(57)【要約】【課題】連続的に移動する合成樹脂シートから切屑を発生せず、定尺シートを切り出す切断機を提供する。更に、切断位置のバラツキが少なく、切断時間の極めて短い切断機を実現する。【解決手段】連続的に流れる合成樹脂シート４の速度に同調して順方向に移動すること及び逆方向に移動・復帰することが可能な同調台車３に載置され、合成樹脂シート４を幅方向に切断する切断機７において、シート４の幅以上の長さを有する可動刃９ａ及び固定刃９ｂが、シート４の上下に相対して配置され、切断時に可動刃９ａ及び固定刃９ｂをシート４に同時に接触させるためのシート高さ調整機構を備え、合成樹脂シート４を可動刃９ａ及び固定刃９ｂの打ち込みにより脆性破壊により切断する。シート高さ調整機構は、可動刃９ａ及び固定刃９ｂの各前後に配置された弾性体１５で構成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に流れる合成樹脂シートの速度に同調して順方向に移動すること及び逆方向に移動・復帰することが可能な同調台車に載置され、合成樹脂シートを幅方向に切断する切断機において、
前記シートの幅以上の長さを有する可動刃及び固定刃が、前記シートの上下に相対して配置され、切断時に前記可動刃及び固定刃を前記シートに同時に接触させるためのシート高さ調整機構を備え、前記合成樹脂シートが可動刃及び固定刃の打ち込みにより脆性破壊を伴って切断されることを特徴とする切断機。
【請求項２】
前記シート高さ調整機構が、可動刃及び固定刃の各前後に配置された弾性体で構成されていることを特徴とする請求項１記載の切断機。
【請求項３】
前記シート高さ調整機構が、合成樹脂シートを同調台車に対し相対的に固定する機能を持たないことを特徴とする請求項２記載の切断機。
【請求項４】
前記可動刃と固定刃の上下方向における刃先間隔のバラツキが幅方向にわたって０．２ｍｍ以下、可動刃と固定刃の横方向における刃先間隔のバラツキが幅方向にわたって０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の切断機。
【請求項５】
前記可動刃及び固定刃がトムソン刃であることを特徴とする請求項４記載の切断機。
【請求項６】
前記可動刃と固定刃がそれぞれ刃物カートリッジに固定されており、これらの各刃物カートリッジは上下方向を向いている基準面と、この基準面に向かって広がる前後一対のテーパ面とを有し、前記刃物カートリッジは切断機に設けられている基準面と、この基準面に固定されている基準テーパブロックのテーパ面と、前記基準面に沿って移動でき、前記基準テーパブロックに対して進退動可能に構成されているクランプテーパブロックのテーパ面とにより固定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の切断機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクリル樹脂等の硬質合成樹脂シートの切断機に関し、特に、連続的に流れる硬質合成樹脂シートを幅方向に切断して定尺シートを得る切断機に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクリル樹脂等の硬質合成樹脂定尺シートは押出法やキャスト法で製造される。押出法の場合、押出機の後方において、押出速度に同調して移動可能な同調台車に載置されており、板幅方向に移動する丸鋸やレーザー・カッターで、所定の長さに切断して、定尺シートを製造している。
【０００３】
以下、上記切断機の動作を詳しく説明する。
合成樹脂シートは、このシートを上下で挟む駆動ローラ及び下側から支える遊動ローラに乗って、所定速度で後方に流れる。駆動ローラはロータリ・エンコーダを備えており、駆動ローラの回転速度から合成樹脂シートの流れ速度を検出できる。シートが所定距離移動したとき、台車駆動装置がロータリ・エンコーダからの信号で、合成樹脂シートの速度に同調して同調台車を後方に移動開始させる。
【０００４】
次に、切断部の前後２箇所を、同調台車に載置された切断機に設けられている軟質パッドで合成樹脂シートの上下面を把持する。このパッドによる把持で、シートは同調台車に対し前後方向に完全に固定される。シートが固定された後、同調台車に載置されている切断機の丸鋸が同調台車を幅方向に移動して合成樹脂シートを幅方向に切断する。
【０００５】
切断後、丸鋸を下に下げるとともに幅方向の初期位置に戻し、切断部の前後のパッドを緩め、同調台車を逆方向に移動して初期位置に復帰させる。
【０００６】
以上説明した鋸切断によると、切屑が発生する不都合がある。切屑はリサイクル不可能であり、産業廃棄物として処理する段階で環境問題が発生する。また、切屑は、静電気を帯びてシートに付着する性質があるので、これを取り除くのに余分な工数が必要である。
【０００７】
更に、合成樹脂シートは、通常、押出機と切断機の間で、上下面を保護フィルムで被覆する。鋸の切れ味が悪くなると、切断面の近傍のフィルムが部分的に剥離することがある。保護フィルムと樹脂シートの隙間に切屑が挟まれたまま出荷され、二次加工すると不良となるから、厳重な検査が必要である。なお、レーザー・カッターの場合でも、合成樹脂スパッタ（溶融カス）の発生が避けられない。
【０００８】
また、上記切断方法によると、切断位置はパッドが合成樹脂シートを把持するとき決定される。そして、同調台車とシートとの微小な相対速度差、パッドの把持速度のバラツキ、パッドの摩耗、へたり又は摩擦係数の変化等により、パッドの把持位置が変化する。したがって、定尺シートの長さは、狙い位置の周りにバラツキをもって分布する。例えば、従来の切断機によると、合成樹脂シートの押出速度が６ｍ／ｍｉｎ、定尺シート長が１ｍの場合、±０．８ｍｍの精度が限界であった。これは、規格の公差±１ｍｍを満たしているが、より大きな押出速度の場合や、より精度のよい切断を求められたとき、対応が困難であった。
【０００９】
更に、上記切断方法によると、切断機は、同調台車上を幅方向に移動して合成樹脂シートを切断する。このため、切断時間を短縮することが容易でない。このことは、幅広で比較的短い定尺シートへの適用に限界があり、大きな押出速度に適用する場合、同調台車の可動範囲を大きく確保する必要が生じる等の不都合があった。
【００１０】
他方、アクリル樹脂板や液晶ディスプレー用合成樹脂板等を所望の形状に切断する発明が先行技術として存在する（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。これらの発明において刃物の両側面に配置した弾性体は、合成樹脂板の上下方向高さを調整すると同時に横方向に固定する機能を有し、切断機に対し固定した合成樹脂板を閉じた形状に切断するものである。したがって、連続的に流れるシートを開いた形状に切断する切断機への適用可否や、連続的に流れるシートの切断長のバラツキに関する知識は得られない。
【特許文献１】特開２００１−０４７４００号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２０９６号公報
【特許文献３】特開２００２−１０３２９３号公報
【００１１】
更に、押出機は通常５週間程度連続運転される。押出機の運転中、刃物交換時間が長いと、切断されずに流れる合成樹脂シートが大量に発生する不都合がある。したがって、刃物交換が安全で、短時間に行え、精度良く刃物をセットできる切断機が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、連続的に移動する合成樹脂シートから切屑を発生せず、定尺シートを切り出す切断機を提供することである。更に、本発明の別の課題は、切断位置のバラツキが少なく、切断時間の極めて短い切断機を実現することである。また、本発明の別の課題は、以上の２つの課題を解決すると同時に、刃物交換が安全かつ短時間に可能で、精度良く刃物を固定できる切断機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、連続的に流れる合成樹脂シートの速度に同調して順方向に移動すること及び逆方向に移動・復帰することが可能な同調台車に載置され、合成樹脂シートを幅方向に切断する切断機において、
前記シートの幅以上の長さを有する可動刃及び固定刃が、前記シートの上下に相対して配置され、切断時に前記可動刃及び固定刃を前記シートに同時に接触させるためのシート高さ調整機構を備え、前記合成樹脂シートが可動刃及び固定刃の打ち込みにより脆性破壊を伴って切断されることを特徴とする。
【００１４】
上記シート高さ調整機構は、切断時、可動刃が固定刃に向かって下降するとき、切断時点までの所定期間、合成樹脂シートが可動刃と固定刃との中間位置に保たれるようにシート高さを調整し、切断時点で可動刃と固定刃が同時にシートに打ち込まれるようにするものである。
【００１５】
このシート高さ調整機構は、可動刃及び固定刃の各前後に弾性体を配置することで構成することができる。弾性体としては、例えば、ゴム製スポンジを用い、可動刃及び固定刃の刃先から突出するようにして配置され、各弾性体の高さ及び硬度は同一とされる。
【００１６】
上記ゴム製スポンジの場合、切断時、可動刃が固定刃に向かって下降すると、先ず、可動刃と固定刃の双方の弾性体が合成樹脂シートに接触する。更に、可動刃が下降すると、可動刃と固定刃の双方の弾性体が圧縮される。このとき、可動刃と固定刃の双方の弾性体の圧縮量が同じなので、合成樹脂シートの高さは常に可動刃と固定刃との中間位置に保たれる。更に、可動刃が下降すると、可動刃と固定刃が同時にシートに打ち込まれる。
【００１７】
上記において、ゴム製スポンジの面積や厚さは、合成樹脂シートを横方向に固定する作用を生じるほど大きくすると、可動刃と固定刃が取り付けられている切断機の能力を無駄に消費する。したがって、前記シート高さ調整機構は合成樹脂シートを同調台車に対し相対的に固定する機能を持たないようにするのが好ましい。シート高さ調整機構は、ゴム製スポンジを、ばねに支承されたローラに換えても実現できる。なお、本発明は、合成樹脂シートを同調台車に対し相対的に固定する機能を有しているものも勿論含む。
【００１８】
本発明の可動刃及び固定刃の刃先は、合成樹脂シートに脆性破壊の起点を与える。このため、合成樹脂シートの幅方向にわたって、可動刃と固定刃の打ち込まれる時間差、並びに可動刃と固定刃の横方向のずれを、極力小さくすることが重要である。滑らかで良好な切断面を得るためには、可動刃と固定刃の上下方向における刃先間隔のバラツキは幅方向にわたって０．２ｍｍ以下、可動刃と固定刃の横方向における刃先間隔のバラツキが幅方向にわたって０．１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１９】
前記可動刃及び固定刃はトムソン刃であることが好ましい。
【００２０】
上記において、前記可動刃と固定刃がそれぞれ刃物カートリッジに固定されており、これらの各刃物カートリッジは上下方向を向いている基準面と、この基準面に向かって広がる前後一対のテーパ面とを有し、前記刃物カートリッジは切断機に設けられている基準面と、この基準面に固定されている基準テーパブロックのテーパ面と、前記基準面に沿って移動でき、前記基準テーパブロックに対して進退動可能に構成されているクランプテーパブロックのテーパ面とにより固定されることが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は以上の構成を有し、合成樹脂シートを脆性破壊により切断するため、切屑を発生せず、切断時間が短く、切断精度の高い切断機を実現できる。このため、同調台車の可動範囲がより小さいライン配置が可能となり、より大きな押出速度やより小さな定尺シートへの適用が可能となる。また、上記刃物カートリッジを使用することにより、刃物交換が安全で、より短時間に可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい一実施形態を図面に基いて説明する。
【００２３】
図１において、左方から押出機１、駆動ローラ２、及び同調台車３がこの順に配置されている。図１には示していないが、押出機１と駆動ローラ２との間に、合成樹脂シート４の上下面を保護する保護フィルム被覆装置が配置されることがある。
【００２４】
押出機１は、合成樹脂シート４を一定の速度で連続的に押し出す。例えば、６ｍ／ｍｉｎの速度で、３ｍｍ厚さ、１７００ｍｍ幅のアクリル樹脂シートを連続的に押し出す。同調台車３は、合成樹脂シート４の移動方向に沿って平行に設置されている一対のレール５に載っている。同調台車３は、最初、左側の初期位置にあるが、台車駆動装置６で右方向に移動すること及び左方向に移動して初期位置に復帰することが可能になっている。駆動ローラ２には、ローラの回転数を検出するロータリ・エンコーダが組み込まれている。ロータリ・エンコーダからの信号により、合成樹脂シート４の切断すべき位置の移動に合わせて同調台車３が移動するよう、台車駆動装置６は制御手段により制御される。
【００２５】
同調台車３の上部に切断機７が載置されている。切断機７は、切断機の上下動可能な上側ベッド８に可動刃９ａを、固定下側ベッド１０に固定刃９ｂをセットして構成されており、可動刃９ａと固定刃９ｂが合成樹脂シート４の上下に相対して配置されている。可動刃９ａと固定刃９ｂは合成樹脂シート４の幅方向に直線的に延びた帯状刃物であって、合成樹脂シート４の幅よりも長い長さを備えている。
【００２６】
切断機７の主要な諸元は以下の通りである。
加圧能力：１５０ｋＮ
ストローク：２０ｍｍ（連続運転時）
無負荷下降速度：２６ｍｍ／ｓｅｃ
加圧時下降速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
【００２７】
合成樹脂シート４を支持する支持ローラ１１が、切断機７の前後位置に設けられている。この支持ローラ１１の高さは、合成樹脂シート４が後述する刃物カートリッジ１２の弾性体１５に接触しない高さに設定されている。
【００２８】
次に、刃物カートリッジ１２を図２〜図６により説明する。
刃物カートリッジ１２は、図２〜図４に示すように、隣接して配置されている一対の保持ブロック１３と、一対の保持ブロック１３のそれぞれ外側面に固定されている複数個のクランプ用テーパブロック１４と、一対の保持ブロック１３の内側面の間に挟まれて固定されている帯状の１枚のトムソン刃９と、トムソン刃９の両側に配置されている一対の弾性体１５とから構成されている。
【００２９】
各保持ブロック１３は、合成樹脂シート４の幅よりも長い長さを備えている矩形断面の角棒からなる。クランプ用テーパブロック１４は、断面が略直角三角形のブロックで、保持ブロック１３の長手方向に等間隔をおいて５箇所にボルト１６で固定されている。トムソン刃９は、一対の保持ブロック１３間にボルト・ナット手段１７で固定されている。トムソン刃９は、合成樹脂シート４の幅よりも長い長さを備え、刃先が保持ブロック１３の一面から突出している。弾性体１５は、矩形断面の細長いゴム製スポンジ板からなり、トムソン刃９の刃先の両側に配置されて保持ブロック１３面に接着固定されている。
【００３０】
合成樹脂シート４の切断時に、可動刃９ａ及び固定刃９ｂを合成樹脂シート４に同時に接触させるためのシート高さ調整機構は、本実施形態では、上記弾性体１５で構成されている。弾性体１５は、同一の厚さと硬度を備えており、トムソン刃９の保持ブロック１３からの突出高さよりも少し厚い厚さを有している。弾性体１５に圧力が加わらないとき、トムソン刃９の刃先は弾性体１５から突出せず、手指を切傷しない。
【００３１】
刃物カートリッジ１２の一対の保持ブロック１３におけるトムソン刃９の刃先と反対側の面は、基準面１３ａをなし、一対のクランプ用テーパブロック１４のテーパ面１４ａは基準面１３ａに向かって広がるよう構成されている。
【００３２】
刃物カートリッジ１２は、可動刃９ａと固定刃９ｂ用に共用で、図５及び図６に示すように、切断機７にセットされる。
【００３３】
図５において、基準テーパブロック１８が、切断機７の上側ベッド８に固定された上側基板１９の基準面をなす下面に、合成樹脂シート４の流れ方向と直角方向に等間隔をおいて５箇所に固定されている。更に、クランプテーパブロック２０が上側基板１９の基準面をなす下面に、基準テーパブロック１８に相対して設けられている。クランプテーパブロック２０は、上側基板１９にボルト・ナット手段２１によって固定された断面Ｌ字部材２２に、上側基板１９の基準面をなす下面にそって前後動可能に取り付けられており、図示外のエアシリンダにより、基準テーパブロック１８に対して進退動可能に構成されている。基準テーパブロック１８とクランプテーパブロック２０は、相対する面にそれぞれテーパ面１８ａ，２０ａを備えており、両テーパ面１８ａ，２０ａは上側基板１９の下面に向かって広がるように構成されている。
【００３４】
切断機７の下側ベッド１０に固定された下側基板２３の基準面をなす上面にも、図６に示すように、上記上側ベッド８側と同じように、基準テーパブロック１８とクランプテーパブロック２０とが設けられている。
【００３５】
刃物カートリッジ１２を切断機７にセットするときは、図５に示すように、上側ベッド８に固定されている上側基板１９、基準テーパブロック１８、及びクランプテーパブロック２０で囲まれた断面略台形の隙間に、刃物カートリッジ１２を長手方向から挿入し、エアシリンダでクランプテーパブロック２０を基準テーパブロック１８側に押すと、刃物カートリッジ１２は、クランプ用テーパブロック１４のテーパ面１４ａが基準テーパブロック１８のテーパ面１８ａに押し付けられるとともに、基準面１３ａが上側基板１９の基準面に押し付けられ、正確に位置が定まり、固定される。
【００３６】
下側ベッド１０側についても、上記と同じようにして、図６に示すように、刃物カートリッジ１２がセットされる。
【００３７】
本発明の可動刃９ａ及び固定刃９ｂの刃先は、合成樹脂シート４に脆性破壊の起点を与える。このため、滑らかで良好な切断面を得るために、図７に示すように、可動刃９ａと固定刃９ｂの上下方向における刃先間隔Ｌ１のバラツキは幅方向にわたって０．２ｍｍ以下、可動刃９ａと固定刃９ｂの横方向における刃先間隔Ｌ２のバラツキは幅方向にわたって０．１ｍｍ以下とされている。
【００３８】
以下、切断機７の動作を説明する。
【００３９】
押出機１から連続的に押し出された合成樹脂シート４は、駆動ローラ２及び支持ローラ１１に乗って、所定速度で後方に流れる。合成樹脂シート４の切断位置が切断機７の可動刃９ａ及び固定刃９ｂ位置に来ると、駆動ローラ２に組み込まれているロータリ・エンコーダからの信号により、同調台車３が移動するよう、台車駆動装置が制御手段により制御され、同調台車３が合成樹脂シート４の速度に同調して後方に移動開始する。
【００４０】
次に、切断機７の上側ベッド８が下降することにより、可動刃９ａが固定刃９ｂに向かって下降し、可動刃９ａと固定刃９ｂの双方の弾性体１５が合成樹脂シート４に接触する。更に、可動刃９ａが下降すると、可動刃９ａと固定刃９ｂの双方の弾性体１５が圧縮される。このとき、可動刃９ａと固定刃９ｂの双方の弾性体１５の厚さと硬度は同一であるので、圧縮される量は同じであり、合成樹脂シート４の高さは常に可動刃９ａと固定刃９ｂの中間位置に保たれる。更に、可動刃９ａが固定刃９ｂに向かって下降すると、可動刃９ａと固定刃９ｂが、同時に合成樹脂シート４の切断位置に打ち込まれる。そして、可動刃９ａと固定刃９ｂが合成樹脂シート４に０．０５〜０．４ｍｍ食い込んだとき、刃先から脆性破壊が広がり、合成樹脂シート４が切断される。
【００４１】
従来技術の切断位置は、摩耗、へたり又は摩擦係数の変化が大きな軟質パッドによって決定していたので、合成樹脂シート４と同調台車３の移動速度に微小な誤差がある場合、軟質パッドの把持位置の誤差により、バラツキが大きくなる。これに対し、本発明の切断位置は、可動刃９ａ及び固定刃９ｂの刃先位置で直接的に決定されるので、バラツキが小さい。実際、本発明による１ｍの定尺シートの長さのバラツキは、±０．４ｍｍ以下であって、従来方法の約１／２である。
【００４２】
トムソン刃９の寿命は、３ｍｍ厚さの合成樹脂シート４の切断の場合、約４万回である。前述の押出速度で１ｍの定尺シートを切断する場合、５週間の押出機の連続運転時間中に７回以上トムソン刃９を交換する必要がある。上記の刃物カートリッジ１２を使用すると、極めて安全に、交換時間を従来の２０分から１分以下に短縮できる。これにより、製造ラインを停止することなく、刃物交換が可能となった。
【００４３】
なお、上記切断機７において、切断機の能力を無駄に消費しないよう、弾性体１５の面積や厚さは、圧縮時、合成樹脂シート４を横方向に固定する作用を生じない程度の大きさにされている。しかし、刃物カートリッジ１２の寿命の初期に合成樹脂シート４を横方向に固定する作用を有するが、長期間の使用でへたりや摩耗が生じ、寿命の後期に合成樹脂シート４を横方向に固定する作用を有さないものでもよいし、勿論、合成樹脂シート４を横方向に固定する作用を有するものでもよい。
【００４４】
上記実施形態において、弾性体１５は、ゴム製スポンジに換えて、ばねに支承されたローラで構成することもできる。
【００４５】
本発明の切断機７は、合成樹脂シート４を幅方向に脆性破壊で切断する。このため、切断時間は従来の切断機と比較すると、１／５に短縮できる。このことは、同調台車３の可動範囲がより小さいライン配置が可能となり、より大きな押出速度やより小さな定尺シートへの適用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態を示す正面図である。
【図２】刃物カートリッジを示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】切断機の上側ベッド部を示す正面断面図である。
【図６】切断機の下側ベッド部を示す正面断面図である。
【図７】可動刃と固定刃の配置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１・・押出機、２・・駆動ローラ、３・・同調台車、４・・合成樹脂シート、５・・レール、６・・台車駆動装置、７・・切断機、８・・上側ベッド、９・・トムソン刃、９ａ・・可動刃、９ｂ・・固定刃、１０・・下側ベッド、１１・・支持ローラ、１２・・刃物カートリッジ、１３・・保持ブロック、１４・・クランプ用テーパブロック、１４ａ・・テーパ面、１５・・弾性体、１６・・ボルト、１７・・ボルト・ナット手段、１８・・基準テーパブロック、１８ａ・・テーパ面、１９・・上側基板、２０・・クランプテーパブロック、２０ａ・・テーパ面、２１・・ボルト・ナット手段、２２・・断面Ｌ字部材、２３・・下側基板、Ｌ１・・可動刃と固定刃の上下方向における刃先間隔、Ｌ２・・可動刃と固定刃の横方向における刃先間隔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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