JP2014008557A - 切断装置、及び切断装置の制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】切断装置の制御手段は、前記被切断物と前記カッタとの相対移動方向に応じて、前記カッタの前記被切断物に対する圧力を変更する圧力変更ルーチンを実行する(ステップS8〜S9,S12〜S16)。
【選択図】図11
Description
この問題を解消するため、カッタが被切断物から浮き上がる方向にモーメントが作用しても、カッタが被切断物を充分に圧接するように、カッタや切断ヘッドの支持構造の剛性を高めたり、構成部材間のクリアランスを極小にすることが考えられる。しかし、そのような構造を採用すると、装置全体が大型化し、部品コストが上昇するという問題がある。
請求項3の切断装置は、請求項2の発明において、前記相対移動手段は、前記カッタを前記移送方向と交差する方向に移動させるカッタ移動機構を更に備え、前記圧力変更手段は、前記移送機構による前記被切断物の移送が停止した状態で、前記カッタ移動機構により前記カッタを移動させるときには、前記カッタの圧力を、前記第1圧力及び前記第2圧力とは夫々異なる第3圧力に変更することを特徴とする。
請求項5の切断装置は、請求項4の発明において、前記カッタ移動機構は、前記移送機構の移送方向と交差する方向に延びて機枠に固定されたガイド部材を備え、前記支持機構は、前記ガイド部材に摺動可能に支持され、且つ前記ガイド部材に対し、前記カッタを前記移送方向のうち一方の方向または他方の方向へ偏倚した位置で支持することを特徴とする。
請求項7の切断装置は、請求項1から6の何れかの発明において、前記被切断物を切断する際、前記圧力変更手段によって前記カッタの圧力を変更する第1モードと、前記カッタの圧力を変更せずに一定とする第2モードと、を切換え可能なモード切換手段を備えることを特徴とする。
請求項3の切断装置によれば、請求項2に記載の発明の効果に加え、カッタを移動機構により移動させる際、カッタの圧力は第1圧力及び第2圧力とは夫々異なる第3圧力に変更される。これにより、被切断物の移送を伴う切断の場合とカッタの移動による切断の場合とで、刃先の位置ずれをより確実に抑制することができる。
請求項5の切断装置によれば、請求項4に記載の発明の効果に加え、ガイド部材に対して、カッタを移送方向へ偏倚した位置で支持するため、カッタ交換時の邪魔にならない配置構成とすることができる。この配置構成において、切断抵抗力によりカッタや支持機構にガイド部材回りのモーメントが作用しても、前記の相対移動方向に応じたカッタの圧力で高精度の切断を行うことができる。
請求項7の切断装置によれば、請求項1から6までの何れかに記載の発明の効果に加え、モード切換手段により、カッタの圧力を変更する第1モードと、カッタの圧力を変更せずに一定とする第2モードとを切換ることができる。これにより、被切断物が比較的容易に切断できる物である場合や、切断精度をそれ程必要としない場合には、第2モードにして切断を行えば、カッタの圧力を変更しない分、被切断物の切断時間を短縮することが可能となる。
請求項8の制御プログラムを切断装置のコンピュータに実行させることにより、カッタの刃先を被切断物に圧接させた状態で、相対移動手段によって被切断物とカッタとの相対移動が行われる。この切断中に、カッタの刃先が被切断物から抵抗力を受けても、その相対移動方向に応じてカッタの圧力が変更される。これにより、切断中の切断抵抗に起因する、カッタの刃先の位置のずれを抑制することができる。従って、切断装置におけるカッタの支持構造や構造上のクリアランス等に係わりなく、確実且つ高精度な切断が可能となる。
切断装置1には、被切断物6を所定の移送方向(Y軸方向)に移送する移送機構7が設けられている。また、切断装置1には、切断ヘッド5を、被切断物6の移送方向と交差する方向(例えば移送方向と直交するX軸方向)に移動させるカッタ移動機構8とが設けられている。なお、以下の説明では、移送機構7による被切断物6の移送方向を前後方向とする。つまり、前後方向がY軸方向であり、Y軸方向と直交する左右方向がX軸方向である。
先ず、移送機構7は、プラテン3の上面側で保持シート10を所定の移送方向(Y軸方向)へ自在に移送させるものである。即ち、図1、図2等に示すように、本体カバー2内には、機枠11が設けられている。その機枠11には、前記プラテン3の左右両側に夫々位置して、左右の側壁部11a、11bが向い合うように設けられている。図3にも示すように、それら左右の側壁部11a、11b間には、前記前プラテン3aと後プラテン3bとのなす隙間部分に位置して、X軸方向に夫々延びる駆動ローラ12及びピンチローラ軸13が設けられている。駆動ローラ12とピンチローラ軸13は、上下方向に並ぶように配設されており、駆動ローラ12は下側に位置し、その上側にピンチローラ軸13が位置する。
即ち、図1〜図3に示すように、左右の側壁部11a、11b間には、前記ピンチローラ軸13よりもやや後部寄りの上方に位置させて、ガイド軸21が固定されている。ガイド軸21は、例えば丸棒状をなすガイド部材であり、ピンチローラ軸13とほぼ平行、つまり左右方向に延びている。前記キャリッジ19の上部には、図4等にも示すように、左右2箇所に位置してガイド筒部22、22が設けられており、これらガイド筒部22、22は、前記ガイド軸21に挿通されている。こうして、キャリッジ19は、ガイド軸21により左右方向への摺動が可能に支持されている。なお、ガイド軸21は、丸棒状に限らず、角筒状或は角柱状の部材で構成してもよい。
図3、図5等に示すように、切断ヘッド5における後部側のキャリッジ19は、正面から見てやや横長なほぼ矩形板状をなし、その上辺部に、左右に位置して前記ガイド筒部22、22が設けられている。また、キャリッジ19の背面部には、後方へ突出して前記タイミングベルト31に連結される取付部32(図3参照)が設けられている。
また、図7に示すように、ラック部材43は、その上部及び中間部から夫々右側に延出し、水平薄板状をなす一対の支持片44,45を一体に有する。これら上部支持片44及び中間支持片45には、夫々貫通孔44a及び45aが形成されている。ラック部材43の内部には、上下方向に長い丸棒状の軸46が、前記貫通孔44a及び45aを上下動可能に挿通された状態で配置されている。
カッタ4は、基部としての丸棒状をなすカッタ軸4bと、先端部(下端部)の刃部4cとを一体に形成してなる。刃部4cは、被切断物6に対して傾斜した略三角形状をなしている。刃部4cにおける最下端の刃先4aは、図8に示すようにカッタ軸4bの中心軸線4zから距離dだけ偏心した位置に形成されている。
一方、被切断物6の移送方向がY軸マイナス方向のとき、カッタ4の圧力の設定値は、基準値Fよりも大きい第2圧力F2とされている。この場合の第2圧力F2は、例えば以下の(2)式で表される。
F2=F+0.05×F ・・・(2)
上記した制御回路61及び上下駆動機構36は、被切断物6とカッタ4との相対移動方向に応じて、カッタ4の被切断物6に対する圧力を変更する圧力変更手段に相当する。また、制御回路61、Z軸モータ38及びギヤ機構36aは、圧縮コイルばね53の付勢力を制御することでカッタ4の圧力を変更する付勢力制御機構に相当する。
切断装置1において、被切断物6の切断開始前の状態では、カッタホルダ20が上昇位置に移動されている。この状態で、ユーザは、被切断物6を保持した保持シート10を、切断装置1の挿入口2aからセットする。また、ユーザは、操作スイッチ65を操作して、ディスプレイ9に模様を選択するための模様選択画面(図示略)を表示させると共に、所望する模様(例えば「星」の模様S)を選択する。これにより、選択された模様Sの切断データが外部メモリ64から読み出されてRAM63のメモリに展開される。
また、ディスプレイ9には、当該模様Sの切断に関して「高精度モード」と「高速度モード」との選択項目を含むモード選択画面(図示略)が表示される。ここで、「高精度モード」は、切断時における被切断物6とカッタ4との相対移動方向に応じて、圧力変更手段によりカッタ4の圧力を変更する第1モードである。「高速度モード」は、切断時のカッタ4の圧力を変更せずに一定とする第2モードである。ユーザは、これらのモードの何れかを各種操作スイッチ65の操作により選択する(ステップS1)。
次に、カッタ4の刃先4aを、被切断物6の切断開始点P0の第1座標値(X1、Y1)に移動させるべく(図10(a)(b)参照)、Y軸モータ15とX軸モータ25を駆動させる。この場合、カッタ4と被切断物6は互いに上下方向へは離間した状態で、XY方向に相対移動する。そして、切断開始点P0上にカッタ4を移動させた状態で、制御回路61は、Z軸モータ38を駆動させて、カッタホルダ20を下降位置に移動させ、カッタ4の刃先4aを被切断物6の切断開始点P0に貫通させる(ステップS4)。このとき、制御回路61は、圧縮コイルばね53の付勢力が基準値FとなるようZ軸モータ38を回転駆動させる。これにより、カッタ4は、被切断物6に対して基準値Fの圧力で接した状態となる。
これと同様に、Y軸マイナス方向の成分を含む線分L5,L7,L8,L10について、ステップS5〜S8,S12,S15が実行される。これにより、カッタ4の圧力が基準値Fより大きい第2圧力F2で切断が行われるため、線分L5,L7,L8,L10の切断時に被切断物6がY軸マイナス方向に移送されても、前記モーメントMFによる刃先4aのずれが抑制される。
こうして、制御回路61はステップS5〜S14の範囲内で上記した何れかのステップS群を繰り返し実行する。その途中のステップS6で、現在の刃先4aの座標値が切断終了点P10にあると判断した場合(YES)、Z軸モータ38の駆動によりカッタホルダ20を上昇位置に移動させることに伴い、カッタ4を被切断物6から離間させ(ステップS17)、この処理を終了する。
これによれば、被切断物6を切断する際、カッタ4の刃先4aが被切断物6から切断抵抗力を受けても、その相対移動方向に応じてカッタ4の圧力が変更される。これにより、切断中の切断抵抗力に起因する、カッタ4の刃先4aの位置のずれに対処することができる。従って、切断装置1におけるカッタ4の支持構造や構造上のクリアランス等に係わりなく、確実且つ高精度な切断が可能となる。
これによれば、ガイド部材に対して、カッタ4を移送方向へ偏倚した位置で支持するため、カッタ4交換時の邪魔にならない配置構成とすることができる。この配置構成において、切断抵抗力によりカッタ4や支持機構にガイド部材回りのモーメントが作用しても、前記の相対移動方向に応じたカッタ4の圧力で高精度の切断を行うことができる。
本発明は、上記したカッティングプロッタとしての切断装置1に限られず、切断機能を備えた各種の装置に適用できるものである。被切断物6とカッタ4の相対移動方向は、Y軸方向やX軸方向に限定するものではない。例えば被切断物6の移送方向とカッタ4の移動方向とが相互に直交しない構成であっても、夫々の移動方向に応じてカッタ4の圧力を変更すればよい。また、カッタ4の圧力は、上記した(1)式や(2)式で表わされる設定値F,F1,F2に限定するものではない。例えば圧縮コイルばね53のばね定数、カッタ4や切断ヘッド5の支持構造、或はそれらの剛性、構造上のクリアランス、各機構7a,8a,36aのバックラッシュ等に応じて、適宜設定すればよい。
前記制御プログラムを記録した記録媒体は、切断装置1のROM62に限定されるものではなく、CD−ROM、フレキシブルディスク、DVD、メモリカード等の各種の記録媒体であってもよい。この場合、その記録媒体の制御プログラムを、切断機能を備えた各種の装置のコンピュータにより読み込んで実行させることにより、上記実施形態と同様の作用及び効果を奏する。
4 カッタ
4a 刃先
5 切断ヘッド(支持機構)
6 被切断物
7 移送機構(相対移動手段)
8 カッタ移動機構(相対移動手段)
9 ディスプレイ(モード切換手段)
11 機枠
21 ガイド部材
36 上下駆動機構
36a ギヤ機構(付勢力制御機構)
38 Z軸モータ(付勢力制御機構)
53 付勢手段
61 制御手段(圧力変更手段、付勢力制御機構、モード切換手段)
65 操作スイッチ(モード切換手段)
Claims (8)
- 先端部に刃先を有し、被切断物を切断するカッタと、
前記被切断物に対し前記カッタの刃先を圧接させた状態で、前記被切断物と前記カッタとを相対的に移動させて切断を行う相対移動手段と、
前記被切断物と前記カッタとの相対移動方向に応じて、前記カッタの前記被切断物に対する圧力を変更する圧力変更手段と、
を備えることを特徴とする切断装置。 - 前記相対移動手段は、
前記被切断物を所定の移送方向に移送する移送機構を備え、
前記圧力変更手段は、
前記カッタの圧力を、前記移送機構により前記被切断物を前記移送方向のうち一方の方向へ移送するときには第1圧力に変更し、他方の方向へ移送するときには前記第1圧力とは異なる第2圧力に変更することを特徴とする請求項1記載の切断装置。 - 前記相対移動手段は、
前記カッタを前記移送方向と交差する方向に移動させるカッタ移動機構を更に備え、
前記圧力変更手段は、
前記移送機構による前記被切断物の移送が停止した状態で、前記カッタ移動機構により前記カッタを移動させるときには、前記カッタの圧力を、前記第1圧力及び前記第2圧力とは夫々異なる第3圧力に変更することを特徴とする請求項2記載の切断装置。 - 前記カッタを前記被切断物に対して圧接及び離間する方向へ移動可能に支持する支持機構と、
前記支持機構に設けられ、前記カッタを前記被切断物側へ付勢する付勢手段とを備え、
前記圧力変更手段は、前記付勢手段の付勢力を制御することで前記カッタの圧力を変更する付勢力制御機構を備えることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の切断装置。 - 前記カッタ移動機構は、前記移送機構の移送方向と交差する方向に延びて機枠に固定されたガイド部材を備え、
前記支持機構は、前記ガイド部材に摺動可能に支持され、且つ前記ガイド部材に対し、前記カッタを前記移送方向のうち一方の方向または他方の方向へ偏倚した位置で支持することを特徴とする請求項4記載の切断装置。 - 前記カッタは、前記被切断物に対する相対移動方向に追従して前記刃先の向きが変更されるように前記支持機構に支持される構成としたことを特徴とする請求項4または5記載の切断装置。
- 前記被切断物を切断する際、前記圧力変更手段によって前記カッタの圧力を変更する第1モードと、前記カッタの圧力を変更せずに一定とする第2モードと、を切換え可能なモード切換手段を備えることを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の切断装置。
- 先端部に刃先を有し被切断物を切断するカッタと、前記被切断物に対し前記カッタの刃先を圧接させた状態で前記被切断物と前記カッタとを相対的に移動させて切断を行う相対移動手段とを備えた切断装置のコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
前記コンピュータに、前記被切断物と前記カッタとの相対移動方向に応じて、前記カッタの前記被切断物に対する圧力を変更する圧力変更ルーチンを実行させることを特徴とする切断装置の制御プログラム。
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