JP3201941B2 - 裁断制御方法 - Google Patents
裁断制御方法Info
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Description
材を裁断データに従って裁断するための裁断制御方法、
特に丸刃を用いる場合の裁断制御方法に関する。
に、丸刃1を回転させながらシート材2を裁断する方式
の裁断機が用いられている。裁断機には、丸刃1を裁断
刃とするものの他に、往復振動する直刃などを裁断刃と
するものもある。シート材2を丸刃1で裁断することに
よって、往復振動する直刃で裁断するよりも、裁断ヘッ
ドの構成を簡略化し、小型軽量化することができる。裁
断速度も向上するけれども、多数のシート材を積層した
状態で裁断することはできない。したがって、丸刃を備
える裁断機は、本来、量産用よりも試作用や少量生産用
に好適である。
ば特公昭62ー29197号公報に開示されている構成
を示す。シート材2は、硬質の裁断テーブル3の表面に
延展され、点接触状態に近い丸刃1によって裁断され
る。すなわち、丸刃1の直径D1に対して、刃幅W1は
小さい。この先行技術では、裁断データに示される裁断
線に沿って裁断を行う丸刃1の他に、裁断線に垂直なノ
ッチを切り込むための切り込み刃を裁断ヘッドに備えて
いる。
表面との間に軟質の下敷きシート4を介在させ、丸刃1
を深さdまで貫入させた状態で裁断する構成を示す。こ
のときの刃幅W2は、丸刃1の直径D1が同一でも、図
8の刃幅W1よりかなり大きくなってしまう。このた
め、刃幅W2よりも短い直線区間だけを切断することは
できない。そのような直線区間を有するパーツを丸刃を
用いてシート材2から裁断して切り離すためには、直線
区間外も余分に切断するオーバカットを行わなければな
らない。
込みが入らないような処理についての先行技術は、たと
えば特開平7−136983や特開平7−246594
に開示されている。いずれの先行技術でも、裁断刃は丸
刃ではなく、刃先にシート材表面に対する傾斜を設けて
おく。特開平7−136983では、閉図形のパーツの
外周を一周したときの交差角の合計値の符号と、外周を
構成する各直線区間の端点での交差角の符号とから、そ
の端点でオーバカットを行うときに、切り込みがパーツ
の外側になるか否かを判断する。切り込みがパーツの外
側となるときのみオーバカットを行って、パーツの内側
に傷をつけることなく、確実なパーツの切り離しを可能
にする。特開平7−246594では、主たる第1の裁
断刃よりも刃幅が小さく、位置ずれを生じにくい第2の
裁断刃で直線区間の両端を先に切断しておき、直線区間
の中間を第1の裁断刃で切断することによって、端点で
確実に切断するためのオーバカットを不要にする。
昭62ー29197の先行技術では、表面に硬質板を備
える裁断テーブル3上にシート材2を延展し、丸刃1が
シート材2にあまり食い込まないようにして、刃幅W1
が大きくなるのを防止している。しかしながら、丸刃1
は硬質板に対してごく僅かな量だけは切り込む必要があ
るので、刃先が摩耗しやすい。
6594に開示されている先行技術では、裁断すべき直
線区間に対して短い刃幅の裁断刃を用いてオーバカット
の状態を制御しているけれども、図10に示すような比
較的大きい刃幅W2を有する丸刃1を用いて、刃幅W2
未満の直線区間を含む裁断を行う場合には、適用するこ
とができない。
い刃幅のカッタとを用いて、効率よく裁断を行うことが
できる裁断制御方法を提供することである。
の表面に平行な回転軸を有して円周刃で切断する丸刃
と、丸刃よりも小さな刃幅で切断するカッタとを選択的
に用いて、裁断テーブルの表面上に延展させたシート材
から、裁断データに従ってパーツを裁断する裁断制御方
法において、次に裁断すべき部分が直線区間を有する場
合に、その直線区間の長さが丸刃による切断時の刃幅以
上あるか否かを判断し、直線区間が刃幅以上の長さであ
るとき、丸刃を用い、刃幅の後端を直線区間の始点に合
わせてから裁断を開始し、刃幅の前端が直線区間の終点
に到達すると裁断を終了し、直線区間が刃幅未満の長さ
であるとき、直線区間の少なくとも一端側ではオーバカ
ットが許容され、裁断によってシート材から切り離すパ
ーツにはオーバカットによる切り込みが入らない条件と
して、予め指定される裁断の進行方向に対するパーツの
存在位置に基づいて判断し、裁断の進行方向が前回の直
線区間の延長よりも、前回の直線区間の裁断でのパーツ
側に変る第1の条件、または裁断の進行方向が前回の直
線区間の延長よりも、前回の直線区間の裁断でのパーツ
側と異なる側に変わり、かつ、次の直線区間での裁断の
進行方向が今回の直線区間の延長よりも、今回の直線区
間の裁断でのパーツ側に変る第2の条件のいずれかが満
たされると、丸刃を用い、第1の条件が満たされれば、
丸刃の刃幅の前端を直線区間の終点に合わせ、第2の条
件が満たされれば、丸刃の刃幅の終端を直線区間の始点
に合わせ、それぞれ裁断を行い、直線区間が刃幅未満の
長さであって、直線区間の両側でオーバカットが許容さ
れなければ、カッタを用いて裁断を行うことを特徴とす
る裁断制御方法である。本発明に従えば、円周刃を貫入
させる状態の丸刃でシート材を切断するので、刃幅は比
較的大きくなるけれども、裁断すべき部分の直線区間の
長さが刃幅以上あるときと、刃幅未満でもオーバカット
が許容されるときには、丸刃を用いて効率よく裁断を行
うことができる。丸刃の刃幅より短い区間は、カッタを
用いて切断することができる。
カットが許容されれば、裁断によってシート材から切り
離すパーツに、オーバカットによる切り込みが入らない
ことを予め指定される裁断の進行方向に対するパーツの
存在位置に基づいて確認してから丸刃を用いる切断を行
うので、パーツには傷などが入ることがなく、迅速な切
り離しが可能である。
めには、裁断の進行方向が変化する際に、変化前の区間
でのパーツ側に変化するか否かによって、刃幅の前端か
後端かのいずれを直線区間の終点か始点かの端点に合わ
せればよいかを決めることができる。
さよりも短く、かつ予め定める曲率半径よりも小さい曲
率半径の曲線区間を、前記カッタを用いて裁断すること
を特徴とする。 本発明に従えば、切断時に刃幅が大きい丸刃の他に、刃
幅が丸刃よりも小さいカッタを有する。これによって、
丸刃では困難な小さい曲率半径の曲線区間もカッタを用
いて容易に切断することができる。
して、裁断制御方法の基本的な考え方を示す。図1
(1)に示すように、シート材2を裁断テーブル3の表
面上に延展し、シート材2の下に下敷きシート4を介在
させる。下敷きシート4は空気透過性であり、空気透過
性のコンベアベルト5上に積載される。裁断テーブル3
の表面には多数の通気孔6が形成されており、真空吸引
によってシート材2を保持することができる。シート材
2は、丸刃10およびノッチ刃11を用いて裁断され
る。丸刃10は、下敷きシート4内に深さd10だけ貫
入させるので、丸刃10はその直径D10に対して比較
的大きい刃幅W10を有する。たとえばW10=1/2
インチ程度である。この刃幅W10よりも小さい刃幅W
11を有するカッタであるノッチ刃11は、本来、シー
ト材2に裁断線に垂直なノッチを入れるために設けられ
ている。ノッチ刃11も、下敷きシート4内に深さd1
1まで貫入する。シート材2の裁断テーブル3上への延
展と、裁断後のシート材2の排出との際には、コンベア
ベルト5を駆動する。下敷きシート4もコンベアベルト
5の移動に従って移動する。下敷きシート4は、ある程
度使用されれば、消耗品として交換する。カッタとして
は、ノッチ刃11以外に、裁断用のナイフや、他の形式
の切断工具を使用することもできる。
えてノッチ刃11も使用して裁断を行う裁断パターンの
例を示す。直線区間P1−P2−P3−P4では、端点
P1と端点P2との間の長さは丸刃10の刃幅W10以
上あり、端点P2と端点P3との間、端点P3と端点P
4との間の長さは、それぞれ刃幅W10未満である場合
であって、斜線を施して示すパーツ側に切り込みを入れ
ずに裁断を行う必要がある場合を想定する。端点P2と
端点P3との間では、先端を端点P3に合わせて丸刃1
0で切断すれば、端点P2側にはオーバカットが生じる
けれども、パーツ側には切り込みが入らない。端点P3
と端点P4との間では、丸刃10で切断しようとする
と、少なくとも一方の端点からパーツの内部に切り込み
が入ってしまうことが避けられない。したがって、ノッ
チ刃11を用いて裁断を行う。
間を切断する状態を示す。刃幅W11のノッチ刃11
を、11、11および11で示すように、部分的
に重複させてずらしながら、全体で長さLになるように
調整して切断を行う。
える裁断機の裁断ヘッド12の概略的な構成を示す。裁
断ヘッド12は、シート材2を延展して真空吸引などに
よって保持する矩形の裁断テーブル3上を、その長手方
向および短手方向をそれぞれX方向およびY方向とし
て、裁断データに従って移動しながらシート材2を裁断
する。裁断ヘッド12内にはベース13が収納され、ベ
ース13の上方には制御回路14が収納されている。裁
断ヘッド12内には、さらに丸刃用モータ15、角変位
用サーボモータ16およびカム用モータ17の3つのモ
ータが収納されている。角変位用サーボモータ16およ
びカム用モータ17は、ベース13に固定されている。
丸刃用モータ15は、ベース3に対して相対的に、上下
方向である裁断テーブル3の表面に垂直なZ軸方向に変
位可能なホルダ18に取り付けられている。
の先端には、駆動プーリ19が装着されている。駆動プ
ーリ19には、軸線に垂直な平面内で平ベルト20が巻
き掛けられている。平ベルト20は、調整プーリ21で
垂直に方向変換される。調整プーリ21は、調整ばね2
2による付勢で平ベルト20を押圧して、テンションを
与えている。調整プーリ21および調整ばね22が取り
付けられる角変位部材23の先端には、平ベルト20が
巻き掛けられる従動プーリ24が取り付けられている。
従動プーリ24は、軸受25によって軸支される回転軸
26の一端に装着されている。軸線26aが裁断テーブ
ル3の表面に平行な回転軸26の他端には、角変位部材
23の角変位軸線23a上の位置に丸刃10が装着さ
れ、回転軸26を回転させることによってシート材2を
切断する。駆動プーリ19の径は従動プーリ24の径よ
り大きく、たとえば2倍に設定される。これによって、
丸刃用モータを3000rpm程度に回転させれば、丸
刃10を6000rpmで回転駆動することができる。
この程度の回転速度になると、歯車の噛合わせによって
駆動力を伝達する場合は、騒音が大きくなってしまう。
平ベルト20によれば静粛な動力の伝達を行うことがで
きる。また、従動プーリ24の径を小さくすれば、丸刃
10を下敷きシート4に近づけることを可能にする。平
ベルト20の幅を大きくすれば、スリップを防ぐことが
できる。シート材1に通気性があっても丸刃10による
切断を確実に行うためには、シート材2の表面を非通気
性の薄いプラスチックフィルム、たとえばビニールシー
ト27で覆うことが好ましい。
がり軸受28が介在され、相対的な角変位を円滑に行う
ことができる。Z軸方向には、ホルダ18および角変位
部材23は一体的に変位する。この一体化した重量を軽
減するため、バランス用ばね29が設けられている。バ
ランス用ばね29に替えて、滑車を介してバランスウェ
イトを吊り下げるような構成も可能である。丸刃10に
よるシート材2の切断は、下敷きシート4に刃先をある
程度食い込ませる。下敷きシート4の厚みは、たとえば
食い込ませる深さの2倍以上あることが必要となる。丸
刃10の直径はたとえば1インチ程度であり、シート材
2を直径の半分程度は切断してしまう。この切断する刃
幅よりも短い直線部分のある裁断線は、丸刃10で裁断
するよりも、刃幅がさらに半分以下のノッチ刃11で裁
断する必要がある。
れ、必要に応じて刃幅や刃先の形状が異なるものに交換
可能である。ノッチ刃11の上方の軸部分には、ボール
スプライン31が設けられ、含油軸受けによって軸線3
0a方向の変位を許容しながら、ノッチ刃11が装着さ
れるチャック30の軸部分を軸線30a回りに角変位さ
せることができる。ボールスプライン31の上方では、
ノッチ刃11が装着されるチャック30の軸部分がノッ
チ刃用ばね32で下方に付勢されている。ボールスプラ
イン31の上部は、軸受33を介して、ベース13に固
定されているホルダ34で支持されている。ノッチ刃1
1が装着されるチャック30の軸部分の上端部には、ア
ーム35を介して上昇力が伝達される。ノッチ刃11が
装着されるチャック30の軸部分の軸の下方よりには、
含油軸受けを備えてノッチ刃11が装着されるチャック
30の軸部分の昇降変位を可能にする軸受36が設けら
れている。
グモータによって実現され、丸刃用カム37およびノッ
チ刃用カム38を軸線17a回りに角変位させる。各カ
ムの基準位置は、カム用原点センサ39によって検出さ
れる。丸刃用カム37は、ホルダ18および角変位部材
23を角変位軸線23aに沿って昇降変位させる。ノッ
チ刃用カム38は、アーム35を介してノッチ刃11が
装着されるチャック30の軸部分を軸線30aに沿って
昇降変位させる。丸刃用カム37による丸刃10の昇降
変位と、ノッチ刃用カム38によるノッチ刃11の昇降
変位とは、カム用モータ17の角変位方向に従って選択
する。すなわち、一方側に角変位するとき、他方は上昇
位置で待機させる。
には駆動歯車40が装着され、角変位部材23の上部に
形成されている丸刃用従動歯車41と噛み合ってる。従
動歯車41は、角変位軸線23a方向の厚みが大きく形
成されており、昇降変位を行っても噛合関係が維持され
る。丸刃用従動歯車41は、ノッチ刃用従動歯車42と
も噛み合っている。裁断ヘッド12の下方には、丸刃用
従動歯車41が基準の角度位置にあるか否かを検出する
角度原点センサ43、丸刃10を研磨するための砥石4
4、および砥石44を丸刃10に対して当接あるいは離
隔するように駆動するソレノイド45が設けられる。裁
断ヘッド12は、裁断テーブル3上をX軸方向に移動す
るビーム46上に設置され、その長手方向、すなわちY
軸方向に移動可能である。
電気的構成を示す。制御回路14は、マイクロコンピュ
ータなどを含み、角度原点センサ43およびカム用原点
センサ39からの出力に応答し、丸刃用モータ15、角
変位用サーボモータ16、カム用モータ17およびソレ
ノイド45を駆動する。丸刃10およびノッチ刃11の
向きは角変位用サーボモータ16を共用してのサーボ制
御によって変化させ、カム用モータ17で一方を選択す
る。裁断ヘッド12のX軸方向およびY軸方向の移動
は、裁断機に設けられる裁断機制御装置50によって制
御する。裁断機制御装置50には、デザイン装置60か
ら裁断データがオンラインまたはフロッピディスクなど
の記録媒体を介するオフラインで与えられる。裁断デー
タは、CADシステムなどによって構成されるデザイン
装置によって作成され、シート材2からどのようなパー
ツを裁断するかなどを指定する。また、丸刃10とノッ
チ刃11とを切り換えるときには、裁断ヘッド12での
配置の違いを補正する。
定められる平面に対し、丸刃10およびノッチ刃11の
向きであるR軸の向きを示す。R軸は、反時計回り方向
を正方向とする。図5の(2)は、裁断する直線区間毎
の角度変化である相対角度についての算出法を示す。端
点Q1と端点Q2との間を今回裁断する区間、すなわち
始点Q1から終点Q2までの今回区間とする。今回相対
角度θ1は、前回裁断した始点Q0から終点Q1までの
前回区間の延長線と今回区間とのなす角度とする。次回
相対角度θ2は、今回区間の延長線と次回に裁断する始
点Q2から終点Q3までの間の区間とのなす角度とす
る。このような相対角度θは、0゜<|θ|<180゜
の範囲とし、その符号は図5の(1)のR軸と同様に定
める。たとえば裁断線の左側にパーツが存在するとき、
相対角度θが正であれば、前回区間を延長すると仮定し
てパーツが存在する側に向かうことになる。
を裁断する場合について示す。ステップa1から動作を
開始し、ステップa2ではパーツの存在する位置が左側
であるか右側であるかを判断する。パーツの位置は、図
4のデザイン装置60が裁断の方向とともに指定する。
a10で、今回区間が直線であるか否かを判断する。直
線であれば、ステップa11でその長さが丸刃10の刃
幅W10よりも短いか否かが判断される。短いときに
は、ステップa12で今回相対角度が正であるか否かが
判断される。正でなければステップa13で次回相対角
度が正であるか否かが判断される。なお、区間が直線で
あるか否かの判断については後述する。
と判断されるときは、ステップa14で、区間長または
曲率半径が基準より大であるか否かを判断する。ステッ
プa14で区間長または曲率半径が大と判断されると
き、またはステップa11で区間が刃幅より短くないと
判断されるときは、ステップa15で、丸刃10を用い
て切断を行う。ステップa12で今回相対角度が正であ
れば、ステップa16で丸刃10を使用して区間の終点
まで刃の前端(エッジ)を移動させる。ステップa13
で次回相対角度が正と判断されるときはステップa17
で丸刃10を使用して区間の始点に刃の後端(リッジ)
を合わせて切断を行う。ステップa13で次回相対角度
が正でないと判断されるとき、またはステップa14で
区間または曲率が基準より大でないと判断されるときに
は、ステップa18で、ノッチ刃11を用いてオーバカ
ットなしの切断を行う。ステップa15〜a18の切断
が終了すると、ステップa19で、そのパーツについて
の裁断が終了したかを判断する。裁断すべき区間が残っ
ていれば、ステップa10に戻る。
判断されるときの動作は、ステップa20〜a29で行
われる。これらのステップの動作は、基本的にステップ
a10〜a19とそれぞれ同様であるので、説明を省略
する。ただし、ステップa22およびステップa23で
は、対応するステップa12およびa13で相対角度を
「正」としている部分を「負」に替える。パーツが裁断
線の右側で相対角度が負であるときは、パーツが左側で
相対角度が正であるときと同様に、前回区間が続いてい
ると仮定したときにパーツが存在する側に向かって切断
することになるからである。
ーツの残りがないと判断されるときは、ステップa30
で動作を終了する。一般にシート材2からは、複数のパ
ーツが裁断されるので、ステップa1〜ステップa30
の動作は、パーツの数だけ繰り返される。以上説明した
動作は、図4の裁断機制御装置50あるいはデザイン装
置60で行われる。
るパーツの一例を示す。図7の(1)に示すように、パ
ーツ70の外周部の裁断線には、S1〜S6で示す丸刃
10の刃幅W10よりも短い直線区間S1〜S6と曲線
区間Cとが含まれる。このうち、区間S1,S5,S6
については、ステップa12からステップa16に従っ
て、刃の前端を合わせて丸刃10による切断を行う。区
間S3,S4については、ステップa13からステップ
a17に従って、刃の後端を合わせて丸刃10による切
断を行う。区間S2について、ステップa13からステ
ップa18に従って、ノッチ刃11を用いて切断を行
う。図7(2)は、図6に示す動作に従い、丸刃10お
よびノッチ刃11によって切断する状態を模式的に示
す。丸刃10について、刃の前端および後端を区間の終
点および始点に合わせる状態を10e,10rでそれぞ
れ示す。ノッチ刃11による直線区間の切断は11sで
示す。
は、ノッチ刃11を用いて少しずつ向きを変えながら切
断することが可能である。図7の(2)では、そのよう
な曲線区間の切断状態を11cで示す。オーバカットが
許容される限り、丸刃10を使用して裁断することによ
って、迅速にパーツを裁断することが可能で、裁断機の
稼働効率を向上させることができる。
を判断し、曲線区間での曲率半径を求める取り扱い方を
示す。始点Q10から終点Q11までの今回区間を想定
し、その長さをxとする。また次回相対角度をθとす
る。次回相対角度θが鋭角で、たとえば30°の所定角
よりも小さく、かつxがたとえば丸刃10による切断時
の刃幅の4〜5倍程度に定める所定長より短い場合に、
今回区間は曲線であると判断する。曲率の中心QCは始
点Q10と終点Q11とを結ぶ線分の垂直2等分線上
で、頂角がθとなる位置にあるので、端点Q10,Q1
1と中心QCとの距離である半径yは、次の第1式で求
められる。
て裁断する場合は、 切断時の刃幅が大きいので、刃先の方向を変えていく
際に、刃の後端で裁断中のパーツ自体や隣接するパーツ
を切ってしまう不具合と、 刃の向きを変えていく際に、シート材2をめくり上げ
てしまう不具合と、がある。
a24に示すように、区間の長さが基準以下で、曲率半
径が基準以下である場合には、ノッチ刃11を用いる。
区間の長さの基準はたとえば丸刃10の刃幅であり、曲
率半径の基準はたとえば前記所定長の1/3程度であ
る。
貫入させる状態の丸刃でシート材を切断する。刃幅は比
較的大きくなるけれども、裁断すべき部分の直線区間の
長さが刃幅以上あるときと、刃幅未満でもオーバカット
による余分な切り込みが許容されるときには、丸刃によ
る効率よい裁断が可能である。丸刃の刃幅より短い区間
は、カッタを用いて余分な切り込みを生じることなく切
断することができる。
ってシート材から切り離すパーツに、オーバカットによ
る切り込みが入らない状態で、効率よく裁断を行うこと
ができる。
行方向が変化する際に、刃幅の前端か後端かのいずれの
位置を直線区間の端点に合わせればよいかを決めること
ができる。合わせられた位置では、オーバカットが生じ
ないので、パーツに余分な切り込みが入るのを防ぐこと
ができる。
い丸刃では困難な小さい曲率半径の曲線区間も、カッタ
を用いて容易に切断することができる。
簡略化した側面図および平面図である。
す模式的な側面図である。
す正面断面図である。
図である。
す図である。
ある。
式図である。
図である。
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 裁断テーブルの表面に平行な回転軸を有
して円周刃で切断する丸刃と、丸刃よりも小さな刃幅で
切断するカッタとを選択的に用いて、裁断テーブルの表
面上に延展させたシート材から、裁断データに従ってパ
ーツを裁断する裁断制御方法において、 次に裁断すべき部分が直線区間を有する場合に、その直
線区間の長さが丸刃による切断時の刃幅以上あるか否か
を判断し、 直線区間が刃幅以上の長さであるとき、丸刃を用い、刃
幅の後端を直線区間の始点に合わせてから裁断を開始
し、刃幅の前端が直線区間の終点に到達すると裁断を終
了し、 直線区間が刃幅未満の長さであるとき、直線区間の少な
くとも一端側ではオーバカットが許容され、裁断によっ
てシート材から切り離すパーツにはオーバカットによる
切り込みが入らない条件として、予め指定される裁断の
進行方向に対するパーツの存在位置に基づいて判断し、 裁断の進行方向が前回の直線区間の延長よりも、前回の
直線区間の裁断でのパーツ側に変る第1の条件、 または裁断の進行方向が前回の直線区間の延長よりも、
前回の直線区間の裁断でのパーツ側と異なる側に変わ
り、かつ、次の直線区間での裁断の進行方向が今回の直
線区間の延長よりも、今回の直線区間の裁断でのパーツ
側に変る第2の条件のいずれかが満たされると、丸刃を
用い、 第1の条件が満たされれば、丸刃の刃幅の前端を直線区
間の終点に合わせ、 第2の条件が満たされれば、丸刃の刃幅の終端を直線区
間の始点に合わせ、 それぞれ裁断を行い、 直線区間が刃幅未満の長さであって、直線区間の両側で
オーバカットが許容されなければ、カッタを用いて裁断
を行うことを特徴とする裁断制御方法。 - 【請求項2】 区間の長さが予め定める長さよりも短
く、かつ予め定める曲率半径よりも小さい曲率半径の曲
線区間を、前記カッタを用いて裁断することを特徴とす
る請求項1記載の裁断制御方法。
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