JP2008238582A - 中空構造板の製造装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中間体の中空凸部同士のずれを防止し、中空構造板として必要な剛性を得ること。
【解決手段】中空構造板の製造装置にあっては、上下一対のエンボスローラに減速機２０を介してサーボモータ１０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空構造板の製造装置及びその製造方法に関する。

近年、プラスチック構造板の１つとして、円柱状の独立空気室（以下「中空凸部」という。）が形成された中空構造板が開発されている。この中空構造板は、例えば、コルゲート型プラスチックダンボールや、フルート型プラスチックダンボール等、一方向にリブを設けたプラスチック構造板と比べ、方向性の有無による物性差（例えば、縦横の強度差）が極めて小さいという点で優れている。なお、この中空構造板は、熱可塑性樹脂シートを減圧成形することによって得られる。

ところが、この中空構造板は、中空凸部が円柱状であり、且つ中空凸部の１つ１つの大きさが比較的大きな構造であることから、中空凸部の壁部がフィルム化し、その強度を維持することが困難となる。さらに、製品厚みが増せば、その傾向は顕著となる。また、この問題を解決するために、フィルムの肉厚を増すと、当然重量が嵩み、軽量性が損なわれる。

そこで、従来、一対の熱可塑性樹脂シートにそれぞれ規則的に配置された複数の円錐台形状の中空凸部を突設し、これらの中空凸部同士を突合わせて融着することにより中間体を得てから、この中間体の両面に任意の表皮材をラミネートしてなる中空構造板が開発されている（例えば、特許文献１等参照）。かかる中空構造板は、軽量であり、剛性、圧縮特性、意匠性に優れている。

そして、この中空構造板は、次の（１）〜（３）の工程を得て製造される。
（１）まず、二枚の熱可塑性樹脂シートを減圧チャンバ内に導入し、その減圧チャンバ内に回転可能に配置された上下一対のエンボスローラの周面に熱可塑性樹樹脂シートを吸着させて、両エンボスローラに突設されたピンの形状に応じて熱可塑性樹脂シートに多数の中空凸部を成形する（中空凸部の成形工程）。
（２）次に、熱融着用の加熱手段によって中空凸部を加熱し、両エンボスローラの接線位置で中空凸部の端面同士を熱融着させ、これを引取機で引き取ることにより中間体を得る（中空凸部同士の熱融着工程）。
（３）続いて、この中間体の両面に各種の表皮材をラミネートすることにより、様々な特性が付与された中空構造板を得る（ラミネート工程）。
国際公開第０３／０８０３２６号パンフレット

しかしながら、上記（１）及び（２）の工程において、前述した上下一対のエンボスローラの回転にずれが生じことがある。そして、かかる場合には、中間体の中空凸部同士にずれが生じて、必要な剛性の中空構造板が得られないという問題が生じてしまう。

そこで、本発明は、中間体の中空凸部同士のずれを防止し、中空構造板として必要な剛性を得ることができる中空構造板の製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、二枚の熱可塑性樹脂シートを減圧チャンバ内に導入し、該減圧チャンバ内に回転可能に配置された上下一対のエンボスローラの周面にそれぞれの樹脂シートを吸着させて両エンボスローラに突設されたピン形状に応じて各樹脂シートに多数の中空凸部を形成するとともに、両エンボスローラの接線位置で前記中空凸部の端面同士を連続して熱融着し、熱融着して得られた中間体の両面に表皮材をラミネートすることにより中空構造板を製造する中空構造板の製造装置であって、前記上下一対のエンボスローラをそれぞれ駆動するサーボモータと、前記上下一対のエンボスローラが互いに同期して回転するように前記サーボモータを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明において、前記サーボモータが減速機を介して前記上下一対のエンボスローラに取り付けられていることを特徴とする。

また、本発明は、二枚の熱可塑性樹脂シートを減圧チャンバ内に導入し、該減圧チャンバ内に回転可能に配置された上下一対のエンボスローラの周面にそれぞれの樹脂シートを吸着させて両エンボスローラに突設されたピン形状に応じて各樹脂シートに多数の中空凸部を形成するとともに、両エンボスローラの接線位置で前記中空凸部の端面同士を連続して熱融着し、熱融着して得られた中間体の両面に表皮材をラミネートすることにより中空構造板を製造する中空構造板の製造方法であって、前記上下一対のエンボスローラをそれぞれ駆動するサーボモータが設けられ、前記上下一対のエンボスローラが同期して回転するように前記サーボモータを制御することを特徴とする。

また、本発明において、前記サーボモータが減速機を介して前記上下一対のエンボスローラに設けられていることを特徴とする。

本発明に係る中空構造板の製造装置及びその製造方法によれば、中間体の中空凸部同士のずれを防止し、中空構造板として必要な剛性を得ることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

＝＝＝エンボスローラの回転の同期制御＝＝＝
図１は、本発明の実施形態に係る中空構造板の製造装置の主要部１００を示す図であり、（ａ）は主要部の概略図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。なお、図２は、本発明の実施形態に係る中空構造板の製造装置の一部を示す概略図である。

図１に示すように、中空構造板の製造装置の主要部１００において、上下一対のエンボスローラには、それぞれ減速機２０を介してサーボモータ１０が設けられ、このサーボモータ１０には、エンコーダ１０ａが設けられている。但し、同図では、上下一対のエンボスローラのうち、一方のエンボスローラ１のみを図示している。

サーボモータ１０は、制御手段１２により制御されている。また、減速機２０は、動力軸継手３０を介してエンボスローラ１の駆動部１ａに直結されており、これらエンボスローラ１及び減速機２０は、支持枠４０によって支持されている。減速機２０としては、バックラッシュが小さいものを用いることとする。

なお、図２に示すように、中空構造板の製造装置においては、まず、二枚の熱可塑性樹脂シート（以下単に「樹脂シート」という。）３を減圧チャンバ５０内に導入する。そして、減圧チャンバ５０内に回転可能に配置された上下一対のエンボスローラ１，１の周面にそれぞれの樹脂シート３を吸着させる。これにより、両エンボスローラ１，１に突設されたピン形状に応じて各樹脂シート３，３に多数の中空凸部３ａが形成される。その際、加熱用ヒータ１７により、両エンボスローラ１，１の接線位置で中空凸部３ａの端面同士を連続して熱融着させる。そして、熱融着させて得られた中間体の両面に表皮材をラミネートすることにより、中空構造板が製造される。なお、減圧チャンバ５０の上下には、減圧用吸引口５０ａが開口されている。この減圧用吸引口５０ａは、図示しないホースを介して図示しない真空ポンプに接続されている。従って、この真空ポンプを用いて減圧チャンバ５０の内部を減圧吸引することにより、両樹脂シート３，３の間が大気圧状態の一方で、エンボスローラ１側の面が減圧状態となり、樹脂シートの両面間に差圧が生じる。この差圧により、両樹脂シート３，３は、両エンボスローラ１，１の表面に吸引されて、その表面に貼付くこととなる。

本実施形態では、上下一対のエンボスローラ１，１にそれぞれ減速機２０を介してサーボモータ１０を設けたので、サーボモータ１０及び減速機２０の作用によって、上下一対のエンボスローラ１，１の回転が精度良く同期制御されることとなる。これにより、上下一対のエンボスローラ１，１の回転にずれが生じにくくなり、また、これらの回転にずれが生じたとしても当該ずれが即座に補正されることとなる。その結果、中間体の中空凸部３ａの端面同士にずれが生じにくくなり、中空構造板として必要な剛性を得ることができる。

次に、図３及び図４を参照しながら、（１）原点復帰の方法、及び（２）エンボスローラの駆動部を制御する方法について説明する。図３は原点復帰の方法を説明するためのフロー、図４はエンボスローラの駆動部を制御する方法を説明するためのフローである。

＜（１）原点復帰の方法＞
まず、上下一対のエンボスローラを原点復帰させる方法について説明する。本実施形態では、上下一対のエンボスローラの原点近傍にセンサを設け、このセンサをサーチすることにより、原点決めをする方式を採用している。

例えば、図３に示すように、原点復帰を開始し（Ｓ３０１）、サーボモータを高速回転させる（Ｓ３０２）。原点近傍に設けたセンサ（図示せず）をサーチし（Ｓ３０３）、エンボスローラの所定の箇所が原点近傍に近づいていないと判断された場合（Ｎｏ）には、Ｓ３０３の操作を再び行い、他方、原点近傍に近づいたと判断された場合（ＹＥＳ）には、サーボモータを低速回転させる（Ｓ３０３）。そして、この低速回転による走行が、最終走行距離に到達したか否かを判定し（Ｓ３０５）、到達していないと判定された場合（Ｎｏ）には、Ｓ３０５を再び行い、到達したと判定された場合（ＹＥＳ）には、サーボモータを停止させる（Ｓ３０６）。次に、ピン先端位置のずれ量を確認し（Ｓ３０７）、ピン先端位置にずれがあるか否かを判定する（Ｓ３０８）。そして、ずれがあると判定された場合（ＮＧ）には、最終走行距離を図１に示した制御手段１２に入力し（Ｓ３０９）、Ｓ３０２の操作を再び行い、他方、ずれがないと判定された場合（ＯＫ）には、原点復帰を完了する（Ｓ３１０）。

＜（２）エンボスローラの駆動部を制御する方法＞
次に、エンボスローラの駆動部を制御する方法について説明する。エンボスローラの駆動部を制御する際には、上下それぞれのサーボモータに同じ速度の速度指令を与えて、各サーボモータに設けられているエンコーダのパルス数を比較する。そして、両者のパルス数の差に基づいて、上下一対のエンボスローラ間の回転角の差を検出し、フィードフォワード制御によって、この回転角に補正指令を与えて、上下一対のエンボスローラの回転を同期制御することとする。例えば、図４に示すように、上下一対のエンボスローラの同期運転を開始すると（Ｓ４０１）、各エンボスローラに設けられたサーボモータが駆動（Ｓ４０２）し、上下一対のエンボスローラの同期位相制御を行う（Ｓ４０３）。この同期位相制御を行う際には、速度指令４０３ａ、回転角の補正指令４０３ｂ、及びエンコーダのパルスカウント４０３ｃを行い、これに基づいて同期速度指令４０３ｄを行うものとする。

次に、各エンコーダのパルス数を比較し（Ｓ４０４）、両者の誤差が所定値（例えば、同図の場合には1,666Ｐ。以下、同じ。）以内か否かを判断する（Ｓ４０５）。そして、誤差が1,666を超える（Ｓ４０５でＮＧ）と判断された場合には、警報を発し（Ｓ４０６）、サーボモータを停止する（Ｓ４０８）。他方、誤差が1,666以内である（Ｓ４０５でＯＫ）と判断された場合には、中空構造板の生産が終了するまで、前述した同期運転を行う。中空構造板の生産が終了すると、同期運転を終了し（Ｓ４０７）、その後サーボモータを停止する（Ｓ４０９）。なお、本実施形態では、Ｓ４０５で誤差が１６６６以内である（ＯＫ）と判断された場合であっても、その誤差は常に監視されており、Ｓ４０３の同期位相制御を繰り返し行うことにより、誤差が十分に小さくなるように制御されている。以下、この実施例について説明する。

本実施例では、17ビットのエンコーダ（1回転：131,072パルス）を搭載しているサーボモータ及び1/120の減速機を使用した。この場合、ローラが1回転した時のパルス数（Ｐ）は、131,072（Ｐ）×120＝15,728,640（Ｐ）となる。ローラの直径が300ｍｍのとき、ローラの周長は、300ｍｍ×円周率＝942.4776ｍｍとなる。従って、1パルス数（Ｐ）あたりの周長（ｍｍ／Ｐ）は、942.4776÷15,728,640≒0.0000599となり、最小で0.06μｍの変動を検出することが可能となる。中間体の中空凸部端面のずれ許容範囲が0.1ｍｍであることを考慮すると、十分な精度が得られることがわかる。

＝＝＝減圧チャンバ内の真空度のフィードバック制御＝＝＝
ところで、減圧チャンバ（図２参照）に圧力センサ（図示せず）を取り付け、この減圧チャンバ内の真空度をフィードバック制御することが望ましい。これにより、減圧吸引が安定化し、減圧チャンバ内の減圧度が一定に保持されることとなる。その結果、一定形状の中間体を得ることも可能となる。なお、本実施形態において、フィードバック制御の方法は、特に限定されるものではないが、簡易的な方法として、例えば、図５に示す方法がある。

図５に示すように、真空ポンプ（図示せず）を起動し（Ｓ５０１）、真空圧を手動で調節する（Ｓ５０２）。次に、タッチパネル（図示せず）より、真空圧の目標値、真空圧変動の許容できる範囲（閾値）、一回に補正する真空圧の補正量（実際は真空ポンプの回転数）等のデータを制御装置（シーケンサ；図示せず）に入力し（Ｓ５０３）、真空圧の制御をＯＮにする（Ｓ５０４）。続いて、真空圧を測定するための圧力センサ（図示せず）から得られた現在の真空圧を監視し、Ｓ５０３で入力した真空圧の目標値と、この圧力センサから得られた現在の真空圧とを比較し、圧力センサから得られた現在の真空圧が、真空圧変動の許容できる範囲（閾値）内にあるか否かを判定する（Ｓ５０５）。そして、この圧力センサから得られた現在の真空圧が、真空圧変動の許容できる範囲（閾値）を超えると判定された場合（Ｓ５０５でＮＧ）には、真空圧の補正を行い（Ｓ５０６）、再び真空圧の監視を継続する。他方、圧力センサから得られた現在の真空圧が、真空圧変動の許容できる範囲（閾値）内にあると判定された場合（Ｓ５０５でＯＫ）には、真空圧の補正を行うことなく、そのまま真空圧の監視を継続する。そして、中空構造板の生産を終了する場合には、真空圧制御をＯＦＦにして（Ｓ５０７）、真空ポンプを停止する（Ｓ５０８）。

中空構造板の製造装置の主要部１００を示す図であり、（ａ）は主要部の概略図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。 中空構造板の製造装置の一部を示す図である。 エンボスローラの駆動部を制御する方法について説明するためのフローである。 原点復帰の方法について説明するためのフローである。 減圧チャンバ内の真空度をフィードバック制御する方法について説明するためのフローである。

符号の説明

１ エンボスローラ
１０ サーボモータ
１０ａ エンコーダ
１２ 制御手段
２０ 減速機
３０ 動力軸継手
４０ 支持枠
５０ 減圧チャンバ
１００ 中空構造板の製造装置の主要部

Claims (4)

1. 二枚の熱可塑性樹脂シートを減圧チャンバ内に導入し、該減圧チャンバ内に回転可能に配置された上下一対のエンボスローラの周面にそれぞれの樹脂シートを吸着させて両エンボスローラに突設されたピン形状に応じて各樹脂シートに多数の中空凸部を形成するとともに、両エンボスローラの接線位置で前記中空凸部の端面同士を連続して熱融着し、熱融着して得られた中間体の両面に表皮材をラミネートすることにより中空構造板を製造する中空構造板の製造装置であって、
   前記上下一対のエンボスローラをそれぞれ駆動するサーボモータと、
   前記上下一対のエンボスローラが互いに同期して回転するように前記サーボモータを制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする中空構造板の製造装置。
2. 請求項１において、
   前記サーボモータが減速機を介して前記上下一対のエンボスローラに取り付けられていることを特徴とする中空構造板の製造装置。
3. 二枚の熱可塑性樹脂シートを減圧チャンバ内に導入し、該減圧チャンバ内に回転可能に配置された上下一対のエンボスローラの周面にそれぞれの樹脂シートを吸着させて両エンボスローラに突設されたピン形状に応じて各樹脂シートに多数の中空凸部を形成するとともに、両エンボスローラの接線位置で前記中空凸部の端面同士を連続して熱融着し、熱融着して得られた中間体の両面に表皮材をラミネートすることにより中空構造板を製造する中空構造板の製造方法であって、
   前記上下一対のエンボスローラをそれぞれ駆動するサーボモータが設けられ、
   前記上下一対のエンボスローラが同期して回転するように前記サーボモータを制御することを特徴とする中空構造板の製造方法。
4. 請求項３において、
   前記サーボモータが減速機を介して前記上下一対のエンボスローラに設けられていることを特徴とする中空構造板の製造方法。

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