JP2004148382A - 打抜き用面板の加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】面板材料として繊維質材料を用いた場合でも、一定性能および一定品質の面板を得ることが容易な打抜き用面板の加工装置を提供する。
【解決手段】面板材料1を加工するためのレーザ光を発振するレーザ発振器10と、面板材料上でのレーザ光の照射位置を制御することができる照射位置制御機構40とを有する打抜き用面板の加工装置50によって、面板を作製する。
【選択図】 図1
【解決手段】面板材料1を加工するためのレーザ光を発振するレーザ発振器10と、面板材料上でのレーザ光の照射位置を制御することができる照射位置制御機構40とを有する打抜き用面板の加工装置50によって、面板を作製する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙器用原紙を打ち抜いて刷本(いわゆるカートン)を得る際に使用される打抜き用面板(以下、単に「面板」という。)の加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
紙器は、例えば、当該紙器に付ける図柄を原紙に印刷し、この原紙から刷本を打ち抜いた後に当該刷本を所定形状に折りたたみ、所定箇所を糊付けすることによって製造される。
【0003】
図5に示すように、紙器用原紙から刷本100を打ち抜く際には、通常、雄型に相当する抜き型60と、雌型に相当する面板70とを備えた打抜き装置が用いられる。
【0004】
抜き型60は、打ち抜こうとする刷本100の平面形状および大きさに対応して配置された複数の抜き刃(切断刃)62と、刷本100中の折りたたみ箇所に罫線(押し罫)90を形成するために当該箇所に対応して配置された複数の罫線刃64とを備えている。
【0005】
一方、面板70は、板紙等の繊維質材料や、フェノール樹脂等の合成樹脂、あるいは金属によって形成され、その材質に応じて形状が異なる。図示の面板70は繊維質材料または合成樹脂によって形成されたものであり、当該面板70は、上面の法線方向が抜き刃62の高さ方向と略一致するようにして、平坦な上面を有する金属板からなる基材80上に固着されている。
【0006】
面板70は、抜き型60に配置されている罫線刃64に対応して形成された罫線溝72を有しており、当該面板70の平面形状は、打ち抜こうとする刷本100の平面形状に対応している。また、面板70の平面視上の大きさは、抜き刃62と当該面板70との間に紙器用原紙が噛み込まれて刷本100に面板70の痕が付いたり皺が生じたりするのを防止するために、刷本100の平面視上の大きさよりも若干小さい。面板70のうちで抜き型60による抜き刃接触線よりも平面視上内側に位置する領域の縁部には、上り勾配の傾斜領域74が形成されている。
【0007】
ここで、本明細書でいう「抜き型による抜き刃接触線」とは、面板が固着されている基材の上面における法線であって、抜き型に配置されている抜き刃の外側面(刷本からみたときの外側面)を通る法線を意味する。
【0008】
金属によって形成された面板も、上記の面板70と同様に所定箇所に罫線溝を有しているが、一般に傾斜領域74は有していない。
【0009】
金属製の面板は非常に高価であるため、多くの場合、面板としては、繊維質材料からなるもの、または合成樹脂からなるものが使用され、特に、繊維質材料からなるものが多用されている。
【0010】
繊維質材料からなる面板材料を用いて面板を作製するにあたっては、まず、水溶性の接着剤を用いて繊維質材料を基材上に貼り付ける。次に、カーボン紙等を用いて、抜き型における抜き刃および罫線刃それぞれの配置を面板材料にプレス転写する。転写された罫線刃の配設位置が、罫線溝を形成すべき位置であり、抜き刃の配設位置が、抜刃接触線に対応する部位であるので、これらの配設位置に従って罫線溝の形成および上述の傾斜領域の形成を行う。
【0011】
罫線溝の形成は、例えば特許文献1や特許文献2に記載されているように回転式ノコ刃によって行われ、傾斜領域の形成は、罫線溝を形成した後にカッターナイフを用いて手作業により行われる。最後に、面板材料を湿らせて接着剤の粘着力を弱め、不要部分をへら等で除去して、面板を得る。
【0012】
【特許文献1】
特開平8−126992号公報
【特許文献2】
特開平9−150312号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
繊維質材料からなる面板材料は安価であるという利点を有しているが、当該繊維質材料を用いた面板では、罫線溝や傾斜領域の加工精度を高め難く、打抜き装置に実装した後に微調整のための作業や修正作業等が必要となることが多い。すなわち、面板としての性能や品質を安定させづらい。
【0014】
そこで、本発明は、面板材料として繊維質材料を用いた場合でも、一定性能および一定品質の面板を得ることが容易な打抜き用面板の加工装置を提供することを課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本件発明者等は、レーザ発振器を利用することによって、上記の課題を解決した。
【0016】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書にて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0017】
本発明の一態様では、紙器用原紙から打ち抜くべき刷本(100)の平面形状に対応した平面形状を有する共に、前記刷本に罫線(90)を形成するための罫線溝(72)を有し、前記紙器用原紙から前記刷本を打ち抜く際に抜き型(60)と共に一対の成形型を構成する打抜き用面板(70)の加工装置であって、前記打抜き用面板の基となる面板材料(1、1A)が一表面に固着された基材(5)を固定することができる定盤(7)と、前記面板材料を加工するためのレーザ光を発振するレーザ発振器と、前記面板材料上での前記レーザ光の照射位置を制御することができる照射位置制御機構と、を有することを特徴とする打抜き用面板の加工装置を提供して、上記の課題を解決する。
【0018】
レーザ光によって面板材料を加工することにより、たとえ面板材料が繊維質材料からなる場合であっても、高い加工精度の下に再現性よく罫線溝を形成することが容易になる。傾斜領域を有する面板を得る場合でも、高い加工精度の下に再現性よく傾斜領域を形成することが可能である。
【0019】
したがって、上記の加工装置を用いれば、一定性能および一定品質の面板を得ることが容易になる。
【0020】
1つの刷本には複数の罫線が形成され、1枚の紙器用原紙からは、通常、複数の刷本が打ち抜かれるので、上記の照射位置制御機構は、面板材料に対するレーザ発振器の相対的な位置を移動させることができるように構成することが好ましい。
【0021】
面板材料上でのレーザ光の照射位置は、面板材料またはレーザ発振器の位置を変更することによって制御することができる他、レーザ光を所定の光学系によってガイドすることによっても制御することができ、光学系を用いた方が作業時間を短縮し易い。
【0022】
したがって、上記の照射位置制御機構は、レーザ光を少なくとも1つの光学素子によって面板材料上に導く光学系を含み、当該光学系によってレーザ光の照射位置を制御することができるように構成することが好ましい。
【0023】
上記の光学系は、例えば、レーザ発振器で発振されたレーザ光が入射する反射鏡を有する。
【0024】
また、1枚の紙器用原紙からは、その利用効率を高めるために、通常、大きさが異なる複数種の刷本が打ち抜かれるので、面板には幅が異なる複数種の罫線溝が形成されることが多い。したがって、面板材料に照射するレーザ光のビーム径は可変であることが好ましい。レーザ光のビーム径を可変にするうえから、上記の光学系は、ビームエキスパンダによってレーザ光のビーム径を変化させることができるものであることが好ましい。
【0025】
所望の面板の作製に要する作業時間を短縮するうえからは、面板材料に対するレーザ発振器の相対的な位置の移動量をできるだけ少なくすることが好ましいので、面板材料に対するレーザ発振器の相対的な位置を固定したままでレーザ光を走査させることができるように、上記の照射位置制御機構は、面板材料へのレーザ光の入射角を変化させることができるように構成することが好ましい。
【0026】
面板材料へのレーザ光の入射角を変化させることができように照射位置制御機構を構成することにより、傾斜領域を有する面板を得る際に、傾斜領域の表面を斜面に成形することが容易になる。
【0027】
上述した本発明の作用及び利得は、次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の打抜き用面板の加工装置に係る実施形態を挙げて、その構成と、当該加工装置を用いた打抜き用面板の加工方法を詳述する。
【0029】
<第1実施形態>
図1は、本実施形態による打抜き用面板の加工装置(以下、単に「加工装置」)という。)を概略的に示す。
【0030】
図示の加工装置50は、面板材料1が一表面に固着された基材5を固定することができる定盤7、面板材料1よりも上方に配置されてレーザ光を発振するレーザ発振器10、および、前記レーザ光の面板材料1上での照射位置を制御することができる照射位置制御機構40を備えている。
【0031】
照射位置制御機構40は、定盤7を挟持するフレーム30と、当該フレーム30上に配置されて第1の方向D1に延在するガイドレール31と、1本のガイドレール31に1つずつ配置されて当該ガイドレール31に沿って第1の方向D1に往復運動可能な第1移動子32と、各第1移動子32上に配置された支持部材33と、支持部材33同士の間に渡されて当該支持部材によって支持されたアーム34と、アーム34の下面に配置されて、第1の方向D1と平面視上直交する第2の方向D2に往復運動可能な第2移動子35とを有している。
【0032】
第1移動子32および第2移動子35は、例えばモータを内蔵した自走式の移動子であり、図示を省略したコントローラから有線または無線で送られてくる制御信号に従って、所定方向に所定距離だけ移動することができる。前述したレーザ発振器10は、面板材料1の表面に略垂直にレーザ光を照射することができるようにして、第2移動子35の下面に取り付けられている。
【0033】
したがって、第1移動子32および第2移動子35の位置を、例えば、作製しようとする面板のCAD(computer−aided design)データからの数値制御によって前記コントローラにより自動的に制御することにより、または、前記コントローラに所定のデータを手動で入力して制御することにより、レーザ発振器10から出射したレーザ光の面板材料1上での照射位置を制御することができる。
【0034】
必要に応じて、支持部材33の各々を、面板材料1の表面の法線方向D3へ往復運動自在に構成することができる。
【0035】
上述の構成を有する加工装置50は、繊維質材料からなる面板材料を用いて面板を作製するための装置として特に好適であるので、以下、繊維質材料からなる面板材料を加工装置50によって面板に加工する方法について説明する。
【0036】
まず、図2(A)に示すように、繊維質材料からなる面板材料1Aを金属製の基材5上に固着させる第1工程を行う。基材5上への面板材料1Aの固着は、従来と同様に、水溶性の接着剤を用いて行うことができる。
【0037】
次に、カーボン紙等を用いて、抜き型における抜き刃および罫線刃それぞれの配置を面板材料1Aにプレス転写する。
【0038】
次いで、面板材料1Aおよび基材5を定盤7上に固定し、照射位置制御機構40によってレーザ発振器10の位置を制御しながら、図2(B)に示すように、面板材料1Aにおいて罫線溝を形成しようとする領域2A、すなわち、面板材料1Aに転写された罫線刃の配設位置2Aにレーザ光12を走査させ、当該領域2A内の面板材料1Aを除去する。なお、図2(B)においては、面板材料1Aに転写された罫線刃の配設位置2Aを判り易くするために、当該位置にスマッジングを付してある。
【0039】
レーザ光12を1回走査しただけでは所望の罫線溝2を形成することができないときには、図2(C)に示すように、レーザ光12を複数回走査して、罫線溝2を形成する。
【0040】
次に、面板材料1Aのうちで抜き刃接触線よりも平面視上内側に位置する領域の縁部に上り勾配の傾斜領域を形成する第4工程を行う。この第4工程では、図3(A)〜図3(C)に示すように、レーザ光12による加工深さを変えて、階段状の傾斜領域3を形成する。
【0041】
レーザ光12による加工深さの制御は、例えば、照射するレーザ光12のエネルギーを変えることによって、あるいは、レーザ光12の走査速度または走査回数を制御することによって行うことができる。
【0042】
この後、第4工程で形成した傾斜領域3の外側に不要な面板材料1Aが残存している場合には、当該不要な面板材料1Aをレーザ光によって除去する第5工程を行う。
【0043】
このようにして加工装置50により第1工程から第4工程まで、または第1工程から第5工程まで行うことにより、面板を得ることができる。罫線溝および傾斜領域をレーザ光を用いて形成するので、繊維質材料からなる面板材料1Aを用いた場合でも、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。
【0044】
なお、上述した第2工程、第3工程、第4工程、および第5工程の順番は、この順番に限定されるものではなく、順位不動で適宜変更可能である。
【0045】
<第2実施形態>
図4(A)〜図4(C)は、第2実施形態の加工装置におけるレーザ発振器10と、面板材料1との位置関係を概略的に示す側面図である。
【0046】
これらの図に示すように、本実施形態の加工装置では、面板材料1の表面と略平行にレーザ光12が出射するようにレーザ発振器10が配置され、当該レーザ発振器10から出射したレーザ光12を1枚の反射鏡22で構成された光学系20Aによって面板材料1の表面へ導いている。
【0047】
これらのレーザ発振器10および反射鏡22は互いに一体化して移動することができるように、第2移動子35(図1参照)の下面に取り付けられており、反射鏡22は、レーザ光12の入射角を変化させることができるように回動可能である。
【0048】
他の構成は図1に示した加工装置50と同様であるので、ここではレーザ発振器10と反射鏡22と面板材料1との位置関係のみを示し、他の構成部材の説明を省略する。
【0049】
反射鏡22へのレーザ光12の入射角を制御することができるので、図4(A)〜図4(C)に示すように、レーザ発振器10の位置を固定したままでも、所定の範囲内でレーザ光12を走査することができる。
【0050】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。また、第1実施形態による加工装置50を用いた場合に比べて、1つの面板を得るうえで必要となるレーザ発振器10の総移動距離を短縮することができるので、より短時間のうちに所望の面板を得ることが可能である。
【0051】
<第3実施形態>
図5は、第3実施形態の加工装置におけるレーザ発振器10と、面板材料1との位置関係を概略的に示す平面図である。
【0052】
同図に示すように、本実施形態の加工装置においては、レーザ発振器10から出射したレーザ光12を、第1反射鏡24および第2反射鏡26によって構成された光学系20Bによって面板材料1の表面上に導く。
【0053】
レーザ発振器10は固定配置され、第1反射鏡24は第1の方向D1に往復運動することができるようにアーム34(図1参照)に取り付けられ、第2反射鏡26は第1の方向D1と第2の方向D2とに往復運動することができるように第2移動子35(図1参照)に取り付けられている。他の構成は図1に示した加工装置50と同様であるので、ここではレーザ発振器10、第1反射鏡24、第2反射鏡26、および面板材料1それぞれの位置関係のみを示し、他の構成部材の説明を省略する。
【0054】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。また、レーザ発振器10を固定配置するので、第1実施形態による加工装置50を用いた場合に比べて、照射位置制御機構40を容易に小型化することができる。
【0055】
<第4実施形態>
図6は、第4実施形態の加工装置におけるレーザ発振器10と、面板材料1との位置関係を概略的に示す側面図である。
【0056】
同図に示すように、本実施形態の加工装置においては、ビームエキスパンダ28によって構成された光学系20Cがレーザ発振器10の下方に配置されており、当該光学系20C(ビームエキスパンダ28)によって、レーザ光12のビーム径を拡大させて、よりビーム径の大きなレーザ光12Aを得ることが可能である。
【0057】
他の構成は図1に示した加工装置50と同様であるので、ここではレーザ発振器10とビームエキスパンダ28と面板材料1との位置関係のみを示し、他の構成部材の説明を省略する。
【0058】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。また、大径のレーザ光12Aを得ることができるので、第1実施形態による加工装置50を用いた場合に比べて、1つの面板を得るうえで必要となるレーザ発振器10の総移動距離を短縮することができ、その結果として、より短時間のうちに所望の面板を得ることが可能である。
【0059】
<第5実施形態>
図7(A)〜図7(C)は、第5実施形態の加工装置による傾斜領域の形成方法を概略的に示す側面図である。
【0060】
これらの図に示すように、本実施形態の加工装置では、形成しようとする傾斜領域4の表面と略平行になるようにレーザ光12を照射して、面板材料1に傾斜領域4を形成する。
【0061】
このようにレーザ光12を照射するために、本実施形態の加工装置では、レーザ発振器10が、首振り可能な状態で第2移動子35に取り付けられている。他の構成は図1に示した加工装置50と同様であるので、ここではレーザ光12と面板材料1との位置関係のみを示し、他の構成部材の説明を省略する。
【0062】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。
【0063】
<第6実施形態>
図8(A)〜図8(C)は、第6実施形態の加工装置による傾斜領域の形成方法を概略的に示す側面図である。
【0064】
これらの図に示すように、本実施形態の加工装置では、形成しようとする傾斜領域4の表面に略垂直となるようにレーザ光12を照射して、面板材料1に傾斜領域4を形成する。
【0065】
このようにレーザ光12を照射するために、本実施形態の加工装置では、レーザ発振器10が、首振り可能な状態で第2移動子35に取り付けられている。他の構成は図1に示した加工装置50と同様であるので、ここではレーザ光12と面板材料1との位置関係のみを示し、他の構成部材の説明を省略する。
【0066】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。
【0067】
<第7実施形態>
図9は、本実施形態の加工装置を概略的に示す。図示の加工装置100は、X−Yステージ60と、当該X−Yステージ60の上方に固定配置されたレーザ発振器10とを有している。
【0068】
この加工装置100では、面板材料1が一表面に固着された基材5をX−Yステージ60上に配置し、図示を省略したコントローラによってX−Yステージ60を適宜移動させながら、レーザ発振器10で発振されたレーザ光を面板材料1に照射する。したがって、X−Yステージ60は、レーザ発振器10で発振されたレーザ光の面板材料1上での照射位置を制御する照射位置制御機構として機能する。
【0069】
X−Yステージ60としては、Xステージ62とYステージ64とをそれぞれガイドレールに沿って移動させるタイプのものや、Xステージ62とYステージ64とを、これらのステージの間に配置した多数の電磁石の反発力によって所望方向に移動させるタイプのもの等を用いることができる。レーザ発振器10は、アーム70によって支持されている。
【0070】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。
【0071】
以上、現時点において最も実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う打抜き用面板の加工装置もまた、本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【0072】
例えば、図10に示すように、ポリゴンミラー102とfθレンズ104とを組み合わせた光学系110を利用して、レーザ発振器10から出射したレーザ光12を走査させることも可能である。
【0073】
レーザ発振器で発振されたレーザ光を面板材料上に導くための光学系の構成は、図4、図5、図6、および図10に示したものに限定されるものではなく、種々の光学素子を用いて適宜選定可能である。
【0074】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、面板材料として繊維質材料を用いた場合でも、一定性能および一定品質の面板を得ることが容易な打抜き用面板の加工装置が提供される。したがって、本発明によれば、紙器の製造コストを低減させることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態による打抜き用面板の加工装置を概略的に示す斜視図である。
【図2】図2(A)、図2(B)、および図2(C)は、それぞれ、図1に示した加工装置を用いて面板材料に罫線溝を形成する際の一部の工程を概略的に示す斜視図である。
【図3】図3(A)、図3(B)、および図3(C)は、それぞれ、図1に示した加工装置を用いて面板材料に傾斜領域を形成する際の一部の工程を概略的に示す側面図である。
【図4】第2実施形態による打抜き用面板の加工装置でのレーザ発振器と光学系と面板材料との位置関係を概略的に示す側面図である。
【図5】第3実施形態による打抜き用面板の加工装置でのレーザ発振器と光学系と面板材料との位置関係を概略的に示す平面図である。
【図6】第4実施形態による打抜き用面板の加工装置でのレーザ発振器と光学系と面板材料との位置関係を概略的に示す側面図である。
【図7】図7(A)、図7(B)、および図7(C)は、それぞれ、第5実施形態による打抜き用面板の加工装置を用いて面板材料に傾斜領域を形成する際の一部の工程を概略的に示す側面図である。
【図8】図8(A)、図8(B)、および図8(C)は、それぞれ、第6実施形態による打抜き用面板の加工装置を用いて面板材料に傾斜領域を形成する際の一部の工程を概略的に示す側面図である。
【図9】第7実施形態による打抜き用面板の加工装置を概略的に示す斜視図である。
【図10】レーザ光を走査させることができる他の光学系とレーザ発振器と面板材料との位置関係を概略的に示す側面図である。
【符号の説明】
1、1A…面板材料
2…罫線溝
3、4…傾斜領域
5…基材
7…定盤
10…レーザ発振器
12…レーザ光
20A、20B、20C、110…光学系
22…反射鏡
24…第1反射鏡
26…第2反射鏡
28…ビームエキスパンダ
40、60…照射位置制御機構
50、100…打抜き用面板の加工装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙器用原紙を打ち抜いて刷本(いわゆるカートン)を得る際に使用される打抜き用面板(以下、単に「面板」という。)の加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
紙器は、例えば、当該紙器に付ける図柄を原紙に印刷し、この原紙から刷本を打ち抜いた後に当該刷本を所定形状に折りたたみ、所定箇所を糊付けすることによって製造される。
【0003】
図5に示すように、紙器用原紙から刷本100を打ち抜く際には、通常、雄型に相当する抜き型60と、雌型に相当する面板70とを備えた打抜き装置が用いられる。
【0004】
抜き型60は、打ち抜こうとする刷本100の平面形状および大きさに対応して配置された複数の抜き刃(切断刃)62と、刷本100中の折りたたみ箇所に罫線(押し罫)90を形成するために当該箇所に対応して配置された複数の罫線刃64とを備えている。
【0005】
一方、面板70は、板紙等の繊維質材料や、フェノール樹脂等の合成樹脂、あるいは金属によって形成され、その材質に応じて形状が異なる。図示の面板70は繊維質材料または合成樹脂によって形成されたものであり、当該面板70は、上面の法線方向が抜き刃62の高さ方向と略一致するようにして、平坦な上面を有する金属板からなる基材80上に固着されている。
【0006】
面板70は、抜き型60に配置されている罫線刃64に対応して形成された罫線溝72を有しており、当該面板70の平面形状は、打ち抜こうとする刷本100の平面形状に対応している。また、面板70の平面視上の大きさは、抜き刃62と当該面板70との間に紙器用原紙が噛み込まれて刷本100に面板70の痕が付いたり皺が生じたりするのを防止するために、刷本100の平面視上の大きさよりも若干小さい。面板70のうちで抜き型60による抜き刃接触線よりも平面視上内側に位置する領域の縁部には、上り勾配の傾斜領域74が形成されている。
【0007】
ここで、本明細書でいう「抜き型による抜き刃接触線」とは、面板が固着されている基材の上面における法線であって、抜き型に配置されている抜き刃の外側面(刷本からみたときの外側面)を通る法線を意味する。
【0008】
金属によって形成された面板も、上記の面板70と同様に所定箇所に罫線溝を有しているが、一般に傾斜領域74は有していない。
【0009】
金属製の面板は非常に高価であるため、多くの場合、面板としては、繊維質材料からなるもの、または合成樹脂からなるものが使用され、特に、繊維質材料からなるものが多用されている。
【0010】
繊維質材料からなる面板材料を用いて面板を作製するにあたっては、まず、水溶性の接着剤を用いて繊維質材料を基材上に貼り付ける。次に、カーボン紙等を用いて、抜き型における抜き刃および罫線刃それぞれの配置を面板材料にプレス転写する。転写された罫線刃の配設位置が、罫線溝を形成すべき位置であり、抜き刃の配設位置が、抜刃接触線に対応する部位であるので、これらの配設位置に従って罫線溝の形成および上述の傾斜領域の形成を行う。
【0011】
罫線溝の形成は、例えば特許文献1や特許文献2に記載されているように回転式ノコ刃によって行われ、傾斜領域の形成は、罫線溝を形成した後にカッターナイフを用いて手作業により行われる。最後に、面板材料を湿らせて接着剤の粘着力を弱め、不要部分をへら等で除去して、面板を得る。
【0012】
【特許文献1】
特開平8−126992号公報
【特許文献2】
特開平9−150312号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
繊維質材料からなる面板材料は安価であるという利点を有しているが、当該繊維質材料を用いた面板では、罫線溝や傾斜領域の加工精度を高め難く、打抜き装置に実装した後に微調整のための作業や修正作業等が必要となることが多い。すなわち、面板としての性能や品質を安定させづらい。
【0014】
そこで、本発明は、面板材料として繊維質材料を用いた場合でも、一定性能および一定品質の面板を得ることが容易な打抜き用面板の加工装置を提供することを課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本件発明者等は、レーザ発振器を利用することによって、上記の課題を解決した。
【0016】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書にて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0017】
本発明の一態様では、紙器用原紙から打ち抜くべき刷本(100)の平面形状に対応した平面形状を有する共に、前記刷本に罫線(90)を形成するための罫線溝(72)を有し、前記紙器用原紙から前記刷本を打ち抜く際に抜き型(60)と共に一対の成形型を構成する打抜き用面板(70)の加工装置であって、前記打抜き用面板の基となる面板材料(1、1A)が一表面に固着された基材(5)を固定することができる定盤(7)と、前記面板材料を加工するためのレーザ光を発振するレーザ発振器と、前記面板材料上での前記レーザ光の照射位置を制御することができる照射位置制御機構と、を有することを特徴とする打抜き用面板の加工装置を提供して、上記の課題を解決する。
【0018】
レーザ光によって面板材料を加工することにより、たとえ面板材料が繊維質材料からなる場合であっても、高い加工精度の下に再現性よく罫線溝を形成することが容易になる。傾斜領域を有する面板を得る場合でも、高い加工精度の下に再現性よく傾斜領域を形成することが可能である。
【0019】
したがって、上記の加工装置を用いれば、一定性能および一定品質の面板を得ることが容易になる。
【0020】
1つの刷本には複数の罫線が形成され、1枚の紙器用原紙からは、通常、複数の刷本が打ち抜かれるので、上記の照射位置制御機構は、面板材料に対するレーザ発振器の相対的な位置を移動させることができるように構成することが好ましい。
【0021】
面板材料上でのレーザ光の照射位置は、面板材料またはレーザ発振器の位置を変更することによって制御することができる他、レーザ光を所定の光学系によってガイドすることによっても制御することができ、光学系を用いた方が作業時間を短縮し易い。
【0022】
したがって、上記の照射位置制御機構は、レーザ光を少なくとも1つの光学素子によって面板材料上に導く光学系を含み、当該光学系によってレーザ光の照射位置を制御することができるように構成することが好ましい。
【0023】
上記の光学系は、例えば、レーザ発振器で発振されたレーザ光が入射する反射鏡を有する。
【0024】
また、1枚の紙器用原紙からは、その利用効率を高めるために、通常、大きさが異なる複数種の刷本が打ち抜かれるので、面板には幅が異なる複数種の罫線溝が形成されることが多い。したがって、面板材料に照射するレーザ光のビーム径は可変であることが好ましい。レーザ光のビーム径を可変にするうえから、上記の光学系は、ビームエキスパンダによってレーザ光のビーム径を変化させることができるものであることが好ましい。
【0025】
所望の面板の作製に要する作業時間を短縮するうえからは、面板材料に対するレーザ発振器の相対的な位置の移動量をできるだけ少なくすることが好ましいので、面板材料に対するレーザ発振器の相対的な位置を固定したままでレーザ光を走査させることができるように、上記の照射位置制御機構は、面板材料へのレーザ光の入射角を変化させることができるように構成することが好ましい。
【0026】
面板材料へのレーザ光の入射角を変化させることができように照射位置制御機構を構成することにより、傾斜領域を有する面板を得る際に、傾斜領域の表面を斜面に成形することが容易になる。
【0027】
上述した本発明の作用及び利得は、次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の打抜き用面板の加工装置に係る実施形態を挙げて、その構成と、当該加工装置を用いた打抜き用面板の加工方法を詳述する。
【0029】
<第1実施形態>
図1は、本実施形態による打抜き用面板の加工装置(以下、単に「加工装置」)という。)を概略的に示す。
【0030】
図示の加工装置50は、面板材料1が一表面に固着された基材5を固定することができる定盤7、面板材料1よりも上方に配置されてレーザ光を発振するレーザ発振器10、および、前記レーザ光の面板材料1上での照射位置を制御することができる照射位置制御機構40を備えている。
【0031】
照射位置制御機構40は、定盤7を挟持するフレーム30と、当該フレーム30上に配置されて第1の方向D1に延在するガイドレール31と、1本のガイドレール31に1つずつ配置されて当該ガイドレール31に沿って第1の方向D1に往復運動可能な第1移動子32と、各第1移動子32上に配置された支持部材33と、支持部材33同士の間に渡されて当該支持部材によって支持されたアーム34と、アーム34の下面に配置されて、第1の方向D1と平面視上直交する第2の方向D2に往復運動可能な第2移動子35とを有している。
【0032】
第1移動子32および第2移動子35は、例えばモータを内蔵した自走式の移動子であり、図示を省略したコントローラから有線または無線で送られてくる制御信号に従って、所定方向に所定距離だけ移動することができる。前述したレーザ発振器10は、面板材料1の表面に略垂直にレーザ光を照射することができるようにして、第2移動子35の下面に取り付けられている。
【0033】
したがって、第1移動子32および第2移動子35の位置を、例えば、作製しようとする面板のCAD(computer−aided design)データからの数値制御によって前記コントローラにより自動的に制御することにより、または、前記コントローラに所定のデータを手動で入力して制御することにより、レーザ発振器10から出射したレーザ光の面板材料1上での照射位置を制御することができる。
【0034】
必要に応じて、支持部材33の各々を、面板材料1の表面の法線方向D3へ往復運動自在に構成することができる。
【0035】
上述の構成を有する加工装置50は、繊維質材料からなる面板材料を用いて面板を作製するための装置として特に好適であるので、以下、繊維質材料からなる面板材料を加工装置50によって面板に加工する方法について説明する。
【0036】
まず、図2(A)に示すように、繊維質材料からなる面板材料1Aを金属製の基材5上に固着させる第1工程を行う。基材5上への面板材料1Aの固着は、従来と同様に、水溶性の接着剤を用いて行うことができる。
【0037】
次に、カーボン紙等を用いて、抜き型における抜き刃および罫線刃それぞれの配置を面板材料1Aにプレス転写する。
【0038】
次いで、面板材料1Aおよび基材5を定盤7上に固定し、照射位置制御機構40によってレーザ発振器10の位置を制御しながら、図2(B)に示すように、面板材料1Aにおいて罫線溝を形成しようとする領域2A、すなわち、面板材料1Aに転写された罫線刃の配設位置2Aにレーザ光12を走査させ、当該領域2A内の面板材料1Aを除去する。なお、図2(B)においては、面板材料1Aに転写された罫線刃の配設位置2Aを判り易くするために、当該位置にスマッジングを付してある。
【0039】
レーザ光12を1回走査しただけでは所望の罫線溝2を形成することができないときには、図2(C)に示すように、レーザ光12を複数回走査して、罫線溝2を形成する。
【0040】
次に、面板材料1Aのうちで抜き刃接触線よりも平面視上内側に位置する領域の縁部に上り勾配の傾斜領域を形成する第4工程を行う。この第4工程では、図3(A)〜図3(C)に示すように、レーザ光12による加工深さを変えて、階段状の傾斜領域3を形成する。
【0041】
レーザ光12による加工深さの制御は、例えば、照射するレーザ光12のエネルギーを変えることによって、あるいは、レーザ光12の走査速度または走査回数を制御することによって行うことができる。
【0042】
この後、第4工程で形成した傾斜領域3の外側に不要な面板材料1Aが残存している場合には、当該不要な面板材料1Aをレーザ光によって除去する第5工程を行う。
【0043】
このようにして加工装置50により第1工程から第4工程まで、または第1工程から第5工程まで行うことにより、面板を得ることができる。罫線溝および傾斜領域をレーザ光を用いて形成するので、繊維質材料からなる面板材料1Aを用いた場合でも、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。
【0044】
なお、上述した第2工程、第3工程、第4工程、および第5工程の順番は、この順番に限定されるものではなく、順位不動で適宜変更可能である。
【0045】
<第2実施形態>
図4(A)〜図4(C)は、第2実施形態の加工装置におけるレーザ発振器10と、面板材料1との位置関係を概略的に示す側面図である。
【0046】
これらの図に示すように、本実施形態の加工装置では、面板材料1の表面と略平行にレーザ光12が出射するようにレーザ発振器10が配置され、当該レーザ発振器10から出射したレーザ光12を1枚の反射鏡22で構成された光学系20Aによって面板材料1の表面へ導いている。
【0047】
これらのレーザ発振器10および反射鏡22は互いに一体化して移動することができるように、第2移動子35(図1参照)の下面に取り付けられており、反射鏡22は、レーザ光12の入射角を変化させることができるように回動可能である。
【0048】
他の構成は図1に示した加工装置50と同様であるので、ここではレーザ発振器10と反射鏡22と面板材料1との位置関係のみを示し、他の構成部材の説明を省略する。
【0049】
反射鏡22へのレーザ光12の入射角を制御することができるので、図4(A)〜図4(C)に示すように、レーザ発振器10の位置を固定したままでも、所定の範囲内でレーザ光12を走査することができる。
【0050】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。また、第1実施形態による加工装置50を用いた場合に比べて、1つの面板を得るうえで必要となるレーザ発振器10の総移動距離を短縮することができるので、より短時間のうちに所望の面板を得ることが可能である。
【0051】
<第3実施形態>
図5は、第3実施形態の加工装置におけるレーザ発振器10と、面板材料1との位置関係を概略的に示す平面図である。
【0052】
同図に示すように、本実施形態の加工装置においては、レーザ発振器10から出射したレーザ光12を、第1反射鏡24および第2反射鏡26によって構成された光学系20Bによって面板材料1の表面上に導く。
【0053】
レーザ発振器10は固定配置され、第1反射鏡24は第1の方向D1に往復運動することができるようにアーム34(図1参照)に取り付けられ、第2反射鏡26は第1の方向D1と第2の方向D2とに往復運動することができるように第2移動子35(図1参照)に取り付けられている。他の構成は図1に示した加工装置50と同様であるので、ここではレーザ発振器10、第1反射鏡24、第2反射鏡26、および面板材料1それぞれの位置関係のみを示し、他の構成部材の説明を省略する。
【0054】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。また、レーザ発振器10を固定配置するので、第1実施形態による加工装置50を用いた場合に比べて、照射位置制御機構40を容易に小型化することができる。
【0055】
<第4実施形態>
図6は、第4実施形態の加工装置におけるレーザ発振器10と、面板材料1との位置関係を概略的に示す側面図である。
【0056】
同図に示すように、本実施形態の加工装置においては、ビームエキスパンダ28によって構成された光学系20Cがレーザ発振器10の下方に配置されており、当該光学系20C(ビームエキスパンダ28)によって、レーザ光12のビーム径を拡大させて、よりビーム径の大きなレーザ光12Aを得ることが可能である。
【0057】
他の構成は図1に示した加工装置50と同様であるので、ここではレーザ発振器10とビームエキスパンダ28と面板材料1との位置関係のみを示し、他の構成部材の説明を省略する。
【0058】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。また、大径のレーザ光12Aを得ることができるので、第1実施形態による加工装置50を用いた場合に比べて、1つの面板を得るうえで必要となるレーザ発振器10の総移動距離を短縮することができ、その結果として、より短時間のうちに所望の面板を得ることが可能である。
【0059】
<第5実施形態>
図7(A)〜図7(C)は、第5実施形態の加工装置による傾斜領域の形成方法を概略的に示す側面図である。
【0060】
これらの図に示すように、本実施形態の加工装置では、形成しようとする傾斜領域4の表面と略平行になるようにレーザ光12を照射して、面板材料1に傾斜領域4を形成する。
【0061】
このようにレーザ光12を照射するために、本実施形態の加工装置では、レーザ発振器10が、首振り可能な状態で第2移動子35に取り付けられている。他の構成は図1に示した加工装置50と同様であるので、ここではレーザ光12と面板材料1との位置関係のみを示し、他の構成部材の説明を省略する。
【0062】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。
【0063】
<第6実施形態>
図8(A)〜図8(C)は、第6実施形態の加工装置による傾斜領域の形成方法を概略的に示す側面図である。
【0064】
これらの図に示すように、本実施形態の加工装置では、形成しようとする傾斜領域4の表面に略垂直となるようにレーザ光12を照射して、面板材料1に傾斜領域4を形成する。
【0065】
このようにレーザ光12を照射するために、本実施形態の加工装置では、レーザ発振器10が、首振り可能な状態で第2移動子35に取り付けられている。他の構成は図1に示した加工装置50と同様であるので、ここではレーザ光12と面板材料1との位置関係のみを示し、他の構成部材の説明を省略する。
【0066】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。
【0067】
<第7実施形態>
図9は、本実施形態の加工装置を概略的に示す。図示の加工装置100は、X−Yステージ60と、当該X−Yステージ60の上方に固定配置されたレーザ発振器10とを有している。
【0068】
この加工装置100では、面板材料1が一表面に固着された基材5をX−Yステージ60上に配置し、図示を省略したコントローラによってX−Yステージ60を適宜移動させながら、レーザ発振器10で発振されたレーザ光を面板材料1に照射する。したがって、X−Yステージ60は、レーザ発振器10で発振されたレーザ光の面板材料1上での照射位置を制御する照射位置制御機構として機能する。
【0069】
X−Yステージ60としては、Xステージ62とYステージ64とをそれぞれガイドレールに沿って移動させるタイプのものや、Xステージ62とYステージ64とを、これらのステージの間に配置した多数の電磁石の反発力によって所望方向に移動させるタイプのもの等を用いることができる。レーザ発振器10は、アーム70によって支持されている。
【0070】
このような構成を有する本実施形態の加工装置によっても、一定性能および一定品質の面板を比較的短時間のうちに容易に得ることが可能である。
【0071】
以上、現時点において最も実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う打抜き用面板の加工装置もまた、本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【0072】
例えば、図10に示すように、ポリゴンミラー102とfθレンズ104とを組み合わせた光学系110を利用して、レーザ発振器10から出射したレーザ光12を走査させることも可能である。
【0073】
レーザ発振器で発振されたレーザ光を面板材料上に導くための光学系の構成は、図4、図5、図6、および図10に示したものに限定されるものではなく、種々の光学素子を用いて適宜選定可能である。
【0074】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、面板材料として繊維質材料を用いた場合でも、一定性能および一定品質の面板を得ることが容易な打抜き用面板の加工装置が提供される。したがって、本発明によれば、紙器の製造コストを低減させることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態による打抜き用面板の加工装置を概略的に示す斜視図である。
【図2】図2(A)、図2(B)、および図2(C)は、それぞれ、図1に示した加工装置を用いて面板材料に罫線溝を形成する際の一部の工程を概略的に示す斜視図である。
【図3】図3(A)、図3(B)、および図3(C)は、それぞれ、図1に示した加工装置を用いて面板材料に傾斜領域を形成する際の一部の工程を概略的に示す側面図である。
【図4】第2実施形態による打抜き用面板の加工装置でのレーザ発振器と光学系と面板材料との位置関係を概略的に示す側面図である。
【図5】第3実施形態による打抜き用面板の加工装置でのレーザ発振器と光学系と面板材料との位置関係を概略的に示す平面図である。
【図6】第4実施形態による打抜き用面板の加工装置でのレーザ発振器と光学系と面板材料との位置関係を概略的に示す側面図である。
【図7】図7(A)、図7(B)、および図7(C)は、それぞれ、第5実施形態による打抜き用面板の加工装置を用いて面板材料に傾斜領域を形成する際の一部の工程を概略的に示す側面図である。
【図8】図8(A)、図8(B)、および図8(C)は、それぞれ、第6実施形態による打抜き用面板の加工装置を用いて面板材料に傾斜領域を形成する際の一部の工程を概略的に示す側面図である。
【図9】第7実施形態による打抜き用面板の加工装置を概略的に示す斜視図である。
【図10】レーザ光を走査させることができる他の光学系とレーザ発振器と面板材料との位置関係を概略的に示す側面図である。
【符号の説明】
1、1A…面板材料
2…罫線溝
3、4…傾斜領域
5…基材
7…定盤
10…レーザ発振器
12…レーザ光
20A、20B、20C、110…光学系
22…反射鏡
24…第1反射鏡
26…第2反射鏡
28…ビームエキスパンダ
40、60…照射位置制御機構
50、100…打抜き用面板の加工装置
Claims (6)
- 紙器用原紙から打ち抜くべき刷本の平面形状に対応した平面形状を有する共に、前記刷本に罫線を形成するための罫線溝を有し、前記紙器用原紙から前記刷本を打ち抜く際に抜き型と共に一対の成形型を構成する打抜き用面板の加工装置であって、
前記打抜き用面板の基となる面板材料が一表面に固着された基材を固定することができる定盤と、
前記面板材料を加工するためのレーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記面板材料上での前記レーザ光の照射位置を制御することができる照射位置制御機構と、
を有することを特徴とする打抜き用面板の加工装置。 - 前記照射位置制御機構は、前記面板材料に対する前記レーザ発振器の相対的な位置を移動させることができる請求項1に記載の打抜き用面板の加工装置。
- 前記照射位置制御機構は、前記レーザ光を少なくとも1つの光学素子によって前記面板材料上に導く光学系を含み、該光学系によって前記レーザ光の照射位置を制御することができる請求項1または請求項2に記載の打抜き用面板の加工装置。
- 前記光学系は、前記レーザ光が入射する反射鏡を有する請求項3に記載の打抜き用面板の加工装置。
- 前記光学系は、ビームエキスパンダによって前記レーザ光のビーム径を可逆的に変化させることができる請求項3または請求項4に記載の打抜き用面板の加工装置。
- 前記照射位置制御機構は、前記レーザ光の前記面板材料への入射角を変化させることができる請求項1〜5のいずれかに記載の打抜き用面板の加工装置。
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