特許 7094013 樹脂シート切断機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-23

(45)【発行日】2022-07-01

(54)【発明の名称】樹脂シート切断機

(51)【国際特許分類】

   B26D 1/06 20060101AFI20220624BHJP

   B26D 3/00 20060101ALI20220624BHJP

【ＦＩ】

B26D1/06 Z

B26D3/00 601A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018222409

(22)【出願日】2018-11-28

(65)【公開番号】P2020082298

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-07-19

(73)【特許権者】

【識別番号】592192000

【氏名又は名称】甲南設計工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(72)【発明者】

【氏名】藤井 正典

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０５９１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－００６４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１３１３２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１３／１３６９５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開平０２－１１０４９６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００６－２１８５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１０７０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６８６０１８４（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２６Ｄ １／０６

Ｂ２６Ｄ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

切断対象となる樹脂シートの通過位置の上方で昇降可能に保持される帯板状の上刃と、前記樹脂シートの通過位置の下方で固定的に保持される帯板状の下刃と、前記上刃を昇降させる昇降機構とを備え、前記上刃と下刃はそれぞれの刃本体の一側に形成された刃先が上下方向で互いに対向するように配置されており、前記上刃と下刃の間に樹脂シートを通した状態で上刃を下降させて、前記上刃および下刃を樹脂シートに打ち込むことにより、前記樹脂シートに上刃および下刃の刃先の打ち込み位置を起点とする脆性破壊を生じさせて切断を行う樹脂シート切断機において、
前記上刃の刃本体の厚み寸法が前記下刃の刃本体の厚み寸法よりも小さく、前記上刃と下刃の刃本体の厚み寸法の比が１／１．５～１／４であることを特徴とする樹脂シート切断機。

【請求項2】

前記上刃および下刃は、それぞれ切断機本体に着脱自在に取り付けられている刃物ホルダに保持されており、前記刃物ホルダと一体に交換可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂シート切断機。

【請求項3】

前記下刃を保持する刃物ホルダと前記切断機本体とに上下方向で挟まれる位置にコッタが組み込まれており、前記コッタを水平方向に移動させることにより、前記下刃が上下方向に位置調整可能となっていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂シート切断機。

【請求項4】

前記下刃を保持する刃物ホルダが、前記上刃の刃先を受ける刃物受け部材に交換可能となっていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂シート切断機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、硬質の樹脂シートの切断に用いられる樹脂シート切断機に関する。

【背景技術】

【0002】

硬質の樹脂シートは、一般に、押出成形によって製造され、その押出成形を行う押出機から連続的に押し出された後、所定の長さに切断されて製品とされている。その切断を行う樹脂シート切断機（以下、単に「切断機」とも称する。）としては、丸鋸を押出機の押出速度に追従して押出方向（シート流れ方向）に移動させながら切断方向（シート幅方向）にも移動させるものが多い。

【0003】

しかし、樹脂シートの切断を丸鋸で行うと、切断時に切粉（切屑）が発生するので、静電気で樹脂シートに付着した切粉を取り除くための工程が別途必要になるし、押出機と切断機の間で樹脂シートの上下面に被覆される保護フィルムと樹脂シートとの隙間に挟まれた切粉が後工程で品質不良を生じさせるおそれもある。また、１回の切断にかかる時間が比較的長いので、広幅あるいは短尺の樹脂シートの製造には適用が困難となることがあるし、押出速度が大きい場合はそれに合わせて丸鋸のシート流れ方向の可動範囲を長くとる必要があり、切断機全体が大型化してしまう問題もある。

【0004】

これに対し、本出願人は、樹脂シート通過位置の上方に保持される帯板状の刃物を、その刃先が樹脂シートを厚み方向に貫通するまで下降させることにより、樹脂シートの切断を行う切断機（以下、「片刃切断機」と称する。）を開発した。この片刃切断機では、切屑を発生させることなく樹脂シートを切断できるので、切屑処理の工程が不要で、切屑が後工程で品質不良を生じさせるおそれもない。また、丸鋸を用いたものに比べて、短時間で切断を行うことができるので、広幅や短尺の樹脂シートの製造に対する適用範囲が広いし、押出速度が大きい場合でも刃物のシート流れ方向の可動範囲は短くてすみ、切断機全体をコンパクトなものとすることができる（特許文献１参照。）。

【0005】

上記の片刃切断機は、ポリカーボネートや、それと同レベルの硬さの樹脂シートの切断において、非常に高い切断面品質を確保することができる。しかし、切断対象となる樹脂シートがポリカーボネートよりも伸びやアイゾット強さの値がかなり小さく、ガラスに近い物性を有するもの、例えばアクリル樹脂と呼ばれるポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）、メタクリル酸メチル・スチレン共重合体樹脂（ＭＳ）等である場合には、刃物が打ち込まれた瞬間に、その打ち込み位置を起点とする脆性破壊が生じ、割れることによって切断されるので、切断面の表裏面に対する直角度が悪く面粗度も粗いし、裏面と切断面の境界となる線が直線とならず多数の凹凸のあるものになってしまう。

【0006】

一方、アクリル樹脂等の硬質樹脂シートを対象とした切断機として、樹脂シートの上下両面に刃物を打ち込んで脆性破壊の起点を発生させ、その脆性破壊をシート厚み方向に伝播させることにより、切屑を発生させることなく短時間で切断を行えるようにしたものが提案されている。この切断機では、滑らかで良好な切断面を得るためには、上下の刃の打ち込みタイミングやシート流れ方向の刃先間隔のずれを極力小さくすることが重要であるとされている（例えば、特許文献２等参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１８－２４０５７号公報

【文献】特開２００５－５９１５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところが、上記の特許文献２等で提案されている切断機では、一般に、上刃が昇降機構に取り付けられた刃物ホルダに保持され、上刃と同じ仕様の下刃が固定的に保持されており、切断時には、上刃を刃物ホルダと一体に下降させて、下刃と同時に樹脂シートに打ち込むようになっているため、昇降機構のバックラッシュの影響によって、上刃の打ち込み量の方が下刃の打ち込み量よりも少なくなる。

【0009】

そして、樹脂シートへの上刃の打ち込み量が下刃よりも少ないと、図１０に模式的に示すように、上刃５１と下刃５２の刃先間隔のずれを小さく調整していても、下刃５２の打ち込み位置から延びる破断面の直角度が悪くなり、上下の刃５１、５２の打ち込み位置から延びる破断面どうしが第３の破断面で連続して樹脂シートＳが切断されるようになり、その際に粉状に割れた切屑が発生したり、第３の破断面にヒゲ状の突起が生じて切断面品質が低下したりしやすい。

【0010】

そこで、本発明は、アクリル樹脂等の硬質樹脂シートを、切屑を発生させることなく短い切断時間で切断でき、かつ良好な切断面品質を確保できる樹脂シート切断機を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、本発明は、切断対象となる樹脂シートの通過位置の上方で昇降可能に保持される帯板状の上刃と、前記樹脂シートの通過位置の下方で固定的に保持される帯板状の下刃と、前記上刃を昇降させる昇降機構とを備え、前記上刃と下刃はそれぞれの刃本体の一側に形成された刃先が上下方向で互いに対向するように配置されており、前記上刃と下刃の間に樹脂シートを通した状態で上刃を下降させて、前記上刃および下刃を樹脂シートに打ち込むことにより、前記樹脂シートに上刃および下刃の刃先の打ち込み位置を起点とする脆性破壊を生じさせて切断を行う樹脂シート切断機において、前記上刃の刃本体の厚み寸法が前記下刃の刃本体の厚み寸法よりも小さい構成とした。

【0012】

すなわち、昇降可能に保持された上刃を下降させて、その上刃と固定的に保持された下刃を樹脂シートに打ち込むことにより、樹脂シートに脆性破壊を生じさせ、切屑を発生させることなく短時間で切断を行えるようにした樹脂シート切断機において、上刃の刃本体の厚み寸法を下刃の刃本体の厚み寸法よりも小さくして、上刃を下刃よりも樹脂シートへ打ち込みやすくすることにより、昇降機構のバックラッシュの影響による上刃と下刃の打ち込み量の差を小さくして、良好な切断面品質を確保できるようにしたのである。

【0013】

前記上刃と下刃の刃本体の厚み寸法の比は１／１．５～１／４とすることが好ましい。

【0014】

また、前記上刃および下刃は、それぞれ切断機本体に着脱自在に取り付けられている刃物ホルダに保持されており、前記刃物ホルダと一体に交換可能となっている構成を採用すれば、上刃や下刃の交換作業が短時間で簡単にできるようになる。

【0015】

そして、前記下刃を保持する刃物ホルダと前記切断機本体とに上下方向で挟まれる位置にコッタが組み込まれており、前記コッタを水平方向に移動させることにより、前記下刃が上下方向に位置調整可能となっている構成とすれば、樹脂シートへの上刃および下刃の打ち込み量を簡単に調整できるようになる。

【0016】

さらに、前記下刃を保持する刃物ホルダが、前記上刃の刃先を受ける刃物受け部材に交換可能となっている構成とすれば、その刃物ホルダを刃物受け部材に交換するだけで、簡単に従来の片刃切断機に切り替えて使用できるようになる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の樹脂シート切断機は、上述したように、昇降可能に保持された上刃と固定的に保持された下刃との間に樹脂シートを通した状態で上刃を下降させて、上刃と下刃を樹脂シートに打ち込むことにより、脆性破壊を生じさせて樹脂シートを切断するものであり、その上刃の刃本体の厚み寸法を下刃の刃本体の厚み寸法よりも小さくして、上刃を下刃よりも樹脂シートへ打ち込みやすくしたので、切屑を発生させることなく短時間で切断を行えるうえ、上刃を昇降させる昇降機構のバックラッシュの影響による上刃と下刃の打ち込み量の差が小さく、良好な切断面品質を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態の樹脂シート切断機の正面図

【図2】図１の左側面図

【図3】図１のIII－III線に沿った拡大断面図

【図4】図３の上刃用の刃物ホルダの外観斜視図（下側から見た状態）

【図5】図３の下刃用の刃物ホルダが嵌め込まれた固定保持部材の外観斜視図

【図6】図３の上刃および下刃の寸法の説明図

【図7】図３に対応した切断動作の説明図

【図8】図１の切断機における切断現象を説明する模式図

【図9】図１の切断機の別の使用形態を説明する要部の断面図

【図10】従来の切断機における切断現象を説明する模式図

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この樹脂シート切断機は、図１および図２に示すように、矩形板状の基台１と、基台１の両側部の上面に立設される一対の矩形フレーム２と、両矩形フレーム２の上辺部の上面どうしの間に差し渡されるテーブル３と、テーブル３の上方に配される平板状の昇降部材４と、昇降部材４の両側に固定された柱部材５と、昇降部材４と両柱部材５を一体に昇降させるクランク機構（昇降機構）６とで切断機本体の主たる部分が構成されている。その昇降部材４の下縁部およびテーブル３の上面には、切断機本体の左右方向（図１の左右方向）に延びる刃物ホルダ７、８が取り付けられており、上側の刃物ホルダ７に帯板状の上刃９が、下側の刃物ホルダ８に帯板状の下刃１０がそれぞれ保持されている。

【0020】

そして、その上刃９と下刃１０の間に押出機（図示省略）から連続的に押し出された樹脂シートＳを通した状態で、クランク機構６を作動させて、上刃９を刃物ホルダ７、昇降部材４および両柱部材５と一体に下降させることにより、樹脂シートＳの切断を行うようになっている（図７参照）。この切断機では、アクリル樹脂等、伸びやアイゾット強さの値がポリカーボネートよりも小さい硬質の樹脂シートを切断対象としている。

【0021】

前記基台１は、図示は省略するが、シート流れ方向に往復移動可能に保持され、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を介してサーボモータに連結されている。そして、切断機が切断動作を行う際は、サーボモータの駆動により、押出機の押出速度に追従してシート流れの下流側へ移動し、切断完了後に元の位置に戻るようになっている。

【0022】

図１および図３に示すように、前記テーブル３の上面には、昇降部材４の下縁部と対向して切断機本体の左右方向に延びる長尺の固定保持部材１１が固定されており、その固定保持部材１１の上面に設けられた矩形溝１１ａに、下刃１０を保持する（下刃用の）刃物ホルダ８および下刃１０の上下方向位置を調整するためのコッタ１２が嵌め込まれている。これにより、樹脂シートＳの通過位置の上方で昇降可能に保持される上刃９と、樹脂シートＳの通過位置の下方で固定的に保持される下刃１０とが、それぞれの刃先を上下方向で互いに対向させる状態で配置されている。

【0023】

ここで、コッタ１２は、切断機本体のテーブル３に固定された固定保持部材１１と下刃用の刃物ホルダ８とに上下方向で挟まれる位置に組み込まれている。そして、コッタ１２の上面とこれに対向する下刃用の刃物ホルダ８の下面が、切断機本体の左右方向に対して同じ角度で傾斜する傾斜面となっている。これにより、コッタ１２を水平方向に移動させると、下刃用の刃物ホルダ８と一体に下刃１０の上下方向位置を調整できるようになっている。

【0024】

また、このテーブル３の上面の両側部には側方から見てＬ字状の側板１３が立設され、これらの各側板１３に柱部材５を上下方向に案内するガイド板１４が固定されている。そして、各柱部材５は、側板１３立設位置の近傍でテーブル３を貫通しており、その下端側に設けられた脚部５ａでクランク機構６に連結されている。

【0025】

前記クランク機構６は、基台１上に設置されたサーボモータ１５と、サーボモータ１５にベルト１６で連結されたクランク軸１７と、クランク軸１７と各柱部材５の脚部５ａのそれぞれに回動自在に連結される連結部材１８とからなる。クランク軸１７は、その両端部をテーブル３の下面側に設けられた支持部材１９に回転自在に支持されている。これにより、サーボモータ１５を駆動すると、クランク軸１７の回転に伴って、クランク軸１７に連結された各柱部材５がガイド板１４に案内されて昇降し、各柱部材５が固定された昇降部材４、昇降部材４に取り付けられた刃物ホルダ７、および刃物ホルダ７に保持された上刃９も一体に昇降するようになっている。

【0026】

前記昇降部材４は、図１および図３に示すように、下部に複数の窓４ａがあけられ、これらの各窓４ａの下縁から上刃９を保持する（上刃用の）刃物ホルダ７に取付ボルト２０がねじ込まれている。各取付ボルト２０は、上刃用の刃物ホルダ７の昇降部材４への着脱が容易に行えるように、頭部が手でつかみやすい大きさのものとなっている。

【0027】

前記上刃用の刃物ホルダ７は、図３および図４に示すように、断面コの字状に形成された長尺の部材であり、そのコの字断面の内側に上刃９の大半部が下向きの姿勢で帯板状の押し板２１とともに挿入されている。そして、その一方（下流側）の側壁の外側面からねじ込まれる押しボルト２２で押し板２１を押して、押し板２１と他方（上流側）の側壁とで上刃９を挟み付けている。これにより、上刃９が、樹脂シートＳの通過位置の上方で刃物ホルダ７と一体に昇降可能に保持されている。

【0028】

また、前記下刃用の刃物ホルダ８は、図３および図５に示すように、上刃用の刃物ホルダ７と寸法は若干異なるが基本的な構造は同じものであり、樹脂シートＳの通過位置の下方で下刃１０を上向きの姿勢で固定的に保持している。

【0029】

なお、上刃用の刃物ホルダ７の両側壁の下面および下刃用の刃物ホルダ８の両側壁の上面には、スポンジからなる矩形断面の長尺の弾性部材２３が接着されている。上側の弾性部材２３は刃物ホルダ７の側壁からの上刃９の突出高さよりも厚く形成され、下側の弾性部材２３は刃物ホルダ８の側壁からの下刃１０の突出高さよりも厚く形成されている。これにより、自然状態では、上刃９および下刃１０がいずれも弾性部材２３から突出せず、作業者が指等を切る事故が生じにくくなっている。また、樹脂シートＳの切断は、上下の弾性部材２３が圧縮されて樹脂シートＳを挟持した状態で安定して行うことができる。

【0030】

前記上刃９および下刃１０は、図６に示すように、それぞれ厚みが一定の刃本体９ａ、１０ａと、刃本体９ａ、１０ａの一側に形成された断面三角形状の刃先９ｂ、１０ｂとからなり、その材質としては炭素工具鋼、高速度鋼、超硬合金、ステンレス鋼、セラミックス等が用いられる。そして、上刃９と下刃１０の刃先９ｂ、１０ｂの角度は同じ（１５～３０度程度）であるが、刃本体９ａ、１０ａは上刃９の方が下刃１０よりも薄く形成されている。具体的には、上刃９の刃本体９ａの厚み寸法Ｔ１は０．２～２．０ｍｍの範囲、下刃１０の刃本体１０ａの厚み寸法Ｔ２は０．５～３．０ｍｍの範囲で、両者の比Ｔ１／Ｔ２が１／１．５～１／４となるように設定されている。

【0031】

また、上刃９および下刃１０の取付位置は、上下方向における刃先９ｂ、１０ｂどうしの間隔のばらつきが０．２ｍｍ以下、シート流れ方向における刃先９ｂ、１０ｂどうしの間隔のばらつきが０．１ｍｍ以下となるように調整されている。

【0032】

次に、この切断機の切断動作について説明する。この切断機と前記押出機との間には、図示は省略するが、押出機から切断機の手前まで樹脂シートの下面を支持するローラコンベア、その途中で樹脂シートの上下面に保護フィルムを被覆するフィルム被覆装置、ローラコンベアの下流端近傍で樹脂シート上面にラベルを貼り付けるラベラ、およびローラコンベアの下流端から樹脂シートを引き取って切断機へ送り込む引取ロールが設置されている。

【0033】

すなわち、押出機から連続的に押し出された樹脂シートは、ローラコンベアに下面を支持された状態で下流側へ流れていき、フィルム被覆装置で上下面に保護フィルムを被覆され、ラベラで上面にラベルを貼り付けられた後、引取ロールによって切断機へ送り込まれる。

【0034】

切断機では、上刃９と下刃１０の間に通された樹脂シートＳの切断位置が所定位置に達すると、基台１が押出機の押出速度に追従して下流側へ移動し始め、それに前後して、クランク機構６の作動により柱部材５、昇降部材４、刃物ホルダ７および上刃９が一体に下降し始める。そして、図７に示すように、上下の刃物ホルダ７、８の弾性部材２３が圧縮されて樹脂シートＳを挟持した後、上刃９および下刃１０が樹脂シートＳに打ち込まれると、その打ち込み位置を起点とする脆性破壊が生じて樹脂シートＳが切断される。

【0035】

ここで、上刃９と下刃１０とでは、前述のように上刃９の刃本体９ａが下刃１０の刃本体１０ａよりも薄く形成されており、上刃９の方が下刃１０よりも樹脂シートＳへ打ち込まれやすくなっている。このため、上刃９を下降させるクランク機構６のバックラッシュの影響があっても、上刃９と下刃１０の樹脂シートＳへの打ち込み量の差は小さく抑えられ、図８に模式的に示すように、上刃９と下刃１０のそれぞれの打ち込み位置から破断面が樹脂シートＳ表裏面に対してほぼ直角に延び、その破断面どうしが樹脂シートＳの厚み方向の中央付近で連続して、樹脂シートＳが切断されるようになる。したがって、切断時に粉状に割れた切屑が発生したり切断面にヒゲ状の突起が生じたりしにくく、平坦な切断面が得られる。

【0036】

そして、切断された樹脂シートＳは、切断機の下流側に設置された排出コンベア（図示省略）で次工程へ送られていく。また、切断動作後の切断機は、基台１が上流側へ移動して元の位置に戻るとともに、柱部材５、昇降部材４、刃物ホルダ７および上刃９が一体に上昇して元の位置に戻る。

【0037】

この樹脂シート切断機は、上記の構成であり、昇降可能に保持された上刃９と固定的に保持された下刃１０との間に樹脂シートＳを通した状態で上刃９を下降させて、その上刃９および下刃１０を樹脂シートＳに打ち込むことにより、脆性破壊を生じさせて切断するものなので、切屑を発生させることなく短時間で切断を行うことができる。

【0038】

しかも、上刃９の刃本体９ａの厚み寸法Ｔ１を下刃１０の刃本体１０ａの厚み寸法Ｔ２よりも小さくして、上刃９を下刃１０よりも樹脂シートＳへ打ち込みやすくしたので、上刃と下刃を同じ仕様のものとした場合に比べて、クランク機構６のバックラッシュの影響による上刃９と下刃１０の打ち込み量の差が小さく、良好な切断面品質を確保することができる。

【0039】

また、上刃９および下刃１０はそれぞれ刃物ホルダ７、８に保持されており、その刃物ホルダ７、８は切断機本体に着脱自在に取り付けられているため、上刃９は刃物ホルダ７と一体に交換でき、下刃１０は刃物ホルダ８と一体に交換できる。この交換作業は熟練を要することなく短時間で行えるので、上刃や下刃を単独で切断機本体に着脱する場合に比べて、樹脂シート製造作業全体の効率を大幅に向上させることができる。

【0040】

また、下刃用の刃物ホルダ８と固定保持部材１１との間に組み込まれたコッタ１２を水平方向に移動させることにより、刃物ホルダ８と一体に下刃１０の上下方向位置を調整できるようになっているので、樹脂シートＳへの上刃９および下刃１０の打ち込み量を簡単に調整できる。

【0041】

さらに、切断対象となる樹脂シートがポリカーボネートやこれと同レベルの伸び等の物性値を有する樹脂で形成されたものに変わった場合は、図９に示すように、下刃１０および下刃用の刃物ホルダ８を、上刃９の刃先を受ける刃物受け部材２４に交換するだけで、簡単に従来の片刃切断機に切り替えて使用することができる。

【0042】

なお、本発明の樹脂シート切断機は、実施形態のように押出機から連続的に押し出される樹脂シートを切断するものに限らず、既に一定の大きさに形成された樹脂シートの一部をバッチ処理的に切断するものにも、もちろん適用することができる。バッチ処理的な切断を行う切断機では、基台の移動機構は不要となる。

【符号の説明】

【0043】

１ 基台
２ 矩形フレーム
３ テーブル
４ 昇降部材
５ 柱部材
６ クランク機構（昇降機構）
７、８ 刃物ホルダ
９ 上刃
９ａ 刃本体
９ｂ 刃先
１０ 下刃
１０ａ 刃本体
１０ｂ 刃先
１１ 固定保持部材
１２ コッタ
２１ 押し板
２２ 押しボルト
２３ 弾性部材
２４ 刃物受け部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】