JP4256226B2 - カッティングプロッタの円切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、シート材あるいは平板材料等の切断を行うカッティングプロッタに関し、さらに詳しくは、円図形を切断する方法に関するものである。

図５はこの種のカッティングプロッタの構成を示す図であり、図において１はカッティングプロッタ本体、２はＹバー、３はキャリッジ、４はカッティング部、５は制御部、６は被切断部材である。Ｙバー２の摺動子２１はプロッタ本体１のレール材に対して摺動するように設けられており、これによりＹバー２はＸ軸方向に移動可能となるよう構成されている。また、プロッタ本体1のＸ軸方向の一端側には駆動モータ２４とこれに係合する歯車機構２３、その他端側に設けられたプーリ２２の間に架渡された伝達ベルト２５が設けられており、この駆動モータ２４を回転駆動させることにより、伝達ベルト２５に取り付けられたＹバー２をＸ軸方向に移動制御する。キャリッジ３の摺動子３１は、Ｙバー２に沿ってＹ軸方向に摺動するよう設けられており、また、Ｙバー２のＹ軸方向一端側に固定された駆動モータ３４とこれに係合する歯車機構３３、および他端側に設けられたプーリ３２の間に架渡された伝達ベルト３５が設けられている。この伝達ベルト３５にＹバー２の摺動子３１が取り付けられており、駆動モータ３４を回転駆動させてキャリッジ３をＹ軸方向に移動制御するよう構成されている。よって、Ｙバー２およびキャリッジ３を制御装置により駆動させることにより、キャリッジ３に設けたカッティング部４をカッティングプロッタ本体１の載置テーブル１０上に載置したシート材６に対して所望の軌跡で２次元方向に移動可能に設けられている。

カッティング部４は、図６に示すとおり、回転可能に支持されるカッター刃４１が回転制御モータ４２によりその刃先方向を制御可能に設けられるとともに、キャリッジ３の上端側に設けられた上下動駆動モータ４４とこれに係合する歯車機構４５、キャリッジ３の下端側に設けられたプーリ４６とこれに架渡された伝達ベルト４３とを有するとともに、この伝達ベルト４３に固定されキャリッジ３に設けられたシャフト４８に摺動するリニアベアリング４７に支持されることにより、キャリッジ３に対して昇降可能となるよう設けられている。
カッティングを行う場合は、上下動駆動モータ４４を駆動制御することにより、カッター刃４１を下降させて被切断部材６に圧接し、キャリッジ３を２次元方向に移動させることによりこれを所望の形状に切断する。また、回転制御モータ４２によりカッター刃４１の刃先方向を常にその移動方向に向けるよう設けられており、これにより厚手の被切断部材であっても良好に切断できるよう設けられている。

この種のカッティングプロッタにおいて、例えばゴム板あるいはアクリル板といった厚みがあり且つ硬度の高い素材からなる被切断部材を円形に切断する場合、素材の切断抵抗が大きいためにカッター刃４１の回転駆動がカッティング部４の２次元方向移動に追従させることができない、すなわち切断すべき軌跡（円)でカッティング部４を移動させることができず、これにより切断軌跡の始点と終点が合致しなくなるといった不具合が生じていた。
この不具合を解決するためには、これら素材の厚みや硬度に左右されない、より大きな回転駆動力を有する回転制御モータ４２を採用する、あるいはカッティング部４の移動速度を遅くしてカッター刃４１の追従をよくするなどが考えられるが、この場合モータ４２自体が大型化することとなり、キャリッジ３を含め装置全体が大型化してしまうとともに、切断処理時間が長くなるといった新たな不具合が生じることとなる。
また、被切断媒体を切断する場合に元の図形データを補正して、この補正データに基づいて切断することにより被切断媒体を図形データの形状に切断する技術は、例えば特許文献１に記載されている。
特公平０７−６７６７９号公報

しかしながら、切断すべき図形データと、これに基づいて切断した結果の誤差は、素材の厚みや硬度のみならず、カッター刃４１の刃出し量や刃先の状態（欠け具合等）などにも影響されるので、予め用意した補正値のみを使用するだけでは、正確に切断軌跡の始点と終点を合致させることが困難であった。

解決しようとする問題点は、被切断材料を円形に切断する際に切断軌跡の始点と終点が合致しない点である。

本発明は、切断すべき円データにより被切断媒体を実際に切断した際に生じるその始点と終点のずれ量を補正量とし、切断すべき円データに基づいて、円の切断終了点が切断開始点よりも円の中心方向に補正量分離れた位置となる螺旋形データを作成して、この螺旋形データに基づいて切断を行うことを最も主要な特徴とする。

本発明は、切断すべき円データにより被切断媒体を実際に切断した際に生じるその始点と終点のずれ量を予め検出してこれを補正量とし、切断すべき円データとこの補正量とを利用して、円の切断終了点が切断開始点に対して円の中心方向に補正量分離れた位置となる螺旋形データを作成し、実際の円切断動作は、この螺旋形データにより行うことにより切断軌跡の始点と終点とを合致させ、これにより高品質の円図形切断を行うことができるという効果を奏する。

以下図面に基づいて、本発明のカッティングプロッタの円切断方法を説明する。
図１は本発明のカッティングプロッタの構成を示す図であり、上述の従来の装置と同等な構成については同一符号をもって示されている。
図において７は、後述する切断すべき円データから螺旋形データを作成するためのプログラム、各種設定値等を格納，保持する記憶部である。

本発明のカッティングプロッタにおいては、先ず切断すべき円データに基づいて実際に被切断媒体を切断し、これによりその始点と終点の円の中心方向のずれ量、すなわち補正量を検出する。
図２は本発明のカッティングプロッタにおける補正量検出を示す図であり、図中Ａで示される円は、コンピュータ等の上位装置より得られる切断すべき円データであり、同じくＢは、この円データに基づいて駆動モータ２４（Ｙバー２），駆動モータ３４（キャリッジ３)および回転制御モータ４２を駆動制御して、カッター刃４１により実際にシート材７を切断した際の軌跡を示し、その切断開始点Ｓと切断終了点Ｅとはシート材７の切断抵抗により合致せず、図に示されるとおり切断終点Ｅは切断すべき円Ａの中心点Ｏの方向に切断始点Ｓに対して円の外側にずれ量Ｄだけ離反している。

本発明のカッティングプロッタにおいて、操作者は上記実際に切断した被切断媒体６より検出したこの補正量Ｄを設定入力部よりカッティングプロッタに入力し、制御部５はこのずれ量Ｄを補正量として記憶部７に格納，保持する。
円図形の切断を行う場合、制御部５はコンピュータ等の上位装置より円切断コマンド、すなわち切断円の中心座標値ならびに切断円の半径Ｒを受信すると、この切断すべき円データと上記記憶部７に格納した補正値Ｄに基づいて螺旋形データＳＰを作成する。
螺旋形データＳＰの作成としては、制御部５は受信した円コマンドにおける切断円の中心座標（Ｘ0，Ｙ0）、同じく半径Ｒ、ならびに記憶部７に予め格納した補正量Ｄを用い、螺旋形データＳＰの始点Ｓsp，終点Ｅspの座標をそれぞれ

Ｓsp ＝ （Ｘ0＋Ｒ，Ｙ0）
Ｅsp ＝ （Ｘ0＋Ｒ−Ｄ，Ｙ0）

とし、螺旋形データＳＰの始点Ｓspから終点Ｅspの間を分割角度θ，分割数Ｋで分割した各座標（Ｘ，Ｙ）を以下の通り算出する。

Ｘ ＝ （Ｒ−Ｄ×360/θ）cos（k×θ）
Ｙ ＝ （Ｒ−Ｄ×360/θ）sin（k×θ）

ここで、Ｋ＝360÷θ，０≦k≦Ｋ，kは始点Ｓspよりθづつ増加するものとする。

これにより、螺旋形データＳＰは図３に示す軌跡となる。
すなわち、螺旋形データＳＰ上の点はkが増加する毎に元の切断すべき円データＡより円の内側に移動し、終点Ｅspにおいては始点Ｓspに対して切断すべき円Ａの中心点Ｏの方向にずれ量Ｄだけ離反するよう、データが作成される。

この算出した螺旋形データＳＰに基づいて、制御部５は駆動モータ２４，駆動モータ３４および回転制御モータ４２を駆動制御して、カッター刃４１によるシート材７の切断を行う。
この場合においても、カッター刃４１は被切断媒体であるシート材７の切断抵抗により、螺旋形データＳＰの軌跡に追従せず、始点Ｓspから終点Ｅspにかけて漸次円の半径方向外側にずれることとなるが、実際に円データを切断した際のずれ量Ｄに基づいて補正することにより、実際の切断結果としての終点Ｅspは、円の半径方向外側にDだけずれることとなり、これにより始点Ｓspと終点Ｅspを合致させることができる。
この円データの切断における始点と終点のずれ量Ｄは、切断円のサイズ，被切断媒体の素材，厚み、あるいはカッター刃の刃突出量など種々のパラメータにより変化するが、本実施例においては、切断すべき円データに基づいて実際に切断を行い、その始点と終点のずれ量Ｄの実測値を補正値として、これに基づいて螺旋形データＳＰを作成するよう構成したので、確実にその始点と終点を合致させることが可能となる。

また、上述の実施例においては、切断すべき円データにより実際に被切断媒体を切断して補正量Ｄを決定するよう構成したが、図４に示すように、切断する素材の種類、その厚み、切断する円データの半径、といった種々のパラメータに応じた補正量Ｄを規定値とし、これをデータテーブルとして記憶部７に予め格納保持しておき、切断作業前に操作者により図示しない設定入力部より切断する素材の種類とその厚みを設定し、上位装置より円形状切断データがあった場合には、制御部５はその切断すべき円データの半径Ｒと設定されている素材の種類およびその厚みに応じた補正値Ｄを記憶部７より読み出し、この補正値Ｄならびに円データに基づいて螺旋形データを作成し、円切断を行うよう構成してもよい。

本発明のカッティングプロッタの構成を示す図である。 本発明のカッティングプロッタにおける補正量検出を示す図である。 本発明のカッティングプロッタにおける螺旋形データを示す図である。 本発明のカッティングプロッタの記憶部の構成を示す図である。（実施例２） この種のカッティングプロッタの構成を示す図である。 この種のカッティングプロッタのカッティング部の構成を示す図である。

符号の説明

１ カッティングプロッタ本体
２ Ｙバー
３ キャリッジ
４ カッティング部
５ 制御部
６ シート材
７ 記憶部

Claims (1)

1. 被切断媒体と切断部材とを相対的に移動させ、被切断媒体を所望の形状に切断するカッティングプロッタにおいて、
   切断すべき円データにより被切断媒体を実際に切断した際に生じるその始点と終点とのずれ量を補正量とし、当該補正量および上記切断すべき円データに基づいて、上記円の終点が始点に対して円の中心方向に補正量分離れた位置となる螺旋形データを作成し、この螺旋形データに基づいて被切断媒体を切断することを特徴とするカッティングプロッタの円切断方法。

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