(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023157625
(43)【公開日】2023-10-26
(54)【発明の名称】試験片の裁断装置と裁断方法
(51)【国際特許分類】
B26F 1/44 20060101AFI20231019BHJP
G01N 1/28 20060101ALI20231019BHJP
G01N 1/04 20060101ALI20231019BHJP
B26D 7/20 20060101ALI20231019BHJP
B26D 7/02 20060101ALN20231019BHJP
【ＦＩ】
B26F1/44 J
G01N1/28 B
G01N1/28 C
G01N1/04 X
B26D7/20
B26D7/02 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022067650
(22)【出願日】2022-04-15
(71)【出願人】
【識別番号】522154674
【氏名又は名称】株式会社ハガタ屋
(74)【代理人】
【識別番号】110003225
【氏名又は名称】弁理士法人豊栖特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】喜岡 達
【テーマコード（参考）】
2G052
3C021
3C060
【Ｆターム（参考）】
2G052AD12
2G052AD32
2G052AD52
2G052BA15
2G052EC04
2G052EC22
3C021CA05
3C021GA01
3C060AA04
3C060AA06
3C060AA16
3C060AA20
3C060BA03
3C060BB05
3C060BB19
3C060BD01
3C060BE09
3C060BG03
3C060BG07
3C060BH01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】簡単かつ容易に、しかもタクトタイムを短縮して能率よく、高い寸法精度で試験片を裁断する。
【解決手段】受け台の弾性層５０にセットされた試験材料６を、駆動機構で試験材料６に押圧する打抜き刃物１で試験片７に裁断する裁断装置で、裁断される試験材料６を弾性層５０に押し付ける外側プッシャー２を備え、この外側プッシャー２でもって、試験片７の試験領域７Ｘを裁断する一対の平行裁断部の外側を押圧して試験材料６の位置ずれを阻止する状態で、試験材料６を試験片７に裁断する。
【選択図】図８
【解決手段】受け台の弾性層５０にセットされた試験材料６を、駆動機構で試験材料６に押圧する打抜き刃物１で試験片７に裁断する裁断装置で、裁断される試験材料６を弾性層５０に押し付ける外側プッシャー２を備え、この外側プッシャー２でもって、試験片７の試験領域７Ｘを裁断する一対の平行裁断部の外側を押圧して試験材料６の位置ずれを阻止する状態で、試験材料６を試験片７に裁断する。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面を弾性層とする受け台と、
前記受け台の弾性層にセットされた試験材料を、試験領域を一定の横幅（Ｗ）とする試験片に裁断する打抜き刃物と、
前記打抜き刃物の刃先を、試験材料に押し付けて試験片に裁断する駆動機構と、
前記打抜き刃物で裁断される試験材料を前記弾性層に押し付ける外側プッシャーと、
前記外側プッシャーを試験材料の表面に押し付ける押圧機構とを備え、
前記打抜き刃物は、試験片の試験領域を裁断する一対の平行裁断部を含み、
前記外側プッシャーは、前記平行裁断部の外側に沿って試験材料を押圧する一対の試験領域押圧部を有し、
前記押圧機構が、前記外側プッシャーを試験材料の表面に押圧して、前記試験領域押圧部が前記一対の平行裁断部の外側の両側で試験材料を押圧し、
前記打抜き刃物が、前記受け台の前記弾性層にセットされた試験材料を試験片に裁断する試験片の裁断装置。
前記受け台の弾性層にセットされた試験材料を、試験領域を一定の横幅（Ｗ）とする試験片に裁断する打抜き刃物と、
前記打抜き刃物の刃先を、試験材料に押し付けて試験片に裁断する駆動機構と、
前記打抜き刃物で裁断される試験材料を前記弾性層に押し付ける外側プッシャーと、
前記外側プッシャーを試験材料の表面に押し付ける押圧機構とを備え、
前記打抜き刃物は、試験片の試験領域を裁断する一対の平行裁断部を含み、
前記外側プッシャーは、前記平行裁断部の外側に沿って試験材料を押圧する一対の試験領域押圧部を有し、
前記押圧機構が、前記外側プッシャーを試験材料の表面に押圧して、前記試験領域押圧部が前記一対の平行裁断部の外側の両側で試験材料を押圧し、
前記打抜き刃物が、前記受け台の前記弾性層にセットされた試験材料を試験片に裁断する試験片の裁断装置。
【請求項2】
請求項１に記載の試験片の裁断装置であって、
前記打抜き刃物が、試験領域を中央部に有するダンベル形状の試験片に試験材料を裁断する試験片の裁断装置。
前記打抜き刃物が、試験領域を中央部に有するダンベル形状の試験片に試験材料を裁断する試験片の裁断装置。
【請求項3】
請求項１に記載の試験片の裁断装置であって、
試験材料を前記弾性層に押し付ける前記試験領域押圧部の押圧面が、試験材料の表面に面接触状態で押圧する平面状である試験片の裁断装置。
試験材料を前記弾性層に押し付ける前記試験領域押圧部の押圧面が、試験材料の表面に面接触状態で押圧する平面状である試験片の裁断装置。
【請求項4】
請求項１に記載の試験片の裁断装置であって、
前記打抜き刃物が外側刃面の片刃で、
前記外側プッシャーと、前記打抜き刃物の外側表面との間に、前記打抜き刃物と前記外側プッシャーとが相対的に往復運動できるガイド隙間を設けてなる試験片の裁断装置。
前記打抜き刃物が外側刃面の片刃で、
前記外側プッシャーと、前記打抜き刃物の外側表面との間に、前記打抜き刃物と前記外側プッシャーとが相対的に往復運動できるガイド隙間を設けてなる試験片の裁断装置。
【請求項5】
請求項４に記載の試験片の裁断装置であって、
前記ガイド隙間が、０．１ｍｍ以上であって５ｍｍ以下である試験片の裁断装置。
前記ガイド隙間が、０．１ｍｍ以上であって５ｍｍ以下である試験片の裁断装置。
【請求項6】
請求項１に記載の試験片の裁断装置であって、
前記受け台の前記弾性層がゴム状弾性体である試験片の裁断装置。
前記受け台の前記弾性層がゴム状弾性体である試験片の裁断装置。
【請求項7】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の試験片の裁断装置であって、
前記打抜き刃物の前記駆動機構は、
前記打抜き刃物を固定してなる上下台と、
前記上下台を往復運動させる上下機構とを備え、
前記外側プッシャーの前記押圧機構が、
前記外側プッシャーを前記上下台から弾性的に押圧してなる弾性体と、
前記外側プッシャーが前記上下台から押し出される押出位置を特定するストッパ機構とを備え、
前記ストッパ機構の前記押出位置が、前記打抜き刃物の刃先面よりも突出位置である試験片の裁断装置。
前記打抜き刃物の前記駆動機構は、
前記打抜き刃物を固定してなる上下台と、
前記上下台を往復運動させる上下機構とを備え、
前記外側プッシャーの前記押圧機構が、
前記外側プッシャーを前記上下台から弾性的に押圧してなる弾性体と、
前記外側プッシャーが前記上下台から押し出される押出位置を特定するストッパ機構とを備え、
前記ストッパ機構の前記押出位置が、前記打抜き刃物の刃先面よりも突出位置である試験片の裁断装置。
【請求項8】
試験片に裁断する試験材料を受け台の表面の弾性層にセットするセット工程と、
前記セット工程で弾性層にセットされた試験材料を、試験領域を一定の横幅（Ｗ）とする試験片に裁断する打抜き工程とを含む試験片の裁断方法であって、
前記打抜き工程において、
試験領域を裁断する平行裁断部を有する打抜き刃物で試験材料を裁断すると共に、
前記打抜き刃物が試験材料を裁断するタイミングにおいて、
一対の前記平行裁断部の両方の外側を外側プッシャーの試験領域押圧部で前記弾性層に向けて押圧して、前記打抜き刃物で試験材料を試験片に裁断する試験片の裁断方法。
前記セット工程で弾性層にセットされた試験材料を、試験領域を一定の横幅（Ｗ）とする試験片に裁断する打抜き工程とを含む試験片の裁断方法であって、
前記打抜き工程において、
試験領域を裁断する平行裁断部を有する打抜き刃物で試験材料を裁断すると共に、
前記打抜き刃物が試験材料を裁断するタイミングにおいて、
一対の前記平行裁断部の両方の外側を外側プッシャーの試験領域押圧部で前記弾性層に向けて押圧して、前記打抜き刃物で試験材料を試験片に裁断する試験片の裁断方法。
【請求項9】
請求項８に記載の試験片の裁断方法であって、
前記打抜き工程において、
外側刃面の片刃の前記打抜き刃物を使用し、前記打抜き刃物の外側表面と前記試験領域押圧部との間にガイド隙間を設けて、前記ガイド隙間を、０．１ｍｍ以上であって５ｍｍ以下として試験材料を裁断する試験片の裁断方法。
前記打抜き工程において、
外側刃面の片刃の前記打抜き刃物を使用し、前記打抜き刃物の外側表面と前記試験領域押圧部との間にガイド隙間を設けて、前記ガイド隙間を、０．１ｍｍ以上であって５ｍｍ以下として試験材料を裁断する試験片の裁断方法。
【請求項10】
請求項８または９に記載の試験片の裁断方法であって、
前記打抜き工程において、
前記打抜き刃物が、中央部を試験領域とするダンベル形状の試験片に試験材料を裁断する試験片の裁断方法。
前記打抜き工程において、
前記打抜き刃物が、中央部を試験領域とするダンベル形状の試験片に試験材料を裁断する試験片の裁断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、種々の試験材料を引張試験や衝撃試験等に使用する試験片に裁断する装置と方法に関する。
【背景技術】
【0002】
種々の用途に使用される素材は、試験材料として試験片に裁断して、ＪＩＳに基づいて引張試験や衝撃試験等の各種試験に使用される。たとえば、金属板、金属箔、プラスチック、ゴム状弾性体、異種素材の積層体等は、ダンベル形状や長方形の試験片に裁断して各種試験に使用される。裁断される試験片は、ＪＩＳ規格に適合する寸法の外形に正確に裁断して引張試験等に使用される。
【0003】
試験材料をダンベル形状の試験片に裁断する裁断装置は開発されている。（特許文献１参照）
特許文献１に記載する裁断装置は、公開公報の［解決手段］に以下の構造として記載されている。
基台上に前後にスライド移動可能に配設されたスライドベースと、スライドベース上に水平回転可能に配設された回転ベースと、回転ベースの上に裁断される試験材料を固定保持するクランプ機構と、回転ベースの上方に位置して基台に取り付けられ、試験材料の打ち抜き加工を行うカッター装置とから試験片打ち抜き装置が構成される。カッター装置は、基台に固定されて下方に伸縮可能なシリンダロッドを有する昇降シリンダと、シリンダロッドの下端部に長手方向に延びて取り付けられた薄刃状の打抜き刃物とを有する。
特許文献１に記載する裁断装置は、公開公報の［解決手段］に以下の構造として記載されている。
基台上に前後にスライド移動可能に配設されたスライドベースと、スライドベース上に水平回転可能に配設された回転ベースと、回転ベースの上に裁断される試験材料を固定保持するクランプ機構と、回転ベースの上方に位置して基台に取り付けられ、試験材料の打ち抜き加工を行うカッター装置とから試験片打ち抜き装置が構成される。カッター装置は、基台に固定されて下方に伸縮可能なシリンダロッドを有する昇降シリンダと、シリンダロッドの下端部に長手方向に延びて取り付けられた薄刃状の打抜き刃物とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０００－２１０８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
以上の公報に記載される裁断装置は、直線状である１枚の打抜き刃物で試験材料を裁断するので、試験片の両側を別々に裁断する必要がある。ダンベル形状の試験片を裁断するには、試験材料又は打抜き刃物のいずれかを１８０度回転して２回に裁断する必要があるので、裁断装置は極めて複雑となり、さらにタクトタイムも長くなって能率よく多量生産できない。さらに、ダンベル形状の両側を別々に裁断するので、裁断されるダンベル形状の寸法誤差、とくに高い精度が要求される横幅を高い寸法精度で裁断することが難しく、また裁断装置にも高い精度が要求されて、装置コストが著しく高価となる欠点もある。
【0006】
さらに、従来の裁断装置は、直線状の打抜き刃物をダンベル形状の片側を裁断する形状に曲げ加工するために、打抜き刃物を薄い鋼板で製作するで寿命が短く、刃物交換などのメンテナンスに手間がかかる欠点もある。打抜き刃物を厚くして寿命を長くできるが、厚い打抜き刃物は、裁断時に刃先の切断面が試験片の幅方向にずれて、正確な寸法に裁断できなくなる。
【0007】
本発明は以上の欠点を解消することを目的として開発されたもので、本発明の大切な目的は、簡単な構造でタクトタイムを短縮しながら、高い寸法精度で試験片を裁断できる裁断装置と裁断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のある態様に係る試験片の裁断装置は、表面を弾性層とする受け台と、受け台の弾性層にセットされた試験材料を、試験領域を一定の横幅（Ｗ）とする試験片に裁断する打抜き刃物と、打抜き刃物の刃先を、試験材料に押し付けて試験片に裁断する駆動機構と、打抜き刃物で裁断される試験材料を弾性層に押し付ける外側プッシャーと、外側プッシャーを試験材料の表面に押し付ける押圧機構とを備えている。打抜き刃物は、試験片の試験領域を裁断する一対の平行裁断部を含み、外側プッシャーは、平行裁断部の外側に沿って試験材料を押圧する一対の試験領域押圧部を有している。裁断装置は、押圧機構が外側プッシャーを試験材料の表面に押圧して、試験領域押圧部が一対の平行裁断部の外側の両側で試験材料を押圧し、打抜き刃物が受け台の弾性層にセットされた試験材料を試験片に裁断する。
【0009】
本発明のある態様に係る試験片の裁断方法は、試験片に裁断する試験材料を受け台の表面の弾性層にセットするセット工程と、セット工程で弾性層にセットされた試験材料を、試験領域を一定の横幅（Ｗ）とする試験片に裁断する打抜き工程とを含んでおり、打抜き工程において、試験領域を裁断する平行裁断部を有する打抜き刃物で試験材料を裁断すると共に、打抜き刃物が試験材料を裁断するタイミングにおいて、一対の平行裁断部の両方の外側を外側プッシャーの試験領域押圧部で弾性層に向けて押圧して、打抜き刃物で試験材料を試験片に裁断する。
【発明の効果】
【0010】
以上の裁断装置と裁断方法は、簡単な構造でタクトタイムを短縮しながら、高い寸法精度で試験片を裁断できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態１に係る裁断装置の概略正面図である。
【図7】外側プッシャーが試験材料を押圧する状態を示す要部拡大断面図である。
【図8】打抜き刃物が試験材料を裁断する状態を示す要部拡大断面図である。
【図10】刃物ユニットの刃先部を研磨して先鋭な刃先に加工する状態を示す拡大断面図である。。
【図11】刃物ユニットの他の一例を示す底面斜視図である。
【図12】本発明の実施形態２に係る裁断装置の概略正面図である。
【図13】従来の裁断装置の打抜き刃物がシート材を裁断する状態を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の一実施態様に係る試験片の裁断装置は、以下の構成とすることができる。この実施形態の裁断装置は、表面を弾性層とする受け台と、受け台にセットされた試験材料を、試験領域を一定の横幅（Ｗ）とする試験片に裁断する打抜き刃物と、打抜き刃物を試験材料に押し付けて試験片に裁断する駆動機構と、打抜き刃物で裁断される試験材料を弾性層に押し付ける外側プッシャーと、外側プッシャーを試験材料の表面に押し付ける押圧機構とを備える。
【0013】
以上の裁断装置は、簡単な構造としながら、試験片を裁断するタクトタイムを短縮して、試験片の試験領域を高い寸法精度で裁断できる。それは、試験片の試験領域を裁断する打抜き刃物の平行裁断部が、試験領域の横幅（Ｗ）を高い寸法精度で裁断できるからである。試験領域を高い精度で試験片に裁断できるのは、打抜き刃物が試験材料を裁断する状態で、外側プッシャーが試験材料を押圧して裁断時の位置ずれを阻止するからである。裁断時に位置ずれしない試験材料は、裁断時に一対の平行裁断部の内側に引き込まれることがない。したがって、試験片の試験領域は、一対の平行裁断部の刃先間隔（Ｄ）と等しく高い寸法精度に裁断される。試験領域の横幅（Ｗ）の誤差は、試験片の引張強度の精度を低下させる原因となるので、試験領域の横幅（Ｗ）を高い精度で裁断できる以上の装置は、試験機でもって試験片の引張強度を高精度に測定できる特長を実現する。
【0014】
さらに、以上の裁断装置で裁断された試験片は、試験領域両側の残留応力による物性の変化も抑制できる。試験領域の残留応力は、試験片の引張試験において測定誤差の原因となるので、残留応力を抑制して裁断される試験片は、引張強度を正確に測定できる特長がある。
【0015】
図１３は、打抜き刃物９１で裁断される試験材料９６が、試験片９７の裁断時に一対の平行裁断部９１Ｘの内側に引き込まれる状態を示す拡大断面図、図７及び図８は、試験材料６を外側プッシャー２で押圧して裁断する状態を示す拡大断面図である。外側プッシャーで押圧されない試験材料は、図１３で示すように、刃先９２が試験材料９６を裁断する直前に、一対の平行裁断部９１Ｘの内側に引き込まれて、刃先９２の内側で上に突出するように変形する。打抜き刃物９１は、試験材料９６の表面を押す刃先９２の接触圧が、裁断できる限界圧力を超えるタイミングで裁断が開始される。刃先９２は、接触圧が限界圧力を超える位置まで降下して裁断を開始するが、このタイミングで受け台９５の弾性層９４が刃先９２に押されて弾性変形する。弾性変形した弾性層９４は試験材料９６の表面を刃先９２に押し付けて、刃先９２と試験材料９６との接触圧を強くする。刃先が試験材料の表面に接触した後、接触圧が限界圧力に増加するまでの間において、弾性層の弾性復元力が、打抜き刃物の内側領域の試験材料を押し上げる。弾性層の押し上げ力は、刃先が降下するに従って限界圧力に至るまで増加する。次第に増加する押し上げ力は、刃先と試験材料の表面を摺動させて、図１３の矢印Ａで示すように、試験材料９６を打抜き刃物９１の内側に移動して、打抜き刃物９１の内側に突出させる。突出する試験材料９６は、刃先９２の内側において小さい曲率半径で湾曲して中央部を突出させる。この形状に変形して裁断される試験片９７は、試験領域の実質的な横幅（Ｗ’）が一対の平行裁断部の刃先間隔（Ｄ）より広くなる。したがって、裁断された試験片は、試験領域の横幅が広くなって寸法精度が低下する。さらに、突出形状で裁断されるので、小さい曲率半径で湾曲する試験領域の両側に残留応力が発生する。さらに、金属板のように変形するが復元しない試験材料は、裁断された状態で試験領域の両側を平面状に維持できず、湾曲形状が残存する。
【0016】
外側プッシャーで押圧されて裁断される試験材料は、図７に示すように、外側プッシャー２が試験材料６の位置ずれを阻止するので、平行裁断部１Ｘの内側に移動することなく裁断される。内側に位置ずれしない試験材料６は、試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）が、一対の平行裁断部１Ｘの刃先間隔（Ｄ）に等しくなる（図８参照）。さらに、位置ずれしない試験材料６は、平行裁断部１Ｘの内側で弾性層５０が突出するのを、それ自体の張力Ｔで抑制する。平行裁断部１Ｘの間で、突出形状に変形しない状態で裁断される試験片７は、試験領域７Ｘの両側が湾曲されて発生する残留応力を抑制する。
【0017】
図１３は、外側プッシャーで押圧されない試験材料が試験片に裁断される拡大断面図を示している。この図は、表面に弾性層９４のある受け台９５に載せた試験材料９６を打抜き刃物９１で裁断する状態を示している。さらにこの図は、打抜き刃物９１が試験材料９６の裁断を開始する直前の状態を示している。打抜き刃物９１は、刃先９２が試験材料９６の表面に接触したタイミングからは裁断を開始しない。
【0018】
さらに、変形するが復元しない金属板などの試験材料は、図１３の状態で裁断されると、裁断された試験片の両側縁が湾曲して平面状に裁断できない問題も発生する。さらにまた、刃先の接触圧が限界圧力まで増加して裁断される試験材料は、限界圧力において試験片の両側を小さい曲率半径で湾曲して裁断するので、この領域で残留応力が存在して、裁断された試験片の物性を変化させる原因となる。残留応力は強度に影響を与えるので、両側縁の残留応力は、試験片の引張試験などにおいて、測定誤差の原因となる。
【0019】
これに対して、本発明の裁断装置は、打抜き刃物が試験片の試験領域を裁断する一対の平行裁断部の外側に沿って試験材料を押圧する一対の試験領域押圧部を外側プッシャーに設けている。この裁断装置は、図７に示すように、打抜き刃物１が裁断するに先立って、一対の平行裁断部１Ｘの両側の領域を一対の試験領域押圧部２Ｘで押圧するので、試験材料６を両側を位置ずれしないように押さえて、試験材料６を両側方向にピンと張った状態とし、この状態で打抜き刃物１によって裁断できるので、試験領域の横幅（Ｗ）を高い寸法精度で裁断できる。
【0020】
本発明の他の実施態様に係る裁断装置は、打抜き刃物が、中央部を試験領域とするダンベル形状の試験片に試験材料を裁断することができる。
【0021】
以上の裁断装置は、ダンベル形状の試験片の試験領域を極めて高い寸法精度で、とくに試験領域の横幅の寸法精度を高くして裁断できる特長がある。試験領域の横幅の誤差は、引張強度の精度を低下させる原因となるので、試験領域の横幅を高い精度で裁断できる以上の裁断装置は、試験片の引張強度を高精度に測定できる特長を実現する。
【0022】
本発明の他の実施態様に係る裁断装置は、試験材料を弾性層に押し付ける試験領域押圧部の押圧面を、試験材料の表面に面接触状態で押圧する平面状とすることができる。
【0023】
以上の裁断装置は、外側プッシャーの試験領域押圧部が、平面状の押圧面でもって、試験材料の表面を面接触状態で受け台表面の弾性層に押し付けて試験材料の位置ずれを阻止するので、試験領域押圧部が試験材料を平面状に保持しながら広い面積で接触して効果的に位置ずれを阻止して、試験領域の横幅（Ｗ）を高い寸法精度で裁断できる。
【0024】
本発明の他の実施態様に係る裁断装置は、打抜き刃物を外側刃面の片刃として、外側プッシャーと打抜き刃物の平行裁断部の外側表面との間に、打抜き刃物と外側プッシャーとを相対的に往復運動できるガイド隙間を設けることができる。
【0025】
本発明の他の実施態様に係る裁断装置は、ガイド隙間を、０．１ｍｍ以上であって５ｍｍ以下とすることができる。
【0026】
本発明の他の実施態様に係る裁断装置は、受け台の弾性層をゴム状弾性体とすることができる。
【0027】
本発明の他の実施態様に係る裁断装置は、打抜き刃物の駆動機構が、打抜き刃物を固定してなる上下台と、上下台を往復運動させる上下機構とを備え、外側プッシャーの押圧機構が、外側プッシャーを上下台から弾性的に押圧してなる弾性体と、外側プッシャーが上下台から押し出される押出位置を特定するストッパ機構とを備え、ストッパ機構の押出位置が、打抜き刃物の刃先面よりも突出位置とすることができる。
【0028】
以上の裁断装置は、打抜き刃物が試験材料を裁断しない状態で、外側プッシャーを弾性体でもって打抜き刃物の刃先よりも突出位置に配置するので、打抜き刃物の刃先を外側プッシャーで被覆して刃先を保護できると共に、作業者が不意に刃先に触れるのを防止して安全に使用できる。
【0029】
本発明の一実施態様に係る試験片の裁断方法は、試験片に裁断する試験材料を受け台表面の弾性層にセットするセット工程と、セット工程で弾性層にセットされた試験材料を、試験領域を一定の横幅（Ｗ）とする試験片に裁断する打抜き工程とを含み、打抜き工程において、試験領域を裁断する平行裁断部を有する打抜き刃物で試験材料を裁断すると共に、打抜き刃物が試験材料を裁断するタイミングにおいて、一対の平行裁断部の両方の外側を外側プッシャーの試験領域押圧部で弾性層に向けて押圧して、打抜き刃物で試験材料を試験片に裁断する。
【0030】
以上の裁断方法は、試験片の試験領域の横幅（Ｗ）を高い寸法精度で裁断できる特長がある。それは、以上の裁断方法が、打抜き刃物が試験材料を裁断するタイミングにおいて、一対の平行裁断部の両方の外側を外側プッシャーの試験領域押圧部で弾性層に向けて押圧して、打抜き刃物で試験材料を試験片に裁断するからである。
この裁断方法は、外側プッシャーの試験領域押圧部が一対の平行裁断部の外側の両側で試験材料を押圧した状態で打抜き刃物で試験材料を裁断するので、裁断時の位置ずれを阻止して、試験領域の横幅（Ｗ）を高い寸法精度で裁断できる。
この裁断方法は、外側プッシャーの試験領域押圧部が一対の平行裁断部の外側の両側で試験材料を押圧した状態で打抜き刃物で試験材料を裁断するので、裁断時の位置ずれを阻止して、試験領域の横幅（Ｗ）を高い寸法精度で裁断できる。
【0031】
本発明の他の実施態様に係る裁断方法は、打抜き工程において、外側刃面の片刃の打抜き刃物を使用し、打抜き刃物の外側表面と試験領域押圧部との間にガイド隙間を設けて、ガイド隙間を０．１ｍｍ以上であって５ｍｍ以下として試験材料を裁断することができる。
【0032】
本発明の他の実施態様に係る裁断方法は、打抜き工程ににおいて、打抜き刃物が、中央部を試験領域とするダンベル形状の試験片に試験材料を裁断することができる。
【0033】
以下、本発明の実施形態にかかる裁断装置と裁断方法を図面に基づいてより詳細に説明する。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。
【0034】
（実施形態１）
図１ないし図８に示す試験材料を試験片に裁断する裁断装置１００は、試験材料６を載せて裁断する表面を弾性層５０とする受け台５と、受け台５に向かって往復運動して試験材料６を、試験片７に裁断する打抜き刃物１と、打抜き刃物１を、受け台５の表面に向かって移動させる駆動機構４と、打抜き刃物１で裁断される試験材料６を打抜き刃物１の外側で受け台５の弾性層５０に押し付ける外側プッシャー２と、外側プッシャー２を試験材料６に押圧する押圧機構８とを備える。
図１ないし図８に示す試験材料を試験片に裁断する裁断装置１００は、試験材料６を載せて裁断する表面を弾性層５０とする受け台５と、受け台５に向かって往復運動して試験材料６を、試験片７に裁断する打抜き刃物１と、打抜き刃物１を、受け台５の表面に向かって移動させる駆動機構４と、打抜き刃物１で裁断される試験材料６を打抜き刃物１の外側で受け台５の弾性層５０に押し付ける外側プッシャー２と、外側プッシャー２を試験材料６に押圧する押圧機構８とを備える。
【0035】
（試験材料６）
本発明の裁断装置と裁断方法は、裁断する試験材料６の材質、厚さ、形状をなど特定するもでないが、例えばプラスチック、ゴム状弾性体、金属板、さらに異種材料の積層体などで、厚さは１ｍｍ以下の薄膜、１～３ｍｍのシート状、３ないし５０ｍｍの板材である。ただ、本発明は裁断する試験材料を特定するものでなく、引張試験などに使用される全ての材質や厚さの試験材料を使用することができる。本発明は、種々の試験材料を高い寸法精度で裁断して、裁断された試験片の局所的な残留応力や歪みを防止することを目的とすることから、主として可撓性のある材質の試験材料を裁断するが、たとえば、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材料であっても破損を防止して裁断できるので、試験材料を可撓性のある材質に特定するものではない。
本発明の裁断装置と裁断方法は、裁断する試験材料６の材質、厚さ、形状をなど特定するもでないが、例えばプラスチック、ゴム状弾性体、金属板、さらに異種材料の積層体などで、厚さは１ｍｍ以下の薄膜、１～３ｍｍのシート状、３ないし５０ｍｍの板材である。ただ、本発明は裁断する試験材料を特定するものでなく、引張試験などに使用される全ての材質や厚さの試験材料を使用することができる。本発明は、種々の試験材料を高い寸法精度で裁断して、裁断された試験片の局所的な残留応力や歪みを防止することを目的とすることから、主として可撓性のある材質の試験材料を裁断するが、たとえば、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材料であっても破損を防止して裁断できるので、試験材料を可撓性のある材質に特定するものではない。
【0036】
（試験片７）
以下、試験材料をダンベル形状の試験片に裁断する具体例を例示するが、本発明は試験片の形状にダンベル形状に特定するものではない。図９に示す試験片７は、両端を掴んで材料の引張試験などに使用されるので、両端のチャッキング部７Ｙの間に一定の横幅（Ｗ）とする試験領域７Ｘを設けている。
試験片７は、試験領域７Ｘに作用する引張力などを測定するので、試験領域７Ｘには高い寸法精度が要求される。
試験片７は、チャッキング部７Ｙを試験機で掴んで試験領域７Ｘの強度を測定するので、横幅（Ｗ）の狭い試験片７は、両端に横幅の広いチャッキング部７Ｙを設けて、全体をダンベル形状としている。試験領域の幅が広くて、チャッキングできる試験片は、全体の形状を長方形として、両端部を試験領域と同じ横幅のチャッキング部とする。
以下、試験材料をダンベル形状の試験片に裁断する具体例を例示するが、本発明は試験片の形状にダンベル形状に特定するものではない。図９に示す試験片７は、両端を掴んで材料の引張試験などに使用されるので、両端のチャッキング部７Ｙの間に一定の横幅（Ｗ）とする試験領域７Ｘを設けている。
試験片７は、試験領域７Ｘに作用する引張力などを測定するので、試験領域７Ｘには高い寸法精度が要求される。
試験片７は、チャッキング部７Ｙを試験機で掴んで試験領域７Ｘの強度を測定するので、横幅（Ｗ）の狭い試験片７は、両端に横幅の広いチャッキング部７Ｙを設けて、全体をダンベル形状としている。試験領域の幅が広くて、チャッキングできる試験片は、全体の形状を長方形として、両端部を試験領域と同じ横幅のチャッキング部とする。
【0037】
（受け台５）
受け台５は金属製で表面を弾性層５０として上面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５は、好ましくは表面を弾性層５０とするが、全体を弾性体とすることもできる。金属製の受け台５は、図１に示すように、上面の裁断面に弾性層５０を積層している。弾性層５０は、裁断時に、試験材料６を通過した打抜き刃物１の刃先１０を食い込ませて、打抜き刃物１の刃先１０の損傷を防止して、試験片を完全に分離して裁断する。弾性層５０は、好ましくは厚さを５～３０ｍｍとする弾性体である。表面を弾性層５０とする受け台５は、完全には同一平面に配置されない刃先１０の打抜き刃物１で、試験片を完全に試験材料から切り離しできる。打抜き刃物１は、刃先１０が同一平面となるように、先端部を研磨して製作されるが、刃先１０を完全に同一平面に配置しながら、理想的な刃先形状に研磨するには極めて高い加工精度が要求される。それは、打抜き刃物１は、刃先１０となる先端部の表面を、外側刃面の打抜き片刃においては、外側表面を研磨して先端縁を先鋭な刃先１０とするが、先鋭な刃先１０を設けながら、刃先１０を同一平面に加工するのは極めて難しいからである。
受け台５は金属製で表面を弾性層５０として上面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５は、好ましくは表面を弾性層５０とするが、全体を弾性体とすることもできる。金属製の受け台５は、図１に示すように、上面の裁断面に弾性層５０を積層している。弾性層５０は、裁断時に、試験材料６を通過した打抜き刃物１の刃先１０を食い込ませて、打抜き刃物１の刃先１０の損傷を防止して、試験片を完全に分離して裁断する。弾性層５０は、好ましくは厚さを５～３０ｍｍとする弾性体である。表面を弾性層５０とする受け台５は、完全には同一平面に配置されない刃先１０の打抜き刃物１で、試験片を完全に試験材料から切り離しできる。打抜き刃物１は、刃先１０が同一平面となるように、先端部を研磨して製作されるが、刃先１０を完全に同一平面に配置しながら、理想的な刃先形状に研磨するには極めて高い加工精度が要求される。それは、打抜き刃物１は、刃先１０となる先端部の表面を、外側刃面の打抜き片刃においては、外側表面を研磨して先端縁を先鋭な刃先１０とするが、先鋭な刃先１０を設けながら、刃先１０を同一平面に加工するのは極めて難しいからである。
【0038】
図１０の断面図は、同一平面の刃先部１５を研磨して外側刃面１１を設けて先鋭な刃先１０に加工する状態を示している。この図において実線Ａは、理想的な加工ラインを示している。実線Ａは、先端面を研磨することなく、先鋭な刃先１０を設けているが、現実の加工においては、実線Ａでの研磨加工は現実にはほとんど不可能である。とくに、線状に伸びる刃先１０全体を実線Ａの状態で研磨して先鋭な刃先１０を設けることはできない。先鋭な刃先１０とするには、鎖線Ｂで示すように、先端縁を僅かに切除する状態で研磨する必要があるが、この位置まで研磨すると、刃先１０が同一平面に加工された位置からずれる弊害がある。刃先１０は、鎖線Ｃの位置まで研磨して、刃先１０を同一平面に配置できるが、この位置までの研磨では、先鋭な刃先１０に加工できない。以上のように、先鋭な刃先１０を設けることと、刃先１０を同一平面に配置することは互いに相反するので、両方を満足するのは極めて難しい。とくに、打抜き刃物１は試験材料を確実に裁断するために、先鋭な刃先１０に加工する必要があるので、刃先１０を同一平面に配置するのは現実的でない。
【0039】
表面を弾性層５０とする受け台５は、刃先１０を同一平面としない打抜き刃物１で試験材料６から試験片７を確実に切り離すことができる。それは、同一平面に配置されない刃先１０の一部を弾性層５０に食いませて、試験材料６を裁断できるからである。弾性層５０は、刃先１０を損傷させることなく表面から内部に向かって食い込む物性と、試験材料を平面状に維持して、打抜き刃物１で試験片７を確実に切り離す物性のゴム状弾性体が使用される。
【0040】
表面を以上の弾性層５０とする受け台５は、打抜き刃物１で試験材料６を打ち抜きする状態で、打抜き刃物１の刃先１０を弾性層５０に密着させ、あるいは打抜き刃物１の刃先１０を弾性層５０の表面に食い込ませて、試験材料６から試験片７の全周を綺麗に裁断して切り離しできる。ただし、弾性層５０のゴム状弾性体には、天然または合成ゴムや、プラスチック製のエスラストマーが使用できる。
【0041】
（打抜き刃物１）
打抜き刃物１は、図２～図８に示すように、下端縁の刃先１０で試験材料６を試験片７に裁断する筒状で、好ましくは厚さを２ｍｍ以上とする金属板で製作される。打抜き刃物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。打抜き刃物１の金属板は、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、刃物に加工される鋼材の炭素の含有量は、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。
打抜き刃物１は、図２～図８に示すように、下端縁の刃先１０で試験材料６を試験片７に裁断する筒状で、好ましくは厚さを２ｍｍ以上とする金属板で製作される。打抜き刃物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。打抜き刃物１の金属板は、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、刃物に加工される鋼材の炭素の含有量は、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。
【0042】
打抜き刃物１は、試験片７の試験領域７Ｘを裁断する部分に、一対の平行裁断部１Ｘを設けている。打抜き刃物１は、平行裁断部１Ｘの刃先間隔（Ｄ）を高い寸法精度で加工して、試験片７の試験領域７Ｘを正確な横幅（Ｗ）に裁断する。ダンベル形状の試験片７を裁断する打抜き刃物１は、試験領域７Ｘを裁断する平行裁断部１Ｘの両端に、チャッキング部７Ｙを裁断する端部裁断部１Ｙを設けている。ダンベル形状の試験片７は、試験領域７Ｘからチャッキング部７Ｙに向かって、横幅を次第に広くしているので、打抜き刃物１は、平行裁断部１Ｘから端部裁断部１Ｙに向かって刃先間隔（Ｄ）を次第に広くしている。筒状の打抜き刃物１は、試験材料６から試験片７を裁断して分離できる。この打抜き刃物１は、両側の端部裁断部１Ｙの端縁を刃先１０で連結している。
【0043】
打抜き刃物１は、図７及び図８の拡大断面図に示すように、筒状の金属板の先端部を、砥石やヤスリで研磨して片刃の刃先１０に加工している。片刃の刃先１０は、筒状の金属板の下端部の外周面を研磨して外側刃面１１を設けている。打抜き刃物１は、片刃の内周面も研削し研磨して修正刃面を設けることができる。打抜き刃物１は、外側刃面１１のみの片刃、あるいは内側に僅かに修正刃面を設けた片刃で、先端縁を刃先１０として、刃先１０で、試験材料６を試験片７に裁断する。
【0044】
内側に修正刃面を設けている打抜き刃物は、図示しないが、片刃の刃先が、筒状内周面から外側に偏在する。この刃先は、筒状内周面と刃先の間隔である偏在間隔と、筒状外周面と刃先との間隔である片刃間隔とを調整する。修正刃面を設けている打抜き刃物は、厚い試験材料を裁断して、試験片の試験領域の横幅（Ｗ）を、厚さ方向に変化なく正確な寸法に裁断できるように、偏在間隔を設定する。ダンベル形状の試験片を裁断する打抜き刃物は、裁断される試験領域の横幅（Ｗ）が、厚さ方向にずれることなく正確な寸法で裁断できるように、平行裁断部に修正刃面を設けて、平行裁断部の刃先の偏在間隔を設定する。
【0045】
（駆動機構４）
駆動機構４は、図１に示すように、打抜き刃物１を垂直方向に往復運動させて受け台５の弾性層５０に載せた試験材料６を裁断して試験片７に打ち抜きする。駆動機構４は、打抜き刃物１を固定している上下台４１と、この上下台４１を上下に往復運動させるシリンダ４２とを備える。打抜き刃物１は、上下台４１の下面に垂直姿勢に連結され、シリンダ４２が上下台４１を上下に往復運動して、受け台５にセットしている試験材料６を試験片７に打ち抜きする。打抜き刃物１が試験材料６を裁断する工程では、外側プッシャー２は、図７及び図８に示すように、試験材料６の表面を弾性層５０に押圧している。
駆動機構４は、図１に示すように、打抜き刃物１を垂直方向に往復運動させて受け台５の弾性層５０に載せた試験材料６を裁断して試験片７に打ち抜きする。駆動機構４は、打抜き刃物１を固定している上下台４１と、この上下台４１を上下に往復運動させるシリンダ４２とを備える。打抜き刃物１は、上下台４１の下面に垂直姿勢に連結され、シリンダ４２が上下台４１を上下に往復運動して、受け台５にセットしている試験材料６を試験片７に打ち抜きする。打抜き刃物１が試験材料６を裁断する工程では、外側プッシャー２は、図７及び図８に示すように、試験材料６の表面を弾性層５０に押圧している。
【0046】
図１に示す裁断装置１００の駆動機構４は、ロッド４２ａを伸縮させるシリンダ４２を、ロッド４２ａが下向きの垂直姿勢に配置して、ロッド４２ａの下端を上下台４１の中央部に連結している。さらに、駆動機構４は、上下台４１の両端部に対向して、一対のガイド機構４３を備えており、ガイド筒部４３ｂに挿通されたガイドロッド４３ａを垂直姿勢で配置して、ガイドロッド４３ａの下端を上下台４１の両端部に連結している。以上の駆動機構４は、シリンダ４２がロッド４２ａ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。
【0047】
上下台４１は、打抜き刃物１と外側プッシャー２を連結しているベースプレート３０と、このベースプレート３０を脱着自在に連結している本体部４５とを備える。ベースプレート３０は平面状の金属板で、図２及び図４に示すように、本体部４５に脱着自在に連結する連結部３１を上面に固定して、打抜き刃物１と外側プッシャー２を下面に連結している。打抜き刃物１は、溶接してベースプレート３０に固定され、外側プッシャー２は押圧機構８の弾性体２０を介してベースプレート３０に連結している。この構造は、打抜き刃物１と外側プッシャー２とをベースプレート３０に連結して刃物ユニット３として、便利に交換できる構造としている。
【0048】
（刃物ユニット３）
図２～図６の裁断装置１００は、ベースプレート３０に打抜き刃物１と外側プッシャー２を連結して刃物ユニット３として、刃物ユニット３をシリンダ４２で上下に移動される上下台４１の本体部４５に脱着自在に連結している。図２は刃物ユニット３の正面図、図３は刃物ユニットの底面図、図４は刃物ユニットの垂直縦断面図、図５は試験片７の中央部の試験領域７Ｘにおける刃物ユニットの横断面図、図６は試験片７の端部のチャッキング領域７Ｙにおける刃物ユニットの横断面図をそれぞれ示している。これ等の図に示す刃物ユニット３は、連結部３１を上面に固定してなるベースプレート３０と、ベースプレート３０の下面に固定してなる筒状の打抜き刃物１と、打抜き刃物１の筒状外周面１３の外側に相対的に往復運動自在に配置してなる外側プッシャー２を備えている。外側プッシャー２は、弾性体２０を介してベースプレート３０に連結されており、外側プッシャー２を打抜き刃物１の刃先１０から弾性的に突出させている。
図２～図６の裁断装置１００は、ベースプレート３０に打抜き刃物１と外側プッシャー２を連結して刃物ユニット３として、刃物ユニット３をシリンダ４２で上下に移動される上下台４１の本体部４５に脱着自在に連結している。図２は刃物ユニット３の正面図、図３は刃物ユニットの底面図、図４は刃物ユニットの垂直縦断面図、図５は試験片７の中央部の試験領域７Ｘにおける刃物ユニットの横断面図、図６は試験片７の端部のチャッキング領域７Ｙにおける刃物ユニットの横断面図をそれぞれ示している。これ等の図に示す刃物ユニット３は、連結部３１を上面に固定してなるベースプレート３０と、ベースプレート３０の下面に固定してなる筒状の打抜き刃物１と、打抜き刃物１の筒状外周面１３の外側に相対的に往復運動自在に配置してなる外側プッシャー２を備えている。外側プッシャー２は、弾性体２０を介してベースプレート３０に連結されており、外側プッシャー２を打抜き刃物１の刃先１０から弾性的に突出させている。
【0049】
（外側プッシャー２）
外側プッシャー２は、打抜き刃物１が試験材料６を裁断するタイミングで、試験材料６が位置ずれしないように受け台５の弾性層５０に押し付ける。打抜き刃物１で裁断される試験材料６は、裁断されるタイミングで打抜き刃物１の内側に移動する位置ずれ力が作用する。打抜き刃物１に設けている一対の平行裁断部１Ｘの内側で突出する弾性層５０が、試験材料６を押し上げるからである。試験材料６の位置ずれは、裁断される試験片７の試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）の寸法精度を低下させる。外側プッシャー２は、平行裁断部１Ｘの外側に沿って試験材料６を押圧する一対の試験領域押圧部２Ｘを有している。外側プッシャー２の一対の試験領域押圧部２Ｘは、一対の平行裁断部１Ｘの外側の両側で試験材料６の表面を弾性層５０に押し付けて、裁断時の位置ずれを阻止して、試験領域７Ｘの寸法精度の低下を防止する。打抜き刃物１が試験材料６を裁断するタイミングで、外側プッシャー２は試験材料６の位置ずれを阻止するので、試験材料６が位置ずれしない押圧力で試験材料６の表面を弾性層５０に押し付ける。平行裁断部１Ｘの外側領域で、上面が外側プッシャー２で弾性層５０に押し付けられる試験材料６は、外側プッシャー２の表面との摩擦抵抗と、弾性層５０の表面との摩擦抵抗で位置ずれが阻止される。摩擦抵抗は、表面の摩擦係数と押圧力の積に比例して増加するので、外側プッシャー２が試験材料６を押圧する力は、打抜き刃物１で裁断される試験材料６が摩擦抵抗で位置ずれしない押圧力に力に設定される。
外側プッシャー２は、打抜き刃物１が試験材料６を裁断するタイミングで、試験材料６が位置ずれしないように受け台５の弾性層５０に押し付ける。打抜き刃物１で裁断される試験材料６は、裁断されるタイミングで打抜き刃物１の内側に移動する位置ずれ力が作用する。打抜き刃物１に設けている一対の平行裁断部１Ｘの内側で突出する弾性層５０が、試験材料６を押し上げるからである。試験材料６の位置ずれは、裁断される試験片７の試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）の寸法精度を低下させる。外側プッシャー２は、平行裁断部１Ｘの外側に沿って試験材料６を押圧する一対の試験領域押圧部２Ｘを有している。外側プッシャー２の一対の試験領域押圧部２Ｘは、一対の平行裁断部１Ｘの外側の両側で試験材料６の表面を弾性層５０に押し付けて、裁断時の位置ずれを阻止して、試験領域７Ｘの寸法精度の低下を防止する。打抜き刃物１が試験材料６を裁断するタイミングで、外側プッシャー２は試験材料６の位置ずれを阻止するので、試験材料６が位置ずれしない押圧力で試験材料６の表面を弾性層５０に押し付ける。平行裁断部１Ｘの外側領域で、上面が外側プッシャー２で弾性層５０に押し付けられる試験材料６は、外側プッシャー２の表面との摩擦抵抗と、弾性層５０の表面との摩擦抵抗で位置ずれが阻止される。摩擦抵抗は、表面の摩擦係数と押圧力の積に比例して増加するので、外側プッシャー２が試験材料６を押圧する力は、打抜き刃物１で裁断される試験材料６が摩擦抵抗で位置ずれしない押圧力に力に設定される。
【0050】
外側プッシャー２は、裁断される試験材料６の表面を平面状の押圧面２ａで押圧する。外側プッシャー２は、上下方向に往復運動自在にベースプレート３０に連結されている。ベースプレート３０は、弾性体２０を介して外側プッシャー２を試験材料６の表面に押圧する。この外側プッシャー２は、弾性体２０の弾性復元力で試験材料６の表面を押圧するので、弾性体２０のバネ定数で外側プッシャー２の押圧力を調整できる。弾性体２０のバネ定数を大きくして、外側プッシャー２の押圧力を強くできる。また、弾性体２０は変形量に比例して弾性復元力が増加するので、外側プッシャー２が試験材料６の表面を押圧する状態における、弾性体２０の変形量を大きくして試験材料６の押圧力も強くできる。外側プッシャー２は、打抜き刃物１の刃先１０が試験材料６の裁断を開始するタイミングでの位置ずれを阻止するので、刃先１０が試験材料６の裁断を開始するタイミングにおける弾性体２０の変形量を考慮して、弾性体２０のバネ定数を最適値に設定して、試験材料６の位置ずれを阻止できる。
【0051】
図２～図６に示す外側プッシャー２は、打抜き刃物１を内側に配置する枠形状であって、その内形を打抜き刃物１の筒状外周面１３に沿う形状、具体的には、試験片７を裁断する打抜き刃物１の外形よりも僅かに大きい内形としている。外側プッシャー２は、下面を押圧面２ａとしており、打抜き刃物１の外側にあって、打抜き刃物１に対して相対的に上下方向に往復運動する。外側プッシャー２は、打抜き刃物１の刃先１０が試験材料６の表面に接触しない位置において、弾性体２０に押し出されて、打抜き刃物１の刃先１０から押圧面２ａを突出位置に配置している。また、外側プッシャー２の内周面と打抜き刃物１の外周面との間には、外側プッシャー２を打抜き刃物１に対して往復運動させるためのガイド隙間３４を設けている。
【0052】
枠形状の外側プッシャー２は、一対の縦枠２ｍと一対の横枠２ｎとを直角に連結している。両側の縦枠２ｍは、打抜き刃物１の平行裁断部１Ｘと対向する領域の横幅を広くしており、この部分の内周面を平行裁断部１Ｘの外側面に接近させて、一対の試験領域押圧部２Ｘとしている。両端の横枠２ｎは横幅を等しくしている。外側プッシャー２は、外形を長方形状とすると共に、四隅の角を削って湾曲部を設けることで、安全性を向上している。また、ベースプレート３０についても、外側プッシャー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を設けることで、安全性を向上している。図に示す刃物ユニット３は、ベースプレート３０と外側プッシャー２の外形をほぼ等しくしている。
【0053】
図３に示す外側プッシャー２は、内形を打抜き刃物１の筒状外周面１３に沿うダンベル形状として、打抜き刃物１の外周面との間にガイド隙間３４を設けている。外側プッシャー２は、打抜き刃物１の平行裁断部１Ｘとの間のガイド隙間３４を狭くして、試験領域７Ｘに裁断される領域において試験材料６の位置ずれを有効に阻止できるので、平行裁断部１Ｘとの間のガイド隙間３４は、例えば５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下としている。ガイド隙間３４が狭すぎると、打抜き刃物１と外側プッシャー２とが接触して、両者のスムーズな上下方向の相対運動が阻害されるので、平行裁断部１Ｘと外側プッシャー２との間のガイド隙間３４は、例えば０．１ｍｍ以上、好ましくは０．２ｍｍ以上、さらに好ましくは０．５ｍｍ以上とする。外側プッシャー２の内面を、打抜き刃物１の平行裁断部１Ｘの外側に接近して、平行裁断部１Ｘの外側に接近した領域において試験材料６の表面を押圧する外側プッシャー２は、試験領域７Ｘの横幅を高い寸法精度で裁断できる。
【0054】
外側プッシャー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ッシャー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。とくにプラスチック製の外側プッシャー２とすることで、全体の厚さを厚くしながら軽量にできる。また、厚く成形された外側プッシャー２は、打抜き刃物１の刃先１０から弾性的に突出させた状態で刃先１０を確実に被覆できるので、作業者が刃先１０に触れるのを防止して安全に使用できる。プラスチック製の外側プッシャー２は、刃先１０からの突出量を考慮して、その厚さを５ｍｍ～２０ｍｍ、好ましくは８ｍｍ～１５ｍｍとして強度を保証しながら、安全性を向上できる。
【0055】
外側プッシャー２は、打抜き刃物１を固定しているベースプレート３０に連結されて、打抜き刃物１と一緒に上下に往復運動される。打抜き刃物１をベースプレート３０に固定し、外側プッシャー２を上下に往復運動できるようにベースプレート３０に連結して、打抜き刃物１とベースプレート３０と外側プッシャー２とで刃物ユニット３としている。外側プッシャー２は、連結ロッド２３と弾性体２０からなる押圧機構８を介してベースプレート３０に連結している。弾性体２０は圧縮されて、外側プッシャー２を試験材料６の表面に押圧する。連結ロッド２３は、外側プッシャー２の両端部と両側部をベースプレートに連結して、外側プッシャー２を水平姿勢で上下方向に往復運動させる。図３に示すように、外側プッシャー２の前後左右の４カ所を連結ロッド２３でベースプレート３０に連結することで、外側プッシャー２をぐらつかせることなく安定して水平姿勢で上下方向に往復運動できる。
【0056】
（押圧機構８）
外側プッシャー２を試験材料６の表面に押し付ける押圧機構８は、連結ロッド２３と弾性体２０を備える。連結ロッド２３は、外側プッシャー２に下端を固定して、上端部をベースプレート３０の貫通穴３０ａに往復運動自在に挿入している。連結ロッド２３は上端にストッパ機構２４を有し、このストッパ機構２４がベースプレート３０の上面に接触して、外側プッシャー２の刃先１０からの突出位置を特定する。外側プッシャー２の突出位置は、例えば刃先１０から約２ｍｍ以上であって１０ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以上であって８ｍｍ以下に設定する。
外側プッシャー２を試験材料６の表面に押し付ける押圧機構８は、連結ロッド２３と弾性体２０を備える。連結ロッド２３は、外側プッシャー２に下端を固定して、上端部をベースプレート３０の貫通穴３０ａに往復運動自在に挿入している。連結ロッド２３は上端にストッパ機構２４を有し、このストッパ機構２４がベースプレート３０の上面に接触して、外側プッシャー２の刃先１０からの突出位置を特定する。外側プッシャー２の突出位置は、例えば刃先１０から約２ｍｍ以上であって１０ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以上であって８ｍｍ以下に設定する。
【0057】
連結ロッド２３は先端部にネジ部２３ａを設けて、ストッパ機構２４をネジ部２３ａにねじ込んでいるナット２４ａとして、外側プッシャー２とを簡単な構造でベースプレート３０に連結し、さらに突出位置を簡単に最適位置に調整できる。連結ロッド２３のネジ部２３ａは、外側プッシャー２に設けた挿通孔２５に下から上に挿通して配置できる。連結ロッド２３のネジ部２３ａは、ネジ頭２３ｂが外側プッシャー２の下面から突出しないように、外側プッシャー２の下面に凹部２６を設けて、凹部２６にネジ頭２３ｂを案内してしている。ストッパ機構２４のナット２４ａは、ベースプレート３０から突出する連結ロッド２３のネジ部２３ａにねじ込まれている。ストッパ機構２４は、複数のナット２４ａをねじ込んでダブルナットとして、往復運動して位置ずれしない構造にできる。この連結ロッド２３は、ナット２４ａのねじ込み位置を調整して、外側プッシャー２の刃先１０からの突出位置を最適値に設定できる。
【0058】
（弾性体２０）
弾性体２０は押しバネのコイルスプリング２０ａで、位置ずれしないように連結ロッド２３を挿入して、ベースプレート３０と、外側プッシャー２の間に配置される。弾性体２０はコイルスプリング２０ａの押しバネで、外側プッシャー２を刃先１０から弾性的に押し出している。弾性体２０のコイルスプリング２０ａは、圧縮された状態で外側プッシャー２とベースプレート３０との間に配設される。弾性体２０はバネ定数を大きくして、外側プッシャー２が試験材料６を押圧する圧力を強くできる。例えば、外側プッシャー２が試験材料６を加圧して裁断する状態で、試験材料６の表面を平面状に押圧する圧力は、弾性体２０のバネ定数と、ストッパ機構２４が弾性体２０を圧縮する位置を調整して最適値に設定できる。
弾性体２０は押しバネのコイルスプリング２０ａで、位置ずれしないように連結ロッド２３を挿入して、ベースプレート３０と、外側プッシャー２の間に配置される。弾性体２０はコイルスプリング２０ａの押しバネで、外側プッシャー２を刃先１０から弾性的に押し出している。弾性体２０のコイルスプリング２０ａは、圧縮された状態で外側プッシャー２とベースプレート３０との間に配設される。弾性体２０はバネ定数を大きくして、外側プッシャー２が試験材料６を押圧する圧力を強くできる。例えば、外側プッシャー２が試験材料６を加圧して裁断する状態で、試験材料６の表面を平面状に押圧する圧力は、弾性体２０のバネ定数と、ストッパ機構２４が弾性体２０を圧縮する位置を調整して最適値に設定できる。
【0059】
（外側プッシャー２の他の例）
以上の外側プッシャー２は、底面形状を枠形状として、一対の縦枠２ｍと一対の横枠２ｎとを直角に連結してなる構造としているが、外側プッシャーは、必ずしも枠形状とする必要はなく、一対の平行裁断部１Ｘの外側に沿う一対の外側プッシャー２として打抜き刃物１の両側に配置することもできる。図１１に示す刃物ユニット３は、ベースプレート３０に打抜き刃物１を固定すると共に、この打抜き刃物１の両側に一対の外側プッシャー２を配置している。各外側プッシャー２は、平行裁断部１Ｘと対向する領域に試験領域押圧部２Ｘを設けている。すなわち、図に示す刃物ユニット３は、打抜き刃物１の両側に一対の外側プッシャー２を設けて、一対の平行裁断部１Ｘの外側に沿う一対の試験領域押圧部２Ｘを設けている。図の外側プッシャー２は、平行裁断部１Ｘと対向する試験領域押圧部２Ｘの横幅を広くして、この部分の内周面を平行裁断部１Ｘの外側面に接近させている。
以上の外側プッシャー２は、底面形状を枠形状として、一対の縦枠２ｍと一対の横枠２ｎとを直角に連結してなる構造としているが、外側プッシャーは、必ずしも枠形状とする必要はなく、一対の平行裁断部１Ｘの外側に沿う一対の外側プッシャー２として打抜き刃物１の両側に配置することもできる。図１１に示す刃物ユニット３は、ベースプレート３０に打抜き刃物１を固定すると共に、この打抜き刃物１の両側に一対の外側プッシャー２を配置している。各外側プッシャー２は、平行裁断部１Ｘと対向する領域に試験領域押圧部２Ｘを設けている。すなわち、図に示す刃物ユニット３は、打抜き刃物１の両側に一対の外側プッシャー２を設けて、一対の平行裁断部１Ｘの外側に沿う一対の試験領域押圧部２Ｘを設けている。図の外側プッシャー２は、平行裁断部１Ｘと対向する試験領域押圧部２Ｘの横幅を広くして、この部分の内周面を平行裁断部１Ｘの外側面に接近させている。
【0060】
一対の外側プッシャー２は、押圧機構８を介してベースプレート３０に連結されている。図１１の刃物ユニット３は、各外側プッシャー２が独立して試験材料６の表面を押圧できるように、それぞれ押圧機構８を介してベースプレート３０に連結している。図の刃物ユニット３は、各外側プッシャー２の左右と中間の３カ所を連結ロッド２３を介してベースプレート３０に連結しており、各連結ロッド２３に挿通したコイルスプリング２０ａを介して外側プッシャー２を弾性的に押圧している。外側プッシャー２の左右と中間の３カ所を連結する連結ロッド２３は、底面視において三角形の頂点の位置に配置することで、外側プッシャー２をぐらつかせることなく安定して水平姿勢で上下方向に往復運動できる。ただ、図示しないが、一対の外側プッシャーは、打抜き刃物の外側に沿って配置される枠形状の移動プレートを介して打抜き刃物の対向する両側に配置することもできる。この構造は、枠形状の移動プレートを複数の連結ロッドを介してベースプレートに連結することで、枠体と一対の外側プッシャーとを一体構造として、打抜き刃物の外周に沿って平行移動させることができる。
【0061】
以上の構造の刃物ユニット３も、両側の外側プッシャー２が、打抜き刃物１の先端方向に押圧機構８で押し出される状態で配置される。この刃物ユニット３も試験材料を打抜き刃物１で裁断する際には、打抜き刃物１の刃先１０に先立って、両側の外側プッシャー２が試験材料の表面を押圧する。試験材料は、一対の平行裁断部１Ｘの両側の領域が一対の試験領域押圧部２Ｘで押圧された状態で打抜き刃物１によって打ち抜かれて、高い寸法精度で裁断される。
【0062】
以上の裁断装置１００は、以下の工程で試験材料６を打ち抜きして試験片７に裁断する。
（１）シリンダ４２で上下台４１を上昇位置に配置して刃物ユニット３を上下台４１に連結する。
（２）受け台５の弾性層５０に試験材料６をセットする。
（３）シリンダ４２で上下台４１を降下する。
（４）降下する上下台４１は、図７に示すように、打抜き刃物１の刃先１０が試験材料６に接近する位置で、外側プッシャー２が一対の平行裁断部１Ｘの外側で試験材料６の表面に接触する。
この状態でさらに上下台４１が降下すると、弾性体２０が圧縮されて、外側プッシャー２が試験材料６を弾性層５０に押圧する。
外側プッシャー２は、打抜き刃物１の刃先１０が試験材料６を裁断する状態で、試験材料６の位置ずれを阻止する圧力で試験材料６の表面を弾性層５０に押圧する。
（５）この状態で、さらに上下台４１が降下すると、図８に示すように、打抜き刃物１の刃先１０が垂直方向に移動して試験材料６を裁断する。このタイミングで、外側プッシャー２は、試験材料６を押圧して位置ずれしない状態に保持する。刃先１０は位置ずれしない試験材料６を裁断して、試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）を正確な寸法で試験片７に裁断する。
（１）シリンダ４２で上下台４１を上昇位置に配置して刃物ユニット３を上下台４１に連結する。
（２）受け台５の弾性層５０に試験材料６をセットする。
（３）シリンダ４２で上下台４１を降下する。
（４）降下する上下台４１は、図７に示すように、打抜き刃物１の刃先１０が試験材料６に接近する位置で、外側プッシャー２が一対の平行裁断部１Ｘの外側で試験材料６の表面に接触する。
この状態でさらに上下台４１が降下すると、弾性体２０が圧縮されて、外側プッシャー２が試験材料６を弾性層５０に押圧する。
外側プッシャー２は、打抜き刃物１の刃先１０が試験材料６を裁断する状態で、試験材料６の位置ずれを阻止する圧力で試験材料６の表面を弾性層５０に押圧する。
（５）この状態で、さらに上下台４１が降下すると、図８に示すように、打抜き刃物１の刃先１０が垂直方向に移動して試験材料６を裁断する。このタイミングで、外側プッシャー２は、試験材料６を押圧して位置ずれしない状態に保持する。刃先１０は位置ずれしない試験材料６を裁断して、試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）を正確な寸法で試験片７に裁断する。
【0063】
（実施形態２）
この実施形態の裁断装置は、打抜き刃物と外側プッシャーを別々の駆動機構で駆動する以外、実施形態１と同様の機構で試験材料を試験片に裁断する。この実施形態の裁断装置２００は、図１２に示すように、打抜き刃物１の駆動機構４と、外側プッシャー２の押圧機構８が、別々に独立して上下に往復運動して、打抜き刃物１と外側プッシャー２を上下に往復運動させる。外側プッシャー２の押圧機構８は、図７に示すように、外側プッシャー２を試験材料６の表面に押し付けて、試験材料６が位置ずれしない位置に保持する。押圧機構８が、外側プッシャー２をこの位置に停止する状態で、駆動機構４が打抜き刃物１を図８で示す位置まで降下して、試験材料６を試験片７に裁断する。裁断される試験材料６は、外側プッシャー２で位置ずれが阻止されているので、打抜き刃物１は、試験領域７Ｘの横幅を、正確に打抜き刃物１の刃先間隔（Ｄ）とする試験片７に裁断される。
この実施形態の裁断装置は、打抜き刃物と外側プッシャーを別々の駆動機構で駆動する以外、実施形態１と同様の機構で試験材料を試験片に裁断する。この実施形態の裁断装置２００は、図１２に示すように、打抜き刃物１の駆動機構４と、外側プッシャー２の押圧機構８が、別々に独立して上下に往復運動して、打抜き刃物１と外側プッシャー２を上下に往復運動させる。外側プッシャー２の押圧機構８は、図７に示すように、外側プッシャー２を試験材料６の表面に押し付けて、試験材料６が位置ずれしない位置に保持する。押圧機構８が、外側プッシャー２をこの位置に停止する状態で、駆動機構４が打抜き刃物１を図８で示す位置まで降下して、試験材料６を試験片７に裁断する。裁断される試験材料６は、外側プッシャー２で位置ずれが阻止されているので、打抜き刃物１は、試験領域７Ｘの横幅を、正確に打抜き刃物１の刃先間隔（Ｄ）とする試験片７に裁断される。
【0064】
打抜き刃物１の駆動機構４のシリンダ４２と、外側プッシャー２の押圧機構８のシリンダ４６は、コントローラー４７に制御されて、独立して外側プッシャー２と打抜き刃物１を上下方向に往復運動させる。コントローラー４７は、駆動機構４のシリンダ４２と押圧機構８のシリンダ４６を制御して、以下の工程で試験材料６を試験片７に打ち抜きする。
【0065】
（１）駆動機構４のシリンダ４２と押圧機構８のシリンダ４６を上昇位置に配置する。刃物ユニット３は上下台４１に連結されて、外側プッシャー２は押圧機構８のシリンダ４６に連結されている。
（２）受け台５の弾性層５０に試験材料６をセットする。
（３）押圧機構８のシリンダ４６で外側プッシャー２を降下する。外側プッシャー２は、一対の平行裁断部１Ｘの外側で試験材料６の表面を押圧する。外側プッシャー２の降下位置は、図７で示すように、試験材料６を押圧して摩擦抵抗で位置ずれを阻止する位置とする。押圧機構８は、外側プッシャー２が試験材料６の表面を押圧する圧力を制御して位置ずれを阻止し、あるいは、試験材料６の表面を押圧する上下方向の位置を制御して、位置ずれを阻止することができる。圧力を制御する押圧機構８は、シリンダ４６に供給する油圧や空気圧を制御して、外側プッシャー２が試験材料６の表面を押圧する圧力を制御できる。上下位置を制御する押圧機構８は、外側プッシャー２が降下位置を特定するストッパ（図示せず）を設けて、試験材料６の表面を押圧する位置を制御できる。
（４）外側プッシャー２が試験材料６の表面を押圧して位置ずれを阻止する状態に保持して、駆動機構４で打抜き刃物１を降下させる。降下する打抜き刃物１は、図８の拡大断面図に示すように、刃先１０が試験材料６を裁断する。このタイミングで、外側プッシャー２が試験材料６を押圧して位置ずれしない状態に保持しているので、刃先１０は位置ずれしない試験材料６を裁断して、試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）を正確な寸法で試験片７に裁断する。
（５）試験材料を試験片に裁断した後、駆動機構４が打抜き刃物１を上昇し、押圧機構８が外側プッシャー２を上昇して、裁断された試験片７を打抜き刃物１から分離する。
（２）受け台５の弾性層５０に試験材料６をセットする。
（３）押圧機構８のシリンダ４６で外側プッシャー２を降下する。外側プッシャー２は、一対の平行裁断部１Ｘの外側で試験材料６の表面を押圧する。外側プッシャー２の降下位置は、図７で示すように、試験材料６を押圧して摩擦抵抗で位置ずれを阻止する位置とする。押圧機構８は、外側プッシャー２が試験材料６の表面を押圧する圧力を制御して位置ずれを阻止し、あるいは、試験材料６の表面を押圧する上下方向の位置を制御して、位置ずれを阻止することができる。圧力を制御する押圧機構８は、シリンダ４６に供給する油圧や空気圧を制御して、外側プッシャー２が試験材料６の表面を押圧する圧力を制御できる。上下位置を制御する押圧機構８は、外側プッシャー２が降下位置を特定するストッパ（図示せず）を設けて、試験材料６の表面を押圧する位置を制御できる。
（４）外側プッシャー２が試験材料６の表面を押圧して位置ずれを阻止する状態に保持して、駆動機構４で打抜き刃物１を降下させる。降下する打抜き刃物１は、図８の拡大断面図に示すように、刃先１０が試験材料６を裁断する。このタイミングで、外側プッシャー２が試験材料６を押圧して位置ずれしない状態に保持しているので、刃先１０は位置ずれしない試験材料６を裁断して、試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）を正確な寸法で試験片７に裁断する。
（５）試験材料を試験片に裁断した後、駆動機構４が打抜き刃物１を上昇し、押圧機構８が外側プッシャー２を上昇して、裁断された試験片７を打抜き刃物１から分離する。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明は、種々の材質や厚さの試験材料を裁断して、引張試験や衝撃試験等に用いられる試験片に裁断する裁断装置及び裁断方法して好適に使用できる。
【符号の説明】
【0067】
１００、２００…裁断装置
１…打抜き刃物
１Ｘ…平行裁断部
１Ｙ…端部裁断部
２…外側プッシャー
２Ｘ…試験領域押圧部
２ａ…押圧面
２ｍ…縦枠
２ｎ…横枠
３…刃物ユニット
４…駆動機構
５…受け台
６…試験材料
７…試験片
７Ｘ…試験領域
７Ｙ…チャッキング部
８…押圧機構
１０…刃先
１１…外側刃面
１３…筒状外周面
１４…筒状内周面
１５…刃先部
２０…弾性体
２０ａ…コイルスプリング
２３…連結ロッド
２３ａ…ネジ部
２３ｂ…ネジ頭
２４…ストッパ機構
２４ａ…ナット
２５…挿通孔
２６…凹部
３０…ベースプレート
３０ａ…貫通穴
３１…連結部
３４…ガイド隙間
４１…上下台
４２…シリンダ
４２ａ…ロッド
４３…ガイド機構
４３ａ…ガイドロッド
４３ｂ…ガイド筒部
４５…本体部
４６…シリンダ
４７…コントローラー
５０…弾性層
９１…打抜き刃物
９１Ｘ…平行裁断部
９２…刃先
９３…外側刃面
９４…弾性層
９５…受け台
９６…試験材料
９７…試験片
１…打抜き刃物
１Ｘ…平行裁断部
１Ｙ…端部裁断部
２…外側プッシャー
２Ｘ…試験領域押圧部
２ａ…押圧面
２ｍ…縦枠
２ｎ…横枠
３…刃物ユニット
４…駆動機構
５…受け台
６…試験材料
７…試験片
７Ｘ…試験領域
７Ｙ…チャッキング部
８…押圧機構
１０…刃先
１１…外側刃面
１３…筒状外周面
１４…筒状内周面
１５…刃先部
２０…弾性体
２０ａ…コイルスプリング
２３…連結ロッド
２３ａ…ネジ部
２３ｂ…ネジ頭
２４…ストッパ機構
２４ａ…ナット
２５…挿通孔
２６…凹部
３０…ベースプレート
３０ａ…貫通穴
３１…連結部
３４…ガイド隙間
４１…上下台
４２…シリンダ
４２ａ…ロッド
４３…ガイド機構
４３ａ…ガイドロッド
４３ｂ…ガイド筒部
４５…本体部
４６…シリンダ
４７…コントローラー
５０…弾性層
９１…打抜き刃物
９１Ｘ…平行裁断部
９２…刃先
９３…外側刃面
９４…弾性層
９５…受け台
９６…試験材料
９７…試験片
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】