JP2009072897A - 切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム成形体などの切捨て部を簡単な構成で能率よく短時間に切断でき、その切断面を均一にすることができる切断装置を提供する。
【解決手段】上下両端を開口し被加工成形体１の外形に合わせた容積の中空部１ａを備え、中空部に投入した被加工成形体の第１の切捨て部１ｄを切断可能に下側開口端から外に出して保持する円筒状の中空ケース２と、中空ケースの外周に中空ケースの回転軸を鉛直方向に支持し中空ケースを回転可能に案内する支持手段３と、中空ケースの外周に中空ケースと共に被加工成形体を駆動回転する回転駆動手段４と、被加工成形体の第１の切捨て部を切断するカッターナイフ５ｂを取着し、カッターナイフの側面を中空ケースの開口端面に摺接して進退させる切断手段５とを備えて構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工成形体、例えば射出成形後のゴム成形体などの切捨て部を切断する切断装置に関する。

図３の一部断面を含む側面図に示すように、切断加工される被加工成形体１は、合成ゴムを射出成形した円錐筒状のゴム成形体で、自動車の駆動軸部分を覆って油漏れを防止するドライブブーツである。弾性を有し、蛇腹部は曲げ力に対して自在に屈曲可能であり、自由姿勢での軸心は略真っ直ぐに保たれている。

このゴム成形体１は、成形金型に入れ子を用いているため、下端は底付きのキャップ（ブーツキャップ）になっており、このブーツキャップ、即ち第１の切捨て部１ｄは使用上、不要部分で切り捨てられる。また、上端の２点鎖線で示すランナー（第２の切捨て部１ｄ−１）が出ていれば、これも不要部分で切り捨てている。

従来、このゴム成形体は、型抜き後に所定数を一旦、収納容器内に集めて常温程度に冷やした後、手作業で切捨て部の切断処理を行っていた。即ち、作業員がゴム成形体を手に持って、鋏を用いて厚さの薄い（約２ｍｍ）くびれ溝１ｅ（図３の切断位置Ａ参照）から第１の切捨て部（ブーツキャップ）１ｄを切り離していた。

しかしながら、従来の手作業による切断によれば、ゴム成形体の蛇腹部が屈曲し易いため、手に保持して切断するのに時間が掛かり、切断面を均一にできないという問題と、更に手作業ではゴム成形体の両端の第１の切捨て部（ブーツキャップ）と第２の切捨て部（ランナー）とを同時に切断できず別々の２工程になるため処理能率が悪いといった問題があった。

従来技術に実開平１−１１００９２号公報の切断装置がある。以下、本公報の技術について説明する。（本公報の図１、図４参照）
ゴム成形体１００の中に治具１を挿入し、治具１を回転駆動しながらスプール部１０１、ランナー部１０２、フィルムゲート部１０３からなる筒部のフィルムゲート部をカット刃３で切断し、筒部を切り離すものである。

この治具の第１の保持部１１の長さは筒部の深さより大きくし、治具に挿入した際にフィルムゲート部を伸ばして引張り応力を作用させた状態に本体１０４を保持するための真空吸着手段と、治具にゴム成形体を被せてスプール部１０１の切断時の振動、騒音を防止するための保持装置４（チャック４１とガイド部材４２とを備える）を配設している。

もう一つの従来の切断装置に特開２００６−１５９３２６号公報の切断装置がある。以下、本公報の技術について説明する。（本公報の図１、図２参照）

固定装置本体１上に切断対象物（弾性ワーク）４を載せ、固定装置本体１上に設置されて弾性ワーク４を検知する接触検知センサ５を備える２本以上の固定アーム２が移動し、接触検知センサ５が弾性ワーク４を検知すると停止して弾性ワーク４を把持する。固定装置本体１を回転駆動して切断機３の距離センサ付き可動式アーム３ａに備えた丸形の切断刃４を前進させて切断するものである。

実開平１−１１００９２号 公報 特開２００６−１５９３２６号 公報

しかしながら、特許文献１の構成では、フィルムゲート部１０３を伸ばして保持するための真空吸着手段と、治具１にゴム成形体１００を被せて切断時のスプール部１０１の振動、騒音を防止するための保持装置４を要して構造が複雑になり、しかもこれら要素の一連の動作は切断前後に所要の時間を必要とするため切断処理に時間が掛かるという問題がある。また、加工物が引き伸ばしにくい性状で真空吸着のできない形状の物は、開示された技術思想では切断が困難であるという問題がある。

また、特許文献２の構成では、固定アーム２に接触検知センサ５を付設して弾性ワーク４を把持する構造と、切断機３の可動式アーム３ａに距離センサを付設して切断刃４を伸縮する構造が複雑で、これら要素の一連の動作は切断前後に所要の時間を必要とするため切断処理に時間が掛かるという問題がある。

このように、特許文献１、２の構成では、加工品を切断可能に保持するのに複雑な構造となり、そのための一連のシーケンス制御、動作に時間を要し、短時間に切断処理できないという問題がある。また、特許文献２の鋸形切断刃による切断は切削屑が生じ、その後処理が必要になるという問題がある。

上記問題点に鑑み、本発明はゴム成形体などの被加工成形体を簡単な構造で保持し、被加工成形体の切捨て部をとくに切削屑が生じることなく短時間に切断でき、しかも切断面が均一になる切断装置を提供することを目的とする。

そして、本発明は上記目的を達成するために、第１の課題解決手段は、上下両端を開口し被加工成形体の外形に合わせた容積の中空部を備え、中空部に投入した被加工成形体の第１の切捨て部を切断可能に下側開口端から外に出して保持する円筒状の中空ケースと、中空ケースの外周に中空ケースの回転軸を鉛直方向に支持し中空ケースを回転可能に案内する支持手段と、中空ケースの外周に中空ケースと共に被加工成形体を駆動回転する回転駆動手段と、被加工成形体の第１の切捨て部を切断するカッターナイフを取着し、カッターナイフの側面を中空ケースの開口端面に摺接して進退させる切断手段とを備えて構成するものである。

第２の課題解決手段は、切断手段のカッターナイフは、切断刃の切っ先が被加工成形体に当接する点から切り込み方向が中空ケースの回転中心に対し所定角度だけ逆回転方向に偏心して進退するように設置したものである。

第３の課題解決手段は、中空ケースに投入された被加工成形体の第１の切捨て部を検出する第１の光検出センサと、切断された第１の切捨て部を落下途中に検出する第２の光検出センサとを備える構成としたものである。

第４の課題解決手段は、中空ケースの上側開口端から外に出た第２の切捨て部を第１の切捨て部の切断手段と同期して切断する第２の切断装置を追設する構成としたものである。

上記第１の課題解決手段による作用は次のとおりである。即ち、被加工成形体を保持する中空ケースは被加工成形体の外形に合わせた容積の中空部を備えることにより、鉛直に支持した中空ケースの中空部の中に上方から被加工成形体を投入するだけで、他の保持手段を必要とすることなく単一の中空ケースだけの簡単な構造で、被加工成形体と中空ケースとを同心に自動的にセットすることができる。

また、被加工成形体は中空ケースの回転と共に回転して被加工成形体に働く遠心力で中空部の壁面に押し付けられてその粘着により滑ることなく保持することができる。また、切捨て部を中空ケースの開口端面から外に出し、その開口端面を案内面にしてカッターナイフを摺接させながら切り裂くことにより、刃振れを抑えて短時間に切断面を均一に切断することができる。また、カッターナイフは直線刃のため、丸形の切断刃（特許文献２の図１参照）に比べてとくに切削屑が生じることはない。

また、第２の課題解決手段は、カッターナイフの切断刃の切り込み方向を回転方向に偏心させて設置することにより、カッターナイフの切っ先は被加工成形体の周面に対して斜めに切り込まれるため、抵抗少なく円滑に切断することができる。

また、第３の課題解決手段は、中空ケースに投入された被加工成形体の第１の切捨て部を検出する第１の光検出センサを固設することにより、被加工成形体の投入後の第１の切捨て部を確実に検出することができ、その出力信号で中空ケースを回転起動してカッターナイフの切断動作を開始させることができる。そして、第２の光検出センサを固設することにより、第１の切捨て部が完全に切断されて落下したことを検出することができる。

また、第４の課題解決手段は、被加工成形体の不要部分である両側の第１、第２の切捨て部を中空ケースの上下開口端面から外に出し、それぞれに対応する切断装置を配設することにより、同期して第１、第２の切捨て部を同時に切断できる。

上述したように本発明の切断装置によれば、極めて簡単な構造で安価に構成することができ、被加工成形体を中空ケースだけで切断可能に即時に保持ができるため、短時間に切断処理を行うことができ、その切断面を均一にすることができる。加えて、振動や騒音も殆どなく、切削屑を生じないので事後処理は不要といった産業上極めて有用な効果を発揮する。

以下、図面に示した実施例に基づいて本発明の要旨を詳細に説明する。
図１の一部断面を含む要部側面図に示すように、被加工成形体１は、図３に示したように合成ゴムで射出成形したゴム成形体である。

図３に示すように、このゴム成形体１は、大径の上端環部１ａと、小径の下端環部１ｂと、その間を連接する円錐筒形の蛇腹部１ｃとで形成される。上端環部１ａと蛇腹部１ｃとの接続部分は上端環部１ａの方が蛇腹部１ｃより大径になって段差１ａ−１を形成している。

下端環部１ｂと蛇腹部１ｃとの接続部分は、下端環部１ｂの方が蛇腹部１ｃより小径になって段差１ｃ−１を形成する。下端環部１ｂには薄い肉厚のくびれ溝１ｅを形成し、このくびれ溝１ｅが切断位置となり、その先は第１の切捨て部１ｄで不要部分である。

ゴム成形体１を入れる中空ケース２は円筒状で、合成樹脂材、例えばナイロンからなり、ゴム成形体１の外形に合わせて形成した空間を中空部２ａとし、その上下両端を開口して貫通する。

この中空部２ａの上下端部の内径寸法は、ゴム成形体１の上端環部１ａ及び下端環部１ｂのそれぞれの外径寸法より０．５ｍｍ程度大きくして円滑に通過できるようにする。蛇腹部１ｃに対応する中間部分の内径寸法は円錐体状でさらに余裕（遊び）をもたせた寸法とする。これにより、ゴム成形体１は、鉛直に立てた中空ケース２の上側開口から容易に投入できることとなる。

中空ケース２の中空部２ａは、ゴム成形体１の上端環部１ａの段差１ａ−１と蛇腹部１ｃの下端の段差１ｃ−１のそれぞれに対応して第１の段差部２ａ−１と第２の段差部２ｂ−２を有する。鉛直に立てた中空ケース２に上側開口から手で投入されたゴム成形体１を軸方向に位置決めする。

位置決めされると、中空ケース２の中空部２ａの下側開口端面とくびれ溝１ｅとが一致し、これにより、くびれ溝１ｅ（図３の切断位置Ａ参照）で切断して外に出た第１の切捨て部１ｄを切り離すことができる。このとき、中空ケース２の上端面と上端環部１ａ端面とは面一になるように中空ケース２の軸方向高さは設計される。これにより、中空ケース２の上端面より出たランナー１ｄ−１も同時に切断可能となる。

中空ケース２は外周面に案内溝２ａ−３を周設する。この案内溝２ａ−３は、中空ケース２を支持する後述のガイドローラに係合して中空ケース２の回転を案内する。また、中空ケース２は外周面に歯形を一体刻設し、歯車２ａ−４を形成する。この歯車２ａ−４は、後述のピニオンギアと噛み合って中空ケース２を回転する。

中空ケース２を支持する支持手段３は、装置ベース１０上に固設するブラケット３ａと、ブラケット３ａに軸支する複数（４個）のガイドローラ３ｂ（スラストベアリングとラジアルベアリングとの組合せ）を備える。ガイドローラ３ｂは、中空ケース２の案内溝２ａ−３の円周４点で軸方向と半径方向共に拘束・係合することにより、中空ケース２の回転軸心を鉛直方向に支持して安定に回転可能とする。

中空ケース２を回転させる回転駆動手段４は、中空ケース２の歯車２ａ−４と噛合するピニオンギア４ａを取着した減速ヘッド付きの直流モータ４ｂを装置ベース１０上に固定してなり、図示しない駆動回路により起動、停止する。駆動回路は回転速度可変ボリューム、起動及び停止用の押し釦スイッチを含む。

ゴム成形体１の切捨て部１ｄを切り離す切断手段５は、装置ベース１０上に固定する台座５ｃと、この台座５ｃ上に固定するエアシリンダ５ｂと、エアシリンダ５ｂに取着するカッターナイフ５ａとを備える。

図２に示すように、カッターナイフ５ａ（例えば市販のコクヨ製カッター、オルファ製カッターなどを使用）は直線刃を有し、切っ先５ａ−１の切り込み前進方向を回転中心に向けるのでなく、切捨て部１ｄに当接する点から中空ケースの回転軸心に対し所定角度θ、即ち５°乃至７°だけ逆回転方向に偏心させて設置する。この角度θは、材質、硬度や回転速度に左右されるので実際に切断試行して切り込み易い姿勢にセットする。なお、カッターナイフの直線刃はエアシリンダの進退（往復動）方向に一致させている。

更に、エアシリンダ５ｂは、カッターナイフ５ａの切っ先５ａ−１の待機（後退）時の位置では、切っ先５ａ−１の側面を中空ケース２の下側開口端面に当てて、そのまま端面を摺接しながら進退するようにセットされる。

これにより、切っ先は前進時に中空ケースの周側面に突き当たることなく回転方向に沿うようにゴム成形体のくびれ溝に切り込むことができる。また、カッターナイフの側面は中空ケースの下側開口端面と摺接しながら前進するので切断抵抗による刃ブレを抑えることができ、切り始めと切り終わりが一致して切断面を均一にきれいに切断することができる。

エアシリンダの進退（往復動）ストロークは、ゴム成形体を回し切りする切断厚さにより予め選定される。エアシリンダは、図示しない高圧エア供給源及びエアシリンダの往復動を制御する電磁バルブに接続され、電磁バルブは直流モータの起動、停止に連動してカッターナイフの進退を制御する。また、高圧エア通路には圧力調節バルブが設けてあり、カッターナイフの進退それぞれの速度を変えることができる。

直流モータ４ｂ及びエアシリンダ５ｂを起動、停止するため、中空ケース２に保持されたゴム成形体１の第１の切捨て部１ｄを検出する第１の光検出センサ６（ホトカプラー）と、ゴム成形体１から切り離されて落下する途中の第１の切捨て部１ｄを検出する第２の光検出センサ７（ホトカプラー）とを備える。

第１の光検出センサ６は、その出力信号により図示しない起動スイッチを有効にし、起動スイッチをＯＮすることにより直流モータ４ｂを起動して中空ケース２を回転すると共に、エアシリンダ５ｂを駆動してカッターナイフ５ａを前進させる。
第２の光検出センサは、その出力信号により直流モータ４ｂを停止すると共に、エアシリンダ５ｂを後退させる。

つぎに切断装置の動作を以下に説明する。
作業者は、収納容器に集められたゴム成形体１を中空ケース２の上側開口から第１の切捨て部１ｄを下方にして中空部２ａに手で投入する。投入されたゴム成形体１は中空ケース２の第１の段差部２ａ−１及び第２の段差部２ａ−２が受け止めて自動的に位置決めされる。そのとき、第１の光検出センサ６が中空ケース２の下側開口から出ている第１の切捨て部１ｄを検出する。

作業者が、図示しない起動スイッチをＯＮすると、直流モータ４ｂ及びエアシリンダ５ｂが同時に起動する。中空ケース２がゴム成形体１と共に回転すると、被加工成形体に働く遠心力で被加工成形体１は中空部２ａの内壁面に押し付けられてその粘着により滑ることなく保持される。

平行してエアシリンダ５ｂが待機（後退）位置にあるカッターナイフ５ａを前進させ、切っ先５ａ−１がくびれ溝１ｅに切り込まれると、ゴム成形体１が１回転余りする間に第１の切捨て部１ｄが切り離される。切り離されて落ちる途中の第１の切捨て部１ｄを第２の光検出センサ７が検出すると、直流モータ４ｂを停止させる同時に、カッターナイフ５ａを後退させる。

なお、本実施例のゴム成形体の回転速度は、試行テストの結果、３５０ＲＰＭ程度を最適としているが、回転速度可変ボリュームによりゴム硬度や切断厚さなどに応じて良好に切断できる回転数に調整できる。また、エアシリンダに供給される高圧空気の圧力は調圧バルブ（図示略）により切断動作に最適なように調圧され、その圧力は切っ先の切り込み時の抵抗に対し緩衝させる作用もある。

さらに本実施例の説明では、ゴム成形体１の下端部分（第１の切捨て部１ｄ）を切断手段５により切断するとしたが、図３の仮想線で示すように上端面に突出したランナー（第２の切捨て部１ｄ−１）を切り捨てる必要がある。そのために、図１の仮想線で示すように上記説明した切断手段５と同様の第２の切断手段５１を装置ベース１０に設ける。

カッターナイフ５ａを中空ケース２の上側端面に摺接させてセットし、切断手段５と同期して略同時に第２の切断手段５１を動作させて、下側の第１の切捨て部１ｄと同時に第２の切捨て部１ｄ−１を切断する。この構成によれば、上下の第１、第２の切捨て部を１工程で切断できるため、切断処理の能率を格段に向上することができる。

また、この切断装置は、上記説明のゴム成形体の他に塩化ビニールやポリプロピレンなどの軟質樹脂成形体にも適用できる。

本発明による一実施例の一部断面を含む側面図である。 図１のカッターナイフの切り込み角度を説明する平面図である。 図１の被加工成形体の一部断面を含む側面図である。

符号の説明

１ 被加工成形体（ゴム成形体）
１ａ 上端環部
１ａ−１ 段差
１ｂ 下端環部
１ｃ 蛇腹部
１ｃ−１ 段差
１ｄ 第１の切捨て部
１ｄ−１ 第２の切捨て部（ランナー）
１ｅ くびれ溝
２ 中空ケース
２ａ 中空部
２ａ−１ 第１の段差部
２ｂ−１ 第２の段差部
２ａ−３ 案内溝
２ａ−４ 歯車
３ 支持手段
１０ 装置ベース
３ａ ブラケット
３ｂ ガイドローラ
４ 回転駆動手段
４ａ ピニオンギア
４ｂ 直流モータ
５ 切断手段
５１ 第２の切断手段
５ａ カッターナイフ
５ａ−１ 切っ先
５ｂ エアシリンダ
５ｃ 台座
６ 第１の光検出センサ（ホトカプラー）
７ 第２の光検出センサ（ホトカプラー）

Claims (4)

1. 上下両端を開口し被加工成形体の外形に合わせた容積の中空部を備え、該中空部に投入した被加工成形体の第１の切捨て部を切断可能に前記下側開口端から外に出して保持する円筒状の中空ケースと、
   前記中空ケースの外周に該中空ケースの回転軸を鉛直方向に支持し中空ケースを回転可能に案内する支持手段と、
   前記中空ケースの外周に該中空ケースと共に被加工成形体を駆動回転する回転駆動手段と、
   前記被加工成形体の第１の切捨て部を切断するカッターナイフを取着し、カッターナイフの側面を前記中空ケースの開口端面に摺接して進退させる切断手段と、
   を備えることを特徴とする切断装置。
2. 前記切断手段のカッターナイフは、切断刃の切っ先が被加工成形体に当接する点から切り込み方向が中空ケースの回転中心に対し所定角度だけ逆回転方向に偏心して進退するように設置することを特徴とする請求項１記載の切断装置。
3. 前記中空ケースに投入された被加工成形体の第１の切捨て部を検出する第１の光検出センサと、切断された第１の切捨て部を落下途中に検出する第２の光検出センサとを備えることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
4. 前記中空ケースの上側開口端から外に出た第２の切捨て部を前記第１の切捨て部の切断手段と同期して切断する第２の切断装置を追設することを特徴とする請求項１記載の切断装置。

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