JP2018024057A - 樹脂シート切断機 - Google Patents

Abstract

【課題】切屑を発生させず、切断時間が短く、かつ調整作業が容易に行える樹脂シート切断機を提供する。
【解決手段】切断の対象となる樹脂シートを載せるテーブル３と、テーブル３の上方で刃先をテーブル３の上面に向け、テーブル３の上面と平行に延びる姿勢で保持される帯板状の刃物８と、刃物８を保持する刃物ホルダ７と、刃物ホルダ７と刃物８を一体に昇降させるクランク機構（刃物昇降機構）６とを備え、そのクランク機構６で刃物８をその刃先がテーブル３の上面に接触するまで下降させて、テーブル３上の樹脂シートを切断する構成とすることにより、切屑を発生させることなく短時間で樹脂シートを切断でき、刃物位置の調整も容易に行えるものとした。
【選択図】図３

Description

本発明は、比較的広幅で硬質の樹脂シートの切断に用いられる樹脂シート切断機に関する。

ポリカーボネート等の硬質の樹脂シートは、一般に、押出成形によって製造され、その押出成形を行う押出機から連続的に押し出された後、所定の長さに切断されて製品とされている。その切断を行う樹脂シート切断機（以下、単に「切断機」とも称する。）には、丸鋸を押出機の押出速度に追従して押出方向（シート流れ方向）に移動させながら切断方向（シート幅方向）にも移動させるものが多い（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、樹脂シートの切断を丸鋸で行うと、切断時に切粉（切屑）が発生するので、静電気で樹脂シートに付着した切粉を取り除くための工程が別途必要になるし、押出機と切断機の間で樹脂シートの上下面に被覆される保護フィルムと樹脂シートとの隙間に挟まれた切粉が後工程で品質不良を生じさせるおそれもある。また、１回の切断にかかる時間が比較的長いので、広幅あるいは短尺の樹脂シートの製造には適用が困難となることがあるし、押出速度が大きい場合はそれに合わせて丸鋸のシート流れ方向の可動範囲を長くとる必要があり、切断機全体が大型化してしまう問題もある。

これに対し、切断方法としてシャー切断を採用すれば、切粉は発生せず、切断時間も短いので、上述した丸鋸による切断の場合の問題は解消される。しかしながら、シャー切断では、樹脂シートが厚くなるほど切断時に割れやすくなるため、上刃と下刃の間隔を精度よく管理する必要があり、切断作業の開始前や作業途中での上刃と下刃の間隔調整に非常に手間がかかる。

一方、特許文献２では、上記シャー切断と同様、切粉を発生させず切断時間も短い切断方法として、樹脂シートに対して上下から可動刃と固定刃を同時に打ち込み、樹脂シートを脆性破壊によって切断する方法が提案されている。この切断方法では、シート幅方向にわたって、可動刃と固定刃の打ち込まれる時間差、ならびに可動刃と固定刃のシート流れ方向のずれを極力小さくすることが重要であるとされている。このため、シャー切断と同様に可動刃と固定刃の間隔調整に手間がかかるうえ、その二枚の刃の打ち込みタイミングの調整も必要となる。さらに、切断後の樹脂シートは、切断面のほとんどが脆性破面となるので、製品としての見栄えもよくない。

また、上記以外の切断方法として、レーザーやウォータージェットを用いたものも考えられるが、このような切断方法は、コストが高いだけでなく、丸鋸を用いた場合と同様に切断時間が長いという難点があるし、丸鋸の切粉とは別の形態の切屑が発生し、この切屑の処理も必要となる。

特開２００２−６６９９０号公報 特開２００５−５９１５６号公報

そこで、本発明は、切屑を発生させず、切断時間が短く、かつ調整作業が容易に行える樹脂シート切断機を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の樹脂シート切断機は、切断の対象となる樹脂シートを載せるテーブルと、前記テーブルの上方で刃先をテーブルの上面に向け、テーブルの上面と平行に延びる姿勢で保持される帯板状の刃物と、前記刃物を昇降させる刃物昇降機構とを備え、前記刃物昇降機構で前記刃物をその刃先が前記テーブルの上面に接触するまで下降させることにより、前記テーブルに載せられた樹脂シートを切断する構成とした。

すなわち、テーブルの上方で保持される帯板状の刃物を、その刃先がテーブルの上面に接触するまで下降させて、テーブル上の樹脂シートを切断する構成とすることにより、切屑を発生させることなく短時間で切断を行うことができ、刃物位置の調整も容易に行えるようにしたのである。

ここで、前記樹脂シートの厚さが６ｍｍ以下で切断長（シート幅）が２０００ｍｍ以下である場合、前記刃物は、厚さが一定の刃物本体と、厚さ方向断面で刃物本体の表裏面に対して傾斜する２つの傾斜面により三角形状に形成されている刃先部とからなり、前記刃物本体の厚さが０．２〜３．０ｍｍ（好ましくは０．２〜０．５ｍｍ）、前記刃先部を形成する２つの傾斜面のなす角が１５〜３０度（好ましくは１５〜２５度）であるものとするとよい。

また、前記刃物は、樹脂シート切断機本体に着脱自在に取り付けられている刃物ホルダに保持されており、前記刃物ホルダと一体に交換可能となっている構成を採用すれば、刃物交換が容易になり、短時間で交換作業ができるようになる。

本発明の樹脂シート切断機は、上述したように、テーブルの上方で保持される帯板状の刃物を、その刃先がテーブルの上面に接触するまで下降させることにより、テーブル上の樹脂シートを切屑を発生させることなく切断できるようにしたものであるから、切屑処理の工程が不要で、切屑が後工程で品質不良を生じさせるおそれもない。また、丸鋸を用いたものに比べて、短時間で切断を行うことができるので、広幅や短尺の樹脂シートの製造に対する適用範囲が広いし、押出速度が大きい場合でも刃物のシート流れ方向の可動範囲は短くてすみ、切断機全体をコンパクトなものとすることができる。

しかも、シャー切断や前述した可動刃と固定刃による切断に比べると、刃物を一枚しか用いないので、刃物位置の調整が容易で、切断作業の開始前や作業途中での調整作業を短時間で行うことができる。

さらに、丸鋸による切断やシャー切断よりも切断音を小さくできるし、切断面が平滑で製品としての見栄えが良いという利点もある。

実施形態の樹脂シート切断機の正面図 図１の左側面図 図２に対応した切断動作の説明図 図１のIV−IV線に沿った拡大断面図 図１の刃物ホルダを上下逆に向けた状態の外観斜視図 図１の刃物の形状および寸法の説明図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この樹脂シート切断機は、図１および図２に示すように、矩形板状の基台１と、基台１の両側部の上面に立設される一対の矩形フレーム２と、両矩形フレーム２の上辺部の上面どうしの間に差し渡されるテーブル３と、テーブル３の上方に配される平板状の昇降部材４と、昇降部材４の両側に固定された柱部材５と、昇降部材４と両柱部材５を一体に昇降させるクランク機構６とで切断機本体の主たる部分が構成され、その昇降部材４の下縁部に取り付けられた刃物ホルダ７に保持されている帯板状の刃物８により、図示省略した押出機から連続的に押し出されてテーブル３上へ供給される樹脂シートを所定の長さに切断するものである。この切断機では、厚さが６ｍｍ以下で切断長（シート幅）が２０００ｍｍ以下のポリカーボネート等の硬質の樹脂シートを切断対象としている。

前記基台１は、図示は省略するが、シート流れ方向に往復移動可能に保持され、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を介してサーボモータに連結されている。そして、切断機が切断動作を行う際は、サーボモータの駆動により、押出機の押出速度に追従してシート流れの下流側へ移動し、切断完了後に元の位置に戻るようになっている。

前記テーブル３の上面には、刃物８の刃先と対向する位置に、断面矩形の棒状の刃物受け部３ａが埋め込まれている。なお、この刃物受け部３ａは、後述する切断動作において刃物８の刃先と接触するため、損傷状況に応じて交換されるようになっている。また、このテーブル３の上面の両側部には側方から見てＬ字状の側板９が立設され、これらの各側板９に柱部材５を上下方向に案内するガイド板１０が固定されている。そして、各柱部材５は、側板９立設位置の近傍でテーブル３を貫通しており、その下端側に設けられた脚部５ａでクランク機構６に連結されている。

前記クランク機構６は、基台１上に設置されたサーボモータ１１と、サーボモータ１１にベルト１２で連結されたクランク軸１３と、クランク軸１３と各柱部材５の脚部５ａのそれぞれに回動自在に連結される連結部材１４とからなる。クランク軸１３は、テーブル３の下面側に設けられた支持部材１５に両端部を回転自在に支持されている。そのサーボモータ１１を駆動すると、クランク軸１３の回転に伴って、クランク軸１３に連結された各柱部材５がガイド板１０に案内されて昇降し、各柱部材５が固定された昇降部材４、昇降部材４に取り付けられた刃物ホルダ７および刃物８も一体に昇降する。すなわち、このクランク機構６が刃物８を昇降させる刃物昇降機構となっている。そして、図３に示すように、刃物８が最下点でテーブル３の刃物受け部３ａにわずかに接触するようになっている。

前記昇降部材４は、図１および図４に示すように、下部に複数の窓４ａがあけられ、これらの各窓４ａの下縁から刃物ホルダ７にホルダ取付ボルト１６がねじ込まれている。各ホルダ取付ボルト１６は、刃物ホルダ７の昇降部材４への着脱が容易に行えるように、頭部が手でつかみやすい大きさのものとなっている。また、昇降部材４の下流側面の下縁部には、刃物ホルダ７を取り付ける際にそのシート流れ方向の位置決めを行うためのストッパ１７が複数設けられている。

前記刃物ホルダ７は、図４および図５に示すように、断面コの字状に形成された長尺の部材であり、そのコの字断面の内側に、刃物８の刃物本体８ａの大半部が帯板状の押し板１８とともに挿入されている。そして、その一方（下流側）の側壁の外側面からねじ込まれる押しボルト１９で押し板１８を押すことにより、押し板１８と他方（上流側）の側壁とで刃物本体８ａを挟み付けている。これにより、刃物８が、その刃先をテーブル３の上面（刃物受け部３ａ）に向け、テーブル３の上面と平行に延びる姿勢で刃物ホルダ７に保持されるようになっている。

そして、後述する刃物交換作業を容易にするために、刃物ホルダ７の長手方向両端面には突起７ａが設けられ、昇降部材４の両側部の下端には、昇降部材４から取り外された刃物ホルダ７の突起７ａを受けるホルダ受け４ｂが設けられている（図１参照）。また、図１および図４に示すように、刃物ホルダ７には、その一方の側壁の外側面の長手方向の２カ所に、断面コの字状に折り曲げられた金具２０が取り付けられている。各金具２０は、そのコの字断面の開口を下向きにした状態でボルト止めされており、上流側の側壁の下縁からＵ字状の切欠き２０ａが形成されている。

前記刃物８は、図６に示すように、厚さが一定の刃物本体８ａと、厚さ方向断面で刃物本体８ａの表裏面に対して傾斜する２つの傾斜面により三角形状に形成されている刃先部８ｂとからなり、刃物本体８ａの厚さＴが０．２〜３．０ｍｍ（好ましくは０．２〜０．５ｍｍ）、刃先部８ｂを形成する２つの傾斜面のなす角θが１５〜３０度（好ましくは１５〜２５度）のもので、炭素工具鋼、高速度鋼、超硬合金、ステンレス鋼、セラミックス等で形成されている。

次に、この切断機の切断動作について説明する。この切断機と前記押出機との間には、図示は省略するが、押出機から切断機の手前まで樹脂シートの下面を支持するローラコンベア、その途中で樹脂シートの上下面に保護フィルムを被覆するフィルム被覆装置、ローラコンベアの下流端近傍で樹脂シート上面にラベルを貼り付けるラベラ、およびローラコンベアの下流端から樹脂シートを引き取って切断機へ送り込む引取ロールが設置されている。

すなわち、押出機から連続的に押し出された樹脂シートは、ローラコンベアに下面を支持された状態で下流側へ流れていき、フィルム被覆装置で上下面に保護フィルムを被覆され、ラベラで上面にラベルを貼り付けられた後、引取ロールによって切断機へ送り込まれる。

切断機では、樹脂シートの切断位置が所定位置に達すると、基台１が押出機の押出速度に追従して下流側へ移動し始め、それに前後して、クランク機構（刃物昇降機構）６により柱部材５、昇降部材４、刃物ホルダ７および刃物８が一体に下降し始める。そして、図３に示すように、刃物８の刃先が樹脂シート（図３中の二点鎖線）の切断位置に接触し、さらに下降してテーブル３の上面に接触することにより、樹脂シートが切断される。

切断された樹脂シートは、切断機の下流側に設置された排出コンベア（図示省略）で次工程へ送られていく。また、切断動作後の切断機は、基台１が上流側へ移動して後に元の位置に戻るとともに、柱部材５、昇降部材４、刃物ホルダ７および刃物８が一体に上昇して元の位置に戻る。

次に、この切断機における刃物交換作業について説明する。刃物交換を行う際には、まず、クランク機構６が停止している状態で、昇降部材４の各窓４ａからねじ込まれているホルダ取付ボルト１６を緩めることにより、刃物ホルダ７を落下させて、その両端の突起７ａが昇降部材４のホルダ受け４ｂに支持される状態とする。この状態で、図４に示すように、棒状の治具２１の先端の平板部２１ａを刃物ホルダ７に取り付けた金具２０の下方からコの字断面内に挿入し、治具２１の先端近傍の外周を金具２０の切欠き２０ａの奥側の周縁部に当接させる。そして、その治具２１により刃物ホルダ７をホルダ受け４ｂからわずかに持ち上げて切断機の上流側へ引き出し、樹脂シートの上方から外れた位置へ移動させる。

上記のようにして、刃物８と一体の刃物ホルダ７を切断機本体から取り外した後、予め新しい刃物８を保持させておいた別の刃物ホルダ７を、上記と逆の手順で切断機本体に取り付ける。なお、新しい刃物ホルダ７は、切断機の上流側から昇降部材４の下方へ挿入するときに、昇降部材４に設けたストッパ１７に当接させることにより、シート流れ方向の位置決めを容易に行うことができる。また、取り外した刃物ホルダ７は、別途、上下逆に置いた状態で（図５参照）押しボルト１９を緩めて刃物８自体の交換を行い、新しい刃物８の位置を精度よく調整した後、再び押しボルト１９を締め付けて、次回以降の刃物交換作業時に使用できるようにしておく。

この樹脂シート切断機は、上記の構成であり、テーブル３の上方で保持される帯板状の刃物８を、その刃先がテーブル３の上面に接触するまで下降させるだけで、テーブル３上の樹脂シートを切断することができ、切屑を発生させない。したがって、従来の丸鋸を用いたもののような切屑処理が不要で、切屑による品質不良のおそれもない。また、丸鋸を用いたものに比べて、短時間で切断を行うことができるので、広幅や短尺の樹脂シートの製造に対する適用範囲が広いし、押出速度が大きい場合でも刃物８のシート流れ方向の可動範囲は短くてすみ、切断機全体がコンパクトなものとなる。しかも、刃物８は一つしか用いないので、シャー切断等、二つの刃物を用いる切断に比べると、刃物位置の調整が容易である。

また、刃物８は刃物ホルダ７に保持されており、その刃物ホルダ７は切断機本体に着脱自在に取り付けられているため、刃物８と刃物ホルダ７を一体に交換することができる。この交換作業は熟練を要することなく短時間で行えるので、この交換作業を押出作業中に行うようにすれば、数枚の未切断による不良品は発生するものの、押出作業を停止して刃物自体を切断機本体に着脱する場合に比べて、樹脂シート製造作業全体の効率を大幅に向上させることができる。

なお、本発明の樹脂シート切断機は、実施形態のように押出機から連続的に押し出される樹脂シートを切断するものに限らず、既に一定の大きさに形成された樹脂シートの一部をバッチ処理的に切断するものにも、もちろん適用することができる。バッチ処理的な切断を行う切断機では、基台の移動機構は不要となる。

１ 基台
２ 矩形フレーム
３ テーブル
４ 昇降部材
５ 柱部材
６ クランク機構（刃物昇降機構）
７ 刃物ホルダ
８ 刃物
８ａ 刃物本体
８ｂ 刃先部
９ 側板
１０ ガイド板
１１ サーボモータ
１３ クランク軸
１６ ホルダ取付ボルト
１７ ストッパ
１８ 押し板
１９ 押しボルト
２０ 金具
２１ 治具

Claims (3)

1. 切断の対象となる樹脂シートを載せるテーブルと、前記テーブルの上方で刃先をテーブルの上面に向け、テーブルの上面と平行に延びる姿勢で保持される帯板状の刃物と、前記刃物を昇降させる刃物昇降機構とを備え、
   前記刃物昇降機構で前記刃物をその刃先が前記テーブルの上面に接触するまで下降させることにより、前記テーブルに載せられた樹脂シートを切断する樹脂シート切断機。
2. 前記樹脂シートは、厚さが６ｍｍ以下で切断長が２０００ｍｍ以下であり、
   前記刃物は、厚さが一定の刃物本体と、厚さ方向断面で刃物本体の表裏面に対して傾斜する２つの傾斜面により三角形状に形成されている刃先部とからなり、前記刃物本体の厚さが０．２〜３．０ｍｍ、前記刃先部を形成する２つの傾斜面のなす角が１５〜３０度であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂シート切断機。
3. 前記刃物は、樹脂シート切断機本体に着脱自在に取り付けられている刃物ホルダに保持されており、前記刃物ホルダと一体に交換可能となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂シート切断機。

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