WO2004096506A1

WO2004096506A1 - 加振式紙断裁装置

Info

Publication number: WO2004096506A1
Application number: PCT/JP2004/004945
Authority: WO
Inventors: Kazuo Nishimura; Toshiyuki Majima
Original assignee: Daido Kogyo Co. Ltd.
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2004-11-11
Also published as: JPWO2004096506A1; EP1619003B1; EP1619003A1; JP4533313B2; EP1619003A4; US20060081106A1

Description

明細書加振式紙断裁装置技術分野

本発明は重ね合せた複数枚の紙を切断する加振式紙断裁装置に関するものである。背景技術

積み重ねた複数枚の紙を切断するための断裁装置にも色々あるが、一般的には大掛かりで大きな装置である。例えば 1 0 0 0枚以上重ねた紙を位置ズレしないように紙押えを降下してクランプし、傾斜した刃先を有するカッター刃を上方から降下することによって切断するものがある。積み重ねた複数枚の紙を一気に切断するため、大きな力を要し、そのため、紙押え及びカッター刃は油圧駆動方式と成っていて、数トンの力を発揮して紙を切断している。勿論、油圧駆動方式ではなくてモータを利用した断裁装置もあるが、一般には交流電源で数百〜数千 W のモータが用いられている。

更に、カッター刃を上方から降下させるため、紙押えとカッター刃とが、双方共に上方に位置するために装置の嵩が大きなものとなっている。

又、従来の断裁装置では、カッター刃の傾斜した刃先が、重ね合せた紙の片側からもう一方の片側まで到達することによって一気に切断するため、重ね合せる紙の枚数が多くても少なくても同じストロークとなるために、枚数が少ない紙を切断する場合にはカッター刃の動きに無駄が生じ、その分だけ切断作業の能率が低下する。

又、傾斜した刃先を有するカッター刃によって、重ね合せた紙の片側から切り始めてもう一方の片側へ向かって切断するため、切断時に紙屑がカールされ、切リ落とされた紙屑が多大な量となるため、これを除去しなくてはならない。すなわち、風を送ったり、ブラシで強制的に除去する方法が採られている。このような、紙屑除去の補助的な機能を備えることで断裁装置全体が大型化してしまう。さらに、傾斜した刃先を有するカッター刃によって紙を切断する場合、傾斜した刃先が、重ね合せた紙の片側からもう一方の片側に到達するまで、切断された複数枚の紙屑が落下せずに、刃先面と擦れ合って静電気が発生し、刃先には紙屑の切断片が付着してしまうため、刃先をブラシで擦って強制的に除去する等の処理が必要となる。

又、カッター刃を上方から降下して紙を切断するため、小さな紙屑はテーブル上に残ってしまい、自然落下することができないために、刃先面と擦れ合って静電気の発生や、刃先への付着の原因となるため、これも、風を送ったり、ブラシで擦って強制的に除去する方法によって除去しなくてはならない。

ところで一般的に刃物で被切断材を切断する場合、その刃物の切断性能を表現するのに「切れ味」という言葉で表現されることが多い。この切れ味は、切断時に刃物に加わる力の大小 (切削抵抗)、その切断面に切断筋等が付いて損傷が付いているか否かの切断面の良否、刃物の耐久性などによって判断される。

切断抵抗の要因として、幾何学的要因 (刃物の形状)、力学的要因 (切断の方法など)、材料学的要因 (刃物の材質など)の 3つがある。

力学的要因は、切断抵抗 F aを 2つの要素抵抗で表現すると、

F a = F b + F c となる。

F b ：被切断材の変形■破壊抵抗、

F c ：被切断材と刃物間の摩擦抵抗

また、多数枚を重ねた被切断材 (シート束、積層紙、金属箔、薄金属板層)を切断する断裁装置の切断抵抗は、刃物による被切断材の変形量である圧縮弾性の変動や、摩擦力の変動により、不規則に変動することが認められている。このような断裁装置を駆動モータなどで駆動するには、その駆動モータなどの駆動力は、最大切断抵抗に基づいて設定すると共に、断裁装置自体の剛性も最大切断抵抗に基づいて設定する必要がある。

従って、従来の紙断裁装置はサイズ並びに重量が大きく、そのために事務機の付属装置として内蔵することはできない。

このように、従来の紙断裁装置には上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、非常にコンパク卜化すると共に消費電力の小さい小型モータで駆動することができ、又切断時間の短縮と省力化による効率化を図った加振式紙断裁装置を提供することを目的とする。発明の開示

本発明に係る紙断裁装置は、複数枚の紙を重ね合せて載置するためのテーブルと、該テ一ブルの紙載置面に平行な刃先を上端に有するとともにテーブルの下側に配置したカッター刃と、上方から下方に向かって紙を押える上下動自在の紙押えと、該紙押えを垂直方向に上下摺動自在に挟持する垂直ガイドと、該紙押えを駆動するための第 1モータと、該第 1モータによって回転する第 1スクリユーと、該第 1スクリューに螺合した第 1ナツ卜と、該第 1ナツトと該紙押えとを連結するリンクと、斜め方向に延びたガイド溝をそれぞれ有し、該ガイド溝内を摺動自在にカッター刃を挟持する一対のガイドと、該カッター刃からカッター刃の面に対して垂直に突出して該ガイド溝に係合するスライダーと、該スライダーに対してガイド溝に沿った方向の低周波振動を与える機構とを備え、該カッター刃がガィド溝に沿った方向の低周波振動を伴って上下動可能に構成した。

かかる構成により、該カッター刃は低周波振動を伴って斜め上方へ上昇して紙押えにて押えられた最下層の紙から順次 1枚ずつ切断することができる。また、第 1モータが回転することによって第 1スクリューが回転して第 1スクリューに螺合した第 1ナットが移動し、リンクが作動することによって紙押えが上下動する。上記スライダーは、第 2モータによって回転する第 2スクリユーに螺合した第 2ナツ卜と一体に結合した移動駒に形成された縦溝に係合■連結して構成し得る c 上記低周波振動を与える機構は、第 2スクリューの回転を変速するためのギア機構から構成し得る。また、この第 2スクリューの回転を変速するためのギア機構は、対を成す偏心ギアを含むことで構成してもよい。かかる回転の変速によつてカッター刃の上昇速度が変化して一種の低周波数の振動を与えることができる _c 上記偏心ギアの角速度の変化 0；₂ 0^、速度の変化 V、及び芯間距離 a， + a ₂を以下の式で表わされるようにするのがカッター刃の寿命を長くし、安定した切断を得る上で好ましい。

角速度の変化 ζ ^Ζω, - ( 1 + ε ) / (1 -ε) 〜（1— ε) / ( 1 + ε ) 速度変化： V = 27T f r(1 ±2 S/ r)

芯間距離： _{a i} + a₂=2 r ~2 r +(5²/ r

ここで、 ε = 2 S/(a + a ₂)= 3/ r

δ ：偏心ギアの偏心量 f ：偏心ギアの回転数

a，：偏心ギア 23 aの半径、 a ₂：偏心ギア 23 bの半径振動は数十へルツ（1 0〜99 H z) の低周波数が好ましく、発振手段は電気式でなく上述のような機械式振動手段を採用している。

また、上記カッター刃に面接触した状態でカッター刃の上下動に伴って上下動するカッター台を更に具備し、紙押えの両側には第 1ストッパー片を取り付け、カッター台の両側上端には第 2ストッパー片を取着し、カッター刃が上昇して所定の位置に達すると第 1および第 2ストツバ一片が互いに当接するようにすることで、カツタ一刃に無理な加重を掛けることなくより安定した切断が可能となる。さらに、上記第 1および第 2ストッパー片の一方側のストッパー片をそれぞれネジ機構とすることによって、両ストッパー片が当接する際のカッター刃の先端位置を調整可能とすることができる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の第 1実施例に係る紙断裁装置の正面図、

第 2(a)図は、第 1図の 2(a)— 2(a)断面図、

第 2(b)図は、第 1図の 2(b)— 2(b)断面図、

第 2(c)図は、第 1図の 2(c)— 2(G)断面図、

第 3図は、カッター刃を昇降動するためのスクリューを駆動する偏心ギア機構の説明図、

第 4図は、本発明の第 2実施例に係る紙断裁装置の正面図、

第 5図は、同上の紙断裁装置の側面図、

第 6図は、第 4図における 6— 6断面図、

第 7図は、紙押えとカッター刃及び紙との配置関係を示す説明図、

第 8図は、ストッパー片とカッター刃とカッター台との配置関係を側面から拡大して示す説明図、

第 9図は、同上のストッパー片の要部を正面から示す拡大図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第 1図は本発明の第 1実施例に係る紙靳裁装置を示す正面図であり、同図の符号 1は重ね合せた複数枚の紙 1を示し、符号 2は該紙 1が位置ズレしないように押える紙押え、符号 3は該紙 1を切断するためのカッター刃を夫々表わしている。重ね合された紙 1は平坦なテーブル 4の上に載置され、紙押え 2は上方から降下して紙 1が切断される際にズレないように紙押え 2にて強固にクランプされる。紙押え 2は角型断面の棒体であって紙の全幅にわたって当接し、該紙押え 2は中立軸に対して等距離に設けているリンク 5 a、 5 bにて連結されている。該リンク 5 a、 5 bは、第 1スクリュー 7に嵌っているスリーブ 32 a、 32 bに上側リンク軸 9 a、 9 bを介して連結している。両スリーブ 32 a、 32 bは連結具 2 4で連結されて、常に一定の間隔が保たれるように保持され、そして連結具 2 4の中央部に形成した凹部に嵌っている第 1ナツト 8は第 1スクリユー 7と螺合している。そこで、第 1スクリユー 7が回転することによって、第 1ナット 8 は第 1スクリユー 7に沿って移動し、その結果、連結具 2 4及ぴ該連結具 2 4と連結している両スリーブ 3 2 a、 3 2 bが一定間隔を保って移動することでリンク 5 a、 5 b…の傾きは変化する。

第 1図において、スリーブ 3 2 a、 3 2 bが右側へ移動する場合は、紙押え 2 は降下して紙 1を押圧する。紙押え 2の両サイドは垂直ガイド 3 1によってガイドされているために、左右方向へ移動することはなく、スリーブ 3 2 a、 3 2 b の移動に伴って紙押え 2は上下動する。第 1スクリュー 7は第 1モータ 1 0によつて回転駆動され、間には複数の上部ギア 1 1 a、 1 1 b…が介在することで回転速度を落として第 1スクリュー 7をゆつくリ回転することができる。

例えば D C 2 4 Vの電源で 2 5 W相当の第 1モータ 1 0を使用しても積み重ねた紙 1を強力にクランプすることができる。また、スリーブ 3 2 a、 3 2 b又は連結具 2 4の位置を検出することによってリンク 5 a、 5 b…の傾き 0が分かり、その結果、紙押え 2にて押えられている積み重ねた紙 1の厚さを知ることができる。

—方、カッター刃 3は上記紙押え 2の下側に装着され、両ガイド 1 3 a、 1 3 bの間に嵌ってスライドすることができる。しかも、カッター刃 3のスライド方向は斜め上下方向であって、ガイド 1 3 a、 1 3 bには 2本のガイド溝 1 4 a、 1 bが所定の距離をおいて夫々形成され、しかもガイド溝 1 4 a、 1 4 bは斜め方向に傾斜している。

カッター刃 3の両面には内側スライダー 1 5 a、 1 5 bがそれぞれ水平に突出し、これら内側スライダー 1 5 a、 1 5 bはガイド溝 1 4 a、 1 4 bに遊嵌している。そして内側スライダー 1 5 a、 1 5 bがガイド溝 1 4 a、 1 4 bに沿って移動するに伴って、カッター刃 3は斜め方向へスライドすることができる。ここで、カッター刃 3を担持する内側スライダー 1 5 a、 1 5 bが、互いに平行を成して形成しているガイド溝 1 4 a、 1 4 bに嵌った状態で移動するために、カツタ一刃 3は常に水平に保たれている。傾斜したガイド溝 1 4 a、 1 4 bの左端に内側スライダー 1 5 a、 1 5 bがあるときカッター刃 3は降下しているが、内側スライダー 1 5 a、 1 5 bがスライドして右方向へ移動することで該カッター刃 3は上昇する。

そし "tカッター刃 3の下側には第 2スクリユー 1 6が水平に取り付けられ、該第 2スクリユー 1 6は第 2モータ 1 7によって複数の下部ギア 1 8 a、 1 8 1^" を介して回転駆動され、第 2スクリユー 1 6に螺合している第 2ナツ卜 1 9は該第 2スクリュー 1 6の回転と共に移動することができる。第 2ナツ卜 1 9からは移動駒 2 0が立ち上がり、上記内側スライダー 1 5 aと係合している。すなわち, 移動駒 2 0には縦溝 2 5が形成され、縦溝 2 5に外側スライダー 3 0 aが係合している。

移動駒 2 0に設けている軸ピン 2 2を介して内側スライダー 1 5 aと連結し、移動駒 2 0は第 2スクリュー 1 6と平行に設けているガイド棒 2 1に沿って移動することができる。第 2スクリユー 1 6は第 2モータ 1 7にて回転し、該第 2スクリュー 1 6の回転に伴って第 2ナツ卜 1 9は移動し、第 2ナツ卜 1 9を取着している移動駒 2 0はガイド棒 2 1に沿って移動する。そして、移動駒 2 0はガイド棒 2 1に沿って水平移動するが、軸ピン 2 2は縦溝に沿って上下動すると共に内側スライダー 1 5 aをガイド溝 1 4 aに沿ってスライドさせ、その結果、カツタ一刃 3が昇降動する。

従って、カッター刃 3はガイド溝 1 4 a、 1 4 bに沿って斜め方向へ押上げられ、紙押え 2によってクランプされている紙 1を下側から 1枚づっ切断することができる。紙 1の切断屑は 1枚づっ切断されることで刃先面と擦れ合い続けることなく落下し、そのために紙屑が刃先に付着することはない。ここで、紙 1を切断する際に、上記力ッタ一刃 3が上昇すると同時に水平方向へも移動することによってクランプされている紙 1が位置ズレしないように、リンク 5 a、 5 bによリ強力にクランプされている。

ところで、カツタ一刃の切れ味は該カッタ一刃と紙の切断抵抗が小さい程良好である。切断にはカッター刃が刃先稜と直角方向に押し込まれる「押し切り」と、カッター刃が刃先稜と平行な移動を伴いながら押し込まれる「引き切り」とがある。本発明は後者の「引き切り j を重視した方法を採用しているが、ここでカツター刃の先端角（楔角） r、刃先稜に直角な方向に押し込まれる速度（押し込み速度） Vと、カッター刃が刃先稜と平行な移動をする速度（水平速度) Vにより、見かけのカッター刃先端角（有効楔角））5は次の式で表わされる。

t a n ^ =V/(V² + v ² )^1/2 » t a n

この式から分かるように、切断抵抗は紙質とカッター刃の見掛けの先端角（有効楔角） ^により変化し、紙質に応じた最適楔角が存在する。本発明の紙断裁装置は上記の式を考慮し、事務機等に装備されることによる実用上の寸法、切断時間等の制約条件に基づいて、最適な押し込み速度 V及び水平速度 Vを制御するガイド溝と該ガイド溝に嵌るスライダーを具備している。

ところで、本発明の紙断裁装置では上記力ッター刃を上昇することでクランプされている紙を切断することができるが、この際に切断力を軽減すると共に消費電力を小さくするために低周波の振動をカッター刃 3に与える構造と成っている。その手段は色々あるが、本発明では製作コス卜の削減と作動の安定を図るために機械式発振機構を採用する。第² (b)図に第 1図の 2(b)— 2(b)断面図を示しているように、第 2モータ 1 7から第 2スクリユー 1 6を回転させるギア機構において、偏心ギア 23 a、 23 bを組み合せている。

偏心ギア 23 a、 23 bは第 2スクリユー 1 6の回転速度を変化させ、その結果、移動駒 20は一定速度で移動せず、ガイド溝 1 4 a、 1 4 bをスライドする内側スライダー 1 5 a、 1 5 bの移動速度に変化を与える。従って、カッター刃 3には振動が与えられた動きとなり、切断力及び消費エネルギーは低下する。該実施例では 2個の偏心ギア 23 a、 23 bを用い、第 2モータ 1 7の定速回転を変速回転として第 2スクリュー 1 6へ伝達することができる。

ここで、第 3図に示すように偏心ギア 23 a、 23 bを円形ギアとする場合は、偏心ギア 23 a、 23 bの角速度の変化 ^Ζω" 速度の変化 V、及び芯間距離 a， + a ₂は次の式で表わされる。

角速度の変化： ω₂Ζω， = (1 +ε) / (1 -ε) ~ (1 -ε) / (1 +ε) 速度変化： V = 27T f r(1 ±2 <5/ r)

芯間距離： _{a i} + a₂ = 2 r ~2 r +S²Z r

ここで、 ε = 2 <5/(a， + a ₂)= 5/ r

δ ：偏心ギアの偏心量 f ：偏心ギアの回転数

a，：偏心ギア 23 aの半径、 a ₂：偏心ギア 23 bの半径そこで、上記偏心ギア 23 a、 23 bの芯間距離（a， + a ₂)は基準芯間距離 2 rより <5²Zrだけ大きくする必要がある。ただし、円形ギアでなく楕円ギアを使用する場合は、芯間距離の変化を考慮することなく使用できる。そして、該偏心ギア 23 a、 23 bに基づく速度変化 Vにより、上記第 2スクリユー 1 6の回転速度が変化し、ひいては力ッター刃 3の上昇速度が変化して一種の低周波数の振動を与えることができる。

ところで、カッター刃はその移動停止位置がリミットスィッチにて検知されて、紙の切残りが発生しないように制御されている。し力、し、該リミットスィッチによる電気的制御方法は作動誤差が避けられず、又リミツトスイッチの取り付け誤差、及び取り付け部品の製作誤差などの影響を受けることになリ、切断すべき最後の 1枚が切り残されたり、逆に紙押えの受木面にカッター刃が必要以上に深く食い込んでしまう。

その結果、カッター刃の寿命は短くなリ、安定した切断を困難にしている。そして、電気制御が故障した際には、カッター刃が受木に食い込んで非常停止するが、断裁装置は損傷して大きなダメージを受ける危険性がある。そこで、以下のように、本発明の第 2実施例の断裁装置はカッター刃の位置決め機構を備えている。

第 4図〜第 6図は本発明の第 2実施例に係る紙断裁装置を示し、第 4図は正面図、第 5図は側面図、第 6図は第 4図の 6— 6断面図を表している。図中の符号 1は重ね合せた複数枚の紙 1を示し、符号 2は該紙 1が位置ズレしないように押える紙押え、符号 3は該紙 1を切断するためのカッター刃を夫々表わしている。重ね合された紙 1は平坦なテーブル 4の上に載置され、紙押え 2は上方から降下し、紙 1が切断される際にズレないように該紙押え 2にて強固にクランプされる。紙押え 2はコ型断面の棒体であって紙の全幅にわたって当り、該紙押え 2は中立軸に対して等距離に設けているリンク 5 a、 5 bにて連結されている。該リンク 5 a、 5 bは第 1スクリュー 7 a、 7 bに螺合している第 1ナット 8 a、 8 b に上側リンク軸 9 a、 9 bを介して連結している。両第 1スクリユー 7 a、 7 b は駆動軸 3 4の両端部に設けられ、駆動軸 3 4が回転することによって、第 1スクリュ一 7 a、 7 bに螺合している第 1ナット 8 a、 8 bの間隔は増減する。その結果、紙押え 2と下側リンク軸 6 a、 6 b、上側リンク軸 9 a、 9 bを介して連結しているリンク 5 a、 5 b…の傾きは変化する。

第 4図において、第 1ナット 8 a、 8 bの間隔が縮小するに伴い、紙押え 2は降下して積層されている紙 1を押圧する。そして、紙押え 2は垂直ガイド 3 1によってガイドされているために、左右方向へ移動することはなく、駆動軸 3 4の回転に伴う第 1ナット 8 a、 8 bの移動によって紙押え 2は上下動する。該駆動軸 3 4は第 1モータ 1 0によって回転駆動され、間には複数の上部ギア 1 1 a、 1 1 b…が介在することで回転速度を落として駆動軸 3 4をゆっくり回転することができる。そして、リンク 5 a、 5 bが起立することで紙押え 2が降下する際、リンク 5 a、 5 bによって紙を押える力は、リンクの傾きが大きい後期の力に比ベてリンクの傾きの小さい初期の力が弱いが、紙押え 2にはコイルバネ 2 6、 2 6 ■ 'にて下方へ押し下げるパネ力を付勢することによって、初期から後期にかけて紙押え力は略均等とされている。

この第 2実施例においても、第 1実施例と同様に、ギア機構とリンク機構を組合せた紙押えであるために、例えば D C 2 4 Vの電源で 2 5 W相当の第 1モータ 1 0を使用しても紙 1を強力にクランプすることができる。そして第 1ナット 8 a、 8 bの位置を検出することによって、リンク 5 a、 5 b…の傾き 0が分かり, その結果、紙押え 2にて押えられている紙 1の厚さを知ることができるために、カッター刃 3の移動量を無駄なく制御することが可能と成る。

第 7図は紙 1、紙押え 2、カッター刃 3の関係を図案化したもので、

A：紙が入る最大間隔、 a ：紙押えの移動距離、 b ：力ッター刃の移動距離、を表している。 .

そこで、紙押え 2が距離 aだけ降下して一定の力で紙 1を押えると、第 1モータ 1 0には所定の負荷が作用し、この負荷を検出して該第 1モータ 1 0は瞬時に停止する。

次にカッター刃 3が上昇して紙 1を切断して第 1ストッパー片 1 2 a、 1 2 b , 第 2ストッパー片 3 3 a、 3 3 bが互いに当接する。そして紙 1が切断された後は紙押え 2は上昇し、カッター刃 3は降下する。

この場合、紙 1の枚数が少なくて連続して何度も切断する場合には、紙押え 2 は距離 aだけ戻らず、紙 1の取替えに必要な距離だけ戻り、更に時間を短くするように制御することができる。

一方、カッター刃 3はカッター台 2 7に面接された状態で上記紙押え 2の下側に装着され、両ガイド 1 3 a、 1 3 bの間に挟持された状態でスライドさせることができる。しかも、カッター刃 3のスライド方向は斜め上下方向であって、ガイド 1 3 a、 1 3 bには 2本のガイド溝 1 4 a、 1 4 bが所定の距離をおいて夫々形成され、しかもガイド溝 1 4 a、 1 4 bは斜め方向に延在している。

第 6図に示すように、カッター刃 3及びカッター台 2 7には軸ピン 2 2が貫通し、両側へ突出した軸ピン 2 2には内側スライダー 1 5 a、 1 5 bが取り付けられ、更に軸ピン 2 2の先端には外側スライダー 3 0 aが取り付けられている。そして上記内側スライダー 1 5 a、 1 5 bはガイド溝 1 4 a、 1 4 bに嵌リ、外側スライダー 3 0 aは移動駒 2 0に設けている縦溝 2 5に嵌っている。

ところで、カッター刃 3には丸穴が設けられて軸ピン 2 2は該丸穴を貫通し、上記内側スライダー 1 5 a、 1 5 bがガイド溝 1 4 a、 1 4 bに沿って移動するにつれて、カッター刃 3は斜め方向へスライドすることができる。ただし、カツター刃 3は平行を成して形成している両ガイド溝 1 4 a、 1 4 bに内側スライダ - 1 5 a . 1 5 bが嵌って移動することで常に水平に保たれて移動することができる。傾斜したガイド溝 1 4 a、 1 4 bの左端に内側スライダー 1 5 a、 1 5 b があるときカッター刃 3は降下しているが、内側スライダー 1 5 a、 1 5 bがスライドして右方向へ移動することで該カッタ一刃 3は上昇する。

そしてカッター刃 3の下側には第 2スクリュー 1 6が水平に取り付けられ、該第 2スクリュー 1 6は第 2モータ 1 7によって複数の下部ギア 1 8 a、 1 8 … を介して回転駆動され、第 2スクリユー 1 6に螺合している第 2ナツ卜 1 9は該第 2スクリュー 1 6の回転と共に移動することができる。第 2ナット 1 9からは移動駒 2 0が立ち上がり、上記内側スライダー 1 5 aと連結している。すなわち、移動駒 2 0には縦溝 2 5が形成されて、該縦溝 2 5には外側スライダー 3 0 aが係合し、角型をした外側スライダー 3 0 aと内側スライダー 1 5 aは軸ピン 2 2 にて連結し、しかもガイド溝 1 4 aと縦溝 2 5の向きに規制されるように各スライダー 1 5 a、 3 0 aは回転可能と成っている。

移動駒 2 0は第 2スクリュー 1 6と平行に設けているガイド棒 2 1に沿って移動することができる。すなわち、第 2スクリュー 1 6は第 2モータ 1 7にて回転し、該第 2スクリユー 1 6の回転に伴って第 2ナツト 1 9は移動し、第 2ナット 1 9を取着している移動駒 2 0はガイド棒 2 1に沿って移動する。そして、移動駒 2 0はガイド棒 2 1に沿って水平移動するが、軸ピン 2 2は外側スライダー 3 0 aと共に縦溝 2 5に沿って上下動すると共に、内側スライダー 1 5 aをガイド溝 1 4 aに沿ってスライドさせ、その結果、カッター刃 3は斜め方向に昇降動する。

従って、カッター刃 3はガイド溝 1 4 a、 1 4 bに沿って斜め方向へ押上げられ、紙押え 2によってクランプされている紙 1を下側から "I枚づっ切断することができる。紙 1の切断屑は 1 づっ切断されることで刃先面と擦れ合い続けることなく落下し、そのために紙屑が刃先に付着することはない。ここで、紙 1を切断するには上記カッター刃 3が上昇すると同時に水平方向へも移動するために、クランプされている紙 1が位置ズレしないようにリンク 5 a、 5 bを介して紙押え 2により強力にクランプされている。

ところで、カツタ一刃の切れ味は該カッター刃と紙の切断抵抗が小さい程良好である。切断にはカッター刃が刃先稜と直角方向に押し込まれる「押し切り」と、カッター刃が刃先稜と平行な移動を伴いながら押し込まれる「引き切り」とがある。本発明は後者の「引き切り」を重視した方法を採用しているが、ここでカツター刃の先端角 (楔角） r、刃先稜に直角な方向に押し込まれる速度 (押し込み速度） Vと、カッター刃が刃先稜と平行な移動をする速度 (水平速度） Vにより、見かけの力ッター刃先端角 (有効楔角）は次の式で表わされる。

t a η β = ν /(ν ^ζ + ν ² ) ^{1 / 2}■ t a η

この式から分かるように、切断抵抗は紙質とカッター刃の見掛けの先端角 (有効楔角）により変化し、紙質に応じた最適楔角^が存在する。本発明の紙断裁装置は上記の式を考慮し、事務機等に装備されることによる実用上の寸法、切断時間等の制約条件に基づいて、最適な押し込み速度 V及び水平速度 Vを制御するガイド溝と該ガイド溝に嵌るスライダーを具備している。

本発明の紙断裁装置では上記力ッタ一刃を上昇することでクランプされている紙を切断することができるが、カッター刃 3の刃先が紙押え 2まで届かないことで紙 1の切残しが発生しないように、又逆にカッター刃 3が紙押え 2の受木面に食い込み過ぎないようにストッパーが備わっている。紙押え 2の両側には第 1ストッパー片 1 2 a、 1 2 bが取り付けられ、該第 1 ストッパー片 1 2 a、 1 2 bはネジ機構と成っているためにその先端位置は調整可能である。カッター刃 3が面接しているカッター台 2 7には第 2ストッパー片 3 3 a、 3 3 bが取着されていて、カッター刃 3が上昇し、所定の位置に達した時、第 2ストッパー片 3 3 a、 3 3 bが、紙押え 2に取着されている第 1ストツパ一片 1 2 a、 1 2 bに当接することによって、該カッター刃 3の上昇が阻止される。カッター刃 3は斜め方向へ上昇するが、カッター台 2 7は垂直方向に上昇して第 2ストッパー片 3 3 a、 3 3 bは第 1ストッパー片 1 2 a、 1 2 bに当接することができる。

カッター刃 3が上昇して一方の第 2ストッパー片 3 3 a、 3 3 bが他方の第 1 ストッパー片 1 2 a、 1 2 bに当接することで、該カッター刃 3を上昇するための第 2モータ 1 7には規定以上の負荷が作用する。この負荷が規定値以上に達したところで第 2モータ 1 7の回転が停止するように制御され、紙 1の切残しを発生することなく、又カッター刃 3の刃先が紙押えの受木面に食い込み過ぎることなく停止できる。

カッター刃 3は斜め方向に上昇するが、この際、内側スライダー 1 5 a、 1 5 bが両ガイド溝 1 4 a、 1 4 bに遊嵌して移動するために該カッター刃 3は常に平行移動する。そして理論上では力ッター刃 3の刃先全長は紙押え 2に同時に接することになるが、ガイド溝 1 4 a、 1 4 bに遊嵌する内側スライダー 1 5 a、 1 5 bとのクリアランスの影響や内側スライダー 1 5 a、 1 5 bの取り付け精度などの寸法誤差の影響にて、カッター刃 3の刃先全長が紙押え 2に同時に接することはない。

本発明はストッパーを取り付けて、第 2ストッパー片 3 3 a、 3 3 bが第 1ストッパー片 1 2 a、 1 2 bに当接する際には、ごく僅かに傾いているカッター刃 3の刃先を水平に正すことができる。従って、紙押え 2の受木面にカッター刃 3 の片側刃先を食い込ますことなく全ての紙 1を切断することができる。勿論、受木面に平行と成るように第 1ストッパー片 1 2 a、 1 2 bのネジを調整しなくてはならない。

第 8図および第 9図にストッパーの拡大図を示しているように、第 1ストツパ一片 1 2 a、 1 2 bは紙押え 2の取着台 2 8に螺合して取り付けられ、先端の突出長さを調整したところでロックナツト 2 9にて弛まないようにロックされる。下側のカッター台 2 7に取着されている第 2ストッパー片 3 3 a、 3 3 bはプロック体にて構成されている。そして、カッター刃 3が上昇することで、第 1ストッパ一片 1 2 a、 1 2 bに第 2ストッパー片 3 3 a、 3 3 bが当接して該カツタ —刃 3の上死点が定まる。そこで、第 1ストッパー片 1 2 a、 1 2 bおよび第 2 ストッパー片 3 3 a、 3 3 bとしては、互いに当接にて変形及び摩耗し難い材質が用いられる。

以上述べたように、本発明の紙断裁装置は、スクリューに螺合するナットと紙押えをリンクで連結した紙押え機構、そしてカッター刃はガイドに取り付け、ガィドには斜めに傾斜したガイド溝を形成すると共にカッター刃から突出したスライダ一を嵌め、このスライダーはスクリユーに螺合したナットと結合した移動駒に係合すると共に、カッター刃には低周波数の振動を付与したものであり、次のような効果を得ることができる。

(1 ) 紙押えの押え機構はスクリユーとリンクの組み合せからなるいわゆる倍力機構を構成しているために、小型のモータによって積層した紙を強力にクランプすることができ、クランプした紙のズレを防止できる。一方、カッター刃の上下動にもスクリューにナツトを螺合した倍力機構を採用して、下方から紙を 1枚づつ切断するようにしたので、小さな原動力で足り、小型のモータによって切断することが可能となる。

(2) 本発明では低周波数振動をカッター刃に付与するので、カッター刃に作用する切断抵抗が小さくなつて切れ味を良くすることができる。従って、振動を与えないで切断する場合に比較して消費エネルギーは少なくなリ、小さなモータで円滑に切断することを容易としている。又、振動を付与することで、切断された紙屑がカッター刃の裁断面に付着することを防止する効果もある。また、この振動機構は機械的構造であるため、動作が安定すると共に製作コス卜が安くなる。

(3) 紙押え機構がテーブルの上側に位置し、カッター刃及びその駆動機構がテ一ブルの下側に位置するので、従来の双方共に上方に位置する装置に比べ、装置の嵩を極めて小さくコンパク卜にすることができる。

(4) 紙面に平行な刃先を有するカッター刃を用いて下方から紙を 1枚づっ切断するので、力ッター刃の操作をテマブル上に置かれた積層紙の厚さに応じたス卜ロークにすることによって、切断作業を効率化することができる。実際には、紙押えのリンクの傾き又はスクリユーに螺合しているナツ卜の位置を検出することで、重ね合されてテーブル上に置かれた積層紙の厚さが分かり、その結果、カツター刃をスライドさせる移動範囲が前以て分かるので、無駄な動きは不要となるすなわち、必要最小限のスライドで済むので、切断作業の効率がよくなる。

(5) 紙面に平行な刃先によって下方から紙を 1枚づっ切断することができるために、従来の傾斜した刃先を用いた切断時に見られた紙屑のカールは起こらず、カールによって切り落とされた紙屑が多大な量となることはない。また、切断された紙屑の下側にはテーブルがなく、切断直後に紙屑が自然に落下することとなリ、小さな紙屑がテーブル上に残ったり、カッター刃の付近に留まって刃先に付着し続けることにより刃先面と擦れ合って静電気が発生し、更に刃先に紙屑の切断片が付着してしまう、といった従来装置における不都合が起こらない。

(6) カッター刃の停止機構が備わっているので、切り残しはなく、逆にカツタ一刃が紙押さえの受木面への食い込み過ぎが防止される。従って、安定した切断が行われると共に、カッター刃に無理がかかることなく、寿命が大きく向上するそして、紙押え両側とカッター台の両側に取り付けられるストッパー片が互いに当接することで、スライダーとガイド溝間の遊びによってカッター刃先が僅かに傾斜状態になることがあっても、水平に戻されて紙押えの受木面に当たることとなり、一方側だけの食い込みを防止できる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明にかかる紙断裁装置は、積み重ねた複数枚の紙を切断するものとして有用であり、特にサイズを非常にコンパクトなものとできるので、事務機の付属装置として用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 複数枚の紙を重ね合せて載置するためのテーブルと、

該テーブルの紙載置面に平行な刃先を上端に有するとともにテーブルの下側に配置したカッター刃と、

上方から下方に向かって紙を押える上下動自在の紙押えと、

該紙押えを垂直方向に上下摺動自在に挟持する垂直ガイドと、

該紙押えを駆動するための第 1モータと、

該第 1モータによって回転する第 1スクリユーと、

該第 1スクリューに螺合した第 1ナツ卜と、

該第 1ナツ卜と該紙押えとを連結するリンクと、

斜め方向に延びたガイド溝をそれぞれ有し、該ガイド溝内を摺動自在にカツタ —刃を挟持する一対のガイドと、

該カッタ一刃からカッター刃の面に対して垂直に突出して該ガイド溝に係合するスライダーと、

該スライダーに対してガイド溝に沿った方向の低周波振動を与える機構と、を備え、

該カッター刃がガイド溝に沿った方向の低周波振動を伴って上下動可能としたことを特徴とする加振式紙断裁装置。

2 . 上記スライダーは、第 2モータによって回転する第 2スクリユーに螺合した第 2ナツ卜と一体に結合した移動駒に形成された縦溝に係合 ·連結してなる請求の範囲第 1項に記載の加振式紙断裁装置。

3 . 上記低周波振動を与える機構は、第 2スクリューの回転を変速するためのギァ機構からなる請求の範囲第 2項に記載の加振式紙断裁装置。

4. 上記第 2スクリューの回転を変速するためのギア機構は、対を成す偏心ギアを含んでいる請求の範囲第 3項に記載の加振式紙断裁装置。

5. 上記偏心ギアの角速度の変化 ω₂Ζω，、速度の変化 V、及び芯間距離 a a ₂が次の式で表わされるようにした請求の範囲第 4項に記載の加振式紙断裁装角速度の変化： ω₂Ζω_{1 =} (1 +ε) / (1 -ε) 〜（1—ε) / (1 +ε) 速度変化： V = 2 f r(1 ±2 S/ _r)

芯間距離 z a + aa-Z r Z r +S² ^

ここで、 ε = 2 <5Z(a， + a ₂)= 3 r

δ ：偏心ギアの偏心量 f ：偏心ギアの回転数

a ₁ ：偏心ギア 23 aの半径、 a ₂：偏心ギア 23 bの半径

6. 上記カッター刃に面接触した状態でカッター刃の上下動に伴って上下動するカッター台を更に具備し、紙押えの両側には第 1ストッパー片を取り付け、カツタ一台の両側上端には第 2ストツパー片を取着し、カツタ一刃が上昇して所定の位置に達すると第 1および第 2ス小ツバ一片が互いに当接するようにしてなる請求の範囲第 1項に記載の加振式紙断裁装置。

7. 上記第 1および第 2ストッパー片の一方側のストッパー片をそれぞれネジ機構とすることによって、両ストッパー片が当接する際のカッター刃の先端位置を調整可能としてなる請求の範囲第 6項に記載の加振式紙断裁装置。