JP5139364B2 - 切断機 - Google Patents

Description

この発明は、刃物によって被切断材を一定の長さに切断する切断機に関する。

例えば、特許文献１には、微細金属線を一定の長さに切断する方法が開示されている。この切断方法は、いわゆる押し切り方式によって、微細金属線を切断するものである。特許文献１には、押し切り方式として、上下方向に配置された刃受け板と対向させて該上下方向に位置する微細金属線に対し、左方から右方に向けて移動させた切断刃（動刃）を押し当てることを繰り返して、微細金属線を一定の長さずつ切断する例が開示されている。

また、一般に、上記の押し切り方式として、平坦面に横置きされた被切断材に対し、上方から下方に向けて切断刃を押し下げた後に、切断刃を被切断材に押し当てて、該被切断材を一定の長さ毎に切断する動作を繰り返し行うことも知られている。

特開平９−２７１８７６号公報

しかしながら、押し切り方式によって被切断材を切断する場合には、次の切断動作を行うために、再び切断刃を当該切断動作を行う前の位置に復帰させる復帰工程が必要になる。このため、被切断材を切断する動作が繰り返し行われると、復帰工程に多くの時間を要することになり、被切断材から複数の切断部材を効率的に切り出すことができるとは言い難かった。

さらに、横置きされた被切断材をコンベア等で搬送させながら切断する場合には、被切断材の切り口の形状が安定せずに、被切断材の切り口が斜めになってしまうことがあった。このため、被切断材から切り出された切断部材の端部が斜めに形成されてしまうという問題も生じていた。

この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、被切断材から一定の長さを有する複数の切断部材を効率的に切り出すことができると共に、切断部材の端部が斜めに形成されることを防ぐ切断機を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る切断機は、外周面に、棒状の被切断材を収容する回転軸方向の収容溝を形成すると共に、前記収容溝と直交して前記収容溝よりも深く切り込まれる複数のスリットを、前記回転軸方向に所定間隔をおいて形成してなる回転ドラムと、前記回転ドラムの外周面に巻き付けられて、該回転ドラムの前記回転軸方向の長さ寸法と同じ値に設定した横幅寸法を有し、前記被切断材を前記収容溝に保持させる押圧ベルトと、前記回転ドラムに隣接して前記複数のスリットごとに配置され、刃先が前記回転ドラムの前記外周面に巻き付けられた前記押圧ベルトを貫通し前記収容溝を越えて前記スリットに進入した状態で回転可能な複数の回転刃と、を備え、前記回転刃を回転させた状態で前記回転ドラムを回転させることにより、前記収容溝内に保持されて周方向へ送られる前記被切断材を前記複数の回転刃によって同時に切断可能としたことを特徴とする。
請求項１の発明に係る切断機によれば、複数の回転刃によって、被切断材から、隣接する切断刃同士の間隔に対応させた一定の長さを有する複数の切断部材を一度に切り出すことができる。
さらに、複数の回転刃が、収容溝に保持される被切断材に切り込まれて該収容溝を越えた後には複数のスリットに案内され、複数の回転刃がそれぞれ被切断材に対して直角に切り込まれた状態を保持することができる。これにより、複数の回転刃によって被切断材が斜めに切断されることを防ぐことができ、前記切断部材の端部が斜めに形成されることがなくなる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記押圧ベルトが前記被切断材を前記収容溝に押圧する押圧力を調整する押圧力調整部を備えることを特徴とする。
請求項２の発明によれば、押圧力調整部によって、被切断材が前記収容溝に押し付けられて移動すること防止するために最適な押圧力を設定することが可能になる。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記収容溝は、前記外周面に沿って所定の間隔をおいて前記回転軸方向に複数形成されていることを特徴とする。
請求項３の発明によれば、複数の収容溝を用いることにより、回転ドラムには、複数の被切断材を収容することができる。これにより、複数の被切断材からそれぞれ切断部材を切り出すことが可能となり、切断部材の生産効率が向上する。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記複数の回転刃のそれぞれの刃先と接触して該回転刃を清掃する清掃ブラシを備えることを特徴とする。
請求項４の発明によれば、回転刃によって被切断材を切断する際に被切断材の一部が刃先に移着したり、該刃先に異物が付着することがあっても、清掃ブラシによって、刃先に移着した被切断材の一部や前記異物を取り除くことができる。このため、刃先に移着した被切断材の一部や前記異物に基づく被切断材の切断不良が生じることを防止できる。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記複数の回転刃のそれぞれの刃先に切削液を噴射する切削液噴射部を備えることを特徴とする。
請求項５の発明によれば、複数の回転刃のそれぞれの刃先と被切断材との間に切削液が入り込んで刃先と被切断材とが密着することを防止できる。これにより、刃先と被切断材との間の摩擦力を小さくすることができるため、回転刃が被切断材を円滑に切断することができる。

本発明の切断機によれば、複数の回転刃によって、被切断材から、隣接する切断刃同士の間隔に対応させた一定の長さを有する複数の切断部材を一度に切り出すことができる。
さらに、複数の回転刃が、収容溝に保持される被切断材に切り込まれて該収容溝を越えた後には複数のスリットに案内され、複数の回転刃がそれぞれ被切断材に対して直角に切り込まれた状態を保持することができる。これにより、複数の回転刃によって被切断材が斜めに切断されることを防ぐことができ、前記切断部材の端部が斜めに形成されることがなくなる。

本発明の実施形態の切断機の要部側断面図である。 同切断機の要部正面図である。

本発明の実施形態を、図１及び図２を参照しつつ説明する。図示の切断機１は、回転ドラム１０と、回転ドラム駆動モータ２０と、ワーク搬送コンベア３０と、押圧ベルト４０と、回転刃収容部５０とを備えている。

回転ドラム１０は、その外径寸法を３００ｍｍ、回転軸方向の長さ寸法を３００ｍｍとした。図１に示すように、回転ドラム１０の外周面には、断面がＵ字状のワーク収容溝１１が形成されている。ワーク収容溝１１は、回転ドラム１０の回転軸方向Ｘ（図２参照。）に延設されている。本実施形態では、回転ドラム１０の外周面に２４箇所のワーク収容溝１１を設け、ワーク収容溝１１同士の間隔Ｒ１を、回転ドラム１０の外周面に沿って同一の値に設定した。ワーク収容溝１１には、棒状のワークＷが収容される。なお、ワークＷは本発明の被切断材の一例である。

加えて、回転ドラム１０の外周面には、スリット１２が形成されている。スリット１２は、ワーク収容溝１１と直交し、前記外周面の全周に亘って形成されている。スリット１２は、回転ドラム１２の内側に向けて、ワーク収容溝１１よりも深く切り込まれている。したがって、スリット１２は、ワーク収容溝１１と連続している。本実施形態では、後述する回転刃５１Ａの数に対応させ、回転軸方向Ｘに所定の間隔をおいて回転ドラム１０の外周面に３１箇所のスリット１２を形成した。

回転ドラム１０には、チェーン１５を介し、回転ドラム駆動モータ２０が連結されている。図２に示すように、回転ドラム１０の回転軸１６には、チェーンホイル１７が取り付けられている。ここでは、チェーン１５が、チェーンホール１７のチェーン溝に取り付けられている。図１に示すように、チェーン１５の上方には、チェーンカバー１８が設けられている。回転ドラム駆動モータ２０は、チェーン１５を介し、チェーンホイル１７を回転させて、回転軸１６に駆動力を伝達する。これにより、回転ドラム１０が矢印方向へ回転する。

ワーク搬送コンベア３０は、該コンベア３０上に棒状のワークＷを載せて、該ワークＷを整列させながら前記ワーク収容溝１１に向けて搬送する。ワーク搬送コンベア３０の前端には、該コンベア３０に隣接して、ワークガイド部材３１が設けられている。ワークガイド部材３１は、Ｌ字状のブラケットの一端を略Ｌ字型に折り曲げて形成した傾斜部３１Ｌを有する。ワーク搬送コンベア３０の前端と傾斜部３１Ｌとの間には、該コンベア３０の下方へワークＷを落下させる隙間が形成されている。回転ドラム１０が回転してワーク収容溝１１が前記隙間の直下に位置したときに、該隙間を落下したワークＷは、ワーク収容溝１１に収容される。図２に示すように、ワークＷは、その両端部がワーク収容溝１１から突出した状態で、該ワーク収容溝１１に収容される。なお、ワークガイド部材３１は、ボルト及びナットによって、該ワークガイド部材３１を固定する部材に固定される。

押圧ベルト４０は、後述するクランプローラ３１Ａ、３１Ｂと押圧ベルト４０を挟持する把持部材３２Ａ、３２Ｂとを協調させて、張りの強さを調整しながら回転ベルト１０の外周面に巻き付けられる。図２に示すように、押圧ベルト４０の横幅寸法Ｌは、回転ドラム１０の回転軸方向の長さ寸法とほぼ同じ値に設定した。

第１クランプローラ３１Ａは、回転ドラム１０の上方に配置され、押圧ベルト４０を、回転ドラム１０の外周から上方へ方向転換させる。方向転換した押圧ベルト４０の上方縁部は、予め設けた押圧ベルト４０の貫通孔（図示せず。）を利用することにより、ボルトＢ１と上部把持部材３２Ａとの間に把持される。図中の符号３３は、上部把持部材３２Ａを図示しない固定部材に締め付けるボルトである。

第２クランプローラ３１Ｂは、回転ドラムの下方に配置され、押圧ベルト４０を、回転ドラム１０の外周から下方へ方向転換させる。方向転換した押圧ベルト４０の下方縁部は、予め設けた押圧ベルト４０の貫通孔（図示せず。）を利用することにより、第２クランプローラ位置調整機構３４のナット３４Ａと下部把持部材３２Ｂとの間に把持される。本実施形態では、第２クランプローラ位置調整機構３４の位置決め溝に対するナット３４Ａ及びナット３４Ｂの係合位置をそれぞれ調整することにより、第２クランプローラ位置調整機構３４の垂直方向における下部把持部材３２Ｂの位置を変化させ、押圧ベルト４０を回転ベルト１０の外周面に密着させる度合いを調整する。これにより、押圧ベルト４０がワーク収容溝１１に収容されたワークＷを押圧する力を調整することができる。第２クランプローラ位置調整機構３４は、回転ドラム１０の外径寸法に応じ、第２クランプローラ保持部材３５をねじ送りすることにより、第２クランプローラ位置調整機構３４の垂直方向における第２クランプローラ保持部材３５の位置を変化させて、回転ドラム１０に対する第２クランプローラ３１Ｂの位置を調整する。なお、下部把持部材３２Ｂ及び第２クランプローラ位置調整機構３４（３４Ａ、３４Ｂ）は、本発明の押圧力調整部の一例である。

回転刃収容部５０には、スリッタ５１と、切削液噴射路５２と、清掃ブラシローラ５３と、末端部材収集容器５４とが収容されている。スリッタ５１は、上述した３２箇所のスリット１２に対応させて、図２に示すように、該スリッタ５１の軸線方向に、円形の回転刃５１Ａを３１本配置して構成した。図１に示すように、スリッタ５１は、回転ドラム１０の側方に配置され、後述するように、回転刃５１Ａの刃先は、押圧ベルト４０を貫通しワーク収容溝１１を越えてスリット１２に進入した状態で配置可能とされている。スリッタ５１は、図２に示すスリッタ駆動モータ５６と連結されている。スリッタ５１は、スリッタ駆動モータ５６によって、図１中に矢印にて示すように、回転ドラム１０の回転方向とは逆方向に回転する。

切削液噴射路５２は、図２に示すように、切削液供給装置（図示せず。）と連結されたダクトによって構成されている。切削液噴射路５２は、スリッタ５１の軸線と平行な状態で該スリッタ５１の上方に配置されている。切削液噴射路５２には、回転刃５１Ａと対向する箇所（ここでは３１箇所）に、噴射口を開口させている。切削液供給装置から切削液噴射路５２に供給された切削液は、各噴射口からすべての回転刃５１Ａの刃先に向けて噴射される。なお、切削液噴射路５２は、本発明の切削液噴射部の一例である。

清掃ブラシローラ５３は、図２に示すように、該ローラ５３の両端部を支持する各支柱５７に回転可能に軸支されている。清掃ブラシローラ５３の軸線方向の長さ寸法は、上記のスリッタ５１の軸線方向の長さ寸法とほぼ同じ値に設定した。清掃ブラシローラ５３は、スリッタ５１の軸線と平行な状態で該スリッタ５１の下方に配置されると共に、各回転刃５１Ａに対し一定量だけ進入した状態とされている。ここでは、図示しないモータを用い、スリッタ５１の回転方向と同じ方向（図１参照。）に清掃ブラシローラ５３を回転させる。これにより、清掃ブラシローラ５３は、各回転刃５１Ａの刃先と接触して該刃先に付着した異物等を除去する。なお、清掃ブラシローラ５３は、本発明の清掃ブラシの一例である。

末端部材収集容器５４Ａ、５４Ｂは、図２に示すように、ワークＷの両端部がワーク収容溝１１から突出した位置の垂直方向下方に配置されている。ワークＷがワーク収容溝１１から突出した部分には、押圧ベルト４０が押し当てられていない。このため、ワークＷを切断した直後には、ワークＷがワーク収容溝１１から突出した部分に相当する末端部材Ｗ２は、ワーク収容溝１１に保持されず、図１及び図２示すように、末端部材収集容器５４Ａ、５４Ｂに向けて落下する。

切断部材収集容器５５は、図１に示すように、各回転刃５１Ａによって、棒状のワークＷから切り出される３０個の切断部材Ｗ１（図２参照。）を落下させることが可能な位置に配置されている。ここでは、３０個の切断部材Ｗ１を落下させることが可能な位置として、各回転刃５１Ａによって、ワークＷを切断した後の位置であって上述した押圧ベルト４０が回転ドラム１０の外周面に巻き付けられておらず、ワーク収容溝１１から自重によって各切断部材Ｗ１が落下する位置を選定した。各切断部材Ｗ１の長さは、隣接する回転刃５１Ａ同士の間隔に応じ、一定の長さに決定される。

次に、本実施形態の切断機１の動作を説明する。ここでは、ワークＷとして、外径が３０ｍｍの棒状セラミックス成形体の焼成品を選定した上で、切断部材Ｗ１として、該焼成品から一定の長さを有するセラミックス製の部材を切り出すことを例示する。

上記のワークＷを、ワーク搬入位置からワーク搬送コンベア３０に順次載置させる。その後、複数のワークＷは、上記の傾斜部３１Ｌに向けて搬送される。続いて、複数のワークＷは、上述したように、ワーク搬送コンベア３０の前端と傾斜部３１Ｌとの間の隙間をそれぞれ通過し、回転ドラム１０が回転するにつれて、異なるワーク収容溝１１に順次収容される。

図１に示すように、回転ドラム１０の外周面に押圧ベルト４０が巻き付けられている部分では、該押圧ベルト４０によって、ワークＷがワーク収容溝１１に押し付けられる。このため、回転ドラム１０の回転に伴ってワークＷがスリッタ５１に向けて回転ドラム１０の下方へ移動する場合であっても、ワーク収容溝１１からワークＷが抜け出すことがない。

回転ドラム１０の外周面に押圧ベルト４０を巻き付けた後に、待避位置にある回転刃収容部５０を図１に示す動作位置へ前進させることにより、回転状態にある３１本の各回転刃５１Ａの刃先を、押圧ベルト４０を貫通させた後に、ワーク収容溝１１を越えてスリット１２に進入させる。

図１に示すように、回転ドラム１０がその周方向へ回転を続けることにより、ワークＷが回転刃５１Ａを横断する位置に到達する。このとき、３１本の各回転刃５１Ａの刃先は、ワーク収容溝１１に収容されたワークＷに切り込まれるため、該ワークＷを３１箇所で同時に切断して輪切りにすることで、ワークＷを３２個に分割する。このとき、上記の切削液が各回転刃５１Ａの刃先とワークＷとの間に入り込むことにより、該刃先とワークＷとが密着することが防止される。

３２個のワークＷに含まれる２個の末端部材Ｗ２は、ワークＷを輪切りにした時点で、上述したように、末端部材収集容器５４Ａ、５４Ｂに向けて落下する。末端部材収集容器５４Ａ、５４Ｂに落下した末端部材Ｗ２は、製品としては扱われずに廃棄される。

一方、２個の末端部材Ｗ２を除く３０個の切断部材Ｗ１は、回転ドラム１０がその周方向へ回転を続け、押圧ベルト４０によって押さえられていない回転ドラム１０の最下点に近い位置に到達したときに、上記の切断部材収集容器５５に向けて落下して収集される。切断部材収集容器５５によって収集された３０個の切断部材Ｗ１は、製品として出荷される。

本実施形態の切断機１では、ワーク収容溝１１にワークＷを収容しながら回転ドラム１０を回転させると共に、回転状態の回転刃５１Ａによって、ワークＷを輪切りにする動作を継続することにより、連続して切断部材収集容器５５に切断部材Ｗ１を収集することができる。回転刃５１ＡによってワークＷを輪切りにする動作を継続する際には、ワークＷの一部が回転刃５１Ａの刃先に移着して該刃先が汚れることがある。この汚れが蓄積されると、回転刃５１Ａの切れ味が悪くなり、ワークＷの切断不良が発生する可能性が高くなる。本実施形態の切断機１では、回転ドラム１０の回転に伴って清掃ブラシローラ５３が回転刃５１Ａの刃先と接触する動作を継続させることにより、該刃先に移着したワークＷ１の一部を除去することを継続させる。これにより、回転刃５１Ａの刃先にワークＷ１の一部が移着することを抑制して回転刃５１Ａの切れ味が低下することを抑え、ワークＷの切断不良が発生することを防止している。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態の切断機１では、上述したように、３１本の回転刃５１Ａによって、ワーク収容溝１１に収容された棒状のワークＷを同時に切断することが可能である。３１本の回転刃５１Ａは、ワークＷをワーク収容溝１１に押し付ける押圧ベルト４０を貫通しワーク収容溝１１を越えて３１箇所のスリット１２に進入した状態で回転する。
これにより、３１本の回転刃５１Ａによって、１つの棒状のワークＷ１から、隣接する回転刃５１Ａ同士の間隔に対応させた一定の長さを有する３０個の切断部材Ｗ１を一度に切り出すことができる。
さらに、３１箇所のスリット１２は、ワーク収容溝１１と直交し、回転ドラム１２の内側に向けて、各ワーク収容溝１１よりも深く切り込まれている。
このため、３１本の回転刃５１Ａが、ワーク収容溝１１に押し付けられたワークＷに切り込まれて各ワーク収容溝１１を越えた後には３１本のスリット１２に案内され、３１本の回転刃５１Ａのそれぞれが、棒状のワークＷに対して直角に切り込まれた状態を保持することができる。これにより、３１本の回転刃５１ＡによってワークＷが斜めに切断されることを防ぐことができ、切断部材Ｗ１の両端が斜めに形成されることがなくなる。

また、上述したように、両クランプローラ３１Ａ、３１Ｂ、両把持部材３２Ａ、３２Ｂ及び第２クランプローラ位置調整機構３４によって、押圧ベルト４０を回転ベルト１０の外周面に密着させる度合いを調整することにより、ワーク収容溝１１に収容されたワークＷを押圧する力を調整することができる。これにより、ワークＷがワーク収容溝１１に押し付けられて移動することを防止するために最適な押圧力を設定することが可能になる。

さらに、上述した実施形態では、回転ドラム１０の外周面に２４箇所のワーク収容溝１１を形成したため、このワーク収容溝１１を用いることにより、回転ドラム１０には、複数のワークＷを収容することができる。このため、３１本の回転刃５１Ａによって、複数のワークＷからそれぞれ切断部材Ｗ１を切り出すことが可能になり、切断部材Ｗ１の生産効率が向上する。

加えて、清掃ブラシローラ５３が、３１本の回転刃５１Ａのそれぞれの刃先と接触して該回転刃を清掃するため、各回転刃５１ＡによってワークＷを切断する際にワークＷの一部が刃先に移着したり、該刃先に異物が付着することがあっても、清掃ブラシローラ５３によって、刃先に移着したワークＷの一部や異物を除去することができる。このため、刃先に移着したワークＷの一部や前記異物によって回転刃５１Ａの切れ味が低下することを抑え、ワークＷの切断不良が発生することを防止できる。

さらに加えて、上述したように、切削液が各回転刃５１Ａの刃先とワークＷとの間に入り込むことにより、該刃先とワークＷとが密着することが防止される。これにより、各刃先とワークＷとの間の摩擦力が小さくなって、ワークＷを切断する際の切断抵抗が小さくなる。このため、ワークＷの切断面（切断部材Ｗ１の両端）の品質を良好に保つことができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、構成の一部を適宜変更して実施することができる。上述した実施形態では、回転ドラム１０の外径寸法及び回転軸方向の長さ寸法をそれぞれ３００ｍｍとしたが、これに代えて、回転ドラムの外径寸法及び長さ寸法は３００ｍｍ以外の適宜の値に設定してもよい。

また、ワーク収容溝１１、スリット１２及び回転刃５１Ａの数は、上述した実施形態にて例示した以外の適宜の数に設定してもよい。ワーク収容溝１１の断面は、Ｕ字状に限らずＶ字状であってもよい。
さらに、棒状のワークＷとして、焼成後の成形体に限らず、焼成前の成形体を用いてもよい。加えて、ワークＷの外径寸法を、上述した３０ｍｍに限らず、５ｍｍ〜３０ｍｍの間の適宜の寸法に変更してもよい。

１・・切断機、１０・・回転ドラム、１１・・ワーク収容溝、１２・・スリット、３１Ａ・・第１クランプローラ、３１Ｂ・・第２クランプローラ、３２Ａ・・上部把持部材、３２Ｂ・・下部把持部材、３４・・第２クランプローラ位置調整機構、４０・・押圧ベルト、５１Ａ・・回転刃、５２・・切削液噴射路、５３・・清掃ブラシローラ、Ｒ１・・ワーク収容溝１１同士の間隔、Ｘ・・回転ドラムの回転軸方向、Ｗ・・棒状のワーク

Claims (5)

1. 外周面に、棒状の被切断材を収容する回転軸方向の収容溝を形成すると共に、前記収容溝と直交して前記収容溝よりも深く切り込まれる複数のスリットを、前記回転軸方向に所定間隔をおいて形成してなる回転ドラムと、
   前記回転ドラムの外周面に巻き付けられて、該回転ドラムの前記回転軸方向の長さ寸法と同じ値に設定した横幅寸法を有し、前記被切断材を前記収容溝に保持させる押圧ベルトと、
   前記回転ドラムに隣接して前記複数のスリットごとに配置され、刃先が前記回転ドラムの前記外周面に巻き付けられた前記押圧ベルトを貫通し前記収容溝を越えて前記スリットに進入した状態で回転可能な複数の回転刃と、を備え、
   前記回転刃を回転させた状態で前記回転ドラムを回転させることにより、前記収容溝内に保持されて周方向へ送られる前記被切断材を前記複数の回転刃によって同時に切断可能としたことを特徴とする切断機。
2. 前記押圧ベルトが前記被切断材を前記収容溝に押圧する押圧力を調整する押圧力調整部を備えることを特徴とする請求項１に記載の切断機。
3. 前記収容溝は、前記外周面に沿って所定の間隔をおいて前記回転軸方向に複数形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の切断機。
4. 前記複数の回転刃のそれぞれの刃先と接触して該回転刃を清掃する清掃ブラシを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の切断機。
5. 前記複数の回転刃のそれぞれの刃先に切削液を噴射する切削液噴射部を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の切断機。

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