WO2016093320A1 - 裁断装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

　往復直線運動機構（３８）の作用点（ＯＰ）が原点位置から終点位置に移動する際に、第１の連結部（３１）及び第２の連結部（３３）は第１の案内リンク（１７）及び第２の案内リンク（１９）の上をスライドする。第１の案内リンク（１７）の支持面（１５）に対する第１の鋭角（θ１）よりも第２の案内リンク（１９）の支持面（１５）に対する第２の鋭角（θ２）が大きい。

Description

裁断装置及びその運転方法

　本発明は、支持面上を移動する被裁断物を裁断する裁断装置及びその運転方法に関する。本発明は、特に炭素繊維、ガラス繊維等の補強繊維と熱可塑性樹脂とを加熱しながら混練して形成した流動性を有する補強繊維含有混練物を、押出機から押し出して長尺状の押し出し補強繊維含有混練物を連続して形成し、押出機から押し出されて支持面上を移動する押し出し補強繊維含有混練物を、熱可塑性樹脂が硬化する前に、所定の長さに裁断する裁断装置及びその運転方法に関する。

　日本国特許第４９７７９７７号公報（特許文献１）には、一定枚数の用紙類を積層した手帳や書類などのワークを２分割に裁断する裁断装置の従来構造が開示されている。この裁断装置は、刃物を水平方向へスイング動作させて傾斜姿勢から水平姿勢へと変位させながらワークを裁断するように動作させる刃物制御機構を備えている。具体的な刃物制御機構は、刃物ホルダーを長さの異なる２本のアームによって前後で軸支して吊持して刃物を傾斜姿勢とし、刃物ホルダーにリンクアームを軸支してこのリンクアームに昇降機構の昇降可動部と軸支したＬ型アームを連結して、昇降機構の昇降可動部と連動して刃物をスイング動作させる構成を有している。

　また日本国特開平８－４７８９４号公報（特許文献２）にも、２本のアームによって前後で軸支して吊持した刃物を傾斜姿勢とし、刃物を吊持する２本のアームを揺動させて刃物のスイング動作を実現している裁断装置が開示されている。

日本国特許第４９７７９７７号公報 日本国特開平８－４７８９４号公報

　従来の裁断装置では、いずれも２本のアームを揺動させることにより刃物のスイング動作を実現している。しかしながら２本のアームを揺動させる構造では、２本のアームのスイングスペースを確保しなければならないため、装置の寸法が大きくなる問題が発生する。さらに、裁断刃物を高速で移動させるためには組み立て精度と部品の加工精度をかなり高いものとしなければならなかった。特に支持面上を移動している被裁断物が、炭素繊維、ガラス繊維等の補強繊維と熱可塑性樹脂とを加熱しながら混練して形成した流動性を有する補強繊維含有混練物を、押出機から押し出して長尺状の押し出し補強繊維含有混練物を形成し、押出機から押し出された押し出し補強繊維含有混練物が支持面上を移動している場合には、下記問題が生じる。すなわち、裁断時に押し出し補強繊維含有混練物が圧縮されながら裁断される上、補強繊維の強度が高いために、裁断刃物の移動速度が遅いと、裁断刃物が補強用繊維含有混練物により補強用繊維含有混練物の移動方向に強く押された状態となる。そのため、裁断刃物に比較的大きな応力が作用して、裁断刃物が劣化し、裁断刃物の寿命が短くなる問題が生じる。

　本発明の目的は、刃物移動機構の寸法を大きくすることなく裁断刃物にスイング動作をさせることができて、しかも裁断刃物の移動速度を速くすることができる裁断装置及びその運転方法を提供することにある。

　本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
（１）　補強繊維と熱可塑性樹脂とを加熱しながら混練して形成した流動性を有する補強繊維含有混練物を、押出機から押し出して長尺状の押し出し補強繊維含有混練物を連続的に形成し、前記押出機から押し出されて支持面上を移動している前記押し出し補強繊維含有混練物を、前記熱可塑性樹脂が硬化する前に、所定の長さに裁断する裁断装置であって、
　端部に刃を有する板状の裁断刃物を、前記支持面から離れ且つ前記押し出し補強繊維含有混練物の上方に位置する第１の位置から前記刃が前記支持面と接触する第２の位置に向かって移動させ、その後前記第２の位置から前記第１の位置に前記裁断刃物を戻すことにより、前記支持面上を移動している前記押し出し補強繊維含有混練物を前記裁断刃物により裁断する刃物移動機構を備え、
　前記刃物移動機構は、
　前記支持面に対して第１の鋭角をなすように延びる第１の案内路を形成する第１の案内リンクと、
　前記第１の案内リンクから前記支持面の面方向に間隔を開けて配置されて前記支持面に対して前記第１の鋭角よりも大きい第２の鋭角をなすように延びる第２の案内路を形成する第２の案内リンクと、
　前記裁断刃物の板面と直交する第１の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物に固定され且つ前記第１の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第１の連結部と、
　前記裁断刃物の板面と直交する第２の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物に固定され且つ前記第２の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第２の連結部と、
　駆動源からの動力により作用点が原点位置と終点位置との間を往復直線運動をするように構成された往復直線運動機構と、
　前記裁断刃物の板面と直交する第３の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物と前記往復直線運動機構の前記作用点とを連結する第３の連結部とを備え、
　前記往復直線運動機構の前記作用点が前記原点位置にあって前記裁断刃物の前記刃が前記第１の位置にあるときには、前記刃と前記支持面との間に角度を形成し、前記往復直線運動機構の前記作用点が前記原点位置から前記終点位置に移動することにより前記裁断刃物が前記第１の位置から前記第２の位置に近付く過程において、前記刃が前記支持面に対して前記支持面の面方向にスライドし且つ移動する前記押し出し補強繊維含有混練物を圧縮させながら、前記刃と前記支持面との間の前記角度が徐々に小さくなるように、前記第１の鋭角及び前記第２の鋭角と、前記第１の連結部乃至第３の連結部の位置関係とが定められている裁断装置。

（２）　支持面上を移動する被裁断物を裁断する裁断装置であって、
　端部に刃を有する板状の裁断刃物を前記支持面から離れ且つ前記被裁断物の上方に位置する第１の位置から前記刃全体が前記支持面と接触する第２の位置に向かって移動させ、その後前記第２の位置から前記第１の位置に前記裁断刃物を戻すことにより前記支持面上を移動している前記被裁断物を裁断する刃物移動機構を備え、
　前記刃物移動機構は、
　前記支持面に対して第１の鋭角をなすように延びる第１の案内路を形成する第１の案内リンクと、
　前記第１の案内リンクから前記支持面の面方向に間隔を開けて配置されて前記支持面に対して前記第１の鋭角よりも大きい第２の鋭角をなすように延びる第２の案内路を形成する第２の案内リンクと、
　前記裁断刃物の板面と直交する第１の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物に固定され且つ前記第１の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第１の連結部と、
　前記裁断刃物の板面と直交する第２の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物に固定され且つ前記第２の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第２の連結部と、
　駆動源からの動力により作用点が原点位置と終点位置との間を往復直線運動をするように構成された往復直線運動機構と、
　前記裁断刃物の板面と直交する第３の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物と前記往復直線運動機構の前記作用点とを連結する第３の連結部とを備え、
　前記往復直線運動機構の前記作用点が前記原点位置にあって前記裁断刃物の前記刃が前記第１の位置にあるときには、前記刃と前記支持面との間に角度を形成し、前記往復直線運動機構の前記作用点が前記原点位置から前記終点位置に移動することにより前記裁断刃物が前記第１の位置から前記第２の位置に近付く過程において、前記刃が前記支持面に対して前記支持面の面方向にスライドし且つ前記刃と前記支持面との間の前記角度が徐々に小さくなるように、前記第１の鋭角及び前記第２の鋭角と、前記第１の連結部乃至第３の連結部の位置関係とが定められている裁断装置。

（３）　前記原点位置と前記終点位置とをつなぐ運動軌跡と前記支持面との間の第３の鋭角θ３は、前記第１の鋭角θ１よりも大きく前記第２の鋭角θ２よりも小さい上記（１）に記載の裁断装置。

（４）　前記第１の鋭角θ１及び前記第２の鋭角θ２並びに前記第３の鋭角θ３は、前記往復直線運動機構の前記作用点が前記終点位置に達したときに、前記刃が前記第２の位置にあって前記支持面と全面的に接触した状態になるように定められている上記（３）に記載の裁断装置。

（５）　前記裁断刃物の前記刃は、片刃である上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の裁断装置。

（６）　前記補強繊維が炭素繊維であり、前記熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂であり、前記第１の鋭角θ１が５０度～６０度であり、前記第２の鋭角θ２が７０度～８０度である上記（１）に記載の裁断装置。

（７）　前記第１の連結部と前記第２の連結部とは、前記刃が直線刃であるときに、前記直線刃と平行な仮想直線上に位置しており、前記第３の連結部は前記第１の連結部と前記第２の連結部との間で且つ前記直線刃と前記仮想直線との間に位置している上記（１）または（２）に記載の裁断装置。

（８）　上記（１）に記載の裁断装置の運転方法であって、前記往復直線運動機構が、前記支持面上を移動している前記押し出し補強繊維含有混練物の移動速度の５倍以上の平均速度で前記裁断刃物を往復移動させて、前記押し出し補強繊維含有混練物を裁断する裁断装置の運転方法。

　本発明の裁断装置は、例えば、被裁断物が、炭素繊維、ガラス繊維等の補強繊維と熱可塑性樹脂とを加熱しながら混練して形成した流動性を有する補強繊維含有混練物を、押出機から押し出して連続して形成した、長尺状の押し出し補強繊維含有混練物である場合、下記効果を奏する。すなわち、押出機から押し出されて支持面上を移動している押し出し補強繊維含有混練物（被裁断物）を、裁断装置の刃物移動機構の寸法を大きくすることなく裁断刃物にスイング動作をさせて、しかも裁断刃物を速い速度で移動させることを可能にするという優れた効果を発揮する。

　本発明の裁断装置は、端部に刃を有する板状の裁断刃物を、支持面から離れ且つ被裁断物の上方に位置する第１の位置から刃全体が支持面と接触する第２の位置に向かって移動させ、その後第２の位置から第１の位置に裁断刃物を戻すことにより支持面上を移動している被裁断物を裁断する刃物移動機構を備えている。特に、刃物移動機構は、支持面に対して第１の鋭角をなすように延びる第１の案内路を形成する第１の案内リンクと、第１の案内リンクから支持面の面方向に間隔を開けて配置されて支持面に対して第１の鋭角よりも大きい第２の鋭角をなすように延びる第２の案内路を形成する第２の案内リンクとを備えている。さらに刃物移動機構は、裁断刃物の板面と直交する第１の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように刃物に固定され且つ第１の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第１の連結部を備えている。また刃物移動機構は、裁断刃物の板面と直交する第２の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように刃物に固定され且つ第２の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第２の連結部を備えている。また、刃物移動機構は、駆動源からの動力により作用点が原点位置と終点位置との間を往復直線運動をするように構成された往復直線運動機構と、裁断刃物の板面と直交する第３の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように裁断刃物と往復直線運動機構の作用点とを連結する第３の連結部を備えている。そして本発明においては、往復直線運動機構の作用点が原点位置にあって裁断刃物の刃が第１の位置にあるときには、刃と支持面との間に角度を形成する。往復直線運動機構の作用点が原点位置から終点位置に移動することにより裁断刃物が第１の位置から第２の位置に近付く過程において、刃が支持面に対して支持面の面方向にスライドし且つ刃と支持面との間の角度が徐々に小さくなるように（理想的には角度が０になるように）、第１の鋭角θ１及び第２の鋭角θ２と、第１の連結部乃至第３の連結部の位置関係とが定められている。

　本発明によれば、往復直線運動機構の作用点が原点位置から終点位置に移動する際に、第１の連結部及び第２の連結部は第１の案内リンク及び第２の案内リンクの上をスライドする。その際には、第１の案内リンク及び第２の案内リンクが揺動することはなく、刃物移動機構の寸法を大きくすることなく裁断刃物をスイング動作させることができる。また第１乃至第３の連結部は、直線運動をするだけであるため、裁断刃物を高速移動させることが可能になり、移動する被裁断物から大きな力を受けることなく、裁断を実施できる。その結果、裁断刃物の劣化を抑制して、裁断刃物の寿命を延ばすことができる。また第１の案内リンクの支持面に対する第１の鋭角θ１よりも第２の案内リンクの支持面に対する第２の鋭角θ２を大きくすることにより、以下のようになる。裁断刃物の刃は支持面に対して所定の角度をなすように傾斜した姿勢から、支持面と接触するかまたは支持面を越えるように移動し、裁断刃物の刃と支持面との間の角度はスムーズに小さくなる（０に近付く）。

　往復直線運動機構の原点位置と終点位置とをつなぐ運動軌跡と支持面との間の角度（第３の鋭角）θ３は、第１の鋭角θ１よりも大きく第２の鋭角θ２よりも小さいことが好ましい。このようにすると、往復直線運動機構を第１の案内リンクと第２の案内リンクとの間に、コンパクトに配置することができる。具体的には、第１の鋭角θ１及び第２の鋭角θ２並びに第３の鋭角θ３は、往復直線運動機構の作用点が終点位置に達したときに、刃が第２の位置にあって支持面と全面的に接触した状態になるように定められている。

　特に、補強繊維が炭素繊維であり、熱可塑性樹脂がナイロン等のポリアミド樹脂である場合には、第１の鋭角θ１が５０度～６０度であり、第２の鋭角θ２が７０度～８０度であるのが好ましい。この条件であれば、押し出し補強繊維含有混練物が圧縮されながら裁断されるときに、炭素繊維を確実に裁断することができる。

　裁断刃物の刃は、両刃でも片刃でもよい。しかし、被裁断物が、炭素繊維、ガラス繊維等の補強繊維と熱可塑性樹脂とを加熱しながら混練して形成した流動性を有する補強繊維含有混練物を、押出機から押し出して形成された長尺状の押し出し補強繊維含有混練物の場合には、片刃であることが好ましい。片刃で補強繊維を切断すると、移動する被裁断物を確実に裁断することができるという利点が得られる。

　第１の連結部と第２の連結部とは、刃が直線刃であるときに、直線刃と平行な仮想直線上に位置しており、第３の連結部は第１の連結部と第２の連結部との間で且つ直線刃と仮想直線との間に位置しているのが好ましい。このように第１の連結部乃至第３の連結部の位置関係を定めると、刃物移動機構の全体寸法をコンパクトなものとすることができる。

　本発明の裁断装置の運転方法では、往復直線運動機構が、支持面上を移動している押し出し補強繊維含有混練物の移動速度の５倍以上の平均速度で裁断刃物を往復移動させて、押し出し補強繊維含有混練物を裁断する。このような速度にすると、移動する押し出し補強繊維含有混練物から裁断刃物が受ける力を、裁断刃物の刃が劣化するのを抑制できる程度まで減少させることができる。

図１（Ａ）乃至図１（Ｃ）は、本発明の実施の形態の裁断装置の構造と刃物移動機構の動きを時系列で示す裁断装置の正面図である。 図２（Ａ）は裁断刃物の正面図であり、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）は図１に示される実施の形態で用いる刃物移動機構の裁断刃物と動力源の動作の関係を説明するために用いる図である。 図３は本実施の形態で用いる刃物移動機構の移動時の様子を示すために用いる図である。 図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）は、一本の炭素繊維に着目して裁断状況を説明するために用いる図である。

　以下図面を参照して本発明の裁断装置及びその運転方法の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１（Ａ）乃至図１（Ｃ）は、本発明の実施の形態の裁断装置１の構造と刃物移動機構１０の動きを時系列で示す裁断装置の正面図を示している。なお理解を容易にするために、図１においては裁断刃物５等を透明なものとして描いている。図２（Ａ）は裁断刃物５の正面図であり、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）は図１の実施の形態で用いる刃物移動機構１０の裁断刃物５と動力源３７の動作の関係を説明するために用いる図である。そして図３は、本実施の形態で用いる刃物移動機構１０の移動時の様子を示すために用いる図である。これらの図において、本実施の形態の裁断装置１で裁断する被裁断物は、炭素繊維、ガラス繊維等の補強繊維とナイロンを含むポリアミド樹脂からなる熱可塑性樹脂とを加熱しながら混練して形成した流動性を有する補強繊維含有混練物を、押出機から押し出して形成した長尺状の押し出し補強繊維含有混練物１３である。この押し出し補強繊維含有混練物１３の厚みＴは、例えば５ｃｍ～７ｃｍであり、幅Ｗは８０ｃｍ～１００ｃｍである。押出機から押し出された押し出し補強繊維含有混練物１３は、まだ熱可塑性樹脂が完全に硬化していないため、食用のゲル材料である寒天のように、強い力で押すと圧縮変形するものである。但し、炭素繊維等の補強繊維は、簡単には切れないため、その裁断には工夫を要する。本実施の形態の裁断装置は、このような特殊な移動する被裁断物を裁断するのに適している。

　図１（Ａ）乃至図１（Ｃ）に示されるように、裁断装置１は、台座１１の上に設けた支持体１４の支持面１５上を移動する被裁断物としての押し出し補強繊維含有混練物１３を支持した状態で、端部に刃５１を有する板状の裁断刃物５により裁断する。裁断装置１は、裁断刃物５を支持面１５から離れ且つ被裁断物（１３）の上方に位置する第１の位置［図１（Ａ）に示される状態］から刃５１全体を支持面１５が位置する第２の位置［図１（Ｃ）に示される状態］に向かって移動させ、その後第２の位置から第１の位置に裁断刃物５を戻す刃物移動機構１０を備えている。本実施の形態では、台座１１の上に支持体１４を置いて、被裁断物を少し浮かした状態で裁断を行うことにより、裁断刃物５の押し下げ力を低減した状態で、被裁断物を確実に裁断することを可能にしている。なお支持体１４を設けずに、台座１１の表面を支持面１５とするようにしてもよい。

　刃物移動機構１０は、支持面１５に対して第１の鋭角θ１［図２（Ｃ）参照］をなすように延びる第１の案内路を形成する第１の案内リンク１７を備えている。また、刃物移動機構１０は、第１の案内リンク１７から支持面１５の面方向に間隔を開けて配置されて支持面１５に対して第１の鋭角θ１よりも大きい第２の鋭角θ２［図２（Ｃ）参照］をなすように延びる第２の案内路を形成する第２の案内リンク１９を備えている。第１の案内リンク１７は、２本のガイドバー１７Ａ及び１７Ｂによって構成されている。２本のガイドバー１７Ａ及び１７Ｂの両端は、２つの縦フレーム２１及び２３に固定された２本の横フレーム２５及び２７にそれぞれ固定されている。２本のガイドバー１７Ａ及び１７Ｂには、スライダ１８がガイドバー１７Ａ及び１７Ｂに跨がるようにしてスライド可能に設けられている。同様にして、第２の案内リンク１９は、２本のガイドバー１９Ａ及び１９Ｂによって構成されている。２本のガイドバー１９Ａ及び１９Ｂの両端は、２つの縦フレーム２１及び２３に固定された２本の横フレーム２５及び２７にそれぞれ固定されている。そして２本のガイドバー１９Ａ及び１９Ｂには、スライダ２０がガイドバー１９Ａ及び１９Ｂに跨がるようにしてスライド可能に設けられている。２本のガイドバー１７Ａ及び１７Ｂ（１９Ａ及び１９Ｂ）を用いると、スライダ１８及び２０を最も安定した状態でガイドすることができる。

　刃物移動機構１０は、図２（Ｃ）に示されるように、裁断刃物５の板面５３と直交する第１の仮想線ＶＬ１を中心にした回り対偶を形成するように裁断刃物５に固定され且つ第１の案内リンク１７との間にすべり対偶を形成する第１の連結部３１（図１（ａ）～図１（ｃ）及び図３参照）を備えている。また刃物移動機構１０は、裁断刃物５の板面５３と直交する第２の仮想線ＶＬ２［図２（Ｃ）］を中心にした回り対偶を形成するように裁断刃物５に固定され且つ第２の案内リンク１９との間にすべり対偶を形成する第２の連結部３３（図１（ａ）～図１（ｃ）及び図３参照）を備えている。さらに刃物移動機構１０は、駆動源としての電動モータ３７からの動力により作用点ＯＰが原点位置と終点位置との間を往復直線運動をするように構成された往復直線運動機構３８と、裁断刃物５の板面５３と直交する第３の仮想線ＶＬ３［図２（Ｃ）］を中心にした回り対偶を形成するように裁断刃物５と往復直線運動機構３８の作用点ＯＰとを連結する第３の連結部３５とを備えている。なお図２（Ｂ）において、符号ＯＰを付した作用点ＯＰは、原点位置にあり、符号ＯＰ´を付した作用点ＯＰ´は終点位置にある。図２においては、第１の連結部乃至第３の連結部３１～３５が回動自在に嵌合される貫通孔に符号３１´～３５´を付してある。

　作用点ＯＰは、電動モータ３７が回転することにより、原点位置と終点位置との間で往復直線運動をする。往復直線運動機構３８は、電動モータ３７の軸に一端が固定された第１のリンク３８Ａと、一端が第１のリンク３８Ａの他端に回動自在に固定され、他端が第３の連結部３５に回転自在に固定された第２のリンク３８Ｂとから構成される。

　図２（Ａ）に示されるように、第１の連結部３１と第２の連結部３３とは、刃５１が直線刃であるときに、直線刃と平行な仮想直線ＶＬ４上に位置しており、第３の連結部３５は第１の連結部３１と第２の連結部３３との間で且つ直線刃と仮想直線ＶＬ４との間に位置している。このように第１の連結部乃至第３の連結部の位置関係を定めると、刃物移動機構の全体寸法をコンパクトなものとすることができる。

　本実施の形態では、往復直線運動機構３８の作用点ＯＰが原点位置にあって裁断刃物５の刃５１が第１の位置［図１（Ａ）及び図３における左側にある状態の位置］にあるときには、刃５１と支持面１５との間の角度θが鋭角となる。往復直線運動機構３８の作用点ＯＰが原点位置から終点位置に移動することにより裁断刃物５が第１の位置［図１（Ａ）及び図３における左側にある状態の位置］から第２の位置［図１（Ｃ）及び図３における右側にある状態の位置］に近付く過程において、刃５１が支持面１５に対して支持面１５の面方向にスライドする。このとき、刃５１と支持面１５との間の角度θが徐々に小さくなるように、第１の鋭角θ１及び第２の鋭角θ２と、第１の連結部３１乃至第３の連結部３５の位置関係とが定められている。本実施の形態では、往復直線運動機構３８の運動軌跡と支持面１５との間の第３の鋭角θ３は、θ１＜θ３＜θ２となるように定められている。

　本実施の形態によれば、往復直線運動機構３８の作用点ＯＰが原点位置［図１（Ａ）及び図３における左側にある状態の位置］から終点位置［図１（Ｃ）及び図３における右側にある状態の位置］に移動する際に、第１の連結部３１及び第２の連結部３３（第１のスライダ１８及び第２のスライダ２０）は第１の案内リンク１７及び第２の案内リンク１９の上をスライドする。その際には、第１の案内リンク１７及び第２の案内リンク１９が揺動することはなく、裁断刃物５の刃５１は両側を確実に案内された状態で移動する。その結果、往復直線運動機構３８から加わる力で、刃５１の各部に実質的に均一な力を加えることができる。また第１の案内リンク１７の支持面１５に対する第１の鋭角θ１よりも第２の案内リンク１９の支持面１５に対する第２の鋭角θ２を大きくすることにより、以下のようになる。すなわち、裁断刃物５の刃５１は、支持面１５に対して所定の角度θをなすように傾斜した姿勢から、支持面１５と全面的に接触するかまたは支持面１５を越えるように移動し、裁断刃物５の刃５１と支持面１５との間の角度θはスムーズに小さくなる（０になる）。

　裁断刃物５の刃５１は、両刃でも片刃でもよいが、本実施の形態では、片刃を採用している。なお本実施の形態と異なって、被裁断物（１３）を間に挟むように刃５１と対向する位置に別の刃を配置して、被裁断物を両側から裁断すると、移動する被裁断物の一部が千切られた状態になって、二つの刃の間に残る現象が現れるので好ましくない。

　また図２（Ｃ）に示されるように、第１の案内リンク１７の第１の鋭角θ１と第２の案内リンク１９の第２の鋭角θ２と第３の鋭角θ３とは、θ１＜θ３＜θ２の関係を満たすように定めるのが好ましい。そして具体的には、第１の鋭角θ１及び第２の鋭角θ２並びに第３の鋭角θ３は、往復直線運動機構３８の作用点が終点位置に達したときに、刃５１が第２の位置にあって支持面１５と全面的に接触した状態になるように定められている。このように定めると、図２（Ｂ）に示されるように、第１の連結部３１及び第２の連結部３３は、それぞれスムーズに直線運動をする。

　特に、補強繊維が炭素繊維であり、熱可塑性樹脂がナイロン等のポリアミド樹脂である場合には、第１の鋭角θ１が５０度～６０度であり、第２の鋭角θ２が７０度～８０度であるのが好ましい。この条件であれば、支持面１５上を移動する押し出し補強繊維含有混練物１３が圧縮されながら裁断されるときに、炭素繊維を確実に裁断することができる。本実施の形態の裁断装置の運転方法では、往復直線運動機構３８が、支持面１５上を例えば２～２０ｍｍ／秒の速度で移動している押し出し補強繊維含有混練物１３の移動速度の５倍以上の平均速度（例えば１００ｍｍ／秒～２００ｍｍ／秒）で裁断刃物５を往復移動させて、押し出し補強繊維含有混練物１３を裁断する。このような速度関係にすると、移動する押し出し補強繊維含有混練物１３から裁断刃物５が受ける力を、裁断刃物５の刃５１が劣化するのを抑制できる程度まで減少させることができる。

　本実施の形態の裁断装置により炭素繊維を含む補強繊維含有混練物１３を裁断する場合において１本の炭素繊維Ｃについて着目すると、図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）に示されるように、刃５１がスライドしながら角度θ（図１（Ａ）及び図２（Ｂ）参照）を小さくするように動くと、炭素繊維にはスライド方向の力Ｆ１と押し下げ方向の力Ｆ２の合成力が加わり、強度の高い炭素繊維であっても、小さい力で裁断が可能になる。本実施の形態では、裁断を開始する際から終了するまで、Ｆ２＞Ｆ１の関係が維持される。このようにすると押し出し補強繊維含有混練物１３を圧縮しすぎることなく、刃５１を押し出し補強繊維含有混練物１３に切り込むことができるので、押し出し補強繊維含有混練物１３の裁断を良好に行うことができる。

　上記実施の形態では、被裁断物として押し出し補強繊維含有混練物を対象としたが、支持面上を移動し且つ裁断刃物で押される圧縮するものであれば、その他の被裁断物にも本実施の形態の裁断装置及びその運転方法を適用することができるのは勿論である。

　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、２０１４年１２月１２日出願の日本特許出願（特願２０１４－２５２４５６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　ここで、上述した本発明に係る裁断装置及びその運転方法の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［８］に簡潔に纏めて列記する。

［１］　補強繊維と熱可塑性樹脂とを加熱しながら混練して形成した流動性を有する補強繊維含有混練物を、押出機から押し出して長尺状の押し出し補強繊維含有混練物（１３）を連続的に形成し、前記押出機から押し出されて支持面（１５）上を移動している前記押し出し補強繊維含有混練物（１３）を、前記熱可塑性樹脂が硬化する前に、所定の長さに裁断する裁断装置（１）であって、
　端部に刃（５１）を有する板状の裁断刃物（５）を、前記支持面（１５）から離れ且つ前記押し出し補強繊維含有混練物（１３）の上方に位置する第１の位置から前記刃（５１）が前記支持面（１５）と接触する第２の位置に向かって移動させ、その後前記第２の位置から前記第１の位置に前記裁断刃物（５）を戻すことにより、前記支持面（１５）上を移動している前記押し出し補強繊維含有混練物（１３）を前記裁断刃物（５）により裁断する刃物移動機構（１０）を備え、
　前記刃物移動機構（１０）は、
　前記支持面（１５）に対して第１の鋭角（θ１）をなすように延びる第１の案内路を形成する第１の案内リンク（１７）と、
　前記第１の案内リンク（１７）から前記支持面（１５）の面方向に間隔を開けて配置されて前記支持面（１５）に対して前記第１の鋭角（θ１）よりも大きい第２の鋭角（θ２）をなすように延びる第２の案内路を形成する第２の案内リンク（１９）と、
　前記裁断刃物（５）の板面と直交する第１の仮想線（ＶＬ１）を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物に固定され且つ前記第１の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第１の連結部（３１）と、
　前記裁断刃物の板面と直交する第２の仮想線（ＶＬ２）を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物に固定され且つ前記第２の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第２の連結部（３３）と、
　駆動源（電動モータ３７）からの動力により作用点（ＯＰ）が原点位置と終点位置との間を往復直線運動をするように構成された往復直線運動機構（３８）と、
　前記裁断刃物（５）の板面と直交する第３の仮想線（ＶＬ３）を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物（５）と前記往復直線運動機構（３８）の前記作用点（ＯＰ）とを連結する第３の連結部（３５）とを備え、
　前記往復直線運動機構（３８）の前記作用点（ＯＰ）が前記原点位置にあって前記裁断刃物（５）の前記刃（５１）が前記第１の位置にあるときには、前記刃（５１）と前記支持面（１５）との間に角度（θ）を形成し、前記往復直線運動機構（３８）の前記作用点（ＯＰ）が前記原点位置から前記終点位置に移動することにより前記裁断刃物（５）が前記第１の位置から前記第２の位置に近付く過程において、前記刃（５１）が前記支持面（１５）に対して前記支持面（１５）の面方向にスライドし且つ移動する前記押し出し補強繊維含有混練物（１３）を圧縮させながら、前記刃（５１）と前記支持面（１５）との間の前記角度（θ）が徐々に小さくなるように、前記第１の鋭角(θ１）及び前記第２の鋭角（θ２）と、前記第１の連結部乃至第３の連結部（３１，３３，３５）の位置関係とが定められている裁断装置（１）。

［２］　支持面（１５）上を移動する被裁断物を裁断する裁断装置（１）であって、
　端部に刃（５１）を有する板状の裁断刃物（５）を前記支持面（１５）から離れ且つ前記被裁断物（押し出し補強繊維含有混練物１３）の上方に位置する第１の位置から前記刃（５１）全体が前記支持面（１５）と接触する第２の位置に向かって移動させ、その後前記第２の位置から前記第１の位置に前記裁断刃物（５）を戻すことにより前記支持面（１５）上を移動している前記被裁断物を裁断する刃物移動機構（３８）を備え、
　前記刃物移動機構（３８）は、
　前記支持面（１５）に対して第１の鋭角（θ１）をなすように延びる第１の案内路を形成する第１の案内リンク（１７）と、
　前記第１の案内リンク（１７）から前記支持面（１５）の面方向に間隔を開けて配置されて前記支持面（１５）に対して前記第１の鋭角（θ１）よりも大きい第２の鋭角（θ２）をなすように延びる第２の案内路を形成する第２の案内リンク（１９）と、
　前記裁断刃物（５）の板面と直交する第１の仮想線（ＶＬ１）を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物（５）に固定され且つ前記第１の案内リンク（１７）との間にすべり対偶を形成する第１の連結部（３３）と、
　前記裁断刃物（５）の板面と直交する第２の仮想線（ＶＬ２）を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物（５）に固定され且つ前記第２の案内リンク（１９）との間にすべり対偶を形成する第２の連結部（３３）と、
　駆動源（電動モータ３７）からの動力により作用点（ＯＰ）が原点位置と終点位置との間を往復直線運動をするように構成された往復直線運動機構（３８）と、
　前記裁断刃物（５）の板面と直交する第３の仮想線（ＶＬ３）を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物（５）と前記往復直線運動機構（３８）の前記作用点（ＯＰ）とを連結する第３の連結部（３５）とを備え、
　前記往復直線運動機構（３８）の前記作用点（ＯＰ）が前記原点位置にあって前記裁断刃物（５）の前記刃（５１）が前記第１の位置にあるときには、前記刃（５１）と前記支持面（１５）との間に角度（θ）を形成し、前記往復直線運動機構（３８）の前記作用点（ＯＰ）が前記原点位置から前記終点位置に移動することにより前記裁断刃物（５）が前記第１の位置から前記第２の位置に近付く過程において、前記刃（５１）が前記支持面（１５）に対して前記支持面（１５）の面方向にスライドし且つ前記刃（５１）と前記支持面（１５）との間の前記角度（θ）が徐々に小さくなるように、前記第１の鋭角（θ１）及び前記第２の鋭角（θ２）と、前記第１の連結部乃至第３の連結部（３１，３３，３５）の位置関係とが定められている裁断装置（１）。

［３］　前記原点位置と前記終点位置とをつなぐ運動軌跡と前記支持面（１５）との間の第３の鋭角（θ３）は、前記第１の鋭角（θ１）よりも大きく前記第２の鋭角（θ２）よりも小さい上記［１］に記載の裁断装置（１）。

［４］　前記第１の鋭角（θ１）及び前記第２の鋭角（θ２）並びに前記第３の鋭角（θ３）は、前記往復直線運動機構（３８）の前記作用点（ＯＰ）が前記終点位置に達したときに、前記刃（５）が前記第２の位置にあって前記支持面（１５）と全面的に接触した状態になるように定められている上記［３］に記載の裁断装置（１）。

［５］　前記裁断刃物（５）の前記刃（５１）は、片刃である上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の裁断装置（１）。

［６］　前記補強繊維が炭素繊維であり、前記熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂であり、前記第１の鋭角（θ１）が５０度～６０度であり、前記第２の鋭角（θ２）が７０度～８０度である上記［１］に記載の裁断装置（１）。

［７］　前記第１の連結部（３１）と前記第２の連結部（３３）とは、前記刃（５１）が直線刃であるときに、前記直線刃と平行な仮想直線（ＶＬ４）上に位置しており、前記第３の連結部（３５）は前記第１の連結部（３１）と前記第２の連結部（３３）との間で且つ前記直線刃と前記仮想直線（ＶＬ４）との間に位置している上記［１］または［２］に記載の裁断装置（１）。

［８］　上記［１］に記載の裁断装置（１）の運転方法であって、前記往復直線運動機構（３８）が、前記支持面（１５）上を移動している前記押し出し補強繊維含有混練物（１３）の移動速度の５倍以上の平均速度で前記裁断刃物（５）を往復移動させて、前記押し出し補強繊維含有混練物（１３）を裁断する裁断装置（１）の運転方法。

　本発明によれば、第１の案内リンク及び第２の案内リンクが揺動することはなく、刃物移動機構の寸法を大きくすることなく裁断刃物をスイング動作させることができる。また第１乃至第３の連結部は、直線運動をするだけであるため、裁断刃物を高速移動させることが可能になり、移動する被裁断物から大きな力を受けることなく、裁断を実施できる。その結果、裁断刃物の劣化を抑制して、裁断刃物の寿命を延ばすことができる。このような効果を奏する本発明は、裁断装置及びその運転方法の分野において有用である。

　１　　　　裁断装置
　５　　　　裁断刃物
　１０　　　刃物移動機構
　１１　　　台座
　１３　　　押し出し補強繊維含有混練物（被裁断物）
　１４　　　支持体
　１５　　　支持面
　１７　　　第１の案内リンク
　１８　　　第１のスライダ
　１９　　　第２の案内リンク
　２０　　　第２のスライダ
　３１　　　第１の連結部
　３３　　　第２の連結部
　３５　　　第３の連結部
　３７　　　電動モータ（駆動源）
　３８　　　往復直線運動機構
　５１　　　刃
　ＯＰ　　　作用点

Claims (8)

1. 　補強繊維と熱可塑性樹脂とを加熱しながら混練して形成した流動性を有する補強繊維含有混練物を、押出機から押し出して長尺状の押し出し補強繊維含有混練物を連続的に形成し、前記押出機から押し出されて支持面上を移動している前記押し出し補強繊維含有混練物を、前記熱可塑性樹脂が硬化する前に、所定の長さに裁断する裁断装置であって、
   　端部に刃を有する板状の裁断刃物を、前記支持面から離れ且つ前記押し出し補強繊維含有混練物の上方に位置する第１の位置から前記刃が前記支持面と接触する第２の位置に向かって移動させ、その後前記第２の位置から前記第１の位置に前記裁断刃物を戻すことにより、前記支持面上を移動している前記押し出し補強繊維含有混練物を前記裁断刃物により裁断する刃物移動機構を備え、
   　前記刃物移動機構は、
   　前記支持面に対して第１の鋭角をなすように延びる第１の案内路を形成する第１の案内リンクと、
   　前記第１の案内リンクから前記支持面の面方向に間隔を開けて配置されて前記支持面に対して前記第１の鋭角よりも大きい第２の鋭角をなすように延びる第２の案内路を形成する第２の案内リンクと、
   　前記裁断刃物の板面と直交する第１の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物に固定され且つ前記第１の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第１の連結部と、
   　前記裁断刃物の板面と直交する第２の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物に固定され且つ前記第２の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第２の連結部と、
   　駆動源からの動力により作用点が原点位置と終点位置との間を往復直線運動をするように構成された往復直線運動機構と、
   　前記裁断刃物の板面と直交する第３の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物と前記往復直線運動機構の前記作用点とを連結する第３の連結部とを備え、
   　前記往復直線運動機構の前記作用点が前記原点位置にあって前記裁断刃物の前記刃が前記第１の位置にあるときには、前記刃と前記支持面との間に角度を形成し、前記往復直線運動機構の前記作用点が前記原点位置から前記終点位置に移動することにより前記裁断刃物が前記第１の位置から前記第２の位置に近付く過程において、前記刃が前記支持面に対して前記支持面の面方向にスライドし且つ移動する前記押し出し補強繊維含有混練物を圧縮させながら、前記刃と前記支持面との間の前記角度が徐々に小さくなるように、前記第１の鋭角及び前記第２の鋭角と、前記第１の連結部乃至第３の連結部の位置関係とが定められている裁断装置。
2. 　支持面上を移動する被裁断物を裁断する裁断装置であって、
   　端部に刃を有する板状の裁断刃物を前記支持面から離れ且つ前記被裁断物の上方に位置する第１の位置から前記刃全体が前記支持面と接触する第２の位置に向かって移動させ、その後前記第２の位置から前記第１の位置に前記裁断刃物を戻すことにより前記支持面上を移動している前記被裁断物を裁断する刃物移動機構を備え、
   　前記刃物移動機構は、
   　前記支持面に対して第１の鋭角をなすように延びる第１の案内路を形成する第１の案内リンクと、
   　前記第１の案内リンクから前記支持面の面方向に間隔を開けて配置されて前記支持面に対して前記第１の鋭角よりも大きい第２の鋭角をなすように延びる第２の案内路を形成する第２の案内リンクと、
   　前記裁断刃物の板面と直交する第１の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物に固定され且つ前記第１の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第１の連結部と、
   　前記裁断刃物の板面と直交する第２の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物に固定され且つ前記第２の案内リンクとの間にすべり対偶を形成する第２の連結部と、
   　駆動源からの動力により作用点が原点位置と終点位置との間を往復直線運動をするように構成された往復直線運動機構と、
   　前記裁断刃物の板面と直交する第３の仮想線を中心にした回り対偶を形成するように前記裁断刃物と前記往復直線運動機構の前記作用点とを連結する第３の連結部とを備え、
   　前記往復直線運動機構の前記作用点が前記原点位置にあって前記裁断刃物の前記刃が前記第１の位置にあるときには、前記刃と前記支持面との間に角度を形成し、前記往復直線運動機構の前記作用点が前記原点位置から前記終点位置に移動することにより前記裁断刃物が前記第１の位置から前記第２の位置に近付く過程において、前記刃が前記支持面に対して前記支持面の面方向にスライドし且つ前記刃と前記支持面との間の前記角度が徐々に小さくなるように、前記第１の鋭角及び前記第２の鋭角と、前記第１の連結部乃至第３の連結部の位置関係とが定められている裁断装置。
3. 　前記原点位置と前記終点位置とをつなぐ運動軌跡と前記支持面との間の第３の鋭角θ３は、前記第１の鋭角θ１よりも大きく前記第２の鋭角θ２よりも小さい請求項１に記載の裁断装置。
4. 　前記第１の鋭角θ１及び前記第２の鋭角θ２並びに前記第３の鋭角θ３は、前記往復直線運動機構の前記作用点が前記終点位置に達したときに、前記刃が前記第２の位置にあって前記支持面と全面的に接触した状態になるように定められている請求項３に記載の裁断装置。
5. 　前記裁断刃物の前記刃は、片刃である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の裁断装置。
6. 　前記補強繊維が炭素繊維であり、前記熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂であり、前記第１の鋭角θ１が５０度～６０度であり、前記第２の鋭角θ２が７０度～８０度である請求項１に記載の裁断装置。
7. 　前記第１の連結部と前記第２の連結部とは、前記刃が直線刃であるときに、前記直線刃と平行な仮想直線上に位置しており、前記第３の連結部は前記第１の連結部と前記第２の連結部との間で且つ前記直線刃と前記仮想直線との間に位置している請求項１または２に記載の裁断装置。
8. 　請求項１に記載の裁断装置の運転方法であって、前記往復直線運動機構が、前記支持面上を移動している前記押し出し補強繊維含有混練物の移動速度の５倍以上の平均速度で前記裁断刃物を往復移動させて、前記押し出し補強繊維含有混練物を裁断する裁断装置の運転方法。

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