JP2022020936A - シート状ゴム材料の切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カッター刃の先端部でも、シート状ゴム材料の切断不良が発生し難いシート状ゴム材料の切断装置を提供する。【解決手段】開状態にある受け刃と切り刃との間に配置されたシート状ゴム材料を、受け刃と切り刃とを噛み合わせて閉状態にすることにより切断するシート状ゴム材料の切断装置１であって、受け刃が、刃先部が直線状に形成され、固定配置された固定刃２であり、切り刃が、一端が固定刃２の一端に回転自在に支持された可動刃３であり、可動刃３は、刃先部３ａが、固定刃２に支持された端部から他端部へ向けて、中途までは直線状に形成されており、その後は、固定刃の刃先部２ａから離れるように、曲線状に形成されているシート状ゴム材料の切断装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、シート状ゴム材料を所定の長さで切断するシート状ゴム材料の切断装置に関する。

空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ともいう）の製造に際しては、種々のゴム部材が使用されている。

そして、これらのゴム部材の製造に際しては、シート状で長尺のゴム材料（シート状ゴム材料）を所定の長さで切断する工程が設けられており、従来より、様々な切断装置が提案されている（例えば、特許文献１～３）。

特開２０１７－２０５８８４号公報 特開２０１８－２４１４８号公報 特開２０１９－１９８９３４号公報

しかしながら、従来の切断装置は、カッター刃の先端部ではシート状ゴム材料の切断不良が発生し易いという問題があり、改善が求められていた。

そこで、本発明は、カッター刃の先端部でも、シート状ゴム材料の切断不良が発生し難いシート状ゴム材料の切断装置を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
開状態にある受け刃と切り刃との間に配置されたシート状ゴム材料を、前記受け刃と前記切り刃とを噛み合わせて閉状態にすることにより切断するシート状ゴム材料の切断装置であって、
前記受け刃が、刃先部が直線状に形成され、固定配置された固定刃であり、
前記切り刃が、一端が前記固定刃の一端に回転自在に支持された可動刃であり、
前記可動刃は、刃先部が、前記固定刃に支持された端部から他端部へ向けて、中途までは直線状に形成されており、その後は、前記固定刃の刃先部から離れるように、曲線状に形成されていることを特徴とするシート状ゴム材料の切断装置である。

請求項２に記載の発明は、
互いに接触する前記可動刃の刃先部、および前記固定刃の刃先部のそれぞれの先端が、断面視において、相手側に向けて傾斜して、尖った形状に形成されており、
前記可動刃の厚み方向に対する傾斜角度が、前記固定刃の厚み方向に対する傾斜角度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のシート状ゴム材料の切断装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記可動刃の前記傾斜角度が、２０～５０°であり、
前記固定刃の前記傾斜角度が、１～１０°であることを特徴とする請求項２に記載のシート状ゴム材料の切断装置である。

請求項４に記載の発明は、
切断時、前記可動刃を前記固定刃に対して、隙間なく押し付けながら噛み合わせる噛み合わせ機構が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシート状ゴム材料の切断装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記噛み合わせ機構が、
前記可動刃の先端部側に設けられて、前記可動刃を前記固定刃に噛み合わせるエアシリンダーと、
前記可動刃の一端を前記固定刃に支持する支持部材に挿通されたスプリングとを備え、
前記スプリングにより、前記可動刃を前記固定刃に押し付ける力を調整して、前記可動刃を前記固定刃に押し当てる力を均一化しながら、前記エアシリンダーを伸縮させて前記可動刃を前記固定刃に噛み合わせる噛み合わせ機構であることを特徴とする請求項４に記載のシート状ゴム材料の切断装置である。

請求項６に記載の発明は、
前記可動刃に、切断対象の前記シート状ゴム材料を、前記固定刃側に押さえ込むシート押え機構が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のシート状ゴム材料の切断装置である。

請求項７に記載の発明は、
前記シート押え機構が、スプリング式のシート押え機構であることを特徴とする請求項６に記載のシート状ゴム材料の切断装置である。

本発明によれば、カッター刃の先端部でも、シート状ゴム材料の切断不良が発生し難いシート状ゴム材料の切断装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るシート状ゴム材料の切断装置を示す模式正面図である。 図１に示したシート状ゴム材料の切断装置をＡ方向から見た図である。 図１に示したシート状ゴム材料の可動刃用レールをＢ方向から見た図である。 図１に示したシート状ゴム材料の切断装置によるシート状ゴム材料の切断の様子を示す模式図である。 固定刃の刃先および可動刃の刃先の傾斜角度を説明する模式図である。 従来のシート状ゴム材料の切断装置によるシート状ゴム材料の切断の様子を示す模式図である。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、以下では、本発明の理解のために、まず、従来のシート状ゴム材料の切断装置（以下、単に「切断装置」ともいう）における問題点について説明し、その後、本発明に係る切断装置の特徴、具体的な実施の形態の順に説明する。

１．従来の切断装置における問題点
図６は、従来の切断装置によるシート状ゴム材料の切断の様子を示す模式図であり、（ａ）は受け刃と切り刃とが開状態にある場合、（ｂ）は閉状態にある場合を示している。図６において、５０は切断装置、５１は受け刃としての固定刃、５３は切り刃としての可動刃である。図６に示すように、固定刃５１と可動刃５３とは、いずれも、刃先部が直線状に形成されている。そして、固定刃５１は固定配置されている一方、可動刃５３は、支持治具５５によって固定刃５１の一端に回転自在に支持されている。

図６（ａ）に示すように、シート状ゴム材料Ｇを開状態にある固定刃５１（受け刃）と可動刃５３（切り刃）との間に誘導して配置した後、図６（ｂ）に示すように、可動刃５３を固定刃５１に向けて回転させて押し当てることにより、可動刃５３と固定刃５１の互いの刃先部同士を噛み合わせ、閉状態にする。これにより、固定刃５１（受け刃）と可動刃５３（切り刃）との間に配置されたシート状ゴム材料Ｇにせん断力が加わり、切断される。

このとき、シート状ゴム材料の切断の進行に伴って、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、押し当てられて噛み合わされた固定刃５１の刃先部と可動刃５３の刃先部とがなす角度（刃角）θ２が徐々に小さくなっていく。この結果、シート状ゴム材料Ｇに加えられるせん断力も徐々に小さくなり、固定刃５１の先端部５１ａと可動刃５３の先端部５３ａとの間では、シート状ゴム材料Ｇに十分なせん断力を加えることができなくなるため、切断不良が発生し易くなる。

２．本発明に係るシート状ゴム材料の切断装置の特徴
これに対して、本発明に係るシート状ゴム材料の切断装置は、受け刃が、刃先部が直線状に形成され、固定配置された固定刃であり、切り刃が、一端が固定刃の一端に回転自在に支持された可動刃である点においては、従来の切断装置と同様であるが、可動刃の形状が従来の切断装置と異なっている。

具体的には、本発明に係る切断装置は、可動刃の刃先部が、固定刃に支持された端部（根元部）から回転自在の他端部（先端部）へ向けて、中途までは直線状に形成されており、その後は、固定刃の刃先部から離れるように、曲線状に形成されていることを特徴としている。

切り刃である可動刃を、このような構成とすることにより、シート状ゴム材料の切断が進行して、固定刃の先端部と可動刃の先端部が近づいても、曲線状に形成された可動刃によって、従来のように、噛み合わされた固定刃の刃先と可動刃の刃先とがなす角度（刃角）が徐々に小さくなることがなく、固定刃の先端部と可動刃の先端部との間でも、シート状ゴム材料Ｇに十分なせん断力を加えることができ、切断不良が発生し難い。

３．具体的な実施の形態
図１は、本実施の形態に係るシート状ゴム材料の切断装置を示す模式正面図である。そして、図２は、図１に示した切断装置をＡ方向から見た図である。図１、図２において、１は切断装置、２は受け刃としての固定刃、３は切り刃としての可動刃である。なお、図１において、実線は受け刃と切り刃とが閉じられた状態（閉状態）を示し、二点鎖線は受け刃と切り刃とが開かれた状態（開状態）を示している。また、２ｂは固定刃フレーム２０の先端部、３ｂは可動刃フレーム３０の先端部である。

図１、図２に示すように、固定刃２は、刃先部２ａが直線状（ストレート形状）に形成されて、鍔部２１を備えた固定刃フレーム２０に固定されている。そして、固定刃フレーム２０は、一対の取付け部材４２ａ、４２ｂを介して一対の支持部材４６ａ、４６ｂに接続され、さらに、一対の支持部材４６ａ、４６ｂを介して切断装置１の筐体に連結、固定されている。

一方、可動刃３は、一端が固定刃２の一端で支持治具１０によって回転自在に支持されて、鍔部３１を備えた可動刃フレーム３０に固定されている。そして、可動刃３の刃先部３ａは、固定刃に支持された端部（根元部）から他端部（先端部）へ向けて、中途までの領域（第１の領域１６）では直線状（ストレート形状）に形成されており、その後の領域（第２の領域１８）では、固定刃２の刃先部２ａから離れるように、曲線状（カーブ形状）に形成されている。なお、図１において、第１の領域１６および第２の領域１８の外側における「カーブ形状」、「ストレート形状」の記載は、可動刃フレーム３０の全体も「カーブ形状」および「ストレート形状」に形成されていることを示している。

このようなカーブ形状とすることにより、第２の領域１８において、可動刃３の刃先部３ａと固定刃２の刃先部２ａとの間に形成される角度は、先端部に向かうにつれて大きくなる。

その結果、このような形状の刃先部を有する可動刃３を切り刃とし、固定刃２を受け刃とした場合には、シート状ゴム材料の切断が進行して、固定刃の先端部と可動刃の先端部との間の距離が短くなっても、切断部において固定刃の刃先と可動刃の刃先とがなす角度（刃角）が小さくならず、シート状ゴム材料Ｇに十分なせん断力を加えることができるため、切断不良が発生することを十分に抑制することができる。

図４は、本実施の形態において、上記した切断装置を用いて行うシート状ゴム材料の切断の様子を示す模式図であり、（ａ）は開状態時、（ｂ）は閉状態時における様子を示している。

図４（ａ）に示すように、可動刃３と固定刃２とを開状態としたとき、可動刃３の根元部側の第１の領域では、刃先部が従来の可動刃と同じ直線状（ストレート形状）に形成されているため、従来と同様に、切断対象のシート状ゴム材料Ｇの誘導、配置に必要な寸法を十分に確保して、シート状ゴム材料Ｇを、詰まりなどを生じさせることなく、容易に、誘導、配置することができる。

一方、可動刃３と固定刃２とを閉状態としたときには、図４（ｂ）に示すように、可動刃３の先端部側の第２の領域では、刃先部が固定刃２の刃先部から離れるように、曲線状（カーブ形状）に形成されている。このため、可動刃３の刃渡りが固定刃２の刃渡りよりも長くなり、第２の領域で切断する際に、固定刃の刃先と可動刃の刃先とがなす角度（刃角）θ１を、従来の切断装置における刃角θ２に比べて大きくすることができ、従来のように、固定刃と可動刃との間の刃角が小さくならない。その結果、シート状ゴム材料Ｇに十分なせん断力を加えて、切断不良の発生を抑制することができる。

そして、このように、可動刃３の刃渡りを、固定刃２の刃渡りよりも長くすることにより、従来の切断装置と同じ「押し切り効果」に加えて、従来の切断装置では得られなかった「引き切り効果」も期待でき、この「引き切り効果」の発現も相俟って、シート状ゴム材料Ｇの切断不良の発生を十分に抑制することができる。

即ち、切断時の固定刃２の刃先部と可動刃３の刃先部との接点において、可動刃３の刃先部の移動スピードは、固定刃２の刃先部の移動スピードよりも速くなるため、切断部に摩擦熱が生じてシート状ゴム材料の結合が弱くなり（「引き切り効果」）、よりスムーズに切断することができる。

そして、本実施の形態に係る切断装置は、可動刃の形状が異なること以外は、基本的に、従来の切断装置と同様であるため、設置に際して、既設の切断装置を取り外すことなく、可動刃を取り換えるだけで対応することができる。このため、切断装置の改造にあたって、大きな費用が発生することがない。

なお、本実施の形態において、上記した第１の領域および第２の領域が設定される割合や、第２の領域におけるカーブ形状などについては、切断対象となるシート状ゴム材料の厚みや幅、硬さなどに合わせて、適宜、設定する。

そして、本実施の形態において、切断時、互いに接触する可動刃の刃先部、および固定刃の刃先部のそれぞれの先端が、断面視において、相手側に向けて傾斜して、尖った形状に形成されており、可動刃の厚み方向に対する傾斜角度が、固定刃の厚み方向に対する傾斜角度よりも大きいことが好ましい。

図５は、固定刃の刃先部および可動刃の刃先部の傾斜角度を説明する模式図である。図５に示すように、切断時、固定刃２と可動刃３とは互いに接触して噛み合わされるが、固定刃２の刃先部２ａの先端と、可動刃３の刃先部３ａの先端とは、たがいに、相手側に向けて傾斜して、尖った形状に形成されている。

このように、互いの刃先部の先端を傾斜させて、尖った鋭利な形状とすることにより、切断時における固定刃２と可動刃３との接点をより小さくして、刃先部の尖った先端にせん断力を集中させることができるため、良好な切れ味を得て、切断不良の発生を抑制することができる。

このとき、固定刃２の刃先部２ａの先端における厚み方向に対する傾斜角度をβ１、可動刃３の刃先部３ａの先端における厚み方向に対する傾斜角度をβ２としたとき、β２＞β１とすることが好ましい。移動しない受け刃である固定刃２の刃先部２ａの先端における傾斜角度β１に対して、移動する切り刃である可動刃３の刃先部３ａの先端における傾斜角度β２を大きくして、より鋭利な形状とすることにより、可動刃３を介して加えられたせん断力による効果を最大限に発揮させて、切断することができる。

具体的には、固定刃２の刃先部２ａの先端における傾斜角度β１は、１～１０°であることが好ましく、可動刃３の刃先部３ａの先端における傾斜角度β２は、２０～５０°であることが好ましい。これらの範囲の内、β１は２～５°、β２は２５～４０°の場合が、最も好ましい。

本実施の形態においては、可動刃と固定刃とを適切に噛み合わせて、隙間なく押し付けながら噛み合わせる噛み合わせ機構が設けられていることが好ましい。このように、可動刃と固定刃とを適切に噛み合わせて、隙間なく押し当てることにより、切断不良の発生を十分に抑制することができる。

具体的には、エアシリンダーとスプリングとを備えることにより、噛み合わせ機構が構成されている。

図１に示すように、エアシリンダー１２は、一端が、支持部材１２ｂを回転中心として自在に回転できるように、支持部材４６ａから側方に伸びるように取り付けられた取付け部材４４に連結され、他端が、可動刃フレーム３０の先端部３０ｂとロッド１２ａを介して接続されている。

エアシリンダー１２のロッド１２ａが伸びると、可動刃３（可動刃フレーム３０を含む）が移動して固定刃２（固定刃フレーム２０を含む）から離れていくため、固定刃２と可動刃３とが開状態となる。一方、ロッド１２ａが縮むと、可動刃３が移動して固定刃２に近づいていくため、固定刃２と可動刃３とが閉状態となる。このように、エアシリンダー１２の伸縮に合わせて、可動刃３と固定刃２とを適切に噛み合わせることができる。

この可動刃３と固定刃２との噛み合わせに際して、切断中、可動刃３を固定刃２に対して押し当てる力（押し当て力）が均一でないと、可動刃３と固定刃２とを隙間なく押し付けて安定した切断ができず、切断不良の発生を招く恐れがある。そこで、本実施の形態においては、さらに、スプリングを設けて、可動刃を固定刃へ押し付ける力を調整することにより、押し当て力の均一化を図っている。

図２に示すように、スプリング１１は、可動刃３の回転中心となる支持治具１０に取り付けられており、可動刃３と固定刃２との噛み合わせに合わせて、スプリング１１が伸縮することにより、可動刃３を固定刃２に押し付ける力を調整して、可動刃３を固定刃２に押し当てる力を均一化させることができる。

また、スプリング１１は、固定刃２と可動刃３とを結ぶ方向に、固定刃２と可動刃３との間の位置関係の自由度を持たせ、固定刃２と可動刃３との接触部（切断部）を点接触にすることができるため、切断部に最大荷重を集中させることができる。

次に、本実施の形態においては、切断時に刃を閉じる際、刃の欠けや破損が生じないように、可動刃用レールにスロープが設けられていることが好ましい。

可動刃３は、図１に示すように、先端側が可動刃用レール５により支えられている。

そして、切断時、両方の刃を閉じる際、可動刃３を下方から（図１の紙面下側から）、上方に押し上げ、可動刃３を固定刃２に押し当てながらスライドさせてシート状ゴム材料を切断している。

この際、刃同士が重なり合う前から可動刃３がフルに上昇すると、刃の断面同士がぶつかってしまい刃の欠けや破損が生じる恐れがある。

このため、本実施の形態においては、図３に示すように、可動刃用レール５の途中から固定刃２の方向にスロープ５ａが設けられている。

そして、可動刃３が、可動刃用レール５の上を、固定刃２の方向にスライドして、刃同士が重なり合う前までは、フルに上昇せず、刃同士が重なり合ってからスロープ５ａにより上昇するようにスロープ５ａの位置、形状、高さが調整されている。これにより、刃の断面同士がぶつかって刃の欠けや破損が生じることを防止することができる。

なお、可動刃用レール５は、エアシリンダーにより持ち上げられており、可動刃３の移動により摩耗するため、定期的に交換する必要がある。このため、摩耗する部分は、カセット式で容易に交換可能にしておくことが好ましい。

次に、本実施の形態において、可動刃と固定刃との間には、切断対象のシート状ゴム材料を、固定刃側に押さえ込む、シート押え機構が設けられていることが好ましい。具体的には、例えば、図１に示すように、可動刃フレーム３０の鍔部３１に、可動刃３の刃先部３ａとは重ならないように、スプリング式のシート押え機構４０を設ける。これにより、切断時、シート状ゴム材料を安定して保持することができるだけでなく、切断後のシート状ゴム材料が落下することも抑制して、荷崩れ防止を図ることができる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

１、５０ （シート状ゴム材料の）切断装置
２、５１ 固定刃
２ａ 固定刃の刃先部
２ｂ 固定刃フレームの先端部
３、５３ 可動刃
３ａ 可動刃の刃先部
３ｂ、３０ｂ 可動刃フレームの先端部
５ 可動刃用レール
５ａ スロープ
１０、５５ 支持治具
１１ スプリング
１２ エアシリンダー
１２ａ ロッド
１２ｂ、４６ａ、４６ｂ 支持部材
１６ 第１の領域
１８ 第２の領域
２０ 固定刃フレーム
２０ｂ 鍔部の先端部
２１、３１ 鍔部
３０ 可動刃フレーム
４０ シート押え機構
４２ａ、４２ｂ、４４ 取付け部材
５１ａ 固定刃の先端部
５３ａ 可動刃の先端部
Ｇ シート状ゴム材料
β１、β２ 刃先部の先端における傾斜角度
θ１、θ２ 刃角

Claims (7)

1. 開状態にある受け刃と切り刃との間に配置されたシート状ゴム材料を、前記受け刃と前記切り刃とを噛み合わせて閉状態にすることにより切断するシート状ゴム材料の切断装置であって、
   前記受け刃が、刃先部が直線状に形成され、固定配置された固定刃であり、
   前記切り刃が、一端が前記固定刃の一端に回転自在に支持された可動刃であり、
   前記可動刃は、刃先部が、前記固定刃に支持された端部から他端部へ向けて、中途までは直線状に形成されており、その後は、前記固定刃の刃先部から離れるように、曲線状に形成されていることを特徴とするシート状ゴム材料の切断装置。
2. 互いに接触する前記可動刃の刃先部、および前記固定刃の刃先部のそれぞれの先端が、断面視において、相手側に向けて傾斜して、尖った形状に形成されており、
   前記可動刃の厚み方向に対する傾斜角度が、前記固定刃の厚み方向に対する傾斜角度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のシート状ゴム材料の切断装置。
3. 前記可動刃の前記傾斜角度が、２０～５０°であり、
   前記固定刃の前記傾斜角度が、１～１０°であることを特徴とする請求項２に記載のシート状ゴム材料の切断装置。
4. 切断時、前記可動刃を前記固定刃に対して、隙間なく押し付けながら噛み合わせる噛み合わせ機構が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシート状ゴム材料の切断装置。
5. 前記噛み合わせ機構が、
   前記可動刃の先端部側に設けられて、前記可動刃を前記固定刃に噛み合わせるエアシリンダーと、
   前記可動刃の一端を前記固定刃に支持する支持部材に挿通されたスプリングとを備え、
   前記スプリングにより、前記可動刃を前記固定刃に押し付ける力を調整して、前記可動刃を前記固定刃に押し当てる力を均一化しながら、前記エアシリンダーを伸縮させて前記可動刃を前記固定刃に噛み合わせる噛み合わせ機構であることを特徴とする請求項４に記載のシート状ゴム材料の切断装置。
6. 前記可動刃に、切断対象の前記シート状ゴム材料を、前記固定刃側に押さえ込むシート押え機構が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のシート状ゴム材料の切断装置。
7. 前記シート押え機構が、スプリング式のシート押え機構であることを特徴とする請求項６に記載のシート状ゴム材料の切断装置。

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