JP4357961B2 - 繊維切断機構 - Google Patents

Description

本出願は、２０００年１月２７日に出願のＲｏｎａｌｄ Ｃ．Ｈａｗｌｅｙの米国出願第０９／４９１，９２５号、「Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ ｏｆ Ｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ Ｒｅｓｉｎｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ」、および２００１年１月１９日に出願のＲｏｎａｌｄ．Ｃ．Ｈａｗｌｅｙ、Ｃｒａｉｇ Ｎ．Ｈａｎｓｅｎ、およびＰａｕｌ Ｃ．Ｃｒｏｓｓの米国出願第０９／７６６，３５５号、「Ｒｅｓｉｎ ａｎｄ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ」の一部継続出願である。これらの出願を参照により本明細書に組み込む。

本発明は、成形材料の強化材料として使用する繊維を切断する機構に関する。本発明は、さらに詳細には、流れる樹脂材料中に混入した繊維を調整可能に切断するための回転カッタに関する。

上記で参照により組み込んだ、米国特許出願第０９／４９１，９２５号および第０９／７６６，３５５号は、成形装置または機械に直接導入することができる繊維強化樹脂成形材料を作成するための装置および方法を開示したものである。上記の特許出願で述べた配合プロセスでは、強化繊維の１つまたは複数のストランド、好ましくはガラス繊維を所定の重量百分率または体積比で溶融樹脂の流れの中に混入する。繊維を流れる溶融樹脂の中に混入した後、所定の長さに切断する。上記の特許では、強化繊維を切断する２つの装置および方法が開示されている。

強化繊維を切断する第１の方法は、押出機のオーガ・フライトの、オーガ・フライトが収容された孔に対する切断作用を利用する。この方法では、混入した強化繊維は、インジェクタまたは供給押出機に向けられる。混入した強化繊維がインジェクタまたは押出機に供給されると、オーガ・フライトとそのハウジングの間の密着した動きばめが強化繊維を切断する働きをする。この方法は、簡単で比較的耐摩耗性があるが、繊維を繰返し同じ長さに切断することができる確実な手段を提供していない。

往復動ブレードを備えた他の機構も上記の特許で開示されている。この機構は、繊維／樹脂材料が通過するためのハウジングを通って形成された孔を有するハウジング、およびハウジング孔の孔を横断して位置するブレードを備える。このブレードは、ブレードを通して形成された少なくとも１つの開口部を有する。ブレードを往復運動させると、そのブレードを通して形成された開口部が、ハウジングを通して形成された孔と定期的に整列する。この開口部がハウジングの孔と整列したときに、繊維／樹脂混合物がそれを通過することができる。しかし、ブレードは、ハウジングを通って形成された孔との整列から外に開口部を引き込めるように往復動するため、開口部の縁部がハウジングの孔の壁を通過して引き込められたときに、開口部の比較的鋭利な縁部によって、流れる溶融樹脂に混入した強化繊維が切断される。強化繊維のストランドを切断する長さは、ブレードが往復運動する頻度を変更することによって制御される。やはり、この装置も比較的単純であるが、ブレードの磨耗により装置の切断効率が急速に低下する。さらに、このタイプの切断装置では、ハウジングの孔がブレードで覆われている間中、溶融樹脂および混入した繊維の流れに対する不要な抵抗が生じる。

したがって、溶融樹脂および混入した繊維の流れに対する抵抗を最小限にし、連続して動作する切断機構が必要とされる。

本発明の他の目的は、強化繊維ストランドを切断すべき長さを厳密に制御できるように調整可能な切断機構を提供することである。

本発明の他の目的は、通常の磨耗によって性能が大幅に低下しない切断機構を提供することである。モジュラー式で保守が簡単な切断機構を提供する目的は、この目的と一致する。

本発明の上記その他の目的および利点は、添付の図面と併せた以下の説明からさらに十分に明らかになるであろう。図面では、いくつかの図にわたって、同様の参照番号は同じまたは同様の部品を示す。

本発明の目的は、熱可塑性樹脂など粘性材料にすでに混入した繊維を切断することができる切断機構で達成される。この切断機構は、本質的に、ハウジングを通して形成された孔を有するハウジング、ハウジングの孔内に配置されたベッド・ナイフ、および回転カッタを備える。

ハウジングは、吸入口および排出口を有する。粘性成形材料中に混入した強化繊維は、ハウジングの吸入口を通ってハウジングに入り、ベッド・ナイフの吸入チャネルを通過する。このベッド・ナイフは、ハウジング内の孔内に配置されて、ベッド・ナイフの吸入チャネルがハウジングの吸入口と実質的に整列するようになっている。回転カッタは、カッタの周囲にカッタを通して形成された複数の刃みぞを有する。この刃みぞは、多様な形をとることができるが、回転カッタ上に配置されて、カッタがベッド・ナイフに対して回転するときに、刃みぞが、ベッド・ナイフを通して形成された吸入チャネルを通過して回転するようになっている。こうすると、強化繊維および強化繊維が混入された成形材料が、刃みぞ内を通り、その後切断される。

回転カッタは、ベッド・ナイフと実質的に全面接触状態のままであることが好ましいが、通常、２．５４ｃｍ（１インチ）の１０００分の３までの心ずれが生じても、切断機構の切断効率は低下しない。回転カッタとベッド・ナイフの必要とされる位置合せを維持するには、回転カッタをベッド・ナイフと実質的に全面接触状態になるように偏倚させるための偏倚構造を提供することが望ましい。この偏倚構造は、回転カッタに、ベッド・ナイフの表面に実質的に垂直方向に弾性的に圧力を加えるような構造および構成をもつ偏倚棒を備える。この偏倚機構は、偏倚棒をベッド・ナイフから離れて偏倚させる動きを阻止する機械的停止部も備える。こうすると、回転カッタがベッド・ナイフから離れる動きを、上記のように２．５４ｃｍ（１インチ）の１０００分の３未満に制限することができる。

切断機構の回転カッタの刃みぞは、任意の数の形および構成を有することができる。しかし、好ましい実施例は、回転カッタを通って形成された、いくつかの円筒形の孔を含む。この孔は、前縁部および後縁部を有し、後縁部は、ベッド・ナイフの吸入経路から回転カッタの刃みぞ内へ突出する繊維を切断するのに十分鋭利なものである。円筒形の孔は、回転カッタの平坦な切断面に垂直に形成することができ、またはカッタの切断面に対して傾斜させることができる。刃みぞは、回転カッタの外縁部内に形成された一連のカットアウトも含むことができる。このカットアウトも、前縁部および後縁部を有しており、後縁部は、ベッド・ナイフの吸入経路から回転カッタの刃みぞ内へ突出する繊維を切断するように形成されている。円筒形の孔の場合、カットアウトは、回転カッタの平坦な切断面に垂直に形成することができ、またはカッタの切断面に対して傾斜させることができる。

本発明は、繊維強化成形材料を作成するシステムとして特徴付けることもできる。このシステムは、所定の割合で成形材料に強化繊維の連続ストランドを混ぜ合わせる粘性混入配合装置、および、強化繊維の連続ストランドを所定の長さに切断するような構造および構成を有する切断機構を含む。粘性混入配合装置は、強化繊維と成形材料を混合した連続ストランドを切断機構に輸送し、切断機構が繊維を切断した後、繊維強化成形材料を、射出成形プレス、輸送装置、またはプリフォーム製造機を含む多様な装置の１つでもよい出力装置に輸送するような構造および構成を有する。

好ましい切断機構は、吸入口および排出口がその中に形成されたハウジング、ハウジング内の孔内に配置されたベッド・ナイフ、および回転カッタを備える。ベッド・ナイフは、ベッド・ナイフの吸入チャネルがハウジングの吸入口と実質的に整列するように、ハウジングの孔内に配置されたベッド・ナイフを通して形成された吸入チャネルを有する。回転カッタは、いくつかの刃みぞが回転カッタを貫通して形成されている。これらの刃みぞは、回転カッタ上に配置されて、カッタがベッド・ナイフに対して回転するときに、刃みぞが、刃みぞと実質的に整列しているベッド・ナイフを通って形成された吸入チャネルを通過して回転するようになされている。好ましくは、粘性混入配合装置は、圧力下で粘性混入配合装置を介して輸送される成形材料により強化繊維に与えられる粘性剪断力によって、粘性混入配合装置を介して強化繊維の連続ストランドを輸送する。

また、本発明は、空洞内に形成された吸入口および排出口をもつ空洞を有するハウジング、ハウジングの吸入口と実質的に整列した吸入口と、空洞の内部に面するように配置された実質的に平坦な切断面を有するベッド・ナイフ、および、パイロット軸上で支持されパイロット軸によって回転される回転カッタを備えており、前記回転カッタは、前記ベッド・ナイフの切断面と実質的に全面接触状態である実質的に平坦な切断面を有し、さらに、前記ハウジングおよび前記ベッド・ナイフの吸入口と実質的に整列する、回転カッタを通って形成された複数の刃みぞを有して、粘性材料に混入した繊維を刃みぞを通して受け取ることができ、前記刃みぞはそれぞれ、刃みぞの後縁部が前記ベッド・ナイフの吸入口を通過したときに繊維を切断するような構造および構成をもつ後縁部を有し、切断された繊維と粘性材料の得られた混合物が、切断機構の空洞からハウジングの排出口を通過する、粘性材料に混入した繊維を切断するための切断機構として特徴付けられる。

この切断機構は、やはりパイロット軸を覆って受けられる逆流オーガも備える。この逆流オーガは、ハウジングの空洞内に配置され、回転カッタから間隔を置いて配置されて、その間に環状通路が画定され、その通路内に切断された繊維と粘性材料の混合物が流れ込むことができる。次いで、切断された繊維と粘性材料の混合物は、ハウジングの排出口を通ってハウジングから出るが、この排出口は環状のチャンバと流体連通している。逆流オーガは、その側部に形成された溝を有しており、この溝は、空洞の壁と共に、切断された繊維と粘性材料の混合物が全て、ハウジングを通って形成された空洞の排出口以外を通って環状通路から出るのを実質的に阻止する。

逆流オーガと回転カッタの間でパイロット軸を覆って受けられる密封カラーは、それぞれ逆流オーガと密封カラー、および密封カラーと回転カッタの間の密封を形成して、切断された繊維および粘性材料の混合物とパイロット軸との間の接触を全て実質的に阻止するようになされている。

回転カッタをベッド・ナイフとの実質的に全面接触状態に弾性的に偏倚させる偏倚機構も、本発明の一部であることが好ましい。この偏倚機構は、通常、パイロット軸を貫通して形成された長手方向の孔を通過する偏倚棒を備える。この偏倚棒の遠位端は、回転カッタの背面と接触して、カッタをベッド・ナイフと接触状態になるように押しつける。偏倚棒に加えられる偏倚力は、偏倚棒のベース端部に結合することができるばね機構からもたらされる。必要に応じて、機械的制限機構を偏倚棒に結合して、回転カッタがベッド・ナイフから約２．５４ｃｍ（１インチ）の１０００分の１〜３以上離れて移動するのを防止することができる。

駆動機構を切断機構のハウジングに結合して、原動力を回転カッタに提供する。この駆動機構は、伝達機構によって駆動軸に操作可能に結合されたモータを備える。駆動軸は、切断機構のパイロット軸に結合されて、回転カッタをベッド・ナイフに対して回転させる。切断機構を熱可塑性樹脂と共に使用する場合に要する高熱のため、本発明の駆動機構を熱的に隔離して駆動機構に結合することが好ましい。

本明細書の開示は、当業者が本発明を実施することができるように、詳細かつ正確なものであるが、本明細書で開示した物理的実施例は、単に本発明を例示するものであり、他の構造で実施することもできる。好ましい実施例を記載したが、頭記の特許請求の範囲で定義された本発明から逸脱することなく、詳細を変更することができる。

本発明の切断機構１０は、粘性成形材料の流れに混入した強化繊維をその中に受け、強化繊維を所定の長さに切断し、成形材料と切断した強化繊維の混和材を、成形操作用の押出成形機またはインジェクタなど輸送装置を備えることができる出力装置に通過させるような構造および構成をもつ。混入した強化繊維を制御された流路内で維持するため、本発明の切断機構１０で実施する切断操作は、本体１６およびアングル・プレート１８を備えたハウジング１４内で行われる。極端な圧力、熱、および酷使に耐えるため、ハウジング１４は、通常、機械加工されたアルミニウムまたは鋼で構築される。ハウジングの内部、および切断機構１０の操作可能な部品にアクセスするには、ハウジング１４にヒンジを付けて、本体１６が、旋回軸またはヒンジ軸２０の周りでアングル・プレート１８から離れて回転することができるようにする。あるいは、本体１６を固定したままにし、アングル・プレート１８を旋回させることができる。アングル・プレート１８を、アングル・プレート１８を本体１６に固定するために使用する１つまたは複数のボルト２２によって、閉じた位置に固定することが好ましい。

上記で参照により本明細書に組み込んだ米国特許第０９／４９１，９２５号および第０９／７６６，３５５号で開示されているように、強化繊維を配合装置内に混入する。こうした配合装置のうち、牽引ブロック２４を通って形成された通路２６を有する牽引ブロック２４だけが図で示してある。この牽引ブロックは、継手カラー２８を使用して、ハウジング１４のアングル・プレート１８に固定され、継手カラー２８は、いくつかのボルト（図示せず）でアングル・プレート１８に固定されている。牽引ブロック２４は、ハウジング１４のアングル・プレート１８と位置合せし、それに固定されて、通路２６がアングル・プレート１８を通して形成された吸入通路３０と実質的に整列するようになされている。通路２６と吸入通路３０との整列を確保するために、アングル・プレート１８を通して形成された孔３４を通って延びる複数の合せピン３２を、牽引ブロック２４内に形成された孔３６内に挿入する。合せピン３２は、牽引ブロック２４の通路２６とアングル・プレート１８の吸入通路３０を確実に整列させる。好ましくは、合せピン３２は、アングル・プレート１８を完全に通過してベッド・ナイフ４０内に形成された孔３８内に延びる。合せピン３２は、アングル・プレート１８を通して形成された吸入通路３０が、ベッド・ナイフ４０の吸入通路４２と実質的に整列するように、ベッド・ナイフ４０を位置合せする。ボルト４４は、ベッド・ナイフ４０をアングル・プレート１８に上記の整列位置に固定する。

周知の速度で移動する混入した強化繊維は、牽引ブロック２４内の通路２６を通過し、吸入通路３０、４２を通って切断機構１０に入る。混入強化繊維がベッド・ナイフ４０の吸入通路４２を出るとき、この強化繊維は回転カッタ４６によって切断される。回転カッタの切断機構１０内での操作位置を図１および２で示す。図４ａ、４ｂ、および４ｃで、回転カッタ４６の様々な実施例を示し、図５で回転カッタ４６の好ましい実施例の裏側を示す。回転カッタ４６は、パイロット軸４８によって支持され、回転を生じる。回転カッタ４６の切断面５０は、操作中、ベッド・ナイフ４０に対して実質的に平行関係に位置する。好ましくは、回転カッタ４６の切断面５０は、切断面５０がベッド・ナイフ４０に対して回転するときに、ベッド・ナイフ４０と実質的に完全に表面接触状態になる。しかし、ベッド・ナイフ４０と回転カッタ４６の実質的に完全な表面接触は要求されていない。切断面５０とベッド・ナイフ４０の位置合せは、カッタ４６によって切断すべき繊維の性質によるものであり、適用分野によって変えることができる。回転カッタ４６とベッド・ナイフ４０の間の距離は、適用例によっては、２．５４ｃｍ（１インチ）の１０００分の１０まででもよいことが企図されているが、カッタとベッド・ナイフの間の距離は、通常はこの距離を超えない。カッタ４６とベッド・ナイフ４０の間の距離のさらに好ましい範囲は、２．５４ｃｍ（１インチ）の１０００分の１〜３である。

各回転カッタ４６は、回転カッタ４６の周囲に配置された複数の切れ刃５４を備える。これらの切れ刃は、ベッド・ナイフ４０の吸入通路４２の位置と位置合せされて、回転カッタ４６がパイロット軸４８によって回転されると、回転カッタ４６の切れ刃５４が吸入通路４２を通過して移動し、繊維を切断するようになされている。様々なタイプの繊維が様々な方法で切断されることを留意されたい。ガラス繊維は、剪断力を受けると破壊される傾向があるが、他の比較的靭性があり脆性が少ない繊維は、はさみ様、またはナイフ様の方法で切断しなければならない。たとえば、ガラス繊維は、比較的鈍い切れ刃５４を有するカッタ４６で簡単に切断することができるが、ジュートもしくは麻など天然繊維、またはＫｅｖｌａｒ（商標）など化学繊維には、比較的鋭利で鋭い切断面５４が必要である。

回転カッタ４６の回転方向に対して切れ刃５４のすぐ前方には、回転カッタ４６を貫通して形成された刃みぞまたは孔５６が存在する。この刃みぞまたは孔５６は、切れ刃を画定し、回転カッタ４６を通って形成されて、切れ刃５４をベッド・ナイフを通って形成された吸入通路４２と位置合せする。刃みぞまたは孔５６がベッド・ナイフ４０の吸入通路４２と整列した位置に搬送されると、所定の長さの強化繊維および強化繊維が混入された粘性樹脂が、刃みぞまたは孔５６に入る。刃みぞまたは孔５６がベッド・ナイフ４０の吸入通路４２との整列位置から外れて回転されると、刃みぞまたは孔５６の後縁部に形成された切れ刃５４が、吸入通路４２の鋭利な縁部と接触して、混入した強化繊維を剪断または切断する働きをする。強化繊維が回転カッタ４６によって切断される長さは、混入した強化繊維が切断機構１０に入る速さを、回転カッタ４６が回転する速度に対して制御することによって変更される。具体的には、回転カッタ４６の刃みぞまたは孔５６が、ベッド・ナイフ４０の吸入通路４２と整列している時間が長くなるにしたがって、より多くの混入強化繊維が回転カッタ４６の刃みぞまたは孔５６内に通過する。同様に、吸入通路４２と刃みぞ５６の間の整列の所与の期間に対して、混入強化繊維がより速い速度で移動する場合は、より多量の混入強化繊維が刃みぞ５６内に通過し、逆に、混入強化繊維がより遅い速度で移動する場合は、比較的短い長さの混入強化繊維が、回転カッタ４６の刃みぞ５６内に入る。好ましくは、各刃みぞ５６の前縁部が、回転カッタ４６の切断面５０に沿って、示した刃みぞ５６のすぐ前方の刃みぞ５６の切れ刃５４に隣接する位置まで前方に延びる食付き部または溝を備える。こうすると、ベッド・ナイフ４０の吸入通路４２に対して、常に流路が与えられる。すなわち、刃みぞ５６の前縁部内に形成された溝、または刃みぞ５６自体、あるいはその両方が吸入通路４２に与えられて、樹脂および繊維の切断機構内への連続した流れが可能になる。この構成は、本発明の切断機構に先行する牽引ブロック内の圧力の増加または流れの封鎖を防ぐ利点もある。

一実施例では、回転カッタ４６の刃みぞ５６は、回転カッタ４６の回転方向に傾斜している。この構成では、回転カッタ４６の刃みぞ５６は、ポンプのような働きをし、樹脂と切断した繊維の混和材が、回転カッタ４６を通過して流れるようにさせ、それによって切断機構１０を通る樹脂および繊維の流れを改善する。切断繊維と樹脂の混和材は、回転カッタ４６を通り、スリーブ５８と、回転カッタ４６の下にあるパイロット軸４８を覆って受けられる密封カラー７４との間に形成された環状空間５７内に流れる。

刃みぞ５６の他の実施例は、回転カッタ４６の縁部に形成された円筒形の孔、長だ円形の孔またはスロット、曲線または直線状のカットアウト、および切れ刃５４および回転カッタ４６を通る流路を適切に画定する他の任意の形を含む。刃みぞ５６を移動の方向に、またはそれから外れるように角度を付けることができ、回転カッタ４６を通る通路内で直線状または曲線にすることができることを留意されたい。

理解されるように、強化繊維および強化繊維が混入した粘性樹脂の大部分は、回転カッタ４６を通して形成された刃みぞ５６を介して切断機構１０内を通過する。しかし、樹脂および強化繊維は、１，０００から１０，０００ＰＳＩまでの高圧下にあるため、一部の樹脂がベッド・ナイフ４０の実質的に平坦な面と回転カッタ４６の切断面５０の間に入ることがよくある。こうしたことが起こると、この樹脂または強化繊維は、回転カッタ４６をベッド・ナイフ４０から離れるように強制する可能性がある。回転カッタ４６の切断面５０とベッド・ナイフ４０の平坦な表面の間のいくらかの小さい心ずれは、切断効率の損失を招くことなく許容することができる。しかし、強化繊維を全て均一に確実に切断することを保証するには、回転カッタ４６の切断面５０とベッド・ナイフ４０の表面との心ずれが、２．５４ｃｍ（１インチ）の１０００分の３未満であることが好ましい。したがって、回転カッタ４６の切断面５０とベッド・ナイフ４０の間に侵入する可能性がある樹脂または強化繊維を全て除去するため、回転カッタ４６の切断面５０に複数の溝５８を設ける。溝５５によって作成される流路は、回転カッタ４６の回転方向から逆に曲線を描く渦巻きパターンで形成する。カッタ４６とベッド・ナイフ４０の間に存在する繊維／樹脂混和材全てに作用する粘性剪断力は、この混和材が溝５５を通ってカッタ４６内に形成された刃みぞ５６内に逆流し、それによってカッタ４６とベッド・ナイフ４０の間から混和材を連続して清掃する。

回転カッタ４６は、ハウジング１４内に配置されたスリーブ５８内のパイロット軸４８上で支持される。好ましい一実施例では、スリーブ５８は、実質的に円筒形であり、開放された頂端部と底端部、およびスリーブ５８の側部を通って形成された排出通路６０を有する。回転カッタ４６の刃みぞ５６を通過する切断された強化繊維と粘性樹脂の混和材は、スリーブ５８内に流れ、排出通路６０を通ってそこから出る。通常、排出スリーブ６２は、スリーブ５８の排出通路６０から延び、切断強化繊維と粘性樹脂の混和材をスリーブ５８からアングル・プレート１８を通して形成された排出通路６４に向ける。アングル・プレート１８は、上記で記載したようにヒンジ式であるため、図１で示したような自己調整式密封機構６６を設けることが好ましい。リング６７ａは、アングル・プレート１８に連結されている。リング６７ｂは、排出スリーブ６２の端部に密封して固定されている。密封機構６６の密封リング６７ａおよび６７ｂは、弾性材料で作成することができるが、好ましくは剛性で、鋼など頑丈な材料で作成される。いずれの場合も、密封リング６７ａおよび６７ｂは、実質的に耐熱性があり、切断機構１０を介した樹脂の流れに対して不透水性である。密封リング６７ａと６７ｂの球形対合面は、アングル・プレート１８とハウジング１４の本体１６の間の心ずれを簡単に許容することができる。切断強化繊維と粘性樹脂の混和材は、アングル・プレート１８を通して形成された排出通路６４を介して切断機構１０を出る。排出ニップル６８を通って形成された通路７０を有する排出ニップル６８は、継手カラー７２によってアングル・プレート１８に結合され、継手カラー７２は、周知の方式でアングル・プレートにボルトで締められる。排出ニップル６８を通して形成されたチャネル７０は、アングル・プレート１８を通して形成された排出通路６４および排出スリーブ６２によって画定された通路と実質的に整列するように配置されている。排出ニップル６８は、任意の必要とされる形状または形をとることができ、任意の適した下流の輸送装置または成形機に連結することができる。

樹脂と切断強化繊維の混和材がスリーブ５８から外に流れ出ることを確保するため、パイロット軸４８は、それを覆って密封カラー７４および逆流オーガ７６を受けている。パイロット軸４８は、パイロット軸４８のベース付近でその周囲に形成された肩部または畝８０を有する。パイロット軸４８は、パイロット軸４８の径を細くすることによって画定されたパイロット軸４８の周囲に形成された追加の肩部８４を有する。逆流オーガ７６は、それを通して形成された孔８６を有する。孔８６は、逆流オーガ７６がパイロット軸４８を覆って受けられて、逆流オーガ７６の底面が肩部８４と衝合するようになされている。逆流オーガ７６は、逆流オーガ７６の外面内に形成された複数のらせん状の溝８８を有する。このらせん状の溝８８は、オーガ７６がスリーブ５８に対して回転され、オーガ７６とスリーブ５８の間に侵入した樹脂および／または切断強化繊維を全て、スリーブ５８、密封カラー７４、回転カッタ４６および逆流オーガ７６によって境界付けられた環状通路５７に向けて戻すように構成されている。逆流オーガ７６がパイロット軸４８と共に回転することを保証するには、逆流オーガ７６を、周知のタイプおよび機能の標準キー構造を使用してパイロット軸４８に直接結合することが好ましい。逆流オーガ７６の孔８６内に形成されたキー溝９０を、図９で見ることができる。逆流オーガ７６を通過して侵入する繊維／樹脂混和材は全て空洞７８内に蓄積される。空洞７８は、好ましくは、大気に開放され、簡単に清掃することができるが、空洞７８を充填するための追加のブッシングを作成かつ構成し、それによって環状空洞と切断機構１０の外側の間に追加の密封を提供することが考案される。

パイロット軸４８と、逆流オーガ７６を通して形成された孔８６の間に樹脂が侵入するのを防ぐため、密封カラー７４を通して形成された孔９２を有する密封カラー７４が、パイロット軸４８を覆って受けられ、逆流オーガ７６に直接結合される。回転カッタに最も近い逆流オーガ７６の端部内に、逆流オーガ７６を貫通して形成された孔８６と同心に形成された浅い穴９４は、図１で示したように、密封カラー７４の端部を受ける。耐熱性密封リング９６を密封カラー７４と逆流オーガ７６の間の浅い孔９４内に設置することが好ましい。密封リング９６は、密封カラー７４のベースの周囲に形成された小さいチャネル９８内で受けられることが好ましい。密封カラー７４は逆流オーガ７６に固定して結合されることが好ましい。これは、複数のボルト１００を、逆流オーガ７６を長手方向に通って形成された同じ数の孔１０２を介して、密封カラー７４内に形成された対応する孔１０２ａ内に通すことによって、最も有利に行われる。こうすると、密封カラー７４は、上記で示したように、パイロット軸４８にキー止めされた逆流オーガ７６と共に回転するように強制される。密封部１０４は、密封カラー７４の縁部の周りに形成されたチャネル１０６内で受けられる。上記の密封カラー７４の縁部は、回転カッタ４６の裏側４７に形成された補足の環状チャネル１０８内で受けられる。理想的には、密封カラー７４と回転カッタ４６内の環状チャネル１０８との間に位置する密封部１０４は、切断機構１０を通って流れる粘性樹脂が、密封カラー７４とカッタ４６の間に入るのを阻止する。

スリーブ５８と密封カラー７４の間に形成された環状通路５７内を通過した切断強化繊維と樹脂成形材料の混和材は、切断機構１０から、排出スリーブ６２および排出ニップル６８を通して形成された排出通路６０および６４を容易に通過する。しかし、上記の環状チャンバ５７の一部を流れる混和材の停滞を回避することが望ましい。したがって、一代替実施例では、スリーブ５８にスクレーパ２０６が設けられており、このスクレーパ２０６は、回転する密封カラー７４からの強化繊維と樹脂成形材料の混和材を、スリーブ５８の側部を通して形成された通路６０内にそらす働きをする。スクレーパ２０６は、本質的に畝または突起部２０８の前縁部であり、突起部２０８は、スリーブ５８と密封カラー７４の間に形成された環状チャンバ５７のサイズを限定するように、スリーブ５８の内面の周囲に延びる。これによって、環状チャンバ内の強化繊維と成形材料の混和材の停滞が防止される。

図７から分かるように、パイロット軸４８の先端部１１０は、先端部１１０に形成されたチャネル１１２を有する。このチャネルはその中に、カッタ４６の裏側４７の中心に形成された段付き孔１１６の底部から延びるタブ１１４を受けるような構造および構成を有する。パイロット軸４８の先端部１１０とタブ１１４は、パイロット軸４８の回転動作がカッタ４６に直接伝達されるように嵌合する。タブ１１４とパイロット軸４８のチャネル１１２の間の嵌め合いは、幾分ゆるく、カッタ４６がパイロット軸４８と垂直の関係から外れても回転できるようにして、ベッド・ナイフ４０の表面に対するカッタ４６の回転平面の心ずれが全て許容されるようにする。

切断機構１０のハウジング１４は、切断機構の駆動構成要素から分離されて、切断機構１０を通って流れる粘性樹脂の汚染による損害、および切断機構１０が日常的に曝される比較的高温からの損害を防ぐようになされている。したがって、軸受ハウジング１１８は、軸受ハウジング１１８のフランジ１２４を通って形成された孔１２２を通過する複数のボルト１２０によってハウジング１４から間隔を置いた関係でハウジング１４に結合される。ボルト１２０は、ハウジング１４と軸受ハウジング１１８のフランジ１２４の間に位置するスペーサ１２６を通過し、ハウジング１４の本体１６内に形成された孔１２８内に入る。軸受ハウジング１１８とハウジング１４の間のエアスペース、およびスペーサ１２６の断熱的性質は、軸受ハウジングおよび切断機構１０の残りの駆動構成要素を切断機構１０のハウジング１４から熱的に隔離する働きをする。スペーサ１２６は、ボルト１２０およびパイロット軸４８と同様に、スペーサ１２６を通る熱エネルギーの伝導を最小限にする構造および構成をもつ。ボルト１２０は、好ましくは中空で、それを通る熱エネルギーの伝導を制限し、パイロット軸４８は、必要とされる寸法よりも大きい孔を有して熱伝導を制限する。ハウジング１４と軸受ハウジング１１８の間のエアスペースは、熱伝導を制限する他に、空洞内に蓄積された可能性がある樹脂材料を全て除去できるようにする。

軸受ハウジング１１８は、軸受ハウジング１１８を貫通する孔１３０を有する。孔１３０は、１対の軸受アセンブリ１３４、１３６に回転可能に取り付けられた駆動軸１３２を孔１３０内で受けるサイズである。軸受アセンブリ１３４、１３６は、密封タイプのものであり、成形材料または汚れなど汚染物が全て、軸受ハウジング１１８の孔１３０内に入るのを阻止する。原動力は、駆動軸１３２からパイロット軸４８に、カッタ４６と反対側のパイロット軸４８の端部の外側にある雄スプライン１３８と、駆動軸１３２を貫通して形成された長手方向の内部段付き孔１４２の一部に形成された補足的雌スプライン部１４０との間に形成されたスプライン連結を介して伝達される。雌スプライン部内で受けられるブッシング１４４は、パイロット軸４８の雄スプライン部１３８が雌スプライン部１４０内に入るのを制限する。

図１および１１で、モータ取付構造１４６を軸受ハウジング１１８のフランジ１４８に固定する方法を示す。モータ取付構造１４６は、軸受ハウジング１１８のフランジ１４８にボルト１５６によって固定されたプレート１５０を有する。このプレート１５０は、軸受ハウジング１１８から横方向に十分な距離だけ延びて、モータ１５４をプレート１５０に取り付けることができるようになっている。モータ１５４は、ボルト１５９を使用してプレート１５０にボルト締めされる。ボルト１５６の頭部１５７（または座金、あるいは適した同様の構造）は、スロットまたはチャネル１５８内で受けられ、それによってプレート１５０が軸受ハウジング１１８に対して移動できるようにする。モータ取付構造１４６を軸受ハウジング１１８のフランジ１４８に摺動可能に取り付ける際に、モータの駆動軸１６２に結合した滑車１６０とモータの間の距離を、プレート１５０を通って延びる駆動軸１３２の端部に結合した滑車１６４にモータを近づけてまたはそれから離して移動させることによって修正することができる。こうすると、滑車１６０および１６４を介して受けられる駆動ベルト１６６を、モータ１５４および滑車１６０を軸受ハウジング１１８から離して移動させ、ボルト１５６を締付けてモータ１５４を滑車１６４に対して所望の位置に固定することによって適切に引張することができる。モータ１５４によってもたらされる回転原動力は、モータ１５４の駆動軸１６２を介して滑車１６０に伝達される。その後、滑車１６０および１６４の周りを通過する駆動ベルト１６６が、駆動軸１３２を、駆動軸１３２に固定された滑車１６４と共に回転させる。この回転運動は、駆動軸１３２によってパイロット軸４８に、その間のスプライン連結を介して伝達される。パイロット軸４８は、パイロット軸４８の先端部１１０とベッド・ナイフ４０の間に捉えられたカッタ４６を回転させる。こうすると、樹脂の流れの中に混入した強化繊維が切断機構１０内に入るときに、ベッド・ナイフ４０に対する回転カッタ４６の回転作用が、強化繊維がベッド・ナイフ４０の吸入通路４２から回転カッタ４６の刃みぞ５６内に突出するときに強化繊維を切断する働きをする。

上記で示したように、回転カッタ４６をベッド・ナイフ４０と密接な接触状態に維持することが望ましい。これを達成するため、回転カッタ４６をベッド・ナイフ４０と接触状態になるように偏倚させる調整機構１６８を、モータ取付構造１４６の滑車１６４に結合し、または代わりに駆動軸１３２に結合することができる。切断機構１０が調整機構１６８を備える場合は、駆動軸１３２およびパイロット軸４８の両方が、それらを貫通して形成された孔１７０を有し、孔１７０は、偏倚棒１７２が孔１７０を通ることができるような構造および構成をもつ。したがって、偏倚棒１７２の遠位端１７４は、パイロット軸４８の先端部１１０と係合するタブ１１４と接触する。回転カッタ４６のタブ１１４に加えられる圧力は、回転カッタをベッド・ナイフ４０と実質的に全面接触状態になるように強制し、または少なくとも回転カッタ４６とベッド・ナイフ４０の相対位置を２．５４ｃｍ（１インチ）の１０００分の３未満のオフセット距離を可能にする好ましい最大値内に維持する。ただし、理解されるように、いくつかの適用例では、このオフセット距離はこの値を超えることができる。偏倚圧力を、弾性もしくは機械的手段、またはその組合せによって偏倚棒１７２に加える。偏倚圧力を偏倚棒１７２に加える他の手段も想定されるため、本発明は、偏倚圧力を偏倚棒１７２に加える機械的および弾性手段に限定されない。

調整機構１６８のフランジ付きハウジング１７６は、駆動軸１３２のベース端部１７８を覆って固定される。図１で分かるように、フランジ付きハウジング１７６は、駆動軸１３２を駆動する滑車１６４に、ボルトによって固定される。フランジ付きハウジング１７６は、フランジ付きハウジング１７６を貫通して形成された段付き孔１８０を有する。この段付き孔１８０はその中に、ばね１８２を受けることができる。このばねは、偏倚棒１７２に固定されたフランジ１８４によって、偏倚圧力を偏倚棒１７２に加える。このフランジ１８４または等価の構造は、偏倚棒１７２の一体式部分を形成することができ、または好ましくは、偏倚棒にねじ山を付けて、フランジ１８４を偏倚棒１７２に固定すべき場所で、偏倚棒１７２を分解することができるようにする。小さいチャネル１８６は、その上で受けるべきフランジ１８４を、それぞれ偏倚棒１７２のねじ付き部分の間に形成することができるような構造および構成であることが好ましい。したがって、それぞれ偏倚棒１７２のねじ付き部分の再連結により、フランジ１８４が、そのチャネル１８６内で偏倚棒１７２に対して固定した位置に固定される。ばね１８２は、偏倚棒１７２を覆って受けられ、フランジ１８４と摺動可能な座金１８８の間で捕捉される。座金１８８も、フランジ付きハウジング１７６の段付き孔１８０内で偏倚棒１７２の周りで受けられる。調整ボルト１９０を貫通して形成された孔１９２を有する調整ボルト１９０は、フランジ付きハウジング１７６の段付き孔１８０の内部に開放されたねじ付き開口部１９４内にねじ込まれて受けられる。調整ボルト１９０の遠位端１９６は、座金１８８に対して位置し、偏倚棒１７２に加えることができるばねの張力を調整する働きをする。止めナット１９８は、調整ボルト１９０のねじ付きバレルの周りで受けられ、フランジ付きハウジング１７６の端部に押し込まれて、調整ボルト１９０を特定の位置に固定し、偏倚棒１７２に対して特定の張力を維持するようになされている。理解されるように、調整ボルト１９０をフランジ付きハウジング１７６内にねじ込むことによって、ばね１８２を圧縮し、それによってより大きい偏倚力を、フランジ１８４を介して偏倚棒１７２に加える。この偏倚力は、回転カッタ４６に伝達され、次いで、回転カッタ４６をベッド・ナイフ４０と実質的に全面接触状態になるように押しつける。少なくとも、偏倚棒１７２によって回転カッタ４６に加えられる偏倚圧力は、２．５４ｃｍ（１インチ）の１０００分の３以下の許容切断距離内で回転カッタ４６を維持するのに十分である。

樹脂および混入強化繊維が切断機構１０を通って流れる際に受ける、任意の閉塞および高圧力は、ときに大きい力を回転カッタ４６に加えることがあり、その場合、回転カッタ４６がベッド・ナイフ４０から離れるように押されることがある。回転カッタ４６をベッド・ナイフ４０と接触状態に維持する偏倚棒１７２は、弾性的に偏倚されるため、ベッド・ナイフ４０と回転カッタ４６の間の高圧力は、偏倚棒１７２に加えられるばねの張力に勝り、それによって回転カッタ４６をベッド・ナイフ４０との接触から離れるように押すことがある。したがって、回転カッタ４６がベッド・ナイフ４０から離れ過ぎるのを阻止する機械的制限を設けることが望ましい。図１で示した実施例では、機械的制限装置は、フランジ付きハウジング１７６を覆ってねじ式に受けられるねじ付きカバー２００の形をもつ。このねじ付きカバー２００は、ねじ込まれてフランジ付きハウジング１７６のねじ付き外面と係合する内部孔２０２を有する。ねじ付きカバー２００の内部孔２０２の底部２０４は、偏倚棒１７２がベッド・ナイフ４０から離れて後方に押された場合に、偏倚棒１７２の端部がねじ付きカバー２００の内部孔の底部２０４と接触して、回転カッタ４６がベッド・ナイフ４０から離れ過ぎるのを阻止するように位置付けられている。ねじ付きカバー２００で示した機械的停止部、およびばね１８２で実施する弾性偏倚機構を共に使用する場合、偏倚棒１７２は、回転カッタ４６とベッド・ナイフ４０の間に不要な高圧力が加わるのを回避する他に、回転カッタ４６がベッド・ナイフ４０から離れ過ぎるのを阻止し、それによって混入強化繊維の有効な切断が可能になるように、ベッド・ナイフ４０に向けて弾性的に偏倚される。上記で示したように、本発明の偏倚機構１６８の一代替実施例では、偏倚棒１７２と関連するばね偏倚構造を省き、ねじ付きカバー２００で示したような機械的停止部だけを用いることができる。

上記は、本発明の原理の単なる例示と考えられたい。さらに、多くの修正および変更が、当業者には容易に考えられるであろうが、本発明が、記載し開示した正確な構造および操作に限定されることは望ましくない。好ましい実施例について記載したが、頭記の特許請求の範囲で定義した本発明から逸脱することなく、詳細を変更することができる。

本発明の切断機構を示す側断面図である。 図１の切断機構を示す上面断面図である。 図１の切断機構を示す端面断面図である。 本発明の構造および構成を有する回転カッタを示す斜視図である。 本発明の構造および構成を有する回転カッタを示す斜視図である。 本発明の構造および構成を有する回転カッタを示す斜視図である。 図４ｂで示した回転カッタの下側を示す斜視図である。 本発明のベッド・ナイフを示す斜視図である。 切断機構のパイロット軸を示す斜視図である。 本発明の切断機構の密封カラーを示す斜視図である。 本発明の切断機構の逆流防止オーガの一実施例を示す斜視図である。 本発明の切断機構のスリーブを示す斜視図である。 本発明のモータの取付けを示す平面図である。

Claims (9)

1. 吸入口及び排出口を有する空洞を有するハウジング（１４）と、
   該ハウジングの前記空洞内に設けられ、それを通して形成された吸入通路を有し、該吸入通路が実質的に前記ハウジングの前記吸入口と並ぶように前記ハウジングの前記空洞内に配置されているベッド・ナイフ（４０）と、
   回転カッタ（４０）であって、該回転カッタに複数の刃みぞ（５６）が形成され、前記回転カッタが前記ベッド・ナイフに対して回転するように回転カッタに刃みぞがあり、回転カッタの刃みぞが前記ベッド・ナイフの前記吸入通路を通過して実質的にそれに沿って回転される、回転カッタとを備え、前記ハウジング（１４）内に配置され、前記回転カッタ（４６）から離して配置されて、その間に環状通路（５７）が画定されるようにし、逆流オーガ（７６）の側部に形成された溝（８８）を有し、前記溝（８８）が、スリーブ（５８）の壁と共に、粘性材料中の繊維が実質的に全て、前記ハウジング（１４）を介して形成された排出口（６０）以外を通って前記環状通路（５７）から出るのを阻止する働きをする、逆流オーガ（７６）をさらに備える、粘性材料中に混入した繊維を切断するための切断機構（１０）。
2. 前記回転カッタ（４６）の刃みぞ（５６）が、繊維が前記ベッド・ナイフの吸入通路（４２）から前記刃みぞ（５６）内に突出したときに、その繊維を剪断することができるように形成された切れ刃（５４）を有する、請求項１に記載の切断機構（１０）。
3. 前記回転カッタ（４６）の刃みぞ（５６）が、前記回転カッタ（４６）を通って形成された複数の孔を含む、請求項１に記載の切断機構（１０）。
4. 前記回転カッタ（４６）の刃みぞ（５６）が、前記回転カッタ（４６）の外縁部内に形成された複数のカットアウトを含む、請求項１に記載の切断機構（１０）。
5. 前記回転カッタ（４６）を前記ベッド・ナイフ（４０）と実質的に全面接触状態になるように偏倚させる偏倚構造をさらに備える、請求項１に記載の切断機構（１０）。
6. 前記偏倚構造が、前記回転カッタ（４６）が前記ベッド・ナイフ（４０）から離れる動きを制限するように操作可能に構成された機械的停止部（２００）を備える、請求項５に記載の切断機構。
7. 前記偏倚機構が、パイロット軸（４８）を通って形成された長手方向の孔（１７０）を通過し、前記回転カッタ（４６）の背面（１１４）に結合された偏倚棒（１７２）を備え、弾性偏倚力を前記偏倚棒（１７２）に加えて、前記回転カッタ（４６）を前記ベッド・ナイフ（４０）と実質的に全面接触状態に維持するための、前記偏倚棒（１７２）に結合されたばね機構（１８２）をさらに備える、請求項５に記載の切断機構。
8. それぞれ前記逆流オーガ（７６）と密封カラー（７４）、ならびに前記密封カラー（７４）と前記回転カッタ（４６）の間の密封を形成し、前記粘性材料中に混入した繊維とパイロット軸（４８）の間の接触を実質的に全て阻止するような構造および構成をもつ、前記逆流オーガ（７６）と前記回転カッタ（４６）の間の密封カラー（７４）をさらに備える、請求項１に記載の切断機構。
9. 請求項１に記載の切断機構を有し、強化繊維の連続ストランドと成形材料を所定の割合で混ぜ合わせるための粘性混入配合装置をさらに備え、前記粘性混入配合装置が、混合した強化繊維の連続ストランドと成形材料を通路（２６）を介して前記切断機構（１０）に輸送するように構成された牽引ブロック（２４）を有して、前記切断機構（１０）が、前記強化繊維の連続ストランドを所定の長さに切断し、さらに前記繊維強化成形材料を出力装置（６８）に輸送するように操作可能に構成されるようにする、繊維強化成形材料を作成するシステム。

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