特許 6681097 カッティング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6681097

(24)【登録日】2020年3月25日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】カッティング装置

(51)【国際特許分類】

   B26D 5/00 20060101AFI20200406BHJP

   G05B 19/4103 20060101ALI20200406BHJP

   B26D 7/08 20060101ALN20200406BHJP

【ＦＩ】

   B26D5/00 F

   G05B19/4103 D

   !B26D7/08 A

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-107671(P2019-107671)

(22)【出願日】2019年6月10日

【審査請求日】2019年7月31日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】513161689

【氏名又は名称】ＡＣＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100156867

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 欣浩

(74)【代理人】

【識別番号】100143786

【弁理士】

【氏名又は名称】根岸 宏子

(72)【発明者】

【氏名】田中 淳史

【審査官】 藤田 和英

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−３００２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５９４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７２５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−１７７４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０９２７５４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２６Ｄ ５／００

Ｇ０５Ｂ １９／４１０３

Ｂ２６Ｄ ７／０８

Ｂ２６Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

切断される材料を載置して該材料を保持する材料保持手段と、
前記材料を切断するための切断手段と、
前記材料保持手段に保持された前記材料に対して前記切断手段を該材料の深さ方向に相対的に昇降させる昇降手段と、
前記深さ方向に垂直な平面上で前記切断手段を前記材料に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記昇降手段及び該移動手段に指令を出力して該昇降手段及び該移動手段を駆動させる制御手段と、
を備え、前記制御手段からの指令に基づき、カットラインに沿って前記切断手段を所定の方向に移動させながら前記材料を切断するカッティング装置であって、
前記カットラインは、前記深さ方向に垂直な平面に投影したときに直線、曲線又はこれらの組み合わせによって囲まれた閉図形を表し、当該カットライン上に始点となる第一の点と、第一の点と異なる位置に存する第二の点とを含み、
前記制御手段は、前記カットラインに沿って前記材料を切断する際に、前記昇降手段及び前記移動手段を共に駆動して、前記切断手段を第一の深さ位置まで降下させつつ該カットラインに沿って前記第一の点から前記第二の点まで移動させ、該第二の点において該昇降手段の駆動を停止して該材料に対する該切断手段の相対的な深さを維持した状態で該切断手段の移動を継続して該第一の点まで前進させる指令をｎ回（但し、ｎは２以上の整数）出すことで、前記材料を前記所定のカットラインに沿って第ｎの深さ位置まで切断するカッティング装置。

【請求項2】

前記ｎ回の指令を出した後、前記制御手段は前記移動手段を駆動して、前記材料に対する前記切断手段の相対的な深さを前記第ｎの深さ位置に維持した状態で、前記切断手段を前記第一の点から前記第二の点まで移動させる指令を出すカッティング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切断手段を移動させて材料を所定のカットラインで切断するカッティング装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

本件出願人は、特許文献１に示すように、切断刃を前後、左右、上下方向に移動させ、更にこれを回転、傾倒させることが可能なカッティング装置を提案している。このカッティング装置によれば、切断刃を直線状に動かすだけでなく、曲線状にも動かすことができるため、材料を多様な形状で切断することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−２３７２１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで従来の装置で材料を切断する際、材料の表面から深さ方向に直線的に切断刃を裏面まで移動させて、切断刃を材料に貫入させてこれを前進させると、材料の種類や切断する形状によっては、切り出している材料片が切断途中で動いてしまうことがあった。このため、例えば材料を円形に切り出そうとする場合、材料に切断刃を貫入させた位置と切断刃を１周動かした後の位置にずれが生じ、切断刃を貫入した位置にその痕跡が残ることがあった。また、切断刃を移動させる手段としてはサーボモータが一般的であって、切断刃を曲線状に移動させるには、基本的には前後移動用、左右移動用、回転用の３つのサーボモータを使用する必要がある。ここでサーボモータは、対象物を動かすにあたって、指令パルスとフィードバックパルスとの差である溜まりパルスを減じるようにしているが、特に加速時や減速時においては移動する対象物の慣性等の影響を大きく受けて溜まりパルスが増大するため、与えた指令通りに対象物を動かすことは難しい。このため、３つのサーボモータを同時に駆動させて、材料に貫入させた切断刃を円状に前進させようとしても、各サーボモータの挙動を一致させることは難しく、精度よく円形に切り出せないことがあった。特に、切断刃の移動速度を上げると慣性も増すことになり、これによって溜まりパルスの影響がより顕著になるため、切断精度を確保するには切断刃の移動速度を遅くせざるを得ない状況にあった。

【0005】

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、材料を意図した通りの形状で安定して切断することができ、切り出された材料に与える損傷を抑制し、且つ、更に高速で切断する際も切断精度を確保することができるカッティング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、切断される材料を載置して該材料を保持する材料保持手段と、前記材料を切断するための切断手段と、前記材料保持手段に保持された前記材料に対して前記切断手段を該材料の深さ方向に相対的に昇降させる昇降手段と、前記深さ方向に垂直な平面上で前記切断手段を前記材料に対して相対的に移動させる移動手段と、前記昇降手段及び該移動手段に指令を出力して該昇降手段及び該移動手段を駆動させる制御手段とを備え、前記制御手段からの指令に基づき、カットラインに沿って前記切断手段を所定の方向に移動させながら前記材料を切断するカッティング装置であって、前記カットラインは、前記深さ方向に垂直な平面に投影したときに直線、曲線又はこれらの組み合わせによって囲まれた閉図形を表し、当該カットライン上に始点となる第一の点と、第一の点と異なる位置に存する第二の点とを含み、前記制御手段は、前記カットラインに沿って前記材料を切断する際に、前記昇降手段及び前記移動手段を共に駆動して、前記切断手段を第一の深さ位置まで降下させつつ該カットラインに沿って前記第一の点から前記第二の点まで移動させ、該第二の点において該昇降手段の駆動を停止して該材料に対する該切断手段の相対的な深さを維持した状態で該切断手段の移動を継続して該第一の点まで前進させる指令をｎ回（但し、ｎは２以上の整数）出すことで、前記材料を前記所定のカットラインに沿って第ｎの深さ位置まで切断するカッティング装置である。

【0007】

ここで、前記ｎ回の指令を出した後、前記制御手段は前記移動手段を駆動して、前記材料に対する前記切断手段の相対的な深さを前記第ｎの深さ位置に維持した状態で、前記切断手段を前記第一の点から前記第二の点まで移動させる指令を出すことが好ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明によるカッティング装置では、材料を切断する際、制御手段の指令によって、移動手段とともに昇降手段を駆動して、切断手段を第一の深さ位置まで降下させつつ所定のカットラインの始点となる第一の点から中間点となる第二の点まで移動させる。そのため、材料に切断手段が貫入して第一の深さ位置に達しても、切り出される部分は元の部分につながっているため、切り出される部分は動きにくくなる。また切り出される部分は元の部分から徐々に切断されるため、切り出される部分に加わる切断時の力が抑制され、この点でも切り出される部分の動きを抑えることができる。また、切り出された材料に与える損傷を抑制することができる。

【0009】

そして、切断手段が第一の深さ位置に達すると、昇降手段の駆動を停止して材料に対する切断手段の相対的な深さを維持したままで切断手段をカットラインに沿って第一の点まで前進させることにより、切り出される部分を動きにくく維持しつつ、材料を切断することができる。当該工程をｎ回繰り返すことで、材料を所定の深さ位置（第ｎの深さ位置）まで切断することができる。そのため、切断手段を高速で移動させたときにも、切断精度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に従うカッティング装置の一実施形態を概略的に示した平面図である。

【図2】図１の実施形態におけるヘッド部周辺を示す側面図である。

【図3】図１の実施形態におけるヘッド部の正面図である。

【図4】図１の実施形態におけるヘッド部の側面図である。

【図5】切断刃によって材料を円形に切断する状況について説明する図であって、（ａ）はカットラインＬを示す平面図であり、（ｂ）は材料をカットラインＬに沿って切断したときの切断面についての展開図であり、（ｃ）は本発明とは別の方法で材料を切断したときの切断面についての展開図である。

【図6】カットラインＬの他の形状を示す平面図であり、（ａ）はカットラインＬが曲線で囲まれた形状（楕円形）である場合を示す図であり、（ｂ）はカットラインＬが直線と曲線の組み合わせによって囲まれた閉図形（角丸形状）である場合を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に従うカッティング装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0012】

図１における符号１は、本発明に従うカッティング装置の一実施形態を示している。本実施形態のカッティング装置１は、ベース（材料保持手段）２とヘッド３を備えている。ベース２は、符号Ｗで示す材料を載置するものである。なお材料Ｗは、図示の例では平面視において長方形になる平板状のものであるが、形状はこれに限定されるものではない。またその材質は、段ボールのような紙製品や、薄板状の合成樹脂板あるいは金属板、更には比較的厚みのあるポリエチレンや発泡材など、種々のものが含まれる。またヘッド３は、図２〜図４に示すように材料Ｗを切断する切断刃（切断手段）Ｓを保持している。

【0013】

ベース２において、材料Ｗを載置する載置面は、ＸＹＺ直交座標系におけるＸＹ平面に対して平行に延在するものである。本実施形態においては、カッティング装置１を床面に設置した状態において、ベース２の載置面は水平方向に延在する。なお図示は省略するが、ベース２の載置面には、負圧によって材料Ｗを吸着保持するための吸着穴が設けられている。またベース２には、カッティング装置１に設けられる各種手段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が設けられている。

【0014】

またベース２とヘッド３との間には、Ｘ、Ｙ方向移動手段４、Ｚ方向移動手段５が設けられていて、これによりヘッド３は、ベース２に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動することができる。なお本明細書等では、Ｘ、Ｙ方向移動手段４を単に移動手段と称し、Ｚ方向移動手段５を昇降手段と称することもある。

【0015】

本実施形態のＸ、Ｙ方向移動手段４は、Ｘ軸方向に延在するとともにベース２に対してＹ軸方向に間隔をあけて設けられる一対のＸ軸レール（不図示）と、Ｘ軸レールを摺動するＸ軸ナット（不図示）と、Ｘ軸ナットに保持されるＹ軸フレーム４ａと、図２に示すようにＹ軸方向に延在するとともにＹ軸フレーム４ａに対してＺ軸方向に間隔をあけて設けられる一対のＹ軸レール４ｂと、Ｙ軸レール４ｂを摺動するＹ軸ナット４ｃと、Ｙ軸ナット４ｃに保持されるＹ軸移動ベース４ｄを含んで構成されている。また詳細な説明は省略するが、Ｘ、Ｙ方向移動手段４には、Ｙ軸フレーム４ａやＹ軸移動ベース４ｄを移動させるための駆動手段も含まれていて、本実施形態ではサーボモータを使用している。なお、他のモータ（ステッピングモータなど）を用いてもよい。また、上述したレールとナットとの組み合わせに限られず、タイミングベルトとプーリを利用した機構、ボールねじを用いた機構、ラックとピニオンを利用した機構を用いてもよい。

【0016】

またＺ方向移動手段５は、Ｚ軸方向に延在するとともにＹ軸移動ベース４ｄに対してＹ軸方向に間隔をあけて設けられる一対のＺ軸レール５ａと、Ｚ軸レール５ａを摺動するＺ軸ナット５ｂと、Ｚ軸ナット５ｂに保持されるＺ軸移動ベース５ｃを含んで構成されている。更にＺ方向移動手段５は、Ｚ軸モータ５ｄと、Ｚ軸モータ５ｄの回転によってＺ軸移動ベース５ｃを移動させるボールねじ５ｅを備えている。

【0017】

ヘッド３は、切断刃ＳをＺ軸周りに回転可能なθ方向移動手段６と、切断刃ＳをＺ軸に直交するα軸（図４参照）周りに回転可能なα方向移動手段７と、切断刃Ｓを、その長手方向に振動させる振動手段８とを備えている。

【0018】

θ方向移動手段６は、Ｚ軸方向に間隔をあけて設けられる一対のベアリング６ａに回転可能に支持されるθ回転軸６ｂと、θ回転軸６ｂに保持されるθ軸ベース６ｃ（図３参照）とを含んで構成されている。またθ方向移動手段６は、θ回転軸６ｂを回転させるものとして、θ回転軸６ｂに取り付けられるθ軸プーリ６ｄと、タイミングベルトを介してθ軸プーリ６ｄを回転させるθ軸モータ６ｅを備えている。

【0019】

α方向移動手段７は、図３に示すようにθ軸ベース６ｃに回転可能に支持されるα回転軸７ａと、α回転軸７ａに取り付けられるα軸プーリ７ｂと、図２に示すようにタイミングベルトを介してα軸プーリ７ｂを回転させるα軸モータ７ｃとを含んで構成されている。更にα方向移動手段７は、α回転軸７ａとともに回転するスプラインケース７ｄと、スプラインケース７ｄに対して進退可能に設けられるスプライン軸７ｅと、スプライン軸７ｅの先端に設けられ、切断刃Ｓを保持するホルダー７ｆを備えている。

【0020】

振動手段８は、図２に示すようにスプライン軸７ｅの後端に連結するクランク８ａと、回転可能に軸支されるとともにクランク８ａを進退移動させる偏心カム付きシャフト８ｂと、偏心カム付きシャフト８ｂに取り付けられる振動付与用プーリ８ｃと、ベルト（タイミングベルト）を介して振動付与用プーリ８ｃを回転させる振動付与用モータ８ｄとを含んで構成されている。すなわち、振動付与用モータ８ｄによって偏心カム付きシャフト８ｂが回転すると、その偏心量の振幅をもってクランク８ａが振動し、これによりホルダー７ｆを取り付けたスプライン軸７ｅも振動するため、ホルダー７ｆに保持される切断刃Ｓを長手方向に沿って振動させることができる。

【0021】

切断刃Ｓは、図２〜図４に示すように平刃状になるものであり、図３に示すように平板状になる延在面Ｓ１の側縁部には、材料Ｗを切断する刃先Ｓ２が設けられている。切断刃Ｓは、ホルダー７ｆに対して取り外し可能であって、ホルダー７ｆに保持される部位から先端の切先Ｓ３までの長さが比較的長いものや短いもの、また刃先Ｓ２が延在面Ｓ１の両側に設けられた両刃のものや片側だけに設けられた片刃のものなど、種々の切断刃Ｓを取り付けることができる。

【0022】

またカッティング装置１は、このようなＸ、Ｙ方向移動手段４、Ｚ方向移動手段５、θ方向移動手段６、α方向移動手段７、及び振動手段８を制御するものとして、不図示のコントロール基板（制御手段）を備えている。コントロール基板は、Ｘ、Ｙ方向移動手段４、Ｚ方向移動手段５、θ方向移動手段６、α方向移動手段７、及び振動手段８に対して指令を送り、これらを個別に又は連動して駆動させることができる。

【0023】

更にカッティング装置１は、図２に示すように、切断刃Ｓで材料Ｗを切断する際に材料Ｗを押えておく材料押圧手段９を備えている。本実施形態の材料押圧手段９は、切断刃Ｓの近傍に設けられる押圧板９ａと、押圧板９ａをヘッド３に対してＺ軸方向に移動可能に支持するガイド９ｂと、押圧板９ａを材料Ｗに対して押圧するための弾性体９ｃとを含んで構成されている。

【0024】

次に、このような構成を有するカッティング装置１を用いて材料Ｗを切断する方法について説明する。本実施形態では、図５（ａ）に示すカットラインＬに沿って平板状の材料ＷをＸＹ平面視において円形に所定の深さ（Ｄ（＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３））（図５（ｂ）参照）まで切断する場合について説明する。なお、カットラインＬは、該切断刃Ｓの切先Ｓ３が材料Ｗに最初に当接する点を始点とし、切断刃Ｓによる材料Ｗの切断が終了する点を終点（Ｐ４）とし、切断刃Ｓにより材料Ｗを所定形状に切断するまでの間に切先Ｓ３が描く軌跡Ｔ（図５（ｂ）参照）をＸＹ平面上に投影した図形をいい、本実施形態では、当該カットラインＬは曲線で囲まれた閉じた図形、具体的には円形を呈する。以下、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照しながら説明する。なお、図５（ｂ）は材料ＷがカットラインＬに沿って切断したときの切断面についての展開図である。図５（ｂ）ではカットラインＬと、切断時における切断刃Ｓの切先Ｓ３の描く軌跡Ｔを直線で表し、材料Ｗの切断面を一点鎖線で表している。また、切先Ｓ３の軌跡Ｔに連続する点線は材料Ｗの切断前後における切先Ｓ３の移動の軌跡を表している。

【0025】

本実施形態では、カットラインＬに沿って材料Ｗを所定の深さ（Ｄ）で切断する際に、以下の３のステップを経る。

【0026】

最初のステップは切断準備ステップである。切断準備ステップでは、コントロール基板はＸ、Ｙ方向移動手段４とＺ方向移動手段５とに指令を出力し、これらを駆動して、切断刃Ｓの切先Ｓ３を移動開始地点Ｐ１から材料Ｗ表面の貫入開始地点Ｐ２まで移動させる。ここで、移動開始地点Ｐ１は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように材料Ｗの上方（Ｚ軸方向上方）にあり、移動開始地点Ｐ１をＸＹ平面に投影すると、上記カットラインＬ上の一点となる。

【0027】

切断刃Ｓの移動を開始するにあたり、まず、上述したコントロール基板からの指令に基づいてＸ、Ｙ方向移動手段４とＺ方向移動手段５を駆動させ、切断刃Ｓの切先Ｓ３を材料Ｗの上方（Ｚ軸方向上方）の移動開始地点Ｐ１に位置させる。さらに、コントロール基板は、θ方向移動手段６の駆動も開始し、θ方向移動手段６により、切断刃Ｓの延在面Ｓ１（図３参照）が上記カットラインＬの接線に沿う（すなわち、上記円の接線に沿う）ようにしておく。また、コントロール基板はα方向移動手段７に対して指令を送り、切断刃Ｓの切先Ｓ３が常に真下（Ｚ方向（材料Ｗの深さ方向）下方）を向くようにしておく。さらに、コントロール基板は振動手段８にも指令を送り、切断刃Ｓの切先Ｓ３がカットラインＬの始点に接するまでの間に振動手段８を駆動させておくようにする。また材料Ｗは、材料押圧手段９によって押圧しておくこととする。

【0028】

以上の準備を行いつつ、コントロール基板はＸ、Ｙ方向移動手段４とＺ方向移動手段５に指令を送り、切断刃Ｓを移動開始地点Ｐ１から材料Ｗに対して降下させつつ、ＸＹ平面視でカットラインＬに沿って円を描くようにして、切断刃Ｓの切先Ｓ３を上記貫入開始地点Ｐ２に向けて前進させる。この貫入開始地点Ｐ２はカットラインＬの始点であり、切断刃Ｓの切先Ｓ３が材料Ｗの表面に最初に当接する点に相当する。なお、図５（ａ）及び（ｂ）において矢印Ａで示す方向、すなわち、カットラインＬに沿って移動開始地点Ｐ１から貫入開始地点Ｐ２（第一の点）に向かう方向を本発明にいう所定の方向とし、切断刃Ｓが当該所定の方向に移動することを前進するというものとする。

【0029】

以上の切断準備ステップを実行することで、次のような効果が得られる。切断準備ステップでは、切断刃Ｓを停止状態から所定の速度に達するまで加速移動させる。また、その間にθ方向移動手段や振動手段８の駆動も安定化させておく。切断刃Ｓを加速移動させている間は、溜まりパルスの影響によって切断刃Ｓの挙動が不安定になることがあるものの、本実施形態ではこの間に材料Ｗの切断を開始していないため、材料Ｗに損傷を与えることなく、切断精度等に対する溜まりパルスの影響を抑えることができる。

【0030】

上記切断準備ステップが終了すると、コントロール基板は各手段を駆動制御して、切断ステップを実行する。切断ステップでは、コントロール基板は、切先Ｓ３の材料Ｗに対する深さ位置を第一の深さ位置（Ｄ１）〜第三の深さ位置（Ｄ３）まで段階的に変化させながら材料Ｗを切断するように、各手段に対して指令を出力する。

【0031】

具体的には、コントロール基板は、Ｘ、Ｙ方向移動手段４、Ｚ方向移動手段５、θ方向移動手段６の駆動を継続して、切先Ｓ３が第一の深さ位置（Ｄ１）に達するまで、カットラインＬに沿って切断刃Ｓを降下させながら等速で前進させる。すなわち、切断刃Ｓの切先Ｓ３がＸＹ平面上において貫入開始地点Ｐ２から第一の深さ位置（Ｄ１）における貫入終了地点Ｐ３（Ｄ１）に達するまでの間、切断刃Ｓの切先Ｓ３をＸＹ平面上でカットラインＬに沿って移動させながら、切先Ｓ３が所定の深さ位置（Ｄ１）に達するまで切断刃Ｓを材料Ｗに対して相対的に降下させる。
なお、この際、切断刃Ｓの切先Ｓ３がＸＹ平面上において予め定めた所定量（単位量）移動したときに、Ｚ方向における切先Ｓ３の降下量が一定量になるようにすることができる。また、この際、切断刃Ｓの切先Ｓ３がＸＹ平面上において予め定めた所定量移動したときのＺ方向における切先Ｓ３の降下量を所定の関数式等により定義し、切断面を展開したときに切先Ｓ３が直線、曲線等の所定の関数式等により定義した軌跡を描くようにしてもよい。

【0032】

切先Ｓ３が第一の深さ位置（Ｄ１）における貫入終了地点Ｐ３（Ｄ１）に達した後は、切断刃Ｓの高さを第一の深さ位置（Ｄ１）に維持したままで、カットラインＬに沿って円を描くように切断刃Ｓを貫入開始地点Ｐ２（Ｄ１）まで前進させる。このとき、コントロール基板は、切断刃Ｓが所定の速度で等速移動するようにＸ，Ｙ方向移動手段４の駆動を継続させる指令を出力し、Ｚ方向移動手段５の駆動を停止させる指令を出力する。

【0033】

本実施形態では、コントロール基板はこの動作を３回行わせることで、材料Ｗを所定の深さ（Ｄ）で切断する。すなわち、コントロール基板は切断刃Ｓの切先Ｓ３が第一の深さ位置（Ｄ１）における貫入開始地点Ｐ２（Ｄ１）に達すると、上記と同様の手順により、切先Ｓ３を第二の深さ位置（Ｄ２）における貫入終了地点Ｐ３（Ｄ２）、第二の深さ位置（Ｄ２）における貫入開始地点Ｐ２（Ｄ２）まで移動させる。そして、更に切先Ｓ３を第三の深さ位置（Ｄ３）における貫入終了地点Ｐ３（Ｄ３）、第三の深さ位置（Ｄ３）における貫入開始地点Ｐ２（Ｄ３）の順に移動させながら材料Ｗを切断する。

【0034】

その後、切断刃Ｓの切先Ｓ３が第三の深さ位置（Ｄ３）における貫入終了地点Ｐ３（Ｄ３）に達した後も、コントロール基板は引き続きＸ、Ｙ方向移動手段４の駆動を継続して、切先Ｓ３の高さを第三の深さ位置（Ｄ３）に維持したままで、カットラインＬに沿って切断刃Ｓの切先Ｓ３を当該カットラインＬの終点Ｐ４となる第三の深さ位置（Ｄ３）における貫入開始地点Ｐ２（Ｄ３）まで前進させる。

【0035】

以上の動作により、切断ステップが完了し、材料Ｗが所定の深さ（Ｄ（但し、Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３））で円形に切り出される。なお、当該所定の深さ（Ｄ）は材料Ｗの厚みと同じであってもよいし、材料Ｗの厚みよりも小さくてもよい。

【0036】

このように切断ステップでは、材料Ｗを切断する際に切断刃Ｓの深さ位置を変化させるときは切断刃ＳをＺ方向に直線的に移動させるのではなく、切断刃Ｓの切先Ｓ３をＸＹ平面上でカットラインＬに沿って移動させながら、Ｚ方向に移動させることによって、材料Ｗが切断刃Ｓによって切り出されるカットラインＬの内側部分と、その外側部分とをつなげた状態で材料Ｗを切り出すことができる。そのため、この内側部分が切断時に動くのを抑えることができる。また切断刃Ｓを深さ方向に移動させる際に材料Ｗは、カットラインＬに沿って深さ方向に徐々に切断されていくため、切断刃Ｓから過剰な力を受けることがなく、この点でも内側部分の動きが抑えられ、切断刃Ｓにより材料Ｗを精度よく切断することができる。つまり、Ｚ方向移動手段５により切断刃Ｓを材料Ｗに対して相対的に降下させる際に、切先Ｓ３の位置をＸＹ平面上で一点に留めることなく、切先Ｓ３をＸＹ平面上で常に移動させることによって、これらの効果を得ることができる。

【0037】

更に、本実施形態では、コントロール基板は、切断刃Ｓが貫入開始地点Ｐ２に達するまで（切先Ｓ３を材料Ｗに接し貫入させるまで）に、切断刃Ｓの移動速度が所定の速度に達するようにＸ，Ｙ方向移動手段４及びＺ方向移動手段５を駆動させる指令を出力し、切断ステップでは、所定の速度で等速移動するようにＸ，Ｙ方向移動手段４及びＺ方向移動手段５を駆動させる指令を出力する。このように、切断刃Ｓによって切り出されるカットラインＬの内側部分と、その外側部分とがつながった状態で切断刃Ｓを等速移動させることで、切断刃Ｓを速い速度で移動させたときも材料Ｗの切り出される部分を動きにくく維持したまま材料Ｗを切断することができる。そのため、材料Ｗを高い精度で切断することができる。

【0038】

切断ステップが完了すると、コントロール基板は次のように各手段に指令を出力して抜去停止ステップを実行する。まず、コントロール基板は、Ｘ、Ｙ方向移動手段４及びＺ方向移動手段５に指令を出力して、切断刃ＳをカットラインＬに沿って徐々に上昇させながら等速で前進させて、材料Ｗから切断刃Ｓを抜去する。

【0039】

そして、切断刃Ｓが材料Ｗから抜去された後、コントロール基板はＸ、Ｙ方向移動手段４及びＺ方向移動手段５に指令を出力して切断刃Ｓを減速させる。これにより切断刃Ｓは、切先Ｓ３が所定の移動停止地点（図示略）に達したところで停止する。

【0040】

このように、切断刃Ｓの減速を、切先Ｓ３が材料Ｗから抜去されてから開始することにより、溜まりパルスの影響を受けて減速移動中に切断刃Ｓの移動が不安定になることがあっても、切断精度に影響を及ぼすことはない。

【0041】

なお図示は省略するが、切断刃Ｓを材料Ｗから抜去するにあたっては、材料Ｗを上記と同様にして切り出した後、カットラインＬに沿って切断刃Ｓの材料Ｗに対する深さを維持したまま前進させつつこれを減速させ、切断刃Ｓが停止した後は、切先Ｓ３が材料Ｗから脱するまで切断刃ＳをＺ方向に対して直線的に上昇させるようにしてもよい。この場合は、切断刃Ｓが材料Ｗから完全に抜去されていない状態でこれを減速させているが、この動作は材料ＷをカットラインＬに沿って切り出した後であるため、切断精度に影響を及ぼすことはない。なお、当該方法で切断刃Ｓを停止させた後は、切断刃Ｓの切先Ｓ３を材料Ｗから脱する方法は特に限定されるものではなく、上記と同様にして切断刃Ｓを平面視で当該カットラインＬに沿ってＸＹ平面上で移動させながらＺ方向にも移動させるようにしてもよい。

【0042】

また以上のように材料Ｗを切断することにより、図５（ｃ）に示すように、ＸＹ平面上の移動量に対するＺ方向への移動量が一定の割合になるように切断刃Ｓを移動させながら材料Ｗを切断した場合、すなわち切先Ｓ３が所定の深さ位置Ｄに達するまで切断刃Ｓを継続してＸＹ平面上においても移動させた後、切断刃ＳをカットラインＬに沿って一周前進させることで材料Ｗを切断した場合は、本実施形態における切断方法と比較すると切断時における切断刃Ｓの移動量が長くなる。そのため、本実施形態において説明した方法で材料Ｗを切断することにより、材料Ｗを切断する際の切断刃Ｓの移動量を小さくすることができ、材料Ｗの切断に要する時間を短縮することができる。

【0043】

以上説明した実施形態は本発明の一態様であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では、カットラインＬが円形である場合を例に挙げて説明したが、本発明においてカットラインＬの形状特に限定されるものではなく、例えば、図６（ａ）に示すような楕円形等の曲線によって囲まれた他の閉図形であってもよいし、図６（ｂ）に示すような正方形の角が丸められたいわゆる角丸形状等の直線と曲線の組み合わせによって囲まれた閉図形であってもよい。カットラインＬの形状が異なる場合であっても、カットラインＬの形状が直線、曲線又はこれらの組み合わせによって囲まれた閉図形であれば本発明を適用することができる。

【0044】

また、上記実施形態では、切断ステップにおいてコントロール基板は３段階に分けて深さ位置を変化させながら材料Ｗを切断するよう制御したが、２段階に分けて深さ位置を変化させながら材料Ｗを切断してもよいし、４段階以上に分けて深さ位置を変化させながら材料Ｗを切断してもよい。材料Ｗを切断すべき所定の深さ（Ｄ）に応じて、適宜、第一の深さ位置（Ｄ１）〜第ｎの深さ位置（Ｄｎ）を調整することができる。

【0045】

更に上記実施形態では固定した材料Ｗに対して切断刃Ｓを動かすことによって切断を行うようにしていたが、固定した切断刃Ｓに対して材料Ｗを動かすようにしてもよい。更に上述した実施形態では円形の穴が形成されるように材料Ｗを切断したが、円形の突起が形成されるように切断することも可能である。この場合は、切断刃Ｓを前進させつつ材料Ｗの厚み方向の途中まで貫入させ、更にその深さを維持したまま円を描くようにこれを１周前進させた後、切断刃Ｓを前進させながら抜去することによって、円形の溝を形成しておく。その後は、例えば材料Ｗを載置する向きを変えるなどして溝の外側部分を取り除くように切断を行えばよい。また上述した実施形態では切断刃Ｓを真下に向けていたが、α方向移動手段７を駆動させて切断刃Ｓを傾けることにより、例えば円錐面形状に材料Ｗを切り出すことも可能である。

【符号の説明】

【0046】

１：カッティング装置
２：ベース（材料保持手段）
３：ヘッド
４：Ｘ、Ｙ方向移動手段（移動手段）
４ａ：Ｙ軸フレーム
４ｂ：Ｙ軸レール
４ｃ：Ｙ軸ナット
４ｄ：Ｙ軸移動ベース
５：Ｚ方向移動手段（昇降手段）
５ａ：Ｚ軸レール
５ｂ：Ｚ軸ナット
５ｃ：Ｚ軸移動ベース
５ｄ：Ｚ軸モータ
５ｅ：ボールねじ
６：θ方向移動手段（移動手段）
６ａ：ベアリング
６ｂ：θ回転軸
６ｃ：θ軸ベース
６ｄ：θ軸プーリ
６ｅ：θ軸モータ
７：α方向移動手段（移動手段）
７ａ：α回転軸
７ｂ：α軸プーリ
７ｃ：α軸モータ
７ｄ：スプラインケース
７ｅ：スプライン軸
７ｆ：ホルダー
８：振動手段
８ａ：クランク
８ｂ：偏心カム付きシャフト
８ｃ：振動付与用プーリ
８ｄ：振動付与用モータ
９：材料押圧手段
９ａ：押圧板
９ｂ：ガイド
９ｃ：弾性体
Ｌ：カットライン
Ｐ１：移動開始地点
Ｐ２：貫入開始地点（第一の点）
Ｐ３：貫入終了地点（第二の点）
Ｐ４：抜去終了地点
Ｓ：切断刃（切断手段）
Ｓ１：延在面
Ｓ２：刃先
Ｓ３：切先
Ｗ：材料

【要約】

【課題】材料を意図した通りの形状で安定して切断でき、高速で切断する際も切断精度を確保することができるカッティング装置を提案する。
【解決手段】本発明のカッティング装置１は材料Ｗに対して切断手段Ｓを相対的に昇降させる昇降手段５と、材料Ｗに対して切断手段Ｓを相対的に前進させる移動手段４と、これらを駆動させるための指令を出力する制御手段とを備え、材料Ｗを閉図形を表すカットラインＬに沿って切断する際に、制御手段は昇降手段５及び移動手段４に指令を出力し、切断手段を第一の深さ位置まで降下させつつカットラインＬに沿って第一の点Ｐ２から第二の点Ｐ３まで移動させ、第二の点Ｐ３において材料に対する切断手段の相対的な深さを維持した状態で切断手段の移動を継続して第一の点Ｐ２まで前進させる指令をｎ回（但し、ｎは２以上の整数）出すことで、材料をカットラインに沿って第ｎの深さ位置まで切断させる。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】