KR20190114048A

KR20190114048A - 절단 장치 및 그 작동을 위한 방법

Info

Publication number: KR20190114048A
Application number: KR1020197028853A
Authority: KR
Inventors: 카츠히로 요시다; 켄지 토모미츠; 다이고 사가
Original assignee: 더 재팬 스틸 워크스 엘티디
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2019-10-08
Also published as: JP2016112637A; US10882237B2; EP3231566A1; US20170320252A1; WO2016093320A1; CN107107365B; EP3231566A4; KR20170085538A; JP6644465B2; KR102283809B1; EP3231566B1; CN107107365A

Abstract

왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점(OP)이 시작 위치로부터 종료 위치로 이동할 때, 제1 연결 부분(31) 및 제2 연결 부분(33)은 제1 안내 링크(17) 및 제2 안내 링크(19) 위로 각각 미끄러진다. 상기 제2 안내 링크(19)와 지지면(15) 사이에 형성된 제2 예각(θ2)은, 제1 안내 링크(17)와 지지면(15) 사이에 형성된 제1 예각(θ1)보다 더 크다.

Description

절단 장치 및 그 작동을 위한 방법{CUTTING DEVICE AND METHOD FOR OPERATING SAME}

본 발명은 절단될 지지면 상을 이동하는 재료를 절단하기 위한 절단 장치 및 그 작동 방법에 관한 것이다. 탄소 섬유, 유리 섬유 등과 같은 보강 섬유는, 유동성을 갖는 보강 섬유 함유 혼련물(混鍊物)(kneaded material)로 형성되도록, 가열되면서 열가소성 수지와 함께 혼련되며, 이는 그 후 압출기로부터 긴 압출된 보강 섬유 함유 혼련물의 형태로 연속적으로 압출된다. 또한, 본 발명은 특히, 열가소성 수지가 경화되기 전에, 지지면 상으로 이송될, 압출기로부터 압출된 이런 긴 압출된 보강 섬유 함유 혼련물을 소정 길이의 압출된 보강 섬유 함유 혼련물로 절단하기 위한 절단 장치, 및 그 작동 방법에 관한 것이다.

일본 특허 공보 제4977977호(특허 문헌 1)는, 소정 매수의 적층 시트의 다이어리(diary) 또는 서류와 같은 작업부재를 2개의 절반부로 절단하는 관련 기술의 절단 장치의 구성을 개시하고 있다. 이 절단 장치는, 엣지형 툴(edged tool)을 수평 방향으로 선회시킴으로써 상기 엣지형 툴의 자세를 경사 자세로부터 수평 자세로 변화시키면서 작업부재를 절단하기 위해, 엣지형 툴을 작동하기 위한 엣지형 툴 제어 기구를 포함한다. 특히, 이 엣지형 툴 제어 기구는 이하의 구성을 갖는다. 엣지형 툴 홀더는, 현수식으로 유지되어 상기 엣지형 툴이 경사 자세를 취할 수 있도록, 상이한 길이를 갖는 2개의 아암에 의해 그 전방 및 후방에서 피봇 가능하게 지지된다. 그리고, 링크 아암은 엣지형 툴 홀더에 피봇 가능하게 지지되며, 상기 엣지형 툴이 리프트 기구의 리프팅 부분과 관련하여 선회할 수 있도록, 상기 리프트 기구의 리프팅 부분 상에 피봇 가능하게 지지된 L 형 아암이 링크 아암에 연결된다.

또한, JP-A-H8-47894호(특허 문헌 2)는, 현수식으로 유지되어 상기 엣지형 툴이 경사 자세를 취할 수 있도록, 엣지형 툴이 2개의 아암에 의해 그 전방 및 후방에 피봇 가능하게 지지되는 절단 장치를 개시하고 있으며, 상기 엣지형 툴을 현수식으로 유지하는 상기 2개의 아암은 엣지형 툴을 선회시키도록 요동된다.

인용 문헌

특허문헌

특허문헌 1: 일본 특허 제4977977호

특허문헌 2: JP-A-H8-47894호

관련 기술의 절단 장치의 어느 쪽이든, 엣지형 툴은 2개의 아암을 요동시킴으로써 선회된다. 그러나 2개의 아암이 요동되는 구성에서는 절단 장치의 크기가 궁극적으로 커진다는 문제가 유발되는데, 그 이유는 상기 2개의 아암을 위한 선회 공간이 확보되어야만 하기 때문이다. 또한, 엣지형 툴이 고속으로 이동하기 위해, 부품은 높은 정밀도로 조립되고 가공되어야만 한다. 특히, 지지면 상으로 이송되고 있는 피절단물이, 이들을 유동성을 갖는 보강 섬유 함유 혼련물로 형성하기 위해 탄소 섬유, 유리 섬유 등과 같은 보강 섬유를 열가소성 수지와 함께 가열하면서 혼련하고, 또한 압출기로부터 상기 보강 섬유 함유 혼련물을 긴 압출된 보강 섬유 함유물로 압출함으로써 형성되는 압출된 보강 섬유 함유 혼련물인 경우에, 또한 압출기로부터 압출된 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물이 지지면 상으로 이송되고 있는 경우에, 이하의 문제가 유발된다. 즉, 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물이 압축되면서 절단되고 또한 보강 섬유의 강도가 높기 때문에, 상기 엣지형 툴의 이동 속도가 느린 경우에, 상기 엣지형 툴은 보강 섬유 함유 혼련물에 의해 상기 보강 섬유 함유 혼련물의 이동 방향으로 강하게 가압된다. 이는 비교적 큰 응력이 엣지형 툴 상에 작용하게 하고 이에 따라 엣지형 툴을 열화시켜, 상기 엣지형 툴의 수명이 단축된다는 문제로 이어진다.

본 발명의 목적은, 절단 엣지형 툴 이동 기구의 크기를 크게 하지 않고 절단 엣지형 툴이 선회하는 것을 허용할 수 있으며, 또한 절단 엣지형 툴의 이동 속도를 증가시키는, 절단 장치 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은 이하의 구성에 의해 달성될 수 있다.

(1) 압출기로부터 압출되고 또한 지지면 상으로 이동되고 있는 압출된 보강 섬유 함유 혼련물을, 열가소성 수지가 경화되기 전에, 소정의 길이로 절단하기 위한 절단 장치에서, 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물은 열가소성 수지를 보강 섬유와 함께 가열하면서 혼련함으로써 형성된, 유동성을 갖는 상기 보강 섬유 함유 혼련물을 압출기로부터 가늘고 긴 형태로 압출함으로써 연속적으로 형성되는, 절단 장치로서:

상기 지지면 상으로 이동되고 있는 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물을 절단 엣지형 툴로 절단하기 위해, 판 형상을 가지며 또한 그 엣지 부분 상에 블레이드를 포함하는 절단 엣지형 툴을, 지지면으로부터 멀리 있고 또한 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물 위에 위치된 제1 위치로부터 상기 블레이드가 상기 지지면과 접촉하는 제2 위치로 이동시키고, 그 후 상기 절단 엣지형 툴을 다시 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시키기 위한 절단 엣지형 툴 이동 기구를 포함하며,

상기 절단 엣지형 툴 이동 기구는,

상기 지지면에 대해 제1 예각을 형성하도록 연장하는 제1 안내 경로를 형성하는 제1 안내 링크;

상기 제1 안내 링크로부터 상기 지지면의 표면 방향으로 이격되어 배치되고, 또한 상기 지지면에 대해 상기 제1 예각 보다 더 큰 제2 예각을 형성하도록 연장하는 제2 안내 경로를 형성하는 제2 안내 링크;

상기 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제1 가상선에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴에 고정되고, 또한 상기 제1 안내 링크와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제1 연결 부분;

상기 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제2 가상선에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴에 고정되고, 또한 상기 제2 안내 링크와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제2 연결 부분;

그 작용점이 동력원(power source)으로부터의 동력에 의해 시작 위치와 종료 위치 사이에서 왕복동 운동으로 선형으로 이동하는, 왕복동 선형 운동 기구; 및

상기 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제3 가상선에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하기 위해, 상기 절단 엣지형 툴과 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점을 함께 연결하는 제3 연결 부분을 포함하며,

상기 제1 예각, 상기 제2 예각, 및 상기 제1 연결 부분 내지 제3 연결 부분 사이의 위치 관계는, 왕복동 선형 운동 기구의 작용점이 상기 시작 위치에 머물고 또한 상기 절단 엣지형 툴의 블레이드가 상기 제1 위치에 머물 때, 상기 블레이드와 상기 지지면 사이에 각도를 형성하고, 또한 상기 시작 위치로부터 상기 종료 위치로 이동하는 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점의 결과로서 상기 절단 엣지형 툴이 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치를 향해 이동하는 과정에서, 상기 지지면의 표면 방향으로 상기 지지면 상을 미끄러지고 또한 이동되고 있는 상기 압출된 보강 함유 혼련물을 압축하는 블레이드에 의해, 상기 블레이드와 상기 지지면 사이의 상기 각도를 점진적으로 감소시키도록 설정된다.

(2) 지지면 상으로 이동되고 있는 피절단물을 절단하기 위한 절단 장치로서:

상기 지지면 상으로 이송되고 있는 상기 피절단물을 절단하기 위해, 판 형상을 가지며 또한 그 엣지 부분 상에 블레이드를 포함하는 절단 엣지형 툴을, 지지면으로부터 멀리 있고 또한 상기 피절단물 위에 위치된 제1 위치로부터 상기 전체 블레이드가 상기 지지면과 접촉하는 제2 위치로 이동시키고, 그 후 상기 절단 엣지형 툴을 다시 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시키기 위한 절단 엣지형 툴 이동 기구를 포함하며,

상기 절단 엣지형 툴 이동 기구는,

그 작용점이 동력원으로부터의 동력에 의해 시작 위치와 종료 위치 사이에서 왕복동 운동으로 선형으로 이동하는, 왕복동 선형 운동 기구; 및

상기 제1 예각, 상기 제2 예각, 및 상기 제1 연결 부분 내지 제3 연결 부분 사이의 위치 관계는, 왕복동 선형 운동 기구의 작용점이 상기 시작 위치에 머물고 또한 상기 절단 엣지형 툴의 블레이드가 상기 제1 위치에 머물 때, 상기 블레이드와 상기 지지면 사이에 각도를 형성하고, 또한 상기 시작 위치로부터 상기 종료 위치로 이동하는 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점의 결과로서 상기 절단 엣지형 툴이 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치를 향해 이동하는 과정에서, 상기 지지면의 표면 방향으로 상기 지지면 상을 미끄러지는 블레이드에 의해, 상기 블레이드와 상기 지지면 사이의 상기 각도를 점진적으로 감소시키도록 설정된다.

(3) 상기 (1)에 따른 절단 장치로서, 상기 시작 위치와 상기 종료 위치를 연결하는 운동 궤적과 상기 지지면 사이에 형성되는 제3 예각(θ3)은, 상기 제1 예각(θ1)보다 더 크고 또한 상기 제2 예각(θ2)보다 더 작다.

(4) 상기 (3)에 따른 절단 장치로서, 상기 제1 예각(θ1), 상기 제2 예각(θ2), 및 상기 제3 예각(θ3)은, 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점이 상기 종료 위치에 도달하였을 때, 상기 블레이드가 상기 지지면과 완전히 접촉하는 상기 제2 위치에 머무는 것을 허용하도록 설정된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 따른 절단 장치로서, 상기 절단 엣지형 툴의 블레이드는 단일의 절단 엣지를 갖는다.

(6) 상기 (1)에 따른 절단 장치로서, 상기 보강 섬유는 탄소 섬유이고, 상기 열가소성 수지는 폴리아미드 수지이며, 상기 제1 예각(θ1)은 50°내지 60°의 범위에 있고, 상기 제2 예각(θ2)은 70°내지 80°의 범위에 있다.

(7) 상기 (1) 또는 (2)에 따른 절단 장치로서, 상기 블레이드가 선형 블레이드인 경우에, 상기 제1 연결 부분 및 상기 제2 연결 부분은 상기 선형 블레이드와 평행한 가상의 직선 상에 위치되며, 상기 제3 연결 부분은 상기 제1 연결 부분과 상기 제2 연결 부분 사이 및 상기 선형 블레이드와 상기 가상의 직선 사이에 위치된다.

(8) 상기 (1)에 따른 절단 장치를 위한 작동 방법에 있어서, 왕복동 선형 운동 기구는, 압출된 보강 섬유 함유 혼련물을 절단하기 위해, 절단 엣지형 툴을 지지면 상으로 이송되고 있는 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물의 이동 속도 보다 5배 또는 그 이상의 더 빠른 평균 속도로 왕복동시킨다.

예를 들어, 탄소 섬유, 유리 섬유 등과 같은 보강 섬유를 열가소성 수지와 함께 가열하면서 혼련함으로써 형성된, 유동성을 갖는 보강 섬유 함유 혼련물을 압출기로부터 연속적으로 압출함으로써 형성되는 긴 압출된 보강 섬유 함유 혼련물을 절단하는 데 사용될 때, 본 발명의 절단 장치는 이하의 유리한 효과를 제공한다. 즉, 본 발명의 절단 장치는, 절단 장치의 툴 이동 기구의 크기를 크게 하지 않고, 절단 엣지형 툴이 압출기로부터 압출되어 지지면 상으로 이송될 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(피절단물) 상을 고속으로 이동하도록 선회하는 것이 허용된다는 탁월한 유리한 효과를 제공한다.

본 발명의 절단 장치는, 그 엣지 부분 상에 블레이드를 갖는 판-형상의 절단 엣지형 툴을, 지지면으로부터 멀리 있고 또한 피절단물 위에 위치된 제1 위치로부터 블레이드가 상기 지지면과 전체적으로 접촉하는 제2 위치로 이동시키고, 그 후 상기 절단 엣지형 툴을 다시 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시키고, 이에 따라 이제 지지면 상으로 이송되고 있는 피절단물을 절단하기 위한 절단 엣지형 툴 이동 기구를 포함한다. 특히, 상기 절단 엣지형 툴 이동 기구는 지지면에 대해 제1 예각을 형성하도록 연장하는 제1 안내 경로를 형성하기 위한 제1 안내 링크, 및 상기 제1 안내 링크로부터 지지면의 지지 방향으로 이격되어 배치되고 또한 상기 제1 예각 보다 더 큰 제2 예각을 형성하도록 연장하는 제2 안내 경로를 형성하는 제2 안내 링크를 포함한다. 또한, 상기 절단 엣지형 툴 이동 기구는, 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제1 가상선에 대해 회전하는 회전 쌍을 형성하도록 절단 엣지형 툴에 고정되고, 또한 상기 제1 안내 링크와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제1 연결 부분을 포함한다. 상기 절단 엣지형 이동 기구는 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제2 가상선에 대해 회전하는 회전 쌍을 형성하도록 절단 엣지형 툴에 고정되고, 또한 상기 제2 안내 링크와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제2 연결 부분을 포함한다. 상기 절단 엣지형 툴 이동 기구는, 동력원으로부터의 동력에 의해 그 작용점이 시작 위치와 종료 위치 사이에서 왕복된 운동으로 선형으로 이동하는 왕복동 선형 운동 기구, 및 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제3 가상선에 대해 회전하는 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴과 왕복동 선형 운동 기구의 작용점을 함께 연결하는 제3 연결 부분을 포함한다. 또한, 본 발명에 있어서, 제1 예각(θ1)과 제2 예각(θ2) 및 제1 연결 부분 내지 제3 연결 부분 사이의 위치 관계는, 왕복동 선형 운동 기구의 작용점이 초기 위치에 머물고 또한 절단 엣지형 툴의 블레이드가 제1 위치에 머물 때, 상기 각도가 블레이드와 지지면 사이에 형성되도록 결정되며, 또한 시작 위치로부터 종료 위치로 이동하는 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점의 결과로서 절단 엣지형 툴이 제1 위치로부터 제2 위치를 향해 이동하는 과정에서, 상기 블레이드는 지지면의 표면 방향으로 상기 지지면 상을 미끄러지고, 또한 상기 블레이드와 지지면 사이에 형성된 각도는 점진적으로 감소된다(이상적으로, 상기 각도는 0 이 된다).

본 발명에 따라, 왕복동 선형 운동 기구의 작용점이 시작 위치로부터 종료 위치로 이동할 때, 제1 연결 부분 및 제2 연결 부분은 제1 안내 링크 및 제2 안내 링크 위를 각각 미끄러진다. 상기 제1 연결 부분 및 제2 연결 부분이 전술한 방식으로 미끄러질 때, 제1 안내 링크 및 제2 안내 링크는 요동하지 않으며, 상기 절단 엣지형 툴은 절단 엣지형 툴 이동 기구의 치수를 증가시키지 않고서도 선회될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 연결 부분은 선형으로만 이동하며, 이에 따라 절단 엣지형 툴은 고속으로 이동할 수 있고, 이에 의해 절단 엣지형 툴은 이동하는 피절단물로부터 임의의 큰 힘을 받지 않고 상기 이동하는 피절단물을 절단할 수 있다. 그 결과, 절단 엣지형 툴의 열화가 억제되고, 이에 따라 절단 엣지형 툴의 수명을 연장시키는 것이 가능하다. 또한, 이하의 상태는 제2 안내 링크가 지지면에 대해 기울어지는 제2 예각(θ2)을, 제1 안내 링크가 지지면에 대해 기울어지는 제1 예각(θ1)보다 크게 한 결과이다. 절단 엣지형 툴의 블레이드는, 블레이드가 지지면과 접촉하거나 또는 지지면을 초과할 때까지 상기 블레이드가 지지면에 대해 소정의 각도를 형성하도록 경사진 자세로부터 이동하며, 상기 절단 엣지형 툴의 블레이드와 지지면 사이의 각도는 (0 을 향해) 매끄럽게 감소된다.

왕복동 선형 운동 기구의 시작 위치와 종료 위치를 연결하는 운동 궤적과 지지면 사이에 형성되는 각도[제3 예각(θ3)]는, 제1 예각(θ1)보다 더 크고, 또한 제2 예각(θ2)보다 더 작은 것이 바람직하다. 이 구성을 채택함으로써, 상기 왕복동 선형 운동 기구가 제1 안내 링크와 제2 안내 링크 사이에 콤팩트하게 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 예각(θ1), 제2 예각(θ2), 및 제3 예각(θ3)은, 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점이 종료 위치에 도달하였을 때 지지면과 전체적으로 접촉하기 위해 상기 블레이드가 제2 위치에 머물도록 결정된다.

특히, 보강 섬유가 탄소 섬유이고 또한 열가소성 수지가 폴리아미드 수지인 경우에, 제1 예각(θ1)은 50°내지 60°의 범위에 있고, 제2 예각(θ2)은 70°내지 80°의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 조건에 부합하면, 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물이 압축되면서 절단될 때, 상기 탄소 섬유가 확실한 방식으로 절단될 수 있다.

절단 엣지형 툴의 블레이드는, 단일의 절단 엣지 또는 이중 절단 엣지를 가질 수 있다. 그러나 탄소 섬유, 유리 섬유 등과 같은 보강 섬유를 열가소성 수지와 함께 가열하면서 혼련함으로써 형성된, 유동성을 갖는 보강 섬유 함유 혼련물을 압출기로부터 압출함으로써 형성되는 긴 압출된 보강 섬유 함유 혼련물인 피절단물의 경우에, 블레이드는 단일의 절단 엣지를 갖는 것이 바람직하다. 이는 단일의 절단 엣지로 보강 섬유를 절단하면 상기 이동하는 피절단물이 절단될 수 있음을 보장할 수 있다는 유리한 효과가 얻어질 수 있기 때문이다.

블레이드가 선형 블레이드일 때, 제1 연결 부분 및 제2 연결 부분이 선형 블레이드에 평행한 가상의 직선 상에 위치되고 또한 제3 연결 부분이 제1 연결 부분과 제2 연결 부분 사이 및 선형 블레이드와 가상의 직선 사이에 위치되는 것이 바람직하다. 제1 연결 부분 내지 제3 연결 부분 사이의 위치 관계가 전술한 방식으로 결정되는 경우에, 절단 엣지형 툴 이동 기구의 전체 치수가 콤팩트하게 될 수 있다.

본 발명에 따른 절단 장치의 작동 방법에 있어서, 왕복동 선형 운동 기구는 압출된 보강 섬유 함유 혼련물을 절단하기 위해 상기 절단 엣지형 툴을, 지지면 상으로 이송되고 있는 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물의 이동 속도 보다 5배 또는 그 이상의 더 빠른 평균 속도로 왕복동시킨다. 절단 엣지형 툴을 전술한 속도로 이동시킴으로써, 절단 엣지형 툴이 상기 이동하는 압출된 보강 섬유 함유 혼련물로부터 수용하는 힘은, 절단 엣지형 툴의 블레이드의 열화가 억제될 수 있을 정도로 감소될 수 있다.

도 1(A) 내지 도 1(C)는 절단 장치의 구성 및 절단 엣지형 툴 이동 기구의 시계열(time series)의 이동을 도시하는, 본 발명의 실시예에 따른 절단 장치의 정면도이다.
도 2(A)는 절단 엣지형 툴의 정면도이고, 도 2(B) 및 도 2(C)는 도 1에 도시된 실시예에 사용된 절단 엣지형 툴 이동 기구의 절단 엣지형 툴과 동력원 사이의 동작 관계를 도시한 도면이다.
도 3은 실시예에 사용된 절단 엣지형 툴 이동 기구의 일련의 동작을 도시하고 있다.
도 4(A) 내지 4(C)는 단일의 탄소 섬유에 착안하여 절단 상황을 설명하는 데 사용된 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 절단 장치 및 그 작동 방법의 실시예가 상세히 기재될 것이다. 도 1(A) 내지 도 1(C)는 절단 장치(1)의 구성과 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)의 시계열의 이동을 도시하는, 본 발명의 실시예에 따른 절단 장치(1)의 정면도이다. 이하에 이루어질 기재의 이해를 촉진시키기 위해, 절단 엣지형 툴(5) 등은 투명하게 도시되어 있다. 도 2(A)는 절단 엣지형 툴(5)의 정면도이고, 도 2(B) 및 도 2(C)는 도 1에 도시된 실시예에 사용된 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)의 절단 엣지형 툴(5)과 동력원(37) 사이의 동작 관계를 나타내는 데 사용된 도면이다. 그리고, 도 3은 실시예에 사용된 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)의 일련의 동작을 도시하고 있다. 이들 도면에 있어서, 실시예의 절단 장치(1)에 의해 절단될 재료는, 탄소 섬유, 유리 섬유 등과 같은 보강 섬유를 나일론을 함유하는 폴리아미드 수지로 형성된 열가소성 수지와 함께 가열하면서 혼련함으로써 형성된, 유동성을 갖는 보강 섬유 함유 혼련물을 압출기로부터 압출함으로써 형성되는, 긴 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)이다. 이 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)의 두께(T)는, 예를 들어 5 cm 내지 7 cm 의 범위에 있고, 그 폭(W)은 80 cm 내지 100 cm 의 범위에 있다. 압출기로부터 막 압출된 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)에 있어서, 열가소성 수지는 아직 경화되지 않았으며, 이에 따라 강한 힘으로 가압되었을 때, 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)은 식용 젤라틴 재료인 우뭇가사리(agar)처럼 변형되도록 압축된다. 그러나 탄소 섬유와 같은 보강 섬유는 쉽게 절단되지 않으며, 따라서 보강 섬유를 절단하기 위해 일부 장치가 고안될 필요가 있다. 이 실시예의 절단 장치는 절단되도록 이동하거나 또는 이송되고 있는 그런 특수 재료를 절단하기에 적합하다.

도 1(A) 내지 1(C)에 도시된 바와 같이, 절단 장치(1)는, 베이스(11) 상에 제공된 지지 부재(14)의 지지면(15) 상을 이동하거나 또는 이송되고 있는 피절단물인 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)을, 상기 지지면(15) 상에 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)을 지지하면서, 그 엣지에 블레이드(51)를 갖는 판-형상의 절단 엣지형 툴(5)로 절단한다. 절단 장치(1)는 절단 엣지형 툴(5)을 지지면(15)으로부터 멀리 있고 또한 피절단물(13) 위에 위치된 제1 위치(도 1(A)에 도시된 상태)로부터 상기 블레이드(51)가 지지면(15) 상에 모두 위치된 제2 위치(도 1(C)에 도시된 상태)를 향해 이동시키고, 그 후 상기 절단 엣지형 툴(5)을 다시 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시키는 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)를 포함한다. 이 실시예에 있어서, 지지 부재(14)는 베이스(11) 상에 위치되므로, 절단은 미세하게 상승된 피절단물에 수행되며, 이에 따라 상기 피절단물은 감소된 하방-가압력으로 이제 하방으로 가압될 수 있는 절단 엣지형 툴(5)에 의해 확실한 방식으로 절단될 수 있다. 다른 한편으로, 상기 지지 부재(14)는 제공되지 않을 수 있으며, 이 경우 베이스(11)의 표면이 지지면(15)으로서 사용될 수 있다.

상기 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)는, 지지면(15)에 대해 제1 예각(θ1)(도 2(C) 참조)을 형성하도록 연장하는 제1 안내 경로를 형성하는 제1 안내 링크(17)를 포함한다. 상기 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)는, 지지면(15)의 표면 방향으로 상기 제1 안내 링크(17)로부터 이격되도록 배치되고 또한 상기 제1 예각(θ1)보다 더 큰 제2 예각(θ2)(도 2(C) 참조)을 상기 지지면(15)에 대해 형성하도록 연장하는 제2 안내 경로를 형성하는 제2 안내 라인(19)을 추가로 포함한다. 상기 제1 안내 링크(17)는 2개의 안내 바아(17A, 17B)로 이루어진다. 상기 2개의 안내 바아(17A, 17B)는 그 양단에서 2개의 수직 프레임(21, 23)에 고정되는 2개의 수평 프레임(25, 27)에 개별적으로 고정된다. 이들에 걸쳐있을 동안 그 위로 미끄러지도록, 슬라이더(18)가 2개의 안내 바아(17A, 17B) 상에 제공된다. 유사하게, 제2 안내 링크(19)는 2개의 안내 바아(19A, 19B)로 이루어진다. 상기 2개의 안내 바아(19A, 19B)는 그 양단에서 2개의 수직 프레임(21, 23)에 고정되는 2개의 수평 프레임(25, 27)에 개별적으로 고정된다. 이들에 걸쳐있을 동안 그 위로 미끄러지도록, 슬라이더(20)가 상기 안내 바아(19A, 19B) 상에 제공된다. 상기 슬라이더(18, 20)는 2개의 안내 바아(17A, 17B; 19A, 19B)를 사용함으로써 가장 안정적인 상태로 안내될 수 있다.

도 2(C)에 도시된 바와 같이, 상기 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)는, 절단 엣지형 툴(5)의 판 표면(53)과 직각으로 교차하는 제1 가상선(VL1)에 대해 회전하는 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴(5)에 고정되고 또한 상기 제1 안내 링크(17)와의 미끄럼 쌍을 형성하는, 제1 연결 부분(31)(도 1(A) 내지 1(C) 및 도 3 참조)을 포함한다. 또한, 상기 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)는, 상기 절단 엣지형 툴(5)의 판 표면(53)과 직각으로 교차하는 제2 가상선(VL2)(도 2(C))에 대해 회전하는 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴(5)에 고정되고 또한 상기 제2 안내 링크(19)와의 미끄럼 쌍을 형성하는, 제2 연결 부분(33)(도 1(A) 내지 1(C) 및 도 3 참조)을 포함한다. 또한, 상기 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)는, 구동원으로서 기능하는 전기 모터(37)로부터의 동력에 의해 시작 지점과 종료 지점 사이에서 왕복동 운동으로 선형으로 이동하는 왕복동 선형 운동 기구(38), 및 절단 엣지형 툴(5)의 판 표면(53)과 직각으로 교차하는 제3 가상선(VL3)(도 2(C))에 대해 회전하는 회전 쌍을 형성하기 위해, 상기 절단 엣지형 툴(5)과 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점(OP)(operating point)을 연결하는 제3 연결 부분(35)을 포함한다. 도 2(B)에 있어서, 도면 부호(OP)로 표기된 작용점(OP)은 시작 지점에 머물며, 도면 부호(OP')로 표기된 작용점(OP')은 종료 위치에 머문다. 도 2에 있어서, 제1 내지 제3 연결 부분(31 내지 35)이 각각 회전 가능하게 삽입되는 관통 구멍에는 도면 부호(31' 내지 35')가 제공된다.

작용점(OP)은 전기 모터(37)의 회전에 의해 시작 위치와 종료 위치 사이에서 왕복동 운동으로 선형으로 이동한다. 왕복동 선형 운동 기구(38)는 그 일단부가 전기 모터(37)의 축에 고정된 제1 링크(38A), 및 그 타단부가 제3 연결 부분(35)에 회전 가능하게 고정된 제2 링크(38B)로 이루어진다.

도 2(A)에 도시된 바와 같이, 선형 블레이드로 이루어진 블레이드(51)에 의해, 상기 제1 연결 부분(31) 및 제2 연결 부분(33)은 선형 블레이드에 평행한 가상의 직선(VL4) 상에 위치되며, 제3 연결 부분(35)은 제1 연결 부분(31)과 제2 연결 부분(33) 사이 및 직선 블레이드와 가상의 직선(VL4) 사이에 배치된다. 전술한 방식으로 결정된 제1 연결 부분 내지 제3 연결 부분 사이의 위치 관계의 경우에, 절단 엣지형 툴 이동 기구의 전체 치수는 콤팩트하게 이루어질 수 있다.

이 실시예에 있어서, 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점(OP)이 시작 위치에 머물고, 또한 절단 엣지형 툴(5)의 블레이드(51)가 제1 위치[도 1(A) 및 도 3에서 보았을 때 블레이드(51)가 좌측에 머무는 위치]에 머물 때, 블레이드(51)와 지지면(15) 사이에 형성된 각도(θ)는 예각으로 된다. 블레이드(51)는, 시작 위치로부터 종료 위치로 이동하는 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점(OP)의 결과로서, 절단 엣지형 툴(5)이 제1 위치[도 1(A) 및 도 3에서 보았을 때, 블레이드(51)가 좌측에 머무는 위치]로부터 제2 위치[도 1(C) 및 도 3에서 보았을 때, 블레이드(51)가 우측에 머무는 위치]를 향해 이동하는 과정에서, 상기 지지면(15)의 표면 방향으로 상기 지지면(15) 상을 미끄러진다. 제1 예각(θ1)과 제2 예각(θ2) 및 상기 제1 연결 부분(31) 내지 제3 연결 부분(35) 사이의 위치 관계는, 블레이드(51)가 전술한 방식으로 상기 지지면(15) 상을 미끄러짐에 따라, 블레이드(51)와 지지면(15) 사이에 형성된 각도(θ)가 점진적으로 더 작아지도록 결정된다. 이 실시예에 있어서, 왕복동 선형 운동 기구(38)의 운동 궤적과 지지면(15) 사이에 형성된 제3 예각(θ3)은, θ1 < θ3 < θ2 이도록 결정된다.

이 실시예에 따라, 제1 연결 부분(31) 및 제2 연결 부분(33)[제1 슬라이더(18) 및 제2 슬라이더(20)]은, 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점(OP)이 시작 위치[도 1(A) 및 도 3에서 보았을 때, 작용점(OP)이 좌측에 머무는 위치]로부터 종료 위치[도 1(C) 및 도 3에서 보았을 때, 작용점(OP)이 우측에 머무는 위치]로 이동할 때, 제1 안내 링크(17) 및 제2 안내 링크(19) 위로 각각 미끄러진다. 상기 제1 연결 부분(31) 및 제2 연결 부분(33)이 전술한 방식으로 미끄러질 때, 절단 엣지형 툴(5)의 블레이드(51)는 제1 안내 링크(17) 및 제2 안내 링크(19)의 요동 없이 그 양단부에 확실한 방식으로 안내되면서 이동한다. 그 결과, 왕복동 선형 운동 기구(38)로부터 가해진 힘에 의해, 실질적으로 균일한 힘이 상기 블레이드(51)의 부분에 가해질 수 있다. 또한, 이하의 상태는 제2 안내 링크(19)가 지지면(15)에 대해 경사진 제2 예각(θ2)을, 상기 제1 안내 링크(17)가 지지면(15)에 대해 경사진 제1 예각(θ1)보다 더 크게 함으로써 나타난다. 즉, 절단 엣지형 툴(5)의 블레이드(51)는, 블레이드(51)가 지지면(15)과 전체적으로 접촉하거나 또는 지지면(15)을 초과할 때까지, 상기 블레이드(51)가 지지면(15)에 대해 소정의 각도(θ)를 형성하도록 경사진 자세로부터 이동하며, 상기 절단 엣지형 툴(5)의 블레이드(51)와 지지면(15) 사이의 각도(θ)는 매끄럽게 감소된다(0 으로).

절단 엣지형 툴(5)의 블레이드(51)는, 단일의 절단 엣지 또는 이중 절단 엣지를 가질 수 있다. 그러나 이 실시예에 있어서, 블레이드(51)를 위해, 단일의 절단 엣지를 갖는 블레이드가 채택된다. 이 실시예와는 달리, 피절단물(13)을 그 사이에 유지하여 상기 피절단물이 그 양측으로부터 절단되도록, 상기 블레이드(51)와 대향하는 위치에 다른 블레이드가 배치되는 구성이 채택된 경우에, 상기 이동하는 피절단물의 일부가 2개의 블레이드 사이에 파열된 상태로 존재하는 현상이 나타나며, 이는 바람직하지 않다.

또한, 도 2(C)에 도시된 바와 같이, 제1 안내 링크(17)의 제1 예각(θ1), 제2 안내 링크(19)의 제2 예각(θ2), 및 제3 예각(θ3)은 θ1 < θ3 < θ2 의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 특히, 제1 예각(θ1), 제2 예각(θ2), 및 제3 예각(θ3)은, 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점이 종료 지점에 도달하였을 때, 상기 블레이드(51)가 제2 위치에 위치되어 상기 지지면(15)과 전체적으로 접촉하도록 결정된다. 이들 예각이 전술한 방식으로 결정되는 경우에, 도 2(B)에 도시된 바와 같이, 제1 연결 부분(31) 및 제2 연결 부분(33)은 매끄러운 형태로 각각 선형으로 이동한다.

특히, 보강 섬유가 탄소 섬유이고, 열가소성 수지가 나일론과 같은 폴리아미드 수지인 경우에, 제1 예각(θ1)은 50 °내지 60 °의 범위에 있고, 제2 예각(θ2)은 70°내지 80°의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 조건이 충족되면, 지지면(15) 상을 이동하거나 또는 이송되고 있는 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)이 압축되면서 절단될 때, 탄소 섬유가 확실한 방식으로 절단될 수 있다. 이 실시예의 절단 장치를 작동시키는 방법에 따라, 절단 엣지형 툴(5)은 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)을 절단하기 위해, 지지면(15) 상을 예를 들어 2 내지 20 mm/sec 의 속도로 이동하는 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)의 이동 속도보다 5배 또는 그 이상의 더 빠른 평균 속도로(예를 들어, 100 mm/sec 내지 200 mm/sec 의 범위로) 왕복동된다. 전술한 바와 같은 속도 관계가 절단 엣지형 툴(5)과 상기 이동하는 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13) 사이에 채택되는 경우에, 절단 엣지형 툴(5)이 상기 이동하는 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)로부터 수용하는 힘은, 절단 엣지형 툴(5)의 블레이드(51)의 열화가 억제될 수 있을 정도로 감소될 수 있다.

탄소 섬유를 함유한 보강 섬유 함유 혼련물(13)을 이 실시예의 절단 장치로 절단 시 단일 스트랜드의 탄소 섬유(C)에 착안하였을 때, 도 4(A) 내지 4(C)에 도시된 바와 같이, 상기 블레이드(51)가 미끄러지면서 각도(θ)(도 1(A) 및 도 2(B) 참조)를 감소시키도록 이동하는 경우에, 미끄럼 방향으로 작용하는 힘(F1)과 하방-가압 방향으로 작용하는 힘(F2)의 조합된 힘이 탄소 섬유에 가해지며, 이에 따라 심지어 매우 강한 탄소 섬유라도 작은 힘으로 절단될 수 있다. 이 실시예에 있어서, F2 > F1 의 관계는 절단의 시작부터 마지막까지 유지된다. 이 관계를 채택함으로써, 블레이드(51)는 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)이 과도하게 압축되지 않고 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)을 절단하는 것이 허용되며, 이에 따라 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)을 양호하게 절단하는 것을 가능하게 할 수 있다.

지금까지 기재된 실시예에 있어서, 피절단물이 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물로서 기재되었지만, 이 실시예의 절단 장치 및 그 작동 방법은, 다른 피절단물이 지지면 상을 이동하거나 또는 이송되고 또한 이들이 절단 엣지형 툴에 의해 가압될 때 압축된다면, 물론 다른 피절단물에도 적용될 수 있다.

본 발명은 실시예에 제한되지 않으며, 필요에 따라 자유롭게 수정 및 개선될 수 있다. 또한, 부품과 관련하여 언급된 재료, 형상, 치수, 수치값, 형태, 개수, 위치 등은 임의적이며, 또한 본 발명이 달성될 수만 있다면, 이에 제한되지 않는다.

본 발명이 상세히 또는 특정 실시예를 참조하여 기재되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 숙련자라면 본 발명의 정신 및 범주로부터의 일탈 없이 다양한 변경 또는 수정이 이루어질 수 있음이 명백하다.

이 특허 출원은 2014년 12월 12일에 출원된 일본 특허 출원(제2014-252456 호)에 기초하며, 그 내용이 여기에 참조 인용된다.

여기에서, 지금까지 기재된 본 발명의 절단 장치 및 그 작동 방법의 실시예의 특성이, 이하의 [1] 내지 [8]에 항목화될 것이다.

[1] (1) 압출기로부터 압출되고 또한 지지면(15) 상으로 이동되고 있는 압출된 보강 섬유 함유 혼련물을, 열가소성 수지가 경화되기 전에, 소정의 길이로 절단하기 위한 절단 장치에서, 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)은 열가소성 수지를 보강 섬유와 함께 가열하면서 혼련함으로써 형성된, 유동성을 갖는 상기 보강 섬유 함유 혼련물을 압출기로부터 가늘고 긴 형태로 압출함으로써 연속적으로 형성되는, 절단 장치(1)로서:

상기 지지면(15) 상으로 이동되고 있는 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)을 절단 엣지형 툴(5)로 절단하기 위해, 판 형상을 가지며 또한 그 엣지 부분 상에 블레이드(51)를 포함하는 상기 절단 엣지형 툴(5)을, 상기 지지면(15)으로부터 멀리 있고 또한 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13) 위에 위치된 제1 위치로부터 상기 블레이드(51)가 상기 지지면(15)과 접촉하는 제2 위치로 이동시키고, 그 후 상기 절단 엣지형 툴(5)을 다시 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시키기 위한 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)를 포함하며,

상기 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)는,

상기 지지면(15)에 대해 제1 예각(θ1)을 형성하도록 연장하는 제1 안내 경로를 형성하는 제1 안내 링크(17);

상기 제1 안내 링크(17)로부터 상기 지지면(15)의 표면 방향으로 이격되어 배치되고, 또한 상기 지지면(15)에 대해 상기 제1 예각(θ1)보다 더 큰 제2 예각(θ2)을 형성하도록 연장하는 제2 안내 경로를 형성하는 제2 안내 링크(19);

상기 절단 엣지형 툴(5)의 판 표면과 직각으로 교차하는 제1 가상선(VL1)에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴(5)에 고정되고, 또한 상기 제1 안내 링크와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제1 연결 부분(31);

상기 절단 엣지형 툴(5)의 판 표면과 직각으로 교차하는 제2 가상선(VL2)에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴(5)에 고정되고, 또한 상기 제2 안내 링크와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제2 연결 부분(33);

그 작용점(OP)이 동력원[전기 모터(37)]으로부터의 동력에 의해 시작 위치와 종료 위치 사이에서 왕복동 운동으로 선형으로 이동하는, 왕복동 선형 운동 기구(38); 및

상기 절단 엣지형 툴(5)의 판 표면과 직각으로 교차하는 제3 가상선(VL3)에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하기 위해, 상기 절단 엣지형 툴(5)과 상기 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점(OP)을 함께 연결하는 제3 연결 부분(35)을 포함하며,

상기 제1 예각(θ1), 상기 제2 예각(θ2), 및 상기 제1 연결 부분 내지 제3 연결 부분(31, 33, 35) 사이의 위치 관계는, 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점(OP)이 상기 시작 위치에 머물고 또한 상기 절단 엣지형 툴(5)의 블레이드(51)가 상기 제1 위치에 머물 때, 상기 블레이드(51)와 상기 지지면(15) 사이에 각도를 형성하고, 또한 상기 시작 위치로부터 상기 종료 위치로 이동하는 상기 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점(OP)의 결과로서 상기 절단 엣지형 툴(5)이 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치를 향해 이동하는 과정에서, 상기 지지면(15)의 표면 방향으로 상기 지지면(15) 상을 미끄러지고 또한 이동되고 있는 상기 압출된 보강 함유 혼련물(13)을 압축하는 블레이드(51)에 의해, 상기 블레이드(51)와 상기 지지면(15) 사이의 각도를 점진적으로 감소시키도록 설정된다.

[2] 지지면(15) 상으로 이동되고 있는 피절단물을 절단하기 위한 절단 장치(1)로서:

상기 지지면(15) 상으로 이동되고 있는 상기 피절단물을 절단하기 위해, 판 형상을 가지며 또한 그 엣지 부분 상에 블레이드(51)를 포함하는 절단 엣지형 툴(5)을, 상기 지지면(15)으로부터 멀리 있고 또한 상기 피절단물 위에 위치된 제1 위치로부터 상기 전체 블레이드(51)가 상기 지지면(15)과 접촉하는 제2 위치로 이동시키고, 그 후 상기 절단 엣지형 툴(5)을 다시 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시키기 위한 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)를 포함하며,

상기 절단 엣지형 툴 이동 기구(10)는,

상기 제1 안내 링크(17)로부터 상기 지지면(15)의 표면 방향으로 이격되어 배치되고, 또한 상기 지지면(15)에 대해 상기 제1 예각(θ1) 보다 더 큰 제2 예각(θ2)을 형성하도록 연장하는 제2 안내 경로를 형성하는 제2 안내 링크(19);

상기 절단 엣지형 툴(5)의 판 표면과 직각으로 교차하는 제1 가상선(VL1)에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴(5)에 고정되고, 또한 상기 제1 안내 링크(17)와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제1 연결 부분(31);

상기 절단 엣지형 툴(5)의 판 표면과 직각으로 교차하는 제2 가상선(VL2)에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴(5)에 고정되고, 또한 상기 제2 안내 링크(19)와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제2 연결 부분(33);

상기 제1 예각(θ1), 상기 제2 예각(θ2), 및 상기 제1 연결 부분 내지 제3 연결 부분(31, 33, 35) 사이의 위치 관계는, 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점(OP)이 상기 시작 위치에 머물고 또한 상기 절단 엣지형 툴(5)의 블레이드(51)가 상기 제1 위치에 머물 때, 상기 블레이드(51)와 상기 지지면(15) 사이에 각도(θ)를 형성하고, 또한 상기 시작 위치로부터 상기 종료 위치로 이동하는 상기 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점의 결과로서 상기 절단 엣지형 툴(5)이 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치를 향해 이동하는 과정에서, 상기 지지면(15)의 표면 방향으로 상기 지지면(15) 상을 미끄러지는 블레이드(51)에 의해, 상기 블레이드(51)와 상기 지지면(15) 사이의 각도(θ)를 점진적으로 감소시키도록 설정된다.

[3] 상기 [1]에 따른 절단 장치(1)에 있어서, 상기 시작 위치와 상기 종료 위치를 연결하는 운동 궤적과 상기 지지면(15) 사이에 형성되는 제3 예각(θ3)은, 상기 제1 예각(θ1)보다 더 크고 또한 상기 제2 예각(θ2)보다 더 작다.

[4] 상기 [3]에 따른 절단 장치(1)에 있어서, 상기 제1 예각(θ1), 상기 제2 예각(θ2), 및 상기 제3 예각(θ3)은, 상기 왕복동 선형 운동 기구(38)의 작용점(OP)이 상기 종료 위치에 도달하였을 때, 상기 블레이드(51)가 상기 지지면(15)과 완전히 접촉하는 상기 제2 위치에 머무는 것을 허용하도록 설정된다.

[5] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 따른 절단 장치(1)에 있어서, 상기 절단 엣지형 툴(5)의 블레이드(51)는 단일의 절단 엣지를 갖는다.

[6] 상기 [1]에 따른 절단 장치(1)에 있어서, 상기 보강 섬유는 탄소 섬유이고, 상기 열가소성 수지는 폴리아미드 수지이며, 상기 제1 예각(θ1)은 50°내지 60°의 범위에 있고, 상기 제2 예각(θ2)은 70°내지 80°의 범위에 있다.

[7] 상기 [1] 또는 [2]에 따른 절단 장치(1)에 있어서, 상기 블레이드(51)가 선형 블레이드인 경우에, 상기 제1 연결 부분(31) 및 상기 제2 연결 부분(33)은 상기 선형 블레이드와 평행한 가상의 직선(VL4) 상에 위치되며, 상기 제3 연결 부분(35)은 상기 제1 연결 부분(31)과 상기 제2 연결 부분(33) 사이 및 상기 선형 블레이드와 상기 가상의 직선(VL4) 사이에 위치된다.

[8] 상기 [1]에 따른 절단 장치(1)를 위한 작동 방법에 있어서, 왕복동 선형 운동 기구(38)는, 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)을 절단하기 위해, 절단 엣지형 툴(5)을 지지면(15) 상으로 이송되고 있는 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(13)의 이동 속도 보다 5배 또는 그 이상의 더 빠른 평균 속도로 왕복동시킨다.

산업상 이용 가능성

본 발명에 따라, 제1 안내 링크 및 제2 안내 링크는 요동하지 않으며, 또한 절단 엣지형 툴은 상기 절단 엣지형 툴 이동 기구의 치수를 크게 하지 않고서도 선회될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 연결 부분은 선형으로만 이동하며, 이에 따라 상기 절단 엣지형 툴이 고속으로 이동할 수 있고, 이에 따라 상기 절단 엣지형 툴은 피절단물로부터 큰 크기의 힘을 수용하지 않고서도 상기 피절단물을 절단할 수 있다. 그 결과, 절단 엣지형 툴의 열화가 억제되며, 이에 따라 절단 엣지형 툴의 수명을 연장하는 것이 가능하다. 전술한 유리한 효과를 제공하는 본 발명은, 절단 장치 및 그 작동 방법의 분야에 유용하다.

1: 절단 장치
5: 절단 엣지형 툴
10: 절단 엣지형 툴 이동 기구
11: 베이스
13: 압출된 보강 섬유 함유 혼련물(피절단물)
14: 지지 부재
15: 지지면
17: 제1 안내 링크
18: 제1 슬라이더
20: 제2 슬라이더
31: 제1 연결 부분
33: 제2 연결 부분
35: 제3 연결 부분
37: 전기 모터(구동원)
38: 왕복동 선형 운동 기구
51: 블레이드
OP: 작용점

Claims

압출기로부터 압출되고 또한 지지면 상으로 이동되고 있는 압출된 보강 섬유 함유 혼련물을, 열가소성 수지가 경화되기 전에, 소정의 길이로 절단하기 위한 절단 장치에서, 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물은 열가소성 수지를 보강 섬유와 함께 가열하면서 혼련함으로써 형성된, 유동성을 갖는 상기 보강 섬유 함유 혼련물을 압출기로부터 가늘고 긴 형태로 압출함으로써 연속적으로 형성되는, 절단 장치로서:
상기 지지면 상으로 이동되고 있는 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물을 절단 엣지형 툴로 절단하기 위해, 판 형상을 가지며 또한 그 엣지 부분 상에 블레이드를 포함하는 상기 절단 엣지형 툴을, 지지면으로부터 멀리 있고 또한 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물 위에 위치된 제1 위치로부터 상기 블레이드가 상기 지지면과 접촉하는 제2 위치로 이동시키고, 그 후 상기 절단 엣지형 툴을 다시 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시키기 위한 절단 엣지형 툴 이동 기구를 포함하며,
상기 절단 엣지형 툴 이동 기구는,
상기 지지면에 대해 제1 예각을 형성하도록 연장하는 제1 안내 경로를 형성하는 적어도 두개의 안내 바아로 이루어진 제1 안내 링크;
상기 제1 안내 링크로부터 상기 지지면의 표면 방향으로 이격되어 배치되고, 또한 상기 지지면에 대해 상기 제1 예각 보다 더 큰 제2 예각을 형성하도록 연장하는 제2 안내 경로를 형성하는 적어도 두개의 안내 바아로 이루어진 제2 안내 링크;
서로 이격되어 배치되며 상기 제1 안내 링크 및 상기 제2 안내 링크의 안내 바아를 고정시키는 상부 수평 프레임 및 하부 수평 프레임;
상기 제1 안내 링크 및 상기 제2 안내 링크의 안내 바아 상에 제공되는 두개의 슬라이더;
상기 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제1 가상선에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴에 고정되고, 또한 상기 제1 안내 링크와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제1 연결 부분;
상기 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제2 가상선에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴에 고정되고, 또한 상기 제2 안내 링크와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제2 연결 부분;
그 작용점이 동력원으로부터의 동력에 의해 시작 위치와 종료 위치 사이에서 왕복동 운동으로 선형으로 이동하며, 상기 절단 엣지형 툴이 상기 제1 위치에 위치할 때 상기 작용점은 상기 시작 위치에 위치하고 상기 절단 엣지형 툴이 상기 제2 위치에 위치할 때 상기 작용점은 상기 종료 위치에 위치하는 왕복동 선형 운동 기구; 및
상기 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제3 가상선에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하기 위해, 상기 절단 엣지형 툴과 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점을 함께 연결하는 제3 연결 부분을 포함하며,
상기 제1 예각, 상기 제2 예각, 및 상기 제1 연결 부분 내지 상기 제3 연결 부분 사이의 위치 관계는, 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점이 상기 시작 위치에 머물고, 상기 블레이드와 상기 지지면 사이에 각도를 형성하고, 또한 상기 시작 위치로부터 상기 종료 위치로 이동하는 상기 왕복동 선형 운동 기구의 상기 작용점의 결과로서, 상기 지지면의 표면 방향으로 상기 지지면 상을 미끄러지고 또한 이동되고 있는 상기 압출된 보강 함유 혼련물을 압축하는 블레이드에 의해, 상기 블레이드와 상기 지지면 사이의 상기 각도를 점진적으로 감소시키도록 설정되고,
상기 왕복동 선형 운동 기구는 일단부가 상기 동력원인 전기 모터의 축에 고정된 제1링크와 타단부가 상기 제3연결 부분에 회전 가능하게 고정된 제2링크로 이루어지고, 상기 전기 모터는 상기 상부 수평 프레임 아래 및 상기 하부 수평 프레임 위에 제공되며,
상기 전기 모터의 축은 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점 위에 위치하며,
상기 절단 장치의 지지면은 상기 하부 수평 프레임 아래에 제공되고,
상기 슬라이더는 상기 제1 안내 링크 및 상기 제2 안내 링크의 안내 바아 상에서 미끄러지는 절단 장치.
지지면 상으로 이동되고 있는 피절단물을 절단하기 위한 절단 장치로서:
상기 절단 장치의 상기 지지면 상으로 이동되고 있는 상기 피절단물을 절단하기 위해, 판 형상을 가지며 또한 그 엣지 부분 상에 블레이드를 포함하는 절단 엣지형 툴을, 상기 지지면으로부터 멀리 있고 또한 상기 피절단물 위에 위치된 제1 위치로부터 상기 블레이드가 상기 지지면과 접촉하는 제2 위치로 이동시키고, 그 후 상기 절단 엣지형 툴을 다시 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시키기 위한 절단 엣지형 툴 이동 기구를 포함하며,
상기 절단 엣지형 툴 이동 기구는,
상기 지지면에 대해 제1 예각을 형성하도록 연장하는 제1 안내 경로를 형성하는 적어도 두개의 안내 바아로 이루어진 제1 안내 링크;
상기 제1 안내 링크로부터 상기 지지면의 표면 방향으로 이격되어 배치되고, 또한 상기 지지면에 대해 상기 제1 예각 보다 더 큰 제2 예각을 형성하도록 연장하는 제2 안내 경로를 형성하는 적어도 두개의 안내 바아로 이루어진 제2 안내 링크;
서로 이격되어 배치되며 상기 제1 안내 링크 및 상기 제2 안내 링크의 안내 바아를 고정시키는 상부 수평 프레임 하부 수평 프레임;
상기 제1 안내 링크 및 상기 제2 안내 링크의 안내 바아 상에 제공되는 두개의 슬라이더;
상기 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제1 가상선에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴에 고정되고, 또한 상기 제1 안내 링크와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제1 연결 부분;
상기 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제2 가상선에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하도록 상기 절단 엣지형 툴에 고정되고, 또한 상기 제2 안내 링크와의 미끄럼 쌍을 형성하는 제2 연결 부분;
그 작용점이 동력원으로부터의 동력에 의해 시작 위치와 종료 위치 사이에서 왕복동 운동으로 선형으로 이동하며, 상기 절단 엣지형 툴이 상기 제1 위치에 위치할 때 상기 작용점은 상기 시작 위치에 위치하고 상기 절단 엣지형 툴이 상기 제2 위치에 위치할 때 상기 작용점은 상기 종료 위치에 위치하는 왕복동 선형 운동 기구; 및
상기 절단 엣지형 툴의 판 표면과 직각으로 교차하는 제3 가상선에 대해 회전 가능한 회전 쌍을 형성하기 위해, 상기 절단 엣지형 툴과 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점을 함께 연결하는 제3 연결 부분을 포함하며,
상기 제1 예각, 상기 제2 예각, 및 상기 제1 연결 부분 내지 제3 연결 부분 사이의 위치 관계는, 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점이 상기 시작 위치에 머물고, 상기 블레이드와 상기 지지면 사이에 각도를 형성하고, 또한 상기 시작 위치로부터 상기 종료 위치로 이동하는 상기 왕복동 선형 운동 기구의 상기 작용점의 결과로서, 상기 지지면의 표면 방향으로 상기 지지면 상을 미끄러지는 블레이드에 의해, 상기 블레이드와 상기 지지면 사이의 상기 각도를 점진적으로 감소시키도록 설정되고,
상기 왕복동 선형 운동 기구는 일단부가 상기 동력원인 전기 모터의 축에 고정된 제1링크와 타단부가 상기 제3연결 부분에 회전 가능하게 고정된 제2링크로 이루어지고, 상기 전기 모터는 상기 상부 수평 프레임 아래와 상기 하부 수평 프레임 위에 제공되며,
상기 전기 모터의 축은 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점 위에 위치하며,
상기 절단 장치의 상기 지지면은 상기 하부 수평 프레임 아래에 제공되고,
상기 슬라이더는 상기 제1 안내 링크 및 상기 제2 안내 링크의 안내 바아 상에서 미끄러지는 절단 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 시작 위치와 상기 종료 위치를 연결하는 운동 궤적과 상기 지지면 사이에 형성되는 제3 예각(θ3)은, 상기 제1 예각(θ1)보다 더 크고 또한 상기 제2 예각(θ2)보다 더 작은, 절단 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 예각(θ1), 상기 제2 예각(θ2), 및 상기 제3 예각(θ3)은, 상기 왕복동 선형 운동 기구의 작용점이 상기 종료 위치에 도달하였을 때, 상기 블레이드가 상기 지지면과 완전히 접촉하는 상기 제2 위치에 머무는 것을 허용하도록 설정되는, 절단 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절단 엣지형 툴의 블레이드는 단일의 절단 엣지를 갖는, 절단 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 보강 섬유는 탄소 섬유이고, 상기 열가소성 수지는 폴리아미드 수지이며, 상기 제1 예각(θ1)은 50°내지 60°의 범위에 있고, 상기 제2 예각(θ2)은 70°내지 80°의 범위에 있는, 절단 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 블레이드가 선형 블레이드인 경우에, 상기 제1 연결 부분 및 상기 제2 연결 부분은 상기 선형 블레이드와 평행한 가상의 직선 상에 위치되며, 상기 제3 연결 부분은 상기 제1 연결 부분과 상기 제2 연결 부분 사이 및 상기 선형 블레이드와 상기 가상의 직선 사이에 위치되는, 절단 장치.
청구항 1에 따른 절단 장치를 위한 작동 방법에 있어서,
왕복동 선형 운동 기구는, 압출된 보강 섬유 함유 혼련물을 절단하기 위해, 절단 엣지형 툴을 지지면 상으로 이송되고 있는 상기 압출된 보강 섬유 함유 혼련물의 이동 속도 보다 5배 또는 그 이상의 더 빠른 평균 속도로 왕복동시키는, 작동 방법.