JP3523552B2 - 切断装置、加工装置、及び切断方法 - Google Patents
切断装置、加工装置、及び切断方法Info
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- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガラス、セラミック
ス、樹脂、金属等の単一部材またはこれらの複合部材か
らなる物体を一種類の切断ツール（切断工具）で連続し
て切断可能にする切断装置に関する。より詳しくは、物
体に硬質固体からなる打撃体を高速で高頻度に衝突させ
ることにより物体のごく表面領域を破砕しながら切断す
る切断装置及び切断方法に関する。
ス、樹脂、金属等の単一部材またはこれらの複合部材か
らなる物体を一種類の切断ツール（切断工具）で連続し
て切断可能にする切断装置に関する。より詳しくは、物
体に硬質固体からなる打撃体を高速で高頻度に衝突させ
ることにより物体のごく表面領域を破砕しながら切断す
る切断装置及び切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】リサイクル処理を目的としてブラウン管
（ＣＲＴ／陰極線管）ガラスを切断解体する場合、ヒー
タ線をＣＲＴの周囲に巻回し通電加熱による熱衝撃を利
用する方法、あるいはダイヤモンドホイールカッターの
高速回転による切断、あるいはガス溶断等の手段を用い
るのが一般的である。
（ＣＲＴ／陰極線管）ガラスを切断解体する場合、ヒー
タ線をＣＲＴの周囲に巻回し通電加熱による熱衝撃を利
用する方法、あるいはダイヤモンドホイールカッターの
高速回転による切断、あるいはガス溶断等の手段を用い
るのが一般的である。
【０００３】また、自動車のボディ、各種家電製品の筐
体やその他の構成部材を形成する薄鋼板（冷間圧延鋼板
等）の切断は、硬度の高い鋸刃を備えたバンド状カッタ
ー（バンドソー）若しくは円盤状カッター（メタルソ
ー）を用いた切断、または砥粒を円盤状や円筒体状に成
形した砥石工具を用いるグラインダー切断、またはアセ
チレンガス等を用いたガス溶断等が一般的である。
体やその他の構成部材を形成する薄鋼板（冷間圧延鋼板
等）の切断は、硬度の高い鋸刃を備えたバンド状カッタ
ー（バンドソー）若しくは円盤状カッター（メタルソ
ー）を用いた切断、または砥粒を円盤状や円筒体状に成
形した砥石工具を用いるグラインダー切断、またはアセ
チレンガス等を用いたガス溶断等が一般的である。
【０００４】樹脂成形品の切断はバンドソー、メタルソ
ー、エンドミル等による切断が一般的である。
ー、エンドミル等による切断が一般的である。
【０００５】なお、一種類のツール（切れ刃を備えた工
具）を回転または高速移動させ、上記ブラウン管等のガ
ラス、薄鋼板、樹脂成形品などの異材質部材を順次、連
続切断できる切断装置は提案されていない。
具）を回転または高速移動させ、上記ブラウン管等のガ
ラス、薄鋼板、樹脂成形品などの異材質部材を順次、連
続切断できる切断装置は提案されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の切断方法にはそれぞれ以下のような問題があっ
た。
従来の切断方法にはそれぞれ以下のような問題があっ
た。
【０００７】（１）前述のＣＲＴガラス切断において、
ＣＲＴの形状、サイズ、製造工程の違い等によりガラス
の残留応力も一定でない。従って、熱衝撃を利用するヒ
ータ線通電加熱方式では、安定した切断加熱条件を見出
したり、安定した一定の切断面を形成することは困難で
ある。
ＣＲＴの形状、サイズ、製造工程の違い等によりガラス
の残留応力も一定でない。従って、熱衝撃を利用するヒ
ータ線通電加熱方式では、安定した切断加熱条件を見出
したり、安定した一定の切断面を形成することは困難で
ある。
【０００８】また、ダイヤモンドホイールカッターによ
る切断では、切断スピードを早めれば、摩擦熱によりダ
イヤモンドホイールカッターの摩耗速度が大きくなるの
で、切断速度は制限される。かつ、ダイヤモンドホイー
ルカッターは高価であり、切断量とダイヤモンドホイー
ルの摩耗量とは密接な関係にあり切断コストが大きい。
る切断では、切断スピードを早めれば、摩擦熱によりダ
イヤモンドホイールカッターの摩耗速度が大きくなるの
で、切断速度は制限される。かつ、ダイヤモンドホイー
ルカッターは高価であり、切断量とダイヤモンドホイー
ルの摩耗量とは密接な関係にあり切断コストが大きい。
【０００９】また、高温ガスを用いた溶断は、切断速度
が遅く、被切断物あるいは切断部付近に可燃物があれば
危険で、使用可能範囲が限定される。
が遅く、被切断物あるいは切断部付近に可燃物があれば
危険で、使用可能範囲が限定される。
【００１０】（２）前記薄鋼板をバンドソー、メタルソ
ー等のツールを用いて切断する場合、前記ツールの切れ
刃部を被切断物に強く押し付け、被切断物に連続したせ
ん断破壊を起こすことにより切断加工される。
ー等のツールを用いて切断する場合、前記ツールの切れ
刃部を被切断物に強く押し付け、被切断物に連続したせ
ん断破壊を起こすことにより切断加工される。
【００１１】切れ刃部を被切断物に強く押しつけるため
切断部位の摩擦熱は大きく、熱による刃先の脆化と軟弱
化は刃先の摩耗を増大する。
切断部位の摩擦熱は大きく、熱による刃先の脆化と軟弱
化は刃先の摩耗を増大する。
【００１２】切れ刃部の摩耗により切断速度は大幅に低
下し制限される。また切れ刃部を被切断物に食い込ませ
るため、ツール（カッター）の保持と被切断物の保持と
に大きな剛性を要し、大掛かりな保持機構と高い設備コ
ストを要する。
下し制限される。また切れ刃部を被切断物に食い込ませ
るため、ツール（カッター）の保持と被切断物の保持と
に大きな剛性を要し、大掛かりな保持機構と高い設備コ
ストを要する。
【００１３】砥石を用いたグラインダー切断は、砥粒の
持つ切れ刃による連続した小さな剪断によって行われ
る。砥粒の角部（切れ刃）はさほど鋭利ではないこと及
びグラインダーの周速度が比較的大きいことにより切断
部位の摩擦熱は大きい。砥石の寿命を確保するには切断
部位の温度を適切に抑制する必要があり切断速度は制限
される。
持つ切れ刃による連続した小さな剪断によって行われ
る。砥粒の角部（切れ刃）はさほど鋭利ではないこと及
びグラインダーの周速度が比較的大きいことにより切断
部位の摩擦熱は大きい。砥石の寿命を確保するには切断
部位の温度を適切に抑制する必要があり切断速度は制限
される。
【００１４】アセチレン等のガス溶断は切断部近傍に可
燃物が無いことが安全上重要であり切断範囲が制限され
る。
燃物が無いことが安全上重要であり切断範囲が制限され
る。
【００１５】（３）樹脂成型品等の切断にバンドソー、
メタルソー等を用いた場合、切断速度を大きくするとツ
ールとの摩擦熱により被切断物の切断部位近傍が発火ま
たは溶融し物理的性質が変化する。
メタルソー等を用いた場合、切断速度を大きくするとツ
ールとの摩擦熱により被切断物の切断部位近傍が発火ま
たは溶融し物理的性質が変化する。
【００１６】（４）金属磁性部品の切断に際し、鉄合金
を主体にした刃を使用した場合、切断時に発生する被切
断物の破片及び粉末が磁性体ゆえに刃先に付着し、刃先
の摩擦抵抗の増大あるいは刃先の損傷により切断能力が
大幅に低下する。
を主体にした刃を使用した場合、切断時に発生する被切
断物の破片及び粉末が磁性体ゆえに刃先に付着し、刃先
の摩擦抵抗の増大あるいは刃先の損傷により切断能力が
大幅に低下する。
【００１７】（５）異なる物性を持つ複数の部材（例え
ば、金属、樹脂成形品、ガラス、フェライト等）で構成
された被切断物を、同一のツールで順次、連続して切断
することは極めて困難である。
ば、金属、樹脂成形品、ガラス、フェライト等）で構成
された被切断物を、同一のツールで順次、連続して切断
することは極めて困難である。
【００１８】（６）被切断物の切断加工情報（物理的性
質等）が不明の場合、あるいは被切断物が複数の部材で
構成され、かつ、表面部材の背後に隠れた部材の形状や
材質が不明の場合、被切断物の表面や外観形状の画像情
報だけでは最適な切断条件が見出せず、最適な切断の自
動制御は不可能である。
質等）が不明の場合、あるいは被切断物が複数の部材で
構成され、かつ、表面部材の背後に隠れた部材の形状や
材質が不明の場合、被切断物の表面や外観形状の画像情
報だけでは最適な切断条件が見出せず、最適な切断の自
動制御は不可能である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、臨界衝撃速度（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｉｎｐ
ａｃｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）以上の高速引っ張り力を加
えると着力端で直ちに破断がおきる塑性波理論、または
臨界衝撃速度以上の高速圧縮力を加えると急激に延性が
低下し、着力端は小さな歪で破壊する（脆くなることと
類似の現象）という理論を切断装置として実用化したも
のである。
するために、臨界衝撃速度（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｉｎｐ
ａｃｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）以上の高速引っ張り力を加
えると着力端で直ちに破断がおきる塑性波理論、または
臨界衝撃速度以上の高速圧縮力を加えると急激に延性が
低下し、着力端は小さな歪で破壊する（脆くなることと
類似の現象）という理論を切断装置として実用化したも
のである。
【００２０】詳しくは、従来の切れ刃を備えたツールに
代え、金属などの硬質固体からなる打撃体を被切断物
（以下、「加工対象物」又は「ワーク」という）に超高
速、高頻度で衝突させ、該衝突エネルギーにより塑性波
を発生させ、瞬時に衝突部位を破壊し除去するものであ
る。
代え、金属などの硬質固体からなる打撃体を被切断物
（以下、「加工対象物」又は「ワーク」という）に超高
速、高頻度で衝突させ、該衝突エネルギーにより塑性波
を発生させ、瞬時に衝突部位を破壊し除去するものであ
る。
【００２１】即ち、本発明は、高速円運動する打撃体が
ワークに該ワークの臨界衝撃速度以上で衝突し、反射
（反発）する時、衝撃を伴って発生する高速圧縮、また
は摩擦による高速引っ張り、高速せん断等によって打撃
体とワークの衝突部位及びその近傍のごく限られた範囲
でワーク表面を微粒子状または微細片に瞬時に破砕（破
壊）する原理に基づく切断装置とした。
ワークに該ワークの臨界衝撃速度以上で衝突し、反射
（反発）する時、衝撃を伴って発生する高速圧縮、また
は摩擦による高速引っ張り、高速せん断等によって打撃
体とワークの衝突部位及びその近傍のごく限られた範囲
でワーク表面を微粒子状または微細片に瞬時に破砕（破
壊）する原理に基づく切断装置とした。
【００２２】一般に、加工時には工具の移動によりワー
クに引張り力、圧縮力、又はせん断力等の外力が付与さ
れ、ワークに歪みや変形が生じる。このとき、工具の速
度、即ち加工速度を増加させていくと、加工速度がある
限界に達するとワークの延性は急激に低下する。この限
界速度は臨界衝撃速度と呼ばれる。加工速度が臨界衝撃
速度以上になると、ワークの工具による着力端は直ちに
破壊する。これを利用すれば、打撃体をワークに臨界衝
撃速度以上で衝突させることで、ワークの衝突部のごく
表層部分のみを破壊して除去することができる。そし
て、単位時間当たりの打撃体の衝突回数を極めて多くす
れば、この現象を繰り返し発生させることができる。さ
らに、打撃体の衝突位置を順次移動させれば、ワークの
衝突部以外の部分を破壊することなく、衝突部のみを順
次除去加工することができる。これを巨視的に見ればワ
ークを切断加工していることになる。この切断方法によ
れば比較的な滑らかな切断面が得られる。
クに引張り力、圧縮力、又はせん断力等の外力が付与さ
れ、ワークに歪みや変形が生じる。このとき、工具の速
度、即ち加工速度を増加させていくと、加工速度がある
限界に達するとワークの延性は急激に低下する。この限
界速度は臨界衝撃速度と呼ばれる。加工速度が臨界衝撃
速度以上になると、ワークの工具による着力端は直ちに
破壊する。これを利用すれば、打撃体をワークに臨界衝
撃速度以上で衝突させることで、ワークの衝突部のごく
表層部分のみを破壊して除去することができる。そし
て、単位時間当たりの打撃体の衝突回数を極めて多くす
れば、この現象を繰り返し発生させることができる。さ
らに、打撃体の衝突位置を順次移動させれば、ワークの
衝突部以外の部分を破壊することなく、衝突部のみを順
次除去加工することができる。これを巨視的に見ればワ
ークを切断加工していることになる。この切断方法によ
れば比較的な滑らかな切断面が得られる。
【００２３】塑性波を発生させるため、打撃体をワーク
の臨界衝撃速度以上でワークに衝突させる必要がある。
具体的には、該衝突速度を一般に約１３９ｍ／秒（約５
００ｋｍ／時）以上とするのが好ましく、約３４０ｍ／
秒（約１２２４ｋｍ／時）以上とするのがより好まし
い。
の臨界衝撃速度以上でワークに衝突させる必要がある。
具体的には、該衝突速度を一般に約１３９ｍ／秒（約５
００ｋｍ／時）以上とするのが好ましく、約３４０ｍ／
秒（約１２２４ｋｍ／時）以上とするのがより好まし
い。
【００２４】上記衝突速度を円板の周速に換算すると、
直径１００ｍｍの円板であれば、それぞれ順に回転数２
６，５００ｒｐｍ以上、及び６５，１３０ｒｐｍ以上で
回転するのに相当する。
直径１００ｍｍの円板であれば、それぞれ順に回転数２
６，５００ｒｐｍ以上、及び６５，１３０ｒｐｍ以上で
回転するのに相当する。
【００２５】実際には臨界衝撃速度はワークの種類によ
って相違する。例えば、アルミニウム、軟鋼、ステンレ
ス鋼、チタンの臨界衝撃速度は、それぞれ順に４９．７
ｍ／秒、３０．０ｍ／秒、１５２．３ｍ／秒、６１．８
ｍ／秒程度である。従って、打撃体の衝突速度はワーク
の種類に応じて変更することができる。打撃体の衝突速
度をワークの臨界衝撃速度の２倍以上、更には３倍以
上、特に４倍以上とすると、安定した切断が可能になる
ので好ましい。
って相違する。例えば、アルミニウム、軟鋼、ステンレ
ス鋼、チタンの臨界衝撃速度は、それぞれ順に４９．７
ｍ／秒、３０．０ｍ／秒、１５２．３ｍ／秒、６１．８
ｍ／秒程度である。従って、打撃体の衝突速度はワーク
の種類に応じて変更することができる。打撃体の衝突速
度をワークの臨界衝撃速度の２倍以上、更には３倍以
上、特に４倍以上とすると、安定した切断が可能になる
ので好ましい。
【００２６】打撃体には貫通穴が形成され、回転体に立
設した支軸に所定の嵌合隙間を有して回転可能に保持さ
れる。嵌合隙間を設けることにより、打撃体がワークに
衝突した直後の打撃体の変位を吸収することができる。
前記打撃体を支承する支軸と、前記打撃体の貫通穴との
嵌合隙間を好適には２ｍｍ以上、より好適には５〜１０
ｍｍ程度とする。嵌合隙間は打撃体の衝突速度の増大に
対応して大きく設定する必要がある。なお、本発明にお
ける嵌合隙間は、一般的に軸と軸受との嵌合状態を規定
するＪＩＳ規格のスキマ数値よりはるかに大きく２桁〜
３桁上回るものである。
設した支軸に所定の嵌合隙間を有して回転可能に保持さ
れる。嵌合隙間を設けることにより、打撃体がワークに
衝突した直後の打撃体の変位を吸収することができる。
前記打撃体を支承する支軸と、前記打撃体の貫通穴との
嵌合隙間を好適には２ｍｍ以上、より好適には５〜１０
ｍｍ程度とする。嵌合隙間は打撃体の衝突速度の増大に
対応して大きく設定する必要がある。なお、本発明にお
ける嵌合隙間は、一般的に軸と軸受との嵌合状態を規定
するＪＩＳ規格のスキマ数値よりはるかに大きく２桁〜
３桁上回るものである。
【００２７】このように本発明の加工原理は従来の衝撃
による加工原理とは異なる。従来の加工原理は切削工具
（ツール）の切れ刃部を低速（最大約１０ｍ／ｓｅｃ程
度以下）でワークに衝突させ、ワークが弾性変形を経て
塑性変形から破壊へと順次変形し、ワーク表面の比較的
広い範囲が破壊するものである。
による加工原理とは異なる。従来の加工原理は切削工具
（ツール）の切れ刃部を低速（最大約１０ｍ／ｓｅｃ程
度以下）でワークに衝突させ、ワークが弾性変形を経て
塑性変形から破壊へと順次変形し、ワーク表面の比較的
広い範囲が破壊するものである。
【００２８】また、本発明における打撃体は従来の切削
工具（ツール）のような鋭利な切れ刃部を備えるもので
ない。
工具（ツール）のような鋭利な切れ刃部を備えるもので
ない。
【００２９】上記構成により本発明による切断は、以下
の特徴を有する。
の特徴を有する。
【００３０】（１）打撃体とワークとの衝突時の臨界衝
撃速度以上の高速圧縮及び高速引っ張りによる破砕（切
断）原理により、ワークにおける切断部位の摩擦熱の発
生は極めて少ない。また、打撃体は高速運動により急速
に空冷され打撃体自体の温度上昇も極めて小さい。
撃速度以上の高速圧縮及び高速引っ張りによる破砕（切
断）原理により、ワークにおける切断部位の摩擦熱の発
生は極めて少ない。また、打撃体は高速運動により急速
に空冷され打撃体自体の温度上昇も極めて小さい。
【００３１】（２）回転、往復運動、あるいは、直線運
動する切削工具（ツール）は、摩耗が激しい。しかし、
本発明の打撃体は、ワークとの衝突により打撃体が加工
硬化を受け、使用につれて硬化し耐摩耗性が増大する。
動する切削工具（ツール）は、摩耗が激しい。しかし、
本発明の打撃体は、ワークとの衝突により打撃体が加工
硬化を受け、使用につれて硬化し耐摩耗性が増大する。
【００３２】（３）本発明の切断原理は切断抵抗と摩擦
抵抗が小さい。その結果、切断時にワークを強固に保
持、固定する必要がない。また、前記打撃体を支承する
支軸、高速回転する回転体や主軸の剛性、軸受の剛性、
回転体主軸を把持するロボットの剛性等を強固に構築す
る必要がない。
抵抗が小さい。その結果、切断時にワークを強固に保
持、固定する必要がない。また、前記打撃体を支承する
支軸、高速回転する回転体や主軸の剛性、軸受の剛性、
回転体主軸を把持するロボットの剛性等を強固に構築す
る必要がない。
【００３３】（４）切断に際し、ワークに対応して回転
体が発する固有の振動波形（または振動数）を検出する
振動検出手段を多軸制御ロボット等に取り付けることに
より、ワークに対応して加工条件（打撃体の衝突速度、
移動速度等）を制御できる。
体が発する固有の振動波形（または振動数）を検出する
振動検出手段を多軸制御ロボット等に取り付けることに
より、ワークに対応して加工条件（打撃体の衝突速度、
移動速度等）を制御できる。
【００３４】（５）異なる複数の部材（例えば、金属、
樹脂成形品、ガラス、フェライト等）で構成され、か
つ、内部の見えないワークであっても、同一の切断装置
で連続して切断可能である。
樹脂成形品、ガラス、フェライト等）で構成され、か
つ、内部の見えないワークであっても、同一の切断装置
で連続して切断可能である。
【００３５】以上のように本発明における切断装置は、
構造が簡単で長寿命化と信頼性の大幅な向上が図れる。
また、切断過程でワークの異材質混在を考慮する必要性
がなく、リサイクル設備の一環である破砕または切断装
置として極めて有効である。
構造が簡単で長寿命化と信頼性の大幅な向上が図れる。
また、切断過程でワークの異材質混在を考慮する必要性
がなく、リサイクル設備の一環である破砕または切断装
置として極めて有効である。
【００３６】従って、本発明は、廃棄処理を目的とした
家電製品や自動車等の解体切断処理の自動化が可能とな
り、加工対象物や構成部材の種類に応じて切削工具の種
類や加工条件、切断装置を変更する必要がなくなる。ま
た、切断装置の寿命と信頼性の向上、リサイクル率の向
上に寄与し、環境保全、資源の有効活用に貢献する。
家電製品や自動車等の解体切断処理の自動化が可能とな
り、加工対象物や構成部材の種類に応じて切削工具の種
類や加工条件、切断装置を変更する必要がなくなる。ま
た、切断装置の寿命と信頼性の向上、リサイクル率の向
上に寄与し、環境保全、資源の有効活用に貢献する。
【００３７】本発明の切断装置の具体的構成は以下の通
りである。
りである。
【００３８】本発明における第１の発明は、回転体の主
面に立設した支軸に打撃体を回動可能に取り付け、前記
回転体を高速回転させ前記打撃体を加工対象物（ワー
ク）の臨界衝撃速度以上の速度で加工対象物に衝突させ
るようにしたことを特徴とする切断装置としたもので、
遠心力を利用した衝撃切断により切刃部の摩耗を減少さ
せ切断装置の長寿命化と信頼性の向上を図れる。また、
加工対象物の種類を選ばず、高速破砕または高速切断を
可能にする。
面に立設した支軸に打撃体を回動可能に取り付け、前記
回転体を高速回転させ前記打撃体を加工対象物（ワー
ク）の臨界衝撃速度以上の速度で加工対象物に衝突させ
るようにしたことを特徴とする切断装置としたもので、
遠心力を利用した衝撃切断により切刃部の摩耗を減少さ
せ切断装置の長寿命化と信頼性の向上を図れる。また、
加工対象物の種類を選ばず、高速破砕または高速切断を
可能にする。
【００３９】さらに、第２の発明は、主面が対向した一
対の回転体間に支軸を架設し、該支軸に打撃体を回動可
能に取り付け、前記一対の回転体を高速回転させ前記打
撃体を加工対象物（ワーク）の臨界衝撃速度以上の速度
で加工対象物に衝突させるようにしたことを特徴とする
切断装置としたもので、遠心力を利用した衝撃切断によ
り切刃部の摩耗を減少させ切断装置の長寿命化と信頼性
の向上を図れる。また、加工対象物の種類を選ばず、高
速破砕または高速切断を可能にする。
対の回転体間に支軸を架設し、該支軸に打撃体を回動可
能に取り付け、前記一対の回転体を高速回転させ前記打
撃体を加工対象物（ワーク）の臨界衝撃速度以上の速度
で加工対象物に衝突させるようにしたことを特徴とする
切断装置としたもので、遠心力を利用した衝撃切断によ
り切刃部の摩耗を減少させ切断装置の長寿命化と信頼性
の向上を図れる。また、加工対象物の種類を選ばず、高
速破砕または高速切断を可能にする。
【００４０】さらに、第３の発明は、主面が対向した一
対の回転体間に支軸を架設し、該支軸に打撃体を回動可
能に取り付けてなる切断ユニットを複数用意し、前記切
断ユニットを同一主軸に所定間隔毎に取り付け、前記主
軸を高速回転させ前記各打撃体を加工対象物（ワーク）
の臨界衝撃速度以上の速度で加工対象物に衝突させるよ
うにしたことを特徴とする切断装置としたもので、広い
面を一度に加工でき、切断加工能率の向上を図れる。
対の回転体間に支軸を架設し、該支軸に打撃体を回動可
能に取り付けてなる切断ユニットを複数用意し、前記切
断ユニットを同一主軸に所定間隔毎に取り付け、前記主
軸を高速回転させ前記各打撃体を加工対象物（ワーク）
の臨界衝撃速度以上の速度で加工対象物に衝突させるよ
うにしたことを特徴とする切断装置としたもので、広い
面を一度に加工でき、切断加工能率の向上を図れる。
【００４１】さらに、第４の発明は、主面が対向した一
対の回転体間に支軸を架設し、該支軸に打撃体を回動可
能に取り付けてなる切断ユニットを複数用意し、前記切
断ユニットを平行配置した２本の軸にそれぞれ取り付
け、前記２本の軸を加工対象物（ワーク）を巻き込むご
とくそれぞれ異なる方向に高速回転させ、前記各打撃体
を加工対象物の臨界衝撃速度以上の速度で加工対象物に
衝突させるようにしたことを特徴とする切断装置とした
もので、加工対象物の材質、種類を問わず高速で破砕ま
たは切断できる。
対の回転体間に支軸を架設し、該支軸に打撃体を回動可
能に取り付けてなる切断ユニットを複数用意し、前記切
断ユニットを平行配置した２本の軸にそれぞれ取り付
け、前記２本の軸を加工対象物（ワーク）を巻き込むご
とくそれぞれ異なる方向に高速回転させ、前記各打撃体
を加工対象物の臨界衝撃速度以上の速度で加工対象物に
衝突させるようにしたことを特徴とする切断装置とした
もので、加工対象物の材質、種類を問わず高速で破砕ま
たは切断できる。
【００４２】さらに、第５の発明は、主面が対向した一
対の回転体間に支軸を架設し、該支軸に打撃体を回動可
能に取り付けてなる切断ユニットを複数用意し、前記切
断ユニットを平行配置した２本の軸にそれぞれ複数づつ
所定間隔毎に取り付け、前記２本の軸を加工対象物（ワ
ーク）を巻き込むごとくそれぞれ異なる方向に高速回転
させ、前記各打撃体を加工対象物の臨界衝撃速度以上の
速度で加工対象物に衝突させるようにしたことを特徴と
する切断装置としたもので、加工対象物の材質、種類を
問わず高速で微細に破砕または切断できる。
対の回転体間に支軸を架設し、該支軸に打撃体を回動可
能に取り付けてなる切断ユニットを複数用意し、前記切
断ユニットを平行配置した２本の軸にそれぞれ複数づつ
所定間隔毎に取り付け、前記２本の軸を加工対象物（ワ
ーク）を巻き込むごとくそれぞれ異なる方向に高速回転
させ、前記各打撃体を加工対象物の臨界衝撃速度以上の
速度で加工対象物に衝突させるようにしたことを特徴と
する切断装置としたもので、加工対象物の材質、種類を
問わず高速で微細に破砕または切断できる。
【００４３】さらに、第６の発明は、第１〜第３の発明
のいずれかに記載の切断装置を多軸制御機能を備えたロ
ボットアームに取り付けたことを特徴とする加工装置と
したもので、三次元加工（曲面加工）を可能とする。
のいずれかに記載の切断装置を多軸制御機能を備えたロ
ボットアームに取り付けたことを特徴とする加工装置と
したもので、三次元加工（曲面加工）を可能とする。
【００４４】さらに、第７の発明は、第６の発明の加工
装置において、打撃体が加工対象物に衝突することによ
り生じる固有の振動波形及び振動数のうちの少なくとも
一方を検出し、前記打撃体の衝突速度と衝突方向、及び
切断装置の移動速度のうちの少なくとも一つを制御する
制御手段を備えたことを特徴とするもので、一定した加
工速度またはワークに対応した最適加工速度を可能とす
る。
装置において、打撃体が加工対象物に衝突することによ
り生じる固有の振動波形及び振動数のうちの少なくとも
一方を検出し、前記打撃体の衝突速度と衝突方向、及び
切断装置の移動速度のうちの少なくとも一つを制御する
制御手段を備えたことを特徴とするもので、一定した加
工速度またはワークに対応した最適加工速度を可能とす
る。
【００４５】さらに、第８の発明は、第１〜第５の発明
において、打撃体を約１３９ｍ／秒（約５００ｋｍ／
時）以上の速度で、好ましくは約１５０回／秒以上の頻
度で加工対象物に衝突させることを特徴とするもので、
加工対象物の材質、種類を問わず高速で切断できる。
において、打撃体を約１３９ｍ／秒（約５００ｋｍ／
時）以上の速度で、好ましくは約１５０回／秒以上の頻
度で加工対象物に衝突させることを特徴とするもので、
加工対象物の材質、種類を問わず高速で切断できる。
【００４６】さらに、第９の発明は、第１〜第５の発明
において、打撃体を約３４０ｍ／秒（約１２２４ｋｍ／
時）以上の速度で、好ましくは約１５０回／秒以上の頻
度で加工対象物に衝突させることを特徴とするもので、
加工対象物の材質、種類を問わず高速で切断できる。
において、打撃体を約３４０ｍ／秒（約１２２４ｋｍ／
時）以上の速度で、好ましくは約１５０回／秒以上の頻
度で加工対象物に衝突させることを特徴とするもので、
加工対象物の材質、種類を問わず高速で切断できる。
【００４７】さらに、第１０の発明は、第１〜第５の発
明において、打撃体を加工対象物の臨界衝撃速度の２倍
以上の速度で加工対象物に衝突させることを特徴とする
もので、加工対象物の材質、種類を問わず高速で切断で
きる。
明において、打撃体を加工対象物の臨界衝撃速度の２倍
以上の速度で加工対象物に衝突させることを特徴とする
もので、加工対象物の材質、種類を問わず高速で切断で
きる。
【００４８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の切断装置の実施の
形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
【００４９】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における切断装置の正面方向の断面図（図２の切断
線Ｓ２−Ｓ２で切断した断面図）、図２は図１の切断装
置の切断線Ｓ１−Ｓ１における側面方向の断面図、図３
は図１の切断装置を用いてワークを切断している状態の
正面方向の断面図、図４は図１の切断装置を構成する打
撃体の正面図、図５は図４の打撃体を切断線Ｓ３−Ｓ３
で切断した断面図、図６、図７、図８は切断装置を構成
する打撃体の別の例を示す図である。
態１における切断装置の正面方向の断面図（図２の切断
線Ｓ２−Ｓ２で切断した断面図）、図２は図１の切断装
置の切断線Ｓ１−Ｓ１における側面方向の断面図、図３
は図１の切断装置を用いてワークを切断している状態の
正面方向の断面図、図４は図１の切断装置を構成する打
撃体の正面図、図５は図４の打撃体を切断線Ｓ３−Ｓ３
で切断した断面図、図６、図７、図８は切断装置を構成
する打撃体の別の例を示す図である。
【００５０】実施の形態１における切断装置１００は、
図１〜図３に示すように、主面が対向した一対の円板
（回転体）１０１，１０１間に支軸１０３を架設し、該
支軸１０３に打撃体１を回動可能に取り付け、前記一対
の円板（回転体）１０１，１０１を主軸１０２を中心と
して高速回転させ前記打撃体１（硬質固体）をワークの
臨界衝撃速度以上の速度でワーク１０５に衝突させる。
なお、回転数は電源電圧の変動、その他の理由等で±１
０％程度のバラツキを許容する。
図１〜図３に示すように、主面が対向した一対の円板
（回転体）１０１，１０１間に支軸１０３を架設し、該
支軸１０３に打撃体１を回動可能に取り付け、前記一対
の円板（回転体）１０１，１０１を主軸１０２を中心と
して高速回転させ前記打撃体１（硬質固体）をワークの
臨界衝撃速度以上の速度でワーク１０５に衝突させる。
なお、回転数は電源電圧の変動、その他の理由等で±１
０％程度のバラツキを許容する。
【００５１】打撃体１のワーク１０５に対する衝突速度
は当然のことながら、前記一対の円板（回転体）１０１
の回転数に対応する。本実施の形態では一対の円板（回
転体）の回転数を１０，０００〜６０，０００ｒｐｍと
いう高速回転領域を用いる。該回転数領域により、打撃
体１の衝撃力の向上と空冷効果と加工硬化による寿命向
上等が図れる。
は当然のことながら、前記一対の円板（回転体）１０１
の回転数に対応する。本実施の形態では一対の円板（回
転体）の回転数を１０，０００〜６０，０００ｒｐｍと
いう高速回転領域を用いる。該回転数領域により、打撃
体１の衝撃力の向上と空冷効果と加工硬化による寿命向
上等が図れる。
【００５２】図１に示す切断装置１００では、貫通穴３
を有する円筒体２の外周面に４箇所の四角形突起４を備
えた、平面形状が十字型の打撃体１（図４参照）を円板
１０１の主面に等間隔に４カ所配置した。前記四角形突
起４が従来工具の切刃部に相当し、ワークを打撃する。
図１からも明らかなように打撃体１の外周の一部（四角
形突起、即ち切刃部４）を前記円板１０１の外周より外
方に位置させている。
を有する円筒体２の外周面に４箇所の四角形突起４を備
えた、平面形状が十字型の打撃体１（図４参照）を円板
１０１の主面に等間隔に４カ所配置した。前記四角形突
起４が従来工具の切刃部に相当し、ワークを打撃する。
図１からも明らかなように打撃体１の外周の一部（四角
形突起、即ち切刃部４）を前記円板１０１の外周より外
方に位置させている。
【００５３】打撃体１を円板１０１の主面に等間隔に４
箇所配置しているので、ワークの打撃頻度は（１万回転
／分）×４箇所＝４万回／分以上となる。
箇所配置しているので、ワークの打撃頻度は（１万回転
／分）×４箇所＝４万回／分以上となる。
【００５４】支軸１０３と打撃体１の貫通穴３との間に
は所定の嵌合隙間１０４を設ける（後述する具体例では
嵌合隙間を７ｍｍ程度とした）。該嵌合隙間１０４を設
けることにより、回転体１０１が高速回転しているにも
かかわらず、打撃体１の切刃部４、及び支軸１０３に与
える衝撃を和らげ、支軸など切断装置１００の破損を防
止する。
は所定の嵌合隙間１０４を設ける（後述する具体例では
嵌合隙間を７ｍｍ程度とした）。該嵌合隙間１０４を設
けることにより、回転体１０１が高速回転しているにも
かかわらず、打撃体１の切刃部４、及び支軸１０３に与
える衝撃を和らげ、支軸など切断装置１００の破損を防
止する。
【００５５】なお、前記打撃体の外形は前記十字型の他
に任意に設定してよい。例えば、複数の角部を備えた多
角形（正三角形、正四角形、長方形、正五角形、正六角
形等）、または円盤形、略弓形などとしてもよい。図
６、図７、図８に円盤形、正六角形、略弓形の打撃体の
例を順に示す。
に任意に設定してよい。例えば、複数の角部を備えた多
角形（正三角形、正四角形、長方形、正五角形、正六角
形等）、または円盤形、略弓形などとしてもよい。図
６、図７、図８に円盤形、正六角形、略弓形の打撃体の
例を順に示す。
【００５６】図６は円盤形の打撃体１Ａを示しており、
図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は断面図である。円盤
形の打撃体１Ａは、所定厚さのリング状の切刃部４Ａの
中央部に、貫通穴３Ａを有する円筒体２Ａを貫入させた
ような形状を有する。
図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は断面図である。円盤
形の打撃体１Ａは、所定厚さのリング状の切刃部４Ａの
中央部に、貫通穴３Ａを有する円筒体２Ａを貫入させた
ような形状を有する。
【００５７】図７は正六角形の打撃体１Ｂを示してお
り、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は断面図である。
正六角形の打撃体１Ｂは、外形が正六角形の所定厚さを
有する切刃部４Ｂの中央部に、貫通穴３Ｂを有する円筒
体２Ｂを貫入させたような形状を有する。
り、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は断面図である。
正六角形の打撃体１Ｂは、外形が正六角形の所定厚さを
有する切刃部４Ｂの中央部に、貫通穴３Ｂを有する円筒
体２Ｂを貫入させたような形状を有する。
【００５８】図８は、略弓形の打撃体１Ｃを示しおり、
図８（Ａ）は正面図、図８（Ｂ）は側面図である。図８
に示した略弓形の打撃体１Ｃは、略円弧状部分と該円弧
の略両端を結ぶ弦とで囲まれた略弓形状の遊動部５Ｃを
有する。遊動部５Ｃの一方の端部に、中央部に貫通穴３
Ｃを有する円筒体２Ｃが一体化されて構成される。遊動
部５Ｃの他方の端部に切刃部４Ｃが形成される。打撃体
１Ｃは、切刃部４Ｃが回転方向の前方となるように、回
転体の支軸１０３に取り付けられる。本打撃体１Ｃの貫
通穴３Ｃの平面形状は長円形であり、平面形状が円であ
る、回転対称形状を有する図４〜図５の打撃体１、図６
の打撃体１Ａ、及び図７の打撃体１Ｂの各貫通穴３，３
Ａ，３Ｂと異なる。より正確には、貫通穴３Ｃの平面形
状は、打撃体１Ｃの重心を中心とし、半径が異なる２つ
の円弧と、周方向両端の半円とで囲まれる円弧状長円形
である。貫通穴３Ｃを打撃体１Ｃの重心を中心とする円
弧状長穴とすることで、打撃体１Ｃがワークに衝突した
後反発するときの変位を良好に吸収することができ、切
断能力が向上する。
図８（Ａ）は正面図、図８（Ｂ）は側面図である。図８
に示した略弓形の打撃体１Ｃは、略円弧状部分と該円弧
の略両端を結ぶ弦とで囲まれた略弓形状の遊動部５Ｃを
有する。遊動部５Ｃの一方の端部に、中央部に貫通穴３
Ｃを有する円筒体２Ｃが一体化されて構成される。遊動
部５Ｃの他方の端部に切刃部４Ｃが形成される。打撃体
１Ｃは、切刃部４Ｃが回転方向の前方となるように、回
転体の支軸１０３に取り付けられる。本打撃体１Ｃの貫
通穴３Ｃの平面形状は長円形であり、平面形状が円であ
る、回転対称形状を有する図４〜図５の打撃体１、図６
の打撃体１Ａ、及び図７の打撃体１Ｂの各貫通穴３，３
Ａ，３Ｂと異なる。より正確には、貫通穴３Ｃの平面形
状は、打撃体１Ｃの重心を中心とし、半径が異なる２つ
の円弧と、周方向両端の半円とで囲まれる円弧状長円形
である。貫通穴３Ｃを打撃体１Ｃの重心を中心とする円
弧状長穴とすることで、打撃体１Ｃがワークに衝突した
後反発するときの変位を良好に吸収することができ、切
断能力が向上する。
【００５９】さらに、前記回転体１０１の形状について
も円板型の他に、正多角形など任意の形状としてよい。
しかし、当然のことながら回転体の回転バランスが取れ
ていることが必要である。
も円板型の他に、正多角形など任意の形状としてよい。
しかし、当然のことながら回転体の回転バランスが取れ
ていることが必要である。
【００６０】次に、回転体と打撃体のディメンジョンと
材質の一例を記す。図１に示す実施形態の装置の場合、
円板１０１の直径は１００ｍｍ，板厚５ｍｍ，材質は機
械構造用炭素鋼、支軸１０３は直径１０ｍｍ，材質は機
械構造用炭素鋼または炭素工具鋼（ＪＩＳ規格記号／Ｓ
Ｋ２）、打撃体１の切刃部頂部間距離Ｌは約４０ｍｍ，
貫通穴３の直径は１７ｍｍ，切刃部４の幅寸法ｗは約１
５ｍｍ，切刃部４の厚さ寸法ｔは約５ｍｍ，材質は機械
構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）、炭素工具鋼（ＳＫ２）、高
速度工具鋼（ＳＫＨ２）、Ｎｉ−Ｃｒ鋼（ＳＮＣ６３
１）、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼（ＳＮＣＭ４２０）、Ｃｒ−
Ｍｏ鋼（ＳＣＭ４３０）、クロム鋼（ＳＣｒ４３０）、
機械構造用マンガン鋼（ＳＭｎ４３３）等の内いずれか
一つとした。
材質の一例を記す。図１に示す実施形態の装置の場合、
円板１０１の直径は１００ｍｍ，板厚５ｍｍ，材質は機
械構造用炭素鋼、支軸１０３は直径１０ｍｍ，材質は機
械構造用炭素鋼または炭素工具鋼（ＪＩＳ規格記号／Ｓ
Ｋ２）、打撃体１の切刃部頂部間距離Ｌは約４０ｍｍ，
貫通穴３の直径は１７ｍｍ，切刃部４の幅寸法ｗは約１
５ｍｍ，切刃部４の厚さ寸法ｔは約５ｍｍ，材質は機械
構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）、炭素工具鋼（ＳＫ２）、高
速度工具鋼（ＳＫＨ２）、Ｎｉ−Ｃｒ鋼（ＳＮＣ６３
１）、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼（ＳＮＣＭ４２０）、Ｃｒ−
Ｍｏ鋼（ＳＣＭ４３０）、クロム鋼（ＳＣｒ４３０）、
機械構造用マンガン鋼（ＳＭｎ４３３）等の内いずれか
一つとした。
【００６１】図３の切断例では、円板１０１を３０，０
００ｒｐｍで矢印１０７方向に回転させ、打撃体１がワ
ーク（０．８ｍｍ厚さの冷間圧延鋼板）１０５に衝突す
る衝突速度を１５７ｍ／秒（５６５ｋｍ／時）程度、切
削移動速度を５０ｍｍ／秒、切削方向１０８とした。な
お、この場合の打撃頻度は（３万回転／分）×４箇所＝
１２万回／分となる。
００ｒｐｍで矢印１０７方向に回転させ、打撃体１がワ
ーク（０．８ｍｍ厚さの冷間圧延鋼板）１０５に衝突す
る衝突速度を１５７ｍ／秒（５６５ｋｍ／時）程度、切
削移動速度を５０ｍｍ／秒、切削方向１０８とした。な
お、この場合の打撃頻度は（３万回転／分）×４箇所＝
１２万回／分となる。
【００６２】主軸１０２が３０，０００ｒｐｍで高速回
転するので打撃体１に大きな遠心力が働く。該遠心力に
よって打撃体１の切刃部４とワーク１０５の衝突面及び
その近傍の限られた範囲で衝撃を伴って高速圧縮力が発
生し、ワーク１０５の衝突面表層は瞬時に、かつ高速で
破砕される。切断屑は微小粒状となる。鋭利な切刃部が
なくても切断できることを実験により確認している。
転するので打撃体１に大きな遠心力が働く。該遠心力に
よって打撃体１の切刃部４とワーク１０５の衝突面及び
その近傍の限られた範囲で衝撃を伴って高速圧縮力が発
生し、ワーク１０５の衝突面表層は瞬時に、かつ高速で
破砕される。切断屑は微小粒状となる。鋭利な切刃部が
なくても切断できることを実験により確認している。
【００６３】なお、ＣＲＴガラスについても上記加工条
件で切断加工できた。また、回路用樹脂配線基板、樹脂
成型品等のプラスチックを、円板１０１の回転数１０，
０００ｒｐｍ、打撃体１の打撃回数４万回／分（回転体
に取り付けた打撃体の数は４つ）、切削移動速度を５０
ｍｍ／秒で加工できることも実験確認した。
件で切断加工できた。また、回路用樹脂配線基板、樹脂
成型品等のプラスチックを、円板１０１の回転数１０，
０００ｒｐｍ、打撃体１の打撃回数４万回／分（回転体
に取り付けた打撃体の数は４つ）、切削移動速度を５０
ｍｍ／秒で加工できることも実験確認した。
【００６４】上記において、打撃体１の打撃速度は上記
の具体例に限定されず、ワークの臨界衝撃速度以上であ
ればワークの種類や切削条件等に応じて任意に設定する
ことができる。また、打撃体１の単位時間当たりの打撃
回数もワークの種類や切削条件に応じて変更することが
できる。
の具体例に限定されず、ワークの臨界衝撃速度以上であ
ればワークの種類や切削条件等に応じて任意に設定する
ことができる。また、打撃体１の単位時間当たりの打撃
回数もワークの種類や切削条件に応じて変更することが
できる。
【００６５】ワークの材質が不明な場合、ワークが種類
の異なる複数の部材から構成されている場合、外部から
見えない箇所に材質が不明な部材が隠れている場合等で
は、打撃体の衝突速度を高めに設定すると、良好に切断
することができる。
の異なる複数の部材から構成されている場合、外部から
見えない箇所に材質が不明な部材が隠れている場合等で
は、打撃体の衝突速度を高めに設定すると、良好に切断
することができる。
【００６６】また、打撃体の材質は硬質の固体であれば
金属部材以外も任意に使用することができる。
金属部材以外も任意に使用することができる。
【００６７】さらに、打撃体の数は２以上の複数であっ
てもよいし、１つのみであってもよい。複数の打撃体を
設置する場合は、回転体の回転中心に対して等角度間隔
に設置すると、打撃間隔が均等になって安定切断が可能
になるので好ましい。打撃体を１つのみとする場合は、
回転バランスを確保するためにバランサ（おもり）を設
置する。
てもよいし、１つのみであってもよい。複数の打撃体を
設置する場合は、回転体の回転中心に対して等角度間隔
に設置すると、打撃間隔が均等になって安定切断が可能
になるので好ましい。打撃体を１つのみとする場合は、
回転バランスを確保するためにバランサ（おもり）を設
置する。
【００６８】さらに、一対の回転体１０１を主面を対向
させて配置するのではなく、回転体を１枚のみとしてそ
の片側に打撃体を設置する構成であってもよい。
させて配置するのではなく、回転体を１枚のみとしてそ
の片側に打撃体を設置する構成であってもよい。
【００６９】前記回転体の駆動は一般的なスピンドルモ
ータ等を用いて高速回転させればよい。
ータ等を用いて高速回転させればよい。
【００７０】本発明における打撃体１は従来の切断ツー
ルのように鋭利な切れ刃部を備えるものでない。本発明
における切削原理は従来の常識を超えるもので、打撃体
１に従来の切断ツールよりはるかに大きな速度を与える
ことにより、鋭利な切刃部が無くても金属、樹脂、ガラ
ス、セラミックスなど脆性部材まで切断を可能にする。
ルのように鋭利な切れ刃部を備えるものでない。本発明
における切削原理は従来の常識を超えるもので、打撃体
１に従来の切断ツールよりはるかに大きな速度を与える
ことにより、鋭利な切刃部が無くても金属、樹脂、ガラ
ス、セラミックスなど脆性部材まで切断を可能にする。
【００７１】（実施の形態２）図９は本発明の実施の形
態２における切断装置６００の断面図を示す。この場合
の切断装置は実施の形態１の切断装置をユニットとして
一つの軸上に多数取り付けたものである。従って、切断
メカニズムや切断加工条件等は実施の形態１と同様とし
た。図９において、符号６００は切断装置、６０１は円
板（回転体）、６０２は主軸、６０３は支軸、６０４は
嵌合隙間、６０５と６０６はスペーサ、６１０は切断ユ
ニットを示す。
態２における切断装置６００の断面図を示す。この場合
の切断装置は実施の形態１の切断装置をユニットとして
一つの軸上に多数取り付けたものである。従って、切断
メカニズムや切断加工条件等は実施の形態１と同様とし
た。図９において、符号６００は切断装置、６０１は円
板（回転体）、６０２は主軸、６０３は支軸、６０４は
嵌合隙間、６０５と６０６はスペーサ、６１０は切断ユ
ニットを示す。
【００７２】図９の切断装置６００は、スペーサ６０５
を介して主面が対向した一対の回転体６０１，６０１間
に支軸６０３を架設し、該支軸６０３に打撃体１を回動
可能に取り付けてなる切断ユニット６１０を複数用意
し、前記切断ユニット６１０を同一主軸６０２にスペー
サ６０６を介して所定間隔毎に取り付け、前記主軸６０
２を高速回転させ前記各打撃体１を加工対象物（ワー
ク）の臨界衝撃速度以上の速度でワークに衝突させるよ
うにしたことを特徴とする。
を介して主面が対向した一対の回転体６０１，６０１間
に支軸６０３を架設し、該支軸６０３に打撃体１を回動
可能に取り付けてなる切断ユニット６１０を複数用意
し、前記切断ユニット６１０を同一主軸６０２にスペー
サ６０６を介して所定間隔毎に取り付け、前記主軸６０
２を高速回転させ前記各打撃体１を加工対象物（ワー
ク）の臨界衝撃速度以上の速度でワークに衝突させるよ
うにしたことを特徴とする。
【００７３】配列する切断ユニット６１０の数や配設ピ
ッチ、回転体６０１に配設する打撃体１の数、打撃体１
の打撃速度などはワークに対応して任意に設定すればよ
い。
ッチ、回転体６０１に配設する打撃体１の数、打撃体１
の打撃速度などはワークに対応して任意に設定すればよ
い。
【００７４】主軸６０２の支持は片持ち軸受構造、両端
支持軸受構造など任意に設定すればよい。
支持軸受構造など任意に設定すればよい。
【００７５】（実施の形態３）図１０は本発明の実施の
形態３における切断装置７００の正面方向の断面図を示
す。この場合の切断装置は実施の形態１の切断装置を回
転主軸が平行するごとく所定間隔に配置したものであ
る。従って、切断メカニズムや切断加工条件等は実施の
形態１と同様である。
形態３における切断装置７００の正面方向の断面図を示
す。この場合の切断装置は実施の形態１の切断装置を回
転主軸が平行するごとく所定間隔に配置したものであ
る。従って、切断メカニズムや切断加工条件等は実施の
形態１と同様である。
【００７６】図１０はその一例を示すもので、主面が対
向した一対の回転体７０１間に支軸７０３を架設し、該
支軸７０３に打撃体１を回動可能に取り付けてなる切断
ユニット７１０を複数用意し、前記切断ユニット７１０
を平行配置した２本の主軸７０２にそれぞれ取り付け、
前記２本の主軸７０２を加工対象物（ワーク）を巻き込
むごとくそれぞれ異なる方向７０７に高速回転させ、前
記各打撃体１をワークの臨界衝撃速度以上の速度でワー
クに衝突させるようにしたことを特徴とする。図中、７
０４は打撃体１の貫通穴と支軸７０３との嵌合隙間、７
０８はワークの送り方向である。
向した一対の回転体７０１間に支軸７０３を架設し、該
支軸７０３に打撃体１を回動可能に取り付けてなる切断
ユニット７１０を複数用意し、前記切断ユニット７１０
を平行配置した２本の主軸７０２にそれぞれ取り付け、
前記２本の主軸７０２を加工対象物（ワーク）を巻き込
むごとくそれぞれ異なる方向７０７に高速回転させ、前
記各打撃体１をワークの臨界衝撃速度以上の速度でワー
クに衝突させるようにしたことを特徴とする。図中、７
０４は打撃体１の貫通穴と支軸７０３との嵌合隙間、７
０８はワークの送り方向である。
【００７７】配列する切断ユニット７１０の数や配設ピ
ッチ、回転体７０１に配設する打撃体１の数、打撃体１
の打撃速度などはワークに対応して任意に設定すればよ
い。
ッチ、回転体７０１に配設する打撃体１の数、打撃体１
の打撃速度などはワークに対応して任意に設定すればよ
い。
【００７８】主軸７０２の支持は片持ち軸受構造、両端
支持軸受構造など任意に設定すればよい。
支持軸受構造など任意に設定すればよい。
【００７９】なお、実施の形態２と同様に一つの主軸上
に切断ユニット７１０を多数取り付け切断ユニットを所
定間隔に配置してもよい（図示せず。）。
に切断ユニット７１０を多数取り付け切断ユニットを所
定間隔に配置してもよい（図示せず。）。
【００８０】詳しくは、主面が対向した一対の回転体間
に支軸を架設し、該支軸に打撃体１を回動可能に取り付
けてなる切断ユニットを複数用意し、前記切断ユニット
を平行配置した２本の主軸にそれぞれ複数づつ所定間隔
毎に取り付け、前記２本の主軸を加工対象物（ワーク）
を巻き込むごとくそれぞれ異なる方向に高速回転させ、
前記各打撃体をワークの臨界衝撃速度以上の速度でワー
クに衝突させる構成としてもよい。
に支軸を架設し、該支軸に打撃体１を回動可能に取り付
けてなる切断ユニットを複数用意し、前記切断ユニット
を平行配置した２本の主軸にそれぞれ複数づつ所定間隔
毎に取り付け、前記２本の主軸を加工対象物（ワーク）
を巻き込むごとくそれぞれ異なる方向に高速回転させ、
前記各打撃体をワークの臨界衝撃速度以上の速度でワー
クに衝突させる構成としてもよい。
【００８１】（実施の形態４）図１１は本発明の実施の
形態４における切断加工装置の側面図を示す。この場合
の切断加工装置は実施の形態１の切断装置を５軸制御
（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、角度Θ１、角度Θ２）のロボット
アームに取り付けた構成とした（図示せず。）。
形態４における切断加工装置の側面図を示す。この場合
の切断加工装置は実施の形態１の切断装置を５軸制御
（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、角度Θ１、角度Θ２）のロボット
アームに取り付けた構成とした（図示せず。）。
【００８２】図１１において、符号８００は切断加工装
置、８１０は実施の形態１で説明した切断装置、８２０
は５軸制御の市販ロボット、８３０は加工対象物（ワー
ク、たとえば電子機器の樹脂成形キャビネット等）、８
４０は搬送パレットを搬送するローラコンベア、８５０
はワークを搭載する搬送パレットを示す。
置、８１０は実施の形態１で説明した切断装置、８２０
は５軸制御の市販ロボット、８３０は加工対象物（ワー
ク、たとえば電子機器の樹脂成形キャビネット等）、８
４０は搬送パレットを搬送するローラコンベア、８５０
はワークを搭載する搬送パレットを示す。
【００８３】切断装置８１０の前に搬送パレット８５０
に搭載されたワーク８３０が位置すると、これを自動的
に検出し、ロボット８２０のアームに取り付けた切断装
置８１０が回転、駆動され、５軸制御機能を介してキャ
ビネット８３０の外周を所定に切断加工する（図示せ
ず。）。
に搭載されたワーク８３０が位置すると、これを自動的
に検出し、ロボット８２０のアームに取り付けた切断装
置８１０が回転、駆動され、５軸制御機能を介してキャ
ビネット８３０の外周を所定に切断加工する（図示せ
ず。）。
【００８４】加工条件は打撃体の打撃速度がワーク８３
０の臨界衝撃速度以上とする。
０の臨界衝撃速度以上とする。
【００８５】なお、上記装置において、打撃体がワーク
８３０に衝突することにより生じる固有の振動波形及び
振動数のうちの少なくとも一方を検出し、前記打撃体の
衝突速度と衝突方向、及び切断装置８１０の移動速度の
うちの少なくとも一つを制御する制御手段を備えるよう
にしてもよい（図示せず。）。このようにすれば、ワー
ク８３０が物性の異なる複数の部材で構成されている場
合、ワーク８３０の材質が不明な場合、外部からは見え
ないワーク８３０の内部構造が不明な場合等でも、最適
切断条件を自動設定することができ、切断作業の自動化
を実現できる。
８３０に衝突することにより生じる固有の振動波形及び
振動数のうちの少なくとも一方を検出し、前記打撃体の
衝突速度と衝突方向、及び切断装置８１０の移動速度の
うちの少なくとも一つを制御する制御手段を備えるよう
にしてもよい（図示せず。）。このようにすれば、ワー
ク８３０が物性の異なる複数の部材で構成されている場
合、ワーク８３０の材質が不明な場合、外部からは見え
ないワーク８３０の内部構造が不明な場合等でも、最適
切断条件を自動設定することができ、切断作業の自動化
を実現できる。
【００８６】また、コンベア装置はベルトコンベアやチ
ェーンコンベアであってもよいことは言うまでもない。
ェーンコンベアであってもよいことは言うまでもない。
【００８７】さらに、実施の形態１の切断装置の他に実
施の形態２の切断装置をロボットで駆動するようにして
よいことも同様である。
施の形態２の切断装置をロボットで駆動するようにして
よいことも同様である。
【００８８】
【発明の効果】以上のように本発明は、廃棄処理を目的
とした家電製品や自動車等の解体切断処理の自動化が可
能となり、加工対象物や構成部材の種類に応じて、切削
工具の種類や加工条件、切断装置を変更する必要がな
い。
とした家電製品や自動車等の解体切断処理の自動化が可
能となり、加工対象物や構成部材の種類に応じて、切削
工具の種類や加工条件、切断装置を変更する必要がな
い。
【００８９】また、切断装置の寿命と信頼性の向上、リ
サイクル率の向上に寄与し、環境保全、資源の有効活用
に貢献する。
サイクル率の向上に寄与し、環境保全、資源の有効活用
に貢献する。
【図１】本発明の実施の形態１における切断装置の正面
方向の断面図
方向の断面図
【図２】図１の切断装置の切断線Ｓ１−Ｓ１における側
面方向の断面図
面方向の断面図
【図３】図１の切断装置を用いてワークを切断している
状態の正面方向の断面図
状態の正面方向の断面図
【図４】図１の切断装置を構成する打撃体の正面図
【図５】図４の打撃体の切断線Ｓ３−Ｓ３における断面
図
図
【図６】図１の切断装置の打撃体の別の例を示した図で
あり、図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の
Ｓ４−Ｓ４線における断面図
あり、図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の
Ｓ４−Ｓ４線における断面図
【図７】図１の切断装置の打撃体のさらに別の例を示し
た図であり、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は図７
（Ａ）のＳ５−Ｓ５線における断面図
た図であり、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は図７
（Ａ）のＳ５−Ｓ５線における断面図
【図８】図１の切断装置の打撃体のさらに別の例を示し
た図であり、図８（Ａ）は正面図、図８（Ｂ）は側面図
た図であり、図８（Ａ）は正面図、図８（Ｂ）は側面図
【図９】本発明の実施の形態２における切断装置の正面
方向の断面図
方向の断面図
【図１０】本発明の実施の形態３における切断装置の正
面方向の断面図
面方向の断面図
【図１１】本発明の実施の形態４における加工装置の側
面図
面図
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 打撃体
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 円筒体
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 貫通穴
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 切刃部
５Ｃ 遊動部
１００、６００、７００、８１０ 切断装置
１０１、６０１、７０１ 回転体（円板）
１０２、６０２、７０２ 主軸
１０３、６０３、７０３ 支軸
１０４、６０４、７０４ 嵌合隙間
１０５、８３０ 被切断物（加工対象物、ワーク）
１０７、７０７ 回転方向
１０８ 切断方向（移動方向）
６０５，６０６ スペーサ
６１０、７１０ 切断ユニット
７０８ ワークの移動方向
８００ 切断加工装置
８２０ ロボット
８４０ ローラコンベア
８５０ 搬送パレット
Claims (16)
- 【請求項１】 回転体と、前記回転体の主面に立設した
支軸に回動可能に取り付けられた少なくとも１つ以上の
打撃体とを有する切断装置であって、 前記打撃体は前記支軸と所定の嵌合隙間を有して、か
つ、前記打撃体の外周の一部が前記回転体の外周より外
方に位置できるように取り付けられており、 前記回転体を高速回転させ前記打撃体を臨界衝撃速度以
上の速度で加工対象物に衝突し、反射させるようにした
ことを特徴とする切断装置。 - 【請求項２】 主面を対向させて配置した一対の回転体
と、前記一対の回転体間に架設された支軸に回動可能に
取り付けられた少なくとも１つ以上の打撃体とを有する
切断装置であって、 前記打撃体は前記支軸と所定の嵌合隙間を有して、か
つ、前記打撃体の外周の一部が前記回転体の外周より外
方に位置できるように取り付けられており、 前記回転体を高速回転させ前記打撃体を臨界衝撃速度以
上の速度で加工対象物に衝突し、反射させるようにした
ことを特徴とする切断装置。 - 【請求項３】 主面を対向させて配置した一対の回転体
と、前記一対の回転体間に架設された支軸に回動可能に
取り付けられた少なくとも１つ以上の打撃体とからなる
切断ユニットを複数個有し、 前記切断ユニットを同一主軸に所定間隔を設けて取り付
けてなる切断装置であって、 前記打撃体は前記支軸と所定の嵌合隙間を有して、か
つ、前記打撃体の外周の一部が前記回転体の外周より外
方に位置できるように取り付けられており、 前記回転体を高速回転させ前記打撃体を臨界衝撃速度以
上の速度で加工対象物に衝突し、反射させるようにした
ことを特徴とする切断装置。 - 【請求項４】 主面を対向させて配置した一対の回転体
と、前記一対の回転体間に架設された支軸に回動可能に
取り付けられた少なくとも１つ以上の打撃体とからなる
切断ユニットを複数個有し、 前記切断ユニットを平行に配置した２本の軸にそれぞれ
取り付けてなる切断装置であって、 前記打撃体は前記支軸と所定の嵌合隙間を有して、か
つ、前記打撃体の外周の一部が前記回転体の外周より外
方に位置できるように取り付けられており、 前記２本の軸を異なる方向に高速回転させ前記各打撃体
を臨界衝撃速度以上の速度で加工対象物に衝突し、反射
させるようにしたことを特徴とする切断装置。 - 【請求項５】 主面を対向させて配置した一対の回転体
と、前記一対の回転体間に架設された支軸に回動可能に
取り付けられた少なくとも１つ以上の打撃体とからなる
切断ユニットを複数個有し、 前記切断ユニットを平行に配置した２本の軸にそれぞれ
複数個ずつ所定間隔を設けて取り付けてなる切断装置で
あって、 前記打撃体は前記支軸と所定の嵌合隙間を有して、か
つ、前記打撃体の外周の一部が前記回転体の外周より外
方に位置できるように取り付けられており、 前記２本の軸を異なる方向に高速回転させ前記各打撃体
を臨界衝撃速度以上の速度で加工対象物に衝突し、反射
させるようにしたことを特徴とする切断装置。 - 【請求項６】 前記打撃体を前記回転体の回転中心に対
して等角度間隔に複数配置した請求項１〜５のいずれか
に記載の切断装置。 - 【請求項７】 前記支軸と前記打撃体との嵌合隙間が２
ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の切断装
置。 - 【請求項８】 前記支軸と前記打撃体との嵌合隙間が５
〜１０ｍｍ程度である請求項１〜５のいずれかに記載の
切断装置。 - 【請求項９】 前記打撃体の外形形状が、複数の角部を
備えた多角形、複数の角部を備えた十字型、円盤形、及
び略弓形のうちいずれか一つである請求項１〜５のいず
れかに記載の切断装置。 - 【請求項１０】 前記打撃体を約１３９ｍ／秒（約５０
０ｋｍ／時）以上の速度で前記加工対象物に衝突させる
請求項１〜５のいずれかに記載の切断装置。 - 【請求項１１】 前記打撃体を約３４０ｍ／秒（約１２
２４ｋｍ／時）以上の速度で前記加工対象物に衝突させ
る請求項１〜５のいずれかに記載の切断装置。 - 【請求項１２】 前記加工対象物の臨界衝撃速度の２倍
以上の速度で前記打撃体を前記加工対象物に衝突させる
請求項１〜５のいずれかに記載の切断装置。 - 【請求項１３】 前記打撃体が衝突した前記加工対象物
の表面を破砕することにより前記加工対象物を切断する
請求項１〜５のいずれかに記載の切断装置。 - 【請求項１４】 請求項１〜３のいずれかに記載の切断
装置を多軸制御機能を備えたロボットアームに取り付け
たことを特徴とする加工装置。 - 【請求項１５】 前記打撃体が前記加工対象物に衝突す
ることにより生じる固有の振動波形及び振動数のうちの
少なくとも一方を検出し、前記打撃体の衝突速度と衝突
方向、及び前記切断装置の移動速度のうちの少なくとも
一つを制御する制御手段を備えた請求項１４に記載の加
工装置。 - 【請求項１６】 請求項１〜５のいずれかに記載の切断
装置を用い、前記打撃体を加工対象物の臨界衝撃速度以
上の速度で加工対象物に衝突させて、加工対象物を切断
する切断方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000008089A JP3523552B2 (ja) | 1999-01-21 | 2000-01-17 | 切断装置、加工装置、及び切断方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1280599 | 1999-01-21 | ||
| JP11-12805 | 1999-01-21 | ||
| JP2000008089A JP3523552B2 (ja) | 1999-01-21 | 2000-01-17 | 切断装置、加工装置、及び切断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000008089A Expired - Fee Related JP3523552B2 (ja) | 1999-01-21 | 2000-01-17 | 切断装置、加工装置、及び切断方法 |
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2000
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