JP7237336B2 - 切断機 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 販売場所：パナソニックエコテクノロジーセンター株式会社、販売日：平成３０年５月１３日

本発明は、種々の対象物の切断に用いられる切断機に関する。

産業廃棄物などの種々の対象物の切断に用いられる切断機として、従来、特許文献１に示すような装置がある。これは、下側に位置する固定刃に対して、上側に位置する可動刃が流体圧シリンダによって上下に移動するものであって、対象物は固定刃と可動刃に挟まれて切断される。

特開平７－２２３１１０号公報

ところで、特許文献１に示すような固定刃と可動刃を備える切断機においては、固定刃に対して可動刃が上下方向にのみ移動し、それ以外の方向には全く動かないものであれば、固定刃と可動刃がすれ違う際の状態が常に一定になるので、高い切断性能が維持され、理想的である。しかしながら、現実には、可動なものである以上、部材間のクリアランスやガタツキなどがあるため、上下方向以外の方向への移動を完全になくすことはできない。そこで、可動刃について、上下方向に移動可能でありながら、それ以外の方向への移動をできる限り抑えられる構造のものが求められている。

本発明は、このような事情を鑑みたものであり、固定刃に対して上下に移動可能な可動刃を有するものであって、可動刃の前後左右方向の移動を抑えることで高い切断性能が得られる切断機を提供することを目的とする。

本発明のうち請求項１の発明は、固定刃と、該固定刃に対して上下に移動可能な可動刃と、該可動刃の移動を案内する案内部を備え、前記可動刃は、左右一対の被挟持部を有しており、該被挟持部は、上下に延びるものであって、前摺接面と後摺接面を有しており、前記被挟持部が左右端部へ向けて先細るように、前記前摺接面と前記後摺接面の一方が左右方向に対して傾斜しており、他方が左右方向に対して平行であり、前記案内部は、前記可動刃の前記被挟持部を上下に摺動可能な状態で前後から挟持するものであって、前記前摺接面に前側から当接する前当接部および前記後摺接面に後側から当接する後当接部と、前記前当接部と前記後当接部の少なくとも一方を前記被挟持部に対して押し付ける押圧部を有することを特徴とする。

本発明のうち請求項２の発明は、前記可動刃が前記固定刃の後側に位置するものであって、前記後摺接面が左右方向に対して傾斜しており、前記前摺接面が左右方向に対して平行であることを特徴とする。

本発明のうち請求項３の発明は、前記前摺接面は、前記可動刃の前面に対して後側へ凹んだ面であり、左右の前記前摺接面が同一平面上に位置するものであることを特徴とする。

本発明のうち請求項４の発明は、前記押圧部が、前記前当接部を前記前摺接面に対して押し付ける前押圧部と、前記後当接部を前記後摺接面に対して押し付ける後押圧部を有することを特徴とする。

本発明のうち請求項１の発明によれば、可動刃の被挟持部が左右端部へ向けて先細る形状であって、この被挟持部を案内部により前後から挟持して押圧してあるので、可動刃に対しては、左右端部の被挟持部において、前後両側からの力が作用するとともに、左右の内側向きの力が作用する。これにより、可動刃の前後方向および左右方向への移動が抑えられ、高い切断性能が得られる。また、前摺接面と後摺接面のどちらかが左右方向に対して平行なので、その平行な方の面により、可動刃を前後方向に精度よく位置決めすることができる。

本発明のうち請求項２の発明によれば、可動刃において固定刃側の前摺接面が左右方向に対して平行であるので、固定刃の前後方向の位置を基準として位置決めしやすいものとなっている。

本発明のうち請求項３の発明によれば、左右の前摺接面が、同一平面上に位置するように、可動刃の前面を凹ませて形成したものなので、可動刃の前後方向の位置決め精度がより高いものとなっている。

本発明のうち請求項４の発明によれば、押圧部が前押圧部と後押圧部を有するので、可動刃の前後方向の位置調整が容易なものとなる。

切断機の可動刃部分の横断面図（図３（ａ）のＡ－Ａ線断面図）である。 図１の右端部の拡大図である。 切断機の全体を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 切断機の全体の縦断面図（図３（ａ）のＢ－Ｂ線断面図）である。

以下、本発明の切断機の具体的な内容について説明する。この切断機は、種々の対象物の切断に用いることができるものであるが、ここでは、金属や樹脂など様々な素材からなる産業廃棄物を切断するために用いられるものを例に挙げる。なお、以下において、前側とは図３（ｂ）における左側、後側とは図３（ｂ）における右側を示し、左右とは、図３（ａ）における左右を示す。

図３および図４に示すように、この切断機は、前後にそれぞれ設けた前架台４ａおよび後架台４ｂと、前架台４ａと後架台４ｂの間に設けた前後方向から見て門形の枠体５を備える。前架台４ａおよび後架台４ｂは、同じ大きさのものであって、何れも略直方体形の骨組み構造からなり、上面と左右面に板材を設けて強度を高めてある。枠体５は、左右の側壁部５１と、両側壁部５１の上端部に左右にわたって横架した梁部５２からなる。側壁部５１は、縦長の略直方体形で、内壁面部５１１、前壁面部５１２、後壁面部５１３、上壁面部５１４および下壁面部５１５からなり、左右の外側に向けて開口した箱状のものである。この箱状の側壁部５１の内部には、前壁面部５１２から後壁面部５１３まで前後に延びる補強板５１６を上下に複数枚並べて設けて強度を高めてある。また、梁部５２は、板状のものであって、両側壁部５１の上壁面部５１４の上に載置して固定してある。そして、前架台４ａの後端部を枠体５の側壁部５１の前面（前壁面部５１２）に接続してあり、後架台４ｂの前端部を枠体５の側壁部５１の後面（後壁面部５１３）に接続してある。

前架台４ａの上には、前後に延びる投入用コンベア６ａを設けてある。また、後架台４ｂの上には、前後に延びる排出用コンベア６ｂを設けてある。さらに、後架台４ｂの内部の、排出用コンベア６ｂの下側位置には、前後に延びる補助排出用コンベア６ｃを設けてある。投入用コンベア６ａ、排出用コンベア６ｂおよび補助排出用コンベア６ｃは、何れも前後に配置したプーリー６１と、それらのプーリー６１に巻きかけたゴムベルト６２からなるベルトコンベアであり、上面に乗せた切断の対象物を前から後へ向けて移動させる向きにプーリー６１が回転するものである。なお、投入用コンベア６ａおよび排出用コンベア６ｂに対して左右には、前後に延びるガイド壁６３を設けてあり、運ばれる対象物が脱落しないようにしてある。また、補助排出用コンベア６ｃは、投入用コンベア６ａおよび排出用コンベア６ｂよりもプーリー６１の径が小さく、また前端部が後架台４ｂから前側へ突出しており枠体５の前後方向中央に位置している。

そして、枠体５に、固定刃１と、固定刃１に対して上下に移動可能な可動刃２と、可動刃２の移動を案内する案内部３を設けてある。固定刃１は、枠体５の前後方向中央よりやや前側に位置しており、固定刃１の上面が投入用コンベア６ａのゴムベルト６２の上面と略同じ高さになっている。また、可動刃２は、枠体５の前後方向略中央、すなわち固定刃１の後側に位置しており、上がったとき（図４の実線で示した状態）においては固定刃１と離隔しており、下がったとき（図４の二点鎖線で示した状態）に固定刃１とすれ違って対象物を切断するものである。さらに、案内部３は、枠体５の側壁部５１の内壁面部５１１の左右方向内側面に設けてある。以下、それぞれについてより詳細に説明する。

まず、固定刃１について説明する。枠体５の下部の前後方向中央よりやや前側位置には、左右の側壁部５１の間に固定刃支持板５３を設けてある。固定刃支持板５３は、長方形の下辺を台形形状に切り欠いた形状のものであり、両側壁部５１の内壁面部５１１に内側から当接していて、内壁面部５１１の外側からボルト止めして固定してある。固定刃支持板５３の上面の高さは、前架台４ａおよび後架台４ｂの高さと略同じである。また、固定刃支持板５３の後面には、傾斜板５４を設けてある。傾斜板５４は、後側へ向けて下方へ傾斜する板状のものであって、固定刃支持板５３と補助排出用コンベア６ｃの間の隙間を上側から塞いでいる。そして、固定刃支持板５３の上に固定刃１を載置してあって、上側からボルト止めして固定してある。

固定刃１は、略直方体形のブロック状の固定刃本体１１を有している。固定刃本体１１の高さは、投入用コンベア６ａの高さと略同じであり、すなわち、投入用コンベア６ａの上面と固定刃本体１１の上面の高さ位置も略同じである。そして、固定刃本体１１の上後側部分が矩形形状に切り欠いてあり、この部分に刃物１２を取り付けてある。刃物１２は、左右に延びる断面長方形の板状のものであって、後側から固定刃本体１１に対してボルト止めしてあり、上後側の辺が切っ先になっている。なお、刃物１２は、上下および前後に対称な形状であって、上下および前後に反転させて固定刃本体１１に取付可能であり、左右に延びる４つの辺は全て切っ先として用いることができる。

次に、可動刃２について説明する。枠体５の梁部５２には、正面視して略コ字形のモータ台２４１を左右に２つ並べて設けてあり、モータ台２４１の上にそれぞれモータ２４を設けてある。モータ台２４１は、前後面を板材で塞いであるが、図３（ａ）では板材を透過して表示してある。モータ２４は、その回転軸が垂直下向きとなるように設けてあり、モータ台２４１の上側に位置する減速機２４２およびモータ台２４１の内側に位置するカップリング２４３を介して、ボールネジ２５を取り付けてある。ボールネジ２５は、ネジ軸２５１と、ナット２５２からなり、ネジ軸２５１がモータ２４の回転軸と同軸となっている。ネジ軸２５１は、梁部５２を貫通しており、貫通部には上部軸受２５３を設けてある。また、ネジ軸２５１の下端部には、側壁部５１に固定された下部軸受２５４を設けてある。これらの上部軸受２５３および下部軸受２５４により、ネジ軸２５１が軸支されている。そして、ネジ軸２５１に螺合するナット２５２が、冶具２５５を介して可動刃２に固定されている。よって、モータ２４の回転軸とともにボールネジ２５のネジ軸２５１が回転することで、ナット２５２が上下動し、それに伴って可動刃２が上下動する。この際、２台のモータ２４は同期して動作する。

可動刃２は、垂直向きの平板状の可動刃本体２１を有しており、図１および図４に示すように、可動刃本体２１の後面に、左右２つの冶具２５５が固定されている（図２では、ボールネジ２５や冶具２５５を図示省略してある）。可動刃本体２１は、左右幅が枠体５の左右の側壁部５１の内寸よりもわずかに短く、上辺を略矩形状に切り欠いてあり、下辺は水平方向に対して正面視して右上がりの向きに傾斜している。そして、可動刃本体２１の下前側部分が矩形形状に切り欠いてあり、この部分に刃物２２を取り付けてある。刃物２２は、左右に延びる断面長方形の板状のものであって、前側から可動刃本体２１に対してボルト止めしてあり、下前側の辺が切っ先になっている。なお、刃物２２は、固定刃１のものと同様に、上下および前後に対称な形状であって、上下および前後に反転させて可動刃本体２１に取付可能であり、左右に延びる４つの辺は全て切っ先として用いることができる。

さらに、図１および図２に示すように、可動刃２は、上面視して左右対称であって、その両端部に左右一対の被挟持部２３を形成してある。被挟持部２３は、可動刃本体２１の左右辺に沿って上下に延びるものであって、前摺接面２３ａと、後摺接面２３ｂを有する。前摺接面２３ａは、可動刃本体２１の前面に対して後側へわずかに凹んだ面であり、左右方向に対して平行な面であって、左右の前摺接面２３ａは同一平面上に位置する。一方、後摺接面２３ｂは、左右端部へ向けて先細るように、左右方向に対して傾斜した面である。

次に、案内部３について説明する。案内部３は、可動刃２の左右の被挟持部２３に対応して、枠体５の左右の側壁部５１の内壁面部５１１の左右方向内側面に、左右一対となるように設けてあり、前当接部３１ａおよび後当接部３１ｂを備え、さらに前当接部３１ａと後当接部３１ｂをそれぞれ被挟持部２３に対して押し付ける押圧部として前押圧部３２ａおよび後押圧部３２ｂを備える。前当接部３１ａおよび後当接部３１ｂは、上下に延びるブロック状のものであって、上端は枠体５の上端よりやや下側に位置しており、下端は固定刃１の上端よりわずかに上側に位置している。前当接部３１ａは、上面視して略正方形であって、可動刃２の被挟持部２３の前摺接面２３ａの前側に位置しており、その後面には、オイルレスタイプのスライドプレート３１１ａを設けてあって、後側からネジ止めして固定してある。スライドプレート３１１ａを設けた前当接部３１ａの後面は、前摺接面２３ａと平行である。また、後当接部３１ｂは、上面視して略台形であって、可動刃２の被挟持部２３の後摺接面２３ｂの後側に位置しており、その前面には、オイルレスタイプのスライドプレート３１１ｂを設けてあって、前側からネジ止めして固定してある。スライドプレート３１１ｂを設けた後当接部３１ｂの前面は、後摺接面２３ｂと平行である。そして、前当接部３１ａおよび後当接部３１ｂの左右方向外側面は、内壁面部５１１の左右方向内側面に当接している。内壁面部５１１には、前当接部３１ａと後当接部３１ｂのそれぞれに対応する位置に、前後に長い長孔５１７を上下に複数個並べて形成してあり、前当接部３１ａおよび後当接部３１ｂに埋め込んだアンカーボルトがそれぞれこの長孔５１７を貫通していて、左右方向外側からナットを螺合してある。よって、前当接部３１ａおよび後当接部３１ｂは、それぞれ長孔５１７の前後長さの範囲内で、前後に可動である。さらに、前押圧部３２ａは、前当接部３１ａと略同じ範囲で上下に延びるものであって、板部材３２１ａの前面に、上下に複数枚並ぶリブ３２２ａを設けた構成のものであり、内壁面部５１１の左右方向内側面に外側からボルト止めして固定されている。そして、板部材３２１ａに、前側から押圧ボルト３２３ａが螺合しており、この押圧ボルト３２３ａが板部材３２１ａを貫通して、その先端が前当接部３１ａの前面に当接している。後押圧部３２ｂは、前押圧部３２ａと前後対称の形状であり、板部材３２１ｂとリブ３２２ｂを有し、押圧ボルト３２３ｂの先端が後当接部３１ｂの後面に当接している。

このような案内部３によれば、前押圧部３２ａの押圧ボルト３２３ａをねじ込むことで、前当接部３１ａが後側へ押され、前当接部３１ａのスライドプレート３１１ａを設けた後面が、可動刃２の被挟持部２３の前摺接面２３ａに前側から当接し、さらに押圧ボルト３２３ａをねじ込むことで、前当接部３１ａが前摺接面２３ａに押し付けられる。また、後押圧部３２ｂの押圧ボルト３２３ｂをねじ込むことで、後当接部３１ｂが前側へ押され、後当接部３１ｂのスライドプレート３１１ｂを設けた前面が、可動刃２の被挟持部２３の後摺接面２３ｂに後側から当接し、さらに押圧ボルト３２３ｂをねじ込むことで、後当接部３１ｂが後摺接面２３ｂに押し付けられる。ただし、前当接部３１ａおよび後当接部３１ｂが押し付けられた状態でも、スライドプレート３１１ａ，３１１ｂを介しているので、可動刃２は上下動可能である。こうして、案内部３の前当接部３１ａと後当接部３１ｂが、可動刃２の被挟持部２３を上下に摺動可能な状態で前後から挟持する。

そして、このように前当接部３１ａと後当接部３１ｂで可動刃２の被挟持部２３を挟持した際に可動刃２に作用する力を、図２に矢印で示す。すなわち、被挟持部２３の前摺接面２３ａと前当接部３１ａの後面は、左右方向に平行であるから、前押圧部３２ａによる後向きの押圧力Ｆａは、そのまま可動刃２に作用する。一方、被挟持部２３の後摺接面２３ｂと後当接部３１ｂの前面は、被挟持部２３が左右端部へ向けて先細る向きに、左右方向に対して傾斜しているから、後押圧部３２ｂによる前向きの押圧力Ｆｂは、後摺接面２３ｂに対して垂直向きの力と水平向きの力に分解される。そして、そのうち垂直向きの力が可動刃２に作用するものであって、その力は、前向きの力Ｆｂ１と左右方向内側向きの力Ｆｂ２に分解される。こうして、前後の前当接部３１ａと後当接部３１ｂによって前後両側から力Ｆａ，Ｆｂ１を受けることで、可動刃２は前後方向への移動が抑えられ、左右の後当接部３１ｂによって左右両側から力Ｆｂ２を受けることで、可動刃は左右方向への移動が抑えられる。

次に、この切断機の動作について説明する。切断機の前側から投入された対象物は、投入用コンベア６ａに搬送されて後側へ移動する。対象物が固定刃１および可動刃２の位置まで移動すると、可動刃２が下降して固定刃１とすれ違い、対象物が切断される。切断された対象物のうち、可動刃２と排出用コンベア６ｂの間の隙間よりも大きなものは、排出用コンベア６ｂに搬送される。また、可動刃２と排出用コンベア６ｂの間の隙間よりも小さなものは、隙間から落下して、傾斜板５４の上を滑り落ち、補助排出用コンベア６ｃに搬送される。そして、何れも切断機の後側から排出される。なお、可動刃２（モータ２４）や、投入用コンベア６ａ、排出用コンベア６ｂおよび補助排出用コンベア６ｃの動作は、制御盤（図示省略）により制御される。各機器の動作について、作業者が逐次操作するものであってもよいし、予め定められたプログラムにより自動制御されるものであってもよい。

このように構成した切断機によれば、可動刃２の被挟持部２３が左右端部へ向けて先細る形状であって、この被挟持部２３を案内部３により前後から挟持して押圧してあるので、可動刃２に対しては、左右端部の被挟持部２３において、前後両側からの力が作用するとともに、左右の内側向きの力が作用する。これにより、可動刃２の前後方向および左右方向への移動が抑えられ、高い切断性能が得られる。また、被挟持部２３の前摺接面２３ａは、左右方向に対して平行なので、この面により、可動刃２を前後方向に精度よく位置決めすることができる。さらに、左右の前摺接面２３ａは、同一平面上に位置するように、可動刃本体２１の前面を切削などの加工により凹ませて形成したものなので、可動刃２の前後方向の位置決め精度がより高いものとなっている。

本発明は、前記の実施形態に限定されない。たとえば、可動刃の被挟持部において、前摺接面が左右方向に対して傾斜し、後摺接面が左右方向に平行なものであってもよい。また、前摺接面と後摺接面の両方が左右方向に対して傾斜するものであってもよく、その場合において、前摺接面と後摺接面とで左右方向に対する傾斜角度が異なっていてもよい。さらに、押圧部が前後の何れか一方にのみ設けてあって、他方においては当接部（前当接部または後当接部）が枠体に固定されていてもよい。この場合であっても、一方側に設けた押圧部により押圧することで、可動刃の被挟持部は他方側の当接部から反力を受けるので、前記の実施形態と同様の作用効果が得られる。また、切断の対象物に応じて、適宜モータの数を増減させて、適切な切断能力となるようにしてもよい。さらに、モータとボールネジの構成に替えて、流体圧シリンダ（油圧シリンダなど）を用いて可動刃を上下動させるものであってもよい。また、長尺の対象物の切断に対応するために、コンベアをより長いものとしてもよい。さらに、コンベアを左右に複数並べて構成してもよい。また、補助排出用コンベアがないものであってもよいし、投入用コンベアおよび排出用コンベアの何れかまたは両方がないものであってもよく、これらのコンベアについては、切断の対象物に応じて使い勝手がよいように構成（コンベアを設けない場合も含む）すればよい。

１ 固定刃
２ 可動刃
２３ 被挟持部
２３ａ 前摺接面
２３ｂ 後摺接面
３ 案内部
３１ａ 前当接部
３１ｂ 後当接部
３２ａ 前押圧部
３２ｂ 後押圧部

Claims (4)

1. 固定刃と、該固定刃に対して上下に移動可能な可動刃と、該可動刃の移動を案内する案内部を備え、
   前記可動刃は、左右一対の被挟持部を有しており、該被挟持部は、上下に延びるものであって、前摺接面と後摺接面を有しており、前記被挟持部が左右端部へ向けて先細るように、前記前摺接面と前記後摺接面の一方が左右方向に対して傾斜しており、他方が左右方向に対して平行であり、
   前記案内部は、前記可動刃の前記被挟持部を上下に摺動可能な状態で前後から挟持するものであって、前記前摺接面に前側から当接する前当接部および前記後摺接面に後側から当接する後当接部と、前記前当接部と前記後当接部の少なくとも一方を前記被挟持部に対して押し付ける押圧部を有することを特徴とする切断機。
2. 前記可動刃が前記固定刃の後側に位置するものであって、
   前記後摺接面が左右方向に対して傾斜しており、前記前摺接面が左右方向に対して平行であることを特徴とする請求項１記載の切断機。
3. 前記前摺接面は、前記可動刃の前面に対して後側へ凹んだ面であり、左右の前記前摺接面が同一平面上に位置するものであることを特徴とする請求項２記載の切断機。
4. 前記押圧部が、前記前当接部を前記前摺接面に対して押し付ける前押圧部と、前記後当接部を前記後摺接面に対して押し付ける後押圧部を有することを特徴とする請求項１、２または３記載の切断機。

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