JP3939985B2 - 凹凸付与装置 - Google Patents

Description

技術分野
本願発明は、紙・合成樹脂紙・木板・金属薄板・食品加工物等のシート状物に凹凸を付与する凹凸付与装置に関するものである。
背景技術
シート状の物に凹凸を付けたものは、装飾性が優れたものとして装飾素材として、また拭き取り効果が向上することから拭き取り紙として使用されてきている。
しかし、シート状の物に凹凸を付けたものは、単に上記のような用途に限られるものではなく、凹凸の突起性を利用して磨き紙として、古紙・廃紙を利用したものは凹凸の吸着性を利用して油分等の吸い取り紙として、また凹凸のクッション性を利用して梱包材としてのパッキング材として利用できるものである。
しかるに、凹凸を付与する工程は専用の製造装置を用いて大規模にかつ工業的に行われており、これでは手近にある素材、たとえば模様紙・合成樹脂紙・アルミ箔、を利用して凹凸を付与して自由に好みにあった装飾紙として手軽に利用することは困難であり、また手近にある古紙・廃紙、たとえば新聞紙・複写済用紙、を利用して手軽に凹凸を付与して吸着紙・磨き紙として安価に日常の用途に供することは困難である。
このような課題に対処するべく、外周に凹凸を設けた円形板を多数重ねてローラーを形成し、該ローラー２個を相互に噛み合わせ、ローラー間にシート状物を通すことによりシート状物に凹凸を付与する装置については、発明者・出願人の一名による日本国特許願（特願平１０−３７６６９８）（以下「該出願」という。）がある。
該出願による凹凸付与装置はシート状物に外観上統一のとれた美的感覚に優れた凹凸を付与しうるが、外周に凹凸を設けた同一板厚の板からなる円形板（以下「凹凸付き円形板」という。）を多数重ねてローラーを形成するため、円形板の厚さの公差や、凹凸製造工程時、たとえば打ち抜き時・レーザー加工時、に発生するかえり・せん断溶け等の加工ひずみの影響を免れることができない。
即ち、噛み合うべき二つのローラー表面を形成する凹凸付き円形板（複数）がローラー軸方向に相互に同一厚さで構成されなければ噛み合わず、凹凸付き円形板（複数）の厚さに相違があると噛み合いがうまくいかず、少し噛み合いがよくない場合でも両ローラーを連動させて回転することすら困難な場合がある。
このため、該出願の凹凸付与装置の組立時には、数枚ごとに厚さが一定値に納まるようにいちいち加工調整しなければならず、このため凹凸付与装置を安価に製造するには支障が生じている。
また、凹凸付与装置によって付与される凹凸には、用途によっては外観上統一のとれた美的感覚の優れた凹凸までは要求されない場合も多い。
また、該出願による凹凸付与装置は凹凸付き円形板のみを多数重ねてローラーを形成しているため、噛み合い不良を防止すべく凸部（２１）を先鋭化、たとえば載頭四角錐化（第９図）、せざるを得ない場合があり、軽量・安価な間隔保持機構を設ければ済む場合でも凹凸付き円形板を設けねばならず、その結果ローラー自身の重量を重くさせる一因となる。
さらに、薄いシート状物の場合その性状によっては凹凸加工されたシート状物がローラーに巻き付く場合があり、これを防止するため複数の針状棒をローラーの噛み合い箇所の近くに設けるが、該出願による凹凸付与装置は凹凸付き円形板のみを多数重ねて凹凸を密集させているため針状棒の先端をローラー表面近くに寄せるには限度があった。
発明の開示
本願発明は、上記のような事情のもとで考えだされたものであって、凹凸付き円形板の板厚そのものの公差や凹凸加工時のひずみによる厚みの変動を簡易に修正し得る手段を提供すること、また、凹凸の加工具合を必要に応じて自由に調整しうる凹凸付与装置を提供すること、さらに、一層軽量な凹凸付与装置を提供すすることを目的とするものである。
本願発明の目的は、凹凸付き円形板にまたは凹凸付き円形板の間に間隔保持機構をもたせたことを特徴とする装置を提供することによって達成される。
間隔保持機構としては一般には輪状の間隔保持板（以下「スペーサ」という。）が使用されるが、一体成形が可能な素材、たとえば合成樹脂材、の場合には凹凸付き円形板と間隔保持板とを一体として構成することもできる。
以下においては、間隔保持機構としてスペーサを利用した場合について述べる。
また本願発明による装置は、請求の範囲第１項に記載した発明において、回転自在に固定した一のローラーに、対向ローラーを自重または押し付け機構によって押し付けて、一のローラーの凹凸と対向ローラーの凸凹とが相互に噛み合うようにし、一のローラーを回転させることにより対向ローラーを連動回転させることを可能にしたことによって一層効果的に達成される。
発明を実施するための最良の形態
以下、本願の好ましい実施の形態を、添付図によって具体的に説明する。
第４図は凹凸付与装置の使用状況を示す概略図である。
一のローラー（１）と対向ローラー（２）の間にシート状物（６）を通し、ローラー表面の凹凸模様（５）で、シート状物に凹凸を付与させるものである。
第１図ないし第３図は、本願発明の請求の範囲第１項に相当する発明の実施の形態を示す。
第２図は凹凸付き円形板（２０）、第３図はスペーサ（２８）を示し、第１図はこれらを組み立てたローラー（１、２）を示す。
凹凸付き円形板の厚さは、要求される凹凸の大きさや凹凸加工されるシート状物の厚さ・性状によって決定されるが、一般には１ｍｍないし３ｍｍ程度が使用される。
凹凸付き円形板の内径側には突起（２６）を設け、該突起はローラー軸（２３）に設けたキー溝（２７）に嵌合するようにして、凹凸付き円形板の凹凸の位置がずれないようにしてある。
なお突起は単数でもよくまた複数設けてもよい。
また、突起の位置を適切に設計することにより、一種類の凹凸付き円形板を表裏交互に嵌合することにより、円形板の凹凸のピッチを適宜ずらすこともできる。凹凸付き円形板（２０）には、鋼・アルミ・ステンレス鋼・チタン・銅等の金属材料の他、硬質の樹脂・ゴム等の非金属材料も使用される。
第７図に、一のローラー（１）の凸部の側部と対向ローラー（２）の凸部の側部とが隣接する関係にある場合を示すが、この場合にはこの両ローラーの凸部間でシート状物にせん断効果（鋏の効果）を働かせることができることから、このせん断効果と凹凸付き円形板の凹凸形状を考慮して、スペーサ（２８）の厚さを決定することもできる。
通常使用されるスペーサの厚さは０．５ｍｍないし２ｍｍである。
スペーサの外径は、シート状物（６）の厚さ・性状等を考慮して、各構成部品の加工精度が良い場合で上述のせん断効果を効果的にするときは凹凸付き円形板の凹部を形成する径より大きな径とすることもできるが、一般には凹凸付き円形板の凹部を形成する径と同等かあるいはそれより小さな径が採用される。
内径はローラー軸の径を基準として公差を考慮して決定される。
スペーサの材質には凹凸付き円形板（２０）と同材質のものも採用できるが、硬質の非金属材料を使用すると、軽量・安価に製作することができる。
ローラー（１、２）は、第１図に示すように、ローラー軸（２３）の始端で嵌合した止め輪（２５）、当て板（２４）を介して凹凸付き円形板（２０）、スペーサ（２８）、凹凸付き円形板、スペーサの順に嵌合し、終端も始端と同様に当て板、止め板で把持・固定することによって組立・構成される。
なお、止め輪の代わりにボルト・ナット機構を採用してもよい。
ローラーの凹凸部分の長さは、凹凸加工されるシート状物（６）の加工幅・装置の価格等を考慮して決定され、家庭用の小さな装置では１５０ｍｍ程度、企業用の装置では３００ｍｍ程度である。
また、ローラー軸径は、ローラーの凹凸部分の長さや凹凸加工されるシート状物（６）の性状を考慮して決定されるが、家庭用の小さな装置では２０ｍｍ程度、企業用の装置では３６ｍｍ程度である。
もちろんローラーの凹凸部分の長さやローラー軸径は、必要に応じ、より小さなあるいはより大きな寸法のものも製作できる。
第７図は、凹凸付き円形板の凸部（２１）の頂部から凹部をみた図であって、理解しやすいように凸部は太い実線で、凹部は破線で示し、凹凸付き円形板を半ピッチずらして描いたものである。
なお、ローラー軸方向に切断した断面をＡ矢視図として、両ローラーの噛み合い状況も示した。
その場合に期待できる効果については上述した通りである。
凹凸付き円形板の凸部の形状は、第８図に示すように、円形板の外周に向かって板厚方向にテーパをとることもでき、そのテーパも板の両面で異なるテーパとすることもできる。
このテーパをとることによって、両ローラーの噛み合いを容易にすることができる。
凹凸付き円形板の凸部の形状は、第９図に示すような載頭四角錐形状を基本形状として、凸部先端の円周方向の厚さを薄くすると第１０図が得られ、凸部先端の板厚方向の厚さを薄くすると第１１図・第８図に示す形状が得られる。
もちろん板厚そのものを利用して凸部先端の円周方向の厚さを薄くすることもでき、その場合には第７図に示す形状のものも得られる。
載頭四角錐の凸形状は、四角錐の凸形状に比べて、底部矩形部の面積が同一であって同一径の円形板であれば、シート状物により多くの表面積を形成することができ、より大きな吸着効果を凹凸加工物に与えることができるという利点を有している。
また、凸部分と凹部分の円周方向長さを異なるものにして、ローラー（１）とローラー（２）を噛み合うようにしてもよい。
なお、第１０図中のＢ断面および第１１図中のＣ断面は、凹凸付き円形板の板厚中心における断面を、凹凸の形状を理解しやすくするために、円形板の円部分を直線状にして描いたものである。
第５図および第６図は、本願発明の請求の範囲第２項に相当する発明の実施の形態を示す。
第５図は装置を正面からみた場合の断面図、第６図は側面図である。
台板（１４）には、一対の側柱（１１）・上板（１５）からなる側壁ブロックが左右一対ねじ等により固着される。側壁ブロック内には、下部ピース（１６）が設けられ、さらにその上部に下部軸受台（１２）・上部軸受台（１３）が側柱間にスライド自在に嵌合されている。
左右一対の下部軸受台にはローラー（１）が軸受を介して取り付けられ、また左右一対の上部軸受台にはローラー（２）が軸受を介して取り付けられ、上部軸受台は上板（１５）に螺合されたねじ（１７）と隙間調整つまみ（１８）からなる押し付け機構によって下方に押し付けられ、シート状物の厚さや性状に応じてローラー間の隙間を自在に調整できるようになっている。
手動ハンドル（１９）を回すと、ローラー（１）およびローラー（２）が回転しシート状物に凹凸が付与される。
なお、上部軸受台の上端とねじの下端との間にコイルばねを介在させることもできる。
シート状物が薄い場合には、ローラー（２）の自重だけで凹凸を付与することもできる。
産業上の利用の可能性
本願発明は、以上説明したような形態で実施され、スペーサを設けることにより以下に記載されるような顕著な産業上の利用の可能性を奏する。
スペーサを設けることにより、円形板の厚さの公差や、凹凸製造工程時、たとえば打ち抜き時・レーザー加工時、に発生するかえり・せん断溶け等の加工ひずみの影響を簡易に処理することが可能になる。
たとえば打ち抜き加工時に発生するかえりを除去するためのバレル加工が不要となる。
スペーサの形状としては、凹凸付き円形板内径部に設けた突起のごとく空回りを阻止する機構を設ける必要がなく、輪状の簡単な構造のものを採用しうることから製作が容易であり安価のものを採用することができる。
また、このような形状のスペーサで厚さの異なる数種のスペーサを用意すれば、複数枚からなる凹凸付き円形板のブロックを同一厚さにすることが極めて容易になり、このようにブロック分けした複数枚からなる凹凸付き円形板のブロックをさらに積み重ねることにより、凹凸の位置精度の良い長尺なローラーを簡易に組み立てることが可能になる。
さらに、スペーサの外径を凹凸付き円形板の凹部底を構成する円の直径より小さくすることによって凹凸部分の加工ひずみ、たとえば打ち抜きのかえり・レーザー加工のせん断溶け、の影響を受けなくすることができる。
以上の諸効果から複雑な形状の凹凸付き円形板そのものを調整加工する必要がなくなり、装置を安価に提供できることになる。
従来の凹凸付与装置は円形板のみを多数重ねてローラーを形成しているため、噛み合い不良を防止すべく凸部を先鋭化、たとえば載頭四角錐化、せざるを得ない場合があり、軽量・安価な間隔保持機構を設ければ済む場合でも凹凸付き円形板を設けねばならず、その結果ローラー自身の重量を重くさせかつ装置を高価にさせる一因となっていたが、スペーサを設けることにより上記のごとき必要性のない加工を省略できるとともに、それに代わって軽量のスペーサが採用できることから、装置全体の軽量化と安価化を図ることが可能となった。
一のローラー（１）の凸部の側部と対向ローラー（２）の凸部の側部とが隣接する関係にある場合はこの両ローラーの凸部間でシート状物にせん断効果（鋏の効果）を働かせることができることから、スペーサの厚さを小さくすることによりせん断効果を強く働かせることができ、この部分においてシート状物に開孔を形成することも可能になる。
これにより紙のシート状物にはより大きな吸着性能を持たせることができ、油分等の吸着紙としての用途をさらに広げることが可能となる。
薄いシート状物が凹凸加工後ローラーに巻き付く場合があるが、これを防止するための複数の針状棒をスペーサ部分に設けることにより、ローラーの回転に支障を生じることなくシート状物の巻き付きを確実に防止することができる。
なお、段ボール素材のような空芯を有する素材の場合には、両ローラーの凹凸を噛み合わせる必要は必ずしもなく、単に凸部で開孔を設けるだけで吸着性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ローラの断面図および平面図、
第２図は、凹凸付き円形板の平面図、
第３図は、スペーサの平面図である。
第４図は、凹凸付与装置の使用状況を示す概略図である。
第５図は、本願発明による装置を正面からみた場合の断面図、
第６図は、本願発明による装置の側面図である。
第７図は、凹凸付き円形板およびスペーサを組み込んだローラー表面平面図と噛み合いを示す断面図である。
第８図は、凹凸付き円形板凸部を板厚方向にテーパ取りした場合の断面図である。
第９図は、凹凸付き円形板凸部の基本形状（戴頭四角錐）を示す図である。
第１０図は、円周方向に加工度をあげた凹凸付き円形板凸部の状況を示す図、
第１１図は、板厚方向に加工度をあげた凹凸付き円形板凸部の状況を示す図である。

Claims (4)

1. 互いに対向する一対のローラー間にシート状物を通すことによりシート状物に凹凸を付与する装置であって、
   前記ローラーは、外周に凹凸が設けられた凹凸付き円形板を多数重ねてローラー表面が形成されたローラーであり、
   一方のローラーの凹凸付き円形板の凹部と他方のローラーの凹凸付き円形板の凸部とが対向し、一方のローラーの凹凸付き円形板の凸部と他方のローラーの凹凸付き円形板の凹部とが対向することにより、前記一対のローラーは噛み合っており、
   前記多数の凹凸付き円形板の間に間隔保持機構を備え、
   前記一方のローラーの間隔保持機構と前記他方のローラーの間隔保持機構とが、正面対向するように配設されている凹凸付与装置。
2. 回転自在に固定した一のローラーに、対向ローラーを自重または押し付け機構によって押し付けて、一のローラーの凹凸と対向ローラーの凸凹とが相互に噛み合うような機構を形成した請求の範囲第１項の凹凸付与装置。
3. 互いに対向する一対のローラー間にシート状物を通すことによりシート状物に凹凸を付与する装置であって、
   前記ローラーは、外周に凹凸が設けられた凹凸付き円形板を多数重ねてローラー表面が形成されたローラーであり、
   一方のローラーの凹凸付き円形板の凹部と他方のローラーの凹凸付き円形板の凸部とが対向し、一方のローラーの凹凸付き円形板の凸部と他方のローラーの凹凸付き円形板の凹部とが対向することにより、前記一対のローラーは噛み合っており、
   前記多数の凹凸付き円形板の間に間隔保持機構を備え、
   回転自在に固定した一のローラーに、対向ローラーを自重または押し付け機構によって押し付けて、一のローラーの凹凸と対向ローラーの凸凹とが相互に噛み合うような機構を形成した凹凸付与装置。
4. 複数の針状棒を間隔保持機構部分に設けた請求の範囲第１項〜第３項に記載の凹凸付与装置。

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