JP4526546B2 - ミシン線加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、搬送される枚葉若しくは連続状の被加工体に対して搬送方向にミシン線を形成するミシン線加工方法に関する。

近年、例えば頁単位で切り取り可能な冊子を作製する際、全頁ではなく選択された頁にミシン線を形成させて切り取り可能とすることも頻繁に行われるようになってきている。ミシン線の加工においては、連続的に大量に処理する必要があることから、ミシン線を形成させるミシン刃の消耗を軽減させて加工効率の向上が望まれる。

従来、搬送される紙等の被加工体に対して搬送方向にミシン線を形成させるものとして、下記の特許文献に開示されているものがある。

特開平０６−１８２９７２号公報

上記特許文献１には、受け胴と対向するミシン刃を、支持ブロックに支持された揺動アームの一端に支持し、他端を昇降可能な昇降筒に取り付け、当該昇降筒に連通して設けたエアシリンダ内に、支持ブロックに固定したピストンロッドを配置し、ピストンロッドと昇降筒とを離反方向に弾発付勢するもので、待機状態にあっては、このバネの弾発力でミシン刃が受け胴から離反した状態とされ、エアシリンダ内にエアが供給させることでミシン刃を受け胴に接する状態とさせて縦ミシン目を形成する作動状態とすることが開示されている。

しかしながら、上記特許文献１に開示されているミシン線の加工は、加工時にミシン刃を受け胴に対して離反した状態から接する状態とさせることから、接したときに当該ミシン刃に衝撃を与えることとなり、選択的にミシン線を形成させるために頻繁に繰り返えされると、当該ミシン刃の消耗を加速させることとなるという問題がある。一方、ミシン刃と受け胴との接触による衝撃を軽減させるために物理的なストッパを設けることも提案されているが、受け胴の偏心部分に対してストッパの調整が極めて困難であり、調整が不十分の場合に当該ミシン刃が破損や摩耗し易く、また、形成されるミシン線にムラを発生させることになるという問題がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、被加工体に対して選択的なミシン線形成であってもミシン刃に対する衝撃を軽減させ、消耗や摩耗を軽減させるミシン線加工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明では、回転自在な受け胴に対向して回転自在なミシン刃が配置され、当該受け胴上で搬送される被加工体に対して搬送方向に当該ミシン刃によりミシン線を選択的に形成させる加工を行うミシン線加工方法であって、非加工時に、前記ミシン刃が、前記被加工体の表面上で接触状態とされて、当該被加工体の搬送に応じて回転され、加工時に、前記ミシン刃が、前記非加工状態から、前記被加工体の厚み方向に前記受け胴上まで押圧手段により押圧され、当該被加工体の搬送に応じて回転されることでミシン線を形成させ、前記非加工と加工とが、前記被加工体が加工対象であるか否かに応じて選択的に行われる、構成とする。

請求項２〜４の発明では、「前記非加工時における前記ミシン刃を当該被加工体の表面上に接触状態とさせるに際して、当該ミシン刃を、調整手段により当該被加工体側又は反対方向に付勢させる」構成であり、
「前記被加工体への前記非加工若しくは加工に際して、前記ミシン刃を、駆動手段により当該被加工体の搬送と同期させて回転させる」構成であり、
「前記被加工体が前記受け胴上に搬送されていない場合に、前記ミシン刃が当該受け胴上に接触されて当該受け胴の回転に応じて回転される」構成である。

本発明によれば、非加工時に、ミシン刃が被加工体の表面上で接触状態とされて、当該被加工体の搬送に応じて回転され、加工時に、ミシン刃が、非加工状態から、被加工体の厚み方向に受け胴上まで押圧手段により押圧され、当該被加工体の搬送に応じて回転されることでミシン線を形成させる構成とすることにより、加工時にはミシン刃が被加工体の表面接触位置から受け胴まで押圧させることから、被加工体に対して選択的なミシン線形成であってもミシン刃に対する衝撃を軽減させることができ、消耗や摩耗を軽減させることができるものである。

以下、本発明の最良の実施形態を図により説明する。本実施形態では、被加工体を紙類（用紙）として説明するが、フィルムや金属箔についても適用することができる。また、ここでは枚葉の被加工体（紙類）として説明するが、後に断裁して枚葉とする連続紙についても同様に適用することができるものである。

図１に、本発明に係るミシン線加工方法を実現するミシン線加工装置の概念構成図を示す。図１（Ａ）において、ミシン線加工装置１１は、押圧手段としてのエアシリンダ１２内に備えるシリンダ（図の破線部分）と連結されたシリンダロッド１３の先端に可動体１３Ａが設けられる。当該エアシリンダ１２の本体に対する駆動制御部の図示を省略しているが、当該駆動制御部によるシリンダ本体へのエア制御が、例えば２つのポート１４，１５から行われる。例えば、ポート１４より圧縮エアが送り込まれたときにピストンロッド１３が本体より延出（下降）し、ポート解放時に制御解除（後述する）となる。ここでは、ポート１５を常に開放状態としている。

上記可動体１３Ａには、ベアリング等により回転自在なミシン刃１６が取り付けられる。ここでは、当該ミシン刃１６を強制的に駆動させていない（回転状態については後述する）。このミシン刃１６は、受け胴としてのアンビル（金床）１７に対向して配置され、当該アンビル１７は駆動部１８により回転自在とされる。ここでは、枚葉の用紙１９を搬送する役割をも担うが、用紙１９はアンビル１７の上流、下流で図示しない搬送手段で搬送される。上記アンビル１７は、例えば鉄製の円筒状若しくは円柱状のもので、表面に硬質クロムメッキが施されたものである。なお、上記ミシン刃１６は、その一の刃形状を図では尖鋭形状としているが、これに限らず直線状若しくは円弧状で刃渡りを持たせてもよい。

すなわち、上記アンビル１７上で搬送される用紙１９に対して上記ミシン刃１６が用紙１９の表面上で接触状態とされ、当該用紙１９の搬送に応じていわゆる連れ廻りにより回転する。詳細には、非加工時ではミシン刃１６が搬送される用紙１９の表面に接触によってミシン線を形成させずに連れ廻り（図１（Ｂ）参照）、加工時（ミシン刃１６が用紙１９に食い込んだ状態）ではアンビル１７及び当該用紙１９によって連れ回ることで、図１（Ｂ）に示すように、ミシン線１９Ａが形成されるものである。

例えば用紙１９の厚さを８０μｍとして、さらに詳細に説明すると、非加工時には、ポート１４，１５が開放状態とされ、ミシン刃１６は、エアシリンダ１２内のシリンダ、ピストンロッド１３、可動体１３Ａ及び当該ミシン刃１６自身の総合した重量で用紙１９の表面上に接触状態とされる。例えば、シリンダ、ピストンロッド１３Ａをアルミニウム製とし、ミシン刃１６をステンレス製として総重量を２００ｇ〜３００ｇで設定することで、用紙１９の表面に傷をつけることなく連れ廻りよって回転させることができる。

一方、ポート１４より、例えば０．５ＭＰａで圧縮エアが導入された場合にミシン刃１６が用紙１９に対して押圧する３Ｋｇ重〜５Ｋｇ重の押圧力に設定することにより、当該ミシン刃１６を用紙１９の厚さ方向に食い込ませてアンビル１７まで到達させることができる。この状態で、アンビル１７の回転及び用紙１９の搬送に応じて当該ミシン刃１６が連れ廻り状態でミシン線１９Ａを形成させるものである。ここで、ミシン線１９Ａを形成させる加工時とは、用紙１９が枚葉の場合に、アンビル１７上（アンビル１７と回転刃１６との間）に当該用紙１９が搬入する直前をも含む概念である。

ここで、図２に図１におけるミシン線加工のシリンダ制御の説明図を示すと共に、図３に図１のミシン線加工におけるミシン刃の状態説明図を示す。図２において、例えば用紙１９-１はミシン線非加工の場合にポート１４は開放とされ、ミシン刃１６は、図３（Ａ）に示すように、上記自重により当該用紙１９-１の表面に接触状態で、アンビル１７上で搬送される当該用紙１９-１に応じて、その表面に傷を付けることなく連れ廻りにより回転する。

また、用紙１９-２，１９-３がミシン線加工の対象の場合、ポート１４に上記のように圧縮エアが供給されることにより、図３（Ｂ）に示すように、ミシン刃１６が押圧により用紙１９ー２（１９−３）の厚さ方向に食い込み、アンビル１７まで到達される。この状態で、アンビル１７の回転及び用紙１９ー２（１９−３）の搬送に応じて当該ミシン刃１６が連れ廻り状態でミシン線１９Ａを形成させるものである。そして、ミシン線形成加工における非加工と加工とが、用紙１９が加工対象であるか否かに応じてシリンダ制御が繰り返されるものである。

このように、加工時にはミシン刃１６を用紙１９の表面接触位置からアンビル１７まで押圧させることから、用紙１９に対して選択的なミシン線形成であってもミシン刃１６に対する衝撃を軽減させることができ、消耗や摩耗を軽減させることができるものである。また、ミシン線加工時にはミシン刃１６を用紙１９（アンビル１７の表面）に対して押圧していることから、アンビル１７の断面偏心によるミシンムラの発生を防止することができる。さらに、ミシン線をレーザ加工により形成することが知られているが、レーザ加工装置に比較して安価とさせることができるものである。

ところで、用紙１９が枚葉である場合に、搬送される用紙間ではミシン刃１６は、上記自重によりアンビル１７の表面上と接触されることとなり、当該アンビル１７の回転によりミシン刃１６も連れ廻り状態で回転する。すなわち、この状態で用紙１９が非加工対象のミシン刃１６とアンビル１７との間に搬入された場合であっても、用紙１９の搬送速度に応じた回転数でミシン刃１６が回転されていることから、用紙１９の表面上への傷形成を防止することができるものである。

また、枚葉の用紙１９への加工に際して、アンビル１７上（アンビル１７と回転刃１６との間）に当該用紙１９が搬入される直前に、ミシン刃１６に対してエアシリンダ１２により押圧した状態としてもよい。エアシリンダ１２による押圧制御からミシン刃１６の押圧状態のタイムラグを回避して、用紙１９に対する加工当初からミシン線１９Ａを確実に形成させることができるものである。この意味においては、エア制御を、タイムラグを考慮したものとしても同様である。

次に、図４及び図５に、本発明に係るミシン線加工方法を実現するミシン加工装置の他の概念構成図を示す。図４に示すミシン線加工装置１１は、エアシリンダ１２に、例えばその本体と可動体１３Ａとの間に、ピストンロッド１３Ａを内包するように調整手段であるバネ２１を設けたものである。このバネ２１は、非加工時におけるミシン刃１６を当該用紙１９の表面上に接触状態とさせるに際して、当該ミシン刃１６を、バネ２１により当該用紙１９に対する反対方向（図の上方向）に付勢させるものである。すなわち、バネ２１がミシン刃１６を持ち上げる形態とさせるものである。また、逆にバネ２１によりミシン刃１６を用紙１９側（アンビル１７側）に付勢させてもよい。

これにより、非加工時におけるミシン刃１６を当該用紙１９の表面上に接触状態とさせるに際して、当該ミシン刃１６が用紙１９に対して傷を付けさせないための、また当該ミシン刃１６の浮き上がりを防止するための自重調整を容易とさせることができるものである。また、加工時の押圧においても、用紙１９側若しくは用紙１９の反対側への付勢により自重調整を容易としてミシン刃１６のアンビル１７への接触の衝撃を緩和させることができるものである。

なお、調整手段として、バネに限らず、ゴム（天然、合成を含む）等の弾性部材とすることもでき、また、エアシリンダ１２のポート１５を利用してエアの供給によっても同様の効果を得ることができるものである（この場合には、押圧手段が調整手段を備えることとなる）。また、上記同様に、搬送される枚葉の用紙間（非加工状態）でミシン刃１６をアンビル１７の表面上と接触させて当該アンビル１７の回転によりミシン刃１６も連れ廻り状態で回転させることとしてもよい。

また、図５に示すミシン線加工装置１１は、用紙１９へのミシン線の非加工若しくは加工に際して、ミシン刃１６を当該用紙１９（アンビル１７）の搬送（回転）と同期させて回転させる駆動部３１を可動体１３Ａに設けた構成としたものである。

すなわち、ミシン刃１６を可動体１３Ａに回転自在に設けるベアリングの精度や当該可動体１３Ａの製作精度、またベアリングの２個使用によっては、当該ミシン刃１６の軸との嵌合において芯ずれを生じることにより非加工時の連れ廻りがスムーズに行われない場合があって用紙１９の表面を傷付けることがあることに鑑みたもので、駆動部３１によりミシン刃１６を確実に回転させることにより、用紙１９に傷を付けることを防止することができると共に、さらに自重調整を容易とすることができるものである。

なお、図４のように、バネ２１と併用させることも自在である。また、上記同様に、搬送される枚葉の用紙間（非加工状態）でミシン刃１６をアンビル１７の表面上と接触させて当該アンビル１７の回転によりミシン刃１６も連れ廻り状態で回転させることとしてもよい。

本発明のミシン線加工方法は、搬送される枚葉若しくは連続状の被加工体に対して搬送方向にミシン線を形成する製造に利用可能である。

本発明に係るミシン線加工方法を実現するミシン線加工装置の概念構成図である。 図１におけるミシン線加工のシリンダ制御の説明図である。 図１のミシン線加工におけるミシン刃の状態説明図である。 本発明に係るミシン線加工方法を実現するミシン加工装置の他の概念構成図（１）である。 本発明に係るミシン線加工方法を実現するミシン加工装置の他の概念構成図（２）である。

符号の説明

１１ ミシン線加工装置
１２ エアシリンダ
１３ ピストンロッド
１３Ａ 可動体
１４，１５ エアポート
１６ ミシン刃
１７ アンビル
１８，３１ 駆動部
１９ 用紙
２１ バネ

Claims (4)

1. 回転自在な受け胴に対向して回転自在なミシン刃が配置され、当該受け胴上で搬送される被加工体に対して搬送方向に当該ミシン刃によりミシン線を選択的に形成させる加工を行うミシン線加工方法であって、
   非加工時に、前記ミシン刃が、前記被加工体の表面上で接触状態とされて、当該被加工体の搬送に応じて回転され、
   加工時に、前記ミシン刃が、前記非加工状態から、前記被加工体の厚み方向に前記受け胴上まで押圧手段により押圧され、当該被加工体の搬送に応じて回転されることでミシン線を形成させ、
   前記非加工と加工とが、前記被加工体が加工対象であるか否かに応じて選択的に行われる、
   ことを特徴とするミシン線加工方法。
2. 請求項１記載のミシン線加工方法であって、前記非加工時における前記ミシン刃を当該被加工体の表面上に接触状態とさせるに際して、当該ミシン刃を、調整手段により当該被加工体側又は反対方向に付勢させることを特徴とするミシン線加工方法。
3. 請求項１又は２記載のミシン線加工方法であって、前記被加工体への前記非加工若しくは加工に際して、前記ミシン刃を、駆動手段により当該被加工体の搬送と同期させて回転させることを特徴とするミシン線加工方法。
4. 請求項１〜３の少なくとも何れかに記載のミシン線加工方法であって、前記被加工体が前記受け胴上に搬送されていない場合に、前記ミシン刃が当該受け胴上に接触されて当該受け胴の回転に応じて回転されることを特徴とするミシン線加工方法。

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