JP2013237123A - シート材料の切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送中のシート材料を好適に連続して切断することのできる切断装置を提供する。
【解決手段】シート材料の切断装置１０は、上刃１８ａを有する上刃部１８と、上刃１８ａに対向するとともに同上刃１８ａに対して交差して設けられる下刃１３ａを有する下刃部１３と、を備えており、上刃１８ａと下刃１３ａとの交差する部位Ｘによって同部位Ｘを通過するシート材料を連続的に切断する。また、切断装置１０には、上刃部１８を上下方向に振動させるピエゾアクチュエータ１６が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、搬送中のシート材料を切断する装置に関する。

従来、例えばメルトブロー法等によって不織布のシート材料を形成し、こうして形成されたシート材料を搬送して巻き取るようにした不織布の製造装置が周知である（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１―１６２９１５号公報

ところで、こうしたシート材料の製造装置においては、形成されたシート材料の幅は均一ではない。そのため、例えばシート材料の搬送経路の途中にシート材料を切断する切断装置を設け、同切断装置によってシート材料の両縁部を切除し、シート材料を所定の幅にした後に巻き取り装置によって巻き取ることが考えられる。

本発明の目的は、搬送中のシート材料を好適に連続して切断することのできるシート材料の切断装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に従うシート材料の切断装置は、第１の刃を有する第１刃部と、前記第１の刃に対向するとともに同第１の刃に対して交差される第２の刃を有する第２刃部と、を備え、前記第１の刃と第２の刃との交差する部位によって同部位を通過するシート材料を連続的に切断する。

同構成によれば、搬送中のシート材料が第１の刃と第２の刃とによって案内されてこれら両刃の交差する部位を通過する際に同部位によってシート材料が連続的に切断される。
この場合、前記第１刃部及び第２刃部の少なくとも一方を振動させる振動アクチュエータを備えるといった態様が好ましい。

上刃と下刃との交差する部位にシート材料が引っかかることがある。そのため、搬送中のシート材料を安定して連続的に切断することができないおそれがある。
この点、上記構成によれば、振動アクチュエータによって第１刃部及び第２刃部の少なくとも一方が振動されるため、シート材料が第１の刃と第２の刃との交差する部位に引っかかることが抑制される。従って、搬送中のシート材料を安定して連続的に切断することができる。

ちなみに、振動アクチュエータによって第１刃部及び第２刃部の少なくとも一方を所定期間毎に振動させることが望ましい。
この場合、前記振動アクチュエータは圧電素子を有するアクチュエータであるといった態様が好ましい。

同態様によれば、振動アクチュエータによって第１刃部及び第２刃部の少なくとも一方が数百Ｈｚの周波数にて振動される。このため、これら刃部が過度に高い周波数にて振動されることはなく、そうした高い周波数にて振動されるものに比べて、これら刃部の振動に伴い発生する摩擦熱が低減される。従って、シート材料の切断面が摩擦熱によって意図しない形状になることを好適に抑制することができる。

また、前記第１の刃と第２の刃との交差する部位がこれら第１の刃或いは第２の刃における異なる位置によって新たに構成されるように、所定方向における前記第１刃部及び前記第２の刃部の少なくとも一方の位置が変更可能とされているといった態様が好ましい。

同態様によれば、所定方向における第１刃部及び第２刃部の少なくとも一方が変更されることにより、第１の刃と第２の刃との交差する部位がこれら第１の刃或いは第２の刃における異なる位置によって新たに構成されることとなる。このため、第１の刃と第２の刃との交差する部位が摩耗してその切れ味が低下しても、上記所定方向における第１刃部或いは第２刃部の位置変更を通じて当該交差する部位が新たに構成されることとなり、その切れ味が再び向上する。従って、第１の刃及び第２の刃の耐用期間を長くすることができる。

また、前記第１の刃と第２の刃との並び方向においてこれらの刃が互いに当接するように前記第１刃部及び第２刃部の少なくとも一方を付勢する付勢部材を備えるといった態様が好ましい。

同態様によれば、付勢部材によって第１刃部及び第２刃部の少なくとも一方が付勢されることにより、第１の刃と第２の刃との並び方向における第１の刃と第２の刃との間のクリアランスが常時、ゼロに維持される。このため、薄いシート材料の場合であっても、刃と刃との間にシート材料が入り込んでしまうことを回避することができ、搬送中のシート材料を好適に切断することができる。

この場合、前記振動アクチュエータは前記第１刃部を振動させるものであり、前記付勢部材は前記第２の刃が第１の刃に近接する方向に前記第２刃部を付勢するものであるといった態様が好ましい。

同態様によれば、振動アクチュエータによって第１刃部が振動される一方、付勢部材によって第２刃部が付勢される。このため、例えば第２刃部を振動アクチュエータによって振動させつつ付勢部材によって付勢する態様に比べて、第２刃部を安定して付勢することができる。

また、当該切断装置は前記シート材料の幅方向における異なる位置に複数設けられ、前記切断装置を構成する前記第１の刃及び第２の刃は共に同一の方向に傾斜する片刃であり、前記シート材料の幅方向において隣り合って設けられる前記第１の刃の傾斜方向は互いに逆方向とされているといった態様が好ましい。

同態様によれば、シート材料の幅方向において隣り合って設けられる第１の刃の傾斜方向が互いに逆方向とされ、当該隣り合って設けられる第２の刃の傾斜方向が互いに逆方向とされる。このため、例えば一対の切断装置においてこれらの第１刃部同士を内側に配置した場合には、これら切断装置によって切断された後にこれらの内側から送り出されるシート材料はこれら第１の刃の刃先によって案内されることで第１刃部側に向けて移動することとなる。またこの場合、これら切断装置によって切断された後にこれらの外側から送り出されるシート材料はこれら第２の刃の刃先によって案内されることで第２刃部側に向けて移動することとなる。従って、当該隣り合って設けられる一対の切断装置によって切断された後のシート材料の移動方向を好適に定めることができる。

本発明によれば、搬送中のシート材料を好適に連続して切断することができる。

本発明の一実施形態に係る一対の切断装置と搬送中のシート材料との位置関係を模式的に示す模式図。 同実施形態の右側切断装置について、（ａ）はシート材料の幅方向における内側から視た側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図。 （ａ）は同実施形態の上刃の正面図、（ｂ）は同上刃の側面図。 図２（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図。 図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図。

以下、図１〜図５を参照して、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、メルトブロー装置によって形成された不織布のシート材料（以下、シート材料Ｓ）はローラ等を介して搬送され、巻き取り装置によって巻き取られる。

メルトブロー装置から巻き取り装置までのシート材料Ｓの搬送経路の途中には、シート材料Ｓを切断する一対の切断装置（右側切断装置１０Ｒ、左側切断装置１０Ｌ）が設けられている。これら切断装置１０Ｒ，１０Ｌはシート材料Ｓの幅方向Ｗにおける異なる位置に２つ設けられている。ここで、右側切断装置１０Ｒと左側切断装置１０Ｌとはシート材料Ｓを挟んで対称の構造を備えている。従って、以降においては、右側切断装置１０Ｒの構成について詳細に説明し、左側切断装置１０Ｌの構成については詳細な説明を省略する。また以降において、右側切断装置１０Ｒを単に切断装置１０として説明する。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、切断装置１０には、ガイド孔１１ａ，１１ｂが形成された下側基台１１と、上記ガイド孔１１ａ，１１ｂに挿通されるガイドロッド１２ａ，１２ｂが突設された下側保持部１２とが設けられている。すなわち、下側保持部１２は下側基台１１に対して図２（ｂ）の左右方向に沿って変位可能に支持されている。ここで、この下側基台１１と下側保持部１２との間にはガイドロッド１２ａ，１２ｂの軸線方向に沿って同下側保持部１２を付勢するばね１４が設けられている。また、切断装置１０には、下側保持部１２によって保持された平板状の下刃部１３が設けられている。下側保持部１２は下刃部１３を挟持するものであり、２つに分割可能な構造を有している。

また、切断装置１０には、図示しない機構によって昇降可能な上側基台１５と、上側基台１５に固定されたピエゾアクチュエータ１６と、ピエゾアクチュエータ１６によって支持された上側保持部１７と、上側保持部１７によって保持された平板状の上刃部１８とが設けられている。上側保持部１７は上刃部１８を挟持するものであり、２つに分割可能な構造を有している。

下刃部１３の上縁には直線状に延びる下刃１３ａが形成され、上刃部１８の下縁には直線状に延びる上刃１８ａが形成されている。上刃部１８はシート材料Ｓの幅方向Ｗにおいて下刃部１３の内側に設けられている。前述したばね１４によって、上刃１８ａと下刃１３ａとの並び方向（この場合、シート材料Ｓの幅方向Ｗ）において上刃１８ａに近接する方向に下刃１３ａが付勢されている。下刃部１３及び上刃部１８は、下刃１３ａと上刃１８ａとが上下方向において対向するとともに交差されている。これら上刃１８ａと下刃１３ａとが交差する部位Ｘが互いに係合し、この部位Ｘを通過するシート材料Ｓが連続的に切断されるように構成されている。ちなみに、下刃１３ａと上刃１８ａとの交差角αは１５度とされている。そして、図２（ｂ）に示すように、下刃部１３及び上刃部１８は、下刃１３ａの刃先と上刃１８ａの刃先とが共に同一の方向（この場合、左上から右下に向かう方向）に傾斜するとともに互いに交差する部位Ｘにおいて点接触している。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、上刃部１８の上刃１８ａ及び下刃部１３の下刃１３ａは片刃とされ、その刃先の角度βは４５度とされている。また、上刃部１８及び下刃部１３はジルコニアによって形成されている。

ピエゾアクチュエータ１６は圧電素子を有するアクチュエータであり、同圧電素子に対して電圧が印加されることによって伸縮するものである。ピエゾアクチュエータ１６は、上側保持部１７（上刃部１８）を数百Ｈｚの周波数にて上下方向に振動させる。

ここで、図４に示すように、下刃部１３は、同図中において破線にて示す上刃部１８の上刃１８ａの延びる方向に対して、下刃１３ａの延びる方向が所定角度γ（例えば５度）だけ傾斜している。

前述したように、右側切断装置１０Ｒと左側切断装置１０Ｌとはシート材料Ｓを挟んで対称な構造を有している。従って、図５に示すように、右側切断装置１０Ｒを構成する上刃１８ａＲの刃先の傾斜方向と、左側切断装置１０Ｌを構成する上刃１８ａＬの刃先の傾斜方向とは断面視において互いに逆方向とされている。また、右側切断装置１０Ｒを構成する下刃１３ａＲの刃先の傾斜方向と、左側切断装置１０Ｌを構成する下刃１３ａＬの刃先の傾斜方向とは断面視において互いに逆方向とされている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図５に示すように、搬送中のシート材料Ｓが上刃１８ａＲ（１８ａＬ）と下刃１３ａＲ（１３ａＬ）とによって案内されてこれら両刃１８ａＲ（１８ａＫ），１３ａＲ（１３ａＬ）の交差する部位Ｘを通過する際に同部位Ｘによってシート材料Ｓが連続的に切断され、その両縁部が切断片ＳＲ，ＳＬとして分離される。このため、シート材料ＳＣは所定の幅にされた状態で巻き取り装置によって巻き取られる。

このとき、ピエゾアクチュエータ１６によって所定期間毎に、すなわち数百Ｈｚの周波数にて上刃部１８が上下方向に振動されるため、シート材料Ｓが上刃１８ａと下刃１３ａとの交差する部位Ｘに引っかかることが抑制される。また、上刃１８ａが過度に高い周波数にて振動されることはなく、そうした高い周波数にて振動されるものに比べて、上刃１８ａの振動に伴って発生する摩擦熱が低減される。

また、図２に示すように、例えば切断装置１０の稼動時間が所定時間に達する度に、上側基台１５を下降させて上下方向における上刃部１８の位置を変更するようにすれば、上刃１８ａと下刃１３ａとの交差する部位Ｘがこれら上刃１８ａ及び下刃１３ａにおける異なる位置によって新たに構成されることとなる。このため、上刃１８ａと下刃１３ａとの交差する部位Ｘが摩耗してその切れ味が低下しても、上記上刃部１８の位置変更を通じて当該交差する部位Ｘが新たに構成されることとなり、その切れ味が再び向上する。

また、ばね１４によって下刃部１３が付勢されることにより、上刃１８ａと下刃１３ａの並び方向における上刃１８ａと下刃１３ａとの間のクリアランスが常時、ゼロに維持される。このため、薄いシート材料Ｓの場合であっても、下刃１３ａと上刃１８ａとの間にシート材料Ｓが入り込んでしまうことが回避される。

更に、図５に示すように、シート材料Ｓの幅方向Ｗにおける異なる位置に設けられた一対の切断装置１０Ｒ，１０Ｌによって切断された後に、上刃１８ａＲ，１８ａＬの刃先によって案内されることで上刃部１８Ｒ，１８Ｌ側（図中上側）に向けて移動することとなる。またこの場合、これら切断装置１０Ｒ，１０Ｌによって切断された後にこれらの外側から送り出されるシート材料Ｓの切断片ＳＲ，ＳＬは下刃１３ａＲ，１３ａＬの刃先によって案内されることで下刃部１３Ｒ，１３Ｌ側（図中下側）に向けて移動することとなる。

以上説明した本実施形態に係るシート材料の切断装置によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）シート材料Ｓの切断装置１０は、上刃１８ａを有する上刃部１８と、上刃１８ａに対向するとともに同上刃１８ａに対して交差して設けられる下刃１３ａを有する下刃部１３と、を備えており、上刃１８ａと下刃１３ａとの交差する部位Ｘによって同部位Ｘを通過するシート材料Ｓを連続的に切断する。こうした構成によれば、搬送中のシート材料Ｓを好適に連続して切断することができる。

（２）切断装置１０には、上刃部１８を上下方向に振動させるピエゾアクチュエータ１６が設けられている。こうした構成によれば、シート材料Ｓが上刃１８ａと下刃１３ａとの交差する部位Ｘに引っかかることが抑制されるため、搬送中のシート材料Ｓを安定して連続的に切断することができる。また、シート材料Ｓの切断面が摩擦熱によって意図しない形状になることを好適に抑制することができる。

（３）上刃１８ａと下刃１３ａとの交差する部位Ｘがこれら上刃１８ａ及び下刃１３ａにおける異なる位置によって構成されるように、上下方向における上刃部１８の位置が変更可能とされている。こうした構成によれば、上刃１８ａと下刃１３ａとの交差する部位Ｘが摩耗してその切れ味が低下しても、上下方向における上刃部１８の位置変更を通じて、上刃１８ａ及び下刃１３ａにおける異なる位置によって当該交差する部位Ｘが新たに構成されることとなり、当該交差する部位Ｘの切れ味が再び向上する。従って、上刃１８ａ及び下刃１３ａの耐用期間を長くすることができる。

（４）上刃１８ａと下刃１３ａとの並び方向においてこれらの刃１８ａ，１３ａが互いに近接する方向に下刃部１３を付勢するばね１４が設けられている。こうした構成によれば、上記並び方向における上刃１８ａと下刃１３ａとの間のクリアランスがゼロに維持されるため、薄いシート材料Ｓの場合であっても、搬送中のシート材料Ｓを好適に切断することができる。また、ピエゾアクチュエータ１６によって上刃部１８が振動される一方、ばね１４によって下刃部１３が付勢されるため、例えば下刃部を振動させつつ付勢する態様に比べて、下刃部１３を安定して付勢することができる。

（５）上刃部１８及び下刃部１３は共にジルコニアによって形成されている。こうした構成によれば、これらの刃を金属（例えば鉄系金属）によって形成される構成に比べて刃が摩耗しにくいことから、切断後のシート材料ＳＣに刃の摩耗粉が異物として混入することを好適に抑制することができる。

（６）切断装置１０Ｒ，１０Ｌはシート材料Ｓの幅方向Ｗにおける異なる位置に２つ設けられている。切断装置１０Ｒ，１０Ｌを構成する上刃１８ａＲ（１８ａＬ）及び下刃１３ａＲ（１３ａＬ）は共に同一の方向に傾斜する片刃である。また、これら上刃１８ａＲ，１８ａＬの傾斜方向は互いに逆方向とされ、下刃１３ａＲ，１３ａＬの傾斜方向は互いに逆方向とされる。また、これら切断装置１０Ｒ，１０Ｌにおいてこれらの上刃部１８Ｒ，１８Ｌが上記幅方向Ｗにおいて下刃部１３Ｒ，１３Ｌの内側に設けられている。こうした構成によれば、一対の切断装置１０Ｒ，１０Ｌによって切断された後のシート材料ＳＣ及び切断片ＳＲ，ＳＬの移動方向を好適に定めることができる。

尚、本発明に係るシート材料の切断装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施形態では、上刃部１８及び下刃部１３を共にジルコニアによって形成したが、これらを他のセラミックス材料によって形成するようにしてもよい。
・上記実施形態のように、上刃部及び下刃部を共にセラミックスによって形成することが、刃の摩耗を抑制し、切断後のシート材料ＳＣへの異物の混入を抑制する上では望ましい。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、これら上刃部及び下刃部を金属材料によって形成するようにしてもよい。

・上記実施形態では、切断装置１０Ｒ，１０Ｌをシート材料Ｓの幅方向Ｗにおける異なる位置に２つ設けるようにした。これに代えて、シート材料Ｓの幅方向Ｗにおいて切断装置を１つだけ設けるようにしてもよいし、シート材料の幅方向における異なる３つ以上の位置に切断装置を設けるようにしてもよい。

・上記実施形態では、下刃部１３が上刃部１８に当接するようにばね１４によって下刃部１３を付勢するとともに、ピエゾアクチュエータ１６によって上刃部１８を上下方向に振動させるようにした。これに代えて、例えば上刃部が下刃部に当接するようにばねによって上刃部を下刃部に向けて付勢するとともに、下刃部をピエゾアクチュエータによって上下方向に振動させるようにしてもよい。また、上刃部及び下刃部の双方をピエゾアクチュエータによって振動させるようにしてもよい。

・上記実施形態及びその変形例では、上刃部と下刃部とが当接するようにこれらの一方を他方に向けてばねによって付勢するようにしたが、これら上刃と下刃とのクリアランスが常時、ゼロに維持されるのであれば、こうした付勢部材を省略することもできる。

・上記実施形態では、上下方向における上刃部１８の位置を変更可能としたが、これに代えて、上下方向における下刃部１３の位置を変更可能としてもよい。この場合であっても、上下方向における下刃部の位置変更を通じて、上刃及び下刃における異なる位置によって当該交差する部位Ｘが新たに構成されることとなる。従って、当該交差する部位Ｘの切れ味を再び向上させることができ、上刃及び下刃の耐用期間を長くすることができる。また、上下方向における上刃部及び下刃部の双方の位置を変更可能としてもよい。

・上記実施形態及びその変形例のように、上下方向における上刃部及び下刃部の少なくとも一方の位置が変更可能とされることが、上刃と下刃との交差する部位Ｘがこれら上刃或いは下刃における異なる位置によって新たに構成されるようにしてその切れ味を再び向上させるようにする上では望ましい。しかしながら、刃の切れ味の低下が問題とならないのであれば、上下方向における上刃部及び下刃部の位置を固定とするものであってもよい。

・上記実施形態及びその変形例のように、圧電素子を有するピエゾアクチュエータによって上刃部及び下刃部（第１刃部及び第２刃部）の少なくとも一方を振動させることが、これらを数百Ｈｚの周波数にて精度良く振動させる上では望ましい。しかしながら、本発明に係る振動アクチュエータはピエゾアクチュエータに限られるものではない。すなわち、他の振動アクチュエータ（例えば電動モータを利用したバイブレータ）によって第１刃部及び第２刃部の少なくとも一方を単に振動させるだけでも、シート材料Ｓが第１の刃と第２の刃との交差する部位に引っかかることが抑制され、搬送中のシート材料を好適に切断することができるといった本発明の効果を奏することができる。

１０…切断装置、１０Ｒ…右側切断装置、１０Ｌ…左側切断装置、１１…下側基台、１１ａ，１１ｂ…ガイド孔、１２…下側保持部、１２ａ，１２ｂ…ガイドロッド、１３…下刃部（第２刃部）、１３ａ…下刃（第２の刃）、１４…ばね（付勢部材）、１５…上側基台、１６…ピエゾアクチュエータ（振動アクチュエータ）、１７…上側保持部、１８…上刃部（第１刃部）、１８ａ…上刃（第２の刃）、Ｓ…シート材料、ＳＣ…切断された後のシート材料、ＳＲ、ＳＬ…切断片。

Claims (7)

1. 第１の刃を有する第１刃部と、
   前記第１の刃に対向するとともに同第１の刃に対して交差される第２の刃を有する第２刃部と、を備え、
   前記第１の刃と第２の刃との交差する部位によって同部位を通過するシート材料を連続的に切断する、シート材料の切断装置。
2. 請求項１に記載のシート材料の切断装置において、
   前記第１刃部及び第２刃部の少なくとも一方を振動させる振動アクチュエータを備える、
   ことを特徴とするシート材料の切断装置。
3. 前記振動アクチュエータは圧電素子を有するアクチュエータである、請求項２に記載のシート材料の切断装置。
4. 前記第１の刃と第２の刃との交差する部位がこれら第１の刃或いは第２の刃における異なる位置によって新たに構成されるように、所定方向における前記第１刃部及び前記第２の刃部の少なくとも一方の位置が変更可能とされている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のシート材料の切断装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のシート材料の切断装置において、
   前記第１の刃と第２の刃との並び方向においてこれらの刃が互いに近接する方向に前記第１刃部及び第２刃部の少なくとも一方を付勢する付勢部材を備える、
   ことを特徴とするシート材料の切断装置。
6. 前記振動アクチュエータは前記第１刃部を振動させるものであり、
   前記付勢部材は前記第２の刃が第１の刃に当接するように前記第２刃部を付勢するものである、
   請求項５に記載のシート材料の切断装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のシート材料の切断装置において、
   当該切断装置は前記シート材料の幅方向における異なる位置に複数設けられ、
   前記切断装置を構成する前記第１の刃及び第２の刃は共に同一の方向に傾斜する片刃であり、
   前記シート材料の幅方向において隣り合って設けられる前記第１の刃の傾斜方向は互いに逆方向とされている
   ことを特徴とするシート材料の切断装置。