JP5809835B2

JP5809835B2 - 切断装置

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Publication number: JP5809835B2
Application number: JP2011089766A
Authority: JP
Inventors: 英信山岸; 隆弘丹羽; 正貴吉原
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: CN103476553A; EP2698235B1; EP2698235A1; CN103476553B; KR20140029445A; US9579813B2; EP2698235A4; KR102005587B1; JP2012218135A; US20140076116A1; WO2012141132A1

Description

本発明は、ブロー成形後の樹脂成形体の切り捨て部等を切断する切断装置に関するものである。

近年、自動車の各種センサー及び配線部等には、これらを覆うコルゲートチューブが使用されている。図１０に示すように、例えば酸素センサーを覆うコルゲートチューブ１００は、中径の円筒部１０１と大径の円筒部１０２と、中径の円筒部１０１と大径の円筒部１０２の間に位置する蛇腹部１０３とからなり、軽量で屈曲性、耐熱性が高いため、長期間に亘って、酸素センサーを保護することができる。

コルゲートチューブの製造に際しては、図１１に示すように、ストレート状のチューブを加熱手段により溶融し、内部に高圧空気を送り込むことで成形金型の形状に転写させているため、両端部には高圧空気を密封するためのシール部２０１、２０２を備える。このような、シール部２０１、２０２部分は不要であるため、切り捨てることになる。すなわち、コルゲートチューブ１は、軸方向における両端の２箇所ａ、ｂを軸方向２０３に対して直角に切断する必要がある。

従来、ゴム成形体を切断する方法としては、弾性ワークである切断対象物を載せて回転させる機能を有し、前記切断対象物の中心を回転中心に合わせて載置する固定装置本体と、この固定装置本体上に設置された２本以上の固定アームと、この固定アームに設けられ、該固定アームに接触したことを検知する接触検知センサーと、前記固定装置本体とは独立して設けられた可動式の切断機とを備えた切断装置が知られている（特開２００６−１５９３２６号公報）。

特開２００６−１５９３２６号公報（請求項１）

しかしながら、特開２００６−１５９３２６号公報記載の切断装置は、固定アームに接触検知センサーを設置して弾性ワークを把持する装置構造と、可動アームに距離センサーを設置して切断刃を伸縮する装置構造が共に複雑であるという問題がある。また、切断刃が鋸刃状であるため、切断により切削粉が生じ、切削粉除去工程を要するという問題がある。また、コルゲートチューブの場合、軸方向の両端で切断した後の切断面は、該コルゲートチューブを装着する相手材との嵌合性が、該コルゲートチューブの役割である酸素センサーの保護性能を大きく左右するという理由で、寸法のばらつきが小さく、且つ平面性の高いものが要求される。従って、樹脂成形体であるコルゲートチューブの軸方向の両端部を、切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、平面性に優れた切断面となるように切断できる切断装置が望まれている。

従って、本発明の目的は、簡易な装置構成でありながら、切断による切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、平面性に優れた切断面が得られる切断装置を提供することにある。

かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、被加工物を支持し、回転駆動手段の稼働により回転し、該被加工物を固定しつつ回転させる被加工物固定治具と、該被加工物固定治具を駆動回転させる回転駆動手段と、該被加工物固定治具の回転と共に、回転しつつ該被加工物を支持する支持手段と、回転する被加工物を、少なくとも該被加工物の軸方向における両端部で切断するカッターナイフと、該カッターナイフをスライド移動させるスライド移動手段とを備える切断装置であれば、簡易な装置構成でありながら、長尺中空の樹脂製成形体の切断の際、切断による切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、平面性に優れた切断面が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、被加工物を支持し、回転駆動手段の稼働により回転し、該被加工物を固定しつつ回転させる被加工物固定治具と、該被加工物固定治具を駆動回転させる回転駆動手段と、該被加工物固定治具の回転と共に、回転しつつ該被加工物を支持する支持手段と、回転する被加工物を、該被加工物の軸方向における少なくとも両端部で切断するカッターナイフと、該カッターナイフをスライド移動させるスライド移動手段と、を備える切断装置を提供するものである。

本発明によれば、簡易な装置構成でありながら、長尺中空の樹脂製成形体の切断の際、切断による切削粉が発生せず、平面性に優れた切断面のものが得られる。

本発明の実施の形態における切断装置の左側面概略図である。本発明の実施の形態における切断装置の正面概略図である。図１の切断装置において、被加工物のセット方法を説明する図である。図３の右側面図である。図３のＸ−Ｘ線に沿って見た断面図である。図１の切断装置において支持手段のセット方法を説明する図である。図６の切断装置において、支持手段がセットされた状態を示す図である。図７の切断装置の正面図である。切断が完了し、支持手段及び被加工物固定治具を取り外し、加工物（製品）を得る状態を示す図である。コルゲートチューブ（製品）の断面図である。コルゲートチューブ（被加工物）の断面図である。

次に、本発明の実施の形態における切断装置を図１〜図１１を参照して説明する。切断装置１０は、被加工物１を支持し、回転駆動手段３の稼働により回転し、被加工物１を固定しつつ回転させる被加工物固定治具２と、被加工物固定治具２を駆動回転させる回転駆動手段３と、被加工物固定治具２の回転と共に、回転しつつ被加工物１を支持する支持手段４ａ〜４ｃと、回転する被加工物１を、被加工物１の軸方向における両端部ａ及びｂで切断するカッターナイフ５ａ、５ｂと、カッターナイフをスライド移動させるスライド移動手段６と、を備える。

被加工物１から切断される加工物（製品）の一例を図１０に示す。図１０は、自動車部品である酸素センサーを覆うコルゲートチューブであり、中径の円筒部１０１と大径の円筒部１０２と、中径の円筒部１０１と大径の円筒部１０２の間に位置する蛇腹部１０３とからなり、全長が４５ｍｍ程度の中空状で軽量で屈曲性が高く、耐熱性、耐久性に優れたものである。

本発明において、図１０の製品の中間部材である被加工物１は、長尺中空の樹脂製成形体であり、特にＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）製である。被加工物１は、図１１に示すように、ストレート状のチューブを加熱手段により溶融し、内部に高圧空気を送り込むことで成形金型の形状に転写させているため、その両端部には高圧空気を密封するためのシール部２０１、２０２が形成される。このような、シール部２０１、２０２部分は不要であるため、切り捨てることになる。本発明においては、被加工物であるコルゲートチューブ１は、軸方向における両端の２箇所ａ、ｂでほぼ同時に切断されて、加工物１００（製品）を得ることになる。

被加工物固定治具２は、回転駆動手段３の稼働により回転し、被加工物１を固定しつつ回転させるものであれば、特に制限されず、本例では、被加工物であるコルゲートチューブ１の軸方向における両端ａ、ｂを除く箇所の外周面を両側から２つの半割円筒部材２ａ、２ｂで挟持するものである（図３及び図４参照）。図５に示すように、半割円筒部材２ａ、２ｂは、それぞれ内部に被加工物１の径方向の１/２を収納する空間２４ａ、２４ｂを有し、外周面は周方向に噛み合い歯２３ａ、２３ｂが所定のピッチで多数形成されている。内部の空間２４ａ、２４ｂを形成する内壁の構造は、組み込んだ後、被加工物１の中径の円筒部１０１の外周面に当接する第１当接部２１ａ、２１ｂと、大径の円筒部１０２の外周面に当接する第２当接部２２ａ、２２ｂを有する。すなわち、２つの半割円筒部材２ａ、２ｂで被加工物１を挟持した際、被加工物１と、第１当接部２１ａ、２１ｂ及び被加工物１と第２当接部２２ａ、２２ｂの接触は、被加工物１が変形しない程度の弱い接触強度である。このように、挟持力が小さくとも、被加工物１は軽量であり、カッターナイフによる切断抵抗も小さいことから、被加工物１は、被加工物固定治具２の回転に連れて停止することなく回転し、切断があっても同様に回転を維持することができる。

２つの半割円筒部材２ａ、２ｂ同士は、互いの接触面に位置決め用のピンを設置するか、あるいはインロー構造にすることで、ずれることなく接続され、両者は被加工物１を挟持により固定し、且つ互いに固定されている。

回転駆動手段３は、被加工物固定治具２を駆動回転させるものであれば、特に制限されず、本例では、外周面に被加工物固定治具２の外周歯と噛み合う噛み合い歯３２を有する一対の歯車である。回転軸（歯車軸）３１は不図示のモータ軸に連結されている。一対の歯車は、被加工物固定治具２に対応する位置にそれぞれ形成されている。すなわち、モータの駆動により、歯車３２が回転し、この歯車３２の歯に噛み合う被加工物固定治具２が回転する。

支持手段４ａ〜４ｃは、被加工物固定治具２の回転と共に、回転しつつ被加工物１を支持するものであれば、特に制限されず、本例では、外周面に被加工物固定治具２の外周歯と噛み合う噛み合い歯を有する一対の歯車の３本物である。すなわち、３本の回転軸と回転駆動手段３の１本の回転軸の都合４本の回転軸は、被加工物固定治具２に対して、周方向の４方向から挟持するような位置にある。具体的には、４本の軸は、隣接する回転軸と被加工物固定治具２の回転軸で形成される角度（側面視）が、概ね９０度前後となっている。なお、カッターナイフ５が挿入される空間を確保することになる隣接する２本の回転軸と、被加工物固定治具２の回転軸で形成される角度（側面視）は、９０度より大となっている。支持手段４ａ〜４ｃの回転軸（歯車軸）及び回転駆動手段３の回転軸（歯車軸）を上記のように配置することで、被加工物固定治具２を安定に支持すると共に、被加工物固定治具２を確実に回転させることができる。

カッターナイフ５（５ａ、５ｂ）は、回転する被加工物１を、被加工物１の軸方向における両端部で切断するものである。従って、カッターナイフ５は、被加工物１の軸方向における一方の端部を切断する第１カッターナイフ５ａと、被加工物１の軸方向における他方の端部を切断する第２カッターナイフ５ｂと、を備える。第１カッターナイフ５ａ及び第２カッターナイフ５ｂは、各ナイフの基端側が一体化しており、一体的にスライド移動する。すなわち、第１カッターナイフ５ａ及び第２カッターナイフ５ｂは、ほぼ共に同時に被加工物１の切断ができるように基端部５１からの長さが予め調節されている。

カッターナイフ５は、直線刃を有する公知のカッターを使用することができる。被加工物１に対するカッターナイフ５の切り込み角度は１０〜２５度が好ましく、特に１５度が好ましい。また、カッターナイフ５の刃の厚さは、０．１〜０．４ｍｍが好ましく、特に０．１〜０．３５ｍｍ、更に０．２〜０．３３ｍｍが好ましい。刃の厚みが大き過ぎると、寸法のバラツキが大きくなる傾向となる。また、直線刃の高さは２０〜３０ｍｍ、幅は３５〜４５ｍｍが好ましい。材質としては、鋼板またはステンレス鋼板が挙げられる。

スライド移動手段６は、カッターナイフ５をスライド移動させるものであれば、特に制限されず、例えばエアシリンダーが挙げられる。エアシリンダーとカッターナイフとの接続は、第１カッターナイフ５ａ及び第２カッターナイフ５ｂの基端部５１と、エアシリンダーのピストンシリンダー又はピストンロッドの端部とを接続することにより行われる。これにより、エアシリンダーを稼働させれば、カッターナイフ５を被加工物１に対して前進又は後退させることができる。

次に、切断装置１０の使用方法の一例について図３〜図９を参照して説明する。切断装置１０は、先ず、１つの回転軸３１と、回転軸３１の軸方向の所定の箇所に付設する歯車３２を有する回転駆動手段３と、１つの回転軸４１ａと、回転軸４１ａの軸方向の所定の箇所に付設する歯車４２ａを有する支持手段４ａと、を所定間隔離して配置し固定する。この際、回転駆動手段３の歯車３２と支持手段４ａの歯車４２ａとは対峙する位置にある。次に、被加工物固定治具２を構成する半割状の固定治具２ａ（図では下方側の固定治具）を、回転駆動手段３の歯車３２と支持手段４ａの歯車４２ａの間であって、半割状の固定治具２ａの歯車の歯２３ａと、両側に位置する歯車３２と歯車４２ａの歯とがそれぞれ噛み合うようにセットする。

次に、被加工物１を、半割状の固定治具２ａにセットする。この際、被加工物１の中径の円筒部１０１の外周面が、半割状の固定治具２ａの第１当接部２１ａに、大径の円筒部１０２の外周面が、半割状の固定治具２ａの第２当接部２２ａに、それぞれ当接するようにする（図３及び図４）。

次に、半割状の固定治具２ａに載置された被加工物１の上方から、上側の半割状の固定治具２ｂをセットする。この際、被加工物１の中径の円筒部１０１の外周面が、半割状の固定治具２ｂの第１当接部２１ｂに、大径の円筒部１０２の外周面が、半割状の固定治具２ｂの第２当接部２２ｂに、それぞれ当接するようにする（図５）。そして、下側の半割状の固定治具２ａと上側の半割状の固定治具２ｂは、互いの接触面に配置した位置決め用のピンによりずれることなく固定される。下側の半割状の固定治具２ａと上側の半割状の固定治具２ｂが固定されることにより、両者の歯車の歯は、周方向において所定のピッチで連続した歯形状となり、外観はひとつの歯車を構成する（図６）。

次いで、支持手段４を構成する２つ支持手段４ｂ、４ｃを、被加工物固定治具２の上方から被加工物固定治具２の噛み合い歯２３ｂと歯合するようにセットする。すなわち、２つ支持手段４ｂ、４ｃは、他の１つの支持手段４ａと同様のものであり、１つの回転軸と、回転軸の軸方向の所定の箇所に付設する歯車を有する。そして、回転軸の軸方向の所定の箇所に付設する歯車の歯と被加工物固定治具２の歯２３ｂを噛み合わせる。なお、支持手段４を構成する２つ支持手段４ｂ、４ｃはエアシリンダー７の駆動により上方から下方（符号Ｑに示す方向）に降りるようになっている（図６〜図８）。また、エアシリンダーにより下方に降りた２つ支持手段４ｂ、４ｃが上側の半割状の固定治具２ｂを下側の半割状の固定治具２ａの方向に押すため、上側の半割状の固定治具２ａと下側の半割状の固定治具２ｂは、回転駆動時もずれない強固な力で接合される。このように、被加工物１は被加工物固定治具２に弱い挟持力で固定され、被加工物固定治具２は、１つの回転駆動手段３と３つの支持手段４ａ〜４ｃの都合４つの歯車で支持されると共に、歯合状態で連結されている。

このような組付体において、先ず、回転駆動手段３を駆動させる。すると、被加工物固定治具２が１つの回転駆動手段３とは逆の方向に回転し、被加工物固定治具２の回転に連動して、３つの支持手段４ａ〜４ｃが被加工物固定治具２とは逆の方向に回転する。被加工物固定治具２の回転により、被加工物１も被加工物固定治具２と同じ回転方向で且つ同じ回転速度で回転する。被加工物１は中空の樹脂成形体であり軽量であるため、被加工物固定治具２の弱い支持力であっても、回転し、また変形することはない。被加工物１の切断時における回転速度は、概ね１００〜１，０００ｒｐｍである。

次に、切断装置１０において、被加工物１を回転させた状態において、カッターナイフ５に連結された例えばエアシリンダー６（スライド移動手段）を稼働させ、カッターナイフ５を被加工物１に向かう方向（符号Ｐ）にスライド移動させる。被加工物１にカッターナイフ５の先端が当たり、更にスライド移動させることで、被加工物１は容易に切断できる（図１及び図２）。すなわち、第１カッターナイフ５ａは、被加工物１の一端部１１（ブーツキャップ）を切断し、第２カッターナイフ５ｂは、被加工物１の他端部１３（ランナー部）を切断する。カッターナイフ５を構成する第１カッターナイフ５ａ及び第２カッターナイフ５ｂは、ほぼ同時に被加工物１をカットするが、これに限定されず、少しの時間差はあってもよい。カッターナイフの切断速度（スライド速度）は、０．１〜１．０ｍｍ/秒が好ましく、特に、０．２〜０．６ｍｍ／秒が好ましい。

被加工物１の切断完了後、回転駆動手段３の回転を停止する。次いで、エアシリンダー７の駆動により、上方側に位置する２つ支持手段４ｂ、４ｃを下方から上方に後退させる。そして、上側の半割状の固定治具２ｂを、下側の半割状の固定治具２ａから分離し、取り外す。その後、２箇所で切断された加工物（製品）を取り出す。本発明の切断装置は、被加工物１を回転しながら、カッターナイフ５で切断しているため、加工物の切断面は、切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、切断面の平面性が顕著に高い。

本発明の切断装置において、被加工物固定治具２の内部構造及び挟持方法は、上記実施の形態例に限定されず、蛇腹部分を支持する構造であってもよく、当接部２１ａ、２１ｂが、図５に示すものより更に幅の狭いリブ構造の部材であってもよい。また、被加工物固定治具２の外周面は、上記実施の形態例に限定されず、歯合する部分のみ歯形状であり、他の部分が円筒外周面であってもよい。また、被加工物固定治具２の回転速度、カッターナイフの切断速度等の切断条件は、適宜決定される。さらに、被加工物の切断箇所は２箇所に限らず、被加工物の切断箇所数に合わせて変更してよい。

次に、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
（実施例１）
図１１に示すコルゲートチューブを、図１及び図２に示す切断装置及び下記仕様の切断条件により切断し、２０回（２０サンプル）の切断における切断面及び切断粉の発生の有無を観察した。なお、コルゲートチューブの切断箇所は、図１１に示す符号ａ及びｂの２箇所である。

＜切断条件＞
（コルゲートチューブ）
ＰＴＦＥ製の中空チューブである。長さ５８ｍｍ、大径部の外径１３．８ｍｍ、中径部の外径９．３ｍｍ、チューブの肉厚０．６ｍｍ
（切断位置）
コルゲートチューブの中央から端方向へ４７．８ｍｍの２箇所
（切断条件）
被加工物固定治具２の回転速度３００ｒｐｍ、カッターナイフの切断速度（スライド速度）０．４ｍｍ／秒
（カッターナイフ）
直線刃の高さ２５ｍｍ、刃先の角度１５度、刃の厚み０．３ｍｍ
＜評価結果＞
切断粉は発生せず、切断部と切断部から長さ方向５ｍｍずれた位置にある外周側突起部との長さ寸法の標準偏差σは０．０２ｍｍであり、また切断部を定盤の上に乗せ目視で確認しても隙間がないことから、寸法のバラツキが非常に小さく、高い平面性を示していた。

比較例１
実施例１と同じコルゲートチューブを公知の固定装置で固定し、回転刃を回転させながら移動させることにより２０回の切断を実施した。その結果、「長さσ」は０．１０ｍｍであり、寸法精度が劣った。

比較例２
実施例１と同じコルゲートチューブを一次カットし、その後、特殊刃物で所定寸法まで削りとった。その結果、削りとった場所の内外周にバリが発生した。また、製品の内径を削り取ってしまうこともあった。

比較例３
実施例１と同じコルゲートチューブをレーザーで焼き落とした。その結果、焼き落とし面に白い粉（ＰＴＦＥの低分子化物）が付着した。この白い粉は容易に除去できないものであった。

本発明によれば、装置構成は簡易であるため、装置メーカーにとっては故障の少ない安全なものが提供できる。また、使用者にとっては、切断による切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、切断面の平面性が高いため、切削粉除去工程が不要であり、品質の高いものを提供できる。

１被加工物（コルゲートチューブ）
２被加工物固定治具
３回転駆動手段
４ａ〜４ｃ支持手段
５ａ〜５ｃカッターナイフ
６スライド移動手段
１０切断装置
１０ａ中間組立体

Claims

被加工物である長尺中空の樹脂製成形体の外周面を両側から２つの半割円筒部材で挟持するように支持し、回転駆動手段の稼働により回転し、該被加工物を固定しつつ回転させる被加工物固定治具と、
該被加工物固定治具を駆動回転させる回転駆動手段と、
該被加工物固定治具の回転と共に、回転しつつ該被加工物を支持する支持手段と、
回転する被加工物を、該被加工物の軸方向における少なくとも両端部で切断するカッターナイフと、
該カッターナイフをスライド移動させるスライド移動手段と、を備えることを特徴とする切断装置。
該回転駆動手段と該被加工物固定治具の接続は、該回転駆動手段の歯車と該被加工物固定治具の歯車の噛み合いによるものであることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
該支持手段と該被加工物固定治具の接続は、該支持手段の歯車と該被加工物固定治具の歯車の噛み合いによるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の切断装置。
該被加工物は、長尺中空の樹脂製成形体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の切断装置。
該被加工物は、ＰＴＦＥ製であることを特徴とする１〜４のいずれか１項記載の切断装置。
該カッターナイフは、切り込み角度１０〜２５度、刃の厚み０．２〜０．３３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の切断装置。