JP5344694B2 - 張力付加装置 - Google Patents

Description

本発明は、張力付加装置に関し、特に、シート体の面方向に張力を付加する張力付加装置に関する。

張力付加装置の一例としての紗張り装置が、スクリーン印刷において用いられている。紗張り装置は、スクリーンの面方向に張力を付加するための装置である（特許文献１）。従来技術に係る紗張り装置の構成について、図６を用い説明する。
図６（ａ）に示すように、従来技術に係る紗張り装置では、対象とするスクリーン９５０の外側を取り囲むように、複数のエアシリンダ９１１〜９３０が配されている。エアシリンダ９１１〜９３０の各々には、内向きに配されたクランパ９１１ａ〜９３０ａが取り付けられている。

このような紗張り装置を用いスクリーン９５０に張力を付加する際には、スクリーン９５０をエアシリンダ９１１〜９３０で取り囲まれた領域に配置し、各クランパ９１１ａ〜９３０ａを用いて、スクリーン９５０の端縁部分をクランプする。そして、エアシリンダ９１１〜９３０の各ロッドをＸ軸方向あるいはＹ軸方向へと駆動させる。
図６（ｂ）に示すように、エアシリンダ９１１〜９３０の各ロッドを駆動させると、スクリーン９５０には、その面に沿った方向（Ｘ−Ｙ方向）に張力が付加される。ユーザは、上記張力が付加された状態で、スクリーン９５０の中程領域９５０ａに枠をあてがい、接着剤などで接合する。

ところで、図６（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向とＹ軸方向にスクリーン９５０に張力を付加する場合には、スクリーン９５０において、各コーナ内側部分（矢印Ｄ_１〜Ｄ_４で示す領域）の歪が特に大きくなってしまい、枠を接合するための領域９５０ａが小さくならざるを得ない。このような課題の解決を図ろうとなされたのが、図７に示す紗張り装置である（特許文献２）。

図７に示すように、従来の改良技術に係る紗張り装置では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にスクリーンに張力を付加するためのエアシリンダ９１１〜９３０が設けられている点は、図６に示す紗張り装置と同じであるが、改良技術に係る紗張り装置では、これらに加えてスクリーンのコーナ部分を引っ張るための４つのエアシリンダ９３１〜９３４が追加されている点が異なる。

図７に示す紗張り装置では、その駆動において、エアシリンダ９３１〜９３４を駆動してスクリーンの斜め方向に張力を付加し、その状態で他のエアシリンダ９１１〜９３０を駆動して紗張りを完了させるものである。このような装置を用いることで、図６に示す従来の紗張り装置に比べて、より均一な張力をスクリーンに付加することができる。

特開２００５−２８８７９０号公報 特開平０９−１０９３６２号公報

しかしながら、図７に示す紗張り装置では、スクリーンのコーナ部分を引っ張るエアシリンダと、その他のエアシリンダ９１１〜９３０とを時間的に前後した状態で駆動するので、スクリーンには歪が残ってしまい、更なる改良が必要である。即ち、図７に示す紗張り装置では、先にスクリーンのコーナ部分をエアシリンダ９３１〜９３４で引っ張るので、この引っ張りが行われた時点ですでにスクリーンには歪を生じてしまうことになり、その後においても、この歪を完全に除去することは困難である。

なお、上記においては、スクリーン印刷に用いるスクリーンに張力を付加するための紗張り装置を一例としたが、スクリーンに代表されるメッシュ地やその他の布地、更には樹脂フルムや紙などのシート体に張力を付加するような装置についても、同様の課題が存在する。
本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、シート体に対して、面内で均一な張力を付加することができる張力付加装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、次の構成を採用することとした。
本発明に係る張力付加装置は、ｎ角形（ｎは、３以上の整数）の形状を有するシート体を対象とし、そのシート体の面に沿った方向に張力を付加する装置である。本発明に係る張力付加装置は、ｎ個のベース板と、複数の可動ヘッドと、複数のクランパとを主な要素として備えている。

・ ｎ個のベース板；上記ｎ角形の形状（対象とするシート体の形状）の外側を囲み、且つ、その各辺に沿う状態で配されている。
・ 複数の可動ヘッド；上記ｎ角形の形状の外側を囲む状態で、対応する各ベース板に取り付けられている。
・ 複数のクランパ；複数の可動ヘッドの各々に取り付けられ、各々がシート体の端縁をクランプする。

ベース板は、上記ｎ角形の形状における対応する辺の延伸方向に対しては位置固定され、且つ、当該延伸方向と直交する方向に移動自在となっている。
複数の可動ヘッドには、上記ｎ角形の形状の各辺の中央に対応して設けられた中央部ヘッドと、各コーナに対応して設けられたコーナ部ヘッドとが含まれている。
中央部ヘッドの各々は、対応するベース板に対し、当該ベース板の延在方向に位置固定されており、コーナ部ヘッドの各々は、上記ｎ角形の形状における対応する両側の辺に対応して設けられたベース板に対し、当該ベース板の延在方向に移動自在である。

コーナ部ヘッドの各々と、当該コーナ部ヘッドの両側の辺に対応して配された２つの中央部ヘッドとは、雄ネジと雌ネジとの螺合構造を介して連結されており、装置全体の上記雄ネジ及び雌ネジは、同一のネジ方向、且つ、同一のネジピッチで形成されている。
ここで、雌ネジに対する雄ネジのねじ込み深さは、各中央部ヘッドの雄ネジまたは雌ネジに対して入力された回転力の作用により変化するものであり、コーナ部ヘッドの各々は、当該コーナ部ヘッドの両側辺に対応して配された２つの中央部ヘッドの双方に対して、雌ネジに対する雄ネジのねじ込み深さの変化に応じて、ベース板の延在方向における間隔が変化することを特徴とする。

上記のように、本発明に係る張力付加装置では、中央部ヘッドおよびコーナ部ヘッドを含む複数の可動ヘッドが、ｎ角形の形状（張力付加対象であるシート体の形状）の外側を取り囲む状態で配されている。そして、コーナ部ヘッドの各々と、当該コーナ部ヘッドの両側辺に対応して配された２つの中央部ヘッドとは、雄ネジと雌ネジとの螺合構造を介して連結され、且つ、中央部ヘッドに入力される回転力により、雌ネジに対する雄ネジのねじ込み深さを変化させることができるようになっている。これにより、中央部ヘッドとコーナ部ヘッドとは、ネジのピッチに応じて正確に互いの間隔が変化される。

また、中央部ヘッドとその両側のコーナ部ヘッドとは、ベース板に取り付けられており、ベース板は、ｎ角形の形状の当該辺に沿った方向には位置固定され、これに直交する方向には移動自在となっている。そして、コーナ部ヘッドは、両側の辺に対応する中央部ヘッドに対して、上記のように移動するので、合成された変位だけ移動することになる。
従って、本発明に係る張力付加装置では、複数のヘッドにおける中央部ヘッド及びコーナ部ヘッドは、これらの中心に対して放射状に移動できる。そして、雄ネジ及び雌ネジのネジピッチ及びネジ切方向は、全てにおいて同じであるので、各中央部ヘッドに対する回転力の入力を同期させておけば、これらすべてが同期した状態で移動する。よって、本発明に係る張力付加装置では、シート体に対して、面内で均一な張力を付加することができる。

本発明に係る張力付加装置では、例えば、次のようなバリエーションを採用することができる。
上記本発明に係る張力付加装置では、中央部ヘッドとコーナ部ヘッドとの各間に、回転自在の回転軸が挿通されており、中央部ヘッドに入力された回転力が、回転軸を介して雄ネジまたは雌ネジに伝達される、という構成を採用することができる。

また、上記本発明に係る張力付加装置では、複数の可動ヘッドに、各中央部ヘッドと各コーナ部ヘッドとの間に挿設された中間部ヘッドが含まれており、中央部ヘッドと中間部ヘッド、及び、中間部ヘッドとコーナ部ヘッドは、各々が等ピッチの関係である、という構成を採用することもできる。
また、上記本発明に係る張力付加装置では、複数の可動ヘッドが、シート体の面に相当する方向において、点対称の関係を以って配されている、という構成を採用することもできる。

また、上記本発明に係る張力付加装置では、中央部ヘッドの各々には、ステッピングモータが接続されており、全てのステッピングモータは、同期がとられた状態で、各中央部ヘッドに対して回転力を入力する、という構成を採用することができる。

実施の形態に係る紗張り装置１の構成を示す平面図である。 紗張り装置１の主要部を部分的に示す部分斜視図である。 紗張り装置１の主要部の内部構造を示す部分断面図である。 紗張り装置１の主要部の部分断面図であって、可動ヘッド２７〜２９が移動した状態を示す。 紗張り装置１により、張力付加対象であるスクリーン５００に張力を付加した状態を示す平面図である。 （ａ）は、従来技術に係る紗張り装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、当該従来技術に係る紗張り装置を用いてスクリーン９５０に張力を付加した状態を示す平面図である。 従来における改良技術に係る紗張り装置の構成を示す平面図である。

以下では、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下の説明に係る実施の形態は、本発明の構成上の特徴および当該特徴的構成から奏される作用効果を分かりやすく説明するための一例として用いるものであって、本発明は、その本質的な特徴部分を除き、以下の内容に何ら限定を受けるものではない。
［実施の形態］
１．構成
本実施の形態では、シート体の一種であるスクリーンを対象とする紗張り装置１を一例に、以下で説明をする。

図１に示すように、本実施の形態に係る紗張り装置１は、２４個のヘッド１１〜３４と、ヘッド１１〜３４の各々に取り付けられたクランパ４８〜７１を備える。２４個のヘッド１１〜３４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に、対象とするスクリーン５００の外側を取り囲む状態で、枠状に配されている。
２４個のヘッド１１〜３４の内、スクリーン５００におけるＸ軸方向の辺及びＹ軸方向の辺の各々の中央に対応して配されたヘッド１４，２０，２６，３２には、ステッピングモータ３６〜３９が取り付けられている。図示を省略しているが、各ステッピングモータ３６〜３９には、モータドライバが接続されており、同期駆動できるようになっている。

また、張力付加の対象であるスクリーン５００は、略正方形である。スクリーン５００の各辺に対応するヘッド１１〜１７、ヘッド１７〜２３、ヘッド２３〜２９、ヘッド２９〜１１の配置構成について、図２を用い説明する。
図２に示すように、ヘッド２３〜２９は、一枚のベース板７２上に取り付けられている。ベース板７２は、Ｘ軸方向における長さが、Ｙ軸方向における幅、及びＺ軸方向における厚みに比べて長くなっている。スクリーン５００の一辺の中央に対応して配されたヘッド２６は、ベース板７２に対して固定されている。

一方、他のヘッド２３〜２５，２７〜２９は、Ｘ軸方向にスライド自在となっている。即ち、二点鎖線で囲むＣ部分に示すように、ベース板７２上には、ガイドレール７５が敷設されており、これに各ヘッド２３〜２５，２７〜２９のガイドブロック７６が取り付けられている。
ベース板７２の下側には、２つのガイドブロック７３，７４が取り付けられており、各々がガイドレール４４，４５に取り付けられている。ガイドレール４４，４５は、ガイドレール７５の延伸方向に対して直交するＹ軸方向に延伸されている。

図２では、図示していないが、ヘッド１１〜１７、ヘッド１７〜２３、ヘッド２９〜１１についても、上記同様の構成を以って配されている。図１に戻って、ヘッド１１〜１７が取り付けられているベース板（不図示）は、ガイドレール４０，４１に沿ってＹ軸方向にスライド自在であり、ヘッド１７〜２３が取り付けられているベース板（不図示）は、ガイドレール４２，４３に沿ってスライド自在であり、ヘッド２９〜１１が取り付けられているベース板（不図示）は、ガイドレール４６，４７に沿ってスライド自在である。

なお、スクリーン５００の各コーナに対応して配されているヘッド１１，１７，２３，２９については、その両側の辺に対応したベース板に対してスライド自在となっている。例えば、ヘッド２３は、ガイドレール４２，４３に沿ってＸ軸方向にも移動自在であり、且つ、ガイドレール４４，４５に沿ってＹ軸方向にも移動自在である。
紗張り装置１では、２４個のヘッド１１〜３４は、これらの配置に係る仮想中心（点Ｐ）に対して、点対称の関係を以って配されている。

二点鎖線で囲むＢ部分に示すように、張力付加の対象であるスクリーン５００は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に細かな網目状をしたシート体である。使用材料は、例えば、ポリエステルである。なお、スクリーン５００としては、これ以外にバイアス張りのものを採用することもできる。
二点鎖線で囲むＡ部分に示すように、各クランパ４８〜７１には、クランプ爪６３ａ，６３ｂを有し、その噛合によりスクリーン５００の端縁をクランプできるようになっている。クランパ４８〜７１の内、スクリーン５００の各コーナに対応して配される４つのクランパ４８，５４，６０，６６については、クランプ爪が点Ｐの方を向くように配置されている。他のクランパ４９〜５３，５５〜５９，６１〜６５，６７〜７１は、クランプ爪がＸ軸方向またはＹ軸方向を向くように配置されている。２４個のクランパ４８〜７１は、各々のクランプ爪がスクリーン５００の端縁を略等ピッチでクランプする。

２．ヘッド１１〜３４の内部構造
ヘッド１１〜３４の内部構造について、ヘッド２６〜２９を一例として、図３を用い説明する。
図３に示すように、ヘッド２６〜２９を挿通する状態で、回転シャフト１０４が設けられている。なお、図の右側に向けても回転シャフト１２５が設けられている。

回転シャフト１０４，１２５のヘッド２６側の端には、ギア１０２，１０３が取り付けられている。ギア１０２，１０３は、それぞれ“はす葉状”をしており、同様に“はす葉状”をしてステッピングモータ３８のモータ軸１００の先端に取り付けられたギア１０１と噛合する。
回転シャフト１０４には、その軸上において、３つのギア１０５〜１０７が取り付けられており、各ヘッド２６〜２９に対してブッシュ１０８〜１１１を介して取り付けられている。このため、回転シャフト１０４，１２５は、ステッピングモータ３８の回転力を受けて、回転自在となっている。

ヘッド２６〜２８の各々には、回転シャフト１０４に取り付けられたギア１０５〜１０７の各々に対して、噛合するギア１１２，１１６，１２０が設けられている。各ギア１１２，１１６，１２０には、これらと一体に回転するボルト１１３，１１７，１２１が接合されている。ボルト１１３，１１７，１２１は、ヘッド２６〜２８に対し、ブッシュ１１４，１１８，１２２を介して取り付けられている。

ボルト１１３，１１７，１２１は、その先端部分が、隣接するヘッド２７〜２９に侵入した状態であり、当該部分に雄ネジが設けられている。各ヘッド２７〜２９には、ボルト１１３，１１７，１２１に対応するナット１１５，１１９，１２３が接合されている。ボルト１１３，１１７，１２１およびこれに対応するナット１１５，１１９，１２３は、全てのネジピッチおよびネジ切り方向が同一である。

なお、図３では、一部のヘッド２６〜２９の内部構造について示したが、他のヘッド１１〜２５，３０〜３４についても同様の構造を備えている。
３．ヘッド１１〜３４のスライド
ヘッド１１〜３４のスライド駆動について、ヘッド２６〜２９を一例として、図４を用い説明する。

図４に示すように、ステッピングモータ３８からモータ軸１００を介して、回転力が回転シャフト１０４に伝達されると、ギア１０５〜１０７，１１２，１１６，１２０を介して、ボルト１１３，１１７，１２１が同じ角度だけ回転する。ボルト１１３，１１７，１２１が回転すると、ヘッド２７〜２９に固定されたナット１１５，１１９，１２３から抜ける方向に、相対的に移動する。

ボルト１１３，１１７，１２１及びナット１１５，１１９，１２３のネジピッチは、すべて同一であるので、ヘッド２６とヘッド２７との間にできる間隙ｘ１と、ヘッド２７とヘッド２８との間にできる隙間ｘ２と、ヘッド２８とヘッド２９との間にできる隙間ｘ３は、すべて等しい関係となる。また、隙間ｘ１，ｘ２，ｘ３は、ナット１１５，１１９，１２３に対するボルト１１３，１１７，１２１のねじ込み深さの変化に応じた量となる。

上記のように、ステッピングモータ３６〜３９は同期された状態で駆動されるので、全てのヘッド１１〜３４が互いの間に同じ隙間を生じることになる。
以上の駆動後の状態を示したのが、図５である。
図５に示すように、各ヘッド１１〜３４の互いの間に同じ寸法の隙間が生じ、ヘッド１１〜３４の外形寸法が、（ｗ３×ｗ４）となる。ここで、図１に示す外形寸法（ｗ１×ｗ２）に対しては、次の関係を満たす。

［数１］ｗ３−ｗ１＝ｗ４−ｗ２
コーナ部分に対応して配されたヘッド１１，１７，２３，２９は、その両側からのスライドの合成により、点Ｐを中心として放射状にスライド移動することになる。
４．優位性
本実施の形態に係る紗張り装置１では、各ヘッド１１〜３４の互いの間が、雄ネジと雌ネジとの螺合構造を介して連結され、且つ、ヘッド１４，２０，２６，３２に取り付けられたステッピングモータ３６〜３９から入力される回転力により、ナット１１５，１１９，１２３に対するボルト１１３，１１７，１２１のねじ込み深さを変化させることができるようになっている。これにより、ヘッド１１〜３４は、図５に示すように、点Ｐを放射状に広がる。

従って、本実施の形態に係る紗張り装置１では、複数のヘッド１１〜３４が点Ｐを中心に放射状に移動できるので、また、ステッピングモータ３６〜３９の回転駆動が同期されているので、スクリーン５００に対して、面内で均一な張力を付加することができる。
５．その他の事項
上記実施の形態に係る紗張り装置１では、２４個のヘッド１１〜３４を備える構成を一例として採用したが、ヘッドの数はこれに限定されるものではない。特に、機構的に可能な限度において、また、コスト面で許容される限度において、多くのヘッドを構成として含むことが、スクリーンなどのシート体を均一に引っ張る、という観点から望ましい。なお、クランパの配置については、出来るだけ等ピッチとなるようにすることが、シート体に均一な張力を付加するという観点から望ましい。

また、上記実施の形態では、正方形のスクリーン５００を張力付加の対象としたが、スクリーン５００の形状は、これに限られない。例えば、三角形や五角形、あるいはそれ以上の多角形のものを採用することができる。また、上記実施の形態では、張力付加装置の一例として、紗張り装置に本発明の構成を適用したが、これ以外にも樹脂製フィルムに張力を掛けるという用途や、紙に張力を掛ける用途などにも、本発明を適用することができる。

また、上記実施の形態では、４つのステッピングモータ３６〜３９を備える構成を採用したが、一つのモータから回転力を分配して伝達することとしてもよい。また、モータ以外にもロータリアクチュエータなどの動力源を採用することもできる。
また、上記実施の形態では、ボルト１１３，１１７，１２１に回転力を入力することとしたが、逆にナットに回転力を入力することとしても、上記同様の作用効果を得ることができる。

また、上記実施の形態では詳述していないが、クランパ４８〜７１における各クランプ爪のサイズについては、各々が出来るだけ小さな領域でスクリーンの端縁をクランプ出来るようにすることが望ましい。即ち、各々のクランプ面積を大きくすると、張力を付加した際（図５の状態）に、クランプ部分の近傍でのスクリーンの歪が大きなものとなる。各クランプ面積を極力小さくすることにより、スクリーンの端縁での歪を小さく抑えることができる。

また、図１及び図５に示すように、上記実施の形態に係る紗張り装置１では、クランパ４９〜５３，５５〜５９，６１〜６５，６７〜７１における各クランプ爪の方向をＸ軸方向またはＹ軸方向としたが、装置の製造コスト面において許容される場合には、各クランプ爪が点Ｐを向くように配置することができる。

本発明は、スクリーン印刷でのスクリーンへの張力付加などに際して、面内で均一な張力を付加することができ、高効率の作業を行うことができる張力付加装置を実現するのに有効である。

１．紗張り装置
１１〜３４．ヘッド
３６〜３９．ステッピングモータ
４０〜４７，７５．ガイドレール
４８〜７１．クランパ
７２．ベース板
７３，７４，７６．ガイドブロック
１００．モータ軸
１０１〜１０３，１０５〜１０７，１１２，１１６，１２０，１２４．ギア
１０４，１２５．回転シャフト
１０８〜１１１，１１４，１１８，１２２．ブッシュ
１１３，１１７，１２１．ボルト
１１５，１１９，１２３．ナット
５００．スクリーン

Claims (5)

1. ｎ角形（ｎは、３以上の整数）の形状を有するシート体に対して、当該シート体の面に沿った方向に張力を付加する張力付加装置であって、
   前記ｎ角形の形状の外側を囲み、当該形状の各辺に沿う状態で配されたｎ個のベース板と、
   前記ｎ個のベース板に取り付けられた複数の可動ヘッドと、
   前記複数の可動ヘッドの各々に取り付けられ、前記シート体の端縁をクランプするクランパと、
   を備え、
   前記ベース板は、前記ｎ角形の形状における対応する辺の延伸方向に対しては位置固定され、且つ、当該延伸方向と直交する方向に移動自在となっており、
   前記複数の可動ヘッドには、前記ｎ角形の形状における各辺の中央に対応して設けられた中央部ヘッドと、各コーナに対応して設けられたコーナ部ヘッドとが含まれており、
   前記中央部ヘッドの各々は、対応する前記ベース板に対し、当該ベース板の延在方向に位置固定されており、
   前記コーナ部ヘッドの各々は、対応する両側の辺に対応して設けられた前記ベース板に対し、当該ベース板の延在方向に移動自在であり、
   前記コーナ部ヘッドの各々と、当該コーナ部ヘッドに対し、その両側の辺に対応して配された２つの中央部ヘッドとは、雄ネジと雌ネジとの螺合構造を介して連結されており、
   全ての前記雄ネジ及び前記雌ネジは、同一のネジ方向、且つ、同一のネジピッチで形成されており、
   前記雌ネジに対する前記雄ネジのねじ込み深さは、前記中央部ヘッドの雄ネジまたは雌ネジに対して入力された回転力の作用により変化するものであり、
   前記コーナ部ヘッドの各々は、当該コーナ部ヘッドの両側辺に対応して配された２つの中央部ヘッドの双方に対して、前記雌ネジに対する前記雄ネジのねじ込み深さの変化に応じて、前記ベース板の延在方向における間隔が変化する
   ことを特徴とする張力付加装置。
2. 前記中央部ヘッドと前記コーナ部ヘッドとの各間には、回転自在の回転軸が挿通されており、
   前記中央部ヘッドに入力された回転力は、前記回転軸を介して前記雄ネジまたは前記雌ネジに伝達される
   ことを特徴とする請求項１に記載の張力付加装置。
3. 前記複数の可動ヘッドには、各中央部ヘッドと各コーナ部ヘッドとの間に挿設された中間部ヘッドが含まれており、
   前記中央部ヘッドと前記中間部ヘッド、及び、前記中間部ヘッドと前記コーナ部ヘッドは、各々が等ピッチの関係である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の張力付加装置。
4. 前記複数の可動ヘッドは、点対称の関係を以って配されている
   ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の張力付加装置。
5. 前記中央部ヘッドの各々には、ステッピングモータが接続されており、
   全てのステッピングモータは、同期がとられた状態で、各中央部ヘッドに対して回転力を入力する
   ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の張力付加装置。

Images