JP2004074286A - 支持用帯材上にパターンを付けるための回転プレス機 - Google Patents

支持用帯材上にパターンを付けるための回転プレス機 Download PDF

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Abstract

【課題】 支持用帯材の上に付けられる帯状材料の利用を最適化し、プレス機の作動パラメータの調節の精密性を保持する。
【解決手段】 回転プレス機は、材料のパターンのエンボス板16を装着した作動シリンダ2と、アンビル・シリンダ4と、作動シリンダを移動させるための手段2b、10a、LMと、作動シリンダを加熱しその温度を制御するための手段20と、作動シリンダとアンビル・シリンダとの間に所定の圧縮応力を与えるための手段2a、10と、軸受手段9と、作動シリンダとアンビル・シリンダとの間のスペース13を調節するための手段10、11、17、18とを有する。
【選択図】   図2

Description

 本発明は、帯状材料上へある材料のパターンを付けるための回転プレス機に関し、詳細には、前記付けられる材料上のパターンを搬送する作動シリンダ及びアンビル・シリンダ、回転している作動シリンダを移動させる手段、この作動シリンダを加熱しその温度を制御する手段、作動シリンダとアンビル・シリンダの間に所定の圧縮応力を伝える手段、及びアンビル・シリンダとそのピボット軸の間に配置された回転自在の軸受(ベアリング)手段を含む回転プレス機に関するものである。
 この種のプレス機を平型の刻印機と比較した場合、回転プレス機の方が平型の刻印機より明らかに常時高速で作業を行うことができるという利点がある。ポリエステル製の支持用帯材(サポート・ストリップ)と帯状材料の金属膜の間に配置されるワックスが気化して生じる気体は、より簡単に排出することができるし、付ける帯状材料の消費も顕著に少なくすることができる。この材料は、通常、ポリエステルの支持用帯材、ワックス層、金属フィルム、及び接着剤層の四層からなる多層合成物で構成されるが、高価である。
 付けられる帯状材料の消費を最適な方法で減少させるためには、回転プレス機を使用する必要があるばかりでなく、帯状材料が、従来の通路にしたがって回転プレス機を横切るのではなくほぼ直線の通路を通ることが必要不可欠である。実際、従来の通路では、付けられる帯状材料及びその上に該材料のパターンが付けられる支持用帯材が互いに接触したままでアンビル・シリンダに圧し付けられ、回転プレス機のシリンダを通過した後、このアンビル・シリンダのある所定角度で、アンビル・シリンダに押し付けられて接触時間を長くし、支持用帯材上に付けられたパターンの固定を容易にする。このような従来の通過工程では、支持用帯材と帯状材料が同時に移動しなければならないため、帯状材料の節減の可能性は、明らかに限定される。
 帯状材料の消費の最適な節減を可能にするためには、支持用帯材の上に二つのパターンを付ける間にある長さの帯状材料を停止させ、さらには引き戻せることが必要不可欠である。このことは、付けられる帯状材料と支持用帯材が、回転プレス機の二つのシリンダの間の各接触線に対応する線上でのみ、あるいは少なくとも帯状の支持材のきわめて短い距離でのみ互いに接触しており、それらが、プレス機のシリンダの間で挟まれないようになったらすぐ、言い換えれば、支持用帯材の上への二つの連続するパターンの転移の間に、互いに変位できる場合にのみ可能である。このことは、付けられる帯状材料がほぼ直線の通路を有する場合にのみ可能である。
 これらの制約、特に、付けられる帯状材料と支持用帯材の間の接触時間がきわめて短いことを考慮すれば、平型の刻印及び上に述べた従来の通路の回転プレス機の場合と比べて、回転プレス機の作動シリンダの平均温度はより高く、許容温度偏差はより小さくなければならない。
 このようなきわめて狭い許容範囲を満足させるためには、温度を精密に制御することが必要なばかりでなく、プレス機のシリンダの間に加えられる圧力、及び、支持用帯材、付けられるパターンを有する帯状材料、及び、エンボス板の同時通過を可能にする、これらのシリンダの間のスペースが、正確に調節され、これらの二つのパラメータの一方の調節が他方に影響しないようにすることが必要不可欠である。また、支持用帯材、帯状材料、及びエンボス板が通過するこれらのシリンダの間のスペースが、一定に保たれ、作動シリンダの温度が上昇しても変化しないことも重要である。
 本発明の目的は、少なくともある程度、支持用帯材の上に付けられる帯状材料の利用を最適化し、しかも、プレス機の作動パラメータの調節の精密性を保持するのに役立つ解決法を提供することである。
 本発明によれば、請求項1に定められた支持用帯材の上にある材料のパターンを付ける回転プレス機を提供することによって、この目的が達成される。すなわち、本発明は、支持用帯材の上に材料のパターンを付けるための回転プレス機であって、前記付けられる材料のパターンのエンボス板を装着した作動シリンダと、アンビル・シリンダと、回転している作動シリンダを移動させるための手段と、前記作動シリンダを加熱しその温度を制御するための手段と、前記作動シリンダと前記アンビル・シリンダとの間に所定の圧縮応力を与えるための手段と、前記アンビル・シリンダとそのピボット軸の間に配置された回転自在のボールベアリング手段とを含む回転プレス機において、該回転プレス機が、前記作動シリンダと前記アンビル・シリンダとの間に所定の圧縮応力を与えるための前記手段から独立して前記圧縮応力を与えるために、前記作動シリンダと前記アンビル・シリンダの間のスペースを調節するための手段を有することを特徴とする。
 この回転プレス機のために、帯状材料の上に保持された材料から支持用帯材上にパターンを付けるためのプレス機のシリンダの間に加えられる圧縮応力の調節は、シリンダの間のスペースの調節から完全に独立したものとなり、そのため、二つのパラメータを正確に調節することが可能となる。支持用帯材が、シリンダの間を通る直線の通路をほぼ辿り、パターンを付ける工程の間の二つの帯の間の接触時間を最小限度にすることは、さらに重要である。ところで、すでに説明したように、付けられる帯状材料が、プレス機のシリンダの間を直線的に通過する、あるいはほぼ直線的に通過することは、二つのパターンを連続して付ける間に支持用帯材の速度を変調でき、したがって、材料を最適に使用するために必要な条件である。
 本発明の他の特性及び効果は、添付の図面を参照して行う以下の説明から明らかとなろう。添付の図面は、本発明の回転プレス機の一実施形態の概略を示すものである。
 図1を参照すると、本発明にもとづく回転プレス機は、作動シリンダ2を装着したフレーム1を有する。作動シリンダ2の端部は、それぞれ、締付ねじ3aを備えた固定部材3によってフレーム1に固定されている。作動シリンダ2に平行に配設されたアンビル・シリンダ4は、フレーム1上のピボットに装着された揺動部材5の上で、シリンダ2及び4の軸に対して平行な軸6の周りで自由にピボット回転することができる。アンビル・シリンダ4を所定の圧縮応力で作動シリンダ2に押し付けるためには、揺動部材5に作用するレバー7aを介してウインチ7が用いられるが、レバー7aは、ウインチ7によって加えられた圧力を弱めることができる。
 図2を参照すると、図2は、ウインチ7の圧力が、如何にシリンダ2とアンビル・シリンダ4の間で伝導されるかを示している。この圧力は、二つの矢印F1及びF2で示されている。アンビル・シリンダ4は、ボールベアリング9を介して二本の同軸状のピボット軸(以後、半軸と記す)8の周りでピボット回転するように装着されている。ボールベアリング12を介して各半軸8の二つの偏心部11には、二つの円筒状リング10が装着されている。これらの円筒状リング10は、作動シリンダ2に取り付けられた二つの円筒状表面部2aと滑動自在に接触している。
 これらの円筒状リング10及び円筒状表面部2aは、作動シリンダ2とアンビル・シリンダ4の間の接触面を構成し、ウインチ7によって加えられる圧縮応力を伝導することができると同時に、作動シリンダ2とアンビル・シリンダ4の間に支持用帯材14及び該支持用帯材14の上に付けられるパターンを有する1つ、または、いくつかの帯状材料15が通過できるスペース13を形成する。このスペース13は、加えられる圧縮応力及び作動シリンダ2の温度によって、これらの二つのシリンダ2とシリンダ4との間のスペース13内をエンボス板16が通過している間に、帯状材料15のパターンが支持用帯材14に熱転移することが可能となるように規定される。
 円筒状リング10のうちの一方は、歯車10aに固定されており、歯車10aは、作動シリンダ2に固定された歯車2bと係合している。歯車10aは、伝動装置LMを介して駆動モータ(図示せず)に連結されている。
 各半軸8の外側端部は、ベベル・ピニオン19に固定されたウオーム18に連結された歯車17に固定され、スペース13の調節のためのハンドル(図示せず)に連結されている。シリンダ2の片側だけでスペース13を調節し、支持用帯材14の幅の間でスペース13が徐々に増大するようにすることも可能である。また、このシステムの代わりに、二つのモータを用い、それぞれのモータが一方のウオーム18に作用する構成とすることも可能である。半軸8が規定された角度だけ回転すると、偏心部11が、同軸状の半軸8の周りで回転し、それによって、接触する円筒状表面部2a及び10を介して、シリンダ2及び4に加えられる圧縮応力の値を変えることなく、作動シリンダ2とアンビル・シリンダ4の間のスペース13を変える。
 エンボス板16によって切断され加熱された帯状材料15のパターンを支持用帯材14上に転移・固定させるために、パターンが付けられる支持用帯材14に隣接する帯状材料15の外層は、熱硬化接着剤で形成されている。作動シリンダ2が加熱手段を必要とするのは、このためである。
 図3を参照すると、図3は、作動シリンダ2の内部を示す。作動シリンダ2は、それと熱接触する管状部品21でつくられた加熱用ハウジング20を有する。この加熱用ハウジング20の両端部は、フランジ22で塞がれており、フランジ22の中心は、作動シリンダ2の軸と同軸状のピボット・シリンダ23に固定されている。これらのピボット・シリンダ23の(図3の左側の)うちの一方は、加熱用ハウジング20を加熱用オイル回路(図示せず)に連結するための回動接続部25の管状壁25aによって、二つの同心状チャンネル24a、24bに分割された管24と交差している。加熱用ハウジング20の内側部分は、同心状の壁26によっていくつかの区画に分割されており、これら同心状の壁26には、加熱媒体を入口チャンネル24aと出口チャンネル24bの間で前後移動をさせるためのパーフォレーション26aが配設されている。
 機械的及び熱転移のために、加熱用ハウジング20の管状部分21及びハウジング端部の閉止用フランジ22は、さまざまな金属でつくられている。例えば、作動シリンダ2の外側円筒状部などの外側部分と、閉止用フランジ22はスチール製であり、加熱用ハウジング20はアルミニウム製である。図4を参照すると、これらの二つの構成要素21の接触面21aと、構成要素22の接触面22aとの間にスペースが生じてシリンダ2とシリンダ4との間のスペース13の調節が狂うのを避けるために、これらの表面21a、22aは、円錐状に作られ、直角三関係の斜辺に対応する接触部分の円錐状表面21a、22aの頂点の半角はαであり、該直角三角形の他の二辺は、それぞれ、上記加熱用ハウジング20の中位軸Mに対して上記接触面21a、22aのうちの一方の与えられた点でのある所定温度における縦方向の熱膨張及び同じ点での同じの温度における径方向の熱膨張に対応する。したがって、接触面21a、22aは、円筒状の加熱用ハウジング20内で、いかなる温度でも接合状態にとどまることになる。図4の線A−Cを作動シリンダ2の中心28を通るようにすることによって、各特定の事例ごとの角αが求められる。
 実際、図4を参照して、温度Tのときにフランジ22の円錐状表面22a上にある点と管状部品21の円錐状の表面21a上にある点という二つの隣接する点が図4の説明図の点Cで合わさる場合に、温度がΔTだけ上昇したら何が起こるかを調べると、温度T+ΔTのときには、フランジ22の円錐状表面22a上の点は、加熱用ハウジング20の中位軸Mに対するその点の径方向の膨張dr22及び縦方向の膨張dl(ディー・エル)22のためにBへ移動していることがわかる。
 実際、これらが合わさったものが直角三角形の斜辺であり、辺dr22及びdl(ディー・エル)22は、ある与えられた点のそれぞれ縦方向及び径方向の寸法によってきまる縦方向及び径方向の膨張に比例する。これら縦方向及び径方向の寸法は、材料の膨張率によって異なるが、それらの比すなわち斜辺の角は、一定である。したがって、温度Tにおいて、図4の同じ点Cに対する加熱用ハウジング20の管状部分21の円錐状表面21a上の隣接点が、温度T+ΔTで点Aに移動し、この点Aは、直角三角形の斜辺にあり、この直角三角形の他の二辺は、それぞれ点Cでの管状部分21の径方向の膨張dr21及び縦方向の膨張dl(ディー・エル)21に対応する。ところで、これらの辺dr21とdl(ディー・エル)21の比は、閉止用フランジ22の円錐状表面22aの膨張に対応する辺dr22とdl(ディー・エル)22の比と同様であり、したがって、斜辺の角αは、同じである。したがって、これらの接触面21a及び22aでは、二つの材料の膨張率が異なっていても温度の変化によってスペースが生じることはなく、また、これらの円錐状表面21aと、円錐状表面22aとの間にスペースが生じないために、作動シリンダ2の外表面がその回転軸に対して移動しなくとも、作動シリンダ2とアンビル・シリンダ4との間のスペース13は常に一定となる。このような条件のもとでは、プレス機が冷却したときにスペース13を調節して、その後に作動シリンダ2が暖められたとしても、該スペースは、同じ状態を保つ。
 図3および図4を参照すると、加熱用ハウジング20の管状部分21の円錐状隣接面21aと接触する閉止用フランジ22の円錐状接触面22aの二つの縁部の近くには、二つの密閉ガスケットのO−リング27を配置することが好ましい。
 一つの重要な側面は、シリンダ2のエンボス板16を介した熱(熱の力)の正しい転移がおこなわれることである。本発明の発明者らは、以下の事実が重要であると考える。ミリ秒の間にエンボス板を介したエネルギーの転移に影響をあたえる唯一の方法は、加熱手段によってもたらされる温度及び/又は流量を増大させることである。エンボス板のパターンによっては、温度差が望ましい場合があり得る。その場合には、220という代表的な温度によって有意な放射が誘起され、全体の熱の損失が生じ、周囲が加熱される。これは、望ましくない現象である。
 このような状況を改善するために、さまざまな手段を採用することが考えられる。図5を参照すると、シリンダ2のエンボス板によって覆われていない面29を断熱層で覆い、利用可能な熱がエンボス板16を通過するのを助けることもできる(図5、29b)。熱が各エンボス板16を選択的に通過するようにするためには、下記の手段のすべてまたはいくつかを用いる(図5参照)。一枚のエンボス板16を作動シリンダ2の上に滑り嵌めした支持用管の中に挿入して適当な手段30で固定する。部品31及び2もやはり同様である。エンボス板16にドリル33で大きさの異なる窪み孔32をばらばらに開け、それらを連結しまたは連結せずに、温度の変化が生じた場合に空気を容易に逃がせるようにする。これによってエアポケットが生じ、熱伝導の制限に効果的である。エンボス板をブロック34の上に配置し、アクセサリーでそれらの能動半径Raをわずかだけ調節できるようにする。これらのブロック34に、やはり大きさの異なる窪み孔をばらばらに開けることもできる。これらは、やはり窪み孔とすることができる。孔32,孔35の形状は、互いに同じとすることも異なるものとすることもできる。ブロック34は、やはり耐熱性の断熱材でつくることができる。(粉末を圧縮した)複合材料の利用も考えられる。要するに、一つ、または、いくつかのエンボス板を通るエネルギーの他への転移を制限することができる。
 エンボス板16は、真鍮製で、管31は、スチール製の場合が多いが、これによって問題が生じるおそれもある。固定は、膨張の差を保持できるように行わなければならない。
 図5を参照すると、図5は、この種の固定のための構成も示している。断熱材または非断熱材のブロック30によって、エンボス板16を左の当接部36に嵌め込み、後から手を加えた場合にも再び正しい位置決めができるようにしておく。部品30の弾性が制御されているため、部分31と部分16との間で熱膨張に差が生じても対応できる。
 図6を参照すると、図6は、他の固定方法を示している。ここでは、ブロック34の深さが変化しても、エンボス板16の角度の変化は生じない。これは、基準面37が適当に配向されているためである。この配向は、エンボス板の中心線38に平行であるが、例えば、ねじ39を用いた補助固定も可能である。
本発明の実施形態の立面図である。 図1の線A−Aに沿った断面図である。 図2に断面で示していない作動シリンダの拡大部分断面図である。 図3の「X」の部分の拡大部分断面図である。 作動シリンダの上にエンボス板を固定させる第一の例を示す図である。 作動シリンダの上にエンボス板を固定させる第二の例を示す図である。
符号の説明
   1:  フレーム
   2:  作動シリンダ
   2a: 円筒状表面部
   3:  固定部材
   3a: 締付ねじ
   4:  アンビル・シリンダ
   5:  揺動部材
   7:  ウインチ
   7a: レバー
   8:  半軸(ピボット軸)
   9:  ボールベアリング
  10:  円筒状リング
  10a: 歯車
  11:  偏心部
  12:  ボールベアリング
  13:  スペース
  14:  支持用帯材
  15:  帯状材料
  16:  エンボス板
  18:  ウオーム
  19:  ベベル・ピニオン
  20:  加熱用ハウジング
  21:  管状部品
  22:  フランジ
  21a、22a: 接触面
  23:  ピボット・シリンダ
  24a: 入口チャンネル
  24b: 出口チャンネル
  26:  管状壁
  26a: 連通孔
  29b: 断熱素子
  36:  保持用工具
  dl(ディー・エル)21: 熱膨張
  dr21: 径方向の膨張
  dl(ディー・エル)22: 熱膨張
  dr22: 径方向の膨張
   α:  頂点の半角

Claims (10)

  1.  支持用帯材(14)の上に材料のパターンを付けるための回転プレス機であって、前記付けられる材料のパターンのエンボス板(16)を装着した作動シリンダ(2)と、アンビル・シリンダ(4)と、回転している作動シリンダ(2)を移動させるための手段(2b、10a、LM)と、前記作動シリンダを加熱しその温度を制御するための手段(20)と、前記作動シリンダ(2)と前記アンビル・シリンダ(4)との間に所定の圧縮応力を与えるための手段(7、7a、2a、10)と、前記アンビル・シリンダ(4)とそのピボット軸(8)の間に配置された回転自在のボールベアリング手段(9)とを含む回転プレス機において、該回転プレス機が、前記作動シリンダ(2)と前記アンビル・シリンダ(4)との間に所定の圧縮応力を与えるための前記手段(7、7a、2a、10)から独立して前記圧縮応力を与えるために、前記作動シリンダ(2)と前記アンビル・シリンダ(4)の間のスペース(13)を調節するための手段(10、11、17、18、19)を有することを特徴とする回転プレス機。
  2.  前記作動シリンダ(2)と前記アンビル・シリンダ(4)のピボット軸が、それぞれ、フレーム(1)および遥動部材(5)に固定され、前記遥動部材(5)の前記フレーム(1)に対するピボット軸は、前記作動シリンダ(2)及びアンビル・シリンダ(4)に対して平行であり、前記遥動部材(5)に前記圧縮応力を与えるためにレバー(7a)に連接されたウインチ(7)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のプレス機。
  3.  作動シリンダ(2)とアンビル・シリンダ(4)の間の前記スペース(13)は、前記作動シリンダ(2)に固定され少なくとも一つの円筒状部(10)と接触している少なくとも一つの円筒状部(2a)によって規定され、前記少なくとも一つの円筒状部(10)は、前記アンビル・シリンダ(4)から独立したこのアンビル・シリンダ(4)のピボット軸(8)の一部(11)であって、前記アンビル・シリンダ(4)のピボット軸から偏心部(11)にピボット回転可能なように装着されており、ピボット軸(8)の前記偏心部(11)の角度位置を前記作動シリンダ(2)と前記アンビル・シリンダ(4)との間の望ましいスペース(13)に応じて調節するための手段(17、18)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のプレス機。
  4.  前記作動シリンダ(2)は、該作動シリンダ(2)の両側に配置されてそれぞれ前記二つの円筒状部(2a)を有し、該二つの円筒状部(2a)は、それぞれ、前記アンビル・シリンダ(4)から独立したこのアンビル・シリンダ(4)のピボット軸(8)の一部(11)であって、前記アンビル・シリンダ(4)のピボット軸から偏心してこのアンビル・シリンダ(4)の両側に配置されている部分(11)にピボット回転可能なように装着された二つの円筒状部(10)と接触しており、前記ピボット軸(8)から偏心した前記偏心部(11)は、各々が、前記角度位置を調節するために独立した手段(17、18)に連接されていることを特徴とする請求項3に記載のプレス機。
  5.  前記加熱手段は、円筒状の加熱用ハウジング(20)を有し、該加熱用ハウジング(20)は、前記作動シリンダ(2)の外側管状壁と熱接触しており、さらに、連通孔(26a)を備えた同心状の複数の管状壁(26)を有し、この複数の管状壁(26)は、前記加熱用ハウジング(20)を中央室と、中央と同心の環状室に分割するために設けられており、また、前記環状室のそれぞれの端部を閉止するための二つのフランジ(22)と、前記ハウジング(20)を加熱媒体源に連結するための供給パイプ(24a)と、それぞれ軸線方向の排気パイプ(24b)と、前記ぞれぞれのフランジ(22)と前記加熱用ハウジング(20)の円筒状壁(21)との間の円錐状接触面(21a、22a)とを有し、これらの円錐状接触面(21a、22a)の頂点の半角(α)は、直角三角形の斜辺の角に対応し、その他の二辺は、それぞれ、所定温度での前記加熱用シェル(20)の中位軸(M)に対して前記接触面(21a、22a)の一方の与えられた点の縦方向の熱膨張(dl(ディー・エル)21、dl(ディー・エル)22)及び同じ温度での同様な点の径方向の膨張(dr21、dr22)に対応し、したがって、前記接触面(21a,22a)は、前記加熱用ハウジング(20)の温度にかかわらず接合状態を保つことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のプレス機。
  6.  前記加熱用ハウジング(20)の壁及び前記フランジ(22)は、それぞれ膨張率の異なる材料で作られることを特徴とする請求項5に記載のプレス機。
  7.  エンボス板(16)の間に配置された不要の領域では断熱素子(29b)によって、エネルギーの転移が遅くなるようにされることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のプレス機。
  8.  エンボス板の間の熱転移が、該エンボス板内部の適当な構造及び製造の孔、または、断熱性か否かを問わず、また、窪み孔か貫通孔かを備えているか否かを問わず、エンボス板の下に配置されたブロックによって遅くなるようにされ、前記ブロックは、同じくサンドイッチ式の複合材料によって作られていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のプレス機。
  9.  該ブロックは、箔押し工具の同心性の起こりえる誤差を保障するためのスプリングとして作用をすることを特徴とする請求項8に記載のプレス機。
  10.  該エンボス板は、工具の母線に沿ってプロファイルされたブロックによって固定され、これらのプロファイルは、エンボス板の正確な位置決めを行い、また、保持用工具(36)の一つの基準面に対して径方向ばかりでなく、角度においても復元可能とするための少なくとも一つの傾斜面を有し、これらのプロファイル部は、断熱性を有するか否かを問わず、弾性材料で作られており、工具の母線の全長、または、工具の母線の一部の長さを有することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のプレス機。
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