JP5954968B2 - 加工装置のキャリッジ機構 - Google Patents

Description

本発明は、加工装置のキャリッジ機構に関し、さらに詳細には、加工対象物であるメディアの表面に所望の加工を行う加工装置のキャリッジ機構に関するものである。

なお、本明細書において、「メディア」とは、普通紙などの紙類よりなる各種の記録媒体は勿論のこと、ＰＶＣ、ポリエステルなどの樹脂材料などの各種の材料が含まれるものとする。

また、本明細書においては、メディアの幅方向を「主走査方向」と適宜称することとし、メディアの長手方向を「副走査方向」と適宜称することとする。このメディアの幅方向たる主走査方向とメディアの長手方向たる副走査方向とは、互いに直交するものである。

従来より、加工装置として、搬送装置によって副走査方向に搬送されるメディアに対して主走査方向に移動するキャリッジに搭載したカッターペンを用いてメディアのカットを行う加工装置が知られている。

こうした加工装置においては、移動するヘッドに加工手段が搭載されているものである。

より詳細には、キャリッジが有するペンホルダーに、加工具であるカッターペンを把持させ、カッターペンの先端によりメディアの加工を行うものである。

従来、こうした加工装置のキャリッジには、キャリッジ内に設けられた単一のソレノイドによって加工具を上下方向に移動する昇降機構を具備している。しかしながら、このような単一ソレノイドでは吸引力の最大荷重に限界があるという問題点があった。

また、上記した加工具を上下方向に動かす単一のソレノイドの他に、上記昇降機構をアシストする機構を備えた加工装置もあった。

具体的には、例えば、特許文献１として提示する実開平２−１４９５２号公報に開示された技術によれば、メディアをカットする際に、切り込みの深さを２段階にすることができるようにするため、２つのソレノイドを備えている。

より詳細には、上記特許文献１においては、カッター側面に第１のソレノイドを備えており、レバーを介して第１のソレノイドの力を加工具へ伝達させ、加工具を１段階下げるようになされている。

また、この際、加工具上端部に連結されているスプリングを伸縮させて長さを調節することによりメディアをカットする切り込みの深さを調節するようになされている。

そして、キャリッジ上部に配置された第２のソレノイドの力をダイレクトに加工具へ伝達させ、さらに１段階加工具を下げる機構となっている。

このように、ソレノイドの吸引力をダイレクトに伝達する場合、コイルから発生する熱によって荷重が変化することにより、安定したカット圧力を得られないという問題点を招来するものであった。

また、他の例として、従来のＡＣソレノイドとボイスコイルソレノイドを組み合わせた高圧キャリッジが存在するものであるが、こうした高圧キャリッジは、ＡＣソレノイド鉄芯や加工具の稼働部となるスライダーの支柱、調整用の機構部品が可動スライダー自身に一体化するように構成されていた。

こうした高圧キャリッジは、上記したようにスライダー上に必要な機構の多くが連結され、一体化しているため、可動スライダー自身の重量が重くなるものである。

そのため、重くなったスライダー重量を引き上げるだけのスプリング力が必要になることから、ボイスコイルソレノイド側のカット圧相殺による最大カット圧の低下やスライダー昇降応答性が大幅に減少するといった新たな問題点を招来するものであった。

実開平２−１４９５２号公報

本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ソレノイド単体の出力荷重や加工具の昇降応答性を損なうことなく他の荷重を加え安定したカット圧力を得ることができる機構を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、加工具の側面近傍に配設した加工具の昇降手段と、加工具の側面近傍に配設した加工具の加圧手段とを用いて加工具を２段階で下降させるようにしたものである。

また、本発明は、加工具の加圧手段の力を弾性部材を介して加工具へ伝達するようにしたものである。

即ち、本発明は、キャリッジ機構に搭載された加工具によりメディアに対して加工を行う加工装置のキャリッジ機構において、メディアに対して加工を行う加工具と、弾性部材と、上記加工具と上記弾性部材とのみを支持するツールホルダーと、上記ツールホルダーと連結されるとともに上記ツールホルダーの下方側に配設され、上記ツールホルダーを上下に昇降させる昇降手段と、上記ツールホルダーとは分離して上記ツールホルダーの上方側に配設され、稼働していないときは上記弾性部材とは当接せず、稼働しているときのみ上記弾性部材と当接して上記弾性部材を下方側へ押し下げる加圧手段とを有し、上記弾性部材を介して上記加圧手段の力を上記ツールホルダーへ伝達するようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記昇降手段は、ボイスコイルソレノイドであるようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記加圧手段は、突き当てタイプのＡＣソレノイドであるようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記加圧手段は、モーターであるようにしたものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、ソレノイド単体の出力荷重や加工具の昇降応答性を損なうことなく他の荷重を加え安定したカット圧力を得ることができるようになるという優れた効果を奏する。

また、本発明は、以上説明したように構成されているので、カッターペンなどの加工具を安定的に昇降させることができるようになるという優れた効果を奏する。

図１は、本発明による加工装置の一例を示した概略構成斜視説明図である。 図２（ａ）（ｂ）は、本発明による加工装置のキャリッジの一例を示した要部拡大概略構成斜視説明図である。 図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、キャリッジ２０の動作状況を示した概略説明図である。 図４は、本発明による加工装置のキャリッジの他の例を示した要部拡大概略構成斜視説明図である。 図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、キャリッジ２００の動作状況を示した概略説明図である。 図６は、本発明による加工装置のキャリッジの他の例を示した要部拡大概略構成斜視説明図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による加工装置のキャリッジ機構の実施の形態の一例について詳細に説明するものとする。

図１には、本発明による加工装置のキャリッジ機構を搭載した加工装置の一例の概略構成斜視説明図が示されている。

この図１に示す加工装置１０は、副走査方向に搬送されるメディアに対して主走査方向に移動するキャリッジに搭載された加工手段を用いてメディアに対して加工を行うようにしたペーパームーブタイプの加工装置である。

はじめに、加工装置１０は、主走査方向に延長して配設された固定系のベース部材１２と、ベース部材１２の左右両端でベース部材１２に直交して配設された側方部材１４Ｌ、１４Ｒと、左右２つの側方部材１４Ｌ、１４Ｒを連結するように配設され、かつ、後述するキャリッジ２０のためのレールを壁面に有する中央壁１６と、中央壁１６の正面に主走査方向に延長して配設されたガイドレール１８と、中央壁１６の壁面に平行して主走査方向に沿って配設されたレール上と、ガイドレール１８上とに摺動自在に装着されたキャリッジ２０と、キャリッジ２０を主走査方向に移動させるモーター（図示せず。）とを有して構成されている。

また、キャリッジ２０は、後述するカッターペンなどの加工具を着脱自在に把持する。そして、内蔵されている第１の昇降機構２２（ボイスコイルソレノイド）によって加工具を上下移動するとともに、図示しないＹモータの駆動によって上記Ｘ方向と直交する方向（Ｙ方向）に移動するものである。こうして、メディアと上記キャリッジ２０を相対的に移動させることにより、メディアに対して所定の加工を施すことができる。

そして、こうした加工装置１０には、ユーザーの所望の指示を入力するための操作パネル２４が配設されている。当該操作パネル２４の操作により行われた各種設定の内容は、内蔵されるマイクロコンピューターによって処理される。

さらに、各種設定の内容は、マイクロコンピューターにより実現される加工のための各種処理に用いられる情報としてメモリ手段の所定のエリアに記憶される。

即ち、操作パネル２４や各種センサー等からデータを受け取り、上記Ｘモータ、Ｙモータ、キャリッジ２０の昇降機構などの出力機器を駆動制御してメディアに対して所定の加工を行わせるように構成されている。

次に、図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら、加工具たるカッターペン２６を把持するキャリッジ２０の構成について説明する。

図２（ａ）（ｂ）には、本実施の形態による加工装置１０のキャリッジ２０の内部構造を示す要部拡大概略構成斜視説明図を示している。

キャリッジ２０は、上下方向へ移動可能であるように設置されたカッターペン２６と、カッターペン２６の駆動源となる第１の昇降機構たるボイスコイルソレノイド２２と、カッターペン２６に下方側への力を加えるアシスト荷重用板バネ３０と、アシスト荷重用板バネ３０の駆動源となる第２の昇降機構たるアシスト用ソレノイド３２とによって構成されている。

より詳細には、まず、キャリッジ２０の骨格としては、その底部となる略Ｌ字形状のキャリッジベース２０ａと、その背面となる壁部２０ｂとより成り立っている。

そして、キャリッジベース２０ａと壁部２０ｂとは、キャリッジ２０の背面側、即ち、加工装置１０の中央壁１６側において結合している。

こうしたキャリッジ２０の骨格となるキャリッジベース２０ａの底部上面２０ａａの中央付近に、ボイスコイルソレノイド２２が配設される。

ボイスコイルソレノイド２２は、ボイスコイルソレノイド２２の内壁部に磁石（図示せず。）を有するものであり、さらに、当該磁石内側に上下方向に移動可能なコイル２２ａを有する。

そして、ボイスコイルソレノイド２２のコイル２２ａには、ツールホルダー２０ｃが接続されている。

ここで、ツールホルダー２０ｃとは、ボイスコイルソレノイド２２のコイル２２ａと連動して上下方向へ稼働する略Ｌ字形状の部材であり、上記キャリッジベース２０ａと対向する向きで、かつ、壁部２０ｂに沿うようにして配置されている。

即ち、キャリッジベース２０ａとツールホルダー２０ｃとで四角形状を形成するように配置されている。

また、上述したように、ツールホルダー２０ｃはボイスコイルソレノイド２２のコイル２２ａと連動して上下方向へ移動するものであるが、ツールホルダー２０ｃは、上下方向に延長してキャリッジベース２０ａに固定的に配置されるスライダー２０ｄ（後述する。）と、壁部２０ｂに上下方向に沿って配置されたシャフト２０ｅとに嵌合するように構成されているため、上下移動する。

次に、ツールホルダー２０ｃの構成について説明すると、ツールホルダー２０ｃには、上記したボイスコイルソレノイド２２のコイル２２ａと、後述するアシスト荷重用板バネ３０と、カッターペン２６とが連結しているものである。また、ツールホルダー２０ｃとアシスト荷重用板バネ３０とカッターペン２６とはほぼ一体となっているため、ボイスコイルソレノイド２２のコイル２２ａと連動して上下方向へ移動するものである。

より詳細には、ツールホルダー２０ｃの側面には、カッターペン２６を把持するための把持部２０ｆが配置されている。

こうした把持部２０ｆにより、カッターペン２６は着脱可能に把持されている。

なお、把持部２０ｆは、ツールホルダー２０ｃと一体となって昇降するものである。

また、ツールホルダー２０ｃにおけるボイスコイルソレノイド２２と把持部２０ｆとの間の間隙には、上述したスライダー２０ｄが高さ方向へ延長するように配設されている。

より詳細には、スライダー２０ｄは、その下端部をキャリッジベース２０ａに固定的に立設されており、その上端部は、後述する上部基台２０ｇに固定されている。

即ち、スライダー２０ｄは、壁部２０ｂに平行であり、かつ、ツールホルダー２０ｃを貫通するように、キャリッジベース２０ａ上に立設されている。

また、スライダー２０ｄを貫通して配設可能であるように、ツールホルダー２０ｃの上面には孔が穿設されている。

さらにまた、ツールホルダー２０ｃの側面には、把持部２０ｆと対向する位置に、円筒部２０ｈを有する。

こうした円筒部２０ｈは、スライダー２０ｄを部分的に取り巻くように形成されている。

上記において説明したように、ツールホルダー２０ｃは、スライダー２０ｄを支軸とし、壁部２０ｂに沿って配設されたレール２０ｅに沿って上下移動するように構成されているものである。

次に、上記スライダー２０ｄの上端部を支持する上部基台２０ｇについて説明すると、上部基台２０ｇは、ツールホルダー２０ｃの直上の空間に、ツールホルダー２０ｃとは所定の間隙を空けて配設されている平面形状の部材である。

こうした上部基台２０ｇは、キャリッジ２０の中央よりも把持部の側面に寄り添うように位置し、キャリッジベース２０ａの底部上面２０ａａに平行であるように配設されている。

そして、上部基台２０ｇは、昇降することのないように固定的に設置されている。

こうした上部基台２０ｇの前方端部と上記円筒部２０ｈ下端部とは、スライダー２０ｄに平行であるように配置されたスプリング２８により張架されている。そのため、スプリング２８により、カッターペン２６には上方側へ付勢する力が加わっている。

次に、上部基台２０ｇの上面には、アシスト用ソレノイド３２が配設されている。

なお、アシスト用ソレノイド３２としては、例えば、突き当てタイプのＡＣソレノイドなどを用いることができる。

このアシスト用ソレノイド３２は、下方側に鉄芯３２ａが突出しており、こうした鉄芯３２ａを挿通して配置するように、上部基台２０ｇには孔が穿設されている。

さらに、アシスト用ソレノイド３２の鉄芯３２ａ下方側には、アシスト荷重用板バネ３０が配設されている。

このアシスト荷重用板バネ３０は、略Ｔ字形状に形成された板状の弾性体であり、押圧により歪曲する。

こうしたアシスト荷重用板バネ３０の上端部上面は、アシスト用ソレノイド３２の稼動時に鉄芯３２ａの下端部が当接するように配置されているものである。

そのため、アシスト荷重用板バネ３０は、Ｔ字形状の交差部近傍が、鉄芯３２ａの直下に位置するように、その下端部をツールホルダー２０ｃにネジ止めされているものである。

こうしたアシスト荷重用板バネ３０は、ツールホルダー２０ｃに係止されているため、アシスト用ソレノイド３２より力が加えられると、アシスト荷重用板バネ３０は圧力に応じて歪曲するため、アシスト荷重用板バネ３０の歪曲に連動してツールホルダー２０ｃが下方側へ押下されるようになされている。

以上の構成において、図３を参照しながら、本実施の形態による加工装置１０を用いた加工時のキャリッジ２０の動作について以下に説明する。

なお、本発明による加工装置のキャリッジ機構２０を備えた加工装置１０の動作は公知の技術であるので、全体の動作についての説明は省略するものとする。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）には、加工時のキャリッジ２０の動作状況を示す概略説明図が示されているものであり、図３（ａ）には作動前のキャリッジ２０の様子が示されており、図３（ｂ）（ｃ）には作動中のキャリッジ２０の様子が示されている。

はじめに、本実施の形態による加工装置１０のキャリッジ２０は、作動前は、ボイスコイルソレノイド２２およびアシスト用ソレノイド３２とは稼働しておらず、カッターペン２６は高さ方向におけるスタンバイ位置に位置している（図３（ａ）を参照する。）。

そして、マイクロコンピューターよりの指示により加工装置１０が駆動されると、キャリッジ２０が主走査方向および副走査方向に移動するとともに、ボイスコイルソレノイド２２が稼働する。

ボイスコイルソレノイド２２が稼働すると、コイル２２ａが内部の磁石によって下方側へ吸引され、コイル２２ａは下方側へ移動し、最下端まで押下される。

そして、コイル２２ａに連結しているツールホルダー２０ｃは、コイル２２ａの動きに伴い、下方側へ移動する（図３（ｂ）を参照する。）。

そのため、図３（ｂ）に示すように、カッターペン２６の高さ方向における位置が変わり、高さａに位置するようになる。

さらに、上記ボイスコイルソレノイド２２の稼働とともに、アシスト用ソレノイド３２も稼働する。

アシスト用ソレノイド３２が稼働すると、鉄芯３２ａが下方側へ突出する。

次に、鉄芯３２ａが下方側へ突出すると、鉄芯３２ａの下端部が板バネ３０に当接し、板バネ３０に下方側への力が加わる。

そして、板バネ３０に下方側への力が加わることにより、板バネ３０の端部が下方側へ引っ張られ、それに伴い板バネ３０の端部に連結しているツールホルダー２０ｃも下方側へ引っ張られる。

この場合、ボイスコイルソレノイド２２のみが稼働している場合よりも、カッターペン２６に対してさらに荷重を加えることができる。

そして、ボイスコイルソレノイド２２およびアシスト用ソレノイド３２が稼働を止めるとスプリング２８によってカッターペン２６が上昇する。

上記のようにして、カッターペン２６は、ボイスコイルソレノイド２２およびアシスト用ソレノイド３２の動きに伴い昇降を繰り返すものである。

上記おいて説明したように、本発明の加工装置のキャリッジ機構２０によれば、ボイスコイルソレノイド２２とアシスト用ソレノイド３２とを用いて２段階でカッターペン２６に力を加えるようになされているため、カッターペン２６の昇降は安定的な動作で加工を行うことが可能である。

そのため、本発明による加工装置のキャリッジ機構２０を備えた加工装置１０によれば、カッターペンなどの加工具の昇降を２段階にしたことにより、昇降応答性に影響を与えることなく応答速度を向上させることが可能である。

また、本発明による加工装置のキャリッジ機構２０を備えた加工装置１０によれば、カッターペンなどの加工具を安定的に昇降させることが可能である。

なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に示すように変形することができるものである。

（１）上記した実施の形態においては、アシスト用ソレノイド３２の力を板バネ３０を介してツールホルダー２０ｃに伝達するものとしたが、それに限られるものではないことは勿論であり、板バネの代わりに圧縮バネを用いるようにしてもよいものである。

図４および図５には、加工装置の要部拡大説明図を示しており、こうした加工装置は、キャリッジ２００内に板バネの代わりに圧縮バネ２０２を有する点において、上記した加工装置１０と異なるものである。

図４に示すように、圧縮バネ２０２は、アシスト用ソレノイド３２の鉄芯３２ａの直下に位置するようにツールホルダー２２０ｃに設けられた切り欠き部２２０ｉ上に配設される。

こうしたキャリッジ２００は、上記において説明したキャリッジ２０と同様に、加工装置１０が駆動されると、主走査方向および副走査方向に移動するとともに、ボイスコイルソレノイド２２が稼働する。

そして、ボイスコイルソレノイド２２が稼働すると、コイル２２ａが下方側へ移動し、最下端まで押下され、コイル２２ａに連結したツールホルダー２０ｃが、コイル２２ａの動きに伴い下方側へ移動する（図５（ｂ）を参照する。）。

そして、図５（ｂ）に示すように、カッターペン２６の高さ方向における位置が変わり、稼働前のスタンバイ位置（図５（ａ）を参照する。）から高さＡの位置に下降する。

さらに、アシスト用ソレノイド３２の稼働すると、鉄芯３２ａが下方側へ突出し、鉄芯３２ａの下端部が圧縮バネ２０２の上端部に当接し、圧縮バネ２０２に下方側への力が加わる。

そして、圧縮バネ２０２に下方側への力が加わることに伴い、圧縮バネ２０２のが配置されているツールホルダー２０ｃも下方側へ押し下げられる。

そして、加工装置１０のキャリッジ２０の場合と同様に、カッターペン２６は下降するものである。

上記のようにして、ボイスコイルソレノイド２２およびアシスト用ソレノイド３２を用いて、アシスト用ソレノイド３２の力を圧縮バネ２０２を介してツールホルダー２０ｃへ伝達し、カッターペン２６の昇降を行うようにしてもよいものである。

（２）上記した実施の形態においては、アシスト用ソレノイド３２の力を板バネ３０を介してツールホルダー２０ｃに伝達するものとしたが、それに限られるものではないことは勿論であり、板バネの代わりに引っ張りバネを用いるようにしてもよいものである。

引っ張りバネを設ける場合、例えば、アシスト用ソレノイド３２の鉄芯３２ａが当接し、かつ、連動して下降する張架部材をツールホルダー２０ｃの下面側に配設し、張架部材とツールホルダー２０ｃの下面との間にバネを張架させることにより、アシスト用ソレノイド３２の力をツールホルダー２０ｃに伝達させることができる。

（３）上記した実施の形態においては、ペーパームーブタイプの加工装置を用いるようにしたものであるが、これに限られるものではないことは勿論であり、面積の広い基台上に記録紙を固定的に載置する、所謂、フラットベッドタイプの加工装置を用いても良いものである。

（４）上記した実施の形態においては、カッターペンの昇降をアシストする手段としてソレノイドを用いたが、これに限られるものではないことは勿論であり、モーターなどの駆動手段を用いてカッターペンの昇降を制御するようにしてもよいものである。

ここで、図６には、加工装置の要部拡大説明図を示しており、こうした加工装置は、キャリッジ３００内にアシスト用ソレノイド３２の代わりにモーター３０２、カム３０４、バネ３０６を有する点において、上記した加工装置１０のキャリッジ２０と異なるものである。

図６に示すように、モーター３０２は上部基台２０ｇの上方に配設され、その中心に有する軸が副走査方向に平行であるように配置されている。

また、モーター３０２の中心軸の先端には、楕円形状を有するカム３０４が連結している。また、カム３０４は、モーターの回転により、カム３０４の下方側にバネ３０６によって上方へ付勢されたシャフト３０７の軸端部３０７ａに接し、そのシャフト３０７に、上下運動させることが可能であるようにモーター３０２の中心軸に連結している。

シャフト３０７は、上部基台２０ｇに穿設された孔を貫通するようにガイドされ配置されている。

そして、上方側の軸部３０７ａは、カム３０４と接するようになされており、下方側の軸部３０７ｂはアシスト用板バネ３０と当接するようになされている。

上記モーター３０２によれば、モーター３０２の回転により、カム３０４がシャフト３０７を下方側へ押し下げ、さらに、シャフト３０７はアシスト荷重用板バネ３０を押下させることにより、カッターペン２６に対して荷重を加えることが可能である。

（５）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（４）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、メディアに対してカットをはじめとする各種加工を行う加工装置に利用することができるものである。

１０ 加工装置、１２ ベース部材、１４Ｒ、１４Ｌ 側方部材、１６ 中央壁、１８ ガイドレール、２０ キャリッジ、２０ａ キャリッジベース、２０ｂ 壁部、２０ｃ ツールホルダー、２０ｄ スライダー、２０ｅ レール、２０ｆ 把持部、２０ｇ 上部基台、２０ｈ 円筒部、２２ ボイスコイルソレノイド、２２ａ コイル、２４ 操作パネル、２６ カッターペン、２８ スプリング、３０ アシスト荷重用板バネ、３２ アシスト用ソレノイド、３２ａ 鉄芯

Claims (4)

1. キャリッジ機構に搭載された加工具によりメディアに対して加工を行う加工装置のキャリッジ機構において、
   メディアに対して加工を行う加工具と、
   弾性部材と、
   前記加工具と前記弾性部材とのみを支持するツールホルダーと、
   前記ツールホルダーと連結されるとともに前記ツールホルダーの下方側に配設され、前記ツールホルダーを上下に昇降させる昇降手段と、
   前記ツールホルダーとは分離して前記ツールホルダーの上方側に配設され、稼働していないときは前記弾性部材とは当接せず、稼働しているときのみ前記弾性部材と当接して前記弾性部材を下方側へ押し下げる加圧手段と
   を有し、
   前記弾性部材を介して前記加圧手段の力を前記ツールホルダーへ伝達する
   ことを特徴とする加工装置のキャリッジ機構。
2. 請求項１に記載の加工装置のキャリッジ機構において、
   前記昇降手段は、ボイスコイルソレノイドである
   ことを特徴とする加工装置のキャリッジ機構。
3. 請求項１に記載の加工装置のキャリッジ機構において、
   前記加圧手段は、突き当てタイプのＡＣソレノイドである
   ことを特徴とする加工装置のキャリッジ機構。
4. 請求項１、２または３のいずれか１項に記載の加工装置のキャリッジ機構において、
   前記加圧手段は、モーターである
   ことを特徴とする加工装置のキャリッジ機構。