JP7618418B2 - シート材をダンベル形状に裁断する裁断装置と裁断方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴムやプラスチック等のシート材を、引張試験や衝撃試験等に用いられるダンベル形状の試験片を裁断する装置と方法に関する。

種々の用途に使用される材料は、ＪＩＳに基づいて引張試験や衝撃試験等の各種試験が行われる。たとえば、タイヤなどに使用されるゴムは、引張試験や衝撃試験をするために、ゴムを所定の厚さのゴムシートとし、これをダンベル形状の試験片に裁断している。シート材は、厚さと外形をＪＩＳ規格に適合する寸法に裁断して引張試験に使用される。

シート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は開発されている。（特許文献１参照）
特許文献１に記載する裁断装置は、公開公報の［解決手段］に以下の構造として記載されている。
基台上に前後にスライド移動可能に配設されたスライドベースと、スライドベース上に水平回転可能に配設された回転ベースと、回転ベースの上にシート材を固定保持するクランプ機構と、回転ベースの上方に位置して基台に取り付けられ、シート材の打ち抜き加工を行うカッター装置とから試験片打ち抜き装置が構成される。カッター装置は、基台に固定されて下方に伸縮可能なシリンダロッドを有する昇降シリンダと、シリンダロッドの下端部に長手方向に延びて取り付けられた薄刃状の打ち抜き刃物とを有する。

特開２０００－２１０８９９号公報

以上の公報に記載される裁断装置は、直線状である１枚の打ち抜き刃物でシート材を裁断するので、試験片の両側を別々に裁断する必要がある。とくに、ダンベル形状の試験片を裁断するには、シート材又は打ち抜き刃物のいずれかを１８０度回転して２回に裁断する必要があるので、裁断装置は極めて複雑となり、さらにタクトタイムも長くなって能率よく多量生産できない欠点もある。さらに、ダンベル形状の両側を別々に裁断するので、裁断されるダンベル形状の寸法誤差を高い精度とするには、裁断装置にも高い精度が要求されて、装置コストが著しく高価となる欠点もある。

さらに、従来の裁断装置は、裁断される試験片の寸法精度を高くするために、薄刃状の打ち抜き刃物を使用しているので、打ち抜き刃物の寿命が短く、刃物交換などのメンテナンスに手間がかかる欠点もある。打ち抜き刃物を厚くして寿命を長くできるが、厚い打ち抜き刃物で、厚いシート材をダンベル状に裁断すると、刃先の切断面が試験片の幅方向にずれて、正確な寸法に裁断できなくなる。

本発明は以上の欠点を解消することを目的として開発されたもので、本発明の大切な目的は、簡単な構造の裁断装置で簡単かつ容易に、しかもタクトタイムを短縮して能率よく試験片を裁断でき、さらに高い寸法精度で試験片を裁断できるシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置と裁断方法を提供することにある。

本発明のある態様に係るシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、シート材を受け台に載せて筒状の打ち抜き刃物でダンベル形状の試験片に裁断する。筒状の打ち抜き刃物は、下端部の外周面に外側刃面を設けてなる片刃の刃物で、片刃の内周面には、シート材の裁断方向を修正する修正刃面を有し、外側刃面と修正刃面との先端縁にはシート材をダンベル形状に打ち抜く刃先を有し、打ち抜き刃物の筒状内周面と刃先の間隔である偏在間隔（Ｌ２）が、筒状外周面と刃先との間隔である片刃間隔（Ｌ１）の１／４以下であって、片刃の刃先が、打ち抜き刃物の筒状内周面から外側に偏在している。

本発明の他の態様に係るシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、裁断して試験片とするシート材を載せて裁断する裁断面を有する受け台と、裁断面に向かって往復運動して、裁断面のシート材を、中央部の試験領域の両端部にチャッキング領域を設けてなるダンベル形状の試験片に裁断する筒状の打ち抜き刃物と、打ち抜き刃物を受け台の表面に直交する方向に往復運動させる駆動機構と、筒状である打ち抜き刃物の筒状内周面の内側に相対的に往復運動自在に配置されてなる平面プッシャーと、平面プッシャーを打ち抜き刃物の刃先から弾性的に突出させてなる弾性体とを備えている。筒状の打ち抜き刃物は、下端部の外周面に外側刃面を設けてなる片刃の刃物で、片刃の内周面には、シート材の裁断方向を修正する修正刃面を有し、外側刃面と修正刃面との先端縁にはシート材をダンベル形状に打ち抜く刃先を有し、片刃の刃先が、打ち抜き刃物の筒状内周面から外側に偏在してなる。駆動機構は、打ち抜き刃物と平面プッシャーとを往復運動する上下台を備えている。打ち抜き刃物は、往復運動しない状態で上下台に固定されるが、平面プッシャーは、弾性体を介して往復運動自在に上下台に連結されている。平面プッシャーは、裁断面との対向面には、シート材を押圧する平面状の押圧面を有し、打ち抜き刃物の内周面と平面プッシャーの外周面との間には、平面プッシャーが打ち抜き刃物に対して往復運動できるスリット隙間を設けている。平面プッシャーは、打ち抜き刃物がシート材の非裁断位置において、弾性体に押し出されて、打ち抜き刃物の刃先から押圧面を突出位置に配置している。

本発明のある態様にかかるシート材をダンベル形状に裁断する裁断方法は、裁断して試験片とするシート材を受け台の裁断面に載せて、打ち抜き刃物でもって、中央部の試験領域の両端部にチャッキング領域を有するダンベル形状の試験片に裁断するシート材をダンベル形状に裁断する裁断方法であって、以下の（Ａ）～（Ｆ）の方法でシート材を裁断する。
（Ａ）打ち抜き刃物には、先端部にはダンベル形状の刃先を有し、下端部の外周面に外側刃面を設けてなる片刃の刃物で、片刃の内周面には、シート材の裁断方向を修正する修正刃面を有し、外側刃面と修正刃面との先端縁にはシート材をダンベル形状に打ち抜く刃先を有し、打ち抜き刃物の筒状内周面と刃先の間隔（Ｌ２）が、筒状外周面と刃先との間隔（Ｌ１）の１／４以下であって、片刃の刃先を、筒状内周面から外側に偏在させてなる刃物を使用する。
（Ｂ）シート材の表面を押圧プレートでプレスして前記打ち抜き刃物で裁断する。
（Ｃ）筒状である打ち抜き刃物の内側において、シート材の表面を平面プッシャーの押圧面でプレスして裁断する。
（Ｄ）打ち抜き刃物と平面プッシャーを、打ち抜き刃物を往復運動させる上下台で弾性体を介して往復運動してシート材を押圧する。
（Ｅ）平面プッシャーは、ダンベル形状の筒状である打ち抜き刃物の横幅よりも小さい横幅であって、打ち抜き刃物の内周面との間にスリット隙間を設けて、打ち抜き刃物の内側を往復運動させる。
（Ｆ）平面プッシャーは、打ち抜き刃物がシート材を裁断しない非裁断位置において、打ち抜き刃物の刃先から突出する位置に押圧面を配置して、打ち抜き刃物がシート材を裁断する状態では、平面プッシャーで打ち抜き刃物の内側をプレスして裁断する。

以上の裁断装置と裁断方法は、簡単な構造の裁断装置を使用して、簡単かつ容易に、しかもタクトタイムを短縮して能率よくシート材からダンベル形状の試験片を裁断でき、しかも試験片を高い寸法精度で裁断できる特長がある。

本発明の実施形態１に係る裁断装置の概略正面図である。 図１に示す裁断装置の刃物ユニットを示す正面図である。 図２に示す刃物ユニットの底面図である。 図２に示す刃物ユニットの垂直縦断面図であって、図３のＩＶ－ＩＶ線断面に相当する図である。 図２に示す刃物ユニットの垂直横断面図であって、図３のＶ－Ｖ線断面に相当する図である。 図２に示す刃物ユニットの垂直横断面図であって、図３のＶＩ－ＶＩ線断面に相当する図である。 打ち抜き刃物がシート材を裁断する状態を示す要部拡大断面図である。 図１の裁断装置で裁断される試験片の一例を示す斜視図である。 刃物ユニットの他の一例を示す底面図である。 図９に示す刃物ユニットの垂直縦断面図である。 本発明の実施形態２に係る裁断装置の打ち抜き刃物がシート材を裁断する状態を示す要部拡大断面図である。 従来の裁断装置の打ち抜き刃物がシート材を裁断する状態を示す要部拡大断面図である。

本発明のある実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、シート材を受け台に載せて筒状の打ち抜き刃物でダンベル形状の試験片に裁断する。筒状の打ち抜き刃物は、下端部の外周面に外側刃面を設けてなる片刃の刃物で、片刃の内周面には、シート材の裁断方向を修正する修正刃面を有し、外側刃面と修正刃面との先端縁にはシート材をダンベル形状に打ち抜く刃先を有し、打ち抜き刃物の筒状内周面と刃先の間隔である偏在間隔（Ｌ２）が、筒状外周面と刃先との間隔である片刃間隔（Ｌ１）の１／４以下であって、片刃の刃先が、打ち抜き刃物の筒状内周面から外側に偏在している。

以上の裁断装置は、打ち抜き刃物を、筒状の内周面をほぼ垂直面として、外周面に外側刃面を設けて片刃の刃物とする。さらに片刃の内周面には修正刃面を設けて、外側刃面と修正刃面との先端縁を、ダンベル形状の刃先としている。さらに、打ち抜き刃物は、筒状内周面と刃先の間隔（Ｌ２）を、筒状外周面と刃先の間隔（Ｌ１）の１／４以下として、刃先を筒状内周面から外側に偏在させている。以上の打ち抜き刃物は、一回の打ち抜き加工で、シート材からダンベル形状の試験片を打ち抜きできるので、従来の裁断装置のように、試験片の両側を２工程で裁断する必要がない。また、シート材や打ち抜き刃物を１８０度回転して、ダンベル形状の両側を裁断する必要もなく、１工程の打ち抜き処理で、シート材からダンベル形状の試験片を能率よく打ち抜きできる。

さらに、以上の打ち抜き刃物は、片刃の内周面に修正刃面を設けて、片刃の刃先を、内周面から外周面に偏在して配置する独特の刃先形状とするので、試験片を高い寸法精度でダンベル形状に打ち抜きできる。それは、刃先がシート材を裁断する工程で、修正刃面によって、シート材の内側に、正確にはダンベル形状の横幅を狭くする方向に片刃が食い込んで裁断するのを抑制できるからである。この状態でシート材を裁断する打ち抜き刃物は、片刃の内周面に設けている修正刃面で、刃先の裁断方向をシート材表面に対して直交する方向に修正して裁断できる。

図７の拡大断面図は、刃先１０がシート材６を裁断する状態を示している。この図は、刃先１０がシート材６に食い込んで裁断するタイミングで、外側刃面１１と修正刃面１２とに作用する押圧力Ｆ１、Ｆ２を示している。この図に示すように、片刃の刃先１０は、シート材６に食い込む状態で外側刃面１１に横向きの力Ｆ１が発生して、ダンベル形状の横幅を狭くする方向に食い込む力が作用する。さらに、片刃の刃先１０には、刃先１０がシート材６に食い込む状態で、内側に設けている修正刃面１２によって横向きの力Ｆ２が発生して、ダンベル形状の横幅を広くする方向に作用する。外側刃面１１に作用するダンベル形状の横幅を狭くする力Ｆ１と、修正刃面１２に作用するダンベル形状の横幅を広くする力Ｆ２とは互いにバランスして、ダンベル形状の横幅を正確な寸法で裁断する。

さらに、以上の打ち抜き刃物は、刃先の内周面に設けている修正刃面の偏在間隔（Ｌ２）を、外側刃面の片刃間隔（Ｌ１）の１／４以下と小さくしている。刃先がシート材に食い込んで裁断する状態で、刃先がシート材に侵入する侵入方向は、刃先のわずかな領域が特に強い影響を与える。したがって、片刃の内周面にわずかな修正刃面を設けることで、刃先はシート材表面に直交する方向に侵入して裁断される試験片の横幅を一定に保持して裁断できる。

さらにまた、以上の打ち抜き刃物は、刃先の内側に設けている修正刃面を外側刃面よりも小さくして、筒状内周面をほぼ垂直面としているので、裁断された試験片を打ち抜き刃物の内側にスムーズに挿入できる。打ち抜き刃物の内側にスムーズに挿入される試験片は、幅方向に強く押圧されることがない。このため、ダンベル形状に打ち抜きされた後、筒状内周面に挿入されて変形され、あるいは変質されることがなく、打ち抜き刃物からスムーズに押し出しできる。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、修正刃面の実質傾斜角を、５度以下としている。

本明細書において修正刃面の実質傾斜角は、図７の拡大断面図に示すように、修正刃面の上下幅（Ｈ）に対する筒状内周面と刃先との間隔（Ｌ２）の傾斜角（α）すなわち、ｔａｎα＝Ｌ２／Ｈを意味する。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、修正刃面の上下幅（Ｈ）を５ｍｍ以下としている。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、打ち抜き刃物が、厚さを２ｍｍ以上の、焼き入れされた金属板としている。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、修正刃面の傾斜角を片刃の刃先に向かって大きくしている。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、裁断して試験片とするシート材を載せて裁断する裁断面を有する受け台と、裁断面に向かって往復運動して、裁断面のシート材を、中央部の試験領域の両端部にチャッキング領域を設けてなるダンベル形状の試験片に裁断する筒状の打ち抜き刃物と、打ち抜き刃物を受け台の表面に直交する方向に往復運動させる駆動機構と、筒状である打ち抜き刃物の筒状内周面の内側に相対的に往復運動自在に配置されてなる平面プッシャーと、平面プッシャーを打ち抜き刃物の刃先から弾性的に突出させてなる弾性体とを備えている。筒状の打ち抜き刃物は、下端部の外周面に外側刃面を設けてなる片刃の刃物で、片刃の内周面には、シート材の裁断方向を修正する修正刃面を有し、外側刃面と修正刃面との先端縁にはシート材をダンベル形状に打ち抜く刃先を有し、片刃の刃先が、打ち抜き刃物の筒状内周面から外側に偏在してなる。駆動機構は、打ち抜き刃物と平面プッシャーとを往復運動する上下台を備えている。打ち抜き刃物は、往復運動しない状態で上下台に固定されるが、平面プッシャーは、弾性体を介して往復運動自在に上下台に連結されている。平面プッシャーは、裁断面との対向面には、シート材を押圧する平面状の押圧面を有し、打ち抜き刃物の内周面と平面プッシャーの外周面との間には、平面プッシャーが打ち抜き刃物に対して往復運動できるスリット隙間を設けており、平面プッシャーは、打ち抜き刃物がシート材の非裁断位置において、弾性体に押し出されて、打ち抜き刃物の刃先から押圧面を突出位置に配置している。

図１２の拡大断面図は、従来の裁断装置がシート材９６を裁断する状態を示している。この図は、押圧プレートで押圧されないシート材９６を裁断する状態を示す断面図である。この図は、打ち抜き刃物９１がシート材９６の裁断を開始する直前の状態を示している。シート材９６は、打ち抜き刃物９１の刃先９２が接触した直後から裁断が開始されることはなく、この図に示すように、刃先９２が所定の圧力でシート材９６をプレスして圧縮した状態から裁断が開始される。刃先９２で押圧されたシート材９６は、刃先９２の両側が弾性的に膨れた状態となるので、この状態で裁断が開始されたシート材９６は、裁断された試験片９７の横幅（Ｗ’）が広くなる。それは、膨れたシート材９６の実質的な横幅（Ｗ’）が両側の刃先間隔（Ｄ）よりも広くなるからである。

本発明の以上の実施態様の裁断装置は、平面プッシャーが、ダンベル形状の打ち抜き刃物の内側でシート材をプレスして裁断するので、極めて高い精度でダンベル形状の試験片を打ち抜きできる特長がある。それは、図１１の拡大断面図に示すように、平面プッシャー２１でシート材６をプレスして平面状に保持して裁断するからである。とくに、以上の裁断装置は、打ち抜き刃物の筒状内周面と平面プッシャーの外周面との間にスリット隙間を設けており、平面プッシャーは、打ち抜き刃物がシート材を裁断しない位置、すなわちシート材に刃先が接触しない状態で、打ち抜き刃物の刃先から突出する位置に配置しているので、打ち抜き刃物の刃先がシート材を裁断する状態では、シート材を平面状に保持し、とくに、ダンベル形状の筒状である打ち抜き刃物の刃先の内側を平面状に保持して、シート材が膨れない状態として裁断するので、試験片の横幅を極めて高い精度で裁断できる。

特に以上の裁断装置は、平面プッシャーが、打ち抜き刃物の筒状内周面との対向面をダンベル形状に沿う形状として、平面プッシャーでもって、刃先の内側でシート材を押圧する。このため、刃先に押圧されて湾曲形状に膨れようとするシート材を平面状に保持して裁断できるので、ダンベル形状の試験片を極めて高い精度で、とくに横幅の精度を高くして、裁断できる特長がある。試験片の横幅の誤差は、引張強度の精度を低下させる原因となるので、試験片の横幅を高い精度で裁断できる以上の装置は、試験機でもって試験片の引張強度を高精度に測定できる特長を実現する。

さらに、以上の裁断装置は、打ち抜き刃物がシート材の非裁断位置において、平面プッシャーが弾性体に押し出されて、打ち抜き刃物の刃先から押圧面を突出位置に配置するので、打ち抜き刃物の刃先を平面プッシャーで被覆して刃先を保護できると共に、作業者が不意に刃先に触れるのを防止して安全に使用できる。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、打ち抜き刃物が、ダンベル形状である試験片の試験領域を裁断する試験領域裁断刃と、チャッキング領域を裁断するチャッキング領域裁断刃とを有し、平面プッシャーが、試験領域裁断刃の内側に位置する細幅押圧部と、チャッキング領域裁断刃の内側に位置する広幅押圧部とを備え、試験領域裁断刃と細幅押圧部との間のスリット隙間を０．１ｍｍ以上であって２ｍｍ以下としている。

以上の裁断装置は、打ち抜き刃物の試験領域裁断刃と平面プッシャーの細幅押圧部との間にスリット隙間を設けているので、平面プッシャーの細幅押圧部を打ち抜き刃物の筒状内周面に沿ってスムーズに往復運動させながら、試験領域裁断刃で裁断される試験領域の横幅を極めて高い精度にできる。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、平面プッシャーの外形を、打ち抜き刃物の筒状内周面に沿うダンベル形状としている。

以上の裁断装置は、平面プッシャーで試験片の全体外形を高い寸法精度で打ち抜きでき、また、裁断されて筒状内周面に案内された試験片を、平面プッシャーでスムーズに押し出しできる。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、打ち抜き刃物の筒状内周面を、平面プッシャーを往復運動させるガイド筒としている。

以上の裁断装置は、平面プッシャーを往復運動させるためな専用のガイドを設けることなく、簡単な構造で平面プッシャーを往復運動できる特長がある。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、さらに、筒状である打ち抜き刃物の筒状外周面の外側に相対的に往復運動自在に配置されてなるアウタープッシャーと、アウタープッシャーを打ち抜き刃物の刃先から弾性的に突出させてなる弾性体とを備えている。アウタープッシャーは、弾性体を介して往復運動自在に上下台に連結され、裁断面との対向面には、シート材を押圧する平面状の押圧面を有している。アウタープッシャーは、打ち抜き刃物がシート材の非裁断位置において、弾性体に押し出されて、打ち抜き刃物の刃先から押圧面を突出位置に配置している。

以上の裁断装置は、打ち抜き刃物の外周面の外側にアウタープッシャーを備えて、アウタープッシャーでシート材をプレスして平面状に保持して裁断するので、刃先で裁断されるシート材が外側方向に変形するのを抑制して、試験片の横幅を高い精度で裁断できる。さらに、アウタープッシャーは、弾性体を介して連結台に連結しているので、打ち抜き刃物の刃先がシート材を裁断する状態では、弾性体を介して所定の押圧力でシート材をプレスして、シート材の変形を抑制する状態で裁断できる。

さらに、以上の裁断装置は、打ち抜き刃物がシート材の非裁断位置において、アウタープッシャーが弾性体に押し出されて、打ち抜き刃物の刃先から押圧面を突出位置に配置するので、打ち抜き刃物の刃先をアウタープッシャーで被覆して刃先を保護できると共に、作業者が不意に刃先に触れるのを防止して安全に使用できる。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、アウタープッシャーが、打ち抜き刃物を内側に配置する枠形状であって、その内形を打ち抜き刃物の筒状外周面に沿うダンベル形状としており、アウタープッシャーの内周面と打ち抜き刃物の外周面との間には、アウタープッシャーが打ち抜き刃物に対して往復運動できる往復運動隙間を設けている。

以上の裁断装置は、アウタープッシャーの内周面と打ち抜き刃物の外周面との間に往復運動隙間を設けているので、アウタープッシャーを打ち抜き刃物の筒状外周面に沿ってスムーズに往復運動させながら、打ち抜き刃物の外側においてアウタープッシャーでシート材を確実にプレスして平面状に保持できる。とくに、枠形状のアウタープッシャーの内形を打ち抜き刃物の筒状外周面に沿うダンベル形状とすることで、打ち抜き刃物の外側全体において、シート材をアウタープッシャーで理想的にプレスしながら裁断できる。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、平面プッシャーの外形が、打ち抜き刃物の筒状内周面に沿うダンベル形状として、平面プッシャーの外周面とアウタープッシャーの内周面との間に打ち抜き刃物の通過隙間を形成しており、通過隙間の幅（ｄ）を、打ち抜き刃物の厚さよりも大きく８ｍｍ以下としている。

以上の裁断装置は、平面プッシャーの外周面とアウタープッシャーの内周面との間に形成される通過隙間の幅を打ち抜き刃物の厚さよりも大きくすることで、平面プッシャー及びアウタープッシャーを打ち抜き刃物に対してスムーズに往復運動させながら、通過隙間の幅を８ｍｍ以下とすることで、通過隙間に作業者の指先が侵入するのを確実に防止でき、作業者が不意に刃先に触れるのを阻止して安全に使用できる。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置は、弾性体が平面プッシャーを弾性的に押圧する押圧力を、打ち抜き刃物がシート材を裁断する裁断状態で、シート材の表面であって、打ち抜き刃物の試験領域で裁断される表面を実質的に平面状に保持する押圧力としている。

本発明のある実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装方法は、裁断して試験片とするシート材を受け台の裁断面に載せて、打ち抜き刃物でもって、中央部の試験領域の両端部にチャッキング領域を有するダンベル形状の試験片に裁断するシート材をダンベル形状に裁断する裁断方法であって、以下の（Ａ）～（Ｆ）の方法でシート材を裁断する。
（Ａ）打ち抜き刃物には、先端部にはダンベル形状の刃先を有し、下端部の外周面に外側刃面を設けてなる片刃の刃物で、片刃の内周面には、シート材の裁断方向を修正する修正刃面を有し、外側刃面と修正刃面との先端縁にはシート材をダンベル形状に打ち抜く刃先を有し、打ち抜き刃物の筒状内周面と刃先の間隔（Ｌ２）が、筒状外周面と刃先との間隔（Ｌ１）の１／４以下であって、片刃の刃先を、筒状内周面から外側に偏在させてなる刃物を使用する。
（Ｂ）シート材の表面を押圧プレートでプレスして前記打ち抜き刃物で裁断する。
（Ｃ）筒状である打ち抜き刃物の内側において、シート材の表面を平面プッシャーの押圧面でプレスして裁断する。
（Ｄ）打ち抜き刃物と平面プッシャーを、打ち抜き刃物を往復運動させる上下台で弾性体を介して往復運動してシート材を押圧する。
（Ｅ）平面プッシャーは、ダンベル形状の筒状である打ち抜き刃物の横幅よりも小さい横幅であって、打ち抜き刃物の内周面との間にスリット隙間を設けて、打ち抜き刃物の内側を往復運動させる。
（Ｆ）平面プッシャーは、打ち抜き刃物がシート材を裁断しない非裁断位置において、打ち抜き刃物の刃先から突出する位置に押圧面を配置して、打ち抜き刃物がシート材を裁断する状態では、平面プッシャーで打ち抜き刃物の内側をプレスして裁断する。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断方法は、シート材の表面を、弾性体を介して上下台に連結してなる押圧プレートでプレスして裁断すると共に、押圧プレートが、平面プッシャーと、打ち抜き刃物の外側を押圧するアウタープッシャーとでシート材をプレスしてシート材を裁断する。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断方法は、アウタープッシャーを枠形状とする。

本発明の他の実施態様のシート材をダンベル形状に裁断する裁断方法は、平面プッシャーとアウタープッシャーとでシート材をプレスして、シート材を実質的に平面状に保持して打ち抜き刃物でダンベル形状に裁断する。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体例を示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

（実施形態１）
図１に示すシート材をダンベル形状の試験片に裁断する裁断装置１００は、裁断して試験片とするシート材６を載せて裁断する裁断面５０を有する受け台５と、裁断面５０に向かって往復運動して、裁断面５０のシート材６を、ダンベル形状の試験片に裁断する筒状の打ち抜き刃物１と、打ち抜き刃物１を、受け台５の表面に直交する方向に往復運動させる駆動機構４とを備える。

さらに、裁断装置１００は、好ましくは図２～図７に示すように、打ち抜き刃物１で裁断されるシート材６を平面状に保持して裁断する押圧プレート２を備える。押圧プレート２は、打ち抜き刃物１でシート材６を裁断するタイミングで、平面状の下面でシート材６をプレスして平面状に保持する。押圧プレート２のある裁断装置１００は、試験片を高い寸法精度で裁断できるが、裁断装置１００は必ずしも押圧プレート２を設けることなく、シート材６をダンベル形状の試験片に打ち抜きすることもできる。ダンベル形状の試験片７は、図８に示すように、中央部には細幅の試験領域７Ｘを設けて、試験領域７Ｘの両端には広幅のチャッキング領域７Ｙを設けている。試験片７は、両端のチャッキング領域７Ｙを試験機でチャッキングして、特定の横幅（Ｗ）に裁断している試験領域７Ｘの引張強度が測定される。

（受け台５）
受け台５は金属製で、上面に設けている裁断面５０を平滑な平面として水平姿勢に配置している。ただし、受け台５は、全体又は表面をプラスチックやゴム製とすることもできる。金属製の受け台５は、図１に示すように、裁断面５０に緩衝シート５１を載せている。緩衝シート５１は、打ち抜き刃物１の刃先１０の損傷を防止しながらシート材６をダンベル形状に打ち抜きできる。緩衝シート５１は、厚さを１ｍｍ～５ｍｍとするプラスチック製のシートである。上面に緩衝シート５１を積層している受け台５は、打ち抜き刃物１でシート材６を打ち抜きする状態で、打ち抜き刃物１の刃先１０を緩衝シート３に密着し、あるいは打ち抜き刃物１の刃先１０を緩衝シート３の表面に挿入して、シート材６から試験片７の全周を綺麗に裁断できる。ただし、受け台５は、必ずしも上面にプラスチック製の緩衝シート５１を配置する必要はなく、プラスチック製の緩衝シート５１に代わって、刃先１０で切断されるが打ち抜き刃物１の刃先１０を損傷させないプラスチック以外の緩衝シート５１、例えば真鍮や鉛などの受け台５よりも柔らかい金属などを積層し、あるいは緩衝シート５１を積層することなく、受け台５の裁断面５０に打ち抜き刃物１を接近ないし接触させて、シート材６を打ち抜き加工して裁断することもできる。

（駆動機構４）
駆動機構４は、打ち抜き刃物１を水平姿勢に保持して、垂直方向に往復運動させて載せ台の裁断面５０に載せたシート材６を裁断してダンベル形状の試験片７に打ち抜きする。駆動機構４は、打ち抜き刃物１を固定している上下台４１と、この上下台４１を上下に往復運動させるシリンダ４２とを備える。打ち抜き刃物１は、上下台４１の下面に垂直姿勢に固定され、シリンダ４２が上下に往復運動して、受け台５に載せているシート材６をダンベル形状の試験片７に打ち抜きする。さらに、押圧プレート２を備える裁断装置１００は、上下台４１に弾性体２０を介して押圧プレート２を連結している。

（打ち抜き刃物１）
打ち抜き刃物１は、図２～図７に示すように、下端縁の刃先１０でシート材６をダンベル形状に裁断する筒状で、好ましくは厚さを２ｍｍ以上とする金属板で製作される。打ち抜き刃物１は、焼き入れできる鋼材で製作されるが、好ましくは、加工性に優れた炭素鋼が適している。炭素鋼は、要求される硬さと脆さとを考慮して炭素の含有量を最適値に調整する。打ち抜き刃物１の金属板は、炭素の含有量を多くして硬くできる。ただ、炭素の含有量が多くなると脆くなるので、刃物に加工される鋼材の炭素の含有量は、例えば０．４％以上であって１．４％以下、好ましくは０．４５％以上であって０．７％以下とする。

打ち抜き刃物１は、図７の拡大断面図に示すように、筒状の金属板の先端部を、砥石やヤスリで研削して片刃の刃先１０を設けている。片刃の刃先１０は、筒状の金属板の下端部の外周面を研削し、研磨して外側刃面１１を設けて製作する。さらに、打ち抜き刃物１は、片刃の内周面を研削し研磨して、シート材６の裁断方向を修正する修正刃面１２を設けている。打ち抜き刃物１は、外側刃面１１と修正刃面１２との先端縁を刃先１０とし、この刃先１０でもって、シート材６をダンベル形状に打ち抜く。打ち抜き刃物１は、片刃の刃先１０を、筒状内周面１４から外側に偏在して配置している。この刃先１０は、筒状内周面１４と刃先１０の間隔である偏在間隔（Ｌ２）を、筒状外周面１３と刃先１０との間隔である片刃間隔（Ｌ１）の１／４以下とする位置にある。

刃先１０の偏在間隔（Ｌ２）は、ダンベル形状に裁断する試験片７の横幅を最も正確な寸法に裁断する間隔に設定する。とくに、ダンベル形状に裁断される試験片７の試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）が、厚さ方向にずれることなく正確な寸法で裁断できる間隔に設定する。刃先１０の偏在間隔（Ｌ２）は、刃先１０がシート材６に食い込んで裁断するに従って、ダンベル形状の横幅を広くするように作用する。刃先を筒状内周面に配置する偏在間隔（Ｌ２）を０とする片刃は、シート材に食い込んで裁断するに従って、ダンベル形状に裁断する試験片９７の横幅が次第に狭くなる（図１２参照）。ダンベル形状の試験片は、試験領域の両端部に設けたチャッキング領域を試験機でチャッキングして、試験領域を破断して引張強度を測定する。このことから、ダンベル形状の試験片は、試験領域の横幅（Ｗ）を高い精度で裁断することが極めて大切である。打ち抜き刃物１に設けた偏在間隔（Ｌ２）は、片刃の刃先１０がシート材６に食い込んで裁断するに従って、試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）を次第に細くするのを防止する。片刃の打ち抜き刃物１は、偏在間隔（Ｌ２）を大きくして、刃先１０がシート材６に食い込んで裁断するにしたがって細くなる試験片７の横幅を広くできる。偏在間隔（Ｌ２）が大きすぎると、試験片７の横幅が裁断するに従って広くなるので、片刃の打ち抜き刃物１は、偏在間隔（Ｌ２）を片刃間隔（Ｌ１）の１／４以下とする。ただ、偏在間隔（Ｌ２）が小さすぎると、裁断される試験片７の横幅が次第に細くなるので、例えば、偏在間隔（Ｌ２）は裁断するシート材６の材質や厚さを考慮して、片刃間隔（Ｌ１）の１／１０以上、好ましくは１／８以上であって、１／４以下とする。

偏在間隔（Ｌ２）は、修正刃面１２の実質傾斜角と上下幅（Ｈ）で調整できる。片刃の打ち抜き刃物１は、好ましくは、修正刃面１２の実質傾斜角を５度以下、上下幅（Ｈ）を５０ｍｍ以下として、刃先１０を前述の位置に配置する。以上の打ち抜き刃物１は、たとえば、金属板の厚さを３ｍｍ、偏在間隔（Ｌ２）を０．５ｍｍ、片刃間隔（Ｌ１）を２．５ｍｍとして、厚さを４ｍｍとするプラスチック板を正確な横幅のダンベル形状の試験片７に裁断できる。

修正刃面１２の実質傾斜角とは、図７の拡大断面図に示すように、修正刃面１２の上下幅（Ｈ）に対する筒状内周面１４と刃先１０との間隔（Ｌ２）の傾斜角（α）すなわち、ｔａｎα＝Ｌ２／Ｈを意味する。修正刃面１２は、傾斜角（α）を一定とする平面状の刃面とすることもできるが、好ましくは図７に示すように、傾斜角（α）が刃先１０に向かって次第に大きくなる形状とする。

（押圧プレート２）
裁断装置１００は、シート材６の変形を防止して高い寸法精度で裁断する押圧プレート２を備える。押圧プレート２は、シート材６を裁断面５０にプレスして、打ち抜き刃物１が裁断するタイミングにおいて、シート材６の変形、とくに刃先１０の側面での膨れを阻止して、試験片７の寸法精度を高くする。図２～図６に示す押圧プレート２は、打ち抜き刃物１の筒状内周面１４の内側に位置する平面プッシャー２１と、筒状外周面１３の外側に位置するアウタープッシャー２２を備える。図１の裁断装置１００は、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２で刃先１０の内側と外側においてシート材６を押圧するが、押圧プレート２は必ずしも刃先１０の両側を押圧する必要はなく、図示しないが平面プッシャーのみを設け、あるいはアウタープッシャーのみを設けて試験片の寸法精度を向上できる。

本発明は、試験片７に裁断するシート材６の材質を特定するものではないが、シート材６が裁断される瞬間をミクロに観察すると、刃先１０がシート材６の表面を局所的にプレスして線状に凹んだ状態で裁断する。いかに鋭利な刃先１０であっても、シート材６の表面を完全な平面状に保持して、すなわち刃先１０がシート材６の表面に接触した瞬間から裁断を開始することはない。

試験片７は、主として軟質プラスチック、硬質プラスチック、ゴム状弾性体などのシート材６を裁断して製作される。ゴム状弾性体や軟質のプラスチックは、裁断時に刃先１０に押圧されて変形が大きいので、変形を防止することなく試験片７を裁断すると、試験片７の寸法誤差が大きくなる。硬質プラスチックは、軟質プラスチックやゴム状弾性体に比較して裁断時の変形が少なく、試験片７の寸法誤差を少なくはできるが、より高い精度での引張試験においては試験片７の寸法誤差は問題となる。

押圧プレート２は、打ち抜き刃物１の往復運動に連動して往復運動して、裁断されるシート材６の表面を平面状にプレスして、刃先１０による裁断時の変形を防止する。押圧プレート２の平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２は、弾性体２０を介して駆動機構４の上下台４１に連結されている。上下に往復運動する上下台４１は、弾性体２０を介して平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２を連結している。

図１の概略正面図に示す裁断装置１００の駆動機構４は、ロッド４２ａが伸縮するシリンダ４２を、ロッド４２ａを下向きとする垂直姿勢で配置しており、ロッド４２ａの下端を上下台４１の中央部に連結している。さらに、駆動機構４は、上下台４１の両端部に対向して、一対のガイド機構４３を備えており、ガイド筒部４３ｂに挿通されたガイドロッド４３ａを垂直姿勢で配置して、ガイドロッド４３ａの下端を上下台４１の両端部に連結している。以上の駆動機構４は、シリンダ４２がロッド４２ａを伸縮する状態で、上下台４１を水平姿勢に保持しながら上下に往復運動させる。

上下台４１は、打ち抜き刃物１と押圧プレート２を連結しているベースプレート３０と、このベースプレート３０を脱着自在に連結している本体部４５とを備える。ベースプレート３０は平面状の金属板で、図２及び図４に示すように、本体部４５に脱着自在に連結する連結部３１を上面に固定して、打ち抜き刃物１と押圧プレート２を下面に連結している。打ち抜き刃物１は、溶接してベースプレート３０に固定され、押圧プレート２は弾性体２０を介してベースプレート３０に連結している。この構造は、打ち抜き刃物１と押圧プレート２とをベースプレート３０に連結して刃物ユニット３として、便利に交換できる構造としている。

（刃物ユニット３）
図２～図６は刃物ユニット３を示し、図２は正面図、図３は底面図、図４は垂直縦断面図、図５は試験片７の中央部の試験領域７Ｘにおける横断面図、図６は試験片７の端部のチャッキング領域７Ｙにおける横断面図をそれぞれ示している。これ等の図に示す刃物ユニット３は、連結部３１を上面に固定してなるベースプレート３０と、ベースプレート３０の下面に固定してなる筒状の打ち抜き刃物１と、打ち抜き刃物１の筒状内周面１４の内側に相対的に往復運動自在に配置してなる平面プッシャー２１と、打ち抜き刃物１の筒状外周面１３の外側に相対的に往復運動自在に配置してなるアウタープッシャー２２とを備えている。平面プッシャー２１は、弾性体２０を介してベースプレート３０に連結されており、平面プッシャー２１を打ち抜き刃物１の刃先１０から弾性的に突出させている。アウタープッシャー２２は、弾性体２０を介してベースプレート３０に連結されており、アウタープッシャー２２を打ち抜き刃物１の刃先１０から弾性的に突出させている。

（平面プッシャー２１）
図２～図６に示す平面プッシャー２１は、その外形を、打ち抜き刃物１の筒状内周面１４に沿うダンベル形状であって、ダンベル形状の筒状である打ち抜き刃物１の内形よりも僅かに小さいダンベル形状としている。打ち抜き刃物１は、ダンベル形状である試験片７の試験領域７Ｘを裁断する試験領域裁断刃１Ｘと、チャッキング領域７Ｙを裁断するチャッキング領域裁断刃１Ｙとを備えている。平面プッシャー２１は、試験領域裁断刃１Ｘの内側に位置する細幅押圧部２１Ｘと、チャッキング領域裁断刃１Ｙの内側に位置する広幅押圧部２１Ｙとを備えている。平面プッシャー２１は、下面を押圧面２１ａとしており、打ち抜き刃物１の内側にあって、打ち抜き刃物１に対して相対的に上下方向に往復運動する。平面プッシャー２１は、打ち抜き刃物１がシート材６の非裁断位置において、弾性体２０に押し出されて、打ち抜き刃物１の刃先１０から押圧面２１ａを突出位置に配置している。また、平面プッシャー２１は、押打ち抜き刃物１の筒状内周面１４との間に狭いスリット隙間３３を設けている。この平面プッシャー２１は、打ち抜き刃物１をガイド筒として、打ち抜き刃物１に対して相対的に上下に往復運動できる。

平面プッシャー２１は、打ち抜き刃物１とのスリット隙間３３を狭くして、試験片７をより高い精度でダンベル形状に打ち抜きできる。スリット隙間３３を狭くして、平面プッシャー２１の外周縁を刃先１０の側面に接近できる。この平面プッシャー２１は、刃先１０の側面におけるシート材６の変形を防止して、試験片７の寸法精度を高くする。ただし、スリット隙間３３は、狭すぎると、平面プッシャー２１が筒状内周面１４の内側でスムーズに往復運動するのが難しくなる。したがって、平面プッシャー２１と筒状内周面１４とのスリット隙間３３は、好ましくは０．１ｍｍ以上であって２ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上であって１ｍｍ以下とする。ダンベル形状の平面プッシャー２１は、試験片７の外周全体を高い寸法精度で打ち抜きでき、さらに裁断されて筒状内周面１４に挿入された試験片７を、弾性体２０でスムーズに打ち抜き刃物１から押し出しできる特長も実現する。

試験片７の寸法はＩＳＯ規格で特定されている。例えば、ＩＳＯ９７４：２０００は、
試験片７の中央部の試験領域７Ｘの幅を２．５０ｍｍ、全長を２０ｍｍ、厚さを２．５ｍｍ、試験領域７Ｘの寸法精度を２．５０±０．０５ｍｍに規定している。

図１２は、両側の刃先間隔（Ｄ）を２．５ｍｍとする従来の片刃の試験領域裁断刃９１が、２．５ｍｍの厚さのゴム状のシート材９６を裁断する拡大断面図を示している。この図に示すように、シート材９６を裁断する直前の刃先９２は、シート材９６の表面を局所的に線状にプレスして溝状に押し込む。この状態で、片刃の外側刃面９３がシート材９６をプレスする。片刃の刃先９２は、矢印Ａで示すように、刃先９２の方向が内側に傾斜しているので、シート材９６と刃先９２との摩擦抵抗は、矢印Ｂで示す方向が逆方向よりも小さく、外側刃面９３でプレスされたシート材９６を試験領域裁断刃９２の内側に押し込んで、裁断されて試験片９７の試験領域９７Ｘとなる領域を図１２に示すように湾曲形状に変形する。湾曲面に変形した試験領域９７Ｘの実質横幅（Ｗ’）は、刃先１０の内幅の２．５ｍｍよりも広くなる。この状態で刃先１０がシート材６を裁断すると裁断された試験領域９７Ｘの横幅（Ｗ’）は２．５ｍｍよりも広くなる。本発明者の試験において、厚さ２．５ｍｍのゴムシートを内幅２．５ｍｍの片刃の打ち抜き刃物９１で裁断すると、試験片７の試験領域９７Ｘの横幅は２．５５ｍｍよりも広くなって、ＩＳＯ規格を超える寸法誤差となる。

図７の要部拡大断面図は、試験領域裁断刃１Ｘの内側を平面プッシャー２１でプレスして片刃の刃先１０で裁断する状態を示している。この図に示すように、平面プッシャー２１がシート材６をプレスして片刃の刃先１０でシート材６を裁断すると、裁断された試験片７の試験領域７Ｘの横幅は、刃先１０の内幅である２．５ｍｍにほぼ等しくなって、ＩＳＯ規格の２．５±０．０５ｍｍの範囲内となる。さらに、試験片７の試験領域７Ｘの横幅（Ｗ）は、平面プッシャー２１がシート材６をプレスする圧力を最適値に設定して、試験領域７Ｘをより高い精度で裁断できる。平面プッシャー２１がシート材６をプレスする最適な圧力は、片刃の刃先１０がシート材６を裁断するタイミングにおいて、試験領域裁断刃１Ｘの内側のシート材６を実質的に平面状に保持できる圧力に設定される。シート材６は、厚さ方向に加圧されて実質的に体積が変化しない非圧縮性の物性を示す。したがって、平面プッシャー２１がシート材６をプレスする圧力は、シート材６が強くプレスされて「白化」するなどの、材質変化を起こさない限界圧力以下、たとえば限界圧力の８０％以下、好ましくは５０％以下であって、裁断されるシート材６の表面を平面状に保持できる圧力に設定する。たとえば、ゴム状弾性のシート材６を加圧する平面プッシャー２１は、刃先１０と同一平面に位置する状態でシート材６を加圧する圧力を、例えば０．１ｋｇ／ｃｍ^２以上であって１０ｋｇ／ｃｍ^２以下として、シート材６を平面状に保持し、材質を変質させることなく高い寸法精度で裁断できる。

平面プッシャー２１は、必ずしもダンベル形状の外形とする必要はない。試験片７は、試験領域７Ｘの横幅に高い寸法精度が要求される。試験領域７Ｘの引張強度を検出してシート材６の引張強度を測定するからである。試験片７は、試験領域７Ｘの横幅が規格寸法よりも細くなると、シート材６の引張強度は弱く検出されて、正確な引張強度を測定できない。このことから、裁断装置１００は、試験片７の試験領域７Ｘの横幅を高い寸法精度で裁断することが特に大切である。試験機にチャッキングされるチャッキング領域７Ｙの横幅には、必ずしも高い寸法精度は要求されない。試験片７のチャッキング領域７Ｙは、確実にチャッキングできる横幅で足りるからである。

（平面プッシャーの他の例）
図９の底面図に示す刃物ユニット３Ａの押圧プレート２Ａは、平面プッシャー２１Ａの全体の横幅を、試験片７の試験領域７Ｘを裁断する試験領域裁断刃１Ｘの内幅よりもわずかに狭い横幅の長方形としている。打ち抜き刃物１は、試験片７の試験領域７Ｘを裁断する試験領域裁断刃１Ｘと、チャッキング領域７Ｙを裁断するチャッキング領域裁断刃１Ｙとを有し、試験領域裁断刃１Ｘの間隔をチャッキング領域裁断刃１Ｙの間隔よりも狭くしてシート材６をダンベル形状に裁断する。試験領域裁断刃１Ｘとチャッキング領域裁断刃１Ｙの境界部分は、試験領域裁断刃１Ｘからチャッキング領域裁断刃１Ｙに向かって間隔を次第に広くしている。

図９の平面プッシャー２１Ａは、試験領域裁断刃１Ｘの内側に位置する細幅押圧部２１ＸＡと、チャッキング領域裁断刃１Ｙの内側に位置する広幅押圧部２１ＹＡとからなる。図９の平面プッシャー２１Ａは、細幅押圧部２１ＸＡと広幅押圧部２１ＹＡの横幅を同じ寸法として、全体を長方形としている。この平面プッシャー２１Ａは、試験領域裁断刃１Ｘの内側に接近して、試験領域裁断刃１Ｘで裁断されるダンベル形状の試験領域７Ｘの幅方向の寸精度を高くする。以上の形状の平面プッシャー２１Ａは、図９及び図１０に示すように、平面プッシャー２１Ａの上面に配置された支持プレート３６を介して筒状の打ち抜き刃物１の内側を上下方向に往復運動できるようにベースプレート３０に連結している。図の支持プレート３６は、底面形状をダンベル状とする金属板で、中央部の幅狭部３６ａの下面に、試験領域裁断刃１Ｘの内側に配置される平面プッシャー２１Ａを固定し、両端の幅広部３６ｂを連結ロッド３１と弾性体２０とを介してベースプレート３０に連結している。

全体の形状を長方形とする平面プッシャー２１Ａの横幅は、打ち抜き刃物１の試験領域裁断刃１Ｘと間のスリット隙間３３が、好ましくは０．１ｍｍ以上であって２ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上であって１ｍｍ以下とする横幅とする。この平面プッシャー２１Ａは、試験領域裁断刃１Ｘの内側に接近してシート材６を押圧するので、打ち抜き刃物１で試験片７の試験領域７Ｘの横幅を高い寸法精度で裁断できる。図９の平面プッシャー２１Ａは、全体の横幅を同一幅の長方形として、試験領域裁断刃１Ｘの内側に接近する形状としているが、平面プッシャー２１は、試験領域裁断刃１Ｘとのスリット隙間３３を狭くして、チャッキング領域裁断刃１Ｙとのスリット隙間３３Ａを広くして、試験片７の試験領域７Ｘの横幅を高い寸法精度で裁断することもできる。

（アウタープッシャー２２）
図２～図６に示すアウタープッシャー２２は、打ち抜き刃物１を内側に配置する枠形状であって、その内形を打ち抜き刃物１の筒状外周面１３に沿うダンベル形状、具体的には、ダンベル形状の筒状である打ち抜き刃物１の外形よりも僅かに大きい内形としている。アウタープッシャー２２は、下面を押圧面２２ａとしており、打ち抜き刃物１の外側にあって、打ち抜き刃物１に対して相対的に上下方向に往復運動する。アウタープッシャー２２は、打ち抜き刃物１がシート材６の非裁断位置において、弾性体２０に押し出されて、打ち抜き刃物１の刃先１０から押圧面２２ａを突出位置に配置している。また、アウタープッシャー２２の内周面と打ち抜き刃物１の外周面との間には、アウタープッシャー２２を打ち抜き刃物１に対して往復運動させるための往復運動隙間３４を設けている。

枠形状のアウタープッシャー２２は、一対の縦枠２２ｍと一対の横枠２２ｎとを直角に連結している。両側の縦枠２２ｍは、打ち抜き刃物１の試験領域裁断刃１Ｘと対向する領域の横幅を広くしており、この部分の内周面を試験領域裁断刃１Ｘの外側面に接近させている。両端の横枠２２ｎは横幅を等しくしている。アウタープッシャー２２は、外形を長方形状とすると共に、四隅の角を削って湾曲部を設けることで、安全性を向上している。また、ベースプレート３０についても、アウタープッシャー２２と同様に外形を長方形状として四隅の角を削って湾曲部を設けることで、安全性を向上している。図に示す刃物ユニット３は、ベースプレート３０とアウタープッシャー２２の外形をほぼ等しくしている。

図３に示す押圧プレート２は、平面プッシャー２１の外形を、打ち抜き刃物１の筒状内周面１４に沿うダンベル形状とすると共に、枠形状のアウタープッシャー２２の内形を打ち抜き刃物１の筒状外周面１３に沿うダンベル形状としており、平面プッシャー２１の外周面とアウタープッシャー２２の内周面との間に打ち抜き刃物１の通過隙間３２を形成している。通過隙間３２は、図３に示すように、底面視において、所定の幅（ｄ）を有するダンベル形状に形成されており、この通過隙間３２に筒状の打ち抜き刃物１を通過させる状態でシート材６を打ち抜きできるようにしている。通過隙間３２の幅（ｄ）は、打ち抜き刃物１の厚さよりも大きくすると共に、８ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下としている。このように、通過隙間３２の幅（ｄ）を８ｍｍ以下とすることで、通過隙間３２に作業者の指先が侵入するのを確実に防止でき、作業者が不意に刃先１０に触れるのを阻止して安全に使用できるようにしている。また、図３の押圧プレート２は、通過隙間３２の幅（ｄ）を均一にしているが、通過隙間３２は、領域によって幅（ｄ）を変更することもできる。とくに、打ち抜き刃物１の試験領域裁断刃１Ｘと対向する領域の通過隙間３２の幅（ｄ）を狭くすることで、試験片７の試験領域７Ｘの横幅の寸法精度をより高くできる。

平面プッシャー２１及びアウタープッシャー２２からなる押圧プレート２は、例えば、プラスチック板や金属板が使用できる。プラスチック製の押圧プレート２として、たとえば、エンジニアリングプラスチックを所定の厚さに成形した板材が使用できる。このようなプラスチック板として、高強度で汎用性が高いナイロン、例えばＭＣナイロンが使用できる。ただ、ナイロン以外のプラスチックも使用できる。とくにプラスチック製の押圧プレート２とすることで、全体の厚さを厚くしながら軽量にできる。また、厚く成形された平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２は、打ち抜き刃物１の刃先１０から弾性的に突出させた状態で刃先１０を確実に被覆できるので、作業者が刃先１０に触れるのを防止して安全に使用できる。プラスチック製の押圧プレート２は、詳細には後述するが、刃先１０からの突出量を考慮して、その厚さを５ｍｍ～２０ｍｍ、好ましくは８ｍｍ～１５ｍｍとして強度を保証しながら、安全性を向上できる。

以上の刃物ユニット３は、試験領域裁断刃１Ｘの内側のスリット隙間３３を狭くしているので、裁断される試験片７の試験領域７Ｘの横幅の寸法精度を高くできる。また、アウタープッシャー２２の縦枠２２ｍの中央部を試験領域裁断刃１Ｘの外側に接近させることで、試験領域裁断刃１Ｘの外側に接近した領域においてシート材６の表面を押圧しながら裁断できるので、試験領域７Ｘの横幅を高い寸法精度で裁断できる。アウタープッシャー２２は、試験片７の打ち抜きされたシート材６を下方に押し出して、打ち抜き刃物１から分離する。

平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２は、打ち抜き刃物１を固定しているベースプレート３０に連結されて刃物ユニット３を構成する。刃物ユニット３は、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２の両方を、打ち抜き刃物１に対して相対的に上下方向に往復運動できるようにベースプレート３０に連結している。平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２は、連結ロッド２３と弾性体２０を介してベースプレート３０に連結している。平面プッシャー２１は、両端部を一対の連結ロッド２３でベースプレート３０に連結して、水平姿勢で往復運動される。アウタープッシャー２２は、両端部と両側部を各々連結ロッド２３でベースプレート３０に連結して、水平姿勢で往復運動される。図３に示すように、アウタープッシャー２２の前後左右の４カ所を連結ロッド２３でベースプレート３０に連結することで、アウタープッシャー２２をぐらつかせることなく安定して水平姿勢で往復運動できる。

（連結ロッド２３、ストッパ２４）
連結ロッド２３は、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２に下端を固定して、上端部をベースプレート３０の貫通穴３０ａに往復運動自在に挿入している。連結ロッド２３は上端にストッパ２４を有し、このストッパ２４がベースプレート３０の上面に接触して、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２の刃先１０からの突出位置を特定する。平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２の突出位置は、例えば刃先１０から約２ｍｍ以上であって１０ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以上であって８ｍｍ以下に設定する。

連結ロッド２３は先端部にネジ部２３ａを設けて、ストッパ２４をネジ部２３ａにねじ込んでいるナット２４ａとして、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２とを簡単な構造でベースプレート３０に連結し、さらに突出位置を簡単に最適位置に調整できる。連結ロッド２３のネジ部２３ａは、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２に設けた挿通孔２５に下から上に挿通して配置できる。連結ロッド２３のネジ部２３ａは、ネジ頭２３ｂが平面プッシャー２１及びアウタープッシャー２２の下面から突出しないように、平面プッシャー２１及びアウタープッシャー２２の下面に凹部２６を設けて、凹部２６にネジ頭２３ｂを案内してしている。ストッパ２４のナット２４ａは、ベースプレート３０から突出する連結ロッド２３のネジ部２３ａにねじ込まれている。ストッパ２４は、複数のナット２４ａをねじ込んでダブルナットとして、往復運動して位置ずれしない構造にできる。この連結ロッド２３は、ナット２４ａのねじ込み位置を調整して、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２の刃先１０からの突出位置を最適値に設定できる。

（弾性体２０）
弾性体２０は押しバネのコイルスプリング２０ａで、位置ずれしないように連結ロッド２３を挿入して、ベースプレート３０と、平面プッシャー２１及びアウタープッシャー２２の間に配置される。弾性体２０はコイルスプリング２０ａの押しバネで、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２を刃先１０から弾性的に押し出している。弾性体２０のコイルスプリング２０ａは、圧縮された状態で平面プッシャー２１及びアウタープッシャー２２とベースプレート３０との間に配設される。弾性体２０はバネ定数を大きくして、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２がシート材６をプレスする圧力を強くできる。例えば、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２がシート材６を加圧して裁断する状態で、シート材６の表面を平面状に押圧する圧力は、弾性体２０のバネ定数と、ストッパ２４が弾性体２０を圧縮する位置を調整して最適値に設定できる。

さらに、図４に示す刃物ユニット３は、ベースプレート３０に貫通孔を開口して空気孔３５としている。筒状の打ち抜き刃物１をガイド筒として、その内側を往復運動する平面プッシャー２１をスムーズに移動させるためである。この刃物ユニット３は、平面プッシャー２１を打ち抜き刃物１の内側に押し込む際には、内部の空気を空気孔３５から外部に排気し、打ち抜き刃物１の内部に押し込まれた平面プッシャー２１を開口部側に押し出す際には、外部の空気を空気孔から内部に吸気することで、平面プッシャー２１をスムーズに往復運動できる。とくに、平面プッシャー２１と打ち抜き刃物１との間に設けるスリット隙間３３を狭くしながら、平面プッシャー２１を打ち抜き刃物１の内面に沿ってスムーズに往復運動できる。

以上の裁断装置１００は、以下の工程でシート材６を打ち抜きしてダンベル形状の試験片７に裁断する。
（１）シリンダ４２で上下台４１を上昇位置に配置して刃物ユニット３を上下台４１に連結する。
（２）受け台５の裁断面５０にシート材６をセットする。
（３）シリンダ４２で上下台４１を降下する。
（４）降下する上下台４１は、打ち抜き刃物１の刃先１０がシート材６に接近する位置で、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２がシート材６の表面に接触する。
この状態でさらに上下台４１が降下すると、弾性体２０が圧縮されて、平面プッシャー２１とアウタープッシャー２２がシート材６の表面をプレスする。
平面プッシャー２１は、シート材６が刃先１０で裁断される状態で表面を平面状に保持する圧力でシート材６の表面をプレスする。平面プッシャー２１は、弾性体２０の刃先１０の内側でシート材６をプレスして、刃先１０がシート材６を裁断する状態で、刃先１０の内側が変形するのを防止して平面状に保持する。

（５）この状態で、さらに上下台４１が降下すると、図７の拡大断面図に示すように、刃先１０がシート材６の表面に食い込んで裁断を開始する。このタイミングで、刃先１０の内側のシート材６は、平面プッシャー２１にプレスされて平面状に保持される。刃先１０は平面状に保持されるシート材６を裁断して、正確な寸法でダンベル形状に裁断する。アウタープッシャー２２は、刃先１０の外周面から離れた位置をプレスする。したがって、刃先１０の外側表面のシート材６は、図７に示すように、突出形状に変形する。刃先１０の外側でのシート材６の変形は、ダンベル形状の寸法精度、とくに試験領域７Ｘの横幅の寸法精度に影響が少ない。
（６）さらに、上下台４１を降下させて、打ち抜き刃物１の刃先１０を垂直方向に移動してシート材６を高い寸法精度でダンベル形状に裁断する。

（実施形態２）
以上の実施形態１の裁断装置は、打ち抜き刃物として、先端部の外周面に外側刃面１１を設けて、片刃の内周面に修正刃面１２を設けてなる筒状の打ち抜き刃物１を使用する例を示している。ただ、裁断装置は、図１１に示すように、筒状の打ち抜き刃物１Ｂを、先端部の外周面に外側刃面１１を設けて、内側面を垂直面状とする片刃の打ち抜き刃物１Ｂとし、筒状の打ち抜き刃物１Ｂの内側には、弾性体２０を介して往復自在に配置された平面プッシャー２１を備える構造とすることもできる。この構造の裁断装置も、平面プッシャー２１が、ダンベル形状の打ち抜き刃物１の内側でシート材６をプレスして裁断するので、極めて高い精度でダンベル形状の試験片を打ち抜きできる。とくに、平面プッシャー２１の外周面２１ｂを片刃の打ち抜き刃物１Ｂの内周面１４に接近させてスリット隙間３３を狭くすることで、シート材６を平面状にプレスする平面プッシャー２１の押圧面２１ａの外周縁に極めて接近した位置でシート材６を裁断でき、シート材６を裁断する際に刃先１０がシート材６の表面を湾曲するのを抑制して、試験片の横幅を極めて高い精度に裁断できる。

本発明は、ゴムやプラスチック等のシート材を裁断して、引張試験や衝撃試験等に用いられるダンベル形状の試験片を裁断する裁断装置及び裁断方法して好適に使用できる。

１００…裁断装置
１、１Ｂ…打ち抜き刃物
１Ｘ…試験領域裁断刃
１Ｙ…チャッキング領域裁断刃
２、２Ａ…押圧プレート
３、３Ａ…刃物ユニット
４…駆動機構
５…受け台
６…シート材
７…試験片
７Ｘ…試験領域
７Ｙ…チャッキング領域
１０…刃先
１１…外側刃面
１２…修正刃面
１３…筒状外周面
１４…筒状内周面
２０…弾性体
２０ａ…コイルスプリング
２１、２１Ａ…平面プッシャー
２１ａ…押圧面
２１ｂ…外周面
２１Ｘ、２１ＸＡ…細幅押圧部
２１Ｙ、２１ＹＡ…広幅押圧部
２２…アウタープッシャー
２２ａ…押圧面
２２ｍ…縦枠
２２ｎ…横枠
２３…連結ロッド
２３ａ…ネジ部
２３ｂ…ネジ頭
２４…ストッパ
２４ａ…ナット
２５…挿通孔
２６…凹部
３０…ベースプレート
３０ａ…貫通穴
３１…連結部
３２…通過隙間
３３、３３Ａ…スリット隙間
３４…往復運動隙間
３５…空気孔
３６…支持プレート
３６ａ…幅狭部
３６ｂ…幅広部
４１…上下台
４２…シリンダ
４２ａ…ロッド
４３…ガイド機構
４３ａ…ガイドロッド
４３ｂ…ガイド筒部
４５…本体部
５０…裁断面
５１…緩衝シート
９１…打ち抜き刃物
９２…刃先
９３…外側刃面
９６…シート材
９７…試験片
９７Ｘ…試験領域

Claims (11)

1. シート材を受け台に載せて筒状の打ち抜き刃物でダンベル形状の試験片に裁断する、シート材をダンベル形状に裁断する裁断装置であって、
   筒状の前記打ち抜き刃物は、
   下端部の外周面に外側刃面を設けてなる片刃の刃物で、
   片刃の内周面には、シート材の裁断方向を修正する修正刃面を有し、
   前記外側刃面と前記修正刃面との先端縁にはシート材をダンベル形状に打ち抜く刃先を有し、
   前記打ち抜き刃物の筒状内周面と前記刃先の間隔である偏在間隔（Ｌ２）が、筒状外周面と前記刃先との間隔である片刃間隔（Ｌ１）の１／４以下であって、
   片刃の前記刃先が、前記打ち抜き刃物の前記筒状内周面から外側に偏在してなることを特徴とするシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置。
2. 請求項１に記載のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置であって、
   前記修正刃面の実質傾斜角が、５度以下であることを特徴とするシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置。
3. 請求項１又は２に記載のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置であって、
   前記修正刃面の上下幅（Ｈ）が、５ｍｍ以下であることを特徴とするシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置。
4. 裁断して試験片とするシート材を載せて裁断する裁断面を有する受け台と、
   前記裁断面に向かって往復運動して、
   前記裁断面のシート材を、
   中央部の試験領域の両端部にチャッキング領域を設けてなるダンベル形状の試験片に裁断する筒状の打ち抜き刃物と、
   前記打ち抜き刃物を、前記受け台の表面に直交する方向に往復運動させる駆動機構と、
   筒状である前記打ち抜き刃物の筒状内周面の内側に相対的に往復運動自在に配置されてなる平面プッシャーと、
   前記平面プッシャーを前記打ち抜き刃物の刃先から弾性的に突出させてなる弾性体と、を備え、
   筒状の前記打ち抜き刃物は、
   下端部の外周面に外側刃面を設けてなる片刃の刃物で、
   片刃の内周面には、シート材の裁断方向を修正する修正刃面を有し、
   前記外側刃面と前記修正刃面との先端縁にはシート材をダンベル形状に打ち抜く刃先を有し、
   前記片刃の刃先が、前記打ち抜き刃物の前記筒状内周面から外側に偏在してなり、
   前記駆動機構は、
   前記打ち抜き刃物と前記平面プッシャーとを往復運動する上下台を備え、
   前記打ち抜き刃物は、往復運動しない状態で前記上下台に固定されるが、
   前記平面プッシャーは、前記弾性体を介して往復運動自在に前記上下台に連結され、
   前記平面プッシャーは、
   前記裁断面との対向面には、前記シート材を押圧する平面状の押圧面を有し、
   前記打ち抜き刃物の内周面と前記平面プッシャーの外周面との間には、
   前記平面プッシャーが前記打ち抜き刃物に対して往復運動できるスリット隙間を設けており、
   前記平面プッシャーは、前記打ち抜き刃物が前記シート材の非裁断位置において、前記弾性体に押し出されて、前記打ち抜き刃物の刃先から前記押圧面を突出位置に配置することを特徴とするシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置。
5. 請求項４に記載のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置であって、
   前記打ち抜き刃物が、
   ダンベル形状である試験片の試験領域を裁断する試験領域裁断刃と、
   チャッキング領域を裁断するチャッキング領域裁断刃とを有し、
   前記平面プッシャーが、
   前記試験領域裁断刃の内側に位置する細幅押圧部と、
   前記チャッキング領域裁断刃の内側に位置する広幅押圧部とを備え、
   前記試験領域裁断刃と前記細幅押圧部との間のスリット隙間が０．１ｍｍ以上であって２ｍｍ以下であることを特徴とするシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置。
6. 請求項４又は５に記載のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置であって、
   前記平面プッシャーの外形が、前記打ち抜き刃物の筒状内周面に沿うダンベル形状であり、
   前記打ち抜き刃物の前記筒状内周面が、前記平面プッシャーを往復運動させるガイド筒であることを特徴とするシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置。
7. 請求項５又は６に記載のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置であって、さらに、
   筒状である前記打ち抜き刃物の筒状外周面の外側に相対的に往復運動自在に配置されてなるアウタープッシャーと、
   前記アウタープッシャーを前記打ち抜き刃物の刃先から弾性的に突出させてなる弾性体と、を備え、
   前記アウタープッシャーは、前記弾性体を介して往復運動自在に前記上下台に連結され、
   前記アウタープッシャーは、
   前記裁断面との対向面には、前記シート材を押圧する平面状の押圧面を有し、
   前記アウタープッシャーは、前記打ち抜き刃物が前記シート材の非裁断位置において、前記弾性体に押し出されて、前記打ち抜き刃物の刃先から前記押圧面を突出位置に配置することを特徴とするシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置。
8. 請求項７に記載のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置であって、
   前記アウタープッシャーが、前記打ち抜き刃物を内側に配置する枠形状であって、その内形を前記打ち抜き刃物の筒状外周面に沿うダンベル形状としており、
   前記アウタープッシャーの内周面と前記打ち抜き刃物の外周面との間には、前記アウタープッシャーが前記打ち抜き刃物に対して往復運動できる往復運動隙間を設けてなることを特徴とするシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置。
9. 請求項８に記載のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置であって、
   前記平面プッシャーの外形が、前記打ち抜き刃物の筒状内周面に沿うダンベル形状で、
   前記平面プッシャーの外周面と前記アウタープッシャーの内周面との間に前記打ち抜き刃物の通過隙間が形成されており、
   前記通過隙間の幅（ｄ）が、前記打ち抜き刃物の厚さよりも大きく８ｍｍ以下であることを特徴とするシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置。
10. 請求項４ないし９のいずれか一項に記載のシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置であって、
    前記弾性体が前記平面プッシャーを弾性的に押圧する押圧力が、前記打ち抜き刃物が前記シート材を裁断する裁断状態で、前記シート材の表面であって、前記打ち抜き刃物の試験領域で裁断される表面を実質的に平面状に保持する押圧力であることを特徴とするシート材をダンベル形状に裁断する裁断装置。
11. 裁断して試験片とするシート材を受け台の裁断面に載せて、打ち抜き刃物でもって、中央部の試験領域の両端部にチャッキング領域を有するダンベル形状の試験片に裁断するシート材をダンベル形状に裁断する裁断方法であって、
    以下の（Ａ）～（Ｆ）の方法でシート材を裁断することを特徴とする、シート材をダンベル形状に裁断する裁断方法。
    （Ａ）前記打ち抜き刃物に、
    先端部にはダンベル形状の刃先を有し、
    下端部の外周面に外側刃面を設けてなる片刃の刃物で、
    片刃の内周面には、シート材の裁断方向を修正する修正刃面を有し、
    外側刃面と修正刃面との先端縁にはシート材をダンベル形状に打ち抜く刃先を有し、
    前記打ち抜き刃物の筒状内周面と刃先の間隔（Ｌ２）が、
    筒状外周面と刃先との間隔（Ｌ１）の１／４以下であって、
    片刃の前記刃先を、筒状内周面から外側に偏在させてなる刃物を使用する。
    （Ｂ）シート材の表面を押圧プレートでプレスして前記打ち抜き刃物で裁断する。
    （Ｃ）筒状である前記打ち抜き刃物の内側において、シート材の表面を平面プッシャーの押圧面でプレスして裁断する。
    （Ｄ）前記打ち抜き刃物と前記平面プッシャーを、
    前記打ち抜き刃物を往復運動させる上下台で弾性体を介して往復運動してシート材を押圧する。
    （Ｅ）前記平面プッシャーは、
    ダンベル形状の筒状である打ち抜き刃物の横幅よりも小さい横幅であって、
    前記打ち抜き刃物の内周面との間にスリット隙間を設けて、前記打ち抜き刃物の内側を往復運動される。
    （Ｆ）前記平面プッシャーは、
    前記打ち抜き刃物が前記シート材を裁断しない非裁断位置において、
    前記打ち抜き刃物の刃先から突出する位置に前記押圧面を配置して、
    前記打ち抜き刃物が前記シート材を裁断する状態では、
    前記平面プッシャーで前記打ち抜き刃物の内側のシート材をプレスして裁断する。

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