JP2017148900A - 裁断機 - Google Patents

Abstract

【課題】裁断機において、生産効率を低下させることなく、刃型を確実かつ容易に交換する。【解決手段】刃型収納ボックス４０を裁断機本体２０の傍に設置した裁断機１０において、刃型交換時、作業指示書のバーコードＱがスキャナＳ２によってスキャンされると、そのバーコードに含まれる製品情報に適した刃型を収納するパレットがメモリ２３に記憶された刃型情報に基づき選択され、刃型引抜位置に移動する。そして、刃型引抜機構７０によって刃型収納ボックス４０から引き抜かれ、刃型受け渡し位置ＢＰに送られる。引き抜かれた指定刃型は、刃型スライド機構８０によって可動盤３０の裁断機本体後方側にある刃型挿入位置ＣＰまで移動する。そして、刃型挿入機構９０によって可動盤３０の固定クランプ３２に押し込まれ、固定される。【選択図】図３

Description

本発明は、シート材などの被裁断材を刃型によって裁断する裁断機に関し、特に、刃型の交換に関する。

刃型を用いる裁断機（型抜機、プレス機）では、上下ストローク運動する可動盤と、シート材などの被裁断材を乗せたテーブルを移動させる搬送機構を備え、テーブルに載せたロール素材、シート素材などを可動盤に取り付けたトムソン刃型などの刃型で打ち抜くことにより、所望する形状に加工することができる。

製品形状などに応じて刃型基板から突起する刃部の型（２次元形状）が異なるため、刃型を製品ごとに交換する必要がある。オペレータは、刃型交換の際、製品に対応した刃型を裁断機まで運び、裁断機の可動盤に固定されている刃型を取り出した後、新しい刃型を可動盤に装着する。

通常、刃型は大型で重いため、刃型交換作業に時間がかかる。これを解消するため、複数の刃型を装着可能な裁断機が提案されている（特許文献１参照）。そこでは、シート材の送り方向に垂直なシート材幅方向に移動可能なヘッド部を設け、刃部形状が異なる刃型をヘッド部に装着する。そして、ヘッド部を移動させることで、所望の刃型を裁断位置に位置決めする。

特開２０１０−１９４６２１号公報

ヘッド部に刃型を装着させる裁断機の構成では、刃型の装着、交換が限界であり、多面取り用に多数の刃部を設置した刃型などを使用することは、装置サイズの制約上困難である。そのため、生産効率が低下する。また、幅方向へ刃型を移動させて位置決めする構成では、組み立て誤差などによって刃型の位置合わせを精度よく行うことが難しい。

したがって、生産性を低下させることなく、刃型を精度よく容易かつ確実に交換することができる裁断機が求められる。

本発明の裁断機は、刃型を保持可能な部材（ここでは、可動盤という）を、被裁断材を搭載する受け部材との間で昇降させる昇降機構と、昇降機構を駆動制御する制御部とを備える。受け部材は、可動盤の昇降位置の下方に設けられており、搬送方向に移動可能であってもよい。例えば、裁断機本体の被裁断材搬送方向に沿って移動可能なテーブルなどで構成可能であり、また、被裁断材との間に板状の受け部材などを設けてもよい。

被裁断材としては、例えば薄厚のシート材、ロール材などのシート状素材を適用可能であり、刃型としてはトムソン刃型などが適用可能である。また、裁断機としては、刃型の刃部を下方に向けた状態で可動盤に装着させて昇降させる構成や、刃部を上方に向けた状態で可動盤に装着させ、被裁断材を上側に配置する構成も可能である。

本発明の裁断機は、さらに、少なくとも１つの刃型を収納可能な刃型収納部と、刃型収納部に収納されている所定の刃型を可動盤へ移送する刃型移送機構とを備える。そして制御部は、刃型移送機構を駆動制御し、指定された刃型を刃型収納部から可動盤へ移送させる。例えば、複数の刃型が刃型収納部に収入され、その中から１つの刃型を選んで移送することができる。移送した刃型をそのまま可動盤へ設置してもよく、移送までを自動的に行い、オペレータの補助作業で可動盤に取り付けてもよい。

刃型を備えた裁断機では、金属板を打ち抜くダイプレスなどの場合にはあらかじめ刃型が装置本体に固定されて取り外しを前提としておらず、また、樹脂などのシート状素材を打ち抜く刃型を装着させる裁断機においても、その刃型の刃先損傷を防ぐように厳密な管理の下刃型交換されており、刃型の可動盤への装着はあくまでもオペレータの手作業の下に行われていた。本発明では、従来裁断機には装備されていなかった刃型収納部を裁断機に設け、収納された刃型を自動的に可動盤へ移送するという、今までにない新たな技術的特徴をもつ。

可動盤は、刃型を互いに対向する側面部で保持する刃型保持機構を備えるように構成することができる。ここで、側面部とは、側面そのものだけで保持するだけでなく、その側面付近の刃型上面、下面を含めてもよく、側面と接触しないで保持する構成も含まれる。例えば刃型上面あるいは下面を支持するように構成することができる。

例えば、刃型保持機構は、１つの対向する２つの側面付近で刃型を保持し、挟み込んで固定する（クランプする）ことができる。この場合、刃型移送機構は、刃型を少なくとも一つの側面部で保持しながら、刃型収納部から可動盤まで移送するように構成することができる。可動盤の刃型交換位置まで移送すればよく、例えば最終的に刃型固定される前の位置などへ位置決めし、設置、装着させることができる。可動盤と同様の保持態様で刃型を移送するため、移送中の刃型の姿勢、向きなどを特別に設定する必要がない。刃型を移送した後、例えば両側から刃型をより挟み込むことで刃型を固定することが可能である。

刃型移送機構は、刃型保持機構の刃型交換位置の高さに沿って、指定刃型を移送することができる。移送中に高低差なく移送するため、刃型の姿勢が崩れることなく最短時間で移送することができる。なお、刃型交換位置とは、可動盤の構成に従って定めればよく、例えば、刃型を側面同士で挟み込んでクランプする場合、クランプを外した状態を刃型交換位置とすればよい。また、可動盤のストローク上死点あるいは下死点を刃型交換位置としてもよい。

刃型移送機構は、可動盤の前後一方の側まで移送し、刃型交換位置にある前記可動盤に刃型を挿入することが可能である。ここで、「可動盤の前後」とは、裁断機本体において被裁断材が搬送される搬送方向に沿った位置であり、被裁断材が可動盤側へ移動する入口側、あるいは出口側をそれぞれ前方側、後方側と表す。例えば、オペレータのいる前側（被裁断材侵入側）では操作の邪魔になるため、後方側（排出側、出口側）から刃型を挿入すればよい。刃型を向かい合う側面部で保持する刃型保持機構を設けた場合、その刃型の保持姿勢に合わせて刃型を挿入するだけで、刃型を装着することが可能であり、可動盤周囲の構造を特性な構造にする必要がない。

より簡易な構成で刃型を可動盤に位置決めさせることを考慮すれば、例えば、可動盤の刃型挿入側とは反対側にストッパーを設ければよい。刃型移送機構は、刃型を可動盤に向けて押し出すことが可能である。刃型がストッパーに当たって停止させることができる。

刃型挿入時には、刃型保持機構の保持姿勢に合わせて、被裁断材搬送方向（例えばテーブル移動方向）に沿って刃型を押し込むのがよい。例えば刃型移送機構としては、刃型と接するように被裁断材搬送方向に沿って移動可能な押し部材を設け、押し部材を介して刃型を押しこむ刃型挿入機構を設けることができる。このとき、刃型の保持される側面部分をテーパー状あるいはエッジを丸くした曲面形状にし、それに合わせて保持機構もそれに接触するような形状にすることで、刃型を刃型保持部材に滑らせながらスムーズに押し込むことができる。

一方、刃型の保持姿勢をできるだけ変えずに可動盤近くまで移送することを考慮すれば、刃型移送機構としては、刃型収納部から引き出された指定刃型を、被裁断材搬送方向に垂直な方向に沿って可動盤の前後一方の側まで移送する刃型スライド機構を設けることができる。例えば、刃型スライド機構に設けられた刃型移動方向を案内するガイド部材を設けてもよい。刃型挿入機構との組み合わせる場合、刃型保持機構と同じ向かい合う側面部で刃型を保持すれば刃型をそのまま可動盤へ押し込むことができる。

上記刃型スライド機構との組み合わせを考慮し、また、刃型の姿勢、向きをできるだけ変更しないで可動盤へ移送させることを考慮すれば、刃型移送機構としては、指定刃型を、刃型収納部で保持されていない部分で保持しながら、刃型収納部から引き出す刃型引抜機構を設けることができる。この場合、刃型引抜機構が上記ガイド部材より下方に位置するように構成すればよい。

一方、刃型交換処理としては、自動的に交換対象となる刃型を取り外すことが望ましい。例えば、制御部は、指定刃型移送に応じて昇降機構を制御し、可動盤を降下させて装着されていた刃型を受け部材に載せ、その後刃型交換位置へ上昇させることができる。この場合、昇降機構が、可動盤を刃型交換位置としてストローク上死点もしくは下死点まで移動することができる。

可動盤で保持されている刃型の刃高を調整する刃高調整機構を備えた裁断機である場合、刃先を刃型降下時に損傷するのを防ぐことを考慮し、制御部は、刃型交換時、可動盤を可動盤装着刃型の刃高調整前の基準位置へ復帰させた後、降下させればよい。

なお、このような刃型の取り外し処理は、上記刃型移送機構を備えていなくても、オペレータによらずに、刃先を損傷させないで刃型を取り外すという技術的課題を解決するという、新たな技術的貢献を導くものである。したがって、刃型を保持可能な可動盤を、被裁断材を搭載する受け部材との間で昇降させる昇降機構と、昇降機構を駆動制御する制御部とを備え、制御部は、刃型交換時、可動盤を降下させて装着されていた刃型を受け部材に載せ、その後刃型交換位置へ上昇させる裁断機を構成することができる。このとき、刃先を損傷しないような降下速度で降下させればよい。

裁断機の刃型収納部では、刃型の姿勢を可動盤の刃型保持姿勢と合わせて、水平姿勢で刃型を保持する複数の刃型保持部材を設けることが可能である。この場合、複数の保持部材を上下方向に移動させる刃型昇降機構を備えるのがよい。制御部は、刃型昇降機構を制御し、指定刃型の位置を刃型抜出位置に合わせることができる。ここで、刃型移送位置とは、刃型移送機構へ移送されるときの位置を表す。

刃型収納部は、例えば、オペレータの立ち位置と反対側の裁断機本体側面後方側に配置することが可能である。刃型を可動盤後方側から短い距離で移送することが可能となる。また、刃型の姿勢、向きをできるだけ変えずに可動盤へ移送させることを考慮すれば、刃型保持部材が、刃型交換位置における刃型向きと同じ向きで複数の刃型を保持すればよい。

刃型装着位置を１つにして刃型の収納管理をしやすくすることを考慮し、刃型収納部に対し、刃型サイズに応じた開口部を設けた扉を設けることができる。また、刃型抜出位置を、扉とは異なる高さに位置することが可能であり、誤って収納中刃型が移送されるのを防ぐことができる。

複数の刃型を収納する場合、自動的に指定された刃型を搬出して移送することが望ましい。例えば裁断機には、各刃型に記されている刃型情報コードを読み取り可能な第１スキャナを設けることが可能である。この場合、制御部が、読み取られた刃型情報を、刃型収納位置と関連付けてメモリに記録させることができる。制御部は、刃型交換時、裁断対象となる被裁断材に適合する刃型情報に基づいて定められる指定刃型を、その収納位置から刃型移送位置へ移動させればよい。

また、オペレータの誤入力操作によって誤った刃型交換を防ぐことを考慮し、被裁断材に適合する刃型情報が含まれるコードを読み取り可能な第２スキャナを備えるのが良い。例えば、作業指示書に適合刃型などの製品情報が含まれるバーコードが付されている場合、それを読み込むことで適合刃型を誤りなく自動交換することができる。

なお、刃型収納部のみの構成で刃型移送機構を設けず、オペレータが刃型を収納し、刃型抜き出しを行って可動盤に装着させる構成にすることも可能である。この場合、水平姿勢で刃型を保持する複数の刃型保持部材と、複数の保持部材を上下方向に移動させる刃型昇降機構と、刃型昇降機構を制御し、指定刃型の位置を刃型移送位置に合わせる制御部とを備えた裁断機は、オペレータが誤って適合刃型を取り出すことを防ぐという技術的課題を解決し、新たな技術的貢献を導く構成となる。

その一方で、刃型収納部を設けず、刃型移送機構だけ備えた裁断機の場合でも、オペレータが指定刃型を取り出して刃型を可動盤に設置させることができる。この場合、少なくとも１つの刃型を収納可能な刃型収納部に収納されている所定の刃型を、刃型を保持可能であって被裁断材を搭載する受け部材との間で昇降させる可動盤へ移送する刃型移送機構と、刃型移送機構を駆動制御する制御部とを備え、刃型を可動盤の前後のうち一方の側に移送させる裁断機は、刃型を容易に交換することができる。

本発明の他の態様における裁断機の刃型交換方法は、裁断機本体の傍に設置される、複数の刃型を収納可能な刃型収納部から、所定の刃型を可動盤へ移送する刃型交換方法であって、指定された刃型を収納された複数の刃型の中から選んで可動盤へ移送させる。例えば、可動盤の前後一方の側から指定刃型を可動盤に向けて押し込むことが可能であり、可動盤の刃型交換位置高さに沿って、刃型収納部から可動盤まで指定刃型を移送することができる。また、本発明の他の態様における裁断機の刃型移送方法は、少なくとも１つの刃型を収納可能な刃型収納部に収納されている所定の刃型を、刃型を保持可能であって被裁断材を搭載する受け部材との間で昇降させる可動盤へ移送する刃型移送方法であって、可動盤の前後のうち一方の側へ刃型を移送させる。

本発明によれば、裁断機において、生産効率を低下させることなく、刃型を精度よく確実かつ容易に交換することができる。

本実施形態である裁断機の概略的平面図である。 裁断機の背面図である。 刃型移送に関する機構を裁断機上方から示した概略的平面図である。 刃型収納ボックスのパレット昇降機構を示した部分的平面図である。 可動盤内の刃型クランプ機構を裁断機本体前方側から示した概略的構成図である。 裁断機のブロック図である。 制御部によって実行される刃型収納および刃型情報記録処理のフローチャートである。 刃型収納ボックスのスキャナと収納刃型に設けられたバーコードとの位置関係を示した図である。 制御部によって実行される刃型交換処理のフローチャートである。 図９のステップＳ２０４のサブルーチンである。 図９のステップＳ２０５のサブルーチンである。 刃型引抜アクチュエータの刃型引抜時の動作を示した図である。 刃型引抜アクチュエータの刃型引抜時の動作を示した図である。 刃型スライド機構の刃型移送時の動作を示した図である。 刃型スライド機構の刃型移送時の動作を示した図である。 型挿入機構を裁断機側面側から見た模式図である。 刃型挿入機構の模式的斜視図である。

次に、以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態である裁断機の概略的平面図である。ここでは、裁断機のオペレータ立ち位置側側面から見た図を示している。図２は、裁断機の背面図である。ここでは、裁断機本体を後方側から見た図を示している。

裁断機１０は、裁断機本体２０と、刃型収納ボックス４０と、オペレーティング機器５０とを備える。裁断機本体２０は、刃型が交換可能に装着される可動盤３０と、可動盤３０を所定ストローク幅で上下ストロークさせるクランク機構（昇降機構）２５と、シート材などの被裁断材Ｓが搭載されるテーブル６０とを備える。テーブル６０は、ボールネジ駆動による搬送機構（ここでは図示せず）によって移動可能である。なお、被裁断材Ｓとテーブル６０との間に樹脂製の受け板を設けてもよい。

ここでは、被裁断材として所定長さのシート材Ｓが裁断機本体２０の前方側に搭載される。ただし、ここでは、オペレータの立ち位置に関して可動盤３０よりも近く、テーブル６０に被裁断材を搭載する位置を前方側とし、可動盤３０に対してその反対側を後方側とする。供給された被裁断材Ｓは、裁断機本体２０の可動盤３０下方に運ばれた後打ち抜かれ、前方側に排出される。なお、シート材、ロール材を連続的に裁断機本体２０の前後方向に沿って供給するように構成することも可能である。

裁断機本体２０の前方側側面には、オペレーティング機器５０が配置されている。オペレータは、オペレーティング機器５０によって、打ち抜き速度、加圧力、刃高調整などを設定するとともに、刃型交換、刃型収納作業時にもセッティング操作を行う。

図２に示すように、裁断機本体２０の後方側に配置された刃型収納ボックス４０は、ハウジング４０Ｈ内に複数の刃型を収納可能な棚状の刃型収納棚４２を備えている。刃型収納棚４２は、水平方向に刃型Ｔを保持する構造であり、断面Ｌ字状の刃型ホルダ４５（４５Ａ、４５Ｂ）が、刃型Ｔの刃部ＴＰが下方を向くように刃型Ｔをその両側面で保持している。刃型ホルダ４５Ａ、４５Ｂは、所定間隔で上下方向に配列している。ここでは、トムソン刃の刃型が収納されている。

刃型ホルダ４５Ａ、４５Ｂの両端部には、ガイドシャフト４４Ａ１、４４Ａ２、４４Ｂ１、４４Ｂ２が軸受け４４Ｇに挿入されており、刃型ホルダ４５Ａ、４５Ｂの上下移動方向が規制される。ガイドシャフト４４Ａ１、４４Ａ２、４４Ｂ１、４４Ｂ２は、フレーム４３によって保持されている。なお、図２では、テーブル後方側から視認できるガイドシャフト４４Ａ１、４４Ｂ１のみ図示している。

刃型収納棚４２では５つの刃型ホルダ４５Ａ、４５Ｂが設置されており、５つの刃型を収納可能である（刃型収納スペースを、ここでは「パレット」という）。以下では、５つのパレットを上からＮｏ１〜Ｎｏ５と順序付けし、刃型ホルダ４５Ａ、４５Ｂについては、必要に応じて、刃型ホルダ４５Ａ１〜４５Ａ５、４５Ｂ１〜４５Ｂ１と記す。

ハウジング４０Ｈは透明なプレートによって構成されており、刃型サイズに応じた開口部をもつ扉４０Ａが設けられている。５つのパレットＮｏ１〜Ｎｏ５は、ガイドシャフト４４Ａ１、４４Ａ２、４４Ｂ１、４４Ｂ２に沿って上下方向に移動可能であり、オペレータは、作業前、扉４０Ａを開けて裁断加工に必要な刃型を所定のパレットに挿入する。

本実施形態では、刃型交換を自動的に行うことが可能であり、可動盤３０に取り付けられている刃型をテーブル６０に搭載して取り外すとともに、刃型収納ボックス４０から選択／指定の刃型を抜き出し、裁断機本体２０の可動盤３０まで移送して可動盤３０に取り付ける。

図３は、刃型移送に関する機構を裁断機上方から示した概略的平面図である。図３では、可動盤３０を覆う裁断機本体２０の筐体部分を除いている。

裁断機１０は、刃型を刃型収納ボックス４０から可動盤３０へ移送させる刃型移送機構２１を備え、刃型移送機構２１は、刃型引抜機構７０、刃型スライド機構８０、刃型挿入機構９０によって構成されている。刃型引抜機構７０は、刃型収納ボックス４０に対して裁断機本体２０の側面に沿って前方側傍に設けられており、刃型スライド機構８０は、テーブル６０の移動方向Ｍに垂直な方向Ｎに沿って配置されており、刃型引抜機構７０の位置から可動盤３０の後方側位置に渡って設置されている。刃型挿入機構９０は、刃型スライド機構８０よりも本体後方側に配置されており、テーブル６０の移動方向に沿っている。

刃型引抜機構７０は、収納ボックス４０内の刃型Ｔを保持し、刃型受け渡し位置（符号Ｘで表す）まで移送することが可能であり、クランプシリンダ７２と、クランプシリンダ７２をテーブル移動方向Ｍと平行な方向に沿って駆動するアクチュエータ７４とを備える。アクチュエータ７４はボールネジ構造であり、サーボモータ７６を備える。また、エア調整部（ここでは図示せず）によってクランプシリンダ７２をクランプ、アンクランプ状態に切り替える。

刃型スライド機構８０は、刃型Ｔを刃型受け渡し位置Ｘから刃型挿入位置Ｙまでテーブル垂直方向Ｎに沿って移送することが可能であり、刃型Ｔを両側面で保持する刃型ホルダ８２Ａ、８２Ｂを備える。図２に示した刃型ホルダ８２Ａ、８２Ｂは、テーブル垂直方向Ｎに延びる一対のネジシャフト８５Ａ、８５Ｂに対し螺合している。

一対のネジシャフト８５Ａ、８５Ｂの端部には、サーボモータ８１によって駆動されるベルト機構８４が連結されている。ベルト機構８４によってネジシャフト８５Ａ、８５Ｂが回転し、それに応じて刃型ホルダ８２Ａ、８２Ｂがテーブル垂直方向Ｎに沿ってスライド移動する。一対のネジシャフト８５Ａ、８５Ｂは、刃型ホルダ８５Ａ、８５Ｂが可動盤３０の後方側の刃型挿入位置Ｙまで移動可能なように、その長さが定められている。

刃型挿入機構９０は、刃型挿入位置Ｙまで移動した刃型Ｔを可動盤３０に装着させることが可能であり、押圧プレート部９４と、押圧プレート部９４をテーブル移動垂直方向Ｍに沿って移動させるアクチュエータ９３とを備える。アクチュエータ９３は、ここではエアシリンダによって構成されており、エア調整部９２によってテーブル移動方向Ｍに往復移動可能である。

このように３段階に分けて刃型移送を行う刃型移送機構２１は、刃型収納ボックス４０（刃型収納棚４２）から可動盤３０まで略同一平面に沿って刃型Ｔを移送し、刃型引抜機構７０、刃型スライド機構８０、刃型挿入機構９０は、互いに連動して動く。また、刃型移送機構２１は、パレット昇降機構４１を刃型収納ボックス４０に備えている。

図４は、刃型収納ボックス４０のパレット昇降機構４１を示した部分的平面図である。ここでは、オペレーティング機器５０の反対側の裁断機本体側面から見た刃型収納ボックス４０を示している。

刃型ホルダ４５Ａ１〜４５Ａ５、４５Ｂ１〜４５Ｂは、テーブル６０の移動方向Ｍに沿って延びており、刃型Ｔのサイズに合わせてその長さが定められている。パレット昇降機構４１は、ボールネジ構造であって、刃型パレットＰを上下に移動させる一対のネジシャフト４７Ａ、４７Ｂを備え、ガイドシャフト４４Ａ１、４４Ａ２、ガイドシャフト４４ＡＢ１、４４Ｂ２のテーブル移動方向Ｍに沿った中間位置にそれぞれ配置されている。ただし、図４では、ネジシャフト４７Ａのみ図示している。また、図２に示したガイドシャフト用の軸受け部４４Ｇは省略している。

ネジシャフト４７Ａ、４７Ｂは、刃型ホルダ４５Ａ１〜４５Ａ５、４５Ｂ１〜４５Ｂ５と螺合する螺合部４７Ａ〜４７Ｅをそれぞれ備え、互いに所定間隔で配置されている。ネジシャフト４７Ａがベルト機構４９Ａを介してサーボモータ４９によって駆動されると、ネジシャフト４７Ａとネジシャフト４７Ｂとを連結するベルト機構４９Ｂ（図２参照）によって、ネジシャフト４７Ｂも連動する。これにより、刃型ホルダ４５Ａ１〜４５Ａ５および４５Ｂ１〜４５Ｂ５がそれぞれ所定間隔を保ちながら上方向あるいは下方向に移動する。

刃型Ｔを挿入する為に形成された扉４０Ａ（図２参照）は、刃型引抜機構７０の引抜位置よりも１パレット分だけ下方に位置している。そして、扉４０Ａの形成箇所反対側には、バーコード読み取り可能なスキャナＳ１が設置されている。スキャナＳ１は、後述するように、刃型Ｔに付記されたバーコードを読み取る。

図５は、可動盤３０内の刃型クランプ機構を裁断機本体前方側から示した概略的構成図である。

可動盤３０には、刃型Ｔを保持し、固定する刃型クランプ３２（３２Ａ、３２Ｂ）が設けられており、刃型Ｔの両側面をクランプして保持する。刃型クランプ３２Ａ、３２Ｂは、それぞれ左ネジシャフト３４Ａ、右ネジシャフト３４Ｂに対して一体的に連結されており、サーボモータ（図示せず）によって左ネジ、右ネジシャフト３４Ａ、３４Ｂが駆動されると、それに応じて刃型クランプ３２Ａ、３２Ｂが互いに近づく、もしくは離れる。

刃型Ｔの刃部形成面ＴＳの両端部は、テーパー部分ＴＴが刃型側面全体に沿って形成されている。刃型クランプ３２Ａ、３２Ｂには、そのテーパー部分ＴＴに合わせて突起部３２ＴＡ、３２ＴＢが形成されている。刃型クランプ３２をクランプ位置に設定した場合、テーパー部分ＴＴが突起部３２ＴＡ、３２ＴＢと当接することで、刃型Ｔが強固に固定される。また、後述するように、刃型交換時の刃型Ｔと当接するストッパー（ここでは図示せず）が刃型クランプ３２Ａ、３２Ｂの裁断機本体前方側端部に設けられている。

一方、可動盤３０には、クランク機構のクランク軸と可動盤３０とを連結するシャフト３６の一端には、刃高調整機構３７が設けられている。刃高調整機構３７は、可動盤３０のテーブル６０に対する相対的高さを調整するねじ機構であり、被裁断材の材質に応じて刃高が変更される。

図６は、裁断機１０のブロック図である。

制御部２２は、クランク機構を駆動するサーボモータ２５、テーブル６０を移動させる搬送機構駆動部２４、固定クランプ駆動用サーボモータ３６、上述した刃型移送機構におけるパレット昇降用サーボモータ４９、刃型引抜用サーボモータ７６、刃型スライド用サーボモータ８４、エア調整部７１、９２、刃高調整用モータ１００などへ制御信号を出力し、駆動制御を行う。

また、制御部２２は、可動盤高さ（刃高位置）を検出するエンコーダなどの位置センサ１１０、刃型収納ボックス４０の扉４０Ａの開閉を検出するセンサＳ３、オペレーティング機器５０などと接続されるとともに、裁断加工情報などを記録可能なメモリ２３に対してデータの書き込み、読出しを行う。オペレーティング機器５０は、裁断に関する情報などを表示する表示装置（モニタ）５１と、オペレータが入力操作を行うキーボード５２を備える。

刃型収納ボックス４０に設けられたスキャナＳ１は、刃型Ｔの側面に表記されたバーコード（ここではＱＲコード（登録商標））ＴＣを読み取ることが可能であり、読み取られた刃型情報がメモリ２３に記憶される。刃型情報には、刃型（トムソン刃の２次元形状）のデータが含まれている。

一方、オペレーティング機器５０の傍に設けられたスキャナＳ２は、裁断作業前に作成される作業指示書に付記されたバーコード（ここではＱＲコード（登録商標））Ｑを読み取り可能である。指示媒体としての作業指示書ＰＡには、製品情報として被裁断材の寸法、ショット数、送り量、刃高、製品に適合する刃型などの情報が記載されており、バーコードＱにそれら情報が含まれている。制御部２２は、スキャナＳ２によって読み取られた製品情報に基づき、刃型収納ボックス４０のパレット昇降用サーボモータ４９を駆動制御する。

図７は、制御部２２によって実行される刃型収納および刃型情報記録処理のフローチャートである。図８は、刃型収納ボックスのスキャナと収納刃型に設けられたバーコードとの位置関係を示した図である。

オペレータは、刃型収納セッティングモードに設定すると、刃型装着されていない空パレットを確認し、その空パレットの番号を選択する。そして移動ボタンを操作することによって、指定したパレットが刃型挿入位置、すなわち扉４０Ａの位置となるように、刃型ホルダ４５Ａ１〜４５Ａ５、４５Ｂ１〜４５Ｂ５を全体的に移動させる（Ｓ１０１）。オペレータが扉４０Ａを開け、扉４０Ａの位置にあるパレットへ刃型を挿入する。扉４０Ａを閉めることによって開閉センサＳ３刃型挿入を検知すると（Ｓ１０２）、挿入された刃型に添付されたバーコードＴＣがスキャナＳ１によって読み取られる（Ｓ１０３）。

図８に示すように、刃型Ｔの挿入方向側面には、バーコードＴＣが表記されている。刃型Ｔを刃型ホルダ４５Ａ、４５Ｂ奥まで完全に挿入すると、バーコードＴＣとスキャナＳ１との距離間隔は、接触するほどの近接距離間隔となる。これによって、刃型情報が読み取り可能となる。読み取られた刃型情報は、メモリ２３に記録される（Ｓ１０４）。オペレータがすべてのパレットに刃型を挿入するまで（Ｓ１０５）、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４が繰り返し実行される。

図９は、制御部２２によって実行される刃型交換処理のフローチャートである。

可動盤が上死点で停止した状態で刃型交換モードが設定されると（Ｓ２０１）、作業指示書ＰＡに表記されたバーコードＱがスキャナＳ２によって読み取られたか否かが判断される（Ｓ２０２）。そして、バーコードＱが読み取られて交換スタートボタンが押下されたと判断されると（Ｓ２０３）、可動盤３０に装着されている刃型の取り外し処理と、新たな刃型を可動盤３０へセッティングする処理が実行される（Ｓ２０４、Ｓ２０５）。これら刃型交換のための処理は、同時並行的に行われる。これら処理が終了すると、刃型引抜機構７０、刃型スライド機構８０、刃型挿入機構９０は、それぞれ刃型交換前の位置に復帰する。なお、刃型交換処理に関するプログラムは、あらかじめＲＯＭなどのメモリに記憶されている。

図１０は、図９のステップＳ２０４のサブルーチンである。図１０を用いて、刃型取り外し処理について説明する。

ステップＳ３０１では、刃高調整された位置にある可動盤３０を、元の基準位置へ上昇させる。通常、トムソン刃などの刃型表面からの刃先までの距離は所定値に定められており、可動盤３０を基準位置に設定して上下ストロークさせる場合、刃先がテーブル６０の表面位置と一致するようにテーブル６０に対する可動盤３０の位置が定められている。

しかしながら、製品素材の特性（柔らかさ、硬さ）などにより、テーブル６０の表面に刃先を食い込ませるような打ち抜き加工が必要な場合もある。そのため、作業指示書ＰＡのバーコードＱに含まれる刃高情報に基づいて、可動盤３０の位置を僅かに自動調整する。したがって、刃高調整（抜き圧調整）された可動盤３０をそのまま降下させると、刃がテーブル６０と当たって損傷する場合もある。これを防ぐため、微調整された可動盤３０の位置を刃先の損傷がない基準位置へ一度退避させる。なお、樹脂製の受け板などを介在させた場合、その厚み分が考慮されて刃高調整されている。

そして、可動盤３０を下死点位置へ一定速度で降下させると同時に、テーブル６０を後方側へ所定量だけ移動させる（Ｓ３０２、Ｓ３０３）。降下速度は、テーブル６０の移動が終了する前に降下終了しないような速度に定められる。そして、左ネジシャフト３２Ａ、右ネジシャフト３２Ｂを駆動することで、固定クランプ３２Ａ、３２Ｂをアンクランプ位置に移動させる（Ｓ３０４）。

このとき、左ネジシャフト３４Ａ、右ネジシャフト３４Ｂ（図５参照）は、刃型Ｔの刃先がテーブル６０への接触（落下）で損傷しないように、非常に遅い速度で固定クランプ３２Ａ、３２Ｂを移動させる。固定クランプ３２がアンクランプ位置へ移動することによって、刃型がテーブル６０に搭載される（Ｓ３０４）。

その後、可動盤３０が上死点位置へ移動するとともに、テーブル６０がオペレータ側の原点方向に移動する（Ｓ３０５、Ｓ３０６）。オペレータはテーブル６０で搬送された刃型を使用済み刃型として別の場所に運ぶか、再度刃型収納ボックス４０へ挿入する。

図１１は、図９のステップＳ２０５のサブルーチンである。

ステップＳ４０１では、作業指示書ＰＡのバーコードＱによって読み出された製品情報に基づき、収納ボックス４０に収納されている複数の刃型の中から製品に適合する刃型、すなわち製品形状に合わせて打ち抜く刃型が選択／指定される。サーボモータ４９が駆動制御されることにより、その指定刃型が保持されるパレットが刃型引抜位置に移動する（Ｓ４０１）。そして、刃型引抜機構７０によって刃型が引き抜かれる（Ｓ４０２）。

図１２Ａ、１２Ｂは、刃型引抜アクチュエータの刃型引抜時の動作を示した図である。クランプシリンダ７２が原点位置から引抜位置ＡＰまで移動し、エア調整部７１の駆動によって指定刃型Ｔを保持すると、引抜アクチュエータ７４がクランプシリンダ７２を開放位置へ移動させる。クランプシリンダ７２が開放位置ＢＰに到達すると、クランプシリンダ７２はアンクランプ状態に切り替えられて刃型Ｔを離し、原点位置へ戻る。

図１３Ａ、１３Ｂは、刃型スライド機構８０の刃型移送時の動作を示した図である。刃型交換前において、刃型ホルダ８２Ａ、８２Ｂは、刃型受け渡し位置ＢＰに位置決めされている。刃型引抜アクチュエータ７４は、一対のネジシャフト８５Ａ、８５Ｂよりも下方に位置し（図１３Ｂ参照）、クランプシリンダ７２がアンクランプ（解放）状態になると、引き抜かれた刃型Ｔが刃型ホルダ８２Ａ、８２Ｂによって保持される。そして、ネジシャフト８５Ａ、８５Ｂが駆動されることにより、刃型Ｔが刃型挿入位置ＣＰへ移動する（Ｓ４０３）。

刃型Ｔが刃型挿入位置ＣＰへ移動すると、刃型挿入機構９０が刃型Ｔを可動盤３０の方向へ押し込む。そして、刃型Ｔ全体が固定クランプ３２に搭載されると、固定クランプ３２Ａ、３２Ｂがクランプして刃型Ｔを固定する（Ｓ４０４）。

図１４は、刃型挿入機構９０を裁断機側面側から見た模式図である。図１５は、刃型挿入機構９０の模式的斜視図である。図１４、１５に示すように、刃型挿入機構９０は、先端部に押し棒９１を取り付けたエアシリンダ９３と、ガイド板９６によって支持される押し板９９とを備える。押し板９９は押し棒９１と一体的に接続されている。また、ガイド板９６は、図示しない支持部材によって水平に保持されており、押し板９９が刃型ホルダ８２Ａ、８２Ｂに搭載されている刃型側面を押し付け可能なように、その高さが調整されている。

刃型押し板９９がエアシリンダ９３によって押し出されると、押し板９９はガイド板９６によって可動盤３０のある前方方向へ移動する。これに伴い、刃型Ｔが刃押し板９９によって裁断機本体前側の方へ押しこまれ、可動盤３０の固定クランプ３２にその両側面を接しながら入り込んでいく。刃型Ｔの側面テーパー部分ＴＴと固定クランプ３２Ａ、３２Ｂの突起部３２ＴＡ、３２ＴＢにより、刃型Ｔは可動盤３０奥の方へ滑らかに進んでいく。そして、固定クランプ３２Ａ、３２Ｂの前方向端部に設けられたストッパー３９Ａ、３９Ｂ（図１４参照）に当たって停止する。

刃型Ｔが固定クランプ３２Ａ、３２Ｂにおいて移動停止すると、左ネジシャフト３５Ａ、右ネジシャフト３５Ｂの駆動によって刃型Ｔが固定される。刃型Ｔが固定されると、刃高調整によって可動盤３０の位置が微調整される（図１１のＳ４０５）。刃高位置は、作業指示書ＰＡのバーコードＱに含まれる製品情報に基づいて定められる。

このように本実施形態によれば、刃型収納ボックス４０を裁断機本体２０の傍に設置した裁断機１０において、使用する刃型を予め収納するため、刃型昇降機構４１によって複数のパレットに刃型が順次収納される。刃型収納時には、刃型に付与されたバーコードＴＣがスキャナＳ１によって読み取られ、各刃型の刃型情報がメモリ２３に記録される。

一方、刃型交換時、作業指示書のバーコードＱがスキャナＳ２によってスキャンされると、そのバーコードに含まれる製品情報に適した刃型を収納するパレットがメモリ２３に記憶された刃型情報に基づき選択され、刃型引抜位置に移動する。そして、刃型引抜機構７０によって刃型収納ボックス４０から引き抜かれ、刃型受け渡し位置ＢＰに送られる。

引き抜かれた指定刃型は、刃型スライド機構８０によって可動盤３０の裁断機本体後方側にある刃型挿入位置ＣＰまで移動する。そして、刃型挿入機構９０によって可動盤３０の固定クランプ３２に押し込まれ、固定される。

また、指定刃型の移送に合わせて、可動盤３０を刃高調整分のない基準位置へ復帰させた後、下死点位置まで降下させ、保持していた刃型を開放してテーブル６０に載せる。その後、新たな刃型装着御為、刃型交換位置であるストローク上死点位置に戻る。

このような刃型収納機能と刃型移送機能および刃型取り外し機能を備えたことにより、一度刃型を収納すれば、指定された刃型が自動的に可動盤３０に交換される。刃型収納ボックス４０を裁断機本体２０のオペレータ立ち位置と反対側の側面であって可動盤３０よりもテーブル後方側に配置することにより、従来の裁断機１０の構造をほとんど変更せずに刃型を自動移送させることができる。

特に、刃型移送機構は、可動盤３０の上死点位置であって抜圧調整していない基準位置を刃型交換位置として定め、その刃型交換位置に沿って刃型を平面移送するため、刃型移送距離を最短距離に設定することが可能となる。そして、移送中における刃型姿勢が大きく変更されないことから、安全に刃型移送することができる。

また、刃型Ｔに記されたバーコードＴＣを読み取って刃型情報を記録し、作業指示書ＰＡのバーコードＱを読み取って製品に適合した刃型を選択、指定するため、オペレータが作業指示書の記載された指定刃型とは異なる刃型を誤って可動盤に取り付けることを防ぐことができる。

刃型収納ボックス４０に関しては、刃型の配列方向を可動盤３０における刃型装着方向と一致させ、刃型の刃部を下方に向けた状態としているため、刃型移送、装着を容易にしている。また、開口部をもつ扉４０Ａを設け、刃型挿入位置を特定することにより、刃型収納ボックス４０への挿入作業を容易にしている。さらに、刃型引抜位置と刃型挿入位置を別の高さに定めているため、挿入作業と引抜作業が同時に行われるのを防ぐ。またこのことによって、刃型挿入時にスキャニングを容易にできる。なお、刃型収納ボックスを１つの刃型だけ収納するようにしてもよい。

スキャナＳ１を設けることによって、刃型を収納するだけで自動的に刃型情報を刃型交換前に取得することができる。なお、スキャナではなく、オペレータによる入力操作で刃型情報とパレット位置とを関連付けて入力してもよい。また、製品情報についてもオペレータが入力操作を行ってもよい。

なお、刃型交換時における刃型取り外しについては、事前にオペレータが刃型を手作業で取り外すように交換してもよい。また、刃型移送機構については、上述した実施形態に示す具体的なアクチュエータに限定されない。また、刃型収納ボックスの位置も様々な位置に配置することが可能であり、それに合わせて刃型の搬送経路を定めればよい。また、刃型移送過程においては、刃型両側面以外の部分を保持しながら刃型移送を行ってもよい。また、刃型交換位置を可動盤ストローク上死点以外の位置に定めてもよく、また、刃型搬送高さを変えながら刃型移送を行ってもよい。

上述した裁断機の構成は、シート材、ロール材以外の様々な被裁断材に対して刃型による裁断加工を行う裁断機、切断機、カッター、型抜機、あるいはプレス機に適用することが可能である。また、トムソン刃型以外の刃型も適用することができ、刃型のサイズ、形状も任意である。

１０ 裁断機
２０ 裁断機本体
２１ 刃型移送機構
２２ 制御部
２５ クランク機構（昇降機構）
３０ 可動盤
３２ 固定クランプ
４０ 刃型収納ボックス（刃型収納部）
４１ パレット昇降機構（刃型移送機構、刃型昇降機構）
４２ 刃型収納棚（刃型収納部）
４５ 刃型ホルダ
５０ オペレーティング機器
６０ テーブル
７０ 刃型引抜機構（刃型移送機構）
８０ 刃型スライド機構（刃型移送機構）
８５Ａ、８５Ｂ ネジシャフト（ガイド部材）
９０ 刃型挿入機構（刃型移送機構）
９６ 押し板（押し部材）
ＰＡ 作業指示書
Ｑ バーコード
Ｓ１ スキャナ
Ｓ２ スキャナ
Ｔ 刃型
ＴＴ テーパー部
ＴＣ バーコード

Claims (25)

1. 刃型を保持可能な可動盤を、被裁断材を搭載する受け部材との間で昇降させる昇降機構と、
   少なくとも１つの刃型を収納可能な刃型収納部と、
   前記刃型収納部に収納されている所定の刃型を前記可動盤へ移送する刃型移送機構と、
   前記昇降機構を駆動制御する制御部とを備え、
   前記制御部が、前記刃型移送機構を駆動制御し、指定された刃型を前記刃型収納部から前記可動盤へ移送させることを特徴とする裁断機。
2. 前記可動盤が、前記刃型を対向する側面部で保持する刃型保持機構を有し、
   前記刃型移送機構が、前記刃型を少なくとも一つの側面部で保持しながら、前記刃型収納部から前記可動盤まで移送することを特徴とする請求項１に記載の裁断機。
3. 前記刃型移送機構が、前記刃型保持機構の刃型交換位置の高さに沿って、指定刃型を移送することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の裁断機。
4. 前記刃型移送機構が、前記可動盤の前後のうち一方の側まで移送し、刃型交換位置にある前記可動盤に前記刃型を挿入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の裁断機。
5. 前記可動盤が、前記可動盤の刃型挿入側とは反対側にストッパーを有し、
   前記刃型移送機構が、前記刃型を前記可動盤に向けて押し出すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の裁断機。
6. 前記刃型移送機構が、前記刃型と接するように被裁断材搬送方向に沿って移動可能な押し部材を有し、前記押し部材を介して前記刃型を押しこむ刃型挿入機構を有することを特徴とする請求項５に記載の裁断機。
7. 前記刃型移送機構が、前記刃型収納部から引き出された指定刃型を、被裁断材搬送方向に垂直な方向に沿って前記可動盤の前後のうち一方の側まで移送する刃型スライド機構を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の裁断機。
8. 前記刃型移送機構が、指定刃型を、前記刃型収納部で保持されていない部分で保持しながら、前記刃型収納部から引き出す刃型引抜機構を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の裁断機。
9. 前記刃型引抜機構が、前記刃型スライド機構に設けられた刃型移動方向を案内するガイド部材より下方に位置することを特徴とする請求項８に記載の裁断機。
10. 前記制御部が、指定刃型移送に応じて前記昇降機構を制御し、前記可動盤を降下させて装着されていた刃型を前記受け部材に載せ、その後刃型交換位置へ上昇させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の裁断機。
11. 前記昇降機構が、前記可動盤を刃型交換位置としてストローク上死点もしくは下死点まで移動することを特徴とする請求項１０に記載の裁断機。
12. 前記可動盤で保持されている刃型の刃高を調整する刃高調整機構をさらに備え、
    前記制御部が、刃型交換時、前記可動盤を可動盤装着刃型の刃高調整前の基準位置へ復帰させた後、降下させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の裁断機。
13. 前記刃型収納部が、水平姿勢で刃型を保持する複数の刃型保持部材を有し、
    前記刃型移送機構が、前記複数の保持部材を上下方向に移動させる刃型昇降機構を備え、
    前記制御部が、前記刃型昇降機構を制御し、指定刃型の位置を刃型移送位置に合わせることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の裁断機。
14. 前記刃型収納部が、刃型サイズに応じた開口部を設けた扉を有することを特徴とする請求項１３に記載の裁断機。
15. 前記刃型移送位置が、前記扉とは異なる高さに位置することを特徴とする請求項１４に記載の裁断機。
16. 前記刃型保持部材が、刃型交換位置における刃型向きと同じ向きで複数の刃型を保持することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の裁断機。
17. 前記刃型収納部が、オペレータの立ち位置と反対側の裁断機本体側面後方側に配置されていることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれかに記載の裁断機。
18. 各刃型に記されている刃型情報コードを読み取り可能な第１スキャナを備え、
    前記制御部が、読み取られた刃型情報を、刃型収納位置と関連付けてメモリに記録させることを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれかに記載の裁断機。
19. 前記制御部が、刃型交換時、裁断対象となる被裁断材に適合する刃型情報に基づいて定められる指定刃型を、その収納位置から刃型移送位置へ移動させることを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれかに記載の裁断機。
20. 被裁断材に適合する刃型情報が含まれるコードを読み取り可能な第２スキャナを備えることを特徴とする請求項１３乃至１９のいずれかに記載の裁断機。
21. 裁断機本体の傍に設置される、複数の刃型を収納可能な刃型収納部から、所定の刃型を可動盤へ移送する刃型交換方法であって、
    指定された刃型を収納された複数の刃型の中から選んで前記可動盤へ移送させることを特徴とする裁断機の刃型交換方法。
22. 前記可動盤の前後一方の側から指定刃型を前記可動盤に向けて押し込むことを特徴とする請求項２１に記載の裁断機の刃型交換方法。
23. 前記可動盤の刃型交換位置高さに沿って、前記刃型収納部から前記可動盤まで指定刃型を移送することを特徴とする請求項２１又は２２に記載の裁断機の刃型交換方法。
24. 少なくとも１つの刃型を収納可能な刃型収納部に収納されている所定の刃型を、刃型を保持可能であって被裁断材を搭載する受け部材との間で昇降させる可動盤へ移送する刃型移送機構と、
    前記刃型移送機構を駆動制御する制御部とを備え、
    前記可動盤の前後のうち一方の側へ前記刃型を移送させることを特徴とする裁断機。
25. 少なくとも１つの刃型を収納可能な刃型収納部に収納されている所定の刃型を、刃型を保持可能であって被裁断材を搭載する受け部材との間で昇降させる可動盤へ移送する刃型移送方法であって、
    前記可動盤の前後のうち一方の側へ前記刃型を移送させることを特徴とする裁断機の刃型移送方法。

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