(57)【要約】【課題】シートに加工を行う加工装置において、生産性を低下させず、且つ、製造コストの増大を抑制する。【解決手段】回転体３１の周面には、シートに当接しシートを加工する加工領域３６と非加工領域３７とが交互に形成されている。連続搬送されるシートに非加工領域３７が対向するときに、連続回転する回転体３１の周速度をシートの搬送速度よりも大きくする。加工領域３６がシートと対向するときには、シートの搬送速度を回転体３１の周速度と等しくする。【選択図】図４
2017094452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートを搬送する搬送手段と、
円筒形状の回転体を有し、前記回転体の周面に前記シートに当接する加工領域と、前記シートに当接しない非加工領域とが交互に形成された、前記加工領域によりシートを加工する加工手段と、
を有し、
前記搬送手段により連続搬送されるシートに前記非加工領域が対向するときに、連続回転する前記回転体の周速度をシートの搬送速度よりも大きくすることを特徴とする、加工装置。
【請求項２】
前記加工領域がシートと対向するときに、前記搬送速度を前記周速度と等しくすることを特徴とする、請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記非加工領域がシートと対向するときに、前記加工領域がシートと対向するときよりも、前記周速度を大きくすることを特徴とする、請求項１または２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記非加工領域がシートと対向するときに、前記加工領域がシートと対向するときよりも、前記搬送速度を小さくすることを特徴とする、請求項１または２に記載の加工装置。
【請求項５】
前記加工手段は、前記回転体の前記周面に刃型を備えた回転式打ち抜き機であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項６】
前記加工手段は、前記回転体の前記周面に刃型を備えた回転式ハーフカット機であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項７】
前記刃型は、前記回転体に着脱可能なフレキシブル刃であることを特徴とする、請求項５または６に記載の加工装置。
【請求項８】
前記加工手段は、前記回転体の前記周面に版を備えた回転式スタンプ機であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項９】
前記加工手段は、シートが前記回転体と対向する位置でシートを支持するアンビルローラを有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項１０】
前記アンビルローラの直径は、前記回転体の直径よりも小さいことを特徴とする、請求項９に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工装置に関し、搬送されるシートを加工する回転式の加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周面に刃型が設けられた円柱状のマグネットローラと、このマグネットローラの回転軸と平行な軸周りに回転する回転体との間を搬送されるシートに対して、刃型を用いた型抜き加工を行う加工装置がある。型抜き加工は、例えば、ハーフカット加工、打抜き加工、エンボス加工、筋入れ加工、ミシン目加工およびスタンプ加工などである。
特許文献１には、この種の加工装置であって、マグネットローラと、マグネットローラの周面に装着される取り換え可能な刃型とを有する加工装置が開示されている。この加工装置によれば、刃型を取り換え可能であるため、複数の種類の加工パターンを１つの加工装置で実現することができる。
しかしながら、複数の種類の加工パターンを１つの加工装置で実現する場合、マグネットローラの大きさは一定であるため、加工パターンの大きさや形状が異なると、刃型のピッチが加工パターンによって異なる。このため、刃型のピッチが大きいものでは、マグネットローラとシートとを一定の速度で回転させると、シートの使用効率が低下して、コストが増大してしまうという課題があった。
これに対して、特許文献１に記載の加工装置は、マグネットローラを一定の速度で回転させ、シートを間欠的に搬送して後退と前進を繰り返している。これにより、刃型のピッチよりもシート上の加工位置の間隔を短くすることができ、コストの増大を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２２３７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の加工装置では、シートがマグネットローラの刃型が設けられていない部分と対向しているときには、シートを停止または後退させている。このため、シートを連続搬送する場合と比較して生産性が低下するという課題があった。
したがって本発明の目的は、シートに加工を行う加工装置において、生産性を低下させず、且つ、製造コストの増大を抑制することが可能な加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による加工装置は、シートを搬送する搬送手段と、円筒形状の回転体を有し、前記回転体の周面に前記シートに当接する加工領域と、前記シートに当接しない非加工領域とが交互に形成された、前記加工領域によりシートを加工する加工手段と、を有し、前記搬送手段により連続搬送されるシートに前記非加工領域が対向するときに、連続回転する前記回転体の周速度をシートの搬送速度よりも大きくすることを特徴とする、加工装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、シートに加工を行う加工装置において、生産性を低下させず、且つ、製造コストの増大を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる加工装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る加工装置の型抜き部の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る加工装置が用いるフレキシブル刃の展開図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る加工装置の型抜き部の動作を説明する図である。
【図５】図４のフレキシブル刃を用いて型抜きしたラベルを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る加工装置のロータリーカッターの回転速度の経時的変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る加工装置の型抜き部の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、同一の機能を有する構成要素については同じ符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【０００９】
＜第１の実施形態＞
（加工装置１の構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る加工装置１の構成を模式的に示す図である。加工装置１は、ハーフカット加工の型抜き加工を行うロータリー式の型抜き機である。加工装置１は、ロール状のシート９１を供給するシート供給部２と、ロール状のシート９１から送り出されたシート９０を型抜きする加工手段である型抜き部３と、シート９０を搬送する搬送手段であるシート搬送部４とを有する。加工装置１はさらに、シート９０が型抜きされたラベル９２をロール形態で回収するラベル回収部５と、制御手段であるコントローラ６と、入力部７と、複数のローラ１１、１２、１３および１４とを有する。
シート供給部２は、トルクモータ２１を有する。トルクモータ２１は、ロール状のシート９１の回転軸に取り付けられており、一定以上のトルクがかかると、ロールを回転させる。この構成により、シート９０が送り出される。
型抜き部３は、ロータリーカッター３１と、アンビルローラ３３とを有し、シート９０を型抜き加工する。図２は、型抜き部３の詳細な構成を示す斜視図である。ロータリーカッター３１およびアンビルローラ３３のそれぞれは、円筒形状であり、軸周りに回転可能な回転体である。ロータリーカッター３１の回転軸とアンビルローラ３３の回転軸とは平行であり、それぞれの回転体の周面（周方向面）の一部同士が対向した状態で、シート加工の動作中は止まることなく連続回転する。
ロータリーカッター３１は、ロータリーカッター３１の回転軸に取付けられたサーボモータ３２と、サーボモータ３２の回転に伴い回転する円筒形状のマグネットシリンダ３４とを有する。またロータリーカッター３１は、マグネットシリンダ３４の周面に巻き付けられるフレキシブル刃３５をさらに有する。フレキシブル刃３５は、マグネットシリンダ３４に巻き付けることができるようにフレキシブルな素材で形成されており、マグネットシリンダ３４に対して着脱可能である。フレキシブル刃３５は、シート９０に接触（当接）しシート９０を加工する加工領域であってシート９０を型抜きする刃型３６と、シート９０に接触しない非加工領域３７とを含む。刃型３６と非加工領域３７とは、周方向に交互に設けられ、均等なピッチで配置される。刃型３６の形状および大きさによって、フレキシブル刃３５に設けられる刃型の個数および間隔は異なる。
アンビルローラ３３は、ロータリーカッター３１の刃型３６でシート９０を加工するときにシート９０を受けて、刃型３６によってシート９０がアンビルローラ３３に押圧される。シート９０は、アンビルローラ３３に巻付くような経路で搬送される。アンビルローラ３３は、シート９０がロータリーカッター３１と対向する位置でシート９０を支持する。非加工領域３７の円周方向の長さは、アンビルローラ３３の円周を考慮して、ロータリーカッター３１の刃型３６とアンビルローラ３３とが対向する位置以外では、刃型３６がシート９０と接触しないように定められる。アンビルローラ３３の直径は、ロータリーカッター３１の直径よりも小さい。したがって、非加工領域３７がシート９０と対向しているとき、刃型３６はシート９０と接触しない。
図１の説明に戻る。シート搬送部４は、ニップルローラ４１と主軸ローラ４２とを有する。主軸ローラ４２にはサーボモータ４３が取り付けられている。ニップローラ４１は主軸ローラ４２に対してシート９０を抑え込み、スリップを防止する役割を有する。
ラベル回収部５は、トルクモータ５３を有する。トルクモータ５３は、ラベル回収部５の回転軸に取り付けられており、一定のトルクでラベルを巻き取る構成となっている。
コントローラ６は、サーボモータ３２およびサーボモータ４３を制御する。コントローラ６が制御する際に用いる各種の設定値は、入力部７からの入力に基づいて変更可能である。コントローラ６は、サーボモータ３２を制御することで、ロータリーカッター３１の回転速度を制御することができる。連続回転するロータリーカッター３１の回転速度が変化すると、ロータリーカッター３１がシート９０と対向する部分におけるロータリーカッター３１の接線方向の速度である接線速度が変化する。接線速度は、言い換えれば回転体の周面の周速度である。このため、コントローラ６は、サーボモータ３２を制御することで接線速度（周速度）を制御しているということができる。コントローラ６は、サーボモータ４３を制御することで、シート９０の搬送速度を制御してシート９０を連続搬送させる。
【００１０】
（寸法）
加工装置１の各部の寸法の一例について説明する。
マグネットシリンダ３４は、直径９７．５２ｍｍ×幅２２０ｍｍの円筒形状である。アンビルローラ３３は、直径７０ｍｍ×幅２２０ｍｍの円筒形状である。フレキシブル刃３５の刃型３６の厚みは０．４７５ｍｍであり、フレキシブル刃３５の非加工領域３７の厚みは０．１４ｍｍである。フレキシブル刃３５の幅は１６０ｍｍである。フレキシブル刃３５の刃型３６の厚み、非加工領域３７部分の厚み、およびフレキシブル刃３５の幅は、加工パターンが異なっていても共通である。ここでフレキシブル刃３５の幅とは、搬送方向に対して垂直方向の長さである。
図３は、フレキシブル刃３５の展開図である。図３では、加工パターンの異なる２種類のフレキシブル刃３５が示されている。図３（ａ）に示すフレキシブル刃３５ａは、短辺１２．７ｍｍ×長辺４０ｍｍの矩形の刃型３６を１２個有している。刃型３６同士の間隔は、１２．７ｍｍである。すなわち非加工領域３７の幅は１２．７ｍｍである。図３（ｂ）に示すフレキシブル刃３５ｂは、短辺４０ｍｍ×長辺７６ｍｍの矩形の刃型３６を６個有している。刃型３６同士の間隔は、１０．８ｍｍである。すなわち非加工領域３７の幅は１０．８ｍｍである。このように、刃型３６の形状や大きさによって、フレキシブル刃３５に設けられる刃型の個数および間隔は異なる。
シート９０は、厚さ８８μｍの剥離剤と、厚さ１２７μｍの表面基材とを粘着剤で密着させたものである。シート９０は、主軸ローラ４２によって８０ｍｍ／ｓの一定速度で、シート加工動作中は止まることなく連続搬送されている。
【００１１】
（型抜き動作）
型抜き部３の型抜き動作の概要について説明する。コントローラ６は、ロータリーカッター３１がシート９０と対向している部分が非加工領域３７であるか刃型３６であるかに応じて、搬送速度および接線速度（周速度）を制御する。具体的には、コントローラ６は、刃型３６がシート９０と対向しているときに、搬送速度を接線速度（周速度）と等しくして、ロータリーカッター３１のシート９０に対する相対的な速度がほぼ０となるように制御する。そしてコントローラ６は、非加工領域３７がシート９０と対向しているときに、搬送速度の向きを維持したまま、シート９０とロータリーカッター３１とに相対的な速度差が生じるように、搬送速度および接線速度(周速度）を制御する。なお、搬送速度と接線速度（周速度）の速度差（相対速度）は厳密に０とすることは必須ではなく、概ね０であればよい。すなわち、加工領域がシートと対向するときに、搬送速度を接線速度（周速度）と等しくするように制御するが、それは相対速度が概ね０にすることを意味する。そして、非加工領域がシートと対向するときには、相対速度がそれよりも大きくなるように制御する。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る型抜き部３の動作例について説明するための図である。
本実施形態において、コントローラ６は、シート９０の搬送速度を一定の値Ｖ１に維持し、連続回転するロータリーカッター３１の回転速度を変化させる。具体的には、図４（ａ）に示すように、ロータリーカッター３１の刃型３６ａがシート９０と対向しているとき、コントローラ６は、ロータリーカッター３１の接線方向の速度がＶ１と等しくなるように回転速度をＷ１とする。これにより、型抜き加工が行われているときには、シート９０とロータリーカッター３１の相対速度が０となる。
続いて図４（ｂ）に示すように、刃型３６ａがシート９０から離れると、コントローラ６は、ロータリーカッター３１の回転速度を上げてＷ２とする。すなわち回転速度Ｗ１＜Ｗ２の関係が成り立つ。シート９０の搬送速度の向きは変えられず、Ｖ１に維持される。これにより、非加工領域３７がシート９０に対向するときに、シート９０が移動する向きが、ロータリーカッター３１が接線方向で移動する向きと同じ状態で、ロータリーカッター３１とシート９０との間に相対的な速度差が生じる。非加工領域３７がシート９０に対向するときには、シート９０の搬送速度Ｖ１に対してロータリーカッター３１の接線速度(周速度）の方が大きくなる。
さらにコントローラ６は、図４（ｃ）に示すように、ロータリーカッター３１の刃型３６ａと隣り合って設けられた次の刃型３６ｂがシート９０と接触するときには、ロータリーカッター３１の回転速度をＷ１に戻す。これにより、刃型３６ａにより型抜き加工されたラベル９０ａと、次の刃型３６ｂがシート９０と接触する地点との間隔は、刃型３６ａと刃型３６ｂとの間隔よりも狭くなる。図４（ｄ）に示すように、続いて刃型３６ｂによる型抜き加工が行われ、このとき再びシート９０とロータリーカッター３１の相対速度が０となる。
図５は、本発明の第１の実施形態におけるロータリーカッター３１の回転速度の経時的な変化を示すグラフである。区間Ａ−Ｂでは、刃型３６ａがシート９０に接触して型抜きを行っている。この間、コントローラ６は、ロータリーカッター３１の回転速度を一定の値、約１５．５ｒｐｍとする。このとき刃型３６ａの先端の移動速度は、シート９０の搬送速度８０ｍｍ／ｓと等しくなっている。続く区間Ｂ−Ｄでは、非加工領域３７がシート９０と対向しており、型抜き処理は行われない。この区間Ｂ−Ｄの時間は約０．１秒である。この間にコントローラ６はロータリーカッター３１の回転速度を加速してその後減速する。コントローラ６は、まず点Ｂで１５．５ｒｐｍであった回転速度を点Ｃまでに約５２ｒｐｍまで加速し、続いて区間Ｃ−Ｄでは、再び回転速度を１５．５ｒｐｍまで減速する。この加速および減速動作によって、シートの型抜きピッチを非加工領域の周方向の長さよりも小さくすることができる。
【００１２】
（効果の例）
図６は、図３のフレキシブル刃を用いてシート９０を型抜きしたラベル９０ａを示している。図６（ａ）は、図３（ａ）のフレキシブル刃３５ａを用いて形成されたラベル９０ａを示しており、図６（ｂ）は、図３（ｂ）のフレキシブル刃３５ｂを用いて形成されたラベル９０ａを示している。サーボモータ３２およびサーボモータ４３の回転を常時一定にした場合には、フレキシブル刃３５ａを用いた場合の型抜きピッチが１２．７ｍｍであり、フレキシブル刃３５ｂを用いた場合の型抜きピッチが１０．８ｍｍである。これに対して、本実施形態の制御を行うと、型抜きピッチが６ｍｍに短縮された。これにより、シート９０のうち不要となる部分を少なくすることができ、コストを削減することができる。また、ラベルの搬送は停止することなく連続的に行われるため、生産性は維持される。
【００１３】
（フレキシブル刃の取り換え）
フレキシブル刃３５は、マグネットシリンダ３４に対して交換可能である。マグネットシリンダ３４には、その周面に２つのピン穴が設けられている。また、フレキシブル刃３５にも、マグネットシリンダ３４の２つのピン穴と同じ間隔で２つのピン穴が設けられている。マグネットシリンダ３４は、磁力によってフレキシブル刃３５を引き寄せる。例えば図３のフレキシブル刃３５ａからフレキシブル刃３５ｂに取り換える場合、フレキシブル刃３５ａをマグネットシリンダ３４から取り外す。次にマグネットシリンダ３４に設けられた２つのピン穴にピンを差し込み、そのピンをフレキシブル刃３５ｂのピン穴に入れる。これにより、フレキシブル刃３５ｂの一端がマグネットシリンダ３４に対して位置決めされる。そしてマグネットシリンダ３４の磁力を利用して、フレキシブル刃３５ｂを一周巻き付けてマグネットシリンダ３４に装着する。装着後は、ピンを抜き取る。
フレキシブル刃３５を交換すると、フレキシブル刃３５を交換したことをコントローラ６に通知する必要がある。入力部７を用いて、加工装置１の設定変更画面を開き、交換後のフレキシブル刃３５ｂを特定する情報、例えばフレキシブル刃３５ｂの品種を選択する。これにより、コントローラ６は、予め品種に対応付けて登録されているラベル幅、ピッチ、１周当たりの取り個数、ピンから基準となる地点までの距離などの情報から、原点を割り出す。マグネットシリンダ３４の回転軸であるサーボモータ３２は、回転位置を検知する機能を有し、コントローラ６は原点を割り出すと、サーボモータ３２によって検知された回転位置に基づいて、原点が最下点となるようにロータリーカッター３１を回転移動させる。
【００１４】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、本発明の第１の実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分を主に説明する。
第２の実施形態に係る加工装置１の構成は、第１の実施形態と同様である。また本実施形態において用いるフレキシブル刃３５の構成も第１の実施形態と同様である。
【００１５】
（型抜き動作）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る型抜き動作を説明するための図である。図７（ａ）は、刃型３６ａによってシート９０を型抜きしている状態を示す図である。コントローラ６は、図１で示したラベル搬送部４のサーボモータ４３を制御することによって、連続搬送されるシート９０の搬送速度を速度Ｖ１とする。またコントローラ６は、サーボモータ３２を制御して、連続回転するロータリーカッター３１の接線方向の速度である接線速度（周速度）がＶ１となるように、ロータリーカッター３１の回転速度をＷ１に維持する。図７（ｂ）は、刃型３６ａによってシート９０を型抜きし終わった状態を示している。刃型３６ａによってシート９０上に型抜き済みラベル９０ａが形成される。
その後、シート９０から刃型３６ａが離れたところで、コントローラ６は、ラベル搬送部４のサーボモータ４３を制御することによって、シート９０の搬送速度を減速してＶ１より小さいＶ２とする。すなわちＶ１＞Ｖ２の関係が成り立つ。ロータリーカッター３１の回転速度はＷ１に維持されるため、接線速度（周速度）はＶ１に維持される。
これにより、非加工領域３７がシート９０に対向するときに、搬送速度および接線速度（周速度）の向きが同じ状態で、ロータリーカッター３１とシート９０とに相対的な速度差が生じる。この場合も第１の実施形態と同様に、非加工領域３７がシート９０に対向するときには、接線速度Ｖ１が搬送速度Ｖ２よりも大きくなる。さらにコントローラ６は、図７（ｃ）に示すように、ロータリーカッター３１の刃型３６ａと隣り合って設けられた次の刃型３６ｂがシート９０と接触するときには、シート９０の搬送速度をＶ１に戻す。これにより、刃型３６ａにより型抜き加工されたラベル９０ａと、次の刃型３６ｂがシート９０と接触する地点との間隔は、刃型３６ａと刃型３６ｂとの間隔よりも狭くなる。図７（ｄ）に示すように、続いて刃型３６ｂによる型抜き加工が行われ、このとき再びシート９０とロータリーカッター３１の相対速度が概ね０となる。
こうして、ロータリーカッター３１の非加工領域３７とシート９０とが対向しているときに、搬送速度を減速してその後加速して、ロータリーカッター３１とシート９０とに相対的な速度差を生じさせて接線速度（周速度）を搬送速度より大きくする。
【００１６】
上記第１および第２の実施形態では、加工装置１は、回転体の周面に刃型を備えた回転式ハーフカット機であることとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば加工装置は、加工領域に刃型３６の代わりに版を用いたスタンプを備え、シート９０にスタンプする回転式スタンプ機としてもよい。この場合、シート９０上のスタンプのピッチを短縮することが可能である。
【００１７】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
例えば、上記実施形態では、加工装置は回転式ハーフカット機または回転式スタンプ機としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、加工装置は、刃型３６を用いて打抜き加工を行う回転式打ち抜き機であってもよい。
例えば、上記実施形態では加工装置１を制御するコントローラ６の行う制御方法について説明したが、この制御方法の制御手順を記述した、コンピュータに実行させるためのプログラムを提供することもできる。
【符号の説明】
【００１８】
１      加工装置
３      型抜き部（加工手段）
４      シート搬送部（搬送手段）
６      コントローラ（制御手段）
３１    ロータリーカッター（回転体）
３２    サーボモーター
３３    アンビルローラ
３４    マグネットシリンダ
３５    フレキシブル刃
３６    刃型（加工領域）
３７    非加工領域
９０    シート
【図１】
2017094452.tif 000003
【図２】
2017094452.tif 000004
【図３】
2017094452.tif 000005
【図４】
2017094452.tif 000006
【図５】
2017094452.tif 000007
【図６】
2017094452.tif 000008
【図７】
2017094452.tif 000009