JP4239007B2 - フラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置 - Google Patents

Description

本発明は、一台又は複数台の捺染ユニットを搭載し、一定の送り量で送られてくる被捺染物に一色又は複数色の印捺を行う自動式フラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置に関するものである。

この種の捺染ユニット昇降装置は、捺染ユニットの下方に組込まれた圧縮ばねを補助動力手段として用い、前記捺染ユニットの降下時に前記圧縮ばねを圧縮させ、前記捺染ユニットの上昇時に前記圧縮ばねの反発力を利用し、補助動力として発揮させるようにした装置もある。

しかしながら前記圧縮ばねは、取付スペースの制約により、反発力を思う様に得る事が困難であり、特に下限位置と上限位置での反発力の差が大きく、また、負荷荷重の変動が生じた場合には、寸法の異なる圧縮ばねに取り替えたり、取り付ける本数を変えたり等しなければならず、柔軟且つ迅速に対処する事が困難であり特に前記捺染ユニットが取付けられるテーブルが長くなるなどして、前記圧縮ばねが増える場合には迅速な対処がますます困難になるという問題があった。
また、運動中に圧縮ばねの飛び出し防止のためのガイドに擦れるために、運動特性もぎくしゃくしているという問題があった。

本発明は、前記捺染ユニットの負荷荷重の変動に迅速に対処することができるフラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置を提供する。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねて完成されたものである。
１．本発明は、捺染ユニットを昇降させる昇降機構部及びその駆動源と、前記捺染ユニットを上昇させる前記駆動源の駆動力を補助する動力補助手段とを備えたフラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置において、前記動力補助手段は、シリンダと、ピストンロッドと、ピストンで区切られたシリンダ内部の二つの気室を有し、エア供給手段によって二つの前記気室に圧力差を発生させ、且つ前記圧力差を調整する圧力調整手段と、を備えたシリンダ機構からなり、前記圧力差による前記ピストンロッドの押圧力を昇降機構部に作用させて、補助動力を発生させることを特徴とするフラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置を提供する。
２．一方の前記気室に高圧エアを供給し、他方の前記気室は大気解放されることによって圧力差を発生させることを特徴とする前記１に記載のフラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置を提供する。
３．一方の前記気室に高圧エアを供給し、他方の前記気室に低圧エアを供給することによって圧力差を発生させることを特徴とする前記１に記載のフラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置を提供する。
４．前記昇降機構部は、前記駆動源によって往復運動する操作桿と、該操作桿の往復運動を捺染ユニットの昇降運動に変える変換機構とを備え、前期操作桿を前記ピストンロッドで構成したことを特徴とする前記１から３のいずれかに記載のフラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置を提供する。

本発明の捺染ユニットの昇降装置によれば、前記動力補助手段は、シリンダと、ピストンロッドと、ピストンで区切られたシリンダ内部の二つの気室にエアを供給するエア供給手段が有り、二つの前記気室に圧力差を発生させ、且つ前記圧力差を調整する圧力調整手段とを備えたシリンダ機構からなるので、供給するエア圧力によって圧力差を調整することにより、押し圧力(負荷を持ち上げる力)を広範囲に調節でき、負荷変動に伴う補助動力の調整を迅速、且つ簡単に行うことができ、また、シリンダをエアダンパーとして利用しているので、滑らかな運動特性が得られ、更に、エアタンクの大きさ(容積)を任意に設計できるため、下限位置と上限位置での反発力の差を任意に設計でき、捺染ユニットの昇降操作を円滑に行うことができることになる。

また、エアタンクの大きさ(容積)を任意に設計すれば、下限位置と上限位置での反発力の差を任意に設計することができる。

図１及び図２のようにフラットスクリーン捺染機は、布帛等の被印刷体を搬送するためにプーリー１間に掛けわたされたエンドレスベルト２と、スクリーン枠を有する捺染ユニット３と、捺染ユニット昇降装置４と、これらを制御する制御手段（図示省略）とを備えている。

図３のように捺染ユニット昇降装置４は、昇降機構部５と、サーボモーター(駆動源)６と、捺染ユニット３を昇降させるためのサーボモーター６の駆動力を補助する動力補助手段７とを備え、エンドレスベルト２の進行方向の両側にそれぞれ設けられている。なお、図２は捺染ユニット３を上昇させた状態を示し、図１は捺染ユニット３を降下させた状態を示す。

昇降機構部５は、エンドレスベルト２の進行方向に沿って横方向に往復運動自在に配設される操作桿５ａと、上下動自在に配設される上下軸５ｂと、上下軸５ｂ及び操作桿５ａを連結するレバー５ｃとを備え、上下軸５ｂには捺染ユニット３が取付けられ、操作桿５ａの往復運動を上下軸５ｂの往復運動に変換して捺染ユニット３を昇降させるものである。操作桿５ａを往復運動させるための機構部８は、サーボモーター６の駆動軸６１にカップリング８ａ等で接続されるボールスクリュー８ｂと、ボールスクリュー８ｂと係合して往復運動するボールナット８ｃと、ボールスクリュー８ｂの軸受け８ｄと、ボールナット８ｃのスライドレール８ｅと、ボールナット８ｃの往復運動の範囲を設定する図外のセンサーとを備え、ボールナット８ｃに操作桿５ａがピン連結され、ボールスクリュー８ｂの正逆回転運動をボールナット８ｃの直線運動に変換し、ボールナット８ｃの直線運動により操作桿５ａを往復運動させるものである。

動力補助手段７は、図１乃至図５のようにフラットスクリーン捺染機Ａの部材Ａ１に取付体Ａ２を介して取付けられたシリンダ７ａと、操作桿５ａの一部を構成するピストンロッド７ｂと、ピストン７ｃで気密的に区切られたシリンダ７ａ内部のアップ側気室７ｄ及びダウン側気室７ｅと、二つの気室７ｄ、７ｅに圧縮エアを供給するコンプレッサー（圧縮エア供給手段）７ｆと、二つの気室７ｄ、７ｅの圧力差を発生させ且つ前記圧力差を調整する減圧弁（圧力調整手段）７ｇ、７ｈとを備えたシリンダ機構からなり、ピストンロッド７ｂは、操作桿５ａの一部として構成され、二つの気室７ｄ、７ｅの圧力差によるピストンロッド７ｂの押圧力を昇降機構部５に作用させて補助動力を発生させる。

補助動力のエア回路は、図４または図５のように構成される。図４のエア回路は、一つの気室(ダウン側)に高圧エアを供給し、反対側の気室(アップ側)には低圧エアを供給する手段を備え、図５のエア回路は、一つの気室(ダウン側)に高圧エアを供給し、反対側の気室(アップ側)は大気解放する手段を備えている。

図４に示すエア回路は以下のようになっている。なお、図５に示すエア回路については後述する。コンプレッサー７ｆからは低圧エア供給管路７ｉと、高圧エア供給管路７ｊとが分岐し、低圧エア供給管路７ｉの端部は低圧エアタンク７ｍを経由してシリンダ７ａ，７ａのアップ側気室７ｄに接続され、高圧エア供給管路７ｊの端部は高圧エアタンク７ｑを経由してシリンダ７ａ，７ａのダウン側気室７ｅに接続されている。

低圧エア供給管路７ｉは、減圧弁７ｈ、電磁弁７ｋ、逆止弁７ｚ、及び低圧エアを貯蔵する低圧エアタンク７ｍを備えている。高圧エア供給管路７ｊは、減圧弁７ｇ、電磁弁７ｎ、逆止弁７ｐ、及び高圧エアを貯蔵する高圧エアタンク７ｑを備えている。
低圧エアタンク７ｍには圧力計７ｒ、圧力スイッチ７ｓ及び電磁弁７ｔが接続され、高圧エアタンク７ｑには圧力計７ｕ、安全弁７ｖ及び電磁弁７ｗが接続されている。
各シリンダ７ａ，７ａのアップ側気室７ｄ及びダウン側気室７ｅには、電磁弁７ｘ、７ｙがそれぞれ接続されている。

以下電源投入から電源遮断までの電磁弁の動作を説明する。
１． 電源投入時、回路電源をオンにして電磁弁７ｋ、７ｎをオンにして開に、電磁弁７ｘ、７ｙをオンにして閉に切り換えて低圧エアタンク７ｍ、及び高圧エアタンク７ｑ内の水分を除去する。
２．数秒から数十秒後に電磁弁７ｘ、７ｙをオフにして開に、電磁弁７ｔ、７ｗをオンにして閉に切り換えてシリンダ７ａ内の水分を除去する。
３．更に、数秒から数十秒後に電磁弁７ｘ、７ｙをオンにして閉に切り換えることにより低圧エアタンク７ｍ、及び高圧エアタンク７ｑ及びシリンダ７ａのアップ側気室７ｄ、ダウン側気室７ｅに圧縮エアが供給されてシリンダ７ａの二つの気室７ｄ、７ｅに圧力差が生じて補助動力が発生する。

また、この時に圧縮エアに微量混入させているオイルミストにより、シリンダ７ａの二つの気室７ｄ、７ｅに潤滑油が供給される。

この時の電磁弁の状態は、７ｋ、７ｎはオンで開、７ｘ、７ｙ、７ｔ、７ｗはオンで閉の状態を電源遮断時まで維持する。
４．電源遮断時には７ｋ，７ｎはオフで閉、７ｘ、７ｙ、７ｔ、７ｗはオフで開になり低圧エアタンク７ｍ及び高圧エアタンク７ｑとシリンダ７ａのアップ側気室７ｄ及ダウン側気室７ｅの圧縮エアを大気開放する。

逆止弁７ｐ、７ｚはシリンダ７ａのピストン７ｃが移動した時に圧縮エアが逆流するのを防止し、気室内のエア圧力を上昇させるのが目的である。

このシリンダ７ａの動作は従の関係であり、ピストン７ｃの移動に伴って気室７ｄ、７ｅ内のエア圧力は常時変化する。
変化する形態は、断熱圧縮、断熱膨張に近い状態であり次式で示す。

Ｐ１×Ｖ１ ^ｎ ＝Ｐ２×Ｖ２ ^ｎ Ｐ１、Ｐ２は絶対圧力に換算
↓ Ｖ１、Ｖ２は容積
Ｐ２＝Ｐ１（Ｖ１／Ｖ２） ^ｎ ｎ≒１．４（空気の断熱指数）
以下にダウン側気室およびアップ側気室の圧力変化について説明する。

ダウン側気室７ｅのエア圧力の変化
減圧弁７ｇの設定圧力は、シリンダ７ａのピストン７ｃがアップ側上昇限位置の時になり、この時の容積Ｖ１は、シリンダ７ａの二つのダウン側気室７ｅと高圧エアタンク７ｑ及び気室７ｅと高圧エアタンク７ｑを接続している配管内容積の合計となる。この時のエア圧力はＰ１に該当する。

シリンダ７ａのピストン７ｃがダウン側下降限位置の時の容積Ｖ２は、高圧エアタンク７ｑと接続配管の容積は変らないが二つのダウン側気室７ｅの容積が少なくなるのでＶ１＞Ｖ２ となり、この時の圧力はＰ２となる。

従って、前記式
Ｐ２＝Ｐ１（Ｖ１／Ｖ２） ^ｎ に当てはめれば
Ｐ２＞Ｐ１ となる。

予め高圧エアタンク７ｑの容積と接続配管容積及びシリンダ７ａのサイズ（内径、移動量、余裕代）を決めておけばほぼ計算に近い圧力を得る事ができる。

実機テストに於いて、高圧側減圧弁７ｇの設定圧力が（ピストン７ｃが上昇限位置）０.５ＭＰa（ゲージ圧力）に対し、Ｐ２（ピストン７ｃが下降限位置での圧力）は０.８５ＭＰa（ゲージ圧力）を得る事ができた。

アップ側気室７ｄのエア圧力の変化
減圧弁７ｋの設定圧力は、シリンダ７ａのピストン７ｃがダウン側下降限位置の時になり、この時の容積Ｖ１は、シリンダ７ａの二つのアップ側気室７ｄと低圧エアタンク７ｍ及び気室７ｄと低圧エアタンク７ｍを接続している配管内容積の合計となる。この時のエア圧力はＰ１に該当する。

シリンダ７ａのピストン７ｃがアップ側上昇限位置の時の容積Ｖ２は、低圧エアタンク７ｍと接続配管の容積は変らないが二つのアップ側気室７ｄの容積が少なくなるのでＶ１＞Ｖ２ となり、この時の圧力はＰ２となる。

従って、前記式
Ｐ２＝Ｐ１（Ｖ１／Ｖ２） ^ｎ に当てはめれば
Ｐ２＞Ｐ１ となる。

予め低圧エアタンク７ｍの容積と接続配管容積及びシリンダ７ａのサイズ（内径、移動量、余裕代）を決めておけばほぼ計算に近い圧力を得る事ができる。

実機テストに於いて、低圧側減圧弁７ｋの設定圧力が（ピストン７ｃが下降限位置）０.０５ＭＰa（ゲージ圧力）に対し、Ｐ２（ピストン７ｃが上昇限位置での圧力）は、０.０９ＭＰa（ゲージ圧力）を得る事ができた。

以上、実機確認において、シリンダ７ａのピストン７ｃが下降限位置でピストン７ｃを押上方向に作用するエア圧力は、高圧側０.８５ＭＰa − 低圧側０.０５ＭＰa ＝ ０.８ＭＰa(ゲージ圧力)となり、シリンダ７ａのピストン７ｃが上昇限位置でピストン７ｃを押上方向に作用するエア圧力は、高圧側０.５ＭＰa − 低圧側０.０９ＭＰa ＝ ０.４１ＭＰa(ゲージ圧力)となる。

図５で示すようにシリンダ７ａのアップ側気室７ｄを大気開放にすれば，低圧側は常時大気圧力(ゲージ圧力＝０)であるので、下降限位置でピストン７ｃを押上方向に作用するエア圧力は、０.８５ＭＰa(ゲージ圧力)上昇限位置でピストン７ｃを押上方向に作用するエア圧力は、０.５ＭＰa(ゲージ圧力)となり、より効果的であることがわかる。

上昇限 → 下降限 → 上昇限 動作におけるエア圧力は、ほぼ直線状に変化していることも判明している。

下降限位置でエア圧力が上昇することは、下降停止時にはサーボモーター６の停止トルクの軽減、上昇開始時にはサーボモーター６の加速トルクが軽減されるという特徴がある。

エア消費量については、電源投入時に、水分除去のための放出とエアタンク７ｍ、７ｑとシリンダ７ａに充填する時に圧縮エアを消費するが、運転中は逆止弁７ｐ、７ｚの作用によりシリンダ７ａをエアダンパーとして使用しているので、理論的には圧縮エアの消費量はゼロであるが、パッキン部分からのごく微量の洩れが有りその分を消費する。

以上のフラットスクリーン捺染機Ａは、サーボモーター６を正転させると、昇降機構部５のボールナット８ｃ及び操作桿５ａが移動して捺染ユニット３を上昇させる。このとき、動力補助手段７のシリンダ７ａ，７ａのアップ側気室７ｄ及びダウン側気室７ｅの圧力差による補助動力が操作桿５ａを通じて捺染ユニット３に作用する。次にサーボモーター６を逆転させると、ボールナット８ｃ及び操作桿５ａが元の位置に戻ることにより捺染ユニット３を降下させる。このときにも、動力補助手段７のシリンダのアップ側及びダウン側の気室７ｄ、７ｅの圧力差による力が捺染ユニット３に作用する。

また、捺染ユニット３の負荷変動に対しては減圧弁７ｇ、７ｈによって前記圧力差を適宣変更する。

なお、捺染ユニット３を降下させた状態では、図外のスキージの圧接、走行によりエンドレスベルト２上の被印刷体に印刷模様が形成され、その後捺染ユニット３上昇させて被印刷体をスクリーンから離間する。次の被印刷体がエンドレスベルト２上にセットされれば捺染ユニット３を再び降下させて印刷を行うものである。印刷済みの被印刷体はエンドレスベルト２の回転により図外の乾燥機に供給されて色糊の乾燥が行われる。

次に、図５に示すエア回路について説明する。このエア回路についてはシリンダ７ａ，７ａのアップ側気室７ｄは常時外部に向けて解放されており、低圧エア供給管路や低圧エアタンクなどは備わっていない。コンプレッサー７ｆに接続される高圧エア供給管路７ｊの端部は高圧エアタンク７ｑを経由してシリンダ７ａ，７ａのダウン側気室７ｅに接続されている。

高圧エア供給管路７ｊは、減圧弁７ｇ、電磁弁７ｎ、逆止弁７ｐ、及び高圧エアを貯蔵する高圧エアタンク７ｑを備えている。

高圧エアタンク７ｑには圧力計７ｕ、安全弁７ｖ、圧力スイッチ７ｓ及び電磁弁７ｗが接続されている。

シリンダ７ａのダウン側気室７ｅには、電磁弁７ｙが接続されている。

以下電源投入から電源遮断までの電磁弁の動作を説明する。
１． 電源投入時、回路電源をオンにして電磁弁７ｎをオンにして開に、電磁弁７ｙをオンにして閉に切り換えて高圧エアタンク７ｑ内の水分を除去する。
２．数秒から数十秒後に電磁弁７ｙをオフにして開に、電磁弁７ｗをオンにして閉に切り換えてシリンダ７ａ内の水分を除去する。
３．更に、数秒から数十秒後に電磁弁７ｙをオンにして閉に切り換えることにより高圧エアタンク７ｑ及びシリンダ７ａのダウン側気室７ｅに圧縮エアが供給されてシリンダ７ａの二つの気室７ｄ、７ｅに圧力差が生じて補助動力が発生する。

この時の電磁弁の状態は、７ｎはオンで開、７ｙ、７ｗはオンで閉の状態を電源遮断時まで維持する。
４．電源遮断時には７ｎはオフで閉、７ｙ、７ｗはオフで開になり高圧エアタンク７ｑとシリンダ７ａのダウン側気室７ｅの圧縮エアを大気開放する。

このように、一つの気室(ダウン側)に高圧エアを供給し、反対側の気室(アップ側)は大気解放するようにしても、捺染ユニットの負荷荷重の変動に対処することができ、しかも、設備費用を低減することができる。

本発明の実施形態の捺染ユニット昇降装置を備えたフラットスクリーン捺染機の側面図である。 同捺染ユニット昇降装置を備えたフラットスクリーン捺染機の側面図である。 同捺染ユニット昇降装置の拡大した側面図である。 同捺染ユニット昇降装置の補助動力のエア回路を示す図である。 同捺染ユニット昇降装置の補助動力のエア回路の他例を示す図である。

符号の説明

３ 捺染ユニット
４ 捺染ユニット昇降装置
５ 昇降機構部
５ａ 操作桿
６ サーボモーター
７ 補助動力手段
７ａ シリンダ
７ｂ ピストンロッド
７ｄ アップ側気室
７ｅ ダウン側気室
７ｆ コンプレッサー（圧縮エア供給手段）
７ｇ 減圧弁（圧力調整手段）
７ｈ 減圧弁（圧力調整手段）

Claims (2)

1. 捺染ユニットを昇降させる昇降機構部及びその駆動源と、前記捺染ユニットを上昇させる前記駆動源の駆動力を補助する動力補助手段とを備えたフラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置において、
   前記動力補助手段は、シリンダと、ピストンロッドと、ピストンで区切られたシリンダ内部の二つの気室を有し、エア供給手段によって二つの前記気室に圧力差を発生させ、且つ前記圧力差を調整する圧力調整手段と、を備えたシリンダ機構からなり、
   前記圧力差による前記ピストンロッドの押圧力を昇降機構部に作用させて、補助動力を発生させ、
   前記圧力差は、一方の前記気室に高圧エアを供給し、他方の前記気室に低圧エアを供給することによって発生させることを特徴とするフラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置。
2. 前記昇降機構部は、前記駆動源によって往復運動する操作桿と、該操作桿の往復運動を捺染ユニットの昇降運動に変える変換機構とを備え、前期操作桿を前記ピストンロッドで構成したことを特徴とする請求項１に記載のフラットスクリーン捺染機の捺染ユニット昇降装置。

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