JP3476517B2 - プラスチックシ−トの切断方法およびプロッタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プラスチックシート
を超音波振動させたナイフで切断するプラスチックシー
トの切断方法、特に、超音波ホーンの下端に取付けたナ
イフを数値制御プログラムによってプロッタのテーブル
上で走らせ、ナイフを下降させて、超音波振動を加えな
がらナイフでテーブル上のプラスチックシートを切断す
るプラスチックシートの切断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックタイル（ピ−タイル）、ビ
ニ−ルシ−ト、プラスチック板、フィルム等のプラスチ
ックシ−トの一部を切り抜くとともに、切り抜かれた形
状と同一形状を色違いの同一材料または別の材料を切断
して、その切り抜き部（空所）に組込む、いわゆる、象
眼加工がプラスチックシ−トに施されている。

【０００３】従来においては、レ−ザ−、ウォ−タ−ジ
ェット（高圧噴流）、ル−タ−（エンドミル）、ナイフ
によって、プラスチックシ−トが切断されているが、以
下のように、それぞれに利点、欠点がある。

【０００４】レ−ザ−による切断では、プラスチックシ
−トが正確、迅速に切断できる。しかし、精密制御が難
しく、ランニングコストも、ナイフでの切断に比較して
高い（20倍程度となる）。また、切断装置が構成的に複
雑化し高価になる。さらに、アクリル樹脂に対しては支
障ないが、塩ビ系のプラスチックシ−トを切断すると、
化学反応によって有害の塩素ガスが生じ、切断可能なプ
ラスチックシ−トが限定される。

【０００５】ウォ−タ−ジェット（高圧噴流）において
も、レ−ザ−による切断と同様に、正確、迅速に切断で
きるが、精密制御が難しく、ランニングコストも高い。
特に、ウォ−タ−ジェットでの切断では、排水処理が容
易でない。

【０００６】レ−ザ−、ウォ−タ−ジェットによる切断
では、切断代は僅かであり問題とならない。しかし、ル
−タ−（エンドミル）による切断では、強度の点から、
ある程度の径が必要となり、ル−タ−の直径相当分だけ
（オフセット）、材料ロスが生じる。また、切削油を供
給する必要があるとともに、切削油、切粉の処理が容易
でない。

【０００７】ナイフによる切断は、超音波ホ−ンの下端
に鋭角のナイフを取付け、超音波振動させながらナイフ
を下降させている。この方法では、ランニングコストが
最も安いとともに、薄い刃先のものが使用されてオフセ
ットも生じない。また、切削油は必要とされず、切粉も
ほとんど生じない。

【０００８】ナイフによる切断は、プロッタにおいて工
業的に実用化されており、プラスチックシ−トはテ−ブ
ル上に、たとえばバキュ−ムを利用して密着、固定され
る。そして、モ−タのような駆動源によって、ナイフは
テ−ブル上を三次元的に駆動され、下降し横に引かれて
プラスチックシ−トを切断する。

【０００９】 レーザー、ウォータージェット、ルータ
ーでは硬質のプラスチックシートも切断できるのに対し
て、ナイフによる切断は硬質のプラスチックシートに適
さない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】つまり、ナイフを下降
させその刃先をプラスチックシートに押込むとともに、
横に引いて切断しているが、刃先の強度が根本的に不足
する。そのため、切断すべきプラスチックシートが硬く
て大きな抵抗力がナイフに加わると、ナイフが簡単に折
れたり曲がったりする。

【００１１】実際の切断においては、380,000Hz 程度の
超音波振動を加えて切断性能を高めているが、それで
も、半硬質のピ−タイルがようやく2mm/s の速度で切断
できるにすぎない。また、硬質のピ−タイルはナイフを
寄せ付けない。通常、加工速度は、最低でも50mm/sなけ
れば実用化できないとされ、好ましくは、80〜100mm/s
が要求されており、現実とかけはなれている。

【００１２】この発明は、ナイフによって半硬質のピ−
タイルも高速で切断できるプラスチックシ−トの切断方
法の提供を目的としている。また、この発明は、半硬質
のピ−タイルも高速で切断できるプロッタの提供を目的
としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明の切断方法によれば、プラスチックシ−ト
を加熱して軟化させ、軟化したプラスチックシ−トを超
音波振動させたナイフで切断している。

【００１４】具体的には、下から断熱シ−トで、上から
熱伝導性の弾性シ−トでそれぞれ覆われたパネルヒ−タ
をテーブル上に配置するとともに、この断熱シ−ト、パ
ネルヒ−タ、弾性シ−トをテーブル上に密着、固定す
る。そして、パネルヒ−タに通電して弾性シ−ト上のプ
ラスチックシ−トを加熱し軟化させてからナイフで切断
する。

【００１５】

【作用】この方法では、プラスチックシ−トが軟化され
ているため、切断の際の抵抗力が従来の方法に比較して
激減し、ナイフが折れたり曲がることもない。従って、
半硬質のピ−タイルは勿論、硬質のピ−タイルもナイフ
によって切断できる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
について詳細に説明する。

【００１７】図１に模式図で示すように、プラスチック
シ−ト12は、加熱され軟化されてからナイフ14で切断さ
れる。加熱の程度は、たとえば、プラスチック12の軟化
点付近まで加熱するとよい。しかし、ある程度軟化して
いれば足り、軟化点まで厳密に加熱する必要はない。

【００１８】プラスチックの種類によって異なる軟化点
付近という不特定な温度でなく、40°とか、常温から20
°加熱するという特定の温度に限定してもよい。加熱温
度を特定の値にすれば、温度制御が容易となる。

【００１９】軟化によってプラスチックシ−ト12は変形
し、正確な平坦でなくなるが、ナイフ14による切断で
は、何らの不都合も生じない。なお、プラスチックシ−
ト12は粘着テ−プ、バキュ−ム（負圧）等を利用してテ
−ブルに密着、固定される。

【００２０】また、加熱されて伸びた状態で切断される
が、切断後、冷えて縮むため、伸び代を考慮してプラス
チックシ−ト12は切断される。たとえば、ナイフ14の位
置は、伸び代0.1 ％を考慮して1.001 に補正した値とさ
れ、この補正はコンピュ−タ−サイドで自動的に行われ
る。

【００２１】この発明の切断方法は、プロッタでの切断
に適応し、プラスチックシ−ト12は、プロッタのテ−ブ
ル上で加熱、切断される。図２に示すように、プロッタ
20のテ−ブル22に加熱手段としてのパネルヒ−タ24が装
着され、プラスチックシ−ト12をパネルヒ−タで加熱し
軟化させ、ナイフ14を超音波振動させながらナイフでプ
ラスチックシ−トを切断する。

【００２２】パネルヒ−タ24の熱がテ−ブル22に伝達す
るのを防止するために、断熱シ−ト26でパネルヒ−タの
下面が覆われる。また、パネルヒ−タ24を保護するとと
もに、プラスチックシ−ト12の過度の加熱を防止するた
めに、パネルヒ−タの上面は熱伝導性の弾性シ−ト28で
覆われる。

【００２３】たとえば、プラスチックシ−ト12はバキュ
−ム（負圧）を利用して、テ−ブル22に密着、固定さ
れ、図示のように、多数の小孔30がテ−ブル22、パネル
ヒ−タ24、断熱シ−ト26に形成される。無論、通気性の
よい材料からテ−ブル22、パネルヒ−タ24、断熱シ−ト
26を成形してもよい。弾性シ−ト28は、一般的に、通気
性に優れているため、小孔を設ける必要はない。

【００２４】パネルヒ−タ24は、制御手段であるコント
ロ−ラC を介して、電源に接続される。また、テ−ブル
22の下面を封止し、その封止部にコンプレッサ−等の負
圧源V が連通される。

【００２５】まず、切断すべきプラスチックシ−ト12が
テ−ブル上、具体的には、熱伝導性の弾性シ−ト28にの
せられる。それから、負圧源V が駆動され、プラスチッ
ク12が、弾性シ−ト28、パネルヒ−タ24、断熱シ−ト26
を介して、バキュ−ムによってテ−ブル24に密着、固定
される。そして、コントロ−ラC をオンにして、パネル
ヒ−タ24を加熱する。通常、軟化点が特に高いものを除
いて、パネルヒ−タ24を40°程度に加熱すれば、プラス
チック12はかなり軟化し十分に切断できる。

【００２６】プロッタ20自体は公知のものであり、詳細
に説明しないが、ナイフ12は超音波ホ−ン32の下端に取
付けられ、超音波ホ−ンは、スライドレ−ル34上を左右
（たとえば、X 軸方向）に移動されるとともに、スライ
ドレ−ル自体も別のスライドレ−ル上を紙面と直角方向
（Y 軸方向）に移動する。

【００２７】超音波ホ−ン32はナイフ14とともに下降
し、ナイフの刃先はプラスチックシ−ト12を貫いて、弾
性シ−トの上面に僅かに切り込まれ、超音波振動（たと
えば380,000Hz)させながらナイフを横に引けば、プラス
チックシ−トが切断される。

【００２８】コンピュ−タ−に予め組込まれ数値制御プ
ログラムのもとで、駆動手段（モ−タ）を駆動して、ナ
イフ14のXY軸方向の動き、Z 軸方向の動き（昇降）が制
御され、加熱による伸縮を考慮して自動的に補正された
値のもとで、プラスチックシ−ト12が切断される。

【００２９】プラスチックシ−ト12を加熱し軟化させて
から切断しているため、ナイフ14の受ける抵抗力が少な
く、刃先の折れ、曲がりの生じる虞れがない。そのた
め、高速で移動させながらナイフ14でプラスチック12が
切断できる。

【００３０】公知のプロッタでは、半硬質ピ−タイルの
切断速度は2mm/s 程度にすぎない。これに対して、パネ
ルヒ−タを装着したこの発明のプロッタでは、半硬質ピ
−タイルが 200mm/sで切断でき、従来の100 倍という驚
異的な切断速度が得られた。また、従来不可能とされて
いる硬質ピ−タイルも加熱、軟化することによって80mm
/sで切断でき、実用化に必要な最低速度50mm/sを上回
り、硬質ピ−タイルの切断の実用化のめどが立った。

【００３１】

【００３２】熱伝導性の弾性シ−ト28、 パネルヒ−タ2
4、断熱シ−ト26をテ−ブルにのせるだけなので、従来
のプロッタがそのまま利用できる。また、プロッタが構
成的に複雑化することもない。

【００３３】パネルヒ−タ24を100V電源に通電するだけ
で加熱でき、ランニングコストもパネルヒ−タなしのプ
ロッタでのランニングコストと大差なく、ウォ−タ−ジ
ェット、レ−ザ−での切断に比較すれば、格段に低い。

【００３４】さらに、オフセットも生じない。また、切
削油を必要とせず切粉もほとんど生じない。

【００３５】上述した実施例は、この発明を説明するも
のであり、この発明を何ら限定するものでなく、この発
明の技術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこ
の発明に含まれることはいうまでもない。

【００３６】

【発明の効果】上記のように、この発明では、プラスチ
ックを加熱し軟化させてから切断しているため、ナイフ
の受ける抵抗力が少なく、高い加工速度が得られる。そ
して、半硬質のピ−タイルは勿論、従来不可能といわれ
た硬質ピ−タイルも十分な実用速度のもとで切断でき
る。

【００３７】ナイフによる切断であるため、ランニング
コストも安く、オフセットも生じない。さらに、切削油
を必要とせず切粉もほとんど生じない。

【００３８】熱伝導性の弾性シ−ト、パネルヒ−タ、断
熱シ−トをプロッタのテ−ブルにのせるだけなので、従
来のプロッタがそのまま利用できる。そして、この発明
のプロッタにおいては、構成的に複雑化することもな
く、プラスチックシ−トが高速で切断できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るプラスチックシ−ト切断の模式
図である。

【図２】この発明に係るプロッタの概略図である。

【符号の説明】

12 プラスチックシ−ト 14 ナイフ 20 プロッタ 22 テ−ブル 24 パネルヒ−タ 26 断熱シ−ト 28 熱伝導性の弾性シ−ト 30 通気用小孔 32 超音波ホ−ン 34 スライダ C コントロ−ラ（制御手段） V 負圧源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 督男 東京都渋谷区神宮前６丁目19番16号 有 限会社ケ イウッド内 (72)発明者 網本 吉之助 東京都板橋区常盤台１丁目30番４号 (56)参考文献 特開 平１−281896（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−166997（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−58037（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−143384（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B26D 7/10 B26D 5/00 B26D 7/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波ホ−ンの下端に取付けられたナイ
   フがプロッタのテ−ブル上のプラスチックシ−トの上を
   送られ、下降したナイフに超音波振動を加えながらナイ
   フでプラスチックシ−トを切断するプロッタによるプラ
   スチックシ−トの切断方法において、 下から断熱シ−トで、上から熱伝導性の弾性シ−トでそ
   れぞれ覆われたパネルヒ−タをテ−ブル上に配置し、 断熱シ−ト、パネルヒ−タ、弾性シ−トをテ−ブルに密
   着、固定し、 パネルヒ−タに通電して弾性シ−ト上のプラスチックシ
   −トを加熱し軟化させてからナイフで切断していること
   を特徴とするプラスチックシ−トの切断方法。
2. 【請求項２】 断熱シ−ト、パネルヒ−タ、弾性シ−ト
   がバキュ−ムを利用してテ−ブルに密着、固定されてい
   る請求項１記載のプラスチックシ−トの切断方法。
3. 【請求項３】 下から断熱シ−トで、上から弾性シ−ト
   でそれぞれ覆われたパネルヒ−タと、パネルヒ−タへの
   通電状態を制御する制御手段と、パネルヒ−タののせら
   れるテ−ブルと、超音波ホ−ンの下端に取付けられ、下
   降し送りを加えられて弾性シ−ト上のプラスチックシ−
   トを切断するナイフと、超音波ホ−ンとともにナイフを
   テ−ブル上で三次元的に移動させる駆動手段とを備えた
   プロッタ。