JP6406794B2

JP6406794B2 - 金属板穿孔装置

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Publication number: JP6406794B2
Application number: JP2012180085A
Authority: JP
Inventors: 慎一田屋; 功太貞木
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2032-08-15
Also published as: CN104582871A; JP2014036976A; WO2014027539A1

Description

本発明は、長尺状の金属板または金属箔に連続的に孔を穿設する金属板穿孔装置に関する。

近年、ニッケル−水素電池や、リチウム二次電池などの二次電池の電極基体用途として、多数の孔を穿設した穿孔金属板の需要が高まっている。このような二次電池電極基体用の穿孔金属板は、その表面に活物質を付着させることで、電極用の基体として用いられる。この際に、穿孔金属板に設けられた複数の孔は、電極活物質の金属板への接着性を向上させるアンカー効果を付与するとともに、その内部に、活物質を充填することを目的として形成されるものである。特に、二次電池においては、電池容量を増加させるためには、できるだけ多くの電極活物質を電池容器内に充填する必要があり、そのため、穿孔金属板としてはできる限り薄いものが求められている。

このような穿孔金属板を製造する方法としては、従来より、プレス装置を用いた打ち抜きプレスにより金属板に穿孔する方法が一般的であったが、プレス装置を用いる方法では、プレス装置に、穿孔加工される金属板を断続的に供給する必要があり、さらには、プレス加工時には金属板を停止する必要があるため、穿孔金属板の生産性を向上させることが極めて困難であった。

これに対して、穿孔金属板の生産性を向上させるために、たとえば、特許文献１には、多数の突起を有する孔明けローラにより、連続的に孔明き金属板を製造する方法が開示されている。なお、この特許文献１では、次のようにして、孔明き金属板の製造が行われる。すなわち、まず外周面に多数の鋸歯状の突起を設けたローラと受けローラとの間に金属板を連続的に通すことにより、突起によって孔が明けられると同時に返りが切り起される。孔を明けられた金属板は連続的に進行し、前方に設けられた引っかき治具の先端に返りが当たり、返りが折り返さる。さらに金属板は連続的に進行し、前方に設けられた圧延ローラに送られて圧延され、返りが金属板に食い込むことで、連続的に孔明き金属板が製造されることとなる。

しかしながら、上記特許文献１の技術においては、返りが折り返された部分は元の金属板よりも厚くなってしまうため、二次電池電極基体用の穿孔金属板として用いた場合に、電池容器内に充填可能な電極活物質の量が減少してしまい、高容量化が困難となるという問題があった。

特開昭６０−１３３９３６号公報

本発明は、このような課題を解決するためなされたものであり、長尺状の金属板または金属箔、特に二次電池電極基体に用いる極薄の金属板または金属箔に、厚みを均一に保ちながら、連続的に一様な孔を高い精度で多数穿設することができる金属板穿孔装置を提供することを目的とする。

上記課題に対し、本発明によれば、金属板または金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、円板状ロールの外周面上に、所定の間隔にて周方向に複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールと、前記金属板穿孔用円板状ロールよりも小さい半径を有する一対の上側スペーサロールとを備え、前記金属板穿孔用円板状ロールの両側に、前記一対の上側スペーサロールを同軸的に連結してなる上部ロールと、一対の円板状のガイドロールと、前記ガイドロールよりも小さい半径を有する下側スペーサロールとを備え、前記一対のガイドロールの間に、前記下側スペーサロールを同軸的に連結してなり、前記上部ロールと対向して配置される下部ロールと、前記金属板または金属箔に張力を付与した状態で、前記金属板または金属箔を、前記上部ロールと前記下部ロールとの間に搬送するための搬送手段と、前記下部ロールを構成する前記下側スペーサロールの近傍に設けられ、前記金属板穿孔用円板状ロールにより前記金属板または金属箔を穿孔した際に発生する穿孔残部であって、静電気力により前記下側スペーサロール上に付着した穿孔残部を、前記下側スペーサロール上から除去する穿孔残部除去部材と、を備え、前記金属板または金属箔の搬送方向から見て、前記金属板穿孔用円板状ロールと前記ガイドロールとが交互に位置するように、前記上部ロールと前記下部ロールとを対向させ、前記上部ロールと前記下部ロールとの間を、前記上部ロールと前記下部ロールとを回転させながら、前記金属板または金属箔を通過させることで、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部により、前記金属板または金属箔に複数の孔を穿孔し、前記穿孔残部除去部材は、所定の厚みを有し、かつ、厚み方向から見た場合に、先端に向かって幅が細くなるように尖った先端部を有しており、前記穿孔残部除去部材は、前記先端部を前記下側スペーサロールに近接させた状態で設けられており、前記穿孔残部除去部材は、前記先端部を構成する一方の面が、前記先端を起点として前記下側スペーサロールから離れていく方向に向かって延在し、前記下側スペーサロールの円周の接線方向、または前記接線方向に対して所定角度の方向に沿った平面であり、かつ、他方の面が外側に向く平面であることを特徴とする金属板穿孔装置が提供される。

あるいは、本発明によれば、金属板または金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、円板状ロールの外周面上に、所定の間隔にて周方向に複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールと、前記金属板穿孔用円板状ロールよりも小さい半径を有する上側スペーサロールとをそれぞれ複数備え、複数の前記金属板穿孔用円板状ロール、および複数の前記上側スペーサロールを交互に同軸的に連結してなる上部ロールと、円板状のガイドロールと、前記ガイドロールよりも小さい半径を有する下側スペーサロールとをそれぞれ複数備え、複数の前記ガイドロール、および前記下側スペーサロールを交互に同軸的に連結してなり、前記上部ロールと対向して配置される下部ロールと、前記金属板または金属箔に張力を付与した状態で、前記金属板または金属箔を、前記上部ロールと前記下部ロールとの間に搬送するための搬送手段と、前記下部ロールを構成する前記下側スペーサロールの近傍に設けられ、前記金属板穿孔用円板状ロールにより前記金属板または金属箔を穿孔した際に発生する穿孔残部であって、静電気力により前記下側スペーサロール上に付着した穿孔残部を、前記下側スペーサロール上から除去する穿孔残部除去部材と、を備え、前記金属板または金属箔の搬送方向から見て、前記金属板穿孔用円板状ロールと前記ガイドロールとが交互に位置するように、前記上部ロールと前記下部ロールとを対向させ、前記上部ロールと前記下部ロールとの間を、前記上部ロールと前記下部ロールとを回転させながら、前記金属板または金属箔を通過させることで、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部により、前記金属板または金属箔に複数の孔を穿孔し、前記穿孔残部除去部材は、所定の厚みを有し、かつ、厚み方向から見た場合に、先端に向かって幅が細くなるように尖った先端部を有しており、前記穿孔残部除去部材は、前記先端部を前記下側スペーサロールに近接させた状態で設けられており、前記穿孔残部除去部材は、前記先端部を構成する一方の面が、前記先端を起点として前記下側スペーサロールから離れていく方向に向かって延在し、前記下側スペーサロールの円周の接線方向、または前記接線方向に対して所定角度の方向に沿った平面であり、かつ、他方の面が外側に向く平面であることを特徴とする金属板穿孔装置が提供される。

本発明の金属板穿孔装置においては、前記穿孔残部除去部材が、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部が、前記金属板または金属箔に孔を穿孔する位置よりも、前記下部ロールの回転方向の下流側に設けられるように構成することができる。

本発明の金属板穿孔装置においては、穿孔残部除去部材が、所定の厚みを有し、かつ、厚み方向から見た場合に、先端に向かって幅が細くなるように尖った先端部を有しており、前記穿孔残部除去部材が、前記先端部を構成する一方の面が、前記下側スペーサロールに沿った状態であり、かつ、他方の面が外側に向くような状態で配置されるように構成することができる。

本発明によれば、長尺状の金属板または金属箔、特に二次電池電極基体に用いる極薄の金属板または金属箔に、厚みを均一に保ちながら、連続的に一様な孔を高い精度で多数穿設することができる金属板穿孔用円板状ロールおよび金属板穿孔装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る穿孔用円板状ロール１０の構成を示す図である。図２（Ａ）は穿孔用刃部２０の斜視図、図２（Ｂ）は穿孔用刃部２０の側面図である。図３は、本実施形態に係る金属板穿孔装置を示す図である。図４（Ａ）は、本実施形態に係る金属板穿孔装置の穿孔部を拡大して示す側面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のIVb−IVb線に沿う断面図である。図５は、他の実施形態に係る金属板穿孔装置を示す図である。図６（Ａ）は、本実施形態の金属板穿孔装置の下部ロール群２００および穿孔残部除去部材８０を示す側面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のVIb−VIb線に沿う断面図である。図７は、本実施形態に係る金属板穿孔装置を用いた金属板の穿孔プロセスを説明するための図である。図８は、他の実施形態に係る金属板穿孔装置の下部ロール群２００および穿孔残部除去部材８０を示す側面図である。図９（Ａ）は、他の実施形態に係る金属板穿孔装置の穿孔部を拡大して示す側面図であり、図８（Ｂ）は、図９（Ａ）のIXb−IXb線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、本実施形態に係る穿孔用円板状ロール１０について説明する。
図１は、本実施形態に係る穿孔用円板状ロール１０の構成を示す図である。図１に示すように、穿孔用円板状ロール１０は、その外周面上に、周方向に所定の間隔を開けて半径外方向に突出した状態で、複数の穿孔用刃部２０が形成されている。なお、図１においては、穿孔用円板状ロール１０の一部のみを示したが、実際には、円板状の形状をしており、その周方向にわたって、穿孔用刃部２０が所定の間隔を開けて連続的に形成されている。

この穿孔用円板状ロール１０は、図３に示すように、後述する金属板穿孔装置において、上部ロール群１００の一部を構成し、図３に示すように、下部ロール群２００と組み合わせて用いられることで、上部ロール群１００と下部ロール群２００との間に、上部ロール群１００および下部ロール群２００を図中に矢印で示した方向に回転させながら、金属板３００を通過させることで、複数の穿孔用刃部２０により、連続的に金属板３００を穿孔するためのロールである。そのため、図１においては、穿孔の対象となる金属板３００も併せて示している。なお、以下においては、穿孔の対象として、金属板３００を例示したが、金属板に特に限定されず、金属箔でももちろんよい。

図２は、穿孔用円板状ロール１０に形成されている穿孔用刃部２０を拡大して示す図であり、図２（Ａ）は穿孔用刃部２０の斜視図、図２（Ｂ）は穿孔用刃部２０の側面図である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、穿孔用刃部２０は、側面方向から見た場合に、両端部に、その刃高が他の部分の刃高よりも高い先端側刃先部２１、および後端側刃先部２２を備えており、かつ、これら先端側刃先部２１および後端側刃先部２２から、穿孔用刃部２０の中央部に向かって、刃高が徐々に低くなることで、Ｖ字形状を形成している。なお、先端側刃先部２１は、図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、穿孔用円板状ロール１０の回転方向において、先行する刃先部であり、後端側刃先部２２より刃高が低いものとして形成されている。

また、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、穿孔用刃部２０の平面刃部形状を、矩形形状としているが、たとえば、４つの角部に丸みを持たせた略矩形形状としてもよい。

さらに、本実施形態においては、先端側刃先部２１の刃先の角度α、および後端側刃先部２２の刃先の角度βは、３０〜７５°の範囲であることが好ましく、４５〜６０°の範囲であることがより好ましい。刃先の角度α、βを７５°より大きくすると、切断性能が低下してしまい、金属板３００を穿孔した際に、金属板３００の変形量が大きくなるおそれがある。一方、刃先の角度α、βを３０°未満とすると、刃高を高くする必要があり、刃高が高くなると、それに伴い、金属板３００を穿孔する際における、金属板３００への押し込み量も大きくなってしまうため、穿孔時に、金属板３００から穿孔用刃部２０を引き抜き時における、金属板３００の変形量が大きくなるおそれがある。

また、本実施形態においては、穿孔用刃部２０は、その側面形状がＶ字形状を有するものであるが、厳密にＶ字形状である必要はなく、たとえば、Ｖ字形状の底部２３が、加工上の制約等から、円弧形状を有するものであってもよい。ただし、Ｖ字形状の底部２３が、円弧形状を有するものである場合においては、切断性能を良好なものとするという観点より、円弧形状としては、曲率半径が１０Ｔ（Ｔは金属板の板厚）以下に制御されたものであることが好ましく、５Ｔ以下に制御されたものであることがより好ましい。曲率半径が大きすぎると、穿孔用刃部２０の切断性能が低下してしまうおそれがある。

なお、本実施形態においては、穿孔用円板状ロール１０に備えられる穿孔用刃部２０として、図１、図２に示すような形状を有するものを例示したが、このような形状に特に限定されず、種々の形状のものを採用することができる。

次いで、以上のような構成を有する穿孔用円板状ロール１０を備える金属板穿孔装置について説明する。図３は、本実施形態に係る金属板穿孔装置を示す図である。

図３に示すように、本実施形態の金属板穿孔装置は、上部ロール群１００と、下部ロール群２００と、上下一対のブラインドロール６０ａ、６０ｂ、および７０ａ、７０ｂとを備えている。なお、後述するように、上部ロール群１００は、上述した穿孔用円板状ロール１０と、一対の上側スペーサロール３０，３０とを備えてなるロール群であり、また、下部ロール群２００は、一対のガイドロール４０，４０と、下側スペーサロール５０とを備えてなるロール群である。そして、本実施形態の金属板穿孔装置は、上部ロール群１００および下部ロール群２００を図中に矢印で示した方向に回転させながら、上下一対のブラインドロール６０ａ、６０ｂ、および７０ａ、７０ｂを図中に矢印で示した方向に回転させ、これにより、金属板３００を上部ロール群１００と、下部ロール群２００との間を連続的に通過させることで、上部ロール群１００に備えられた穿孔用円板状ロール１０の穿孔用刃部２０により、連続的に金属板３００を穿孔するように構成されている。なお、図３中においては、穿孔用刃部２０の詳細な形状については、省略して示している。

また、図３に示すように、本実施形態の金属板穿孔装置は、下部ロール群２００を構成する下側スペーサロール５０の近傍に、穿孔残部除去部材８０を備えている。なお、穿孔残部除去部材８０は、穿孔用刃部２０により金属板３００を穿孔した際に発生する穿孔残部（穿孔カス）を除去するための部材であり、その詳細については後述する。

次いで、図４を参照して、本実施形態の金属板穿孔装置を構成する上部ロール群１００、および下部ロール群２００の具体的な構成について、詳細に説明する。図４は、本実施形態の金属板穿孔装置の穿孔部を拡大して示す図であり、図４（Ａ）は、穿孔部を拡大して示す側面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のIVb−IVb線に沿う断面図である。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、上部ロール群１００は、上述した穿孔用円板状ロール１０の両側に、穿孔用円板状ロール１０よりも半径の小さな一対の上側スペーサロール３０，３０を、同軸的に連結することにより構成されている。また、下部ロール群２００は、一対のガイドロール４０，４０の間に、ガイドロール４０よりも半径の小さな下側スペーサロール５０を、同軸的に連結することにより構成されている。そして、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、金属板３００の搬送方向から見て、上部ロール群１００の穿孔用円板状ロール１０と、下部ロール群２００のガイドロール４０とが交互に位置するように、これら上部ロール群１００と、下部ロール群２００とを対向させることにより、本実施形態の金属板穿孔装置の穿孔部は構成される。

そして、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、上部ロール群１００および下部ロール群２００が回転することにより、上部ロール群１００を構成する穿孔用円板状ロール１０の穿孔用刃部２０と、下部ロール群２００を構成する一対のガイドロール４０，４０との間にせん断力を生じさせ、これにより、穿孔用円板状ロール１０に複数設けられた穿孔用刃部２０により、連続的に金属板３００を穿孔することが可能となる。

なお、本実施形態においては、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、上部ロール群１００が、穿孔用円板状ロール１０と、一対の上側スペーサロール３０，３０とからなり、下部ロール群２００が、一対のガイドロール４０，４０と、下側スペーサロール５０とからなるものとしたが、たとえば、図５に示すように、上部ロール群１００を、複数の穿孔用円板状ロール１０および上側スペーサロール３０を交互に配置してなるものとし、下部ロール群２００を、複数のガイドロール４０および下側スペーサロール５０を交互に配置してなるものとしてもよい。この場合における、穿孔用円板状ロール１０および上側スペーサロール３０の数、およびガイドロール４０および下側スペーサロール５０の数は、特に限定されず、金属板３００に形成する孔の数に応じて適宜決定すればよい。また、この場合においては、後述する穿孔残部除去部材８０は、下側スペーサロール５０の数に応じた数だけ設置することが望ましい。なお、たとえば、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示す態様においては、幅方向に孔を１つ有する穿孔金属板を得ることができ、また、図５に示す態様では、幅方向に孔を４つ有する穿孔金属板を得ることができる。また、図５に示す態様においては、上部ロール群１００を構成する各穿孔用円板状ロール１０の穿孔用刃部２０が、同じタイミングで、金属板３００を穿孔するような位置に形成したが、穿孔用刃部２０の位置をずらしたような態様としてもよい。

また、本実施形態の金属板穿孔装置は、図６に示すように、穿孔部よりも、下部ロール群２００の回転方向下流側に、穿孔用刃部２０により金属板３００を穿孔した際に発生する穿孔残部（穿孔カス）を除去するための穿孔残部除去部材８０を備えている。ここで、図６（Ａ）は、本実施形態の金属板穿孔装置の下部ロール群２００および穿孔残部除去部材８０を示す側面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のVIb−VIb線に沿う断面図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、穿孔残部除去部材８０は、下部ロール群２００を構成する下側スペーサロール５０と、略同じ厚みを有する板状の部材であり、その厚み方向から見た場合に、先端に向かって幅が細くなるように尖った先端部を有している。そして、穿孔残部除去部材８０は、先端部を構成する面のうち、一方の第一面８１が下側スペーサロール５０の円周の接線方向に沿うような状態であり、かつ、他方の第二面８２が、外側に向くような状態で配置される。

そして、本実施形態においては、このような穿孔残部除去部材８０を設けることにより、穿孔部において、穿孔用刃部２０により金属板３００を穿孔した際に発生する穿孔残部（穿孔カス）が、下側スペーサロール５０上に落下した際に、下側スペーサロール５０上に落下した穿孔残部を、下側スペーサロール５０上から適切に取り除くことができる。

具体的には、穿孔用刃部２０により金属板３００を穿孔した際に発生する穿孔残部（穿孔カス）は、下側スペーサロール５０上に落下した場合には、下側スペーサロール５０の回転に伴い、図６（Ａ）中において、太矢印で示すように、回転方向下流側に移動しつつ、スペーサロール５０の回転の遠心力により、下側スペーサロール５０上から除去されることとなる。しかしその一方で、一部の穿孔残部については、回転の遠心力では除去されず、穿孔残部除去部材８０の形成位置まで到達することとなるが、本実施形態によれば、穿孔残部除去部材８０の作用により、このような回転の遠心力では除去されない一部の穿孔残部についても適切に除去することができる。

特に、穿孔残部除去部材８０を設けない場合には、このような回転の遠心力では除去されない一部の穿孔残部は、下側スペーサロール５０上から除去されないため、下側スペーサロール５０とともに回転し、再び、穿孔部まで戻ってしまうこととなる。そして、この場合には、下側スペーサロール５０上に残存する一部の穿孔残部の影響により、穿孔用刃部２０により金属板３００を穿孔する際の穿孔精度が著しく低下してしまうこととなり、結果として、得られる穿孔金属板に形成される孔の精度が低下してしまうこととなる。特に、金属板３００として、０．０２〜０．２ｍｍ程度、とりわけ、０．１ｍｍ以下と薄膜化されたものを用いた場合には、穿孔残部の重量も軽くなる傾向にあり、そのため、静電気力などにより、このような穿孔残部が、下側スペーサロール５０上に残存したままとなる傾向が高くなり、このような問題が顕著になる。これに対して、本実施形態では、穿孔残部除去部材８０を設けることにより、このような問題を有効に防止することができるものである。

次いで、本実施形態の金属板穿孔装置を用いた金属板３００の穿孔プロセスを、図７を参照して、説明する。

本実施形態においては、図３に示すように、上部ロール群１００および下部ロール群２００を図中に矢印で示した方向に回転させながら、上下一対のブラインドロール６０ａ、６０ｂ、および７０ａ、７０ｂを図中に矢印で示した方向に回転させ、これにより、金属板３００を上部ロール群１００と、下部ロール群２００との間を連続的に通過させることで、上部ロール群１００に備えられた穿孔用円板状ロール１０の穿孔用刃部２０により、連続的に金属板３００を穿孔するものである。

この際において、まず、図７（Ａ）に示すように、穿孔用円板状ロール１０の穿孔用刃部２０を構成する先端側刃先部２１および後端側刃先部２２が、ほぼ同時に、金属板３００に食い込むことにより切れ目を生じさせる。なお、本実施形態においては、先端側刃先部２１の刃高を、後端側刃先部２２の刃高より低いものとすることで、図７（Ａ）に示すように、先端側刃先部２１と、後端側刃先部２２とを、ほぼ同時に、金属板３００に食い込むような構成とすることができる。なお、図７（Ａ）〜図７（Ｄ）においては、図面上側に、穿孔部近傍の状態を示すとともに、図面下側に、その時の金属板３００の様子を示している。

次いで、穿孔用円板状ロール１０を、図中において矢印で示す方向に、さらに回転させると、図７（Ｂ）に示すように、先端側刃先部２１および後端側刃先部２２からそれぞれ伸びる、穿孔用刃部２０の側縁の一部が、金属板３００に食い込み、金属板３００に形成された切れ目が伸びていくこととなる。

そして、穿孔用円板状ロール１０を、図中において矢印で示す方向に、さらに回転させると、穿孔用刃部２０の側縁と、ガイドロール３０（不図示）とにより生じるせん断力により、金属板３００に形成された切れ目がさらに伸びていき、図７（Ｃ）に示すように、穿孔用刃部２０の中心位置が、金属板穿孔装置の穿孔部の中心位置に来た段階で、矩形形状の孔が形成されることとなる。

次いで、穿孔用円板状ロール１０を、図中において矢印で示す方向に、さらに回転させると、図７（Ｄ）に示すように、穿孔用刃部２０が、矩形形状の孔が形成された金属板３００から抜けていくことになる。そして、穿孔により発生した穿孔残部は、下側スペーサロール５０上に落下した後、その一部は下側スペーサロール５０の遠心力により、残部は穿孔残部除去部材８０の作用により、除去されることとなる。

以上のようにして、本実施形態の金属板穿孔装置を用いて、連続的に金属板３００を穿孔することが可能となる。

本実施形態によれば、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、穿孔部よりも、下部ロール群２００の回転方向下流側に、穿孔残部除去部材８０を設けているため、穿孔用刃部２０により金属板３００を穿孔した際に発生する穿孔残部（穿孔カス）を適切に除去することができる。そして、これにより、穿孔残部が、下側スペーサロール５０とともに回転し、再び、穿孔部まで戻ってしまい、これにより、穿孔用刃部２０により金属板３００を穿孔する際の穿孔精度が著しく低下してしまうという問題を有効に解決することができる。特に、金属板３００として、０．０２〜０．２ｍｍ程度、とりわけ、０．１ｍｍ以下と薄膜化されたものを用いた場合には、穿孔残部の重量も軽くなる傾向にあり、そのため、静電気力などにより、このような穿孔残部が、下側スペーサロール５０上に残存したままとなる傾向が高くなり、このような問題が顕著になる傾向にある。これに対し、本実施形態によれば、穿孔残部除去部材８０を設けることにより、このような問題を有効に解決することができ、０．０２〜０．２ｍｍ程度の金属板３００、特に、０．１ｍｍ以下の金属板３００を穿孔する場合においても、金属板３００を良好に穿孔することができ、これにより、連続的に一様な孔を高い精度で多数穿設することができる。

加えて、本実施形態によれば、穿孔用円板状ロール１０に、周方向に所定の間隔を開けて半径外方向に突出した状態で、複数の穿孔用刃部２０を形成し、この穿孔用刃部２０を、側面方向から見た場合に、Ｖ字形状を有し、かつ、先端側刃先部２１の刃高を、後端側刃先部２２の刃高より低いものとすることにより、図７（Ａ）に示すように、先端側刃先部２１と、後端側刃先部２２とを、ほぼ同時に、金属板３００に食い込むような構成とすることができる。そして、これにより、先端側刃先部２１単独で、あるいは、後端側刃先部２２単独で、金属板３００に食い込む場合と比較して、金属板３００に係る応力を緩和することでき、結果として、得られる穿孔金属板の変形を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、穿孔用刃部２０を、側面方向から見た場合に、Ｖ字形状を有するものとすることにより、穿孔用刃部２０の側縁と、ガイドロール３０との間に生じるせん断力を高めることができ、これにより、金属板３００に係る応力を緩和することでき、結果として、得られる穿孔金属板の変形を抑制することができる。なお、穿孔用刃部の側面方向から見た場合の形状としては、Ｖ字形状以外に、たとえば、両端部から中央部に向かって湾曲したような形状とする構成等も考えられるが、本実施形態によれば、このような構成を採用した場合よりも、高いせん断力を得ることができるものである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、穿孔残部除去部材８０の形成位置は、図６に示す位置に限定されず、任意の位置とすることができ、たとえば、図８に示すように、穿孔残部除去部材８０の形成位置を、下側スペーサロール５０の回転方向において、さらに下流側とすることもでき、この場合においても、図６に示す位置に配置した場合と同様の作用効果を奏することができる。

また、図６、図８に示す例では、穿孔残部除去部材８０を、第一面８１が、下側スペーサロール５０の円周の接線方向に沿うような状態で配置したが、このような態様に特に限定されるものではなく、たとえば、下側スペーサロール５０の円周の接線に対して所定の角度を持ったような状態で配置してもよい。さらに、穿孔残部除去部材８０の先端部の角度も、図６、図８に示すような角度に限定されず、適宜設定すればよいが、穿孔残部除去部材８０を設置することによる作用効果を適切に発揮させるという観点より、９０°未満であることが好ましい。

また、本実施形態においては、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、穿孔部付近に、押さえ部材９０を備えるような構成としてもよい。この押さえ部材９０は、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、側面から見た場合に、ガイドロール４０に応じた曲率半径を有しており、ガイドロール４０に対向した状態で、穿孔部付近に設けられている。この押さえ部材９０は、穿孔用刃部２０により、金属板３００を穿孔した際に、穿孔後の金属板３００から、穿孔用刃部２０が抜ける際に、穿孔後の金属板３００が、穿孔用刃部２０とともに上部ロール群１００側に引っ張られてしまうことを防止する部材であり、これにより、得られる穿孔金属板の変形を防止することが可能となる。特に、金属板３００として、０．０２〜０．２ｍｍ程度、とりわけ、０．１ｍｍ以下と薄膜化されたものを用いる場合や、穿孔金属板の生産効率を向上させるため、金属板３００の搬送速度を上げ、高速にて金属板３００の穿孔を行う場合には、このように、穿孔用刃部２０が抜ける際における、引っ張りの問題が顕著になる傾向にある。これに対し、穿孔部付近に、押さえ部材９０を設けることにより、このような問題を有効に解決することができ、０．０２〜０．２ｍｍ程度の金属板３００、特に、０．１ｍｍ以下の金属板３００を穿孔する場合においても、得られる穿孔金属板の変形を抑制しながら、良好に穿孔することができ、これにより、連続的に一様な孔を高い精度で多数穿設することができる。

１００…上部ロール群
１０…穿孔用円板状ロール
２０…穿孔用刃部
２１…先端側刃先部
２２…後端側刃先部
２３…底部
３０…上側スペーサロール
２００…下部ロール群
４０…ガイドロール
５０…下側スペーサロール
８０…穿孔残部除去部材
９０…押さえ部材
３００…金属板

Claims

金属板または金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、
円板状ロールの外周面上に、所定の間隔にて周方向に複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールと、前記金属板穿孔用円板状ロールよりも小さい半径を有する一対の上側スペーサロールとを備え、前記金属板穿孔用円板状ロールの両側に、前記一対の上側スペーサロールを同軸的に連結してなる上部ロールと、
一対の円板状のガイドロールと、前記ガイドロールよりも小さい半径を有する下側スペーサロールとを備え、前記一対のガイドロールの間に、前記下側スペーサロールを同軸的に連結してなり、前記上部ロールと対向して配置される下部ロールと、
前記金属板または金属箔に張力を付与した状態で、前記金属板または金属箔を、前記上部ロールと前記下部ロールとの間に搬送するための搬送手段と、
前記下部ロールを構成する前記下側スペーサロールの近傍に設けられ、前記金属板穿孔用円板状ロールにより前記金属板または金属箔を穿孔した際に発生する穿孔残部であって、静電気力により前記下側スペーサロール上に付着した穿孔残部を、前記下側スペーサロール上から除去する穿孔残部除去部材と、を備え、
前記金属板または金属箔の搬送方向から見て、前記金属板穿孔用円板状ロールと前記ガイドロールとが交互に位置するように、前記上部ロールと前記下部ロールとを対向させ、前記上部ロールと前記下部ロールとの間を、前記上部ロールと前記下部ロールとを回転させながら、前記金属板または金属箔を通過させることで、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部により、前記金属板または金属箔に複数の孔を穿孔し、
前記穿孔残部除去部材は、所定の厚みを有し、かつ、厚み方向から見た場合に、先端に向かって幅が細くなるように尖った先端部を有しており、
前記穿孔残部除去部材は、前記先端部を前記下側スペーサロールに近接させた状態で設けられており、
前記穿孔残部除去部材は、前記先端部を構成する一方の面が、前記先端を起点として前記下側スペーサロールから離れていく方向に向かって延在し、前記下側スペーサロールの円周の接線方向、または前記接線方向に対して所定角度の方向に沿った平面であり、かつ、他方の面が外側に向く平面であることを特徴とする金属板穿孔装置。
金属板または金属箔に複数の孔を穿孔する金属板穿孔装置であって、
円板状ロールの外周面上に、所定の間隔にて周方向に複数の穿孔用刃部を半径外方向に突出した状態で形成してなる金属板穿孔用円板状ロールと、前記金属板穿孔用円板状ロールよりも小さい半径を有する上側スペーサロールとをそれぞれ複数備え、複数の前記金属板穿孔用円板状ロール、および複数の前記上側スペーサロールを交互に同軸的に連結してなる上部ロールと、
円板状のガイドロールと、前記ガイドロールよりも小さい半径を有する下側スペーサロールとをそれぞれ複数備え、複数の前記ガイドロール、および前記下側スペーサロールを交互に同軸的に連結してなり、前記上部ロールと対向して配置される下部ロールと、
前記金属板または金属箔に張力を付与した状態で、前記金属板または金属箔を、前記上部ロールと前記下部ロールとの間に搬送するための搬送手段と、
前記下部ロールを構成する前記下側スペーサロールの近傍に設けられ、前記金属板穿孔用円板状ロールにより前記金属板または金属箔を穿孔した際に発生する穿孔残部であって、静電気力により前記下側スペーサロール上に付着した穿孔残部を、前記下側スペーサロール上から除去する穿孔残部除去部材と、を備え、
前記金属板または金属箔の搬送方向から見て、前記金属板穿孔用円板状ロールと前記ガイドロールとが交互に位置するように、前記上部ロールと前記下部ロールとを対向させ、前記上部ロールと前記下部ロールとの間を、前記上部ロールと前記下部ロールとを回転させながら、前記金属板または金属箔を通過させることで、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部により、前記金属板または金属箔に複数の孔を穿孔し、
前記穿孔残部除去部材は、所定の厚みを有し、かつ、厚み方向から見た場合に、先端に向かって幅が細くなるように尖った先端部を有しており、
前記穿孔残部除去部材は、前記先端部を前記下側スペーサロールに近接させた状態で設けられており、
前記穿孔残部除去部材は、前記先端部を構成する一方の面が、前記先端を起点として前記下側スペーサロールから離れていく方向に向かって延在し、前記下側スペーサロールの円周の接線方向、または前記接線方向に対して所定角度の方向に沿った平面であり、かつ、他方の面が外側に向く平面であることを特徴とする金属板穿孔装置。
前記穿孔残部除去部材は、前記金属板穿孔用円板状ロールに設けられた前記穿孔用刃部が、前記金属板または金属箔に孔を穿孔する位置よりも、前記下部ロールの回転方向の下流側に設けられることを請求項１または２に記載の金属板穿孔装置。