JP2008272858A - シート材の裁断方法と裁断装置 - Google Patents

Abstract

【構成】 上下に積層した芯地などのシート材をレシプロ型のナイフで裁断するに際して、ナイフの刃先を裁断ラインから補正角分内側に向け、刃先を裁断ライン上を移動させ、ナイフの中心を裁断ラインから見てパーツの外側を移動させる。
【効果】 芯地のような硬いシート材を積層して裁断しても、パーツ側の裁断面が波打たない。
【選択図】 図８

Description

この発明はシート材の裁断に関し、特に芯地などの硬い生地を波打たさずに裁断することに関する。

シート材の裁断では、レシプロ型のナイフや丸刃、上下動せずに裁断を行うナイフなどの裁断刃を用い、裁断刃を裁断ヘッドで裁断ラインに沿って水平面内で移動させ、かつ裁断刃の刃先が裁断ラインと平行になるように、裁断刃を鉛直軸回りに回動させる。発明者はここで、芯地などの硬いシート材を載置して裁断すると、裁断面が波打つことがあることに着目した。波打ちは芯地の他に、ビニールシートなどの硬質の素材で生じ、ナイフで著しく、丸刃では余り目立たず、裁断刃の進行速度を増すと著しくなり、進行速度を小さくすると目立たなくなった。波打った裁断面は綺麗ではなく、特に芯地のように縫製せずに使用するものでは、裁断面の品質が重要になる。

ここで関連する先行技術を示すと、特許文献１（特公昭５７−６１５５７）は裁断ラインが重なる場所の付近で、裁断刃の刃先をパーツの内側に向けることを開示している。即ち最初の裁断ラインが裁断済みで、これに重なる場所へ向けて裁断刃を進行させると、裁断刃は遠心力等で裁断済みのラインへ押し出され、実行中の裁断ラインから外に外れることがある。そこで刃先を裁断ラインの内側へ向けて、裁断刃が裁断ラインから押し出させることへの抵抗を増す。
特許文献２（特許３２４１１１９）は裁断刃の刃先を裁断ラインの外側へ向けて、裁断精度を増すことを開示している。特許文献２の発明は、本発明とは逆の発想に基づいている。
特公昭５７−６１５５７ 特許３２４１１１９

この発明の課題は、芯地などの硬質のシート材を裁断する際に、パーツ側の裁断面が波打たないようにすることにある。
この発明での副次的な課題は、裁断ラインからの間隔が小さいときに、最初の裁断ラインを裁断する際に、近接した他の裁断ラインの向こう側のパーツの裁断面が波打たないようにすることにある。

この発明は、裁断ベッド上を水平面内で２方向に移動自在な裁断ヘッドを設け、該裁断ヘッドに刃先の向きを鉛直軸回りに回動自在な裁断刃を設けた裁断装置を用い、
前記ベッド上に載置したシート材から、裁断ラインに沿ってパーツを裁断するために、 裁断ラインの直線区間でも曲線区間でも、前記裁断刃の向きを裁断ラインから補正角α（補正角αは０°超で１２°以下）だけ、パーツの内側に向けて裁断する、シート材の裁断方法にある。
なおパーツは裁断によって取り出す対象で、シート材から裁断パーツを取り出した残りがカットロス部である。また通常はパーツは裁断ラインによって囲まれている。

好ましくは、前記シート材が芯地で、前記裁断刃が上下に往復動して刃先でシート材を裁断するナイフである。
更に好ましくは、裁断ラインと裁断ラインとの間隔が所定の干渉開始距離以下の場合に、前記補正角を０°に近づける。

またこの発明は、裁断ベッド上を水平面内で２方向に移動自在な裁断ヘッドを設け、該裁断ヘッドに刃先の向きを鉛直軸回りに回動自在な裁断刃を設け、裁断データで指定された裁断ラインに沿って前記裁断ヘッドを駆動する裁断装置であって、
前記ベッド上に載置したシート材から、裁断ラインに沿ってパーツを裁断するために、 裁断ラインの直線区間でも曲線区間でも、前記裁断刃の向きを裁断ラインから補正角α（補正角αは０°超で１２°以下）だけ、パーツの内側に向けて裁断するように、前記裁断データから裁断ヘッドの駆動データを作成するための手段を設けたことを特徴とする。

好ましくは、裁断ラインと裁断ラインとの間隔が所定の干渉開始距離以下である区間を検出するための手段と、該区間で補正角αを０°に近づけるように駆動データを修正するための手段とを更に設ける。
この明細書で、裁断方法に関する記載はそのまま裁断装置に当てはまり、裁断装置に関する記載はそのまま裁断方法に当てはまる。

この発明では、裁断刃の刃先を裁断ラインよりもパーツの内側に向けて裁断することにより、裁断する際の裁断刃とパーツ側の裁断面との摩擦を小さく、裁断刃とカットロス部との摩擦を大きくする。この結果、裁断面に加わる負荷はカットロス部側に偏り、パーツ側の裁断面が波打たないようにする。

裁断刃の種類は任意であるが、上下に往復動するナイフの場合、刃の厚さが大きいので裁断面が波打ちやすく、この発明が特に適している。また裁断するシート材は任意であるが、硬質のシート材は変形しにくく、しかも積層すると、上下に逃げることによりナイフとの摩擦を小さくすることもできないので、裁断面の波打ちが著しくなる。そこで芯地やビニールシートの裁断にこの発明は特に適し、特に芯地を積層してナイフで裁断する場合に適している。

２つの裁断ラインが近接している場合、最初に裁断する裁断ラインでカットロス部に生じた波打ちが次に裁断する裁断ラインに達すると、次のラインの裁断面が波打つことになる。そこで裁断ラインと裁断ラインとの間隔が所定の干渉開始距離以下の区間を、裁断データあるいは裁断ヘッドの駆動データから検出して、刃先をパーツの内側に向ける補正角を０に近づけると、次に裁断するラインの向こう側のパーツの裁断面が波打たないようにできる。

以下にこの発明を実施するための最良の形態を示すが、これに限るものではない。

図１〜図８に実施例の裁断装置２と裁断方法とを示す。各図において、４は裁断データ記憶部で、裁断装置２上でもしくは他の装置で作成された裁断データを記憶し、裁断データは裁断ラインのデータを含んでいる。６はヘッド制御データ発生部で、裁断データを元に、ヘッド制御部１４で裁断ヘッドを制御するためのデータを発生する。８はユーザ入力部で、ユーザは補正角αや裁断する素材や積層枚数などを入力する。なお積層枚数は１枚でも良い。ユーザが補正角αを入力した場合は入力された補正角を用い、補正角が入力されていない場合は、素材や枚数、刃先のテーパー角や刃の長さ、刃の厚さなどの刃の形状等によりテーブル１０を参照して、補正角αを読み出す。ヘッド制御データ発生部６は、裁断データと補正角αとを用いて、裁断ヘッドの制御データを発生する。また裁断ラインの位置はライン間隔検出部１２へ入力され、裁断ラインと裁断ラインとの間隔が干渉開始距離以下の区間が検出され、この区間に対してヘッド制御データ発生部６は補正角αを０°に近づける。得られたヘッド制御データは、ヘッド制御部１４に入力される。

図１の左下に示すように、裁断装置２は裁断用のベッド２０と、ベッド２０の長手方向（ｘ方向）に沿って移動するアーム２１と、アーム２１に沿ってベッド２０の短辺方向（ｙ方向）に沿って移動する裁断ヘッド２２とを備え、ベッド２０に対して鉛直な向きをｚ方向とする。また裁断ヘッド２２にはナイフ２４などの裁断刃が取り付けられ、刃先の向きは鉛直軸回りに回動自在で、刃先を回動させる方向をＲ方向とする。

ヘッド制御部１４は、Ｘ軸ドライブ１６によりアーム２１をｘ方向に移動させ、Ｙ軸ドライブ１７により裁断ヘッド２２をｙ方向に移動させる。Ｚ軸ドライブ１８により、裁断ヘッド２２に取り付けたナイフ２４を上下動させ、シート材の裁断やシート材からの退避などを行う。さらにＲ方向ドライブ１９により刃先の向きを調整し、刃先がほぼ常時裁断ラインよりも補正角αだけパーツの内側を向くようにする。そして刃先の補正は直線区間でも曲線区間でも有効で、裁断速度を低下させているため裁断面が波打つおそれがない区間や、裁断ラインが近接している区間を除き、裁断刃の刃先を常にパーツの内側に向ける。

図２に裁断ヘッド２２でのナイフ２４の配置を示すと、ナイフ２４はＺ軸ドライブ１８により上下動でき、ターンテーブル２６とベルト２８により、Ｒ方向ドライブ１９により刃先３０の向きを裁断ラインからパーツの内側へ補正角αだけ傾ける。

図３に補正角αを模式的に示すと、３６は裁断ラインで、３７は裁断により得ようとするパーツで、３８は裁断ライン３６の反対側のカットロス部である。３１，３３はナイフ２４のテーパー状の前側面、３２，３４は後側面で、３５はカットロス部３８側でのナイフの後端である。またＣはナイフ中心で、ｔはナイフ２４の厚さである。補正角αは刃先３０が裁断ライン３６からパーツ３７側を向く角度で、例えば１°〜３°程度とし、例えば０．１°単位で調整自在である。なお補正角αは０°超で、最大値は刃の種類や裁断装置の構造等により異なるが、補正角αが１２°を越えるとカットロス部３８側の波打ちが著しくなるので好ましくない。刃先３０を補正角αだけパーツ３７の内側を向けることにより、後端３５はカットロス部３８側に偏り、カットロス部３８側で前側面３３や後側面３４の抵抗が大きくなり、パーツ３７側で前側面３１や後側面３２の抵抗が小さくなる。

図４に、パーツ３７やカットロス部３８に対するナイフ２４の向きを示し、図４では裁断ラインは紙面に垂直とする。刃先３０がパーツ３７側を向いているので、ナイフの側面とパーツ３７を構成する芯地４０等のシート材との間の摩擦が小さくなる。この一方で、カットロス部３８側ではナイフ２４側とシート材との摩擦が大きくなる。ここで芯地４０は合成繊維や綿などをプラスチックなどで補強した生地であり、裁断後に縫製せずに衿などに用いる。芯地４０は硬いので、ナイフ２４との摩擦により波打ちやすく、上下に複数枚積層されているので、ナイフ２４から上下にそれて逃げ難い。さらにナイフ２４は丸刃に比べて裁断精度が高いものの、厚さｔが大きく、芯地４０との間の抵抗が大きい。

これらのためナイフ２４は、パーツ３７側に対しては滑らかに移動し、波打ちのない裁断面が得られる。カットロス部３８に対して、ナイフ２４からの抵抗が集中するので、カットロス部３８側の裁断面が波打ちやすい。ここでは芯地４０を複数枚積層する場合を説明したが、ビニールなどの硬質のシート材を複数枚積層する場合も同様である。裁断後のパーツ３７とカットロス部３８を模式的に図５に示すと、パーツ３７側で裁断面が滑らかになり、カットロス部３８側で裁断面に無理が集中し、波打ちが生じる。

以上のようにして、芯地やビニールシートなどの硬質のシート材を裁断する際に、裁断面が波打つとの問題を解消できる。しかしながら２つのパーツが近接している場合、カットロス部側に生じた波打ちが、他のパーツ側の裁断面まで及ぶことがある。この場合の処理を図６に示す。３７ａ，３７ｂはパーツで、その間に狭いカットロス部３８があり、裁断ライン３６，４６の間隔ｄが、ナイフ２４の厚さｔの数倍程度の干渉開始距離ｄ0以下となる区間があるものとする。ここで裁断ライン３６を最初に裁断し、裁断ライン４６を次に裁断するものとする。すると裁断ライン３６を裁断する際にカットロス部３８に生じた波打ちが、パーツ３７ｂ側に及ぶことがある。そこで２つの裁断ライン３６，４６の間隔が干渉開始距離ｄ0以下となる区間に対し、補正角αを０°に近づけ、この結果、ナイフ２４の向きは２４ａ〜２４ｅのように変化する。また次に裁断する裁断ライン４６に対しては、補正角αを０°に近づける処理は不要である。図６では２つの異なるパーツ３７ａ，３７ｂ間の間隔を問題にしたが、１つのパーツに対して干渉開始距離ｄ0未満の間隔で裁断ラインが向き合っている場合にも、先に裁断するラインに対して補正角αを小さくする。補正角αを小さくする程度は、例えば干渉開始距離ｄ0と間隔ｄとの差に応じて決定する。

図７に実施例での裁断アルゴリズムを示す。裁断データを裁断装置２に入力すると、ユーザが補正角を入力済みかどうかをチェックする。なお補正角の入力と裁断データの入力との間に順序は不要である。補正角が入力されている場合、その入力値が上限（例えば３°〜１２°）以下であれば、入力された補正角を用い、上限を超えている場合、補正角を上限にセットする。ユーザが補正角を入力していない場合、裁断対象の素材が芯地やビニールシートなどの硬質材料であれば刃先の向きの補正対象とし、その他の素材であれば補正対象としない。以上のようにして、ユーザが補正角を入力していない場合、素材や積層枚数、刃の形状などのデータにより、図１のテーブル１０を参照して補正角αを決定する。

裁断データや仮に発生させたヘッド制御データを元に、裁断ライン間の間隔が干渉開始距離ｄ0以下の区間を検出し、検出した区間で補正角αを０°に近づける。次に裁断データをヘッドの制御データに変換し、あるいは仮に発生させた制御データを修正して制御データを確定させる。ヘッド制御データでは、ナイフの刃先を裁断ラインの向きから補正角α分だけパーツの内側へ修正する。さらに裁断ヘッド２２が刃先の軌跡を直接制御するのでなく、ナイフ中心の軌跡を制御する場合、補正角αを設けることにより、ナイフ中心Ｃがパーツの外側にシフトするので、ナイフ中心の軌跡を裁断データから修正する。

図８にナイフ中心Ｃの軌跡５０と、ナイフ後端の軌跡５１とを示す。直線区間でも曲線区間でも、ナイフ２４の刃先はパーツ３７の内側を向いており、例外はナイフ２４の進行速度が遅いため波打ちが生じる恐れがない場所や、裁断ラインの間隔が小さい場所である。そしてナイフ中心の軌跡５０は裁断ライン３６のやや外側にあり、ナイフ後端の軌跡５１はさらにカットロス部３８側にはみ出しており、これらによってパーツ３７の裁断面に加わる力を小さくし、波打ちのない綺麗な裁断面を得る。

実施例の裁断装置のブロック図 実施例の裁断装置での裁断ヘッドの要部側面図 実施例での裁断ラインに対するナイフの配置を模式的に示す図 実施例でのシート材に対するナイフの向きを模式的に示す図 実施例での裁断後のカットロス部の波打ちを模式的に示す図 裁断ラインが近接している場合の補正角の変更を模式的に示す図 実施例での裁断フローチャート 実施例での裁断ラインと、ナイフ中心の軌跡及びナイフ後端の軌跡を模式的に示す図

符号の説明

２ 裁断装置
４ 裁断データ記憶部
６ ヘッド制御データ発生部
８ ユーザ入力部
１０ テーブル
１２ ライン間隔検出部
１４ ヘッド制御部
１６ Ｘ軸ドライブ
１７ Ｙ軸ドライブ
１８ Ｚ軸ドライブ
１９ Ｒ方向ドライブ
２０ ベッド
２１ アーム
２２ 裁断ヘッド
２４ ナイフ
２６ ターンテーブル
２８ ベルト
３０ 刃先
３１，３３ 前側面
３２，３４ 後側面
３５ 後端
３６ 裁断ライン
３７ パーツ
３８ カットロス部
４０ 芯地
５０ ナイフ中心の軌跡
５１ ナイフ後端の軌跡

α 補正角
ｔ 厚さ
Ｃ ナイフ中心
ｄ0 干渉開始距離

Claims (5)

1. 裁断ベッド上を水平面内で２方向に移動自在な裁断ヘッドを設け、該裁断ヘッドに刃先の向きを鉛直軸回りに回動自在な裁断刃を設けた裁断装置を用い、
   前記ベッド上に載置したシート材から、裁断ラインに沿ってパーツを裁断するために、 裁断ラインの直線区間でも曲線区間でも、前記裁断刃の向きを裁断ラインから補正角α（補正角αは０°超で１２°以下）だけ、パーツの内側に向けて裁断する、シート材の裁断方法。
2. 前記シート材が芯地で、前記裁断刃が上下に往復動して刃先でシート材を裁断するナイフであることを特徴とする、請求項１のシート材の裁断方法。
3. 裁断ラインと裁断ラインとの間隔が所定の干渉開始距離以下の場合に、前記補正角を０°に近づけることを特徴とする、請求項２のシート材の裁断方法。
4. 裁断ベッド上を水平面内で２方向に移動自在な裁断ヘッドを設け、該裁断ヘッドに刃先の向きを鉛直軸回りに回動自在な裁断刃を設け、裁断データで指定された裁断ラインに沿って前記裁断ヘッドを駆動する裁断装置であって、
   前記ベッド上に載置したシート材から、裁断ラインに沿ってパーツを裁断するために、 裁断ラインの直線区間でも曲線区間でも、前記裁断刃の向きを裁断ラインから補正角α（補正角αは０°超で１２°以下）だけ、パーツの内側に向けて裁断するように、前記裁断データから裁断ヘッドの駆動データを作成するための手段を設けたことを特徴とする、シート材の裁断装置。
5. 裁断ラインと裁断ラインとの間隔が所定の干渉開始距離以下である区間を検出するための手段と、該区間で補正角αを０°に近づけるように駆動データを修正するための手段とを、更に設けたことを特徴とする、請求項４のシート材の裁断装置。

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