JPS63283889A - シ−トカッティング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、板紙、ボール紙、プラスチックシート等を裁
断するシートカッティング装置に関する。

［従来技術］ 紙箱、段ボール箱等の見本を作成するためにボール紙、
段ボール等のシートをカッティング装置にセラｉ〜して
展開された形状に切りＩｈき、組み立てることが行われ
ている。通常、このシートカッティング装置は、平台状
のデープルとこのデープル上をＸＹ方向に移動し、シー
トをカットするカッティングヘッドとを備え、デープル
上に載置されたシートを別途作成されたカッディングデ
ータ１こ塁づさカッ１〜する荀１成となっている。

ここで、カットでべきラインは自由曲線を含めて全て、
円弧と直線で表現され、そしてまた上記のシートカッテ
ィング装置においては、全ての円弧は線分の集まりとし
てカッディングされる。

直線のカッ１〜において、ある線分を切り終えて次の線
分を切るためにカッター刃を回転させ方向を変えるとき
にカッター刃が受ける力によって刃が破損するのを防ぐ
ために臨界回転角度Ｏｃｒが設定されている。即ら、回
転角度θが臨界回転角度θｃｒより大ぎくなった場合、
カッター刃を上界させて向きを変えてから降下させ再び
カットし始めるように構成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来、この臨界回転角度Ｏｃｒは経験的に５゜〜３０°
程度に固定的に設定されている。しかしながら、このＪ
：うに設定された臨界回転角度θＣｒは、布地、厚さＱ
、　３ｒＴ１ｍ程度の板紙のカッティングにＪ３いては
右動であるが、段ボール等の厚さに種々の変化を有する
もののカットについては不適当である。段ポールの紙厚
には、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７．５ｍｍ、９ｍｍと
いうように厚さのバリエーションが存在し、ぞの厚さに
より、刃にかかる力が大きく変わる。従って、臨界回転
角度を固定的にきめておくと厚手のシートカッディング
によって刃が損傷するケースが生じる。これに対処する
ために、専用の刃を交換する方法も考えられるが、作業
性が悪く、実用性に乏しい。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり
、カットすべきシートを載置するテーブルと、カッター
刃を有し、デープル上をＸＹ方向に移動するカッティン
グヘッドとを具備し、カッティングデータに基づき前記
ヘッドを駆動してシートをカッ１〜するシートカッティ
ング装置において、シートの厚さを入力する手段と、シ
ートの厚さから臨界回転角度を線用する手段と、臨界回
転角度を超えた回転角度のときカッター刃を上背さＵて
カッター刃を回転さＶ、再びカッター刃を降下さけてカ
ッディングを行う手段とを具備することを特徴とするシ
ートカッティング装置である。

［作用］ 上記の如くの本発明によれば、カッター刃を直線の角部
で回転させる際、カットすべきシートの厚さに応じてカ
ッター刃を上昇さＵるかそのままで回転させるかを最適
にコントロールでき、回転時のカッター刃のＪＤ！傷を
最小限に押さえることができる。

［実施例］ 以下に、本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に説明
する。

第１図及び第２図は本発明にがかるカッティング装置の
平面図及び側−面図である。

１はカットすべきシートを載置するテーブルであり、そ
の表面にはゴムシート２が配置されており、後述するカ
ッター刃が接触しても損傷することのないよう４，１．
％成されている。ゴムシート２には一定間隔（例えばｌ
Ｑｃｍ）で位置あわせ用の格子状の基準線１４が形成さ
れており、また載置されたシートを吸る固定できるよう
にするための小孔（図示°Ｕず）が設【プられている。

テーブル１の一つの対向する側縁にはＹ軸シール１１．
１１がｎＡ　ｊｌＴＬされており、このＹ軸シール１１
．１１に一木のＸ軸シール１２が架設されている。Ｘ：
ＩＩＩ！ｌレール１２にはカッティングヘッド３が取り
付けられている。Ｘ軸シールはＹ軸モータによりＹＩＮ
ｌレール上を移動可能であり、ヘッド３がＸＩｒ１１モ
ータの駆動により、Ｘ軸に沿って移動可能であることか
ら、結果的にヘッド３はデープル上をＸＹ方向に移動可
能となっている。また、１３は動作の開始及び終了など
の指示、シートの厚さ等の数値入力などを行う操作キー
である。

カッティングヘッド３にはカッター刃４、描画ペン５、
および折り曲げラインに形を付ける筋押し刃６が取り付
【ノられており、各々選択的に動作可能となっている。

第３図にカッティングヘッドのカッター刃の回転および
昇降機構の説明図を示す。カッター刃４は取付軸４１に
取り付【ノられ、この取（＝Ｊ軸４１はカッターホルダ
ー４２に固定される。カッターホルダー４２はホルダー
受け４３内で上下動自在であり、スプリング４４で上方
へ付勢されている。

３２はソレノイドであり、通電されるとカッターホルダ
ー４２を押し下げ、カッター刃４をカッディング可能な
位置にスプリング４４に抗して降下させる。また、カッ
ターホルダー４２には歯車４５が取り付けられ、他の歯
車を介してカッター刃回転用モータ４７、回転位置検出
用エンコーダ４６に連結されている。

次に、本発明にかかるカッティング装置のデータ処理回
路を第４図に暴づぎ説明する。第４図は処理回路のブロ
ックダイヤグラムであり、ＲＯＭ２３に格納されたプロ
グラムに基づきＣＰＵ２２にてデータの演鋒処理がなさ
れ、動作の制御が行われる。ＲＡＭ２４は演樟処理のた
めのデータを記憶するだめのものであり、これらのＣＰ
ＬＩ２２、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２＝１は前記した操作キ
ー１３とともにパスライン２１に接続されている。また
、前ｊホしたＸ軸モータ２５、Ｙ軸モータ２６はモータ
ドライバ２７を介してパスライン２１に接続され、カッ
ティングヘッドの位置を知るためにＸ軸モータＹ　’Ｔ
ｌｌモータと同軸に取りイ」けられたＸ軸エンコーダ２
８、Ｙ軸エンコーダ２９からのパルス信号がカウンター
３０．３１に入力され、このカウンターからの信号が座
標情報としてパスライン２１に入力される。ざらに、ソ
レノイド３２およびモータ４７はインターフェース３３
を介してパスライン２１に接続されている。また、回転
位置検出用エンコーダ４６も力１クンター４８を介して
パスライン２１に接続されている。

次に、上記のごとくの構成の装置を用い、カッティング
を行う場合について説明する。

第５図は、ＲＯＭ２３内に格納されている臨界回転角度
θｃｒを求めるプログラムのフローチャートである。こ
のフローチャー１−に沿って説明すれば、まず操作キー
を利用してこれからカットするシートの厚さｔを入力す
る。入力された厚さｔはＲＡＭ２４の所定のエリアに格
納される。この厚さｔに基づき、そのシートに応じた臨
界回転角度Ｏｃｒを求める。

臨界回転角度θｃｒの算出方法についてのべれば、通常
カッティングのために用いるカッター刃は、第６図に見
られるようにその先端６０がカッティング方向に対して
垂直な方向から見た場合、（イ）の如く樹形をしており
、刃の進行方向から見た場合、（ロ）の如く偏平な形状
をしている。

このような形状を持つカッター刃によってシートをカッ
トしていく場合、第７図に示すようにカットする方向を
変えるときに刃にかかる力を考える。

第７図において、点７０，７１はカッター刃６０がカッ
トすべぎ紙の最上部で接する点を表し、直線７２は向ぎ
変更前にカットしたライン、直線８２は向き変更後にカ
ットするラインを示す。刃の向ぎを変えるとさ、点Ｔを
中心に時計回りもしくは半時計回りのいずれかに刃が回
転しなければならないが、効率を考えて回転角の小さい
方向に刃を回転させるのが一般的である。ぞれゆえ、第
７図の例では０〈９０°であるので回転角は（π−θ）
ではなくθを選ぶことになる。よって、第８図に示され
るように、向き変更後点７０は点８０へ、点７１は点８
１へ移動し、再び直線８２をカットしていく。

さて、このようにして刃を回転する際、カッター刃６０
には紙によってカッター刃の回転を妨げようとする力が
動く。第９図は、カッター刃６０が第７図、第８図に従
い方向を変換する時に紙をおしのける体積を表したモデ
ル図である。直線Ｔ−９０は、刃の回転軸を表し、点９
０は刃が紙の底部と接する点を示す。このとぎ、刃が回
転によって紙をおしのける部分は立体Ｔ−７０−８０−
９０と立体Ｔ−７１−８１−９０である。この場合、紙
はカッター刃６０から受ける剪断力によって引き裂かれ
るわけであるが、この力は紙厚さが大占プれば当然剪断
部分が大きくなるので剪断力も大きくなる。また、刃が
紙に及ぼした仕事は紙が刃に及ぼした仕事に等しい。

第１０図はカッター刃を上部から見たもので、点Ｔは回
転軸が、ＥＯ，Ｅｌはカッター刃が紙の最上部で接する
点を示す。このとぎ、刃が時π１回りに回転すれば点Ｅ
Ｏ，Ｅ１に矢印ＦＯ，Ｆｌの方向に剪断応力が働くこと
になる。また、第１１図はカッター刃６０を水平に見た
ものであるが、剪断応力は線分ＥＯ−９０，Ｅ１−９０
に沿って動く。Ｄｏ、ＤＩに剪断応力の分布を表し、Ｐ
という等分布応力がかかつているものとする。

第９図のような動作をする場合、最・し大きな仕事がな
されるのはＥＯ−Ｔ−Ｅｌの部分であり、ぞの点に於（
プる仕事母は ＰＸ（円弧７０−８０の長さ）十ＰＸ（円弧７１−８１
の長さ）＝２ＰＸ（円弧７０−８０の長さ）となる。

従って、回転角度をθ、紙厚さを゛しとすれば紙がＥＯ
−Ｔ−２１の部分に及ぼした仕事はＷ＝２ＸＰＸ　（θ
／３６０’　） ×２πｘｔｃｏｓα となる。定数部をに＝２ＸＰＸ　（２π／３６０’　）
ｘｃｏｓαにまとめると Ｗ＝Ｋ・０・ｔ となる。このときＫは紙の材質特性、及びカッター刃の
形状で決定される比例定数となる。

さて、ここで、ＥＯ−Ｔ−Ｅｌの部分が刃こぼれし始め
る仕事けを終局仕事Ｗｕ装置１ノば、刃こぼれを防ぐに
はＷ＜Ｗｕでな【プればならない。ここで、実際の作業
に当てはめて考えてみると、紙厚ｔは予め解っているの
でθを制御することによって刃の損傷を防ぐことができ
る。従って、前記より、 θ＜Ｗｕ／に−ｔ の条件を満たせば、刃を降下さＵたまま通常にカットし
ても問題はない。この場合、θｕ＝ＷｔＪ／に−ｔで表
される角度θＵは終局仕事に対応する角度である。ここ
で安全率ｎ　（ｎ＞　１．０＞を考え、臨界回転角度θ
ｃｒ−θｔＪ／ｎとしてＯ〈Ｏｃｒの条件の下で通常の
降下のままのカットを行い、θがＯｃｒをこえたらカッ
ター刃を上昇させてカッ］〜を行うようにすれば良い。

このようにして求められた臨界回転角度ＯＣｒをＲＡＭ
２４の所定のエリアに格納する。

しかる１焚、カッディングデータに基づくカットをデー
プル上に載置されたシートに対して施す。

これをＲＯＭ２３内に格納されているプログラムの７０
−チｔ・−トである第１２図に沿って説明すれば、まず
、カッティングデータを順次読みだし、ヘッドを駆動し
てカットを開始する。一つの線分のカットが終了し、次
の線分との角部に達したならば、角部の角度θと臨界回
転角度θｃｒとを比較する。この結果、回転角度がＯｃ
ｒより大さい場合にはソレノイドのＯＦＦにしてカッタ
ー刃を上昇させ、モータ４７を駆動して所定の角度だけ
回転ざＶた後再びカッター刃を降卜せしめて次の線分の
カットを続行する。一方、回転角度がＯｃｒより小さい
場合はカッティング状態のままカッター刃を回転し、次
の線分のカッティングを続行する。

このように、直線と直線との角部において上記の如くの
判断を繰返し、シートのカッティングを行う。

［発明の効果］ 以上にのべたごとくの本発明によれば、シートの厚さに
応じてカッター刃を上昇させてその向きを変える臨界回
転角度を設定するようにしたので、カッター刃の回転時
におＣプる損傷を大巾に減少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシートカッ°アイング装置の平面図、第２図は
同じく側面図、第３図はカッター刃の昇降及び回転機構
の説明図、第４図は処理回路のブロックダイヤグラム、
第５図は処理のフローチャート、第６図はカッター刃の
形状の説明図、第７図、第８図はカッター刃の進路変更
の際の回転を示す説明図、第９図はカッター刃が回転し
たときの体積を表したモデル図、第１０図はカッター刃
を上から見た状態の説明図、第１１図はカッター刃に働
く応力を示す説明図、第１２図はカッティング処理のフ
ローチャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カットすべきシートを載置するテーブルと、カッター刃
   を有し、テーブル上をＸＹ方向に移動するカッティング
   ヘッドとを具備し、カッティングデータに基づき前記ヘ
   ッドを駆動してシートをカットするシートカッティング
   装置において、シートの厚さを入力する手段と、シート
   の厚さから臨界回転角度を算出する手段と、臨界回転角
   度を超えた回転角度のときカッター刃を上昇させて回転
   させ、再びカッター刃を降下させてカッティングを続行
   する手段とを具備することを特徴とするシートカッティ
   ング装置。