JP2016028840A - 外形カットシステム及び外形カット方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続するフィルム状あるいはシート状の被切断物を正確な位置で切断可能であり、被切断物への刃当たりが均一で切断性能が高く、製品の変更や損耗等による切断刃の交換の際の調整が容易で、作業効率を向上することが可能な外形カットシステム、及び、外形カット方法を提供すること。【解決手段】連続する被切断物を所定の外形に切断するカットロールが、周方向に、切断回転域と非切断回転域とを有し、カットロールの非切断回転域がアンビルロールと対向している間に、フィードユニットの送りを制御して被切断物の位置を調整すること。【選択図】図１

Description

本発明は、連続するフィルム状、あるいは、シート状の被切断物を、外周面に切断刃を有するカットロールに供給する外形カットシステム、及び、該システムにより被切断物を所定の外形に切断する外形カット方法に関する。

従来、例えば、パウチ等の連続するフィルム状の被切断物を、所定の外形の製品に切断する手段として、トムソン刃や、パンチダイを用いた方法が公知である。
しかしながら、トムソン刃を用いた方法では、アンビルに対するトムソン刃の当たりにムラが生じると切断にムラが発生し、製品の変更、損耗等による切断刃の交換の際に、当たりを正確に調整するために長時間を要し、作業効率の向上を阻害している。
また、パンチダイ方式では、複雑な形状の全周にわたって、金型を切断に適したクリアランスに設定しなければならず、金型自体が非常に高価なものとなる。
さらに、トムソン刃の場合と同様に、製品の変更、金型の損耗等によって金型を交換する際に、クリアランスを正確に調整するために長時間を要し、作業効率の向上を阻害している。
そして、これらの問題をある程度解消する手段として、円筒状の外周面に切断刃を有するカットロールを用い、連続するシート状の被切断物を、連続的に回転するカットロールに供給することで、適宜の外形の製品に切断する技術が公知である（例えば特許文献１等参照。）。

特開２００５−１４２１１号公報

このような外周面に切断刃を有するカットロールを用いて、印刷したウェブ状のフィルム（印刷原反）から個々のパウチを得るために外形を切断する場合、外周面に切断刃を有するカットロールを連続的に回転させ、カットロールに印刷原反を連続的に供給することとなる。
この時、印刷原反のヒートシール工程や、カットロールによる切断工程への供給時に、温度変化、フィルムテンション等の諸要因により、カットロールへの供給速度を一定に保っても、カットロールの切断刃に到達する印刷原反の絵柄のピッチにずれが生じる。
一方で、カットロールの外周の切断刃の形状は常に一定形状であり、このため、前述したずれが生じた印刷原反を、連続的に回転するカットロールに供給し切断を行うと、パウチ等の製品の外形形状と印刷絵柄にずれが生じ、このずれが一方向に累積すると正常な製品を得ることができなくなるという問題があった。

また、カットロールを用いて印刷原反を切断する際、切断荷重によりカットロール及びアンビルロールが変形する場合があり、この場合、カットロール外周面の切断刃とアンビルロールの間に隙間あるいは、切断刃がアンビルロールに強く当たることによる摩耗や損傷を生じ、切断性能や切断刃の寿命に悪影響を与える。
さらに、印刷原反に伸びやすい特性の材料を使用して切断した場合、切断部が切断できずにパウチ等の製品と抜きカス（スケルトン）とがつながった状態となり、製品と抜きカスを確実に分離することができないこともある。

本発明は、前述のような課題を解決するものであり、連続するフィルム状、あるいは、シート状の被切断物を正確な位置で切断可能であり、被切断物への刃当たりが均一で切断性能が高く、製品の変更や損耗等による切断刃の交換の際の調整が容易で、作業効率を向上することが可能な外形カットシステム、及び、該システムにより被切断物を所定の外形に切断する外形カット方法を提供することを目的とする。

本発明に係る外形カットシステムは、外周面に切断刃を有するカットロールと、前記カットロールに対向して設けられたアンビルロールと、連続する被切断物を前記カットロールに供給するフィードユニットとを有する外形カットシステムであって、前記フィードユニットの動作を制御する制御ユニットを有し、前記カットロールが、周方向に、被切断物を所定の外形に切断する切断回転域と前記切断刃が被切断物に当たらない非切断回転域を有することにより、前記課題を解決するものである。

本発明に係る外形カット方法は、外周面に切断刃を有するカットロールと、前記カットロールに対向して設けられたアンビルロールと、連続する被切断物を前記カットロールに供給するフィードユニットとを有する外形カットシステムにより、被切断物を所定の外形に切断する外形カット方法であって、前記カットロールは、周方向に、被切断物を所定の外形に切断する切断回転域と、前記切断刃が被切断物に当たらない非切断回転域を有し、前記カットロールの非切断回転域が前記アンビルロールと対向している間に、前記フィードユニットの送りを制御して被切断物の位置を調整することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る外形カットシステム及び本請求項９に係る外形カット方法によれば、カットロールが、周方向に、被切断物を所定の外形に切断する切断回転域と、切断刃が被切断物に当たらない非切断回転域を有することで、カットロールの非切断回転域がアンビルロールと対向している間に、フィードユニットの送りを制御して、容易に被切断物の位置を調整することが可能となる。
これにより、被切断物への刃当たりが均一で切断性能が高く、製品の変更や損耗等による切断刃の交換の際の調整が容易なカットロールを用いつつ、連続する被切断物を常に正確な位置で切断することが可能となる。
また、被切断物の切断時の振動が少なく、成形荷重も下げられるため、設備の小型化が可能となる。

本請求項２及び本請求項１０に記載の構成によれば、カットロールの非切断回転域がアンビルロールと対向している間に、フィードユニットの送りを制御して被切断物を一旦引き戻し、再度供給することにより、被切断物から切断される製品の間隔を小さくすることが可能となる。
本請求項３及び本請求項１１に記載の構成によれば、制御ユニットが検出手段の検出信号によりカットロールの上流の被切断物の位置を検出して、フィードユニットの駆動速度及び駆動方向を制御することにより、連続するシート状の被切断物をさらに正確な位置で切断することが可能となる。
本請求項４及び本請求項１２に記載の構成によれば、フィードユニットの駆動速度及び駆動方向に対応してカットロール及びアンビルロールの回転速度を制御することにより、被切断物の位置調整のための後退幅を大きくすることが可能となり、さらに被切断物から切断される製品の間隔を小さくすることが可能となり、切断時におけるカットロールの回転速度とフィードユニットの駆動速度を上昇させることが可能となる。

本請求項５に記載の構成によれば、カットロールが、軸方向両端側に切断刃の外径と同径の円筒状のベアラー部を有し、ベアラー部がアンビルロールと当接することにより、製品の変更や損耗等による切断刃の交換の際の調整が不要となり、作業効率を向上することが可能となる。
また、被切断物の切断時の振動が少なく、成形荷重も下げられるため、設備の小型化が可能となる。
本請求項６に記載の構成によれば、カットロールの両端のベアラー部の上方とアンビルロールの両端部の下方を挟むように、それぞれ１対のバックアップロールが設けられていることにより、切断荷重によりカットロールとアンビルロールの間隔が拡がることが防止され、切断性能の低下を防止することができる。
本請求項７に記載の構成によれば、カットロールの軸方向の中間空隙部の上方とアンビルロールの軸方向の中間部の下方との対向する位置に、上下から挟むように中間サポートロールが設けられていることにより、切断荷重によりカットロールやアンビルロールの中間部の撓みに起因する間隔の拡がりが防止され、さらに切断性能の低下を防止することができる。
本請求項８に記載の構成によれば、アンビルロールが、切断刃により切断された被切断物を表面に吸着する吸着手段を有することにより、製品を吸着してアンビルロール側に引っ張ることで、製品と抜きカスを確実に分離することができる。

本発明の一実施形態に係る外形カットシステムの概略正面図。 図１の外形カットシステムの斜視説明図。 図２の一部拡大斜視カット図。 カットロールの一部拡大斜視カット図。 外形カットシステムの模式説明図。 外形カットシステムのカット中の説明図。 外形カットシステムのカット終了時の説明図。 外形カットシステムの被切断物停止時の説明図。 外形カットシステムの被切断物引き戻し時の動作説明図。 外形カットシステムの被切断物再供給時の動作説明図。 カットロール、アンビルロールの他の形態の説明図。

本発明の一実施形態に係る外形カットシステム１００は、図１乃至図３に示すように、外周面に切断刃１１１を有するカットロール１１０と、カットロール１１０に対向して設けられたアンビルロール１２０と、連続するフィルム状、あるいは、シート状の被切断物Ｆをカットロール１１０とアンビルロール１２０との間に供給するフィードユニット（図示せず）とを有している。
カットロール１１０は、図４に示すように、周方向に、被切断物Ｆを所定の外形に切断刃１１１によって切断する切断回転域１１２と、軸方向のいずれの位置においても切断刃１１１が被切断物Ｆに当たらない非切断回転域１１３を有している。
また、カットロール１１０は、軸方向両端側に切断刃１１１の外径と同径（僅かに小径の場合も含む）の円筒状のベアラー部１１４を有している。
円筒状のベアラー部１１４は、切断刃１１１の外径よりも僅かに小径であっても、ベアラー部１１４がアンビルロール１２０と当接させることが可能で、同径の場合と同様の効果を呈する。
さらに、カットロール１１０は、軸方向に２列で被切断物Ｆから製品の外形を切断するように切断刃１１１が設けられており、軸方向中央部には、全周にわたって切断刃１１１の存在しない中間空隙部１１５を有している。
なお、本実施形態において、ベアラー部１１４はカットロール１１０の軸方向両端側に配されているが、カットロール１１０の長さや径によってロールのセンター等に好適に配されることが好ましい。

そして、カットロール１１０の軸方向両端側のベアラー部１１４をアンビルロール１２０に当接させた状態で、切断刃１１１とアンビルロール１２０によって被切断物Ｆを切断するように構成されている。
このように構成することにより、被切断物Ｆへの刃当たりが均一で切断性能が高く、製品の変更や損耗等による切断刃１１１の交換の際の調整が不要となって作業効率を向上させることができ、被切断物Ｆの切断時の振動が少なく、成形荷重も下げられるため、設備の小型化も可能となる。
また、カットロール１１０の浮き上がりや変形、アンビルロール１２０の変形を防止するため、カットロール１１０の両端のベアラー部１１４の上方とアンビルロール１２０の両端部の下方を上下から挟むように、それぞれ１対のバックアップロール１３０が設けられている。
さらに、カットロール１１０やアンビルロールの中間部の撓みを防止するため、カットロール１１０の軸方向の中間部に設けた中間空隙部１１５の上方と、アンビルロール１２０の軸方向の中間部の下方との対向する位置に、上下から挟むように中間サポートロール１４０が設けられている。
なお、アンビルロール１２０は、カットロール１１０の切断刃１１１により切断され被切断物Ｆから外形を切断して得られたパウチ等の製品を吸着する吸着手段１２１を、切断刃１１１に対応する表面に備えている。

以上のように構成された外形カットシステム１００によって、連続するフィルム状、あるいは、シート状の被切断物Ｆを、所定の外形の製品Ｐに切断する動作について説明する。
図５に簡略化して示すように、連続する被切断物Ｆは、フィードユニット１０２によってカットロール１１０とアンビルロール１２０との間に供給され、カットロール１１０の切断回転域１１２がアンビルロール１２０に対向している時に、カットロール１１０の切断刃１１１により製品Ｐが切断されるとともに、抜きカスＫ（スケルトン）が回収される。
制御ユニット１０１は、カットロール１１０の非切断回転域１１３が、アンビルロール１２０に対向している時に、被切断物Ｆの次の切断開始箇所に正確にカットロール１１０の切断刃１１１が到達するように、カットロール１１０の回転速度とフィードユニット１０２の駆動速度及び駆動方向を制御する。

カットロール１１０の上流、好ましくは上流近傍には、被切断物Ｆの表面の印刷図柄やマークを読み取って位置を検出する検出手段１０３が設けられており、検出手段１０３の検出信号を用いて、制御ユニット１０１が被切断物Ｆを正確な位置で切断するように動作する。
なお、アンビルロール１２０は、歯車等でカットロール１１０と同期して回転するが、別途、制御ユニット１０１により回転制御されてもよい。
また、フィードユニット１０２は、図示では被切断物Ｆを上下から挟む２つのローラとしているが、いかなる機構であってもよい。
さらに、検出手段１０３は、図示では印刷図柄やマークを光学的に読み取るものを想定しているが、物理的に接触するものや、超音波、赤外線、電磁気等を利用する等、いかなるものであってもよい。
図示では、説明のためカットロール１１０の切断刃１１１を高く示しているため、非切断回転域１１３と切断回転域１１２との境界と、切断刃１１１の位置とが大きくずれているが、実際の切断刃１１１の突出高さはカットロール１１０の直径に比べて小さく、位置のズレは僅かである。

連続する被切断物Ｆからの製品Ｐの切断は、まず、図５に示す状態から、図６に示すように、カットロール１１０の回転方向とフィードユニット１０２の駆動方向が同期して、被切断物Ｆが供給されながら切断刃１１１によって切断され、図７に示す状態で、製品Ｐの切り抜きが完了し、所定の外形に切断された製品Ｐは下方に落下する。
そして、このカットロール１１０の切断刃１１１による被切断物Ｆの切断の際に、切断荷重によるカットロール１１０とアンビルロール１２０の間隔の拡がりが、前述したバックアップロール１３０により防止され、また、カットロール１１０やアンビルロール１２０の中間部の撓みに起因する間隔の拡がりが、前述した中間サポートロール１４０により防止される。
さらにこの時、製品Ｐがアンビルロール１２０に設けられた吸着手段１２１により吸着され、製品Ｐと抜きカスＫが確実に分離される。
なお、この時、吸着手段１２１のバキューム圧を検出することにより、吸着、分離を確認することができる。
また、この時点では、カットロール１１０の切断回転域１１２がアンビルロール１２０に対向し、切断刃１１１が抜きカスＫの切断縁に接触しているため、カットロール１１０の回転方向とフィードユニット１０２の駆動方向は依然同期して、被切断物Ｆは供給方向に送られる。

次に、図８に示すように、カットロール１１０の非切断回転域１１３がアンビルロール１２０に対向すると、抜きカスＫの切断縁から切断刃１１１が離脱し、その後、図９に示すように、フィードユニット１０２の駆動方向が逆転し、被切断物Ｆが引き戻される。
この間も、カットロール１１０は同方向に回転を続けているが、カットロール１１０の非切断回転域１１３がアンビルロール１２０に対向している間に、検出手段１０３により被切断物Ｆの表面の印刷図柄やマークを読み取って位置を検出し、図１０に示すように、被切断物Ｆの次に切断すべき位置に正確に切断刃１１１が当たるように、フィードユニット１０２の駆動方向を逆転して被切断物Ｆを停止させ、再び被切断物Ｆを供給方向に送る。

このようにして、連続する被切断物Ｆを一旦引き戻し、再度供給し、常に正確な位置で切断することにより所定の外形の製品Ｐを得ることができる。
なお、本発明のように、周方向に、被切断物Ｆを所定の外形に切断刃１１１によって切断する切断回転域１１２と、切断刃１１１が被切断物Ｆに当たらない非切断回転域１１３を有するカットロール１１０を用いることで、２列以上の多列で切断して、所定の外形の製品Ｐを得ることも可能である。
また、被切断物Ｆからサイズが異なる製品Ｐを多列で切断して、所定の外形の製品Ｐを得ることも可能となり、この場合、カットロール１１０の円周長以下のサイズであれば、同一外径のカットロール１１０のそれぞれの非切断回転域１１３の範囲を変えればよい。
さらに、非切断回転域１１３が狭くなる場合は、図８から図１０に示す、カットロール１１０の非切断回転域１１３がアンビルロール１２０に対向し、被切断物Ｆを一旦引き戻し、再度供給して位置決めをする間、制御ユニット１０１により、カットロール１１０の回転速度を落としたり、停止させたりする制御を行ってもよい。

他に、カットロール１１０の切断刃１１１のアンビルロール１２０への接触による切断刃１１１の刃先の潰れ、欠けを防止するため、図１１に示すように、アンビルロール１２０ｂに溝加工部１２２を形成してもよい。
また、図示しないが、カットロール１１０の両端のベアラー部１１４とアンビルロール１２０との接触部が荷重により圧縮変形する。この圧縮変形を荷重のコントロールによって、カットロール１１０（切断刃１１１）とアンビルロール１２０との間隙調整に利用し、切断刃１１１の刃先の潰れ、欠けを防止してもよい。
さらに、アンビルロール１２０に銅板等の軟質金属板、若しくは各種樹脂系素材などを装着してもよい。
なお、図１１のカットロール１１０ｂには、そのセンターにもベアラー部１１４が配されている。

本発明の外形カットシステム及び外形カット方法は、連続するフィルム状、あるいは、シート状の被切断物を所定の外形に切断するものであり、例えば、樹脂フィルムから成るパウチ等の製造に好適であるが、被切断物としては、金属箔、紙材、金属板等、いかなる材質のものに適用されてもよく、様々なものに利用可能である。

１００ ・・・ 外形カットシステム
１０１ ・・・ 制御ユニット
１０２ ・・・ フィードユニット
１０３ ・・・ 検出手段
１１０ ・・・ カットロール
１１１ ・・・ 切断刃
１１２ ・・・ 切断回転域
１１３ ・・・ 非切断回転域
１１４ ・・・ ベアラー部
１１５ ・・・ 中間空隙部
１２０ ・・・ アンビルロール
１２１ ・・・ 吸着手段
１２２ ・・・ 溝加工部
１３０ ・・・ バックアップロール
１４０ ・・・ 中間サポートロール
Ｆ ・・・ 被切断物
Ｐ ・・・ 製品
Ｋ ・・・ 抜きカス

Claims (12)

1. 外周面に切断刃を有するカットロールと、前記カットロールに対向して設けられたアンビルロールと、連続する被切断物を前記カットロールに供給するフィードユニットとを有する外形カットシステムであって、
   前記フィードユニットの動作を制御する制御ユニットを有し、
   前記カットロールが、周方向に、被切断物を所定の外形に切断する切断回転域と、前記切断刃が被切断物に当たらない非切断回転域を有することを特徴とする外形カットシステム。
2. 前記制御ユニットは、前記フィードユニットの駆動速度及び駆動方向を制御可能に構成され、前記カットロールの非切断回転域がアンビルロールに対向している間に、被切断物を一旦引き戻し、再度供給して、前記カットロールの切断刃が被切断物の所定の位置を切断するように前記フィードユニットの駆動方向及び駆動速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の外形カットシステム。
3. 前記外形カットシステムが、前記カットロールの上流に被切断物の位置を検出する検出手段を有し、
   前記制御ユニットが、前記検出手段の検出信号に応じて前記フィードユニットの駆動速度及び駆動方向を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の外形カットシステム。
4. 前記制御ユニットが、前記カットロール及びアンビルロールの回転速度を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の外形カットシステム。
5. 前記カットロールが、軸方向両端側に前記切断刃の外径と同径の円筒状のベアラー部を有し、
   前記ベアラー部が、前記アンビルロールと当接することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の外形カットシステム。
6. 前記カットロールの両端のベアラー部の上方と前記アンビルロールの両端部の下方を挟むように、それぞれ１対のバックアップロールが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の外形カットシステム。
7. 前記カットロールの軸方向の中間空隙部の上方と、前記アンビルロールの軸方向の中間部の下方の対向する位置に、上下から挟むように中間サポートロールが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の外形カットシステム。
8. 前記アンビルロールが、前記切断刃により切断された被切断物を表面に吸着する吸着手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の外形カットシステム。
9. 外周面に切断刃を有するカットロールと、前記カットロールに対向して設けられたアンビルロールと、連続する被切断物を前記カットロールに供給するフィードユニットとを有する外形カットシステムにより、被切断物を所定の外形に切断する外形カット方法であって、
   前記カットロールは、周方向に、被切断物を所定の外形に切断する切断回転域と、前記切断刃が被切断物に当たらない非切断回転域を有し、
   前記カットロールの非切断回転域が前記アンビルロールと対向している間に、前記フィードユニットの送りを制御して被切断物の位置を調整することを特徴とする外形カット方法。
10. 前記カットロールの非切断回転域が前記アンビルロールと対向している間に、前記フィードユニットの送りを制御して被切断物を一旦引き戻し、再度供給することを特徴とする請求項９に記載の外形カット方法。
11. 前記カットロールの非切断回転域がアンビルロールに対向している間に、前記カットロールの上流の被切断物の位置を検出して、前記フィードユニットの駆動速度及び駆動方向を制御することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の外形カット方法。
12. 前記フィードユニットの駆動速度及び駆動方向に対応して、前記カットロール及びアンビルロールの回転速度を制御することを特徴とする請求項１１に記載の外形カット方法。

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