(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被切断物を搬送する搬送手段と、被切断物の搬送方向に往復動自在な台車と、該台車に搭載されて搬送中の被切断物を回転しながら切断する円盤状の二つの刃物とを備えた切断機において、
前記台車を搬送中の被切断物と並走させる並走手段が設けられ、該並走手段は、前記台車に連結された台車用クランク機構と、該台車用クランク機構を駆動させるサーボモータとを備え、前記サーボモータは、被切断物を切断するときに、被切断物の搬送速度と等しい速度で台車を並走させるように、その角速度を制御され、
前記搬送手段は、複数のプーリに掛巻されて被切断物を一定速度で搬送する無端ベルトを備え、前記無端ベルトに、刃物を介入させるよう該無端ベルトを下方に迂回させてなる二つの溝状の刃受けが形成され、該刃受けは、台車に取り付けられた上側の二本及び下側の一本の移動プーリに前記無端ベルトを掛巻して下方に迂回させて形成されることにより、台車と共に搬送方向に往復動自在とされたことを特徴とする切断機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばウエットティッシュの原紙束を所定の長さに切断するための切断機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えばウエットティッシュの帯状の原紙束は、切断機により所定の長さに切断されている。切断機は、例えば一定の速度で原紙束を搬送する搬送ベルトと、原紙束を切断する刃物とを備え、搬送ベルトにより原紙束を搬送しながら、搬送ベルト上の原紙束を所定の製品長さに切断するようになっている。また、原紙束の切断面が斜めに不揃いになるのを防止するため、刃物をその上下動と同期して原紙束の搬送方向に往復動する台車に搭載し、台車を原紙束と並走させるようにしている。
【０００３】
刃物が搭載された台車を往復動させる手段としては、比較的構造が簡単なクランク機構が用いられる。このクランク機構は、台車の往復動が刃物の上下動に同期するように、そのクランクアームの角速度を設定し、このクランクアームの長さを調節することにより、原紙束を切断するときの台車速度を搬送速度に近づけている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、台車を往復動させるクランク機構は、その駆動源に定速モータを使用しており、クランクアームの角速度が一定であるため、クランク機構を搬送方向の一側に配置して台車と連結した場合、クランクアームが搬送方向と直交する位置付近では、クランクアームの搬送方向送り速度が速くなり、クランクアームが搬送方向と平行な位置付近ではクランクアームの搬送方向送り速度が遅くなる。したがって、台車の走行速度は、その往復動の行程の中央付近で速く、両終端側に近づくほど遅くなるように絶えず変化することになる。
【０００５】
そのため、原紙束を切断するときの台車速度を搬送速度に完全に一致させることができず、切断面の多少の傾斜は避けられない。特に、原紙束の厚さが厚い場合や、切断長さ（原紙束の幅）が長い場合には、切断に要する時間が長くなるため、切断開始から切断完了までの台車速度の変化も大きくなり、切断面の切り口が不揃いになる。
【０００６】
本発明は、製品の加工精度を向上させることができる切断機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明は、被切断物を搬送する搬送手段と、被切断物の搬送方向に往復動自在な台車と、該台車に搭載されて搬送中の被切断物を切断する刃物とを備えた切断機において、前記台車を被切断物と並走させる並走手段が設けられ、該並走手段は、前記台車に連結されたクランク機構と、該クランク機構を駆動させるサーボモータとを備え、前記サーボモータは、被切断物を切断するときに、被切断物の搬送速度と等しい速度で台車を並走させるように、その角速度を制御される切断機を提供するものである。
【０００８】
この構成によれば、サーボモータでクランク機構を駆動させて、刃物を搭載した台車を往復動させるものとし、サーボモータの角速度を制御して、被切断物を切断するときに、台車を被切断物の搬送速度と等しい速度で並走させるため、台車速度を搬送速度に一致させて切断面が斜めにならないようにし、その加工精度を向上させることができる。
【０００９】
本発明の切断機のより具体的な構成としては、搬送手段を一定速度で被切断物を搬送するように設定し、サーボモータにより、クランク機構のクランクアームの角速度を制御して、被切断物の切断区間で、被切断物の搬送速度と等しい速度で台車を並走させればよい。
【００１０】
つまり、クランク機構のクランクアームを一定の角速度で回転させる場合、台車は、その往復動の行程の中央付近での移動速度よりも、行程の両終端側にずれた位置での移動速度が遅くなる。この行程の両終端側にずれた位置において、クランクアームの角速度が速くなるようにサーボモータを制御して、被切断物を切断開始から切断終了までの切断区間の台車速度を一定にする。さらに、その切断区間での台車速度を搬送速度に等しくして、被切断物と台車とを並走させる。
【００１１】
この構成によれば、刃物が切断方向に移動するタイミングと、台車がその行程の中央を通るタイミングを正確に対応させる必要はなく、切断機の設定を簡単にすることができる。また、サーボモータを制御して台車速度や台車の往復動周期を調節できるため、クランクアームの長さを微調節する必要がなく、搬送速度や製品長さの変更を容易にすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る切断機の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の切断機の正面図、図２は図１の切断機の側面図、図３は図１の切断機の平面図である。
【００１３】
この切断機は、例えばウエットティッシュの帯状の原紙束１を搬送しながら所定の長さに切断するものであり、原紙束（被切断物）１を搬送する搬送手段２と、搬送中の原紙束１を切断する刃物３と、刃物３を搭載して原紙束１の搬送方向に往復動自在に支持された台車４と、台車４を原紙束１と並走させる並走手段５と、搬送手段２の後側に配置されて台車４及び並走手段５を支持する箱状の支持台６とを備えている。
【００１４】
搬送手段２は、原紙束１を上流側（図１の右側）から下流側（図１の左側）に一定速度で搬送するものであり、プーリ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ及び移動プーリ８ａ、８ｂに掛巻された下側無端ベルト２ａと、プーリ９ａ、９ｂに掛巻された上側無端ベルト２ｂとを備えている。このうち、下側無端ベルト２ａは、支持台６よりも上流側から下流側に至り、上側無端ベルト２ｂは、支持台６よりも上流側で下側無端ベルト２ａに対向して配されている。
【００１５】
この搬送手段２は、下側無端ベルト２ａと上側無端ベルト２ｂとで原紙束１を上下に挟み込んで支持台６の前側に送り込み、さらに下側無端ベルト２ａが原紙束１を支持台６よりも下流側に搬送するようになっており、支持台６の前側で、下側無端ベルト２ａ上の原紙束１を刃物３が切断するようになっている。
【００１６】
下側無端ベルト２ａには、この下側無端ベルト２ａを傷つけることなく原紙束１を切断できるように、刃物３と搬送方向の位置を合わせて、刃物３を介入させる溝状の二つの刃受け１０が形成されている。各刃受け１０は、上側に配された二本（合計四本）の移動プーリ８ａと、下側に配された一本（合計二本）の移動プーリ８ｂとに掛巻して、上側の移動プーリ８ａ間が開口するように、下側ベルト２ａを下方に迂回させた溝状に形成されている。
【００１７】
図１、３に示すように、移動プーリ８ａ、８ｂは、二枚のプーリ支持板１１に回転自在に支持されている。両プーリ支持板１１は、その上端で下側ベルト２ａを前後に挟むように位置し、後述する台車本体２５の前端に取り付けられている。移動プーリ８ａ、８ｂは、台車４に取り付けられたプーリ支持板１１に支持されているので、刃受け１０が台車４と共に搬送方向に往復動する。
【００１８】
刃物３は、周縁部に刃部が形成された円盤状とされ、回転しながら所定の周期で上下動して搬送中の原紙束１を切断する。この刃物３は、揺動自在なスイングアーム１２の先端に、回転軸１３を介して回転自在に取り付けられており、刃物用クランク機構１４がスイングアーム１２を揺動させることにより、刃物３が上下動するようになっている。
【００１９】
スイングアーム１２は、ブラケット１５を介して台車本体２５に取り付けられており、並走手段５が台車４を原紙束１と並走させることにより、刃物３が原紙束１と同一速度で搬送方向に移動するようになっている。なお、刃物３は、製品長さに等しい間隔をあけて回転軸１３の両側に設けられている。
【００２０】
刃物用クランク機構１４は、支持台６を前後に貫通する刃物用クランク軸１６と、刃物用クランク軸１６の前端に取り付けられた刃物用回転板１７と、スイングアーム１２及び刃物用回転板１７を連接する刃物用連接棒１８と、刃物用回転板１７及び刃物用連接棒１８を回転自在に連結する刃物用クランクピン１９とからなり、スプロケット２０及びチェーン２１を介して、上下動用モータが刃物用クランク軸１６を回転させることにより、スイングアーム１２が揺動するようになっている。
【００２１】
スイングアーム１２の基端部には、搬送方向に貫通する貫通穴が形成され、この貫通穴が刃物用モータ２２に接続されたシャフト２３の一端をその軸方向にスライド可能かつ回転可能に支持している。シャフト２３には、その軸方向にスライド可能かつシャフト２３と共に回転するプーリ２４ａが取り付けられている。プーリ２４ａと回転軸１３に取り付けられたプーリ２４ｂとは、伝動ベルト２４ｃで接続されており、シャフト２３、プーリ２４ａ、２４ｂ及び伝動ベルト２４ｃを介して、刃物用モータ２２が刃物３を回転させるようになっている。
【００２２】
台車４は、略長方形板状の台車本体２５の下面側に、支持台６上に配された二本のレール２６上をスライドする四つのスライド部２７が取り付けられてなり、並走手段５により、レール２６上を搬送方向に往復動するようになっている。並走手段５は、台車用クランク機構２８と、この台車用クランク機構２８を駆動させるサーボモータ２９とからなり、制御部３０からの信号に基づいて、サーボモータ２９が台車用クランク機構２８を駆動させることにより、台車４がレール２６上を往復動するようになっている。
【００２３】
台車用クランク機構２８は、サーボモータ２９に接続された台車用クランク軸３１と、台車用クランク軸３１の前端に取り付けられた台車用クランクアーム３２と、台車本体２５及び台車用クランクアーム３２を連接する台車用連接棒３３と、台車用クランクアーム３２及び台車用連接棒３３を回転自在に連結する台車用クランクピン３４とからなる。
【００２４】
台車用クランク軸３１は、支持台６の上面側に、その中心軸を前後方向に向けて回転自在に取り付けられ、サーボモータ２９が台車用クランク軸３１を回転させることにより、台車用クランクアーム３２が回転するようになっている。台車用クランクアーム３２に形成された開口３５内には、前面側に突出する台車用クランクピン３４が配され、この台車用クランクピン３４を介して、台車用クランクアーム３２に台車用連接棒３３が回転自在に連結されている。
【００２５】
台車用連接棒３３は、その両端にクランク側連結部３３ａ及び台車側連結部３３ｂが設けられ、クランク側連結部３３ａが台車用クランクピン３４に取り付けられている。台車側連結部３３ｂは、先端側が塞がれた略筒状とされ、台車用連接棒３３に外嵌されてナットで固定されている。台車側連結部３３ｂは、台車用連接棒３３の軸方向にその取り付け位置を調節可能とされ、台車用連接棒３３の長さを調節できるようになっている。
【００２６】
台車用クランクピン３４は、ねじ３６を調節することにより、回転中心からの距離（クランクアーム長さ）を調節できるようになっている。なお、支持台６には、切欠３７が形成され、台車用クランクアーム３２の回転を阻害しないようになっている。
【００２７】
図１、２及び３に示すように、両プーリ支持板１１間で下側ベルト２ａの上方には、切断時に原紙束１がずれないように上方から押さえるための上下動可能な合計三枚の押板３８が設けられている。この押板３８は、両刃受け１０間と両刃受け１０を挟んで両側とに設けられ、上下動自在な逆Ｌ字形の押板支持材３９に取り付けられている。押板支持材３９は、その脚部が台車本体２５の前端付近を上下方向にスライド可能に貫通し、その脚部を繋ぐ繋ぎ材４０に連結された押板用クランク機構４１により、上下動するようになっている。
【００２８】
押板用クランク機構４１は、支持台６を前後に貫通する押板用クランク軸４２と、押板用クランク軸４２の前端部に取り付けられた押板用回転板４３と、押板支持材３９及び押板用回転板４３を連接する押板用連接棒４４と、押板用回転板４３及び押板用連接棒４４を回転自在に連結する押板用クランクピン４５とからなり、スプロケット４６及びチェーン２１を介して、上下動用モータが押板用クランク軸４２を回転させることにより、押板３８が上下動するようになっている。
【００２９】
次に、この切断機が原紙束を切断するときの動作について説明する。図４（ａ）は台車用クランク機構の構成図である。この図において、θは搬送方向（Ｘ）に対する台車用クランクアーム３２の回転角、ｒは台車用クランクアーム３２の長さ、Ｌは台車用連接棒３３の長さ、ｅは台車用クランク軸３１と台車側取付部との上下方向の偏心量である。
【００３０】
図４（ｂ）は台車用クランクアームの回転角と台車の移動速度との関係を示す図である。この図で、横軸は台車用クランクアーム３２の回転角（θ、単位：ｒａｄ）、縦軸は台車４の搬送方向（Ｘ）における移動速度（Ｖ）である。この図の下側は台車４の往動時を示し、上側は台車４の復動時を示す。実線（太線）は台車用クランクアーム３２を一定の角速度で回転させた場合、破線は角速度を変化させた場合を示す。二点鎖線は搬送手段２による搬送速度（Ｖ０）を示す。
【００３１】
まず、搬送手段２により、帯状の原紙束１を上流側から支持台６の前側に一定速度（Ｖ０）で連続して搬送する。制御部３０からの信号に基づいて、サーボモータ２９が台車用クランク機構２８を駆動させることにより、刃物３を搭載した台車４が一定の周期で搬送方向（Ｘ）に往復動する。
【００３２】
制御部３０は、台車用クランクアーム３２の角速度が変化するようにサーボモータ２９を制御し、θ＝π／２における台車用クランクアーム３２の角速度よりもθ＝０、π側にずれた角度における台車用クランクアーム３２の角速度を速くする。台車４は、往動時の切断区間（Ａ０）内において、原紙束１の搬送速度（Ｖ０）に等しい一定速度で原紙束１と並走する。
【００３３】
上下動用モータがチェーン２１を介して、スプロケット４６及びスプロケット２０を回転させることにより、押板用クランク機構４１及び刃物用クランク機構１４が互いに等しい一定の速度で駆動し、押板３８及び刃物３が一定の周期で同時に上下動する。押板３８及び刃物３の上下動周期は、台車４の往復動周期と等しくされ、台車４が速度（Ｖ０）で原紙束１と並走（往動）するときに、押板３８及び刃物３が下動するように設定される。
【００３４】
押板３８及び刃物３が下動したとき、押板３８が原紙束１を上方から押さえながら、刃物用モータ２２により回転する刃物３が原紙束１を切断する。この切断機では、一度の上下動により、原紙束１の二箇所を同時に切断するようになっており、その上下動周期は、製品長さの２倍を搬送速度（Ｖ０）で除した値に設定される。切断された原紙束１は、搬送手段２により、支持台６よりも下流側に搬送される。
【００３５】
以下、台車４を原紙束１と等速で並走させる手段についてより詳しく説明する。図４（ｂ）の実線（太線）は、従来のように台車用クランクアーム３２を一定の角速度で回転させる場合の台車４の移動速度（Ｖ）の変化を示し、台車４の移動速度（Ｖ）は、回転角（θ）に応じて周期的かつ曲線状に変化する。
【００３６】
ここで、アーム長さ（ｒ）と、連接棒長さ（Ｌ）と、偏心量（ｅ）との比が一定であるとき、任意の回転角（θ）に対応する台車４の移動速度（Ｖ）は、角速度及びアーム長さ（ｒ）に比例する。このうち、角速度は、台車４の往復動周期が押板３８及び刃物３の上下動周期に合うように設定され、アーム長さ（ｒ）を調節することにより、台車４の移動速度（Ｖ）が搬送速度（Ｖ０）付近に調節される。
【００３７】
このように、台車用クランクアーム３２を一定の角速度で回転させる場合、原紙束１を切断する間に台車用クランクアーム３２が回転する区間である切断区間（Ａ）においても、台車４の移動速度（Ｖ）が変化し、その最大速度と最小速度とで速度差（Ｖｄ）が生じるため、台車４の移動速度（Ｖ）を搬送速度（Ｖ０）に一致させることができない。
【００３８】
これに対して、図４（ｂ）の破線に示すように、区間（Ａ０）において、原紙束１の搬送速度（Ｖ０）に等しい一定速度で台車４を原紙束１と並走させることにより、速度差（Ｖ−Ｖ０）を無くして、原紙束１の切断面を真っ直ぐにすることができる。また、切断区間（Ａ０）を広く設定することにより、切断に要する時間を長く設定することができる。
【００３９】
上記構成によれば、刃物３が原紙束１を切断するときに、この刃物３を搭載した台車４を原紙束１の搬送速度（Ｖ０）に等しい一定速度で原紙束１と並走させるため、原紙束１の切断面を真っ直ぐにすることができる。台車を原紙束１と並走させるための駆動源としては、サーボモータ２９を用いており、台車４の速度を所定の速度に設定するときに台車用クランクアーム３２の長さを微調節する必要がなく、搬送速度（Ｖ０）の変更を容易にすることができる。
【００４０】
台車用クランク機構２８と刃物用クランク機構１４とは別のモータで駆動されるので、刃物用回転板１７の回転角と台車用クランクアーム３２の回転角との調節が容易になり、刃物３が下動するタイミングと、台車４がその行程の中央付近を通るタイミングとのタイミング合わせが簡単になる。さらに、原紙束１及び台車４が一定速度で移動するため、刃物３が下動するタイミングと、台車がその行程の中央付近を通るタイミングとが多少ずれても、原紙束１及び台車４間に速度差が生じず、原紙束１の切断面を真っ直ぐにすることができる。
【００４１】
また、刃物３の上下動を小さくする場合、刃物３の上下動周期のうちの切断開始から切断完了までの時間が長くなるが、切断区間（Ａ０）を広く設定することにより、長い切断時間を許容することができる。そのため、重い刃物３を大きく上下動させて切断時間を短くする必要がなく、切断機の高速運転が可能になる。
【００４２】
また、刃物３の数を多くするときには、所定の搬送速度における刃物３の上下動周期を長くする必要があり、切断時間が長くなるが、切断区間（Ａ０）を広く設定することにより、長い切断時間を許容することができ、刃物３の数を多くして、切断機の能力アップを図ることができる。
【００４３】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、被切断物としては、原紙束１に限らずどのようなものでもよい。搬送手段２としては、搬送ベルト２ａ、２ｂを用いたものに限らず、クランク機構により往復動する台車を用いてもよく、被切断物を一定速度で搬送するものでなくてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、刃物が被切断物を切断するときに、この刃物を搭載した台車が、被切断物の搬送速度に等しい速度で被切断物と並走するため、切断面が斜めにならないようにして、その加工精度を向上させることができる。
【００４５】
また、切断に要する時間を長く設定することができるため、被切断物の厚さや幅を大きく設定したり、製品長さを長く設定したり、多数の刃物で同時に切断したり、高速運転を可能にしたりするなど、切断機の能力アップが図れる。さらに、サーボモータを制御することにより、台車速度を調節できるため、クランクアーム長等の調節が簡単になり、初期設定や変更に要する時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の切断機の正面図
【図２】図１の切断機の側面図
【図３】図１の切断機の平面図
【図４】（ａ）は台車用クランク機構の構成図であり、（ｂ）は台車用クランクアームの回転角と台車の移動速度との関係を示す図である
【符号の説明】
１    原紙束
２    搬送手段
３    刃物
４    台車
５    並走手段
２８  台車用クランク機構
２９  サーボモータ
【図１】
0003844712.tif 000002
【図２】
0003844712.tif 000003
【図３】
0003844712.tif 000004
【図４】
0003844712.tif 000005