JP5332929B2

JP5332929B2 - シート材の切断方法および装置

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Publication number: JP5332929B2
Application number: JP2009142015A
Authority: JP
Inventors: 謙二氏家; 弘二玉井; 周朗中嶋
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-06-15
Also published as: JP2010284772A; WO2010146995A1; TW201111131A; CN102802891A; US20120073417A1; TWI372105B; EP2444212A1; CN102802891B; EP2444212A4

Description

本発明は、自動車の側部窓用の合わせガラスに用いる中間膜を該ガラス板の形状に合わせて切断する方法および装置に関する。

従来、複数枚のガラス板を重ね合わせて接着する合わせガラスのうち、最も良く知られ、広く使用されているものとして、中間膜としてＰＶＢ（ポリ・ビニル・ブチラール）製の樹脂シートを挿入して重ね合わせ接着したものが最も良く知られている。

自動車の前部窓や後部窓に用いる合わせガラスを製造する場合、前部窓や後部窓の扇形形状に合うように、中間膜を扇形に引き伸ばしてから切断するため、切断後の中間膜は時間の経過とともに収縮してしまうため、少し大きめに切断して加熱接着後はみ出た部分を剃刀等で切り落とす必要があった。

一方、自動車の側部窓ガラス等の比較的曲げアールの大きなガラスや、フラットな形状の合わせガラスを製造する場合には、扇形状に加工せずにフラットな中間膜のまま切断するので、切断後の収縮は少ない。このようなシート状のワークを所望の形状に切断する技術としては、定盤上に載置したシート状のワークを所望の外形形状に一致する線に沿ってカッター刃で順次切断する方法や、刃型で全周を同時に押圧して打抜く色々な方法が知られている。

例えば、特開２０００−１１９９５０号公報には、シート材（Ｗ）を広げた状態で支持可能な通気性を具備する支持テーブル（２）と、該支持テーブル（２）の上方でカット部（１７）を下向きにして設けられた切断ヘッド（３）と、上記支持テーブル（２）の下方で吸引面（３０）を上へ向けた状態で上記切断ヘッド（３）に対応して設けられた吸引ヘッド（４）と、上記切断ヘッド（３）及び吸引ヘッド（４）を支持テーブル（２）を挟んだ上下部で互いに同速・同方向へ同期的に平面移動させるヘッド移動手段（５）とを有し、前記切断ヘッド（３）によって支持テーブル（２）上のシート材（Ｗ）を直接に切断させることを特徴とするシート材の切断装置が開示されている（特許文献１）。

また、特開平８−１８８４３３号公報には、ガラス板の数値制御切断装置１は、カッタヘッド２をＸ軸方向に直動させるＸ方向直動手段３を備えたブリッジフレーム４を両側５及び６でＹ方向に移動自在に支持し、ブリッジフレーム４の両側５及び６のそれぞれにボールねじナット７及び８を回転自在に取り付け、Ｙ方向に伸びるボールねじ９及び１０のそれぞれに各ボールねじナット７及び８を螺合させ、両ボールねじナット７及び８を同期して回転させてブリッジフレーム４をＹ方向に直動させるＹ方向直動手段１１を設け、ブリッジフレーム４にＸ方向に伸びる他のボールねじ１２を配し、Ｘ方向直動手段３にボールねじ１２に螺合する他のボールねじナット１３を回転自在に取り付け、Ｘ方向直動手段３によりボールねじナット１３を回転させてカッタヘッド２をＸ方向に直動させるようにしてなるガラス板の数値制御切断装置が開示されている（特許文献２）。

さらにまた、実開平６−１６４３５号公報には、ロールコンベアの前後にガラス板を支持するエアテーブルを配設し、該ロールコンベアのロール間の下方にキャッチャータンクを設け、該タンクの上方に横架のレールに沿って横行自在かつウォタージェットを噴射するノズルと、前記ロールコンベアおよびエアテーブルの片側に隣接して前記ガラス板を前後動せしめる走行手段とを配設したガラス板の切断装置において、前記走行手段より前記ロールコンベアおよびエアテーブル上に突出する複数のアームと、該アームの先端に前記ガラス板を支持する吸着パッドとを設けたガラス板の切断装置が開示されている（特許文献３）。

特開２０００−１１９９５０号公報特開平８−１８８４３３号公報実開平６−１６４３５号公報

前記特許文献１は、多孔構造、メッシュ構造等の金属板の下地板の上に、毛足の短い絨毯やゴム、スポンジ状のような弾性層材が設けた支持テーブル上にシート材を載置し、その上方に設けたカッターを支持テーブルに押し付けてシート材を完全に分離させるまで強く押し付けて切断させるため、カッターによるシート材の切断と同時に弾性層材や金属製の下地板もカッターによって摺接してしまうことになり、繰り返し切断によるカッター先端の磨耗や、弾性層材の表面の切りキズによる凹凸等により切断不良を招いたり、シート材によっては、切りキズからの弾性層材からのチリ、埃等のシート材への付着により品質に悪影響を及ぼす場合があるという問題があった。

また、支持テーブルの上部で平面移動する切断ヘッドに同期させて支持テーブルの下部に設けた吸引ヘッドを平面移動させるため、シート材の一部分だけを固定しているだけであり、シート材全体が固定されているわけではないため、シート材が切断中にずれ、切断した寸法が所定の形状とならない恐れがあった。

また、前記特許文献２に記載された発明は、テーブル上に載置した脆性のガラス板をＸ方向、Ｙ方向に移動自在なカッターによって該ガラス板の上部表面に切断用の切筋線を与えるものであり、ガラスの表面が硬いために、カッターがガラス板に切筋線を与える時にテーブル面まで到達することは無く、キズを付けることはないが、ガラス板に代えて合わせガラス用の樹脂中間膜等の柔らかいシート材を切断する場合には、本発明を適用することはできない。

さらに、前記特許文献３に記載された発明においては、エアテーブルによって浮上するガラス板を前進後退させ、ウォータージェットを噴射してガラス板を切断するものであるため、ガラス板のような水に強いシート材の切断に対しては問題ないが、合わせガラスの中間膜として使用されるポリビニルブチラール膜（ＰＶＢ膜）のような水分によって品質が変化してしまうシート材には使用できないという問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みて、合わせガラス用の樹脂中間膜等の柔らかいシート材を切断するにあたり、カッターの刃部をテーブルに当接させないでシート材を切断でき、切断不良を発生させることなく、シート材を所望の形状に切断することを目的とする。

すなわち、本発明は、シート材の切断装置において、複数個の微細な穿孔部よりエアーを噴出または吸引自在なエアテーブルと、該エアーテーブル上に載置固定された所定の閉ループ状の凹溝部及び前記エアテーブルの各穿孔部位置と一致する各位置に穿孔部を有するテンプレートと、該テンプレート上に載置するシート材の上方位置に設けて前記テンプレートの凹溝部に沿ってシート材を切断する切断刃と、該切断刃をＸＹＺ座標軸で移動および回転自在とする切断刃駆動手段とからなることを特徴とするシート材の切断装置である。

あるいはまた、本発明は、前記テンプレートに、同一形状又は異なる形状の凹溝部を複数本並設または交差させて配設したことを特徴とする上述のシート材の切断装置である。

あるいはまた、本発明は、前記シート材をエアーテーブルに搬出入させる搬出入手段を設けたことを特徴とする上述のシート材の切断装置である。

あるいはまた、本発明は、前記テンプレートの凹溝部の幅を２〜７ｍｍ、深さを２ｍｍ以上としたことを特徴とする上述のシート材の切断装置である。

あるいはまた、本発明は、上述のいずれかの装置を用いたシート材の切断方法において、エアテーブルの各穿孔部とテンプレートの各穿孔部とを一致するようにして、テンプレートをエアテーブル上に重ねて固定し、テンプレート上に載置したシート材をエアテーブルの吸引によって吸着して固定した状態で、シート材を切断中のカッター刃の先端部がテンプレートの凹溝部内に潜り込む状態でシート材をカッター刃で切断することを特徴とするシート材の切断方法である。

あるいはまた、本発明は、前記凹溝部内を移動させるカッター刃の先端部が凹溝部の最上面より１ｍｍ以上、凹溝部内に潜り込むようにしてシート材を切断させることを特徴とする上述のシート材の切断方法である。

あるいはまた、本発明は、前記テンプレート上にシート材を搬入、または搬出させる場合、シート材の端部を吸着パッド等で吸着し、エアテーブルの穿孔部よりエアを噴出させてシート材を浮上させながら搬送移動させることを特徴とする上述のシート材の切断方法である。

本発明によれば、シート材の切断形状に沿った閉ループ状の凹溝部を有するテンプレートをエアテーブル上に着脱自在に載置したので、合わせガラス用の樹脂中間膜等の柔らかいシート材をカッターによって切断する場合に、カッターの刃部分がシート材を突き抜けても凹溝部内に留まり、エアテーブルに当接することはない。

これによって、カッターの刃部分をエアテーブルに当接させないで、シート材を切断できるので、カッター刃の磨耗が少なく、長寿命で磨耗による切断不良を大幅に減少させることができる。

また、エアテーブル上に載置したテンプレートに設けた穿孔部によってシート材全体を吸着固定した状態で、シート材を凹溝部に沿ってカッターで切断するのでシート材の位置ズレによる切断寸法不良は発生しない。

本発明の実施例１の切断装置の概略斜視図。本発明の実施例１の切断装置のテンプレートの平面図。本発明の実施例１の切断装置の部分断面図。本発明の実施例２の切断装置のテンプレートの平面図。本発明の実施例３の切断装置のテンプレートの平面図。本発明の実施例４の切断装置のテンプレートの平面図。

図１〜図３に示すように、本発明のシート材の切断装置１は、複数個の微細な穿孔部１１、１１・・よりエアーを噴出または吸引自在なエアテーブル１０と、該エアーテーブル１０上に載置固定され所定の閉ループ状の凹溝部２２及び前記エアテーブル１０の各穿孔部１１の位置と一致する各位置に穿孔部２１を有するテンプレート２０と、該テンプレート２０上に載置するシート材２の上方位置に設け、前記テンプレート２０の凹溝部２２に沿ってシート材２を切断する切断刃３をＸＹＺ−θ軸で移動および回転自在な切断刃駆動手段３０とからなる。

前記エアテーブル１０は、複数個の無数の微細な穿孔部１１、１１・・を上面に有した内部が空洞のチャンバー状となっており、シート材２のエアテーブル１０上への搬出入時は該チャンバー内に圧縮エアを送り込んで該穿孔部１１、１１・・より圧縮エアーを噴出させて、シート材２を浮上させながら搬出入させる。

一方、該チャンバー内の空気を図示しない真空ポンプ等で吸引して負圧にすると、エアテーブル１０とシート材２間の空気は、該穿孔部１１、１１・・よりチャンバー内に吸引されて、シート材２はエアテーブル１０の上面で吸着される。詳細には、エアテーブル１０とシート材２間にはテンプレート２０が介在しているので、エアテーブル１０の穿孔部１１、１１・・とテンプレート２０の穿孔部２１、２１・・を通じてシート材２は吸着される。

また、前記テンプレート２０は、樹脂製の板状であって、エアテーブル１０と略同じ大きさ、または若干小さめとし、エアテーブル１０に設けた各穿孔部１１、１１・・とテンプレート２０に設けた各穿孔部２１、２１・・の位置をほぼ一致するように配設するが、各穿孔部２１、２１・・の位置ずれを考慮して、テンプレート２０側の穿孔部２１、２１・・の各孔径を、エアテーブル１０側の各穿孔部１１、１１・・の孔径より僅かに大きくして、エアテーブル１０上に着脱自在に固定した。

さらに、テンプレート２０の上面に少なくとも一つ設けた閉ループ状の凹溝部２２は、凹溝部２２の中心線からなる閉ループ形状が、シート材２より切り抜き切断しようとする所望の形状と一致する形状とした。

前記一般的な市販の切断刃３の厚みが０．４ｍｍ前後であり、切断対象のシート材２により０．１〜０．５ｍｍ程度の厚みにものも存在することを考慮して、前記テンプレート２０の凹溝部２２の幅は、２〜７ｍｍ、深さを２ｍｍ以上とするのが良く、切断刃３がシート材２を突き抜けてシート材２の下面より１ｍｍ以上入り込んだときに、切断刃３の先端が凹溝部２２の底部と当接しない深さが必要である。

図４に示すように、1枚のテンプレート２０に同一形状の閉ループの凹溝部２２を複数本並設することもできる。この場合、同一のシート材２から複数枚採りが可能となる。

一方、図５に示すように、1枚のテンプレート２０に大きな形状の凹溝部２２内に小サイズの凹溝部２２’を配設したり、図６に示すように、異なる形状の凹溝部２２、２２’を複数本交差させて配設することもできる。図５、図６の場合は、いずれか一つだけの凹溝部２２、２２’の形状を選択して使用することなる。

前記シート材２のエアーテーブル１０上への搬入、搬出については、図示しない搬出入手段を設ければ良い。搬出入手段としては、エアテーブル１０の穿孔部１１、１１・・からエアを噴出させて、シート材２を僅かに浮上させた状態で図示しない吸着パッド等でシート材２の先端側両コーナー部を吸着保持しながら、引きずるように引っ張って移動させれば良い。

前記切断刃駆動手段３０は、Ｘ軸方向の直動システムによるＸ軸駆動手段３１、Ｙ軸方向の直動システムによるＹ軸駆動手段３２、切断刃３を有する切断ヘッドをエアシリンダやモーター等によってＺ軸方向で昇降させるＺ軸駆動手段３３、さらにＸＹ軸からなる平面のカーブ部分で切断刃３の向きを常に切断刃３が接線方向となるように回転させるθ軸駆動手段を設けたが、これらからなる切断刃駆動手段３０として、多関節ロボットを使用するようにしても良い。

前記切断刃３としては、標準引切りカッターナイフで、片刃、両刃のいずれでも良い。切断刃３の厚みとしては、一般的な市販のカッター刃の厚みが０．４ｍｍ前後であり、０．１〜０．５ｍｍ程度の厚みのカッター刃を使用することもできる。

前記のような切断装置１を用いてシート材２を切断する方法について説明する。

エアテーブル１０の上部側面に一定間隔に設けた複数の穿孔部１１、１１・・と、板状のテンプレート２０に一定間隔に設けた複数の穿孔部２１、２１・・とをそれぞれ一致するように、テンプレート２０をエアテーブル１０上に重ねて固定し、テンプレート２０上に載置したシート材２をエアテーブル１０の吸引によって吸着して固定した状態で、シート材２を切断中の切断刃３の先端部がテンプレート２０の凹溝部２２内に潜り込む状態でシート材２を切断刃３で切断する。

尚、切断刃３による切断スタート位置より切断停止位置までループ状に切断するが、切断刃の停止位置は切断スタート位置と同一位置ではなく、切断スタート位置より数ミリオーバーラップさせて切断させると、切断スタート位置での糸状の切断残りがなくなり、望ましい。

エアテーブル１０上に切断形状と一致する閉ループ状の凹溝部２２を有するテンプレート２０を載置するようにしたのは、シート材２を該形状に切断する切断刃３の刃部がエアテーブル１０に当接しないようにして、刃部の磨耗を抑えるとともに、シート材２以外の切り屑を発生させないようにするためである。

前記凹溝部２２内を移動させる切断刃３の先端部が凹溝部２２の最上面より１ｍｍ以上、凹溝部２２内に潜り込むようにしてシート材２を切断させる。すなわち、シート材２の下面より突き出した切断刃３の先端が１ｍｍ以上となるようにするのが良い。

これは、１ｍｍ未満とすると、切断刃３をシート材２に押し付けたとき、シート材２の撓み等により、切断不良が発生する場合があるため、シート材２を貫通した切断刃３の先端が凹溝部２２内に１ｍｍ以上潜り込むようにした。

前記テンプレート２０上にシート材２を搬入、または搬出させる場合には、シート材２の先端部または先端コーナー部を小径または細長の図示しない吸着パッド等で吸着し、エアテーブル１０の穿孔部１１、１１・・よりエアを噴出させてシート材２を浮上させながら搬送移動させれば良い。

次に、本発明のシート材の切断方法および切断装置の作用について説明する。

前記テンプレート２０の上面側に閉ループ状の凹溝部２２を設け、該凹溝部２２の中心線の形状に切断する所望の閉ループ形状と一致するようにしたのは、切断刃３によってシート材２を切断する時に、切断刃３の刃部分がエアテーブル１０の上面に当接しないようにして、エアテーブル１０との当接による切断刃３の磨耗を発生させないようにするとともに、エアテーブル１０の上面に切りキズを発生させないようにするためである。

また、シート材２を切断する時に、エアテーブル１０の吸引によって、シート材２を吸着し固定するようにしたのは、切断中にシート材２の位置変動を発生させないことにより切断形状不良を発生させないようにしたり、シート材２を吸着によりピーンと張った状態にすることによって、シート材２の凹溝部２２で下方側に吸引されて撓まないようにできるため、撓み状態で切断刃３による切断時に発生する切り残しや切断ムラ等の切断不良を発生させること無く、スムーズに切断を行うことができる。

1枚のテンプレート２０に閉ループ状の凹溝部２２を複数設けたことによって、製作するテンプレート２０の数を減らすことができる。

シート材は、合わせガラスの中間膜として使用するポリビニールブチラール膜（ＰＶＢ膜）、樹脂フイルム等のシート材を対象とする。

続いて本発明のシート材の切断装置１の使用例について記載する。

［実施例１］
シート材２として、０．７〜１ｍｍ程度の厚みのポリビニールブチラール膜（ＰＶＢ膜）を用意する。

図１に示したように、金属製のエアテーブル１０上にＭＣナイロン樹脂製のテンプレート２０を載置し、テンプレート２０の四隅コーナー近傍位置をボルト等で固定する。エアテーブル１０およびテンプレ−ト２０のそれぞれには、縦横両方向に、例えば２０ｍｍピッチ毎に、２ｍｍΦの穿孔部１１、２１が設けられており、エアテーブル１０の穿孔部１１の位置とテンプレート２０の穿孔部２１の位置がそれぞれ一致するように配置されている。

図２、図３に示したように、テンプレート２０の上面には、自動車の側部窓ガラスの形状と一致する形状の閉ループ状の凹溝部２２が連続したライン状で設けられており、該凹溝部２２の幅を例えば２ｍｍ、深さは５ｍｍとした。

エアテーブル１０上に固定されたテンプレート２０上にシート材２を搬入し、皺の無いように載置する。搬入する時は中空チャンバー状のエアテーブル１０内を正圧にしてシート材２を浮上させ、所定の位置となった時にエアテーブル１０内を負圧に切り替えて、シート材２をテンプレート２０に吸着させ固定する。

該テンプレート２０上に載置するシート材２の上方位置に設けた切断刃３を、搬送方向にＸ軸駆動手段３１、幅方向にＹ軸駆動手段３２、上下方向にＺ軸駆動手段３３で移動、かつＸＹ軸平面上で円弧上にカーブする部分で切断刃の向きを回転自在とする円弧状駆動手段からなるＸＹＺ−θ軸の切断刃駆動手段３０によって移動させ、前記テンプレート２０の凹溝部２２の中心線に沿ってシート材２を切断する。

切断刃駆動手段３０の走行軌跡は、あらかじめティーチングによって凹溝部２２の幅方向の中心線を走行するように記憶させ、凹溝部２２の壁面には接触させないようにする。

切断完了後、シート材２の周辺部の先端側コーナー部を図示しない吸着パッドで吸着するとともに、閉ループ状に切り抜かれた部分の先端部も図示しない吸着パッドで吸着保持した後、エアテーブル１０内を正圧に切り替えてシート材２を浮上させ、シート材２の外側部分を上面から吸着している前記吸着パッドで吸着しながら図示しない排出ボックスまで搬出し、閉ループ曲線の内側部分を次工程へ搬出した。

［実施例２］
図４に示すように、１枚のテンプレート２０内に同一形状の閉ループ形状の凹溝部２２、２２’が複数枚並設されている以外は、実施例１と同じである。これによって、１枚のシート材２より複数枚の所定形状の閉ループ形状に切断されたシート材２を得ることができる。

複数の凹溝部２２、２２’で得られた切断されたシート材２は、テンプレート内の複数の凹溝部２２、２２’の数だけ切断後、1枚ずつ搬出される。

［実施例３］
図５に示すように、１枚のテンプレート２０内に大きな形状の閉ループ形状の凹溝部２２と、小さな形状の閉ループ形状の凹溝部２２’とを有するものであり、同時に用いることは無く、該テンプレート２０上に設けられた閉ループの凹溝部２２、２２’の所望のいずれか一つだけを使用することになる点以外は、実施例１と同じである。これによって、１枚のシート材より１枚の所定形状の閉ループ形状に切断されたシート材を得ることができる。

［実施例４］
図６に示すように、１枚のテンプレート２０内に異なった形状の複数の閉ループ形状の凹溝部２２、２２’が交差するように設けられているものであり、これらの複数の凹溝部２２、２２’を同時に用いることは無く、該テンプレート２０上に設けられた閉ループの凹溝部２２、２２’の所望のいずれか一つだけを使用する点以外は、実施例１、３と同じである。これによって、１枚のシート材より１枚の所定形状の閉ループ形状に切断されたシート材を得ることができる。

１切断装置
２シート材
３切断刃
１０エアテーブル
１１穿孔部
２０テンプレート
２１穿孔部
２２、２２’ 凹溝部
３０切断刃駆動手段
３１Ｘ軸駆動手段
３２Ｙ軸駆動手段
３３Ｚ軸駆動手段

Claims

シート材の切断装置において、複数個の微細な穿孔部よりエアーを噴出または吸引自在なエアテーブルと、該エアーテーブル上に載置固定された所定の閉ループ状の凹溝部及び前記エアテーブルの各穿孔部位置と一致する各位置に穿孔部を有するテンプレートと、該テンプレート上に載置するシート材の上方位置に設けて前記テンプレートの凹溝部に沿ってシート材を切断する切断刃と、該切断刃をＸＹＺ座標軸で移動および回転自在とする切断刃駆動手段とからなることを特徴とするシート材の切断装置。
前記テンプレートに、同一形状又は異なる形状の凹溝部を複数本並設または交差させて配設したことを特徴とする請求項１記載のシート材の切断装置。
前記シート材をエアーテーブルに搬出入させる搬出入手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のシート材の切断装置。
前記テンプレートの凹溝部の幅を２〜７ｍｍ、深さを２ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシート材の切断装置。
前記請求項１乃至４のいずれかの装置を用いたシート材の切断方法において、エアテーブルの各穿孔部とテンプレートの各穿孔部とを一致するようにして、テンプレートをエアテーブル上に重ねて固定し、テンプレート上に載置したシート材をエアテーブルの吸引によって吸着して固定した状態で、シート材を切断中のカッター刃の先端部がテンプレートの凹溝部内に潜り込む状態でシート材をカッター刃で切断することを特徴とするシート材の切断方法。
前記凹溝部内を移動させるカッター刃の先端部が凹溝部の最上面より１ｍｍ以上、凹溝部内に潜り込むようにしてシート材を切断させることを特徴とする請求項５記載のシート材の切断方法。
前記テンプレート上にシート材を搬入、または搬出させる場合、シート材の端部を吸着パッド等で吸着し、エアテーブルの穿孔部よりエアを噴出させてシート材を浮上させながら搬送移動させることを特徴とする請求項５または６に記載のシート材の切断方法。