JP2015003360A - 切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カーボンファイバーは、軽くて強いという重要な長所を有しており、ますます注目を集めている製品である。しかしながら、カーボンファイバーの加工は、必ずしも容易ではない。より具体的には、カーボンファイバーは、体裁のよい切断面が得られるように切れ味の良好な切断を行うことがかなり困難な対象である。
【解決手段】 ワーク１１００および１２００を順次送り出すためのノズル孔の開いた固定刃２１００と、ワーク１１００および１２００を送り出す引取りロール駆動モーターユニット３０００と、ノズル孔から送り出されるワーク１１００および１２００を切断する回転刃４８１０および４８２０と、固定刃２１００の表面に沿って、回転刃４８１０および４８２０を自転させつつ公転させながら移動させる回転刃駆動モーターユニット４０００と、を備えたことを特徴とするカッター装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カーボンファイバーなどに対して切断を行う切断装置に関する。

押出成形によつて長尺に形成された、小麦粉などの食品を原料とする緩衝材に対して切断を行う切断装置が、知られている（たとえば、特許文献１参照）。

食品を原料とする緩衝材は、体裁のよい切断面が得られるように切れ味の良好な切断を行うことが困難な対象であるが、発泡樹脂などのプラスチックを原料とする緩衝材とは異なって環境に優しく、注目を集めている製品である。

上記の切断装置は、このような緩衝材に対しても切れ味の良好な切断を行うことができる。

特許第３８２５８３６号明細書

ところで、カーボンファイバーなどに対して切れ味の良好な切断を行う切断装置が要望されている。

カーボンファイバーの比重は鉄の比重のおよそ１／４倍であるが、カーボンファイバーの比強度は鉄の比強度のおよそ１０倍である。

すなわち、カーボンファイバーは、軽くて強いという重要な長所を有しており、ますます注目を集めている製品である。

しかしながら、カーボンファイバーの加工は、必ずしも容易ではない。

より具体的には、カーボンファイバーは、体裁のよい切断面が得られるように切れ味の良好な切断を行うことがしなりやすいなどの理由でかなり困難な対象である。

本発明は、前述された従来の課題を考慮し、カーボンファイバーなどに対して切れ味のより良好な切断を行うことが可能な切断装置を提供することを目的とする。

第１の本発明は、
切断対象物を順次送り出すための孔の開いた板と、
前記切断対象物を送り出す送り出し部と、
前記孔から送り出される切断対象物を切断する刃と、
前記板の表面に沿って、前記刃を自転させつつ公転させながら移動させる駆動部と、
を備えたことを特徴とする切断装置である。

第２の本発明は、
前記刃は、円形刃であり、前記板の表面に接しながら滑り動き、前記孔の少なくとも一部を前記刃は通過する、第１の本発明の切断装置である。

第３の本発明は、
前記刃は、前記板の表面に所定の力で押圧されていることを特徴とする、第２の本発明の切断装置である。

第４の本発明は、
前記駆動部は、動力によって回転する回転軸と、前記回転軸に固定され、前記板の表面に平行に配置されたアームと、前記アームの先端に回転可能に連結されたシャフトと、装置本体に固定された第１の歯車と、前記第１の歯車に噛み合う状態で、前記シャフトの一部に固定された第２の歯車とを有し、
前記刃は、前記シャフトの先端に固定され、
前記回転軸が回転することによって、前記アーム、前記シャフト及び前記刃が公転するとともに、回転する前記シャフトに固定された第２の歯車が前記第１の歯車との噛み合わせにより自転し、その第２の歯車の自転によって、前記シャフトとともに前記刃が自転することを特徴とする、第３の本発明の切断装置である。

第５の本発明は、
前記孔は複数個設けられ、前記シャフトも複数個設けられ、
前記切断対象物はカーボンファイバーであることを特徴とする、第１〜第４のいずれかの本発明の切断装置である。

本発明によって、カーボンファイバーなどに対して切れ味のより良好な切断を行うことが可能な、切断装置を提供することができる。

本発明における実施の形態のカッター装置の模式的な正面図 本発明における実施の形態のカッター装置の模式的な平面図 本発明における実施の形態のカッター装置の模式的な部分斜視図 本発明における実施の形態のカッター装置の、固定刃、回転刃、回転刃用ローター、遊星歯車および固定歯車近傍の模式的な断面図 本発明における実施の形態のカッター装置の、固定歯車および遊星歯車近傍の模式的な断面図 本発明における実施の形態のカッター装置の、固定刃および回転刃近傍の模式的な断面図 本発明における別の実施の形態（その一）のカッター装置の、固定歯車および遊星歯車近傍の模式的な断面図 本発明における別の実施の形態（その二）のカッター装置の、固定歯車および遊星歯車近傍の模式的な断面図 本発明における別の実施の形態（その三）のカッター装置の、固定歯車および遊星歯車近傍の模式的な断面図

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態）
はじめに、主として図１〜３を参照しながら、本実施の形態のカッター装置の構成について説明する。

ここに、図１は本発明における実施の形態のカッター装置の模式的な正面図であり、図２は本発明における実施の形態のカッター装置の模式的な平面図であり、図３は本発明における実施の形態のカッター装置の模式的な部分斜視図である。

本実施の形態のカッター装置は、ワーク１１００および１２００を切断するための装置であり、固定刃ユニット２０００と、引取りロール駆動モーターユニット３０００と、回転刃駆動モーターユニット４０００と、シュート５０００とを備えている。

なお、本実施の形態のカッター装置は、本発明の切断装置の一例である。

ワーク１１００および１２００は、およそ７μｍの直径をもつカーボンファイバーからなるワークである。

なお、ワーク１１００および１２００は、本発明の切断対象物の一例である。

固定刃ユニット２０００は、固定刃２１００を有している。

固定刃２１００は、ノズル孔２１１１および２１１２の開いた固定刃である。固定刃２１００は、矢印Ｘで示される方向に関するその位置が固定刃位置調整ボルト２３１１、２３１２、２３１３および２３１４を利用することによって調整可能であるスライドベース２３００に接続された固定刃ホルダー２２００に嵌め込まれている。

固定刃２１００の硬度は、回転刃４８１０および４８２０の材質の硬度よりも大きいことが望ましい。

なお、固定刃２１００は、本発明の板の一例である。

ノズル孔２１１１は、ワーク挿入口２１２１から挿入されるワーク１１００を順次送り出すための孔である。

ノズル孔２１１２は、ノズル孔２１１１と同様な構成を有しており、ワーク挿入口２１２２から挿入されるワーク１２００を順次送り出すための孔である。

ノズル孔２１１１および２１１２の穿孔方向は、固定刃２１００の板厚方向、すなわち固定刃２１００の表面に実質的に垂直な方向である。

ただし、ノズル孔２１１１および２１１２の穿孔方向は、固定刃２１００の板厚方向に厳密に垂直な方向でなくてもよい。

たとえば、順次送り出されるワーク１１００は、公転しながら接近してくる回転刃４８１０によってその公転の向きになぎ倒されるようにして切断されるので、同公転の向きへのワーク１１００の逃げが切断時に発生することがある。

そこで、ノズル孔２１１１および２１１２の穿孔方向は、ワーク１１００および１２００の送り出しがこのような逃げが緩和される方向に行われるように、やや傾斜した方向であってもよい。

たとえば、回転刃４８１０の刃先が送り出されてくるワーク１１００および１２００のカーボンファイバーに当たる角度は、鋭角であることが望ましい。

なお、ノズル孔２１１１および２１１２は、本発明の孔の一例である。

引取りロール駆動モーターユニット３０００は、引取りロール駆動モーター３１００からプーリー３２００を介して伝達される動力によって回転する引取り下ロール３４００、および引取り上ロール３３００を利用することによってワーク１１００および１２００を送り出すためのユニットである。

なお、引取りロール駆動モーターユニット３０００は、本発明の送り出し部の一例である。

回転刃駆動モーターユニット４０００は、固定刃２１００の表面に沿って、回転刃４８１０および４８２０を自転させつつ公転させながら移動させるためのユニットである。

なお、回転刃駆動モーターユニット４０００は、本発明の駆動部の一例である。

回転刃駆動モーターユニット４０００は、回転軸４３００と、回転刃用ローター４６００と、シャフト４７１０および４７２０と、固定歯車４４００と、遊星歯車４５１０および４５２０とを有している。

回転軸４３００は、ベアリング部４２００によって支持されており、回転刃駆動モーター４１００から伝達される動力によって回転する軸である。

なお、回転軸４３００は、本発明の回転軸の一例である。

回転刃用ローター４６００は、回転軸４３００に固定され、固定刃２１００の表面に平行に配置されている。

なお、回転刃用ローター４６００は、本発明のアームの一例である。

シャフト４７１０は、回転刃用ローター４６００の先端に回転可能に連結されている。

シャフト４７２０は、シャフト４７１０と同様な構成を有しており、回転刃用ローター４６００の先端に回転可能に連結されている。

なお、シャフト４７１０および４７２０は、本発明のシャフトの一例である。

固定歯車４４００は、装置本体に固定されている。

なお、固定歯車４４００は、本発明の第１の歯車の一例である。

遊星歯車４５１０は、固定歯車４４００に噛み合う状態で、シャフト４７１０の一部に固定されている。

遊星歯車４５２０は、遊星歯車４５１０と同様な構成を有しており、固定歯車４４００に噛み合う状態で、シャフト４７２０の一部に固定されている。

なお、遊星歯車４５１０および４５２０は、本発明の第２の歯車の一例である。

回転刃４８１０は、固定刃２１００の表面に接しながら滑り動き、ノズル孔２１１１の少なくとも一部、およびノズル孔２１１２の少なくとも一部を通過し、ノズル孔２１１１から送り出されるワーク１１００、およびノズル孔２１１２から送り出されるワーク１２００を切断する円形刃である。回転刃４８１０は、図４に示されているように、シャフト４７１０の先端に固定されており、バネまたはゴムなどの弾性部材４７１１を利用することによって固定刃２１００の表面に所定の力で押圧されている。

ここに、図４は、本発明における実施の形態のカッター装置の、固定刃２１００、回転刃４８１０、回転刃用ローター４６００、遊星歯車４５１０および固定歯車４４００近傍の模式的なＡ−Ａ断面図である。

回転刃４８２０は、回転刃４８１０と同様な構成を有しており、固定刃２１００の表面に接しながら滑り動き、ノズル孔２１１１の少なくとも一部、およびノズル孔２１１２の少なくとも一部を通過し、ノズル孔２１１１から送り出されるワーク１１００、およびノズル孔２１１２から送り出されるワーク１２００を切断する円形刃である。回転刃４８２０は、シャフト４７２０の先端に固定されており、固定刃２１００の表面に所定の力で押圧されている。

回転刃４８１０および４８２０の硬度は、固定刃２１００の材質の硬度よりも小さいことが望ましい。

なお、回転刃４８１０および４８２０は、本発明の刃の一例である。

シュート５０００は、切断されたワーク１１００および１２００を排出するためのカット品排出口５１００を有している。

つぎに、主として図１〜３を参照しながら、本実施の形態のカッター装置の動作について説明する。

引取りロール駆動モーターユニット３０００は、引取りロール駆動モーター３１００からプーリー３２００を介して伝達される動力によって回転する引取り下ロール３４００、および引取り上ロール３３００を利用することによってワーク１１００および１２００を送り出す。

すると、ノズル孔２１１１からは、ワーク挿入口２１２１から挿入されるワーク１１００が順次送り出される。

同様に、ノズル孔２１１２からは、ワーク挿入口２１２２から挿入されるワーク１２００が順次送り出される。

回転刃駆動モーターユニット４０００は、以下にて詳細に説明されるように、固定刃２１００の表面に沿って、回転刃４８１０および４８２０を自転させつつ公転させながら移動させる。

すなわち、ベアリング部４２００によって支持されている回転軸４３００は、回転刃駆動モーター４１００から伝達される動力によって回転する。

回転軸４３００が回転することによって、回転刃用ローター４６００、シャフト４７１０および４７２０ならびに回転刃４８１０および４８２０が公転する。

これとともに、回転するシャフト４７１０および４７２０に固定された遊星歯車４５１０および４５２０が固定歯車４４００に噛み合う状態で自転する。

つまり、図５に示されているように、回転刃用ローター４６００（図３参照）は矢印Ｙで示される向きに回転し、遊星歯車４５１０は矢印Ｙ１で示される向きに回転し、遊星歯車４５２０は矢印Ｙ２で示される向きに回転する。

ここに、図５は、本発明における実施の形態のカッター装置の、固定歯車４４００ならびに遊星歯車４５１０および４５２０近傍の模式的なＢ−Ｂ断面図である。

さらに、遊星歯車４５１０および４５２０の自転によって、シャフト４７１０および４７２０とともに回転刃４８１０および４８２０が自転する。

つまり、図６に示されているように、回転刃４８１０は矢印Ｚ１で示される向きに自転しながら矢印Ｚで示される向きに公転し、回転刃４８２０は矢印Ｚ２で示される向きに自転しながら矢印Ｚで示される向きに公転する。

ここに、図６は、本発明における実施の形態のカッター装置の、固定刃２１００ならびに回転刃４８１０および４８２０近傍の模式的なＣ−Ｃ断面図である。

かくして、固定刃２１００の表面に所定の力で押圧されている回転刃４８１０は、固定刃２１００の表面に接しながら滑り動き、ノズル孔２１１１の少なくとも一部を通過し、ノズル孔２１１１から送り出されるワーク１１００を切断する。

同様に、固定刃２１００の表面に所定の力で押圧されている回転刃４８２０は、固定刃２１００の表面に接しながら滑り動き、ノズル孔２１１２の少なくとも一部を通過し、ノズル孔２１１２から送り出されるワーク１２００を切断する。

そして、シュート５０００は、切断されたワーク１１００および１２００をカット品排出口５１００から排出する。

もちろん、回転軸４３００の回転にともなう１／２周の公転の後には、回転刃４８１０がワーク１２００を切断し、回転刃４８２０がワーク１１００を切断する動作が実行され、以上の動作は繰り返されていく。

当然のことながら、切断されたワーク１１００および１２００の長さは、回転軸４３００の回転の速度と、ワーク１１００および１２００が送り出される速度と、の相対的な関係に応じて決定され、これらの速度をたとえばソフトウェアを利用して調整することで容易に変更することができる。

したがって、本実施の形態においては、ゴムローラーに対してのかなり強い押圧を利用しなければならないＥＣ（イーストマン・コダック社）カッターの場合とは大きく異なり、回転刃４８１０および４８２０の摩耗が発生しにくいのみならず、切断されたワーク１１００および１２００の長さを調整するための回転刃４８１０および４８２０の仕様変更などは不要である。

かくして、ワーク１１００および１２００をノズル孔２１１１および２１１２から送り出し、固定刃２１００の表面に所定の力で押圧されている回転刃４８１０および４８２０を自転させつつ公転させることで、体裁のよい切断面がしなりやすいなどの理由で得られにくいワーク１１００および１２００に対して切れ味の良好な切断を行うことが可能となる。

ところで、回転刃４８１０および４８２０の交換などはなしに長期間にわたってこのような切れ味の良好な切断を行えるようにするためには、回転刃４８１０および４８２０の切断使用箇所が刃の全体に分散又は分布していることが望ましい。

なぜならば、回転刃４８１０および４８２０の切断使用箇所が刃の全体に分散していると、これらの耐久性が向上するからである。

勿論、無限に分散させることは無理であり、ある程度分散すれば足りる。

上述されたように、回転軸４３００が回転することによって、回転刃用ローター４６００、シャフト４７１０および４７２０ならびに回転刃４８１０および４８２０が公転し、回転するシャフト４７１０および４７２０に固定された遊星歯車４５１０および４５２０が固定歯車４４００に噛み合う状態で自転し、遊星歯車４５１０および４５２０の自転によって、シャフト４７１０および４７２０とともに回転刃４８１０および４８２０が自転する。

したがって、回転刃４８１０および４８２０の刃先の各部分の位置と、遊星歯車４５１０および４５２０の各歯の位置と、の間には対応関係があるので、回転刃４８１０および４８２０の切断使用箇所が刃の全体に出来るだけ分散する構成を実現するためには、固定歯車４４００ならびに遊星歯車４５１０および４５２０のそれぞれの歯の個数の間に一定の関係が存在する必要がある。その一定の関係は、上述した分散の程度次第で決まるものである。

（Ａ）なお、上述された本実施の形態においては、ノズル孔２１１１から送り出されるワーク１１００の切断と、ノズル孔２１１２から送り出されるワーク１２００の切断とは、同じタイミングで行われる。

これは、たとえば図３に示されているように、
二個のノズル孔２１１１および２１１２は、円周等配的な位置関係で、回転軸４３００の周りに穿孔されており、
二個のシャフト４７１０および４７２０は、円周等配的な位置関係で、回転軸４３００を中心として公転する直線形状の回転刃用ローター４６００の先端に連結されている、
という装置構成が採用されているからである。

もちろん、ノズル孔２１１１から送り出されるワーク１１００の切断と、ノズル孔２１１２から送り出されるワーク１２００の切断とは、異なるタイミングで行われてもよい。

たとえば、
二個のノズル孔２１１１および２１１２は、図７に示されているように、非円周等配的な位置関係で、回転軸４３００の周りに穿孔されていてもよいし、
二個のシャフト４７１０および４７２０は、図８に示されているように、非円周等配的な位置関係で、回転軸４３００を中心として公転するＬ字形状の回転刃用ローター４６００の先端に連結されていてもよい。

ここに、図７は本発明における別の実施の形態（その一）のカッター装置の、固定歯車４４００ならびに遊星歯車４５１０および４５２０近傍の模式的なＢ−Ｂ断面図であり、図８は本発明における別の実施の形態（その二）のカッター装置の、固定歯車４４００ならびに遊星歯車４５１０および４５２０近傍の模式的なＢ−Ｂ断面図である。

かくの如き場合には、装置に対しての切断にともなう衝撃は同時に発生しないので、衝撃負荷が大きくなりにくいといった望ましい効果が期待される。

（Ｂ）また、上述された本実施の形態においては、二個のノズル孔２１１１および２１１２、ならびに二個のシャフト４７１０および４７２０が設けられていた。

しかしながら、これらは、一個しか設けられていなくてもよいし、三個以上設けられていてもよい。

より具体的には、たとえば図９に示されているように、
四個のノズル孔２１１１、２１１２、２１１３および２１１４は、円周等配的な位置関係で、回転軸４３００の周りに穿孔されており、
四個のシャフト４７１０、４７２０、４７３０および４７４０は、円周等配的な位置関係で、回転軸４３００を中心として公転する十字形状の回転刃用ローター４６００の先端に連結されている、
という装置構成が採用されていてもよい。

ここに、図９は、本発明における別の実施の形態（その三）のカッター装置の、固定歯車４４００ならびに遊星歯車４５１０、４５２０、４５３０および４５４０近傍の模式的なＢ−Ｂ断面図である。

本発明における切断装置は、カーボンファイバーなどに対して切れ味のより良好な切断を行うことが可能であり、カーボンファイバーなどに対して切断を行う切断装置に利用する目的に有用である。

１１００、１２００ ワーク
２０００ 固定刃ユニット
２１００ 固定刃
２１１１、２１１２ ノズル孔
２１２１、２１２２ ワーク挿入口
２２００ 固定刃ホルダー
２３００ スライドベース
２３１１、２３１２、２３１３、２３１４ 固定刃位置調整ボルト
３０００ 引取りロール駆動モーターユニット
３１００ 引取りロール駆動モーター
３２００ プーリー
３３００ 引取り上ロール
３４００ 引取り下ロール
４０００ 回転刃駆動モーターユニット
４１００ 回転刃駆動モーター
４２００ ベアリング部
４３００ 回転軸
４４００ 固定歯車
４５１０、４５２０ 遊星歯車
４６００ 回転刃用ローター
４７１０、４７２０ シャフト
４７１１ 弾性部材
４８１０、４８２０ 回転刃
５０００ シュート
５１００ カット品排出口

Claims (5)

1. 切断対象物を順次送り出すための孔の開いた板と、
   前記切断対象物を送り出す送り出し部と、
   前記孔から送り出される切断対象物を切断する刃と、
   前記板の表面に沿って、前記刃を自転させつつ公転させながら移動させる駆動部と、
   を備えたことを特徴とする切断装置。
2. 前記刃は、円形刃であり、前記板の表面に接しながら滑り動き、前記孔の少なくとも一部を前記刃は通過する、請求項１に記載の切断装置。
3. 前記刃は、前記板の表面に所定の力で押圧されていることを特徴とする、請求項２に記載の切断装置。
4. 前記駆動部は、動力によって回転する回転軸と、前記回転軸に固定され、前記板の表面に平行に配置されたアームと、前記アームの先端に回転可能に連結されたシャフトと、装置本体に固定された第１の歯車と、前記第１の歯車に噛み合う状態で、前記シャフトの一部に固定された第２の歯車とを有し、
   前記刃は、前記シャフトの先端に固定され、
   前記回転軸が回転することによって、前記アーム、前記シャフト及び前記刃が公転するとともに、回転する前記シャフトに固定された第２の歯車が前記第１の歯車との噛み合わせにより自転し、その第２の歯車の自転によって、前記シャフトとともに前記刃が自転することを特徴とする、請求項３に記載の切断装置。
5. 前記孔は複数個設けられ、前記シャフトも複数個設けられ、
   前記切断対象物はカーボンファイバーであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の切断装置。

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