以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
まず、本実施の形態に係る加工装置としてのカッティングプロッターの構成について説明する。
図1は、本実施の形態に係るカッティングプロッター10の外観斜視図である。
図1に示すように、カッティングプロッター10は、被加工部材としての例えば段ボール、コートボールなどのワーク90が載置されるカットパネル11aを備えている台11と、カットパネル11aに平行な方向である矢印10aで示す方向に移動可能に台11に支持されているYバー12と、カットパネル11aに平行な方向であって矢印10aで示す方向と直交する矢印10bで示す方向に移動可能にYバー12に支持されているヘッド20とを備えている。
台11は、矢印10aで示す方向に延在していてYバー12を矢印10aで示す方向に移動可能に支持するレール11bを、矢印10bで示す方向における両端に備えている。
カットパネル11aは、例えば図示していないブロワ―ユニットによってエアーを吸引するための複数の孔が表面に形成されていて、これらの孔からのエアーの吸引によってワーク90を表面に吸着して固定するようになっていても良い。
Yバー12は、矢印10bで示す方向に延在していてヘッド20を矢印10bで示す方向に移動可能に支持するレール12aを備えている。
図2(a)は、ヘッド20に取り付けられる罫引ローラー50の外観斜視図である。図2(b)は、ヘッド20に取り付けられるレシプロカッター60の外観斜視図である。
図1および図2(a)に示すように、カッティングプロッター10は、ワーク90上に罫線を形成するための罫引加工具としての罫引ローラー50がヘッド20に取り付けられて固定されるようになっている。また、カッティングプロッター10は、ワーク90の少なくとも一部を切るためのカット加工具としての図2(b)に示すレシプロカッター60が罫引ローラー50に代えてヘッド20に取り付けられて固定されるようになっている。
図2(a)に示すように、罫引ローラー50は、ヘッド20(図1参照。)の先端部に嵌め合わされる取付部51aを備えている本体51と、回転軸50aを中心に回転可能に本体51に支持されているローラー52とを備えている。
図2(b)に示すように、レシプロカッター60は、ヘッド20(図1参照。)の先端部に嵌め合わされる取付部61aを備えている本体61と、本体61に固定されている刃62とを備えている。取付部61aの形状および大きさは、取付部51aと同一である。
図3は、ケース21(図1参照。)が取り外された状態でのヘッド20の外観斜視図である。図4は、図3に示す状態よりも多くの部品が取り外された状態でのヘッド20の外観斜視図である。
図3および図4に示すように、ヘッド20は、矢印10b(図1参照。)で示す方向にYバー12(図1参照。)に移動可能に支持されているベース部30と、矢印10a(図1参照。)で示す方向および矢印10bで示す方向の両方に直交する矢印10cで示す方向に移動可能にベース部30に支持されている可動部40とを備えている。
ベース部30は、可動部40の一部が挿入されて矢印10cで示す方向に移動可能に可動部40を支持するガイド部材31と、ガイド部材31に固定されていて可動部40の一部を矢印10cで示す方向に移動可能に支持する筒状部材32と、矢印10cで示す方向に延在してガイド部材31に固定されていて矢印10cで示す方向に移動可能に可動部40を支持する2本のガイドバー33と、ガイド部材31に固定されていてガイド部材31とともにガイドバー33を固定しているバー固定部材34と、バー固定部材34に固定されていてヘッド20に対して罫引ローラー50またはレシプロカッター60(図2(b)参照。)を矢印10cで示す方向に移動させるための加工具移動用モーター35と、加工具移動用モーター35によって発生させられた動力によって可動部40を矢印10cで示す方向に移動させる図示していない移動機構とを備えている。なお、図3においては、2本のガイドバー33のうち1本が可動部40の後ろに隠れている。
可動部40は、ガイドバー33によって移動可能に支持されている可動部材41と、可動部材41に固定されていてヘッド20に対して罫引ローラー50またはレシプロカッター60を矢印10cで示す方向に往復移動させるための加工具往復移動用モーター42と、矢印10cで示す方向に直交する矢印20aで示す方向に延在する回転軸43aを中心として加工具往復移動用モーター42によって回転させられる偏心輪43と、偏心輪43を回転可能に支持しているベアリング44と、ベアリング44を支持している揺動部材45と、矢印20aで示す方向に延在する軸46aを中心として揺動可能に揺動部材45を支持していて揺動部材45の揺動を矢印10cで示す方向における移動に変換する変換部材46と、矢印10cで示す方向に延在する中心軸を中心として矢印20bで示す方向に回転可能に変換部材46に連結されていて罫引ローラー50またはレシプロカッター60が先端部に取り付け可能である加工具取付部材47と、矢印10cで示す方向に移動可能に加工具取付部材47を支持する支持部材48と、支持部材48を可動部材41に固定する2本の固定用バー49とを備えている。
可動部材41は、偏心輪43の回転軸43aを回転可能に支持している。
揺動部材45は、ベアリング44を支持している支持部45aと、変換部材46に揺動可能に支持されている連結部45bと、一端および他端がそれぞれ支持部45aおよび連結部45bに固定されている棒状部材45cとを備えている。
図5(a)は、可動部40の模式図である。図5(b)は、図5(a)に示す状態から偏心輪43の回転軸43aが90度回転させられた状態での可動部40の模式図である。図6(a)は、図5(b)に示す状態から偏心輪43の回転軸43aが90度回転させられた状態での可動部40の模式図である。図6(b)は、図6(a)に示す状態から偏心輪43の回転軸43aが90度回転させられた状態での可動部40の模式図である。
図5および図6に示すように、可動部40は、加工具往復移動用モーター42(図3参照。)によって偏心輪43の回転軸43aが回転させられることによって、ベース部30(図3参照。)のガイド部材31に対して矢印10cで示す方向に加工具取付部材47を往復させることができる。すなわち、ヘッド20(図3参照。)は、加工具往復移動用モーター42が駆動されることによって、加工具取付部材47に取り付けられている罫引ローラー50またはレシプロカッター60(図2(b)参照。)を矢印10cで示す方向に往復させることができる。
図7は、カッティングプロッター10のブロック図である。
図7に示すように、カッティングプロッター10は、台11(図1参照。)に対してYバー12(図1参照。)を矢印10a(図1参照。)で示す方向に移動させるためのYバー移動用モーター71と、Yバー12に対してヘッド20(図1参照。)を矢印10b(図1参照。)で示す方向に移動させるためのヘッド移動用モーター72と、ヘッド20のベース部30(図3参照。)に対して可動部40(図3参照。)全体を矢印10c(図3参照。)で示す方向に移動させることによってヘッド20に対して罫引ローラー50(図3参照。)またはレシプロカッター60(図2(b)参照。)を矢印10cで示す方向に移動させるための加工具移動用モーター35と、可動部40の変換部材46(図4参照。)に対して加工具取付部材47(図4参照。)を矢印20b(図4参照。)で示す方向に回転させることによって罫引ローラー50またはレシプロカッター60を矢印20bで示す方向に回転させるための加工具回転用モーター73と、罫引ローラー50またはレシプロカッター60を矢印10cで示す方向に往復移動させるための加工具往復移動用モーター42と、種々の操作が入力されるボタンなどの入力デバイスである操作部74と、種々の情報を表示するLCD(Liquid Crystal Display)などの表示デバイスである表示部75と、ケーブルまたはネットワークを介して外部の装置と通信を行う通信デバイスである通信部76と、各種のデータを記憶しているEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの記憶デバイスである記憶部77と、カッティングプロッター10全体を制御する制御部78とを備えている。
制御部78は、例えば、CPU(Central Processing Unit)と、プログラムおよび各種のデータを予め記憶しているROM(Read Only Memory)と、CPUの作業領域として用いられるRAM(Random Access Memory)とを備えている。CPUは、ROMまたは記憶部77に記憶されているプログラムを実行するようになっている。
制御部78は、ROMまたは記憶部77に記憶されているプログラムを実行することによって、Yバー移動用モーター71、ヘッド移動用モーター72、加工具移動用モーター35、加工具回転用モーター73および加工具往復移動用モーター42を制御する制御手段78a、および、ワーク90上に罫線を形成する場合にワーク90上に連続して形成する2つの溝同士の重なり量の指示を受け付ける重なり量指示受付手段78bとして機能する。
なお、Yバー移動用モーター71は、台11に対してYバー12を矢印10aで示す方向に移動させることによって、台11のカットパネル11a(図1参照。)に対してヘッド20を矢印10aで示す方向に移動させるものであり、ヘッド20を駆動する駆動部の一部を構成している。
また、ヘッド移動用モーター72は、Yバー12に対してヘッド20を矢印10bで示す方向に移動させることによって、カットパネル11aに対してヘッド20を矢印10bで示す方向に移動させるものであり、ヘッド20を駆動する駆動部の一部を構成している。
また、加工具移動用モーター35は、ヘッド20のベース部30に対して可動部40全体を矢印10cで示す方向に移動させるものであり、ヘッド20を駆動する駆動部の一部を構成している。
また、加工具回転用モーター73は、ヘッド20の可動部40の変換部材46に対して加工具取付部材47を矢印20bで示す方向に回転させるものであり、ヘッド20を駆動する駆動部の一部を構成している。
また、加工具往復移動用モーター42は、ヘッド20のベース部30に対して可動部40の加工具取付部材47を矢印10cで示す方向に往復移動させるものであり、ヘッド20を駆動する駆動部の一部を構成している。
図8は、カッティングプロッター10を制御するコンピューター80のブロック図である。
図8に示すように、コンピューター80は、種々の操作が入力されるマウスやキーボードなどの入力デバイスである操作部81と、種々の情報を表示するLCDなどの表示デバイスである表示部82と、ケーブルまたはネットワークを介してカッティングプロッター10(図7参照。)などの外部の装置と通信を行う通信デバイスである通信部83と、プログラムおよび各種のデータを記憶しているHDD(Hard Disk Drive)などの記憶デバイスである記憶部84と、コンピューター80全体を制御する制御部85とを備えている。コンピューター80は、例えばPC(Personal Computer)などのコンピューターによって構成されている。
記憶部84は、カッティングプロッター10を制御する制御プログラム84aを記憶している。制御プログラム84aは、コンピューター80の製造段階でコンピューター80にインストールされていても良いし、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)などの記憶媒体からコンピューター80に追加でインストールされても良いし、ネットワーク上からコンピューター80に追加でインストールされても良い。
制御部85は、例えば、CPUと、プログラムおよび各種のデータを予め記憶しているROMと、CPUの作業領域として用いられるRAMとを備えている。CPUは、ROMまたは記憶部84に記憶されているプログラムを実行するようになっている。
次に、カッティングプロッター10の動作について説明する。
カッティングプロッター10は、罫引ローラー50がヘッド20に取り付けられて固定されている場合、コンピューター80から罫線の加工データが送信されてくると、コンピューター80から送信されてきた加工データを通信部76を介して受信して、受信した加工データに基づいてワーク90に加工を実行する。
具体的には、カッティングプロッター10の制御部78の制御手段78aは、加工データに基づいてYバー移動用モーター71を制御して台11のカットパネル11aに対してヘッド20を矢印10aで示す方向に移動させることによって、カットパネル11a上のワーク90に対して罫引ローラー50を矢印10aで示す方向に移動させる。また、制御手段78aは、加工データに基づいてヘッド移動用モーター72を制御してカットパネル11aに対してヘッド20を矢印10bで示す方向に移動させることによって、カットパネル11a上のワーク90に対して罫引ローラー50を矢印10bで示す方向に移動させる。また、制御手段78aは、加工データに基づいて加工具回転用モーター73を制御して罫引ローラー50を矢印20bで示す方向に回転させることによって、カットパネル11a上のワーク90に対して罫引ローラー50を矢印20bで示す方向に回転させる。つまり、制御手段78aは、加工データに基づいて、カットパネル11a上のワーク90に対して罫引ローラー50を、矢印10aで示す方向および矢印10bで示す方向に移動させるとともに、矢印20bで示す方向に回転させることによって、矢印10cで示す方向と直交する方向におけるワーク90に対する罫引ローラー50の相対的な位置を変更する。このとき、制御手段78aは、加工データに基づいて加工具往復移動用モーター42を制御して罫引ローラー50を矢印10cで示す方向に往復移動させることによって、ワーク90に対する罫引ローラー50の衝突を発生させて、この衝突による溝をワーク90上に形成する。したがって、ワーク90上には、この溝による罫線が形成される。なお、制御手段78aは、罫引ローラー50の往復移動によってワーク90上に罫線が適切に形成されるように、加工データに基づいて加工具移動用モーター35を制御してヘッド20のベース部30に対して可動部40全体を矢印10cで示す方向に移動させることによって、カットパネル11a上のワーク90に対して罫引ローラー50を矢印10cで示す方向に移動させて、ワーク90に対する罫引ローラー50の矢印10cで示す方向における位置を調整することもできる。
また、カッティングプロッター10は、レシプロカッター60がヘッド20に取り付けられて固定されている場合、コンピューター80からカットの加工データが送信されてくると、コンピューター80から送信されてきた加工データを通信部76を介して受信して、受信した加工データに基づいてワーク90に加工を実行する。
具体的には、制御手段78aは、上述したように加工データに基づいてYバー移動用モーター71、ヘッド移動用モーター72および加工具回転用モーター73を制御して、カットパネル11a上のワーク90に対してレシプロカッター60を、矢印10aで示す方向および矢印10bで示す方向に移動させるとともに、矢印20bで示す方向に回転させることによって、矢印10cで示す方向と直交する方向におけるワーク90に対するレシプロカッター60の相対的な位置を変更する。このとき、制御手段78aは、加工データに基づいて加工具往復移動用モーター42を制御してレシプロカッター60を矢印10cで示す方向に往復移動させることによって、ワーク90に対するレシプロカッター60の摺動を発生させる。したがって、ワーク90上は、レシプロカッター60によって少なくとも一部が切られる。なお、制御手段78aは、レシプロカッター60の往復移動によってワーク90の少なくとも一部が適切に切られるように、加工データに基づいて加工具移動用モーター35を制御してヘッド20のベース部30に対して可動部40全体を矢印10cで示す方向に移動させることによって、カットパネル11a上のワーク90に対してレシプロカッター60を矢印10cで示す方向に移動させて、ワーク90に対するレシプロカッター60の矢印10cで示す方向における位置を調整することもできる。
ここで、ワーク90上に形成される罫線について詳細に説明する。
図9は、ワーク90上の罫線100の平面図である。
図9に示すように、罫線100は、加工具往復移動用モーター42(図4参照。)の回転による矢印10c(図1参照。)で示す方向における罫引ローラー50(図1参照。)の往復移動によってワーク90に対して罫引ローラー50が衝突したことによって形成された溝101が複数集まって形成される。なお、図9において一点鎖線で示す溝101は、ワーク90上に形成される予定の溝を示している。
図10(a)は、ワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が部分的に重なって形成された罫線100の斜視図である。図10(b)は、ワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が重ならずに形成された罫線100の斜視図である。
制御手段78aは、ワーク90上に罫線100を形成する場合に、図9および図10(a)に示すようにワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が部分的に重なるように、矢印10cで示す方向と直交する方向におけるワーク90に対する罫引ローラー50の相対的な位置を変更しても良い。また、制御手段78aは、ワーク90上に罫線100を形成する場合に、図10(b)に示すようにワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が重ならないように、矢印10cで示す方向と直交する方向におけるワーク90に対する罫引ローラー50の相対的な位置を変更しても良い。
また、制御手段78aは、ワーク90上に罫線100を形成する場合に、ワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が部分的に重なるように、矢印10cで示す方向と直交する方向におけるワーク90に対する罫引ローラー50の相対的な位置を変更するとき、ワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士の重なり量102(図9参照。)を変更可能であっても良い。
図11は、重なり量102が指示される画面110の一例を示す図である。
制御部78の重なり量指示受付手段78bは、操作部74に特定の操作が入力されると、図11に示す画面110を表示部75に表示させる。
利用者が操作部74を介して画面110の入力欄111に重なり量102として割合を入力すると、重なり量指示受付手段78bは、入力された割合を受け付けて記憶部77に記憶する。そして、制御手段78aは、ワーク90上に罫線100を形成する場合に、ワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士を、記憶部77に記憶されている割合に対応する重なり量102で重ねる。ここで、割合が50%である場合には、ワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が図12(a)に示すように半分ずつ重なって罫線100が形成される。また、割合が0%である場合には、ワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が図12(b)に示すように全く重ならずに接触して罫線100が形成される。更に、割合が負の値である場合には、ワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が全く重ならずに離隔して罫線100が形成される。例えば、割合が−50%である場合には、ワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が図12(c)に示すように溝101の長さの半分の距離だけ離隔して罫線100が形成される。
以上に説明したように、カッティングプロッター10は、ワーク90に対して罫引ローラー50を衝突させてワーク90上に溝101を形成しながらワーク90に対する罫引ローラー50の相対的な位置を変更することによってワーク90上に溝101による罫線100を形成するので、罫引ローラー50をワーク90に継続的に接触させながらワーク90に対する罫引ローラー50の相対的な位置を変更することによってワーク90上に罫線を形成する従来の構成と比較して、ワーク90上に罫線100を形成する場合にワーク90に対して罫引ローラー50を押し付ける力を小さくすることができる。
カッティングプロッター10は、ワーク90上に罫線100を形成する場合にワーク90に対して罫引ローラー50を押し付ける力を従来より小さくすることができるとき、カッティングプロッター10全体に従来のような高い剛性が必要なくなったり、ワーク90に対して罫引ローラー50を大きい力で押し付けるための特別な構成が必要なくなったりして、カッティングプロッター10全体、特に、Yバー12を従来より小型化することができる。
カッティングプロッター10は、罫引ローラー50をワーク90に継続的に接触させながらワーク90に対する罫引ローラー50の相対的な位置を変更することによってワーク90上に罫線を形成する場合、既に形成されている罫線に罫引ローラー50が嵌ったまま移動することによって罫引ローラー50の移動方向が罫線に影響されるので、例えばヘッド20に対する罫引ローラー50の矢印20bで示す方向における取り付け角度が正しい角度からずれているときなど、罫線が徐々に曲がっていく可能性がある。しかしながら、カッティングプロッター10は、ワーク90上に罫線100を形成する場合にワーク90に対して罫引ローラー50を断続的に離隔させるので、罫引ローラー50をワーク90に継続的に接触させながらワーク90に対する罫引ローラー50の相対的な位置を変更することによってワーク90上に罫線を形成する構成と比較して、ワーク90上に罫線100を高精度に形成することができる。
ワーク90上に罫線100を形成する場合にワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が図10(a)に示すように重なるとき、2つの溝101同士が図10(b)に示すように重ならないときと比較して、ワーク90のうち罫引ローラー50による1回の衝突で押し潰される量が少ないので、ワーク90に対して罫引ローラー50を押し付ける力は、小さくても良い。したがって、カッティングプロッター10は、ワーク90上に罫線100を形成する場合にワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士を図10(a)に示すように重ねるとき、ワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士が図10(b)に示すように重ならない構成と比較して、ワーク90に対して罫引ローラー50を押し付ける力を小さくすることができる。
ワーク90上に罫線100を形成する場合にワーク90上に連続して形成する2つの溝101同士の重なり量102が大きいほど、ワーク90のうち罫引ローラー50による1回の衝突で押し潰される量が少ないので、ワーク90に対して罫引ローラー50を押し付ける力は、小さくても良い。したがって、カッティングプロッター10は、例えば2つの溝101同士の重なり量102がワーク90の硬さに応じた量になるように利用者によって2つの溝101同士の重なり量102が図11に示すように指示されることによって、ワーク90に対して罫引ローラー50を押し付ける力を適切化することができる。
カッティングプロッター10は、罫引ローラー50によってワーク90上に罫線100を形成する場合と、レシプロカッター60によってワーク90の少なくとも一部を切る場合とで同一のヘッド20を兼用することができるので、罫引ローラー50によってワーク90上に罫線100を形成する場合と、レシプロカッター60によってワーク90の少なくとも一部を切る場合とで別々のヘッドを使用する構成と比較して、カッティングプロッター10全体を小型化することができる。
なお、本実施の形態においては、罫線100における複数の溝101のそれぞれの配置を、カッティングプロッター10側で決定するようになっているが、コンピューター80側で決定して加工データに含めるようになっていても良い。コンピューター80は、罫線100における複数の溝101のそれぞれの配置を決定する場合、重なり量102が指示される画面110を表示部82に表示するとともに、操作部81を介して画面110の入力欄111への入力を受け付け、受け付けた重なり量102に応じて罫線100における複数の溝101のそれぞれの配置を決定する。