特許 7487592 連続波状体の切断装置

(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】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】連続波状体の切断装置

(51)【国際特許分類】

   B23D 25/08 20060101AFI20240514BHJP

【ＦＩ】

B23D25/08

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020119906

(22)【出願日】2020-07-13

(65)【公開番号】P2022016913

(43)【公開日】2022-01-25

【審査請求日】2023-04-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 幸久

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 徹

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２０２３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１３８５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２７７１１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｄ２５／００－２５／１４

Ｂ２６Ｄ １／２５－ １／６２

Ｂ２１Ｄ４３／００－４５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前工程から供給された連続波状体（２）を回転に伴って後工程に送る第１回転体（３）と、
前記第１回転体との間で前記連続波状体が通過する切断位置を形成する第２回転体（４）と、
前記第１回転体の内周側に対して１回転における所定角度範囲で連結可能に設けられ、前記切断位置を含んだ前記第１回転体の内周側と連結した一定速度範囲と当該連結が解除された加減速範囲とを設定する第３回転体（５）と、
前記第２回転体及び前記第３回転体に設けられ、前記切断位置に位置した前記連続波状体を切断する１個の切断部（７，８）と、
前記切断部が前記一定速度範囲に位置している状態では前記第１回転体と前記第３回転体とを同期して一定速度で回転し、前記加減速範囲に位置している状態では前記第１回転体に対して前記第３回転体を加減速可能に回転し、前記連続波状体が所定の山数だけ前記切断位置を通過した場合は前記切断部を駆動することで前記連続波状体を切断する制御部（１２）と、
を備え、
前記制御部は、前記連続波状体を切断する山数が設定された場合は、前記山数に対応した前記第１回転体の回転量と前記第３回転体の回転量との関係を示す直線関係を求め、当該直線関係に前記一定速度範囲を示す直線関係を適用することで前記加減速範囲を示す直線関係を直線補間する連続波状体の切断装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記一定速度範囲を示す直線関係を急激な速度変化が緩和するようにＳ字補間する請求項１に記載の連続波状体の切断装置。

【請求項3】

前記切断部は、
前記第３回転体に径方向を指向して設けられ、前記切断位置に位置したタイミングで前記第１回転体から径方向に突出して前記連続波状体に接触する第１刃部（７）と、
前記第２回転体に径方向を指向して設けられ、前記切断位置に位置したタイミングで前記第２回転体から径方向に突出して前記第１刃部に噛合うことで前記連続波状体を切断する第２刃部（８）と、
から構成されている請求項１または２に記載の連続波状体の切断装置。

【請求項4】

前記第３回転体の軸は、前記第１回転体の軸に対して前記第２回転体側に偏心して設けられ、
前記第１刃部は、前記切断位置に位置したタイミングで前記第１回転体から最大に突出することで前記連続波状体に接触する請求項３に記載の連続波状体の切断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、連続波状体の切断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば熱交換器を構成するラジエータやコンデンサに用いられるコルゲートフィンは、連続波状体を切断装置により所定の山数毎に切断することで製造するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－２０２３９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような連続波状体の切断装置の構成として、第１回転体と第２回転体との間に連続波状体が通過する切断位置を形成し、両方の回転体にそれぞれ設けられた第１刃部と第２刃部とが切断位置で噛合うことにより第１回転体により送られる連続波状体を切断するものが供されている。

【0005】

第１回転体の内周側には第２回転体側に偏心した第３回転体が配置されており、第１回転体がアウタギア、第３回転体がインナギアを構成している。第３回転体には径方向を指向して複数の第１刃部が固定されており、第３回転体の回転に伴って第１刃部が切断位置に位置したタイミングで第１回転体から突出して連続波状体に接触するようになっている。一方、第２回転体に径方向を指向して第２刃部が複数設けられており、第２回転体の回転に伴って切断位置に位置したタイミングで第２回転体から径方向を指向して突出するようになっている。これにより、第１刃部と第２刃部が噛合うことで連続波状体が切断位置で切断される。

【0006】

このような構成によれば、第１回転体と第２回転体とが同期して回転するのに伴って第１刃部と第２刃部とが切断位置で順に噛合って連続波状体が切断されるので、連続波状体を所定の山数毎に連続的に切断することができる。

【0007】

ところが、上記構成の場合、第１刃部の数は第２刃部の数よりも少なく設定する必要があり、例えば第３回転体に設けられた第１刃部が６個、第２回転体に設けられた第２刃部が８個となる。このような構成の場合、第２回転体が１回転すると、第１回転体は８個分の第１刃部に対応して１回転と１／３回転進むことになる。このため、第１刃部と第２刃部との組み合わせが不特定となることから、例えば切断の切れ味が悪くなった場合に、切れ味が悪くなった第１刃部と第２刃部とを特定することが困難となり、メンテナンス性が極めて悪い。

【0008】

そこで、特許文献１では、第１刃部と第２刃部とをそれぞれ１個に限定することで刃部の管理を容易としている。つまり、第３回転体に第１刃部を１個、第２回転体に第２刃部を１個設け、第１刃部が切断位置に位置したタイミングで第２刃部を第２回転体から突出することで連続波状体を所定の山数毎に連続して切断するように構成されている。

【0009】

このような構成によれば、第１刃部及び第２刃部はそれぞれ１個ずつ設けられているので、複数の刃部の組合せで連続波状体を切断する構成に比較して、刃部の管理が容易となる。
しかしながら、このような構成では、刃部の管理が容易となっても連続波状体を所定の山数毎にしか切断できないので、切断する山数を変更できないという問題がある。

【0010】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、１個の切断部で連続波状体を切断する構成において、連続波状体を切断する山数を変更可能な連続波状体の切断装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１の発明によれば、制御部（１２）による制御により第１回転体（３）は、前工程から供給された連続波状体（２）を回転に伴って後工程に送る。第２回転体（４）は、第１回転体との間で連続波状体が通過する切断位置を形成する。第１回転体の内周側に対して１回転における所定角度範囲で連結可能に設けられた第３回転体（５）は、切断位置を含んだ第１回転体の内周側と連結した一定速度範囲と当該連結が解除された加減速範囲とを設定する。第２回転体及び第３回転体に設けられた１個の切断部（７，８）は、切断位置に位置した連続波状体を切断する。

【0012】

ここで、制御部は、切断部（７，８）が一定速度範囲に位置している状態では第１回転体と第３回転体とを同期して一定速度で回転し、加減速範囲に位置している状態では第１回転体に対して第３回転体を加減速可能に回転し、連続波状体が所定の山数だけ切断位置を通過した場合は切断部を駆動する。制御部は、連続波状体を切断する山数が設定された場合は、山数に対応した第１回転体の回転量と第３回転体の回転量との関係を示す直線関係を求め、当該直線関係に一定速度範囲を示す直線関係を適用することで加減速範囲を示す直線関係を直線補間する。これにより、第１回転体に対する切断部の位置を変更することができるので、連続波状体を切断する山数を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係る切断装置の全体構成を概略的に示す図

【図2】第３回転体を示す概略図

【図3】加減速範囲における速度変化を示す図

【図4】制御装置の動作を示すフローチャート

【図5】アウタギア軸位置とカッタ軸位置との直線関係を示す図

【図6】加減速範囲を示す直線関係を直線補間した場合のアウタギア軸位置とカッタ軸位置との対応関係を示す図

【図7】切断テーブルのポイントを説明するためのアウタギア軸位置とカッタ軸位置との対応関係を示す図

【図8】切断テーブルを示す図

【図9】一定速度範囲の開始ポイントと終了ポイントを示す図

【図10】一定速度範囲を示す直線関係をＳ字補間した場合のアウタギア軸位置とカッタ軸位置との対応関係を示す図

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に概略的に示す切断装置１は、連続波状体２を所定の山数毎に切断する装置である。連続波状体２としては例えば車両のラジエータに使用されるコルゲートフィンが想定される。切断装置１は、第１回転体３、第２回転体４、第３回転体５、カム６、下刃７、上刃８、第１サーボモータ９、第２サーボモータ１０、カムサーボモータ１１、制御装置１２から構成されている。下刃７が切断部及び第１刃部、上刃８が切断部及び第２刃部、制御装置１２が制御部に相当する。

【0015】

第１回転体３と第２回転体４とは外周面同士が対向するように配置されており、それらの間に後述するように連続波状体２が通過する切断位置が形成されている。第１回転体３は前工程から供給された連続波状体２を回転に伴って後工程に送る。つまり、第１回転体３の外周面には連続波状体２の形状に対応した歯部１３が間欠的に形成されており、この歯部１３に連続波状体２が噛合った状態で第１回転体３が回転することで連続波状体２が前工程から後工程に送られる。

【0016】

１個の歯部１３は４個の歯１３ａから構成されている。隣接する歯部１３間には１個の歯１３ａが欠落した欠落部位となっており、その欠落部位に第１回転体３の内周側と連通した窓部１４が形成されている。本実施形態では、歯部１３は９個、歯部１３を構成する歯１３ａは４個に設定されている。従って、第１回転体３が１回転すると、連続波状体２は４５個の歯分、つまり連続波状体２が４５山分送られることになる。

【0017】

第１回転体３の内周側に第３回転体５が配置されている。第３回転体５の軸は第１回転体３の軸に対して第２回転体４側に偏心して配置されている。第１回転体３がアウタギア、第３回転体５がインナギアとして構成されており、第１回転体３の内周側には図示しない内歯が形成され、第３回転体５には図示しない外歯が形成されている。

【0018】

本実施形態では、第３回転体５の外歯は一部のみ形成されており、その外歯が第１回転体３の内歯に１回転における所定角度範囲で噛合うようになっている。つまり、第３回転体５には３個の外歯が設けられており、その３個の外歯が第１回転体の内歯に噛合うようになっている。３個の外歯のうちの中央に位置する外歯に対応して下刃７が径方向を指向して第３回転体５に一体的に設けられており、第３回転体５の回転に伴って一体的に回転する。以下、第３回転体５の外歯が第１回転体３の内歯に噛合って連結している角度範囲を一定速度範囲と称し、連結が解除された角度範囲を加減速範囲と称する。

【0019】

図２に示すように一定速度範囲は斜線で示されている。つまり、下刃７が一定速度範囲の開始位置に位置すると、第１回転体３と第３回転体５との噛合いが開始すると同時に下刃７が第１回転体３の窓部１４に進入開始する。次に下刃７が一定速度範囲の中央位置である切断位置に位置すると、第１回転体３と第３回転体５との噛合いが最大となると同時に下刃７が第１回転体３の窓部１４から最大に突出する。そして、下刃７が一定速度範囲の終了位置に位置すると、第１回転体３と第３回転体５との噛合いが解除されると同時に下刃７が第１回転体３の窓部１４から脱出する。

【0020】

以上のような構成により、第３回転体５の回転に伴って下刃７が第１回転体３の径方向に対して相対的に直線運動し、一定速度範囲の中央位置となる切断位置に位置したタイミングで下刃７が第３回転体５から最大に突出して連続波状体２に接触するようになる。

【0021】

一方、図１に示すように第２回転体４には１個の上刃８が設けられている。この上刃８は第２回転体４の径方向を指向して直線移動可能に設けられており、図示しない弾性部材により図示上方に付勢されている。上刃８の基端部にはカムフォロワ１５が設けられている。上刃８及びカムフォロワ１５は第２回転体４と一体的に設けられており、第２回転体４の回転に伴って一体的に回転する。

【0022】

第２回転体４の内周側にはカム６が配置されている。カム６には山部６ａが形成されており、カム６が１回転することに伴って山部６ａがカムフォロワ１５を押圧することで上刃８が弾性的に図示下方に押圧されて第２回転体４から突出する。

【0023】

第１回転体３は第１サーボモータ９により回転され、第３回転体５は第２サーボモータ１０により回転され、カム６はカムサーボモータ１１により回転される。各サーボモータ９～１１は制御装置１２により制御される。

【0024】

第２回転体４は第３回転体５と図示しないギアにより連結されており、第３回転体５の回転に同期して回転するように構成されている。つまり、第３回転体５が一回転すると、それに同期して第２回転体４が一回転し、第３回転体５に設けられた下刃７と第２回転体４に設けられた上刃８とが切断位置で対向するようになっている。

【0025】

基本的構成については上述した特許文献１に記載されているので、詳細な説明は省略する。以下、第１回転体３の軸をアウタギア軸、第３回転体５の軸をカッタ軸と称する。
まず、基本的な制御として、アウタギア軸及びカッタ軸を一定速度で回転する制御について説明する。制御装置１２は、第１サーボモータ９、第２サーボモータ１０を駆動することによりアウタギア軸及びカッタ軸をそれぞれ一定速度で回転する。このとき、第２回転体４はカッタ軸の回転に応じて同期して回転する。そして、アウタギア軸の回転により連続波状体２の所定の山数が切断位置を通過したところでカムサーボモータ１１を駆動する。これにより、下刃７と上刃８とが切断位置で噛合うようになるので、連続波状体２が所定の山数で切断される。このような制御により連続波状体２を所定の山数毎に連続して切断することができる。

【0026】

ところで、アウタギア軸及びカッタ軸を一定速度で回転する設定では、連続波状体２はアウタギア軸が１回転する間に送られる山数の所定倍数毎に切断されることになる。このため、このような一定速度の制御では連続波状体２を切断可能な山数は固定的となるので、切断する山数を変更することはできない。

【0027】

そこで、本実施形態では、次のようにして連続波状体２の切断する山数を変更可能とした。即ち、本実施形態では、カッタ軸がインナギアとして機能するための外歯は一部しか形成されていないので、図３に示すようにカッタ軸がアウタギア軸に噛合った一定速度範囲ではカッタ速度を一定速度となるように制御しながら、カッタ軸がアウタギア軸との噛合いから解除された加減速範囲ではカッタ軸を加減速する。これにより、連続波状体２を切断する山数を変更することができる。

【0028】

以下、制御装置１２による各サーボモータ９～１１に対する制御について説明する。
制御装置１２は、図４に示すように運転開始すると、パターン変更可タイミングかを判断する（Ｓ１）。パターン変更可タイミングの場合は（Ｓ１：ＹＥＳ）、山数が変更されたかを判断する（Ｓ２）。山数が変更された場合は、山数変更有と判断し（Ｓ２：ＹＥＳ）、切断テーブルを作成する（Ｓ３）。

【0029】

切断テーブルは次のようにして作成する。切断位置を初期位置に設定し、図５に示すようにカッタ軸をｎ回転、つまりカッタ軸をｎ＊４５歯分回転した場合に、アウタギア軸の回転により連続波状体２をｍ山送ったところで切断するように設定した場合は、カッタ軸が１回転、つまり４５歯分回転した場合はアウタギア軸を回転して連続波状体２をｍ＊１／ｎ山数送る必要がある。

【0030】

しかしながら、図６に示すように切断位置を中心として一定速度範囲が存在し、その一定速度範囲ではカッタ軸の速度は固定されているので、一定速度範囲を適用する。例えば図６に示すように一定速度範囲の速度を示す傾斜がａ／ｂで示される場合は、一定速度範囲に対応して傾斜がａ／ｂで示される直線関係を適用する。

【0031】

次に、図７に示すように各一定速度範囲の開始位置と終了位置に対応したポイントＰ０～Ｐｚに対応したアウタギア軸位置とカッタ軸位置との関係を示す切断テーブルを作成する。
以上のようにして図８に示すように切断テーブルを作成することができる。図８に示すように連続波状体２をｍ山で切断する場合は、アウタギア軸の１回転が４５歯に相当することから、カッタ軸のｎ回転に対応するポイントＰｚはＸ＝ｍ、Ｙ＝ｎ＊４５で示すことができる。

【0032】

次に、制御装置１２は、一定速度範囲かを判断し（Ｓ４）、一定速度範囲の場合は（Ｓ４：ＹＥＳ）、上述のようにして作成した切断テーブルからカッタ位置を直接求める（Ｓ５）。つまり、図９に示すように切断テーブルで示される各ポイントに対応したアウタギア軸とカッタ軸との位置を求め、次のポイントに移動するように第１サーボモータ９及び第２サーボモータ１０に対して指令する。

【0033】

図８に示す例では、Ｐ０位置であるＸ＝０、Ｙ＝０からＰ１に対応したＸ、Ｙに位置するようにアウタギア軸とカッタ軸とを一定速度で駆動する。これにより、アウタギア軸とカッタ軸とが切断位置から一定速度で回転し、アウタギア軸の回転に伴って連続波状体２が送られると同時に下刃７が第１回転体３から最大に突出した位置から退出するようになる。
以上のような動作により、アウタギア軸及びカッタ軸がＰ０位置であるＸ＝０、Ｙ＝０からＰ１に対応したＸ、Ｙ位置に一定速度で回転する。

【0034】

アウタギア軸及びカッタ軸がポイントＰ１に対応したＸ位置及びＹ位置に位置した場合は、加減速範囲となるので（Ｓ４：ＮＯ）、切断テーブルに基づいてＳ字補間と組み合わせてカッタ位置を求める（Ｓ７）。つまり、図１０に示すように一定速度範囲を示す直線関係をＳ字補間することで急激な速度変化を緩和する。
そして、制御装置１２は、Ｓ字補間した曲線に追従するように各サーボモータ９～１１に指令する（Ｓ６）。

【0035】

尚、カムサーボモータ１１に対する制御については、下刃７が切断位置に位置したタイミングで制御装置１２がカムサーボモータ１１を駆動するようになっている。これにより、上刃８が第２回転体４から突出して下刃７に噛合うようになるので、連続波状体２が切断位置で切断される。

【0036】

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
制御装置１２は、連続波状体を切断する山数が設定された場合は、山数に対応したアウタギア軸の回転量とカッタ軸の回転量を示す直線関係に一定速度範囲を示す直線関係を求めておき、動作時に当該直線関係を適用することで加減速範囲を示す直線関係を直線補間するように各サーボモータ９～１１を駆動するので、連続波状体２の切断する山数を変更することが可能となる。
制御装置１２は、一定速度範囲を示す直線関係を急激な速度変化が緩和されるようにＳ字補間するので、アウタギア軸とカッタ軸とを円滑に回転することができる。

【0037】

カッタ軸に設けられた下刃７と第２回転体４に設けられた上刃８とを切断位置で径方向にそれぞれ突出することで連続波状体２を切断するようにしたので、下刃７と上刃８とにより１個の切断部を構成することができる。

【0038】

カッタ軸をアウタギア軸に対して第２回転体４側に偏心して設け、下刃７を切断位置に位置したタイミングでアウタギアから最大に突出することで連続波状体２に接触するようにしたので、下刃７をアウタギアから突出する構成を容易に実施することができる。

【0039】

（その他の実施形態）
第２回転体４をカッタ軸から独立して回転可能に設け、第２回転体４をサーボモータにより独立して回転するようにしてもよい。
一定速度範囲を示す直線関係をＳ字補間するのに代えて、加減速範囲を示す直線関係をＳ字補間してもよいし、一定速度範囲を示す直線関係に加えて加減速範囲を示す直線関係をＳ字補間するようにしてもよい。

【0040】

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0041】

図面中、１は切断装置、２は連続波状体、３は第１回転体、４は第２回転体、５は第３回転体、７は下刃（切断部、第１刃部）、８は上刃（切断部、第２刃部）、１２は制御装置（制御部）である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】