JP6008681B2 - 裁断機 - Google Patents

Description

本発明は、シート材料を裁断刃で裁断する裁断機に関する。

従来から、各種の素材のシート材料が裁断機で裁断されている。近年、自動車乗員の安全確保のために用いるエアバッグ用のナイロン織物を裁断する必要も生じている。エアバッグ基布としては、エラストマー樹脂などをコートしないノンコートの素材を使用することが多くなっている。このような素材を裁断刃で機械的に裁断すると、裁断した端部などで繊維が切断されて組織が壊れる起点となり、外力が加わると組織の破損が拡大しやすくなるような解れが生じるおそれがある。ナイロンの繊維は熱可塑性なので、機械的な裁断ではなく、加熱して溶断させれば、端部の繊維は溶着して解れは生じない。加熱を利用する一例として、レーザー光による熱的な裁断が行われる（たとえば、特許文献１参照）。

裁断刃による機械的な裁断でも、軟毛のある織編物シートを裁断刃で裁断する場合に、切られた細毛繊維が遊離して屑となるのを防止するために、加熱が利用されている。たとえば、裁断刃を加熱して、裁断の際に切られた細毛繊維を、織編物シートから裁断された型片などに溶着させ、屑の発生を防止する技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平１１−４８８９３号公報 特公昭６３−３５７４８号公報

特許文献１のようにレーザー光を用いれば、ノンコートのエアバッグ基布のような、裁断刃を用いる裁断機では裁断が困難な素材のシート材料を１枚ずつ裁断することができる。しかしながら、裁断刃を用いる裁断機で複数枚を積層して裁断可能な素材も多く、このような素材にレーザー光を用いると、裁断効率が悪い。裁断機としてのコストも、レーザー光を用いるものの方が高い。

裁断刃を用いてシート材料を機械的に裁断する裁断機では、ノンコートのエアバッグ基布のような熱可塑性のシート材料は１枚ずつ裁断するけれども、他の素材では積層して効率よく裁断することができる。熱可塑性のシート材料を１枚ずつ裁断する場合には、端部が解れて、裁断精度が低下してしまう。このような場合の解れ防止には、特許文献２のような加熱を利用することが考えられる。しかしながら、加熱源となる裁断刃自体が最も高温になるので、シート材料が裁断刃に溶着するおそれが生じる。また、熱可塑性のシート材料は、少なくとも裁断刃の厚み分だけは溶融するので、素材が減少してしまう。また、裁断機でシート材料を載置する裁断テーブルの表面は、剛毛で形成されている場合が多い。剛毛で形成される表面は、裁断刃が侵入すると屈曲して逃げ、裁断刃が表面から退出すると戻る。このような表面に、高温まで加熱された裁断刃が侵入すると、熱で剛毛を損うおそれもある。

本発明の目的は、熱可塑性のシート材料を、解れ止めを行いながら裁断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、裁断テーブルと、裁断テーブルの表面に沿って移動しながら、裁断テーブル上に載置されるシート材料を刃先の向く裁断方向に裁断可能な裁断刃と、裁断刃の刃先の向きを変える回動軸とを備える裁断機において、
熱可塑性のシート材料に接触して加熱すると部分的に融着させることが可能な加熱面を備え、加熱面を裁断刃とは非接触となるように、刃先から裁断方向の前方に間隔をあけて、回動軸と同軸に回動し、少なくとも裁断刃が裁断する部分を含む範囲に接触させて該範囲を裁断に先行して加熱することが可能な加熱部材を含む、
ことを特徴とする裁断機である。

また本発明で、前記加熱面が前記シート材料の表面に接触する範囲には、前記裁断方向に関して、前記刃先よりも後方になる位置を含む、
ことを特徴とする。

また本発明で、前記刃先を通り前記裁断方向に延びる直線上に中心を有する円弧を、外周で裁断方向に対して前方となる側に有する、
ことを特徴とする。

また本発明で、前記加熱熱面を前記シート材料の表面に押圧する押圧機構を含む、
ことを特徴とする。

また本発明で、前記加熱部材は、
裁断時に、裁断刃の周囲で、底面を前記シート材料の表面に当接させて押えるフットプレッサーに設けられ、
シート材料の表面の加熱は、前記加熱面をフットプレッサーの底面と面一になる状態で行う、
ことを特徴とする。

本発明によれば、裁断テーブルと裁断刃とを備える裁断機は、加熱部材を含む。加熱部材の加熱面は、裁断刃の刃先から裁断方向に間隔をあけて、裁断刃とは非接触でシート材料の表面に接触し、少なくとも裁断刃が裁断する部分を含む範囲を加熱し、熱可塑性のシート材料を裁断に先行して部分的に融着させることが可能である。シート材料を、融着させないで裁断すると裁断部分の端部などに解れが生じるおそれがあっても、裁断に先行する融着によって解れ止めを行いながら裁断することができ、裁断の精度を高めることができる。

また本発明によれば、加熱面によってシート材料の表面が融着させられる範囲に、裁断刃の刃先よりも裁断方向に関しては後方になる位置を含む。加熱面で裁断刃の刃先の方向に先行する範囲を加熱する際に、刃先の向きが変って裁断方向が変化しうる範囲を広く含めて、裁断刃の周囲を十分に加熱することができる。

また本発明によれば、加熱面の外周は刃先を通り裁断方向に延びる直線上に中心を有する円弧を含むので、裁断方向が前方を中心に両側に振れても、加熱による解れ止めを先行して同等に行わせることができる。

また本発明によれば、押圧機構で加熱部材の加熱面をシート材料の表面に押圧するので、加熱面をシート材料の表面に適度な押圧力を保って密着させ、確実に融着させて、解れ止めを行わせることができる。

また本発明によれば、フットプレッサーで裁断刃による裁断中のシート材料表面を押えながら、裁断刃が裁断する周囲の範囲への加熱面の接触で、解れ止めのための加熱を行うことができる。

図１は、本発明の実施例１である裁断機１の主要部分の構成を簡略化して示す正面図および底面図、ならびに裁断時の動作を示す平面図である。 図２は、図１に示す裁断刃３と、加熱部材５の加熱面６、および他の形態としての加熱部材５ｂの加熱面６ｂとの関係を示す、部分的な底面図である。 図３は、図１の構成をフットプレッサー１０に設ける例を示す側面図および底面図である。 図４は、図３の押圧機構１３の構成を示す正面図、右側面図および底面図である。 図５は、図４の押圧機構１３の動作を示す部分的な正面図である。 図６は、本発明の実施例２、実施例３および実施例４である裁断機２１，３１，４１の主要部分の構成を簡略化して示す正面図である。

以下、図１〜図５で本発明の実施例１について説明する。図６では、本発明の実施例２，３，４について説明する。図１〜図５には対応関係があるけれども、対応する部分の全部を示さずに、図によっては省略している場合がある。同一の図に、複数の方向から見た状態が示される図でも、各方向から見た図の全部に対応する部分を示さずに、一部の図では省略する場合がある。各実施例の説明では、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符を付し、また、共通な事項についても、重複する説明を省略する場合がある。なお、各図の説明では、当該図面には存在せずに先に説明する図には存在する符号を用いて説明する場合がある。

図１（ａ）は、本発明の実施例１である裁断機１の主要部分の構成を簡略化して示す。裁断機１は、裁断テーブル２と、裁断テーブル２の表面に沿って移動可能な裁断ヘッドに設けられる裁断刃３とを備える。裁断刃３は、たとえば、直線状の刃先３ａが裁断テーブル２の表面に垂直な方向に設けられ、この方向に往復動しながら、刃先３ａを先端とする刃部３ｂで裁断テーブル２上に載置されるシート材料４を裁断する。裁断テーブル２では、たとえば下方に真空吸引装置が設けられ、シート材料４を吸引して裁断テーブル２の表面で保持する。裁断時に、裁断刃３は、裁断テーブル２の表面に、刃部３ｂと峰部３ｃとを含めた刃幅Ｗで侵入する。裁断テーブル２の表面は、合成樹脂などの弾性材料による剛毛２ａで形成され、裁断刃３が侵入しても変形して逃げ、裁断刃３が退出すれば復元する。

本実施例１の裁断機１には、加熱部材５が含まれる。加熱部材５は、加熱面６を備える。裁断テーブル２上に熱可塑性のシート材料４を載置して裁断する場合に、加熱面６は、シート材料４の表面に接触して、裁断刃３の刃先３ａの周囲で、刃部３ｂから刃先３ａに向う裁断方向１ａの前方を加熱する。加熱は、裁断刃３による裁断に先行して裁断刃３とは非接触で行われ、シート材料４を部分的に融着させることが可能である。加熱部材５は、裁断刃３で刃先３ａの向きを変える回動軸と同軸に回動し、刃先３ａの向きが変っても裁断方向１ａの前方を、裁断直前に融着させて、シート材料４を構成する熱可塑性の繊維同士を接合させ、裁断されても組織が壊れる起点とならないようにして、解れ止めを行うことができる。

加熱部材５には、加熱源としてヒーター７が装着され、温度検出器としての熱電対８も装着される。加熱部材５は、鉄や銅などの金属材料のブロックで形成され、ヒーター７でナイロン繊維などが溶融する温度まで加熱するような場合に、熱電対８で検出する温度に基づいて通電して、加熱面６の温度を制御することができる。

図１（ｂ）は、裁断刃３と加熱部材５との位置関係を示す。加熱部材５の加熱面６は、Ｕ字形状を有し、裁断刃３の刃先３ａ、および刃先３ａの両側で刃先３ａに続くように傾斜した側面が設けられる範囲の刃部３ｂを含む周囲を外囲する。加熱部材５の加熱面６がシート材料４の表面に接触して加熱する範囲には、裁断方向１ａで刃先３ａよりも後方になる位置を含むので、刃先３ａから刃部３ｂの両側までの周囲を十分に加熱することができる。加熱部材５は、取付孔５ａを有し、後述するように、加熱面６をシート材料４の表面に押圧する押圧機構１３に取付けられる。

裁断刃３は、Ｒ軸１Ｒまわりに裁断方向１ａを変えるように回動させることができる。加熱部材５も同軸で、Ｒ軸１Ｒまわりに回動する。したがって、刃先３ａの向きがＲ軸１Ｒまわりに変っても、常に裁断方向１ａの前方に加熱面６が位置し、シート材料４が加熱面６での加熱で融着された後を裁断刃３が通過して裁断する。

図１（ｃ）は、裁断方向１ａが曲る場合に、加熱面６が裁断刃３の刃部３ｂの両側まで加熱する効果を示す。加熱面６の形状は、基本的には刃先３ａに対して裁断方向１ａの前方のみを加熱可能であれば良いけれども、刃部３ｂの両側まで加熱すれば、裁断方向１ａが時間的に変化する曲線部の裁断でも、先行する加熱で解れ止めを行っている加熱面６の軌跡である融着部４ａから外れないようにすることができる。加熱面６のうち、裁断方向１ａの前方となる部分は、裁断刃３の刃部３ｂから離れているので、曲線の裁断時には裁断刃３の刃部３ｂの軌跡よりも外側の軌跡を通るオーバーハングの状態となる。このオーバーハングの範囲が過大になるのを防ぐため、加熱面６が裁断刃３の刃先３ａからあまり離れないように、刃幅Ｗ以内に留めることが好ましい。

図２は、（ａ）で図１に示す裁断刃３と、加熱部材５の加熱面６、および他の形態としての加熱部材５ｂの加熱面６ｂとの関係を示す。図１（ａ）に示すように、加熱面６の形はＵ字状であり、刃先３ａから両側方の刃部３ｂに沿って裁断方向１ａの後方に、刃部３ｂの全体を覆うように延びる。加熱面６のＵ字状の前端側は、刃先３ａを円心９とする半径Ｒａの外周円弧と、半径ｒａの内周円弧で形成されている。したがって、裁断方向１ａが左右に変化する場合でも、加熱による解れ止めを同等に行っておくことができる。

図２（ｂ）には、加熱面６ｂとして、基本的に円形で、裁断刃３の刃部３ｂの周囲を欠如させた形状とする例を示す。加熱面６ｂの形状は、刃先３ａとは裁断方向１ａの前方に離れた位置の円心９ｂから半径Ｒｂ，ｒｂの外周円弧および内周円弧で形成される。このような加熱面６ｂでも、図２（ａ）の加熱面６と同様な解れ止めを行うことができる。

なお、加熱面６，６ｂでは、外周円弧および内周円弧は共通の円心９，９ｂを有しているけれども、少なくとも刃先３ａから裁断方向１ａに延びる直線上に円心９，９ｂがあれば、外周円弧と内周円弧とは円心が異なっていてもよい。裁断方向１ａが左右いずれに変化する場合にも、同等に先行して解れ止めを施してある加熱部分を裁断することができる。

図３は、図１の構成をフットプレッサー１０に設ける例を示す。フットプレッサー１０は、裁断機１の裁断ヘッドの下部に設けられ、裁断テーブル２の表面に対して昇降し、下降時に、押え部材１１の底面がシート材料４の表面を押圧する。押え部材１１には、底面の中央付近に裁断孔１１ａが設けられる。（ａ）に押え部材１１のみは断面視で示すように、裁断孔１１ａには裁断刃３が貫通して、先端を裁断テーブル２の表面から剛毛２ａ内に進退させることができる。押え部材１１の上方には、ベース部材１２が設けられ、図示を省略している昇降機構で昇降移動させることができる。（ｂ）に示すように、押え部材１１は円形であり、その円心は、裁断機１のｘ方向１０ｘおよびｙ方向１０ｙの交点として、裁断時の位置の基準点となり、裁断刃３に対しては、図１（ｂ）に示すＲ軸１Ｒが通る位置となる。裁断刃３の向きを、Ｒ軸を中心に変化させる機構は、裁断ヘッドに設けられている。

加熱部材５は、押え部材１１とベース部材１２との間に設ける押圧機構１３に取付けられる。押圧機構１３は、ベース部材１２に取付けられる取付部材１４、取付部材１４に対して揺動する揺動部材１５、および揺動部材１５を押圧する押圧ばね１６を含む。取付部材１４に対する揺動部材１５の揺動は、支持ボルト１７によって装着されるブッシング１８が揺動軸となって行われる。なお、加熱部材５は、フットプレッサー１０には内蔵しないで別に設けたり、フットプレッサー１０は設けずに加熱部材５のみを設けるようにすることもできる。

図４は、図３の押圧機構１３の構成を示す。取付部材１４および揺動部材１５は、板状の金属材料を折曲げて形成される。取付部材１４は、加熱部材５側にストッパ１４ａを有し、図３のベース部材１２には複数の取付けボルト１４ｂ，１４ｃで取付けられる。揺動部材１５は、取付部材１４に対し、支持ボルト１７が貫通するブッシング１８の軸部１８ａが揺動軸となって、加熱部材５が取付けられる側が揺動する。揺動部材１５の揺動側は、押圧ばね１６によって下方に押圧される。揺動部材１５が取付部材１４のストッパ１４ａに当接すると、揺動は停止する。押圧ばね１６は、下端で揺動部材１５を押え、上端はボルト１６ａの頭部に嵌って支持される。ボルト１６ａは、スペーサー１６ｂを介してベース部材１２に取付けられる。

加熱部材５は、揺動部材１５の揺動端側に、取付部２０を介して取付けられる。取付部２０は、ボルト２０ａ、ナット２０ｂおよび２つのブッシング２０ｃを含む。ブッシング２０ｃは、フランジ部と軸部とを有し、下側のブッシング２０ｃは、軸部が加熱部材５の取付孔５ａに挿入される。上側のブッシング２０ｃでは、軸部がナット２０ｂ側に出る。

揺動軸として用いるブッシング１８と、加熱部材５の取付けに用いるブッシング２０ｃは、耐熱性と熱絶縁性があるセラミック材料で形成される。これによって、加熱部材５を断熱し、加熱部材５に発生する熱がフットプレッサー１０や裁断ヘッドに逃げ難くすることができる。

図５は、図４の押圧機構１３の動作を示す。（ａ）に示すように、押圧ばね１６による押圧状態では、揺動部材１５の底面が取付部材１４のストッパ１４ａに当接するまで、加熱面６が下降する。ただし、押圧ばね１６の押圧力は小さく設定され、加熱面６がシート材料４の表面に接触する状態では、（ｂ）に示すように、加熱面６はフットプレッサー１０の押え部材１１の底面と面一になるように上昇する。押圧機構１３で加熱部材５の加熱面６をシート材料４の表面に適度な押圧力を保って密着させ、確実に融着させて、解れ止めを行わせることができる。

なお、揺動変位を行う押圧機構１３ではなく、押圧ばね１６の押圧で下降し、反力で押圧ばね１６を圧縮させて上昇するような、直動の昇降機構で押圧を行ったり、ばねではなく、シリンダ、ソレノイド、クランク、ボールねじなど、他の機構で押圧を行ったりすることもできる。

図６は、本発明の実施例２、実施例３および実施例４である裁断機２１，３１，４１の主要部分の構成を簡略化して示す。各実施例でも、加熱面６，４６は、裁断刃２３，３３，４３の裁断方向の前方で刃幅Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４以内の距離だけ離れた位置を含む範囲を加熱して、シート材料４を部分的に融着させることが好ましい。

図６（ａ）に示す裁断機２１では、上下動させないで固定して用いる刃幅Ｗ２の裁断刃２３によってシート材料４を裁断する。刃先２３ａは裁断テーブル２の表面に対して傾斜しているけれども、図１と同様な加熱部材５を用いて、裁断方向の前方を含む刃先２３ａの周囲を加熱し、解れ止めを行うことができる。裁断刃２３では、刃先２３ａの切れ味が悪くなると、裁断刃２３ａを昇降させて、刃幅Ｗ２内で刃先２３ａの位置を変える。裁断刃２３の下端付近まで使用する場合は、加熱面６を、図の左方まで延びて裁断刃３の全体を外囲するような形状にすればよい。

図６（ｂ）に示す裁断機３１でも、上下動させないで固定して用いる裁断刃３３によってシート材料４を裁断する。裁断刃３３では、刃先３３ａが刃幅Ｗ３内で、下端の両側に設けられている。加熱部材５は、裁断に使用する刃先３３ａの前方に設ける。裁断に使用する刃先３３ａの向きを替える場合は、裁断刃３３を付け替えればよい。

図６（ｃ）に示す裁断機４１では、回転する丸刃の裁断刃４３を用いてシート材料４を裁断する。裁断テーブル２の表面は、フェルトのマット２ｂなどで形成される。裁断刃４３は、刃先４３ａが外周に形成され、回転軸４３ｂを中心に回転して裁断を行う。このような丸刃では、刃幅Ｗ４はシート材料４の裁断に使用する部分とし、加熱部材４５は、加熱面４６が刃幅Ｗ４の部分に接近する形状を用いる。

１，２１，３１，４１ 裁断機
２ 裁断テーブル
３，２３，３３，４３ 裁断刃
３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ 刃先
４ シート材料
５，５ｂ，４５ 加熱部材
６，６ｂ，４６ 加熱面
７ ヒーター
１０ フットプレッサー
１１ 押え部材
１３ 押圧機構
１４ 取付部材
１５ 揺動部材
１６ 押圧ばね
１８，２０ｃ ブッシング
２０ 取付部

Claims (5)

1. 裁断テーブルと、裁断テーブルの表面に沿って移動しながら、裁断テーブル上に載置されるシート材料を刃先の向く裁断方向に裁断可能な裁断刃と、裁断刃の刃先の向きを変える回動軸とを備える裁断機において、
   熱可塑性のシート材料に接触して加熱すると部分的に融着させることが可能な加熱面を備え、加熱面を裁断刃とは非接触となるように、刃先から裁断方向の前方に間隔をあけて、回動軸と同軸に回動し、少なくとも裁断刃が裁断する部分を含む範囲に接触させて該範囲を裁断に先行して加熱することが可能な加熱部材を含む、
   ことを特徴とする裁断機。
2. 前記加熱面が前記シート材料の表面に接触する範囲には、前記裁断方向に関して、前記刃先よりも後方になる位置を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の裁断機。
3. 前記加熱面は、前記刃先を通り前記裁断方向に延びる直線上に中心を有する円弧を、外周で裁断方向に対して前方となる側に有することを特徴とする請求項２記載の裁断機。
4. 前記加熱面を前記シート材料の表面に押圧する押圧機構を含む、
   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。
5. 前記加熱部材は、
   裁断時に、前記裁断刃の周囲で、底面を前記シート材料の表面に当接させて押えるフットプレッサーに設けられ、
   シート材料の表面の加熱は、前記加熱面をフットプレッサーの底面と面一になる状態で行う、
   ことを特徴とする請求項４記載の裁断機。

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