JP2007039231A - シート搬送装置および搬送方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 長尺なシートを前後一対のグリッパーで保持して弛みや皺を発生させることなく張設した状態で間欠搬送するシート搬送装置、方法を提供する。
【解決手段】 作業ステーションSに設置された作業機Tに付属のシート保持手段21と、作業ステーションSの上流側と下流側に配置された前後一対のグリッパー22、23と、各グリッパー22、23をばね材25を介して連結する連結部材24と、一方のグリッパー23をシート搬送方向Xに平行な方向に往復駆動する駆動源26のサーボモータ27と送りねじ28を備える。シート保持手段21で保持されたシート2の上流側と下流側を各グリッパー22、23で順に保持し、この保持時にばね材25を圧縮し、シート保持手段21を開放させてシート2をばね材25の伸展で張設する。
【選択図】図1

Description

本発明は、長尺なシートをその長さ方向に定ピッチで間欠搬送するシート搬送装置および搬送方法に関する。
身分証明証などに使用されるICカードは、ICチップや導電パターンのアンテナを2枚の薄いPET樹脂などの樹脂シートでラミネート加工し、プレス打抜き機などでカードサイズに打ち抜いて製造される。樹脂シートは長尺ウェブ状シートで、これを巻回したシートロールからシートを繰り出して、ICカード作成の各種作業ステーションに間欠搬送される。作業ステーションには、シートに対して印刷や部分的な打抜き、定寸カットなどの特定の作業をする作業機が設置される。シートが作業ステーションに間欠搬送されると、作業機が作動してシートを部分的に打ち抜く等の作業をする。このようなシートに対する作業は、シートに皺が生じないようにシートを張設した状態で行っている(例えば、特許文献1参照)。
通常は、作業ステーションに間欠搬送されたシートをテンションローラで張設することが行われており、或いは、シートを張設した状態で作業ステーションに間欠搬送することが行われている。前者シート搬送の場合、作業ステーションに特別なテンションローラが必要であり、シートを作業ステーションに搬送してからテンションローラで張設するまで作業機を作動させることができない。後者シート搬送は、例えば図8に示すシート搬送装置で、次のように行われている。
図8(A)に示すシート搬送装置は、シートロール1から繰り出されたシート2をガイドローラ3でガイドして図8の左から右に水平搬送する。この水平搬送路の途中の定位置に作業ステーションSが配置され、作業ステーションSに作業機Tが設置される。作業機Tは、シート2に対して位置決め保持した状態で部分的に打抜きなどの特有の作業をする。作業ステーションSの前後に一対のグリッパー6、7がシート搬送方向Xに平行な前後方向に往復移動可能に配置される。作業機Tで特定の作業を受けた作業済みシート2は、例えばガイドローラ4でガイドされて巻き取りロール5に巻き取られる。
一対のグリッパー6、7のそれぞれは、シート2の裏面(下面)に沿って配置された下部グリップ6a、7aと、シート2の表面(上面)に対して上下動する上部グリップ6b、7bと、各上部グリップ6b、7bを独自に上下駆動させる一対の上下駆動源(図示せず)を備える。前後一対のグリッパー6、7は所定長さの連結棒8で連結されて、間隔が一定に保持される。連結棒8の両端部が前後一対の下部グリップ6a、7aに固定される。この一対の下部グリップ6a、7aの一方が左右往復駆動源、例えばサーボモータ9で正逆回転駆動される直線状の送りねじ10に螺装される。
図8(A)は、作業機Tがシート2に対して作業をした状態を示す。このとき、シート2の作業ステーションSのシート搬送方向で上流側と下流側の前後2箇所が前後一対のグリッパー6、7で保持される。この保持は、下部グリップ6a、7aに対して上部グリップ6b、7bを下降させて上下グリップでシート2を部分的に表裏面から把持することで行われる。シート2を長さ方向に張設した状態で前後一対のグリッパー6、7でシート2を順に把持することで、両グリッパー6、7間のシート2が張設された状態が保持され、この状態で作業機Tが作動してシート2に対して作業をする。
作業機Tが作業してシート2から離れると、図8(B)に示すようにサーボモータ9が送りねじ10を所定の回転数だけ正回転させる。この正回転で前後一対のグリッパー6、7がシート2を張設して保持したままシート搬送方向Xに定ストロークだけ移動して、シート2を定ピッチ間欠搬送する。図8(B)の状態で作業機Tが作動してシート2に対して作業すると、前後一対のグリッパー6、7の上部グリップ6b、7bが上昇してシート把持が解除される。次に、図8(C)に示すように、サーボモータ9が送りねじ10を所定の回転数だけ逆回転させて、前後一対のグリッパー6、7をシート搬送方向Xと逆方向に定ストロークだけ移動させ、図8(A)の元の位置に戻す。
特開2005−074936号公報
図8のようなシート搬送装置は機構的に簡単であるが、シートを張設して間欠搬送する前後一対のグリッパーの間隔を固定しているため、前後一対のグリッパーがシートの前後2箇所を保持して搬送する際に、シート自体の熱による伸展などで一対のグリッパー間のシートに弛みや皺が発生することがある。このようなシートの弛みや皺は微小であるが、シートに高精度に印刷や打抜きをするような場合は印刷ずれや打抜きずれの要因となり、シートから製作されるICカードなどの製品の品質低下、製造歩留まり低下を招くことがある。
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、長尺なシートを前後一対のグリッパーで保持して弛みや皺を発生させることなく張設した状態で間欠搬送するシート搬送装置、搬送方法を提供することにある。
本発明の上記目的を達成する技術的手段は、所定の作業ステーションにシートを定ピッチで間欠搬送する搬送装置において、作業ステーションでシートを着脱自在に保持するシート保持手段と、作業ステーションのシート搬送方向で上流側と下流側のそれぞれに、シート搬送方向と平行な前後方向に往復移動可能に配置され、上流側と下流側のそれぞれの位置でシートを着脱自在に保持する一対のグリッパーと、一対のグリッパーをばね材を介して連結し、両グリッパーの間隔をばね材の伸縮範囲で可変自在とする連結部材と、一対のグリッパーの一方をシート搬送方向と平行な前後方向に往復駆動させる駆動源とを具備したことを特徴とする。この場合、シート保持手段で保持されたシートの上流側と下流側を一対のグリッパーで順に保持し、シート保持手段をシートから開放して両グリッパー間のシートをばね材の伸展力で張設した状態で当該シートと両グリッパーを駆動源で定ピッチ間欠搬送する。
ここで、作業ステーションのシート保持手段は、シートをその表裏両面から把持するグリッパー構造やチャック構造の保持手段、シートを部分的に真空吸着する吸着保持手段が適用できる。このシート保持手段は、作業ステーションに配備されてシートに対して特有の作業をする作業機に付随の既存のもの、或いは、作業機とは独立して作業ステーションに配備されたものが適用できる。前後一対のグリッパーのそれぞれは、図8で説明したような一対、すなわちシートの裏面に沿う下部グリップとその真上で上下動する上部グリップを備えたものが適用できる。本発明においては、この前後一対のグリッパーを連結する連結部材(棒)の途中或いは片端にばね材を介挿して、ばね材のシート搬送方向での伸縮範囲で前後一対のグリッパーの間隔を可変に設定し、ばね材の伸展力で前後一対のグリッパーで保持されたシートを張設し、その状態で定ピッチ間欠搬送する。
本発明においては、シート保持手段と前後一対の各グリッパーのそれぞれが、シートの幅方向両端部をシート表裏面から着脱自在に把持する構造にすることができる。この場合、シートの幅方向両端部を除く幅方向中央部に対して作業機などで作業することができる。
また、本発明においては、作業ステーションに、シートの幅方向両端部を含む枠状部分の表裏面を着脱自在に把持するシート保持手段を可動に有して、このシート保持手段で把持される枠状部分で囲まれるシートに対して特定の作業をする作業機を配設することができる。このような作業機は、シートを金型で部分的に打ち抜くプレス機や、シートに部分的に印刷する印刷機などの既存設備が適用できる。
また、上記目的を達成する本発明方法は、上記シート搬送装置を使用したシート搬送方法であって、作業ステーションのシート保持手段で保持されたシートの上流側または下流側を前後一対のグリッパーの内の、前記駆動源で直接に駆動されない一方で先に保持してから、他方のグリッパーを駆動源でばね材を圧縮する方向に移動させてシートを保持させる工程と、シート保持手段をシートから開放してばね材の伸展力で前後一対のグリッパー間のシートを張設する工程と、この張設されたシートと前後一対のグリッパーを駆動源でシート搬送方向に定ピッチで間欠搬送する工程を含むことを特徴とする。
このように、シート保持手段と前後一対のグリッパーの三者を設定された順番でシートを保持し、最終的にばね材の伸展力でシートを張設し、そのまま作業ステーションに間欠搬送するので、作業ステーションで作業機が作業するときにシートが張設されていて弛みや皺が発生せず、従って、常に良好な作業が実行できる。このような作業時のシート張設は、特別なテンションローラを使用することなく前後一対のグリッパー間のばね材の伸展力で安定して行われる。かつ、シートを張設した状態で作業ステーションに搬送するので、搬送直後に作業機による作業が開始できる。
本発明によれば、シート保持手段で保持されたシートの上流側または下流側を一方のグリッパーで保持し、他方のグリッパーを駆動源でばね材を圧縮する方向に移動させてシートの下流側または上流側を保持し、シート保持手段をシートから開放してばね材の伸展力で前後一対のグリッパー間のシートを張設することで、作業ステーションに間欠搬送されたシートは張設された状態にあって、常に良好な作業を受けることができ、シートから製作されるICカードなどの製品の品質や製造歩留まりの向上を図ることができる。また、張設されるシートの張設度合いの調整が、ばね材のばね定数と、このばね材を圧縮させる際の一方のグリッパーの移動量の両方で行うことができて、各種のシートの張設度合いの高精度な微調が可能となり、シートを張設して間欠搬送する搬送装置の性能と製品的付加価値の改善が図れる。
また、前後一対のグリッパーを連結棒で連結した既存設備のシート搬送装置にばね材を追加的に設置することで、既存設備を応用して実施することができるといった設備投資的に有利なシート搬送装置が提供できる。
以下、本発明の実施の形態を図1〜図7を参照して説明する。
図1〜図3に示すシート搬送装置20は、図8に示すシート2を作業ステーションSに間欠搬送する。図1に示すガイドローラ3、4は図8と同様のもので、シート2は水平な一方のガイドローラ3から他方のガイドローラ4に向けて水平に搬送される。この2つのガイドローラ3、4の間にシート搬送装置20が配備される。
シート搬送装置20は、定位置の作業ステーションSに設置された作業機Tに付属のシート保持手段21と、作業ステーションSよりシート搬送方向Xで上流側と下流側に配置された前後一対のグリッパー22、23を有する。以下、必要に応じて上流側のグリッパーを第1グリッパー22、下流側のグリッパーを第2グリッパー23と称する。前後一対のグリッパー22、23は、長さ一定の棒状の連結部材24で連結される。連結部材24の途中箇所に、軸方向に伸縮自在なコイルスプリング状のばね材25が介挿される。前後一対のグリッパー22、23は、ばね材25を介して連結部材24で連結される。第2グリッパー23が単機の駆動源26に直接に連結されて、シート搬送方向Xに平行な方向に往復駆動する。駆動源26は、サーボモータ27と直線状の送りねじ28を備える。
作業機Tは、シート2を部分的に例えば矩形の金型で打ち抜くプレス機で、その概要を図1に示す。作業機Tで作業を受けるシート2を図4に示す。図4の符号15は、シート2が作業機Tで打ち抜かれた打抜き穴であり、符号16は作業機Tで打ち抜かれる前の作業を受ける被作業部分である。この被作業部分16は、作業機Tで打ち抜かれるとシート2から分離されて、後述するようにICカードなどに製品化される。長尺なシート2の長手方向に被作業部分16が等間隔に設けられ、シート2は隣接する被作業部分16の中心線間距離である定ピッチPで間欠搬送される。作業ステーションSを通過したシート2は、幅方向両端部17と隣接する打抜き穴15の間の桟部分18が残った梯子形状で、この梯子形状シートがガイドローラ4でガイドされて巻き取りローラなどに巻き取られ、最終的には廃棄処分される。
作業機Tは、シート2の被作業部分16を囲って表裏面からプレスするプレス枠としての機能を有するシート保持手段21と、被作業部分16を打ち抜く金型31を備える。金型31は、水平な作業台32上に固定した下型31aと、下型31aに対して上下開閉動作する上型31bを備える。金型31を囲うように矩形枠状のシート保持手段21が配備される。シート保持手段21は、下型31aを囲う下部保持手段21aと、その真上で上下開閉動作する上部保持手段21bを備える。下型31aと下部保持手段21aの上面に沿ってシート2が間欠搬送されて停止すると、上部保持手段21bが下降してシート2の被作業部分16の周辺部を下部保持手段21aにプレスし、被作業部分周辺部を保持する。この状態で上型31bが下降して被作業部分16を下方に打ち抜く。
前後一対のグリッパー22、23のそれぞれは、作業台32上の図3で示す左右一対のリニアガイド33にシート搬送方向Xに往復移動可能に保持される。上流側の第1グリッパー22は、左右一対のリニアガイド33に直交させて橋架させたスライドバー34上の両端部に一対が設置される。この一対の第1グリッパー22のそれぞれは下部グリップ22aと、その真上で上下開閉動作する上部グリップ22bを有する。一対の上部グリップ22bは1本の連結バー35で一体に連結されて、一体的に上下開閉動作する。また、下流側の第2グリッパー23も第1グリッパー22と同様な構造で、左右一対のリニアガイド33に直交させて橋架させたスライドバー36上の両端部に一対が設置され、この一対の第2グリッパー23のそれぞれは下部グリップ23aと、その真上で上下開閉動作する上部グリップ23bを有する。一対の上部グリップ23bは1本の連結バー37で一体に連結されて、一体的に上下開閉動作する。各グリッパー22、23の上部グリップ22b、23bのそれぞれは、図示しない独自の上下開閉駆動源(エアーシリンダなど)に直結されて、後述するように独自に開閉動作してシート2を着脱自在に把持する。
前後一対のグリッパー22、23のスライドバー34、36が前後で平行に対向し、この一対のスライドバー34、36の両端部間に一対の棒状連結部材24が設置される。一対の連結部材24は所定長さの金属棒で、それぞれの1箇所に同じばね定数のばね材25が、軸方向に圧縮された状態で介挿される。連結部材24は、一対のスライドバー34、36の平行度がリニアガイド33で安定に確保される場合には、一対のスライドバー34、36の中央部に1本のみ配備すればよい。また、連結部材24の途中箇所にばね材25を介挿しているが、連結部材24の端とスライドバー34または36の間に介挿するようにしてもよい。
図2に示すように、下流側の第2グリッパー23のスライドバー36に駆動源26の送りねじ28が螺装される。スライドバー36の中央から片端側に偏った部所に固定されたナット部材29に送りねじ28が螺装される。送りねじ28はシート搬送方向Xに平行なボールねじで、これを正逆回転させるサーボモータ27が作業台32上に固定される。このような駆動源26は、図8と同様な駆動源を適用することができる。また、駆動源26を下流側の第2グリッパー23に直結してシート搬送方向Xに往復移動させているが、後述するように駆動源26を上流側の第1グリッパー22に直結してシート搬送方向Xに往復移動させることも可能である。
次に、シート搬送装置20によるシート間欠搬送に伴う各種動作を、図5〜図7(A)〜(C)の動作概要図を参照して説明する。
図5(A)に示すように、シートロール1から繰り出されたシート2は、ガイドローラでガイドされてシート搬送装置20の配備された作業ステーションSに搬送され、作業ステーションSで作業を受けたシート2は巻き取りロール5で巻き取られる。図5(A)は、プレス機が作業開始する直前を示す。プレス機の下型31aに対して上型31bが離れた開放状態にあり、プレス枠のシート保持手段21も開放状態にある。前後一対のグリッパー22、23がシート2を保持(表裏面から把持)し、シート2は後述するようにばね材25の伸展力で張設された状態にある。この状態でプレス機がプレス打抜き動作を行い、図5(B)の状態になる。
図5(B)は、シート保持手段21の下部保持手段21aに対して上部保持手段21bが下降してシート2を表裏面から把持した状態で、プレス機である下型31aに対して上型31bが下降してシート2の被作業部分16を打ち抜いた状態を示す。打ち抜かれた被作業部分16は製品製作のためのワークとして外部に搬出される。プレス打ち抜き後、図5(C)に示すように前後一対のグリッパー22、23の上部グリップ22b、23bが上限位置まで上昇してシート2から開放される。シート保持手段21はシート2を保持したままである。
次に、図6(A)に示すようにサーボモータ27が作動して送りねじ28を所定回転数だけ逆回転させる。この逆回転で第2グリッパー23が図6で左方(シート搬送方向Xと逆方向)に所定のピッチP’で移動し、連結部材24とばね材25を介して第1グリッパー22も同方向に同ピッチP’で移動する。この間、シート保持手段21はシート2を保持したままである。前後一対のグリッパー22、23の左方への定ピッチP’移動が終了すると、図6(B)に示すように第1グリッパー22の上部グリップ22bのみが下降して下部グリップ22aとでシート2を把持する。この状態でサーボモータ27を再度作動させて送りねじ28を予め設定された回転数で逆回転させて、図6(C)に示すように第2グリッパー23を左方に距離Δdだけ移動させる。このΔdの移動でばね材25が圧縮される。即ち、作業ステーションSのところでシート保持手段21がシート2を把持し、この把持箇所より上流側の1箇所が第1グリッパー22で把持されているので、開放状態にある第2グリッパー23を図6で左方に距離Δdだけ移動させても、第1グリッパー22が静止状態にあってばね材25のみが圧縮され、前後一対のグリッパー22、23の間隔が距離Δdだけ縮まる。
次に、図7(A)に示すように第2グリッパー23の上部グリップ23bを下降させて下部グリップ23aとでシート2を把持する。その直後、図7(B)に示すようにプレス機を開放する。つまり、シート保持手段21の上部保持手段21bを上昇させ、上型31bを上昇させる。すると、圧縮状態にあるばね材25が圧縮から開放されて伸展し、送りねじ28で定位置に固定された状態にある第2グリッパー23に対して第1グリッパー22が離反する方向(シート搬送方向Xと逆方向)に移動して、前後一対のグリッパー22,23間のシート2がばね材25の伸展力で張設され、シート2の弛みや皺が無くなる。前後一対のグリッパー22,23の間隔は、張設されたシート2の全長で保持される。
次に、図7(C)に示すようにサーボモータ27で送りねじ28を所定回転数だけ正回転させて、第2グリッパー23をシート搬送方向Xに定ピッチPで移動させる。この定ピッチPで移動させて停止させた状態が、図5(A)の状態であり、張設された状態にあるシート2の次の被作業部分16が作業ステーションSに間欠送りされて、図5(B)で説明したプレス打ち抜きの作業を受ける。
シート保持手段21と前後一対の各グリッパー22、23は、シート2の幅方向両端部17を把持するため、被作業部分16のプレス打ち抜きなどの作業がシート保持手段21や各グリッパー22、23で邪魔されることなく行える。また、シート2の被作業部分16は、外力が加わることなく保護された状態にあるので、被作業部分16を使用した製品の品質が安定し、製品の製造歩留まりが向上する。
また、前後一対のグリッパー22,23で把持され、ばね材25の伸展力で張設されるシート2の張設度合いは、ばね材25のばね定数と、図6(C)の段階で行われる戻り距離Δdの両方、或いは、一方の調整で調整できる。この場合、ばね定数と距離Δdの両方で調整することで、より高精度な微調が容易に行うことができる。
なお、本発明のシート搬送装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、単機の駆動源26で第2グリッパー23をシート搬送方向Xと平行な方向に往復駆動させたが、単機の駆動源26で第1グリッパー22をシート搬送方向Xと平行な方向に往復駆動させてもよい。この場合、各グリッパー22、23のシート着脱順序が変わるが、上記実施の形態と同様にしてシート2を張設して定ピッチ間欠搬送する。
本発明の実施の形態を示すシート搬送装置の要部正面図である。 図1装置の要部平面図である。 図1装置の部分側面図である。 図1装置で搬送されるシートの部分平面図である。 (A)〜(C)は図1装置の動作の概要を説明するための3連続動作時の要部正面図である。 (A)〜(C)は図1装置の動作の概要を説明するための図5(C)から続く3連続動作時の要部正面図である。 (A)〜(C)は図1装置の動作の概要を説明するための図6(C)から続く3連続動作時の要部正面図である。 (A)〜(C)は一般的シート搬送装置の動作の概要を説明するための各動作時の要部正面図である。
符号の説明
1 シートロール
2 シート
15 打ち抜き穴
16 被作業部分
17 幅方向両端部
20 シート搬送装置
21 シート保持手段
21a 下部保持手段
21b 上部保持手段
22 上流側のグリッパー、第1グリッパー
22a 下部グリップ
22b 上部グリップ
23 下流側のグリッパー、第2グリッパー
23a 下部グリップ
23b 上部グリップ
24 連結部材
25 ばね材
26 駆動源
27 サーボモータ
28 送りねじ
31 金型
31a 下型
31b 上型
P 定ピッチ
S 作業ステーション
T 作業機
X シート搬送方向
Δd 距離

Claims (4)

  1. 作業ステーションにシートを定ピッチで間欠搬送する搬送装置であって、
    前記作業ステーションで前記シートを着脱自在に保持するシート保持手段と、
    前記作業ステーションのシート搬送方向で上流側と下流側のそれぞれに、シート搬送方向と平行な前後方向に往復移動可能に配置され、前記上流側と下流側のそれぞれの位置で前記シートを着脱自在に保持する一対のグリッパーと、
    前記一対のグリッパーをばね材を介して連結し、両グリッパーの間隔を前記ばね材の伸縮範囲で可変自在とする連結部材と、
    前記一対のグリッパーの一方をシート搬送方向と平行な前後方向に往復駆動させる駆動源とを具備し、
    前記シート保持手段で保持されたシートの上流側と下流側を前記一対のグリッパーで順に保持し、シート保持手段をシートから開放して両グリッパー間のシートを前記ばね材の伸展力で張設した状態で当該シートと両グリッパーを前記駆動源で定ピッチ間欠搬送することを特徴とするシート搬送装置。
  2. 前記シート保持手段と前後一対の各グリッパーのそれぞれが、前記シートの幅方向両端部をシート表裏面から着脱自在に把持することを特徴とする請求項1に記載のシート搬送装置。
  3. 前記作業ステーションに、前記シートの幅方向両端部を含む枠状部分の表裏面を着脱自在に把持する前記シート保持手段を可動に有して、このシート保持手段で把持される枠状部分で囲まれるシートに対して特定の作業をする作業機を配設したことを特徴とする請求項2に記載のシート搬送装置。
  4. 作業ステーションにシートを定ピッチで間欠搬送する搬送方法であって、
    前記作業ステーションで前記シートを着脱自在に保持するシート保持手段と、
    前記作業ステーションのシート搬送方向で上流側と下流側のそれぞれに、シート搬送方向と平行な前後方向に往復移動可能に配置され、前記上流側と下流側のそれぞれの位置で前記シートを着脱自在に保持する前後一対のグリッパーと、
    前記一対のグリッパーをばね材を介して連結し、両グリッパーの間隔を前記ばね材の伸縮範囲で可変自在とする連結部材と、
    前記一対のグリッパーの一方を直接にシート搬送方向と平行な前後方向に往復駆動させる駆動源とを具備し、
    前記シート保持手段で保持されたシートの上流側または下流側を前記駆動源で直接に駆動されない一方のグリッパーで先に保持してから、他方のグリッパーを前記駆動源で前記ばね材を圧縮する方向に移動させてシートを保持させる工程と、前記シート保持手段をシートから開放して前記ばね材の伸展力で前後一対のグリッパー間のシートを張設する工程と、この張設されたシートと前後一対のグリッパーを前記駆動源でシート搬送方向に定ピッチで間欠搬送する工程と、を含むことを特徴とするシート搬送方法。
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