JP2010082778A - チューブ切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続的に搬送されるチューブを停止させず、切断後に切断されたチューブの端部がガイド外に逸脱することなく、且つ大規模な機構を必要としないチューブ切断装置を提供する。
【解決手段】 連続的に搬送されるチューブの軸方向に対して垂直な面に沿って移動する２個以上のカッター刃２１、２２を設け、該カッター刃が互いに同速度で移動し、且つ該カッター刃の刃先がチューブの中心線１３上で交差することで切断をおこなうチューブ切断装置によって実現される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、医療分野におけるカテーテル用のチューブや、ドレンチューブなどの小径・柔軟チューブの連続押出し成形後の切断工程のチューブ切断装置、或いはチューブ切断方法に関する。

連続的に搬送されるチューブを切断する方式として図１２（ａ）に示すようなカッター刃２１をチューブ１０の軸に対して垂直に振り下ろす方式が一般的である。この場合、切断の際にチューブが軸に対して垂直な方向に逃げるのを防止するため、カッター刃２１の前後にガイド３０、３１を配置させチューブの位置を拘束する必要性があるが、図１２（ｂ）に示すように切断直後に切断されたチューブの端部１２がガイド３１の外に逸脱し詰まってしまうという問題がある。特に小径で柔軟な腰の無いチューブの場合、その傾向が顕著である。

そこで確実に切断する方法としてチューブの搬送を止めて切断する方法があるが、押出し成形装置と連動している場合、切断時に搬送を止める機構が必要となる。

また、切断機構そのものをベルトコンベアと歯付車との噛み合せによって被切断物の搬送速度と同速に移動させながら切断をおこなう切断装置が考案されている（特許文献１）。この切断装置においては、非切断物の搬送速度が高速化すると切断機構の移動距離が大きくなり、更に切断機構の移動慣性力が増大するため移動機構の剛性を上げる必要があり、それにより切断装置が大型化するという問題がある。

また、上下一対のカッター刃とこれらのカッター刃を回転駆動するモーターとを備えていて、カッター刃が１回転することで切断をおこなうチューブ切断装置が考案されている（特許文献２）。この切断装置においては切断機構の構造が簡素化されており、切断機構の慣性力の増大を抑制することができ、搬送速度の高速化に追従できる。しかしながら、小径で柔軟な腰の無いチューブの切断をおこなう際には、チューブ自身に剛性が無く直進性に劣るため、カッター刃の前後にガイドを配置させ搬送チューブを適切な位置に誘導する必要性があるが、この切断装置ではカッター刃が回転運動をおこなうため切断位置近傍にガイドを配置することができず、切断後に切断されたチューブの端部がガイド外に逸脱し詰まってしまうという問題がある。
特開昭５０−７３２９０号公報 特開２００４−９１８５号公報

本発明は、上記の課題を解決するものであり、連続的に搬送されるチューブを停止させず、切断後に切断されたチューブの端部がガイド外に逸脱することなく、且つ大規模な機構を必要としないチューブ切断装置を提供することを目的とする。

本発明者は鋭意検討した結果、連続的に搬送されるチューブの切断工程において、該チューブの軸方向に対して垂直な面に沿って移動する２個以上のカッター刃を有し、チューブを切断する瞬間に該カッター刃が互いに同速度で移動し、且つ該カッター刃の刃先がチューブの中心線上で交差することを特徴とするチューブ切断装置を提供した。これによれば、カッター刃がチューブの軸方向に垂直な面に沿って移動することでカッター刃の移動空間を小さくできるため、切断領域直近にガイドを配置でき、切断後に切断されたチューブの端部がガイド外に逸脱することを低減できる。また、チューブを切断する瞬間に２個以上のカッター刃が互いに同速度で可動し、かつ該カッター刃の刃先がチューブの中心線上で交差するため、切断時にチューブが径方向にずれにくく、切断されたチューブの端部がガイド外に逸脱することを更に低減できる。

また、前記２個以上のカッター刃が、チューブを切断する瞬間にチューブの中心線に対して対称に位置していることを特徴とする前記チューブ切断装置を提供した。

更には、前記２個以上のカッター刃が、同一円の円周上に均等に配置され、且つ全刃先が前記同一円の中心に向かって移動するカッター刃としたもの、あるいは概略端部を中心に互いに交差して移動できるように端部を固定した２個のカッター刃とした前記チューブ切断装置を提供した。

また、前記２個以上のカッター刃の前後に配置し搬送されるチューブを誘導するガイドを有することを特徴とする前記チューブ切断装置を提供した。

また、連続的に搬送されるチューブの切断工程において、該チューブの軸方向に対して垂直な面に沿って移動する２個以上のカッター刃が、チューブを切断する瞬間に互いに同速度で移動し、且つ該カッター刃の刃先がチューブの中心線上で交差することを特徴とするチューブの切断方法を提供した。

本発明によれば、連続的に搬送されるチューブを停止させず、切断後に切断されたチューブの端部がガイド外に逸脱することなく、且つ大規模な機構を必要としないチューブ切断装置を提供できる。特にこれによれば、例えば高速に搬送されるチューブ、あるいは小径で柔軟な腰の無いチューブなどを安定して切断することが可能となる。

本発明は、連続的に搬送されるチューブの切断工程において、該チューブの軸方向に対して垂直な面に沿って移動する２個以上のカッター刃を有し、チューブを切断する瞬間に該カッター刃が互いに同速度で移動し、且つ該カッター刃の刃先がチューブの中心線上で交差することを特徴とするチューブ切断装置、あるいは、連続的に搬送されるチューブの切断工程において、該チューブの軸方向に対して垂直な面に沿って移動する２個以上のカッター刃が、チューブを切断する瞬間に互いに同速度で移動し、且つ該カッター刃の刃先がチューブの中心線上で交差することを特徴とするチューブの切断方法、或いはこの様な切断方法を実現する為に各部材が配置されたチューブ切断装置に関するものである。

以下、図面に従って本発明の実施の形態のチューブ切断装置について説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明のチューブ切断装置の切断機構を示す図である。図１（ａ）はチューブを切断する直前の状態、図１（ｂ）はチューブを切断した後の状態、を示す。

チューブを連続的に搬送する駆動源としては、公知の各種駆動源が使用可能である。駆動源は、チューブ切断装置の繰出し側、あるいは引取り側等、各種位置に配置できるが、切断時にチューブの繰出し側への搬送力を維持する上で切断装置の繰出し側に駆動源を配置しておくことが好ましい。また、駆動源としては、押出し成形機の押出し力の利用、送り装置、引取り装置などが使用可能である。

本発明では、２個以上のカッター刃２１、２２がチューブの軸方向中心線１３に垂直な面に沿って移動することが必要である。これにより該カッター刃２１、２２の移動空間を小さくでき、該カッター刃２１、２２の直近に繰出し側のガイド３０、および引取り側のガイド３１を配置することができ、ひいては切断されたチューブの端部１２が引取り側のガイド３１の外に逸脱することを低減できる。

更にチューブを切断する瞬間に前記２個以上のカッター刃２１、２２が互いに同速度で移動し、且つ該カッター刃の先端部がチューブ中心線１３で交差することが必要である。これによれば、切断時にチューブが径方向にずれにくく切断されたチューブの端部１２が引取り側のガイド３１の外に逸脱することを低減できる。

また、チューブを切断する瞬間に前記２個以上のカッター刃２１、２２の先端部がチューブ中心線１３に対して対称に位置していることが好ましい。これによれば、切断動作中に各カッター刃がチューブに与える切断力がチューブの中心に向かうことになり、切断時にチューブが径方向にずれにくく切断されたチューブの端部１２が引取り側のガイド３１の外に逸脱することを低減できる。

このような二又は三つの特徴を満たすカッター刃の形式としては、例えば、全カッター刃が同一円の円周上に均等に配置され、且つ全刃先が前記同一円の中心に向かって移動する２個以上のカッター刃、あるいは概略端部を中心に互いに交差して移動できるように端部を固定した２個のカッター刃、などが挙げられる。

図２は同一円の円周上に均等に配置され、且つ全刃先が前記同一円の中心に向かって移動する２個のカッター刃を示している。すなわちこれは、１個のカッター刃２１に対し平行となるように、もう１個のカッター刃２２が反対向きで刃同士が向かい合った状態に配置された２個のカッター刃である。また、これらのカッター刃２１、２２は２個同時に移動するもので、その移動方向は正反対である。すなわち２個のカッター刃同士が同速度で互いに近づく方向、もしくは互いに遠ざかる方向に移動する。

更に、これら２個のカッター刃２１、２２が同一面内に配置されると、刃同士が近づいていった際に刃先同士がぶつかり刃先のカケや磨耗を生じるため、カッター刃の厚み方向にずらしておくことが好ましい。ただし、刃が厚くまた刃のずらし量が大きいと、切断の際にチューブに適切なせん断力を与えることができず、チューブを変形させ切断バリの発生原因となる。そこで、刃の形状は図９（ａ）に示すような片面だけを斜めにそぎ落とした形状とし、刃の厚みはチューブ外径の１／２以下とし、且つ２枚のカッター刃がそぎ落とされていない面４１同士を合わせるようにして配置し、この２枚のカッター刃の隙間４２をチューブ外径の１／４以下となるように近づけるのが好適である。

更に、図９（ｂ）に示すようにカッター刃の背中の部分にも刃を形成させてもよい。これによれば、カッター刃の往復運動のいずれでも切断を可能とすることができるため、切断のたび刃を元の位置に戻す動作を必要とせず、切断動作が簡素化できる。また刃を薄くすれば硬いチューブの切断時にカッター刃のヨレが発生するが、例えば図３に示すような摺動ガイド４３を用いることでヨレを低減し良好な切断動作をおこなうことができる。

図４（ａ）、（ｂ）は同一円の円周上に均等に配置され、且つ全刃先が前記同一円の中心に向かって移動する３個のカッター刃を示している。３個のカッター刃２１〜２３が円を描くように同一円周上に均等に配置され、且つ全カッター刃２１〜２３の刃先は前記同一円の中心に向かって配置される。更に、これらの全カッター刃２１〜２３は同時に移動するもので、その移動方向は前記同一円の中心から見て同一である。すなわち全てのカッター刃２１〜２３が同速度で前記同一円の中心に向かって近づく方向、もしくは遠ざかる方向に移動する。

また、これらのカッター刃２１〜２３が同一面内に配置されると刃同士が干渉しあうため、カッター刃の厚み方向にずらしておくことが必要である。ただし、刃が厚くまた刃のずらし量が大きいと、切断の際にチューブに適切なせん断力を与えることができず、チューブを変形させ切断バリの発生原因となる。そこで、刃の形状は図９（ｃ）に示すような両面を斜めにそぎ落とした形状で、各カッター刃が隣のカッター刃に重なるように配置され、且つ刃の厚みをチューブ外径の１／２以下となるよう薄くし、隣り合う刃と刃の隙間４２をチューブ外径の１／４以下となるように近づけるのが好適である。更には、刃の厚みはチューブ外径の１／５以下まで薄くし、且つ刃と刃の隙間を無くし摺り合わせるようにすることで、互いの刃が摺動ガイドの働きを成し刃のヨレを低減すると同時に切断バリを更に低減することができ、最も好適である。

刃の重ね方は、例えば図４（ａ）に示すような、隣り合う刃を順次重ねていき螺旋形状に配置させる方法が挙げられる。これは、カッター刃２１の隣にカッター刃２２を配置させ、更にその隣にカッター刃２３を配置させる方法で、カッター刃２１とカッター刃２３は最も離れた位置に配置される。あるいは、図４（ｂ）に示すような、刃に角度をつけ隣り合う刃を順次重ねていくことで、エンドレスに配置させる方法も挙げられる。これは、カッター刃２１の隣に角度を付けカッター刃２２を配置させ、更にその隣に角度を付けカッター刃２３を配置させる方法で、最後のカッター刃２３が再びカッター刃２１の隣に戻ってくるように配置される。ただしこの方法では、刃を近づけるよう絞り動作をおこなうと刃先同士がぶつかるため、カム機構等を利用してぶつかる寸前で再び遠ざかる動きに反転させ元の位置に戻すような動作をさせることが必要である。この切断機構は、チューブ外周から均一に切断力を与えることができるため、切断後のチューブのつぶれ等の抑制にも効果がある。

同一円の円周上に均等に配置され、且つ全刃先が前記同一円の中心に向かって移動する同様のカッター刃機構としては、カッターの個数は２個と３個に限らず、もっと多くても良い。図５（ａ）に４個のカッター刃から成り螺旋形状に刃を重ねた機構、図５（ｂ）に４個のカッター刃から成りエンドレスに刃を重ねた機構を例示する。また、図６（ａ）に６個のカッター刃から成り螺旋形状に刃を重ねた機構、図６（ｂ）に６個のカッター刃から成りエンドレスに刃を重ねた機構を例示する。

図７（ａ）、（ｂ）は概略端部を中心に互いに交差して可動できるように端部を固定した２個のカッター刃を示している。これは、１個のカッター刃２１に対し、もう１個のカッター刃２２が反対向きで刃同士が向かい合った状態に配置され、且つ両カッター刃が共通の支点４０を持ちテコのように回転運動することが可能な２個のカッター刃である。また、これらのカッター刃２１、２２は２個同時に移動するもので、その移動方向は正反対である。すなわち２個の刃同士が同速度で互いに近づく方向、もしくは互いに遠ざかる方向に移動する。

刃の形状には様々なものが考えられるが、例えば図７（ａ）に示す直線形状であるもの、および図７（ｂ）に示すＶ字形状のものが挙げられる。直線形状の場合は切断する瞬間に２個のカッター刃２１、２２が平行でなく角度があるため、切断されるチューブは支点４０と反対の方向に若干逃げを生じるが、Ｖ字形状の場合は切断されるチューブを拘束し径方向に全く逃げを生じないため更に好適である。

これらのカッター刃が厚くまた刃のずらし量が大きいと、切断の際にチューブに適切なせん断力を与えることができず、チューブを変形させ切断バリの発生原因となる。そこで、図９（ａ）に示すような片面だけを斜めにそぎ落とした形状とし、刃の厚みはチューブ外径の１／２以下とし、且つ２枚のカッター刃がそぎ落とされていない面４１同士を合わせるようにして配置し、この２枚のカッター刃の隙間４２をチューブ外径の１／４以下となるように近づけるのが好適である。

更に、図９（ｂ）に示すようにカッター刃の背中の部分にも刃を形成させてもよい。これによれば、カッター刃の往復運動のいずれでも切断を可能とすることができるため、切断のたび刃を元の位置に戻す動作を必要とせず、切断動作が簡素化できる。また刃を薄くすれば硬いチューブの切断時にカッター刃のヨレが発生するが、例えば図８に示すような摺動ガイド４３を用いることでヨレを低減し良好な切断動作をおこなうことができる。

加えて本発明では、図１に示すように前記２個以上のカッター刃２１、２２の前後に配置し搬送されるチューブを誘導するガイド３０、３１を有することが好ましい。このガイドは、例えば図１０に示すような円筒形状が挙げられ、その内径は搬送されるチューブ１０の外径よりも大きく、内部をチューブが通ることでチューブの進行する位置を制限し適切な位置にチューブを誘導する役割を担う。

カッター刃の繰出し側に配置するガイド３０の内部をチューブ１０が進行することで、適切なカット位置にチューブ１０を誘導することが可能となる。また、カッター刃の引取り側に配置するガイド３１によって、切断後の長尺チューブ１１が切断時の反動によって跳ね飛ぶのを防止し適切な位置へと送り出すことが可能となる。更に、切断されたチューブの端部１２が進行し、カッター刃の引取り側に配置するガイド３１の内部に侵入し、次回の切断動作までガイドの内部を進行していく。このとき、カッター刃２１、２２の位置からカッター刃の引取り側に配置するガイド３１の位置までの距離が長いと、チューブの曲がり等により切断されたチューブの端部１２がガイド３１の内部に入らず逸脱する可能性が高くなるため、カッター刃の引取り側に配置するガイド３１は出来る限りカッター刃２１、２２の位置に近づけて配置するのが好ましい。

本発明によれば、連続的に搬送されるチューブを停止させず、切断後に切断されたチューブの端部がガイド外に逸脱することなく、且つ大規模な機構を必要としないチューブ切断装置を提供できる。特にこれによれば、例えば高速に搬送されるチューブ、あるいは小径で柔軟な腰の無いチューブなどを安定して切断することが可能となる。

以下、実施例、及び比較例に基づいて本発明によるチューブ切断装置について、更に具体的に説明する。

（実施例１）
図１１（ａ）、（ｂ）に実施した本発明のチューブ切断装置を示す。図１１（ａ）はチューブを切断する直前の状態、図１１（ｂ）はチューブを切断した直後の状態、を示す。

使用したチューブ１０は、外径が０．６５ｍｍ、内径が０．４５ｍｍ、材質がナイロンである。またチューブの搬送速度は４０ｍ／ｍｉｎである。チューブの駆動源は、切断装置繰出し側に配置した引取り機を使用した。

切断部は図７（ａ）のように概略端部を中心に互いに交差して可動できるように端部を固定した２個のカッター刃の構造とした。

カッター刃２１、２２は直線形状で、材質は高速度鋼とした。刃先は図９（ａ）のような片面だけを斜めにそぎ落とした形状とし、刃先角度は１５°とした。刃の厚みは０．３ｍｍ、２個のカッター刃の隙間は０．１ｍｍとした。また図９（ｂ）のように往復運動のいずれでも切断可能なものとした。

カッター刃の繰出し側と引取り側の両方に円筒形状のガイド３０、３１を配置した。ガイドの材質はポリテトラフルオロエチレンで、ガイド内径は共に２ｍｍとし、カッター刃とガイド端の距離は共に０．３ｍｍとした。

以上の条件でチューブの切断をおこなった結果、チューブは詰まることなく良好に切断できた。

（比較例１）
図１２（ａ）、（ｂ）に比較例として実施したカッター刃をチューブの軸に対して垂直に振り下ろす方式のチューブ切断装置を示す。図１２（ａ）はチューブを切断する直前の状態、図１２（ｂ）はチューブを切断した直後の状態、を示す。

使用したチューブ１０は、実施例１と同じく外径が０．６５ｍｍ、内径が０．４５ｍｍ、材質がナイロンである。またチューブの搬送速度も実施例１と同じく４０ｍ／ｍｉｎである。チューブの駆動源も実施例１と同じく切断装置繰出し側に配置した引取り機を使用した。

カッター刃２１は直線形状で、材質は高速度鋼とした。刃先は図９（ａ）のような片面だけを斜めにそぎ落とした形状とし、刃先角度は１５°とした。刃の厚みは０．３ｍｍで、刃は１個のみで、振り下ろし動作により切断をおこなう。

カッター刃の繰出し側と引取り側の両方に円筒形状のガイド３０、３１を配置した。ガイドの材質はポリテトラフルオロエチレンで、ガイド内径は共に２ｍｍとし、カッター刃とガイド端の距離は共に０．３ｍｍとした。

以上の条件でチューブの切断をおこなった結果、図１２（ｂ）に示すように切断されたチューブの端部１２が引取り側のガイド３１の外に逸脱し、詰まりを発生した。

本発明の実施の形態のチューブ切断装置の切断機構を示す。（ａ）チューブを切断する直前の状態、（ｂ）チューブを切断した後の状態、を示す。 本発明のチューブ切断装置のカッター刃の実施例を示す。 本発名のチューブ切断装置に使用可能なカッター刃の摺動ガイドの例示である。 本発明のチューブ切断装置のカッター刃の実施例（ａ）、（ｂ）を示す。 本発明のチューブ切断装置のカッター刃の実施例（ａ）、（ｂ）を示す。 本発明のチューブ切断装置のカッター刃の実施例（ａ）、（ｂ）を示す。 本発明のチューブ切断装置のカッター刃の実施例（ａ）、（ｂ）を示す。 本発名のチューブ切断装置に使用可能なカッター刃の摺動ガイドの例示である。 本発明のチューブ切断装置のカッター刃の刃先形状の各々の実施例（ａ）〜（ｃ）を示す。 本発明のチューブ切断装置に使用可能な円筒形状ガイドの例示である。 本発明のチューブ切断装置の実施例を示す。（ａ）実施例でチューブを切断する直前の状態、（ｂ）実施例でチューブを切断した直後の状態、を示す。 本発明の比較例となるチューブ切断装置を示す。（ａ）比較例でチューブを切断する直前の状態、（ｂ）比較例でチューブを切断した直後の状態、を示す。

符号の説明

１０ 連続的に搬送されるチューブ
１１ 切断後の長尺チューブ
１２ 切断されたチューブの端部
１３ チューブ中心線
２１ カッター刃（１）
２２ カッター刃（２）
２３ カッター刃（３）
２４ カッター刃（４）
２５ カッター刃（５）
２６ カッター刃（６）
３０ 繰出し側のガイド
３１ 引取り側のガイド
４０ 支点
４１ カッター刃のそぎ落とされていない面
４２ カッター刃間の隙間
４３ カッター刃の摺動ガイド

Claims (10)

1. 連続的に搬送されるチューブの切断工程において、該チューブの軸方向に対して垂直な面に沿って移動する２個以上のカッター刃を有し、チューブを切断する瞬間に該カッター刃が互いに同速度で移動し、且つ該カッター刃の刃先がチューブの中心線上で交差することを特徴とするチューブ切断装置。
2. 前記２個以上のカッター刃が、チューブを切断する瞬間にチューブの中心線に対して対称に位置していることを特徴とする請求項１に記載のチューブ切断装置。
3. 前記２個以上のカッター刃が、同一円の円周上に均等に配置され、且つ全刃先が前記同一円の中心に向かって移動することを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載のチューブ切断装置。
4. 前記２個以上のカッター刃の内少なくとも１組のカッター刃が、概略端部を中心に互いに交差して移動できるように端部を固定したことを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載のチューブ切断装置。
5. 前記２個以上のカッター刃の前後に配置し搬送されるチューブを誘導するガイドを有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のチューブ切断装置。
6. 連続的に搬送されるチューブの切断工程において、該チューブの軸方向に対して垂直な面に沿って移動する２個以上のカッター刃が、チューブを切断する瞬間に互いに同速度で移動し、且つ該カッター刃の刃先がチューブの中心線上で交差することを特徴とするチューブの切断方法。
7. 前記２個以上のカッター刃が、チューブを切断する瞬間にチューブの中心線に対して対称に位置していることを特徴とする請求項６に記載のチューブの切断方法。
8. 前記２個以上のカッター刃が、同一円の円周上に均等に配置され、且つ全刃先が前記同一円の中心に向かって移動することを特徴とする請求項６または７の何れか１項に記載のチューブの切断方法。
9. 前記２個以上のカッター刃の内少なくとも１組のカッター刃が、概略端部を中心に互いに交差して移動できるように端部を固定したことを特徴とする請求項６または７の何れか１項に記載のチューブの切断方法。
10. 前記２個以上のカッター刃の前後に配置されるガイドによって搬送されるチューブを誘導することを特徴とする請求項６から９の何れか１項に記載のチューブの切断方法。

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