(57)【要約】【課題】  紐状圧伸薬が途中で切れたりすることなく円滑に供給され、一定の長さに精度良く切断することができる紐状圧伸薬の切断装置及び切断方法を提供する。【解決手段】  ガス発生剤より得られる紐状圧伸薬１２の切断装置は、紐状圧伸薬１２を連続して供給する供給装置１３と、紐状圧伸薬１２を一定の長さに切断する切断機構１４と、紐状圧伸薬１２の弛み部分１７における紐状圧伸薬１２の弛み量を検知する弛み量検知センサー１５と、紐状圧伸薬１２の供給速度及び切断機構１４による切断速度を調節するための制御装置１６とを備えている。制御装置１６は、弛み量検知センサー１５によって検知された紐状圧伸薬１２の弛み量に基づいて、インバータモータの周波数を変化させ、インバータモータによって駆動される紐状圧伸薬１２の供給速度とインバータモータによって駆動される切断機構１４による切断速度とを調節する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス発生剤の原料成分を圧出成形して得られる紐状圧伸薬を供給する供給装置と、該供給装置によって供給される紐状圧伸薬を一定の長さに切断する切断機構と、前記供給装置内に紐状圧伸薬の弛み部分を設け、その弛み部分における紐状圧伸薬の弛み量を検知する弛み量検知センサーと、弛み量検知センサーによって検知された紐状圧伸薬の弛み量に基づいて供給装置から供給される紐状圧伸薬の供給速度及び切断機構による切断速度を調節するための制御装置とを備えることを特徴とする紐状圧伸薬の切断装置。
【請求項２】
前記供給装置はインバータモータによって回転駆動される一対のローラを備え、両ローラ間に紐状圧伸薬を挟んで供給するように構成され、切断機構はインバータモータによって駆動されるロータリーカッターにより構成され、制御装置はインバータモータの周波数を変化させることにより供給装置のローラの回転速度及びロータリーカッターの回転速度を調節するように構成されている請求項１に記載の紐状圧伸薬の切断装置。
【請求項３】
前記紐状圧伸薬の直径は０.５〜１０ｍｍである請求項１又は請求項２に記載の紐状圧伸薬の切断装置。
【請求項４】
前記紐状圧伸薬は主剤と水又は有機溶剤とよりなり、水又は有機溶剤の含有量が主剤に対して５〜１００重量％である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の紐状圧伸薬の切断装置。
【請求項５】
前記紐状圧伸薬の主剤には高分子結合剤が含まれ、その高分子結合剤の含有量が主剤中に４重量％以上である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の紐状圧伸薬の切断装置。
【請求項６】
請求項１に記載の紐状圧伸薬の切断装置を用い、供給装置によって紐状圧伸薬を供給し、供給された紐状圧伸薬の弛み量を弛み量検知センサーで検知した後、紐状圧伸薬を切断機構によって一定の長さに切断するとともに、弛み量検知センサーで検知された紐状圧伸薬の弛み部分における弛み量に基づいて制御装置により供給装置から供給される紐状圧伸薬の供給速度と切断機構の切断速度とを調節しながら紐状圧伸薬の切断を行なうことを特徴とする紐状圧伸薬の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアバッグ、ライフル銃又は戦車砲等に用いられるガス発生剤の原料成分から得られる紐状圧伸薬を一定の長さに切断するための紐状圧伸薬の切断装置及び切断方法に関するものである。さらに詳しくは、紐状圧伸薬が途中で切れたりすることなく円滑に供給され、一定の長さに精度良く切断することができる紐状圧伸薬の切断装置及び切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に発射薬として用いられる小粒状無煙火薬の燃焼性能は、組成及び形状により左右されるものである。特にその形状のうち、薬長の不揃いは、銃弾の速度及び銃腔内の圧力に大きく影響する。例えば、極端に薬長の長い薬粒が多く存在すると、その薬粒は完全に燃え尽きることができず、燃焼残渣として残るため、目的とする圧力が発生せず、銃弾の速度が低下する。また、薬長が極端に短い薬粒が多く存在すると、銃腔内で爆発的な燃焼を起こし、異常となる高い圧力を発生するため、銃の損傷などを引き起こすおそれがある。従って、安定した銃腔内圧力及び安定した銃弾速度を得るためには、薬長のばらつきをできる限り小さくし、狭い分布を持つものにする必要がある。
【０００３】
また、車両に搭載されるエアバック用ガス発生剤やプリテンショナー用ガス発生剤についても同様であり、薬長のばらつきが大きいと要求される燃焼性能を満足できず、乗員の保護を確実に行うことができなくなる。エアバック用ガス発生剤やプリテンショナー用ガス発生剤に要求される薬長の精度は、前記発射薬の要求値よりもさらに厳しいものである。
【０００４】
紐状の圧伸薬を切断してこれらの成形物を調製する装置としては、適当に乾燥させた圧伸薬をラチェットホイールにより決められる間隔で切断刃を動かして切断するいわゆるギロチン切断機が用いられる。しかし、ギロチン切断機は、その構成部品にラチェットホイールを使用しているために、ラチェットの一ピッチ送りの長さから適応できる切断薬長に限界がある。また、この切断機にて切断したものは、薬長のばらつきが大きく、分布の広いものとなる傾向にあり、かつ切断効率が低い等の欠点があった。
【０００５】
そこで、圧伸機から圧出された複数の紐状圧伸薬を１束にまとめ、直接ロータリーカッター切断機にて切断する連続切断装置も知られている（例えば特許文献１を参照）。
この切断装置によれば、薬長のばらつきが小さく、分布の狭い好ましい切断薬が得られる。しかも、圧伸機周辺での作業が極力抑えられるため好ましいものである。
【０００６】
さらに棒状無煙火薬の連続切断装置として、棒状圧伸薬の速度を検知する速度検知センサーと、該センサーからの信号で駆動される第一可変速送り込み部と、切断カッターを有する切断部と、切断部の後方に配置される第ニ可変速送り込み部と、薬長調節部とからなるものが知られている（例えば特許文献２参照）。この薬長調節部は第ニ可変速送り込み部の棒状圧伸薬を薬長調節センサーで検知して切断部の動作伝導部に信号を送るものである。
【特許文献１】特公昭５７−４７１４７号公報（第１〜３頁）
【特許文献２】特公平６−２６３３号公報（第１頁、第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に記載された切断装置では、圧伸機から圧出される紐状圧伸薬の圧出速度は１本毎に異なるものであり、またそれぞれの圧伸薬の圧出速度は随時変動しているものである。従って、圧出速度の異なる複数の紐状薬を１束にまとめ、直接ロータリーカッターにて連続切断すると、圧伸薬を安定してロータリーカッターに送り込むことができず、切断された薬長のばらつきが大きいものになるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された切断装置では、切断部の前に棒状圧伸薬の速度を検知する速度検知センサーを設けて第一可変速送り込み部を駆動し、切断部の後に薬長調節センサーを設けて第ニ可変速送り込み部を駆動する必要がある。このため、切断装置の構造が複雑になるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、簡易な構成により紐状圧伸薬を安定した状態で供給することができ、一定の長さに精度良く切断することができる紐状圧伸薬の切断装置及び切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】
【００１０】
前記目的を達成するために、第１の発明の紐状圧伸薬の切断装置は、ガス発生剤の原料成分を圧出成形して得られる紐状圧伸薬を供給する供給装置と、該供給装置によって供給される紐状圧伸薬を一定の長さに切断する切断機構と、前記供給装置内に紐状圧伸薬の弛み部分を設け、その弛み部分における紐状圧伸薬の弛み量を検知する弛み量検知センサーと、弛み量検知センサーによって検知された紐状圧伸薬の弛み量に基づいて供給装置から供給される紐状圧伸薬の供給速度及び切断機構による切断速度を調節するための制御装置とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明の紐状圧伸薬の切断装置は、第１の発明において、前記供給装置はインバータモータによって回転駆動される一対のローラを備え、両ローラ間に紐状圧伸薬を挟んで供給するように構成され、切断機構はインバータモータによって駆動されるロータリーカッターにより構成され、制御装置はインバータモータの周波数を変化させることにより供給装置のローラの回転速度及びロータリーカッターの回転速度を調節するように構成されているものである。
【００１２】
第３の発明の紐状圧伸薬の切断装置は、第１又は第２の発明において、前記紐状圧伸薬の直径は０.５〜１０ｍｍである。
第４の発明の紐状圧伸薬の切断装置は、第１から第３のいずれかの発明において、前記紐状圧伸薬は主剤と水又は有機溶剤とよりなり、水又は有機溶剤の含有量が主剤に対して５〜１００重量％である。
【００１３】
第５の発明の紐状圧伸薬の切断装置は、第１から第４のいずれかの発明において、前記紐状圧伸薬の主剤には高分子結合剤が含まれ、その高分子結合剤の含有量が主剤中に４重量％以上である。
【００１４】
第６の発明の紐状圧伸薬の切断方法は、第１の発明の紐状圧伸薬の切断装置を用い、供給装置によって紐状圧伸薬を供給し、供給された紐状圧伸薬の弛み量を弛み量検知センサーで検知した後、紐状圧伸薬を切断機構によって一定の長さに切断するとともに、弛み量検知センサーで検知された紐状圧伸薬の弛み部分における弛み量に基づいて制御装置により供給装置から供給される紐状圧伸薬の供給速度と切断機構の切断速度とを調節しながら紐状圧伸薬の切断を行なうことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上詳述したように本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
第１の発明の紐状圧伸薬の切断装置によれば、簡易な構成により紐状圧伸薬を安定した状態で供給することができ、一定の長さに精度良く切断することができる。
【００１６】
第２の発明の紐状圧伸薬の切断装置によれば、第１の発明の効果に加えて、インバータモータにより駆動される供給装置のローラの回転速度とロータリーカッターの回転速度を精度良く調節することができる。
【００１７】
第３の発明の紐状圧伸薬の切断装置によれば、第１又は第２の発明の効果に加えて、紐状圧伸薬の適切な撓みを得ることができる。
第４の発明の紐状圧伸薬の切断装置によれば、第１から第３のいずれかの発明の効果に加えて、紐状圧伸薬の軟らかさを調整してその強度を保持することができる。
【００１８】
第５の発明の紐状圧伸薬の切断装置によれば、第１から第４のいずれかの発明の効果に加えて、紐状圧伸薬の靭性を向上させることができる。
第６の発明の紐状圧伸薬の切断方法によれば、紐状圧伸薬が途中で撓んだり切れたりすることなく、一定の長さに精度良く切断することができるとともに、紐状圧伸薬を連続的かつ容易に切断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。
図１はエアバッグ、ライフル銃又は戦車砲等に用いられるガス発生剤の紐状圧伸薬の切断装置を示す概略説明図である。なお、本実施形態では１本の紐状圧伸薬について説明するが、実際には複数本、例えば１０本の紐状圧伸薬が並行して供給されて切断されるようになっている。この図１に示すように、紐状圧伸薬の切断装置は、圧伸機１１から圧出される紐状圧伸薬１２を連続供給する供給装置１３と、紐状圧伸薬１２を一定の長さに切断する切断機構１４と、紐状圧伸薬１２についての弛み量検知センサー１５と、紐状圧伸薬１２の供給速度及び切断速度を調節する制御装置１６とを備えている。紐状圧伸薬１２がこの切断機構１４によって一定の長さに切断されることにより、ガス発生剤成形物が得られる。
【００２０】
まず、紐状圧伸薬１２を調製するためのガス発生剤の原料成分について説明する。
ガス発生剤の原料成分は、酸化剤、燃料成分、高分子結合剤（バインダー）及びその他の添加剤により構成されている。これらの原料成分は紐状圧伸薬１２の主剤となるものである。酸化剤は特に限定されず、公知の酸化剤のいずれもが使用できる。具体的には、硝酸塩、亜硝酸塩、塩基性硝酸塩、オキソハロゲン酸塩等が挙げられる。硝酸塩としては、例えば硝酸アンモニウム等のアンモニウム塩；硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の硝酸のアルカリ金属塩；硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム等の硝酸のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。亜硝酸塩としては、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム等の亜硝酸のアルカリ金属塩；亜硝酸バリウム、亜硝酸ストロンチウム等の亜硝酸のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。塩基性硝酸塩としては、塩基性硝酸銅、塩基性硝酸マンガン、塩基性硝酸鉄、塩基性硝酸モリブデン、塩基性硝酸ビスマス、塩基性硝酸セリウム等が挙げられる。
【００２１】
オキソハロゲン酸塩としては、ハロゲン酸塩、過ハロゲン酸塩等が挙げられる。ハロゲン酸塩としては、塩素酸カリウム、塩素酸ナトリウム等のハロゲン酸のアルカリ金属塩；塩素酸バリウム、塩素酸カルシウム等のハロゲン酸のアルカリ土類金属塩；塩素酸アンモニウム等のハロゲン酸のアンモニウム塩が挙げられる。過ハロゲン酸塩としては、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム等の過ハロゲン酸のアルカリ金属塩；過塩素酸バリウム、過塩素酸カルシウム等の過ハロゲン酸のアルカリ土類金属塩、過塩素酸アンモニウム等の過ハロゲン酸のアンモニウム塩等が挙げられる。
【００２２】
酸化剤は混合性と燃焼性の点から粉末であることが望ましい。粉末の平均粒子径は１〜５００μｍであることが好ましい。この平均粒子径が１μｍ未満の場合、酸化剤粉末の製造が困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が５００μｍを越える場合、バインダーと混合しにくいため、得られるガス発生剤成形物の機械的物性が悪くなり、燃焼速度が遅くなる傾向にある。さらにガス発生剤成形物の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、平均粒子径は１〜２００μｍであることがより好ましく、１〜１００μｍであることが特に好ましい。
【００２３】
次に燃料成分は特に限定されず、公知の燃料成分のいずれもが使用できる。具体的には、含窒素化合物、有機酸、有機酸の塩、粉末状微結晶炭素等が挙げられる。含窒素化合物としては、ニトラミン化合物、グアニジン誘導体、テトラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ヒドラジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体等が挙げられる。
【００２４】
ニトラミン化合物としてはＲＤＸ（トリメチレントリニトロアミン）、ＨＭＸ（テトラメチレンテトラニトロアミン）等、グアニジン誘導体としてはニトログアニジン、ＴＡＧＮ（トリアミノグアニジンナイトレ−ト）等、テトラゾール誘導体としてはアミノテトラゾール、テトラゾール、アゾテトラゾール、ビテトラゾール等、トリアゾール誘導体としてはトリアゾール、ウラゾール等、ヒドラジン誘導体としてはＨＮ（硝酸ヒドラジン）等、アゾジカルボンアミド誘導体としてはアゾジカルボンアミド、ヒドラゾジカルボンアミド等が挙げられる。
【００２５】
また、含窒素化合物、有機酸及び有機酸の塩の平均粒子径は１〜５００μｍであることが好ましい。平均粒子径が１μｍ未満では紐状圧伸薬を成形することが困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が５００μｍを越えるとガス発生剤成形物の燃焼速度向上の効果が発揮されない傾向にある。さらにガス発生剤成形物の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、平均粒子径は１〜１００μｍであることがより好ましく、１〜３０μｍであることが特に好ましい。
【００２６】
粉末状微結晶炭素としては、活性炭、木炭、コークス、獣炭、骨炭、瀝青炭及びカーボンブラック等が挙げられる。粉末状微結晶炭素は混合性と燃焼性の点から粉末であることが望ましい。粉末の平均粒子径は０.１〜５００μｍであることが好ましい。平均粒子径が０.１μｍ未満の場合、紐状圧伸薬を成形することが困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が５００μｍを越える場合、ガス発生剤成形物の燃焼速度が遅くなる傾向にある。さらにガス発生剤成形物の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、平均粒子径は１〜１００μｍであることがより好ましく、３〜５０μｍであることが特に好ましい。
【００２７】
次に、前記高分子結合剤とは、燃料成分としての機能と、酸化剤及び燃料成分の粉体成分をグレイン状（粒状）に成形する結合剤としての機能とを有するものである。このような高分子結合剤としては、セルロース系高分子、ポリビニル系高分子、ポリエステル系高分子、ポリウレタン系高分子、ポリエーテル系高分子、ポリ（メタ）アクリル系高分子等が挙げられる。セルロース系高分子としては、例えばニトロセルロ−ス、酢酸セルロ−ス、カルボキシメチルセルロ−ス及びその塩、カルボキシメチルエチルセルロ−ス、ヒドロキシメチルセルロ−ス、ヒドロキシエチルセルロ−ス、ヒドロキシプロピルセルロ−ス、微結晶セルロ−ス、酢酸酪酸セルロ−ス、メチルセルロ−ス、エチルセルロ−ス、セルロ−スアセテ−トナイトレ−ト、セルロ−スナイトレ−トカルボキシメチルエ−テル等のセルロ−ス系高分子が挙げられる。
【００２８】
ポリビニル系高分子としては、例えばポリビニルアルコ−ル、ポリビニルブチラ−ル、ポリビニルエ−テル、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマ−ル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプローラクタム、ポリビニルピロリドンとポリビニルカプローラクタムの共重合体、カルボキシビニルポリマー等のポリビニル系高分子が挙げられる。ポリエステル系高分子としては、ポリエステル合成繊維、ポリエチレンテレフタラート、不飽和ポリエステル樹脂等のポリエステル系高分子が挙げられる。ポリウレタン系高分子としては、ウレタン樹脂等のポリウレタン系高分子が挙げられ、ポリエーテル系高分子としては、ポリプロピレンオキシド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルイミド等のポリエ−テル系高分子が挙げられる。
【００２９】
ポリ（メタ）アクリル系高分子としては、ポリアクリル酸ソーダ、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のポリ（メタ）アクリル酸誘導体；その他ポリアクリルアミド、ポリアクリルヒドラジド、市販品としては、例えばポリウレタンエラストマー（商品名：パンデックス、大日本インキ（株）製）、ポリエステルエラストマー（商品名：ペルプレン、東洋紡（株）製）、ポリスチレンエラストマー（商品名：クレイトン、シェルジャパン（株）製）等の熱可塑性エラストマ−類；ナイロン６、ナイロン６,６、ナイロン６,１０、ナイロン６,１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４,６、共重合ポリアミド、メトキシメチル化ポリアミド、アルコール可溶性ポリアミド等のポリアミド類；グリシジルアジドポリマ−、３，３−ビス（アジドメチル）オキセタン、３−アジドメチル−３−メチルオキセタン、３−ナイトレ−トメチル−３−メチルオキセタン等のエネルギ−性化合物結合剤；グアガム、可溶性デンプン、ペクチン、キチン及びそれらの誘導体等の多糖類；アクリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、バイトン、ブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルブタジエンゴム、フッ素ゴム等のゴム類が挙げられる。これらの中から選ばれる少なくとも一種を配合することができる。
【００３０】
高分子結合剤の含有量は、原料成分である主剤中において好ましくは４重量％以上、さらに好ましくは５〜９９重量％、特に好ましくは６〜９６重量％である。紐状圧伸薬中の高分子結合剤の含有量が４重量％未満の場合には、高分子結合剤の含有量が少ないため結合剤としての効果を十分に発揮できず、紐状圧伸薬が非常に脆くなり、弛み部分で切れる可能性がある。
【００３１】
さらにガス発生剤には可塑性を付与し、成形性を向上させるためにその他の添加剤として可塑剤を配合させることができる。そのような可塑剤としては、結合剤と相溶性の良いものであれば全て使用できる。例えば、クエン酸アセチルトリブチル、クエン酸アセチルトリエチル等の脂肪酸エステル可塑剤；ジブチルフタレート、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート等のフタル酸ジエステル可塑剤；リン酸エステル、トリアセチン、トリメチロ−ルエタントリナイトレ−ト、ジエチレングリコ−ルジナイトレ−ト、トリエチレングリコ−ルジナイトレ−ト、ニトログリセリン、ビス−２,２−ジニトロプロピルアセタ−ル／ホルマ−ル等のニトロ可塑剤；グリシジルアジド可塑剤等が挙げられる。
【００３２】
さらにガス発生剤には、その他の添加剤として経時安定性を向上させるために経時安定剤を配合させることができる。そのような経時安定剤としては、経時安定性を向上させることが可能なものであれば全て使用できる。例えば、ジフェニルウレア、メチルジフェニルウレア、エチルジフェニルウレア、ジエチルジフェニルウレア、ジメチルジフェニルウレア、メチルエチルジフェニルウレア等のジフェニルウレア誘導体；ジフェニルアミン、２−ニトロジフェニルアミン等のジフェニルアミン誘導体；エチルフェニルウレタン、メチルフェニルウレタン等のフェニルウレタン誘導体；ジフェニルウレタン等のジフェニルウレタン誘導体；レゾルシノール等が挙げられる。
【００３３】
さらにガス発生剤には酸化剤等の分解により生成するアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物をミストとして外へ放出することを抑制するため、その他の添加剤としてスラグ形成剤を配合させることができる。スラグ形成剤の具体例としては、シリカ、アルミナ、酸性白土、タルク、マイカ、二硫化モリブデン等の少なくとも１種から選ばれたスラグ形成剤が挙げられ、これらの中ではシリカ、アルミナ又は酸性白土が好ましい。
【００３４】
ガス発生剤には前記原料成分である主剤以外に、紐状圧伸薬の軟らかさを調整してその強度を保持するために、水又は有機溶剤を配合することが好ましい。有機溶剤としては、アセトン、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン等が挙げられる。これらの混合溶剤も使用可能である。特に、高分子結合剤との相溶性に優れる点で、アセトン、エチルアルコール及び酢酸エチルが好ましい。
【００３５】
水又は有機溶剤の配合量は、原料成分である主剤の総重量に対して好ましくは５〜１００重量％、さらに好ましくは１０〜９０重量％、特に好ましくは１５〜８０重量％である。紐状圧伸薬中の水分又は有機溶剤の配合量が５重量％未満の場合には、高分子結合剤が十分に結合剤として効果を発揮できないため紐状圧伸薬が非常に脆く、弛み部分で切れる可能性がある。一方、紐状圧伸薬中の水又は有機溶剤の配合量が１００重量％を越える場合には、紐状圧伸薬の薬質が軟らかくなり過ぎて強度が低下するため、弛み部分で切れる可能性がある。
【００３６】
次に、前記原料成分を圧出成形して紐状圧伸薬１２を得るための圧伸機１１の具体的構成は図示しないが、連続式圧伸機及びバッチ式圧伸機のいずれも使用可能である。連続式圧伸機は、原料成分を供給するためのホッパーと、供給された原料成分を混練するスクリューと、混練された原料成分を吐出口から吐出させるダイスとを備え、ダイスから紐状圧伸薬１２を圧出成形するものである。バッチ式圧伸機は例えばラム型押出機であり、原料成分を仕込むシリンダと、仕込まれた原料成分に上部より圧力を加えるラムヘッドと、圧力を加えられた原料成分を吐出口から吐出させるダイスとを備え、ダイスから紐状圧伸薬１２を圧出成形するものである。
【００３７】
ダイスから圧出される紐状圧伸薬１２の外径は、好ましくは直径０.５〜１０ｍｍ、さらに好ましくは直径１〜８ｍｍ、特に好ましくは直径２〜７ｍｍである。紐状圧伸薬１２の直径が０.５ｍｍ未満の場合には、紐状圧伸薬１２の強度が低下する傾向にある。一方、紐状圧伸薬１２の直径が１０ｍｍを越える場合には、後述の弛み部分１７で紐状圧伸薬１２の弛みが得られず、紐状圧伸薬１２の機能が十分に発揮できないおそれがある。また、紐状圧伸薬１２の形状は、無孔状でも、有孔状でもよい。有孔状の場合には、吐出孔を１つだけ有する単孔状、又は複数個の吐出孔を有する多孔状のいずれでもよい。
【００３８】
図１に示すように、供給装置１３を構成するベルトコンベア１８は圧伸機１１のすぐ前方に配設され、圧伸機１１から押し出された紐状圧伸薬１２をベルト１９上へ載せて前方へ移動させる。このとき、圧伸機１１から押し出される紐状圧伸薬１２の押し出し速度に応じてベルトコンベア１８の回転速度が変速され、ベルトコンベア１８上にある紐状圧伸薬１２の送り速度は、圧伸機１１からの押し出し速度と等しくなる。同じく供給装置１３を構成する上下一対のローラ２０ａ,２０ｂはベルトコンベア１８よりさらに前方に配置され、インバータモータ２１（図３に示す）によって回転駆動され、両ローラ２０ａ,２０ｂ間に紐状圧伸薬１２を挟んで切断機構１４へ供給するように構成されている。なお、ベルトコンベア１８と上下一対のローラ２０ａ,２０ｂとの間にはガイドローラ２２が配設され、紐状圧伸薬１２をベルトコンベア１８から上下一対のローラ２０ａ,２０ｂへ案内するようになっている。ベルトコンベア１８とガイドローラ２２との間には紐状圧伸薬１２の弛み部分１７が設けられている。圧伸機１１より圧出される紐状圧伸薬１２の圧出速度は随時変動するため、紐状圧伸薬１２を粗切断することなく、直接供給装置１３まで送り込みをする場合には、紐状圧伸薬１２の弛み部分１７が必要となる。そして、圧伸機１１から圧出された紐状圧伸薬１２はこの弛み部分１７を経て切断機構１４へ一定速度で連続して供給されるようになっている。
【００３９】
ここで、前記一対のローラ２０ａ,２０ｂの駆動機構について説明する。図３に示すように、インバータモータ２１の回転軸２３と同回転軸２３と所定間隔をおいて平行に延びるシャフト２４との間にはタイミングベルト２５が掛装され、シャフト２４を回転軸２３と同方向に回転させるようになっている。該シャフト２４の先端には第１傘歯車２６が取着され、シャフト２４と直交方向に延びる上部駆動軸２８の一端に取着された第２傘歯車２７と噛合し、上部駆動軸２８、つまりローラ２０ａを図１の矢印に示す反時計方向に回転させるようになっている。
【００４０】
図４に示すように、上部駆動軸２８の他端には第１平歯車２９が取着され、その下方に所定間隔をおいて平行に延びる下部駆動軸３１の他端に取着された第２平歯車３０に噛合し、下部駆動軸３１、つまりローラ２０ｂを図１の矢印に示す時計方向に回転させるようになっている。上部駆動軸２８と下部駆動軸３１の中央部には互いに対向するようにローラ２０ａ,２０ｂが各々支持され、両ローラ２０ａ,２０ｂ間に紐状圧伸薬１２が挟まれて前方へ移動するように構成されている。前記タイミングベルト２５が掛装されている回転軸２３とシャフト２４に設けられている図示しない減速用歯車の歯数を調節することで、供給用のローラ２０ａ,２０ｂの送り速度と後述するロータリーカッターの回転数との比率を調整する。
【００４１】
図１に示すように、切断機構１４は上下一対のローラ２０ａ,２０ｂの前方に配置され、ロータリーカッター３２により構成されている。すなわち、図３に示すように、ロータリーカッター３２はインバータモータ２１の回転軸２３の先端に取付けられた回転板３３と、その外周部外面に取り付けられた数十枚の単位切断刃３４（図中では２枚を示す）とからなっている。このロータリーカッター３２の回転により、前記供給装置１３によって供給される紐状圧伸薬１２を一定の長さに切断するように構成されている。本実施形態では、インバータモータ２１は一対のローラ２０ａ,２０ｂを回転駆動させる駆動源であると同時にロータリーカッター３２を回転駆動させる駆動源となっている。
【００４２】
弛み量検知センサー１５は供給装置１３内の紐状圧伸薬１２の前記弛み部分１７に設けられている。すなわち、図２に示すように、弛み量検知センサー１５は弛んだ紐状圧伸薬１２の上方位置に設けられた上部センサー１５ａと下方位置に設けられた下部センサー１５ｂとより構成されている。各センサー１５ａ,１５ｂは発光器３５と受光器３６とを備え、発光器３５から発せられる光が受光器３６に受光されるようになっており、紐状圧伸薬１２がその光を遮るとそれを検知して紐状圧伸薬１２の弛み量を検知する。
【００４３】
制御装置１６は、弛み量検知センサー１５によって検知された紐状圧伸薬１２の弛み量に基づいて供給装置１３から供給される紐状圧伸薬１２の供給速度と切断機構１４による切断速度とを調節する。すなわち、弛み量検知センサー１５からの紐状圧伸薬１２の弛み量に関する電気信号が制御装置１６に入力されると、供給装置１３及び切断機構１４のインバータモータ２１の周波数を変化させ、供給装置１３のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度とロータリーカッター３２の単位切断刃３４の回転速度を調節する。
【００４４】
圧伸機１１より圧出される紐状圧伸薬１２の供給速度が、供給用のローラ２０ａ,２０ｂによる送り速度を上回ったとき、その間に存在する紐状圧伸薬１２には「弛み」が生じ、時間が経つと弛み量が大きくなって下部センサー１５ｂで検知される位置に達し、やがて下部センサー１５ｂで検知される。紐状圧伸薬１２の弛みを下部センサー１５ｂが検知すると、制御装置１６に電気信号が送られる。制御装置１６ではその電気信号に基づいてインバータモータ２１の周波数を高くするように制御することで供給用のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度を上げて、紐状圧伸薬１２の弛み量を減少させる。
【００４５】
同様に、上部センサー１５ａでは、紐状圧伸薬１２の圧出速度が供給用のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度を下回った際に起こる紐状圧伸薬１２の弛み量の減少（張り）を検知して、その電気信号を制御装置１６に送る。制御装置１６ではその電気信号に基づいてインバータモータ２１の周波数を低くするように制御することで供給用のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度を下げ、紐状圧伸薬１２の張りをなくす。上述の各センサー１５ａ,１５ｂを使って、圧伸機１１から圧出される紐状圧伸薬１２の弛み量の範囲を制御し、ロータリーカッター３２への紐状圧伸薬１２の供給を安定かつ連続的に行うことを可能にする。
【００４６】
例えば、一対のローラ２０ａ,２０ｂによって供給される紐状圧伸薬１２の供給速度が通常５０ｃｍ／秒である場合、紐状圧伸薬１２が弛んで下部センサー１５ｂがそれを検知したとき、制御装置１６はインバータモータ２１の周波数を増大させて一対のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度を上げる。そして、紐状圧伸薬１２の供給速度を２秒間だけ６５ｃｍ／秒にする。逆に、紐状圧伸薬１２が張って上部センサー１５ａがそれを検知したとき、制御装置１６はインバータモータ２１の周波数を減少させて一対のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度を下げ、紐状圧伸薬１２の供給速度を２秒間だけ３５ｃｍ／秒にする。このようにして供給用のローラ２０ａ,２０ｂの送り速度とロータリーカッター３２の回転速度とが同時に制御され、紐状圧伸薬１２が精度良く一定の長さで連続して切断されることを可能にしている。そして、紐状圧伸薬１２が撓んだり、切れたりすることなく、安定して供給装置１３から切断機構１４へと連続的に供給される。
【００４７】
さて、ガス発生剤の原料成分を混和し、それを圧伸機１１に装填して圧伸機１１のダイスに設けられた吐出孔から紐状圧伸薬１２を圧出する。圧出された紐状圧伸薬１２はベルトコンベア１８で前方へ送られる。ベルトコンベア１８から送り出された紐状圧伸薬１２は、その前方のガイドローラ２２との間で弛み部分１７が形成される。その弛み部分１７を経た紐状圧伸薬１２はガイドローラ２２を介して上下一対のローラ２０ａ,２０ｂへと送られ、両ローラ２０ａ,２０ｂに挟まれるようにしてロータリーカッター３２に到る。このとき、紐状圧伸薬１２には弛み部分１７があるため、圧伸機１１から圧出される紐状圧伸薬１２の速度が変化しても紐状圧伸薬１２は安定した状態で送られる。そこで、紐状圧伸薬１２は一定の長さに切断され、ガス発生剤成形物が得られる。
【００４８】
そして、前記弛み部分１７で紐状圧伸薬１２の供給速度が、供給用のローラ２０ａ,２０ｂによる送り速度を上回ったとき、紐状圧伸薬１２が次第に弛んで下部センサー１５ｂで検知される。このとき、下部センサー１５ｂから制御装置１６に電気信号が送られ、制御装置１６ではその電気信号に基づいてインバータモータ２１の周波数を高くするように制御し供給用のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度を上げて、紐状圧伸薬１２の弛み量を減少させる。
【００４９】
逆に、紐状圧伸薬１２の圧出速度が供給用のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度を下回ったとき、紐状圧伸薬１２が次第に張って上部センサー１５ａで検知される。そのとき、上部センサー１５ａから電気信号が制御装置１６に送られ、制御装置１６ではその電気信号に基づいてインバータモータ２１の周波数を低くするように制御し供給用のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度を下げ、紐状圧伸薬１２の張りをなくす。このようにして、紐状圧伸薬１２の弛み量が一定の範囲内に制御され、ロータリーカッター３２への紐状圧伸薬１２の供給が安定した状態で連続的に行われる。
【００５０】
このようにして得られたガス発生剤成形物は、エアバッグやプリテンショナーに用いられるガス発生剤、ライフル銃や散弾銃に用いられるガス発生剤、戦車砲やりゅう弾砲に用いられるガス発生剤、ロケット推進のために用いられるガス発生剤等として利用される。
【００５１】
以上述べた第１の実施の形態による効果を以下にまとめて記載する。
・  本実施形態の紐状圧伸薬１２の切断装置では、供給装置１３内に紐状圧伸薬１２の弛み部分１７が設けられている。その弛み部分１７には紐状圧伸薬１２の弛み量を検知する弛み量検知センサー１５と、紐状圧伸薬１２の弛み量に基づいて供給装置１３から供給される紐状圧伸薬１２の供給速度と切断機構１４による切断速度とを調節する制御装置１６とが備えられている。従って切断装置は、紐状圧伸薬１２の弛み部分１７を設け、そこに弛み量検知センサー１５を備えるという簡易な構成である。そして、圧伸機１１から圧出された紐状圧伸薬１２を粗切断することなく、直接供給装置１３の両ローラ２０ａ,２０ｂに送り込むことが可能である。さらに、紐状圧伸薬１２を安定した状態で供給でき、しかも紐状圧伸薬１２を一定の長さに精度良く切断してガス発生剤成形物を得ることができる。
【００５２】
・  制御装置１６はインバータモータ２１の周波数を変化させることにより、供給装置１３のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度とロータリーカッター３２の回転速度を調節するように構成されている。このため、供給装置１３のローラ２０ａ,２０ｂの回転速度とロータリーカッター３２の回転速度を精度良く調節することができる。
【００５３】
・  紐状圧伸薬１２の直径を０.５〜１０ｍｍに設定することにより、供給装置１３内の紐状圧伸薬１２の弛み部分１７において適切な撓みを得ることができる。
・  紐状圧伸薬１２は主剤と水又は有機溶剤とよりなり、水又は有機溶剤の含有量を主剤に対して５〜１００重量％に設定することにより、紐状圧伸薬１２の軟らかさを調整してその強度を保持することができる。
【００５４】
・  紐状圧伸薬１２の主剤には高分子結合剤を含み、その高分子結合剤の含有量を主剤中に４重量％以上となるように設定することにより、紐状圧伸薬１２の靭性を向上させることができる。
（第２の実施の形態）
以下に、本発明の第２の実施の形態について、主に第１の実施の形態と異なる点について説明する。更に、具体的な試験例についても説明する。
【００５５】
本実施形態の紐状圧伸薬１２の切断装置の概略説明図を図７に示す。弛み量検知センサー１５と供給装置１３のローラ２０ａ,２０ｂとの間には、第１の実施の形態におけるガイドローラ２２に代えてベルトコンベア３８が配設されている。図６及び図７に示すように、弛み量検知センサー１５は、上部センサー１５ａ及び下部センサー１５ｂに加えて中央部センサー１５ｃを備え、圧伸速度（供給速度）の違いによって生じる紐状圧伸薬１２の弛み量の違いを感知してベルトコンベア３８の回転速度と、ロータリーカッター３２の切断速度とを精度良く調整するように構成されている。中央部センサー１５ｃは、上部センサー１５ａ及び下部センサー１５ｂと同様に発光器３５及び受光器３６を備えている。
【００５６】
さて、紐状圧伸薬１２の切断を行なう場合には、ベルトコンベア１８から送られた紐状圧伸薬１２が弛み部分１７に到ってＶ字状に弛む。紐状圧伸薬１２の弛み量は、上部センサー１５ａ、中央部センサー１５ｃ及び下部センサー１５ｂによって検知される。このとき、中央部センサー１５ｃが感知した際の制御装置１６による供給速度や切断速度の測定を、予め紐状圧伸薬１２の送り速度程度に設定しておけば、中央部センサー１５ｃ付近に紐状圧伸薬１２の弛み量が維持される。このため、急激に紐状圧伸薬１２の送り速度が高速化或いは低速化した場合でも、中央部センサー１５ｃの上下に位置する上部センサー１５ａ及び下部センサー１５ｂによって紐状圧伸薬１２の弛み量の過剰な変化を阻止することができる。従って、図２に示す上下各一対の上部センサー１５ａ及び下部センサー１５ｂを設けた第１の実施の形態よりも安定して制御することができるようになり、紐状圧伸薬１２を安定して切断機構１４内へ供給することが可能となる。その結果、切断機構１４による紐状圧伸薬１２の切断長の安定化を確保することができる。
【００５７】
弛み部分１７を通った紐状圧伸薬１２はベルトコンベア３８のベルト１９上を移動する。このとき、該ベルトコンベア３８のモータの回転速度を制御することで、不安定な圧伸速度の紐状圧伸薬１２に変形や破損を与えることなく紐状圧伸薬１２を安定した状態でロータリーカッター３２中へ送り込むことができる。続いて、紐状圧伸薬１２は供給用のローラ２０ａ,２０ｂで更に前方へ送られ、ロータリーカッター３２で所定長さに切断され、切断薬が得られる。
【００５８】
次に、この切断装置を用いて紐状圧伸薬１２の形状、物理的強度等を模擬した紐状ダミー薬をロータリーカッター３２へ送り込み、連続裁断した後、ランダムに採取した切断薬の薬長を測定してそのばらつきと平均値の有意差を統計的に計算した。なお、試験時における切断装置の設定は薬長を5.0mmとし、ベルトコンベア１８，３８の初期回転速度を下記の表１のようにした場合における紐状圧伸薬１２の切断精度の違いを調べた。切断装置の稼動条件と切断結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
2004202680.tif 000003
表１の結果より、各々のサンプルについてデータのばらつきは小さいものであった。また、いずれの稼動条件でも切断薬の薬長は揃っていた。
【００６０】
次に、試験１〜試験３の運転条件（送り速度）を変化させたときのばらつき、平均値の有意差検定（F検定及びｔ検定）を行なった。その結果を下記の表２に示した。
【００６１】
【表２】
2004202680.tif 000004
更に、表１の結果をもとに『（平均値）±3σ』（信頼区間99.7%）の値を計算し、それを下記の表３に示した。
【００６２】
【表３】
2004202680.tif 000005
表２の結果より、各々のサンプルについてばらつきに有意差は見られず、平均値にも有意差は見られなかった。また、表３に示したように、切断薬の平均薬長に関する標準偏差及び信頼区間に関しても良好な結果が得られた。従って、本切断装置を使用することで、ロータリーカッター３２単体で使用した場合に生じると思われる問題を解決できることが確認された。
【００６３】
一方、上記の比較例として、以下の試験を行なった。比較試験に使用した紐状圧伸薬１２の切断装置は図示しないが、その切断装置は図７の弛み量検知センサー１５を外した、ベルトコンベア３８と切断機構１４とからなり、両者は電気的に連動されていないものである。ベルトコンベア３８の回転による紐状圧伸薬１２の送り速度と、供給装置を構成する送りローラ２０ａ，２０ｂによる紐状圧伸薬１２の送り速度とは異なるものとした。そして、試験を実施したところ、紐状圧伸薬１２の送り速度に関して、送りローラ２０ａ，２０ｂによる送り速度よりもベルトコンベア３８による送り速度を速くした場合、ベルトコンベア３８とローラ２０ａ，２０ｂとの間で紐状圧伸薬１２に弛みが生じ、時間経過とともにその弛み量は徐々に増す。その後、最終的には紐状圧伸薬１２が切断されることで、紐状圧伸薬１２はローラ２０ａ、２０ｂに供給できなくなることが分かった。実際の紐状圧伸薬１２にあてはめた場合、紐状圧伸薬１２は弛みが大きくなることで切れる可能性が十分に高いと考えられる。
【００６４】
またその一方で、送りローラ２０ａ，２０ｂによる送り速度よりもベルトコンベア３８による送り速度を遅くした場合、時間の経過とともにベルトコンベア３８とローラ２０ａ，２０ｂとの間で紐状圧伸薬１２が弛みなく引き伸ばされる。さらに時間が経過すると、ベルトコンベア３８上の紐状圧伸薬１２は、引き伸ばされることで切断されることが分かった。実際の紐状圧伸薬１２にあてはめた場合、紐状圧伸薬１２は引張られることで切れる可能性が十分に高いと考えれられる。
【００６５】
このように、ベルトコンベア３８による送り速度がローラ２０ａ，２０ｂによる供給速度と異なった場合、紐状圧伸薬１２の切断工程において不具合が生じることが判明した。この不具合は、本発明である弛み量検知センサー１５を有する紐状圧伸薬１２の切断装置を適用することで解決されることが分かった。
【００６６】
なお、前記実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
・  弛み量検知センサー１５として、図５に示すような接触式センサー３７を用いることができる。すなわち、かまぼこ状をなす上下一対の上部接触板３７ａと下部接触板３７ｂを、それらの円弧面が互いに対向するように配設され、紐状圧伸薬１２が両接触板３７ａ,３７ｂの円弧面に接触したときそれを検知して電気信号を送信できるようになっている。
【００６７】
・  供給装置１３を構成する一対のローラ２０ａ,２０ｂを回転駆動するインバータモータと、切断機構１４を構成するロータリーカッター３２を回転駆動するインバータモータとを別個のものとし、制御装置１６により各インバータモータを別々に制御するように構成することも可能である。
【００６８】
・  ベルトコンベア１８、３８に代えて、複数のローラを並べた『ローラコンベア』を適用することができる。この場合、紐状圧伸薬１２と各ローラ面との接触面積が少なくなることで、両者の接触による紐状圧伸薬１２の特に移動方向と直交方向への形状変化を抑制する効果や、非定常な速度で圧出される紐状圧伸薬１２を伸長、収縮させることなく、安定した形状で切断機構１４中に送り込む効果を発揮させることができる。
【００６９】
・  紐状圧伸薬１２の弛み部分１７をガイドローラ２２と一対のローラ２０ａ,２０ｂ間に設けることもできる。
・  ベルトコンベア１８、３８のベルト１９上における紐状圧伸薬１２の通る部分の両側に紐状圧伸薬１２の移動をガイドするガイド突起を設け、紐状圧伸薬１２がガイド突起により直線状に安定した状態で移動できるように構成することができる。或は、ベルト１９上における紐状圧伸薬１２の通る部分に直線状の溝を形成し、紐状圧伸薬１２がその溝にガイドされて直線状に移動できるように構成することができる。
【００７０】
さらに、実施形態より把握される技術的思想について以下に記載する。
・  ガス発生剤の原料成分は、少なくとも酸化剤、燃料成分及び高分子結合剤を含有するものである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の紐状圧伸薬の切断装置。このように構成した場合、ガス発生剤としての機能を良好に発揮させることができる。
【００７１】
・  ガス発生剤の原料成分は、硝酸アンモニウム、活性炭、酢酸セルロース及びジフェニルアミンである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の紐状圧伸薬の切断装置。このように構成した場合、ガス発生剤としての機能を十分に発揮させることができる。
【００７２】
・  ガス発生剤の原料成分は、硝酸ストロンチウム、ニトログアニジン、カルボキシメチルセルロースナトリウム及びシリカである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の紐状圧伸薬の切断装置。このように構成した場合、ガス発生剤としての機能を十分に発揮させることができる。
【００７３】
・  前記弛み量検知センサーは、紐状圧伸薬の弛み部分における上下位置に複数設けられている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の紐状圧伸薬の切断装置。このように構成した場合、紐状圧伸薬の弛み量を精度良く検出することができる。
【００７４】
・  前記弛み量検知センサーは、紐状圧伸薬の弛み部分における少なくとも上端位置、中央位置及び下端位置に設けられている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の紐状圧伸薬の切断装置。このように構成した場合、紐状圧伸薬の弛み量をより精度良く検出することができる。
【００７５】
・  前記供給装置内における紐状圧伸薬の弛み部分の前後には紐状圧伸薬を供給するコンベアを備えている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の紐状圧伸薬の切断装置。このように構成した場合、紐状圧伸薬をより安定した状態で供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施の形態におけるガス発生剤の原料成分より得られる紐状圧伸薬の切断装置を示す概略説明図。
【図２】紐状圧伸薬の弛み量検知センサーを示す斜視図。
【図３】供給装置を構成する一対のローラの駆動機構を示す平面図。
【図４】供給装置を構成する一対のローラの駆動機構を示す側断面図。
【図５】紐状圧伸薬の弛み量検知センサーの第１の別例を示す斜視図。
【図６】紐状圧伸薬の弛み量検知センサーの第２の別例を示す斜視図。
【図７】第２の実施の形態で使用した紐状圧伸薬の切断装置を示す概略説明図。
【符号の説明】
【００７７】
１２…紐状圧伸薬、１３…供給装置、１４…切断機構、１５…弛み量検知センサー、１５ａ…上部センサー、１５ｂ…下部センサー、１５ｃ…中央部センサー、１６…制御装置、１７…弛み部分、２０ａ,２０ｂ…供給装置を構成するローラ、２１…インバータモータ、３２…ロータリーカッター。
【図１】
2004202680.tif 000006
【図２】
2004202680.tif 000007
【図３】
2004202680.tif 000008
【図４】
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【図５】
2004202680.tif 000010
【図６】
2004202680.tif 000011
【図７】
2004202680.tif 000012