JP5006620B2 - 板状基材の切断装置及び板材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状の基材の切断装置及び板材の製造方法に関する。より詳しくは、板状の基材を切断して所定サイズの板材を製造するための切断装置及び製造方法に関する。

ランニングソーやパネルソーと呼ばれる回転刃を備えた切断装置（以下、単に「切断装置」という）は、長尺の基材を切断加工するのに適したものであり、プラスチック加工業界や家具業界において広く使用されている。例えば、特許文献１には、切断精度に優れた切断装置が開示されている。

しかし、従来の切断装置では、切断時の回転刃の接圧により基材に無理な力が加わって、切断面にかえりやバリが出て製品の美観が損ねられることがあった。また、切断面周辺が白く変質（白化現象）したり、特に中空の多層構造を有する加工基材を切断する場合にあっては、中空部分が潰れて変形してしまい、製品の美観が損ねられるばかりか、製品の強度が著しく低下して品質に問題をきたすことがあった。

また、従来の切断装置では、切断時に多量の細かい切粉が発生し、この切粉が静電気を帯びて、周囲に飛散、浮遊したり、製品に付着したりすることがあった。周囲に飛散、浮遊した切粉は、清掃に多大の労力が必要となるばかりか、機械類に付着して故障の原因となったり、作業環境を悪化させる原因ともなる。また、製品に付着した切粉も、取り除くためには大変な労力が必要で、特に中空の多層構造を有する加工基材を切断するような場合には、切粉が切断面から中空内部に入り込んでしまうと、取り除くことは不可能な状況となっていた。
特開平３−２８７３０８号公報

本発明は、上記従来の切断装置の問題点に鑑み、切粉を発生させず、切断面のかえりやバリ、白化、変形等の品質低下を引き起こすことなく、基材を必要寸法に切断するための板材切断装置と板材製造方法を提供することを主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明においては、まず、板状の基材を所定サイズの板材に切断するための装置であって、切断方向に走行可能な回転刃と、回転刃の刃先と所定間隔を置いて配置された支持台と、を少なくとも備えており、支持台の刃先側対向面が、刃先側に向かって膨出する湾曲面とされた板材切断装置を提供する。

ここで、「刃先側に向かって膨出する湾曲面」とは、支持台の刃先側対向面全体を刃先側に湾曲した曲面形状や、刃先側対抗面の一部を刃先側に突出させた形状等を広く含み得るものである。

この切断装置は、前記支持台上に載置された状態の基材を保持する基材保持手段を備えている。該基材保持手段は、前記の刃先側対向面を刃先側に向かって膨出した湾曲面形状とした支持台上に、基材を刃先側対向面に沿って反った状態に保持する。このように、基材を刃先側に向かって反らせた状態に保持して回転刃による切断を行なうことで、基材に加わる回転刃の接圧を軽減することが可能となる。

さらに、この切断装置の回転刃は自立駆動手段により回転しながら基材を切断する構成とされている。仮に、自立駆動手段を持たない回転刃を採用した場合には、回転刃を基材表面に押し付けて基材表面との摩擦により回転させながら、基材を切断していくこととなるが、この場合には回転刃により基材表面に強い圧力が加えられることとなる。従って、回転刃を自立駆動手段により回転させる構成とすることで、基材に加わる回転刃の接圧が軽減されるよう工夫した。

また、回転刃に基材の切断線上を複数回走行させることで、切断作業を複数の段階に分けて行なうようにした。これにより、回転刃を一方向に一度だけ走行させて基材の全層を切断する場合に比べ、基材に加わる回転刃の接圧を小さくすることができる。また、基材の一部切り残しを防ぐことも可能となる。

これらの構成に加え、本切断装置においては、刃先が円弧状の丸薄刃を回転刃として採用し、切断時に切粉が発生しないように工夫した。

次に、本発明は、回転刃と該回転刃に対向配置された支持台の間隙へ板状の基材を導入し、前記回転刃で前記基材を切断加工する方法であって、刃先側対向面を刃先側へ膨出する湾曲面形状とした前記支持台上で、前記基材を前記刃先側対向面に沿って反らせた状態で保持しながら、前記回転刃を走行させて前記基材を切断加工する板材の製造方法を提供する。

ここで、「刃先側へ膨出する湾曲面形状」とは、支持台の刃先側対向面全体を刃先側に湾曲した曲面形状や、刃先側対抗面の一部を刃先側に突出させた形状等を広く含み得るものである。

既に説明した通り、基材を刃先側に向かって反らせた状態に保持して回転刃による切断を行なうことで、基材に加わる回転刃の接圧を軽減することが可能となる。

本発明にかかる板状基材の切断装置及び板材の製造方法を用いることで、切断時に基材に加わる回転刃の接圧を軽減することができ、切断面のかえりやバリ、白化、変形等の品質低下を引き起こすことなく、基材を必要寸法に切断し、板材を製造することが可能となる。

以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

まず、図１及び図２に基づいて、本発明に係る板材切断装置の全体構成について説明する。図１は板材切断装置Aの正面図であり、図２は図１中矢印P方向から見た側面図である。

図１及び図２中、符号Aで示される板材切断装置は、切断作業部に回転刃１、支持台２及び基材保持手段としての基材押え板３を備えている。これらの構成は金属製とすることができ、また、必要に応じて樹脂製等その他の材質を採用することも可能である。板材切断装置Aについて、以下に説明する各構成についても、材質については特に限定されないものとする。

被切断物である基材Bは、搬送手段４（図１参照）により矢印R方向に装置内へ導入される。基材Bは、支持台２上に載置された部位において基材押え板３によって保持され、切断方向（図２中矢印Q）に走行する回転刃１により切断される。切断された基材Bは、搬送手段４により矢印R方向に装置外へ搬出される。搬送手段４については、ベルトコンベア、ローラーコンベア等の通常用いられる搬送手段を広く採用することが可能である。

次に、図３に基づいて、板材切断装置Aの切断作業部の構成についてより詳しく説明する。

板材切断装置Aは、上述の通り、切断作業部に回転刃１、支持台２及び基材押え板３を備えており、装置外部から導入される基材Bを支持台２上に載置して、基材押え版３により保持しながら、回転刃１で切断する。なお、図３において、回転刃１以外構成は断面図として示した。

回転刃１には、円弧状の刃先１１を有する丸薄刃を採用している（後述、図４も参照）。通常、切断装置に用いられる回転刃には、刃先が鋸歯になっている丸ノコ刃と、刃先がナイフや包丁のように薄くなっている丸薄刃とがあるが、丸ノコ刃は切断時には鋸歯の厚みに相当する量の切粉が多量に発生するため、切粉が発生しない丸薄刃を採用したものである。

支持台２は、その刃先側対向面２２を、回転刃１の刃先１１に向かって膨出した湾曲面形状としてある。ここで、「刃先１１側に向かって膨出する湾曲面形状」とは、図３のように支持台２の刃先側対向面２２全体を刃先側に湾曲した曲面形状のみならず、刃先側対抗面２２の一部（特に刃先１１の直下部分）のみを刃先１１側に突出させた形状等を広く含み、以下に説明するように、支持台２上に保持された基材Bを刃先１１に向かって沿った状態に保持することが出来るような形状であれば採用することが可能である。

この支持台２の構成によって、支持台２と基材押え板３により保持された基材Bは、支持台２の刃先側対向面２２の形状に沿って反らされた状態に保持されることとなる。このように、基材Bを回転刃１の刃先１１に向かって反った状態で保持することで、基材Bの切断面に自ら開裂しようとする張力を付与することができ、基材Bに加えられる回転刃１の接圧を分散、低減させることが可能となる。従って、基材B切断面のかえりやバリ、白化、変形等の発生を効果的に防止することができる。

基材押え板３の構成及び基材押え板３と支持台２により基材Bを保持する方法としては、基材押え板３を上下に移動可能な構成とし、支持台２上に導入された基材Bを押圧保持する方法が考えられる。この他にも、基材Bを支持台２の刃先側対向面２２の形状に沿って反らした状態に保持することができるような構成、保持方法であれば特に限定されず採用することができる。

続いて、図３に加えて図４に基づいて、回転刃１の切断作業時の走行方法について説明する。図４は、図３中矢印S方向から見た回転刃１及びその周辺の側面図である。図４中矢印T−T方向の切断面が図３に対応している（回転刃１は除く）。なお、図４中において製品押え板３は図示を省略した。

回転刃１は、図３中符号１２で示される駆動手段を備え、自立回転が可能な構成とされている。また、符号１３で示される走行ユニットを介して走行レール５に係止され、該走行レール５上を切断方向（図４中矢印Q）に走行可能な構成とされている。ここで、走行ユニット１３は駆動手段５１（図２参照）により動力が付与されるものであるが、上記駆動手段１２も含め、これらの駆動手段を設ける位置については特に限定されない。また、モーター、ラック、ピニオン等、通常用いられる駆動手段を広く採用することができる。

回転刃１を自立回転させながら切断方向Q（図４及び図２も参照）に走行さて切断を行なうことにより、回転刃１を基材Bとの摩擦により受動的に回転させながら切断する方式に比べて、基材Bに加わる回転刃１の接圧を低減することができるため、かえりやバリ、白化、変形等の発生を効果的に防止することができる。

ここで、回転刃１を基材表面に押し付けて摩擦により受動的に回転させながら切断を行なう場合、回転刃１の回転速度は、切断方向Qへの走行速度と等しくなっている。従って、回転刃１を自立回転させる場合にあっても、回転刃１の回転速度を切断方向Qへの走行速度以下にした場合には、回転刃１を基材表面に押し付けて摩擦により受動的に回転させる場合と同様に、大きな接圧が基材に加えられることとなる。そのため、回転刃１の回転速度は、切断方向Qへの走行速度以上とすることが望ましい。すなわち自立回転駆動を行わない場合には、切断面に白化現象が発生する。また回転刃１に、走行速度の2倍の回転速度を与えた場合は、白化等の問題は発生しなかった。しかし回転速度が、走行速度の数十倍を超えると基材との摩擦熱により基材が溶解する等の問題が発生するおそれがある。

また、板材切断装置Aにおいては、回転刃１を切断方向Qに複数回走行させて基材Bの切断を行なう方式を採用し、切断作業を複数の段階に分けて行なう方式を採用している。これにより、回転刃１を一方向に一度だけ走行させて基材Bの全層を切断する方式に比べ、基材Bに加わる回転刃１の接圧を小さくすることができる。

ここで、板材切断装置Aにより好適に切断することができる基材の一例として、図５（A）に、円錐台形上のピン（図５中ｂ）が千鳥格子に配置された２枚の樹脂製シートを、ピンｂの先端同士で溶着させた中空ハニカム構造板（いわゆる合成樹脂製ダンボール）Bを示す。このような中空の多層構造を有する加工基材は、回転刃１の接圧が大き過ぎると、中空部分が潰れて変形してしまい、製品の美観が損ねられるばかりか、製品の強度が著しく低下して品質に問題をきたすこととなる。従って、中空ハニカム構造板Bの切断に際しては、例えば図５（B）に示すように、まず切断方向Q_１に回転刃１を走行させて中空ハニカム構造版Bの上層B₁を切断し、次に切断方向Q_２に回転刃１を走行させて下層B_２を切断するというような２段階の切断作業を行い、回転刃１の接圧を低減することで、効果的に中空部分の変形を防止することが可能となる。なお、基材の内部構造によっては、２段階以上の複数段階により切断作業を行なうことも当然に考えられる。

以上説明した通り、板材切断装置Aは、切断面のかえりやバリ、白化、変形等の品質低下を引き起こすことなく、かつ、切粉を発生させることなく、基材の切断を行なうことを可能とするものであり、同時に、本発明に係る板材の製造方法（請求項７及び８）の実施を可能とするものである。

板材切断装置A及び本発明に係る板材製造方法において、好適に切断することができる基材としては、上記した中空ハニカム構造板Bのような合成樹脂ダンボールに限られず、紙製ダンボールや、木材合板や樹脂合板及びこれらのうち特に中空構造を有する合板等、多様な基材が含まれる。

次に、板材切断装置Aを利用した板材製造システムについて説明する。

従来、プラスチック加工業界においては、基材の押出成形装置に該基材の切断装置を連設した板材製造システムが用いられている。

従来の板材製造システムでは、押出成形装置から押し出されてくる基材を、所定の長さだけ切断装置内へ導入して切断を行っていた。従って、切断装置に導入した所定長の基材の切断が完了するまでは、随時押出成形装置から押し出されてくる基材を製造ライン上で待機させておく必要があり、製造ラインの製造効率を低下させる要因となっていた。

基材が製造ライン上で待機状態となることによる製造効率の低下を防止するためには、製造ライン上を移動する基材とともに、切断装置を同調走行させることが有効である。すなわち、切断装置に、移動する基材と同調走行させながら切断作業を行わせ、切断後完了後に初期位置にまで戻らせた上、次の切断部位に対して再び同調走行させながら切断作業を行わせるという、一連の作業を繰り返し行なわせることで、基材の製造ライン上での滞留をなくすことができる。

しかし、従来の板材製造システムでは、このような切断装置の同調走行を実現するため、切断装置に設けた製品押え板により基材を押圧保持して引っ張り込むことで、切断装置を基材と一体に移動させており、切断装置自体に製造ライン方向への自立走行能はなかった。従って、製品押え板と基材との間ですべりが発生すると、切断後の製品の切断長にバラつきが生ずる原因となっていた。

そこで、本発明においては、カッター台６（図１及び図２参照）にガイドレール６１上を自立走行させることにより、切断長の精度向上を図った。カッター台６は駆動手段６２（図１参照）により動力が付与され、ガイドレール６１上を製造ライン方向へ走行する。駆動手段６２については、設ける位置は特に限定されず、またモーター、ラック、ピニオン等、通常用いられる駆動手段を広く採用することができる。

切断装置Aにおいて、カッター台６は基材Bの装置内への導入速度に同調して、図１中矢印R方向へ走行する。このため、板材切断装置Aへの基材導入速度を測定して、導入速度結果信号を出力する導入速度測定手段と、該導入速度結果信号を受信して、カッター台６の走行速度を制御するカッター台制御手段と、を少なくとも備えることを特徴とする板材製造システムを案出した。図６に該板材製造システムの概念図を示す。

図６に示すように、本板材製造システムにおいて、成形装置から排出される基材は、通常用いられる搬送手段により、切断装置Aへ導入される。このとき、工程S１において、導入速度測定手段が切断装置Aへの基材の導入速度を測定する。次に、工程S2において、導入速度測定手段は得られた導入速度結果信号をカッター台制御手段へ出力する。ついで、工程３で、カッター台制御手段は、受信した導入速度結果信号に基づいて、カッター台の走行速度を制御する。ここで、導入速度測定手段及びカッター台制御手段は、（A）に示すように切断装置Aと別体に構成してもよく、（B）に示すように切断装置Aの一部として一体構成してもよい。

次に、カッター台制御手段による具体的なカッター台６の走行速度の制御方法について、図７に基づいて説明する。図７は、切断装置Aのカッター台６と回転刃１、基材Bを模式的に示した図である。

図７（A）は基材Bの切断開始前のカッター台６及び回転刃１の初期位置を示す模式図である。基材Bは矢印R方向に導入されてくるものとし、上記導入速度測定手段により測定された基材Bの導入速度はV_Bであるものとする。このとき、カッター台制御手段は、カッター台６を導入速度V_Bと等しい走行速度V_６で矢印R方向に走行させる。

カッター台６は、回転刃１の基材B切断作業が完了すると（図７（B）参照）、初期位置（図７（B）点線）へ戻って待機し、次の基材切断部位に対して再び同調走行しながら切断作業を行なう。図７では、回転刃１が矢印Q₁及びQ₂に示される往復走行により、基材Bの切断作業を行なう場合を例示した。カッター台６は以上の動作を繰り返すことにより、均一な切断長を有する製品を製造する。

本発明は、プラスチック加工業界や家具業界において、プラスチック押出成形品や木材合板等の長尺の加工基材を切断加工するために用いることができ、特に、中空の多層構造を有する加工基材を切断加工する際に有用である。

本発明に係る板材切断装置の一実施形態についての正面図である。 板材切断装置Aの側面図である。 板材切断装置Aの切断作業部の拡大図（一部については断面を現す）である。 板材切断装置Aの切断作業部の拡大側面図である 板材切断装置Aにより好適に切断することができる基材の一例を現す上面斜視図（A）と側面図（B）である。 板材切断装置Aを組み込んだ板材製造システムの概念図である。 カッター台６の自立同調走行を説明する模式図である。

符号の説明

A 本発明に係る板材切断装置
B 基材
１ 回転刃
１１刃先
１２駆動手段
１３走行ユニット
２ 支持台
２１基材導入口
２２刃先側対向面
３ 基材押え板
４ 搬送手段
５ 走行レール
５１駆動手段
６ カッター台
６１ガイドレール
６２駆動手段

Claims (7)

1. 中空多層構造を有する板状の基材を所定サイズの板材に切断するための装置であり、
   切断方向に走行可能であり、自立回転する回転刃と、
   該回転刃の刃先と所定間隔を置いて配置され、刃先側対向面が前記刃先側に向かって膨出する湾曲面とされた支持台と、
   前記支持台上に載置された状態の前記基材を、前記刃先側対向面に沿って反らせた状態で保持する基材保持手段と、を少なくとも備え、
   前記回転刃が、前記基材の切断線上を複数回走行し、前記基材を複数の段階により切断する板材切断装置。
2. 前記回転刃は、前記各段階において、前記切断線上を一走行し、前記基材の一層を切断する請求項１記載の板材切断装置。
3. 前記回転刃の回転速度が、切断方向への走行速度に対して同等以上１０倍以下である請求項２記載の板材切断装置。
4. 前記回転刃の刃先を円弧状とした請求項３記載の切断装置。
5. 前記基材は、中空ハニカム構造板である請求項１から４のいずれか一項に記載の板材切断装置。
6. 回転刃と該回転刃に対向配置された支持台の間隙へ中空多層構造を有する板状の基材を導入し、前記回転刃で前記基材を切断加工する方法であり、
   刃先側対向面を刃先側へ膨出する湾曲面形状とした前記支持台上で、前記基材を前記刃先側対向面に沿って反らせた状態で保持し、
   前記回転刃を自立回転させながら前記基材の切断線上を複数回走行させ、一走行毎に前記基材の一層を切断加工する板材の製造方法。
7. 前記回転刃の回転速度を、切断方向への走行速度に対して同等以上１０倍以下とする請求項６記載の製造方法。

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