JPS5827080B2 - 移動する薄板状材料に電気的放電により穿孔する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般に紙、フィルムあるいは同様の材料の可
動の薄板状のものに、間欠的すなわちパルス状放電によ
って穿孔する装置に関し、更に詳しくは薄板状の紙巻き
煙草用紙を電気的に帯電された電極装置と接地電極装置
との間隙（ｇａｐ）に通し、この間を通過する時に電極
間の間欠的放電によって穿孔を行なう紙巻き煙草用紙の
穿孔のための装置に関する。

パルス状放電によって、紙や同様の材料の巻取紙に穿孔
を行なうための多数の装置が開発されてきた。

このような装置の代表的なものは、米国特許３，０９８
，１４３ ； ３，３４８，０２２ ； ３，３８５，
９５１ ；３．４７５，５９１；３，７６０，１５３；
３，７８３，２３７ および３．８６２，３９６ に示
されているように、接地電極である、静止あるいは回転
する部品と組み合わせて、様々な形態のピンや針の配列
を放電電極として用いている。

これ等の装置はすべて、ピンと接地電極の間の放電中に
発生する高熱のため、放電電極ピンが熱的腐食により急
速に劣化すると云う欠点がある。

このような劣化は、電極と腐食物の間の間隔を変化させ
、ピン電極の一点を絶縁し、ピンが不発となり、薄板状
の材料に不均一な穿孔をひきおこす。

米国特許２，３７２，５０８及び３，１６７，６４１
に開示されているように、その間を薄板状の材料が通過
するように、間隔を置いて設けられた一対の輪あるいは
円板のような他の形態の電極も用いられてきた。

このような装置は、スパーク放電に対して、周期的に異
なった面が用いられるので、熱的腐食は減少するか、電
極間の放電点を精密に位置ぎめすることかできないので
、用紙上に一様でない大きさの穿孔を行なう欠点をもっ
ている。

したがって、従来の技術の装置では避は得なかった欠点
をもたない、紙、フィルムや同様の材料の薄板状の材料
に、電気的に穿孔する装置と方法を得ることが、この発
明の目的である。

更に詳細には、上記電極の熱的劣化を最小にしながら、
放電電極と接地電極間の厳密かつ精確に定められた放電
点で、電気的に穿孔を行なう装置を提供することがこの
発明の目的である。

更にもう一つの本発明の目的は、薄板状材料に微小なか
つ一様の間隔を置かれた均一の大きさの孔を穿つ、紙、
フィルムあるいは同様の材料の薄板状材料に電気的に穿
孔を行なう装置を提供することである。

本発明のこれ等の目的は、間欠的高電圧源に接続され、
可動の薄板状材料の方向に平行な方向に回転するように
された帯電極装置、該帯電電極装置と間隔をおき、帯電
電極の回転力向と垂直に動くようにされた接地電極装置
をもつ穿孔装置、および上記帯電電極装置と上記接地電
極装置との間を薄板状の材料の材料を引っ張る装置を有
し、帯電電極装置と放電電極装置との間で間欠的放電を
行なうことによって薄板状材料に孔を穿つ、可動の薄板
状材料に穿孔を行なう装置によって実現される。

一つの実施例では、接地電極は、薄板状の材料を通せる
よう、一端を回転する帯電電極装置と関連した間隔に配
置した、薄いエンドレスの帯あるいはリボンである。

代替例として、接地電極はエンドレスループに仕掛けら
れたか、サプライ源から連続的に引っ張り出される細い
針金であってもよい。

帯電電極は、軸方向に間隔をもって並べられた、同一寸
法の複数個の回転円板より構成されるのが望ましい。

薄板状材料は、接地電極が動く狭いくぼみのある絶縁面
上を動く。

接地電極は、ブラソフあるいは他の通常よく用いられる
装置によって接地され、用紙が動く表面は、帯電電極の
周端と接地電極の間でのみ放電が起こるよう制限するた
めに大地から絶縁される。

このため、常に帯電、接地の両電極上の新しい放電面で
周期的に火花放電が行なわれることになる。

各放電電極は、それぞれ別個に、あらかじめ定められた
間隔で高電圧を発生する高電圧パルス発生装置のような
高電圧源に接続される。

このようにして、この好適実施例では、発明装置のパル
スごとに、各円板電極の端と、可動の帯状接地電極間で
放電が起こり、これによって上記電極間を通過する薄板
状の材料に穿孔が行なわれる。

各高電圧パルスの発生の瞬間に、相対あいたいする電極
の端のみがきわめて接近し互いに直角に通過するので、
発生する火花放電すなわちアーク放電は精確にかつ厳密
に制限され、同じ穿孔に複数回のアーク放電が行われる
ことが防止される。

また、回転する円板電極と移動する帯状接地電極との組
合せは、アーク放電が起る点で両方の電極上の絶えず新
しい面を供給し、これにより両方の電極の表面の熱的侵
食を最小にする。

この発明がより容易に理解され有効となるように、図面
と説明を参考として添付する。

これは例示としてのみ示すものであり、この発明を制限
するものではない。

この発明の特許請求の範囲は、他の記述ではなく、特許
請求の範囲の項目で定義される。

装置の全体図を示す第１図で、穿孔されるべき薄板状の
材料は、全体的に１６で示される穿孔装置を通して、遊
びのロール１３．１４および１５、次いで遊びのロール
１７．１８および１９、最後に巻取りロール２１の上を
送り用ロール１２から引き出される。

送り用ロールから巻取りロールまで薄板状材料を引っば
る動力は、図示されてはいないが巻取りロール２１のシ
ャフトに接続した通常の駆動装置によって供給される。

第２図に示される穿孔装置の拡大図で、穿孔される薄板
状材料は、一般的に２３および２４で示される二つの回
転する帯電円板組立とエンドレスの帯状接地電極装置２
５の二つの部分よ・り作られる間隙を通過する。

示されている実施例では、それぞれの円板組立２３およ
び２４は、組立部３１にすべるように取付けられたベア
リングブロック２９によって、反対端を固定したシャフ
ト２７および２８に、６個１グループで並べられそれぞ
れ帯電した一連の円板より構成される。

滑車３２および３３は、それぞれシャフト２７および２
８にジャーナルされ、ベルト３４によって結びつけられ
ている。

両回板装置は、滑車３６および３７を介し、駆動ベルト
３８を通して共通の駆動モーフ３５によって駆動される
。

典型的な駆動速度は、２５乃至５０ＲＰＭであり、円板
の回転は、薄板状材料の移動の方向が望ましいが、薄板
状材料の移動の方向でも、その反対方向でもよい。

接地電極２５は、エンドレスの鋼の帯で、それぞれ穿孔
装置の基板４３の両端でプレート４２に回軸できるよう
に取付けられ、図示されてはいないが通常の駆動機構に
よってモーフ４４により駆動され、心棒４５の一端に接
続した滑車３９および４１の回りを通るように位置ぎめ
される。

エンドレスの帯は０．５乃至ＩＲＰＭで駆動され、いず
れの方向にも駆動することができる。

接地帯状電極装置２５の張力の調整は、示されてはいな
いがベアリング滑車にその反対端を固定した、ギザギザ
のついたスクリューによって行なわれる。

ここで、滑車３９の心棒４７は回転し、上記ベアリング
滑車と心棒は、プレート４２の横軸の誘導溝に、動かせ
るように取付けられる。

穿孔装置は、支持枠４８に取付けられる。

基板４３の下の誘導棒４９は、巻取紙に対する電極装置
の位置ぎめを容易にするために、取付台４８上の要素が
、穿孔装置の横力法の動きと協調するようにかみあわせ
る。

横方向の調整は、調整機構５０によって実行される。

より詳細には第４図に示されるように、多数のブラソフ
４９によってそれぞれの円板電極は、独立に動力を供給
される。

ブラソフは、円板電極の群に対応してセットとして組立
てられ、スクリュー５２によって直立部３１に固定され
たプレート５１の下側に接続した商品化されている絶縁
板のような適当な電気的絶縁材によって作られた支持台
に取付けられる。

総てのブラソフは各々他のブラソフから電気的に絶縁さ
れかつ枠から電気的に絶縁される。

別々の導線５３は、それぞれ、間欠的高電圧源をもった
ブラソフに電気的に接続される。

第４図により明確に示されているように、それぞれのブ
ラソフ４９は、円板電極にかみあった接点５４をもって
いる。

接点５４は、銅／ベリウム合金から作られたブラソフに
ヒユーズ付けした銀−石墨合金であるのが望ましい。

それぞれのブラソフは、電気的絶縁性をもった樹脂の薄
板から作られたブラツシ台に固定して取付けられる。

また、台５５は、次いでプレート５１に接続した支持枠
に取付けられる。

ブラソフのバネ張力によって、接点５４と円板２６の周
辺側との間が確実に接触する。

導線５３は、対応するビンコネクタ５６の組によって、
個々のセットされたブラソフの各々に接続される。

このようにして、図に示されている６組のセットのよう
なブラソフの組立て部品を取り去ったり、取りかえたり
することができる。

回転する円板電極組立２３．２４および帯状電極２５の
詳細は、第３図、第４図および第５図により明確に示さ
れている。

それぞれの円板組立で、円板２６は、絶縁スペーサ５７
によって互いに間隔を保っている。

それぞれのシャフト２７および２８は、シャフトに不可
欠な固定の端板５８をもっている。

図に示されていないが、円板やスペーサの長さと同長の
セラミックのスリーブ管は、それぞれのシャフト２７お
よび２８の上を、端板５８に接してスライドし、ここで
円板とシャフトの間の電気的絶縁を行なうために固着す
るか、はりつけられる。

スペーサ５７と円板２６はセラミックのスリーブ管の上
に交互に任意の好ましい位置に配置され、追加のスペー
サが円板の組と円板組立と各端との間に置かれる。

継ぎ輪５９と止めナツト６１が、通常、円板とスペーサ
の組立てをシャフト上にしっかりと保持するために用い
られる。

円板電極装置は、ステンレス鋼のような他の強い電気伝
導性の金属を用いることもできるが、タングステン板あ
るいはスウーデンナイフ鋼より作られクロームめっきさ
れるのが望ましい。

すべての円板は、同一寸法であり、ナイフ状のへり縁を
もつのが望ましい。

絶縁スペーサ５７は、回路盤をつくるのにエレクトロニ
クス産業で広く用いられている合成高分子樹脂あるいは
樹脂ファイバグラスの板からつくられる。

このようにして円板は、スペーサによってそれぞれか、
またセラミックのスリーブ管によってシャフトから絶縁
される。

電極円板組立と、接地帯状電極の空間的な構成が、第３
図、第４図および第５図に示されている。

各円板組立は、可動の帯状電極の軸に平行なシャフト２
７および２８をもつ接地プレート６２の上面につり下げ
られている。

円板電極は、シャフト軸（あるいは円板中心によって示
される仮想の線が、接地プレート６２上の帯状電極誘導
用みぞ６３の丁度上に並ぶようにされる。

その上、円板組立２３は、一つの構成部品のそれぞれの
円板のへりが、他の部品の円板のへりの間の中間点に位
置するように円板組立２４との相対位置がきめられる。

このようにして、巻取紙の異なった部分が、帯状電極と
円板組立２４に対した帯状電極と円板組立２３の間で穿
孔のために露出される。

しかしながら、装置はそれぞれの組立円板が相殺するよ
うに、即ち互いに埋合せるように互い違いに置かれよう
とあるいはそれぞれ一線に並ぶように置かれようと、後
者の場合薄板状材料上の穿孔がオーバラップしたり、不
規則な間隔になりがちなことを除いて、作動可能である
。

円板電極のへりと可動の帯状電極の端との間隙６４は、
希望によって円板組立を上げたり下げたりするベアリン
グブロック２９をもった桿６６に連結したマイクロメー
タスクリュー６５によって調整することができる。

間隙６４は、高電圧源から円板に供給される電力と、巻
取紙に穿孔したい穴の大きさに従って、０．２５４ｍｍ
（０，０１０“）から０．７６２ｍｍ（０，０３０“）
の範囲で調整するのが望ましい。

約０．５０８ｍｍ（０，０２０“）の間隔とする調整が
最も望ましい。

エンドレスの帯状電極２５は、溝のあるプレート６２の
各端部にある二つの滑車３９および４１の回りに回転す
る。

帯状電極２５の相対する各部分は、プレート６２の二つ
の溝６３の中を通過する。

プレート６２の罰端、後端に規則的な間隔で、銀−石墨
合金の多数のブラソフ６７が取付けられ帯が接地プレー
ト６７に確実に接地し、適切な電流負荷を保証するよう
、溝６３の電力を貫通し、可動の帯状電極に接触する。

帯状電極の画部分は、穿孔される薄板状材料が溝上を通
過するとき、帯状電極部品に接触しないように、溝６３
の十分深いところにおかれる。

プレート６２の上面は、プレート表面を電気的に絶縁し
、電極円板からの電気的放電が可動帯状電極の露出した
へりでのみ起るように、セラミックコーティング６８に
よっておおわれる。

また、セラミックコーティングによって、穿孔時に薄板
状材料が円板と帯状電極の間を通るとき、表面と滑らか
に接するようになる。

第６図は、間欠的高電圧源をもった一組の６つの円板装
置と、エンドレスの接地帯状電極を組立てるのに用いら
れる回路を図示している。

並列の抵抗６９が、高電圧源をそれぞれの円板につなぐ
それぞれの円板電極に直列に回路に組み込まれ、これに
よって、すべての電極が間隙６４を通して同時に放電す
ることを保証するのに必要な電流制限とインピーダンス
整合が行なわれる。

抵抗の代りに、キャパシタあるいはコイルのような、他
の型の電流インピーダンス装置を用いてもよいが、なん
らかの型の電気的インピーダンスが望ましい。

さもなければ、並列の電極を通して高電圧パルスが立上
がるときに、最も接近した間隙をもつ電極、すなわち接
地電極との間の抵抗が最小な電極は、放電ポテンシャル
を得、最大電流を伝導し、これによって他の電極の間隙
を通しての電圧降下が適当なものより小さくなり、放電
を起さないようになる。

回路中の直列の抵抗あるいは誘導インピーダンスによっ
て、それぞれの円板電極は等しい電圧、放電電流を得、
すべての電極が、本質的に同時に放電するようになる。

高電圧パルス発生器のような、典型的な高電圧源によっ
て、円板電極あたり、２．５乃至２．５ ｋｖの振巾、
Ｏ乃至１０ＫＨｚの周波数で５乃至３００マイクロ秒ひ
玩べ巾、５０乃至１５０ミリアンペアの電流、最大３０
％迄の結果として生ずるデユーティサイクルが得られる
。

高電圧源として高電圧パルス発生装置が用いられる場合
には、高電圧パルス発生装置はパルス伝導シーケンスで
高電圧電流を急速に切換え、この結果、薄板状材料に穿
孔を行なう放電、接地電極間の高速で順次的なアーク放
電が行なわれる。

代りに、アーク制御と電源は、ＡＣ発生器、ＤＣ変調器
、あるいは機械的スイッチから誘導することもできる。

この発明の図示された実施例においては、回転する円板
電極とエンドレスの可動帯状電極の間の放電点は、実際
において、相対する電極のナイフ状のへりである。

二つの相対する電極は、互いに直交して動作し、そのへ
りでだけ交互するので、高電圧源からのパルスによって
発生したアーク放電は正確に、かつ綿密に制限される。

このことによって、紙のような薄板状材料が電極間を通
るとき、全く均一で微少な、一様間隔の穿孔が行なわれ
ることになる。

その上、放電電極と接地電極の両刃が動くので、絶えず
新しい放電面が使用に供され、両電極面の熱的腐食を最
小にする。

勿論二つの回転円板組立が示されているが、一つの円板
組立のみが必要とされる場合にも用いられる。

二つの円板装置を用いる利益は、可動の帯状接地電極の
二つの部分の使用を可能にし、一つの装置の円板が他の
装置の円板と互い違いの位置にあるとき、用紙上により
多くの穴を穿孔する共働能力を得ることにある。

図面に示されているように、つあるいは二つの装置が用
いられ、装置の全長に沿って規則的は配列されているが
、穿孔の程度とパターンによって、何個の円板を用いて
もよい。

同様に、円板装置とその関連装置は、穿孔される巻取紙
の巾と厚さの相違に適応して、調整できるようになって
いる。

エンドレスの帯状電極の代りに、円板の回転の方向に直
角にピンと張った細い針金を接地電極として用い、エン
ドレスループで、あるいは円板装置の電力から他方へス
プール引き出しで利用することもできる。

前述のことから、この発明によって、現在まで利用でき
なかった、紙、フィルムあるいは同様の薄板状材料に穿
孔する独自の方法と装置が得られることは明らかであろ
う。

この好適実施例と記述は例示的なものに過ぎず、当業者
であれば容易に理解できるようにこの発明の精神と範囲
を離れることなしに、多くの変更や修正を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例である装置全体の透視図で
ある。 一部は取りこわされ、他の部分は明瞭にするようくわし
く示されている。 第２図は、装置の詳細をより明らかにするよう、円板電
極から分離した、ブラツシ部品を備えた穿孔部品の拡大
透視図である。 第３図は、円板電極の二つの部品のそれぞれと、接地帯
状電極との関係を示す立面図である。 第４図は、第３図の線４−４に沿った部分図である。 第５図は、接地帯状電極と、穿孔のとき可動の巻取紙が
通過する絶縁面の立面図である。 第６図は、高電圧パルス源に接続した一組の帯電円板の
配線路図である。 １２・・・・・・送り用ロール、１３，１４．１５・・
・・・・遊びのロール、１６・・・・・・穿孔装置、１
７，１８゜１９．２０・・・・・・遊びのロール、２１
・・・・・・巻取りロール、１１・・・・・・巻取り用
材料、２２・・・・・・シャフト、２３．２４・・・・
・・回軸帯電円板組立、２５・・・・・・エンドレスの
帯状電極、２６・・・・・・放電円板、２７゜２８・・
・・・・シャツｌ−１２９・・・・・・ベアリング滑車
、３１・・・・・・直立部、３２，３３・・・・・・滑
車、３４・・・・・・ベルト、３５・・・・・・駆動モ
ーフ、３６，３７・・・・・・滑車、３８・・・・・・
駆動ベルト、３９，４１・・・・・・滑車輪、４２・・
・・・・板金、４３・・・・・・穿孔装置基板、４４・
・・・・・モーフ、４５・・・・・・心棒、４６・・・
・・・ネジ、４７・・・・・・心棒、４８・・・・・・
支持枠、４９・・・・・・誘導棒、５０・・・・・・調
節装置、５１・・・・・・板金、５２・・・・・・ネジ
、５３・・・・・・導線、５４・・・・・・接点、５５
・・・・・・ブラツシ台、５６・・・・・・ビンコネク
ク、５７・・・・−・絶縁スペーサ、５９・・・・・・
継ぎ輪、６１・・・・・・輪止め、６２・・・・・・接
地板、６３・・・・・・誘導用溝、６５・・・・・・マ
イクロメータねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動する薄板状材料に電気的放電により穿孔する装
   置であって、 （イ）支持装置、 （ロ）前記支持装置に回転し得るように取付けられれか
   つ互に間隔を空けた関係で軸方向に整列された複数個の
   等しい直径の薄い円板であって互いにかつ前記支持装置
   から電気的に絶縁された前記複数個の円板を含む円形帯
   電電極、 （ハ）前記円板をその軸上に回転させるための装置、に
   ）前記支持装置に取付けられた細い接地電極部材であっ
   て、前記円板の回転力向と直角の力向に移動するように
   なされ、平行に間隔を置かれかつ前記円板のへりに極め
   て接近して前記円板のへりと前記接地電極部材との間に
   間隙を設けるようにされた前記接地電極部材、 （羽 前記接地電極部材を移動させるための装置、（ハ
   ）前記間隙の間を通して薄板状材料を進めるための装置
   、および （ト）前記円板の各々に接続されたパルス状高電圧電源
   であって、前記円板に間欠的電荷を供給しこれに伴って
   前記円板と前記接地電極部材との間の間隙を横切ってア
   ークを生じさせ、これにより移動する薄板状材料が前記
   間隙の間を通過するにつれて該薄板状材料が穿孔される
   前記パルス状高電圧電源、 を有する移動する薄板状材料に電気的放電により穿孔す
   る装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の移動する薄板状材料
   に電気的放電により穿孔する装置であって、前記の細い
   接地電極部材がエンドレスループである、移動する薄板
   状材料に電気的放電により穿孔する装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の移動する薄板状材料
   に電気的放電により穿孔する装置であって、前記の細い
   接地電極部材は薄い帯であり、鉄帯の一端は他の端より
   も前記円板のへりに接近して配置される、移動する薄板
   状材料に電気的放電により穿孔する装置。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の移動する薄板状材料
   に電気的放電により穿孔する装置であって、前記の連続
   的な細い接地電極部材が針金である、移動する薄板状材
   料に電気的放電により穿孔する装置。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載の移動する薄板状材料
   に電気的放電により穿孔する装置であって、前記円板が
   円板の中心に沿って互に平行に整列された少なく共２つ
   の間隔を空けられた組立に配置されている、移動する薄
   板状材料に電気的放電により穿孔する装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の移動する薄板状材料
   に電気的放電により穿孔する装置であって、一つの糺立
   の円板が他の組立の円板と軸方向に互い違いになるよう
   にずらして設置される、移動する薄板状材料に電気的放
   電により穿孔する装置。