JP2797638B2 - キャリッジ移動装置並びに自動処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、キャリッジ移動装置、並びに、キャリッジ
移動装置を備えた例えば自動作図装置、製版レジスター
マーク自動描画装置、座標読取装置、裁断装置等の自動
処理装置に関する。

（従来の技術） 近年、ガイド手段によって往復動自在に案内されたキ
ャリッジをキャリッジ移動装置を介して移動させること
により、ペン、センサー、カッター等の処理手段を移動
させ、被処理物に対する処理を行い得るようにした自動
処理装置が種々実用化されている。

従来、この種の自動処理装置においては、キャリッジ
を往復移動させるキャリッジ移動装置として、歯付ベル
ト等を使用するものに比べて伸びの影響が少なく、安定
した移動動作が行えるなどの理由から、ラックとピニオ
ンを使用したキャリッジ移動手段が多用されている。

しかし、ラックとピニオン方式のものは、騒音が大き
い、コストが高い、しかも、走行速度をあまり上げるこ
とができないなどの問題がある。

そこで、近時、これらの問題点を解決できるものとし
て、キャリッジの移動路に沿って走行するように、金属
製の平ベルト、いわゆるスチールベルトを張設し、この
スチールベルトの走行時の動きを、連結手段を介してキ
ャリッジに伝達する構成のキャリッジ移動装置が開発さ
れ、実用に供されつつある。

また、連結手段は、剛性を有する連結金具の一端部を
スチールベルトに、また、他端部をキャリッジに固定す
る構成となっている。

しかしながら、この様な従来の連結構造だと、キャリ
ッジをガイドするガイド手段とスチールベルトの走行ラ
インとが平行でない場合には、走行方向の傾きに応じ
て、キャリッジとスチールベルト間に、これら相互を引
寄せたり或いは離す方向に力が生じる。

そして、キャリッジの直線走行精度を狂わせたり、ス
チールベルトとプーリとの間に横滑りを起こさせ、累積
誤差の原因となる。

また、実際に、部品精度や組立誤差により、キャリッ
ジをガイドするガイド手段とスチールベルトの走行ライ
ンが完全に平行になるとは限らず、多少（1mで0.1mm程
度）の平行の狂いは必ず発生する。

一般的には組立誤差を減らす努力をして極力防止して
いるが、確実に解消しきれないのが現状である。

また、熱による伸縮（10℃で0.1mm程度）の影響によ
っても、連結部分でキャリッジの移動方向と直交する方
向の不要応力が生じ、同様の問題を生じる。

このような現象は、年々その高精度化が要求されつつ
ある自動作図装置、製版レジスターマーク自動描画装
置、座標読取装置、裁断装置等の自動処理装置において
は、無視できない現象となる。

（発明が解決しようとする課題） この様に、従来、スチールベルトなどの走行条体を使
用するキャリッジ移動装置においては、キャリッジと走
行条体とを剛性を有する連結金具で連結する構造となっ
ている。

このため、部材相互の平行度の狂いや熱の影響で、走
行条体とキャリッジとの間にキャリッジの移動方向と直
交する方向の力が生じた場合、これを吸収できず、これ
らの間に不要応力が生じ、これにより、キャリッジの直
線走行精度を狂わせたり、走行条体の横滑りを起こさ
せ、累積誤差の原因となる。

そして、キャリッジの移動精度をあるレベル以上に高
めることができないといった重大な問題があった。

また、キャリッジの動きに応じて処理手段を移動させ
ることにより、被処理物に対する処理を行い得るように
した自動処理装置にあっては、従来のキャリッジ移動装
置では、キャリッジの移動精度をあるレベル以上に高め
ることができない関係上、キャリッジと一体的に移動す
る処理手段の移動精度を、あるレベル以上に高めること
ができず、高精度のニーズに合った記録、読取り、裁断
等の処理が行えないといった問題があった。

本発明は上記課題を解決すべくなされたもので、 その第１の目的とするところは、ガイド手段によって
往復動自在に案内されたキャリッジとこのキャリッジの
移動路に沿って走行するように張設された走行条体とを
連結手段を介して連結し、前記走行条体の走行に伴って
キャリッジを移動させるようにしたキャリッジ移動装置
において、キャリッジの移動方向と直交する方向の不要
応力の発生による移動精度の低下を防止でき、キャリッ
ジの移動を高精度で行えるようにしたキャリッジ移動装
置を提供しようとするものである。

また、第２の目的とするところは、ガイド手段によっ
て往復動自在に案内されたキャリッジをキャリッジ移動
装置を介して移動させ、このキャリッジの動きに応じて
処理手段を移動させることにより、被処理物に対する処
理を行い得るようにした自動処理装置において、キャリ
ッジの移動方向と直交する方向の不要応力の発生による
移動精度の低下を防止でき、キャリッジと一体的に移動
する処理手段の移動を高精度で行え、精度の高い処理を
可能とした自動処理装置を提供しようとするものであ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記第１の目的を達成するための第１の手
段として、 ガイド手段によって往復動自在に案内されたキャリッ
ジとこのキャリッジの移動路に沿って走行するように張
設された走行条体とを連結手段を介して連結し、前記走
行条体の走行に伴ってキャリッジを移動させるようにし
たキャリッジ移動装置において、前記連結手段を、前記
走行条体に一端部を連結し他端部を前記キャリッジに連
結するとともに前記キャリッジの移動方向に対して剛性
が大きくキャリッジの移動方向と直交する方向に対して
剛性が小さい連結部材で構成したものである。

また、上記第２の目的を達成するための第２の手段と
して、 ガイド手段によって往復動自在に案内されたキャリッ
ジをキャリッジ移動装置を介して移動させ、このキャリ
ッジの動きに応じて処理手段を移動させることにより、
被処理物に対する処理を行い得るようにした自動処理装
置において、前記キャリッジ移動装置を、前記キャリッ
ジを往復動自在に案内するガイド手段に沿って走行する
ように張設された走行条体と、この走行条体に一端部を
連結し他端部を前記キャリッジに連結するとともに前記
キャリッジの移動方向に対して剛性が大きくキャリッジ
の移動方向と直交する方向に対して剛性が小さい連結部
材からなり走行条体の走行時の動きをキャリッジに伝達
する連結手段とを具備してなる構成としたものである。

（作用） すなわち、上記第１の手段によれば、走行条体の動き
は連結手段を介してキャリッジに伝達されて一体に移動
する。また、このとき、連結手段が、走行条体に一端部
を連結し他端部を前記キャリッジに連結するとともに前
記キャリッジの移動方向に対して剛性が大きくキャリッ
ジの移動方向と直交する方向に対して剛性が小さい連結
部材からなるため、走行条体とキャリッジ間には走行方
向の力のみ伝達され、平行度狂いや熱の影響によるキャ
リッジの移動方向と直交する方向の力は連結部材の弾性
変形により吸収することができる。これにより、従来の
固定的に連結する場合のように、走行条体とキャリッジ
との間に不要応力が発生するようなことがなく、不要応
力の発生による移動精度の低下を防止でき、精度の高い
キャリッジの移動が可能となる。

また、上記第２の手段によれば、走行条体の動きは連
結手段を介してキャリッジに伝達されて一体に移動す
る。また、このとき、連結手段が、走行条体に一端部を
連結し他端部を前記キャリッジに連結するとともに前記
キャリッジの移動方向に対して剛性が大きくキャリッジ
の移動方向と直交する方向に対して剛性が小さい連結部
材からなるため、走行条体とキャリッジ間には走行方向
の力のみ伝達され、平行度狂いや熱の影響によるキャリ
ッジの移動方向と直交する方向の力は連結部材の弾性変
形により吸収することができる。これにより、従来の固
定的に連結する場合のように、走行条体とキャリッジと
の間に不要応力が発生するようなことがなく、不要応力
の発生による移動精度の低下を防止でき、このキャリッ
ジの移動に伴って一体に移動する処理手段の移動精度が
向上する。これにより、被処理物に対する精度の高い自
動処理が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第６図を参照
して説明する。

第２図は自動処理装置としての自動作図装置の外観を
示し、装置本体１の上面には、被処理物である作図用紙
２を載置するための水平な被処理物載置台としての作図
台３が設けられている。

さらに、作図台３の上面側には、処理手段であるとこ
ろの記録手段、例えばペン４が設けられている。このペ
ン４は、後述するペン移動手段５によって、前後方向
（以後、Ｙ方向という）および左右方向（以後、Ｘ方向
という）に移動して作図用紙２上に所定の図を描くよう
になっている。

また、作図台３の前端縁部には、操作盤６が突設され
ており、作図に必要な種々の情報を適宜入力できるよう
になっている。

なお、図中7,8,9は、前記ペン移動機構５、図示しな
い制御装置およびその他の付設機器が外部に露出しない
ように覆うカバーであり、防災効果、騒音防止効果、防
塵効果および意匠上の効果を得るようになっている。

つぎに、第３図ないし第６図を参照して、ペン移動手
段５の構成について説明する。

第３図に示すように、作図台３の両側縁部に沿って第
１ガイド手段としてのガイドレール（以後、Ｙ方向ガイ
ドレールという）10a,10bが配設されている。

そして、これらＹ方向ガイドレール10a,10bには、第
１キャリッジ（以後、Ｙ方向キャリッジという）11a,11
bが往復動自在に装着されている。

なお、Ｙ方向キャリッジ11a,11bの移動路の上面側、
すなわち、Ｙ方向ガイドレール10a,10bの上面側に沿っ
て、それぞれ防塵ベルト（図示しない）が張設されてお
り、塵埃の悪影響を防止し得るようになっている。

さらに、これらＹ方向キャリッジ11a,11b上に両端部
を固定した状態で第２のガイド手段としてのAl製のガイ
ドレール（以後、Ｘ方向ガイドレールという）12が架設
されている。

なお、左側のＹ方向キャリッジ11bは、Ｙ方向ガイド
レール10bに対して、長さ方向と直交する方向に移動可
能に装着されており、Ｘ方向ガイドレール12の熱による
長さ方向の伸縮を、この部分の動きで吸収できるように
なっている。

また、Ｘ方向ガイドレール12には、第２キャリッジ
（以後、Ｘ方向キャリッジという）13が往復動自在に装
着され、さらに、Ｘ方向キャリッジ13には、第２図にも
示すように、ペンホルダ14を介してペン４が装着され
る。

そして、前記Ｙ方向キャリッジ11a,11bは、第１のキ
ャリッジ移動手段としてのＹ方向キャリッジ移動装置15
によって、また、前記Ｘ方向キャリッジ13は、第２のキ
ャリッジ移動手段としてのＸ方向キャリッジ移動装置16
によって、それぞれ所定量移動されるようになってい
る。

また、Ｙ方向キャリッジ移動装置15は、つぎのような
構造となっている。

すなわち、Ｙ方向ガイドレール10a,10bに沿って走行
条体としてのステンレス製の厚みが1mm程度の平ベル
ト、いわゆるスチールベルト17a,17bが張設されてい
る。これらスチールベルト17a,17bは、それぞれ両端部
をベルト結合板18を介して結合することにより、無端状
に形成されている。

そして、右側のスチールベルト17aは、Ｙ方向ガイド
レール10aの両端方向に配置された駆動プーリ19aおよび
従動プーリ20aに掛渡されることにより、ベルト面が上
になる水平状態に張設される。また、左側のスチールベ
ルト17bは、Ｙ方向ガイドレール10bの両端方向に配置さ
れた駆動プーリ19bおよび従動プーリ20bに掛渡されるこ
とにより、ベルト面が上になる水平状態に張設される。

なお、スチールベルト17a,17bが掛渡される駆動プー
リ19a,19bは、ベルトの蛇行を防止するために中央部分
がやや大径となるクラウンＲを有した形状となっている
とともに、スリップを防止するために周面に高摩擦材を
コーティングした状態となっており、駆動プーリ19a,19
bの駆動力がスチールベルト17a,17bに良好かつ確実に伝
達されるようになっている。

また、第４図に示すように、右側の駆動プーリ19a
は、その軸部21の両端部21a,21bを、ベース22上に並設
された軸受部材23,23によって軸支され、また、図示し
ないが左側の駆動プーリ19bも同様に支持されている。

また、これら駆動プーリ19a,19bは、第３図に示すよ
うに、同期軸25を介して互いに連結されている。さら
に、この同期軸25には、歯車群からなる減速機構26を介
して駆動源であるモータ27の駆動力が伝達されるように
なっている。

さらに、右側のスチールベルト17aとＹ方向キャリッ
ジ11aとは、後述する第１の連結手段30によって、ま
た、左側のスチールベルト17bとＹ方向キャリッジ11bと
は、第２の連結手段31によってそれぞれ連結されてい
る。

しかして、モータ27の駆動力は、減速機構26を介して
同期軸25に伝達され、さらに、駆動プーリ19a,19bに伝
達される。そして、スチールベルト17a,17bが走行し、
これらスチールベルト17a,17bに連結手段30,31を介して
連結されたＹ方向キャリッジ11a,11bが所定方向に移動
する。

すなわち、モータ27の正回転により、Ｙ方向キャリッ
ジ11a,11bが前方向（Y_F方向）に移動し、モータ27の逆
回転により、Ｙ方向キャリッジ11a,11bが後方向（Y_R方
向）に移動する。

このＹ方向キャリッジ11a,11bの移動に伴い、Ｘ方向
キャリッジ13が移動自在に装着されたＸ方向ガイドレー
ル12が一体に移動する。これにより、Ｘ方向キャリッジ
13のＹ方向の位置決めが行なわれる。

なお、この実施例では、上記スチールベルト17a（17
b）が掛渡された駆動プーリ19a（19b）と従動プーリ20a
（20b）との軸間距離が1200mm、Ｙ方向キャリッジ11a
（11b）の移動量が1000mm、駆動プーリ19a（19b）の１
周が200mmに設定されている。

一方、Ｘ方向キャリッジ13のＸ方向の位置決めは、Ｘ
方向キャリッジ移動装置16により行われる。

この、Ｘ方向キャリッジ移動装置16は、第３図に示す
ように、駆動プーリ33,34に掛渡されることによりＸ方
向ガイドレール12に沿って張設された走行条体としてス
チールベルト35を備えた構成となっている。そして、駆
動源であるモータ36の駆動力を歯車群からなる減速機構
37を介して駆動プーリ33に伝達する構成となっている。

また、Ｙ方向キャリッジ移動装置15およびＸ方向キャ
リッジ移動装置16は、図示しない制御手段により動作制
御が行われるようになっており、Ｘ方向キャリッジ13
は、画像情報に応じてＸ方向およびＹ方向に任意に送ら
れるようになっている。そして、Ｘ方向キャリッジ13に
搭載されたペン４が作図用紙２の所定位置に対向するよ
うになっている。

一方、この移動動作に同期して、ペンホルダ32に付設
された図示しないぺん上下機構が動作し、ペン４を作図
用紙２に接離させるようになっている。

そして、Ｙ方向キャリッジ移動装置15およびＸ方向キ
ャリッジ移動装置16によるペン４の水平移動と、ぺん上
下機構によるペン４の上下動作により、作図用紙２に作
図情報に応じた図を描くことになる。

なお、Ｙ方向キャリッジ移動装置15の同期軸25の部
分、およびＸ方向キャリッジ移動装置16の駆動プーリ33
と減速機構37との間には、それぞれエンコーダを用いた
回転数検知器（図示しない）が配置されている。そし
て、Ｙ方向キャリッジ11a,11bおよびＸ方向キャリッジ1
3の移動量を検出し、それぞれモータ27,36のモータコン
トローラ（図示しない）にフィードバックされるように
なっている。

つぎに、第１図、第５図、および第６図を参照して、
右側のＹ方向キャリッジ11aと右側のスチールベルト17a
とを連結する第１の連結手段30の構成について詳細に説
明する。

第１の連結手段30は、Ｙ方向キャリッジ11aの移動方
向に対して剛性が大きく、Ｙ方向キャリッジ11aの移動
方向と直交する方向に対して剛性が小さい連結部材50で
構成される。

この例では、スチールベルト17aに一端部を連結し、
他端部をＹ方向キャリッジ11aに連結するとともに、中
途部にＵ字状の曲成部51aを有する板ばね51で構成され
る。そして、このように構成された板ばね51によれば、
その両端取付部の間隔ｌ（第１図参照）の変動は、中途
部に形成されたＵ字状の曲成部51aの弾性変形により吸
収することが可能となる。

しかして、スチールベルト17aが、モータ27の正回転
により前方向（Y_F方向）に、また、モータ27の逆回転に
より後方向（Y_R方向）に移動すると、板ばね51がＹ方向
キャリッジ11aの移動方向に対して剛性が大きく設定さ
れているため、その動きはそのままＹ方向キャリッジ11
aに伝達される。

また、平行度狂いや熱の影響によるＹ方向キャリッジ
11aの移動方向と直交する方向の力（矢印ΔＸ）は、板
ばね51のＹ方向キャリッジ11aの移動方向と直交する方
向に対して剛性が小さく設定された部分、すなわち、中
途部に形成されたＵ字状の曲成部51aの弾性変形により
吸収することができる。これにより、従来の固定的に連
結する場合のように、スチールベルト17aとＹ方向キャ
リッジ11aとの間に不要応力が発生するようなことがな
く、Ｙ方向キャリッジ11aの直線走行精度を高めること
ができる。

したがって、このＹ方向キャリッジ11aの移動に伴っ
て移動するＸ方向キャリッジ13に搭載されたペン４のＹ
方向の移動に対して高い精度が確保される。

一方、Ｘ方向キャリッジ13とスチールベルト35とを連
結するＸキャリッジ用連結手段（図示しない）も、上記
第１の連結手段30と同様なスライド式となっており、ペ
ン４のＸ方向の移動に対しても高い精度が確保される。

このように、ペン４のＹ方向およびＸ方向の移動に対
しても高い精度が確保され、精度の高い作図が可能とな
る。

なお、第２の連結手段31およびＸキャリッジ用連結手
段は、第１の連結手段30と基本構成が同一であるため詳
細な説明は省略する。

なお、上述の一実施例において、本発明を処理手段と
してペンなどの記録手段を移動させる自動作図装置に適
用したものについて説明したが、トンボマークなどを描
く製版レジスターマーク自動描画装置に適用しても良
い。さらには、処理手段を被処理物に記録されている情
報を読取る読取手段とした座標読取装置、あるいは処理
手段を被処理物を裁断するカッタなどの裁断手段とした
裁断装置、あるいはこれらに類する他の自動処理装置に
適用しても良く、要はキャリッジを備えたものであれば
良いことは勿論である。

また、連結手段30を、中途部にＵ字状の曲成部51aを
有する板ばねからなる構成としたが、曲成部51aの形状
はＵ字状に限るものではない。

さらには、板ばねでなく、第７図に示すように、中途
部につづら折り状の屈曲部55aを有する合成樹脂部材55d
e構成しても良い。要は、Ｙ方向キャリッジ11aの移動方
向に対して剛性が大きく、Ｙ方向キャリッジ11aの移動
方向と直交する方向に対して剛性が小さければ良い。

その他、本発明は、上記実施例に限らず、要旨を変え
ない範囲で種々変形実施可能なことは勿論である。

［発明の効果］ 本発明は、上記のように構成されているので、次のよ
うな効果を奏する。

請求項１記載のキャリッジ移動装置においては、走行
条体の動きをキャリッジに伝達する連結手段が、前記走
行条体に一端部を連結し他端部を前記キャリッジに連結
するとともに前記キャリッジの移動方向に対して剛性が
大きくキャリッジの移動方向と直交する方向に対して剛
性が小さい連結部材で構成したから、走行条体とキャリ
ッジ間には走行方向の力のみ伝達され、平行度狂いや熱
の影響によるキャリッジの移動方向と直交する方向の力
は連結部材の弾性変形により吸収することができる。こ
れにより、従来の固定的に連結する場合のように、走行
条体とキャリッジとの間に不要応力が発生するようなこ
とがなく、不要応力の発生による移動精度の低下を防止
でき、精度の高いキャリッジの移動を行うことができ
る。

請求項２記載の自動処理装置によれば、走行条体の動
きをキャリッジに伝達する連結手段が、前記走行条体に
一端部を連結し他端部を前記キャリッジに連結するとと
もに前記キャリッジの移動方向に対して剛性が大きくキ
ャリッジの移動方向と直交する方向に対して剛性が小さ
い連結部材で構成したから、走行条体とキャリッジ間に
は走行方向の力のみ伝達され、平行度狂いや熱の影響に
よるキャリッジの移動方向と直交する方向の力は連結部
材の弾性変形により吸収することができる。これによ
り、従来の固定的に連結する場合のように、走行条体と
キャリッジとの間に不要応力が発生するようなことがな
く、不要応力の発生による移動精度の低下を防止でき、
このキャリッジの移動に伴って移動する処理手段の移動
精度が向上する。これにより、被処理物に対する精度の
高い自動処理が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は主要部の構成を一部断面して示す概略的正面
図、第２図は自動作図装置の外観斜視図、第３図はペン
移動手段の概略的平面図、第４図は駆動用プーリの構成
を示す一部断面図、第５図は要部の構成を示す概略的平
面図、第６図は同じく一部断面して示す概略的側面図、
第７図は要部の変形例を一部断面して示す概略的正面図
である。 ２……作図用紙（被処理物）、４……ペン（処理手
段）、10a,10b……ガイド手段、11a,11b……キャリッ
ジ、15……Ｙ方向キャリッジ移動装置（キャリッジ移動
装置）、17a,17b……スチールベルト（走行条体）、30
……連結手段、50……連結部材、51……板ばね、51a…
…曲成部、55……合成樹脂部材、55a……つづら折り状
の屈曲部。

フロントページの続き (72)発明者 三井 清治 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版 印刷株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−238975（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B43L 13/00 B41J 19/20 B26D 5/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガイド手段によって往復動自在に案内され
   たキャリッジとこのキャリッジの移動路に沿って走行す
   るように張設された走行条体とを連結手段を介して連結
   し、前記走行条体の走行に伴ってキャリッジを移動させ
   るようにしたキャリッジ移動装置において、 前記連結手段を、 前記走行条体に一端部を連結し他端部を前記キャリッジ
   に連結するとともに前記キャリッジの移動方向に対して
   剛性が大きくキャリッジの移動方向と直交する方向に対
   して剛性が小さい連結部材で構成したことを特徴とする
   キャリッジ移動装置。
2. 【請求項２】ガイド手段によって往復動自在に案内され
   たキャリッジをキャリッジ移動装置を介して移動させ、
   このキャリッジの動きに応じて処理手段を移動させるこ
   とにより、被処理物に対する処理を行い得るようにした
   自動処理装置において、 前記キャリッジ移動装置を、 前記キャリッジを往復動自在に案内するガイド手段に沿
   って走行するように張設された走行条体と、 この走行条体に一端部を連結し他端部を前記キャリッジ
   に連結するとともに前記キャリッジの移動方向に対して
   剛性が大きくキャリッジの移動方向と直交する方向に対
   して剛性が小さい連結部材からなり走行条体の走行時の
   動きをキャリッジに伝達する連結手段と を具備してなる構成としたことを特徴とする自動処理装
   置。
3. 【請求項３】前記連結部材が、中途部に曲成部を有する
   板ばねからなることを特徴とする請求項１記載のキャリ
   ッジ移動装置。
4. 【請求項４】前記連結部材が、中途部につづら折り状の
   屈曲部を有する合成樹脂部材からなることを特徴とする
   請求項１記載のキャリッジ移動装置。
5. 【請求項５】前記処理手段が、被処理物に対して情報を
   記録する記録手段であることを特徴とする請求項２記載
   の自動処理装置。
6. 【請求項６】前記処理手段が、被処理物に記録されてい
   る情報を読取る読取手段であることを特徴とする請求項
   ２記載の自動処理装置。
7. 【請求項７】前記処理手段が、被処理物を裁断する裁断
   手段であることを特徴とする請求項２記載の自動処理装
   置。