JP2006075935A

JP2006075935A - シート材切断装置

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Publication number: JP2006075935A
Application number: JP2004261948A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sunanagare; 努砂流
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; HMY Ltd
Current assignee: HMY Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-09-09
Also published as: JP4743828B2

Abstract

【課題】本発明は、シート材のフルカットとパーシャルカットが１台の切断装置ででき、可動刃の位置決めの要部材がシート材の切断時に切断反力を受けて勝手に移動してしまうことがなく、切断前後で可動刃の待機位置がずれることがなく、機械的構成で可動刃のストロークを制御できるシート材切断装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、正逆両方向に回転するホイールと、該ホイールに設置される駆動ピンと、該駆動ピンの回転運動を可動刃の直線運動に変換するカム機構とを具備する機械的構成を採用することにより、駆動ピンおよび可動刃とカム機構とが係合する動作を適切に制御することで、駆動ピンやカム機構が切断反力を受けても勝手に移動せず、切断前後でホイールの回転方向による可動刃の待機位置ずれが生じることなく、シート材のフルカットとパーシャルカットが１台の切断装置でできるシート材切断装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタ等に用いられ、例えばロール紙や折り畳み連続紙を任意の長さに全幅切断や部分切断するためのシート材切断装置に関するものである。

従来、例えば券売機やレジスタに用いられるシート材の幅が概ね１２０ｍｍ以下のミニプリンタ等に多用されるシート材切断装置には、シート材を全幅切断（以降フルカットと称する）する切断装置、ミシン目状あるいは少なくとも１箇所以上を切り残して部分切断（以降パーシャルカットと称する）する切断装置、あるいは該フルカットと該パーシャルカットの各切断装置を選択して切り替えて使用する切断装置といった３種類が用いられていた。

フルカットとパーシャルカットの２種類を１台の切断装置で構成する提案もなされている。例えば、特許文献１には、可動刃がシート材に対してほぼ垂直に移動してシート材を切断するスライド式のシート材切断装置において、クランク機構または四節連鎖機構のいずれかを用い、正逆両方向に回転する駆動装置の回転力を往復運動に変換して可動刃に伝達し、該駆動装置の回転方向に応じて該可動刃のストローク差を発現できるようにし、フルカットとパーシャルカットとを選択可能にするシート材切断装置が開示されている。前記切断装置は、リンクに揺動運動を与えるとともに、該リンクの長手方向に移動運動を与えることにより、該リンクの中央部に設置した異形孔を該リンクの長手方向に移動させる構造で、可動刃に固設され、該異形孔に連通されているピンを介して該可動刃のストロークを変えることができる。この構成によって、駆動装置の回転方向を切り替えるだけでフルカットとパーシャルカットの切り替えができ、シート材の切断終了後、駆動装置を切断時と同一方向に回転させて該可動刃を待機位置に復帰させることができるという点で優れたものである。

また例えば、特許文献２には、駆動モータで回転するロータに所定角度枢動可能に枢着された偏心カムの偏心量が可動刃のストローク差を発現する構成のシート材切断装置も開示されている。前記切断装置は、ロータに設けた偏心カムにより直接可動刃を移動させるので、部品点数を少なくでき、かつコンパクトな構造にできるという点で優れている。

更に例えば、特許文献３には、駆動モータで回転するロータに所定角度枢動可能に枢着され回転方向によってロータ中心からの位置が異なる係合ピンを有する切替板と、該係合ピンの回転運動を可動刃の直線運動に変換するリンクとを具備し、モータの回転方向を切り替えて前記係合ピンの回転半径を変化させて可動刃のストローク差を発現する構成のシート材切断装置も開示されている。前記切断装置もまた、ロータに設けた切替板とリンクというコンパクトな構造であって優れている。

上述の切断装置では、モータ等の駆動装置の回転方向に応じて、あるいは偏心カムの偏心量に応じて、可動刃のストローク差を発現させる構成を採用することで、フルカットとパーシャルカットの２種類を１台の切断装置で実現している。
特許第３２２６６１３号公報特開２００１−３４７４８４号公報特許第２７２４９７１号公報

上述のようにフルカットとパーシャルカットの２種類を１台の切断装置で実現できるシート材切断装置は開示されており、例えば厚さ０．０７ｍｍ程度のレシート等のシート材であれば確実にフルカットとパーシャルカットの切り替えができる。しかし、例えば厚さ０．２ｍｍ程度のバーコード用タグシート等のように切断反力の大きいシート材では、未だ少なくとも２つの問題を抱えている。

該問題のひとつは、可動刃の位置決めの要部材が、シート材の切断時に切断反力を受けて勝手に移動してしまうことである。該要部とは、材特許文献１に開示されたリンク機構を採用した切断装置ではリンクであり、また特許文献２では偏心カムであり、あるいはまた特許文献３では切替板である。これら要部材が、切断反力を受けて勝手に移動してしまうことによって、可動刃のストロークが変わってしまったり、あるいは可動刃が傾いて該可動刃のガイド部材にかじりながら移動してしまったりといった不具合が発生することがあった。

もうひとつは装置構成上の問題であるが、特許文献１の切断装置のような可動刃の移動機構では、可動刃が待機位置に戻るとき、リンクの移動方向によって該可動刃の待機位置が異なってしまうという問題が生じた。

上述のように可動刃のストロークが変化すると、シート材の切断時に該可動刃のストロークが適正でなくなり、フルカット時にはシート材の端部が切れ残ったり、パーシャルカット時にはシート材の切れ残り量が増加したりといった不具合が発生することがあった。また、前記要部材が勝手に移動してしまうことで、シート材の切断完了後に可動刃が所定の待機位置に復帰できなくなり、このため可動刃の刃先がシート材の通紙口に突出し、搬送され通過するシート材を損傷させる不具合も発生することがあった。

また、上述のように可動刃の待機位置が変化すると、次切断のために駆動装置が始動したときに、前記要部材が所定の方向へ円滑に移動し難くなって、切断のための駆動力にロスが生じて消費電力が大きくなったり、更には切断動作ができなくなるといった不具合も発生することがあった。

上述のような不具合を回避するために、例えば可動刃のストロークや該可動刃の駆動装置の駆動力を必要以上に確保しておくこともできるが、シート材切断装置の形状寸法や消費電力が大きくなってしまい、該切断装置を搭載する例えばプリンタや券売機といった装置のコンパクト性や省エネルギ性を損ねてしまうことになる。

また、上述のように機械的構成によって可動刃のストロークを制御する方法ではなく、例えばモータの回転角度を制御して駆動装置の駆動量を制御するような電気制御的構成によって、上述のような不具合を回避する方法もある。しかし、このような駆動装置の制御回路を構成する場合、機械的構成で採用される駆動装置の制御回路に比べ、より複雑な回路となり、かつ制御装置もより大型となり、製造コストの増加に繋がってしまい極めて不都合であった。

本発明の目的は、シート材のフルカットとパーシャルカットが１台の切断装置ででき、可動刃の位置決めの要部材がシート材の切断時に切断反力を受けて勝手に移動してしまうことがなく、切断前後で可動刃の待機位置がずれることがなく、機械的構成で可動刃のストロークを制御できるシート材切断装置を提供することである。

本発明者は、シート材の切断前後で可動刃の待機位置がずれる問題を検討し、正逆両方向に回転するホイールと、該ホイールに設置される駆動ピンと、該駆動ピンの回転運動を可動刃の直線運動に変換するカム機構とを具備する機械的構成を採用した。該構成の採用により、駆動ピンおよび可動刃とカム機構とが係合する動作を適切に制御することで、駆動ピンやカム機構が切断反力を受けても勝手に移動せず、切断前後でホイールの回転方向による可動刃の待機位置ずれが生じることなく、シート材のフルカットとパーシャルカットが１台の切断装置でできることを見出して本発明に想到した。

すなわち本発明は、シート材を切断する可動刃と、駆動装置に連結され正逆両方向に回転動作するホイールと、ホイールの回転軸から所定の間隔位置に設置した駆動ピンと、該駆動ピンの回転運動を可動刃の切断および離間の実質的な直線運動に変換するカム機構を有するシート材切断装置であって、前記カム機構は、可動刃に設けた切断幅方向に少なくとも駆動ピン外径の回転軌跡の幅を有する連結孔と、該連結孔の切断幅方向を移動可能なスライド部材を具備し、可動刃に設けた前記連結孔と、スライド部材に設けた駆動ピン外径の回転軌跡よりも小さい幅を切断幅方向に有するスライド部材連結孔とが、駆動ピンに連通されており、前記スライド部材と接触可能な接触部を可動刃に設け、かつ前記スライド部材には可動刃の接触部と接触可能な異形端面を有する異形孔を具備し、該異形孔の切断幅方向の一方には、切断方向に逃がし部を形成し、ホイールの一方の回転によってスライド部材の異形孔の逃がし部に可動刃の接触部が入り込んで可動刃のストロークを短縮し、ホイールの他方の回転によってスライド部材の異形孔の逃がし部から可動刃の接触部が離脱して可動刃が所定のストロークを得るものであるシート材切断装置である。

前記スライド部材に設けた異形孔の異形端面は、可動刃の切断幅方向の中心から実質的に対称位置に少なくとも２ヵ所設置されていることが好ましい。

前記可動刃の刃先線は、Ｖ字型の窪みを形成していることが好ましい。

前記シート材切断装置は、固定刃を有し、該固定刃を前記可動刃に圧接させ、かつ前記可動刃を摺動させてシート材を切断するものであることが好ましい。

前記可動刃の離間側死点において、駆動ピンが可動刃に設けた前記連結孔の離間側摺動面に接することが好ましい。

また、本発明においては、可動刃とホイールと駆動ピンとカム機構を具備する駆動部と、該駆動部がフレームで支持された可動刃部材と、固定刃を支持する固定刃部材が、合体分離可能に配置され、合体位置で該固定刃を該可動刃に交差圧接させ、かつ該可動刃を摺動させてシート材を切断するシート材切断装置とすることもできる。

本発明によれば、可動刃のストロークが機械的構成で制御でき、シート材の切断時に切断反力を受けても、あるいはホイールの回転方向を切り替えても、切断前後で可動刃の待機位置がずれることのない、シート材のフルカットとパーシャルカットが１台の切断装置でできるシート材切断装置の実現が可能になる。これによって、シート材切断装置の形状寸法や消費電力が抑制され、該切断装置を搭載する例えばプリンタや券売機といった装置のコンパクト性や省エネルギ性が大きく改善でき、かつ製造コストの低減を図ることができる。

本発明の重要な特徴のひとつは、シート材の切断方向および切断幅方向に移動可能なスライド部材を設け、駆動ピンによって該スライド部材を介して可動刃を切断方向へ移動させる構成を採用したことである。
本発明においては、駆動ピンの正逆の回転の違いで、スライド部材を切断幅方向に移動させ、特定の方向において、切断方向に駆動されるスライド部材と可動刃との接触位置を、逃がし部によって変えることで、切断方向のストロークを変えることができる。
一方、ホイールの回転軸から所定の間隔位置に設置される駆動ピン自体は、正逆の両回転でも一定の円運動となる。そのため、正逆の回転方向に関係なく、駆動ピンの一定の円運動における上死点位置で可動刃の上死点を決めることができるものとなる。つまり、従来のシート材切断装置のように、ストロークの変更に伴い、可動刃自体の上死点位置が変わることがないという全く新しい構成を有するものである。

以下、詳しく説明する。
本発明の基本構成は、シート材を切断する可動刃と、駆動装置に連結され正逆両方向に回転動作するホイールと、ホイールの回転軸から所定の間隔位置に設置した駆動ピンと、該駆動ピンの回転運動を可動刃の切断および離間の実質的な直線運動に変換するカム機構を有するシート材切断装置である。つまり、ホイールの回転軸から所定の間隔位置に設置した駆動ピンを駆動力として、シート材を駆動するものである。

本発明の重要な要素は、カム機構である。本発明のカム機構は、可動刃に設けた切断幅方向に少なくとも駆動ピン外径の回転軌跡の幅を有する連結孔と、該連結孔の切断幅方向を移動可能なスライド部材を具備する。そして、可動刃に設けた前記連結孔と、スライド部材に設けた駆動ピン外径の回転軌跡よりも小さい幅を切断幅方向に有するスライド部材連結孔とを、駆動ピンに連通させている。このように、スライド部材連結孔を、駆動ピン外径の回転軌跡よりも小さい幅とすることで、駆動ピンの上死点位置から正逆の回転方向の違いでスライド部材を切断幅方向に動かすことができる。

本発明では、スライド部材と接触可能な接触部を可動刃に設け、かつ前記スライド部材には可動刃の接触部と接触可能な異形端面を有する異形孔を具備し、該異形孔の切断幅方向の一方には、可動刃が離間する方向に逃がし部を形成する。そして、ホイールの一方の回転によってスライド部材の異形孔の逃がし部に可動刃の接触部が入り込んで可動刃のストロークを短縮し、ホイールの他方の回転によってスライド部材の異形孔の逃がし部から可動刃の接触部が離脱して可動刃が所定のストロークを得るものとする。つまり、駆動ピンの正逆の回転方向の違いで、動かしたスライド部材の位置により、駆動便の下死点位置での駆動ピンから可動刃の刃先までの距離を異ならせることで、ストロークを変更するという構成を採用したものである。そして、上述した通り、正逆の回転方向に関係なく、駆動ピンの一定の円運動における上死点位置で可動刃の上死点を決めることができるものである。

前記可動刃および前記固定刃は、切断すべきシート材の種類や要求される切断耐久性を考慮した材質であればよく、例えばステンレス系刃物鋼やステンレス鋼鈑が好ましい。そして、前記ホイールの駆動装置としては、例えば、モータとギヤや、シリンダとラックピニオンの組合せが採用できる。また、前記駆動ピンは、例えばステンレス鋼を切削加工した固定ピンや、カムフォロア等の軸受構造等が利用できる。

スライド部材に設けた前記異形孔の異形端面の形状は、フルカット時の可動刃のストロークが所定量になるように該ストロークに合せて決めることができる。この異形孔の形状は、単なる丸形状や四角形状ではなく、シート材の切断幅方向および可動刃が離間する方向に異形状に形成するのがよく、例えば切断方向に長い長四角であってかつ台形状の逃がし部を有する面取りされた形状に形成すると、スライド部材の移動動作をスムーズにすることができ好ましい。

また、スライド部材に設けた前記異形孔の異形端面は、切断時に可動刃が傾くことなく移動できればスライド部材の切断幅方向の中心に１ヶ所あればよいが、該中心から実質的に対称位置に少なくとも２ヵ所設置されていることがより好ましい。この構成によってシート材を可動刃で切断するときには、駆動ピンを確実に切断幅方向の中心で移動させることができるため、例えば、可動刃の傾きが抑制されて固定刃と該可動刃の刃先とがなす角度、いわゆる剪断角の変化が抑制され、所定の切断特性を得ることができる。更に例えば、該可動刃に作用するモーメントが抑制できるので、該可動刃のかじりや切断負荷増大といった不都合が抑制され、駆動装置の容量等を必要最小に抑制できる。

前記可動刃の刃先線は、Ｖ字型の窪みを形成していることが好ましい。可動刃の該刃先線にＶ字型の窪みを形成すると、シート材の切断時に該シート材の左右両端部から中央部に向かって切断していくことになり、可動刃の傾きが抑制されて該可動刃に作用するモーメントを極めて小さく抑制でき、該可動刃の移動が極めて滑らかになる。また、切断時に可動刃が傾くことなく該可動刃に作用するモーメントが大きくならなければ、前記可動刃の刃先線の形状はギロチンのように片側に向かって剪断角を有する形状でもよい。

本発明におけるシート材切断装置は、固定刃を有し、該固定刃を可動刃に圧接させ、かつ該可動刃を摺動させてシート材を切断するものであることが好ましい。この構成によって可動刃を固定刃と摺動させてシート材を切断するとき、該シート材を切断する位置が常に該固定刃の刃先位置となり、シート材の位置決めが極めて容易になる。
固定刃を可動刃に圧接する手段としては、例えば、固定刃や可動刃自身の弾性を利用したり、可動刃や固定刃に板バネやコイルバネ等を配設して相対的に固定刃を所定の切断位置に押し付ければよい。また例えば、該可動刃自身を該固定刃に対して圧接力を付与するバネとして機能させることもできる。
シート材を切断する手段としては、要求されるシート材の切断位置や切断品位によっては、例えば、固定刃を設けず、数箇所の山型の刃先、いわゆるノコ刃型の刃先線を形成した可動刃を用い、該可動刃をシート材に突き刺して引き千切るように切断する手段を採用することもできる。

前記駆動ピンは、前記可動刃の離間側死点において、該駆動ピンが可動刃に設けた連結孔の離間側摺動面に接することがより好ましい。可動刃の離間側死点にある状態とは、すなわち、該可動刃が待機位置にある状態である。このとき、駆動ピンが可動刃に設けた該連結孔の離間側摺動面に接する状態に構成すれば、該可動刃を待機位置に移動させた後の該可動刃の停止位置は常に同位置になるのであって、シート材の切断前後における該可動刃の待機位置のずれが抑制される。そして、可動刃を待機位置に移動させるときに前記駆動ピンで直接的に可動刃を移動させるので、他の部材を介して該可動刃を移動させるときに比べ、該部材間の連結部分の磨耗や間隙あるいは該部材の寸法誤差の累積といったことによる該可動刃の位置決め誤差を抑制でき、切断前後で該可動刃の待機位置のずれが極めて小さく抑制できる。

本発明においては、可動刃部材と固定刃部材とが合体分離可能に配置され、合体位置で固定刃を可動刃に交差圧接させ、かつ該可動刃を摺動させてシート材を切断するものとすることができる。
このとき、可動刃部材とは、該可動刃と前記ホイールと前記駆動ピンと前記カム機構を具備する駆動部および該駆動部を支持するフレームからなるユニットとすることができる。固定刃部材として、前記固定刃と、該固定刃を前記可動刃に交差圧接支持する部材からなるユニットとすることができ、固定刃を前記可動刃に交差圧接支持する部材としては、例えば板バネやコイルバネを使用すれば、より確実な圧接力が得られる。
このような可動刃部材と固定刃部材とが合体分離可能な本発明のシート材切断装置は、例えばＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔｏｆｓａｌｅｓ）システムやレジスタ等に使用される印字ヘッドとプラテンローラとが分離できる構造のプリンタであっても、可動刃部材と固定刃部材とを分離可能に配置することでシート材の交換が容易にでき、可動刃部材と固定刃部材とを再度合体しても、上述のように固定刃を可動刃に交差圧接支持する部材を設け、合体位置で固定刃を可動刃に交差圧接させ、かつ該可動刃を摺動させてシート材を切断する構成にすることで、該可動刃に対する該固定刃の位置決め、あるいは該固定刃に対する該可動刃の位置決めが容易にできるので、シート材の切断位置を常に同位置に保持でき、優れた切断品位を実現維持できる。

以下、具体例によって本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例を示す一例であり、各部品の位置関係を示す正面及び側面を示しており、シート材をシート材切断装置に挿入すべく待機している状態である。図２は図１の分解斜視図である。図３はシート材をフルカットして可動刃がその最下限位置にある状態の正面を示す。図４はパーシャルカットして可動刃がそのときの最下限位置にある状態の正面を示す。図５はシート材の切断完了に可動刃を待機位置に向かって移動させる途中の状態を示す。

可動刃２０の刃先２１と固定刃１０の刃先１１とを交差摺動させてシート材の切断ができるように、図１に示す位置関係で配置した。該可動刃２０と該固定刃１０は、いずれも厚さ０．７ｍｍのステンレス系刃物鋼をプレス打ち抜きして成形し、刃先を研削仕上げして製作した。そして、該可動刃２０の刃先２１のＶ字型の窪みの開度を１６７°とし、切断時の剪断角が６．５°となるように製作した。そして、フルカット時とパーシャルカット時の可動刃２０のストローク差が２ｍｍとなるように各部材を製作した。また、可動刃２０の刃先２１の中央部の切欠き部２２は、切欠き幅を２ｍｍ、切欠き長さを可動刃２０のストローク差２ｍｍに間隔０．５ｍｍを加算して２．５ｍｍとした。

フレーム３０は、厚さ１ｍｍの冷間圧延鋼鈑を曲げ加工によって製作し、その両側には可動刃２０の幅方向位置を規制保持するガイド３１ａ、３１ｂと、固定刃１０との圧接方向位置を規制保持するガイド３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂを設けた。前記ガイド３１ａ、３１ｂの内側には、可動刃２０がその両側側面部で摺動しながら移動できるように、ガイド面を設けた。また、可動刃２０の両側側面部がフレーム３０から脱落しないように、前記ガイド３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂで保持した。

可動刃２０を移動させるための駆動源は市販のモータ７０（停動トルク８．３ｍＮ・ｍのＤＣモータ）とし、その回転軸に樹脂成形品のウォームギヤ６０（１条）を設け、フレーム３０に取り付けた。ウォームギヤ６０は、樹脂成形品のウォームホイール５０（歯数７２）と噛合わせてギヤ連結させ、モータ７０の駆動力を減速伝達できるように配置した。駆動ピン４０は、ステンレス鋼を外径６ｍｍの円筒形状に切削加工して製作し、該駆動ピン４０の軸心とウォームホイール５０の回転軸心とを５．７５ｍｍの間隔を開けて配置した。また、可動刃２０に設けた連結孔２５とスライド部材１６０に設けた連結孔１６１とを駆動ピン４０が連通するように、可動刃２０とスライド部材１６０を配置した。スライド部材１６０は厚さ０．５ｍｍのステンレス鋼をプレス打ち抜きして製作した。

可動刃２０に設けた連結孔２５は、シート材の切断幅方向の寸法を、駆動ピン４０の回転直径１１．５ｍｍと駆動ピン４０の外径６ｍｍとを加算した１７．５ｍｍよりも大きい１８．５ｍｍとし、シート材の切断方向の寸法を、駆動ピン４０の外径６ｍｍに対して隙間２．５ｍｍを持たせて８．５ｍｍとした。該隙間が２．５ｍｍであれば、切断時には駆動ピン４０が可動刃２０の連結孔２５の下辺に接せず、可動刃２０を待機位置に移動させる時には駆動ピン４０が可動刃２０の連結孔２５の上辺に接して該可動刃２０を持ち上げることができる。

スライド部材１６０に設けたスライド部材連結孔１６１はシート材の切断幅方向の長孔とした。該長孔の長辺を駆動ピン４０の回転直径と同じ１１．５ｍｍ、短辺を１２ｍｍとし、スライド部材１６０が切断幅方向に５．５ｍｍだけ移動できるようにした。また、スライド部材１６０に設けた異形孔２６、２７の異形端面２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの形状を、フルカット時に可動刃２０のストロークを最下限まで移動させるシート材の切断方向に長い長四角の領域２６ａ、２７ａと、パーシャルカット時に該ストロークを短縮させる台形状の逃がし部の領域２６ｂ、２７ｂとで形成し、該異形孔２６、２７のシート材の幅方向の間隔を５１ｍｍに配置した。

可動刃２０に設けた接触部１６２、１６３は、ステンレス鋼を切削加工した固定ピンを、スライド部材１６０に設けた異形孔２６、２７のシート材の幅方向の配置間隔と同じになるように可動刃２０に配置した。更に、図５に示すようにスライド部材１６０に設けた異形孔２６、２７の下側の端面２６ｃ、２７ｃに該接触部１６２、１６３が接触しないように各部品の位置関係を配置した。

次にフルカットの動作を説明する。
図１に示すシート材を挿入すべく待機している状態で、可動刃２０のＶ字型に窪んだ刃先２１と固定刃１０の刃先１１との隙間に、図の手前側から奥側に向かってシート材（図示せず）を挿入する。その後、モータ７０の駆動力によってウォームギヤ６０を介してウォームホイール５０を左回転させ、駆動ピン４０をスライド部材１６０に設けたスライド部材連結孔１６１の左端面に押し付けてスライド部材１６０を左側に移動させる。スライド部材１６０が左側に移動すると、可動刃２０に設けた接触部１６２、１６３は、該スライド部材１６０に設けた異形孔２６、２７の異形端面の領域２６ａ、２７ａに接触して押し付けられ、可動刃２０をシート材の切断方向に移動させる。上述のように回転運動を実質的な直線運動に変換するカム機構によって移動した該可動刃２０の刃先２１はシート材（図示せず）の両側から順次固定刃１０の刃先１１と噛合って行き、シート材（図示せず）は両側から中央に向かって切断される。該切断動作によって該可動刃２０はその最下限まで移動し、各部品は図３に示す位置関係となり、該可動刃２０の刃先２１の中央部の切欠き部２２が固定刃１０の刃先１１とオーバーラップしてシート材（図示せず）はフルカットされる。

次にパーシャルカットの動作を説明する。
上述のフルカットと同様にシート材（図示せず）を挿入する。その後、モータ７０の駆動力によってウォームギヤ６０を介してウォームホイール５０を右回転させ、駆動ピン４０をスライド部材１６０に設けたスライド部材連結孔１６１の右端面に押し付けてスライド部材１６０を右側に移動させる。スライド部材１６０が右側に移動すると、可動刃２０に設けた接触部１６２、１６３は、一旦、該スライド部材１６０に設けた異形端面２６、２７の逃がし部の領域２６ｂ、２７ｂに入り込み、該領域２６ｂ、２７ｂに接触して押し付けられ、可動刃２０をシート材の切断方向に移動させる。上述のように回転運動を実質的な直線運動に変換するカム機構によって移動した該可動刃２０の刃先２１はシート材（図示せず）の両側から順次固定刃１０の刃先１１と噛合って行き、シート材（図示せず）は両側から中央に向かって切断される。該切断動作によって、可動刃２０の接触部１６２、１６３がスライド部材１６０の前記領域２６ａ、２７ａおよび前記領域２６ｂ、２７ｂと接触する位置間の距離分だけ短縮されたストロークで該可動刃２０は移動し、各部品は図４に示す位置関係となり、該可動刃２０の刃先２１の中央部の切欠き部２２が固定刃１０の刃先１１と完全にはオーバーラップせず、シート材（図示せず）の中央部分が切り残ってパーシャルカットされる。

上述のように本発明の実施例では、厚さ０．０７ｍｍおよび厚さ０．２ｍｍのシート材を切断したときに、上述のカム機構において、駆動ピンとスライド部材とが、および該スライド部材に設けた異形孔と可動刃に設けた接触部とが、常に接触した状態でガタツキなく動作した。そして、切断中に可動刃が傾くことなく滑らかに直線運動し、切断したシート材の切断面にバリを生じることなくフルカットおよびパーシャルカットができた。

次にシート材を切断した後に可動刃が待機位置に移動する動作を説明する。
シート材の切断が完了した図３あるいは図４に示す状態から、可動刃２０を待機位置に向かって移動させたとき、図５に示すウォームホイール５０に設けた駆動ピン４０は、スライド部材１６０に設けたスライド部材連結孔１６１の端面に押し付けられることがなく、かつ、可動刃２０に設けた連結孔２５の離間側摺動面２５ａに常に接触して押し付けられ、可動刃２０を待機位置に向かって移動させる。可動刃２０が待機位置に向かって移動を開始してから待機位置で停止した後まで、該駆動ピン４０は可動刃２０の離間側摺動面２５ａと接触し、可動刃２０の離間側死点における該可動刃２０の待機位置を常に同位置にすることができた。

図６は、本発明の、固定刃を有し、該固定刃を可動刃に圧接させ、かつ該可動刃を摺動させてシート材を切断するシート材の切断装置の実施例を示す一例であり、各部品の位置関係を示す正面及び側面を示しており、シート材をシート材切断装置に挿入すべく待機している状態である。本実施例において前記実施例１と異なるのは、固定刃１０の刃先１１が可動刃２０の刃先２１に圧接力１５Ｎで圧接されるようにバネ鋼で板バネ２００を製作して設置したことであり、その他の部品の製作および配設の仕方、シート材を切断するときの動作、および切断後に可動刃が待機位置に移動する動作は実施例１と同様なので、ここでは説明を省く。板バネ２００を設けた構成の本実施例において、厚さ０．０７ｍｍおよび厚さ０．２ｍｍのシート材（図示せず）をフルカットおよびパーシャルカットし、シート材（図示せず）が常に固定刃１０の刃先１１の位置で切断できることを確認した。

図７は、本発明の、可動刃とホイールと駆動ピンとカム機構を具備する駆動部と、該駆動部がフレームで支持された可動刃部材と、固定刃を支持する固定刃部材が、合体分離可能に配置され、合体位置で該固定刃を該可動刃に交差圧接させ、かつ該可動刃を摺動させてシート材を切断するシート材の切断装置の実施例を示す一例であり、各部品の位置関係を示す正面及び側面を示しており、シート材をシート材切断装置に挿入すべく待機している状態である。本実施例において前記実施例２と異なるのは、可動刃部材と固定刃部材とを合体分離可能に構成したことであり、その他の部品の製作および配設の仕方、シート材を切断するときの動作、および切断後に可動刃が待機位置に移動する動作は実施例１あるいは実施例２と同様なので、ここでは説明を省く。本実施例において、上半分のユニットは、可動刃２０とホイール５０と駆動ピン４０とカム機構を具備する駆動部と、該駆動部がフレーム３０で支持された可動刃部材２１０である。また、下半分のユニットは、固定刃１０を可動刃２０に圧接させる板バネ２００と、該板バネ２００で支持された固定刃１０とで構成した固定刃部材２１１である。該可動刃部材２１０と該固定刃部材２１１を枠材（図示せず）にボルト（図示せず）で固設し、シート材切断装置としてなした。枠材（図示せず）は回転支点を中心に開閉可能に設置されており、合体状態で固定されるロック機構が設けられている。前記切断装置の可動刃２０と固定刃１０との分離は、該ロック機構を解除し、枠材（図示せず）を分離することで容易にでき、また、可動刃２０と固定刃１０との合体もまた、前記板バネ２００を設けたことで、枠材（図示せず）を閉め、ロック機構を働かせることで容易にできた。上述のように分離合体させた後、厚さ０．０７ｍｍおよび厚さ０．２ｍｍのシート材（図示せず）をフルカットおよびパーシャルカットし、シート材（図示せず）が常に固定刃１０の刃先１１の位置で切断でき、かつ、切断時に可動刃２０が傾くことなく固定刃１０に衝突することなく切断できることを確認した。

本発明のシート材切断装置は、フルカットとパーシャルカットの切り替えが１台の切断装置ででき、かつ切断毎の可動刃の待機位置が同位置にでき、更に可動刃部材と固定刃部材との再現性のよい分離合体ができるので、例えばＰＯＳシステムやレジのプリンタはもとより、例えば厚手のチケットを発行する発券機等に具備するシート材切断装置としては極めて有用なものである。

本発明の実施例を示す構成図である。本発明の実施例を示す分解斜視図である。本発明の実施例のフルカット直後を示す構成図である。本発明の実施例のパーシャルカット直後を示す構成図である。本発明の実施例の可動刃を待機位置へ移動させる途中を示す構成図である。本発明の実施例の可動刃に固定刃を圧接させる一例を示す構成図である。本発明の実施例の可動刃部材と固定刃部材とを分離合体できる一例を示す構成図である。

符号の説明

１０．固定刃、１１．固定刃の刃先、１２．切断位置、２０．可動刃、２１、２１ａ、２１ｂ．可動刃の刃先、２２．可動刃の刃先の中央部の切欠き部、２５．可動刃に設けた連結孔、２６、２７．スライド部材に設けた異形孔、２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ．スライド部材に設けた異形孔の異形端面、２６ｃ、２７ｃ．スライド部材に設けた異形孔の異形端面の下側の端面、３０．フレーム、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ．フレームに設けたガイド、４０．駆動ピン、５０．ウォームホイール、６０．ウォームギヤ、７０．モータ、１６０．スライド部材、１６１．スライド部材連結孔、１６２、１６３．可動刃に設けた接触部、１７０．剪断角、１８０ａ、１８０ｂ．板、１９０．シート材、２００．板バネ、２１０．可動刃部材、２１１．固定刃部材

Claims

シート材を切断する可動刃と、駆動装置に連結され正逆両方向に回転動作するホイールと、ホイールの回転軸から所定の間隔位置に設置した駆動ピンと、該駆動ピンの回転運動を可動刃の切断および離間の実質的な直線運動に変換するカム機構を有するシート材切断装置であって、前記カム機構は、可動刃に設けた切断幅方向に少なくとも駆動ピン外径の回転軌跡の幅を有する連結孔と、該連結孔の切断幅方向を移動可能なスライド部材を具備し、可動刃に設けた前記連結孔と、スライド部材に設けた駆動ピン外径の回転軌跡よりも小さい幅を切断幅方向に有するスライド部材連結孔とが、駆動ピンに連通されており、前記スライド部材と接触可能な接触部を可動刃に設け、かつ前記スライド部材には可動刃の接触部と接触可能な異形端面を有する異形孔を具備し、該異形孔の切断幅方向の一方には、切断方向に逃がし部を形成し、ホイールの一方の回転によってスライド部材の異形孔の逃がし部に可動刃の接触部が入り込んで可動刃のストロークを短縮し、ホイールの他方の回転によってスライド部材の異形孔の逃がし部から可動刃の接触部が離脱して可動刃が所定のストロークを得るものであることを特徴とするシート材切断装置。
前記スライド部材に設けた異形孔の異形端面は、可動刃の切断幅方向の中心から実質的に対称位置に少なくとも２ヵ所設置されていることを特徴とする請求項１に記載のシート材切断装置。
前記可動刃の刃先線は、Ｖ字型の窪みを形成していることを特徴とする請求項１または２に記載のシート材切断装置。
前記シート材切断装置は、固定刃を有し、該固定刃を前記可動刃に圧接させ、かつ前記可動刃を摺動させてシート材を切断するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシート材切断装置。
前記可動刃の離間側死点において、駆動ピンが可動刃に設けた前記連結孔の離間側摺動面に接することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシート材切断装置。
可動刃とホイールと駆動ピンとカム機構を具備する駆動部と、該駆動部がフレームで支持された可動刃部材と、固定刃を支持する固定刃部材が、合体分離可能に配置され、合体位置で該固定刃を該可動刃に交差圧接させ、かつ該可動刃を摺動させてシート材を切断するものであることを特徴とする請求項４乃至５のいずれかに記載のシート材切断装置。