JP2000281254A

JP2000281254A - シート材に作業を施す装置の駆動輪及び該駆動輪を備えたシート材送り装置

Info

Publication number: JP2000281254A
Application number: JP2000080652A
Authority: JP
Inventors: Brian Zenzak; ゼンザークブライアン; Kenneth Fisher; フィッシャーケニス; Michael Thomas; トーマスマイケル; Richard Schlueter; シュルーターリチャード
Original assignee: Gerber Scientific Products Inc
Current assignee: Gerber Scientific Products Inc
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2000-10-10
Also published as: EP1038818A2; EP1038818A3; US6170728B1; CA2301786A1

Abstract

(57)【要約】【目的】ずれを起こさずにシート材を送給し、かつシー
ト材上に描画される絵柄を損傷しない駆動輪、及び該駆
動輪を備えたシート材送り装置を提供すること。【構成】シート材（１２）に対する作業を行う装置（１
０）は、複数のピンチローラ（３６）と共同して送給路
（３０）に沿ってシート材（１２）を駆動する複数の駆
動輪（４２）を備える。駆動輪（４２）は、複数の１次
歯（６０）と、これら複数の１次歯（６０）とは形状の
異なる複数の２次歯（６２）とを有する駆動表面（５
４）を備える。１次歯（６０）は上部表面（７６）と複
数の１次接触点（７８）とを有し、シート材（１２）に
接触してシート材を送給路（３０）に沿って移動させ
る。２次歯（６２）は、２次接触線（９２）及び２次接
触点（９０）を有し、シート材（１２）と接触して追加
駆動力を供給し、かつシート材（１２）が１次歯（６
０）によって穴開けされることを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、送給路に沿ってシート材を移動
させつつこのシート材に作業を施す装置に関し、特に、
シート材に接触し、送給路に沿ってシート材を移動させ
る駆動輪、及び該駆動輪を備えたシート材送り装置に関
する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】作図、印刷または切断（以
下、描画）装置の送給路に沿ってシート材を送り方向
（長手方向）の前後に移動させる摩擦、グリットまたは
グリッド駆動システムは当業技術分野で周知である。こ
のような駆動システムでは、摩擦（またはグリットまた
はグリッド）車輪（駆動輪）が、一般にビニルまたは紙
のシート材の一面に対向して配置され、ゴムまたは他の
柔軟な材料のピンチローラが他面に対向して配置され、
所定の付勢手段（バネ等）によりピンチローラと材料が
駆動輪に向かって押圧される。描画の際、シート材は駆
動輪によって長手方向に亘り前後に移動し、同時に、ペ
ン、印刷ヘッドまたは切断刃がシート材の幅方向に亘り
駆動される。

【０００３】こうしたシステムは、パーフォレーション
のない種々の幅のシート材を扱えるので使用者から多大
な支持を得た。駆動輪は送給路に沿ってシート材を動か
す際最も重要な要素であり、通常、シート材の長手方向
縁部に臨んで配置され、その円筒状の表面に複数の歯を
備えている。これら歯はシート材に接触し、該シート材
を送給路に沿って移動させる。このような摩擦送り装置
において、ピンチローラを駆動輪に向けて押圧すること
によりシート材が移動すると、駆動輪の歯のパターンが
シート材の上記一面に型押しされる。作業中、摩擦駆動
装置内でシート材の送り方向が逆転するときは、これら
の歯は従前の送り方向で形成された型押し跡に一致する
と好ましい。すなわち、シート材の比較的小さな位置ず
れ（以下、ずれ）も装置が施す作業に対して有害な影響
を及ぼすことがあるので、駆動輪はシート材に確実に接
触し、シート材のずれを防止しなければならない。ま
た、駆動輪は、シート材に目視可能な程の損傷を与える
ことなく接触しなければならず、さらに、歯は作業中の
破損と摩耗を避けるため脆性であってはならない。

【０００４】駆動輪は、まず平坦なシート状の材料に歯
のパターンを化学エッチングすることで製造される。そ
の後、エッチングされた材料は切断されて長尺状の細片
となり、その細片がドナー・ハブの周囲に螺旋状に巻き
付けられ、継ぎ目が溶接されて円筒形状となり、さら
に、特殊コーティングが施される。そして、この円筒は
ドナー・ハブから取り外され、完成品ハブに取り付けら
れ、駆動輪が完成する。しかしならが、この種の駆動輪
の製造工程は時間と費用がかかり、また、この工程で製
造された駆動輪の寸法、品質は均質ではない。一方、各
装置の駆動輪は良好に調和しなければならないので、製
造後の検査工程が必要である。したがって、この種の駆
動輪はあまり好ましくない。

【０００５】また、上記駆動輪の他に、円筒面に粗面と
不規則なパターンを設けたものがある。この粗面は、ダ
イアモンド・ダストまたはチップといった小さな固体粒
子を機械的に接合することによって形成される。しか
し、この工程では一の摩駆動輪の円筒面及び直径を他の
駆動輪の円筒面及び直径と実質的に同一にすることが困
難である。したがって、もし、一対の駆動輪のそれぞれ
が異なった直径を有すると、駆動輪の直径はシート材の
長手方向移動距離を決定する極めて重要な要素であるに
も拘わらず、一方及び他方のシート材縁部が長手方向に
それぞれ異なった距離移動して、シート材が装置の中で
曲がり、描画の品質を損なうことがある。さらに、描画
すべき絵柄が長くなり、かつ装置が高速になるほど、直
径の微少差も大きな誤差につながるので、これは特に問
題となる。

【０００６】さらに、所定の基本パターンを備えた部材
で、その位置を種々変えて形成した不規則なパターン、
すなわちローレット、を設けた駆動輪もあるが、このロ
ーレット切り工程からも、実質的に同一径の複数の駆動
輪を製造することはできない。

【０００７】米国特許第４，９０３，０４５号は、駆動
ローラの表面所定部分に鋭いピラミッド形状の複数の突
起を設けたプロッタを開示する。上記駆動ローラは、上
記突起の設けられていないローラ表面で紙を径方向に支
持するとともに、摩擦力によって紙を移動させる。しか
しならが、鋭い突起は紙に穴を開け、絵柄に損傷を与え
ることがあるので、この駆動ローラは、描画領域の中間
に追加車輪を必要とするような幅の広い紙には適さない
等の短所がある。さらに、鋭い突起は使用時間の累積に
より鈍くなるので、駆動力が低下する。

【０００８】上記に加え、米国特許第４，６８３，４８
０号も、紙に穴を開ける複数の鋭い突起を有する駆動ロ
ーラを開示する。この鋭い突起は互いに隣接して配置さ
れるので、充分な駆動力を供給せず、シート材はずれて
しまう。したがって、上記で説明した要求を満たし、欠
陥を克服する駆動ローラが望まれている。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、ずれを起こさずにシート材を
送給し、かつシート材上に描画される絵柄を損傷しない
駆動輪、及び該駆動輪を備えたシート材送り装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【発明の概要】本発明によれば、シート材に作業を施す
装置内の送給路に沿ってシート材を移動させる駆動輪
は、その円筒面にシート材に接触する複数の１次歯、及
これら複数の１次歯とは形状の異なるび複数の２次歯を
備えている。

【００１１】これら複数の１次歯及び２次歯は交互パタ
ーンを形成するとともに、複数の第１及び第２基準線を
形成する。上記１次歯は、実質的に平坦な上部表面と、
該上部表面の隅部を規定する複数の１次接触点を有す
る。一方、上記２次歯は、２次接触点及び２次接触線を
有する。駆動輪が回転軸周りに回転すると、１次接触点
のいずれか一つがまずシート材に接触し、シート材表面
を型押しすることにより、該シート材を送り方向に移動
させる。２次接触点及び２次接触線は追加駆動力をシー
ト材に付与し、送給されるシート材のずれを最小にす
る。

【００１２】本発明に係る駆動輪の特徴は、シート材と
絵柄に損傷を与えずに幅の広いシート材の中間部分に配
置できることである。本発明に係る駆動輪の他の特徴
は、薄い紙や厚いビニルシート材を含む種々のシート材
に損傷を与えないことである。本発明に係る駆動輪のさ
らなる特徴は、該駆動輪の破損と摩耗を最小にすること
である。本発明の上記と他の特徴は、添付の図面に示さ
れるような、例示実施形態の以下の詳細な説明の観点か
らより明らかになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１及び図２に基づき、シート材
１２に描画作業を行う装置１０を説明する。この装置１
０は、上部構造体１４と底部構造体１６とを備えてい
る。平行に延びる一対の第１及び第２長手方向縁部２
０、２２、並びに第１面２４及び第２面２６を有するシ
ート材１２は、送給路３０に沿って長手方向すなわちＸ
軸方向に送られる。

【００１４】上部構造体１４には、シート材の幅方向す
なわちＹ軸方向に移動可能な工具ヘッド３２が配置さ
れ、該工具ヘッド３２は工具３４を支持している。さら
に、上部構造体１４には、複数のピンチローラ３６が回
転自在に支持されている。一方、底部構造体１６には、
工具３４と対向したシート支持具４０と、ピンチローラ
３６と対向した複数の駆動輪４２が配置されており、駆
動輪４２はモータ４４によって駆動される。

【００１５】図３に示すように、駆動輪４２は、中心軸
５０を中心に回転する円筒形本体４６と、モータ軸（図
示せず）への取り付けを容易にする取付部５２を備えて
いる。そして、駆動輪４２の円筒形本体４６の周面には
駆動表面５４が形成されている。

【００１６】次に、図４に示すように、駆動表面５４に
は、複数の１次歯６０と該複数の１次歯６０と共に交互
パターンを形成する複数の２次歯６２が設けられ、さら
に、図５に示すように、これら相互間に、複数の第１基
準線６４と第２基準線６６とが形成されてる。上記１次
歯６０は、基礎部分７０、及びこれと一体に形成された
先端部７２から構成されている。この先端部７２は、複
数の上部側面７４と、複数の１次歯接触点７８を有する
上部表面７６を備えている。上記１次歯６０の基礎部分
７０は複数の基礎側面８２を備え、これにより所定の基
礎部分高さを維持している。一方、先端部７２も所定の
高さ有し、前記基礎部分高さとの合計で１次歯６０の高
さを規定している。

【００１７】図４及び図５に明示するように、１次歯６
０の高さより低い２次歯６２は、接触点２次歯８４と接
触線２次歯８６とを有している。接触点２次歯８４は、
頂点を２次接触点９０としたピラミッド形状であり、接
触線２次歯８６は、頂部を２次接触線９２としたピラミ
ッド形状となっている。

【００１８】好適実施形態では、第１基礎線６４と第２
基礎線６６とがほぼ直交し、かつ、これら基準線は、駆
動輪４２の中心軸５０と約４５°の角度をなしている。

【００１９】動作の際、シート材１２が送給路３０に沿
って長手方向すなわちＸ軸方向に送られると、図１及び
図２に示すように、ピンチローラ３６は上部構造体１４
が下降することにより、シート材１２に接触、押圧する
とともに、駆動輪４２も押圧する。単一または複数のモ
ータ４４は一対の駆動輪４２を実質的に同速度で回転さ
せ、シート材１２の両縁部２０、２２が送給路３０に沿
ってＸ軸方向に同時に移動する。シート材１２がＸ軸方
向に移動すると、工具ヘッド３２が幅方向すなわちＹ軸
方向に移動し、工具３４によって、描画（作図、印刷ま
たは切断）を行う。

【００２０】図６に示すように、ピンチローラ３６が駆
動輪４２を押圧すると、シート材１２は駆動表面５４に
押圧され、その第２面２６は駆動輪４２の駆動表面５４
の形状に従って変形する。上記１次歯６０は、第２面２
６にパターンを型押しし、シート材１２を送給路３０に
沿って移動させる。同様に、２次歯６２もシート材１２
の移動に寄与する。シート材１２がピンチローラ３６に
よって駆動輪４２の駆動表面５４に押しつけられる際、
２次歯６２の２次接触点９０と２次接触線９２もシート
材１２に接触する。これら２次接触点及び線９０、９２
はシート材１２に接触し、駆動力をさらに付加する。す
なわち、本発明に係る駆動輪４２は、送給路３０に沿っ
てシート材１２を移動させる駆動力を供給する複数の１
次歯を有し、かつシート材１２を移動させる追加駆動力
を供給する複数の２次歯６２を有することで、装置１０
におけるシート材１２のずれを最小にする。上記２次歯
６２による追加駆動力は、１次歯６０のみの場合と比
べ、シート材１２のずれをさらに減少させるのに効果的
である。

【００２１】図７に示すように、１次歯６０は駆動輪４
２の回転軸５０に対して約４５°の角度で配置されてい
るので、駆動輪４２が回転すると、各１次歯６０はまず
１次接触点７８の１つでシート材１２の第２面２６に接
触する。このため、１次歯６０は厚くて硬いシート材に
も薄いシート材と同様に型押しすることができる。すな
わち、１次接触点７８の圧力は、同じ力を加えた場合、
接触線の圧力より比較的大きいので、１次接触点７８は
厚くて硬いシート材１２にも型押しすることができる。

【００２２】本発明の好適実施形態では、１次歯６０の
上部表面７６は実質的に平坦なので、シート材１２に穴
を開けることなく型押できる。そして、２次歯６２は追
加駆動力を供給するに留まらず、シート材１２の穴開き
を防止する抵抗をも付与する。したがって、本発明に係
る駆動輪４２は、薄いシート材に損傷を与えることも、
穴を開けることもない。さらに、この駆動輪４２は様々
な厚さのシート材にも適用することができる。

【００２３】本発明の他の特徴は、駆動輪４２がシート
材１２を損傷する鋭い歯を有さないため、駆動輪４２の
位置がシート材１２の縁部２０、２２近傍に限定されな
いことである。したがって、駆動輪４２は、シート材幅
方向の中央位置に追加駆動輪４２を配置する必要のある
幅の広いシート材１２にも適用することができる。

【００２４】本発明のさらに他の特徴は、１次歯６０の
基礎部分７０が先端部７２より幅広く、かつ１次歯６０
は鋭い先端を持たないの、歯６０の破損と摩耗が最小に
なることである。

【００２５】駆動輪４２の１次歯及び２次歯６０、６２
の最適な大きさと形状は、駆動輪の直径、ピンチローラ
の圧力及びピンチローラの硬度によって決定される。本
発明の好適実施形態では、１次歯６０のピッチすなわち
歯の間の距離は、約０．０１５”と０．０３０”の間で
設定でき、より具体的には、このピッチは約０．０２
０”に設定している。１次歯６０の上部表面７６は約
０．００２”×０．００２”の正方形である。しかしこ
の寸法は各々、約０．００１”と０．００４”の間で設
定できる。１次歯６０の上部表面７６と２次歯６２の先
端９０、９２の間の距離は、約０．００３”であるが、
約０．００２”と０．００６”の範囲で設定できる。２
次歯６２の高さは約０．００３”であるが、約０．００
１”と０．００６”の間で設定できる。１次歯６０の上
部表面７６と上部側面７４とが交わる角度は約７０°で
あるが、５０°と８０°の間で設定でき、充分に強く堅
固でありながら歯の鋭さを保つことができる。上部表面
７６と基礎側面８２とがなす角度は、上部表面７６と上
部側面７４とがなす角度とほぼ等しいか、またはそれよ
り小さく設定することができ、本発明の好適実施形態で
は、上部表面７６と基礎側面８２とがなす角度は約４５
°となっている。

【００２６】本発明の好適実施形態では、駆動輪４２は
工具鋼から製造され、窒化チタン（ＴｉＮ）でコーティ
ングされる。駆動表面５４は、回転軸５０に対して約４
５°の角度で複数の平行な溝を機械加工し、それによっ
て第１の複数の基準線６４が形成される。次に、第１の
複数の溝に約直交する第２の複数の平行な溝が機械加工
され、それによって第２の複数の基準線６６が形成され
ると共に１次及び２次歯６０、６２が形成される。この
製造工程によって、全ての摩擦車輪が実質的に同一の駆
動直径を有するようになる。上記以外の他の製造方法も
可能であり、駆動輪４２は、様々な他のコーティングを
塗布された他の種類の金属から製造することができる。
使用可能な他のコーティングとしては、炭窒化チタン
（ＴｉＣＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化チタンアル
ミニウム（ＴｉＡｌＮ）または炭化タングステン／カー
ボン（ＷＣ／Ｃ）などがある。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ずれを起こさずにシ
ート材を送給でき、かつシート材上に描画される絵柄を
損傷しない駆動輪、及び該駆動輪を備えたシート材送り
装置を得ることができる。本発明は特定の実施形態に関
連して例示され説明されたが、当業技術分野に普通に熟
練した者は、本発明への様々な修正が、本発明の精神と
範囲から離れることなくなされることを認識するだろ
う。

【図面の簡単な説明】

【図１】シート材が送給路に沿って駆動される、摩擦駆
動装置の概略を示す分解側面立面図である。

【図２】複数の駆動輪が、想像線で示される送給路に沿
ってシート材を前進させる、図１の摩擦駆動装置の底部
部分の上部平面図である。

【図３】本発明による、図２の摩擦駆動装置の駆動輪の
拡大透視図である。

【図４】図３の駆動輪の駆動表面の拡大透視図である。

【図５】図４の駆動表面の拡大上面図である。

【図６】シート材がピンチローラによって駆動表面に押
圧された状態を示す、図４の駆動表面の断面部分図であ
る。

【図７】シート材がその上で駆動される、複数の１次歯
の概略図である。４２駆動輪４６駆動輪本体６０１次歯６２２次歯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ブライアンゼンザークアメリカ合衆国コネチカット州 06029 エリントンアッパーブッチャーロード 23 (72)発明者ケニスフィッシャーアメリカ合衆国コネチカット州 06066 バーノンエリオットドライブ９ (72)発明者マイケルトーマスアメリカ合衆国コネチカット州 06105 ハートフォードテリーロード 244 (72)発明者リチャードシュルーターアメリカ合衆国コネチカット州 06413 クリントンハイストリート 84

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シート材に作業を施す装置において、送
給路に沿って前記シート材を移動させる駆動輪であっ
て、中心軸周りに回転可能な円筒形状からなり、該円筒の外
表面を駆動表面とする本体を備え、該駆動表面に、前記
シート材に接触する複数の１次歯、及び該複数の１次歯
とは形状の異なる複数の２次歯を形成したことを特徴と
する駆動輪。
【請求項２】前記１次歯が先端部及び基礎部分を備
え、前記先端部が前記シート材に接触する上部表面を有
する請求項１記載の駆動輪。
【請求項３】前記１次歯の前記上部表面を平坦にした
請求項２記載の駆動輪。
【請求項４】前記１次歯の前記上部表面に、前記シー
ト材との接触開始点となる、１次接触点を複数設けた請
求項２記載の駆動輪。
【請求項５】前記１次歯は互いに所定間隔だけ離れて
配置されている請求項１記載の駆動輪。
【請求項６】前記２次歯は、接触点２次歯と接触線２
次歯を有する請求項１記載の駆動輪。
【請求項７】前記接触点２次歯は、その頂点を前記シ
ート材に接触する接触点とした請求項６記載の駆動輪。
【請求項８】前記接触線２次歯は、その頂部を前記シ
ート材に接触する接触線とした請求項６記載の駆動輪。
【請求項９】前記駆動輪は、前記複数の１次歯と前記
複数の２次歯の間に形成された複数の基準線を有し、該
複数の基準線の各々が前記駆動輪の中心軸に対して所定
の角度をなす請求項１記載の駆動輪。
【請求項１０】前記所定の角度が約４５°の角度であ
る請求項９記載の駆動輪。
【請求項１１】シート材を送給路に沿って長手方向に
移動させつつ、前記シート材に作業を施すシート材送り
装置であって、前記シート材が第１縁部及び第２縁部、並びに第１面及
び第２面を有し、前記シート材送り装置は、前記シート材の前記第１面に対向する複数のピンチロー
ラと、前記シート材の前記第２面に対向する複数の駆動輪と、
を有し、該駆動輪は、複数の１次歯と、該複数の１次歯とは異なる形状からなり、かつ前記複数
の１次歯と共に交互パターンを形成する複数の２次歯
と、を有し、前記複数の１次歯が１次接触表面を形成し、前記複数の
２次歯が２次接触表面を形成し、該１次表面と２次表面
が、前記シート材を前記送給路に沿って移動させるため
に、前記複数のピンチローラと協働して前記シート材に
接触することを特徴とするシート材送り装置。