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【発明の名称】 |
カッター機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】桐越 武晴
【氏名】服部 光一 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被切断シートを横断するように長尺で、被切断シートを設置する台部を兼ね、材質が冷間圧延鋼板である固定刃と、フレームと、被切断物を横断する移動経路と、前記移動経路で往復移動自在で、前記固定刃の刃先を跨ぐ形状で、前記固定刃の被切断シート設置側に刃物を格納可能で、該刃物の刃先が露出するように前進方向側が開口されている刃台と、前記固定刃の刃先と所定量交差するように、前記刃台に回転可能に軸支されて格納されている円形の回転刃と、前記回転刃の刃先を前記固定刃の刃先に押し付ける付勢手段と、前記回転刃を刃台の移動に合わせて転動させる手段と、前記刃台を往復移動させる搬送手段とを有することを特徴とするカッター機構。
【請求項２】 前記固定刃と、前記フレームと、前記移動経路とを一枚の鋼板に一体化したことを特徴とする請求項１記載のカッター機構。
【請求項３】 前記回転刃と前記固定刃の刃先が交差して生じる２交点のうち、刃台進行方向の交点のみが接するように、前記回転刃を切断面に対して０．５゜から３゜の角度に設けていることを特徴とする請求項１記載のカッター機構。
【請求項４】 前記付勢手段の押圧力が１５０ｇから３５０ｇであることを特徴とする請求項３記載のカッター機構。
【請求項５】 前記回転刃と一体回転する車輪を有し、該車輪が前記固定刃の被切断シート設置面に接地していることを特徴とする請求項３記載のカッター機構。
【請求項６】 前記刃台と前記車輪が前記固定刃を挟み込んでいることを特徴とする請求項５記載のカッター機構。
【請求項７】 前記固定刃がプレスで打ち抜かれた鋼板で、刃先にエッジを持たないことを特徴とする請求項１記載のカッター機構。
【請求項８】 前記刃台が、前記回転刃を格納する回転刃刃台部と、前記移動経路に沿って移動可能なキャリッジ部と、前記固定刃を跨いで前記回転刃刃台部と、前記キャリッジ部を連結するアームとを有し、かつ前記カッター機構が前記回転刃刃台部の前進方向先端に設けられた導入ガイド部と、導入ガイド部から続く案内ガイド部と、前記アームを削り取るように前記案内ガイド部から続く誘導ガイド部と、を有することを特徴とする請求項１記載のカッター機構。
【請求項９】 前記刃台の前記キャリッジ部の前進方向先端に、ラッセル部を有することを特徴とする請求項８記載のカッター機構。
【請求項１０】 前記刃台の後進方向先端に、ラッセル部を有することを特徴とする請求項８記載のカッター機構。
【請求項１１】 前記刃台の回転刃刃台部が分離可能であることを特徴とする請求項８記載のカッター機構 |
【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置や複写機やプリンタ等のＯＡ機器や家電品に組み込まれ、ロール状に巻かれたシート類を所望の長さに切断するカッター機構に関し、特に直線状の長尺な固定刃に沿って丸刃を押接させながら回転走行させ、固定刃と丸刃の間に置かれたシートを切断する丸刃装着型カッター機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種のカッター機構は、主としてＯＡ機器等において、排出されるロール紙をページごとに切断することを目的として用いられている。これについては、特開平７−１２４８９２号公報で開示された発明の形式が代表的である。この公報には、熱処理や刃付けの不要な廉価な固定刃を用いる技術、ならびに丸刃の配置に工夫を凝らすことで丸刃を回転させる車輪を不要とする技術について記載されている。
【０００３】図１２に見るように、従来のカッター機構では、直線状の長尺な固定刃２０が板状のカッターフレーム２１の上面に、カッターフレーム２１に設けられた移動経路２２に平行に、溶接で固定されている。移動経路２２はカッターフレーム２１の一端を凹状に曲げることで構成されている。移動経路２２にはキャリッジ２３の一部が入れ込まれている。刃物台２５は固定刃２０を抱き抱えるような形状で、その一方が、キャリッジ２３にネジ止めされている。刃物台２５は、移動経路２２に沿って摺動往復移動する。刃物台２５の移動は、ワイヤー３０を用いた駆動機構による。刃物台２５は、プーリ３１の回転軸をストッパとしている。刃物台２５には、刃物台２５の移動に合わせてシートを切断点にシートを導く前ラッセル２７が構成され、かつ前ラッセル２７に続くように誘導ガイド２８が配設されている。誘導ガイド２８は、切断片を適切な方向に誘導する。固定刃２０の刃先は微少な丸みとなっている。丸みはプレス抜きでできた物で、全体的に均一となっている。固定刃の素材はハードネス処理を施したステンレス鋼板とされている。
【０００４】次に丸刃２６の配置について説明する。図１３に見るように、従来のカッター機構では、丸刃２６と丸刃軸受け３２はかん合構造で、一体回転可能となっている。また、丸刃軸受け３２は支軸３３に挿入され、滑動回転可能となっている。丸刃２６の支軸３３は、固定刃２０に対して所定傾斜角度θｚ゜傾斜している。また、この支軸３３は、丸刃２６の刃先が固定刃２０の刃先に僅かにオーバーラップする位置に配置されている。これによって丸刃２６の刃先は固定刃２０の刃先に対して１点で接触するようになっている。この接点は、シートを切断するときの切断点である。丸刃２６は板バネ等の押圧手段で固定刃２０の刃先に所定の荷重（Ｆｓ）で押し付けられている。そしてシート切断方向に丸刃２６を移動させると、丸刃２６は上記接点に発生するモーメント（Ｍ）によって一定周期で回転する。必要量のモーメントを確保するには各種条件の最適化が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来のカッター機能には固定刃としてハードネス処理を施したステンレス鋼板を用いている。刃物に通常用いられる工具鋼の加工品に比べれば、相当安価な物ではあったが、素材自体が高価であるためそれ以上の原価低減は困難であった。また、このような鋼板の固定刃の場合は、型間隙間ゼロでプレス抜きする必要があるため、金型の劣化が極端に早く、固定刃の品質管理も難しかった。
【０００６】また、この従来のカッター機構の実施例では、固定刃はカッターフレームを用意してそれにスポット溶接で固定されている。カッターフレームと固定刃を別々に用意した場合、原価に大きく波及する。実施例の一例として、カッターフレームと固定刃を一体にした物が紹介されているが、強度的に弱くなり、またレールに穴を開けなければならないので実用的ではなかった。またステンレス材なので複雑な加工が困難という問題もあった。
【０００７】また、この従来のカッター機構では、刃物台はキャリッジにネジ止めされていた。このため、丸刃の交換が容易に行えないという問題もあった。
【０００８】本発明は、高い切断性能を持ち、かつ上述したこれらの課題を解決可能で、かつ安価なカッター機構の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】これらの課題を解決すべく本発明のカッター機構は、被切断シートを横断するように長尺で、被切断シートを設置する台部を兼ね、材質が冷間圧延鋼板である固定刃と、フレームと、被切断物を横断する移動経路と、前記移動経路で往復移動自在で、前記固定刃の刃先を跨ぐ形状で、前記固定刃の被切断シート設置側に刃物を格納可能で、該刃物の刃先が露出するように前進方向側が開口されている刃台と、前記固定刃の刃先と所定量交差するように、前記刃台に回転可能に軸支されて格納されている円形の回転刃と、前記回転刃の刃先を前記固定刃の刃先に押し付ける付勢手段と、前記回転刃を刃台の移動に合わせて転動させる手段と、前記刃台を往復移動させる搬送手段とを有することを特徴とする。
【００１０】さらに本発明では、前記固定刃と、前記フレームと、前記移動経路を一枚の鋼板に一体化することができる。
【００１１】さらに本発明では、前記回転刃と前記固定刃の刃先が交差して生じる２交点のうち、刃台進行方向の交点のみが接するように前記回転刃を切断面に対して０．５゜から３゜の角度に設けることができる。
【００１２】また本発明では、前記付勢手段の押圧力を１５０ｇから３５０ｇにすることができる。
【００１３】また本発明ではさらに、前記回転刃と一体回転する車輪を有し、該車輪が前記固定刃の被切断シート設置面に接地させることができる。
【００１４】また本発明ではさらに、前記固定刃をプレスで打ち抜かれた鋼板とし、刃先にエッジを持たせないことができる。
【００１５】また本発明ではさらに、前記刃台と前記車輪が前記固定刃を挟み込む構造とすることができる。
【００１６】また本発明ではさらに、前記刃台を、前記回転刃を格納する回転刃刃台部と、前記移動経路に沿って移動可能なキャリッジ部と、前記固定刃を跨いで前記回転刃刃台部と前記キャリッジ部を連結するアームから構成し、かつ前記回転刃刃台部の前進方向先端に導入ガイド部と、導入ガイド部から続く案内ガイド部と、前記アームを削り取るように前記案内ガイド部から続く誘導ガイド部とを設けることができる。
【００１７】また本発明ではさらに、前記刃台の前記キャリッジ部の前進方向先端にラッセル部を、前記刃台の後進方向先端にもラッセル部を配設することができる。
【００１８】また本発明ではさらに、前記刃台の回転刃刃台部を分離可能とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に本発明におけるカッター機構の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】図１および図２に見るように本発明のカッター機構は、用紙を横切る方向に長尺な固定刃１と、固定刃１の刃先を跨ぐ形状で固定刃１によって移動可能に支持されている刃台２と、刃台２に回転可能に支持される回転刃（丸刃）３と、刃台２を搬送する搬送手段とで構成されている。尚、本実施例の搬送手段には、ワイヤー６を使った駆動機構を用いているが、その他の一般的に知られる駆動機構に代替しても特に支障は無い。例えば、搬送手段は人力でもよい。
【００２１】固定刃１と、フレーム１ａと、刃台２の移動を案内する走行レール部１ｂは一枚の鋼板で一体化されている。固定刃１とこれらを一枚の鋼板に一体化することで部品点数の低減を図っている。固定刃１は用紙を設置する台部１ｃを兼ねている。ファクシミリ装置などの用紙を搬送する装置に用いる場合は、固定刃１は用紙の搬送台でもある。この固定刃１の素材には冷間圧延鋼板を用いている。これにより、固定刃は極めて安価となると共に、加工も容易で、製造品質も安定する。固定刃１はプレス型で打ち抜いた鋼板を刃付け加工無しで用いることができる。この時金型の刃先を抜く部分には型間隙間を設けない。このような加工を硬度の高い素材に用いると、金型が急激に劣化するが、冷間圧延鋼板を用いる場合は通常の劣化となり金型が長持ちする。
【００２２】刃台２は、走行レール部１ｂで往復移動自在で、かつ固定刃１の刃先を跨ぐ形状で、固定刃１の用紙設置側に刃物を格納可能で、刃物の刃先が露出するように前進方向側が開口されている。固定刃１を境に、固定刃１の用紙設置側が回転刃刃台部２ａで、固定刃１の裏側がキャリッジ部２ｄである。キャリッジ部２ｄは摺動支持部２ｏと一体である。さらに回転刃刃台部２ａとキャリッジ部２ｄは固定刃１の刃先を跨ぐ連結アーム２ｋで連結されている。回転刃刃台部２ａは便宜上取り外し可能な方が有利である。本実施例では回転刃刃台部２ａを回転刃台支持部２ｂと回転刃台２ｃから構成している。回転刃台２ｃは回転刃台支持部２ｂにロック爪２ｎで固定されている。回転刃台２ｃは取り外し可能で、取り外しにはなんらの工具も必要としない。
【００２３】切断は長手方向奥側から長手方向手前側へ刃台２を前進させることで行われる。切断が終わったら長手方向手前側から長手方向奥側の待機位置まで刃台２を後退させ、次回の切断に備える。回転刃刃台部２ａの進行方向先端には、導入ガイド部２ｇと、導入ガイド部２ｇから連続した案内ガイド部２ｈがある。導入ガイド部２ｇは、刃台２の進行と共に固定刃１から浮き上がった用紙をかき寄せる方向に傾斜した斜面である。案内ガイド部２ｈは、固定刃１に対向して位置する固定刃１に平行な平面で、固定刃１とで狭い隙間を形成する。用紙はこの狭い隙間によって、回転刃３と固定刃１の接点である切断点に案内される。さらに案内ガイド部２ｈには、用紙の切断された側の後端部を所定の方向に誘導する誘導ガイド部２ｉが連続している。誘導ガイド部２ｉは用紙をまたぐように、案内ガイド部２ｈからキャリッジ部２ｄ側に、連結アーム２ｋを削り取るように緩やかに傾斜した面である。傾斜をきつくすると連結アーム２ｋが用紙に影響を及ぼすので、傾斜は緩やかにする必要が有る。これらによって本実施例のカッター機構は、用紙のばたつきを吸収しながら用紙を切断し、かつ切断片を所定の方向に逃がして切断を終える。よって固定刃１に対向する様に位置する、固定刃１と狭い隙間を作る用紙搬送ガイドが無くとも、用紙の切断が可能となる。また、切断片が連結アーム２ｋに引っかかってジャミングとなる恐れも無い。切断片は、キャリッジ２ｄ側に落下する。切断片は刃台２の移動中に刃台２に接触することがある。接触によって刃台２が切断片を蹴飛ばすとジャミングとなる。刃台２にはこの蹴飛ばしの防止手段を設けねばならない。刃台２のキャッリジ部の前進方向先端には、前回切断した切断片を押し退ける方向に傾斜した斜面である前ラッセル部２ｐが、後進方向先端には切断した切断片を押し退ける方向に傾斜した斜面である後ラッセル部２ｍが設けられている。また、搬送手段の全てはキャリッジ部２ｄ側に配置されている。このように固定刃１の上部には用紙の設置を妨げる物が全く無いので、用紙は簡単に設置できる。
【００２４】搬送手段は、ワイヤー６を使った駆動機構である。ワイヤー６の両端には留め具６ｂがカシメられている。その一端にはコイルバネ６ａが通されている。コイルバネ６ａはワイヤー６に張力を与える。ワイヤー６のそれぞれの端部は刃台２のキャリッジ部２ｄ側に引っかけられている。固定刃１の長手方向奥側には駆動プーリ回転軸７ａ、手前側には中間プーリ回転軸１２ａがカシメられている。駆動プーリ回転軸７ａには駆動プーリ７が、中間プーリ回転軸１２ａには中間プーリ１２が取り付けられている。駆動プーリ７は駆動ギア７ｂと一体に作られている。駆動プーリ７側にはモータ８が取り付けられている。モータ８の回転軸にはピニオンギア８ａが設けられ、モータ８の回転を駆動プーリ７に伝達する。モータ８はカッターフレーム１にネジ９で固定されている。駆動プーリ回転軸７ａと中間プーリ回転軸１２ａにはそれぞれ止め輪Ｂ１３が設けられ、プーリの抜けを防止している。
【００２５】図３および図４に見るように、回転刃３と、軸受け３ａと、車輪３ｂと、フランジ３ｃは一体に構成されている。回転刃３は回転刃軸１０に回転可能に支持されている。また、回転刃３は固定刃１の刃先に板バネ１１で押し付けられている。回転刃３は周縁に鋭利な刃先を持っている。回転刃軸１０は車輪３ｂを固定刃１に押し付けるように配置されている。車輪３ｂには固定刃１に押し付けられることで所定量の変形が生じる。これによって刃台２が移動すると回転刃３が回転する。車輪３ｂと、刃台２のキャリッジ部２ｄは、車輪の変形による応力を利用して固定刃１を挟み込んでいる。回転刃軸１０は、回転刃台２ｃと蓋５で両端支持されている。蓋５は回転刃台２ｃと一体で回転刃台２ｃに固定されている。
【００２６】次に回転刃３と固定刃１の配置について説明する。図５に見るように回転刃３と固定刃１は所定量以上交差している。回転刃３は板バネ１１で固定刃１に押し付けられている。回転刃３は、刃台２の進行方向とは逆向きに一定周期で回転する。回転刃３と固定刃１の刃先が交差して生じる２交点のうち切断に関与する方、すなわち刃台前進方向側の交点もみが接するように、回転刃３は切断面に対して０．５゜から３゜の範囲で、望ましくは約２゜に配置されている。これにより、回転刃３の刃先を確実に固定刃１の刃先に接触させることができるので、切断性能の安定性が格段に向上する。
【００２７】この角度が下限０．５゜未満の場合には、丸刃の刃先以外の場所が固定刃に接触し、切断不良が発生する。また、上限３゜を超えるた場合には、丸刃が固定刃に食い込むため、カッターが機能しない。
【００２８】上記のように車輪３ｂと回転刃３は一体に構成されているため、車輪も傾斜して配置される。車輪３ｂは用紙を固定刃に押し付けると共に、回転しながら用紙を回転刃３の刃先に引き込むため切断を安定させる。また回転刃３は、１５０ｇから３５０ｇの範囲で、望ましくは２５０ｇの押圧力で固定刃１に押し付けられている。
【００２９】押圧力が下限１５０ｇ未満の場合には、厚手の用紙を切断しようとすると、丸刃の刃先が固定刃の刃先から浮き上がって切断不良となる。また、押圧力が上限３５０ｇを超えた場合には、丸刃が固定刃に食い込んだり、固定刃の上に乗り上げたりするため、カッターが機能しない。
【００３０】回転刃軸１０の直径は２ｍｍ以下とし、望ましくは直径約１ｍｍとしている。軸径が直径２ｍｍを超えると、丸刃の車輪の転動力より回転負荷の方が勝るケースがある。この場合、丸刃の回転が安定となるため切断不良が発生する。
【００３１】これらの数値条件は、実験上解明されたデータであり、固定刃の素材を冷間圧延鋼板とした場合に適用される。望ましいとした数値はＳＥＣＣを用いた場合の最適条件である。条件の設定は素材の硬度で左右される。ＳＥＣＣと同じ硬度の素材であればＳＥＣＣと同様の設定で問題ない。この最適条件を満たしたカッター機構は、３５゜Ｃ８５％の高温多湿環境であっても、家庭用のティッシュ等の柔らかくて吸湿性の高い紙の切断が可能なことが実験上明らかとなった。
【００３２】次に本発明のカッター機構の切断動作について説明する。図６に見るように刃台２の待機位置は固定刃１の長手方向奥側となっている。待機位置側では刃台２は駆動プーリ７に衝突して停止する。モータ８が反時計回りに回転すると。モータ８の回転はピニオンギア８ａから駆動プーリ７に伝達され、駆動プーリ７の回転でワイヤー６は刃台２を固定刃１の長手方向手前側へ牽引する。回転刃３は刃台２の移動に合わせ、それぞれ一定周期で回転する。このとき回転刃３は刃台２の進行方向とは逆向きに回転する。切断を始める時、用紙が固定刃１から浮き上がるように丸まっている場合は、導入ガイド部２ｇが用紙をかき寄せる。かき寄せられた用紙は、図７に見るように案内ガイド部２ｈによって切断点に案内される。切断が始まると、図８に見るように用紙の切断片は、誘導ガイド部２ｉによって固定刃１をまたぐように下側方向に誘導される。誘導ガイド部２ｉは緩やかな傾斜面なので切断片はスムーズに誘導される。切断された切断片は図９に見るように切り飛ばされる勢いでカッター機構から少し離れた所に落下する。切断が完了すると、刃台２は中間プーリ１２に衝突し停止する。モータ８の回転はタイマー制御されている。モータ８は所定時間反時計回りに回転し、停止したら時計回りに所定時間回転する。本実施例では、２５７ｍｍ幅の用紙の切断を行うのに１ｓｅｃモータを反時計回りに回転させている。時計回りも同様に１ｓｅｃとしている。刃台２が待機位置に復帰し、モータ８の回転が停止すると切断動作が完了する。このようなモータ８の動作方法は実公平７−３９５８０号に記載がある。制御方法には特に制約は無く、既に知られている手段を用途に合わせて用いることが可能である。
【００３３】次に、安全性であるが、本発明のカッター機構では、回転刃３は刃台２に格納されており、刃先の露出必要最低限である。したがって、意図しないかぎり回転刃３の刃先には触れられないので安全である。また固定刃１の刃先はプレス抜きでできた丸みのままでエッジを有しておらす、触れても手が切れることは無く安全である。
【００３４】本発明の主たる実施例では、刃台２の回転刃刃台部２ａは回転刃台２ｃを設けることで分離可能としたが、図１０に見るように分離不可能としても問題は無い。また、固定刃１は箱形となっているが、、図１１に見るようにＬ型であってもよい。
【００３５】このように刃台２の形状や走行レール１ｂの形状、刃台２の搬送手段には特に制約は無く、既に知られている技術を適宜に応用したカッター機構の実施が可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明のカッター機構は、被切断シートを横断するように長尺で、被切断シートを設置する台部を兼ねる固定刃と、フレームと、被切断物を横断する移動経路と、移動経路で往復移動自在で、固定刃の刃先を跨ぐ形状で、固定刃の被切断シート設置側に刃物を格納可能で、該刃物の刃先が露出するように前進方向側が開口されている刃台と、固定刃の刃先と所定量交差するように、刃台に回転可能に軸支されて格納されている円形の回転刃と、回転刃の刃先を固定刃の刃先に押し付ける付勢手段と、回転刃を刃台の移動に合わせて転動させる手段と、刃台を往復移動させる搬送手段とを有するカッター機構において、固定刃の材質を冷間圧延鋼板とすることで固定刃の原価低減を可能とすると共に、加工の容易化と供給品質の安定化を実現した。
【００３７】さらに、固定刃と、フレームと、移動経路を一枚の鋼板に一体化することで、部品点数の削減が可能となった。
【００３８】さらに、回転刃と固定刃の刃先が交差して生じる２交点のうち、刃台進行方向の交点のみが接するように回転刃を切断面に対して０．５゜から３゜に、好ましくは約２゜の角度に設け、かつ付勢手段の押圧力を１５０ｇから３５０ｇに、好ましくは約２５０ｇにすることで安定した断性能を得ることが可能となった。
【００３９】またさらに、回転刃と一体回転する車輪を有し、該車輪を固定刃の被切断シート設置面に接地させることで、車輪が被切断シートを固定刃に押し付けると共に、回転しながら被切断シートを丸刃の刃先に引き込むため切断性能が安定する。
【００４０】またさらに、固定刃をプレスで打ち抜かれた鋼板とし、刃先にエッジを持たせないことで固定刃が露出しても安全である。
【００４１】またさらに、刃台と車輪が固定刃を挟み込む構造とすることで、丸刃が固定刃の上に乗り上がらないため固定刃の刃先を傷める恐れがない。
【００４２】またさらに、刃台を、回転刃を格納する回転刃刃台部と、移動経路に沿って移動可能なキャリッジ部と、固定刃を跨いで回転刃刃台部とキャリッジ部を連結するアームから構成し、かつ回転刃刃台部の前進方向先端に導入ガイド部と、導入ガイド部から続く案内ガイド部と、アームを削り取るように案内ガイド部から続く誘導ガイド部とを設けることで、切断動作がスムーズに行われる。
【００４３】またさらに、刃台のキャリッジ部の前進方向先端にラッセル部を、刃台の後進方向先端にもラッセル部を配設することで、切断した切断片を巻き込む恐れが無い。
【００４４】またさらに、刃台の回転刃刃台部を分離可能とすることで、丸刃の交換を容易としている。
【００４５】このように本発明によると、高い切断性能を持ち、かつ極めて安価なカッター機構の提供が可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３２０４７
【氏名又は名称】日本電気エンジニアリング株式会社
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| 【出願日】 |
平成８年（１９９６）６月２１日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】京本 直樹 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１０−６２７９ |
| 【公開日】 |
平成１０年（１９９８）１月１３日 |
| 【出願番号】 |
特願平８−１６１４９９ |
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