JP6219524B2 - 箔製品に形成される空洞にインサートを所定の位置に置くための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、通常、２ｍｍより小さい、特に３００μｍより小さい厚さを持つ、箔製品に形成される空洞にインサートを所定の位置に置くための新しい方法および新しい装置に関する。

本発明は、特にプリント回路基板、またはスマートカード、または、プラスチック材料の、通常ポリカーボネートの、およびたとえば一部のパスポートに使用されるデータページなどの１つまたは複数の電子回路を含む可能性のある、他の洗練されたドキュメントの分野に関するが、これらに限定されるものではない。スマートカードの分野においては、モジュールとカード本体を構成する層に形成されるそのスロットとの間にできるだけ隙間を小さくしてカード本体にこの種のカードの電子モジュールを挿入するカードメーカが直面する困難さが、よく知られている。より最近では、カード本体の厚さの中にそれらの面のうちの１つに印刷または刻まれる情報を有しているものとしていないものとがある透明インサートなどの異なるインサートを所定の位置に置く問題が、同様に生じている。この種のインサートは、カードの内側に配置されることを目的としており、インサートの材料の透明性が、前記情報への視覚的アクセスを可能にし、一般に、コピーに由来する追加セキュリティを提供する。この種の情報は、たとえば、レーザ感光性インク等によって印刷する、特殊な読取機によって読み取れない画像、写真、または情報である場合がある。また、インサートは、マイクロチップ、ＲＦＩＤアンテナ等などの、能動または受動電子装置を備えることができる。

一般に、目的は、インサート自体に支持される、挿入された機能要素が、インサートの外周と受け入れカード本体に形成される空洞との間で空間なしに仕上がりカードの厚さに組み入れられることになるということである。

スロットを構成する空洞にこの種のインサートを所定の位置に置くための現在の技術は、第１にインサートを切り取ることに、および第２にカード本体に空洞を作ることにあり、これらの作業は、成形、機械加工、レーザ切断、または打ち抜きによって行われる。その後、各インサートは、その空洞に対向して各インサートの正確な位置決めを可能にするように高精度のロボット化した多軸機械を用いてその空洞に配置され、これらの機械の大部分には、視覚補助制御システムがさらに装備される。

このような挿入の困難さが大きいのは、特に、その中に空洞が形成される、現在はポリカーボネートの層の微細な厚さ、および、ただ約５０μｍに過ぎないかまたはより小さい場合がある厚さ値を持つインサートの微細な厚さのためである。使用される機械の精巧さにも拘らず、インサートと空洞との間の隙間は、０．０５ｍｍから０．１０ｍｍより小さくは低減され得ない。

本発明は、第１に、その隙間を完全に排除すること、および第２に、今のところ使用される機械類の複雑さを低減し、それにより、カード、またはインサートを備える同様な精密製品の製造コストを低減することを目的としている。

これらの目的を念頭に置いて、本発明は、箔製品に形成される空洞にインサートを所定の位置に置くための方法であって、インサートが、フィルムから切断され、次いで前記空洞に配置される、方法を目的としている。

本発明によれば、本方法は、箔が支持面に配置された後に、次の一連のステップ、すなわち、
ａ）空洞が、切断エッジを空洞およびインサートに与えられるべき形状にした状態で、内側プッシャを備える管状切断パンチを使って箔を打ち抜くことによって作られ、パンチが、箔に直交して下げられ、それにより、そのエッジが、箔の厚さを貫通し、箔からスラグを切断するステップと、
ｂ）パンチが、箔の頂部側とフィルムを配置するように十分な、パンチとの間の空間をきれいにするように、パンチが、パンチの内側に保持されるスラグと共に持ち上げられるステップと、
ｃ）箔を移動させることなく、フィルムを箔と対比させた状態で、フィルムが、箔とパンチのエッジとの間に持って来られるステップと、
ｄ）パンチが、フィルムからインサートを切断するようにもう一度下げられ、次いで、プッシャと共に空洞の方へこのように切断されたインサートを押すステップと、
ｅ）パンチが取り除かれ、次いで、インサートを空洞内で所定の位置に保持した状態で、プッシャが取り除かれるステップと
が実行されることを特徴とする。

ステップ（ｄ）においては、インサートは、２つの切断が同じパンチによって連続的に行われるので、空洞と同じ形状および同じ寸法で正確に切断される。さらに、その中に空洞を切断するステップとインサートを切断するステップとの間で空洞が前記パンチとの関連で切断される、箔のパンチの中心線に直角な変位はないので、受け入れ空洞との関連でインサートの正確な位置が、高精度の機構、または視覚補助および制御手段を必要とせずに自動的に実現される。

したがって、本発明により、インサートと空洞との間の外周隙間なしに、また高精度の装置および機械類に高価な投資を必要とせずに非常に正確にインサートを空洞内に所定の位置に置くことができる。

工業規模の場合の本方法の用途の好ましい構成においては、いくつかのインサートをそれらのそれぞれの空洞に所定の位置に置くようにステップ（ｅ）の後に、次のステップ、すなわち、
ｆ）フィルムを移動させることなく、箔が、パンチに対向して新しい空洞切断領域をもたらすように移動されるステップ
が実行され、
次いで、ステップ（ａ）から（ｆ）までの一連のステップが再開され、インサートがステップ（ｄ）において切断される場合に、パンチがステップ（ａ）においてフィルムに形成される穴の中に進む。

この種の工業用途の間中、予備的なステップが第１のサイクル中に実行され、ステップ（ａ）中にパンチを通過するように要求される穴を得るようにフィルムから第１のインサートを切断することにあり、次いで、第１のインサートは、使用されることなく取り除かれる。

スラグは、プッシャがインサートを空洞の方へ押すようにステップ（ｄ）中にインサートに直接作用するように、ステップ（ｂ）とステップ（ｄ）との間でパンチから取り除かれ得る。

しかしながら、実施の好ましい方法においては、パンチがステップ（ｂ）において上昇される場合に、スラグは、パンチの内側に保持され、ステップ（ｅ）中にその空洞内にインサートを押すように、プッシャとインサートとの間の中間部材として働く。

同様に好ましくは、保持のこの方法により、これスラグがその空洞の底部の方へインサートを押圧するように中間部材として働くときのステップ中に、パンチの外側に排出されるまで、スラグはプッシャの前壁に対して所定の位置のままでいることを確認することができるので、スラグは、プッシャに対して真空によってパンチの内側に保持される。

実施の好ましい方法においては、スラグは、パンチから排出され、ステップ（ｅ）の後に除去され、次いで、箔から切断されるスラグを排出し除去する動作が、箔および支持体がステップ（ｆ）において移動する間に行われ、それにより、サイクル時間を低減することができる。

特定の構成によれば、特に箔およびインサートが微細な場合は、箔の支持面は、固定的に箔と関連する支持基板でできており、したがって、前記基板および箔は、同時に移動し、積層によって接合され得る。この種の構成は、特に、たとえば厚さが１００μｍ未満の微細な箔を持つスマートカードなどを製造するために本発明の実施の場合に適用される。より厚い箔またはインサートの場合は、支持基板を使用することができない。それは、空洞の中のインサートの精密嵌合により、インサートを、空洞内でその端縁によって適切に閉塞および保持できるようにし、それにより、特に前記箔を含む異なる層を組み立て、カード本体を一緒に形成し、次にインサートを含むカード本体を作るようにこれらの層を積層するという次のステップに進む前に、インサートによって箔の最小操作が可能になるからである。

ステップ（ｄ）中に、本方法が箔に接合される支持基板を用いて実施される場合は、プッシャは、インサートと支持基板直接向かい合った接触の単独の影響下でインサートを前記基板と接合させるように、支持基板に対して空洞の底部の方へインサートを押圧する。この種の接合を容易にし補強するように、インサートをより粘着性にし、かつ／またはプッシャを通して熱を供給するように、特にインサートの材料を温めることによってステップ（ｄ）が実行されることができ、このプッシャは、そのために加熱手段を備え得る。

カード、特に同じ寸法の基板要素および箔要素のアセンブリを備えるスマートカードにインサートを所定の位置に置くように、支持基板および箔は、複数のカードを形成するように決定される横方向寸法を有し、異なるステップが、横方向に沿って配置される、インサートを切断し所定の位置に置くためのたとえば多数のステーションで同時に実行される。あるいは、横方向に配置されるカードの数よりも少ない、好ましくはカードの数の約数のインサートを切断し所定の位置に置くためのいくつかのステーションが、使用されることができ、切断し所定の位置に置くためのステーションは、横方向に変位される。実情にかかわらず、フィルムは、そのうちから１つのみのインサートが幅に沿って切断されるストリップであることが好ましく、その場合、切断し所定の位置に置くための各ステーションには、他のステーションとは無関係にそのストリップが供給される。あるいは、たとえば支持基板および箔と同じ幅の幅広のフィルムがまた使用されることができ、切断し所定の位置に置くためのステーションがすべて、その幅に沿って配置されるカード本体すべてのインサートを同時に切断し所定の位置に置くように同時に供給され得る。したがって、対応する空洞との関連でインサートを位置決めする際に極めて高精度にする必要がないため、本発明による方法により、特に迅速かつ経済的な方法で切断および挿入動作を実行することができ、同時に、インサートと空洞との間の外周隙間がないことを確実にする。

また、本発明は、上記で説明した方法により、箔に形成される空洞にフィルムから切断されるインサートを所定の位置に置くための装置であって、装置は、
−軸線方向に移動する管状切断パンチとパンチの内側で摺動するプッシャとを備える、切断し配置するための少なくとも１つのアセンブリと、
−箔を支持テーブルに供給する、供給手段と、
−パンチの中心線に垂直な、パンチの前に箔を変位させる、変位手段と、
−パンチと箔との間にフィルムを供給し、箔の変位とは無関係にフィルムを移動させる、第２の供給および送り手段と、
−パンチおよびプッシャの変位ならびに箔およびフィルムの変位を協調して制御する、制御手段と
を備える。

１つの特定の構成においては、装置は、箔の供給と協調して、支持基板を供給する第３の供給手段を備え、変位手段が、基板および前記基板に適用される箔でできているアセンブリを同時に変位させるように配置される。

相補的なおよびまたは好ましい構成においては、
−プッシャは、パンチの内側でパンチによって切断されるスラグを一時的に保持する保持手段を備え、
−前記保持手段は、その前側に開くプッシャに形成される真空孔を備え、
−プッシャは、加熱手段を備える。

他の特徴および利益は、インサートを備えるスマートカードを製造するための本発明による機械、および実施するための方法について、非限定的な実施例として与えられる下記の説明で明らかになるであろう。

添付の図面の参照が行われる。

本発明による機械の斜視図である。 本発明による方法の実施についてサイクルの初期位置の本発明による装置を示す図である。 本発明による方法のそれぞれ次の一連のステップ（ｂ）から（ｇ）までの１つのステップの、本発明による装置を示す図である。 本発明による方法のそれぞれ次の一連のステップ（ｂ）から（ｇ）までの１つのステップの、本発明による装置を示す図である。 本発明による方法のそれぞれ次の一連のステップ（ｂ）から（ｇ）までの１つのステップの、本発明による装置を示す図である。 本発明による方法のそれぞれ次の一連のステップ（ｂ）から（ｇ）までの１つのステップの、本発明による装置を示す図である。 本発明による方法のそれぞれ次の一連のステップ（ｂ）から（ｇ）までの１つのステップの、本発明による装置を示す図である。 本発明による方法のそれぞれ次の一連のステップ（ｂ）から（ｇ）までの１つのステップの、本発明による装置を示す図である。 本発明による方法のそれぞれ次の一連のステップ（ｂ）から（ｇ）までの１つのステップの、本発明による装置を示す図である。 本発明による方法のそれぞれ次の一連のステップ（ｂ）から（ｇ）までの１つのステップの、本発明による装置を示す図である。

ヘッド１０は、基板１および関連した箔２の変位の方向Ｆに対して横方向の、フレーム１１上で移動する可動キャリッジに取り付けられる。

図１に示される機械は、フレーム１１上で移動する可動キャリッジに取り付けられる２つのインサート切断および配置ヘッド１０を備え、フレームの下で変位され得るテーブル１２の変位の方向Ｆに対して横方向に移動され得る。各ヘッドは、図２および次の図において視認できるパンチ５０およびプッシャ５１を備える。機械は、支持基板１を供給し、テーブル１２上にこれを置く第１の供給手段１３と、インサートを受け入れ、基板に前記箔を配置することになる箔２を供給する第２の供給手段１４とを備える。

図１に示される実施の実施例においては、そのうちからインサートが切断されるフィルムは、圧延ストリップ３の形をとり、その幅において、１つのみのインサート３０が切断され、各ヘッド１０はまた、前記ストリップ３を送り込むための手段１５を備える。

示された実施例においては、基板１およびフィルム２は、２つのアセンブリの形でテーブル１２上に置かれ、各々は、基板１および箔２を備え、矩形形状に事前に切断され、本来知られている方法で事前に組み立てられ、その寸法は、基板１および箔２の各アセンブリとして４８個のカード本体を作るように決定される。もちろん、任意の他の型が、必要に応じて使用されることもできる。

基板１は、通常、不透明ポリカーボネート、たとえば白色ポリカーボネートの板であり、それは、厚さが１００μｍであり、箔２は、５０μｍの不透明ポリカーボネートであり、これらの厚さは、指針としてのみ与えられ、全く制限的なものではない。

そのうちからインサート３０が切断される細いストリップ３は、片面にコーティング３１のある透明ポリカーボネートフィルムによって形成され、このコーティング３１は、一体化されることになるが、インサートが所定の位置に置かれた後にカード本体の厚さが視認できる、任意のパターンを有することもできる。しかしながら、本発明は、他の機能を果たすように、たとえばＲＦＩＤアンテナをカード本体に組み入れるように、透明であろうと他であろうと他の材料をもって、他のタイプのインサートによって実施され得る。ストリップ３の厚さ、およびしたがってインサートの厚さおよびその印刷物は、通常、箔２の厚さと同じであるが、これはまた、異なってもよく、特により小さくてもよい。一般に、目的は、インサート３０が所定の位置に置かれた後に、１つまたは複数の追加の保護層を箔に配置することであり、その場合、層、基板、インサートを持つ箔、および他の保護シートはすべて、仕上がりカードの本体を構成するように後ほど一緒に積層される。

インサートを切断し配置するための各アセンブリ１０は、軸線方向に移動する管状切断パンチ５０と、パンチの内側で摺動するプッシャ５１とを備える。管状パンチの内部は、所定の位置に置くようにインサート３０のものと同一の形状および寸法、およびしたがって作られるべき空洞２１を有する。パンチの下端は、本来知られている方法で傾斜切断エッジ５２を構成する。プッシャ５１の変位は、軸線方向に沿ってパンチ５０の内側で案内され、そのプッシャ５１は、示されていない真空ユニットにそれらの他の端部で接続される、プッシャ５１の前部５４に開く貫通真空導管５３を備える。

図２から図１０との関係で、次に、異なるインサート切断および配置ステップが説明されることになり、これらのステップはすべて、各カード本体について繰り返されるが、これらのステップは、同じ機械で実施されるいくつかの切断および配置アセンブリに対して同期化され得る。

図２は、サイクルの開始における装置を示しており、その場合、支持基板１は、テーブル１２上に配置され、箔２は、基板１上に配置され、その場合、パンチ５０は、上昇位置にあり、その場合、そのエッジ５２は、ストリップ３からインサート３０を切断することによってより早く作られた穴３２と位置合わせされる。プッシャ５１もまた、上昇位置にある。一連のインサート配置動作の開始において、予備的なステップがストリップ３から第１のインサートを切断するように実行され、それにより、第１のステップにおいてパンチ５０を通過させるのに要求される穴３２を得ることができ、その場合、第１のインサートは、その時使用されることなく取り除かれることに留意されなければならない。

図３に示される第１のステップ（ａ）中に、パンチ５０は、下げられ、先のサイクルまたは予備的なステップでインサートを切り取ることによって生じる穴３２を突き通される。パンチ５０は、そのエッジ５２が支持基板１の表面に達するまで下げられ、それにより、箔２からスラグ２０を切断しており、形状および寸法は、パンチのエッジのものと正確に同一である。プッシャ５１は、同時にそのスラグと接触させられ、導管５３を通る真空は、プッシャの前面に対してスラグ２０を保持する。

図４に示される第２のステップ（ｂ）においては、パンチ５０およびプッシャ５１は、ストリップ３がパンチと箔２との間で摺動することができるように十分な距離、すなわち、箔２およびストリップ３の厚さの合計に少なくとも等しい距離にわたって同時に持ち上げられる。パンチが上がるにつれて、プッシャ５１は、パンチの本体の内側にスラグ２０を保持する。

図５に示される第３のステップ（ｃ）中に、ストリップ３は、切断するようにインサートに対応するゾーンがパンチの直下に持って来られるまで、パンチ５０と箔２との間に滑り込まされる。ストリップがそのように変位されている間に、パンチは、移動固定し、基板および箔も同様である。

図６に示される、第１の段階において、第４のステップ（ｄ）中に、パンチ５０は、ストリップ３からインサート３０を切断するように下げられ、プッシャ５１は、インサートが切断されていると押圧しないように引っ込められ、次いで、図７に示される第２の段階において、パンチ５０は、基板１に達することなくある距離にわたってその下降を続け、同時に、プッシャ５１は、切断されたインサート３０に、より早くからきれいにされた箔２の空洞２１の中に入らさせ、スラグ２０は、この種の挿入中にプッシャとインサートとの間の中間物として働く。移動の終わりに加えられる圧力の影響の下で、インサート３０は、空洞２１の底部を構成する基板１の面と接合する。既に述べたように、インサート３０がパンチ５０との関連で箔２を移動させることなく、先の段階中に、箔に空洞２１を形成する同じ工具によって切断されるので、それは、より早くから切断されたスラグ２０と正確に同じ寸法のインサート３０が、外周隙間なしに正確に挿入されることを確実にする。

図８に示される第５のステップ（ｅ）中に、パンチ５０および次いでプッシャ５１は、持ち上げられ、スラグ２０を運び去り、このスラグ２０は、依然として真空によって保持され、インサート３０は、箔２の空洞２１に保持されたままである。

次いで、スラグ２０は、プッシャ内の真空を停止し、プッシャの穴を通して逆方向に空気を送風することによって、パンチから排出され、除去のために収集機５５に捕集され得る。

最後に、図１０に示されるステップ（ｆ）中に、基板１および箔２は、パンチ５０の前にインサートを所定の位置に置くように次の場所を持って来るように移動され、その結果、もう１つのインサートを切断し所定の位置に置くもう１つのサイクルを再開するように、図２の位置への復帰が生じる。基板および箔が変位されている間にスラグ２０は捕集され除去されることができ、それにより、全サイクル時間が減少されることに留意されなければならない。

本発明は、単なる例として上記で説明した実施形態および用途に限定されるものではない。特に、本発明は、インサートと空洞との間に隙間なしに前記箔に形成される空洞に、箔等のもの以外の材料または色の、透明表示ウィンドウ、電子モジュール、プリント回路、スクリーン、要素などの、多種類のインサートを配置するのに使用され得る。箔は、テーブルに取り付けるより前に支持基板と組み立てられ得る。また、インサートが切断されるフィルムは、単一のストリップでなくて、たとえば切断ヘッドすべてに共通の箔と同じ幅の、幅広のフィルムであってもよい。シート材料のいくつかの層は、インサートを受け入れる箔の下に配置されることができ、１つまたは複数の層がまた、インサートを配置した後に、箔の上に配置されることもできる。本発明は、特に、スマートカード、銀行カード、ＩＤカード等のようなカード、すなわち、通常、厚さが１ｍｍ未満であるポリカーボネートのカードのインサートを所定の位置に置くことを意図している。また、本発明は、たとえば一部のパスポートに使用されるデータページなどの、通常、ポリカーボネートのプラスチック材料で作られる洗練されたドキュメントの、または、たとえばより厚いシート材料の、たとえば２ｍｍまでのまたはさらに大きい製品用の、および他のプラスチック材料または他の材料の、インサートを所定の位置に置くために使用され得る。

Claims (11)

1. 箔製品（２）に形成される空洞（２１）にインサート（３０）を所定の位置に置くための方法であり、インサート（３０）が、フィルム（３）から切断され、次いで前記空洞に配置される方法であって、箔（２）を支持面に配置した後に、次の一連のステップ、すなわち、
   ａ）空洞（２１）が、切断エッジ（５２）を空洞およびインサートに与えられるべき形状にした状態で、内側プッシャ（５１）を備える管状切断パンチ（５０）を使って箔（２）を打ち抜くことによって作られ、パンチ（５０）が、箔（２）に直交して下げられ、それにより、そのエッジ（５２）が、箔の厚さを貫通し、箔（２）からスラグ（２０）を切断するステップと、
   ｂ）パンチ（５０）が、箔の頂部側とフィルム（３）を配置するように十分なパンチとの間の空間をきれいにするように、パンチの内側に保持されるスラグ（２０）と共に持ち上げられるステップと、
   ｃ）箔（２）を移動させることなく、フィルムを箔と対比させた状態で、フィルム（３）が、箔（２）とパンチのエッジ（５２）との間に持って来られるステップと、
   ｄ）パンチ（５０）が、フィルム（３）からインサート（３０）を切断するようにもう一度下げられ、次いで、プッシャ（５１）と共に空洞（２１）の方へこのように切断されたインサートを押すステップと、
   ｅ）パンチ（５０）が取り除かれ、次いで、インサート（３０）を空洞（２１）内で所定の位置に保持した状態で、プッシャ（５１）が取り除かれるステップと
   が実行されることを特徴とする、方法。
2. ステップ（ｅ）の後に、下記のステップ、すなわち、
   ｆ）フィルム（３）を移動させることなく、箔（２）が、パンチに対向して新しい空洞（２１）切断領域を持って来るように移動されるステップ
   が実行され、
   次いで、ステップ（ａ）から（ｆ）までの一連のステップが再開され、インサート（３０）がステップ（ｄ）において切断される場合に、パンチ（５０）がステップ（ａ）においてフィルム（３）に形成される穴（３２）を通過することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. パンチがステップ（ｂ）において上昇される場合に、スラグ（２０）が、パンチ（５０）の内側に保持され、ステップ（ｅ）中にその空洞内にインサートを押すように、プッシャとインサートとの間の中間部として働くことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. スラグ（２０）が、プッシャ（５１）に対して真空によってパンチ（５０）の内側に保持されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. スラグ（２０）が、パンチから排出され、ステップ（ｅ）の後に除去されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
6. 箔（２）が配置される支持面が、固定的に箔（２）と関連する支持基板（１２）であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の方法により、箔（２）に形成される空洞（２１）にフィルム（３）から切断されるインサート（３０）を所定の位置に置くための装置であって、
   −軸線方向に移動する管状切断パンチ（５０）とパンチの内側で摺動するプッシャ（５１）とを備える、切断し配置するための少なくとも１つのアセンブリ（１０）と、
   −箔（２）を支持テーブル（１２）に供給する、供給手段（１４）と、
   −パンチの中心線に垂直な、パンチの前に箔を変位させる、変位手段と、
   −パンチ（５０）と箔（２）との間にフィルム（３）を供給し、箔の変位とは無関係にフィルムを移動させる、第２の供給および送り手段（１５）と、
   −パンチ（５０）およびプッシャ（５１）の変位ならびに箔（２）およびフィルム（３）の変位を協調して制御する、制御手段と
   を備える、装置。
8. 箔の供給と協調して、支持基板（１）を供給する第３の供給手段（１３）を備え、変位手段が、基板（１）および前記基板に適用される箔（２）でできているアセンブリを同時に変位させるように配置されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. プッシャ（５１）が、パンチの内側でパンチ（５０）によって切断されるスラグ（２０）を一時的に保持する保持手段（５３）を備えることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
10. 前記保持手段が、その前側（５４）に開くプッシャ（５１）に形成される真空孔（５３）を備えることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. プッシャが、加熱手段を備えることを特徴とする、請求項９に記載の装置。

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