JP2008030191A

JP2008030191A - 枚葉紙打抜き・型押し機

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Publication number: JP2008030191A
Application number: JP2007194400A
Authority: JP
Inventors: Hendrik Frank; ヘンドリク　フランク
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2008-02-14
Also published as: US20080022821A1; EP1882562A1; CN101112799A; EP1882562B1; CN101112799B

Abstract

【課題】本発明は、複数の処理ステーションを有し、処理ステーションのストローク運動が枚葉紙の搬送経路に左右されることがない枚葉紙打抜き・型押し機を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、複数の処理ステーションを備えている、紙、板紙などからなる枚葉紙を処理するための枚葉紙打抜き・型押し機に関する。処理ステーション２、２’、２’’の各々は、フレームに固定された下台９、９’、９’’と送り可能な上台１０、１０’、１０’’とを有している。個々の処理ステーションを通るように枚葉紙６を搬送するために搬送装置８、８’、８’’が設けられている。各々の送り可能な上台は別個の駆動装置１６、１６’、１６’’によって動かされる。別個の駆動装置は、各々の処理ステーションの送り可能な上台のストローク運動を個別に調整可能であるように位置制御ループを介して制御される。
【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載されている枚葉紙打抜き・型押し機に関する。

円形、楕円形、多角形または各種の形状であってよい、それ自体閉じた幾何学的な裁断形状に切断することを打ち抜きと呼ぶ。穴あけ機による打抜き、角の切り落とし、レジスタの打抜きなどの印刷仕上げ処理で行われている実際の作業も、この分野に含まれる。打抜きは、打抜き台または型に対して行われ、部分的にはせん断プロセスでもある（非特許文献１参照）。

紙、厚紙、板紙、ダンボール紙などからなる包装材料は、主として枚葉紙の判型で打ち抜かれる。これに加えて打抜き工程で、溝線や空押しなども紙の有用な部分に刻設される。このように複雑なプロセスであることから、枚葉紙を１枚ずつ打ち抜くことが不可欠である。最終製品は、仕上げ技術やグラフィック仕上げに関わる作成形態に関して高い品質が求められる包装（例えば化粧品、タバコ、医薬品、食料品などの包装）なので、包装材料そのものに関して特別な要求が課せられるばかりでなく、最善の結果を得るためには、最小の公差をもつ打抜き工具や、きわめて正確かつ確実に作動する打抜き機も必要となる。

このような要求は、平台打抜きによって最も良く満たされる。この場合、印刷されて紙積み台の上に積み重ねられた枚葉紙が、打抜き機に供給される。この機械では、まず紙さばき装置で、打ち抜かれるべき枚葉紙の紙さばきが行われ、次いで、揃え装置で正しい見当に揃えられ、くわえづめキャリッジに引き取られて、打抜き装置で正確に位置決めされる。くわえづめキャリッジは、エンドレスチェーンに沿って機械を通過するように移動するか、または、リニアドライブによって駆動することもできる。

打抜き装置は、通常、対向プレートを備えている静止した台と、打抜き・溝付け工具を備え、上下駆動装置によって対向プレートに対して垂直方向へ上下に移動する台とで構成されている。このような上下運動によって、サイクルごとにそれぞれの台の表面の間を通過するように案内される枚葉紙から有用な部分が打抜かれ、それと同時に、きれいに折り畳むために必要な溝が形成される。

これに続く装置では、取り除き工具によって裁断くずが機械的に取り除かれる。最後に、機械の装備に応じて、打ち抜かれた有用な部分を分離するために設けられた有用な部分の分離装置で分離することができる。

枚葉紙打抜き・型押し機の駆動装置は、特許文献１により公知である。同文献に記載されている機械は、定置の下台と、紙、板紙などからなる枚葉紙を打ち抜くために上下運動をする上台とを有している。上下運動をする上台の運動は、台の上方に配置された２つの偏心軸上に配置されたロールによって実現される。上台は、弾性力で偏心軸上のロールに当接している。偏心軸の回転運動によって、上台は下台に向かって垂直に動く。偏心駆動によって、時間の経過とともに、実質的に正弦波形の上台の上下運動が得られる。

特許文献２により、枚葉紙打抜き・型押し機用の別の駆動装置が公知である。このプラテン打抜きプレスは、機械フレームに定置に配置された第１のプラテンと、リンク式に係合する４つのトグルレバーによって送り方向へ位置調節可能である、第１のプラテンに向かって送ることが可能な第２のプラテンとを有している。トグルレバーの各々は、支持継手を介して機械フレームに支持されており、カム伝動装置によって付勢される。

これらの公知の駆動装置では、生成される上下運動は、駆動装置が共通であることによって搬送運動と組み合わされている。このような解決法の欠点は、偏心システムまたはトグルレバーシステムの領域での構成において大きな質量の部材が使用されることと、搬送運動に対して相対的に上下運動を制御し、それによって打抜きプロセスを最適化するための柔軟性が低いことにある。

打抜き力を加えるための別の解決法が、特許文献３に記載されている。しかしこの場合、枚葉紙は搬送されない。打抜き工具に対して中央に配置されており、機械下部にある流体圧シリンダが、左右対称なレバーと案内される２つのロッドによって、打抜き機の上台に作用する。この解決法の欠点は、力を伝達するための構成に高いコストがかかり、打抜き力を調節できる可能性が低いことである。
独国特許出願公開第３０４４０８３Ａ１号明細書独国特許出願公開第３３１３７９０Ｃ２号明細書独国実用新案出願公開第７６１１９６８号明細書 Bundesverband Druck e.V.（社団法人連邦印刷連盟）編纂、「Druckweiterverarbeitung、 Ausbildungsleitfaden fur Buchbinder（印刷仕上げ処理、製本工の育成入門書）」、（独国）、 1996年、p. 351以下

本発明は、複数の処理ステーションを有し、処理ステーションのストローク運動が枚葉紙の搬送経路に左右されることがない枚葉紙打抜き・型押し機を提供することを目的とする。

この目的は、請求項１の特徴部に記載された枚葉紙打抜き・型押し機によって達成される。

本発明の態様では、送り可能な工具は別個の駆動装置によって移動する。このことにより、それぞれ別個の駆動装置を別々に制御することを可能にする。そうすれば位置制御ループを介して、各々の駆動装置のストローク運動を個別に制御することが可能である。

好適な態様では、別個の駆動装置は流体圧シリンダである。各流体圧シリンダの圧力接続部が共に一緒に動かないようにするために、ピストンは可動部分に取り付けられ、流体圧シリンダはフレームに取り付けられる。送り可能な工具は、１つまたは複数の流体圧シリンダを通じて動かすことができる。複数の流体圧シリンダがある場合、材料の非均一性や局所的な材料欠陥を補償することができ、これは特に、流体圧シリンダが送り可能なプラテンで自由に位置決め可能になっており、場合によって異なる性能を持つように構成されている場合である。個別の位置制御と圧力制御も、ジョブ変更のときの機械準備時間を短縮する。この場合、流体圧シリンダを通じて上台と下台とのいずれかを駆動することが可能である。

各装置の個別の設定は、例えば目標値発生器によって生成される広範囲にわたる（globalen）機械角度に依存して決定されるのが好ましい。

位置制御をするために、例えば、バルブを介して流体圧シリンダへ流体が流入する流量が制御される抵抗の制御を設定することができる。

特に好適な態様では、位置制御をするために、調節ポンプを介して流体圧シリンダへ流体が流入する流量が制御される排出量の制御が行われる。流体圧シリンダへの圧力媒体の流入・流出を制御するためのバルブを省略することで、効率をアップさせることが可能である。

これに代わる態様では油圧装置が省略される。送り可能な工具のストローク運動は、周知の方法で、偏心駆動装置またはトグルレバー駆動装置によって行われる。大きな動力の流れはプレス駆動装置から偏心軸へと導かれる。小さい動力だけが、機械的な同期化によって進行するだけでよい。この同期化は、プレス駆動装置と主軸との間の伝動装置を通じて行われるのが好ましい。

これに代わる好適な態様では、同期化はサーボ駆動装置として個別に制御される駆動モータを通じて行われる。これにより、簡単な同期化が可能である。

機械的に駆動される装置と油圧式に駆動される装置とを組み合わせることも可能である。

特に好適な態様では、個々の処理ステーションを通るように枚葉紙を搬送するための搬送装置は、リニアドライブとして構成される。

本発明によれば、各々の送り可能な工具は別個の駆動装置によって動かされる。さらに、別個の駆動装置は、各々の処理ステーションの送り可能な工具のストローク運動を個別に調整可能であるように位置制御ループを介して制御される。したがって、複数の処理ステーションを有し、処理ステーションのストローク運動が枚葉紙の搬送経路に左右されることがない枚葉紙打抜き・型押し機を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１には、紙、板紙などからなる枚葉紙の打抜きおよび積み置きをするための打抜き・型押し機１００の原理的な構造が示されている。この打抜き・型押し機１００は、一例として、給紙装置１と、２つの打抜きステーションおよび／または型押し機ステーション２、２’と、取り除きステーション３と、排紙装置４とを有しており、これらが１つの共通の機械ハウジング５によって支持され、取り囲まれている。

枚葉紙６は、給紙装置１によってパイルから１枚ずつさばかれて、供給台１６を介して枚葉紙打抜き・型押し機１００へ供給され、くわえづめによってその前縁で把持されて、打抜き・型押し機１００のさまざまなステーション２、２’、３および４を通って枚葉紙搬送方向Ｆに間欠的に移動していく。くわえづめは、くわえ棒に取り付けられ、くわえ棒は、くわえづめキャリッジ８に取り付けられ、さらに、くわえづめキャリッジは、搬送システム７に取り付けられている。

打抜きステーションおよび／または型押しステーション２、２’は、下台９と上台１０とで構成されている。下台９は、機械フレームで定置において支持されており、打抜きカッターに対する、詳細には図示しない対向プレートを備えている。上台は、垂直にストローク運動可能なように支持されており、打抜き・溝付けカッターを備えている。

くわえづめを備えるくわえづめキャリッジ８は、打抜き・型押しステーション２、２’から、打抜き・型押しステーション２、２’に続く、取り除き工具を備えた取り除きステーション３へと枚葉紙６を搬送する。取り除きステーション３では、取り除き工具によって、不要な裁断くず片が枚葉紙６から下方に向かって落とされる。これによって裁断くず片１１は、取り除きステーション３の下に押し込まれた容器状のワゴン１２の中へ落ちる。

枚葉紙は取り除きステーション３から排紙装置４へと達し、そこで枚葉紙の単なる積み置きと枚葉紙の個々の有用な部分への分離とが同時に行われる。排紙装置４は紙積み台１３を含んでいてよく、紙積み台１３の上で個々の枚葉紙がパイル１４の形態で積み重ねられる。これにより、特定のパイル高さに達するように積み重ねられた枚葉紙１４とともに、紙積み台１３を打抜き・型押し機１００の領域から運び出すことができる。

図２は、本発明による枚葉紙打抜き・型押し機１００の処理ステーション２、２’のうちの１つ、例えば打抜きステーションまたは型押しステーションを示している。処理されるべき枚葉紙６は、搬送装置７、８によって、枚葉紙搬送方向Ｆへ処理ステーション２、２’に入るように運ばれる。処理ステーション２、２’は、送り可能な上台１０と、機械ハウジング５のフレームに固定された下台９とを有している。打抜き工具に打抜き力を加えるための４つの流体圧シリンダ１６が、機械下部に在る。流体圧シリンダ１６は、一方では上台１０と連結されているとともに、他方では、枚葉紙打抜き・型押し機１００の機械ハウジング５に支持されている。流体圧シリンダ１６は打抜きストロークｈを誘起し、この打抜きストロークによって、上台１０は定置の下台９に向かって移動する。

図３は、油圧式に駆動される送り可能なプラテンを備えている複数の処理ステーションの個別の運動進行の様子を示している。上台１０、１０’、１０’’の各々は、１つまたは複数（本実施形態ではそれぞれ２つが図示されている）の流体圧シリンダ１６によって駆動される。各流体圧シリンダ１６の圧力接続部が共に一緒に動かないようにするために、ピストンは可動部（ここでは上台１０、１０’、１０’’）に取り付けられており、流体圧シリンダ１６は機械フレームに取り付けられている。上台１０、１０’、１０’’はそれぞれ座標Ｚで運動を行い、運動ｚ、ｚ’、ｚ’’は、処理されるべきジョブや処理ステーションにおける目下の状況に応じて、上台ごと個別に制御可能であってよい。くわえづめキャリッジ８、８’、８’’の運動は、矢印ｘ、ｘ’、ｘ’’で図示されている。

図４には、個々の構成要素の制御が模式的に示されている。目標値発生器１７が、機械サイクルおよび機械位置の基準を定める広範囲にわたる（globalen）機械基準角度αを生成する。目標値発生器１７から、ステーション２の上台１０については目標基準値ｚ₂、ステーション２’の上台１０’については目標基準値ｚ_2'、ステーション２’’の上台１０’’については目標基準値ｚ_2''が個別に生成される。この構成については、以下においても同様である。

したがって、この中央の目標値発生器１７を起点として、個々のステーションと、例えば複数のリニアドライブで構成することができる駆動システムとについて、それぞれの制御のための入力量としての役目をする基準値「機械角度」が定義される。そして、生成された目標基準値に合致するように、上台が位置制御ループで制御される。このような個々の油圧式の駆動装置の制御は周知であり、例えば油圧装置に関する書物であるMurrenhoff, H.（ムーレンホフ）著、「Grundlagen der Fluidtechnik、 Band 1: Hydraulik（流体工学の基礎、第１巻：油圧装置）」、（独国）、第４版、２００５年や、Murrenhoff, H.（ムーレンホフ）著、「Servohydraulik（サーボ油圧装置）」、（独国）、第２版、２００２年に説明されている。

可動の上台１０、１０’、１０’’の代わりに、可動の下台９、９’、９’’を使用することもできる。

２つの流体圧シリンダ１６の代わりに１つの流体圧シリンダを用いることができるばかりでなく、駆動装置として２つ以上の流体圧シリンダを用いることもできる。

流体圧シリンダ１６は、多かれ少なかれ上台の上で自由に位置決めすることができる。
それぞれの流体圧シリンダは、異なる性能を持つように構成することができる。

それぞれの流体圧シリンダは、非均一性や局所的な材料欠陥に対処するために、位置と圧力に関して個別に制御することができる。

位置制御をするために、排出量の制御（調節ポンプを通じての流体圧シリンダ内へ流入する流体の流量の制御）または抵抗の制御（バルブを通じての流体圧シリンダ内へ流入する流体の流量の制御）を導入することができる。

上記とは別の実施形態として、複数の機械的な互いに同期化されるプレス駆動装置を利用するのが適している。

図５および図６は、別の任意のステーションが矢印方向Ａに先行していてよく、または矢印方向Ｂに後続していてよい、機械的に駆動される打抜きステーションまたは型押しステーション２、２’を模式的な図面で示している。図示した打抜きステーション、型押しステーション２、２’と、場合により設けられる先行または後続するステーションとは、送り可能な上台１０、１０’ごとにそれぞれ１つのプレス駆動装置１９、１９’を有している。このプレス駆動装置１９、１９’は、詳細には図示しない周知の方法で、フライホイールと、カップリングと、偏心軸２２、２２’を介して上台１０、１０’を動かす伝動装置との連結部とで構成されている。プレス駆動装置１９、１９’は、例えば減速ギヤ２０、２０’を介して、駆動モータ１８、１８’によって駆動される。動力の流れは、フライホイールからプラテンへ直接導かれる。個々のプレス駆動装置を同期化するために小型の伝動装置２６、２６’が設けられている。伝動装置２６、２６’は、大きな動力を伝達する必要がなく、同期化のためにプレス駆動装置１９、１９’を例えば主軸２１と連結する。

この代わりに、サーボ駆動装置として個別に制御される、フライホイールの駆動モータを通じての同期化を意図することも可能である。

図７は、プレス駆動装置を制御するための制御ループを示している。図から明らかなように、回転数制御と位置制御の両方が行われる。

図７の制御ループを介して、制御量α_exが目標値α_refに追従する。このとき量ω_refは、追従偏差を回避するために、目標値を調整する形態で利用される。ω_refは、目標値α_refの時間に関する１次導関数である。

α_exの値とα_refの値との比較は、減算要素によって行われる。この減算要素に続く比例要素（２５）を介して制御偏差α_diffが増幅され、ω_ref'としてω_refに加算される。この合計からω_exが差し引かれて、制御偏差ω_diffが生成される。この制御偏差ω_diffは、制御偏差が残存することを防ぐために、例えば比例／積分制御器（２３）を通じてさらに処理されてモータトルク目標値Ｍ_refになる。伝達関数（２７）、（２８）により、電流制御器（モータ制御器）と制御されるべき機械システムの動的挙動とが記号で表されている。運動状態（α_exおよびω_ex）は、位置センサ２９によって検出される。この位置センサの出力は位置値α_exであり、α_exはα_refと比較するためにフィードバック値として減算要素（Ｓ１）へ供給される。さらに微分制御器（２４）でα_refの時間依存の導関数が生成され、この導関数はω_exとして減算要素（Ｓ２）へ供給される。

枚葉紙打抜き・型押し機の原理的構造を示す概略図である。油圧式に駆動される送り可能なプラテンを備える、打抜きステーションまたは型押しステーションを示す概略図である。油圧式に駆動される送り可能な工具を備える、複数の打抜きステーションまたは型押しステーションの個別の運動進行を示す概略図である。個別の運動進行の制御を示す概略図である。機械的に駆動されるプレス駆動装置を示す概略図である。機械的に駆動されるプレス駆動装置の同期化を示す概略図である。機械的に駆動されるプレス駆動装置を制御するための閉じた制御ループを示す図である。

符号の説明

１給紙装置
２、２’、２’’ 処理ステーション
３取り除きステーション
４排紙装置
５機械ハウジング
６枚葉紙
７搬送システム
８、８’、８’’ くわえづめキャリッジ
９、９’、９’’ 下台
１０、１０’、１０’’ 上台
１１裁断くず片
１２ワゴン
１３紙積み台
１４パイル
１５枚葉紙進行平面
１６、１６’、１６’’ 流体圧シリンダ
１７目標値発生器
１８、１８’ 駆動モータ
１９、１９’ プレス駆動装置
２０、２０’ 減速ギヤ
２１主軸
２２、２２’ 偏心軸
２３比例／積分制御器
２４微分制御器
２５比例制御器
２６、２６’ プレス駆動装置と主軸との間の伝動装置
２７モータ制御器
２８機械装置
２９位置センサ
１００枚葉紙打抜き・型押し機
Ａ矢印
Ｂ矢印
Ｆ枚葉紙搬送方向
ｘ、ｘ’、ｘ’’ くわえづめキャリッジの運動
ｚ、ｚ’、ｚ’’ 上台のストローク運動
α_ref 機械基準角度
α_diff 制御偏差
ω_ref 機械基準回転数
ω_ref 制御偏差
α_ex 偏心軸角度
ω_ex 偏心軸回転数
Ｓ１、Ｓ２減算要素

Claims

紙、板紙などからなる枚葉紙を処理するための枚葉紙打抜き・型押し機であって、フレームに固定された工具と送り可能な工具とを有している複数の処理ステーションと、該処理ステーションの各々を通るように該枚葉紙を搬送するための搬送装置と、を有している枚葉紙打抜き・型押し機において、
各々の前記送り可能な工具は別個の駆動装置によって動かされ、該別個の駆動装置は、各々の前記処理ステーションの該送り可能な工具のストローク運動を個別に調整可能であるように位置制御ループを介して制御されることを特徴とする、
枚葉紙打抜き・型押し機。
前記別個の駆動装置は流体圧シリンダであることを特徴とする、請求項１に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記流体圧シリンダのピストンは前記送り可能な工具に取り付けられており、該流体圧シリンダは前記フレームに取り付けられていることを特徴とする、請求項２に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記送り可能な工具の運動の目標値は、目標値発生器によって生成される広範囲にわたる機械角度に依存して個別に決定されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
上台が前記送り可能な工具を支持していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
下台が前記送り可能な工具を支持していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記送り可能な工具は、少なくとも１つの前記流体圧シリンダによって動かされることを特徴とする、請求項３に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記送り可能な工具は、複数の前記流体圧シリンダによって動かされることを特徴とする、請求項３に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記流体圧シリンダは、前記送り可能な工具に対する作用点を自由に位置決め可能であることを特徴とする、請求項８に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
複数の前記流体圧シリンダはそれぞれ異なる性能を持つように構成することができる、請求項８に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記流体圧シリンダは位置と圧力に関して個別に制御されることを特徴とする、請求項８に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記位置を制御するために排出量の制御が行われることを特徴とする、請求項１１に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記位置を制御するために抵抗の制御が行われることを特徴とする、請求項１１に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記送り可能な工具の各々は、フライホイールを駆動する装置によって駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記フライホイールからの動力の流れは、前記送り可能な工具に直接導かれていることを特徴とする、請求項１４に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
異なる前記駆動装置の同期化を行うために、大きな前記動力を伝達しなくてよい小型の伝動装置が設けられていることを特徴とする、請求項１５に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記伝動装置は主軸の一部として構成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記同期化は、サーボ駆動装置として個別に制御される前記フライホイール用の駆動モータを通じて行われることを特徴とする、請求項１６に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
少なくとも１つの前記送り可能な工具は、機械的に駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
少なくとも１つの前記送り可能な工具は、油圧式に駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記処理ステーションの各々を通るように前記枚葉紙を搬送するための前記搬送装置は、少なくとも１つのリニアドライブで構成されていることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか１項に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。
前記処理ステーションは、少なくとも１つの打抜きステーションおよび／または型押しステーションを含んでいることを特徴とする、請求項１から２１のいずれか１項に記載の枚葉紙打抜き・型押し機。