(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドコイルと、このソレノイドコイル内に挿設された棒状の可動鉄芯とを有するソレノイドアクチュエータと、
前記ソレノイドコイルを保持する筐体と、
カッティングペンを保持するペンホルダと、
このペンホルダを前記筐体に連結して前記可動鉄芯の軸方向に沿って移動可能に支持する第１の連結部材と、
前記ペンホルダと前記可動鉄芯の前記ソレノイドコイルから突出する一端とを連結する第２の連結部材と、
前記可動鉄芯を前記ソレノイドコイルから突出する向きに付勢する付勢部材とを備え、
前記ペンホルダは、基部と、この基部の一の側に設けられ前記可動鉄芯の軸方向と平行な方向にカッティングペンを保持する保持部とを有し、
前記第１の連結部材は、前記基部の両端と前記筐体との間をそれぞれ連結する板バネから構成される
ことを特徴とするペンブロック。
【請求項２】
前記ペンホルダは、前記基部の他の側にこの基部と略直交する方向に延在し、前記可動鉄芯の一端と連結される接続部をさらに有し、
前記第２の連結部材は、前記接続部と前記可動鉄芯の一端とを連結するピンである
ことを特徴とする請求項１記載のペンブロック。
【請求項３】
被カッティング媒体を保持する保持機構と、
カッティングペンを保持してこのカッティングペンの刃先を前記被カッティング媒体に圧接および離反させるペンブロックと、
このペンブロックを前記被カッティング媒体に対して相対的に２次元方向に移動させる移動機構とを備え、前記ペンブロックを前記被カッティング媒体に対して相対的に二次元的に移動させながら、前記カッティングペンの刃先を選択的に前記被カッティング媒体に圧接および離反させることにより前記被カッティング媒体を所望の形状に切断するカッティングプロッタであって、
前記ペンブロックは、請求項１または２に記載されたペンブロックである
ことを特徴とするカッティングプロッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペンブロックおよびカッティングプロッタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、紙やフィルムなどのシート状の媒体に対して、カッティングペンを相対的に２次元方向に移動させながら選択的に圧接離反させて、この媒体を所定の形状で切断するカッティングプロッタが知られている。
このカッティングプロッタは、被切断媒体駆動型とフラットベット型とに大別される。被切断媒体駆動型は、「グリッドローラ型」とも呼ばれ、シート状の被カッティング媒体（以下、単に「被カッティング媒体」という。）の両端部分を駆動ローラと従動ローラ（ピンチローラ）とで挟持して、駆動ローラを正逆回転させることにより被カッティング媒体を第１の方向（Ｘ軸方向）に移動させるとともに、この第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられるキャリッジにペンブロックを搭載し、このペンブロックに保持されたカッティングペンを被カッティング媒体に対して相対的に２次元方向に移動させるものである。一方、フラットベット型は、被カッティング媒体が載置される平板状のテーブル（載置テーブル）から離間してＸ軸方向に移動可能に設けられるＹバーと、このＹバー上を摺動することによりＹ軸方向に移動可能に設けられるキャリッジとを備え、このキャリッジにペンブロックを搭載することによって、カッティングペンを被カッティング媒体に対して相対的に二次元的に移動させるものである。
いずれのカッティングプロッタにおいても、キャリッジに搭載されるペンブロックは、保持したカッティングペンを被カッティング媒体に対して選択的に圧接離反させる機構を備えている。
【０００３】
このようなペンブロックにおけるカッティングペンの圧接離反動作は、ガイド軸およびムービングコイルにより実現することができる（例えば、特許文献１参照。）。
具体的には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する第３の方向（Ｚ軸方向）に沿って設けられたガイド軸と、同じくＺ軸方向に移動可能な出力軸を有するムービングコイルとをペンブロックに設け、カッティングペンを保持するペン保持体の動きをガイド軸によってＺ軸方向に規制するとともに、ペン保持体とムービングコイルの出力軸とを連結し、この出力軸の出力量を制御することによってカッティングペンの圧接離反動作を実現することができる。
【０００４】
ところが、ムービングコイルは一般的に高価であるので、カッティングプロッタの低コスト化を図るためには、上述した機構に代わる、被カッティング媒体に対する圧接離反動作を実現する機構（以下、「昇降機構」という。）が望まれる。
【０００５】
従来のカッティングプロッタにおいては、上述したガイド軸およびムービングコイルを用いた機構に代わる昇降機構として、例えば、図７Ａに示すような、ソレノイドを用いた昇降機構が採用されている。
この昇降機構１００は、略Ｌ字形状に形成され、一端にカッティングペン１０１を保持するための保持部１０２ａを有する保持部材１０２と、Ｙ軸方向に延在するとともに保持部材１０２の屈曲部分を挿通し、この保持部材１０２をＸ−Ｚ平面内で回動可能に支持する支持軸１０２ｃと、保持部材１０２の他端部１０２ｂ近傍に設置されたソレノイド１０３とからなり、このソレノイド１０３の可動鉄芯１０３ａは、その先端部が保持部材１０２の他端部１０２ｂに連結されるとともに、バネ１０４によって保持部材１０２の他端部１０２ｂ方向に付勢されている。
【０００６】
このような昇降機構１００においては、ソレノイド１０３に通電すると可動鉄芯１０３ａがソレノイド１０３内に引き込まれ、保持部材１０２が図７Ａ上において軸１０２ｃの周りに反時計回りに回動するので、保持部１０２ａが被カッティング媒体２００の側に移動する。これにより、カッティングペン１０１の刃先１０１ａが被カッティング媒体に圧接されることとなる。逆に、ソレノイド１０３に流れる電流をＯＦＦにするとバネ１０４の作用によって可動鉄芯１０３ａがソレノイド１０３内から引き出され、その結果、保持部材１０２が図７Ａ上において軸１０２ｃの周りに時計回りに回動するので、保持部１０２ａが被カッティング媒体２００から離れる。これにより、カッティングペン１０１の刃先１０１ａが被カッティング媒体から離反することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１１８８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したソレノイドを用いた昇降機構では、保持部材１０２を軸１０２ｃ周りに回動させることによってカッティングペン１０１の刃先１０１ａを被カッティング媒体に圧接させているので、次のような不具合が生じることがあった。すなわち、カッティングペン１０１の刃先１０１ａが被カッティング媒体に圧接される力は、各々の相対的な移動方向に基づいてモーメントが増減することにより変化するので、カッティングペン１０１を被カッティング媒体に圧接した状態でＸ軸方向に移動させる場合、被カッティング媒体に対してキャリッジを、支持軸１０２ｃから保持部１０２ｂに向かう方向に移動させたときには、刃先１０１ａが被カッティング媒体２００に食い込んでしまう一方、その逆方向に移動させたときには、刃先１０１ａが逃げてしまうことがあるので、カッティングペンが被カッティング媒体上を均一な押圧力で移動させることができず、意図したカッティングが行えないことがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、カッティングプロッタの低コスト化を実現するとともに、上述した不具合を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述したような課題を解決するために、本発明に係るペンブロックは、ソレノイドコイルと、このソレノイドコイル内に挿設された棒状の可動鉄芯とを有するソレノイドアクチュエータと、ソレノイドコイルを保持する筐体と、カッティングペンを保持するペンホルダと、このペンホルダを筐体に連結して可動鉄芯の軸方向に沿って移動可能に支持する第１の連結部材と、ペンホルダと可動鉄芯のソレノイドコイルから突出する一端とを連結する第２の連結部材と、可動鉄芯をソレノイドコイルから突出する向きに付勢する付勢部材とを備え、ペンホルダは、可動鉄芯の軸方向と平行な方向にカッティングペンを保持する
ことを特徴とするものである。
【００１１】
上記ペンブロックにおいて、ペンホルダは、板状の基部と、この基部の一の側に設けられカッティングペンを保持する保持部と、基部の他の側にこの基部と略直交する方向に延在し、可動鉄芯の一端と連結される接続部とを有し、第１の連結部材は、基部の両端と筐体との間をそれぞれ連結する板バネであり、第２の連結部材は、接続部と可動鉄芯の一端とを連結するピンとしてもよい。
【００１２】
また、本発明に係るカッティングプロッタは、被カッティング媒体を保持する保持機構と、カッティングペンを保持してこのカッティングペンの刃先を被カッティング媒体に圧接および離反させるペンブロックと、このペンブロックを被カッティング媒体に対して相対的に２次元方向に移動させる移動機構とを備え、ペンブロックを被カッティング媒体に対して相対的に二次元的に移動させながら、カッティングペンの刃先を選択的に被カッティング媒体に圧接および離反させることにより被カッティング媒体を所望の形状に切断するカッティングプロッタであって、ペンブロックは、上述したペンブロックから構成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガイド軸およびムービングコイルを用いた機構に代わる昇降機構として、ソレノイドアクチュエータを用い、さらに、ソレノイドコイルを保持する筐体とカッティングペンを保持するペンホルダとを第１の連結部材により連結して可動鉄芯の軸方向に沿って移動可能に支持するとともに、ペンホルダと可動鉄芯のソレノイドコイルから突出する一端とを第２の連結部材により連結して、可動鉄芯をソレノイドコイルから突出する向きに付勢することによって、回動運動によらずにカッティングペンの昇降が実現される。
したがって、より安価なソレノイドアクチュエータを用いることによって低コスト化を図りつつ、刃先の食い込みや逃げによる不具合を防止することができ、均一な深さで切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るカッティングプロッタの構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るペンブロックの構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るペンブロックの構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係るペンブロックの構成を模式的に示す分解図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係るペンブロックの動作を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係るペンブロックの動作を説明するための図である。
【図７Ａ】図７Ａは、従来のペンブロックの動作を説明するための図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、従来のペンブロックの動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
＜カッティングプロッタの構成＞
図１に示すように、本実施の形態に係るカッティングプロッタ１は、被カッティング媒体１０の両端部分を駆動ローラ２ａとピンチローラ２ｂとで挟持して、駆動ローラ２ａを正逆回転させることにより被カッティング媒体１０を第１の方向（Ｘ軸方向）に移動させる保持機構２と、カッティングペン３４を保持してこのカッティングペン３４の刃先を被カッティング媒体１０に圧接および離反させるペンブロック３と、このペンブロック３を第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に移動させることにより、ペンブロック３を被カッティング媒体１０に対して相対的に２次元方向に移動させる移動機構４とを備えている。
【００１７】
≪ペンブロックの構成≫
ペンブロック３は、図２〜図４に示すように、筐体（ペンキャリッジ）３１と、この筐体３１に保持されたソレノイドアクチュエータ３２と、このソレノイドアクチュエータ３２の可動鉄芯３２２のピン３２２ｂと連結されるとともにカッティングペン３４を保持するペンホルダ３３と、このペンホルダ３３を鉛直上方に付勢する付勢部材として作用するバネ３５と、ペンホルダ３３の上部と筐体３１の上部とを連結する上板バネ３６と、ペンホルダ３３の下部と筐体３１の下部とを連結する下板バネ３７とを備えている。
【００１８】
筐体３１は、上面に開口を有し、その内部には後述するソレノイドコイル３２１が固定される。
【００１９】
ソレノイドアクチュエータ３２は、ソレノイドコイル３２１と、このソレノイドコイル３２１内に挿設された棒状の可動鉄芯３２２とを備えたプル型のソレノイドアクチュエータから構成される。
【００２０】
ここで、ソレノイドコイル３２１は、その中心軸に沿って延在する穴３２１ａが形成されたプル型のソレノイドコイルから構成される。このようなソレノイドコイル３２１は、図４に示すように、穴３２１ａが形成された面が鉛直上方を向いた状態で、本体部３２内部に収容される。
【００２１】
可動鉄芯３２２は、磁性体の棒状の部材から構成され、図４に示すように、一端がソレノイドコイル３２１の穴３２１ａに挿入される。また、可動鉄芯３２２の他端には、その軸線方向に直交する方向に延在する貫通孔３２２ａが形成されている。この貫通孔３２２ａには、ペンホルダ３３と連結するためのピン３２２ｂが取り付けられる。
【００２２】
ペンホルダ３３は、板状の基部３３ａと、この基部３３ａの一面に設けられ、基部３３ａの軸線と略直交する１の方向に沿って突出して、カッティングペン３４を保持する保持部３３ｂと、基部３３ａの保持部３３ｂが設けられた面と反対側の面の端部（上端）近傍に設けられ、上記１の方向に沿って突出した接続部３３ｃとを備え、これらが一体に形成されている。
ここで、保持部３３ｂは、２つの部材から構成され、これらにより基部３３ａの軸線方向に沿った貫通孔が形成される。保持部３３ｂを構成する２つの部材の端部には、つまみ３３ｄが取り付けられる。保持部３３ｂの貫通孔にカッティングペン３４を挿入した上でつまみ３３ｄを回転させると、保持部３３ｂを構成する２つの部材にカッティングペン３４の周面が挟持された状態で固定されることとなる。
また、接続部３３ｃの下面には、ソレノイドアクチュエータ３２の可動鉄芯３３の他端と対向し、この可動鉄芯３３と連結するために、連結部材として作用するピン３２２ｂが係合するための凹部が形成されている。
【００２３】
このようなペンホルダ３３は、基部３３ａの軸線が鉛直方向に沿い、かつ、接続部３３ｃが保持部３３ｂよりも上方に位置する状態で、接続部３３ｃの下面に可動鉄芯３２２に挿入されたピン３２２ｂを接続部３３ｃの凹部に係合させることにより、可動鉄芯３２２と接続されることとなる。
【００２４】
カッティングペン３４は、棒状に形成されており、その一端からは刃先３４ａが突出している。このようなカッティングペン３４は、図４に示すように、保持部３３ｂに挿入され、その保持部３３ｂに取り付けられたつまみ３３ｄを回転させることにより、ペンホルダ３３に保持される。
【００２５】
付勢部材３５は、コイル状のバネ、いわゆるスプリングから構成される。このような付勢部材３５は、図４に示すように、可動鉄芯３２２が挿通された状態でソレノイドコイル３２１とペンホルダ３３の接続部３３ｃとの間に配設される。これにより、可動鉄芯３２２は、ソレノイドコイル３２１から突出する向き、すなわち鉛直上方に付勢されることとなる。
【００２６】
上板バネ３６は、第１の連結部材として機能し、平面視略矩形に形成された金属その他の弾性変形可能な材料から構成され、その中央部にはペンホルダ３３の接続部３３ｃの平面形状よりも若干大きな開口３６ａが形成されている。このような上板バネ３６は、上述したようにペンホルダ３３の接続部３３ｃを可動鉄芯３２２に接続した後、図２および図４に示すように、ねじ３６ｂにより、対向する２辺のうち一方の辺の両端部がそのペンホルダ３３の基部３３ａの上面に、他方の辺の両端部が筐体３１の上面の縁部に固定される。これにより、上板バネ３６の開口３６ａ内にペンホルダ３３の接続部３３ｃの上端部が位置するので、この上端部が上板バネ３６に接触しない。したがって、ペンホルダ３３が鉛直方向に移動しても、その移動が妨げられないので、円滑な移動を実現することができる。
【００２７】
下板バネ３７は、第１の連結部材として機能し、平面視略矩形に形成された金属その他の弾性変形可能な材料から構成される。このような下板バネ３７は、上述したようにペンホルダ３３の接続部３３ｃを可動鉄芯３２２に接続した後、図３および図４に示すように、ねじ３７ｂにより、対向する２辺のうち一方の辺の両端部がそのペンホルダ３３の基部３３ａの下面に、他方の辺の両端部が筐体３１の底面の縁部に固定される。これにより、筐体３１とペンホルダ３３とが下板バネ３７により連結されることとなる。なお、本実施の形態においては、下板バネ３７の中央部に開口３７ａが形成されているが、その開口３７ａは設けないようにしてもよい。
【００２８】
このように、ペンホルダ３３は、連結部材として機能する上板バネ３６および下板バネ３７により、基部３４ａの上端部と下端部とが筐体３１に連結されているので、筐体３１に対して可動鉄芯３２２の軸方向、すなわち鉛直方向に移動可能な状態とされている。したがって、ペンホルダ３３は、可動鉄芯３２２の軸方向と平行な方向にカッティングペン３４を保持することとなる。
【００２９】
＜圧接離反動作＞
次に、図５，図６を参照して、カッティングペン３４の圧接離反動作について説明する。
【００３０】
まず、図１に示すように、上述した構成を有するペンブロック３をカッティングプロッタ１に取り付けるとともに、被カッティング媒体１０を保持機構２に保持させた状態とする。このような状態から、保持機構２により被カッティング媒体２をＸ軸方向に、移動機構４によりペンブロック３をＹ軸方向に適宜移動させることにより、被カッティング媒体１０を切断する形状に応じて、ペンブロック３をカッティング媒体１０に対して相対的に２次元方向に移動させる。このとき、ペンブロック３は、適宜カッティングペン３４の刃先を被カッティング媒体１０に圧接または離反させる。この圧接または離反は、以下に示すように行われる。
【００３１】
ソレノイドコイル３２１が通電していない場合、図５に示すように、ペンホルダ３３は、付勢部材３５によりソレノイドコイル３２１から突出する方向に付勢されているので、鉛直上方に移動した状態となっている。したがって、カッティングペン３４も鉛直上方に移動しているので、被カッティング媒体をカッティングペン３４の鉛直下方に配置した場合、カッティングペン３４の刃先３４ａは、被カッティング媒体から離間した状態となっている。
【００３２】
このような状態からソレノイドコイル３２１が通電されると、可動鉄芯３２２は、ソレノイドコイル３２１内部に誘引されるので、鉛直下方に移動する。この移動にともなって可動鉄芯３２２に接続されたペンホルダ３３も鉛直下方に移動するので、このペンホルダ３３に保持されたカッティングペン３４も鉛直下方に移動する。これにより、カッティングペン３４の刃先３４ａは、被カッティング媒体に圧接される。このとき、カッティングペン３４は、上述したように上板バネ３６および下板バネ３７により可動鉄芯３２２の軸方向、すなわち鉛直方向に移動可能に支持されるとともに、その鉛直方向のみに移動するように規制されている。したがって、刃先３４ａは被カッティング媒体に対して垂直に圧接されることとなる。これにより、刃先３４ａが被カッティング媒体に食い込んだり、被カッティング媒体上を滑ってしまうといった不具合を防ぐことができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ガイド軸およびムービングコイルを用いた機構に代わる昇降機構として、ソレノイドアクチュエータ３２を用い、さらに、ソレノイドコイル３２１を保持する筐体３１とカッティングペン３４を保持するペンホルダ３３とを上板バネ３６および下板バネ３７により連結して可動鉄芯３２２の軸方向に沿って移動可能に支持するとともに、ペンホルダ３３と可動鉄芯３２２のソレノイドコイル３２１から突出する一端とをピン３２２ｂにより連結して、可動鉄芯３２２をソレノイドコイル３２１から突出する向きに付勢することによって、回動運動によらずにカッティングペンの昇降が実現される。
したがって、より安価なソレノイドアクチュエータを用いることによって低コスト化を図りつつ、刃先の食い込みや逃げによる不具合を防止することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、下板バネ３７に開口部３７ａを設ける場合を例に説明したが、その開口部３７ａは設けないようにしてもよい。これにより、下板バネ３７の強度を上げることができるので、ペンホルダ３３をより確実に支持することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、プル型のソレノイドを用いた場合を例に説明したが、プッシュ型のソレノイドを用いるようにしてもよい。この場合、ソレノイドの穴が鉛直下方に向くように配設し、その穴にペンホルダの接続部を対向配置した上で、本実施の形態における上板バネおよび下板バネ等を設けるようにすればよい。
【００３６】
さらに、本実施の形態は、被切断媒体駆動型に適用した場合を例に説明するが、フラットベット型にも適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、カッティングプロッタやプリンタなど、ペン状の物体を平面体して２時限的に移動させる各種装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…カッティングプロッタ、２…保持機構、２ａ…駆動ローラ、２ｂ…ピンチローラ、３…ペンブロック、４…移動機構、１０…被カッティング媒体、３１…本体部、３２…ソレノイドアクチュエータ、３２１…ソレノイドコイル、３２１ａ…穴、３２２…鉄心、３２２ａ…貫通孔、３２２ｂ…ピン、３３…ペンホルダ、３３ａ…基部、３３ｂ…保持部、３３ｃ…接続部、３３ｄ…つまみ、３４…カッティングペン、３４ａ…刃先、３５…付勢部材、３６…上板バネ、３６ａ…開口、３６ｂ…ねじ、３７…下板バネ、３７ａ…開口、３７ｂ…ねじ。
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0005913890.tif 000009