(57)【要約】【課題】剪断角や圧接力のバラツキに係る問題を解決し、長寿命化、コンパクト化、軽量化、低コスト化などの多様な要求を満足するシート材切断装置を提供する。【解決手段】平板状の固定刃に備わる直線状の刃先に対し、平板状の可動刃に備わるＶ字状の刃先が両端部から乗り上がって中央に向かって噛み合いながらシート材を切断するシート材切断装置であって、可動刃のＶ字状の刃先は固定刃への圧接方向に凸となる円弧状または二等辺三角形状の反りを有し、可動刃の幅方向は切断方向に備わる案内部により支持され、可動刃の幅方向の少なくとも中央を含む領域が板厚方向において対向する第１平面および第２平面により所定の隙間を有して支持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の固定刃に備わる直線状の刃先に対し、平板状の可動刃に備わるＶ字状の刃先が両端部から乗り上がって中央に向かって噛み合いながらシート材を切断するシート材切断装置であって、前記可動刃の前記Ｖ字状の刃先は前記固定刃への圧接方向に凸となる円弧状または二等辺三角形状の反りを有し、前記可動刃の幅方向は切断方向に備わる案内部により支持され、前記可動刃の幅方向の少なくとも中央を含む領域が板厚方向において対向する第１平面および第２平面により所定の隙間を有して支持されている、シート材切断装置。
【請求項２】
前記可動刃の板厚方向の前記固定刃に圧接されない側の平板面の幅方向の中央を中心とする刃幅の１／３〜３／４の第１領域が、前記第１平面または前記第２平面の少なくとも一方により支持されている、請求項１に記載のシート材切断装置。
【請求項３】
前記可動刃の前記第１領域と重複しない幅方向の両側の第２領域が、幅方向の中央を中心として略等しい距離に配置された弾性部材により、前記固定刃への圧接方向に付勢されている、請求項２に記載のシート材切断装置。
【請求項４】
前記可動刃は可動刃ホルダを備え、該可動刃ホルダは前記第１平面および前記第２平面のそれぞれに対向する第３平面および第４平面を備えている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシート材切断装置。
【請求項５】
前記第１平面は前記可動刃の板厚方向の一方に設けられた第１フレームに形成され、前記第２平面は前記可動刃の板厚方向の他方に設けられた第２フレームに形成されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート材切断装置。
【請求項６】
前記固定刃と、前記可動刃と、請求項３に記載の弾性部材と、請求項４に記載の可動刃ホルダと、請求項５に記載の第１フレームおよび第２フレームと、前記可動刃を切断方向および待機方向に駆動する可動刃駆動機構と、を含み、前記固定刃に備わる直線状の刃先に対し、前記可動刃に備わるＶ字状の刃先が両端部から中央に向かって乗り上がりながら噛み合うことによりシート材を幅方向に切断する、シート材切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板状の固定刃に備わる直線状の刃先に対し、平板状の可動刃に備わるＶ字状の刃先が両端部から中央に向かって乗り上がりながら噛み合うことにより、ロール紙や折り畳み連続紙などのシート材を任意の長さで幅方向に切断する、いわゆるスライド式のシート材切断装置（以下、「スライドカッタ」という。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プリンタやキャッシュレジスター他の発券機など、印刷後にシート材を切断して提供する機器に広く搭載されているスライドカッタには、切断時のシート材の噛み込み防止に限らず、刃先の偏摩耗の抑制による長寿命化や、コンパクト化および軽量化、低コスト化など、多様な要求がある。スライドカッタでは、安定な切断動作や良好な切断品位を得るために、固定刃と可動刃の刃先が、好適な剪断角、交差角、開き角を形成しながら相互に適正に圧接して噛み合うことが重要になる。
【０００３】
ここで、剪断角は、固定刃の刃先と可動刃の刃先の噛み合い点（切断点）を、可動刃の幅方向（以下、「Ｘ方向」という。）と、可動刃が移動する切断方向または待機方向（以下、「Ｙ方向」という。）の両方に直交する正面方向から見て、言い方を変えれば、可動刃や固定刃の平板状の板面に略直交する対面方向（以下、「Ｚ方向」という。）から見て、固定刃の刃先線と可動刃の刃先線とにより形成される鋭角部分の角度に相当する。また、交差角は、噛み合い点をＹ方向から見て、固定刃の刃先線と可動刃の刃先線とにより形成される鋭角部分の角度に相当する。また、開き角は、倒れ角とも呼ばれ、噛み合い点をＸ方向から見て、Ｙ方向に対する可動刃の刃先線の傾き角度である。また、圧接とは、固定刃の刃先に対して可動刃の刃先を押し付けながら接触させる接触行為、接触動作、接触状態を意図し、噛み合い点に限定して用いられる場合もある。
【０００４】
例えば、特許文献１、２には、直線状の刃先線を備える平板状の固定刃と、Ｖ字状の刃先線を備える平板状の可動刃とが、２つの噛み合い点を形成する構成を有するスライドカッタが開示されている。
特許文献１のスライドカッタは、可動刃のＹ方向は、Ｘ方向の中央においてコイルバネに連通するピン首と溝により案内され、Ｘ方向の両端側では規制または案内が行われていない。この案内構成により、可動刃はＸ方向の中央の１点において変動（揺動）が規制されながらＹ方向に移動できるようになっている。また、可動刃の固定刃への圧接は、可動刃のＸ方向の中央の１点が前記コイルバネにより押圧され、加えて、固定刃へ乗り上げて撓む可動刃の弾性力を利用した押付けが略全幅に渡って行われている。
【０００５】
よって、特許文献１のスライドカッタは、Ｘ方向の中央の１点で可動刃を支持しながら圧接を行う構成といえる。また、剪断角は、可動刃の刃先線をＶ字形状にすることにより形成されている。開き角は、切断動作時に可動刃が固定刃へ乗り上げることにより形成されるようになっている。交差角は、可動刃の刃先線を固定刃への圧接方向に凸となる円弧状の隙間が固定刃の直線状の刃先線との間に形成されるような反り（以下、「円弧状の反り」という。）を予め形成し、互いの刃先が噛合ったときに形成されるようになっている。なお、この可動刃の反りは、可動刃の刃先線が固定刃への圧接方向に凸となり、平板状の可動刃の板面を平坦な場所に置いたときに頂角が１８０度近くになる二等辺三角形状の僅かな隙間が形成されるような反り（以下、「二等辺三角形状の反り」という。）であってもよい。
【０００６】
また、特許文献２のスライドカッタは、可動刃は、Ｘ方向の中央におけるコイルバネを備えないネジ首と溝による支持部および単純なピン首による支持部により案内され、Ｘ方向の両端側では可動刃の側縁がフレームに備わる２点または３点の支持部によりＹ方向に案内される構成を有している。この案内構成により、可動刃はＸ方向の変動（揺動）が規制されながらＹ方向に移動できるようになっている。また、可動刃の固定刃への圧接は、特許文献１と同様な固定刃への乗り上げによる可動刃の撓みを利用した押付けとともに、可動刃のＸ方向の中央における１点がネジ座面によりＺ方向への変動（揺動）が規制され、可動刃が固定刃への圧接方向に凸になるように弾性的に反らされている。そして、可動刃のＸ方向の両端側では、上述した２点または３点の支持部により可動刃の側縁を規制し、これにより可動刃のＺ方向への変動（揺動）を抑制すると同時に、可動刃をＺ方向に反らせて開き角を形成しながら固定刃に対して圧接している。
【０００７】
よって、特許文献２のスライドカッタは、Ｘ方向の中央のネジ座面の箇所の１点と、Ｘ方向の両側で、可動刃を支持しながら圧接を行う構成といえる。また、剪断角と開き角は、特許文献１と同様な構成により形成されている。交差角は、特許文献１のように可動刃の刃先線に予め反りを形成することなく、ネジ座面によりＸ方向の中央において可動刃を弾性的に反らすことにより形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２７３６８７号公報
【特許文献２】特開２００６−３２６７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１のスライドカッタでは、可動刃の円弧状の反り形状の加工精度と、可動刃の弾性能と、コイルバネの弾性能との間のバランスが重要になる。このため、それら諸元のバランスへの依存度が大きく、個々の部品の形状寸法精度や材質的特性などの差異（個体差）の影響を受けやすい。従って、個々の部品の個体差が大きかった場合は、単純かつ同様に組み立て作業が行われてしまうと、同一仕様であるにも関わらず、個々のスライドカッタの圧接力に許容を超えた差異を生じてしまい、品質の安定性や信頼性を損ねてしまう。
【００１０】
また、特許文献２のスライドカッタでは、切断の進行に対応して所定の交差角を維持しながら適正な圧接力を得るためには、可動刃のＸ方向の側縁において２点または３点で支持する位置と、可動刃の固定刃への乗り上げとＺ方向への変動（揺動）を実質的に規制しているＸ方向の中央部のネジ座面の位置との関係を適正化し、かつ、可動刃の円弧状の反り形状の加工精度と可動刃の弾性能とを、部品の個体差に応じて適正に調整する必要がある。
【００１１】
上述したように従来のスライドカッタでは、圧接力の変化（バラツキ）に起因する切断所要荷重の変化（バラツキ）や、これによるスライドカッタの切断性能の変化（バラツキ）などの問題がある。よって、それらの変化を許容するためにも、本来よりも大きな駆動源を備える必要があった。加えて、可動刃の支持構成に起因し、可動刃の圧接力がＸ方向において局所的に変化して可動刃の刃先が歪に変形し、可動刃または固定刃あるいは両方の刃先が偏摩耗することがある。刃先が偏摩耗すると、スライドカッタの切断寿命が低下してしまう。よって、個々の部品に高い加工精度が要求される上に、部品の組み立てや調整に多くの工数が費やされるため、生産効率向上や製造原価低減の妨げになっていた。
【００１２】
本発明の目的は、上述した圧接力の変化（バラツキ）に係る問題を解決し、長寿命化の他、コンパクト化、軽量化、低コスト化などの多様な要求を満足することができる、新規な構成を有するシート材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】
【００１３】
本発明者は、従来のスライドカッタにおいて採用されていた、可動刃のＸ方向の中央部の１点でのＹ方向の案内構成や、Ｘ方向への押圧や、Ｚ方向への変動（揺動）の規制に関して検討し、可動刃のＸ方向における押圧あるいは変動（揺動）の規制を適正化することにより、上述した課題が解決できることを見出し本発明に到達した。
【００１４】
すなわち本発明のシート材切断装置は、平板状の固定刃に備わる直線状の刃先に対し、平板状の可動刃に備わるＶ字状の刃先が両端部から乗り上がって中央に向かって噛み合いながらシート材を切断するシート材切断装置であって、前記可動刃の前記Ｖ字状の刃先は前記固定刃への圧接方向に凸となる円弧状または二等辺三角形状の反りを有し、前記可動刃の幅方向は切断方向に備わる案内部により支持され、前記可動刃の幅方向の少なくとも中央を含む領域が板厚方向において対向する第１平面および第２平面により所定の隙間を有して支持されている。
【００１５】
また、前記可動刃の板厚方向の前記固定刃に圧接されない側の平板面の幅方向の中央を中心とする刃幅の１／３〜３／４の第１領域が、前記第１平面または前記第２平面の少なくとも一方により支持されていることが好ましい。
【００１６】
また、前記可動刃の前記第１領域と重複しない幅方向の両側の第２領域が、幅方向の中央を中心として略等しい距離に配置された弾性部材により、前記固定刃への圧接方向に付勢されていることが好ましい。
【００１７】
また、前記可動刃は可動刃ホルダを備え、該可動刃ホルダは前記第１平面および前記第２平面のそれぞれに対向する第３平面および第４平面を備えていることが好ましい。
【００１８】
また、前記第１平面は前記可動刃の板厚方向の一方に設けられた第１フレームに形成され、前記第２平面は前記可動刃の板厚方向の他方に設けられた第２フレームに形成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明のシート材切断装置は、前記固定刃と、前記可動刃と、請求項３に記載の弾性部材と、請求項４に記載の可動刃ホルダと、請求項５に記載の第１フレームおよび第２フレームと、前記可動刃を切断方向および待機方向に駆動する可動刃駆動機構と、を含み、前記固定刃に備わる直線状の刃先に対し、前記可動刃に備わるＶ字状の刃先が両端部から中央に向かって乗り上がりながら噛み合うことによりシート材を幅方向に切断することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、圧接力の変化を、局所的な変化を含め、可動刃のＸ方向の全幅に渡って十分に抑制することができるため、圧接力の変化に起因する切断所要荷重の変化を十分に抑制することができる。よって、駆動源の小型化、圧接に係る部品の加工精度の緩和、組み立てや調整に係る工数の低減が可能になるため、シート材切断装置の長寿命化に加え、コンパクト化、軽量化、低コスト化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のシート材切断装置の実施形態の一例の部品構成を示す図である。
【図２】図１に示すフレーム５に可動刃３などの部品を組み付けた状態を示す図である。
【図３】図１に示すフレーム６にモータ７などの部品を組み付けた状態を示す図である。
【図４】図２および図３に矢印Ｐで示すＰ−Ｐ断面を模式的に示す図である。
【図５】図２および図３に矢印Ｑで示すＱ−Ｑ断面を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明のシート材切断装置は、平板状の固定刃に備わる直線状の刃先に対し、平板状の可動刃に備わるＶ字状の刃先が両端部から乗り上がって中央に向かって噛み合いながらシート材をＸ方向（幅方向）に切断することができる構成を有する。
【００２３】
平板状の可動刃の刃先は、平板状の固定刃の刃先に乗り上がりながら噛み合うことができる。この構成により、可動刃をＹ方向（切断方向）に対して傾斜させることができるため、固定刃の直線状の刃先線と可動刃のＶ字状の刃先線により形成される２つの噛み合い点において、可動刃の乗り上がり高さに対応する傾き角（開き角）を形成することができる。
【００２４】
可動刃のＶ字状の刃先は、固定刃への圧接方向（Ｚ方向の一方）に凸となる円弧状または二等辺三角形状の反りを有する。この可動刃の刃先の反りにより、固定刃の直線状の刃先線と可動刃のＶ字状の刃先線により形成される２つの噛み合い点において、予め一定の角度の交差角を付与しておくことができる。なお、可動刃のＶ字状の刃先の幅方向の両端には、固定刃に最初に当接することにより乗り上がりを容易にするような上述した凸とは反対方向（Ｚ方向の他方）に曲げられた案内部を備えることが好ましい。
【００２５】
可動刃のＸ方向は、Ｙ方向に沿って備わる案内部により支持されている。この構成により、可動刃のＸ方向の変動（揺動）を規制することができる。また、この可動刃のＸ方向の変動（揺動）を規制することにより、可動刃の傾動（Ｘ方向とＹ方向を含む平面内における回転運動）が抑制されるため、直線状の固定刃の刃先線と可動刃のＶ字状の刃先線により形成される２つの噛み合い点において、切断動作において変化し難い略均等の角度の剪断角を形成することができる。
【００２６】
可動刃のＸ方向の少なくとも中央を含む領域が、Ｚ方向において対向する２つの平面（第１平面と第２平面）により、所定の隙間を有して支持されている。可動刃のＺ方向を２つの対向する平面で支持する構成において、２つの前記平面の間に可動刃を挿入したときに、あるいは可動刃ホルダを用いる場合は可動刃と一体になった可動刃ホルダを挿入したときに、２つの前記平面の間の距離（間隔）が可動刃あるいは可動刃ホルダのＺ方向の長さ（厚み）よりも大きくなるように、所定の隙間を設ける。この所定の隙間を有する構成により、開き角の形成に係る可動刃の固定刃への乗り上げや傾斜のための自由空間や、可動刃の圧接を必要を超えて歪に拘束しないようにするための自由空間を確保することができる。
【００２７】
特許文献１、２に開示される従来の可動刃は、Ｘ方向の中央においてピンやネジの首部分と溝による１点でＹ方向に案内されている。加えて、可動刃は、その１点の案内部において、特許文献１ではコイルバネにより固定刃への圧接が強まる方向（Ｚ方向の一方）に押圧され、特許文献２ではネジ座面により固定刃への圧接が弱まる方向（Ｚ方向の他方）への変動（揺動）が規制されている。よって、可動刃のＺ方向への押圧や変動（揺動）の規制を１点で行う従来技術と、２つの対向平面で行う本発明に係る技術とは、明確に差異がある。
【００２８】
スライドカッタの可動刃は、固定刃に乗り上げて噛み合う切断動作により、傾きの変動や、撓みによる反り形状の変動が発生する。そのとき、可動刃のＸ方向の中央が従来のように１点でＹ方向に案内されていると、あるいは可動刃のＸ方向の変動（揺動）が規制されていると、可動刃の乗り上げによる撓みや反り形状の変動（揺動）に起因して可動刃が強く拘束され、不必要な拘束力が発生することがある。このような不必要な拘束力は、必要を超えて可動刃の撓みや反り形状を歪な状態に変化させるため、開き角、交差角、圧接に、特に圧接力の局所的な上昇など、好ましくない状態に変化させてしまう。
【００２９】
２つの対向平面により所定の隙間を有して可動刃のＺ方向の変動（揺動）を規制するように支持する本発明の構成は、切断動作中、つまり可動刃が固定刃の刃先に乗り上がりながら噛み合ってシート材を切断する間、Ｘ方向の両側がＹ方向に沿う案内部により規制された状態の可動刃がＺ方向にどのように変動（揺動）しても、可動刃の平板面の何処かが可動刃のＺ方向に配置された２つの対向平面の何処かに当接することができる。また、２つの対向平面が所定の隙間を有することにより、可動刃に歪な変形が生じてしまうほどに必要を超えて、可動刃のＺ方向の変動（揺動）が拘束されないようにすることができる。従って、可動刃のＺ方向の変動（揺動）の規制が、従来よりも圧接の自由度を低下させない程度に緩やかにできるため、可動刃の圧接の自由度を飛躍的に高めることができる。
【００３０】
上述した２つの対向平面を用いる場合、可動刃のＺ方向の両方の平板面を直接的に支持することができる。また、可動刃を一体的に保持する可動刃ホルダを設け、該可動刃ホルダのＺ方向の両方に平板面を形成することにより、該可動刃ホルダを介して間接的に支持することもできる。なお、可動刃ホルダを介する場合は、可動刃の不必要な変動（揺動）を規制するために、可動刃が可動刃ホルダに密着する領域を設けることにより、可動刃ホルダと可動刃を一体の組み立て部品に形成することが好ましい。
【００３１】
以上、本発明によれば、切断性能のバラツキの要因である圧接力の大きな変動が抑制され、加えて、切断寿命を低減する刃先の偏摩耗の要因である可動刃の歪な変形による圧接力の局所的な変化も十分に抑制することができ、切断所要荷重や切断性能の変化が十分に抑制されたシート材切断装置（スライドカッタ）を得ることができる。よって、従来に比べ、駆動源の小型化、圧接に係る部品の加工精度の緩和、組み立てや調整に係る工数の低減が可能になるため、シート材切断装置の長寿命化の他、コンパクト化、軽量化、低コスト化に寄与することができる。
【００３２】
次に、本発明のシート切断装置について、備えておくと好ましい構成を含め、実施形態の一例を具体的に挙げて、適宜図１〜図５を用いて説明する。ただし、本発明の範囲を以下に述べる実施形態の一例に限定するものではない。
【００３３】
本発明のシート材切断装置の実施形態の一例（以下、「カッタ１」という。）として、その部品構成を図１に示す。図１中、下方に示すカッタ１のフレーム５に可動刃３などの部品を組み付けた状態を図２に示し、図２とは反対方向に視点を置いて、図１中、上方に示すカッタ１のフレーム６にモータ７などの部品を組み付けた状態を図３に示す。また、図２中と図３中に、矢印Ｐで示すＰ−Ｐ断面（可動刃３のＸ方向の中央を通るＹ方向に沿った断面）を図４に示し、矢印Ｑで示すＱ−Ｑ断面（可動刃３のＸ方向の側縁に近い側のコイルバネ１３の略中心を通るＹ方向に沿った断面）を図５に示す。なお、図４と図５では、可動刃３のＹ方向（切断方向）への移動に伴って、可動刃３および可動刃ホルダ４と、フレーム５およびフレーム６との位置関係や傾きの状態などを明確にするため、一部の部品の記載や部品の一部分の記載を略している。
【００３４】
カッタ１は、固定刃２と可動刃３の合体および分離が可能な合体分離式のスライドカッタである。カッタ１は、平板状の固定刃２と、平板状の可動刃３と、該可動刃３と一体の組み立て部品になっている可動刃ホルダ４と、可動刃３の平板状の側面に対向するように配置され、カッタ１の外装筐体となるフレーム５およびフレーム６と、可動刃３を切断方向および待機方向に駆動するためのモータ７、ウォームギヤ８、ホイールギヤ９、スライドコア１０、リミットスイッチ１１を含む可動刃駆動機構と、可動刃３のＸ方向（幅方向）の両側においてＸ方向の中央を中心として略等しい距離に配置されたコイルバネ１３（弾性部材）とを含む構成を有している。
【００３５】
固定刃２は、直線状の刃先線（刃先２ａ）を備え、可動刃３が乗り上げて好適な開き角を形成して噛み合うことができるように、Ｙ方向の前方に配置されている。なお、固定刃２は、フレーム５、６とは別のフレームなど（図示を略す）に取り付けられる。
【００３６】
可動刃３は、Ｖ字状の刃先線（刃先３ａ）のＸ方向の中央にシート材の部分切断を行うための切欠３ｇを備え、可動刃ホルダ４に取り付けられている。可動刃３Ｖ字状の刃先３ａは、固定刃２への圧接方向（Ｚ方向の一方）に凸となる二等辺三角形状の反りを有し、この反りにより、固定刃２に乗り上げて好適な交差角を形成して噛み合うことができる。この反りは、予めプレス加工などの手段により形成され、円弧状の反りに形成することもできる。また、可動刃３のＺ方向の平板面３ｂ、３ｃは、二等辺三角形状の反りにより、真平面ではなく、僅かな傾斜面または湾曲面になっている。また、可動刃３の刃先３ａのＸ方向の両側には、最初に固定刃２の刃先２ａに当接して刃先３ａが円滑に乗り上がるように案内する曲げ部３ｄを備えている。
【００３７】
可動刃ホルダ４は、Ｘ方向に長く、Ｘ方向の両方の側縁がＹ方向に伸長され、概ね平板状の外観を有している。また、可動刃ホルダ４は、Ｘ方向において、Ｘ方向の中央を中心として略等しい距離に２つの爪４ａを備えている。この２つの爪４ａが、可動刃３に備わる２つの孔３ｅによって係止され、これにより可動刃ホルダ４と可動刃３が一体の組み立て部品になるように構成されている。また、可動刃ホルダ４のＸ方向の中央を中心とする部分には平板面４ｂ、４ｃが、またＸ方向の両側の部分には平板面４ｄ、４ｅが、それぞれＺ方向の両方に形成されている。このうち平板面４ｃが可動刃３の平板面３ｂのＸ方向の中央の領域に対して密着し、２つの平板面４ｄが可動刃３の平板面３ｃのＸ方向の両端の領域に対して密着するように形成されている。つまり、可動刃３は、可動刃ホルダ４のＸ方向の中央の領域に備わる平板面４ｃと、Ｘ方向の両端の領域に備わる平板面４ｄとの間に挿入されている。この密着を利用した構成により、可動刃３を可動刃ホルダ４により安定に一体的に保持することができる。
【００３８】
また、可動刃ホルダ４のＸ方向の両端に備わる側縁４ｆは、その内側の部分が可動刃３のＸ方向の両方の側縁３ｆに対して略密着するように形成されている。そして、その外側の部分（以下、特に断らない限り「側縁４ｆ」という。）は、フレーム５の側板面５ｂに対して略当接するように組み立てられており、可動刃３がＹ方向に移動するときの案内部として機能するようになっている。つまり、可動刃３のＸ方向の両方の側縁３ｆが、可動刃３と一体の組み立て部品になっている可動刃ホルダ４の両方の側縁４ｆを介し、Ｙ方向に沿ってフレーム５のＸ方向の両端に平板面５ａから起立して備わる平面状の側板面５ｂによって支持され、これにより可動刃３のＸ方向の変動（揺動）や、特に上述した可動刃３の傾動が規制されている。
【００３９】
また、可動刃ホルダ４のＸ方向の中央に備わる異形孔４ｇには、可動刃駆動機構の構成部品であるスライドコア１０が挿入されるようになっている。従って、スライドコア１０が移動すると、可動刃ホルダ４がスライドコア１０の移動方向に対応するＹ方向の一方（切断方向）または他方（待機方向）へ移動する。このとき、可動刃ホルダ４の側縁４ｆがフレーム５の側板面５ｂに略当接して支持されているため、可動刃ホルダ４を上述した可動刃３の傾動を生じることなく滑らかに案内することができる。よって、可動刃ホルダ４と一体になっている可動刃３を、上述した可動刃３の傾動を生じることなく滑らかにＹ方向の一方または他方へ移動することができる。
【００４０】
フレーム５は、可動刃３のＺ方向の一方の外装であり、図２に示すように可動刃ホルダ４と一体の可動刃３が収納される。フレーム５は、可動刃ホルダ４の平板面４ｅに当接して支持可能な平板面５ａと、平板面５ａのＸ方向の両側に起立して設けられ、可動刃ホルダ４の側縁４ｆに当接して支持可能な２つの側板面５ｂを有する。平板面５ａは、可動刃駆動機構の構成部品であるスライドコア１０のＸ方向の一方面に当接し、スライドコア１０のＺ方向への離脱を防止している。また、それぞれの側板面５ｂには、２つの孔５ｃが備わっている。
【００４１】
また、フレーム６は、可動刃３のＺ方向の他方の外装であり、図３に示すように可動刃駆動機構の構成部品であるウォームギヤ８が取り付けられたモータ７、ホイールギヤ９、リミットスイッチ１１が収納される。フレーム６は、可動刃ホルダ４の平板面４ｂに当接して支持可能な平板面６ａを有し、Ｘ方向の両側には２つずつの爪６ｂが備わっている。フレーム６に備わる合計４つの爪６ｂを、フレーム５に備わる合計４つの孔５ｃがそれぞれ係止することにより、可動刃３などが収納されたフレーム５と、可動刃駆動機構の構成部品が収納されたフレーム６とを、スライドコア１０に備わる長孔１０ａにウォームギヤ９に備わる駆動ピン９ａを連通した状態で、一体に組み立てることができる。
【００４２】
上述したフレーム６は、例えば汎用エンジニアリング樹脂などの樹脂材料を用いて形成することができる。この樹脂材料は、固定刃２に対して可動刃３が最も乗り上げた場合（後述する終了状態）に、フレーム６のＸ方向の中央が可動刃３の刃幅に対して０．５％程度の割合で、可動刃３の固定刃２への圧接を緩和する方向（Ｚ方向の他方）に撓む弾性能を有することが好ましい。上述した撓み割合０．５％の弾性能とは、例えば、刃幅３インチに対応するＸ方向の長さが概ね９０ｍｍのフレームが、上述したＺ方向に概ね０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ撓むことを意図する。
【００４３】
この撓み割合は、可動刃の刃幅や厚み、可動刃ホルダを使用する場合はその厚みや弾性能、シート材の厚みなどの諸条件を鑑みて設定することができるが、可動刃の圧接の自由度をより高めるためには概ね０．１％〜０．９％が好ましく、より好ましくは０．３％〜０．７％である。なお、可動刃ホルダ４やフレーム５についても、同様な理由で樹脂材料を使用することができ、その弾性能も同様に、概ね０．１％〜０．９％が好ましく、より好ましくは０．３％〜０．７％である。
【００４４】
ここで、フレーム５は請求項５に係る発明における第１フレームに相当し、フレーム６は請求項５に係る発明における第２フレームに相当する。また、フレーム５に備わる平板面５ａは、請求項１に係る発明における第１平面に相当し、フレーム６に備わる平板面６ａは、請求項１に係る発明における第２平面に相当する。また、可動刃ホルダ４に備わる平板面４ｅおよび平板面４ｂは、請求項４に係る発明における第３平面および第４平面に相当する。
【００４５】
上述した個々の部品により、可動刃３のＺ方向の一方の平板面３ｃは、図５に示すように、Ｘ方向の両側の領域において可動刃ホルダ４の平板面４ｄに密着し、可動刃ホルダ４の平板面４ｅ（第３平面）、フレーム５の平板面５ａ（第１平面）に当接可能な構成になる。また、可動刃３のＸ方向の他方の平板面３ｂは、図４に示すように、Ｘ方向の中央の領域において可動刃ホルダ４の平板面４ｃに密着し、可動刃ホルダ４の平板面４ｂがフレーム６の平板面６ａに当接可能な構成になる。この構成により、可動刃３のＸ方向の平板面３ｂ、３ｃの両方を、フレーム５の平板面５ａ（第１平面）に対向する可動刃ホルダ４の平板面４ｅ（第３平面）およびフレーム６の平板面６ａ（第２平面）に対向する可動刃ホルダ４の平板面４ｂ（第４平面）を介して、所定の距離を有して対向するフレーム５の平板面５ａおよびフレーム６の平板面６ａにより支持することができる。
【００４６】
上述した構成によれば、可動刃３の平板面３ｃおよび平板面３ｂは、対向するフレーム５、６の平板面５ａおよび平板面６ａにより、Ｚ方向の変動（揺動）が規制される。可動刃３のＸ方向の中央の領域は、刃先３ａの反りによる浮き上がり量が大きい分だけ固定刃２への乗り上がりによる撓み量が大きくなるため、Ｘ方向の両端の領域に比べると、切断動作中、撓みによる反り形状の変動と可動刃３のＺ方向の変動規制（揺動規制）とのバランスを好適に保つことが重要になる。このバランスが好適でなくなると、可動刃３が必要を超える歪な拘束を受けて圧接の自由度が低減してしまう。そこで、圧接への影響が特に大きい可動刃３のＸ方向の中央の領域を、従来のような１点による案内構成ではなく、所定の距離を有して対向する２つの平面で支持する上述した構成にするのである。この構成より、通常の切断状態のみならず、シート材に起因するＸ方向に不均一な切断状態が発生した場合であっても可動刃３の必要を超えた歪な拘束を抑制して圧接の自由度を高めることができ、これにより切断状態に対応して好適な圧接を得ることができるようになる。
【００４７】
カッタ１は、フレーム５、６の対向する平板面５ａと平板面６ａの間に、可動刃３と一体になった可動刃ホルダ４を挿入したときに、平板面５ａと平板面６ａの間の距離（間隔）が可動刃ホルダ４のＺ方向の長さ（厚み）よりも大きくなるように、所定の隙間を設けている。平板面５ａと平板面６ａの間の距離（Ｌ）は、可動刃３の固定刃２への乗り上げ高さ、厚み、反り形状、弾性能に加えて、可動刃ホルダ４を用いているのでその厚みを少なくとも考慮し、切断開始時から切断終了時まで所望する開き角、交差角、および圧接が形成されるように設定することが好ましい。
【００４８】
上述した弾性能を有するフレーム６を用いるカッタ１の場合、フレーム５、６の平板面５ａと平板面６ａの距離（Ｌ）は、可動刃ホルダ４の厚み（Ｔｈ）に、切断動作中の可動刃３に傾きと反り形状の変化の余裕を与えるためのクリアランス（Ｃ）を加味した式：Ｌ＝Ｔｈ＋Ｃにおいて、標準的には百分率でＣ／Ｔｈ＝３％〜１２％が好ましいと考えられる。例えば、Ｔｈ＝３．４ｍｍ、Ｃ／Ｔｈ＝６％としたときは、概ねＣ＝０．２ｍｍとなり、Ｌ＝３．６ｍｍに設定することができる。
【００４９】
また、可動刃ホルダを用いずに可動刃を対向する２つの平面で直接支持する構成を採用する場合は、２つの平面の間の距離（Ｌ）は、可動刃の厚みと反り形状を考慮する必要がある。例えば、可動刃の反り高さの最大値（Ｔｂ）に、切断動作中の可動刃に傾きと反り形状の変化の余裕を与えるためのクリアランス（Ｃ）を加味した式：Ｌ＝Ｔｂ＋Ｃにおいて、標準的には百分率でＣ／Ｔｂ≦１２％が好ましいと考えられる。
【００５０】
上述した可動刃ホルダ４のＺ方向の両方に備わる平板面４ｂ、４ｃは、Ｘ方向で可動刃３の刃幅の略１／２（略５０％）の長さに形成されている。この平板面４ｂ、４ｃは、Ｘ方向の全幅に渡って備えることもできるが、可動刃３のＸ方向の長さ（全幅）、Ｙ方向の長さ（全長）、板厚、弾性能、固定刃２への乗り上げ高さなどの設計の諸条件を考慮し、刃幅の１／３〜３／４（概ね３０％〜７５％）に形成することが好ましい。このような可動刃ホルダ４の平板面４ｂ、４ｃにより、可動刃３の固定刃２に圧接されない側の平板面３ｂは、可動刃３のＸ方向の中央を中心とする刃幅の１／３〜３／４（概ね３０％〜７５％）の領域（第１領域）が、フレーム６の平板面６ａにより可動刃ホルダ４を介して支持されるようになる。
【００５１】
このように圧接への影響が特に大きいと考えられる可動刃３のＸ方向の中央の領域（第１領域）において、可動刃ホルダ４の平板面４ｂ、４ｃのＸ方向の長さが上述した好ましい範囲であることにより、可動刃３の平板面３ｂの前記領域（第１領域）を２つの対向平面であるフレーム５、６の平板面５ａ、６ａにより支持しながらも、可動刃３のＸ方向の両側の領域のＺ方向の変動（揺動）の規制を緩和することができる。従って、その緩和分だけ、可動刃３の圧接の自由度を、特にＸ方向の両端の領域の自由度を、高めることができる。
【００５２】
また、カッタ１は、可動刃ホルダ４に備わる平板面４ｂ、４ｃと重複しない可動刃３のＸ方向の両側の領域（第２領域）において、キャップ１２内に収納されたコイルバネ１３（弾性部材）を、Ｘ方向においてＸ方向の中央を中心とした略等しい位置に備えている。この構成により、コイルバネ１３の弾性力を利用し、キャップ１２の平坦面１２ａにより可動刃３の平板面３ｂをＺ方向の一方（圧接方向）に付勢することができる。このコイルバネ１３を利用した可動刃３の付勢は、可動刃３の切断動作中の圧接の変動を必要を超えて歪にするほどの強い付勢ではなく、固定刃２と噛み合った可動刃３のＸ方向の両端を離間させない程度の浮き上がり抑制のための付勢である。それ故に、本発明においては、可動刃３のＸ方向の両側の領域（第２領域）において、可動刃３の圧接の自由度を低下させる程の付勢を行うことを意図していない。
【００５３】
次に、カッタ１によるシート材の切断動作を説明しながら、可動刃ホルダ４と一体になった可動刃３のＹ方向への移動過程による可動刃３の圧接について、具体的には、可動刃３および可動刃ホルダ４と、固定刃２と、フレーム５、６の平板面５ａ、６ａとの位置関係や状態などについて説明する。
【００５４】
図４は本発明でいう第１領域に含まれる可動刃３のＸ方向の中央における断面であり、図５は本発明でいう第２領域に含まれる可動刃３のＸ方向のコイルバネ１３による付勢箇所における断面である。また、図４および図５において、（ａ）図は可動刃３が固定刃に噛み合っていない状態（以下、「待機状態」という。）、（ｂ）図は可動刃３の曲げ部３ｄが固定刃２に乗り上げてシート材（図示せず）の切断を開始する状態（以下、「乗り上げ状態）という。）、（ｃ）図は可動刃３のＸ方向の中央が固定刃２に噛み合ってシート材（図示せず）の切断を終了した状態（以下、「終了状態」という。）である。なお、図（ｂ）と図（ｃ）の間にある状態を「切断状態」という。
【００５５】
カッタ１において、待機状態からモータ７を一方回転すると、ウォームギヤ８を介してホイールギヤ９が一方回転し、スライドコア１０の長孔１０ａに連通する駆動ピン９ａが一方に旋回する。この駆動ピン９ａの一方旋回に従って、スライドコア１０は、可動刃ホルダ４の異形孔４ｇ内でＸ方向の一方に移動しながら、可動刃３と一体になった可動刃ホルダ４を固定刃２への近接方向に押し出すように移動する。このようにして、待機状態から切断状態を経て終了状態まで到る。この後、駆動ピン９ａが待機状態まで一方旋回し、これに対応してスライドコア１０が移動することにより、可動刃３および可動刃ホルダ４は固定刃２からの離間方向へ移動されて待機状態まで復帰する。
【００５６】
また、待機状態からモータ７を他方回転すると、ウォームギヤ８を介してホイールギヤ９が他方回転し、駆動ピン９ａが他方に旋回する。この駆動ピン９ａの他方旋回に従って、スライドコア１０は、可動刃ホルダ４の異形孔４ｇ内でＸ方向の他方に移動しながら、可動刃３および可動刃ホルダ４を固定刃２への近接方向に押し出すように移動する。この後、駆動ピン９ａが待機状態まで他方旋回し、これに対応してスライドコア１０が移動することにより、可動刃３および可動刃ホルダ４は固定刃２からの離間方向へ移動されて待機状態まで復帰する。
【００５７】
上述したように、待機状態にあった可動刃３は、モータ７の一方または他方のいずれも回転によっても、乗り上げ状態から切断状態を経て終了状態に至るまで固定刃２への近接方向へ移動され、終了状態から乗り上げ状態を経て待機状態に至るまで固定刃２からの離間方向へ移動される。このとき、モータ７の回転方向の切り替えにより、可動刃ホルダ４の異形孔４ｇ内でスライドコア１０が係止されるＹ方向の位置が切り替わり、可動刃３および可動刃ホルダ４のＹ方向の移動量（ストローク）を切り替えることができる。従って、モータ７の回転方向制御により、可動刃３の切欠３ｇをシート材を超えてＹ方向に移動して行うフルカット（全幅切断）と、刃先３ｇがシート材をＸ方向の中央の１箇所において超えないために１箇所が切り残こされるパーシャルカット（部分切断）との、切り替え制御が可能になる。
【００５８】
以下、可動刃ホルダ４と一体となった可動刃３の挙動について、Ｘ方向の中央の領域（第１領域）および両端の領域（第２領域）に着目し、説明する。
待機状態では、図４（ａ）と図５（ａ）に示すように、可動刃３および可動刃ホルダ４はフレーム５、６の平板面５ａ、６ａに対して傾斜を有していない。このとき、可動刃３のＸ方向の中央の領域において、可動刃３の平板面３ｂは可動刃ホルダ４の平板面４ｃに密着し、可動刃ホルダ４の平板面４ｃの反対面である平板面４ｂ（第４平面）は、フレーム６の平板面６ａ（第２平面）に隙間を有して対向している。
【００５９】
一方、可動刃３のＸ方向の両端の領域において、可動刃３の平板面３ｃは可動刃ホルダ４の平板面４ｄに密着し、可動刃ホルダ４の平板面４ｄの反対面である平板面４ｅ（第３平面）はフレーム５の平板面５ａ（第１平面）に略隙間なく接している。また、可動刃３の平板面３ｃは、Ｘ方向の両端の領域において、コイルバネ１３の弾性力を利用してキャップ１２の平坦面１２ａにより、フレーム５の平板面５ａに向かって付勢されている。
【００６０】
上述した待機状態では、可動刃３のＶ字状の刃先３ａが、そのＶ字状により固定刃２の直線状の刃先２ａに対する剪断角を形成している。この剪断角は、可動刃ホルダ４のＸ方向の側縁４ｆがフレーム５の平板面５ｂにより支持されているため、Ｙ方向に対して傾動することがなく、切断状態から終了状態を経て待機状態に復帰する間、略変動することがない。また、可動刃３のＶ字状の刃先３ａには、予め二等辺三角形状の反りが形成されているため、固定刃２の直線状の刃先２ａに対して見掛け上の交差角を形成している。この可動刃３の二等辺三角形状の反りは、可動刃３が固定刃２に乗り上がるまで変動しないため、固定刃２への圧接に係る可動刃３の刃先線（刃先２ａ）近傍領域の形状もまた変動することがない。
【００６１】
次いで、可動刃３の曲げ部３ｄが固定刃２に接して乗り上げ状態になったとき、図４（ｂ）と図５（ｂ）に示すように、可動刃３および可動刃ホルダ４は、曲げ部３ｄの固定刃２への乗り上げにより固定刃２の側が僅かに浮き上がり、フレーム５、６の平板面５ａ、６ａに対して乗り上がり高さに対応する傾斜を有するようになる。このとき、可動刃３のＸ方向の中央の領域（第１領域）において、可動刃３の平板面３ｂは可動刃ホルダ４の平板面４ｃに密着したまま傾斜し、可動刃ホルダ４の平板面４ｂ（第４平面）はフレーム６の平板面６ａ（第２平面）との隙間が小さくなるように傾斜している。
【００６２】
一方、可動刃３のＸ方向の両端の領域（第２領域）において、可動刃３の平板面３ｃは可動刃ホルダ４の平板面４ｄに密着したまま傾斜し、可動刃ホルダ４の平板面４ｅ（第３平面）の固定刃２の側がフレーム５の平板面５ａ（第１平面）から離間してテーパ状の隙間が形成されている。また、可動刃３の平板面３ｃのＸ方向の両端の領域は、乗り上がり高さに対応する分だけコイルバネ１３による付勢力が強まって可動刃３の浮き上がりが抑制されるが、可動刃３の反り形状を歪に変形させる程ではない。
【００６３】
上述した乗り上げ状態では、固定刃２への乗り上がり高さに対応する可動刃３の傾斜により開き角が形成され、見掛け上の交差角は可動刃３の刃先３ａが固定刃２の刃先２ａに噛み合った瞬間から切断に係る真の交差角となる。また、可動刃３は、乗り上げ直後から固定刃２に対して圧接が発生する。このときの圧接は、可動刃３のＸ方向の中央の領域（第１領域）においては可動刃ホルダ４の平板面４ｂがフレーム６の平板面６ａに当接していないため、可動刃３の刃先３ａの二等辺三角形状の反り形状と、弾性能を利用した刃先３ａの撓みと、Ｘ方向の両端の領域におけるコイルバネ１３による付勢とにより、略決定されると考えられる。
【００６４】
次いで、乗り上げ状態から終了状態に至るまでの切断状態では、可動刃３に備わるＶ字状の刃先３ａが、固定刃２に備わる直線状の刃先２ａに曲げ部３ｄから乗り上がって中央の切欠３ｇに向かって噛み合いながらシート材（図示せず）をＸ方向の両側から中央に向かって切断していく。この間、可動刃ホルダ４の平板面４ｂは、可動刃３の移動途中からフレーム６の平板面６ａに当接し、その平板面６ａにより付勢されるようになる。従って、可動刃３は、Ｘ方向の中央の領域において、可動刃ホルダ４の平板面４ｂを介し、フレーム６の平板面６ａにより固定刃３の圧接方向（Ｚ方向の一方）に付勢されるようになる。
【００６５】
切断状態において、可動刃３の固定刃２への圧接が弱まる方向（Ｚ方向の他方）への移動がフレーム６の平板面６ａにより規制されるため、可動刃３の刃先３ａは反りの高さが小さくなるように変形されていく。このため、真の交差角は、切断の進行に従って次第に小さくなっていく。また、可動刃３の圧接は、切断の進行に従って次第に強まるようになる。しかし、可動刃３のＺ方向の移動規制が従来の構成と異なる平面によるため、可動刃３は必要を超えて歪に拘束されることがなく好ましい圧接を維持することができる。
【００６６】
次いで、切断状態を経た終了状態では、図４（ｃ）と図５（ｃ）に示すように、可動刃３および可動刃ホルダ４は、曲げ部３ｄの固定刃２への乗り上げにより固定刃２の側が完全に浮き上がり、フレーム５、６の平板面５ａ、６ａに対してさらに大きく傾斜する。その傾斜は最大になり、開き角が最大になる。このとき、可動刃３のＸ方向の中央の領域（第１領域）において、可動刃３の平板面３ｂは可動刃ホルダ４の平板面４ｃに密着したまま反りの高さが小さくなるように最大に撓み、可動刃３の傾斜は最大になる。
【００６７】
また、同時に、可動刃ホルダ４の平板面４ｂ（第４平面）の傾斜も最大になる。このとき、フレーム６の平板面６ａ（第２平面）による平板面４ｂへの固定刃２の圧接方向（Ｚ方向の一方）への付勢が最大になるため、可動刃３の固定刃２への圧接もまた最大になる。このように圧接が強まる過程において、可動刃３の刃先３ａを歪に変形させるような変形力が発生したとしても、その変形力に対応するように好適な弾性能を有するフレーム６が撓むことができるため、可動刃３の刃先３ａの歪な変形が抑制される。
【００６８】
一方、可動刃３のＸ方向の両端の領域（第２領域）において、可動刃３の平板面３ｃは可動刃ホルダ４の平板面４ｄに密着したまま傾斜が最大になる。また、傾斜が大きくなるに従って可動刃３が反発するように浮き上がろうとするため、その反発に対応する分だけコイルバネ１３による付勢力が相対的に強まって可動刃３の浮き上がりが抑制されるが、可動刃３を歪に変形させる程ではない。
【００６９】
以上述べたように、Ｚ方向において対向する２つの平板面５ａ、６ａにより可動刃３を所定の隙間を有して支持するように構成した本発明により、カッタ１は、切断動作中、固定刃２と可動刃３の刃先２ａ、３ａが、好適な剪断角、交差角、開き角を形成しながら相互に適正に圧接して噛み合うことができる。このため、圧接力の変化が十分に抑制され、圧接力の変化に起因する切断所要荷重の変化が、十分に抑制される。よって、安定な切断動作や良好な切断品位を得ながらも、駆動源の小型化、圧接に係る部品の加工精度の緩和、組み立てや調整に係る工数の低減が可能になり、長寿命化の他、コンパクト化、軽量化、低コスト化が期待できるシート材切断装置になる。
【符号の説明】
【００７０】
１．カッタ、２．固定刃、２ａ．刃先、３．可動刃、３ａ．刃先、３ｂ．平板面、３ｃ．平板面、３ｄ．曲げ部、３ｅ．孔、３ｆ．側縁、３ｇ．切欠、４．可動刃ホルダ、４ａ．爪、４ｂ．平板面、４ｃ．平板面、４ｄ．平板面、４ｅ．平板面、４ｆ．側縁、４ｇ．異形孔、５．フレーム、５ａ．平板面、５ｂ．側板面、５ｃ．孔、６．フレーム、６ａ．平板面、６ｂ．爪、７．モータ、８．ウォームギヤ、９．ホイールギヤ、９ａ．駆動ピン、１０．スライドコア、１０ａ．長孔、１１．リミットスイッチ、１２．キャップ、１２ａ．平坦面、１３．コイルバネ
【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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