説明

裁断機

【課題】 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。
【解決手段】 裁断機1は、上段のホッパー2内、中段の筒体3内及び下段の筒体4内の各処理室に、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とした板状の固定刃体と、固定刃と協働して被裁断物を裁断する回転刃を形成した回転刃体とを備える。さらに裁断機1は、振動装置70と、裁断前の被裁断物を冷却する冷却装置80と、裁断後の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90と、基準寸法を越える被裁断物を固定刃と移動刃による裁断に戻す再投入装置100とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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)。
【特許文献1】特開平10−118515号公報
【特許文献2】特開平8−215594号公報
【特許文献3】登録実用新案第3002068号公報
【特許文献4】特開2005−34743号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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。
【0007】
(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。
【0008】
(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。
【0009】
(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。
【0010】
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。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の裁断機は、次の手段を採ったものである。
(1)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、振動装置とを備えた裁断機。
【0012】
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。
【0013】
(2)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、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ぐ冷却装置とを備えた裁断機。
【0014】
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。
【0015】
(3)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。
【0016】
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。
【0017】
(4)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、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ぐ冷却装置とを備えた裁断機。上記(1)と(2)との組み合わせである。
【0018】
(5)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、振動装置とを備え、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。上記(1)と(3)との組み合わせである。
【0019】
(6)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、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ぐ冷却装置とを備え、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。上記(2)と(3)の組み合わせである。
【0020】
(7)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、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ぐ冷却装置とを備え、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。上記(1)と(2)と(3)の組み合わせである。
【0021】
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。
【0022】
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、成形廃棄物、木材廃棄物、食用材料、肥料、飼料等の固形物(ばら物)を例示できる。成形廃棄物の材料としては、エラストマー、ゴム、合成樹脂等の高分子材料を例示できる。また、固形物のみで水を含まない乾性被裁断物のほか、固形物に水を混ぜた湿性被裁断物、例えば、陶土塊と水とを含む泥、セメント塊に水を混ぜたセメントスラリー等も裁断可能である。
【0023】
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。
【0024】
[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。
【0025】
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。
【0026】
[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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
[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。
【0030】
[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。
【0031】
[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。
【0032】
[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。
【0033】
[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。
【発明の効果】
【0034】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0035】
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。
【実施例】
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
(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。
【0063】
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。
【0064】
(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JIS 45C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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
(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。
【0068】
(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。
【0069】
(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。
【図面の簡単な説明】
【0070】
【図1】本発明に係る裁断機の実施例を示す外観斜視図である。
【図2】同裁断機の内部構造を示す縦断面図である。
【図3】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。
【図4】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。
【図5】上段の刃体等を示す図2のV−V線断面図である。
【図6】中段の刃体等を示す図2のVI−VI線断面図である。
【図7】下段の刃体等を示す図2のVII−VII線断面図である。
【図8】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。
【図9】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。
【図10】固定刃体の固定刃の変更例を示す断面図である。
【図11】同裁断機の実施例の変更例を示す縦断面図である。
【図12】回転刃体の変更例を示す斜視図である。
【図13】同回転刃体の側面図である。
【図14】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】
【0071】
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、振動装置とを備えた裁断機。
【請求項2】
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、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ぐ冷却装置とを備えた裁断機。
【請求項3】
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。
【請求項4】
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、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ぐ冷却装置とを備えた裁断機。
【請求項5】
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、振動装置とを備え、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。
【請求項6】
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、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ぐ冷却装置とを備え、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。
【請求項7】
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、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ぐ冷却装置とを備え、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。
【請求項8】
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1〜7のいずれか一項に記載の裁断機。
【請求項9】
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1〜8のいずれか一項に記載の裁断機。
【請求項10】
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1〜9のいずれか一項に記載の裁断機。
【請求項11】
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10記載の裁断機。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate

【図11】
image rotate

【図12】
image rotate

【図13】
image rotate

【図14】
image rotate


【公開番号】特開2006−334772(P2006−334772A)
【公開日】平成18年12月14日(2006.12.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−325477(P2005−325477)
【出願日】平成17年11月9日(2005.11.9)
【出願人】(591170636)株式会社明和工業 (1)
【Fターム(参考)】