力を作用させ、シート母材を下型第１角部と上型第１角部との間でせん断する。そして、シート母材からシート材を打ち抜いて下型第１角部の上に残し、シート材が打ち抜かれたシート母材の残部である枠状端材を、シート材から分離させて下型第１角部の下方に移動させる。
【００４５】
さらに、下型第１角部の下方に移動させたシート母材の枠状端材を、下型第１角部の下方に設けられて枠状端材を横断する方向に延在する複数の下型第２角部の上に配置して、複数の下型第２角部と複数の上型第２角部との間に挟持する。
【００４６】
その後、さらに端材細分化工程を実施する。具体的には、前述のように枠状端材が複数の下型第２角部と複数の上型第２角部との間に挟持された状態で、複数の上型第２角部を複数の下型第２角部よりも下方に突出させる。そして、下型第２角部と上型第２角部との間に挟持された枠状端材にせん断応力を作用させ、複数の上型第２角部と複数の下型第２角部との間で、シート材が打ち抜かれたシート母材の枠状端材をせん断して細分化する。
【００４７】
このように、本発明のシート材の製造方法の上記態様によれば、シート母材からシート材を打ち抜いた直後にシート母材の枠状端材を複数の小片に細分化することができ、端材を効率よく回収して製造コストを低減させることができる。特に、シート母材が燃料電池用のＭＥＡを製造するための積層体であり、ＧＤＬ、ＭＰＬ、ＣＬ、ＰＥＭのいずれか２以上を含む場合には、高価な材料を含む端材の発生量を減少させ、または、端材とともに廃棄される高価な材料を減少させ、または、端材を効率よく回収して、燃料電池の製造コストを低減させることができる。
【００４８】
本発明のシート材の製造方法の上記態様は、前記裁断工程において、前記下型第１角部を囲むように延在する下型第３角部の下方の壁面によって、前記下型第３角部に沿って延在する上型第３角部の上方の壁面を案内してもよい。
【００４９】
この場合、下型と上型とを互いに接近するように相対移動させるときに、下型と上型の位置ずれを防止して、前述のように、下型第１角部と上型第１角部との間に挟持されたシート母材にせん断応力を作用させ、下型第１角部と上型第１角部との間でシート母材をより正確にせん断することができる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明の上記態様によれば、端材を巻き取って回収することなく、端材を細分化して容易に回収することができ、発生する端材の量を減少させて製造コストを低減させることができるシート材の裁断装置およびシート材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態１に係る裁断装置の概略図。
【図２】図１に示す裁断装置によって裁断されるシート材の一例を示す断面図。
【図３】図１に示す裁断装置の下型の一例を示す概略的な平面図。
【図４Ａ】図１に示す裁断装置の下型と上型の一例を示す概念的な斜視図。
【図４Ｂ】図１に示す裁断装置の下型と上型の一例を示す概念的な斜視図。
【図５】図１に示す裁断装置の具体例を示す斜視図。
【図６Ａ】図５に示す裁断装置の下型の上面側の斜視図。
【図６Ｂ】図５に示す裁断装置の下型の底面側の斜視図。
【図７Ａ】図５に示す裁断装置の上型の下面側の斜視図。
【図７Ｂ】図７Ａに示す上型の構造を説明する斜視図。
【図８Ａ】シート材と端材の一例を示す平面図。
【図８Ｂ】シート材と端材の一例を示す平面図。
【図９Ａ】図８Ａに対応するシート材と端材の断面図。
【図９Ｂ】図８Ｂに対応するシート材と端材の断面図。
【図１０】本発明の実施形態２に係る裁断装置の斜視図。
【図１１Ａ】図１０に示す裁断装置の下型の上面側の斜視図。
【図１１Ｂ】図１０に示す裁断装置の下型の底面側の斜視図。
【図１２Ａ】図１０に示す裁断装置の上型の下面側の斜視図。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示す上型の構造を説明する斜視図。
【図１３】シート材と端材の一例を示す平面図。
【図１４】図１１Ａに示す裁断装置の下型のXIV部の拡大図。
【図１５】図１１Ａに示す裁断装置の下型のXV部の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、図面を参照して本発明の裁断装置およびシート材の製造方法の実施の形態を説明する。
【００５３】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る裁断装置１００の概略図である。図２は、図１に示す裁断装置によって裁断されるシート材Ｓ１，Ｓ２の一例を示す概略的な断面図である。
【００５４】
裁断装置１００は、相対移動可能な下型１０と上型２０を備え、せん断によりシート母材ＰＳからシート材Ｓ１，Ｓ２を裁断する装置である。下型１０と上型２０は、たとえば、適宜の駆動機構によって、互いに接近する方向と互いに離れる方向に相対移動可能に設けられている。
【００５５】
シート母材ＰＳは、たとえば燃料電池用の膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ）を製造するための矩形の積層シートであり、たとえば適宜の搬送装置によって下型１０と上型２０との間搬送される。また、シート母材ＰＳから裁断されたシート材Ｓ１，Ｓ２は、適宜の搬送装置によって、下型１０と上型２０の間から取り出される。
【００５６】
より具体的には、シート母材ＰＳは、たとえば、矩形の高分子電解質膜（Polymer Electrolyte Membrane：ＰＥＭ）Ｓ１１の一方の面の特定の領域に、アノード触媒層（Catalyst Layer：ＣＬ）Ｓ１２、アノード撥水層(Micro Porous Layer：ＭＰＬ)Ｓ１３、およびアノードガス拡散層（Gas Diffusion Layer：ＧＤＬ）Ｓ１４が積層され、アノードＣＬ（Ｓ１２）が形成された領域に重なるＰＥＭ（Ｓ１１）の他方の面に、アノードＣＬ（Ｓ１２）よりも一回り小さいカソードＣＬ（Ｓ１５）が積層された積層体である。
【００５７】
上記の場合、シート母材ＰＳから裁断されるシート材Ｓ１は、アノードＧＤＬ（Ｓ１４）と、アノードＭＰＬ（Ｓ１３）とアノードＣＬ（Ｓ１２）と、ＰＥＭ（Ｓ１１）と、カソードＣＬ（Ｓ１５）との積層体になる。なお、シート母材ＰＳは、矩形のカソードＭＰＬ（Ｓ２１）の特定の領域にカソードＧＤＬ（Ｓ２２）が積層された積層体であってもよい。この場合、シート母材ＰＳから裁断されるシート材Ｓ２は、カソードＭＰＬ（Ｓ２１）とカソードＧＤＬ（Ｓ２２）との積層体になる。燃料電池用のＭＥＡは、たとえば、これら二種類のシート材Ｓ１，Ｓ２を接合することによって製造することができる。
【００５８】
図３は、図１に示す裁断装置１００の下型１０の一例を示す概略的な平面図である。図４Ａおよび図４Ｂは、図１に示す裁断装置１００の下型１０と上型２０の一例を示す概念的な斜視図である。
【００５９】
前述のように、裁断装置１００は、相対移動可能な下型１０と上型２０を備え、せん断によりシート母材ＰＳからシート材Ｓ１を裁断する装置である。下型１０は、シート材Ｓ１の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部１１と、この下型第１角部１１よりも下方に配置されてシート材Ｓ１が打ち抜かれたシート母材ＰＳの端材Ｌ（図８Ａ参照）を横断する方向に延在する複数の下型第２角部１２と、を有している。上型２０は、下型第１角部１１に沿って延在して下型第１角部１１との間でシート母材ＰＳをせん断してシート材Ｓ１を打ち抜く上型第１角部２１と、下型第２角部１２よりも下方に突出可能に設けられて下型第２角部１２との間で端材Ｌをせん断して分断する複数の上型第２角部２２と、を有している。
【００６０】
なお、下型第１角部１１および上型第１角部２１の延在方向は、たとえば、下型１０と上型２０の相対移動方向ＲＤにおおむね直交する方向である。また、各々の下型第２角部１２の延在方向は、たとえば、各々の下型第２角部１２に隣接する下型第１角部１１の延在方向に交差する方向であり、たとえば、各々の下型第２角部１２に隣接する下型第１角部１１の延在方向に直交する方向である。また、各々の上型第２角部２２の延在方向は、対向する下型第２角部１２の延在方向に沿う方向であり、たとえば、対向する下型第２角部１２の延在方向に平行な方向である。また、下型第２角部１２および上型第２角部２２の延在方向は、たとえば、下型１０と上型２０の相対移動方向ＲＤにおおむね直交する方向である。
【００６１】
より具体的には、下型１０は、たとえば、シート母材ＰＳから打ち抜いたシート材Ｓ１を支持する支持部１４を有している。この下型１０の支持部１４は、その上端面１４ａの外縁に下型第１角部１１を有している。上型２０は、下型第１角部１１を囲むように設けられた枠状部２４を有している。この上型２０の枠状部２４は、その下端面２４ｂの内縁に上型第１角部２１を有している。下型１０の支持部１４は、たとえば、シート材Ｓ１の形状に対応する矩形の上端面１４ａを有する角柱状に形成されている。上型２０の枠状部２４は、たとえば、下型１０の支持部１４の形状に対応する矩形枠状または矩形筒状に形成され、枠状部２４の内側に支持部１４がぴったりと収まる空間を有している。
【００６２】
下型１０は、たとえば、下型第１角部１１を囲むように延在する下型第３角部１３を有している。上型２０は、下型第３角部１３に沿って延在する上型第３角部２３を有している。なお、下型第３角部１３および上型第３角部２３の延在方向は、たとえば、下型１０と上型２０の相対移動方向ＲＤにおおむね直交する方向である。複数の上型第２角部２２は、下方に突出したときに下型第１角部１１と下型第３角部１３の間隙に挿入され、複数の下型第２角部１２との間で枠状端材Ｌｆをせん断して細分化するように構成されている。
【００６３】
より具体的には、下型１０は、たとえば、上方に位置する下型第１角部１１の延在方向に交差する方向に延びる複数の橋梁部１５と、支持部１４を囲む外周部１６と、を有している。下型第１角部１１の延在方向に対向する一対の橋梁部１５は、橋梁部１５の上端面１５ａの対向する側縁に下型第２角部１２を有している。下型１０の外周部１６は、その上端面１６ａの内縁に下型第３角部１３を有している。また、上型２０の枠状部２４は、その下端面２４ｂの内縁と外縁に、それぞれ上型第１角部２１と上型第３角部２３を有する本体部２５および突出部２６により構成されている。枠状部２４の突出部２６は、本体部２５よりも下方に突出可能に設けられ、突出時に互いに隣接する一対の橋梁部１５の間に挿入され、突出部２６の下端面の上型第１角部２１および上型第３角部２３の延在方向における両端縁に、上型第２角部２２を有している。
【００６４】
図５は、図１に示す裁断装置１００の具体例を示す斜視図である。図６Ａは、図５に示す裁断装置１００の下型１０の上面側の斜視図である。図６Ｂは、図５に示す裁断装置１００の下型１０の底面側の斜視図である。図７Ａは、図５に示す裁断装置１００の上型２０の下面側の斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示す上型２０の構造を説明する斜視図である。
【００６５】
図５、図６Ａおよび図６Ｂ、ならびに図７Ａおよび図７Ｂに示す裁断装置１００は、図３および図４の概念的な斜視図で示した裁断装置１００をより具体化したものである。なお、図５に示す裁断装置１００は、図１に示すような矩形シート状のシート母材ＰＳから、シート母材ＰＳよりも一回り小さい矩形のシート材Ｓ１を裁断する装置の例である。この場合、裁断装置１００の下型１０は、図３に示す外周部１６を有しなくてもよい。
【００６６】
図６Ａに示すように、下型１０は、たとえば、プレート状の下部ダイセット１７と、この下部ダイセット１７に組み付けられた矩形枠状のダイホルダー１８と、このダイホルダー１８の内側に組み付けられたダイ１９とを有している。下型１０のダイ１９は、中央部に配置されてシート母材ＰＳからシート材Ｓ１を裁断して支持する第１ダイとしての支持部１４と、その周囲に配置されてシート母材ＰＳの端材Ｌを支持する第２ダイ１９ａとを有している。
【００６７】
下型１０の第１ダイとしての支持部１４は、おおむね四角柱の形状を有し、矩形の上端面１４ａの外縁に、シート母材ＰＳから打ち抜かれるシート材Ｓ１の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部１１を有している。下型１０の第２ダイ１９ａの上端面は、第１ダイとしての支持部１４の上端面１４ａよりも下方に位置している。下型１０の第２ダイ１９ａは、上方に位置する支持部１４の下型第１角部１１の延在方向に交差する方向に延びる複数の橋梁部１５を有している。支持部１４の下型第１角部１１の延在方向に対向する一対の橋梁部１５は、その上端面１５ａの対向する側縁に下型第２角部１２を有している。
【００６８】
また、下型１０のダイ１９は、下型第１角部１１の延在方向に対向する一対の橋梁部１５の間と、支持部１４の四隅に、シート材Ｓ１が打ち抜かれたシート母材ＰＳの端材Ｌを落下させるための穴１９ｈを有している。これらの穴１９ｈは、図６Ｂに示すように、下部ダイセット１７に設けられ、細分化された端材Ｌを落下させるための穴１７ｈに連通している。
【００６９】
図７Ａに示すように、上型２０は、たとえば、プレート状の上部ダイセット２７と、この上部ダイセット２７にバックプレート２７ａを介して取り付けられたパンチホルダー２７ｂと、パンチホルダー２７ｂに保持されたパンチとしての枠状部２４とを有している。また、上型２０は、たとえば、枠状部２４の周囲に設けられたストリッパープレート２８と、枠状部２４の内側に配置されたパンチガイドとしてのガイド部２９とを有している。
【００７０】
パンチとしての枠状部２４は、その下端面２４ｂの内縁に上型第１角部２１を有する本体部２５および突出部２６により構成されている。突出部２６は、図４Ａおよび図４Ｂに示す突出部２６と同様に、本体部２５よりも下方に突出可能に設けられ、突出時に互いに隣接する一対の橋梁部１５の間に挿入され、突出部２６の下端面の上型第１角部２１の延在方向に交差する両端縁に上型第２角部２２を有している。
【００７１】
図７Ｂは、図７Ａに示す上型２０のストリッパープレート２８と枠状部２４の本体部２５を取り外した状態を示している。上型２０は、枠状部２４の内側に、枠状部２４の移動を案内するとともに下型１０の支持部１４との間で裁断されたシート材Ｓ１を挟持するガイド部２９を備えている。ガイド部２９は、その下端面２９ａの周縁部の内側が凹状にされ、下端面２９ａの周縁部に下方に突出する段部２９ｂを有している。
【００７２】
以下、本発明の実施形態１に係るシート材の製造方法について説明する。
【００７３】
図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の実施形態１に係るシート材の製造方法によって裁断されるシート材Ｓ１と端材Ｌの一例を示す平面図である。図９Ａは、図８Ａに対応するシート材Ｓ１と端材Ｌの断面図であり、図９Ｂは、図８Ｂに対応するシート材Ｓ１と端材Ｌの断面図である。
【００７４】
本実施形態のシート材Ｓ１の製造方法は、相対移動可能な下型１０と上型２０を使用して、せん断によりシート母材ＰＳからシート材Ｓ１を裁断することで、シート材Ｓ１を製造する方法であり、たとえば、前述の裁断装置１００を使用して実施することができる。シート材Ｓ１の製造方法は、シート材Ｓ１の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部１１と、下型第１角部１１に沿って延在する上型第１角部２１との間で、シート母材ＰＳをせん断してシート材Ｓ１を打ち抜く裁断工程を有している。この裁断工程は、さらに端材細分化工程を含む。この端材細分化工程は、複数の上型第２角部２２を、下型第１角部１１よりも下方に設けられた複数の下型第２角部１２よりも下方に突出させ、複数の上型第２角部２２と複数の下型第２角部１２との間で、シート材Ｓ１が打ち抜かれたシート母材ＰＳの端材Ｌ（枠状端材Ｌｆ）をせん断して細分化する工程である。
【００７５】
裁断工程において、裁断装置１００によりシート母材ＰＳからシート材Ｓ１を裁断するには、まず、下型１０と上型２０とが型開きされて互いに離れた状態で、下型１０と上型２０との間にシート母材ＰＳを配置する。たとえば、図１に示すように、矩形のシート母材ＰＳを搬送して、下型１０の支持部１４の上端面１４ａの上に配置する。このとき、矩形のシート母材ＰＳの外縁は、下型１０の支持部１４の上端面１４ａの外縁よりも外側に突出し、下型１０の外周部１６の内縁よりも内側に僅かに隙間をあけて配置される。
【００７６】
その状態で、下型１０と上型２０とが互いに接近するように下型１０と上型２０を相対移動させ、シート母材ＰＳから打ち抜かれるシート材Ｓ１の輪郭形状に沿って延在する下型第１角部１１と、その下型第１角部１１に沿って延在する上型第１角部２１との間に、シート母材ＰＳを挟持する。より具体的には、下型１０と上型２０との間にシート母材ＰＳが配置された状態で、下型１０の支持部１４に上型２０の枠状部２４を近接させるように下型１０と上型２０を相対移動させて、下型１０の支持部１４の上端面１４ａと上型２０の枠状部２４の下端面２４ｂとの間にシート母材ＰＳを挟持する。また、図７Ａに示すように、上型２０がガイド部２９を有している場合には、シート母材ＰＳを上型２０のガイド部２９と下型１０の支持部１４との間に挟持する。
【００７７】
その状態で、下型１０と上型２０とを互いに接近する方向にさらに相対移動させる。より具体的には、下型１０の支持部１４の上端面１４ａが上型２０の枠状部２４の下端面２４ｂの内縁の内側に入り込み、上型２０の枠状部２４の下端面２４ｂが下型１０の支持部１４の上端面１４ａよりも下方に位置するまで、上型２０の枠状部２４と下型１０の支持部１４とを相対移動させる。これにより、支持部１４の上端面１４ａの外縁に設けられた下型第１角部１１と、枠状部２４の下端面２４ｂの内縁に設けられた上型第１角部２１との間に挟持されたシート母材ＰＳにせん断応力を作用させ、下型第１角部１１と上型第１角部２１との間でシート母材ＰＳをせん断して、シート母材ＰＳからシート材Ｓ１を打ち抜く。
【００７８】
ここで、上型２０の枠状部２４は、前述のように、本体部２５および突出部２６により構成されている。突出部２６は、本体部２５よりも下方に移動可能に本体部２５の間に配置され、本体部２５よりも下方に突出可能に設けられている。しかし、図４Ａおよび図７Ａに示すように、突出部２６が本体部２５よりも下方に突出していない状態では、本体部２５の下端面と突出部２６の下端面は、段差なく面一になる。
【００７９】
この状態で、本体部２５の下端面の内縁の角部と、本体部２５と本体部２５の間の突出部２６の下端面の内縁の角部とによって、枠状部２４の下端面２４ｂの内縁において周方向に連続する上型第１角部２１が形成される。これにより、突出部２６が本体部２５よりも下方に突出していない状態で、図９Ａに示すように、下型１０の支持部１４の上端面１４ａよりも上型２０の枠状部２４の下端面２４ｂを下方へ移動させ、シート母材ＰＳから枠状端材Ｌｆを裁断することができる。
【００８０】
なお、図７Ａに示すように、上型２０がガイド部２９を有している場合には、ガイド部２９によって上型２０の枠状部２４の移動を安定させ、シート母材ＰＳをガイド部２９と支持部１４との間に挟持して、シート母材ＰＳをより確実にせん断することができる。また、ガイド部２９が、その下端面２９ａの周縁部に下方に突出する段部２９ｂを有することで、シート母材ＰＳから裁断されるシート材Ｓ１の外縁部を支持部１４との間でより確実に保持することができ、より正確かつ確実にシート材Ｓ１を裁断することができる。
【００８１】
図８Ａおよび図９Ａに示すように、シート母材ＰＳから打ち抜かれたシート材Ｓ１は、下型第１角部１１の上、すなわち下型１０の支持部１４の上端面１４ａの上に残る。一方、シート材Ｓ１が打ち抜かれたシート母材ＰＳの残部である枠状端材Ｌｆは、シート材Ｓ１から分離されて下型第１角部１１の下方に移動させられて、下型第１角部１１の下方に配置された複数の下型第２角部１２の上、すなわち複数の橋梁部１５の上端面１５ａの上に配置される。また、枠状端材Ｌｆは、下型第１角部１１の下方において、橋梁部１５の上端面１５ａの側縁に設けられた複数の下型第２角部１２と、枠状部２４の突出部２６の下端面に設けられた複数の上型第２角部２２によって挟持される。
【００８２】
なお、本実施形態のシート材Ｓ１の製造方法は、この裁断工程において、図４Ａに示すように、下型第１角部１１を囲むように延在する下型第３角部１３の下方の壁面１３ｗによって、この下型第３角部１３に沿って延在する上型第３角部２３の上方の壁面２３ｗを案内してもよい。これにより、下型１０と上型２０との相対移動を安定させ、上下に対向する上型第１角部２１および下型第１角部１１により、図１に示すような矩形のシート母材ＰＳから、図８Ａに示すような矩形枠状の枠状端材Ｌｆとシート材Ｓ１をより正確に裁断することができる。
【００８３】
より具体的には、下型１０と上型２０との間にシート母材ＰＳが配置された状態で、下型１０と上型２０とを互いに接近するように相対移動させ、下型第１角部１１を囲むように延在する下型第３角部１３の下方の壁面１３ｗによって、この下型第３角部１３に沿って延在する上型第３角部２３の上方の壁面を案内する。その状態で、下型１０と上型２０とを互いに近接する方向にさらに相対移動させることで、下型１０と上型２０との位置ずれを防止しつつ、前述のように、下型第１角部１１と上型第１角部２１との間に挟持されたシート母材ＰＳにせん断応力を作用させ、下型第１角部１１と上型第１角部２１との間でシート母材ＰＳをせん断する。
【００８４】
より具体的には、上型２０の枠状部２４の下端面２４ｂを、下型１０の外周部１６の上端面１６ａと支持部１４の上端面１４ａの間隙に挿入し、支持部１４の上端面１４ａの外縁に設けられた下型第１角部１１と、枠状部２４の下端面２４ｂの内縁に設けられた上型第１角部２１との間で、シート母材ＰＳをせん断する。また、外周部１６の上端面１６ａの内縁に設けられた下型第３角部１３の下方の壁面１３ｗによって、枠状部２４の下端面２４ｂの外縁に設けられた上型第３角部２３の上方の壁面２３ｗを案内する。
【００８５】
これにより、図１に示すように、矩形のシート母材ＰＳからシート材Ｓ１を打ち抜いて、図８Ａに示す枠状端材Ｌｆを裁断する。また、枠状端材Ｌｆは、たとえば下型第１角部１１と下型第３角部１３の間隙、すなわち下型１０の外周部１６と支持部１４との間の間隙を通して下方に移動する。そして、図９Ａに示すように、枠状端材は、橋梁部１５の上端面１５ａの側縁に設けられた複数の下型第２角部１２と、枠状部２４の突出部２６の下端面に設けられた複数の上型第２角部２２によって挟持される。
【００８６】
以上のように、シート母材ＰＳからシート材Ｓ１を裁断するときに、図８Ａに示す枠状端材Ｌｆが発生する。この枠状端材Ｌｆは、図９Ａに示すように、橋梁部１５の上端面１５ａの側縁に設けられた複数の下型第２角部１２と、枠状部２４の突出部２６の下端面に設けられた複数の上型第２角部２２によって挟持される。本実施形態のシート材Ｓ１の製造法は、この裁断工程において、さらに端材細分化工程を実施する。
【００８７】
具体的には、図９Ａに示すように、枠状端材Ｌｆが複数の下型第２角部１２と複数の上型第２角部２２との間に挟持された状態で、図９Ｂに示すように、複数の上型第２角部２２を複数の下型第２角部１２よりも下方に突出させる。より具体的には、上型２０の枠状部２４の突出部２６の下端面を、本体部２５の下端面および橋梁部１５の上端面１５ａよりも下方に突出させて、橋梁部１５の上端面１５ａの間に挿入する。そして、互いに隣接する一対の橋梁部１５の上端面１５ａの対向する側縁に位置する下型第２角部１２と、突出部２６の下端面の両端縁に位置する上型第２角部２２との間に挟持された枠状端材Ｌｆにせん断応力を作用させる。
【００８８】
これにより、図８Ｂに示すように、枠状端材Ｌｆを複数の箇所でせん断して、たとえばＩ字型の小片Ｌｆ１とＬ字型の小片Ｌｆ２とに細分化する。細分化された枠状端材Ｌｆの複数の小片Ｌｆ１，Ｌｆ２のうち、Ｉ字型の小片Ｌｆ１は、図９Ｂに示すように、下型１０の橋梁部１５の間の穴１９ｈに落下して回収される。また細分化された枠状端材Ｌｆの複数のうち、Ｌ字状の小片Ｌｆ２は、図９Ｂに示すように、両端部が下型１０の橋梁部１５の上端面１５ａの上に載っているが、Ｌ字の角部に重心を有している。そのため、下型１０と上型２０を互いに離れる方向に相対移動させて型開きすると、図９Ｂに二点鎖線で示すように、Ｌ字状の小片Ｌｆ２は、両端部を支点として回転し、下型１０の穴１９ｈに落下して回収される。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態の裁断装置１００およびシート材の製造方法によれば、シート母材ＰＳからシート材Ｓ１を打ち抜いた直後にシート母材ＰＳの端材Ｌを複数の小片Ｌｆ１，Ｌｆ２に細分化することができ、端材Ｌを巻き取って回収する必要がなく、端材Ｌの回収を容易にして、製造コストを低減させることができる。特に、シート母材ＰＳが燃料電池用のＭＥＡを製造するための積層体であり、ＧＤＬ、ＭＰＬ、ＣＬ、ＰＥＭのいずれか２以上を含む場合には、高価な材料を含む端材Ｌの発生量を減少させ、または、端材Ｌとともに廃棄される高価な材料を減少させ、または、端材Ｌを効率よく回収して、燃料電池の製造コストを低減させることができる。
【００９０】
なお、本実施形態のシート材の製造方法によって製造されたシート材Ｓ１の外縁には、微小な突起が形成される場合がある。たとえば、上型２０の枠状部２４は、本体部２５と突出部２６によって構成されていることから、これらの隙間に対応する位置、すなわち、図８Ｂに示す枠状端材ＬｆのＩ字状の小片Ｌｆ１とＬ字状の小片Ｌｆ２の間に対応する位置において、シート材Ｓ１の外縁から外側へ微小な突起が形成される場合がある。しかし、このような突起は、たとえば２０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下の大きさにすることが可能であり、シート材Ｓ１の品質に影響を与えることはない。すなわち、図８Ｂに示すように、枠状端材ＬｆのＬ字状の小片Ｌｆ２の間のシート材Ｓ１の寸法Ｘと、枠状端材ＬｆのＩ字状の小片Ｌｆ１の間のシート材Ｓ１の寸法Ｙの公差は、たとえば２０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下にすることができる。
【００９１】
［実施形態２］
以下、本発明の実施形態２に係る裁断装置の実施形態について、図１０、図１１Ａおよび図１１Ｂ、図１２Ａおよび図１２Ｂ、図１３ならびに図１４を参照し、図９Ａおよび図９Ｂを援用して説明する。本実施形態の裁断装置１００Ａは、下型１０Ａが複数の支持部１４を有している点で、前述の実施形態１の裁断装置１００と異なっている。本実施形態の裁断装置１００Ａにおいて、実施形態１の裁断装置１００と同様の部分には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００９２】
図１０は、本発明の実施形態２に係る裁断装置１００Ａの斜視図である。図１１Ａおよび図１１Ｂは、それぞれ、図１０に示す裁断装置１００Ａの下型１０Ａの上面側および下面側の斜視図である。図１２Ａは、図１０に示す裁断装置１００Ａの上型２０Ａの下面側の斜視図である。図１２Ｂは、図１２Ａに示す上型２０Ａの構造を説明する斜視図である。なお、図１２Ｂは、図１２Ａに示す上型２０Ａのストリッパープレート２８と枠状部２４Ａの本体部２５を取り外した状態を示している。
【００９３】
図１０および図１１Ａに示すように、本実施形態の裁断装置１００Ａにおいて、下型１０Ａは、下型１０Ａと上型２０Ａの相対移動方向ＲＤに直交する一方向Ｄ１に並んだ二つの支持部１４を有している。なお、支持部１４の数は、複数であればよく、三つ以上であってもよい。また、下型１０Ａの橋梁部１５は、複数の支持部１４の配列方向である一方向Ｄ１に交差する支持部１４の側面から、その一方向Ｄ１に沿って延在している。また、下型１０Ａは、上記一方向Ｄ１に交差する支持部１４の側面において、その側面に沿う下型第１角部１１の延在方向に間隔をあけて二つの橋梁部１５を有している。下型１０Ａは、支持部１４と支持部１４の間にも、同様に二つの橋梁部１５を有している。
【００９４】
しかし、本実施形態の裁断装置１００Ａの下型１０Ａは、複数の支持部１４の配列方向である一方向Ｄ１に沿う支持部１４の側面には、橋梁部１５を有しない。また、下型１０Ａのダイ１９Ａは、複数の支持部１４の上記一方向Ｄ１に交差する方向Ｄ２の両側と、橋梁部１５と橋梁部１５の間に、シート母材ＰＳの端材Ｌを落下させるための穴１９ｈを有している。下型１０Ａのダイ１９Ａの穴１９ｈは、図１１Ｂに示すように、下部ダイセット１７を貫通する穴１７ｈに連通している。
【００９５】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、本実施形態の裁断装置１００Ａの上型２０Ａは、二つのガイド部２９と、このガイド部２９の周囲に配置された枠状部２４Ａを備えている。枠状部２４Ａは、本体部２５と突出部２６を有している。突出部２６は、二つのガイド部２９の間と、この二つのガイド部２９の配列方向である一方向Ｄ１の両側に配置されている。本体部２５は、二つのガイド部２９の上記一方向Ｄ１に交差する方向Ｄ２の両側に配置されている。上型２０Ａの枠状部２４Ａは、たとえば、下型１０Ａの個々の支持部１４を囲むように設けられている。
【００９６】
本実施形態の裁断装置１００Ａは、下型１０Ａと上型２０Ａとの間にシート母材ＰＳが配置された状態で、下型１０Ａと上型２０Ａを互いに接近するように相対移動させると、下型１０Ａの複数の支持部１４の上端面１４ａと、上型２０Ａの枠状部２４Ａの下端面２４ｂおよびガイド部２９の下端面２９ａとの間に、シート母材ＰＳが挟持される。その状態で、上型２０Ａの枠状部２４Ａをさらに下型１０Ａへ向けて相対移動させると、上型２０Ａの枠状部２４Ａの下端面２４ｂが、下型１０Ａの二つの支持部１４の周囲と二つの支持部１４の間で、各支持部１４の上端面１４ａよりも下方に移動する。
【００９７】
これにより、下型１０Ａの複数の支持部１４の上端面１４ａの外縁に設けられた下型第１角部１１と、上型２０Ａの枠状部２４Ａの下端面２４ｂの内縁に設けられた上型第１角部２１との間で、シート母材ＰＳがせん断される。これにより、シート母材ＰＳから複数のシート材Ｓ１が一括して打ち抜かれ、シート母材ＰＳが複数のシート材Ｓ１と端材Ｌ（枠状端材Ｌｆ）とに分離される。
【００９８】
なお、下型１０Ａは、複数の支持部１４の周囲に図３に示すような外周部１６を有してもよい。この場合、図４Ａに示す例と同様に、下型１０Ａの外周部１６の上端面の内縁に設けられた下型第３角部１３の下方の壁面１３ｗによって、上型２０Ａの枠状部２４Ａの下端面２４ｂの外縁に設けられた上型第３角部２３の上方の壁面２３ｗが案内された状態で、シート母材ＰＳがせん断され、枠状端材Ｌｆが裁断される。なお、矩形のシート母材ＰＳの搬送方向は、たとえば、複数の支持部１４の配列方向である一方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２である。
【００９９】
本実施形態の裁断装置１００Ａによれば、下型１０Ａが複数の支持部１４を有することで、シート母材ＰＳから同時に複数のシート材Ｓ１を裁断することができ、シート材Ｓ１の生産性を向上させることができる。
【０１００】
複数のシート材Ｓ１が打ち抜かれたシート母材ＰＳの端材Ｌ（枠状端材Ｌｆ）は、一方向Ｄ１に並んだ複数の支持部１４の当該一方向Ｄ１に交差する各側面から当該一方向Ｄ１に沿って延びる二つの橋梁部１５の上端面１５ａの上に配置される。橋梁部１５は、複数の支持部１４の配列方向である一方向Ｄ１に交差するそれぞれの支持部１４の各側面において、その側面に沿う下型第１角部１１の延在方向に間隔をあけて二つ配置されている。その後、この枠状端材Ｌｆを細分化する端材細分化工程を実施する。
【０１０１】
図１３は、本実施形態の裁断装置１００Ａによる端材細分化工程後のシート材Ｓ１と枠状端材Ｌｆの一例を示す平面図である。枠状端材Ｌｆは、複数の支持部１４の配列方向である一方向Ｄ１に延び、当該一方向Ｄ１に間隔をあけて複数のシート材Ｓ１が打ち抜かれることで形成された複数の開口部を有している。より詳細には、枠状端材Ｌｆは、上記複数の開口部の上記一方向Ｄ１に交差する方向の両側に、上記一方向Ｄ１に延びる縦枠部Ｌｆａを有し、各開口部の上記一方向Ｄ１の両側と各開口部の間に上記一方向Ｄ１に交差する方向Ｄ２に延びる横枠部Ｌｆｂを有している。
【０１０２】
そのため、枠状端材Ｌｆは、各々の支持部１４の上記一方向Ｄ１に交差する各側面において、図９Ａに示すように、その側面に沿う下型第１角部１１の延在方向に間隔をあけて配置された二つの橋梁部１５によって、上記横枠部Ｌｆｂが下方から支持された状態になる。この状態で、枠状端材Ｌｆの各横枠部Ｌｆｂは、間隔をあけて配置された二つの橋梁部１５の上端面１５ａの互いに向かい合う内縁に設けられた一対の下型第２角部１２と、上型２０Ａの突出部２６の下端面の両端縁に設けられた一対の上型第２角部２２との間に挟持されている。
【０１０３】
この状態で、図９Ｂに示すように、上型２０Ａの突出部２６の下端面を下型１０Ａの橋梁部１５の上端面１５ａよりも下方に突出させると、枠状端材Ｌｆの各横枠部Ｌｆｂは、隣接する二つの橋梁部１５の互いに向かい合う一対の下型第２角部１２と、突出部２６の下端面の一対の上型第２角部２２との間でせん断される。これにより、図１３に示すように、枠状端材Ｌｆは、横枠部Ｌｆｂの両端部を除く複数の横枠端材Ｌｆ３と、複数の横枠部Ｌｆｂの一方の端部と一方の縦枠部Ｌｆａからなる第１縦枠端材Ｌｆ４と、複数の横枠部Ｌｆｂの他方の端部と他方の縦枠部Ｌｆａからなる第２縦枠端材Ｌｆ５とに分断される。
【０１０４】
図９Ｂに示すように、隣接する二つの橋梁部１５の間の横枠端材Ｌｆ３は、これら二つの橋梁部１５によって支持されていないため、これら二つの橋梁部１５の間から下方へ落下して回収される。また、第１縦枠端材Ｌｆ４と第２縦枠端材Ｌｆ５は、横枠部Ｌｆｂの端部の一部が橋梁部１５によって下方から支持されているが、縦枠部Ｌｆａが橋梁部１５によって支持されていないので、重力の作用によって縦枠部Ｌｆａ側へ傾いて橋梁部１５の上から滑り落ちるように下方へ落下して回収される。これにより、下型１０Ａの上にシート母材ＰＳの端材Ｌが残ることが防止され、端材Ｌを効率よく回収することができる。
【０１０５】
図１４は、図１１Ａに示す裁断装置１００Ａの下型１０ＡのXIV部の拡大図である。図１５は、図１１Ａに示す裁断装置１００Ａの下型１０ＡのXV部の拡大図である。本実施形態の裁断装置１００Ａは、たとえば、支持部１４の側面の橋梁部１５の上方に凹部１４ｂが形成されている。凹部１４ｂは、たとえば、下型１０Ａと上型２０Ａの相対移動方向ＲＤにおいては、橋梁部１５の上端面１５ａの下型第２角部１２と支持部１４の上端面１４ａの下型第１角部１１との間に設けられ、隣接する二つの橋梁部１５の上端面１５ａの内縁から、支持部１４の上端面１４ａの下型第１角部１１に沿って形成されている、図１４および図１５に示す例において、凹部１４ｂは、四角柱状の支持部１４の側面の角部に設けられている。
【０１０６】
この場合、上述のように、第１縦枠端材Ｌｆ４と第２縦枠端材Ｌｆ５が重力の作用によって縦枠部Ｌｆａ側へ傾いて橋梁部１５の上から滑り落ちるように下方へ落下するときに、第１縦枠端材Ｌｆ４および第２縦枠端材Ｌｆ５と支持部１４の側面との間に凹部１４ｂによってクリアランスを形成することができる。これにより、第１縦枠端材Ｌｆ４および第２縦枠端材Ｌｆ５が支持部１４の側面に食いつくことが防止され、第１縦枠端材Ｌｆ４および第２縦枠端材Ｌｆ５をより確実に落下させて回収することができる。
【０１０７】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０８】
１０      下型
１０Ａ    下型
１１      下型第１角部
１２      下型第２角部
１３      下型第３角部
１４      支持部
１４ａ    上端面
１４ｂ    凹部
１５      橋梁部
１５ａ    上端面
１６      外周部
１６ａ    上端面
２０      上型
２０Ａ    上型
２１      上型第１角部
２２      上型第２角部
２３      上型第３角部
２４      枠状部
２４Ａ    枠状部
２４ｂ    下端面
２５      本体部
２６      突出部
２９      ガイド部
２９ａ    下端面
２９ｂ    段部
１００    裁断装置
１００Ａ  裁断装置
Ｄ１      一方向
Ｌ        端材
Ｌｆ      枠状端材
ＰＳ      シート母材
Ｓ１      シート材
Ｓ２      シート材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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