JP2009119540A - スリット加工機構およびスリット加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スリットの条件（長さ、位置、数）の設定値を変更して製品製造ライン内でスリットを入れることにより、作業効率を向上させることができるシート加工機構を提供する。
【解決手段】材料シートＳの下部位置に配置されるスリット加工手段Ａと、該スリット加工手段Ａを組み付けるとともに該スリット加工手段Ａを該材料シートＳの端縁部Ｓａの近傍に向けて前進および後退可能に移動させる上下移動機構Ｂと、該上下移動機構Ｂを載置するとともに該上下移動機構Ｂを前記材料シートＳの端縁部Ｓａに沿って移動させる水平移動機構Ｃと、スリットを入れる条件設定値を変更可能に入力して記憶する数値設定部５１および該設定値に基づいて前記スリット加工手段Ａ、上下移動機構Ｂおよび水平移動機構Ｃの動作を制御する動作制御部５２を具備する制御手段Ｄとを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明はスリット加工機構およびスリット加工方法に関する。さらに詳しくは、熱可塑性樹脂シートなどの材料シートにスリットを入れるスリット加工機構およびスリット加工方法に関する。

従来、図７に示されるように、製品製造ラインL上に樹脂シートを加熱軟化させる加熱装置１０１と、樹脂シートを上下成形型により成形する成形装置１０２と、これらの装置１０１、１０２に樹脂シートを搬送させるシート搬送装置１０３と、該シート搬送装置１０３の上流に位置するシート供給部１０４と、シート幅に合わせて搬送幅を調整する幅調整装置１０５と、製品取り出し装置１０６とを備える熱可塑性樹脂シートの成形設備がある。
また、図８〜１０に示されるように、樹脂シートＳは、前記シート供給部１０４にセットされる前にあらかじめ上下成形型１０７ａ、１０７ｂの内表面の凹凸形状（製品の形状）に合わせて、該樹脂シートＳの長縁部Ｓａの近傍位置に所定の数、たとえば３つのスリット１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃが短縁部Ｓｂから所定の位置に所定の長さだけ入れられている。
そして、スリットを入れた樹脂シートＳは複数作製しておき、供給装置１０９（図７参照）に一時保管されており、成形時に１枚ずつシート搬送装置１０３のシート供給部１０４にセットしたのち、クランプ機構１１０のクランプ部材１１０ａを回動させて樹脂シートＳを搬送チェーン１１１に設けられる針１１２に刺し込み、加熱装置１０１（図７参照）へと搬送される。

前記スリット１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、樹脂シートＳを成形するときに、図９〜１０に示されるように、上成形型１０７ａからの押し下げにより引き伸ばされるのをこのスリット１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃを図９に示される破線状態のように開口ないし広げさせて部分的に成形型の中に送り込むことにより樹脂シートＳの引き伸ばしを緩和して薄くならないようにするために加工されている。
従来、このスリット１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、製品製造ライン外の専用加工機（図示せず）を用いて樹脂シートＳの上方より必要な長さのノコ刃をエヤシリンダで突き刺して樹脂シートＳに入れられている。

しかしながら、従来の専用加工機では、製品の種類が変わるごとに、スリットの長さや、入れる位置、スリットの数を変える場合、その長さ、位置に合わせるために必要な数のノコ刃を取り替えなければならない。このため、製品の変更時の段取り換えに時間がかかり作業効率（ないし生産効率）が低下するという問題がある。また、専用加工機の設置スペースが必要なことや、専用加工機に材料をセットし、スリット加工の終わった材料を供給装置に積みなおす作業が必要になる問題もある。なお、このスリットを入れる条件（長さ、位置および数）は、樹脂シートの大きさや成形型の形状により、たとえばスリットの数は変更せずに、スリットの長さと位置だけを変更する場合がある。

そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、樹脂シートに入れるスリットの条件が変わる毎にスリットを入れるノコ刃を交換することなく、スリットの条件（長さ、位置、数）の設定値を変更して製品製造ライン内でスリットを入れることにより、作業効率を向上させることができるシート加工機構およびスリット加工方法を提供することを目的とする。

本発明のスリット加工機構は、材料シートにスリットを入れるスリット加工機構であって、前記材料シートの下部位置に配置されるスリット加工手段と、該スリット加工手段を組み付けるとともに該スリット加工手段を該材料シートの端縁部の近傍に向けて前進および後退可能に移動させる上下移動機構と、該上下移動機構を載置するとともに該上下移動機構を前記材料シートの端縁部に沿って移動させる水平移動機構と、前記スリットを入れる条件設定値を変更可能に入力して記憶する数値設定部および該設定値に基づいて前記スリット加工手段、上下移動機構および水平移動機構の動作を制御する動作制御部を具備する制御手段とを備えてなることを特徴としている。

また、本発明のスリット加工方法は、材料シートにスリットを入れるスリット加工方法であって、前記スリットを入れる条件設定値を変更可能に入力して記憶させる工程と、該設定値に基づいて前記材料シートの下部位置に配置されるスリット加工手段を該材料シートの端縁部の近傍に向けて移動させる工程と、前記設定値に基づいて該スリット加工手段を前記材料シートの端縁部に沿って移動させる工程とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、設定したスリットの位置、長さおよび数に合わせて水平移動機構と上下移動機構を作動してスリット加工手段により樹脂シートにスリットを切り込むことができる。このため、成形設備の製品製造ライン内で製品の種類が変わるごとに変わるスリットの位置、長さおよび数に対しても、迅速に対応してスリットを入れる位置、長さおよび数を変更してスリット加工ができる。
これにより、製品の変更時にノコ刃を取り替える手間を省き段取り時間が短縮されるとともに、型専用のノコ刃を用意する手間やコストを省くことができ、作業効率を向上させることができる。
また、製品製造ライン外に専用加工機を設置する必要がなくなりスペースを削減でき、前加工にかかっていた時間をなくすことができる。
さらに、作業者が手作業で交換する手間を省き安全性も向上させることができる。

本発明は、熱可塑性樹脂シートなどの材料シートを成形する成形設備において、この材料シートの幅調整機構を備えるシート搬送装置におけるシート供給部などに適用することができる。
また、本発明におけるシート材料の材質は、その種類を問わないが、加熱軟化した後伸びにくい材質、たとえばガラス繊維を含む材質に特に好適である。

以下、添付図面に基づいて本発明のスリット加工機構およびスリット加工方法を説明する。なお、図７〜８で説明した従来と同じ構成については同一の符号を用いている。本発明の一実施の形態にかかわるスリット加工機構は、図１〜４に示されるように、製品製造ラインＬに配置されるシート搬送装置１０３のシート供給部１０４に適用されており、スリット加工手段Ａ、該スリット加工手段Ａを組み付けている上下移動機構Ｂ、該上下移動機構Ｂを載置している水平移動機構Ｃおよび制御手段Ｄを備えている。前記スリット加工手段Ａ、上下移動機構Ｂおよび水平移動機構Ｃは、前記シート搬送装置１０３の左右（図１の紙面左右）位置の搬送フレーム１に垂設した支持フレーム体２に配置されている。本実施の形態では、前記支持フレーム体２は、樹脂シートＳの長手方向に配置される垂直フレーム部２ａと水平フレーム部２ｂとを組み合わせて形成されている。

前記搬送フレーム１は、材料シートとしての樹脂シートＳの短縁部Ｓｂの寸法に合わせて幅を調整する幅調整機構１０５により、材料幅に合わせて拡大および縮小できるようにされている。このため、搬送フレーム１に支持されるスリット加工手段Ａ、上下移動機構Ｂおよび水平移動機構Ｃも同時に左右両者間の幅が拡大および縮小させることができる。
したがって、本実施の形態では、スリット加工機構を幅調整機構１０５を備えるシート搬送装置１０３の搬送フレーム１に取り付けることにより、材料シートの幅方向の寸法が変わった場合に搬送用針１１２の位置が変更しても、スリット加工手段Ａも一緒に移動するので搬送用針１１２とスリット加工手段Ａの位置関係が保たれる。

前記搬送フレーム１に沿って樹脂シートＳを搬送する循環式の搬送チェーン１１１は、樹脂シートＳを差し込んで固定するための針１１２がついており、搬送フレーム１に固定されたチェーンガイド３に支えられている。搬送フレーム１に取付けられたクランプ機構１１０のクランプ部材１１０ａは、クランプシリンダ４により回転し、搬送チェーン１１１の針１１２に樹脂シートＳを刺しこむ。
このクランプ機構１１０は、搬送フレーム１の長手方向に一対配置されている。そして、クランプ部材１１０ａの基部は、受け部材５に固定されるピロー軸受６に軸支されるシャフト７に連結されている。また、クランプシリンダ４の先端部はクランプ部材１１０ａの下部に軸支されている。これにより、クランプ部材１１０ａは、クランプシリンダ４の伸長作動によりシャフト７を支点として開閉自在にされている。なお、図２における符号８はストッパーである。また、図３では、搬送チェーン１１１を省略している。

前記スリット加工手段Ａは、樹脂シートＳの下部位置に配置されており、とくに限定されるものではないが、たとえば超音波カッタ、加工刃を回転または固定させた装置またはレーザ加工機などを適宜選定して用いることができる。本実施の形態では、円筒形状のケース１１と、該ケース１１内に収納される超音波振動子が一体化された超音波発生器と、この超音波発生器に連結されたホーン部と、該ホーン部の先端部に装着されるカッタ１２とからなる超音波カッタ１３とすることができる。

前記上下移動機構Ｂは、前記超音波カッタ１３を樹脂シートＳの端縁部Ｓａの近傍に向けて前進および後退可能に移動させる構成であれば、とくに限定されるものではなく、電動シリンダ、エアシリンダ、ボールねじユニット、モータとベルトまたはカム機構などを適宜選定して用いることができる。本実施の形態では、支持フレーム２１に支持されるボールねじ、サーボモータおよびエンコーダからなるボールねじユニット２２とされている。そして、前記超音波カッタ１３は、このボールねじの先端ロッド部２３に固定フレーム体２４を介して組み付けられている。なお、本発明においては、前進および後退とは、斜め方向または垂直方向に移動することを含んでいる。

前記水平移動機構Ｃは、前記上下移動機構Ｂを前記樹脂シートＳの長手方向の長縁部Ｓａに沿って移動させる構成であれば、とくに限定されるものではなく、たとえば電動シリンダ、エアシリンダ、ボールねじユニット、モータとベルト機構などを適宜選定して用いることができる。本実施の形態では、送り機構としてのタイミングベルト機構３１、サーボモータ３２およびエンコーダからなるスライダユニット３３にされている。そして、このタイミングベルト機構３１のスライダ３４に前記支持フレーム２１が連結されている。

前記制御手段Ｄは、図２および図５に示されるように、樹脂シートＳにスリット４１ａ、４１ｂ、４１ｃを入れる条件設定値を変更可能に入力して記憶する数値設定部５１、該設定値に基づいて前記超音波カッタ１３、ボールねじユニット２２およびスライダユニット３３の動作を制御する動作制御部５２を具備している。制御手段Ｄと超音波カッタ１３、ボールねじユニット２２およびスライダユニット３３とは、電気線により接続されている。
また、本実施の形態の場合、前記動作制御部５２は、ボールねじユニット２２とスライダユニット３３が、サーボモータを用いる機構であるため、シーケンス演算を実行する上位の、たとえばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）の指令に従ってサーボドライバに信号を与えて動作を制御する。

前記条件設定値としては、製品の種類や成形型の形状に合わせてスリットの長さ、位置および数の中から適宜選定される。たとえばタッチパネル５３でスリットの設定値として樹脂シートＳの短縁部Ｓｂからスリットの開始位置と、スリットの終了位置の長さをスリットの数ごとに入力して記憶させる。たとえば製品ごとに設定値をスリットパターンのデータとして記憶させ、指定される製品に合わせたスリットパターンに切り替えて加工する。
これにより、製品の種類によりスリットの長さ、位置および数が変わる毎にスリットを入れるノコ刃を交換することなく、数値設定部の中のデータを変更することによりスリットを加工することができる。

以下、これらの構成を用いた場合の動作について説明する。まず、図７に示される供給装置１０９には、スリットを入れていない樹脂シートが積載されている。そして、この供給装置１０９から運ばれた樹脂シートＳは、セットテーブル（図示せず）上に載せられたのち、シート供給部１０４へとセットされる。
ついで、樹脂シートＳがセットされると、図１〜２に示されるように、クランプシリンダ４が伸長動作して、クランプ部材１１０ａにより樹脂シートＳは搬送チェーン１１１の針１１２に刺さって固定される。
ついで、このクランプ部材１１０ａが樹脂シートＳを押さえた状態で、入力されているスリットの条件設定値にしたがってボールねじユニット２２とスライダユニット３３が作動して超音波カッタ１３を樹脂シートＳの長縁部Ｓａの近傍に移動させる。
ついで、カッタ１２に超音波振動が伝達されることにより、カッタ１２を振動させてスリット４１ａの加工を行う。
このスリット４１ａの加工が終了すると、ついで前記スリットの条件設定値に基づいてつぎのスリット４１ｂおよびスリット４１ｃの加工を行う。

このスリット加工に際して、図６に示されるように、指定されたスリット４１ａの長さを切り込むのに、切り込みと送りを同時にかけてカッタ１２の刃の全域を使って切断し、つぎのスリット４１ｂの位置まで移動するという動きを繰り返し、すべてのスリット４１ａ、４１ｂ、４１ｃを加工する。
これにより、カッタ１２の刃が樹脂シートＳと局部的な接触ではなく、全体的な接触（刃渡り分）となることから、カッタ１２の刃が均一に摩耗するため、カッタ１２が長寿命になる。

本実施の形態では、熱可塑性樹脂シートにスリットを形成するにあたり、超音波カッタと水平方向と垂直方向の２軸の移動機構（上下移動機構と水平移動機構）との組み合わせを用いることで、数値設定部の中のデータを変更させてスリットを加工する長さ、位置および数を自由に変更することができる。このため、製品の種類が変わるごとに変更が必要なスリットの長さ、位置および数に対しても、迅速に対応することができる。
また、本実施の形態では、製品の変更時にノコ刃等を取り替える手間を省き段取り時間が短縮され、型専用のノコ刃を用意する手間やコストを省くことができる。
さらに、作業者が手作業で交換する手間を省き安全性も向上させることができる。

なお、本実施の形態では、超音波カッタを上下移動機構と水平移動機構により移動して樹脂シートに直線状のスリットを入れるようにしているが、たとえば旋回機構、たとえばターンテーブル機構を付加することにより直線状のスリットと曲線状のスリットを組み合わせて入れることもできる。

本発明の一実施の形態にかかわるスリット加工機構をシート搬送装置に適応した平面図である。 図１のＩ−Ｉ線断面図であり、樹脂シートと超音波カッタの位置関係を示す概略図である。 図１を内側から見た側面図である。 図３の要部拡大図である。 スリットを入れる一例の樹脂シートを示す平面図である。 超音波カッタによる切断の軌跡を表す図である。 成形設備を説明する概略図である。 従来のシート搬送装置の要部断面図である。 スリットを入れる樹脂シートとスリットを入れる理由を説明する図である。 上下成形型により樹脂シートを成形している状態を示す断面図である。

符号の説明

Ａ スリット加工手段
Ｂ 上下移動機構
Ｃ 水平移動機構
Ｄ 制御手段
Ｌ 製品製造ライン
Ｓ 材料シート（樹脂シート）
１ 搬送フレーム
２ 支持フレーム体
２ａ 垂直フレーム部
２ｂ 水平フレーム部
３ チェーンガイド
４ クランプシリンダ
１２ カッタ
１３ 超音波カッタ
２２ ボールねじユニット
３３ スライダユニット
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ スリット
５１ 数値設定部
５２ 動作制御部
１０３ シート搬送装置
１０４ シート供給部
１０５ 幅調整装置
１０９ 供給装置
１１０ クランプ機構
１１０ａ クランプ部材
１１１ 搬送チェーン
１１２ 針

Claims (4)

1. 材料シートにスリットを入れるスリット加工機構であって、
   前記材料シートの下部位置に配置されるスリット加工手段と、
   該スリット加工手段を組み付けるとともに該スリット加工手段を該材料シートの端縁部の近傍に向けて前進および後退可能に移動させる上下移動機構と、
   該上下移動機構を載置するとともに該上下移動機構を前記材料シートの端縁部に沿って移動させる水平移動機構と、
   前記スリットを入れる条件設定値を変更可能に入力して記憶する数値設定部および該設定値に基づいて前記スリット加工手段、上下移動機構および水平移動機構の動作を制御する動作制御部を具備する制御手段
   とを備えてなるスリット加工機構。
2. 材料シートの成形設備において、前記材料シートの幅調整機構を備えるシート搬送装置におけるシート供給部に設けられてなる請求項1記載のスリット加工機構。
3. 材料シートにスリットを入れるスリット加工方法であって、
   前記スリットを入れる条件設定値を変更可能に入力して記憶させる工程と、
   該設定値に基づいて前記材料シートの下部位置に配置されるスリット加工手段を該材料シートの端縁部の近傍に向けて移動させる工程と、
   前記設定値に基づいて該スリット加工手段を前記材料シートの端縁部に沿って移動させる工程
   とを備えるスリット加工方法。
4. 前記スリット加工手段を材料シートに対して前進から後退させながら切り込みと送りを同時にかけてスリットを加工する請求項３記載のスリット加工方法。