(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材をその長手方向に駆動しつつ裁断及び折り目付けを行う装置であって、
前記長手方向に駆動される前記シート材を支持するシート材支持面と、該シート材支持面内に形成され、前記長手方向に直交する横方向に延設された凹部とを有するシート支持体と；
前記シート支持体の上方に配置されるツールキャリッジと；
前記ツールキャリッジによって支持され、前記シート材及び前記シート支持体内の凹部の上方を前記横方向に移動可能な裁断用又は折り目付け用ツールと；
前記凹部に嵌合する剛毛インサートであって、該剛毛インサートは複数の剛毛が突出する基部を有し、前記複数の剛毛のそれぞれは剛毛底部と剛毛先端部とを有し、前記剛毛先端部は剛毛面を構成し、該剛毛面は前記シート材支持面と実質的に同一平面上にある剛毛インサートと、を備え、
前記裁断用ツールによる前記シート材の裁断作業、及び前記折り目付け用ツールによる前記シート材の折り目付け作業の双方において、前記剛毛面が前記シート材を支持することを特徴とするシート材の裁断及び折り目付け装置。
【請求項２】
前記裁断用ツールは裁断刃であることを特徴とする請求項１記載のシート材の裁断及び折り目付け装置。
【請求項３】
前記シート支持面に実質的に隣接して配置され、前記シート材を前記長手方向に駆動するために前記シート材の前記長手方向縁部に係合する一対のスプロケットをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のシート材の裁断及び折り目付け装置。
【請求項４】
シート材をその長手方向に駆動しつつ裁断及び折り目付けを行う装置であって、
前記長手方向に駆動される前記シート材を支持するシート材支持面と、該シート材支持面内に形成され、前記長手方向に直交する横方向に延設された凹部とを有するシート支持体と；
前記シート支持体の上方に配置されるツールキャリッジと；
前記ツールキャリッジによって支持され、前記シート材及び前記シート支持体内の凹部の上方を前記横方向に移動可能な裁断用又は折り目付け用ツールと；
前記凹部に嵌合する剛毛インサートであって、該剛毛インサートは複数の剛毛が突出する基部を有し、前記複数の剛毛のそれぞれは剛毛底部と剛毛先端部とを有し、前記剛毛先端部は剛毛面を構成し、該剛毛面は前記シート材支持面と実質的に同一平面上にある剛毛インサートと、を備え、さらに、
前記シート支持体の前記凹部に嵌合可能であって、その内部に所定の溝を設けた溝付インサートを備え、
前記溝付インサートと前記剛毛インサートとは交換可能であることを特徴とするシート材の裁断及び折り目付け装置。
【請求項５】
シート材をその長手方向に駆動しつつ裁断及び折り目付けを行う装置であって、
前記シート材を支持するシート材支持面と、該シート材支持面内に形成された凹部とを有するシート支持体と；
前記凹部に嵌合する剛毛インサートであって、前記剛毛インサートは複数の剛毛が突出した基部を有し、前記複数の剛毛のそれぞれは剛毛底部と剛毛先端部とを有し、前記剛毛先端部は剛毛面を構成し、前記剛毛面は前記シート材支持面と実質的に同一平面上にある剛毛インサートと；
前記シート支持体の上方に配置されるツールキャリッジと；
前記ツールキャリッジによって支持され、前記シート材上方を前記長手方向に直交する横方向に移動可能な、ツールと；を備え、
前記ツールは、
前記シート材を貫通し、その動きに応じて前記剛毛面を構成する前記剛毛先端部を押し離しつつ移動可能な裁断用ツールと；
前記シート材を押圧し、前記剛毛面を構成する前記剛毛先端部を側方に移動させつつ移動可能な折り目付け用ツールと；からなり、
前記裁断用ツールによる前記シート材の裁断作業、及び前記折り目付け用ツールによる前記シート材の折り目付け作業の双方において、前記剛毛面が前記シート材を支持することを特徴とするシート材の裁断及び折り目付け装置。
【請求項６】
シート材からプロトタイプボックスを製造する方法であって、前記方法は、
前記シート材を、該シート材の裁断及び折り目付け装置内に配置するステップと；
裁断ツールの刃を、前記シート材に貫通させ、前記刃の刃先が該シート材の下に配置された剛毛インサートの剛毛面に接触した状態で、前記プロトタイプボックスの輪郭の周囲を、前記シート材を前記剛毛面で支持しつつ、前記裁断ツールの刃により裁断するステップと；
折り目付けツールにより、前記シート材を前記剛毛面で支持しつつ、前記シート材を押圧して、前記シート材上に前記プロトタイプボックスに対応する折り目付けを行って、折り畳みのための軟化線を形成し、折り畳み工程に備えるステップと；
からなることを特徴とするシート材からプロトタイプボックスを製造する方法。
【請求項７】
シート材からプロトタイプボックスを製造する方法であって、前記方法は、
前記シート材を、該シート材の裁断及び折り目付け装置内に配置するステップと；
裁断ツールの刃を、前記シート材に貫通させ、前記刃の刃先が該シート材の下に配置された剛毛インサートの剛毛面に接触した状態で、前記プロトタイプボックスの輪郭の周囲を、前記シート材を前記剛毛面で支持しつつ、前記裁断ツールの刃により裁断するステップと；
前記剛毛インサートの前記剛毛面を溝付インサートの溝付面に交換するステップと；
折り目付けツールによって前記プロトタイプボックスへの折り目付けを行って、折り畳みのための軟化線を形成するステップと；
からなることを特徴とするシート材からプロトタイプボックスを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明はグラフィック製品を製造するための装置に関し、より詳細には重量の大きいシート材の裁断及び折り目付けを行うための装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
プロッティング及び裁断装置は、コンピュータによるグラフィックス作成、標識製造及びスクリーン印刷の分野において、様々な目的で用いられている。たとえばそのような装置は、ビニールや他の高分子材料から成るシートからグラフィック画像または文字を裁断したり、紙または高分子材料から成るシート上に線、文字または他のグラフィック画像を描画したり、シートに連打を行ってミシン目模様を形成したり、シートに浮出し印刷を行って浮出し模様を形成したりするために用いられる。
【０００３】
そのような装置の１つのタイプが、１９９７年４月９日に提出の、本発明と譲受人を同じくする係属中の米国特許出願番号０８／８２６，３６７に記載されている。上記係属中の特許出願に記載された装置は、シート支持面を構成する定置プラテンを有し、このシート支持面上を長手方向に被加工シートが複数のスプロケットによって押し進められる。上記装置は、ツールキャリッジによって横方向移動可能に支持されたツールをさらに有している。シート支持面は、低い摩擦を受容するための細長い凹部と、比較的堅い支持面とを有している。この支持面は、ツールが誤ってシートを通過して押し進められ支持面と接触した場合に、ツールが支持面に貫入するように、ツールに対して位置合わせされている。ビニール類の被加工シートへの加工動作に対しては、ツールは典型的には上面だけに貫入し、被加工シートの下層には貫入しない。ビニール類の被加工シートは典型的には、柔らかく滑り易いシリコン被覆底面を有しており、ツールの刃を鈍化させることはない。
【０００４】
上記のようなプロッティング及び裁断装置を様々な製品のためのプロトタイプボックスまたはパッケージを製造するために用いることが望ましい。典型的には、プロトタイプボックスは、ボール紙、厚紙または同様の重量の大きいシート材から製造される。プロトタイプボックスは、まず最初にシート材からボックスの輪郭の周囲を裁断して平坦ブランクを製作し、平坦ブランクボックスをシートの残りの部分から完全または実質的に切り離すことによって形成される。典型的には、平坦ブランクとシート材を連結する多数のタブが残されて、動作の終了前にブランクがシート材から分離することを防止している。ボックスの輪郭が裁断された後は、平坦ブランクに折り目付けが行われ、続く折り畳みのための軟化線が形成される。
【０００５】
一定した高い精度と品質を有する最終製品を得るためには、裁断動作によって切れの良いラインと鋭いコーナーを作る必要がある。そのような高品質の裁断には、非常に鋭利な裁断ツールを使用する必要がある。上述のようなプロッティング及び裁断装置が用いられる場合には、裁断刃がシート材を通過して、堅いシート支持面にほんの僅か接触して貫入しただけでも、刃は直ぐさま鈍化する。鈍化した刃は、平坦ブランクのコーナーの周囲を裁断する際に、高品質の切り口を提供し、高い精度を維持することができなくなる。さらに、支持面が切断されて損傷を受ける。平滑さを失い、上方に突出した面を含んだ裁断支持面は、該面とシート材との間の摩擦を増大させ、結果として材料の動きと裁断の精度を悪化させる。
高い精度と品質を有するプロトタイプボックスを製造するという問題をさらに複雑化しているのは、平坦ブランク内に良好な折り目を達成するために、シート材支持面が折り目の背後のシート材の変位を許容しなければならないということである。
【０００６】
したがって、高品質、高精度のプロトタイプボックスの効率的生産には、異なる２種類の特化した、あるいは特殊な目的の支持面が必要とされる。そのような表面の１つは、平坦ブランクの折り目付け時の材料の変位を許容するものであり、第２の支持面は、支持面を損傷したり裁断刃を鈍化させたりすることなく、平坦ブランクの完全な切り離しを可能にするものである。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、重量の大きいシート材の裁断及び折り目付けを行うための装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、プロトタイプボックスの製造中における高精度の裁断動作と高品質の折り目付け動作を確保することにある。
本発明のさらなる目的は、重量の大きいシート材の裁断及び折り目付け動作時におけるシート支持面及び裁断刃への損傷を最小限に抑えることにある。
本発明に従えば、重量の大きいシート材からプロトタイプパッケージまたはボックスを製造するための装置は、剛毛インサートを収容するための凹部を有するシート材支持体と、シート材を貫通し、剛毛インサートの剛毛面と係合するツールとを備えている。剛毛面は裁断動作中にツールを鈍化させることもなく、また損傷を受けることもない。さらに剛毛面は、折り目付け動作時にシート材が折り目線において変形できるようにして該シート材を支持する。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の１つの特徴は、特定の折り目付け動作時に剛毛インサートを溝付インサートに交換できるということである。溝付インサートは、折り目付けツールによって与えられる圧力に応じてシート材が変形することを許容する溝を有する。
【０００９】
本発明の１つの利点は、刃の先端がブラシの剛毛に切り込まないために、裁断動作時における刃の先端の鈍化が最小限に抑えられるということである。本発明の他の利点は、シート支持面への損傷が最小限に抑えられるということである。ブラシインサートの剛毛は損傷を受けない。本発明のさらなる利点は、剛毛面が折り目付け動作に対しても効果的な表面を提供することである。本発明のさらなる利点は、溝付インサートが剛毛インサートと交換可能であり、高品質の折り目線を生み出すということである。
【００１０】
本発明の上記及び他の利点は、添付の図面に示されるような例示的実施形態の以下の詳細な説明を考慮してより明確になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、シート材１２に対して加工動作を行う装置１０は、下部構造部１４と上部構造部１６とを備えている。下部構造部１４は、図２に示されるように、シート材１２を長手方向すなわちＸ軸方向に給送するための一対のスプロケット２０，２２を備えている。各スプロケット２０，２２は、シート材１２内に形成された送り穴２６と係合する複数のスプロケットピン２４を有する。下部構造部１４は、スプロケット２０，２２間に介在された定置支持体すなわちプラテン３０を有している。プラテン３０は、シート材１２を支持するための支持面３２を有する。プラテン３０は、図３に示されるように、剛毛インサート３６を受容するための凹部３４を有している。
【００１２】
図４を参照すると、剛毛インサート３６は、凹部３４に嵌合するようにされた基部４０と、該基部４０から突出する複数の剛毛４２とを有している。各剛毛４２には、剛毛底部４４と剛毛先端部４６とが規定される。剛毛先端部４６は、図３に示されるように、プラテン支持面３２と実質的に同一平面上にある剛毛面５０を構成する。プラテン３０の凹部３４は、図３に最適に示されるように、その内部に剛毛インサート３６を保持するような形状となっている。
【００１３】
装置１０の上部構造部１６は、図１及び図３に示されるように、横方向すなわちＹ軸方向に延び、ツール５４を可動的に支持するツールキャリッジ５２を有している。ツール５４は、ツールキャリッジ５２内において横方向すなわちＹ軸方向に移動可能である。ツール５４は、刃先５８を有する旋回刃５６からなる。ツール５４は、制御電磁コイル（図示せず）によって下方にも移動可能であり、図３に示されるように、刃先５８をシート材１２に係合させる。
【００１４】
動作時において、図１及び図２に示されるように、シート材１２、典型的にはボール紙や厚紙などの重量の大きい材料が、装置１０の長手方向に供給される。スプロケットピン２４がシート材１２の送り穴２６に係合し、シート材１２を長手方向に進める。シート材１２はプラテン３０によって支持され、プラテン３０の支持面３２及び剛毛インサート３６の剛毛面５０と接触するようになる。シート材１２が装置１０内に適切に位置決めされた後は、ツール５４が下方に移動して刃５６の刃先５８をシート材１２に係合させる。次に、装置制御器（図示せず）内にある必要な裁断動作を完結させるためのプログラムに従って、ツール５４がツールキャリッジ５２内で横方向に移動されると同時にシート材１２が長手方向に押し進められる。刃５６には、図２に示されるように、シート材１２を貫通し、輪郭線６４を作成することにより、ブランクと呼ばれるプロトタイプボックス６２の輪郭を裁断するように命令が与えられる。刃５６がシート材１２を貫通して平坦ブランク６２を完全または部分的に残りのシート材１２から切り離す際、刃先５８はシート材１２を貫通し、剛毛面５０に接触する。刃５６の刃先５８は、該刃先５８が剛毛面５０に接触すると、剛毛４２の先端部分４６を押し離す。したがって、シート材１２が長手方向に進められ、刃５６がシート材１２を貫通しているツールキャリッジ５２に沿って横方向に旋回されると、剛毛先端部４６は押し離され、これにより図３に示されるように、シート材１２に対する比較的堅固な支持面を提供しながら、刃先５８が堅い表面に接触するのを防ぐことができる。
【００１５】
さらに、図２に示されるように、剛毛面５０は、折り目線６６を形成するために使用することができる。図５を参照すると、刃５６が、折り目付けホイールまたは先端の鈍なツールのいずれであってもよい折り目付けツール６８に交換されている。折り目付けツール６８には、折り目付けを行うシート材１２と接触する折り目付け面７０が形成されている。折り目付けツール６８の折り目付け面７０は、折り目線６６においてシート材１２を剛毛面５０内に下方に押圧する。折り目付けツール６８がシート材１２に圧力をかけると、剛毛４２の先端部分４６が側方に移動してシート材１２の変形を可能にし、これにより折り目線６６が形成される。剛毛面５０は折り目線６６におけるシート材１２の変形を許容するが、折り目付けツール６８に接触しないシート材１２の部分に対しては比較的堅い表面を提供する。
【００１６】
また代替として、図６を参照すると、剛毛インサート３６が折り目付けのための溝付インサート７２に代えられている。溝付インサート７２は、シート材の変形を許容する溝７４と、変形を受けないシート材１２の部分に対する支持を提供するための溝付インサート支持面７６とを有している。より切れ味の良い、あるいはより深い折り目線６６を要求する特定の折り目付け動作に対しては、本発明の装置の凹部３４は溝付インサート７２を収容する。折り目付けツール６８がシート材１２に圧力をかけると、シート材１２が溝７４内に変形して折り目線６６が形成される。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の１つの利点は、刃５６の先端が堅い表面と係合せずに、剛毛インサート３６の剛毛４２と接触するために、剛毛面５０が裁断動作時における刃先の鈍化を最小限に抑えることである。本発明の他の利点は、支持面３２への損傷が最小限に抑えられることである。剛毛インサート３６の剛毛４２は損傷を受けない。本発明のさらなる利点は、剛毛面５０が折り目付け動作に対しても効果的な表面を提供することである。本発明のさらに別の利点は、剛毛インサート３６が溝付インサート７２と交換可能であり、溝７４上で特定の折り目付け動作を行えることである。
【００１８】
本発明は特定の実施形態に関して図示及び説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限りにおいて、本発明に対する様々な変更がなされてもよいことを当業者は認識すべきである。たとえば、本発明の装置はシート材を押し進めるスプロケットを有するものとして説明してきたが、シート材は摩擦によって給送されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】シート材を給送するための装置の概略拡大一部切欠側面図である。
【図２】線２−２に沿った図１の装置の下部に載置されたシート材の概略一部切欠上面図である。
【図３】内部に剛毛インサートが配置され、裁断ツールが刃を鈍化させることなくまたシート材支持面を損傷することなくシート材を裁断できるようにした、図２の装置のシート材支持体の拡大部分側面図である。
【図４】図３の剛毛インサートの斜視図である。
【図５】剛毛インサートが内部に配置され、折り目付けツールがシート材に折り目線を作成している、図２の装置のシート材支持体の拡大部分側面図である。
【図６】溝付インサートが内部に配置され、折り目付けツールがシート材に折り目線を作成している、図２の装置のシート材支持体の拡大部分側面図である。
【符号の説明】
３０  シート支持体（プラテン）
５２  ツールキャリッジ
５４  ツール
３６  剛毛インサート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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