JPS59146798A - 繊維シート材料の切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、繊維シート材料、特にエボギシ・マトリッ
クス内に並列状のボロン繊維またーグラファイト繊維を
有する型式の航空宇宙４′、３旧の切断技術に関するも
のである。さらに詳細には、この発明は、切断刃の切欠
ぎの上方および下方縁部が繊維の配向（ｏｒｉｅｎｔａ
ｌｉｏｎ　）に対してどのような角度の切断線に泊って
も繊糾桐才・ｌを頁頭して切裂しつるように、材料に対
し移動する切欠きを有する切断刃により繊維付和を切断
する新規な方法に関連するものである。

切欠とを有する切断刃は、米国特許第４，１３３，２５
６号および米国特許第２５５，３５８号等にお（・て開
示されており、シート材料切断装置もまた公知であって
、コンピュータ制御の可能な切断ヘッドは商業ベースで
人手しうろもθ）である。コノ種０）装置ｆは、米国特
許第３，９５５．４５８号および米国特許第４．０３３
，２１４号に開示されており、こｈらの装置ｄ１、キャ
リ゛ンジ内の切断ヘッドに懸垂さ」１゜／こ切断刃を垂
直方向に往復動可能に具備し、キャリッジは支持表面上
に延展さ」ｔた・シート材料を切断［−７うろように切
断ヘッドを水平面に沿って移動させるものてある。そし
て切断ヘッドは、切断刃を所望の切断線に対して接線方
向に維］・〜するためにかつ切断線の鋭角的なコーナー
の前で回転させるために、切断刃をその縦軸芯のまわり
で回転させろための手段を具備している。また切断ヘッ
ドに絹込んだ装置により切断刃を研磨することもまグこ
り、１１られており、このような装置は、切断刃０）先
導エツジ内σ）横方向に傾斜した切欠きを研磨すること
のできろ刃先研磨装置を備えている（この種の刃先研磨
装置に関しては米国特許第４，１３６，２６６号参照の
こと）。

この発明の主たる、目的は、コンピュータ制御切断機械
の切断へノドにおける往復動切断刃において、その切断
線が繊維の配向に対して直角である−かまたは平行であ
るかあるいはそれらの間のどのフィラメントまだはグラ
ファイト・フィラメントの繊維シート材料を効果的に切
断することができるようになした往復動切断刃を提供す
ることにあ繊維（ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｆｉｂｅｒ）のシ
ート拐刺は自動制御切断機械の剛毛ベッド上に延展、支
持され、その後にシート材料を切断すへく往復動切断刃
が切断線に泪って移動される。切断刃は、その・−刃幅
たけ前進するときに、少なくとも５ザイクル（５回の上
昇スＩ・ローフと５回の下降ストローク）移動する。切
断刃はその先導エノ／に深い切欠きを具ｆ＋ｆｆｔ　Ｌ
、この切欠きは、刃幅の約１／の深さと切２ 断力の垂直ストロークの糸５Ｊ６０％の高嘔を壱する。

７−１−拐訓−、リノ欠きの垂直ブプ向に離間した上方
および］・方の両チセルエッジにより、シート材料内の
比較的剛くかつ非常に強い繊維・を切断するのに適した
切裂作用（ｃｈｏｐｐｉ’ｎｇ　ａｃｔｉｏｎ）で切断
される３、明欠きの下刃チゼルエツジがシート材料を切
断すべく一ヒカに移動する際に７−１料を支持するため
に、切断刃の周囲には押え脚部が配設され、剛毛ベッド
は切断刃の１降ストロークの間にシート利料を支持する
。

次に添付図面を参照してこの発明について説明する。

第１図には概略的に符号１０で示す自動制御シート切断
装置を図示し、との装置は、［シート材料加工装置（Ａ
ｐｐａｒａｔｕｓ　Ｆｏｒ　Ｗｏｒｋｉｎｇ　０ｎＳｈ
ｅｃｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　）　ｊと題する米国特許第
ろ、４９５，３９２号に開示されたものとほぼ同様のも
のである。装置１０は合らにダビット・アール・パール
（Ｄａｖｉｄ　Ｒ，Ｐｅａｒｌ　）＋７）米国特許第４
、１３３．２３６号に開示する刃先研磨装置のような研
磨装置を具備する。装置１０は、ケーブル１４により連
結されたコンピュータ制御器１２によって数値制御され
、テープ記憶装置１２はデータを機械指令に変換し、往
復動切断刃２０をプログラム制御された径路ＰＫ浴って
誘導する。この径路Ｐはパターン片まだはパネルの外周
に相当する。この発明においては、７−ト桐料は積重ね
体よりも単一のあるいは一層のシートからなるものが好
捷しく、特にシートＳは、切断工程において矯正されて
いないエポキシ・マトリックスに配向されたボロン繊維
捷たはグラファイト繊組の、１：うな航空宇宙時代の繊
維複合拐相からなるものが９ｆましい。

さらに第１図を参照すると、切断装置１０は貫通可能な
ベッド２４を有するテーブル２２を具ｆｉｉｔｉし、こ
のベッド２４は第６図に示すようにシート材料Ｓの支持
表面を限定すべく上方に突出しだ剛毛からなり、これら
の剛毛はプラスチック材料で作成し、比較的剛くそして
切断刃２０により加えられる垂直な力に反発することが
でき、さらに切断刃２０が切断径路Ｐに活って移動する
ことができるように横方向に湾曲あるいは移動すること
かできるものである。壕だ、シート材料をベッドに固定
的に保持するために、前記米国特許第５．４９５，３９
２号に開示されているような真空保持システムを採用し
、さらに真空を維持するためにポリエチレン・ノート（
図示しない）を用いることもできる。

切断刃２０は、キャリッジ２６と２８によってＸ　＋ｌ
ｌ＋方向およびＹ軸方向に移動ｏ］能な切断ヘッド１８
に装着されておシ、キャリッジ２Ｂは他のキャリッジ２
６に沿って移動可能であって、切断ヘット１８を水平面
に沿って移動させる。キャリッジ２６はテーブル２２０
両側部のランク３０と６１上をＸ軸方向に移動し、キャ
リッジ２８はリートねじ軸６８によりＹ軸方向に移動可
能でりる。

駆動モータ３４と６６は、Ｘキャリッジ２６およびＹキ
ャリッジ２８をそれぞれ移動させるべく、制御器１２に
より励起される。切断ヘット１８内に配設された駆動モ
ータ（図示しない）は、制御器１２の制御のもとて切断
刃２０を往復動させる。

この切断刃２０は、その刃幅Ｗに相当する直線距離を移
動する際に、約５サイクル（すなわち垂直方向に上下１
０ス）ｏ−り）運動するような振動数ｆで往復運動を行
なう。

往復動切断刃２０の移動軌跡は第６図に略図的に示す。

ここで切断刃の水平移動は、垂直方向の１往復サイクル
を表示するだめに、約１００倍拡大しである。切断刃を
ＸおよびＹ軸方向（水平力向）に移動させるだめの装置
は毎分２００ｉ００インチの速度で作動し、第６図にお
いてＡと［（てボす両榛限位置間で切断刃を往復動させ
るだめの手段は毎分約４０［］ザイクルで作動すること
が好丑しい。この速度関係は、前進比を２　［１０／４
　Ｄ　Ｄ口〜４００／４０００インチ／サイクル（すな
わち、０４０５〜０１０インチ／ザイクル）の振動数と
する。３前記のような刃幅に対し５ザイクルというｇ′
！−ｓｂい状態を得るだめには、切断刃２０Ｑづ少なく
ともほぼろ７６２インチの幅を有するものでなくてはな
らない。この形状により、切断刃２０の全切断作用に１
、切断刃の先導エツジ２０ｄに形成された切欠き２ＤＣ
の垂直方向に離間したチゼルエツジ２０ａと２０１）の
最前方部分によって実質的に達成されるであろう。

第３図に明瞭に図示するように、切断刃２０は比較的深
い切欠き２０ｃを有し、その深さは刃幅の約１／２であ
り、垂直方向の高さは往復運動の間の切断刃の垂直スト
ロークのほぼ６０％である。

この関係により、切断刃２０の垂直方向の速度は、チゼ
ルエツジ２０ａと２０１）が切断刃の位置１号と１うで
それぞれシートＳを貫通して切裂するときに、最大ある
いはほぼ最大速度となる。切断刃２０の運動はその振動
的な前進形態において基本的に正弦波動であり、それ故
に最大切断速度は、第６図における両極限位置ＡとＢ間
で生じる。

上方のチゼルエツジ２０　ａ　（ｒｉ　（位置Ｅにおい
て）ノート材料Ｓを下方に向かって切裂するので、この
切断刃の下降ストロークの間に剛毛ベッド２４がシート
材料を支持することは明白であろう。第２図および第５
図に図示するように、押え脚部ろ０は、切断刃の上昇ス
）ｏ−りの間に第３図の位置りを参照シート材料を下方
に保持するたｄ）に懸垂柱ろろに配設されている。

さらに切断刃２０の形状に関して第４図には、？ｉｌｆ
磨された２表面により限定されるＶ字状の先導エツジ２
０ｄを図示し、このエツジの下刃端部と交差する下方エ
ツジ２０ｅもまだイυ（磨された２表面により限定され
Ｖ字状をなしている。これｃつ両エツジ２０ｄと２０ｅ
は約１６５１ｕの刃先角を形成する（この角度は１２０
〜１５０ｇの範囲内であることが好ましい）。切断刃２
０はこのように形成されており、この下方エツジ２０（
シが第ろ図の右側の極限位置Ａからそれに１ｉｌＩｒ接
した刀σ）　イｓ７．　Ｒ’への下降運動の間にシート
＋Ａ料Ｓを少し切断することは、第ろ図から明らかであ
ろう。

次に、切断するシート材料について詳しく　ｋすｒ則す
る。第６図には、平行なグラファイト繊維捷たはボロン
繊維の配向を示し、さらに切断刃２０の径路Ｐがこれら
の繊維を横切り、そして繊維に対しほぼ平行であること
を示している。この切断刃２０が最も重要な利点を呈す
るのは、後者の位置である。チゼルエツジ２０ａと２０
ｂの歩進的な切裂作用の結果として、平行な繊維は一時
にいくらか切断され、そして切断刃２０が繊維を切断す
る代わりにこれらファイバーを横方向に変移させようと
する傾向は極〈僅かである。

かくしてこの発明の重要な特徴は、切欠＠２０Ｃが、繊
維シート材料を切裂するためσ入はぼ水平方向に延ひる
チゼルエツジ２０ａと２０ｂを有している点にちる。さ
らに、切欠き２０Ｃは先鋭でない内方境界部２０Ｇを有
し、上方エツジ２０ａと下方エツジ２０ｂは互いに平行
である。第５図に明瞭に図示するよう罠、これらのチゼ
ルエツジ２Ｑａと２０ｂは、傾斜した研磨装置を切断刃
２０の縦軸芯に対して約４５度の角度で切欠きを介して
移動させることによって、研磨し先鋭にすることができ
る。この４５度の角度は切断刃２Ｕの単一の切欠き２０
ｃにとって現時点では好捷しい傾斜角度であるけれども
、６０〜６０度の範囲の角度もこの発明の利点を呈する
ものである。

最後に、切断刃２０は、前記の利点を得べく垂直方向の
ストロークを最小にするために、切欠き２０Ｃを下方エ
ツジ２０ｅに接近して配設烙れていることが第４図に示
されている。かくして切欠き２０Ｃの下方チゼルエツジ
２０ｂは下方エツジ２０ｅに隣接して配設されており、
特に切欠き２０Ｃの中央部と下方エッジ２０ｅ間の垂直
方向の距離は切欠き自体の高さと同じ寸法である（すな
わち、切断刃のストロークの６０％の面ユ囲である）。

切欠きの深さは前記のように切断刃の刃幅の４０〜６０
％の範囲が好ましく□、切欠きの下刃エツジ２０ｂと切
断刃の下方エツジ２Ｃ１ｅとの間の垂直方向の距離は前
記のように刃幅に相当するものが好ましい。これは、切
断刃の下降および上昇運動の間にシート材料を貫通して
切断するために必要な垂直方向のストロークを最小にす
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に基づいてシート材料を切断するこ
とのできるコンピュータ制御切断機械の胴示図であって
、／−１・月利とテーブルの一部分を破断して示し７、 第２図は、第１図に示す切断ベットの拡大側面図であり
、 第６図は、第２図の切断刃の水平移動および垂直往復移
動の１ヤイクルの間の切断刃の移動軌跡を、水平方向に
大きく拡大して、示す略図であり、第４図は、第２図お
よび第６図に示す切断刃の側面図であり、 第５図は、せｊ断力の垂直ストロークの中間地点でンー
トと支持表面を通過して位置する切断刃の正面図であり
、　　　　　　　　　　　　・第６図は、ソート材料の
配向されたフィラメントを横切って延びかつそのフィラ
メントにほぼ平行に延びる切断線に漕って切断されるシ
ート材料の平面図である。 （符号の説明） １０・・・・・・自動制御シート切断装置１８・・・・
・・切断ヘッド ２０・・・・切断刃 ２ｏａ　、２０ｂ・・・・・チゼルエツジ２０Ｃ・・・
・・・切欠き ２０ｄ・・・・・・先導エツジ ２０ｅ・・・・・・下方エツジ ２４　・・・・剛毛ベッド ろ０・・・・・押え脚部 Ｓ・・・・・・シート材料 Ｐ・・・・切断径路 特許出願人　　ガーバー・ガーメント・デクノロジー・
インコーボレーテツト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １゜　繊維シート材料に含まれる繊維に対し所望のあら
   ゆる角度の切断線に沿ってシート材料を切断する切断方
   法において、 貫通可能なベッド上にシート材料を支持し、所定の切断
   線に沼って切断刃の垂直軸芯に対して直角的にそしであ
   る線速度Ｓで細長切断刃を移動させ、 切断刃がそれ自体の刃幅に相応する直線距離を移動する
   とき、切断刃はほぼ５ザイクル運動するような振動数（
   ［）でかつ垂直方向に聞１間した上下の両極限位置間に
   おいて切断刃をその軸芯上を周期的に往復動させ、 切断刃はその上方および下方位置において下方端部をシ
   ート材料を貫通して延びろように配置し、さらに垂直方
   向に離間してほぼ水平方向に延びろ２個のチゼル部分を
   、シート材料を貫通して移動シ綬舒←÷升ソことを特徴
   とする。切断方法。 ２、往復動切断刃の少な−くとも」二昇移動の間に、往
   復運動の垂直軌跡に隣接するシート材料を押圧するよう
   になしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の切断方法。 ろ、繊維シート材料に含まれろ繊維に対し所望のあらゆ
   る角度の切断線に沿ってシー）＋Ｊ相を切断するための
   切断刃において、切断刃の往復動の間に幾分か切断作用
   をなすように研磨された先導エツジと下方エツジとを有
   し、前記先導エツジは垂直方向に離間したチゼル部分を
   限定する上方および下方エツジを備えた切欠きを有する
   ことを！１１ｉ像とする切断刃。 ４　前記先導エツジと前記下方エツジは１２０〜１５０
   度の範囲の刃先角を限定することを特徴とする特許請求
   の範囲第６項に記載の切断刃。 ５、前記上方チゼルエツジと下方チゼルエツジは切断刃
   の先導エツジのほぼ長方形状の切欠きの１一方エッジと
   下方エツジに形成されており、前記切欠きは前記先導エ
   ツジにほぼ平行で先鋭にされていない内方端部を有し、
   該内方端部は、切断刃が作ルノ１するとぎにソート材料
   に接触しないように切断刃の刃幅のほぼ４０〜６０％だ
   け先導エツジから偏倚し７ていることを特徴とする特許
   請求の範囲第６狛に記載グ）切断刃。 ６　　目ｉ１記北方および下方チゼルエツジは前記切断
   刃の相対向する側面に対称的に形成されており、前記切
   欠きは切断刃を介して延びかつ切断刃σ）縦軸芯と３０
   〜６０度の角度で交差しでなり、前記切欠きは前記両チ
   ゼルエツジの研磨を容易にするようにその全体にわたっ
   て一様な横断面形状を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第５頓に記載の切断刃。 Ｚ　前記切欠きによって限定されろ前記両チゼルエツジ
   は、切断刃の垂直ストロークのほぼ５０〜７０％の距離
   たけ垂直方向に離間していることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項に記載の切断刃。 ８、前記先導エツジは唯１個の切欠きを限定し、下方チ
   ゼルエツジは前記先導エツジと前記下方エツジの接合点
   に接近して配設されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第６項に記載の切断Ｈ９９前記先導エツジと前記下
   方エツジは１２０〜１５０度の範囲の刃先角を限定し、
   前記先導エツジと下方エツジの接合点と下方チゼルエツ
   ジとの垂直距離は切断刃の刃幅に相に、することを４−
   Ｙ徴とする特許請求の範囲第８項に記載の切断刃。