JP4328199B2

JP4328199B2 - 回転カッタ装置および回転カッタ装置における固定刃の取付角度の調整方法

Info

Publication number: JP4328199B2
Application number: JP2003435018A
Authority: JP
Inventors: 山下経一
Original assignee: Koyo Automatic Machine Co Ltd
Current assignee: Koyo Automatic Machine Co Ltd
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005193304A

Description

本発明はラベリングマシンや印刷機などの適用可能な回転カッタ装置に関し、より詳細にはテープ状シートを正確な長さで連続的に切断する回転カッタ装置および回転カッタ装置における固定刃の取付角度の調整方法に関するものである。

図７にラベリングマシンに配備された回転カッタ装置のモデル図を示す。
従来の回転カッタ装置は、支軸１１を中心に一方向に回転するカッタドラム１０と、カッタドラム１０に対向配置した固定カッタ２０とを具備している。
固定カッタ２０は固定刃２１を突設していて、固定刃２１の刃先とカッタドラム１０の回転刃１２との間の対向距離を手動調整できるようになっている。
カッタドラム１０はその外周面に突設した回転刃１２と、カッタドラム１０を駆動するサーボモータ３０とを具備し、サーボモータ３０はコントロールユニット３１と電気的に接続している。
ロールラベルＬを供給するための一対の回転ローラよりなる供給ローラ３２も駆動源としてサーボモータ３３を具備しいていて、コントロールユニット３１と電気的に接続している。
そして、ロールラベルの移送経路の途中には図示しない光電管が配置してあって、ロールラベルに表示されている切断間隔マークを読み取り、この情報をコントロールユニット３１へ入力する。
コントロールユニット３１はマシンの運転速度に対応してロールラベルＬを所定の長さに切断できるように、カッタドラム１０と供給ローラ３２の各サーボモータ３０，３３の回転を制御するプログラムが組み込まれている。

前記した回転カッタ装置にはつぎのような改善すべき点がある。
（１）回転刃１２や固定刃２１の何れか一方の刃を交換する場合や、刃が摩耗したときは両刃１２，２１の間隔を再調整する必要がある。
両刃１２，２１の調整作業は、刃先を目視しながら固定カッタ２０側をねじ送りして間隔を微調整する操作と、実際にラベルを切断する切断試行を幾度も繰り返し行わなければならず、調整作業に多くの時間と労力を要する。
特に、ラベリングマシンの回転カッタ装置にあっては、極薄のロールラベル用紙を対象として毎分４００〜７００枚もの高速切断を強いられることから、両刃１２，２１の調整精度は、ラベルの切れ味に大きく影響するため、両刃の調整作業は困難を極める。
（２）両刃１２，２１の調整が不正確で、刃先が僅かでも出過ぎていると何れかの刃１２，２１が破損し、また反対に両刃１２，２１間に微小な隙間が生じていると、ラベルの切断面がギザギザになり不良ラベル発生の問題が起きる。
（３）カッタドラム１０と供給ローラ３２の回転をサーボ制御する関係から、回転カッタ装置の運転を中断した後、運転を再開するときカッタドラム１０と供給ローラ３２の回転タイミングが一致するまでの間は、ロールラベルＬの切断をすることができない。
この間は待ち時間となり、回転カッタ装置の稼動効率だけでなくラベリングマシンの稼動効率の点で改善の余地がある。
（４）サーボモータ３０，３３はエンコーダや変速機等の附帯設備や制御プログラムが必要であり、これらの附帯設備を含めると一般の汎用モータと比べて数倍以上の費用が嵩み、回転カッタ装置の高額化の一因になっている。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、刃先の調整作業を簡単、かつ正確に行うことができる、回転カッタ装置および回転カッタ装置における固定刃の取付角度の調整方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、装置の低コスト化が図れる回転カッタ装置および回転カッタ装置における固定刃の取付角度の調整方法を提供することにある。

第一の本発明は、支軸を中心に一方向に回転し、外周に回転刃を有するカッタドラムと、カッタドラムに対向配置した固定カッタとを具備した回転カッタ装置であって、前記固定カッタが、支軸を中心に揺動可能に枢支した揺動体と、揺動体の一側に突設した固定刃と、揺動体の一方向へ向けた揺動を規制する揺動規制手段と、揺動体に前記揺動を規制する方向へ向けて常時付勢力を与える弾力体と、揺動体に揺動力を強制的に与える揺動手段とを具備し、カッタドラムに近い側から、揺動規制手段、揺動体の支軸、弾力体の順序で配列されると共に、弾力体と揺動体との接触部と、揺動規制手段と揺動体との接触部と、揺動体の支軸の枢支部の三点で揺動体を支持し、前記固定刃と回転刃による切断地点を、固定刃の揺動中心と回転刃の回転中心を結ぶ仮想の直線よりラベル供給側に形成するように構成したことを特徴とする、回転カッタ装置を提供するものである。
前記した回転カッタ装置において、揺動規制手段が、揺動体の側面に対向配置した静止部材に螺合した調整ボルトで構成し、調整ボルトを回転操作して揺動体と一体の固定刃の取付角度を調整可能に構成してもよい。
また前記した回転カッタ装置において、カッタドラムの駆動源が汎用モータであってもよい。
前記した何れかの回転カッタ装置において、揺動手段により固定刃と一体の揺動体を揺動させたとき、カッタドラムの回転を継続させるように構成してもよい。

第二の発明は、前記した何れかの回転カッタ装置を使用し、カッタドラムを手動で回転操作して固定刃を通過させた回転刃がこの固定刃に当接しなくなって揺動体が揺動しない位置まで、調整ボルトを回転操作して揺動体の取付角度を調整することを特徴とする、回転カッタ装置における固定刃の取付角度の調整方法を提供するものである。

本発明はつぎの少なくともひとつの特有の効果を奏する。
（１）固定刃と一体の揺動体を三点で支持するように構成したことで、揺動体の枢支部の遊びをなくし、揺動体をガタツキのない状態で支持することができると共に、カッタドラムの手動回転操作と調整ボルトの回転操作の簡単な調整操作で以って、固定刃と回転刃の刃先を正確な切断地点に調整することができる。
（２）揺動体を支持する部材のひとつに弾力体を用いることで、揺動体を一方向に揺動させるようにした。
そのため、カッタドラムの回転を継続したまま、揺動体を強制的に揺動させることで、切断作業を中断でき、また揺動体を基の位置に復帰させるだけで切断が可能となって待ち時間がほとんどなくなり、切断効率が極めてよくなる。
（３）カッタドラムの駆動源に汎用モータを使用できるので、従来のサーボモータやこれを制御するためのプログラムが不要となって、回転カッタ装置の低コスト化が図れる。
（４）調整ボルトなどの揺動規制手段と、ばね材などの弾力体とを組み合わることで揺動体の枢支部のガタツキを完全になくして、固定刃の揺動中心を正確に得ることができる。
そのため、刃が摩耗した場合、刃の交換をせずに、揺動体を揺動させるだけの操作で、刃先の摩耗分を補うことができるので、回転カッタ装置の耐久寿命が格段に向上する。

以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（１）回転カッタ装置の概要
図１に回転カッタ装置のモデル図を示す。
同図の右方には一対のローラで構成する供給ローラ４０が位置すると共に、供給ローラ４０の前方にロールラベルを誘導するガイド板４１が位置し、ガイド板４１の左方に回転カッタ装置が位置する。
供給ローラ４０の駆動源にはサーボモータを使用せず、歯車機構で十分に対応することが可能である。

回転カッタ装置は、支軸１１を中心に一方向に回転するカッタドラム１０と、カッタドラム１０に対向させて設置した固定カッタ５０とにより構成することは従来と同様であるが、本発明はカッタドラム１０および供給ローラ４０の駆動源としてサーボモータを用いないことと、固定カッタ５０を揺動式に構成した点が従来装置と異なる。以降に各部について説明する。

（２）カッタドラム
カッタドラム１０がその外周面に回転刃１２を突設している。
本発明ではカッタドラム１０の駆動源として高価なサーボモータやサーボ制御用プログラムを使用せずに、安価な汎用モータ６０を使用する。
カッタドラム１０の駆動源として汎用モータ６０を使用できるのは、固定カッタ５０を揺動させてカッタドラム１０を回転させたまま、回転カッタ装置の運転を中断し得るように構成したためである。

（３）固定カッタ
固定カッタ５０は支軸５１を中心に揺動可能に枢支した揺動体５２と、揺動体５２の一側に突設した固定刃５３と、揺動体５２の時計回り方向へ向けた揺動を規制する揺動規制手段と、揺動体５２に時計回り方向へ向けて常時付勢力を与える弾力体と、揺動体５２に揺動力を強制的に与える揺動手段とを具備している。

［揺動体］
図２に揺動手段を除いた固定カッタ５０の一例を示す。
全体形状が略コ字形を呈するフレーム５４の上下板には、同一鉛直線上に軸受５５，５５が設けてあり、揺動体５２の上下に突設した支軸５１，５１が軸受５５，５５に貫入して回転可能に枢支されている。
軸受５５を用いずに、フレーム５４に揺動体５２の支軸５１，５１を直接枢支してもよい。
また、固定刃５３を設けた揺動体５２の側面は平面でもよいが、固定刃５３を隔てて供給ローラ４０側の側面を斜めに面取りして形成しておくと、ロールラベルの先端を刃先に円滑に案内できるといった利点がある。

［揺動規制手段］
揺動体５２の側面と対向したフレーム５４の一側面であって、支軸５１に対して固定刃５３に近い側には、揺動規制手段である調整ボルト５６が貫通して取り付けてある。
調整ボルト５６はその先端を揺動体５２の側面に当接させることで揺動体５２の時計回り方向の揺動を一定に規制するストッパ部材として機能するだけではなく、調整ボルト５６の突出量を調整することで、揺動体５２の取付角度、すなわち固定刃５３の取付角度を調整する部材としても機能する。

［弾力体］
調整ボルト５６を設けたフレーム５４の同一の側面と揺動体５２の間には、弾力体であるばね材５７が収縮状態で介装されている。
ばね材５７は揺動体５２の枢支部のガタツキを吸収する機能と、揺動体５２をガタツキのない状態で支持する機能と、固定刃５３と回転刃１２の刃先を調整するために揺動体５２の揺動を許容する機能を併有する弾性部材で、揺動体５２の側面を調整ボルト５６に当接させる方向に常時ばね力が作用するように、支軸５１を間に挟んで固定刃５３の反対側に配設する。
すなわち、カッタドラム１０に近い側から、調整ボル５６、揺動体５２の支軸部、ばね材５７の順序の配列となる。

前記した揺動規制手段は図示した形態に限定されるものではなく、揺動規制手段はボルト以外の突出量を調整可能な公知の手段を適用できる。
また弾力体もコイルばね以外に各種の弾性部材を適用してもよく、また弾力体は縮設する形態だけでなく上記した付勢方向に引張力が発生するように張設する場合もある。

［揺動手段］
図１に示すように揺動体５２の固定刃３２と反対側にはリンク部材５８が延びていて、リンク部材５８の端部が揺動手段５９と連結している。
揺動手段５９は固定刃５２と一体の揺動体５２を強制的に揺動させてロールラベルの切断を中断させるためのもので、例えば通電により変位するソレノイド、各種の流体シリンダ、ねじ送り機構などを適用することができるが、構造が簡単で動作速度の速いエアシリンダが好適である。

揺動手段５９の作動は手動制御でもよいが、ラベリングマシンの運転停止、または運転の中断を電気的信号として感知したときに、この感知信号と連動して制御する自動制御であってもよい。この自動制御は特別複雑なプログラムは必要とせず、極めて簡単に制御することができる。

（４）作用
つぎに回転カッタ装置の作動について説明する。

［固定刃の支持構造］
本発明に係る回転カッタ装置は、図３に示すように固定刃５３を有する揺動体５２を三点で支持し得るように構成したものである。
ばね材５７と揺動体５２との接触部をＰ_１、調整ボルト５６と揺動体５２との接触部をＰ_２、揺動体５２の支軸５１の枢支部をＰ_３としたとき、これらの三点で支持することで、固定刃５３と一体の揺動体５２をガタツキのない状態で枢支するようにしたものである。

支軸５１を単に軸受で支持しただけでは、軸受に遊びがあるため、支軸５１の揺動中心をまったく変位させないで枢支することは極めて困難である。
本発明のようにばね材５７と調整ボルト５６を組み合わせて使用することで、軸受の遊びに影響されずに揺動体５２を一定位置に静止させることが可能となる。
支軸５１を間に挟んでその前後に調整ボルト５６とばね材５７を配置した構成を採用することで、ばね材５７と揺動体５２との接触部Ｐ_１が力点となり、調整ボルト５６と揺動体５２との接触部Ｐ_２は支点となって、揺動体５２の支軸５１の枢支部Ｐ_３を一方向に偏倚するため、枢支部Ｐ_３の遊びは実質的になくなる。
したがって、揺動体５２の揺動中心は、軸受のガタツキの大小に拘らず変位しない。

［固定刃の取付角度の調整］
調整ボルト５６の正逆転操作と、カッタドラム１０の逆転操作によって、固定カッタ５０を構成する固定刃５３とカッタドラム１０の回転刃１２の刃先の微調整を行う。具体的な刃先の調整方法を以降に説明する。

図３に示すように、カッタドラム１０を手動でゆっくりと逆回転操作し、回転刃１２が固定刃５３位置の下流側から上流側（図の右方）へ向けて通過するとき、揺動体５２が揺動するか否かを注視する。
回転刃５３が固定刃１２に当接し、揺動体５２がばね材５７を収縮させて支軸５１の枢支部を中心に反時計回り方向に揺動すれば、固定刃１２の刃先が所定の切断地点Ｐ_４より回転刃１２側へ入り込んでいることになる。
揺動体５２の揺動量に応じて調整ボルト５６を回転操作して、揺動体５２の取付角度を微調整する。
そして、回転刃５３を通過させたとき揺動体５２の揺動が確認されなくなれば、その地点が、固定刃５３の刃先が所定の切断地点Ｐ_４に一致したことになる。
このように、カッタドラム１０をゆっくりと回転操作して揺動体５２の揺動の有無を確認するだけの作業で以って、固定刃５３の取付角度を簡単かつ正確に調整することができる。さらに固定刃５３の刃先を所定の切断地点Ｐ_４に一致させる調整作業にゲージ類は一切不要である。

［切断時］
図１において、カッタドラム１０は汎用モータ６０の駆動を受けて反時計回りに回転している。この状態で供給ローラ４０によるロールラベルの連続供給を開始すると、ロールラベルはガイド板４１を経て回転カッタ装置へ向けて移送され、カッタドラム１０と固定カッタ５０の間を通過する。
カッタドラム１０の回転刃１２が固定カッタ５０の固定刃５３を通過する瞬間、ロールラベルを所定の長さ寸法に切断する。
尚、ラベルの切断時において、揺動体５２に時計回りの回転力が作用するが、この力は揺動体５２の側面に当接した調整ボルト５６が支持するので、揺動体５２は揺動せずに静止したままの状態を保つ。

また前述したように揺動体５２の揺動中心である枢支部がガタつかず、両刃１２，５３の所定の切断地点Ｐ_４が変位しないので、効率よくラベルの切断を行えると共に、きれいな切断面に切断することができる。

［切断の中断］
ロールラベルの交換時などにおいては、回転カッタ装置による切断を一時的に中断する必要がある。
切断を中断するときは、ロールラベルの供給を停止すると同時に、固定カッタ５０を強制的に揺動させる。このときカッタドラム１０の回転は継続させておく。
図４はこの中断時の回転カッタ装置を示すもので、固定カッタ５０の揺動手段５９が伸張方向に作動すると、リング部材５８を介して固定刃５３と一体の揺動体５２が、ばね材５７を圧縮変形しながら、支軸５１を中心に反時計回り方向に揺動する。この揺動角θは５度〜９度程度で十分である。
揺動体５２の揺動に伴い固定刃５３と回転刃１２との間に隙間を生じるため、カッタドラム１０が回転していても切断が不能となる。

［切断再開］
従来のサーボモータを使用した回転カッタ装置にあっては、運転再開までに待ち時間が長くかった。
これに対して本発明では、中断中もカッタドラム１０の回転が継続しているため、揺動手段５９の伸張を解除して揺動体５２を元の位置に復帰させるだけで、ラベルの切断を瞬時に再開することができる。
すなわち、揺動手段５９の伸張を解除すると、ばね材５７の蓄積されたばね力により押されて揺動体５２が支軸５１を中心に時計回りに方向に揺動し、揺動体５２の側面が調整ボルト５６に当接して揺動が規制される。
その結果、揺動体５２は図３に示すようにふたつの接触部Ｐ_１、Ｐ_２と枢支部Ｐ_３の三点でガタツキのない状態で再び支持され、固定刃５３は所定の切断地点Ｐ_４に復帰する。
切断作業を再開する場合、揺動体５２は自動的に元の位置に復帰するので、固定刃５３の取付角度の再調整作業は不要である。

［刃の摩耗時］
固定刃５３や回転刃１２はラベルの切断により摩耗する。
本発明では刃５３，１２が摩耗した場合、調整ボルト５６を後退方向へ僅かに回転操作することで、新たに切断地点Ｐ_４を設けることができる。
そのため、回転カッタ装置の耐久寿命が格段向上する。

図５を基に新たな切断地点Ｐ_４を形成できる理由について説明する。
同図において、Ｐ_５は固定刃５３の揺動中心を示し、Ｐ_６は回転刃１２の回転中心を示す。
揺動体５３は揺動式であるが、既述したように固定刃５３の揺動中心は変位しない。また回転刃１２の回転中心も変位しない。
したがって、最初の切断地点Ｐ_４１を両刃５３，１２の中心を結ぶ直線よりラベル供給側（図の上方）に設定しておけば、刃の摩耗に応じて固定刃５３を揺動中心Ｐ_５に揺動させることで新たに切断地点Ｐ_４２，Ｐ_４ｎ形成することができる。
この新たな切断地点Ｐ_４ｅの形成位置の限界は、両刃５３，１２の中心を結ぶ直線上に達するまで形成することが可能である。
このように固定刃５３を揺動可能に構成しても、その揺動中心が変位することがしないので、正確な切断地点を確保できる。

また固定刃５３の揺動半径と調整ボルト５６のピッチは既知であるから、調整ボルト５６の回転角度に応じた固定刃５３の揺動角度を計算により予め割り出しておけば、刃の摩耗量に応じて調整ボルト５６を必要角度だけ回転操作することで新たな切断地点を形成することができる。

（５）その他の実施形態
図６に固定カッタ５０の固定刃５３の鉛直度の調整を可能に構成した他の実施の形態を示す。
揺動体５２の一側面には、固定刃５３を収容可能な溝幅の収容溝５２ａを形成していると共に、揺動体５２の背面に多段的に設けた複数のボルト孔５２ｂの孔底と収容溝５２ａとの間を連絡孔５２ｃが連通している。
連絡孔５２ｃには固定刃５３の背面を押圧する棒体５２ｄを収容し、ボルト孔５２ｂに螺合した締付ボルト５２ｅを回転操作することで棒体５２ｄを介して固定刃５３の鉛直度の微調整を調整し得るようにしたものである。
また収容溝５２ａの側方には、複数の固定用ビス５２ｆが設けてあって、突出量の調整を終えた固定刃５３を、収容溝５２ａの側面に押し付けて固定できるようになっている。

また以上は、ロールラベルを切断する場合について説明したが、回転刃１２または固定刃６３の何れか一方の刃先を間欠的に形成して、ミシン目を入れるようにしてもよい。

発明に係る回転カッタ装置の概念図固定カッタの分解組立図固定刃のゼロ度の調整方法の説明図回転カッタ装置の固定刃を揺動させたときの説明図固定刃と回転刃の切断地点を複数形成できる原理の説明図固定刃の突出量調整構造の説明図本発明が前提とする回転カッタ装置の説明図

符号の説明

１０・・・カッタドラム
１１・・・回転刃
４０・・・供給ローラ
４１・・・ガイド板
５０・・・固定カッタ
５１・・・支軸
５２・・・揺動体
５３・・・固定刃
５４・・・フレーム
５５・・・軸受
５６・・・調整ボルト（揺動規制手段）
５７・・・ばね材（弾力体）
５８・・・リンク部材
５９・・・揺動手段
６０・・・汎用モータ

Claims

支軸を中心に一方向に回転し、外周に回転刃を有するカッタドラムと、カッタドラムに対向配置した固定カッタとを具備した回転カッタ装置であって、
前記固定カッタが、支軸を中心に揺動可能に枢支した揺動体と、
揺動体の一側に突設した固定刃と、
揺動体の一方向へ向けた揺動を規制する揺動規制手段と、
揺動体に前記揺動を規制する方向へ向けて常時付勢力を与える弾力体と、
揺動体に揺動力を強制的に与える揺動手段とを具備し、
カッタドラムに近い側から、揺動規制手段、揺動体の支軸、弾力体の順序で配列されると共に、弾力体と揺動体との接触部と、揺動規制手段と揺動体との接触部と、揺動体の支軸の枢支部の三点で揺動体を支持し、
前記固定刃と回転刃による切断地点を、固定刃の揺動中心と回転刃の回転中心を結ぶ仮想の直線よりラベル供給側に形成するように構成したことを特徴とする、
回転カッタ装置。
請求項１において、揺動規制手段が、揺動体の側面に対向配置した静止部材に螺合した調整ボルトで構成し、調整ボルトを回転操作して揺動体と一体の固定刃の取付角度を調整可能に構成したことを特徴とする、回転カッタ装置。
請求項１または請求項２において、カッタドラムの駆動源が汎用モータであることを特徴とする、回転カッタ装置。
請求項１乃至請求項３の何れかにおいて、揺動手段により固定刃と一体の揺動体を強制的に揺動させたとき、カッタドラムの回転を継続させるように構成したことを特徴とする、回転カッタ装置。
請求項２乃至請求項４の何れかに記載の回転カッタ装置を使用し、
カッタドラムを手動で回転操作して固定刃を通過させた回転刃がこの固定刃に当接しなくなって揺動体が揺動しない位置まで、調整ボルトを回転操作して揺動体の取付角度を調整することを特徴とする、
回転カッタ装置における固定刃の取付角度の調整方法。