KR20050094818A - 왕복 구동용 진동감쇠장치 및 재단 헤드 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 회전운동을 왕복운동으로 변환할 때에 발생하는 진동을 간략한 구성으로 감쇠시키고 소형화도 용이하도록 하는 것이다. 가상평면9a를 대칭면으로 하여 제1변환기구10 및 제2변환기구가 배치되고, 제1회전축11과 제2회전축21은 등속으로 회전하고, 제1크랭크 로드13 및 제2크랭크 로드23에서 회전운동을 왕복운동으로 변환하기 때문에 수평방향의 힘의 균형이 잡힌다. 제1밸런서14 및 제2밸런서24는, 중심14g, 24g에 대한 질량합계가 제1구동축15 및 제2구동축25로 왕복 구동되는 부분의 질량합계와 거의 같고, 제1회전축11 및 제2회전축21을 사이에 두고 180도로 대향하여 배치되기 때문에, 축선32a 방향의 힘의 균형을 잡는 것도 가능하다. 힘의 균형을 잡는 것에 의하여 진동의 발생을 억제할 수 있다.

Description

왕복 구동용 진동감쇠장치 및 재단 헤드{VIBRATION DAMPING DEVICE FOR RECIPROCAL DRIVING, AND CUTTING HEAD}
본 발명은 재단기(裁斷機)의 재단 칼날을 왕복 구동(驅動)하기 위하여 회전운동을 고속의 왕복운동으로 변환할 때에 발생하는 진동을 감쇠(減衰)시키는 왕복 구동용 진동감쇠장치 및 재단 헤드(裁斷 head)에 관한 것이다.
종래부터 회전운동과 직선의 왕복운동을 변환하기 위하여 크랭크 기구(crank 機構) 등의 변환기구가 널리 사용되고 있다. 왕복운동을 직접 발생시키는 것은 가능하더라도, 1방향으로 구동하여 역방향으로 구동하는 것은 도중에 정지가 필요해서 고속화는 곤란하다. 모터 등에서 발생시키는 연속적인 회전운동을 왕복운동으로 변환하면, 용이하게 고속의 왕복운동을 하게 할 수 있다.
도11은 재단을 위하여 회전운동을 변환하여 고속의 왕복운동을 필요로 하는 재단기1의 개략적인 구성을 나타낸다. 재단기1은 재단 테이블2상의 재단 지지면3에서, 가이드 브릿지(guide bridge)4에 설치되는 재단 헤드5에서 재단 칼날6을 고속으로 왕복 이동시켜, 피재단 시트7로부터 재단 파트(裁斷 parts)8을 재단한다. 재단 헤드5 내에서는 회전운동을 왕복운동으로 변환시킨다. 재단 지지면3은 대략 사각형이다. 가이드 브리지4는 재단 테이블2의 짧은 변과 평행한 방향으로 연장되는 형상을 구비하고, 긴 변의 테두리에 설치되는 가이드를 따라 왕복 이동이 가능하다. 재단 헤드5는 가이드 브리지4가 연장되는 방향을 따라 왕복 이동이 가능하다. 재단 헤드5로부터 재단 지지면3을 향하여 재단 칼날6이 돌출 한다. 재단 칼날6은 재단 지지면3상에 지지되는 피재단 시트(被裁斷 sheet)7을 찌른 상태로 재단 지지면3과 수직인 방향으로 왕복 구동되고, 고속으로 왕복 운동함과 아울러 왕복방향과 평행한 축선을 중심으로 각 변위(角 變位)도 가능하다.
재단기1의 재단 지지면3은 합성수지 등의 비교적 강성(剛性)이 높은 재료에 의한 강모(剛毛; bristle)가 설치되어 있는 상태이고, 재단 칼날6이 찌르듯이 삽입되어도 강모가 재단 칼날6을 피하도록 변형되어 절단되는 것이 방지된다. 가이드 브리지4 및 재단 헤드5는 재단기1에 입력되는 재단 데이터에 따라 피재단 시트7로부터 재단 파트8을 잘라낸다. 이러한 재단기1에서는 재단 효율을 향상시키기 위하여 가이드 브리지4 및 재단 헤드5의 이동 속도를 고속으로 해서, 재단 칼날6의 왕복 이동의 속도도 또한 고속으로 할 필요가 있다. 이동 속도를 고속으로 하기 위해서는, 재단 헤드5를 소형, 경량화시킬 필요가 있다. 재단 칼날6의 왕복 이동의 속도를 고속으로 하기 위해서는, 재단 헤드5 내의 구동원(驅動源)의 회전속도를 고속으로 할 필요가 있다. 다만 재단 헤드5 내에서 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 때에는, 부수적으로 발생하고 있는 운동의 성분 등에 의하여 진동이 발생하기 쉽고 특히 왕복운동이 고속으로 되면 진동도 커지게 된다.
재단기에서 왕복운동에 진동이 발생하면, 재단 파트8을 재단하는 윤곽선의 오차가 커지거나 재단 칼날6을 포함하는 각 부(部)가 피로하여 파손되기 쉬워질 우려가 있다. 크랭크 기구에서는 회전축으로부터 편심(偏心)하고 있는 위치에서 크랭크 로드(crank rod)의 일단(一端)을 연결하고, 크랭크 로드의 타단(他端)을 왕복운동의 방향으로 제한하면서 회전운동을 왕복운동으로 변환하기 때문에, 회전축에는 편하중(偏荷重)이 걸린다. 회전축을 사이에 두고 크랭크 로드의 연결점과 대향하는 측에, 크랭크 로드에 의하여 회전축에 걸리는 부하와 균형을 이루는 부하를 걸면, 크랭크 로드를 구동하는 반력(反力)을 없애어, 진동을 감쇠시킬 수 있다(예를 들면 일본 특허공보 특공평6-53358호 공보 및 일본 특허공보 특공평7-279호 공보 참조). 일본 특허공보 특공평6-53358호 공보에는, 재단 칼날을 왕복 운동시키는 크랭크 기구의 축선방향의 양측에, 크랭크 기구의 부하를 보상(補償)하는 균형추용(均衡錘用; counter weight用)의 링크기구의 크랭크 로드를 연결하고, 크랭크 기구와 반대측 즉 180°대향시켜서 설치하는 균형추로 진동의 저감을 도모하는 기구가 개시되어 있다. 일본 특허공보 특공평7-279호 공보에는, 재단 칼날을 왕복 운동시키는 크랭크 기구의 크랭크 축과 평행한 밸런스 웨이트(balance weight)를 구비하는 한 쌍의 회전축을 배치하고, 각 밸런스 웨이트의 중량을 부하의 반 정도로 하고, 양방의 밸런스 웨이트를 크랭크 기구와는 역방향으로 회전시켜서 진동의 저감을 도모하는 기구가 개시되어 있다.
회전운동을 왕복운동으로 변환하는 기구는 미싱에도 사용 되고 있고, 미싱에 관해서도 진동의 저감을 도모하는 기구가 개시되어 있다(예를 들면 일본 공개특허공보 특개평6-154459호 공보 및 일본 공개특허공보 특개평7-124361호 공보 참조). 일본 공개특허공보 특개평6-154459호 공보에서는, 미싱의 바늘을 왕복 구동시키는 침봉 크랭크 기구(針棒 crank 機構)의 크랭크 축의 상방에 한 쌍의 밸런서축(balancer軸)을 나란히 놓고, 편심된 정밸런서(正balancer)와 역밸런서(逆balancer)를 등속(等速)이면서 서로 역방향이 되도록 회전 구동하여 진동의 저감을 꾀하고 있다. 일본 공개특허공보 특개평7-124361호 공보에서는, 미싱의 침봉 크랭크 축을 사이에 두고 양측에 한 쌍의 밸런서 축을 나란히 놓고, 침봉 크랭크 자체의 중심을 편심시켜서 부하와 균형 잡히게 하고, 또한 한 쌍의 밸런서 축에 각각 밸런서를 설치하여 침봉 크랭크 축을 역회전시켜, 진동의 저감을 도모하고 있다.
회전축에 대하여 편심하고 있는 위치에 중심을 구비하는 균형추인 밸런서를 이용하면, 정적(靜的)인 하중에 대한 보상을 하는 것은 가능하다. 그러나 크랭크 기구 등의 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 기구에서는, 정속(定速)회전이더라도 부하는 동적(動的)으로 변동한다. 따라서 회전축에 밸런서를 설치하고, 회전운동을 왕복운동으로 변환할 때의 부하를 없애려고 하여도 완전하게 없앨 수는 없다. 일본 공개특허공보 특개평6-154459호 공보에서는, 1개의 크랭크 축을 통하여 침봉을 상하 이동시키고 있다. 침봉의 축선에 대하여 좌우 대칭으로 진동 감쇠기구가 동작하지 않으므로, 수평방향의 균형을 완전하게 잡을 수는 없다. 일본 특허공보 특공평7-279호 공보나 일본국 공개특허공보 특개평7-124361호 공보와 같이, 크랭크 축을 사이에 두고 양측에 크랭크 축과 역회전하는 회전축을 설치하고, 크랭크 축의 밸런서와 회전축의 밸런서를 역회전시켜도 밸런서의 축을 크랭크 축과 나란하게 놓아 양측에 배치하지 않으면 안되고, 재단 헤드 등의 폭이 커져 소형화가 곤란해져버린다.
일본 특허공보 특공평6-53358호 공보와 같이, 크랭크 축을 사이에 두고 크랭크 기구에서 왕복운동을 발생시키는 방향과 반대측에 크랭크 기구에 의한 부하를 보상하도록 링크기구를 설치하면, 하방으로 재단 칼날을 돌출시키는 재단 헤드에서는 상방에도 링크기구를 위한 스페이스가 필요하게 되어 재단 헤드의 높이가 증대해져 버린다. 또한 크랭크가 180°로 대향하기 때문에 크랭크의 축선방향의 한쪽에만 링크기구를 연결하면, 크랭크의 축선방향의 전후에 대하여 우력(偶力; 짝힘; couple of forces)이 발생하고, 전후방향의 진동이 남아버린다.
본 발명의 목적, 특색 및 이점은 하기의 상세한 설명과 도면으로부터 더 명확하게 될 것이다.
도1은 본 발명의 실시의 하나의 예인 왕복 구동용 진동감쇠장치9의 개략적인 구성을 간략하게 나타낸 정면도이다.
도2는 도1의 왕복 구동용 진동감쇠장치9의 동작 상태를 간략하게 나타낸 정면도이다.
도3은 도1의 왕복 구동용 진동감쇠장치9가 조립되는 재단 헤드40의 우측면의 간략한 단면도이다.
도4는 도1의 왕복 구동용 진동감쇠장치9를 회전 구동하는 구성을 간략하게 나타낸 정면도이다.
도5는 도3의 재단 헤드40 내에서, 왕복 구동용 진동감쇠장치9에 재단 칼날46이 연결되어 있는 상태를 간략하게 나타낸 정면도이다.
도6은 도5의 절단면선 VI-VI에서 본 단면도이다.
도7은 도5의 절단면선 VII-VII에서 본 단면도이다.
도8은 본 발명의 실시의 다른 형태인 왕복 구동용 진동감쇠장치60의 개략적인 구성을 간략하게 나타낸 정면도이다.
도9는 도8의 왕복 구동용 진동감쇠장치60을 회전 구동하는 구성을 간략하게 나타낸 정면도이다.
도10은 본 발명의 실시의 또 다른 형태인 왕복 구동용 진동감쇠장치70의 개략적인 구성을 간략하게 나타낸 정면도이다.
도11은 종래의 재단기의 개략적인 외관 구성을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 목적은, 간단한 구성으로 왕복운동에 의한 진동의 균형을 잡아서 감쇠시킬 수 있고, 소형화도 용이한 왕복 구동용 진동감쇠장치 및 재단 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명은, 회전운동을 왕복운동으로 변환할 때에 발생하는 진동의 감쇠장치로서,
제1회전축의 회전운동을, 제1회전축으로부터 편심하여 형성되는 구동위치에서 제1회전축에 수직인 미리 정해진 구동방향의 왕복운동을 포함하도록 변환하는 제1변환기구와,
제1변환기구와 쌍을 이루게 설치되고, 그 방향에 평행한 기준 가상평면에 대하여 제1변환기구와 대칭이 되도록 배치되고, 제1회전축에 평행하고 등속 역회전하는 제2회전축의 회전운동을, 제2회전축으로부터 편심하여 형성되는 구동위치에서 제1변환기구에 의하여 변환되는 왕복운동과 동기(同期)하여 상기 구동방향의 왕복운동을 포함하도록 변환하는 제2변환기구와,
제1변환기구 및 제2변환기구에 의하여 각각 회전운동으로부터 변환되는 상기 구동방향의 왕복운동을 추출하여 합성하는 합성기구와,
제1회전축에 대하여 상기 구동위치와 대칭이 되는 측에 중심이 위치하고 운동 변환시에 발생하는 편하중과의 균형을 잡는 제1균형추와,
제1균형추와 쌍을 이루게 설치되고, 제2회전축에 대하여, 상기 구동위치와 대칭이 되는 측에 중심이 위치하고 운동 변환시에 발생하는 편하중과의 균형을 잡는 제2균형추를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 구동용 진동감쇠장치이다.
또 본 발명은, 상기 제1회전축에 평행한 제3회전축에 설치되고 제1회전축의 회전속도의 2배의 회전속도로 역회전하고 제1균형추보다 경량이고 중심위치가 제3회전축에 대하여 편심하는 제3균형추와,
제3균형추와 쌍을 이루게 설치되고 상기 기준 가상평면에 대하여 제3균형추와 대칭이 되도록 배치되고 상기 제2회전축에 평행한 제4회전축에 설치되고 제2회전축의 회전속도의 2배의 회전속도로 역회전하고 제2균형추보다 경량이고 중심위치가 제4회전축에 대하여 편심하는 제4균형추를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에서, 상기 합성기구는 상기 구동방향이 상기 기준 가상평면상이 되도록 상기 합성을 하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에서, 상기 제1변환기구 및 상기 제2변환기구는 크랭크 기구이며 상기 구동위치에 일단이 회전 변위 가능하게 연결되는 크랭크 로드를 각각 구비하고,
상기 합성기구는,
제1변환기구 및 제2변환기구의 크랭크 로드의 타단에 대하여 각각 회전 변위 가능하게 연결되는 연결부재와,
연결부재에 의하여 합성되는 왕복운동을 상기 구동방향으로 안내하는 안내기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에서, 상기 제1균형추 및 상기 제2균형추의 중심위치와 상기 구동방향은 상기 기준 가상평면에 수직한 가상평면상이 되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 구동 풀리(pully)로부터 회전 출력을 도출하는 회전 구동원과,
상기 제1회전축에 설치되는 제1이동 풀리와,
제1이동 풀리와 쌍을 이루도록 상기 제2회전축에 설치되는 제2이동 풀리와,
회전 가능하게 설치되는 아이들 풀리와,
구동 풀리, 제1이동 풀리, 제2이동 풀리 및 아이들 풀리에 걸려 구동 풀리로부터의 회전 구동력을 제1이동 풀리와 제2이동 풀리에서 서로 다른 회전 방향이 되도록 전달하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기의 어느 하나에 기재된 왕복 구동용 진동감쇠장치를 구비하고,
상기 합성기구에 의하여 합성되는 왕복운동에서 재단 칼날을 왕복 구동하는 것을 특징으로 하는 재단 헤드이다.
이하 도면을 참고로 하여 본 발명의 적합한　실시예를 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명의 실시의 하나의 예인 왕복 구동용 진동감쇠장치9의 개략적인 기구를 나타낸다. 왕복 구동용 진동감쇠장치9는, 재단기의 재단 헤드에서 재단 칼날을 왕복 구동하기 위하여 회전운동을 왕복운동으로 변환할 때에 발생하는 진동의 감쇠장치로서, 제1변환기구10, 제2변환기구20 및 합성기구30을 포함한다. 본 실시예의 왕복 구동용 진동감쇠장치9는 가상평면9a에 대하여 대칭이 되도록 구성된다. 즉 가상평면9a에 대하여 제1변환기구10과 제2변환기구20은 서로 거울상(像)의 관계가 되고, 합성기구30은 제1변환기구10 및 제2변환기구20에서 각각 회전운동으로부터 변환되는 왕복운동의 성분 중에서 가상평면9a상(上)의 성분을 추출해서 합성한다.
제1변환기구10은, 제1회전축11의 일단에 고정되는 제1편심 캠(偏心 cam)12로부터 제1크랭크 로드(crank rod)13에 제1회전축11의 회전운동을 전달하여 제1크랭크 로드13의 왕복운동으로 변환한다. 제1회전축11에 제1크랭크 로드13을 연결함으로써, 제1회전축11에 편하중(偏荷重)이 걸린다. 이 편하중은 제1균형추로서 제1편심 캠12에 일체적으로 부가되는 제1밸런서14로 보상(補償)된다. 제1크랭크 로드13의 일단측의 구동단13a는 제1편심 캠12에 설치되어 있는 제1구동축15에서 제1편심 캠12로 회전 변위 하도록 연결되어 있다. 제1크랭크 로드13의 타단측의 연결단13b는 제1연결축16으로 회전 변위 하도록 연결되어 있다.
제2변환기구20은 제2회전축21, 제2편심 캠22, 제2크랭크 로드23, 제2밸런서24, 제2구동축25 및 제2연결축26을 각각 포함한다. 제2회전축21, 제2편심 캠22, 제2크랭크 로드23, 제2밸런서24, 제2구동축25 및 제2연결축26은 상기의 제1변환기구10의 제1회전축11, 제1편심 캠12, 제1크랭크 로드13, 제1밸런서14, 제1구동축15 및 제1연결축16과 각각 같다. 다만 제2회전축21은 제1회전축11에 대하여 등속이지만 역방향으로 회전한다.
합성기구30은 연결 블록(coupling block)31, 나이프 구동 샤프트(knife drive shaft)32, 회전 베어링(回轉 bearing)33 및 안내기구34를 포함한다. 연결 블록31은 제1변환기구10 측으로 연장되어 제1연결축16에 연결되는 제1팔(arm)31a, 제2변환기구20측으로 연장되어 제2연결축26에 연결되는 제2팔31b 및 중앙부31c를 구비한다. 중앙부31c에는 나이프 구동 샤프트32가 축선32a를 중심으로 회전이 가능하게 되도록 지지하는 회전 베어링33이 지지된다. 나이프 구동 샤프트32의 축선32a는 가상평면9a 위에 있다. 연결 블록31에는 제1변환기구10 및 제2변환기구20에 의하여 각각 회전운동으로부터 변환되는 왕복운동이 제1크랭크 로드13 및 제2크랭크 로드23을 통하여 각각 공급되고, 가상평면9a에 대한 대칭성으로부터 축선32a 방향의 성분만이 추출되어 합성된다. 이 추출렷欖볕풔 축선32a 방향의 성분으로 인하여 나이프 구동 샤프트32가 왕복 구동된다. 나이프 구동 샤프트32에 대하여 축선32a 방향의 왕복운동을 안내하기 위하여 안내기구34도 설치되어 있다. 안내기구34는 나이프 구동 샤프트32에 대하여 축선32a 방향의 슬라이딩 변위와 축선32a 중심의 각 변위를 허용한다.
다만 왕복 구동용 진동감쇠장치9를 도11에 나타나 있는 바와 같은 재단 헤드5에 이용하는 것은 아니고, 재단 칼날을 축선을 중심으로 회전시킬 필요가 없는 경우나 미싱 등에 이용하는 경우에는, 회전 베어링33을 설치할 필요는 없다. 또한 안내기구34는 축선방향의 슬라이딩 변위만 허용하면 좋다.
이상에서 설명한 것처럼, 제1변환기구10은 제1회전축11로부터 편심하여 설치되는 구동위치의 제1구동축15에서 제1크랭크 로드13과 연결되어, 제1회전축11에 수직한 미리 정해진 구동방향으로서의 축선32a와 평행한 방향의 왕복운동을 포함하도록 변환한다. 제2변환기구20은 제1변환기구10과 쌍을 이루도록 설치되고, 축선32a 방향과 평행하며 기준인 가상평면9a에 대하여 제1변환기구10과 대칭이 되도록 배치되어, 제1회전축11과 평행하고 등속 역회전하는 제2회전축21의 회전운동을, 제2회전축21로부터 편심하여 설치되는 구동위치의 제2구동축25에서 제1변환기구10에 의하여 변환되는 왕복운동에 동기(同期)하여 축선32a와 평행한 방향의 왕복운동을 포함하도록 변환한다. 합성기구30은 제1변환기구10 및 제2변환기구20에 의하여 각각 회전운동으로부터 변환되는 축선32a 방향의 왕복운동을 추출하여 합성한다. 제1변환기구10 및 제2변환기구20은 가상평면9a에 대하여 서로 대칭으로 회전하고 왕복운동으로 변환하므로, 가상평면9a에 수직인 방향의 힘의 균형을 맞추게 할 수 있다.
또 제1편심 캠12에 일체적으로 부가되는 제1밸런서14는, 제1회전축11에 대하여 제1편심 캠12에 설치되는 제1구동축15에 의하여 제1크랭크 로드13의 구동단13a가 구동되는 구동위치와 대칭이 되는 측에 중심14g가 위치하여 운동 변환시에 발생하는 편하중과의 균형을 잡는 제1균형추로서 기능한다. 제2편심 캠22에 일체적으로 부가되는 제2밸런서24는 제1밸런서14와 대칭으로 설치되고, 제2회전축21에 대하여, 제2편심 캠22에 설치되는 제2구동축25에 의하여 제2크랭크 로드23의 구동단23a가 구동되는 구동위치와 대칭이 되는 측에 중심24g가 위치하여 운동 변환시에 발생하는 편하중과의 균형을 잡는 제2균형추로서 기능한다.
제1밸런서14 및 제2밸런서24의 질량합계는, 제1크랭크 로드13 및 제2크랭크 로드23, 제1구동축15 및 제2구동축25, 제1연결축16 및 제2연결축26, 연결 블록31, 나이프 구동 샤프트32, 회전 베어링33 및 재단 칼날 등 제1편심 캠12 및 제2편심 캠22를 통하여 재단 칼날 등의 구동 대상물을 왕복 구동하는 구동력의 전달 경로에 존재하는 부재 등의 질량합계와 거의 동일하다. 제1밸런서14 및 제2밸런서24의 질량의 중심인 중심14g, 24g와, 제1편심 캠12 및 제2편심 캠22의 제1크랭크 로드13 및 제2크랭크 로드23의 구동단13a, 23a로의 연결부가 되는 제1구동축15 및 제2구동축25가, 제1회전축11 및 제2회전축21의 축심(軸心)을 사이에 두고 180도 대향하도록 위치하고 있으므로, 왕복운동 시킬 때의 구동방향에 대한 힘의 균형을 잡을 수 있다. 이에 따라 제1회전축11 및 제2회전축21이 회전할 때에 발생하는 편하중을 경감하고, 진동의 발생을 억제할 수 있다.
도2는 도1의 왕복 구동용 진동감쇠장치9의 동작 상태를 나타낸다. (a), (b), (c) 및 (d)는 제1회전축11 및 제2회전축21이 90°씩 회전 각도를 바꾸고 있는 상태를 각각 나타낸다. 이 중에서 (a) 및 (c)는 제1구동축15 및 제2구동축25가 하사점(下死點) 및 상사점(上死點)의 위치에 있는 상태에 각각 해당한다. 제1회전축11 및 제2회전축21의 간격은, 제1편심 캠12 및 제2편심 캠22가 (a) (c)에 나타나 있는 바와 같은 제1밸런서14 및 제2밸런서24측 및 (d)에 나타나 있는 바와 같은 제1구동축15 및 제2구동축25측에서 접촉하지 않는 범위에서 좁게 할 수 있다. 제1변환기구10과 제2변환기구20의 사이에 발생하는 공간은 (c)에 나타나 있는 바와 같이 연결 블록31이나 나이프 구동 샤프트32를 들어 올릴 때의 수납 공간으로서 이용할 수 있다. 따라서 도면에는 안내기구34를 지지하는 부분만을 나타내는 케이싱(casing)35에서는, 왕복 구동용 진동감쇠장치9를 수용하기 위한 용적을 작게 하여 재단 헤드 등의 소형화를 용이하게 도모할 수 있다.
도3은 도1의 왕복 구동용 진동감쇠장치9가 조립되는 재단 헤드40의 개략적인 구성을 나타낸다. 재단 헤드40은 도11에 나타내는 재단 헤드5와 같은 재단기에 사용되고, 회전 구동부41에 의한 회전 구동을 승강안내축42의 축선방향의 왕복 구동으로 변환한다. 승강안내축42의 축선방향은, 상기의 나이프 구동 샤프트32의 축선32a 방향과 평행하다. 재단기의 재단 테이블 상의 재단 지지면43을 따라, 가이드 브리지44가 지면의 좌우방향인 X축 방향으로 이동하고, 재단 헤드40은 가이드 브리지44를 따라 지면에 수직한 Y방향으로 이동한다. 재단 헤드40에는 재단방향 변환부45가 설치되고, 재단 칼날46의 칼날의 방향을 축선32a를 중심으로 변화시킬 수 있다. 재단 지지면43은 거의 수평해서 축선32a는 거의 연직 방향으로 된다.
재단 칼날46은 축선32a 방향의 왕복운동에 의하여 재단 지지면43 상에 지지되는 피재단 시트47을 관통하면서 칼날46a로 피재단 시트47을 절단한다. 재단 칼날46을 왕복운동 시키면서 가이드 브리지44에 의한 X축 방향의 이동, 재단 헤드40에 의한 Y축 방향의 이동, 및 재단방향 변환부45에 의한 칼날46a의 방향을, 재단 데이터에 따라 제어함으로써 피재단 시트47을 재단 데이터에 대응하는 윤곽선의 형상으로 재단할 수 있다. 왕복 구동되는 재단 칼날46이 피재단 시트47로부터 들어 올려질 때에 마찰 등으로 피재단 시트47이 들어 올려지는 것을 방지하기 위하여, 피재단 시트47의 표면은 프레서(presser)48에 의하여 가압된다.
왕복 구동용 진동감쇠장치9는 케이싱35에 수납된 1개 유닛(unit)으로서, 재단 헤드40에 조립된다. 재단 칼날46의 왕복운동의 구동원으로서 회전 구동원인 모터49가 사용된다. 모터49의 회전 출력축에는 구동 풀리(driving pulley)50이 장착된다. 왕복 구동용 진동감쇠장치9의 제1축11 및 제2축21에는 제1이동 풀리(driven pulley)51 및 제2이동 풀리52가 각각 장착된다. 제1이동 풀리51과 제2이동 풀리52를 역방향으로 구동하기 위하여 회전 가능한 아이들 풀리(idle pulley)53이 설치되고, 타이밍 벨트54로 구동 풀리50으로부터의 회전 구동력을 제1이동 풀리51 및 제2이동 풀리52에 전달한다.
도4는 회전 구동력의 전달 부분의 구성을 나타낸다. 도1 및 도2와 마찬가지로, 제1회전축11을 반시계방향, 제2회전축21을 시계방향으로 등속 역회전시키는 경우를 상정한다. 또 도4는 도1 및 도2의 정면 및 도3의 좌측쪽에서 본 상태를 나타낸다. 제1회전축11 및 제2회전축21에 장착되는 제1이동 풀리51 및 제2이동 풀리52는 반시계방향 및 시계방향으로 각각 구동할 필요가 있다. 구동 풀리50의 회전 방향이 제2이동 풀리52와 마찬가지로 시계방향이면, 타이밍 벨트54를 기본적으로 구동 풀리50, 제2이동 풀리52 및 아이들 풀리53에 걸린다. 타이밍 벨트54는 내주(內周)측과 외주측의 양측에 톱니가 형성되어 있는 무한 톱니 벨트(endless toothed belt)를 사용하고, 제1이동 풀리51은 타이밍 벨트54의 외주측에서 구동한다. 아이들 풀리53은 제1이동 풀리51과 타이밍 벨트54의 외주측과의 접촉 길이를 증대시키도록 배치한다.
타이밍 벨트54에는 내주측과 외주측에 동일한 피치로 톱니를 형성하고, 제1이동 풀리51과 제2이동 풀리52에는 동수(同數)의 톱니를 형성한다. 제1이동 풀리51 및 제2이동 풀리52의 톱니의 수보다 구동 풀리50의 톱니의 수를 많게 하여 두면, 모터49의 회전 속도보다 제1회전축11 및 제2회전축21의 회전 속도를 크게 할 수 있다.
도5는 도3의 재단 헤드40에서 재단 칼날46이 피재단 시트재47을 찌르도록 하여 재단하기 위한 승강(昇降)을 하는 구성을 나타낸다. 왕복 구동용 진동감쇠장치9의 케이싱35에는, 승강안내축42가 관통하여 재단 칼날46이나 왕복 구동용 진동감쇠장치9가 승강 변위하는 가이드가 된다. 제1회전축11과 제2회전축21의 간격을 좁게 할 수 있고, 또 연결 블록31이나 나이프 구동 샤프트32의 일부를 제1크랭크 로드13 및 제2크랭크 로드23의 사이에 수납하기 때문에, 재단 헤드40의 소형화를 도모할 수 있다.
도6 및 도7은 도5의 절단면 선 VI-VI 및 VII-VII에서 본 구성을 각각 나타낸다. 도6에 나타나 있는 바와 같이 제1회전축11 및 제2회전축21은 일단(一端)측에 제1편심 캠12 및 제2편심 캠22가 배치되고, 타단측에 제1이동 풀리51 및 제2이동 풀리52가 배치되고, 중간부분에는 회전 베어링55, 56, 57, 58이 설치되어 원활하게 회전할 수 있다. 도7에 나타나 있는 바와 같이 나이프 구동 샤프트32의 축선32a를 포함하고, 제1변환기구10과 제2변환기구20의 중간의 대칭면인 가상평면9a에 수직한 가상평면59는 도6에 나타나 있는 바와 같이 제1밸런서14 및 제2밸런서24의 중심14g, 24g를 지난다. 즉 제1균형추인 제1밸런서14 및 제2균형추인 제2밸런서24의 중심위치14g, 24g와 구동 방향인 축선32a는 기준 가상평면9a에 수직한 가상평면59 위에 있게 된다. 이 가상평면59는 제1회전축11 및 제2회전축21의 축선에 수직이 된다. 즉 나이프 구동 샤프트32의 왕복운동에 의한 부하와 균형추에 의한 보상을 동일평면상에 맞춰 할 수 있고, 이 위치 차이에 의한 진동의 발생을 억제할 수 있다.
도8은 본 발명의 실시의 다른 형태로서의 왕복 구동용 진동감쇠장치60의 주요부분의 구성을 나타낸다. 본 실시예에서 도1 실시예에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다. 본 실시예에서는 제3회전축61, 제4회전축62, 제3밸런서63 및 제4밸런서64를 포함하고 중앙의 가상평면60a에 대하여 대칭으로 배치한다. 제3회전축61은 제1회전축11에 대하여 2배의 회전속도로 역방향으로 회전한다. 제4회전축62는 제2회전축21에 대하여 2배의 회전속도로 역방향으로 회전한다. 제1회전축11과 제2회전축21은 역방향으로 회전하기 때문에 제3회전축61은 제2회전축21과 같은 방향으로 회전하고, 제4회전축62는 제2회전축21과 같은 방향으로 회전한다.
제3회전축61 및 제4회전축62에는 제3밸런서63 및 제4밸런서64가 각각 설치된다. 제3밸런서63 및 제4밸런서64는 중심위치가 편심하고 있고, 기본 왕복운동의 주기에 대하여 반 정도의 주기의 2차 진동을 저감시킨다. 즉 제3회전축61과 제4회전축62를 제1변환기구10과 제2변환기구20의 대칭관계와 마찬가지로 기준이 되는 가상평면60a에 대하여 대칭으로 배치하고, 각각 제1밸런서14 및 제2밸런서24보다 경량(輕量)이고 중심위치가 편심하는 제3밸런서63 및 제4밸런서64를 설치하고, 제3회전축61 및 제4회전축62를 제1회전축11 및 제2회전축21의 2배의 속도로 각각 역방향이 되도록 회전시키므로, 제1밸런서14 및 제2밸런서24로는 감쇠가 곤란한, 2차의 진동을 감쇠시킬 수 있다. 제3밸런서14 및 제4밸런서24는 제1밸런서14 및 제2밸런서24보다 경량이므로 소형화할 수 있고, 제3회전축61 및 제4회전축62를 설치해도 왕복 구동용 진동감쇠장치60의 대형화를 피할 수 있다.
도9는 왕복 구동용 진동감쇠장치60으로서 회전 구동력을 전달하는 구성을 나타낸다. 본 실시예에서는 구동 풀리50을 반시계방향으로 회전 구동한다. 도8의 제3회전축61 및 제4회전축62에는 제3이동 풀리66 및 제4이동 풀리67을 각각 장착하고 있어서 회전 가능하다. 타이밍 벨트65는 도4에 나타내는 타이밍 벨트54와 마찬가지로 내주측과 외주측에 각각 동일한 피치로 톱니가 형성되고, 제4이동 풀리67을 제2이동 풀리52측에 위치시켜 구동 풀리50, 제1이동 풀리51 및 제4이동 풀리67에 대하여 타이밍 벨트65를 건다. 제4이동 풀리67에 의하여 타이밍 벨트65의 외주측이 제2이동 풀리52와 맞물리도록 경로를 설정한다. 즉 제4이동 풀리67은 도4의 아이들 풀리53에 해당하는 기능도 구비하고 있다. 가상평면60a에 대하여 제4이동 풀리67의 제4회전축62와 대칭인 위치에 제3회전축61을 구비하는 제3이동 풀리66도 설치되고, 제3이동 풀리66과 제2이동 풀리52의 사이에는 타이밍 벨트67이 걸린다. 타이밍 벨트67의 적어도 내주측에는, 타이밍 벨트65와 동일한 피치로 톱니가 형성되어 있다.
제3이동 풀리66 및 제4이동 풀리67에는 제1이동 풀리51 및 제2이동 풀리52의 각각 반수의 톱니가 설치되어 있다. 구동 풀리50이 타이밍 벨트65를 통하여 제1이동 풀리51 및 제2이동 풀리52를 회전 구동하면, 제4이동 풀리67은 제1이동 풀리51과 동일한 방향으로 2배의 회전 속도로 회전 구동된다. 제2이동 풀리52는 제1이동 풀리51과 등속도로 역방향으로 회전 구동되어, 타이밍 벨트67을 통하여 제3이동 풀리66을 동일한 방향으로 2배의 회전속도로 구동한다.
도10은 본 발명의 실시의 또 다른 형태인 왕복 구동용 진동감쇠장치70의 개략적인 구성을 나타낸다. 본 실시예에서 도1 실시예에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 본 실시예의 왕복 구동용 진동감쇠장치70은 가상평면70a에 대하여 대칭으로 배치되는 제1변환 캠71 및 제2변환 캠72를 포함한다. 제1변환 캠71 및 제2변환 캠72는 제1회전축11 및 제2회전축21의 일단측에 각각 장착되어 있다. 제1변환 캠71 및 제2변환 캠72에서 제1회전축11 및 제2회전축21로부터 편심한 위치에는 제1종동부(follower)73 및 제2종동부74가 각각 설치되고, 연결 캠 부재(coupling cam 部材)75의 제1홈 캠(groove cam)76 및 제2홈 캠77에 각각 결합하고 있다. 연결 캠 부재75의 중앙에는 나이프 구동 샤프트32가 장착되어 안내기구78에서 축선32a 방향의 왕복운동에 대한 안내를 한다.
본 실시예에서도 제1변환 캠71 및 제2변환 캠72와 연결 캠 부재75에 의한 회전운동으로부터 왕복운동으로의 변환기구를 가상평면70a에 대하여 대칭이 되도록 하므로, 가상평면70a에 대하여 수직 방향의 힘의 균형을 잡는 것이 가능하다. 또한 제1변환 캠71 및 제2변환 캠72에서 제1종동부73 및 제2종동부74가 설치되는 위치에 대하여, 제1회전축11 및 제2회전축21을 사이에 두고 180도 대향하는 위치에 제1밸런서14 및 제2밸런서24의 중심14g, 24g가 각각 배치되도록 하여 왕복운동의 축선32a 방향의 힘의 균형을 맞추게 할 수 있다. 축선32a 방향과 그 수직방향의 힘의 균형을 잡을 수 있기 때문에 진동의 발생을 억제할 수 있다.
이상에서 설명하고 있는 왕복 구동용 진동감쇠장치60, 70은 도1 실시예의 왕복 구동용 진동감쇠장치9와 마찬가지로, 도3에 나타나 있는 바와 같은 재단기의 재단 헤드40에 사용 가능하다. 재단 칼날46을 예를 들면 매분 6000회 정도의 고속으로 왕복 이동시켜도, 발생하는 진동을 감쇠시켜 재단 헤드40을 컴팩트화(compact化) 할 수 있다. 또한 왕복 구동용 진동감쇠장치9, 60, 70은 재단기의 재단 헤드40 뿐만 아니라 미싱의 침봉의 왕복 구동 등에도 사용할 수 있다.
본 발명은 그 사상 또는 주요한 특징으로부터 일탈하지 않고 다른 여러 가지의 형태로 실시할　수　있다. 따라서 상기의 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 나타내는 것이며, 명세서 본문에는 조금도 구속되지 않는다. 또한 특허청구범위에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위 내인 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 회전운동을 왕복운동으로 변환할 때에 발생하는 진동의 감쇠를 위하여, 쌍을 이루는 제1변환기구 및 제2변환기구를 기준 가상평면에 대하여 대칭으로 배치하고, 제1변환기구의 제1회전축과 제2변환기구의 제2회전축을 서로 역방향이 되도록 회전시키므로, 회전에 따른 진동을 상쇄하여 감쇠시킬 수 있다. 각 회전축은 편심하여 설치되는 구동위치에서 회전운동을 가상평면에 평행한 구동방향의 왕복운동으로 변환하고, 구동위치와 대칭이 되는 측에 중심이 위치하여 운동 변환시에 발생하는 편하중과의 균형을 잡는 균형추를 각각 설치하므로, 운동 변환에 있어서 발생하는 진동을 추의 균형에 의하여 저감하고, 감쇠시킬 수 있다. 쌍을 이루는 변환기구에서, 각각 회전운동으로부터 변환되는 구동방향의 왕복운동을 합성기구에서 추출하여 합성하기 때문에 구동방향 이외의 운동 성분을 제거하여 감쇠시킬 수 있다. 변환기구를 쌍을 이루도록 대칭으로 설치하고, 각 변환기구에서 회전운동으로부터 변환되는 왕복운동을 추출하여 합성하기 때문에 간단한 구성으로 균형을 잡아서 왕복운동에 의한 진동을 감쇠시킬 수 있다. 회전축은 2축이면 좋으므로 소형화도 용이하게 할 수 있다.
또 본 발명에 의하면 제3회전축과 제4회전축을 제1변환기구와 제2변환기구의 대칭관계와 마찬가지로 기준이 되는 가상평면에 대하여 대칭으로 배치하고, 각각 제1 및 제2균형추보다 경량이고 중심위치가 편심하는 제3 및 제4균형추를 설치하고, 제3 및 제4회전축을 제1 및 제2회전축의 2배의 속도로 각각 역방향이 되도록 회전시키므로, 제1 및 제2균형추로는 감쇠가 곤란한, 2차의 진동을 감쇠시킬 수 있다. 제3 및 제4균형추는 제1 및 제2균형추보다 경량이므로 소형화 할 수 있고, 제3 및 제4회전축을 설치해도 대형화를 피할 수 있다.
또 본 발명에 의하면 합성기구에 의하여 합성되는 왕복운동은 제1및 제2변환기구의 대칭면상에 있으므로, 제1 및 제2변환기구의 사이에 발생하는 스페이스를 이용하여 왕복운동의 대상물을 배치할 수 있고, 구동방향에 필요한 길이를 단축하여 소형화를 도모할 수 있다.
또 본 발명에 의하면 기준이 되는 가상평면에 대하여 대칭으로 배치되는 제1 및 제2변환기구는 크랭크 기구이며, 편심한 구동위치에 일단이 회전 변위 가능하게 연결되는 크랭크 로드를 각각 구비하고 있으므로, 각 크랭크 로드도 기준이 되는 가상평면에 대하여 대칭이 되도록 운동하고 구동방향과는 다른 운동 성분은 서로 역방향이 되어서 제거할 수 있다. 합성기구는 제1 및 제2변환기구의 크랭크 로드의 타단에 대하여, 연결부재에 의하여 각각 회전 변위 가능하게 연결되고, 안내기구에 의하고 있는 왕복운동이 구동방향으로 안내되므로, 구동방향의 왕복운동을 용이하게 추출하여 합성할 수 있다.
또 본 발명에 의하면 제1 및 제2균형추의 중심위치와 구동방향은 기준 가상평면에 수직한 동일한 가상평면상이 되고 이 가상평면은 회전축의 축선에 수직이 되므로, 왕복운동에 의한 부하와 균형추에 의한 보상을 축선의 전후방향에 대하여 동일위치에 합치할 수 있고, 이 위치 차이에 의한 진동의 발생을 억제할 수 있다.
또 본 발명에 의하면 회전 구동원으로부터 구동 풀리로 도출하는 회전 구동력을, 제1 및 제2회전축에 설치되는 제1 및 제2이동 풀리와 아이들 풀리에 걸쳐지는 벨트로 제1 및 제2이동 풀리에 전달하여 제1 및 제2회전축을 각각 회전 구동할 수 있다. 아이들 풀리를 이용하므로 예를 들면 제1이동 풀리와 제2이동 풀리가 벨트의 표리에 각각 접촉하는 경로로 벨트를 걸어서, 용이하게 제1이동 풀리와 제2이동 풀리를 역방향으로 회전시킬 수 있다. 벨트로서 톱니부의 타이밍 벨트 등을 이용하면, 고속으로 구동해도 미끄러지지 않아 확실하게 제1 및 제2회전축을 역방향으로 회전시켜서 진동의 감쇠를 도모할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 상기의 어느 하나에 기재된 왕복 구동용 진동감쇠장치를 재단 헤드에 구비하여 재단 칼날을 왕복 구동하기 때문에, 재단 칼날을 고속으로 왕복 구동해도 진동이 발생하지 않도록 하여 재단 헤드의 소형화를 도모할 수 있다.

Claims (7)

  1. 회전운동을 왕복운동으로 변환할 때에 발생하는 진동의 감쇠장치(減衰裝置)로서,
    제1회전축의 회전운동을, 제1회전축으로부터 편심(偏心)하여 형성되는 구동위치에서 제1회전축과 수직인 미리 정해진 구동방향의 왕복운동을 포함하도록 변환하는 제1변환기구와,
    제1변환기구와 쌍을 이루게 설치되고, 상기 방향에 평행한 기준(基準) 가상평면(假想平面)에 대하여 제1변환기구와 대칭이 되도록 배치되고, 제1회전축에 평행하고 등속 역회전하는 제2회전축의 회전운동을, 제2회전축으로부터 편심하여 형성되는 구동위치에서 제1변환기구에 의하여 변환되는 왕복운동과 동기(同期)하여 상기 구동방향의 왕복운동을 포함하도록 변환하는 제2변환기구와,
    제1변환기구 및 제2변환기구에 의하여 각각 회전운동으로부터 변환되는 상기 구동방향의 왕복운동을 추출하여 합성하는 합성기구와,
    제1회전축에 대하여 상기 구동위치와 대칭이 되는 측에 중심이 위치하고 운동 변환시에 발생하는 편하중(偏荷重)과의 균형을 잡는 제1균형추(均衡錘; counter weight)와,
    제1균형추와 쌍을 이루게 설치되고, 제2회전축에 대하여 상기 구동위치와 대칭이 되는 측에 중심이 위치하고, 운동 변환시에 발생하는 편하중과의 균형을 잡는 제2균형추를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 구동용 진동감쇠장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1회전축에 평행한 제3회전축에 설치되고 제1회전축의 회전속도의 2배의 회전속도로 역회전하고 제1균형추보다 경량(輕量)이고 중심위치가 제3회전축에 대하여 편심하는 제3균형추와,
    제3균형추와 쌍을 이루게 설치되고 상기 기준 가상평면에 대하여 제3균형추와 대칭이 되도록 배치되고 상기 제2회전축에 평행한 제4회전축에 설치되고 제2회전축의 회전속도의 2배의 회전속도로 역회전하고 제2균형추보다 경량이고 중심위치가 제4회전축에 대하여 편심하는 제4균형추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 구동용 진동감쇠장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 합성기구는 상기 구동방향이 상기 기준 가상평면상이 되도록 상기 합성을 하는 것을 특징으로 하는 왕복 구동용 진동감쇠장치.
  4. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1변환기구 및 상기 제2변환기구는 크랭크 기구(crank 機構)이며, 상기 구동위치에 일단(一端)이 회전 변위 가능하게 연결되는 크랭크 로드(crank rod)를 각각 구비하고,
    상기 합성기구는
    제1변환기구 및 제2변환기구의 크랭크 로드의 타단에 대하여 각각 회전 변위 가능하게 연결되는 연결부재(連結部材)와,
    연결부재에 의하여 합성되는 왕복운동을 상기 구동방향으로 안내하는 안내기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 구동용 진동감쇠장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1균형추 및 상기 제2균형추의 중심위치와 상기 구동방향은 상기 기준 가상평면에 수직한 가상평면상이 되는 것을 특징으로 하는 왕복 구동용 진동감쇠장치.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 하나의 항에 있어서,
    구동 풀리(driving pulley)로부터 회전 출력(出力)을 도출(導出)하는 회전 구동원(驅動源)과,
    상기 제1회전축에 설치되는 제1이동 풀리와,
    제1이동 풀리와 쌍을 이루도록 상기 제2회전축에 설치되는 제2이동 풀리와,
    회전 가능하게 설치되는 아이들 풀리(idle pulley)와,
    구동 풀리, 제1이동 풀리, 제2이동 풀리 및 아이들 풀리에 걸려 구동 풀리로부터의 회전 구동력을 제1이동 풀리와 제2이동 풀리에서 서로 다른 회전 방향이 되도록 전달하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 구동용 진동감쇠장치.
  7. 제1항 내지 제6항의 어느 하나의 항에 기재된 왕복 구동용 진동감쇠장치를 구비하고,
    상기 합성기구에 의하여 합성되는 왕복운동에서 재단 칼날을 왕복 구동하는 것을 특징으로 하는 재단 헤드.
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