(57)【要約】【課題】切粉の発生が少ない硬質合成樹脂発泡体切断装置を提供する。【解決手段】  無端環状のウェーブ刃２０と、前記ウェーブ刃が架け渡された複数のプーリー１１と、被切断物４０を挟むように設けられた一対のガイド機構３０とを有し、前記ガイド機構のそれぞれは、前記ウェーブ刃の帯厚方向への移動を規制する一対のベアリング３２、３４と、前記一対のベアリングが固定された支持部材とを有する、硬質合成樹脂発泡体切断装置１０。【選択図】図１
2016101635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端環状のウェーブ刃と、
前記ウェーブ刃が架け渡された複数のプーリーと、
被切断物を挟むように設けられた一対のガイド機構とを有し、
前記ガイド機構のそれぞれは、
前記ウェーブ刃の帯厚方向への移動を規制する一対のベアリングと、
前記一対のベアリングが固定された支持部材とを有する、
硬質合成樹脂発泡体切断装置。
【請求項２】
前記一対のガイド機構のいずれかまたは双方が、前記ウェーブ刃の帯幅方向であって背側への移動を規制するベアリングを有する、
請求項１に記載の硬質合成樹脂発泡体切断装置。
【請求項３】
前記一対のガイド機構の少なくとも一方は前記ウェーブ刃の長さ方向に可動である、
請求項１または２記載の硬質合成樹脂発泡体切断装置。
【請求項４】
前記合成樹脂がウレタン樹脂である、
請求項１〜３のいずれかに記載の硬質合成樹脂発泡体切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬質合成樹脂発泡体を切断するための無端帯刃を備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウレタン樹脂など合成樹脂の硬質発泡体は、通常数十メートルの長尺ブロック状に成形された後、所望の長さにカットして硬質発泡体ブロックを作製し、その後所望の形状に切断される。大型のブロックを切断する場合は、無端環状の鋸刃を有する切断機（鋸刃バンドソー）が用いられる。このとき、硬質発泡体を鋸刃バンドソーで切断すると、鋸刃の目立の関係で少なからぬ切粉が発生し、作業環境の悪化や工場廃棄物の増加という問題があった。刃先が楔形に研磨されたナイフ刃を使用することが可能であれば切粉の発生を防止できるが、軟質発泡体と異なり、硬質発泡体をナイフ刃で切断することは困難であった。
【０００３】
これに対して、特許文献１には、硬質発泡体の裁断開始面に、ナイフ刃で裁断可能な軟質発泡体等の裁断誘導材を一体発泡または接着し、内部が硬化する前にナイフ刃を用いて裁断する硬質合成樹脂発泡体の裁断方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−１１７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、裁断誘導材という余分な部材を必要とする点、および硬質発泡体の内部が硬化する前に裁断する必要がある点で問題があった。
【０００６】
本発明は以上を考慮してなされたものであり、余分な部材を必要とせず、硬質発泡体の硬化が完了した後でも使用可能な、切粉の発生の少ない切断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に対して、本発明は、ウェーブ刃と、ウェーブ刃の蛇行を抑制するガイド機構を用いる。
【０００８】
本発明の硬質合成樹脂発泡体切断装置は、無端環状のウェーブ刃と、前記ウェーブ刃が架け渡された複数のプーリーと、被切断物を挟むように設けられた一対のガイド機構とを有する。そして、前記ガイド機構のそれぞれは、前記ウェーブ刃の帯厚方向への移動を規制する一対のベアリングと、前記一対のベアリングが固定された支持部材とを有する。
【０００９】
ここで、硬質発泡体には、いわゆる半硬質発泡体が含まれる。このように、ウェーブ刃を用いることにより切粉の発生量を著しく減少させることが可能となり、ガイド機構を用いることによりウェーブ刃の蛇行を抑え、ウェーブ刃を実用的に用いることが可能となる。
【００１０】
好ましくは、前記一対のガイド機構のいずれかまたは双方が、前記ウェーブ刃の帯幅方向であって背側への移動を規制するベアリングを有する。これにより、切断時にウェーブ刃が後方に膨らむことが抑制され、ウェーブ刃の蛇行がよりいっそう発生しにくくなる。
【００１１】
好ましくは、前記一対のガイド機構の少なくとも一方は前記ウェーブ刃の長さ方向に可動である。これにより、種々の大きさの硬質発泡体を最適な条件で切断することができる。
【００１２】
好ましくは、前記合成樹脂がウレタン樹脂である。ウレタン樹脂の硬質発泡体は、切断時に切粉が発生しやすく、良好な切断面を得ることが難しいので、本発明を適用することの効果が大きい。なお、ここでも、ウレタン樹脂の硬質発泡体には硬質および半硬質のものを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の装置によれば、硬質合成樹脂発泡体を、切粉の発生量を抑えながら切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態である切断装置の主要な構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態である切断装置で用いるウェーブ刃である。図２Ａは側面図、図２Ｂは図２ＡのＸＸ断面図である。
【図３】従来の切断装置で用いる鋸刃である。図３Ａは側面図、図３ＢおよびＣは図３ＡのＸＸ断面図である。
【図４】従来の切断装置で用いるナイフ刃である。図４Ａは側面図、図４Ｂは図４ＡのＸＸ断面図である。
【図５】本発明の一実施形態である切断装置のガイド機構を示す図である。
【図６】図５のＸ矢視図である。
【図７】図５のＹ矢視図である。
【図８】硬質合成樹脂発泡体のブロックである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本実施形態の切断装置を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１において、切断装置１０は、無端環状のウェーブ刃２０と、ウェーブ刃が架け渡された４つのプーリー１１と、ウェーブ刃の蛇行の原因となる移動を規制するガイド機構３０とを有する。プーリーの一つがモーターによって回転し、それによってウェーブ刃が周回する。
【００１７】
本実施形態の切断装置では、被切断物４０を水平テーブル１２に載せて固定し、ウェーブ刃がプーリーおよびガイド機構とともに、図右奥から左手前に水平に移動することよって、ウェーブ刃が垂直に延びる部分で被切断物が切断される。
【００１８】
ガイド機構３０は、被切断材４０を挟むように、被切断材の上下に設けられている。図１では、下側のガイド機構がテーブル１２に隠れて図示されていないが、上側のものと同様に構成することができる。なお、図１では、ガイド機構の構成部材のうち、ベアリング３２、３４、３６のみを示した。ガイド機構の詳細は後述する。
【００１９】
図２において、ウェーブ刃２０は、刃先２１が波状に形成され（図２Ａ）、断面においては刃先が楔形に研磨されている（図２Ｂ）。
【００２０】
これに対して、図３に示す一般的な鋸刃２５では、刃先が階段状に形成されており（図３Ａ）、断面においては刃全体の厚さが一様である（図３Ｂ）。このように、鋸刃の刃先は小さな鑿の歯を縦に並べたような形状であるため、帯厚ｔの分だけ発泡体が削られて切粉となる。さらに、歯先を交互に曲げてあさりを出したものでは（図３Ｃ）、あさり幅ｓの分だけ発泡体が削られて、切粉の発生量はさらに多くなる。
【００２１】
図４に示すナイフ刃２６では、ウェーブ刃と同じく刃先が楔形に研磨されている。もしナイフ刃で切断が可能であれば、切粉の発生をほぼなくすことができる。しかし、硬質発泡体をナイフ刃で切断できないことは前述のとおりである。無理に切断しても、刃の蛇行により切断面が波打ち、実用に耐えない。
【００２２】
図２に戻って、ウェーブ刃２０の刃先の楔形は刃の両側が同様に研磨されて、図２Ｂに示すように断面形状が左右対称であることが好ましい。刃の片側のみが研磨されている場合などで、断面が左右対称でない場合は、切断時に刃の進路がどちらか一方に曲がりやすく、切断面が湾曲しやすいからである。
【００２３】
ウェーブ刃２０は、ピッチｐが大きくおよび／または波高ｈが小さいと、切断力が弱くなる。反対に、ピッチｐが小さくおよび／または波高ｈが大きいと、山の部分が摩耗しやすくなる。このことから、ピッチｐは、好ましくは８〜３０ｍｍであり、さらに好ましくは１０〜２０ｍｍである。また、波高ｈは、好ましくは２〜１０ｍｍであり、さらに好ましくは３〜８ｍｍである。
【００２４】
ウェーブ刃２０を用いる場合、ナイフ刃ほどではないにしても、一般的な鋸刃と比べると切断時の抵抗が大きい。そのため、ウェーブ刃２０の帯幅ｗが小さすぎると切断時に蛇行しやすくなる。また、帯幅ｗが大きすぎると、刃自体のコストが高くなるし、プーリーなど装置を大型化する必要が生じるので好ましくない。このことから、帯幅ｗは、好ましくは２０〜６０ｍｍであり、さらに好ましくは２５〜５０ｍｍである。なお、帯幅ｗは、プーリーの巾と大略同じ程度であることが好ましく、具体的にはプーリーの幅の８０％〜１２０％であることが好ましい。
【００２５】
ウェーブ刃２０の帯厚ｔは、薄すぎると製造が難しく、無端環状にするための溶接個所で切れやすくなる。また、帯厚ｔが厚すぎると、切断時の抵抗が大きくなるし、刃の取扱いが難しくなる。このことから、帯厚ｔは、好ましくは０．４〜１．０ｍｍであり、さらに好ましくは０．５〜０．８ｍｍである。
【００２６】
次に、本実施形態の切断装置のガイド機構の詳細を、図５〜７に基づいて説明する。
【００２７】
図５は、図１における被切断物４０の上側のガイド機構３０の斜視図である。ウェーブ刃２０は、図右奥の方向に進む。図５において、ガイド機構３０は、３つのベアリング３２、３４、３６を有する。一対のベアリング３２、３４は、ウェーブ刃２０の横ブレ、すなわち帯厚方向への移動を規制する振れ止めベアリングである。ペアリング３２、３４は、それぞれ固定軸３３、３５に嵌められ、固定軸を介して図示しない固定具により架台（支持部材）３１に固定されている。ベアリング３６は、ウェーブ刃の戻り、すなわち帯幅方向であって背側への移動を規制する戻り防止ベアリングである。ベアリング３６は、固定軸３７に嵌められ、固定軸を介して図示しない固定具により架台３１に固定されている。架台３１は、２つの懸垂具３８、３８によって、上方でプーリーのハウジング等に固定されている。なお、架台も捩れることが起こりうるため、架台３１は２か所以上でハウジング等に固定されるのが好ましい。懸垂具を用いる場合には、図５に示したように、ウェーブ刃を挟むように設けた２つ以上の懸垂具によって、２か所以上でハウジング等に固定されるのが好ましい。懸垂具のハウジング等への固定部（図示せず）は、懸垂具を上下方向にスライド可能に構成されており、懸垂具を上下させることにより、架台およびガイド機構全体の位置を高さ方向に変更可能である。
【００２８】
被切断物の下側のガイド機構は、図５と同様に、例えば上下対称に構成することができる。
【００２９】
図６は、図５のＸ矢視図で、ウェーブ刃２０の背側から見た図である。架台３１および懸垂具３８は省略した。図６において、一対のベアリング３２、３４は、水平方向の間隔が帯厚よりもわずかに大きくなるように、ウェーブ刃を挟んで設けられている。切断動作中にウェーブ刃は横ブレしようとするが、ベアリング３２、３４によって横ブレが抑制される。ベアリング３２とベアリング３４は、わずかに高さを違えて設けられている。これにより２つのベアリング３２、３４のの最小間隔ｄは、ウェーブ刃の帯厚ｔより大きくなり、ウェーブ刃の取り換え作業が容易になる。
【００３０】
図７は、図５のＹ矢視図で、ウェーブ刃２０の進行方向右手から見た図である。架台３１および懸垂具３８は省略した。図７において、ベアリング３６が、ウェーブ刃の背に当接している。これにより、ウェーブ刃が切断時に後方に膨らむことが抑制される。
【００３１】
ガイド機構３０と被切断物４０との距離は、小さい方が好ましい。具体的には、振れ止めベアリング３２、３４と切断面との距離が、２００ｍｍ以下であることが好ましく、５０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。ただし、振れ止めベアリングが被切断物と接触することは好ましくないので、振れ止めベアリングと切断面との距離は１ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
【００３２】
ガイド機構３０は、被切断物４０を挟む一対のガイド機構のうち少なくとも一方が、ウェーブ刃の長さ方向に可動であることが好ましい。本実施形態では、被切断物をテーブルに載せて切断するため、被切断物下面の高さ方向の位置は一定であるので、下側のガイド機構は適当な位置に固定しておけばよい。一方、上側のガイド機構は、被切断物のサイズの合わせて上下に移動可能とすることが望ましい。これにより、種々の大きさの被切断物に対して、ガイド機構との距離を最適な値に調整することができる。
【００３３】
図８は、本実施形態の切断装置で切断する硬質合成樹脂発泡体のブロックの例を示している。硬質合成樹脂発泡体のブロック８０の表面は平滑ではない。通常、いわゆるスラブ発泡において上面側からエアーを抜くため、ブロック上面は特に平滑性が悪い。そのため、ブロックは全表面を切断除去してから次の加工工程に供給される。
【００３４】
切断の手順は、特に限定されないが、例えば次のとおりである。ブロック８０を切断線８５に沿って切断して側面８２を除去する。同様に、ブロックを切断線８６に沿って切断して側面８３を除去する。次に、図示しない切断線に沿って切断し、天面８１および底面８４を除去する。
【００３５】
本実施形態の装置は、圧縮強さが大きく、ナイフ刃では実用的に切断不可能な硬質発泡体に対して用いることができる。ここで、硬質発泡体には、いわゆる半硬質発泡体が含まれる。合成樹脂発泡体には、実質的に独立気泡のみを有する狭義の硬質発泡体と、実質的に連続気泡のみを有する軟質発泡体がある。両者の中間的な性状を有し、サンバイザーや衝撃吸収材等に用いられるものは半硬質発泡体と呼ばれることがある。例えば半硬質ウレタンフォームは軟質ウレタンフォームの範疇、すなわち軟質発泡体に含められることがあるが、本発明において半硬質ウレタンフォームのような半硬質発泡体は、硬質発泡体の範疇に含める。軟質発泡体は、圧縮強さが小さく、ナイフ刃が侵入すると容易に変形して切断面が押し広げられるので、ナイフ刃による切断が可能である。これに対して、狭義の硬質発泡体およびいわゆる半硬質発泡体では、圧縮強さが大きいため、ナイフ刃で切断しようとしても、ナイフ刃を両側から挟み込む力によってナイフ刃が停止したり、蛇行して切断面が波打つため、ナイフ刃を使用することができない。本発明は、ナイフ刃で切断不可能な発泡体に対して解決策を提供するものであり、本発明における硬質発泡体とは、狭義の硬質発泡体およびいわゆる半硬質発泡体を含む概念である。
【００３６】
硬質発泡体としては、上記いわゆる半硬質を含む硬質のウレタン発泡体、フェノール発泡体、ポリスチレン発泡体、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体等が挙げられる。中でも、本実施形態の切断装置は、密度が２０ｋｇ／ｍ３以上の硬質ウレタン発泡体に対して好ましく用いられ、密度が２０〜６０ｋｇ／ｍ３の硬質ウレタン発泡体に対してさらに好ましく用いられる。これらのウレタン発泡体では、鋸刃で切断すると切粉が多く、他方ナイフ刃ではうまく切断できないからである。また、密度が２０〜６０ｋｇ／ｍ３程度である発泡体は、衝撃吸収や断熱等のために自動車用天井材やインストルメントパネル等に用いられ、大型のブロックを切断することが求められるからである。
【００３７】
ブロック８０の大きさは限定されないが、本実施形態の装置は大型のブロックに対して特に好適に用いられる。ブロックの大きさは、図８における切断面の幅Ｗが２００ｍｍ以上であることが好ましく、３００ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、余りに大きなブロックを無端環状刃で切断しても良好な切断面が得られないので、切断面の幅Ｗは１０００ｍｍ以下であることが好ましい。したがって、この切断面の幅Ｗと前述の振れ止めベアリングと切断面との距離を考慮して、一対のガイド機構間の距離を設定することが好ましい。
【実施例】
【００３８】
図１に示した構造の切断機を用いて、密度が３０ｋｇ／ｍ３、大きさが２６００ｍｍ×１３００ｍｍ×５００ｍｍの硬質ウレタン発泡体のブロックの４面を切断、除去した。なお、４面とは２６００×５００ｍｍが２面、１３００×５００ｍｍが２面の計４面である。ウェーブ刃として、帯幅３２ｍｍ、帯厚０．７ｍｍ、ピッチ１２．７ｍｍ、波高５ｍｍのものを用いた。これにより、平面度の高い、きれいな切断面が得られた。１週間で約１５０個のブロックを処理したところ、ブロック１個当たりの切粉の発生量は０．１４ｇであった。
【００３９】
比較のために、同じ切断機を用いて、ただし刃のみを鋸刃に替えて、同じ切断処理を行った。１週間で約１５０個のブロックを処理したところ、ブロック１個当たりの切粉の発生量は１２７ｇであった。
【００４０】
本発明は、上記の実施形態および実施例に限られるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【００４１】
例えば、切断装置は、ウェーブ刃が被切断物の上から下へ垂直方向に移動して、刃が水平に延びる部分で被切断物を切断してもよい。また、ウェーブ刃は移動せず、被切断物をウェーブ刃に対して移動させることによって切断してもよい。
【００４２】
また、例えば、プーリーの数は４個に限られず、２個や３個や５個以上であってもよい。また、例えば、ガイド機構は、被切断物を挟む一対を含めて、３か所以上に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０  硬質合成樹脂発泡体切断装置
１１  プーリー
１２  テーブル
２０  ウェーブ刃
２１  刃先
２５  鋸刃
２６  ナイフ刃
３０  ガイド機構
３１  架台（支持部材）
３２、３４  振れ止めベアリング
３６  戻り防止ベアリング
３３、３５、３７  固定軸
３８  懸垂具
４０  被切断物
８０  合成樹脂発泡体のブロック
８１  ブロックの天面
８２、８３  ブロックの側面
８４  ブロックの底面
８５、８６  ブロックの切断線
Ｗ    切断面の幅
ｐ    ウェーブ刃のピッチ
ｈ    ウェーブ刃の波高
ｗ    帯幅
ｓ    あさり幅
ｔ    帯厚
ｄ    一対の振れ止めベアリングの最小間隔
【図１】
2016101635.tif 000003
【図２】
2016101635.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016101635.tif 000007
【図６】
2016101635.tif 000008
【図７】
2016101635.tif 000009
【図８】
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