特許 7249632 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(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-23

(45)【発行日】2023-03-31

(54)【発明の名称】カッティング装置

(51)【国際特許分類】

   B26D 5/00 20060101AFI20230324BHJP

   B26D 7/08 20060101ALI20230324BHJP

   G05B 19/4103 20060101ALI20230324BHJP

【ＦＩ】

B26D5/00 F

B26D7/08 A

G05B19/4103 D

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019107670

(22)【出願日】2019-06-10

(65)【公開番号】P2020199579

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2022-05-24

(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】石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１５９４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８０８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０４７５２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２６Ｄ ５／００

Ｂ２６Ｄ ７／０８

Ｇ０５Ｂ １９／４１０３

(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、
移動方向に刃を有し、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前記切断手段を移動させながら、前記材料を切断するカッティング装置であって、
前記深さ方向に垂直な平面上において所定形状を呈するカットラインに沿って前記材料を切断する際に、前記制御手段は前記昇降手段及び前記移動手段を共に駆動して、前記切断手段を所定の深さ位置まで降下させつつ前記所定のカットラインに沿って第一の点から第二の点まで一方向に移動させ、前記第二の点において前記昇降手段の駆動を停止して前記材料に対する前記切断手段の相対的な深さを維持した状態で前記第二の点から前記第一の点まで前記切断手段を逆方向に移動させる指令を出すカッティング装置。

【請求項2】

前記第一の点と前記第二の点とは前記深さ方向に垂直な平面上の同一の点である請求項１に記載のカッティング装置。

【請求項3】

前記第一の点と前記第二の点は前記深さ方向に垂直な平面上の異なる点である請求項１に記載のカッティング装置。

【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】

【文献】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】

更に従来の装置では切断刃をカットラインに沿って一方向に移動させていた。一方、切断刃としては移動方向の両側に刃を備える両刃が用いられることが多かった。そのため、従来の装置では両刃を使用した場合も、材料の切断には片側の刃しか使用されず、両刃の機能を発揮できているとはいえなかった。

【0006】

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、両刃の機能を十分に発揮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】

【0007】

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、移動方向に刃を有し、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前記切断手段を移動させながら、前記材料を切断するカッティング装置であって、前記深さ方向に垂直な平面上において所定形状を呈するカットラインに沿って前記材料を切断する際に、前記制御手段は前記昇降手段及び前記移動手段を共に駆動して、前記切断手段を所定の深さ位置まで降下させつつ前記所定のカットラインに沿って第一の点から第二の点まで一方向に移動させ、前記第二の点において前記昇降手段の駆動を停止して前記材料に対する前記切断手段の相対的な深さを維持した状態で前記第二の点から前記第一の点まで前記切断手段を逆方向に移動させる指令を出すカッティング装置である。

【0008】

ここで、前記第一の点と前記第二の点とは前記深さ方向に垂直な平面上の同一の点であってもよい。

【0009】

また、前記第一の点と前記第二の点は前記深さ方向に垂直な平面上の異なる点であってもよい。

【発明の効果】

【0010】

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、切断手段を所定の深さ位置まで降下させつつ前記所定のカットラインに沿って第一の点から第二の点まで一方向に移動させる。そのため、材料に切断手段が貫入して所定の深さに達しても（例えば切断手段が材料の裏面に達しても）、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。

【0011】

切断手段が第二の点に達すると、制御手段の指令によって、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状態で第二の点から第一の点まで切断手段を逆方向に移動させる。ここで、第一の点から第二の点まで切断手段が一方向に移動する間は材料が徐々に深く切り出されている。そのため、このように第二の点から第一の点まで逆方向に移動させることで、切断手段によって切り出される地点における材料が切り出される厚みに対して、第一の点におけるカットラインの内側部分と、その外側部分とがつながっている部分を厚く確保することができる。そのため、切断手段を逆方向に移動させている間も、材料の切り出される部分を動きにくく維持しつつ、材料を精度よく、安定的に、且つ速く切断することができる。また、切断手段として両刃を用いることで、両側の刃を用いて材料を切断することができ、両刃の機能を十分に発揮させることができる。

【0012】

これらのことから、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ができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【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る。

【図6】（ａ）は切断刃によって材料を角丸形状に切断する状況について説明する図であり、（ｂ）は材料を一部が開いた角丸形状に切断する状況について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

［第１の実施形態］
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とを備えている。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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

切断刃Ｓは、図２～図４に示すように移動方向前後に刃を備える両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の両側縁部には、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など、種々の切断刃Ｓを取り付けることができる。

【0025】

またカッティング装置１は、ヘッド３を移動又は昇降するためのＸ、Ｙ方向移動手段４及びＺ方向移動手段５と、ヘッド３に設けられ、切断刃Ｓを回転等させるためのθ方向移動手段６、α方向移動手段７、及び振動手段８と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。

【0026】

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。

【0027】

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。第１の実施形態では、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の閉曲線形状に切断する場合について説明する。図５（ｂ）は、材料Ｗ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る。なお、カットラインＬは、切断刃Ｓにより材料Ｗを切断する際に切断刃Ｓの切先Ｓ３が描く軌跡をＸＹ平面上に投影した図形をいうものとし、カットラインＬの始点は、材料Ｗの切断に際して切断刃Ｓの切先Ｓ３が材料Ｗに最初に当接する地点をいい、カットラインＬの終点は材料Ｗの切断が終了した際に切断刃Ｓの切先Ｓ３が位置する地点をいう。本実施形態では、当該カットラインＬは閉曲線で表されており、円形を呈する。また、本発明にいう第一の点及び第二の点は、本実施形態ではそれぞれ始点（貫入開始地点Ｐ２）及び終点（貫入終了地点Ｐ３）に相当し、本実施形態では始点及び終点は上記カットラインＬ上の同一の点とする。

【0028】

本実施形態では、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。この移動開始地点Ｐ１は、ＸＹ平面に投影したとき、上記カットラインＬ上の一点となる。

【0029】

切断刃Ｓの移動を開始するにあたり、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。

【0030】

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、カットラインＬの始点である貫入開始地点Ｐ２に向けて前進させる。
ここで、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に向かう方向を一方向とし、切断刃Ｓが当該一方向に移動することを前進するというものとする。また、移動開始地点Ｐ１から貫入開始地点Ｐ２までの区間をここでは降下ラインと称するものとする。

【0031】

そして、貫入開始地点Ｐ２に切先Ｓ３が達すると、コントロール基板は引き続き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がカットラインＬと材料Ｗの裏面との交点である貫入終了地点Ｐ３に達するまで、カットラインＬに沿って切断刃Ｓを降下させながら前進させる。すなわち、切断刃Ｓの切先Ｓ３が移動開始地点Ｐ１から貫入終了地点Ｐ３に達するまでの間、切断刃Ｓを螺旋状に移動させる。

【0032】

このようにカットラインＬの始点である貫入開始地点Ｐ２から、切断刃Ｓが所定の深さに達する貫入終了地点Ｐ３まで切断刃ＳをカットラインＬに沿って螺旋状に移動させることによって、切断刃Ｓが貫入終了地点Ｐ３に達するまでの間、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ておくことができる。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。また材料Ｗは、カットラインＬに沿って螺旋状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。

【0033】

本実施形態では、コントロール基板は、切断刃Ｓを降下ラインに沿って移動させる区間内で切断刃Ｓの移動速度が所定の速度に達するまで加速し、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する。そして、切断刃Ｓが貫入開始地点Ｐ２から最初に貫入終了地点Ｐ３に達するまでの間、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、本実施形態では切断刃Ｓを加速移動させるのは降下ラインの区間のみとしている。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。また、切断が始まる貫入開始地点Ｐ２以降では切断刃Ｓを等速移動させているため、切断刃Ｓを速い速度で動かしても、材料Ｗを高い精度で切断することができる。

【0034】

次に、切先Ｓ３が貫入終了地点Ｐ３に達した後は、コントロール基板は切断刃Ｓの高さを維持したままで、カットラインＬに沿って、逆方向（他方向）に円を１周描くように切断刃Ｓを移動させる。このとき、コントロール基板は、切断刃ＳがＸＹ平面上で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。

【0035】

ここで、貫入開始地点Ｐ２（始点）から貫入終了地点Ｐ３まで切断刃Ｓが一方向に移動する間は材料Ｗが徐々に深く切り出されている。そのため、上記のように貫入終了地点Ｐ３において、切断刃Ｓをそれまでとは逆方向に移動させることで、切断刃Ｓによって切り出される地点における材料Ｗが切り出される厚みに対して、カットラインＬの終点におけるカットラインＬの内側部分と、その外側部分とがつながっている部分を厚く確保することができる。そのため、切断刃Ｓを逆方向に移動させている間も、材料Ｗの切り出される部分を動きにくく維持しつつ、材料Ｗを精度よく、安定的に、且つ速く切断することができる。また、その間も切断刃Ｓを等速移動させるため、材料Ｗに損傷を与えることなく、材料Ｗを切断することができる。一方、切断刃Ｓが貫入終了地点Ｐ３に最初に達した後も継続して同じ方向に切断刃Ｓを移動させた場合、切断刃Ｓにより切り出される地点における材料Ｗが切り出される厚みに対して、カットラインＬの終点における切断刃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ている部分が薄くなるため、切断している間、材料Ｗの切り出される部分を動きにくく維持することが困難な場合がある。

【0036】

そして、切断刃ＳをカットラインＬの終点（貫入終了地点Ｐ３）に達した後は、カットラインＬに沿って平面視で円を描くように、抜去終了地点Ｐ４に向けて切断刃Ｓを上昇させつつ螺旋を描くように前進させる。なお、この切断刃Ｓを抜去するために切断刃Ｓを移動させる軌跡を以下抜去ラインと称する。

【0037】

このように、材料Ｗを切り出した後、切断刃ＳをカットラインＬに沿った形状となる抜去ラインに沿って徐々に上昇させることで、切断刃Ｓを抜去している途中で切り出した部分が不用意に動くことがない。また、このように切断刃Ｓを移動させることによって、抜去の途中での切断刃Ｓと材料Ｗとの接触を避けることができるため、材料Ｗの損傷及び切断刃Ｓの劣化も抑制することができる。

【0038】

そして、切先Ｓ３が抜去終了地点Ｐ４を通過した後も切断刃Ｓを抜去ラインに沿って螺旋状の軌道で移動させつつ、これを減速させる。これにより切断刃Ｓは、切先Ｓ３が移動停止地点Ｐ５に達した至るところで停止する。なお、切断刃Ｓの減速は、切先Ｓ３が材料Ｗから抜去されてから開始されるため、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。

【0039】

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、ＸＹ平面視において上記と同様の形状を有する抜去ラインに沿って切断刃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に沿って螺旋状の軌道で移動させてもよい。

【0040】

［第２の実施形態］
次に第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、上記カッティング装置１を用いて、材料ＷをＸＹ平面視において正方形の角を丸めたいわゆる角丸形状に切り出す場合の動作について述べる。なお、第１の実施形態と同じ符号を付した構成要素は第１の実施形態で説明したものと同様の構成及び機能を有するものとし、ここでは説明を省略する。

【0041】

第２の実施形態は、図６（ａ）に示すカットラインＬ２に沿って材料Ｗの表面から裏面まで切断する。本発明にいう第一の点及び第二の点は、本実施形態ではそれぞれ始点（貫入開始地点Ｐ２）及び終点（貫入終了地点Ｐ３）に相当し、本実施形態では始点及び終点は上記カットラインＬ２上の同一の点とする。第２の実施形態は、このカットラインＬ２の形状が第１の実施形態のカットラインＬの形状と異なる点を除いては第１の実施形態と同様である。以下で説明のない事項については第１の実施形態と同様にすることができる。

【0042】

まず、コントロール基板からの指令を受けてＸ、Ｙ方向移動手段４とＺ方向移動手段５とが駆動し、切断刃Ｓの切先Ｓ３を材料Ｗの上方における移動開始地点Ｐ１に位置させる。次いで、コントロール基板からの指令を受けてＸ、Ｙ方向移動手段４とＺ方向移動手段５とが駆動し、それに伴い移動開始地点Ｐ１から貫入開始地点Ｐ２に向けて降下ラインに沿って切断刃Ｓを材料Ｗに対して相対的に降下させつつ前進させる。そして貫入開始地点Ｐ２に切先Ｓ３が達すると、引き続き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がカットラインＬと材料Ｗの裏面との交点である貫入終了地点Ｐ３に達するまで、所定のカットラインＬ２に沿って切断刃ＳをＸ，Ｙ方向については上記角丸形状を描くように前進させながら、Ｚ方向については切断刃Ｓを材料Ｗに対して相対的に降下させる。

【0043】

このように貫入開始地点Ｐ２から貫入終了地点Ｐ３までの間は、切断刃Ｓを深さ方向に移動させつつ、平面視においてＸＹ平面上で移動させることによって、その間に切り出されるカットラインＬ２の内側部分と外側部分とをつなげておくことができる。そのため、内側部分の動きを抑制し、精度よく切断することができる。また材料Ｗは、深さ方向に徐々に切断されていくため、材料Ｗが切断時に切断刃Ｓから受ける損傷を小さくすることができ、この点でも内側部分の動きを抑えられ、精度よく切断することができる。

【0044】

そして、切断刃Ｓの切先Ｓ３が貫入終了地点Ｐ３に達した後は、切断刃Ｓの高さを維持した状態で、カットラインＬ２に沿って、逆方向（他方向）に角丸形状を１周描くように切断刃Ｓを移動させる。このように切断刃Ｓを移動させることにより、第１の実施形態と同様に、切断刃Ｓによって切り出される地点における材料Ｗが切り出される厚みに対して、カットラインＬの終点における切断刃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ている部分を厚く確保することができる。そのため、切断している間、材料Ｗの切り出される部分を動きにくく維持しつつ、材料Ｗを精度よく、安定的に、且つ速く切断することができる。

【0045】

本実施形態においても、コントロール基板は、切断刃Ｓを降下ラインに沿って移動させる区間内で切断刃Ｓの移動速度が所定の速度に達するまで加速し、切断刃Ｓが貫入開始地点Ｐ２に達するまでに、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する。そして、切断刃Ｓが貫入開始地点Ｐ２から最初に貫入終了地点Ｐ３に達するまでの間、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が材料Ｗの切断を開始した以降は切断刃ＳがカットラインＬ２の終点に達するまで切断刃Ｓを等速移動させることにより、切断時に、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。その他の事項についても第１の実施形態と同様である。なお、図６（ａ）に示す例では、カットラインＬ２をＸＹ平面視したときの形状である角丸形状の直線上の一点を貫入開始地点Ｐ２としたが、貫入開始地点Ｐ２は図６（ａ）に示す例に限定されるものではなく、角丸部分上の一点であってもよい。

【0046】

［第３の実施形態］
次に第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、上記カッティング装置１を用いて、第２の実施形態で示したカットラインＬ２の一部が切り欠かれたような形状を呈するカットラインＬ３（図６（ｂ）参照）に沿って材料Ｗを切断する場合の動作について述べる。上記第１の実施形態及び第２の実施形態では、貫入開始地点Ｐ２が本発明にいう第一の点であり、貫入終了地点Ｐ３が本発明にいう第二の点であり、貫入開始地点Ｐ２と貫入終了地点Ｐ３とがそれぞれカットラインＬ、カットラインＬ２上の同一の点であった。これに対して、第３の実施形態では貫入開始地点Ｐ２が本発明にいう第一の点であり、貫入終了地点Ｐ３が本発明いう第二の点である点においては同じであるが、貫入開始地点Ｐ２と貫入終了地点Ｐ３とはカットラインＬ３上の異なる点である。また、本発明にいう第一の点がカットラインＬ３の始点及び終点に相当する。このように本発明にいう第一の点及び第二の点がカットラインＬ３上の異なる点であっても、第１の実施形態及び第２の実施形態と略同様の動作により材料Ｗを切断することができる。

【0047】

まず、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に、切断刃Ｓの切先Ｓ３を材料Ｗの上方における移動開始地点Ｐ１に位置させる。次いで、移動開始地点Ｐ１から貫入開始地点Ｐ２に向けて降下ラインに沿って切断刃Ｓを材料Ｗに対して相対的に降下させつつ前進させる。そして貫入開始地点Ｐ２に切先Ｓ３が達すると、貫入終了地点Ｐ３に達するまで、所定のカットラインＬ３に沿って切断刃ＳをＸ，Ｙ方向について前進させながら、Ｚ方向については切断刃Ｓを材料Ｗに対して相対的に降下させる。

【0048】

そして、切断刃Ｓの切先Ｓ３が貫入終了地点Ｐ３に達した後は、切断刃Ｓの高さを維持した状態で、カットラインＬ３に沿って、逆方向（他方向）にカットラインＬ３に沿って切断刃ＳをカットラインＬ３の終点（Ｐ４）まで移動させる。このように、カットラインＬ３の形状が閉曲線形状ではない場合であっても第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の動作により材料Ｗを所定の形状で切り出すことができる。なお、切断終了後は、切先Ｓ３が材料Ｗから脱するまで切断刃ＳをカットラインＬ３の終点（Ｐ４）においてＺ方向に対して直線的に上昇させた後、切断刃ＳをカットラインＬ３に沿って移動させ切先Ｓ３が移動停止地点Ｐ５に達した至るところで停止する。

【0049】

以上、本発明のカッティング装置について具体的な実施形態を示して説明したが、本発明はこれまでに述べた実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に従う範疇で種々の変更を加えたものも含まれる。例えば上記実施形態では、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。また、本発明のカッティング装置を使用して材料Ｗを切断する場合、材料Ｗを切り出すためのカットラインの形状は任意に選択可能である。例えば、カットラインが直線であってもよいし、曲線であってもよく、上記のように本発明にいう第一の点と第二の点とがカットライン上の同じ点であってもよいし、異なる点であってもよい。

【0050】

また、切断刃Ｓを材料Ｗに貫入させる深さも、切先Ｓ３が材料Ｗの裏面に達する場合に限られるものではない。例えば、上述した第１の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】

【0051】

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
Ｐ５：移動停止地点
Ｓ：切断刃（切断手段）
Ｓ１：延在面
Ｓ２：刃先
Ｓ３：切先
Ｗ：材料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】