(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端部に刃部が形成されたカッターを保持するホルダー部の下端部における上記カッターの近傍に、支持手段を介して球体をばね体によって下方に付勢し且つ転動自在の状態で設け、上記カッターによって台部上に載置された被切断物を切断する際に、上記球体が被切断物を台部側に押圧し、
支持手段は、孔を備えその孔内に、球体の下端部を露呈させた状態で収容できるベース部と、孔の内周面に沿って複数個配設され、上記球体の周面に接触しながら転動可能な小球体とを含み、球体は複数個の小球体で上から押されるように構成されている、固定補助手段を備えたカッティングペン。
【請求項２】
球体及びその支持手段が、カッターの刃先の周囲に複数個設けられた請求項１または請求項２に記載の固定補助手段を備えたカッティングペン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のカッティングペンを用いて切断を行う際に、台部上に高摩擦性を有するシート材料を設置し、このシート材料の上面に被切断物を載置して切断を行う切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カッティングペンに関し、更に詳しくは、コンピュータ制御によってカッティングを行うカッティングプロッタおよび切断加工機などにおいて、被切断物を固定させながらカッティングをすることができる固定補助手段を備えたカッティングペン及び、それを用いた切断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンピュータ制御によって作動され、予め設定された所望の文字や図形に被切断物であるシート材、ゴム材、熱可塑性樹脂等をカッティングするための装置であるカッティングプロッタや切断加工機等が広く用いられている。このようなカッティングプロッタや切断加工機等においては、カッティングホルダーに被切断物をカットするためのカッターを保持させたカッティングペンが切断装置として使用されている。
【０００３】
このような切断装置を備えた切断加工機として、例えば図３に示すような切断加工機１が知られている。この切断加工機１はキャリッジ２を左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）および上下方向（Ｚ軸方向）に移動させることができ、キャリッジ２に取り付けられたカッター等の切削具３を固定台４の上面に固定された被切断物５の表面に接触させながら移動させることにより、予め切断加工機１に設定された所定のプログラムに従って文字や図形のカッティングを行うことができるようになっている。
【０００４】
このような切断加工機１においては、被切断物５を固定するための固定手段（図示せず）として、被切断物５の両側端部を締め付け固定するバイスや、被切断物５を真空ポンプなどの吸引作用により吸着固定するようにしたバキューム・テーブルの外、被切断物５を粘着剤によって固定するようにした粘着テープなどが使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の固定手段にあっては、つぎのような問題点が指摘されている。すなわち、バイスによる固定手段にあっては、被切断物５が薄いシート状の材料などであると、その中央部が上側または下側に湾曲してしまい切断深さに斑が生じてしまう等、シート材の固定には適さない。また、バキューム・テーブルにあっては、被切断物５を吸引するための多数の吸引孔の大部分を塞がないと空気漏れが生じ適正な固定力を得ることができないため、補助的に吸引孔を塞ぐ材料を追加しなければならない。また、粘着テープにあっては、厚材の固定には固定力が弱く、繰り返し使用することにより固定力が著しく低下したり、被切断物を取り外した際に粘着材が被切断物に付着する等の問題点を有し、以上列挙した問題点によってカッティング精度を著しく低減させるに至っている。
【０００６】
本発明は、従来の技術の有する上記した種々の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、どのような被切断物であっても確実に固定することができ、且つ常に良好なカッティングをさせることができる被切断物の固定補助手段を備えたカッティングペン及び、それを用いた切断方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の固定補助手段を備えたカッティングペンは、下端部に刃部が形成されたカッターを保持するホルダー部の下端部における上記カッターの近傍に、支持手段を介して球体をばね体によって下方に付勢し、且つ転動自在の状態で設け上記カッターによって台部上に載置された被切断物を切断する際に、上記球体が被切断物を台部側に押圧するようにしたという構成をとる。また、上記カッティングペンを用いた切断方法では切断を行う際に、台部上に高摩擦性を有するシート材料を設置し、このシート材料の上面に被切断物を載置して切断を行うようにしている。
【０００８】
【作用】
上記のように構成されたこの発明に係る固定補助手段を備えたカッティングペンでは、カッターの近傍に球体がばね体によって下方に付勢されるように支持手段を介して設けられている。このため、カッティングペンがツールダウンした際には、ばね体の弾性を利用して球体が被切断物を押圧し、被切断物の固定力を増加させることができる。そして、カッティングの際のカッティングペンの移動時にも、球体が転動することによって常に被切断物におけるカッターの周囲の部分を押圧しているため、被切断物の浮きなどの不具合を生じさせることがない。この場合、例え被切断物が湾曲していても、被切断物が載置される台部の表面が平滑面であれば切断深さに斑が生じることはない。
【０００９】
また、支持手段を球体を収容するベース部とこのベース部の孔内周面に配設された小球体で構成することにより、球体の転動がよりスムーズに行われるようになる。さらに支持手段および球体をカッターの周囲に複数個設けることによりカッターの回転により進行方向がどのように変化しても被切断物の固定が確実に行われるようになる。さらに、切断の際には、被切断物を高摩擦性を有するシート材を介して台部上に載置するため、被切断物が台部に対して滑ってしまい位置ズレを生じるといったこともない。その結果、精度の良いカッティングを行うことができる。
次にこの発明を実施例に基づいて詳しく説明する。
【００１０】
【実施例】
図１は本発明に係る実施例による被切断物の固定補助手段を具備したカッティングペン１０が示されている。
【００１１】
図において、１１は略円筒状をしたホルダー部であり、その外周部上部には、フランジ部１２が突設され、外周部下部にはその周面にネジ部１３が螺刻されているとともに、その下方が段違いに小径となった小径部１４が形成されている。そして、ホルダー部１１の内部は、上部側が小径の軸穴１５に形成され下部側が大径の軸穴１６に形成されており、その軸穴１５と１６の間に突出部１８が内周面に沿って突設されている。また、１７は軸穴１６の略中央の一方から外部に向けて穿設された穴部であり、１９は軸穴１５の周面上部側に螺刻されたネジ部である。４４は、このネジ部１９に螺合している断面形状略Ｔ字状の刃先調整ノブであり、その下方にピボットベアリング２０が配設されている。さらに、軸穴１６の下部側にはスプリング２１、チャック外筒２２およびボール式チャック２３とから構成されたチャック機構２４が装着されている。
【００１２】
上記チャック外筒２２は、内周面下部に穴径が下方に向かって除々に小径となるテーパー部を有しており、上記穴部１６に圧入固定されている。また、上記ボール式チャック２３はチャック外筒２２内に配設されており、円筒状をした上部外周に突部を形成し下部側の円周に沿って、等間隔に４個のチャックボール２５を遊嵌して構成されている。また、ボール式チャック２３の突部の一方にはホルダー部１１の穴部１７を挿通し外部に突出するようにチャック解除レバー２６が取り付けられている。スプリング２１はボール式チャック２３の突部とホルダー部１１の突出部１８の間に配設され、ボール式チャック２３をチャック外筒２２のテーパー部へ押圧している。
【００１３】
３１は、ホルダー部１１の下部に配設された押圧部であり、略円筒状の口金部２７とそれよりやや小径の略円筒状の中駒２８とスプリング２９および略中空円状のボールキャスター３０で構成されている。口金部２７は、その内周面上部にネジ部３２が螺刻されて上記ホルダー部１１のネジ部１３と螺合されており、底部内周面には係合部３３が突設されている。
【００１４】
中駒２８は、その上端縁部外周面にスライド係合部３４が突設され、下端部縁部がやや小径になるように内側に搾り込まれている。そして、上記スライド係合部３４が口金部２７の係合部３３と掛合し下方への抜け止めされた状態でホルダー部１１の小径部１４と口金部２７の内周面とで形成される空間部３５内を上下にスライド移動できるようになっている。
【００１５】
ボールキャスター３０は、ベース部３６を中駒２８の下部に内嵌固定されて取り付けられており、中央部に穿設された通穴４０の周囲に通穴４０を中心に互いが等間隔になるようにして４つのキャスター孔３９が穿設されている。このキャスター孔３９は、球体であるボール３８の下端を常に下方に突出させた状態で転動自在に保持することができる孔であり、ボール３８の上方に補助ボール３７を複数個保持することによってボール３８が円滑に回転することができるようになっている。また、スプリング２９は、上端部をホルダー部１１の下端面に当接させ、下端部をボールキャスター３０のベース部３６上面に当接させた状態で配設され、ボールキャスター３０を下方に付勢するようになっている。
【００１６】
このように構成された押圧部３１をホルダー部１１に取り付けるには、口金部２７内に中駒２８を挿通させた後、中駒２８の内部にスプリング２９を挿設し口金部２７に螺刻されたネジ部３２とホルダー部１１のネジ部１３とを螺合させることによって取り付けられる。これによって、口金部２７の内周面と小径部１４の外周面との間に空間部３５が形成され、その中にスライド係合部３４が上下移動可能な状態で位置するようになる。この場合、中駒２８はその内部に配設されているスプリング２９の弾性によって下方に付勢されるが、スライド係合部３４が口金部２７の係合部３３と掛合するため抜け落ちることはない。
【００１７】
カッター４１は上端部４２が円錐状に形成されており、この上端部４２をピボットベアリング２０の中心部に位置決めし回動自在の状態で、下端部をチャック機構２４の中心穴に挿通させ刃先４３をボールキャスター３０の通穴４０より突出させて取り付けられる。このカッター４１の刃先４３は通常の状態ではボール３８下端より上方に位置しているが、ボール３８を押圧しスプリング２９を収縮させるとボール３８の下端よりも下方に位置するようになっている。
【００１８】
この構成において、カッティングペン１０の使用に際しては、まず、上記チャック機構２４のチャック解除レバー２６を押し上げカッター４１の狭持を解除した状態で刃先調整ノブ４４を回動操作することにより、刃先４３の突出量を調整する。ついで、突出量が適正になった状態でチャック解除レバー２６を放し、スプリング２１の弾性によってボール式チャック２３を下方に移動させカッター４１を狭持させる。そして、切断加工機（図示せず）等のペンキャリッジに所定の方法によって取り付けられる。カッティングは、切断加工機に予め備えらたプログラムに沿って行われるようになっており、その間、カッティングペン１０は、ペンキャリッジとともにＸ軸、Ｙ軸方向に移動しながら上下移動（Ｚ軸方向）に移動する動作を繰り返し行うことによってカッティングを行っていくことができる。
【００１９】
このようにカッティングを行っている際の、カッティングペン１０のツールアップ（被切断物から離れている）している状態では、カッティングペン１０は単にペンキャリッジに保持された状態であり、押圧部３１の中駒２８は中駒２８内に配設されているスプリング２９の弾性によって下方に付勢され、カッター４１の刃先４３がボール３８の下端面より上方に位置した状態となっている。
【００２０】
つぎに図２に示すように、この状態でツールダウン（被切断物に接触している）した際には、切断加工機の指示によりペンキャリッジが下降することによってカッティングペン１０が下降し、押圧部３１のボール３８下端面が被切断物４５の上端面に接触するようになる。そして、さらに下降することにより中駒２８内のスプリング２９はその上面をホルダー部１１の下端面に押されることによって収縮し中駒２８のスライド係合部３４が空間部３５の上方に移動する。したがって、ペンキャリッジが完全に下降した際には、中駒２８はスプリング２９の弾性によって被切断物４５の上面をボール３８を介して押圧するとともに刃先４３は中駒２８が上方にスライド移動することによってボール３８の下端面より突出し被切断物４５に突き刺さることになる。
【００２１】
そして、つぎにこの状態でペンキャリッジをＸ軸、Ｙ軸方向に移動させることによってカッティングペン１０を移動させカッティングを行うようになる。この場合、カッター４１の刃先４３は被切断物４５に突き刺さった状態で移動し、その周囲に配設されているボール３８は常に被切断物４５における刃先４３の周囲を押圧しながら転動することによって被切断物４５の浮きや切削抵抗による位置ズレを防止する。
【００２２】
そして、再びツールアップする際には、キャリッジが上昇することによってカッティングペン１０のホルダー部１１が上昇し、これによって、ホルダー部１１に支持されているカッター４１と口金部２７が上昇するが、チャックボール２５は外筒２２のテーパー部によりカッター４１に押しつけられカッター４１がカッティングペン１０から抜けることなく被切断物４５から刃先４３が抜ける。また中駒２８のスライド係合部３４が口金部２７の係合部３３と掛合するまではスプリング２９の作用によって被切断物４５を押圧したままの状態である。このように、押圧部３１の中駒２８はスライド係合部３４が空間部３５の上方に位置している時は被切断物４５を押圧したままであるため、スムーズに刃先４３が被切断物４５より離脱することができ元の状態に戻ることができる。
【００２３】
なお、図中４６は被切断物４５の固定力を高めるための軟質ゴム、高密度ポリウレタンなどにより構成された高摩擦性を有したシート材料であり、カッティングペン１０のカッティング時における切削抵抗等によって、被切断物４５が位置ズレを生じないようにしている。
【００２４】
また、このカッティングペン１０は従来例に記した固定手段に補助的として併用しても良いし、このカッティングペン１０を単体で固定手段として使用することもできる。
【００２５】
このように、この被切断物固定補助手段を具備したカッティングペン１０によれば、カッティングペン１０の下端に配設された押圧部３１によって、被切断物４５を下方に付勢しながらカッティングを行うため、被切断物４５を固定するための特別な手段を他に必要としない。したがって、被切断物４５を固定するための作業が不要となるとともに従来例に記したような種々の固定手段による諸問題は必然的に解消されることになる。
【００２６】
また、上記以外の実施例としてコンピュータ制御によってカッターの刃先の向きを補正しながらカッティングを行うシータ軸制御である切断加工機においては、ボール３８はカッター４１の回転とともに回転するため適度な効果を奏しうる場所、例えば進行方向の真後ろに一つ設けるだけで上記実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、この発明による被切断物固定補助手段を備えたカッティングペンは構成されているため、どのような被切断物であっても確実に固定することができ、且つ被切断物が湾曲したりすることを防止できるため常に良好なカッティングをさせることができるという利点を有し、実用的効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す固定手段を備えたカッティングペンの構成説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）底面図である。
【図２】本発明のカッティング状態を示す縦断面図である。
【図３】従来例による切断加工機の斜視図である。
【符号の説明】
１０                カッティングペン
１１                ホルダー部
１３、１９、３２        ネジ部
１４                                小径部
１５、１６                    軸穴
２０                                ピボットベアリング
２１、２９                    スプリング
２４                                チャック機構
２７                                口金部
２８                                中駒
３０                                ボールキャスター
３１                                押圧部
３３                                係合部
３４                                スライド係合部
３５                                空間部
３６                                ベース部
３７                                補助ボール
３８                                ボール
３９                                キャスター孔
４０                                通穴
４１                                カッター
４３                                刃先
４４                刃先調整ノブ
【図１】
0003573500.tif 000002
【図２】
0003573500.tif 000003
【図３】
0003573500.tif 000004