(57)【要約】【課題】低コストな打ち抜き刃物で繊維マットを能率よく正確な歯車状マットに裁断しながら、外周面の歪みを少なくする。【解決手段】受け台１の繊維マット１０を裁断する打ち抜き刃物３が、繊維マット１０を歯車状マット１１に裁断する歯形刃物３Ａと、歯形刃物３Ａの内側に配置されて、歯車状マット１１に貫通穴２７を設ける内側刃物３Ｂとを備え、歯形刃物３Ａは歯先刃４Ａと歯底刃４Ｂと歯面刃４Ｃとを刃先４に設けてなる焼き入れされた鋼材で、歯形刃物３Ａの刃先４と内側刃物３Ｂのサブ刃先４Ｄと同一平面に配置されて、歯形刃物３Ａと内側刃物３Ｂとで繊維マット１０を歯車状マット１１に裁断する。【選択図】図１
2019002104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットを載せる裁断面を有する受け台と、
前記裁断面に向かって移動して、前記裁断面に配置してなる前記繊維マットを歯車状マットに裁断する打ち抜き刃物と、
前記打ち抜き刃物を往復運動させる刃物駆動機構とを備え、
前記打ち抜き刃物が、外形を歯車形状とする歯車状マットに前記繊維マットを裁断する刃先を先端に設けてなる筒状の歯形刃物と、
前記歯形刃物の内側に配置されて、前記繊維マットを裁断して歯車状マットの中心に貫通穴を設ける内側刃物とを備え、
前記歯形刃物と前記内側刃物は焼き入れされた鋼材からなり、
前記歯形刃物は金属ブロックが切削加工されて、前記繊維マットを歯車形状に裁断する歯先刃と歯底刃と歯面刃とからなる前記刃先を設けており、
前記内側刃物は切削加工されて先端縁にサブ刃先を設けており、
さらに、前記打ち抜き刃物は、前記内側刃物の前記サブ刃先と前記歯形刃物の刃先とが同一平面に配置されてなることを特徴とする繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置。
【請求項２】
請求項１に記載される繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置であって、
前記歯形刃物は、前記刃先から後端に向かって次第に厚く、
前記歯底刃と前記歯面刃とを先端縁とし、歯先から後端に向かって延びる複数列の切削Ｖ溝を外周面に設けており、
前記切削Ｖ溝は先端縁から後端に向かって次第に浅く、
前記切削Ｖ溝の先端縁に設けられる前記歯底刃の刃物角（α１）が前記歯先刃の刃物角（α２）よりも大きいことをを特徴とする繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載される繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置であって、
前記歯形刃物の内周面に、先端から後端に向かって延びる縦溝と凸条とを円周方向に並べて交互に配置しており、
前記縦溝底部の先端縁を前記歯先刃、前記縦溝両側の先端縁を歯面刃、前記凸条頂上部の先端縁を歯底刃としてなることを特徴とする繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載される繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置であって、
前記内側刃物が、外側に突出する裁断凸部を有し、
前記裁断凸部が先端縁に裁断刃を有し、
前記裁断刃が前記サブ刃先と同一平面に配置されてなることを特徴とする繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置。
【請求項５】
請求項４に記載される繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置であって、
前記歯形刃物が、歯先から後端に向かって延びる複数列の切削Ｖ溝を円周方向に並べて外周面に設けており、
さらに、内周面には、先端から後端に向かって延びる縦溝と凸条とを円周方向に並べて交互に配置して、前記切削Ｖ溝は前記凸条の外側に位置し、
前記歯形刃物は、
前記切削Ｖ溝と前記凸条の先端縁を前記歯底刃と前記歯面刃とし、
前記縦溝底部の先端縁を前記歯先刃としており、
さらにまた、前記切削Ｖ溝と、前記凸条及び前記縦溝は中心軸に平行で、
前記内側刃物が、外側に突出する裁断凸部を有し、
前記裁断凸部が先端縁に裁断刃を有し、
前記裁断刃が前記サブ刃先と同一平面に配置されてなることを特徴とする繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載される繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置であって、
前記内側刃物が前記歯形刃物に固定されて、前記刃物駆動機構が前記歯形刃物と前記内側刃物とを一緒に上下運動するようにしてなることを特徴とする繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載される繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置であって、
前記刃物駆動機構が前記打ち抜き刃物を固定してなる上下台を備え、
前記歯形刃物と前記内側刃物とが前記上下台に固定され、
前記刃物駆動機構が前記上下台を介して前記歯形刃物と前記内側刃物とを一緒に上下運動するようにしてなることを特徴とする繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置。
【請求項８】
請求項１ないし３に記載される繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置であって、
前記歯形刃物が、歯先から後端に向かって延びる複数列の切削Ｖ溝を円周方向に並べて外周面に設けており、
さらに、内周面には、先端から後端に向かって延びる縦溝と凸条とを円周方向に並べて交互に配置して、前記切削Ｖ溝は前記凸条の外側に位置し、
前記歯形刃物は、
前記切削Ｖ溝と前記凸条の先端縁を前記歯底刃と前記歯面刃とし、
前記縦溝底部の先端縁を前記歯先刃としており、
さらにまた、前記切削Ｖ溝と、前記凸条及び前記縦溝は中心軸に対して傾斜し、
前記内側刃物は、
先端縁に円形のサブ刃先を有し、
前記刃物駆動機構は前記歯形刃物と前記内側刃物とが降下するに従って水平面内で一緒に回転する回転駆動機構を備え、
前記回転駆動機構で移動される前記歯形刃物と前記内側刃物とが外形をヘリカルギア形状として、中心に貫通穴のある歯車状マットを裁断するようにしてなることを特徴とする繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置。
前記内側刃物は、
先端縁に円形のサブ刃先を有し、
前記刃物駆動機構は前記歯形刃物と前記内側刃物とが降下するに従って水平面内で一緒に回転する回転駆動機構を備え、
前記回転駆動機構で移動される前記歯形刃物と前記内側刃物とが外形をヘリカルギア形状として、中心に貫通穴のある歯車状マットを裁断するようにしてなることを特徴とする繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置。
【請求項９】
請求項１ないし３に記載される繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置であって、
前記歯形刃物が、歯先から後端に向かって延びる複数列の切削Ｖ溝を円周方向に並べて外周面に設けており、
さらに、内周面には、先端から後端に向かって延びる縦溝と凸条とを円周方向に並べて交互に配置して、前記切削Ｖ溝は前記凸条の外側に位置し、
前記歯形刃物は、
前記切削Ｖ溝と前記凸条の先端縁を前記歯底刃と前記歯面刃とし、
前記縦溝底部の先端縁を前記歯先刃としており、
さらにまた、前記切削Ｖ溝と、前記凸条及び前記縦溝は中心軸に対して傾斜し、
前記内側刃物は、
先端縁に円形のサブ刃先を有すると共に、前記サブ刃先の外側に突出する裁断凸部を有し、
前記裁断凸部は先端縁に設けてなる裁断刃を前記サブ刃先と同一平面に配置しており、
前記刃物駆動機構は、
前記内側刃物を非回転状態で前記受け台に向かって移動させる非回転駆動機構と、前記歯形刃物を水平面内で回転させながら前記受け台に向かって移動させる回転駆動機構とを備え、
前記非回転駆動機構で移動される前記内側刃物が前記歯車状マットに貫通穴を穿孔して、
前記回転駆動機構で移動される前記歯形刃物が前記歯車状マットの外形をヘリカルギア形状に裁断するようにしてなることを特徴とする繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）、ポリイミド繊維、ＰＢＯ繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリリート繊維、炭素繊維、フッ素繊維、ＰＰＳ繊維等の有機繊維や、カーボン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ガラス繊維、金属繊維等の無機繊維を所定の厚さに集合してなる繊維マットを歯車の外形に裁断する裁断装置に関する。
本明細書において「繊維マット」は、繊維を方向性なく所定の厚さの集合した不織布に特定するものでなく、複数枚の不織布を積層したもの、さらに繊維を種々の織り方で編組してなる複数の繊維クロスを積層したもの、さらに積層した繊維層を厚さ方向に貫通する厚さ方向糸のある三次元繊維などの立体繊維組織として所定の厚さとしてなるものを含む意味に使用する。
さらに、「繊維マット」は繊維組織のみからなるものには特定せず、繊維間に熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を添加してなるプリプレグを含む意味に使用する。
【背景技術】
【０００２】
繊維シートで補強された繊維強化プラスチック歯車は開発されている。このプラスチック歯車の製造方法として、繊維強化プラスチックを円筒形に成形した後、外周を切削して歯形とする方法（特許文献１参考）と、強化用長繊維と熱可塑性樹脂プリプレグの積層体を歯車の形状に打ち抜きして歯車とする方法（特許文献２）とが開発されている。
【０００３】
円筒状に加工して外周を歯形に切削する方法は、切削工程における切削量が多く、製造コストが高くなる欠点がある。プリプレグを歯形に打ち抜きして歯車を製造する方法は、切削加工を簡単にして能率よく多量生産できる特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９７７００号公報
【特許文献２】特開平６−１１４８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載される製造方法は、ポンチを使用して、繊維強化プラスチック歯車に使用される強化用長繊維と熱可塑性樹脂プリプレグの有角度積層板を歯形に打ち抜きする。ポンチは、雌型に設けた貫通穴に挿入されて有角度積層板を打ち抜きする。ポンチによる裁断は、厚い有角度積層板を正確な外形の歯形に裁断することが難しく、とくにカーボン繊維などの強靭な強化用長繊維からなる有角度積層板を能率よく裁断できない欠点がある。とくに、小さい歯車の外形を正確な歯型に裁断できない欠点がある。また、裁断時におけるポンチ外周縁の損傷が甚だしく、充分な耐久性を実現できないことから、ランニングコストが相当に高くなる欠点もある。
【０００６】
本発明者はポンチの欠点を解消するために、先端縁に歯先を設けた金属板を歯型に折曲加工してトムソン刃を製作した。トムソン刃を使用して、平面状の受け台に繊維シートを載せ、繊維シートに歯先を押し付けて裁断すると、切断しやすい繊維を集合している薄い繊維シートを歯型に裁断できるが、カーボン繊維やケブラー繊維などの強靭な繊維シートを繰り返し裁断できない。とくに、トムソン刃は、強靭な繊維を厚く積層している繊維マットを切断できない。歯先が強靭な繊維を切断できず、また、切断時に金属板が変形して歯形が崩れるからである。
【０００７】
プラスチック歯車は金属歯車に代わって使用されることから、金属に匹敵する強度が要求される。とくに、歯車は、噛み合わせ状態で歯を局部的に接触させてトルクを伝達する繊維強化プラスチック歯車には、強靭な繊維を相当に厚く集合している繊維マットが使用される。このことから、繊維強化プラスチック歯車用の繊維マットを裁断する打ち抜き刃物には、強靭な繊維を厚く集合している繊維マットを、繰り返し正確な歯型に裁断できるという極めて難しい特性が要求される。
【０００８】
本発明は、以上の課題を解決することを目的に開発されたものである。本発明の第１の目的は、低コストに製作できる打ち抜き刃物を使用しながら、強靭な補強繊維を厚く集合している繊維マットをも能率よく正確な歯形に裁断でき、さらに多数の繊維マットを繰り返し裁断しながら、正確な歯形に打ち抜きして、プラスチック歯車を安価に多量生産できるプラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置を提供することにある。
【０００９】
打ち抜き刃物は、繊維マットを能率よく裁断して歯車状マットに裁断できるが、裁断された歯車状マットの外周面が中央部が凹部となる歪んだ形状となる弊害がある。図２２は、打ち抜き刃物で裁断された歯車状マット１１の半径方向の概略断面図を示している。この形状に裁断される歯車状マット１１は、歯車の製造工程で外周面を研磨して修正する必要がある。
【００１０】
本発明の第２の目的は、さらにこの課題を解決するために開発されたもので、繊維マットを打ち抜き刃物３で能率よく歯車状マットに裁断しながら、外周面の歪みを少なくできるプラスチック歯車に使用される繊維マットの裁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及び発明の効果】
【００１１】
本発明の裁断装置は、繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マットを載せる裁断面２を有する受け台１と、裁断面２に向かって移動して、裁断面２に配置してなる繊維マット１０を歯車状マット１１、１１１、２１１、３１１に裁断する打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３と、打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３を往復運動させる刃物駆動機構５とを備える。打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３は、外形を歯車形状とする歯車状マット１１、１１１、２１１、３１１に繊維マット１０を裁断する刃先４を先端に設けてなる筒状の歯形刃物３Ａ、１０３Ａと、歯形刃物３Ａ、１０３Ａの内側に配置されて、繊維マット１０を裁断して歯車状マット１１、１１１、２１１、３１１の中心に貫通穴２７を設ける内側刃物３Ｂ、１０３Ｂとを備える。歯形刃物３Ａ、１０３Ａと内側刃物３Ｂ、１０３Ｂは焼き入れされた鋼材からなり、歯形刃物３Ａ、１０３Ａは金属ブロック１９を切削加工して、繊維マット１０を歯車形状に裁断する歯先刃４Ａと歯底刃４Ｂと歯面刃４Ｃとを設けている。内側刃物３Ｂ、１０３Ｂは切削加工されて先端縁にサブ刃先４Ｄを設けている。打ち抜き刃物３は、内側刃物３Ｂ、１０３Ｂのサブ刃先４Ｄと歯形刃物３Ａ、１０３Ａの刃先４とを同一平面に配置している。
【００１２】
以上の裁断装置は、低コストに製作できる打ち抜き刃物を使用しながら、強靭な補強繊維を厚く集合している繊維マットをも能率よく正確な歯形に裁断でき、さらに多数の繊維マットを繰り返し裁断しながら、正確な歯形に打ち抜きして、プラスチック歯車を安価に多量生産できる特徴を実現する。それは、以上の裁断装置の打ち抜き刃物が、外形を歯車形状とする歯車状マットに繊維マットを裁断する筒状の歯形刃物を備え、この歯形刃物は焼き入れされた鋼材であって、鋼材を切削加工して、歯車の歯先円を切断する歯先刃と、歯車の歯底を切断する歯底刃と、歯先刃と歯底刃とに連結されて歯車の歯面を切断する歯面刃とを刃先に設けている鋼材製とするからである。
【００１３】
さらに以上のプラスチック歯車に使用される繊維マットの裁断装置は、繊維マットを打ち抜き刃物で能率よく歯車状マットに裁断できることに加えて、裁断される歯車状マットの外周面の歪みを少なくしてより正確な外形に裁断できる特徴も実現する。それは、以上の裁断装置が、図２３に示すように、歯形刃物３Ａと内側刃物３Ｂとで一緒に繊維マット１０を裁断し、歯形刃物３Ａが歯車の外形を裁断するタイミングで、内側刃物３Ｂが歯車の中心に貫通穴２７を裁断して、歯形刃物３Ａと内側刃物３Ｂとの間で歯車状マット１１を裁断するからである。
【００１４】
弾性変形する繊維マットが歯形刃物で歯車形状に裁断されると、繊維マットを裁断するタイミングで、図２２の（１）に示すように、歯形刃物３Ａの刃先４の内側表面が中央凸に湾曲する形状で繊維マット１０が裁断される。それは、図２３の鎖線で示すように、歯形刃物３Ａの刃先４が繊維マット表面を円形リングに沿って押し潰して、押圧されない刃先４の内側が弾性的に突出するからである。裁断時に刃先１の内側で突出する繊維マット１０の表面は、刃先４の内形よりも大きくなって、裁断後には外径が大きくなって、図２２（１）の断面図に示すように、外周面の中央部に凹部ができる。
【００１５】
これに対して、歯形刃物３Ａの内側に内側刃物３Ｂを固定している打ち抜き刃物３で繊維マット１０を裁断すると、図２３の実線で示すように、歯形刃物３Ａと内側刃物３Ｂの両方が繊維マット１０の表面に押し付けられて裁断するので、歯形刃物３Ａと内側刃物３Ｂとの間で湾曲して突出する高さが小さくなり、表面がほぼ平面状に近い状態で裁断されて、図２２の（２）で示すように、外周面と内周面の中央部の凹部は小さくできる。このことは、裁断された歯車状マット１１の外周面と内周面の両方をより正確な歯車形状に裁断できる特徴を実現する。
【００１６】
本発明の裁断装置の歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、刃先４から後端に向かって次第に厚くしてなる形状であって、歯底刃４Ｂと歯面刃４Ｃとを先端縁とし、歯先４から後端に向かって延びる複数列の切削Ｖ溝１６を外周面に設けており、切削Ｖ溝１６を先端縁から後端に向かって次第に浅くなる形状であって、切削Ｖ溝１６の先端縁に設けられる歯底刃４Ｂの刃物角（α１）を歯先刃４Ａの刃物角（α２）よりも大きい形状とすることができる。
【００１７】
以上の裁断装置は、歯形刃物の刃先の変形を防止して、より多数の繊維マットを正確な歯車形状に裁断できる特徴がある。それは、鋼材からなる歯形刃物の外側面に、先端縁から次第に浅くなる切削Ｖ溝を設けて、この切削Ｖ溝の底部先端縁に設けられる歯底刃の刃物角（α１）を、歯先刃の刃物角（α２）よりも大きくして、刃先の変形を防止して繊維マットを裁断するからである。とくに、以上の歯形刃物は、内周側に突出して裁断時に変形しやすい歯底刃を強靭な構造として、打ち抜き時の衝撃で刃先が変形するのを確実に防止できる特徴がある。歯底刃は、歯車の歯底部を切断するために、局部的に内側に突出する形状となり、打ち抜き時に瞬間的に受ける衝撃力で変形しやすい。とくに、歯底刃４Ｂは、図６の断面図に示すように、歯先両面の中心線（Ａ）が歯形刃物３Ａの刃先４が往復運動する方向に対して内側に傾斜し、打ち抜き時に矢印Ｂで示す応力を受ける。この応力は、繊維マット１０を裁断する毎に繰り返し歯底刃４Ｂに作用して変形させる原因となる。歯底刃４Ｂが刃先４に作用する応力で次第に変形すると、打ち抜き刃物３は多数の繊維マット１０を正確な歯車形状に裁断できないが、以上の歯形刃物３Ａは、外周面に設けている切削Ｖ溝１６を、先端縁から後端に向かって次第に浅くして、変形しやすい歯底刃４Ｂの刃物角（α１）を歯先刃４Ａの刃物角（α２）よりも大きくして強靭な構造として打ち抜き時の衝撃で歯底刃４Ｂの変形を防止する。
【００１８】
本発明の繊維マットの裁断装置は、歯形刃物３Ａ、１０３Ａの内周面に、先端から後端に向かって延びる縦溝２１と凸条２２とを円周方向に並べて交互に配置して、縦溝底部の先端縁を歯先刃４Ａ、縦溝両側の先端縁を歯面刃４Ｃ、凸条頂上部の先端縁を歯底刃４Ｂとすることができる。
【００１９】
本発明の裁断装置の内側刃物１０３Ｂは、外側に突出する裁断凸部３１を設け、裁断凸部３１の先端縁を裁断刃３１Ａとして、裁断刃３１Ａをサブ刃先４Ｄと同一平面に配置する構造とすることができる。
【００２０】
以上の裁断装置は、内側刃物の外側に、先端縁に裁断刃を設けている裁断凸部を設けているので、裁断される歯車状マットの貫通穴に、円周から外側に突出するキー溝やスプライン溝等の軸方向溝を設けることができる。ところで、歯車状マットを補強繊維とするプラスチック歯車は、図２４に示すように、貫通穴２７の内面を補強するために、金属製、焼結金属製、セラミック製などの硬質のインナーリング２８を内側に固定している。インナーリング２８は、プラスチック歯車とのスリップを防止するために、図２５の斜視図に示すように、両面の中央部に沿って円周方向に一定のピッチで凸部２９を設けている。この凸部２９をプラスチック歯車の貫通穴の内部に埋設するために、図２６の断面図に示すように、インナーリング２８の両面に、貫通穴のある歯車形状に裁断された歯車状シート３０を積層し、これを加熱状態で圧縮して、プラスチック歯車に加工される。このプラスチック歯車の製造方法は、インナーリング２８の両面に薄い歯車状シート３０を多数に積層し、加圧し、加熱し、圧縮してプラスチック歯車とするので製造工程が著しく複雑になって製造コストが高くなり、また、インナーリング２８の外周面には中央部に円周方向に並べて複数の凸部を設けているので、インナーリング２８とプラスチック歯車との連結強度を高くできない欠点がある。それは、凸部をインナーリングの軸方向に長くできず、凸部をプラスチック歯車の内部に埋設するために、製造工程が複雑になるからである。
【００２１】
これに対し、以上の裁断装置で裁断された歯車状マットは、貫通穴の内周面に沿って、インナーリングの両端面まで軸方向に延びるキー溝やスプライン溝などの軸方向溝を設けることができるので、軸方向に延びるキーやスプライン凸条を設けているインナーリングや回転軸を挿入して、スリップしない構造で強固に連結できる特徴がある。また、貫通穴とその外周に設けられる軸方向溝は、インナーリングや回転軸の軸方向に延びるので、所定の厚さに裁断された歯車状マットの貫通穴にインナーリングや回転軸を挿入してプラスチック歯車を製作できる。このため、歯車状マットを使用してプラスチック歯車を能率よく簡単に製造でき、しかもプラスチック歯車とインナーリングや回転軸との連結強度を著しく強くして、スリップを確実に防止できる特徴がある。
【００２２】
本発明は、歯形刃物３Ａの外周面に、歯先４から後端に向かって延びる複数列の切削Ｖ溝１６を円周方向に並べて設け、内周面には、先端から後端に向かって延びる縦溝２１と凸条２２とを円周方向に並べて交互に配置して、切削Ｖ溝１６を凸条２２の外側に位置し、切削Ｖ溝１６と凸条２２の先端縁を歯底刃４Ｂと歯面刃４Ｃとし、縦溝底部の先端縁を歯先刃４Ａとし、さらに切削Ｖ溝１６と、凸条２２及び縦溝２１を中心軸に平行とし、内側刃物１０３Ｂは、外側に突出する裁断凸部３１を設けて、裁断凸部の先端縁に裁断刃３１Ａを設けて、裁断刃３１Ａをサブ刃先４Ｄと同一平面に配置することができる。
【００２３】
本発明の繊維マットの裁断装置は、内側刃物３Ｂ、１０３Ｂを歯形刃物３Ａに固定して、刃物駆動機構５で歯形刃物３Ａと内側刃物３Ｂ、１０３Ｂとを一緒に上下運動する構造とすることができる。
【００２４】
以上の裁断装置は、歯形刃物に内側刃物を固定して一緒に上下運動して繊維マットを裁断するので、歯形刃物と内側刃物との相対位置のずれを防止して、正確な形状の歯車状マットを裁断できる特徴がある。また、打ち抜き刃物を簡単に刃物駆動機構に連結しながら、正確な形状の歯車状マットを裁断できる特徴も実現する。
【００２５】
本発明の裁断装置の刃物駆動機構５は、打ち抜き刃物３、２０３を固定する上下台６を設けて、この上下台に歯形刃物３Ａと内側刃物３Ｂ、１０３Ｂとを固定し、刃物駆動機構５が歯形刃物３Ａと内側刃物３Ｂ、１０３Ｂとを一緒に上下運動する構造とすることができる。
【００２６】
以上の裁断装置は、歯形刃物に内側刃物を一緒に上下運動して繊維マットを裁断するので、歯形刃物と内側刃物との相対位置のずれを防止して、正確な形状の歯車状マットを裁断できる特徴がある。
【００２７】
本発明の裁断装置は、歯形刃物１０３Ａの外周面に、歯先４から後端に向かって延びる複数列の切削Ｖ溝１６を円周方向に並べて設け、さらに、歯形刃物１０３Ａの内周面には、先端から後端に向かって延びる縦溝２１と凸条２２とを円周方向に並べて交互に配置して、切削Ｖ溝１６を凸条２２の外側に位置し、さらに切削Ｖ溝１６と凸条２２の先端縁を歯底刃４Ｂと歯面刃４Ｃとして、縦溝２１底部の先端縁を歯先刃４Ａとし、さらにまた、切削Ｖ溝１６と、凸条２２及び縦溝２１を中心軸に対して傾斜し、内側刃物３Ｂには、先端縁に円形のサブ刃先４Ｄを設け、さらに刃物駆動機構５は歯形刃物１０３Ａと内側刃物３Ｂとが降下するに従って水平面内で一緒に回転する回転駆動機構５Ａを設け、回転駆動機構５Ａで移動される歯形刃物１０３Ａと内側刃物３Ｂとで外形をヘリカルギア形状として、中心に貫通穴２７のある歯車状マット１１１を裁断する構造とすることができる。
【００２８】
以上の繊維マットの裁断装置は、安価に多量生産できる打ち抜き刃物を使用しながら、補強繊維を厚く集合している繊維マットをも能率よく正確にヘリカルギア形状に裁断でき、さらに多数の繊維マットを繰り返し裁断しても正確なヘリカルギア形状の歯車状マットに打ち抜きできる特徴がある。また、歯形刃物と内側刃物とが回転しながらヘリカルギア形状の歯車状マットを裁断するので、刃先が繊維マットをよりスムーズに裁断して、外周面と内周面との歪みを少なくして、正確な外形の歯車状マットを裁断できる特徴も実現する。
【００２９】
本発明の裁断装置は、歯形刃物１０３Ａの外周面に、歯先から後端に向かって延びる複数列の切削Ｖ溝１６を円周方向に並べ、さらに、内周面には、先端から後端に向かって延びる縦溝２１と凸条２２とを円周方向に並べて交互に配置して、切削Ｖ溝１６を凸条２２の外側に位置し、切削Ｖ溝１６と凸条２２の先端縁を歯底刃４Ｂと歯面刃４Ｃとし、縦溝２１底部の先端縁を歯先刃４Ａとして、切削Ｖ溝１６と、凸条２２及び縦溝２１を中心軸に対して傾斜し、内側刃物１０３Ｂの先端縁に円形のサブ刃先４Ｄを設けて、サブ刃先４Ｄの外側には突出する裁断凸部３１を設け、裁断凸部３１の先端縁に設けている裁断刃３１Ａをサブ刃先４Ｄと同一平面に配置し、さらに、刃物駆動機構５には、内側刃物１０３Ｂを非回転状態で受け台１に向かって移動させる非回転駆動機構５Ｂと、歯形刃物１０３Ａを水平面内で回転させながら載せ台に向かって移動させる回転駆動機構５Ａとを設け、非回転駆動機構５Ｂで移動される内側刃物１０３Ｂで歯車状マット３１１に貫通穴２７を穿孔して、回転駆動機構５Ａで移動される歯形刃物１０３Ａで歯車状マット３１１の外形をヘリカルギア形状に裁断する構造とすることができる。
【００３０】
以上の繊維マットの裁断装置は、安価に多量生産できる打ち抜き刃物を使用しながら、補強繊維を厚く集合している繊維マットをも能率よく正確にヘリカルギア形状に裁断でき、さらに多数の繊維マットを繰り返し裁断しても正確なヘリカルギア形状の歯車状マットに打ち抜きできる。また、歯形刃物が回転しながら外形をヘリカルギア形状とする歯車状マットを裁断し、また、内側刃物が回転することなく、キー溝やスプライン溝の軸方向溝のある貫通穴を設けることができる。このため、この裁断装置で裁断される歯車状マットは、インナーリングや回転軸を強固に固定するヘリカルギア形状のプラスチック歯車を簡単で能率よく多量生産できる特徴も実現する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１にかかる裁断装置に使用する打ち抜き刃物の斜視図である。
【図２】図１に示す打ち抜き刃物の平面図である。
【図３】図１に示す打ち抜き刃物の底面図である。
【図４】図１に示す打ち抜き刃物の正面図である。
【図５】図１に示す打ち抜き刃物の歯底刃と歯先刃部分の垂直断面図である。
【図６】打ち抜き刃物の歯底刃が繊維マットを裁断する状態を示す断面図である。
【図７】金属ブロックを放電加工して筒体とし筒体を研削して図１に示す歯形刃物とする状態を示す斜視図である。
【図８】図１に示す打ち抜き刃物を使用し繊維マットを打ち抜きする裁断装置の概略斜視図である。
【図９】本発明の実施形態２にかかる裁断装置に使用する打ち抜き刃物の斜視図である。
【図１０】図９に示す打ち抜き刃物の平面図である。
【図１１】図９に示す打ち抜き刃物の底面図である。
【図１２】図９に示す打ち抜き刃物の正面図である。
【図１３】図９に示す打ち抜き刃物の歯底刃と歯先刃部分の垂直断面図である。
【図１４】金属ブロックを放電加工して筒体とし筒体を研削して図９に示す歯形刃物とする状態を示す斜視図である。
【図１５】図９に示す打ち抜き刃物を使用し繊維マットを打ち抜きする裁断装置の概略断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態にかかる内側刃物の斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態３にかかる裁断装置に使用する打ち抜き刃物の斜視図である。
【図１８】図１７に示す打ち抜き刃物を使用し繊維マットを打ち抜きする裁断装置の概略斜視図である。
【図１９】本発明の実施形態４にかかる裁断装置に使用する打ち抜き刃物の斜視図である。
【図２０】図１９に示す打ち抜き刃物を使用し繊維マットを打ち抜きする裁断装置の概略断面図である。
【図２１】図２０に示す裁断装置を使用し繊維マットを打ち抜きした歯車状マットの斜視図である。
【図２２】繊維マットを打ち抜きして得られる歯車マットの半径方向の概略断面図である。
【図２３】打ち抜き刃物が繊維マットを打ち抜きする状態を示す概略断面図である。
【図２４】インナーリングを内側に固定したプラスチック歯車を示す平面図である。
【図２５】インナーリングを示す斜視図である。
【図２６】図２４に示すプラスチック歯車を加工している状態の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための繊維強化プラスチックからなる平歯車やヘリカルギアに使用される繊維マットの裁断装置を例示するものであって、本発明は裁断装置を以下の構造、材質、方法には特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００３３】
本発明の裁断装置は、繊維マットを平歯車又はヘリカルギアに使用される歯車状マットに裁断する。裁断された歯車状マットはプラスチック歯車の補強繊維として使用される。裁断される繊維マットは樹脂が含浸されたプリプレグや、繊維を所定の厚さに集合して樹脂の含浸されないものである。プリプレグの繊維マットを裁断して得られる歯車状マットは、加圧状態でプラスチックを硬化させて繊維強化プラスチック歯車とし、プラスチックを含まない繊維マットを裁断した歯車状マットは、プラスチックを含浸し、あるいはプラスチックに埋設し、プラスチックを成形して繊維強化プラスチック歯車に加工する。歯車状マットを埋設している繊維強化プラスチック歯車は、プラスチックを硬化させた状態で外面を切削し、あるいは研磨してより高精度な外形の平歯車やヘリカルギアに完成される。
【００３４】
本発明は、繊維強化プラスチック歯車に使用する繊維マットを裁断するための装置にかかるものであって、プラスチック歯車の製造装置や製造方法にかかるものでない。したがって、繊維マットを歯車形状に裁断して得られる歯車状マットを使用して繊維強化プラスチック歯車とする方法や装置は、現在使用され、あるいはこれから開発される方法と装置が使用できる。
【００３５】
繊維強化プラスチック歯車の補強用に使用される繊維マットは、アラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）、ポリアミド繊維、ＰＢＯ繊維、超高強力ポリエチレン繊維、高強力ポリアリレート繊維等の有機繊維や、カーボン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ガラス繊維、金属繊維等の無機繊維をからなり、これ等の繊維を集合して所定の厚さとしたもの、さらに繊維間に熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を添加してなるプリプレグである。繊維マットは、繊維を集合したもので、とくに厚さ方向に延びる繊維によって三次元に繊維を集合してなる三次元繊維マットを使用して、プラスチック歯車の層間剥離を有効に阻止できる。この繊維マットを補強繊維として埋設している繊維強化プラスチック歯車は、軽量化しながら金属歯車に匹敵する強度を実現する。
【００３６】
繊維マットを歯車形状に裁断した歯車状マットは、複数枚を積層し、あるいは積層することなくプラスチックに埋設されて繊維強化プラスチック歯車に加工される。刃幅の広い、言い換えると厚いプラスチック歯車は、歯車状マットの積層枚数を多くして刃幅を広くできる。また、薄い歯車状マットは、積層枚数を多くして刃幅の広いプラスチック歯車にできる。したがって、歯車状マットを積層して製作されるプラスチック歯車は、歯車状マットの厚さと、プラスチック歯車の刃幅で、歯車状マットの積層枚数を調整して製作される。
【００３７】
図１ないし図４は、繊維マット１０を平歯車形状の歯車状マット１１に裁断する打ち抜き刃物３を示し、図９ないし図１２は、繊維マット１０をヘリカルギア形状の歯車状マット１１１に裁断する打ち抜き刃物１０３を示す。これ等の図に示す打ち抜き刃物３、１０３は、歯形刃物３Ａ、１０３Ａと、この歯形刃物３Ａ、１０３Ａの内側に固定されて、歯車状マット１１及、１１１の中心に貫通穴２７を設ける内側刃物３Ｂとからなる。
【００３８】
打ち抜き刃物３、１０３は、歯形刃物３Ａ、１０３Ａで歯車状マット１１、１１１の外形を歯車形状に裁断し、内側刃物３Ｂで歯車状マット１１、１１１の中心に貫通穴２７を裁断する。これ等の図に示す打ち抜き刃物３、１０３は、歯形刃物３Ａ、１０３Ａの刃先４と、内側刃物３Ｂのサブ刃先４Ｄとを同一平面に配置している。
【００３９】
歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、先端縁を刃先４とする刃物部３ａ、１０３ａと、この刃物部３ａ、１０３ａの後端側に一体構造に設けているベース部３ｂ、１０３ｂとからなる。歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、ベース部３ｂ、１０３ｂの硬度を刃物部３ａ、１０３ａの硬度よりも低く、言い換えると、刃先部３ａ、１０３ａの硬度をベース部３ｂ、１０３ｂの硬度よりも高くする。歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂとは異なる、すなわちベース部３ｂ、１０３ｂの金属を刃物部３ａ、１０３ａの金属よりも低硬度の金属製とする。この歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、低硬度のベース部３ｂ、１０３ｂの緩衝作用で、打ち抜き時の衝撃を吸収できる。したがって、この歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、繊維マット１０を打ち抜きするときの衝撃がベース部３ｂ、１０３ｂに吸収されて、繊維マット１０をスムーズに打ち抜きできる特徴がある。刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂとからなる歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、硬度が異なる金属で製作し、あるいは刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂとを同じ炭素鋼で製作して、焼き入れ工程で刃物部３ａ、１０３ａの硬度をベース部３ｂ、１０３ｂよりも高くすることもできる。
【００４０】
歯形刃物３Ａ、１０３Ａ及び内側刃物３Ｂは、トムソン刃のように薄い金属板を歯形に折り曲げては製作されない。歯形刃物３Ａ、１０３Ａと内側刃物３Ｂは鋼材を切削し、研削し、研磨して製作される。鋼材からなる歯形刃物３Ａ、１０３Ａと内側刃物３Ｂは、所定の形状に加工された状態で焼き入れして硬化される。歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、図７と図１４に示すように、所定の厚さの金属ブロック１９を切削し、研削し、刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂとを一体構造に連結する工程で製作される。刃物部３ａ、１０３ａとなる金属ブロック１９は焼き入れして硬化できる炭素鋼である。歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、図７と図１４に示すように、金属ブロック１９を筒状に切削して刃物部３ａ、１０３ａを製作し、これに別に製作したベース部３ｂ、１０３ｂを一体構造に溶接して筒体２０、１２０とし、この筒体２０、１２０の外側面を切削または研削して刃先４を設けた切削刃物３６、１３６とし、切削刃物３６、１３６を焼き入れした後、仕上げ研磨して鋭利な刃先４を設けて完成される。刃物部３ａ、１０３ａは、金属ブロック１９を放電加工して内面に軸方向に延びる凸条２２と縦溝２１を設けて製作される。図の刃物部３ａ、１０３ａは、厚い板状の金属ブロック１９を加工して製作しているが、刃物部３ａ、１０３ａは、図示しないが、円柱状や厚い円筒状の金属ブロックを加工して製作することもできる。
【００４１】
歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、刃物部３ａ、１０３ａの内形を歯車形状の外形とし、ベース部３ｂ、１０３ｂの内形を刃物部３ａ、１０３ａの内形よりも大きくしている。この歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、裁断された歯車状マット１１、１１１をスムーズにベース部３ｂ、１０３ｂに案内できる。さらにこの歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、刃物部３ａ、１０３ａの高さ（ｈ）、すなわち歯形刃物３Ａ、１０３Ａの軸方向の長さを、好ましくは裁断される歯車状マット１１、１１１の厚さに等しく、あるいはこれよりも長くする。この刃物部３ａ、１０３ａは、裁断された歯車状マット１１、１１１を刃物部３ａ、１０３ａの内側に案内して、裁断後において歯車状マット１１、１１１の変形を防止できる。ただし、刃物部３ａ、１０３ａの高さ（ｈ）は、歯車状マット１１、１１１の厚さよりも低くすることもできる。それは、ベース部３ｂ、１０３ｂの内形を大きくして、裁断された歯車状マット１１、１１１の変形を防止でき、また繊維マット１０のクッション性で、裁断された歯車状マット１１、１１１を弾性変形できるからである。
【００４２】
図４と図１２の歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、ベース部３ｂ、１０３ｂの高さ（Ｈ）を刃物部３ａ、１０３ａの高さ（ｈ）よりも高くしている。この歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、ベース部３ｂ、１０３ｂの緩衝作用が大きく、打ち抜き時の衝撃を少なくしてスムーズに繊維マット１０を歯車状マット１１、１１１に打ち抜きできる。さらに、刃物部３ａ、１０３ａよりも内形を大きくするベース部３ｂ、１０３ｂを高くする歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、裁断された複数枚の歯車状マット１１、１１１をベース部３ｂ、１０３ｂに案内してスムーズに取り出すことで、能率よく繊維マット１０を裁断できる特徴もある。
【００４３】
歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂとを溶接して一体構造に連結している。刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂを一体構造に連結し、切削加工して先端縁に歯車形状の刃先４を設けて切削刃物３６、１３６とし、切削刃物３６、１３６を焼き入れし、最後に研磨して完成される。刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂに加工される鋼材は、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用途に最適な値に調整する。歯形刃物３Ａ、１０３Ａ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、刃物部３ａ、１０３ａ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。ベース部３ｂ、１０３ｂは、刃物部３ａ、１０３ａよりも炭素の含有量の少ない炭素鋼板、たとえば、０．３％以上であって１％以下、好ましくは０．４％以上であって０．６％以下の炭素鋼板を使用する。ただし、刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂとを同じ炭化含有量の鋼材で製作することもできる。本明細書において鋼材の炭素含有量は質量パーセント濃度とする。
【００４４】
刃物部３ａ、１０３ａは、切削工程において、金属ブロック１９を放電加工して筒状に加工した後、研削工程において、砥石やヤスリで切削して先端に刃先４を設けて切削刃物３６、１３６とする。刃物部３ａ、１０３ａはベース部３ｂ、１０３ｂに連結された状態で、外周面を研削して刃先４を設け、あるいはベース部３ｂ、１０３ｂに連結しない状態で外周面を研削して刃先４を設けることができる。刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂとを連結する状態で外周面を研削して刃先４を設ける方法は、刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂの両方の外周面を研削して刃先４を設けることができるので、刃物部３ａ、１０３ａの高さ（ｈ）を低くできる。刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂが一体構造に連結され、外周面が研削されて刃先４が設けられた切削刃物３６、１３６は、焼き入れ工程で焼き入れされる。焼き入れ刃物は最後に仕上げ研磨して鋭利な刃先４が設けられる。
【００４５】
図７と図１４は、歯形刃物３Ａ、１０３Ａの製造工程を示す。図７は繊維マットを平歯車形状に裁断する歯形刃物３Ａの製造工程を、図１４は繊維マットをヘリカルギア形状に裁断する歯形刃物１０３Ａの製造工程を示す。これ等の図は、刃物部３ａ、１０３ａとベース部３ｂ、１０３ｂとを異なる鋼材で製作して、一体構造に連結して製作される歯形刃物３Ａ、１０３Ａの製造工程を示している。図示しないが、歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、ひとつの金属ブロックを切削加工して製造することもできるが、この方法で製造される歯形刃物は、切削工程において金属ブロックの内面と外面を刃物で切削して製作される。
【００４６】
図７と図１４に示す製造方法は、以上の工程で歯形刃物３Ａ、１０３Ａとなる切削刃物３６、１３６を加工する。この工程は、金属ブロック１９から刃物部３ａ、１０３ａとなる刃筒１０３ｃを分離する「切断工程」と、  刃筒１０３ｃにベース部３ｂ、１０３ｂを連結して外側面を研削する「研削工程」とからなる。
【００４７】
［切断工程］
切断工程は、刃物部３ａ、１０３ａとなる厚い金属ブロック１９を放電加工して、筒状の刃筒１０３ｃを金属ブロック１９から切り離す。刃筒１０３ｃは、内面を歯車形状として、外面を円柱に沿う形状としている。放電加工は、金属ブロック１９にワイヤ（図示せず）を貫通し、ワイヤと金属ブロック１９との間で放電させて、金属ブロック１９を切断して刃筒１０３ｃとする。放電加工は、ワイヤと金属ブロック１９とを相対的に移動させて、金属ブロック１９から刃筒１０３ｃを分離する。放電加工で金属ブロック１９から切り離された刃筒１０３ｃは、縦溝２１と凸条２２を内面に交互に平行に設けている。縦溝２１と凸条２２が設けられて、刃筒１０３ｃの内面は裁断される歯車形状となる。図７の歯形刃物３Ａは、縦溝２１と凸条２２が中心軸に平行で、繊維マット１０を平歯車に裁断する。図１４の歯形刃物１０３Ａは、縦溝２１と凸条２２が中心軸に対して傾斜してヘリカルギアを裁断する。凸条２２と縦溝２１の傾斜角は、ヘリカルギアの外周に設けられる歯の傾斜角に等しい。
【００４８】
内面を歯車形状とする刃筒１０３ｃは、放電加工で金属ブロック１９から簡単に加工される。金属ブロック１９と放電加工のワイヤとを相対的に移動して、刃筒１０３ｃの内面と外面の両方を切断できるからである。刃筒１０３ｃは、別に製作されたベース部１０３ｂを連結して筒体１２０とする。筒体１２０はベース部１０３ｂの内形を刃筒１０３ｃより大きく加工して、後端部の内側形状を先端部よりも大きくする。刃筒１０３ｃは、放電加工で外面形状を先端から後端に向かって大きくするテーパー状にすることもできる。刃筒１０３ｃは、円柱状や厚い円筒状の金属ブロックを放電加工して製作することもできる。刃筒１０３ｃの外形に等しい円柱状や円筒状の金属ブロックを使用して刃筒を放電加工する方法は、内面のみを切断して製作できる。
【００４９】
刃筒１０３ｃは、焼き入れすることなく後端にベース部１０３ｂを連結して、刃筒１０３ｃとベース部１０３ｂとを一体構造として筒体１２０とする。ベース部１０３ｂは、筒状の炭素鋼板の内面を切削し、あるいは研削して製作されたものである。ベース部１０３ｂは、内形を刃物部１０３ａの内形よりも大きくしている。刃筒１０３ｃに連結されるベース部１０３ｂは、内形を大きくして、筒体１２０の内形を先端部よりも後端部を大きくできる。このベース部１０３ｂは、内面に設けた凸条２２を先端から後端に向かって低くして、後端部の内形を先端部よりも大きくできる。
【００５０】
［研削工程］
この工程は、筒体２０、１２０の外側面を研削して、先端から後端に向かって外径を大きくするテーパー状に研削する。放電加工で外面をテーパー状に加工している筒体は、外面を研削してテーパー状に加工する工程を省略できる。さらにこの工程は、筒体２０、１２０の先端部の外周面を研削し、先端縁に歯車形状の先刃４を設けて切削刃物３６、１３６とする。
【００５１】
切削刃物３６、１３６の刃先４は、繊維マット１０を歯車形状に裁断するので、歯先刃４Ａと歯面刃４Ｃと歯底刃４Ｂとを連結する歯車形状である。歯先刃４Ａは、プラスチック歯車の歯先となる部分を、歯面刃４Ｃはプラスチック歯車の歯面となる部分を、歯底刃４Ｂは歯車の歯底となる部分を切断する。歯先刃４Ａと歯面刃４Ｃと歯底刃４Ｂとからなる刃先４は、筒体２０、１２０の外側面を研削して設けられる。
【００５２】
研削工程は、筒体２０、１２０の先端部の外面に切削Ｖ溝１６を研削して設けて、先端縁に歯面刃４Ｃと歯底刃４Ｂとを設ける。歯先刃４Ａは、筒体２０、１２０の先端部を外側面で研削して設けられる。切削Ｖ溝１６は、筒体２０、１２０内面に設けた凸条２２の外面対向位置に設けられる。図７の切削刃物３６は、平歯車を裁断する歯形刃物３Ａとなるので、凸条２２と切削Ｖ溝を筒体２０の中心軸と平行とする。図１４の切削刃物１３６は、ヘリカルギアを裁断する歯形刃物１０３Ａとなるので、凸条２２と切削Ｖ溝１６を筒体１２０の中心軸に対して傾斜する姿勢とする。切削Ｖ溝１６は先端縁の両面を歯面刃４Ｃとして、溝底部を歯底刃４Ｂとする。切削Ｖ溝１６の溝底部が刃先４を歯底刃４Ｂとするので、図７と図１４に示すように、溝底部を所定の曲率半径で湾曲する形状とし、あるいは図示しないが所定の横幅とすることができる。切削Ｖ溝１６は、筒体２０、１２０の先端から後端に向かって次第に浅くなる形状で、歯底刃４Ｂの刃物角を歯先刃４Ａの刃物角より大きくする。
【００５３】
図５と図１３は、歯先刃４Ａと歯底刃４Ｂを切削Ｖ溝１６と平行な方向に切断した断面形状を示している。この図において、実線は切削Ｖ溝１６の溝底に沿って切断した歯底刃４Ｂの断面形状を示し、鎖線は縦溝２１の溝底に沿って切断した歯先刃４Ａの断面形状を示している。歯底刃４Ｂの刃物角は、切削Ｖ溝１６を先端から後端に向かって浅くすることで、歯先刃４Ａの刃物角よりも大きくなる。図１と図３及び図９と図１１の歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、図３と図１１の正面図に示すように、切削Ｖ溝１６を後端（図において下端）まで延長せず、また歯底刃４Ｂを、筒体２０、１２０の内面に突出する部分に設けているので、図５と図１３に示すように、歯底刃４Ｂを設けている刃物部３ａの後端部の厚さ（Ｗ１）は、歯先刃４Ａを設けている刃物部３ａ、１０３ａの後端部の厚さ（Ｗ２）よりも厚い。耐久性に優れた歯形刃物３Ａ、１０３Ａの実現において、この独特の構造は極めて重要である。繊維マット１０の打ち抜き工程において、内側に突出する歯底刃４Ｂの変形歪みを防止して耐久性を向上させるからである。
【００５４】
図１ないし図５、及び図９ないし図１３に示す歯形刃物３Ａ、１０３Ａの刃物部３ａ、１０３ａは、切削Ｖ溝１６を後端に向かって次第に浅くし、さらに、歯底刃４Ｂを設けた部分の後端部の厚さ（Ｗ１）を、歯先刃４Ａを設けた部分の後端部の厚さ（Ｗ２）より大きくすることで、歯底刃４Ｂから歯形刃物３Ａ、１０３Ａである刃物部３ａ、１０３ａの後端までの歯底ライン１７の傾斜角、即ち歯底刃４Ｂの刃物角（α１）を、歯先刃４Ａから歯形刃物３Ａ、１０３Ａ後端までの傾斜角である歯先刃４Ａの刃物角（α２）よりも大きくしている。
【００５５】
さらに、刃先部は、刃先４の先端部分を、先端縁から１ｍｍ〜５ｍｍ幅で外側面を研削して、刃物角を先端に向かって次第に大きくして、刃先４先端の仕上げ角を１０度以上であって６０度以下、さらに好ましくは１５度以上であって４５度以下として耐久性を向上できる。さらに刃物部３ａ、１０３ａは、筒体２０、１２０の内側面の一部を研削して、先端から後端に向かって内側形状を次第に大きくするテーパー状に加工することもできる。
【００５６】
［焼き入れ工程］
切削刃物３６、１３６は、刃先４を硬くするために焼き入れする。焼き入れ工程は、刃先４のＨＲＣ硬度を６２以上、好ましくは約６５とするように焼き入れする。刃先４の硬度は硬くして寿命を長くできるが、硬すぎると脆くなって打ち抜き加工時に損傷しやすくなる。したがって、焼き入れ工程は、刃先４のＨＲＣ硬度を６２よりも高く、好ましくは６４よりも高く、かつ７２よりも低く、好ましくは６６より低くなるように焼き入れする。焼き入れ後の刃先４の硬度は、炭素の含有量と焼き入れ温度でコントロールする。焼き入れの温度を高くして刃先４の硬度を高くでき、温度を低くして硬度を低くできる。たとえば、刃物部３ａ、１０３ａの鋼材に、炭素の含有量を０．６％とする炭素鋼を使用し、焼き入れ温度を７８０℃〜９５０℃として、ＨＲＣ硬度を６２〜７２の範囲にできる。焼き入れ後のＨＲＣ硬度を６５とする歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、炭素の含有量を０．６％、焼き入れ温度を８５０℃とする。
【００５７】
［研磨工程］
焼き入れ刃物は、最後に仕上げ研磨して鋭利な刃先４とする。特に研削工程は、刃先４の先端部分の外側面を研磨して、仕上げ角を最適値に調整する。
【００５８】
歯形刃物３Ａ、１０３Ａは以上の工程で製作されるが、内側刃物３Ｂは、厚い炭素鋼板を円柱に沿う形状に湾曲し、両端を溶接して筒状に加工すると共に、先端部分を研削してサブ刃先４Ｄを設けた後、焼き入れし、焼き入れの後さらに仕上げ研磨して製作される。内側刃物３Ｂは、厚さを２ｍｍ〜５ｍｍとする炭素鋼板で製作される。炭素鋼板は、焼き入れする前工程で湾曲して円筒状に加工して、先端縁に円形のサブ刃先４Ｄを設ける。円筒状の炭素鋼板は、先端部分の内側面を研削して円形のサブ刃先４Ｄを設ける。
【００５９】
以上の内側刃物３Ｂは、金属板を湾曲して筒状に加工しているが、内側刃物３Ｂは、歯形刃物３Ａ、１０３Ａと同様に、金属ブロックを筒状に切削して製作することもできる。歯形刃物３Ａ、１０３Ａは、厚い板状の金属ブロック１９を放電加工して製作しているが、厚い筒状や円柱状の鋼材を切削し、研削して製作することもできる。板状の金属ブロック１９に代わって、円柱状の金属ブロックや厚い円筒状の金属ブロックから製作される歯形刃物は、円柱状や円筒状の鋼材を放電加工して切削し、あるいは切削又は研磨して製作できる。
【００６０】
内側刃物３Ｂは、サブ刃先４Ｄに向かって刃物角が次第に大きくなる形状として、打ち抜き時の衝撃でサブ刃先４Ｄが損傷するのを防止する。先端に向かって次第に刃物角を大きくする内側刃物３Ｂは、先端の仕上げ角が、耐久性と裁断能力に影響を与える。したがって、サブ刃先４Ｄの仕上げ角は、好ましくは、１５度以上であって６０度以下、最適には約３０度とする。内側刃物３Ｂは、サブ刃先４ＤのＨＲＣ硬度を歯形刃物３Ａ、１０３Ａと同等とするように焼き入れする。
【００６１】
図２と図１０の内側刃物３Ｂは連結金具２３を介して歯形刃物３Ａ、１０３Ａに固定している。連結金具２３は、内側刃物３Ｂ及び歯形刃物３Ａ、１０３Ａの後端部に溶接して固定されて、内側刃物３Ｂを歯形刃物３Ａ、１０３Ａの同心位置に配置し、かつ、内側刃物３Ｂのサブ刃先４Ｄと歯形刃物３Ａ、１０３Ａの刃先４を同一平面に配置する。図３の打ち抜き刃物３は、内側刃物３Ｂと歯形刃物３Ａとの間に４本の連結金具２３を放射状に固定している。図３の連結金具２３は、一端を内側刃物３Ｂの外側に溶接して固定し、他端を歯形刃物３Ａに設けた嵌合凹部に入れて溶接して固定している。連結金具２３と内側刃物３Ｂと歯形刃物３Ａは後端面を同一平面に配置している。この打ち抜き刃物３は、連結金具２３と内側刃物３Ｂと歯形刃物３Ａとを同一平面に配置している後端面を刃物駆動機構５で押圧して、繊維マット１０を裁断する。
【００６２】
図１６の斜視図に示す内側刃物１０３Ｂは、外側に突出する複数の裁断凸部３１を設けている。図の内側刃物１０３Ｂは、外周面に沿って一定のピッチで複数の裁断凸部３１を放射状に設けている。裁断凸部３１は先端縁に裁断刃３１Ａを設けている。裁断刃３１Ａはサブ刃先４Ｄと同一平面に配置されて、裁断する貫通穴２７にキー溝やスプライン溝などの軸方向溝３２を設ける。この内側刃物１０３Ｂは、歯形刃物３Ａ、１０３Ａと一緒に繊維マット１０を裁断して、裁断される歯車状マット２１１、３１１の貫通穴２７に放射状に軸方向溝３２を設ける。この内側刃物１０３Ｂは、放射状に裁断凸部３１を設けているので、裁断される歯車状マット２１１、３１１には貫通穴２７に沿って放射状に複数の軸方向溝３２が設けられる。この形状に裁断される歯車状マット２１１、３１１を使用するプラスチック歯車は、貫通穴２７の内面に固定するインナーリング２８や回転軸（図示せず）をスリップすることなく貫通穴２７の内面に連結できる。プラスチック歯車は、貫通穴２７の内面を補強するために、金属製、焼結金属製、セラミック製などの硬質のインナーリングを固定している。
【００６３】
インナーリング（図示せず）は、円周方向に一定のピッチで軸凸条を設けて、この軸凸条を貫通穴２７内面の連結穴に案内して連結強度を向上する。歯車状マット２１１、３１１は、貫通穴２７の内周面に沿って、インナーリングの両端面まで軸方向に延びる軸方向溝３２を設けているので、軸方向に延びる軸凸条を設けているインナーリングや回転軸を貫通穴２７に挿入して、スリップしない構造として連結強度を向上できる。また、貫通穴２７の外周に設けられた軸方向溝３２は、歯車状マット１１の両面まで延びるので、所定の厚さに裁断された歯車状マット１１の貫通穴２７に設けた軸方向溝３２に、インナーリングや回転軸に設けた軸凸条を挿入してプラスチック歯車を製作できる。軸方向溝３２は、歯車状マット２１１、３１１の両面まで延びるので、ここに挿入される軸凸条も歯車状マット２１１、３１１の両面まで延びる長さとしている。
【００６４】
外周に裁断凸部３１を設けている内側刃物１０３Ｂは、図１８に示す裁断装置にセットされて、回転することなく受け台１に接近して繊維マット１０を裁断して、歯車状マット３１１の貫通穴２７に軸方向溝３２を設ける。平歯車を裁断する歯形刃物３Ａは、回転することなく受け台１に接近して歯車状マット２１１を裁断するので、裁断凸部３１のある内側刃物１０３Ｂを歯形刃物３Ａに固定して、繊維マット１０を裁断できる。また、図２０に示す繊維マット１０をヘリカルギア形状に裁断する歯形刃物１０３Ａは、回転しながら繊維マット１０を裁断するので、裁断凸部３１のある内側刃物１０３Ｂを歯形刃物１０３Ａに固定することなく、内側刃物１０３Ｂを非回転状態で、歯形刃物１０３Ａを回転しながら受け台１の裁断面２に接近して、繊維マット１０をヘリカルギア形状で貫通穴２７のある歯車状マット３１１に裁断する。
【００６５】
図８、図１５、図１８及び図２０に示す裁断装置は、繊維強化プラスチック歯車に使用される繊維マット１０を裁断する。図８及び図１８は中心に貫通穴２７のある平歯車に使用される歯車状マット１１、２１１の裁断装置を示し、図１５及び図２０はヘリカルギアに使用される中心に円形の貫通穴２７のある歯車状マット１１１、３１１の裁断装置を示す。図８及び図１５は円形の貫通穴２７のある歯車状マット１１、１１１を裁断する装置を示し、図１８及び図２０は中心に放射状に軸方向溝３２のある貫通穴２７の歯車状マット２１１、３１１を裁断する装置を示す。
【００６６】
これ等の装置は、繊維マット１０を載せて打ち抜き刃物３、１０３，２０３、３０３で裁断する裁断面２を上面に有する受け台１と、この受け台１の裁断面２に向かって移動して、裁断面２に配置している繊維マット１０を、歯車形状に裁断する打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３と、この打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３を往復運動させる刃物駆動機構５とを備える。
【００６７】
受け台１は金属プレートで、裁断面２を平面状としている。受け台１は、全体又は表面をプラスチックやゴム製とすることもできる。金属プレートの受け台１は、表面に弾性シート１Ａを積層している。弾性シート１Ａは厚さを１ｍｍ〜１０ｍｍとするゴム状弾性体のシートである。上面に弾性シート１Ａを積層している受け台１は、打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３で繊維マット１０を打ち抜きする状態で、打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３の刃先４を弾性シート１Ａに密着させ、あるいは打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３の刃先４を弾性シート１Ａの表面に挿入して、繊維マット１０から裁断される歯車状マット１１の裁断縁１１Ａを綺麗に裁断できる。ただし、受け台１は、必ずしも上面に弾性シートを配置する必要はなく、弾性シートに代わって刃先で切断される軟質シートを積層し、あるいは弾性シートや軟質シートを積層することなく、受け台１の裁断面２に打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３を接近ないし接触させて、繊維マットを打ち抜き加工して裁断することもできる。
【００６８】
図８及び図１８の刃物駆動機構５は、打ち抜き刃物３、２０３を水平面内で回転することなく上下に往復運動させて、受け台１の裁断面２に載せている繊維マット１０を打ち抜き刃物３、２０３で打ち抜きして裁断する。この刃物駆動機構５は、打ち抜き刃物３、２０３を裁断面２に対して垂直方向に移動して、裁断面２の繊維マット１０を裁断する。
【００６９】
図８及び図１８の刃物駆動機構５は、打ち抜き刃物３、２０３を固定する上下台６と、この上下台６を上下に往復運動させるアクチュエーターのシリンダ７とを備えている。図の刃物駆動機構５は、アクチュエーターをシリンダとするが、アクチュエーターにはクランク軸とコンロッドとの組み合わせた機構も使用できる。打ち抜き刃物３、２０３は下端縁を刃先４として、上下台６の下面に垂直姿勢に固定される。上下台６は、内側刃物３Ｂ、１０３Ｂを上下に往復運動して繊維マット１０を歯車形状に打ち抜きする。繊維マット１０は、打ち抜き刃物３と受け台１の裁断面２とに挟まれて歯車形状に裁断される。
【００７０】
図１５及び図２０の裁断装置は、打ち抜き刃物１０３、３０３を回転させて繊維マット１０をヘリカルギア形状に裁断するので、刃物駆動機構５に回転駆動機構５Ａを設けている。回転駆動機構５Ａは、裁断面２に向かって移動する上下台６を水平面内で回転して、繊維マット１０をヘリカルギア形状の歯車状マット１１１、３１１を裁断する。
【００７１】
回転駆動機構５Ａは降下する上下台６を水平面内で回転させる。回転駆動機構５Ａは、上下台６の上下位置で回転位置を特定する。回転駆動機構５Ａは、打ち抜き刃物１０３、３０３の刃先４が、繊維マット１０を歯車形状に裁断する回転位置に、打ち抜き刃物１０３、３０３を回転させる。上下台６が回転することなく降下すると、裁断される歯車状マットの外形が平歯車の外形となるからである。回転駆動機構５Ａで回転されながら降下する打ち抜き刃物１０３、３０３は、繊維マット１０をヘリカルギア形状、すなわち回転軸に対して傾斜する歯先の歯車状マット１１１、３１１に裁断する。
【００７２】
以上の回転駆動機構５Ａは、上下台６を介して打ち抜き刃物１０３、３０３を水平面内で回転させるが、回転機構は、受け台１を回転し、あるいは上下台６と受け台１の両方を回転して、繊維マット１０を歯車形状に裁断することもできる。したがって、本発明は、刃物駆動機構５の回転駆動機構５Ａを、上下台６を回転させる機構に特定するものでなく、受け台１を回転し、あるいは受け台１と上下台６の両方を回転する機構とすることもできる。
【００７３】
回転駆動機構５Ａは、降下する上下台６を、降下位置に対して特定の回転角として回転する。回転駆動機構５Ａが降下する上下台６を回転する回転角、言い換えると、上下台６の降下距離に対する回転角は、プラスチック歯車の歯先の傾斜角を特定する。したがって、回転駆動機構５Ａが上下台６を回転する回転角、正確には降下距離に対する回転角は、裁断される歯車状マット１１１、３１１の歯先が、プラスチック歯車の傾斜角となる角度に設定される。
【００７４】
図１５の回転駆動機構５Ａは、上下台６の降下位置で上下台６の回転位置を特定するために、上下台６から半径方向に外側に向かって突出するガイド凸部２４と、このガイド凸部２４を案内するガイド溝２５を内面に設けている螺旋ガイド２６とを備える。螺旋ガイド２６は内面にガイド溝２５を設けている。ガイド溝２５は螺旋に沿う形状で、ここにガイド凸部２４を案内して、降下する上下台６の回転位置を特定する。この回転駆動機構５Ａは、ガイド溝２５の中心軸に対する傾斜角を調整して、上下台６の降下位置に対する回転位置を調整できる。ガイド溝２５の中心軸に対する傾斜角は、裁断される歯車状マット１１１の刃先４の傾斜角に設定される。図の回転駆動機構５Ａは、上下台６の外周の対向位置にガイド凸部２４を設けているが、回転機構は、図示しないが、外周に多数のガイド凸部を設け、各々のガイド凸部を案内するガイド溝を螺旋ガイドに設けることもできる。また、図の回転駆動機構５Ａは、上下台６にガイド凸部２４を設けて、螺旋ガイド２６にガイド溝２５を設けているが、ガイド凸部を螺旋ガイドに設けて、このガイド凸部を案内するガイド溝を上下台の外周に設けることもできる。
【００７５】
以上の回転駆動機構５Ａは、上下台６が降下する状態で、ガイド凸部２４がガイド溝２５に沿って移動して、上下台６の降下位置に対する回転位置を正確に特定する。また、この回転駆動機構５Ａは、極めて簡単な機構としながら、上下台６の降下位置に対する回転位置を正確に特定して、裁断される歯車状マット１１１を正確な歯車形状に裁断する。機構を簡単にできるのは、上下台６を回転するためにモータやシリンダなどのアクチュエーターを必要とせず、さらにアクチュエーターを制御するための制御機構も必要としないからである。ただし、本発明は、回転駆動機構５Ａを以上の構造に特定するものでなく、たとえば、上下台６の上下位置をセンサで検出し、センサの検出位置で、上下台６をシリンダやモータなどのアクチュエーターで回転する機構とすることもできるのは言うまでもない。
【００７６】
図１５の裁断装置は、歯形刃物１０３Ａと内側刃物３Ｂの両方を上下台６に固定している。この裁断装置は、歯形刃物１０３Ａと内側刃物３Ｂの両方が回転しながら、繊維マット１０を貫通穴２７のあるヘリカルギア形状に裁断する。回転しながら繊維マット１０を裁断する内側刃物３Ｂは、刃先４が繊維マット１０を円周方向に移動しながら裁断して、貫通穴２７の内周縁を綺麗な状態に裁断できる。この内側刃物３Ｂは、歯車状マット１１１の中心に円形の貫通穴２７を裁断する。
【００７７】
図２０の刃物駆動機構５は、内側刃物１０３Ｂを非回転状態で受け台１に向かって移動させる非回転駆動機構５Ｂと、歯形刃物１０３Ａを水平面内で回転させながら受け台１に向かって移動させる回転駆動機構５Ａとを備えている。刃物駆動機構５は降下する歯形刃物１０３Ａを回転するが、内側刃物１０３Ｂを回転することなく降下して繊維マット１０を裁断する。したがって、この刃物駆動機構５は、歯形刃物１０３Ａを固定している第１の上下台６Ａと、この第１の上下台６Ａの中心に回転自在に配置している第２の上下台６Ｂとを備える。回転駆動機構５Ａは降下する第１の上下台６Ａのみを回転して、一緒に降下する第２の上下台６Ｂを回転しない。非回転駆動機構５Ｂは、第２の上下台６Ｂを直接にアクチュエーターのシリンダ７に連結されて、水平面内で回転することなく上下運動する。また第１の上下台６Ａは、回転駆動機構５Ａを介してアクチュエーターのシリンダ７に連結されて、回転しながら降下する。
【００７８】
図２０の刃物駆動機構の回転駆動機構５Ａは、降下する第１の上下台６Ａのみを回転させる。この回転駆動機構５Ａは、第１の上下台６Ａの上面に配置しているプッシャープレート３３と、このプッシャープレート３３をアクチュエーターのシリンダ７に連結するコンロッド３４とを備える。プッシャープレート３３は円盤状で、第１の上下台６Ａとの対向面にスリップできるように、第１の上下台６Ａの上面に配置される。プッシャープレート３３と第１の上下台６Ａとの摩擦抵抗は、間に油膜を設け、あるいは摩擦抵抗の小さいメタル（図示せず）を配置して小さくできる。シリンダの上昇工程で第１の上下台６Ａが持ち上げられるように、第１の上下台６Ａには、プッシャープレート３３の外周縁と内周縁に引っ掛けられるフック３５を固定している。プッシャープレート３３はコンロッド３４を介してアクチュエーターのシリンダ７に回転しない状態で連結されて、第１の上下台６Ａはプッシャープレート３３を回転自在にシリンダ７に連結される。
【００７９】
図２０の回転駆動機構５Ａは、図１５と同じ構造の機構で第１の上下台６Ａを回転しながら降下させる。第１の上下台６Ａは、降下する状態で、ガイド凸部２４をガイド溝２５に案内する。ガイド凸部２４がガイド溝２５に沿って移動して、第１の上下台６Ａは、降下位置に対する回転位置が正確に特定される。
【００８０】
図８、図１５、図１８及び図２０の裁断装置は、打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３を上下に往復運動させて、受け台１の裁断面２に配置している繊維マット１０を受け台１と打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３で挟んで歯車形状に歯車状マット１１、１１１、２１１、３１１に裁断する。
【００８１】
以上の打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３を備える図８、図１５、図１８及び図２０の裁断装置は、以下の工程で繊維強化プラスチックのプラスチック歯車に使用される繊維マット１０を歯車形状に裁断する。
【００８２】
［繊維マットを受け台にセットする工程］
シリンダ７で上下台６を持ち上げ、上下台６の下面に固定している打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３を上昇位置に配置する。この状態で、打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３は受け台１から上に離して配置される。
受け台１の裁断面２に繊維マット１０を載せる。繊維マット１０と裁断面２との間には弾性シート１Ａを積層する。
【００８３】
［打ち抜き刃物を降下する状態］
シリンダ７が上下台６を押し下げる。降下する上下台６は、下面に固定している打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３で繊維マット１０を歯車形状の歯車状マット１１に裁断する。打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３は、歯形刃物３Ａ、１０３Ａの内側に内側刃物３Ｂ、１０３Ｂを配置し、また歯形刃物３Ａ、１０３Ａの刃先４と、内側刃物３Ｂ、１０３Ｂのサブ刃先４Ｄとを同一平面に配置して、歯形刃物３Ａ、１０３Ａと内側刃物３Ｂ、１０３Ｂとを一緒に降下させるので、歯形刃物３Ａ、１０３Ａで歯車状マット１１、１１１、２１１、３１１の外形を歯車形状に裁断し、内側刃物３Ｂ、１０３Ｂで歯車状マット１１、１１１、２１１、３１１の中心に貫通穴２７を設ける。歯形刃物３Ａ、１０３Ａと内側刃物３Ｂ、１０３Ｂは、刃先４で繊維マット１０を歯車形状に裁断した後、さらに裁断面２の弾性シート１Ａに食い込んで繊維マット１０を確実に歯車状マット１１に裁断する。
【００８４】
図８の裁断装置は、歯形刃物３Ａと内側刃物３Ｂを水平面内で回転させることなく降下して平歯車形状の歯車状マット１１を裁断する。
図１５の裁断装置は、歯形刃物１０３Ａと内側刃物３Ｂを一緒に水平面内で回転させながら降下して、ヘリカルギア形状の歯車状マット１１１を裁断する。この装置で裁断される歯車状マット１１１は、中心の貫通穴２７が円形となる。
図１８の裁断装置は、歯形刃物３Ａと内側刃物１０３Ｂを水平面内で回転させることなく降下して平歯車形状の歯車状マット２１１を裁断する。この装置で裁断される歯車状マット３１１は、中心の貫通穴２７が内周縁に沿って放射状の軸方向溝３２が設けられる。
図２０の裁断装置は、歯形刃物１０３Ａを水平面内で回転させながら降下させて、内側刃物１０３Ｂを水平面内で回転することなく降下して、ヘリカルギア形状の歯車状マット２１１を裁断する。この装置で裁断される歯車状マット３１１は、中心の貫通穴２７が内周縁に沿って放射状の軸方向溝３２が設けられる。
円形となる。
【００８５】
裁断時に、回転しないで降下する歯形刃物３Ａは平歯車形状の歯車状マット１１、２１１を裁断し、回転しながら降下する歯形刃物１０３Ａは、外形をヘリカルギア形状とする歯車状マット１１１、３１１を裁断する。円筒状の内側刃物３Ｂは、回転しない状態で降下し、あるいは回転しながら降下して、歯車状マット１１、１１１の中心に円形の貫通穴２７を裁断する。外周に裁断凸部３１を設けている内側刃物１０３Ｂは、回転しない状態で降下して、歯車状マット２１１、３１１の中心に設ける貫通穴２７の内周縁に軸方向溝３２を設ける。図１８の裁断装置は、上下台６が回転しない状態で降下するので、平歯車を裁断する歯形刃物３Ａの内側に、図１６に示す外側に裁断凸部３１を設けている内側刃物１０３Ｂを固定して、中心の貫通穴２７の内周縁に軸方向溝３２を設ける平歯車形状の歯車状マット２１１を裁断できる。
【００８６】
歯形刃物３Ａ、１０３Ａの内側に内側刃物３Ｂ、１０３Ｂを固定して、歯形刃物３Ａ、１０３Ａと内側刃物３Ｂ、１０３Ｂとの両方で同時に繊維マット１０を裁断する打ち抜き刃物３、１０３，２０３、３０３は、裁断される歯車状マット１１、１１１、２１１、３１１を正確な歯車形状に裁断できる。それは、歯形刃物３Ａ、１０３Ａと内側刃物３Ｂ、１０３Ｂとの間に繊維マット１０を挟む状態で中心に貫通穴２７のある歯車形状に裁断するからである。
【００８７】
［裁断された歯車状マットの取り出し工程］
裁断された歯車状マット１１、１１１、２１１、３１１は、歯形刃物３Ａ、１０３Ａと内側刃物３Ｂ、１０３Ｂとの間に挿入される。シリンダ７で上下台６を上昇し、上下台６で打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０を上昇して、打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３の内側に挿入された歯車状マット１１、１１１、２１１、３１１を打ち抜き刃物３、１０３、２０３、３０３から抜き出す。
【符号の説明】
【００８８】
１…受け台            １Ａ…弾性シート
２…裁断面
３、１０３、２０３、３０３…打ち抜き刃物
３Ａ、１０３Ａ…歯形刃物
３Ｂ、１０３Ｂ…内側刃物
３ａ、１０３ａ…刃物部
３ｂ、１０３ｂ…ベース部
１０３ｃ…刃筒
４…刃先
４Ａ…歯先刃
４Ｂ…歯底刃
４Ｃ…歯面刃
４Ｄ…サブ刃先
５…刃物駆動機構
５Ａ…回転駆動機構
５Ｂ…非回転駆動機構
６…上下台
６Ａ…第１の上下台
６Ｂ…第２の上下台
７…シリンダ
１０…繊維マット
１１、１１１、２１１、３１１…歯車状マット
１１Ａ…裁断縁
１６…切削Ｖ溝
１７…歯底ライン
１８…外側ライン
１９…金属ブロック
２０、１２０…筒体
２１…縦溝
２２…凸条
２３…連結金具
２４…ガイド凸部
２５…ガイド溝
２６…螺旋ガイド
２７…貫通穴
２８…インナーリング
２９…凸部
３０…歯車状シート
３１…裁断凸部
３１Ａ…裁断刃３１Ａ
３２…軸方向溝
３３…プッシャープレート
３４…コンロッド
３５…フック
３６、１３６…切削刃物
【図１】
2019002104.tif 000003
【図２】
2019002104.tif 000004
【図３】
2019002104.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019002104.tif 000009
【図８】
2019002104.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2019002104.tif 000012
【図１１】
2019002104.tif 000013
【図１２】
2019002104.tif 000014
【図１３】
2019002104.tif 000015
【図１４】
2019002104.tif 000016
【図１５】
2019002104.tif 000017
【図１６】
2019002104.tif 000018
【図１７】
2019002104.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2019002104.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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