JP2014108464A - カッタカートリッジ及び切断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】キャリッジに対するカッタカートリッジの位置決め精度を高め、高精度な切断が可能となるカッタカートリッジ及び切断装置を提供する。
【解決手段】カッタカートリッジは、その外郭ケースに当接部を有し、カートリッジホルダは、前記当接部に当接する被当接部を有する。これら当接部と被当接部とのうち少なくとも何れか一方が、カッタの基部の中心軸と同心状のテーパ状に形成され、前記カッタカートリッジを前記カートリッジホルダに装着する際に、前記当接部と前記被当接部とが当接することにより、前記カッタの前記中心軸を所定位置に位置決めするように構成されている。
【選択図】図15
【解決手段】カッタカートリッジは、その外郭ケースに当接部を有し、カートリッジホルダは、前記当接部に当接する被当接部を有する。これら当接部と被当接部とのうち少なくとも何れか一方が、カッタの基部の中心軸と同心状のテーパ状に形成され、前記カッタカートリッジを前記カートリッジホルダに装着する際に、前記当接部と前記被当接部とが当接することにより、前記カッタの前記中心軸を所定位置に位置決めするように構成されている。
【選択図】図15
Description
本発明は、カッタを有するカッタカートリッジ、及びカッタカートリッジを用いて被切断物を切断する切断装置に関する。
従来より、例えば紙等のシート状の被切断物を、切断データに従って所定形状に切断する切断装置が知られている。この切断装置は、被切断物を、移送機構によって前後方向(Y方向)に移送すると共に、カッタを有するカッタカートリッジを、キャリッジにより左右方向(X方向)に移動させることにより、被切断物を所望の形状に切断する。
この種の切断装置では、キャリッジに円筒形状のホルダ部を設け、このホルダ部の内側に略円柱形状のカッタカートリッジ(カッタユニット)を着脱自在に装着する構成のものがある(例えば特許文献1参照)。前記ホルダ部は上下方向に延びており、その内周面はカッタユニットよりも若干径大とされている。ホルダ部に挿通されたカッタユニットは、ホルダ部内周面の上下2箇所に配設されたOリングにより支持される。また、ホルダ部には、カッタユニットの外周面に形成された係合凹部に係合可能な係合部材が設けられている。係合部材は、ばねによりカッタユニット側面を内側方向に押圧するよう付勢されている。カッタユニットは、係合凹部に係合部材が係合することで、キャリッジのホルダ部に保持される。尚、係合部材には操作摘みが設けられており、前記ばねの付勢力に抗して操作摘みをカッタユニットから離れる方向に引くことで、係合凹部と係合部材との係合が解除される。
しかしながら、前記カッタユニットの側面が、ばねにより係合部材を介して一方向から押圧されているため、Oリングが僅かに弾性変形することでカッタの刃先の位置がずれることがある。また、上記のように被切断物とカッタユニットとを相対移動させて、カッタで被切断物の切断を行う場合、カッタの刃先が被切断物から切断抵抗力としての反力を受ける。この切断抵抗力により、前記ばねの付勢力やOリングの弾性力に抗してホルダ部でカッタユニットがガタつき、切断精度が低下するという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、キャリッジに対するカッタカートリッジの位置決め精度を高め、高精度な切断が可能となるカッタカートリッジ及び切断装置を提供することである。
上記した目的を達成するために、本発明の請求項1の切断装置は、一方向に延びる基部の先端側に刃部を有するカッタと、少なくとも前記カッタの基部を収容する外郭ケースと、を有するカッタカートリッジを用いて被切断物を切断するものであり、前記カッタカートリッジが着脱可能に装着されるカートリッジホルダが設けられたキャリッジと、前記被切断物と前記キャリッジとを相対的に移動させて前記カッタにより切断を行う相対移動手段とを備え、前記外郭ケースは当接部を有し、前記カートリッジホルダは、前記当接部に当接する被当接部を有しており、前記当接部と前記被当接部とのうち少なくとも何れか一方が、前記カッタの前記基部の中心軸と同心状のテーパ状に形成され、前記カッタカートリッジを前記カートリッジホルダに装着する際に、前記当接部と前記被当接部とが当接することにより、前記カッタの前記中心軸を所定位置に位置決めするように構成されていることを特徴とする。
本発明の請求項3のカッタカートリッジは、切断装置におけるキャリッジのカートリッジホルダに着脱可能に装着されるカッタカートリッジであって、一方向に延びる基部の先端側に刃部を有するカッタと、少なくとも前記カッタの基部を収容する外郭ケースとを備え、前記外郭ケースは、前記カートリッジホルダの被当接部に当接する当接部であって、前記カッタの基部の中心軸と同心状のテーパ状に形成された当接部を有し、前記カートリッジホルダに装着する際に、前記当接部が前記被当接部に当接することにより、前記カッタの前記中心軸が所定位置に位置決めされるように構成されていることを特徴とする。
請求項1の切断装置によれば、カッタカートリッジは、その外郭ケースの当接部とカートリッジホルダの被当接部とが当接するテーパ状の部分で、カッタの中心軸が当該テーパ状の部分と同心状をなす所定位置に位置決めされる。このため、カッタカートリッジの交換等に伴うカッタの中心軸のずれを防止することができ、高精度な切断が可能となる。
請求項3のカッタカートリッジによれば、その外郭ケースに形成されたテーパ状の当接部が、切断装置のカートリッジホルダの被当接部と当接するように装着されるので、カッタの中心軸が所定位置に位置決めされる。このため、前記カッタカートリッジを装着する切断装置においては、被切断物を高精度に切断することが可能となる。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1に示すように、切断装置1は、筐体としての本体カバー2と、本体カバー2内に配設されたプラテン3と、切断手段としての切断ヘッド5と、画像読取手段としてのスキャナ部6(図2、図13参照)とを備えている。
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1に示すように、切断装置1は、筐体としての本体カバー2と、本体カバー2内に配設されたプラテン3と、切断手段としての切断ヘッド5と、画像読取手段としてのスキャナ部6(図2、図13参照)とを備えている。
また、切断装置1は、切断の対象及び画像読取りの対象となる対象物Sを保持するための保持シート10を備えている。例えば、図1に示すように、保持シート10には、紙や布等の複数種類の被切断物や、切断データ作成用の原画が描かれた紙や写真等のシート状の対象物Sが保持される。本実施形態の切断装置1では、被切断物の種類に応じて複数種類のカッタカートリッジ40が用意されており、後述する切断ヘッド5のカートリッジホルダ32に対して、カッタカートリッジ40が装着される。
前記本体カバー2は横長な矩形箱状をなしており、その正面部には、前面開口部2aが形成されると共に当該開口部2aを開閉する前カバー2bが設けられている。前面開口部2aが開放された状態で、対象物Sを保持した保持シート10がプラテン3上にセットされ、或はカッタカートリッジ40がカートリッジホルダ32に対して着脱される。
切断装置1には、対象物Sを所定の移送方向(Y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、対象物S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方向)に移動させるカッタ移動機構8が設けられている。尚、以下の説明では、移送機構7による対象物Sの移送方向を前後方向とする。つまり、前後方向がY方向であり、Y方向と直交する左右方向がX方向である。
切断装置1には、対象物Sを所定の移送方向(Y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、対象物S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方向)に移動させるカッタ移動機構8が設けられている。尚、以下の説明では、移送機構7による対象物Sの移送方向を前後方向とする。つまり、前後方向がY方向であり、Y方向と直交する左右方向がX方向である。
前記本体カバー2の上面の右側部位には、フルカラー表示が可能な液晶カラーディスプレイ(以下、ディスプレイ9aと称す)が設けられると共に、ユーザにより操作される各種操作スイッチ9bが設けられている。ディスプレイ9aは、種々の模様や、ユーザに対して必要なメッセージ等を表示する表示手段として構成されている。各種操作スイッチ9bは、ディスプレイ9aに表示された模様の選択や、各種パラメータの設定、機能の指示、入力の操作等が可能に構成されている。
前記プラテン3は、対象物Sの切断の際、保持シート10の下面を受けるもので、図2にも示すように、前プラテン3aと後プラテン3bとからなる。このプラテン3の上面部は、水平面状をなし、対象物Sを保持した保持シート10が載置された状態で移送される。保持シート10の上面には、周縁部10a〜10dを除いた内側の領域に粘着剤が塗布された粘着層10v(図12参照)が形成されており、粘着層10vに対象物Sが貼り付けられて保持される。粘着層の粘着力は、対象物Sを簡単に剥がせるように比較的小さく設定されている。
前記移送機構7及びカッタ移動機構8は、対象物Sを保持した保持シート10と切断ヘッド5とをX方向及びY方向に相対移動させるための相対移動手段として構成されている。
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Y方向へ自在に移送させるものである。即ち、図1、図2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。それら左右の側壁部11a、11b間には、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方向に夫々延びる駆動ローラ12及びピンチローラ13が設けられている。駆動ローラ12とピンチローラ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13が位置する。
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Y方向へ自在に移送させるものである。即ち、図1、図2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。それら左右の側壁部11a、11b間には、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方向に夫々延びる駆動ローラ12及びピンチローラ13が設けられている。駆動ローラ12とピンチローラ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13が位置する。
前記駆動ローラ12は、上端がプラテン3の上面と略同等の高さとなるようにして、左右の両端側が、夫々前記側壁部11a、11bに回転可能に支持されている。図2に示すように、駆動ローラ12の右端部は、右側の側壁部11bを貫通して右方に延び、その先端に径大な従動ギヤ17が固着されている。右側の側壁部11bの外面側には、取付フレーム14が固定されている。取付フレーム14には、例えばステッピングモータからなるY軸モータ15が取付けられている。Y軸モータ15の出力軸には、前記従動ギヤ17に噛合する径小な駆動ギヤ16が固定されている。
前記ピンチローラ13は、左右の両端部が、夫々前記側壁部11a、11bに回転可能、且つ上下方向に若干量の変位が可能に支持されている。側壁部11a、11bの外面側において、ピンチローラ13の左右の両端部の夫々を下方に付勢するバネ(図示せず)が設けられている。それゆえ、ピンチローラ13は、前記バネにより、常に下方(駆動ローラ12側)に付勢されている。また、ピンチローラ13には、左右の端部寄り部位に位置して、やや径大なローラ部(右側のローラ部13aのみ図示)が設けられている。
こうして、保持シート10の左右の縁部10a、10bは、駆動ローラ12と、ピンチローラ13のローラ部13a、13aとの間において夫々挟持される。そして、Y軸モータ15を正転駆動、或は逆転駆動させると、その回転運動がギヤ16,17を介して駆動ローラ12に伝わることで、保持シート10を対象物Sと共に後方或いは前方へ移送する。これら駆動ローラ12、ピンチローラ13、Y軸モータ15、減速機構としてのギヤ16,17は、移送機構7を構成する。
前記カッタ移動機構8は、切断ヘッド5のキャリッジ19を、X方向へ自在に移動させるものである。即ち、図1、図2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13よりもやや後部寄りの上方に位置させて、一対のガイドレール21,22が固定されている。ガイドレール21,22は、ピンチローラ13と略平行つまり左右方向に延びており、例えばその延設方向(図3の紙面に対して直交する方向)から見た断面が何れも略コ字状をなす。上側のガイドレール21と下側のガイドレール22は、各開放面が対向するように、上下に対称的に並ぶ配置とされている。
上側のガイドレール21の上面部には、その左端から右端にわたってガイド溝21aが形成されており、ガイドレール22の下面部にも、左端から右端にわたってガイド溝22a(図3にのみ図示)が形成されている。また、図3に示すように、前記キャリッジ19の上下両側部には、両ガイド溝21a,22aを挟む突条部23,23が設けられている。これら突条部23,23は左右方向に延びており、ガイド溝21a,22aに対して係合する。こうして、キャリッジ19は、ガイドレール21,22により左右方向への摺動が可能に支持されている。
図1、図2に示すように、左側の側壁部11aの外面側の後部寄りには、水平状の取付フレーム24が固定されている。当該左側の取付フレーム24には、後側に位置してX軸モータ25が下向きに取付けられると共に、その前側に垂直方向に延びるプーリ軸26(図2参照)が設けられている。X軸モータ25の出力軸には、径小な駆動ギヤ27が固定されている。前記プーリ軸26には、駆動ギヤ27に噛合する径大な従動ギヤ29と、タイミングプーリ28とが回転可能に支持されている。タイミングプーリ28と従動ギヤ29は一体的に回転するように形成されている。
一方、右側の取付フレーム14には、タイミングプーリ30が軸方向を上下方向として回転可能に設けられている。これらタイミングプーリ30と前記タイミングプーリ28との間には、無端状のタイミングベルト31が左右方向に延びて水平に掛装されている。このタイミングベルト31の途中部が、キャリッジ19の取付部(図示略)に連結されている。尚、詳しい図示は省略するが、側壁部11a、11bのうちタイミングベルト31が通過する部分には、貫通孔部が設けられている。
ここで、X軸モータ25を正転駆動、或は逆転駆動させると、その回転運動がギヤ27,29及びタイミングプーリ28を介してタイミングベルト31に伝わることで、キャリッジ19(切断ヘッド5)を左方或いは右方へ移動させる。こうして、キャリッジ19は、対象物Sの移送方向と直交する左右方向に自在に移動する。上記のガイドレール21,22、X軸モータ25、減速機構としてのギヤ27,29、タイミングプーリ28,30、タイミングベルト31等は、カッタ移動機構8を構成する。
前記切断ヘッド5は、図3、図4に示すように、キャリッジ19に対してカートリッジホルダ32と上下駆動機構33とを前後に配置してなる。上下駆動機構33は、カートリッジホルダ32をカッタカートリッジ40ごと上下方向(Z方向)に駆動させる。以下、切断ヘッド5の構成について、図3〜図12も参照しながら説明する。
キャリッジ19の前壁部19aは、図4(b)に示すように、正面から見てやや縦長な略矩形板状をなす。前壁部19aの左端部には、前方に張出す上下一対の支持部34a,34bが設けられている。支持部34a,34bには、上下方向に長い丸棒状の軸35が貫通するよう配置された状態で固定されている。同様に、前壁部19aの右端部にも支持部34c,34dが設けられ、当該支持部34c,34dに軸36が固定されている。カートリッジホルダ32は、その両側部(後述する挿通孔57a〜60a、図5(a)参照)に軸35,36が挿通されることにより、上下動可能に支持される。
また、図3、図4(a)にも示すように、キャリッジ19の上辺部には、前壁部19aから後方に延びる左右一対の上アーム37a,37bが設けられている。上アーム37a,37bには、ガイドレール21のガイド溝21aに係合する前記突条部23が夫々設けられている。同様に、キャリッジ19の下辺部にも、図4(b)に示すように左右一対の下アーム37c,37dが設けられている。下アーム37c,37dには、ガイドレール22のガイド溝22aに係合する前記突条部23が夫々設けられている。キャリッジ19の後壁部19bは略矩形板状をなし、その4隅が各アーム37a〜37dの後端に取付け固定されている。こうして、キャリッジ19は、上下のアーム37a〜37dと前後の壁部19a,19bとで、ガイドレール21,22の上下両側と前後両側とを囲う形状をなしている。
図3、図4(a)に示すように、キャリッジ19の後壁部19bには、やや上寄りの部位にZ軸モータ38が前向きに取付けられている。Z軸モータ38は、例えばステッピングモータからなり、その出力軸には、径小な駆動ギヤ38aが固定されている。また、後壁部19bには、Z軸モータ38の右下側に位置して、前方に延びるギヤ軸39が取付けられている。ギヤ軸39には、従動ギヤ部材41とピニオンギヤ部材42とが回転可能に支持されている。
従動ギヤ部材41は、径小部と径大部を一体に有し、その径大部に、駆動ギヤ38aと噛合するギヤ41aが形成されている(図3、図15参照)。従動ギヤ部材41は、その内部に後述のねじりコイルばね43を収容する前側が開放された収容部が形成されている。ピニオンギヤ部材42は、従動ギヤ部材41の収容部を前側から覆うフランジ部42bと径小部を一体に有し、その径小部にギヤ42aが形成されている。従動ギヤ部材41の収容部には、図3に示すねじりコイルばね43が収容されている。ねじりコイルばね43は、一端が従動ギヤ部材41側に係止され、他端がピニオンギヤ部材42側に係止されている。そして、ピニオンギヤ部材42のギヤ42aには、カートリッジホルダ32に一体的に設けられたラック44が噛合する(図4(a)、図5(c)参照)。
ここで、Z軸モータ38を正転駆動、或は逆転駆動させると、その駆動力が、駆動ギヤ38a、従動ギヤ部材41、ねじりコイルばね43、及びピニオンギヤ部材42を介して、ラック44に伝わることにより、カートリッジホルダ32をカッタカートリッジ40ごと上方或いは下方へ昇降させる。これによって、カッタカートリッジ40は、後述するカッタ4の刃先4a(図12参照)が対象物Sを貫通して圧接する下降位置(図3の2点鎖線参照)と、刃先4aが対象物Sから所定距離、離間する上昇位置との間で移動する。前記Z軸モータ38、減速機構としての各ギヤ部材38a,41,42、ねじりコイルばね43、ラック44等は、上下駆動機構33を構成する。尚、図3に示すように、各ギヤ部材38a,41,42は、ガイドレール21,22内に収容されるように配置されるため、装置全体の小型化を図ることができる。
前記Z軸モータ38の右方の後壁部19bには、カッタカートリッジ40を装着するカートリッジホルダ32の上昇位置を検出する上昇位置検出センサ45が設けられている(図3、図13参照)。上昇位置検出センサ45は光学センサであって、従動ギヤ部材41と一体的に回転するように設けられたシャッタ片(図示略)の回転位置を検出するフォトインタラプタで構成される。これにより、カッタカートリッジ40を装着するカートリッジホルダ32の上昇位置は、上昇位置検出センサ45の検出信号に基づき規定される。
一方、上記したように、Z軸モータ38の回転運動は、従動ギヤ部材41、ねじりコイルばね43を介してピニオンギヤ部材42に伝わり、ピニオンギヤ部材42とラック44との間で上下運動に変換される。以下、これを詳細に説明する。Z軸モータ38を正面視にて時計回り方向に回転させると、従動ギヤ部材41が正面視にて反時計回り方向に回転する。従動ギヤ部材41が反時計回り方向に回転することにより、ねじりコイルばね43を介してピニオンギヤ部材42を反時計回り方向に回転させる。ピニオンギヤ部材42の反時計回り方向に回転より、ギヤ42aはラック44を下方に移動させる。このように、カートリッジホルダ32つまりカッタカートリッジ40は、上昇位置から下方へ移動する。そして、カッタ4の刃先4aとカッタカートリッジ40の下面部40aが対象物Sに圧接すると、カッタカートリッジ40は、それよりも下方には移動できなくなる。このとき、ピニオンギヤ部材42は、それ以上回転できないので停止する。しかし、その後もZ軸モータ38が回転を続けると、従動ギヤ部材41のみが回転するので、ねじりコイルばね43を巻込む方向にたわませる。このように、切断に係るカッタ4の刃部4cの圧力は、ねじりコイルばね43のたわみ角に比例する付勢力に設定される。以下、上記の圧力をカッタ圧と称す。このため、カートリッジホルダ32の下降位置では、Z軸モータ38の回転量に基づき、ねじりコイルばね43の付勢力を設定することで所定のカッタ圧が得られる。一方、移送機構7とカッタ移動機構8による対象物Sとカッタ4の相対移動に際して、その対象物Sに凹凸部分があっても、ねじりコイルばね43の付勢力に抗してカッタ4の上方への移動を許容する。
一方、Z軸モータ38を正面視にて反時計回り方向に回転させると、従動ギヤ部材41が正面視にて時計回り方向に回転する。従動ギヤ部材41の時計回り方向の回転は、ねじりコイルばね43を巻戻す方向になる。このときには、詳しく図示はしないが、ねじりコイルばね43は作用することなく、従動ギヤ部材41が、直接、ピニオンギヤ部材42を時計回り方向に回転させる。ピニオンギヤ部材42の時計回り方向に回転より、ギヤ42aはラック44を上方に移動させる。このように、カートリッジホルダ32つまりカッタカートリッジ40は、下降位置から上方へ移動する。
図5(a)〜(c)は、前記カートリッジホルダ32の正面図、左側面図及び平面図を示している。カートリッジホルダ32は、前記ラック44が設けられたホルダフレーム50と、当該ホルダフレーム50に固定された上ホルダ51及び下ホルダ52とを備える。
ホルダフレーム50は例えば金属材料からなり、上下両面及び前面が開放された形状をなしている。ホルダフレーム50の後壁部50cには、ラック44が上下方向に延びる向きに取付けられている。図5(a)に示すように、ホルダフレーム50の左右の壁部50a,50bには、上端部に上ホルダ51用の取付孔53,54が形成され、下端部に下ホルダ52用の取付孔55,56が形成されている。
ホルダフレーム50は例えば金属材料からなり、上下両面及び前面が開放された形状をなしている。ホルダフレーム50の後壁部50cには、ラック44が上下方向に延びる向きに取付けられている。図5(a)に示すように、ホルダフレーム50の左右の壁部50a,50bには、上端部に上ホルダ51用の取付孔53,54が形成され、下端部に下ホルダ52用の取付孔55,56が形成されている。
また、ホルダフレーム50の左右の壁部50a,50bには、上端部を夫々外側へ折り返すようにして一対の支持片57,58が設けられている。また、左右の壁部50a,50bには、その上下方向の中間部を夫々外側へ切り起こすようにして一対の支持片59,60が設けられている。各支持片57〜60には、夫々挿通孔57a〜60aが形成されている。
左側の支持片57,59の挿通孔57a,59aに、前記キャリッジ19の軸35が挿通され、右側の支持片58,60の挿通孔58a,60aに、キャリッジ19の軸36が挿通される。こうして、ホルダフレーム50は、キャリッジ19の軸35,36に沿って上下動可能に支持される。尚、キャリッジ19には、ホルダフレーム50の支持片57〜60や軸35,36を覆うカバー部材61(図1、図2参照)が装着される。カバー部材61の中央部には、上ホルダ51及び下ホルダ52とホルダフレーム50の内壁部を露出させる開口が形成されている。
左側の支持片57,59の挿通孔57a,59aに、前記キャリッジ19の軸35が挿通され、右側の支持片58,60の挿通孔58a,60aに、キャリッジ19の軸36が挿通される。こうして、ホルダフレーム50は、キャリッジ19の軸35,36に沿って上下動可能に支持される。尚、キャリッジ19には、ホルダフレーム50の支持片57〜60や軸35,36を覆うカバー部材61(図1、図2参照)が装着される。カバー部材61の中央部には、上ホルダ51及び下ホルダ52とホルダフレーム50の内壁部を露出させる開口が形成されている。
上ホルダ51は樹脂材料からなり、ホルダフレーム50に収まる枠状をなしている。図6(a)に平面図で示すように、上ホルダ51の外周は略矩形状に形成され、その後縁部に、左右一対の係止突起63,64が一体に設けられている。また、上ホルダ51の左右の縁部には、前寄りの部位に係止突起65,66が一体に設けられている。上ホルダ51は、係止突起63,64をホルダフレーム50後壁部50cの上縁に係止すると共に、係止突起65,66を取付孔53,54に係止することで、ホルダフレーム50に取付けられている。
図6(b)に示すように、上ホルダ51において円形をなす内径の寸法d1は、装着されるカッタカートリッジ40の外周と嵌合するように設定されている(図14参照)。上ホルダ51の上方開口端側には、テーパ67が設けられている。テーパ67は、上ホルダ51の上部において、上端側に向かうに従い内径寸法d1が広くなるように傾斜して開口を拡げるように形成されている。また、上ホルダ51の内周部には、後縁部に沿う凹状の切欠部68が設けられている。切欠部68は、カッタカートリッジ40の背面部の形状と合致する形状をなしており、カッタカートリッジ40が所定の向きで装着される。
下ホルダ52は、上ホルダ51と同様に樹脂材料から枠状に形成されている。下ホルダ52の左右の縁部には、上ホルダ51と同様に係止突起70,71が一体に設けられている。一方、図5(a)に示すように、ホルダフレーム50の左右の壁部50a,50bには、下端部を夫々内側へ折り返すようにして一対の支持片72,73が設けられている。下ホルダ52は、係止突起70,71がホルダフレーム50の取付孔55,56に係止され、当該ホルダ52の下端が支持片72,73に支持されることで、ホルダフレーム50に取付けられている。
図7(a)に示すように、下ホルダ52において円形をなす内径の寸法d2は、カッタカートリッジ40下端部の挿通を許容する大きさに設定されている。そして、下ホルダ52には、第1テーパ74及び第2テーパ75が上方開口端の周りに形成されている。これらのテーパ74,75及び上ホルダ51のテーパ67は、カートリッジホルダ32において上ホルダ51及び下ホルダ52の各中心O1、O2を通る中心軸線L1(図4(b)参照)に対し、同心状をなすテーパ面として構成されている。
即ち先ず、第2テーパ75は、上ホルダ51の上方開口部において、上端側に向かうに従い内径寸法d2が広くなるように傾斜して開口を拡げるように形成されている。第2テーパ75は、後述するカッタカートリッジ40の当接部と同じ所定の角度(図8(a)に示す傾斜角α)で傾斜している。一方、下ホルダ52の上部には、上方開口端の周りに位置させて、弾性部76a〜76dが例えば90度間隔で設けられている。各弾性部76a〜76dは、図7(b)に示すように舌片状(短冊状)をなし、第2テーパ75の外縁部(上端部)から内側下方へ向けて傾斜している。
各弾性部76a〜76dの傾斜面は、第2テーパ75よりも若干、隆起した位置に形成された第1テーパ74とされている。第1テーパ74は、第2テーパ75と同じ傾斜角αで傾斜しており、第2テーパ75の直ぐ上側でカッタカートリッジ40の当接部と当接する被当接部に相当する。また、各弾性部76a〜76dの両側部には、図7(a)に示すように内周部から径方向外側へ延びる切込みが形成されていて、各弾性部76a〜76dは、自身の可撓性によりばね片の如く機能する。これにより、各弾性部76a〜76dは、カッタカートリッジ40の当接部が第1テーパ74に当接することにより弾性変形する。尚、符号76c,76dで示す後側の弾性部は、他の部材との干渉を避けるべく、図7(b)に示すように下方への突出寸法と肉厚が小さく設定されている。これら後側の弾性部76c,76dを前側の弾性部76a,76bと同じ形状とする等、弾性部76a〜76dの形状や個数は、適宜変更してもよい。弾性部76a〜76dは、カッタカートリッジ40の当接部が当接することにより、カッタ4の中心軸線L2(図12参照)とカートリッジホルダ32の中心軸線L1とが一致するように位置決めする。
下ホルダ52における下端側の内周部には、カッタカートリッジ40の位置を規制するための規制部77a,77bが、例えば180度間隔で設けられている。各規制部77a,77bは、図7(a)に示すように下ホルダ52の内周部から径方向内側に向けて突出し、左右で対をなすように形成されている。また、図14に示すように、各規制部77a,77bは、ホルダフレーム50の支持片72,73上に位置し、カッタカートリッジ40に対して下方への移動を阻止するように当接する。
図5に示すように、ホルダフレーム50には、カッタカートリッジ40の押圧手段としてレバー部材80が設けられている。レバー部材80は、左右一対のアーム部81a,81bと、これらアーム部81a,81bの先端側を繋ぐように設けられた操作部82とを有する。図5(b)の側面図において、レバー部材80は、先端側たる前半部の操作部82が、基端側たる後半部のアーム部81a,81bと直交する手前側へ延びており、全体としてL字状をなす。また、アーム部81a,81bは板状をなしており、カッタカートリッジ40の両側部を挟むように配置されている。
レバー部材80の基端部には、アーム部81a,81bの外面側に位置させて小円柱状の枢支軸83a,83bが夫々設けられている。これら枢支軸83a,83bは、ホルダフレーム50の壁部50a,50bに形成された円形孔84a,84bに挿通されている。これにより、レバー部材80は、枢支軸83a,83bを揺動中心点O3として、図5(b)に2点鎖線で示す開放位置と、実線で示す固定位置との間で切換え可能に揺動する。
また、アーム部81a,81bの内面側には、枢支軸83a,83b寄りの部位に小円柱状の係合部85a,85bが設けられている。係合部85a,85bは、レバー部材80の開放位置でカッタカートリッジ40と非接触になる前側に位置し、且つ固定位置で、後述するカッタカートリッジ40のキャップ部92上端に上側から係合するように配置されている。この係合部85a,85bとキャップ部92の係合により、カッタカートリッジ40は、規制部77a,77bに当接して押圧方向たる下方への移動が不能に規制されると共に、弾性部76a〜76dの各テーパ74に当接して弾性部76a〜76dを弾性変形させた状態で固定される(図14、図15参照)。また、係合部85a,85bは、レバー部材80の固定位置において、揺動中心点O3を通る鉛直線L3(前記中心軸線L2と平行な仮想直線)よりも固定位置側へ揺動する方向(図5(b)、図10の矢印方向)にずれた位置に形成されている。従って、係合部85a,85bがキャップ部92を下方へ押圧する構成にあって、その押圧力の反力は、固定位置側へ揺動する方向へ作用する。
他方、レバー部材80は、固定位置から前記矢印方向とは逆方向の開放位置側へ揺動させることに伴い、係合部85a,85bがキャップ部92から離間してその固定状態を開放する。こうして、レバー部材80は、係合部85a,85bでカッタカートリッジ40を押圧することにより固定解除可能に固定し、その固定位置では、前述したカッタ4の位置決め状態を保持する。
次に、カッタカートリッジ40の構成について、図8、図9、図12も参照しながら詳述する。
カッタカートリッジ40は、カッタ4と、このカッタ4のカッタ軸4bを収容する外郭ケース90とを備える。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。カッタ軸4bの下部には、止め輪87が係止されている。刃部4cは、対象物S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12に示すようにカッタ軸4bの中心軸線L2から距離dだけ偏心した位置に形成されている。
カッタカートリッジ40は、カッタ4と、このカッタ4のカッタ軸4bを収容する外郭ケース90とを備える。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。カッタ軸4bの下部には、止め輪87が係止されている。刃部4cは、対象物S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12に示すようにカッタ軸4bの中心軸線L2から距離dだけ偏心した位置に形成されている。
前記外郭ケース90は、ケース本体91と、この本体91の一端部及び他端部に設けられたキャップ部92及び摘み部93とを備え、何れの部材91〜93も樹脂材料により成形されている。ケース本体91は上下方向に延び、且つ下部側が径小となる段部94,95(図8(b)(c)参照)を有する段付き円筒状をなしている。ケース本体91における左右の側部には、上下方向の中間部に位置させて、レバー部材80の係合部85a,85bとの接触をさけるべく、逃げ部96a,96bが設けられている。また、図9(a)に示すように、ケース本体91の背面部には、上下に延びる直線状のガイド突部97,97が設けられている。ガイド突部97,97は、前述した上ホルダ51の切欠部68に上下方向へガイドされる。従って、カッタカートリッジ40は、ガイド突部97,97を後方に向けて、切欠部68に合せた所定の向きでカートリッジホルダ32に装着される。
ケース本体91の内部には、上半部に設けられた取付部材98の収容室91aと、下半部に設けられたカッタ軸4bの収容室91bとが連通するように形成されている。カッタ軸4bの収容室91aにおける上端部及び下端部には、軸受101,102が設けられている。これら軸受101,102により、カッタ4は、その中心軸線L2の回りに回動可能に支持される。尚、下端部に設けられる軸受102は、ベアリングを使用することが望ましい。また、収容室91aの下端面には、軸受102の抜止め用の止め板103が設けられている。
前記取付部材98は、ケース本体91における収容室91aの底部に固着されている。取付部材98には、図8(b)に示す摘み部93を取付けるための角(つの)状をなす取付孔部98a,98bと図8(c)に示す取付片98c,98cとを一体に有する。取付部材98の中心下部には、磁石104が配設されていて、その磁力によりカッタ軸4bが上方へ吸引されている。このため、カッタ軸4bは、止め板103の貫通孔(図示略)を下方から貫通するようにして挿入されると、磁石104の磁力によって、止め輪87が止め板103に係止される位置で中心軸線L2方向へ移動しないように保持される。これら磁石104及び止め板103は、上記した軸受101,102と共に支持部111を構成する。
ケース本体91の外周部には、逃げ部96a,96bの下方に位置させてキャップ部92の雌ねじ部100と螺合する雄ねじ部99が形成されている。雄ねじ部99におけるねじピッチは、図8(a)に示す刃先4a(刃部4c)の突出寸法の調整代Aに応じて設定されている。即ち、キャップ部92において、その下面部40aと刃先4aとが揃う収容位置(図8(a)の2点鎖線参照)と、上端面とケース本体91の段部94(図8(c)参照)とが当接する最大突出位置との間の距離が調整代Aとされる。本実施形態においては、ねじピッチと調整代Aとを略同じ寸法に設定する。この場合、キャップ部92を収容位置から1/4回転、半回転、3/4回転させると、刃先4aの突出量を、最大突出量Aの1/4、1/2、3/4に順次調整することができる。また、雄ねじ部99の軸方向の長さは、調整代Aに比し大きく設定されている。よって、キャップ部92を収容位置に移動させる際に、キャップ部92をある程度余分に回転させたとしても、キャップ部92がケース本体91から外れることはない。
キャップ部92は、ケース本体91の段部94,95に対応させた径大部105と径小部106とからなり、段付きの有底円筒容器状をなしている。径大部105の外周面には、複数の細溝が等間隔に形成されている。複数の細溝は、径大部105の外周面の上下方向略中央より下方に延びるように形成される。複数の細溝は、ユーザがキャップ部92を手指で摘まんで回転させるときに、滑り止めの作用をなす。径大部105の内周面には、ケース本体91の雄ねじ部99と螺合する雌ねじ部100が形成されている。これらねじ部99,100の螺合により、キャップ部92は、ケース本体91に対して中心軸線L2への位置調整が可能に結合している。
また、径大部105内には、ケース本体91下部に外装された圧縮コイルばね107が収容されている。それゆえ、キャップ部92は、圧縮コイルばね107により常に下方へ付勢される。このため、ねじ部99,100の嵌合における緩みやガタつきが防止され、刃先4aの突出量を正確に調整することができる。尚、詳しい図示は省略するが、ケース本体91下部には、段部95側に圧縮コイルばね107の上端部を係止する小突起108が形成されている。このため、カッタ4の交換時に、ケース本体91からキャップ部92を外しても、圧縮コイルばね107がケース本体91から外れることはない。また、カッタ4は、ケース本体91において磁石104の吸引力と止め輪87により上下位置が保持されているので、カッタ4を交換する際には、磁石104の吸引力に抗して下方へ引き抜くだけで、ケース本体91から簡単に取り外すことができる。
そして、径大部105の下部には、カートリッジホルダ32の第1テーパ74に当接する当接部として円錐台形部110が設けられている。円錐台形部110の表面は、径大部105の全周にわたって形成されたテーパ状をなしている。また、円錐台形部110は、第1テーパ74と同様に、下方に向かうに従い径寸法が小さくなるように形成されている。即ち、円錐台形部110は、傾斜角がαに設定される共に、カッタ軸4bの中心軸線L2と同心状をなしている。こうして、円錐台形部110は、外郭ケース90の中心軸線L2方向における刃部4c寄りの部位に位置し、第1テーパ74と嵌合するように当接する。なお、円錐台形部110の傾斜角は、上記の傾斜角αよりも僅かに大きい角度であってもよい。この場合、カッタカートリッジ40をカートリッジホルダ32から取り外すときに、円錐台形部11と第1テーパ74とが離れ易くなる。
キャップ部92における径小部106の下面部40aは、円形をなす水平な平坦面であり、対象物Sに対して面接触する。下面部40aには、カッタ4の刃部4cが通過可能な孔40bが形成されている。キャップ部92は、ケース本体91に対して、径方向には殆どガタが無い状態で組み付けられている。
具体的には、図8(b)(c)に示すように、キャップ部92における雌ねじ部100より上方の内径寸法d3と、ケース本体91における雄ねじ部99より上方の外径寸法d4との嵌め合い公差が、極力小さく設定されている。同様に、キャップ部92における径小部106の内径寸法d5と、ケース本体91における下端部の外径寸法d6との嵌め合い公差が、極力小さく設定されている。
具体的には、図8(b)(c)に示すように、キャップ部92における雌ねじ部100より上方の内径寸法d3と、ケース本体91における雄ねじ部99より上方の外径寸法d4との嵌め合い公差が、極力小さく設定されている。同様に、キャップ部92における径小部106の内径寸法d5と、ケース本体91における下端部の外径寸法d6との嵌め合い公差が、極力小さく設定されている。
前記摘み部93は、ケース本体91の上面を閉塞する蓋板112と、蓋板112の上側に設けられた摘み板113及び後面板114とを一体に有する。図8(b)(c)に示すように、蓋板112の下面には、中心部から下方に延びる棒状部112aと、左右一対の爪部112b,112bが設けられている。爪部112b,112bが取付孔部98a,98bに係止されることで、摘み部93がケース本体91に対して取付け固定されている。棒状部112aは、磁石104が取付部材98から上方に外れてしまうことを防止する。
摘み板113は、蓋板112の左右方向の中央部に縦向きに設けられている。図8(c)に示すように、摘み板113の先端たる上縁側は円弧状に形成されている。また、図8(a)に示すように、後面板114上縁の左右両側も円弧状に形成されている。このため、カッタカートリッジ40は、キャップ部92が上向きとなる姿勢、つまり摘み部93を下にして例えば作業テーブルの上面(平面上)に置くと、自立することなく自重によって横向きに倒れるようになっている。即ち、刃先4aがキャップ部92から突出している状態のときに、刃先4aが上を向いた姿勢にならないので、カッタカートリッジ40を安全に取り扱うことができる。また、図9(b)に示すように、摘み部93の外周における後面側は、後面板114により平面状をなしている。このため、カッタカートリッジ40は、横向きの姿勢で例えば作業テーブルの上面に置かれても、転がらない。よって、カッタカートリッジ40が転がり、作業テーブルから落下して、刃先4aが欠けてしまうことが防止される。
図9(a)に例示するように、摘み部93の後面板114は、上下方向に延びる溝115A,115Bが形成された凹凸部とされている。これらの溝115A,115Bは、カッタカートリッジ40の種類を特定するもので、カッタカートリッジの種類に応じて凹凸パターンを異ならせてある。即ち例えば、カッタカートリッジ40とは別のカッタカートリッジは、後面板における中央の溝115Bが省略され、その右側(図9(a)では左側)に溝115Cが形成される。このため、カッタカートリッジ40と別のカッタカートリッジは、溝115A〜115Cの有無により識別することができる。従って、後面板における3つの溝115A〜115Cの有無を異ならせることで、7種類のカッタカートリッジを識別することができる。
本実施形態では、キャリッジ19のカートリッジホルダ32に、カッタカートリッジの種類を識別するための検出手段として検出ユニットが設けられている。図11に示すように、検出ユニットは、基板ホルダ116に設けられた3つの接触子117A〜117Cと、基板ホルダ116の基板118に実装された3つの種類検出センサ119A〜119Cとを備える。
具体的には、ホルダフレーム50の後面側には、上アーム37a,37b間に位置して前記基板ホルダ116が配設されている。また、キャリッジ19には、摘み部93の後面板114に臨む矩形状の孔109が形成されている。3つの接触子117A〜117Cは、後面板114側から3つの種類検出センサ119A〜119C側にわたって延びる板状をなす。図11(b)に示すように、3つの接触子117A〜117Cの長手方向中間部には、軸部120が形成されている。基板ホルダ116には、板厚方向に並べた3つの接触子117A〜117Cを、夫々の軸部120にて揺動可能に支持する軸受部116aが設けられている。
また、3つの接触子117A〜117Cの上寄りの部位と基板ホルダ116との間には、夫々引張りコイルばね130が掛け渡されるように設けられている。これら引張りコイルばね130によって、3つの接触子117A〜117Cは、上端部が3つの種類検出センサ119A〜119C側へ傾く方向、つまり下端部が孔109から突出して摘み部93の後面板114に接触する方向へ付勢されている。
図11(a)に示すように、3つの種類検出センサ119A〜119Cが、基板118に設けられている。3つの種類検出センサ119A〜119Cは検出器としての光学センサであって、フォトインタラプタからなる。3つの種類検出センサ119A〜119Cのうち、中央に位置する種類検出センサ119Bのみが、左右の種類検出センサ119A,119Cよりも上方にずれた位置に配置されている。これは、3つの接触子117A〜117Cの左右方向の間隔に合わせる為である。
図11(a)に示すように、3つの種類検出センサ119A〜119Cが、基板118に設けられている。3つの種類検出センサ119A〜119Cは検出器としての光学センサであって、フォトインタラプタからなる。3つの種類検出センサ119A〜119Cのうち、中央に位置する種類検出センサ119Bのみが、左右の種類検出センサ119A,119Cよりも上方にずれた位置に配置されている。これは、3つの接触子117A〜117Cの左右方向の間隔に合わせる為である。
ここで、カッタカートリッジ40がカートリッジホルダ32に装着された時、接触子117Cは、下端部が後面板114に接触して揺動することに伴い、上端部が種類検出センサ119Cから離間する(図10の2点鎖線参照)。一方、他の接触子117A,117Bは、下端部が後面板114の溝115A,115B側へ、上端部が種類検出センサ119A,119B側へ収まるように傾いた姿勢が維持される。尚、接触子117A〜117Cの上端部は、図11(b)に示すように種類検出センサ119A〜119Cの配列に対応させた二股状に形成されている。このため、上記のように配置した種類検出センサ119A〜119Cであっても、接触子117A〜117Cの移動を確実に検出することができる。
上記したカッタカートリッジ40は、切断ヘッド5のカートリッジホルダ32に装着された状態で、上下駆動機構33により上下動される。この上下駆動機構33によってカッタカートリッジ40が上昇位置から下降位置へ移動されると(図3参照)、前記刃先4aとカッタカートリッジ40の下面部40aが対象物Sに順次圧接することに伴い、ねじりコイルばね43をたわませる。このときのカッタ圧は、後述する制御回路121(図13参照)によって、カッタカートリッジの種類に応じて設定される。また、この場合、上記のように予めユーザにより刃先4aの突出量が調整されており、図12に示すように、刃先4aが保持シート10上の対象物Sを貫通して、保持シート10に僅かに刺さっている状態となる。
この状態で、移送機構7により保持シート10をY方向に自在に移動させると共に、カッタ移動機構8により切断ヘッド5をX方向に自在に移動させることにより、対象物Sに対する切断動作が実行される。尚、切断装置1では、例えば図1に示す保持シート10の左角部を原点OとしたXY座標系が設定され、そのXY座標系に基づいて上記した保持シート10(対象物S)と切断ヘッド5(カッタ4)との相対移動が行われる。
また、本実施形態の切断装置1は、前記対象物Sの画像を読取るスキャナ部6を備えている(図2、図13参照)。詳しい図示は省略するが、スキャナ部6は、例えばX方向に並設された複数の撮像素子からなるラインセンサを有する密着型イメージセンサで構成されている。スキャナ部6は、前記ガイドレール22の後ろ側に位置し、保持シート10の幅寸法とほぼ同等の長さでX方向に延びて下向きに設けられている。スキャナ部6は、保持シート10に保持された対象物S(例えば切断データの原画)の画像を読取って切断データを作成したり、対象物Sが保持された位置や対象物Sの大きさを検出するために用いられる。
次に、切断装置1の制御系の構成について、図13を参照しながら説明する。切断装置1全体の制御を司る制御回路(制御手段)121は、コンピュータ(CPU)を主体に構成されており、ROM122、RAM123、外部メモリ124が接続されている。
ROM122には、切断動作を制御するための切断制御プログラムや、切断データ作成のプログラム、ディスプレイ9aの表示を制御する表示制御プログラム等の各種制御プログラムが記憶されている。また、ROM122には、3つの種類検出センサ119A〜119Cからの検出情報と切断情報とを対応させた切断情報テーブルが記憶されている。切断情報テーブルは、切断情報としてカッタカートリッジの種類毎に設定された前記カッタ圧のデータや相対移動速度(Y軸モータ15、X軸モータ25の速度データ)を含む。RAM123には、各種処理に必要なデータやプログラムが一時的に記憶される。
ROM122には、切断動作を制御するための切断制御プログラムや、切断データ作成のプログラム、ディスプレイ9aの表示を制御する表示制御プログラム等の各種制御プログラムが記憶されている。また、ROM122には、3つの種類検出センサ119A〜119Cからの検出情報と切断情報とを対応させた切断情報テーブルが記憶されている。切断情報テーブルは、切断情報としてカッタカートリッジの種類毎に設定された前記カッタ圧のデータや相対移動速度(Y軸モータ15、X軸モータ25の速度データ)を含む。RAM123には、各種処理に必要なデータやプログラムが一時的に記憶される。
制御回路121には、スキャナ部6からの読取画像信号、前記プラテン3上へセットされた保持シート10の先端部を検出するシート検出センサ126の信号、各種操作スイッチ9bの操作信号が入力される。また、制御回路121には、上昇位置検出センサ45の信号や、種類検出センサ119A〜119Cの信号が入力される。前記外部メモリ124には、複数種類の模様について、その模様を切断するための切断データが記憶されている。前記切断データは、基本サイズ情報及び切断ラインデータと、表示用のデータとを含んだものである。基本サイズ情報は、模様の縦横の大きさを表す値で、模様の形状に対応する形状データである。前記切断ラインデータは、複数の線分からなる切断ラインの頂点を夫々XY座標によって示した座標値のデータからなり、切断装置1のXY座標系で規定されている。
また、制御回路121には、ディスプレイ9aが接続されている。ディスプレイ9aの画面には、模様選択画面、配置表示画面等が表示される。ユーザは、ディスプレイ9aの表示を見ながら、各種操作スイッチ9bを操作することにより、所望する模様を選択したり、切断位置を設定したりすることができる。更に、制御回路121には、Y軸モータ15、X軸モータ25、Z軸モータ38を夫々駆動する駆動回路127,128,129が接続されている。制御回路121は、切断制御プログラムの実行により、Y軸モータ15、X軸モータ25、Z軸モータ38等を制御し、保持シート10上の対象物Sに対する切断動作を自動で実行させる。
制御回路121は、当該切断動作の実行前に、スキャナ部6による画像読取り動作の実行が可能とされている。この場合、切断用の対象物Sを保持した保持シート10を、移送機構7によってプラテン3の後部側へY方向に移動させながら、その移動に同期してスキャナ部6による読取動作を行うことにより、対象物Sの読取画像を取得する。そして、読取画像を周知の画像処理の手法で処理して、保持シート10上の対象物Sの位置及び大きさを抽出し、ディスプレイ9aへの表示や切断位置の決定などを行う。この後、前述した模様の切断ラインデータに基づき、対象物Sを保持した保持シート10と切断ヘッド5と相対移動させることにより、模様の輪郭線に沿って対象物Sを切断する上記の切断動作を実行する。尚、保持シート10に、切断データ作成用の原画が描かれた紙や写真等のシート状の読取専用の対象物Sを保持し、その対象物Sの画像を読取って切断データを作成することができる。
さて、上記のようにカッタカートリッジ40を用いて対象物Sを切断する構成にあっては、切断ヘッド5のカートリッジホルダ32に対するカッタカートリッジ40の装着状態(取付状態)が僅かに変化すると、切断データに基づく本来の切断ラインからのずれが生じる虞がある。特に、カッタカートリッジ40に上下にガタが生じ(或は刃先4aの突出量の調整が正確に行われずに)、対象物Sに対する切り込み深さが浅くなると、対象物Sを確実に切断できないことがある。一方、対象物Sに対する切り込み深さが増すと、刃先4aが被切断物から受ける抵抗力が大きくなって切れ味が低下し、刃先4aの破損の虞が高まる。また、本実施形態の切断装置1はスキャナ部6を備え、前記読取画像に基づき対象物Sの位置及び大きさを抽出して、切断位置を決定する構成にある。このため、カッタカートリッジ40の取付け精度によっては、切断ラインの対象物Sに対する位置関係がずれる虞がある。
そこで、本実施形態の切断装置1では、上記したカッタカートリッジ40の円錐台形部110とカートリッジホルダ32の第1テーパ74とが当接することにより、カッタ4の中心軸の位置が所定位置に精度良く位置決めされる。また、カートリッジホルダ32に装着されたカッタカートリッジ40は、レバー部材80で押圧固定されるため、カッタ4のずれが防止され、高精度な切断が可能とされている。
次に、上記構成の作用について、図14、図15も参照しながら説明する。以下では、保持シート10に対し、例えば図1に示すように切断する対象物Sとして紙を貼り付け、紙に対応したカッタカートリッジ40を装着する場合を例に説明する。尚、切断装置1において、対象物Sの切断開始前の状態では、カートリッジホルダ32が上昇位置に移動され、前記レバー部材80は開放位置にあるものとする。
ユーザは、予めカッタカートリッジ40のキャップ部92を回動操作して、刃先4aの突出量が対象物Sの厚みより若干大きくなるように調整する。この場合、キャップ部92は、圧縮コイルばね107の付勢力により、ねじ部99,100における緩みやガタつきが防止されており、刃先4aの突出量を正確に調整することができる。そして、ユーザは、カッタカートリッジ40の摘み板113を摘んで、その外郭ケース90におけるキャップ部92側(刃先4a側)を下向きにし、カートリッジホルダ32に装着する。この装着は、単に、カッタカートリッジ40を上ホルダ51と下ホルダ52に対して上側から順に挿通することにより行われる。詳細には、カッタカートリッジ40は、摘み板113を左右から摘んで後面板114を後側に向けた状態で上ホルダ51に挿通すれば、そのホルダ51の切欠部68にガイド突部97,97がガイドされる所定の向きでセットされる。この場合、カッタカートリッジ40は、ケース本体91が上ホルダ51の内周部で支持され(図15参照)、キャップ部92の円錐台形部110が下ホルダ52の弾性部76a〜76dの第1テーパ74に当接する。
そして、ユーザは、レバー部材80の操作部82を摘んで、レバー部材80を開放位置から固定位置へ切り換えるように揺動させる。このとき、レバー部材80の係合部85a,85bがキャップ部92の上端たる周縁端に係合してキャップ部92を下方へ押圧する。これに伴い、カッタカートリッジ40は、円錐台形部110の下面側が規制部77a,77bに当接して下方への移動が不能に規制されると共に(図14参照)、第1テーパ74に当接した円錐台形部110が弾性部76a〜76dを下方へ弾性変形させた状態で固定される(図15参照)。こうして押圧固定されたカッタカートリッジ40は、カッタ4の中心軸線L2とカートリッジホルダ32の中心軸線L1とが一致する所定位置に位置決めされる。
また、この場合、カートリッジホルダ32において、セットされたカッタカートリッジ40の後面板114に接触子117Cが接触して揺動する一方(図10の2点鎖線参照)、他の接触子117A,117Bは、後面板114の溝115A,115Bに収まるように傾いた姿勢が維持される。これにより、制御回路121は、3つの接触子117A〜117Cの移動の有無を、3つの種類検出センサ119A〜119Cにより検出することで、カッタカートリッジ40の種類を識別する。
ユーザは、カッタカートリッジ40を装着した後、切断装置1のプラテン3上に、対象物Sを保持した保持シート10をセットする。このとき、シート検出センサ126によって、保持シート10が挿入されたことが検出されると、移送機構7により保持シート10をスキャナ部6側へ搬送して、前述した画像読取りの処理が行われ、保持シート10上の対象物Sの位置及び大きさが抽出される。また、ユーザは、各種操作スイッチ9bを操作することによって、外部メモリ124に記憶されている切断データの中から所望する模様の切断データを選択すると共に、切断開始を指示する。
ここで、制御回路121は、抽出した対象物Sの位置及び大きさに基づいて、当該対象物Sにおける前記模様の切断位置を設定する。また、制御回路121は、接触子117A〜117Cの検出信号に基づき、前記切断情報テーブルを照合して、カッタカートリッジ40の種類に応じた前記カッタ圧のデータや速度データを設定する。このため、切断装置1における切断動作にあっては、切断データと速度データに基づきY軸モータ15及びX軸モータ25を駆動させることで、対象物Sの種類に適した切断速度で模様を切断することができる。また、切断時には、カッタ圧のデータに基づき対象物Sに対し適したカッタ圧が作用するため、当該カッタ圧との関係で、対象物Sの保持シート10からのずれを防止し、モータ15,25が脱調しないように制御することができる。また、カッタカートリッジ40は、カートリッジホルダ32においてレバー部材80により押圧固定され且つ弾性部76a〜76dの弾性力によりガタつかないように保持されるため、総じて安定した高精度な切断を行うことができる。
対象物Sの切断が終了し、当該対象物Sとは別の種類の対象物である例えば布を切断する場合、カッタカートリッジ40を別の布用カッタカートリッジに交換する。この場合、ユーザは、レバー部材80を固定位置から開放位置へ切り換え、カッタカートリッジ40の固定状態を開放する。次いで、カッタカートリッジ40の摘み板113を摘んで引き上げることにより、カッタカートリッジ40をカートリッジホルダ32から外す。尚、別の布用カッタカートリッジの装着については、カッタカートリッジ40と同様、カートリッジホルダ32に対して確実且つ簡単に装着することができ、カッタ4の中心軸線L2を所定位置に位置決めすることができる。
以上のようにカッタカートリッジ40は、その外郭ケース90に当接部を有し、カートリッジホルダ32は、当接部に当接する被当接部を有しており、これら当接部と被当接部とのうち少なくとも何れか一方が、カッタ4の基部の中心軸(中心軸線L2)と同心状のテーパ状に形成され、カッタカートリッジ40をカートリッジホルダ32に装着する際に、当接部と被当接部とが当接することにより、カッタ4の中心軸線L2を所定位置に位置決めするように構成されている。
これによれば、カッタカートリッジ40は、その外郭ケース90の当接部とカートリッジホルダ32の被当接部とが当接するテーパ状の部分で、カッタ4の中心軸線L2が当該テーパ状の部分と同心状をなす所定位置に位置決めされる。このため、カッタカートリッジ40の交換等に伴うカッタ4(刃部4c)の中心軸線L2のずれを防止することができ、高精度な切断が可能となる。
これによれば、カッタカートリッジ40は、その外郭ケース90の当接部とカートリッジホルダ32の被当接部とが当接するテーパ状の部分で、カッタ4の中心軸線L2が当該テーパ状の部分と同心状をなす所定位置に位置決めされる。このため、カッタカートリッジ40の交換等に伴うカッタ4(刃部4c)の中心軸線L2のずれを防止することができ、高精度な切断が可能となる。
カッタカートリッジ40の当接部は前記テーパ状に形成され、カートリッジホルダ32の被当接部は、当接部の少なくとも一部と接触するテーパ状に形成されている。これによれば、カッタカートリッジ40の当接部とカートリッジホルダ32の被当接部との双方がテーパ状をなすため、カッタカートリッジ40の取付け精度をより向上させることができる。
前記当接部は、外郭ケース90の前記中心軸線L2方向における刃部4c寄りの部位に形成されている。これによれば、カッタカートリッジ40において、当接部を刃部4cに近接させることができ、その刃部4c寄りの部位でカッタ4をより確実且つ正確に位置決めすることができる。
前記外郭ケース90は、その内部に設けられカッタ4の基部を、中心軸線L2を回動中心として回動可能に且つ中心軸線L2方向に移動不能に支持する支持部111と、刃部4cの周囲を囲うキャップ部92とを備え、当接部は、キャップ部92の全周にわたって形成されている。これによれば、キャップ部92の全周にわたって当接部が形成されているため、カッタカートリッジ40又はキャップ部92の周方向の位置如何に係らず、より高精度のカッタ4の位置決めを行うことができる。また、カッタカートリッジ40について、キャップ部92に当接部を形成し、外郭ケース90の内部でカッタ4の基部を支持した簡単な構成で、正確な位置決めを実現することができる。
キャップ部92は、前記支持部111に対する中心軸線L2方向への位置調整が可能に構成されている。これによれば、カッタカートリッジ40における中心軸線L2方向へのキャップ部92の位置調整により、刃部4cの突出寸法を変更することができ、使い勝手のよいものとすることができる。
一方、カッタカートリッジ40がカートリッジホルダ32に装着されて、レバー部材80によってキャップ部92が押圧固定されているときには、当然ながら、キャップ部92は回転することなく固定された状態にある。よって、切断動作を実行しても、キャップ部92から突出する刃部4cの突出寸法が勝手に変化することはない。
一方、カッタカートリッジ40がカートリッジホルダ32に装着されて、レバー部材80によってキャップ部92が押圧固定されているときには、当然ながら、キャップ部92は回転することなく固定された状態にある。よって、切断動作を実行しても、キャップ部92から突出する刃部4cの突出寸法が勝手に変化することはない。
前記外郭ケース90は、キャップ部92とは反対側の端部に摘み部93を備え、カッタカートリッジ40を、キャップ部92が上向きの姿勢にて平面上に置いたとき、自重によって横向きに倒れるように、摘み部93の先端は円弧状に形成されている。従って、カッタカートリッジ40は、キャップ部92が上向きの姿勢では自立しない。このため、仮にキャップ部92から刃部4cが露出していたとしても、その刃部4cが上向きにはなることはなく、安全性を高めることができる。
前記外郭ケース90は、カッタカートリッジ40の種類を識別可能な識別部を備え、カートリッジホルダ32に装着された際に、キャリッジ19(当該カートリッジホルダ32)に設けられた検出手段が前記識別部を検出することに基づき、カッタカートリッジ40の種類が検出される構成とした。これによれば、切断装置1において、検出手段によりカッタカートリッジ40の種類を識別することができる。従って例えば、カッタカートリッジ40の種類毎に、切断装置1における前記カッタ圧や前記相対移動速度を設定することで、対象物Sに応じた切断を行うことが可能となる。
前記識別部は、摘み部93に設けられた凹凸部であることから、簡単且つ安価な構成で、カッタカートリッジ40の種類を識別することができる。
前記識別部は、摘み部93に設けられた凹凸部であることから、簡単且つ安価な構成で、カッタカートリッジ40の種類を識別することができる。
<その他の実施形態>
図16及び図17は、本発明の第2実施形態及び第3実施形態を示すものであり、既述の部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる点につき説明する。
図16に示す第2実施形態のキャップ部92には、径大部105の上下方向の略中間に位置させて環状凸部131が設けられている。環状凸部131は、径大部105の全周にわたって径方向外側へ張り出しており、キャップ部92の周縁端となる。このカッタカートリッジ40がカートリッジホルダ32に装着された状態で、レバー部材80は、固定位置において係合部85a,85bが環状凸部131に上側から係合して、キャップ部92を下方へ押圧するように構成されている。これら係合部85a,85bと環状凸部131との係合により、カッタカートリッジ40は、円錐台形部110の下面側が規制部77a,77bに当接し、且つ円錐台形部110が弾性部76a〜76dを弾性変形させた状態で固定される。
図16及び図17は、本発明の第2実施形態及び第3実施形態を示すものであり、既述の部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる点につき説明する。
図16に示す第2実施形態のキャップ部92には、径大部105の上下方向の略中間に位置させて環状凸部131が設けられている。環状凸部131は、径大部105の全周にわたって径方向外側へ張り出しており、キャップ部92の周縁端となる。このカッタカートリッジ40がカートリッジホルダ32に装着された状態で、レバー部材80は、固定位置において係合部85a,85bが環状凸部131に上側から係合して、キャップ部92を下方へ押圧するように構成されている。これら係合部85a,85bと環状凸部131との係合により、カッタカートリッジ40は、円錐台形部110の下面側が規制部77a,77bに当接し、且つ円錐台形部110が弾性部76a〜76dを弾性変形させた状態で固定される。
図17に示す第3実施形態のキャップ部92には、径大部105の上部に位置させて環状凹部132が設けられている。環状凹部132は、径大部105の全周にわたって径方向内側へ窪む溝状をなしており、その下端にキャップ部92の上端と平行な周縁端132aを形成する。このカッタカートリッジ40がカートリッジホルダ32に装着された状態で、レバー部材80は、固定位置において係合部85a,85bが環状凹部132に位置し且つ周縁端132aに上側から係合して、キャップ部92を下方へ押圧するように構成されている。これら係合部85a,85bと周縁端132aとの係合により、カッタカートリッジ40は、円錐台形部110の下面側が規制部77a,77bに当接し、且つ円錐台形部110が弾性部76a〜76dを弾性変形させた状態で固定される。従って、第2実施形態及び第3実施形態の構成によっても、第1実施形態と同様の効果を奏する。
尚、本発明は上記しかつ図面に示す実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。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。
前記当接部としての円錐台形部110及び被当接部としての第1テーパ74の如く、当接部及び被当接部の双方を前記のテーパ状に形成してもよいし、当接部及び被当接部のうちの何れか一方を、前記のテーパ状に形成してもよい。例えば、弾性部76a〜76dについて、より大きく撓むように肉厚を小さく設定し、且つ第1テーパ74を省略する。この弾性部でも、カッタカートリッジ40をレバー部材80により押圧固定することに伴い、円錐台形部110に沿って弾性変形させることができ、第1実施形態と同様の効果を奏する。
前記当接部としての円錐台形部110及び被当接部としての第1テーパ74の如く、当接部及び被当接部の双方を前記のテーパ状に形成してもよいし、当接部及び被当接部のうちの何れか一方を、前記のテーパ状に形成してもよい。例えば、弾性部76a〜76dについて、より大きく撓むように肉厚を小さく設定し、且つ第1テーパ74を省略する。この弾性部でも、カッタカートリッジ40をレバー部材80により押圧固定することに伴い、円錐台形部110に沿って弾性変形させることができ、第1実施形態と同様の効果を奏する。
また、カートリッジホルダ32は、上ホルダ51と下ホルダ52を備えた構成に限らず、例えば第1テーパ74を有する1つのホルダで構成する等、適宜変更してもよい。
カッタカートリッジ40におけるキャップ部92や摘み部93等の形状は、上記構成に限定するものではない。例えば、キャップ部92の円錐台形部110に代えて、キャップ部92の周方向に所定間隔でテーパ状の部分を形成してもよい。また、摘み部93の先端側の形状は、上記した円弧状若しくは曲面状に限らず、傾斜状若しくは斜面状に形成してもよい。即ち、カッタカートリッジ40を、キャップ部92が上向きの姿勢にて平面上に置いたとき、自重によって横向きに倒れるように、摘み部93の先端を傾斜状に形成する。これにより、第1実施形態と同様、安全性を高めることができる。
カッタカートリッジ40におけるキャップ部92や摘み部93等の形状は、上記構成に限定するものではない。例えば、キャップ部92の円錐台形部110に代えて、キャップ部92の周方向に所定間隔でテーパ状の部分を形成してもよい。また、摘み部93の先端側の形状は、上記した円弧状若しくは曲面状に限らず、傾斜状若しくは斜面状に形成してもよい。即ち、カッタカートリッジ40を、キャップ部92が上向きの姿勢にて平面上に置いたとき、自重によって横向きに倒れるように、摘み部93の先端を傾斜状に形成する。これにより、第1実施形態と同様、安全性を高めることができる。
S 被切断物
L2 中心軸
1 切断装置
4 カッタ
4b 基部
4c 刃部
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)
19 キャリッジ
32 カートリッジホルダ
40 カッタカートリッジ
74 被当接部
90 外郭ケース
92 キャップ部
93 摘み部
110 当接部
111 支持部
117A〜117C 接触子(検出手段)
119A〜119C 種類検出センサ(検出手段)
L2 中心軸
1 切断装置
4 カッタ
4b 基部
4c 刃部
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)
19 キャリッジ
32 カートリッジホルダ
40 カッタカートリッジ
74 被当接部
90 外郭ケース
92 キャップ部
93 摘み部
110 当接部
111 支持部
117A〜117C 接触子(検出手段)
119A〜119C 種類検出センサ(検出手段)
Claims (9)
- 一方向に延びる基部の先端側に刃部を有するカッタと、少なくとも前記カッタの基部を収容する外郭ケースと、を有するカッタカートリッジを用いて被切断物を切断する切断装置であって、
前記カッタカートリッジが着脱可能に装着されるカートリッジホルダが設けられたキャリッジと、
前記被切断物と前記キャリッジとを相対的に移動させて前記カッタにより切断を行う相対移動手段とを備え、
前記外郭ケースは、当接部を有し、
前記カートリッジホルダは、前記当接部に当接する被当接部を有しており、
前記当接部と前記被当接部とのうち少なくとも何れか一方が、前記カッタの前記基部の中心軸と同心状のテーパ状に形成され、
前記カッタカートリッジを前記カートリッジホルダに装着する際に、前記当接部と前記被当接部とが当接することにより、前記カッタの前記中心軸を所定位置に位置決めするように構成されていることを特徴とする切断装置。 - 前記当接部は前記テーパ状に形成され、
前記被当接部は、前記当接部の少なくとも一部と接触するテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の切断装置。 - 切断装置におけるキャリッジのカートリッジホルダに着脱可能に装着されるカッタカートリッジであって、
一方向に延びる基部の先端側に刃部を有するカッタと、
少なくとも前記カッタの基部を収容する外郭ケースとを備え、
前記外郭ケースは、前記カートリッジホルダの被当接部に当接する当接部であって、前記カッタの基部の中心軸と同心状のテーパ状に形成された当接部を有し、
前記カートリッジホルダに装着する際に、前記当接部が前記被当接部に当接することにより、前記カッタの前記中心軸が所定位置に位置決めされるように構成されていることを特徴とするカッタカートリッジ。 - 前記当接部は、前記外郭ケースの前記中心軸方向における前記刃部寄りの部位に形成されていることを特徴とする請求項3記載のカッタカートリッジ。
- 前記外郭ケースは、
前記外郭ケースの内部に設けられ、前記カッタの基部を、前記中心軸を回動中心として回動可能に且つ前記中心軸方向に移動不能に支持する支持部と、
前記刃部の周囲を囲うキャップ部とを備え、
前記当接部は、前記キャップ部の全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項3または4記載のカッタカートリッジ。 - 前記キャップ部は、前記支持部に対する前記中心軸方向への位置調整が可能に構成されていることを特徴とする請求項5記載のカッタカートリッジ。
- 前記外郭ケースは、前記キャップ部とは反対側の端部に摘み部を備え、
前記カッタカートリッジを、前記キャップ部が上向きの姿勢にて平面上に置いたとき、自重によって横向きに倒れるように、前記摘み部の先端は円弧状または傾斜状に形成されていることを特徴とする請求項5または6記載のカッタカートリッジ。 - 前記被切断物の種類に応じて複数種類の前記カッタカートリッジが用意されており、
前記外郭ケースは、前記カッタカートリッジの種類を識別可能な識別部を備え、
前記カートリッジホルダに装着された際に、前記キャリッジまたは当該カートリッジホルダに設けられた検出手段が前記識別部を検出することに基づき、前記カッタカートリッジの種類が検出されることを特徴とする請求項3から7の何れかに記載のカッタカートリッジ。 - 前記識別部は、前記摘み部に設けられた凹凸部であることを特徴とする請求項8記載のカッタカートリッジ。
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