JP2019098428A - Cutting device and cutting method of sheet material - Google Patents

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Abstract

To precisely cut a sheet material of such as carbon fiber and prepreg in various shapes.SOLUTION: A cutting device of a sheet material S includes a cutting table 2 which places and holds the sheet material S to be cut, a cutting blade 26 which cuts the sheet material S, a cutting head 3 which vertically and horizontally moves the cutting blade 26, and a control part which controls the cutting head 3 according to a previously designed cutting pattern. The cutting head 3 includes a blade unit 25 for holding the cutting blade 26, and support means 16 which supports the blade unit 25. The support means 16 includes rotation means 17 which rotates the blade unit 25 around a blade tip of the cutting blade 26 in a circumferential direction, and tilting means 27 which tiltably holds the blade 25 with respect to a rotation axis of the rotation means around the blade tip of the cutting blade 26.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、炭素繊維などの各種繊維材料、プリプレグ、樹脂、ゴム、皮などのシート材を裁断する裁断装置及び裁断方法に関する。   The present invention relates to a cutting apparatus and a cutting method for cutting sheet materials such as various fiber materials such as carbon fibers, prepregs, resins, rubbers and leathers.

従来から、積層された各種シート材料を予め設計された形状に裁断する裁断装置が知られている（例えば、特許文献１）。前記裁断装置は、Ｘ方向、Ｙ方向に自在に移動する裁断ヘッドを有し、該裁断ヘッドに備えた裁断刃をθ方向に回転自在に支持し、前記裁断刃を上下動させながら、シート材を裁断するようになっている。   BACKGROUND ART Conventionally, a cutting device is known which cuts various laminated sheet materials into a previously designed shape (for example, Patent Document 1). The cutting device has a cutting head freely movable in the X direction and the Y direction, rotatably supports a cutting blade provided on the cutting head in the θ direction, and moves the cutting blade up and down while the sheet material Is supposed to cut.

また、厚い板紙に対して斜め方向にカッターヘッドのカッター刃を制御することで、各種Ｖ字開溝角度のＶ溝加工制御を行うカッティングヘッドが知られている（例えば、特許文献２）。   Further, there is known a cutting head which performs V-groove processing control of various V-shaped groove angles by controlling a cutter blade of a cutter head in a diagonal direction with respect to thick paperboard (for example, Patent Document 2).

特開２０１５−６７０３号公報JP, 2015-6703, A 特開２０１４−２３７２１５号公報JP, 2014-237215, A

ところで、最近では、航空機や自動車等の材料として炭素繊維やプリプレグが用いられるようになってきている。しかし、特許文献１のような従来の裁断装置は、裁断刃が、上下垂直方向に上下動するだけであり、シート材を厚み方向に対して垂直にしか裁断することができない。従って、シート材を平面内で各種の形状に裁断することは行えるが、例えば、積層された炭素繊維やプリプレグなどの材料を厚み方向に各種形状に裁断することができない問題があった。   By the way, recently, carbon fibers and prepregs have come to be used as materials for aircrafts and automobiles. However, in the conventional cutting device as in Patent Document 1, the cutting blade only moves up and down in the vertical direction, and can cut the sheet material only perpendicularly to the thickness direction. Therefore, although the sheet material can be cut into various shapes in a plane, for example, there is a problem that materials such as laminated carbon fibers and prepregs can not be cut into various shapes in the thickness direction.

また、特許文献２のカッティングヘッドの制御方法は、厚み方向でカッター刃の角度変更が可能になっており、板紙をカッター刃の角度を変えながらＶ溝加工できるようになっている。しかし、カッター刃の刃先先端の位置が、カッティングヘッドのカッター刃移動中心に位置しないため、カッター刃の旋回時に刃先先端の位置を認識することが複雑となり、制御が煩雑となる問題があった。また、カッター刃の移動量が大きくなるため、裁断速度を上げ難くなる問題とカッター刃の刃先が支持部から離れた位置となるため、裁断時にカッター刃に掛かる負荷が大きくなる問題があった。特に炭素繊維やプリプレグなど硬度が高い材料を裁断する場合に、精度良く裁断できない問題があった。   Further, in the control method of the cutting head of Patent Document 2, the angle of the cutter blade can be changed in the thickness direction, and the V-groove processing can be performed while changing the angle of the cutter blade. However, since the position of the tip of the cutting edge of the cutter blade is not located at the center of movement of the cutter blade of the cutting head, it becomes complicated to recognize the position of the tip of the cutting blade when the cutter blade turns, and control is complicated. In addition, since the moving amount of the cutter blade becomes large, there is a problem that it becomes difficult to increase the cutting speed, and the cutting edge of the cutter blade becomes a position away from the support portion. In particular, in the case of cutting a material having high hardness such as carbon fiber or prepreg, there is a problem that the cutting can not be performed with high accuracy.

従って、本発明は、シート材の裁断装置において、裁断刃の制御を簡素化すると共に裁断速度及び裁断精度を向上させることを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to simplify the control of the cutting blade and to improve the cutting speed and the cutting accuracy in the sheet material cutting apparatus.

そこで、請求項１の発明は、裁断するシート材を載置して保持する裁断テーブルと、
前記シート材を裁断する裁断刃と、
前記裁断刃を上下動及び水平動させる裁断ヘッドと、
予め設計された裁断パターンにしたがって、前記裁断ヘッドを制御する制御部とを備えるシート材の裁断装置であって、
前記裁断ヘッドは、裁断刃を保持する刃物ユニットと、前記刃物ユニットを保持する保持手段とを有し、
前記保持手段は、
前記裁断刃の刃先先端を中心に前記刃物ユニットを円周方向に旋回させる旋回手段と、
前記旋回手段の回転軸に対して前記刃物ユニットを前記裁断刃の刃先先端を中心に傾動可能に保持する傾動手段とを備えた構成を採用するシート材の裁断装置である。 Therefore, according to the invention of claim 1, there is provided a cutting table for placing and holding a sheet material to be cut;
A cutting blade for cutting the sheet material;
A cutting head for moving the cutting blade vertically and horizontally;
A sheet material cutting apparatus comprising: a control unit that controls the cutting head according to a cutting pattern designed in advance;
The cutting head has a cutter unit for holding a cutting blade, and holding means for holding the cutter unit,
The holding means is
Pivoting means for pivoting the blade unit in the circumferential direction about the cutting edge of the cutting blade;
It is a cutting device of a sheet material adopting a configuration including: tilting means for holding the blade unit so as to be tiltable centering on the cutting edge of the cutting blade with respect to the rotation axis of the turning means.

請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記傾動手段は、前記刃物ユニットを前記裁断刃の刃先先端を中心として傾斜保持する傾斜維持部材であり、前記傾斜維持部材は、所定の角度に応じて交換可能に構成されるシート材の裁断装置である。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the tilting means is an inclination maintaining member for maintaining the blade unit inclined with respect to the cutting edge of the cutting blade, and the inclination maintaining member is a predetermined one. It is a cutting device of sheet material constituted exchangeably according to an angle.

請求項３の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記傾動手段は、前記刃物ユニットを、前記裁断刃の刃先先端を中心に回動自在に保持して構成され、前記刃物ユニットを回動する駆動源を有するシート材の裁断装置である。   The invention according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to claim 1 or 2, the tilting means holds the blade unit so as to be rotatable about the tip of the cutting edge of the cutting blade, and the blade unit is It is a cutting device of a sheet material which has a driving source which rotates.

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記刃物ユニットは、前記裁断刃に超音波振動を付与するシート材の裁断装置である。   The invention according to claim 4 is the cutting apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the blade unit applies ultrasonic vibration to the cutting blade.

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、前記刃物ユニットは、前記裁断刃の刃先先端を中心に前記裁断刃を回動自在に保持して構成され、前記刃物ユニットまたは前記裁断刃を回動する駆動源を有するシート材の裁断装置である。   According to the invention of claim 5, in the invention according to any one of claims 1 to 4, the cutter unit is configured to rotatably hold the cutting blade centering on the cutting edge of the cutting blade, It is a cutting device of the sheet material which has a drive source which rotates a blade unit or the said cutting blade.

請求項６の発明は、裁断するシート材を裁断テーブル上に保持し、
前記シート材を裁断する裁断刃を備える裁断ヘッドを予め設計された裁断パターンにしたがって移動制御して、前記裁断パターン形状に前記シート材を裁断するシート材の裁断方法であって、
前記裁断ヘッドに前記裁断刃を保持する刃物ユニットを設けておき、
前記裁断刃の刃先先端を中心とした前記刃物ユニットの円周方向への旋回と、
前記刃物ユニットの前記裁断刃の刃先先端を中心とした傾動とを制御して前記シート材を裁断するようにしたことを特徴とするシート材の裁断方法である。 The invention of claim 6 holds the sheet material to be cut on a cutting table,
A cutting method of a sheet material, wherein a cutting head including a cutting blade for cutting the sheet material is controlled in movement according to a cutting pattern designed in advance, and the sheet material is cut into the cutting pattern shape,
The cutting head is provided with a blade unit for holding the cutting blade,
Circumferential rotation of the blade unit around the cutting edge of the cutting blade;
A sheet material is cut by controlling the tilting movement of the cutter unit about the cutting edge of the cutting blade so as to cut the sheet material.

請求項７の発明は、請求項６に記載の発明において、前記刃物ユニットは、前記裁断刃に超音波振動を付与することを特徴とするシート材の裁断方法である。   The invention according to claim 7 is the method for cutting a sheet material according to claim 6, wherein the blade unit applies ultrasonic vibration to the cutting blade.

請求項８の発明は、請求項６または７に記載の発明において、前記刃物ユニットを、前記裁断刃の刃先先端を中心に前記裁断刃を回動自在に駆動することを特徴とするシート材の裁断方法である。   According to an eighth aspect of the present invention, in the sheet material according to the sixth or seventh aspect, the cutting unit is rotatably driven about the cutting edge of the cutting blade. It is a cutting method.

請求項１または６の発明によれば、裁断刃の刃先先端を基準にした刃物ユニットの円周方向の回動及び前記裁断刃の刃先先端を基準にした傾動が可能となるので、シート材の積層方向（縦方向）から傾斜した方向にシート材を裁断することが可能となる。また、裁断刃の刃先先端を基準に刃物ユニットの旋回と傾動が可能となるので、制御を裁断刃の刃先先端を基準に行うことができ、制御の簡素化が図れるとともに刃先先端の移動量が少なくて済むため、裁断刃の移動を高速化できる。さらに、裁断刃の刃先先端に近い部分を保持できるので、裁断刃の保持剛性が高まり、硬度の高い炭素繊維などの素材を精度良く裁断できる。   According to the invention of claim 1 or 6, since rotation of the cutter unit in the circumferential direction based on the tip of the cutting edge of the cutting blade and tilting based on the tip of the cutting edge of the cutting blade become possible, sheet material It becomes possible to cut the sheet material in the direction inclined from the stacking direction (longitudinal direction). In addition, since turning and tilting of the blade unit can be performed based on the cutting edge of the cutting blade, control can be performed based on the cutting edge of the cutting blade, and control can be simplified and the movement amount of the cutting edge is The movement of the cutting blade can be speeded up because it can be reduced. Furthermore, since a portion close to the cutting edge of the cutting blade can be held, the holding rigidity of the cutting blade is enhanced, and a material such as carbon fiber having high hardness can be cut with high accuracy.

請求項２の発明によれば、定型の形状を裁断する際に、駆動源等を排することができ、装置の簡素化とコストの低減が図れる。また、炭素繊維のように裁断する方向によって、裁断のしやすさが変わる素材を所定の方向に裁断することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, when cutting a fixed shape, the drive source and the like can be eliminated, and the apparatus can be simplified and the cost can be reduced. Moreover, it becomes possible to cut | judge the raw material which the ease of cutting changes with predetermined directions like the direction cut | judged like carbon fiber.

請求項３の発明によれば、刃物ユニットの傾動を自動で行うことができ、多彩な形状の裁断パーツを裁断できる。また、請求項２の発明と同様に炭素繊維のように裁断する方向によって、裁断のしやすさが変わる素材を所定の方向に裁断することが可能となる。   According to the invention of claim 3, tilting of the cutter unit can be performed automatically, and cut parts of various shapes can be cut. Further, as in the second aspect of the present invention, it becomes possible to cut the material in which the easiness of cutting changes depending on the cutting direction like carbon fiber in a predetermined direction.

請求項４または７の発明によれば、裁断刃に超音波振動を付与できるので、炭素繊維、ガラス繊維、プリプレグ、樹脂素材などのシート材を容易に裁断することが可能となる。   According to the invention of claim 4 or 7, since ultrasonic vibration can be applied to the cutting blade, it becomes possible to easily cut the sheet material such as carbon fiber, glass fiber, prepreg, resin material and the like.

請求項５または８の発明によれば、裁断刃をその刃先先端を中心に回動することができ、多彩な形状の裁断パーツを裁断できる。また、請求項２または３の発明と同様に炭素繊維のように裁断する方向によって、裁断のしやすさが変わる素材を所定の方向に裁断することが可能となる。   According to the invention of claim 5 or 8, the cutting blade can be pivoted about the tip of the cutting edge, and cutting parts of various shapes can be cut. In the same manner as in the second or third aspect of the invention, it becomes possible to cut the material in which the easiness of cutting changes according to the direction of cutting like carbon fiber in a predetermined direction.

は、本発明の一実施形態を表すシート材裁断装置の全体斜視図である。FIG. 1 is an overall perspective view of a sheet material cutting device that represents an embodiment of the present invention. は、本発明の裁断装置の裁断ヘッドに係る右側面図である。These are right side views which concern on the cutting head of the cutting device of this invention. は、図２のＡ−Ａ方向矢視図である。These are AA arrow directional view of FIG. は、図２のＢ−Ｂ方向矢視断面図である。2 is a cross-sectional view in the direction of arrows B-B in FIG. は、本発明の裁断装置の別の実施形態に係る一部切欠き右側面図である。These are the partially notched right side views which concern on another embodiment of the cutting device of this invention. は、図５のＣ−Ｃ方向矢視断面図である。These are CC arrow direction sectional drawing of FIG. は、本発明の裁断装置で裁断する動作の一例を表す説明図である。These are explanatory drawings showing an example of operation | movement which cut | judges with the cutting device of this invention. （ａ）及び（ｂ）は、本発明の裁断装置で裁断した裁断パーツ例である。(A) and (b) are examples of cut parts cut by the cutting device of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図１から図４に基づいて説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施態様のみに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 4, but the present invention is not limited to only the embodiments described in the drawings.

図１は、本発明の第１実施形態を表すシート材裁断装置１の全体斜視図である。前記シート材裁断装置１は、矩形状の本体フレーム５と、該本体フレーム５上に形成された裁断テーブル２と、前記裁断テーブル２上に架け渡された支持ビーム４と、前記支持ビーム４上に設けられた裁断ヘッド３と、裁断パターンを入力する入力装置６と、前記シート材裁断装置１を制御する制御部７などを備えて形成されている。   FIG. 1 is an overall perspective view of a sheet material cutting device 1 showing a first embodiment of the present invention. The sheet material cutting apparatus 1 includes a rectangular main body frame 5, a cutting table 2 formed on the main body frame 5, a support beam 4 stretched over the cutting table 2, and the support beam 4. The cutting head 3 is provided with an input device 6 for inputting a cutting pattern, a control unit 7 for controlling the sheet material cutting device 1, and the like.

前記裁断テーブル２は、矩形状の本体フレーム５上に形成されており、表面に多数の図示しない吸引孔が形成されている。また、前記本体フレーム５内は、図示しないブロア等により、負圧が発生されるようになっており、前記裁断テーブル２の載置面に吸引力を発生させるようになっている。また、前記裁断テーブル２は、その上面に載置されたシート材Ｓを吸引保持するようになっている。なお、通気性のある部材を裁断する場合は、適宜、非通気性のナイロンシートＮＳを被せれば良い。   The cutting table 2 is formed on a rectangular main body frame 5, and a large number of suction holes (not shown) are formed on the surface. Further, a negative pressure is generated inside the main body frame 5 by a blower or the like (not shown), and a suction force is generated on the mounting surface of the cutting table 2. The cutting table 2 sucks and holds the sheet material S placed on the upper surface thereof. In the case of cutting a breathable member, a non-breathable nylon sheet NS may be appropriately covered.

前記本体フレーム５の上部で裁断テーブル２の幅方向（図示Ｙ方向）両側には、前記裁断テーブル２に沿って、適宜な駆動源（図示しない）で移動自在なキャリッジ８、８が立設されている。前記両キャリッジ８、８間には支持ビーム４が架け渡され、前記キャリッジ８、８の駆動により、前記支持ビーム４は、裁断テーブル２の長手方向（図示Ｘ方向）に移動自在になっている。前記支持ビーム４は、本体フレーム５内に設けられた制御部７によって移動制御されるようになっている。前記制御部７へは、前記入力装置６を通して、裁断パターンが入力され、裁断パターンに応じたシート材裁断装置１全体の制御が行われるようになっている。   At the upper part of the main body frame 5, carriages 8, 8 movable along with the cutting table 2 by a suitable drive source (not shown) are provided along the cutting table 2 on both sides in the width direction (Y direction in the drawing) of the cutting table 2. ing. A support beam 4 is bridged between the two carriages 8 and 8. By driving the carriages 8 and 8, the support beam 4 is movable in the longitudinal direction (X direction in the drawing) of the cutting table 2. . The support beam 4 is controlled to move by a controller 7 provided in the main body frame 5. A cutting pattern is input to the control unit 7 through the input device 6, and control of the entire sheet material cutting device 1 according to the cutting pattern is performed.

前記支持ビーム４は、その上面と、側面にそれぞれレール９、９が敷設されており、前記裁断ヘッド３が前記レール９、９に沿って移動可能に設けられている。   Rails 9, 9 are laid on the upper surface and the side of the support beam 4, and the cutting head 3 is provided so as to be movable along the rails 9, 9.

図２から図４のように、前記裁断ヘッド３は、昇降自在な刃物ユニット２５と、該刃物ユニット２５に保持される裁断刃２６と、前記刃物ユニット２５を傾動させて保持する傾動手段と、前記刃物ユニット２５を、支持する支持手段と、刃先先端を中心に旋回させる旋回手段などを備えて構成されている。   As shown in FIG. 2 to FIG. 4, the cutting head 3 includes a vertically movable blade unit 25, a cutting blade 26 held by the blade unit 25, and tilting means for tilting and holding the blade unit 25; It comprises a support means for supporting the blade unit 25 and a turning means for turning around the tip of the cutting edge.

前記裁断ヘッド３は、前記支持ビーム４前方に垂直に立設されるベース板１０ａを備えている。前記ベース板１０ａの後方には、該ベース板１０ａと垂直に支持板１０ｂが、前記支持ビーム４の上面に向けて延設されている。前記ベース板１０ａの後方に設けられたスライダ１１と前記支持板１０ｂの下面に設けられたスライダ１１がそれぞれ支持ビーム４のレール９、９に摺動可能に嵌合している。したがって、前記裁断ヘッド３は、図示しない適宜の駆動源により、前記支持ビーム４に沿ったＹ方向への移動が可能になっている。   The cutting head 3 is provided with a base plate 10 a which is vertically provided in front of the support beam 4. At the rear of the base plate 10a, a support plate 10b is extended perpendicularly to the base plate 10a toward the upper surface of the support beam 4. A slider 11 provided at the rear of the base plate 10a and a slider 11 provided on the lower surface of the support plate 10b are slidably engaged with the rails 9, 9 of the support beam 4, respectively. Therefore, the cutting head 3 can be moved in the Y direction along the support beam 4 by a suitable driving source (not shown).

また、前記ベース板１０ａの前面には、上下方向にレール１２が敷設されており、前記レールと対向して背板１３が並設されている。前記背板１３は、その裏面にスライダ１４が設けられ、前記レール１２と摺動可能に嵌合している。   Further, rails 12 are laid in the vertical direction on the front surface of the base plate 10a, and a back plate 13 is juxtaposed to face the rails. A slider 14 is provided on the back surface of the back plate 13 and is slidably fitted to the rail 12.

また、前記ベース板１０ａの上端には、該ベース板１０ａと垂直に支持板１０ｃが設けられ、該支持板１０ｃは、前記背板１３上まで延設されている。前記支持板１０ｃの上面前方には、昇降シリンダ１９が立設され、そのシリンダ軸に前記背板１３の上端が接続されている。したがって、前記背板１３は、前記昇降シリンダ１９によって、昇降動するようになっている。また、前記背板１３は、その下端に前方（図２左方向）に向けて底板１５が設けられ、該底板１５の周囲に支持枠２０が立設されている。   Further, a support plate 10c is provided on the upper end of the base plate 10a so as to be perpendicular to the base plate 10a, and the support plate 10c is extended to above the back plate 13. A lifting cylinder 19 is provided upright on the front of the upper surface of the support plate 10c, and the upper end of the back plate 13 is connected to the cylinder axis. Therefore, the back plate 13 is moved up and down by the elevating cylinder 19. Further, a bottom plate 15 is provided at the lower end of the back plate 13 toward the front (left direction in FIG. 2), and a support frame 20 is erected around the bottom plate 15.

前記支持枠２０の両側面には、側板２１、２１が立設され、両側板２１、２１は、上方で後方側に折り曲げられて前記背板１３に固定されている。また、図３及び図４のように両側板２１、２１上には上板２２が懸架されている。また、前記上板２２の中央で後述する保持枠１６の中心軸線上には、スリップリング２３が固定されている。   Side plates 21 and 21 are provided upright on both side surfaces of the support frame 20, and the side plates 21 and 21 are bent upward at the rear side and fixed to the back plate 13. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the upper plate 22 is suspended on the side plates 21, 21. Further, a slip ring 23 is fixed on the center axis of a holding frame 16 described later at the center of the upper plate 22.

前記底板１５の下方には、後述する裁断刃２６の周囲に位置するよう、シート押え２４が設けられている。前記シート押え２４は、図示しないバネやシリンダ等の適宜の手段で下方に向けて付勢され、裁断刃２６の周囲のシート材Ｓが浮き上がらないように押圧するようになっている。   A sheet presser 24 is provided below the bottom plate 15 so as to be located around a cutting blade 26 described later. The sheet retainer 24 is urged downward by an appropriate means such as a spring or a cylinder (not shown) so as to press the sheet material S around the cutting blade 26 so as not to float up.

また、前記支持板１０ｃの上面後方には、シリンダ１８が立設され、そのシリンダ軸にストッパ１８ａが設けられている。また、前記ストッパ１８ａが前記背板１３の後方に向けて延設された被係止板１３ａと当接することで、前記背板１３の昇降を制限するようになっている。なお、前記シリンダ１８のシリンダ軸の突出量を調整することで、前記背板１３の昇降量が調整可能になっている。   A cylinder 18 is provided upright on the upper surface of the support plate 10c, and a stopper 18a is provided on the cylinder axis. Further, the stopper 18 a abuts on a locking plate 13 a extended toward the rear of the back plate 13 to restrict the elevation of the back plate 13. The amount of elevation of the back plate 13 can be adjusted by adjusting the amount of projection of the cylinder axis of the cylinder 18.

前記底板１５上には、前記刃物ユニット２５の保持手段としての逆円錐台形状の保持枠１６が設けられ、該保持枠１６に前記刃物ユニット２５が傾動可能に支持されるようになっている。前記保持枠１６は、図示しないベアリング等を介して、前記底板１５に回動可能に支持されている。また、前記保持枠１６の上端外周には、旋回手段としてのギア１７が形成され、該ギア１７と係合するギア３０と当該ギア３０を駆動するモータ２９が、同じく旋回手段として設けられている。   On the bottom plate 15, there is provided a holding frame 16 having an inverted truncated cone shape as holding means for the blade unit 25, and the blade unit 25 is tiltably supported by the holding frame 16. The holding frame 16 is rotatably supported by the bottom plate 15 via a bearing or the like (not shown). A gear 17 as a turning means is formed on the outer periphery of the upper end of the holding frame 16, and a gear 30 engaged with the gear 17 and a motor 29 for driving the gear 30 are also provided as a turning means. .

前記モータ２９は、前記底板１５の側方に固定された支持枠２８の下面に固定されている。また、前記ギア３０は、前記モータ２９と接続されており、前記モータ２９を駆動することで、前記保持枠１６が回動するようになっている。   The motor 29 is fixed to the lower surface of a support frame 28 fixed to the side of the bottom plate 15. Further, the gear 30 is connected to the motor 29, and the holding frame 16 is rotated by driving the motor 29.

前記刃物ユニット２５の先端には、裁断刃２６が適宜の支持手段に交換可能に支持されている。前記裁断刃２６は、前記支持手段を介して、超音波振動を付与する超音波発信機と接続されている。前記裁断刃２６は、必要に応じて、材質や形状が選択可能になっている。また、前記刃物ユニット２５は、前記裁断刃２６を基準に適宜手段で回動可能に構成してもよい。このように前記刃物ユニット２５を回動させることで、特に円形状に裁断パーツを裁断する際に円滑に裁断することができる。   A cutting blade 26 is exchangeably supported by an appropriate support means at the tip of the cutter unit 25. The cutting blade 26 is connected to an ultrasonic transmitter for applying ultrasonic vibration through the support means. The material and shape of the cutting blade 26 can be selected as needed. In addition, the blade unit 25 may be configured to be rotatable by appropriate means with reference to the cutting blade 26. By rotating the blade unit 25 in this manner, it is possible to cut smoothly, particularly when cutting the cut parts into a circular shape.

また、前記刃物ユニット２５の回動に代えて、前記裁断刃２６の支持手段を、刃先先端を基準に回動可能に構成してもよい。この場合、前記支持手段を回転させる機構を採用すればよい。   Further, instead of the rotation of the blade unit 25, the support means of the cutting blade 26 may be configured to be rotatable on the basis of the cutting edge. In this case, a mechanism for rotating the support means may be employed.

また、前記刃物ユニット２５の上端には、前記裁断刃２６の刃先先端を基点に所定の角度で前記刃物ユニット２５を傾斜状態で維持させる傾斜維持部材２７が交換可能に連結されている。前記傾斜維持部材２７は、本実施形態では、所定の角度となるように折り曲げられた支持板で形成されている。前記傾斜維持部材２７の下端は、所定の角度で傾斜された前記刃物ユニット２５の上端に接続され、前記傾斜維持部材２７の上端は、前記スリップリング２３に軸支されている。したがって、前記保持枠１６の回転にともなって、前記刃物ユニット２５は、所定の角度で傾斜した状態で、刃先先端を中心に旋回することになる。   Further, an inclination maintaining member 27 for maintaining the blade unit 25 in a tilted state at a predetermined angle with respect to a base point of the cutting edge of the cutting blade 26 is exchangeably connected to the upper end of the blade unit 25. In the present embodiment, the tilt maintaining member 27 is formed of a support plate bent so as to have a predetermined angle. The lower end of the inclination maintaining member 27 is connected to the upper end of the blade unit 25 inclined at a predetermined angle, and the upper end of the inclination maintaining member 27 is pivotally supported by the slip ring 23. Therefore, as the holding frame 16 rotates, the cutter unit 25 pivots around the tip of the cutting edge in a state where it is inclined at a predetermined angle.

前記傾斜維持部材２７は、定型の角度でシート材Ｓを裁断する場合は、角度の決まった傾斜維持部材２７を１種類のみ用意しておけばよい。角度の変更が必要な場合は、複数角度の傾斜維持部材２７を用意することができる。なお、傾斜が必要ない場合は、傾斜角度を０°として、前記保持枠１６の中心軸線上に前記刃物ユニット２５を位置させるようにすることもできる。   In the case of cutting the sheet material S at a fixed angle, the inclination maintaining member 27 may prepare only one type of the inclination maintaining member 27 whose angle is fixed. If it is necessary to change the angle, a plurality of tilt maintaining members 27 can be prepared. When the inclination is not necessary, the cutter unit 25 can be positioned on the central axis of the holding frame 16 with the inclination angle set to 0 °.

上記第１の実施形態においては、シート材裁断装置１本体の、裁断テーブル２の吸引、支持ビーム４のＸ方向への移動、裁断ヘッド３のＹ方向への移動、刃物ユニット２５の旋回、並びに裁断刃２６の昇降動及び回転は、制御部７により、自動的に駆動制御されるようになっている。   In the first embodiment, suction of the cutting table 2 of the main body of the sheet cutting device 1, movement of the support beam 4 in the X direction, movement of the cutting head 3 in the Y direction, turning of the cutter unit 25, and The control unit 7 automatically controls the vertical movement and the rotation of the cutting blade 26.

上記が本発明の第１実施形態に係るシート材裁断装置の構成であり、次に本発明の第２実施形態に係るシート材裁断装置について、図５及び図６に基づいて以下に説明する。なお、本発明は、当該図面に記載の実施態様のみに限定されるものではない。   The above is the configuration of the sheet material cutting device according to the first embodiment of the present invention, and the sheet material cutting device according to the second embodiment of the present invention will be described below based on FIGS. 5 and 6. The present invention is not limited to only the embodiments described in the drawings.

本発明の第２実施形態では、傾斜維持部材２７に代えて、刃物ユニット２５の傾斜を自動的に変更する機構を搭載したものであるので、第１実施形態と異なる部分について説明し、同一の部分については説明を省略する。また、第１の実施形態に用いられる部材と同一の部材には、同一の符号を用いている。   In the second embodiment of the present invention, a mechanism for automatically changing the inclination of the cutter unit 25 is mounted instead of the inclination maintaining member 27. Therefore, parts different from the first embodiment will be described. Description of the parts will be omitted. In addition, the same reference numerals are used for the same members as the members used in the first embodiment.

本発明の裁断ヘッド４０は、第１の実施形態と同様に支持ビーム４に沿っての水平動が自在となっている。また、前記裁断ヘッド４０は、シート材Ｓの非裁断位置と裁断位置の間で裁断刃２６を刃物ユニット２５と一体に昇降動させるようになっている。また、前記裁断ヘッド４０は、第１実施形態と同様に回動手段としての保持枠１６を備え、刃物ユニット２５を、刃先先端を中心に旋回させるようになっている。   The cutting head 40 of the present invention is capable of horizontal movement along the support beam 4 as in the first embodiment. The cutting head 40 moves the cutting blade 26 integrally with the cutter unit 25 between the non-cutting position and the cutting position of the sheet S. Further, the cutting head 40 is provided with a holding frame 16 as a turning means as in the first embodiment, and the cutter unit 25 is made to pivot around the tip of the cutting edge.

前記刃物ユニット２５の側方には、該刃物ユニット２５を揺動可能に支持する扇状部材３５が立設されている。該扇状部材３５は、前記保持枠１６の天板１６ａに固定された支持枠３８に支持されており、前記扇状部材３５の前面には、扇形状のレール３６が敷設されている。   On the side of the cutter unit 25, a fan-shaped member 35 for swingably supporting the cutter unit 25 is provided upright. The fan-shaped member 35 is supported by a support frame 38 fixed to the top plate 16 a of the holding frame 16, and a fan-shaped rail 36 is laid on the front surface of the fan-shaped member 35.

前記刃物ユニット２５は、側方が支持部材４８（図６参照）で支持され、該支持部材４８にアールガイド３７が設けられている。前記アールガイド３７が、前記レール３６と摺動可能に嵌合することで、前記刃物ユニット２５が前記レール３６に沿って揺動可能になっている。なお、前記レール３６の円弧の中心は、前記裁断刃２６の刃先先端と一致するようになっている。したがって、前記刃物ユニット２５は、前記裁断刃２６の刃先先端を中心として揺動運動するようになっている。   The cutter unit 25 is laterally supported by a support member 48 (see FIG. 6), and the support member 48 is provided with a radius guide 37. The blade guide 25 is slidably fitted along the rail 36 so that the blade unit 25 can swing along the rail 36. The center of the arc of the rail 36 coincides with the tip of the cutting edge of the cutting blade 26. Therefore, the cutter unit 25 is rocked and moved about the tip of the cutting edge of the cutting blade 26.

前記刃物ユニット２５の揺動は、自動で行なうことができるようになっており、その駆動機構の一実施形態について、以下に説明する。   The swinging of the blade unit 25 can be performed automatically, and one embodiment of the drive mechanism will be described below.

前記刃物ユニット２５の上端には軸４７が設けられ、該軸４７にリンク４６の一端が軸支されている。前記リンク４６の他端には軸４５が設けられており、該軸４５にスプライン軸４４の下端が軸支されている。前記スプライン軸４４は、前記保持枠１６の中心線上に位置し、その中心線上を昇降動するようになっている。   A shaft 47 is provided at the upper end of the cutter unit 25, and one end of a link 46 is pivotally supported by the shaft 47. A shaft 45 is provided at the other end of the link 46, and the lower end of the spline shaft 44 is pivotally supported by the shaft 45. The spline shaft 44 is located on the center line of the holding frame 16 and is moved up and down on the center line.

前記スプライン軸４４の上方には、ベース板１０ａ上方に垂直に設けられた支持板１０ｄが延設されており、該支持板１０上に前記スプライン軸４４を軸支するボールスプライン軸受３９が設けられている。前記スプライン軸４４は、前記ボールスプライン軸受３９により、昇降動と回動が許容されている。また、前記スプライン軸４４の上端に連結板４３の一端が軸支され、該連結板４３の他端にナット部材４２が設けられている。   Above the spline shaft 44, a support plate 10d vertically provided above the base plate 10a is extended, and a ball spline bearing 39 for pivotally supporting the spline shaft 44 is provided on the support plate 10 ing. The spline shaft 44 is allowed to move up and down and to rotate by the ball spline bearing 39. Further, one end of a connecting plate 43 is pivotally supported by the upper end of the spline shaft 44, and a nut member 42 is provided at the other end of the connecting plate 43.

また、前記支持板１０ｄ上に、前記スプライン軸受３９と隣接してボールネジ４１が立設されている。前記ボールネジ４１は、前記支持板１０ｄ下面に設けられたモータ４０と接続され、該モータ４０によって回転駆動されるようになっている。また、前記ナット部材４２は、前記支持板１０ｄ上に立設されたボールネジ４１に螺合されており、前記モータ４０を駆動することで、前記連結板４３が昇降動し、スプライン軸４４が昇降動するようになっている。   Further, a ball screw 41 is provided upright on the support plate 10d adjacent to the spline bearing 39. The ball screw 41 is connected to a motor 40 provided on the lower surface of the support plate 10 d, and is rotationally driven by the motor 40. Further, the nut member 42 is screwed into a ball screw 41 provided upright on the support plate 10d, and the connection plate 43 is moved up and down by driving the motor 40, and the spline shaft 44 is moved up and down. It is supposed to move.

前記スプライン軸４４が昇降動すると、前記リンク４６が引っ張られて前記刃物ユニット２５が円弧状のレール３６に沿って揺動運動する。この揺動運動により、前記刃物ユニット２５が傾動する。前記刃物ユニット２５の傾斜角度は、前記制御部７からの指令により、所定の角度に設定されるようになっている。   When the spline shaft 44 moves up and down, the link 46 is pulled and the blade unit 25 swings along the arc-shaped rail 36. The cutter unit 25 is tilted by this rocking motion. The inclination angle of the cutter unit 25 is set to a predetermined angle by a command from the control unit 7.

以上が、本発明の別の実施形態に係るシート材裁断装置の構成であり、次に以下に本発明のシート材裁断装置の動作について図７及び図８に基づいて説明する。   The above is the configuration of the sheet material cutting device according to another embodiment of the present invention, and the operation of the sheet material cutting device of the present invention will be described below based on FIGS. 7 and 8.

図７は、本発明のシート材裁断装置でシート材Ｓを裁断する様子を表したものである。図示のように、刃物ユニット２５を傾斜させて、裁断刃２６をシート材Ｓに押し付けながら、予め入力された所定のパターンに従って裁断ヘッド３（４０）を駆動させる。図示の実線の方向に裁断刃２６を傾斜させて、シート材Ｓを裁断し、続いて、二点鎖線のように裁断刃２６を逆方向に傾斜させて、シート材Ｓを裁断する。   FIG. 7 shows a state in which the sheet material S is cut by the sheet material cutting device of the present invention. As illustrated, the cutter unit 25 is inclined to drive the cutting head 3 (40) according to a predetermined pattern input in advance while pressing the cutting blade 26 against the sheet material S. The cutting blade 26 is inclined in the direction of the solid line in the drawing to cut the sheet material S. Subsequently, the cutting blade 26 is inclined in the reverse direction as in a two-dot chain line to cut the sheet material S.

上記のように裁断することで、例えば図８（ａ）のような裁断パーツ５０を切り出すことができる。また、裁断刃２６を所定角度傾斜させ、さらに裁断刃２６を刃物軸方向に回転させながら、裁断ヘッド３（４０）の移動を制御することで、図８（ｂ）のような円錐台形状の裁断パーツ５１を切り出すこともできる。各種複雑な形状の裁断であっても、裁断刃２６の刃先先端の軌跡に沿って制御を行うので、複雑な計算等の必要がない。また、裁断刃２６の刃先先端を基準に裁断刃２６の移動制御を行うので、裁断刃２６の移動量を少なくでき、高速な裁断を行うことができる。また、裁断刃２６の刃先先端を旋回移動させる必要がないので、裁断刃２６を高剛性で保持でき、炭素繊維やＣＦＲＰ等の硬度が高い材料であっても精度良く裁断できる。   By cutting as described above, for example, a cut part 50 as shown in FIG. 8A can be cut out. In addition, by controlling the movement of the cutting head 3 (40) while inclining the cutting blade 26 at a predetermined angle and further rotating the cutting blade 26 in the blade axial direction, a truncated cone shape as shown in FIG. The cut parts 51 can also be cut out. Even in the case of cutting of various complex shapes, control is performed along the trajectory of the cutting edge of the cutting blade 26, so that there is no need for complicated calculation or the like. Further, since the movement control of the cutting blade 26 is performed based on the cutting edge of the cutting blade 26, the moving amount of the cutting blade 26 can be reduced, and high speed cutting can be performed. Further, since it is not necessary to turn the tip of the cutting edge of the cutting blade 26, the cutting blade 26 can be held with high rigidity, and cutting can be performed with high precision even if the material is high in hardness such as carbon fiber or CFRP.

以上が、本発明の実施形態であり、発明の範囲内で適宜の変更ができる。被加工物は、シート形状の物だけでなく、立体形状の物や積層材など各種の物を裁断できる。また、適宜、刃物ユニットの傾斜角度や裁断刃の回転角度を設定できる。刃物ユニットの傾斜方向を適宜変更するようにしてもよい。また、刃物ユニットの傾動手段や回動手段も本発明の実施形態のみではなく、公知な適宜の手段を用いることができる。   The above is the embodiments of the present invention, and appropriate modifications can be made within the scope of the invention. The workpiece can cut not only a sheet-shaped one but also various kinds of objects such as three-dimensional ones and laminated materials. In addition, the inclination angle of the cutter unit and the rotation angle of the cutting blade can be set as appropriate. You may make it change the inclination direction of a blade unit suitably. Further, the tilting means and the turning means of the blade unit can be used not only as the embodiment of the present invention but also as well-known appropriate means.

Ｓ シート材
ＮＳ ナイロンシート
１ シート材裁断装置
２ 裁断テーブル
３ 裁断ヘッド
４ 支持ビーム
５ 本体フレーム
６ 入力装置
７ 制御部
８ キャリッジ
９ レール
１０ａ ベース板
１０ｂ 支持板
１０ｃ 支持板
１０ｄ 支持板
１１ スライダ
１２ レール
１３ 背板
１３ａ 被係止板
１４ スライダ
１５ 底板
１６ 保持枠
１６ａ 天板
１７ ギア
１８ シリンダ
１８ａ ストッパ
１９ 昇降シリンダ
２０ 支持枠
２１ 側板
２２ 上板
２３ スリップリング
２４ シート押え
２５ 刃物ユニット
２６ 裁断刃
２７ 傾斜維持部材
２８ 支持枠
２９ モータ
３０ ギア
３５ 扇状部材
３６ レール
３７ アールガイド
３８ 支持枠
３９ ボールスプライン軸受
４０ モータ
４１ ボールネジ
４２ ナット部材
４３ 連結板
４４ スプライン軸
４５ 軸
４６ リンク
４７ 軸
４８ 支持部材
５０ 裁断パーツ
５１ 裁断パーツ S sheet material NS nylon sheet 1 sheet material cutting device 2 cutting table 3 cutting head 4 support beam 5 body frame 6 input device 7 control unit 8 carriage 9 rail 10a base plate 10b support plate 10c support plate 10d support plate 11 slider 12 rail 13 Back plate 13a Locking plate 14 Slider 15 Bottom plate 16 Holding frame 16a Top plate 17 Gear 18 Cylinder 18a Stopper 19 Lifting cylinder 20 Support frame 21 Support plate 21 Side plate 22 Top plate 23 Slip ring 24 Sheet retainer 25 Cutter unit 26 Cutting blade 27 Inclination maintaining member 28 support frame 29 motor 30 gear 35 sector member 36 rail 37 radius guide 38 support frame 39 ball spline bearing 40 motor 41 ball screw 42 nut member 43 connection plate 44 spline shaft 45 shaft 46 link 47 shaft 48 support member 50 cutting Part 51 cut parts

Claims (8)

裁断するシート材を載置して保持する裁断テーブルと、
前記シート材を裁断する裁断刃と、
前記裁断刃を上下動及び水平動させる裁断ヘッドと、
予め設計された裁断パターンにしたがって、前記裁断ヘッドを制御する制御部とを備えるシート材の裁断装置であって、
前記裁断ヘッドは、裁断刃を保持する刃物ユニットと、前記刃物ユニットを保持する保持手段とを有し、
前記保持手段は、
前記裁断刃の刃先先端を中心に前記刃物ユニットを円周方向に旋回させる旋回手段と、
前記旋回手段の回転軸に対して前記刃物ユニットを前記裁断刃の刃先先端を中心に傾動可能に保持する傾動手段とを備えたことを特徴とするシート材の裁断装置。 A cutting table on which a sheet material to be cut is placed and held;
A cutting blade for cutting the sheet material;
A cutting head for moving the cutting blade vertically and horizontally;
A sheet material cutting apparatus comprising: a control unit that controls the cutting head according to a cutting pattern designed in advance;
The cutting head has a cutter unit for holding a cutting blade, and holding means for holding the cutter unit,
The holding means is
Pivoting means for pivoting the blade unit in the circumferential direction about the cutting edge of the cutting blade;
An apparatus for cutting a sheet material, comprising: tilting means for holding the blade unit so as to be able to tilt about the tip of the cutting edge of the cutting blade with respect to the rotation axis of the turning means. 前記傾動手段は、前記刃物ユニットを前記裁断刃の刃先先端を中心として傾斜保持する傾斜維持部材であり、前記傾斜維持部材は、所定の角度に応じて交換可能に構成されることを特徴とする請求項１記載のシート材の裁断装置。   The tilting means is a tilt maintaining member that holds the blade unit at an angle around the tip of the cutting edge of the cutting blade, and the tilt maintaining member is configured to be replaceable according to a predetermined angle. An apparatus for cutting a sheet material according to claim 1. 前記傾動手段は、前記刃物ユニットを、前記裁断刃の刃先先端を中心に傾動自在に保持して構成され、前記刃物ユニットを傾動させる駆動源を有することを特徴とする請求項１または２記載のシート材の裁断装置。   The said tilting means is comprised hold | maintaining the said blade unit so that it can tilt freely centering on the blade tip of the said cutting blade, It has a drive source which makes the blade unit tilt. Sheet material cutting device. 前記刃物ユニットは、前記裁断刃に超音波振動を付与することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシート材の裁断装置。   The apparatus for cutting a sheet material according to any one of claims 1 to 3, wherein the cutter unit applies ultrasonic vibration to the cutting blade. 前記刃物ユニットは、前記裁断刃の刃先先端を中心に前記裁断刃を回動自在に保持して構成され、前記刃物ユニットまたは前記裁断刃を回動する駆動源を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシート材の裁断装置。   The cutter unit is configured to rotatably hold the cutting blade centering on the cutting edge of the cutting blade, and has a drive source for rotating the cutter unit or the cutting blade. The sheet material cutting apparatus according to any one of 1 to 4. 裁断するシート材を裁断テーブル上に保持し、
前記シート材を裁断する裁断刃を備える裁断ヘッドを予め設計された裁断パターンにしたがって移動制御して、前記裁断パターン形状に前記シート材を裁断するシート材の裁断方法であって、
前記裁断ヘッドに前記裁断刃を保持する刃物ユニットを設けておき、
前記裁断刃の刃先先端を中心とした前記刃物ユニットの円周方向への旋回と、
前記刃物ユニットの前記裁断刃の刃先先端を中心とした傾動とを制御して前記シート材を裁断するようにしたことを特徴とするシート材の裁断方法。 Hold the sheet material to be cut on the cutting table,
A cutting method of a sheet material, wherein a cutting head including a cutting blade for cutting the sheet material is controlled in movement according to a cutting pattern designed in advance, and the sheet material is cut into the cutting pattern shape,
The cutting head is provided with a blade unit for holding the cutting blade,
Circumferential rotation of the blade unit around the cutting edge of the cutting blade;
A cutting method of a sheet material, characterized in that the sheet material is cut by controlling a tilting movement centering on a cutting edge of the cutting blade of the cutter unit. 前記刃物ユニットは、前記裁断刃に超音波振動を付与することを特徴とする請求項６に記載のシート材の裁断方法。   The method for cutting a sheet material according to claim 6, wherein the cutter unit applies ultrasonic vibration to the cutting blade. 前記刃物ユニットを、前記裁断刃の刃先先端を中心に前記裁断刃を回動自在に駆動することを特徴とする請求項６または７に記載のシート材の裁断方法。   The sheet material cutting method according to claim 6 or 7, wherein the cutter unit is rotatably driven about the cutting edge of the cutting blade.
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