(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材料の外周部を保持するとともに前記シート材料を構成する製品の下方に開口部が形成された第１の保持手段と、前記シート材料の交差する２方向の切断方向のうち、一方向の切断方向に沿った切断溝を有し前記シート材料を下方から支持する第二の保持手段とを有する装置を用いて、シート材料から所定形状の製品を切り出す方法であって、
第１の位置において前記第１の保持手段によってシート材料を固定的に保持する第１の保持工程と、
前記第１の保持手段によって固定的に保持された状態のシート材料に対して線型切断機を相対移動させ、前記製品の下方に前記開口部が位置した状態で、前記一方向の切断方向と交差する方向に沿って切断する第１の切断工程と、
前記第１の保持手段に対して前記第２の保持手段を相対移動させ、前記第２の保持手段が前記第１の保持手段によって固定的に保持された状態のシート材料の下側に位置すると共に前記第１の保持手段の開口部の下方に位置する第２の位置において、前記第２の保持手段が前記第１の保持手段によって固定的に保持された状態のシート材料を保持する第２の保持工程と、
前記第１の保持手段によって固定的に保持された状態のシート材料を前記第２の位置において前記第２の保持手段上に保持した状態で、前記シート材料に対して前記線型切断機を相対移動させることによって、前記シート材料を、前記一方向の切断方向に沿って切断する第２の切断工程と
を有するシート材料から製品を切り出す方法。
【請求項２】
前記第１の保持手段が、前記第１の切断工程の間、切断されない前記シート材料面と少なくとも下方向で面する部分で前記シート材料を上部保持することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の保持手段が、前記第１の切断工程の間、切断されない前記シート材料面と下方向で面する部分で前記シート材料を上部保持することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記第１の保持手段が、第２の切断工程の間、切断されない前記シート材料面と下方向で面する部分で前記シート材料を上部保持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方法。
【請求項５】
前記第１の保持手段が、前記シート材料面と下方向で面する外周部分でのみ前記シート材料を上部保持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方法。
【請求項６】
前記第二の保持手段が、前記第２の切断工程において、前記所定形状の製品が生成される前記シート材料の少なくとも一部で上部保持された前記シート材料を、上部で保持する状態となるように位置づけられた請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
シート材料が、少なくとも前記第１の切断工程の間、前記シート材料を配置するための少なくとも２つの位置決めピンによって、前記第１の保持手段と結びついている請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記第２の切断工程において、前記第二の保持手段が、切断された後直ちに前記シート材料面と面する前記第２の保持手段上で前記シート材料を保持することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の切断工程において、前記第１の切断工程の間に生じた切断線に合わせて、前記シート材料の切断線が生じるように前記切断手段を移動させることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の切断工程において、前記シート材料に、前記第１の切断工程の間に生じた少なくとも２つの平行な切断線を横断した少なくとも２つの平行線が生じるよう、前記切断手段を移動させることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の切断工程において、前記シート材料に、前記第１の切断工程の間に生じた少なくとも２つの平行な切断線と直角の少なくとも２つの平行線が生じるよう、前記切断手段を移動させることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
シート材料から所定形状の製品を切り出す装置であって、
シート材料の外周部を保持するとともに、前記シート材料を構成する製品の下方に開口部が形成された第１の保持手段と、
前記シート材料の交差する２方向の切断方向のうち、一方向の切断方向に沿った切断溝を有する第２の保持手段と、
前記シート材料に対して可動であり前記シート材料を切断する線型切断手段と、
を有し、
前記第２の保持手段は、前記第１の保持手段に対し前記シート材料の下方でない位置から前記シート材料の下方かつ前記第１の保持手段の開口部の下方の位置に相対移動可能であり、
前記第二の保持手段が前記シート材料の下方に位置しない状態では、前記シート材料が前記第１の保持手段のみによって外周部を支持され、
前記第二の保持手段が前記シート材料の下方かつ前記第１の保持手段の開口部の下方に位置した状態では、前記シート材料が前記第１の保持手段によって外周部を支持されるとともに、前記第二の保持手段によって下方から支持される
装置。
【請求項１３】
前記第１の保持手段が、前記シート材料を設置するための少なくとも２つの位置決めピンを含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の保持手段が、第１の切断工程において切断される前記製品の外周形状部分と同寸の、１または２以上の溝を有することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の保持手段にある前記溝が、前記保持手段の外周側にある第１の端から前記保持手段の外周の内側にある第２の端まで伸びていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２の保持手段にある前記溝が、前記第２の保持手段の支流溝にある第１の端から、前記保持手段の外周の内側にある第２の端まで伸びており、前記支流溝が前記第２の保持手段の外周側にある第１の端から前記第２保持手段の外周の内側にある第２の端に伸びていることを特徴とする請求項１２から１５のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシート材料から製品を切断するための方法および関連装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シート材料からの所定形状品の切断はレーザーや液体ジェットあるいは同等法を用いて行われる。このような材料の切断に液体ジェットを用いた場合、正確に切断深さを制御することはきわめて困難である。シート材料は通常、ジェットが不必要に冶具の別の部分に分散したり、衝突したりせずに、一方から他方へ移動できるようシート材料を保持する冶具によって保護されている。例えば、水の入ったタンクの上方で、ジェットがシートを切断するためシートに衝突するとき、固定冶具は別の側からシート材料を保持しており、ジェットはその後、残留ジェットエネルギーを放出するため水タンクに導かれる。
【０００３】
シート材料を保持するための方法には制限があり、特に、材料を切断する際、ジェットが一度材料を通っても、まだ十分なエネルギーを有している場合、シート材料の別の側にある冶具の一部にダメージを与えてしまう。シート材料を通りタンクの底部に入る切断流体の通路を確保するため、シート材料をその周辺部分で保持することが可能ではあるが、シート材料から切断された製品は水タンクに入るため、その後、回収しなければならない。さらにタンク近傍に浮遊しているシート材料から切り離された製品はその後、水タンクに導かれるジェットの影響で損傷を受けることもある。正方形や長方形の小断片を固定方法の例として考えた場合、シートには、シート上を自由に移動することができ、冶具を通り、冶具に損傷を与えず、水タンクに入るようなジェットが必要である。冶具は切断によって分離した部分も同時に保持するように設計されなければならない。冶具がシートの周辺部分から下方向および内部方向に向かってシートを保持した状態を維持できる場合は、シート材料から製品を切断する際も問題はない。しかし切断製品がシートの周辺部分から内方まで完全に形成された途端、シートから切り離されてしまうと製品の冶具による保持はもはや生じなくなり、切断工程時のような冶具がシートを固定するという相互関係は生じなくなる。
【０００４】
従って冶具に穴を開けず、冶具自身の一部にジェットを衝突させないで、切断工程での冶具による保持を維持したままシートから切断した製品を得ることはできない。このような関係にある冶具自身へのジェットの衝突を避けるため、シートから切断される製品よりも大きな穴を冶具に開け、一旦製品がシートから完全に切り出されたときに、冶具から製品が分離することを回避しなければならない。
【０００５】
シートから切断される部品が超精密なものであるときは、切断工程の間、非常に小さな許容誤差を満たさなければならない。これはシートから切断する部品が回路基盤や他の電気的部品に利用するものである場合、特に必要である。従って切断のためシートを保持する際、シートと切断装置との関係を維持することが好ましい。例えば、異なる切断地点間のシート移動の際、切断装置とシートの相対的な位置関係にいかなる誤差も生じさせないようにすることが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は上記の問題を克服し、シート材料から製品を切断するための方法および関連する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の別の態様は本文の記載および添付図面から参照される通り、シート材料から製品を切断する方法にある。
【０００８】
本発明はさらに、装置の仕様に関連し、これに示されている部品、構成品、特徴品を、個々の状態か集合状態かにかかわらず、広く含み、２またはそれ以上の前記部品、構成品、特徴品の別の、または全ての組み合わせを含み、さらに、本文に示した特定の完成品であって、本発明と関連する等価品、個々に示したものを組み込んだものとみなされる同等品をも含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、例えば液体ジェットやレーザー、ワイヤースパークのような線型切断装置を用いてシート材料から一定の形状の切断物を得ることを可能にするものである。図１によると、シート１は、シート１を保持するための保持手段２に載せることができ、切断手段によって切断されることに供される。この例において保持はシートの下からされる。最良の場合、保持手段は実質上、水平であって、切断手段は保持手段によって位置を導かれ、ジェットやビーム、フレームを下方向に導き、ジェット５のエネルギーを分散するための水４の入ったコンテナ３に入る。保持手段２は、少なくとも材料の切断工程の間、シートと保持手段との相対位置を変えないようにすることが好ましい。シート１は真空効果、磁気的あるいは機械的固定手段などによって固定することができる。他の代替方法も利用できる可能性がある。保持手段２はシートを保持し、保持手段２を提供できる保持部分を含み、切断手段７によってシートを切断する部分と少なくとも同寸の溝６がある。切断手段７はシート１（および保持手段２）と相対して動くが、Ｘ，Ｙ座標に沿って移動できることが好ましい。切断手段７の角度方向移動は本発明の態様内にあり、極座標での移動も利用できる。シート１の切断線８は保持手段２を介して与えられる溝６に対応した線に沿っている。溝６はシートの切断手段７のジェットによる切断幅よりわずかに大きいこともある。このように、シート１の切断経路は保持手段２によって与えられる溝６と同等の大きさであるため、保持手段２はシート１と溝６を通るジェットによって損傷を受けないこととなる。
【００１０】
本発明によって、シート材料から製品を切断するため、切断品の全外周部分をシート１との境界に置き、複数段階の切断工程が実行される。第１の工程では、シートが保持手段によって第１の位置に保持されているとき、シートから切断される形状の外周部の第１の部分が、外周部（１または２以上の分離したライン）に沿ったジェットの切断によって定められる。この第１の位置では保持手段２の溝６はジェットによって切断される形状の外周の一部分と同じ大きさになっている。シート１は、次に第２の位置へ移動し、シートから切断された形状の外周の一部分と同じ大きさとなるよう溝の上に設置される。その後の位置において既に切断された形状の外周の一部分は第２の保持領域の溝と同寸であることを必要としない。２つの切断工程の最も好ましい態様、すなわち第１の外周の一部分の切断位置を定めること、および、その後の第２の、残りの外周部分に対しての切断位置を定めることのみを示したが、２以上の切断工程を用いても同じ結果が得られる。しかしながら効率化のため２つの切断工程で十分である。
【００１１】
第１の切断工程後の最良の態様においては、シート１は第２の切断手段に移動し、残りの形状の外周部を切断する工程の間、ジェットが通る溝を付与した保持架台に設置される。
【００１２】
図２には溝を有する２つの保持手段（２Ａ、２Ｂ）の調整状態が示されている。これは、ユニット９として可動する４つの切断手段７の使用により、シート材料から全３６の実質上正方形の部品と１２の長方形部品を生産することができる。図２には載せるべきシート材料が示されていない。しかしながら運転中はユニット９が第１の保持手段２Ａに載ったシート材料をＹ方向に切断するように動く。図２および図３には各切断手段７による４つのＹ方向の切断態様が示されている。未処理部分はその後保持架台２Ｂに移される。保持架台２Ｂに載せられたとき、各切断手段７はシートをＸ方向に移動させ、切断する。第１切断工程の間、再度４つのＸ方向の切断が切断部品を横断するようにされ（９０゜が好ましい）、完全に切断が完了しても、切断部品が保持架台２Ｂに保持された状態のまま、９つの四角形状の部品が未処理部分から切り出される。
【００１３】
Ｘ方向の４つの線に沿った切断が行われている間、各切断手段７はまず、Ｙ方向に伸びる、溝１０に沿って進む。図３にはジェットの経路が示されており、例えば、シートを切断するため線に沿ってジェットが移動する間、ジェットは常に供給されている。
【００１４】
図５によれば、シートから別の所定の形状、例えば円状に切断する場合も本発明を利用することができる。すなわち、まずシートを第１の保持手段２Ａに置き、２つの切断手段７で曲線に沿って切断した後、シートを移動させて保持架台２Ｂに載せ、保持架台２Ｂに示された２つの曲線に沿って２つの切断手段７を移動させ、切断することによって、空白部分から取り除いた部品の外周部分を完全に切断することができる。
【００１５】
別の方法として、２つの異なる保持手段を利用することにより、同じ溝を利用した同じ保持手段にシートを再度供することができる。図５に示すように保持手段２Ａをシートからの製品の切断に利用することができ、この場合、第１の切断手段においてシートを曲線形状に沿って切断し、シートをＺ−Ｚ方向に回転させた後、第２の切断工程で再度、シートから切断した形状の外周の一部分が残存するように、曲線に沿って切断する。
【００１６】
図３および図５あるいは同様の切断線に従うことで、切断工程の間、ジェットが保持手段に損傷を与えないように保持手段を設計することができる。第１と第２の切断工程の間、切断基材は十分に堅いので、第１の切断工程後、最後の切断工程のため、第２の位置（同じあるいは異なる保持手段に関わらず）へこれを移動することができる。
【００１７】
第１の切断工程の間、シート材料を切断するための線の下の溝が不要な代替法によってもシートを保持することができる。第１の切断工程の間、切断によってシート材料から製品が脱落することがないからである。しかしながら切断工程の間、同寸の溝を設けた保持架台が、シート材料の切断手段による振動効果を抑制することがある。最後の切断工程の間、第２の保持部分の保持手段を介して切断溝が与えられるため、シート材料は保持部分によって完全に保持されていることが好ましい。
【００１８】
図１から１３にシート材料から個々の部品を切断するための本発明装置の調整例を示す。第１の保持手段１０２ＡはＸ軸に沿って可変であり、切断手段に相対してＸ方向に移動する。このような移動は数学的に制御され、シート材料の切断手段１０７に対するＸ方向の位置を正確に制御できることが好ましい。切断手段１０７自身はシート材料を切断するためＹ方向制御されており、Ｙ方向に可変である。保持架台１０２ＢはＸ方向に可変であり、Ｚ方向の移動も可能である。
【００１９】
第１の保持手段１０２Ａにシート材料を置いた状態を図７に示す。この第１の保持手段には、第１の切断工程において切断手段１０７による切断のための単一開口部１５０がある。シート材料は保持手段によって外周部を保持されるが、最良の場合、シート材料は、開口部にこれを設置するための位置決めピン１５１によって保持手段に収められており、これにより、保持手段でシート材料位置を正確に定めることができる。なお開口部１５０は保持手段１０２Ａの外周部分内に示されているが、別の方法として開口部１５０を実質上、保持手段の長方形内部に設置し、外周形状部を定めるように形成することもできる。
【００２０】
第１の切断工程でのシートの切断の間、図９に示す経路を定めることが可能である。この第１の切断工程においてＹ方向の正確な切断が得られ、Ｘ方向の複数の切断を連続的に行うことができ、Ｘ方向のシート材料の切断を加速させることができる。図９に示す経路を定めて第１の切断工程を経た場合、シート材料から分離した部品はなく、従って切断手段によって切断経路に沿って切り離された外周部分のため、シート材料を無傷状態に維持することができる。
【００２１】
第２の切断工程の準備段階において保持架台１０２Ｂはシート材料の下に位置する状態で移動する。しかしシート材料は残っており、第１の保持手段１０２Ａによって保持されている。保持架台１０２Ｂは第１の保持手段１０２Ａの開口部１５０の下側に位置している。保持架台はＸ方向とＺ方向に可動であり、この動きによって位置を定められる。保持架台は第２の切断工程において、シート材料の切断手段による切断経路と同寸の溝を提供する。第２の切断工程中の切断経路を図１１に示すが、Ｘ方向に正確な切断がされ、Ｘ方向での切断位置の移動によって、Ｙ方向において切断の高速化が可能となる。第２の切断工程期間において保持手段に設けられた溝は実質上、切断手段による切断幅と同寸である。第１の切断工程ではＸ方向の切断がＹ方向の切断に対して交差するので、切断した部品は、図１２、図１３に示すように、実質上、正方形または長方形の形状でシート材料から切り出される。これらは保持架台１０２Ｂによって架台上に保持される。
【００２２】
第１および第２の切断工程の間、シート材料を第１の保持手段上に保持することの利点は、異なる保持手段の場合に必要となるシート材料の移動が不要なことである。保持架台は第２の切断工程において、単に第１の保持手段と対応する位置関係となるように設置されており、シート材料は第１の保持手段と相対的な位置関係を維持したままである。位置決めピンのような位置調整手段によって、シート材料は正確に切断手段との位置を維持され、これによって正確な切断を繰り返すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】シート材料から製品を切断することに供する本発明装置の透視図である。
【図２】シート材料から切断によって正方形あるいは長方形製品を生産するための２つの保持手段によって供給される切断パターンを例示した保持架台とマルチヘッド切断ユニットの形態をした２つの保持手段の平面図である。
【図３】２つの保持手段によって提供される溝を介して図２のマルチヘッド切断ユニットが移動する経路の平面図である。
【図４】マルチヘッド切断ユニットと図２に示す２つの保持手段の斜視図である。
【図５】２つの切断架台の平面図である。
【図６】シート材料を除く、本発明による装置の代替方法を示した斜視図である。
【図７】図６のうちシート材料が保持手段に提供されていることを示す斜視図である。
【図８】Ｘ方向の動きがレールに沿った保持手段によって定められ、Ｙ方向の動きが切断ヘッドによって定められたシート材料を切断する前の切断手段を示す図である。
【図９】第１の切断工程での切断手段による切断経路を示す平面図である。
【図１０】図６の装置において、第２工程でシート材料を切断する前および切断中に保持架台をシート材料の下に位置するようにされた第２の保持手段の斜視図である。
【図１１】第２工程の間の切断手段による切断経路を示した図１０の平面図である。
【図１２】シート材料の下に位置し、シート材料から切断片が切り出された後も保持架台にシートを保持した状態を維持する保持架台を示す図である。
【図１３】全切断工程が完了したときのシートから切断された部品をシート材料の不要な部分と合わせて示した斜視図である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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