JPS5877493A - 刃先の鈍い切断ホイ−ルを備えた切断装置 - 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、シート材料切断装置に関し、特に詳細には
、切断ホイールが少数の積層されたシート材料上を案内
される間にシート材料を切断するために回転式切断ホイ
ールを使用する切断装置に関するものである。

回転式切断ホく−ルまたは切断ブレードを支持表面に圧
接させかつ支持表面に沿って転動させることによって、
この切断ホイールまたはプレーｒで平坦な硬質支持表面
上に単一層または少数の積層体状態で拡げられたシート
材料を切断する形式のものはこれまでに知られている。

このシート材料の切断作業は、切断ホイールの円周と支
持表面との間においてスライシング（ｓｎｃｉｎｇ）作
用およびクラツシング（ｃｒｕｓ’ｈｉｎｇ）作用によ
ってなされている。この種の回転式ホイールと硬質支持
表面との組合せは、米国特許第３，７７６，０７２号に
記載された切断装置に用いられている。

硬質支持表面と共に用いられる従来の切断ホイールの形
状については、シート材料を完全に切断するために切断
ホイールはその円周刃先に沿って可能な限り先鋭に゛た
されていた。充分に先鋭にされた切断ホイールは、理論
的には、シート材料上の切断径路に沿って転動するとき
にホイールのスライシング作用を最大にし、そしてシー
ト材料を切断するためにホイールと支持表面間に付加す
ることが必要とされる圧力値を最小にする。しかしなが
ら、硬質支持表面と共に先鋭な回転ホイールを使用する
ことは種々の欠点をも有している。

第１の欠点は、切断ホイール自体に関連するものであっ
て、ホイールはその切断刃先の近傍で非常に薄く、その
ためにホイールと支持表面間に働らく圧力により損傷を
受けやすいことである。さらに刃先が支持表面に押圧さ
れるとき、ホイールの内部応力が刃先の刃こぼれまたは
割れを助長する。

第２の欠点は支持表面に関連するものであって、支持表
面はホイールの先鋭な刃先によって刻み目がつけられま
たは切り溝が掘られてしまうことである。

前記のような欠点により生じる損傷は、切断ホイールお
よび支持表面の有用寿命を短縮させ、さらに切断作業に
悪影譬を及ぼす。ホイールに刃どぼれが生じまたは支持
表面に切り溝が掘られているならば、ホイールが切断径
路に沿って転動するとき切断径路内のシート材料はホイ
ールの刃こぼれ部あるいは支持表面の切り溝内へへこみ
または押し込まれ、そのために切断径路に沿ったシート
材料の完全な切断は阻害されてしまう。

それ故に、この発明の目的は前記のような欠点を除去す
ることのできる回転式切断ホイールを具備する切断装置
を提供することにある。

この発明は、支持表面上に単一層または少数の積層体状
態で拡げられたシート材料を切断するための装置に係り
、この装置はシート材料のための支持表面と、円形ディ
スク形態の回転式切断ホイールと、切断ホイールを切断
径路に沿って移動させるための移送装置と、切断ホイー
ルが切断径路に沿って移動するときに切断ホイールの刃
先を支持表面に押圧するための装置とからなる。この発
明の新規な形態である切断ホイ廿ルの特徴は、支持表面
上に拡げられたシート材料と切断的な保合状態で支持表
面上を転動する鈍い円周刃先にある。

それ故に、この切断作業は、切断ホイールが支持表面に
対して移動子るとき、ホイールの鈍い刃先と支持表面間
のシート材料を破砕するクラツシング作用によってなさ
れる。

切断ホイールの使用に起因する切断ホイールまたは支持
表面の損傷の可能性は、刃先の鈍い切断ホイールを用い
ることによって次の２つの理由で実質的に減少させるこ
とができる。まず第１の理由としては、鈍い刃先を有す
るホイールは、先鋭な刃先を有する同径のホイールに比
べて円周刃先近傍における強度が強（、そのために先鋭
な刃先を有するホイールに比べて刃こぼれ′または割れ
を受けることが少ない。そして第２の理由としては、鈍
い刃先を有するホイールは、先鋭な刃先を有するホイー
ルに比べて支持表面を傷つける傾向が少ない。このよう
に、この発明に基づいてホイールの刃こぼれあるいは支
持表面の切り溝のような形態のホイールと支持表面の損
傷を阻止することができるので、この発明によってホイ
ーーールと支持表面の有用寿命を延長させることができ
、そじて切断径路に沿ったシート材料の完全な切断を達
成することができる。

次に図面に図示した実施例について詳述する。

第１図には、この発明を実施するシート材料切断用の自
動切断システムを図示する。全体的に符号１０　で図示
するシステムは、切断テーブル１２と、切断工具１４　
　と、切断テーブル１２　上でＸ座標軸方向に移動する
Ｘキャリッジ１６　　とこのＸキャリツ：）１６　に装
着きれかつテーブル１２　　とＸキャリッジ１６　に対
してＸ座標軸方向に移動するＸキャリッジ１８　　とか
らなる工具移送装置と、切断作業中に工具の移動を制御
するようにキャリッジと工具に連結された制御コンピュ
ータ２０　　とから構成きれている。制御コンピュータ
２０　はメモリーテープ２２からプログラム情報を受は
取り、プログラム情報に相応した切断制御信号を展開す
る。

この制御信号は、工具１４　をシート材料Ｓと切断的な
保合状態でテーブル１２上を移動させるべく、指令ケー
ブル２４　を介してキャリッジ１６　　と１８へ伝達さ
れる。か（して制御コンピュータは、メモリーテープ２
２　によって限定されるプログラム情報に基づいて、工
具をシート材料に破線で示す／ぞターン片の周囲の、よ
うな切断径路に沿って誘導する。

切断テーブル１２は、複数の脚部３２上に載置されたフ
レーム３０　　と、シート材料Ｓを拡げることのできる
加工表面を形成するはツ）３４　　とを具備し、ベッド
３４　により形成された加工表面３５は、切断工具が切
断中に加工表面に押圧されるときに工具による損傷を受
けることがないような充分な硬度を有するものである。

Ｘキャリッジ１６は、切断テーブル１２　のＸ座標軸方
向の縁部に沿って長手方向に延びかつフレーム３０　か
ら上方に突出したプラケツ）５２＆Ｃよって保持された
一対のラック４８　　と５０　により、切断テーブル１
２　の上方に支持されている。キャリツ：）１６　内の
駆動モータとピニオン（図示しない）はラック４８と５
０の歯と係合しており、コンピュータ２０　から伝達さ
れる移動指令に従って、キャリッジ１６　　と工具１４
　をテーブル上でＸ座標軸方向に前後に移動させる。

Ｘキャリッジ１８　は、Ｘキャリッジ１６　の両端部間
でＸ座標軸方向に延びるガイドレール５８　とリードね
じ６０　　によってＸキャリッ：）１６　Ｋ装着されて
いる。コンピュータ２０　　により制御される別の駆動
モータ（図示しない）によって回動されるリードねじ６
０　は、Ｘキャリッジ１８　　と工具１４をテーブル上
でＸ座標軸方向に位置付けるべくＸキャリッジ１８　　
にねじ係合している。か（して工具１４ハ、ｘキャリッ
：）１６トＹキャリッ：）１８の複合運動によって、パ
ターン片の周囲に沿って切断しうるようにシート材料と
切断的な係合状態でテーブル１２　の加工表面上で所期
のあらゆる方向に移動することができる。

第２図および第６図に明瞭に図示するように、切断工具
１４は、Ｘキャリッジ１８　の突出端部上の調節可能な
装着部６４　から片持ち梁形態で延びる支持台６２　に
よってＸキャリッジ１８　に懸架され、調節可能な装着
部６４　はコンピュータにより制御されるモータ（図示
しない）によってテーブル１２　の加工表面に対して上
下動される。それ故に、切断工具１４は切断作業の始め
にシート材料Ｓとの切断的な保合状態にもたらされ、ま
た切断作業の終りにシート材料Ｓとの接触状態から持ち
上げられる。切断工具１４　は切断ホイール７ｏ　がら
なり、この切断ホイー゛ルアｏ　は、切断工具が支持台
６２　からの押し付はカにょってシート材料Ｓに係合す
るように下方に押圧されるときにクラツシング作用によ
ってシート材料Ｓを切断する円周切断刃先を有している
。切断ホイール７ｏは、ホイールがシート材料Ｓと切断
的な保合状態でキャリッジ１６と１８によってテーブル
１２　の加工表面に沿って転動するときに加工表面に平
行な軸のまわりで自由に回動しうるように、工具ホルダ
ー７２　　に支持されている。

ホイール７０　とホルダー７２は、ジャーナル軸支され
た支持軸８０　Ｋよって支持台６２　と共に移送され、
この支持軸８０はテーブル１２　の加工表面に垂直なθ
軸芯８２　のまわりに工具を回動させる。回転駆動モー
タ８４は支持軸８ｏ　の上方端部に固着された大径軸プ
ーリ８９　　とモータプーリ８８　　との間に掛は渡さ
れた歯付きはルト８６によって軸８０　に連結されてい
る。回動指令は、コンピュータ２０　によりメモリーテ
ープ２２　から引き出され、切断ホイールの回動角姿勢
を制御するように駆動モータ８４　Ｋ加えられる。それ
故に、切断ホイールは各位置においてノミターフ片の縁
部に沿って接線的に移動することができる。

切断工具１４　　と切断工具１４　を支持する工具キャ
リッジ１８　　との間に負荷制御機構が介在し、工具に
押し付は力を供給する。切断工具はこの押し付は力によ
って加工表面上のシート材料Ｓと切断的な保合状態とな
るようにθ軸芯８２　に沿って押圧される。全体的に符
号１００で図示する負荷制御機構は、空気圧または液圧
負荷シリンダー組立体１０２を具備し、支持台６２　Ｋ
連結された小さいブリッジ１０４上に固定的に装着され
ている。この負荷シリンダー組立体１０２はピストンロ
ッド１ｏ６ヲ有し、ピストンロッド１０６は、チャック
と工具１４　が軸８０　　と共に回動しそして支持台６
２　に対して軸８０　Ｋ沿って軸方向に摺動しうるよう
に、軸８０　内の中心孔を介して同軸的に延び、カラー
１１２ニヨツて軸８０　の末端部上のスプラインに回動
可能に固着された工具ホルダー７２　Ｋスラスト”？７
　リフ”　１１０を介して連結されている。このスラス
トイアリング１１０は、押し付はカがピストンロツｒ１
０６を介して切断ホイール７０に加えうしている間に、
ホルダー７２が切断ホイール７ｏ　をθ軸芯８２　のま
わりに回動させることを可能にする。

切断ホイール７０　Ｋ加えられる負荷として切断ホイー
ルがシート材料Ｓ内へ押圧される押し付は力は、圧力ラ
イン１１４と１１６を介して負荷制御シリンダー組立体
１０２へ付加される圧力によって決定される。このよう
に加えられる負荷は、ホイールがシート材料の表面に沿
って転動するときにシート材料をクラツシング作用によ
り切断するのに充分な大きさのものでなければならない
。切断作業の後に、ライン１１４と１１６内の圧力ぽゼ
ロに減圧され、工具１４　は軸８０　の下方端部に固定
された持上げリング１２０がカラー１１２に接触すると
きに支持台６２　　と調節可能な装着部６４　　とによ
って切断テーブルから持ち上げられる。

切断ホイール７０　の直径は、この種の切断システムに
関連した実際上の要件によって限定される範囲内の大き
さである。第１の要件としては、ホイールの直径は、ホ
イールの円周面がシート材料と切断的な保合状態で支持
表面へ押圧されるときに積層体の高さがホイールの回転
軸芯または水平な中間面よりも上方に高くならないよう
な大きさのものでなくてはならない。積層体の高さがホ
イールの水平中間面よりも低ければ、切断ホイールの転
動する切断径路内のシート材料はホイールの刃先によっ
て支持表面に圧接され、積層体のいずれの部分も工具ホ
ルダー７２　に接触することはなく或いは干渉すること
はない。

さらに、ホイールの直径の最小値に関して、ホイールの
縁部とシート材料および／または支持表面との間の摩擦
駆動力の結果としてホイールが切断径路に沿って回転し
なければならないことも要件である。ホイールが回転す
るために摩擦駆動力は、ホイール７０　　とホイールホ
ルダー７２　　との間でホイール軸芯近傍において作用
する抵抗摩擦力に打勝つような充分な大きさのものでな
くてはならない。一般的に言って、ホイールの直径が太
き（なればなる程、摩擦駆動力が回転に抵抗する摩擦力
に打勝つことは容易となる。

ホイールの直径の最大値は、ホイールが切断径路の彎曲
部または角部に追従すべく転向するときにシート材料の
過度の変位を阻止するために限定される。ホイールが大
きくなればなる程、切断径路に隣接するシート材料がホ
イールのθ軸芯まわりの転向の際に移動し皺が寄る可能
性は一段と大きくなる。

切断ホイールの直径は、その大きさを制限する前記の実
際上の要件により、３．０インチ（７６，２ｍ）以下で
０．２５インチ（６，３５１１１１）以上のものが好ま
しい。

切断ホイール７０　は、その詳細を第４図および第５図
に図示するように、ホイールにおいて軸方向の両側面間
の実質的に一様な厚さと鈍い切断刃先７１　　とを有す
る薄いディスクによって構成されている。この鈍い切断
刃先７１　は、たとえばホイールの厚さのほぼ半分以上
の曲率半径Ｒを有している。代表的な曲率半径としては
、０．００１〜０．０１０４　ン？　（０，０２５〜０
．２５４ｍ）　　ノ範囲である。

鈍い円周刃先７１　は、稽々の理由により、通常の先鋭
な刃先よりも好ましい。負荷制御機構１００により押し
付は力を切断ホイール７０　Ｋ加えるときに、切断刃先
とはラド３４　の平坦な支持表面３５　　との間に相当
に大きな応力が生じる。先鋭な切断刃先に付随する高水
準の応力は、切断作業にいくつかの不都合な悪影響を及
ぼす。

高水準の応力の一つの影゛響は、ホイールの切断刃先を
劣化させることである。ホイールが脆い硬質材料で形成
されているとき、小片または破片が切断ホイールの他の
部分から砕けそして分離する破砕によって切断ホイール
に沿って破損が生じる。

連続した切断刃先の小さな刃こぼれや欠は目は切断径路
に沿って不連続な切断を生じさせてしまう。

このような切断作業に伴い、切断されない繊維やその他
の材料がパターン片と周辺の材料との間に生じてしまう
。そのためにパターン片を取り出す際に、切断されてい
ない材料が引張られ、材料は引きちぎりまたは引き裂き
のために損傷されることとなる。

更に先鋭な円周刃先に関連した高水準の応力は切断テー
ブルの支持表面３５　Ｋ悪影響を及ぼす。

一般的に言って、支持表面は切断ホイールの硬度よりも
小さい硬度の材料で形成されている。支持表面は、ロッ
クウェルＣ硬度４０　　より硬くないものが好ましい。

理想的には支持表面を平坦なものとしなければならない
が、切断径路に沿って集中された応力が支持表面に切り
溝を生じさせる。従って、支持表面３５は繰り返し使用
された後にそれ以前の切断作業で切断されたパターン片
を画く一連の切り溝を含むこととなる。このような切り
溝または切り傷は切断表面に不連続性を形性し、円周刃
先の不連続性と同様の影響を及ぼすこととなる。シート
材料は切り溝内にへこみ、切り溝と切断径路の交点で部
分的に切断を妨げてしまう。

この発明に基づく鈍い円周刃先７１　を備えた切断ホイ
ールを用いることによって、刃こぼれや切り溝等の問題
点は実質的に排除することができる。

鈍い刃先を用いることによって、ホイールは刃先部分で
実質的に大きな強度を有し、ホイールと支持表面の両者
に生じる応力は相当に低水準のものとなる。強度のある
ホイールと減少した応力とにより、切り溝を作る可能性
は効果的に排除される。

同様に、切断刃先と支持表面間の接触領域が太きいため
にはラド３４　　に小さな応力を生じさせ、支持表面３
５　の永久変形および切り溝は、完全に排除されな（と
も、切断作業に器影譬を及ぼさない水準にまで減少され
る。

鈍い切断刃先の切断作用によって、刃先が円弧状である
にもかかわらず、織成布や不織布のような柔軟なシート
材料を切断することができることは、経験から知られて
いる。この切断作業は、材料の切断がスライシング作用
およびクラツシング作用の両者によって行なわれる形式
のものから、切断が主としてクラツシング作用によって
行なわれる形成のものへ変化している。実験において、
粉砕されたシート材料の小さな痕跡が切断線に沿って見
られたが、それにもかかわらず材料の切断は達成される
ことが観察された。ある種の材料においては、押し付は
力の大きさを増大させることが必要であるが、このとき
鈍い刃先と支持表面との接触領域の増大が、高水準の応
力としてその結果生じるであろう切り溝などの損傷に帰
着することはない。

第６図および第７図にはさらにこの発明の鈍い切断ホイ
ールの他の実施例を図示する。両ホイール９゜と９２は
、ホイールの円周のまわりに延びる狭く平坦な円柱表面
で限定される切断刃先９１と９３をそれぞれ有している
。ホイール９Ｑ９２の直径は、第４図および第５図の実
施例において詳述したと同様な理由により、６．０イン
チ（７６，２１１１１）以下で０，２５インチ（６，３
５１１１１）以上のものが好ましい。この平坦な円柱状
の刃先は、切断ホイールの軸方向の両端面間に円弧状の
彎曲部を有する鈍い刃先７１　　と実質的に同様に作用
する。平坦な刃先は、曲率半径が無限大に相当する円弧
状の刃先である。平坦な刃先で効率的な切断を維持する
ためには、刃先の幅は０．００２〜０．００５　イン＋
　（０，０５０−０，１２７＋ａ＋）の範囲に設定する
ことが好ましい。

第６図のホイール９０　は一体的な構造であり、この点
で第７図のホイール９２　　と相違している。

ホイール９２は平坦な円柱状刃先９３　　よりも大きく
ない幅を有する本質的に薄いディスクであり、補強プレ
ート９４．９６がディスクの両側面に同軸的に取付けら
れ、軸芯９８　の近傍のベアリング強度を高めている。

この発明について数個の実施例によって詳述してきたけ
れども、種々の修正、変更をこの発明の精神から逸脱す
ることなく行いうろことが理解されよう。たとえば、鈍
い円周刃先を有する切断ホイールは、その中心と円周刃
先との間で一様な幅または先細状で段階状の双曲線の幅
を有するものとすることができる。ベアリング挿入部は
ホイールの中心に設けることができ、またホイールは工
具ホルダー内にジャーナル軸支された軸芯に固定的に取
り付けることもできる。ホイールをホルダー内で１由に
回動させるベアリング構造は、装置内のホイールの整列
が切断径路の正確な追従のために重大であるので、運動
の自由度をほとんどまたは好ましくは全くもたないこと
が重要である。

鈍い刃先の精密な輪郭は、切断ホイールの軸方向の両側
面と刃先の頂点との間で半径の増大する曲率な有する円
弧状刃先から平坦な刃先までの範囲内に設定することが
できる。従って、この発明は数個の実施例を限定という
よりも例示として開示するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施する切断装置の斜視図であり
、 第２図は、第１図の切断工具と切断テーブルの側面図で
あって、工具に連結された負荷制御機構を図示し、 第６図は、第２図の装置の正面図であり、第４図は、第
２図の切断ホイールとホルダーをやへ拡大して示す正面
図であり、 第５図は、第４図の切断ホイールとホルダーの側面図で
あり、 第６図は、この発明の他の実施例の切断ホイールの正面
図であり、 第７図は、この発明のもう一つの他の実施例の切断ホイ
ールの正面図である。 （符号の説明） １０・・・切断装置　１４・・・切断工具１６．１８・
・・キャリッジ（移送装置）２０・・・制御コンピュー
タ　３４・・・ベッド６５・・・支持表面　７０，９０
，９２・・・切断ホイール　７１，９１，９３・・・鈍
い円周刃先　１００・・・負荷制御機構　Ｓ・・・シー
ト材料 特許出願人　ガーバー・ガーメント・テクノロジー・（
外２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　シート材料を切断すべく拡げうる支持表面Ｇつを
   有する支持部と、 支持表面上に拡げられたシート材料と切断的な保合状態
   で支持部の支持表面上で転動する鈍い円周刃先（７１，
   ９１または９３）を備えた切断ホイール（７０，９０ま
   たは９２）を有する切断工具Ｉと、切断ホイールを、支
   持表面に対してシート材料の所望の切断ラインに沿って
   制御的に移動させるべ（、切断工具と支持部とに連結さ
   れた移送制御機構（１６，１８）　　と、 切断ホイールの鈍い刃先を支持表面に圧接させるための
   負荷機構（９）とからなり、切断ホイールが支持表面に
   対して移動されるときに、切断ホイールの鈍い刃先と支
   持表面間のシート材料を破砕することによって切断作業
   をなすことを特徴とするシート材料切断装置。 ２、切断ホイールは、ホイールの軸方向の両側面間に実
   質的に一様な厚さを有する薄いディスクであり、 ホイールの鈍い円周刃先は、軸方向の両側面間にホイー
   ルの厚さの半分より太きゝな曲率半径を有していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のシート材料
   切断装置。 ３、切断ホイールの厚さは、ホイールの直径に比して小
   さく、ホイールの直径は０．２５〜６インチ（６，３５
   〜７６．２１１１１１）の範囲内であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載のシート材料切断装置。 ４、切断ホイールの鈍い刃先は０．００１〜０．０１０
   インチ（０，０２５〜０．２５４１ＥＩＩ）　　の範囲
   内の曲率半径を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のシート材料切断装置。 ５、切断ホイールの鈍い刃先がほぼ無限大の曲率半径を
   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
   シート材料切断装置。 ６、切断ホイールの鈍い刃先が平坦であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のシート材料切断装置
   。 ７、平坦な刃先は０．００２〜０．００５インチ（０，
   ０５０〜０．１２７１）の範囲内の幅を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載のシート材料切断
   装置。 ８、ホイールの平坦な刃先は、負荷機構の力のもとで支
   持表面を傷付けることなく、シート材料を切断するよう
   に選定された幅を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第６項に記載のシート材料切断装置。 ９、支持表面は切断ホイールの硬度より小さい硬度を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のシ
   ート材料切断装置。