JPH0433595B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （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を裁断する装置に関する。さ
らに具体的には、裁断要素としてシート状材料に
対してほぼ垂直の軸線方向に沿つて上下の往復運
動をする長尺状ナイフを用いたカツターヘツドに
関するものである。

（従来技術） 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51−42795
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つ
て移動することでシート状材料を裁断するもので
ある。ここで、ナイフの機能上、ナイフは常にそ
の移動方向の接線方向に向いている必要があり、
そのためナイフを裁断されるシート状材料に対し
て垂直なθ軸回りに回転させる駆動装置が必要と
される。

一方、ナイフを上下に駆動するナイフ駆動モー
タは重量が重く、また電力供給のための配線の都
合等から、ナイフが回転してもナイフ駆動モータ
自体は回転しないで静止している方が望ましい。
一般に、ナイフ駆動モータとナイフの間にはナイ
フ駆動モータの回転運動をナイフの上下往復運動
に変換するナイフ往復動機構が必要であり、上述
した特公昭57−14960号、特公昭51−42795号、特
公昭56−8759号等の従来の装置においては、ナイ
フ駆動モータとナイフ往復動機構が両方ともベー
スフレームに対して固定された構造になつてい
る。

そのため、ナイフの回転を許容するために、ナ
イフがナイフ駆動モータ及びナイフ往復動機構か
ら独立して回転できるようにナイフとナイフ往復
動機構との間にスイベル機構のようなものが必要
とされている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、スイベル機構は比較的大形で製
作が困難で、保守にも費用がかかる。また、スイ
ベル機構は回転を許容するスリツプ機構のために
その連結部材の間に或る程度の〓間を有してお
り、毎分数千ストロークというような高速の往復
運動を行つた場合にそこが摩耗し易く、作動にお
ける信頼性に欠けるという問題点があつた。

本発明は上述に鑑みて成されたものであつて、
従つて本発明の目的は、製作、保守において費用
がかからず、長期の使用に亙つて信頼性を維持し
動作することができ、且つ高い裁断速度で裁断す
ることのできるシート状材料を裁断するためのカ
ツターヘツドを提供することにある。

本発明のカツターヘツドは、そのカツターヘツ
ドが裁断対象物た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ヤリツ
ジによつ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、本発明のカツターヘツドはこれに限定される
ものではなく、その他のカツターヘツド例えばカ
ツターを手で裁断方向に進ませるタイプのヘツド
においても適用し得るものである。

（課題を解決するための手段） 上述した目的を達成するための本発明のカツタ
ーヘツドの構成は、シート状材料を裁断するため
の装置の一構成要素であるカツターヘツドであつ
て、ベースフレームと、前記ベースフレームに担
持されると共に前記ベースフレームに関して固定
したθ軸線を中心として前記ベースフレームに関
して回転できるナイフフレームと、前記ナイフフ
レームに担持されると共にナイフを前記ナイフフ
レームに関して前記θ軸線に平行な軸線に沿つて
往復運動できるように支持し且つ前記ナイフフレ
ームとともに前記θ軸線の回りに回転するナイフ
ガイド手段と、ナイフ駆動用モータと、前記ナイ
フガイド手段によつて支持された前記ナイフを入
力軸の回転に伴つて前記θ軸線に沿つて前記ナイ
フフレームに関して往復運動させることのできる
ナイフ往復動機構とを具え、前記ナイフ往復動機
構は前記ナイフフレームに担持され、その前記入
力軸は前記ナイフフレームに関して固定した軸線
を中心に回転するものであり、前記ナイフ駆動モ
ータは前記ベースフレームに固定され、且つ回転
する出力軸を有し、前記ナイフフレーム及び前記
ナイフ往復動機構が前記ナイフ駆動モータとは独
立に前記θ軸線を中心として回転できるように、
前記ナイフ駆動モータの前記出力軸と前記ナイフ
往復動機構の前記入力軸とが駆動連結されること
を特徴とするものである。

（作用） ナイフフレーム、ナイフガイド手段及びナイフ
がθ軸線を中心としてベースフレームに関して回
転するとき、ナイフ往復動機構もそれらと一緒に
回転する。ただし、ナイフ駆動モータはベースフ
レームに固定されていて回転しない。ナイフ駆動
モータの駆動力は回転力としてその出力軸からナ
イフ往復動機構の入力軸に伝えられ、スイベル機
構を不要とする。

（実施例） 第１図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はカツターヘツ
ド１２を有している。カツターヘツド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736838号の関連出願に開示され
たものと同様のものでもよい。もつとも、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、第１図においては明瞭にするために省略して
ある。

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
単一のウエ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を積み重ね体の裁断
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。

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、それはカツターヘツド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つて、１枚
の広い起毛ベツ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736838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つぱいに伸びても、
ナイフは起毛ベツドの範囲内に留まつてそれから
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を形成するベツドの
特定の構造は本発明にとつて重要なことではな
く、したがつてこれ以上詳細には説明しない。

カツターヘツド１２の一部はツールキヤリツジ
２２である。このツールキヤリツジ２２は、２本
のガイドバー２６，２６によつてＸキヤリツジ２
４に支承されていて、第１図に示すようにＹ軸方
向に移動することができる。この移動はツールキ
ヤリツジ２２に取付けられた駆動ベルト２８によ
つて行われる。そして、駆動ベルト２８はツール
キヤリツジ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キヤリツジ
２４に設けられたサービスモジユール３８に内蔵
されたモータによつて動力が与えられる。一方、
モータは数値制御装置１６によつて制御される。
Ｘキヤリツジ２４はその両端のところで裁断テー
ブル１４の関連側縁部に沿つて延びているガイド
レールとラツクとの組合せ４０によつて案内され
ることによつて、裁断テーブル１４に関して移動
することができる。Ｘキヤリツジ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
ツクと係合し、数値制御装置１６で制御されるサ
ービスモジユール３８の別のモータによつて動力
が与えられる。したがつて、Ｘ軸方向におけるＸ
キヤリツジ２４の動きと、Ｙ軸方向におけるツー
ルキヤリツジ２２の動きと合成されることによつ
て、カツターヘツド１２はシート状材料２０に描
いた裁断線がどんなものであつてもそれを追跡す
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。

本発明にかかるカツターヘツド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
のモータによつて迅速に加速、減速されるととも
に、また、保守その他の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。

このカツターヘツド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、第２図、第３図、第４図を参照しなが
ら説明する。これらの図面からわかるように、カ
ツターヘツド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、ツールキヤリ
ツジ２２に固定された２本の垂直案内杆４８，４
８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
とによつて支承されている。第２図はベースフレ
ーム４６がツールキヤリツジ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、第４図はベースフレーム４６がツール
キヤリツジ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
チユエータ（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。第４図の側面図
からわかるように、ベースフレーム４６は基本的
にＵ字形の断面形状を有する部材であつて、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。

ナイフフレーム５８はベースフレーム４６によ
つて担持されて、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６
４、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。

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４６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７
０，７０の上端部にあるスプリングクリツプ７２
によつて制限される。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。第２図に示すよう
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つ
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。

ツールキヤリツジ２２はベースフレーム４６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が第２図で
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。

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６
２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
を持つたナイフフレーム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
なつている。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。

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、第４図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ツト８
４、及びナイフフレーム５８の上端部とモータ８
０の出力軸８２との間に介装された小さめのベア
リングユニツト８６等から成つている。ベアリン
グユニツト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。したがつて、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ツト
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。

ナイフフレーム５８の主たるベアリングユニツ
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９
０（第３図参照）によつて駆動されることによつ
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）はフイードバツ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１
５６とナイフ６２とを係合させるため、ナイフ６
２をθ軸線５９を中心として適当な角度位置に回
動させる。

ナイフ往復動機構６４はナイフフレーム５８に
支承された入力軸すなわち偏心軸９２（第４図参
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
アリングユニツト９６とローラーベアリングユニ
ツト９８によつて支承されている。

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６４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１０６
（第３図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１１０が各プーリー１００，１０２，
１０４，１０６が掛け渡されて伝達機構６６を構
成している。すなわち、こうすることによつて、
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を伴つてナイフフレーム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。

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、カウンターウエイト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。
チヤツク１１６が偏心ピン１１２を枢動自在に受
容し、このチヤツク１１６がナイフ６２の上部を
掴んでいる。ナイフ６２はねじ１１８によつてチ
ヤツク１１６に固定される。チヤツク１１６には
カウンターウエイト１２０が取付けられていて、
ねじ１１８やチヤツク１１６に関連する部分の重
さをそれで相殺している。

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
チヤツク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１２４も有している。ナイフ６２の
上部の板ばね部分１２４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。したがつて、この板ばね部
分１２４を用いることにより、公知のカツターヘ
ツ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。

ナイフ６２の具体的な構造については第１０〜
１５図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
沿つ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つて横方向位
置に関して適切な位置に保持する。例えば、第５
Ａ図を参照すると、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１
３０，１３０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１３２，１３
２からなつている。これらのローラー１３２，１
３２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。

ナイフガイド手段６０は、ナイフ６２の側面１
２６及び１２８に係合する三対のローラーの他
に、第６図及び第７図に示されるように、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１３４，１３４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によつて回転自在の支承
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１４０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。

第５Ａ図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のチヤツク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、それが各往復運動サイクルの間にナイフ６
２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、それによつて大きな
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。

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から成つている。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
ら或る距離をもつて離れて設置されている。この
運転は、偏心ピン１１２が次々に90度づつ進んで
いつて１回転するところを示している第５Ａ，５
Ｂ，５Ｃ，５Ｄ図によつて説明される。

第５Ａ図に示す偏心ピン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上にあつて、板ばね部分１２４は両側の
ローラ１４４，１４４から離れている。偏心ピン
１１２が第５Ａ図の位置から動いて、偏心ピン１
１２が第５Ｂ図に示す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が第５Ｂ図に示す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、第５Ｃ
図に示す180度位置に向かつて移動する。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は第５Ｄ図に示す
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は第５Ａ図の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。

第５Ａ図及び第５Ｂ図を参照すれば、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１
４４，１４４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６２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のチヤツク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６２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つて梁の基端
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
へ向かうにしたがつ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１
３０，１３０のうちの上方のものの近辺の部位で
生じる。

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
向に沿つ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によつ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つて一層均一なもの
となることに帰着する。その結果、板ばね部分１
２４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。

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、好ましくは第１０図、第１１図、
第１４図に示されるように、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。

第１０図乃至第１５図を参照すると、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点の所となつている。すなわち、
このナイフ６２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によつ
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
たつてナイフ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１
２４のＡ点とＢ点の間には、Ａ点からＢ点に向か
うにしたがつ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つ
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点までの間にわたつ
てほぼ均一となるように、選択される。板ばね部
分１２４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つてチヤツク１
１６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、均一の厚みを持つ
たナイフ素材を用意しその一側面を研削すること
によつ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。

ナイフ６２の下方部分１２２のうちその下側の
部分は図１１等において１４９で示される鋭がら
した前方切刃となつている。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１５３は切先１５１から後方端縁１
３８へと上方へ傾斜している。底部切刃１５３は
ナイフ６２をカツターヘツド１２に組み込む前に
研がれ、研磨装置７８によつて込から研がれるこ
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によつて研がれる。

この研磨装置７８の特徴は、前方切刃１４９に
関して、図１２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１５に示すように、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。

第８図及び第９図に示すように、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
キヤリツジ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１４
８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
うになつている。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によつて
駆動される。研磨アーム１４８は、テンシヨンス
プリング１６６によつて付勢されて通常は停止杆
１６８に当接して第８図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は第８図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は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ユエータ１７０を
含んでいる。ソレノイドアクチユエータ１７０が
励起されていないときは、ピン１７４は内部スプ
リングによつて第８図の破線の位置に付勢されて
いる。ソレノイドアクチユエータ１７０が励起さ
れると、ピン１７４は破線の位置から第８図で実
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。この回動によつて、ピン１７４はハ
ブ１５０に固定された水平ピン１７６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。

研磨サイクルにおいては、先ずベースフレーム
４６をツールキヤリツジ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の高さまで持つてくる。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によつてナイフ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つてナイフ６
２と接触する。研磨作業中はナイフ６２には上下
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１
４９の全域にわたつて係合して研ぐことができる
ようにする。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つた円錐形をし
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つて実質的
に均一の研磨効果を与えることができる。第９図
に示す円錐角度αは数度の程度であるが、第９図
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１５４をθ軸線５９に関
して少し傾斜させることによつても同じ効果が得
られる。

前述の説明や第８図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
の側面を研ぐといつた交互の研磨を行つて、第１
２図に示すような両刃エツジを形成することがで
きる。つまり、第８図に示すように、ある研磨サ
イクルにあつてはナイフ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つてはナイフ
６２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５０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、第１５図に示すような片刃
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、鋭がつた切刃の鋭
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６２の幅が狭くなつてしまつたとき
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。

（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、ナイフがθ軸線を中心としてベー
スフレームに関して回転するとき、ナイフ往復動
機構もそれと一緒に回転し、ナイフ駆動モータの
駆動力は回転力としてその出力軸からナイフ往復
動機構の入力軸に伝えられるので、その動力伝達
経路にスイベル機構を不要とすることができる。
従つて、スイベル機構を廃止できることから、小
形で、製作、保守において費用がかからず、長期
の使用に亙つて信頼性を維持して動作することが
でき、且つ高い裁断速度で裁断することのできる
シート状材料を裁断するためのカツターヘツドを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる布地裁断装置
の斜視図である。第２図は第１図の装置のカツタ
ーヘツドの斜視図であり、ベースフレームはツー
ルキヤリツジに関して上昇した非裁断位置にあ
る。第３図は第２図のカツターヘツドの正面図で
あり、ベースフレームはツールキヤリツジに関し
て下降した裁断位置にある。第４図は第３図のカ
ツターヘツドの側面図であり、ツールキヤリツジ
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。第５Ａ図、第５Ｂ図、第５
Ｃ図、第５Ｄ図はいずれも第３図のローラーガイ
ドを通る垂直面で切つた断面図であり、それぞれ
偏心ピンが90度づつ位相を変えたときの状態を示
している。第６図は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。第７図は第６
図の７−７線にとつた水平断面図である。第８図
は第３図の８−８線にとつた水平断面図であり、
ベースフレームはツールキヤリツジに関して上昇
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。第９図は第８図の９−９線にとつ
た垂直断面図である。第１０図はナイフの後面図
である。第１１図は第１０図の１１−１１線にと
つた側面図である。第１２図は第１１図の１２−
１２線にとつた断面図である。第１３図は第１１
図の１３−１３線にとつた断面図である。第１４
図は第１０図に示されたナイフの上部の拡大部分
図である。第１５図はナイフの別の研ぎ方を示す
第１２図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はカツ
ターヘツド、１４は裁断テーブル、１６は数値制
御装置、１８は被加工物支持表面、２０はシート
状材料、２２はツールキヤリツジ、４６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、６
４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はベアリングユニツ
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、１０
２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はチヤツク、
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、１３
０，１３２，１３４はローラー、１３６は前方端
縁、１３８は後方端縁、１４４はローラー、１４
８は研磨アーム、１４９は前方切刃、１５１は切
先、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はテンシヨンス
プリング、１７０はソレノイドアクチユエータで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シート状材料を裁断するための装置の一構成
   要素であるカツターヘツドであつて、ベースフレ
   ームと、前記ベースフレームに担持されると共に
   前記ベースフレームに関して固定したθ軸線を中
   心として前記ベースフレームに関して回転できる
   ナイフフレームと、前記ナイフフレームに担持さ
   れると共にナイフを前記ナイフフレームに関して
   前記θ軸線に平行な軸線に沿つて往復運動できる
   ように支持し且つ前記ナイフフレームとともに前
   記θ軸線の回りに回転するナイフガイド手段と、
   ナイフ駆動用モータと、前記ナイフガイド手段に
   よつて支持された前記ナイフを入力軸の回転に伴
   つて前記θ軸線に沿つて前記ナイフフレームに関
   して往復運動させることのできるナイフ往復動機
   構とを具え、 前記ナイフ往復動機構６４は前記ナイフフレー
   ム５８に担持され、その前記入力軸９２は前記ナ
   イフフレームに関して固定した軸線９４を中心に
   回転し、 前記ナイフ駆動モータ８０は前記ベースフレー
   ム４６に固定され、且つ回転する出力軸８２を有
   し、 前記ナイフフレーム５８及び前記ナイフ往復動
   機構６４が前記ナイフ駆動モータ８０とは独立に
   前記θ軸線５９を中心として回転できるように、
   前記ナイフ駆動モータの前記出力軸８２と前記ナ
   イフ往復動機構の前記入力軸９２とが駆動連結さ
   れることを特徴とするカツターヘツド。 ２ 前記ベースフレーム４６に固定された第二の
   モータ９０と、前記θ軸線５９を中心として前記
   ナイフフレーム５８を回転させるために前記第二
   のモータを前記ナイフフレームに駆動連結する駆
   動手段８８を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のカツターヘツド。 ３ 前記ナイフ駆動モータ８０の前記出力軸８２
   が前記θ軸線５９と同軸であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のカツターヘツド。 ４ 前記ナイフフレーム５８と前記ナイフ駆動モ
   ータ８０の前記出力軸８２との間にベアリング８
   ６が介在し、前記θ軸線５９回りの回転のために
   前記出力軸から前記ナイフフレームを回転できる
   ように支持することを特徴とする特許請求の範囲
   第３項に記載のカツターヘツド。 ５ 前記ナイフ往復動機構６４の前記入力軸９２
   の回転中心である前記軸線９４は前記θ軸線５９
   と直角に交差するものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載のカツターヘツド。 ６ 前記ナイフ駆動モータ８０の回転する前記出
   力軸８２上の第一プーリー１００と、前記ナイフ
   往復動機構６４の前記入力軸９２上の第二プーリ
   ー１０２と、第三及び第四遊転プーリー１０４，
   １０６とを有し、前記第三及び第四遊転プーリー
   は前記θ軸線５９と前記ナイフ往復動機構の前記
   軸線９４とを含む平面を挟んで互いに反対側にお
   いて前記平面に対して垂直な共通の軸線上に位置
   し、駆動ベルト１１０が前記ベースフレーム４６
   に関して前記ナイフフレーム５８が前記θ軸線回
   りに回転できるように前記第一、第二、第三及び
   第四プーリーに掛け渡されて前記モータ出力軸８
   ２の回転を前記往復動機構入力軸９２に伝達する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
   カツターヘツド。 ７ 前記ナイフ往復動機構６４が、前記往復動機
   構入力軸９２に関して固定されると共に前記入力
   軸の前記軸線９４からラジアル方向に離れた位置
   にある偏心部材１１２と、前記ナイフガイド手段
   ６０によつて支持された前記ナイフ６２を掴むた
   めに前記偏心部材に枢動自在に連結されているチ
   ヤツク１１６とを有することを特徴とする特許請
   求の範囲第６項に記載のカツターヘツド。