JP4435035B2 - スチール・ルール抜型の自動曲げ機における刃材の両端切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、スチール・ルール抜型の自動曲げ機における刃材の両端切断装置に関し、詳しくは、紙器やダンボール箱の製造において板紙や段ボールなどに所定の切断や折り目を形成するのに使用されるスチール・ルール抜型を製作する自動曲げ機に係り、当該スチール・ルール抜型を構成する刃材の曲げ及び切断を自動的に行う自動曲げ機における刃材の両端切断装置に関するものである。

近年、１９８８年に水河末弘が世界に先駆けて発表したスチール・ルール抜型の自動曲げ機（商品名；ＢＢＳ−１０１）を皮切りにその自動曲げ機の進歩には目覚しいものがある。スチール・ルール抜型を構成する刃材の切断や曲げ加工を行う自動曲げ機がある（例えば、特許文献１、２参照。）

米国特許第６６２９４４２号明細書 米国特許第５７８７７５０号明細書 特開平１１−３４７８２８号公報 特開２００１−３１４９３２号公報

水河末弘の米国特許第６１５８２６４号の曲げツールは図９−Ａのように同心円上のツールであるため曲げ角度が９０度が最大であった。実際曲げツールは９０度以上回転するが、刃材５はスプリングバックがあるため、結果として９０度が最大であった。この機構は単純で丈夫な工具なので信頼性は高い。また余分なモータまたはシリンダーを必要としない単純な構造である。この発明には刃材の両端の切断機構が付いていない。

従来、９０度以上曲げられる曲げツールはあった、例えば米国特許第４６２７２５５号、文献２の米国特許第５７８７７５０号である。これらは２本の曲げツールが刃材５の両サイドに交互に上下する方式である。これらには曲げツールが上昇するときに刃材の底に当たりジャミングする可能性がある。また２本の工具を使用するためその分余分な時間がかかる。曲げツールを差し込むだけなのでそれを破損せないために同調機構を取り入れる必要があった。また曲げツールを上下させる機構が余分に必要である。図９−Ｂの構造。
切断機構については米国特許第５７８７７５０号は予め両端をストレートカットまたはマイターカットしておき、それを曲げ機構に送り曲げる。この方式は長さ精度がでない。米国特許第６６２９４４２号は米国特許第６３２４９５３号の機構で切断する。しかし、これはスレートカットのみである。図１０−Ａは米国特許第６２２７０２６号の切断具であり、２枚のハサミ状の可動具６で刃材両端の上部のみを切断する。刃材胴体部は別途ブリッジ切断具で切断する。すなわち、２段階カットである。
図１０−Ｂ、図１０−Ｃは米国特許第６３２４９５３号で２段階カットしなくていいが、固定刃６１の両サイドでカットするが、そのための移動に別途シリンダーが必要である。
これらの既存の切断具は図１３−Ａのように閉鎖の形状であれば図１３−Ｂのように切断する時、「２枚切り」し商品を損なう。

また、文献１の米国特許第６６２９４４２号では、２個の曲げツールが二重のギアに組み込まれ、別途のモータにより昇降するギァで１つが時計方向に周り、他方が反時計に回るという複雑な構造になっている。

本発明は、余分なモータ、シリンダーなどの機構を使用することなしに丈夫で精度の高い、そして、９０度以上の深い角度を曲げられ曲げツールを提供することにある。

本発明は、曲げツール４の上下に直角方向に曲げツール支持体４２備え、曲げツール支持体４２には同軸穴４１を備え、２個の曲げツール４４０を重ねてノズル３上のノズル円柱３２を貫通させ、曲げツール支持体４２に接触してコンピータにより制御回転させる突起２２が下部ベルトウイール２１上に備えられている。刃材５を間歇的に送り先端のノズル３のノズルゲート３１から出し、下部ベルトウイール２１が回転すると、その上の突起２２も回転する。それが曲げツール支持体４２を叩き曲げツール４が回転し刃材５を叩き曲げる構成をなしたものである。

上部ベルトウイール２が機械筐体１から延長された下部機械筐体１０１にノズル円柱３２から独立してノズル円柱３２または補強ロッド１０２１と同心円状に備えられた自動曲げ機。

さらにノズル３が曲げツール４０からの衝撃に耐えるためにノズル円柱３２を別途機械筐体１から伸びた上部機械筐体１０２に備えられた上部補強チューブ３２１と連結し上下から補強し回転の衝撃に耐えるような構成をなしている。

また回転した曲げツール４４を早く引き戻すために突起２２または溝ストッパー４４に磁石２２１またはボールプランジャ２２２またはスプリング２２３を備えることの構成をなしたものである。

さらにノズル円柱３２が機械筐体１から伸びた上部機械筐体１０２に備えられた上部補強チューブ３２１とネジで連結した構造をなしている。これにより上部補強チューブ３２１を上方に除去するとノズル３、曲げツール４４０などはノズル支持体１１ごと機械筐体１から前方に引き出せる構造になっている。これによりツール交換が容易になっている。
また、切断機構は図１０−Ａのようにハサミ状になっているが、２３．８ミリ高の刃材５を一度に切断できる。また本発明のプログラムにより図１３−Ａのような閉鎖状の形状もいわゆる「２枚切り」することなしに切断できる。

本発明は上記構成のように２個の別々の曲げツールを備えているので、９０度以上の曲げが可能となっている。

本発明は上記構成のように２個の曲げツールを備えているので、曲げツール４が上下して反対側に回らないので、ジャミングしない。

本発明は上記構成のように２個の曲げツールを備えているので、曲げツール４が上下して反対側に回らないので、時間を節約できる。また磁石２２１またはスプリング２２３などにより回転した曲げツール４を次の曲げのため引き戻すことが可能となる。

本発明は上記構成のように一体化した２個の曲げツールを備えているので、曲げツール４の剛性が維持でき精度の良い曲げが可能である。一体化とはツールが一時的に差し込まれるというのでなく、ネジなどで固定化されたものである。

本発明は上記構成のように余分のモータ、シリンダーを必要としないので、制御系を安価にできる。またその部分の問題発生を防ぐことができる。

本発明は上記構成のようにノズル円柱３２を上部機械筐体１０２と補強チューブ３２１と連結しているので、ノズル３が回転する曲げツール４の衝撃に耐えられる。

本発明は上記構成のようにノズル円柱３２を上部機械筐体１０２と補強チューブ３２１と、ネジで連結しているので、随時、補強チューブ３２１を上方に除去すれば、ノズル３、曲げツール４４０などはノズル支持体１１ごと機械筐体１から前方に引き出せる。これによりツール交換が容易になる。たとえば２ポイント０．７２ミリの刃から３ポイント１．０８ミリ厚の刃の工具に簡単に交換できる。
また、本発明の最大の目的で、最大の作用、効果は、本発明の切断具は２３．８ミリ高の刃材５を一度に切断でき、また、本発明のプログラムにより図１３−Ａのような閉鎖状の形状も「２枚切り」することなしに切断できる。

本発明の好適な実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明に係るスチール・ルール抜型の自動曲げ機の斜視図を示す。上下の機械筐体１には刃材５を導くノズル３とその上下にノズル支持体１１を持ち機械筐体１に刺し込まれる。ノズル３の先端には刃材５が出てくるノズルゲート３１がある。ノズル３の上下には曲げツール４の同軸穴４１を貫通するノズル円柱３２が備えられている。図３にノズル３と曲げツール４４０の関係が詳しく示されている。また図２に曲げツール４４０が詳しく示されている。曲げツール４４０はノズル３の出口で回転して、刃材５の側面を打ち、曲げる。本発明では上部から見て時計回りＣＷと反時計回りＣＣＷの２つが用意されている。図２に見られるようにこの２つは同形で、垂直の樋状の曲げツール４とその上下に曲げツール支持体４２が直角方向に伸びている。曲げツール支持体４２にはノズル円柱３２を貫通する同軸穴４１が備えられている。これら２枚のＣＷ曲げツール４とＣＣＷ曲げツール４０は重ねられ、図３に見られるようにノズル円柱３２に貫通されノズル３に固定される。正面から見て左側にＣＣＷ曲げツール４０が右側のＣＷ曲げツール４の上部に重ねられている。このような構成に組み立てるためにノズル円柱３２は円柱台３３上に備えられ曲げツール４４０を差し込まれた後にノズル３上下にネジで固定される。ノズル３は一体化した上下のノズル支持体１１により機械筐体１に挿入されている。ノズル円柱３２はさらにタイミングベルト２５により回転される上部ベルトウイール２に差し込まれている。タイミングベルト２５は上下同期ベルトウイール２７と上部ベルトウイール２を結んでいる。上下同期ベルトウイール２７は同期軸２６により同期下部ベルトウイール２４と上下同期ベルトウイール２７につながっている。上下同期ベルトウイール２７はタイミングベルト２５により回転モータ図示されずにつながっている。回転モータが回転すると上記ウイールに連動して、上部ベルトウイール２と下部ベルトウイール２１が回転する。上下ベルトウイール２２１の裏面には突起２２が備えられており、モータが回転すると突起２２が曲げツール支持体４２を叩く。

図４は本発明のツールにより刃材５を曲げる工程が示されている。図４−Ａは初期状態で、ＣＣＷ曲げツール４０とＣＷ曲げツール４は原点にいる。突起２２がＣＣＷに回転すると図４−ＢではＣＣＷ曲げツール４０が刃材５に当たったところである。さらに回転しＣＣＷ曲げツール４０とノズルゲート３１により、刃材５が９０度以上曲げられたのが図４−Ｃである。このような構造なので、図９−Ａの構造では９０度までしか曲がらなかったが、１３０度近くまで曲がる。

本実施例の応用として、図５が考えられる。本実施例の突起２２の代わりにＣＷ曲げツール４ＣＣＷ曲げツール４０に案内突起４３を備え、一方、下部ベルトウイール２１には案内溝２３を備える。案内溝２３の両端には案内突起４３に当たる溝ストッパー４４を備えている。これにより同様の作用効果を得られる。しかし、案内溝２３なくても曲げツール４回転は維持できるので、本発明の必須の構成要件に必要でなく、溝ストッパー４４の代わりに突起２２を備えることも可能である。

図８は他の実施例の側面断面図である。本実施例はノズル３上のノズル円柱３２に負担をかけないためのものである。突起２２及び下部ベルトウイール２１はノズル円柱３２から力の伝達から独立しても良いので、別途機械筐体１を延長した下部機械筐体１０１に備えたものである。上部ベルトウイール２はノズル円柱３２と同心円の位置に中空の下部中空ベルトウイール２１０とチューブ連結体２１２よりなり、タイミングベルトで回転される。その下部はニードルベアリング２１１で回転される部分と突起２２を取り付ける底部とよりなる。これによりノズル円柱３２にはタイミングベルト駆動の負担が一切かからない。

またノズル３の上部のノズル円柱３２は曲げツール４０の曲げ圧力を受けるので補強したほうがよい。その場合は別途機械筐体１を延長して、上部機械筐体１０２からノズル円柱３２に同心円の位置に補強チューブ３２１を貫通させ、その先端のネジでノズル円柱３２を固定する。これにより、ノズル３は後方を機械筐体１に差込、上下を本実施例の補強チューブ３２１により固定されるので曲げツール４０の回転衝撃に耐えられる。図８は分かりやすくするためＣＷ曲げツール４を省略している。

図４では突起２２の曲げツール支持体４２に当たる部分に強力な磁石２２１を埋め込んでいる。その目的は円弧を曲げるとき、刃材５は１ミリ送られＣＣＷ曲げツール４０で１回叩かれ、刃材５が次の１ミリ送られ位置までいったん逆回転し退避する。さらに１ミリ送られＣＣＷ曲げツール４０で２回目が叩かれる。この方法の「ポリライン」の方法で円弧を形成する。その場合、退避の位置までＣＣＷ曲げツール４０を逆回転しなければならない。磁石にはネオジム磁石が最適である。図４−Ａの位置では曲げツール４４０は突起２２に吸引されている。図４−ＢでＣＣＷ曲げツール４０はノズル３の側壁にあたり、取り残され、ＣＣＷ曲げツール４０はさらに回転し刃材５を図４のように曲げると、退避の位置まで逆転する。その時もＣＣＷ曲げツール４０は磁石２２１に吸引されて離れずに退避の位置まで戻ることが可能である。

本実施例は磁石２２１に限定されずに、いろいろなものが可能である。図６に例示されている。図６−Ａは磁石の代わりにボールプランジャ２２２が突起２２に埋め込まれている。図６−Ｂではスプリング２２３が曲げツール支持体４２に一方がつながれ、他方はノズル支持体１１に接続されている。この場合は曲げる時ＣＣＷ曲げツール４０の回転力がスプリング２２３の力に勝り、逆回転すると引かれたスプリング２２３の力で引き戻すのである。図６−Ｃはスプリング２２３の両端がノズル支持体１１に接続されている。効果としては磁石２２１と同等である。要は図４−Ａの状態にする逆方法に引くものであればいいのである。

図８の本実施例はまた、工具の交換が簡単である。一般に自動曲げ機は１．５Ｐ０．５ミリ厚，２Ｐ０．７２ミリ厚，３Ｐ１．０８ミリ、４Ｐ１．４４ミリ厚の刃を曲げる。その場合はノズル３と曲げツール４４０は交換しなければならない。図１では交換するのに時間がかかり事実状不可能だが、本実施例は補強チューブ３２１のハンドル３２２を回し、補強チューブ３２１下部のネジを、ノズル円柱３２からはずせば、ノズル３、曲げツール４４０を前方に引き抜いて、交換するツールを挿入して補強チューブ３２１を再度ノズル円柱３２に固定するだけで良い。

本実施例での曲げツール４は図２の場合だけでなく、図７−Ａのように製作を容易にするため３個の部品をネジ４５で固定してもよい。その場合は図３のような円柱台３３は不要となる。直接ノズル３にノズル円柱３２を立てることができる。そして曲げツール支持体４２をノズル円柱３２に差し込んだ後、最後に曲げツール４をネジ４５で固定すればよい。図７−ＡはＣＣＷ曲げツール４０とＣＷ曲げツール４の形状が異なりＣＣＷ曲げツール４０がＣＷ曲げツール４の内側に入っている。即ち曲げツール４４０は同形である必要はない。図７−Ｂは曲げツール４の他の形状であり、曲げツール４が摩耗すれば、曲げツール支持体４２はそのままにして、曲げツール４のみを入れ替えればよい。

図８−Ｂは図８−Ａの拡大図で図８−Ａの補強チューブ３２１は図８−Ｂではチューブ状でなく補強ロッド１０２１とし、その先端はネジになっており、ノズル３の上部にその差込穴３２１１を設けて固定することが可能である。その場合はノズル円柱３２は必要でなく、補強ロッド１０２１の先端部は各曲げツールの同軸穴４１を貫通して差込穴３２１１にネジで固定それる。

本実施例は上下ベルトウイール２２１にて同期を取り各突起２２が各曲げツール支持体４２を叩いているが、上下ベルトウイールの両方が必ずしも必要と限らない。そのいずれか１つでもよい。しかし上下にすると刃材５への力の偏在がないため、曲げツール４をより小さくすることが可能になる。
本実施例図１１は本実施例図１４のように曲げ装置の先端にマイターカットユニット６０とストレートカットユニット６０１と併設する。切断具６は３枚のハサミ状切断具がセットの構成になっている。３枚の切断具６は両側に２枚の背の高い切断具６５０と中央部に背の低い切断具６５１とこの３枚を貫通する貫通ピン６５２とよりなる。３枚の切断具は頂上にバー６５３によりミニシリンダー６５４に接続されている。ユニット６０は昇降モータ６５５により上下する。刃材５を切断する時、モータ６５５により刃先を挟む位置まで下降する。シリンダー６５４が働き、図１１−Ａが図１１−Ｃの状態になり、刃材５を切断する。
図１２はマイターカットユニット６０の切断を示している。この場合３枚の切断具には金型形状が図１２−Ａのようにマイター（ｍｉｔｅｒ）前端切断部６３とマイター後端切断部６３１とよりなっている。なお、図１２−Ｂ−３において、５６３１は刃材５の後端部、５６３は刃材５の先端部である。
マイター形状の切断具は各切断具６の両側が切断具になっている。したがって最初、図１２−Ｂの状態で刃５を挟み、図１２−Ａの状態で切断可能である。すなわち切断具６が図１２−Ａの状態にあっても、図１２−Ｂの状態にあっても切断可能である。特に図１３−Ａのような閉鎖的の矩形の場合、従来の図１０−Ｂのような切断具では、ジャミングするため曲げる順番を逆にしなければならない場合がある。図形によっては、曲げる順番を逆にしてもジャミングを避けることができない場合がある。本発明ではそのようなことはない。
この構造により図１３−Ａのような矩形の形状の場合、図１２−Ａの状態で下降すれば２個の切断具が矩形側にこないのでジャミングすることはない。ただし、１個の切断具を２枚の刃の間に挿入しなければならない。形状に応じて、図１２−Ａ、図１２−Ｂの選択によりジャミングを防げる。
図１３は閉鎖形状の場合の「２枚切断」を防ぐ実施例を示している。図１３-Ｂは切断具が下降途中でジャミングまたは下降を完了して「２枚切断」の可能性のある状態を示している。すなわち切断具先端６５が下降するとき、２枚の刃の間に挿入されないと「２枚切断」になってしまう。このような状態を防ぐ方法は図１３−Ｅの状態が望ましい。通常、切断具先端６５が下降する前に指で２枚の刃の間隔を開け、切断具先端６５が２枚の刃の間に挿入されるように補助しなければならない。
そこで、いったん刃材５を図１３−Ｃのようにジャミングしない位置に送り出す。その後、切断具６を下降させる。１枚の低切断具６５１の先端６５を少なくとも刃材５の頂上より下の位置に下降させる。そのまま刃材５を後退させる（図１３−Ｄ）。最終的に前記送った分だけ後退させる（図１３−Ｅ）。この実施例は従来の図１０−Ｂのような切断具でも可能である。
この結果、毎回、指で２枚の刃の間隔を開けることない。

本発明の自動曲げ機における刃材の両端切断装置の斜視図である。 本発明の曲げツールの斜視図である。 本発明のノズルと曲げツールを組み合わせた斜視図である。 本発明の刃材を曲げる工程を示した平面図である。 本発明の他の実施例の斜視図である。 本発明の曲げツールの他の実施例の平面図である。 本発明の他の実施例の曲げツールの斜視図である。 本発明の自動曲げ機における刃材の両端切断装置の他の実施例の側面断面図である。 先行技術の曲げツールの平面図。 図１０−Ａは先行技術の切断具正面図。図１０−Ｂは先行技術の切断具斜視図。図１０−Ｃは先行技術の切断具正面図。 図１１−Ａは本発明の正面図。図１１−Ｂは本発明の側面図。図１１−Ｃは本発明の正面図。 図１２−Ａ−１は本発明の正面図。図１２−Ａ−２は本発明の平面断面図。図１２−Ａ−３は本発明の側面図。図１２−Ｂ−１は本発明の正面図。図１２−Ｂ−２は本発明の平面断面図。図１２−Ｂ−３は本発明の側面図。 図１３−Ａは閉鎖形状の矩形の図形の断面平面図。図１３−Ｂは閉鎖形状の矩形の図形を切断する断面平面図。図１３−Ｃは閉鎖形状の矩形の図形を切断する本発明の断面平面図。図１３−Ｄは閉鎖形状の矩形の図形を切断する本発明の断面平面図。図１３−Ｅは閉鎖形状の矩形の図形を切断する本発明の断面平面 本発明の側面図。

機械筐体 １
下部機械筐体 １０１
上部機械筐体 １０２
補強ロッド １０２１
ノズル支持体 １１
上部ベルトウイール ２
下部ベルトウイール ２１
下部中空ベルトウイール ２１０
ニードルベアリング ２１１
チューブ連結体 ２１２
突起 ２２
磁石 ２２１
ボールプランジャ ２２２
スプリング ２２３
案内溝 ２３
同期下部ベルトウイール ２４
タイミングベルト ２５
同期軸 ２６
上下同期ベルトウイール ２７
ノズル ３
ノズルゲート ３１
ノズル円柱 ３２
補強チューブ ３２１
差込穴 ３２１１
ハンドル ３２２
円柱台 ３３
ＣＷ曲げツール ４
ＣＣＷ曲げツール ４０
同軸穴 ４１
曲げツール支持体 ４２
案内突起 ４３
ネジ ４５
溝ストッパー ４４
刃材 ５
先端部 ５６３
後端部 ５６３１
ハサミ状の可動具 ６
固定刃 ６１
マイターカットユニット ６０
ストレートカットユニット ６０１
高い切断具 ６５０
低い切断具 ６５１
貫通ピン ６５２
バー ６５３
ミニシリンダー ６５４
昇降モータ ６５５
先端切断部 ６３
後端切断部 ６３１
切断具先端 ６５
ブリッジ型 ７
送りローラー ７１

Claims (1)

1. 紙器やダンボール箱の製造において板紙や段ボールに所定の切断や折り目を形成するのに使用されるスチール・ルール抜型を構成する刃材の曲げ及び切断を自動的に行う自動曲げ機において、刃材を切断する切断具を備え、前記自動曲げ機に併設される刃材５のマイターカットユニット６０とストレートカットユニット６０１の両端切断装置であって、
   前記刃材５は自動曲げ機により垂直配置で水平方向に進退駆動され、
   前記切断具６５１は、前記刃材５の移動領域上方に配置されるとともに、前記刃材５に対して上下駆動されるように構成し、
   閉鎖形状の刃材５の後端部５６３１の切断に際しては、一旦、刃材５を切断具６５１の閉鎖形状部分とジャミングしない位置に送り出した後、切断具６５１の先端６５を少なくとも刃材５の頂上より下の位置に下降させて、最終的に上記刃材５を切断具６５１の閉鎖形状部分とジャミングしない位置に送り出した分だけ後退させ、刃材５の２枚切断を防止するように自動制御できるようにしたことを特徴とする自動曲げ機に併設される刃材５のマイターカットユニット６０とストレートカットユニット６０１の両端切断装置。

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