(57)【要約】【課題】石膏ボード等の切断工程を効率化し切断面を平坦にする。【解決手段】石膏ボード１６を切断刃２２で切断する。第１モードで、刃線４４を角度αに傾斜させ、切断を開始後、刃線４４が未切断の表面４６に達する直前に、第１モードを終了する。第２モードで、刃線４４を角度β＝１８０度−αに傾斜させ刃線４４が一方の未切断の表面４５に達する直前に第２モードを終了する。このとき、刃線に平行に一定の力FH*+Fcos(α)を作用させる。この動作を繰り返す。【選択図】図２
2020069613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不燃性粉体を固めたボード状の建材を指定された寸法に切り分けるためのものであって、
上記ボード状の建材を固定する装置と、上記ボード状の建材を切断する切断刃と、この切断刃の動作を制御する切断刃駆動装置とを備え、
上記ボード状の建材の表面に対して切断刃の刃線を角度θに傾斜させて、上記ボード状の建材の表面に平行な向きに力Ｆを作用させながら、切断刃を移動させて上記ボード状の建材を切断して、
上記ボード状の建材の断面が良好で、かつ、上記力Ｆは上記切断刃の刃線に垂直な力ＦＣと刃線に平行な力ＦＨとに分解されるが、上記力ＦＨが上記ボード状の建材の表面から内側に向かう方向に加わる表面が良好なときの、力Ｆ*と傾斜角θ*を予め求めておき、
F*= FC*／sin(θ*)となるFC*および、F*=FH*/ cos(θ*) となるFH*を算出して、FC*とFH*とを定数パラメータとして上記切断刃駆動装置に記憶させて、この切断刃駆動装置が以下の制御を実行する上記ボード状の建材の切断装置。
（１）上記ボード状の建材の一方の表面と他方の表面に交叉する平面に沿って、上記ボード状の建材を切り裂くように、力F＝FC*／sin(α)（αは下記（２）に記す傾斜角）を切断完了まで加え続ける。
（２）  第１モードで、切断刃の刃線を上記ボード状の建材の表面に対して角度α（６０度≦α＜９０度）に傾斜させる。
（３）  切断刃をその刃線に平行に一方の表面から他方の表面に向かう方向に動かし、刃線に平行に一定の力FH*+Fcos(α)を一方の表面側から他方の表面側へ向かう向きに作用させる。
（４）  刃線が他方の表面の未切断の端部に達する直前に、切断刃を刃線に平行に動かす第１モードを終了する。
（５）  第２モードで、刃線を上記ボード状の建材の表面に対して角度β＝１８０度−αに傾斜させる。
（６）  切断刃をその刃線に平行に他方の表面から一方の表面に向かう方向に動かし、刃線に平行に一定の力FH*+Fcos(α)を他方の表面から一方の表面へ向かう向きに作用させる。
（７）  刃線が一方の表面の未切断の端部に達する直前に、切断刃を刃線に平行に動かす第２モードを終了する。
（８）以下、上記の第１モードと第２モードを交互に繰り返して上記ボード全体を切断する。
【請求項２】
不燃性粉体を固めたボード状の建材を指定された寸法に切り分けるためのものであって、
厚みが９．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の上記ボード状の建材を固定する装置と、上記ボード状の建材を切断する切断刃と、この切断刃の動作を制御する切断刃駆動装置とを備え、
上記ボード状の建材の表面に対して切断刃の刃線を角度θに傾斜させて、上記ボード状の建材の表面に平行な向きに力Ｆを作用させながら、切断刃を移動させて上記ボード状の建材を切断して、
上記ボード状の建材の断面が良好で、かつ、上記力Ｆは上記切断刃の刃線に垂直な力ＦＣと刃線に平行な力ＦＨとに分解されるが、上記力ＦＨが上記ボード状の建材の表面から内側に向かう方向に加わる表面が良好なときの、力Ｆ*と傾斜角θ*を予め求めておき、
F*= FC*／sin(θ*)となるFC*および、F*=FH*/ cos(θ*) となるFH*を算出して、FC*とFH*とを定数パラメータとして上記切断刃駆動装置に記憶させて、この切断刃駆動装置が以下の制御を実行するボード状の建材の切断装置。
（１）上記ボード状の建材の一方の表面と他方の表面に交叉する平面に沿って、上記ボード状の建材を切り裂くように、力F＝FC*を切断完了まで加え続ける。
（２）  刃線を上記ボード状の建材の表面に対して直角に向ける。
（３）  切断刃をその刃線に平行に往復動させ、刃線が移動する向きにFH*を作用させる。
（４）  上記往復動の振幅を１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲に設定する。
（５）  上記の往復動の振動数を毎分１０００回以上７０００回以下に設定する。
【請求項３】
不燃性粉体を固めたボード状の建材を指定された寸法に切り分けるためのものであって、
厚みが９．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の上記ボード状の建材を固定する装置と、上記ボード状の建材を切断する切断刃と、この切断刃の動作を制御する切断刃駆動装置とを備え、
上記ボード状の建材の表面に対して切断刃の刃線を角度θに傾斜させて、上記ボード状の建材の表面に平行な向きに力Ｆを作用させながら、切断刃を移動させて上記ボード状の建材を切断して、
上記ボード状の建材の断面が良好で、かつ、上記力Ｆは上記切断刃の刃線に垂直な力ＦＣと刃線に平行な力ＦＨとに分解されるが、上記力ＦＨが上記ボード状の建材の表面から内側に向かう方向に加わる表面が良好なときの、力Ｆ*と傾斜角θ*と発生した荒れの周期を予め求めておき、
F*= FC*／sin(θ*)となるFC*および、F*=FH*/ cos(θ*) となるFH*を算出して、FC*とFH*と荒れの周期とを定数パラメータとして上記切断刃駆動装置に記憶させて、この切断刃駆動装置が以下の制御を実行するボードの切断装置。
（１）上記ボード状の建材の一方の表面と他方の表面に交叉する平面に沿って、上記ボード状の建材を切り裂くように、力F＝FC*を切断完了まで加え続ける。
（２）  刃線を上記ボード状の建材の表面に対して直角に向ける。
（３）  切断刃をその刃線に平行に往復動させ、刃線が移動する向きにFH*を作用させる。
（４）  上記往復動の振幅を１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲に設定する。
（５）  上記の往復動の振動数を上記の荒れの周期よりも短周期に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の壁や天井等に使用する石膏ボード等の建材を、設計されたサイズに切断加工するためのボードの切断装置に関し、特に、不燃性粉体を固めたボード状の建材の切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の壁や天井等に使用する石膏ボードを切粉の発生が少なく、騒音も抑えて切断する装置が紹介されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１ー１２１５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
上記の特許文献１に紹介された装置は、複数の円形カッターを使用して石膏ボードを切断するので、切り屑が少なく、精度の高い切断が出来るという特徴がある。しかし、装置が比較的大がかりになるという問題がある。また、建材として、石膏ボードのほかに、火山性ガラス質複層板も多用される。いずれも同じ装置で切断をする。しかし、こうした不燃性粉体を固めたボード状の建材は脆いため、切断をするときに欠けが生じ易いという問題がある。本発明はこれらの課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
＜構成１＞
不燃性粉体を固めたボード状の建材を指定された寸法に切り分けるためのものであって、
上記ボード状の建材を固定する装置と、上記ボード状の建材を切断する切断刃と、この切断刃の動作を制御する切断刃駆動装置とを備え、
上記ボード状の建材の表面に対して切断刃の刃線を角度θに傾斜させて、上記ボード状の建材の表面に平行な向きに力Ｆを作用させながら、切断刃を移動させて上記ボード状の建材を切断して、
上記ボード状の建材の断面が良好で、かつ、上記力Ｆは上記切断刃の刃線に垂直な力ＦＣと刃線に平行な力ＦＨとに分解されるが、上記力ＦＨが上記ボード状の建材の表面から内側に向かう方向に加わる表面が良好なときの、力Ｆ*と傾斜角θ*を予め求めておき、
F*= FC*／sin(θ*)となるFC*および、F*=FH*/ cos(θ*) となるFH*を算出して、FC*とFH*とを定数パラメータとして上記切断刃駆動装置に記憶させて、この切断刃駆動装置が以下の制御を実行する上記ボード状の建材の切断装置。
（１）上記ボード状の建材の一方の表面と他方の表面に交叉する平面に沿って、上記ボード状の建材を切り裂くように、力F＝FC*／sin(α)（αは下記（２）に記す傾斜角）を切断完了まで加え続ける。
（２）  第１モードで、切断刃の刃線を上記ボード状の建材の表面に対して角度α（６０度≦α＜９０度）に傾斜させる。
（３）  切断刃をその刃線に平行に一方の表面から他方の表面に向かう方向に動かし、刃線に平行に一定の力FH*+Fcos(α)を一方の表面側から他方の表面側へ向かう向きに作用させる。
（４）  刃線が他方の表面の未切断の端部に達する直前に、切断刃を刃線に平行に動かす第１モードを終了する。
（５）  第２モードで、刃線を上記ボード状の建材の表面に対して角度β＝１８０度−αに傾斜させる。
（６）  切断刃をその刃線に平行に他方の表面から一方の表面に向かう方向に動かし、刃線に平行に一定の力FH*+Fcos(α)を他方の表面から一方の表面へ向かう向きに作用させる。
（７）  刃線が一方の表面の未切断の端部に達する直前に、切断刃を刃線に平行に動かす第２モードを終了する。
（８）以下、上記の第１モードと第２モードを交互に繰り返して上記ボード全体を切断する。
【０００６】
＜構成２＞
不燃性粉体を固めたボード状の建材を指定された寸法に切り分けるためのものであって、
厚みが９．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の上記ボード状の建材を固定する装置と、上記ボード状の建材を切断する切断刃と、この切断刃の動作を制御する切断刃駆動装置とを備え、
上記ボード状の建材の表面に対して切断刃の刃線を角度θに傾斜させて、上記ボード状の建材の表面に平行な向きに力Ｆを作用させながら、切断刃を移動させて上記ボード状の建材を切断して、
上記ボード状の建材の断面が良好で、かつ、上記力Ｆは上記切断刃の刃線に垂直な力ＦＣと刃線に平行な力ＦＨとに分解されるが、上記力ＦＨが上記ボード状の建材の表面から内側に向かう方向に加わる表面が良好なときの、力Ｆ*と傾斜角θ*を予め求めておき、
F*= FC*／sin(θ*)となるFC*および、F*=FH*/ cos(θ*) となるFH*を算出して、FC*とFH*とを定数パラメータとして上記切断刃駆動装置に記憶させて、この切断刃駆動装置が以下の制御を実行するボード状の建材の切断装置。
（１）上記ボード状の建材の一方の表面と他方の表面に交叉する平面に沿って、上記ボード状の建材を切り裂くように、力F＝FC*を切断完了まで加え続ける。
（２）  刃線を上記ボード状の建材の表面に対して直角に向ける。
（３）  切断刃をその刃線に平行に往復動させ、刃線が移動する向きにFH*を作用させる。
（４）  上記往復動の振幅を１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲に設定する。
（５）  上記の往復動の振動数を毎分１０００回以上７０００回以下に設定する。
【０００７】
＜構成３＞
不燃性粉体を固めたボード状の建材を指定された寸法に切り分けるためのものであって、
厚みが９．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の上記ボード状の建材を固定する装置と、上記ボード状の建材を切断する切断刃と、この切断刃の動作を制御する切断刃駆動装置とを備え、
上記ボード状の建材の表面に対して切断刃の刃線を角度θに傾斜させて、上記ボード状の建材の表面に平行な向きに力Ｆを作用させながら、切断刃を移動させて上記ボード状の建材を切断して、
上記ボード状の建材の断面が良好で、かつ、上記力Ｆは上記切断刃の刃線に垂直な力ＦＣと刃線に平行な力ＦＨとに分解されるが、上記力ＦＨが上記ボード状の建材の表面から内側に向かう方向に加わる表面が良好なときの、力Ｆ*と傾斜角θ*と発生した荒れの周期を予め求めておき、
F*= FC*／sin(θ*)となるFC*および、F*=FH*/ cos(θ*) となるFH*を算出して、FC*とFH*と荒れの周期とを定数パラメータとして上記切断刃駆動装置に記憶させて、この切断刃駆動装置が以下の制御を実行するボードの切断装置。
（１）上記ボード状の建材の一方の表面と他方の表面に交叉する平面に沿って、上記ボード状の建材を切り裂くように、力F＝FC*を切断完了まで加え続ける。
（２）  刃線を上記ボード状の建材の表面に対して直角に向ける。
（３）  切断刃をその刃線に平行に往復動させ、刃線が移動する向きにFH*を作用させる。
（４）  上記往復動の振幅を１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲に設定する。
（５）  上記の往復動の振動数を上記の荒れの周期よりも短周期に設定する。
構成１から構成３に記した、上記ボード状の建材の断面と上記ボード状の建材の表面から内側に向かう方向に加わる表面を合わせたものは、全断面うち、上記ボード状の建材の表面から外側に向かう方向に力ＦＨが加わる表面を除く部分である。
【発明の効果】
【０００８】
カッターナイフ式の切断刃を所定の力で長手方向に往復動させながら切断するので、切断刃の長手方向に発生するボード状の建材との間の摩擦力が、切断線に沿ってボード状の建材を裂く力を発生させる。これにより綺麗な切断面を得ることができる。また、切断速度も経済的なレベルに設定することができる。特に、不燃性粉体を固めたボード状の建材特有の、ボード状の建材の表面と切断刃とが交叉する部分での荒れや欠けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１で説明する刃物の切断原理図である。
【図２】実施例１の装置の切断刃の制御方法の説明図である。
【図３】上記の制御を可能にする機構の具体例斜視図である。
【図４】往復駆動機構の内部構造例を示す説明図である。
【図５】切断装置の動作例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明において、刃物を用いて切断をする対象は、建物に使用される石膏ボードや火山性ガラス質複層板等の、不燃性粉体を固めたボード状の建材である。
【００１２】
特許文献1のように円形カッターを用いて石膏ボードを切断することで、ノコギリを使用した場合に比べて切りくずが最少になるという効果がある。本発明では、ナイフ状の１枚のカッターを使用する。しかしながら、石膏ボード等の不燃性粉体を固めたボード状の建材は脆いため、カッターを走らせて切断をすると、切断箇所の表面に突き出しや欠けによる荒れが発生することが分かった。なお、以下の実施例では、石膏ボードを例にして説明するが、同様の性質を持つボード状の建材でも同じことが言える。
【００１３】
ここで、ボード状の建材をカッターで切断するメカニズムを説明する。図１は、切断原理図である。この方法で石膏ボードを切断すると、一方の表面４５に極めて近い部分以外は滑らかに切断される。これに対して、一方の表面４５に極めて近い部分では切り口の一部が突き出したり、欠けたりして荒れることがあった。以下にその原因を説明する。ここで、石膏ボードは板状の直方体としておく。
【００１４】
図１（ａ）には切断刃２２が面材１６を切り裂いていく状態の上面図を示した。また図１（ｂ）にはこのときの面材１６と切断刃２２の側面図を示した。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、切断刃２２に対して面材１６の表面に平行な矢印の方向に力Ｆを加える。この力Ｆは、切断刃２２の刃線（刃の先端部分の線）４４に垂直な力FCと平行な力FHに分解できる。力FCは面材１６を切り裂いていく力となる。刃線４４と面材１６との間には、力FHと逆方向に摩擦力が発生する。
【００１６】
このように、刃線４４を面材１６の表面に対して傾斜させて力Ｆを加えると、いわゆる押し切りでなく引き切りと同様の効果が得られる。切断理論によれば、上記の摩擦力が、図１（ａ）に示す刃線４４の両側面で面材１６の切り口を押し広げる力FWを生じさせる。
【００１７】
刃線４４の両側面で適切な大きさの力FWを得るためには、刃線４４と面材１６が接触する部分の摩擦力の大きさが重要になる。摩擦力が生じているのは、図１（ｂ）において、刃線４４と石膏ボード１６とが接触している線状部分である。刃線４４に沿って力FHが均等に分散して加わり、摩擦力がそれに抗して発生する。
【００１８】
図１（ｂ）には、刃線４４と面材１６の一方の表面４５とが交差する部分に１点鎖線の円Ｒを描いた。この１点鎖線の円Ｒの部分、すなわち一方の表面４５に極めて近い部分では、上記の力FHが石膏ボードの外側に向かう方向に加わるため、図１（ｃ）に示すように、一方の表面４５の切り口の一部が突き出すように荒れる。あるいは突き出した部分が脱落して欠けると考えられる。
【００１９】
一方、図１（ｄ）に示すように、石膏ボード１６の他方の表面（反対側の表面）４６では、上記の力FHが石膏ボード１６の内側に向かう方向に加わるため同様の荒れは生じない。これが、一方の表面４５に極めて近い部分以外は滑らかに切断されているのに、一方の表面４５に極めて近い部分では切り口の一部が荒れる原因である。
【００２０】
実際に、石膏ボード１６を力Fと傾斜角θを様々に変化させて切断してみると、力Fと傾斜角θの組合せにより、滑らかな切断面や、波打つような切断面が得られた。このことから、力Fと傾斜角θを調節して、力FCと力FHとを適切な大きさに選定することにより所望の滑らかさの切断面が得られることがわかる。
【００２１】
そして、FC=Fsin(θ)、FH＝Fcos(θ)を計算してみると、FC、FHともに大きいほど滑らかな切断面を得られるのであるが、ある値以上になると切断面に差がなくなる。力Fを大きくすると設備費用が高くなるのであるから、切断面は一定レベル以上の滑らかさであればよい。それならば、設備費用を最小化する最適な力Fと傾斜角θを、求められる切断面の滑らかさに応じて選択することができる。すなわち、製品仕様に応じて最適な力Fと傾斜角θを選択する。
【００２２】
例えば、石膏ボード（厚さ１５ミリ）に対して、最適な力Fと傾斜角θは、それぞれ、F=２００[N]、θ＝π／4（４５度）であったので、最適なFC=141[N]、最適なFH=141[N]となる。以下では、FC*はFCの最適値、FH*はFHの最適値を表すことにする。なお、一方の表面４５には約１０ミリ間隔で切り口の一部が突き出したり欠けたりするような荒れが発生していた。切断刃は０．４[m/s]（等速）で送られていた。
【００２３】
以上をまとめると、石膏ボード（厚さ１５ミリ）を切断するのに最適な、これを切り裂いていく力（FC*）の大きさは141[N]、向きは刃線に垂直な向きということができる。最適な摩擦力を発生させる力（FH*）の大きさは141[N]である。したがって、最適な面材を押し広げる力（以下、FW*と表記）を得る摩擦力の大きさは141[N]（FH*と釣り合うので）で、刃線に平行で向きは任意である。向きが任意である理由は、FW*は、摩擦力の向きに依存しないためである。
【００２４】
上記に説明したように、石膏ボードの厚さに応じて、それぞれの場合に最適な力Ｆと傾斜角θを切断刃に与えて切断しても、石膏ボード１６の一方の表面４５だけは荒れを生じる場合がある。これは以下のような切断制御で解決することができる。すなわち、一方の表面４５または他方の表面４６と刃線４４が交叉する際には、刃線に平行な力FH*を石膏ボードの表面から内側に向くように切断刃の動きを制御する。
【００２５】
図２は、実施例１の装置の切断刃の制御方法の説明図である。
なお、図２の説明で使用する記号は以下のとおりのものであり、FC*とFH*は上記の方法で求めておく。
F  ：切断刃の移動方向に作用する力（＝FC*／sin(α)で算出）
α  ：切断刃の石膏ボードの表面に対する傾斜角（刃線と一方の表面がなす角）
（６０度≦α＜９０度）
FC*：刃線に垂直で、切断刃の移動方向に面材を切り裂いていく力の最適値（定数）（設備費用を最小化するため）
FH*：刃線と平行で刃線と石膏ボードに摩擦力を発生させる力の最適値（定数）
FL  : 石膏ボードを押し広げる力を発生させる摩擦力を発生させる力、
向きはF cos(α)と逆向き、大きさはFH*+F cos(α)
【００２６】
まず、図２（ａ）は、切断刃２２を用いて石膏ボード１６の切断を開始する直前における、石膏ボード１６と切断刃２２の側面図である。ここで刃線４４を石膏ボード１６の表面に対して図２（ａ）のように角度αに傾斜させる。（６０度≦α＜９０度）
【００２７】
そして、切断刃２２に対して、石膏ボード１６の表面に平行な矢印の向きに力F=FC*／sin(α)を作用させながら、切断刃２２を動かして切断を開始する。なお、矢印の向きの力Fは切断完了まで一定の値を維持し、切断刃の移動速度を一定にして切断完了まで停止しない。
【００２８】
刃線４４に平行で一方の表面４５の外側に作用する力Fcos(α)を打ち消して、一方の表面４５の内側に作用する力の大きさがFH*となるようにFH*+Fcos(α)の大きさの力を刃線と平行に石膏ボードの内側向きに作用させる。切断刃２２を刃線４４に平行に一方の表面側から他方の表面側へ動かし、石膏ボード１６と刃線４４との接触面に、図１（ａ）で説明したように、石膏ボード１６を左右に押し広げようとする力FW*を発生させる。
【００２９】
なお、図２において、石膏ボード１６のこれから切断される断面にはハッチングを付した。既に切断された面にはハッチングが無い。（ａ）の状態から切断を開始すると、上記の力FC*と力FＷ*の作用により、（ｂ）のように石膏ボード１６が切り裂かれていく。このときの円Ｒの部分は、図１（ｄ）に示した状態であって、上記のような荒れは生じない。
【００３０】
図２（ｂ）のように切断を進めて、刃線４４が他方の未切断の表面４６に達する直前に、刃線４４を面材１６の表面に対して図２（ｃ）のように角度β＝１８０度−αに傾斜させるように傾きを変更する。図２（ａ）に示す角度αと図２（ｃ）に示す角度αは同じ値である。図２（ａ）に示す角度αと図２（ｃ）に示す角度αを同じ値にする理由は、上記の力Fを一定にするためである。
【００３１】
そして、上記と同様に、刃線４４に平行で他方の表面４６の外側に作用する力Fcos(α)を打ち消して、他方の表面４６の内側向きに作用する力を与える。その大きさがFH*となるようにFH*+Fcos(α) の大きさの力を刃線と平行に石膏ボードの内側向きに作用させる。こうして、切断刃２２を刃線４４に平行に他方の表面側から一方の表面側へ動かし、石膏ボード１６と刃線４４との接触面に、石膏ボード１６を左右に押し広げようとする力FW*を発生させる。これで、石膏ボード１６が図２（ｄ）に示すように切り裂かれていく。
【００３２】
ここで、図２（ｄ）のように切断を進めて、刃線４４が一方の未切断の表面４５に達する直前に、刃線４４を石膏ボードの表面に対して角度αに傾斜させるように傾きを変更する。即ち、図２（ａ）に示した傾きにする（図２（ｅ））。なお、未切断の表面というのは、図２中で、石膏ボード１６のハッチングを付した部分の上下面（表面４６と表面４５）のことである。
【００３３】
そして、上記と同様に、刃線に平行で一方の表面の外側に作用する力Fcos(α)を打ち消して、一方の表面の内側に作用する力の大きさがFH*となるように、FH*+Fcos(α)の力を刃線と平行で石膏ボードの内側向きに作用させる。切断刃２２を刃線４４に平行に一方の表面側から他方の表面側へ動かすと、面材１６が図２（ｆ）に示すように切り裂かれていく。以下、図２（ｆ）、図２（ｇ）、図２（ｈ）でも上記と同様の動作を繰り返して石膏ボード１６の切断をする。
【００３４】
ここで、傾斜角αの設定方法について説明する。F= FC*／sin(α)であるからαは９０度に近いほど力Fを小さくでき、エネルギーコストを低減できる。ところが、αが９０度に近いと、切断刃の移動速度が一定ならば、図２（ａ）、（ｃ）に示す切断刃と一方の表面または他方の表面との傾斜角の切り替え頻度が増えて、機械的な負荷が上がる、というトレードオフ関係がある。このトレードオフ関係を考慮して、６０度≦α＜９０度で、良好なαの値を試行で求めるとよい。
【００３５】
切断刃駆動装置２４による切断刃２２の制御動作を整理すると下記のようになる。
（１）  石膏ボードの表面に対して切断刃の刃線を角度θに傾斜させて、石膏ボードの表面に平行な向きに力Ｆを作用させながら、切断刃を移動させて石膏ボードを切断する。
上記石膏ボードの断面が良好で、かつ、上記力Ｆは上記切断刃の刃線に垂直な力ＦＣと刃線に平行な力ＦＨとに分解されるが、上記力ＦＨが上記石膏ボードの表面から内側に向かう方向に加わる表面が良好なときの、力Ｆ*と傾斜角θ*とを予め求める。その後、F*= FC*／sin(θ*)となるFC*および、F*=FH*/ cos(θ*) となるFH*を算出し、FC*とFH*とを定数パラメータとして上記切断駆動装置に記憶させる。
【００３６】
石膏ボードの一方の表面と他方の表面に交叉する平面に沿って、石膏ボードを切り裂くように、力F＝FC*／sin(α)（αは下記（２）に記す角度）を切断完了まで加え続ける。
（２）  第１モードで、刃線を石膏ボードの表面に対して角度αに傾斜させる。（この角度αは（６０度≦α＜９０度）の範囲の任意の値に固定する。）
（３）  切断刃２２をその刃線４４に平行に一方の表面４５から他方の表面４６に向かう方向に動かし、刃線４４に平行に一定の力FH*+Fcos(α)を一方の表面４５側から他方の表面４６側へ向かう向きに作用させる。
（４）  刃線４４が他方の未切断の表面４６に達する直前に、切断刃２２を刃線４４に平行に動かす第１モードを終了する。
（５）  第２モードで、刃線４４を面材１６の表面に対して角度β＝１８０度−αに傾斜させる。
（６）  切断刃２２をその刃線４４に平行に他方の表面４６から一方の表面４５に向かう方向に動かし、刃線４４に平行に一定の力FH*+Fcos(α)を他方の表面４６から一方の表面４５へ向かう向きに作用させる。
（７）  刃線４４が一方の未切断の表面４５に達する直前に、切断刃２２を刃線４４に平行に動かす第２モードを終了する。
（８）以下、上記の第１モードと第２モードを交互に繰り返して石膏ボード１６全体を切断する。
【００３７】
図３は、上記のような制御を可能にする機構の具体例斜視図である。
レール４２に沿って走行機構４０を走行させ、走行機構４０に取り付けた切断刃駆動装置２４を用いて石膏ボード１６を切断する全体構造を図３で説明する。石膏ボード１６は図示しない機構によって加工台１４の上に固定されている。切断刃２２はその上端がボルト３６を用いて往復駆動機構２８に固定されている。図の状態では、刃線４４は石膏ボード１６の上下面に対してほぼ垂直に支持されている。そして、往復駆動機構２８の制御によって図２で説明した動作を実現する。
【００３８】
図４は往復駆動機構２８の内部構造例を示す説明図である。
図４の（ａ）と（ｂ）と（ｃ）を用いて、図２で説明した通りの動作を実現する説明をする。図４（ａ）において、切断刃２２とボルト３６とピストン５４とは一体に動くように相互に固定されている。５０とピストン５４とはクランクシャフト５２を介して接続されている。ロータ５０が回転すると、クランクシャフト５２は図の上下方向に往復運動する。ピストン５４はこれによって同じく上下に往復運動をする。
【００３９】
一方、ピン６０とボルト３６の先端（図の裏側に向かう方の先端）は、図４（ｃ）に示したガイド板６４の溝に案内されるように組み立てられている。即ち、ピストン５４の下死点付近では、ピストン５４が右側に傾いて図４（ａ）のような状態になる。一方、ピストン５４の上死点付近ではピストン５４が左側に傾いて図４（ｂ）のような状態になる。このような動作を繰り返せば、図２で説明したとおりに切断刃２２が制御できる。上記の図３や図４の構造は一例であって、同様の機能を持つ機構であれば、自由に変更可能であることは言うまでも無い。
【実施例２】
【００４０】
実際に石膏ボード（厚さ１５ミリ）を切断したときのデータから、上記の切断刃２２の傾斜角α＝９０度にしても、切断刃を往復させる速度や振幅を適切に選択すると滑らかな切断面が得られることがわかった。すなわち、上記のとおりＦとαを求める試行中に、石膏ボード（厚さ１５ミリ）では、約１０ミリ間隔で切り口の一部が突き出したり欠けるように荒れていた。
【００４１】
石膏ボードの切断中に生じる図１（ｂ）に示すFHが石膏ボードの外側に向かう方向に加わるとき、実際の切断では、切り口の一部が突き出したり欠けたりするように荒れる。この現象は周期的に発生する。上記の試行によって、この荒れの周期性を見つけることができる。この例では、切断刃速度０．４[m/s]で、０．０２５［ｓ］ごとに１回の突き出しが発生した。これより短周期で往復速度を切り替えてやれば、荒れの発生を阻止しあるいは最小限にすることができる。すなわち、切断刃を往復させる振動数を上記の荒れの周期よりも短周期の約４０[回／s]＝約２４００[回／分]にする。
【００４２】
図４（ｄ）の図は、ピストン５４がガイド壁６４に案内されて、傾くことなく直線的に上下運動する構造を示している。この図において、切断刃２２を刃線４４に平行に、往復動させると、一定時間間隔で面材１６の一方の表面４５と他方の表面４６に刃線４４に平行な力が作用する。
【００４３】
即ち、実施例１に示した切断刃２２の傾斜角α＝９０度とし、刃線４４に平行な方向の切断刃の動きとその方向の切り替えを３０００[回／分]とする。こうして石膏ボード（厚さ１５ミリ）の切断を実施すると、一方の表面４５あるいは他方の表面４６に極めて近い部分で切り口の一部が荒れる現象を防ぐことができる。なお、傾斜角α＝９０度とすると、傾斜角を変更する必要がなく、傾き制御の機械的負荷を無くすことができる。
【００４４】
実施例２の切断刃駆動装置２４による切断刃２２の制御動作を整理すると下記のようになる。
不燃性粉体を固めたボード状の建材を指定された寸法に切り分けるためのものであることは、実施例１と同様である。
【００４５】
厚みが９．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の上記石膏ボードを固定する装置と、石膏ボードを切断する切断刃と、この切断刃の動作を制御する切断刃駆動装置とを備える。実施例２では、良好に切断できる石膏ボードの厚みがこの範囲になる。材料の脆さが原因である。
【００４６】
石膏ボードの表面に対して切断刃の刃線を角度θに傾斜させて、石膏ボードの表面に平行な向きに力Ｆを作用させながら、切断刃を移動させて石膏ボードを切断する。
【００４７】
ここで、上記ボードの断面が良好で、かつ、上記力Ｆは上記切断刃の刃線に垂直な力ＦＣと刃線に平行な力ＦＨとに分解されるが、上記力ＦＨが上記ボードの表面から内側に向かう方向に加わる表面が良好なときの、力Ｆ*と傾斜角θ*を予め求めておく。
【００４８】
F*= FC*／sin(θ*)となるFC*および、F*=FH*/ cos(θ*) となるFH*を算出して、FC*とFH*とを定数パラメータとして上記切断刃駆動装置に記憶させて、この切断刃駆動装置が以下の制御を実行する。
【００４９】
（１）石膏ボードの一方の表面と他方の表面に交叉する平面に沿って、石膏ボードを切り裂くように、力F＝FC*を切断完了まで加え続ける。
（２）  刃線を石膏ボードの表面に対して直角に向ける。
（３）  切断刃をその刃線に平行に往復動させ、刃線が移動する向きにFH*を作用させる。
（４）  上記往復動の振幅を１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲に設定する。
（５）  上記の往復動の振動数を毎分１０００回以上７０００回以下に設定する。
【００５０】
図１で説明したカッターで切断するメカニズムからわかることは、石膏ボードを切断するには、適切な大きさの刃線に平行な力が生じさせる切断刃の両側の石膏ボードを押し広げる力と、適切な大きさの刃線に垂直な方向の切断力が必要であるということである。
【００５１】
図５は切断装置の動作例の説明図である。
上記のように、本発明では、切断刃２２と石膏ボード１６の切断面との摩擦力を重視した制御を行う。例えば、図５（ａ）に示すように、切断刃２２の中央部分で石膏ボード１６を切断する場合と、図５（ｂ）に示すように、切断刃２２の端部付近で石膏ボード１６を切断する場合と比較する。
【００５２】
その切断刃２２と石膏ボード１６の切断面との接触面積は、図５（ｂ）に示す場合のほうが小さい。即ち、可能な限り、切断刃２２の端部に近い部分で石膏ボード１６を切断する制御をすることが好ましい。
【００５３】
また、上記のような制御をしても、切断刃を一方向にのみ動かす切断法では、石膏ボードを切断し終える直前で、石膏ボードに欠けが生じることがある。図５（ｃ）に示すように、石膏ボード１６はクランプ７２により作業台７４上に押しつけられて固定されているが、最後に切断される部分にゴムブロック等の弾性体を配置する。このゴムブロックは、ボードの位置決めと、切断終了直前の欠け防止機能を持つ。これも、上記の装置に付加するとよい。
【符号の説明】
【００５４】
１２  切断装置
１４  加工台
１６  石膏ボード
１８  位置決め装置
２０  クランプ装置
２２  切断刃
２４  切断刃駆動装置
２６  振れ止め装置
２８  往復駆動機構
３０  支持機構
３２  角度調整機構
３４  金具
３６  ボルト
３８  孔
４０  走行機構
４２  レール
４４  刃線
４５  一方の表面
４６  他方の表面
５０  ロータ
５２  クランクシャフト
５４  ピストン
６０  ピン
６４  ガイド板
６６  ガイド壁
【図１】
2020069613.tif 000003
【図２】
2020069613.tif 000004
【図３】
2020069613.tif 000005
【図４】
2020069613.tif 000006
【図５】
2020069613.tif 000007