(57)【要約】【課題】シート材幅方向の寸法を短縮できる切断装置を提供する。【解決手段】シート材切断装置は、可動刃が先端に設置され、前記可動刃が所定軌道に沿って移動するよう駆動するリンクアームを備える。前記リンクアームは、基端部が前記駆動部に接続されて前記基端部を回転中心として回転駆動される第１リンクと、基端部が回動可能に固定される第２リンクと、基端部が前記第１リンクの先端部に回転可能に連結されるとともに、先端部に前記可動刃が設置され、前記基端部と前記先端部との中間点に前記第２リンクの先端部が回動可能に連結される第３リンクと、を有し、前記駆動部による前記第１リンクの回転駆動によって、前記可動刃を前記所定軌道に沿って移動させるものであり、前記第１リンクより前記第２リンクが長く、前記第２リンクより前記第３リンクが長い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材を切断する可動刃と、
前記可動刃が先端に設置され、前記可動刃が所定の軌道に沿って移動するよう駆動するリンクアームと、
前記シート材の切断方向に亘って延在し、前記シート材を前記可動刃と挟持する受け部と、
前記リンクアームを駆動する駆動部と、
を備え、
前記リンクアームは、
基端部が前記駆動部に接続されて前記基端部を回転中心として回転駆動される第１リンクと、
基端部が回動可能に固定される第２リンクと、
基端部が前記第１リンクの先端部に回転可能に連結されるとともに、先端部に前記可動刃が設置され、前記基端部と前記先端部との中間点に前記第２リンクの先端部が回動可能に連結される第３リンクと、を有し、
前記駆動部による前記第１リンクの回転駆動によって、前記可動刃を前記軌道に沿って移動させるものであり、
前記第１リンクより前記第２リンクが長く、前記第２リンクより前記第３リンクが長い、
切断装置。
【請求項２】
前記可動刃の前記軌道は、基準位置から反転位置までの区間における直線状の軌道と、前記反転位置からシート材の切断可能区間を経て前記基準位置までの区間における前記受け部側へ凸の曲線状の軌道とを含む、
請求項１に記載の切断装置。
【請求項３】
前記第２リンクと、前記第３リンクの前記基端部から前記中間点までの第１区間と、前記第３リンクの前記中間点から前記先端部までの第２区間とは、それぞれ前記第１リンクより２〜５倍長く、
前記第１リンクの前記基端部と前記第２リンクの前記基端部との間の第３区間は、前記第１リンクより２〜４倍長い、
請求項１または２に記載の切断装置。
【請求項４】
前記リンクアームは、前記第１リンクの前記基端部と前記第２リンクの前記基端部とを連結する第４リンクを有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、シート材などを切断する切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＡ用プリンタ等において、ロール紙などのシート材を自動で切断するオートカッターが広く使われている。オートカッターの一方式としてローラーカッターがある（例えば特許文献１）。ローラーカッターは、円板状の可動刃をシート材の進行方向に直交するシート材の幅方向に移動させることにより、シート材を切断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１８７６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のローラーカッターの構造では、可動刃の移動はシート材の幅方向に沿った単純往復運動となる。このため、シート材を切断する前後に可動刃がシート材から離れるスペースが幅方向の外側に必要になる。また、可動刃を移動させるための駆動装置を設置するスペースも必要となる。したがって、シート材の幅に比べてカッター部近傍の幅方向の寸法が大きくなる。
【０００５】
また、可動刃はシート材の幅方向に沿った直線状の往復運動をするため、シート材の一部を残した切断、所謂パーシャルカットを行う際に、シート材の幅方向中央付近に切り残しを設けることができないという制約がある。
【０００６】
本開示は、シート材幅方向の寸法を短縮できる切断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態の一観点に係る切断装置は、シート材を切断する可動刃と、前記可動刃が先端に設置され、前記可動刃が所定の軌道に沿って移動するよう駆動するリンクアームと、前記シート材の切断方向に亘って延在し、前記シート材を前記可動刃と挟持する受け部と、前記リンクアームを駆動する駆動部と、を備え、前記リンクアームは、基端部が前記駆動部に接続されて前記基端部を回転中心として回転駆動される第１リンクと、基端部が回動可能に固定される第２リンクと、基端部が前記第１リンクの先端部に回転可能に連結されるとともに、先端部に前記可動刃が設置され、前記基端部と前記先端部との中間点に前記第２リンクの先端部が回動可能に連結される第３リンクと、を有し、前記駆動部による前記第１リンクの回転駆動によって、前記可動刃を前記所定軌道に沿って移動させるものであり、前記第１リンクより前記第２リンクが長く、前記第２リンクより前記第３リンクが長い。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、シート材幅方向の寸法を短縮できる切断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る切断装置の概略構成を示す斜視図
【図２】図１中の可動刃と受け台との接触部を拡大視した図
【図３】切断装置によるシート材の切断工程の第１段階を示す図
【図４】切断装置によるシート材の切断工程の第２段階を示す図
【図５】切断装置によるシート材の切断工程の第３段階を示す図
【図６】切断装置によるシート材の切断工程の第４段階を示す図
【図７】切断装置によるシート材の切断工程の第５段階を示す図
【図８】切断装置によるシート材の切断工程の第６段階を示す図
【図９】切断装置によるシート材のパーシャルカット工程の第１段階を示す図
【図１０】切断装置によるシート材のパーシャルカット工程の第２段階を示す図
【図１１】リンクアームの各リンクの長さ比に応じた可動刃の軌跡を示す図
【図１２】第１変形例の可動刃と固定刃との接触部を拡大視した図
【図１３】第２変形例の概略構成を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１１】
［実施形態］
図１〜図１１を参照して実施形態を説明する。まず図１及び図２を参照して、実施形態に係る切断装置１の構成を説明する。図１は、実施形態に係る切断装置１の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１中の可動刃２と受け台４との接触部を拡大視した図である。図２（ａ）はシート材Ｓの搬送方向から視た平面図、図２（ｂ）はシート材Ｓの切断方向から視た側面図である。
【００１２】
なお、各図面において、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに垂直な方向である。ｘ方向はシート材Ｓの搬送方向である。ｙ方向は可動刃２によるシート材Ｓの切断方向であり、シート材Ｓの幅方向である。ｚ方向は可動刃２と受け台４との接近・離間方向であり、可動刃２によるシート材Ｓの切断時に可動刃２の押圧によって受け台４が移動する方向である。
【００１３】
図１に示すように、切断装置１は、可動刃２と、リンクアーム３と、受け台４（受け部）と、モータ５（駆動部）と、を備える。
【００１４】
切断装置１は、ロール紙などのシート材Ｓの進行するｘ方向に直交な幅方向であるｙ方向に沿って可動刃２をシート材Ｓに押し付けつつ移動させることによって、シート材Ｓを切断することができる。
【００１５】
可動刃２は、円板形状であり、円板形状の外周に刃が設けられる。
【００１６】
受け台４は、シート材Ｓのｙ方向に亘って延在し、図２に示すように、可動刃２と対向する面４ａで可動刃２を受ける。受け台４は、可動刃２がシート材Ｓを切断する際にシート材Ｓを可動刃２と挟持する。これにより、可動刃２は押し切りによりシート材Ｓを切断することができる。
【００１７】
受け台４は、可動刃２の動作に応じて可動刃２と対向するｚ方向に沿って変位することができる。受け台４には、対向面４ａと反対側にバネ９が設けられる。バネ９は受け台４をｚ負方向に付勢する。受け台４が可動刃２と非接触状態における初期位置Ｏ（図３参照）から可動刃２によりｚ正方向側へ押し込まれると、受け台４はｚ正方向に変位し、可動刃２が受け台４から離れる方向に移動すると、受け台４はバネ９の付勢力によってｚ負方向に変位し、可動刃２に追従して初期位置Ｏまで戻る。
【００１８】
リンクアーム３は、可動刃２が先端に設置され、可動刃２が所定の軌道Ｔに沿って移動するように駆動される。モータ５は例えばステッピングモータであり、リンクアーム３を駆動する。
【００１９】
リンクアーム３は、リンクＡ（第１リンク）、リンクＢ（第４リンク）、リンクＣ（第２リンク）、リンクＤ（第３リンク）を有し、各リンクＡ〜Ｄを回動可能に連結して構成される四節リンク機構である。
【００２０】
リンクＡは、基端部６Ａがモータ５の軸に接続されて基端部６Ａを回転中心として回転駆動される。
【００２１】
リンクＢは、筐体など（図示せず）に固定され、一端部にリンクＣの基端部６Ｃが回動可能に連結される。リンクＢは、受け台４の延在方向と略平行になるよう配置されている。
【００２２】
リンクＤは、基端部６ＤがリンクＡの先端部７Ａに回転可能に連結され、先端部７Ｄに可動刃２が設置される。また、リンクＤの基端部６Ｄと先端部７Ｄとの中間点８に、リンクＣの先端部７Ｃが回動可能に連結される。
【００２３】
可動刃２の軌道Ｔとは、基準となる位置Ｐ１から可動刃２の移動方向が反転する位置Ｐ２までの区間における直線状の軌道ｔ１と、位置Ｐ２からシート材の切断可能区間を経て位置Ｐ１までの区間における受け台４側へ凸の曲線状の軌道ｔ２とを含む。リンクアーム３は、モータ５によるリンクＡの回転によって、可動刃２を軌道Ｔに沿って移動させることができる。
【００２４】
本実施形態では、可動刃２がこのような軌道Ｔを移動することで、可動刃２がシート材Ｓと接触して切断する曲線軌道ｔ２と、可動刃２がシート材Ｓと接触せずに移動する直線軌道ｔ１とを別軌道にできる。このため、シート材Ｓの切断前後においてシート材の幅方向外側に可動刃２を配置しておく空間を設ける必要がなく、位置Ｐ１を含む軌道ｔ１のいずれかの位置に可動刃２があれば、可動刃２と干渉することなくシート材Ｓを自由に搬送することができる。したがって、装置の幅方向の寸法を縮小できる。
【００２５】
なお、可動刃２は、円板の中心を回転中心として回転可能にリンクＤの先端部７Ｄに設置される構成でもよいし、可動刃２が先端部７Ｄに回転不能に固定される構成でもよい。
【００２６】
特に本実施形態では、このような軌道Ｔを実現するために、リンクアーム３の各リンクの長さ比を、リンクＡ：リンクＢ：リンクＣ：リンクＤの第１区間（基端部６Ｄ〜中間点８）：リンクＤの第２区間（中間点８〜先端部７Ｄ）＝１：２：２．５：２．５：２．５としている。この長さ比をとる四節リンク機構は、所謂チェビシェフリンク機構である。
【００２７】
次に図３〜図８を参照して、切断装置１の動作を説明する。図３〜図８は、切断装置１によるシート材Ｓの切断工程の第１〜第６段階をそれぞれ示す。
【００２８】
図３に示すように第１段階では、リンクＤの先端部７Ｄに設けられる可動刃２が位置Ｐ１にある。位置Ｐ１では、可動刃２はシート材Ｓから離間している。このとき、リンクＡは、基端部６Ａに対して先端部７Ａが受け台４側にあり、その延在方向が受け台４の対向面４ａと直交している。このときのリンクＡの回転角度を０°とする。リンクＣはリンクＡと平行に延在している。リンクＡの回転角度が０°のときの可動刃２の位置Ｐ１は、可動刃２の軌道Ｔの基準位置である。
【００２９】
図４に示すように第２段階では、リンクＡが図３の状態から図示反時計回りに約１５０°回転する。これに応じて可動刃２は、シート材Ｓと接触せずに位置Ｐ１から軌道ｔ１に沿ってｙ正方向へ移動する。
【００３０】
図５に示すように第３段階では、リンクＡが図３の状態から図示反時計回りに約２１０°回転する。これにより、可動刃２は、位置Ｐ２を過ぎて移動方向を反転し、受け台４の対向面４ａと接触して受け台４を押しつつ、シート材Ｓへ接近する。リンクＡの回転角度が１５０°から２１０°の間のときに可動刃２が通る位置Ｐ２は、可動刃２の軌道Ｔがｙ正方向からｙ負方向へ反転する反転位置である。
【００３１】
図６に示すように第４段階では、リンクＡが図３の状態から図示反時計回りに約２５０°回転する。これに応じて可動刃２は、受け台４をさらに押してｚ正方向へ変位させつつ、軌道ｔ２に沿ってｙ負方向へ移動しながらシート材Ｓと接触して、シート材Ｓを切断しはじめる。
【００３２】
図７に示すように第５段階では、リンクＡが図３の状態から図示反時計回りに約２９０°回転する。これに応じて可動刃２は、軌道ｔ２に沿って受け台４から離れるｚ負方向へ移動しつつ、ｙ負方向へさらに移動しながらシート材Ｓを切断する。
【００３３】
図８に示すように第６段階では、リンクＡが図３の状態から図示反時計回りに約３１５°回転する。これに応じて可動刃２は、シート材Ｓの切断を完了し、軌道ｔ２に沿って受け台４から離れつつｙ負方向へさらに移動する。この後リンクＡが図３の状態から３６０°回転すると、可動刃２は位置Ｐ１へ戻る。第４〜第６段階に示した、可動刃２がシート材Ｓと接触して切断できる軌道Ｔの区間は、シート材Ｓの切断可能区間である。
【００３４】
このように、切断装置１では、リンクＡが一周回転するのに応じて、可動刃２を軌道Ｔに沿って一周移動させることできる。つまり、リンクＡを一周させることによって、シート材Ｓの切断を一回完了させることができる。
【００３５】
図９、図１０を参照して、本実施形態の切断装置１によるパーシャルカットについて説明する。図９、図１０は、切断装置１によるシート材Ｓのパーシャルカット工程の第１、第２段階をそれぞれ示す。
【００３６】
図９に示すようにパーシャルカットの第１段階では、図３〜図８と同様に、リンクＡが基準位置から図示反時計回りに回転する。これに応じて、可動刃２は、位置Ｐ１から軌道ｔ１に沿って位置Ｐ２を過ぎて軌道ｔ２に沿ってｙ正方向からシート材Ｓを幅方向の途中まで切断する。
【００３７】
この後、図１０に示すようにパーシャルカットの第２段階では、リンクＡが反転して図示時計回りに回転する。これに応じて、可動刃２は、軌道ｔ２を位置Ｐ２側へ戻り、位置Ｐ２を過ぎて軌道ｔ１に沿ってｙ負方向へ移動して、位置Ｐ１を過ぎて軌道ｔ３に沿ってｙ負方向からシート材Ｓを途中まで切断する。この結果、シート材Ｓの幅方向の中間部分に切り残しＰを設けることができる。
【００３８】
図９、図１０に示すように、本実施形態の切断装置１は、反時計回りに回転するリンクＡを時計回りに反転させるタイミングを変更することによって、シート材Ｓの切り残しＰを作る位置を調整でき、所望の位置に切り残しＰを作ることができる。
【００３９】
なお、本実施形態の切断装置１において、リンクアーム３の各リンクＡ〜Ｄの長さ比はチェビシェフリンクの比率に限られない。少なくともリンクＡよりリンクＣが長く、リンクＣよりリンクＤが長ければよい。より詳細には、リンクＣと、リンクＤの基端部６Ｄから中間点８までの第１区間と、リンクＤの中間点８から先端部７Ｄまでの第２区間とは、リンクＡより２〜５倍長く、かつ、リンクＡの基端部６ＡとリンクＣの基端部６Ｃとの間の第３区間（すなわちリンクＢ）は、リンクＡより２〜４倍長いことが好ましい。
【００４０】
これらの条件をリンクアーム３の各リンクの長さ比で表すと、リンクＡ：リンクＢ：リンクＣ：リンクＤの第１区間（基端部６Ｄ〜中間点８）：リンクＤの第２区間（中間点８〜先端部７Ｄ）＝１：（２〜４）：（２〜５）：（２〜５）：（２〜５）となる。
【００４１】
図１１は、リンクアーム３の各リンクの長さ比に応じた可動刃２の軌跡Ｔを示す図である。各図では、リンクＡの角度が０°の位置をＲ１、９０°の位置をＲ２、１８０°の位置をＲ３、２７０°の位置をＲ４で示す。
【００４２】
図１１（ａ）は、リンク長さ比が１：２：２．５：２．５：２．５のチェビシェフリンクの長さ比のときの軌跡Ｔを示す。図１１（ｂ）は、（ａ）からリンクＣの長さ比を２．５から２．８に変更し、また、リンクＤの第１、第２区間の長さ比を２．５から２．６に変更したときの軌跡Ｔを示す。多少軌道が傾斜するものの、ほぼ図１１（ａ）と変わらない軌跡となっている。
【００４３】
図１１（ｃ）は、（ｂ）からさらにリンクＢの長さ比を２から４に変更し、リンクＣの長さ比を２．８から５に変更したときの軌跡を示す。軌道ｔ１がシート材Ｓの幅方向に対して３０°程度傾斜するものの、シート材Ｓを切断するのに充分な軌跡となっている。
【００４４】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、リンクアーム３の各リンクＡ〜Ｄの長さ比の許容範囲内の軌跡を示している。一方図１１（ｄ）は、許容範囲外の軌跡の一例として、（ｃ）からリンクＢの長さ比を４から３に変更し、リンクＣの長さ比を５から６に変更したときの軌跡を示す。リンクＣの長さ比が許容範囲外であるので、軌道ｔ２が軌道ｔ１に対して充分に湾曲しておらず、軌跡全体の傾斜も大きすぎて、シート材Ｓの全幅を切断可能な領域を確保できず、カッターとして機能しない。
【００４５】
図１１に示すととおり、リンクアーム３の各リンクの長さ比が１：（２〜４）：（２〜５）：（２〜５）：（２〜５）であると、リンクアーム３は、可動刃２がシート材Ｓの全幅を切断するのに充分な軌跡Ｔをつくることができることがわかる。また、図１１（ａ）に示す通り、リンクアーム３の各リンクの長さ比がチェビシェフリンクの長さ比であると、軌道Ｔがシート材Ｓに対して傾斜しないので、幅方向の切断可能領域を最も広くでき、プリンタ実装上、効率を最も良くできる。
【００４６】
［第１変形例］
図１２を参照して第１変形例を説明する。図１２は、第１変形例の可動刃２と固定刃１４との接触部を拡大視した図である。
【００４７】
図１２に示すように、上記実施形態の受け台４の代わりに可動刃２と対向する固定刃１４を備える構成としてもよい。
【００４８】
固定刃１４は、受け台４と同様に、可動刃２がシート材Ｓを切断する際にシート材Ｓを可動刃２と挟持する受け部として機能する。固定刃１４は、ｘ正方向の端部にエッジを有し、可動刃２とｘ方向で重畳可能に配置される。上記実施形態と異なり、固定刃１４はｚ方向に移動できないよう固定されている。この構成では、可動刃２のエッジと固定刃１４のエッジがシート材Ｓを挟んだ状態から可動刃２が固定刃１４側へ入り込み、可動刃２と固定刃１４とのせん断によってシート材Ｓを切断することができる。
【００４９】
［第２変形例］
図１３を参照して第２変形例を説明する。図１３は、第２変形例の概略構成を示す斜視図である。
【００５０】
リンクアームは、可動刃２を軌道Ｔに沿って移動可能であれば、例えば図１３に示すリンクアーム１３のように、リンクＢを設けない構成でもよい。この場合、リンクＣは、基端部６Ｃが筐体などの固定部材１０に回動可能に連結され、基端部６Ｃの移動が規制されている。
【００５１】
この構成でも、上記実施形態と同様に可動刃２が軌道Ｔに沿って移動できるので、シート材Ｓを幅方向の全体に亘って切断できる。
【００５２】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【００５３】
上記実施形態では、可動刃２が円板形状の構成を例示したが、例えば菱形の刃など他の形状の刃を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１    切断装置
２    可動刃
３，１３    リンクアーム
４    受け台（受け部）
５    モータ（駆動部）
１４    固定刃（受け部）
Ａ    リンク（第１リンク）
Ｂ    リンク（第４リンク）
Ｃ    リンク（第２リンク）
Ｄ    リンク（第３リンク）
Ｔ    軌道
ｔ１    直線状軌道
ｔ２    曲線状軌道
【図１】
2019118966.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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