WO2004057213A1

WO2004057213A1 - 往復駆動用振動減衰装置および裁断ヘッド

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Publication number: WO2004057213A1
Application number: PCT/JP2003/015453
Authority: WO
Inventors: Kenji Ikoma
Original assignee: Shima Seiki Mfg Ltd
Current assignee: Shima Seiki Mfg Ltd
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2005-06-20
Also published as: JP4559234B2; CN1729367B; KR101030975B1; EP1582769B1; US20060168821A1; EP1582769A1; JPWO2004057213A1; CN1729367A; KR20050094818A; US7549361B2; AU2003289130A1; EP1582769A4

Abstract

本発明の目的は、回転運動を往復運動に変換する際に発生する振動を、簡単な構成で減衰させ、小型化も容易なようにすることである。仮想平面９ａを対称面として、第１変換機構１０および第２変換機構が配置され、第１回転軸１１と第２回転軸２１とは等速で逆回転し、第１クランクロッド１３および第２クランクロッド２３で回転運動を往復運動に変換するので、水平方向の力の釣り合いが取られる。第１バランサ１４および第２バランサ２４は、重心１４ｇ，２４ｇにかかる質量の合計が第１駆動軸１５および第２駆動軸２５で往復駆動される部分の合計質量とほぼ等しく、第１回転軸１１および第２回転軸２１を挟んで１８０度で対向して配置されるので、軸線３２ａ方向の力の釣り合いもとることができる。力の釣り合いをとることによって、振動の発生も抑制することができる。

Description

明細書

往復駆動用振動減衰装置および裁断へッド

【技術分野】

本発明は、裁断機の裁断刃を往復駆動するためなどに、回転運動を高速の往復運動に変換する際に発生する振動を減衰させる往復駆動用振動減衰装置および裁断へッドに関する。

【背景技術】

従来から、回転運動と直線的な往復運動とを変換するために、クランク機構などの変換機構が広く用いられている。往復運動を直接発生させることは可能であつても、一方向に駆動して逆方向に駆動することは、途中で停止が必要であり、高速化は困難である。モータなどで発生させる連続的な回転運動を往復運動に変換すれば、容易に高速な往復運動を得ることができる。

図 1 1は、裁断のために、回転運動を変換しての高速な往復運動を必要とする裁断機 1の概略的な構成を示す。裁断機 1は、裁断テーブル 2上の裁断支持面 3 で、ガイドプリッジ 4に設けられる裁断へッド 5から裁断刃 6を高速で往復動させ、被裁断シート 7から裁断パーツ 8を裁断する。裁断ヘッド 5内では、回転運動を往復運動に変換する。裁断支持面 3は大略的に矩形である。ガイドブリッジ 4は、裁断テーブル 2の短辺側に平行な方向に延びる形状を有し、長辺側の側縁に設けられるガイドに沿って、往復移動可能である。裁断へッド 5は、ガイドブリッジ 4が延びる方向に沿って、往復移動可能である。裁断ヘッド 5から裁断支持面 4に向って裁断刃 6が突出する。裁断刃 6は、裁断支持面 3上に保持される被裁断シート 7に突刺さる状態で、裁断支持面 3に垂直な方向に往復駆動されて高速に往復運動するとともに、往復方向に平行な軸線まわりに角変位も可能である。

裁断機 1の裁断支持面 3は、合成樹脂などの比較的剛性が高い材料による剛毛が植設されている状態であり、裁断刃 6が突刺さるように挿入されても、剛毛が裁断刃 6を避けるように変形して切断されるのを防ぐ。ガイドプリッジ 4および裁断ヘッド 5は、裁断機 1に入力される裁断データに従って、被裁断シート 7から裁断パーツ 8を切出す。このような裁断機 1では、裁断効率を向上させるために、ガイドブリッジ 4および裁断ヘッド 5の移動速度を高速にして、裁断刃 6の往復動の速度もさらに高速にする必要がある。移動速度を高速にするためには、裁断へッド 5の小型軽量化を図る必要がある。裁断刃 6の往復動の速度を高速にするためには、裁断ヘッド 5内の駆動源の回転速度を高速にする必要がある。ただし、裁断ヘッド 5内で回転運動を往復運動に変換する際には、付随して発生している運動の成分等によって振動が生じやすく、特に往復運動が高速になると、振動も大きくなる。

裁断機で往復運動の発生に振動が伴うと、裁断パーツ 8を裁断する輪郭線の誤差が大きくなつたり、裁断刃 6を含む各部が疲労して破損しやすくなるおそれがある。クランク機構では、回転軸から偏心している位置でクランクロッドの一端を連結し、クランクロッドの他端を往復運動の方向に規制しながら、回転運動を往復運動に変換するので、回転軸には偏荷重がかかる。回転軸を挟んで、クランクロッドの連結点と対向する側に、クランクロッドによって回転軸に掛けられる負荷と釣合う負荷をかければ、クランクロッドを駆動する反力を打消し、振動を減衰させることができる（たとえば特公平 6— 5 3 3 5 8号公報および特公平 7 - 2 7 9号公報参照）。特公平 6— 5 3 3 5 8号公報には、裁断刃を往復運動させるクランク機構の軸線方向の両側に、クランク機構の負荷を補償する釣合い錘り用のリンク機構のクランクロッドを連結し、クランク機構と反対側、すなわち 1 8 0 ° 対向させて設ける釣合い錘りで、振動の低減を図る機構が開示されている。特公平 7— 2 7 9号公報には、裁断刃を往復運動させるクランク機構のクランク軸と平行に、バランスウェイトを備える一対の回転軸を配置し、各バランスウェイトの重量を負荷の半分として、両方のバランスウェイトをクランク機構とは逆方向に回転させて振動の低減を図る機構が開示されている。

回転運動を往復運動に変換する機構は、ミシンにも使用されており、ミシンについても振動の低減を図る機構が開示されている（たとえば特開平 6— 1 5 4 4 5 9号公報および特開平 7— 1 2 4 3 6 1号公報参照）。特開平 6— 1 5 4 4 5 9号公報では、ミシンの針を往復駆動する針棒クランク機構のクランク軸の上方に、一対のバランサ軸を並べ、偏心した正バランサと逆バランサとを等速かつ相互に逆方向となるように回転駆動して振動の低減を図っている。特開平 7— 1 2 4 3 6 1号公報では、ミシンの針棒クランク軸を挟む両側に一対のバランサ軸を並べ、針棒クランク自体の重心を偏心させて負荷と釣合わせ、さらに一対のバランサ軸にそれぞれバランサを設けて針棒クランク軸と逆回転させ、振動の低減を図っている。

回転軸に対して偏心している位置に重心を有する釣合い錘りであるバランサを用いれば、静的な荷重に対する補償を行うことは可能である。しかしながら、クランク機構などの回転運動を往復運動に変換する機構では、定速回転であっても、負荷は動的に変動する。したがって、回転軸にバランサを設けて、回転運動を往復運動に変換する際の負荷を打消そうとしても、完全に打消すことはできない。特開平 6— 1 5 4 4 5 9号公報では、 1つのクランク軸を介して針棒を上下動させている。針棒の軸線に対して左右対称に振動減衰機構が動作しないので、水平方向のバランスを完全にとることはできない。特公平 7— 2 7 9号公報ゃ特開平 7— 1 2 4 3 6 1号公報のように、クランク軸を挟む両側にクランク軸と逆回転する回転軸を設けて、クランク軸のバランサと回転軸のバランサとを逆回転させても、バランサの軸をクランク軸と並べて両側に配置しなければならず、裁断へッドなどの幅が大きくなって、小型化が困難になってしまう。

特公平 6— 5 3 3 5 8号公報のように、クランク機構で往復運動を発生させる方向とクランク軸を挟んで反対側に、クランク機構による負荷を補償するようなリンク機構を設けると、下方に裁断刃を突出させる裁断へッドでは上方にもリンク機構のためのスペースが必要となり、裁断ヘッドの高さが増大してしまう。また、クランクが 1 8 0 ° で対向するので、クランクの軸線方向の一側方にだけリンク機構を連結すると、クランクの軸線方向の前後に関して偶力が発生し、前後方向の振動が残ってしまう。

【発明の開示】

本発明の目的は、簡単な構成で往復運動による振動を釣合わせて減衰させることができ、小型化も容易な往復駆動用振動減衰装置および裁断へッドを提供することである。

本発明は、回転運動を往復運動に変換する際に発生する振動の減衰装置であつて、

第 1回転軸の回転運動を、第 1回転軸から偏心して設けられる駆動位置で、第 1回転軸に垂直な予め定める駆動方向の往復運動を含むように変換する第 1変換機構と、

第 1変換機構と対をなして設けられ、該方向に平行な基準の仮想平面に関して第 1変換機構と対称となるように配置され、第 1回転軸に平行で等速逆回転する第 2回転軸の回転運動を、第 2回転軸から偏心して設けられる駆動位置で、第 1 変換機構によって変換される往復運動に同期して、該駆動方向の往復運動を含むように変換する第 2変換機構と、

第 1変換機構および第 2変換機構によって、それぞれ回転運動から変換される該駆動方向の往復運動を抽出して合成する合成機構と、

第 1回転軸に関し、該駆動位置と対称となる側に重心が位置して、運動変換の際に発生する偏荷重との均衡をとる第 1釣合い錘りと、

第 1釣合い錘りと対をなして設けられ、第 2回転軸に関し、該駆動位置と対称となる側に重心が位置して、運動変換の際に発生する偏荷重との均衡をとる第 2 釣合い錘りとを含むことを特徴とする往復駆動用振動減衰装置である。

また本発明は、前記第 1回転軸に平行な第 3回転軸に設けられ、第 1回転軸の回転速度の 2倍の回転速度で逆回転し、第 1釣合い錘りよりも軽量で、重心位置が第 3回転軸に関して偏心する第 3釣合い錘りと、

第 3釣合い錘りと対をなして設けられ、前記基準の仮想平面に関して第 3の釣合い錘りと対称となるように配置され、前記第 2回転軸に平行な第 4回転軸に設けられて、第 2回転軸の回転速度の 2倍の回転速度で逆回転し、第 2釣合い錘りよりも軽量で、重心位置が第 4回転軸に関して偏心する第 4釣合い錘りとをさらに含むことを特徴とする。

また本発明で、前記合成機構は、前記駆動方向が前記基準の仮想平面上になるように、前記合成を行うことを特徴とする。また本発明で、前記第 1変換機構および前記第 2変換機構は、クランク機構であって、前記駆動位置に一端が揺動変位可能に連結されるクランク口ッドをそれぞれ備え、

前記合成機構は、

第 1変換機構および第 2変換機構のクランクロッドの他端に対して、それぞれ揺動変位可能に連結される連結部材と、

連結部材によって合成される往復運動を、前記駆動方向に案内する案内機構とを含むことを特徴とする。

また本発明で、前記第 1釣合い錘りおよび前記第 2釣合い錘りの重心位置と、前記駆動方向とは、前記基準の仮想平面に垂直な仮想平面上となることを特徴とする。

また本発明は、駆動ブーリから回転出力を導出する回転駆動源と、

前記第 1回転軸に設けられる第 1従動プーリと、

第 1従動プーリと対をなすように、前記第 2回転軸に設けられる第 2従動ブーリと、

回転自在に設けもれるアイドルプーリと、

駆動プーリ、第 1従動プーリ、第 2従動プーリおよびアイドルプーリに掛け渡され、駆動プーリからの回転駆動力を第 1従動プーリと第 2従動プーリとで異なる回転方向となるように伝達するベルトとを含むことを特徴とする。

さらに本発明は、前述のいずれかに記載の往復駆動用振動減衰装置を備え、前記合成機構によって合成される往復運動で、裁断刃を往復駆動することを特徴とする裁断へッドである。

【図面の簡単な説明】

本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。

図 1は、本発明の実施の一形態である往復駆動用振動減衰装置 9の概略的な構成を示す簡略化した正面図である。

図 2は、図 1の往復駆動用振動減衰装置 9の動作状態を示す簡略化した正面図である。

図 3は、図 1の往復駆動用振動減衰装置 9を組込む裁断へッド 4 0の簡略化した右側面断面図である。

図 4は、図 1の往復駆動用振動減衰装置 9を回転駆動する構成を示す簡略化した正面図である。

図 5は、図 3の裁断へッド 4 0内で、往復駆動用振動減衰装置 9に裁断刃 4 6 を連結している状態を示す簡略化した正面図である。

図 6は、図 5の切断面線 V I - V Iから見た断面図である。

図 7は、図 5の切断面線 V I I— V I Iから見た断面図である。

図 8は、本発明の実施の他の形態である往復駆動用振動減衰装置 6 0の概略的な構成を示す簡略化した正面図である。

図 9は、図 8の往復駆動用振動減衰装置 6 0を回転駆動する構成を示す簡略化した正面図である。

図 1 0は、本発明の実施のさらに他の形態である往復駆動用振動減衰装置 7 0 の概略的な構成を示す簡略化した正面図である。

図 1 1は、従来からの裁断機の概略的な外観構成を示す斜視図である。

【発明を実施するための最良の形態】

以下図面を参考にして本発明の好適な実施例を詳細に説明する。

図 1は、本発明の実施の一形態である往復駆動用振動減衰装置 9の概略的な機構を示す。往復駆動用振動減衰装置 9は、裁断機の裁断ヘッドで裁断刃を往復駆動するために、回転運動を往復運動に変換する際に発生する振動の減衰装置であつて、第 1変換機構 1 0、第 2変換機構 2 0および合成機構 3 0を含む。本実施形態の往復駆動用振動減衰装置 9は、仮想平面 9 aに関して対称となるように構成される。すなわち、仮想平面 9 aに関し、第 1変換機構 1◦と第 2変換機構 2 0とは、相互に鏡像の関係となり、合成機構 3 0は、第 1変換機構 1 0および第 2変換機構 2 0でそれぞれ回転運動から変換される往復運動の成分のうち、仮想平面 9 a上の成分を抽出して合成する。

第 1変換機構 1 0は、第 1回転軸 1 1の回転運動を、第 1回転軸 1 1の一端に固定される第 1偏心カム 1 2から第 1クランクロッド 1 3に伝達して、第 1クランクロッド 1 3の往復運動に変換する。第 1回転軸 1 1に第 1クランクロッド 1 3を連結することによって、第 1回転軸 1 1に偏荷重が負荷される。この偏荷重は、第 1釣合い錘りとして第 1偏心カム 1 2に一体的に付加される第 1バランサ 1 4で捕償される。第 1クランクロッド 1 3の一端側の駆動端 1 3 aは、第 1偏心カム 1 2に設けられている第 1駆動軸 1 5で第 1偏心カム 1 2に揺動変位自在に連結されている。第 1クランクロッド 1 3の他端側の連結端 1 3 bは、第 1連結軸 1 6に揺動変位自在に連結されている。

第 2変換機構 2 0は、第 2回転軸 2 1、第 2偏心カム 2 2、第 2クランクロッド 2 3、第 2バランサ 2 4、第 2駆動軸 2 5および第 2連結軸 2 6をそれぞれ含む。第 2回転軸 2 1、第 2偏心力ム 2 2、第 2クランクロッド 2 3、第 2バランサ 2 4、第 2駆動軸 2 5および第 2連結軸 2 6は、前述の第 1変換機構 1 0の第 1回転軸 1 1、第 1偏心力ム 1 2、第 1クランクロッド 1 3、第 1バランサ 1 4、第 1駆動軸 1 5および第 1連結軸 1 6とそれぞれ同等である。ただし、第 2回転軸 2 1は、第 1回転軸 1 1に対して等速であるが逆方向に回転する。

合成機構 3 0は、連結ブロック 3 1、ナイフ駆動シャフト 3 2、回転軸受 3 3 および案内機構 3 4を含む。連結ブロック 3 1は、第 1変換機構 1 0側に延びて第 1連結軸 1 6に連結される第 1腕 3 1 a、第 2変換機構 2 0側に延びて第 2連結軸 2 6に連結される第 2腕 3 1 b、および中央部 3 1 cを有する。中央部 3 1 cには、ナイフ駆動シャフト 3 2を軸線 3 2 aまわりの回転が自在となるように支持する回転軸受 3 3が保持される。ナイフ駆動シャフト 3 2の軸線 3 2 aは、仮想平面 9 a上にある。連結ブロック 3 1には、第 1変換機構 1 0および第 2変換機構 2 0によってそれぞれ回転運動から変換される往復運動が第 1クランク口ッド 1 3および第 2クランクロッド 2 3を介してそれぞれ与えられ、仮想平面 9 aに関する対称性から、軸線 3 2 a方向の成分のみが抽出され、合成される。この抽出 '合成される軸線 3 2 a方向の成分で、ナイフ駆動シャフト 3 2が往復駆動される。ナイフ駆動シャフト 3 2に対して、軸線 3 2 a方向の往復運動を案内するために、案内機構 3 4も設けられている。案内機構 3 4は、ナイフ駆動シャフト 3 2に対し、軸線 3 2 a方向の摺動変位と、軸線 3 2 aまわりの角変位とを許容する。

ただし、往復駆動用振動減衰装置 9を、図 1 1に示すような裁断ヘッド 5に用いるのではなく、裁断刃を軸線まわりに回転させる必要がない場合や、ミシンなどに用いる場合は、回転軸受 3 3を設ける必要はない。また、案内機構 3 4は、軸線方向の摺動変位のみ許容すればよい。

以上で説明しているように、第 1変換機構 1 0は、第 1回転軸 1 1から偏心して設けられる駆動位置の第 1駆動軸 1 5で第 1クランクロッド 1 3と連結され、第 1回転軸 1 1に垂直な予め定める駆動方向としての軸線 3 2 aに平行な方向の往復運動を含むように変換する。第 2変換機構 2 0は、第 1変換機構 1 0と対をなして設けられ、軸線 3 2 a方向に平行な基準の仮想平面 9 aに関して第 1変換機構 1 0と対称となるように配置され、第 1回転軸 1 1に平行で等速逆回転する第 2回転軸 2 0の回転運動を、第 2回転軸 2 1から偏心して設けられる駆動位置の第 2駆動軸 2 5で、第 1変換機構 1 0によって変換される往復運動に同期して、軸線 3 2 aに平行な方向の往復運動を含むように変換する。合成機構 3 0は、第 1変換機構 1 0および第 2変換機構 2 0によって、それぞれ回転運動から変換される軸線 3 2 a方向の往復運動を抽出して合成する。第 1変換機構 1 0および第 2変換機構 2 0は、仮想平面 9 aに関して互いに対称に回転して往復運動への変換を行うので、仮想平面 9 aに垂直な方向の力の釣り合いをとることができる。なお、第 1偏心カム 1 2に一体的に付加される第 1バランサ 1 4は、第 1回転軸 1 1に関し、第 1偏心カム 1 2に設ける第 1駆動軸 1 5によって第 1クランクロッド 1 3の駆動端 1 3 aが駆動される駆動位置と対称となる側に重心 1 4 gが位置して、運動変換の際に発生する偏荷重との均衡をとる第 1釣合い錘りとして機能する。第 2偏心カム 2 2に一体的に付加される第 2バランサ 2 4は、第 1バランサ 1 4と対をなして設けられ、第 2回転軸 2 1に関し、第 2偏心カム 2 2に設けられる第 2駆動軸 2 5によって第 2クランクロッド 2 3の駆動端 2 3 aが駆動される駆動位置と対称となる側に重心 2 4 gが位置して、運動変換の際に発生する偏荷重との均衡をとる第 2釣合い錘りとして機能する。第 1バランサ 1 4および第 2バランサ 2 4の合計質量は、第 1クランクロッド 1 3および第 2クランクロッド 2 3、第 1駆動軸 1 5および第 2駆動軸 2 5、第 1連結軸 1 6および第 2連結軸 2 6、連結ブロック 3 1、ナイフ駆動シャフト 3

2、回転軸受 3 3および裁断刃など、第 1偏心カム 1 2および第 2偏心カム 2 2 を介して裁断刃等の駆動対象物を往復駆動する駆動力の伝達経路に存在する部材等の合計質量とほぼ同じとする。第 1バランサ 1 4および第 2バランサ 2 4の質量の中心である重心 1 4 g， 2 4 gと、第 1偏心カム 1 2および第 2偏心カム 2 2の第 1クランクロッド 1 3および第 2クランクロッド 2 3の駆動端 1 3 a， 2

3 aへの連結部となる第 1駆動軸 1 5およぴ第 2駆動軸 2 5とが、第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1の軸心を挟んで 1 8 0度対向するように位置しているので、往復運動させるときの駆動方向に関する力の釣り合いもとることができる。これによつて、第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1が回転する際に発生する偏荷重を軽減し、振動の発生を抑制することができる。

図 2は、図 1の往復駆動用振動減衰装置 9の動作状態を示す。（a ) 、（b ) 、 ( c ) および（ d ) は、第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1力 S 9 0 ° ずつ回転角度を変えている状態をそれぞれ示す。このうち、（a ) および（c ) は、第 1 駆動軸 1 5および第 2駆動軸 2 5が下死点および上死点の位置にある状態にそれぞれ相当する。第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1の間隔は、第 1偏心カム 1 2および第 2偏心カム 2 2カ（a ) 〜（c ) に示すような第 1バランサ 1 4およぴ第 2バランサ 2 4側、および（d ) に示すような第 1駆動軸 1 5および第 2駆動軸 2 5側で接触しない範囲で狭くすることができる。第 1変換機構 1 0と第 2 変換機構 2 0との間に生じる空間は、（c ) に示すように、連結ブロック 3 1やナイフ駆動シャフト 3 2を引上げるときの収納空間として利用することができる _c したがって、図には案内機構 3 4を支持する部分のみを示すケーシング 3 5では、往復駆動用振動減衰装置 9を収容するための容積を小さくして、裁断ヘッドなどの小型化を容易に図ることができる。

図 3は、図 1の往復駆動用振動減衰装置 9が組込まれる裁断へッド 4 0の概略的な構成を示す。裁断へッド 4 0は、図 1 1に示す裁断へッド 5と同様な裁断機に用いられ、回転駆動部 4 1による回転駆動を昇降案内軸 4 2の軸線方向の往復駆動に変換する。昇降案内軸 4 2の軸線方向は、前述のナイフ駆動シャフト 3 2 の軸線 3 2 a方向と平行である。裁断機の裁断テーブル上の裁断支持面 4 3に沿つて、ガイドブリッジ 4 4が紙面の左右方向である X軸方向に移動し、裁断へッド 4 0はガイドブリッジ 4 4に沿って、紙面に垂直な Y方向に移動する。裁断へッド 4 0には、裁断方向変換部 4 5が設けられ、裁断刃 4 6の刃先の向きを、軸線 3 2 aまわりに変化させることができる。裁断支持面 4 3はほぼ水平であり、軸線 3 2 aはほぼ鉛直方向となる。

裁断刃 4 6は、軸線 3 2 a方向の往復運動で、裁断支持面 4 3上に支持される被裁断シート 4 7を貫通しながら刃先 4 6 aの部分で被裁断シート 4 7を切断する。裁断刃 4 6を往復運動させながら、ガイドブリッジ 4 4による X軸方向の移動、裁断ヘッド 4 0による Y軸方向の移動、および裁断方向変換部 4 5による刃先 4 6 aの向きを、裁断データに従って制御することによって、被裁断シート 4 7を裁断データに対応する輪郭線の形状で裁断することができる。往復駆動される裁断刃 4 6が被裁断シート 4 7から引き上げられる際に、摩擦等で被裁断シート 4 7が引き上げられることを防ぐために、被裁断シート 4 7の表面はプレッサ 4 8によって押えられる。

往復駆動用振動減衰装置 9は、ケーシング 3 5に収納された 1つのユニットとして、裁断ヘッド 4 0に組込まれる。裁断刃 4 6の往復運動の駆動源として、回転駆動源であるモータ 4 9が用いられる。モータ 4 9の回転出力軸には、駆動プーリ 5 0が装着される。往復駆動用振動減衰装置 9の第 1軸 1 1および第 2軸 1 2には、第 1従動プーリ 5 1および第 2従動プーリ 5 2がそれぞれ装着される。第 1従動プーリ 5 1と第 2従動プーリ 5 2とを逆方向に駆動するために、回転自在なアイドルプーリ 5 3が設けられ、タイミングベルト 5 4で、駆動プーリ 5 0 からの回転駆動力を第 1従動プーリ 5 1および第 2従動プーリ 5 2に伝達する。図 4は、回転駆動力の伝達部分の構成を示す。図 1および図 2と同様に、第 1 回転軸 1 1を反時計回り方向、第 2回転軸 2 1を時計回り方向に等速逆回転させる場合を想定する。なお、図 4は、図 1および図 2とともに、図 3の左側方から見た状態で示す。第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1に装着される第 1従動プーリ 5 1および第 2従動プーリ 5 2は、反時計回り方向および時計回り方向にそれぞれ駆動する必要がある。駆動プーリ 5 0の回転方向が第 2従動プーリ 5 2と同様に時計回り方向であれば、タイミングベルト 5 4を、基本的に、駆動プーリ 5 0、第 2従動プーリ 5 2およびアイドルプーリ 5 3に掛け渡す。タイミングべルト 5 4として、内周側と外周側との両側に歯が設けられている無端歯付ベルトを使用し、第 1従動プーリ 5 1はタイミングベルト 5 4の外周側で駆動する。ァィドルプーリ 5 3は、第 1従動プーリ 5 1とタイミングベルト 5 4の外周側との接触長さを増大させるように、配置する。

タイミングベルト 5 4には、内周側と外周側とで同一のピッチで歯を設け、第 1従動プーリ 5 1と第 2従動プーリ 5 2とには、同数の歯を設ける。第 1従動プーリ 5 1および第 2従動プーリ 5 2の歯数よりも、駆動プーリ 5 0の歯数を多くしておくと、モータ 4 9の回転数速度よりも第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1の回転速度を大きくすることができる。

図 5は、図 3の裁断ヘッド 4 0で、裁断刃 4 6を被裁断シート材 4 7に突刺すようにして裁断するための昇降を行う構成を示す。往復駆動用振動減衰装置 9のケーシング 3 5には、昇降案内軸 4 2が貫通して裁断刃 4 6や往復駆動用振動減衰装置 9が昇降変位するガイドとなる。第 1回転軸 1 1と第 2回転軸 2 1との間隔を狭くすることができ、また連結プロック 3 1やナイフ駆動シャフト 3 2の一部を第 1クランクロッド 1 3および第 2クランクロッド 2 3の間に収納するので、裁断へッド 4 0として小型化を図ることができる。

図 6および図 7は、図 5の切断面線 V I— V Iおよび V I I— V I Iから見た構成をそれぞれ示す。図 6に示すように、第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1 は、一端側に第 1偏心カム 1 2および第 2偏心カム 2 2が配置され、他端側に第 1従動プーリ 5 1および第 2従動プーリ 5 2が配置され、中間部分には、回転軸受 5 5， 5 6， 5 7， 5 8が設けられて、円滑に回転することができる。図 7に示すように、ナイフ駆動シャフト 3 2の軸線 3 2 aを含み、第 1変換機構 1 0と第 2変換機構 2 0との中間の対称面である仮想平面 9 aに垂直な仮想平面 5 9は、図 6に示すように、第 1バランサ 1 4および第 2バランサ 2 4の重心 1 4 g， 2 4 gを通る。すなわち、第 1釣合い錘りである第 1バランサ 1 4および第 2釣合い錘りである第 2バランサ 2 4の重心位置 1 4 g， 2 4 gと、駆動方向である軸線 3 2 aとは、基準の仮想平面 9 aに垂直な仮想平面 5 9上となる。この仮想平面 5 9は、第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1の軸線に垂直となる。すなわち、ナイフ駆動シャフト 3 2の往復運動による負荷と、釣合い錘りによる補償とを、同一平面上に合わせることができ、この位置ずれによる振動の発生を抑制することができる。

図 8は、本発明の実施の他の形態としての往復駆動用振動減衰装置 6 0の主要部分の構成を示す。本実施形態で図 1の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、第 3回転軸 6 1、第 4回転軸 6 2、第 3バランサ 6 3および第 4バランサ 6 4を含み、中央の仮想平面 6 0 aに関して対称に配置する。第 3回転軸 6 1は、第 1回転軸 1 1に対して 2倍の回転速度で逆方向に回転する。第 4回転軸 6 2は、第 2回転軸 2 1に対して 2 倍の回転速度で逆方向に回転する。第 1回転軸 1 1と第 2回転軸 2 1とは逆方向に回転するので、第 3回転軸 6 1は第 2回転軸 2 1と同方向に回転し、第 4回転軸 6 2は第 2回転軸 2 1と同方向に回転する。

第 3回転軸 6 1および第 4回転軸 6 2には、第 3バランサ 6 3および第 4バランサ 6 4がそれぞれ設けられる。第 3バランサ 6 3およぴ第 4バランサ 6 4は、重心位置が偏心しており、基本の往復運動の周期に対して半分の周期の 2次振動を低減させる。すなわち、第 3回転軸 6 1と第 4回転軸 6 2とを、第 1変換機構 1 0と第 2変換機構 2 0との対称関係と同様に、基準となる仮想平面 6 0 aに対して対称に配置し、それぞれ、第 1バランサ 1 4および第 2バランサ 2 4よりも軽量で、重心位置が偏心する第 3バランサ 6 3および第 4バランサ 6 4を設け、第 3回転軸 6 1および第 4回転軸 6 2を第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1の 2倍の速度で、それぞれ逆方向となるように回転させるので、第 1バランサ 1 4 および第 2バランサ 2 4では減衰が困難な、 2次の振動を減衰させることができる。第 3バランサ 1 4および第 4バランサ 2 4は、第 1バランサ 1 4および第 2 バランサ 2 4りよりも軽量であるので、小型化することができ、第 3回転軸 6 1 および第 4回転軸 6 2を設けても、往復駆動用振動減衰装置 6 0の大型化を避けることができる。

図 9は、往復駆動用振動減衰装置 6 0で回転駆動力を伝達する構成を示す。本実施形態では、駆動プーリ 5 0を反時計回り方向に回転駆動する。図 8の第 3回転軸 6 1および第 4回転軸 6 2には、第 3従動プーリ 6 6および第 4従動プーリ 6 7をそれぞれ装着していて回転自在である。タイミングベルト 6 5は図 4に示すタイミングベルト 5 4と同様に、内周側と外周側とにそれぞれ等ピッチで歯が設けられ、第 4従動プーリ 6 7を第 2従動プーリ 5 2側に位置させ、駆動プーリ

5 0、第 1従動プーリ 5 1および第 4従動プーリ 6 7に対してタイミングベルト

6 5を掛け渡す。第 4従動プーリ 6 7によって、タイミングベルト 6 5の外周側が第 2従動プーリ 5 2と嚙合するように経路を設定する。すなわち、第 4従動プーリ 6 7は、図 4のアイドルプーリ 5 3に相当する機能も有している。仮想平面 6 0 aに対して第 4従動プーリ 6 7の第 4回転軸 6 2と対称な位置に第 3回転軸 6 1を有する第 3従動プーリ 6 6も設けられ、第 3従動プーリ 6 6と第 2従動プーリ 5 2との間にはタイミングベルト 6 7が掛け渡される。タイミングベルト 6 7の少なくとも内周側には、タイミングベルト 6 5と等ピッチで歯が設けられている。

第 3従動プーリ 6 6および第 4従動プーリ 6 7には、第 1従動プーリ 5 1および第 2従動プーリ 5 2のそれぞれ半数の歯が設けられている。駆動プーリ 5 0がタイミングベルト 6 5を介して第 1従動プーリ 5 1および第 2従動プーリ 5 2を回転駆動すると、第 4従動プーリ 6 7は第 1従動プーリ 5 1と同方向に 2倍の回転速度で回転駆動される。第 2従動プーリ 5 2は、第 1従動プーリ 5 1と等速度で逆方向に回転駆動され、タイミングベルト 6 7を介して第 3従動プーリ 6 6を同方向に 2倍の回転速度で駆動する。

図 1 0は、本発明の実施のさらに他の形態である往復駆動用振動減衰装置 7 0 の概略的な構成を示す。本実施形態で図 1の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。本実施形態の往復駆動用振動減衰装置 7 0は、仮想平面 7 0 aに対して対称に配置される第 1変換カム 7 1および第 2 変換カム 7 2を含む。第 1変換カム 7 1および第 2変換カム 7 2は、第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1の一端側にそれぞれ装着されている。第 1変換カム 7 1および第 2変換カム 7 2で、第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1から偏心した位置には、第 1ホロワ 7 3および第 2ホロワ 7 4がそれぞれ設けられ、連結力ム部材 7 5の第 1溝カム 7 6およぴ第 2溝カム 7 7にそれぞれ係合している。連結カム部材 7 5の中央にはナイフ駆動シャフト 3 2が装着され、案内機構 7 8で軸線 3 2 a方向の往復運動に対する案内を行う。

本実施形態でも、第 1変換カム 7 1および第 2変換カム 7 2と連結カム部材 7 5とによる回転運動から往復運動への変換機構を、仮想平面 7 0 aに対して対称となるように行うので、仮想平面 7 0 aに対して垂直な方向の力の釣り合いを取ることができる。また、第 1変換カム 7 1および第 2変換カム 7 2で、第 1ホロヮ 7 3および第 2ホロワ 7 4が設けられる位置に対して、第 1回転軸 1 1および第 2回転軸 2 1を挟む 1 8 0度対向する位置に、第 1パランサ 1 4および第 2バランサ 2 4の重心 1 4 g， 2 4 gがそれぞれ配置されるようにして、往復運動の軸線 3 2 a方向の力の釣り合いをとることができる。軸線 3 2 a方向とその垂直方向との力の釣り合いをとることができるので、振動の発生を抑制することがでさる。

以上で説明している往復駆動用振動減衰装置 6 0 , 7 0は、図 1の実施形態の往復駆動用振動減衰装置 9と同様に、図 3に示すような裁断機の裁断へッド 4 0 に使用可能である。裁断刃 4 6を、たとえば毎分 6 0 0 0回程度の高速で往復動させても、発生する振動を減衰させ、裁断へッド 4 0をコンパクト化することができる。また、往復駆動用振動減衰装置 9 , 6 0， 7 0は、裁断機の裁断ヘッド 4 0ばかりではなく、ミシンの針棒の往復駆動などにも使用することができる。本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

以上のように本発明によれば、回転運動を往復運動に変換する際に発生する振動の減衰のために、対をなす第 1変換機構およぴ第 2変換機構を基準の仮想平面に対して対称に配置し、第 1変換機構の第 1回転軸と第 2変換機構の第 2回転軸とを相互に逆方向となるように回転させるので、回転に伴う振動を相殺して減衰させることができる。各回転軸は、偏心して設けられる駆動位置で回転運動を仮想平面に平行な駆動方向の往復運動に変換し、駆動位置と対称となる側に重心が位置して、運動変換の際に発生する偏荷重との均衡をとる釣合い錘りをそれぞれ設けるので、運動変換に際して発生する振動を錘りの釣合いによって低減し、減衰させることができる。対をなす変換機構で、それぞれ回転運動から変換される駆動方向の往復運動を、合成機構で抽出して合成するので、駆動方向以外の運動成分を打消して減衰させることができる。変換機構を対をなすように対称に設け、各変換機構で回転運動から変換される往復運動を抽出して合成するので、簡単な構成で往復運動による振動を釣合わせて減衰させることができる。回転軸は 2軸あればよいので、小型化も容易に行うことができる。

また本発明によれば、第 3回転軸と第 4回転軸とを、第 1変換機構と第 2変換機構との対称関係と同様に、基準となる仮想平面に対して対称に配置し、それぞれ、第 1およぴ第 2釣合い錘りよりも軽量で、重心位置が偏心する第 3および第 4釣合い錘りを設け、第 3および第 4回転軸を第 1および第 2回転軸の 2倍の速度で、それぞれ逆方向となるように回転させるので、第 1および第 2釣合い錘りでは減衰が困難な、 2次の振動を減衰させることができる。第 3および第 4釣合い錘りは、第 1および第 2釣合い錘りよりも軽量であるので、小型化することができ、第 3および第 4回転軸を設けても大型化を避けることができる。

また本発明によれば、合成機構によって合成される往復運動は、第 1および第 2変換機構の対称面上にあるので、第 1およぴ第 2変換機構の間に生じるスぺースを利用して往復運動の対象物を配置することができ、駆動方向に必要な長さを短縮して小型化を図ることができる。また本発明によれば、基準となる仮想平面に対して対称に配置される第 1およぴ第 2変換機構は、クランク機構であって、偏心した駆動位置に一端が揺動変位可能に連結されるクランク口ッドをそれぞれ備えているので、各クランク口ッドも基準となる仮想平面に関して対称となるように運動し、駆動方向とは異なる運動成分は相互に逆方向となって打消すことができる。合成機構は、第 1および第 2変換機構のクランクロッドの他端に対し、連結部材によってそれぞれ揺動変位可能に連結され、案内機構によってる往復運動が駆動方向に案内されるので、駆動方向の往復運動を容易に抽出して合成することができる。

また本発明によれば、第 1および第 2釣合い錘りの重心位置と、駆動方向とは、基準の仮想平面に垂直な同一の仮想平面上となり、この仮想平面は回転軸の軸線に垂直となるので、往復運動による負荷と、釣合い錘りによる捕償とを、軸線の前後方向に関して同一位置に合わせることができ、この位置ずれによる振動の発生を抑制することができる。

また本発明によれば、回転駆動源から駆動プーリに導出する回転駆動力を、第 1および第 2回転軸に設けられる第 1およぴ第 2従動プーリとアイドルプーリに掛け渡されるベルトで、第 1および第 2従動プーリに伝達し、第 1および第 2回転軸をそれぞれ回転駆動することができる。アイドルプーリを用いるので、たとえば第 1従動プーリと第 2従動プーリとがベルトの表裏にそれぞれ接するような経路でベルトを掛け渡して、容易に第 1従動プーリと第 2従動プーリとを逆方向に回転させることができる。ベルトとして歯付のタイミングベルトなどを用い、れば高速で駆動しても滑ることなく、確実に第 1および第 2回転軸を逆方向に回転させて、振動の減衰を図ることができる。

さらに本発明によれば、前述のいずれかに記載の往復駆動用振動減衰装置を裁断へッドに備えて裁断刃を往復駆動するので、裁断刃を高速で往復駆動しても、振動が発生しないようにして、裁断へッドの小型化を図ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 回転運動を往復運動に変換する際に発生する振動の減衰装置であって、第 1回転軸の回転運動を、第 1回転軸から偏心して設けられる駆動位置で、第 1回転軸に垂直な予め定める駆動方向の往復運動を含むように変換する第 1変換機構と、

第 1釣合い錘りと対をなして設けられ、第 2回転軸に関し、該駆動位置と対称となる側に重心が位置して、運動変換の際に発生する偏荷重との均衡をとる第 2 釣合い錘りとを含むことを特徴とする往復駆動用振動減衰装置。

2 . 前記第 1回転軸に平行な第 3回転軸に設けられ、第 1回転軸の回転速度の 2倍の回転速度で逆回転し、第 1釣合い錘りよりも軽量で、重心位置が第 3回転軸に関して偏心する第 3釣合い錘りと、

第 3釣合い錘りと対をなして設けられ、前記基準の仮想平面に関して第 3の釣合い錘りと対称となるように配置され、前記第 2回転軸に平行な第 4回転軸に設けられて、第 2回転軸の回転速度の 2倍の回転速度で逆回転し、第 2釣合い錘りよりも軽量で、重心位置が第 4回転軸に関して偏心する第 4釣合い錘りとをさらに含むことを特徴とする請求項 1記載の往復駆動用振動減衰装置。

3 . 前記合成機構は、前記駆動方向が前記基準の仮想平面上になるように、前記合成を行うことを特徴とする請求項 1または 2記載の往復駆動用振動減衰装置 _c

4 . 前記第 1変換機構および前記第 2変換機構は、クランク機構であって、前記駆動位置に一端が揺動変位可能に連結されるクランク口ッドをそれぞれ備え、前記合成機構は、

第 1変換機構および第 2変換機構のクランク口ッドの他端に対して、それぞれ揺動変位可能に連結される連結部材と、

連結部材によって合成される往復運動を、前記駆動方向に案内する案内機構とを含むことを特徴とする請求項 1〜 3のいずれかに記載の往復駆動用振動減衰

5 . 前記第 1釣合い錘りおよび前記第 2釣合い錘りの重心位置と、前記駆動方向とは、前記基準の仮想平面に垂直な仮想平面上となることを特徴とする請求項 4記載の往復駆動用振動減衰装置。

6 . 駆動プーリから回転出力を導出する回転駆動源と、

前記第 1回転軸に設けちれる第 1従動プーリと、

回転自在に設けられるアイドルプーリと、

駆動プーリ、第 1従動プーリ、第 2従動プーリおよびアイドルプーリに掛け渡され、駆動プーリからの回転駆動力を第 1従動プーリと第 2従動プーリとで異なる回転方向となるように伝達するベルトとを含むことを特徴とする請求項 1〜 5 のいずれかに記載の往復駆動用振動減衰装置。

7 . 請求項 1〜 6のいずれかに記載の往復駆動用振動減衰装置を備え、前記合成機構によって合成される往復運動で、裁断刃を往復駆動することを特徴とする裁断へッド。