JPH0698595B2 - シート状材料を裁断するためのカッターヘッド及びそれに用いるナイフ - Google Patents

シート状材料を裁断するためのカッターヘッド及びそれに用いるナイフ

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JPH0698595B2
JPH0698595B2 JP31475791A JP31475791A JPH0698595B2 JP H0698595 B2 JPH0698595 B2 JP H0698595B2 JP 31475791 A JP31475791 A JP 31475791A JP 31475791 A JP31475791 A JP 31475791A JP H0698595 B2 JPH0698595 B2 JP H0698595B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、支承面上に拡げられた
布地又は他の類似のシート状材料に対してほぼ垂直の軸
線方向に沿ってナイフが上下に往復運動をしてシート状
材料を裁断する装置に用いるカッターヘッド及びそれに
用いるナイフに関する。
【０００２】
【従来の技術】シート状材料を裁断するための従来の装
置として、例えば特公昭５７−１４９６０号、特公昭５
１−４２７９５号、特公昭５６−８７５９号等に開示さ
れたものがある。この種の装置は、ナイフが上下に往復
運動をしつつシート状材料に対して所望の裁断方向に沿
って移動することでシート状材料を所望の形状に裁断す
るものである。
【０００３】このナイフの往復運動は回転モータによっ
てなされ、従って、駆動源である駆動モータの回転運動
をナイフの往復運動に変換する機構が必要である。一般
に、回転運動を往復運動に変換する機構としては、偏心
回転部材にクランクロッドのような剛体の連結リンク部
材を軸受を介して連結したクランク機構が考えられる
が、このクランク機構を用いると装置が大型複雑化し、
慣性質量が大きくなって高速運転に適さない。
【０００４】そこで従来、特公昭４８−４０１５２号や
特公昭５６−８７５９号に開示されるように、駆動モー
タの回転運動をナイフの往復運動に変換する装置とし
て、クランクピンに板ばねのような可撓性部材を連結し
たものを用い、装置を単純化したものが考えられてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、上述の可撓性
部材は実質的に片持梁として撓み、両振りの繰返し曲げ
荷重を受ける。この場合、可撓性部材は片持梁の基端の
所に最大曲げ応力が生じ、そこが他に比べて早く疲労し
て破壊しやすいという問題があった。また、前述のクラ
ンクピンに連結する板ばねには、ナイフの往復運動中に
振動が発生し易く、この振動は板ばねの寿命に悪影響を
及ぼすという問題もあった。さらに、このようなカッタ
ーヘッドにおいて、ナイフと係合してナイフを最小の摩
擦損失でもって所定の方向に沿って往復運動させるガイ
ドも必要とされる。
【０００６】本発明は上述に鑑みて成されたものであっ
て、本発明は、ナイフにおける裁断時の応力集中や過大
な振動の発生を防止し、また摩擦損失の少ないナイフガ
イドを提供するものである。
【０００７】尚、本発明のカッターヘッドは、そのカッ
ターヘッドが裁断対象物であるシート状材料の表面上を
二つの座標軸方向に動くことができるツールキャリッジ
によって担持されている自動裁断機において使用するの
に特に適している。それ故に、以下の説明はそのような
自動裁断機に関連させて記述するが、本発明のカッター
ヘッドはこれに限定されるものではなく、その他のカッ
ターヘッド、例えばカッターを手で裁断方向に進ませる
タイプのヘッドにおいても適用し得るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるカッター
ヘッドは、シート状材料を裁断するためのカッターヘッ
ドであって、ナイフフレームと、上端部をもった上方の
板ばね部分と下方部分と互いに反対側に位置する二つの
側面とを具えた垂直方向に長く延びたナイフと、前記ナ
イフフレームに担持されて前記ナイフの前記下方部分を
垂直なθ軸線に沿って前記ナイフフレームに関して往復
運動するように支持するナイフガイド手段と、前記ナイ
フの前記板ばね部分の前記上端部に連結されると共に水
平軸線を中心に回転可能な偏心部材を有し、前記板ばね
部分の前記上端部は前記偏心部材の各回転の間に前記ナ
イフの前記下方部分を上下に往復運動させるために上下
に移動し且つ前記板ばね部分の撓曲によって前記θ軸線
の一方の側と他方の側との二つの位置の間を横方向に移
動し、前記板ばね部分は前記偏心部材の各回転の間に前
記θ軸線の一方の側の第一の最大撓曲位置及び前記θ軸
線の他方の側の第二の最大撓曲位置を通過するものであ
り、前記ナイフの前記板ばね部分は少なくともその長さ
の一部にわたって断面が長さ方向に沿って徐々に変化し
ており、それによって前記板ばね部分の上端部を前記θ
軸線から隔たった位置まで横方向に偏位させるのに要す
る力が、その断面を前記のようには変化させない場合に
要するであろう力よりも実質的に小さくて済むようにし
たことを特徴とする。
【０００９】さらに、本発明にかかるカッターヘッド
は、前記ナイフの前記板ばね部分が前記第一及び第二の
最大撓曲位置の少なくともその一方を通過するごとにそ
の両端から離れた位置で前記板ばね部分と瞬間的に係合
して前記板ばね部分に振幅の大きな振動が引き起こされ
るのを回避する手段を具えたことを特徴とする。
【００１０】さらに、本発明にかかるカッターヘッド
は、前記ナイフガイド手段は前記θ軸線に関して異なる
垂直レベルに配置された複数対のローラーを有し、それ
が前記ナイフの前記側面に対してその下方部分に沿って
係合することにより前記ナイフを前記垂直レベルのとこ
ろで前記θ軸線に一致させるよう横方向に拘束すること
を特徴とする。
【００１１】また、本発明にかかるナイフは、シート状
材料を裁断するためのカッターヘッドに使用するための
ナイフであって、前記ナイフは垂直方向に長く延びた形
状でその下方部分はその長さの少なくとも一部にわたっ
て尖らされる一方、上端部を有する上方の板ばね部分は
尖らされておらず、前記ナイフは通常は前記下方部分及
び前記板ばね部分が一本の直線の軸線上に位置するもの
であって、前記ナイフの前記板ばね部分は断面長方形で
あって互いに反対側に位置する側面はその間の距離が厚
みとなり、前方端縁と後方端縁との間の距離が幅とな
り、前記幅が前記厚みより大きいナイフにおいて、前記
板ばね部分は少なくともその長さの一部にわたって断面
が長さ方向に沿って徐々に変化しており、それによって
前記下方部分を前記直線の軸線に保持しながら前記上端
部を前記軸線から隔たった位置まで横方向に偏位させる
のに要する力が、その断面を前記のようには変化させな
い場合に要するであろう力よりも実質的に小さくて済む
ようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】本発明のシート材料を裁断するためのカッター
ヘッドに使用するナイフ（請求項１〜４）は、垂直方向
に長く延びた形状であり、ナイフの下方部分は、その長
さの少なくとも一部にわたって尖らされる一方、上端部
を有する上方の板ばね部分は尖らされていない。ナイフ
の板ばね部分は、少なくともその長さの一部にわたって
断面が長さ方向に沿って徐々に変化しており、それによ
ってナイフの下方部分を直線の軸線上に保持しながらナ
イフの上端部を軸線から隔たった位置まで横方向に偏位
させるのに要する力が、ナイフの断面を変化させない場
合に要するであろう力よりも実質的に小さくてすむ。ナ
イフの断面が長さ方向に沿って徐々に変化することによ
り、ナイフの板ばね部分に生じる曲げ応力が減少し、曲
げ応力の大きさが均一化する。本発明のナイフは、クラ
ンクピンにナイフの上端を連結しナイフの下方部分を往
復運動させる単純化されたカッターヘッドに使用して優
れた作用効果を奏する。即ち、本発明のナイフは、ナイ
フの一部のみに両振の繰返し最大曲げ応力が生じて疲労
破戒することがなく、ナイフの長い使用寿命が得られ
る。またカッターヘッドにおいて使用中にナイフの一部
に大きな曲げ応力が付加されないのでナイフの振動を少
なくすることができる。また振動が少ないため摩擦損失
も小さく正確な切断が可能である。本発明のカッターヘ
ッド（請求項５〜９）は、前述のナイフを使用してシー
ト材料を裁断する。本発明のカッターヘッドは、ナイフ
の下方部分を垂直なθ軸線に沿って往復運動されるよう
に支持し、ナイフの板ばね部分の上端部を偏心機構に連
結する。ナイフの上端部は、偏心機構の各回転の間にナ
イフの下方部分を上下に往復運動させるために上下に移
動し且つ板ばね部分の撓曲によってθ軸線の一方の側と
他方の側との２つの位置の間を横方向に移動する。ナイ
フの板ばね部分は、偏心機構の各回転の間にθ軸線の一
方の側の第１の最大撓曲位置及びθ軸線の他方の側の第
２の最大撓曲位置を通過する。本発明のカッターヘッド
は、構造が簡単で小型軽量とすることができ、慣性質量
を小さくできる。それ故、高速運転が可能である。また
前述のナイフを使用するので、ナイフの一部のみに両振
の繰返し最大曲げ応力が生じて疲労破戒することがな
く、ナイフの長い使用寿命が得られる。またカッターヘ
ッドにおいて使用中にナイフの一部に大きな曲げ応力は
付加されないのでナイフの振動を少なくすることができ
る。また振動が少ないため摩擦損失も小さくより正確な
切断が可能である。
【００１３】さらに、ローラーのような停止体がナイフ
の各往復運動サイクルの間にナイフの板ばね部分と僅か
の時間接触あるいは極めて近接することで、その係合位
置にて板ばね部分の振動が妨げられあるいは制限され
る。
【００１４】また、複数対のローラーは最小の摩擦損失
でナイフを所要の位置に拘束して支持する。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の実施例にかかる布地裁断装置
を示しており、布地裁断装置１０はカッターヘッド１２
を有している。カッターヘッド１２の他に主な構成要素
として、布地裁断装置１０は裁断テーブル１４及び数値
制御装置１６を有している。好ましくは、裁断テーブル
１４は裁断すべき材料を所定の位置に固定保持させるた
めの真空発生装置と協働する。このような真空発生装置
は本件出願と同じ発明者の名義で１９８５年５月２２日
に出願されたＵＳ特許出願７３６，８３８号の関連出願
に開示されたものと同様のものでもよい。もっとも、こ
の真空発生装置は本発明には必須のものではないので、
図１においては明瞭にするために省略してある。
【００１６】裁断テーブル１４はその被加工物支持表面
１８が細長い長方形で上方を向き水平に設置されてい
て、裁断すべき材料を拡げた状態で支承する。そのよう
な一枚の材料が符号２０を付されて図示されている。こ
の装置１０は、特に支持表面１８上に拡げられた単層の
シート状材料の裁断、または単一のウェブのシート状材
料を折りたたんで二層としたものの裁断（このような裁
断を「折りたたみものの裁断」という）、または比較的
わずかな数の層から成るシート状材料の積み重ね体の裁
断等に適合した、低価格で軽量かつ高速運転の装置であ
ることを目的としている。しかしながら、本発明は単層
のもの乃至は高さの低い積み重ね体の裁断に必ずしも限
られるわけではなく、どんな高さの積み重ね体、または
どんな数の積層のものの裁断にも適合することができる
ものである。
【００１７】裁断テーブル１４の被加工物支持表面１８
を形成する材料はいろいろのものが考えられるが、いず
れにせよ、それはカッターヘッド１２のナイフが裁断運
動の時に突き刺さることができるようなものである。好
ましくは、支持表面１８はいくつかの起毛材を重ね合わ
せるか或いは起毛材のかたまりをいくつか重ね合わせる
ことによって、１枚の広い起毛ベッドに形成されたもの
である。この例は前述した特許出願第７３６，８３８号
に開示されている。さらに、この起毛は垂直方向に延
び、起毛の長さはナイフの垂直ストロークの長さよりも
大であることが好ましい。そうすれば、ナイフの下端が
裁断運動時にストロークいっぱいに伸びても、ナイフは
起毛ベッドの範囲内に留まってそれから外れないからで
ある。しかし、ナイフが突き刺さることができる支持表
面１８を形成するベッドの特定の構造は本発明にとって
重要なことではなく、したがってこれ以上詳細には説明
しない。
【００１８】カッターヘッド１２の一部はツールキャリ
ッジ２２である。このツールキャリッジ２２は、２本の
ガイドバー２６、２６によってＸキャリッジ２４に支承
されていて、図１に示すようにＹ軸方向に移動すること
ができる。この移動はツールキャリッジ２２に取付けら
れた駆動ベルト２８によって行われる。そして、駆動ベ
ルト２８はツールキャリッジ２２の両端にあるプーリー
に掛け渡されている。このプーリーの一方は、Ｘキャリ
ッジ２４に設けられたサービスモジュール３８に内蔵さ
れたモータによって動力が与えられる。一方、モータは
数値制御装置１６によって制御される。Ｘキャリッジ２
４はその両端のところで裁断テーブル１４の関連側縁部
に沿って延びているガイドレールとラックとの組合せ４
０によって案内されることによって、裁断テーブル１４
に関して移動することができる。Ｘキャリッジ２４はそ
の左右両端にピニオン（図示せず）を備えていて前記ラ
ックと係合し、数値制御装置１６で制御されるサービス
モジュール３８の別のモータによって動力が与えられ
る。したがって、Ｘ軸方向におけるＸキャリッジ２４の
動きと、Ｙ軸方向におけるツールキャリッジ２２の動き
とが合成されることによって、カッターヘッド１２はシ
ート状材料２０に描いた裁断線がどんなものであっても
それを追跡することができる。すなわち、このようにし
てシート状材料２０から望みのパターン小片またはその
他類似の形状を切り出すことができる。この裁断線の一
例として、図では４２の符号を付して示してある。ま
た、あるパターンに裁断された小片は、図では４４の符
号を付して示してある。
【００１９】本実施例にかかるカッターヘッド１２は、
比較的軽量に製作することができるため、相応の大きさ
のモータによって迅速に加速、減速されるとともに、ま
た、保守その他に手間がかからずに済むものであるため
に、費用がかからず、支持表面上に拡げられた材料の高
速裁断に適応することができる。
【００２０】このカッターヘッド１２の構造の理解のた
めに、まず、それにかかる主要部品及びその組合せにつ
いて、図２、図３、図４を参照しながら説明する。これ
らの図面からわかるように、カッターヘッド１２はベー
スフレーム４６を備えている。このベースフレーム４６
は、ツールキャリッジ２２に固定された２本の垂直案内
杆４８、４８をベースフレーム４６に取付けられたスラ
イドベアリング５０、５０が摺動自在に受け入れること
によって支承されている。図２はベースフレーム４６が
ツールキャリッジ２２に関して上昇した位置、すなわち
非裁断位置にあるところを示す。また、図４はベースフ
レーム４６がツールキャリッジ２２に関して下降した位
置、すなわち裁断位置にあるところを示している。空気
圧アクチュエー（図示せず）或いは類似の駆動源がこの
ベースフレーム４６を上記二つの位置の間に移動させる
ために用いられている。図４の側面図からわかるよう
に、ベースフレーム４６は基本的にＵ字形の断面を有す
る部材であって、上方水平壁部５２、下方水平壁部５４
及びそれらを連結する垂直壁部５６を有している。
【００２１】ナイフフレーム５８はベースフレーム４６
によって担持されて、垂直なθ軸線５９を中心にベース
フレーム４６に関して回転する。一方、ナイフフレーム
５８は垂直方向に延びたナイフ６２のためのナイフガイ
ド手段６０、ナイフ往復動機構６４、及びナイフ往復動
機構６４のための伝達機構６６の主要部を担持してい
る。
【００２２】さらに、ベースフレーム４６には二本の垂
直杆７０、７０の下端に取付けられた押圧盤６８が担持
されている。この垂直杆７０、７０はベースフレーム４
６の二つの水平壁部５２及び５４に関して垂直方向に摺
動でき、そして、そのベースフレーム４６に関する下方
向への動きは各垂直杆７０、７０の上端部にあるスプリ
ングクリップ７２によって制限される。螺旋圧縮スプリ
ング７４は、各垂直杆７０の下方部分を取り巻いて、こ
の垂直杆７０と押圧盤６８とをベースフレーム４６に関
して下方に付勢している。図２に示すように、ベースフ
レーム４６が上昇位置にあるときは、押圧盤６８及び垂
直杆７０、７０は、それらの一番下側の位置が、拡げら
れた裁断すべきシート状材料２０の表面よりも上方にく
るようになっている。ベースフレーム４６がその上昇し
た位置から下降した位置に移動すると、押圧盤６８はシ
ート状材料２０と係合する。この押圧盤６８のシート状
材料２０の表面との係合は、ベースフレーム４６が一番
下まで移動する手前で開始し、それから後に続くベース
フレーム４６の下降運動はスプリング７４、７４を圧縮
することとなり、その結果、押圧盤６８はシート状材料
２０に圧接力を与えることとなる。
【００２３】ツールキャリッジ２２はベースフレーム４
６の下方水平壁部５４の下方位置において水平方向に延
びる壁部材７６を備えている。この壁部材７６は、図で
総括的に符号７８を付してある研磨装置を支持してお
り、ベースフレーム４６が図２で示すように上昇して非
裁断位置にあるときに、この研磨装置７８は後で詳述す
るようにナイフ６２の刃を研ぐように作動する。
【００２４】ナイフ６２を往復運動させるためのナイフ
駆動モータは図において符号８０で示されている。本発
明によれば、ナイフ往復動機構６４がナイフ６２ととも
にθ軸線５９を中心として回動しても、このナイフ駆動
モータ８０はベースフレーム４６に固定されて静止して
いる。すなわち、このナイフ駆動モータ８０及び伝達機
構６６の取付けは、ナイフ往復動機構６４とナイフガイ
ド手段６０とを持ったナイフフレーム５８をθ軸線５９
を中心に自由に回動させても、ナイフ駆動モータ８０が
ナイフ往復動機構６４を駆動し得るようなものになって
いる。この取付けに関しては、本発明にかかる技術思想
から逸脱することなくいろいろな方法が考えられるが、
図に示した例では、ナイフ駆動モータ８０はベースフレ
ーム４６の上方水平壁部５２に固着されていて、その出
力軸８２はθ軸線５９と一致している。
【００２５】θ軸線５９を中心として回動できるように
ナイフフレーム５８をベースフレーム４６に装着する手
段は、図４に一番良く示されるように、ナイフフレーム
５８とベースフレーム４６の下方水平壁部５４との間の
主ボールベアリングユニット８４、及びナイフフレーム
５８の上端部とモータ８０の出力軸８２との間に介装さ
れた小さめのベアリングユニット８６等から成ってい
る。ベアリングユニット８６に関し、ナイフ駆動モータ
８０はその出力軸８２をθ軸線５９を中心に回動させる
ためにその出力軸８２を支承するモータ自身の内部ベア
リングを有し、出力軸８２がθ軸線５９から横方向に偏
位するのを防止しているということが理解されよう。し
たがって、ナイフ駆動モータ８０の出力軸８２と協働す
るベアリングユニット８６は、ナイフフレーム５８の上
方部分についてラジアル方向の支承を追加的に与えると
ともに、そのナイフフレーム５８がθ軸線５９を中心と
して回動できるようにしている。
【００２６】ナイフフレーム５８の主たるベアリングユ
ニット８４の下方には歯車８８が取付けられている。こ
の歯車８８が適当な歯車列を介してθモータ９０（図３
参照）によって駆動されることによって、ナイフ６２及
びナイフフレーム５８はθ軸線５９回りのその角度位置
が制御される。このθモータ９０に連結された公知のレ
ゾルバ（図示せず）はフィードバック信号を数値制御装
置１６に発信する。そして、裁断工程においては、この
数値制御装置１６はナイフ６２を常に裁断線の接線に一
致させるようにθモータ９０を制御する。また、後述す
るように、研磨工程においては、このθモータ９０は、
研磨装置７８の研磨ホイール１５６とナイフ６２とを係
合させるため、ナイフ６２をθ軸線５９を中心とする適
当な角度位置に回動させる。
【００２７】ナイフ往復動機構６４はナイフフレーム５
８に支承された入力軸すなわち偏心軸９２（図４参照）
を有している。この偏心軸９２は、ナイフフレーム５８
に関して、θ軸線５９と直交する水平な軸線９４回りに
回転する。偏心軸９２はボールベアリングユニット９６
とローラーベアリングユニット９８によって支承されて
いる。
【００２８】ナイフ駆動モータ８０の出力軸８２の動力
をナイフ往復動機構６４の入力軸９２に伝達するための
伝達機構６６は、ナイフ駆動モータ８０の出力軸８２に
固着された第一のプーリー１００、ナイフ往復動機構６
４の入力軸９２に固着された第二のプーリー１０２、及
びθ軸線５９と軸線９４とを含む平面に対して垂直な共
通の水平軸線１０８を中心に回転するようにナイフフレ
ーム５８に担持された二つの遊転プーリー１０４及び１
０６（図３に最もよく示されている）を有している。こ
れらの二つの遊転プーリー１０４及び１０６は上記平面
を挟んで互いに反対側に位置している。駆動ベルト１１
０が各プーリー１００、１０２、１０４、１０６に掛け
渡されて伝達機構６６を構成している。すなわち、こう
することによって、ナイフ駆動モータ８０の出力軸８２
の回転をナイフ往復動機構６４の入力軸９２に伝達しな
がらも、入力軸９２を伴ってナイフフレーム５８はθ軸
線５９を中心に回動することができる一種の差動伝動が
達成されていることがわかる。
【００２９】ナイフ往復動機構６４は、入力軸９２の他
に、軸線９４からラジアル方向に或る距離偏心して位置
し、カウンターウェイト１１４とともに入力軸９２に固
着された偏心ピン１１２を有している。チャック１１６
が偏心ピン１１２を枢動自在に受容し、このチャック１
１６がナイフ６２の上部を掴んでいる。ナイフ６２はね
じ１１８によってチャック１１６に固定される。チャッ
ク１１６にはカウンターウェイト１２０が取付けられて
いて、ねじ１１８やチャック１１６に関連する部分の重
さをそれで相殺している。
【００３０】ナイフ６２はＭ−２高速度鋼のような金属
からできている。前述したように、このナイフ６２はチ
ャック１１６に直接連結されており、そのために下部の
裁断用の下方部分１２２だけでなく上部の板ばね部分１
２４も有している。ナイフ６２の上部の板ばね部分１２
４は偏心ピン１１２の運動の横方向成分に対応するた
め。θ軸線５９から横方向に弾性偏位する。したがっ
て、この板ばね部分１２４を用いることにより、公知の
カッターヘッドの構造において偏心部材とナイフとを連
結するためによく用いられるようなリンクとベアリング
との剛的な結合を除去している。
【００３１】ナイフ６２の具体的な構造については図１
３〜１８に関連して後で詳細に説明する。ここでは、ナ
イフガイド手段６０がナイフ６２の下方部分１２２に係
合して、ナイフ６２をθ軸線５９に沿って往復運動する
ように拘束するものであることを注記しておく。この拘
束動作のために、ナイフガイド手段６０は複数のローラ
ーを備えている。すなわち、これらのローラーはナイフ
６２と係合してそれを最小の摩擦損失でもって横方向位
置に関して適切な位置に保持する。例えば、図５を参照
すると、ナイフガイド手段６０は三対のローラーを有し
ている。これらのローラーはナイフ６２の側面１２６及
び１２８に対して三つの異なる垂直レベルの位置で係合
し、ナイフ６２がθ軸線５９からそれら三つのレベルの
位置で偏るのを防止している。上方にある二対のローラ
ー１３０、１３０は、ナイフ６２と係合する外輪をベア
リングを介して取付けたものである。また、一番下のロ
ーラー対は二つのローラー１３２、１３２からなってい
る。これらのローラー１３２、１３２の各々は、好まし
くはナイフガイド手段６０の枠体に支持された支持軸に
固定されていて、その支持軸とともに回転するようにす
る。こうすると、各ローラーの安定がよくなるととも
に、回転部品間の軸受表面積が増加する。
【００３２】ナイフガイド手段６０は、ナイフ６２の側
面１２６及び１２８に係合する三対のローラーの他に、
図９及び図１０に示されるように、ナイフ６２の前方端
縁１３６及び後方端縁１３８に係合する一対のローラー
１３４、１３４を含んでいる。これらのローラー１３
４、１３４の各々は関連する軸１４０に固定されてい
る。いずれの側の軸１４０も各々ナイフガイド手段６０
の枠に担持されたインサート１４２によって回転自在の
支承されている。ローラー１３２の場合と同様に、各ロ
ーラー１３４をその軸１４０に固定することは、ローラ
ー１３４の安定性を与え、且つ回転部品間すなわち軸１
４０と二つの関連するインサート１４２との間の軸受表
面積をできるだけ大きくさせる効果をもたらす。
【００３３】図５の例で示したように、ナイフ６２の板
ばね部分１２４は、ナイフガイド手段６０の一番上の対
のローラー１３０、１３０とナイフ往復動機構６４のチ
ャック１１６との間では、実質的に支持されていない状
態にある。このように支持されていない状態にあること
で、ナイフ６２が往復動するときに定常波やその他の振
動が板ばね部分１２４のところに引き起こされる。この
ような振動、特に板ばね部分１２４の共振周波数あるい
はその近傍で発生する振動は、ナイフ６２が停止状態か
ら往復動を始めるとだんだんと振幅が増加し、板ばね部
分１２４にはその寿命に悪影響を及ぼす大きな振幅の振
動が発生する。このような大きな振幅の振動の発生を防
止するために、ナイフフレーム５８は少なくとも一つの
振動防止用の停止体、好ましくは図示されたような二つ
の停止体を有し、それらが各往復運動サイクルの間にナ
イフ６２の板ばね部分１２４と僅かの時間だけ係合し
て、その接触位置にて板ばね部分１２４の振動を妨げる
か制限するようにし、それによって大きな振幅の振動が
引き起こされるのを回避するようにしている。
【００３４】図示した例では、振動防止用の停止体は或
る間隔を開けてナイフフレーム５８に担持された二つの
ローラー１４４、１４４から成っている。これらのロー
ラー１４４、１４４はナイフ６２の側面１２６、１２８
に平行な水平軸線を中心に回転する。これらのローラー
１４４、１４４は、ナイフ６２の板ばね部分１２４が最
大撓曲部の位置を通過したときにそれぞれ僅かの時間だ
け板ばね部分１２４と係合するように、それぞれθ軸線
５９から或る距離をもって離れて設置されている。この
運動は、偏心ピン１１２が次々に９０度づつ進んでいっ
て１回転するところを示している図５、６、７、８によ
って説明される。
【００３５】図５に示す偏心ピン１１２の角度位置を０
度位置とし、偏心ピン１１２は軸線９４を中心として矢
印で示すように時計方向に回転するとする。この０度位
置において、偏心ピン１１２はθ軸線５９上にあって、
板ばね部分１２４は両側のローラー１４４、１４４から
離れている。偏心ピン１１２が図５の位置から動いて、
偏心ピン１１２が図６に示す９０度位置またはその近く
にくると、ナイフ６２の板ばね部分１２４はθ軸線５９
の一方側での最大撓曲の位置に到達する。この板ばね部
分１２４の撓曲した位置において、板ばね部分１２４は
左側のローラー１４４と係合しまたはそれに極めて近接
するかして、このローラー１４４に近接する位置での板
ばね部分１２４の振動の振幅をゼロまたはかなり低い値
にまで制限する。偏心ピン１１２が図６に示す９０度位
置を通り過ぎたすぐ後に、板ばね部分１２４は左側のロ
ーラー１４４との接触が解除されて、図７に示す１８０
度位置に向かって移動する。そしてこの１８０度位置で
は、ナイフ６２は一番高い位置に引き上げられ、板ばね
部分１２４は両方のローラー１４４、１４４と接触せず
にフリーの状態となる。次に、偏心ピン１１２は図８に
示す２７０度位置またはその近くの位置に移動する。す
ると、板ばね部分１２４はθ軸線５９の右側で最大撓曲
の位置に達し、右側のローラー１４４と僅かの時間接触
するかまたはそれに近接する。こうして再び、振幅を制
限する状態が作り出される。その後、偏心ピン１１２は
図５の０度位置に復帰して一回転が完了し、新しい回転
が始まる。
【００３６】図５及び図６を参照すれば、以下のことが
理解されよう。偏心ピン１１２の各回転動作中、板ばね
部分１２４が共振防止用のローラー１４４、１４４のい
ずれかに接触するか近接するほんの僅かの時間を除い
て、板ばね部分１２４は実質的に片持ち梁として撓む。
すなわち、ナイフガイド手段６０のローラーはナイフ６
２の下方部分１２２をθ軸線５９上に保持し、ナイフ往
復動機構６４のチャック１１６は板ばね部分１２４の上
端部に横方向の荷重を加えて、板ばね部分１２４をθ軸
線５９の横方向のいずれかの側に偏位させる。ナイフ６
２が断面均一な梁として考えられるときは、上述の片持
ち梁の撓曲によって梁の基端の所に最大曲げ応力が発生
する。この最大曲げ応力は基端から自由端すなわち曲げ
力が作用する所へ向かうにしたがってリニヤーに減少す
る。このナイフ６２の場合には、このような曲げ応力集
中は、板ばね部分１２４における二対のローラー１３
０、１３０のうちの上方のものの近辺の部位で生じる。
【００３７】板ばね部分１２４における曲げ応力を減少
させるため、及びその基部での応力集中を回避するた
め、板ばね部分１２４の基部のところから長さ方向に沿
って或る位置までの部分について板ばね部分１２４の断
面が変化するように形成する。そうすると、そうしない
ときのものよりも板ばね部分１２４の上部がより柔軟に
なり、その結果ナイフ往復動機構６４によって達成され
る最大撓曲位置に偏位させるために必要な力は小さくて
済むようになる。最大撓曲位置に偏位させるために必要
な力が小さくて済めば、板ばね部分１２４に引き起こさ
れる曲げ応力が小さくなることは明らかである。また、
断面が変化することは曲げ応力がナイフ６２の長さの一
部分にわたって一層均一なものとなることに帰着する。
その結果、板ばね部分１２４の基端での曲げ応力の集中
は回避されるかあるいは減少することとなる。
【００３８】板ばね部分１２４の上部を一層柔軟にし
（すなわち、或る一定の偏位位置に偏位させるための力
が小さくて済むこと）、且つ曲げ応力の分布をより一層
均一にさせるため、いろいろな実施態様が考えられる
が、好ましくは図１３、図１４、図１７に示されるよう
に、ナイフ６２の幅を実質的に一定に保ちながらその厚
みを変化させることで達成される。ここで、ナイフ６２
の厚みとは側面１２６と側面１２８との間の距離であ
り、その幅とは前方端縁１３６と後方端縁１３８との間
の距離である。
【００３９】図１３乃至図１８を参照すると、ナイフ６
２の下方部分１２２と上方の板ばね部分１２４とを区切
る線はＡ点の所となっている。すなわち、このナイフ６
２が一番下の位置にあるときは、そのＡ点はナイフガイ
ド手段６０のローラーの二対のうちの上方のローラー対
１３０、１３０によって挟まれるところのすぐ上の部位
となる。Ａ点の直下のところから下端までにわたるナイ
フ６２の下方部分１２２は厚みが一定であり、そのた
め、ガイドのローラーは往復動の各サイクル全域にわた
ってナイフ６２の両側面１２６、１２８に接触し続ける
ことになる。ナイフ６２の板ばね部分１２４のＡ点とＢ
点の間には、Ａ点からＢ点に向かうにしたがって徐々に
厚みが減少するテーパが付いている。この厚みの変化の
程度は、板ばね部分１２４の上端がθ軸線５９からずれ
ることによってナイフ６２の最外側表面に生じる曲げ応
力が板ばね部分１２４のＡ点からＢ点までの間にわたっ
てほぼ均一となるように、選択される。板ばね部分１２
４のＢ点とＣ点の間は厚みが均一であり、Ｃ点より上方
の部分は厚みは拡がってチャック１１６が掴みよすいよ
うな上端部を形成している。図示したような厚みの変化
は、均一の厚みを持ったナイフ素材を用意してその一側
面を研削することによって得ることができる。望むな
ら、両側を研削して左右対称な形状とすることもでき
る。
【００４０】ナイフ６２の下方部分１２２のうちその下
側の部分は図１４等において１４９で示される鋭がらし
た前方切刃となっている。前方切刃１４９は切先１５１
のところまで下方に延びている。鋭がらした底部切刃１
５３は切先１５１から後方端縁１３８へと上方へ傾斜し
ている。底部切刃１５３はナイフ６２をカッターヘッド
１２に組み込む前に研がれ、研磨装置７８によって後か
ら研がれることはない。一方、前方切刃１４９は裁断動
作中は裁断についての主要な役割を担い、定期的に研磨
装置７８によって研がれる。
【００４１】この研磨装置７８の特徴は、前方切刃１４
９に関して、図１５に示すように、ナイフ６２の両側面
１２６及び１２８を研いで両側面に刃をつけることもで
きるし、図１８に示すように、任意の一方の側面だけを
研いで刃をつけることもできることである。これは、裁
断時にナイフ６２をその裁断線の接線に向くようにナイ
フ６２を回動位置決めする手段を兼用することによって
達成される。
【００４２】図１１及び図１２に示すように、研磨装置
７８は研磨アーム１４８を備えている。この研磨アーム
１４８はハブ１５０に固着されていて、ツールキャリッ
ジ２２の壁７６に関して第一の垂直軸線１５２を中心に
回動可能である。研磨アーム１４８の外端部には研磨ホ
イール１５６が取付られていて、研磨ホイール１５６は
研磨アーム１４８に関して第二の垂直軸線１５４を中心
に回転するようになっている。研磨ホイール１５６は本
体の端部と端部の中間に駆動用溝１５８が形成されてい
る。また、その本体の外表面には砥粒１６１が接着され
ている。研磨ホイール１５６は、プーリー１６２及び駆
動用溝１５８に係合するＯリング駆動ベルト１６４を介
して、モータ１６０によって駆動される。研磨アーム１
４８は、テンションスプリング１６６によって付勢され
て通常は停止杆１６８に当接して図１１の一点鎖線で示
す後退位置に保持されている。この位置から、研磨アー
ム１４８は図１１の実線に示す研磨位置にまで移動する
ことができる。この実線の位置のところで研磨ホイール
１５６はナイフ６２と係合する。研磨アーム１４８にこ
のような運きを与えるため、研磨装置７８は、垂直軸線
１７２を中心に回動する出力部材を有し垂直方向に延び
たピン１７４を備えた回転電磁ソレノイドアクチュエー
タ１７０を含んでいる。ソレノイドアクチュエータ１７
０が励起されていないときは、ピン１７４は内部スプリ
ングによって図１１の破線の位置に付勢されている。ソ
レノイドアクチュエータ１７０が励起されると、ピン１
７４は破線の位置から図１１で実線で示す位置まで軸線
１７２を中心に反時計方向に回動する。この回動によっ
て、ピン１７４はハブ１５０に固定された水平ピン１７
６と係合し、研磨アーム１４８をその後退位置から研磨
位置へ回動させる。
【００４３】研磨サイクルにおいては、先ずベースフレ
ーム４６をツールキャリッジ２２に関して上昇させて非
裁断位置に位置させ、ナイフガイド手段６０から下方に
突き出ているナイフ６２の部分を研磨ホイール１５６の
高さまで持ってくる。それから、ナイフ６２を研磨する
のに適切な角度位置になるように、θモータ９０によっ
てナイフ６２をナイフフレーム５８とともにθ軸線５９
を中心に回動させる。そうすると、研磨ホイール１５６
は、研磨アーム１４８が回動することによってナイフ６
２と接触する。研磨作業中はナイフ６２にはナイフ駆動
モータ８０によって上下に往復運動をさせる。その運動
速度は、好ましくは布地を裁断するときよりも小さく
し、研磨ホイール１５６がナイフ６２の鋭がらした前方
切刃１４９の全域にわたって係合して研ぐことができる
ようにする。
【００４４】研磨ホイール１５６の本体は上端部が底部
よりも直径が少し小さくなった円錐形をしている。これ
は研磨ホイール１５６にナイフ６２を押付けたときにナ
イフ６２が曲がるのに適合させたものであり、研磨ホイ
ール１５６をこのように円錐形とすることで研磨ホイー
ル１５６が係合するナイフ６２の長さ方向全域にわたっ
て実質的に均一の研磨効果を与えることができる。図１
２に示す円錐角度αは数度の程度であるが、図１２では
これを明確に示すために誇張して描いてある。尚、研磨
ホイール１５６の本体を円錐形にする代わりに、研磨ホ
イール１５６の本体を円筒形にするとともにその軸線１
５４をθ軸線５９に関して少し傾斜させることによって
も同じ効果が得られる。
【００４５】前述の説明や図１１から次のようなことも
理解されよう。すなわち、ナイフ６２をθ軸線５９を中
心とする適当な角度位置に設定することで、研磨ホイー
ル１５６があるときはナイフ６２の一方の側面を研ぎ、
またあるときはナイフ６２の他方の側面を研ぐといった
交互の研磨を行って、図１５に示すような両刃エッジを
形成することができる。つまり、図１１に示すように、
ある研磨サイクルにあってはナイフ６２は一点鎖線に示
す位置におかれ、別の研磨サイクルにあってはナイフ６
２は実線に示す位置におかれる。また、別の方法とし
て、ナイフ６２が研がれるときはいつもナイフ６２はθ
軸線５９を中心とする同一の角度位置に位置決めされる
ことで、ナイフ６２の一方の側面だけが研がれて、図１
８に示すような片刃の切刃が形成される。また、θ軸線
５９を中心とするナイフ６２の角度位置は、鋭がった切
刃の鋭利さを制御するために、変更することができる。
すなわち、研磨された表面の角度はナイフ６２の側面か
らつくられる。例えば、繰り返し研磨した結果ナイフ６
２の幅が狭くなってしまったときは、ナイフ６２の鋭利
さを変えることが望ましく、これは数値制御装置１６の
もとで行うことができる。
【００４６】
【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明によれば、ナイフの板ばね部分の弾性的な撓
曲を利用して、駆動源の回転運動をナイフの往復運動に
変換してシート状材料の裁断を行うカッターヘッドにお
いて、ナイフの断面の一部を長さ方向に沿ってテーパー
状に細くしたので、撓曲時にナイフの板ばね部分に作用
する曲げ応力が減少且つ均一化し、それによって装置の
小形化やナイフの長寿命化が図れる。
【００４７】さらに、ナイフの板ばね部分が最大撓曲位
置を通過するときに板ばね部分に瞬間的に係合するロー
ラーのような停止体を設けることにより、板ばね部分に
裁断中に発生する振動を抑制することができる。また、
複数対のローラーでナイフを拘束することで、最小の摩
擦損失で支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例にかかる布地裁断装置の斜視
図である。
【図２】 図１の装置のカッターヘッドの斜視図であ
り、ベースフレームはツールキャリッジに関して上昇し
た非裁断位置にある。
【図３】 図２のカッターヘッドの正面図であり、ベー
スフレームはツールキャリッジに関して下降した裁断位
置にある。
【図４】 図３のカッターヘッドの側面図であり、ツー
ルキャリッジの一部が内部構造を見せるために取り除か
れるとともに、ナイフフレームの一部についてその垂直
断面が示されている。
【図５】 図３のローラーガイドを通る垂直面で切った
断面図であり、偏心ピンが０度位置にあるときの状態を
示している。
【図６】 図３のローラーガイドを通る垂直面で切った
断面図であり、偏心ピンが９０度位置にあるときの状態
を示している。
【図７】 図３のローラーガイドを通る垂直面で切った
断面図であり、偏心ピンが１８０度位置にあるときの状
態を示している。
【図８】 図３のローラーガイドを通る垂直面で切った
断面図であり、偏心ピンが２７０度位置にあるときの状
態を示している。
【図９】 ナイフの前方端縁と後方端縁とに係合する２
つのローラーを示すナイフガイド手段のところの垂直断
面図である。
【図１０】 図９の１０−１０線にとった水平断面図で
ある。
【図１１】 図３の１１−１１線にとった水平断面図で
あり、ベースフレームはツールキャリッジに関して上昇
して非裁断位置にあり、研磨アームは研磨位置に移動し
ている。
【図１２】 図１１の１２−１２線にとった垂直断面図
である。
【図１３】 ナイフの後面図である。
【図１４】 図１３の１４−１４線にとった側面図であ
る。
【図１５】 図１４の１５−１５線にとった断面図であ
る。
【図１６】 図１４の１６−１６線にとった断面図であ
る。
【図１７】 図１３に示されたナイフの上部の拡大部分
図である。
【図１８】 ナイフの別の研ぎ方を示す図１５に相当す
る断面図である。
【符号の説明】
１０は布地裁断装置、１２はカッターヘッド、１４は裁
断テーブル、１６は数値制御装置、１８被加工物支持表
面、２０はシート状材料、２２はツールキャリッジ、４
６はベースフレーム、５８はナイフフレーム、５９はθ
軸線、６０はナイフガイド手段、６２はナイフ、６４は
ナイフ往復動機構、６６は伝達機構、７８は研磨装置、
８０はナイフ駆動モータ、８２はナイフ駆動モータの出
力軸、８６はベアリングユニット、８８は歯車、９０は
θモータ、９２は入力軸、９４は軸線、１００は第一の
プーリー、１０２は第二のプーリー、１０４、１０６は
遊転プーリー、１１０は駆動ベルト、１１６はチャッ
ク、１２２はナイフの下方部分、１２４はナイフの板ば
ね部分、１２６、１２８はナイフの側面、１３０、１３
２、１３４はローラー、１３６は前方端縁、１３８は後
方端縁、１４４はローラー、１４８は研磨アーム、１４
９は前方切刃、１５１は切先、１５２は第一の軸線、１
５４は第二の軸線、１５３は底部切刃、１５６は研磨ホ
イール、１６０はモータ、１６１は砥粒、１６２はプー
リー、１６４は駆動ベルト、１６６はテンションスプリ
ング、１７０はソレノイドアクチュエータである。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シート材料を裁断するためのカッターヘ
    ッドに使用するナイフ（６２）であって、前記ナイフ
    は、垂直方向に長く延びた形状でその下方部分（１２
    ２）はその長さの少なくとも一部にわたって尖らされる
    一方、上端部を有する上方の板ばね部分（１２４）は尖
    らされておらず、前記ナイフは、通常は前記下方部分及
    び前記板ばね部分が一本の直線の軸線上に位置するもの
    であり、前記板ばね部分は、断面長方形であり、互いに
    反対側に位置する側面（１２６、１２８）の間の距離が
    厚みとなり、前方端縁（１３６）と後方端縁（１３８）
    との間の距離が幅となり、前記幅が前記厚みより大き
    く、前記板ばね部分（１２４）は、少なくともその長さ
    の一部にわたって断面が長さ方向に沿って徐々に変化し
    ており、それによって前記下方部分を前記直線の軸線上
    に保持しながら前記上端部を前記軸線から隔たった位置
    まで横方向に偏位させるのに要する力が、その断面を前
    記のようには変化させない場合に要するであろう力より
    も実質的に小さくてすむようにしたことを特徴とするナ
    イフ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のナイフにおいて、前記
    板ばね部分（１２４）は、その長さの一部について、実
    質的に一定な幅と、前記板ばね部分の前記上端部に向け
    て徐々に厚みが減少するようなテーパーをもつ厚みを有
    することを特徴とするナイフ。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のナイフにおいて、前記
    板ばね部分（１２４）は、断面が一定の上方部分と断面
    が変化する下方部分とを有することを特徴とするナイ
    フ。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のナイフにおいて、前記
    板ばね部分（１２４）は、実質的に幅が一定であり、厚
    みがテーパーを有することを特徴とするナイフ。
  5. 【請求項５】 シート材料を裁断するためにナイフ（６
    ２）を使用するカッターヘッドであって、前記ナイフ
    は、垂直方向に長く延びた形状でその下方部分（１２
    ２）はその長さの少なくとも一部にわたって尖らされる
    一方、上端部を有する上方の板ばね部分（１２４）は尖
    らされておらず、前記ナイフは、通常は前記下方部分及
    び前記板ばね部分が一本の直線の軸線上に位置するもの
    であり、前記板ばね部分は、断面長方形であり、互いに
    反対側に位置する側面（１２６、１２８）の間の距離が
    厚みとなり、前方端縁（１３６）と後方端縁（１３８）
    との間の距離が幅となり、前記幅が前記厚みより大き
    く、前記板ばね部分（１２４）は、少なくともその長さ
    の一部にわたって断面が長さ方向に沿って徐々に変化し
    ており、それによって前記下方部分を前記直線の軸線に
    保持しながら前記上端部を前記軸線から隔たった位置ま
    で横方向に偏位させるのに要する力が、その断面を前記
    のようには変化させない場合に要するであろう力よりも
    実質的に小さくてすむようにし、前記カッターヘッド
    は、ベースフレーム（４６）、ナイフフレーム（５
    ８）、該ナイフフレームに担持されて前記ナイフの前記
    下方部分を垂直なθ軸線に沿って前記ナイフフレームに
    関して往復運動されるように支持するナイフガイド手段
    （６０、１３０、１３４、１４４）、前記ナイフの前記
    板ばね部分の前記上端部に連結されると共に水平軸線を
    中心に回転可能な偏心機構（９２、１１２）、及び偏心
    機構を回転させる駆動手段を有し、前記板ばね部分の前
    記上端部は、前記偏心機構の各回転の間に前記ナイフの
    前記下方部分を上下に往復運動させるために上下に移動
    し且つ前記板ばね部分の撓曲によって前記θ軸線の一方
    の側と他方の側との２つの位置の間を横方向に移動し、
    前記板ばね部分は、前記偏心機構の各回転の間に前記θ
    軸線の一方の側の第１の最大撓曲位置及び前記θ軸線の
    他方の側の第２の最大撓曲位置を通過するものであるこ
    とを特徴とするカッターヘッド。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のカッターヘッドにおい
    て、前記ナイフガイド手段は、前記ナイフ（６２）の前
    記板ばね部分（１２４）が前記第１及び第２の最大撓曲
    位置の少なくともその一方を通過するごとにその両端か
    ら離れた位置で前記板ばね部分と瞬間的に係合して前記
    板ばね部分に振幅の大きな振動が引き起こされるのを回
    避する手段（１４４）を含むことを特徴とするカッター
    ヘッド。
  7. 【請求項７】 請求項５又は６に記載のカッターヘッド
    において、前記ナイフガイド手段は、前記θ軸線（５
    ９）に関して異なる垂直レベルに配置される複数対のロ
    ーラー（１３０）を有し、該ローラーは前記ナイフ（６
    ２）の下方部分に沿って前記側面（１２６、１２８）に
    係合することにより前記ナイフを前記垂直レベルのとこ
    ろで前記θ軸線に一致させるよう横方向に拘束すること
    を特徴とするカッターヘッド。
  8. 【請求項８】 請求項５〜７のいずれか１項に記載のカ
    ッターヘッドにおいて、前記ナイフガイド手段は、前記
    前方端縁及び後方端縁と係合して前記ナイフを前記θ軸
    線から前方及び後方に外れないように拘束しておくため
    の少なくとも１対のローラー（１３４）を有することを
    特徴とするカッターヘッド。
  9. 【請求項９】 請求項５〜８のいずれか１項に記載のカ
    ッターヘッドにおいて、前記ナイフフレーム（５８）
    は、前記ベースフレーム（４６）によりθ軸線（５９）
    のまわりに回転可能に支持され、前記駆動手段は、前記
    ベースフレームに固着されたモーター（８０）を有し、
    モーター（８０）は、ナイフフレームがベースフレーム
    に対しθ軸線まわりに回転することを可能にしながら、
    前記偏心機構に駆動可能に連結されることを特徴とする
    カッターヘッド。
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