JP2012055975A - Rotary cutter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は箔を剪断加工にて打抜くロータリーカッターに関する。
The present invention relates to a rotary cutter for punching a foil by shearing.
ロータリーカッターは、代表的には刃先を有するダイカッターと刃を受けるアンビルロールとの両ロール間に薄板状の被切断物(以後「ワーク」と称する)を送り、両ロールを互いに逆方向に回転することでワークを「押し切り」を主として切断する技術として広く知られている。 A rotary cutter typically feeds a thin plate-like object (hereinafter referred to as “work”) between a die cutter having a cutting edge and an anvil roll that receives the blade, and rotates both rolls in opposite directions. By doing so, it is widely known as a technique for mainly cutting a workpiece by “push-cutting”.
代表的なロータリーカッターを特許文献1に示す。このロータリーカッターは主に布や紙などのワークを押し切りし、打抜く。ロータリーカッターはその耐久性と、打抜きの効率に秀でており、非常に生産性が高い手段である。
A typical rotary cutter is shown in
この方法は、布や紙などの押し切りが有効なワークには使用が容易である。しかし、押し切りを主とする切断は例えば延性金属の薄板を打抜こうとすると、切断以前に弾性変形についで塑性変形を生じ、バリやカエリなどが多発して、切断面品質を要求される用途には使用できないという欠点がある。 This method is easy to use for workpieces such as cloth and paper that are effective for press-cutting. However, the main cutting process is push-cutting, for example, if a thin sheet of ductile metal is to be punched, it will cause plastic deformation following the elastic deformation before cutting, causing frequent burrs and burrs, etc. Has the disadvantage that it cannot be used.
そのために、現在に至るまで様々な提案がなされている。
Therefore, various proposals have been made up to the present.
特許文献2には、金属箔の切断について改良された技術が述べられている。これは、従来のような硬質の材料でパンチを構成するのではなく、パンチが合成樹脂にて構成されており、ダイには所望の形状に穴があけられ、パンチとダイの接近により合成樹脂の変形部にてワークを打抜く方法が述べられている。この方法は例えば一片が10mm程度と小さな必要部を打抜くためにはある程度有効であるが、バリやカエリの発生に対しては十分な効果を発揮できない。また、必要部ではなく不要部分を打抜く場合は、必要部全面に弾性体を介して大きな圧力が加わる。そのため、金属箔や圧力をかけると変形や破壊するようなワークの材質には使用できない。
特許文献3には、特許文献1および特許文献2においても解決できていない、塑性変形などがおこる箔状のワークを打抜く手段が述べられている。この方法は、ダイとパンチを嵌合する状態まで接近させずに切断を行なうという方法である。この方法を用いれば、金属などの塑性変形を起こすような材質からなる箔を打抜くことも可能である。しかしながら、この方法では、ワークが例えば銅箔のように比較的変形抵抗の大きい材料の場合は、図18に示すようにダイとパンチのエッジを支点としてダイの凹部内で銅箔がたわみ、逆にエッジ部分の前方と後方ではパンチ側にソリが生じる。また、特にロータリーカッターの場合は、切断時のワークの保持を十分に行なうことが難しいため、切断部に剪断力だけでなく引張り力も生じるために、バリやカエリの発生に対して十分な効果を発揮できないという課題があった。
本発明では、従来型のロータリーカッターで成しえなかった、金属や塑性変形をひき起こす材料の箔を、バリやカエリの発生を抑制しつつ良好に切断することが課題である。
In this invention, it is a subject to cut | disconnect favorably the foil of the material which raise | generates the metal and the plastic deformation which could not be achieved with the conventional rotary cutter, suppressing generation | occurrence | production of a burr | flash and a crack.
箔を良好に切断するために、パンチロール側に凸状のパンチ、ダイロール側に凹状のダイをもつロータリーカッターを用いて、パンチの少なくとも先端部に、箔の打抜きを補助する目的のパンチ用弾性体を設置することで、前記課題を解決した。
In order to cut the foil well, using a rotary cutter with a convex punch on the punch roll side and a concave die on the die roll side, the punch elasticity for the purpose of assisting the punching of the foil at least at the tip of the punch The problem was solved by installing a body.
ロータリーカッターを用いて、塑性変形が容易に生じる材料からなる箔を切断時の変形やバリを極力小さくして打抜くことができる。塑性変形が容易に生じる材料としては延性金属が挙げられるが、同様な塑性変形の現象を生じる延性金属含有物や有機物であっても本発明のロータリーカッターは良好に打抜くことができる。 Using a rotary cutter, a foil made of a material that easily undergoes plastic deformation can be punched with as little deformation and burrs as possible during cutting. Examples of materials that easily cause plastic deformation include ductile metals, but the rotary cutter of the present invention can be well punched even with ductile metal-containing materials and organic materials that cause the same plastic deformation phenomenon.
また、ロータリー方式であるために、その生産性は一般的なパンチとダイが上下動して打抜く金型方式に対して著しく高い。 In addition, because of the rotary method, the productivity is significantly higher than that of a die method in which a general punch and die move up and down.
打抜き用のロータリーカッターには様々な種類があるが、代表的なものは図11に示すようにダイカッター側に略製品形状の凸部の刃先3があり、平滑なアンビルロール2との押し切りにより薄板状のワークWを打抜く方法である。この方法は押し切りであり、ワークを押しつぶして変形および切断するために、延性金属などの塑性変形を起こす箔状のワークに対しては、打抜き時の切断面に塑性変形による変形やバリ、カエリなどが大きく発生するために、使用できない。
There are various types of rotary cutters for punching, but a typical one has a substantially product-shaped
また打抜きではなく鋭い刃先をもつスリッターを使用したロータリーカッターもある。代表的な構造を図12に示す。この方法では、アンビルロール2の表面に樹脂や弾性体の層17を設けて、そこにワークを介してスリッター16を押し付けることによって切断を行なう。この方法ではスリッターは鋭い刃先を有するが、アンビルロールに押し付けて切断するために、切断の機構としては押し切りになる。箔状の金属なども切断できるが、押し付ける圧縮力を主体とするために、切断部近傍にバリやカエリが発生し、さらに切断部近傍部分も樹脂や弾性体の変形にならって大きく変形するという問題が生じる。これらの技術はいずれも箔の押し切りによる加工である。押し切りによる加工を延性金属のような塑性変形しやすい材料に用いると、押した部分が変形して潰れるために製品にどうしてもバリが残ってしまう。さらに、鋭い刃をもつロータリーカッターは、ロールの回転方向のみの切断であれば一度切断箇所が生じれば、その切断箇所の先端に応力が集中しやすく、バリの発生を制御しながらの切断も可能である。しかし、ロールの軸方向の切断は図10に示すような押し切りのロータリーカッターと機構は全く同じであり、同様の問題が発生する。本課題では打抜くワークの形状は、直線状だけでなく様々な形状に対応できるものを想定しているために、この形式のロータリーカッターは使用に適していない。よって、本発明では極力押し切りにならないよう、剪断切りで箔を打抜くことによりバリやカエリの問題を解決した。
There is also a rotary cutter that uses a slitter with a sharp edge instead of punching. A typical structure is shown in FIG. In this method, a resin or
本発明を以下に説明する。 The present invention will be described below.
本発明請求項1に記載の本発明は、互いに反対方向に回転し、両者間を通過する箔を一工程にて打抜きするパンチロールとダイロールの組み合わせとからなるロータリーカッターにおいて、前記パンチロールにはロールに略製品形状の凸部のパンチ、前記ダイロールにはパンチ形状に対応する略同形状の凹部であるダイを有し、前記パンチとダイにて箔を打抜く動作を通じてパンチとダイの作動最外周が互いに干渉せずに打抜き加工を行ない、
前記パンチの先端部の少なくとも一部に打抜きを補助する目的のパンチ用弾性体が取り付けられたロータリーカッターである。
The present invention according to
It is a rotary cutter in which a punch elastic body for the purpose of assisting punching is attached to at least a part of the tip of the punch.
図1に示すように、パンチロール1側は打抜きされる形状と同様の輪郭を少なくとも持つ凸状のパンチ3を有する。このパンチの少なくとも先端部にはパンチ用弾性体6が装着されており、パンチ基部5にパンチ用弾性体6が装着されていると表現する。また、ダイロール2には前記パンチに対応し、略同形状を持つ凹部ダイ4が形成されている。
一工程にて打抜きするとは、ダイとパンチの一回の接近により打抜き加工を終了することを示す。たとえば、一度目のダイとパンチの接近で箔を仮抜きし、二度目の接近で完全に打抜く加工の形態とは異なる。
As shown in FIG. 1, the
“Punching in one step” means that the punching process is completed by one approach of the die and the punch. For example, it is different from the form of processing in which the foil is temporarily punched by the approach of the first die and the punch and completely punched by the second approach.
このパンチ基部とダイは、図2に示すようにその回転の作動最外周(7,8)が互いに干渉しない。 As shown in FIG. 2, the rotation outermost periphery (7, 8) of the punch base and the die do not interfere with each other.
そして、本発明のロータリーカッターは、以上に説明したロータリーカッターにおいて、前記パンチの先端部に打抜きを補助する目的のパンチ用弾性体が設置することを特徴とする。 The rotary cutter according to the present invention is characterized in that, in the rotary cutter described above, a punch elastic body for assisting punching is installed at the tip of the punch.
これらを用い、図3に示すように凸状のパンチ部のパンチ用弾性体の奥に位置するパンチ基部のエッジにあたる部分と、ダイ凹部のエッジによってそこに挟まれたワークを所望の形状に剪断力を与えて打抜く。
Using these, as shown in FIG. 3, the part corresponding to the edge of the punch base located at the back of the punch elastic body of the convex punch part and the workpiece sandwiched by the edge of the die concave part are sheared into a desired shape Punch with force.
パンチロールとダイロールの回転によりワークWはそれに追従して同時に移動する。供給されたワークは、パンチロールとダイロールの幅が一定以上に狭まる部分まで送られたときに、切断に寄与するダイのエッジ部とパンチ用弾性体を介してこれに最近接するパンチのエッジ部とによって剪断力が生じ、剪断切りされる。 The workpiece W moves simultaneously following the rotation of the punch roll and the die roll. When the supplied workpiece is fed to a portion where the width of the punch roll and the die roll becomes narrower than a certain width, the edge portion of the die that contributes to cutting and the edge portion of the punch that is closest to this via the elastic body for punch Shear force is generated by the shearing force.
箔を剪断切りする際は、例えば引用文献3に示されているように、パンチの凸部とダイの凹部、互いのエッジを結ぶ線上にて剪断力が強く働き、破断応力を超えた箇所から随時破断が進む。ところが、本発明はその切断の対象として箔をあげているが、箔は例えば一片が数mmのものから大きいものでは数100mmに及ぶ。そのために、前記の破断はパンチロールとダイロールの回転に応じて、対応するワークの箇所が順次切断されるという状態になる。
When shearing the foil, for example, as shown in the cited
このことを図13〜図16の模式図を用いて説明する。図中の凸パンチ3がワークWからひとつの製品部分を打抜くものとする。ダイ4とパンチの接近により、図13に示したようにまず製品部分の進行方向前側(先頭部)が先に切断される(11)。切断の直前においてワークは、その進行方向前方にも後方にも繋がっているために、ワークの進行する前後方向に張力が働いており、良好に剪断が行なわれる。一方、そのままパンチロールとダイロールが回転し、ワークが進行すると、図14に示すように、先に切断された先頭部9には進行方向に対する張力が働かなくなる。従って、製品の進行方向後ろ側の最後尾の切断時には、パンチおよびダイのエッジ部とワークとの相対的な位置がずれやすくなり、切断部に剪断力が十分に伝達しにくくなるため、図15に示すように完全に切断することができない(18)。また、図16に示すように、切断できたとしても、バリやカエリ19が非常に大きいまま残ることになり、高品質な切断面を要求される製品用の切断には使用できない。
This will be described with reference to the schematic diagrams of FIGS. It is assumed that the
そこで本発明では、パンチの先端部に切断時のワークを固定する目的のパンチ用弾性体を設置した。ワークは製品部分の先頭部が切断される前後には、図4に示すように、切断された先頭部を含むワークWがパンチ用弾性体6とダイに挟まれて固定された状態となる。
Therefore, in the present invention, an elastic body for punch for fixing a workpiece at the time of cutting is installed at the tip of the punch. Before and after the head portion of the product portion is cut, the workpiece W including the cut head portion is sandwiched and fixed between the punch
パンチ用弾性体は圧縮されているために、その反力としてワークを十分に固定できる。この状態でさらにダイとパンチの基部が接近することによりワークに対して剪断力が働き剪断することができる。 Since the punch elastic body is compressed, the work can be sufficiently fixed as the reaction force. In this state, when the die and the base of the punch are further approached, a shearing force is exerted on the workpiece to allow shearing.
製品部分の先頭部の切断後には、先頭部分は応力を受けなくなるために、図5に示すように先頭部9の動きは自由になる。
After cutting the head portion of the product portion, the head portion is not subjected to stress, so that the
さらにワークが進行し、製品の最後尾近くまで回転した際には図6に示すように、最後尾の切断部分近傍がパンチ用弾性体とダイにより固定された状態となる。そのために、最後部の切断もワークが十分に固定された状態で先端部と同様に加工することができる。 When the workpiece further advances and rotates to near the end of the product, as shown in FIG. 6, the vicinity of the cutting portion at the end is fixed by the punch elastic body and the die. Therefore, the cutting of the last part can be processed in the same manner as the tip part with the workpiece sufficiently fixed.
また、略製品形状の凸部のパンチサイズが、略同形状の凹部ダイのサイズ以上となる方が、切断時に製品を固定しやすいため好ましいが、図7に示すように、パンチ用弾性体6の形状は、図4に示すような円弧状の平坦な形状に限らず、パンチ基部のエッジの部分からワークに向かって剪断力を適切に伝えることができる形状ならば、特にそのパンチ自身のサイズに制限はない。 Further, it is preferable that the punch size of the substantially product-shaped convex portion is equal to or larger than the size of the substantially identical concave die, because it is easy to fix the product at the time of cutting, but as shown in FIG. The shape of the punch is not limited to an arcuate flat shape as shown in FIG. 4, and if the shape can properly transmit a shearing force from the edge portion of the punch base toward the workpiece, the size of the punch itself There is no limit.
また、本発明のロータリーカッターはパンチとダイは接触せず、また、パンチの先端エッジ部が直接ワークと接触しないために、パンチの寿命は長く保つことができる。さらに、ワークが延性金属質の場合には、パンチと接触することによるダイやパンチへの金属の凝着を極力抑えることができる。 The rotary cutter of the present invention does not contact the punch and the die, and the tip edge portion of the punch does not directly contact the workpiece, so that the life of the punch can be kept long. Further, when the work is made of a ductile metal, it is possible to suppress the metal adhesion to the die or the punch due to contact with the punch as much as possible.
なお、ロールの回転方向の切断に関しては、従来の技術でもある程度バリやカエリを小さくすることができ、主な問題点は軸方向の切断について生じている。そのために本説明では、ロールの軸方向の切断に対する問題点および解決法を主として示している。
Regarding the cutting in the rotational direction of the roll, burrs and burrs can be reduced to some extent even with the prior art, and the main problem arises in the axial cutting. Therefore, in this description, problems and solutions for the axial cutting of the roll are mainly shown.
請求項2に記載の本発明は前記パンチ用弾性体がポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、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、合成繊維のいずれか1種または2種以上の材料からなる請求項1に記載のロータリーカッターである。パンチ用弾性体に最も求められる特性は、パンチ基部のエッジとダイ凹部のエッジ間にて発生する剪断力をワークの切断部分に集中して伝えることであり、同じく求められる特性はワークをダイと挟むことにより適切に固定できることである。
According to the second aspect of the present invention, the elastic body for punch is polypropylene, acrylic resin, polyethylene terephthalate, polycarbonate, bakelite, plastic, fluororesin, epoxy resin, polyurethane, polyvinyl chloride, polyamide, polyethylene, vinyl chloride, hard rubber. The rotary cutter according to
この両方の観点より、パンチ用弾性体はポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、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、合成繊維のいずれかより構成することが望ましい。これらの材料は、変形することにより剪断力をパンチの基部のエッジ部からワークに的確に伝達することができる。また、例えばアルミ箔や銅箔などの延性金属箔や塑性変形を起こしやすい非金属箔材料とも摩擦係数を確保することができるために、切断時のワークの固定に寄与する。
From both viewpoints, punch elastic bodies are made of polypropylene, acrylic resin, polyethylene terephthalate, polycarbonate, bakelite, plastic, fluororesin, epoxy resin, polyurethane, polyvinyl chloride, polyamide, polyethylene, vinyl chloride, hard rubber, and synthetic fibers. It is desirable to configure from either. These materials can accurately transmit a shearing force from the edge portion of the base of the punch to the workpiece by being deformed. In addition, for example, ductile metal foils such as aluminum foil and copper foil and non-metal foil materials that easily cause plastic deformation can secure a coefficient of friction, which contributes to fixing of the workpiece during cutting.
請求項3に記載の本発明は前記パンチ用弾性体のロータリーカッター径方向の高さが50μm以上、5mm以下であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のロータリーカッターである。
The invention according to
パンチ用弾性体の高さ(厚さ)は、薄すぎればワークを固定する働きが十分に確保しにくくなり、逆に厚すぎればパンチ用弾性体自体の変形が大きくなりすぎるために伝達される応力が分散し、切断したいワーク部分を確実に切断することが難しくなる。パンチ用弾性体の高さの最低値は少なくとも50μm確保するとよく、厚い場合でも5mm以内とすることで、剪断力の確保とワークの固定を両方とも適切に行なうことができる。 If the height (thickness) of the punch elastic body is too thin, it will be difficult to secure a sufficient work for fixing the workpiece. Conversely, if the thickness is too thick, the deformation of the punch elastic body itself will be too large and transmitted. The stress is dispersed, and it becomes difficult to reliably cut the work portion to be cut. The minimum value of the height of the punching elastic body is preferably at least 50 μm, and even when it is thick, the shearing force can be secured and the workpiece can be fixed properly by setting the height to within 5 mm.
なお、上記の高さとは、パンチ基部の作動最外周からの径方向高さである(図2中の7)。
In addition, said height is radial direction height from the operation | movement outermost periphery of a punch base (7 in FIG. 2).
請求項4および請求項5に記載の本発明は、前記パンチ用弾性体を除く部分のパンチ部、および前記ダイの弾性係数が150GPa以上の材料からなる請求項1から請求項3のいずれかに記載のロータリーカッターである。
The present invention according to
パンチ基部およびダイは打抜くワークの形状に準じたエッジを有する。これらにより切断を行なう際は、パンチおよびダイのエッジを基点としてその間のワークに剪断力が発生する。ここで、パンチ基部およびダイがパンチ用弾性体を通じて応力を受けることにより、容易に変形する材料であれば、剪断応力が確保されずにパンチ基部およびダイが変形することになる。よって、パンチ基部およびダイは応力により変形しにくい材料である必要がある。そのために、パンチとダイの材質は弾性率が150GPa以上、好ましくは200GPa以上がよりよい。これに該当するのは、繊維強化プラスチック、錬鉄、鋼、工具鋼、超硬合金、セラミックスなどである。
The punch base and the die have edges according to the shape of the workpiece to be punched. When cutting by these, a shearing force is generated on the workpiece between the punch and die edge as a base point. Here, if the punch base and the die are subjected to stress through the punch elastic body, if the material is easily deformed, the punch base and the die are deformed without securing the shear stress. Therefore, the punch base and the die need to be made of a material that is not easily deformed by stress. Therefore, the material of the punch and die has an elastic modulus of 150 GPa or more, preferably 200 GPa or more. This applies to fiber reinforced plastics, wrought iron, steel, tool steel, cemented carbide, ceramics and the like.
請求項6に記載の本発明は前記ダイの凹部に、打抜きを補助する目的のダイ用弾性体が取り付けられた請求項1から請求項5に記載のロータリーカッターである。 A sixth aspect of the present invention is the rotary cutter according to any one of the first to fifth aspects, wherein a die elastic body for assisting punching is attached to the concave portion of the die.
ダイの凹部にダイ用弾性体を取り付けることにより、まず図18に示すようなパンチ3とダイ4により応力が与えられた際のワークWの変形を小さくすることができる。これは、例えば金属では、アルミニウム箔など変形抵抗の低い箔を打抜く際は大きな問題にならないが、銅箔のような変形抵抗の大きい箔を打抜く際は問題となる。これを解決するために、パンチの先端部にパンチ用弾性体を設けることのほかに、ダイの凹部に弾性体を挿入することにより前記変形を抑え、より切断面品質の高い打抜きを行なうことができる。
By attaching the die elastic body to the concave portion of the die, first, deformation of the workpiece W when stress is applied by the
また、ダイカッター側からだけでなくアンビルロール側からもワークへの摩擦が与えられるために、切断時のワークの固定がより一層確実になる。
In addition, since the friction to the workpiece is given not only from the die cutter side but also from the anvil roll side, the workpiece is more securely fixed during cutting.
請求項7に記載の本発明は、前記ダイ用弾性体の材質が、少なくともゴム、樹脂、ロジン、天然ゴム、合成ゴム、天然スポンジ、合成スポンジ、ゴムスポンジ、発泡プラスチックのいずれか1種または2種以上の材料からなる請求項6に記載のロータリーカッターである。
In the present invention according to
ダイ用弾性体の材質は特に限定されるものではないが、ワークに対して摩擦が極端に低いものは好ましくない。摩擦が低すぎると先端部が切断されたワークを十分に固定する役割が果たせないことが考えられる。ワークである箔は、金属箔や塑性変形を示しやすい材料を主に対象としているが、これらに対して十分な摩擦を持つものが望ましい。より適している材料はゴム、樹脂、ロジン、天然ゴム、合成ゴム、天然スポンジ、合成スポンジ、ゴムスポンジ、発泡プラスチックなどであった。
The material of the die elastic body is not particularly limited, but those having extremely low friction against the workpiece are not preferable. If the friction is too low, it is conceivable that the role of sufficiently fixing the work whose tip has been cut cannot be played. The foil as the work is mainly made of metal foil or a material that easily exhibits plastic deformation, but it is desirable that the foil has sufficient friction against these. More suitable materials were rubber, resin, rosin, natural rubber, synthetic rubber, natural sponge, synthetic sponge, rubber sponge, foamed plastic and the like.
請求項8に記載の本発明は前記ダイ用弾性体が、ダイ用弾性体を除くダイロールの凹部エッジの作動最外周を基準にして−2mm以上、3mm以下突出していることを特徴とする請求項6または請求項7のいずれかに記載のロータリーカッターである。
The present invention according to
ダイ用弾性体はダイの凹部に設置されていて、特に変形抵抗の大きな箔を切断、打抜きするのに有効である。そして、ダイの作動最外周に対して−2mm以上、3mm以下外周方向に突き出していることが好ましい。−2mm突き出した状態とは、ダイの作動最外周に対して2mm陥没した状態であり、0mmであればダイの円弧と同様となる。図8に突き出し量(14,15)の異なるダイ用弾性体8の模式図を示す。
The die elastic body is installed in the concave portion of the die and is particularly effective for cutting and punching a foil having a large deformation resistance. And it is preferable to have protruded in the outer peripheral direction -2 mm or more and 3 mm or less with respect to the operation | movement outermost periphery of die | dye. The state of protruding −2 mm is a state where the die is depressed 2 mm with respect to the outermost outer periphery of the die, and if it is 0 mm, it is the same as the arc of the die. FIG. 8 is a schematic diagram of the die
この突き出し量は、大きすぎればワークやパンチ用弾性体の回転を妨げることになり、そのより好ましい上限は3mmである。3mm以下であれば多くのワークを打抜く際に、回転中にワークやパンチ用弾性体の進行の妨げとならずにワークを固定する応力を加えることができる。また、突き出し量が小さすぎると、ワークを切断時に固定する応力が十分発揮できなくなる。突き出し量の下限は、−2mmがより好ましい。これよりも低い値であれば、ワークの固定のための応力が十分確保されない場合があり、バリやカエリが大きくなり、製品の切断面品質が劣化する可能性がある。 If this protrusion amount is too large, it will hinder the rotation of the work and punch elastic body, and the more preferable upper limit is 3 mm. When punching many workpieces if the thickness is 3 mm or less, it is possible to apply a stress for fixing the workpiece without obstructing the progress of the workpiece and the elastic body for punch during rotation. On the other hand, if the protruding amount is too small, the stress for fixing the workpiece at the time of cutting cannot be sufficiently exerted. The lower limit of the protruding amount is more preferably -2 mm. If the value is lower than this, stress for fixing the workpiece may not be sufficiently secured, and burrs and burrs may increase, and the cut surface quality of the product may deteriorate.
また、ダイ用弾性体の形状は、図8(A)〜(C)に示すように突き出した部分の形状が円弧状でもよいが、一例を図9(D)〜(G)に示すように、平坦な形状や内部にザグリが入ったもの、そのザグリの中に固定ブロックを挿入したような形状でもよく、ワークの変形を抑え、切断時にワークを常に固定できる形状であればよい。
Moreover, as for the shape of the elastic body for die | dye, as shown to FIG. 8 (A)-(C), the shape of the part protruded may be circular arc shape, but as an example shows to FIG. 9 (D)-(G) Further, a flat shape, a shape having a counterbore inside, a shape in which a fixing block is inserted into the counterbore, or a shape that suppresses deformation of the work and can always fix the work at the time of cutting may be used.
また、本発明のロータリーカッターは図1に示すように、製品が打抜かれる部分の場合も、残った部分が製品形状になる場合にも適用することもできるし、図10に示すように中抜き部分があるような形状にも対応が可能である。
Further, the rotary cutter of the present invention can be applied to the case where the product is punched out as shown in FIG. 1 or the case where the remaining portion becomes the product shape, as shown in FIG. It is also possible to cope with a shape having a punched portion.
また、超硬合金、セラミックスをダイ、パンチの素材とすることで、ダイ凹部のエッジ・パンチのエッジ部間で発生する応力が分散しにくくなり、切断時に発生するバリやカエリが軽減されるだけでなく、耐摩耗性も向上する。耐摩耗性を向上し、ロータリーカッターのダイの凹部の少なくともエッジにあたる部分を、超硬合金、セラミックス、ダイヤモンドライクカーボンで構成することで、さらに有利になる。
In addition, by using cemented carbide and ceramics as the die and punch material, the stress generated between the edge of the die recess and the edge of the punch becomes difficult to disperse, and only burrs and burrs that occur during cutting are reduced. In addition, the wear resistance is improved. It is further advantageous to improve wear resistance and to make at least the portion corresponding to the edge of the concave portion of the die of the rotary cutter made of cemented carbide, ceramics, and diamond-like carbon.
(実施例1)
ワークを厚さが20μmの銅箔とした。
Example 1
The workpiece was a copper foil having a thickness of 20 μm.
ロータリーカッターには図1に示すような、製品形状に直線部も曲線部も有する閉じたパターンを形成し、1分間の切断試料枚数を200枚(200rpm)としてそれぞれ切断を行なった。試験は50分間行い、1万枚切断した時点での評価とした。 As shown in FIG. 1, the rotary cutter was formed with a closed pattern having a linear part and a curved part in the product shape, and each piece was cut at 200 rpm (200 rpm) for one minute. The test was performed for 50 minutes, and the evaluation was performed when 10,000 sheets were cut.
ダイおよびパンチ基部は超硬合金(弾性率550GPa)で製造し、パンチ用弾性体はパンチ基部に接着剤を用いて固定した。パンチ用弾性体はその種類と高さを数種類変えて実験を行なった。
The die and the punch base were made of cemented carbide (elastic modulus 550 GPa), and the punch elastic body was fixed to the punch base using an adhesive. The punch elastic body was tested with several types and heights.
評価項目としては各ワークを切断し、切断できるかどうかの評価および切断できた場合のロール回転方向の寸法精度および最大バリ高さ(以後「バリ高さ」と表記)を比較した。
切断できるかどうかは、パターン形状が全て切断されているかの評価を行なった。
As evaluation items, each workpiece was cut, evaluated whether it could be cut, and compared with the dimensional accuracy in the roll rotation direction and the maximum burr height (hereinafter referred to as “burr height”).
Whether or not the pattern can be cut was evaluated by checking whether or not the entire pattern shape was cut.
回転方向の寸法精度は、図1のダイロールC−C’で示す部分に対応する切断品の長さを測定した。C−C’の長さの基準は、作製したダイのC−C’部に対応する実パターン長さとし、その長さは100mmである。 For the dimensional accuracy in the rotation direction, the length of the cut product corresponding to the portion indicated by the die roll C-C ′ in FIG. 1 was measured. The reference for the length of C-C ′ is the actual pattern length corresponding to the C-C ′ portion of the manufactured die, and the length is 100 mm.
最大バリ高さは図17に示すように、切断品から最も突き出た部分19の長さD1を測定し、切断品の切断前の厚さD2を減じた値D3とした。
As shown in FIG. 17, the maximum burr height is a value D3 obtained by measuring the length D1 of the
以上の条件にてパンチ用弾性体の材質や高さをそれぞれ変え前記条件にて運転し、それぞれ評価を行なった。 Under the above conditions, the material and height of the punch elastic body were changed and the operation was performed under the above conditions, and the evaluation was performed.
表1にパンチ用弾性体の材質および高さを、表2にそれぞれのパンチ用弾性体を用いたロータリーカッターの評価を示す。
Table 1 shows the material and height of the punch elastic body, and Table 2 shows the evaluation of the rotary cutter using each punch elastic body.
表中で「*」のついた番号の試料は、本発明の範囲外の比較試料である
Samples numbered with “*” in the table are comparative samples outside the scope of the present invention.
表中で「*」のついた番号の試料は、本発明の範囲外の比較試料である
表1および表2より以下のことが分かった。
Samples numbered with “*” in the table are comparative samples outside the scope of the present invention.
Table 1 and Table 2 show the following.
まず、パンチ用弾性体を用いていない比較試料*31は、このワークに対しては外径に沿って全周を切断することができなかった。これに対して本発明のロータリーカッターは、試験終了後も良好に打抜きが行えた。また、その加工精度はいずれもダイの該当部寸法(100mm)に対して0〜0.1mmであった。ワークが塑性変形を起こすために、いずれの試料についてもロールの回転方向に伸びが見られたが、その値はきわめて小さかった。バリ高さについては、全ての試料で15μm以下と良好であったが、特にパンチ用弾性体の高さが50μmから5mmの間に設定した試料が優れており、10μm以下のバリ高さであった。パンチ用弾性体の材質については、試験したポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、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、合成繊維のいずれについても良好であった。
(実施例2)
実施例1ではワークを厚さが20μmの銅箔を打抜いたが、本実施例ではワークの材質および厚さを変え、パンチ用弾性体は実施例1で優れた特性を見せた高さが2mmのポリプロピレンを用い、ワークとしてアルミ箔、銅箔、表面に電池用活物質を塗布したアルミ箔および銅箔について、厚さを変えたワークを用いて実験を行なった。他の条件は実施例1と同等である。評価については、電池用活物質を塗布した試料については、活物質に破損や剥離がないかどうかの評価も行なった。
First, the comparative sample * 31 not using the punching elastic body could not cut the entire circumference along the outer diameter of this workpiece. On the other hand, the rotary cutter of the present invention was able to be punched well after the test was completed. Moreover, the processing precision was 0-0.1 mm with respect to the applicable part dimension (100 mm) of die | dye. Since the workpiece was plastically deformed, elongation was observed in the direction of roll rotation in any sample, but the value was extremely small. The burr height was good at 15 μm or less for all samples, but the sample where the height of the elastic body for punching was set between 50 μm and 5 mm was particularly excellent, and the burr height was 10 μm or less. It was. Regarding the material of the elastic body for punch, the tested polypropylene, acrylic resin, polyethylene terephthalate, polycarbonate, bakelite, plastic, fluororesin, epoxy resin, polyurethane, polyvinyl chloride, polyamide, polyethylene, vinyl chloride, hard rubber, synthetic fiber Both were good.
(Example 2)
In Example 1, the workpiece was punched with a copper foil having a thickness of 20 μm. However, in this example, the material and thickness of the work were changed, and the punch elastic body had a height that exhibited excellent characteristics in Example 1. Using 2 mm polypropylene, aluminum foil and copper foil as workpieces, and aluminum foil and copper foil coated with a battery active material on the surface were used for experiments using workpieces with different thicknesses. Other conditions are the same as those in the first embodiment. Regarding the evaluation, the sample coated with the battery active material was also evaluated for whether the active material was damaged or peeled off.
一般に、銅箔とアルミ箔はその変形のしやすさに違いがあり、アルミ箔は柔らかく比較的変形しやすいがバリが高くなる傾向がある。一方、銅箔はバリの高さはアルミ箔よりも低くなるが、切断には剪断力がより必要とされる。 In general, copper foil and aluminum foil are different in ease of deformation, and aluminum foil is soft and relatively easy to deform, but tends to have high burr. On the other hand, the copper foil has a lower burr height than the aluminum foil, but requires a shearing force for cutting.
また、電池用の活物質は剪断により切断しやすいが、切断部以外に高い圧力がかかると、割れや金属からの剥離の原因となり、好ましくない。 Moreover, although the active material for a battery is easy to cut | disconnect by shearing, if high pressure is applied besides a cutting part, it will cause a crack and peeling from a metal, and is not preferable.
ワークの種類を表3に、実施例1と同様の評価結果を表4に示す。 Table 3 shows the types of workpieces, and Table 4 shows the same evaluation results as in Example 1.
表3および表4の結果より、本発明のロータリーカッターは金属箔の材質や厚さにかかわらず良好に切断できることが確認できた。また、精度やバリ高さもそれぞれ0.1mm以下、10μm以下と良好な結果を示した。 From the results of Tables 3 and 4, it was confirmed that the rotary cutter of the present invention can be cut well regardless of the material and thickness of the metal foil. The accuracy and burr height were also 0.1 mm or less and 10 μm or less, respectively.
さらに、金属箔に電池用の活物質を塗布したワークに対しても、活物質に割れや剥離は見られずに、目立つ組織の破壊もなかった。このことより、本発明のロータリーカッターはワークの切断部以外には大きな応力がかかっておらず、剪断力にて良好に切断していることが確認できた。
(実施例3)
次に、実施例2のパンチ用弾性体を用いて、ワークをNo.14の電池用活物質を塗布した銅箔として、ダイの凹部にダイ用弾性体を設けた試験を行った。
Furthermore, no cracking or peeling was observed in the active material, and there was no noticeable destruction of the structure even when the active material for the battery was applied to the metal foil. From this, it was confirmed that the rotary cutter of the present invention was not subjected to a large stress except for the cutting part of the workpiece and was cut well by a shearing force.
Example 3
Next, using the punch elastic body of Example 2, the workpiece was No. As a copper foil coated with 14 battery active materials, a test was conducted in which a die elastic body was provided in the concave portion of the die.
ダイ用弾性体としては、エラストマー系の樹脂である、オレフィン系エラストマーを用い、図8の(A)〜(C)に示すような円弧状の形状とした。突き出し量をそれぞれ変えて実施例2と同様の試験を行った。全ての試料に対して切断は可能であり、精度も良好な範囲でほとんど変わらなかったために、バリ高さと活物質の状態で評価を行なった。結果を表5に示す。
As the die elastic body, an olefin-based elastomer, which is an elastomer-based resin, is used and has an arc shape as shown in (A) to (C) of FIG. The same test as in Example 2 was performed by changing the amount of protrusion. Since all samples could be cut and the accuracy was almost unchanged within a good range, the evaluation was performed with the burr height and the active material state. The results are shown in Table 5.
表5の結果より、ダイ用弾性体を用いた場合でもバリ高さを低く抑えることができ、いずれもダイ用弾性体使用しない場合よりもバリ高さを低くできた。さらに、ダイ用弾性体の突き出し量が−2mm〜+3mmの条件では、いずれもバリ高さを5μm以下と、極めて低くすることができた。
From the results shown in Table 5, the burr height can be kept low even when the die elastic body is used, and the burr height can be made lower than when the die elastic body is not used. Furthermore, the burr height could be made extremely low at 5 μm or less under the condition where the protruding amount of the die elastic body was −2 mm to +3 mm.
また、実施例3には記載していないが、実施例3とそのほかは同様の条件にてダイ用弾性体をゴム、樹脂、ロジン、天然ゴム、合成ゴム、天然スポンジ、合成スポンジ、ゴムスポンジ、発泡プラスチックとした試験を行ったが、いずれを使用した場合にも、切断可能であり、精度は±0.2mm以下であり、バリ高さは最大で8μmであった。
(実施例4)
次に実施例1のパンチ用弾性体No.9(ポリエチレンテレフタレート)を用い、ワークは厚さ10μmの銅箔とし、そのほかは実施例1と同様の条件で、パンチとダイを超硬合金から別の材質に変更した試験を行った。
Further, although not described in Example 3, the elastic body for the die is made of rubber, resin, rosin, natural rubber, synthetic rubber, natural sponge, synthetic sponge, rubber sponge under the same conditions as in Example 3 and others. A test using foamed plastic was performed, but in any case, cutting was possible, the accuracy was ± 0.2 mm or less, and the burr height was 8 μm at the maximum.
Example 4
Next, the elastic body for punch No. 1 of Example 1 was used. 9 (polyethylene terephthalate) was used, the workpiece was a copper foil having a thickness of 10 μm, and the other conditions were the same as in Example 1 except that the punch and die were changed from cemented carbide to another material.
変更したパンチとダイの材質を表6に、前記ワークの打抜き結果を表7に示す。
Table 6 shows the changed punch and die materials, and Table 7 shows the punching results of the workpiece.
表6および7の結果より、ダイとパンチの弾性率は高いほうがバリ高さが低くなる傾向があり、弾性率が150GPa以上ではいずれもより良好に切断できることが分かった。
From the results shown in Tables 6 and 7, it was found that the higher the elastic modulus of the die and punch, the lower the burr height tends to be, and that the elastic modulus is 150 GPa or more, both can be cut better.
また、パンチとダイの材質を異なる組み合わせにしても実施の上で問題がないが、精度やバリ高さは両者で弾性率の低い方の材料をパンチとダイに用いた結果とおよそ一致した。
Further, even if the punch and die materials are combined differently, there is no problem in implementation, but the accuracy and burr height are approximately the same as the results of using the material having the lower elastic modulus for both the punch and die.
1 パンチロール
2 ダイロール(従来の例ではアンビルロール)
3 パンチ(凸部)
4 ダイ(凹部)
5 パンチ基部
6 パンチ用弾性体
7 パンチの作動最外周
8 ダイの作動最外周
9 打抜き中のワークの先頭部
10 ロールの回転方向
11 剪断クラック
12 ダイ用弾性体
13 固定ブロック
14 ダイ用弾性体の突出し量(マイナス)
15 ダイ用弾性体の突出し量(プラス)
16 スリッター刃部
17 樹脂、弾性体の層
18 切断不良部
19 バリ、カエリ
W ワークと進行方向
A−A’ パンチロールの周方向の断面模式図
B−B’ ダイロールの周方向の断面模式図
C−C’ 評価時の寸法精度測定部
1
3 Punch (convex part)
4 Dies (recesses)
5
15 Protrusion of elastic body for die (plus)
16
Claims (8)
前記パンチロールにはロールに略製品形状の凸部のパンチ、前記ダイロールにはパンチ形状に対応する略同形状の凹部であるダイを有し、
前記パンチとダイにて箔を打抜く動作を通じてパンチとダイの作動最外周が互いに干渉せずに打抜き加工を行ない、
前記パンチの先端部の少なくとも一部に打抜きを補助する目的のパンチ用弾性体が取り付けられたロータリーカッター。 In a rotary cutter consisting of a combination of a punch roll and a die roll that rotates in opposite directions and punches the foil passing between both in a single step,
The punch roll has a punch having a substantially product-shaped convex portion on the roll, and the die roll has a die that is a concave portion having substantially the same shape corresponding to the punch shape,
Through the operation of punching the foil with the punch and die, the outermost periphery of the punch and die performs punching without interfering with each other,
A rotary cutter in which an elastic body for punching for assisting punching is attached to at least a part of the tip of the punch.
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