JP4768406B2

JP4768406B2 - 裁断機

Info

Publication number: JP4768406B2
Application number: JP2005325477A
Authority: JP
Inventors: 釼鬼頭
Original assignee: 株式会社明和工業
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-11-09
Also published as: JP2006334772A

Description

本発明は、成形廃棄物その他の各種被裁断物（特に適するのは高分子材料からなる粗粒状の被裁断物）を裁断するための裁断機に関するものである。

従来、スプル、ランナ等の成形廃棄物を粒状に裁断して、成形材料として再生する裁断機が知られている。例えば、特許文献１には、硬質合成樹脂等の剛性材料よりなる成形廃棄物を多数枚の回転裁断刃と固定裁断刃とで粗く裁断したのち、櫛形の揺動剪断刃と櫛形の固定剪断刃とにより粒状に押し切りする粒断機が記載されている。しかし、エラストマー、軟質樹脂、ゴム等の柔軟な弾性材料よりなる成形廃棄物は、粒状に切断しにくく（例えば、切断し切れなかった部位で繋がって捩れた状態となる）、成形材料としてリサイクルするのが困難であった。

また、特許文献２には、Ｌ字形カッタとの協働によって被粉砕物を所定の大きさまで粉砕ないし切断するとともにその被粉砕物の通過を許容する多数の第１の孔を設けた内側槽と、第１の孔を通過した被粉砕物の挿入を許容しつつこれを切断する多数の第２の孔を設けた外側槽とを備える竪形粉砕機が記載されている。しかし、この粉砕機は槽形状の内側槽及び外側槽の製作に手間がかかると考えられる。また、Ｌ字形カッタと内側槽との間、内側槽と外側槽との間に、それぞれ２ｍｍ程度の隙間が設けられているので、エラストマー、軟質樹脂、ゴム等の柔軟な弾性材料よりなる成形廃棄物を粉砕することは難しいと思われる。さらに、第１の孔と第２の孔の目詰まりも心配される。

また、特許文献３には、回転駆動される円柱状ドラムの外周面に有底穴状のポケットを多数設け、各ポケットに一部入り込んだ米粒の突出部分をカッタで切断する長粒米の粒長調整装置が記載されている。しかし、この粒長調整装置ではドラムの製作に手間がかかると考えられる。また、ポケットの目詰まりも心配される。

そこで、本発明者は先に、上段の固定底板（以下、固定刃体という。）には相対的に開口面積の大きい穴を、下段の固定刃体には相対的に開口面積の小さい穴を、それぞれ複数開けて各穴の内縁の一部を固定刃とし、回転する回転刃体を各固定刃体の上に接して設けて各回転刃体の回転方向前縁を回転刃とし、固定刃より下方へ食み出した被裁断物を固定刃と回転刃との剪断作用により裁断するように構成した破砕機を開発し特許出願した（特許文献４）。
特開平１０−１１８５１５号公報特開平８−２１５５９４号公報登録実用新案第３００２０６８号公報特開２００５−３４７４３号公報

特許文献４の破砕機によれば、簡単で安価な構成により、各種の被裁断物を安定した形状で能率よく裁断できるという効果が得られた。しかし、特許文献２の破砕機により、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂、ゴム等の高分子材料からなり粒径数ｍｍの粗粒状の被裁断物を、より細かい細粒状に裁断するため、固定刃体の穴を前記粒径と同程度の数ｍｍにして実施したところ、次のような問題が生じた。

（１）裁断効率が悪く、しばらくすると裁断できなくなる。
本発明者の検討によると、次の原因によるものと推定される。
・粗粒状の被裁断物が、固定刃体の穴に入り込みにくい。
・裁断された細粒状の被裁断物が、固定刃体の穴から落ちずにとどまって穴を詰まらせる。特に、被裁断物がエラストマー、軟質樹脂、ゴム等の弾性材料であると、弾性係着により穴に止まりやすいと考えられる。
・被裁断物が熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂等の熱可塑性材料であると、刃体の摺動や裁断加工により発生する熱で、被裁断物が軟化して刃に粘り付き、切れ味を落とす。

（２）被裁断物の物性が低下する。
前記熱によって、被裁断物が細粒状にならずに縮れた紐状になったり、性質が劣化したりするからである。こうして物性が低下すると、成形材料としてリサイクルすることが困難になる。

（３）十分に裁断されないものが混じる。
粗粒状の被裁断物のなかには、十分に細かい細粒状に裁断されるものだけでなく、僅かに裁断されただけで粗粒状のまま穴を通過してしまうものが混じることがあった。

本発明の目的は、上記課題を解決し、粗粒状の被裁断物を、効率良く且つ持続的に、また物性を低下させることなく細粒状に裁断することができる裁断機を提供することにある。

本発明の裁断機は、次の手段を採ったものである。
（１）高分子材料よりなる被裁断物の一部を入り込ませる穴を複数形成し、該穴の上縁を第一刃とした第一刃体と、前記第一刃と協働して前記被裁断物を裁断する第二刃を形成した第二刃体と、少なくとも第一刃体を振動させて、前記穴の詰まりを防止する振動装置と、前記裁断前の被裁断物又は前記裁断中の第一刃体及び第二刃体を冷却して、前記裁断時の被裁断物の軟化を防ぎ、前記穴の詰まりを防止する冷却装置とを備え、前記第二刃体は、１０〜４０°の逃げ角をもって刃取付体に先端方向への取付位置変更可能に且つ取替可能に取り付けられた厚さ１〜４ｍｍの金属板であり、該刃取付体の先縁より突出した該金属板の先端に前記第二刃が形成された裁断機。

振動装置による振動により、被裁断物が穴に入り込むことが促進され、裁断の効率が上がる。また、振動により、裁断された被裁断物が穴から振り落とされて、穴詰まりが防止されるため、裁断が中断することなく持続する。

冷却装置が裁断前の被裁断物又は裁断中の第一刃体及び第二刃体を冷却して、裁断時の被裁断物の温度上昇及びそれによる軟化を防ぐ。このため、被裁断物が第一刃や第二刃に粘り付くことがなく、切れ味が維持され、また被裁断物が穴内に粘着することも防がれ、穴詰まりが防止される。

第二刃体が１０〜４０°の逃げ角をもつ厚さ１〜４ｍｍの金属板であることから、その先端に形成された第二刃と前記第一刃体との間の当接面積が小さくなり、その間に被裁断物が挟まれて揉まれる現象が軽減され、被裁断物の焼けや汚れ等による変色が防止される。また、第二刃体が刃取付体に先端方向への取付位置変更可能に且つ取替可能に取り付けられた金属板であることから、その先端に形成された第二刃が第一刃体との摺接で摩耗してもその摩耗により新しい刃が創成され、その刃は第二刃体の先端方向への取付位置変更により第二刃として使い続けることができる。さらに、取付位置変更の限界がきた第二刃体は、新しい第二刃体に取り替えることができる。

さらに、本発明の裁断機は、次の分粒装置と再投入装置とを備えることが好ましい。
前記裁断後に前記穴から落ちた被裁断物を基準寸法以下のものと基準寸法を越えるものとに分粒する分粒装置と、前記基準寸法を越える被裁断物を前記第一刃と第二刃による裁断に戻す再投入装置である。基準寸法以下で揃った被裁断物を回収することができ、リサイクル材として再生利用しやすい。また、基準寸法を超えるものを人手によらずに自動的に再投入して再裁断することができるので、便利である。

以下、上記手段における各事項の態様について説明する。
［被裁断物］
被裁断物としては、特に限定されないが、エラストマー、ゴム、合成樹脂等の高分子材料よりなる成形廃棄物を例示できる。

そして、高分子材料からなる粒径２〜１０ｍｍ程度の粗粒状の被裁断物をさらに細粒状に裁断する場合に、本発明は特に有効である。裁断中に固定刃体を振動させる振動装置を設けたことにより、粗粒状の被裁断物が第一刃体の穴に入り込むことが促進されるとともに、裁断された細粒状の被裁断物が第一刃体の穴に止まろうとしても振り落とされるからである。また、高分子材料が熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂等の熱可塑性材料である場合に、冷却装置を設けた本発明は最も有効である。刃体の摺動や裁断加工により熱が発生しても、冷却装置が被裁断物を冷却して軟化を防ぐので、刃に粘り付くことがなく、切れ味が維持されるからである。

［第一刃体］
第一刃体の形状としては、特に限定されず、平板、円柱ドラム等を例示できるが、製作の簡単な平板が好ましい。穴は貫通穴でも有底穴でもよいが、有底穴の場合には裁断後の被裁断物を落とすために第一刃体を反転可能にする必要があるのに対し、貫通穴の場合には裁断後の被裁断物が通過して落ちるため第一刃体を反転可能にする必要がなく好ましい。よって、有底穴の場合には第一刃体を移動刃体とすることが好ましく、貫通穴の場合には第一刃体を固定刃体とすることが好ましい。穴の横断面形状は、特に限定されず、平面円形、楕円形、四角形、三角形等を例示できる。

穴の上縁のうち第二刃に向き合う部位に形成される第一刃は、平面直線状でも平面曲線状でもよいが、被裁断物を捕捉可能な形状が好ましい。例えば、穴を平面円形状にすることにより、第一刃を平面凹形状にするとよい。第一刃のすくい角は、特に限定されない。第一刃体に穴を垂直に形成した場合の第一刃のすくい角は０度であるが、穴の内縁（第一刃の下方）を下側ほどえぐることにより、第一刃のすくい角を１〜７０度、好ましくは１０〜６０度、好ましくは２０〜５０度に設定することができる。すくい角を好ましく設定することにより、第一刃の切れ味をよくすることができ、また、第二刃体と摺接する場合の第一刃体の上面が摩耗しても第一刃の切れ味を維持することができる。
また、穴の内縁上部のうち第一刃と同じ向きの部位は、直角縁でもよいが、上側ほど大きくえぐって面取り状の凹部を形成することにより、被裁断物を捕捉しやすくすることもできる。
さらに、穴の内縁下部は、直角縁でもよいが、下側ほど大きくえぐって面取り状の凹部を形成することにより、被裁断物を落下させやすくすることもできる。

［第二刃体］
第一刃体を移動刃体とする場合には第二刃体を固定刃体とし、第一刃体を固定刃体とする場合には第二刃体を移動刃体とすることが好ましい。移動刃体としては、特に限定されないが、回転刃体、直線運動刃体、往復直線運動刃体等を例示できる。回転刃体としては、特に限定されないが、２枚の翼部を自身の中心から放射状に延びるように備えた平面短冊形状のもの、４枚の翼部を備えた平面十字形状のもの、その他、１〜８枚程度の翼部を放射状に備えた形状のもの等を例示できる。第二刃の形状は、平面直線でも平面曲線でもよい。

第二刃のすくい角は、特に限定されないが、多くの裁断物に対しては３０度以上とすることが好ましい。高分子材料からなる粒状の被裁断物を裁断する場合は、これを確実に捕捉して切断できるように、第二刃体の移動方向前縁を平面凹形状とし、該前縁に形成する回転刃のすくい角を３０度以上、好ましくは４０〜６０度に設定するとよい。また、回転刃体の場合、その回転方向を正転のみならず逆転可能に構成して、両回転方向の先端に回転刃を形成することもできる。回転刃体の駆動手段は、特に限定されないが、主としてモータ駆動である。

切れ味をよくするためには（高分子材料、特に弾性材料の裁断）、第一刃と第二刃とが摺接するように第一刃体と第二刃体とを設けることが好ましい。さらに、被裁断物が第一刃体と第二刃体との間に挟まらないように、第二刃体を付勢部材により常に第一刃体に付勢して押し付けるように構成するとよい。

［上下複数段構成］
第一刃体と第二刃体との組み合わせを少なくとも上下２段（好ましくは２段、３段又は４段）に形成し、上段の第一刃体には相対的に開口の大きい穴を形成し、下段の第一刃体には相対的に開口の小さい穴を形成することが好ましい。また、最下段の第一刃体を、他段の第一刃体より大面積に形成することが好ましい。

［振動装置］
振動装置は、少なくとも第一刃体を振動させられるものであればよく、例えば裁断機全体を振動させるものでもよいし、第一刃体及びその近傍だけを振動させるものでもよい。振動装置の種類としては、特に限定されないが、モータの回転軸に取り付けたアンバランスウエイトの加振力により振動を発生させる振動モータや、エア圧によりローラー、ボール、タービン等を回転させたりピストンを駆動したりするエアバイブレータ等を例示できる。

［冷却装置］
冷却装置としては、特に限定されないが、刃体又は被裁断物に室温以下の冷風を吹付ける冷風式や、第一刃体に冷媒の循環する冷却管を接触させた冷媒式の冷却装置を例示できる。冷風式の冷風作成装置としては、ボルテックス理論（渦巻き気流の中心は気圧低下により温度が下がり、外側は遠心力の圧縮により温度が上がる）を応用した熱交換器や、冷媒を用いた熱交換器等を例示できる。

［分粒装置］
分粒装置としては、特に限定されないが、ふるい網を用いた振動ふるい機が簡便且つ安価で好ましい。

［再投入装置］
再投入装置としては、特に限定されないが、スクリューコンベア、フレキシブルスクリューコンベア、スパイラルコンベア、空気輸送パイプ等を例示できる。

本発明に係る裁断機によれば、簡単で安価な構成により、粗粒状の被裁断物を効率良く且つ持続的に、また物性を低下させることなく細粒状に裁断することができるという効果を奏する。

裁断機は、被裁断物の一部を入り込ませる貫通穴を複数形成し、該貫通穴の上縁を固定刃（第一刃）とした板状の固定刃体（第一刃体）と、前記固定刃と協働して前記被裁断物を裁断する移動刃（第二刃）を形成した移動刃体（第二刃体）と、前記裁断中に前記固定刃体を振動させる振動装置と、前記裁断前の被裁断物を冷却する冷却装置と、前記裁断後の前記貫通穴から落ちた細粒状の被裁断物を基準寸法以下のものと基準寸法を越えるものとに分粒する分粒装置と、前記基準寸法を越える被裁断物を前記固定刃と移動刃による裁断に戻す再投入装置とを備える。固定刃体と移動刃体との組み合わせを少なくとも上下２段に形成し、上段の固定刃体には相対的に開口面積の大きい貫通穴を複数形成し、下段の固定刃体には相対的に開口面積の小さい穴を複数形成する。

本発明の実施例を図１〜図９に基づいて説明する。この裁断機は、被裁断物として（限定されるわけではないが）高分子材料からなる粒径数ｍｍ程度の粗粒状の被裁断物Ｓを、クッション材として再利用したり、他の材料に混ぜて別の組成材料を作成したりするために、さらに細かい細粒状に裁断できるように設計されたものである。図示例の被裁断物Ｓは、直径約３ｍｍ×長さ約３ｍｍ程度の円柱チップ状のものである。

図１，図２に示すように、裁断機１の上端にはホッパー２が設けられ、ここに被裁断物Ｓが貯留される。ホッパー２は上下一対の筒体３，４を介して基台５上に取り付けられ、裁断機１が全体として縦長に構成されている。基台５には、裁断機１を成形工場等の床面上で手で押して移動できるように、ハンドル６とキャスター７とが設けられている。また、基台５の背面には振動装置７０が取り付けられている。基台５の側面には後述する下段処理室１０に連結された冷却装置８０が設けられている。基台５の正面には後述するシュータ１７の出口直下に分粒装置９０が配置され、該分粒装置９０からホッパー２に向けて再投入装置１００が設けられている。以下、これらの詳細を説明する。

ホッパー２の内部には貯留室を兼ねた上段の処理室６０が形成され、筒体３の内部には中段の処理室９が形成され、筒体４の内部には下段の処理室１０が形成され、ホッパー２内の被裁断物Ｓが上方から中段処理室９に供給される。上段処理室６０は、ホッパー２を囲壁とし、底部に板状の固定刃体（第一刃体）６１を備えている。固定刃体６１の周縁部は、ホッパー２のフランジ部２ａと中段の筒体３のフランジ部３ｂに挟まれてボルト１５で締め付けられている。中段処理室９は、筒体３を囲壁とし、底部に板状の固定刃体（第一刃体）１１を備えている。固定刃体１１の周縁部は、筒体３，４のフランジ部３ａ，４ａに挟まれてボルト１２で締め付けられている。下段処理室１０は、筒体４を囲壁とし、底部に板状の固定刃体（第一刃体）１３を備えている。固定刃体１３の周縁部は、下側の筒体４のフランジ部４ｂと基台５の上板５ａとに挟まれてボルト１４で締め付けられている。筒体３，４には、処理室９，１０を点検するための窓４３と透明板４４とが設けられている。

基台５の内側には、シュータ１７とモータ１８とが設置されている。シュータ１７のフランジ部１７ａは基台５の上板５ａに前記ボルト１４で共締めされ、排出口１７ｂは基台５の正面外側に露出している。モータ１８は下段の固定刃体１３より下方に設置され、その出力軸１８ａにカップリング１９を介し駆動軸２０が垂直に連結されている。駆動軸２０は固定刃体１３，１１，６１を貫通し、上端部がベアリング６２で上段の固定刃体６１に支持され、中間部がベアリング２１で中段の固定刃体１１に支持され、下部がベアリング２２で下段の固定刃体１３に支持されている。そして、駆動軸２０に上下３枚の回転刃体（第二刃体）６３，２３，２４が、固定刃体６１，１１，１３の上面に接合する状態で、キー６４，２５，２６（図５，図６，図７参照）により一体回転可能に取り付けられている。

駆動軸２０の上端には止め板２８がボルト２９で取り付けられ、止め板２８と上側の回転刃体６３のボス部６３ａとの間に、回転刃体６３を常に固定刃体６１に付勢して押し付ける付勢部材としてのコイルスプリング３０（皿バネでもよい）が介装されている。また、上段のベアリング６２と中段の回転刃体２３のボス部２４ａとの間には、回転刃体２３を常に固定刃体１１に付勢して押し付ける付勢部材としてのコイルスプリング６５と、これを収容するパイプ６６とが介装されている。また、中段のベアリング２１と下段の回転刃体２４のボス部２４ａとの間には、回転刃体２４を常に固定刃体１３に付勢して押し付ける付勢部材としてのコイルスプリング３１と、これを収容するパイプ３２とが介装されている。シュータ１７には駆動軸２０を通すスリーブ３３が設けられている。

図５、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、上段処理室６０の固定刃体６１には多数個の貫通穴６７が形成され、各貫通穴６７はドリル刃にて固定刃体６１に垂直に開けられた直径３ｍｍの丸穴である。貫通穴６７の上縁のうち後述する回転刃（第二刃）６９に向く部位には平面凹円弧形状の固定刃（第一刃）６８が形成され、そのすくい角θｓは０度である。貫通穴６７の開口の大きさは１個の被裁断物Ｓの一部（例えば体積の１／２０〜１／２程度）が入り込んで固定刃６８より下方へ食み出しうる大きさであるが、貫通穴６７の内縁上部のうち回転刃６９と同じ向きの部位には、上側ほど大きくえぐった面取り状の凹部６７ａが形成され、被裁断物Ｓを落とし込んで捕捉しやすくしている。また、貫通穴６７の内縁下部のうち回転刃６９に向く部位には、下側ほど大きくえぐった面取り状の凹部６７ｂが形成され、裁断した被裁断物Ｓを落下させやすくしている。

上段処理室６０の回転刃体６３は、自身の中心に位置するボス部６３ａにて駆動軸２０に取り付けられ、モータ１８によりボス部６３ａの中心回りで回転される。回転刃体６３には、２枚の翼部６３ｂがボス部６３ａから相反する方向へ放射状に延びるように設けられ、両翼部６３ｂの回転方向前縁に、回転刃（第二刃）６９が平面凹形状（弓形）に形成されている。回転刃６９の大きさは、内径側で約６５ｍｍ（４０〜１００ｍｍが適当）、外径側で約２００ｍｍ（１５０〜３００ｍｍが適当）である。回転刃６９のすくい角θｒは約４５度に設定されていて、この回転刃６９と固定刃６８との剪断作用により、貫通穴６７の固定刃６８より下方へ食み出した被裁断物Ｓが裁断される。

図６、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、中段処理室９の固定刃体１１には多数個の貫通穴３５が形成され、各貫通穴３５はドリル刃にて固定刃体１１に垂直に開けられた直径２．６ｍｍの丸穴である。貫通穴３５の上縁のうち後述する回転刃（第二刃）３７に向く部位には平面凹円弧形状の固定刃（第一刃）３６が形成され、そのすくい角θｓは０度である。貫通穴３５の開口の大きさは上段で裁断された被裁断物Ｓの一部（例えば体積の１／２０〜１／２程度）が入り込んで固定刃３６より下方へ食み出しうる大きさであるが、貫通穴３５の内縁上部のうち回転刃３７と同じ向きの部位には、上側ほど大きくえぐった面取り状の凹部３５ａが形成され、被裁断物Ｓを落とし込んで捕捉しやすくしている。また、貫通穴３５の内縁下部のうち回転刃３７に向く部位には、下側ほど大きくえぐった面取り状の凹部３５ｂが形成され、裁断した被裁断物Ｓを落下させやすくしている。

中段処理室９の回転刃体２３は、自身の中心に位置するボス部２３ａにて駆動軸２０に取り付けられ、モータ１８によりボス部２３ａの中心回りで回転される。回転刃体２３には、２枚の翼部２３ｂがボス部２３ａから相反する方向へ放射状に延びるように設けられ、両翼部２３ｂの回転方向前縁に、回転刃（第二刃）３７が平面凹形状（弓形）に形成されている。回転刃３７の大きさは、内径側で約６５ｍｍ（４０〜１００ｍｍが適当）、外径側で約２００ｍｍ（１５０〜３００ｍｍが適当）である。回転刃３７のすくい角θｒは約４５度に設定されていて、この回転刃３７と固定刃３６との剪断作用により、貫通穴３５の固定刃３６より下方へ食み出した被裁断物Ｓが裁断される。

図７、図８（ｃ）及び図９（ｃ）に示すように、下段処理室１０の固定刃体１３には多数個の貫通穴３９が形成され、各貫通穴３９はドリル刃にて固定刃体１３に垂直に開けられた直径２ｍｍの丸穴である。貫通穴３９の上縁のうち後述する回転刃（第二刃）４１に向く部位には平面凹円弧形状の固定刃（第一刃）４０が形成され、そのすくい角θｓは０度である。貫通穴３９の開口の大きさは中段で裁断された被裁断物Ｓの一部（例えば体積の１／２０〜１／２程度）が入り込んで固定刃４０より下方へ食み出しうる大きさであるが、貫通穴３９の内縁上部のうち回転刃４１と同じ向きの部位には、上側ほど大きくえぐった面取り状の凹部３９ａが形成され、被裁断物Ｓを落とし込んで捕捉しやすくしている。また、貫通穴３９の内縁下部のうち回転刃４１に向く部位には、下側ほど大きくえぐった面取り状の凹部３９ｂが形成され、裁断した被裁断物Ｓを落下させやすくしている。

下段処理室１０の回転刃体２４は、上段の回転刃体２３と同様、ボス部２４ａにて駆動軸２０に取り付けられ、モータ１８によって回転される。回転刃体２４には、２枚の翼部２４ｂが放射状に延びるように設けられ、両翼部２４ｂの回転方向前縁に、平面凹形状の回転刃（第二刃）４１が形成されている。回転刃４１のすくい角θｒは約４５度に設定されていて、この回転刃４１と固定刃４０との剪断作用により、貫通穴３９の固定刃４０より下方へ食み出した被裁断物Ｓが裁断される。なお、被裁断物Ｓを捕捉して切断できるように、固定刃６８，３６，４０は回転刃６９，３７，４１と相対する部位で反対向きの凹形に形成されている。

振動装置７０は、各段での裁断中に各処理室９，１０，６０（とりわけ固定刃体１１，１３，６１）を振動させるものであり、本例では基台５から裁断機１の全体を振動させているが、各処理室だけを振動させるように構成することもできる。本例では、振動装置７０に、モータの回転軸に取り付けたアンバランスウエイトの加振力により振動を発生させる振動モータとして、例えば神鋼電機株式会社の商品名「ＲＶ−１４Ｄ」が用いられ、基台５の背面にネジで外付けられている。この振動モータは、最大加振力３００ｋｇｆ（加振力の大きさはアンバランスウエイトの角度調整により可変）、回転数１７５０ｒｐｍであり、発生する振動の周波数は約２９Ｈｚと考えられる。

冷却装置８０は、下段での裁断前の被裁断物Ｓ及び裁断中の固定刃体１３及び回転刃体２４を冷却して、裁断時の被裁断物Ｓの温度上昇及びそれによる軟化を防ぐものである。本例の冷却装置８０は、ボルテックス理論を応用したジェネレータ熱交換器８１とこれに接続されたエアコンプレッサ８２とから構成され、熱交換器８１は基台５の側面にステー８３で支持されている。熱交換器８１には、例えば虹技株式会社の商品名「ボルテックスチューブ２１８Ｊ」が用いられ、エアコンプレッサ８２からの圧縮空気により高速渦気流を発生させて冷風と熱風とをつくり出す熱交換器本体８４と、その冷風を取り出す冷風管８５と、その熱風を取り出す熱風管８６とからなる。冷風管８５は筒体４に接続されて、下段処理室１０の下部に開口しており、固定刃体１３とその上の回転刃体２４及び被裁断物Ｓに冷風が当たるようになっている。熱風管８６は下向きに開口している。

なお、本例において、冷却装置８０により下段の被裁断物Ｓ及び刃体１３，２４のみを冷却することとした理由は、上下３段のうち被裁断物Ｓを最も細かく裁断する下段において最も発熱が大きく、また最も細かい被裁断物Ｓが熱による軟化を起こしやすいからである。中段、上段においても発熱の影響が大きい場合には、冷却装置８０により中段、上段の被裁断物Ｓ等を冷却するようにしてもよい。

分粒装置９０は、下段での裁断後に貫通穴６７から落ちた細粒状の被裁断物Ｓを基準寸法以下のものと基準寸法を越えるものとに分粒するものである。本例の分粒装置９０には、振動ふるい機が採用され、基台５正面のシュータ１７の出口直下に配置されている。この振動ふるい機は、上面開口箱状の筐体９１と、その内部の中間高さに張られたふるい網９２と、ふるい網９２の下方に引き出し可能に設けられた貯留容器９３と、筐体９１の底部に取り付けられて全体を振動させる振動モータ９４とからなる。ふるい網９２には、基準寸法としての粒径約２ｍｍ以下のものを通過させ、粒径約２ｍｍを越えるものを上方に残すようなメッシュを持つものが用いられている。

再投入装置１００は、振動ふるい機で分粒された基準寸法を越える被裁断物Ｓを前記固定刃と移動刃による裁断に戻すものである。本例の再投入装置１００には、可撓性のあるチューブ１０１の内部に螺旋部材１０２が設けられ、該螺旋部材１０２がモータ１０３により回転駆動されるフレキシブルスクリューコンベアが用いられている。チューブ１０１の取込口１０４は振動ふるい機のふるい網９２の直ぐ上方に開口し、取出口１０５はホッパー２に向けて開口している。

次に、以上のように構成された裁断機１により、粗粒状の被裁断物Ｓを細粒状に裁断する作用を説明する。前記のとおり直径約３ｍｍ×長さ約３ｍｍ程度の円柱状をなす粗粒状の被裁断物Ｓをホッパー２に投入し、モータ１８を起動し、振動装置７０の振動モータを起動し、冷却装置８０のエアコンプレッサ８２を起動する。また、これらと同時期でもよいししばらく経ってからでもよいが、分粒装置９０の振動モータ９４を起動し、再投入装置１００のモータ１０３を起動する。

上段処理室６０においては、図９（ａ）に示すように、投入された被裁断物Ｓが上段処理室６０内で回転刃体６３により撹拌され、前記のとおり被裁断物Ｓの一部が、固定刃体６１の貫通穴６７に入り込み、固定刃６８より下方へ食み出す。このとき、凹部６７ａが被裁断物Ｓの落とし込みを助ける。そして、食み出した被裁断物Ｓが平面凹形状の回転刃６９と固定刃６８との間に捕捉されて、外周方向へのはね飛ばしが防止され、両刃６９，６８の剪断作用によって裁断され、貫通穴６７から落下する。このとき、凹部６７ｂが被裁断物Ｓの落下を助ける。

また、このとき振動装置７０により固定刃体６１を振動させるので、被裁断物Ｓが貫通穴６７に入り込むことが促進され、裁断の効率が上がる。また、固定刃体６１が振動すると、裁断された被裁断物Ｓが貫通穴６７から振り落とされて、穴詰まりが防止されるため、裁断が中断することなく持続する。こうして、上段処理室６０では、ホッパー２から順次供給される大量の被裁断物Ｓを一部裁断して、中段処理室９に迅速に送り込むことができる。

中段処理室９においては、図９（ｂ）に示すように、上段で一部裁断済みの被裁断物Ｓが回転刃体２３により撹拌され、前記のとおり被裁断物Ｓの一部が固定刃体１１の貫通穴３５に入り込み、固定刃３６より下方へ食み出す。このとき、凹部３５ａが被裁断物Ｓの落とし込みを助ける。そして、食み出した被裁断物Ｓが平面凹形状の回転刃３７と固定刃３６との間に捕捉されて、外周方向へのはね飛ばしが防止され、両刃３７，３６の剪断作用によって裁断され、貫通穴３５から落下する。このとき、凹部３５ｂが被裁断物Ｓの落下を助ける。

また、このとき振動装置７０により固定刃体１１を振動させるので、被裁断物Ｓが貫通穴３５に入り込むことが促進され、裁断の効率が上がる。また、固定刃体１１が振動すると、裁断された被裁断物Ｓが貫通穴３５から振り落とされて、穴詰まりが防止されるため、裁断が中断することなく持続する。こうして、中段処理室９では、上段処理室６０から順次供給される被裁断物Ｓをさらに一部裁断して、下段処理室１０に迅速に送り込むことができる。

下段処理室１０においては、図９（ｃ）に示すように、中段でさらに一部裁断済みの被裁断物Ｓが回転刃体２４により撹拌され、前記のとおり被裁断物Ｓの一部が固定刃体１３の貫通穴３９に入り込み、固定刃４０より下方へ食み出す。このとき、凹部３９ａが被裁断物Ｓの落とし込みを助ける。そして、食み出した被裁断物Ｓが平面凹形状の回転刃４１と固定刃４０との間に捕捉されて、外周方向へのはね飛ばしが防止され、両刃４１，４０の剪断作用によって裁断され、貫通穴３９から落下する。このとき、凹部３９ｂが被裁断物Ｓの落下を助ける。

また、このとき振動装置７０により固定刃体１３を振動させるので、被裁断物Ｓが貫通穴３９に入り込むことが促進され、裁断の効率が上がる。また、固定刃体１３が振動すると、裁断された被裁断物Ｓが貫通穴３９から振り落とされて、穴詰まりが防止されるため、裁断が中断することなく持続する。さらに、このとき冷却装置８０が裁断前の被裁断物Ｓ及び裁断中の固定刃体１３及び回転刃体２４を冷却して、裁断時の被裁断物Ｓの温度上昇及びそれによる軟化を防ぐ。このため、被裁断物Ｓが刃１３，２４に粘り付くことがなく、切れ味が維持され、また被裁断物Ｓが貫通穴３９内に粘着することも防がれ、穴詰まりが防止される。こうして、下段処理室１０では、粗裁断後の被裁断物Ｓをさらに細かく仕上裁断し、細粒状の被裁断物Ｓを得ることができる。なお、細粒状の被裁断物Ｓはシュータ１７を滑り落ち、排出口１７ｂから分粒装置９０に取り出される。

分粒装置９０としての振動ふるい機においては、取り出された裁断済みの細粒状の被裁断物Ｓが、振動モータ９４により振動するふるい網９２にかけられ、基準寸法としての粒径約２ｍｍ以下のものはふるい網９２を通過して貯留容器９３に落ち、粒径約２ｍｍを越えるものはふるい網９２の上方に残される。再投入装置１００としてのフレキシブルスクリューコンベアは、ふるい網９２の上方に溜まった粒径約２ｍｍを越える被裁断物Ｓを、取込口１０４から取り込んで、モータ１０３により回転する螺旋部材１０２の作用によりチューブ内で輸送し、取出口１０５からホッパー２に再投入する。再投入された被裁断物Ｓは、再び前記裁断にかけられる。このように、基準寸法を超えるものを人手によらずに自動的に再投入して再裁断することができるので、便利である。また、貯留容器９３に溜まった細粒状の被裁断物Ｓは粒径約２ｍｍ以下で揃っているため、リサイクル材として再生利用しやすい。

以上のとおり、本実施例の裁断機１によれば、上段、中段及び下段における固定刃体６１，１１，１３の貫通穴６７，３５，３９を段階的に小さくし、各回転刃体６３，２３，２４との剪断で徐々に裁断するため、粗粒状の被裁断物Ｓを十分に細かい細粒状にまで裁断することができる。仮に固定刃体及び回転刃体が１段しかないとすると、その固定刃体の貫通穴の開口を、粗粒状の被裁断物Ｓが入り込めないような小さいものにしても裁断できないことから、結局、被裁断物Ｓの粒径に近い大きさにしなければならない。よって、多少は細かく裁断することはできるが、十分に細かく裁断することは難しい。これを２段、本実施例のような３段、あるいは４段以上とすることにより、十分に細かく裁断することができる。

その他、実施例の裁断機１によれば、次のような効果も得られる。
（ａ）機械全体を少数の部品で簡単かつ安価に製作できる。また、機械全体を縦長のスリムな形態で構成でき、設置面積（床占有スペース）を縮小できる。また、機械重量が軽く、しかもモータ１８が機械重心を低くしているので、縦長であっても安定性がよく、工場内での移動が容易である。
（ｂ）回転刃６９，３７，４１の一方向の回転運動で被裁断物Ｓを裁断するため、動作に無駄がなく、単位時間あたりの処理量が増加する。また、被裁断物Ｓをホッパー２に連続投入して、処理量を高めることができる。

（ｃ）回転刃６９，３７，４１及び固定刃６８，３６，４０が互いに反対向きの平面凹形状に形成されているので、被裁断物Ｓを両刃間に確実に捕捉してミスなく切断できる。
（ｄ）コイルスプリング６５，３０，３１が回転刃体６３，２３，２４を常に固定刃体６１，１１，１３に押し付けているので、弾性材料からなる被裁断物の場合でも、シャープな切れ味が得られ、裁断後の大きさ及び形状が安定する。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）固定刃体の貫通穴及び固定刃（第一刃）を、例えば図１０に示すように変更すること。（ａ）は貫通穴６７の内周のうち固定刃６８の下方部位を下側ほどえぐることにより、固定刃６８のすくい角を３０例えば３０度に設定した例である。（ｂ）は貫通穴６７の内周を全周にわたって下側ほどえぐることにより（貫通穴が特に小径の場合にこのような加工が適する）、固定刃６８のすくい角を例えば２０度に設定した例である。なお、同図は上段の固定刃６８について図示しているが、中段又は下段の固定刃についても同様に変更することができる。
（２）図１１に示すように、前記分粒装置９０を基台５に内蔵させること。こうすることにより、スペース効率が向上するとともに、振動装置７０がふるい網９２を振動させるので、前記振動モータ９４を省略することができる。
（３）固定刃体の貫通穴の形状を、三角形、四角穴等の他形状に変更すること。また、固定刃のすくい角を変更すること。
（４）回転刃の平面形状を、Ｖ字形、へ字形等の他凹形状に変更すること。また、回転刃のすくい角を変更すること。

（５）図１２及び図１３に示すように、ボス部２４ａ，２３ａ，６３ａに傾斜した翼状の刃取付体１１０を固定し、回転刃体（第二刃体）６３，２３，２４を、１０〜４０°（図示例は約２５°）の逃げ角θｅをもって刃取付体１１０に先端方向への取付位置変更可能に且つ取替可能に取り付けられた厚さ１〜４ｍｍ（図示例は約２ｍｍ）の金属板（例えばＪＩＳ４５Ｃ鋼板）とし、該刃取付体１１０の先縁より僅かに突出する該金属板の先端に回転刃（第二刃）６９，３７，４１を形成すること。刃取付体１１０には複数の（図示例では５つ）の雌ねじ孔１１１が設けられ、これに対応して回転刃体６３，２３，２４には複数の長孔１１２が設けられ、この長孔１１２に雄ねじ１１３を通して雌ねじ孔１１１に締めることにより、前記のとおり回転刃体６３，２３，２４は取付位置変更可能に且つ取替可能に取り付けられている。

回転刃体６３，２３，２４が１０〜４０°の逃げ角θｅをもつ厚さ１〜４ｍｍの金属板であることから、その先端に形成された回転刃６９，３７，４１と固定刃体（第一刃体）６１，１１，１３との間の当接面積が小さくなり、その間に被裁断物Ｓが挟まれて揉まれる現象が軽減され、被裁断物Ｓの焼けや汚れ等による変色が防止される。また、回転刃体６３，２３，２４が刃取付体１１０に先端方向への取付位置変更可能に且つ取替可能に取り付けられた金属板であることから、その先端に形成された回転刃６９，３７，４１が固定刃体６１，１１，１３との摺接で摩耗してもその摩耗により新しい刃が創成され、その刃は回転刃体６３，２３，２４の先端方向への取付位置変更により回転刃６９，３７，４１として使い続けることができる。さらに、取付位置変更の限界がきた回転刃体６３，２３，２４は、新しい回転刃体６３，２３，２４に取り替えることができる。

本例においても、前記の振動装置７０及び冷却装置８０のいずれか一方又は両方を設けることが好ましい。但し、本例によれば前記実施例よりも発熱が少ないので、振動装置７０及び冷却装置８０を省略することも可能である。

（６）回転刃体６３，２３，２４と固定刃体６１，１１，１３とが摺接しない方が好ましいような被裁断物Ｓ（例えば食品）の場合、回転刃体６３，２３，２４と固定刃体６１，１１，１３との間を僅かに（例えば０．５〜２ｍｍ）離間させてもよい。

（７）図１４に示すように、最下段の固定刃体１３を他段の固定刃体（６１，１１）より大径・大面積に形成し、これに伴い、下段の筒体４を上段の筒体３より大きい例えば下拡がり状に形成して、下段の処理室１０を大きくすること。裁断中に被裁断物Ｓは最下段の固定刃体１３の上に最も長時間とどまる傾向があり溜まりやすいからである。

（８）図１４に示すように、駆動軸２０とモータ１８との間に方向変換伝動器１２０を設け、モータ１８を横置きにすることにより、裁断機１の全高を低くすること。

本発明に係る裁断機の実施例を示す外観斜視図である。同裁断機の内部構造を示す縦断面図である。同裁断機の特に冷却装置に関する部分を示す一部破断正面図である。同裁断機の特に分粒装置と再投入装置に関する部分を示す一部破断正面図である。上段の刃体等を示す図２のＶ−Ｖ線断面図である。中段の刃体等を示す図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。下段の刃体等を示す図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。同裁断機の各固定刃体の一つの貫通穴（ａは上段、ｂは中段、ｃは下段）を示す平面図である。同裁断機の各刃体（ａは上段、ｂは中段、ｃは下段）による裁断作用を示す断面図である。固定刃体の固定刃の変更例を示す断面図である。同裁断機の実施例の変更例を示す縦断面図である。回転刃体の変更例を示す斜視図である。同回転刃体の側面図である。同裁断機の別の変更例を示す縦断面図である。

符号の説明

１裁断機
１１中段の固定刃体
１３下段の固定刃体
２３中段の回転刃体
２４下段の回転刃体
３５中段の貫通穴
３６中段の固定刃
３７中段の回転刃
３９下段の貫通穴
４０下段の固定刃
４１下段の回転刃
６１上段の固定刃体
６３上段の回転刃体
６７上段の貫通穴
６８上段の固定刃
６９上段の回転刃
７０振動装置
８０冷却装置
９０分粒装置
１００再投入装置
Ｓ被裁断物

Claims

高分子材料よりなる被裁断物の一部を入り込ませる穴を複数形成し、該穴の上縁を第一刃とした第一刃体と、前記第一刃と協働して前記被裁断物を裁断する第二刃を形成した第二刃体と、少なくとも第一刃体を振動させて、前記穴の詰まりを防止する振動装置と、前記裁断前の被裁断物又は前記裁断中の第一刃体及び第二刃体を冷却して、前記裁断時の被裁断物の軟化を防ぎ、前記穴の詰まりを防止する冷却装置とを備え、前記第二刃体は、１０〜４０°の逃げ角をもって刃取付体に先端方向への取付位置変更可能に且つ取替可能に取り付けられた厚さ１〜４ｍｍの金属板であり、該刃取付体の先縁より突出した該金属板の先端に前記第二刃が形成された裁断機。
前記裁断後に前記穴から落ちた細粒状の被裁断物を基準寸法以下のものと基準寸法を越えるものとに分粒する分粒装置と、前記基準寸法を越える被裁断物を前記第一刃と第二刃による裁断に戻す再投入装置とを備えた請求項１に記載の裁断機。
高分子材料が、熱可塑性エラストマー、熱可塑性合成樹脂又はゴムである請求項１又は２に記載の裁断機。
第一刃体と第二刃体との組み合わせを少なくとも上下２段に形成し、上段の第一刃体には相対的に開口の大きい穴を形成し、下段の第一刃体には相対的に開口の小さい穴を形成した請求項１〜３のいずれか一項に記載の裁断機。
最下段の第一刃体を、他段の第一刃体より大面積に形成した請求項４記載の裁断機。