JP7410605B1 - 試験基材を試験片に裁断する刃物機構及び試験片の裁断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性を向上しながら、裁断の際に裁断位置を確認可能とする。【解決手段】刃物機構１００は、ベースプレート３と、ベースプレート３に連結され、かつ試験基材６を試験片７に裁断する筒状刃物１と、筒状刃物１の外側に位置し、ベースプレート３の刃物固定側の表面に平行姿勢で往復運動自在に配置される外側プレート２とを備え、外側プレート２が、筒状刃物１を内側に配置する枠形状であって、その内形を筒状刃物１の外周面に沿う形状としており、外側プレート２の内周面２３と筒状刃物１の外周面１３との間には、外側プレート２が筒状刃物１に対して往復運動できる刃物隙間２５を設け、外側プレート２の内周面２３が、筒状刃物１の外周面１３に対向する対向面２３ａを有し、対向面２３ａは、刃物隙間２５が上広がりとなる傾斜面２４を有する。【選択図】図１１

Description

本発明は、プラスチックやゴム等のシート状や板状の試験基材を、引張試験や衝撃試験等に用いられる試験片に裁断する刃物機構と、この刃物機構を備える試験片の裁断装置に関する。

種々の用途に使用される材料は、ＩＳＯ、ＪＩＳなどの基準、規格に基づいて引張試験や衝撃試験等の各種試験が行われる。たとえば、タイヤなどに使用されるゴムは、引張試験や衝撃試験をするために、ゴムを所定の厚さのシート状の試験基材とし、これをダンベル形状の試験片に裁断している。試験基材は、厚さと外形を規格に適合する寸法に裁断して引張試験に使用される。

シート状の試験基材をダンベル形状に裁断する試験片の裁断装置は開発されている（特許文献１、２参照）。しかし、刃物の外周面、特に鋭利な刃先が表出しており、作業者が誤って触れるおそれがあり、安全性の問題があった。

そこで本発明者は以上の欠点を解消することを目的として、筒状刃物の刃先と外周面を覆う位置に外側プレートを配置した裁断装置を開発した（特許文献３参照）。この裁断装置の外側プレートは刃先が作業者の指に触れることを防止して、裁断作業や取扱いの安全性を向上している。種々の用途に使用される様々な試験基材を適切に裁断するために、厚みと強度のある外側プレートで試験基材を押圧し、筒状刃物で試験基材を裁断する必要がある。そして試験基材から複数の試験片を無駄なく裁断する必要があり、しかも試験片の破損、欠けなど試験誤差の原因を回避しなければならない。しかし、筒状刃物の外周面に近接する外側プレートの厚みにより裁断の際に刃先を認識して裁断位置を確認することが難しく、試験片の破損、欠けなどを回避しつつ無駄なく所定の位置で裁断することが難しいという問題がある。

特開２０００－２１０８９９号公報 特開平０５－０５７６８９号公報 特開２０２２－０６６０７３号公報

本発明はさらに以上の欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の目的の一つは、安全性を確保しながら、裁断時に刃先を確認できる刃物機構及びこの刃物機構を備える裁断装置を提供することにある。

本発明のある態様に係る刃物機構は、受け台にセットされた試験基材をプレス機構で裁断する刃物機構であって、刃物機構が、プレス機構に固定されるベースプレートと、ベースプレートに連結され、かつ試験基材を試験片に裁断する筒状刃物と、筒状刃物の外側に位置し、ベースプレートの刃物固定側の表面に平行姿勢で往復運動自在に配置される外側プレートと、を備え、外側プレートが、筒状刃物を内側に配置してなる枠形状であって、その内形を筒状刃物の外周面に沿う形状としており、外側プレートの内周面と筒状刃物の外周面との間には、外側プレートが筒状刃物に対して往復運動できる刃物隙間を設け、外側プレートの内周面が筒状刃物の外周面に対向する対向面を有し、対向面は刃物隙間が裁断時に刃先を認識可能とする上広がりとなる傾斜面を有する。

本発明のある態様に係る裁断装置は、刃物機構と、試験片に裁断される試験基材を載せて裁断する裁断面を有する受け台と、刃物機構を裁断面に載せた試験基材に押圧するプレス機構とを備える。

以上の刃物機構及びこの刃物機構を備える裁断装置は、安全性を確保しながら、裁断時に刃先を確認できる特長がある。

本発明の一実施形態に係る刃物機構の概略斜視図である。 図１に示す刃物機構の分解斜視図である。 刃物機構の概略斜視図である。 図１の刃物機構で裁断される試験片の一例を示す概略斜視図である。 試験片の他の例を示す概略図である。 試験片の他の例を示す概略図である。 図１の刃物機構で短い刃側の刃物隙間を示す概略斜視図である。 図１の刃物機構で短い刃側の刃物隙間を示す概略斜視図である。 図１に示す刃物機構の底面図である。 図１に示す刃物機構の部分的垂直縦断面図であって、図９のＸ－Ｘ線端面に相当する図である。 図１０の要部拡大断面図である。 図１に示す刃物機構の部分的垂直横端面図であって、図９のＸＩＩ－ＸＩＩ線端面に相当する図である。 図１に示す刃物機構の部分的垂直横端面図であって、図９のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線端面に相当する図である。 外側プレートの概略斜視図、筒状刃物と内側プレートの概略水平断面斜視図である。 他の実施例に係る外側プレートの概略斜視図である。 他の実施例に係る外側プレートの概略斜視図である。 他の実施例に係る外側プレートの概略斜視図である。 比較例の筒状刃物が試験基材を裁断する状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の他の実施形態に係る裁断装置の概略構成図である。 本発明の一実施例の刃物機構の参考写真である。 図２０の要部拡大写真である。 比較例の刃物機構の参考写真である。 図２２の要部拡大写真である。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。図は構造を分かり易くするために、例えば筒状刃物の刃先部分を多少誇張して表示する。なお、本明細書において、上下方向は図面において特定されるものとする。

本開示の形態は、以下の構成や特徴によって特定されてもよい。
本開示の一態様に係る刃物機構は、試験基材をプレス機構で裁断する刃物機構であって、刃物機構が、プレス機構に固定されるベースプレートと、ベースプレートに連結され、かつ試験基材を試験片に裁断する筒状刃物と、筒状刃物の外側に位置し、ベースプレートの刃物固定側の表面に平行姿勢で往復運動自在に配置される外側プレートと、を備え、外側プレートが、筒状刃物を内側に配置してなる枠形状であって、その内形を筒状刃物の外周面に沿う形状としており、外側プレートの内周面と筒状刃物の外周面との間には、外側プレートが筒状刃物に対して往復運動できる刃物隙間を設け、外側プレートの内周面が筒状刃物の外周面に対向する対向面を有し、対向面に刃物隙間が裁断時に刃先を認識可能とする上広がりとなる傾斜面を有する。

以上の刃物機構は、安全性を確保しながら、裁断時に刃先を確認できる特長がある。外側プレートが、筒状刃物を内側に配置してなる枠形状であって、その内形を筒状刃物の外周面に沿う形状としており、筒状刃物の刃先を覆う位置に外側プレートを配置することで刃物機構の裁断、取扱いの安全性を向上できる。また、外側プレートの内周面が筒状刃物の外周面に対向する対向面を有し、対向面は刃物隙間が上広がりとなる傾斜面を有して筒状刃物の外周面に対向することで、刃物機構の安全性を向上しながら、裁断時に刃先を直接目視可能、認識可能として裁断位置を確実に確認でき、所定の位置で無駄なく試験基材を裁断できるからである。しかも極めて簡単な構成、構造でこれらの効果を実現できる。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、外側プレートの下面側の刃物隙間（Ｓ１）を上面側の刃物隙間（Ｓ２）より狭くできる。以上の刃物機構は、安全性を確保しながら、裁断時に刃先を確認できる特長がある。外側プレートの下面側の刃物隙間（Ｓ１）を相対的に狭くすることで、指先などが刃先に触れることを防止して安全性を向上でき、また外側プレートの上面側の刃物隙間（Ｓ２）を相対的に広くすることで、上方から刃先位置を認識し易く、裁断位置を確認し易くできるからである。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、対向面の全部または一部は、刃物隙間が上広がりとなる傾斜面を有することができる。以上の刃物機構は、試験片、刃物機構の形状、構造、構成などに応じて安全性を確保しながら、傾斜面を設けた対向面側から裁断時に刃先を認識し易くできる。例えば、短刃対向面または／及び長刃対向面が刃物隙間が上広がりの傾斜面を有することで、短刃対向面または長刃対向面の傾斜面側から裁断時に刃先を認識し易くできる。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、傾斜面を同一または異なる傾斜角（θ）にできる。以上の刃物機構は、試験片、刃物機構の形状、構造、構成などに応じて安全性を確保しながら、裁断時に刃先を認識し易くできる。例えば短刃対向面を相対的に緩やかな傾斜面として刃先の確認可能な視野を広くでき、またそれ以外を相対的に急な傾斜面とし、外側プレートの下面側の刃物隙間を狭くして、安全性と裁断精度を向上できる。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、外側プレートの上面側の刃物隙間（Ｓ２）または下面側の刃物隙間（Ｓ１）を同一または異なる間隔にできる。以上の刃物機構は、例えば相対的に外側プレートの上面側の刃物隙間（Ｓ２）を大きくする領域を設けて刃先の確認可能な視野を広くでき、また相対的に外側プレートの下面側の刃物隙間を狭くする領域を設けて安全性と裁断精度を向上できる。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、傾斜面の外側プレートの下面（押圧面）に対する傾斜角（θ）を２０度～８０度にできる。以上の刃物機構は、筒状刃物の外周面に応じた傾斜角として指先が刃先に触れることを防止して安全性の向上でき、また刃先を確認し易くできる。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、外側プレートの下面側の刃物隙間（Ｓ１）を０．１ｍｍ以上２ｃｍ以下にできる。以上の刃物機構は、作業者の指先が刃先に触れることを防止して安全性を向上しながら、外側プレートの上面側の刃物隙間（Ｓ２）を広くして刃先を確認し易くできる。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、少なくともベースプレートの外形の一部を外側プレートの外形よりも小さくできる。以上の刃物機構は、例えばベースプレートの一辺の長さ（ｄ）を外側プレートの対応する辺の長さ（Ｄ）よりも短くして、安全性の向上とともに、刃先を認識可能な視野を広くして、裁断位置の確認し易くできる特長がある。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、外側プレートを透明にできる。以上の刃物機構は、筒状刃物や刃先の位置、試験基材の位置や表面状態を確認し易くして、安全性を向上しながら、裁断時に刃先を確認できる特長がある。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、外側プレートをプラスチック製にできる。以上の刃物機構は、軽量、安価で、加工し易く、取り扱い易く安全性を向上しながら、裁断時に刃先を確認し易くできる特長がある。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、さらに外側プレートをベースプレートの表面から離れる方向に弾性的に押し出す弾性体を備え、外側プレートは、試験基材との対向面に平面状の押圧面を有し、非裁断時において押圧面を弾性体に押し出された状態で、筒状刃物の刃先から突出する位置（突出位置）に配置できる。以上の刃物機構は、弾性体を介して押圧面が突出位置に配置されることで、刃先が外側プレートに隠れ安全性を向上しながら、裁断時に刃先を確認できる特長がある。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、筒状刃物が試験基材をダンベル形状、方形、円形、多角形のいずれか形状の試験片に裁断することができる。以上の刃物機構は、試験片の形状に応じた安全性を確保しながら、裁断時に刃先を確認できる特長がある。

本開示の他の態様に係る刃物機構は、筒状刃物が、試験片の長辺側の両側縁を裁断する一対の長い刃と、長い刃の両端部に連結されて試験片の短辺側の両端縁を裁断する一対の短い刃を有し、外側プレートが、短い刃の外周面に対向する短刃対向面と、長い刃の外周面に対向する長刃対向面とを有し、短刃対向面は刃物隙間が上広がりの傾斜面を有することができる。本開示の他の態様に係る刃物機構は、長刃対向面は刃物隙間が上広がりの傾斜面を有することができる。本開示の他の態様に係る刃物機構は、短刃対向面の傾斜面の外側プレートの下面（押圧面）に対する傾斜角（θ）を、長刃対向面の傾斜面の傾斜角（θ）よりも小さくできる。本開示の他の態様に係る刃物機構は、短刃対向面の上側または下側の刃物隙間（Ｓ２またはＳ１）を対応する長刃対向面の上側または下側の刃物隙間よりも大きくできる。

本開示の他の態様に係る試験片の裁断装置は、刃物機構と、試験基材をセットする受け台と、刃物機構を試験基材がセットされた受け台に押し付けるプレス機構とを備えることができる。以上の裁断装置は、安全性を確保しながら、裁断時に刃先を確認できる特長がある。
（実施形態１）

図１～図１７、図２０、図２１は、実施形態１に係る刃物機構１００を示している。図１は上方からの概略斜視図、図２は分解斜視図、図３は下方からの概略斜視図、図４は試験片の概略斜視図、図５と図６は試験片の他の例の概略図、図７と図８は刃物隙間から刃先を認識する様子を示す概略斜視図、図９は底面図、図１０～図１３は部分的垂直断面図、図１４は外側プレートの概略斜視図、図１５～図１７は、他の実施例に係る外側プレートの概略斜視図、図２０、図２１は一実施例の参考写真、要部拡大写真をそれぞれ示している。

図１の刃物機構１００は、ベースプレート３と、ベースプレート３に連結され、かつ試験基材６を試験片７に裁断する筒状刃物１と、筒状刃物１の外側に位置し、ベースプレート３の刃物固定側の表面に平行姿勢で往復運動自在に配置される外側プレート２と、筒状刃物１の内側に位置し、ベースプレート３の刃物固定側の表面に平行姿勢で往復運動自在に配置されてなる内側プレート４とを備えている。
（試験基材６）

試験基材６は種々の用途に使用される。本開示の刃物機構１００で裁断する試験基材６の材質、厚さ、形状などを特定するものではなく、引張試験などに使用される全ての試験基材を使用することができる。試験基材６は、例えばプラスチック、ゴム状弾性体、金属板、さらに異種材料が含有または積層された含有体、積層体などであり、厚さは１ｍｍ以下の薄膜、１～３ｍｍのシート状、３ｍｍないし５ｃｍの板材である。試験基材６を可撓性のある材質に特定するものではなく、例えばセラミック等のようにほとんど可撓性のない無機材質の試験基材６も含まれ、刃物機構１００は破損を防止して裁断できる。
（試験片７）

試験基材６は試験領域７Ｘを有する所定の寸法の試験片７に裁断され、規格に基づいて引張試験や衝撃試験、破裂試験等の各種試験が行われる。本開示は試験片７の形状、寸法などを特定するものではないが、例えば試験片７をダンベル形状にできる（図４）。この試験片７は、中央部の一定の横幅（Ｗ）の試験領域７Ｘの両端に、試験機等に連結するためのチャッキング領域７Ｙを有する。この試験片７は、試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）を高い寸法精度で裁断する必要がある。試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）の寸法誤差が、試験基材６の引張強度などの測定誤差の原因となるからである。この試験片７は、試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）を狭くしながらチャッキング領域７Ｙで試験機に確実に連結できる。ただし、試験片７はダンベル形状以外の形状、例えば、長方形、正方形（図５）、多角形、円形（図６）、楕円形、星形、十字形、対称形または非対称形、不整形などにできる。試験片７は、例えば全体を一定の横幅の方形（長方形、正方形）として両端をチャッキング領域７Ｙにでき、またチャッキング領域７Ｙの間または内側を試験領域７Ｘにできる。
（筒状刃物１）

筒状刃物１は、下端縁の刃先１０で試験基材６を試験片７に打ち抜き裁断する。筒状刃物１は、刃先１０の形状を、裁断する試験片７の外形として、種々の形状の試験片７を裁断する。本開示は、筒状刃物１の形状、厚みなどを特定するものでないが、例えば図１～図３などの筒状刃物１はダンベル形状の試験片７を裁断できる。この筒状刃物１は、試験片７の長辺側の両側縁を裁断する一対の長い刃１１と、長い刃１１の両端部に連結されて試験片７の短辺側の両端縁を裁断する一対の短い刃１２とを有している。一対の長い刃１１は、試験領域７Ｘの両側を裁断する試験領域裁断刃１１Ｘと、チャッキング領域７Ｙの両側を裁断するチャッキング領域裁断刃１１Ｙとを有している。筒状刃物１は、中空の筒状であり内側中空部１７を有している。

筒状刃物１は、例えば厚さを２ｍｍないし１０ｍｍとする金属板を曲げ加工し、溶接して筒状とし、あるいは金属ブロックを放電加工などの方法で筒状に切断して製作できる。筒状刃物１は、焼き入れできる鋼材で製作されるが、好ましくは、加工性に優れた炭素鋼が適している。炭素鋼は、要求される硬さと脆さとを考慮して炭素の含有量を最適値に調整する。炭素鋼は、炭素の含有量を多くして硬くできる。ただ、炭素の含有量が多くなると脆くなるので、炭素の含有量を、例えば０．４％以上であって１．４％以下、好ましくは０．４５％以上であって０．７％以下とする炭素鋼を使用する。

筒状刃物１は、裁断された試験片７をスムーズに内部に挿入できるように、外周面１３に外側刃面１５を設けた片刃としている。刃先１０は、外周面１３の下端部を砥石やヤスリで研削して外側刃面１５を設ける。片刃の筒状刃物１は、筒状の内周面１４をほぼ垂直面としながら、寸法精度を向上するために内周面１４の下端部に沿って研削し研磨して修正刃面を設けることができ、外側刃面１５と修正刃面との先端縁を刃先１０として、内周面１４よりも外周面１３の方向に刃先１０を偏在させることができる。
（外側プレート２）

外側プレート２は、筒状刃物１の外側に配置されて、押圧面２１が試験基材６を押圧するアウタープッシャーである。本開示は、外側プレート２の形状、厚み、材質などを特定するものでないが、例えば図２などに示す外側プレート２は、筒状刃物１を内側に配置する枠形状であって、その内形を筒状刃物１の外周面１３に沿う形状、具体的には、試験片７を裁断する筒状刃物１の外形よりも大きい内形としている。外側プレート２の内周面２３と筒状刃物１の外周面１３との間には、外側プレート２を筒状刃物１に対して往復運動させるための刃物隙間２５を設けている。

図１などの外側プレート２は、下面を押圧面２１としており、筒状刃物１の外側にあって、筒状刃物１に対して相対的に上下方向に往復運動する。外側プレート２は、裁断される試験基材６の表面を平面状の押圧面２１で押圧する。外側プレート２は、筒状刃物１の刃先１０が試験基材６の表面に接触しない位置において、弾性体５１に押し出されて、押圧面２１が刃先１０に先行して試験基材６の表面を先押し、位置ずれしないように試験基材６を押し付け保持する。さらに押圧面２１で試験基材６を実質的に平面状に保持し、刃先１０による試験基材６の膨らみ、撓み、外側方向への変形を抑制した状態として裁断でき、裁断寸法精度を向上できる。

図９の枠形状の外側プレート２は、一対の縦枠２０ｍと一対の横枠２０ｎとを直角に連結している。両側の縦枠２０ｍは、筒状刃物１の試験領域裁断刃１１Ｘと対向する領域の横幅をチャッキング領域裁断刃１１Ｙに対向する領域よりも広くしており、この部分の内周面２３を試験領域裁断刃１１Ｘの外周面１３に接近させている。両端の横枠２０ｎは横幅を等しくしている。枠形状の外側プレート２は、例えば平板を加工して筒状刃物１が通過できる開口を設けることができ、水平位置及び姿勢の調整することなく押圧面２１を容易に同一平面にでき、筒状刃物１の外周面１３に沿って広い押圧面積で安定的に試験基材６をプレスできる。図の外側プレート２は、外形を長方形とすると共に、四隅の角を削って湾曲部２８を設けることで、安全性を向上している。ただし外側プレート２の外形を、例えば正方形、円形、楕円形、その他不整形などにできる。

外側プレート２の内周面２３は、筒状刃物１の外周面１３に対向する対向面２３ａを有し、対向面２３ａは、刃物隙間２５が上広がりとなる傾斜面２４を有する。この傾斜面２４は、相対的に外側プレート２の上面側の刃物隙間２５（Ｓ２）を広くして、裁断する際に上ないし上斜め方向から筒状刃物１の刃先１０を認識可能な領域を広くでき、少なくとも刃先１０の一部、好ましくは刃先１０の両端や刃先線を認識可能として、裁断位置を確認し易くできる（図７、８、２０、２１）。また傾斜面２４は、相対的に外側プレート２の下面側の刃物隙間２５（Ｓ１）を狭くして、作業者の指先が入り込む、不意に刃先１０に触れることを防止して使用、取扱いの安全性を向上できる。また傾斜面２４は、傾斜面を有しない場合（図１８）よりも、外側プレート２の下面側の刃物隙間２５（Ｓ１）を狭くでき、押圧面２１が筒状刃物１に近接して試験基材６を押圧して、裁断寸法精度を向上できる。さらに傾斜面２４は刃先１０の位置や姿勢を案内するガイド、刃先１０の突出具合を規定するストッパにすることもできる。

図１８、図２２、図２３は、対向面９２３が傾斜面を有しない比較例の刃物機構９００を示す。図の刃物機構９００は、外側プレート９０２の上面側の刃物隙間９２５が下面側よりも狭く、外側プレート９０２の厚みが相まって、裁断する際に刃先、裁断位置の確認が困難となる。確かに、外側プレート９０２の上面側の刃物隙間９２５を広くすることで裁断位置の確認を可能にできるが、これにより外側プレート９０２の下面側の刃物隙間９２５はさらに広くなり、指先が刃物隙間９２５に入り込む、意図せず刃先に触れることを防止できず、安全性の低下を招く。また外側プレート９０２が筒状刃物９０１に近接して試験基材９０６を押圧することもできず、裁断の寸法精度の低下を招くという問題を生じる。この問題を回避するために、外側プレート９０２の下面側の刃物隙間９２５を狭くし過ぎると、外側プレート９０２が筒状刃物９０１に接触しスムーズな往復運動が困難となる問題が生じる。

傾斜面２４の傾斜角（θ）は、外側プレート２が筒状刃物１に対してスムーズに往復運動でき、かつ裁断する際に裁断位置の確認を可能とするために、外側プレート２の下面（押圧面２１）に対して２０度～８０度が好ましく、３０度～７０度がより好ましい。傾斜面２４の傾斜角（θ）が大き過ぎると、刃先１０位置の確認可能な領域が狭くなり、または刃先１０位置の確認が困難、もしくは外側プレート２が筒状刃物１に接触しスムーズな往復運動が困難となる。傾斜面２４の傾斜角（θ）を小さ過ぎると、傾斜面２４の下側先端の強度不足または押圧力不足が生じ得るからである。

図１４の対向面２３ａは、短い刃１２の外周面１３に対向する一対の短刃対向面２３Ｂ、短刃対向面２３Ｂに連結されて長い刃１１の外周面１３に対向する一対の長刃対向面２３Ａを有している。図１４の外側プレート２は、一対の短刃対向面２３Ｂと一対の長刃対向面２３Ａの両方に刃物隙間２５が上広がりとなる傾斜面２４を有している。この外側プレート２は短刃対向面２３Ｂまたは長刃対向面２３Ａのいずれの側からも刃物隙間２５を覗いて筒状刃物１の刃先１０を認識でき、特に図７と図８に示すように、短刃対向面２３Ｂの刃物隙間２５から短い刃１２の刃先１０の両端（角部）を認識し易くできる。
（外側プレート２の他の実施例）

外側プレート２の対向面２３ａの全部または一部に、刃物隙間２５が上広がりの傾斜面２４を有することができる。例えば図１５の外側プレート２は、対向する一対の短刃対向面２３Ｂの両面が傾斜面２４を設けている。この傾斜面２４は、刃物隙間２５から短い刃１２の刃先１０、裁断位置を確認できる。図１５は、対向する一対の短刃対向面２３Ｂの両方に傾斜面２４を設けているが、一方の短刃対向面２３Ｂに傾斜面２４を設けることもできる。図１６の外側プレート２は、長刃対向面２３Ａが傾斜面２４を設けている。この傾斜面２４は、刃物隙間２５から少なくとも長い刃１１の刃先１０の一部、裁断位置を確認できる。図１６は、一方の長刃対向面２３Ａが傾斜面を設けているが、対向する一対の長刃対向面２３Ａの両面が傾斜面２４を設けることもできる。図１７の外側プレート２は、短刃対向面２３Ｂと長刃対向面２３Ａが傾斜面２４を設けている。この傾斜面２４は、傾斜面２４を設けた短刃対向面２３Ｂまたは長刃対向面２３Ａの刃物隙間２５から少なくとも短い刃１２の刃先１０または長い刃１１の刃先１０の一部、裁断位置を確認できる。図１７は、一方の短刃対向面２３Ｂと一方の長刃対向面２３Ａが傾斜面２４を設けているが、対向する一対の短刃対向面２３Ｂまたは一対の長刃対向面２３Ａの両面が傾斜面２４を設けることもできる。さらに対向面２３ａの一部、一定の範囲、角度、領域、一辺（一面）または曲線（曲面）の一部に傾斜面２４を設けることができ、例えば、刃先１０の両端、角部を覆う領域、中心角４５度の弧状、長刃対向面２３Ａの一部、長い刃１１の両端付近などに傾斜面２４を設けることもできる。

本開示は傾斜面２４を特定しない。傾斜面２４は同一または異なる傾斜角（θ）にできる。例えば図１０及び図１２の外側プレート２は、短刃対向面２３Ｂの傾斜面２３ａの傾斜角（θ１）を長刃対向面２３Ａの傾斜面２３ａの傾斜角（θ２）よりも小さくしている。この外側プレート２は、短刃対向面２３Ｂの上斜め方向からの刃先１０、裁断位置の確認をより容易にできる。傾斜面２４は凹凸を有する表面で足り、梨地の切断面などの非鏡面にできる。非鏡面は鏡面研磨、加工などの仕上げを要することなく製造コストを減少できる。図１０などは傾斜面２４を平面とするが、傾斜面２４は曲面にでき、また平面と曲面を組み合わせることができる。また傾斜面２４は突起、段差、凹凸形状、丸みなどを設けることもできる。例えば外側プレート２は、対向面２３ａ、傾斜面２４などに刃先１０、裁断位置を認識確認し易くする線、色、凹凸形状、段差などの目印を設けることもできる。また対向面２３ａの下方先端に丸みを持たせ、強度を向上できる。

外側プレート２の内周面２３と筒状刃物１の外周面１３との間には、刃物隙間２５を設けている。刃物隙間２５は、外側プレート２を筒状刃物１に対して往復運動させ、かつ刃物隙間２５を通して刃先１０、裁断位置を確認でき、さらに刃先１０に指先など触れることを防止できる適切な間隔とする。例えば、外側プレート２の下面側の刃物隙間（Ｓ１）は０．１ｍｍ以上２ｃｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以上１．５ｃｍ以下がより好ましい。

刃物隙間２５は試験片７、刃物機構１００、筒状刃物１の形状、構造、構成などに応じて同一または異なる間隔にできる。例えば、図１１は外側プレート２の下面側の刃物隙間（Ｓ１）を、上面側の刃物隙間（Ｓ２）より狭くしている。相対的に、外側プレート２の下面側の刃物隙間（Ｓ１）を狭くすることで、刃先１０に指先などの接触を防止して安全に使用、取扱いでき、また外側プレート２が刃先１０に近接して試験基材６をプレスして試験基材６の位置ずれ防止し、また変形を抑制する状態で裁断して裁断精度を向上できる。また外側プレート２の上面側の刃物隙間（Ｓ２）を広くすることで、ベースプレート３の上斜め方向から刃先１０の認識可能領域を広くして、刃先１０を認識し易く、裁断位置を確認できる。また図１０及び図１２に示すように、試験領域裁断刃１１Ｘとの間の刃物隙間２５（Ｓ１）を、それ以外の刃物隙間２５よりも狭くできる。試験領域裁断刃１１Ｘとの間の刃物隙間２５を狭くして、安全性を向上しつつ、試験基材６の位置ずれを有効に阻止し、変形を抑制して、試験領域７Ｘの横幅を高い寸法精度で裁断できるので、試験領域裁断刃１１Ｘとの間の刃物隙間２５は、例えば１ｃｍ以下とし、５ｍｍ以下が好ましい。外側プレート２は、試験領域裁断刃１１Ｘ以外の、例えば短刃対向面２３Ｂに傾斜面２４を設けて、裁断位置の確認の容易性と試験領域７Ｘの裁断寸法精度の両立を実現できる。

外側プレート２は、刃物機構１００の非裁断状態において、弾性体５１に押し出された状態で、押圧面２１を筒状刃物１の刃先１０から突出した突出位置に配置するので、筒状刃物１の刃先１０を外側プレート２で被覆して刃先１０を保護できると共に、指先などの刃先１０への接触を防止して安全に使用、取扱いできる。刃先１０が外側プレート２の下面から突出しない位置に配置されることに加えて、狭い刃物隙間２５が刃物機構１００の安全性をより向上できる。外側プレート２が刃先１０から突出する突出部２６の突出長さ（Ｈ）は例えば１ｍｍ以上が好ましく、２ｍｍ以上がより好ましい。押圧面２１に指先を強く押し当てた場合でも刃先１０に触れることを防止でき、刃物機構１００の安全性をより確実にできる。

外側プレート２は、例えば、プラスチック板や金属板が使用できる。プラスチック製の外側プレート２は、たとえば、エンジニアリングプラスチックを所定の厚さに成形した板材が使用できる。このようなプラスチック板として、高強度で汎用性が高いナイロン、例えばＭＣナイロンが使用できる。ただ、ナイロン以外のプラスチックも使用できる。プラスチック製の外側プレート２は厚くしながら軽量にでき、筒状刃物１の刃先１０から突出位置に配置されることで刃先、指先を保護して安全に使用できる。プラスチック製の外側プレート２は、適切な厚み、強度として安全性を向上でき、例えばその厚みを５ｍｍ～３ｃｍ、好ましくは６ｍｍ～２ｃｍにできる。また、プラスチック製の外側プレートを透明にできる。透明の外側プレートは、光を透過して裁断位置を確認し易く、試験基材６の表面状態を確認できる。
（ベースプレート３）

ベースプレート３は、筒状刃物１及び外側プレート２が連結される。本開示は、ベースプレート３の形状、厚み、材質、構成、構造、連結態様などを特定するものでないが、例えば図１、図２などのベースプレート３は、平面状の金属板で、上面に脱着自在にプレス機構７０に連結される連結部３２を固定して、下面に筒状刃物１と外側プレート２とを連結している。図１のベースプレート３は、外側プレート２と同様に外形を長方形状として、四隅の角を削って湾曲部３８を設けることで、安全性を向上している。

ベースプレート３の外形を外側プレート２より小さくできる。例えば図１０に示すように、ベースプレート３の一辺の長さ（ｄ）を外側プレート２の対向する辺の長さ（Ｄ）よりも短くでき、試験基材６を裁断する際に、上斜め方向から刃物隙間２５を覗く際に、ベースプレート３で遮られる範囲を少なくして、刃先１０を認識できる領域を広くでき、刃先１０の認識、裁断位置の確認を容易化できる。ベースプレート３は、長方形以外の形状、例えば正方形、楕円形、円形など整形のほか不整形にでき、刃物隙間２５から裁断位置を確認し易い形状にでき、また刃先１０の認識可能範囲を広げるために切欠き、開口などを設けることができる。
（弾性体５１、連結ロッド５２）

図１～図３などの刃物機構１００は、外側プレート２を弾性的に押し出している弾性体５１と、外側プレート２を平行姿勢で往復移動自在にベースプレート３に連結している連結ロッド５２を備えている。弾性体５１及び連結ロッド５２の形状、構成、構造、配置位置などはいずれも特定されないが、例えば弾性体５１は、コイルスプリング５１ａの押しバネで、圧縮された状態で外側プレート２とベースプレート３との間に配設されて、外側プレート２を弾性的に押し出している。弾性体５１はバネ定数を大きくして、外側プレート２の押圧面２１が試験基材６をプレスする圧力を強くできる。例えば、外側プレート２が試験基材６を加圧して裁断する状態で、試験基材６の表面を平面状に押圧する圧力は、弾性体５１のバネ定数と、ストッパ５４が弾性体５１を圧縮する位置を調整して最適値に設定できる。外側プレート２は、弾性体５１を介してベースプレート３に連結しているので、筒状刃物１の刃先１０が試験基材６を裁断する際には、弾性体５１を介して所定の押圧力で試験基材６をプレスして、試験基材６の変形を抑制する状態で裁断できる。

連結ロッド５２は、弾性体５１で押圧している外側プレート２の押圧面２１を、筒状刃物１の刃先１０から突出する突出位置に停止する。連結ロッド５２は、外側プレート２に下端を固定して、上端部をベースプレート３の貫通穴５３に往復運動自在に挿入している。連結ロッド５２は上端にストッパ５４を有し、このストッパ５４がベースプレート３の上面に接触して、刃先１０から外側プレート２が突出する突出位置、突出長さを特定する。外側プレート２の突出位置は、例えば刃先１０から約１ｍｍ以上であって１ｃｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上であって８ｍｍ以下に設定する。

連結ロッド５２は上端部に雄ネジ部５２ａを設けている。雄ネジ部５２ａにナット５４ａをねじ込んでナット５４ａをストッパ５４としている。この構造は、ナット５４ａのねじ込み位置でストッパ５４の位置を調整できる。ストッパ５４は、複数のナット５４ａをダブルナットとして、衝撃で緩まない構造にできる。連結ロッド５２は、雄ネジ部５２ａを外側プレート２の挿通孔５３ｂに下から上に挿通すると共に、ベースプレート３の貫通穴５３ａを貫通して、ここにナット５４ａをねじ込んで外側プレート２をベースプレート３に連結できる。連結ロッド５２は、ネジ頭５２ｂが外側プレート２の下面から突出しないように、外側プレート２の下面に凹部５５を設けて、凹部５５にネジ頭５２ｂを案内している。連結ロッド５２は裁断位置の確認を阻害せず、外側プレート２の平行姿勢での往復運動を可及的に可能とする適切な位置、例えばベースプレート３の四隅付近に配置している。
（内側プレート４）

内側プレート４は、筒状刃物１の内側に配置されて、押圧面４１が試験基材６を押圧するインナープッシャーである。本開示は、内側プレート４の形状、厚み、材質などを特定するものでないが、例えば図３、図１０などの刃物機構１００は、筒状刃物１の内側に位置し、ベースプレート３の刃物固定側の表面に平行姿勢で往復運動自在に配置されてなる内側プレート４を有している。内側プレート４の外形は筒状刃物１の内周面１４に沿う形状、具体的には筒状刃物１の内形よりも僅かに小さい外形としている。図３の内側プレート４は外形をダンベル形状とし、内側プレート４の外周面４３と筒状刃物１の内周面１４との間には、内側プレート４が筒状刃物１に対して往復運動できるように内側隙間４５を設けている。

内側プレート４は、試験基材６との対向面には平面状の押圧面４１を有する。刃物機構１００で裁断しない際に、内側プレート４は、押圧面４１を筒状刃物１の刃先１０から突出する突出位置に配置している。内側プレート４の押圧面４１が弾性体に押し出された状態で突出位置に配置できる。内側プレート４が突出位置に配置されることで、刃先１０が内側プレート４の下面（押圧面４１）から突出することがなく、取扱いの安全性を向上できる。内側プレート４が刃先１０から突出する突出部４６の突出長さ（ｈ）は例えば１ｍｍ以上が好ましく、２ｍｍ以上がより好ましい。押圧面４１を掴むなど意図せず指先を力強く押し当てた場合に、柔らかい指先の皮膚が内側隙間４５、刃物隙間２５にめり込んだとしても刃先１０への接触を防止でき、安全性をより確実にできるからである。

図１０、図１１などの刃物機構１００は、裁断しない際に外側プレート２の押圧面２１と内側プレート４の押圧面４１を共に筒状刃物１の刃先１０から突出する突出位置に配置している。外側プレート２と内側プレート４が刃先１０を両側から挟んで、各々の押圧面２１、４１が共に突出位置に配置されることで、刃先１０が隠れ、作業者が意図せず刃先に触れることを防止でき、刃物機構１００の取扱いの安全性を向上できる。刃物機構１００は、非裁断時に外側プレート２の押圧面２１と内側プレート４の押圧面４１を同一平面上に配置して、均等に試験基材６を押圧でき、裁断精度を向上できる。

図１１の内側プレート４は、内側隙間４５の間隔（Ｓ３）が刃物隙間２５の間隔（Ｓ１）よりも狭く、内側プレート４は外側プレート２よりも刃先１０に近接して配置されている。筒状刃物１は外側刃面１５の片刃であり、ほぼ垂直面の内周面１４により近接して内側プレート４を配置して取扱いの安全性と裁断精度をより向上できる。また内側隙間４５が狭いことで、内側プレート４の突出長さ（ｄ）を短くしながら取扱いの安全性を向上できる効果もあり、刃物隙間２５を相対的に広い間隔として、刃先１０、裁断位置を確認し易さにも寄与している。

図７、図８に示すように、裁断の際に刃物隙間２５を通して刃先１０から突出する突出部４６を視認、認識できる。突出部４６を刃先１０と異なる色にできる。裁断の際に、刃物隙間２５を通して突出部４６をより認識し易くして、刃先線や両端（角部）の位置、裁断位置を認識、確認し易くできる。図の突出部４６は、下線（押圧面４１）が刃先１０に平行となるように配置され、刃先１０、裁断位置を確認し易くしている。
（実施形態２）

図１９の試験片７の裁断装置２００は、試験基材６を載せて裁断する裁断面６１を有する受け台６０と、試験基材６を試験片７に裁断する刃物機構１００と、刃物機構１００を試験基材６にプレスするプレス機構７０とを備えている。
（受け台６０）

受け台６０は、例えば金属製で、上面に設けている裁断面６１を平滑な平面として水平姿勢に配置している。ただし、受け台６０は、全体又は表面をプラスチックやゴム製とすることもできる。金属製の受け台６０は、裁断面６１に緩衝シート６２を載せ、刃物機構１００の刃先１０の損傷を防止しながら試験片７に打ち抜きできる。緩衝シート６２は、例えば厚さが１ｍｍ～５ｍｍのプラスチック製のシートである。上面に緩衝シート６２を積層している受け台６０は、刃物機構１００で試験基材６を打ち抜きする状態で、刃物機構１００の刃先１０を緩衝シート６２に密着し、あるいは表面に挿入して、試験基材６から試験片７の全周を綺麗に裁断できる。ただし、受け台６０は、必ずしも上面にプラスチック製の緩衝シート６２を配置する必要はなく、刃先１０で切断されるが刃物機構１００の刃先１０を損傷させないプラスチック以外の緩衝シート６２、例えば真鍮や鉛などの受け台６０よりも柔らかい金属などを積層し、あるいは緩衝シート６２を積層することなく、受け台６０の裁断面６１に刃物機構１００を接近ないし接触させて、試験基材６を打ち抜き加工して裁断することもできる。
（プレス機構７０）

プレス機構７０は、刃物機構１００を押し下げて、受け台６０の裁断面６１に載せた試験基材６を試験片７に裁断する。プレス機構７０は、刃物機構１００を取付け固定する上下台７１と、この上下台７１を上下に往復運動させるシリンダ７２とを備える。上下台７１の下面に固定された刃物機構１００が押し下げられて、受け台６０上の試験基材６を試験片７に裁断する。図１９のプレス機構７０は、シリンダ７２を垂直姿勢で配置して、伸縮ロッドの下端を上下台７１の中央部に連結している。プレス機構７０は、シリンダ７２がロッドを伸縮する状態で、上下台４１を水平姿勢に保持しながら上下に往復運動させる。

以上の裁断装置２００は、以下の工程で試験基材６を試験片７に打ち抜き裁断する。
（１）刃物機構１００をプレス機構７０に取付ける。シリンダ７２で上下台７１を上昇位置に配置して、ベースプレート３の連結部３２を上下台７１の下面に固定する。
（２）受け台６０に試験基材６をセットする。
（３）プレス機構７０で刃物機構１００を降下する。刃物隙間２５から刃先１０、裁断位置を確認しながら試験基材６の最終位置を調整する。さらにシリンダ７２で上下台７１を降下し、裁断線に沿って裁断線の外側を外側プレート２の押圧面２１が、裁断線の内側を内側プレート４の押圧面４１が試験基材６をプレスする。
（４）この状態で、さらに上下台７１が降下すると、刃先１０が垂直下方向に移動して試験基材６を裁断する。
（５）裁断後に、プレス機構７０が刃物機構１００を上昇して、裁断された試験片７を筒状刃物１から押し出して試験片７を回収する。

本発明は、ゴムやプラスチック等の試験基材を裁断して、引張試験や衝撃試験等に用いられるダンベル形状等の試験片を裁断する裁断装置及びこの裁断装置に使用する刃物機構として好適に使用できる。

１００…刃物機構
２００…裁断装置
１…筒状刃物
２…外側プレート
３…ベースプレート
４…内側プレート
６…試験基材
７…試験片
７Ｘ…試験領域
７Ｙ…チャッキング領域
１０…刃先
１１…長い刃
１１Ｘ…試験領域裁断刃
１１Ｙ…チャッキング領域裁断刃
１２…短い刃
１３…外周面
１４…内周面
１５…外側刃面
１７…内側中空部
２０ｍ…縦枠
２０ｎ…横枠
２１…押圧面
２３…内周面
２３ａ…対向面
２３Ａ…長刃対向面
２３Ｂ…短刃対向面
２４…傾斜面
２５…刃物隙間
２６…突出部
２８…湾曲部
３２…連結部
３８…湾曲部
４１…押圧面
４３…外周面
４５…内部隙間
４６…突出部
５１…弾性体
５１ａ…コイルスプリング
５２…連結ロッド
５２ａ…雄ネジ部
５２ｂ…ネジ頭
５３ａ…貫通穴
５３ｂ…挿通孔
５４…ストッパ
５４ａ…ナット
５５…凹部
６０…受け台
６１…裁断面
６２…緩衝シート
７０…プレス機構
７１…上下台
７２…シリンダ
９０１…筒状刃物
９０２…外側プレート
９０６…試験基材
９２３…対向面
９２５…刃物隙間

Claims (14)

1. 試験基材をプレス機構で裁断する刃物機構であって、
   前記刃物機構が、
   プレス機構に固定されるベースプレートと、
   前記ベースプレートに連結され、かつ試験基材を試験片に裁断する筒状刃物と、
   前記筒状刃物の外側に位置し、前記ベースプレートの刃物固定側の表面に平行姿勢で往復運動自在に配置される外側プレートと、
   を備え、
   前記外側プレートが、前記筒状刃物を内側に配置する枠形状であって、その内形を前記筒状刃物の外周面に沿う形状としており、
   前記外側プレートの内周面と前記筒状刃物の外周面との間には、前記外側プレートが前記筒状刃物に対して往復運動できる刃物隙間を設け、
   前記外側プレートの内周面が、前記筒状刃物の外周面に対向する対向面を有し、
   前記対向面は、前記刃物隙間が裁断時に刃先を認識可能とする上広がりとなる傾斜面を有する刃物機構。
2. 請求項１に記載の刃物機構であって、
   前記外側プレートの下面側の前記刃物隙間（Ｓ１）が上面側の前記刃物隙間（Ｓ２）より狭い刃物機構。
3. 請求項１に記載の刃物機構であって、
   前記対向面の全部または一部は、前記刃物隙間が上広がりとなる傾斜面を有する刃物機構。
4. 請求項３に記載の刃物機構であって、
   前記傾斜面が同一または異なる傾斜角（θ）である刃物機構。
5. 請求項３に記載の刃物機構であって、
   前記外側プレートの上面側の前記刃物隙間（Ｓ２）または下面側の前記刃物隙間（Ｓ１）が同一または異なる間隔である刃物機構。
6. 請求項１に記載の刃物機構であって、
   前記傾斜面の傾斜角（θ）が２０度～８０度である刃物機構。
7. 請求項１に記載の刃物機構であって、
   前記外側プレートの下面の前記刃物隙間（Ｓ１）が０．１ｍｍ以上２ｃｍ以下である刃物機構。
8. 請求項１に記載の刃物機構であって、
   少なくとも前記ベースプレートの外形の一部が前記外側プレートの外形よりも小さい刃物機構。
9. 請求項１に記載の刃物機構であって、
   前記筒状刃物の内側に位置し、前記ベースプレートの刃物固定側の表面に平行姿勢で往復運動自在に配置されてなる内側プレートを有する刃物機構。
10. 請求項１に記載の刃物機構であって、
    前記外側プレートが透明である刃物機構。
11. 請求項１に記載の刃物機構であって、
    前記外側プレートがプラスチック製である刃物機構。
12. 請求項１に記載の刃物機構であって、さらに、
    前記外側プレートを前記ベースプレートの表面から離れる方向に弾性的に押し出す弾性体を備え、
    前記外側プレートは、試験基材との対向面に平面状の押圧面を有し、
    非裁断時において前記押圧面が前記弾性体に押し出された状態で、前記筒状刃物の刃先から突出する位置に配置される刃物機構。
13. 請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の刃物機構であって、
    前記筒状刃物が試験基材をダンベル形状、方形、円形、多角形のいずれか形状の試験片に裁断する刃物機構。
14. 請求項１に記載の刃物機構と、
    試験片に裁断される試験基材を載せて裁断する裁断面を有する受け台と、
    前記刃物機構を前記裁断面に載せた試験基材に押し付けるプレス機構とを備える試験片の裁断装置。

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