JP6177286B2 - 裁断機 - Google Patents

Description

本発明は、シート材を裁断テーブル上で裁断し、シート材から複数のパーツを切出す裁断機に関する。

従来から、通気性を有する布地などのシート材を裁断機で裁断する際には、複数枚積層したシート材の表面を密閉シートで覆い、裁断テーブルの下部から吸引してシート材を裁断テーブル上に固定している（たとえば特許文献１参照）。裁断テーブルは、搬送機能を有し、密閉シートで覆ったシート材を搬送によって搬入して、裁断中は搬送を停止し、裁断後に搬送を再開してシート材を搬出する。シート材の裁断では、裁断テーブルの表面に沿ってＸ軸とＹ軸との二次元に移動する裁断ヘッドに設ける裁断刃によって各パーツの外形を切断する。裁断ヘッドは、搬送方向に平行なＸ軸に沿って走行し、Ｘ軸に垂直なＹ軸方向に延びるＹビームに、Ｙ軸方向に走行可能な状態で支持される。裁断刃によるシート材の裁断は、搬出側のパーツから搬入側のパーツに向って進行するように行われる。

裁断刃は、シート材とともに密閉シートを切断するので、切断したパーツの外形部分から空気が流入し、シート材を固定する吸引圧が減少する。なお、吸引圧は、大気圧を基準とするゲージ圧では負圧となる吸引の圧力の絶対値で示すものとする。吸引圧を発生させるブロワの出力を増大させれば、吸引圧の減少をある程度まで補うように補正することができるけれども、裁断が進行して切断した部分が増えると、補正が困難になる。特許文献１に開示されている裁断装置では、裁断済みのシート材を、搬出側から密閉性の上敷きシートで覆い、切断した部分からの空気の流入を停止させ、吸引圧の減少を防ぐ。

特開２０１５−７７６４４号公報

特許文献１の上敷きシートは、一端を裁断テーブルの搬出側に固定し、他端を巻付けたロールをＹビームの走行とは独立してＸ軸方向に移動させ、裁断済のシート材の表面を覆う。特許文献１より以前の技術では、上敷きシートのロールをＹビームに設けるようにしていた。Ｙビームは、パーツの裁断に伴う裁断ヘッドのＸ軸方向への移動に伴い、Ｘ軸方向に走行するので、上敷きシートが裁断済みのパーツ外形を塞いだり開口したりを繰返すため、吸引圧が安定しなかった。吸引圧を発生するブロワを制御しても、ブロワの応答性の遅れがあり、吸引圧の減少に対してＰＩＤ制御を行っても目的の圧力に達するまでに時間がかかってしまう。また、ブロワの吸引を強くして目的の圧力に達した直後に、裁断ヘッドの移動により開口部分が塞がれると、逆に吸引圧が高過ぎることになる。特許文献１の発明では、上敷きシートのロールを移動させる部材をＹビームとは別に設けることで、上敷きシート他端のＸ軸方向の移動を抑え、圧力変動を低減することができる。しかしながら、上敷きシートのロールをＹビームとは別に移動させる構成が必要となるために、裁断機としてのコストが上昇してしまう。

大出力のブロワを使用すれば、上敷きシートを使用しないでも、裁断による空気流入の増加をブロワの出力増大で補正することは可能である。しかしながら、ブロワの消費エネルギーやコストも上昇するとともに、裁断機が稼働する間の騒音も大きくなってしまう。

本発明の目的は、上敷きシートを使用しないでも、吸引圧の発生に要するエネルギーとコストとを低減可能な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ヘッドとを備える裁断機で、搬送機能を有する裁断テーブル上に、複数のパーツを裁断すべきシート材を密閉シートで覆う状態で吸引して固定し、裁断テーブルの表面に沿って移動する裁断ヘッドが有する裁断刃で、予め設定される裁断データに従って、搬送方向の下流側となる搬出側から上流側となる搬入側に順次パーツを裁断する裁断機において、
裁断テーブル上のシート材を固定する吸引圧を発生するブロワと、
吸引圧を検出するセンサと、
センサによって検出される吸引圧を監視する監視手段と、
監視手段が監視する吸引圧に基づき、吸引圧が減少して基準の吸引圧よりも低下すると、パーツの裁断を終了した部分のシート材のうちの少なくとも一部を搬出側に搬送するように制御する制御手段とを含む、
ことを特徴とする裁断機である。

また本発明は、前記センサによって検出される吸引圧の減少時に、前記ブロワの出力を増大させて吸引圧を補正する補正手段をさらに含む、
ことを特徴とする。

また本発明は、前記裁断データで、前記シート材から裁断の対象となる複数のパーツが前記搬送方向と搬送方向に垂直な幅方向とに配列するように設定しておき、
前記制御手段は、前記搬出側への搬送を、幅方向に並ぶパーツの列を基準に行うように制御する、
ことを特徴とする。

また本発明は、前記基準の吸引圧として、前記シート材を前記搬出側に搬送することを考慮すべき第１の基準とともに、必ず搬送すべき吸引圧の低下の限界としての第２の基準を設定しておき、
前記幅方向に並ぶパーツを裁断中に、前記監視手段によって監視する前記吸引圧が第１の基準よりも低下すると、
前記制御手段は、
前記裁断データに基づき、幅方向に並ぶパーツについて残りの裁断長さから、裁断を続ける場合の吸引圧の低下を予測し、
予測した吸引圧が第２の基準まで低下しなければ裁断を継続し、
吸引圧が第２の基準よりも低下すれば裁断を一時中断して、搬出可能な範囲のパーツを搬送する、
ように制御する
ことを特徴とする。

また本発明で、前記制御手段は、前記シート材の搬送を、前記裁断刃でシート材を裁断しながら行うように制御する、
ことを特徴とする。

また本発明で、前記裁断の対象となるパーツには、前記搬送方向に長い長尺パーツを含み、
前記制御手段は、
長尺パーツを先に裁断して、
前記吸引圧の低下に基づくシート材の搬送は、長尺パーツを除く他のパーツの裁断の際に行うように制御する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、搬送機能を有する裁断テーブル上に、複数のパーツを裁断すべきシート材を密閉シートで覆う状態で吸引して固定し、裁断テーブル上にシート材を固定する吸引圧をセンサで検出して監視手段が監視する。裁断が進行すると、裁断を終了したパーツの外形部分から流入する空気が増えて吸引圧が減少する。制御手段は、監視手段が監視する吸引圧が減少して基準の吸引圧よりも低下すると、パーツの裁断を終了した部分のシート材のうちの少なくとも一部を搬出側に搬送するように制御するので、流入する空気を減らして、吸引圧の低下を防ぐことができる。上敷きシートが不要で、吸引圧の低下を大出力で補正する必要もないので、吸引圧の発生に要するエネルギーと使用する機器のコストとを低減可能である。

また本発明によれば、吸引圧の減少時に、ブロワの出力を補正手段によって増大させて吸引圧を補正することができる。

また本発明によれば、裁断が終了したパーツの列を基準に、吸引圧の低下を補正するためのシート材の搬送を行うので、パーツに対する裁断が途中の状態で搬送することを避けることができる。

また本発明によれば、シート材を搬出側に搬送することを考慮すべき第１の基準とともに、必ず搬送すべき吸引圧の低下の限界としての第２の基準を設定しておく。幅方向に並ぶパーツを裁断中に、吸引圧が第１の基準よりも低下すると、制御手段は、裁断データに基づき、幅方向に並ぶパーツについて残りの裁断長さから、裁断を続ける場合の吸引圧の低下を予測する。制御手段は、予測した吸引圧が第２の基準まで低下しなければ裁断を継続し、吸引圧が第２の基準よりも低下すれば裁断を一時中断して、搬出可能な範囲のパーツを搬送する。吸引圧の低下を予測せずに裁断を続けた場合、吸引圧が第２の基準まで低下した時点で裁断を停止してシート材を搬送することになり、予測の結果に従って早い段階でシート材を搬送する場合に比較して、吸引圧の減少を補うブロワの出力増大が必要となる。吸引圧が第２の基準まで低下すると予測してシート材を先行して搬送することにより、ブロワの消費電力を低減することができる。

また本発明によれば、シート材の搬送を、裁断刃でシート材を裁断しながら行うので、裁断の中断を避けることができる。

また本発明によれば、裁断の対象となるパーツに搬送方向に長い長尺パーツを含む場合に、長尺パーツを先に裁断し、吸引圧の低下を防ぐ搬送は、長尺パーツを除く他のパーツの裁断の際に行う。搬出側から搬入側に順次パーツを裁断すると、長尺パーツを後から裁断することになり、シート材の搬送による吸引圧の低下防止を行えないけれども、裁断順序を変えて、吸引圧の低下を防ぐことができる。

図１は、本発明の一実施例としての裁断機１の概略的な構成を示すブロック図である。 図２は、図１の裁断機１によってシート材２０から裁断されるパーツ２１，２２，…の配置と、シート材２０を搬送するタイミングの例を示す簡略化した平面図である。 図３は、図１の裁断機１によって、図２のようなシート材２０からパーツ２１，２２，…を裁断する際の制御を概略的に示すフローチャートである。 図４は、図１の裁断機１によって、シート材３０から長尺パーツ３１と他のパーツ３２，３３，…とを裁断する場合の裁断についての考え方を示す簡略化した平面図である。

以下、図１から図４で、本発明の一実施例としての裁断機１の構成および裁断の際に行う吸引圧低下防止のための搬送について示す。ただし、説明対象の図には記載されていない部分について、他の図に記載される参照符を付して言及する場合がある。

図１は、本発明の一実施例としての裁断機１の概略的な構成を示す。裁断機１は、裁断テーブル２と裁断ヘッド３とを備える。裁断テーブル２は、複数のパーツを裁断すべきシート材を密閉シートで覆う状態で吸引して固定する機能を有する。裁断ヘッド３は、裁断テーブル２の表面に沿って移動する。裁断テーブル２の表面は、通気性を有する剛毛ブラシやフェルトによるコンベア４として形成され、積層したシート材を搬送することができる。裁断テーブル２でコンベア４の下方には、ブロワ５が設けられ、空気を吸引して、密閉シートで覆うシート材をコンベア４の表面に吸引する。吸引圧を検出するため、コンベア４の下方にはセンサ６が設けられている。Ｙビーム７は、コンベア４の表面に沿って、搬送方向となるＸ軸方向に走行し、Ｘ軸方向に垂直なＹ軸方向に延びる。裁断ヘッド３は、Ｙビーム７で支持され、Ｙ軸方向に移動し、シート材を裁断するための裁断刃８を有する。コンベア４の搬送方向の上流側である搬入側には搬入台９、下流側である搬出側には搬出台１０がそれぞれ設けられる。

裁断機１は、内蔵する制御装置のコンピュータをプログラムに従って動作させて実現する、制御手段１１、入力手段１２、補正手段１３および監視手段１４を含む。制御手段１１は、裁断機１の全体的な制御を行うとともに、吸引圧低下防止のための搬送の制御も自動的に行う。入力手段１２は、シート材からパーツを裁断するために必要な裁断データの入力を、たとえばＬＡＮ回線を介したり、記憶媒体を介したりして行う。裁断データは、シート材２０から裁断するパーツの配置を決めるマーキング作業によって設定される。補正手段１３は、センサ６によって検出される吸引圧の減少時に、ブロワ５の出力を増大させて吸引圧を補正する。ブロワ５は、シート材の裁断開始時には出力を低下させておき、裁断したパーツの外形部分からの空気流入による吸引圧の減少時の補正に対する出力増大の余地を残しておく。監視手段１４は、補正手段１３に入力されるセンサ６の出力から吸引圧を監視する。制御手段１１は、吸引圧減少防止のための搬送の制御として、監視手段１４が監視する吸引圧に基づき、吸引圧が基準よりも低下すると、パーツの裁断を終了した部分のシート材のうちの少なくとも一部を搬出側に搬送するような制御を自動的に行う。吸引圧が基準よりも低下すると、裁断を終了したパーツの外形のうちの少なくとも一部を搬出側に搬送するように制御するので、吸引力が作用するコンベア４外に搬出されて流入する空気を減らし、吸引圧の減少を防いで基準よりも低下しないようにすることができる。特許文献１のような上敷きシートは不要であり、吸引圧の減少の補正を大出力のブロワ５で行う必要もないので、吸引圧の発生に要するエネルギーと使用する機器のコストとを低減することができる。

裁断テーブル２でシート材を搬送して保持するコンベア４上にシート材を搬入する際には、シート材を空気不透過性の樹脂フィルムなどの密閉シートで覆う必要がある。裁断機１では、搬入側に密閉シートロール１５を設け、積層したシート材を搬入する際に、密閉シートで覆うことができる。シート材を積層する延反機などで、密閉シートで覆うようにする場合は、密閉シートロール１５は不要となる。

図２は、図１の裁断機１によってシート材２０から裁断されるパーツ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９の配置と、シート材２０を搬送するタイミングの例を示す。シート材２０から複数のパーツ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９を裁断する場合、裁断データは、搬送方向であるＸ軸方向と搬送方向に垂直な幅方向であるＹ軸方向とに配列するように設定しておく。シート材２０の搬出側の一角には、裁断原点２０ｘｙ０を設定する。パーツ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９を裁断する順序は、裁断原点２０ｘｙ０から、Ｙ軸方向の列を基準に、Ｘ軸方向について搬出側から搬入側に進行するように設定し、各パーツ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９を裁断しながら、監視手段１４は吸引圧を監視する。

図３は、図１の裁断機１の制御手段１１によって行う制御の手順を概略的に示す。ただし、ブロワ５は、少なくとも１列のパーツ２１，２２，２３を裁断する際の吸引圧の低下を補正可能な程度には、出力に余裕があるものとする。特許文献１のように上敷きシートで覆うことが可能な場合も、一列のパーツ２１，２２，２３の裁断が終了するまでは覆うことができないので、ブロワの出力には同様な余裕が必要となる。

制御の開始後、ステップｓ１では、一列目のパーツ２１，２２，２３を順次裁断し、ステップｓ２で一列目のパーツ裁断完了か否かを判断する。一列目のパーツ２１，２２，２３の裁断完了と判断されると、ステップｓ３で次のパーツの裁断を行いながら、吸引圧の監視も行う。ステップｓ４では、吸引圧が第１の基準よりも低下しているか否かを判断する。第１の基準は、シート材２０を搬出側に搬送することを考慮する必要が生じるまで低下した吸引圧とするけれども、この吸引圧でも裁断には支障が生じない範囲に設定するので、シート材２０の材質や積層枚数、ブロワ５の出力などによって変動しうる。吸引圧が第１の基準まで低下していなければ、ステップｓ３に戻り、次のパーツを裁断する。

ステップｓ４で吸引圧が第１の基準よりも低下していると判断するときは、ステップｓ５で、裁断中のパーツと同列に未裁断のパーツが残っているか否かを、裁断データに基づいて判断する。残っていると判断するときは、ステップｓ６で同列の未裁断パーツを裁断したときの吸引圧の低下を、これらのパーツの外形部分の長さに基づいて予測する。次にステップｓ７で、吸引圧の予測値が第２の基準よりも低下するか否かを判断する。第２の基準は、ブロワ５の出力を増大させる補正を行っても、裁断不良が生じうる程度に低下する吸引圧とする。

ステップｓ７で、予測値が第２の基準まで低下しないと判断するときは、ステップｓ８で、当該列で残っている未裁断パーツを裁断し、当該列までシート材２０を搬送する。ステップｓ７で、予測値が第２の基準よりも低下していると判断するときは、ステップｓ９で、当該列の前の列までシート材２０を搬送する。なお、ステップｓ５で、裁断中のパーツと同列に未裁断のパーツが残っていないと判断するときは、裁断中のパーツを切り終えた時点で当該列の裁断が終了したこととなり、ステップｓ１０で当該列までシート材２０を搬送する。以上のような制御で、列を基準とするシート材２０の搬送による吸引圧低下防止を、搬送の頻度を上げないで行うことができる。

ステップｓ８、ステップｓ９およびステップｓ１０が終了すると、ステップｓ１１で、パーツの裁断が終了しているか否かを判断する。終了していないと判断するときは、ステップｓ３に戻り、次のパーツの裁断を行う。全てのパーツの裁断が終了と判断するときは、制御も終了する。

なお、シート材２０が裁断可能なコンベア４上に載せる１マークの範囲よりも長い場合、搬入側にはマーク２０Ｍ外にも裁断すべきパーツが存在する。吸引圧の減少を防ぐように行うシート材２０の搬送とともに、マーク２０Ｍ外の部分のシート材２０もコンベア４上に搬送され、順次裁断の対象となる。ステップｓ１１の判断は、マーク２０Ｍ外の部分も含めて行う。

以上のような制御では、吸引圧の低下を、搬送することを考慮すべき第１の基準と、搬送すべき第２の基準とに基づいて判断しているけれども、必ず搬送すべき第２の基準のみで判断することもできる。この場合、ステップｓ４では、第２の基準に基づく判断を行い、吸引圧が基準よりも低下すると判断されると、ステップｓ９に移行するようにしておけばよい。

以下、図２のシート材２０で、８番目のパーツ２８の裁断中に吸引圧が第１の基準よりも低下する場合を想定する。吸引圧の予測は、３列目で残る未裁断のパーツ２９まで裁断する場合について行う。予測値が第２の基準よりも低下すると判断すれば、シート材送りライン２０ａまでの２列分を搬出側に搬送する。この搬送によって、１列目のパーツ２１，２２，２３と２列目のパーツ２４，２５，２６で裁断された外形部分からの空気流入による吸引圧の減少が無くなるので、吸引圧を回復させることができる。予測値が第２の基準よりも低下しないと判断すれば、３列目のパーツ２７，２８，２９の裁断後に、３列分のシート材２０を搬出側に搬送するので、シート材送りライン２０ａまでの２列分を搬送するよりも、搬送の頻度を小さくして、搬送による裁断効率の低下を抑えることができる。なお、裁断効率の低下は、裁断中に裁断刃８をシート材２０から離間させる際に生じる裁断工程の中断に起因する。Ｙビーム７の走行による裁断ヘッド３の移動をシート材２０の搬送と同期するように制御すれば、シート材２０を搬送しながら裁断を続けることも可能である。

図４は、図１の裁断機１によって、シート材３０から長尺パーツ３１と他のパーツ３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０，…とを裁断する場合の裁断についての考え方を示す。図４（ａ）に示すようなマーキングデータとして、シート材３０から、長尺パーツ３１と他のパーツ３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０，…とを裁断すべきことが設定されているものとする。シート材３０の右下隅が裁断原点であれば、パーツ３２から順に裁断が進行するけれども、裁断機１の制御手段１１は、長尺パーツ３１から裁断を開始するように自動的に制御する。図４（ｂ）に示すように、長尺パーツ３１の裁断後に、パーツ３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０，…を順次裁断することによって、吸引圧を監視しながら、吸引圧の低下をシート材３０の搬送で防ぐことができる。図４（ｃ）に示すように、長尺パーツ３１の裁断をパーツ３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０，…よりも後にすると、長尺パーツ３１の裁断が終了するまで、パーツ３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０，…の裁断によって生じる空気の流入による吸引圧の低下を防ぐためのシート材３０の搬送を行うことができない。なお、図４（ｂ）のように、長尺パーツ３１を先に裁断すると、長尺パーツ３１の外形部分からの空気の流入による吸引圧の減少があるので、吸引圧の減少を補正可能な程度、ブロワ５の出力を大きくしておく必要がある。

以上の実施例では、吸引圧の監視をセンサ６の出力に基づいて行っているけれども、裁断データに基づき、裁断したパーツについて外形部分の長さから吸引圧の低下を推定することもできる。また、シート材２０の表面の高さ（厚み）から吸引圧を求めてもよい。

１ 裁断機
２ 裁断テーブル
３ 裁断ヘッド
４ コンベア
５ ブロワ
６ センサ
８ 裁断刃
１１ 制御手段
１３ 補正手段
１４ 監視手段
２０，３０ シート材
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９；３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０ パーツ
３１ 長尺パーツ

Claims (6)

1. 裁断テーブルと裁断ヘッドとを備える裁断機で、搬送機能を有する裁断テーブル上に、複数のパーツを裁断すべきシート材を密閉シートで覆う状態で吸引して固定し、裁断テーブルの表面に沿って移動する裁断ヘッドが有する裁断刃で、予め設定される裁断データに従って、搬送方向の下流側となる搬出側から上流側となる搬入側に順次パーツを裁断する裁断機において、
   裁断テーブル上のシート材を固定する吸引圧を発生するブロワと、
   吸引圧を検出するセンサと、
   センサによって検出される吸引圧を監視する監視手段と、
   監視手段が監視する吸引圧に基づき、吸引圧が減少して基準の吸引圧よりも低下すると、パーツの裁断を終了した部分のシート材のうちの少なくとも一部を搬出側に搬送するように制御する制御手段とを含む、
   ことを特徴とする裁断機。
2. 前記センサによって検出される吸引圧の減少時に、前記ブロワの出力を増大させて吸引圧を補正する補正手段をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の裁断機。
3. 前記裁断データで、前記シート材から裁断の対象となる複数のパーツが前記搬送方向と搬送方向に垂直な幅方向とに配列するように設定しておき、
   前記制御手段は、前記搬出側への搬送を、幅方向に並ぶパーツの列を基準に行うように制御する、
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の裁断機。
4. 前記基準の吸引圧として、前記シート材を前記搬出側に搬送することを考慮すべき第１の基準とともに、必ず搬送すべき吸引圧の低下の限界としての第２の基準を設定しておき、
   前記幅方向に並ぶパーツを裁断中に、前記監視手段によって監視する前記吸引圧が第１の基準よりも低下すると、
   前記制御手段は、
   前記裁断データに基づき、幅方向に並ぶパーツについて残りの裁断長さから、裁断を続ける場合の吸引圧の低下を予測し、
   予測した吸引圧が第２の基準まで低下しなければ裁断を継続し、
   吸引圧が第２の基準よりも低下すれば裁断を一時中断して、搬出可能な範囲のパーツを搬送する、
   ように制御する
   ことを特徴とする請求項３記載の裁断機。
5. 前記制御手段は、前記シート材の搬送を、前記裁断刃でシート材を裁断しながら行うように制御する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の裁断機。
6. 前記裁断の対象となるパーツには、前記搬送方向に長い長尺パーツを含み、
   前記制御手段は、
   長尺パーツを先に裁断して、
   前記吸引圧の低下に基づくシート材の搬送は、長尺パーツを除く他のパーツの裁断の際に行うように制御する、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の裁断機。

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