JP7261924B1 - 立体形状積層体分離方法および立体形状積層体分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２層以上の積層体で立体的に形成された立体形状積層体を層毎に分離できる立体形状積層体分離方法を提供する。【解決手段】弾性の素材を含み、異なる素材を２層以上重ねて接合されることで形成され、素材の重なり方向に湾曲する湾曲部４０を有する対象材４を下方向から支える送りローラ３５３と、送りローラ３５３と対象材４の厚みより短く離間して対向して配置されている押さえローラ３５２とを備え、送りローラ３５３および押さえローラ３５２によって挟まれて保持された対象材４を、送りローラ３５３および押さえローラ３５２を回転させて帯状刃３１の方向に送り、帯状刃３１の位置を、送られてきた対象材４の湾曲部４０が元の形状に復元し始めてから復元が完了するまでの間に湾曲部４０に当接する位置となるように刃位置調整ローラによって制御する立体形状積層体分離方法とした。【選択図】図８ａ

Description

この発明は、例えば、２層以上の積層体で立体的に形成された立体形状積層体の分離方法および分離装置に関する。

従来、複数の異なる樹脂を重ね合わせることで１つの部材とした積層体が、自動車のドアの内装材等に使用されている。
例えば、塩化ビニル樹脂を含まない熱可塑性樹脂の発泡体からなる発泡層と、この発泡層の上に、ポリウレタン、アクリル樹脂、およびアクリル－ウレタン樹脂のいずれかを吹き付けることにより積層形成された樹脂層と、からなることを特徴とし、自動車用内装材として使用できる樹脂積層体が開示されている（特許文献１参照）。

ところで、近年では、樹脂のリサイクル志向が高まっている。そして、複数の樹脂が複合した物品のリサイクルを行う場合、樹脂ごとに分別することが好ましいとされている。しかしながら、このような樹脂積層体は、複数の樹脂層が厚み方向に強固に接合されており、層毎に分離することが困難という問題があった。具体的には、シールを剥がすように１つの層を剥がそうとしても、層同士が強固に接合されており剥がすことが困難であった。また、熱を加えると溶融して混ざる等して適切には分離できなかった。

特開２００２－６７２０２号公報

この発明は、上述の問題に鑑みて、２層以上の積層体で立体的に形成された立体形状積層体を層毎に分離できる立体形状積層体分離方法および立体形状積層体分離装置を提供することを目的とする。

この発明は、異なる素材を２層以上重ねて接合されることで形成され、前記素材の重なり方向に湾曲する湾曲部を有する対象材を、それぞれの前記素材に分離する方法であって、前記素材の内の少なくとも１層は、変形時に元の形状に戻ろうとする弾性を有する弾性素材であり、前記対象材を厚み方向の片面側から支える支持手段と、前記支持手段と対向して前記対象材の厚みより短く離間して配置されている押さえ手段と、前記支持手段および前記押さえ手段の少なくとも一方を動作させて前記支持手段および前記押さえ手段によって圧縮して保持された前記対象材を、一方向である送り方向に送る送り手段と、前記送り方向に対向する方向に刃先を向けた切断手段とを設け、前記切断手段の前記刃先は、前記押さえ手段によって元の厚みよりも薄い厚みの略平面となった前記対象材が、元の厚みに復元し始めてから復元が完了するまでの間に前記対象材に当接する位置に設けられており、前記押さえ手段と前記支持手段によって、前記対象材を押圧して前記対象材を元の厚みよりも薄い厚みを有する略平面形状に圧縮し、前記押さえ手段と前記支持手段により圧縮している前記対象材を前記送り手段によって前記送り方向に圧縮しながら送り、送られた前記対象材が元の形状に復元し始めてから復元が完了するまでの間に前記切断手段の前記刃先を前記対象材に入れることで前記対象材を第１部と第２部に分離する立体形状積層体分離方法であることを特徴とする。

この発明により、２層以上の積層体で立体的に形成された立体形状積層体を層毎に分離できる立体形状積層体分離方法および立体形状積層体分離装置を提供できる。

立体形状積層体分離装置の機能ブロック図。 対象材分離装置の概略図。 分離部のＡ－Ａ矢視断面図。 分離対象の一例である対象材の斜視図。 対象材の分離前における分離部のＡ－Ａ矢視断面図。 対象材の分離前における湾曲部のＢ－Ｂ矢視切断部分端面図 対象材の押さえ送り中における分離部のＡ－Ａ矢視断面図。 対象材の押さえ送り中における湾曲部のＣ－Ｃ矢視切断部分端面図。 対象材の分離中前半における分離部のＡ－Ａ矢視断面図。 対象材の分離中前半における湾曲部のＤ－Ｄ矢視切断部分端面図。 対象材の分離中後半における分離部のＡ－Ａ矢視断面図。 対象材の分離中後半における湾曲部のＥ－Ｅ矢視切断部分端面図。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。ただし、以下の説明において特に断らない限り、方向に関する記述は、当該説明の便宜上、図面に対応するものであり、例えば実施品、製品または権利範囲等を限定するものではない。

図１は、本実施例における本発明の立体形状積層体分離装置１の機能ブロック図である。
立体形状積層体分離装置１は、操作装置２と、対象材分離装置３とを備えている。

操作装置２は、少なくとも操作者によって操作される入力部２３と、操作者からの操作に応じて対象材分離装置３を制御する制御部２０とを備え、対象材分離装置３と通信部２２により電気的に接続されている。本実施例の操作装置２は、ハードウェア要素として、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ等で構成されて各種演算や制御動作を実行する制御部２０と、ハードディスクやフラッシュメモリ等で構成されて情報のリードライトを許容する記憶部２１と、ＬＡＮボードやＷｉＦｉユニット等で構成されて有線または無線で対象材分離装置３に接続されてデータの送受信を行う通信部２２と、タッチパネル、キーボード、マウス、押下ボタン、又はこれらの複数で構成されて接触操作による入力を受け付ける入力部２３と、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等で構成されて文字や図等の画像を表示する表示部２４とを備えている。記憶部２１、通信部２２、入力部２３、および表示部２４のそれぞれは、通信線（バス）を介して制御部２０に接続される。

なお、記憶部２１には、対象材分離装置３の設定に関する各種情報のデータが記憶されていてもよい。詳細には、例えば、後述する対象材分離装置３の押さえローラの位置の設定情報データ、押さえローラおよび送りローラの回転速度の設定情報データ、刃位置調整ローラの位置の設定情報データ、砥石の回転速度情報データ、およびプーリの回転速度情報データである。また、これらの設定情報データを使用して、制御部２０によって実行される立体形状積層体分離プログラムが記憶されていてもよい。

図２は、対象材分離装置３の概略図である。
対象材分離装置３は、一対のプーリ３２ａ，３２ｂと、この一対のプーリ３２ａ，３２ｂに張架されて（巻き付けられて）いる無端の帯状刃３１と、帯状刃３１の刃先３１０に傾斜して当接する砥石３３と、投入された対象材をスライスして分離する分離部３５とを備える。

帯状刃３１は、刃の長手方向の両端が接続されることで、無端（環状）に形成され、短手方向の一端が両刃の刃先３１０として形成され、他端が刃元３１１として形成されている。刃先３１０は、両刃の先端であり、断面が二等辺三角形に形成されている。また、帯状刃３１の刃元３１１は、断面がコの字に形成されている。

一対のプーリ３２ａ，３２ｂは、帯状刃３１の短手方向の幅以上の厚み（幅）を有する円盤形状に形成されている。また、一対のプーリ３２ａ，３２ｂの環状面（外周面）には、帯状刃３１が張架されて（巻き付けられて）おり、一対のプーリ３２ａ，３２ｂに掛けられた一方（上方）の帯状刃３１と、他方（下方）の帯状刃３１は、一対のプーリ３２ａおよび３２ｂにより一直線状に引っ張られて緊張状態を保っており、互いに平行になっている。一対のプーリ３２ａ，３２ｂは、対象材分離装置３の枠体（図示せず）の両端側にそれぞれ設けられ、一対のプーリ３２ａ，３２ｂの回転軸３２０ａ，３２０ｂは、水平方向と略平行に回転可能に設置されている。そして、一対のプーリ３２ａ，３２ｂのいずれかまたは両方が回転することで、張架されている帯状刃３１が回転動作する。回転軸３２０ａおよび３２０ｂの少なくとも一方は、適宜のモータ（図示省略）に接続され、このモータが操作装置２の制御部２０と通信部２２を介して電気的に接続されている。そして、モータ（図示省略）により回転する一方または両方の回転軸３２０ａおよび３２０ｂの回転速度が制御部２０によって制御されている。したがって、一対のプーリ３２ａ，３２ｂの回転速度は、制御部２０によって制御されており、すなわち、帯状刃３１の回転速度（帯状刃３１が長手方向へ移動する回転の速度）も制御部２０によって制御されている。この回転動作により、帯状刃３１の刃先３１０は、見た目上はその場で静止して移動していないように見えるが、長手方向へ高速に移動する。したがって、回転動作している帯状刃３１の刃先３１０に後述する対象材４の端面が押し当てられると、長手方向へ高速移動している刃先３１０によって鋭利に切断され、対象材４が切断された面で分かれて２つに分離される。

砥石３３は、厚みを有する円筒形状に形成され、側面が研磨面に形成されている。そして、研磨面が帯状刃３１の刃先３１０に傾斜して当接している。したがって、帯状刃３１が回転している間、常に刃先３１０が砥石３３によって研磨されている。また、本実施例の砥石３３は、適宜のモータ（図示省略）に接続された砥石回転軸３３０を備えている。砥石回転軸３３０は、帯状刃３１の移動方向（プーリ３２ａ、３２ｂの回転方向）と略垂直方向に回転可能に設置されている。そして、砥石回転軸３３０に接続されたモータは、操作装置２の制御部２０と通信部２２を介して電気的に接続されている。そして、モータ（図示省略）により回転する砥石回転軸３３０の回転速度が制御部２０によって制御されている。したがって、帯状刃３１が回転している間、砥石３３も回転しながら帯状刃３１に当接している。

刃位置調整ローラ３４ａ，３４ｂは、厚みを有する円筒形状に形成され、側面（外周面）が帯状刃３１の刃元３２０に当接している。また、刃位置調整ローラ３４ａ，３４ｂは、一方（３４ａ）が一方のプーリ３２ａの上流に配置され、他方（３４ｂ）が他方のプーリ３２ｂの上流に配置されている。したがって、刃位置調整ローラ３４ａ，３４ｂは、一方（３４ａ）が一対のプーリ３２ａ，３２ｂの間に掛けられた一方（上方）の帯状刃３１と当接し、他方（３４ｂ）が他方（下方）の帯状刃３１と当接している。刃位置調整ローラ３４ａ，３４ｂは、刃位置調整ローラ回転軸３４０ａ，３４０ｂを備えている。刃位置調整ローラ３４ａ，３４ｂは、刃位置調整ローラ回転軸３４０ａ，３４０ｂを回転軸として、帯状刃３１の移動方向（プーリ３１ａ、３１ｂの回転方向）に沿うように回転可能に設置されている。したがって、帯状刃３１が回転している間、帯状刃３１の回転に連動して刃位置調整ローラ３４ａ，３４ｂも回転しながら帯状刃３１に当接している。また、刃位置調整ローラ３４ａ，３４ｂは、操作装置２の制御部２０と通信部２２を介して電気的に接続されており、その奥手前方向（帯状刃３１の短手方向）の位置が制御部２０によって変動されることで制御されている。したがって、刃位置調整ローラ３４ａ、３４ｂと当接している帯状刃３１は、その短手方向の位置が制御部２０によって変動されることで制御されている。

図３は、分離部３５のＡ－Ａ矢視断面図である。
分離部３５は、帯状刃３１の刃元３２０の上下方向の移動を規制する案内部３５１と、帯状刃３１の短手方向の刃先３１０側に配置され、刃先３１０の延長線上から上方に配置されている押さえローラ３５２と、刃先３１０の延長線上を挟んで対向する位置に配置されている送りローラ３５３と、押さえローラ３５２の回転軸方向端部に接続されている一対の押さえローラ位置調整部３５４ａ，３５４ｂとを有する。すなわち、円筒形の送りローラ３５３の外周面の一部に対向して円筒形の押さえローラ３５２が互いの中心軸を平行にして配置され、送りローラ３５３と押さえローラ３５２の離間距離の中心から水平方向へ少し離れた一に刃先３１０が前記離間距離の中心に向けられた帯状刃３１が案内部３５１に案内されて配置されている。送りローラ３５３の回転軸と押さえローラ３５２の回転軸は、いずれも帯状刃３１の刃先３１０の長手方向（高速移動方向）と平行に配置されている。

案内部３５１は、刃元３２０の厚み方向および刃先３１０と逆側の短手方向の端部を囲むように形成され、刃元３２０と厚み方向にわずかな隙間を形成している。したがって、帯状刃３１は、分離部３５付近において厚み方向への移動がほとんど不可能なように配置されている。

押さえローラ３５２は、帯状刃３１の長手方向と平行な方向に長手方向を有する円筒形状であって、長手方向に回転軸３５２ａを有する。押さえローラ３５２は、帯状刃３１の短手方向の刃先３１０側、かつ、刃先３１０の延長線上から上方に配置されている。また、押さえローラ３５２は、長手方向端部において両端部が一対の押さえローラ位置調整部３５４ａ、３５４ｂとそれぞれ接続されている。

また、回転軸３５２ａは、操作装置２の制御部２０と電気的に接続されている。そして、制御部２０と接続されている回転軸３５２ａの回転速度が制御部２０によって制御されている。また、回転軸３５２ａは、押さえローラ３５２の下面にあたる側面が刃先３１０方向に向かう方向に回転するように回転方向が制御部２０によって制御されている。

一対の押さえローラ位置調整部３５４ａ、３５４ｂは、一方（３５４ａ）が押さえローラ３５２の長手方向の一方の端部に接続され、他方（３５４ｂ）が押さえローラ３５２の長手方向の他方の端部に接続されている。押さえローラ位置調整部３５４ａ、３５４ｂと押さえローラ３５２との接続は、例えば、押さえローラ３５２の長手方向に突出した回転軸３５２ａを回転可能に軸支する軸支部（図示部）を備え、軸支部の外周が、押さえローラ位置調整部３５４ａ、３５４ｂに設けられた挿入孔（図示せず）の内周と固定されている形式とすることができる。押さえローラ位置調整部３５４ａ、３５４ｂは、操作装置２の制御部２０と電気的に接続され、その上下方向（帯状刃３１の厚み方向）の位置が制御部２０によって制御されている。したがって、押さえローラ位置調整部３５４ａ、３５４ｂと接続されている押さえローラ３５２は、その上下方向の位置が制御部２０によって変動されることで制御されている。

送りローラ３５３は、押さえローラ３５２と同じ形状を有する。すなわち、送りローラ３５３は、帯状刃３１の長手方向と平行な方向に長手方向を有する円筒形状であって、長手方向に回転軸３５３ａを有する。また、送りローラ３５３は、押さえローラ３５２からみて刃先３１０の延長線上を挟んで対向する位置に離間して配置されている。すなわち、送りローラ３５３は、帯状刃３１の短手方向の刃先３１０側、かつ、刃先３１０の延長線上から下方に配置され、送りローラ３５３から直上方には押さえローラ３５２が配置されている。

また、回転軸３５３ａは、操作装置２の制御部２０と電気的に接続されている。そして、制御部２０と接続されている回転軸３５３ａの回転速度が制御部２０によって制御されている。また、回転軸３５３ａは、送りローラ３５３の上面にあたる側面が刃先３１０方向に向かう方向に回転するように回転方向が制御部２０によって制御されている。

押さえローラ３５２と、送りローラ３５３とは、離間距離ＺＡだけ離間して配置されている。離間距離ＺＡは、押さえローラ３５２の最も下面となる側面の位置（下端）と、送りローラ３５３の最も上面となる側面の位置（上端）との最短距離である。そして、制御部２０によって押さえローラ３５２の上下方向の位置が変動することで、離間距離ＺＡの長さも変動する。

また、刃先３１０の短手方向の延長線と離間距離ＺＡを示す線との交点から刃先３１０の先端までの距離が、帯状刃３１と、押さえローラ３５２および送りローラ３５３との離間距離ＺＢと定義される。そして、制御部２０によって帯状刃３１は、その短手方向の位置が変動することで、離間距離ＺＢの長さも変動する。
離間距離ＺＡは、後述する対象材４の厚みより短くすることができ、対象材４の厚みの９５％以下とすることが好ましく、対象材４の厚みの９０％以下とすることがより好ましく、対象材４の厚みの８５％以下とすることがさらに好ましく、対象材４の厚みの８０％以下とすることが好適である。また、離間距離ＺＡは、後述する対象材４の厚みの５０％以上とすることができ、６０％以上とすることが好ましく、６５％以上とすることがより好ましく、７０％以上とすることが好適である。また、離間距離ＺＡは、対象材４を厚み方向に押圧することで最大限圧縮した際の厚み以上の距離とすることができる。
離間距離ＺＢは、刃先３１０の先端側の位置が、後述する対象材４が送りローラ３５３と押さえローラ３５２で押圧されて自由状態の厚みよりも圧縮されて薄くなっている状態（厚みが離間距離ＺＡになっている状態）から、送りだされて厚みが復帰しつつ自由状態の厚みになる位置となる距離以下とすることができる。詳述すると、離間距離ＺＢは、厚みが離間距離ＺＡになっている最薄位置から自由状態の厚みに戻る復帰位置までの距離を１００％として、最薄位置より復帰位置側とすることができ、かつ、最薄位置から８０％以下とすることができ、６０％以下とすることが好ましく、５０％以下とすることがより好ましく、４０％以下とすることがさらに好ましく、３０％以下とすることが好適である。
刃先３１０の厚み方向の位置は、送りローラ３５３と押さえローラ３５２の間に刃先３１０の反対側から後述する対象材４が挿入されてきて刃先３１０に接触した際に、対象材４の第１層４１と第２層４２の境界面（境界線）とするか、この境界面（境界線）に対してどちらかの層側へ若干移動させた位置に設定されている。この若干移動させた位置は、第１層４１と第２層４２の境界面から０．００１ｍｍ～１ｍｍの範囲とすることができ、０．０１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲とすることが好ましく０．０５ｍｍ～０．１ｍｍの範囲とすることが好適である。

図４は、分離対象の一例である対象材４の斜視図である。
対象材４（立体形状積層体）は、厚み方向に湾曲する湾曲部４０を有し、複数の異なる素材の層（第１層、第２層・・・第ｎ層）が厚み方向に２層以上重ねて接合（この実施例では第１層と第２層の２層が接合）されて形成されている。各層は厚みが略一定であり、対象材４全体としても厚みが略一定の立体形状（例えば厚み一定のシートを型で表裏から押圧および加熱して立体成形した形状）に形成されている。また、接合されている層の内、少なくとも１層は、変形後に元の形状に戻ろうとする弾性を有する弾性素材で形成されている。また、各層を形成している素材は、強い圧縮によって変形する程度の柔らかさを有する。本実施例の対象材４は、ポリ塩化ビニルである第１層４１と、弾性素材であるポリエチレン発泡体である第２層４２とが厚み方向に接合され、長手方向に伸びて厚み方向に湾曲する湾曲部４０を有する、自動車の内装に用いられる部材（インパネ材）である。第１層４１の厚みは、下限を０．１ｍｍ以上とすることができ、０．３ｍｍ以上とすることが好ましく、０．５ｍｍ以上とすることが好適であり、上限を１ｍｍ以下とすることができ、０．８ｍｍ以下とすることが好ましく、０．５ｍｍ以下とすることが好適である。また、第２層４２の厚みは、下限を０．５ｍｍ以上とすることができ、１ｍｍ以上とすることが好ましく、２ｍｍ以上とすることが好適であり、上限を６ｍｍ以下とすることができ、５ｍｍ以下とすることが好ましく、４ｍｍ以下とすることが好適である。この実施例においては、ポリ塩化ビニルである第１層４１の厚みが０．５ｍｍであり、ポリエチレン発泡体である第２層４２の厚みが３ｍｍであり、対象材４全体の厚みが３．５ｍｍである。

弾性素材としては、変形後に元の形状に戻ろうとする特性を有していれば特に限定されないが、本実施例としたポリエチレン発泡体以外にも、例えば、弾性を有する樹脂素材や、ポリプロピレンのような発泡体を使用することができる。

ここで、対象材分離装置３によって対象材４を分離する工程を説明する。
立体形状積層体分離装置１の操作者は、操作装置２の入力部２３を通して、対象材４を分離するための各種設定を行う。ここでいう各種設定とは、例えば、押さえローラ３５２の上下方向の位置の設定、押さえローラ３５２および送りローラ３５３の回転速度の設定、刃位置調整ローラ３４ａ、３４ｂの奥手前方向の位置の設定、砥石３３の回転速度の設定、およびプーリ３２ａ、３２ｂの回転速度の設定である。このとき、操作装置２は、入力された各種設定を、押さえローラ３５２の位置の設定情報データ、押さえローラ３５２および送りローラ３５３の回転速度の設定情報データ、刃位置調整ローラ３４ａ、３４ｂの位置の設定情報データ、砥石３３の回転速度情報データ、およびプーリ３２ａ、３２ｂの回転速度情報データとして記憶部２１に記憶してもよい。

制御部２０は、各種設定に対応した対象材分離装置３の各部を制御する。すなわち、押さえローラ３５２の上下方向の位置の設定情報に基づいて押さえローラ位置調整部３５４ａ、３５４ｂを制御し、押さえローラ３５２の上下方向の位置を、押さえローラ３５２と送りローラ３５３との離間距離ＺＡが対象材４の厚みよりも短くなるように、また、送り出された対象材４における帯状刃３１との当接位置が、おおよそ第１層４１と第２層４２の境界となるように制御する。また、刃位置調整ローラ３４ａ、３４ｂの奥手前方向の位置の設定情報に基づいて刃位置調整ローラ３４ａ、３４ｂの奥手前方向の位置を制御し、押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって圧縮されながら送られてきた対象材４が、圧縮から解放されて元の厚みに復元しはじめてから、元の厚みに復元しきる前に帯状刃３１の刃先３１０と当接する位置となるように帯状刃３１の短手方向（奥手前方向）の位置（離間距離ＺＢの長さ）を制御する。なお、押さえローラ３５２の上下方向の位置（離間距離ＺＡ）や、帯状刃３１の短手方向の位置（離間距離ＺＢ）は、対象材４の形状、厚み、大きさといった特徴によって最適な設定が変化する。
制御部２０は、押さえローラ３５２および送りローラ３５３の回転速度の設定情報に基づいて押さえローラ３５２および送りローラ３５３の回転を制御し、砥石３３の回転速度の設定情報に基づいて砥石３３の回転を制御し、プーリ３２ａ、３２ｂの回転速度の設定に基づいてプーリ３２ａ、３２ｂの回転を制御する。また、制御部２０は、記憶部２１に記憶された立体形状積層体分離プログラムを実行することによって対象材分離装置３の各部の制御を行ってもよい。

次に、図５ａ～図８ｂと共に、対象材５が端面から押さえローラ３５２と送りローラ３５３の間に挿入されていき、刃先３１０で切断されて２つに分離される動作について説明する。
図５ａは、対象材４の分離前における分離部３５のＡ－Ａ矢視断面図であり、図５ｂは、対象材４の分離前における湾曲部４０のＢ－Ｂ矢視切断部分端面図である。
対象材４は、押さえローラ３５２と送りローラ３５３との間に、対象材４の厚み方向が帯状刃３１の厚み方向と略平行となるように、帯状刃３１の反対側から挿入される。押さえローラ３５２と送りローラ３５３との間への対象材４の挿入方法は、本実施例のように、帯状刃３１の方向に水平方向に対象材４を送る送り台座３６を備え、制御部２０によって制御される送り台座３６によって送り台座３６上に配置された対象材４を移動させて押さえローラ３５２と送りローラ３５３との間に挿入する形態としてもよいし、例えば、操作者によって対象材４が押さえローラ３５２と送りローラ３５３との間に手動で挿入されてもよい。また、重ねられた層の上下については特に限定されない。すなわち、本実施例では第１層４１が上部、第２層４２が下部の状態で挿入されている例を示したが、第１層４１が下部、第２層４２が上部の状態で挿入されてもよい。このとき、対象材４は変形や押圧されていない自由状態であり、対象材４が厚み方向に立体状になっている湾曲部４０のＢ－Ｂ矢視（図５ａ参照）部分は、図５ｂに示すように高さが最大限に高い状態になっている。

図６ａは、対象材４の押さえ送り中における分離部３５のＡ－Ａ矢視断面図であり、図６ｂは、対象材４の押さえ送り中における湾曲部４０のＣ－Ｃ矢視切断部分端面図である。
挿入された対象材４は、押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって圧縮されながら水平方向（送り方向）に帯状刃３１に向かって送られる。詳細には、押さえローラ３５２は、下面の側面が刃先３１０方向に向かう方向に回転するように回転方向が制御されており、送りローラ３５３は、上面にあたる側面が刃先３１０方向に向かう方向に回転するように回転方向が制御されているため、挿入された対象材４は、上方向から押さえローラ３５２に送りローラ３５３に対して押さえつけられながら、帯状刃３１に向かう一方向（送り方向）に送られる。また、挿入された対象材４の元の厚みＹＡは、押さえローラ３５２と送りローラ３５３との離間距離ＺＡよりも厚く、対象材４は強い圧縮によって変形する程度の柔らかさを有する素材で形成されているため、対象材４の厚みが本来の厚みよりも薄くなった状態（厚みが離間距離ＺＡと同じ大きさとなった状態）で押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって送られる。その後、押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって送り出された対象材４は、押さえローラ３５２と送りローラ３５３から受けていた圧縮から解放され、徐々に元の厚みＹＡに復元する。このとき、対象材４は、圧縮から解放されて元の厚みＹＡに復元しはじめてから、元の厚みＹＡに復元しきる前の圧縮後厚みＹＢのときに帯状刃３１の刃先３１０と当接する。すなわち、元の厚みＹＡは、離間距離ＺＡおよび圧縮後厚みＹＢよりも大きく、圧縮後厚みＹＢは、元の厚みＹＡよりも小さく、離間距離ＺＡよりも大きい。
このとき、対象材４は、押さえローラ３５２と送りローラ３５３で一部が押圧されているため、その押圧部分に近い立体形状部分は、押さえローラ３５２と送りローラ３５３の回転軸方向（すなわち幅方向）へ広げられて高さが低い状態となっている。このため、対象材４が厚み方向に立体状になっている湾曲部４０のＣ－Ｃ矢視（図６ａ参照）部分は、図６ｂに示すように、図５ｂの段階と比較して、湾曲部４０の厚み方向の長さが小さくなり（高さが低くなり）、幅方向に広がる。こうして、対象材４が圧縮されて湾曲部４０が次第に平面となるように変形していく。

図７ａは、対象材４の分離中前半における分離部３５のＡ－Ａ矢視断面図であり、図７ｂは、対象材の分離中前半における湾曲部４０のＤ－Ｄ矢視切断部分端面図である。
対象材４の湾曲部４０は、押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって立体から略平面の形状に圧縮されながら水平方向に帯状刃３１に向かって送られる。そして、押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって送り出された湾曲部４０は、押さえローラ３５２と送りローラ３５３から受けていた圧縮から解放され、徐々に元の厚みおよび元の形状に復元する。このとき、湾曲部４０は、圧縮から解放されて元の厚みおよび元の形状に復元しはじめてから、元の厚みおよび元の形状に復元しきる前の圧縮後厚みのときに帯状刃３１の刃先３１０と当接する。
図７ａに示す位置のとき、対象材４が厚み方向に立体状になっている湾曲部４０のＤ－Ｄ矢視（図７ａ参照）部分は、押さえローラ３５２と送りローラ３５３の回転軸同士の間位置（すなわち最も間隔が狭い位置）に位置しており、図７ｂに示すように、対象材４の厚みよりも薄い状態に押圧されて幅方向に最大限広がる。

図８ａは、対象材４の分離中後半における分離部３５のＡ－Ａ矢視断面図であり、図８ｂは、対象材４の分離中後半における湾曲部４０のＥ－Ｅ矢視切断部分端面図である。
押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって圧縮されながら送られた対象材４は、自由状態の厚みに復帰するより前に刃先３１０に接触し帯状刃３１によって第１層４１と第２層４２とに切断されて分離される。すなわち、対象材４は各層を形成している素材ごとに分離される。このとき、挿入時に上部とした第１層４１は、帯状刃３１の上部から排出され、挿入時に下部とした第２層４２は、帯状刃３１の下部から排出される。また、湾曲部４０についても同様に第１層４１と第２層４２とに切断されて分離される。ここで、便宜上第１層４１と第２層４２に分離すると説明しているが、正確には、対象材４の厚み方向における刃先３１０が接触した位置で第１部と第２部に分離されている。このため、対象材４の平面形状部分での分離でみると、第１部が１００％第１層４１であり、第２部は若干残った第１層４１と第２層４２で形成される、あるいは、第２部が１００％第２層４２であり、第１部は若干残った第２層４２と第１層４１で形成される。

なお、対象材分離装置３に加熱装置を備え、対象材４を押さえローラ３５２と送りローラ３５３との間に挿入する際に、対象材４を加熱しながら挿入してもよい。このときの加熱は、第１層４１と第２層４２のいずれもが溶融しない範囲での加熱とすることが好ましい。このような形態であれば、圧縮による対象材４の歪みが発生しづらく、より綺麗に第１層４１と第２層４２とに分離できる。また、対象材４を加熱しながら押さえローラ３５２と送りローラ３５３との間に挿入する場合は、より弾性の高い方を上部とすることが好ましい。より弾性の高い方を上部とすることで、押さえローラ３５２によって湾曲部４０を確実に略平面の形状に圧縮することができ、より綺麗に第１層４１と第２層４２とに分離できる。

以上の構成により、２層以上の素材で形成された弾性を有する立体物を層毎に分離できる立体形状積層体分離方法および立体形状積層体分離装置を提供できる。
帯状刃３１の短手方向の位置は、押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって元の厚みよりも薄い厚みの略平面となった湾曲部４０が、元の形状に復元し始めてから復元が完了するまでの間に湾曲部４０に当接する位置となるように、刃位置調整ローラ３４ａ、３４ｂおよび制御部２０によって制御されている。この構成により、元の形状が立体である湾曲部４０においても接合された２層の間に確実に帯状刃３１を当接させることができ、帯状刃３１によって綺麗に各層に切断して分離することができる。また、対象材４が元の厚みに復元する途中で切断されるため、圧縮によって発生した湾曲部４０における厚み方向の歪みが取り除かれた状態で切断することができる。すなわち、湾曲部４０における圧縮による歪みによって切断中の帯状刃３１に負担がかかることがなく、スムーズに切断して各層に分離することができる。さらに、切断中の帯状刃３１に負担がかからないことで、帯状刃３１が厚み方向にぶれることがなく、湾曲部４０をきれいに各層に切断して分離することができる。

また、帯状刃３１は、湾曲部４０が押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって形成された厚みから元の厚みに復元するまでの間に湾曲部４０に当接する位置となるように、刃位置調整ローラ３４ａ、３４ｂおよび制御部２０によって制御されている。この構成により、より圧縮によって発生した湾曲部４０における厚み方向の歪みが取り除かれた状態で切断することができる。すなわち、湾曲部４０における圧縮による歪みによって切断中の帯状刃３１により負担がかかることがなく、スムーズに切断して各層に分離することができる。

また、立体形状である対象材４を、押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって所定の厚みに押圧して自由状態の対象材４の厚み（１枚のシートとしての厚み）より薄くしておき、立体形状部分である湾曲部４０についても幅方向に広げて同じ厚みに薄くしておき、これら全体が自由状態の厚み（１枚のシートとしての厚み）に復帰する前に帯状刃３１により切断して第１部（第１層４１）と第２部（第２層４２）に分離するため、強力に融着あるいは接着されていて第１層４１と第２層４２に剥がす等の方法で分離することが困難な対象材４を、第１部（第１層４１）と第２部（第２層４２）に分離することができる。これにより、これまで資源の再利用が非常に困難であった対象材４を第１部（第１層４１）と第２部（第２層４２）に分離して再利用することができる。

また、刃先３１０の厚み方向の位置は、送りローラ３５３と押さえローラ３５２の間に刃先３１０の反対側から後述する対象材４が挿入されてきて刃先３１０に接触した際に、対象材４の第１層４１と第２層４２の境界面（境界線）とすることにより、第１部（第１層４１）と第２部（第２層４２）に好適に分離できる。

また、刃先３１０の厚み方向の位置は、送りローラ３５３と押さえローラ３５２の間に刃先３１０の反対側から後述する対象材４が挿入されてきて刃先３１０に接触した際に、対象材４の第１層４１と第２層４２の境界面（境界線）に対してどちらかの層側へ若干移動させた位置に設定することにより、この若干移動させた側の層については確実にその層の素材だけを回収することができる。詳述すると、湾曲部４０等の立体形状部分に略直角に立ち上がり屈曲している部分など、押さえローラ３５２と送りローラ３５３によって幅方向に押し広げつつ押圧しても、送り出した先で厚みが復帰するよりも前に立体形状に若干戻ろうとして平面状態が崩れてしまい、刃先３１０が入る位置で境界面が平面になっていないような場合に、再利用したい側の素材に他の素材が少しも混ざらないように分離するよう調整する、あるいは再利用したい側の素材を少しでも多く取りつつ他の素材が残存する量を極力少なくするよう調節するといったことができる。

この発明と本実施例について、
この発明の支持手段および支持部は、送りローラ３５３に対応し、以下同様に、
押さえ手段および押さえ部は、押さえローラ３５２に対応し、
送り手段および送り部は、送りローラ３５３または／および押さえローラ３５２を回転させるモータ（図示省略）に対応し、
切断手段および切断部は、帯状刃３１に対応し、
刃位置制御部は、刃位置調整ローラ３４ａ、３４ｂ、および刃位置調整ローラ３４ａ、３４ｂを制御する制御部２０に対応するが、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、本実施例では、回転する押さえローラ３５２および送りローラ３５３によって、対象材４を厚み方向に圧縮しながら送る形態としたが、対象材４を湾曲部４０が元の厚みより薄い厚みを有する略平面となるように圧縮し、湾曲部４０が、元の形状に復元し始めてから復元が完了するまでの間に湾曲部４０を帯状刃３１に当接させる形態であれば限定されない。例えば、押さえローラ３５２を一対のプーリに巻き付けて回転する押さえベルトとし、送りローラ３５３を同様に送りベルトとして押さえベルトと対向する位置に配置してもよい。または、押さえローラ３５２を押さえ板とし、送りローラ３５３を押さえ板と厚み方向に対向する支持板として、対象材４を押さえ板と支持板で挟み込み、対象材４を挟み込んだまま帯状刃３１に当接させるように移動させてもよい。

また、本実施例では、押さえローラ３５２の上下方向の位置と、帯状刃３１の短手方向の位置を、制御部２０によって制御したが、操作者が直接操作することで押さえローラ３５２の上下方向の位置を調整できる押さえローラ位置調整操作部と、操作者が直接操作することで帯状刃３１の短手方向の位置を調整できる帯状刃位置調整操作部とを対象材分離装置３に備え、操作者がローラ位置調整部と帯状刃位置調整部とを操作することで、押さえローラ３５２の上下方向の位置と、帯状刃３１の短手方向の位置を調整する形態としてもよい。

この発明は、自動車製造時における、複数の樹脂素材層を含有する廃材を、樹脂素材層ごとに分離する産業に利用することができる。

１…立体形状積層体分離装置
２…操作装置
２０…制御部
２１…記憶部
２２…通信部
２３…入力部
２４…表示部
３…対象材分離装置
３１…帯状刃
３２ａ、３２ｂ…プーリ
３３…砥石
３４ａ、３４ｂ…刃位置調整ローラ
３５…分離部
３５１…案内部
３５２…押さえローラ
３５３…送りローラ
３５４…押さえローラ位置調整部
３６…送り台座
４…対象材
４０…湾曲部
４１…第１層
４２…第２層

Claims (5)

1. 異なる素材を２層以上重ねて接合されることで形成され、前記素材の重なり方向に湾曲する湾曲部を有する対象材を、それぞれの前記素材に分離する方法であって、
   前記素材の内の少なくとも１層は、変形時に元の形状に戻ろうとする弾性を有する弾性素材であり、
   前記対象材を厚み方向の片面側から支える支持手段と、
   前記支持手段と対向して前記対象材の厚みより短く離間して配置されている押さえ手段と、
   前記支持手段および前記押さえ手段の少なくとも一方を動作させて前記支持手段および前記押さえ手段によって圧縮して保持された前記対象材を、一方向である送り方向に送る送り手段と、
   前記送り方向に対向する方向に刃先を向けた切断手段とを設け、
   前記切断手段の前記刃先は、前記押さえ手段によって元の厚みよりも薄い厚みの略平面となった前記対象材が、元の厚みに復元し始めてから復元が完了するまでの間に前記対象材に当接する位置に設けられており、
   前記押さえ手段と前記支持手段によって、前記対象材を押圧して前記対象材を元の厚みよりも薄い厚みを有する略平面形状に圧縮し、
   前記押さえ手段と前記支持手段により圧縮している前記対象材を前記送り手段によって前記送り方向に圧縮しながら送り、
   送られた前記対象材が元の形状に復元し始めてから復元が完了するまでの間に前記切断手段の前記刃先を前記対象材に入れることで前記対象材を第１部と第２部に分離する
   立体形状積層体分離方法。
2. 前記刃は、前記対象材が前記押さえ手段と前記支持手段によって押圧されて薄くなった厚みから元の厚みに復元するまでの間に前記対象材に当接する位置に設けられている
   請求項１記載の立体形状積層体分離方法。
3. 前記押さえ手段と前記支持手段の間隔は、前記対象材を厚み方向に押圧することで最大限圧縮した際の厚みから自由状態の前記対象材の厚みの９０％の厚みの範囲内に設定され、
   前記刃は、前記対象材が前記押さえ手段と前記支持手段によって押圧されて薄くなった厚みから９５％の厚みに復元するまでの間に前記対象材に当接する位置に設けられている
   請求項２記載の立体形状積層体分離方法。
4. 前記刃は、前記１層と他の層との境界線または境界線から所定厚の範囲内で前記対象材に前記刃先が入る位置に配置され、
   前記対象材を前記刃先の入った位置で前記第１部と前記第２部に分離する
   請求項２または３記載の立体形状積層体分離方法。
5. 異なる素材を２層以上重ねて接合されることで形成され、前記素材の重なり方向に湾曲する湾曲部を有する対象材を、それぞれの前記素材に分離する装置であって、
   前記素材の内の少なくとも１層は、変形時に元の形状に戻ろうとする弾性を有する弾性素材であり、
   前記対象材を厚み方向の片面側から支える支持部と、
   前記支持部と対向して前記対象材の厚みより短く離間して配置されている押さえ部と、
   前記支持部および前記押さえ部の少なくとも一方を動作させて前記支持部および前記押さえ部によって挟まれて保持された前記対象材を、一方向である送り方向に送る送り部と、
   前記送り方向に対向する方向に刃先を向けた切断部と、
   前記切断部の前記刃先の前記送り方向における位置を、送られてきた前記対象材の前記対象材が元の厚みに復元し始めてから復元が完了するまでの間に前記対象材に当接する位置となるように制御する刃位置制御部とを備える
   立体形状積層体分離装置。

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