JP6848258B2 - ロール加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形ロールと、前記成形ロールに対向して設けられたアンビルロールとを有し、連続するフィルム状、あるいは、シート状の被加工物を成形するロール加工装置に関する。

従来、パウチ等の連続するフィルム状の被加工物に立体的な成形を施すシート加工方法が公知である。
例えば、積層合成樹脂フィルムで形成される包装用パウチにおいて、商品名等の文字と共に種々の図柄、模様を配することにより、製品としての差別化を図り、商品価値を高めることが要求されている。このような要求を満足するために、印刷された文字や図柄、模様等を立体成形して際立たせることが行われている。また、包装用パウチにおいては、内容物を密封包装し、別の容器に移し替えて使用する注出口を、立体成形により両外側に張り出すようにして流路を確保することで移し替えを容易とするものが知られている
このような包装用パウチの立体成形は、上下に重ね合わせる２枚の積層合成樹脂フィルムのそれぞれに、熱プレス成形より張り出し部を成形した後、冷却し、外側に張り出した部分を重ね合わせて注出口を構成するようにしており、特許文献１には、積層フィルムを予熱した後プレス成形し、同時に型内で冷却することを特徴とする技術が開示され、特許文献２には、プラスチックフィルムを加熱した後、冷却しながら成形することを特徴とする技術が開示されている。

しかしながら、加熱して成形する手段では、加熱に要する時間と冷却に要する時間が必要となり、加工速度に限界があり、高速加工が難しいという問題があった。
また、２枚の積層合成樹脂フィルムをそれぞれ立体成形した後に重ね合わせて周囲をヒートシールするなどで貼り合わせて包装用パウチを完成しなければならず、貼り合わせの際に前後・左右のずれが生じるとともに、プレス成形に伴う加工伸びによるずれが生じるという問題があり、また、ずれを見込んだマージンを設けるために注出口の大きさに比べて小さな張り出し部しか成形できないという問題があった。

これらの課題を解決するために、出願人は、少なくとも最内面の柔らかい内面フィルムと外面側の強度の高い外面フィルムとがラミネートされた積層合成樹脂フィルムを冷間で厚み方向に圧縮成形し、当該圧縮成形部を外面側に張り出させるようにした立体成形方法を提案した（特許文献３参照。）。
この方法によれば、加熱や冷却の必要がなく、加工に要する電力などのエネルギを大幅に削減でき、加工時間を短縮して高速加工ができるとともに、重ね合わせた２枚の積層合成樹脂フィルムであっても圧縮成形部を外面側に張り出させることができ、簡単に立体成形することができる。

特開２０００−３４３６０３号公報 特開２００１−１８９９６号公報 特開２０１４−０４６６５５号公報

特許文献３で公知の冷間での立体成形を連続的に行う際には、フィルム状、あるいはシート状の被加工物に当接する加工型部材を有する成形ロールを用いて行われるが、成形ロールを用いて成形加工する際に、荷重により成形ロールや成形ロールに対向するアンビルロールが変形する場合がある。
この場合、成形ロールの加工型部材とアンビルロールの間隔が変化し、フィルム状、あるいはシート状の被加工物が損傷したり、成形がうまく行われない虞があった。

本発明は、前述のような課題を解決するものであり、連続するフィルム状、あるいは、シート状の被加工物に対する損傷を防止するとともに、安定した成形を行うことが可能であり、作業効率を向上することが可能なロール加工装置を提供することを目的とする。

本発明に係るロール加工装置は、成形ロールと、前記成形ロールに対向して設けられたアンビルロールとを有する被加工物の加工装置であって、前記成形ロールが、被加工物に当接する加工型部材を有し、前記成形ロールの軸方向両端側に円筒状のベアラー部が設けられ、前記成形ロールとアンビルロールが、前記ベアラー部で当接するよう構成され、前記ベアラー部の上方と、前記アンビルロールの両端部の下方を挟むように、それぞれ１対のバックアップロールが設けられ、下方の前記バックアップロールに対応して、個別に独立して高さを微調整可能な調整機構が設けられていることによって前記課題を解決するものである。

本請求項１に係るロール加工装置によれば、成形ロール、またはアンビルロールの少なくとも一方の軸方向両端側に円筒状のベアラー部が設けられ、成形ロールとアンビルロールがベアラー部で当接することにより、成形ロールの加工型部材とアンビルロールとの間隔が均一で、荷重による変化を抑制することができるため、被加工物に対する損傷を防止するとともに、安定した成形を行うことが可能であり、作業効率を向上することが可能となる。
また、成形時の振動が少なく、成形荷重も下げられるため、設備の小型化が可能となる。

また、成形ロールの両端にベアラー部が設けられ、ベアラー部の上方とアンビルロールの両端部の下方を挟むように、それぞれ１対のバックアップロールが設けられていることにより、荷重による成形ロールとアンビルロールの間隔の拡がりが防止され、さらに確実に被加工物に対する損傷を防止するとともに、安定した成形を行うことができる。
さらに、調整機構によって高さを微調整可能であり、製品の変更や損耗等による加工型部材の交換の際の調整が容易で、さらに作業効率を向上することが可能である。
本請求項２に記載の構成によれば、成形ロールの軸方向の中間空隙部の上方と、アンビルロールの軸方向の中間部の下方との対向する位置に、上下から挟むように中間サポートロールとバックアップロールが設けられていることにより、荷重による成形ロールやアンビルロールの中間部の撓みに起因する間隔の拡がりが防止され、より一層、被加工物に対する損傷を防止するとともに、安定した成形を行うことができる。

本請求項３に記載の構成によれば、成形ロールより上流に、被加工物を加熱する加熱機構を有することにより、成形荷重の低減、成形性の向上、及び圧縮して形成した立体成形部の高温条件下における成形高さの変化量の低減を図ることができる。
本請求項４に記載の構成によれば、熱による影響の大きな位置にあるロールに冷却機構を設けることで、ロールの温度を一定に保つことができるため、成形荷重や加熱機構による熱の影響によって成形ロールの加工型部材とアンビルロールとの間隔が変化することを抑制し、被加工物の安定した成形が可能となる。

本発明の一実施形態に係るロール加工装置の概略正面図。 図１のロール加工装置の斜視説明図。 図２の一部拡大カット図。 本発明の他の一実施形態に係るロール加工装置の概略正面図。

本発明の一実施形態に係るロール加工装置１００は、図１乃至図３に示すように、軸方向中央部に圧縮部１１２を有する加工型部材１１１を固定可能な成形ロール１１０と、成形ロール１１０に対向して設けられたアンビルロール１２０と、例えば、連続するフィルム状、あるいは、シート状の被加工物Ｆを成形ロール１１０とアンビルロール１２０との間に供給するフィードユニット（図示せず）とを有している。
本実施形態では、成形ロール１１０は、加工型部材１１１を固定可能な軸方向の２つの中間領域と、軸方向両端側に円筒状のベアラー部１１４を有している。
円筒状のベアラー部１１４は、固定された加工型部材１１１の外径よりも大きな径、あるいは同径で、僅かに大きな径が好ましい。

成形ロール１１０は、軸方向に２列で被加工物Ｆを成形するように加工型部材１１１が設けられており、軸方向中央部には、全周にわたって加工型部材１１１の存在しない中間空隙部１１５を有している。
なお、本実施形態において、加工型部材１１１は軸方向の２つの領域に周方向に２枚ずつ、計４枚固定されるように設計されているが、必要とする加工幅や加工長さに応じて、軸方向の領域の数、周方向の枚数は適宜設計可能である。
また、ベアラー部１１４は成形ロール１１０の軸方向両端側に配されているが、フィルム等の被加工物Ｆが通過しない領域であれば、成形ロール１１０の長さや径によってロールのセンター等にも配されてよい。

そして、成形ロール１１０の軸方向両端側のベアラー部１１４をアンビルロール１２０に当接させた状態で、加工型部材１１１の圧縮部１１２とアンビルロール１２０によって被加工物Ｆを圧縮部１１２の形状に圧縮して立体成形するように構成されている。
このように構成することにより、加工型部材１１１とアンビルロール１２０との間隔が均一で、被加工物Ｆに加工型部材１１１が均一に当たり、荷重による変化を抑制することができるため、被加工物Ｆに対する損傷を防止するとともに、安定した成形を行うことが可能であり、作業効率を向上させることができる。
また、成形時の振動が少なく、成形荷重も下げられるため、設備の小型化も可能となる。
なお、本実施形態においては、成形ロール１１０の軸方向両端側にベアラー部１１４を設けたが、アンビルロール１２０の軸方向両端側、あるいは成形ロール１１０およびアンビルロール１２０の両ロールの軸方向両端側にそれぞれベアラー部１１４を設けてもよい。
しかしながら、通常、成形ロールがエアーシリンダー等により固定的に装着されたアンビルロールに対して上下動され、成形ロール１１０の加工型部材１１１とアンビルロール１２０との間隔の調整の容易性から、成形ロール１１０の軸方向両端側にベアラー部１１４を設けることが好ましい。
そして、必要に応じて、成形ロール１１０の加工型部材１１１の調整を行って、アンビルロール１２０との間隔の調整も行われる。

また、成形ロール１１０の浮き上がりや変形、アンビルロール１２０の変形を防止するため、成形ロール１１０の両端のベアラー部１１４の上方と、アンビルロール１２０の両端部の下方を上下から挟むように、それぞれ１対のバックアップロール１３０が設けられている。
さらに、成形ロール１１０やアンビルロール１２０の中間部の撓みを防止するため、アンビルロール１２０の軸方向の中間部の下方にもバックアップロール１３０が設けられ、対向する位置の成形ロール１１０の軸方向の中間部に設けた中間空隙部１１５の上方に中間サポートロール１３２が設けられている。
このことで、より荷重による変化を抑制することが可能となる。
また、本実施形態では、アンビルロール１２０の下方のバックアップロール１３０は、調整機構１４０によって高さを微調整可能であり、製品の変更や損耗等による加工型部材１１１の交換の際の調整が容易で、さらに作業効率を向上することが可能である。

また、図４に示すロール加工装置１００ｂのように、成形ロール１１０ｂの中間部にもベアラー部１１４を設けてもよく、このことで、中間部でもベアラー部１１４がアンビルロール１２０と接触するため、さらに荷重による変化を抑制することができ、安定した成形を行うことが可能となる。
さらに、成形荷重の低減、成形性の向上、及び圧縮して形成した立体成形部の高温条件下における成形高さの変化量の低減を図るため、図示しないがフィルムを加熱する加熱ユニットを成形ロール１１０より上流に設けてもよい。
また、成形荷重や加熱機構による熱の影響による成形ロール１１０の加工型部材１１１とアンビルロール１２０との間隔の変化を抑制し成形ロール１１０及びアンビルロール１２０の温度を一定に保ち、安定した成形を行うために、図２に示すように、冷却機構１５０を設けてもよい。
なお、本実施形態では、成形ロール１１０及びアンビルロール１２０にのみ冷却機構１５０を設けたものを図示しているが、バックアップロール１３０、中間サポートロール１３２を含めた全てのロールに冷却機構を設けてもよく、成形ロール１１０、アンビルロール１２０、バックアップロール１３０及び中間サポートロール１３２の全てのロールの内の特に熱による影響が懸念される一部のロールにのみ冷却機構を設けてもよい。

以上のように構成されたロール加工装置１００によって、連続するフィルム状、あるいは、シート状の被加工物Ｆに、所定の形状の立体加工を施す動作について説明する。
連続する被加工物Ｆは、フィードユニットによって成形ロール１１０とアンビルロール１２０との間に供給され、加工型部材１１１の圧縮部１１２がアンビルロール１２０に対向している時に、所定の形状の立体加工が施される。
制御ユニットは、成形ロール１１０の圧縮部１１２が、アンビルロール１２０に対向していない時に、被加工物Ｆの次の加工箇所に正確に圧縮部１１２が到達するように、成形ロール１１０の回転速度とフィードユニットの駆動速度を制御する。

成形ロール１１０の上流、好ましくは上流近傍には、被加工物Ｆの表面の印刷図柄やマークを読み取って位置を検出する検出手段が設けられており、検出手段の検出信号に基づいて、制御ユニットが被加工物Ｆを正確な位置で立体加工を施すように動作する。
なお、アンビルロール１２０は、歯車等で成形ロール１１０と同期して回転するが、別途、制御ユニットにより回転制御されてもよい。
また、フィードユニットは、被加工物Ｆを上下から挟む２つのローラ等、いかなる機構であってもよい。
さらに、検出手段は、印刷図柄やマークを光学的に読み取るものでもよく、物理的に接触するものや、超音波、赤外線、電磁気等を利用する等、いかなるものであってもよい。

連続する被加工物Ｆへの圧縮による立体加工を施す動作は、まず、成形ロール１１０の回転方向とフィードユニットの駆動方向が同期して、被加工物Ｆが供給されながら圧縮部１１２によって立体加工される。
そして、この圧縮部１１２による被加工物Ｆの立体加工の際に、荷重による成形ロール１１０とアンビルロール１２０の間隔の拡がりが、前述したバックアップロール１３０により防止され、また、成形ロール１１０やアンビルロール１２０の中間部の撓みに起因する間隔の拡がりが、前述した中間サポートロール１３２により防止される。

次に、圧縮部１１２がアンビルロール１２０に対向しない位置まで達すると、フィードユニットの駆動が停止する。
この間も、成形ロール１１０は同方向に回転を続けているが、次の圧縮部１１２がアンビルロール１２０に対向するまでの間に、検出手段により被加工物Ｆの表面の印刷図柄やマークを読み取って位置を検出し、被加工物Ｆの次に加工すべき位置に正確に圧縮部１１２が当たるように、フィードユニットの駆動を制御して、再び被加工物Ｆを供給方向に送る。

このようにして、連続する被加工物Ｆを一旦停止し、再度供給し、常に正確な位置で圧縮部１１２による加工を行うことにより、所定の形状の立体加工を所定の位置に施すことができる。
なお、成形ロール１１０は、軸方向に３列以上で被加工物Ｆから同外形、あるいは、異外形の立体加工を行うように加工型部材１１１を設けても良い。
この場合、アンビルロール１２０の軸方向の前記中間空隙部１１５に対応する下方の位置にバックアップロール１３０が設けられ、前述した中間サポートロール１３２は、成形ロール１１０の軸方向の加工型部材１１１が設けられていない中間空隙部１１５の上方に挟むように対向して設けられる。

本発明のロール加工装置は、連続するフィルム状、あるいは、シート状の被加工物に圧縮により所定の立体加工を施すものであり、例えば、樹脂フィルムから成るパウチ等の製造に好適であるが、成形ロールとアンビルロールを用いる加工であれば、いかなる加工にも応用可能であり、また、被加工物としては、金属箔、紙材、金属板等、いかなる材質のものに適用されてもよく、様々なものに利用可能である。

１００ ・・・ ロール加工装置
１１０ ・・・ 成形ロール
１１１ ・・・ 加工型部材
１１２ ・・・ 圧縮部
１１４ ・・・ ベアラー部
１１５ ・・・ 中間空隙部
１２０ ・・・ アンビルロール
１３０ ・・・ バックアップロール
１３２ ・・・ 中間サポートロール
１４０ ・・・ 調整機構
１５０ ・・・ 冷却機構
Ｆ ・・・ 被加工物

Claims (5)

1. 成形ロールと、前記成形ロールに対向して設けられたアンビルロールとを有するロール加工装置であって、
   前記成形ロールが、被加工物に当接する加工型部材を有し、
   前記成形ロールの軸方向両端側に円筒状のベアラー部が設けられ、
   前記成形ロールとアンビルロールが、前記ベアラー部で当接するよう構成され、
   前記ベアラー部の上方と、前記アンビルロールの両端部の下方を挟むように、それぞれ１対のバックアップロールが設けられ、
   下方の前記バックアップロールに対応して、個別に独立して高さを微調整可能な調整機構が設けられていることを特徴とするロール加工装置。
2. 前記成形ロールの軸方向の中間空隙部の上方に中間サポートロールが設けられ、
   前記アンビルロールの軸方向の中間部の下方の前記中間サポートロールと対向する位置にバックアップロールが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のロール加工装置。
3. 前記成形ロールより上流に、被加工物を加熱する加熱機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載のロール加工装置。
4. 全ての前記ロールの内の一部のロール又は全部のロールが、冷却機構を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のロール加工装置。
5. 前記成形ロールの上流近傍に設けられ被加工物の表面の印刷図柄やマークを読み取って位置を検出する検出手段と、前記検出手段の検出信号に基づいて被加工物に正確な位置で立体加工を施す制御ユニットとを、さらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のロール加工装置。
   
   

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