JP6523339B2 - 回転刃用ホルダ、切断装置用ユニット及び切断装置 - Google Patents

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Description

本態様は、シート状部材を所定の幅に切断する切断装置に用いられる、回転刃を保持するためのホルダに関するものである。シート状部材としては、例えば、金属箔、紙及び樹脂フィルムのような部材が挙げられる。
シート状部材を切断する切断装置としては、例えば特開2010−188464号公報(特許文献1)に記載のスリッタ装置が知られている。特許文献1に記載のスリッタ装置は、丸刃が取り付けられる円筒形状のホルダを備えている。このホルダは、弾性変形が可能な連結部及び連結部と交差するように形成された雌ねじ孔を有しており、この孔にボルトが取り付けられる。このボルトを締めることによってホルダの内径が減少し、ホルダが回転軸に固定されるものである。
一態様に基づくホルダは、円筒形状であり、内周面から外周面にかけて第1内側面及び該第1内側面に対向する第2内側面を有するスリットと、前記外周面に位置する第1切欠き部と、前記第1内側面から前記外周面にわたる第1孔部と、前記第2内側面から前記第1切欠き部にわたる第2孔部とを有する本体部を具備する。また、前記第1孔部において保持され、前記第1孔部及び前記第2孔部に位置する棒形状のガイド部材を具備する。さらに、前記第1切欠き部に位置し、前記ガイド部材を係止するとともに、前記外周面の周方向に可動可能な軸部を有するクランプ部材とを具備する。
本発明の一実施形態の切断装置用ユニットを示す斜視図である。 一実施形態の回転刃用ホルダを示す斜視図である。 図2に示す回転刃用ホルダを他の方向から視た斜視図である。 図2に示す回転刃用ホルダをさらに他の方向から視た斜視図である。 図2に示す回転刃用ホルダを第2端面側から視た平面図である。 図5に示す領域Aにおける拡大図である。 図6におけるクランプ部材を外周面の周方向に可動させた状態を示す拡大図である。 図5に示す回転刃用ホルダをB1方向から視た側面図である。 図5に示す回転刃用ホルダをB2方向から視た側面図である。 図5に示す回転刃用ホルダをB3方向から視た側面図である。 図10に示す回転刃用ホルダにおけるC1−C1の断面図である。 図10に示す回転刃用ホルダにおけるC2−C2の断面図である。 図2に示す回転刃用ホルダに第1回転刃が保持された切刃部材の斜視図である。 一実施形態の切断装置を示す概略図である。
ボルトを締めてホルダの内径を減少させることによって、回転軸にホルダを固定する場合には、ボルトを締める際に加わる力に起因して、連結部がホルダの中心軸に沿った方向にも僅かに弾性変形し得る。そのため、ホルダにおいて中心軸の方向での歪みが僅かに生じる。これによって、ホルダに取り付けられる丸刃が歪んでしまいシート状部材を切断する精度が低下する。近年、シート状部材の切断には高い精度が要求されているため、上記したホルダの歪みによる影響が無視できなくなっている。
<回転刃用ホルダ>
以下、一実施形態の回転刃用ホルダ1(以下、単にホルダ1ともいう。)について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本実施形態を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
本実施形態のホルダ1は、図2〜図4に示すように、全体として中心軸X1に沿って延びる円筒形状の部材であって、円環形状の回転刃が取り付けられる部材である。本実施形態のホルダ1は、図5及び図8に示すように、本体部3、ガイド部材5及びクランプ部材7を具備している。
本体部3は、例えば図11及び図12に示すように、スリット9、第1孔部11及び第2孔部13を有する円筒形状の部材である。スリット9は、第1内側面9aと、第1内側面9aに対向する第2内側面9bとを有している。第1内側面9a及び第2内側面9bは、それぞれ本体部3の内周面3aから外周面3bにかけて位置している。
このようなスリット9を本体部3が有しており、本体部3を弾性変形させてスリットの幅を変えることによって、円筒形状である本体部3の内径を変化させることができる。そのため、ホルダ1が取り付けられる切断装置用ユニット(以下、単にユニットともいう。)において、棒形状の軸部材にホルダ1を着脱可能に取り付けることができる。
第1孔部11は、スリット9における第1内側面9aから本体部3の外周面3bにわたって延びている。また、第2孔部13は、スリット9における第2内側面9bから本体部3の外周面3bにわたって延びている。第1孔部11及び第2孔部13はガイド部材5が挿入される部分である。
ガイド部材5は、第1孔部11及び第2孔部13に位置する棒形状の部材である。ガイド部材5の一方の端部は、第1孔部11において本体部3に保持される。また、ガイド部材5の他方の端部は、クランプ部材7に係止される。
また、本実施形態における本体部3は、外周面3bに第1切欠き部15を有している。クランプ部材7は、第1切欠き部15に位置しており、第1切欠き部15においてガイド部材5を係止している。第2孔部13は、第2内側面9bから第1切欠き部15にわたっている。クランプ部材7は、ホルダ1の内径を小さくすることによってホルダ1をユニットにおける棒形状の軸部材に固定するために用いられる。
クランプ部材7は、本体部3の外周面3bの周方向に可動可能な軸部8を有している。そして、クランプ部材7は、第2内側面9b側において、クランプ部材7における軸部8の中心軸X2からの距離が異なる部分を有している。ガイド部材5の軸部8の中心軸X2の軸方向は、ホルダ1の中心軸X1の軸方向と同じ方向になっている。
図6に示すように、クランプ部材7は、ガイド部材5を係止している頭部17を有しており、ガイド部材5の軸部8の中心軸X2からの距離が異なる部分を有しているとは、頭部17が肉厚の異なる部分を有しているということである。本実施形態においては、頭部17がカム形状になっている。頭部17は、軸部8の中心軸X2から偏心した構成となるように第1領域17aと第2領域17bとを有している。第1領域17aにおける軸部8の中心軸X2から外表面までの厚みR1は、第2領域17bにおける軸部8の中心軸X2から外表面までの厚みR2よりも小さい。
具体的には、本実施形態におけるクランプ部材7の頭部17は、中心軸X2に沿った方向に視て本体部3と接する部分が楕円形状になっている。このように、頭部17が楕円形状になっているため、クランプ部材7が可動するとクランプ部材7によって本体部3(第2内側面9bの反対側の面。以下、単に反対面10と記載する。)が押されることとなり、スリット9の間隔が縮まる。
なお、図6に示す状態がクランプ部材7を倒した状態であるとしたとき、クランプ部材7を立てた状態について図7を用いて説明する。図7に示すようにクランプ部材7を立てた状態においては、第1領域17aが反対面10に近づく若しくは緩接する。上記の通り第1領域17aにおける厚みR1が相対的に小さい。そのため、クランプ部材7を立てた状態においては、スリット9の幅を広く確保できる。これにより、本体部3の内径が大きくなるのでユニットにおける棒形状の軸部材にホルダ1を挿通できる。このように、図7の状態でホルダ1を軸部材に挿通でき、図6の状態で軸部材にホルダ1を固定できる。すなわち、着脱可能となる。
図7において示す一点鎖線は、図6の状態における反対面10の位置である。この一点鎖線から明らかであるように、反対面10が差δの分だけ変化する、すなわち、スリット9の間隔が差δの分だけ変化する。
本実施形態のホルダ1においては、ボルトのようなネジ部材を用いることなくクランプ部材7を可動させることによって本体部3の内径を変化させている。すなわち、ネジ部材を用いることなく、ガイド部材5及びクランプ部材7によって本体部3の内径を減少させることが可能になっている。そのため、ネジ部材を締める際に生じる、中心軸X1に沿った方向の力が本体部3に加わることが避けられる。これにより、ホルダ1における中心軸X1に沿った方向の歪みを小さくできるため、この歪みによる回転刃の歪みが小さくなるので、本実施形態のホルダ1を用いた切断装置による切断精度が高くなる。
なお、本実施形態におけるクランプ部材7の軸部8の中心軸X2は中心軸X1に平行であるが、このような形態に限られず、中心軸X1に対して傾斜していてもよい。ただし、本実施形態のように中心軸X2が中心軸X1に平行である場合には、本体部3の厚みが薄い構成であってもクランプ部材7の取り付けが容易になり、また、クランプ部材7の可動を容易に行うことができる。
本実施形態における本体部3、ガイド部材5及びクランプ部材7の材質としては、例えば、それぞれ鋼又はステンレスを用いることができる。
本実施形態における本体部3の第1孔部11及び第2孔部13は、それぞれ中心軸X1に対して直交する方向に延びている。そのため、ガイド部材5の軸方向は、中心軸X1に対して直交している。クランプ部材7における頭部17とは反対側の部分を引き下げる(倒す)ことによってホルダ1の内径が小さくなるが、このとき、ガイド部材5の延びる方向に沿ってスリット9の幅が狭くなる。そのため、ガイド部材5が上記のように位置している場合には、中心軸X1に沿った方向でのホルダ1の歪みをさらに小さくできる。
本実施形態のホルダ1においては、本体部3における第1端面3c側において第1回転刃25を保持することが可能である。そして、クランプ部材7は、本体部3において第1回転刃25に対向する第1端面3c側より、第1端面3cの反対に位置する第2端面3d側に位置している。
具体的には、クランプ部材7は、図8に示すように本体部3の下方に偏って位置している。なお、図8においては、第1端面3c側が上方に、第2端面3d側が下方になるように本体部3が図示されている。クランプ部材7が上記のように位置している場合には、クランプ部材7と第1回転刃25との間のスペースを確保し易くなる。そのため、クランプ部材7の操作時に第1回転刃25が邪魔になりにくいので、クランプ部材7を可動させることが容易となる。従って、ユニットの軸部材へのホルダ1の着脱作業が容易となる。また、着脱作業が容易となることから、着脱作業を行う作業者が第1回転刃25に触れて怪我をする可能性が小さくなるので、着脱作業の安全性が高められる。
また、本実施形態におけるクランプ部材7には2つの孔部7aが設けられている。このような孔部7aを有している場合には、クランプ部材7を開閉する操作が容易になる。具体的には、この孔部7aに棒形状の部材を差し込み、この部材を操作することによって、クランプ部材7を操作することができる。ホルダ1を小型化した場合など、クランプ部材7が小さい場合には、クランプ部材7を開閉する操作が特に容易になる。
また、本実施形態における本体部3は、第1切欠き部15に加えて、中心軸X1を基準として、第1切欠き部15の反対側に第2切欠き部19をさらに有している。
本体部3が上記の第2切欠き部19を有している場合には、ホルダ1の重心と中心軸X1が離れることが少なくなるため、ホルダ1の重心のずれを小さく抑えられる。そのため、切断装置201の使用時におけるホルダ1の振動を小さく抑えることができる。
また、本実施形態における本体部3は、内周面3aから外周面3bにかけて形成されたスリット9に加えて、中心軸X1に沿った方向に延びる溝部21を内周面3aに有している。クランプ部材7を可動させることによってホルダ1の内径を小さくすることが可能であるが、このとき、本体部3が上記の溝部21を有している場合には、本体部3が弾性変形し易くなる。そのため、ホルダ1の内径を小さくすることが容易になる。
このとき、溝部21は、中心軸X1を基準として、スリット9の反対側に位置していることが望ましい。溝部21が上記の位置に存在している場合には、本体部3の弾性変形の偏りを小さくできるためである。なお、本実施形態において、溝部21が中心軸X1を基準としてスリット9の反対側に位置しているとは、ホルダ1の中心軸X1に沿った方向から側面視した場合において、溝部21、中心軸X1及びスリット9が一直線上に位置していることを意味している。
なお、本実施形態における溝部21は本体部3の内周面3aに位置しているが、本体部3の外周面3bに位置していてもよい。また、本実施形態においては1つの溝部21が設けられているが、溝部21の数としては複数であってもよい。複数の溝部21が設けられる場合は、同じ大きさの溝部21を周方向に等間隔で配置することでホルダ1の重心と中心軸X1とのずれを抑えることができる。
<切断装置用ユニット>
本実施形態のホルダ1は、切断装置用ユニット101(以下、単にユニット101ともいう)に用いられる。本実施形態におけるユニット101は、図1に示すように、軸部材(第1軸部材23)と、上記実施形態に代表されるホルダ1及び回転刃25(第1回転刃25)を具備する第1切刃部材27と、回転機構29とを備えている。
ホルダ1は、第1軸部材23の外周に取り付けられて保持される。言い換えれば、第1切刃部材27は、第1軸部材23に挿通される。ユニット101に送り出された相対的に幅の広いシート状部材を、第1切刃部材27を用いて切断することによって、相対的に幅の小さいシート加工物が作製される。
本実施形態における第1切刃部材27において、第1回転刃25は円環形状である。第1回転刃25は、ホルダ1に保持されていることによって第1軸部材23の軸方向での歪みを抑制することができる。
第1回転刃25は、ホルダ1に着脱可能に取り付けられており、第1軸部材23に対してホルダ1を介して固定されている。第1軸部材23が回転する際には、この第1軸部材23の回転に合わせて第1回転刃25も回転する。
第1回転刃25の材質としては、超硬合金、サーメット、鋼及びステンレスなどを用いることができる。
また、複数の第1切刃部材27の間には、第1軸部材23の外周に第1筒状部材31が取り付けられていてもよい。第1筒状部材31は、複数の第1切刃部材27の間隔を調整するための部材である。第1筒状部材31の幅を、第1切刃部材27の幅を考慮しつつ、シート状部材を所望の切断幅に相当する幅とすれば、第1切刃部材27の位置決めを容易にすることができる。なお、本実施形態のユニット101は第1筒状部材31を備えているが、この第1筒状部材31は必須の構成ではない。
また、本実施形態のユニット101は、さらに第2軸部材35と、複数の第2回転刃37と、複数の第2筒状部材39とを有している。複数の第2回転刃37は、それぞれ第2軸部材35の中心軸を中心とする円環形状であり、それぞれ第2軸部材35の外周に位置している。
第2回転刃37は、その側面が第1回転刃25の側面に接するように回転機構29に取り付けられる。第1回転刃25の側面と第2回転刃37の側面とが接することによって、第1回転刃25と第2回転刃37との間にせん断力が生じるため、このせん断力によってシート状部材を切断することができる。
第2回転刃37の材質としては、第1回転刃25と同様に、超硬合金、サーメット、鋼及びステンレスなどを用いることができる。
第2軸部材35は、第1軸部材23に対して平行な軸を有しており、第1軸部材23の下方に設けられた棒形状の部材である。そのため、第2軸部材35は、ユニット101を上面視した場合に第1軸部材23に重なるように位置している。
複数の第2筒状部材39は、第2軸部材35の外周、かつ、複数の第2回転刃37の間に位置する。第2筒状部材39は、第2軸部材35の軸を中心軸とする円筒形状である。第2筒状部材39は、複数の第2回転刃37の間隔を調整するための部材である。第2筒状部材39の幅を、シート状部材を所望の切断幅に相当する幅とすれば、第2回転刃37の位置決めを容易にすることができる。
回転機構29は、下板部41と、下板部41に主面同士を互いに対向させて固定された一対の側壁部43を備えている。下板部41の寸法としては、例えば、図1におけるx軸方向の幅を400〜2000mm、y軸方向の幅を100〜500mm、z軸方向の幅を200〜500mm程度に設定できる。
なお、図1において、第1軸部材23及び第2軸部材35に平行な方向をx軸方向、このx軸方向に対して直交且つ下板部41の上面に平行な方向をy軸方向、図1における上下方向であって、x軸方向及びy軸方向に直交する方向をz軸方向としている。
回転機構29は、第1切刃部材27及び第2回転刃37を安定して保持するのに十分な強度を有する構成であればよい。そのため、回転機構29は、本実施形態のような下板部41及び一対の側壁部43によって形成された構成に限られるものではない。たとえば、回転機構29が、本実施形態における下板部41及び一対の側壁部43が一体形成されたような凹形状の構成であってもよい。
一対の側壁部43は、互いに独立した第1支持部45及び第2支持部47をそれぞれ有している。第1支持部45は、一対の側壁部43の一部を切り欠いてなる構成であり、一対の側壁部43の両側面及び上面のうち1つに開口している。また、第2支持部47は、第1支持部45と同様に、一対の側壁部43の一部を切り欠いてなる構成であり、一対の側壁部43の両側面及び上面のうち1つに開口している。
第2支持部47は第1支持部45の下方に位置している。一対の側壁部43のそれぞれにおける第1支持部45には、第1切刃部材27が取り付けられる。また、一対の側壁部43のそれぞれにおける第2支持部47には、第2軸部材35が取り付けられる。
第1支持部45及び第2支持部47がそれぞれ一対の側壁部43を切り欠いてなる構成である場合には、第1切刃部材27及び第2回転刃37を出し入れし易く、第1切刃部材27及び第2回転刃37の装着が容易になる。
一対の側壁部43の寸法としては、それぞれ、x軸方向の幅を10〜60mm、y軸方向の幅を100〜500mm、z軸方向の幅を200〜500mm程度に設定することができる。下板部41及び一対の側壁部43の材質としては、鋼、ステンレスなどを用いることができる。
第1軸部材23はx軸方向に平行な方向に軸を有する棒状の部材である。そのため、第1軸部材23は下板部41の上面に平行となるように位置している。第1軸部材23は、軸方向に垂直な断面が円形状である。
第1軸部材23の両端は、一対の側壁部43の第1支持部45に取り付けられている。このとき、第1軸部材23は軸周りに回転可能となるように第1支持部45に取り付けられている。第1軸部材23の寸法としては、例えば、軸方向(x軸方向)の長さを450〜2400mm、直径を30〜95mm程度に設定することができる。第1軸部材23の材質としては、鋼及びステンレスなどを用いることができる。
第1軸部材23の両端部には、それぞれ第1軸受部材49として円環形状のベアリングが取り付けられている。第1軸受部材49を第1支持部45で保持することによって、第1軸部材23が第1支持部45に保持されている。このような第1軸受部材49を備えていることによって、第1軸部材23を安定して第1支持部45で保持しつつ、第1軸部材23を容易に回転させることができる。ベアリングの寸法としては、外径を30〜95mm程度に設定することができる。
第2軸部材35の両端部には、それぞれ第2軸受部材51として円環形状のベアリングが取り付けられている。第2軸受部材51を第2支持部47で保持することによって、第2軸部材35が第2支持部47に保持されている。このような第2軸受部材51を備えていることによって、第2軸部材35を安定して第2支持部47で保持しつつ、第2軸部材35を容易に回転させることができる。
ベアリングの寸法としては、外径を30〜95mm程度に設定することができる。なお、第2軸部材35の軸方向に垂直な断面は、第1軸部材23と同様に円形状である。第2軸部材35の寸法としては、第1軸部材23と同等程度にすればよい。
<切断装置>
次に、一実施形態の切断装置201について図面を用いて説明する。
本実施形態の切断装置201は、図14に示すように、上記の実施形態に代表される切断装置用ユニット101と、供給機構103と、巻き取り機構105とを備えている。
供給機構103は、ユニット101の第1回転刃及び第2回転刃によって切断されるシート状部材203が巻き付けられる機構である。切断装置201を使用する際には、供給機構103が回転することによって、供給機構103に巻き付けられたシート状部材203がユニット101に供給される。
このとき、本実施形態の切断装置201においては、ユニット101と供給機構103との間に第1ガイドロール107が設けられており、第1ガイドロール107を通して供給機構103からユニット101へとシート状部材203が供給される。
巻き取り機構105は、ユニット101で切断されたシート状部材203を巻き取るための機構である。本実施形態の切断装置201は、1つの巻き取り機構105を備えており、切断され個片化されたシート状部材203が一括して1つの巻き取り機構105に巻き取られる。
このとき、本実施形態の切断装置201においては、ユニット101と巻き取り機構105との間に第2ガイドロール109が設けられており、第2ガイドロール109を通してユニット101から巻き取り機構105へとシート状部材203が排出される。
なお、巻き取り機構105は一つのみである必要はなく、複数の巻き取り機構105を備えていてもよい。すなわち、巻き取り機構105それぞれによって個片化されたシート状部材203をそれぞれ巻き取る構成であってもよい。
シート加工物は、シート状部材203を切断することによって作製される。具体的には、シート加工物の製造方法は、以下の工程を備える。(1)ユニット101の第1切刃部材と第2切刃部材との間にシート状部材203を挿入する工程と、(2)第1回転刃と第2回転刃とによってシート状部材203を切断する工程と、を備える。
ユニット101を備えた上記の切断装置201を用いた場合であれば、供給機構103が回転することによってユニット101の第1切刃部材と第2切刃部材との間にシート状部材203が挿入される。また、巻き取り機構105が回転することによって、シート加工物が巻き取り機構105に巻き取られる。
なお、シート状部材203としては、例えば、金属箔、紙及び樹脂フィルムのような部材が挙げられる。
1・・・ホルダ
3・・・本体部
3a・・・内周面
3b・・・外周面
3c・・・第1端面
3d・・・第2端面
5・・・ガイド部材
7・・・クランプ部材
8・・・軸部
9・・・スリット
9a・・・第1内側面
9b・・・第2内側面
10・・・反対面
11・・・第1孔部
13・・・第2孔部
15・・・第1切欠き部
17・・・頭部
17a・・・第1領域
17b・・・第2領域
19・・・第2切欠き部
21・・・溝部
23・・・第1軸部材
25・・・第1回転刃
27・・・第1切刃部材
29・・・回転機構
31・・・第1筒状部材
35・・・第2軸部材
37・・・第2回転刃
39・・・第2筒状部材
41・・・下板部
43・・・側壁部
45・・・第1支持部
47・・・第2支持部
49・・・第1軸受部材
51・・・第2軸受部材
101・・・切断装置用ユニット(ユニット)
103・・・供給機構
105・・・巻き取り機構
107・・・第1ガイドロール
109・・・第2ガイドロール
201・・・切断装置
203・・・シート状部材
X1・・・中心軸
X2・・・軸部の中心軸(中心軸)

Claims (8)

  1. 円筒形状であり、内周面から外周面にかけて第1内側面及び該第1内側面に対向する第2内側面を有するスリットと、前記外周面に位置する第1切欠き部と、前記第1内側面から前記外周面にわたる第1孔部と、前記第2内側面から前記第1切欠き部にわたる第2孔部とを有する本体部と、
    前記第1孔部において保持され、前記第1孔部及び前記第2孔部に位置する棒形状のガイド部材と、
    前記第1切欠き部に位置し、前記ガイド部材を係止するとともに、前記外周面の周方向に可動可能な軸部を有するクランプ部材とを具備する回転刃用ホルダ。
  2. 前記ガイド部材の軸方向は、前記本体部の中心軸に対してねじれの位置にあることを特徴とする請求項1に記載の回転刃用ホルダ。
  3. 前記クランプ部材は、回転刃に対向する第1端面側より、該第1端面の反対に位置する第2端面側に位置していることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転刃用ホルダ。
  4. 前記本体部は、前記本体部の中心軸を基準として、前記第1切欠き部の反対側に第2切欠き部を有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の回転刃用ホルダ。
  5. 前記本体部は、前記本体部の中心軸に沿った方向に延びる溝部を前記内周面に有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の回転刃用ホルダ。
  6. 前記溝部は、前記中心軸を基準として、前記スリットの反対側に位置していることを特徴とする請求項5に記載の回転刃用ホルダ。
  7. 請求項1〜6のいずれか1つに記載の回転刃用ホルダに回転刃が保持された切刃部材と、
    前記切刃部材が挿通される軸部材と、
    該軸部材の回転機構とを具備する切断装置用ユニット。
  8. 請求項7に記載の切断装置用ユニットと、
    該切断装置用ユニットにシート状部材を供給する供給機構と、
    切断シートを巻き取る巻き取り機構とを具備する切断装置。
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