薄板打ち抜き金型
【課題】 薄板を打ち抜く打ち抜き金型において、パンチとダイの切刃部の部分が常に一定の精度、クリアランスを保ち、そのまま持続的に打ち抜きが行うこと。また、使用中に金型の温度変化があった場合でも、その精度を維持して切断すること。
【解決手段】パンチとダイの位置決めを、パンチおよびダイと一体に設けた位置決めガイドおよび位置決め穴にて行なうことで、解決した。位置決めガイドは位置決め穴に圧入するために、ダイとパンチの位置精度を正確に行なえ、それが持続できる。また、金型の温度が上昇しても、位置精度の維持ができる。
【解決手段】パンチとダイの位置決めを、パンチおよびダイと一体に設けた位置決めガイドおよび位置決め穴にて行なうことで、解決した。位置決めガイドは位置決め穴に圧入するために、ダイとパンチの位置精度を正確に行なえ、それが持続できる。また、金型の温度が上昇しても、位置精度の維持ができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイとパンチにより被切断物（ワーク）である薄板シートを打ち抜く、打ち抜き用金型に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
ダイとパンチを有する金型で、一般的に行なわれている板状物の打ち抜き方法を図５に示し、これを元に説明する。被切断物ワークである薄板シートＷは、ダイ２とストリッパ１０で挟み込まれ、そこにダイ２のエッジ形状よりやや小さい輪郭形状を有するパンチ１先端を押し込み、ダイ２およびパンチ１に設けられた切刃部により剪断することで被切断物であるＷを切断する方法である。ダイ２とパンチ１のクリアランスはＣで表した。
【０００３】
ダイ２とパンチ１は図示しないホルダにてそれぞれ固定されており、お互いの位置精度をある程度保っているが、金型本体の剛性や、熱膨張の視点からその位置精度は十分とはいえない。パンチ１とダイ２の位置精度が保たれていないと、パンチ１とダイ２に大きなクリアランスＣをつける必要が生じたり、被打ち抜き材Ｗのエッジの品質が巻き込みや剥離により悪くなったり、金型の一部のみが磨耗や欠損するような弊害が生じやすい。
【０００４】
そのために、パンチとダイとの位置決めをより的確に行なうように、一般に良く使われるのが、図６中で示すガイドポスト４０である。これはダイ２とパンチ１から程近い部分に両者の位置関係を維持する目的のポスト４１およびそれを受けるポストガイド４２からなるものである。このポストガイド４０を用いた場合の精度は、用いない場合と比べて向上する。なぜなら、パンチ１とダイ２の近傍にこれを設けることで、変形する部分の影響がポスト−ダイ間、ポスト−パンチ間と限られたものになるためである。そのために、金型精度の維持に、ポスト４１およびポストガイド４２を使用する形態は、よく用いられている。
【０００５】
しかしながら、ポスト−ダイ間、ポスト−パンチ間は依然として距離が残るために、２〜５μｍ程度のクリアランスであれば維持できるが、それより少ない２μｍ以下のクリアランスや、それを下回るゼロ−クリアランスやマイナスのクリアランスには、精度的に十分とはいえなかった。
【０００６】
特許文献１には、パンチと一体となったガイド部（ガイドヒールと記載）が、ダイと一体で、一方ダイ側にはガイド部と一体のパンチと嵌合するように設けられている。この構造とすることにより、ガイドポストを用いた例よりも、さらにパンチとダイの位置精度は向上することになる。しかしながら、明細書中にはその構造が書かれているものの、主たる目的はパンチとダイの切刃部にあたる部分の磨耗の防止であり、また、ガイドヒールについては設けられることは書かれているが、その精度をはじめ、詳細については何ら言及されていない。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２３５４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
薄板を打ち抜く打ち抜き金型において、パンチとダイの切刃部の部分が常に一定の精度、クリアランスを保ち、そのまま持続的に打ち抜きが行なえることを課題とした。また、使用中に金型の温度変化があった場合でも、その精度を維持して切断することを課題とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は以下の効果のうち、少なくとも１つを実現する。
１．打ち抜き加工に用いられるパンチとダイとの相対的な位置精度が極めて高く維持でき、繰り返し切断しても位置関係はずれない。
２．パンチとダイとの切刃部にあたる部分で位置決めを行なわないために、パンチやダイの破損や磨耗が起きにくい。
３．被打ち抜き材Ｗの品質が高く、特に被打ち抜き部近辺のチッピングや割れ、欠けなどが抑えられる。
４．使用中に金型の温度変化があった場合でも、精度を落とすことなく打ち抜きができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の打ち抜き金型は、以下のようにして得ることができる。
まずフレームなどの金型本体や搬送機などは、通常の打ち抜き金型と同様に作製すればよい。
主要部であるダイ２とパンチ１は図１に示すように、パンチ１に先行してダイ２の位置決め穴６に嵌合する位置決めガイド５をパンチと一体に形成し、ダイ２側にはその位置決め穴６をダイ２とあわせて設ける。これはパンチ１側に位置決めガイド５を設けた模式図だが、逆にパンチ１側に位置決め穴６を、ダイ２側に位置決めガイド５を設けても同様の効果が得られる。また、以後の説明はダイ側を固定して、パンチ側がダイに接近する形態をモデルとしているが、ダイ側とパンチ側のどちらが、または両方が動いても同様の結果が得られる。
【００１１】
パンチ１とダイ２との接近に伴い、位置決めガイド部と位置決め穴部がパンチ１およびダイ２の切刃部１３、２３どうしが接近する前に接触、嵌合してパンチとダイとの位置決めを行なう。この際に、位置決めガイド部５と位置決め穴部６にクリアランスが大きく付いていれば、パンチ１とダイ２の位置関係もそれに従い大きくずれる余地があるので好ましくない。パンチとダイの位置関係を確保するためには、位置決めガイド部５と位置決め穴部６のクリアランスは０（μｍ）、または位置決めガイド部の方が位置決め穴部よりも大きい「マイナスクリアランス」とする必要がある。このことが確保されることにより、それらと一体に形成されたパンチ１とダイ２との位置関係は、ずれることなく良好な切断が可能となり、且つ維持できる。
【００１２】
クリアランスを０またはマイナスとするためには、位置決めガイド５を位置決め穴６の中に圧入状態で嵌合することが必要になる。圧入しろが大きすぎれば嵌合の際にガイドなどの破壊も起こりえるために、そのクリアランスの設定は−３μｍ以上０μｍ以下が適当である。打ち抜き１回ごとに事前にこの位置決めが行なわれるために、パンチ１とダイ２との位置関係は常に一定であり、良好な切断を続けることができる。
また、位置決めガイド５と位置決め穴６のクリアランスは、パンチ１とダイ２のクリアランスよりも小さくすることが望ましい。パンチ１およびダイ２で直接位置決めを行なうと、１回の打ち抜きごとに切断が一定の箇所に行なえず、ずれ量によってはパンチ１やダイ２の破損にもつながる。パンチ１とダイ２のクリアランスを小さくしていけば、この破損が起き易くなったり、互いが強く摺動、摩擦して磨耗が早まったりする。位置決めは位置決めガイド５で行い、パンチ１とダイ２のクリアランスはそれよりも広く取り、破損や損耗を避ける方法が良好な切断を行なう上で望ましい。
【００１３】
請求項３に記載の本発明は、位置決めガイドの先端部および位置決め穴縁の少なくとも一方に、圧入を容易にするために設けられたテーパー部もしくは面取り部を設けてなる
請求項１または請求項２に記載の打ち抜き装置である。位置決めガイド５または位置決め穴６のいずれかに角度をつけることにより、両者の嵌合が容易に行なうことができるようになる。また、金型全体で数μｍ程度の位置決め誤差がある場合でも、テーパーや面取りに沿って位置が矯正されるために、金型中に他の部分で生じた位置決め誤差を打ち消すことができる。これらテーパーや面取りがなければ、位置決めの誤差がある場合に、位置決めの最中に互いがエッジ部からぶつかり合い、破壊する原因になりえる。そのために、テーパーや面取りは、位置決めガイドと位置決め穴の両方に設けることがより好ましい。
【００１４】
請求項４に記載の本発明は、前記位置決めガイドおよび位置決め穴縁のテーパー部もしくは面取り部で、最初に対向する位置決め穴または位置決めガイドと接する先端部は、少なくとも位置決めガイドおよび位置決め穴でテーパー部や面取り部でないストレート部分に対して、３μｍ以上その輪郭が小さい。図２に示すように前記位置決めガイド５および位置決め穴６縁のテーパー部５１もしくは面取り部３０で、最初に対向する位置決め穴または位置決めガイドと接すると接する先端部５１は、少なくとも位置決めガイドおよび位置決め穴でテーパーや面取りが付いていないストレートな部分５２に対して、３μｍ以上その輪郭が小さい、請求項３に記載の打ち抜き装置である。図２にはパンチと位置決めガイドが一体のもののみ図示したが、パンチと位置決め穴が一体のものでもよい。 （１）は位置決めガイドに面取りを施した模式図、（２）は同テーパー加工を施した模式図である。前述の３μｍ以上その輪郭が小さいというのは、図２では（ｂ−ａ）の値が３μｍより大きいことと対応している。位置決めガイド５と位置決め穴６とが、前記破壊をまぬがれるためには、互いの先端が少なくとも薄板の面方向に３μｍ以上の導入部を設けたほうがよい。３μｍより小さければ、金型の他の部分の微妙な誤差により、テーパー部を超えて、直接位置決めガイド５と位置決め穴６が垂直に激突する危険性がある。逆に、大きくすることついては特に制限を設ける必要はなく、２〜３ｍｍつけることも可能である。
【００１５】
請求項５に記載の本発明は、前記位置決めガイド５と位置決め穴６の材質を、位置決めガイドの材質５の方が位置決め穴６を形成する材質よりも使用温度での熱膨張係数が大または同等な材質とし、連続打ち抜きの際に金型の温度が上昇した場合でも、圧入状態で位置決めが維持可能な請求項１から請求項４のいずれかに記載の打ち抜き金型である。この場合の「同等」とは、両者の熱膨張係数の差が０〜０．１×１０−６（Ｋ−１）という意味で使用している。また、請求項６に記載の本発明は、位置決めガイド５と位置決め穴６の材質が異なり、位置決めガイド５の熱膨張係数が０〜３．０×１０−６（Ｋ−１）の範囲、置決め穴の材質よりも大きいことを特徴とした、請求項５に記載の打ち抜き金型である。位置決めガイド５と位置決め穴６の材質は、基本的に同材種にて製作するが、磨耗やチッピングなどの材料的相性の問題で、両者の材質を変える場合がある。その際には、位置決めガイド５側を熱膨張係数のより高い材料で形成するのが良い。
打ち抜き金型は打ち抜きの際に摩擦が生じるため、外気温が一定ならば温度は上昇する傾向にある。また、本発明の打ち抜き金型は、位置決めガイドと位置決め穴による摩擦も生じるために、やはり温度は上昇しやすい。
本発明のように、位置決めガイド５側の熱膨張係数が大きいか同等であれば、温度上昇が起こった場合でも、圧入および嵌合に強い圧力が求められるようになるが、位置的なズレは生じない。ただし、あまりその差が大きくなれば、今度は両者の圧入嵌合自体が難しくなるために、望ましくない。その上で望ましい差の範囲は０〜３．０×１０−６（Ｋ−１）の範囲である。０×１０−６（Ｋ−１）以上大きいことにより、温度上昇に対してクリアランスがプラスになることはなく、また、差を３．０×１０−６（Ｋ−１）以下とすることで、温度上昇下でも極端にマイナスクリアランスにならず、圧入、嵌合を妨げずに位置決めを行なうことができる。
前記と逆に、位置決め穴６側が極端に大きくなれば、温度の上昇が大きい場合には、両者間に０μｍより大きいプラスのクリアランスになることが起こりえるため、この場合請求項１以降に記載の位置決めは難しくなる。
【００１６】
請求項７に記載の本発明はパンチ、ダイ、およびそれらと一体に設けられた位置決めガイドおよび位置決め穴の材質が、金属結合成分が０．５〜３０質量％で残部が炭化物からなる超硬合金、主成分として部分安定化ジルコニアを５０％以上含むジルコニア系セラミックス、炭化物の割合が１０〜４０質量％で残部がアルミナおよび焼結助剤からなるアルミナ−炭化物系セラミックス、主成分として窒化珪素を７０質量％以上含む窒化珪素系セラミックス、工具鋼のいずれか少なくとも一種からなる請求項１から請求項６のいずれかに記載の打ち抜き金型である。パンチやダイには一般に工具鋼が、これらで磨耗が激しい場合には超硬合金が用いられる。工具鋼である高速度鋼やダイス鋼は安価で加工しやすいのが利点であり、超硬合金は耐摩耗性が高く、切刃部の性能が長持ちすることでも用いられる。セラミックスをダイやパンチ、位置決めガイドや位置決め穴に用いることは、靱性の面から難しい場合が多いが、その中でも比較的破壊靱性値が高い部分安定化ジルコニアを５０％以上含むジルコニア系セラミックス、炭化物の割合が１０〜４０質量％で残部がアルミナおよび焼結助剤からなるアルミナ−炭化物系セラミックス、主成分として窒化珪素を７０質量％以上含む窒化珪素系セラミックスなどは使用にも耐え、長寿命を得ることができる。
【００１７】
請求項８に記載の本発明は、ダイまたはパンチを固定する少なくとも一方の金型本体が、金型本体とダイまたはパンチのホルダー間に伸縮可能な機構を設けることにより、薄板シートの面方向に３０μｍ以下可動であり、位置決めガイドと位置決め穴による位置決めの際に、それに倣って薄板の薄板シートの面方向に移動可能にしたダイまたはパンチを有する請求項１から請求項７のいずれかに記載の打ち抜き金型である。請求項３には、テーパーや面取りを位置決めガイド等に施すことで位置決めを調整する方法を述べた。本請求項８の発明は、これに対応するように金型本体とダイまたはパンチのホルダー間に伸縮可能な機構をもうけ、薄板シートの面方向に対して３０μｍ以下可動な機構を有するものである。図３にゴムを用いた例を示すが、この例ではゴムの弾力により薄板シートの面方向に金型本体に対してダイホルダーが可動な構造としている。これを設けることにより、金型を位置決めガイドと位置決め穴に従って、金型の本体の方が動き、位置決めガイドとパンチ、ダイの位置関係は常に一定であるために、精度のよい切断が実現できる。これを実現するためには、請求項９に記載するように、金型本体が、薄板シートの面方向に３０μｍ以下自在に動ける機構がダイまたはパンチを支持するホルダーと金型本体の間にゴム、樹脂、軟鋼、純銅、バネ、油圧シリンダ、ダンパ、ＸＹスライダーなどの伸縮する機構を金型本体とダイホルダー間に設ければよい。これを設けることにより、図３に示すように、ダイ側とパンチ側の位置あわせが、位置決めガイドと位置決め穴を基準にして精度よく合わせることが容易に可能になる。
【００１８】
請求項１０に記載の本発明は、打ち抜き加工する帯状の薄板シートが、特に厚さ１０μｍ〜２００μｍの金属箔からなる集電体の片面もしくは両面に、厚さ１０〜２００μｍの金属化合物を含む電極材もしくはカーボンが塗布されている蓄電デバイス用電極であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の打ち抜き金型である。請求項１以降に記載の本発明は、特に厚さが数μｍ〜５００μｍ程度の薄板に適しているが、打ち抜き加工ができる材質を特に特定したものではなく、一般的な金型と同じく厚さ数ｍｍまでの金属や樹脂、ゴム、紙などを良好に切断することができる。
【００１９】
蓄電デバイスには電池、コンデンサー、キャパシターなどが挙げられるが、現在のところ、さまざまな薄板シートでも良好に切断を行なうのが困難であるのが、リチウムイオン電池の電極である。この電極は一般的に、銅やアルミなど金属箔の片面もしくは両面に、有機物バインダを含むリチウム化合物の活物質もしくはカーボンが電極材として塗布されている。この電極を切断する際は、切れにくく伸びやすい金属箔と、比較的もろくて剥離しやすい電極材が一体であるため、ダイとパンチの切刃部が鋭い状態で、クリアランスをある程度小さくしなければ延びやバリの発生を抑えて連続して切るのは難しい。また、切り抜き寸法も高い精度が求められる。本発明の打ち抜き金型は、ダイとパンチの切刃部が鋭い状態が長持ちし、寸法精度が高いことから、この電極の切断には適している。
以下実施例により、より詳細に本発明を説明する。
【実施例】
【００２０】
以下本発明での主要な数件の実施例を示す。
【００２１】
（実施例１）
図１に示すような、パンチ１とダイ２の長辺１３および２３に切刃部があり、薄板シートＷを短冊形状に切断する打ち抜き金型に、本発明を用いた。
切刃部１３を有するパンチ１と一体で、先端が切刃部よりも突出した略六角形の位置決めガイド５を設けた。
ダイ側は切刃部２３と一体に形成した、位置決めガイドの形状に対応する位置決め穴６を設けた。
パンチおよびダイは、それぞれ同じ材質でＷＣ−１０質量％Ｃｏの組成の超硬合金で製作した。
切刃部１３および２３は直線２本により薄板Ｗを切断する。
パンチ１およびダイ２の切刃部１３および２３については、ダイ側をパンチ側より３μｍ大きく製作した。言い換えれば、両者のクリアランスはプラス３μｍ（片側１．５μｍ）である。
【００２２】
一方、位置決めガイド５と位置決め穴６は、位置決めガイド５の方を位置決め穴６の形状より１μｍ大きくし、両者のクリアランスを−１μｍとした。
位置決めガイドの先端から、角度が１０°の面取り部２０をガイド一周に設けた。これにより、先端部はそうでない直線部分より１０μｍ外形が小さくなった（図２参照）。
【００２３】
以上に要部を述べた打ち抜き金型にて、薄板Ｗを連続的に切断した。薄板Ｗの材質は、厚さ１０μｍの銅箔の両面に、硬質ではあるが比較的もろいリチウム化合物を有機バインダと混ぜて８０μｍ塗布した、蓄電デバイスの一つである、リチウムイオン電池用電極を用いた。
また、試験環境は恒温室（２２℃）にて、金型部分にはエアブローを行ないながら、温度を一定に保てる状態で試験を行なった。
【００２４】
打ち抜き加工の工程は以下のとおりである。
１．パンチ１とダイ２が離れた状態で、薄板Ｗがダイ上に搬送される
２．図示しないストリッパ（図５での１０）が、パンチ１の両脇から薄板Ｗをダイ２面上に押し付け、固定する。パンチ１および位置決めガイド５がダイ２の方向に下降する
３．先端から面取り部２０の着いた位置決めガイド５が、位置決め穴６に沿って下降する
４．面取り部の上端で位置決めガイド５と位置決め穴６が完全に密着し、その後は位置決めガイド５の外形のほうが大きくなるために、位置決め穴６への圧入が始まる
５．圧入状態で位置決めガイド５と位置決め穴６によりパンチ１とダイ２の切刃部の位置が確定する
６．片側１．５μｍのクリアランスのパンチ１とダイ２の切刃部１３、２３が薄板に接触し、そのまま打ち抜く。
７．ダイ穴２の下方に打ち抜かれた短冊状の薄板が落下する。パンチ１はダイ２の上面から１ｍｍ下降した位置で静止し、その後上昇する
８．図示しないストリッパが上昇する
９．圧入されていた位置決めガイド５が、位置決め穴６より抜ける（１へ戻る）
【００２５】
この１．〜９．の工程を繰り返すことにより、薄板を連続的に打ち抜き加工試験を行なった。その結果以下のことを確認した。
【００２６】
Ａ．薄板の切断は、バリが少なく、形状的な崩れや塗布材の剥離などの不具合を起こすことなく、試験終了の１０万ショットまで順調に稼動した。
Ｂ．１０万ショット終了時に薄板を挟まずにパンチ１とダイ２を接近させたところ、クリアランスは片側１．５μｍと、稼動前と変化なかった。
Ｃ．パンチ１とダイ２の切刃部１３、２３は、エッジより約２μｍ程度の正常磨耗が起きていた。エッジの形状はほぼ維持されており、チッピング、欠けはなかった。
Ｄ．位置決めガイド５のテーパー部は損傷していなかった。また、１０万回の圧入でも位置決めガイド５および位置決め穴６は寸法的には変化していなかった。
Ｅ．試験開始直後には２０℃だったパンチ１、ダイ２、位置決めガイド５、位置決め穴６は、試験終了時も殆ど温度変化はなかった。
【００２７】
（実施例２）
実施例１と他の条件は同様として、パンチ１および位置決めガイド５の材質をアルミナ−３０質量％炭化チタンセラミック（熱膨張係数７．８×１０−６（Ｋ−１））とし、ダイ２および位置決め穴６の材質を炭化タングステン−１０質量％コバルトの超硬合金（熱膨張係数５．８×１０−６（Ｋ−１））とした。
２０℃の室温状態にて、ダイとパンチのクリアランスは３μｍ、位置決めガイドと位置決め穴のクリアランスは０μｍとした。
【００２８】
温度管理を行なわない部屋中で、実施例１と同様の試験を行なったところ、当初２５℃程度だった打ち抜き金型は使用後３０分でダイ１、パンチ２、位置決めガイド５、位置決め穴６ともに５０℃に達し、その後は殆ど温度変化のないまま推移した。
【００２９】
実験開始１時間後にダイ１とパンチ２のクリアランスは約２．５μｍと狭まり、位置決めガイド５と位置決め穴６のクリアランスは−０．５μｍ程度となったが、そのまま試験を続行した。超硬合金、セラミックスともに破損、チッピングは起こらなかった。
【００３０】
実験の結果、実施例１同様１０万ショットは問題なく良好に行なうことができた。パンチ１とダイ２の切刃部１３、２３の磨耗量はセラミックスを用いたパンチが１μｍ、超硬合金を用いたダイが約２μｍであった。薄板もバリや欠けなどの異常も見られず、品質のバラツキがなく打ち抜きができた。
【００３１】
（実施例３）
ダイ側に図４に示すような、ダイの本体９からダイホルダー８が４箇所に設けた硬質ゴム７を介して接する。図示していないが、ダイホルダー８は薄板の厚さ方向には移動できず、薄板面方向にのみ可動なよう保持されている。
パンチ側はパンチ１と一体の位置決めガイドとして３°のテーパーをつけたものを用いた。
【００３２】
このダイセットを用いて、パンチ１および位置決めガイド５を、完全に嵌合する位置より故意に１０μｍずらして降下させたところ、位置決めガイドのテーパー部に位置決め穴６が当たったところから、ダイ側が位置決めガイドに倣って動き、テーパーの終点で、パンチとダイ、位置決めガイドと位置決め穴が、ずれが１μｍ以下の精度で正確に重なった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の位置決めガイドと位置決め穴をパンチおよびダイと一体に設けた打ち抜き金型の模式図
【図２】位置決めガイドの直線部と先端部の測定方法を表す２面図
【図３】位置決めガイドと位置決め穴の位置を、テーパーを用いることにより調整する方法の模式図
【図４】硬質ゴムを用いることによりダイおよび位置決め穴がWの面方向に対してのみ可動に設けられたダイセット
【図５】一般的な打ち抜き加工金型の模式図
【図６】一般的な打ち抜き金型で、ガイドポストを用いた例
【符号の説明】
【００３４】
１ パンチ
２ ダイ
５ 位置決めガイド
６ 位置決め穴
７ 硬質ゴム
８ ダイホルダー
９ 金型本体
１０ ストリッパ
１３ 切刃部（パンチ側）
２３ 切刃部（ダイ側）
３０ 面取り部
４０ ガイドポスト
４１ ポスト
４２ ポストガイド
５１ テーパー部
５２ ストレート部
５３ ガイドポスト
Ｗ 被打ち抜き材である帯状の薄板シート
Ｃ クリアランス
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイとパンチにより被切断物（ワーク）である薄板シートを打ち抜く、打ち抜き用金型に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
ダイとパンチを有する金型で、一般的に行なわれている板状物の打ち抜き方法を図５に示し、これを元に説明する。被切断物ワークである薄板シートＷは、ダイ２とストリッパ１０で挟み込まれ、そこにダイ２のエッジ形状よりやや小さい輪郭形状を有するパンチ１先端を押し込み、ダイ２およびパンチ１に設けられた切刃部により剪断することで被切断物であるＷを切断する方法である。ダイ２とパンチ１のクリアランスはＣで表した。
【０００３】
ダイ２とパンチ１は図示しないホルダにてそれぞれ固定されており、お互いの位置精度をある程度保っているが、金型本体の剛性や、熱膨張の視点からその位置精度は十分とはいえない。パンチ１とダイ２の位置精度が保たれていないと、パンチ１とダイ２に大きなクリアランスＣをつける必要が生じたり、被打ち抜き材Ｗのエッジの品質が巻き込みや剥離により悪くなったり、金型の一部のみが磨耗や欠損するような弊害が生じやすい。
【０００４】
そのために、パンチとダイとの位置決めをより的確に行なうように、一般に良く使われるのが、図６中で示すガイドポスト４０である。これはダイ２とパンチ１から程近い部分に両者の位置関係を維持する目的のポスト４１およびそれを受けるポストガイド４２からなるものである。このポストガイド４０を用いた場合の精度は、用いない場合と比べて向上する。なぜなら、パンチ１とダイ２の近傍にこれを設けることで、変形する部分の影響がポスト−ダイ間、ポスト−パンチ間と限られたものになるためである。そのために、金型精度の維持に、ポスト４１およびポストガイド４２を使用する形態は、よく用いられている。
【０００５】
しかしながら、ポスト−ダイ間、ポスト−パンチ間は依然として距離が残るために、２〜５μｍ程度のクリアランスであれば維持できるが、それより少ない２μｍ以下のクリアランスや、それを下回るゼロ−クリアランスやマイナスのクリアランスには、精度的に十分とはいえなかった。
【０００６】
特許文献１には、パンチと一体となったガイド部（ガイドヒールと記載）が、ダイと一体で、一方ダイ側にはガイド部と一体のパンチと嵌合するように設けられている。この構造とすることにより、ガイドポストを用いた例よりも、さらにパンチとダイの位置精度は向上することになる。しかしながら、明細書中にはその構造が書かれているものの、主たる目的はパンチとダイの切刃部にあたる部分の磨耗の防止であり、また、ガイドヒールについては設けられることは書かれているが、その精度をはじめ、詳細については何ら言及されていない。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２３５４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
薄板を打ち抜く打ち抜き金型において、パンチとダイの切刃部の部分が常に一定の精度、クリアランスを保ち、そのまま持続的に打ち抜きが行なえることを課題とした。また、使用中に金型の温度変化があった場合でも、その精度を維持して切断することを課題とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は以下の効果のうち、少なくとも１つを実現する。
１．打ち抜き加工に用いられるパンチとダイとの相対的な位置精度が極めて高く維持でき、繰り返し切断しても位置関係はずれない。
２．パンチとダイとの切刃部にあたる部分で位置決めを行なわないために、パンチやダイの破損や磨耗が起きにくい。
３．被打ち抜き材Ｗの品質が高く、特に被打ち抜き部近辺のチッピングや割れ、欠けなどが抑えられる。
４．使用中に金型の温度変化があった場合でも、精度を落とすことなく打ち抜きができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の打ち抜き金型は、以下のようにして得ることができる。
まずフレームなどの金型本体や搬送機などは、通常の打ち抜き金型と同様に作製すればよい。
主要部であるダイ２とパンチ１は図１に示すように、パンチ１に先行してダイ２の位置決め穴６に嵌合する位置決めガイド５をパンチと一体に形成し、ダイ２側にはその位置決め穴６をダイ２とあわせて設ける。これはパンチ１側に位置決めガイド５を設けた模式図だが、逆にパンチ１側に位置決め穴６を、ダイ２側に位置決めガイド５を設けても同様の効果が得られる。また、以後の説明はダイ側を固定して、パンチ側がダイに接近する形態をモデルとしているが、ダイ側とパンチ側のどちらが、または両方が動いても同様の結果が得られる。
【００１１】
パンチ１とダイ２との接近に伴い、位置決めガイド部と位置決め穴部がパンチ１およびダイ２の切刃部１３、２３どうしが接近する前に接触、嵌合してパンチとダイとの位置決めを行なう。この際に、位置決めガイド部５と位置決め穴部６にクリアランスが大きく付いていれば、パンチ１とダイ２の位置関係もそれに従い大きくずれる余地があるので好ましくない。パンチとダイの位置関係を確保するためには、位置決めガイド部５と位置決め穴部６のクリアランスは０（μｍ）、または位置決めガイド部の方が位置決め穴部よりも大きい「マイナスクリアランス」とする必要がある。このことが確保されることにより、それらと一体に形成されたパンチ１とダイ２との位置関係は、ずれることなく良好な切断が可能となり、且つ維持できる。
【００１２】
クリアランスを０またはマイナスとするためには、位置決めガイド５を位置決め穴６の中に圧入状態で嵌合することが必要になる。圧入しろが大きすぎれば嵌合の際にガイドなどの破壊も起こりえるために、そのクリアランスの設定は−３μｍ以上０μｍ以下が適当である。打ち抜き１回ごとに事前にこの位置決めが行なわれるために、パンチ１とダイ２との位置関係は常に一定であり、良好な切断を続けることができる。
また、位置決めガイド５と位置決め穴６のクリアランスは、パンチ１とダイ２のクリアランスよりも小さくすることが望ましい。パンチ１およびダイ２で直接位置決めを行なうと、１回の打ち抜きごとに切断が一定の箇所に行なえず、ずれ量によってはパンチ１やダイ２の破損にもつながる。パンチ１とダイ２のクリアランスを小さくしていけば、この破損が起き易くなったり、互いが強く摺動、摩擦して磨耗が早まったりする。位置決めは位置決めガイド５で行い、パンチ１とダイ２のクリアランスはそれよりも広く取り、破損や損耗を避ける方法が良好な切断を行なう上で望ましい。
【００１３】
請求項３に記載の本発明は、位置決めガイドの先端部および位置決め穴縁の少なくとも一方に、圧入を容易にするために設けられたテーパー部もしくは面取り部を設けてなる
請求項１または請求項２に記載の打ち抜き装置である。位置決めガイド５または位置決め穴６のいずれかに角度をつけることにより、両者の嵌合が容易に行なうことができるようになる。また、金型全体で数μｍ程度の位置決め誤差がある場合でも、テーパーや面取りに沿って位置が矯正されるために、金型中に他の部分で生じた位置決め誤差を打ち消すことができる。これらテーパーや面取りがなければ、位置決めの誤差がある場合に、位置決めの最中に互いがエッジ部からぶつかり合い、破壊する原因になりえる。そのために、テーパーや面取りは、位置決めガイドと位置決め穴の両方に設けることがより好ましい。
【００１４】
請求項４に記載の本発明は、前記位置決めガイドおよび位置決め穴縁のテーパー部もしくは面取り部で、最初に対向する位置決め穴または位置決めガイドと接する先端部は、少なくとも位置決めガイドおよび位置決め穴でテーパー部や面取り部でないストレート部分に対して、３μｍ以上その輪郭が小さい。図２に示すように前記位置決めガイド５および位置決め穴６縁のテーパー部５１もしくは面取り部３０で、最初に対向する位置決め穴または位置決めガイドと接すると接する先端部５１は、少なくとも位置決めガイドおよび位置決め穴でテーパーや面取りが付いていないストレートな部分５２に対して、３μｍ以上その輪郭が小さい、請求項３に記載の打ち抜き装置である。図２にはパンチと位置決めガイドが一体のもののみ図示したが、パンチと位置決め穴が一体のものでもよい。 （１）は位置決めガイドに面取りを施した模式図、（２）は同テーパー加工を施した模式図である。前述の３μｍ以上その輪郭が小さいというのは、図２では（ｂ−ａ）の値が３μｍより大きいことと対応している。位置決めガイド５と位置決め穴６とが、前記破壊をまぬがれるためには、互いの先端が少なくとも薄板の面方向に３μｍ以上の導入部を設けたほうがよい。３μｍより小さければ、金型の他の部分の微妙な誤差により、テーパー部を超えて、直接位置決めガイド５と位置決め穴６が垂直に激突する危険性がある。逆に、大きくすることついては特に制限を設ける必要はなく、２〜３ｍｍつけることも可能である。
【００１５】
請求項５に記載の本発明は、前記位置決めガイド５と位置決め穴６の材質を、位置決めガイドの材質５の方が位置決め穴６を形成する材質よりも使用温度での熱膨張係数が大または同等な材質とし、連続打ち抜きの際に金型の温度が上昇した場合でも、圧入状態で位置決めが維持可能な請求項１から請求項４のいずれかに記載の打ち抜き金型である。この場合の「同等」とは、両者の熱膨張係数の差が０〜０．１×１０−６（Ｋ−１）という意味で使用している。また、請求項６に記載の本発明は、位置決めガイド５と位置決め穴６の材質が異なり、位置決めガイド５の熱膨張係数が０〜３．０×１０−６（Ｋ−１）の範囲、置決め穴の材質よりも大きいことを特徴とした、請求項５に記載の打ち抜き金型である。位置決めガイド５と位置決め穴６の材質は、基本的に同材種にて製作するが、磨耗やチッピングなどの材料的相性の問題で、両者の材質を変える場合がある。その際には、位置決めガイド５側を熱膨張係数のより高い材料で形成するのが良い。
打ち抜き金型は打ち抜きの際に摩擦が生じるため、外気温が一定ならば温度は上昇する傾向にある。また、本発明の打ち抜き金型は、位置決めガイドと位置決め穴による摩擦も生じるために、やはり温度は上昇しやすい。
本発明のように、位置決めガイド５側の熱膨張係数が大きいか同等であれば、温度上昇が起こった場合でも、圧入および嵌合に強い圧力が求められるようになるが、位置的なズレは生じない。ただし、あまりその差が大きくなれば、今度は両者の圧入嵌合自体が難しくなるために、望ましくない。その上で望ましい差の範囲は０〜３．０×１０−６（Ｋ−１）の範囲である。０×１０−６（Ｋ−１）以上大きいことにより、温度上昇に対してクリアランスがプラスになることはなく、また、差を３．０×１０−６（Ｋ−１）以下とすることで、温度上昇下でも極端にマイナスクリアランスにならず、圧入、嵌合を妨げずに位置決めを行なうことができる。
前記と逆に、位置決め穴６側が極端に大きくなれば、温度の上昇が大きい場合には、両者間に０μｍより大きいプラスのクリアランスになることが起こりえるため、この場合請求項１以降に記載の位置決めは難しくなる。
【００１６】
請求項７に記載の本発明はパンチ、ダイ、およびそれらと一体に設けられた位置決めガイドおよび位置決め穴の材質が、金属結合成分が０．５〜３０質量％で残部が炭化物からなる超硬合金、主成分として部分安定化ジルコニアを５０％以上含むジルコニア系セラミックス、炭化物の割合が１０〜４０質量％で残部がアルミナおよび焼結助剤からなるアルミナ−炭化物系セラミックス、主成分として窒化珪素を７０質量％以上含む窒化珪素系セラミックス、工具鋼のいずれか少なくとも一種からなる請求項１から請求項６のいずれかに記載の打ち抜き金型である。パンチやダイには一般に工具鋼が、これらで磨耗が激しい場合には超硬合金が用いられる。工具鋼である高速度鋼やダイス鋼は安価で加工しやすいのが利点であり、超硬合金は耐摩耗性が高く、切刃部の性能が長持ちすることでも用いられる。セラミックスをダイやパンチ、位置決めガイドや位置決め穴に用いることは、靱性の面から難しい場合が多いが、その中でも比較的破壊靱性値が高い部分安定化ジルコニアを５０％以上含むジルコニア系セラミックス、炭化物の割合が１０〜４０質量％で残部がアルミナおよび焼結助剤からなるアルミナ−炭化物系セラミックス、主成分として窒化珪素を７０質量％以上含む窒化珪素系セラミックスなどは使用にも耐え、長寿命を得ることができる。
【００１７】
請求項８に記載の本発明は、ダイまたはパンチを固定する少なくとも一方の金型本体が、金型本体とダイまたはパンチのホルダー間に伸縮可能な機構を設けることにより、薄板シートの面方向に３０μｍ以下可動であり、位置決めガイドと位置決め穴による位置決めの際に、それに倣って薄板の薄板シートの面方向に移動可能にしたダイまたはパンチを有する請求項１から請求項７のいずれかに記載の打ち抜き金型である。請求項３には、テーパーや面取りを位置決めガイド等に施すことで位置決めを調整する方法を述べた。本請求項８の発明は、これに対応するように金型本体とダイまたはパンチのホルダー間に伸縮可能な機構をもうけ、薄板シートの面方向に対して３０μｍ以下可動な機構を有するものである。図３にゴムを用いた例を示すが、この例ではゴムの弾力により薄板シートの面方向に金型本体に対してダイホルダーが可動な構造としている。これを設けることにより、金型を位置決めガイドと位置決め穴に従って、金型の本体の方が動き、位置決めガイドとパンチ、ダイの位置関係は常に一定であるために、精度のよい切断が実現できる。これを実現するためには、請求項９に記載するように、金型本体が、薄板シートの面方向に３０μｍ以下自在に動ける機構がダイまたはパンチを支持するホルダーと金型本体の間にゴム、樹脂、軟鋼、純銅、バネ、油圧シリンダ、ダンパ、ＸＹスライダーなどの伸縮する機構を金型本体とダイホルダー間に設ければよい。これを設けることにより、図３に示すように、ダイ側とパンチ側の位置あわせが、位置決めガイドと位置決め穴を基準にして精度よく合わせることが容易に可能になる。
【００１８】
請求項１０に記載の本発明は、打ち抜き加工する帯状の薄板シートが、特に厚さ１０μｍ〜２００μｍの金属箔からなる集電体の片面もしくは両面に、厚さ１０〜２００μｍの金属化合物を含む電極材もしくはカーボンが塗布されている蓄電デバイス用電極であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の打ち抜き金型である。請求項１以降に記載の本発明は、特に厚さが数μｍ〜５００μｍ程度の薄板に適しているが、打ち抜き加工ができる材質を特に特定したものではなく、一般的な金型と同じく厚さ数ｍｍまでの金属や樹脂、ゴム、紙などを良好に切断することができる。
【００１９】
蓄電デバイスには電池、コンデンサー、キャパシターなどが挙げられるが、現在のところ、さまざまな薄板シートでも良好に切断を行なうのが困難であるのが、リチウムイオン電池の電極である。この電極は一般的に、銅やアルミなど金属箔の片面もしくは両面に、有機物バインダを含むリチウム化合物の活物質もしくはカーボンが電極材として塗布されている。この電極を切断する際は、切れにくく伸びやすい金属箔と、比較的もろくて剥離しやすい電極材が一体であるため、ダイとパンチの切刃部が鋭い状態で、クリアランスをある程度小さくしなければ延びやバリの発生を抑えて連続して切るのは難しい。また、切り抜き寸法も高い精度が求められる。本発明の打ち抜き金型は、ダイとパンチの切刃部が鋭い状態が長持ちし、寸法精度が高いことから、この電極の切断には適している。
以下実施例により、より詳細に本発明を説明する。
【実施例】
【００２０】
以下本発明での主要な数件の実施例を示す。
【００２１】
（実施例１）
図１に示すような、パンチ１とダイ２の長辺１３および２３に切刃部があり、薄板シートＷを短冊形状に切断する打ち抜き金型に、本発明を用いた。
切刃部１３を有するパンチ１と一体で、先端が切刃部よりも突出した略六角形の位置決めガイド５を設けた。
ダイ側は切刃部２３と一体に形成した、位置決めガイドの形状に対応する位置決め穴６を設けた。
パンチおよびダイは、それぞれ同じ材質でＷＣ−１０質量％Ｃｏの組成の超硬合金で製作した。
切刃部１３および２３は直線２本により薄板Ｗを切断する。
パンチ１およびダイ２の切刃部１３および２３については、ダイ側をパンチ側より３μｍ大きく製作した。言い換えれば、両者のクリアランスはプラス３μｍ（片側１．５μｍ）である。
【００２２】
一方、位置決めガイド５と位置決め穴６は、位置決めガイド５の方を位置決め穴６の形状より１μｍ大きくし、両者のクリアランスを−１μｍとした。
位置決めガイドの先端から、角度が１０°の面取り部２０をガイド一周に設けた。これにより、先端部はそうでない直線部分より１０μｍ外形が小さくなった（図２参照）。
【００２３】
以上に要部を述べた打ち抜き金型にて、薄板Ｗを連続的に切断した。薄板Ｗの材質は、厚さ１０μｍの銅箔の両面に、硬質ではあるが比較的もろいリチウム化合物を有機バインダと混ぜて８０μｍ塗布した、蓄電デバイスの一つである、リチウムイオン電池用電極を用いた。
また、試験環境は恒温室（２２℃）にて、金型部分にはエアブローを行ないながら、温度を一定に保てる状態で試験を行なった。
【００２４】
打ち抜き加工の工程は以下のとおりである。
１．パンチ１とダイ２が離れた状態で、薄板Ｗがダイ上に搬送される
２．図示しないストリッパ（図５での１０）が、パンチ１の両脇から薄板Ｗをダイ２面上に押し付け、固定する。パンチ１および位置決めガイド５がダイ２の方向に下降する
３．先端から面取り部２０の着いた位置決めガイド５が、位置決め穴６に沿って下降する
４．面取り部の上端で位置決めガイド５と位置決め穴６が完全に密着し、その後は位置決めガイド５の外形のほうが大きくなるために、位置決め穴６への圧入が始まる
５．圧入状態で位置決めガイド５と位置決め穴６によりパンチ１とダイ２の切刃部の位置が確定する
６．片側１．５μｍのクリアランスのパンチ１とダイ２の切刃部１３、２３が薄板に接触し、そのまま打ち抜く。
７．ダイ穴２の下方に打ち抜かれた短冊状の薄板が落下する。パンチ１はダイ２の上面から１ｍｍ下降した位置で静止し、その後上昇する
８．図示しないストリッパが上昇する
９．圧入されていた位置決めガイド５が、位置決め穴６より抜ける（１へ戻る）
【００２５】
この１．〜９．の工程を繰り返すことにより、薄板を連続的に打ち抜き加工試験を行なった。その結果以下のことを確認した。
【００２６】
Ａ．薄板の切断は、バリが少なく、形状的な崩れや塗布材の剥離などの不具合を起こすことなく、試験終了の１０万ショットまで順調に稼動した。
Ｂ．１０万ショット終了時に薄板を挟まずにパンチ１とダイ２を接近させたところ、クリアランスは片側１．５μｍと、稼動前と変化なかった。
Ｃ．パンチ１とダイ２の切刃部１３、２３は、エッジより約２μｍ程度の正常磨耗が起きていた。エッジの形状はほぼ維持されており、チッピング、欠けはなかった。
Ｄ．位置決めガイド５のテーパー部は損傷していなかった。また、１０万回の圧入でも位置決めガイド５および位置決め穴６は寸法的には変化していなかった。
Ｅ．試験開始直後には２０℃だったパンチ１、ダイ２、位置決めガイド５、位置決め穴６は、試験終了時も殆ど温度変化はなかった。
【００２７】
（実施例２）
実施例１と他の条件は同様として、パンチ１および位置決めガイド５の材質をアルミナ−３０質量％炭化チタンセラミック（熱膨張係数７．８×１０−６（Ｋ−１））とし、ダイ２および位置決め穴６の材質を炭化タングステン−１０質量％コバルトの超硬合金（熱膨張係数５．８×１０−６（Ｋ−１））とした。
２０℃の室温状態にて、ダイとパンチのクリアランスは３μｍ、位置決めガイドと位置決め穴のクリアランスは０μｍとした。
【００２８】
温度管理を行なわない部屋中で、実施例１と同様の試験を行なったところ、当初２５℃程度だった打ち抜き金型は使用後３０分でダイ１、パンチ２、位置決めガイド５、位置決め穴６ともに５０℃に達し、その後は殆ど温度変化のないまま推移した。
【００２９】
実験開始１時間後にダイ１とパンチ２のクリアランスは約２．５μｍと狭まり、位置決めガイド５と位置決め穴６のクリアランスは−０．５μｍ程度となったが、そのまま試験を続行した。超硬合金、セラミックスともに破損、チッピングは起こらなかった。
【００３０】
実験の結果、実施例１同様１０万ショットは問題なく良好に行なうことができた。パンチ１とダイ２の切刃部１３、２３の磨耗量はセラミックスを用いたパンチが１μｍ、超硬合金を用いたダイが約２μｍであった。薄板もバリや欠けなどの異常も見られず、品質のバラツキがなく打ち抜きができた。
【００３１】
（実施例３）
ダイ側に図４に示すような、ダイの本体９からダイホルダー８が４箇所に設けた硬質ゴム７を介して接する。図示していないが、ダイホルダー８は薄板の厚さ方向には移動できず、薄板面方向にのみ可動なよう保持されている。
パンチ側はパンチ１と一体の位置決めガイドとして３°のテーパーをつけたものを用いた。
【００３２】
このダイセットを用いて、パンチ１および位置決めガイド５を、完全に嵌合する位置より故意に１０μｍずらして降下させたところ、位置決めガイドのテーパー部に位置決め穴６が当たったところから、ダイ側が位置決めガイドに倣って動き、テーパーの終点で、パンチとダイ、位置決めガイドと位置決め穴が、ずれが１μｍ以下の精度で正確に重なった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の位置決めガイドと位置決め穴をパンチおよびダイと一体に設けた打ち抜き金型の模式図
【図２】位置決めガイドの直線部と先端部の測定方法を表す２面図
【図３】位置決めガイドと位置決め穴の位置を、テーパーを用いることにより調整する方法の模式図
【図４】硬質ゴムを用いることによりダイおよび位置決め穴がWの面方向に対してのみ可動に設けられたダイセット
【図５】一般的な打ち抜き加工金型の模式図
【図６】一般的な打ち抜き金型で、ガイドポストを用いた例
【符号の説明】
【００３４】
１ パンチ
２ ダイ
５ 位置決めガイド
６ 位置決め穴
７ 硬質ゴム
８ ダイホルダー
９ 金型本体
１０ ストリッパ
１３ 切刃部（パンチ側）
２３ 切刃部（ダイ側）
３０ 面取り部
４０ ガイドポスト
４１ ポスト
４２ ポストガイド
５１ テーパー部
５２ ストレート部
５３ ガイドポスト
Ｗ 被打ち抜き材である帯状の薄板シート
Ｃ クリアランス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の薄板シートからダイおよびパンチの切刃部にて製品を打ち抜く、打ち抜き切断の金型で、
ダイまたはパンチのいずれかに、ダイまたはパンチと一体である突出した位置決めガイドを有し、
他方に前記位置決めガイドと嵌合する位置決め穴を有しており、
前記位置決めガイドと位置決め穴は、打ち抜き動作中に切刃部が切断を行なうより前に嵌合してダイとパンチの位置を合わせる機能を持ち、
前記位置決めガイドと位置決め穴を、位置決めガイドの輪郭形状の方が０μｍ以上３μｍ以下大きく設定したゼロクリアランスまたはマイナスクリアランスとし、
位置決めガイドを位置決め穴に圧入することで位置決めを行なったのちに切刃部にて打ち抜きを行なうことを特徴とする打ち抜き金型。
【請求項２】
位置決めガイドと位置決め穴のクリアランスが、パンチとダイの切刃部のクリアランスより小さく設定された請求項１に記載の打ち抜き金型。
【請求項３】
位置決めガイドの先端部および位置決め穴縁の少なくとも一方に、
圧入を容易にするために設けられたテーパー部もしくは面取り部を設けてなる
請求項１または請求項２に記載の打ち抜き装置。
【請求項４】
前記位置決めガイドおよび位置決め穴縁のテーパー部もしくは面取り部で、最初に対向する位置決め穴または位置決めガイドと接する先端部は、少なくとも位置決めガイドおよび位置決め穴でテーパー部や面取り部でないストレート部分に対して、３μｍ以上その輪郭が小さい、請求項３に記載の打ち抜き装置。
【請求項５】
前記位置決めガイドと位置決め穴の材質を、
位置決めガイドの材質の方が位置決め穴を形成する材質よりも使用温度域での熱膨張係数が大もしくは同等な材質とし、
連続打ち抜きの際に金型の温度が上昇した場合でも、圧入状態で位置決めが維持可能な
請求項１から請求項４のいずれかに記載の打ち抜き金型。
【請求項６】
位置決めガイドと位置決め穴の材質が異なり、位置決めガイドの熱膨張係数が０〜３．０×１０−６（Ｋ−１）の範囲、位置決め穴の材質よりも大きいことを特徴とした、請求項５に記載の打ち抜き金型。
【請求項７】
パンチ、ダイ、およびそれらと一体に設けられた位置決めガイドおよび位置決め穴の材質が金属結合成分が０．５〜３０質量％で残部が炭化物からなる超硬合金、主成分として部分安定化ジルコニアを５０％以上含むジルコニア系セラミックス、炭化物の割合が１０〜４０質量％で残部がアルミナおよび焼結助剤からなるアルミナ−炭化物系セラミックス、主成分として窒化珪素を７０質量％以上含む窒化珪素系セラミックス、工具鋼のいずれか少なくとも一種からなる請求項１から請求項６のいずれかに記載の打ち抜き金型。
【請求項８】
ダイまたはパンチを固定する少なくとも一方の金型本体が、金型本体とダイまたはパンチのホルダー間に伸縮可能な機構を設けることにより、薄板シートの面方向に３０μｍ以下可動であり、位置決めガイドと位置決め穴による位置決めの際に、それに倣って薄板の薄板シートの面方向に移動可能にしたダイまたはパンチを有する請求項１から請求項７のいずれかに記載の打ち抜き金型。
【請求項９】
前記金型本体が、薄板シートの面方向に３０μｍ以下自在に動ける機構がパンチまたはダイを支持するホルダーと金型本体の間にゴム、樹脂、軟鋼、純銅、バネ、油圧シリンダ、ダンパ、ＸＹスライダーのいずれかを設けた請求項８に記載の打ち抜き金型。
【請求項１０】
打ち抜き加工する帯状の薄板シートが、特に厚さ１０μｍ〜２００μｍの金属箔からなる集電体の片面もしくは両面に、厚さ１０〜２００μｍの金属化合物を含む電極材もしくはカーボンが塗布されている蓄電デバイス用電極であることを特徴とする
請求項１から請求項９のいずれかに記載の打ち抜き金型。
【請求項１】
帯状の薄板シートからダイおよびパンチの切刃部にて製品を打ち抜く、打ち抜き切断の金型で、
ダイまたはパンチのいずれかに、ダイまたはパンチと一体である突出した位置決めガイドを有し、
他方に前記位置決めガイドと嵌合する位置決め穴を有しており、
前記位置決めガイドと位置決め穴は、打ち抜き動作中に切刃部が切断を行なうより前に嵌合してダイとパンチの位置を合わせる機能を持ち、
前記位置決めガイドと位置決め穴を、位置決めガイドの輪郭形状の方が０μｍ以上３μｍ以下大きく設定したゼロクリアランスまたはマイナスクリアランスとし、
位置決めガイドを位置決め穴に圧入することで位置決めを行なったのちに切刃部にて打ち抜きを行なうことを特徴とする打ち抜き金型。
【請求項２】
位置決めガイドと位置決め穴のクリアランスが、パンチとダイの切刃部のクリアランスより小さく設定された請求項１に記載の打ち抜き金型。
【請求項３】
位置決めガイドの先端部および位置決め穴縁の少なくとも一方に、
圧入を容易にするために設けられたテーパー部もしくは面取り部を設けてなる
請求項１または請求項２に記載の打ち抜き装置。
【請求項４】
前記位置決めガイドおよび位置決め穴縁のテーパー部もしくは面取り部で、最初に対向する位置決め穴または位置決めガイドと接する先端部は、少なくとも位置決めガイドおよび位置決め穴でテーパー部や面取り部でないストレート部分に対して、３μｍ以上その輪郭が小さい、請求項３に記載の打ち抜き装置。
【請求項５】
前記位置決めガイドと位置決め穴の材質を、
位置決めガイドの材質の方が位置決め穴を形成する材質よりも使用温度域での熱膨張係数が大もしくは同等な材質とし、
連続打ち抜きの際に金型の温度が上昇した場合でも、圧入状態で位置決めが維持可能な
請求項１から請求項４のいずれかに記載の打ち抜き金型。
【請求項６】
位置決めガイドと位置決め穴の材質が異なり、位置決めガイドの熱膨張係数が０〜３．０×１０−６（Ｋ−１）の範囲、位置決め穴の材質よりも大きいことを特徴とした、請求項５に記載の打ち抜き金型。
【請求項７】
パンチ、ダイ、およびそれらと一体に設けられた位置決めガイドおよび位置決め穴の材質が金属結合成分が０．５〜３０質量％で残部が炭化物からなる超硬合金、主成分として部分安定化ジルコニアを５０％以上含むジルコニア系セラミックス、炭化物の割合が１０〜４０質量％で残部がアルミナおよび焼結助剤からなるアルミナ−炭化物系セラミックス、主成分として窒化珪素を７０質量％以上含む窒化珪素系セラミックス、工具鋼のいずれか少なくとも一種からなる請求項１から請求項６のいずれかに記載の打ち抜き金型。
【請求項８】
ダイまたはパンチを固定する少なくとも一方の金型本体が、金型本体とダイまたはパンチのホルダー間に伸縮可能な機構を設けることにより、薄板シートの面方向に３０μｍ以下可動であり、位置決めガイドと位置決め穴による位置決めの際に、それに倣って薄板の薄板シートの面方向に移動可能にしたダイまたはパンチを有する請求項１から請求項７のいずれかに記載の打ち抜き金型。
【請求項９】
前記金型本体が、薄板シートの面方向に３０μｍ以下自在に動ける機構がパンチまたはダイを支持するホルダーと金型本体の間にゴム、樹脂、軟鋼、純銅、バネ、油圧シリンダ、ダンパ、ＸＹスライダーのいずれかを設けた請求項８に記載の打ち抜き金型。
【請求項１０】
打ち抜き加工する帯状の薄板シートが、特に厚さ１０μｍ〜２００μｍの金属箔からなる集電体の片面もしくは両面に、厚さ１０〜２００μｍの金属化合物を含む電極材もしくはカーボンが塗布されている蓄電デバイス用電極であることを特徴とする
請求項１から請求項９のいずれかに記載の打ち抜き金型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−３６２６２（Ｐ２０１０−３６２６２Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９８１３１（Ｐ２００８−１９８１３１）
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００２２９１７３）日本タングステン株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００２２９１７３）日本タングステン株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
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