JPS5937200B2 - 全回転式切断機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来固定刃と回転刃を有する紙、プラスチック其の他フ
ィルム状コイルを任意の長さに切断する刃物機構では、
回転刃の動力としてプランジャ−ソレノイド又はロータ
リーソレノイドを使用し、回転刃を一回転させることな
く、切断作業に必要な一定角のみ往復回転させ往回転で
コイルを切断し復回転で回転刃を始動位置まで復元させ
、コイルの通路を確保する機構であつた。

この機構の欠点は送り速度の遅い場合は問題なく良好な
切断が可能であるが、普通に入手し得るプランジャ−又
はロータリーソレノイドの作動速度で印刷紙程度の紙を
切断した場合、事故無く切断出来る紙送り速度は最大３
ｍ／ｍｎまでである。これ以上の送り速度では第１〜３
図に示すごとく切断不能となる。第１図は回転刃１が始
動位置にあり、固定刃２の間に矢印の方向に進行する紙
３の適当な通路間隙を有する状態である。第３図はソレ
ノイドが稼動し、回転刃が一定角往回転し紙の切断を完
了し回転の終止点に来た状態である。紙３は切断完了後
も一定速度で矢印の方向に前進するため回転刃が矢印の
方向に復帰回転をする間に紙３は回転刃１の上に乗り上
げ、第２図の如く回転刃が復回転を完了し始動位置に復
元した時点では紙３は回転刃の上を通過し、次回の切断
は不可能となる。又この切断機構では回転刃１と固定刃
２とは一切断動作中往復二回摩擦するため短期間で摩耗
する。本発明は以上の欠点を排除し、回転刃が切断時と
同一方向に全回転し、紙送りを阻害することなく、しか
も一切断で一回のみ回転刃と固定刃を摩擦させ、摩耗量
を半減し、切断完了後回転刃は紙送りを妨げない始動位
置で停止し、高速紙送り切断が可能な装置である。更に
本発明においては紙切断時点を始動点の位置から限定し
、始動点より１８０を以上回転した位置で回転刃の復帰
用ばねから出る復帰トルクの最大な回転角を紙の切断時
に一致させ電磁クラツチの出力及び動力軸回転用モータ
ーのトルクを減少させ軽量小型、小消費電力で切断特性
を得る装置である。

以下本発明の実施例について説明する。

第４図に本発明の装置の正面図、第５図に始動時点にお
ける回転刃、固定刃及び紙の関係を示す。

回転刃１は軸受４及び５で支えられ、左軸端には回転刃
１の回転軸心に対し偏心した位置にピン６を持つ。ピン
６には基盤７に一端を固定されたつる巻きばね８が取り
つけられ基盤の方向に引かれている。ピン６の位置はつ
る巻きばねが最短の長さに縮まつた時、第５図の如く回
転刃１が固定刃２との間に紙３の通路を十分確保出来る
始動点に止まるごとく取り付ける。ばね８の強度は回転
刃が無負荷の状態の場合は如何なる回転角度からも始動
点の位置まで復元するに必要十分なものを使用する。回
転刃１の右軸端には軟質磁石材料で製作したフランジカ
ツプリング９を固定する。カツプリング９の右面は摩擦
によるトルク伝達のための適当な凹凸加工又は摩擦板を
つける。カツプリング９の左面にはスリツプリング１０
を取りつける。スリツプリング１０の導電帯１１は不導
性物質で製作されたスリツプリング１０上に保持された
他の機構から絶縁されている。導電帯１１はスリツプリ
ング円周面全周にはられるものではなく、電磁クラツチ
２０により動力軸１４から動力伝達を受けるべき角間の
みはられる。この角度は回転刃１が始動点から１８００
以上回転し紙切断を完了するまでの回転角を含むもので
ある。スリツプリング１０には二本のプラツシ１２が接
触し、始動点ではスリツプリング１０の導電帯１１上の
始動端に接触し、二本のプラツシ１２は電気的に導通さ
れている。この回路は後に説明する電磁コイル２０の操
作回路につながる。紙切断を完了するまでスリツプリン
グ１０が回転刃１と同時に回転するとスリツプリング１
０の不導体部分に接するためこの回路は切られる。カツ
プリング９に相対して、同じく端面に摩擦用加工又は摩
擦板を持つた軟質磁石材料で製作したフランジカツプリ
ング１３を有する動力軸１４があり、カツプリング１３
は動力軸１４と回転方向には固定され、軸方向には一定
距離の間、自由に滑るように取り付けてある。またカツ
プリング９とカツプリング１３の中心には張出力を持つ
つる巻ばね１５を内装し、カツプリング１３をカツプリ
ング９から切りはなしている。動力軸１４の右端面には
ベルトシーブ１６が固定され、ベルト１７により常時一
方向の回転としている。動力軸１４の回転軸心はベアリ
ング１８により回転刃１の回転軸心と同一線上になるよ
う保持されている。カツプリング９及び１３の外周は基
盤７に固定された電磁コイル１９の内径にはいつている
。電磁コイル１９とカツプリング９，１３はルーズな嵌
合となつていて、紙切断に必要な動力を伝達し得る電磁
クラツチ２０を構成する。第６〜７図は電磁クラツチ操
作回路図を示す。第６図は指令回路、第７図は主回路で
ある、始動点では主回路の導電帯１１とブラツシ１２は
接続されている。他のスイツチは全部「切り」となつて
いる。切断開始時点で指令スイツチＬ１「入り」により
タイムスイツチＴｍ「入り」、電磁スイツチＸ１ 「入
り」、指令スイツチＬ１は直ちに「切り」となるが、タ
イムスイツチ回路により電磁スイツチＸ１は保持され、
主回路電磁スイツチＸ２及びマグネツトクラツチ用電磁
コイル１９を励磁し主回路を構成する。主回路構成完了
後タイムスイツチＴｍは「切り」となり指令回路は始動
時の状態に返り、主回路は電磁スイツチＸ１が「切り」
となり電磁スイツチＸ２で回路をつくる。スリツプリン
グ１０が回転し導電帯１１とプラツシ１２が「切り」に
なつた時点で電磁スイツチＸ２は「切り」となる。その
後復帰ばねによりスリツプリング１０が始動点に復帰し
、導電帯１１とプラツシ１２が「入り」になり、主回路
を始動時の状況に復元し次の切断指令を待つ。本切断機
の各部品の作動の連携状況を第８〜１１図で示す。各図
の左端は復帰用ばね８の作動状況、その右は回転刃１、
固定刃２及び紙３の切断動作状況、その右はスリツプリ
ング１０の円周面を平面に展開して示してあり、導電帯
１１とプラツシ１２の関係位置を示す。右端はカツプリ
ング９，１３、ばね１５の作動状況を示す。第８図は始
動位置における状況を示す。導電帯１１に二本のプラツ
シ１２が接触し、導通されているが電磁スイツチＸ２が
開であるため電磁コイル１９は励磁されず、カツプリン
グ９と１３は分離され動力軸１４の回転は回転刃１に伝
達されない。回転刃１はばね８により引かれて固定刃２
との間に紙３の十分な通路間隙を持つた状態で保持され
ている。第９図は電磁スイツチＸ２が「入り」となつた
状態を示す。プラツシ１２は導電帯１１を通り電磁コイ
ル１９を励磁し、カツプリング９にカツプリング１３を
吸着し、回転刃１に矢印の方向に動力伝達を開始する。
カツプリング１３は復帰ばね８を引伸しながら始動点よ
り１８００以上回転する。第１０図は紙切断完了後導電
帯１１がプラツシ１２からはなれる直前の状態であり、
始動点より導電帯１１がプラツシ１２よりはなれるまで
は電磁クラツチ２０により回転刃１の駆動が継続し、こ
れがはなれて第１１図のごとく電磁クラツチ２０が開い
た時点でも復帰ばね８による回転トルクのため回転は更
にすすみ第８図の位置で復帰ばね８の力で停止する。以
後切断指令により同様なサイクルを行なう。この間紙３
の進行方向と回転刃１の回転方向とが同一であるため紙
３の送り速度が回転刃１の速度よりかなり高速となるま
では切断事故は発生しない。実施例では回転刃１の刃先
回転半径１ｃＴｎ、動力軸１４の回転数２００ＲＰＭで
紙送り速度を１ｍ／Ｍｎより１３ｍ／Ｍｎまで変化させ
たが１３ｍ／Ｍｎでも何ら問題なく切断可能であつた。
又刃の切断寿命は３０万回の切断にたえ、従来の往復回
転刃の切断寿命の１８万回を大巾に向上した。装置の無
負荷トルクをＴＯｋｇ一儂、紙切断に要するトルクをＴ
８ｌ＜ｇ一儂とし、復帰ばね８によるトルクをＴθ、そ
の最大トルクをＴＯｍとする。又電磁クラツチにより伝
達すべきトルクをＴＷｌ最大トルクをＴｗｍとすると次
の関係がなりたつ。紙切断位置が始動点より１８００ま
での範囲にある場合ラツチも動力用モーターも大きなも
のが必要となる。

紙切断位置が始動点より１８０なから３６０との間にあ
る場合回転角１８０合〜３６０１の範囲における最大伝
達トルクＴｗｍを最小にするためにはＴθ＝ＴＯｍの位
置である。

この場合のすなわち紙切断位置が始動点より１８０θか
ら３６０ちの間にある場合は、伝達トルクは００より１
８０のまでの回転では切断装置の無負荷トルクＴＯのほ
かに復帰装置による伝達トルクとは逆向きのトルクＴθ
を加えたものを必要とする一方、１８０トを過ぎて後は
復帰装置によるトルクＴθは伝達トルクと同方向となる
から伝達トルクＴθは無負荷トルクＴＯと紙切断トルク
Ｔｓを加えたトルクより復帰装置によるトルクＴθだけ
小さいものでよいことになる。

前記実施例における復帰ばね８による復帰装置ではその
復帰トルクは０帰〜１８００と、１８０で〜３６０帰の
各々の範囲では方向が逆で対称なトルク特性を有するこ
とになるので、０で〜１８０ルの範囲で復帰トルクＴθ
が負荷となつた分だけ１８０範〜３６０トの範囲内では
負荷を軽減することになるのである。伝達トルクを最小
にするためには、回転刃０〜１８００の間のＴｗｍと回
転角１８０転〜３６０の範囲におけるＴｗｍが同一であ
れば良い。すなわち ＴＯｍ＝％Ｔｓ前記０〜１８０
Ｏの回転角で切断する場合の最大伝達トルクＴｗｍ＝Ｔ
Ｏ＋Ｔｓ＋ＴＯｍよりも、１８０ト〜３６０ｍの回転角
で切断する場合の最大伝達トルクＴｗｍ＝ＴＯ＋％Ｔｓ
が可なり小さいことが分る。

すなわち回転刃の回転方向への復帰装置よりのトルクが
最大となる位置を回転刃の切断位置とし、又其の位置で
の復帰装置よりのトルクを紙切断トルクの％にするよう
復帰ばねの張力を調整すればよい。

前記実施例における実測値では空転トルクＴｏ＝０．４
ｋｇ一儂、切断トルクＴｓ＝８．４ｋｇ−へ最大復帰ト
ルク角１０００と２６０゜であり最大復帰トルクＴ０ｍ
＝４．２ｋｇ一儂になるよう調整し、回転刃の切断位置
角を変化させて電磁クラツチの必要伝達トルクを測定し
た結果第１表に示す結果を得た。

第１表に示される如く、回転刃の切断位置が復帰ばねの
トルク最大となる回転角２６０°に一致したとき電磁ク
ラツチの必要最大伝達トルクは最小となる。次に復帰ば
ねの最大トルク角と、回転刃の切断回転角を２６０°に
合せ復帰ばねの最大トルクを変化させて同一装置で紙を
切断した場合の電磁クラツチの必要最大トルクを測定し
た結果を第２表に示す。

第２表でわかるごとく、復帰ばね最大トルクＴ０ｍ＝％
Ｔ８＝４．２ｋｇ−ｃの場合が電磁クラツチの必要最大
トルクを最小にしている。本発明において電磁クラツチ
の型式、この操作回路、復帰用つる巻ばねの型式、各部
品の配列等は必ずしも実施例の通りである必要はない。

本発明の装置の機能を妨げない限り、電磁クラツチは市
販の電磁摩擦クラツチ、粉末電磁クラツチその他の電磁
クラツチを用いても良く、回転刃の位置検出はスリツプ
リングとプラツシを用いなくてもタイムスイツチのみで
回転位置を規定して電磁クラツチを操作しても良い。ま
た動力軸はモーター直結でも差支えない。以上に述べる
ように本発明の装置ではばねによる復帰装置により、回
転刃の一回転の駆動のうち前半において復帰装置のばね
に変形を与え、後半においてばねの変形を開放すること
で紙切断に要する大きなトルクを削減する構造として伝
達トルクを最小にすることができ、そのため電磁クラツ
チおよび回転用モーターを小型化し、消費電力を減少す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は従来の切断機の動作関係図、第４図は本発
明の一実施例の正面図、第５図は始動時点の関係図、第
６〜７図は操作回路図、第８〜１１図は動作説明図であ
る。 １：回転刃、２：固定刃、３：紙、６：ピン、７：基盤
、８：ばね、９：カツプリング、１０：スリツプリング
、１１：導電帯、１２：プラツシ、１４：動力軸、１５
：ばね、１９：電磁コイル、２０：電磁クラツチ、Ｌ１
：指令スイツチ、Ｔｍ：タイムスイツチ、Ｘ１ ：電
磁スイツチ、Ｘ２：電磁スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定刃と回転刃との間を通過するフィルム状コイル
   を任意の長さに切断する切断機において、常時一方向に
   回転する動力軸より適宜マグネットクラッチを連結して
   前記回転刃を始動位置より回転させる駆動装置と、前記
   コイルを切断して前記始動位置より１８０゜以上回転後
   一定回転位置において前記マグネットクラッチを開放す
   る開閉器と、前記回転刃の軸に軸の一回転に伴つてばね
   を連続的に変形させる構造によつて軸に負荷トルク変動
   を与える復帰装置とより構成され、前記復帰装置におい
   てばねの変形が最小となる位置を回転刃の始動位置とし
   て前記マグネットクラッチ開放後も復帰装置により回転
   刃を切断回転方向と同一方向に全回転させて前記始動位
   置に復帰停止させ、高速走行コイルを切断することを特
   徴とする全回転式切断機。 ２ 復帰装置として回転刃の軸心に対して偏心して回転
   するピンと固定基盤とを緊縮性ばねで連結した構造とし
   、回転刃の回転方向への復帰装置よりのトルクが最大と
   なる位置を回転刃の切断位置とし、かつこのとき復帰装
   置より回転刃が受けるトルクをコイル切断に要するトル
   クのほぼ１／２に設定した特許請求の範囲第１項記載の
   全回転式切断機。