JP2010173061A - ローラープレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラープレス装置は、被打抜材料の性質による被打抜シートが工程中に発生するズレ、スベリ、ノビにて寸法的に希望寸法と合致しない誤差を除去することを目的とする。
【解決手段】 固定テーブル上に打抜刃型を付設し、ローラー走行にて打抜刃型上の被加工シートを押圧切込することにおいて、被加工シートと打抜刃型がズレ等の寸法的誤差を起こす。この欠点を除去するため、実測値をベースとした各種加工条件における特性数値量に基づいてローラー走行の当接外周面の速度を可変させる構成、及びそれに付随した機構を持ったローラープレス装置。
【選択図】図１

Description

ローラープレス装置により切込又は打抜加工を行う、その装置に関する

従来より紙器パッケージ及び樹脂フィルムの打抜又は切込加工には、打抜刃型を用いる。それは木製板又は樹脂板等に希望形状が溝加工され、当該溝に帯状刃物を打ち込んだものである。当該打抜刃型に被加工シートを重合し、平板打抜機にて加工されてきた。平板打抜機は、プレス加工方式であり衝撃の関係、刃先の損耗も多く耐久性にも隘路がある。精度上も完璧とは言いがたく、薄物樹脂フィルム状のものが近来、小型家電基盤として使用される昨今、精度上の問題点が多発した。

前記打抜刃型は、別名トムソン型とも称し、帯状刃材の刃先先端部分を焼入れされた刃材を木製台座又は樹脂製台座にレーザー等にて溝を作り、刃材に接着剤等を使用せず圧入したものである。従来よりの金属製抜型に比して安価に作成できる特徴を持つ。ちなみに帯状の刃厚は、０．４５ｍｍ〜３ｍｍまで種々ある。通常は０．７ｍｍ厚が常用される。木製台座に０．６ｍｍ程度の幅の溝をレーザー又は糸鋸機で作成し、ここに刃材を叩き込み固定する。刃先の焼入れも０．数ｍｍであるため、使用について衝撃等は嫌われる。ローラープレス装置においては、構造はシンプルであり、平板打抜機に比して衝撃もなくスムーズな打抜切込ができることより、この方式に着目した。しかし、通説の当該方式による加工については、製品の寸法上の不具合がある。そのため実験を行った。
一つの打抜刃型にキャラメル等の箱を例に、一枚の打抜刃型（長手方向長９５ｃｍ）に数十個位、希望する同形状の抜部を形成する。この通説をもって当該加工の実験を行ったところ、ローラープレス装置にて加工した場合、図２に示すように加工方向Ｆにおいて、打抜切込始めと終了までに製品には若干のズレが生じることが実証された。実験にはナイロン樹脂シートをもって加工したところ、押切切込始動部分と終了部分にてＦ方向に２．１ｍｍ〜２．２ｍｍのズレが発生した。このズレの誤差は、フィルム材において特に顕著に現れる。家電基盤については使用のリミット外である。

ローラープレス装置は、宿命的に切込加工時に被加工材がズレることが多いが、現在まで黙認も多く、熟練工において機械ごとにおけるズレ等を勘に頼り、打抜刃型の設置方向の変更や打抜刃型のピッチの調節等修正してきたに過ぎない。かかる状況の打抜切込に、本願発明は振動を少なくし、ズレ等の発生を排除し、ズレ等のないシンプルなローラープレス装置を発明、提供するものである。

これらの欠点を除去するために、ゴムローラー等が使用され、又は複数ローラー間に被加工シートを通過加工させる方式や、金属ローラー式プレス方式と、先行資料は多岐にわたるがいずれも高価になる。これら特許文献を調査の上、本願発明はシンプルなローラープレス方式を母体として採用、使用されたものである。ローラープレス方式には、被加工シートの加工途上においてのズレ等を含む製品の寸法誤差が発生する等の誤差障害の存在があり、それを回避する手段は先行資料にはない。かかる状況下、本願発明は寸法誤差の発生原因を解明し、被加工シートの紙、樹脂フィルムを問わず加工の寸法誤差の発生を回避し、あわせて打抜刃型の寿命の延長も得たものである。前記先行文献において、かかる条件に対応する技術工法は存在しない。即ち本願発明の要旨は、打抜切込加工において、被加工材の寸法的誤差の発生による補正手段を具備し、ローラープレス方式の諸々の欠点の払拭を図ったものである。
特開２００１−３４７４９５ 公開実用新案昭６１−４６２００ 特開平１１−７７５９７ 特開平１０−６２８３ 特開平８−１７４４９７ 特許第２６２５２７６号 特開平１１−３４１８４

特にフィルム等樹脂系については、前記誤差の発生は大きく、特にフィルム加工成就目的のためにも、実測データ作成による調査、研究は被加工シートの表面構成のナノ構造によるトライポロジーの制御による計測加工にまで調査実験実施を行った。トライポロジーとは、相対運動をしながら相互作用を及ぼし合う表面及びそれに関する実際の問題を対称とする科学技術である（ｂｙ Ｐｒｏｆ．Ｐ．Ｊｏｓｔ １９６６）。

前記誤差を排除するための基礎として、被加工シート対応材の実測値の特性数値量を必要とする、本発明のローラープレス装置において、微細な誤差まで排除するための物理的条件、学術的条件について詳述する。

従来の平板打抜機利用の加工方法に比し、作業者の安全、機械の騒音、打抜刃型の寿命、製品の寸法的不備等の隘路を排除することを目的としてローラープレス方式を採用した。

本願発明により老若男女の未経験者においても、安全かつ静穏にて加工ができ、重要項目である製品寸法的不備のない製品の打抜切込ができる。この発明にて特に化粧品用の函体の仕上がり度の安定性、携帯電話の基盤の切込作成、打抜刃型の一面多数取りが行え、かつ切断面の美麗化にもつながる。

ローラープレス装置も、本来種々の欠陥があることは、前述の通り世人に知られている。仮に薄型テレビにおいて、従来よりの基盤を使用した場合、基盤は５ｍｍ厚あり、３ｍｍ厚が限度であり、より薄さを求める基盤の厚みが薄型テレビの隘路にもなっている。かかる要望のためにも、打抜切込の、通称ズレ、スベリ、ノビの誤差が、絶対に排除された薄板樹脂基盤が容易に加工できることが求められた。特に携帯電話における条件は、なお厳しい。それが本願発明の発明主旨である。

この誤差は、前記の通りの数値であるが、打抜切込加工始めと終わりまでの累積される誤差をなくせねば、これらの要望には応えられない。

図１は、本願発明の目的であるローラープレス装置における発明主旨の概要図である。発明主旨の根底となる特性数値量を重要項目別に分類された個別データを入力し、当該個別データが特性数値量としてパラメーターメモリにパラメーター化される。パラメーターによりローラーの適正回転数を得ることができる。多量実測値データは、平均値等をもって修正機能を経て制御部にて制御データとして使用される。

この制御データは、記憶部にて保管される。修正機能は日進月歩の現在、新材料の出現に備えるためのデータ修正処理を持っている。この修正機能は、データの数値修正及び速度分類の大幅な修正消去機能も持つものである。

テーブルは固定であり、固定テーブル部裏面にモーター及び動機連動機構を備え、ローラー走行に伴う機械の重点移動による振動の制御を行う。モーターの動力は、ラック、ピニオンを介してローラーを保持するサイドフレームに伝達され、工作機械並みに摺動させ、ローラーの走行を司る。

各種被加工シートの材質、面粗度、硬度に適合するローラーの回転駆動への伝達と、ローラーの外周面速度調整機能により、ローラーの増速が行われ、木目の細かい回転数をもって被加工シートに適合した速度の増速が生じる。それによってローラー押圧による加工中に発生するズレ、スベリ、ノビを補正する巻き込み状の回転にて、ローラープレス装置の隘路を除去するものである。

サイドフレームに係合したローラーは、ラック、ピニオンを介して作動され、打抜刃型における刃材の上のシートをローラーの外周面速度にて押圧加工される。

これら一連の制御は、コントロールボックスに収納している。

前記実験の結果、種々の材質の機械的性質、加工シート表面の粗さ、即ち面粗度の実測値を求め、紙器パッケージ、シートを全実測値の標準とし作動させる。これは紙材の使用が多いとの判断によるものである。ローラーの当接外周面の速度を被加工シートの種別に応じて増速実測値を求めることにした。

この実測値もローラーの線当たりによる面スベリの発生の懸念もあり、ローラー面と被加工シートとの間隙巾も重要な要素であり、被加工シートの厚みによる面圧の統一も自動制御で行う。未経験者にとって重要ファクターとなる間隙巾作動の調整に停止機能と測定を両立させ、微細ピッチネジにて微調整可能にした。

次に伸びについての問題点が存在する。この伸びは、引張破断強度の内の伸び、強さが各種材料の要素であり、実測値をベースとした特性数値量をまとめた。

スベリに直接関係する被加工材の面粗度がある。樹脂シートの表面粗度と紙シートのアート紙と上質紙の表面粗度もすべて相違する。被加工シートとして材質的分類も共に欠かすことができない。

（発明が解決しようとする課題）及び（課題を解決するための手段）にて述べた如く、本願発明の目標は特性数値量を要旨とし、打抜刃物の寿命の延長を計り、寸法上正確な抜製品を得ることにある。この特徴を生かすうえ諸項に対し、前記課題の実施に本願発明は次の構成を行った。

ローラープレス装置をベースにしたことにより、前記製品のズレ等による寸法誤差の発生を回避するため、母体のローラープレス装置の作成機械精度を従来の形状精度に比し格段の機械精度とする。精度的にも完成させた本発明のローラーの線当たりが、連続する加工工程に鑑み、テーブルとの平行度に対しローラーの走行につき打抜刃型の刃先と被打抜シートの隙間巾の精度調整について１０^−６を基準とする。

本願発明をまとめれば、テーブル上に打抜刃型の位置を特定方向に固着することなく、ローラーの進行幅内に付設すればよく、紙器作成の場合、紙シートを重合させ、しかる後、ローラーを走行させることにより、打抜刃型上の被加工シートを押圧切込するローラープレス装置において、ローラーをテーブルに対して平行走行させ、線当たり進行の連続を持って切込加工継続を行う装置である。

通常、ローラーによる押圧加工では、微細な被加工シートのズレ、スベリ、ノビはローラーの走行方向に対して発生する。この不測の事態の発生をローラーの走行方向への円周面速度を増加し、巻き込み状況にて防止するものである。この誤差の発生は前記の如く微小であるが、打抜刃型において数十個の同型を付設した場合、打抜切込みをスタートした位置と打抜切込みを完了した位置までに累積誤差が発生するため、不良製品の発生を抑えることが重要な対処方法である。

この打抜加工に生じる誤差を補正するため、実態把握し特性数値量の入力された数値を組み合わせる方法にて、予め被加工シート毎の実験により求めたローラー外周面速度の増加量にてかかるズレ、スベリ、ノビの発生による製品の寸法的要因の誤差を回避除去すべくなされたものである。なお本願発明は、実施例の一方法であり、これにこだわるものではない。

この発生の原因となるズレ、スベリ、ノビによる微動誤差は、一般に公知の転がり摩擦に要因がある。“ころ”や円筒材によってその表面を利用して転がるとき、接触面の性質、転がり速度、面への直圧力、直圧機材の直径等が、摩擦発生要因として存在する。転動物としてローラーが目的とする切抜、打抜の機能も前記発生要因の同要素である。転がり摩擦の摩擦は、平面同士によるすべり摩擦に比して、はるかに摩擦係数は少ない。

この複合要素が、加工製品の寸法精度を妨害する。転がり摩擦も要因対称物による実地数値の把握が必要であり、各種加工対象素材を網羅し、その形態実測値を求め数値化したデータを集約系統化し、特性数値量としての数値の確保を行ったものである。

合成樹脂についての材質については、市場性、必要性を選別し、工業材料の引張破断係数の伸び及び強さをも選出した。

面粗度は、被加工シートの分子厚さの潤滑面からチェック計測し、摺動面の構成まで掘り下げた実測値を求め、その数値もデータとしてＪＩＳＢ０６０１を基準とした。

これら最も重要な実測値とは、実測値作成にある限り学術的数値の裏づけのデータでなければならない。この実測値の数値量は、上記の如き思想のもと各種切込材の持つ機械的性質における素材分子より出発し、当該材質の引張破断状況における伸びの％が、分子構成にまで掘り下げた。上記の樹脂試験においては、ＡＳＴＭ試験法による数値％を基礎とする。

本願発明において、かかる膨大な資料数値を集約、平均値の算出、特性数値量に基づいて通電方式を材質面より低速、中速、高速と三段階に大別し、かかる３速により各１速に付随する微細回転数を生かせるよう適用可能とした方式に設計した。このような構成にてローラーの回転数を制御するものである。

通常需要の多い紙器パッケージの作成においては、中速が基準であり、中速中、紙シートの材質面粗度により、予め被加工シート毎の実験により求められた外周面速度の増加量にてのローラー走行による打抜切込加工を行う。

かかる観念のもと、被加工材の種別によるローラー走行の当接外周面の速度に対し、回転数においてローラーの円周当接面の速度の回転増速を行い、増速値は加工材料に適合した前記特性データ数値にて、１ｍ／ｍｉｎ〜３８ｍ／ｍｉｎの範囲においての増速加工を実施する。このことで、前記の如き発生原因による寸法上の隘路となっていた打抜加工上のズレ等の諸現象が排除され、ローラープレス装置においての被加工シートと打抜刃型の寸法照合においての正合化が得られた。

本発明は、前記の如き構成における装置を具備し、前記各種データよりローラープレス装置の宿命である加工におけるズレ、スベリ、ノビの誤差の発生を排除するための特性数値量にて、ローラーの走行時の回転速度を被加工シートに適合した増速にての当接円周速度を得ることにより、前記誤差の発生を回避排除できたものである。

なお補足として、打抜刃型には、図２の如くツナギなる切込部のない微細個所を設けねば、打抜加工、切込加工の途上にてカス部分と製品部分がバラけて量産化に支障を起こす。これらの必要性より、ローラープレス装置をベースにしたものである。

本願発明の概要図 打抜刃型による多数取り例図

Claims (4)

1. 固定テーブル上に刃先を上向にした打抜刃型を付設し、刃先に被加工シートを重合させ、ローラー当接外周面をもって押圧加工するローラープレス装置において、ローラーの外周面速度と、走行ローラーの相対速度を調整することにより被加工シートのズレ、スベリ、ノビの数値の補正をすることを特徴とするローラープレス装置。
2. 被加工シートの加工正寸を得るに、ローラー走行の当接外周面速度を可変させるため用いられる特性数値量は、予め被加工シート毎の試行実測値により外周面速度の増加量を決めることを特徴とする請求項１記載のローラープレス装置。
3. ローラー走行による前記押圧加工において、打抜刃型と相対するローラー当接外周面との間隙巾寸法を設定制御し、間隙巾読取り表示する計測部を有してなる前記請求項１記載のローラープレス装置。
4. 前記ローラーの当接外周面速度の増加値は、１ｍ／ｍｉｎ〜３８ｍ／ｍｉｎの範囲であることを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３いずれか記載のローラープレス装置。

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