裁剪机 【技术领域】
本发明涉及裁剪片材等的裁剪机，特别是涉及具备研磨裁剪刀的功能的裁剪机。
背景技术
一直以来，在将布帛等片材加工成缝制用衣片时等，进行根据纸版、或与纸版对应的数据而切断的裁剪。为了良好地保持切断片材的裁剪刀的锋利性，在裁剪所使用的裁剪机等中具备研磨功能(例如参照专利文献1)。专利文献1中，公开了一种通过在上下轴线方向上往复移动的切断刀来切断片材的片材切断装置，还公开了从刀尖的两侧研磨切断刀的两种构思。
图10表示专利文献1所公开的两种构思。图10(a)表示专利文献1的附图11等所公开的通过旋转砂轮的外周曲面来研磨的构思。图10(b)表示专利文献1的附图13等所公开的通过与旋转砂轮的轴线垂直的平面来研磨的构思。为了说明的方便，以下的说明中将结构简化表示，虽然存在变更部件名称、参照标号的情况，但与两种构思的对应关系应该是不言自明的。
在图10(a)中，通过作为两个旋转砂轮2、3的外周的圆筒面2a、3a分别研磨切断刀1的刀尖1a的一侧1b和另一侧1c。两个旋转砂轮2、3由支承构件4的两根臂4a、4b的前端支承。两根臂4a、4b以相互之间张开一定角度的方式被固定。支承构件4可绕臂4a、4b的中间部分上插通的摆动轴5进行摆动位移。使支承构件4相对于摆动轴5向一方或另一方摆动位移时，能够通过旋转砂轮2、3的圆筒面2a、3a研磨切断刀1的一侧1b或另一侧1c。但是，由于是圆筒面2a、3a上的研磨，所以即使新品的切断刀1的一侧1b和另一侧1c具有直线状的剖面形状，也会变化到具有剖面线所示的凹形状的表面的剖面形状。
在图10(b)中，对与图10(a)对应的部分标注相同的参照标号而表示，省略了重复的说明。支承构件4上，各臂4a、4b在与切断刀1的刀尖1a一侧相对的面上安装有旋转砂轮2、3。旋转砂轮2、3在实线所示的状态下离开切断刀1，但能够切换到使与旋转轴垂直的平面2b、3b分别与切断刀1的一侧1b或另一侧1c抵接而进行研磨的状态。例如，使支承构件4相对于摆动轴5向一方摆动位移时，如虚线所示，能够切换到使旋转砂轮2的平面2b与切断刀1的一侧1b一侧抵接而进行研磨的状态。同样地，使支承构件4相对于摆动轴5向另一方摆动位移时，能够通过旋转砂轮3的平面3b研磨切断刀1的另一侧1c。由于是平面2b、3b上的研磨，所以研磨后的剖面形状能够保持如剖面线所示地直线状的剖面形状。
图10(a)的研磨方法，也能够不通过支承构件4整体的摆动位移来进行，而是通过连杆机构等使旋转砂轮2、3的圆筒面2a、2b与裁剪刀1的刀尖1a的一侧1b和另一侧1c抵接而进行(例如参照专利文献2)。专利文献2中，将旋转砂轮2、3和用于支承的结构收容在转动筒体内，该转动筒体使相当于切断刀1的裁剪刀绕刀尖旋转轴即R轴转动。将设在转动筒体上的滑动环锁止以使其相对于外部静止，并同时使转动筒体转动，从而进行研磨状态的切换。通过相对于外部静止的滑动环和相对于外部转动的转动筒体之间的相对角位移，经由凸轮、连杆机构，旋转砂轮单独地摆动位移，进行研磨状态的切换。
专利文献1：日本特公昭56-8759号公报
专利文献2：日本特许第3390219号公报
图10(a)还表示了下述情况：通过旋转砂轮2、3的圆筒面2a、3a进行研磨时，刀尖1a的一侧1b和另一侧1c的剖面形状如剖面线所示，切断刀即使在新品的状态下剖面形状为直线形状，表面也会变为呈凹面的形状。对于这样的剖面形状，刀尖1a附近变为薄壁而刚性降低，离开刀尖1a附近的薄壁部分时，壁厚急剧增大，会导致切断阻力增大。切断刀1在新品的状态下如剖面线所示，也存在表面为呈曲面的曲线的剖面形状的情况。如果在这种情况下也进行圆筒面2a、3a上的研磨，则刀尖1a侧的厚度减少比在研磨部位内最远离刀尖1a的肩部侧的厚度减少大，刀尖角度变大。总之，仅通过圆筒面2a、3a进行研磨，无法保持新品的刀尖角度。
如图10(b)所示，通过旋转砂轮2、3的平面2b、3b进行研磨时，如剖面线所示，能够保持直线状的剖面形状。但是，由于平面2b、3b的抵接基于绕摆动轴5的摆动位移，所以重复进行研磨时，一侧1b和另一侧1c各自的倾斜角度发生变化，刀尖角度变小，刚性会降低。在虚线所示的一侧1b的研磨状态中，如果绕摆动轴5进行θ°的角位移，则在另一侧1c的研磨状态中需要绕摆动轴5进行-θ°的角位移。若设刀尖1a上合并的一侧1b和另一侧1c之间的刀尖角为φ°，则平面2b、3b的开角度为2×θ°+φ°。即，旋转砂轮2、3通过将平面2b、3b打开成2×θ°+φ°的状态的支承构件4进行支承，由于支承构件4必须绕摆动轴5以±θ°的量转动，因此需要宽广的空间。
如果通过专利文献2的那种旋转筒体来支承这种通过需要宽广空间的平面2b、3b进行研磨的结构，则会导致大型化。即使使用专利文献2所公开的机构而通过旋转砂轮2、3的平面2b、3b来进行研磨，由于通过摆动位移而使平面2b、3b与刀尖1a的一侧1b和另一侧1c抵接的角度随着研磨的进行而变化，所以也无法保持刀尖角度而进行研磨。
【发明内容】
本发明的目的在于，提供能够保持刀尖角度为恒定地进行研磨的裁剪机。
本发明的裁剪机，在裁剪台上载置要裁剪的片材，通过可沿裁剪台移动的裁剪头上具备的裁剪刀来裁剪片材，其特征在于，
裁剪刀以研磨刀尖的两侧而保持锋利性的方式被使用，
裁剪头中包括：
一侧研磨砂轮，通过平面研磨裁剪刀的刀尖的一侧；
另一侧研磨砂轮，通过平面研磨裁剪刀的刀尖的另一侧；以及
砂轮保持机构，能够在保持一侧研磨砂轮和另一侧研磨砂轮上进行研磨的平面分别与裁剪刀的一侧和另一侧平行的同时，在使一侧研磨砂轮和另一侧研磨砂轮离开刀尖的一侧和另一侧中任一侧的待机状态、使一侧研磨砂轮抵接于刀尖的一侧的一侧研磨状态、和使另一侧研磨砂轮抵接于刀尖的另一侧的另一侧研磨状态之间切换。
此外，本发明中，其特征在于，
所述裁剪头具备：
转动筒体，收容所述裁剪刀，能够绕与所述裁剪台的表面垂直的刀尖旋转轴转动以变更裁剪刀进行裁剪的方向；
滑动环，设置在转动筒体的外周侧，能够追随转动筒体的转动方向而转动；以及
锁定机构，设置在转动筒体的半径方向的外方，能够相对于裁剪头将滑动环锁止，
所述砂轮保持机构设在转动筒体内，通过锁定机构锁止滑动环时，根据转动筒体绕刀尖旋转轴的转动角度而在所述待机状态、所述一侧研磨状态、或所述另一侧研磨状态之间切换。
此外，本发明中，其特征在于，
所述砂轮保持机构在所述转动筒体内空出间隔地直立设置于所述裁剪刀的刀尖两侧，由一对摆动臂的前端空出间隔地支承，所述一对摆动臂使其基端侧分别可摆动位移地支承在与所述刀尖旋转轴平行的一对摆动轴上，
所述滑动环中设有凸轮，所述凸轮将砂轮保持机构引导到分别与所述待机状态、所述一侧研磨状态、或所述另一侧研磨状态对应的位置。
此外，本发明中，其特征在于，
所述转动筒体中，设有能够从外部驱动旋转且在内周侧具有内齿的旋转环，
所述砂轮保持机构中，安装有与旋转环的内齿啮合的齿轮，
所述凸轮形成为进行如下的引导：保持齿轮和旋转环的内齿之间的啮合的同时改变砂轮保持机构的位置，
所述一侧研磨砂轮和所述另一侧研磨砂轮通过经由旋转环传递到齿轮的、来自转动筒体外部的旋转驱动而旋转，从而进行所述裁剪刀的研磨。
根据本发明，通过裁剪头上设置的砂轮保持机构，分别保持进行一侧研磨砂轮和另一侧研磨砂轮的研磨的平面与裁剪刀的一侧和另一侧平行，因此能够保持刀尖角度为恒定地进行研磨。
此外，根据本发明，将进行裁剪刀的研磨的结构收容在绕刀尖旋转轴转动的转动筒体内，能够以通过锁定机构锁止滑动环的状态下的转动筒体的转动角度进行研磨状态之间的切换。
此外，根据本发明，通过一对摆动臂的前端空出间隔地支承砂轮保持机构，所述一对摆动臂使其基端侧可进行摆动位移地空出间隔支承在转动筒体内，因此，构成了分别以转动筒体、一对摆动臂及砂轮保持机构为一边的四节点连杆机构。通过该四节点连杆由凸轮引导摆动臂的前端侧，因此，能够紧凑地实现下述机构：使由砂轮保持机构保持的一侧研磨砂轮和另一侧研磨砂轮在保持研磨中使用的平面间的角度与刀尖角度一致的状态下移动的机构。
此外，根据本发明，能够从转动筒体的外部进行一侧研磨砂轮和另一侧研磨砂轮的旋转驱动。
【附图说明】
图1是将作为本发明一个实施方式的裁剪机10中为了用于裁剪刀11的研磨而设置的结构进行简化而表示的局部俯视剖面图。
图2是表示图1的裁剪机10中使用的裁剪头20的概略结构的主视剖面图。
图3是表示图2的砂轮保持机构15的结构的主视图和左侧视图。
图4是在除去摆动臂37等的状态下表示图2中研磨裁剪刀11的部分的结构的主视图。
图5是表示图2的砂轮保持机构15和裁剪刀11不进行研磨而处于待机的状态的局部俯视图、和表示支承砂轮保持机构15的连杆机构的四节点的位置关系的图。
图6是表示图2的裁剪头20中没有滑动环22的锁定机构23进行的锁止的状态的结构的俯视剖面图。
图7是表示图2的裁剪头20中没有滑动环22的锁定机构23进行的锁止的状态的俯视剖面图。
图8是表示图6中的砂轮保持机构15和裁剪刀11的关系的局部俯视剖面图。
图9是表示相对于图6的滑动环22使转动筒体21进一步产生角位移而以16°的角度与裁剪刀11接触的状态的局部俯视剖面图。
图10是表示对于一直以来的刀尖的研磨的两种构思的简化的剖面图。
标号说明
10裁剪机
11裁剪刀
11a刀尖
11b一侧
11c另一侧
12、13旋转砂轮
12b、13b平面
14支承构件
15砂轮保持机构
20裁剪头
21转动筒体
21a腿部
22滑动环
23锁定机构
24旋转环
25刀具引导件
28支承框架
33齿轮
35、36承受轴
37、38摆动臂
39、40、41、42、51、52摆动轴
43、44摆动凸轮
45、46随动件
49、50杆
53凸部
【具体实施方式】
图1将本发明一个实施方式的裁剪机10中为了裁剪刀11的研磨而设置的结构简化表示。裁剪刀11的刀尖11a上，倾斜的一侧11b和另一侧11c的两侧面的前端部分合并，裁剪刀11具有五角形的剖面形状。裁剪刀11被驱动以在与纸面垂直的方向上往复移动，能够在刀尖11a朝向的方向上切断片材。具备支承并驱动裁剪刀11的机构的裁剪头在支承片材等的裁剪台的上方平行地移动，能够通过刀尖11a的移动、方向的变化来裁剪片材。
在裁剪头内，在裁剪刀11的刀尖11a的前方侧设有通过支承构件14保持一对旋转砂轮12、13的砂轮保持机构15。在支承构件14上设有以一定角度张开的两根臂14a、14b，从臂14a、14b的前端附近分别直立设置旋转砂轮12、13的旋转轴12a、13a。旋转砂轮12、13分别通过与旋转轴12a、13a垂直的前端部的平面12b、13b研磨裁剪刀11的刀尖11a的一侧11b和另一侧11c。砂轮保持机构15能够主要通过箭头15a所示的直线的平行移动或接近于直线的摆动，使虚线所示的旋转砂轮12的平面12b与裁剪刀11的一侧11b抵接而切换到进行研磨的状态。在通过旋转砂轮13的平面13b来研磨裁剪刀11的另一侧11c的情况下，也能够通过分别平行地保持裁剪刀11的刀尖11a的一侧11b和另一侧11c、旋转砂轮12、13的平面12b、13b的移动而切换研磨状态。即使进行研磨，由于平面12b、13b和裁剪刀11的一侧11b及另一侧11c之间保持平行，因此刀尖角度也保持恒定。
图2表示图1的裁剪机10中使用的裁剪头20的概略结构。裁剪头20中，虽然在裁剪刀11的上方设有使裁剪刀11往复移动的驱动机构等，但省略了图示。使转动筒体21转动而进行绕改变裁剪刀11的裁剪方向的刀尖旋转轴即R轴的转动。在转动筒体21的下方设有滑动环22。在滑动环22的外方设有锁定机构23，能够对滑动环22的外部进行锁定。滑动环22如果不通过锁定机构23进行锁止，就会追随转动筒体21而转动。在通过锁定机构23锁止滑动环22的状态下，仅使转动筒体21转动而进行砂轮保持机构15进行的图1所示的研磨状态的切换。
在滑动环22的上方且在转动筒体21的下部，设有旋转环24。转动筒体21上安装有向滑动环22的下方延长的腿部21a，支承刀具引导件25等。刀具引导件25在裁剪刀11上下移动时对其进行支承以不产生变形、错位等。在腿部21a的下端支承压脚26。压脚26放置在要裁剪的片材等之上。砂轮保持机构15如后所述，在与刀具引导件25相对的位置上被摆动臂37等的前端支承。摆动臂37的基端侧以自如摆动位移的方式被腿部21a支承。砂轮保持机构15上还设有刀尖位置检测机构27，其检测裁剪刀11的刀尖11a的位置，以检测裁剪刀11的研磨和裁剪引起的磨损状态。转动筒体21经由轴承29旋转自如地支承在裁剪头20的支承框架28上。上述锁定机构23将滑动环24锁止成相对于支承框架28静止。在转动筒体21的上部，安装有用于从外部接受旋转驱动力的带轮21b。旋转环24被转动筒体21经由轴承30旋转自如地支承。旋转环24在外周绕挂有同步皮带而接受旋转驱动力，经由与内齿啮合的齿轮33而使旋转砂轮12、13旋转。对于齿轮33、滑动环摆动凸轮43、随动件45、杆49、摆动轴51等的说明如后所述。
图3表示图2的砂轮保持机构15的结构。图3(a)表示从图2的左侧观察的结构，图3(b)表示从图2侧的正面观察的结构。旋转砂轮12、13分别在上下方隔开间隔而设置有两个。旋转砂轮12上，在根侧设有带轮12c，架设有同步皮带31。旋转砂轮13上也如后所述设有带轮13c，在旋转砂轮12、13和上下的带轮32a、32b 上，整体地架设有一根同步皮带31。上带轮32a安装在驱动轴34的下端，驱动轴34在上端安装有齿轮33。下带轮32b自由地旋转。支承构件14上，也空出间隔分别设有承受轴35、36、随动件45、46。
图4以除去摆动臂37等的状态表示图3中研磨裁剪刀11的部分的结构。刀具引导件25在研磨裁剪刀11的位置上具有避开旋转砂轮12的形状。在研磨时，使裁剪刀11上下移动(stroke)，以在长度方向上进行均匀的研磨。杆49上挂有后述的拉伸弹簧54的一端。
图5表示图2的砂轮保持机构15和裁剪刀11不进行研磨而处于待机的状态。以下各图表示从向下方延长的腿部21a的下方观察转动筒体21的结构。图5(a)表示通过连杆机构支承砂轮保持机构15的结构。图5(b)表示支承砂轮保持机构15的连杆机构的四节点的位置关系。一对摆动臂37、38的前端旋转自如地结合在图3(a)所示的承受轴35、36上。摆动臂37、38的基端通过设在转动筒体21的腿部21a上的摆动轴39、40而分别被摆动位移自如地支承。摆动凸轮43、44被摆动位移自如地支承在被滑动环22支承的摆动轴41、42上。摆动凸轮43被弹簧向逆时针旋转方向施力，摆动凸轮44被弹簧向顺时针旋转方向施力，凸轮面分别与设在支承构件14上的随动件45、46抵接。在图示的待机状态下，刀尖位置检测机构27的销27a的前端正对着裁剪刀11的刀尖11a，将销27a压入而检测抵接于刀尖11a的位置后，能够得知刀尖11a的位置。该刀尖11a的位置随着研磨的进行而后退。
旋转砂轮12、13，其基体由金属制成，大致为圆筒状，在一端侧具有带凸缘的形状。在凸缘的表面上附着磨粒等研磨材料而形成旋转砂轮12、13的平面12b、13b。如上所述，旋转砂轮12、13的根侧的旋转轴12a、13a上设有卷绕同步皮带31的带轮12c、13c。
如图5(b)所示，一对摆动臂37、38在一定的半径R下以摆动轴39、40为中心而进行摆动位移，以使承受轴35、36的中心在弧上移动。如果使齿轮33的驱动轴34的中心也位于距离R轴中心为半径R的位置，则能够使齿轮33的节圆33p以始终与直径为D的旋转环24的内齿的节圆24p接触的方式移动。通过分别以这样的摆动轴39、40和承受轴35、36的中心为节点的四节点连杆机构来支承砂轮保持机构15的支承构件14。成为四节点连杆中的两节点的摆动臂37、38的基端的位置被固定在腿部21a。通过由摆动凸轮43、44的一方对对应的随动件45、46进行定位，来确定四节点连杆中第三节点的位置。四节点连杆的三节点的位置确定后，作为第四节点的另一方随动件45、46的位置也被确定。通过由摆动凸轮43、44适宜地引导随动件45、46，能够使由支承构件14保持的旋转砂轮12、13的平面12b、13b以接近平行移动的状态摆动。如果在图2所示的旋转环24的内周设置内齿而与齿轮33啮合，则能够从外部向齿轮33传递经由旋转环24的旋转驱动力而保持旋转状态，并使旋转砂轮12、13移动。
图6表示图2的裁剪头20中没有滑动环22的锁定机构23进行的锁止的状态的剖面结构。在滑动环22的外周和锁定机构23与滑动环22面对的内周上，设有啮合的齿。在滑动环22和摆动凸轮43、44之间，分别设有压缩弹簧47、48，进行施力以使摆动凸轮43、44的侧方的凸轮面分别与随动件45、46抵接。
在裁剪刀11的背面侧设有一对杆49、50。杆49、50被基端侧空出较窄的间隔而设在刀具引导件25一侧的摆动轴51、52能够自由进行摆动位移地支承。杆49、50的前端侧夹持设在滑动环22上的凸部53。杆49、50之间设有拉伸弹簧54，进行施力以使杆49、50在前端之间夹入凸部53。通过这样的杆49、50的作用，滑动环22追随转动筒体21而转动，转动筒体21相对于滑动环22的位移角度保持基准的0°。
图7表示由锁定机构23锁止滑动环22并使转动筒体21相对于滑动环22沿图中顺时针旋转方向产生14°的位移的状态。如上所述，在滑动环22的外周和锁定机构23的内周设有齿，能够可靠地进行锁止。但是，为了说明方便，使锁止的滑动环22产生角位移而表示，以使腿部21a的位置与图6同样地位于上方而表示。支承构件14的随动件46被摆动凸轮44向图的右方推压。随动件45离开摆动凸轮43，不接受凸轮的作用。由图4的四节点连杆机构支承的支承构件14向图的右方移动。
图8表示图7中的砂轮保持机构15和裁剪刀11的关系。随动件46被摆动凸轮44向右方推压时，旋转砂轮13的平面13b和裁剪刀11的刀尖11a的另一侧11c接触。该转动筒体21的角度设定为开始接触的角度。
图9表示相对于图7的滑动环22进一步使转动筒体21产生角位移并使其以16°的角度与裁剪刀11接触的状态。但是，旋转砂轮13的平面13b与裁剪刀11接触时，随动件46的移动的阻力变得比对图6所示的摆动凸轮44施力的压缩弹簧48的推压力大，平面13b向右方的移动停止。如果裁剪刀11由于研磨而发生磨损，则平面13b的移动进行。
与从图6到图7相反，也可以使转动筒体21相对于滑动环22向逆时针旋转方向位移，通过旋转砂轮12来研磨裁剪刀11。随动件45被摆动凸轮43向左方推压，砂轮保持机构15的支承构件14能够使旋转砂轮12与裁剪刀11接触。这样，使用旋转砂轮12的情况下，也能够与使用旋转砂轮13的情况同样地研磨裁剪刀11。
以上的实施方式中，虽然由转动筒体21的下部的腿部21a支承砂轮保持机构15，但由于紧凑地构成，所以配置的限制较少，能够根据裁剪头20的结构而适宜地配置。砂轮保持机构15由四节点连杆机构支承，虽然通过R轴的旋转来进行研磨状态的切换，但也能够将电动机等驱动源内置而形成自行地移动的结构。虽然旋转砂轮12、13的驱动也经由旋转环24、齿轮33和同步皮带31而从旋转环24的外部进行，但也能够将电动机等驱动源内置而进行驱动。
虽然在裁剪刀11的研磨中使用旋转砂轮12、13，但在使裁剪刀11动作而进行研磨的情况下，即使仅使静止的砂轮与之接触也能够进行研磨。如果使旋转砂轮12、13旋转而使用，则能够实现研磨的高速化，避免研磨引起的生产效率的降低。对于旋转砂轮12、13的驱动，也能够在转动筒体21的内部设置电动机等驱动源而实现。虽然裁剪刀11具有往复移动的直线状的刀刃，但即使是旋转的圆刀，至少在圆周上的一点适用本发明的构思，对于刀尖的两侧，能够与裁剪刀11同样地进行研磨。