JP2005118919A

JP2005118919A - 切断機

Info

Publication number: JP2005118919A
Application number: JP2003354580A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Kashimoto; 尊久樫本
Original assignee: TEEPI NETSUGAKU KK; Sumitomo Chemical Co Ltd; Teikoku Piston Ring Co Ltd
Current assignee: TEEPI NETSUGAKU KK; Sumitomo Chemical Co Ltd; Teikoku Piston Ring Co Ltd
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-12
Also published as: AU2004216581A1; CN1606904A; DE102004048499A1; KR20050036790A; US20050081693A1; TW200518896A

Abstract

【課題】板厚が厚い硬質合成樹脂板を切断したとき、切断面に段差、凹凸及びカエリの発生のない良好な切断面を得ることができ、しかも切屑を発生しない切断機を提供する。更に、板厚が厚く保護フィルムが被覆されている硬質合成樹脂板も良好に切断できる切断機を提供する。
【解決手段】アクリル樹脂板４に切断刃物１１を打ち込んで脆性切断する切断機７において、アクリル樹脂板４の下方に切断刃物１１、上方にアクリル樹脂板押圧部材９を配置し、切断刃物１１は固定し、アクリル樹脂板押圧部材９を上下に可動に構成する。なお、切断刃物１１を上下に可動させ、アクリル樹脂板４を支承する部材を固定して配置するように構成してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、硬質合成樹脂板の切断機に関し、特に、板厚が厚くゴムの添加比率が少ないアクリル樹脂板等の硬質合成樹脂板を良好に切断できる切断機に関する。

硬質合成樹脂板の上下両面に切断刃物を打ち込んで脆性破壊の起点を発生させ、脆性破壊を板厚方向に伝播させて切断する方法がある（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
特開２００１−０４７４００号公報特開２００１−３２２０９６号公報特開２００２−１０３２９３号公報

この切断方法は、次の特長を有している。
・リサイクル不可能な切屑の発生がない。
・切断時間が短い。
・切断装置や切断型が安価で、高精度の切断寸法・打ち抜き形状が得られる。
このため、各種の硬質合成樹脂板の一次加工や二次加工において、従来の切削による切断加工に換えて利用が広がっている。

現在のところ、上記切断方法の適用可能範囲は、以下の通りである。
・硬質合成樹脂板材料は、ゴムの添加比率が５０％未満のアクリル樹脂
・硬質合成樹脂板の板厚は０．５−４ｍｍ
・切断形状は、直線切断及び円形や長方形等の閉じた形状（打ち抜き）

しかし、板厚が４ｍｍ以上でゴムの添加比率が２０％未満の硬質合成樹脂板は、相変わらず、丸鋸や帯鋸で切断されている。鋸切断で発生する切屑はリサイクル不可能である。また、切屑は静電気を帯びて硬質合成樹脂板に付着する性質があるので、これを取り除くのに余分な工数が必要である。更に、硬質合成樹脂板の上下面は、保護フィルムで被覆されている。鋸の切れ味が悪くなると、切断面近傍の保護フィルムが部分的に剥離して、隙間に切屑が挟まれたまま出荷され、二次加工すると不良となるから、厳重な検査が必要である。このため、切屑の発生なしに切断する方法が望まれている。

しかし、板厚が厚い硬質合成樹脂板、例えば１０ｍｍの板厚で、ゴム添加比率が０％のアクリル樹脂板を、上下両面から切断刃物を打ち込む方法で切断すると、切断面に段差や凹凸が発生して切断面が粗れて切断精度が低下し、極端な場合、切断面と板の上下面とが交わる稜に鋭いエッジ（カエリ）３４が生じることがある（図９参照）。このエッジは極めて鋭利であって、他のアクリル樹脂板の損傷のおそれがあるから、手作業で除去する必要があって、従来の鋸による切断機を換えることができなかった。

本発明者は、板厚が厚い硬質合成樹脂板の切断過程を詳しく観察するとともに、段差、凹凸及びエッジの発生について次のように考察した。
・板厚が厚い硬質合成樹脂板は、本来クラックの伝播が不安定であり、クラック面に多少の凹凸が生じることを避けることが出来ない。したがって、上下からのクラックを滑らかに会合させることを狙うより、一方から伝播するクラックで切断する方が段差のない切断面を期待できる。
・板厚が厚い硬質合成樹脂板には、多少の歪みが存在し、これを切断時に完全に矯正することは不可能である。歪みが大きいと、上下の切断刃物の刃先でクラック起点の発生する時期に差が生じる。そして、クラックの伝播は、圧縮応力が加わる面を避ける傾向がある。したがって、刃物の刃先が硬質合成樹脂板を単に押圧している時期に他方からクラックが一方の切断刃物の押圧点近傍に達すると、クラックが湾曲し、エッジが発生するといるメカニズムも考えられる。

上記考察は、板厚が厚い硬質合成樹脂板の場合、片面から切断刃物を打ち込んだ方が良好な切断面が得られる可能性があることを示唆する。これに関連し、切断材料の上下面の一方にのみ切断刃物を配置し、これに相対した位置に切断材料受けを配置し、切断刃物を押し込む切断方法があり、ゴム等の軟質材料の切断に使用されている。この切断方法によると、切断刃物の刃先の進行とともに切断点が進行するから、脆性切断ではなく、切断材料の厚さ以上に切断刃物を押し込むことが必要である。したがって、この方法の知識から、硬質合成樹脂板を脆性切断するときに役立つヒントは得られない。

本発明が解決しようとする課題は、板厚が厚い硬質合成樹脂板を切断したとき、切断面に段差、凹凸及びカエリの発生のない良好な切断面を得ることができ、しかも切屑を発生しない切断機を提供することである。更に、本発明の別の課題は、板厚が厚く保護フィルムが被覆されている硬質合成樹脂板も良好に切断できる切断機を提供することである。

上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、硬質合成樹脂板に切断刃物を打ち込んで脆性切断する切断機において、
硬質合成樹脂板の上下の何れか一方に切断刃物、他方に硬質合成樹脂板押圧部材が配置され、前記切断刃物は固定で、前記硬質合成樹脂板押圧部材が上下に可動に構成されていることを特徴とする。

上記構成においては、切断刃物を固定した。このようにすると、切断時に切断刃物の安定性が高い。しかし、本発明は、切断刃物を上下に可動するように構成しても勿論よい。すなわち、本発明は、次のように構成することもできる。
硬質合成樹脂板に切断刃物を打ち込んで脆性切断する切断機において、
硬質合成樹脂板の上下の何れか一方に切断刃物、他方に硬質合成樹脂板支承部材が配置され、前記硬質合成樹脂板支承部材は固定で、前記切断刃物が上下に可動に構成されていることを特徴とする。

本発明の切断機は、切断刃物が硬質合成樹脂板に所定深さに打ち込まれたとき、瞬間的にクラックが板厚方向に伝播して、硬質合成樹脂板を脆性切断する。この場合、切断刃物の打ち込み深さは、０．４−０．８ｍｍとするのが望ましい。より好ましい打ち込み深さは、０．５−０．６ｍｍである。これにより、刃物寿命と切断面品質の両立を図ることができる。

本発明の切断機は、板厚が厚い、すなわち板厚２０ｍｍ以下、好ましくは４−２０ｍｍ、より好ましくは５−１５ｍｍの硬質合成樹脂板の切断に好適に使用できる。また、ゴムの添加比率が少ない、すなわちゴム添加比率が０又は２０％未満の硬質合成樹脂板の切断に好適に使用できる。硬質合成樹脂板としてはアクリル樹脂板等がある。

硬質合成樹脂板の幅方向にわたって、切断刃物の刃先が打ち込まれる時間差を極力小さくすることが、滑らかで良好な切断面を得るために必要である。このため、切断刃物の刃先と硬質合成樹脂板押圧又は支承部材との上下方向間隔のバラツキが幅方向にわたって０．２ｍｍ未満であることが望ましい。より好ましくは、０．１５ｍｍ未満とすることが望ましい。バラツキが０．２ｍｍ以上になると、切断面の凹凸・粗さが増す。

本発明の切断機は、保護フィルムが被覆された硬質合成樹脂板の場合でも、硬質合成樹脂板押圧部材又は支承部材側の保護フィルムが、硬質合成樹脂板と全く同じ位置で切断され、剥離が生じない。これは、保護フィルムの延性が小さいこと、硬質合成樹脂板への接着力がある程度あること、硬質合成樹脂板の切断で生じる稜が鋭いこと等によると考えられる。

切断刃物はトムソン刃であることが好ましい。また、切断刃物は、刃先が直線状や、平面上において閉じた形状のもの等が使用される。

本発明の切断機は以上の構成を有し、硬質合成樹脂板を脆性破壊により切断するため、切屑を発生せず、切断時間が短く、切断精度が高い。そして、板厚が厚く、ゴムの添加比率の少ない硬質合成樹脂板を切断する場合でも、段差、凹凸、カエリのない良好な切断面を得ることができる。また、板厚が厚く、保護フィルムが被覆されている硬質合成樹脂板も良好に切断することができる。

以下、本発明の好ましい一実施形態を図面に基いて説明する。本実施形態は、連続して流れるアクリル樹脂板を定尺に切断する切断機に本発明を適用した例である。

図１において、左方から押出機１、駆動ローラ２、及び同調台車３がこの順に配置されている。

押出機１は、アクリル樹脂板４を一定の速度で連続的に押し出す。例えば、１ｍ／ｍｉｎの速度で、１０ｍｍ厚さ、１５００ｍｍ幅で、ゴムの添加比率が０％のアクリル樹脂板４を連続的に押し出す。同調台車３は、アクリル樹脂板４の移動方向に沿って平行に設置されている一対のレール５に載っている。同調台車３は、最初、左側の初期位置にあるが、台車駆動装置６で右方向に移動すること及び左方向に移動して初期位置に復帰することが可能になっている。駆動ローラ２には、ローラの回転数を検出するロータリ・エンコーダが組み込まれている。ロータリ・エンコーダからの信号により、アクリル樹脂板４の切断すべき位置の移動に合わせて同調台車３が移動するよう、台車駆動装置６は制御手段により制御される。

同調台車３の上部に切断機７が載置されている。切断機７は、上下動可能な上側ベッド８側にアクリル樹脂板４を押圧する押圧部材９を、固定下側ベッド１０側に切断刃物１１をセットして構成されており、アクリル樹脂板押圧部材９と切断刃物１１がアクリル樹脂板４の上下に相対して配置されている。切断刃物１１はアクリル樹脂板４の幅方向に直線的に延びた帯状のトムソン刃であって、切断刃物１１とアクリル樹脂板押圧部材９はアクリル樹脂板４の幅よりも長い長さを備えている。

切断機７の主要な諸元は以下の通りである。
加圧能力：３００ｋＮ
ストローク：２０ｍｍ（連続運転時）
デーライト：１９４ｍｍ
無負荷下降速度：２６ｍｍ／ｓｅｃ
打ち込み速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ

アクリル樹脂板４を支持する支持ローラ１２が、切断機７の前後位置に設けられている。この支持ローラ１２の高さは、アクリル樹脂板４が後述する刃物カートリッジ１３の弾性体１６及びアクリル樹脂板押圧部材９に接触しない高さに設定されている。

次に、刃物カートリッジ１３を図４、図５、図６及び図８により説明する。
刃物カートリッジ１３は、図４、図５及び図６に示すように、隣接して配置されている一対の保持ブロック１４と、一対の保持ブロック１４のそれぞれ外側面に固定されている複数個のクランプ用テーパブロック１５と、一対の保持ブロック１４の内側面の間に挟まれて固定されている１枚の帯状のトムソン刃からなる切断刃物１１と、切断刃物１１の両側に配置されている一対の弾性体１６とから構成されている。

各保持ブロック１４は、アクリル樹脂板４の幅よりも長い長さを備えている矩形断面のアルミ合金製の角棒からなる。クランプ用テーパブロック１５は、断面が略直角三角形のブロックで、保持ブロック１４の長手方向に等間隔をおいて５箇所にボルト１７で固定されている。切断刃物１１は、一対の保持ブロック１４間にボルト・ナット手段１８で固定されている。切断刃物１１は、アクリル樹脂板４の幅よりも長い長さを備え、刃先が保持ブロック１４の一面から突出している。弾性体１６は、矩形断面の細長いゴム製スポンジ板からなり、切断刃物１１の刃先の両側に配置されて保持ブロック１４面に接着固定されている。弾性体１６は、切断刃物１１の保持ブロック１３からの突出高さよりも少し厚い厚さを有しており、弾性体１６に圧力が加わらないとき、切断刃物１１の刃先は弾性体１６から突出せず、手指を切傷しない。

刃物カートリッジ１３の一対の保持ブロック１４における切断刃物１１の刃先と反対側の面は、基準面１４ａをなし、一対のクランプ用テーパブロック１５のテーパ面１５ａは基準面１４ａに向かって広がるよう構成されている。

刃物カートリッジ１３は、図８に示すように、切断機７にセットされる。

図８において、基準テーパブロック１９が、切断機７の下側ベッド１０に固定された下側基板２０の基準面をなす上面に、アクリル樹脂板４の流れ方向と直角方向に等間隔をおいて５箇所に固定されている。更に、クランプテーパブロック２１が下側基板２０の基準面をなす上面に、基準テーパブロック１９に相対して設けられている。クランプテーパブロック２１は、下側基板２０にボルト・ナット手段２２によって固定された断面Ｌ字部材２３に、下側基板２０の基準面をなす上面に沿って前後動可能に取り付けられており、図示外のエアシリンダにより、基準テーパブロック１９に対して進退動可能に構成されている。基準テーパブロック１９とクランプテーパブロック２１は、相対する面にそれぞれテーパ面１９ａ，２１ａを備えており、両テーパ面１９ａ，２１ａは下側基板２０の上面に向かって広がるように構成されている。

刃物カートリッジ１３を切断機７にセットするときは、図８に示すように、下側ベッド１０に固定されている下側基板２０、基準テーパブロック１９、及びクランプテーパブロック２１で囲まれた断面略台形の隙間に、刃物カートリッジ１３を長手方向から挿入し、エアシリンダでクランプテーパブロック２１を基準テーパブロック１９側に押すと、刃物カートリッジ１３は、クランプ用テーパブロック１５のテーパ面１５ａが基準テーパブロック１９のテーパ面１９ａに押し付けられるとともに、基準面１４ａが下側基板２０の基準面である上面に押し付けられ、正確に位置が定まり、固定される。

次に、アクリル樹脂板押圧部材９を図２、図３及び図７により説明する。
アクリル樹脂板押圧部材９は、図２及び図３に示すように、保持ブロック２４と、保持ブロック２４の両外側面に固定されている複数個のクランプ用テーパブロック２５と、保持ブロック２４の下面に固定されている押圧板２６とから構成されている。

保持ブロック２４は、アクリル樹脂板４の幅よりも長い長さを備えている矩形断面のアルミ合金製の角棒からなる。クランプ用テーパブロック２５は、断面が略直角三角形のブロックで、保持ブロック２４の長手方向に等間隔をおいて５箇所にボルト２７で固定されている。押圧板２６は、硬質合成樹脂例えばアクリル樹脂からなり、アクリル樹脂板４の幅よりも長い長さを備えている。

アクリル樹脂板押圧部材９の保持ブロック２４における押圧板２６と反対側の面は、基準面２４ａをなし、一対のクランプ用テーパブロック２５のテーパ面２５ａは基準面２４ａに向かって広がるよう構成されている。

アクリル樹脂板押圧部材９は、図７に示すように、切断機７にセットされる。

図７において、基準テーパブロック２８が、切断機７の上側ベッド８に固定された上側基板２９の基準面をなす下面に、アクリル樹脂板４の流れ方向と直角方向に等間隔をおいて５箇所に固定されている。更に、クランプテーパブロック３０が上側基板２９の基準面をなす下面に、基準テーパブロック２８に相対して設けられている。クランプテーパブロック３０は、上側基板２９にボルト・ナット手段３１によって固定された断面Ｌ字部材３２に、上側基板２９の基準面をなす下面に沿って前後動可能に取り付けられており、図示外のエアシリンダにより、基準テーパブロック２８に対して進退動可能に構成されている。基準テーパブロック２８とクランプテーパブロック３０は、相対する面にそれぞれテーパ面２８ａ，３０ａを備えており、両テーパ面２８ａ，３０ａは上側基板２９の下面に向かって広がるように構成されている。

アクリル樹脂板押圧部材９を切断機７にセットするときは、図７に示すように、上側ベッド８に固定されている上側基板２９、基準テーパブロック２８、及びクランプテーパブロック３０で囲まれた断面略台形の隙間に、アクリル樹脂板押圧部材９を長手方向から挿入し、エアシリンダでクランプテーパブロック３０を基準テーパブロック２８側に押すと、アクリル樹脂板押圧部材９は、クランプ用テーパブロック２５のテーパ面２５ａが基準テーパブロック２８のテーパ面２８ａに押し付けられるとともに、基準面２４ａが上側基板２９の基準面である下面に押し付けられ、正確に位置が定まり、固定される。

アクリル樹脂板４に対する切断刃物１１の打ち込み深さは、上側ベッド８と下側ベッド１０の間に配置されているストッパ３３で制御される。ストッパ３３は、ブロック体で、下側ベッド１０の上面に起立して設けられており、その高さは、切断時、上側ベッド８が下降してストッパ３３の上面に接触した状態で、切断刃物１１のアクリル樹脂板４に対する打ち込み深さが０．４−０．８ｍｍ（０．５−０．６ｍｍがより好ましい。）となるようにされている。ちなみに、硬質合成樹脂板の上下両面に切断刃物を打ち込む従来の切断機における切断刃物の打ち込み深さは、上下両面の夫々に０．０５−０．４ｍｍである。

アクリル樹脂板４の幅方向にわたって、切断刃物１１の刃先が打ち込まれる時間差を極力小さくすることが、滑らかで良好な切断面を得るために必要である。このため、切断刃物１１の刃先とアクリル樹脂板押圧部材９との上下方向間隔のバラツキが幅方向にわたって０．２ｍｍ未満（０．１５ｍｍ未満がより好ましい。）とされている。

以下、切断機７の動作を説明する。

押出機１から連続的に押し出されたアクリル樹脂板４は、駆動ローラ２及び支持ローラ１２に乗って、所定速度で後方に流れる。アクリル樹脂板４の切断位置が切断機７の切断刃物１１位置に来ると、駆動ローラ２に組み込まれているロータリ・エンコーダからの信号により、同調台車３が移動するよう、台車駆動装置が制御手段により制御され、同調台車３がアクリル樹脂板４の速度に同調して後方に移動開始する。

次に、切断機７の上側ベッド８が下降することにより、アクリル樹脂板押圧部材９がアクリル樹脂板４に向かって下降し、アクリル樹脂板４の上面に接触する。更に、アクリル樹脂板押圧部材９が下降すると、アクリル樹脂板４は下方に押圧されて、切断刃物１１に接触する。更に、アクリル樹脂板押圧部材９が下降して、切断刃物１１がアクリル樹脂板４に所定の深さに打ち込まれたとき、瞬間的にクラックが板厚方向に伝播してアクリル樹脂板４は脆性切断される。

なお、図１には示していないが、押出機１と駆動ローラ２との間に、アクリル樹脂板４の上下面を保護する保護フィルム被覆装置が配置される場合がある。この保護フィルム被覆装置により、アクリル樹脂板４の上下面に保護フィルムが被覆された場合でも、アクリル樹脂板押圧部材９側の保護フィルムは、アクリル樹脂板４と全く同じ位置で切断され、剥離が生じない。これは、保護フィルムの延性が小さいこと、アクリル樹脂板４への接着力がある程度あること、アクリル樹脂板４の切断で生じる稜が鋭いこと等によると考えられる。

切断刃物１１は、押出機の連続運転時間中に交換する必要がある。上記の刃物カートリッジ１３を使用すると、極めて安全に交換でき、かつ、交換時間を短縮できる。これにより、製造ラインを停止することなく、刃物交換が可能となる。

以下、本発明の切断機の効果を確認した試験について説明する。
試験は２種類の切断機、４種類のアクリル樹脂板を用い、切断面の粗さ、カエリの有無で切断面の品質を評価した。切断機Ａは一面から切断刃物を打ち込む、上記実施形態で説明した本発明の切断機、切断機Ｂは上下両面から切断刃物を打ち込む従来の切断機である。打ち込み深さは切断機Ａが０．５ｍｍ、切断機Ｂが上下夫々０．２ｍｍである。表１に試験結果を示す。

表１は、本発明の切断機Ａは、従来の切断機Ｂに比較して板厚が切断面の品質に及ぼす影響が小さいことを示している。また、本発明の切断機Ａは、従来の切断機Ｂで切断できない板厚１０ｍｍのアクリル樹脂板を良好に切断できることを示している。

なお、本発明の切断機は、上記実施形態で説明した直線切断の他、硬質合成樹脂板の二次加工前後の切断加工（打ち抜き加工）にも使用できる。

本発明の一実施形態を示す正面図である。アクリル樹脂板押圧部材を示す斜視図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。刃物カートリッジを示す斜視図である。図４のＡ−Ａ線断面図である。図４のＢ−Ｂ線断面図である。切断機の上側ベッド部を示す正面断面図である。切断機の下側ベッド部を示す正面断面図である。切断面に形成されたエッジを示す図である。

符号の説明

１・・押出機、２・・駆動ローラ、３・・同調台車、４・・アクリル樹脂板、５・・レール、６・・台車駆動装置、７・・切断機、８・・上側ベッド、９・・アクリル樹脂板押圧部材、１０・・下側ベッド、１１・・切断刃物、１２・・支持ローラ、１３・・刃物カートリッジ、１４，２４・・保持ブロック、１４ａ，２４ａ・・基準面、１５，２５・・クランプ用テーパブロック、１５ａ，１９ａ，２１ａ，２５ａ，２８ａ，３０ａ・・テーパ面、１６・・弾性体、１７，２７・・ボルト、１８，２２，３１・・ボルト・ナット手段、１９，２８・・基準テーパブロック、２０・・下側基板、２１，３０・・クランプテーパブロック、２３，３２・・断面Ｌ字部材、２６・・押圧板、２９・・上側基板、３３・・ストッパ、３４・・エッジ。

Claims

硬質合成樹脂板に切断刃物を打ち込んで脆性切断する切断機において、
硬質合成樹脂板の上下の何れか一方に切断刃物、他方に硬質合成樹脂板押圧部材が配置され、前記切断刃物は固定で、前記硬質合成樹脂板押圧部材が上下に可動に構成されていることを特徴とする切断機。
硬質合成樹脂板に切断刃物を打ち込んで脆性切断する切断機において、
硬質合成樹脂板の上下の何れか一方に切断刃物、他方に硬質合成樹脂板支承部材が配置され、前記硬質合成樹脂板支承部材は固定で、前記切断刃物が上下に可動に構成されていることを特徴とする切断機。
前記切断刃物の打ち込み深さが０．４−０．８ｍｍとされていることを特徴とする請求項１又は２記載の切断機。
前記硬質合成樹脂板の板厚が４−２０ｍｍであることを特徴とする請求項１，２又は３記載の切断機。
前記硬質合成樹脂板のゴム添加比率が０又は２０％未満であることを特徴とする請求項４記載の切断機。
前記硬質合成樹脂板がアクリル樹脂板であることを特徴とする請求項５記載の切断機。
前記切断刃物の刃先と硬質合成樹脂板押圧又は支承部材との上下方向間隔のバラツキが幅方向にわたって０．２ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１−６の何れかに記載の切断機。
前記硬質合成樹脂板の切断刃物と反対側の面に保護フィルムが存在していることを特徴とする請求項１−７の何れかに記載の切断機。
前記切断刃物がトムソン刃であることを特徴とする請求項１−８の何れかに記載の切断機。
前記切断刃物の刃先が直線状であることを特徴とする請求項１−９の何れかに記載の切断機。
前記切断刃物の刃先が平面上において閉じた形状であることを特徴とする請求項１−９の何れかに記載の切断機。