JP3677345B2

JP3677345B2 - 静粛性に優れたシート材切断装置

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Publication number: JP3677345B2
Application number: JP09968096A
Authority: JP
Inventors: 順一中尾; 修一古山
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH09123090A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等のＯＡ機器に組み込まれて使用されるシート材切断装置に関するものである。とくに切断刃物の移動装置を改良して静粛性を向上し、安定した切断が行えるシート材切断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等のＯＡ機器に搭載されているシート材切断装置としては、例えば特公昭５０−２４４６６号公報記載の固定刃に旋回する直線刃を交差圧接させて切断するいわゆるロータリ式シート材切断装置や、実公昭５８−３７５９４号公報記載の固定刃に上下運動する可動刃を交差圧接させて切断するいわゆるスライド式シート材切断装置があるが、これらの切断装置は切断幅に相当する長さの刃物を駆動しなければならないので、切断幅が広くなると駆動力が大きくなり、小型化に不利である。
【０００３】
これに対し、実開平４−１２８１９５号公報などに記載の円形刃またナイフ状の刃物を固定刃に圧接摺動させて移動して切断する切断装置や、特開平７−５２０８５号公報などに記載の刃先を圧接させた２枚の円形刃を備えた刃物台を移動してシート材を切断する刃物移動型のローラ式シート材切断装置などの刃物移動型の切断装置がある。この様な刃物移動型の切断装置は、前記ロータリ式やスライド式シート材切断装置に比して、刃物駆動の動力が小さくてすみ切断幅の制約が少ないので、広幅の切断でも小形化できる点で有利である。とくに後者の２枚の円形刃を備えたローラ式シート材切断装置は、長い固定刃を使用しないので切断幅の変化に対応しやすく一層小形軽量化に有利である。
【０００４】
この刃物移動型の切断装置の刃物の移動手段としては、ワイヤまたは歯形ベルトにより刃物台を牽引して往復移動する移動装置が用いられるが、このような移動装置は、刃物が終端部で方向変換するとき慣性によって刃物台がストッパなどに衝突して騒音を生ずるなど、静粛性が要求されるＯＡ機器に組み込む装置として好ましくなかった。そこで、刃物台に設けためねじに軸体のおねじを係合させて該軸体を正逆回転して刃物台を往復移動するねじ駆動式の移動装置が用いられている。この様なねじ駆動式の移動装置では、刃物台を往復させる際に往路または復路の末端にリミットスイッチを設けてモータ等の駆動機構の正逆切替えの動作を行っている。
【０００５】
また、ローラ式シート材切断装置では、通常切断中のシート材の切断端はフリーで切断され、切断後は自然落下させて受皿に集積する方法が採られているが、とくに上部にガイドがなく被切断シートをフレームの上面にのせるだけで切断操作が可能なフリーセット構造のローラ式シート材切断装置においては、駆動部がフレームの下面に位置するため、移動体である刃物台が往復移動するときに切断した排出後のシート材が刃物台に干渉して集積したシート材を乱すおそれがある。これを防ぐために、円板刃と固定刃または円板刃と円板刃が摺接する切断点から切断後のシート材の切断端をできるだけ離れた位置に強制的に排出させるような排出構造（例えば、特開平６−１３４６９２号公報や特開平７−５２０８５号公報記載）が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来のねじ駆動式の移動装置は、リミットスイッチによる正逆切替機構やその制御回路を要し、部品数が多くなり複雑で小形低コストの要請に対し不利であった。また、ＯＡ機器では切断装置の作動にも一層の静粛性の要望が強い。これに対し本発明者は、切断刃物をシート材の幅方向に往復移動するために、互いに逆向きの関係にある螺旋状案内路を往復方向の終端で連続させた軸体を回転させて、この螺旋状の案内路に係合させて刃物台を移動する移動機構を採用した。しかし、互いに逆向きの関係にある螺旋状案内路を形成した軸体を使用すると著しい騒音が発生し、ファクシミリなどのＯＡ機器に組み込んで使用される静粛性が要求されるシート材切断装置としては不適当であるという新たな問題に遭遇した。さらに、従来のローラ式シート材切断装置に使用されているシート材排出構造では、シート材の切断端が無理な形で強制的に排出されるためシート材の切断面が波打つという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点を解決するため、切断刃物のシート材の幅方向の往復動作が容易で、しかもＯＡ機器に組み込んで使用可能な静粛性を有し、かつ前記切断面の波打を防止して安定した切断が可能な静粛性に優れたシート材切断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は騒音について研究の結果、軸材外径に上述した互いに逆向きの関係にある螺旋状案内路を形成すると図３の２ｅに示す螺旋の交差点が存在するが、この交差点の存在が軸体を回転して移動体を移動するとき、ＯＡ機器として問題になる耳ざわりな金属音の騒音を発生する原因の一つであることを見出した。そこで発明者は、金属体を合成樹脂にすればこのような耳ざわりな金属音を防止できることに着目し、前記螺旋状案内路とこの案内路に係合する係合部材を樹脂成型により成型することが有効であることを見出だし本発明に達した。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の静粛性に優れたシート材切断装置は、切断刃物を往路方向及び復路方向に移動させてシート材を切断するシート材切断装置において、外径に螺旋状案内路を有する軸体と、前記螺旋状案内路に係合する係合部材を設けた移動体と、該移動体に支持された切断刃物と、前記軸体を回転する駆動手段とを備え、前記螺旋状案内路は樹脂成型により形成され、該螺旋状案内路は往路方向の案内路を形成する往路方向の螺旋と、復路方向の案内路を形成する復路方向の螺旋とを有し、前記往路方向の螺旋と前記復路方向の螺旋とは互いに逆巻きの関係にあって、かつ往路方向の螺旋と復路方向の螺旋とが少なくも一方端同士で連続する構成を有し、前記移動体の係合部材は、前記螺旋状案内路に係合して摺動する二又フォーク部と前記移動体に回転自在に軸支される柄部とを有するフォーク形状の誘導部材と、該誘導部材を前記螺旋状案内路に押し付ける付勢手段とで構成され、前記誘導部材は樹脂成型により形成されることを特徴とするものである。
【００１０】
即ち、本発明のシート材切断装置は、駆動手段により回転する軸体の螺旋状案内路とこれに係合する移動体に回動可能に支持された係合部材が樹脂成型により形成されているので、切断刃物を支持した移動体を移動させて切断する際に、金属製軸体と金属製係合部を係合させて移動体を移動する場合に比し耳障りな金属音の発生音がなく静粛であるという特徴がある。さらに、この螺旋状案内路を樹脂成型により成型することは、螺旋状案内路の形成が容易になりコスト低減ができると共に特別の潤滑をしないで摩耗が減少できるという利点がある。このとき、螺旋状案内路を上広がり型断面を有する螺旋状溝にすると、交差点部の底面には連続したガイド溝が形成され、スムースに係合部材を誘導することが可能になり、一層静粛性が向上する。また、樹脂成型の際の金型の離型が容易になり一層のコスト低減が可能になる。
【００１１】
また、前記螺旋状案内路は、往路方向の螺旋と復路方向の螺旋とが少なくとも一方端同士で連続する案内路が形成されているので、回転駆動手段を逆転しなくても往路と復路方向の方向転換が可能になる。さらに、往路方向の螺旋と復路方向の螺旋を両端において連続してエンドレスの案内路を形成させることが、回転駆動手段を逆転しなくても連続的に往復路の方向移動ができるので一層の静粛化と機構の簡素化のため望ましい。即ち、往復路方向の螺旋が一方端同士かまたは両端で連続してエンドレスの案内路を形成していることにより、前記軸体の回転運動が螺旋案内路により移動体の直線運動に変換されて、刃物が往路方向始点から終点に向かって移動して終点で復路方向の螺旋側に向きを変える際に、移動体は丁度一筆書きのように往路から復路方向に移動して、回転駆動手段を逆転しなくても移動体の往路方向と復路方向の連続的な方向転換が可能になる。
【００１２】
このように、螺旋軸体を一方向に回転させるだけで切断刃物の往路方向と復路方向の移動が可能になるため、移動体が往復路変換の端部で慣性によりストッパなどの構成部品と衝突して発する衝突音が防止され、騒音が少く静粛で駆動手段の往復方向の切り変え機構が不要な切断装置が提供される。
【００１３】
また、軸体の往路方向の螺旋のピッチに対して、復路方向の螺旋のピッチを大きくすることにより、軸体の回転数を変えないで復路方向の速度を高めることができ速やかに切断刃物を待機位置に復帰できる。この構成は、特に復路において切断を行わず、復路の負荷が少ない場合に有効である。
【００１４】
また、前記移動体の係合部材には、前記軸体の螺旋状案内路に摺動して前記移動体の往復移動の駆動力を伝達する該案内路の幅よりも長く案内路を形成した軸体の円周の１／３以上を覆う案内路接触面を有する誘導部を備えることが望ましい。即ち、本発明の軸体の螺旋状案内路は、往路方向と復路方向の螺旋が互いに逆巻きの関係を有して形成されているので図３の２ｅに示すような往復路の螺旋の交差部分が存在する。このため、切断刃物を支持する移動体がこの交差部分を通過する際に係合部が揺れて交差点の角部に衝突して騒音を発したり、負荷が大きいと係合部が正規の案内路を外れたりするおそれがある。
【００１５】
これに対し、本発明のように係合部材に上記構成の誘導部を備えれば係合部の揺れが小さくなり、交差部分における騒音が防止でき、係合部材の脱線を防止して安定した移動が可能になる。
【００１６】
なお、誘導部が軸体の半周を大きく越えた接触面を有すると往復方向の終端の方向転換が困難になるので、円滑な往復移動と静粛性のためには誘導部は螺旋の半周より短く円周の１／３以上を覆う案内路接触面を有することが望ましい。
【００１７】
さらに前記移動体の係合部材は、前記螺旋状案内路に係合して摺動する二又フォーク部と前記移動体に回転自在に軸支された柄部とを有するフォーク形状の誘導部材と、該誘導部材を前記螺旋状案内路に押し付ける付勢手段とを備えることにより前記往復路の交差部分における係合部材の脱線防止を一層確実にするものである。この誘導部材を樹脂成型により形成することにより、一層静粛性が増す。また、この構成により移動体が螺旋状案内路の両端において方向転換する際に、螺旋状案内路に係合しているフオーク部がその柄部を軸として回動して案内路に追随するので終端部における往復の方向転換が円滑に行われ、前記誘導部材を樹脂構造とあいまって方向転換の発生音が一層低減して静粛性が増す。さらに、誘導部材は付勢手段により螺旋状案内路に押し付けられた状態で移動するので忠実に案内路に沿って移動し、脱線して異音を発するようなことが一層防止される。
【００１８】
また、前記軸体を回転駆動する駆動手段は、駆動モータと、該駆動モータの回転を前記軸体に伝動するはすば歯車とにより構成されることにより、歯車同士の接触を滑らかにし、直歯歯車よりも歯車から発生する騒音を低減するので一層静粛化するために望ましい。このはすば歯車のねじれ角度は、軸推力と静粛性を考慮し１０度から３０度が好ましい。
【００１９】
また、本発明のシート材切断装置は、往復路方向に延長された中空断面を有する案内レールと、該案内レールの中空断面内に配設した前記軸体と、該軸体の螺旋状案内路に係合して前記案内レールの中空断面の内面を摺動する摺動部を設けた移動体とを備えたことを特徴とするものである。この様に中空断面の案内レール内に軸体を配設すれば回転部分の露出がなく安全で小形化に有利である。また移動体の摺動部が案内レールの内面を摺動して駆動するので、案内レールの上面を切断時の被切断シートの載置面とすることができ、被切断シートを案内レールの上面にのせるだけで切断可能なフリーセット構造とすることが容易になる。
【００２０】
また、前記移動体の切断運動方向後部に、切断されるシート材の切断端を切断点より下方に押さえるように誘導する第１誘導面と、前記切断端を丸めながら排出するように誘導する切断点近傍を頂点とする円錐曲面または円錐近似曲面を形成する第２誘導面と、前記丸められた切断端をシート材の送り方向下流側（以下下流側という）に逃がすように誘導する第３誘導面とを備えた強制排出部を設けることが望ましい。
【００２１】
この構造は、切断するシート材の形態に限定されるものではないが、とくに切断端がシート材の持つ巻ぐせによって下方に湾曲する場合に好ましい。例えば、ファクシミリなどに使用される感熱シートなどのロールシート材は巻きぐせを有しており、この場合、切り離されたシート材の切断端は、第１誘導面により下向きに向けて排出されると同時に、図１５に図示するように前記ロールシート材の巻きぐせにより湾曲しつつ第２誘導面の円錐曲面または円錐近似曲面に沿って下方に誘導され、さらに第３誘導面に誘導されて下流側に逃がされる。これにより、切断されたシート材が無理なく切断点から離れるのでシート材の波打がなく、波打に起因する不連続な切断音の発生を防止でき静粛性を増すと共に安定した切断ができる。
【００２２】
さらに、ロールシート材の切断の際にシート材の巻きぐせを利用して無理なく排出するためには、前記強制排出部の第１誘導面は前記移動体の切断点近傍からシート面に対して下向きに５°〜２０°の角度をなす平面をなし、前記第２誘導面は前記切断点近傍を頂点として切断運動後方に広がる円錐角が１０°〜４０°の円錐曲面または円錐近似曲面をなし、前記第３誘導面は切断線に対して前記切断点近傍からシート材の送り方向下流側に５°〜１５°の角度をなす平面をなし、前記第１誘導面、第２誘導面及び第３誘導面が連続してつながって前記シート材の切断端を誘導する強制排出部が形成されることが望ましい。
【００２３】
ここでいう円錐近似曲面とは、数学的に定義される円錐面でなくても加工上設けられる程度の円錐面のような曲面を有していれば良いという意味である。また、上記の３つの誘導面は必要最小限の面であり、これ以上の誘導面を設けることも当然本発明に包含される。
【００２４】
本発明のシート材切断装置は、移動体に回転自在に軸支された可動円板刃をほぼ直線刃先を有する固定刃の刃先を摺接してシート材を切断するシート材切断装置にも、あるいは移動体に回転自在に軸支された第１円板刃と第２円板刃の刃先を摺接してシート材を切断するシート材切断装置にも適用が可能である。これらのシート材切断装置において、移動体が往路または復路の切断方向に移動するとき、前記可動円板刃または前記第１円板刃と第２円板刃のいずれかもしくは双方をその刃先がシート材を引き込む方向に回転させる回転手段を備えることが綺麗な切断をするために望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施形態について図面により具体的に説明する。図１は本発明実施形態のシート材切断装置の組み立て概念図、図２は該シート材切断装置の正面図、図３は軸体外径の螺旋状案内路の１形態を示す詳細図、図４は案内路の螺旋状溝の各種の断面を示す図である。図５は復路方向の螺旋のピッチを往路方向のピッチより大きくした案内路の例を示す図である。図６は往復路螺旋の交差部分における係合部材の係合状態を示す図、図７は係合部材に設けた誘導部材の斜視図、図８は図１の摺動部４１のＡ−Ａ断面図、図９は図８のＢ−Ｂ断面を案内路２の螺旋溝に沿って切断した断面図である。
【００２６】
これらの図において、移動体４には、第１円板刃軸軸受９と第２円板刃軸軸受１０が取り付けねじ１６によって固定され、第１円板刃軸６ａと第２円板刃軸６ｂのそれぞれの両端が移動体４に設けられた刃物軸受と前記第１円板刃軸軸受９と第２円板刃軸軸受１０とによって回転自在に軸支されている。第１円板刃軸６ａと第２円板刃軸６ｂには、それぞれ第１円板刃５ａと第２円板刃５ｂとが互いに交差するように配置され固定されている。そして第１円板刃５ａは圧縮コイルばね８により第２円板刃５ｂに刃先が圧接するように付勢されている。また、第１円板刃軸６ａに固定された弾性ローラ７は、図１の中空棹３の上面と接触して移動体４の移動により回転し、第１円板刃５ａに回転力を付与するようになっている。
【００２７】
また別の例として、図１３には上下の第１及び第２円板刃の双方に弾性ローラ７を固定したものを示す。図１３では、外周に弾性体リング７ａを嵌装した弾性ローラ７を上下の第１及び第２円板刃に固定し、移動体４が走行すると案内レール２の上下面に弾性体リング７ａが接して回転し第１円板刃５ａと第２円板刃５ｂをその刃先が非切断シート材に食い込む方向に回転させるようになっている。移動体４の摺動部４１が案内レールを構成する断面がほぼコ字型の中空棹３のコ字型断面の内面を摺動して移動体４を往復移動するようになっており、摺動部４１には軸体１の軸方向に貫通して駆動軸孔４２が設けられ、この駆動軸孔４２に軸体１が挿通されている。
【００２８】
また、図２に示すように、移動体４が図２の右端の待機位置に復帰したことを検出するための待機位置検出スイッチ１７が側板１２に取り付けられている。
【００２９】
軸体１は中空棹３の断面内に内包され、その両端軸が中空棹３の端板３ａと反対側の側板１２に軸受１１を介して回転可能に軸支されている。軸体１の外径には樹脂成型により螺旋状溝の案内路（以下案内路という）２が形成されている。この案内路２は軸体１と一体に、または軸体１と別個に樹脂成型により軸体１の外径部に形成される。このように案内路と後述する係合部材とを樹脂成型することにより、動作時の音の発生が少なくなり静粛な移動機構が得られた。軸体１の案内路２は、図３に示すように往路と復路方向の螺旋が互いに逆巻きの関係を有し、往路方向の螺旋と復路方向の螺旋とが往復路の始点と終点において連続した曲線の溝によって結ばれ、エンドレスの案内路を形成している。案内路２の溝断面は図４に示すように成型時の金型離形性を良くするため上広がり型の断面を形成する。その形状は図４（ａ）の半円型、（ｂ）のＶ字型、（ｃ）のＵ字型のいずれでも成型時の金型離型性の良い形状を選ぶことができる。
【００３０】
案内路２は往復路を等ピッチとしても良いが図５に示すように往路方向より復路方向の螺旋のピッチを大きくすると、復路で切断を行わない場合、負荷の少ない復路の移動時間を短縮でき切断動作時間が短縮されるという利点がある。また図４の（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示すように、往復路の案内路を各２条またはそれ以上の並列した溝とし、移動体に各溝に係合する２以上の係合部を設けることも可能であり、こうすれば案内路の溝の摩耗を減少できる。なお、本実施形態では案内路を螺旋溝としたが、本発明は溝状の螺旋だけでなく突起状の螺旋でも良い。突起状の螺旋の場合は、往復路の螺旋の交差部分では、例えば鉄道軌道の交差部分のように螺旋に隙間を設けて係合部と螺旋との干渉を防止することが必要である。
【００３１】
案内レール３の内面を摺動する移動体４の摺動部４１には、軸体１の案内路２に係合する係合部材が設けられるが、この係合部材は、図６に示すように案内路２の溝幅より長い接触面を有する誘導部材２０を案内路２に嵌入させる。この誘導部材２０は、螺旋状溝を有する軸体の円周の１／３以上を覆うようにすることが案内路２の螺旋の往復路の交差点における脱線の防止のために望ましい。本実施形態では、さらに確実な作動を確保するために、以下の構造の係合部材を採用した。
【００３２】
以下、本実施形態の係合部材について詳細に説明する。図７は図１の摺動部４１のＡ−Ａ断面で表した係合部材の分解部品図、図８は図１の摺動部４１のＡ−Ａ断面で表した係合部材の組み立て状態図、図９は図８のＢ−Ｂ断面を案内路２の螺旋溝に沿って切断した断面図である。係合部材１９は誘導部材２０とこれを押さえる板ばね２１から構成される。誘導部材２０は、図７、８に示すように二又フォークを有するフォーク部２０ａと、このフォークの柄部をなす円板部２０ｂからなり樹脂成型により成型されている。フォーク部２０ａの二又部は、案内路２の螺旋状溝と係合する凹部を形成し案内路２の螺旋状溝に跨がってその先端が軸半周まで達している。誘導部材２０は、移動体４の摺動部４１の駆動軸孔４２に直交して設けられた誘導部材嵌装孔４３に挿入され、その円板部２０ｂの下面が拡径部４４に接して回動可能に支持されている。そしてフォーク部２０ａの凹部が駆動軸孔４２に挿通された軸体１の案内路２の螺旋状溝に嵌入して溝底径を挟持する形になっている。誘導部材２０は樹脂成型により成型されているので、前述したように発生音が低減され静粛な移動機構が得られる。
【００３３】
板ばね２１は長板状をなし、この長板の両側端部が拡径部４４に直交して貫通されたスリット４５に挿入され、その中央部で誘導部材２０の円板部２０ｂの頭部を押さえて誘導部材２０を軸１の案内路２に押し付けるように付勢している。板ばね２１の中央部には凹み２１ａ設けられ、誘導部材２０の円板部２０ｂの中心に設けられた突起２０ｃがこの凹み２１ａに当接して誘導部材２０を軽く回動できるように押さえると共に板ばね２１のずれを防止するようになっている。上記構成によって、軸体１が回転すると誘導体２０のフォーク部２０ａが案内路２の螺旋溝に沿って摺動し、案内路２の終端に来ると誘導体２０がエンドレスの案内路２に沿って半回転するので往路から復路への移動体の移動が円滑にできる。また、フォーク部２０ａが案内路２に跨がって板ばね２１により回動容易に押えられいるので、案内路２の往復路の交差点において脱線するようなこともなく騒音の発生も少ない。
【００３４】
軸体１の側板１２側の端部には歯車１３が固定され、歯車１３はモータ１４のピニオンギヤ１５と噛み合い駆動手段を構成して軸体１に駆動力を伝達する。歯車１３及びピニオンギヤ１５は樹脂成型によるねじれ角１５度のはすば歯車とした。はすば歯車のねじれ角度は、騒音と軸推力の点から１０度から３０度が好ましい。はすば歯車は直歯歯車に比して発生音が低いので、前記軸体と係合部材の樹脂化と共に騒音が減少し、静粛な切断装置とすることができた。
【００３５】
以下、図に基づき本発明のシート材切断装置の動作を説明する。まず、移動体４が図２の左端の待機位置にある状態でモータ１４を回転させると、ピニオンギヤ１５、歯車１３を介して軸体１が回転し、軸体１の案内路２の螺旋溝に係合した誘導部材２０のフォーク部２０ａに往路方向の力が加わる。これにより、誘導部材２０は案内路２を摺動しながら移動体４を往路方向に移動させる。このとき第１円板刃５ａは弾性ローラ７により回転駆動されてその円周刃先が被切断シート材に食い込む方向に回転しながら往路方向に移動し、中空棹３の上面に載置された図示しないシート材を回転する第１円板刃５ａと第２円板刃５ｂの間で切断する。
【００３６】
移動体４が図２の右端である往路方向終端に達してシート材の切断が終了する。シート材の切断が終了し、さらに軸体１の回転が継続すると、誘導部材２０は案内路２の曲率の変化に追従して往路方向終端において往路方向の螺旋から復路方向の螺旋に切り変わる。具体的には、図３に示す矢印ａの方向を向いて移動していた誘導部材２０は終端部で矢印ｂの方向に回動し、ついで矢印ｃの向きとなり、さらに回動して矢印ｄの復路方向を向く。これにより、誘導部材２０には今度は復路方向の力が加わり移動体４を復路方向に移動する。復路方向の螺旋の終端に到達した移動体４は、前述の誘導部材２０が往路方向終端に達したときと同様に、今度は復路方向の螺旋から往路方向の螺旋に切り変わる。このように移動体４が終端部で方向変換する際に、誘導部材２０はその柄部２０ｂが移動体４の摺動部４１に回動可能に支持されており、方向変換する螺旋の案内路に従ってフォーク部２０ａが自在に回転するので案内路に円滑に追従して方向転換する。移動体が復路を移動して図２の左の待機位置に戻ると、待機位置を検出する待機位置検出スイッチ１７により駆動力が切断され、移動体４は待機位置で停止しシート材切断の１サイクルの動作が終了する。上記の切断動作において、前記軸体などを樹脂化した本発明のシート材切断装置は、前記駆動系のはすば歯車の効果と合わせて従来の装置に比し騒音の発生を大巾に低下することができた。その騒音の測定結果を以下に示す。
【００３７】
［騒音測定の実例］
［測定条件］
軸体寸法：軸体径φ６ｍｍ、螺旋ピッチ７ｍｍ
軸体回転数：５０００ｒｐｍ．
軸体及び係合部材の材質：本発明材：ポリアセタール樹脂成型品
比較材：純アルミニウム機械加工品
駆動系：直歯歯車を使用した場合とはすば歯車を使用した場合
騒音測定方法：ＪＩＳＺ８７３１に基づき音量計により無負荷の動作時の騒音をシート材切断装置から１ｍ離れた位置で測定した。
測定結果：比較材：純アルミニウム軸体、直歯歯車６７ｄＢ
本発明材：ポリアセタール樹脂軸体、直歯歯車６１ｄＢ
ポリアセタール樹脂軸体、はすば歯車５８ｄＢ
上記結果に示すように、動作時の騒音が本発明の樹脂製軸体では比較材の従来の金属製の軸体に対して６ｄＢ低下ができ、さらにはすば歯車を使用することにより比較材に比して９ｄＢの騒音低下が可能となった。
【００３８】
以上述べたように、本発明実施形態のシート材切断装置によれば、切断刃物が待機位置からシート切断を開始し、切断後、待機位置へ復帰するまでの往路方向及び復路方向の切断刃物の１サイクルの往復移動が、軸体を一方向に回転させるだけで可能になる。したがって、移動体の往復のために軸体１を反転する制御回路や終端におけるリミットスイッチなどが不要になり、装置の簡素化、低コスト化が達成できる。また、螺旋状案内路は連続的に反転するので、往路方向終端或いは復路方向終端での移動体の衝突による騒音もなく静粛性も優れる。さらに付加的作用として、駆動源の回転方向を間違えた場合であっても、往路方向と復路方向の動作が可能であり、モータの極性を間違えてモータが加熱破損するという事故を防ぐことができる。
【００３９】
案内路の螺旋を往路のピッチより復路のピッチを大きくすると、復路で切断を行わない場合に負荷の少ない復路の移動時間を短縮でき、切断の一動作の時間を短縮できるという利点がある。さらに、案内路を各２条またはそれ以上の並列した溝とし、移動体に各溝に係合する２以上の係合部を設けるようにすれば案内路の溝の摩耗を減少できる。また、前記軸体の螺旋状案内路と係合部材を樹脂化し、かつ駆動系にはすば歯車を使用することにより、騒音を１０％以上低減できた。さらに、螺旋状案内路は樹脂成型により成型されるので安価に量産でき、案内路を上広がり型の断面を有する溝型にすれば、樹脂成型の際の金型の離形性が改善されると共に、交差点部の底面に連続したガイド溝が形成されるので一層静粛性が増す。
【００４０】
また、前記螺旋状案内路に係合する係合部材の誘導部材は、突起部のフォーク部が案内路の１／３円周以上に跨がって円滑に追従するので前記移動体を移動駆動する往復路の交差部分において脱線の危険がない。さらに、誘導部材はその柄部が移動体に回動自在に支持されているので、軸体終端部の移動体の方向変換の際にも案内路に沿って回動して円滑に移動し安定した往復移動ができる。
【００４１】
また、本発明実施形態のシート材切断装置は、往路方向に延長された案内レールの中空棹の内部に軸体を配設し、この中空棹の内部を摺動する移動体の摺動部に前記軸体の螺旋状案内路に係合する係合部を設けて移動体を移動してシート材を切断するので、回転部分の露出がなく安全で小形化に有利であり、案内レールの上部にガイドなどがなく被切断シートを案内レールの上面にのせるだけで切断可能なフリーセット構造が容易に可能になる。
【００４２】
上記実施形態においては往路のみでシート材を切断する装置について説明したが、本シート材切断装置は復路においてもシート材を切断するようにできる。この場合は、図２に示すように前記端板３ａに往路端検出スイッチ１８を設けて移動体４の往路端を検出してモータ１４の駆動力を切断するようにするとよい。
【００４３】
次に本発明の移動体に強制排出部を設けたシート材切断装置について説明する。図１０は本発明の強制排出部を設けたシート材切断装置の移動体の詳細を示した斜視図、図１１はその移動体の正面図、図１２は図１１のＣ−Ｃ矢視断面図、図１３は図１１のＤ−Ｄ矢視断面図、図１４は強制排出部の誘導面の曲面形状を説明する図である。
【００４４】
これらの図において移動体４は図１に示す移動体４に対応する。詳細を示すと、移動体４は第１円板刃５ａを軸支した上刃物台３１と第２円板刃５ｂを軸支した下刃物台３２からなり、その間に被切断シートを通過させる隙間４ａを形成させて尾端の連結部３１ａにより一体に接続されている。下刃物台３２と一体の摺動部４１が中空棹３の内部を摺動して移動体４を往復移動させるようになっている。
【００４５】
下刃物台３２には、切断点である前記第１円板刃５ａと第２円板刃５ｂの交接点より後部に強制排出部３３が設けられている。強制排出部３３は、切断されるシート材の切断端を切断点より下方に押さえるように誘導する第１誘導面３３ａと、切断端を丸めながら排出するように誘導する第２誘導面３３ｂと、丸められた切断端を下流側に逃がすように誘導する第３誘導面３３ｃとからなっている。図１４はこの強制排出部の誘導面の断面形状を説明する図である。図では、説明上シート面３０１（前記中空棹３の上外面）とこれに垂直な切断方向の切断線Ｘ−Ｘの面２０１を仮想し、この面に対する前記誘導面の角度を示す。
【００４６】
図１４に示すように第１誘導面３３ａは、シート面３０１の面に対して前記切断点２２の近傍２２´から切断方向の後方に向かって下向きにβ＝１３．９°の角度をなす平面をなしている。第２誘導面３３ｂは、前記切断点近傍２２´を頂点として後方に広がる円錐角α＝２０°の円錐曲面または近似円錐曲面をなし前記第１誘導面３３ａが円錐面と滑らかに連続している。第３誘導面３３ｃは、前記切断線Ｘ−Ｘに垂直な面２０１に対して前記切断点近傍２２´から下流側にγ＝７．５°の角度をなす平面をなし第２誘導面３３ｂの円錐面と滑らかに連続している。前記誘導面によって強制排出部３３は図のｅ−ｆ−ｇ−ｈで表される平面と曲面の連続した面を形成し、この面により切断端を丸めながら排出するようになっている。なお、第３誘導面３３ｃの曲面ｇ−ｈはシ−ト面に垂直でも良いが、図１４に示すように外側に僅かに傾けるとシート材の巻きぐせを利用しやすい。
【００４７】
前記誘導面は、第１誘導面３３ａの角度βが大きすぎると切断端を無理に押さえることになって先端が引っ掛かり、小さすぎるとその効果が少ない。また、第２誘導面３３ｂの円錐角αが小さすぎると切断面に波打ちが発生し、大き過ぎると切断端を丸めようとする効果が少ない。さらに、第３誘導面３３ｃの角度γが小さすぎると切断端が切断点から遠く離れないためにシート材が往復移動する刃物台に引っ掛かり、大き過ぎると用紙端面に波打ちが生ずる。したがってこれらの角度は、厳密にはシート材の材質や厚さなどにより変えられるが、通常第１誘導面３３ａの角度は５°〜２０°、第２誘導面３３ｂの円錐角は１０°〜４０°、第３誘導面３３ｃの角度は、５°〜１５°に設定することが適当である。なお、シート材の排出を容易にするため下刃物台３２の下部側面３２ｃは切り欠かれ、上刃物台３１と下刃物台３２の隙間４ａの前端（シート材切断方向の端）３１ｂ、３２ｂはシート材を案内するように拡大され、上刃物台３１の尾端には跳ね上げ３１ｃが設けられ移動体４が後退して待機位置に帰るときシート材がひっかからないようになっている。
【００４８】
以下、図に基づき上記構成の強制排出部を設けたシート材切断装置の動作を説明する。図１５はシート材を切断する場合の切断状態を説明する図である。図のようにシート材Ｓを矢印Ｘに沿って切断すると、切断端２３は第１円板刃５ａと第２円板刃５ｂの交接する切断点２２から下側に落ちると共に下流側に離れる形になって切断される。この切断端２３が移動体４と干渉しないようにするためには、切断端２３を残りのシート材の切り離し端部２４からできるだけ離すことが必要になる。そのため、従来の排出構造ではこの切断端２３を強制的に広げるような跳ね退け部が設けられている。しかし、この様な強制的な排出構造では、第１６図に示すようにシート材の端面２５に波打ちが生ずるという不具合が発生する。
【００４９】
一方、シート材切断装置の多くはロール状に巻かれたロールシート材の切断に使用されるので、引き出されたシート材には巻きぐせが残る場合が多い。例えば、図１５に示すように半径ｒのロール状に巻かれたシート材Ｓを引き出して矢印Ｘ線に沿って切断すると、引き出されたシート材Ｓには半径ｒより大きい半径Ｒの巻きぐせが残るため、切断端２３の軌跡は切断点２２を頂点とする円錐の底面円周を描いて切り離される。本発明のシート材切断装置はこれに注目し、切断端２３をこの円錐面に沿って案内することにより、切断端２３を切り離し端部２４から無理しないで大きく離すことができ、干渉がなくシート材端面に波打ちが生じないで切断できるシート材切断装置を提供するものである。
【００５０】
以下、本発明の強制排出部の作用について説明する。軸体１を回転すると移動体４が案内レール２に沿って矢印Ｘの切断方向に移動して、弾性ローラ１４、１５が第１円板刃５ａと第２円板刃５ｂを回転させ、その刃先がシート材を引き込むように回転しながら移動してシート材を切断する。こうして切断されるシート材は、第１誘導面３３ａが後方下向きに傾いているので切断端２３がまず下側向きに押し下げられる。次に切断端２３が接する第２誘導面３３ｂの円錐面の側面は角度γだけ後方外側に傾いているので切断端は外側に離されるが、同時に第２誘導面３３ｂは円錐面を形成しており、かつシート材は巻きぐせが残っているので図１５に示すように切断端はこの円錐面に誘導されて丸められながら無理なく排出される。さらに切断端２３は第３誘導面３３ｃに誘導されて下流側に逃げて排出される。したがって、従来の切断装置の跳ね退け部のように切断端を無理に広げることがないので、シート材端面に波打ちを生ずるようなことがない。
【００５１】
以上述べたように、本発明の強制排出部を備えたシート材切断装置によれば、移動体のシート材の排出側に、切断されるシート材の切断端を下方に押さえるように誘導する第１誘導面３３ａと、切断端を丸めながら排出するように誘導する第２誘導面３３ｂと丸められた切断端を下流側に逃がすように誘導する第３誘導面３３ｃとが設けられているので、巻きぐせのあるロールシート材を切断するとき切断端がこの誘導面に沿って案内されて丸められながら排出されて無理のない排出ができ、シート材の干渉もなくシート材の波打ちもない安定した切断ができる。この強制排出部の第１誘導面のシート面に対する角度はβ＝５°〜１５°、第２誘導面の円錐角はα＝１０°〜４０°、第３誘導面の切断線に対する角度はγ＝５°〜２０°に設定すれば良好な効果が得られる。
【００５２】
以上に述べた実施形態では、移動体に第１円板刃と第２円板刃を設けたローラ式シート材切断装置について示したが、移動体４に回転可能に軸支された一つの可動円板刃を案内レールに固定された固定刃に摺接させてシート材を切断するローラ式シート材切断装置についても本発明は実施できる。
【００５３】
【発明の効果】
上述のように、本発明のシート材切断装置によれば、軸体の一方向回転だけで刃物の方向転換が連続して可能となり、従来のシート材切断装置において必須であった往路方向と復路方向への切り変えに伴う制御回路を不要とすることができ、刃物の移動の停止に必要なリミットスイッチの数を減らすなど部品点数を少なくすることができる。これにより、シート材切断装置の簡素化、低コスト化を一段と進めることができる。また、従来の切断装置では避けられなかった切断方向後端における移動体の慣性による衝突音がなくなる。さらに往復案内路をエンドレスの案内路にすれば両端における衝突音の発生もなくすることができる。また本発明のシート材切断装置は、移動体を移動する軸体と係合部を樹脂化したので、螺旋状案内路の成型が容易で原価を低減できると共に、従来の金属製軸体の切断装置に比し騒音が一層低減でき、さらに軸体の駆動をはすば歯車により行ったので歯車の駆動音を減少することができ、静粛性が要求されるＯＡ機器のシート材切断装置として最適な装置となった。
【００５４】
また、移動体を移動駆動する係合部材として、案内路の螺旋状溝に跨がり移動体に回動自在に支持されたフォーク状の誘導部材を用いるので、螺旋の往復路の交差部分における脱線の危険がなく、軸体終端部の移動体の方向変換も円滑に行われ安定した切断・復帰の往復移動ができる。さらに、回転する軸体を中空棹の案内レールの内部に内包することにより、回転部分の露出がなく小形・安全で、かつ被切断シートを案内レールの上面にのせるだけで切断可能なフリーセット構造が容易になる。
【００５５】
また、本発明のシート材切断装置は、移動体の排出側にシート材の切断端を下方に押さえる第１誘導面と、切断端を丸める第２誘導面と、それを下流側に逃がす第３誘導面を有する強制排出部を設けているので、巻きぐせが残るロールシート材を切断するとき、切断端が無理なく切断点から離され、干渉もなく波打ちもない安定した切断ができる。これにより、切断時の波打ちの断続音もなく一層静粛性が増す。また、円板刃に設けた回転手段により切断のときに円板刃の刃先がシート材を引き込む方向に回転しながら移動して切断するので、円滑に綺麗な切断ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のシート材切断装置の組み立て概念図である。
【図２】本発明実施形態のシート材切断装置の正面図である。
【図３】本発明のエンドレスの案内路の１形態を示す図である。
【図４】本発明の軸体の案内路の溝断面を示す図である。
【図５】本発明の軸体の復路方向のピッチを往路方向のピッチより大きくした案内路の１形態を示す図である。
【図６】本発明の係合部材の１形態を示す図である。
【図７】図１のＡ−Ａ断面で見た誘導部材の分解部品図である。
【図８】図１のＡ−Ａ断面で見た誘導部材の組立図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ断面の螺旋状案内路に沿って切断した断面図である。
【図１０】本発明のシート材切断装置の強制排出部を備えた移動体の詳細を示した斜視図である。
【図１１】本発明の強制排出部を備えた移動体の正面図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ断面図である。
【図１３】図１１のＤ−Ｄ断面図である。
【図１４】強制排出部の誘導面の曲面形状を説明する図である。
【図１５】ロールシート材の切断状況を説明する図である。
【図１６】シート材の切断面の波打ちを示す図である。
【符号の説明】
１軸体
２案内路
３中空棹（案内レール）
３ａ端板
４移動体
５ａ第１円板刃
５ｂ第２円板刃
６ａ第１円板刃軸
６ｂ第２円板刃軸
７弾性ローラ（回転手段）
７ａ弾性体
８圧縮コイルばね
９第１円板刃軸受
１０第２円板刃軸受
１１軸受
１２側板
１３歯車
１４モータ（駆動手段）
１５ピニオンギヤ
１６取り付けねじ
１７待機位置検出用スイッチ
１８往路端検出スイッチ
１９係合部材
２０誘導部材
２０ａフォーク部
２０ｂ円板部（柄部）
２０ｃ突起
２１板ばね（付勢手段）
２１ａ凹み
２２切断点（交接点）
２３切断端
２４切り離し端部
２５波打ちした切断面
３１上刃物台
３２下刃物台
３３強制排出部
３３ａ第１誘導面
３３ｂ第２誘導面
３３ｃ第３誘導面
４１駆動軸孔
４２摺動部
４３誘導体嵌装孔
４４拡径部
４５スリット
２０１切断線垂直面
３０１シート面
Ｓシート材

Claims

切断刃物を往路方向及び復路方向に移動させてシート材を切断するシート材切断装置において、外径に螺旋状案内路を有する軸体と、前記螺旋状案内路に係合する係合部材を設けた移動体と、該移動体に支持された切断刃物と、前記軸体を回転する駆動手段とを備え、前記螺旋状案内路は樹脂成型により形成され、該螺旋状案内路は往路方向の案内路を形成する往路方向の螺旋と、復路方向の案内路を形成する復路方向の螺旋とを有し、前記往路方向の螺旋と前記復路方向の螺旋とは互いに逆巻きの関係にあって、かつ往路方向の螺旋と復路方向の螺旋とが少なくも一方端同士で連続する構成を有し、前記移動体の係合部材は、前記螺旋状案内路に係合して摺動する二又フォーク部と前記移動体に回転自在に軸支される柄部とを有するフォーク形状の誘導部材と、該誘導部材を前記螺旋状案内路に押し付ける付勢手段とで構成され、前記誘導部材は樹脂成型により形成されることを特徴とする静粛性に優れたシート材切断装置。
前記往路方向の螺旋と前記復路方向の螺旋とは、両端において連続してエンドレスの案内路を形成していることを特徴とする請求項１に記載の静粛性に優れたシート材切断装置。
前記往路方向の螺旋のピッチに対して、復路方向の螺旋のピッチが大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の静粛性に優れたシート材切断装置。
前記移動体の係合部材には、前記軸体の螺旋状案内路に摺動して前記移動体の往復移動の駆動力を伝達する該案内路の幅よりも長く案内路を形成した軸体の円周の１／３以上を覆う案内路接触面を有する誘導部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の静粛性に優れたシート材切断装置。
往復路方向に延長された中空断面を有する案内レールと、該案内レールの中空断面内に配設した前記軸体と、該軸体の螺旋状案内路に係合して前記案内レールの中空断面の内面を摺動する摺動部を設けた移動体とを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の静粛性に優れたシート材切断装置。
前記移動体の切断運動方向後部に、切断されるシート材の切断端を切断点より下方に押さえるように誘導する第１誘導面と、前記切断端を丸めながら排出するように誘導する切断点近傍を頂点とする円錐曲面または円錐近似曲面を形成する第２誘導面と、前記丸められた切断端をシート材の送り方向下流側に逃がすように誘導する第３誘導面とを備えた強制排出部を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の静粛性に優れたシート材切断装置。
前記強制排出部の第１誘導面は、前記移動体の切断点近傍からシート面に対して下向きに５°〜２０°の角度をなす平面をなし、前記第２誘導面は前記切断点近傍を頂点として切断運動後部方向に広がる円錐角が１０°〜４０°の円錐曲面または円錐近似曲面をなし、前記第３誘導面は切断線に対して前記切断点近傍からシート材の送り方向下流側に５°〜１５°の角度をなす平面をなし、前記第１誘導面、第２誘導面及び第３誘導面が連続してつながって前記シート材の切断端を誘導する強制排出部が形成されることを特徴とする請求項６に記載の静粛性に優れたシート材切断装置。