JP4848228B2

JP4848228B2 - 裁断刃

Info

Publication number: JP4848228B2
Application number: JP2006219356A
Authority: JP
Inventors: 礼治有北
Original assignee: Shima Seiki Mfg Ltd
Current assignee: Shima Seiki Mfg Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: CN101122087B; CN101122087A; JP2008044030A

Description

本発明は、シート材を積層状態で裁断する自動裁断機などに使用する裁断刃に関する。

従来から、裁断テーブル上に積層状態のシート材を保持しながら、予め設定されるデータに従ってシート材を裁断する自動裁断機には、上下動させる裁断刃を備える形式のものが広く使用されている（たとえば、特許文献１参照。）。裁断刃は、裁断テーブルの表面に沿って二次元的に移動可能な裁断ヘッドから垂下して、積層状態のシート材を貫通しながら、楔形断面形状の一側方に設けられる刃先側でシート材を裁断する。裁断刃の刃先や、刃先に隣接する側面は、シート材に密着する状態で上下動し、摩擦熱を発生する。摩擦熱の発生量が多くなると、裁断刃の周囲のシート材の温度が上昇する。シート材として、ナイロンやポリエステル等の合成繊維材料や、糊付の芯地などが使用される場合、裁断箇所が溶着するおそれがある。裁断箇所が溶着すると、積層状態のシート材を、個々のシート材に分離することが困難になったり、さらには不可能になったりする。

特許文献１に開示されている裁断刃は、刃先が両側に平面状の切刃面を伴う裁断刃先頭部となり、大略的に楔形の断面形状を有する。断面形状の側面には、切刃面と本体部分との間で、凹部が形成される。凹部を設けることによって、裁断刃の剛性を低下させることなく、被研磨部の体積を小さくして、研磨時間の短縮や裁断時の抵抗の緩和を図ることができる。裁断中のシート材を保持するための吸引作用を受けて、凹部を通って外部からの空気が流入し、裁断の際に摩擦で発熱する部分を冷却し、シート材同士の溶着を防ぐような効果を有することが期待される旨も記載されている。

裁断刃となる衝撃カッタを支持する支持部材内に冷却路を設けて、冷却路に冷風を導入して衝撃カッタおよび支持部材を冷却する扁平材料用裁断機も開示されている（たとえば、特許文献２参照。）。また、裁断刃を中空に形成し、側面に中空部分に連通する孔を設けて、中空部分に冷気を供給して孔から放出させ、裁断部分を冷却する布地裁断中空多孔刃も開示されている（たとえば、特許文献３参照。）。さらに、布裁断ナイフの側面に凹凸部を設ける技術も開示されている（たとえば、特許文献４参照。）。特許文献４の明細書には、往復動に伴う空気の流れで、生地と接触しなくなって溶着が生じなくなる旨も記載されている。
特開平５−８４６９３号公報特開昭６２−２１３９９４号公報特開２０００−４２９９２号公報実開平２−１０７４８７号公報

特許文献１のように、切刃面から本体部の間に凹部を設ける構成では、被研磨部の体積を小さくして研磨時間を短縮し、裁断時の抵抗を緩和する効果は充分にあるけれども、凹部を通る空気による冷却は充分ではない。特に、特許文献１の図７に示すように、裁断刃が被裁断材に突入して上下動しながら進行すれば、切り裂いた被裁断材の生地面が裁断刃の凹部を含む斜面に沿って密着するので、凹部からの空気の流入は少なくなる。凹部を大きくすれば、空気の流入を多くすることができるけれども、裁断刃としての剛性が低下するので、限界がある。

特許文献２では、裁断刃を支持部材で支持する部分を冷却することはできても、被裁断材である積層されたシート材の上方での冷却となり、被裁断材の内部や裁断刃先端部の裁断部分へは冷風を流すことはできない。特許文献３のように、裁断刃を中空に形成することは、加工が困難で製造コストが上昇してしまう。特許文献４のように、空気の流れを発生させるための凹凸を側面に形成する布裁断ナイフも、凹部を形成する場合は剛性が低下し、凸部を形成する場合は加工が困難で製造コストが上昇してしまうと考えられる。

本発明の目的は、裁断部分での裁断刃の温度上昇を抑え、積層されたシート材の溶着を防止することが可能な裁断刃を提供することである。

本発明は、楔形断面を有する直刀状で、テーブル上に載置される積層されたシート材に上方から貫通させ、往復動しながら楔形断面の頂部側に形成される刃先でシート材を裁断する裁断刃において、
該楔形断面の峰側に開口して、剛性を保ちながら放熱面積を増加させる溝を、該刃先でシート材を裁断する部分の範囲内で、該楔形断面の内部に有することを特徴とする裁断刃である。

また本発明で、前記楔形断面は、前記峰側に、厚みが一定の部分を有し、
前記溝は、該厚みが一定の部分内に形成されていることを特徴とする。

また本発明で、前記溝は、前記往復動しながらシート材を裁断する部分の範囲が一定の深さに形成され、該範囲の上端では深さが該範囲から離れるに伴って深さが減少するように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、楔形断面の頂部側に形成される刃先でシート材を裁断する裁断刃の楔形断面の内部に、峰側に開口して剛性を保ちながら放熱面積を増加させる溝を有するので、溝に空気などが流れれば、裁断刃を楔形断面の内部から冷却することができる。溝は、少なくとも裁断刃がシート材を裁断する部分の範囲内に有するので、溝を流れる空気で裁断刃の楔形断面の内部から冷却し、裁断刃の温度を低下させて、裁断部分での積層されたシート材への溶着を防止することができる。溝は、楔形断面の峰側に開口しているので、裁断刃の峰側からの切削加工などで、容易に形成することができる。

また本発明によれば、溝は楔形断面で峰側となる厚みが一定の部分の内部に形成されるので、楔形断面の頂部側の刃先部分を研磨しても、溝は研磨に影響しないようにすることができる。

また本発明によれば、溝は、往復動しながらシート材を裁断する範囲の上端は深さが範囲から離れるに伴って減少するように形成されているので、裁断刃の強度が急変することはなく、裁断くずの抜けも良くすることができる。往復動でシート材を裁断する部分の範囲では、溝は一定の深さに形成されるので、範囲外で溝に流入させた空気を円滑に流通させ、溝の内壁を通して裁断刃の表面で発生する熱を除去することができる。溝は、一定の深さのみに形成するよりも、少なくとも上端では深さが減少するように形成する方が加工も容易となる。

図１は、本発明の実施の一形態としての裁断刃１の基本的な構成を示す。裁断刃１は、直刃状で、先端には押切刃２を有し、一側方に裁断刃先頭部３を有する。押切刃２は、被裁断材の表面から突刺すために使用する。被裁断材に突刺した後は、裁断刃先頭部３が上下動して被裁断材を裁断する。裁断刃先頭部３を頂部とする裁断刃１の両側面には、切刃面４がそれぞれ設けられる。裁断刃１で、裁断刃先頭部３の峰側は、本体部５となっている。本体部５と切刃面４との間には、特許文献１に記載されているような凹部６が設けられる。ここまでの裁断刃１の構成は、特許文献１に記載されている裁断刃と同等である。なお、裁断刃１の上部は記載を省略しているけれども、上下駆動を行う機構への連結部分が形成される。

図１の裁断刃１には、本体部５に、溝１０が設けられる。溝１０は、裁断刃１の他側方、すなわち峰側に開口し、深さが一定である深さ一定部１１と、その両端で深さが変化する上端部１２および下端部１３とを有する。深さ一定部１１は、裁断刃先頭部３および切刃面４のうち、上下方向の往復動で被裁断材を実際に裁断する範囲に対応して設けられている。上端部１２および下端部１３のような深さの変化は、溝１０をディスク状の切削具で切削して形成する場合に、容易に付加することができる。深さ一定部１１を下端まで延長して、下端部１３を設けないようにすることもできる。

図２は、図１の裁断刃１および他の実施形態の裁断刃２１の断面形状を示す。図２（ａ）および（ｄ）は、溝１０の深さ一定部１１が形成されている部分の断面形状を示す。裁断刃１、２１の断面形状は、大略的に裁断刃先頭部３を頂部とする楔形形状であり、本体部５は一定の幅ｔを有する。本体部５と裁断刃先頭部３との間の両切刃面４は、裁断部先頭部３側で対向する間隔が狭まるように傾斜している。裁断刃１，２１の裁断刃先頭部３と本体部５の背面との間隔Ｌは、５〜１０ｍｍ程度である。本体部５の幅ｔは、２〜３ｍｍ程度である。本体部５の高さＡは、２〜４ｍｍ程度であり、幅ｔよりは大きくする。深さ一定部１１での溝の深さは、たとえば本体部５の高さＡの６０〜８０％程度とする。溝１０の幅は、本体部５の幅ｔの３０〜５０％程度とする。溝の幅および深さを、本体部５の幅ｔおよび高さＡに比較して小さくするのは、本体部５の剛性を保つためである。

図２（ａ）に示すように、裁断刃１の本体部５には、その高さＡのたとえば７０％程度の深さとなり、幅が本体部５の幅ｔの４０％程度となるよう溝１０の深さ一定部１１が形成される。

図２（ｂ）に斜線を施して示すように、裁断刃１は、切刃面４を研磨し、切れ味を維持しながら使用される。溝の深さ一定部１１は、研磨によって破線で示すように切刃面４が後退しても、裁断刃１の剛性が低下しない範囲に形成される。すなわち、図２（ｃ）に示すように、裁断刃１の本体部５は、ナイフガイド２０による支持および案内を受けながら上下動するけれども、ナイフガイド２０によって挟まれる部分には充分な剛性が必要となる。

図２（ｄ）は、本発明の実施の他の形態としての裁断刃２１の断面形状を示す。裁断刃２１は、裁断刃１よりも被裁断材の厚みが薄い場合に使用され、本体部５の幅ｔは、裁断刃１の幅ｔよりも若干小さくなる。切刃面４と本体部５との間には、凹部６が設けられる。溝の深さ一定部１１の深さは、本体部５の高さＡに対して、裁断刃２１は裁断刃１と同等であるけれども、深さ一定部１１の幅は、たとえば０．３５ｔ程度と、本体部５の幅ｔを基準として、裁断刃１の深さ一定部１１の幅よりも、さらに小さくしておく。

図３は、裁断刃１，２１を自動裁断機の裁断ヘッド３０に装着している状態を簡略化して示す。裁断刃１，２１は、図示を省略している裁断ヘッド３０の上部側に設けられる駆動機構で上下動し、図は最下位置付近まで下降している状態を示す。裁断ヘッド３０の下端には、プレッサフット３１が設けられ、被裁断材となる生地３２の表面を押える。被裁断材は、布帛などのシート材の生地３２を複数枚積層させ、表面を非通気性シートで覆った状態で裁断テーブル上に載置され、裁断テーブルの下方から吸引して固定する。裁断テーブルの表面は、ブラシ３３で形成され、ブラシ３３中に裁断刃１，２１が侵入すると、ブラシ３３の剛毛は部分的に退避する。裁断刃１，２１は、積層状態の生地３２を、裁断刃１，２１を高速で上下動させながら裁断する。裁断ヘッド３０は、裁断テーブルの表面に沿う二次元的な移動と、裁断テーブル表面に対して接近または離反する移動とが可能である。裁断ヘッド３０内には、裁断刃１，２１を、図の上下方向の軸のまわりに回転させて、裁断の向きを変える機構も搭載されている。自動裁断機では、予め設定される裁断データに従って、裁断ヘッド３０の移動と裁断刃１，２１の向きを制御しながら、生地３２の裁断を行う。

プレッサフット３１の上方の裁断ヘッド３０の内部には、裁断刃１，２１を支持しながら上下動するように案内するナイフガイド２０とともに、刃先の研磨を行う研磨ローラ３４も設けられる。研磨ローラ３４による研磨は、一定距離の裁断毎や一定時間毎など、予め設定される条件で、裁断刃１，２１を被裁断材から引抜いている状態で、裁断刃１，２１を上下動させ、研磨ローラ３４の作用を裁断範囲が均一に受けるようにしながら行われる。

図４は、裁断刃１での溝１０の有無による生地の溶着性の比較の一例を示す。シート材の生地３２として、合成皮革を２０枚積層し、自動裁断機として、株式会社島精機製作所の製品名Ｐ−ＣＡＭ１８２を使用すると、被裁断材として吸引時厚さは１５ｍｍとなるものを使用している。裁断刃１は、図の櫛形の図形を裁断するために、一旦被裁断材に突刺した状態を維持して、一筆書きのように、左下の起点から時計回り方向に一周させた。櫛形の図形全体の幅Ｗは２００ｍｍであり、全体の高さＨは１０５ｍｍであり、櫛の歯部分の幅ｗは１３ｍｍであり、櫛の歯部分の高さｈは９７ｍｍである。裁断ヘッドの移動速度である裁断速度１６ｍ／ｍｉｎで、裁断刃を毎分約２０００回上下動させる裁断条件で、裁断刃１を使用すれば、（ａ）に示すように、全パターンを良好に裁断することができた。溝１０を設けない裁断刃では、（ｂ）に示すように、裁断の途中で溶着を生じていることが確認された。溝１０が設けられていなくても、見かけ上、裁断パターンを一周させることはできる。しかしながら、「×」印の裁断箇所では、積層されたシート材が上下で溶着して分離が困難ないし不可能となり、「△」印の裁断箇所では、分離は可能な程度の溶着が生じている。溝１０の有無による溶着無し裁断可能距離は、溝１０有りの（ａ）で１９６３ｍｍとなるのに対し、溝無しの（ｂ）では６５５ｍｍとなり、溝１０を設ける効果が確認された。

図５は、裁断刃１での溝１０の有無による生地の溶着性の比較の他の例を示す。図４よりも裁断速度を低下させて１２ｍ／ｍｉｎとし、裁断刃を毎分約３０００回上下動させる裁断条件で裁断刃１を使用すれば、（ａ）に「○」印で示す範囲を溶着無しで裁断することが可能であると確認された。この溶着無し裁断可能距離は４３５ｍｍである。（ｂ）に示すように、溝無しでは、溶着無し裁断可能距離は２１０ｍｍに短縮される。このような溶着無し裁断可能距離の長短は、裁断の生産性に影響する。溶着無し裁断可能距離が短いと、生地３２の積層厚さ（枚数）を減らしたり、冷却のために裁断刃を生地３２から引上げるナイフアップを行う必要があり、裁断に要する時間が長くなってしまう。

図４および図５に示すように、裁断刃１では、背面側に溝１０を設けているので、溝１０内を流通する空気によって裁断刃１が冷却され、被裁断材が溶着を生じるまでの温度上昇が抑制される。図２（ｄ）に示す裁断刃２１でも同様であると期待される。自動裁断機では、被裁断材を載置する裁断テーブルの下方から吸引して被裁断材を裁断テーブル上に固定する状態で裁断が行われるので、溝１０を吸気が通過し、冷却が効率よく行われる。溝１０が開口するのは、裁断刃１，２１の背面側であるので、特許文献１の図７に示されているように、被裁断材との接触はなく、吸気の通路は確保される。裁断刃１、２１の背面側に溝１０を設けることによって、裁断刃１０，２１の放熱面積が増加し、放熱面と発熱部との距離も短縮され、効率的な冷却が可能になる。

なお、以上では、裁断刃１，２１の本体部５に設ける溝１０が角溝である場合を示しているけれども、溝１０の断面は、Ｖ溝のように底部で幅が減少したり、Ｕ溝のように底面が曲面であってもよい。これらの断面形状は、切削工具の刃先形状に応じて変化させることができる。

本発明の実施の一形態としての裁断刃１の基本的な構成を示す部分的な側面図である。図１の裁断刃１および他の実施形態の裁断刃２１の断面図である。図１の裁断刃１，２１を自動裁断機の裁断ヘッド３０に装着している状態を簡略化して示す部分的な側面断面図である。図１の裁断刃１での溝１０の有無による生地の溶着性の比較の一例を示す図である。図１の裁断刃１での溝１０の有無による生地の溶着性の比較の他の例を示す図である。

符号の説明

１，２１裁断刃
３裁断刃先頭部
４切刃面
５本体部
１０溝
１１深さ一定部
１２上端部
１３下端部
２０ナイフガイド
３０裁断ヘッド
３２生地

Claims

楔形断面を有する直刀状で、テーブル上に載置される積層されたシート材に上方から貫通させ、往復動しながら楔形断面の頂部側に形成される刃先でシート材を裁断する裁断刃において、
該楔形断面の峰側に開口して、剛性を保ちながら放熱面積を増加させる溝を、該刃先でシート材を裁断する部分の範囲内で、該楔形断面の内部に有することを特徴とする裁断刃。
前記楔形断面は、前記峰側に、厚みが一定の部分を有し、
前記溝は、該厚みが一定の部分内に形成されていることを特徴とする請求項１記載の裁断刃。
前記溝は、前記往復動しながらシート材を裁断する部分の範囲が一定の深さに形成され、該範囲の上端では深さが該範囲から離れるに伴って減少するように形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の裁断刃。