JP4094739B2

JP4094739B2 - シート材切断装置

Info

Publication number: JP4094739B2
Application number: JP25476098A
Authority: JP
Inventors: 登石倉; 昇川上
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2018-09-09
Also published as: JP2000084888A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば雑誌の端切り切断などの積層された複数枚のシート材や、あるいは０．３ｍｍ以上の厚手のシート材を正確な切り口で切断するシート材切断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シート材切断装置として、固定刃に対して直線運動する可動刃を交差圧接させて切断するスライド式シート材切断装置等（例えば特公昭５８−３７５９４公報など）が使用されている。
【０００３】
これら従来の切断装置の可動刃の駆動方式の一例を図３及び図４に示す。図３は従来の切断装置全体の概念を示す斜視図、図４は図３をＸ視方向で見た可動刃と固定刃の関係を示す図である。この切断装置は、可動刃の両端に支点を設け、該支点をクランク軸の揺動により上下動させて、可動刃先を固定刃先に交差摺動させて移動して切断するものである。
【０００４】
ここで可動刃２１は、可動刃先２２が固定刃先１２に対して剪断角αをなすようにして配設され、切断幅方向の両端側に設けられた支軸２４´によりアーム３の一端の支点５に揺動可能に支持されている。また、可動刃２１は図示しないばねなどの付勢手段により、可動刃先２２が固定刃１１の固定刃先１２に圧接するように付勢されている。アーム３の他端の貫通孔４に駆動軸１の軸端２が挿通され固着されている。
【０００５】
このような従来の切断装置の駆動機構においては、図３、４に示すように駆動軸１が構成する軸線ｋ及び可動刃２１の両端側の支軸２４´−２４´の支点間が構成する軸線ｍが固定刃先１２に平行になるようにされていた。
【０００６】
この様な構成で、図示しない駆動手段により駆動軸１を駆動してアーム３を揺動させると、可動刃先２２は案内部１３に案内されて固定刃先１２に圧接摺動して移動し、両刃先間に挿入されたシート材が切断される。この切断の際、薄いシート材を切断するときは切断の切り口の断面形状は大きな問題にならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、雑誌の端切り切断などのような積層された複数枚の厚いシート材や、あるいは０．３ｍｍ厚さ以上の厚手のシート材を上記従来の切断装置で切断すると、切り口断面が平面にならず、窪んだ曲線になって切り口が不揃いになるという問題が生ずる。
【０００８】
この切り口不良を解決するために、発明者は実験の結果、この原因は下記にあることを見出だした。即ち、このように厚いシート材を切断する場合には、薄いシート材の切断の場合と異なり、可動刃先２２と固定刃先１２が被切断シート材の表裏面に接する点は、両刃先の交差点近傍ではなく、例えば図４に示すようにシート材の厚さだけ離れたＥ１´及びＧ１の位置になる。
【０００９】
図９は、上記の従来の切断の際の可動刃先の位置の変化を概説するための図である。図９ａは切り込み開始側の可動刃先２２が固定刃先１２と噛み合う状態、図９ｂは可動刃２１のほぼ中央部の刃先Ｅ点が固定刃先１２と噛み合う状態を示す図である。図から判るように、図９ａの状態では可動刃先のＥ点は固定刃先１２の垂直線上でなく角度θ離れた位置にある。そして、切断の進行に伴って、Ｅ点は図９ｂのように固定刃先１２に接する点に移動する。
【００１０】
即ち厚いシート材の切断においては、シート材の表面側の切断は固定刃先１２の垂直線上でなく、図９ａのように角度θをなす面上の点から始まり、シート材の裏面側の切断は図９ｂのように固定刃先１２と接する点で終了する。したがって、切断面の切り口がシート材面に直角の直線でなく少なくも斜めになることが判った（これについては詳細を後述する）。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決し、積層したシート材のように厚いシート材を切断する場合にも、切断面が窪んだ曲線でなく直角の直線の切り口が得られ、綺麗な切断ができるシート材の切断装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、積層シート材あるいは厚物シート材の切断面を平面にするには、可動刃の刃先の軌跡が直線状（平面状）でなければならないという知見に基づき、これを達成する構造を検討し以下の本発明に到達した。
【００１３】
即ち、上記目的を達成するために、本発明のシート材切断装置は、固定刃と、該固定刃の刃先に対して剪断角αをもって圧接摺動する刃先線を有する可動刃とを備え、該可動刃は該可動刃に設けられた揺動支点により揺動可能に支持され、該揺動支点を駆動軸を軸とした円弧上を移動させて前記可動刃の刃先と固定刃の刃先の間に挿入されたシート材を切断するシート材切断装置において、前記可動刃の刃先線と、前記揺動支点が構成する可動刃揺動軸線と、前記駆動軸が構成する揺動支点駆動軸線とが平行であることを特徴とするものである。ここで垂直な切断面を得るためには、この切断動作における可動刃の刃先の軌跡が、被切断シート材の面に対して垂直になるよう調整することが望ましい。
【００１４】
即ち本発明のシート材切断装置は、図１及び２に示すように可動刃２１の両支軸（揺動支点）２４間が構成する軸線（可動刃揺動軸線）ｍと、可動刃先２２の刃先線ｎと，駆動軸１の軸線（揺動支点駆動軸線）ｋとの３つの線が平行に設定されている。この点で、図３及び４に示した可動刃２１の両支軸２４’間が構成する軸線ｍが固定刃先１２に平行に設定された従来の切断装置と異なる。
【００１５】
本発明のシート材切断装置の特徴を説明するため、本発明の切断装置と従来の切断装置との作用の違いについて、以下に比較して詳細説明する。図５は図２のＹ方向から見た本発明のシート材切断装置の可動刃先の移動を説明する図、図６は図５の可動刃先の移動を面で示した図、図７は図４のＹ方向から見た従来のシート材切断装置の可動刃先の移動を説明する図、図８図７の従来の切断装置の可動刃先の移動を面で示した図である。
【００１６】
まず、図３、４、７及び図８を用いて、従来のシート材切断装置の可動刃先の移動について説明する。図４において、可動刃先２２の刃先線（図３のｎ線）をＥ−Ｅとし、可動刃先２２の刃先線上の案内部１３に近い任意の点（先に切り始める点）をｆ、反対端に近い任意の点（遅く切り始める点）をｅとする。可動刃の支軸２４´（揺動支点）を結ぶ線（可動刃揺動軸線）ｍをＣ´−Ｃ´とし、固定刃先１２の刃先線ｇ（以下、固定刃先ｇという。）をＧ−Ｇで示す。
【００１７】
図７は切断の進行における可動刃先の移動を説明する図であり、図７ａは待機位置、図７ｂは可動刃先の点ｆが固定刃先ｇに接した状態、図７ｃは可動刃先の点ｅが固定刃先ｇに接した状態を示す。図７では、固定刃先１２の位置をｇ、駆動軸１の軸心をｋ、可動刃の支軸２４´の位置をｍで示し、図３のアーム３の支点４−５間の長さをｋ−ｍで示す。固定刃１１の平面をＺ面とすると、従来の切断装置では支軸２４´−２４´（Ｃ´−Ｃ´線）の軸線ｍおよび駆動軸１の軸線ｋは固定刃Ｚ面に平行であるので、図７では駆動軸１は紙面に垂直になり軸線ｋ−ｋ，ｍ−ｍ線は点で示される。
【００１８】
図３および図７ａにおいて、アーム３が待機位置にあるとき、可動刃２１の支軸２４´はｍ１の位置にある。このとき可動刃先２２の切り始め側は案内部１３に案内されているので、一方の可動刃先位置ｆは固定刃先ｇの垂直線上のｆ１の位置にある。そして、他方の可動刃先位置ｅはｍ１−ｆ１を結ぶ線上のｅ１の位置にある。アーム３が回転して可動刃２１の支軸２４´が図７ｂのｍ２の位置に来ると、一方の可動刃先位置ｆは固定刃先ｇに接するｆ２の位置に移動する。そして、他方の可動刃先位置ｅはｍ２−ｆ２を結ぶ線上のｅ２の位置に移動する。さらに切断が進んで、図７ｃのように可動刃２１の支軸２４´がｍ３の位置に来ると、他方の可動刃先位置ｅは固定刃先ｇに接するｅ３の位置にきて切断が終了する。
【００１９】
即ち、上記の他方の可動刃先位置ｅは、図７ｃに鎖線で示すように弧を描いて移動する。この可動刃先の移動の軌跡の面を示したものが図８である。図のように、切り始め側の可動刃先２２のｆ点は固定刃１１のＺ面に所定角度θ（通常は直角）をなすＹ´面上を図のｆ１−ｆ２のようにほぼ直線に移動する。一方、切り終わり側の可動刃先２２のｅ点はｅ１−ｅ２−ｅ３のように窪んだＹ´曲面上を移動する。
【００２０】
前記したように積層シート材のような厚い被切断材の切断の場合には、切断は可動刃先２２が固定刃先１２から離れた位置、例えば図７ｂのｅ２より上の位置から始まる。したがって、可動刃先ｅが弧を描いて移動しながら切断が進むと、被切断シート材の刃先ｅ側の切り口は直線でなく弧を描いて窪んだ切断線になることになる。
【００２１】
これに対し、本発明のシート材切断装置では切断の切り口が直線になることを、図１、２、５及び図６を用いて以下に説明する。前述の従来のシート材切断装置と同一の部分については、図３、４、７及び図８と同一記号を使用する。本発明では、可動刃の支軸２４の線（ｍ線）Ｃ−Ｃ及び駆動軸線ｋが従来装置のように固定刃１１のＺ面と平行ではなく、固定刃１１のＺ面と剪断角αをなす可動刃２１の刃先線（ｎ線）Ｅ−Ｅと平行に設けられている。
【００２２】
図１に示すように、前記従来装置の説明に用いた可動刃先ｅ及びｆに対応する支軸２４のＣ−Ｃ線（ｍ線）上の位置をｍａ，及びｍｂとし、これに対応する駆動軸１の軸線ｋ上の位置をｋａ及びｋｂとする。本発明の切断装置では、可動刃２１の刃先線（ｎ線）Ｅ−Ｅと、支軸２４の線（ｍ線）Ｃ−Ｃと、駆動軸１の軸線ｋとが平行になっており、可動刃先線ｎは固定刃先１２に対して剪断角αをなして設けられているので、図２をＹ方向から見た図５では、駆動軸線ｋは紙面の向こう側から手前に下がったｋａ−ｋｂの線で示される。
【００２３】
図５ａ，５ｂ，５ｃは、図７ａ，７ｂ，７ｃと同様に切断の進行における可動刃先の位置を示す図であり、図７と同様にアーム３の長さをｋａ−ｍａ，ｋｂ−ｍｂで示す。図５ａにおいて、アーム３が待機位置にあるとき、図７ａのように可動刃２１の両側の支軸２４はそれぞれｍａ１，ｍｂ１の位置にある。このとき可動刃２１の切り始め側は案内部１３に案内されているので、一方の可動刃先位置ｆは固定刃１１のＺ面に直角な固定刃先ｇの垂直線状のｆ１の位置にある。可動刃２１は１枚の板であり、ｍａ１−ｅ１とｍｂ１−ｆ１は同一面上にあるのでｍａ１−ｅ１とｍｂ１−ｆ１の線は平行であり、他方の可動刃先ｅも固定刃先ｇの垂直線状のｅ１の位置にある。
【００２４】
アーム３が回転して可動刃２１の支軸２４が図７ｂのｍａ２の位置に来ると、可動刃先位置ｆは固定刃先ｇに接するｆ２の位置に移動する。ｍａ２−ｅ２とｍｂ２−ｆ２の線は平行であるから、可動刃の傾きは変わっても他方の可動刃先位置ｅは固定刃先ｇの垂直線状のｅ２の位置にある。さらに切断が進んで、図７ｂのように可動刃２１の支軸２４がｍａ３の位置に来ると、可動刃先位置ｅが固定刃先ｇに接するｅ３の位置にきて切断が終了する。
【００２５】
上記の本発明の可動刃先の移動の軌跡を面で示したものが図６である。図のように本発明の場合は、前記可動刃先２２のｆ点、ｅ点ともに固定刃１１のＺ面に所定角度θ１（通常は直角）をなす平面のＹ面上を図のｆ１−ｆ２、ｅ１−ｅ２−ｅ３のように直線上を移動する。すなわち、本発明の切断装置は図８に示す従来装置と異なり、可動刃先２２のｅ点の移動の軌跡が曲面でなく、ｆ点と同じ平面上直線を移動する。
【００２６】
したがって、シート材のような厚い被切断シート材の切断の場合において、可動刃先が固定刃先から離れた位置で切断が始まっても、被切断シート材の刃先ｅ側の切り口は窪んだ弧にはならないで直線の切断線になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシート材切断装置の一実施形態について、図１を用いて説明する。図において、図示しない駆動手段により正逆回転駆動される駆動軸１に、連結部材となるアーム３の一端４が連結され、アーム３の他端５に可動刃２１の揺動支点（支軸）２４が連結されている。これにより、アーム３が揺動すると揺動支点２４が駆動軸１を軸として円運動して、可動刃２１が図の下方に移動し、可動刃先２２が剪断角αをもって固定刃先１２に圧接しながら摺動移動して、固定刃１１と可動刃２１の刃先間に導入されるシート材を切断する。
【００２８】
ここで、可動刃２１の刃先線ｎと、揺動支点２４が構成する可動刃揺動軸線ｍと、駆動軸１が構成する揺動支点駆動軸線ｋとが実質的に平行に構成されている。したがって、前述のように、可動刃２１の刃先の軌跡はアーム３の揺動角度にかかわらず、図６に示すように固定刃１１のＺ面に対して一定の角度θ１をなす平面上を移動する。これにより、積層シート材あるいは厚物シート材の切断面が窪むようなことがなく直線に切断される。雑誌などの端切りのように切断面を垂直にする必要がある場合は、この角度θ１を９０度に設定するようにすればよい。この角度は実質的に設定角度であればよく、多少の誤差は認められるものである。
【００２９】
また、可動刃の刃先以外の部分が固定刃先に干渉しないように、刃先以外の部位を固定刃先の外側に配置することが望ましい。なお、本実施形態では、アーム３と駆動軸１を連結したが、必ずしも連結して構成する必要はなく、単純なアームだけでもよい。駆動軸はアームが揺動する支軸となるものだからである。
【００３０】
以上説明した本発明の図１の本切断装置と図２の従来の切断装置を使用して以下の条件で切断試験した。
【００３１】

【００３２】
［試験結果］
本発明のシート材切断装置では、すべてのシート材の切り口が直角な直線に切断できた。これに対し、従来の切断装置ではすべてのシート材の切り口が直線の切断ができず、約１．０ｍｍの窪みが生じた。
【００３３】
以上述べたように、上記本発明構成ののシート材切断装置によれば、可動刃に設けられた支点（揺動支点）に駆動軸のアーム端を係合させてアームの揺動により可動刃を移動させて切断する際に、可動刃の刃先線と、揺動支点が構成する軸線（可動刃揺動軸線）と、駆動軸が構成する軸線（揺動支点駆動軸線）とを平行に設定しているので、切断の際に可動刃先が直線的に移動し切り口が直線になって綺麗な切断ができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のシート材切断装置は、積層シート材や０．３ｍｍ以上の厚いシート材を切断する際にも切断面に窪みが生ぜず切り口が直線になって綺麗な切断ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシート材切断装置の構成の概念を示す斜視図である。
【図２】図１をＸ方向から見た可動刃先と固定刃先の関係を示す図である。
【図３】従来のシート材切断装置の構成の概念を示す斜視図である。
【図４】図３をＸ方向から見た可動刃先と固定刃先の関係を示す図である。
【図５】本発明のシート材切断装置の切断刃先の移動を説明する図である。
【図６】本発明のシート材切断装置の可動刃の刃先線の移動する軌跡を面で示した図である。
【図７】従来のシート材切断装置の切断刃先の移動を説明する図である。
【図８】従来のシート材切断装置の可動刃の刃先線の移動する軌跡を面で示した図である。
【図９】従来のシート材切断装置の可動刃の刃先の移動の概念を示した図である。
【符号の説明】
Ｓ被切断シート材
１駆動軸
２軸端
３アーム
４貫通孔
５支持孔
１１固定刃
１２固定刃先
１３案内部
２１可動刃
２２可動刃先
２４支軸（揺動支点）
２４´ 支軸
ｋ揺動支点駆動軸線
ｍ可動刃揺動軸線
ｎ可動刃刃先線

Claims

固定刃と、該固定刃の刃先に対して剪断角αをもって圧接摺動する刃先線を有する可動刃とを備え、該可動刃は該可動刃に設けられた揺動支点により揺動可能に支持され、該揺動支点を駆動軸を軸心とした円弧上を移動させて前記可動刃の刃先と固定刃の刃先の間に挿入されたシート材を切断するシート材切断装置において、前記可動刃の刃先線と、前記揺動支点が構成する可動刃揺動軸線と、前記駆動軸が構成する揺動支点駆動軸線とが平行であることを特徴とするシート材切断装置。
切断動作における可動刃の刃先の軌跡が、被切断シート材の面に対して垂直であることを特徴とする請求項１に記載のシート材切断装置。