JP5342181B2 - シート材切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタなどの事務機器や券売機などの機器に搭載され、シート状やロール状の紙やフィルム、シールやラベルなど各種のシート材を任意の長さに切断するために用いられるシート材切断装置に関する。

従来、シート材の切断幅方向に配置した直線状の刃先線を有する固定刃と、該固定刃の刃先線と噛み合い可能に配置された回転刃との間にシート材を挿入し、前記回転刃を回転させてシート材の切断を営むシート材切断装置がある。このようなシート材切断装置に用いられる回転刃は、該回転刃の芯金となってその両端側で軸支されたシャンク部と、該シャンク部の長手方向となる回転軸方向に設けられた切断を営む刃先線を有する刃部とによって形成されるものが一般的である。

上述したシート材切断装置には、回転刃と固定刃との間に被切断シート材を挿入するための間隙が設けられる。例えば、円柱面に回転刃を形成する特許文献１、２に開示されるシート材切断装置では、中実円柱を半径方向断面において半円形状や扇形状あるいはこれらと類似の形状に形成し、加工前の原断面と加工後の回転刃断面との差分に対応して画成される空間を通紙のための間隙として使用している。このような回転刃は、例えば丸棒などの溶製材から芯金となるシャンク部を削り出し、該シャンク部に対し、簡易な平面加工の組み合わせによって、刃部を画成するためのすくい面や通紙のための間隙を画成する逃がし面が形成されている。

実開昭６２−１９５４９０号公報 特開２００６−１６７８９５号公報

上述した特許文献１、２に開示されるシート材切断装置では、回転刃の刃部の刃先線が簡易な平面の組み合わせによって形成できる。しかしながら、螺旋状などの複雑な形状を有する刃先線は形成できず、例えば、回転刃の刃先線のリード角を大きくしたり、回転刃の半径方向断面積を低減したりするなどの手段により、回転刃自体を小径化や軽量化してシート材切断装置の小型化や軽量化を図ることができなかった。また、このような回転刃は、粗加工から仕上げ加工までのすべてが機械加工に拠って形成されるため材料歩留や生産効率が悪く、回転刃の製造コストの低減を阻害していた。

本発明の目的は、上記課題を鑑み、小径化や軽量化さらには低コスト化がなされた回転刃を用いて、小型化や軽量化を行ったシート材切断装置を提供することである。

本発明者は、従来の回転刃を、刃部とシャンク部とが金属粉末射出成形法による金属粉末射出成形体が焼結された一体の金属焼結体でなる回転刃とすることによって回転刃自体の小型化や軽量化さらには低コスト化ができ、該回転刃を用いたシート材切断装置の小型化や軽量化さらには低コスト化ができることを見出して本発明に想到した。
すなわち本発明は、直線状の刃先線を有する固定刃と、該固定刃の刃先線と剪断角をもって順次噛み合うことでシート材の切断を営む回転刃とを備えたシート材切断装置であって、前記回転刃は、長尺状のシャンク部と、該シャンク部の長手方向に設けられた前記剪断角に対応するリード角が２．７°〜７°の曲線状の刃先線を有する刃部とを有し、該刃部と前記シャンク部とが金属粉末射出成形法による金属粉末射出成形体が焼結された一体の金属焼結体でなる、シート材切断装置である。

本発明においては、前記刃部は刃先角が４５°〜１２０°の曲線状の刃先線を有することができる。
また、前記シャンク部の長手方向の長さと外径との比率が３０倍以下であることが好ましい。
また、前記刃部は前記固定刃の両端側から噛み合い可能な刃先線を有することができる。
また、上記いずれの回転刃においても、前記刃部の刃先線に切り欠きを有することがで
きる。

また、本発明のシート材切断装置は、前記回転刃と前記固定刃とが合体分離可能でなるものとすることができる。

本発明のシート材切断装置は、刃部とシャンク部とが金属粉末射出成形法による金属粉末射出成形体が焼結された一体の金属焼結体でなる回転刃を用いることで回転刃の小径化や軽量化さらには低コスト化ができ、該回転刃を用いることによってシート材切断装置の小型化や軽量化さらには低コスト化をすることができる。そして、本発明のシート材切断装置を搭載することにより、例えばプリンタや券売機といった機械装置や事務機器の小型化や軽量化にも寄与できる。

本発明の重要な特徴は、回転刃と固定刃とが噛み合って切断を営むシート材切断装置において、シャンク部と刃部とが一体の金属焼結体でなる回転刃を用いたことである。金属焼結体は、例えば金属粉末射出成形法（ＭＩＭ）などの金属焼結法を適用して形成される金属焼結体であって、所望形状に対して近似形状を有して形成できる。このように所望形状に対して近似形状を有して形成される金属焼結体を回転刃に適用することで、従来の平面加工の組み合わせによっては形成できなかった複雑な形状を有する回転刃であっても形成することができる。

そして、金属焼結体でなる回転刃は、例えば、固定刃との噛み合いにおける剪断角を画成する回転刃のリード角を従来よりも大きく形成する、刃先線の途中においてリード角を変化させて形成する、刃部の刃先線における刃先角を切断開始側から切断終了側まで一定の角度に形成する、回転刃の半径方向断面を必要に応じて変化させるなど、回転刃の各部の形状を所望形状に形成することができる。望ましくは金属粉末射出成形体が焼結された金属焼結体でなる回転刃である。
このような所望形状に形成可能な金属焼結体でなる回転刃を用いて、本発明のシート材切断装置、すなわち、直線状の刃先線を有する固定刃と、該固定刃の刃先線と剪断角をもって順次噛み合うことでシート材の切断を営む回転刃とを備えたシート材切断装置を構成することができる。

また、本発明のシート材切断装置は、回転刃と固定刃とが合体分離可能に構成することができる。回転刃または固定刃を相手刃に対して合体分離可能に構成することによって、例えば、被切断シート材が通紙時に引っ掛かるなどの不具合を生じた場合には、回転刃または固定刃を相手刃から分離させることで広いメンテナンス空間が確保されるので、正常状態への復帰が容易になるといった利点がある。

本発明において、刃部とシャンク部とが一体の金属焼結体でなる回転刃は、シャンク部の外観の略形状を、例えば金属板をプレス成形して形成したような屈曲板状の形状に形成できる。また、回転刃の刃先の軌跡円の形状において、例えば中央部が窪んだ鼓状の形状を画成する回転刃や、長手方向にテーパとなる円錐状の形状を画成する回転刃に形成できる。このような形状を有する回転刃は、上述の屈曲板状の形状を有する回転刃よりも切断機構部の占める空間を小さくできる利点がある。望ましくは、刃先の軌跡円の形状が円柱状の形状に画成されるように形成された回転刃であって、相手刃となる固定刃との噛み合い状態を構成するに際し、固定刃において簡易な直線状の刃先線を採用する場合でも固定刃の刃先線に対して回転刃の刃先の軌跡円の軸芯を平行に配設できるので、切断を営む切断機構部の占める空間をコンパクト化でき、シート材切断装置の小型化に寄与できる。
なお、本発明でいう平行とは、数学的に厳密な平行状態でなく、回転刃と固定刃との噛み合い状態を調整するためなど所要の微量な例えば０．５°程度の噛込角などの傾きを含んでおり、実質的に平行状態といえる程度の平行をいう。

本発明における回転刃は、通紙のための間隙を画成でき、切断負荷に耐える強度を有することができる最小限の半径方向断面積を確保した上で、シャンク部の長手方向の長さと外径との比率（以下、アスペクト比という）を大きく設定することによって、回転刃自体を小径化や軽量化することができる。回転刃の強度を確保するためには、回転刃のアスペクト比を３０倍以下に設定することが望ましい。より望ましくは２５倍（２５：１）以下に設定することである。例えば、シャンク部が全長１２５ｍｍで外径６ｍｍの場合は、そのアスペクト比は２１倍（２１：１）である。

本発明における回転刃のシャンク部は、刃部を設ける芯金としての機能を有して刃部よりも回転軸方向に長尺に形成でき、シャンク部の両端側を用いて回転刃を軸支できる。また、シャンク部の半径方向断面つまり回転刃断面の形状は、刃部の刃先線の形状に対応する形状に、被切断シート材の挿入、切断、排出などを阻害することのない形状に形成でき、可能な限り大きな断面係数を確保できる形状が望ましい。このような回転刃断面の形状とすることによって、切断開始側から切断終了までの各々の回転刃断面に対し、切断負荷に耐えるために十分な強度を確保でき、通紙のための間隙やリード角を確保することで、切断終了側において大きな断面係数を確保し難かった従来の回転刃よりも小型化された回転刃を得ることができる。

本発明における回転刃の刃部は、刃先線が回転刃の回転によって固定刃の刃先線と順次噛み合うことで切断を営むことができる。刃部の刃先線は、シャンク部の長手方向に沿って被切断シート材の切断幅よりも長尺に形成でき、刃先線の両端側から中央側へ向かって順次噛み合い可能なＶ字状、Ｕ字状、ハ字状などに形成でき、従来のような簡易形状の刃先線に限らず、螺旋や円弧などの任意曲線の一部やこれらに近似の螺旋状や円弧状などの任意曲線の一部を適用して曲線状に形成できる。
また、刃部の刃先線は、相手刃となる固定刃の刃先線とで剪断角を画成するためのリード角をもって形成できる。また、刃先線の途中においてリード角が変化するように形成でき、例えば切断前半側よりも切断後半側が大きなリード角となるように形成できる。大きなリード角は切断時に回転刃に作用する切断負荷の低減に有効である。例えば、装置サイズの制約などの理由によりシート材切断装置内のスペースが限定され、切断終了側の回転刃断面において十分な断面係数が確保し難い場合などでは、切断開始側よりも切断終了側のリード角を大きく形成することで切断時に回転刃に作用する切断負荷を低減することが望ましい。

このような回転刃において、上述した剪断角に対応するリード角を大きく形成するほど切断反力が低減されて回転刃の駆動動力の低減に寄与することができる。しかしながら、従来の回転刃では機械加工によらざるをえず、このため形状の自由度が小さいことなどの制約があって、実用上は２．７°未満に形成されていることが多い。これに対して本発明では、所望形状に形成できる金属焼結体でなる回転刃であるので、リード角が例えば２．７°〜７°であっても形成することができる。

また、回転刃断面における刃部の刃先部において、刃先が角度の頂点となる刃先角を切断開始側から切断終了側まで同一角度に形成することができる。これにより、切断品位が安定化できるとともに、切断中の切断負荷を安定化させることができて回転刃の駆動効率を向上させることができる。また、刃先角だけでなく、すくい角や逃がし角、刃先形状なども同一に形成することができる。刃先角は、相手刃との噛み合いにおいて刃先同士が衝突してロックする不具合を防止するために４５°以上とすることが望ましい。また、滑らかな切断を可能とするために刃先角を１２０°以下とすることが望ましい。より望ましくは刃先角を７０°〜１１０°とすることであり、さらに刃先角を８５°〜９５°とすることで噛み合い状態のさらなる安定化が可能となる。

また、上述したいずれの刃部の刃先線においても、切断を営む刃先線の１箇所または複数箇所に切り欠きを形成することができる。これにより、切断後のシート材は１箇所または複数個所で繋がった状態となり、いわゆる切り残し切断（パーシャルカット）が可能となる。また、このような切り欠きは、切り残し個所で繋がることができる程度の間隔をもって形成することができ、望ましくは１〜２ｍｍといった狭隘な幅の切り欠きを形成することである。なお、刃先線に設ける切り欠きは刃先線の中央だけではなく刃先線の途中に切り欠きを形成することもできる。

以下、上述した本発明におけるシャンク部と刃部とが一体の金属焼結体でなる回転刃の具体例について、適宜図面を用いて具体的に説明する。
本発明における回転刃であって、曲線状の刃先線を有する回転刃の一例を説明する。図９に模式図を、図１０に断面図を示す。回転刃１００は、長尺状のシャンク部１０１と、シャンク部１０１の長手方向の両端側に回転軸部１０４ａ、１０４ｂと、シャンク部１０１の長手方向に連なる刃部１０２を有する。そして、刃部１０２は、曲線状の刃先線１０３として形成されている。切断を営む回転刃断面の形状は切断開始側と切断終了側とではその形状が異なって形成され、これにより切断負荷に耐えるための強度を確保しつつ相手刃となる固定刃と回転刃との間にシート材を通紙するための間隙を画成している。また、刃部の刃先部の形状は、切断開始側から切断終了側まで刃先角などが同じ形状となるように形成されており、これにより切断の安定化を図ることができる。

このような曲線状の刃先線１０３は、従来の平面加工の組み合わせによってなる回転刃の刃先線に比べ、相手刃となる固定刃の刃先線とで剪断角を画成するリード角が大きく設定でき、比較的小さな切断力でシート材の切断が可能となって回転刃の駆動動力を低減することができる。図９に示す回転刃１００は、刃先線１０３においてリード角がほぼ一定となるように形成されるが、例えば切断終了側に向かってリード角が大きくなるように形成するなど、刃先線においてリード角をいくつかの角度に変化させて形成できる。また、回転刃における曲線状の刃先線は、上述したように例えば螺旋や任意曲線の一部を適用して形成した刃先線とすることもできる。

また、曲線状の刃先線を有する回転刃の別の一例を説明する。図１１に模式図を、図１２に断面図を示す。図１１において、回転刃１１０の刃先線１１３は左下方から右上方に傾斜する直線状に示しているが、回転刃１１０は略円柱状の外観形状を有することから、回転刃１１０の刃先線は実際には曲線状となっている。平面加工を組み合せて形成された従来の回転刃においても、正面から見れば直線状の刃先線を有するように見え、実際には曲線状の刃先線となっている点は同様である。

回転刃１１０は、長尺状のシャンク部１１１と、シャンク部１１１の長手方向の両端側に回転軸部１１４ａ、１１４ｂと、シャンク部１１１の長手方向に連なる刃部１１２を有する。そして、刃部１１２は、従来の回転刃と同様な簡易形状で緩やかに湾曲した滑らかな曲線状の刃先線１１３に形成されている。また、刃部の刃先部の形状は、切断開始側から切断終了側まで刃先角などが異なる形状に形成されている。また、切断を営む回転刃断面の形状は、切断開始側と切断終了側とではその形状が異なって形成され、これにより相手刃となる固定刃と回転刃との間においてシート材を通紙するための間隙を画成している。このような回転刃１１０は、上述した回転刃１００よりも形状が簡易であるので低コストな回転刃にできる。

本発明における回転刃であって、相手刃となる固定刃の刃先線に対し、両端側から噛み合い可能な刃先線を有する回転刃の一例を説明する。図１３に模式図を、図１４に断面図を示す。回転刃１２０は、長尺状のシャンク部１２１と、シャンク部１２１の長手方向の両端側に回転軸部１２４ａ、１２４ｂと、シャンク部１２１の長手方向に連なる刃部１２２を有する。そして、刃部１２２は、シャンク部１２１の両端側から中央部に向かって傾斜した刃先線１２３ａ、１２３ｂとして形成されている。このような両端側から噛み合い可能な刃先線は、側面矢視において、例えば、Ｖ字状やＵ字状、途中で屈曲されて複数の直線が連なる多辺状、途中で曲率が変化する曲線状などに形成可能である。そして、シート材の一端側から他端側へ向かって切断を営む刃先線に比べ、切断に要する回転刃の回転角度を同じ設定にすることで２倍のリード角を有して形成できる。つまり、２倍のリード角を有することができるため、固定刃とでなす剪断角も２倍となって、これにより回転刃の刃先に加わる切断力も概ね半減し、刃先の磨耗量を抑えることが可能となって、刃先の耐久性を向上することができる。

また、上述の図１３に示す回転刃１２０には、刃先線１２３ａ、１２３ｂの間に切り欠き１２５を設けている。このように刃先線に対して切り欠きを設けることは、本発明におけるすべての回転刃について可能である。例えば、刃先線に切り欠きを１箇所だけ設けた回転刃によれば被切断シート材の１箇所だけを切り残すパーシャルカットが可能となり、切り欠きを設けない回転刃によれば被切断シート材は完全切断（フルカット）ができる。また、切り欠きを２箇所に設ければ被切断シート材の２箇所を切り残すパーシャルカットにでき、切り欠きを複数箇所に設ければ複数箇所を切り残すことができる。また、回転刃の回転方向において切り欠きの形成を途中で止めた回転刃は、切断時に回転刃の回転角度を制御してパーシャルカットとフルカット切り替えることができ、切り欠きが形成された範囲内で回転角度を制御することでパーシャルカットにでき、前記範囲を超えて回転角度を制御することでフルカットにできる。また、刃先線に切り欠きを設けていても、切断時に切り欠きを通過するように回転刃を回転させることでフルカットすることができる形状を有する回転刃も形成可能である。

本発明において、シャンク部と刃部とが一体の金属焼結体でなる回転刃は、ＭＩＭなどの金属焼結法によって成形され、前記シャンク部と前記刃部とが一体の回転刃形状に対応する形状を有する金属焼結体を用いて形成することができる。また、刃部の刃先線や切断を営む回転刃断面などが複雑な形状で構成される回転刃であっても、回転刃の近似形状の金属焼結体を形成後に刃付けや外周研磨などの仕上げ加工を施すことで、所望の形状を有する回転刃を容易に得ることができる。また、さらに焼入れ焼戻しなどの熱処理やコーティングなどの後処理を施すこともできる。
このように、本発明における回転刃は、従来のように粗加工から仕上げ加工までのすべてを機械加工に拠らないので、回転刃の生産効率や製造コストが格段に改善される。

本発明において、回転刃となる金属焼結体を得る金属焼結法としては、上述した金属粉末射出成形法（ＭＩＭ）に限らず、プレス焼結法やプラズマ焼結法等が適用可能である。一般にＭＩＭは、複雑な形状を寸法精度よく形成可能な粉末焼結法と知られ、本発明におけるシャンク部と刃部とが一体の回転刃を形成するには好適である。
また、回転刃に好適な材料としては、上述したＭＩＭなどの金属焼結法に適用できる金属粉末が使用でき、例えば、ステンレス系刃物鋼、ダイス鋼、高速度工具鋼等が刃物材料として好適である。

（実施例１）
本発明における回転刃である、図９に示す回転刃１００の刃先線１０３と同様の形状を有し、曲線状の刃先線を有する図３に示す回転刃１を以下の製造手段によって得た。
まず、回転刃１の近似形状を有する金属焼結体を、金属射出成形法（以下、ＭＩＭという）を適用して製造した。具体的には、金属粉末として合金工具鋼であるＳＫＤ１１を用い、これに対してバインダとなるパラフィンワックスやポリプロピレン、この他のゴム材（ＳＢＲ）を混合し混練して射出成形素材を得た後、該射出用素材を回転刃１の形状に対応する空間形状のキャビティを有する加温された金型内に射出して成形し、常温（２５℃）まで冷却した後に型開きし、回転刃１に近似する外観形状を有するグリーン体を得た。次いで、得られたグリーン体を炭化水素系溶剤に浸漬してパラフィンワックスを除去し、乾燥させた後に加熱することでポリプロピレンやゴム材を除去し、この後さらに加熱して金属粉末を焼結させることにより、回転刃１の近似形状を有する金属焼結体を得た。

次に、得られた金属焼結体の反りを矯正後、焼入れ温度１０３０℃および焼戻し温度１７０℃で熱処理し、さらに刃先研削等の加工や処理を施して仕上げることにより、硬度がＨＲＣ６１の金属焼結体でなる回転刃１を得た。得られた回転刃１は、シャンク部１ａの全長１２５ｍｍ、外径６ｍｍ、刃部１ｄの刃先線１ｃを含む回転刃断面における回転刃外径といってよい相当外径６ｍｍ、シャンク部１ａの長手方向に沿う刃部１ｄの長さ８５ｍｍを有し、外観が円筒状に形成されている。また、アスペクト比は、シャンク部１ａの全長と外径において２１倍（２１：１）、刃部１ｄの長さと外径において１４倍（１４：１）となる。また、切断を営む回転刃断面における刃部の形状は、切断開始側から切断終了側まで同形状に形成され、その刃先角は９０°である。また、刃先線１ｃは、切断開始側から切断終了側に向かってリード角４．５°を有する曲線状に形成されている。

上述の製造手段によって得た、シャンク部１ａと刃部１ｄとが一体の金属焼結体でなる回転刃１を使用し、本発明の回転刃と固定刃とが合体分離しないシート材切断装置を製造した。図１に模式図、図２に断面図、図３に構成図を示す。
シート材切断装置Ａ（以下、切断装置Ａという）は、切断を営む回転刃１と固定刃２、固定刃２を取り付けたホルダ５、回転刃１とホルダ５を支持するフレーム３と側板４、回転刃１と固定刃２との噛み合いを調整する調整板６などで構成されている。

回転刃１は、長尺状のシャンク部１ａと、刃先線１ｃを有する刃部１ｄを有し、その刃先線１ｃはホルダ５に固着された固定刃２の直線状の刃先線２ａに対して噛み合い可能に配置され、これにより回転刃１と固定刃２との間に、被切断シート材が挿入可能な通紙口１ｅが画成されている。また、回転刃１は、シャンク部１ａの長手方向の両端側に回転軸部１ｂを設け、これを軸受７に嵌入させ、軸受７を介してフレーム３と側板４とで支持することによって軸支されている。

ホルダ５は、固定刃取付面５ａに対して固定刃２が固着され、長手方向の両端側には支軸８を挿入する貫通孔５ｂと、圧接バネ９の他端９ｂを連通して係止する貫通孔５ｃを有している。また、支軸８はホルダ５および圧接バネ９を軸支し、圧接バネ９はその付勢力によって固定刃２の刃先線２ａを回転刃１のシャンク部１ａや刃先線１ｃに対して付勢している。

フレーム３は、回転刃１を軸支する軸受７を取り付ける貫通孔３ａと、固定刃２を固着したホルダ５を軸支する支軸８を挿入して支持する貫通孔３ｂと、側板４を固定するタップ孔３ｃを有し、側板４とで回転刃１を支持し、調整板６とでホルダ５を支持している。
側板４は、回転刃１を軸支する軸受７を取り付ける貫通孔４ｂと、支軸８および圧接バネ９を逃がす逃げ孔４ｃを有し、フレーム３に対して貫通孔４ａの個所でネジ１０によって固定されている。また、側板４の外側には、支軸８を挿入する貫通孔６ｂと、圧接バネ９の一端９ａを連通して係止する貫通孔６ｃを有する調整板６が、タップ孔４ｄの個所でネジ１１によって取り付けられている。

調整板６は、貫通孔６ａの穴径とネジ１１との間に意図的にクリアランスを設けることで、フレーム３の貫通孔３ｂの軸心に対して貫通孔６ｂの軸心を被切断シート材の通紙方向に変位させ、これにより固定刃１の刃先線２ａを回転刃１の刃先線１ｃに対して交差させて、回転刃１の刃先線１ｃと固定刃２の刃先線２ａとを剪断角をもって噛み合う構成としている。

上述した構成を有する本発明の切断装置Ａは、回転刃１と固定刃２との間の通紙口１ｅに被切断シート材を挿入後、回転刃１を回転させて回転刃１の刃先線１ｃと固定刃２の刃先線２ａとを順次噛み合わせていくことで、切断開始から切断終了まで被切断シート材を安定して切断することが可能である。

上述した回転刃１を用いた本発明の切断装置Ａを被試験装置とし、シート材の切断試験を行った。また、従来の機械加工によって製造したシャンク部と刃部とが一体でなる回転刃（以下、従来刃という）を別に得て、回転刃以外は本発明の切断装置Ａと同じ構成とした従来のシート材切断装置（以下、従来装置という）を製造し、同様にシート材の切断試験を行って本発明の切断装置Ａと比較した。なお、切断試験に用いた被切断シート材の幅すなわち切断幅は８０ｍｍである。
表１に回転刃１と従来刃、および固定刃の略仕様を示す。また、表２に被切断シート材を切断した際に測定した切断トルク（Ｎ・ｍ）を示す。この切断トルク（Ｎ・ｍ）は、切断時に回転刃１の刃先に作用する切断力を計測し、計測した測定値に対して回転刃１の刃先から回転軸心までの距離を乗じた算定値である。

金属焼結体でなる回転刃１は、シャンク部の外径を６ｍｍに設定し、刃先線の形状を連続的な曲線状とし、そのリード角を４．５°に設定して形成した。一方、機械加工でなる従来刃は、切断を営む回転刃断面の形状を考慮し、機械加工において加工が容易で比較的安価に得られると思われるシャンク部の外径を回転刃１よりも約１．８倍大きい１１ｍｍに設定し、また、刃先線の形状を直線状とし、そのリード角を２．６°に設定して形成した。

表１に示す本発明における回転刃１と従来刃を用いた切断装置Ａと従来装置を使用してシート材の切断試験を行った結果、回転刃１ではすべての厚さの被切断シート材を切断できたが、従来刃では２５０μｍ以上の厚いシート材は切断できなかった。また、シート材切断時の切断トルク（Ｎ・ｍ）は、回転刃自体を回転されるための空転トルク分を差し引いて比べると、回転刃１の切断トルクは従来刃の０．０６〜０．１７倍であった。
以上のことから、小径であるにもかかわらず、回転刃の刃先線において、固定刃の刃先線とでなす剪断角に対応するリード角を大きく設定して形成できる本発明における回転刃１は、切断トルクが従来刃よりも十分に小さいことが確認でき、これによって回転刃の駆動動力を従来よりも低減できることが認められた。また、従来刃よりも小径化が可能となって軽量化でき、従来よりも小さい駆動動力でさらに厚いシート材が切断可能であることがわかった。

（実施例２）
実施例１で述べた切断装置Ａに用いた回転刃１と固定刃２を使用し、回転刃１と固定刃２とが合体分離可能な本発明のシート材切断装置Ｂ（以下、切断装置Ｂという）を製造した。図４に合体時の模式図、図５に構成図、図６に合体時の断面図、図７に分離時の模式図、図８に分離時の断面図を示す。
切断装置Ｂは、切断を営む回転刃１と固定刃２、回転刃１を合体分離可能に支持する回転刃ホルダ３２、合体時に回転刃１を係止する係止フレーム３４、固定刃２を取り付けたホルダ２５、回転刃ホルダ３２と係止フレーム３４とホルダ２５を支持するフレーム２３、回転刃１と固定刃２との噛み合いを調整する調整板２６などで構成されている。

回転刃１は、切断装置Ａと同様に、連続的に曲線状の刃先線１ｃを有し、刃先線１ｃがホルダ２５の固定刃取付面２５ａに固着された固定刃２の直線状の刃先線２ａに対して噛み合い可能に配置されている。そして、回転刃１は、シャンク部１ａの両端側の回転軸部１ｂが軸受２７に嵌入されて回転自在に軸支され、軸受２７を介して回転刃ホルダ３２によって支持されている。また、回転刃１と固定刃２との間には、被切断シート材が挿入可能な通紙口１ｅが画成されている。

回転刃ホルダ３２は、長手方向の両端側に、軸受２７を取り付ける貫通孔３２ａと、揺動シャフト３３を連通させる貫通孔３２ｂとを有している。揺動シャフト３３は、回転刃ホルダ３２の貫通孔３２ｂに連通してフレーム２３の両端側に設けた貫通孔２３ｄに対して組み付けられ、回転刃ホルダ３２を回転刃１が合体分離する方向に揺動可能に軸支している。
ホルダ２５は、固定刃取付面２５ａに対して固定刃２が固着され、長手方向の両端側には支軸２８を挿入する貫通孔２５ｂと、圧接バネ２９の他端２９ｂを連通して係止する貫通孔２５ｃを有している。また、支軸２８はホルダ２５および圧接バネ２９を軸支し、圧接バネ２９はその付勢力によって固定刃２の刃先線２ａを回転刃１のシャンク部１ａや刃先線１ｃに対して付勢している。

フレーム２３は、長手方向の両端側で揺動シャフト３３を貫通孔２３ｄで支持するとともに、固定刃２を取り付けたホルダ５の貫通孔２５ｂに連通してホルダ２５を軸支する支軸２８を取り付ける貫通孔２３ｄと、支軸２８に取り付けられた圧接２９の一端２９ａを係止する貫通孔２３ｃと、係止フレーム３４を軸支するピン３５を取り付ける貫通孔２３ｅと、調整板２６を取り付けるタップ孔２３ｈを有している。

係止フレーム３４は、両端側に設けた貫通孔３４ａ、３４ｄにピン３５が連通して軸支され、回転刃１の合体時には回転刃１を軸支する軸受２７の軸部を係止して回転刃１と固定刃２とを位置決めする受け部３４ｂと、合体時に合体状態を保持するバネ３６の一端３６ｂを係止する貫通孔３４ｃとを有している。また、バネ３６の他端３６ａはフレーム２３に設けた２３ｇに係止されている。

調整板２６は、切断装置Ａと同様に、貫通孔２６ａの穴径とネジ３１との間に意図的にクリアランスを設けることで、フレーム２３の貫通孔２３ｂの軸心に対して貫通孔２６ｂの軸心を被切断シート材の通紙方向に変位させて、これにより固定刃１の刃先線２ａを回転刃１の刃先線１ｃに対して交差させて、回転刃１の刃先線１ｃと固定刃２の刃先線２ａとを剪断角をもって噛み合うことができる構成としている。

上述した構成を有する本発明の切断装置Ｂは、回転刃ホルダ３２を揺動させて開くことによって回転刃１と固定刃２とが分離でき、回転刃ホルダ３２を揺動させて閉めることによって回転刃１と固定刃２とが合体できる。そして、回転刃１と固定刃２との合体時には、回転刃１は係止フレーム３４によって固定刃２に対して位置決めされて、安定した切断を営むことができる合体状態が保持されている。
上述した切断装置Ｂは、切断装置Ａと同様に、回転刃１と固定刃２との間の通紙口１ｅに被切断シート材を挿入後、回転刃１を回転させて回転刃１の刃先線１ｃと固定刃２の刃先線２ａとを順次噛み合わせていくことで、切断開始から切断終了まで被切断シート材を安定して切断することが可能である。

本発明における回転刃１と固定刃２とを合体分離可能とする構成は、切断装置Ｂの場合とは回転刃１と固定刃２の配置を入れ替え、回転刃１を固定側へ配置し、固定刃２を分離側へ配置する構成も可能である。

本発明におけるシート材切断装置の一実施例の模式図である。 図１に示すシート材切断装置の断面図である。 図１に示すシート材切断装置の構成図である。 本発明における回転刃と固定刃とが合体分離可能なシート材切断装置の一実施例の模式図である。 図４に示すシート材切断装置の合体時の構成図である。 図４に示すシート材切断装置の合体時の断面図である。 図４に示すシート材切断装置の分離時の模式図である。 図４に示すシート材切断装置の分離時の断面図である。 本発明における回転刃の一実施例の模式図である。 図９に示す回転刃の断面図である。 本発明における回転刃の一実施例の模式図である。 図１１に示す回転刃の断面図である。 本発明における回転刃の一実施例の模式図である。 図１３に示す回転刃の断面図である。

符号の説明

１．回転刃、１ａ．シャンク部、１ｂ．回転軸部、１ｃ．刃先線、１ｄ．刃部、１ｅ．通紙口、２．固定刃、２ａ．刃先線、３．フレーム、４．側板、５．ホルダ、６．調整板、７．軸受、８．支軸、９．圧接バネ、１０．ネジ、１１．ネジ、２３．フレーム、２５．ホルダ、２６．調整板、２７．軸受、２８．支軸、２９．圧接バネ、３２．回転刃ホルダ、３３．揺動シャフト、３４．係止フレーム、３５．ピン、圧接バネ、１００．回転刃、１０１．シャンク部、１０２．刃部、１０３．刃先線、１０４ａ、１０４ｂ．回転軸部、
１１０．回転刃、１１１．シャンク部、１１２．刃部、１１３．刃先線、１１４ａ、１１４ｂ．回転軸部、１２０．回転刃、１２１．シャンク部、１２２．刃部、１２３．刃先線、１２４ａ、１２４ｂ．回転軸部、１２５．切り欠き

Claims (6)

1. 直線状の刃先線を有する固定刃と、該固定刃の刃先線と剪断角をもって順次噛み合うことでシート材の切断を営む回転刃とを備えたシート材切断装置であって、前記回転刃は、長尺状のシャンク部と、該シャンク部の長手方向に設けられた前記剪断角に対応するリード角が２．７°〜７°の曲線状の刃先線を有する刃部とを有し、該刃部と前記シャンク部とが金属粉末射出成形法による金属粉末射出成形体が焼結された一体の金属焼結体でなることを特徴とするシート材切断装置。
2. 前記刃部は刃先角が４５°〜１２０°の曲線状の刃先線を有す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。
3. 前記シャンク部の長手方向の長さと外径との比率が３０倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のシート材切断装置。
4. 前記刃部は前記固定刃の両端側から噛み合い可能な刃先線を有する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切断装置。
5. 前記刃部の刃先線に切り欠きを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシート材切断装置。
6. 前記回転刃と前記固定刃とが合体分離可能でなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシート材切断装置。