JPWO2017145678A1 - 切断機構および切断装置 - Google Patents

Abstract

切断機構（１０１）は、第１面（４１）を有する下刃（２）と、下刃（２）と一体的に形成されるかあるいは別部品として形成され、第１面（４１）と同一平面内に位置する第２面（４２）を有する１対のガイド部材（１０）と、第３面を有し、前記第３面が第２面（４２）に面接触で押し当てられつつ１対のガイド部材（１０）に対して相対的に摺動可能である上刃（３）と、上刃（３）をガイド部材（１０）に向けて付勢するものであり、上刃（３）が摺動する際には上刃（３）と一体的になって移動する弾性体としてのバネ（７）とを備え、上刃（３）は、下刃（２）から離隔した第１状態と、下刃（２）に部分的に重なる第２状態とを取り得、上刃（３）は、前記第１状態から前記第２状態に遷移することによって、被加工物を切断することができる。

Description

本発明は、切断機構および切断装置に関するものである。

紙葉類断裁装置の一例が、特開２０１０−２４７２５１号公報（特許文献１）に記載されている。この装置は、可動切断刃と、固定切断刃と、互いに平行に配置された２本の押さえ部材とを備える。押さえ部材には付勢手段が設けられている。

板状部材用カッターの一例が、特開２００９−２３０７４号公報（特許文献２）に記載されている。この装置は、固定刃物と、移動刃物と、移動ベースとを備える。固定刃物の両端にはガイド部が設けられている。

特開２０１０−２４７２５１号公報 特開２００９−２３０７４号公報

特許文献１に記載された装置では、可動切断刃の上下動作に伴って、可動切断刃に対する付勢手段の相対的位置が変化するので、付勢力が変化する。したがって、切断が安定しない。

特許文献２に記載された装置では、切断時に移動刃物が固定刃物から遠ざかる側に逃げることを防ぐためには、移動ベースを支える構造が必要となり、移動刃物側の構造全体が大きくなってしまう。

そこで、本発明は、押し付け力が一定となって切断が安定する切断機構および切断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく切断機構は、第１面を有する下刃と、上記下刃と一体的に形成されるかあるいは別部品として形成され、上記第１面と同一平面内に位置する第２面を有する１対のガイド部材と、第３面を有し、上記第３面が上記第２面に面接触で押し当てられつつ上記１対のガイド部材に対して相対的に摺動可能である上刃と、上記上刃を上記ガイド部材に向けて付勢するものであり、上記上刃が摺動する際には上記上刃と一体的になって移動する弾性体とを備える。上記上刃は、上記下刃から離隔した第１状態と、上記下刃に部分的に重なる第２状態とを取り得る。上記上刃は、上記第１状態から上記第２状態に遷移することによって、被加工物を切断することができる。

本発明によれば、切断作業のために上刃が移動する際に、どの位置でも上刃に対する押し付け力が一定となり、切断が安定する。

本発明に基づく実施の形態１における切断機構の第１状態の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１における切断機構のベース部材など一部の部品のみを取り出した状態の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１における切断機構の可動部を取り出した状態の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１における切断機構の上刃など一部の部品のみを取り出した状態の断面図である。 図１におけるＶ−Ｖ線に関する矢視断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における切断機構の第２状態の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１における切断機構の可動部が１対のガイド部材に案内される様子の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１における切断機構の上刃内部に流路を設けた構成の第１の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における切断機構の上刃内部に流路を設けた構成の第２の断面図である。 本発明に基づく実施の形態２における切断機構の第１状態の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態２における切断機構のベース部材など一部の部品のみを取り出した状態の斜視図である。 図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線に関する矢視断面図である。 本発明に基づく実施の形態３における切断装置の模式図である。

図面において示す寸法比は、必ずしも忠実に現実のとおりを表しているとは限らず、説明の便宜のために寸法比を誇張して示している場合がある。以下の説明において、上または下の概念に言及する際には、絶対的な上または下を意味するものではなく、図示された姿勢の中での相対的な上または下を意味するものである。

（実施の形態１）
図１〜図６を参照して、本発明に基づく実施の形態１における切断機構について説明する。本実施の形態における切断機構１０１の斜視図を図１に示す。切断機構１０１のうち、ベース部材１、下刃２およびガイド部材１０を含む一部の部品のみを取り出したところを図２に示す。切断機構１０１のうち、上刃３を含む一部の部材のみを取り出したところを図３に示す。図３には、上刃ホルダ５と、上刃３とが示されている。図３に示される主な部材の断面を図４に示す。図１におけるＶ−Ｖ線に関する矢視断面図を図５に示す。

本実施の形態における切断機構１０１は、第１面４１を有する下刃２と、下刃２と一体的に形成されるかあるいは別部品として形成され、第１面４１と同一平面内に位置する第２面４２を有する１対のガイド部材１０とを備える。下刃２の第１面４１と、ガイド部材１０の第２面４２とを同一平面内に位置させるためには、たとえば下刃２およびガイド部材１０を、平坦な面を有する１つの部材に対して固定した状態で同時研削を行なった後でこれらをベース部材１の平坦な面に取り付ければよい。あるいは、下刃２およびガイド部材１０をベース部材１に取り付けた状態で同時研削を行なってもよい。切断機構１０１は、さらに上刃３と、弾性体とを備える。ここでいう弾性体は、たとえばバネ７であってよい。図４に示すように、上刃３は第３面４３を有する。上刃３は、第３面４３が第２面４２に面接触で押し当てられつつ１対のガイド部材１０に対して相対的に摺動可能である。上刃３はたとえば超硬合金で形成されている。超硬合金とは、たとえばタングステン・カーバイドを、コバルトを結合剤として混合して焼結したものである。下刃２も超硬合金で形成されていてもよい。図５に示すように、バネ７は、上刃３をガイド部材１０に向けて付勢するものである。バネ７は、上刃３が摺動する際には上刃３と一体的になって移動する。上刃３は、下刃２から離隔した第１状態と、下刃２に部分的に重なる第２状態とを取り得る。図１では、上刃３が上がって落下防止ストッパ６が挿入されている状態が示されている。落下防止ストッパ６が外されて上刃３が下がっている状態を図６に示す。図１に示した状態が第１状態であり、図６に示した状態が第２状態である。上刃３は、第１状態から第２状態に遷移することによって、被加工物を切断することができる。上刃３を含む、上下に移動する部分は「可動部」ともいう。可動部には、上刃３の他に上刃ホルダ５などが含まれる。上刃ホルダ５は、上刃３を保持し、固定するためのものである。図３に示される構造体の全体が可動部に相当する。

図１および図２に示すように、ベース部材１は開口部２０を有する。ベース部材１の左右両端には取っ手１２が取り付けられている。２つのガイド部材１０には、それぞれ溝１１が設けられている。溝１１は図２に示すように長穴状であってもよい。各ガイド部材１０の下部にはウレタンワッシャ１３が取り付けられている。ウレタンワッシャ１３は、可動部の移動範囲の下端を規定している。可動部が下降する際には、ある程度下降した時点で上刃３の下端がウレタンワッシャ１３に当接することによって、上刃３がそれ以上下降することができない状態となる。図３に示すように、上刃３は上刃ホルダ５に固定されている。上刃ホルダ５は、上端に切欠き１５を有していてもよい。図３に示した例では、切欠き１５はＴ字形状の内部空間を有する。すなわち、上刃ホルダ５の上端面近傍に比べて上端面から遠い側において幅が広くなっている。このような切欠き１５は、可動部を上下方向に移動させるための駆動装置との接続のために用いることができる。図３に示すように、上刃ホルダ５は、貫通孔１８を有する。貫通孔１８は、図１に示すように、落下防止ストッパ６を挿入するためのものである。図２に示すようにベース部材１は凹み１９を有する。落下防止ストッパ６を貫通孔１８に挿入したときには、落下防止ストッパ６の先端はベース部材１の凹み１９に進入する。落下防止ストッパ６の先端が凹み１９に進入して突き当たることによって、落下防止ストッパ６の姿勢は安定する。図１に示すように落下防止ストッパ６を正しく装着した場合には、上刃３を含む可動部は落下が防止され、図１に示す姿勢が維持される。すなわち、第１状態が維持される。切断機構１０１で実際に被加工物の切断作業を行なう際には、可動部が移動可能となるように、事前に落下防止ストッパ６は取り外される。落下防止ストッパ６が装着されていない状態では、切断機構１０１は、第１状態と第２状態との間を相互に遷移することができる。

図３および図４に示すように、上刃３および上刃ホルダ５に対しては、押さえ板１６を介してネジ１７が挿入されている。上刃３はネジ１７によって上刃ホルダ５に固定されている。ネジ１７を抜けば、上刃３は、上刃ホルダ５から取り外すことができる。図３および図５に示すように、上刃３の両端をシャフト８が貫通している。シャフト８は上刃３のガイド部材１０とは反対側の面において上刃３の表面より突出しており、この突出した部分においては、シャフト８の周りにバネ７が配置されている。この突出した部分のシャフト８の端にはワッシャ１４を介してネジ２６が締め込まれている。ワッシャ１４は、バネ７を押さえ付けている。シャフト８の反対側の端には上刃固定部材２１が接続されている。図５に示すように、複数のシャフト８に対してまたがるように１つの上刃固定部材２１が接続されていてもよい。上刃固定部材２１には回転軸が設けられ、この回転軸の周りにベアリング２３が配置されている。ベアリング２３は車輪のような役割を果たしうるように配置されている。１つの上刃固定部材２１に複数のベアリング２３が配置されていてもよい。

本実施の形態では、１つの上刃に対して片側当たり２本、左右合計４本のシャフト８が配置されている構成としたが、これはあくまで一例であって、シャフト８の本数はこれに限らない。

本実施の形態における切断機構１０１では、開口部２０に被加工物を挿入した状態で、上刃３を下刃２に向けて降下させることによって、被加工物を切断することができる。本実施の形態では、上刃に対して付勢を行なう弾性体などを含む機構が上刃と一体的に移動するものとなっているので、切断作業のために上刃が移動する際に、どの位置でも上刃に対する押し付け力が一定となり、切断が安定する。

上刃３にはシャー角をつけてもよい。シャー角をつけることによって、切断時の抵抗力を小さくすることができる。

なお、図５に示すように、上刃３の第３面４３の側に上刃固定部材２１が接続されており、上刃３と上刃固定部材２１とは、ガイド部材１０を挟んでいる構成であってよい。ここで示した例では、シャフト８は、上刃固定部材２１およびガイド部材１０を貫通している。シャフト８の上刃固定部材２１の側の端にはネジ２５が締め込まれている。

図１、図２、図５に示すように１対のガイド部材１０はそれぞれ開口部または切欠きを有し、上刃３から第３面４３に垂直な方向に延在するシャフト８が前記開口部または切欠きを通っている構成であってよい。本実施の形態では、ガイド部材１０には、開口部または切欠きとして、溝１１が設けられている。溝１１は開口部の一種である。ここでは開口部が設けられている例を図示したが、開口部に代えて切欠きが設けられていてもよい。ここでいう切欠きとは、図２に示した溝１１のように外周が閉ループ状になっている構造ではなく、外周の少なくとも一部が開放された形状で設けられた構造を意味する。上刃３および上刃ホルダ５を含む可動部は、たとえば図７に示すように、１対のガイド部材１０に案内されることとなっていてよい。図７では要部のみを示している。ガイド部材１０に設けられた溝１１の内部にボールリテーナ２４が配置されている。図５に示すように、ボールリテーナ２４はシャフト８を取り囲むように配置されたものである。図７に示すように、２つの溝１１は平行に配置されており、ボールリテーナ２４が溝１１の内面に当接しつつ転動することによって、上刃３および上刃ホルダ５を含む可動部は、上下方向に円滑に摺動することができる。

本実施の形態で図１〜図２に示すように、下刃２と１対のガイド部材１０とは互いに別部品である。このように別部品としておけば摩耗した際の部品交換が行ないやすい。また、下刃２がたとえば超硬合金などのように高価な材料で形成されている場合であっても、ガイド部材１０をより安価な部材で形成することも可能となる。もっとも、下刃２と１対のガイド部材１０とを一体物として用意してもよい。

本実施の形態で示したように、切断機構１０１は、ベース部材１を備え、下刃２および１対のガイド部材１０はベース部材１に取り付けられている構成であってよい。ベース部材１の存在は必須ではないが、このようにベース部材１を用いることにより、各部品間の相対的な位置決めが容易となる。図１に示したように、ベース部材１に取っ手１２を設けておけば、切断機構１０１の持ち運びが容易となる。取っ手１２を設けておくことにより、部品交換、部品の加工などが行ないやすい切断機構１０１を得ることができる。

図８〜図９に示すように、上刃３の内部に流路２９を設けてもよい。流路２９は、貫通孔であり、エアを通すためのものである。上刃ホルダ５の内部には流路２８が設けられている。上刃ホルダ５には流路２８と連通するように分配室３１が設けられている。上刃ホルダ５の流路２８の上端には、エア入口２７が設けられている。上刃３の流路２９の下端にはエア出口３０が設けられている。図９に示すように、流路２８は、エア入口２７と分配室３１とを接続している。１つの流路２８から導入されたエアは、分配室３１において複数の流路２９に分配される。上刃３の内部には複数の流路２９が設けられていてもよい。エア入口２７からエアを供給することによってエア出口３０からエアが噴出する。このように上刃３からエアを噴出させることにより、切断後の被加工材が上刃３に付着することを防ぐことができる。すなわち、切断後の被加工材をより確実に落下させることができる。ここではエアを流すものとして説明したが、流路２８などに通す流体はエア以外であってもよい。

図示しないが、下刃２の内部にも同様に流路を設けて下刃２の上端においてエア吸引をできるようにすることで、切断作業時に被加工物を吸引固定することができる。このようにすることで切断作業のさらなる安定化を図ることができる。また、図示しないが、上刃３側および下刃２側のうち少なくとも一方に、被加工物を平面的に押さえる機械構造的な押さえ部材を設けてもよい。このような押さえ部材を設けることで、切断作業のさらなる安定化を図ることができる。さらに、被加工物に位置決め用の穴があいている場合には、位置決め用のピンを、上刃３側および下刃２側のうち少なくとも一方に設けておくことで、被加工物の位置決めを容易に行なうことができる。この構成によっても切断作業のさらなる安定化を図ることができる。

（実施の形態２）
図１０〜図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態２における切断機構について説明する。本実施の形態における切断機構１０２の斜視図を図１０に示す。図１０に示す状態から上刃３などを取り外した状態を図１１に示す。図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線に関する矢視断面図を図１２に示す。切断機構１０２は、基本的な構成においては、実施の形態１で示した切断機構１０１と同様であるが、以下の点で異なる。

切断機構１０２においては、１対のガイド部材１０に挟まれた領域において、ベース部材１に１以上のスペーサ部材３２が取り付けられており、１以上のスペーサ部材３２の各々は、第２面４２と同一平面内に位置する端面３２ａを有する。

本実施の形態では、ベース部材１に１以上のスペーサ部材３２が配置されているので、上刃３が反って上刃３の中間部分が必要以上にベース部材１に接近することを防止することができる。ここでいう「上刃３の中間部分」とは、上刃３のうち１対のガイド部材１０に挟まれた領域に対応する部分をいう。上刃３の中間部分が必要以上にベース部材１に接近した場合には、上刃３を下降させたときに上刃３と下刃２とが干渉する可能性があるが、スペーサ部材３２によって上刃３の中間部分の変位が抑えられるので、上刃３と下刃２とが干渉する事態を回避することができる。特に、切断機構において開口部２０の幅が広く上刃３の幅が広い場合には、上刃３の反りが問題となる確率が高まるので、本実施の形態で示した構成を採用することは有意義である。

図１２に示すように、１以上のスペーサ部材３２は端面３２ａより後退した位置に磁石３３を含んでおり、上刃３は、磁石３３に吸着可能な材料を含んでいてもよい。この構成を採用することにより、上刃３がスペーサ部材３２に重なる際には、磁石３３によって上刃３が吸い寄せられるので、上刃３が反って上刃３の中間部分がベース部材１から必要以上に離れることを防止することができる。したがって、より安定した切断作業が可能となる。

（実施の形態３）
図１３を参照して、本発明に基づく実施の形態３における切断装置について説明する。本実施の形態における切断装置５０１を、模式的に図１３に示す。

切断装置５０１は、実施の形態１〜２で説明したいずれかの切断機構を備える。ここでは、切断装置５０１は、一例として切断機構１０１を備える。切断装置５０１は、上刃３と下刃２との間に向けて被加工物５５を供給する被加工物供給部５１と、上刃３および下刃２によって切断された被加工物５６を支持するステージ５２とを備える。ここで示した例では、被加工物供給部５１には、被加工物ロール５０が保持されており、被加工物ロール５０から帯状の被加工物５５が順次送り出される構造となっている。被加工物５５がベース部材１の開口部２０に挿入され、上刃３および下刃２よりも前方に一定距離だけ進出した状態で、上刃３が矢印９１に示すように移動することによって被加工物５５の切断が行なわれる。切断されることによって所望長さでシート状に切り離された被加工物５６が得られる。切り離された被加工物５６はステージ５２の上面に載る。上刃３が移動して実際に切断が行なわれる際には、ステージ５２は上刃３の移動の妨げにならない位置へ移動することとしてもよい。ステージ５２の上方には吸着ヘッド５３が配置されている。吸着ヘッド５３は、切断された被加工物５６を吸着することによって保持し、矢印９２に示すように搬送することができる。図１３に示すように、切断装置５０１は、製品ストック部５４を備えていてもよい。吸着ヘッド５３は、被加工物５６を製品ストック部５４まで運び、製品ストック部５４内に積み上げる。ここでは切断した被加工物５６の扱いについて説明したが、これはあくまで一例であって、このように扱われるとは限らない。

本実施の形態における切断装置５０１は、これまでに説明してきた切断機構を備えているので、安定した切断を繰り返すことができる。被加工物を供給する被加工物供給部５１と、ステージ５２を備えているので、効率良く切断作業を行なうことができる。

また、本実施の形態における切断装置５０１は、これまでに説明してきた切断機構を備えているので、安定した切断を行なうことができるようにしつつ、切断機構の大きさが大きくならない。特に切断機構の厚み、すなわち図１３における左右方向の寸法が大きくならない。これによって、吸着ヘッド５３または他の作業用の機構が、ステージ５２またはその近傍の部品に接近しやすい構成が実現可能となる。これにより、切断装置５０１の小型化を図ることも可能となる。また、切断装置５０１における各種機構の配置の設定が行ないやすい構成も実現可能となる。

ここでは、被加工物は被加工物供給部５１に保持された被加工物ロール５０から供給されるものとしたが、被加工物の初期状態はロール状とは限らず他の形状で供給されるものであってもよい。

ここまで被加工物はシート状のものとして説明したが、これはあくまで一例である。被加工物はシート状に限らず、板状、棒状、管状、ブロック状、繊維状などさまざまな形状であってもよい。

なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ ベース部材、２ 下刃、３ 上刃、５ 上刃ホルダ、６ 落下防止ストッパ、７ バネ、８ シャフト、１０ ガイド部材、１１ 溝、１２ 取っ手、１３ ウレタンワッシャ、１４ ワッシャ、１５ 切欠き、１６ 押さえ板、１７ ネジ、１８ （落下防止ストッパのための）貫通孔、１９ 凹み、２０ 開口部、２１ 上刃固定部材、２３ ベアリング、２４ ボールリテーナ、２５，２６ ネジ、２７ エア入口、２８，２９ 流路、３０ エア出口、３１ 分配室、３２ スペーサ、３２ａ 端面、３３ 磁石、３４ ネジ、４１ 第１面、４２ 第２面、４３ 第３面、５０ 被加工物ロール、５１ 被加工物供給部、５２ ステージ、５３ 吸着ヘッド、５４ 製品ストック部、５５ （切断前の）被加工物、５６ （切断された）被加工物、９１，９２ 矢印、１０１，１０２ 切断機構、５０１ 切断装置。

Claims (8)

1. 第１面を有する下刃と、
   前記下刃と一体的に形成されるかあるいは別部品として形成され、前記第１面と同一平面内に位置する第２面を有する１対のガイド部材と、
   第３面を有し、前記第３面が前記第２面に面接触で押し当てられつつ前記１対のガイド部材に対して相対的に摺動可能である上刃と、
   前記上刃を前記ガイド部材に向けて付勢するものであり、前記上刃が摺動する際には前記上刃と一体的になって移動する弾性体とを備え、
   前記上刃は、前記下刃から離隔した第１状態と、前記下刃に部分的に重なる第２状態とを取り得、
   前記上刃は、前記第１状態から前記第２状態に遷移することによって、被加工物を切断することができる、切断機構。
2. 前記上刃の前記第３面の側に上刃固定部材が接続されており、前記上刃と前記上刃固定部材とは、前記ガイド部材を挟んでいる、請求項１に記載の切断機構。
3. 前記１対のガイド部材はそれぞれ開口部または切欠きを有し、前記上刃から前記第３面に垂直な方向に延在するシャフトが前記開口部または切欠きを通っている、請求項１または２に記載の切断機構。
4. 前記下刃と前記１対のガイド部材とは互いに別部品である、請求項１から３のいずれかに記載の切断機構。
5. ベース部材を備え、前記下刃および前記１対のガイド部材は前記ベース部材に取り付けられている、請求項１から４のいずれかに記載の切断機構。
6. 前記１対のガイド部材に挟まれた領域において、前記ベース部材に１以上のスペーサ部材が取り付けられており、前記１以上のスペーサ部材の各々は、前記第２面と同一平面内に位置する端面を有する、請求項５に記載の切断機構。
7. 前記１以上のスペーサ部材は前記端面より後退した位置に磁石を含んでおり、前記上刃は、磁石に吸着可能な材料を含んでいる、請求項６に記載の切断機構。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の切断機構と、
   前記上刃と前記下刃との間に向けて前記被加工物を供給する被加工物供給部と、
   前記上刃および前記下刃によって切断された前記被加工物を支持するステージとを備える、切断装置。

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