JP2006116653A - 切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 切断寸法精度が高く、切断品質の高い切断装置を提供する。
【解決手段】 切断装置は、切断対象の素材（７０）を押し出す押出機（１０）と、超音波式切断装置（３０）と、前記切断対象の長手方向の位置を検出するセンサ（６０）と、制御装置（５０）と有する。制御装置（５０）は、センサ（６０）で切断対象の素材（７０）の先端を検出したとき、制御装置（５）は、素材（７０）の押出速度を算出した、超音波カッタ支持回転部（３４）に搭載されて回転している超音波カッタ（３２ａ，３２ｂ）を切断対象の素材の切断位置まで算出した押出速度に同期させながら移動させ、切断対象の素材の軸方向の切断位置まで接近させ、超音波カッタを付勢して超音波を出力し切断対象を切断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、物体を切断する切断装置（切断機）に関するものであり、特に、押出機と超音波式切断装置とを組み合わせて、たとえば、ゴム製の０リングなどの製品を切断して製造する押出切断装置（押出切断機）に関する。

たとえば、パイプ状の弾性体、たとえば、ゴム製の０リングを大量生産するとき、ゴム製の０リングの生地となる筒状のゴムを所定の間隔で切断していく。

図１は、定量押出機と回転する刃物（カッター）を用いてゴム製の０リングを製造する場合の斜視図である。
定量押出機は、ゴム製の０リングの生地となる中実の筒状のゴムを油圧プランジャで断面が中空で０リングの形状にして押し出す。定量押出機の前方に回転する刃物が位置している。
定量押出機で所定距離押し出された中空で０リングとなる中空の筒状のゴムを、刃物を回転させて切断することにより所定の厚さのゴム製の０リングを製造する。定量押出機によるゴム製の０リングの生地となる中空の筒状のゴムの押し出し動作と、刃物の回転を連動（同期）させることにより、ゴム製の０リングを連続して大量生産できる。

図２は、図１に図解した回転する刃物に代えてシャー（share)と呼ぶ、平坦状の落とし刃を用いてゴム製の０リングを切断するシャーリング（sharing)法を図解した図である。
ゴム製の０リングの元となる中空の筒状のゴムは、図１に図解した定量押出機を用いて所定間隔ごと押し出してもよいし、他の装置で押し出してもよい。
切断すべき量のゴム製の０リングの元となる中空の筒状のゴムが押し出されたとき、シャーが落下してその重量で中空の筒状のゴムが切断されてゴム製の０リングが製造できる。シャーはその後、元の高さの位置に引き上げられ、０リングの元となる次の中空の筒状のゴムが所定量押し立たれたとき、再びシャーが落下すると次のゴム製の０リングが製造できる。
以上述べた操作を反復することにより、ゴム製の０リングが連続的に製造できる。

切断手段としては、上述した回転する刃物、シャーの他、特許文献１に記載された超音波切断刃物を用いることもできる。

上述した例示は、ゴム製の０リングの製造について述べたが、ゴム製の０リングに限らず、金属製のパイプ状のリングの製造、パイプ状のリングに限らず中実状の物体の製造など、各種の切断して製造する製品の製造の場合も上記同様である。
特開昭５３−１８８５６号公報

図１に図解した定量押出機と回転する刃物を用いた場合、ゴム製の０リングの元となる中空の筒状のゴムの押し出し速度は安定している。しかしながら、定量押出機を用いると、生地に含まれるエアーもそのまま押し出してしまい、生地に割れ目などが生じることがあり、切断してゴム製の０リングの品質が問題になる可能性があった。
さらに、回転する刃物を用いてゴム製の０リングを切断するとき、きれいに切断できず、切断されずに残った糸引きがでることがあった。また、回転する刃物の回転による応力によりゴム製の０リングがいびつに変形することがあった。
他方、切断すべき物体（切断対象物）が高硬度の材料の生地の場合、刃物の回転速度が高くなり、刃物の磨耗の度合いが大きいという問題があった。

図２に図解したシャーを用いた場合、シャーの重量でパイプを潰して切断するため、パイプが押しつぶされて、図２の丸で示した部分に偏肉が起きることがあった。さらに、切断した寸法精度も十分ではなかった。逆にシャーの重量が不足するときれいに切断できない。

特許文献１に開示された超音波を用いた切断方法は、上述した糸引きの問題、いびつに変形する問題、偏肉が起きる問題を改善できる可能性がある。
しかしながら、特許文献１に開示されている超音波切断技術は、超音波を用いて中古のタイヤを粉砕する技術であるから、たとえば、ゴム製の０リングのように精度の高い製品の製造に適用するには不十分である。

本発明は、高精度かつ高効率で、物体を製造可能な切断装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、切断対象の素材（７０）を押し出す押出機（１０）と、超音波式切断装置（３０）と、前記切断対象の長手方向の位置を検出するセンサ（６０）と、制御装置（５０）とを有し、
前記押出機と前記超音波式切断装置の前記超音波カッタ支持回転手段とは長手方向に相対移動可能であり、
前記超音波式切断装置（３０）は、前記切断対象の素材を超音波エネルギーで切断する超音波カッタ（３２ａ，３２ｂ）と、該超音波カッタを前記切断対象の素材の周囲を回転させる超音波カッタ支持回転手段（３４、３５、４２、４０）と、前記超音波カッタを前記切断対象の素材の長手方向に切断長さに応じて移動させる超音波カッタ長手方向移動手段（４４、４６）と、該超音波カッタ支持回転手段により回転する前記超音波カッタを前記切断対象の素材の径方向の切断位置まで接近させる超音波カッタ径方向移動手段（３８、３６）と、前記超音波カッタを、前記切断対象の素材を切断するとき付勢し、前記切断対象の素材を切断しないとき消勢する、超音波カッタ駆動手段とを有し、
前記制御装置は、（１）前記超音波カッタ支持回転手段を駆動して前記超音波カッタを回転させ、（２）前記センサが前記切断対象の素材の先端を検出したとき、前記切断対象の素材がある決められた区間内で一定距離を移動した時間を検出し、その検出結果から前記切断対象の素材の押出速度を算出し、前記超音波カッタ長手方向移動手段を駆動して前記長手方向の切断位置まで前記回転している超音波カッタを前記算出した押出速度に同期させて移動させ、前記超音波カッタ径方向移動手段（３８、３６）を駆動して前記超音波カッタを前記切断対象の径方向の切断位置まで接近させ、前記超音波カッタ駆動手段を駆動して前記超音波カッタを付勢し、（３）前記付勢された超音波カッタが所定回転角度だけ回転したとき、前記超音波カッタ駆動手段を駆動して前記超音波カッタを消勢し、前記超音波カッタ径方向移動手段を駆動して前記回転している超音波カッタを径方向の基準位置に復帰させ、前記超音波カッタ長手方向移動手段を駆動して前記超音波カッタを長手方向の基準位置まで復帰させる、
切断装置が提供される。

好適には、前記制御装置は、前記切断対象の素材の先端からの切断位置と前記超音波カッタ長手方向移動手段（３８）の駆動範囲とに基づいて、前記超音波カッタ長手方向移動手段を駆動して、前記押出機から押し出される切断対象の素材の位置と押出速度および前記超音波カッタの長手方向の位置と移動速度を調整する。

特定的には、前記超音波カッタを前記切断対象の素材の長手方向に切断長さに応じて移動させる超音波カッタ長手方向移動手段（４４、４６）は、前記超音波カッタ支持回転手段を移動させるサーボモータ（４６）と、該サーボモータと協働するサーボシリンダ（４６）とを有する。
また特定的には、前記超音波カッタ径方向移動手段（３８、３６）は、前記超音波カッタ（３２ａ，３２ｂ）を径方向に移動させる超音波カッタ前進用エアーシリンダ（３８）と、前記超音波カッタを径方向に案内する超音波カッタ摺動溝（３６）とを有する。
さらに特定的には、前記切断対象の長手方向の位置を検出するセンサ（６０）は、前記切断対象物を挟んで対向して配設された、発光素子と、受光素子とを有する。

本発明の切断装置（押出切断装置）によれば、たとえば、スクリュ押出機を用いた場合、たとえば、ゴム製の０リング用の生地などの素材の割れが防止できる。
また本発明の切断装置によれば、押出機からの切断対象物の押し出し速度と、超音波式切断装置における超音波カッタの切断とを同期させるので、切断した物体（製品）の寸法の精度が高い。

さらに本発明の切断装置に用いた超音波カッタは、切断対象物に対して低い加工圧で切断可能であり、切断対象物の変形の度合いが低い。
本発明によれば、カッタの磨耗度合いが低く、寿命が長い。さらに磨耗に伴う寸法精度の低下も少ない。

第１実施の形態
図３〜図６を参照して本発明の切断装置の第１実施の形態の押出切断装置の構成を述べる。
図３は本発明の切断装置の実施の形態としての超音波カッタと押出機とを有する押出切断装置の全体構成の横断面を示す図である。図４は図３に図解した押出切断装置の部分平面図である。図５は図３に図解した超音波カッタの正面図である。図６は図１に図解した押出機の斜視図である。
図３および図４において、押出切断装置１は、押出機１０と、超音波式切断装置３０と、制御装置５０と、センサ６０（６０ａ，６０ｂ）と、支持枠９０とを有する。
本明細書において、押出機１０と超音波式切断装置３０を組み合わせたものを押出切断装置１と呼ぶ。

押出機１０から押し出し軸中心と、超音波式切断装置３０における超音波カッタ支持回転部３４の回転中心とは、第１軸Ｏ１−Ｏ１とが一致するように、水平方向および横方向が一致している。
図３および図４において、押出機１０および超音波式切断装置３０が上記のように第１軸Ｏ１−Ｏ１に一致させるように設けた支持部材または台座の図解を省略している。

超音波式切断装置
超音波式切断装置３０は、支持枠９０の第１および第２横支持部材９１，９２と、縦支持部材９４に固定されている。
超音波式切断装置３０は、１対の超音波カッタ３２ａ，３２ｂと、超音波カッタ支持回転部３４と、支持回転部回転用第２歯車３５と、超音波カッタ摺動溝３６と、超音波カッタ前進用エアーシリンダ３８と、支持回転部回転駆動用モータ４０と、支持回転部回転用第１歯車４２と、サーボモータ４４と、サーボシリンダ４６とを有する。

ゴム０リング用生地７０の長手方向の中心を通る第１軸Ｏ１−Ｏ１を挟んで対向して配設された１対の超音波カッタ３２ａ，３２ｂは、図５に図解したように、超音波カッタ支持回転部３４の回転とともに第１軸Ｏ１−Ｏ１を軸中心として回転可能であるとともに、第１軸Ｏ１−Ｏ１に向かって径方向に接近または離反可能なように、超音波カッタ３２ａ，３２ｂを径方向に移動させる超音波カッタ前進用エアーシリンダ３８により、超音波カッタ摺動溝３６に沿って摺動可能である。
超音波カッタ摺動溝３６と、超音波カッタ摺動溝３６に沿って超音波カッタ３２ａ，３２ｂを径方向に移動させる超音波カッタ前進用エアーシリンダ３８とが、本発明の超音波カッタ径方向移動手段を構成している。

超音波カッタ前進用エアーシリンダ３８を用いることにより、超音波カッタ３２ａ，３２ｂを、高速で第１軸Ｏ１−Ｏ１の径方向において、ゴム０リング用生地７０に向けて前進させ、また切断動作後、逆に径方向の基準位置に後退させることができる。

超音波カッタ３２ａ，３２ｂが装着されている超音波カッタ支持回転部３４を第１軸Ｏ１−Ｏ１を軸中心に回転可能にするため、超音波カッタ支持回転部３４の周縁に沿って支持回転部回転用第２歯車３５が第３軸Ｏ３−Ｏ３を中心に回転可能に設けられおり、この支持回転部回転用第２歯車３５と歯合する支持回転部回転用第１歯車４２が、支持回転部回転駆動用モータ４０によって回転可能に設けられている。すなわち、支持回転部回転駆動用モータ４０が回転することにより、支持回転部回転用第１歯車４２が回転し、この支持回転部回転用第１歯車４２の回転に応じて支持回転部回転用第２歯車３５が回転して超音波カッタ摺動溝３６を図５に図解した回転方向Ｒに回転させる。その結果、超音波カッタ支持回転部３４に装着（搭載）されている超音波カッタ３２ａ，３２ｂが第１軸Ｏ１−Ｏ１を中心に回転する。
支持回転部回転駆動用モータ４０と、支持回転部回転用第１歯車４２と、支持回転部回転用第２歯車３５と、超音波カッタ支持回転部３４とが、本発明の超音波カッタ支持回転手段を構成している。
支持回転部回転駆動用モータ４０は、たとえば、回転速度を調整可能な３相誘導モータである。３相誘導モータを用いた支持回転部回転駆動用モータ４０は、制御装置５０の制御により、超音波カッタ支持回転部３４を希望する回転速度で、または、希望する回転角度まで、回転させることができる。

超音波カッタ支持回転部３４は、超音波カッタ支持回転部支持機構４７（４７ａ，４７ｂ）を介して、サーボシリンダ４６と協働するサーボモータ４４によって第１軸Ｏ１−Ｏ１の長手方向に沿って移動可能である。したがって、超音波カッタ支持回転部３４に搭載されている超音波カッタ３２ａ，３２ｂは、第１軸Ｏ１−Ｏ１に沿って移動可能である。
サーボモータ４４とサーボシリンダ４６とは、制御装置５０の制御のもとで、協働して、超音波カッタ支持回転部３４を第１軸Ｏ１−Ｏ１に沿って移動させ、超音波カッタ支持回転部３４に搭載された超音波カッタ３２ａ，３２ｂの第１軸Ｏ１−Ｏ１に沿った長手方向の基準位置と押出機１０のゴム０リング用生地７０の位置との間隔を調整できる。
サーボモータ４４とサーボシリンダ４６とは本発明の超音波カッタ長手方向移動手段を構成している。

超音波カッタ
超音波カッタ３２ａ，３２ｂは、押出機１０から押し出されるゴム０リング用生地７０を正確な寸法で、高速に、糸引きなどなしに超音波を用いて切断する装置である。
そのような超音波カッタとしては、振動子として、たとえば、ＰＺＴ型電歪振動子を用い、発振器として、たとえば、２２ｋＨｚで動作させる。
押出機１０から押し出されたゴム０リング用生地７０の切断部位に超音波振動を負荷したカッタ３２ａ，３２ｂによりゴム０リング用生地７０の切断部位が切断される。
なお、超音波カッタ３２ａ，３２ｂによって切断する対象の材質などに応じて、超音波カッタ３２ａ，３２ｂから出力される超音波エネルギーを適宜選択することにより、希望する対象物を切断することができる。
超音波カッタ３２ａ，３２ｂによる切断の利点は、図１を参照して伸べた回転式カッタのように応力で切断する方式に比べて超音波カッタによる切断抵抗が低いため、ゴム製の０リングに糸引きなどが生じないことである。また、図２を参照して伸べたシャーのようにその重量で切断する方式ではないので、ゴム０リング用生地７０の切断抵抗が低く、ゴム０リング用生地７０を押しつぶしたり、偏肉を生じさせないことがある。
超音波カッタ３２ａ，３２ｂの付勢または消勢は、本発明の超音波カッタ駆動手段を構成する、図示しない超音波カッタ駆動電源からの給電を制御装置５０でオンまたはオフさせることによる。

センサ
センサ６０（６０ａ，６０ｂ）、たとえば、光学式生地先端検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）が、第１および第２横支持部材９１，９２の先端に配設されており、押出機１０から押し出されるゴム０リング用生地７０の先端を検出可能である。
光学式生地先端検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）が、押出機１０から押し出されるゴム０リング用生地７０の先端を検出するとき、制御装置５０は、検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）の検出信号を参照して、切断対象の素材であるゴム０リング用生地７０の先端がある決められた区間内で一定距離を移動した時間を検出し、その検出結果から押出速度を算出する。すなわち、制御装置５０は、検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）の前回の検出時間と、今回の検出時間とから、切断対象の素材であるゴム０リング用生地７０の先端がある決められた区間内で一定距離を移動した時間を算出し、その算出結果から押出速度を算出することができる。
その結果、制御装置５０は、超音波カッタ３２ａ，３２ｂの移動速度と位置を、ゴム０リング用生地７０の押し出し位置と押し出し速度に連動させて（同期させて）移動させ、かつ、第１軸Ｏ１−Ｏ１の回りに回転させながら、ゴム０リング用生地７０を切断してゴム製の０リング８０を製造する。

光学式生地先端検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）として、たとえば、一方が発光素子で、他方が受光素子の組み合わせたものを用いることができる。発光素子から射出された光が、ゴム０リング用生地７０の先端で遮断されて受光素子に到達しないか、否かでゴム０リング用生地７０の先端を検出することができる。制御装置５０は、光学式生地先端検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）の検出信号から、上述したように、切断対象の素材であるゴム０リング用生地７０の先端がある決められた区間内で一定距離を移動した時間を検出し、その検出結果から押出速度を検出する。
このような光学式センサは低価格で正確にゴム０リング用生地７０の先端を選出する。

押出機
押出機１０は、図６に斜視図を示したように、ゴム０リング用生地７０の元となる材料を圧縮して押し出すスクリュー式押出機構で圧縮して搬送されたゴム素材を、押出ダイ１２を通りゴム０リング用生地７０を超音波カッタ３２ａ，３２ｂの前に押し出す。
押出機１０は、図１を参照して述べた定量押出機ではなく、連続して中実のゴム０リング用生地７０を押し出す。よって、定量押出機を用いたような、エアーの混入などは起きにくい。
スクリュー式押出機構１４を連続的に回転駆動すると、ゴム０リング用生地７０が押出ダイ１２を経由して連続して押し出される。

押出機１０と超音波式切断装置３０とは、特に、押出機１０から押し出されるゴム０リング用生地７０と、このゴム０リング用生地７０を切断する超音波カッタ３２ａ，３２ｂとは、第１軸Ｏ１−Ｏ１に沿って相対的に移動可能である。
本実施の形態においては、押出機１０を固定し、押出機１０からゴム０リング用生地７０が押し出され、超音波カッタ支持回転部３４に搭載された超音波カッタ３２ａ，３２ｂが回転しながらゴム０リング用生地７０の先端を切断するために、ゴム０リング用生地７０に向かって前進する場合を例示する。
この移動には、本実施の形態においては、サーボモータ４４オペレータサーボシリンダ４６を用いる。

制御装置
制御装置５０、たとえば、メモリと、タイマと、演算処理手段、たとえば、ＣＰＵとを有する制御用コンピータを用いて構成されており、切断対象の素材であるゴム０リング用生地７０の先端がある決められた区間内で一定距離を移動した時間を検出し、その検出結果から押出速度を検出する処理の他、図７を参照して述べる押出切断装置１の制御を行う。

本実施の形態において、サーボシリンダ４６とサーボモータ４４との協働による超音波カッタ支持回転部３４および超音波カッタ３２ａ，３２ｂの第１軸Ｏ１−Ｏ１に沿った長手方向の移動は、（第１動作）後述する初期状態としての超音波カッタ支持回転部３４および超音波カッタ３２ａ，３２ｂを大きく移動させて、超音波カッタ３２ａ，３２ｂを長手方向の基準位置に位置決めするときと、（第２動作）ゴム０リング用生地７０からゴム製の０リング８０を切断するときに、長手方向の基準位置と超音波カッタ３２ａ，３２ｂをゴム０リング用生地７０の切断位置との間で高速に往復移動させるときの両者である。
たとえば、初期状態として、押出機１０と超音波式切断装置３０における超音波カッタ３２ａ，３２ｂとの位置関係を決定して超音波カッタ３２ａ，３２ｂを長手方向の基準位置に位置決めするときは、制御装置５０は、サーボシリンダ４６とサーボモータ４４を用いて超音波カッタ支持回転部３４を移動させる。このとき、光学式生地先端検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）との位置関係も決定する。
その後、ゴム０リング用生地７０の先端を超音波カッタ３２ａ，３２ｂで連続的に高速に切断するときは、制御装置５０は、長手方向の基準位置とゴム０リング用生地７０の切断位置との間で、サーボモータ４４とサーボシリンダ４６とを協働させて、高速に、かつ、正確な位置に超音波カッタ３２ａ，３２ｂを移動させる。

制御動作
図７のフローチャートを参照して制御装置５０の制御動作と、それによる押出機１０、超音波式切断装置３０、光学式生地先端検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）の動作を述べる。
図８は図３に図解した押出切断装置においてゴム製の０リングを切断する動作状態を図解した図である。図９は図８に図解した押出切断装置によって切断されたゴム製の０リングの斜視図である。

ステップ１、初期状態（１）、押出機１０の準備動作
オペレータは、押出機１０にゴム０リング用生地７０の材料を供給し、押出機１０を動作させて、押出機１０から押出機１０で押し出されるようにする。

超音波式切断装置の初期状態
初期状態において、支持回転部回転駆動用モータ４０は停止しており、超音波カッタ支持回転部３４は回転せず、超音波カッタ３２ａ，３２ｂも回転していない。
超音波カッタ３２ａ，３２ｂは、径方向の基準位置（待機位置）に位置しており、ゴム０リング用生地７０の先端から径方向において後退している。すなわち、超音波カッタ３２ａ，３２ｂは超音波カッタ摺動溝３６の外縁に位置しており、１対の対向する超音波カッタ３２ａ，３２ｂは離間している。
また、サーボモータ４４およびサーボシリンダ４６も消勢しており、超音波カッタ３２ａ，３２ｂは、ゴム０リング用生地７０の切断位置から離れた長手方向の基準位置に位置している。
もちろん、超音波カッタ３２ａ，３２ｂには給電されておらず、超音波カッタ３２ａ，３２ｂから超音波は出力されていない。

ステップ２、初期動作（２）、超音波式切断装置３０における超音波カッタ３２ａ，３２ｂの長手方向の位置決め
制御装置５０は、押出機１０に対する超音波式切断装置３０の超音波カッタ３２ａ，３２ｂの長手方向の基準位置の位置決めを行う。
制御装置５０は、特に、ゴム０リング用生地７０から切断すべきゴム製の０リング８０の厚さなどを考慮して、押出機１０から押し出されるゴム０リング用生地７０の第１軸Ｏ１−Ｏ１に沿った長手方向の切断位置と、超音波カッタ３２ａ，３２ｂとの位置が適切になるように、サーボシリンダ４６とサーボモータ４４とを協働させて、超音波カッタ支持回転部３４の位置を決定する。

本例では、たとえば、図９に図解したように、切断されるゴム製の０リング８０は、外径Ｄ＝７２〜８８ｍｍ、内径ｄ＝６５〜８０ｍｍ、厚さｔ＝２．９〜３．６ｍｍである。
本例では、超音波カッタ前進用エアーシリンダ３８による超音波カッタ３２ａ，３２ｂの移動範囲は、内外径差以上あればよい。

ステップ３、試し運転
押出機１０がゴム０リング用生地７０を押し出し可能な状態になり、押出機１０に対する超音波式切断装置３０、特に、超音波カッタ３２ａ，３２ｂの長手方向の基準位置が調整されたら、制御装置５０は下記に述べる試し運転を行う。この試し運転は、オペレータが押出切断装置１の制御卓に設けられた１ショット動作ボタンを推したとき、制御装置５０をその要求に応じて行う。
この試し運転は必須ではないが、下記に述べる連続運転の前に確認のために行うことが望ましい。

ステップ３−１、制御装置５０は、支持回転部回転駆動用モータ４０を駆動して、超音波カッタ支持回転部３４を回転させる。その結果、超音波カッタ３２ａ，３２ｂも回転する。
支持回転部回転駆動用モータ４０は、上述したように、３相誘導モータを用いており、制御装置５０は、切断対象の素材、本例では、ゴム０リング用生地７０に対する超音波カッタ３２ａ，３２ｂの切断能力に合わせて、事前に設定された回転数で支持回転部回転駆動用モータ４０を回転制御する。
本例では、支持回転部回転駆動用モータ４０の回転速度は一定である。

ステップ３−２、押出機１０からゴム０リング用生地７０が連続的に押し出されてくる。

ステップ３−３、制御装置５０は光学式生地先端検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）がゴム０リング用生地７０の先端を検出したか否かを判断する。光学式生地先端検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）がゴム０リング用生地７０の先端を検出したとき、制御装置５０は、ゴム０リング用生地７０がある決められた区間内で一定距離を移動した時間を算出し（検出し）、その検出結果からゴム０リング用生地７０の押出速度を算出する。

ステップ３−４、光学式生地先端検出センサ６０（６０ａ，６０ｂ）がゴム０リング用生地７０の先端を検出し、制御装置５０が切断対象の素材の押出速度を算出したとき、制御装置５０は、サーボモータ４４とサーボシリンダ４６とを協働させて、超音波カッタ３２ａ，３２ｂをゴム０リング用生地７０の長手方向の切断位置まで、ゴム０リング用生地７０の押出速度と同期（連動）させながら前進させる。
ステップ３−５、制御装置５０は、さらに、超音波カッタ前進用エアーシリンダ３８を駆動させて超音波カッタ３２ａ，３２ｂを超音波カッタ摺動溝３６内を第１軸Ｏ１−Ｏ１に向けて移動させてゴム０リング用生地７０の軸方向の切断位置まで移動させる。さらに、制御装置５０は、超音波カッタ３２ａ，３２ｂの駆動電源をオンにする。

これにより、ゴム０リング用生地７０の周囲を回転している超音波カッタ３２ａ，３２ｂから超音波がゴム０リング用生地７０の切断位置に出力される。超音波カッタ３２ａ，３２ｂはゴム０リング用生地７０の周囲に接近して回転しているから、超音波カッタ３２ａ，３２ｂがゴム０リング用生地７０の周囲を半回転（１８０度）すると、２個の超音波カッタ３２ａ，３２ｂによってゴム０リング用生地７０からゴム製の０リング８０が切り離される。

ステップ３−６、２個の超音波カッタ３２ａ，３２ｂを用いたとき、理論的には、ゴム製の０リング８０が完全にゴム０リング用生地７０から切り離されるには、超音波カッタ３２ａ，３２ｂをゴム０リング用生地７０の周囲を半回転すればよいが、切れ残りを発生させないためには、超音波カッタ３２ａ，３２ｂの回転を半回転（１８０度）より少し多く、たとえば、１９０度程度回転させることが望ましい。
そこで、制御装置５０は、超音波カッタ３２ａ，３２ｂが半回転より少し多く回転したか否かを検出し、半回転より多く回転したとき下記の動作に以降する。１回転より少し多く回転したか否かを検出するのは、支持回転部回転駆動用モータ４０の回転速度および超音波カッタ支持回転部３４の回転速度は分かっているので、たとえば、制御装置５０は、超音波カッタ３２ａ，３２ｂを付勢した時間からの経過時間で判断する。

ステップ３−７、制御装置５０は、超音波カッタ３２ａ，３２ｂの駆動電源をオフにして超音波カッタ３２ａ，３２ｂを消勢し、超音波カッタ３２ａ，３２ｂから出力されていた超音波の出力を停止する。
さらに制御装置５０は、超音波カッタ前進用エアーシリンダ３８を消勢して超音波カッタ３２ａ，３２ｂを超音波カッタ摺動溝３６に沿って待機位置（径方向基準位置）まで戻す。
さらに制御装置５０は、サーボモータ４４およびサーボシリンダ４６を駆動して、超音波カッタ３２ａ，３２ｂを長手方向の基準位置まで復帰させる（後退させる）。
この状態では、制御装置５０は、超音波カッタ支持回転部３４の回転を停止させる。

ステップ３−８、オペレータはゴム０リング用生地７０から切り離されたゴム製の０リング８０の寸法、形状、精度などを測定、検査する。
その結果が良好ならば、ステップ４以降の連続運転に以降する。
ゴム製の０リング８０の品質が規定を満足しない場合は、オペレータは、必要に応じて、押出機１０の調整を行い、ステップ３−２の動作から再開する。

ステップ４：連続運転（１）
超音波式切断装置３０の超音波カッタ３２ａ，３２ｂは押出機１０に対して長手方向の基準位置にあり、超音波カッタ３２ａ，３２ｂは第１軸Ｏ１−Ｏ１の軸方向の基準位置は位置しており、超音波カッタ支持回転部３４を停止しているとする。
オペレータは図示しない押出切断装置１の制御卓の連続運転ボタンを押す。
制御装置５０は、連続運転ボタンの押下動作に応じて、支持回転部回転駆動用モータ４０を駆動して、超音波カッタ支持回転部３４を回転させ、超音波カッタ３２ａ，３２ｂを第１軸Ｏ１−Ｏ１回りに回転させる。

ステップ５、連続運転（２）
制御装置５０は、超音波カッタ３２ａ，３２ｂの回転が開始始めたら、上述したステップ３−２〜３−７と同じ、ステップ５−１〜５−６の動作を行う。
すなわち、連続運転においても、１個のゴム製の０リング８０を製造する動作は、試し運転のステップ３−２〜３−７の動作と同じである。
この１サイクルの動作で１個のゴム製の０リング８０がゴム０リング用生地７０から切断されて生成される。

ステップ６、終了判定
制御装置５０はオペレータが図示しない押出切断装置１の制御卓の終了ボタンを押すか、所定時間毛印加しても、押出機１０から次のゴム０リング用生地７０が出力されないとき、あるいは、連続運転の開始から所定時間経過した後、連続運転の終了と判定して上述した動作を収容する。
他方、終了条件を満たさない場合は、ステップ５−１の動作から反復する。

本発明の第１実施の形態の押出切断装置１によれば、定量押出機を用いてないので、たとえば、ゴム製の０リング用の生地などの素材の割れが防止できる。
また本発明の第１実施の形態の押出切断装置１によれば、押出機１０からの切断対象物であるゴム０リング用生地７０の押出速度と、超音波カッタ３２ａ，３２ｂの移動速度とを同期させるので、切断したゴム製の０リング８０の寸法の精度が高い。
さらに本発明の第１実施の形態の押出切断装置１に用いた超音波カッタは、切断対象物であるゴム０リング用生地７０に超音波振動を負荷した加圧により切断するので、切断抵抗が低い。よって、ゴム０リング用生地７０を変形にくく、偏肉が生じにくい。

もちろん、超音波カッタ３２ａ，３２ｂの切断部分が磨耗する度合いか低い。よって耐久性および保守性に優れている。
さらに，磨耗に伴うゴム製の０リング８０の寸法精度の低下も少ない。

第２実施の形態
本発明の切断装置の実施に際しては、上述した第１実施の形態に限らず、種々の変形態様をとることができる。
超音波カッタ３２ａ，３２ｂは１対に限らない。原理的には１個でもよい。その場合、１個の超音波カッタ３２をゴム０リング用生地７０の周囲に１回転強回転させる。
１対の超音波カッタ３２ａ，３２ｂを用いた場合、上述したように、超音波カッタ３２ａ，３２ｂをゴム０リング用生地７０の周囲に半回転強だけ回転させればよいので、ゴム製の０リング８０を切断する時間は短くなる。
もちろん、３個、４個の超音波カッタを用いることも可能である。その場合、１対の超音波カッタ３２ａ，３２ｂを用いた場合より、回転角度は少なくなるので、切断時間はさらに短縮できる。

本発明の切断装置は上述したゴム０リング用生地７０からゴム製の０リング８０を生産するだけでなく、その他のパイプまたはリング状の製品を製造するために適用できる。
制御装置５０は、製造する製品の材質に応じて、超音波カッタ３２ａ，３２ｂのパワー、超音波カッタ３２ａ，３２ｂの回転数を調整する。たとえば、ゴム０リング用生地７０より固い材質のものを切断する場合は、たとえば、支持回転部回転駆動用モータ４０の回転速度を遅くし、超音波カッタ３２ａ，３２ｂのパワーを大きくする、さらには、超音波カッタ３２ａ，３２ｂを複数回回転させて切断するなどのを調整を行う。このような制御条件の変化は制御装置５０によって容易に行うことができる。

図１は従来の押出切断装置を図解する図である。 図２は従来のシャーを用いた切断装置を図解する図である。 図３は本発明の切断装置の実施の形態の、超音波カッタと押出機とを有する押出切断装置の全体構成の横断面を示す図である。 図４は図３に図解した押出切断装置の部分平面図である。 図５は図３に図解した超音波カッタの正面図である。 図６は図１に図解した押出機の斜視図である。 図７は図１に図解した制御装置の処理を示すフローチャートである。 図８は図３に図解した押出切断装置においてゴム製の０リングを切断する動作状態を図解した図である。 図９は図８に図解した押出切断装置によって切断されたゴム製の０リングの斜視図である。

符号の説明

１…押出切断装置
１０…押出機
１２…押出ダイ
１４…スクリュ式押出機構
３０…超音波式切断装置
３２ａ，３２ｂ…超音波カッタ
３４…超音波カッタ支持回転部
３５…支持回転部回転用第２歯車
３６…超音波カッタ摺動溝
３８…超音波カッタ前進用エアーシリンダ
４０…支持回転部回転駆動用モータ
４２…支持回転部回転用第１歯車
４４…サーボモータ
４６…サーボシリンダ
４７（４７ａ，４７ｂ）…超音波カッタ支持回転部支持機構
５０…制御装置（制御用コンピータ）
６０（６０ａ，６０ｂ）…センサ
光学式生地先端検出センサ
７０…ゴム０リング用生地
８０…ゴム製の０リング
９０…支持枠
９１，９２…第１および第２横支持部材
９３…縦支持部材
Ｏ１−Ｏ１…第１軸
Ｏ２−Ｏ２…第２軸
Ｏ３−Ｏ３…第３軸

Claims (5)

1. 切断対象の素材（７０）を押し出す押出機（１０）と、
   超音波式切断装置（３０）と、
   前記切断対象の長手方向の位置を検出するセンサ（６０）と、
   制御装置（５０）と
   を有し、
   前記押出機と前記超音波式切断装置の前記超音波カッタ支持回転手段とは長手方向に相対移動可能であり、
   前記超音波式切断装置（３０）は、
   前記切断対象の素材を超音波エネルギーで切断する超音波カッタ（３２ａ，３２ｂ）と、
   該超音波カッタを前記切断対象の素材の周囲を回転させる超音波カッタ支持回転手段（３４、３５、４２、４０）と、
   前記超音波カッタを前記切断対象の素材の長手方向に切断長さに応じて移動させる超音波カッタ長手方向移動手段（４４、４６）と、
   該超音波カッタ支持回転手段により回転する前記超音波カッタを前記切断対象の素材の径方向の切断位置まで接近させる超音波カッタ径方向移動手段（３８、３６）と、
   前記超音波カッタを、前記切断対象の素材を切断するとき付勢し、前記切断対象の素材を切断しないとき消勢する、超音波カッタ駆動手段と
   を有し、
   前記制御装置は、
   前記超音波カッタ支持回転手段を駆動して前記超音波カッタを回転させ、
   前記センサが前記切断対象の素材の先端を検出したとき、前記切断対象の素材がある決められた区間内で一定距離を移動した時間を検出し、その検出結果から前記切断対象の素材の押出速度を算出し、前記超音波カッタ長手方向移動手段を駆動して前記長手方向の切断位置まで前記回転している超音波カッタを前記算出した押出速度に同期させて移動させ、前記超音波カッタ径方向移動手段（３８、３６）を駆動して前記超音波カッタを前記切断対象の径方向の切断位置まで接近させ、前記超音波カッタ駆動手段を駆動して前記超音波カッタを付勢し、
   前記付勢された超音波カッタが所定回転角度だけ回転したとき、前記超音波カッタ駆動手段を駆動して前記超音波カッタを消勢し、前記超音波カッタ径方向移動手段を駆動して前記回転している超音波カッタを径方向の基準位置に復帰させ、前記超音波カッタ長手方向移動手段を駆動して前記超音波カッタを長手方向の基準位置まで復帰させる、
   切断装置。
2. 前記制御装置は、前記切断対象の素材の先端からの切断位置と前記超音波カッタ長手方向移動手段（３８）の駆動範囲とに基づいて、前記超音波カッタ長手方向移動手段を駆動して、前記押出機から押し出される切断対象の素材の位置と押出速度および前記超音波カッタの長手方向の位置と移動速度を調整する。
   請求項１に記載の切断装置。
3. 前記超音波カッタを前記切断対象の素材の長手方向に切断長さに応じて移動させる超音波カッタ長手方向移動手段（４４、４６）は、前記超音波カッタ支持回転手段を移動させるサーボモータ（４６）と、該サーボモータと協働するサーボシリンダ（４６）とを有する、
   請求項１または２記載の切断装置。
4. 前記超音波カッタ径方向移動手段（３８、３６）は、前記超音波カッタ（３２ａ，３２ｂ）を径方向に移動させる超音波カッタ前進用エアーシリンダ（３８）と、前記超音波カッタを径方向に案内する超音波カッタ摺動溝（３６）とを有する、
   請求項１〜３のいずれかに記載の切断装置。
5. 前記切断対象の長手方向の位置を検出するセンサ（６０）は、前記切断対象物を挟んで対向して配設された、発光素子と、受光素子とを有する、
   請求項１〜４のいずれかに記載の切断装置。
   

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