JP5461466B2

JP5461466B2 - ローリングカッター用の刃体の製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JP5461466B2
Application number: JP2011063495A
Authority: JP
Inventors: 和久伊藤
Original assignee: 有限会社岡崎鉄工
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2031-03-23
Also published as: JP2012196744A

Description

本発明は、各種繊維製品を裁断するための裁断装置であるローリングカッター用の刃体の製造装置及び製造方法に関するものである。

従来から古着、不要な布等の各種繊維製品を裁断するための裁断装置としてローリングカッターが提供されている。ローリングカッターは投入口から繊維製品を投入し、外周に刃体を取り付けた回転フレーム体を回転させることで投入された繊維製品を裁断する装置である。このような回転フレーム体の一例について特許文献１及び２を挙げる。
例えば、引用文献２の平面図、左右側面図及びＡ−Ａ断面図等に示すように、ローリングカッター用の回転フレーム体に取り付けられる刃体は、
１）回転フレーム体の幅方向に長く、かつ回転フレーム体の回転軸方向に対して斜状に形成された板状の外形形状を有している。
２）回転フレーム体の回転軸方向に直線で、回転方向に沿って外方に凸となる湾曲した外周面を有している。
３）回転フレーム体の幅方向に外周面と回転方向の前方に形成された斜状面とのなす断面鋭角の切れ刃を有している。
というように独自の特殊形状とされている。
このような形状の刃体は、一般に長尺の直方体形状の鋼材を用意し、これを金型でプレスして上記のような刃体の形状に成形し、刃先を研磨するようにして製造している。

実公昭５０−３３７５７号公報意匠登録第４７１８８４号公報

しかし、プレス成型でこのような形状の刃体を成形するには大型のプレス装置が必要であり、その設備費用が大きい。また、プレス用の金型はプレス時の負荷が非常に大きいため、使用回数に限界がある。そのため、従来ではローリングカッター用の刃体の製造コストが非常に大きいものになっており、刃体製造のための低コスト化が望まれていた。
本発明は、上記課題を解決するためのものである。その目的は、ローリングカッター用の刃体をよりコストダウンして製造することのできる製造装置及び製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１の発明では、ローリングカッター用の刃体の製造装置において、横断面形状が円形をなす鋼管を保持する保持手段と、前記保持手段に保持させた前記鋼管をその周方向に回動させる回動手段と、前記鋼管の外周位置に前記鋼管に対して所定の切断軸方向で配置され、前記鋼管との関係において前記鋼管の軸線方向に沿って相対的に移動する切断手段とを備え、前記回動手段によって前記鋼管を回動させる際に所定の回動周期内において前記切断手段によって前記鋼管の一端から他端側に向かってカッティングラインを形成する切断工程を実行させるようにしたことをその要旨とする。
また、請求項２の発明では請求項１に記載の発明の構成に加え、前記保持手段は前記鋼管の一方の端部寄りを把持し、前記切断手段は前記回動手段による前記鋼管の回動に同期して開放端側から前記保持手段方向に向かって切断することをその要旨とする。
また、請求項３の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記切断手段の切断軸方向は任意に変更可能であることをその要旨とする。

また、請求項４の発明では、横断面形状が円形をなす鋼管を保持する保持手段と、前記保持手段に保持させた状態の前記鋼管を周方向に回動させる回動手段と、前記鋼管の外周位置に所定の切断軸方向で配置され前記鋼管の軸線方向に沿って相対的に移動する切断手段とを備えた製造装置によるローリングカッター用の刃体の製造方法であって、前記鋼管を前記回動手段によって回動させながら前記鋼管の軸方向に沿って前記鋼管との関係において相対的に移動する前記切断手段によって切断することで前記鋼管の軸線方向に対して平行とはならないカッティングラインを形成するとともに、前記鋼管に対して前記切断手段を所定の位相ごとにずらして切断した複数の前記カッティングラインを形成し、隣接した前記カッティングラインで挟まれた領域を刃体として得るようにしたことをその要旨とする。
また、請求項５の発明では請求項４に記載の発明の構成に加え、複数の前記カッティングラインは同じ軌跡に形成されることをその要旨とする。
また、請求項６の発明では請求項４又は５に記載の発明の構成に加え前記保持手段によって前記鋼管の一方の端部寄りを把持した状態で、前記切断手段によって開放端側から前記保持手段方向に向かって切断して複数の前記カッティングラインを形成し、その後前記カッティングラインの前記保持手段側の端部に交差するように前記鋼管の周方向を切断して刃体を得るようにしたことをその要旨とする。

このような構成では、横断面形状が円形をなす（つまり円筒形状）鋼管を保持手段によって保持させた状態で回動手段によって回動させながら鋼管の軸線方向に沿って切断手段を鋼管との関係において相対的に移動させ鋼管の一端側から他端側に向かって切断することとなる。ここに「鋼管との関係において相対的」とは切断手段を移動させても鋼管側を移動させてもどちらでもよいということである。この際に切断手段によってカットされる鋼管に対するカッティングラインは鋼管の軸線方向に対して平行とはならず、斜めとなったカッティングラインとされる。軸線方向に対するカッティングラインの角度は回動手段の回転量に応じて設定されるものである。つまり、切断手段の切断始点から終点までに対する鋼管の所定の回動周期に依存する。その値を変更することでカッティングラインの角度を適宜変更することが可能である。また、回動手段の回転速度や切断手段の移動速度が一定でないとカッティングラインの直線性は担保されない。カッティングラインとして直線以外のライン形状を形成する場合には適宜回動手段の回転速度や切断手段の移動速度を変更させることが可能である。
切断手段で切断する際には鋼管に対する周方向における所定の位相ごとにずらして実行し、隣接したカッティングラインで挟まれた領域を刃体として得るようにする。カッティングラインは相互に同じ軌跡に形成されることが同形状の刃体を得るために無駄のないカッティング方法であるが、必ずしも同じ軌跡でなくとも構わない。少なくとも鋼管の軸線方向に対して同方向に変位させるように斜めのカッティングラインであればよい。
このような構成とすることによって従来のようなプレス成形に頼らずにローリングカッター用の刃体を作成できるため、ローリングカッター用の刃体の製造コストが軽減されることとなる。

ここに、鋼管を保持する際には保持手段によって鋼管の一方の端部寄りを把持させ、鋼管の回動に同期させて開放端側から保持手段方向に向かって切断手段によって切断するような加工が好ましい。このような加工工程であれば回動手段や切断手段の制御が一方向のみになって、安定的な加工が可能となる。また、このような切断によって形成されるカッティングラインは保持手段によって把持させた一端側はカットされないため、複数のカッティングラインを先に形成し、その後カッティングラインの保持手段側の端部に交差するように鋼管の周方向を切断して刃体を得るようすることが効率的な刃体製造のためには好ましい。
また、切断手段としては鋼管を切断できる一般的な手段、例えばアセチレンバーナー等によるガス溶断、レーザー加工、ウォータージェット加工等を用いることができる。切断手段は鋼管に対する所定の切断軸方向で鋼管の外周位置に配置されるが、切断軸方向は任意に変更可能である。これによって切れ刃角を任意に変更することが可能となる。

上記各請求項の発明のように構成すれば、ローリングカッター用の特殊形状の刃体をプレス成形によらずに製造することができ、従来に比べて製造コストが軽減されることとなる。

本発明の実施の形態のローリングカッター用の刃体製造装置を模式的に表現した正面図。同じローリングカッター用の刃体製造装置の側面図。同じローリングカッター用の刃体製造装置の背面図。同じローリングカッター用の刃体製造装置においてベースとテーブルの断面図。同じローリングカッター用の刃体製造装置において（ａ）は正面方向からのノズル周辺を説明する説明図、（ｂ）は同じく右側面方向からのノズル周辺を説明する説明図。（ａ）は鋼管全周にカッティングラインを形成した状態の斜視図、（ｂ）は同じ鋼管においてカッティングライン終端を周方向にカットした状態の斜視図、（ｃ）はカッティングラインによって切り出された刃体の斜視図、（ｄ）は刃体に取り付け用耳部を形成させた状態の斜視図。鋼管の正面と左右側面に現れるカッティングラインと鋼管の軸船方向の関係を説明する説明図。ローリングカッター用の刃体製造装置の構成の概略を説明する説明図。鋼管に対するノズルの切断軸方向を説明する説明図。鋼管に対するノズルのカッティングラインを説明する説明図。

以下、本発明のローリングカッター用の刃体製造装置を具体化した一例としての実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、ローリングカッター用の刃体製造装置（以下、刃体製造装置）１はベッド２を備え、ベッド２上に保持手段としてのチャック装置３が配設されている。本実施の形態では図１における右方向を後方とし、左方向を前方とする。チャック装置３は円盤状の本体３ａの前面に３本のチャック爪３ｂを備えている。チャック爪３ｂは併設された図示しない操作ダイヤルによって直径方向に進退可能とされている。チャック装置３の回動軸４は軸受け５に支持され、更に第１のモータ装置６の駆動軸７に連結されている。第１のモータ装置６は減速機とサーボモータから構成されている。チャック装置３のの回動軸４の軸心は駆動軸７の軸心と一致する。回動手段としての第１のモータ装置６が駆動されることによってチャック装置３は本体３ａの周方向に回動させられる。チャック装置３の前方のベッド２上の空間はワークとしての鋼管Ｗが配設される作業領域Ｓとされる。
ベッド２の背後にはフェンスプレート８が立設されフェンスプレート８を挟んだ奥位置にはテーブル９が配設されている。図４に示すように、テーブル９はベース１０側のレール１１に対してプーリ１２によって支持され、前後方向にスライド移動可能とされている。テーブル９の移動方向は駆動軸７の軸方向と平行とされている。ベース１０内には第２のモータ装置１３が配設されている。第２のモータ装置１３は減速機とサーボモータから構成されている。第２のモータ装置１３の上部には減速機を介して駆動伝達されるピニオン１４が突設されており、テーブル９裏面の前後方向に沿って形成されているラック１５と噛合されている。その結果、テーブル移動手段としての第２のモータ装置１３の駆動によってテーブル９は前後方向（駆動軸７に平行な方向）に進退させられる。
第１のモータ装置６に隣接した位置には後述するコントローラ３１等の電気的構成が収容された制御ボックス１６が配設されている。

テーブル９の上面には支柱１７が立設されている。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、支柱１７の上部位置からフェンスプレート８の上方を交差してベッド２の作業領域Ｓに面した位置に向かってビーム１８が水平に延出形成されている。ビーム１８には第１のホルダー１９がビーム１８に沿って進退可能に取着されている。第１のホルダー１９は蝶ボルト２０によってビーム１８上の所定位置に固定されるようになっている。第１のホルダー１９からロッド２１が垂直に下垂されており、ロッド２１には第２のホルダー２２がロッド２１に沿って進退可能に取着されている。第２のホルダー２２は蝶ボルト２３によってロッド２１上の所定位置に固定されるようになっている。第２のホルダー２２から後方に向かって小ロッド２４が延出されており、小ロッド２４の先端には第３のホルダー２５が取着されている。第３のホルダー２５は小ロッド２４に対してその周方向に回動可能に軸支されており、蝶ボルト２６によって所定の回動位置に固定されるようになっている。第３のホルダー２５には切断手段としてのアセチレン溶断用バーナーのノズル２７が取着されている。ノズル２７の基部には図示しないアセチレン及び酸素制御操作部から延出される複数のホース２８が接続されている。
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、ビーム１８に対する第１のホルダー１９の位置を矢印ｐのように水平に進退させ、第２のホルダー２２を矢印ｑのように上下に進退させることでノズル２７を鋼管Ｗに対して接離させることが可能となる。更に、第３のホルダー２５を矢印ｒのように回動（揺動）させることによって鋼管Ｗに対するノズル２７先端の向きを変移させることが可能となる。本実施の形態ではノズル２７先端を鋼管Ｗから数ミリ離間させて鋼管Ｗの開放端位置に配置させるように調整する。

次に、このような構成の刃体製造装置１の電気的構成について簡単に説明する。本発明とは直接関係のない構成については省略する。図８に示すように、コントローラ３１には第１及び第２のモータ装置６，１３のサーボモータがアンプ３２を介して接続されている。コントローラ３１は周知のＣＰＵ等からなる刃体製造装置１のＮＣ制御を実行する本体部分であって、メモリとしてＲＯＭ３３及びＲＡＭ３４が接続されている。また、コントローラ３１にはスイッチやキーボード等から構成される入力操作部３５が接続されている。ＲＯＭ３３には刃体製造装置１のシステムプログラム、ＮＣ加工プログラム、ＯＳ(Operation System)等の各種プログラムが記憶されている。ＲＡＭ３４には第１及び第２のモータ装置６，１３の回転を制御するための加工条件データが記憶されている。加工条件データとしては、チャック装置３の回転量に応じた所定タイミングでの第１のモータ装置６の制御データであり、また第１のモータ装置６の制御に伴って制御する第２のモータ装置１３の制御データである。これら加工条件データは入力操作部３５から直接入力しても、別途作成したデータを取り込むようにしてもよい。

次に、このように構成される刃体製造装置１による鋼管Ｗから刃体を製造する製造工程の一例について具体的に説明する。
チャック装置３に対して鋼管Ｗの一端側を把持させ、回動軸４の軸心と鋼管Ｗの軸心を一致させる。鋼管Ｗは横断面形状円形の合金製の円筒体である。鋼管Ｗは図１のように作業領域Ｓに片持ち梁状に配置されることとなる。この際に、図９に示すように、ノズル２７先端は鋼管Ｗの開放端に配置させるが、切断軸Ｃ方向は軸心（直径）方向の線分Ｒに対して切れ刃角を作るために若干（本実施の形態では２０度）偏心させて配置する。
作業者は入力操作部３５を操作して刃体製造装置１を駆動させるとともに、アセチレン及び酸素制御操作部を操作してアセチレンガスと酸素をノズル２７に供給し、ノズル２７の火口に着火してノズル２７から高熱の燃焼ガスの照射させる。コントローラ３１は作業者の入力操作部３５への操作（入力）に従って第１のモータ装置６を等速で駆動させ、第１のモータ装置６の駆動に同期させて第２のモータ装置１３を等速で駆動させる。その結果、鋼管Ｗはチャック装置３とともに周方向に等速で回動し、同時にテーブル９は鋼管Ｗの長手方向に沿って前方位置から後方に向かって等速でスライド移動することとなる。
このような各部材の動作に伴うノズル２７視点でのカッティングラインＣＬを説明する。図１０に示すように、ノズル２７はテーブル９の移動に伴って鋼管Ｗとの一定の離間距離を保ちながら切断開始位置ｓ１−１から切断終了位置ｓ１−２まで移動して鋼管Ｗを厚み方向で切断することとなる。この１回目のカッティングラインＣＬ−１は鋼管Ｗの周方向への回動距離Ｌ１と、開放端位置からチャック装置３のチャック爪３ｂの手前位置までの直線距離Ｌ２とを合成したライン形状とされる。
尚、第１及び第２のモータ装置６，１３の駆動速度はバーナーの能力と鋼管Ｗの厚みに応じて経験的に設定される。そして、適宜変更可能である。例えば、バーナーの能力が高ければより切断能力が高いので第１及び第２のモータ装置６，１３の駆動速度を早めに設定することが可能である。また、鋼管Ｗの厚みが薄ければそれだけ切断速度は速く、逆に厚ければ遅く設定する。

さて、１回目の切断（１回目のカッティングラインＣＬ−１の形成）が完了すると、作業者は一旦アセチレン及び酸素制御操作部を操作して酸素やアセチレン燃料の供給を遮断してノズル２７からの燃焼ガスの照射を停止させる。一方、コントローラ３１は１回目の切断が完了したため、２回目の切断開始位置ｓ２−１にノズル２７を配置させるように制御する。具体的にはコントローラ３１は第１のモータ装置６を駆動させて刃体の幅分だけ鋼管Ｗを回動させるとともに、第１のモータ装置６の駆動に同期させて第２のモータ装置１３を逆方向に駆動させて鋼管Ｗの開放端位置にノズル２７を復帰させる。
これをノズル２７視点で説明すると、図１０に示すように１回目の切断終了位置ｓ１−２に至ったノズル２７が復帰ラインＲＬの軌跡で２回目の切断開始位置ｓ２−１に移動することとなる。この復帰ラインＲＬは鋼管Ｗの周方向への回動距離Ｌ３と、チャック爪３ｂの手前位置から開放端位置までの直線距離Ｌ２とを合成したライン形状とされる。
次いで、上記と同様の工程で２回目の切断（２回目のカッティングラインＣＬ−２の形成）が実行される。図１０は２回目の切断の途中までを図示している。この繰り返しで３回目以降の切断を鋼管Ｗの全周囲に実行する。尚、本実施の形態における鋼管ＷとカッティングラインＣＬの関係は図７の通りである。各カッティングラインＣＬは鋼管Ｗの軸線方向に対して本実施の形態ではわずかに２．１７度変位させている。従って、本実施の形態では実際にはカッティングラインＣＬの切断の際の第１のモータ装置６の駆動量はごくわずかである。

このようにして全周にカッティングラインＣＬを形成すると図６（ａ）のようにチャック装置３で把持された基端側が端まで完全に切断されておらず、チャック装置３によって把持した側はカッティングラインＣＬが及んでいない状態で得られることとなる。コントローラ３１はｎ回目の最後の切断を完了すると、第１のモータ装置６を駆動させ、切断終了位置ｓｎ−２を始点として鋼管Ｗの全周を切断する（図６（ｂ）の状態）。本実施の形態では若干の余りが生じているが、刃体４１の幅によっては余りが生じないような設定も可能である。これによって各刃体はばらけて図６（ｃ）のような形状の長尺の刃体４１が得られる。そして、この刃体４１の両端にローリングカッター用の回転フレーム体に取り付けるための取り付け用耳部４２を例えば溶接によって形成することで刃体４１が完成する。

上記のように構成することにより本実施例のローリングカッター用の刃体製造装置１及び製造方法は以下のような効果を奏する。
（１）ローリングカッター用の特殊形状の刃体４１をプレス成形によらずに鋼管Ｗを切断加工して得ることができ、従来に比べて製造コストが軽減されることとなる。
（２）鋼管Ｗを少しずつ周方向に位相を変位させながら長手方向に切断するだけで、ローリングカッター用の特殊な形状の刃体４１を得ることができるので、切断加工のための特殊な加工装置を必要とせず、製造コストの軽減に貢献する。
（３）開放端から切断する際に各カッティングラインＣＬは完全に他端にまで及ばずに端を残すような加工制御をしており、最後に切り離すようにしているため、加工途中で刃体４１がばらけてしまい、加工に支障をきたすようなことがない。
（４）バーナーの能力や鋼管Ｗの厚みに応じて切断速度を任意に変更できるため、種々のサイズの刃体４１にも対応できる。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施の形態の刃体製造装置１は一例であって、他の構成で実施することも自由である。
・刃体４１の幅、つまりどのくらい第１のモータ装置６を駆動させて鋼管Ｗを回動させて次の回の切断開始位置ｓｎ−１を設定するかは適宜設定可能である。また、上記ではカッティングラインＣＬは鋼管Ｗの軸線方向に対して本実施の形態では２．１７度変位させるような設定であったが、これは一例であって、適宜鋼管Ｗの軸線方向との角度を変更することも自由である。
・切断終了位置ｓｎ−２をどこに設定するかも自由である。
・切れ刃角を設けるためのノズル２７先端を鋼管Ｗの開放端に軸心（直径）方向の線分Ｒに対して偏心させる偏心量（偏心角度）は変更可能である。
・上記では第１及び第２のモータ装置６，１３の駆動速度は等速に設定されていたが、カッティングラインＣＬの形状を直線以外の形状とする場合には適宜第１及び第２のモータ装置６，１３の駆動速度を変更するように設定してもよい。
・上記実施の形態ではバーナーの操作は刃体製造装置１のコントローラ３１による制御とは別に作業者が適宜アセチレン及び酸素制御操作部を操作していたが、他の切断手段によっては切断動作もコントローラのような制御手段で自動的な切断動作をさせるような構成も可能である。
・上記では鋼管Ｗをチャック装置３に片持ち梁状に支持させたが、例えばベッド２上に鋼管Ｗの先端寄りを支持するような補助支持部材を設置するようにしてもよい。
・上記実施の形態ではテーブル９はラック・ピニオン関係でスライド移動させるようにしたが、他の手段、例えばねじ棒とねじ棒に螺合されたコマ部材による関係でスライド移動させるようにしてもよい。
・上記実施の形態では取り付け用耳部４２を溶接によって形成するようにしたが、他の手段、例えば切削加工によって取り付け用耳部を形成するようにしてもよい。
・その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更した態様で実施することは自由である。

１…ローリングカッター用の刃体の製造装置、３…保持手段としてのチャック装置、６…回動手段としての第１のモータ装置、２７…切断手段としてのバーナーのノズル、ＣＬ…カッティングライン、Ｗ…鋼管。

Claims

ローリングカッター用の刃体の製造装置において、
横断面形状が円形をなす鋼管を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持させた前記鋼管をその周方向に回動させる回動手段と、
前記鋼管の外周位置に前記鋼管に対して所定の切断軸方向で配置され、前記鋼管との関係において前記鋼管の軸線方向に沿って相対的に移動する切断手段とを備え、
前記回動手段によって前記鋼管を回動させる際に所定の回動周期内において前記切断手段によって前記鋼管の一端側から他端側に向かってカッティングラインを形成する切断工程を実行させるようにしたことを特徴とするローリングカッター用の刃体の製造装置。
前記保持手段は前記鋼管の一方の端部寄りを把持し、前記切断手段は前記回動手段による前記鋼管の回動に同期して開放端側から前記保持手段方向に向かって切断することを特徴とする請求項１に記載のローリングカッター用の刃体の製造装置。
前記切断手段の切断軸方向は任意に変更可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のローリングカッター用の刃体の製造装置。
横断面形状が円形をなす鋼管を保持する保持手段と、前記保持手段に保持させた状態の前記鋼管を周方向に回動させる回動手段と、前記鋼管の外周位置に所定の切断軸方向で配置され前記鋼管の軸線方向に沿って相対的に移動する切断手段とを備えた製造装置によるローリングカッター用の刃体の製造方法であって、
前記鋼管を前記回動手段によって回動させながら前記鋼管の軸方向に沿って前記鋼管との関係において相対的に移動する前記切断手段によって切断することで前記鋼管の軸線方向に対して平行とはならないカッティングラインを形成するとともに、前記鋼管に対して前記切断手段を所定の位相ごとにずらして切断した複数の前記カッティングラインを形成し、隣接した前記カッティングラインで挟まれた領域を刃体として得るようにしたことを特徴とするローリングカッター用の刃体の製造方法。
複数の前記カッティングラインは同じ軌跡に形成されることを特徴とする請求項４に記載のローリングカッター用の刃体の製造方法。
前記保持手段によって前記鋼管の一方の端部寄りを把持した状態で、前記切断手段によって開放端側から前記保持手段方向に向かって切断して複数の前記カッティングラインを形成し、その後前記カッティングラインの前記保持手段側の端部に交差するように前記鋼管の周方向を切断して刃体を得るようにしたことを特徴とする請求項４又は５に記載のローリングカッター用の刃体の製造方法