JP6453429B1

JP6453429B1 - 印刷機能付きカッティング装置

Info

Publication number: JP6453429B1
Application number: JP2017229484A
Authority: JP
Inventors: 泰良魚本
Original assignee: Ａｃｓ株式会社
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2037-11-29
Also published as: JP2019098436A

Abstract

【課題】加工材に対して表面への印刷と所定形状の切断を高い精度で行うことができ、また見映えにも優れる印刷機能付きカッティング装置を提案する。
【解決手段】本発明の印刷機能付きカッティング装置１は、加工材Ｗを載置する載置手段１２と、加工材Ｗの表面に印刷を行うプリンターヘッド７０と、加工材Ｗを切断する切断刃２１を保持するとともに加工材Ｗの裏面から切断刃２１を侵入させつつ移動させて加工材Ｗを切断するカッティングヘッド２０と、加工材Ｗの表面側に設けられ、切断刃２１に対応する逃げ部４１ａを有するとともに、カッティングヘッド２０の移動に合わせて移動する刃受ヘッド４０と、載置手段１２を、加工材Ｗの裏面から部分的に離反させた状態で支持して形成される空間Ｓにカッティングヘッド２０を収めるとともに、カッティングヘッド２０の移動に合わせて空間Ｓを移動させる中間支持部１３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工材に印刷を施すとともに所定の形状で切断することができる印刷機能付きカッティング装置に関するものである。

従来、加工材に対して印刷を施すとともに所定の形状で切断することができる、印刷機能付きのカッティング装置が知られている。このような装置として特許文献１には、用紙に対して印刷を行うとともにこれを切断することができる装置として、インクジェット等のペンとカッターとを有するヘッドが用紙の表面側に設けられているプロッタが示されている。

また特許文献２には、加工材の表面に印刷を施したプリントメディアに対し、その裏面からカット作業を行うカッティングプロッタが示されている。

特開２０１５−１５０８６３号公報特開２０１０−１８４３４９号公報

上述した特許文献１のプロッタは、加工材の表面に印刷を施すとともに、切断も加工材の表面から行うものである。ところで、一般的に切断に用いる切断刃は、図７（ａ）に示すように側面視において、切断刃が進行する向きに対して刃先は斜めになっている。このため、図示のように加工材の表面から切断刃を挿入して切断を行う場合は、加工材の裏面が切り離される位置まで切断刃を進行させると、表面は余分に切り離される（オーバーカットされる）ことになる。また切断刃は、厚み方向において刃先に向かって幅が狭くなるくさび形になっているため、加工材を切断した際の切断幅は、裏面においては狭くて済むものの、表面においては幅が広くなる。すなわち、印刷を行った表面から切断刃を挿入する場合は、必要な印刷部分が削除されることになるため、見映えが損なわれることになる。特に、厚みの厚い加工材を切断するときには、オーバーカットされる長さがより長くなるうえ、切断される幅も広くなるため、見映えの悪さが顕著になっていた。また、加工材を曲線状に切断しようとすると、切断刃を挿入する側にこじったような痕が表れることがあり、この点でも見映えが損なわれていた。また切断刃として、図７（ｂ）に示す片刃を使用する場合は、図示したように、切断を終了したい位置の手前で切断中の切断刃を加工材から一旦引き抜き、次いで、これまでの進行方向に対して逆向きになるように切断刃を回転させ、しかる後に、切断を終了したい位置から再度加工材に挿入し、更にこれまでの進行方向とは逆向きに動かして残った部分を切断する手法を採用すれば、オーバーカットを防止することが可能である。しかし、切断工程が複雑になるうえ切断に時間も要するという問題を抱えている。

一方、特許文献２のカッティングプロッタは、加工材の裏面からカット作業を行うものであるものの、加工材への印刷は別の装置で行っている。すなわち、印刷を行う装置からこのカッティングプロッタに加工材を移さなければないため、移動の手間がかかっている。また、印刷した加工材をカッティングプロッタにセットする際には取り付け時のばらつきが避けられないため、加工精度の点でも難がある。

本発明は、このような問題点を解決することを課題とするものであり、加工材に対して表面への印刷と所定形状の切断を高い精度で行うことができ、また、加工材の裏面から切断刃を挿入することができるために見映えにも優れる印刷機能付きカッティング装置を提供することを目的とする。

本発明は、加工材を載置する載置手段と、前記加工材の表面に印刷を行うプリンターヘッドと、前記加工材の裏面側に設けられ、該加工材を切断する切断刃を保持するとともに該加工材の裏面から該切断刃を侵入させつつ移動させて所定の形状に該加工材を切断するカッティングヘッドと、前記加工材の表面側に設けられ、前記切断刃に対応する逃げ部を有するとともに、前記カッティングヘッドの移動に合わせて移動する刃受ヘッドと、前記載置手段を、前記加工材の裏面から部分的に離反させた状態で支持し、該加工材の裏面と離反した該載置手段との間に形成される空間に前記カッティングヘッドを収めるとともに、該カッティングヘッドの移動に合わせて該空間を移動させる中間支持部と、を備える印刷機能付きカッティング装置である。

このような印刷機能付きカッティング装置において、前記載置手段は前後方向に移動可能であって、前記カッティングヘッド及び／又は前記刃受ヘッドを保持して少なくとも前後方向に移動する第１移動部、及び前記プリンターヘッドを保持して少なくとも前後方向に移動する第２移動部の少なくとも一方を有し、該第１移動部及び該第２移動部の少なくとも一方は、該載置手段を保持することによって該載置手段に載置した前記加工材を前後方向に搬送する保持部を有することが好ましい。

本発明の印刷機能付きカッティング装置は、加工材の表面に印刷を施すプリンターヘッドを有するとともに、切断刃で加工材を切断するカッティングヘッドを、中間支持部によって加工材の裏面に形成される空間に収めている。また、中間支持部はカッティングヘッドの移動に合わせてこの空間を移動可能であって、更に加工材の表面側には、切断刃に対応する逃げ部を有するとともに、カッティングヘッドの移動に合わせて移動する刃受ヘッドを設けている。すなわち、このような構成になる本発明の印刷機能付きカッティング装置によれば、加工材の表面に印刷を施すことができるうえ、表面のオーバーカットを防止できるとともに切断幅は狭く抑えることが可能である。すなわち、加工材を見映えよく切断することができる。また、印刷と切断の両方を行うことができるため、従来のように切断にあたって印刷した加工材をセットし直す必要がなく、作業の効率化が図れるとともに再セットに伴う加工精度の悪化を招くことがない。

本発明に従う印刷機能付きカッティング装置の一実施形態を示す斜視図である。（ａ）は図１に示すＡ−Ａに沿う断面図であり、（ｂ）は（ａ）のカッティングヘッド周辺部を示した部分拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）に示す矢印Ａの矢視図である。図１に示す印刷機能付きカッティング装置の部分拡大図であって、（ａ）は平面図であり（加工材は不図示）、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃに沿う断面図である。図１に示すＢ−Ｂに沿う断面図である。本発明に従う印刷機能付きカッティング装置の載置手段（ベルト）について説明する図であって、（ａ）は図１に示す実施形態を模式的に示した図であり、（ｂ）はその変形例を模式的に示した図である。本発明に従う印刷機能付きカッティング装置の載置手段（ベルト）について、他の実施形態を模式的に示した図である。（ａ）は印刷面側から切断刃を挿入して加工材の切断を行う状態について説明する図であり、（ｂ）は、切断刃として片刃を使用し、これを印刷面側から挿入して加工材の切断を行う状態について説明する図であり、（ｃ）は印刷面と反対側から切断刃を挿入して加工材の切断を行う状態について説明する図である。

以下、図面を参照しながら本発明に従う印刷機能付きカッティング装置の一実施形態について説明する。

図１において符号１は、本発明に従う印刷機能付きカッティング装置（以下「カッティング装置１」と称する）の一実施形態を示している。また符号Ｗは、カッティング装置１によって印刷及び切断される加工材の一実施形態を示している。加工材Ｗには、板紙や段ボール等の紙製の素材をはじめ、ポリエチレンや発泡材等の合成樹脂製の素材や金属製の素材など、種々のものが含まれる。また薄板状になるものに限られず、例えばブロック状の発泡材などのように厚みのあるものでもよい。

本実施形態のカッティング装置１は、概略、ベース１０、カッティングヘッド２０（図２（ａ）参照）、カッティングヘッド移動部３０（図２（ａ）参照）、刃受ヘッド４０、刃受ヘッド移動部５０、保持部６０、プリンターヘッド７０、プリンターヘッド移動部８０で構成されている。なお、本明細書等においてＸ方向、Ｙ方向（前後方向と称する場合もある）、Ｚ方向とは、図１に示すＸ、Ｙ、Ｚに沿う向きをいう。また、カッティングヘッド移動部３０及び／又は刃受ヘッド移動部５０を第１移動部と称し、プリンターヘッド移動部８０を第２移動部と称する場合もある。

ベース１０は、カッティング装置１の土台となるベースフレーム１１を備えている。ベースフレーム１１には、図示は省略するが、カッティング装置１を駆動するための電源、エア源等に接続するための付帯設備等が設けられている。またベース１０は、加工材Ｗの裏面を支持して加工材Ｗを載置するベルト１２を備えている。本実施形態のベルト１２は、全体的にＸＹ平面に沿ってフラットに延在する一方、Ｙ方向中間部は、図２（ａ）に示す中間支持部１３によって加工材Ｗの裏面から部分的に離反している。本実施形態の中間支持部１３は、Ｘ方向に延在する４本のローラ１３ａ〜１３ｄによって構成されていて、これらのローラ１３ａ〜１３ｄにベルト１２を順に掛け渡すことによって、ベルト１２と加工材Ｗの裏面との間にＸ方向の全域に亘って延在する空間Ｓを形成している。なおローラ１３ａ〜１３ｄは、図示は省略するが、カッティングヘッド移動部３０に回転可能に支持されている。

本実施形態のベルト１２は、図３に示すようにベルト１２を貫通する穴（吸着穴）１２ａを備えている。吸着穴１２ａは、Ｙ方向に列をなすように設けられていて、更にこの列は、Ｘ方向に複数設けられている。またベルト１２における吸着穴１２ａの真下には、Ｙ方向に延在するチューブ１４が設けられている。チューブ１４は、吸着穴１２ａに対応する位置に、チューブ１４を貫く貫通孔１４ａを備えている。ここでチューブ１４は、例えばその端部が真空ポンプ等に接続されていて空気を吸引できるものであって、これによって加工材Ｗを吸着穴１２ａで吸着保持することができる。なお、図２（ａ）に示したベルト１２を支持するローラ１３ａ、１３ｄは、図３に示すようにチューブ１４を逃がすために、チューブ１４を設けた部位が小径になっている。

またベース１０は、図２（ａ）に示すように空間Ｓの内側において第２ベルト１５を備えている。本実施形態の第２ベルト１５は、Ｘ方向に延在する８本のローラ１６ａ〜１６ｈを図示のように間隔をあけて配置し、これらのローラ１６ａ〜１６ｈに第２ベルト１５を順に架け渡してループ状に形成されている。なお図示は省略するが、ローラ１６ａ〜１６ｈは、カッティングヘッド移動部３０に回転可能に支持されている。ここで第２ベルト１５は、図３に示すように空間Ｓにおいてベルト１２に当接していて、吸着穴１２ａを閉鎖している。

更にベース１０は、図５（ａ）に示すように４本のローラ１７ａ〜１７ｄを備えている。ローラ１７ａ〜１７ｄはＸ方向に延在するとともにベース１０に回転可能に支持されるものであって、ベルト１２は、これらに順に掛け渡すことによってループ状に支持されている。

カッティングヘッド２０は、図２（ａ）に示すように加工材Ｗの裏面側であって、空間Ｓの内側に設けられている。本実施形態のカッティングヘッド２０は、図２（ｃ）に示すように側面視において三角形状をなす両刃の切断刃２１を保持している。また切断刃２１の刃先は、図２（ｂ）に示すように先端に向かって厚みが薄くなるくさび形になっている。なお切断刃２１は、図７（ｂ）に示す如き片刃であってもよい。また詳細な図示は省略するが、本実施形態のカッティングヘッド２０は、切断刃２１をＺ方向に沿って移動させる機能と、これをＺ軸周りに周回させる機能とを備えている。このような機能を実現するものとしては、例えばボールねじとボールスプラインとを組み合わせたものが挙げられるが、これに限定されるものではない。なお、これらの機能は、次に詳細に述べるカッティングヘッド移動部３０に持たせてもよい。更に本実施形態のカッティングヘッド２０は、切断刃２１をＺ方向に振動させる機能も備えている。

カッティングヘッド移動部３０は、図４に示すようにＸ方向に延在する逆門型の下側フレーム３１を備えている。下側フレーム３１は、図２（ａ）に示すように空間Ｓに収まるように設けられていて、カッティングヘッド２０をＸ方向に移動可能に保持している。また下側フレーム３１は、ベースフレーム１１に対してＹ方向に移動可能に設けられている。このような機能を実現するものとしては、例えば下側フレーム３１にＸ方向に沿うガイドレールとボールねじを設けるとともに、カッティングヘッド２０にはこのガイドレールとボールねじに対応するナットを設け、またベースフレーム１１にＹ方向に沿うガイドレールとボールねじを設けるとともに、下側フレーム３１にはこのガイドレールとボールねじに対応するナットを設けることが挙げられる。なおこのような機能は、ボールねじの代わりにタイミングベルトとタイミングプーリとを組み合わせたものでも実現可能であって、上述した以外にも種々の構成を適用することが可能である。また下側フレーム３１は、ベルト１２に空間Ｓを形成するローラ１３ａ〜１３ｄと、第２ベルト１５を支持するローラ１６ａ〜１６ｈを回転可能に支持している。これにより、ベースフレーム１１に対して下側フレーム３１をＹ方向に移動させると、空間Ｓと第２ベルト１５も一緒にＹ方向に移動させることができる。

刃受ヘッド４０は、切断刃２１に対応する逃げ部を備えている。本実施形態における刃受ヘッド４０は、図２（ａ）に示すように隙間４１ａをあけて設けられ、刃受ヘッド４０に回転可能に支持される一対のローラ４１を備えている。そして、切断刃２１の直上に隙間４１ａを位置させていて、隙間４１ａを逃げ部としている。また、刃受ヘッド４０は、上述したボールねじとボールスプラインとを組み合わせることによって、切断刃２１の移動に対応させてローラ４１をＺ方向に沿って移動させ、またこれをＺ軸周りに周回させる機能を備えている。なお、これらの機能は、次に詳細に述べる刃受ヘッド移動部５０に持たせてもよい。

刃受ヘッド移動部５０は、刃受ヘッド４０を、カッティングヘッド２０の移動に合せて移動させることが可能である。本実施形態の刃受ヘッド移動部５０は、図１、図４に示すように、下側フレーム３１と略対称形状になる門型の上側フレーム５１を備えている。本実施形態の下側フレーム３１と上側フレーム５１は、図４に示すように連結しているため、両者はベースフレーム１１に対してＹ方向に同期して移動することが可能である。また、刃受ヘッド４０をカッティングヘッド２０に同期させてＸ方向に移動させるにあたっては、例えば上述した下側フレーム３１に設けたＸ方向に沿うガイドレールとボールねじと同様のものを上側フレーム５１にも設け、それぞれのボールねじを動かすモータを同期駆動させればよい。なお、本実施形態では下側フレーム３１と上側フレーム５１とを連結させてＹ方向の移動を同期させたが、下側フレーム３１と上側フレーム５１とを分離してそれぞれをＹ方向に移動させるガイドレールとボールねじを設け、各ボールねじを動かすモータを同期駆動させるように構成してもよい。

保持部６０は、本実施形態では連結した下側フレーム３１及び上側フレーム５１に設けられている。図２（ａ）に示す例において保持部６０は、ベルト１２を挟んで上側に位置する上側ブロック６１ａと下側に位置する下側ブロック６１ｂとで構成されていて、通常は上側ブロック６１ａと下側ブロック６１ｂとはベルト１２から離間しているものの、加工材Ｗを搬入或いは搬出する場合には、これらでベルト１２を挟持する。これにより、下側フレーム３１及び上側フレーム５１をＹ方向に動かせば、ベルト１２も一緒にＹ方向に移動するため、ベルト１２に載置した加工材Ｗを搬入或いは搬出することができる。

プリンターヘッド７０は、加工材Ｗの表面側に設けられていて、例えばインクジェット方式によって加工材Ｗの表面に印刷を施すものである。なおインクジェット方式は一例であって、他の印刷方式を採用してもよい。

プリンターヘッド移動部８０は、門型になる第２上側フレーム８１を備えている。第２上側フレーム８１は、ベースフレーム１１に対してＹ方向に移動可能に設けられている。第２上側フレーム８１は、上述した下側フレーム３１や上側フレーム５１と同様に、ガイドレールやボールねじ等によって、プリンターヘッド７０をＸ方向に移動させることが可能である。これによりプリンターヘッド移動部８０は、プリンターヘッド７０をＸＹ方向に移動させて、任意の文字や画像を印刷することができる。

次に本実施形態のカッティング装置１を用いて加工材Ｗに印刷を施すとともに所定の形状に切断する方法について説明する。

まず、図５（ａ）に示すように加工材Ｗをベルト１２に載置する。次いで、保持部６０でベルト１２を挟持して、図２（ａ）、図４を参照しながら説明した下側フレーム３１及び上側フレーム５１をＹ方向（−Ｙ方向）に移動させる。これにより、ベルト１２が前進するため、加工材Ｗを印刷及び切断可能な位置まで搬入することができる。その後は、プリンターヘッド移動部８０を駆動してプリンターヘッド７０を移動させて、所望する画像や文字等を印刷する。しかる後は、カッティングヘッド２０を駆動し、切断刃２１を上下方向に振動させながら上昇させて、加工材Ｗの裏面からこれを侵入させる。またこの際には、刃受ヘッド４０を駆動してローラ４１を下降させ、これを加工材Ｗの表面に押し当てることで、切断刃２１が侵入する際に加工材Ｗが上方に逃げないようにしている。なお、刃受ヘッド４０の隙間４１ａは切断刃２１の直上に位置しているため、切断刃２１が加工材Ｗの表面から突き出してもローラ４１に接触することはない。そしてカッティングヘッド移動部３０と刃受ヘッド移動部５０を駆動し、カッティングヘッド２０と刃受ヘッド４０を同期させてＸＹ方向に移動させることで、加工材Ｗを所定の形状に切断することができる。なお、図７（ｃ）に示すように切断刃２１は、加工材Ｗの印刷面とは反対側の面から挿入されるため、切断を終了したい位置まで切断刃２１を移動させても印刷面がオーバーカットされることはない。また加工材Ｗを切断する際は、保持部６０によるベルト１２の挟持を解除しておく。これにより、カッティングヘッド２０と刃受ヘッド４０を移動させてもベルト１２が移動することはない。そして加工材Ｗを切断した後は、保持部６０によってベルト１２を再度挟持して下側フレーム３１及び上側フレーム５１をＹ方向（＋Ｙ方向）に移動させる。これによってベルト１２が後退するため、印刷及び切断が完了した加工材Ｗを搬出することができる。

以上、本発明に従うカッティング装置の一実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば上述したベルト１２は、保持部６０によって挟持し、下側フレーム３１及び上側フレーム５１をＹ方向に移動させることによって前後に移動するものであったが、保持部６０はプリンターヘッド移動部８０に設けてもよい。

また図５（ｂ）に示すローラ１７ａのように、４本のローラ１７ａ〜１７ｄのうちの少なくとも１本を駆動させるようにすれば、保持部６０によらずともベルト１２を前後に移動させることができる。

また、例えばカッティング装置が小型の場合など、加工材Ｗを搬入、搬出させずにこれをベルト１２にセットできる場合には、図６（ａ）に示すように、ベルト１２の両端を固定してもよい。

また、上述した実施形態におけるプリンターヘッド移動部８０は、プリンターヘッド７０をＸＹ方向に移動させることが可能であったが、プリンターヘッド７０がＸ方向に長く延在するラインヘッドである場合は、これをＸ方向に移動させる必要はない。また、図６（ｂ）に示すように、ベルト１２によって加工材Ｗを搬入するとき（搬出するときでもよい）に印刷を行うようにしてもよく、この場合はプリンターヘッド７０をＹ方向に移動させる必要がなくなる。

また上述した実施形態において、ベルト１２を凹ませて空間Ｓを形成するにあたっては、図２（ａ）に示すように４本のローラ１３ａ〜１３ｄを用いたが、３本であってもよく、また５本以上用いてもよい。同様にして、第２ベルト１５の支持に使用した８本のローラ１６ａ〜１６ｈの数も適宜変更することができる。また本実施形態では、加工材Ｗを載置する載置手段としてベルト１２を採用したが、ベルト１２と同様に長尺で撓み変形可能なものなど、種々のものを用いることができる。例えば、ベルト１２を省略してチューブ１４を載置手段としてもよい。また上述した実施形態のカッティングヘッド移動部３０は、ベルト１２に空間Ｓを形成するローラ１３ａ〜１３ｄと第２ベルト１５を支持するローラ１６ａ〜１６ｈを下側フレーム３１が支持していて、これによりカッティングヘッド２０とともに空間Ｓを移動させるようにしたが、カッティングヘッド移動部３０とは別異となる他の移動部（カッティングヘッド移動部３０と同期してＹ方向に移動可能）を設け、この他の移動部にローラ１３ａ〜１３ｄやローラ１６ａ〜１６ｈを設けてもよい。また、上述した実施形態では印刷した後に加工材Ｗの切断を行ったが、先に加工材Ｗの切断を行ってもよい。このように、特許請求の範囲に従う限り、構成部材の一部を省略したり、上述した実施形態間で構成部材を適宜入れ換えたりしてもよいし、他の構成を追加したりしてもよい。

１：カッティング装置（印刷機能付きカッティング装置）
１０：ベース
１１：ベースフレーム
１２：ベルト（載置手段）
１２ａ：吸着穴
１３：中間支持部
１３ａ〜１３ｄ：ローラ
１４：チューブ
１４ａ：貫通孔
１５：第２ベルト
１６ａ〜１６ｈ：ローラ
１７ａ〜１７ｄ：ローラ
２０：カッティングヘッド
２１：切断刃
３０：カッティングヘッド移動部
３１：下側フレーム
４０：刃受ヘッド
４１：ローラ
４１ａ：隙間（逃げ部）
５０：刃受ヘッド移動部
５１：上側フレーム
６０：保持部
６１ａ：上側ブロック
６１ｂ：下側ブロック
７０：プリンターヘッド
８０：プリンターヘッド移動部
８１：第２上側フレーム
Ｓ：空間
Ｗ：加工材

Claims

加工材を載置する載置手段と、
前記加工材の表面に印刷を行うプリンターヘッドと、
前記加工材の裏面側に設けられ、該加工材を切断する切断刃を保持するとともに該加工材の裏面から該切断刃を侵入させつつ移動させて所定の形状に該加工材を切断するカッティングヘッドと、
前記加工材の表面側に設けられ、前記切断刃に対応する逃げ部を有するとともに、前記カッティングヘッドの移動に合わせて移動する刃受ヘッドと、
前記載置手段を、前記加工材の裏面から離反する向きに撓ませて支持し、該加工材の裏面と離反した該載置手段との間に形成される空間に前記カッティングヘッドを収めるとともに、該カッティングヘッドの移動に合わせて該空間を移動させる中間支持部と、を備える印刷機能付きカッティング装置。
前記載置手段は前後方向に移動可能であって、
前記カッティングヘッド及び／又は前記刃受ヘッドを保持して少なくとも前後方向に移動する第１移動部、及び前記プリンターヘッドを保持して少なくとも前後方向に移動する第２移動部の少なくとも一方を有し、該第１移動部及び該第２移動部の少なくとも一方は、該載置手段を保持することによって該載置手段に載置した前記加工材を前後方向に搬送する保持部を有する請求項１に記載の印刷機能付きカッティング装置。