JP6146897B2 - シート材の裁断装置 - Google Patents

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の裁断装置に関する。さらに詳しくは、積層されたシート材を裁断する際の裁断刃の上昇量を制御することによって裁断を効率良く行うようにしたシート材の裁断装置に関する。

従来より、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、裁断刃の往復動作の際に前記シート材が持ち上がらないように裁断刃の周囲にシート押え（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。

また、特許文献１のシート材の裁断装置における裁断刃の往復機構は、裁断刃に１つのクランク機構を設け、このクランク機構を回転させることによって裁断刃に上下方向の往復動を与えるようになっている。

上記の特許文献１のシート材の裁断装置においては、シート材を裁断する際に裁断ヘッドに設けられた裁断刃の昇降機構によって、裁断刃を裁断テーブル上の剛毛内に至るまでの予め定まった量だけ下降させてシート材に貫通させ、この状態で裁断刃を上下に往復動させてシート材を裁断するようになっている。

また、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し、裁断ヘッドの移動と共にシート材の表面上を追従しながら移動するようになっている。

ところで、上記特許文献１のシート材の裁断装置においては、所定の裁断パターンの１つを裁断した後、次の裁断パターンへ移動する際には、予め定められた量だけ裁断刃を上昇させて裁断刃をシート材から引き抜いており、この量は、安全を見てシート材から裁断刃が完全に抜け切るように多めに設定されている。

従って、１パターンの裁断後に次のパターンに移動する際には裁断刃の必要以上の上昇動作が行われるため、複数のパターンを裁断する程、裁断刃の上昇に伴う移動時間が累積され裁断効率が低下する問題があった。

そこで、シート材の厚みをシート押え（フットプレッサに相当）に内蔵されたロータリーエンコーダで予め求めて設定し、裁断パターン間の裁断ヘッドの移動の際にシート材の厚みからその表面位置を基準にして裁断刃の上昇量を制御することで、その上昇量を最小限にするようにしたシート材の裁断装置が知られている（例えば特許文献２）。

特公平４−３３５９５号公報 特許第３７８６９７５号

ところで、上記特許文献２のシート材の裁断装置においては、裁断刃の往復機構が内蔵されたヘッドブロックと裁断刃をシート材に貫通させるための裁断刃下降用シリンダとを摺動板に固定されたＲ軸本体上に設け、さらに、シート押えが前記Ｒ軸本体にバネを介して下垂させて設けられている。

また、Ｒ軸本体下方に向けてシート押えを下方に付勢する付勢シリンダが設けられている。そして、Ｒ軸本体の下降に伴って前記シート押えがシート材表面に当接し、さらなるＲ軸本体の下降により前記付勢シリンダに抗してシート押えが上昇する。そして、この時のシート押えの上昇量を読み取るロータリーエンコーダが付勢シリンダに沿ってＲ軸本体に設けられている。

また、前記の摺動板を所定量昇降動させることにより、前記裁断刃及びシート押えを一体に昇降動させるステッピングモータからなるＺ軸リフトモータが設けられている。

そして、上記特許文献２のシート材の裁断装置の起動に際して、まず、前記Ｚ軸リフトモータを所定のストローク分駆動させて、前記裁断刃及びシート押えを一体に下降させて、前記シート押えがシート材表面を押圧した際の上昇量をロータリーエンコーダで読み取る。続いて、その読み取り値を基にシート材表面を基準として非裁断位置で裁断刃の刃先がシート材の表面から予め定める間隔を有するように前記装置に裁断刃の昇降量が予め入力設定される。

しかし、上記特許文献２の装置においては、上記のようにまず、ロータリーエンコーダを使用して、シート材の表面位置を求め、Ｚ軸リフトモータでの裁断刃の昇降量を定めなければ、基準位置が決まらないのでシート材の裁断を即座に開始することができない問題がある。特に部位毎に厚みのばらつきがあるシート材では、再度、シート材の厚みの測定が必要になったり、凹凸の激しいシート材ではシート押えの高さ位置が逐次変化し、予め設定したシート材表面位置と差が生じるため、裁断刃とシート材表面との距離にばらつきが生じたりする問題があった。このように裁断刃とシート材表面との距離にばらつきが生じると、裁断刃の上昇量が少ない場合にシート材と裁断刃が接触する問題がある。また、裁断刃の上昇量が多い場合に裁断パターン間の移動に時間を要する問題がある。

これは、シート押えを利用してシート材の表面位置を特定してから摺動板の下降量を決定するようにしていることによる。すなわち、シート押えの付勢手段と裁断刃が同一の摺動板に固定されて一体に移動させるように構成されており、この摺動板を昇降させる基準位置（シート材表面位置）をまず決定しないと、摺動板を昇降させることができないからである。

従って、摺動板の昇降手段（裁断ヘッド全体の昇降手段）以外に別途、裁断刃をシート材に貫通させる裁断刃下降用シリンダが必要になるなどコストが高く付く問題があった。また、摺動板の昇降手段として精密なステッピングモータが必要となったり、シート押えの上昇量を測定するためのロータリーエンコーダが必要となるなど、装置が複雑になり、制御も複雑化する問題や全体としてのコストも高く付く問題があった。

そこで、本発明の目的は、装置を簡素化するとともに、シート材表面の凹凸に左右されずに絶えず裁断刃の上昇量をシート表面から所定量の距離を保って、裁断ヘッドを移動させることで裁断効率を向上させることにある。

そこで請求項１の発明は、剛毛が敷設された裁断テーブル面上にシート材を吸引保持しておき、前記裁断テーブル面上を移動自在となる裁断ヘッドで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において、
前記裁断ヘッドは、
Ｘ方向に移動自在となるＹビームに沿って移動自在に設けた裁断ヘッド固定枠と、
シート材の浮き上がりを防止するシート押えを有するシート押え機構と、
前記裁断ヘッド固定枠に昇降自在に設けた昇降枠と、
前記昇降枠に設けられ裁断刃を上下に往復動させる裁断刃往復動機構と、
前記昇降枠を最上昇端の第１位置と前記裁断刃が前記シート材を貫通して剛毛内に挿入状態となる最下降端の第２位置との間を昇降させる裁断刃昇降手段と、
被検出部及び前記被検出部と近接することで前記被検出部を検出する検出手段と、を備え、
前記シート押え機構は、
裁断するシート材を押圧するシート押えと、
前記昇降枠とは分離して前記ヘッド固定枠に設けられると共に前記シート押えの底面がシート材表面から離間した上昇端とシート材表面に接する下降端との間で昇降させるシート押え昇降手段と、を備え、
前記被検出部及び前記検出手段は、一方が前記シート押えと一体に昇降するようにシート押え機構に設けられ、他方が前記昇降枠に一体に昇降するように設けられ、
前記検出手段及び被検出部は、前記第１位置と第２位置との間で裁断刃の刃先がシート押えの底面と所定の間隔を開けて位置する第３位置を検出するように配置され、
前記昇降枠が第３位置まで上昇した際に、前記被検出部が検出手段によって検出されることで昇降枠の上昇を停止させて前記裁断ヘッドの裁断パターン間の移動を可能にせしめるようにした構成を採用するシート材の裁断装置である。

また、請求項２の発明において、前記シート押えは、
下降時にシート材の表面にその底面が接離する押圧皿と、
前記押圧皿に立設された支柱と、
前記支柱の上端部を保持する支持円板と、を備え、
前記昇降枠に、裁断刃及びシート押えのＺ軸回りの回動と前記裁断刃の上下の往復動及びシート押えのＺ軸方向に沿った昇降動を許容する回動部材を、前記支持円板と押圧皿との間に位置するように軸支し、
前記支持円板は、その下面に前記回動部材に接離可能なストッパが設けられ、
前記昇降枠が昇降動する際に前記ストッパが、前記回動部材と接している間は、昇降枠と一体に前記シート押えが昇降し、前記押圧皿がシート材の表面と当接した後、前記昇降枠が下降する際には、前記ストッパと回動部材の上面とが離間して昇降枠のみが下降するようにした構成を採用した請求項１に記載のシート材の裁断装置である。

また、請求項３の発明は、剛毛で形成された裁断テーブルの表面に吸引保持されたシート材を、予め設計された裁断パターンに従って裁断ヘッドを移動させながら所望の形状に裁断するシート材の裁断方法において、
前記裁断ヘッドは、前記シート材の浮き上がりを防止するシート押えを有するシート押え機構と、前記シート材を裁断する裁断刃が設けられた昇降枠と、前記昇降枠を最上昇端の第１位置と前記裁断刃が前記シート材を貫通して剛毛内に挿入状態となる最下降端の第２位置との間を昇降させる裁断刃昇降手段とを備え、
前記シート押え機構は、前記シート押えの底面が前記シート材表面から離間した上昇端と前記シート材表面に接する下降端との間で昇降させるシート押え昇降手段を備え、
前記シート押えの底面が前記シート材の表面に接触するまで前記シート押えを下降させると共に、前記裁断刃を前記第２位置まで下降させて、前記シート材を裁断することで１の裁断パターンの裁断が終了した後、
前記裁断刃を上昇させ、前記第１位置と前記第２位置との間で前記裁断刃の刃先が前記シート押えの底面と所定の間隔を開けて位置する第３位置で前記裁断刃の上昇を停止して、前記裁断ヘッドを次の裁断パターンへ移動させるようにした構成を採用したシート材の裁断方法である。

また、請求項４の発明において、前記裁断刃は、
前記シート押えの底面が前記シート材の表面と接触するまでは、前記シート押えと共に昇降し、
前記シート押えの底面が前記シート材の表面と接触した後は、単独で昇降する構成を採用した請求項３記載のシート材の裁断方法である。

請求項１の発明によれば、シート押えの底面と裁断刃の刃先とが所定量開いた状態にある第３位置を検出するように、シート押えと一体に昇降動する被検出部位と、裁断刃と共に昇降動する検出手段とを設けて、前記昇降枠の上昇に伴う裁断刃の上昇時に、前記検出手段が前記被検出部位を検出することで、第３位置の状態にあると判断して昇降枠の上昇を停止させて裁断ヘッドの裁断パターン間の移動を可能にしたので、必要以上に裁断刃を上昇させる必要がなくなり、裁断効率が向上する。即ち、シート押えの底面位置を基準とし、裁断刃の刃先が所定の間隔が開いた第３位置の状態を検出手段によって自動的に認識できる。

また、前記発明によれば、裁断刃の昇降手段とシート押えの昇降手段が分離して設けられているので、予めシート材の表面位置を求めることなく（基準位置を設定することなく）、昇降枠と一体に昇降する裁断刃が上下動する最上昇端の第１位置とシート材を貫通して剛毛内に挿入状態となる最下降端の第２位置との間の決まったストロークの下降量を裁断刃の昇降量として設定しておくだけでその後の裁断刃の上昇量をシート押えの底面から所定間隔を開けた位置に制限できるので、裁断効率が飛躍的に向上する。

また、前記発明によれば、裁断刃の昇降手段とシート押えの昇降手段が分離して設けられているので、裁断刃の昇降手段を２種類設けることなく、１つの裁断刃を昇降させる昇降手段を設けるだけで裁断刃の高さ位置を制御できるのでコストが低減できる。さらに、シリンダのストロークのみで構成できるので装置の制御が複雑化せず、コストも低減できる。また、ロータリーエンコーダを用いることなく、シート押えと裁断刃の相対的な位置関係を判断するだけで良いのでコストを低減できる。

また、請求項２の発明によれば、シート押えの底面と裁断刃との間隔が一定以上にならないようにストッパを設ければ、シート押えの昇降手段と裁断刃の昇降手段が分離して設けられていても、ストッパが作用している間は、シート押えの昇降と裁断刃の昇降を一体に行うことができ、ストッパが離間している際は、裁断刃のみの下降が行えるのでシート押えと裁断刃の昇降制御が簡素に行える。

また、ストッパの長さを調整するだけで、例えば、裁断刃を研磨するための第１位置と裁断パターン間の移動を行う第３位置を容易に分離して設けることができる。

本発明のシート材裁断装置の全体を表す一部切欠き斜視図である。 本発明のシート材裁断装置の裁断ヘッドの一部切欠き正面図である。 本発明のシート材裁断装置の裁断ヘッドの右側面図である。 図３のＡ−Ａ方向矢視断面図である。 図２のＢ−Ｂ方向矢視断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は図３を簡略化した裁断ヘッドの動作を表す説明図である。 （ｃ）及び（ｄ）は図３を簡略化した裁断ヘッドの動作を表す説明図である。 （ｅ）は本発明のシート材裁断装置の裁断ヘッドの動作を表す説明図である。

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５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一部切欠き斜視図である。図示のようにシート材裁断装置１は、吸引ボックスとなる裁断機本体８０の上面に剛毛３で形成された裁断テーブル２が設けられている。この裁断テーブル２上に織物生地や不織布、革、炭素繊維材等のシート材７を積層載置すると共にその表面に必要に応じて気密性を保つビニールシート８を被せて、前記裁断テーブル２の表面に前記シート材７を吸引保持するようになっている。

また、この裁断テーブル２の上部にはＸ方向（長手方向）と垂直にＹビーム４が懸架され、Ｘ方向に移動自在となっている。このＹビーム４上に裁断ヘッド１０が設けられ、該裁断ヘッド１０は、前記Ｙビーム４に敷設されたレール５、６に沿って移動自在となっている。

前記裁断ヘッド１０には昇降動と往復動によって前記シート材７を予め設計された所望の形状に裁断する裁断刃１１が設けられ、その周囲にはシート材７が浮き上がらないようにシート材７を裁断テーブル２の表面に押圧する押圧皿２０を備えるシート押え１２が設けられている。

図２は、前記裁断ヘッド１０の一部を切り欠いた正面図であり、図３は、図２の一部切欠き右側面図を、図４は図３のＡ−Ａ方向から見た矢視断面図、図５は図２のＢ−Ｂ方向から見た矢視断面図である。

図２乃至図４のように、裁断ヘッド１０には、Ｙビーム４に沿って敷設されたレール５、６に夫々嵌合したスライダ３７、３８を介して摺動可能に設けられたヘッド固定枠９が設けられている。前記ヘッド固定枠９は、前記Ｙビーム４上を適宜の駆動源（図示しない）によるＹビームに沿った移動と、前記Ｙビーム４に設けられた適宜の駆動源（図示しない）によるＸ方向への移動とにより、裁断テーブル２上を水平動自在になっている。

上記ヘッド固定枠９には、裁断刃１１及びその昇降手段としての昇降シリンダ１４と、裁断刃１１を往復動させる裁断刃往復動機構４０と、裁断刃１１を所定方向に回動させる裁断刃回動機構７９と、シート材７の表面に接することで該シート材７の浮き上がりを防止するシート押え１２及びその昇降手段としてのシリンダ２８とを含むシート押え機構８１が設けられている。

上記ヘッド固定枠９は、Ｙビーム４に沿った立設部９ａとこの立設部９ａから後方に垂直に分岐した後方延設部９ｂとからなり、この立設部９ａに沿ってガイド軸１７が２本立設されている。また、図２のように前記ヘッド固定枠９の右側には裁断刃１１の昇降手段となる昇降シリンダ１４が上方に向けて動作可能なように立設されている。

また、図３及び図４のように上記ヘッド固定枠９の立設部９ａと平行に昇降枠１３が設けられ、この昇降枠１３の背面に設けられた２個のスライドガイド１８が前記ガイド軸１７に摺動自在に挿通されることにより、前記昇降枠１３は、ガイド軸１７に沿ったＺ軸方向に昇降自在になっている。前記昇降枠１３の右側面の略中央には固定枠１６が設けられ、この固定枠１６と前記昇降シリンダ１４のシリンダ軸１５の先端が接続されることで、前記昇降シリンダ１４により昇降枠１３が、最上昇端である第１位置と、裁断刃１１を下降させてシート材７を貫通させ剛毛３内に挿入した状態となる第２位置との間を昇降駆動されるようになっている。なお、後述するが、昇降シリンダ１４にはストッパが内蔵され、適宜なストロークで停止させることが可能なシリンダを用いることが好ましい。

前記裁断刃往復動機構４０は、昇降枠１３と平行に設けられた支持板４１上に設けられ、この支持板４１は昇降枠１３の上端側面に前方に向かって延設された突出部１３ａに固定されており、昇降枠１３と一体に昇降動するようになっている。

図５のように前記支持板４１の前面側の中央下端寄りに駆動プーリ４６が設けられ、この駆動プーリ４６の回転軸４５は、支持板４１に軸支され、回転軸４５の後端が、カップリング４４を介して設けられたモータ４３に接続されることにより回転自在になっている。また、前記モータ４３は、昇降枠１３の背面に固定され、この昇降枠１３と共に昇降動するようになっており、このモータ４３がヘッド固定枠９と干渉しないようにヘッド固定枠９には、開口部９ｃがモータ４３と対応する位置に設けられている。

また、図２のように前記支持板４１上には駆動プーリ４６の両側に２個の従動プーリ４８ａ、４８ｂが設けられ、さらに従動プーリ４８ａ、４８ｂの夫々上方にはアイドルプーリ４７ａ、４７ｂが設けられている。また、前記駆動プーリ４６、従動プーリ４８ａ、４８ｂ及びアイドルプーリ４７ａ、４７ｂには、タイミングベルト５０が張設されている。前記タイミングベルト５０は、前記駆動プーリ４６と従動プーリ４８ａ、４８ｂとが互いに相反して回転するように張られている。

上記により、モータ４３を一方向に駆動して駆動プーリ４６を回転させることで駆動プーリ４６と従動プーリ４８ａ、４８ｂが互いに相反して回転するようになっている。

上記駆動プーリ４６の前面には半円形状のウエイト４６ａが固定されている。また、同様に従動プーリ４８ａ、４８ｂの前面には、夫々半円形状のウエイト４９ａ、４９ｂがプーリ４８ａ及び４８ｂと共に回転するように固定され、前記ウエイト４６ａ、４９ａ、４９ｂは、回転した際に重心がそれぞれ左右方向の慣性力を打ち消すように配置されている。

前記駆動プーリ４６の前面には駆動軸４５の偏心位置に偏心軸５１が軸止されている。この偏心軸５１には、コンロッド５２がベアリング５３を介して軸支され、このコンロッド５２にリンク棒５４が下方に向けて接続されている。前記リンク棒５４は、下端部がジョイント５５に軸支され、このジョイント５５の下端にツイストロッド６３が接続されている。また、前記支持板４１の従動プーリ４８ｂの下方には支点軸５７が軸止されており、この支点軸５７にガイドレバー５６の一端が軸支されている。前記ガイドレバー５６は、横方向に延設され、その他端側は、前記ジョイント５５に軸支されている。

従って、前記駆動プーリ４６が駆動回転されることで、前記偏心軸５１が前記駆動プーリ４６に対して偏心回転する。前記偏心軸５１の偏心回転により、この偏心軸５１に軸支されたコンロッド５２が偏心回転を上下運動に変換する。また、このコンロッド５２の上下動は、前記リンク棒５４及びジョイント５５を介してツイストロッド６３に伝達される。なお、このツイストロッド６３は、裁断刃往復動機構４０から駆動力が伝達される上下方向の軸芯と裁断刃１１の上下駆動方向の軸芯を一致させて、裁断刃１１の上下方向駆動時の芯振れによる振動を軽減させるようになっている。

また、前記ツイストロッド６３の下端にはスイベル機構６９が設けられ、このスイベル機構６９の下端に裁断刃１１がネジ等で交換可能に固定されている。前記スイベル機構６９は、後述する回動部材６６に嵌着され、裁断刃１１の回動を許容すると共に上下の往復動を裁断刃１１に伝達するようになっている。また、前記スイベル機構６９は、回動部材６６が回動することをツイストロッド６３に伝わらないようにしている。

前記裁断刃回動機構７９は、円形穴が設けられてドーナツ形状を成す支持枠６５と、前記円形穴に軸支された回動部材６６と、前記回動部材６６を駆動させるモータ７１とから構成される。

図３及び図４のように前記支持枠６５は、昇降枠１３の下端に前方に突出するように固定され、前述のように縦方向に貫通した円形穴が設けられてドーナツ形状を成しており、この円形穴にベアリング６７が嵌合されている。

前記回動部材６６は、円柱状に形成されると共に支持枠６５の円形穴に嵌入され、前記ベアリング６７を介して支持枠６５に軸支されている。また、前記回動部材６６の上端は後述するストッパ２５と当接するように上方に突出している。

また、前記回動部材６６の支持枠６５から上方に突出した外周部分には歯車７０が設けられ、この歯車７０と係合するように歯車７３が設けられている。

また、前記モータ７１は、昇降枠１３から前方に突出して設けられたモータ固定板７２上に固定され、そのモータ軸下端に上記歯車７３が接続されている。前記モータ７１を駆動して前記歯車７３を回動させることで回動部材６６が前記歯車７０を介して回動するようになっている。従って、前記回動部材６６を回動させることで、予め設計されたパターンに従って裁断刃１１がＺ軸を中心に回動するようになっている。

前記シート押え機構８１は、シート押え１２と、このシート押え１２の昇降手段としてのシリンダ２８とから構成されている。前記シート押え１２は、シート材７上に被せられたビニールシート８にその底面が接してシート材７の浮き上がりを防止する押圧皿２０と、前記押圧皿２０に立設された２本の支柱２１と、前記支柱の上端部に固定された支持円板２２とから構成されている。

前記押圧皿２０は中央付近に裁断刃１１が挿通される開口（図示しない）が設けられ、また、押圧皿２０の上部で裁断刃１１の周囲には適宜の刃物ガイド（図示しない）が設けられて裁断刃１１を支持するようになっている。

前記支柱２１は、中間部分が前記回動部材６６にスライドガイド６８を介して上下方向に摺動可能に保持されている。また、前記スライドガイド６８は、前記回動部材６６の回動に伴って裁断刃１１と一体に回動するようになっている。従って、シート押え１２は、回動部材６６の回動により、前記支柱２１と一体に回動するようになっている。また、前記支柱２１の上端部には、中央に開口を持つドーナツ形状の支持円板２２が固定されており、この開口に上記ツイストロッド６３が挿通されることで、シート押え１２の昇降動とは独立して裁断刃１１が昇降動と往復動するようになっている。

前記支持円板２２の前方側には、この支持円板２２を回動可能に挟持するよう上下方向にベアリングで構成される２つのローラ２３、２４が設けられている。また、前記両ローラ２３、２４を軸支するローラ支持板２６が設けられ、このローラ支持板２６に昇降部材２７が固定されている。また、前記昇降部材２７には、下向きに設けられたシリンダ２８のシリンダ軸２９が接続され、シリンダ２８の伸縮により、ローラ２３、２４に挟持された支持円板２２が昇降されるようになっており、前記シート押え１２は、支持円板２２の昇降に伴って昇降動するようになっている。また、シート押え１２が回動した際は、前記ローラ２３、２４の回転により、支持円板２２の回動が許容されるようになっている。

前記シリンダ２８は、裁断ヘッド１０の前端部に立設された固定板３１に固定され、この固定板３１は固定枠３０を介してヘッド固定枠９に固定されており、このシリンダ２８の伸縮によってシート押え１２が、ヘッド固定枠９に対して昇降自在になっている。また、シリンダ２８のストロークは、各種のシート材７の厚みに対応できるよう、少なくとも剛毛３の表面に達するようにしておく。なお、このシート押え１２は、シート材７の材質によって、シート材７を押圧するようにするか、当接させるだけか、あるいは、シート材７から少し離間させるかによって、適宜ストロークを調整することができる。

また、支持円板２２の下面には、鉛直方向にストッパ２５が設けられ、このストッパ２５の長さを調節することで支持円板２２と所定距離開けてストッパ２５が回動部材６６の上面と接するようになっている。

このようにストッパ２５を設けることで、シート押え１２の押圧皿２０と裁断刃１１の刃先１１ａが所定距離を保つようになっている。また、裁断刃１１の下降の際に、ストッパ２５が回動部材６６に当接して係合している間は、昇降シリンダ１４と連動しながらシリンダ２８の下方への付勢によってシート押え１２が下降するようになっている。そして、押圧皿２０の底部がシート材７の表面に当接した後は、回動部材６６とストッパ２５が離間して係合が解除され、前記回動部材６６の下降と共に裁断刃１１がシート押え１２とは独立して下降するようになっている。

また、前記昇降枠１３の上昇に伴う裁断刃１１の上昇により裁断刃１１がシート材７から抜けた後、ストッパ２５が再び回動部材６６の上面と当接する。そして、ストッパ２５が回動部材６６と当接した後は裁断刃１１の上昇と共にシート押え１２も上昇していくことになる。

前記昇降部材２７の側面には検出板固定枠３２が設けられ、その先端に被検出部位となる検出板３３が設けられており、この検出板３３と対向するように検出手段としてのセンサ３４が設けられている。このセンサ３４は、昇降枠１３に設けられたセンサ固定枠３５の先端に固定されている。即ち、このセンサ３４は、昇降枠１３と共に昇降動し、他方検出板３３は、シート押え１２と共に前記センサ３４とは独立分離して昇降動するようになっている。

上記センサ３４は、検出板３３を検出することで裁断刃１１とシート押え１２との相対的な位置関係を検出するようになっている。前記センサ３４は、検出板３３を検出するように磁気等を利用した近接センサを好ましく使用できるが、これに限定されず、光学センサ等の各種センサを使用できる。

上記センサ３４は、裁断刃１１の刃先１１ａがシート押え１２の押圧皿２０の底面から所定距離開いた状態で検出板３３を検出するように設けられる。そして、このセンサ３４が検出板３３を検出した際に裁断刃１１の上昇を停止させて、パターン間の裁断ヘッド１０の移動を可能にせしめる制御を制御部（図示しない）で行なうようにすれば、裁断ヘッド１０がパターン間を移動する際に必要以上のストロークで裁断刃１１を上昇させる必要がなくなり、効率良い裁断が行えることになる。

本発明のシート材裁断装置１の構成は、上記の通りであり、次に裁断ヘッド１０の動作について図６乃至図８に基づいて以下に説明する。

図６乃至図８は、理解が容易なように上記裁断ヘッド１０を模式的に簡略化して描いている。

図６（ａ）は、昇降枠１３が最上昇端（第１位置）にあり、シート押え１２の押圧皿２０の底面がシート材７表面から離間した上昇端にある状態を表す。即ち、裁断刃１１の昇降手段である昇降シリンダ１４は伸長状態にあり、シート押え１２のシリンダ２８は収縮状態にある。また、ストッパ２５は、回動部材６６の上面に当接し、昇降シリンダ１４によりシリンダ２８の下方向の付勢に抗してシリンダ２８を圧縮状態にしている。また、センサ３４は検出板３３の上端付近を検出した状態となっており、裁断刃１１は、少なくともシート材７を非裁断状態にあることを制御部（図示しない）で判断している。

図６（ｂ）は、昇降シリンダ１４を収縮させて裁断刃１１を下降させていく状態を表す。この時、ストッパ２５は、回動部材６６の上面と当接しており、シリンダ２８は、下方向に付勢されているので、支持円板２２がローラ２３、２４に挟持されながら、昇降枠１３と一体に下降していく。即ち、シート押え１２が昇降枠１３と共に下降していくことになる。

上記のようにシート押え１２と昇降枠１３が下降しながら、シート押え１２の押圧皿２０の底面がシート材７（便宜上、ビニールシート８は省略している）の表面に接触する。この時、裁断刃１１は、シート押え１２の押圧皿２０の底面から離間した状態にあり、センサ３４は検出板３３の上端付近を検出した状態にある。

図７（ｃ）は、さらに昇降枠１３が下降して、シート材７を貫通し、剛毛３内に裁断刃１１が挿入された状態（第２位置）を表す。この時、ストッパ２５と回動部材６６が離間し、シート押え１２の押圧皿２０の底面は、シート材７の表面に当接したまま、昇降枠１３のみが昇降シリンダ１４の収縮で下降していく。この時、裁断刃１１が、前記昇降枠１３と共に下降してシート押え１２の押圧皿２０の開口部（図示しない）を貫通することで、押圧皿２０の底面よりも下方に位置するので、昇降枠１３の下降と一体にセンサ３４が下降する。また、検出板３３はシート押え１２がシート材７の表面で接触して停止した状態のため、センサ３４では検出板３３が検出されない。即ち、裁断中であると判断し、裁断ヘッド１０のパターン間の移動が行なえない状態であると制御部で認識する。また、この状態で裁断刃往復動機構４０を作用させて裁断刃１１を上下に往復動させながら、所望の形状にシート材７の裁断を行う。

図７（ｄ）は、パターンの裁断が終わり、次のパターンに移動するために昇降枠１３を上昇させ、裁断刃１１がシート材７から引き抜かれた状態を表す。この時、センサ３４が未だ検出板３３を検出していないので、昇降シリンダ１４が伸長を続け、裁断刃１１が上昇していく。また、ストッパ２５も未だ回動部材６６と離間した状態にあるので、シート押え１２は、シリンダ２８によってシート材７の表面に当接した下後端にあり、シート押え１２は、上昇しない。

図８（ｅ）は、１パターンの裁断が終了し、次のパターンに裁断ヘッド１０を移動させる状態を表し、図７（ｄ）の状態からセンサ３４が検出板３３を検出するまで、さらに昇降シリンダ１４を伸長させて昇降枠１３を上昇させる。センサ３４が検出板３３を検出した時、昇降シリンダ１４に内蔵されたストッパ（図示しない）を作用させて昇降枠１３の上昇を停止させる。昇降シリンダ１４を最大伸長状態よりも手前で停止させるためである。

上記の状態で昇降枠１３の上昇を停止させることで裁断刃１１の上昇を停止させると、裁断刃１１の刃先１１ａが、シート押え１２の押圧皿２０の底面から距離ｄだけ離れた状態（第３位置）となる。この状態で、センサ３４が検出板３３を検出しているので、少なくとも刃先１１ａがシート材７の内部には無いと判断し、裁断ヘッド１０の次のパターンへの移動を許容するように制御部で制御を行う。

このように、シート押え１２の押圧皿２０と裁断刃１１の相対的な位置関係が認識できるので、絶えず、シート押え１２の押圧皿２０の底面から裁断刃１１の刃先１１ａが所定距離ｄだけ開いていることを認識できる。即ち、パターン間の移動の際に何らシート材７の厚みを測定することなく、また、予めシート材７の厚み情報を制御部に入力せずとも、シート押え１２をシート材７の表面に追従させながら、パターン間の移動時には最小限の裁断刃１１の上昇にできるので、効率的な裁断が行える。

なお、上記シート押え１２の押圧皿２０の底面と刃先１１ａの間隔の距離ｄは、センサ３４と検出板３３との相対的な位置を調整することで適宜設定できる。例えば、距離ｄをゼロに設定すれば最小の裁断刃１１の上昇量となり、図７（ｄ）の状態が第３位置となる。また、シリンダ２８のストロークを調節することで、シート押え１２の押圧皿２０をシート材７に押圧するようにしたり、シート材７の表面から離間した状態にすることもでき、これは、シート材７の材質等で適宜選定することができる。

本発明のシート材裁断装置は、以上の構成であるが、発明の範囲内で適宜変更できる。

例えば、裁断刃１１の昇降手段にシリンダを用いたが、パルスモータ等で適宜位置で停止させるようにしても良く、シート押え１２の付勢手段にシリンダを用いているが、一定力で付勢できるものであればバネ等の弾性部材であっても良い。

また、検出板３３を使用せずとも、シート押え１２と裁断刃１１の相対的な位置を検出できるものであれば各種のものが使用できる。また、検出板３３を昇降枠１３に設け、センサ３４をシート押え１２と共に昇降動するようにシート押え機構に設けて構成しても良い。また、本実施形態においてはシート押え１２の上端付近を検出するようにしているが、シート押え１２の押圧皿２０の底面と裁断刃１１の刃先１１ａが所定距離開いていることを検出できるものであれば、相当する位置にセンサ３４を設けることができる。

また、ストッパ２５のストロークは、裁断刃１１とシート押え１２の間隔を規制して、例えば、裁断刃１１を自動研磨する場合のようにシート押え１２から所定距離裁断刃１１の間隔を開けたい場合に調整すれば良い。

１ シート材裁断装置
２ 裁断テーブル
３ 剛毛
４ Ｙビーム
５ レール
６ レール
７ シート材
８ ビニールシート
９ ヘッド固定枠
９ａ 立設部
９ｂ 後方延設部
９ｃ 開口部
１０ 裁断ヘッド
１１ 裁断刃
１１ａ 刃先
１２ シート押え
１３ 昇降枠
１３ａ 突出部
１４ 昇降シリンダ
１５ シリンダ軸
１６ 固定枠
１７ ガイド軸
１８ スライドガイド
１９ 側板
２０ 押圧皿
２１ 支柱
２２ 支持円板
２３ ローラ
２４ ローラ
２５ ストッパ
２６ ローラ支持板
２７ 昇降部材
２８ シリンダ
２９ シリンダ軸
３０ 固定枠
３１ 固定板
３２ 検出板固定枠
３３ 検出板
３４ センサ
３５ センサ固定枠
３６ カバー
３７ スライドガイド
３８ スライドガイド
４０ 裁断刃往復動機構
４１ 支持板
４２ 固定枠
４３ モータ
４４ カップリング
４５ 駆動軸
４６ 駆動プーリ
４６ａ ウエイト
４７ａ アイドルプーリ
４７ｂ アイドルプーリ
４８ａ 従動プーリ
４８ｂ 従動プーリ
４９ａ ウエイト
４９ｂ ウエイト
５０ タイミングベルト
５１ 偏心軸
５２ コンロッド
５３ ベアリング
５４ リンク棒
６２ スライドガイド
６３ ツイストロッド
６５ 支持枠
６６ 回動部材
６７ ベアリング
６８ スライドガイド
６９ スイベル機構
７０ 歯車
７１ モータ
７２ モータ固定板
７３ 歯車
７９ 裁断刃回動機構
８０ 裁断機本体
８１ シート押え機構

Claims (4)

1. 剛毛が敷設された裁断テーブル面上にシート材を吸引保持しておき、前記裁断テーブル面上を移動自在となる裁断ヘッドで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において、
   前記裁断ヘッドは、
   Ｘ方向に移動自在となるＹビームに沿って移動自在に設けた裁断ヘッド固定枠と、
   シート材の浮き上がりを防止するシート押えを有するシート押え機構と、
   前記裁断ヘッド固定枠に昇降自在に設けた昇降枠と、
   前記昇降枠に設けられ裁断刃を上下に往復動させる裁断刃往復動機構と、
   前記昇降枠を最上昇端の第１位置と前記裁断刃が前記シート材を貫通して剛毛内に挿入状態となる最下降端の第２位置との間を昇降させる裁断刃昇降手段と、
   被検出部及び前記被検出部と近接することで前記被検出部を検出する検出手段と、を備え、
   前記シート押え機構は、
   裁断するシート材を押圧するシート押えと、
   前記昇降枠とは分離して前記ヘッド固定枠に設けられると共に前記シート押えの底面がシート材表面から離間した上昇端とシート材表面に接する下降端との間で昇降させるシート押え昇降手段と、を備え、
   前記被検出部及び前記検出手段は、一方が前記シート押えと一体に昇降するようにシート押え機構に設けられ、他方が前記昇降枠に一体に昇降するように設けられ、
   前記検出手段及び被検出部は、前記第１位置と第２位置との間で裁断刃の刃先がシート押えの底面と所定の間隔を開けて位置する第３位置を検出するように配置され、
   前記昇降枠が第３位置まで上昇した際に、前記被検出部が検出手段によって検出されることで昇降枠の上昇を停止させて前記裁断ヘッドの裁断パターン間の移動を可能にせしめるようにしたことを特徴とするシート材の裁断装置。
2. 前記シート押えは、
   下降時にシート材の表面にその底面が接離する押圧皿と、
   前記押圧皿に立設された支柱と、
   前記支柱の上端部を保持する支持円板と、を備え、
   前記昇降枠に、裁断刃及びシート押えのＺ軸回りの回動と前記裁断刃の上下の往復動及びシート押えのＺ軸方向に沿った昇降動を許容する回動部材を、前記支持円板と押圧皿との間に位置するように軸支し、
   前記支持円板は、その下面に前記回動部材に接離可能なストッパが設けられ、
   前記昇降枠が昇降動する際に前記ストッパが、前記回動部材と接している間は、昇降枠と一体に前記シート押えが昇降し、前記押圧皿がシート材の表面と当接した後、前記昇降枠が下降する際には、前記ストッパと回動部材の上面とが離間して昇降枠のみが下降するようにしたことを特徴とする請求項１記載のシート材の裁断装置。
3. 剛毛で形成された裁断テーブルの表面に吸引保持されたシート材を、予め設計された裁断パターンに従って裁断ヘッドを移動させながら所望の形状に裁断するシート材の裁断方法において、
   前記裁断ヘッドは、前記シート材の浮き上がりを防止するシート押えを有するシート押え機構と、前記シート材を裁断する裁断刃が設けられた昇降枠と、前記昇降枠を最上昇端の第１位置と前記裁断刃が前記シート材を貫通して剛毛内に挿入状態となる最下降端の第２位置との間を昇降させる裁断刃昇降手段とを備え、
   前記シート押え機構は、前記シート押えの底面が前記シート材表面から離間した上昇端と前記シート材表面に接する下降端との間で昇降させるシート押え昇降手段を備え、
   前記シート押えの底面が前記シート材の表面に接触するまで前記シート押えを下降させると共に、前記裁断刃を前記第２位置まで下降させて、前記シート材を裁断することで１の裁断パターンの裁断が終了した後、
   前記裁断刃を上昇させ、前記第１位置と前記第２位置との間で前記裁断刃の刃先が前記シート押えの底面と所定の間隔を開けて位置する第３位置で前記裁断刃の上昇を停止して、前記裁断ヘッドを次の裁断パターンへ移動させることを特徴とするシート材の裁断方法。
4. 前記裁断刃は、
   前記シート押えの底面が前記シート材の表面と接触するまでは、前記シート押えと共に昇降し、
   前記シート押えの底面が前記シート材の表面と接触した後は、単独で昇降することを特徴とする請求項３記載のシート材の裁断方法。

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