JP2005533672A - 振動数が調整された共振装置によって往復運動せしめられるブレードを用い、シート状加工材料を切断する方法および装置 - Google Patents

Abstract

共振アセンブリにおいて、ピックアップを有する横架材が、所定の繰返し数でピックアップを通過する磁石に近接して配置されている。磁石がピックアップを横切って通過することよって交番磁場が生じ、これが横架材およびピックアップを振動させる。ブレードが、横架材に取り付けられ、これと共に振動し、ブレードをシート状加工材料に食い込ませると、ブレードがその振幅によって、上記材料に食い込んで移動しつつ上記材料を切断する。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００２年７月２６日に出願された仮出願第６０／３９９，０９４号に基づく優先権を主張するものであり、その内容は引用により本願に援用されるものとする。

本発明は、シート状加工材料の切断に関し、より詳しくは、振動するブレードを用いたシート状加工材料の切断に関する。

家具や自動車の布張りおよび衣服の作製に使用される革およびビニールのようなシート状加工材料は、平坦な支持面上に広げられ、切断ヘッドによって加工材料上を移動せしめられる往復運動ブレードがそれに食い込みつつ走ることによって、切断せしめられる。一般に、上記切断ヘッドは、切断台に沿って移動することができるビームに取り付けられ、コントローラからの命令に応じてビームに沿って移動する。このようなブレードは、毎分２０，０００サイクルおよびそれ以上の振動数で往復運動することができる。従って、ブレードを駆動するためには、複雑な機構が用いられなければならない。更に、これらの機構は、ブレードが加工材料に食い込む加工位置と、ブレードが加工材料から離間して配置せしめられる非加工位置との間を移動し得る必要がある。この機構の複雑さに加えて、高速の往復運動によって、切断機の駆動は非常に騒々しいものになる。更に、このような速度で作動する場合、ブレードを正確にコントロールすることが難しい。

上記のように形成された切断機構についてもう一つ困難なのは、ブレードがかなり早く磨耗し、頻繁に交換する必要があるということである。

前述に基づき、先行技術の欠点を改善または克服することが本発明の主目的である。

本発明は、共振アセンブリを備えた、シート状加工材料を切断するための装置にかかる。共振アセンブリは一部に、適切な磁気伝導性の材料からなる横架材を備えている。同様に磁気伝導性材料で形成されたピックアップが、この横架材と結合され、少なくとも１つの磁石に隣接して配置される。この磁石に関連させた共振手段が、この磁石を所定の速度でピックアップ近傍を通過させることによって交番磁場を確立し、この磁場によって横架材およびピックアップを振動させる。更に、横架材に取り付けられたブレードが振動する結果、ブレードに形成された切断エッジも、その振幅で往復運動する。この振動の振幅は、横架材とブレードの構成に依存する。磁石は、ピックアップの直近を、それとの間にエアギャップを有しつつ通過するが、このエアギャップは、磁束の受渡しおよびそれによる横架材の振幅のレベルを最大限にするように、所定の幅に定められる。装置稼動中、振動するブレードが加工材料に食い込むと、ブレードに形成されたシャープエッジがそれを切断する。

磁石は、磁石保持器に取り付けられ、この保持器がモータに結合されるのが好ましい。モータが回転すると、磁石保持器も回転し、それによって磁石保持器に取り付けられた磁石は、ピックアップの表面を横切って通過する。これまで磁石が１つである場合が記述されているが、本発明はこれに限定するものではなく、複数の磁石を、そのいずれもがモータの回転によってピックアップ表面を横切って通過するように、磁石保持器に取り付けることができる。モータは、コントローラから出力された命令に応答する。コントローラは、横架材およびブレードの振幅レベルを監視すると共に、加工材料が稼働中のブレードに対する著しい減衰効果を有しているかどうかに基づき、モータを加速または減速させて補償を行う。

本発明の一実施例では、更にリターンバーが備えられ、横架材と磁気的に接続されている。磁石保持器は、ピックアップとリターンバーとの間に配置される。磁石保持器に取り付けられた各磁石は、相対する極を形成する。これらの磁石は、一方の極がピックアップと並ぶ位置となったときに、他方の極がリターンバーと並ぶ位置となるように配置される。エアギャップは、磁石と、ピックアップ、リターンバーのそれぞれとの間に形成されるので、磁石がピックアップと並ぶ位置にくると磁気回路が形成され、磁束が磁石からピックアップへ通過し、横架材からリターンバーに伝わって磁石の相対極に戻る。

本発明の別の実施例では、上述のモータは、リターンバーを通って延びる駆動軸を有している。磁石保持器は、駆動軸にこれと共に回転するように取り付けられると共に、少なくとも1つの磁石を備えている。上記と同様に、磁石は、相対する極が装置稼働中ピックアップおよびリターンバーに並ぶ位置にくるよう、保持器上に配置されている。

本発明の好ましい実施例では、上述の共振アセンブリは、切断台と共に使用される。切断台は、フレームと、前記フレーム上に取り付けられると共に少なくとも１枚の加工材料を載置する支持面とを備えている。往復台は、上記フレームに結合されており、コントローラから出力された命令に応じ、第１の方向に沿って前後に移動する。切断ヘッドは、上記往復台に結合され、更に、上記第１の方向に対して略直角である第２の方向に沿って、前後に移動し得る。共振アセンブリは、切断ヘッドに結合されており、支持面上に載置せしめられた加工材料にブレードが食い込む加工位置と、ブレードが加工材料から離れて位置する非加工位置との間を移動する。装置稼働中、往復台および切断ヘッドは、共振アセンブリと同様に、コントローラによって共動すると共に加工材料を切断する。

本発明は、更に、振動数が調整された共振装置を使用したシート状加工材料の切断方法にかかる。この方法において、少なくとも１枚のシート状加工材料が、適切な支持面上に提供される。既知の振動数で共振するブレードは、加工材料に食い込むように配置され、コントローラから出力された命令に応じて、その上を移動せしめられる。ブレードが加工材料に食い込んでいるとき、その共振によって、ブレードは移動しつつ加工材料を切断する。ブレードの振動数は、それが加工材料に食い込み、切断していくにつれて変化する。これは、一つには、加工材料の減衰効果によるものである。従って、コントローラは、ブレードの共振を監視し、加工材料に食い込むことによって生じる減衰を補うべく、共振振動数を調節する。

本発明による共振アセンブリは、最小限の複雑さであり、その結果、より経済的に製造、保守、および運転することができる。

図１に示されるように、切断台１０は一般に、フレーム１２と、少なくとも１枚の加工材料１６、例えば革やビニール（但し、これに限定されない）、を置くように形成されたシート状加工材料支持面１４とを備えている。往復台１８は、矢印Ｘで示される第１の方向に沿って前後に移動するように、上記フレームに結合されている。切断ヘッド２０は、往復台１８上に備え付けられており、矢印Ｙで示される第２の方向に沿って前後に移動し得る。往復台１８および切断ヘッド２０は共に、コントローラ２１から出力された命令に応じて移動する。以下に詳述されるように、往復運動アセンブリ３０は、切断ヘッド２０に備え付けられており、加工材料１６に食い込む加工位置と、加工材料１６から離昇する非加工位置との間を移動し得る。装置稼働中、往復台１８および切断ヘッド２０はそれぞれ、コントローラ２０から出力された命令に応じ、加工材料１６上を移動する。往復運動アセンブリ３０は更に、コントローラ２１から出力された命令に応じて加工位置と非加工位置との間を移動し、加工材料１６に所望の切断線を生成する。

図２に示されるように、往復運動アセンブリ３０は、取付ブラケット３２を備えている。片持ロッド３４は、取付ブラケット３２の一部に取り付けられ、そこから延びている。例えば軟鋼（但し、これに限定されない）のような磁気伝導性材料から形成されているピックアップ３６は、ロッド３４に取り付けられている。モータ３８は、取付ブラケット３２に取り付けられると共に、取付ブラケットを通過して延びる駆動軸４０を備えている。磁石保持器４２は、駆動軸４０に取り付けられると共に、磁石４６を保持するように形成された複数の開口４４を備えている。開口４４および磁石４６は、磁石保持器４２の周囲に、均等に割り付けられているのが好ましい。ブレード４８は、ロッド３４の端部に取外し可能に取り付けられている。

装置稼働中、モータ３８は、コントローラ２１から出力された命令に応じ、駆動軸４０および磁石保持器４２を回転させる。磁石保持器４２に取り付けられた磁石４６がピックアップ３６上を通過すると、両者の間を通る磁束によって上記ピックアップは磁石保持器４２の方へ引きつけられ、その結果、上記ロッドは振動し、それがブレード４８を振動させる。この振動するブレード４８は、加工材料１６（図１）を切断するのに使用され得る。モータ３８の回転数次第で、ロッドは共振振動数に達し、ブレード４８の振幅を増加させ得る。ブレード２８は、加工材料１６に食い込むにつれて減衰が生じる。従って、モータ３８の回転数は、加工材料が有している減衰効果を補うために、コントローラ２１から出力された命令によって調節される必要がある。

本発明にかかる別の実施例である往復運動アセンブリ１３０が、図３に示されている。往復運動アセンブリ１３０は、上述の往復運動アセンブリ３０と多くの点で類似しており、それらの符号の前に１を付した符号を用いて、類似の構成要素を指し示す。往復運動アセンブリ１３０は、モータがブラケット上で支持される代わりにリターンバー１３２に取り付けられている点で、往復運動アセンブリ３０と異なっている。そのモータシャフトは、リターンバー１３２を通って延び、磁石保持器１４２と結合される。図示された実施例では、ロッド１３４は、リターンバー１３２の一部を構成する脚１３５に係止されている。ピックアップ１３６と磁石保持器１４２との間に、エアギャップ１３７が設けられている。

上記のように構成された往復運動アセンブリ１３０では、磁石１４６とピックアップ１３６との間で生成された磁束の密度は最大化され、矢印１５０で示された経路を辿る。リターンバー１３２なしの場合は、磁束はその外縁を通って磁石１４６に戻る。磁気結合力は磁気回路中のエアギャップが最小である場合に最も大きくなるため、この戻り経路は磁気結合を制限している。

好ましい実施例が示され、記述されてきたが、様々な改変および置き換えが、本発明の精神および範囲から外れない範囲でなされ得る。従って、本発明は例示として記載されたものであり、これに限定されるものではないということが理解されるべきである。

本発明にかかる切断台の部分模式図である。 振動数が調整された共振によって、ブレードを往復運動させる機構の一実施例の斜視図である。 本発明の別の実施例の部分模式図である。 本発明の更に別の実施例の部分模式図である。

Claims (18)

1. 透磁性の横架材と、横架材に結合された磁気ピックアップと、前記横架材に結合されると共に少なくとも１つのシャープエッジを有するブレードと、前記ピックアップとの間にエアギャップを有しつつ前記ピックアップに近接して配置された少なくとも１つの独立磁石と、この独立磁石を前記ピックアップに対して動かし交番磁場を発生させることによって前記ピックアップを振動させ、これによって前記横架材と前記ブレードを振動させるための共振手段と、からなる共振アセンブリを備え、前記ブレードの前記振動によって、前記シャープエッジが前記加工材料を切断することを特徴とするシート状加工材料の切断装置。
2. 少なくとも１枚のシート状加工材料を載せるための支持面をその上部に有するフレームと、フレームと結合され、コントローラから出力された命令に応じ第１の方向に沿って前後に移動する往復台と、往復台に結合され、前記コントローラから出力された命令に応じ前記第１の方向に略直交する第２の方向に沿って前後に移動する切断ヘッドと、を更に備え、
   前記共振アセンブリが前記切断ヘッドに結合され、前記ブレードが前記支持面上に載せられた前記加工材料に食い込む加工位置と前記ブレードが前記加工材料から離れている非加工位置との間を移動することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記共振手段は、前記少なくとも1つの独立磁石を有する磁石保持器と、磁石保持器が回転可能に結合されたモータと、を備え、
   前記モータの回転による前記磁石保持器の回転により、前記少なくとも1つの独立磁石が前記ピックアップ近傍を既知の繰返し数で通過し、その結果、交番磁場を生じさせて前記ブレードを共振させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記共振手段は、前記少なくとも1つの独立磁石を有する磁石保持器と、前記磁石保持器が回転可能に結合されたモータと、を備え、
   前記モータの回転による前記磁石保持器の回転により、前記少なくとも1つの独立磁石が前記ピックアップ近傍を既知の繰返し数で通過し、その結果、交番磁場を生じさせて前記ブレードを共振させることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. 前記少なくとも1つの独立磁石は複数の磁石からなり、それぞれ前記磁石保持器に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 取付ブラケットを更に備え、この取付ブラケットに前記横架材が片持ち状態で備え付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. リターンバーを更に備え、前記少なくとも1つの磁石が前記ピックアップと前記リターンバーとの間に配置され、前記リターンバーは前記横架材と磁気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記リターンバーは付随的な脚部を有し、その一端が前記横架材に当接していることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの磁石は相対する極を有すると共に、この磁石は、前記極の一方が前記ピックアップまたは前記リターンバーに対向すると前記極の他方が前記リターンバーまたは前記ピックアップに対向するように配置されており、装置稼動中、前記磁石の極が前記ピックアップおよび前記リターンバーに対向すると、磁気回路が形成され、かつ、磁束が前記磁石から前記横架材およびリターンバーを通過して前記磁石に戻ってくることを特徴とする請求項７に記載の装置。
10. 前記共振手段は前記リターンバーの一端に回転可能に結合された磁石保持器を備えており、前記少なくとも1つの磁石がこの磁石保持器に取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
11. 前記磁石は、相対する極を有すると共に前記共振手段に取り付けられており、前記極の一方が前記ピックアップに近接すると、前記極の他方がリターンバーに近接し、かつ、前記相対する極の一方が前記ピックアップに近接すると、前記磁石の一端と前記ピックアップとの間に第１のエアギャップが形成されると共に、前記磁石の他端と前記リターンバーとの間に第２のエアギャップが形成されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記少なくとも1つの磁石は、前記磁石保持器に取り付けられた複数の磁石からなることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. 前記共振アセンブリは、前記横架材に係止される面を有するリターンバーを更に備え、前記磁石保持器が前記リターンバーと前記ピックアップとの間に配置され、かつ、前記少なくとも1つの磁石が、相対する極を有すると共に前記極の一方が前記ピックアップに近接すると前記極の他方が前記リターンバーに近接するように前記磁石保持器内に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
14. 前記共振アセンブリは、前記横架材に係止される面を有するリターンバーを更に備え、前記モータがリターンバーを通過して延びる駆動軸を有し、前記磁石保持器がこの駆動軸に取り付けられ、前記相対する極の一方が前記ピックアップに近接すると、前記磁石の一端と前記ピックアップとの間に第１のエアギャップが形成されると共に、前記磁石の他端と前記リターンバーとの間に第２のエアギャップが形成されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
15. 前記少なくとも１つの磁石は、複数の磁石からなることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
16. 前記少なくとも１つの磁石は、複数の磁石からなることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
17. 振動数が調整された共振装置を用いたシート状の加工材料を切断するための方法であって、
    支持面上に載せられた少なくとも１枚の加工材料を準備するステップと、共振アセンブリの一部を形成すると共にコントローラから出力された命令に応じ所定の振動数で振動する切断ブレードを有する切断機を準備するステップと、前記振動する切断ブレードを前記加工材料に食い込ませるステップと、前記加工材料に沿った所定の軌道に、コントローラから出力された命令に応じ前記振動する切断ブレードを移動させて前記加工材料からパターン片を切断するステップと、前記加工材料への食い込みが前記切断ツールの前記振動を減衰させる効果を有するかどうかを判断するために、前記振動する切断ブレードの振幅および振動数を監視するステップと、前記振動する切断ブレードの振動数を調整することによって減衰を補償するステップと、からなることを特徴とする方法。
18. 前記切断機を準備するステップは、少なくとも１枚のシート状加工材料を載せるための支持面をその上部に有するフレームと、フレームと結合され、コントローラから出力された命令に応じ第１の方向に沿って前後に移動する往復台と、往復台に結合され、前記コントローラから出力された命令に応じ前記第１の方向に略直交する第２の方向に沿って前後に移動する切断ヘッドと、この切断ヘッドに結合されており、前記ブレードが前記支持面上に載せられた前記加工材料に食い込む加工位置と前記ブレードが前記加工材料から離れている非加工位置との間を移動する共振アセンブリと、を備えた切断台を準備するステップを含み、
    前記共振アセンブリは、透磁性の横架材と、横架材に結合された磁気ピックアップと、前記横架材に結合されると共に少なくとも１つのシャープエッジを有するブレードと、前記ピックアップとの間にエアギャップを有しつつ前記ピックアップに近接して配置された少なくとも1つの独立磁石と、この独立磁石を前記ピックアップに対して動かし交番磁場を発生させることによって前記ピックアップを振動させ、これによって前記横架材と前記ブレードを振動させるための共振手段と、を備えていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。

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