JP5587945B2 - High strength fiber reinforced plastic sheet cutting machine - Google Patents
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Description
本発明は、PBO繊維、超強力ポリエチレン繊維、高強力ポリアリレート繊維のいずれかからなる高強度繊維を硬化したプラスチックに埋設している高強度繊維強化プラスチック板を所定の形状に裁断する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for cutting a high-strength fiber reinforced plastic plate in which a high-strength fiber made of any one of PBO fiber, super-strength polyethylene fiber, and high-strength polyarylate fiber is embedded in a cured plastic into a predetermined shape.
高強度繊維であるカーボン繊維を硬化したプラスチックに埋設しているカーボン繊維強化プラスチック板は、極めて強靭なカーボン繊維で補強されるので、強度の要求される用途、例えば航空宇宙用や特殊車両などに使用される。この高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置として、レーザービームを照射する装置が開発されている。(特許文献1及び2参照)
Carbon fiber reinforced plastic plates with carbon fibers, which are high-strength fibers, embedded in cured plastics are reinforced with extremely tough carbon fibers, so they can be used in applications requiring strength such as aerospace and special vehicles. used. An apparatus for irradiating a laser beam has been developed as a cutting apparatus for the high-strength fiber-reinforced plastic plate. (See
これ等の公報に記載されるレーザービームの裁断装置は、高強度繊維強化プラスチック板の裁断に極めて大きなエネルギーを消費すると共に、能率良く短時間に裁断できない。また、高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置として、ウォータージェットで裁断する装置も開発されているが、この裁断装置も消費エネルギーが大きく、また能率よく速やかに裁断できない。また、レーザービームやウォータージェットの裁断装置は、設備コストとランニングコストの両方が相当に高くなる欠点もある。 The laser beam cutting apparatus described in these publications consumes a great deal of energy for cutting a high-strength fiber-reinforced plastic plate, and cannot efficiently cut in a short time. Also, as a cutting device for high-strength fiber reinforced plastic plates, a device for cutting with a water jet has been developed. However, this cutting device also consumes a large amount of energy and cannot be cut quickly and efficiently. Further, the laser beam or water jet cutting device has a drawback that both the equipment cost and the running cost are considerably increased.
ところで、航空宇宙材料として使用される高強度繊維材料等を切断する装置は開発されている(特許文献3参照)。この裁断装置は、特殊な切断用カッターを使用して高強度繊維材料を切断する。この切断用カッターは、シャンク本体の先端に刃先部を接合している。刃先部は、厚さを先端へ向かうに従って漸次小さくしている。また、刃先部を、切刃を構成する超高硬度部と、切刃とシャンク本体とをつなぐ超硬合金部とを接合して一体に焼結成形させた複合体で形成して、刃先部の先端を、超高硬度部で形成している。超高硬度部と超硬合金部とからなる複合体は、ダイヤモンド等の高硬度粒子と結合材料として使用されるTiN、TiC等の粒子とを混合し、これらを超高圧においてプレス成形し、また高温度において焼結することにより成形されたペレット状の超高硬度部と、タングステンカーバイト等により成形されたペレット状の超硬合金部とを、一体に焼結成形して所定形状に加工したものである。 By the way, an apparatus for cutting a high-strength fiber material used as an aerospace material has been developed (see Patent Document 3). This cutting apparatus cuts a high-strength fiber material using a special cutting cutter. This cutting cutter has a cutting edge joined to the tip of the shank body. The cutting edge portion gradually decreases in thickness toward the tip. Further, the cutting edge portion is formed of a composite obtained by joining a super-hard portion constituting the cutting edge and a cemented carbide portion connecting the cutting blade and the shank body and integrally sintering the cutting edge portion. The tip of is formed with an ultra-high hardness part. A composite composed of a super-hard part and a super-hard alloy part is a mixture of high-hardness particles such as diamond and particles such as TiN and TiC used as a binding material, and these are press-molded at ultra-high pressure. A pellet-shaped super-hard part formed by sintering at a high temperature and a pellet-type cemented carbide part formed of tungsten carbide or the like were integrally sintered and processed into a predetermined shape. Is.
特許文献3に記載される装置は、特殊な切断用カッターで高強度繊維材料を裁断するので、レーザービームやウォータージェットに比較して能率よく裁断できる。しかしながら、この裁断装置は、切断用カッターを往復運動させながら前進させて高強度繊維材料を切断するので、一回の往復運動で高強度繊維強化プラスチック板を所定の形状に裁断できない。このため、能率よく高強度繊維強化プラスチック板を特定の外形に打ち抜き加工できない。とくに、切断用カッターが、刃先の超高硬度部を超硬合金部でシャンク本体に接合して一体に焼結成形させた複合体とするので、切断用カッターを複雑に湾曲する形状には加工できず、また、切断用カッターが極めて高価になる欠点がある。
Since the apparatus described in
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて安価な切断刃を使用しながら、高強度繊維強化プラスチック板を一回の往復運動で所定の外形に打ち抜き加工することで、極めて能率よく正確な外形に裁断でき、しかも、切断刃のコストを著しく低減しながら安価に製作できる高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置を提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving the above-mentioned drawbacks. An important object of the present invention is to cut a high-strength fiber reinforced plastic plate into a predetermined shape with a single reciprocating motion while using an extremely inexpensive cutting blade, so that it can be cut into an extremely accurate and accurate shape. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a cutting device for a high-strength fiber reinforced plastic plate that can be manufactured at a low cost while significantly reducing the cost of a cutting blade.
本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、硬化したプラスチックにPBO繊維、超強力ポリエチレン繊維、高強力ポリアリレート繊維のいずれかからなる高強度繊維を埋設してなる高強度繊維強化プラスチック板10を裁断する裁断面2を上面に有する受け台1と、この受け台1の裁断面2に向かって移動して、裁断面2に配置している高強度繊維強化プラスチック板10を、被裁断物11の裁断縁11Aに沿って所定の長さの非直線状に打ち抜きする刃先4を有する抜き型3と、この抜き型3を往復運動させる刃物駆動機構5とを備えている。抜き型3は、炭素の含有量を0.45%〜1.4%とする板状の炭素鋼で、板状の炭素鋼を所定の形状に折曲又は湾曲加工して、刃先4を被裁断物11の裁断縁11Aに沿う閉ループの形状として、閉ループ形状の刃先4でもって高強度繊維強化プラスチック板10を打ち抜き加工して被裁断物11を分離する形状としており、さらに、抜き型3は、刃先4のHRC硬度を62以上であって72よりも低くする状態に焼き入れし、かつ、刃先4の長手方向に直交する横断面形状の刃面傾斜角(α)を30度よりも大きくして60度よりも小さく、刃先4に向かって刃面傾斜角(α)を大きくする断面形状としている。両面裁断装置は、抜き型3を刃物駆動機構5で往復運動させて、受け台1の裁断面2に配置している高強度繊維強化プラスチック板10を受け台1と抜き型3で挟んで被裁断物11の裁断縁11Aに沿って打ち抜きして裁断する。
ただし、本明細書において、「刃面傾斜角(α)」は、刃先部の対向する両面がなす角度を意味するものとする。
The high-strength fiber reinforced plastic sheet cutting apparatus according to the present invention is a high-strength fiber-reinforced plastic sheet obtained by embedding a high-strength fiber composed of any one of PBO fiber, super-strength polyethylene fiber, and high-strength polyarylate fiber in a cured plastic. A
However, in this specification, “blade surface inclination angle (α)” means an angle formed by both opposing surfaces of the blade edge portion.
以上の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、極めて安価な切断刃を使用しながら、高強度繊維強化プラスチック板を一回の往復運動で所定の外形に打ち抜きして、極めて能率よく正確な外形に裁断でき、しかも、切断刃のコストを著しく低減しながら安価に製作できる特徴がある。それは、以上の裁断装置が、独特の構造の抜き型で高強度繊維強化プラスチック板を裁断するからである。以上の抜き型は、炭素の含有量を0.45%〜1.4%とする板状の炭素鋼を使用して、種々の外形の被裁断物の裁断縁に沿う形状に折曲又は湾曲すると共に、刃先4の長手方向に直交する横断面形状の刃先角度が30度よりも大きく60度よりも小さくなるように加工して、刃先4のHRC硬度を62以上とするように焼き入れして製作されるので、極めて安価な材料を使用して、種々の被裁断物の裁断縁に沿う形状に加工できる。
The above cutting device for high-strength fiber reinforced plastic plates uses a very inexpensive cutting blade to punch out high-strength fiber reinforced plastic plates into a predetermined shape with a single reciprocating motion, thereby providing an extremely efficient and accurate outer shape. Further, there is a feature that it can be cut at a low cost while significantly reducing the cost of the cutting blade. This is because the above-described cutting apparatus cuts a high-strength fiber-reinforced plastic plate with a die having a unique structure. The above punching die uses a plate-like carbon steel with a carbon content of 0.45% to 1.4%, and is bent or curved into a shape along the cutting edge of the workpiece having various outer shapes. At the same time, the cutting edge angle of the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the
以上の独特の抜き型は、厚さを2mmとするPBO繊維強化プラスチック板、超強力ポリエチレン繊維強化プラスチック板、高強力ポリアリレート繊維強化プラスチック板を200枚〜300枚も打ち抜き加工しても、刃先の損傷がなく、さらに打ち抜き加工が可能な状態となる。 The above-mentioned unique punching die can be obtained by punching 200-300 PBO fiber reinforced plastic plates, ultra-strong polyethylene fiber reinforced plastic plates, and high-strength polyarylate fiber reinforced plastic plates with a thickness of 2 mm. There is no damage, and the punching process is possible.
本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、抜き型3が、刃先4のHRC硬度を64以上とすることができる。
以上の裁断装置は、抜き型の刃先のHRC硬度を64以上とするので、刃先の硬度がより高くて長寿命にできる。
In the cutting device for a high-strength fiber-reinforced plastic plate according to the present invention, the
In the above cutting apparatus, since the HRC hardness of the cutting edge of the punching die is 64 or more, the cutting edge has a higher hardness and can have a long life.
本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、抜き型3の刃先部を、刃先4に向かって刃面傾斜角(α)を次第に大きくする形状とすることができる。この抜き型3は、刃先4の刃面傾斜角(α)が小さくなって切れ込みが良く、刃先4が高強度繊維強化プラスチック板10に挿入されるにしたがって、刃面傾斜角(α)が次第に小さくなってスムーズに割れ目14に挿入される。このため、高強度繊維強化プラスチック板10をより効果的に裁断できる特徴が実現される。
In the cutting device for a high-strength fiber-reinforced plastic plate of the present invention, the cutting edge portion of the
本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、抜き型3の刃面傾斜角(α)を30度よりも大きくすることができ、刃先4のHRC硬度を64以上とすることができる。
The cutting device for a high-strength fiber-reinforced plastic plate of the present invention can make the blade surface inclination angle (α) of the
さらに、本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、抜き型3を片刃とすることができる。
以上の裁断装置は、一方の刃面を垂直面として他方を傾斜面とするので、垂直面側の切断縁を綺麗に打ち抜きして裁断できる。
Furthermore, in the cutting device for a high-strength fiber-reinforced plastic plate of the present invention, the die 3 can be a single blade.
Since the above cutting apparatus has one blade surface as a vertical surface and the other as an inclined surface, the cutting edge on the vertical surface side can be punched cleanly and cut.
本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、抜き型3の刃先4と受け台1の裁断面2とを三次元に位置する立体曲面に沿う形状として、立体曲面に成形している高強度繊維強化プラスチック板10を裁断することができる。
以上の裁断装置は、抜き型の刃先と受け台の裁断面とを立体曲面としているので、立体曲面に成形している高強度繊維強化プラスチック板を、裁断縁を立体曲面とする被裁断物として綺麗に能率よく打ち抜き加工できる。
The cutting device for a high-strength fiber-reinforced plastic plate according to the present invention is formed by forming a
In the above cutting apparatus, since the cutting edge of the punching die and the cut surface of the cradle have a three-dimensional curved surface, a high-strength fiber reinforced plastic plate molded into a three-dimensional curved surface is to be cut as a three-dimensional curved surface. It can be punched and processed cleanly and efficiently.
本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、高強度繊維強化プラスチック板10に埋設している高強度繊維をPBO繊維とすることができる。
以上の裁断装置は、高強度繊維をPBO繊維とするPBO繊維強化プラスチック板を能率よく打ち抜き加工して所定の形状の被裁断物に裁断できる。
In the cutting apparatus for a high-strength fiber reinforced plastic plate according to the present invention, the high-strength fibers embedded in the high-strength fiber-reinforced
The above-described cutting apparatus can efficiently punch a PBO fiber reinforced plastic plate having high-strength fibers as PBO fibers and cut into a workpiece having a predetermined shape.
本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、高強度繊維強化プラスチック板10に埋設している高強度繊維を超強力ポリエチレン繊維とすることができる。
以上の裁断装置は、高強度繊維を超強力ポリエチレン繊維とする超強力ポリエチレン繊維強化プラスチック板を能率よく打ち抜き加工して所定の形状の被裁断物に裁断できる。
In the cutting apparatus for a high-strength fiber reinforced plastic plate of the present invention, the high-strength fiber embedded in the high-strength fiber-reinforced
The above-described cutting apparatus can efficiently cut a super-strength polyethylene fiber reinforced plastic plate having high-strength fibers as super-strength polyethylene fibers to cut into a workpiece having a predetermined shape.
本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、高強度繊維強化プラスチック板10に埋設している高強度繊維を高強力ポリアリレート繊維とすることができる。
以上の裁断装置は、高強度繊維を高強力ポリアリレート繊維とする高強力ポリアリレート繊維強化プラスチック板を能率よく打ち抜き加工して所定の形状の被裁断物に裁断できる。
The cutting apparatus for a high-strength fiber reinforced plastic plate according to the present invention can make a high-strength fiber embedded in the high-strength fiber-reinforced
The above cutting apparatus can efficiently cut a high-strength polyarylate fiber reinforced plastic plate using high-strength fibers as high-strength polyarylate fibers to cut into a workpiece having a predetermined shape.
本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、高強度繊維強化プラスチック板10のプラスチックをエポキシ樹脂とすることができる。
以上の裁断装置は、高強度繊維を埋設するプラスチックを硬化したエポキシ樹脂とする高強度繊維強化プラスチック板を能率よく打ち抜き加工して所定の形状の被裁断物に裁断できる。
The cutting device for a high-strength fiber reinforced plastic plate of the present invention can use the plastic of the high-strength fiber reinforced
The above cutting apparatus can efficiently punch a high-strength fiber reinforced plastic plate made of a cured epoxy resin into a plastic in which high-strength fibers are embedded, and cut it into a workpiece having a predetermined shape.
本発明の高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置は、抜き型3の厚さを、1mmよりも厚くて、10mmよりも薄い板状炭素鋼とすることができる。 In the cutting apparatus for a high-strength fiber-reinforced plastic plate of the present invention, the thickness of the punching die 3 can be a plate-like carbon steel that is thicker than 1 mm and thinner than 10 mm.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置を例示するものであって、本発明は裁断装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment shown below exemplifies a cutting device for a high-strength fiber-reinforced plastic plate for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the cutting device as follows. Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
本発明の裁断装置は、硬化したプラスチックにPBO繊維、超強力ポリエチレン繊維、高強力ポリアリレート繊維のいずれかからなる高強度繊維を埋設してなる高強度繊維強化プラスチック板を裁断する。本発明の裁断装置は、PBO繊維強化プラスチック板と、超強力ポリエチレン繊維強化プラスチック板と、高強力ポリアリレート繊維強化プラスチック板の何れかを抜き型で打ち抜き加工して裁断する。本発明の裁断装置は、PBO繊維と超強力ポリエチレン繊維と高強力ポリアリレート繊維の何れかを、単独あるいは複数で、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの硬化したプラスチックに埋設している高強度繊維強化プラスチック板を裁断する。本発明の裁断装置は、プラスチックが未硬化状態にあって、プラスチックを硬化して高強度繊維強化プラスチック板となる高強度繊維強化プラスチック板のプリプレグを裁断する装置ではなく、複数のプリプレグを積層して、プラスチックを硬化させてなる高強度繊維強化プラスチック板を裁断する装置である。 The cutting device of the present invention cuts a high-strength fiber reinforced plastic plate formed by embedding a high-strength fiber made of any one of PBO fiber, super-strength polyethylene fiber, and high-strength polyarylate fiber in a cured plastic. The cutting apparatus of the present invention cuts and cuts any of a PBO fiber reinforced plastic plate, an ultra-strong polyethylene fiber reinforced plastic plate, and a high-strength polyarylate fiber reinforced plastic plate with a punching die. The cutting apparatus of the present invention is a high-strength fiber reinforced plastic in which any one or a plurality of PBO fibers, super-strength polyethylene fibers, and high-strength polyarylate fibers are embedded in a cured plastic such as an epoxy resin or a phenol resin. Cut the board. The cutting apparatus of the present invention is not an apparatus that cuts a prepreg of a high-strength fiber reinforced plastic plate that is in an uncured state of the plastic and becomes a high-strength fiber reinforced plastic plate by curing the plastic, but a plurality of prepregs are laminated. This is a device for cutting a high-strength fiber-reinforced plastic plate made by curing plastic.
図1の裁断装置は、高強度繊維強化プラスチック板10を載せて抜き型3で裁断する裁断面2を上面に有する受け台1と、この受け台1の裁断面2に向かって移動して、裁断面2に配置している高強度繊維強化プラスチック板10を、被裁断物11の裁断縁11Aに沿って所定の長さの非直線状に打ち抜きする刃先4を有する抜き型3と、この抜き型3を往復運動させる刃物駆動機構5とを備える。
The cutting apparatus of FIG. 1 moves toward the cutting
受け台1は金属プレートで、裁断面2を平面状又は三次元の立体曲面としている。この受け台は、樹脂、ゴムプレートとすることもできる。裁断面2は、高強度繊維強化プラスチック板10を裁断して得られる被裁断物11の裁断縁11A、すなわち裁断縁11Aに沿う形状とされる。したがって、裁断される裁断縁11Aを平面状とする被裁断物11を打ち抜き加工する受け台1は、裁断面2を平面状とし、裁断される裁断縁を三次元の立体曲面とする被裁断物を打ち抜き加工する受け台は、裁断面を被裁断物の裁断縁に沿う立体曲面としている。
The
図1の受け台1は、裁断面2の上に弾性シート1Aを積層している。弾性シート1Aは厚さを1mm〜10mmとするゴム状弾性体をシート状である。上面に弾性シート1Aを積層している受け台1は、抜き型3で高強度繊維強化プラスチック板10を打ち抜き加工する状態で、抜き型3の刃先4を弾性シート1Aに密着させ、あるいは抜き型3の刃先4を弾性シート1Aに挿入させて、高強度繊維強化プラスチック板10から打ち抜き加工される被裁断物11の裁断縁11Aを確実に綺麗に裁断できる。弾性シート1Aを上面に積層している受け台1は、裁断縁11Aを立体曲面とする被裁断物を、その裁断縁11Aで綺麗に裁断できる。ただし、裁断縁11Aを平面状とする被裁断物11も、裁断面2を平面状としてその上に弾性シート1Aを積層して、綺麗に裁断縁11Aを裁断できる。ただし、受け台は、必ずしも上面に弾性シートを配置する必要はなく、受け台の裁断面に抜き型を接近ないし接触させて、高強度繊維強化プラスチック板を打ち抜き加工して裁断することもできる。
The
抜き型3は、炭素の含有量を0.45%〜1.4%とする板状の炭素鋼で製作される。抜き型は、好ましくは厚さを2mmないし5mmの板状炭素鋼で製作する。ただし、抜き型は、その厚さを1mmよりも厚くて10mmより薄い板状炭素鋼とすることもできる。抜き型は、薄すぎると打ち抜き加工の衝撃で破損しやすく、厚すぎると裁断されて抜き型の内側に挿入される裁断物をスムーズに抜き取りできなくなる。 The punching die 3 is made of a plate-like carbon steel having a carbon content of 0.45% to 1.4%. The punching die is preferably made of sheet carbon steel having a thickness of 2 mm to 5 mm. However, the punching die can be a plate-like carbon steel having a thickness greater than 1 mm and less than 10 mm. If the punching die is too thin, it will be easily damaged by the impact of the punching process, and if it is too thick, it will not be possible to smoothly extract the cut material that is cut and inserted inside the punching die.
抜き型は、板状炭素鋼を焼き入れする前工程で折曲し、あるいは湾曲して、裁断される被裁断物11の裁断縁11Aに沿う形状に加工している。抜き型3に最適な炭素鋼は炭素の含有量を0.5%〜0.7%とする。ただ、炭素の含有量を前述の範囲とするものも使用できる。抜き型3の炭素鋼は、炭素の含有量を多くして硬くできる。ただ、炭素の含有量が多くなると脆くなるので、硬さと脆さとを考慮して前述の範囲で最適な値とする。
The punching die is processed into a shape along the cutting edge 11A of the
刃先4を被裁断物11の裁断縁11Aに沿う形状に加工している抜き型3は、刃先4を閉ループとして、閉ループの刃先4で高強度繊維強化プラスチック板10を打ち抜き加工して被裁断物11を分離する。板状炭素鋼を閉ループに加工している板状の炭素鋼は、先端縁を研磨して刃先4を設ける。抜き型3は、板状炭素鋼の片面を傾斜するように研磨して刃先4を設けた後、焼き入れして硬化させる。図2と図3の抜き型3は、刃先4の長手方向に直交する横断面形状における先端の角度、すなわち刃面傾斜角(α)を約40度とするように板状炭素鋼を研磨している。板状炭素鋼はヤスリや砥石で研磨して刃先4を設けることができる。
The cutting die 3 in which the
抜き型3は、刃面傾斜角(α)が大きくても小さくても、高強度繊維強化プラスチック板の裁断能力は低下する。したがって、抜き型3の刃面傾斜角(α)は、30度よりも大きく、好ましくは30度よりも大きくする。さらに、抜き型の刃面傾斜角(α)は、60度よりも小さくする。 The cutting ability of the high-strength fiber-reinforced plastic plate is lowered regardless of whether the blade surface inclination angle (α) is large or small. Therefore, the blade surface inclination angle (α) of the punching die 3 is larger than 30 degrees , preferably larger than 30 degrees. Further, the blade surface inclination angle (α) of the punching die is made smaller than 60 degrees.
本発明の抜き型が高強度繊維強化プラスチック板を裁断する状態を図8の断面図に示している。この図に示すように、抜き型3は、刃先4を高強度繊維強化プラスチック板10の表面に押し付けて、図8(1)で示すように、先端の刃先4で高強度繊維強化プラスチック板10の表面をわずかに切断して割れ目14を作る。さらに、抜き型3の刃先4が高強度繊維強化プラスチック板10を深く裁断すると、図8(2)で示すように、図において刃先4よりも上部に位置するくさび部3Aが割れ目14に挿入されて、割れ目14を拡開する。くさび部3Aが割れ目14を拡開する状態で、硬化したプラスチックに埋設している高強度繊維15は、割れ目14の両側のプラスチックに強く引っ張られて切断されやすくなる。この状態で抜き型3の刃先4がさらに割れ目14に深く挿入されて、切れやすくなった高強度繊維15を切断する。抜き型3の刃先4はさらに、割れ目14に深く挿入されて、高強度繊維強化プラスチック板10を完全に裁断する。
The state in which the punching die of the present invention cuts the high-strength fiber-reinforced plastic plate is shown in the sectional view of FIG. As shown in this figure, the punching die 3 presses the
図8の抜き型3は、刃先4に向かって刃面傾斜角(α)が次第に大きくなる形状としている。この抜き型3は、刃先4の刃面傾斜角(α)を大きくして刃先の損傷を防止でき、また、くさび部3Aの刃面傾斜角(α)を小さくして、高強度繊維強化プラスチック板10の表面にできる割れ目14にくさび部3Aをスムーズに挿入して、高強度繊維強化プラスチック板10をより効率よく裁断できる。
8 has a shape in which the blade surface inclination angle (α) gradually increases toward the
本発明の裁断装置は、抜き型3の刃面傾斜角(α)を従来の抜き型3に比較して極めて大きくしている。図9の断面図は、従来の抜き型3の横断面図を示している。この図に示すように、従来の抜き型3は、刃面傾斜角(α)が相当に小さく、先鋭な刃先4で被裁断シートなどを確実に切断する形状としている。
In the cutting device of the present invention, the blade surface inclination angle (α) of the punching die 3 is extremely large as compared with the conventional punching die 3. The cross-sectional view of FIG. 9 shows a cross-sectional view of a conventional punching die 3. As shown in this figure, the conventional cutting die 3 has a shape in which the blade surface inclination angle (α) is considerably small and the cut sheet or the like is reliably cut by the
本発明の裁断装置の抜き型は、焼き入れした板状炭素鋼を独特の硬度に焼き入れして、刃面傾斜角(α)を従来の抜き型とに比較して著しく大きくしている。この抜き型は、従来の抜き型のように、被裁断物を先鋭な刃先のみで裁断するのではない。独特の硬度で特定の刃面傾斜角(α)の抜き型は、硬すぎて刃物による裁断が難しいとされている高強度繊維強化プラスチック板を効率よく裁断して刃先の損傷がない。くさび部を高強度繊維強化プラスチック板の割れ目に挿入して、高強度繊維を引っ張り状態の切れやすい状態で裁断するからである。 The punching die of the cutting apparatus of the present invention quenches the quenched plate-like carbon steel to a unique hardness, and makes the blade surface inclination angle (α) remarkably larger than that of a conventional punching die. This punching die does not cut the object to be cut only with a sharp blade edge like a conventional punching die. A punching die having a specific hardness and a specific blade surface inclination angle (α) efficiently cuts a high-strength fiber-reinforced plastic plate, which is considered to be too hard to be cut with a blade, so that the blade edge is not damaged. This is because the wedge portion is inserted into the crack of the high-strength fiber reinforced plastic plate, and the high-strength fiber is cut in a state where it is easily cut.
図2と図3の抜き型3は、刃先4を片刃としている。片刃の抜き型3は、刃先4の片面を垂直面4Aとするので、垂直面4Aを被裁断物11の裁断縁11Aとして、被裁断物11の裁断縁11Aを綺麗な状態で裁断できる。高強度繊維強化プラスチック板10を抜き型3で打ち抜き加工すると、製品となる被裁断物11と、廃棄される廃棄部13とに分離される。図2の抜き型3は、高強度繊維強化プラスチック板10に貫通孔12を設けるように打ち抜き加工する。この抜き型3は、内面が傾斜面4Bの片刃で、貫通孔12として打ち抜かれる部分を廃棄部13、貫通孔12の外側を被裁断物11として、被裁断物11の裁断縁11Aを綺麗に裁断できる。裁断縁11Aが抜き型3の垂直面4Aで裁断されるからである。図3の抜き型3は、高強度繊維強化プラスチック板10を打ち抜き加工して、抜き型3の内側に被裁断物11を裁断する。この抜き型3は、外側を傾斜面4Bとする片刃で、抜き型3の内側に打ち抜かれる部分を被裁断物11、抜き型3の外側に分離される部分を廃棄部13として、被裁断物11外周の裁断縁11Aを綺麗に裁断できる。
2 and 3 has a
さらに、抜き型3は、図4に示すように、刃先4を、両面を傾斜面4Bとする両刃とすることもできる。
Further, as shown in FIG. 4, the cutting die 3 can have a
図2と図3の抜き型3は、高強度繊維強化プラスチック板10を平面状に裁断している。抜き型3は、図5に示すように、立体曲面状に成形している高強度繊維強化プラスチック板10を、刃先4を立体曲面に沿う三次元とする構造として、被裁断物11の裁断縁11Aを立体曲面に打ち抜き加工して裁断することもできる。この抜き型3は刃先4を立体曲面とし、受け台1の裁断面2も抜き型3の刃先4に沿う立体曲面としている。
2 and 3 cuts the high-strength fiber-reinforced
さらに、抜き型3は、図6の拡大断面図に示すように、刃先4に向かって刃面傾斜角(α)を次第に大きくしている。刃先4に向かって刃面傾斜角(α)を大きくするのは、刃先4でもって硬くて強靭な高強度繊維強化プラスチック板10を効率よく裁断しながら、刃先4の損傷を防止するためである。この抜き型3は、刃面傾斜角(α)の大きい刃先4を高強度繊維強化プラスチック板10の表面に最初に接触させて裁断を開始し、裁断が開始された後は、刃面傾斜角(α)が次第に小さくなる部分で被裁断物11と廃棄部13とを切り離すようにして裁断する。図6の拡大断面図に示す抜き型3は、片刃の傾斜面4Bを湾曲するように研磨して、刃先4に向かって刃面傾斜角(α)を次第に大きくしている。抜き型3は、図7の拡大断面図に示すように、刃先4に向かって段階的に刃面傾斜角(α)が大きくなるように研磨することもできる。
Furthermore, as shown in the enlarged sectional view of FIG. 6, the punching die 3 gradually increases the blade surface inclination angle (α) toward the
板状炭素鋼は、先端縁を研磨して刃先4を設けた状態で、刃先4のHRC硬度を62以上、好ましくは約65とするように焼き入れする。刃先4の硬度は硬くして寿命を長くできるが、硬すぎると脆くなって打ち抜き加工時に損傷しやすくなる。したがって、抜き型3は、刃先4のHRC硬度が62よりも高く、好ましくは64よりも高く、かつ72よりも低く、好ましくは66より低くなるように焼き入れする。焼き入れ後の刃先4の硬度は、炭素の含有量と焼き入れ温度でコントロールする。焼き入れの温度を高くして刃先4の硬度を高くでき、温度を低くして硬度を低くできる。たとえば、炭素鋼は、炭素の含有量を0.6%とし、焼き入れ温度を780℃〜950℃として、HRC硬度を前述の62〜72の範囲とする。焼き入れ後のHRC硬度を65とする抜き型3は、炭素の含有量を0.6%、焼き入れ温度を850℃として、この硬度とすることができる。
The plate-like carbon steel is hardened so that the HRC hardness of the
刃物駆動機構5は、抜き型3を上下に往復運動させて、受け台1の裁断面2に載せている高強度繊維強化プラスチック板10を抜き型3で打ち抜き加工して裁断する。刃物駆動機構5は、抜き型3を固定する上下台6と、この上下台6を上下に往復運動させるシリンダ7とを備えている。抜き型3は上下台6の下面に固定され、上下台6をシリンダ7で上下に往復運動されて、受け台1に載せている高強度繊維強化プラスチック板10を打ち抜き加工する。すなわち、抜き型3を刃物駆動機構5で往復運動させて、受け台1の裁断面2に配置している高強度繊維強化プラスチック板10を受け台1と抜き型3で挟んで、被裁断物11の裁断縁11Aに沿って打ち抜きして裁断する。
The
以上の裁断装置で打ち抜きして裁断された高強度繊維強化プラスチック板は、裁断縁に沿ってプラスチックを塗布して裁断縁の割れを防止できる。裁断縁に塗布されるプラスチックは、未硬化な状態で液状ないしペースト状のプラスチック製の接着剤、たとえばシアノアクリレート系の接着剤である瞬間接着剤や、エポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤などが使用できる。また、熱可塑性樹脂を加熱溶融させる状態で塗布することもできる。裁断縁に塗布されるプラスチックは、裁断縁の割れ目に浸透されて、裁断縁の衝撃による割れ等を阻止する。プラスチックは、高強度繊維強化プラスチック板の裁断縁を研磨した後、塗布することもできる。この状態で塗布されるプラスチックも、割れ目に浸透して、裁断縁の割れを防止する。 The high-strength fiber reinforced plastic plate punched and cut by the above cutting device can be applied with plastic along the cutting edge to prevent the cutting edge from cracking. The plastic applied to the cutting edge is an uncured liquid or paste plastic adhesive such as a cyanoacrylate adhesive, an epoxy resin adhesive, or a urethane resin adhesive. Etc. can be used. Moreover, it can also apply | coat in the state which heat-melts a thermoplastic resin. The plastic applied to the cutting edge penetrates into the crack of the cutting edge and prevents cracking due to the impact of the cutting edge. The plastic can also be applied after polishing the cut edge of the high strength fiber reinforced plastic plate. The plastic applied in this state also penetrates into the cracks and prevents the cutting edge from cracking.
1…受け台 1A…弾性シート
2…裁断面
3…抜き型 3A…くさび部
4…刃先 4A…垂直面
4B…傾斜面
5…刃物駆動機構
6…上下台
7…シリンダ
10…高強度繊維強化プラスチック板
11…被裁断物 11A…裁断縁
12…貫通孔
13…廃棄部
14…割れ目
15…高強度繊維
DESCRIPTION OF
4B ...
Claims (10)
前記抜き型(3)が、炭素の含有量を0.45%〜1.4%とする板状の炭素鋼で、
前記抜き型(3)は、板状の炭素鋼が所定の形状に折曲又は湾曲加工されて、刃先(4)を被裁断物(11)の裁断縁(11A)に沿う閉ループの形状として、閉ループ形状の刃先(4)でもって高強度繊維強化プラスチック板(10)を打ち抜き加工して被裁断物(11)を分離する形状としており、
さらに、刃先(4)のHRC硬度を62以上であって72よりも低くする状態に焼き入れされ、かつ、
刃先(4)の長手方向に直交する横断面形状の刃面傾斜角(α)が30度よりも大きくて60度よりも小さく、刃先(4)に向かって刃面傾斜角(α)を大きくする断面形状としており、
前記抜き型(3)を刃物駆動機構(5)で往復運動させて、受け台(1)の裁断面(2)に配置している高強度繊維強化プラスチック板(10)を受け台(1)と前記抜き型(3)で挟んで被裁断物(11)の裁断縁(11A)に沿って打ち抜きして裁断する高強度繊維強化プラスチック板の裁断装置。 A cut surface (2) is cut by placing a high-strength fiber reinforced plastic plate (10) in which high-strength fibers made of PBO fiber, super-strength polyethylene fiber, or high-strength polyarylate fiber are embedded in the cured plastic. A cradle (1) having an upper surface, and a high strength fiber reinforced plastic plate (10) arranged on the cut surface (2) by moving toward the cut surface (2) of the cradle (1), A cutting die (3) having a cutting edge (4) punched in a non-linear shape of a predetermined length along the cutting edge (11A) of the object to be cut (11), and a cutter for reciprocating the cutting die (3) A drive mechanism (5),
The punching die (3) is a plate-like carbon steel having a carbon content of 0.45% to 1.4%,
The punching die (3) is a plate-shaped carbon steel that is bent or curved into a predetermined shape, and the cutting edge (4) has a closed loop shape along the cutting edge (11A) of the workpiece (11), With a closed-loop shaped cutting edge (4), a high-strength fiber reinforced plastic plate (10) is punched to separate the workpiece (11),
Further, the cutting edge (4) is quenched to a state where the HRC hardness is 62 or more and lower than 72 , and
The blade surface inclination angle (α) of the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the blade edge (4) is larger than 30 degrees and smaller than 60 degrees, and the blade surface inclination angle (α) is increased toward the blade edge (4). It has a cross-sectional shape that
The punching die (3) is reciprocated by the blade drive mechanism (5), and the high strength fiber reinforced plastic plate (10) disposed on the cut surface (2) of the cradle (1) is the cradle (1). And a cutting device for a high-strength fiber-reinforced plastic plate that is punched and cut along the cutting edge (11A) of the object to be cut (11) by being sandwiched by the punching die (3).
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