JP2008155084A - ワイピングローラ成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイピングローラ成形工程の全自動化を可能とし、製品品質の均一なワイピングローラ基体を提供する。
【解決手段】ワイピングローラ基体を回転できるように支持し、ワイピングローラ基体に樹脂材を塗布及び焼付けを行うワイピングローラ成形装置において、ワイピングローラを形成するために必要な各種条件を入力及び表示する操作機構と、ワイピングローラ基体に塗布する樹脂材を貯蔵及び投入する材料管理機構と、薄膜の樹脂層を形成させるためのドクターナイフ機構と、焼付け機構と、冷却機構と、必要量の樹脂材が投入されたことを検知して塗布を開始するように指示し、樹脂材がワイピングローラ基体に所望する膜厚まで塗布されたことを検知して焼付けを開始するように指示し、焼付けによりワイピングローラ基体に塗布された樹脂材の硬度が所定の硬度に達したことを検知して冷却を開始するように指示する制御機構から成る。
【選択図】図２

Description

本発明は、凹版印刷機に用いるワイピングローラを成形するためのワイピングローラ成形装置に関するものである。

凹版印刷機では、版胴のワイピング作業を行うためにワイピングローラが用いられており、このワイピングローラ自体の成形はワイピングローラ成形装置によって、中心となるワイピングローラ基体の上面に、数層の樹脂層を形成して完成するものであるが、従来の成形工程は図６に示す通りであり、大きく塗布工程と焼付け工程に分けられる。

塗布工程については、まず、ドクターナイフの初期設定(Ｓ２)を行うが、これは、ワイピングローラ基体とドクターナイフが接する部分の間隙を薄膜の樹脂層を形成できる位置まで目視(Ｓ３)で確認しながら手動により移動する。次に、樹脂材の投入(Ｓ４)を行うが、前述の樹脂材を規定量計量し、前述のワイピングローラ基体とドクターナイフが接する部分へ樹脂材を均一に投入する。次に、ワイピングローラ表面に樹脂材の薄膜な樹脂層を形成するため、ドクターナイフを手動により段階的に後退(Ｓ６)させて所望の樹脂層を形成すると塗布工程が終了する(Ｓ７)。

次に、焼付け工程であるが、塗布工程に使用したドクターナイフを保温カバーが閉まる位置まで後退(Ｓ８)させ、保温カバーを閉める(Ｓ９)。次に、焼付け温度及び焼付け時間の設定(Ｓ１０)を行い、焼付けを開始する(Ｓ１１)。焼付け状態の確認は目視により焼き色の確認を行い、目視確認の結果が良であれば(Ｓ１３)焼付け終了、不であれば(Ｓ１２)再度焼付け温度及び時間の設定に戻り(Ｓ１０)、目視確認の結果が良となる(Ｓ１３)まで繰り返し行う。次に、焼付けにより発熱した樹脂層の冷却を開始し(Ｓ１４)、次層の塗布工程時に必要な設定温度まで下げる。この温度確認(Ｓ１５)についても目視及び手動的な方法で行い、設定温度に到達すると、焼付け工程を完了する(Ｓ１６)。前述の工程について、規定の層数の樹脂層を形成するまで繰り返し行い、数層からなる樹脂層を形成することが行われていた。

これらの成形工程において、各層の厚さを設定する樹脂材の加減(Ｓ４)、ワイピングローラ本体へ接するドクターナイフの進退移動の加減(Ｓ６)、焼付け工程による焼付け時間及び焼付けによる樹脂材の硬度の加減(Ｓ１３)及び冷却工程によるワイピングローラ基体の表面温度の加減(Ｓ１５)は、熟練を要する技術性、成形工程の効率性及び目視的評価による正確性などに問題があった。

前述の問題点を解決する方法として、本願出願人は、塗布量の増加によるワイピングローラ径の加減に順じて移動する、サーボ機構を設けたドクターナイフの進退を自動制御し、ワイピングローラ成形においての一部ドクターナイフ進退移動の自動化(Ｓ６′)について既に出願した（例えば、特許文献１参照）。

特許第３２１５８３３号公報

しかしながら、特許文献１の発明によると、図６のフローチャート図に示すように、ドクターナイフの進退の自動制御による塗布工程に関する自動化(Ｓ６′)であり、塗布工程前の準備である、樹脂材の投入(Ｓ４)、ドクターナイフの初期設定(Ｓ２)、塗布工程から焼付け工程への工程変更(Ｓ８及びＳ９)、焼付け状態の確認(Ｓ１３)及び焼付けにより発熱した樹脂材の冷却工程(Ｓ１４)は、依然として専ら経験的、手動的、目視的方法によって行われているのが現状である。

また、焼付け工程では、ワイピングローラ成形装置内のワイピングローラ基体に対する焼付け温度にバラツキが生じるため、前述のワイピングローラ基体に焼きむらが発生する問題があった。

本発明は、前述のワイピングローラの成形において、全ての工程について自動化を図り、ワイピングローラ成形において省人化及び製品品質の均一化を図ることを課題としたものである。

本発明のかかる課題を解決するための手段として、ワイピングローラ基体を回転できるように支持し、このワイピングローラ基体に樹脂材を塗布し、樹脂材を塗布したワイピングローラ基体の焼付けを行うワイピングローラ成形装置において、ワイピングローラを形成するために必要な各種条件を入力及び表示する操作機構と、ワイピングローラ基体に塗布する樹脂材を貯蔵及び投入する材料管理機構と、樹脂材の塗布時にワイピングローラ表面に接して、薄膜の樹脂層を形成させるためのドクターナイフ機構と、塗布した樹脂材の焼付けを行う焼付け機構と、焼付けにより発熱した樹脂層を冷却する冷却機構と、必要量の樹脂材が投入されたことを検知して塗布を開始するように指示し、樹脂材がワイピングローラ基体に所望する膜厚まで塗布されたことを検知して焼付けを開始するように指示し、焼付けによりワイピングローラ基体に塗布された樹脂材の硬度が所定の硬度に達したことを検知して冷却を開始するように指示する制御機構から成ることを特徴としている。

また、ワイピングローラ成形装置の制御機構は、材料管理機構による樹脂材の投入量及びワイピングローラ表面に対する樹脂材の均一な投入、ドクターナイフ機構のドクターナイフの初期設定位置への移動及び塗布による樹脂層の加減に合わせたドクターナイフの後退移動、焼付け機構のヒーター出力の調整による温度制御及び冷却機構による冷却温度の管理及び乾燥状態を制御する制御部と、樹脂材が投入されたことの検知、所望の樹脂材が塗布されたことの検知及び焼付けによる樹脂材の硬度が所定の硬度に達したことを検知する検知部と、検知部の検知内容及び操作機構に入力した各種条件を基に、各機構の制御内容についての指令を行う指令部と、ワイピングローラ成形に関する各種条件及びワイピングローラ成形実績に関する履歴を記憶する記憶部を有することを特徴としている。

また、ワイピングローラ成形装置の焼付け機構は、焼付け工程時に焼きむらを防止するため、焼付け機構に少なくとも一本以上のヒーターを有し、前述のヒーターは、熱源部分をヒーター軸の左右方向に少なくとも二箇所以上に分割し、分割された部分毎に出力の入り切りを任意に設定できることを特徴としている。

また、ワイピングローラ成形装置の材料管理機構は、ワイピングローラ基体とドクターナイフが接する部分の全体へ均一に樹脂材を投入する投入部を有することを特徴としている。

また、ワイピングローラ成形装置のドクターナイフ機構は、ワイピングローラ基体とドクターナイフが接する荷重を感知し、ドクターナイフの初期設定位置を判断する荷重感知部を有することを特徴としている。

本発明のワイピングローラ成形装置は、ワイピングローラを成形する各種条件を任意に入力することで、全ての条件を制御機構により自動制御できることから、熟練技術を要する工程が皆無となり、ワイピングローラとして良質かつ均質な製品を生産できるという効果を奏する。

また、分割ヒーターを採用し、ワイピングローラ成形装置内のワイピングローラ基体の全体に対する焼付け温度を均一に保ち、尚かつ、焼付け状態の確認についても熟練を要する目視による確認を皆無とし、自動制御できることから、焼きむらによる製品品質のバラツキが皆無となるという効果を奏する。

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明におけるワイピングローラ成形装置の各機構との構成に関するブロック図である。図２はワイピングローラ成形装置の概略図である。図３はワイピングローラ成形装置の材料管理機構及びドクターナイフ機構を拡大した概略図を、図４および図５はワイピングローラ焼付け機構の概略図の一例を、図７は本発明によるワイピングローラ成形工程のフローチャート図をそれぞれ示す。

図１のブロック図及び図２の概略図に基づき各機構の構成について説明する。図１に示すように、本発明によるワイピングローラ成形装置は、ワイピングローラ成形工程の各種条件を入力及び表示する操作機構と、樹脂材の投入を行う材料管理機構と、薄膜の樹脂層を形成するためのドクターナイフ機構と、樹脂材の焼付けを行う焼付け機構と、焼付けにより発熱した樹脂層の冷却を行う冷却機構と、前述の各種条件の自動制御を行う制御機構から構成されている。

前述の各機構の詳細な構成についてであるが、操作機構(８)はワイピングローラの成形に関する条件である、例えば室温及び樹脂材の流動特性等を入力する入力部と、前述の入力条件及びワイピングローラ成形過程のどの工程が現在行われているかが一目で把握できる進捗状況を表示する表示部を備えている。

また、材料管理機構は、樹脂材の貯蔵タンク(７)と、前述の貯蔵タンク内の樹脂材残量及び投入量を重量により計量する計量部と、樹脂材の投入をワイピングローラ基体とドクターナイフが接する部分へ樹脂材を均一に投入する投入部(６)を備えている。

前述の投入部は、樹脂材をワイピングローラ表面の全体への均一な投入を目的としており、図３のように投入部が一箇所であった場合は、ワイピングローラ基体(４)とドクターナイフ(５)が接する部分の、樹脂材を投入できる位置に投入部を固定し、ワイピングローラ軸方向の両端まで移動する移動部(１１)を備える方法や、投入部をワイピングローラ基体の軸方向の長さと同様の長さにする方法、樹脂材を噴霧する方法等が考えられる。ただし、樹脂材を均一に投入できれば、特に前述の方法に限定されるものではない。

また、ドクターナイフ機構は、回転するワイピングローラ基体(４)に薄く樹脂材を塗り、薄膜で均一な樹脂層を繰り返し形成するために設置されているドクターナイフ(５)と、前述のドクターナイフ(５)とワイピングローラ基体(４)の接触時の荷重により、薄膜の樹脂層を形成できるワイピングローラ基体(４)とドクターナイフ(５)の間隙である初期設定位置及び塗布工程時の荷重を感知する荷重感知部(１３)と、樹脂材の塗布工程により、増加するワイピングローラ径に合わせてワイピングローラ基体(４)とドクターナイフ(５)の間隙を維持するためのドクターナイフ(５)の後退移動を制御するサーボモーター(１２)を備えている。

前述のドクターナイフの初期設定位置への移動は、薄膜の樹脂層を形成するための極めて重要な工程であり、熟練の技術を要していた。そのため、ドクターナイフの初期設定位置への移動を自動制御することは、ワイピングローラとして良質かつ均質な製品を生産することに大きく寄与する。

また、焼付け機構は、ワイピングローラ成形装置内のワイピングローラ基体(４)に対する焼付け温度を管理する少なくとも一つ以上設置された温度センサー(３)と、樹脂層の焼付けを行うヒーターを有している。前述のヒーターは、ワイピングローラ基体の焼付けむらを防止すため、一例として、温度センサー(３)からの信号により焼付け温度を一定に保ち、焼きむらを防止するための、ヒーターの熱源部分をヒーター軸の左右方向に分割し、分割された部分毎に出力の入り(Ｂ)切り(Ｃ)を任意に設定できる分割ヒーターを少なくとも一本以上備えている。

図４は、分割ヒーターの応用例の一部であり、分割される部分は二箇所以上で、斜線部は熱源部分として電源が入っている状態(Ｂ)であり、白抜け部分は電源が切れている状態(Ｃ)である。分割ヒーターの(Ａ１)は前面の電源が入っている状態であり、(Ａ２)(Ａ３)は、三箇所に分割されており、(Ａ２)は両端部の出力が入った状態、(Ａ３)は中心部の出力が入っている状態である。(Ａ４)(Ａ５)は、二箇所に分割されており、両端部のどちらか一方の出力が切の状態である。(Ａ６)は七箇所に、(Ａ７)は五箇所に分割されているが、これらの分割箇所、分割数及び出力入り切りの調整は任意に設定できるものであり、温度センサーからの信号によりワイピングローラ成形装置内の焼付け温度を一定に保つ。また、図５は、図２の焼付け機構のヒーターを９０°回転させたものであり、焼きむらの無い焼き付けが行えればこれらに限定するものではない。

また、冷却機構は、焼付けによる樹脂層の発熱により、次の塗布工程時に樹脂材の不均一な硬化の要因となるため、樹脂層の表面温度を所定の温度（例えば約４５℃）まで下げなければならない。そのため、樹脂層の冷却を冷却水の噴出によって行う冷却部(９)と、前述の樹脂層の冷却温度を管理する温度センサー(３)と、樹脂層の表面に付着した冷却水の除去を温風装置により行う乾燥部(１０)を備えている。

前述の冷却機構の構成は一例であり、例えば、冷却水を使わずに冷気でワイピングローラ表面の温度を下げる方法や、冷却水の除去時に揮発性の高い溶剤を噴霧し、ワイピングローラ表面の水滴の除去をするの方法等も考えられる。

また、制御機構は、前述の操作機構(８)のワイピングローラ成形に関する各種条件である入力内容を記憶する記憶部と、各機構に指令を行う指令部と、塗布工程により加減するワイピングローラ基体(４)の規定の径及び焼付け状態を検知する検知部と、前述の全ての条件を自動制御する制御部を備えている。

前述の検知部は、一例として、塗布工程時のワイピングローラ基体(４)径の加減を監視するＣＣＤカメラを設置した検知方法又はドクターナイフ(５)の移動距離により検知する方法。焼付け工程時の焼き色を検知する分光光度計を使用する方法又は、ワイピングローラ基体(４)の硬度を測定する硬度測定器を使用した検知方法等が考えられるが、規定の条件を検知できればこれらに限定されるものではない。

前述の各機構との連絡系統は、操作機構(８)から各種条件を制御機構(１)に転送し、制御機構(１)の記憶部に記憶する。制御機構(１)の記憶部に記憶した各種条件及びワイピングローラ成形工程に合わせて制御機構(１)の指令部から、各機構に指令が転送される。指令を受けた各機構の各種条件は、制御機構(１)の検知部が規定の検査を行い、検知部の信号を元に制御機構(１)の制御部が自動制御する構成となる。

次に、図７のフローチャート図に基づき本発明におけるワイピングローラ成形装置を用いてのワイピングローラ成形工程について説明する。本発明のワイピングローラ成形装置は、図７のＳＴＥＰ１であるワイピングローラ生成の各種条件を任意に入力できる操作機構(８)に前述の各種条件を入力する。

そして、入力された各種条件を制御機構(１)の記憶部に転送し、図７のＳＴＥＰ２である自動塗布工程として、制御機構(１)の指令部からの指令を受けたドクターナイフ機構のドクターナイフ(５)をワイピングローラ基体(４)に接する初期設定位置まで荷重感知部(１３)の信号により移動及び固定する。次に、前述の制御機構(１)の指令部から、材料管理機構の計量部に規定の樹脂材料を計量する指令、投入部(６)及び移動部(１１)にワイピングローラ基体(４)とドクターナイフ(５)が接する部分の全体へ均一に樹脂材を投入する指令が送られる。前述の指令を受けた投入部(６)及び移動部(１１)が樹脂材を一定量投入するが、この時、ワイピングローラ基体(４)は緩やかに回転し、ワイピングローラ基体(４)の全体に樹脂材が塗布されていく。

そして、ワイピングローラ基体(４)と接するドクターナイフ機構のサーボモーター(１２)が、制御機構(１)の指令部から指令を受けて、樹脂材の塗布量に合わせたドクターナイフ(５)の後退を制御し、樹脂材の塗布工程が行われる。

そして、制御機構(１)の検知部がワイピングローラ基体(４)の径が所望の径となったことを検知し、塗布工程が終了すると、前述の制御機構(１)の指令部からの指令により、前記ドクターナイフ機構は自動的に所定の位置まで後退し、焼付け機構(１４)の保温カバー(２)が閉まる。その後、焼付け工程が開始されるが、これについても温度センサー(３)が感知した信号を制御機構(１)の検知部が受け、前述の制御機構(１)の指令部からの指令により、通常ヒーター(Ａ１)、分割ヒーター１(Ａ２)、分割ヒーター２(Ａ３)の出力を制御し、焼きむらを皆無とする焼付け工程が行われる。

そして、制御機構(１)の検知部がワイピングローラ基体(４)の焼付け状態を検知し、前述の焼付け工程終了後に、制御機構(１)の指令部からの指令により、冷却機構の冷却部(９)が冷却水を噴出し、温度センサー(３)からの信号により設定温度までの冷却工程を制御機構(１)の制御部により制御する。

そして、前述の冷却工程終了後に、前述の制御機構(１)の指令部からの指令により、冷却機構の乾燥部(１０)が冷却水の除去を行う。これについても、制御機構(１)の制御部が制御し、冷却水の除去工程が終了する(ＳＴＥＰ２)。

前述のＳＴＥＰ２の回数は、図７のＳＴＥＰ１で操作機構(８)の入力部に既に入力しているため、前述のＳＴＥＰ２を規定の回数分繰り返すことで、所望の樹脂成形層の数層を形成して、規定のワイピングローラを完成させる。

本発明のワイピングローラ成形装置の各機構との構成に関するブロック図 本発明のワイピングローラ成形装置の概略図 本発明のワイピングローラ成形装置の一部を拡大した概略図 本発明のワイピングローラ成形装置の焼付け部の拡大図 本発明のワイピングローラ成形装置の焼付け部の応用例を示す図 従来のワイピングローラ成形工程を示すフローチャート図 本発明のワイピングローラ成形工程を示すフローチャート図

符号の説明

１ 制御機構
２ 保温カバー
３ 温度センサー
４ ワイピングローラ基体
５ ドクターナイフ
６ 投入部
７ 貯蔵タンク
８ 操作機構
９ 冷却部
１０乾燥部
１１移動部
１２サーボモーター
１３荷重感知部
１４焼付け機構
Ａ１通常ヒーター
Ａ２分割ヒーター１
Ａ３分割ヒーター２
Ａ４分割ヒーター３
Ａ５分割ヒーター４
Ａ６分割ヒーター５
Ａ７分割ヒーター６
Ｂ分割ヒーター出力入
Ｃ分割ヒーター出力切

Claims (5)

1. ワイピングローラ基体を回転できるように支持し、前記ワイピングローラ基体に樹脂材を塗布し、前記樹脂材を塗布したワイピングローラ基体の焼付けを行うワイピングローラ成形装置において、ワイピングローラを形成するために必要な各種条件を入力及び表示する操作機構と、前記ワイピングローラ基体に塗布する前記樹脂材を貯蔵及び投入する材料管理機構と、前記樹脂材の塗布時にワイピングローラ表面に接して、薄膜の樹脂層を形成させるためのドクターナイフ機構と、塗布した前記樹脂材の焼付けを行う焼付け機構と、前記焼付けにより発熱した前記樹脂層を冷却する冷却機構と、必要量の樹脂材が投入されたことを検知して塗布を開始するように指示し、前記樹脂材が前記ワイピングローラ基体に所望する膜厚まで塗布されたことを検知して焼付けを開始するように指示し、前記焼付けにより前記ワイピングローラ基体に塗布された樹脂材の硬度が所定の硬度に達したことを検知して冷却を開始するように指示する制御機構から成るワイピングローラ成形装置。
2. 前記制御機構は、前記材料管理機構による樹脂材の投入量及びワイピングローラ表面に対する前記樹脂材の均一な投入、前記ドクターナイフ機構のドクターナイフの初期設定位置への移動及び塗布による樹脂層の加減に合わせたドクターナイフの後退移動、前記焼付け機構のヒーター出力の調整による温度制御及び前記冷却機構による冷却温度の管理及び乾燥状態を制御する制御部と、前記樹脂材が投入されたことの検知、所望の樹脂材が塗布されたことの検知及び焼付けによる前記樹脂材の硬度が所定の硬度に達したことを検知する検知部と、前記検知部の検知内容及び前記操作機構に入力した各種条件を元に、各機構の制御内容についての指令を行う指令部と、ワイピングローラ成形に関する各種条件及び前記ワイピングローラ成形実績に関する履歴を記憶する記憶部を有することを特徴とした請求項１記載のワイピングローラ成形装置。
3. 前記焼付け機構は、焼付け工程時に焼きむらを防止するため、前記焼付け機構に少なくとも一本以上のヒーターを有し、前記ヒーターは、熱源部分をヒーター軸の左右方向に少なくとも二箇所以上に分割し、分割された部分毎に出力の入り切りを任意に設定できることを特徴とする請求項１又は２記載のワイピングローラ成形装置。
4. 前記材料管理機構は、前記ワイピングローラ基体と前記ドクターナイフが接する部分の全体に、前記樹脂材を均一に投入する投入部を有することを特徴とする請求項１、２又は３記載のワイピングローラ成形装置。
5. 前記ドクターナイフ機構は、前記ワイピングローラ基体と前記ドクターナイフが接する荷重を感知し、前記ドクターナイフの初期設定位置を判断する荷重感知部を有することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のワイピングローラ成形装置。

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