(57)【要約】【課題】ワーク切断機の切断刃への切り屑等の凝着、または凝着物の成長を、設備停止することなく防止する。【解決手段】ワーク９が固定される固定刃４と、固定刃４に対して移動可能な移動刃１と、を備え、移動刃１と固定刃４によりワークをせん断するワーク切断装置１００において、ワーク切断を繰り返した場合に最初に凝着が発生する移動刃１と擦れ合う清掃手段６を設けることにより、移動刃１での凝着の発生または発生した凝着の成長を防止する。【選択図】図２
2012000727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークが固定される固定刃と、
前記固定刃に対して移動可能な移動刃と、
を備え、
前記移動刃と前記固定刃により前記ワークをせん断するワーク切断装置において、
前記移動刃の凝着物を除去する清掃手段を備えることを特徴とするワーク切断装置。
【請求項２】
前記清掃手段は、前記ワーク切断後に前記移動刃と擦れ合うことで前記凝着物を除去する請求項１に記載のワーク切断装置。
【請求項３】
前記清掃手段は、前記固定刃の前記ワークを固定した側とは反対側に、かつ前記固定刃から前記移動刃が移動する軌道上に突出するように配置される請求項２に記載のワーク切断装置。
【請求項４】
前記移動刃に対して、少なくとも前記清掃手段と擦れ合う際に前記清掃手段方向に弾性力を付勢する弾性力付勢手段を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載のワーク切断装置。
【請求項５】
ワークが固定される固定刃と、
前記固定刃に対して移動可能な移動刃と、
前記移動刃の凝着物を除去する清掃具と、
を備え、
前記移動刃と前記固定刃により前記ワークをせん断するワーク切断装置の切断刃清掃方法において、
前記ワーク切断後に、前記移動刃に対して前記清掃具方向の弾性力を作用させながら、前記移動刃と前記清掃具とを擦り合わせることによって前記移動刃の凝着物を除去することを特徴とするワーク切断装置の切断刃清掃方法。
【請求項６】
前記ワーク切断後、前記移動刃が初期位置に戻るまでの間に前記移動刃と前記清掃具とを擦り合わせる請求項５に記載のワーク切断装置の切断刃清掃方法。
【請求項７】
前記ワーク切断後に、前記移動刃をそのままの方向に移動させながら前記移動刃と前記清掃具とを擦り合わせる請求項６に記載のワーク切断装置の切断刃清掃方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断プレス機やシャーリング機等のようなワーク切断装置及びワーク切断刃の清掃方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリ用電極箔のような薄い金属箔の切断方法として、プレス刃による打ち抜きや、シャー刃によるシャーリング工法が一般的に用いられている。
【０００３】
プレス刃とシャー刃の長寿命化を図るために、裁断位置のワークの構成等に応じて使用する刃を使い分ける方法が特許文献１に開示されている。例えば、活物質が塗布されている部分にはシャー刃、そうでない部分にはプレス刃を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５２８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バッテリ用電極箔としてはアルミや銅等が用いられるが、アルミや銅等を繰り返し切断すると、プレス刃やシャー刃に切り屑等が凝着するおそれがある。また、切り屑等が凝着した状態のまま切断を繰り返すと凝着物は徐々に増大し、やがて増大した凝着物により上下刃のクリアランスが広げられてしまう問題が生じる。上下刃のクリアランスが増大すると、切断した電極箔にバリが発生する等といった製品の品質低下を招くおそれがある。
【０００６】
また、凝着物の増大を防止するために、設備を停止させて刃を清掃する等の方策も考え得るが、設備停止時間が必要となることで生産効率が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
この点について、特許文献１ではまったく触れられていない。
【０００８】
そこで、本発明では上述した凝着を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のワーク切断装置は、ワークが固定される固定刃と、固定刃に対して移動可能な移動刃とを備え、移動刃と固定刃によりワークをせん断する。そして、移動刃の凝着物を除去する清掃手段を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、清掃手段により移動刃の凝着物を除去するので、設備停止することなく、ワーク切断を繰り返した場合の移動刃での凝着の発生を防止できる。また、固定刃の凝着は移動刃の凝着物が転写することで発生するので、移動刃での凝着発生を防止することで固定刃での凝着発生も防止できる。その結果、両刃のクリアランスを保持することができ、切断面のバリ発生も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）、（ｂ）はシャーリング装置の全体構成図である。
【図２】図１（ｂ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】（ａ）−（ｅ）は第１実施形態に係るシャーリング装置の切断動作を示す図であり、（ｆ）は（ｃ）の一部拡大図である。
【図４】シャーリングによる切断のメカニズムを説明するための、切断箇所の拡大図である。
【図５】（ａ）−（ｄ）は第２実施形態に係るシャーリング装置の切断動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態を適用するシャーリング装置１００の全体構成図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる方向から見た斜視図である。図２は図１（ｂ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００１３】
上プレート３は、プレス機等のアクチュエータによって、下プレート５の四隅に配置されたガイドシリンダ１０（図１（ａ）、（ｂ）では図中手前側の一本を省略している）に沿って上下動する。
【００１４】
下プレート５には下刃４が固定されており、上プレート３には可動ユニット２を介して鋼、超硬等で形成された上刃１が組み付けられている。図１では、いわゆるＬ字刃について示しているが、直線刃やクランク刃であっても構わない。
【００１５】
下プレート５には上刃１が通過し得る逃げ部１１が形成されており、ワーク９は下刃４の上に、逃げ部１１の上方に突出するように固定される。
【００１６】
下刃４の下方には、下刃４の形状に沿い、かつ逃げ部１１の上方への突出量が下刃４より大きい状態で清掃具６が固定される。清掃具６としては、例えば、樹脂等で形成されたシート状の弾性体や、樹脂製又は金属製のブラシ等を用いることができる。
【００１７】
下刃４の逃げ部１１の上方への突出量は、清掃具６の厚さ程度とする。このように設定する効果については後述する。
【００１８】
可動ユニット２は、上プレート３の下面に、レールや溝等に沿って移動可能に組み付けられている。ここでは、図１（ａ）に示すように、上プレート３の上下動方向に直交する平面内で、Ｌ字刃の短辺に沿う方向をＸ軸、長辺に沿う方向をＹ軸としたときに、可動ユニット２はＸ軸上及びＹ軸上を移動可能であるものとする。
【００１９】
プランジャ７は、可動ユニット２に対してＸ軸、Ｙ軸上で下刃４に近づく方向へ常に押圧力をかけるものである。ここでの押圧力はスプリング等のような弾性体の弾性力である。
【００２０】
一方、アクチュエータ８は、可動ユニット２に対し、プランジャ７の押圧力に抗して下刃４から遠ざけるだけの押圧力を作用させ得るものである。例えば、エアシリンダ等を用いることができる。
【００２１】
なお、直線刃の場合にはＸ軸上を移動可能であれば十分であり、プランジャ７、アクチュエータ８はＹ軸方向に押圧力を作用させるものは不要で、Ｘ軸方向へ押圧力を作用させるものがあれば十分である。
【００２２】
次に、シャーリング装置１００の動作について、図２及び図３を参照して説明する。
【００２３】
図３は、図２と同様の図１（ｂ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図を簡略化したものであり、図３（ａ）から図３（ｅ）はワーク切断動作の１サイクルを示した図である。図３（ｆ）は、図３（ｃ）における清掃具６付近の拡大図である。
【００２４】
図３（ａ）は切断動作開始前の初期位置である。この位置では、プランジャ７は可動ユニット２をＸ軸方向、つまりアクチュエータ８方向に押圧している。一方のアクチュエータ８は押圧力を発生していない。そして、ワーク９は下刃４の上に、逃げ部１１の上方に突出するように固定されている。
【００２５】
この位置からプレス機等により上プレート３が押し下げられ、上刃１が下降する。そして、上刃１と下刃４が重なることで、図３（ｂ）に示すようにワーク９は切断され、切断されたワーク９は逃げ部１１に落下する。切断中には、ワーク９から上刃１に対して、下刃４から遠ざける方向の力が作用するが、プランジャ７が上刃１を下刃４方向に押圧し続けるので、上刃１と下刃４のクリアランスは保持される。
【００２６】
ワーク９を切断した後も上刃１は下降し続け、切断動作時にワーク９と接触した上刃１の側面と清掃具６が擦れ合う。このとき、上刃１はプランジャ７により清掃具６方向に押圧されている。
【００２７】
また、上述したように、下刃４の逃げ部１１上方への突出量は清掃具６の厚さ程度となっているので、上刃１が下プレート５の位置まで下降したときに、上刃１の側面と逃げ部１１の壁面との間には、清掃具６の厚さ程度のクリアランスが存在する。そして、清掃具６は樹脂製の弾性体やブラシのように変形し易いものである。
【００２８】
したがって、上刃１が下降してきて清掃具６と接触しても、清掃具６は図３（ｆ）に示すように切断されることはなく上刃１の下降方向に折れ曲がり、上刃１の側面と擦れ合う。仮に、上刃１の側面と逃げ部１１の壁面との間のクリアランスが清掃具６の厚みより小さく、上刃１と清掃具６が接触する際の衝撃がプランジャ７の押圧力を超える場合には、プランジャ７のバネが縮んで上刃１が清掃具６から離れる方向に動くことで衝撃は吸収される。これにより清掃具６へのダメージは抑制され、清掃具６の早期劣化を抑制できる。
【００２９】
そして、上刃１が下死点に到達したら、図３（ｄ）に示すように、アクチュエータ８を作動させてプランジャ７の押圧力に抗して上刃１を下刃４及び清掃具６から遠ざけ、図３（ｅ）に示すようにプレス機等により上プレート３を上死点まで、つまり初期位置まで戻す。上刃１を下刃４及び清掃具６から遠ざけた状態で上刃１を上昇させるので、上昇過程において上刃１が下刃４及び清掃具６と接触することがない。これにより、下刃４や清掃具６に付着している切り屑等が上刃１との接触により撒き散らされることがない。また、清掃具６は、上刃１が遠ざかることで初期状態に戻る。
【００３０】
以上がシャーリング装置１００のシャーリング動作の１サイクルである。なお、１サイクルに要する時間は例えば３秒間程度である。
【００３１】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００３２】
シャーリング装置１００では、清掃具６が下刃４よりも逃げ部１１側に大きく突出して固定されているので、１ストローク毎に、ワーク９を切断した後で上刃１と清掃具６が擦れ合い、上刃１の側面は清掃される。その結果、ワーク９を切断することによる上刃１への切り屑等の凝着を防止できるので、上刃１と下刃４とのクリアランスを維持することができ、凝着による品質低下を回避することができる。
【００３３】
ここで、上刃１のみを清掃し、下刃４を清掃しない理由について説明する。
【００３４】
図４は、シャーリング装置１００の切断メカニズムを説明するために、切断箇所付近を模式的に示した拡大図である。
【００３５】
下刃４の上に固定したワーク９を切断する際には、図中破線で囲んだように上刃１がワーク９に食い込み、上刃１の側面とワーク９が擦れ合う。これに対して、下刃４の側面とワーク９はほとんど擦れ合うことがない。
【００３６】
凝着現象は、親和性の高い材料同士が擦れ合うことにより発生する。なお、一回擦れるだけで発生する場合もあれば、複数回以上の擦れ合いにより発生する場合もある。
【００３７】
電極箔として用いるアルミ等の場合は、鋼や超硬等で形成された刃物との親和性が高いので凝着が発生しやすいとも思われるが、発明者らの知見によれば、一回の切断では凝着は発生せず、少なくとも４〜５回以上の切断が必要なことがわかっている。
【００３８】
また、清掃具６を取り付けずに切断を繰り返して、凝着の発生位置及び成長する過程を観察した結果、まず上刃１に凝着が確認され、それが成長すると、やがて下刃４にも凝着が確認された。そして下刃４の凝着発生箇所は上刃１の凝着箇所に対応する位置であった。
【００３９】
上記の結果から、下刃４の凝着物は、上刃１の凝着物が転写されたものであると考察される。また、上刃１の凝着が確認されても、直ちには下刃４への転写は確認されず、上刃１の凝着物が成長してから下刃４への転写が確認された。
【００４０】
上述したような凝着の発生、成長のメカニズムに基づけば、シャーリング装置１００のように１ストローク毎に清掃具６により上刃１の側面を清掃すれば、上刃１での凝着の発生を防止できるので、当然凝着物の成長及び下刃４への転写も防止できる。仮に、上刃１に微小な凝着が発生したとしても、１ストローク毎に清掃するので、その成長を防止することができ、上刃１と下刃４のクリアランスが増大する等といった切断性能に影響を与える状況にはなり得ない。また、上刃１の凝着の成長を防止できるので、凝着物が下刃４へ転写されることもない。
【００４１】
したがって、凝着の発生または成長を防止するためには、上刃１のみを清掃すれば足りるという結論に至る。
【００４２】
以上により本実施形態では、次の効果が得られる。
【００４３】
（１）上刃１と下刃４によってワークをせん断するワーク切断装置において、上刃１の凝着物を除去する清掃具６を備えるので、設備停止することなく、切断を繰り返し行った場合の上刃１での凝着の発生を防止できる。また、下刃４の凝着は上刃１の凝着物が転写されるものなので、上刃１での凝着の発生を防止すれば、下刃４での凝着も防止できる。その結果、上刃１と下刃４のクリアランスを維持することができ、切断面のバリの発生を防止することもできる。
【００４４】
（２）清掃具６は、ワーク切断後に上刃１と擦れ合うので、切断時に凝着が発生したとしても、直ちにこれを除去することができる。また、清掃動作が切断動作に影響を与えることがない。
【００４５】
（３）清掃具６は、下刃４のワーク９を固定した側とは反対側に、かつ下刃４から上刃１が移動する軌道上に突出するように配置されるので、ワーク切断後に確実に上刃１と擦れ合い、凝着の発生を防止できる。
【００４６】
（４）上刃１に対して、少なくとも清掃具６と擦れ合う際に清掃具６方向に弾性力を付勢するプランジャ７を備えるので、上刃１と清掃具６が接触する際に上刃１が清掃具６から離れる方向に逃げることができる。これにより上刃１と清掃具６が接触する際の衝撃を和らげ、清掃具６の早期劣化を防止することができる。
【００４７】
（５）ワーク９切断後に、上刃１をそのままの方向に移動させながら上刃１と清掃具６とを擦り合わせるので、１サイクル毎に上刃１の清掃がなされ、確実に凝着の発生を防止できる。
（第２実施形態）
図５（ａ）−図５（ｄ）は、本実施形態のワーク切断動作の１サイクルを示した図である。
【００４８】
まず、図５（ａ）を参照して本実施形態のシャーリング装置１００の構成について説明する。ここでは、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００４９】
本実施形態では、アクチュエータ８に代えてストッパー２０が配置される。ストッパー２０は、アクチュエータ８のようにプランジャ７の押圧力に抗して可動ユニット２を動かす機構は備えておらず、可動ユニット２のＸ軸方向への動きを制限するだけである。
【００５０】
また、清掃具６は、ピン１２に取り付けられたプレート１１に、下刃４よりも逃げ部１１上方への突出量が大きくなるように取り付けられている。ピン１２は上プレート３に対してスライド可能となるようにプレス機等に取り付けられている。つまり、上プレート３が昇降してもピン１２は移動せず、清掃具６の位置は変化しない。
【００５１】
上記のような構成のシャーリング装置１００では、下刃４の上にワーク９を固定した図５（ａ）に示す初期状態から、図５（ｂ）に示すようにワーク９を切断するまでの間の上刃１の加工途中で、上刃１の側面は清掃具６と擦れ合う。このとき、プレート１１の上刃１側の側面と上刃１との間に、清掃具６の厚み程度のクリアランスを設けておけば、第１実施形態の場合と同様に、清掃具６が上刃１によって切断されることはない。また、上刃１と清掃具６とが接触する際の衝撃は、プランジャ７によって吸収される。
【００５２】
なお、プランジャ７が上記衝撃を吸収することで、上刃１は下刃４から離れる方向に移動するが、清掃具６を通過したらプランジャ７の押圧力によってストッパー２０に接するまで下刃４方向に押圧されるので、上記上刃１の移動は切断動作に影響を与えない。
【００５３】
ワーク９を切断し下死点に到達したら、上プレート３はそのまま上昇する。
【００５４】
そして、図５（ｄ）に示す上死点に達するまでの間に、図５（ｃ）に示すように上刃１は清掃具６と擦れ合う。つまり、切断後の上刃１は初期状態に戻るまでの間に清掃具６によって清掃される。
【００５５】
なお、上昇途中の上刃１が清掃具６と擦れ合う際も、下降途中で擦れ合う際と同様に、接触時の衝撃はプランジャ７により吸収され、清掃具６が上刃１に切断されることもない。
【００５６】
以上により本実施形態では、第１実施形態と同様に凝着発生を防止できるという効果に加え、さらに、アクチュエータ８を設けないことにより、アクチュエータ８の動作制御が不要となるので制御システムが簡略されるという効果も得られる。また、部品点数の減少及び制御簡略化によるコストダウンも見込める。
【００５７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５８】
１    上刃（移動刃）
２    可動ユニット
３    上プレート
４    下刃（固定刃）
５    下プレート
６    清掃具
７    プランジャ（弾性力付勢手段）
８    アクチュエータ
９    ワーク
１０  ガイドシリンダ
２０  ストッパー
１００  シャーリング装置
【図１】
2012000727.tif 000003
【図２】
2012000727.tif 000004
【図３】
2012000727.tif 000005
【図４】
2012000727.tif 000006
【図５】
2012000727.tif 000007