JP5255666B2 - カッティングツールおよびカッティングツールを備えた切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、カッティングツールおよびカッティングツールを備えた切断装置に関する。

ダンボールや樹脂成形体を所定形状に切断する装置として、いわゆるサンプルカッターと称される切断装置が広く用いられている。このような切断装置は、代表的には、自動製図機と、該自動製図機を制御する電子制御器と、該自動製図機のペン部取付ヘッドに交換自在に取り付けられて往復運動する切断刃と、切断対象物を載置する載置台とを備える（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような切断装置は、切断対象物の材質や厚みに応じて切断刃を交換しなければならず、非常に不便であり、かつ、加工効率も悪い。具体的には、このような切断装置によれば、切断対象物が変わるたびに切断刃を交換しなければならず、１つの切断対象物であっても、その部分によって厚みや材質が異なると、切断刃を交換しなければならない場合がある。

特開平１０−１１９１４９号公報

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、切断対象物の材質や厚みに応じて振幅を変動させることができるカッティングツールを提供することにある。

本発明のカッティングツールは、ハウジングと、電動機と、切断刃と、該切断刃が取り付けられたスライダーと、該電動機に連結されて該スライダーを往復運動可能に支持する動作機構とを備え、該動作機構が、該スライダーの往復運動の往復距離を変動可能に構成されている。
好ましい実施形態においては、上記動作機構はクランク機構であり、該クランク機構は、上記電動機の回転にしたがって回転されるクランクディスクと；該クランクディスクに偏心して取り付けられ、該クランクディスクと一体になって回転されるクランクピンと、該クランクピンの回転運動を往復運動に変換して上記スライダーに伝達する中継部材とを有し、該クランクピンが、該クランクディスクの径方向に移動可能に取り付けられている。
好ましい実施形態においては、上記動作機構はリンク機構であり、該リンク機構は、上記電動機の回転軸に対して所定の角度を規定し、該電動機の回転軸を中心に円運動するリンクを含み；該往復運動変換機構は、その中心が該リンクの円運動に連動して円運動する回転体と、該回転体の円運動を往復運動に変換して上記スライダーに伝達する中継部材とを有し；該回転体は、該リンクに対して相対的に移動可能に取り付けられており、該リンクにおいて該回転体が移動して該回転体の中心の円運動の半径が変化することにより、該スライダーの往復運動の往復距離を変動させる。
本発明の別の局面によれば、切断装置が提供される。この切断装置は、上記のカッティングツールと、該カッティングツールが交換可能に取り付けられる、２次元方向に移動可能な取付部と、該取付部の移動を制御する制御部と、切断対象物を載置する載置台とを備える。

本発明のカッティングツールによれば、切断刃の往復運動の往復距離を変動させることができるので、切断対象物の厚みや材質が変わっても切断刃を交換することなく使用することができる。

本発明の好ましい実施形態によるカッティングツールの１つの動作状態を表す概略断面図である。 図１Ａのカッティングツールの別の動作状態を表す概略断面図である。 本発明の別の好ましい実施形態によるカッティングツールの１つの動作状態を表す概略断面図である。 図２Ａのカッティングツールの別の動作状態を表す概略断面図である。 図２Ａおよび図２Ｂに示すカッティングツールにおいてリンク機構のリンクに取り付けられる回転体を説明する概略図である。 図２Ａおよび図２Ｂに示すカッティングツールにおける電動機とリンク機構との連結形態の別の例を示す概略断面図である。 本発明の好ましい実施形態による切断装置の概略斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明するが、本発明はこれらの具体的な実施形態には限定されない。

図１Ａは、本発明の好ましい実施形態によるカッティングツールの１つの動作状態を表す概略断面図である。カッティングツール１００は、電動機１０と、切断刃２０と、切断刃２０が取り付けられたスライダー３０と、電動機１０に連結されてスライダー３０を往復運動可能に支持する動作機構とを備える。図１Ａに示した例においては、動作機構はクランク機構４０である。以下、具体的に説明する。

カッティングツール１００は、前後方向および上下方向に延びる断面カギ型のハウジング５０を有する。ハウジング５０の上下方向に延びる部分には、上下方向に往復運動するスライダー３０が収容されている。スライダー３０は、軸方向の上下２ヶ所の軸受３１により支持されている。スライダー３０の下端は、ハウジング５０の上下方向に延びる部分の下端に形成された孔から突出されており、その最先端部に切断刃２０が任意の適切な取付手段を介して取り付けられている。

クランク機構４０は、ハウジング５０の上下方向に延びる部分においてスライダー３０の上部に収容されている。クランク機構４０は、電動機１０の回転運動を往復運動に変換してスライダー３０に伝達する。より詳細には、クランク機構４０は、電動機１０の駆動軸１１とカップリング１２を介して連結され、軸受４５により回転可能に支持されたクランク軸４１と、クランク軸４１を介して電動機１０の回転にしたがって回転されるクランクディスク４２と、クランクディスク４２に偏心して取り付けられ、クランクディスク４２と一体になって回転されるクランクピン４３と、クランクピン４３の回転運動を往復運動に変換してスライダー３０に伝達する連接棒としての中継部材４４とを有する。クランク軸４１は、クランクディスク４２の軸中心に形成された孔に挿入され、同軸で一体化されている。

したがって、電動機１０を駆動し、駆動軸１１からクランクディスク４２を回転すると、クランクディスク４２と一体となって回転するクランクピン４３の回転運動を、連接棒としての中継部材４４が往復運動に変換してスライダー３０に伝達し、スライダー３０が軸方向に往復運動する。その結果、スライダー３０に取り付けられた切断刃２０が、切断対象物を切断する。

本発明においては、クランク機構４０は、スライダー３０の往復運動の往復距離（以下、振幅と称する場合もある）が変動し得るように構成されている。すなわち、クランク機構４０は、スライダー３０の振幅調整機能を有する。具体的には、クランクディスク４２の外周部から径方向に向かってクランクピン位置調整ネジ４６が挿入されている。一方、クランクピン４３は、クランクディスク４２の内部に延びた部分のうちクランクピン位置調整ネジ４６に対応する部分にネジ穴が形成され、当該ネジ穴でクランクピン位置調整ネジ４６と螺合する。また、クランクディスク４２のクランクピン取付面には、径方向にクランクピン移動用の長孔が形成されている。このような構成によれば、例えば図１Ａに示す状態（クランクピンがクランクディスクの外周近くにある状態）でクランクピン位置調整ネジ４６を回すと、当該ネジ４６に螺合したクランクピン４３が移動用の長孔を移動し、図１Ｂに示すような状態（クランクピンがクランクディスクの中心近くにある状態）となる。その結果、スライダー３０の振幅を調整することができる。例えば、クランクピンがクランクディスクの外周近くにある図１Ａの状態ではスライダー３０の振幅は大きく、クランクピンがクランクディスクの中心近くにある図１Ｂの状態ではスライダー３０の振幅は小さくなる。本発明によれば、ネジ４６の回転量によりクランクピン４３の位置を調整することができるので、スライダー（結果として、切断刃）の振幅を精密に調整することができる。具体的には、スライダーの振幅を「大小」のような２段階ではなく、切断対象物の材質や厚みに応じて多段階で（好ましくは、実質的に連続的に）変動させることができる。

図２Ａは、本発明の別の好ましい実施形態によるカッティングツールの１つの動作状態を表す概略断面図である。本実施形態においては、動作機構はリンク機構７０である。具体的には、電動機１０およびリンク機構７０は、ハウジング５０内のガイド５１に挿嵌され該ハウジング内を左右方向に移動する内筒５２に収容されている。内筒５２の電動機１０と反対側の端部５３には、壁５４が設けられ、該壁５４にはハウジング５０に形成されたネジ穴にハウジング５０の外側から螺合された位置調整ネジ５５の端部が固定されている。位置調整ネジ５５を回すことにより、当該ネジが固定されている壁５４が左右方向に移動し、それにより内筒５２全体が左右方向に移動する。本実施形態のリンク機構７０は、４つのリンク７１ａ、７１ｂ、７１ｃおよび７１ｄと、３つのジョイント（例えば、ボールジョイント）７２ａ、７２ｂおよび７２ｃとから構成されている３次元リンク機構である。リンク７１ａは、電動機１０の駆動軸１１とカップリング１２を介して連結され、軸受により回転可能に支持されている。リンク７１ｄは、壁５４に固定されている。リンク７１ｂは、一端がジョイント７２ａを介してリンク７１ａに遊動可能に連結され、他端がジョイント７２ｂを介してリンク７１ｃに遊動可能に連結されている。リンク７１ｃのリンク７１ｂと連結していない側の端部は、ジョイント７２ｃを介してリンク７１ｄに遊動可能に連結されている。リンク７１ｂおよび７１ｃは、それぞれ、電動機１０の回転軸に対して変動可能な角度を規定する。その結果、電動機１０を駆動し、駆動軸１１からリンク７１ａを回転すると、リンク７１ｂおよび７１ｃは、その連結部分が、電動機１０の回転軸（リンク７１ａ）を中心に円を描くように回転する（以下、電動機の回転軸を中心に円を描くように回転する運動を単に円運動とも称する）。リンク機構７０には、往復運動変換機構８０が取り付けられている。往復運動変換機構８０は、代表的には、回転体８１が、当該回転体にリンク７１ｂを挿通することにより取り付けられている。回転体８１は、リンク７１ｂに対して相対的に移動可能とされている。往復運動変換機構８０は、図２Ｃに示すように、回転体８１の中心がリンク７１ｂの円運動に連動して円運動し、その結果、回転体８１に偏心して取り付けられたピン８２が、回転体の円運動に連動して円運動する。ピン８２には、連接棒としての中継部材８３が取り付けられ、ピン８２の円運動を往復運動に変換してスライダー３０に伝達する。したがって、電動機１０を駆動し、駆動軸１１からリンク７１ａを回転させることによりリンク７１ｂを円運動させると、当該円運動に連動して回転体８１の中心が円運動し、当該円運動を、連接棒としての中継部材８３が往復運動に変換してスライダー３０に伝達し、スライダー３０が軸方向に往復運動する。その結果、スライダー３０に取り付けられた切断刃２０が、切断対象物を切断する。

本実施形態においては、リンク７１ｂにおける回転体８１の位置を移動させることにより、および／または、リンク７１ｂの円運動の回転半径を変化させることにより、スライダー３０の振幅を調整することができる。具体的には、上記位置調整ネジ５５を回すことにより壁５４を移動させ、それにより内筒５２を移動させると、リンク７１ｂにおける回転体８１の位置が移動する。例えば図２Ａに示す状態（内筒５２がハウジング右側に寄っている状態）で位置調整ネジ５５を回すと、当該ネジ５５に端部が固定されている内筒がガイド５１を介してハウジング内を左方向に移動し、図２Ｂに示すような状態（内筒５２がハウジング左側に寄っている状態）となる。その結果、図２Ｂに示す状態においてリンク７１ｂにおける回転体の位置は、図２Ａに示す状態における位置よりも相対的にリンク７１ａ側に移動する。回転体８１は、その中心がリンク７１ｂの円運動に連動して円運動するので、図２Ｂにおける回転体８１の中心の円運動の半径は、図２Ａにおける円運動の半径よりも小さくなる。結果として、図２Ｂに示す状態におけるスライダー３０の振幅は、図２Ａに示す状態に比べて小さくなる。本実施形態によれば、ネジ５５の回転量により内筒５２の位置を調整して、リンク７１ｂに連動した回転体８１の円運動の半径を調整することができるので、上記のクランク機構を採用した形態と同様に、スライダー（結果として、切断刃）の振幅を精密に調整することができる。具体的には、スライダーの振幅を「大小」のような２段階ではなく、切断対象物の材質や厚みに応じて多段階で（好ましくは、実質的に連続的に）変動させることができる。さらに、本実施形態によれば、カッティングツールの外側からスライダーの振幅を調整することができる。内筒５２の電動機１０側の端部を固定すれば、位置調整ネジ５５を回すことにより壁５４を移動させると、リンク７１ｂおよび７１ｃが電動機の回転軸に対して規定する角度が変化する（図示せず）。その結果、リンク７１ｂの円運動の回転半径が変化するので、結果として、リンク７１ｂに連動した回転体８１の円運動の半径を変化させることができる。

図２Ｄは、図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態における電動機とリンク機構との連結形態の別の例を示す概略断面図である。図２Ｄに示す実施形態においては、電動機１０の駆動力は、プーリ９１および９３とベルト９２とを介してリンク機構７０（実質的には、リンク７１ａ）に伝達される。このような構成とすれば、ハウジングをコンパクト化できる。

上記で具体的に説明した形態は適宜組み合わせてもよい。また、動作機構の代表例として、クランク機構およびリンク機構について説明してきたが、本発明における動作機構としては、電動機１０の回転運動を往復運動に変換することができる任意の適切な機構が採用され得る。動作機構の他の代表例としては、スコッチ・ヨーク機構、ラック・アンド・ピニオン機構が挙げられる。

図３は、本発明の好ましい実施形態による切断装置の概略斜視図である。切断装置２００は、上記本発明のカッティングツール１００と、カッティングツール１００が交換可能に取り付けられる、２次元方向に移動可能な取付部１１０と、取付部１１０の移動を制御する制御部１２０と、切断対象物１４０を載置する載置台１３０とを備える。より具体的には、取付部１１０は、カッティングツール１００を交換可能に取り付ける取付ヘッド１１１と、取付ヘッド１１１を昇降可能かつ回転可能に取り付ける第１移動部１１２と、第１移動部１１２を左右方向に移動可能に支持する第２移動部１１３と、第２移動部の左右両端を支持して前後方向に移動可能とする左右支持部１１４、１１４とを備える。このような構成により、取付部１１０の２次元方向の移動が可能となる。

取付部１１０の移動および動作は、切断対象物の所望の切断形状に応じて、制御部１２０により制御される。制御部１２０は演算部（図示せず）を有する。演算部は、該演算部に入力される所定の加工データ（例えば、切断対象物１４０のどの位置をどのように加工するかに関するＣＡＤデータ）に従って制御指令を出力し、該制御指令に従って切断刃による加工が行われる。具体的には、制御部１２０は、第１移動部１１２を左右方向に移動させ、第２移動部１１３を前後方向に移動させることにより、取付部１１０を前後・左右に移動させるとともに、取付ヘッド１１を所望の角度に回転させてカッティングツール１００（実質的には、その切断刃）を前後・左右・斜めに移動させ、それにより切断対象物を加工する。

本発明のカッティングツールは、段ボールや樹脂成形体を所望の形状に切断する際に好適に利用され得る。

１０ 電動機
２０ 切断刃
３０ スライダー
４０ クランク機構
４１ クランク軸
４２ クランクディスク
４３ クランクピン
４４ 中継部材
４６ 位置調整ネジ
５０ ハウジング
５２ 内筒
５４ 壁
５５ 位置調整ネジ
７０ リンク機構
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ リンク
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ ジョイント
８０ 往復運動変換機構
８１ 回転体
８２ ピン
８３ 中継部材
１００ カッティングツール
１１０ 取付部
１２０ 制御部
１３０ 載置台
１４０ 切断対象物
２００ 切断装置

Claims (2)

1. ハウジングと、電動機と、切断刃と、該切断刃が取り付けられたスライダーと、該電動機に連結されて該スライダーを往復運動可能に支持する動作機構とを備え、
   該動作機構が、リンク機構と往復運動変換機構とを有し、
   該リンク機構は、前記電動機の回転軸に対して所定の角度を規定し、該電動機の回転軸を中心に円運動するリンクを含み、
   該往復運動変換機構は、その中心が該リンクの円運動に連動して円運動する回転体と、該回転体の円運動を往復運動に変換して前記スライダーに伝達する中継部材とを有し、
   該回転体は、該リンクに対して相対的に移動可能に取り付けられており、該リンクにおいて該回転体が移動して該回転体の中心の円運動の半径が変化することにより、該スライダーの往復運動の往復距離を変動させる、
   カッティングツール。
2. 請求項１に記載のカッティングツールと、該カッティングツールが交換可能に取り付けられる、２次元方向に移動可能な取付部と、該取付部の移動を制御する制御部と、切断対象物を載置する載置台とを備える、切断装置。
   

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