切断装置
【課題】切断時の切り味を向上させることができると共に、切断刃と被切断物との間での相対移動を好適に行うことができる切断装置を提供する。
【解決手段】切断装置は、切断刃４と被切断物６とがなす角度を切り換える切断刃４の角度切換手段６０を備える。角度切換手段６０は、切断刃４の角度を、非切断時における第１角度α１と、切断時に切断刃４を第１角度α１よりも小さくなるように傾ける第２角度α２とにわたって切り換えるように構成されている。
【解決手段】切断装置は、切断刃４と被切断物６とがなす角度を切り換える切断刃４の角度切換手段６０を備える。角度切換手段６０は、切断刃４の角度を、非切断時における第１角度α１と、切断時に切断刃４を第１角度α１よりも小さくなるように傾ける第２角度α２とにわたって切り換えるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め設定された切断データに基づいて切断刃と被切断物とを相対的に移動させることにより、切断刃で被切断物を所望の形状に切断する切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば紙等のシートを自動的に切断するカッティングプロッタが知られている。前記シートは、表面に粘着層を有する保持部材としての基材に貼り付けられる。そして、カッティングプロッタは、基材の両端部分を駆動機構の一対のローラにより上下方向から挟んで第１方向へ移動させると共に、切断刃を支持するカッタホルダを前記第１方向と直交する第２方向へ移動させて前記シートを切断する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、図１１は、従来のカッティングプロッタに用いられている一般的なカッタ（切断刃）１００とカッタホルダ１０１とを模式的に示している。図１１に示すように、カッタ１００は、棒状のカッタ軸１０２の下端部に螺子１０３で固定されている。カッタ軸１０２は、カッタホルダ１０１下端の凹部１０１ａに装着されたベアリング１０４により軸線Ｏの回りに回動自在に保持されている。また、カッタ１００の刃部１００ａは、最下端の刃先１００ｂが軸線Ｏより距離ｄだけオフセットさせて設けられている。このため、カッタ１００とシート１０５との相対移動によりカッタ１００でシート１０５を切断する時、カッタ１００の刃先１００ｂがシート１０５から抵抗力（反力）を受けることで、カッタ軸１０２は軸線Ｏの回りに回動する。つまり、カッタ１００の刃先１００ｂの向きは、カッタ１００とシート１０５とが相対移動する移動方向に応じて自動的に変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０５５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記カッティングプロッタで切断を行う場合、シート１０５の種類によってはカッタ１００の刃先１００ｂがシート１０５から受ける抵抗力が大きくなる。このようなカッタ１００に係る負荷を小さくして切断時の切れ味を向上させるには、カッタ１００の刃部１００ａとシート１０５とがなす角度αを小さく設定することが考えられる。
一方、カッタ１００は、シート１０５の切断ラインの角部（コーナー部）を切断する際、その角部の先端を僅かにこじる（捻る）ように回動して刃先１００ｂの向きを変えるため、刃部１００ａのシート１０５に対する角度αを大きく設定した方が好ましい。つまり、カッタ１００は、刃部１００ａのシート１０５に対する角度αを小さく設定した場合と大きく設定した場合とで夫々相反する一長一短があり、これら両方の短所を同時に改善することが望ましい。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、切断時の切り味を向上させることができると共に、切断刃と被切断物との間での相対移動を好適に行うことができる切断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明の請求項１の切断装置は、予め設定された切断データに基づいて切断刃と被切断物とを相対的に移動させることにより、前記切断刃で前記被切断物を所望の形状に切断する切断装置であって、前記切断刃と前記被切断物とがなす角度を切り換える前記切断刃の角度切換手段を備え、前記角度切換手段は、前記切断刃の角度を、非切断時における第１角度と、切断時に前記切断刃を前記第１角度よりも小さくなるように傾ける第２角度とにわたって切り換えるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、切断時に、角度切換手段によって切断刃の角度が第１角度から第２角度に切り換わることで、切断刃の角度が小さくなる。これにより、切断刃が被切断物から受ける切断抵抗を小さくしてシャープな切り味を発揮することができる。また、非切断時つまり切断刃の相対移動が無い場合、角度切換手段によって切断刃の角度を第１角度に切り換えて大きくすることができる。よって、例えば切断ラインの角部を切断する際、その角部の頂点で切断刃の相対移動を一旦停止して第１角度に切り換えることで、切断刃の向き（切断方向）を変えやすくすることができ、ひいては切断刃の相対移動を好適に行うことができる。
【０００９】
請求項２の切断装置は、請求項１の発明において、前記角度切換手段は、非切断時における前記切断刃の前記第１角度を維持する第１角度維持手段を備えることを特徴とする。
請求項３の切断装置は、請求項２の発明において、前記第１角度維持手段は、前記切断刃を前記第１角度をなす方向へ弾性付勢する弾性部材からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の切断装置は、請求項３の発明において、前記弾性部材は、切断時における前記切断刃の相対移動に伴い前記切断刃が前記被切断物から受ける抵抗力により、前記切断刃の角度が前記第１角度から前記第２角度に切り換わる程度の弾性力に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の切断装置は、請求項１の発明において、前記角度切換手段は、前記切断刃を前記第１角度と前記第２角度にわたって揺動可能に支持する支持軸と、前記支持軸を固定する取付部材と、前記取付部材に前記切断刃との当接が可能に設けられた一対の当接部であって、前記切断刃に当接することで前記切断刃の揺動を前記第１角度で規制する第１当接部および前記第２角度で規制する第２当接部と、前記取付部材と前記切断刃との間に設けられ、非切断時における前記切断刃を前記第１当接部に当接させる方向へ弾性付勢する弾性部材とを備え、切断時における前記切断刃の相対移動に伴い前記切断刃が前記被切断物から受ける抵抗力により前記弾性部材の弾性力に抗して前記切断刃の角度が前記第１角度から前記第２角度に切り換わることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の切断装置によれば、切断時に、角度切換手段によって切断刃の角度が第１角度から第２角度に切り換わることで、切断刃と被切断物とがなす角度が小さくなる。これにより、切断刃が被切断物から受ける切断抵抗を小さくしてシャープな切り味を発揮することができる。また、非切断時つまり切断刃の相対移動が無い場合、角度切換手段によって切断刃の角度を第１角度に切り換えて大きくすることができる。よって、例えば切断ラインの角部を切断する際、その角部の頂点で切断刃の相対移動を一旦停止して第１角度に切り換えることで、切断刃の向きを変えやすくすることができ、ひいては切断刃の相対移動を好適に行うことができる。
【００１３】
請求項２の切断装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、第１角度維持手段によって、非切断時における切断刃の第１角度を維持する。これにより、切断刃は被切断物に対する角度を大きくした状態が維持されるため、切断動作開始時において、切断刃の刃先の先端が被切断物に圧接してスムーズに切れ込みを入れることができる。
【００１４】
請求項３の切断装置によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、第１角度維持手段として弾性部材を用いた簡単な構成で切断刃の第１角度を維持することができる。
請求項４の切断装置によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、切断時における切断刃の相対移動に伴い切断刃が被切断物から受ける抵抗力により、弾性部材の弾性力に抗して切断刃の角度が第１角度から第２角度に切り換わる。従って、切断装置において、切断刃の角度を第２角度に切り換えるための手段を別途設ける必要がなく、角度切換手段の構成を極めて簡単なものとすることができる。
【００１５】
請求項５の切断装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、切断刃を第１当接部或は第２当接部に当接させて、切断刃を非切断時の第１角度或は切断時の第２角度に傾けた姿勢を保持することができる。また、切断刃の角度の切り換えを、これら当接部を有する取付部材と、切断刃を支持する支持軸と、前記弾性部材とを用いた簡単な構成で実現することがきる。更に、請求項４と同様の弾性部材を備えたので、請求項４と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、切断装置の内部構造を示す斜視図
【図２】切断装置の平面図
【図３】カッタホルダの斜視図
【図４】カッタを上昇させた状態で示すカッタホルダの断面図
【図５】カッタを下降させた切断時の状態で示すカッタホルダ近傍部の側面図
【図６】ギヤ部を拡大して示す正面図
【図７】電気的構成を示すブロック図
【図８】カッタとその取付構造を示す拡大図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、非切断時及び切断時における被切断物と共に示す図８（ｂ）相当図
【図１０】被切断物における切断ラインの一例を示す図
【図１１】カッティングプロッタで一般的に用いられるカッタホルダ先端部の拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１０を参照しながら説明する。
図１に示すように、切断装置１は、筐体としての本体カバー２と、本体カバー２内に配設されたプラテン３と、カッタホルダ５とを備えると共に、カッタホルダ５のカッタ４（図４参照）と被切断物６とを相対的に移動させるための第１及び第２移動手段７，８を備えている。本体カバー２は横長な矩形箱状をなしており、前面部には、プラテン３上面部に被切断物６を保持した保持シート１０をセットするための横長な開口部２ａが形成されている。尚、以下の説明では、切断装置１に対しユーザが位置する側を前方とし、その反対側を後方とする。そして、前後方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する左右方向をＸ方向とする。
【００１８】
本体カバー２の右側には、ユーザに対して必要なメッセージ等の表示を行う表示手段としての液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）９ａが設けられると共に、ユーザが各種の指示や選択、入力の操作を行うための複数の操作スイッチ９ｂ（図７参照）が設けられている。
前記プラテン３は、前後一対の板材３ａ，３ｂからなり、上面部が水平面たるＸＹ平面をなすように構成されている。プラテン３には、被切断物６を保持する保持シート１０が載置されるようにセットされ、被切断物６の切断の際、保持シート１０をプラテン３で受ける。詳しくは後述するが、保持シート１０の上面には、左右両方の縁部１０ｂを除いた部分に粘着剤が塗布された粘着層１０ａ（図９参照）が形成されており、粘着層１０ａに被切断物６が貼り付けられて保持される。
【００１９】
前記第１移動手段７は、プラテン３の上面側で保持シート１０をＹ方向（第１方向）へ移動させるものである。即ち、切断装置１における左右の側壁部１１ａ，１１ｂには、プラテン３の板材３ａ，３ｂの間に位置させて、駆動ローラ１２とピンチローラ１３が設けられている。駆動ローラ１２とピンチローラ１３は、Ｘ方向に延びて、側壁部１１ａ，１１ｂに対して回動可能に支持されている。また、駆動ローラ１２とピンチローラ１３は、前記ＸＹ平面に対して平行で、且つ上下方向に並ぶように配置されている。下側が駆動ローラ１２で、上側がピンチローラ１３である。図２に示すように、右側壁部１１ｂには、駆動ローラ１２の右側に位置させて、クランク状の第１取付フレーム１４が設けられている。取付フレーム１４の外側には、Ｙ軸モータ１５が固定されている。
【００２０】
Ｙ軸モータ１５は例えばステッピングモータからなり、回転軸１５ａは第１取付フレーム１４を貫通しており、先端部にギヤ部１６ａを有する。駆動ローラ１２の右端部には、ギヤ部１６ａと噛合するギヤ部１６ｂが固着されており、これらギヤ部１６ａ、１６ｂにより第１減速ギヤ機構１６が構成されている。前記ピンチローラ１３は、左右の側壁部１１ａ，１１ｂに形成されたガイド溝１７ｂ（図１に右側の溝１７ｂのみ図示）により上下方向へ移動可能にガイドされている。左右の側壁部１１ａ，１１ｂには、ガイド溝１７ｂを外側から囲うバネ収容部１８ａ，１８ｂが夫々設けられている。ピンチローラ１３は、バネ収容部１８ａ，１８ｂに収容された図示しない圧縮コイルバネにより下方へ付勢されている。ピンチローラ１３には、保持シート１０の左右両方の縁部１０ｂに接触して押圧する押圧部１３ａが設けられている。押圧部１３ａは、ピンチローラ１３の他の部分よりも外径が少し大きく形成されている。
【００２１】
ここで、駆動ローラ１２とピンチローラ１３は、前記圧縮コイルバネの付勢力により、保持シート１０を上下方向から押圧挟持する（図５参照）。そして、Ｙ軸モータ１５を正転駆動、或は逆転駆動させると、その回転運動が第１減速ギヤ機構１６を介して駆動ローラ１２に伝わることで、保持シート１０を被切断物６と共に後方或いは前方へ移動させる。これら駆動ローラ１２、ピンチローラ１３、Ｙ軸モータ１５、第１減速ギヤ機構１６、前記圧縮コイルバネ等は、第１移動手段７を構成する。
【００２２】
前記第２移動手段８は、カッタホルダ５を支持するキャリッジ１９を、Ｘ方向（第２方向）へ移動させるものである。詳細には、図１、図２に示すように、左右の側壁部１１ａ，１１ｂ間には、後端部に位置させて、左右方向に延びるガイド軸２０とガイドフレーム２１が配設されている。ガイド軸２０は、駆動ローラ１２及びピンチローラ１３と平行に配設されている。ガイド軸２０は、プラテン３の直ぐ上側で、キャリッジ１９下部（後述の貫通孔部２２）を貫通している。ガイドフレーム２１は、前縁部２１ａと後縁部２１ｂが下方へ折り返された断面コ字状をなしている。前縁部２１ａはガイド軸２０と平行に配設されている。ガイドフレーム２１は、前縁部２１ａでキャリッジ１９上部（後述の被ガイド体２３，２３）をガイドするようになっており、側壁部１１ａ，１１ｂの上端部で螺子２１ｃにより固定されている。
【００２３】
図２に示すように、切断装置１の後部には、右側壁部１１ｂに第２取付フレーム２４が設けられると共に、左側壁部１１ａに補助フレーム２５が設けられている。第２取付フレーム２４には、Ｘ軸モータ２６及び第２減速ギヤ機構２７が配設されている。Ｘ軸モータ２６は、例えばステッピングモータからなり、第２取付フレーム２４における前側の取付片２４ａの前面部に固定されている。Ｘ軸モータ２６の回転軸２６ａは取付片２４ａを貫通しており、先端部に、第２減速ギヤ機構２７と噛合するギヤ部２６ｂを有する。第２減速ギヤ機構２７にはプーリ２８が設けられており、図２において左側の補助フレーム２５にプーリ２９が回転自在に取付けられている。これらプーリ２８とプーリ２９との間には、キャリッジ１９の後端部（後述の取付部３０）に連結された無端状のタイミングベルト３１が掛装されている。
【００２４】
ここで、Ｘ軸モータ２６を正転駆動、或は逆転駆動させると、その回転運動が第２減速ギヤ機構２７及びプーリ２８を介してタイミングベルト３１に伝わることで、キャリッジ１９をカッタホルダ５ごと左方或いは右方へ移動させる。こうして、キャリッジ１９とカッタホルダ５は、被切断物６の移動方向であるＹ方向と直交するＸ方向に移動する。上記のガイド軸２０、ガイドフレーム２１、Ｘ軸モータ２６、第２減速ギヤ機構２７、プーリ２８，２９、タイミングベルト３１、キャリッジ１９等は、第２移動手段８を構成する。
【００２５】
前記カッタホルダ５は、キャリッジ１９に対して前面側に配置され、Ｚ方向たる上下方向（第３方向）への移動が可能に支持されている。これらキャリッジ１９及びカッタホルダ５の構成について、図３〜図６も参照しながら説明する。
【００２６】
図２、図３に示すように、キャリッジ１９は、後面側が開放された略矩形箱状をなす。キャリッジ１９の上壁部１９ａには、平面視にて円弧状をなすリブであって、上方へ突出する前後一対の被ガイド体２３，２３が一体に設けられている。被ガイド体２３，２３は、ガイドフレーム２１の前縁部２１ａを挟むよう対称的に配置されている。キャリッジ１９における底壁部１９ｂの下側には、ガイド軸２０に挿通される左右一対の貫通孔部２２，２２が下方へ張出すように形成されている。また、キャリッジ１９の底壁部１９ｂには、前記タイミングベルト３１に連結される取付部３０（図４、図５参照）が後方へ突出するように設けられている。こうして、キャリッジ１９は、貫通孔部２２，２２に挿通されるガイド軸２０によって左右方向へ摺動可能に支持されると共に、被ガイド体２３，２３で挟まれるガイドフレーム２１によってガイド軸２０の回りに回転しないように支持される。
【００２７】
図３、図４、図５等に示すように、キャリッジ１９の前壁部１９ｃには、前方へ延出する上下一対の支持部３２ａ，３２ｂが一体に設けられている。キャリッジ１９には、支持部３２ａ，３２ｂを夫々貫通する左右一対の支持軸３３ａ，３３ｂが上下動自在に支持されている。キャリッジ１９内には、例えばステッピングモータからなるＺ軸モータ３４が、後方から収容されるように配置されている。Ｚ軸モータ３４の回転軸３４ａは（図３、図５参照）、キャリッジ１９の前壁部１９ｃを貫通しており、先端部にギヤ部３５を有する。また、図４に示すように、キャリッジ１９には、その前壁部１９ｃ中央からやや下寄りの部位を前後に貫通するギヤ軸３７が設けられている。ギヤ軸３７には、前壁部１９ｃの前側で前記ギヤ部３５に噛合するギヤ部３８が回転可能に装着されると共に、ギヤ軸３７前端部の止め輪（図示略）により抜け止めされている。ギヤ部３８とギヤ部３５で第３減速機構４１を構成する（図３、図５参照）。
【００２８】
ギヤ部３８には、図６に示すように、渦巻き溝４２が形成されている。渦巻き溝４２は、第１端部４２ａから第２端部４２ｂへ向って右方向に旋回するにつれ中心に近づく渦巻き状をなすカム溝である。渦巻き溝４２には、詳しくは後述するが、カッタホルダ５と一体的に上下移動する係合ピン４３が係合する（図４参照）。ここで、Ｚ軸モータ３４を正転駆動、或は逆転駆動させると、ギヤ部３５を介してギヤ部３８が回転する。ギヤ部３８が回転することにより、渦巻き溝４２に係合する係合ピン４３が上下方向に摺動する。これに伴い、カッタホルダ５を支持軸３３ａ，３３ｂごと上方或いは下方へ昇降させる。この場合、カッタホルダ５は、係合ピン４３が渦巻き溝４２の第１端部４２ａに位置した上昇位置（図４、図６参照）と、係合ピン４３が第２端部４２ｂに位置した下降位置（図５、図６参照）との間で移動する。上記の渦巻き溝４２を有する第３減速機構４１、Ｚ軸モータ３４、係合ピン４３、支持部３２ａ，３２ｂ、支持軸３３ａ，３３ｂ等は、カッタホルダ５を上下方向へ移動させる第３移動手段４４を構成する。
【００２９】
カッタホルダ５は、前記支持軸３３ａ，３３ｂに設けられるホルダ本体４５と、カッタ４（切断刃）を有してホルダ本体４５に上下動可能に保持される可動筒部４６とを備えると共に、被切断物６を押圧するための押圧装置４７を備えている。
即ち、図３、図４、図５等に示すように、ホルダ本体４５は、上端部４５ａと下端部４５ｂが後方へ折り返され全体としてコ字状をなしている。ホルダ本体４５の上端部４５ａと下端部４５ｂは、支持軸３３ａ，３３ｂの上下両端部に夫々固定された止め輪４８により、支持軸３３ａ，３３ｂに対し移動不能に固定されている。図４、図５に示すように、支持軸３３ｂの中間部には、前記係合ピン４３が後向きに設けられた連結部材４９が固着されている。こうして、ホルダ本体４５、支持軸３３ａ，３３ｂ、係合ピン４３、及び連結部材４９は一体的に構成され、カッタホルダ５は、前記第３移動手段４４により係合ピン４３に連動して上下方向へ移動する。また、支持軸３３ａ，３３ｂには、支持部３２ａ上面とホルダ本体４５の上端部４５ａとの間に、付勢部材たる圧縮コイルバネ５０が夫々外装されている。圧縮コイルバネ５０の付勢力により、カッタホルダ５全体がキャリッジ１９側に対して上方へ弾性付勢されている。
【００３０】
図３に示すように、ホルダ本体４５における中間部には、可動筒部４６や押圧装置４７等を取付けるための取付部材５１，５２が螺子５４ａ，５４ｂにより夫々固定されている。下側の取付部材５２には、可動筒部４６を上下動可能に支持する筒状部５２ａ（図４参照）が設けられている。可動筒部４６は、筒状部５２ａの内周面に摺接する径寸法に設定され、上端部には、筒状部５２ａの上端で支持されるフランジ部４６ａが径方向外側へ張出すように形成されている。フランジ部４６ａの上端面にはバネ受け部４６ｂが設けられている。図４に示すように、上側の取付部材５１と可動筒部４６のバネ受け部４６ｂとの間には、圧縮コイルバネ５３が配設されている。圧縮コイルバネ５３は、可動筒部４６（カッタ４）を下方の被切断物６側に付勢する一方、カッタ４に被切断物６側から上方への力が作用すると、当該付勢力に抗して可動筒部４６の上方への移動を許容する。
【００３１】
可動筒部４６には、その軸線方向に延びるカッタ軸５８が貫通するように配設されている。カッタ軸５８は、可動筒部４６よりも長尺な丸棒状をなし、その下端部にカッタ４を取り付けるための取付部材５９を有する。詳しくは後述するように、カッタ４の刃部４ａは被切断物６に対して傾斜しており、最下端の刃先４ｂがカッタ軸５８の中心軸線４ｚから偏心した位置に形成されている（図８、図９参照）。
【００３２】
図４に示すように、カッタ軸５８は、可動筒部４６内部の上下両端部に配設された軸受５５により、上下方向の中心軸線４ｚつまりＺ軸の回りに回動自在に保持されている。こうして、カッタ４は、被切断物６の表面たるＸＹ平面に対して直交するＺ方向から刃先４ｂが圧接する。また、カッタ４は、カッタホルダ５が下降位置へ移動された時に、図９（ａ）に示すように刃先４ｂが保持シート１０上の被切断物６を貫通し、且つプラテン３の板材３ｂ上面に到達しない高さに設定してある。一方、カッタ４は、カッタホルダ５が上昇位置へ移動されることに伴い、刃先４ｂも上方へ移動して被切断物６から離間する（図４参照）。
【００３３】
前記取付部材５２には、筒状部５２ａの下端部周縁に、３つのガイド孔部５２ｂ〜５２ｄ（図２〜図５参照）が等間隔で形成されている。そして、筒状部５２ａの下側には、ガイド孔部５２ｂ〜５２ｄに挿通される３つのガイド棒５６ｂ〜５６ｄを有する押圧部材５６が配置されている。押圧部材５６の下面側は、浅底な鉢（ボウル）状（或は緩やかな円形椀状）をなす押圧部本体５６ａとされており、周縁上部には、等間隔をなす前記ガイド棒５６ｂ〜５６ｄが一体に設けられている。押圧部材５６は、ガイド孔部５２ｂ〜５２ｄにてガイド棒５６ｂ〜５６ｄがガイドされることにより、上下方向への移動が可能である。押圧部本体５６ａの中央部には、上下方向に延びて前記刃部４ａを下方へ突出させるための貫通孔５６ｅが形成されている。押圧部本体５６ａの下端面は、刃部４ａの周囲で被切断物６に接触する接触面５６ｆとされている。接触面５６ｆは、円環上をなす水平な平坦面であって、被切断物６に対して面接触する。接触面５６ｆは、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂で構成されることで、比較的摩擦係数が低く、被切断物６に対して滑り易くなっている。
【００３４】
図３、図４、図５等に示すように、押圧部本体５６ａの周縁上部には、前方へ延出する接続部５６ｇが一体に設けられている。
他方、前記取付部材５２には、筒状部５２ａの前側であって接続部５６ｇの上方に位置してソレノイド５７用の前側取付部５２ｅが一体に設けられている。ソレノイド５７は、押圧部材５６を上下動させて被切断物６を押圧するためのアクチュエータであり、押圧部材５６並びに後述の制御回路７１と共に押圧装置４７を構成する。ソレノイド５７は、前側取付部５２ｅに下向きに取付けられており、プランジャ５７ａの先端部は接続部５６ｇ上面に固定されている。カッタホルダ５の下降位置でソレノイド５７が駆動されると、プランジャ５７ａと共に押圧部材５６が下方へ移動して被切断物６を所定の押圧力で押圧する（図５参照）。これに対して、ソレノイド５７の非駆動時には、プランジャ５７ａが上方に位置して押圧部材５６が被切断物６に対する押圧力を解除する。ソレノイド５７の非駆動状態でカッタホルダ５が上昇位置へ移動されると（図４の２点鎖線参照）、押圧部材５６が被切断物６から完全に離間する。
【００３５】
図９に示すように、前記保持シート１０は、被切断物６を保持するための粘着層１０ａを有する。被切断物６は、切断装置１にて切断する際、粘着層１０ａの粘着力と前記押圧装置４７の押圧力とによって、保持シート１０に対して移動不能に保持される。保持部材としての保持シート１０は、例えば、樹脂材料からなり、平板矩形状（図１参照）に形成されている。粘着層１０ａは、保持シート１０の上側の面つまりカッタ４との対向面に、粘着剤が塗布されることにより形成されている。粘着層１０ａは、例えば紙、布、樹脂フィルム等のシート状の被切断物６を剥離可能に保持する。粘着層１０ａの粘着力は、被切断物６を粘着層１０ａから剥がす際、当該被切断物６が破れることがなく且つ簡単に剥がせるよう比較的小さい値に設定されている。
【００３６】
さて、本実施形態の切断装置１では、カッタ４の刃部４ａと被切断物６とがなす角度を、非切断時と切断時とで切り換えるカッタ４の角度切換手段６０を備える。角度切換手段６０及びカッタ４の取り付け構造について、図８を参照しながら詳述する。
先ず、カッタ４は、例えば金属製の平板材からなり、その板厚方向から見て直角台形状をなす（図８（ｂ）参照）。カッタ４の長手方向の端部には、被切断物６を切断するための刃部４ａが斜めに形成されている。カッタ４は、図８（ｂ）において左右の両側部４ｃ、４ｄが平行な対辺をなしており、一方の側部４ｄの最下端の角は、鋭角に形成された刃部４ａの刃先４ｂとされている。カッタ４における長手方向の中央部には、円形の挿通穴４ｅが形成されている。
【００３７】
カッタ４の取付部材５９は、カッタ軸５８の下端部に固着され、下方に延びる矩形ブロック状をなしている。取付部材５９の下半部には、一方の側部５９ｄ（図８（ｂ）で右側部）を残して略逆「Ｌ」字状に切り欠くようにして段落ちした取付凹部６１が形成されている。この場合、段落ちした取付凹部６１の平面６２は、ＸＹ平面に対して垂直な鉛直面で、カッタ軸５８の略中心軸線４ｚ上に位置するカッタ４の取付面とされている（図８（ｃ）参照）。取付部材５９には、取付面６２のやや下寄りの部位を貫通する挿通穴６２ａが形成されている。カッタ４は、刃部４ａを下側に向けて取付面６２に沿わせた状態で、支持軸としてのリベット６４により揺動可能に取り付けられる。この場合、リベット６４は、カッタ４の挿通穴４ｅ及び取付面６２の挿通穴６２ａの順に通され、その先端部にかしめて広げられる係止端部６４ａが形成される。これにより、リベット６４は、その中心軸線６４ｂがカッタ軸５８の中心軸線４ｚと直交するように取り付けられる。
【００３８】
また、取付凹部６１において前記逆「Ｌ」をなす内壁部６３には、カッタ４の一方の側部４ｄと当接が可能な一対の当接部６３ａ、６３ｂが形成されている。このうち、第１当接部６３ａは、内壁部６３において上下方向に延びる鉛直面であり、第２当接部６３ｂは、第１当接部６３ａの下側に連なり、その鉛直面に対して所定角度傾いた傾斜面である。これにより、カッタ４が取付面６２に沿ってリベット６４の回りに回動する際、刃部４ａと被切断物６とがなす角度は、カッタ４の一方の側部４ｄが第１当接部６３ａに当接する第１角度α１と（図９（ａ）参照）、カッタ４の一方の側部４ｄが第２当接部６３ｂに当接する第２角度α２との間で切り換わる（図９（ｂ）参照）。この場合、第２角度α２は第１角度α１よりも小さくなるように設定される（α２＜α１）。
【００３９】
取付部材５９における他方の側部５９ｃ（図８（ｂ）で左側部）には、カッタ４の他方の側部４ｃを弾性付勢する板バネ６６が配置されている。板バネ６６は、可撓性を有する金属板から形成された弾性部材であり、取付部材５９の側部５９ｃに沿って上下方向に延びる帯状をなす。板バネ６６の上部は、ねじ止め用の穴６６ａが設けられた基端部であり、板バネ６６の先端部は、取付凹部６１に臨みカッタ４の側部４ｃ側へ屈曲した圧接部６６ｂを有する。
【００４０】
取付部材５９上部の側部５９ｃには、ねじ穴６７が形成されており、板バネ６６は、穴６６ａに挿通されたねじ６８がねじ穴６７に螺挿されることにより取り付けられている。取付部材５９下部の側部５９ｃには、カッタ４の幅寸法Ｗよりも取付凹部６１を幅狭にへこませた凹状壁部６９が形成されている。これにより、常には板バネ６６の圧接部６６ｂがカッタ４の側部４ｃに当接して、カッタ４を、刃部４ａが第１角度α１となる方向へ弾性付勢する。
【００４１】
図９（ａ）に示すように、カッタ４の刃部４ａが第１角度α１のとき、最下端の刃先４ｂがカッタ軸５８の中心軸線４ｚから距離ｄ１だけ偏心した位置にあり、且つカッタ４全体が垂直方向に延びる初期の姿勢となる。詳しくは後述するように、板バネ６６は、切断時におけるカッタ４の相対移動に伴いカッタ４が被切断物６から受ける抵抗力（以下、切断抵抗力と称す）により、刃部４ａの角度が第１角度α１から第２角度α２に切り換わる程度の弾性力に設定されている。刃部４ａの角度が第２角度α２に切り換わることで、カッタ４全体が傾斜した姿勢となり、カッタ軸５８の中心軸線４ｚからのオフセット量はｄ２となる（図９（ｂ）参照）。また、中心軸線４ｚの回りに回動可能なカッタ４は、切断時に前記切断抵抗力を受けて、カッタ４の相対移動の方向つまり切断ラインを構成する線分に沿って自動的に向きを変更する。
【００４２】
上記した取付部材５９、板バネ６６、リベット６４、当接部６３ａ、６３ｂ等は、角度切換手段６０を構成する。また、板バネ６６及び第１当接部６３ａは、カッタ４の第１角度を維持する第１角度維持手段７０に相当する。本実施形態の取付部材５９は、カッタ４の基端側を収容する構成にあって、その取付凹部６１の内壁６２，６３を利用してカッタ４の揺動を規制することから、角度切換手段６０の構成を極めて簡単且つコンパクトなものとすることができる。
【００４３】
次に、切断装置１の制御系の構成について図７のブロック図を参照しながら説明する。
切断装置１全体の制御を司る制御回路（制御手段）７１は、コンピュータ（ＣＰＵ）を主体に構成されており、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、外部メモリ７４が接続されている。ＲＯＭ７２には、切断動作を制御するための切断制御プログラムや、各種制御用データ等が記憶されている。ＲＡＭ７３には、各種処理に必要なデータやプログラムが一時的に記憶される。外部メモリ７４には、複数種類の切断データが記憶されている。前記切断データは、切断ラインＬを構成するｎ個の線分Ｌ1〜Ｌnに夫々対応する線分データを含む。
【００４４】
例えば、図１０に示すように、保持シート１０に保持された紙等のシートである被切断物６に「三角形」の形状を切断する場合、切断データは、当該切断ラインＬを構成する３個の線分Ｌ1〜Ｌ3からなる３個の線分データを有する。具体的には、線分Ｌ1〜Ｌ3は、夫々対応する始点Ｌ1S〜Ｌ3S及び終点Ｌ1E〜Ｌ3Eを有する。また、線分Ｌ1〜Ｌ3は連続的に連なり、閉じた１つの切断ラインＬを構成することから、夫々の線分の始点は隣り合う線分の終点と一致し、夫々の線分の終点は隣り合う線分の始点と一致する。線分データは、対応する線分Ｌ1〜Ｌ3の始点及び終点が夫々ＸＹ座標によって示される。
【００４５】
制御回路７１には、各種の操作スイッチ９ｂの操作信号が入力されると共に、液晶ディスプレイ９ａの表示を制御する。このとき、ユーザは、液晶ディスプレイ９ａの表示を見ながら、各種操作スイッチ９ｂを操作することによって、所望する形状の切断データを選択指定する。制御回路７１には、切断装置１の開口部２ａからセットされた保持シート１０を検出するための検出センサ等、各種検出センサ７５の検出信号が入力される。また、制御回路７１には、Ｙ軸モータ１５、Ｘ軸モータ２６、Ｚ軸モータ３４、ソレノイド５７を夫々駆動する駆動回路７６，７７，７８，７９が接続されている。制御回路７１は、切断制御プログラムの実行により前記切断データに基づいて、Ｙ軸モータ１５、Ｘ軸モータ２６、Ｚ軸モータ３４、ソレノイド５７等の各種アクチュエータを制御し、保持シート１０上の被切断物６に対する切断動作を自動で実行させる。
【００４６】
上記構成の作用について説明する。尚、切断する形状は、前記の「三角形」を例とし、被切断物６としては一般的な紙を使用する。
切断装置１において被切断物６の切断開始前の状態では、カッタホルダ５が上昇位置に移動されている（図４参照）。この状態で、ユーザは、被切断物６を粘着層１０ａに貼り付けるようにして保持シート１０に保持させる。そして、保持シート１０を、切断装置１の開口部２ａからセットする。そして、ユーザは、例えば外部メモリ７４に記憶されている切断データの中から所望の切断データを選択すると、切断データが外部メモリ７４から読み出されてＲＡＭ７３のメモリに記憶される。そして、操作スイッチ９ｂが操作されると、制御回路７１は、その操作信号に基づいて切断動作を開始する。
【００４７】
切断動作にあっては、切断データに基づいてＸ軸モータ１５及びＹ軸モータ２６を駆動させることにより、カッタ４の刃先４ｂを、線分Ｌ1の始点Ｌ1SのＸＹ座標（図１０参照）へカッタ４を相対的に移動させる。次いで当該切断開始点Ｌ1S上にカッタ４を移動させた状態で、ソレノイド５７を駆動させ、押圧部材５６で被切断物６を押圧する。また、Ｚ軸モータ３４を駆動させて、カッタホルダ５を下降位置へ移動させ、カッタ４の刃先４ｂを被切断物６の切断開始点Ｌ1Sに貫通させる。この場合、カッタ４は、板バネ６６の弾性力により非切断時の初期の姿勢が維持されており、図９（ａ）に示すように、刃部４ａの被切断物６に対する角度は第１角度α１となっている。このため、カッタ４の刃先４ｂが被切断物６に圧接してスムーズに切れ込みを入れることができる。
【００４８】
そして、各モータ１５，２６を駆動させることにより、線分Ｌ1の終点Ｌ1Eの座標へ向けてカッタ４と被切断物６とを相対的に移動させて切断を開始する。この切断時に、カッタ４の刃先４ｂは、被切断物６から切断抵抗力を受ける。この切断抵抗力によって、図９（ｂ）に示すように、カッタ４は板バネ６６の弾性力に抗して傾斜した姿勢となり、刃部４ａの角度が第１角度α１から第２角度α２に切り換わる。
また、この場合、カッタ４がリベット６４の中心軸線６４ｂの回りに回動して刃先４ｂが僅かに上昇するため、Ｚ軸モータ３４の駆動により、その刃先４ｂの上昇量分（図８及び図９に距離ｈで示す）、カッタ４を下降させる制御を行う。これにより、刃先４ｂが保持シート１０上の被切断物６を貫通した状態が維持され、且つ刃部４ａと被切断物６とのなす角度を小さく設定した第２角度α２で切断が行われる。
【００４９】
切断ラインＬの線分Ｌ1に沿って図１０の矢印方向に切断する際、カッタ４の刃先４ｂは、前述したようにカッタ軸５８の中心軸線４ｚから距離ｄ２だけオフセットした状態となる。そして、カッタ４の刃先４ｂが頂点Ｐ（終点Ｌ1E）に到達すると、その頂点Ｐで刃先４ｂの向きを変えるために切断が中断される。このとき、カッタ軸５８の中心軸線４ｚは、図１０に示す線分Ｌ1の延長線上の頂点Ｐから距離ｄ２だけ離れた位置にある。このため、カッタ軸５８を距離ｄ３（ｄ３＝ｄ２−ｄ１）だけ逆方向に移動させる（戻す）。このとき、刃先４ｂを距離ｈだけ上昇させる。これによって、カッタ４は、板バネ６６の弾性力により初期の姿勢に戻り（図９（ａ）参照）、刃部４ａの被切断物６に対する角度は第１角度α１となる。そして、中心軸線４ｚは、図１０に示す線分Ｌ1の延長線上の頂点Ｐから距離ｄ１だけ離れた位置にある。そこで、刃先４ｂの向きを線分Ｌ2に沿う方向に変えるため、カッタ４を、中心軸線４ｚが同図の破線（円弧）に沿うように移動させる。
【００５０】
このとき、図９（ａ）に示すように、刃先４ｂは、被切断物６を貫通して保持シート１０に僅かに食い込んでいるため、刃先４ｂが切断ラインＬの頂点Ｐの部分を僅かにこじる（捻る）ことになる。しかし、カッタ４は、刃部４ａの被切断物６に対する角度は第１角度α１である初期の姿勢であるので、前記の「こじる」領域を極力小さくして刃先４ｂの向きを変えやすくすることができる。こうして、カッタ４は、刃先４ｂの向きを線分Ｌ2に沿う方向に変えた後、線分Ｌ1の切断と同様に、線分Ｌ2の切断を第１角度α１から第２角度α２に切り換えて行う。線分Ｌ3についても、線分Ｌ1、Ｌ2と同様に第２角度α２で切断を行う。
【００５１】
図１０の「三角形」の形状と異なり、切断ラインＬの線分が曲率半径の大きい緩やかな曲線を含む場合、カッタ４の相対移動の方向に沿って刃先４ｂが自動的に向きを変更するため、前記の線分Ｌ1〜Ｌ3と同様、第２角度α２で切断が行われることとなる。
被切断物６の切断を終えると、ユーザは、保持シート１０から被切断物６を剥がす。尚、切断時において、ソレノイド５７の駆動により被切断物６を接触面５６ｆで押圧すると共に、保持シート１０における粘着層１０ａの粘着力で被切断物６をずれないよう保持することができる。また、切断の際、押圧部材５６は被切断物６に対して相対移動するが、押圧部材５６の接触面５６ｆが低摩擦係数の材料で構成されているため、接触面５６ｆと被切断物６との間で生じる摩擦力を極力低減させることができる。よって、当該摩擦力に起因する被切断物６のずれをも防止することができる。従って、被切断物６をより確実に保持することができ、正確な切断ラインを形成することができる。
【００５２】
以上のように本実施形態の切断装置１は、カッタ４の刃部４ａの角度を、非切断時における第１角度α１と、切断時に刃部４ａの角度が第１角度α１よりも小さくなるようにカッタ４を傾ける第２角度α２とにわたって切り換える角度切換手段６０を備える。
これによれば、切断時に、角度切換手段６０によって刃部４ａの角度が第１角度α１から第２角度α２に切り換わることで、刃部４ａの角度が小さくなる。これにより、カッタ４が被切断物６から受ける切断抵抗を小さくしてシャープな切り味を発揮することができる。また、非切断時つまりカッタ４の相対移動が無い場合、角度切換手段６０によって刃部４ａの角度を第１角度α１に切り換えて大きくすることができる。よって、例えば切断ラインＬの角部を切断する際、その角部の頂点Ｐでカッタ４の相対移動を一旦停止して第１角度α１に切り換えることで、カッタ４の向き（切断方向）を変えやすくすることができ、ひいてはカッタ４の相対移動を好適に行うことができる。
【００５３】
角度切換手段６０は、非切断時における刃部４ａの第１角度α１を維持する第１角度維持手段７０を備える。これにより、カッタ４は被切断物６に対する角度を大きくした状態が維持されるため、切断動作開始時において、切断刃の刃先の先端が被切断物に圧接してスムーズに切れ込みを入れることができる。
【００５４】
第１角度維持手段７０は、カッタ４を、刃部４ａが第１角度α１をなす方向へ弾性付勢する弾性部材からなる。これによれば、第１角度維持手段７０として弾性部材を用いた簡単な構成で刃部４ａの第１角度α１を維持することができる。
前記弾性部材は、切断時におけるカッタ４の相対移動に伴いカッタ４が被切断物６から受ける切断抵抗力により、刃部４ａの角度が第１角度α１から第２角度α２に切り換わる程度の弾性力に設定されている。従って、切断装置１において、刃部４ａの角度を第２角度α２に切り換えるための手段を別途設ける必要がなく、角度切換手段６０の構成を極めて簡単なものとすることができる。
【００５５】
角度切換手段６０は、カッタ４を前記の（刃部４ａのなす）第１角度α１と第２角度α２にわたって揺動可能に支持する支持軸（リベット６４）と、前記支持軸を固定する取付部材５９と、カッタ４に当接することでカッタ４の揺動を第１角度α１で規制する第１当接部６３ａおよび第２角度α２で規制する第２当接部６３ｂと、取付部材５９とカッタ４との間に設けられ、非切断時におけるカッタ４を第１当接部６３ａに当接させる方向へ弾性付勢する弾性部材とを備える。
【００５６】
この構成によれば、カッタ４を第１当接部６３ａ或は第２当接部６３ｂに当接させて、カッタ４を非切断時の第１角度α１或は切断時の第２角度α２に傾けた姿勢を保持することができる。また、カッタ４の角度の切り換えを、これら当接部６３ａ、６３ｂを有する取付部材５９と、カッタ４を支持する支持軸と、前記弾性部材とを用いた簡単な構成で実現することがきる。更に、上記構成において、切断時におけるカッタ４の相対移動に伴いカッタ４が被切断物６から受ける切断抵抗力により前記弾性部材の弾性力に抗して刃部４ａの角度が第１角度α１から第２角度α２に切り換わるので上記したように、より簡単な構成とすることができる。
【００５７】
尚、本発明は上記しかつ図面に示す実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。本発明は、上記したカッティングプロッタとしての切断装置１に限られず、切断機能を備えた各種の装置に適用できるものである。
弾性部材は板バネ６６に代えて、ねじりバネとしてもよいし、弾性を有するゴム部材等を用いて構成してもよい。また、カッタ４を揺動可能に支持する支持軸は、リベット６４ではなく、段付ねじにしてもよい。即ち、図示は省略するが、段付ねじは、ねじ部と頭部との間に、ねじ部より径大な軸部を有して段付き状をなす。そして、カッタ４の挿通穴４ｅに、段付ねじを当該軸部まで挿通して、ねじ部を取付部材５９に形成した雌ねじ（図示略）に螺合させる。これにより、段付ねじは、軸部でカッタ４を揺動可能に支持する支持軸として構成される。
【符号の説明】
【００５８】
１ 切断装置
４ 切断刃（カッタ）
６ 被切断物
５９ 取付部材
６０ 角度切換手段
６３ａ 第１当接部
６３ｂ 第２当接部
６４ 支持軸
６６ 弾性部材
７０ 第１角度維持手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め設定された切断データに基づいて切断刃と被切断物とを相対的に移動させることにより、切断刃で被切断物を所望の形状に切断する切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば紙等のシートを自動的に切断するカッティングプロッタが知られている。前記シートは、表面に粘着層を有する保持部材としての基材に貼り付けられる。そして、カッティングプロッタは、基材の両端部分を駆動機構の一対のローラにより上下方向から挟んで第１方向へ移動させると共に、切断刃を支持するカッタホルダを前記第１方向と直交する第２方向へ移動させて前記シートを切断する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、図１１は、従来のカッティングプロッタに用いられている一般的なカッタ（切断刃）１００とカッタホルダ１０１とを模式的に示している。図１１に示すように、カッタ１００は、棒状のカッタ軸１０２の下端部に螺子１０３で固定されている。カッタ軸１０２は、カッタホルダ１０１下端の凹部１０１ａに装着されたベアリング１０４により軸線Ｏの回りに回動自在に保持されている。また、カッタ１００の刃部１００ａは、最下端の刃先１００ｂが軸線Ｏより距離ｄだけオフセットさせて設けられている。このため、カッタ１００とシート１０５との相対移動によりカッタ１００でシート１０５を切断する時、カッタ１００の刃先１００ｂがシート１０５から抵抗力（反力）を受けることで、カッタ軸１０２は軸線Ｏの回りに回動する。つまり、カッタ１００の刃先１００ｂの向きは、カッタ１００とシート１０５とが相対移動する移動方向に応じて自動的に変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０５５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記カッティングプロッタで切断を行う場合、シート１０５の種類によってはカッタ１００の刃先１００ｂがシート１０５から受ける抵抗力が大きくなる。このようなカッタ１００に係る負荷を小さくして切断時の切れ味を向上させるには、カッタ１００の刃部１００ａとシート１０５とがなす角度αを小さく設定することが考えられる。
一方、カッタ１００は、シート１０５の切断ラインの角部（コーナー部）を切断する際、その角部の先端を僅かにこじる（捻る）ように回動して刃先１００ｂの向きを変えるため、刃部１００ａのシート１０５に対する角度αを大きく設定した方が好ましい。つまり、カッタ１００は、刃部１００ａのシート１０５に対する角度αを小さく設定した場合と大きく設定した場合とで夫々相反する一長一短があり、これら両方の短所を同時に改善することが望ましい。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、切断時の切り味を向上させることができると共に、切断刃と被切断物との間での相対移動を好適に行うことができる切断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明の請求項１の切断装置は、予め設定された切断データに基づいて切断刃と被切断物とを相対的に移動させることにより、前記切断刃で前記被切断物を所望の形状に切断する切断装置であって、前記切断刃と前記被切断物とがなす角度を切り換える前記切断刃の角度切換手段を備え、前記角度切換手段は、前記切断刃の角度を、非切断時における第１角度と、切断時に前記切断刃を前記第１角度よりも小さくなるように傾ける第２角度とにわたって切り換えるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、切断時に、角度切換手段によって切断刃の角度が第１角度から第２角度に切り換わることで、切断刃の角度が小さくなる。これにより、切断刃が被切断物から受ける切断抵抗を小さくしてシャープな切り味を発揮することができる。また、非切断時つまり切断刃の相対移動が無い場合、角度切換手段によって切断刃の角度を第１角度に切り換えて大きくすることができる。よって、例えば切断ラインの角部を切断する際、その角部の頂点で切断刃の相対移動を一旦停止して第１角度に切り換えることで、切断刃の向き（切断方向）を変えやすくすることができ、ひいては切断刃の相対移動を好適に行うことができる。
【０００９】
請求項２の切断装置は、請求項１の発明において、前記角度切換手段は、非切断時における前記切断刃の前記第１角度を維持する第１角度維持手段を備えることを特徴とする。
請求項３の切断装置は、請求項２の発明において、前記第１角度維持手段は、前記切断刃を前記第１角度をなす方向へ弾性付勢する弾性部材からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の切断装置は、請求項３の発明において、前記弾性部材は、切断時における前記切断刃の相対移動に伴い前記切断刃が前記被切断物から受ける抵抗力により、前記切断刃の角度が前記第１角度から前記第２角度に切り換わる程度の弾性力に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の切断装置は、請求項１の発明において、前記角度切換手段は、前記切断刃を前記第１角度と前記第２角度にわたって揺動可能に支持する支持軸と、前記支持軸を固定する取付部材と、前記取付部材に前記切断刃との当接が可能に設けられた一対の当接部であって、前記切断刃に当接することで前記切断刃の揺動を前記第１角度で規制する第１当接部および前記第２角度で規制する第２当接部と、前記取付部材と前記切断刃との間に設けられ、非切断時における前記切断刃を前記第１当接部に当接させる方向へ弾性付勢する弾性部材とを備え、切断時における前記切断刃の相対移動に伴い前記切断刃が前記被切断物から受ける抵抗力により前記弾性部材の弾性力に抗して前記切断刃の角度が前記第１角度から前記第２角度に切り換わることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の切断装置によれば、切断時に、角度切換手段によって切断刃の角度が第１角度から第２角度に切り換わることで、切断刃と被切断物とがなす角度が小さくなる。これにより、切断刃が被切断物から受ける切断抵抗を小さくしてシャープな切り味を発揮することができる。また、非切断時つまり切断刃の相対移動が無い場合、角度切換手段によって切断刃の角度を第１角度に切り換えて大きくすることができる。よって、例えば切断ラインの角部を切断する際、その角部の頂点で切断刃の相対移動を一旦停止して第１角度に切り換えることで、切断刃の向きを変えやすくすることができ、ひいては切断刃の相対移動を好適に行うことができる。
【００１３】
請求項２の切断装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、第１角度維持手段によって、非切断時における切断刃の第１角度を維持する。これにより、切断刃は被切断物に対する角度を大きくした状態が維持されるため、切断動作開始時において、切断刃の刃先の先端が被切断物に圧接してスムーズに切れ込みを入れることができる。
【００１４】
請求項３の切断装置によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、第１角度維持手段として弾性部材を用いた簡単な構成で切断刃の第１角度を維持することができる。
請求項４の切断装置によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、切断時における切断刃の相対移動に伴い切断刃が被切断物から受ける抵抗力により、弾性部材の弾性力に抗して切断刃の角度が第１角度から第２角度に切り換わる。従って、切断装置において、切断刃の角度を第２角度に切り換えるための手段を別途設ける必要がなく、角度切換手段の構成を極めて簡単なものとすることができる。
【００１５】
請求項５の切断装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、切断刃を第１当接部或は第２当接部に当接させて、切断刃を非切断時の第１角度或は切断時の第２角度に傾けた姿勢を保持することができる。また、切断刃の角度の切り換えを、これら当接部を有する取付部材と、切断刃を支持する支持軸と、前記弾性部材とを用いた簡単な構成で実現することがきる。更に、請求項４と同様の弾性部材を備えたので、請求項４と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、切断装置の内部構造を示す斜視図
【図２】切断装置の平面図
【図３】カッタホルダの斜視図
【図４】カッタを上昇させた状態で示すカッタホルダの断面図
【図５】カッタを下降させた切断時の状態で示すカッタホルダ近傍部の側面図
【図６】ギヤ部を拡大して示す正面図
【図７】電気的構成を示すブロック図
【図８】カッタとその取付構造を示す拡大図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、非切断時及び切断時における被切断物と共に示す図８（ｂ）相当図
【図１０】被切断物における切断ラインの一例を示す図
【図１１】カッティングプロッタで一般的に用いられるカッタホルダ先端部の拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１０を参照しながら説明する。
図１に示すように、切断装置１は、筐体としての本体カバー２と、本体カバー２内に配設されたプラテン３と、カッタホルダ５とを備えると共に、カッタホルダ５のカッタ４（図４参照）と被切断物６とを相対的に移動させるための第１及び第２移動手段７，８を備えている。本体カバー２は横長な矩形箱状をなしており、前面部には、プラテン３上面部に被切断物６を保持した保持シート１０をセットするための横長な開口部２ａが形成されている。尚、以下の説明では、切断装置１に対しユーザが位置する側を前方とし、その反対側を後方とする。そして、前後方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する左右方向をＸ方向とする。
【００１８】
本体カバー２の右側には、ユーザに対して必要なメッセージ等の表示を行う表示手段としての液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）９ａが設けられると共に、ユーザが各種の指示や選択、入力の操作を行うための複数の操作スイッチ９ｂ（図７参照）が設けられている。
前記プラテン３は、前後一対の板材３ａ，３ｂからなり、上面部が水平面たるＸＹ平面をなすように構成されている。プラテン３には、被切断物６を保持する保持シート１０が載置されるようにセットされ、被切断物６の切断の際、保持シート１０をプラテン３で受ける。詳しくは後述するが、保持シート１０の上面には、左右両方の縁部１０ｂを除いた部分に粘着剤が塗布された粘着層１０ａ（図９参照）が形成されており、粘着層１０ａに被切断物６が貼り付けられて保持される。
【００１９】
前記第１移動手段７は、プラテン３の上面側で保持シート１０をＹ方向（第１方向）へ移動させるものである。即ち、切断装置１における左右の側壁部１１ａ，１１ｂには、プラテン３の板材３ａ，３ｂの間に位置させて、駆動ローラ１２とピンチローラ１３が設けられている。駆動ローラ１２とピンチローラ１３は、Ｘ方向に延びて、側壁部１１ａ，１１ｂに対して回動可能に支持されている。また、駆動ローラ１２とピンチローラ１３は、前記ＸＹ平面に対して平行で、且つ上下方向に並ぶように配置されている。下側が駆動ローラ１２で、上側がピンチローラ１３である。図２に示すように、右側壁部１１ｂには、駆動ローラ１２の右側に位置させて、クランク状の第１取付フレーム１４が設けられている。取付フレーム１４の外側には、Ｙ軸モータ１５が固定されている。
【００２０】
Ｙ軸モータ１５は例えばステッピングモータからなり、回転軸１５ａは第１取付フレーム１４を貫通しており、先端部にギヤ部１６ａを有する。駆動ローラ１２の右端部には、ギヤ部１６ａと噛合するギヤ部１６ｂが固着されており、これらギヤ部１６ａ、１６ｂにより第１減速ギヤ機構１６が構成されている。前記ピンチローラ１３は、左右の側壁部１１ａ，１１ｂに形成されたガイド溝１７ｂ（図１に右側の溝１７ｂのみ図示）により上下方向へ移動可能にガイドされている。左右の側壁部１１ａ，１１ｂには、ガイド溝１７ｂを外側から囲うバネ収容部１８ａ，１８ｂが夫々設けられている。ピンチローラ１３は、バネ収容部１８ａ，１８ｂに収容された図示しない圧縮コイルバネにより下方へ付勢されている。ピンチローラ１３には、保持シート１０の左右両方の縁部１０ｂに接触して押圧する押圧部１３ａが設けられている。押圧部１３ａは、ピンチローラ１３の他の部分よりも外径が少し大きく形成されている。
【００２１】
ここで、駆動ローラ１２とピンチローラ１３は、前記圧縮コイルバネの付勢力により、保持シート１０を上下方向から押圧挟持する（図５参照）。そして、Ｙ軸モータ１５を正転駆動、或は逆転駆動させると、その回転運動が第１減速ギヤ機構１６を介して駆動ローラ１２に伝わることで、保持シート１０を被切断物６と共に後方或いは前方へ移動させる。これら駆動ローラ１２、ピンチローラ１３、Ｙ軸モータ１５、第１減速ギヤ機構１６、前記圧縮コイルバネ等は、第１移動手段７を構成する。
【００２２】
前記第２移動手段８は、カッタホルダ５を支持するキャリッジ１９を、Ｘ方向（第２方向）へ移動させるものである。詳細には、図１、図２に示すように、左右の側壁部１１ａ，１１ｂ間には、後端部に位置させて、左右方向に延びるガイド軸２０とガイドフレーム２１が配設されている。ガイド軸２０は、駆動ローラ１２及びピンチローラ１３と平行に配設されている。ガイド軸２０は、プラテン３の直ぐ上側で、キャリッジ１９下部（後述の貫通孔部２２）を貫通している。ガイドフレーム２１は、前縁部２１ａと後縁部２１ｂが下方へ折り返された断面コ字状をなしている。前縁部２１ａはガイド軸２０と平行に配設されている。ガイドフレーム２１は、前縁部２１ａでキャリッジ１９上部（後述の被ガイド体２３，２３）をガイドするようになっており、側壁部１１ａ，１１ｂの上端部で螺子２１ｃにより固定されている。
【００２３】
図２に示すように、切断装置１の後部には、右側壁部１１ｂに第２取付フレーム２４が設けられると共に、左側壁部１１ａに補助フレーム２５が設けられている。第２取付フレーム２４には、Ｘ軸モータ２６及び第２減速ギヤ機構２７が配設されている。Ｘ軸モータ２６は、例えばステッピングモータからなり、第２取付フレーム２４における前側の取付片２４ａの前面部に固定されている。Ｘ軸モータ２６の回転軸２６ａは取付片２４ａを貫通しており、先端部に、第２減速ギヤ機構２７と噛合するギヤ部２６ｂを有する。第２減速ギヤ機構２７にはプーリ２８が設けられており、図２において左側の補助フレーム２５にプーリ２９が回転自在に取付けられている。これらプーリ２８とプーリ２９との間には、キャリッジ１９の後端部（後述の取付部３０）に連結された無端状のタイミングベルト３１が掛装されている。
【００２４】
ここで、Ｘ軸モータ２６を正転駆動、或は逆転駆動させると、その回転運動が第２減速ギヤ機構２７及びプーリ２８を介してタイミングベルト３１に伝わることで、キャリッジ１９をカッタホルダ５ごと左方或いは右方へ移動させる。こうして、キャリッジ１９とカッタホルダ５は、被切断物６の移動方向であるＹ方向と直交するＸ方向に移動する。上記のガイド軸２０、ガイドフレーム２１、Ｘ軸モータ２６、第２減速ギヤ機構２７、プーリ２８，２９、タイミングベルト３１、キャリッジ１９等は、第２移動手段８を構成する。
【００２５】
前記カッタホルダ５は、キャリッジ１９に対して前面側に配置され、Ｚ方向たる上下方向（第３方向）への移動が可能に支持されている。これらキャリッジ１９及びカッタホルダ５の構成について、図３〜図６も参照しながら説明する。
【００２６】
図２、図３に示すように、キャリッジ１９は、後面側が開放された略矩形箱状をなす。キャリッジ１９の上壁部１９ａには、平面視にて円弧状をなすリブであって、上方へ突出する前後一対の被ガイド体２３，２３が一体に設けられている。被ガイド体２３，２３は、ガイドフレーム２１の前縁部２１ａを挟むよう対称的に配置されている。キャリッジ１９における底壁部１９ｂの下側には、ガイド軸２０に挿通される左右一対の貫通孔部２２，２２が下方へ張出すように形成されている。また、キャリッジ１９の底壁部１９ｂには、前記タイミングベルト３１に連結される取付部３０（図４、図５参照）が後方へ突出するように設けられている。こうして、キャリッジ１９は、貫通孔部２２，２２に挿通されるガイド軸２０によって左右方向へ摺動可能に支持されると共に、被ガイド体２３，２３で挟まれるガイドフレーム２１によってガイド軸２０の回りに回転しないように支持される。
【００２７】
図３、図４、図５等に示すように、キャリッジ１９の前壁部１９ｃには、前方へ延出する上下一対の支持部３２ａ，３２ｂが一体に設けられている。キャリッジ１９には、支持部３２ａ，３２ｂを夫々貫通する左右一対の支持軸３３ａ，３３ｂが上下動自在に支持されている。キャリッジ１９内には、例えばステッピングモータからなるＺ軸モータ３４が、後方から収容されるように配置されている。Ｚ軸モータ３４の回転軸３４ａは（図３、図５参照）、キャリッジ１９の前壁部１９ｃを貫通しており、先端部にギヤ部３５を有する。また、図４に示すように、キャリッジ１９には、その前壁部１９ｃ中央からやや下寄りの部位を前後に貫通するギヤ軸３７が設けられている。ギヤ軸３７には、前壁部１９ｃの前側で前記ギヤ部３５に噛合するギヤ部３８が回転可能に装着されると共に、ギヤ軸３７前端部の止め輪（図示略）により抜け止めされている。ギヤ部３８とギヤ部３５で第３減速機構４１を構成する（図３、図５参照）。
【００２８】
ギヤ部３８には、図６に示すように、渦巻き溝４２が形成されている。渦巻き溝４２は、第１端部４２ａから第２端部４２ｂへ向って右方向に旋回するにつれ中心に近づく渦巻き状をなすカム溝である。渦巻き溝４２には、詳しくは後述するが、カッタホルダ５と一体的に上下移動する係合ピン４３が係合する（図４参照）。ここで、Ｚ軸モータ３４を正転駆動、或は逆転駆動させると、ギヤ部３５を介してギヤ部３８が回転する。ギヤ部３８が回転することにより、渦巻き溝４２に係合する係合ピン４３が上下方向に摺動する。これに伴い、カッタホルダ５を支持軸３３ａ，３３ｂごと上方或いは下方へ昇降させる。この場合、カッタホルダ５は、係合ピン４３が渦巻き溝４２の第１端部４２ａに位置した上昇位置（図４、図６参照）と、係合ピン４３が第２端部４２ｂに位置した下降位置（図５、図６参照）との間で移動する。上記の渦巻き溝４２を有する第３減速機構４１、Ｚ軸モータ３４、係合ピン４３、支持部３２ａ，３２ｂ、支持軸３３ａ，３３ｂ等は、カッタホルダ５を上下方向へ移動させる第３移動手段４４を構成する。
【００２９】
カッタホルダ５は、前記支持軸３３ａ，３３ｂに設けられるホルダ本体４５と、カッタ４（切断刃）を有してホルダ本体４５に上下動可能に保持される可動筒部４６とを備えると共に、被切断物６を押圧するための押圧装置４７を備えている。
即ち、図３、図４、図５等に示すように、ホルダ本体４５は、上端部４５ａと下端部４５ｂが後方へ折り返され全体としてコ字状をなしている。ホルダ本体４５の上端部４５ａと下端部４５ｂは、支持軸３３ａ，３３ｂの上下両端部に夫々固定された止め輪４８により、支持軸３３ａ，３３ｂに対し移動不能に固定されている。図４、図５に示すように、支持軸３３ｂの中間部には、前記係合ピン４３が後向きに設けられた連結部材４９が固着されている。こうして、ホルダ本体４５、支持軸３３ａ，３３ｂ、係合ピン４３、及び連結部材４９は一体的に構成され、カッタホルダ５は、前記第３移動手段４４により係合ピン４３に連動して上下方向へ移動する。また、支持軸３３ａ，３３ｂには、支持部３２ａ上面とホルダ本体４５の上端部４５ａとの間に、付勢部材たる圧縮コイルバネ５０が夫々外装されている。圧縮コイルバネ５０の付勢力により、カッタホルダ５全体がキャリッジ１９側に対して上方へ弾性付勢されている。
【００３０】
図３に示すように、ホルダ本体４５における中間部には、可動筒部４６や押圧装置４７等を取付けるための取付部材５１，５２が螺子５４ａ，５４ｂにより夫々固定されている。下側の取付部材５２には、可動筒部４６を上下動可能に支持する筒状部５２ａ（図４参照）が設けられている。可動筒部４６は、筒状部５２ａの内周面に摺接する径寸法に設定され、上端部には、筒状部５２ａの上端で支持されるフランジ部４６ａが径方向外側へ張出すように形成されている。フランジ部４６ａの上端面にはバネ受け部４６ｂが設けられている。図４に示すように、上側の取付部材５１と可動筒部４６のバネ受け部４６ｂとの間には、圧縮コイルバネ５３が配設されている。圧縮コイルバネ５３は、可動筒部４６（カッタ４）を下方の被切断物６側に付勢する一方、カッタ４に被切断物６側から上方への力が作用すると、当該付勢力に抗して可動筒部４６の上方への移動を許容する。
【００３１】
可動筒部４６には、その軸線方向に延びるカッタ軸５８が貫通するように配設されている。カッタ軸５８は、可動筒部４６よりも長尺な丸棒状をなし、その下端部にカッタ４を取り付けるための取付部材５９を有する。詳しくは後述するように、カッタ４の刃部４ａは被切断物６に対して傾斜しており、最下端の刃先４ｂがカッタ軸５８の中心軸線４ｚから偏心した位置に形成されている（図８、図９参照）。
【００３２】
図４に示すように、カッタ軸５８は、可動筒部４６内部の上下両端部に配設された軸受５５により、上下方向の中心軸線４ｚつまりＺ軸の回りに回動自在に保持されている。こうして、カッタ４は、被切断物６の表面たるＸＹ平面に対して直交するＺ方向から刃先４ｂが圧接する。また、カッタ４は、カッタホルダ５が下降位置へ移動された時に、図９（ａ）に示すように刃先４ｂが保持シート１０上の被切断物６を貫通し、且つプラテン３の板材３ｂ上面に到達しない高さに設定してある。一方、カッタ４は、カッタホルダ５が上昇位置へ移動されることに伴い、刃先４ｂも上方へ移動して被切断物６から離間する（図４参照）。
【００３３】
前記取付部材５２には、筒状部５２ａの下端部周縁に、３つのガイド孔部５２ｂ〜５２ｄ（図２〜図５参照）が等間隔で形成されている。そして、筒状部５２ａの下側には、ガイド孔部５２ｂ〜５２ｄに挿通される３つのガイド棒５６ｂ〜５６ｄを有する押圧部材５６が配置されている。押圧部材５６の下面側は、浅底な鉢（ボウル）状（或は緩やかな円形椀状）をなす押圧部本体５６ａとされており、周縁上部には、等間隔をなす前記ガイド棒５６ｂ〜５６ｄが一体に設けられている。押圧部材５６は、ガイド孔部５２ｂ〜５２ｄにてガイド棒５６ｂ〜５６ｄがガイドされることにより、上下方向への移動が可能である。押圧部本体５６ａの中央部には、上下方向に延びて前記刃部４ａを下方へ突出させるための貫通孔５６ｅが形成されている。押圧部本体５６ａの下端面は、刃部４ａの周囲で被切断物６に接触する接触面５６ｆとされている。接触面５６ｆは、円環上をなす水平な平坦面であって、被切断物６に対して面接触する。接触面５６ｆは、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂で構成されることで、比較的摩擦係数が低く、被切断物６に対して滑り易くなっている。
【００３４】
図３、図４、図５等に示すように、押圧部本体５６ａの周縁上部には、前方へ延出する接続部５６ｇが一体に設けられている。
他方、前記取付部材５２には、筒状部５２ａの前側であって接続部５６ｇの上方に位置してソレノイド５７用の前側取付部５２ｅが一体に設けられている。ソレノイド５７は、押圧部材５６を上下動させて被切断物６を押圧するためのアクチュエータであり、押圧部材５６並びに後述の制御回路７１と共に押圧装置４７を構成する。ソレノイド５７は、前側取付部５２ｅに下向きに取付けられており、プランジャ５７ａの先端部は接続部５６ｇ上面に固定されている。カッタホルダ５の下降位置でソレノイド５７が駆動されると、プランジャ５７ａと共に押圧部材５６が下方へ移動して被切断物６を所定の押圧力で押圧する（図５参照）。これに対して、ソレノイド５７の非駆動時には、プランジャ５７ａが上方に位置して押圧部材５６が被切断物６に対する押圧力を解除する。ソレノイド５７の非駆動状態でカッタホルダ５が上昇位置へ移動されると（図４の２点鎖線参照）、押圧部材５６が被切断物６から完全に離間する。
【００３５】
図９に示すように、前記保持シート１０は、被切断物６を保持するための粘着層１０ａを有する。被切断物６は、切断装置１にて切断する際、粘着層１０ａの粘着力と前記押圧装置４７の押圧力とによって、保持シート１０に対して移動不能に保持される。保持部材としての保持シート１０は、例えば、樹脂材料からなり、平板矩形状（図１参照）に形成されている。粘着層１０ａは、保持シート１０の上側の面つまりカッタ４との対向面に、粘着剤が塗布されることにより形成されている。粘着層１０ａは、例えば紙、布、樹脂フィルム等のシート状の被切断物６を剥離可能に保持する。粘着層１０ａの粘着力は、被切断物６を粘着層１０ａから剥がす際、当該被切断物６が破れることがなく且つ簡単に剥がせるよう比較的小さい値に設定されている。
【００３６】
さて、本実施形態の切断装置１では、カッタ４の刃部４ａと被切断物６とがなす角度を、非切断時と切断時とで切り換えるカッタ４の角度切換手段６０を備える。角度切換手段６０及びカッタ４の取り付け構造について、図８を参照しながら詳述する。
先ず、カッタ４は、例えば金属製の平板材からなり、その板厚方向から見て直角台形状をなす（図８（ｂ）参照）。カッタ４の長手方向の端部には、被切断物６を切断するための刃部４ａが斜めに形成されている。カッタ４は、図８（ｂ）において左右の両側部４ｃ、４ｄが平行な対辺をなしており、一方の側部４ｄの最下端の角は、鋭角に形成された刃部４ａの刃先４ｂとされている。カッタ４における長手方向の中央部には、円形の挿通穴４ｅが形成されている。
【００３７】
カッタ４の取付部材５９は、カッタ軸５８の下端部に固着され、下方に延びる矩形ブロック状をなしている。取付部材５９の下半部には、一方の側部５９ｄ（図８（ｂ）で右側部）を残して略逆「Ｌ」字状に切り欠くようにして段落ちした取付凹部６１が形成されている。この場合、段落ちした取付凹部６１の平面６２は、ＸＹ平面に対して垂直な鉛直面で、カッタ軸５８の略中心軸線４ｚ上に位置するカッタ４の取付面とされている（図８（ｃ）参照）。取付部材５９には、取付面６２のやや下寄りの部位を貫通する挿通穴６２ａが形成されている。カッタ４は、刃部４ａを下側に向けて取付面６２に沿わせた状態で、支持軸としてのリベット６４により揺動可能に取り付けられる。この場合、リベット６４は、カッタ４の挿通穴４ｅ及び取付面６２の挿通穴６２ａの順に通され、その先端部にかしめて広げられる係止端部６４ａが形成される。これにより、リベット６４は、その中心軸線６４ｂがカッタ軸５８の中心軸線４ｚと直交するように取り付けられる。
【００３８】
また、取付凹部６１において前記逆「Ｌ」をなす内壁部６３には、カッタ４の一方の側部４ｄと当接が可能な一対の当接部６３ａ、６３ｂが形成されている。このうち、第１当接部６３ａは、内壁部６３において上下方向に延びる鉛直面であり、第２当接部６３ｂは、第１当接部６３ａの下側に連なり、その鉛直面に対して所定角度傾いた傾斜面である。これにより、カッタ４が取付面６２に沿ってリベット６４の回りに回動する際、刃部４ａと被切断物６とがなす角度は、カッタ４の一方の側部４ｄが第１当接部６３ａに当接する第１角度α１と（図９（ａ）参照）、カッタ４の一方の側部４ｄが第２当接部６３ｂに当接する第２角度α２との間で切り換わる（図９（ｂ）参照）。この場合、第２角度α２は第１角度α１よりも小さくなるように設定される（α２＜α１）。
【００３９】
取付部材５９における他方の側部５９ｃ（図８（ｂ）で左側部）には、カッタ４の他方の側部４ｃを弾性付勢する板バネ６６が配置されている。板バネ６６は、可撓性を有する金属板から形成された弾性部材であり、取付部材５９の側部５９ｃに沿って上下方向に延びる帯状をなす。板バネ６６の上部は、ねじ止め用の穴６６ａが設けられた基端部であり、板バネ６６の先端部は、取付凹部６１に臨みカッタ４の側部４ｃ側へ屈曲した圧接部６６ｂを有する。
【００４０】
取付部材５９上部の側部５９ｃには、ねじ穴６７が形成されており、板バネ６６は、穴６６ａに挿通されたねじ６８がねじ穴６７に螺挿されることにより取り付けられている。取付部材５９下部の側部５９ｃには、カッタ４の幅寸法Ｗよりも取付凹部６１を幅狭にへこませた凹状壁部６９が形成されている。これにより、常には板バネ６６の圧接部６６ｂがカッタ４の側部４ｃに当接して、カッタ４を、刃部４ａが第１角度α１となる方向へ弾性付勢する。
【００４１】
図９（ａ）に示すように、カッタ４の刃部４ａが第１角度α１のとき、最下端の刃先４ｂがカッタ軸５８の中心軸線４ｚから距離ｄ１だけ偏心した位置にあり、且つカッタ４全体が垂直方向に延びる初期の姿勢となる。詳しくは後述するように、板バネ６６は、切断時におけるカッタ４の相対移動に伴いカッタ４が被切断物６から受ける抵抗力（以下、切断抵抗力と称す）により、刃部４ａの角度が第１角度α１から第２角度α２に切り換わる程度の弾性力に設定されている。刃部４ａの角度が第２角度α２に切り換わることで、カッタ４全体が傾斜した姿勢となり、カッタ軸５８の中心軸線４ｚからのオフセット量はｄ２となる（図９（ｂ）参照）。また、中心軸線４ｚの回りに回動可能なカッタ４は、切断時に前記切断抵抗力を受けて、カッタ４の相対移動の方向つまり切断ラインを構成する線分に沿って自動的に向きを変更する。
【００４２】
上記した取付部材５９、板バネ６６、リベット６４、当接部６３ａ、６３ｂ等は、角度切換手段６０を構成する。また、板バネ６６及び第１当接部６３ａは、カッタ４の第１角度を維持する第１角度維持手段７０に相当する。本実施形態の取付部材５９は、カッタ４の基端側を収容する構成にあって、その取付凹部６１の内壁６２，６３を利用してカッタ４の揺動を規制することから、角度切換手段６０の構成を極めて簡単且つコンパクトなものとすることができる。
【００４３】
次に、切断装置１の制御系の構成について図７のブロック図を参照しながら説明する。
切断装置１全体の制御を司る制御回路（制御手段）７１は、コンピュータ（ＣＰＵ）を主体に構成されており、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、外部メモリ７４が接続されている。ＲＯＭ７２には、切断動作を制御するための切断制御プログラムや、各種制御用データ等が記憶されている。ＲＡＭ７３には、各種処理に必要なデータやプログラムが一時的に記憶される。外部メモリ７４には、複数種類の切断データが記憶されている。前記切断データは、切断ラインＬを構成するｎ個の線分Ｌ1〜Ｌnに夫々対応する線分データを含む。
【００４４】
例えば、図１０に示すように、保持シート１０に保持された紙等のシートである被切断物６に「三角形」の形状を切断する場合、切断データは、当該切断ラインＬを構成する３個の線分Ｌ1〜Ｌ3からなる３個の線分データを有する。具体的には、線分Ｌ1〜Ｌ3は、夫々対応する始点Ｌ1S〜Ｌ3S及び終点Ｌ1E〜Ｌ3Eを有する。また、線分Ｌ1〜Ｌ3は連続的に連なり、閉じた１つの切断ラインＬを構成することから、夫々の線分の始点は隣り合う線分の終点と一致し、夫々の線分の終点は隣り合う線分の始点と一致する。線分データは、対応する線分Ｌ1〜Ｌ3の始点及び終点が夫々ＸＹ座標によって示される。
【００４５】
制御回路７１には、各種の操作スイッチ９ｂの操作信号が入力されると共に、液晶ディスプレイ９ａの表示を制御する。このとき、ユーザは、液晶ディスプレイ９ａの表示を見ながら、各種操作スイッチ９ｂを操作することによって、所望する形状の切断データを選択指定する。制御回路７１には、切断装置１の開口部２ａからセットされた保持シート１０を検出するための検出センサ等、各種検出センサ７５の検出信号が入力される。また、制御回路７１には、Ｙ軸モータ１５、Ｘ軸モータ２６、Ｚ軸モータ３４、ソレノイド５７を夫々駆動する駆動回路７６，７７，７８，７９が接続されている。制御回路７１は、切断制御プログラムの実行により前記切断データに基づいて、Ｙ軸モータ１５、Ｘ軸モータ２６、Ｚ軸モータ３４、ソレノイド５７等の各種アクチュエータを制御し、保持シート１０上の被切断物６に対する切断動作を自動で実行させる。
【００４６】
上記構成の作用について説明する。尚、切断する形状は、前記の「三角形」を例とし、被切断物６としては一般的な紙を使用する。
切断装置１において被切断物６の切断開始前の状態では、カッタホルダ５が上昇位置に移動されている（図４参照）。この状態で、ユーザは、被切断物６を粘着層１０ａに貼り付けるようにして保持シート１０に保持させる。そして、保持シート１０を、切断装置１の開口部２ａからセットする。そして、ユーザは、例えば外部メモリ７４に記憶されている切断データの中から所望の切断データを選択すると、切断データが外部メモリ７４から読み出されてＲＡＭ７３のメモリに記憶される。そして、操作スイッチ９ｂが操作されると、制御回路７１は、その操作信号に基づいて切断動作を開始する。
【００４７】
切断動作にあっては、切断データに基づいてＸ軸モータ１５及びＹ軸モータ２６を駆動させることにより、カッタ４の刃先４ｂを、線分Ｌ1の始点Ｌ1SのＸＹ座標（図１０参照）へカッタ４を相対的に移動させる。次いで当該切断開始点Ｌ1S上にカッタ４を移動させた状態で、ソレノイド５７を駆動させ、押圧部材５６で被切断物６を押圧する。また、Ｚ軸モータ３４を駆動させて、カッタホルダ５を下降位置へ移動させ、カッタ４の刃先４ｂを被切断物６の切断開始点Ｌ1Sに貫通させる。この場合、カッタ４は、板バネ６６の弾性力により非切断時の初期の姿勢が維持されており、図９（ａ）に示すように、刃部４ａの被切断物６に対する角度は第１角度α１となっている。このため、カッタ４の刃先４ｂが被切断物６に圧接してスムーズに切れ込みを入れることができる。
【００４８】
そして、各モータ１５，２６を駆動させることにより、線分Ｌ1の終点Ｌ1Eの座標へ向けてカッタ４と被切断物６とを相対的に移動させて切断を開始する。この切断時に、カッタ４の刃先４ｂは、被切断物６から切断抵抗力を受ける。この切断抵抗力によって、図９（ｂ）に示すように、カッタ４は板バネ６６の弾性力に抗して傾斜した姿勢となり、刃部４ａの角度が第１角度α１から第２角度α２に切り換わる。
また、この場合、カッタ４がリベット６４の中心軸線６４ｂの回りに回動して刃先４ｂが僅かに上昇するため、Ｚ軸モータ３４の駆動により、その刃先４ｂの上昇量分（図８及び図９に距離ｈで示す）、カッタ４を下降させる制御を行う。これにより、刃先４ｂが保持シート１０上の被切断物６を貫通した状態が維持され、且つ刃部４ａと被切断物６とのなす角度を小さく設定した第２角度α２で切断が行われる。
【００４９】
切断ラインＬの線分Ｌ1に沿って図１０の矢印方向に切断する際、カッタ４の刃先４ｂは、前述したようにカッタ軸５８の中心軸線４ｚから距離ｄ２だけオフセットした状態となる。そして、カッタ４の刃先４ｂが頂点Ｐ（終点Ｌ1E）に到達すると、その頂点Ｐで刃先４ｂの向きを変えるために切断が中断される。このとき、カッタ軸５８の中心軸線４ｚは、図１０に示す線分Ｌ1の延長線上の頂点Ｐから距離ｄ２だけ離れた位置にある。このため、カッタ軸５８を距離ｄ３（ｄ３＝ｄ２−ｄ１）だけ逆方向に移動させる（戻す）。このとき、刃先４ｂを距離ｈだけ上昇させる。これによって、カッタ４は、板バネ６６の弾性力により初期の姿勢に戻り（図９（ａ）参照）、刃部４ａの被切断物６に対する角度は第１角度α１となる。そして、中心軸線４ｚは、図１０に示す線分Ｌ1の延長線上の頂点Ｐから距離ｄ１だけ離れた位置にある。そこで、刃先４ｂの向きを線分Ｌ2に沿う方向に変えるため、カッタ４を、中心軸線４ｚが同図の破線（円弧）に沿うように移動させる。
【００５０】
このとき、図９（ａ）に示すように、刃先４ｂは、被切断物６を貫通して保持シート１０に僅かに食い込んでいるため、刃先４ｂが切断ラインＬの頂点Ｐの部分を僅かにこじる（捻る）ことになる。しかし、カッタ４は、刃部４ａの被切断物６に対する角度は第１角度α１である初期の姿勢であるので、前記の「こじる」領域を極力小さくして刃先４ｂの向きを変えやすくすることができる。こうして、カッタ４は、刃先４ｂの向きを線分Ｌ2に沿う方向に変えた後、線分Ｌ1の切断と同様に、線分Ｌ2の切断を第１角度α１から第２角度α２に切り換えて行う。線分Ｌ3についても、線分Ｌ1、Ｌ2と同様に第２角度α２で切断を行う。
【００５１】
図１０の「三角形」の形状と異なり、切断ラインＬの線分が曲率半径の大きい緩やかな曲線を含む場合、カッタ４の相対移動の方向に沿って刃先４ｂが自動的に向きを変更するため、前記の線分Ｌ1〜Ｌ3と同様、第２角度α２で切断が行われることとなる。
被切断物６の切断を終えると、ユーザは、保持シート１０から被切断物６を剥がす。尚、切断時において、ソレノイド５７の駆動により被切断物６を接触面５６ｆで押圧すると共に、保持シート１０における粘着層１０ａの粘着力で被切断物６をずれないよう保持することができる。また、切断の際、押圧部材５６は被切断物６に対して相対移動するが、押圧部材５６の接触面５６ｆが低摩擦係数の材料で構成されているため、接触面５６ｆと被切断物６との間で生じる摩擦力を極力低減させることができる。よって、当該摩擦力に起因する被切断物６のずれをも防止することができる。従って、被切断物６をより確実に保持することができ、正確な切断ラインを形成することができる。
【００５２】
以上のように本実施形態の切断装置１は、カッタ４の刃部４ａの角度を、非切断時における第１角度α１と、切断時に刃部４ａの角度が第１角度α１よりも小さくなるようにカッタ４を傾ける第２角度α２とにわたって切り換える角度切換手段６０を備える。
これによれば、切断時に、角度切換手段６０によって刃部４ａの角度が第１角度α１から第２角度α２に切り換わることで、刃部４ａの角度が小さくなる。これにより、カッタ４が被切断物６から受ける切断抵抗を小さくしてシャープな切り味を発揮することができる。また、非切断時つまりカッタ４の相対移動が無い場合、角度切換手段６０によって刃部４ａの角度を第１角度α１に切り換えて大きくすることができる。よって、例えば切断ラインＬの角部を切断する際、その角部の頂点Ｐでカッタ４の相対移動を一旦停止して第１角度α１に切り換えることで、カッタ４の向き（切断方向）を変えやすくすることができ、ひいてはカッタ４の相対移動を好適に行うことができる。
【００５３】
角度切換手段６０は、非切断時における刃部４ａの第１角度α１を維持する第１角度維持手段７０を備える。これにより、カッタ４は被切断物６に対する角度を大きくした状態が維持されるため、切断動作開始時において、切断刃の刃先の先端が被切断物に圧接してスムーズに切れ込みを入れることができる。
【００５４】
第１角度維持手段７０は、カッタ４を、刃部４ａが第１角度α１をなす方向へ弾性付勢する弾性部材からなる。これによれば、第１角度維持手段７０として弾性部材を用いた簡単な構成で刃部４ａの第１角度α１を維持することができる。
前記弾性部材は、切断時におけるカッタ４の相対移動に伴いカッタ４が被切断物６から受ける切断抵抗力により、刃部４ａの角度が第１角度α１から第２角度α２に切り換わる程度の弾性力に設定されている。従って、切断装置１において、刃部４ａの角度を第２角度α２に切り換えるための手段を別途設ける必要がなく、角度切換手段６０の構成を極めて簡単なものとすることができる。
【００５５】
角度切換手段６０は、カッタ４を前記の（刃部４ａのなす）第１角度α１と第２角度α２にわたって揺動可能に支持する支持軸（リベット６４）と、前記支持軸を固定する取付部材５９と、カッタ４に当接することでカッタ４の揺動を第１角度α１で規制する第１当接部６３ａおよび第２角度α２で規制する第２当接部６３ｂと、取付部材５９とカッタ４との間に設けられ、非切断時におけるカッタ４を第１当接部６３ａに当接させる方向へ弾性付勢する弾性部材とを備える。
【００５６】
この構成によれば、カッタ４を第１当接部６３ａ或は第２当接部６３ｂに当接させて、カッタ４を非切断時の第１角度α１或は切断時の第２角度α２に傾けた姿勢を保持することができる。また、カッタ４の角度の切り換えを、これら当接部６３ａ、６３ｂを有する取付部材５９と、カッタ４を支持する支持軸と、前記弾性部材とを用いた簡単な構成で実現することがきる。更に、上記構成において、切断時におけるカッタ４の相対移動に伴いカッタ４が被切断物６から受ける切断抵抗力により前記弾性部材の弾性力に抗して刃部４ａの角度が第１角度α１から第２角度α２に切り換わるので上記したように、より簡単な構成とすることができる。
【００５７】
尚、本発明は上記しかつ図面に示す実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。本発明は、上記したカッティングプロッタとしての切断装置１に限られず、切断機能を備えた各種の装置に適用できるものである。
弾性部材は板バネ６６に代えて、ねじりバネとしてもよいし、弾性を有するゴム部材等を用いて構成してもよい。また、カッタ４を揺動可能に支持する支持軸は、リベット６４ではなく、段付ねじにしてもよい。即ち、図示は省略するが、段付ねじは、ねじ部と頭部との間に、ねじ部より径大な軸部を有して段付き状をなす。そして、カッタ４の挿通穴４ｅに、段付ねじを当該軸部まで挿通して、ねじ部を取付部材５９に形成した雌ねじ（図示略）に螺合させる。これにより、段付ねじは、軸部でカッタ４を揺動可能に支持する支持軸として構成される。
【符号の説明】
【００５８】
１ 切断装置
４ 切断刃（カッタ）
６ 被切断物
５９ 取付部材
６０ 角度切換手段
６３ａ 第１当接部
６３ｂ 第２当接部
６４ 支持軸
６６ 弾性部材
７０ 第１角度維持手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された切断データに基づいて切断刃と被切断物とを相対的に移動させることにより、前記切断刃で前記被切断物を所望の形状に切断する切断装置であって、
前記切断刃と前記被切断物とがなす角度を切り換える前記切断刃の角度切換手段を備え、
前記角度切換手段は、前記切断刃の角度を、非切断時における第１角度と、切断時に前記切断刃を前記第１角度よりも小さくなるように傾ける第２角度とにわたって切り換えるように構成したことを特徴とする切断装置。
【請求項２】
前記角度切換手段は、非切断時における前記切断刃の前記第１角度を維持する第１角度維持手段を備えることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項３】
前記第１角度維持手段は、前記切断刃を前記第１角度をなす方向へ弾性付勢する弾性部材からなることを特徴とする請求項２記載の切断装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、切断時における前記切断刃の相対移動に伴い前記切断刃が前記被切断物から受ける抵抗力により、前記切断刃の角度が前記第１角度から前記第２角度に切り換わる程度の弾性力に設定されていることを特徴とする請求項３記載の切断装置。
【請求項５】
前記角度切換手段は、
前記切断刃を前記第１角度と前記第２角度にわたって揺動可能に支持する支持軸と、
前記支持軸を固定する取付部材と、
前記取付部材に前記切断刃との当接が可能に設けられた一対の当接部であって、前記切断刃に当接することで前記切断刃の揺動を前記第１角度で規制する第１当接部および前記第２角度で規制する第２当接部と、
前記取付部材と前記切断刃との間に設けられ、非切断時における前記切断刃を前記第１当接部に当接させる方向へ弾性付勢する弾性部材とを備え、
切断時における前記切断刃の相対移動に伴い前記切断刃が前記被切断物から受ける抵抗力により、前記弾性部材の弾性力に抗して前記切断刃の角度が前記第１角度から前記第２角度に切り換わることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項１】
予め設定された切断データに基づいて切断刃と被切断物とを相対的に移動させることにより、前記切断刃で前記被切断物を所望の形状に切断する切断装置であって、
前記切断刃と前記被切断物とがなす角度を切り換える前記切断刃の角度切換手段を備え、
前記角度切換手段は、前記切断刃の角度を、非切断時における第１角度と、切断時に前記切断刃を前記第１角度よりも小さくなるように傾ける第２角度とにわたって切り換えるように構成したことを特徴とする切断装置。
【請求項２】
前記角度切換手段は、非切断時における前記切断刃の前記第１角度を維持する第１角度維持手段を備えることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項３】
前記第１角度維持手段は、前記切断刃を前記第１角度をなす方向へ弾性付勢する弾性部材からなることを特徴とする請求項２記載の切断装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、切断時における前記切断刃の相対移動に伴い前記切断刃が前記被切断物から受ける抵抗力により、前記切断刃の角度が前記第１角度から前記第２角度に切り換わる程度の弾性力に設定されていることを特徴とする請求項３記載の切断装置。
【請求項５】
前記角度切換手段は、
前記切断刃を前記第１角度と前記第２角度にわたって揺動可能に支持する支持軸と、
前記支持軸を固定する取付部材と、
前記取付部材に前記切断刃との当接が可能に設けられた一対の当接部であって、前記切断刃に当接することで前記切断刃の揺動を前記第１角度で規制する第１当接部および前記第２角度で規制する第２当接部と、
前記取付部材と前記切断刃との間に設けられ、非切断時における前記切断刃を前記第１当接部に当接させる方向へ弾性付勢する弾性部材とを備え、
切断時における前記切断刃の相対移動に伴い前記切断刃が前記被切断物から受ける抵抗力により、前記弾性部材の弾性力に抗して前記切断刃の角度が前記第１角度から前記第２角度に切り換わることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−９１１３３（Ｐ２０１３−９１１３３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５０１４（Ｐ２０１１−２３５０１４）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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