JP5222854B2

JP5222854B2 - 裁断機

Info

Publication number: JP5222854B2
Application number: JP2009539966A
Authority: JP
Inventors: 礼治有北; 憲司生駒
Original assignee: Shima Seiki Manufacturing Ltd
Current assignee: Shima Seiki Manufacturing Ltd
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-11-07
Also published as: US8661952B2; EP2239111B1; WO2009060622A1; CN101855049B; EP2239111A4; CN101855049A; EP2239111A1; JPWO2009060622A1; US20100251868A1

Description

本発明は、シート材料などを裁断する裁断機、特に裁断刃を研磨する機能を備える裁断機に関する。

従来から、布帛などのシート材料には、型紙や型紙に対応するデータに基づいて切断する裁断が行われている。裁断に使用される裁断機などには、裁断刃の切れ味を良好に保つために、研磨機能が備えられている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、上下の軸線方向に往復動する切断刃でシート材料を切断するシート材料切断装置が開示され、切断刃を刃先の両側から研磨する二通りの考え方も開示されている。

図１５は、特許文献１に開示されている二通りの考え方を示す。図１５（ａ）は、ＦＩＧ．１１などに開示されているような、回転砥石の外周の曲面で研磨する考え方を示す。図１５（ｂ）は、ＦＩＧ．１３などに開示されているような、回転砥石の軸線に垂直な平面で研磨する考え方を示す。なお、説明の便宜上、以下の説明では構成を簡略化して示し、部材の名称や参照符号を変更している場合があるけれども、対応関係は自明なはずである。

図１５（ａ）では、切断刃１の刃先１ａの一方側１ｂと他方側１ｃとを、二つの回転砥石２，３の外周面２ａ，３ａでそれぞれ研磨する。二つの回転砥石２，３は、支持ブロック４の二本の腕４ａ，４ｂの先端で支持する。二本の腕４ａ，４ｂは、相互間が一定の角度で開くように固定される。支持ブロック４は、腕４ａ，４ｂの中間部分が挿通する揺動軸５周りに揺動変位が可能である。揺動軸５は、切断刃１を紙面に垂直な方向の往復動可能に支持し、切断刃１の刃先１ａの向きに連動して回動するベース６から立設される。揺動軸５に対して支持ブロック４を一方または他方に揺動変位させると、回転砥石３の円筒面２ａ，３ａで切断刃１の一方側１ｂまたは他方側１ｃを研磨することができる。ただし、円筒面２ａ，３ａでの研磨であるため、新品の切断刃１の一方側１ｂおよび他方側１ｃが直線状の断面形状を有していても、斜線を施して示すような凹形状の表面を有する断面形状に変化してしまう。

図１５（ｂ）では、図１５（ａ）に対応する部分に同一の参照符号を付して示し、重複する説明を省略する。支持ブロック４は、各腕４ａ，４ｂが切断刃１の刃先１ａ側に臨む取付面４ｃ，４ｄを有する。回転砥石２，３は、回転軸が取付面４ｃ，４ｄに垂直となり、回転軸に垂直な平面２ｂ，３ｂを切断刃１の一方側１ｂまたは他方側１ｂにそれぞれ当接させて研磨を行う状態に切換えることができる。たとえば、揺動軸５に対して支持ブロック４を一方に揺動変位させると、破線で示すように、回転砥石２の平面２ｂを切断刃１の一方側１ｂ側に当接させて研磨を行う状態に切換えることができる。同様にして、揺動軸５に対して支持ブロック４を他方に揺動変位させると、回転砥石３の平面３ｂで切断刃１の他方側１ｃを研磨することができる。平面２ｂ、３ｂでの研磨であるため、研磨後の断面形状は、斜線を施して示すように、直線状の断面形状を保つことができる。

図１５（ａ）のような研磨方法は、支持ブロック４の全体的な揺動変位ではなく、リンク機構などで、回転砥石２，３の円筒面２ａ，２ｂで裁断刃１の刃先１ａの一方側１ｂと他方側１ｃとに当接させて行うことも可能である（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２では、回転砥石２，３および支持のための構成を、切断刃１に相当する裁断刃を刃先回転軸であるＲ軸周りに回動させる回動筒体内に収容させている。研磨状態の切換えは、回動筒体に設ける摺動環を拘止しながら、回動筒体を回動させて行う。摺動環と回動筒体との相対的な角変位で、カムやリンク機構を介して回転砥石が個別に揺動変位し、研磨状態の切換えが行われる。
特公昭５６−８７５９号公報特許第３３９０２１９号公報

図１５（ａ）に示すように、回転砥石２，３の円筒面２ａ，３ａで研磨を行うと、刃先１ａの一方側１ｂと他方側１ｃの断面形状が斜線を施して示すように、表面が凹面となる形状となってしまう。このような断面形状では、刃先１ａ付近が薄肉となって剛性が低下し、薄肉部分よりも刃先１ａから離れると、肉厚が急激に増大して、切断抵抗の増大を招いてしまう。研磨が繰り返されると、刃先１ａの断面形状の変化が大きくなる。

図１５（ｂ）に示すように、回転砥石２，３の平面２ｂ、３ｂで研磨を行うと、斜線を施して示すように、直線状の断面形状を保つことができる。しかしながら、平面２ｂ，３ｂの当接は、揺動軸５周りの揺動変位によるので、研磨が繰り返されると、一方側１ｂと他方側１ｃとはそれぞれ傾斜角度が変化し、刃先角度が小さくなって、剛性が低下してしまう。破線で示す一方側１ｂの研磨状態では、揺動軸５周りにθ°の角変位を行うとすれば、他方側１ｃの研磨状態では揺動軸５周りに−θ°の角変位を行う必要がある。刃先１ａで合一する一方側１ｂと他方側１ｃとの刃先角をφ°とすると、平面２ｂ、３ｂの開角度は、２×θ°＋φ°となる。すなわち、回転砥石２，３は、平面２ｂ，３ｂを２×θ°＋φ°となるように開いた状態の支持ブロック４で支持し、支持ブロック４は揺動軸５周りに±θ°だけは回動しなければならない。

このような広い空間を要する平面２ｂ，３ｂで研磨する構成を、特許文献２のような回転筒体内に収容することもできない。特許文献２に開示されるような機構を用いて回転砥石２，３の平面２ｂ，３ｂで研磨を行おうとしても、揺動変位で平面２ｂ，３ｂを刃先１ａの一方側１ｂと他方側１ｃとに当接させる角度が研磨の進行とともに変化するので、刃先角度を保って研磨を行うことができない。

本発明の目的は、刃先角度を一定に保つように研磨することができる裁断機を提供することである。

本発明は、裁断テーブル上に裁断すべきシート材料を載置し、裁断テーブルに沿って移動可能な裁断ヘッドに備えられる裁断刃でシート材料を裁断する裁断機において、
裁断ヘッドには、
裁断刃を収容し、前記裁断テーブルの表面に垂直な刃先回転軸周りに回動して、裁断刃が裁断する方向を変更可能な回動筒体と、
回動筒体の外周側に設けられ、回動筒体の回動方向に追随して回動可能な摺動環と、
回動筒体の半径方向の外方に設けられ、摺動環を裁断ヘッドに対して拘止可能なロック機構と、
回動筒体内に収容され、裁断刃の刃先の一方側と他方側にそれぞれ当接して研磨する研磨面を有する一方側研磨砥石および他方側研磨砥石を、研磨面が裁断刃の一方側および他方側で研磨を行う状態とそれぞれ平行となるように、間隔をあけて保持する砥石保持機構と、
回動筒体で支持され、砥石保持機構に挿通され、砥石保持機構を直線的に案内する案内軸と、
回動筒体で支持され、
砥石保持機構を、案内軸に沿って移動させ、
ロック機構によって摺動環が拘止されるとき、刃先回転軸周りの回動筒体の回動角度に応じて、
一方側研磨砥石および他方側研磨砥石の研磨面を刃先の一方側および他方側のいずれからも離反する待機状態、
一方側研磨砥石の研磨面を刃先の一方側に当接させる一方側研磨状態、
および他方側研磨砥石の研磨面を刃先の他方側に当接させる他方側研磨状態
の間を切換える切換機構とが含まれ、
回動筒体には、外部から回転駆動可能で、内周側に内歯を有する回転環が設けられ、
砥石保持機構には、回転環の内歯に噛合する歯車が装着され、
砥石保持機構を案内軸に沿って移動させる間に、歯車と回転環の内歯との噛合を保つように、案内軸の周りに揺動変位させて、歯車の移動軌跡を円弧に近付ける噛合機構をさらに含み、
一方側研磨砥石および他方側研磨砥石は、歯車に回転環を介して伝達される回動筒体の外部からの回転駆動で回転して裁断刃の研磨を行うことを特徴とする裁断機である。

また本発明で、前記噛合機構は、
前記回動筒体で支持され、前記砥石保持機構に設けられるカム溝に嵌合するホロワを含み、
カム溝は、砥石保持機構が前記案内軸に沿って直線的に移動する際に、砥石保持機構が案内軸の周りに揺動変位するための曲線形状を有することを特徴とする。

また本発明で、前記切換機構は、
前記摺動環に基端部が支持され、前記砥石保持機構を前記案内軸で挿通される部分の両側から挟む一対の揺動カムを含み、
前記ロック機構によって摺動環が拘止される状態での前記回動筒体の回動で、片方の揺動カムが砥石保持機構を案内軸に沿って押すことで、前記待機状態から片方で研磨を行う状態に切換えることを特徴とする。

また本発明で、前記摺動環は、外周に一定ピッチの歯を有し、
前記ロック機構は、
先端に摺動環の歯に噛合う内歯を、位相をずらして複数段に分けて備え、各段毎に突出量が異なるようにばね付勢されるブレーキと、
ブレーキを前記回動筒体の半径方向の内方に進退するように駆動し、進出時には内歯が摺動環の歯に噛合うように当接させることで摺動環を拘止する駆動アクチュエータと、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、裁断ヘッドに設ける砥石保持機構で、一方側研磨砥石および他方側研磨砥石の研磨を行う研磨面を、裁断刃の一方側および他方側とそれぞれ平行に保持する。砥石保持機構は、切換機構による案内軸に沿う移動で、各研磨面が刃先の一方側および他方側のいずれからも離反する待機状態、刃先の一方側を研磨する一方側研磨状態、および刃先の他方側を研磨する他方側研磨状態の間を切換えるので、刃先角度を一定に保つように研磨することができる。

また本発明によれば、裁断刃の研磨を行う構成と研磨の切換えを行う構成とを、刃先回転軸周りに回動する回動筒体内に収容し、摺動環をロック機構で拘止する状態での回動筒体の回動角度で、研磨の状態間の切換えを行うことができる。

また本発明によれば、砥石保持機構が回動筒体内で案内軸に沿って移動して研磨の切換えを行う間に、砥石保持機構が案内軸の周りに揺動変位する。砥石保持機構には、回転環の内歯を介して外部から伝達される回転駆動力を受ける歯車が装着される。砥石保持機構が案内軸に沿って直線移動しても、案内軸周りの揺動変位で歯車と回転環の内歯との噛合が保たれる。砥石保持機構で保持される一方側研磨砥石と他方側研磨砥石とを、研磨に使用する平面間の角度が刃先角度に合う状態を保って直線的に移動させ、刃先を研磨する側面を切換える間の砥石の回転駆動を円滑に継続させることができる。

また本発明によれば、ロック機構は、摺動環の外周の歯と、ブレーキの内歯との噛合いで摺動環を確実に拘止することができる。ブレーキの内歯は、位相をずらして複数段に分けて備えられ、各段毎に突出量が異なるようにばね付勢されるので、拘止の精度を高めることができる。

図１は、本発明の実施の一形態としての裁断機１０で、本発明の実施の一形態としての裁断機１０で、裁断刃１１の研磨のために設ける主要な構成を簡略化して示す部分的な平面断面図である。図２は、図１の裁断機１０に用いる裁断ヘッド２０の概略的な構成を示す正面断面図である。図３は、図２の砥石保持機構１５の構成を示す平面図、正面図および右側面図である。図４は、図２の裁断ヘッド２０で、砥石保持機構１５を除く構成を示す正面断面図である。図５は、図２の裁断ヘッド２０で、支持ブロック１４を案内軸１６に沿って直線変位させる際に、歯車３４と内歯板２４ａの内歯との噛合いが変化する状態を示す図である。図６は、図２の裁断ヘッド２０で、摺動環２２のロック機構２３による拘止がない状態を示す平面断面図である。図７は、図２の裁断ヘッド２０で、ロック機構２３で摺動環２２を拘止し、摺動環２２に対して回動筒体２１を反時計回り方向に１５°の角度だけ変位させている状態を示す図である。図８は、図７での砥石保持機構１５と裁断刃１１との関係を、下方から見て示す断面図である。図９は、図５（ａ）に示すように、歯車３３と内歯板２４ａの内歯とのピッチ円を図８の角度１５°で合うようにする構成を、上方から見て示す断面図である。図１０は、図５（ａ）に示す基準位置での歯車３３と内歯２４ｂとの噛合部分の構成を示す断面図である。図１１は、図２のロック機構２３の構成を示す平面図および正面図である。図１２は、図１１のエアシリンダ６１の出力ロッド６１ａに下段歯６２が取付けられている構成を示す平面図および右側面図である。図１３は、図１１の上段歯６３、ばね６４および上蓋６５の構成を示す平面図である。図１４は、図１１のロック機構２３で摺動環２２の拘止を行う状態を示す平面図である。図１５は、従来からの刃先の研磨について、二通りの考え方を示す簡略化した断面図である。

符号の説明

１０裁断機
１１裁断刃
１１ａ刃先
１１ｂ一方側
１１ｃ他方側
１２，１３回転砥石
１２ｂ、１３ｂ平面
１４支持ブロック
１５砥石保持機構
１６案内軸
１７，１８切換機構
２０裁断ヘッド
２１回動筒体
２１ａ脚
２２摺動環
２２ａ外歯
２３ロック機構
２４回転環
２５ナイフガイド
２８支持フレーム
３３歯車
３５，４５，４６ホロワ
３６カム溝
３７支持台
４１，４２，５１，５２揺動軸
４３，４４揺動カム
４９，５０レバー
５３凸部
６１エアシリンダ
６２下段歯
６３上段歯

図１は、本発明の実施の一形態としての裁断機１０で、裁断刃１１の研磨のために設ける主要な要素を裁断機１０としての下方から見た構成として、簡略化して示す。裁断刃１１は、刃先１１ａで傾斜した一方側１１ｂと他方側１１ｃとの側面の先端部分が合一する五角形の断面形状を有する。裁断刃１１は、紙面に垂直な方向に往復動するように駆動され、刃先１１ａの向いている方向にシート材を切断することができる。シート材などが支持される裁断テーブルの上方を、裁断刃１１を支持し、駆動する機構を備える裁断ヘッドが平行に移動し、刃先１１ａの移動や向きの変化でシート材の裁断を行うことができる。

裁断ヘッド内には、裁断刃１１の刃先１１ａの前方側に、一対の回転砥石１２，１３を支持ブロック１４で保持する砥石保持機構１５を設ける。支持ブロック１４には一定の角度で開く二本の腕１４ａ，１４ｂが設けられ、腕１４ａ，１４ｂの先端付近から回転砥石１２，１３の回転軸１２ａ，１３ａをそれぞれ立設させる。回転砥石１２，１３は、回転軸１２ａ，１３ａに垂直な先端部の平面１２ｂ，１３ｂを研磨面としてそれぞれ有し、裁断刃１１の刃先１１ａの一方側１１ｂおよび他方側１１ｃをそれぞれ研磨する。回転砥石１２，１３の回転駆動は、たとえば、回転軸１２ａ，１３ａに取付けられるプーリ１２ｃ，１３ｃを介して行う。砥石保持機構１５は、簡略化のために中心線のみで示す案内軸１６に沿って移動する。直線的な移動で、一方側研磨砥石としての回転砥石１２の平面１２ｂおよび他方側研磨砥石としての回転砥石１３の平面１３ｂを刃先１１ａの一方側１１ｂおよび他方側１１ｃのいずれからも離反する待機状態、回転砥石１２の平面１２ｂを刃先１１ａの一方側１１ｂに当接させる一方側研磨状態、および回転砥石１３の平面１３ｂを刃先１１ａの他方側１１ｃに当接させる他方側研磨状態の間を切換えることができる。研磨状態の切換えは、切換機構１７，１８によって行う。研磨が進行しても、平面１２ｂ，１３ｂと裁断刃１１の一方側１１ｂおよび他方側１１ｃとの間は平行に保たれるので、刃先角度は一定に保たれる。

図２は、図１の裁断機１０に用いる裁断ヘッド２０の概略的な構成を示す。図２は、図１の裁断機１０を右側方から見た構成に相当する。裁断ヘッド２０には、裁断刃１１の上方に、裁断刃１１を往復動させる駆動機構などが設けられるけれども、図示は省略する。裁断刃１１による裁断方向を変える刃先回動軸としてのＲ軸周りの回動は、回動筒体２１を回動させて行う。回動筒体２１の下方には、摺動環２２が設けられ、後述する機構で、回動筒体２１に追従して回動する。摺動環２２の外方には、ロック機構２３が設けられ、摺動環２２の外歯２２ａを拘止して、摺動環２２が裁断ヘッド２０に対して静止するようにロックすることができる。砥石保持機構１５の研磨状態の切換えは、ロック機構２３で摺動環２２をロックする状態で、回動筒体２１のみを回動させて行う。

摺動環２２の上方で回動筒体２１の下部には、回転環２４が設けられる。回動筒体２１は、摺動環２２の下方に延長する脚２１ａが取付けられ、ナイフガイド２５などを支える。ナイフガイド２５は、裁断刃１１が上下動する際に、変形や位置ずれなどが生じないように支持する。脚２１ａの下端では、フットプレッサ２６を支持する。フットプレッサ２６は、裁断するシート材などの上に置かれる。砥石保持機構１５は、ナイフガイド２５に対向する位置で、後述するように、回動筒体２１の底面で支持される案内軸１６が挿通することによって支持される。砥石保持機構１５は、案内軸１６に沿う直線変位とともに、案内軸１６周りの揺動変位も可能である。揺動変位は、回動筒体２１の底面で支持されるホロワ３５による案内で行われるけれども、揺動変位を行わせる機構については後述する。

砥石保持機構１５には、裁断刃１１の刃先１１ａの位置を検出し、裁断刃１１の研磨による摩耗状態を検出する刃先位置検出機構２７も設けられる。刃先１１ａの位置検出は、ピン２７ａの先端を刃先１１ａに当接させて行う。回動筒体２１は、裁断ヘッド２０の支持フレーム２８に、軸受２９を介して回動自在に支持される。回動筒体２１の上部には、外部から回転駆動力を受けるためのプーリ２１ｂが取付けられている。回転環２４は、回動筒体２１に、軸受３０を介して回転自在に支持される。回転環２４は、外周にタイミングベルトが巻き掛けられて回転駆動力を受け、内歯板２４ａの内歯と噛合する歯車３３を介して回転砥石１２，１３を回転駆動する。レバー４９やばね５４についての説明は、後述する。

図３は、図２の砥石保持機構１５の構成を示す。図３（ａ）は平面、図３（ｂ）は正面、図３（ｃ）は右側面の構成をそれぞれ示す。各回転砥石１２，１３には、回転軸１２ａ，１３ａに装着されるプーリ１２ｃ、１３ｃと、上段のプーリ１２ｄ，１３ｄとの間にタイミングベルト３１が掛け渡される。タイミングベルト３１は、延長されて、上下のプーリ３２ａ，３２ｂにも掛け渡される。上のプーリ３２ａは上端に歯車３３が取付けられる駆動軸３４の下端に取付けられる。下のプーリ３２ｂは自由に回転する。支持ブロック１４には、上下方向の駆動軸３４に垂直な水平方向に、案内軸１６が挿通される。支持ブロック１４は、案内軸１６に沿う直線変位と、案内軸１６周りの揺動変位とが可能である。支持ブロック１４には、前述のホロワ３５が嵌合するカム溝３６が設けられ、案内軸１６に沿う直線変位とともに揺動変位を行わせて、歯車３３の移動軌跡を円弧に近付けることができる。

図４は、図２の裁断ヘッド２０で、砥石保持機構１５を除く構成を示す。回動筒体２１の底面には、前述のホロワ３５が取付けられるとともに、案内軸１６を支持する支持台３７も取付けられる。摺動環２２の底面には、さらに図１に示す切換機構１７，１８も設けられる。回転環２４の下部には、内歯板２４ａが取付けられ、内歯板２４ａの内周側の内歯が前述の歯車３３と噛合する。

図５は、支持ブロック１４を案内軸１６に沿って直線変位させる際に、歯車３３と内歯板２４ａの内歯との噛合いが変化する状態を示す。図５（ａ）は、案内軸１６に沿う直線変位に対し、内歯のピッチ円と歯車３３のピッチ円とのずれを示す。中央の基準位置は、研磨の待機位置に対応する。基準位置から、たとえば左右に８ｍｍ移動すると、一方側研磨または他方側研磨状態となり、図５（ｂ）に示すように、歯車３３と内歯とのピッチ円が合うように設定しておく。内歯と歯車３３とは、ピッチ円が合っているので、回転砥石１２，１３の回転駆動力を確実に伝達することができる。歯車３３を回転軸３４の向きを変えずに平行移動させると、基準位置では、図５（ｃ）に示すように、噛合いが浅くなる。本実施形態の砥石保持機構１５は、回転軸３４を揺動変位させて、ピッチ円が略一致するように、歯車３３を内歯側に接近させることができる。基準位置付近では、ピッチ円が完全に一致しなくても、回転砥石１２，１３の平面１２ｂ，１３ｂは刃先１１ａの一方側１１ｂからも他方側１１ｃからも離れているので、回転負荷はかからず、問題はない。

図６は、図２の裁断ヘッド２０で、摺動環２２のロック機構２３でロックされていない状態の断面構成を下方から見て示す。摺動環２２の外周と、ロック機構２３が摺動環２２に臨む内周とには、噛合する歯を設けておく。たとえば、摺動環２２を金属材料などで形成する場合には、外周に外歯２２ａを一体的に形成することは可能であるけれども、ウレタンゴムなどのゴム材料で形成するタイミングベルトを外歯２２ａとして貼付けることもできる。図１の切換機構１７，１８は、揺動軸４１，４２で摺動環２２に基端側が支持される揺動カム４３，４４を含む。摺動環２２と揺動カム４３，４４との間には、圧縮ばね４７，４８がそれぞれ設けられ、揺動カム４３，４４の側方のカム面が支持ブロック１４に設けられるホロワ４５，４６にそれぞれ当接するように付勢する。

裁断刃１１の背面側には、一対のレバー４９，５０が設けられる。レバー４９，５０は、基端側が狭い間隔をあけてナイフガイド２５側に設けられる揺動軸５１，５２で揺動変位自在に支持される。レバー４９，５０の先端側は、摺動環２２に設けられる凸部５３を挟む。レバー４９，５０間には、引張りばね５４が設けられ、レバー４９，５０が先端間で凸部５３を挟み込むように付勢する。このようなレバー４９，５０の作用で、摺動環２２は、回動筒体２１に追随して回動し、摺動環２２に対する回動筒体２１の変位角度は基準の０°を保つ。

図７は、図６に対し、ロック機構２３で摺動環２２をロックし、摺動環２２に対して回動筒体２１を反時計回り方向に１５°の角度だけ変位させている状態を示す。この１５°の角度に対応して、支持ブロック１４は案内軸１６に沿って図５（ａ）に示す８ｍｍの直線変位を行う。前述のように、摺動環２２の外周とロック機構２３の内周とには歯が設けられているので、確実にロックすることができる。ただし、脚２１ａの位置を図６と同様にして示すように、説明の便宜上、ロックされて静止している摺動環２２の方を角変位させて示す。支持ブロック１４の左側のホロワ４５は、揺動カム４３によって図の右方に押される。右側のホロワ４６は、揺動カム４４から離れ、カムの作用を受けなくなる。案内軸１６に沿って移動可能な支持ブロック１４は、図の右方に移動する。

図８は、図７での砥石保持機構１５と裁断刃１１との関係を、下方から見て示す。揺動カム４３によってホロワ４５が右方に押されると、回転砥石１２の平面１２ｂが裁断刃１１の刃先１１ａの一方側１１ｂに押しつけられて研磨が行われる。この回動筒体２１の角度は、研磨を行う標準の角度として設定される。図６および図７に示すように、揺動カム４３，４４は圧縮ばね４７，４８で内側に押圧されている。研磨時には、この押圧力が作用する。

図９は、図５（ａ）に示すように、歯車３３と内歯板２４ａの内歯のピッチ円を図８の角度１５°で合うようにする構成を、上方から見て示す。支持ブロック１４に設けるカム溝３６には、図２などに示すホロワ３５が嵌合する。図の状態で、駆動軸３４が紙面に垂直となり、歯車３３のピッチ円が内歯板２４ａの内歯のピッチ円と合い、噛合が適正に行われるように、カム溝３６の形状を設定する。研磨が進行すれば、同一の押圧力を作用させるための回動筒体２１の角度が増加する。たとえば、１６°の角度に対応するまで研磨すると、裁断刃１１の使用を停止する。ただし、この程度の変化では、回動筒体２１の角度が１５°のままでも、圧縮ばね４７，４８で充分に押込むことができるので、角度を変える必要はない。このときの支持ブロック１４の基準位置からの移動量は、８．５ｍｍとなる。このような０．５ｍｍ程度の変位では、噛合のずれを無視することができるけれども、カム溝３６の形状を適切に設定すれば、回転軸３４を内歯から遠ざけるように揺動変位させて、噛合いが深くなり過ぎないように補正することもできる。

図１０は、図５（ａ）に示す基準位置での歯車３３と内歯板２４ａの内歯２４ｂとの噛合部分の構成を示す。ホロワ３５の直径とカム溝３６の幅とを同一寸法に設定しても、プラス公差の設定で、カム溝３６内でホロワ３５が支持ブロック１４を傾け、駆動軸３４の傾斜で歯車３３を内歯２４ｂに近付けることができる。

図１１は、ロック機構２３の構成を示す。図１１（ａ）は平面、図１１（ｂ）は正面の部分的な構成をそれぞれ示す。ロック機構２３では、図２の支持フレームに取付けられる取付板６０に、駆動アクチュエータとなるエアシリンダ６１が取付けられる。エアシリンダ６１の出力ロッド６１ａには、下段歯６２が取付けられる。下段歯６２の上面には、一側方の凸部６２ａと中央付近の凸部６２ｂと溝６２ｃとが設けられる。凸部６２ａ，６２ｂ間に、上段歯６３が装着され、溝６２ｃに嵌合するばね６４で外歯２２ａ側に付勢される。上段歯６３の上には、上蓋６５が取付けられる。図１１（ａ）に示すように、ばね６４による付勢で、上段歯６３の歯先が外歯２２ａ側に突出する。上段歯６３と下段歯６２とは、１／２ピッチ分だけずれている。下段歯６２は、取付板６０に対し、段付きねじ６６で摺動変位可能に装着される。取付板６０には長孔が設けられ、段付きねじ６６が挿通される。

図１２は、エアシリンダ６１の出力ロッド６１ａに下段歯６２が取付けられている構成を示す。図１２（ａ）は平面、図１２（ｂ）は右側面の構成を示す。また、図１３は、上段歯６３、ばね６４および上蓋６５の平面構成を示す。

図１４は、ロック機構２３で摺動環２２の外歯２２ａの拘止を行う状態を示す。上蓋６５の図示は省略する。ロック機構の下段歯６２および上段歯６３の歯先がブレーキとなって、摺動環２２の外歯２２ａと噛合して拘止する。図１４（ａ）は、上段歯６３が外歯２２ａと噛合する状態、図１４（ｂ）は下段歯６２が外歯２２ａと噛合する状態を、それぞれ示す。エアシリンダ６１を作動させて下段歯６２を押出すと、まず、突出するようにセットされている上段歯６３が外歯２２ａに接近する。上段歯６３と外歯２２ａとが山と谷とが相互に噛合する状態であれば、直ちに図１４（ａ）の状態となり、摺動環２２はロックされる。上段歯６３と外歯２２ａとが山同士、谷同士が対向する状態であれば、上段歯６３は押されて後退し、図１４（ｂ）に示すように、下段歯６２が外歯２２ａと噛合う状態となる。

外歯２２ａがウレタンゴムなどのゴム材料製であれば、弾性を有するために、歯同士が完全に一致しなくても多少の差は許容される。ただし、ブレーキが単一の歯で形成されているとすれば、噛合うまでに最大限で１ピッチ分ずれる可能性がある。上段歯６３と下段歯６２とを１／２ピッチだけずらしておくことによって、ずれを最大で１／２ピッチ分に減少させることができる。このような歯の段数を多くすれば、ずれをさらに小さくすることができる。摺動環２２の外周には外歯２２ａを設けずに、ロック機構２３側にゴム製などのブレーキシューを取付けておくこともできる。

以上の実施形態では、砥石保持機構１５を回動筒体２１の下方で支持しているけれども、コンパクトに構成されるので、配置の制限は少なく、裁断ヘッド２０の構成に応じて適宜配置することができる。砥石保持機構１５は、Ｒ軸の回転で研磨状態の切換えを行っているけれども、モータなどの駆動源を内蔵して、自走で移動する構成にすることもできる。裁断刃１１の研磨に回転砥石１２，１３を用いているけれども、裁断刃１１を動かしながら研磨する場合、静止している砥石を接触させるだけでも研磨することは可能である。回転砥石１２，１３を用いれば、研磨の高速化を図り、研磨による生産効率の低下を避けることができる。回転砥石１２，１３の駆動には、回動筒体２１の内部にモータなどの駆動源を設けるようにすることもできる。裁断刃１１は、往復動する直線状の刃を有しているけれども、回転する丸刃でも、少なくとも周上の一点では、本発明の考え方を適用し、刃先の両側に対し、裁断刃１１と同様に研磨を行うことができる。

なお、砥石保持機構１５では、左右に回転砥石１２，１３を一段ずつ設けているけれども、上段側のプーリ１２ｄ，１３ｄにも回転砥石を設けて、砥石を二段にすることもできる。その場合、上段に設ける砥石の径は、回転砥石１２，１３よりも小さくする。

Claims

裁断テーブル上に裁断すべきシート材料を載置し、裁断テーブルに沿って移動可能な裁断ヘッドに備えられる裁断刃でシート材料を裁断する裁断機において、
裁断ヘッドには、
裁断刃を収容し、前記裁断テーブルの表面に垂直な刃先回転軸周りに回動して、裁断刃が裁断する方向を変更可能な回動筒体と、
回動筒体の外周側に設けられ、回動筒体の回動方向に追随して回動可能な摺動環と、
回動筒体の半径方向の外方に設けられ、摺動環を裁断ヘッドに対して拘止可能なロック機構と、
回動筒体内に収容され、裁断刃の刃先の一方側と他方側にそれぞれ当接して研磨する研磨面を有する一方側研磨砥石および他方側研磨砥石を、研磨面が裁断刃の一方側および他方側で研磨を行う状態とそれぞれ平行となるように、間隔をあけて保持する砥石保持機構と、
回動筒体で支持され、砥石保持機構に挿通され、砥石保持機構を直線的に案内する案内軸と、
回動筒体で支持され、
砥石保持機構を、案内軸に沿って移動させ、
ロック機構によって摺動環が拘止されるとき、刃先回転軸周りの回動筒体の回動角度に応じて、
一方側研磨砥石および他方側研磨砥石の研磨面を刃先の一方側および他方側のいずれからも離反する待機状態、
一方側研磨砥石の研磨面を刃先の一方側に当接させる一方側研磨状態、
および他方側研磨砥石の研磨面を刃先の他方側に当接させる他方側研磨状態
の間を切換える切換機構とが含まれ、
回動筒体には、外部から回転駆動可能で、内周側に内歯を有する回転環が設けられ、
砥石保持機構には、回転環の内歯に噛合する歯車が装着され、
砥石保持機構を案内軸に沿って移動させる間に、歯車と回転環の内歯との噛合を保つように、案内軸の周りに揺動変位させて、歯車の移動軌跡を円弧に近付ける噛合機構をさらに含み、
一方側研磨砥石および他方側研磨砥石は、歯車に回転環を介して伝達される回動筒体の外部からの回転駆動で回転して裁断刃の研磨を行うことを特徴とする裁断機。
前記噛合機構は、
前記回動筒体で支持され、前記砥石保持機構に設けられるカム溝に嵌合するホロワを含み、
カム溝は、砥石保持機構が前記案内軸に沿って直線的に移動する際に、砥石保持機構が案内軸の周りに揺動変位するための曲線形状を有することを特徴とする請求項１記載の裁断機。
前記切換機構は、
前記摺動環に基端部が支持され、前記砥石保持機構を前記案内軸で挿通される部分の両側から挟む一対の揺動カムを含み、
前記ロック機構によって摺動環が拘止される状態での前記回動筒体の回動で、片方の揺動カムが砥石保持機構を案内軸に沿って押すことで、前記待機状態から片方で研磨を行う状態に切換えることを特徴とする請求項１または２記載の裁断機。
前記摺動環は、外周に一定ピッチの歯を有し、
前記ロック機構は、
先端に摺動環の歯に噛合う内歯を、位相をずらして複数段に分けて備え、各段毎に突出量が異なるようにばね付勢されるブレーキと、
ブレーキを前記回動筒体の半径方向の内方に進退するように駆動し、進出時には内歯が摺動環の歯に噛合うように当接させることで摺動環を拘止する駆動アクチュエータと、
を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の裁断機。