JP2009045735A - シート材の切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 丸刃の変形を防止し、かつシート材の剛性にかかわらず転動ローラのスリップを抑制する
【解決手段】 刃物ケース３に回転自由に軸支する上丸刃１に対し刃先をオーバーラップして回転自由に軸支される下丸刃２と、刃物ケース３に回転自由に軸支され切断方向７１に延在した案内レール６上を転動して下丸刃２を回転させる転動ローラ４と、刃物ケース３を切断方向７１に移動させる移動手段とを有し、上丸刃１及び下丸刃２は、直角刃を有して円板状に形成され、下丸刃２の外周面に転動ローラ４の外周面を当接してなることで、下丸刃２が変形するのを防止することができる。また、刃物ケース３の移動速度に対して転動ローラ４の周速と下丸刃４の周速を同じにできるので、転動ローラ４がスリップするおそれが無く、シート材５の剛性にかかわらず転動ローラの磨耗を防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロール紙等のシート材を切断する切断装置に係り、特に、切断方向に走行される支持部材に支持されて案内レール上を転動する転動ローラにより、丸刃に回転力を付与するように構成されたシート材の切断装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等のＯＡ機器に組み込まれるシート材の切断装置としては、鋭角刃を有する丸刃を支持部材に回転自由に軸支し、固定刃に対して丸刃の刃先をオーバーラップさせ、固定刃と反対側の位置の丸刃側面に転動ローラの外周面を当接したものが提案されている（例えば、特許文献１）。これによれば、回転力が付与された丸刃によって良好にシート材を切断できるとしているが、転動ローラが丸刃の側面を押し付けるため、丸刃が変形してシート材の切断に影響を与えるおそれがある。

そこで、丸刃の変形を防止するため、刃先をオーバーラップした２枚の丸刃を支持部材に回転自由に軸支し、２枚の丸刃と同軸に転動ローラを案内レールを挟み込むようにそれぞれ設け、案内レール上を転動する転動ローラの回転力が軸を介して丸刃に付与されるように構成することが考えられる（例えば、特許文献２）。

実公平７−１９７４２ 特開平１０−２６４０８６

しかしながら、特許文献２に記載のシート材切断装置は、転動ローラの径が丸刃の刃径と比べて案内レールの厚みだけ小径となり、丸刃と転動ローラとの間に周速差が生じる。

したがって、例えば、薄くて腰の弱いシート材を切断する場合は支持部材の移動速度に対して転動ローラの周速が同じとなり、転動ローラによって回転駆動された丸刃の周速が支持部材の移動速度より速くなりシート材をスムーズに切断することができるが、厚くて腰の強いシート材を切断する場合はシート材により丸刃が回転駆動されるため、支持部材の移動速度と丸刃の周速が同じとなり、支持部材の移動速度に対して転動ローラの周速が遅くなるため、転動ローラの周速が支持部材の移動速度に追従できなくなり、案内レールとの間でスリップが生じ転動ローラが磨耗するおそれがある。

本発明は、丸刃の変形を防止し、かつシート材の剛性にかかわらず転動ローラの磨耗を抑制することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のシート材切断装置は、支持部材に回転自由に軸支された丸刃、又は、切断方向に延在した固定刃に対し、刃先をオーバーラップさせて支持部材に回転自由に軸支された駆動丸刃と、支持部材に回転自由に軸支され、切断方向に延在した案内レール上を転動して駆動丸刃を回転させる転動ローラと、支持部材を切断方向に移動させる移動手段とを有し、駆動丸刃は直角刃を有して円板状に形成され、駆動丸刃の外周面に転動ローラの外周面を当接してなることを特徴とする。

この構成によれば、転動ローラが径方向に駆動丸刃を押し付けて回転力を付与するので、駆動丸刃が変形するのを防止することができる。また、厚くて腰の強いシート材を切断する場合においても、支持部材の移動速度に対して転動ローラの周速と駆動丸刃の周速を同じにできるので、転動ローラがスリップするおそれが無く、シート材の剛性にかかわらず転動ローラの磨耗を防止することができる。

また、駆動丸刃が鋭角刃を有して円板状に形成されたものの場合は、この駆動丸刃の刃径と同じ外径を有する補助円板を駆動丸刃と同軸一体に設け、補助円板の外周面に転動ローラの外周面を当接させれば、回転力が付与された補助円板が軸を介して駆動丸刃を回転駆動させるので、丸刃の形状にかかわらず駆動丸刃の変形を防止することができる。さらに、駆動丸刃と補助円板を同径にしたことから、支持部材の移動速度に対して転動ローラの周速と駆動丸刃の周速を同じにできる。

一方、駆動丸刃が直角刃を有して円板状に形成される場合でも、駆動丸刃の側面の周縁部に転動ローラの外周面を当接するようにしてもよい。特に、転動ローラの押し付け力に対して駆動丸刃が十分耐えうる剛性を有している場合に有効である。これにより、駆動丸刃の変形を防止できるとともに、装置をシート面に垂直な方向に小型化できる。また、厚くて腰の強いシート材を切断する場合においても支持部材の移動速度に対して転動ローラの周速と駆動丸刃の周速をほぼ同じにすることができるので転動ローラがスリップするのを抑制し、シート材の剛性にかかわらず転動ローラの磨耗を低減できる。

また、駆動丸刃が鋭角刃を有して円板状に形成される場合は、駆動丸刃の刃径と同じ外径を有する補助円板を駆動丸刃と同軸一体に設け、補助円板の側面の周縁部に転動ローラの外周面を当接させることができる。

さらに、支持部材に回転自由に軸支された押えローラを設け、この押えローラの外周面を駆動丸刃の転動ローラの反対側の側面の周縁部に当接させれば、軸のがたつき等による駆動丸刃のぶれを防止することができる。

また、前記転動ローラが当接された側面であって、前記駆動丸刃の刃先のオーバーラップ位置又は近傍の前記駆動丸刃又は前記補助円板の周縁部の側面に当接させて、かつ前記案内レールが形成された部材に支持させて切断方向に延在された補助レールを設けることが好ましい。つまり、転動ローラを例えば駆動丸刃の刃先のオーバーラップ位置から離れた周縁部に当接させると、その当接力によって駆動丸刃の刃先が相手の丸刃又は固定刃から離れる方向の力を受けるので、切れ味が損なわれるおそれがある。そこで、補助レールを設けることにより、駆動丸刃の刃先が相手の丸刃又は固定刃から離れるのを抑制できることから、切れ味を保持できる。

本発明によれば、丸刃の変形を防止し、かつシート材の剛性にかかわらず転動ローラの磨耗を抑制することができる。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の一実施形態のシート材切断装置の構成を示す部分断面斜視図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３はシート材を切断する際の転動ローラ及び丸刃の動作を示す模式図である。

図１及び２に示すように、本実施形態のシート材切断装置１０１は、刃先が直角に形成された円板状の上丸刃１及び下丸刃２が刃物ケース３に回転自由にそれぞれ軸支されている。また、上丸刃１及び下丸刃２は刃先をオーバーラップして設けられている。転動ローラ４は刃物ケース３に回転自由に軸支されており、図の矢印で示すシート材５の切断方向７１に延在する案内レール６上で転動するように設けられている。また、転動ローラ４の外周面には下丸刃２の外周面が当接されている。刃物ケース３には切断方向７１に進退可能に移動させるキャリッジ７がスプリング８を介して設けられている。

刃物ケース３は、上丸刃１、下丸刃２及び転動ローラ４の回転軸９、１０、１１を軸支する軸受孔が形成されている。また、スプリング１２は回転軸９が挿通されて刃物ケース３と上丸刃１との間に設けられ、スプリング１２により所定の圧力で上丸刃１と下丸刃２が押接されるようにしている。また、刃物ケース３には上丸刃１と下丸刃２がオーバーラップして押接された押接点（切断点）へシート材５を導くための開口部１３がキャリッジ７の切断方向７１の進行側に刃先を露出するように形成され、さらに、切断されたシート材５を円滑に逃がす逃がし溝１４が形成されている。

案内レール６は、シート材５の切断方向７１に延在するフレーム１５の縁部にシート材５の設置面と平行な面を有して設けられている。キャリッジ７はコの字型に形成され、コの字型の内側の側面が刃物ケース３の切断方向の前後の側面に嵌め合うように設けられている。また、刃物ケース３はキャリッジ７に対してシート材５の設置面に対して垂直方向に上下移動可能に設けられている。

キャリッジ７に設けられた貫通穴には、切断方向７１に延在する円柱状のガイド軸１６が挿通されている。キャリッジガイド１７はシート材５に対して垂直な面を有してＬ字型に形成され、キャリッジ７のシート材５に対して垂直な面に摺動可能に当接されている。ワイヤー１８はキャリッジ７の外側の側面に繋止され、図示していないワイヤー駆動装置によりワイヤー１８を駆動してキャリッジ７を進退可能に移動させるようにしている。

図３に示すように、本実施形態においては下丸刃２と転動ローラ４の回転軸１０、１１は、案内レール６に垂直な同一の直線上に配置され、かつ切断点の位置はシート材５の設置面に略一致している。また、上丸刃１は下丸刃２に対してキャリッジ７が後退する方向にオフセットして設けられているが、案内レール６に垂直な同一の直線上であってもよい。また、上丸刃１と下丸刃２の刃先面を平行にして押接しているが、押接する角度を相対的にずらしてもよい。

次に、このように構成されるシート材切断装置の動作について説明する。図１に示すように、キャリッジ７は、ワイヤー駆動装置を駆動することによりガイド軸１６を摺動しかつキャリッジガイド１７によりキャリッジ７及び刃物ケース３の姿勢を保持しながら切断方向７１へ移動する。このとき、スプリング８によって押し付けられた転動ローラ４が案内レール６上を図３の矢印で示す方向に転動（反時計回り）する。下丸刃２は転動ローラ４によって駆動され上丸刃１と共に回転（上丸刃：反時計周り、下丸刃：時計回り）して切断点でシート材５を切断する。

本実施形態によれば、転動ローラ４が下丸刃２を径方向に押し付けて回転力を付与するので、下丸刃２が変形するのを防止することができる。これにより、例えば、切断不良によってジャミングが発生する等の切断によるシート材５への影響を防止できる。また、厚くて腰の強いシート材を切断する場合においても、刃物ケース３の移動速度に対して転動ローラ４の周速と下丸刃２の周速を同じにできるので、転動ローラ４がスリップするおそれが無く、シート材５の剛性にかかわらず転動ローラ４の磨耗を防止することができる。これによって、スリップによる余分な負荷が生じないので、例えば、ワイヤー駆動装置のモーター等を許容負荷の小さい小型のものにすることで、装置をコンパクト化できる。

また、特許文献２に記載のシート材切断装置のようにシート材の面上を転動ローラが転動する場合は、厚くて腰の強いシート材を切断する際に、シート面上で転動ローラがスリップして印刷面をこすり、スリップ跡が残るおそれがあるが、本実施形態においては、転動ローラ４が転動する案内レール６をシート材５の設置面と別に設けたことから、転動ローラ４によるシート材５への影響を防止できる。

また、本実施形態のワイヤー駆動装置として、例えば、ループ状のワイヤー１８の一箇所をモーターに接続されたリールに巻回し、モーターを駆動することでキャリッジ７を移動させるワイヤー駆動装置を用いることができる。また、キャリッジ７を切断方向７１に進退可能に移動させるものであればワイヤー１８によりキャリッジ７を移動させるものに限らず、例えば、キャリッジ７をロボットアームに取り付けて切断方向７１に移動させるようにしてもよい。

本実施形態のシート材切断装置１０１は、２枚の丸刃の一方に回転力を付与してシート材５を切断するようにしているが、これに代えて、切断方向に延在する固定刃に対して回転力が付与された丸刃をオーバーラップして設け、シート材を切断するシート材切断装置に適用することができる。

（実施形態２）
図４は本発明の他の実施形態のシート材切断装置の断面図である。図示のように、本実施形態のシート材切断装置１０２が実施形態１と異なる点は、上丸刃２１及び下丸刃２２が円板状の外周面の一端が小さくなるよう形成されたテーパー状の鋭角刃を有し、下丸刃２２の刃径と同じ外径を有する補助円板２３を下丸刃２２と同軸一体に設け、補助円板２３の外周面に転動ローラ４の外周面を当接したことにある。その他の構成は図１、２と同じであるから、詳細な説明を省略する。

本実施形態によれば、下丸刃２２のような刃先の剛性が低く外周面に転動ローラ４を当接できない場合でも、転動ローラ４により回転力が付与された補助円板２３によって回転軸１０を介して下丸刃２２を回転させるので、丸刃の形状にかかわらず下丸刃２２の変形を防止することができる。また、下丸刃２２と補助円板２３を同径にしたことから、刃物ケース３の移動速度に対して転動ローラ４の周速と下丸刃２２の周速を同じにできる。

（実施形態３）
図５は本発明の他の実施形態のシート材切断装置の部分断面斜視図、図６は図５のＡ−Ａ矢視断面図、図７はシート材を切断する際の転動ローラ及び丸刃の動作を示す模式図である。図示のように、本実施形態のシート材切断装置１０３が実施形態１と異なる点は、下丸刃２の側面の周縁部に転動ローラ４の外周面を当接し、転動ローラ４が転動する案内レール３０が、シート材５と垂直な面を有してフレーム１５の側面に形成されたことにある。また、キャリッジ７に設けた軸１９を中心に刃物ケース３が揺動可能に軸支され、スプリング８によって転動ローラ４を案内レール３０に押接するようにしている。その他の構成は図１、２と同じであるから、詳細な説明を省略する。

本実施形態によれば、厚くて腰の強いシート材を切断する場合においても刃物ケース３の移動速度に対して転動ローラ４の周速と下丸刃２の周速をほぼ同じにすることができるので転動ローラ４がスリップするのを抑制し、シート材５の剛性にかかわらず転動ローラ４の磨耗を低減できる。また、案内レール３０上に切断紛が滞留することがないので、転動ローラ４が切断粉を噛みこみ付着するのを防止できるので、メンテナンスを容易とすることができる。

本実施形態は、特に、転動ローラ４の押し付け力に対して下丸刃２が十分耐えうる剛性を有している場合に有効である。これにより、下丸刃２の変形を防止できるとともに、装置をシート材５の設置面に垂直な方向に小型化できる。

（実施形態４）
図８は本発明の他の実施形態のシート材切断装置の断面図である。図示のように、本実施形態のシート材切断装置１０４が実施形態３と異なる点は、実施形態２の上丸刃２１及び下丸刃２２を用い、下丸刃２２の刃径と同じ外径を有する補助円板２３を下丸刃２２と同軸一体に設け、補助円板２３の側面の周縁部に転動ローラ４の外周面を当接するようにしたことにある。その他の構成は図５、６と同じであるから、詳細な説明を省略する。

本実施形態によれば、下丸刃２２の周縁部に転動ローラ４を当接できない場合でも、転動ローラ４により回転力が付与された補助円板２３が軸を介して下丸刃２２を回転させるので、下丸刃２２の形状にかかわらず下丸刃２２の変形を防止することができる。また、下丸刃２２と補助円板２３を同径にしたことから、刃物ケース３の移動速度に対して転動ローラ４の周速と下丸刃２２の周速をほぼ同じにできるので、転動ローラ４の磨耗を低減できる。

（実施形態５）
図９は本発明の他の実施形態のシート材切断装置の断面図である。図示のように、本実施形態のシート材切断装置１０５が実施形態３と異なる点は、押えローラ５０を刃物ケース３に回転自由に軸支し、押えローラ５０の外周面を下丸刃２の転動ローラ４の反対側の側面の周縁部に当接したことにある。その他の構成は図５、６と同じであるから、詳細な説明を省略する。

本実施形態によれば、回転軸１０のがたつきによる下丸刃２のぶれを防止することができ、切断不良によりジャミングが発生する等の切断によるシート材５への影響を防止することができる。

（実施形態６）
図１０は本発明の他の実施形態のシート材切断装置の断面図である。図示のように、本実施形態のシート材切断装置１０６が実施形態４と異なる点は、押えローラ５０を刃物ケース３に回転自由に軸支し、押えローラ５０の外周面を下丸刃２２の補助円板２３とは反対側の側面の周縁部に当接したことにある。その他の構成は図８と同じであるから、詳細な説明を省略する。

（実施形態７）
図１１は、図５〜図７に示した実施形態３の変形例のシート材切断装置の実施形態７の部分断面図である。本実施形態が実施形態３と異なる点は、フレーム１５の縁部から下丸刃２の上端部の背面に向けて突出させて設けられ、先端が下丸刃２の背面に当接する補助レール３１を設けたことにある。すなわち、補助レール３１は、転動ローラ４が当接された側面であって、下丸刃２の刃先のオーバーラップ位置又は近傍の下丸刃２の周縁部の側面に当接させて、かつ案内レール３０が形成されたフレーム１５に支持させて切断方向７１に延在させて設けられている。

すなわち、実施形態３によれば、転動ローラ４を下丸刃２の刃先のオーバーラップ位置から離れた周縁部に当接させているから、その当接力によって下丸刃２の刃先が上丸刃１から離れる方向の力を受けて、切れ味が損なわれるおそれがある。

この点、本実施形態によれば、補助レール３１を設けることにより、下丸刃２の刃先が上丸刃１から離れるのを抑制できることから、切れ味を保持できる。

（実施形態８）
図１２は、図８に示した実施形態４の変形例のシート材切断装置の実施形態８の部分断面図である。本実施形態が実施形態４と異なる点は、フレーム１５の縁部から補助円板２３の上端部の背面に向けて突出させて設けられ、先端が補助円板２３の背面に当接する補助レール３１を設けたことにある。すなわち、補助レール３１は、転動ローラ４が当接された側面であって、補助円板２３の刃先のオーバーラップ位置又は近傍の補助円板２３の周縁部の側面に当接させて、かつ案内レール３０が形成されたフレーム１５に支持させて切断方向７１に延在させて設けられている。

実施形態によれば、実施形態７と同様、補助レール３１を設けているから、下丸刃２２の刃先が上丸刃２１から離れるのを抑制でき、転動ローラ４を下丸刃２２の刃先のオーバーラップ位置から離れた周縁部に当接させても、その当接力によって下丸刃２２の刃先が上丸刃２１から離れて、切れ味が損なわれるのを防止できる。

なお、実施形態７、８では、補助ローラ３１をフレーム１５に支持させる例を示したが、補助レール３１を支持させる部材はフレーム１５に限らず、フレーム１５と同様の固定部材であればよい。

本発明の実施形態１のシート材切断装置の構成を示す部分断面斜視図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 実施形態１のシート材を切断する際の転動ローラ及び丸刃の動作を示す模式図である。 実施形態２のシート材切断装置の断面図である。 実施形態３のシート材切断装置の部分断面斜視図である。 図５のＡ−Ａ矢視断面図である。 実施形態３のシート材を切断する際の転動ローラ及び丸刃の動作を示す模式図である。 実施形態４のシート材切断装置の部分断面図である。 実施形態５のシート材切断装置の部分断面図である。 実施形態６のシート材切断装置の部分断面図である。 実施形態７のシート材切断装置の部分断面図である。 実施形態８のシート材切断装置の部分断面図である。

符号の説明

１ 上丸刃
２ 下丸刃
３ 刃物ケース
４ 転動ローラ
５ シート材
６ 案内レール
７ キャリッジ
８、１２ スプリング
９、１０、１１ 回転軸
１５ フレーム
１６ ガイド軸
１７ キャリッジガイド
１８ ワイヤー
３１ 補助レール

Claims (6)

1. 支持部材に回転自由に軸支された丸刃、又は、切断方向に延在した固定刃に対し、刃先をオーバーラップさせて前記支持部材に回転自由に軸支された駆動丸刃と、前記支持部材に回転自由に軸支され、切断方向に延在した案内レール上を転動して前記駆動丸刃を回転させる転動ローラと、前記支持部材を切断方向に移動させる移動手段とを有してなるシート材切断装置において、
   前記駆動丸刃は、直角刃を有して円板状に形成され、前記駆動丸刃の外周面に前記転動ローラの外周面を当接してなることを特徴とするシート材切断装置。
2. 支持部材に回転自由に軸支された丸刃、又は、切断方向に延在した固定刃に対し、刃先をオーバーラップさせて前記支持部材に回転自由に軸支された駆動丸刃と、前記支持部材に回転自由に軸支され、切断方向に延在した案内レール上を転動して前記駆動丸刃を回転させる転動ローラと、前記支持部材を切断方向に移動させる移動手段とを有してなるシート材切断装置において、
   前記駆動丸刃は、鋭角刃を有して円板状に形成され、前記駆動丸刃の刃径と同じ外径を有する補助円板を前記駆動丸刃と同軸一体に設け、前記補助円板の外周面に前記転動ローラの外周面を当接してなることを特徴とするシート材切断装置。
3. 支持部材に回転自由に軸支された丸刃、又は、切断方向に延在した固定刃に対し、刃先をオーバーラップさせて前記支持部材に回転自由に軸支された駆動丸刃と、前記支持部材に回転自由に軸支され、切断方向に延在した案内レール上を転動して前記駆動丸刃を回転させる転動ローラと、前記支持部材を切断方向に移動させる移動手段とを有してなるシート材切断装置において、
   前記駆動丸刃は、直角刃を有して円板状に形成され、前記駆動丸刃の側面の周縁部に前記転動ローラの外周面を当接してなることを特徴とするシート材切断装置。
4. 支持部材に回転自由に軸支された丸刃、又は、切断方向に延在した固定刃に対し、刃先をオーバーラップさせて前記支持部材に回転自由に軸支された駆動丸刃と、前記支持部材に回転自由に軸支され、切断方向に延在した案内レール上を転動して前記駆動丸刃を回転させる転動ローラと、前記支持部材を切断方向に移動させる移動手段とを有してなるシート材切断装置において、
   前記駆動丸刃は、鋭角刃を有して円板状に形成され、前記駆動丸刃の刃径と同じ外径を有する補助円板を前記駆動丸刃と同軸一体に設け、前記補助円板の側面の周縁部に前記転動ローラの外周面を当接してなることを特徴とするシート材切断装置。
5. 請求項３又は４に記載のシート材切断装置において、
   前記支持部材に回転自由に軸支された押えローラを設け、該押えローラの外周面は前記駆動丸刃の前記転動ローラの反対側の側面の周縁部に当接されてなるシート材切断装置。
6. 請求項３又は４に記載のシート材切断装置において、
   前記転動ローラが当接された側面であって、前記駆動丸刃の刃先のオーバーラップ位置又は近傍の前記駆動丸刃又は前記補助円板の周縁部の側面に当接させて、かつ前記案内レールが形成された部材に支持させて切断方向に延在された補助レールを設けたことを特徴とするシート材切断装置。

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