(57)【要約】【課題】薄型大判シートを所定の寸法に裁断するに際して、欠けやバリの発生を防止する。【解決手段】ワークテーブル2の裏面側にルータ装置10を配置し、ルータ装置10を上下に駆動する送りモータ18を設ける。ルータ装置のルータビット11はワークテーブル2に形成した長溝を通じてワークテーブル2上に突出し、ワークテーブル上に載せたレンズシート等の樹脂シートは、ルータ装置が上方から下方へ移動することによりルータビットの側面によって縦に切断される。回転鋸刃とは異なり、薄いシートに垂直方向の切断応力がかからず、シートに欠けやバリが発生することがなく、切断面が平滑に仕上げられて高品位な仕上がり品質が得られる。また、レーザ切断機による切断とは異なり、切りくずが溶融してシートの表面に付着することもない。【選択図】図2
2005111761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄型シートを切断するシート切断装置であって、水平面に対して起立し、且つ上部が下部に対して後傾しているワークテーブルと、ワークテーブルの裏面に配置したルータ装置と、ルータ装置をワークテーブルと平行に移動する送り機構を備え、ワークテーブルに形成した長溝を通じてルータ装置のルータビットをワークテーブル上に突出させ、ルータ装置を平行移動して、回転するルータビットの側面によりワークテーブル上のシートを切断するように構成したシート切断装置。
【請求項２】
上記ワークテーブル上に、ワークテーブルに対して昇降するクランプ機構を設け、ワークテーブル上のシートをクランプできるように構成した請求項1記載のシート切断装置。
【請求項３】
上記クランプ機構のクランププレートは上記ルータビットへ対向し、且つルータビット対向面にルータビットとの干渉を避ける溝が形成されている請求項2記載のシート切断装置。
【請求項４】
上記ワークテーブルに横移動及び固定自在なシート位置決めガイドを設け、シート位置決めガイドによりシートの切断幅を設定できるように構成した請求項1記載のシート切断装置。
【請求項５】
上記ワークテーブルの裏面にルータ装置を覆う集塵カバーを設け、切断時に生じる切りくずが集塵カバーへ収容されるようにした請求項1記載のシート切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シート切断装置に関するものであり、特に背面投射形スクリーンに用いられるレンズシート等の薄型シート材の切断品質の向上を図ったシート切断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
三管式RGBプロジェクターや液晶プロジェクター等のプロジェクターと大型の背面投写形スクリーンとを備え、プロジェクターから画像を背面投写形スクリーンへ投射して拡大表示する背面投写形テレビジョンは広く知られている。
【０００３】
図4は、背面投写形スクリーン51の一般的な構造を示し、プロジェクターに対向する側に配置されるフレネルレンズシート52の前面にレンチキュラーレンズシート53を近接配置し、その前面にガラス複合保護パネル54が配置されている。等間隔で同心円状の微細ピッチのレンズ群を形成したフレネルレンズシート52により、スクリーンの中心部と周縁部との輝度差を低減し、光入射面側に多数のレンチキュラーレンズ53aを縦向き且つ横並びに並列配置したレンチキュラーレンズシート53により、フレネルレンズシート52から出射された平行光を水平方向へ拡散して水平方向の視野範囲を拡大している。また、水平方向のみならず垂直方向の視野範囲も拡大するために、レンチキュラーレンズシート53には一般に光拡散剤を分散混入した材料が用いられている。
【０００４】
フレネルレンズシート52とレンチキュラーレンズシート53は、一般的に厚さが0.3mm乃至2mm程度であり、アクリル等の透明な合成樹脂を原料として押出し成型、熱プレス成型、射出成型などによって大判のレンズシートを成型し、その後に所定のスクリーンサイズに裁断する製造方法がとられている。切断については一般的に、回転鋸刃、ギロチンカッター、レーザ切断装置などが用いられ、剪断刃によるプレス裁断方法も知られている（例えば特許文献1）。
【特許文献１】特開平2002-284946号公報（段落番号0032）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背面投射形スクリーンのレンズシート等の薄型大判シートの切断工程において回転鋸刃を用いる場合、薄いシートの欠けを防ぐために切断抵抗を可及的に抑制する必要があるので、一般的に厚さが1mm乃至2mm程度の薄い回転鋸刃が用いられる。一方、切断速度を向上するためには周速を上げる必要があり、直径が300mm前後のものが用いられることが多く、回転鋸刃の直径はその厚さに対して非常に大きくなっている。そのため、回転鋸刃の撓み剛性が十分ではなく、切断抵抗によって容易に回転鋸刃のぶれが発生する。回転鋸刃のぶれが発生すると、回転鋸刃の側面がシートの切断面へ接触し、傷付きや摩擦熱による溶融を引き起こして、バリが発生してしまう。また、シートの厚さ方向へ回転鋸刃の切断応力が加わるので、切断終了側の端部に欠けが生じることがある。尚、ここで言うバリとは、切断工程の際に生じた応力や熱によって、被加工材料の一部が溶融して切断面に付着したり、或いは塑性変形を引起したりして、本来平坦であるべき切断面形状が乱されたものを言う。
【０００６】
また、ギロチンカッターやプレス裁断機を用いる場合も、切断開始面の反対側の面にバリが生じやすく、レーザ切断装置を用いる場合は、アシストエアがシートの表面に対して垂直に吹き付けられ、溶融樹脂が変形して切断開始面の反対側の面にバリが生じたり、また溶融して飛散した樹脂が被切断物に再付着して外観を損ねたりするという問題がある。
【０００７】
このように、従来のシート切断手段ではシートの切断面にバリや欠けが発生するという問題があり、バリや欠けは外観上好ましくないばかりではなく応力集中点となって大判のシートが破損しやすいことの原因になっている。そこで、シート切断時におけるバリや欠けの発生を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、薄型シートを切断するシート切断装置であって、水平面に対して起立し、且つ上部が下部に対して後傾しているワークテーブルと、ワークテーブルの裏面に配置したルータ装置と、ルータ装置をワークテーブルと平行に移動する送り機構を備え、ワークテーブルに形成した長溝を通じてルータ装置のルータビットをワークテーブル上に突出させ、ルータ装置を平行移動して、回転するルータビットの側面によりワークテーブル上のシートを切断するように構成したシート切断装置を提供するものである。
【０００９】
また、上記ワークテーブル上に、ワークテーブルに対して昇降するクランプ機構を設け、ワークテーブル上のシートをクランプできるように構成したシート切断装置、ならびに上記クランプ機構のクランププレートは上記ルータビットへ対向し、且つルータビット対向面にルータビットとの干渉を避ける溝が形成されているシート切断装置を提供するものである。
【００１０】
また、上記ワークテーブルに横移動及び固定自在なシート位置決めガイドを設け、シート位置決めガイドによりシートの切断幅を設定できるように構成したシート切断装置を提供するものである。
【００１１】
また、上記ワークテーブルの裏面にルータ装置を覆う集塵カバーを設け、切断時に生じる切りくずが集塵カバーへ収容されるようにしたシート切断装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシート切断装置は、回転するルータビットの側面をシートの端面に当ててルータビットをシートと平行に直線移動することによりシートを切断するので、薄いシートに垂直方向の切断応力がかからず、シートに欠けやバリが発生することがなく、切断面が平滑に仕上げられて高品位な仕上がり品質が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のシート切断装置は、薄型大判シートの切断手段としてルータ装置を適用し、ルータビットの側面でシートを切断することにより、レンズシート等の薄いシートが欠けたり切断面にバリが生じたりすることを防止するという目的を達成した。
【実施例１】
【００１４】
図1はシート切断装置1の正面図、図2はシート切断装置1の側面図である。シート切断装置1のワークテーブル2は、図2に示すタワー形のフレーム3により水平設置面Gに対して垂直からやや後傾した姿勢に保持されていて、被切断物である大判シートを載せたときのシートの安定を図っており、ワークテーブル2の左右にそれぞれ補助ワークテーブル4が連結されている。ワークテーブル2及び補助ワークテーブル4の前面下部にはテーブル面に対して直角に起立するアングル形のワーク支持レール5が水平方向に配置されていて、ワークテーブル2, 4に載せた直立姿勢のシート材がワーク支持レール5によって左右水平に支持される。
【００１５】
図1に示すように、ワークテーブル2の中央より左に寄った位置には上端から下部に亘るブリッジ6が架設されている。図2に示すようにブリッジ6は上下両端のサポート7によりワークテーブル面と平行且つ一定間隔を開けて浮上しており、ブリッジ6に上下一対の空気圧または油圧のシリンダアクチュエータ8を取付け、シリンダアクチュエータ8にて縦長のクランププレート9をワークテーブル2に対して昇降させるように構成している。クランププレート9のワークテーブル対向面には上下方向の長溝9aが形成されていて、これによりクランププレート9の断面形状は門形となっており、後述するルータ装置のルータビットとの干渉を避けるようにしている。
【００１６】
ワークテーブル2の裏面側には、ワークテーブル2を挟んでクランププレート9へ対向するルータ装置10が配置されている。図2に示すようにルータ装置10は、ルータビット11を回転駆動するスピンドルモータ12を垂直ガイド13に沿って昇降するように構成している。スピンドルモータ12は、垂直ガイド13に係合しているスライダ14へ前後スライド自在に取付けられており、スライダ14に取付けたシリンダアクチュエータ15によって前後に駆動される。垂直ガイド13の裏面の上下両端にはギヤプーリ16が配置されていて、上下のギヤプーリ16に掛けたタイミングベルト17の一点にスライダ14が固定されている。下側のギヤプーリ16は、フレーム3の下部に配置した送りモータ18及び減速機19とタイミングベルト（図示せず）にて連結されており、送りモータ18の回転方向に応じてスライダ14及びスピンドルモータ12が図示した上方待機位置Aまたは下端位置Bへ移動する。
【００１７】
ワークテーブル2にはルータビット11を表側へ突出させるために上下方向の長溝（図示せず）が形成されており、シリンダアクチュエータ15によりスピンドルモータ12を前進させると、スピンドルモータ12に取付けたルータビット11が長溝を通じてワークテーブル2の表面側へ突出する。垂直ガイド13の背面には集塵カバー20が取付けられていて、ワークテーブル2が後傾しているため、切断作業時に発生するシートの切りくずは集塵カバー20内に落下する。
【００１８】
図1に示すように、ブリッジ6並びにルータ装置10の右側には、被切断物の横方向の位置決めをするシート位置決めガイド21が設けられている。シート位置決めガイド21の上下両端に備えられているキャリッジ22は夫々ワークテーブル2上の横レール23に係合していて、シート位置決めガイド21は横移動可能となっている。シート位置決めガイド21の上下中間部には回転ハンドル24及びギヤボックス25が設けられていて、上下のキャリッジ22に設けた転動車輪26とギヤボックス25が同期軸27にて連結されている。回転ハンドル24を手動操作により回転させると上下のキャリッジ22の転動車輪27は同期回転し、シート位置決めガイド21が横レール23に沿って左または右へ移動する。この移動操作によりシート位置決めガイド21の左端面とルータビット11との距離を調節でき、下側のキャリッジ22に設けられているクランプレバー28を操作してシート位置決めガイド21を固定することができる。
【００１９】
また、回転ハンドル24のやや上にデジタルカウンター29が取付けられていて、シート位置決めガイド21の基準位置からの移動量を計測してシート位置決めガイド21の左端面とルータビット11の外周面との距離、即ち被切断物の切断幅をデジタルカウンター29が数値表示する。また、本体前面の下部には非常時にルータ装置を強制的に停止させるためのフットスイッチ30が設けられている。
【００２０】
続いて、シート切断装置1の操作及び動作を説明する。先ず、シート位置決めガイド21を所望の切断幅となる位置へ移動してクランプレバー28により固定し、ワークテーブル2の左側からレンズシートなどの被切断物Sをワークテーブル2上に載せてその右端をシート位置決めガイド21へ押し当てる。続いて、図示しない起動スイッチによる起動操作を行うと、ブリッジ6のシリンダアクチュエータ8が伸長してシリンダアクチュエータ8に結合されているクランププレート9が被切断物Sをワークテーブル2へ押さえつける。
【００２１】
これと同時に、上方待機位置にあるルータ装置10のシリンダアクチュエータ15が伸長してスピンドルモータ12を前進させ、スピンドルモータ12の先端に取付けたルータビット11がワークテーブル2の表面上へ突出する。そして、スピンドルモータ12が起動すると同時に送りモータ18によりスライダ14及びスピンドルモータ12が下降駆動され、図3に示すように、ルータビット11がレンズシート等の被切断物Sの上端面に接触して切断を開始し、一直線に下降しつつ被切断物Sを所定の横幅に切断する。
【００２２】
スピンドルモータ12が下降端に達して切断を完了した後に、ルータ装置10のシリンダアクチュエータ15が収縮してスピンドルモータ12を後退させ、ルータビット11がワークテーブル2の裏面側に引っ込み、送りモータ18によりスピンドルモータ12は下端位置Bから上昇して上方待機位置Aへ戻るとともに、ブリッジ6のシリンダアクチュエータ8が収縮してワークテーブル2の面上からクランププレート9を上昇し、ワークテーブル2上の被切断物を解放する。
【００２３】
次に、本発明のシート切断装置による切断と、従来技術による切断の比較実験結果を述べる。ここでは、押出し成型法によって製造したアクリル樹脂製1mm厚レンチキュラーレンズシートを900mm×1200mmの大きさに切断する実験を行った。
［実験例1］
切断装置：本発明のシート切断装置
使用刃：超硬ストレートビット、刃径7.8mm、軸径8mm、刃長20mm、全長 60mm刃数3枚
切断速度：15m/min
刃回転数：20,000rpm
［実験例2］
切断装置：回転鋸刃装置
使用鋸刃の形状:255×2.0×1.6×25.4×100 BA/MP 15-5-15-10
回転速度：6000rpm
切断速度：2m/min
［実験例3］
切断装置:レーザ切断機
切断条件:レーザ出力800ワット、アシストガス圧245kPa
切断速度：12m/min 
［結果］
実施例1乃至3のレンズシート切断面を観察し、欠けとバリを評価した。
欠け:光学顕微鏡20倍で観察し、切断長500mmにわたり、 250μm以上の大きさの欠けの数を数えた。
バリ:投影機にて断面より観察し、バリの高さを測定した。
以下にその測定結果を示す。
【００２４】
【表１】
2005111761.tif 000003
以上の結果から、ルータを用いた本発明のシート切断装置によると、欠けやバリの発生が極めて少ないことが明らかである。
【００２５】
シートの切断に用いるルータビット11の種類は、上下両端の径が等しいストレートビットが望ましく、刃先はストレート形、スパイラル形、ダイヤモンドカット形のいずれでもよいが、直径は6mm〜20mmが好適である。20mm以上であると、切断部分が大きくなるため材料をムダに消費し、また、大量の切粉を生じて能率的でない。また6mm未満であると、 切断時の抵抗により刃に振動や変形が生じて切断面品質を悪化させることになる。
【００２６】
シートの切断に適しているビット回転数の範囲は、5,000rpm〜30,000rpmである。30,000rpmを超えると、刃とシートとの摩擦熱により刃の寿命を縮めたり、樹脂成形品であるシートに損傷を与えたりする場合がある。また、5,000rpm未満であるとシートの厚さによっては切断速度（スピンドルモータの下移動速度）を下げる必要が生じる場合があって能率的でない。
【００２７】
また、好ましい切断速度の範囲は2m/min〜50m/min以下である。50m/minを超えると被切断物に加わる力が過大になり、披切断物に損傷を与える場合がある。2m/min未満であると、刃と被切断物との接触時間が長くなり、摩擦熱によって刃の寿命を縮めたり、被切断物に損傷を与えたりする場合がある。
【００２８】
また、ルータビット11の軸心と被切断物の面に垂直な線とのなす角度は、45度以下にすることが望ましい。これ以上にルータビット11を傾けると、回転鋸刃による欠けの発生原理と同様の原理で、シートの表面に対して垂直方向の応力がかかることになり、欠けが発生しやすくなる。
【００２９】
ルータビット11の進行方向とルータビット11の回転方向については、ルータビット11の周速度に送りモータ18によるルータビット11の進行速度が加重される側（図3において右のアッパーカット側）の切削面のほうが欠けやバリがより少ないことから、この側が製品となるようにすることが好ましい。これは、切断で生じた切粉がルータビット11と被切断物と接する時間が比較的短く、切断で生じる摩擦熱が少ないためと考えられる。切断に伴って発生する切粉は、非切断物の傷付きや装置への付着を防ぐために、集塵カバー20の裏面下部或いは底部に真空吸引機のホースを接続して吸引することが望ましい。
【００３０】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のシート切断装置の正面図。
【図２】図1のシート切断装置の側面図。
【図３】シート切断工程の解説図。
【図４】背面投射型スクリーンの構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３２】
1      シート切断装置
2      ワークテーブル
3      フレーム
4      補助ワークテーブル
5      ワーク支持レール
6      ブリッジ
9      クランププレート
10     ルータ装置
11     ルータビット
12     スピンドルモータ
14     スライダ
16     ギヤプーリ
17     タイミングベルト
18     送りモータ
20     集塵カバー
21     シート位置決めガイド
22     キャリッジ
22     横レール
【図１】
2005111761.tif 000004
【図２】
2005111761.tif 000005
【図３】
2005111761.tif 000006
【図４】
2005111761.tif 000007