JP5838916B2 - 切断装置及び切断装置における上刃ホルダの取外し方法 - Google Patents

Description

本発明は、上刃と下刃との間に挿入されたワーク（加工対象物）を、前記上刃と前記下刃の協働により切断する切断装置、及び前記上刃を保持する上刃ホルダの取外し方法に関する。

切断装置（シャー又はシャーリングマシン）は、上下方向に上刃と下刃を備え、これらのうちの一方が可動刃として、他方の固定刃に向かって移動することで剪断力を発生し、挿入されたワークを切断する。切断装置はワークの広範囲な箇所を一度に再現性良く切断できるため、大量生産等で迅速性が求められる加工等で多く使用されている。

切断装置の上刃と下刃は、ワークの切断時に発生する摩擦や応力によって劣化が進むために定期的な交換が必要である。また、ワークの切断面の形状は上刃と下刃の形状に依存するため、所望の切断面の形状に合わせるためにも交換が必要である。しかしながら、これらの刃は一般的に重量物であるため、交換作業に手間が掛かることが多い。

上刃と下刃の交換を容易にした切断装置が特許文献１に開示されている。この切断装置は、ワークを切断する上刃と下刃のユニットを複数保管する交換手段と、このユニットを着脱可能に保持する切断装置本体と、備えている。交換手段は切断装置本体の脇に配置され、ユニットがこれらの間で移動できるようにレールで連結されている。

特開２００９−２０８１９１号公報

切断装置は大型であり床面等に恒久的に固定するのが一般的である。例えば、鋼板等の加工ラインに設置する場合、据え付け後の移動は非常に困難である。また、ワークの様々な仕様やサイズに対応するため、刃も極力長く形成されていることが多い。特許文献１に示すような交換手段を設けた場合、刃を収容する必要性からこの交換手段のサイズも切断装置と同程度になる。しかも、大型であるため切断装置の脇に常設しておく必要がある。したがって、交換手段を設置し、且つ、交換手段の周囲で作業できる空間を確保しなければならない。また、交換手段は刃の交換時のみに必要となるものなので、設備コストやランニングコストを増加させる要因でもある。

また、切断装置は、刃（上刃又は下刃）を保持する刃ホルダと、刃ホルダを保持する刃フレームとを備えている。刃は、ボルト等の固定部品で刃ホルダに固定されている。また、刃フレームは、当該刃が固定刃として機能する場合は刃ホルダの固定位置を規定し、当該刃が可動刃として機能する場合は、刃を刃ホルダと共に移動領域を規定するものである。

刃の交換等で切断装置から刃を取り出す場合、刃を刃ホルダから解放するか、刃を保持させたままの刃ホルダを刃フレームから解放する。その後、解放された刃または刃ホルダを切断領域（即ち、上刃と下刃によってワークを切断する領域）から退避させて、クレーン等で吊り出している。

しかしながら、刃フレームは、切断時の応力によって刃または刃ホルダが歪曲することを防止するために、ワークの挿入方向（搬送方向）に沿って肉厚に形成されている。一方、切断領域は上下の刃フレームの間にあるため、その領域は非常に狭い。従って、刃または刃ホルダを固定する部品を、手動で刃フレーム等から取外す場合、切断領域が狭いために作業性が悪く危険である。

上記の事情に鑑み、本発明は、安全且つ簡単に上刃を交換することが可能な切断装置及び切断装置における上刃ホルダの取外し方法の提供を目的とする。

本発明の第１の態様は、上刃と下刃との間に挿入されたワークを、前記上刃と前記下刃の協働により切断する切断装置であって、前記上刃を保持し、第１の側面および第２の側面を有する上刃ホルダと、前記第１の側面に当接する第１の当接面および前記第２の側面に当接する第２の当接面からなる溝部を有する上刃フレームと、前記上刃ホルダを前記上刃フレームの前記第１の当接面に着脱自在に固定する第１の固定装置と、前記上刃フレームの長手方向に平行な軸を中心軸として、前記上刃フレームを回転可能に支持するハウジングと、前記上刃フレームを回転させる回転駆動機構とを備え、前記第１の側面には、前記上刃ホルダの長手方向及び前記第１の固定装置の固定方向に対して直交する方向に延伸し、その端部が前記第２の側面で開口すると共に、前記第１の固定装置との係合によって前記上刃ホルダの移動方向をその延伸方向に案内する蟻溝が形成され、前記駆動機構は、前記上刃を前記下刃に対向させた位置から離すと共に、前記第２の側面における前記蟻溝の開口を下向きとして前記蟻溝の延伸方向が鉛直となるように前記上刃フレームを回転させることを要旨とする。

上刃ホルダは、その側面に形成された蟻溝が固定装置と係合した状態で、当該固定装置によって上刃フレームに固定される。この蟻溝と固定装置との係合によって上刃ホルダの移動方向は、固定装置の固定方向に対して直交する方向に案内される。本発明では、この移動方向が鉛直となるように上刃フレームを回転させ、上刃フレームに対する上刃ホルダの固定を解除する。従って、下刃から離れた作業性の良い場所で、上刃ホルダを上方に、上刃フレームに対してスライドさせながら取外すことが出来る。また、上述の移動方向を鉛直に向けた状態で上刃ホルダを固定装置に係合させ、更に、この固定装置で上刃ホルダを上刃フレームに固定することが出来る。

前記第１の固定装置は、前記第１の当接面への前記上刃フレームの固定方向に伸縮自在、且つ、前記蟻溝の延伸方向から前記蟻溝に嵌合する駆動部を有することが好ましい。

前記切断装置は、前記上刃フレームの前記第２の当接面に、前記上刃ホルダを着脱自在に固定する第２の固定装置を更に備えてもよい。

前記第２の固定装置は、前記上刃フレームの固定方向に伸縮自在で、且つ、その周りに回転自在な駆動部を有し、前記第２の側面には、前記第２の固定装置の駆動部と係合する係合部が形成されていることが好ましい。

前記第２の固定装置の駆動部は、棒状の首部と、前記首部の先端に固定され、前記係合部に係合する頭部とを有することが好ましい。

本発明の第２の態様は、上刃と下刃の間に挿入されたワークを、前記上刃と前記下刃の協働により切断し、前記上刃を保持する上刃ホルダと、前記上刃ホルダに当接する上刃フレームと、前記上刃フレームに前記上刃ホルダを着脱自在に固定する固定装置とを備える切断装置における上刃ホルダの取外し方法である。即ち、この方法は、前記上刃ホルダと前記固定装置との係合によって、前記上刃ホルダを、前記上刃ホルダの移動方向をその延伸方向に案内する蟻溝の延伸方向に移動するように案内して、前記上刃を前記下刃に対向させた位置から離すと共に、前記上刃ホルダが案内される方向が鉛直となるように、前記上刃ホルダの長手方向に平行な軸を中心軸として前記フレームを前記上刃及び前記上刃ホルダと共に回転させ、前記上刃ホルダが案内される前記方向に移動自在となるように、前記固定装置による前記上刃ホルダの固定を解除することを要旨とする。

本発明は、安全且つ簡単に、上刃を保持するホルダを交換することが可能な切断装置及び切断装置における上刃ホルダの取外し方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係る切断装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る切断装置の正面図である。 図２に示す切断装置の上刃ホルダと下刃ホルダの位置関係を示す側面図である。 図２に示す下刃フレームの正面図である。 斜め後方から見た下刃フレーム、下刃ホルダ、下刃の分解斜視図である。 下刃ホルダに形成される蟻溝の拡大斜視図である。 直線シリンダの側面図である。 図２に示す上刃フレームの背面図である。 斜め後方から見た上刃フレーム、上刃ホルダ、上刃の分解斜視図である。 図８における１０−１０断面図である。 上刃ホルダに形成される蟻溝の拡大斜視図である。 上刃フレームの回転動作を示す説明図であり、（ａ）は上刃フレームが「切断実行位置」にある状態、（ｃ）は上刃クレームが「上刃整備位置」にある状態を示し、（ｂ）は（ａ）と（ｃ）の中間状態を示す。 上刃ホルダに形成される係合部の一例及び当該係合部にスイングシリンダの駆動部が挿入される様子を示す説明図である。 スイングシリンダの動作を説明するための平面図及び側面図であり、（ａ）は駆動部の収縮状態、（ｂ）は（ａ）と同じ方向から見た駆動部の伸長状態を示す。 係合部が形勢された場合における図８の１５−１５断面図である。 上刃ホルダを上刃フレームから取外す時の上刃ホルダとその周辺の位置関係を段階的に示す概略図である。

本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１及び図２は、それぞれ本実施形態に係る切断装置の平面図及び正面図である。図３は、図２に示す切断装置の上刃ホルダと下刃ホルダの位置関係を示す側面図である。

以下、説明の便宜上、方向を次のように定義する。図２に示す切断装置２０において紙面の手前方向（即ち、図１及び図３における切断装置２０の右方）を「前」、紙面よりも奥方向（即ち、図１及び図３における切断装置２０の左方）を「後」と定義する。また、図２に示す切断装置２０において左方を「左」、右方を「右」と定義し、床面Ｆに向かう鉛直方向を「下」、その反対方向を「上」と定義する。

図１に示すように、本実施形態の切断装置２０は、鋼板等のワークＷを搬送する搬送ラインＤＬに設置される。なお、ワークＷは図１の右側から左側に搬送されるものとする。搬送ラインＤＬの上流側からみて切断装置２０の右脇には下刃６４（下刃フレーム６０）を駆動するため動力部２２が設置されている。この動力部２２は、モータ２４と、モータ２４に接続された減速機２６とから構成されており、モータ２４からの動力（回転力）は、減速機２６によってトルクを高めた上で切断装置２０内のクランクシャフト２８に伝達されている。

図２に示すように、切断装置２０は、ハウジング３０と、上刃ホルダ４２を介して上刃４４を保持する上刃フレーム４０と、下刃ホルダ６２を介して下刃６４を保持する下刃フレーム６０と、上述の動力部２２と、上刃フレーム４０を回転させる回転駆動機構８０とを備える。本実施形態において、上刃４４は固定刃であり、下刃６４は可動刃である。即ち、ワークＷの切断時において、上刃４４の位置は固定され、下刃６４の位置は動力部２２によって上下動する。つまり、本実施形態の切断装置２０は、固定された上刃４４と上下動する下刃６４との協働によって、ワークＷを切断する。

ハウジング３０は、支柱３２、３２と、ビーム３４と、ビーム３５と備える。支柱３２、３２は、搬送ラインＤＬの位置を中央として、その左右の床面Ｆに立設されている。ビーム３４は、各支柱３２、３２の上部を連結している。一方、ビーム３５は、各支柱３２、３２の下部を連結している。

各支柱３２の上部には、取付穴３６形成され、この取付穴３６にベアリング３７が装着されている。このベアリングには、後述する、上刃フレーム４０の支持部４８が挿入される。

一方、各支柱３２、３２の下部で互いに対向する面には、ガイドレール３３が取り付けられている。ガイドレール３３は、後述する下刃フレーム６０を上下方向に摺動可能に支持している。さらに、各支柱３２、３２においてガイドレール３３が設置された箇所よりも下側の部分には取付穴３８が形成され、この取付穴３８にベアリング３９が装着されている。このベアリングには、下刃フレーム６０の上下動を担うクランクシャフト２８が挿入されている。なお、クランクシャフト２８と下刃フレーム６０とは、連結部材２９によって接続されている。

ハウジング３０の前方には、搬送ラインから搬送されたワークＷを載置するためのテーブル９０が設けられている。テーブル９０は、左右方向に延伸する板材９６を介して支柱３２、３２に固定されている。また、テーブル９０の上面９１はワークＷの載置面９０ａより僅かに下方に形成され、載置面９０ａは上流側の搬送ラインＤＬの載置面から、上刃４４と下刃６４による切断面（切断領域）の近傍まで水平に延在している。即ち、上下方向における上面９１の位置（高さ）は、搬送ラインＤＬの載置面の位置より僅かに下方にある。

本実施形態のテーブル９０は、例えば図２及び図３に示すように、左右方向に所定の間隔で配列した複数の棒状部材９４で構成される。各棒状部材９４は、前後方向に延伸し、上面９１が形成されており、棒状部材９４を支える板材９６とによって一体的に構成されており、下刃フレーム６０との干渉を避けるために、左右方向から見てＴ字状または逆Ｌ字状の断面を有する。

次に、本実施形態の下刃、下刃ホルダ、下刃フレーム等について説明する。
図４は下刃フレーム６０の正面図であり、図５は斜め後方から見た下刃フレーム６０、下刃ホルダ６２、下刃６４の分解斜視図である。また、図６は下刃ホルダ６２に形成される蟻溝７０の拡大斜視図、図７は直線シリンダ１００の側面図である。なお、図５において下刃フレーム６０の下部の図示は省略している。

下刃フレーム６０は下刃ホルダ６２を介して下刃６４を保持する。具体的には下刃ホルダ６２が下刃６４を保持し、下刃フレーム６０はこの下刃ホルダ６２を保持する。

図４に示すように、下刃フレーム６０は、左右方向に延伸し、略矩形の断面を有する筒状に形成されている。下刃フレーム６０は、下刃ホルダ６２を保持してワークＷの切断する位置を規定する共に、ワークＷの切断時に発生する下刃６４への応力を受け止め、下刃６４や下刃ホルダ６２の変形を防止する。

図５に示すように、下刃フレーム６０の上部には、左右方向に亘って上方に突出する突部６０ａが形成されている。この突部６０ａには、下刃ホルダ６２を保持するための溝部６６が左右方向に亘って形成されている。溝部６６は下刃ホルダ６２の形状に合わせて形成され、下刃ホルダ６２が装着可能とするために、前方及び上方は開口している。即ち、この溝部６６の内面は、左右方向から見て略Ｌ字状に形成されている。具体的には、溝部６６の前面６６ａは前後方向に対して直交している。また、溝部６６が形成された突部６０ａには、直線シリンダ１００（図７参照）が、その駆動軸線１０６を前後方向と平行にして装着されており、駆動部１０４のみが溝部６６の前面６６ａから伸縮可能に突出している。

また、下刃フレーム６０の底面６０ｂにはジョイント部６１が設けられている。ジョイント部６１は、下刃フレーム６０と連結部材２９を揺動自在に接続する。図２に示すように、この連結部材２９は、更に、クランクシャフト２８とも揺動自在に接続している。従って、連結部材２９は、クランクシャフト２８の回転によって揺動しながら上下動し、これに合わせて下刃フレーム６０もガイドレール３３に支持されながら上下動する。

図５に示すように、下刃６４は、前後方向に短く、且つ上下方向に長い矩形の断面を有する帯板状に形成される。下刃６４は、その長手方向が左右方向に平行となるように下刃ホルダ６２に固定される。即ち、下刃６４の長手方向は、ワークＷの挿入方向に対して水平に直交する。また、下刃６４は、固定刃である上刃４４よりも所定の間隙を置いて後方に位置する（図３参照）。さらに、通常はテーブル９０の上面９１（載置面９０ａ）に載置されたワークＷとの干渉を避けるために、上面９１よりも下方の位置で待機している。なお、下刃６４の前面６４ａから背面６４ｂに向けて、左右方向に所定の間隔を置いて、ボルト等が挿通される取付穴６４ｃが形成されている。

下刃ホルダ６２は、左右方向に延伸し、略矩形の断面を有する角柱状に形成され、下刃フレーム６０に装着された後述の直線シリンダ１００を用いて下刃フレーム６０の溝部６６に着脱可能に保持される。また、下刃ホルダ６２にも、下刃６４を保持するための溝部６８が形成されている。溝部６８は、下刃の背面６４ｂが当接する内壁６８ａと、下刃の底面６４ｄが当接する内壁６８ｂとを有し、前方及び上方は開口している。また、溝部６８は、下刃６４がほぼ隙間無く嵌まるように、下刃６４の形状に合わせて形成されている。下刃ホルダ６２の背面６２ａは、前後方向に略直交し、左右方向に延伸するように形成される。また下刃ホルダ６２の底面６２ｂは左右方向に延伸するように水平に形成される。従って、下刃ホルダ６２は、左方向又は右方向から見て、Ｌ字状の断面を有するように形成されている。なお、下刃６４の背面６４ｂが当接する内壁６８ａには、下刃６４に形成された取付穴６４ｃの位置に合わせて、固定用のボルト等が挿通する貫通孔６２ｃが形成されている。

下刃ホルダ６２が下刃フレーム６０に装着されるとき、下刃ホルダ６２の背面６２ａと底面６２ｂは、下刃フレーム６０に形成される溝部６６の前面６６ａ及び底面６６ｂに、それぞれ当接する。

図５及び図６に示すように、下刃ホルダ６２の背面６２ａには、上下方向に延伸する蟻溝７０が、左右方向に所定の間隔をおいて複数形成されている。各蟻溝７０は、上下方向に略Ｔ字状の断面を有するように形成されている。また、各蟻溝７０の２つの端部のうちの一方は、下刃フレーム６０に設置される直線シリンダ１００の駆動部１０４（図７参照）が挿入可能なように、底面６２ｂで開口している。具体的には、蟻溝７０は、背面６２ａで所定の間隔Ｇ１を置きながら、上下方向に沿って互いに平行に延伸する一対の鍔部７０ａ、７０ａと、この一対の鍔部７０ａ、７０ａよりも下刃ホルダ６２の内部に位置し、所定の間隔Ｇ２を置きながら上下方向に沿って互いに平行に延伸する内壁７０ｂ、７０ｂとを有する。

図７に示すように、蟻溝７０に係合する直線シリンダ１００は例えば周知の油圧シリンダであり、駆動軸線１０６に沿って伸縮する駆動部１０４と、駆動部１０４を摺動可能に収容する円筒部１０８とを有する。

駆動部１０４は、駆動軸線１０６に沿って伸縮する棒状の首部１１０と、首部の先端に固定された頭部１１２とを有する。駆動軸線１０６に直交する方向における首部１１０の長さ（即ち幅、或いは、首部が丸棒である場合は直径）Ｄ１は、下刃ホルダ６２の蟻溝７０を構成する鍔部７０ａ、７０ａの間隔Ｇ１よりも小さい。また、頭部１１２は、駆動軸線１０６に対して直交する円盤等の板材であり、その直径（幅）Ｄ２は蟻溝７０の鍔部７０ａ、７０ａの間隔Ｇ１よりも大きく、且つ、蟻溝７０の内壁７０ｂ、７０ｂ間の間隔Ｇ２よりも小さい。従って、頭部１１２は、蟻溝７０内でその延伸方向に移動可能であるものの、当該延伸方向に直交する方向には、鍔部７０ａ、７０ａが干渉し、抜け出せないようになっている。

従って、直線シリンダ１００を用いて下刃ホルダ６２を下刃フレーム６０へ固定する際には、直線シリンダ１００の駆動部１０４を伸長させた状態で、下刃ホルダ６２の底面６２ｂに形成された蟻溝７０の開口から駆動部１０４の頭部１１２を挿入する。さらに、頭部１１２が蟻溝７０内に置かれた状態で駆動部１０４を収縮させる。その結果、頭部１１２は蟻溝７０と係合し、蟻溝７０の鍔部７０ａ、７０ａを下刃フレーム６０に押圧する。従って、下刃ホルダ６２は、下刃フレーム６０に対して安定に保持される。逆に、この駆動部１０４が蟻溝内で伸長した場合、蟻溝７０との係合が解除される。しかしながら、駆動部１０４は下刃ホルダ６２の背面６２ａからは直接抜け出せない構造を有する。そのため、蟻溝７０との係合が解除された状態では、下刃ホルダ６２の移動可能な方向は上下方向のみに制限されている。

なお、この直線シリンダ１００は、直線シリンダ１０２として、上刃ホルダ４２を上刃フレーム４０に固定する際にも使用される。上刃ホルダ４２には蟻溝５２が形成され、この蟻溝に頭部１１２が係合する。直線シリンダ１０２を用いて上刃ホルダ４２を上刃フレーム４０に固定する手順は上述と同様である。

次に、本実施形態の上刃４４、上刃ホルダ４２、上刃フレーム４０、について説明する。図８は、上刃フレーム４０の背面図である。図９は斜め後方から見た上刃フレーム４０、上刃ホルダ４２、上刃４４の分解斜視図である。図１０は、図８における１０−１０断面図である。図１１は、上刃ホルダ４２に形成される蟻溝５２の拡大斜視図である。

図８に示すように、上刃４４は、前後方向に短く、且つ上下方向に長い矩形の断面を有する帯板状に形成されている。また、上刃４４は、その長手方向が左右方向に略平行で、且つ、背面４４ａが鉛直となるように上刃ホルダ４２に固定される。即ち、上刃４４の長手方向は、ワークＷの挿入方向に対して水平に直交する。また、上刃４４は、可動刃である下刃６４よりも前方に位置する。なお、上刃４４の背面４４ａから前面４４ｂに向けて、左右方向に所定の間隔を置いて、ボルト等が挿通される貫通孔４４ｃが形成されている。また、上刃４４は、切断を容易にするために左右方向に沿って水平面に対して所定のレーキ角（例えば２°程度）だけ傾斜している。

図８に示すように、上刃ホルダ４２は、左右方向に延伸する、略矩形の断面を有した角柱状に形成されている。また、上刃ホルダ４２は、平坦に形成された上面（第１の側面）４２ａ及び前面（第２の側面）４２ｂとを有する。さらに、上刃ホルダ４２には、上刃４４を保持するための溝部４３が形成されている。この溝部４３は、上刃フレーム４０に上刃ホルダ４２が取り付けられた状態で、下刃６４に対向する位置に形成される。図９に示すように、溝部４３は、上刃４４がほぼ隙間無く嵌まるように、上刃４４の形状に合わせて左右方向に延伸し、且つ、左右方向からみてＬ字状の内壁を有するように形成される。即ち、溝部４３は、上刃４４の前面４４ｂに当接する内壁４３ａと、上刃４４の上面４４ｄに当接する内壁４３ｂとを有し、上刃４４を装着するために後方及び下方は開口している。なお、内壁４３ａには、上刃４４に形成された貫通孔４４ｃの位置に合わせて、固定用のボルト等が挿通する（又は螺合する）貫通孔（ねじ穴）４３ｃが形成されている。

図９に示すように、上刃ホルダ４２は、上刃フレーム４０の溝部５０に装着される。このとき、上刃ホルダ４２の上面４２ａ及び前面４２ｂは、溝部５０の当接面５０ａ及び当接面５０ｂに、それぞれ当接する。一方、上刃フレーム４０には、第１の固定装置としての直線シリンダ１０２が複数装着されている。直線シリンダ１０２は、溝部５０に装着された上刃ホルダ４２を、上刃フレーム４０に固定する。この直線シリンダ１０２は、図７に示す下刃ホルダ６２固定用の直線シリンダ１００と同一のものを使用できる。直線シリンダ１０２は、その駆動部１０４を上刃ホルダ４２側に向けた状態で上刃フレーム４０に設置されている。

具体的には、上刃ホルダ４２の上面４２ａに、直線シリンダ１０２の駆動部１０４が係合する蟻溝５２が、左右方向に沿って所定の間隔で形成されている。この蟻溝５２は、上刃ホルダ４２の長手方向（左右方向）及び直線シリンダ１０２の固定方向、即ち、駆動部１０４が収縮する方向に対して直交する方向に延伸する。つまり、図１０に示す例では、直線シリンダ１０２の固定方向は上下方向であるため、蟻溝５２は、前後方向（図１０における左右方向）に延伸する。

図１１に示すように、蟻溝５２は、上面４２ａで所定の間隔Ｇ３を置きながら、前後方向方向に沿って互いに平行に延伸する一対の鍔部５２ａ、５２ａと、この一対の鍔部５２ａ、５２ａよりも上刃ホルダ４２の内部に位置し、所定の間隔Ｇ４を置きながら前後方向に沿って互いに平行に延伸する内壁５２ｂ、５２ｂとを有する。間隔Ｇ３は、直線シリンダ１０２の首部１１０の長さＤ１よりも大きく、且つ、直線シリンダ１０２の首部１１０の直径Ｄ２よりも小さい。また、間隔Ｇ４は、首部１１０の直径Ｄ２よりも大きい。

また、蟻溝５２は、前後方向に延伸し、直線シリンダ１０２の頭部１１２が挿入可能なように、前面４２ｂで開口している。つまり、上刃ホルダ４２は、蟻溝５２と直線シリンダ１０２の係合によって、蟻溝５２の延伸方向に沿って案内される。

上刃ホルダ４２を上刃フレーム４０の当接面５０ｂへ固定するには、まず、直線シリンダ１０２の駆動部１０４を伸長させた状態で、上刃ホルダの前面４２ｂに形成された蟻溝５２の開口から駆動部１０４の頭部１１２を挿入する。その後、駆動部１０４を収縮させて、駆動部１０４の頭部１１２を蟻溝５２の鍔部５２ａ、５２ａに押圧する。これにより、上刃ホルダ４２の上面４２ａが上刃フレーム４０の当接面５０ｂに密着した状態になり、図１０に示すように、上刃ホルダ４２は上刃フレーム４０の溝部５０に保持される。

なお、蟻溝５２の延伸方向と、直線シリンダ１０２の固定方向は、それぞれ、前後方向及び上下方向に限定されない。即ち、蟻溝５２の延伸方向と直線シリンダ１０２の固定方向は、左右方向に直交する平面上で互いに直交する限り、図９に示す方向以外の方向でもよい。

上刃フレーム４０について詳述する。
上述したように、上刃フレーム４０は上刃ホルダ４２を介して上刃４４を保持する。具体的には上刃ホルダ４２が上刃４４を保持し、上刃フレーム４０はこの上刃ホルダ４２を保持する。

図８に示すように、上刃フレーム４０は、左右方向に延伸する筒状に形成されている。また、上刃フレーム４０の下部には、上刃ホルダ４２を保持するための溝部５０を有する突部４０ａが、左右方向に亘って下方に突出するように形成されている。上刃フレーム４０は、上刃ホルダ４２を保持してワークＷを切断する位置を規定すると共に、切断時に発生する上刃４４への反力を受け止め、当該上刃４４や上刃ホルダ４２の変形を防止する。

上刃フレーム４０の左側面４０Ｌ及び右側面４０Ｒには、左右方向に延伸する円筒状の支持部４８が設けられている。この支持部４８は、各支柱３２の取付穴３６にベアリング３７を介して取り付けられる。これにより、上刃フレーム４０は支持部４８の回転対称軸を回転中心軸４８ａとして支柱３２、３２に回転可能に支持される。

図１２は、上刃フレームの回転動作を示す説明図である。上刃フレーム４０は、切断を実行するために上刃４４を下刃６４に対向させる「切断実行位置」（図１２（ａ）参照）、又は、上刃４４の取り外し作業や取り付け作業を行うために上刃４４を下刃６４との対向位置から離れた位置に置く「上刃整備位置」（図１２（ｃ）参照）との間で回転する。「上刃整備位置」に上刃フレーム４０が置かれた場合、上刃ホルダ４２を上方に向かって垂直に（延直に）取り外すことが可能である。

本実施形態では、「切断実行位置」から「上刃整備位置」に上刃フレーム４０の位置を変更する場合、上刃４４を後方に且つ上方に移動するように上刃フレーム４０を９０°回転させる。換言すると、図３に示すようにハウジングを左側からみた場合、上刃フレーム４０を時計回りに９０°回転させる。

上述の回転は回転駆動機構８０が行う。即ち、回転駆動機構８０は上刃フレーム４０を回転中心軸４８ａの周りで回転させて、その位置（姿勢）を上記「切断実行位置」、「上刃整備位置」の何れかに固定する。

図１２（ａ）に示すように、回転駆動機構８０は、直線シリンダ８２と、支点部８３と、ジョイント部８５とから構成され、ハウジング３０の上部左側及び上部右側と上刃フレーム４０を連結している。直線シリンダ８２は、例えば周知の油圧シリンダである。この直線シリンダ８２は、駆動軸線８７に沿って伸縮する駆動部８４と、駆動部８４を摺動可能に収容する円筒部８８とを有する。駆動部８４のストローク長Ｌは、ジョイント部８５の支持点８５ａから上刃フレーム４０の回転中心軸４８ａまでの距離Ｒの少なくとも√２倍である。

支点部８３は、ハウジング３０の上部左側及び上部右側で、且つ、前後方向において、上刃フレーム４０の回転中心軸よりも前方の部分に固定される。支点部８３は、左右方向に直交する平面上で直線シリンダ８２（円筒部８８）が揺動するように、且つ、駆動部８４が円筒部８８の下側で伸縮するように、直線シリンダ８２の円筒部８８を支持する。

ジョイント部８５は、上刃フレーム４０の上部左側及び上部右側で、且つ、前後方向において、上刃フレーム４０の回転中心よりも前方の部分に固定される。ジョイント部８５は、直線シリンダ８２が揺動する平面と同一の平面上で直線シリンダ８２（駆動部８４）が揺動するように、駆動部８４の先端を支持する。この支持点８５ａは、上刃フレーム４０が図１２（ａ）に示す「切断実行位置」にある場合、回転中心軸４８ａから前方（図１２（ａ）〜（ｃ）において右方）に向かう角度を０°として、回転中心軸４８ａから上向き４５°の角度に位置する。換言すれば、支持点８５ａは、図１２（ａ）〜（ｃ）において、回転中心軸４８ａを含む水平面を基準として回転中心軸４８ａの周りで反時計回りに４５°回転した線上に位置する。

上刃フレーム４０を図１２（ａ）に示す「切断実行位置」から図１２（ｃ）に示す「上刃整備位置」に回転させるには、直線シリンダ８２の駆動部８４をストローク長Ｌだけ伸長させる。即ち、ジョイント部８５の支持点８５ａが図１２（ａ）に示す位置に置かれた状態で駆動部８４が伸長すると、円筒部８８は支点部８３によってハウジング３０に固定されているので、ジョイント部８５が下方に向かって押圧される。これにより、上刃フレーム４０には図１２（ａ）〜（ｃ）において時計回りに回転するトルクが発生し、図１２（ｂ）に示すように上刃フレーム４０は、時計回りに回転する。なお、この回転により、直線シリンダ８２は支点部８３の支持点８３ａを中心に反時計回りに回転する。その後、駆動部８４がストローク長Ｌまで伸長すると、直線シリンダ８２の回転は時計回りに反転し、最終的には図１２（ｃ）に示すように、上刃フレーム４０は９０°回転し、「上刃整備位置」に至る。この時、支持点８５ａは下向き４５°の角度に位置することになる。

上刃フレーム４０が「切断実行位置」から「上刃整備位置」に９０°回転したとき、上刃ホルダ４２の蟻溝５２は、この回転によって、開口を下向きにして鉛直方向に延伸するようになる。従って、「上刃整備位置」で直線シリンダ１０２の固定を解除すると、上刃ホルダ４２は上下方向のみに移動自在になる。更に、「上刃整備位置」では、上刃４４は下刃６４から十分に離れている。即ち、上刃４４は交換作業等が容易な環境に移動している。従って、上刃ホルダ４２をクレーン等によって容易に且つ安全に吊り上げることが可能になる。

なお、上刃ホルダ４２に対する上刃フレーム４０の保持をより強固にするため、図１３に示す係合部４７を上刃ホルダ４２の前面４２ｂに形成し、図１４に示すスイングシリンダ１２０を上刃フレームに設置して、この係合部４７に係合させてもよい。

図１３に示すように、係合部４７は、例えば、上下方向に延伸し、略Ｔ字状の断面を有する蟻溝状に形成される。即ち、係合部４７は、前面４２ｂで所定の間隔Ｇ５を置きながら、上下方向に沿って互いに平行に延伸する一対の鍔部４７ａ、４７ａと、この一対の鍔部４７ａ、４７ａよりも上刃ホルダ４２の内部に位置し、所定の間隔Ｇ６を置きながら上下方向に沿って互いに平行に延伸する内壁４７ｂ、４７ｂとを有する。また、蟻溝として形成されるように、鍔部４７ａ、４７ａの間隔Ｇ５は、内壁４７ｂ、４７ｂの間隔Ｇ６よりも狭い。なお、この係合部４７を蟻溝状に形成するため、延伸方向における２つの端部のうちの一方は、上刃ホルダ４２の底面４２ｄで開口している。

一方、上刃フレーム４０には、上刃ホルダ４２を上刃フレーム４０に着脱自在に固定する第２の固定装置としてのスイングシリンダ１２０が設置される。図１４に示すように、スイングシリンダ１２０は、駆動軸線１２６に沿って伸縮すると共に、伸長状態において、駆動軸線１２６の周りで９０°回転する駆動部１２４と、駆動部１２４を摺動可能に収容する円筒部１２５とを有する。即ち、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、収縮状態にある駆動部１２４（図１４（ａ）の実線で示す）が、駆動軸線１２６に沿って伸長した状態（図１４（ａ）の点線で示す）に至る過程で、駆動軸線１２６の周りで９０°回転する（図１４（ｂ）の上図を参照）。また、スイングシリンダ１２０はこの逆の動作も行う。即ち、駆動部１２４が収縮する方向が、スイングシリンダ１２０による上刃ホルダ４２の固定方向である。

駆動部１２４は、駆動軸線１２６に沿って伸縮する棒状の首部１２７と、首部の先端に固定された頭部１２８とを有する。駆動軸線１２６に直交する方向における首部１２７の長さ（即ち幅、或いは、首部が丸棒である場合は直径）Ｄ３は、係合部４７の鍔部４７ａ、４７ａの間隔Ｇ５よりも小さい。頭部１２８は、駆動軸線１２６に対して直交する平板であり、駆動軸線１２６から見て互いに直交する長辺（長軸）１２８ａと短辺（短軸）１２８ｂとを有する略楕円状に形成されている。頭部１２８は、首部１２７の回転状態及び伸縮状態に応じて係合部４７と係合するような寸法を有する。即ち、頭部１２８の短辺１２８ｂの長さＬＳは、鍔部４７ａ、４７ａの間隔Ｇ５よりも小さい。また、頭部１２８の長辺１２８ａの長さＬＬは、鍔部１７ａ、４７ａの間隔Ｇ５よりも大きく、且つ、内壁４７ｂ、４７ｂの間隔Ｇ６よりも小さい。

従って、スイングシリンダ１２０を用いて、上刃ホルダ４２を上刃フレーム４０に固定する場合、駆動部１２４を図１４（ｂ）に示す伸長状態に保ったまま、鍔部４７ａ、４７ａの間を通過するように頭部１２８の長辺１２８ａが鍔部４７ａの延伸方向が平行にした体勢で、頭部１２８を係合部４７に挿入する。その後、駆動部１２４を駆動軸線１２６の周りで９０°回転させ、収縮させる。その結果、長辺１２８ａの延伸方向に延在した伸頭部１２８の一部が、鍔部４７ａ、４７ａを上刃フレーム４０に押圧し、その結果、図１５に示すように、上刃ホルダ４２が上刃フレーム４０に固定される。

図１６は、上刃ホルダ４２を上刃フレーム４０から取外す時の上刃ホルダ４２とその周辺の位置関係を段階的に示す概略図である。図１６（ａ）〜（ｄ）の各図において、右図は左側方からみた上刃フレーム４０を、左図は後方からみた上刃フレーム４０を示している。また、これら図では、係合部４７が形成された形態の上刃ホルダ４２と、スイングシリンダ１２０が装着された形態の上刃フレーム４０を例に挙げている。なお、図１６では、説明の便宜上、直線シリンダ１０２とスイングシリンダ１２０を同一平面上に図示している。

図１６（ａ）は、上刃フレーム４０を「上刃整備位置」に回転させた状態を示している。即ち、上刃ホルダ４２の蟻溝５２と直線シリンダ１０２との係合によって、上刃ホルダ４２の移動方向は、直線シリンダ１０２による上刃フレーム４０への固定方向に対して直交する方向（即ち、蟻溝５２の延伸方向）に制限されている。換言すれば、上刃ホルダ４２は蟻溝５２の延伸方向のみに移動するように案内されている。図１６（ａ）に示す状態では、直線シリンダ１０２とスイングシリンダ１２０の両者が、上刃ホルダ４２を上刃フレーム４０に固定している。また、上刃フレーム４０を９０°回転させたことによって、上刃フレーム４０の当接面５０ａがほぼ水平になっている。従って、この状態で、直線シリンダ１０２とスイングシリンダ１２０の各固定を解除しても、当接面５０ａが上刃ホルダ４２を下方から支えるため、上刃ホルダ４２が上刃フレーム４０の溝部５０から脱落することはない。

図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示す状態で直線シリンダ１０２とスイングシリンダ１２０の各固定を解除した状態を示している。即ち、直線シリンダ１０２の駆動部１０４は、右上の拡大図に示すように、蟻溝５２内で後方に（即ち、この図における左方に）移動し、鍔部５２ａ、５２ａの押圧を解除する。更に、スイングシリンダ１２０の駆動部１２４も伸長すると共に、駆動軸線１２６（図１４参照）の周りを９０°回転して、係合部４７との係合を解除する。つまり、図１６（ｂ）に示す状態では、上刃ホルダは上方に案内される状態になっている。ただし、直線シリンダ１０２の頭部１２８が蟻溝５２内にあるため、上刃ホルダ４２は上方以外の方向に移動することが規制されている。

次に、図１６（ｂ）に示す状態から吊治具（図示せず）等を用いて、上刃ホルダ４２を上方に徐々に吊り上げ（図１６（ｃ）参照）、更に、上刃ホルダ４２の前面４２ｂに形成された蟻溝５２の開口から、直線シリンダ１０２の頭部１２８を、取り外す（図１６（ｄ）参照）。この時、スイングシリンダ１２０と係合部４７との係合も既に解除されており、上刃ホルダ４２を自由に移動させることができる。

以上、本実施形態によれば、上刃ホルダは、その側面に形成された蟻溝が直線シリンダ（固定装置）と係合した状態で、当該直線シリンダによって上刃フレームに固定される。この蟻溝と直線シリンダとの係合によって上刃ホルダの移動方向は、直線シリンダの固定方向に対して直交する方向に案内される。本実施形態では、この移動方向が鉛直となるように上刃フレームを回転させ、上刃フレームに対する上刃ホルダの固定を解除する。従って、下刃から離れた作業性の良い場所で、上刃ホルダを上方に、上刃フレームに対してスライドさせながら取外すことが出来る。また、上述の移動方向を鉛直に向けた状態で上刃ホルダを直線シリンダに係合させ、更に、この直線シリンダで上刃ホルダを上刃フレームに固定することが出来る。即ち、本発明は、安全且つ簡単に、上刃を保持するホルダを交換することが可能な切断装置及び切断装置における上刃ホルダの取外し方法を提供できる。

なお、本実施形態の回転駆動機構８０は、直線シリンダを使用したが、本発明はこれに限定されずに上刃フレーム４０を回転できるあらゆる機構を適用できる。例えば、上刃フレーム４０の支持部４８をモータや、モータを介したチェーンなどで直接回転駆動させてもよい。この場合でも、上述と同一の効果が奏する。

ＤＬ…搬送ライン、Ｗ…ワーク（加工対象物）、２０…切断装置、３０…ハウジング、４０…上刃フレーム、４２…上刃ホルダ、４４…上刃、４７…係合部、４８ａ…回転中心軸（上刃フレーム）、５０…溝部（上刃フレーム）、５０ａ…当接面（上刃フレーム）、５０ｂ…当接面（上刃フレーム）、５２…蟻溝、６０…下刃フレーム、６２…下刃ホルダ、６４…下刃、７０…蟻溝（下刃ホルダ）、８０…回転駆動機構、８２…直線シリンダ、８３…支点部、８４…駆動部、８５…ジョイント部、９０…テーブル、９０ａ…載置面、１００…直線シリンダ、１０２…直線シリンダ、１２０…スイングシリンダ

Claims (6)

1. 上刃と下刃との間に挿入されたワークを、前記上刃と前記下刃の協働により切断する切断装置であって、
   前記上刃を保持し、第１の側面および第２の側面を有する上刃ホルダと、
   前記第１の側面に当接する第１の当接面および前記第２の側面に当接する第２の当接面からなる溝部を有する上刃フレームと、
   前記上刃ホルダを前記上刃フレームの前記第１の当接面に着脱自在に固定する第１の固定装置と、
   前記上刃フレームの長手方向に平行な軸を中心軸として、前記上刃フレームを回転可能に支持するハウジングと、
   前記上刃フレームを回転させる回転駆動機構とを備え、
   前記第１の側面には、前記上刃ホルダの長手方向及び前記第１の固定装置の固定方向に対して直交する方向に延伸し、その端部が前記第２の側面で開口すると共に、前記第１の固定装置との係合によって前記上刃ホルダの移動方向をその延伸方向に案内する蟻溝が形成され、
   前記駆動機構は、前記上刃を前記下刃に対向させた位置から離すと共に、前記第２の側面における前記蟻溝の開口を下向きとして前記蟻溝の延伸方向が鉛直となるように前記上刃フレームを回転させる
   ことを特徴とする切断装置。
2. 前記第１の固定装置は、前記第１の当接面への前記上刃フレームの固定方向に伸縮自在、且つ、前記蟻溝の延伸方向から前記蟻溝に嵌合する駆動部を有することを特徴とする請求項１に記載の切断装置。
3. 前記上刃フレームの前記第２の当接面に、前記上刃ホルダを着脱自在に固定する第２の固定装置を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の切断装置。
4. 前記第２の固定装置は、前記上刃フレームの固定方向に伸縮自在で、且つ、その周りに回転自在な駆動部を有し、
   前記第２の側面には、前記第２の固定装置の駆動部と係合する係合部が形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の切断装置。
5. 前記第２の固定装置の駆動部は、棒状の首部と、前記首部の先端に固定され、前記係合部に係合する頭部とを有することを特徴とする請求項４に記載の切断装置。
6. 上刃と下刃の間に挿入されたワークを、前記上刃と前記下刃の協働により切断し、前記上刃を保持する上刃ホルダと、前記上刃ホルダに当接する上刃フレームと、前記上刃フレームに前記上刃ホルダを着脱自在に固定する固定装置とを備える切断装置において、
   前記上刃ホルダと前記固定装置との係合によって、前記上刃ホルダを、前記上刃ホルダの移動方向をその延伸方向に案内する蟻溝の延伸方向に移動するように案内して、
   前記上刃を前記下刃に対向させた位置から離すと共に、前記上刃ホルダが案内される方向が鉛直となるように、前記上刃ホルダの長手方向に平行な軸を中心軸として前記フレームを前記上刃及び前記上刃ホルダと共に回転させ、
   前記上刃ホルダが案内される前記方向に移動自在となるように、前記固定装置による前記上刃ホルダの固定を解除する
   ことを特徴とする切断装置における上刃ホルダの取外し方法。

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