WO2022186188A1 - ワーク切断装置及びワーク切断方法 - Google Patents

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side work
workpiece
cutting device
gripping
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拓哉 砂川
浩一郎 林
賢輔 平田
渉 上田
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株式会社Ihi
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/02—Tearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/01—Means for holding or positioning work
    • B26D7/02—Means for holding or positioning work with clamping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/27—Means for performing other operations combined with cutting
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor

Definitions

  • the present disclosure relates to a work cutting device and work cutting method used to cut a sheet-like or thin plate-like work.
  • devices such as those described in Patent Documents 1 to 3, for example, are known as devices for cutting sheet-like or thin plate-like works as described above.
  • the device described in Patent Document 1 is a sheet-like molded body cutting device, which includes a blade portion formed in a receiving mold on which the sheet-shaped molded body is placed, and a movable blade that moves up and down with respect to the blade portion of the receiving mold. A blade is provided, and the sheet-like molding is cut by cooperation of both the blade portion and the movable blade.
  • Patent Document 2 What is described in Patent Document 2 is a sheet cutting device that cuts a sheet along perforations, and includes a rotary shaft and a cutting shaft that rotates about the rotary shaft, and the cutting shaft is a sheet sewing machine.
  • the sheet is cut through the perforations by applying a tensile force due to friction to the sheet while it is in contact with the stitch position.
  • Patent Document 3 What is described in Patent Document 3 is a pressure cutting device for cutting a flat plate-like work along a scribe line, which includes a support means for supporting the work and a support means arranged so as to be in contact with and separate from the support means. A pressing means having a pressing surface is provided, and the workpiece supported by the supporting means is pressed by the pressing surface of the pressing means so as to be snapped off, thereby cutting the workpiece along the marking line.
  • CFRP carbon fiber reinforced resin
  • GFRP glass fiber reinforced resin
  • a method of arranging a plurality of small pieces in parallel and partially connecting adjacent small pieces to form a sheet-like work and supplying it is adopted.
  • workers tear off small pieces one by one from a work supplied in a sheet state and stack the pieces on a mold.
  • the present disclosure has been made in order to solve the above-described conventional problems. To provide a work cutting device capable of surely cutting a work in a short time without damaging parts other than the seam or increasing the size of the device when used for cutting the seam.
  • One aspect of the present disclosure is a work cutting device that cuts a sheet-like or thin plate-like work into one-side work and the other-side work, comprising a fixing mechanism that fixes the one-side work, and a holding mechanism that holds the other-side work a gripping mechanism, a rotating mechanism for rotating the other-side work gripped by the gripping mechanism about a boundary between the one-side work and the other-side work, and a rotating operation of the other-side work by the rotating mechanism. and a separating mechanism for separating the one-side work and the other-side work at the weakened portion formed at the boundary.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a sheet-like work formed by partially connecting a plurality of strip-like small pieces showing an example of a sheet-like work to be cut by the work cutting device of the present disclosure
  • 1 is a cross-sectional explanatory view of a work cutting device according to an embodiment of the present disclosure as seen from a side direction
  • FIG. FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of the work cutting device in FIG. 2 based on the FIG. 2A-A line
  • FIG. 3 is a front explanatory view of the workpiece cutting device in FIG. 2
  • FIG. 3 is a partially enlarged explanatory diagram within a circle in FIG. 2 ;
  • FIG. 3 is an explanatory plan view showing a transfer mechanism of the workpiece cutting device in FIG. 2;
  • FIG. 7 is an operation explanatory view showing a situation in which the work cutting device in FIG. 6 is used to cut a sheet-like work and take out the cut small pieces;
  • FIG. 7 is an operation explanatory view showing a situation in which the work cutting device in FIG. 6 is used to cut a sheet-like work and take out the cut small pieces;
  • FIG. 7 is an operation explanatory view showing a situation in which the work cutting device in FIG. 6 is used to cut a sheet-like work and take out the cut small pieces;
  • FIG. 7 is an operation explanatory view showing a situation in which the work cutting device in FIG.
  • FIG. 7 is an operation explanatory view showing a situation in which the work cutting device in FIG. 6 is used to cut a sheet-like work and take out the cut small pieces;
  • FIG. 7 is an operation explanatory view showing a situation in which the work cutting device in FIG. 6 is used to cut a sheet-like work and take out the cut small pieces;
  • FIG. 7 is an operation explanatory view showing a situation in which the work cutting device in FIG. 6 is used to cut a sheet-like work and take out the cut small pieces;
  • FIG. 7 is an enlarged explanatory view of a portion corresponding to the circle in FIG. 2 showing one behavior when cutting a sheet-like work using the work cutting device in FIG. 6 ;
  • FIG. 5 is a front explanatory view of a workpiece cutting device according to another embodiment of the present disclosure;
  • the work cutting device is a sheet-shaped work W shown in FIG. It shows a case of using for automatic cutting of a work W having a shape.
  • a work cutting device 1 is a device for cutting the above-described sheet-like work W into one side work WR and the other side work WL.
  • the "side work WR" refers to the entire right portion of the sheet-shaped work W in FIG. It refers only to the piece Wp. That is, after cutting the small piece Wp on the left end of FIG. 1, which is the other side work, as will be described later, the second small piece Wp from the left end of FIG. 1 becomes the other side work.
  • a workpiece cutting device 1 includes a feed mechanism 2 , a fixing mechanism 3 , a gripping/rotating mechanism 4 , a separating piece inserting mechanism (separating mechanism) 5 , and a transfer mechanism 8 .
  • the feed mechanism 2 includes a guide plate 21 on which a sheet-shaped work W is placed, a presser plate 22 for preventing buckling of the work, which is superimposed on the guide plate 21 with an interval substantially equal to the thickness of the work W,
  • a rail 23 is arranged from the guide plate 21 on the work loading end side (the right end side in FIG. 2) to the work cutting end side (the left end side in FIG. 2). It has a slider 24 that reciprocates and a pin 25 arranged on the slider 24 .
  • the guide plate 21 and the pressing plate 22 are formed with grooves 21a and 22a through which the pin 25 penetrates, respectively, along the rail 23. moves within the grooves 21a and 22a.
  • the pin 25 moves with a predetermined stroke to push the work W toward the cut end of the work by a predetermined amount during the work feeding operation.
  • the work W may be held down by arranging a suction hole in the guide plate 21 and vacuum-sucking it.
  • a belt conveyor or the like may be adopted as an alternative to the feed mechanism 2 .
  • the fixing mechanism 3 includes an air cylinder 31 arranged along the vertical direction above the cut end of the work on the guide plate 21, and an upper pressing portion 32 provided at the tip of the cylinder rod 31a of the air cylinder 31 and raised and lowered. , and the workpiece cut end portion 21b of the guide plate 21 which constitutes a clamp together with the upper pressing portion 32.
  • two sets of the air cylinder 31 and the upper pressing portion 32 are arranged in the width direction of the work W (the vertical direction in FIG. 3 and the horizontal direction in FIG. 4). , one side work WR of the work W transported to a predetermined position by the feed mechanism 2 is sandwiched between the two sets of upper pressing portions 32 and the cut end portion 21b of the guide plate 21 and fixed.
  • the gripping/rotating mechanism 4 includes an air cylinder 41 arranged along the vertical direction further downstream of the workpiece feeding end portion 21b of the guide plate 21 (left side in FIGS. 2 and 3), and It has a fixed receiving portion 42 and an upper pressing portion 43 provided at the tip of the cylinder rod 41a of the air cylinder 41 and forming a clamp together with the receiving portion 42 . Also in this embodiment, two pairs of receiving portions 42 (air cylinders 41) and upper pressing portions 43 that constitute a clamp are arranged so as to face the two pairs of air cylinders 31 and upper pressing portions 32 of the fixing mechanism 3.
  • These two sets of receiving portion 42 and upper pressing portion 43 receive the other side work WL (the small piece Wp projecting from the cut end portion 21b of the guide plate 21) of the work W transferred to a predetermined position by the feed mechanism 2. It is designed to be clamped and fixed from above and below.
  • the gripping/rotating mechanism 4 includes a shaft 44 arranged in the width direction of the work W along the work cut end 21b of the guide plate 21, and an upper end in the width direction of the work W in FIG. 3 (left end in FIG. 4).
  • a rotary air cylinder 45 is arranged in the position of the rotary air cylinder 45, and the shaft 44 is connected to the rotating shaft 45a of the rotary air cylinder 45 in an offset state.
  • Two pairs of receiving portions 42 and an upper pressing portion 43 are fixed to the shaft 44 for holding and fixing the other side work WL (small piece Wp) of the work W. As shown in FIG.
  • the rotation center O of the two pairs of receiving portions 42 and the upper pressing portion 43 integrated with the shaft 44 which is also the rotation center of the other work WL, is held and held by the fixing mechanism 3. It is desirable to position it substantially in the center of the gap of width w between it and the rotating mechanism 4 . Further, when the work W on the guide plate 21 is transferred to a predetermined position by the feed mechanism 2, the cut end portion 21b of the work W on the side of the fixing mechanism 3 is provided so that the end of the work W does not get caught in the gap. On the other hand, in order to lower the receiving portion 42 on the gripping/rotating mechanism 4 side, it is desirable to provide a slight step h between the two.
  • the cut piece inserting mechanism 5 includes an air cylinder 51 arranged vertically above the cut end of the workpiece on the guide plate 21, a holder 52 provided at the tip of a cylinder rod 51a of the air cylinder 51, A thin plate-shaped separation piece 53 with a sharp tip is provided which is supported by the holder 52 and moves up and down together with the holder 52 .
  • the separating piece inserting mechanism 5 separates the fragile portion formed in the joint Wa by the bending operation (rotating operation) of the other side work WL by the gripping/rotating mechanism 4 by pushing out the rod of the air cylinder 51. By inserting the piece 53, the other side work WL (small piece Wp) is separated from the one side work WR.
  • the air cylinder 51 is equipped with an auto switch so that it can be detected whether or not the separating piece 53 has passed through the joint Wa of the workpiece W.
  • the separating piece 53 is not limited to one having a sharp tip.
  • a guide or a spring may be provided between the holder 52 and the separation piece 53 to guide the separation piece 53 to the joint Wa of the workpiece W.
  • the transfer mechanism 8, as shown in FIG. 6, is a robot arm arranged in the vicinity of the gripping/rotating mechanism 4.
  • This robot arm has a hand 8a having a plurality of vacuum suction portions 8b at its tip. ing.
  • the robot arm is surrounded by an image sensor 9 for recognizing the position of the hole Wh provided in the small piece Wp of the work W, a guide block 11 for stacking the small piece Wp of the work W, and a positioning pin 12.
  • a work stacking jig 10 is arranged.
  • the transfer mechanism 8 sucks the strip-shaped small piece Wp separated from the one-side work WR by the separation piece insertion mechanism 5 to the vacuum suction portion 8b of the hand 8a, picks it up from the gripping/rotating mechanism 4, and stacks the work. It is adapted to be transferred to a jig 10 for stacking.
  • the pin 25 is moved by a predetermined stroke by the output from the drive source (not shown) of the feed mechanism 2, and the pin 25 is moved between the guide plate 21 and the pressing plate 22 for preventing buckling of the workpiece.
  • the set work W is pressed toward the cut end of the guide plate 21 by a predetermined amount, and the one side work WR and the other side work WL are positioned at the portions of the fixing mechanism 3 and the gripping/rotating mechanism 4, respectively.
  • the air cylinder 31 of the fixing mechanism 3 is actuated to clamp and fix the workpiece WR on one side. operates to clamp and fix the other side work WL (fixing process and gripping process).
  • the reason why the one side work WR is fixed first is that if the other side work WL is clamped, the entire work W may be pulled and positional deviation may occur.
  • the receiving portion 42 and the upper pressing portion 43 of the gripping/rotating mechanism 4 are returned to their original positions before operation, and the gripping/rotating mechanism 4 is bent to form the seam Wa.
  • the air cylinder 51 of the separating piece inserting mechanism 5 operates to pierce the separating piece 53 into the weakened portion (separating step).
  • an auto switch of an air cylinder detects whether or not the separating piece 53 has passed through the joint Wa of the workpiece W. When the passage is detected, it is determined that the cutting is completed, and on the other hand, the passage is detected. If not, it is determined that the cutting has not been completed, and the gripping/rotating mechanism 4 bends the other side work WL again.
  • the robot arm which is the transfer mechanism 8 operates to cause the vacuum suction portion 8b of the hand 8a to adhere to the other side work WL (strip-shaped small piece Wp) separated from the one side work WR.
  • the receiving portion 42 and the upper pressing portion 43 of the gripping/rotating mechanism 4 return to their original positions before operation, and the next workpiece WL (from the left end in FIG. 1)
  • the feeding mechanism 2 resumes its operation and pushes the work W toward the cut end of the work by a predetermined amount.
  • the robot arm which is the transfer mechanism 8 conveys the other side work WL (the strip-shaped small piece Wp) sucked by the vacuum suction portion 8b of the hand 8a to the vicinity of the image sensor 9, and
  • the image sensor 9 detects the position of Wh. Then, based on the detection result, the teaching point of the robot arm is corrected, and the hole Wh is passed through the positioning pin 12 in the guide block 11 of the workpiece stacking jig 10 to release the suction by the vacuum suction portion 8b.
  • the gripping/rotating mechanism 4 bends the work W to the other work WL at the joint (boundary) Wa between the one work WR and the other work WL.
  • the separating piece 53 of the separating piece inserting mechanism 5 is pierced through the weakened portion formed in the seam Wa by the bending operation.
  • the number of bending operations of the work WL on the other side of the work W can be minimized, and the time required for cutting can be shortened.
  • the air cylinder 51 is employed as the actuation source of the separation piece inserting mechanism 5. Therefore, even if the joint Wa of the workpiece W is slightly deviated from the predetermined position, As shown in , the upper pressing portion 32 of the fixing mechanism 3 and the upper pressing portion of the gripping/rotating mechanism 4 are caused by the play of the air cylinder 51 of the separating piece inserting mechanism 5 and the bending of the separating piece 53 itself, which is a thin plate. Since the separating piece 53 is inserted along the seam Wa between the workpiece W and the workpiece 43, damage to the work W other than the seam Wa can be suppressed.
  • the weak portion formed in the joint Wa by this bending operation is bent. Since the cutting piece 53 of the cutting piece inserting mechanism 5 is pierced through, it is not necessary to pull or hold the work W with a strong force as compared with the conventional cutting device. Therefore, since a small air cylinder can be used as an actuation source for gripping and cutting, the size of the entire device can be reduced.
  • the work cutting device 1 of the present embodiment is configured to include the feed mechanism 2 for moving the one-side work WR in a state in which the fixing by the fixing mechanism 3 is released, toward the gripping/rotating mechanism 4 by a predetermined amount. Therefore, in cutting a sheet-like work W in which a plurality of small pieces (CFRP or GFRP small pieces) Wp are partially connected to each other by a seam Wa, the plurality of small pieces Wp can be continuously and smoothly cut. It will happen.
  • FIG. 9 shows a work cutting device according to another embodiment of the present disclosure, and in this embodiment as well, the work cutting device according to the present disclosure is a sheet-shaped work W shown in FIG. A case is shown in which small pieces (CFRP or GFRP small pieces) Wp are used for automatic cutting of a sheet-like work W formed by partially connecting them with a seam Wa.
  • small pieces CFRP or GFRP small pieces
  • this work cutting device 1A differs from the work cutting device 1 according to the previous embodiment in that instead of the separating piece inserting mechanism 5 having the separating piece 53, a separating mechanism , and a driving mechanism 6 that moves the other side work WL upward in the figure (in the direction away from the one side work) and separates it from the one side work at the weakened portion. It is the same as the cutting device 1.
  • the drive mechanism 6 as the separating mechanism of the workpiece cutting device 1A according to this embodiment has a holder 62 on the rotary air cylinder 45 side and the bearing 46 side of the gripping/rotating mechanism 4 of the workpiece cutting device 1 according to the previous embodiment. It comprises elevating cylinders 61, 61 which are respectively fixed via and adapters 63, 63 arranged at the ends of rods 61a, 61a of these elevating cylinders 61, 61, respectively.
  • a shaft 44 is spanned between the adapters 63, 63 of the drive mechanism 6, and after the gripping/rotating mechanism 4 has bent the other side work WL, the lifting cylinders 61, 61 are operated to grip and rotate the workpiece WL. The entire clamping portion of the rotating mechanism 4 is lifted, and the work WL on the other side is torn off at the seam Wa to be cut.
  • a mechanism may be added to determine whether or not to cut the other side work WL based on the operating stroke of the lifting cylinder 61 .
  • the configuration of the workpiece cutting device according to the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the present disclosure. Further, in the above-described embodiment, the case where the work cutting device according to the present disclosure is adopted for cutting a sheet-like work is shown, but the work cutting device according to the present disclosure can also be adopted for cutting a thin plate-shaped work. is also possible.
  • a first aspect of the present disclosure is a work cutting device that cuts a sheet-like or thin plate-like work into one-side work and the other-side work, comprising: a fixing mechanism for fixing the one-side work; a gripping mechanism for gripping; a rotating mechanism for rotating the other-side work gripped by the gripping mechanism about a boundary between the one-side work and the other-side work; and rotating the other-side work by the rotating mechanism.
  • a separation mechanism is provided for separating the one-side work and the other-side work at a weakened portion formed at the boundary by the moving operation.
  • a second aspect of the present disclosure is configured to include a feed mechanism that moves the one-side work in a state in which fixing by the fixing mechanism is released toward the rotating mechanism by a predetermined amount.
  • the separation mechanism is a separation piece insertion mechanism that inserts a thin plate-shaped separation piece into the fragile portion to separate the one side work and the other side work.
  • the separation mechanism is a drive mechanism that moves the other side work in a direction away from the one side work and separates it from the one side work at the weakened portion.
  • the fifth aspect of the present disclosure is configured to include a transfer mechanism that transfers and stacks the other side work to a stacking jig for stacking the other side work separated from the work.
  • a fixing step of fixing the one-side work by the fixing mechanism; a gripping step of gripping the other-side work by the gripping mechanism; a bending step of rotating around the boundary between the side work and a separating step of separating the one side work and the other side work by the separating mechanism at a weakened portion formed at the boundary by the bending step; is included.

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Abstract

例えば、複数枚の小片同士を部分的に連結してシート状にしたワークの切断に用いる場合、継ぎ目以外の箇所を傷付けたり、装置の大型化を招いたりすることなく、短時間で確実に切断することができるワーク切断装置を提供する。　シート状又は薄板状のワークＷを一方側ワークＷＲ及び他方側ワークＷＬに切断するワーク切断装置１であって、一方側ワークＷＲを固定する固定機構３と、他方側ワークＷＬを把持して一方側ワークＷＲとの間の継ぎ目Ｗａを軸にして回動させる把持・回動機構４と、把持・回動機構４による他方側ワークＷＬの回動動作により継ぎ目Ｗａにできる脆弱部で一方側ワークＷＲと他方側ワークＷＬとを切り離す切離片挿入機構５を、備えている。

Description

ワーク切断装置及びワーク切断方法
　本開示は、シート状又は薄板状のワークを切断するのに用いるワーク切断装置及びワーク切断方法に関するものである。
　従来、上記したようなシート状又は薄板状のワークを切断する装置としては、例えば、特許文献１～３に記載されているような装置が知られている。
　特許文献１に記載されたものは、シート状成形体の切断装置であって、シート状成形体を載置する受け型に形成された刃部と、受け型の刃部に対して昇降する可動刃とを備え、刃部及び可動刃の両者の協働によりシート状成形体を切断するようになっている。
　特許文献２に記載されたものは、シートをミシン目に沿って切断するシートの切断装置であり、回転軸と、この回転軸を中心にして旋回する切断軸を備え、切断軸がシートのミシン目の位置に接触した状態において、シートに摩擦による引張り力を与えることで、ミシン目を介してシートを切断するようになっている。
　特許文献３に記載されたものは、平板状のワークをけがき線に沿って切断する押圧切断装置であって、ワークを支持する支持手段と、この支持手段に接触離間可能に対向配置された押圧面を有する押圧手段を備え、支持手段に支持されたワークを押圧手段の押圧面で折り取るように押圧することで、ワークをけがき線に沿って切断するようになっている。
　ここで、近年において自動車や航空機等の構成材料として広く用いられている軽量且つ高強度なＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）やＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）の製造過程には、短冊状に形成した小片（ＣＦＲＰ或いはＧＦＲＰの小片）を複数枚積層してプレスする工程がある。
　この際、プレス工程までのハンドリングをし易くするために、複数枚の小片を互いに平行に並べて隣接する小片同士を部分的に連結してシート状のワークにしたうえで供給する手法が採用されており、プレス工程では、シートの状態で供給されるワークから小片を１枚ずつ引きちぎって型に積層する作業者による作業が行われている。
　当然のことながら、このシートの状態で供給されるワークから小片を分離する作業の自動化が求められており、部分的に連結した小片の切断の自動化を図るうえで、例えば、上記した特許文献１～３に記載されている各切断装置の採用が検討されている。
特開２００８－００６５４７号公報 特開２０１２－０７６３８１号公報 特開２００４－２０９６７５号公報
　部分的に連結した小片（ＣＦＲＰ或いはＧＦＲＰの小片）の継ぎ目を自動で切断する装置として、特許文献１に記載された刃部及び可動刃の両者の協働によりシート状成形体を切断する切断装置を採用した場合には、小片に寸法のばらつき等による位置決め誤差が生じると、刃部及び可動刃が継ぎ目の位置からずれてしまい、継ぎ目以外の箇所を傷付ける虞がある。
　また、特許文献２に記載されたシートに引張り力を与えてシートを切断する装置を上述した小片の継ぎ目の切断に採用した場合には、ＣＦＲＰ或いはＧＦＲＰの繊維の引張強度が大きいことから、小片に付与する引張力だけでなく、小片を把持する力を相当量大きくする必要があり、装置の大型化を招いてしまう。
　さらに、特許文献３に記載されたワークをけがき線に沿って折り取る押圧切断装置を部分的に連結した小片の継ぎ目の自動切断に採用した場合には、折り曲げの角度を十分に大きく取る必要がある。加えて、折り曲げの角度を大きく設定したとしても、切断するためには折り曲げを複数回繰り返す必要があり、この必要な折り曲げの繰り返し回数は、小片の製造過程で発生する物性のばらつきなどにより大きく異なる。したがって、短冊状の小片毎に確実に切断し得る回数だけ折り曲げを繰り返し行う必要があり、切断作業に多くの時間を費やさなければならず、これらの問題を解決することが自動化を図るうえでの課題となっている。
　本開示は、上記したような従来の課題を解決するためになされたもので、例えば、複数枚の小片（ＣＦＲＰ或いはＧＦＲＰの小片）同士を部分的に連結してシート状にしたワークにおける小片の継ぎ目の切断に用いる場合において、継ぎ目以外の箇所を傷付けたり、装置の大型化を招いたりすることなく、短時間で確実に切断することができるワーク切断装置を提供することを目的としている。
　本開示の一態様は、シート状又は薄板状のワークを一方側ワーク及び他方側ワークに切断するワーク切断装置であって、前記一方側ワークを固定する固定機構と、前記他方側ワークを把持する把持機構と、前記把持機構により把持された前記他方側ワークを前記一方側ワークとの間の境目を軸にして回動させる回動機構と、前記回動機構による前記他方側ワークの回動動作により前記境目にできる脆弱部で前記一方側ワークと前記他方側ワークとを切り離す切り離し機構を、備えている構成としている。
　本開示に係るワーク切断装置では、例えば、複数枚の小片（ＣＦＲＰ或いはＧＦＲＰの小片）同士を部分的に連結して成るシート状のワークにおける小片の切断に用いる場合において、継ぎ目以外の箇所を傷付けたり、装置の大型化を招いたりすることなく、短時間で確実に小片を切断することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
本開示のワーク切断装置により切断されるシート状のワークの一例を示す複数の短冊状の小片を部分的に連結して成るシート状のワークの説明図である。 本開示の一実施形態に係るワーク切断装置を側面方向から見た断面説明図である。 図２におけるワーク切断装置の図２Ａ－Ａ線に基づく断面説明図である。 図２におけるワーク切断装置の正面説明図である。 図２における円内の部分拡大説明図である。 図２におけるワーク切断装置の移送機構を示す平面説明図である。 図６におけるワーク切断装置を用いてシート状のワークの切断及び切断した小片の取り出しを行っている状況を示す動作説明図である。 図６におけるワーク切断装置を用いてシート状のワークの切断及び切断した小片の取り出しを行っている状況を示す動作説明図である。 図６におけるワーク切断装置を用いてシート状のワークの切断及び切断した小片の取り出しを行っている状況を示す動作説明図である。 図６におけるワーク切断装置を用いてシート状のワークの切断及び切断した小片の取り出しを行っている状況を示す動作説明図である。 図６におけるワーク切断装置を用いてシート状のワークの切断及び切断した小片の取り出しを行っている状況を示す動作説明図である。 図６におけるワーク切断装置を用いてシート状のワークの切断及び切断した小片の取り出しを行っている状況を示す動作説明図である。 図６におけるワーク切断装置を用いてシート状のワークの切断及び切断した小片の取り出しを行っている状況を示す動作説明図である。 図６におけるワーク切断装置を用いてシート状のワークの切断を行う際の一挙動を示す図２の円内に相当する部位の拡大説明図である。 本開示の他の実施形態に係るワーク切断装置の正面説明図である。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。
　この実施形態では、本開示に係るワーク切断装置を図１に示すシート状のワークＷ、すなわち、複数枚の小片（ＣＦＲＰ或いはＧＦＲＰの小片）Ｗｐ同士を継ぎ目Ｗａによって部分的に連結して成るシート状のワークＷの自動切断に用いる場合を示している。
　図２に示すように、本開示の一実施形態に係るワーク切断装置１は、上述したシート状のワークＷを一方側ワークＷＲ及び他方側ワークＷＬに切断する装置であり、この場合、「一方側ワークＷＲ」とは、図１においてシート状のワークＷの左端に位置する小片Ｗｐを除く複数枚の小片Ｗｐが連なる右側部分全体を指し、「他方側ワークＷＬ」とは、図１左端の小片Ｗｐのみを指す。つまり、後述するようにして、他方側ワークである図１左端の小片Ｗｐを切断した後は、図１左端から２番目の小片Ｗｐが他方側ワークとなる。
　本実施形態に係るワーク切断装置１は、送り機構２と、固定機構３と、把持・回動機構４と、切離片挿入機構（切り離し機構）５と、移送機構８を備えている。
　送り機構２は、シート状のワークＷを載置するガイド板２１と、ガイド板２１にワークＷの厚みとほぼ同じ間隔をおいて重ねて配置されたワーク座屈防止用の押え板２２と、ガイド板２１のワーク搬入端部側（図２右端部側）からワーク切断端部側（図２左端部側）にかけて配置されたレール２３と、このレール２３上を図示しない駆動源からの出力によって往復移動するスライダ２４と、このスライダ２４上に配置されたピン２５を具備している。
　ガイド板２１及び押え板２２には、図３にも示すように、ピン２５が貫通する溝２１ａ，２２ａがレール２３に沿うようにしてそれぞれ形成されており、ピン２５はスライダ２４がレール２３上を移動するのに伴って溝２１ａ，２２ａ内を移動するようになっている。ピン２５は、ワーク送り動作時において所定量だけワークＷをワーク切断端部側に押すべく所定のストロークで移動する。
　なお、この送り機構２において、例えば、押え板２２に代えて、ガイド板２１に吸引孔を配置して真空吸着することでワークＷを押さえるようにしてもよい。また、送り機構２の代替としてベルトコンベア等を採用してもよい。
　固定機構３は、ガイド板２１におけるワーク切断端部の上方において鉛直方向に沿って配置されたエアシリンダ３１と、このエアシリンダ３１のシリンダロッド３１ａの先端に設けられて昇降する上押圧部３２と、この上押圧部３２とともにクランプを構成するガイド板２１のワーク切断端部２１ｂを具備している。この実施形態において、図４にも示すように、エアシリンダ３１及び上押圧部３２は、ワークＷの幅方向（図３上下方向、図４左右方向）に２組配置されており、固定機構３は、送り機構２により所定位置に移送されたワークＷの一方側ワークＷＲを２組の上押圧部３２とガイド板２１のワーク切断端部２１ｂとで挟持して固定するようになっている。
　把持・回動機構４は、ガイド板２１のワーク切断端部２１ｂよりもさらにワーク送り下流側（図２，３左側）において鉛直方向に沿って配置されたエアシリンダ４１と、このエアシリンダ４１に固定された受け部４２と、エアシリンダ４１のシリンダロッド４１ａの先端に設けられて受け部４２とともにクランプを構成する上押圧部４３を具備している。この実施形態においても、クランプを構成する受け部４２（エアシリンダ４１）及び上押圧部４３は、固定機構３の２組のエアシリンダ３１及び上押圧部３２と向き合うようにして２組配置されており、これら２組の受け部４２及び上押圧部４３は、送り機構２により所定位置に移送されたワークＷの他方側ワークＷＬ（ガイド板２１のワーク切断端部２１ｂから突出する小片Ｗｐ）を上下から挟持して固定するようになっている。
　また、把持・回動機構４は、ガイド板２１のワーク切断端部２１ｂに沿ってワークＷの幅方向に配置したシャフト４４と、ワークＷの幅方向の図３上端部（図４左端部）に配置したロータリーエアシリンダ４５を具備しており、シャフト４４は、ロータリーエアシリンダ４５の回転軸４５ａに対してオフセットさせた状態で連結されている。そして、このシャフト４４には、ワークＷの他方側ワークＷＬ（小片Ｗｐ）を挟持固定する２組の受け部４２及び上押圧部４３が固定されている。つまり、把持・回動機構４では、ロータリーエアシリンダ４５の回転軸４５ａとこの回転軸４５ａの延長線上に配置した軸受け４６との間において、シャフト４４と一体化させた２組の受け部４２及び上押圧部４３をロータリーエアシリンダ４５の出力により回転軸４５ａ周りに旋回させることができるようになっている。すなわち、固定機構３と把持・回動機構４との間に位置する一方側ワークＷＲと他方側ワークＷＬとの継ぎ目（境目）Ｗａにおいて、把持・回動機構４の２組の受け部４２及び上押圧部４３に挟持固定される他方側ワークＷＬを上下に折り曲げる（回動させる）ことができるようになっている。
　この際、図５に示すように、他方側ワークＷＬの回動中心でもあるシャフト４４と一体化させた２組の受け部４２及び上押圧部４３の旋回中心Ｏは、固定機構３と把持・回動機構４との間における幅ｗの隙間のほぼ中心に位置させることが望ましい。また、送り機構２によりガイド板２１上のワークＷを所定位置に移送する際に、ワークＷの端部が上記隙間に引っかからないようにするために、固定機構３側のワーク切断端部２１ｂに対して把持・回動機構４側の受け部４２を低くするべく両者間に僅かな段差ｈができるようにすることが望ましい。
　切離片挿入機構５は、ガイド板２１におけるワーク切断端部の上方において鉛直方向に沿って配置されたエアシリンダ５１と、このエアシリンダ５１のシリンダロッド５１ａの先端に設けられたホルダ５２と、このホルダ５２に支持されてホルダ５２とともに昇降する薄板状の先端が鋭利な切離片５３を具備している。この切離片挿入機構５は、把持・回動機構４による他方側ワークＷＬの折り曲げ動作（回動動作）によって継ぎ目Ｗａにできた脆弱部に対して、エアシリンダ５１のロッド押し出し動作により切離片５３を挿し通すことで、他方側ワークＷＬ（小片Ｗｐ）を一方側ワークＷＲから切り離すようになっている。なお、図示はしないが、エアシリンダ５１にはオートスイッチが装備されており、切離片５３がワークＷの継ぎ目Ｗａを通過したか否かを検知可能となっている。
　なお、この切離片挿入機構５において、切離片５３は、先端が鋭利なものに限定しない。また、ホルダ５２と切離片５３との間に、ワークＷの継ぎ目Ｗａに切離片５３を導くガイドやばねを設けてもよい。
　移送機構８は、図６に示すように、把持・回動機構４の近傍に配置されたロボットアームであり、このロボットアームは、先端に複数個の真空吸着部８ｂを有するハンド８ａを具備している。この際、ロボットアームの周囲には、ワークＷの小片Ｗｐに設けられた孔Ｗｈの位置を認識するための画像センサ９と、ワークＷの小片Ｗｐを積層するガイドブロック１１及び位置決めピン１２で構成されるワーク積層用治具１０が配置されている。この移送機構８は、切離片挿入機構５により一方側ワークＷＲから切り離された短冊状の小片Ｗｐをハンド８ａの真空吸着部８ｂに吸い付けて把持・回動機構４から取り出して、ワーク積層用治具１０まで移送して積層するようになっている。
　次に、本実施形態のワーク切断装置１を用いてシート状のワークＷの切断及び切断した他方側ワークＷＬ（小片Ｗｐ）の取り出し要領を説明する。
　まず、図７（ａ）に示すように、送り機構２の図示しない駆動源からの出力によってピン２５が所定のストロークだけ移動し、ガイド板２１及びワーク座屈防止用の押え板２２の間にセットされたワークＷを所定量だけガイド板２１のワーク切断端部側に押圧して、一方側ワークＷＲ及び他方側ワークＷＬを固定機構３及び把持・回動機構４の部位にそれぞれ位置させる。
　この状態で、図７（ｂ）に示すように、固定機構３のエアシリンダ３１が作動して一方側ワークＷＲをクランプして固定するのに続いて、把持・回動機構４のエアシリンダ４１が作動して他方側ワークＷＬをクランプして固定する（固定工程及び把持工程）。この際、一方側ワークＷＲから先に固定するのは、他方側ワークＷＬ側からクランプすると、ワークＷ全体を引っ張って位置ずれを生じさせてしまう虞があるからである。
　固定機構３及び把持・回動機構４でワークＷが固定されると、図７（ｃ）に示すように、把持・回動機構４のロータリーエアシリンダ４５が作動して、受け部４２及び上押圧部４３を正逆方向に順次旋回させる、すなわち、固定機構３と把持・回動機構４との間に位置する一方側ワークＷＲと他方側ワークＷＬとの継ぎ目（境目）Ｗａにおいて、受け部４２及び上押圧部４３で挟持固定している他方側ワークＷＬを上下に９０°ずつ複数回折り曲げる（折り曲げ工程）。
　次いで、図７（ｄ）に示すように、把持・回動機構４の受け部４２及び上押圧部４３を動作前の元の位置に戻し、把持・回動機構４による折り曲げで継ぎ目Ｗａにできた脆弱部に対して、切離片挿入機構５のエアシリンダ５１が作動して切離片５３を刺し通す（切り離し工程）。この際、図示しないエアシリンダのオートスイッチにより、切離片５３がワークＷの継ぎ目Ｗａを通過したか否かを検知し、通過を検知した場合は切断完了と判断し、一方、通過を検知しなかった場合は、切断できていないと判断して、再度、把持・回動機構４による他方側ワークＷＬの折り曲げを行なう。
　切断完了と判断された場合は、図７（ｅ）に示すように、把持・回動機構４の受け部４２及び上押圧部４３で挟持固定した他方側ワークＷＬを下に９０°折り曲げ、続いて、移送機構８であるロボットアームが作動してハンド８ａの真空吸着部８ｂを一方側ワークＷＲから切り離された他方側ワークＷＬ（短冊状の小片Ｗｐ）に吸着させる。
　このハンド８ａの真空吸着部８ｂによる他方側ワークＷＬの吸着が完了した後、図７（ｆ）に示すように、把持・回動機構４の受け部４２及び上押圧部４３による他方側ワークＷＬの挟持固定を解除し、移送機構８であるロボットアームが把持・回動機構４の受け部４２及び上押圧部４３間から他方側ワークＷＬを取り出す。
　この後、図７（ｇ）に示すように、把持・回動機構４の受け部４２及び上押圧部４３が動作前の元の位置に復帰し、次の他方側ワークＷＬ（図１左端から２番目の小片Ｗｐ）の切断を行うべく送り機構２が作動を再開して所定量だけワークＷをワーク切断端部側に押す。
　このとき、移送機構８であるロボットアームは、ハンド８ａの真空吸着部８ｂで吸着した他方側ワークＷＬ（短冊状の小片Ｗｐ）を画像センサ９の近傍に搬送し、小片Ｗｐにあけられた孔Ｗｈの位置を画像センサ９により検出する。そして、検出結果に基づいてロボットアームの教示点の補正を行ない、ワーク積層用治具１０のガイドブロック１１内において位置決めピン１２に孔Ｗｈを通して真空吸着部８ｂによる吸着を解除する。
　上記したように、本実施形態のワーク切断装置１では、一方側ワークＷＲと他方側ワークＷＬとの継ぎ目（境目）Ｗａにおいて、把持・回動機構４によりワークＷの他方側ワークＷＬに折り曲げ動作を行わせた後、この折り曲げ動作で継ぎ目Ｗａにできた脆弱部に対して、切離片挿入機構５の切離片５３を刺し通すようにしている。
　つまり、ワークＷの他方側ワークＷＬの折り曲げ動作後における脆弱部に僅かな切れ残り（切断されていない繊維）があったとしても、切離片５３の挿し通しにより切れ残りの部分が除去されるので、この切れ残りのあるなしにかかわらず、切離片挿入機構５の切離片５３を折り曲げ動作の後の脆弱部に挿し通すことで、ワークＷの他方側ワークＷＬの確実な切断が可能である。
　したがって、本実施形態のワーク切断装置１では、ワークＷの他方側ワークＷＬの折り曲げ動作の回数を最小限に抑えることができ、切断に要する時間を短縮することが可能である。
　また、本実施形態のワーク切断装置１では、切離片挿入機構５の作動源としてエアシリンダ５１を採用しているので、ワークＷの継ぎ目Ｗａが所定位置から多少ずれていたとしても、図６に示すように、切離片挿入機構５のエアシリンダ５１が有する遊び及び薄板である切離片５３自身の撓みにより、固定機構３の上押圧部３２と把持・回動機構４の上押圧部４３との間に切離片５３が継ぎ目Ｗａに倣って挿入されることから、ワークＷの継ぎ目Ｗａ以外の箇所を傷付けることが少なく抑えられることとなる。
　加えて、本実施形態のワーク切断装置１では、把持・回動機構４によりワークＷの他方側ワークＷＬに折り曲げ動作を行わせた後、この折り曲げ動作で継ぎ目Ｗａにできた脆弱部に対して、切離片挿入機構５の切離片５３を刺し通すようにしているので、従来の切断装置と比較して、ワークＷを強い力で引っ張ったり、大きな力で把持したりする必要がない。したがって、把持や切断の作動源として小型のエアシリンダを使用することができるので、装置全体の小型化も実現できる。
　さらに、本実施形態のワーク切断装置１では、固定機構３による固定が解除された状態の一方側ワークＷＲを把持・回動機構４に向けて所定量移動させる送り機構２を備えている構成としているので、複数枚の小片（ＣＦＲＰ或いはＧＦＲＰの小片）Ｗｐ同士を継ぎ目Ｗａによって部分的に連結して成るシート状のワークＷの切断において、複数枚の小片Ｗｐを連続して円滑に切断し得ることとなる。
　図９は、本開示の他の実施形態に係るワーク切断装置を示しており、この実施形態においても、本開示に係るワーク切断装置を図１に示すシート状のワークＷ、すなわち、複数枚の小片（ＣＦＲＰ或いはＧＦＲＰの小片）Ｗｐ同士を継ぎ目Ｗａによって部分的に連結して成るシート状のワークＷの自動切断に用いる場合を示している。
　図９に示すように、このワーク切断装置１Ａが、先の実施形態に係るワーク切断装置１と相違するところは、切離片５３を具備した切離片挿入機構５に代えて、切り離し機構として、他方側ワークＷＬを図示上方（一方側ワークから離間する方向）に移動させて脆弱部で一方側ワークから切り離す駆動機構６を採用した点にあり、他の構成は先の実施形態に係るワーク切断装置１と同じである。
　この実施形態に係るワーク切断装置１Ａの切り離し機構としての駆動機構６は、先の実施形態に係るワーク切断装置１の把持・回動機構４におけるロータリーエアシリンダ４５側及び軸受け４６側にホルダ６２を介してそれぞれ固定された昇降シリンダ６１，６１と、これらの昇降シリンダ６１，６１の各ロッド６１ａ，６１ａの先端に配置されたアダプタ６３，６３を具備している。
　この実施形態では、駆動機構６のアダプタ６３，６３間にシャフト４４が掛け渡してあり、把持・回動機構４における他方側ワークＷＬの折り曲げ動作後において、昇降シリンダ６１，６１の作動により把持・回動機構４のクランプ部分全体を上昇させて、継ぎ目Ｗａで他方側ワークＷＬを引きちぎることで切断するようになっている。
　この場合には、把持・回動機構４のクランプ部分の把持力が小さい場合には、他方側ワークＷＬや一方側ワークＷＡに位置ずれ等が生じる虞があるので、把持力の設定に注意が必要である。
　この実施形態において、昇降シリンダ６１の作動ストロークによって、他方側ワークＷＬの切断の判断を下す仕組みを加えてもよい。
　本開示に係るワーク切断装置の構成は、上記した実施形態に限られるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
　また、上記した実施形態では、本開示に係るワーク切断装置をシート状のワークの切断に採用した場合を示しているが、本開示に係るワーク切断装置を薄板状のワークの切断に採用することも可能である。
（本開示の態様）
　本開示の第１の態様は、シート状又は薄板状のワークを一方側ワーク及び他方側ワークに切断するワーク切断装置であって、前記一方側ワークを固定する固定機構と、前記他方側ワークを把持する把持機構と、前記把持機構により把持された前記他方側ワークを前記一方側ワークとの間の境目を軸にして回動させる回動機構と、前記回動機構による前記他方側ワークの回動動作により前記境目にできる脆弱部で前記一方側ワークと前記他方側ワークとを切り離す切り離し機構を、備えている構成としている。
　また、本開示の第２の態様は、前記固定機構による固定が解除された状態の前記一方側ワークを前記回動機構に向けて所定量移動させる送り機構を備えている構成としている。
　さらに、本開示の第３の態様において、前記切り離し機構は、前記脆弱部に薄板状の切離片を挿入して前記一方側ワークと前記他方側ワークとを切り離す切離片挿入機構である構成としている。
　さらにまた、本開示の第４の態様において、前記切り離し機構は、前記他方側ワークを前記一方側ワークから離間する方向に移動させて前記脆弱部で該一方側ワークから切り離す駆動機構である構成としている。
　さらにまた、本開示の第５の態様は、前記ワークから切り離した前記他方側ワークを積層するための積層治具に該他方側ワークを移送して積層する移送機構を備えている構成としている。
　一方、本開示の第６の態様は、上記第１の態様～第４の態様のいずれかに記載のワーク切断装置によりシート状又は薄板状のワークを一方側ワーク及び他方側ワークに切断するに際して、前記固定機構により前記一方側ワークを固定する固定工程と、前記把持機構により前記他方側ワークを把持する把持工程と、前記把持機構により把持された前記他方側ワークを前記回動機構により前記一方側ワークとの間の境目を軸にして回動させる折り曲げ工程と、前記折り曲げ工程により前記境目に形成された脆弱部において前記切り離し機構により前記一方側ワークと前記他方側ワークとを切り離す切り離し工程とを、含む構成としている。
　１，２１Ａ　ワーク切断装置
　２　　　　送り機構
　３　　　　固定機構
　４　　　　把持・回動機構
　５　　　　切離片挿入機構（切り離し機構）
　６　　　　駆動機構（切り離し機構）
　８　　　　移送機構
　５３　　　切離片
　Ｗ　　　　ワーク
　Ｗａ　　　継ぎ目（境目）
　ＷＬ　　　他方側ワーク
　ＷＲ　　　一方側ワーク
 

Claims (6)

  1. 　シート状又は薄板状のワークを一方側ワーク及び他方側ワークに切断するワーク切断装置であって、
    　前記一方側ワークを固定する固定機構と、
    　前記他方側ワークを把持する把持機構と、
    　前記把持機構により把持された前記他方側ワークを前記一方側ワークとの間の境目を軸にして回動させる回動機構と、
    　前記回動機構による前記他方側ワークの回動動作により前記境目にできる脆弱部で前記一方側ワークと前記他方側ワークとを切り離す切り離し機構を、備えているワーク切断装置。
  2. 　前記固定機構による固定が解除された状態の前記一方側ワークを前記回動機構に向けて所定量移動させる送り機構を備えている請求項１に記載のワーク切断装置。
  3. 　前記切り離し機構は、前記脆弱部に薄板状の切離片を挿入して前記一方側ワークと前記他方側ワークとを切り離す切離片挿入機構である請求項１又は２に記載のワーク切断装置。
  4. 　前記切り離し機構は、前記他方側ワークを前記一方側ワークから離間する方向に移動させて前記脆弱部で該一方側ワークから切り離す駆動機構である請求項１又は２に記載のワーク切断装置。
  5. 　前記ワークから切り離した前記他方側ワークを積層するための積層治具に該他方側ワークを移送して積層する移送機構を備えている請求項１～４のいずれか一つの項に記載のワーク切断装置。
  6. 　請求項１～４のいずれか一つの項に記載のワーク切断装置によりシート状又は薄板状のワークを一方側ワーク及び他方側ワークに切断するに際して、
    　前記固定機構により前記一方側ワークを固定する固定工程と、
    　前記把持機構により前記他方側ワークを把持する把持工程と、
    　前記把持機構により把持された前記他方側ワークを前記回動機構により前記一方側ワークとの間の境目を軸にして回動させる折り曲げ工程と、
    　前記折り曲げ工程により前記境目に形成された脆弱部において前記切り離し機構により前記一方側ワークと前記他方側ワークとを切り離す切り離し工程とを、含むワーク切断方法。
     
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