JPH1029366A - 板材またはシート材加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非熟練者であっても容易に作成可能であり、
かつ一品対応でありながら、社会的に普及可能なコスト
により製作でき、容易に剥離しない凸部を形成する。 【解決手段】 台上に下型２を置き、その上に点字プレ
ート（アルミ板）１０を裏側を上にして截置する。下型
２には凹部２ａ，２ｂが形成されている。続いて、点字
データに基づく数値制御により超音波ヘッドがＸ，Ｙ方
向に移動され、エアシリンダが駆動されてエア圧により
超音波振動するホーン１７ｃが下降し、アルミ板１０を
押圧して凸部が形成される。その押打時間は例えば０．
１秒〜０．５秒程度であり、極めて短時間に凸部を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂や金
属板、皮革等の板材またはシート材に対し、局部的、選
択的に塑性加工を行う装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】板材またはシート材加工のうち、例え
ば、社会的に要求の高い視覚障害者用点字サインプレー
トの製作の例では、 銅板に対しては、写真製版を応用したケミカルエッチ
ングによる凸部形成 手動またはコンピュータ制御によるプレス機による点
字形成 紫外線硬化型樹脂のスクリーン印刷手法による積層印
刷による点字形成 感光性樹脂に対するエッチング手法による点字形成 等が知られている。

【０００３】まず、上記、のケミカルエッチング
は、点字形成部が全体面積の中でごく小部分（５％程
度）であるにもかかわらず、大部分をケミカル溶解によ
り捨て去ることになり、極めて製作コストが高い。

【０００４】また、上記、、に共通して言えるこ
とは、点字サイン板の場合、通常ほとんど１枚きりの製
作のため（例えば、駅の運賃案内はその駅からの運賃で
あるから、他の駅には使えない）、版下、製版などの費
用が多額となる。さらに、積層印刷方式によって盛り上
げた凸部は、容易に剥離する場合がある。

【０００５】また、上記のプレス機の場合、手動マシ
ンは熟練技術者が必要であり、かつ通常小型プレスのた
め、小面積のプレートしか製作できない。また、ＮＣパ
ンチングプレスによる方式は、極めて有効ではあるが装
置全体が高価であり、また、樹脂板などには割れを生じ
るため利用できない。なお、天然皮革に対して皮革表面
に凸模様を製作するには、金型を用いた熱プレス方式に
よっているが、金型自体が高価であるため少量生産の場
合には不向きである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】点字板のような製作物
の場合、点字部の一部でも破損すると全然意味の違う点
字になる。このため、容易に剥離しない凸部の形成が望
ましい。

【０００７】しかも、非熟練者であっても容易に作成可
能な手段であり、かつ一品対応でありながら、社会的に
普及可能なコストにより製作させることが必要である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
問題を解決するため、超音波振動を与えた工具によって
板材またはシート材を押圧して、板材またはシート材に
凸部または凹部を形成するようにした。ここでいう凸部
とは、例えば、視覚障害者用点字または凸線図であり、
また凹部とは例えば皮革製品の表面に施されるデザイン
用の凹模様である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図を用
いて説明する。図１は本発明による板材またはシート材
加工装置の一例の全体図であって、装置１は、台３と、
台３上に設けられた案内手段５と、案内手段５によって
台３上をＹ方向に移動するアーム７とを備えている。ア
ーム７には移動部材９がＸ方向に移動自在に取り付けら
れ、移動部材９には、加工用具が搭載された工具取付板
１１がＺ方向に移動自在に取り付けられている。

【００１０】案内手段５は、例えばフラット型ベルトや
ボールねじ等によって構成され、アーム７の端部と結合
され、アーム７をＹ方向に移動させる。アーム７の一端
にはモータ１３が取り付けられ、このモータ１３の駆動
力が例えばベルトまたはボールねじ等によって伝達され
て移動部材９がＸ方向に移動する。

【００１１】図２は、工具取付板１１の正面図であり、
工具取付板１１には、超音波プレス部１７および彫刻手
段１９が取り付けられている。

【００１２】超音波プレス部１７は、超音波振動子１７
ａおよびホーン１７ｂを備え、ホルダ２３によって工具
取付板１１に固定されている。ホーン１７ｂには２８ｋ
Ｈｚ〜３８ｋＨｚ程度の超音波振動が与えられ、ホーン
１７ｂの先端を板材に押圧することによって板材をへこ
ませて反対面に凸部を形成する。ホーン１７ｂの先端部
１７ｃはテーパ状になっていて先端にいくほど細くなっ
ている。超音波プレス部１７の上端にはエアシリンダ１
７ｄが設けられ、シリンダ１７ｄはエア管３１からのエ
ア供給によって駆動され、これにより振動子１７ａ、ホ
ーン１７ｂ，１７ｃが上下方向（Ｚ方向）に移動する。

【００１３】彫刻手段１９は、例えば、ルータやエンド
ミル等の回転切削工具であり、先端に工具１９ａが取り
付けられ、ホルダ３３によって工具取付板１１に固定さ
れている。彫刻手段１９の上部には工具１９ａを回転さ
せるモータ１９ｂが取り付けられている。

【００１４】図３は工具取付板１１の昇降機構を示す図
であり、工具取付板１１に一体に形成されたナット部１
１ａは、移動部材９に形成された開口９ａを通して移動
部材９内へ突出している。ナット部１１ａにはボールね
じ１５が螺合し、ボールねじ１５の上部は、ギア２５，
２７を介してモータ５９に連結されている。モータ５９
を回転させることにより、ボールねじ１５が回転し、工
具取付板１１が上下動（Ｚ方向）する。ボールねじ１５
の上端には円板２６が取り付けられ、円板２６を手動で
回転させて工具取付板１１を上下動させることもでき
る。

【００１５】図４は加工装置１の制御系の概略ブロック
図である。制御装置５０は例えばパーソナルコンピュー
タであり、ＣＰＵやメモリ等を備えている。制御装置５
０には数値情報である墨画データ５１、点字データ５
３、凸線図データ５５が入力される。墨画データ５１
は、点字サインプレートに点字と併記される墨字、墨画
に関するデータであり、点字データ５３は点字サインプ
レートに刻字される点字データである。また、凸線図デ
ータ５５は、点字サインプレートに形成される凸状の線
図に関するデータ（線幅、位置等）である。

【００１６】制御装置５０は、上記入力データに基づい
てそのデータどおりの位置に超音波プレス１７および彫
刻手段１９が位置するように図４に示す各アクチュエー
タ１７ｄ，１３，６１，５９を制御する。図４におい
て、モータ６１は案内手段５をＹ方向に駆動するモータ
である。

【００１７】次に図５のフローチャートを用いて、上記
装置を用いた加工方法を説明する。一例として図６に示
す点字プレートを用いて説明する。図６は完成図を示す
もので、１０ａは凸状の太い線であって各部屋の仕切を
示し、１０ｂが健常者用の文字、１０ｃは視覚障害者用
の点字である。各部屋の入口は凸状の細い線１０ｄで示
されている。加工する板材としては０．５ミリ厚のアル
ミニウム板を用いるが、それに限らず、他の金属板、熱
可塑性樹脂板、皮革、その他の板材、シート材等も使用
できる。

【００１８】まず、点字１０ｂや凸線図１０ａ，１０ｄ
の箇所に対応する位置に凹部を備えた下型（メス型）を
作製する（図５，ステップ６０１）。下型の材料として
は例えばＡＢＳ樹脂等を使用し、それを装置１の台３上
に置いて彫刻手段１９によって凹部を形成する。凹部は
点字１０ｃ、凸線図１０ａ，１０ｄに対応すように形成
する。すなわち、工具取付板１１を、点字データ５３お
よび凸線図データ５５に基づいて所定の位置まで移動さ
せ、モータ１９ｂを回転させて彫刻手段１９の工具１９
ａを回転させ、工具取付板１１を下降させて、工具１９
ａによって下型上に凹部を形成する。

【００１９】次に、アルミ板１０を表側を上にして台３
上に置いて、アルミ板１０の表面に彫刻手段１９によっ
て墨画データ５１に基づいて文字１０ｂを彫刻し（ステ
ップ６０２）、彫った部分に描墨入れをする（ステップ
６０３）。

【００２０】次に、図７に示すように、台３上に先に製
作した下型２を置き、その上にアルミ板１０を裏側を上
にして截置する。下型には凹部２ａ，２ｂが形成されて
いる。続いて、点字データ５３に基づく数値制御により
超音波プレス１７がＸ，Ｙ方向に移動され、エアシリン
ダ１７ｄが駆動されてエア圧によりホーン１７ｂが降下
されアルミ板１０を押圧して図７（ａ）に示すように凸
部が形成される。その押打時間は例えば０．１秒〜０．
５秒程度であり、極めて短時間に凸部を形成する。エア
シリンダ１７ｄを駆動したときにホーン１７ｂの先端が
決められた深さだけアルミ板１０を押圧し、エアシリン
ダ１７ｄの作動を止めたときにホーン１７ｂの先端がア
ルミ板１０から上方に待避するように工具取付板１１の
高さを調整しておく。

【００２１】さらに、凸線図データ５５に基づいて、凸
線図を形成するが、ステップ６０５において細い線１０
ｄを形成し、次にステップ６０６において太い線１０ａ
を形成する。凸線図を形成するときは、エアシリンダ１
７ｄを駆動してホーン１７ｂを降下させたときホーン１
７ｄ先端がアルミ板２の少し上に位置するように工具取
付板１１の高さを調整しておき、その後モータ駆動（モ
ータ５９）に切り替え、工具取付板１１を下降させ、工
具押し込み高さの微調整を行いつつホーン１７ｂ先端を
アルミ板１０に押圧し、超音波振動を与えたまま、ホー
ン１７ｂを凸線図データ５５に基づいてＸ，Ｙ方向に移
動する。

【００２２】凸線図の凸部の幅および高さはホーン１７
ｂの高さによって決まる。すなわち、ホーン１７ｂを下
降させるほど、ホーン１７ｂ先端がアルミ板１０に食い
込み、ホーン１７ｄ先端はテーパ上になっているので線
幅は太くなり、凸部の高さも高くなる。例えば、図７
（ａ）は細い線、（ｂ）は太い線を示し、太い線の線幅
Ｗ 2は細い線の線幅Ｗ₁より大きくなっており、凸部の高
さも高くなっている。

【００２３】以上の方法によれば、従来のような版下、
製版工程を省略することができ、低コストで一品製作が
容易にできるとともに、容易に破損しない強固な凸部を
形成できる。また、超音波振動を用いるので、樹脂板等
に対しても割れの生じない塑性加工を行うことができ
る。また、従来のプレス機では点の集りでしかできなか
った凸線図もきれいな直線または曲線として実現できる
ようになった。また従来のプレス機に比較して極めて低
圧で凸部形成が可能となり、凸部周辺へのストレスが極
めて少なくなった。

【００２４】また必要な下型を凸部形成用数値情報（図
４のデータ５３，５５）と同一情報により形成する彫刻
用工具１９を同時に搭載することにより、容易に下型を
得ることができる。

【００２５】ところで、樹脂板に凸部形成する際は、ヒ
ートショックと加圧力により割れや白化等が起こる場合
がある。そこで、下型を下面からパネルヒータを設置す
ることにより上記白化や割れを防止することができ、こ
れにより品質を著しく向上させることができる。

【００２６】図８はその一例を示し、真空チェンバ３９
上にパネルヒータ４１を置き、その上に下型２および樹
脂製点字パネル３７を置く。真空チャンバ３９の上板お
よびパネルヒータ４１には多数の小孔３９ａ，４１ａが
それぞれ形成され、真空ポンプ４３を駆動させると、下
型２は真空吸着される。パネルヒータ４１は、例えば上
下２枚のシリコンゴムシートの間に所定のパターンで抵
抗エレメントを配置し、圧縮プレスしたものを使用する
ことができる。

【００２７】上記説明においては、板材に凸部を形成す
る場合を例にとったが、本発明はそれに限らず、板材に
凹部を形成する場合にも適用可能である。たとえば、靴
やバック等の皮革製品にデザインまたは飾り用の凹部を
形成する際には、下型の上に皮革を表側を上にして置
き、皮革の表側から超音波ホーンで押圧する。そうすれ
ば皮革表面にデザイン用の凹部を簡単に形成することが
できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非熟練者であっても板材またはシート材に容易に凸部や
凹部を形成することができる。また、形成された凸部は
容易に剥離しない。さらに一品対応でありながら、社会
的に普及可能なコストにより製作することができるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による板材またはシート材加工装置の実
施の態様の一例を示す全体図。

【図２】工具取付板の拡大正面図。

【図３】工具取付板の昇降機構の一例を示す断面図。

【図４】加工装置の制御系の概略ブロック図。

【図５】本発明の板材またはシート材の加工方法の一例
を示すフローチャート。

【図６】点字パネルの一例を示す図。

【図７】点字形成を説明する断面図。

【図８】パネルヒータの一例を示す断面図。

【符号の説明】

１ 加工装置 ２ 下型 １０ 点字プレート（アルミ板） １７ 超音波プレス部 １９ 彫刻手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動を与えた工具によって板材ま
   たはシート材を押圧して前記板材またはシート材に凸部
   または凹部を形成することを特徴とする板材またはシー
   ト材加工方法。
2. 【請求項２】 超音波振動を与えた工具によって板材ま
   たはシート材を押圧して前記板材またはシート材に点字
   または凸線図を形成することを特徴とする板材またはシ
   ート材加工方法。
3. 【請求項３】 前記板材またはシート材が熱可塑性樹脂
   であり、前記板材またはシート材を加熱しながら加工す
   る請求項１または２に記載の板材またはシート材加工方
   法。
4. 【請求項４】 板材またはシート材に凸部または凹部を
   形成する工具と、前記工具に超音波振動を与える超音波
   振動手段と、前記工具を数値情報に基づいて移動制御す
   る移動手段と、前記工具を前記板材またはシート材に押
   圧する押圧手段とを備えたことを特徴とする板材または
   シート材加工装置。
5. 【請求項５】 前記凸部または凹部の形成に必要な下型
   を作成する彫刻手段を備えた請求項４に記載の板材また
   はシート材加工装置。
6. 【請求項６】 前記板材またはシート材を前記下型の下
   面から加熱する加熱手段を設けた請求項４または５に記
   載の板材またはシート材加工装置。