JP2012040649A - シート材裁断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート材を裁断する際にシート押えの移動抵抗を減じ、シート材のめくれやずれを防止する。
【解決手段】シート材Ｓをその表面に吸引保持する裁断テーブル２と、前記裁断テーブル２の面上を移動自在に設けた裁断ヘッド１０とを有し、前記裁断ヘッド１０に前記シート材Ｓを押圧するシート押え３０とシート材Ｓを裁断する裁断刃２８とを備えるシート材裁断装置において、前記シート押え３０は、シート材Ｓを押圧する押圧部材３３と、前記押圧部材３３の下面に設けられた複数の噴射孔３４と、該噴射孔３４と連通し該噴射孔３４に空気を供給する空気供給手段３７とから構成され、前記押圧部材３３でシート材Ｓを押圧しながら前記通気孔３４から空気を噴出させて前記裁断ヘッド１０を移動させるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、積層されたシート材を所望の形状に裁断するシート材裁断装置に関する。さらに詳しくは、積層されたシート材を押えるシート押えの移動抵抗を減じて、精度良くシート材を裁断するシート材裁断装置に関する。

従来より、布、紙、樹脂、ナイロン素材等からなるシート材を裁断テーブル上に積層して吸引保持し、裁断テーブル上を水平動自在に配した裁断ヘッド（カッターヘッドに相当）を予め設計されたパターンに従って移動させながら、裁断ヘッドに設けられた裁断刃を上下に往復動させて前記シート材を所望の形状に裁断するシート材の裁断装置が知られている（例えば特許文献１）。

この特許文献１のシート材の裁断装置においては、裁断刃の往復動作における裁断刃上昇時に裁断刃の動きに伴って前記シート材が持ち上がらないように裁断刃の近傍にシート押え（押圧盤に相当）が設けられ、このシート押えは、シート材の表面を押圧するようにスプリングで下方向に向けて付勢されている。

上記のシート押えは、裁断刃の昇降手段と同一のフレームに搭載されているので裁断刃の下降と共にシート押えも下降し、シート押えがシート材と当接することで上記のスプリングによってシート材の表面を押圧するようになっており、シート押えが裁断ヘッドの移動に追従しながらシート材の表面上を滑って移動するようになっている。

また、一般的に上記のようなシート材の裁断装置のシート押えは、上記のようにスプリングで下向きに付勢したり、前記スプリングに代えてシリンダ等で一定の荷重をもってシート材を押圧したりするようになっている。

また、最近では、航空機、自動車等の軽量化のために上記シート材として、炭素繊維やこの炭素繊維を樹脂で固めたプリプレグ等を裁断することも多くなってきている。これらのシート材を裁断する場合も上記のようなシート材裁断装置が用いられている。

なお、上記炭素繊維やプリプレグ等のシート材の切断においては、上記のように上下往復動する裁断刃に代えて固定の裁断刃が用いられ、裁断テーブルの剛毛に代えて吸着孔が多数設けられたＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の樹脂やゴム等のテーブルが用いられることがある。また、裁断刃には、適宜、超音波機構が設けられることもある。

特公平４−３３５９５号公報

ところで、上記特許文献１のようなシート材の裁断装置においては、前述のように裁断刃の動きに合わせてシート材が持ち上がったり、ずれたりしないようにシート押えが設けられ、裁断刃の動きに追従してシート材を押圧しながら、裁断ヘッドが移動するようになっている。

また、上記のような炭素繊維やプリプレグ等の裁断装置においても、裁断ヘッドの移動に伴って、シート押えによってシート材を押圧しながら、裁断刃がシート材を裁断するようになっている。

しかしながら、シート材の裁断において通気性の素材を裁断する場合は、表面にナイロンシートが被せられ、裁断テーブルへの吸着力を維持するようにしており、このナイロンシートは、比較的滑りが悪いため、シート押えで押圧しながら、裁断刃を移動させようとした場合、ナイロンシートが抵抗となってシート押えがスムーズに移動できない問題があった。

また、ナイロンシートは軟弱なため、シート押えがナイロンシートに引っ掛かって破れ、吸着力が弱まる問題があった。

また、滑り易いシート材を裁断する場合は、積層されたシート材の層間でのシート材同士の滑りによりシート材がずれ易い問題がある。シート押えでの押圧は、単に上方からの付勢力のみで行われるため押圧力を調整することが困難であり、この結果、シート押えの移動に伴い、シート間で滑りが生じて、シート材がずれ、裁断精度が悪くなる問題があった。

これに対し、シート押えとシート材との間隔を少し開けた場合、シート材が浮き上がって裁断ずれが発生する問題があった。

さらに炭素繊維の裁断においては、シート押えでシート材を押えるとシート押えの移動に伴って炭素繊維が擦られて目ずれが発生したり、裁断部にほつれが発生したりする問題があった。

また、炭素繊維においては、一般的に樹脂加工されたプリプレグが用いられ、このプリプレグは、表層に樹脂フィルムからなる保護シート、中間に樹脂加工された炭素繊維、下層に離型紙が設けられた３層のシートで構成されている。

このプリプレグを裁断する場合には、離型紙側を裁断テーブルに吸着保持し、保護シート側から切断する。しかしながら、上記のようにシート押えで、プリプレグを押えると、保護シートが引っ掛けられてシワが発生したり、めくれ上がって保護シートの役割を果たさなくなる問題があった。

そこで本発明の目的は、シート押えの移動時の抵抗を減じて、シート押えの押圧力を適正に保つことで、シート材の浮き上がり防止とシート材の層間での滑りの防止を図り、精度良く裁断できるシート材の裁断装置を提供することにある。

そこで請求項１の発明は、シート材をその表面に吸引保持する裁断テーブルと、前記裁断テーブル面上を移動自在に設けた裁断ヘッドとを有し、前記裁断ヘッドに前記シート材を押圧するシート押えとシート材を裁断する裁断刃とを備えるシート材裁断装置において、前記シート押えは、シート材を押圧する押圧部材と、前記押圧部材の下面に設けられた複数の噴射孔と、該噴射孔と連通し該噴射孔に空気を供給する空気供給手段とから構成され、前記押圧部材でシート材を押圧しながら前記噴射孔から空気を噴射させて前記裁断ヘッドを移動させるようにした構成を採用したシート材裁断装置である。

本発明によれば、シート押えの押圧部材からの空気の噴射により、シート押えのシート材に対する反発力により、移動時の抵抗が減じられるので、通気性素材の裁断時にシート材上に被せられるビニールシートにシート押えが引っ掛かることが無く、シート材のずれによる裁断精度の低下が起こらない。

また、押圧部材からの空気の噴射により、シート押えのシート材に対する反発力が得られることにより、シート押えでの押圧力を適度に低減でき、滑り易い素材であっても、シート材の層間の滑りによるずれが発生しないので、裁断精度が向上する。

また、シート押えの移動時の抵抗が減じられるので、シート押えを高速に移動でき、裁断速度を向上できる。また、裁断部近傍に空気が噴射されるので、裁断部が冷却されシート材の切断部の溶着も低減できる。

また、目ずれが起こり易い素材やほつれの発生し易い素材であっても、シート押えでの押圧力が適正に保たれるので、シート押えの移動に伴うシート材の目ずれやほつれが発生しない。

また、プリプレグのような素材を裁断する際に、シート押えの移動時の抵抗が減じられるのでシート表面の保護フィルムが引っ掛けられることがなく、精度良く裁断できる。

は、本発明のシート材裁断装置の一実施形態を表す全体斜視図である。 は、本発明のシート材裁断装置の裁断ヘッド部を表す一部切欠き正面図である。 は、図２の一部切欠き右側面図である。 は、本発明の第１の実施形態に係るシート押えの底面図である。 は、本発明の第２の実施形態に係るシート押えの底面図である。 は、本発明のシート材裁断装置の動作を説明する説明図である。

以下、本発明のシート材裁断装置の一実施形態について図１乃至図４に基づいて説明する。

図１は本発明のシート材裁断装置の全体を表す斜視図である。なお、制御用のコンピュータは省略してある。

前記シート材裁断装置１は、矩形状の本体フレーム上に設けられた裁断テーブル２と、この裁断テーブル２上のＸ方向に沿って移動自在なＹビーム５と、このＹビーム５上をＹ方向に移動する裁断ヘッド１０とで構成されている。

前記裁断テーブル２は、本体フレーム内部に設けられた図示しない吸引ボックス上に設けられ、多数の吸引孔４が穿設されたＰＶＣ等の樹脂やゴムからなる吸着ベッド３が配置されて構成されている。なお、本実施形態においては、この吸着ベッド３を固定しているが、吸着ベッド３をベルト状に形成し、吸引ボックス内を回転させるようにしても良い。また、従来のように布等のシートを裁断する場合は、吸着ベッド３を剛毛ベッド状に形成しても良い。

また、前記吸引ボックスは、図示しないブロア等の吸引源が接続され、吸引源を作動させることで、前記吸着ベッド３の吸引孔４を通じて吸着ベッド３上に載置されたシート材Ｓを吸着保持するようになっている。

本実施形態においては、前記シート材Ｓに例えば炭素繊維材としてのプリプレグを使用している。このプリプレグは、表層にＰＥＴ等の樹脂フィルムからなる保護シート、中間に樹脂加工された炭素繊維、下層に離型紙が設けられた３層のシートで構成されている。

前記Ｙビーム５は、裁断テーブル２上にＸ方向と直交方向に設けられ、両端がビームガイド６、６に支持されている。両ビームガイド６、６は、裁断テーブル２の両脇にＸ方向に沿って設けられたレール８、８に沿って移動自在になっており、これによりＹビーム５は、図示しない適宜の駆動源によりＸ方向に移動自在になっている。

また、前記Ｙビーム５上には、２本のレール７、７が敷設されており、両レール７、７上に裁断ヘッド１０が設けられている。

前記裁断ヘッド１０には、図３のようにＹビーム５の鉛直方向に沿って立設されたベース板１２と、このベース板１２の後方のＹビーム５上に向けて延設された後方支持板１１とが設けられている。また、前記ベース板１２の背面に設けられたスライダ２５と前記後方支持板１１の下面に設けられたスライダ２５のそれぞれが、Ｙビーム５のレール７、７と摺動可能に嵌合することで前記裁断ヘッド１０は、図示しない適宜の駆動源によってＹビーム５に沿ったＹ方向に移動自在になっている。

また、図２及び図３のように前記裁断ヘッド１０は、前記シート材Ｓを裁断する裁断刃２８と、この裁断刃２８の近傍のシート材Ｓを押圧するシート押え３０と、前記裁断刃２８を回転駆動させるモータ２３と、前記裁断刃２８及びシート押え３０を保持する昇降ブロック１６と、この昇降ブロック１６を昇降させる昇降シリンダ１５とを備えている。

前記裁断刃２８は、裁断テーブル２上に吸着保持されるシート材Ｓを裁断するようになっており、その裁断刃２８は、刃先と反対側の上端部が刃物ホルダ２６に交換可能に固定されている。この刃物ホルダ２６の上部には、円柱状の回動部材２０が固定されており、さらにこの回動部材２０の上端外周には従動ギア２１が設けられている。

また、前記回動部材２０の外側には昇降ブロック１６が設けられ、前記回動部材２０は、昇降ブロック１６にベアリング１９を介して軸支されている。この昇降ブロック１６は、その背面側にベース板１２に沿ってスライドガイド１７が固定されており、このスライドガイド１７は、ベース板１２に沿って立設された２本のガイド軸１８、１８に沿って昇降動するようになっている。

また、前記ベース板１２の中央付近には、前記ガイド軸１８、１８の上端部に向けて支持板１４がベース板１２と垂直に設けられ、この支持板１４上に下方に向けてシリンダ軸が伸縮可能なように昇降シリンダ１５が設けられている。

前記昇降シリンダ１５のシリンダ軸先端は、前記スライドガイド１７の上端に接続されており、昇降シリンダ１５を伸縮させることでスライドガイド１７に固定された昇降ブロック１６が昇降動するようになっている。そして、昇降ブロック１６を下降させることで裁断刃２８は、裁断テーブル２上のシート材Ｓに突き刺さるようになっている。

また、前記昇降ブロック１６の上端部には図２のように逆Ｌ字状にブラケット２２が立設され、このブラケット２２上にモータ２３が下方に向けて設けられている。また、前記モータ２３のモータ軸先端には駆動ギア２４が設けられ、この駆動ギア２４は、前記回動部材２０の上端に固定された従動ギア２１と係合している。

従って、前記モータ２３を駆動させることで、前記裁断刃２８は回動し、図示しないコンピュータによって制御されながら前述のＸ、Ｙ方向への移動と、裁断刃２８の回動を組み合わせて予め設定された所望の形状にシート材Ｓを裁断するようになっている。

また、前記裁断刃２８の近傍にはシート材Ｓの裁断時にシート材Ｓが浮き上がったり、積層されたシート材Ｓがずれたりすることを防止するシート押え３０が設けられている。

前記シート押え３０は、前記回動部材２０の下端から下方に向かって延設された２本の支柱３１の下端に固定された円形状の支持円板３２と、この支持円板３２の下面に設けられ、裁断刃２８の近傍に位置する略円形状の押圧部材３３とを備えている。従って、前記昇降ブロック１６を昇降動させることで、裁断刃２８とシート押え３０は、一体に昇降動するようになっている。なお、裁断刃２８が押圧部材３３から突出する量は、図示しない適宜な調整機構で調整するようになっており、刃物ホルダ２６と押圧部材３３の相対位置を調整することでシート材Ｓを貫通する程度に突出させるようになっている。これは、適宜公知な手段で自動調整するようにすることも可能である。

前記押圧部材３３は、各種金属や樹脂等で形成され、図２乃至図４のように該押圧部材３３の下面の裁断刃２８の近傍に複数の噴射孔３４が設けられている。また、前記噴射孔３４と連通して通気管が設けられ、前記押圧部材３３の外周部に設けられたアダプタ３５が前記通気管と接続されている。また、このアダプタ３５には、通気ホース３６を介して空気供給手段としてのエアポンプ３７が接続され、このエアポンプ３７を作用させることで前記噴射孔３４からシート材Ｓ表面上に向けて空気が噴射されるようになっている。

図５は、本発明の別の実施形態に係る押圧部材３３の底面図であり、噴射孔３４の数と配置が変更されているだけで、その他は同じ構成である。このように噴射孔３４の数を増やすことで、特に表面が滑り難いシート材であっても、効果的に押圧部材３３のシート材への移動抵抗を減じることができる。

以上が、本発明のシート材裁断装置の構成であり、次に図６に基づいて、シート材裁断装置１の動作を説明する。なお、図６は理解が容易なように、シート材Ｓの表面と押圧部材３３との間隔を誇張して描いてあるが、実際は、シート材Ｓの表面と押圧部材３３は、離間しない程度に当接した状態にある。

まず、裁断テーブル２の吸着ベッド３上に裁断するシート材Ｓを延反し、図示しない吸引源を作用させて吸着ベッド３の吸引孔４に吸着力を働かせ、シート材Ｓを吸着ベッド３に吸着保持する。なお、シート材Ｓが通気性の高い素材の場合、シート材Ｓ上にビニールシートを被せ、吸着力を高めるようにすれば良い。

前記シート材Ｓを裁断テーブル２上に保持した状態で、予め設計されたデータに従って、裁断ヘッド１０を動作させる。

前記シート材Ｓの裁断は、昇降シリンダ１５のシリンダ軸を伸長させることで、シート押え３０と、裁断刃２８とを一体に下降させることで行われ、裁断刃２８は、シート押え３０の押圧部材３３から所定量突出しているので、裁断刃２８は、シート材Ｓを貫通する。

なお、シート押え３０は、上記昇降シリンダ１５により、所定の荷重（例えば、２〜６ｋｇ）で付勢され、押圧部材３３でシート材Ｓの表面を押圧するようになっている。従ってシート材Ｓの表面はシート押え３０によって下方向に付勢されている。

また、上記のシート押え３０でのシート材Ｓの押圧と共に押圧部材３３に設けられた噴射孔３４からエアポンプ３７で噴射された空気を所定の圧力（例えば０．１〜０．５ＭＰａ）で噴出する。このことにより、図６の白抜矢印のごとく、押圧部材３３の外方に向かってシート材Ｓの表面上を空気が噴出し、押圧部材３３による押圧力が減じられると共に空気が押圧部材３３とシート材Ｓの表面の間に介在することにより、押圧部材３３の移動抵抗が減じられる。この時、図示誇張して描かれているが、実際は押圧部材３３の下面とシート材Ｓの保護シートＳ１は当接する程度に僅かに接した状態にある。

なお、上記エアポンプ３７は、独立して設けても良いし、各種駆動源に用いられているシリンダ等の圧力源をバルブ等で分配して空気供給源とするようにしても良い。

この状態で、予め設計された所望の形状に裁断ヘッド１０を駆動し、裁断刃２８でシート材Ｓを切断していく。この時、上記のように押圧部材３３のシート材Ｓ上を走行する移動抵抗が減じられているので、シート材Ｓ表面の保護シートＳ１がめくれ上がることがない。

また、積層されたシート材Ｓ同士が滑り易い場合であっても、押圧部材３３で押圧されながら、しかも移動抵抗が減じられているので、シート材Ｓが層間で滑ってずれることがなく、裁断精度が向上する。

なお、押圧部材３３の噴射孔３４から空気を噴射しても、押圧部材３３で適度に押圧されているので、裁断部表面のシート材Ｓやビニールシートが空気の流れによって乱されることはない。

以上が本発明の実施形態であるが、本発明はこれに限定されることなく発明の範囲内で適宜の変更が行なえる。

本発明では裁断刃２８が固定されたものを用いたが、レシプロタイプの上下動する裁断刃も同様に用いることができる。また、裁断テーブル２も固定のものを用いたが、吸着ベッド３に代えて剛毛状のものも使用でき、これを回転駆動させるような裁断装置にも用いることができる。

また、裁断するシート材もこれに限定されることなく、紙、布、樹脂等の各種のシート材を裁断することができる。

また、シート押え３０によるシート材Ｓの押圧力も適宜変更でき、押圧部材３３からの通気する圧力も、シート材Ｓの素材に応じて適宜変更できる。押圧部材３３の素材や、形状、噴射孔３４の数や配置も適宜変更できる。

１ シート材裁断装置
２ 裁断テーブル
３ 吸着ベッド
４ 吸引孔
５ Ｙビーム
６ ビームガイド
７ レール
８ レール
１０ 裁断ヘッド
１１ 後方支持板
１２ ベース板
１３ 底板
１４ 支持板
１５ 昇降シリンダ
１６ 昇降ブロック
１７ スライドガイド
１８ ガイド軸
１９ ベアリング
２０ 回動部材
２１ 従動ギア
２２ ブラケット
２３ モータ
２４ 駆動ギア
２５ スライダ
２６ 刃物ホルダ
２８ 裁断刃
３０ シート押え
３１ 支柱
３２ 支持円板
３３ 押圧部材
３４ 噴射孔
３５ アダプタ
３６ 通気ホース
３７ エアポンプ（空気供給手段）
Ｓ シート材
Ｓ１ 保護シート
Ｓ２ 炭素繊維
Ｓ３ 離型紙

Claims (1)

1. シート材をその表面に吸引保持する裁断テーブルと、前記裁断テーブル面上を移動自在に設けた裁断ヘッドとを有し、前記裁断ヘッドに前記シート材を押圧するシート押えとシート材を裁断する裁断刃とを備えるシート材裁断装置において、
   前記シート押えは、シート材を押圧する押圧部材と、前記押圧部材の下面に設けられた複数の噴射孔と、該噴射孔と連通し該噴射孔に空気を供給する空気供給手段とから構成され、
   前記押圧部材でシート材を押圧しながら前記噴射孔から空気を噴射させて前記裁断ヘッドを移動させるようにしたことを特徴とするシート材裁断装置。

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