(57)【要約】  材料パネルを穿孔するための装置であって、ドライバアセンブリと、材料パネルを切削するための切刃を備える穿孔アセンブリと、切刃に対して移動可能な当たり面と、材料パネルを切刃と当たり面との間の材料平面内に保持するための手段とを備え、ドライバアセンブリは、材料パネルを切削するべく切刃を材料平面に通して当たり面へ駆動するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料パネルを穿孔するための装置であって、
ドライバアセンブリと、
前記材料パネルを切削するための切刃を備える穿孔アセンブリと、
当たり面と、
前記材料パネルを前記切刃と前記当たり面との間の材料平面内に保持するための手段であって、前記ドライバアセンブリが、前記材料パネルを切削するべく前記切刃を前記材料平面に通して前記当たり面へ駆動するように構成され、前記装置が、前記当たり面が前記切刃に対して移動可能であることを特徴とする、保持するための手段と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記当たり面が回転可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記当たり面が球面である、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記当たり面が、定点を中心として回転可能なボールの表面である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ボールが、ハウジング内に保持され、前記ハウジングの底部に存在する複数のボールベアリング上に着座するように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記材料パネルを前記材料平面内で前記切刃に対して移動させるための位置決め手段をさらに備える、いずれかの先行する請求項に記載の装置。
【請求項７】
前記材料平面が、前記保持手段により保持される材料パネルの下側が前記当たり面と接触してそれらの間に摩擦接続をもたらすように位置決めされ、前記当たり面は、前記材料パネルが前記位置決め手段により前記材料平面内で移動される際に移動することができる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記当たり面が弾性的に変形可能である、いずれかの先行する請求項に記載の装置。
【請求項９】
前記ドライバアセンブリが、付勢手段に対抗して前記切刃を前記当たり面へ駆動するように構成される、いずれかの先行する請求項に記載の装置。
【請求項１０】
材料パネルを穿孔するための方法であって、
前記材料パネルを切刃と当たり面との間の材料平面内に保持するステップと、
前記材料パネルを切削するべく前記切刃を前記材料平面に通して前記当たり面へ駆動するステップと、
前記切刃に対して前記当たり面を移動させるステップと、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記当たり面が回転する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記当たり面が定点を中心として回転する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記材料パネルの下側が前記当たり面と接触してそれらの間に摩擦接続をもたらすように前記材料平面を位置決めするステップと、前記当たり面を移動させるべく前記材料パネルを前記材料平面内で移動させるステップをさらに含む、請求項１０乃至１２に記載の方法。
【請求項１４】
材料パネルを穿孔するための装置であって、
ドライバアセンブリと、
前記材料パネルを切削するための切刃を備える穿孔アセンブリと、
前記材料パネルを材料平面内に保持するための手段であって、前記ドライバアセンブリが、前記材料パネルを切削するべく前記切刃を最上位置から前記材料平面に通して最下位置へ駆動するように構成され、前記装置が、前記穿孔アセンブリが前記最上位置から前記最下位置への移動中に前記切刃を回転させるための手段をさらに備えることを特徴とする、保持するための手段と、
を備える、装置。
【請求項１５】
前記穿孔アセンブリが、前記ドライバアセンブリに取り付けられる第１のシャフトと、前記切刃が固定的に設置される第２のシャフトをさらに備え、前記第２のシャフトは、前記第１のシャフト内に同軸に設置され、前記切刃が前記最上位置から前記最下位置へ駆動されるときに前記第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成され、前記回転手段が、前記第１のシャフト及び前記第２のシャフト間のそれぞれの軸方向移動中に前記切刃を回転させるように構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記回転手段が、前記第２のシャフトに回転可能に取り付けられるローラと、前記第１のシャフトを取り巻くオープントラックを備え、前記ローラが、前記第１のシャフト及び前記第２のシャフト間のそれぞれの軸方向移動中に前記オープントラックに沿って最下地点から最上地点へ移動するように構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２のシャフトが、前記切刃の前記最上位置から前記最下位置への移動中に前記材料パネルから前記切刃にかかる力によって前記第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成される、請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２のシャフトが、付勢手段に対抗して前記第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成される、請求項１５乃至１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記切刃が４０度回転するように構成される、請求項１４乃至１８に記載の装置。
【請求項２０】
材料パネルを穿孔するための方法であって、
材料パネルを材料平面内に保持するステップと、
前記材料パネルを切削するべく切刃を最上位置から前記材料平面に通して最下位置へ駆動するステップと、
前記最上位置から前記最下位置への移動中に前記切刃を回転させるステップと、
を含む、方法。
【請求項２１】
前記切刃が４０度回転する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
材料パネルを穿孔するための装置であって、
ドライバアセンブリと、
材料パネルから材料スラグを切削するための切刃を備える穿孔アセンブリと、
前記材料パネルを材料平面内に保持するための手段であって、前記ドライバアセンブリが、前記材料パネルから前記材料スラグを切削するべく前記切刃を最上位置から前記材料平面に通して最下位置へ駆動するように構成され、前記装置が、前記穿孔アセンブリが、前記切刃から延びるチャネルと、前記チャネルと流体連通する吸引手段をさらに備え、前記チャネルは、前記材料パネルから前記材料スラグを切削するべく前記切刃が前記材料平面に通して駆動される際に前記材料スラグを受け入れるように構成され、前記吸引手段は、前記チャネルから前記材料スラグを除去するために前記チャネル内に低圧を生み出すように構成されることを特徴とする、保持するための手段と、
を備える、装置。
【請求項２３】
前記穿孔アセンブリが、前記最上位置から前記最下位置への移動中に前記切刃を回転させるための手段をさらに備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記穿孔アセンブリが、前記ドライバアセンブリに取り付けられる第１のシャフトと、前記切刃が固定的に設置される第２のシャフトをさらに備え、前記第２のシャフトは、前記第１のシャフト内に同軸に設置され、前記切刃が前記最上位置から前記最下位置へ駆動されるときに前記第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成され、前記回転手段が、前記第１のシャフト及び前記第２のシャフト間のそれぞれの軸方向移動中に前記切刃を回転させるように構成される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記回転手段が、前記第２のシャフトに回転可能に取り付けられるローラと、前記第１のシャフトを取り巻くオープントラックを備え、前記ローラが、前記第１のシャフト及び前記第２のシャフト間のそれぞれの軸方向移動中に前記オープントラックに沿って最下地点から最上地点へ移動するように構成される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記第２のシャフトが、前記切刃の前記最上位置から前記最下位置への移動中に前記材料パネルから前記切刃にかかる力によって前記第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成される、請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記吸引手段が、可撓チューブにより前記チャネルに接続される、請求項２２乃至２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記可撓チューブが、簡易コネクタにより前記チャネルに接続される、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
材料パネルを穿孔するための方法であって、
材料パネルを材料平面内に保持するステップと、
前記材料パネルから材料スラグを切削するべく切刃を最上位置から前記材料平面に通して最下位置へ駆動するステップと、
前記材料パネルから前記材料スラグを切削するべく前記切刃が前記材料平面に通して駆動される際に、前記切刃に接続されたチャネル内に前記材料スラグを受け入れるステップと、
前記チャネルから前記材料スラグを除去するために前記チャネル内に低圧を生み出すステップと、
を含む、方法。
【請求項３０】
前記最上位置から前記最下位置への移動中に前記切刃を回転させるステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
請求項１乃至９、１４乃至１９又は２２乃至２８のいずれか一項に記載の装置を備えるキルティング及び穿孔マシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穿孔及びキルティングされたパネルを形成する装置及び方法に関する。特に、本発明は、自動車の内装に用いるための穿孔及びキルティングされたパネルを形成する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内装の豪華な魅力を高めるためにキルティングされたパネルが長年用いられている。キルティングのデザインは、用いられる輪郭のステッチに従って変更することができ、ステッチ間にスタイリッシュな様態に配列される一連の小さい穴、すなわち穿孔を含めることにより、パネルの外観をさらに向上させることができる。このようなパネルの製造は、一般に、２段階プロセスである。第１に、材料パネルにステッチラインをつけるのに自動ソーイング又はキルティングマシンが用いられる。次いで第２に、キルティングされたパネルが、ステッチライン内に及び周りに穴の配列を生み出すために、オスパンチ及びメスダイを備えるプレスツールへ移動される。しかしながら、この２段階プロセスにはいくつかの欠点が付随する。例えば、キルティングマシン及び／又はプレスツールに対してのパネルの位置ずれが生じる可能性があり、これはパネルを台無しにすることがある。パネルが既にキルティングされていて、その後、プレスツールへ移動されるときに、これは特に問題である。さらに、穿孔の配列への何らかの修正は、新しいオスパンチ及びメスダイ構成要素を必要とすることになり、プロセス全体に費用及び複雑さを追加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、少なくとも上記の問題を克服又は実質的に軽減しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、ドライバアセンブリと、材料パネルを切削するための切刃を備える穿孔アセンブリと、当たり面と、材料パネルを切刃と当たり面との間の材料平面内に保持するための手段とを備え、ドライバアセンブリが材料パネルを切削するべく切刃を材料平面に通して当たり面へ駆動又は強制するように構成される、材料パネルを穿孔するための装置であって、当たり面が切刃に対して移動可能であることを特徴とする装置が提供される。当たり面が移動可能であることは、使用中に切刃が当たり面上の同じ地点へ繰返し駆動されず、当たり面の使用を延長させることを意味する。
【０００５】
好ましくは、当たり面は回転可能である。
【０００６】
好ましくは、当たり面は球面である。
【０００７】
好ましくは、当たり面は、スペース内の定点を中心として回転可能なボールの表面である。ボールは、ハウジング内に保持することができ、ハウジングの底部に存在する複数のボールベアリング上に着座するように構成される。好ましくは、ボールの内部は中実であり、ボールは、０．８９５から０．９２ｇ／ｃｍ３までの間の密度及び１３００から１８００Ｎ／ｍｍ２までの間のヤング率を有するポリプロピレンで実質的に作製される。
【０００８】
好ましくは、装置は、材料パネルを材料平面内で切刃に対して移動させるための位置決め手段をさらに備える。材料平面は、保持手段により保持される材料パネルの下側が当たり面と接触してそれらの間に摩擦接続をもたらすように位置決めされ、当たり面は、材料パネルが位置決め手段により材料平面内で移動される際に移動可能である。この構成は、当たり面を移動させる別個の手段の必要性をなくすことにより、装置の複雑さを低減させる。
【０００９】
好ましくは、位置決め手段はパントグラフを備える。
【００１０】
好ましくは、当たり面は弾性的に変形可能である。つまり、当たり面は、切刃に当たった後でその元の形態を取り戻す傾向を有する。当たり面が変形可能であることは、切刃が、当たり面へ駆動されるときに実質的に損傷を受けないことを意味する。さらに、当たり面が弾性的に変形可能であることは、最終的に交換を必要とするまで再使用できることを意味する。
【００１１】
好ましくは、ドライバアセンブリは、付勢手段に対抗して切刃を当たり面へ駆動するように構成される。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、材料パネルを穿孔する方法であって、材料パネルを切刃と当たり面との間の材料平面内に保持するステップと、材料パネルを切削するべく切刃を材料平面に通して当たり面へ駆動又はプレスするステップと、切刃に対して当たり面を移動させるステップとを含む方法が提供される。
【００１３】
好ましくは、当たり面は、回転により移動する。
【００１４】
好ましくは、当たり面は定点を中心として回転する。
【００１５】
好ましくは、方法は、材料パネルの下側が当たり面と接触してそれらの間に摩擦接続をもたらすように材料平面を位置決めするステップと、当たり面を移動させるべく材料パネルを材料平面内で移動させるステップをさらに含む。
【００１６】
本発明の第３の態様によれば、ドライバアセンブリと、材料パネルを切削するための切刃を備える穿孔アセンブリと、材料パネルを材料平面内に保持するための手段とを備え、ドライバアセンブリが材料パネルを切削するべく切刃を最上位置から材料平面に通して最下位置へ駆動するように構成される、材料パネルを穿孔するための装置であって、穿孔アセンブリが、最上位置から最下位置への移動中に切刃を回転させるための手段をさらに備えることを特徴とする装置が提供される。切刃が回転するように構成されることは、材料を引裂く又は破る傾向があるオスパンチ及びメスダイを備える従来のプレスツールで見受けられる剪断作用とは対照的に、切刃が材料パネルへ切削することを意味する。これは穿孔の仕上がりを改善し、材料パネルの品質を高め、そしてまた、その耐用年数を増加させることができる。
【００１７】
好ましくは、穿孔アセンブリは、ドライバアセンブリに取り付けられる中空の第１のシャフトと、切刃が固定的に設置される第２のシャフトをさらに備え、第２のシャフトは、第１のシャフト内に同軸に設置され、切刃が最上位置から最下位置へ駆動されるときに第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成され、回転手段が、第１のシャフト及び第２のシャフト間のそれぞれの軸方向移動中に切刃を回転させるように構成される。すなわち、切刃は、その最上位置から最下位置への移動中の或る時点で必然的に回転させられる。それぞれの軸方向移動が、シャフトを、切刃が最上位置から最下位置へ駆動されるときに、それぞれ拡張構成から圧縮構成へ移行させる。
【００１８】
好ましくは、回転手段は、第２のシャフトに回転可能に取り付けられるローラと、第１のシャフトを取り巻くオープントラックを備え、ローラは、第１のシャフト及び第２のシャフト間のそれぞれの軸方向移動中にオープントラックに沿って最下地点から最上地点へ移動するように構成される。これは、それぞれの軸方向移動を回転運動に変換する単純な構成を提供し、この場合、ローラだけが時折交換を必要とする。好ましくは、ローラは、合成樹脂で作製される。ローラが合成樹脂で作製されることは、ローラがオープントラックに沿って移動する際に第１のシャフトを損傷する可能性が低いことを意味する。
【００１９】
好ましくは、第２のシャフトは、切刃の最上位置から最下位置への移動中に材料パネルから切刃にかかる力によって第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成される。
【００２０】
好ましくは、第２のシャフトは、付勢手段に対抗して第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成される。さらに、ドライバアセンブリも、付勢手段に対抗して切刃を最上位置から最下位置へ駆動するように構成される。
【００２１】
好ましくは、切刃は、少なくとも３０度回転するように構成される。より好ましくは、切刃は、４０度回転するように構成される。この構成は、切刃が材料パネルを通る間中ずっと回転することを保証する。つまり、切刃は、材料パネルを通る間中ずっと切削する。切刃が回転する範囲は、材料パネルの厚さに応じて変えることができる。
【００２２】
好ましくは、材料パネルを材料平面内に保持するための手段は移動可能である。
【００２３】
本発明の第４の態様によれば、材料パネルを穿孔するための方法であって、材料パネルを材料平面内に保持するステップと、材料パネルを切削するべく切刃を最上位置から材料平面に通して最下位置へ駆動するステップと、最上位置から最下位置への移動中に切刃を回転させるステップとを含む方法が提供される。
【００２４】
好ましくは、切刃は少なくとも３０度回転する。
【００２５】
本発明の第５の態様によれば、ドライバアセンブリと、材料パネルから材料スラグを切削するための切刃を備える穿孔アセンブリと、材料パネルを材料平面内に保持するための手段とを備え、ドライバアセンブリが材料パネルから材料スラグを切削するべく切刃を最上位置から材料平面に通して最下位置へ駆動するように構成される、材料パネルを穿孔するための装置であって、穿孔アセンブリが、切刃から延びるチャネルと、チャネルと流体連通する吸引手段をさらに備え、チャネルは、材料パネルから材料スラグを切削するべく切刃が材料平面に通して駆動される際に材料スラグを受け入れるように構成され、吸引手段は、チャネルから材料スラグを除去するためにチャネル内に低圧を生み出すように構成されることを特徴とする装置が提供される。低圧は、この場合、大気圧よりも低い静圧を指す。
【００２６】
好ましくは、穿孔アセンブリは、最上位置から最下位置への移動中に切刃を回転させるための手段をさらに備える。好ましくは、材料パネルを材料平面内に保持するための手段は移動可能である。
【００２７】
好ましくは、穿孔アセンブリは、ドライバアセンブリに取り付けられる第１のシャフトと、切刃が固定的に設置される第２のシャフトをさらに備え、第２のシャフトは、第１のシャフト内に同軸に設置され、切刃が最上位置から最下位置へ駆動されるときに第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成され、回転手段が、第１のシャフト及び第２のシャフト間のそれぞれの軸方向移動中に切刃を回転させるように構成される。
【００２８】
好ましくは、回転手段は、第２のシャフトに回転可能に取り付けられるローラと、第１のシャフトを取り巻くオープントラックを備え、ローラは、第１のシャフト及び第２のシャフト間のそれぞれの軸方向移動中にオープントラックに沿って最下地点から最上地点へ移動するように構成される。
【００２９】
好ましくは、第２のシャフトは、切刃の最上位置から最下位置への移動中に材料パネルから切刃にかかる力によって第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成される。
【００３０】
好ましくは、第２のシャフトは、付勢手段に対抗して第１のシャフトに対して軸方向に移動するように構成される。さらに、ドライバアセンブリも、付勢手段に対抗して切刃を最上位置から最下位置へ駆動するように構成される。
【００３１】
好ましくは、吸引手段は、簡易コネクタによりチャネルに接続される可撓チューブによりチャネルに接続される。
【００３２】
本発明の第６の態様によれば、材料パネルを穿孔するための方法であって、材料パネルを材料平面内に保持するステップと、材料パネルから材料スラグを切削するべく切刃を最上位置から材料平面に通して最下位置へ駆動するステップと、材料パネルから材料スラグを切削するべく切刃が材料平面に通して駆動される際に、切刃に接続されたチャネル内に材料スラグを受け入れるステップと、チャネルから材料スラグを除去するためにチャネル内に大気圧に対して低圧を生み出すステップを含む、方法が提供される。
【００３３】
好ましくは、方法は、その最上位置から最下位置への移動中に切刃を回転させるステップをさらに含む。
【００３４】
本発明の第７の態様によれば、本発明の第１、第３、又は第５の態様に記載の装置を備えるキルティング及び穿孔マシンが提供される。
【００３５】
ここで本発明の上記の及び他の態様を単なる例として添付図を参照しながら説明する。
【００３６】
図面では、同様の部分が同様の参照番号で表される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るキルティング及び穿孔マシンの正面斜視図である。
【図２】図１のマシンの背面斜視図である。
【図３】図１のマシンと共に用いるための穿孔デバイスの斜視図である。
【図４】図３の穿孔デバイスの内部の斜視図である。
【図５】図３の穿孔デバイスのドライバアセンブリの一部の分解図である。
【図６】図３の穿孔デバイスに用いられる穿孔アセンブリの分解図である。
【図７】図３の穿孔デバイスの穿孔ヘッドの側面図と、犠牲ボール及びボールハウジングの断面図である。
【図８】従来のプレスツールを用いて材料パネルを穿孔する種々の段階の略図である。
【図９】図３の穿孔デバイスを用いて材料パネルを穿孔する種々の段階の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１及び図２は、キルティングデバイス４及び穿孔デバイス６（それらのそれぞれのハウジングなしに示される）を備える、概して２で表されるキルティング及び穿孔マシンを示す。キルティングデバイス４はステッチングヘッド５を及び穿孔デバイス６は穿孔ヘッド７を備え、それぞれのブラケット９に固定的に設置される。ステッチングヘッド５は、そのそれぞれがソーイングのための異なる色の糸を用い得る異なる針を収容するための複数の位置を備える、従来のステッチングヘッドである。マシン２は、テーブル３の実質的に水平な上面１０よりも上の固定の位置にブラケット９を保持するように機能する、横ビーム８をさらに備える。表面１０は、２つの孔１２、１４を備え、そのうちの一方の孔１２は、ステッチングヘッド５の真下に存在し、他方の孔１４は、穿孔ヘッド７の真下に存在する。両方の孔１２、１４は、小さい開口部１８を備えるニードルプレート１６により部分的に覆われる。可動パントグラフ２０は、表面１０よりも上に存在し、概して長方形の構成に互いに対して固定されたいくつかの構成要素２２と共に、少なくとも１つの内側フレーム２４を備える。内側フレーム２４は、キルティング及び穿孔されるべき別個の材料パネルをパントグラフ２０内に保持するように機能する。表面１０は、５つのトラック２８をさらに備え、そのうちの３つは表面１０の長さのおよそ３分の１にわたって横方向に延び、残りの２つのトラック２８は横トラックに垂直に表面１０にわたって延びる。２つのモータ（図示せず）が、パントグラフ２０内に保持される材料パネルをステッチングヘッド５及び穿孔ヘッド７に対して位置決めするべく、表面１０よりも上の水平面内のトラック２８に沿ったパントグラフ２０の移動を制御する。キルティングデバイス４、穿孔デバイス６、及びパントグラフ２０を制御する２つのモータの制御は、コンピュータ数値制御の使用により自動化される。これは、同じキルティングデバイス４及び穿孔デバイス６を用いて材料パネルに任意の数のデザインが適用されることを可能にする。特に、穿孔の異なる配列に関する異なるオスパンチ及びメスダイ構成要素の必要性をなくす。
【００３９】
図３は、穿孔ヘッド７及びハウジング３０を備える穿孔デバイス６と、ハウジング３０の穴３６を通って横ビーム８へ延びる吸引チューブ３２を示す。ハウジング３０は、穿孔デバイス６の内部への容易なアクセスをもたらすために複数のボルト３４を用いてビーム８に固定される。最初にボルト３４を緩め、ビーム８から吸引チューブ３２を外すことにより、穿孔デバイス６の内部へのアクセスを得るべくハウジング３０を取り外すことができる。次いで、ハウジング３０を持ち上げて、吸引チューブ３２が穴３６を通り抜け、ビーム８から離れるようにすることができる。
【００４０】
図４は、穿孔デバイス６の内部を示す。吸引チューブ３２は、簡易コネクタなどにより概して６４で表される穿孔又は駆動アセンブリに接続され、図１に示されるビーム８を通って収集バケット６６へ延びる。穿孔デバイス６は、穿孔アセンブリ６４の一部がそれを通って延びるベース２５と、穿孔アセンブリ６４を圧縮コイルばね７０の付勢力に対抗して下方へ駆動する又は押すように構成される概して６８で表されるドライバアセンブリをさらに備える。ドライバアセンブリ６８は、電気エネルギーを、穿孔アセンブリ６４を毎分最高４６０回駆動するための直線運動に変換するための、電気機械式ソレノイドなどのトランスデューサを備える。ドライバアセンブリ６８は、ドライバアセンブリ６８の直線運動を案内するための垂直ドライブシャフト７２をさらに備える。ブラケット７４は、ドライバアセンブリ６８の一部をなし、ドライブシャフト７２に沿って上方又は下方へ移動するように構成される。図５を参照すると、ドライバ固定ベース７６が、少なくとも１つのソケットボルトによりブラケット７４の上側区域に固定的に接続される。ドライバ固定ベース７６の下側区域から２つのアーム７７が突き出し、それらの間にスペースを画定するべく一方のアームが他方のアームの真上に配置されている。ドライバ構成要素７８及びアーム７７を通って延びるドライバピン２７により、下側アームの下にドライバ構成要素７８が保持される。ねじりコイルばね７９が、アーム７７間に画定されたスペース内でドライバピンの周りに配置される。ねじりコイルばね７９の一方の端は、ドライバ固定ベース７６の側部に固定され、他方の端は、ドライバ構成要素７８の上面から上向きに延びる円筒形区域８０により画定されるキャビティ内に保持されるように構成される。ねじりコイルばね７９は、ドライバ構成要素７８を定位置に保持するように機能し、これにより、ドライバ構成要素７８の、ドライバピン２７を中心としたドライバアセンブリ６８の他の構成要素に対する相対回転を防ぐ。ドライバ構成要素７８は、穿孔アセンブリ６４の２つのドライバガイド８２間に保持されることによりそれらの間に接続をもたらし、ドライバアセンブリ６８の直線運動を穿孔アセンブリ６４に伝達する。
【００４１】
図６に移ると、穿孔アセンブリ６４は、中央区域８５及び概して８６で表される上下の端区域を含む、中空円筒形回転シャフト８４を備える。中央区域８５は、端区域８６に比べてより大きい直径を有し、ねじ穴８８を含む。圧縮コイルばね８９が、上端区域８６の周りに配置され、中央区域８５と上端区域８６との間の接合部に創出されたショルダ８７に載る。穿孔アセンブリ６４は、同軸構成で回転シャフト８４上でスライドするように構成されるスライドシャフト９０をさらに備える。好ましくは、スライドシャフト９０は、穿孔アセンブリ６４の総重量を減少させることで、ドライバアセンブリ６８によって穿孔アセンブリ６４を移動することができる最高速度を増加させるために、アルミニウムで作製される。中央区域８５の外面とスライドシャフト９０の内面との間に小さい隙間をもたらすべく、スライドシャフト９０を回転シャフト８４の周りに保持するのに固定ナット９１が用いられ、これにより、回転シャフト８４のスライドシャフト９０に対するその縦軸を中心とした回転が可能となる。穿孔アセンブリ６４が組み立てられるときに、ばね８９は、中央区域８５と上端区域８６との間に画定される回転シャフト８４のショルダ８７と、スライドシャフト９０の内部の対向面との間に保持される。スライドシャフト９０は、シャフトの外周の実質的に３分の１を取り巻く経路を画定するオープントラック９３を備え、その最下区域は、回転シャフト８４の中央区域８５のねじ穴８８と並ぶように構成される。ねじ穴８８は、ローラ９４を支えるように構成されたショルダボタンボルトなどを受け入れるように構成される。回転シャフト８４は、穿孔アセンブリ６４の動作中にばね８９の付勢力に対抗してスライドシャフト９０に対して上方へ移動するように構成される。この軸方向の相対運動は、ローラ９４をオープントラック９３に沿って移動させ、これにより、同時に、スライドシャフト９０内で回転シャフト８４を回転させる。好ましくは、ローラ９４は、ローラ９４がオープントラック９３に沿って移動する際に回転シャフト８４を損傷する可能性を確実に低くする、金属よりも軟らかい材料である合成樹脂で作製される。これは、スライドシャフト９０自体がアルミニウムなどの比較的軟らかい材料で作製されるときに特に重要である。回転シャフト８４がスライドシャフト９０内で回転できる範囲は、オープントラック９３の長さにより制限される。図示した実施形態では、シャフト８４、９０間のそれぞれの回転はおよそ４０度である。しかしながら、穿孔アセンブリ６４は、シャフト８４、９０間のそれぞれの回転が４０度よりも大きい又は小さいように構成することもできることが当業者には明らかであろう。
【００４２】
図７は、同軸に設置された中空の穿孔ナイフ３８を備える穿孔ユニット６４を示す。ナイフ３８が、固定ナット４２により回転シャフト８４の下端に取り外し可能に接続される。ナイフ３８は、円形の切刃９５で終端する円錐台形面先端部と、切刃９５からナイフ３８を通って切刃９５から遠位にあるナイフ３８の端へ延びる円筒形チャネル９６を備える。円筒形チャネル９６は、ナイフ３８が回転シャフト８４に接続されるときに回転シャフト８４の中空の内部と流体連通する。ナイフ３８は、固定ナット４２の底部の穴へ挿入され、固定ナット４２の側部に存在するねじ４４により生み出される摩擦接続により定位置に取り付けられる。ナイフ３８を固定ナット４２に取り付けるこの便利な構成は、ナイフ３８を交換するときにハウジング３０を取り外す必要性をなくす。弾性的に変形可能な犠牲ボール４６が、ナイフ３８の真下に存在するニードルプレート１６の開口部１８から突き出ており、穿孔アセンブリ６４の動作中に切刃９５が当たる、回転可能な球形面として機能する。図示した実施形態では、ボール４６の直径は４０ｍｍである。好ましくは、ボール４６は中実であり、０．８５５から０．９４６ｇ／ｃｍ３までの間の密度及び１３００から１８００Ｎ／ｍｍ２までの間のヤング率を有するポリプロピレンで実質的に作製される。これは、ボール４６を、交換を必要とする前に、切刃が実質的に３０，０００回当たる間、確実に使用できているようにする。材料パネルが内側フレーム２４内に保持されるときに、ニードルプレート１６の上面よりも上に延びるボール４６の一部が、材料パネルの下側と直接接触し、それらの間に摩擦接続をもたらす。図示した実施形態では、ボール４６の上側区域は、ニードルプレート１６の上面よりもおよそ２ｍｍ上に延びる。ボール４６は、円筒形ボールハウジング４８内に保持される。ハウジング４８の底部は、周方向に等間隔に配置された複数のボールベアリング５２を案内するための同軸のベアリングレース５０を備える。ボールベアリング５２は、ベアリングレース５０上で自由に回転する。代替的に、ボールベアリング５２は、ハウジング４８の底部上に直接配置されてよい。図示した実施形態では１２個のボールベアリング５２が用いられる。ボール４６は、複数のボールベアリング５２上に着座し、これにより、ボール４６と各ボールベアリング５２との直接接続をもたらすように構成される。ボールベアリング５２は、第１に、ボール４６をハウジング４８の主軸と同軸に位置合わせするように機能し、これにより、ボール４６がハウジング４８の内側の側部に触れることを防ぐ。第２に、ボールベアリング５２の構成は、ボール４６が、ハウジング４８の主軸とのそのアラインメントを維持しながらハウジング４８内で全方向に回転することを可能にする。すなわち、ボール４６は、スペース内の定点を中心としてあらゆる方向に回転する状態で該定点にとどまるように構成される。ハウジング４８の上端はフランジ５４を含み、フランジ５４の下面は、ハウジング４８を穿孔ベッド５８から保持するべく穿孔ベッド５８のフランジ付き区域の上面と合うように構成される。ハウジング４８は、複数のソケットボルトにより穿孔ベッド５８に取り付けられる。ハウジング４８は、ボール４６の真下に存在する同軸のアクセス穴６２をさらに備える。ボール４６をハウジング４８から持ち上げるためにスクリュードライバなどをアクセス穴６２に挿入することができ、これにより、最初にハウジング４８を穿孔ベッド５８から取り外す必要なしに、ボール４６の交換が可能となる。
【００４３】
図８は、オスパンチ１９及びメスダイ２１を備える従来のプレスツールを用いてラミネートされた材料パネル１７を穿孔する種々の段階の略図である。この場合、材料パネル１７は既にキルティングされているであろう。材料パネル１７が、オスパンチ１９とメスダイ２１との間に保持され、オスパンチ１９が、実質的に直線の経路に沿ってメスダイ２１に向けて下方へ移動される。メスダイ２１に対するオスパンチ１９の移動により材料パネル１７に生み出された剪断力が、材料スラグ２３を材料パネル１７から引き離し、オスパンチ１９の継続的な移動が、スラグ２３をメスダイ２１から押し出す。プレスツールの下に保持された収集バケットへのスラグ２３の除去を支援するべく、メスダイ２１の下流に吸引がかけられる場合がある。複数のスラグ２３が一度にパンチされるので、収集バケットは、得てして、開口した容器である。これは結果的に、収集バケットから粉塵などが出てくることがある。次いで、オスパンチ１９が上方へ移動し、材料パネル１７に穴が残る。
【００４４】
図９は、本発明の穿孔デバイス６を用いて材料パネル１７を穿孔するステップの略図である。６つの一般ステップが示される。最初の位置又は最上位置から始まるステップ１において、穿孔アセンブリ６４が、ナイフ３８の切刃９５と犠牲ボール４６との間の内側フレーム２４により保持される材料パネル１７の方へ、ドライバアセンブリ６８によりその縦軸に沿って下方へ移動される。
【００４５】
ステップ２に示すように、切刃９５が材料パネル１７と接触する際に、切刃９５に上向きの力がかかる。この上向きの力は、ばね７０の付勢力に対抗して作用するそれらの間の相対運動を生じるスライドシャフト９０の下方移動と比べたときに、回転シャフト８４の下方移動、すなわち送りモーションを妨げる。すなわち、切刃９５に作用する上向きの力は、回転シャフト８４をスライドシャフト９０に対して上方へ移動させる。この相対運動は、次に、ローラ９４をオープントラック９３の上面に沿って上方へ移動させ、結果的に、穿孔ユニット６４が下方へ移動し続ける際に、同時にスライドシャフト９０内で回転シャフト８４が回転することになる。送りモーションと回転運動との組み合わせが、従来のプレスツールにより用いられる剪断作用とは対照的に、切刃９５で材料パネル１７へ切削する切削力を生じる。図示した実施形態では、回転シャフト８４は、送りモーション中に時計回りの方向に回転する。しかしながら、穿孔アセンブリ６４は、回転シャフト８４が送りモーション中に反時計回りの方向に回転するように構成することもできることが当業者には明らかであろう。
【００４６】
ばね７０の付勢力に対抗する回転シャフト８４とスライドシャフト９０との間の相対直線運動によって引き起こされる、ナイフ３８の同時の下方移動及び回転運動は、ドライバアセンブリ６８の下方移動が完了して、送りモーションの終了を呈し、切刃９５の最下位置を画定するまで続く。送りモーションの終了は、ステップ３に示すように切刃９５が弾性的に変形可能なボール４６に当たる時点と実質的に一致するように構成される。ローラ９４が、オープントラック９３の端に達する際に回転シャフト８４のスライドシャフト９０に対するどのようなさらなる上方移動も防ぐので、送りモーション中の回転シャフト８４の回転もこの時点で完了する。送りモーションの終了時に、スラグ２３は、材料パネル１７から切り抜かれており、ナイフ３８の内部に保持される。
【００４７】
ステップ４は、穿孔アセンブリ６４の上方移動、すなわち戻りモーションの開始を示す。この段階で、ドライバアセンブリ６８の下方移動に抵抗するように構成されたばね７０が圧縮される。同様に、回転シャフト８４のショルダ８７とスライドシャフト９０の内部の対向面との間に保持されたばね８９も圧縮される。ボール４６に切刃９５が当たることから生じる力が、ばね８９により回転シャフト８４からスライドシャフト９０へ伝達され、スライドシャフト９０をドライバアセンブリ６８と共に上方へ移動させる。スライドシャフト９０及びドライバアセンブリ６８の上方移動は、ドライバアセンブリ６８を穿孔デバイス６のベース２５から離れる方へ付勢するばね７０により支援される。穿孔アセンブリ６４のばね８９により生じる力は、回転を付勢し且つスライドシャフト８４、９０を引き離すように機能し、戻りモーションの最初の段階中にスライドシャフト９０の上方移動が回転シャフト８４に伝達されないようにシャフト８４、９０間の摩擦力を克服するのに十分なものである。すなわち、回転シャフト８４は、ばね８９により戻りモーションの最初の段階中に上方への移動を防がれ、一方、スライドシャフト９０は、回転シャフト８４に対して上方へ移動するように構成される。回転シャフト８４に対するスライドシャフト９０の上方移動が、ローラ９４をオープントラック９３の下面に沿って下方へ移動させる。この移動は、次に、回転シャフト８４を反時計回りの方向に回転させる。
【００４８】
ローラ９４がオープントラック９３の下端に達すると、戻りモーション中の回転シャフト８４の回転が完了する。この時点からのスライドシャフト９０の継続的な上方移動が、ナイフ３８を材料パネル１７に開けられた孔の外へ持ち上げ、ステップ５に示すようにシャフト８４、９０を前のステップ１の最初の位置に戻るように一緒に移動させる。
【００４９】
ステップ６に移ると、穿孔アセンブリ６４が最初の位置に戻ると、第２のスラグ２３が材料パネル１７から切削され得るように、パントグラフ２０により材料パネル１７を穿孔アセンブリ６４に対して水平面内で移動させることができる。材料パネル４６が水平面内で移動される際に、材料パネル１７とボール４６との摩擦係合が、ボール４６をボールベアリング５２上で回転させる。この運動は、送りモーション中に切刃９５がボール４６に当たる地点を、前のステップと比べて位置が変化しているステップ６での「ｘ」で示されるように変化させる。
【００５０】
これらのステップの全体を通して、収集バケット６６の下流に配置されるモータなどにより、ナイフ３８内のチャネルに低圧又は真空が適用される。これは、ナイフ３８の内部にあるあらゆるスラグ２３を、ナイフ３８、回転シャフト８４、及び吸引チューブ３２内のチャネルを通して収集バケット６６へ吸い上げる。これは、閉環境でのスラグ２３の収集を可能にし、粉塵などが放出されることを防ぐ。切刃９５が材料パネルへ切削することは、スラグ２３の長手方向の側部が、材料を引裂く又は破る傾向がある従来のプレスツールの剪断作用により生じたスラグ２３と比べて、あまり汚くないことを意味する。これは、スラグ２３を収集バケット６６へ吸引するのをより容易にする。
【００５１】
上記の具体的な実施形態は単なる例として説明されており、したがって、限定ではなく例証として考えられるべきである。請求項により定義される場合の本発明の保護範囲から逸脱することなく、説明した実施形態の変形がなされ得ることが理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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