厚紙加工装置
【課題】 加工処理能力に優れると共に、自動加工に適する厚紙加工装置を提供する。
【解決手段】 加工台３１０に、加工ヘッド３２０がヘッド支持装置３４０に支持されて２次元方向に移動可能に設けられ、加工台３２０の一端には、治具保持部４００が付設されている。治具保持部４００には、例えば、複数種類の加工治具４１０、例えば、ＮＴカット刃、超硬カット刃、段ボール紙の種類に応じてＥ段用、Ａ段用、Ｂ段用などの筋押し具、あるいはペンなどが収容されている。複数種類の加工治具４１０を保持する治具保持部４００を備え、制御用コンピュータ１００からの制御信号に基づき、加工対象物である厚紙の特性や加工工程に応じて適切な加工治具を自動的に加工ヘッド３２０に装着させることができるため、自動加工に適している。
【解決手段】 加工台３１０に、加工ヘッド３２０がヘッド支持装置３４０に支持されて２次元方向に移動可能に設けられ、加工台３２０の一端には、治具保持部４００が付設されている。治具保持部４００には、例えば、複数種類の加工治具４１０、例えば、ＮＴカット刃、超硬カット刃、段ボール紙の種類に応じてＥ段用、Ａ段用、Ｂ段用などの筋押し具、あるいはペンなどが収容されている。複数種類の加工治具４１０を保持する治具保持部４００を備え、制御用コンピュータ１００からの制御信号に基づき、加工対象物である厚紙の特性や加工工程に応じて適切な加工治具を自動的に加工ヘッド３２０に装着させることができるため、自動加工に適している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段ボール紙、プラスチック製段ボール紙、板紙あるいはアクリルなどのプラスチック製板紙等の厚紙から、外箱、内装箱、化粧箱などの箱体を形成するため、該厚紙を所定の形状に加工する厚紙加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、段ボール箱を組み立てるに当たっては、予め、材料となる段ボール紙を所定の形状、大きさにカッティングし、折り目となる筋押し加工を行う。この際、形状、大きさ、折り目の位置などが同じものを数千枚〜数万枚というように大量に製造する場合には、予め所定の加工用型（トムソン刃）を製作しておき、該加工用型を用いて段ボール紙をプレス加工し、カッティング加工と筋押し加工を同時に行う。しかしながら、近年、梱包対象物の形が多彩になるに従い、多種多様な段ボール箱への需要が高まってきており、１回当たりの段ボール紙加工量は小ロット化（一般には、数十枚単位から数百枚単位で、多くても１千枚程度）する傾向が高まっている。かかる場合に、上記のように専用の加工用型を製作していたのでは、コスト的に見合わない。
【０００３】
そこで、小ロット生産の場合には、本来、加工用型を製作する前の試し加工に用いるサンプルカット機で代用することも行われている。例えば、特許文献１には、加工対象物である段ボール紙を吸引固定するための加工台と、該加工台上で二次元方向に移動可能に設けられる加工用ヘッド部とを備えたサンプルカット機が開示されている。加工用ヘッド部は、曲線用、直線用などの複数のカット刃と、筋押し（罫線付け）用の筋押し具（罫線ブロック）とを具備しており、これらを選択的に上下動させてカッティングし、あるいは筋押しする。
【特許文献１】特開平１０−１７５１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では明示されていないが、この種のサンプルカット機では、図５に示すように、カット刃５０を上下に振動させながら段ボール紙などの厚紙６０をカッティングするため、加工台表面の損傷を防止する必要があり、加工台表面には段ボール紙を支持する板状の支持材７０が敷設される。この支持材７０は、厚紙６０をカッティングすることだけを前提とするならば、カット刃５０が下降して厚紙６０を厚み方向に切断した際に、刃先５０ａに損傷を来さないようなある程度柔らかな素材からなることが望ましい。しかしながら、サンプルカット機は、厚紙６０をカッティングするだけでなく、その後、所定の位置に筋押し具８０で筋押し加工を行う。筋押し加工を行う場合には、支持材７０が柔らかくては厚紙６０に筋がつかないため、比較的硬い素材を用いる必要がある。このため、従来、かかる支持材７０としては、筋押し加工に対応して比較的硬い素材を用い、カッティング加工を行う際には、カット刃５０が、厚紙６０を貫通した後、支持材７０に深く食い込まないように制御している。
【０００５】
カット刃５０は、刃先５０ａが一方向に傾斜しているため、支持材７０への食い込み深さａが浅いと、厚紙６０の貫通部の長さｂは、傾斜している刃先５０ａの全長よりも短くなる。カット刃５０は、二次元方向にずらしながら上下振動させるが、二次元方向への移動距離ｃは、厚紙６０に形成される貫通部が連続する範囲に制限される。すなわち、貫通部が連続しない場合には、ミシン目のようになり、カッティングできないことになる。このため、カット刃５０を１回下降させるごとに形成される厚紙６０の貫通部の長さｂが短いと、二次元方向への移動距離ｃも短くならざるを得ない。
【０００６】
サンプルカット機は、本来、試作品を１枚ないしは数十枚製作することを目的としており、もちろん、この本来の目的で使用する限り、従来の仕様でも問題ない。また、１日フル稼働すれば、数十枚程度なら生産できなくもない。しかしながら、小ロット化しているとはいえ、１ロットが数十枚単位という発注は稀であり、通常の１００〜１０００枚程度のロットの場合には、従来のサンプルカット機をそのまま用いるだけでは、加工時間・日数を相当要し、処理能力の点で課題がある。
【０００７】
上記した点に鑑み、本発明者は、特願２００４−５９８８７として、カッティング加工部と筋押し加工部とを、それぞれ、異なる位置に配置し、固さを異ならせたカット用厚紙支持材と筋押し用厚紙支持材とに厚紙をセットして実施する厚紙加工装置を提案している。カッティング加工部と筋押し加工部とを区分することにより、カッティング加工部において、柔らかい素材のカット用厚紙支持材を用いることができ、それによりカット刃の上下動作時の貫通部の長さを大きくし、加工スピードが増すものである。
【０００８】
しかしながら、従来のサンプル加工用の装置並びに本発明者が提案した特願２００４−５９８８７に開示の装置のいずれも、サンプルカット又は小ロット生産用に用いるものであるため、例えば、段ボール紙のみ、あるいは板紙のみを加工するといった専用機として使用するのではなく、カット刃や筋押し具を複数種類の厚紙に対応できるように、各加工ヘッドに複数の取り付け部（装着軸）を設け、予め複数種類のカット刃や筋押し具を常時装備させている。また、例えば、段ボール紙の場合には中芯が弱いため、カッティングの際には、カット刃を上下に振動させて行う一方、板紙の場合には上下振動させてカッティングを行うとバリが発生することから、振動させずにカッティングする必要がある。このため、従来のサンプルカット機においては、段ボール紙を加工する際には、振動式と無振動式の２台を準備するか、あるいは、振動式の装着軸と無振動式の装着軸とを加工ヘッドに備えさせることが行われている。
また、カット刃等は、使用時間に応じて摩耗するため、所定の耐久時間が到来したならば交換しなければならない。しかしながら、カット刃等の交換は面倒であると共に、人手により交換しなければならないため、無人にて自動運転させようとする場合には、適切な時期に交換できなくなってしまうおそれもある。
【０００９】
本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、カット刃や筋押し具等の加工治具の自動装着、自動交換を可能とし、加工ヘッドに予め複数種類の加工治具を装着させることなく種々の厚紙に対応可能とし、加工ヘッドの構造を簡易化でき、もって自動運転を可能とする厚紙加工装置を提供することを課題とする。また、本発明は、小ロット生産に適すると共に、自動運転を可能とした厚紙加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１記載の本発明では、厚紙に所定の加工を施す加工治具が装着される加工ヘッドを備えた厚紙加工装置であって、
前記加工ヘッドに装着可能な複数種類の加工治具を保持する治具保持部と、
前記治具保持部に保持された加工治具の中から適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに装着させる制御装置と
を具備することを特徴とする厚紙加工装置を提供する。
請求項２記載の本発明では、前記制御装置は、加工対象物である厚紙の特性を含む加工データを記憶する加工データ記憶部を備え、厚紙特性に応じて、適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに、選択された加工治具を装着させる制御を行うことを特徴とする請求項１記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項３記載の本発明では、前記制御装置は、前記加工ヘッドに装着された加工治具の使用時間が所定の使用時間に至ったならば、他の適切な加工治具と交換させる制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項４記載の本発明では、前記制御装置は、加工工程に応じて適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに、選択された加工治具を装着させる制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項５記載の本発明では、前記制御装置は、選択された加工治具の装着時に、前記加工ヘッドを前記治具保持部にアクセスさせる制御信号を加工ヘッドの駆動装置に出力する構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項６記載の本発明では、前記加工ヘッドは、加工治具としてのカット刃が装着された際、該カット刃を上下振動させながらカッティングを行う振動運転モードと、上下振動させないでカッティングを行う無振動運転モードとに切り替え可能に構成されており、
前記制御装置は、加工データ記憶部から読み出した厚紙特性に応じて、前記加工ヘッドの運転モードを切り替える制御信号を出力する構成であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項７記載の本発明では、前記加工ヘッドに装着される加工治具としてのカット刃は、通電制御により振動する電気振動式であることを特徴とする請求項６記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項８記載の本発明では、厚紙の移送方向に沿って複数の加工ヘッドが配置されており、そのうちの少なくとも一つがカット用加工ヘッドであり、他の少なくとも一つが筋押し用加工ヘッドであって、厚紙のカッティング及び折り目用の筋押しを連続的に加工可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項９記載の本発明では、前記カット用加工ヘッド又は筋押し用加工ヘッドが動作可能な範囲に、複数種類のカット刃又は筋押し具を保持する治具保持部が配置されていることを特徴とする請求項８記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項１０記載の本発明では、前記カット用加工ヘッドに対峙して設けられるカット用厚紙支持材と、前記筋押し用加工ヘッドに対峙して設けられる筋押し用厚紙支持材とは、カット用厚紙支持材が、筋押し用厚紙支持材よりも相対的に柔らかい素材から構成されていることを特徴とする請求項９記載の厚紙加工装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の厚紙加工装置によれば、複数種類の加工治具を保持する治具保持具を備え、制御装置により、厚紙の種類、使用時間等に応じて適切な加工治具を自動選択し、加工ヘッドに自動的に装着（交換）される構成である。従って、加工ヘッドに設ける加工治具の取り付け部は一つ備えていればよく、加工ヘッドの構成が簡易化される。また、制御装置によって、加工治具の選択、装着（交換）が自動的に行われるため、無人化による自動運転を可能とする。さらに、厚紙の移送方向に沿って複数の加工ヘッドを設け、そのうちの少なくとも一つをカット用加工ヘッドとし、他の少なくとも一つを筋押し用加工ヘッドとすることにより、厚紙のカッティング及び折り目用の筋押しを連続的に加工できると共に、これらを全て自動運転することも可能である。特に、カット用厚紙支持材及び筋押し用厚紙支持材として、前者を後者よりも相対的に柔らかい素材から構成することにより、従来のサンプルカット機と同様のカット刃及び筋押し具を用いるものでありながら、従来のサンプルカット機よりも加工処理能力に優れ、小ロット生産に適し、専用の加工用型を製作する必要がないため、コスト的にも有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を更に詳しく説明する。
先ず、図１に基づき本発明の第１の実施形態に係る厚紙加工装置を説明する。この厚紙加工装置１は、段ボ−ル紙、プラスチック製段ボ−ル紙、板紙あるいはアクリルなどのプラスチック製板紙等の厚紙１１から、外箱、内装箱、化粧箱などの箱体を形成するため、この厚紙１１を所定の形状にカッティングし、折り目用の筋押しを連続的に施す装置であり、図に示すように、自動給紙部２０と、カッティング加工部３０と、筋押し加工部４０とを備えている。
【００１３】
より詳しくは、上記自動給紙部２０は、給紙台２１と、この給紙台２１に設けられた図示しない自動給紙装置とを有して構成されている。給紙台２１上面には、例えば、多数枚の方形状の厚紙１１が積層して載置されており、厚紙１１は、自動給紙装置によって、最下部から１枚づつ次段のカッティング加工部３０へと供給される。
【００１４】
カッティング加工部３０は、Ｘ−Ｙテーブルからなる第１の加工台３１に設けられており、この第１の加工台３１は、給紙台２１に隣接して配置され、その上部に設けられたカット用加工ヘッド３２と、該第１の加工台３１の上面に該カット用加工ヘッド３２に対峙して配置されると共に、前段の自動給紙部２０から供給された加工対象物である厚紙が載置されるカット用厚紙支持材３３とを備えてなる。また、第１の加工台３１の上部には、両端部の支持部３４ａと該支持部３４ａ間を結ぶアーム部３４ｂとからなるヘッド支持装置３４が設けられている。両端の支持部３４ａは第１の加工台３１の相対向する２つの桟部３１ａにスライド自由に支持され、アーム部３４ｂは２つの桟部３１ａ間に橋渡して設けられている。このヘッド支持装置３４のアーム部３４ｂにカット用加工ヘッド３２がスライド自由に取り付けられている。これらヘッド支持装置３４並びにカット用加工ヘッド３２は、それぞれ第１の加工台３１に付設した駆動装置８０により、スライド動作されるようになっている。
【００１５】
カット用加工ヘッド３２には、カット刃３５を取り付けるための図示しない取り付け部（装着軸）が設けられている。カット刃３５は、図２に示すように、例えば、一方向に傾斜した刃先３５ａが下向となるように取り付けられ、上下振動して厚紙１１をカッティングする構造で、上記駆動装置８０により上下振動動作を付与されるようになっており、駆動装置８０による通電制御によって上下振動させたり、上下振動させないようにすることができる電気振動式となっている。
【００１６】
そして、ヘッド支持装置３４の第１の加工台３１におけるスライド方向をＸ方向（図１の矢印方向）とし、カット用加工ヘッド３２のヘッド支持装置３４のアーム部３４ｂに沿ったスライド方向をＹ方向（図１の矢印方向に直交する方向）とすると、ヘッド支持装置３４及びカット用加工ヘッド３２それぞれのＸ−Ｙ方向のスライド動作により、カット刃３５が所定の二次元方向に移動し、該カット刃３５の上下動により第１の加工台３１上の厚紙１１が所定の形状にカットされる。この場合、ヘッド支持装置３４並びにカット用加工ヘッド３２それぞれの駆動装置８０は、予めカットすべき厚紙の形状の情報が入力された制御装置としての制御用コンピュータ１００によって駆動が制御され、カット刃３５の移動位置が制御されることで、厚紙１１は定められた形状に自動的にカットされる。
【００１７】
制御用コンピュータ１００は、具体的には、図３に示したように、その記憶部１０１に、加工対象物である厚紙の特性等を含む加工データを記憶する加工データ記憶部１１０を備えており、この加工データ記憶部１１０に記憶された厚紙の特性、例えば、厚紙の種類（段ボール紙であるか、板紙であるか等）、厚紙の厚さ等を読み出し、厚紙の種類に応じた駆動制御信号を、ヘッド支持装置３４、カット用加工ヘッド３２の駆動装置８０に出力する。例えば、厚紙の種類が段ボール紙の場合には、駆動装置８０に対して、カット刃３５を上下振動させる振動運転モードに切り替える制御信号を出力し、厚紙の種類が板紙の場合には、駆動装置８０に対して、カット刃３５を上下振動させずに二次元方向にカットしていく無振動運転モードに切り替える制御信号を出力する。なお、加工データ記憶部１１０には、厚紙の特性（厚紙の種類、厚さ等）のほか、加工に必要な展開図データ、厚紙使用枚数等も記憶される。
【００１８】
また、第１の加工台３１には、治具保持部２００を備えている。治具保持部２００には、厚紙の種類に応じて、例えば、段ボール紙用、板紙用などのカット刃３５、あるいは、直線用、曲線用などの複数種類のカット刃３５が保持されている。制御用コンピュータ１００は、加工データ記憶部１１０に記憶された情報に基づき、加工対象となっている厚紙に適したカット刃３５を選択する。そして、選択されたカット刃３５がカット用加工ヘッド３２の装着軸に取り付けられるように、ヘッド支持装置３４、カット用加工ヘッド３２の駆動装置８０に制御信号を出力する。この制御信号に基づき、カット用加工ヘッド３２は、第１の加工台３１上をＸ方向又はＹ方向に移動し、治具保持部２００の上方に至るようにアクセスし、装着軸が下降するなどして選択されたカット刃３５を装着する。もちろん、装着軸に既に所定のカット刃３５が装着されている場合には、治具保持部２００の上方に至ったならば、装着軸が下降するなどして、まず、治具保持部２００のうちの空所に既設のカット刃３５を取り外して収容させ、次に、選択された新たなカット刃３５を装填するように動作し、カット刃３５の交換がなされる。
【００１９】
カット用加工ヘッド３２に、選択されたカット刃３５を装着あるいは交換させるに当たって、治具保持部２００には複数種類のカット刃３５が保持されているため、カット用加工ヘッド３２が、選択されたカット刃３５に正確にアクセスするように制御する必要がある。その手段は任意であるが、例えば、治具保持部２００に、複数に区画されたカット刃収容部（図示せず）を設け、各カット刃収容部に収容するカット刃３５の種類を特定しておくことが考えられる。例えば、第１のカット刃収容部には、段ボール紙用でかつ直線用のカット刃を収容し、第２のカット刃収容部には、段ボール紙用でかつ曲線用のカット刃を収容するといったように対応させ、その対応関係を規定したテーブルを制御用コンピュータ１００の記憶部１０１に設定しておく。これにより、カット用加工ヘッド３２が制御用コンピュータ１００からの制御信号に基づき、選択されたカット刃３５が収容されているカット刃収容部に正確にアクセスできる。もちろん、カット用加工ヘッド３２に既にカット刃３５が装着されている場合には、そのカット刃３５は、元々収容されていたカット刃用収容部に収容されるように動作して取り外す。
【００２０】
カット用加工ヘッド３２は、厚紙を加工するために元々Ｘ−Ｙ方向に動作するように構成されているため、本実施形態のように、その動作範囲に治具保持部２００を設ければ、カット刃の自動交換を容易に行うことができる。但し、これはあくまで一例であり、例えば、第１の加工台３１の任意位置に、治具保持部２００とカット用加工ヘッド３２との間を行き来するカット刃交換のための専用の多関節の可動アーム（図示せず）を設け、この可動アームを動作させて、治具保持部２００から、選択されたカット刃３５をピックアップし、カット用加工ヘッド３２に装着する構成とすることもできる。
【００２１】
筋押し加工部４０は、カット加工後の厚紙１１の排紙側であって、上記第１の加工台３１に隣接して配置された第２の加工台４１に設けられている。この第２の加工台４１には、筋押し用加工ヘッドとしてのスリッタ４２及びプレス具４３と、該第２の加工台４１の上面に、スリッタ４２及びプレス具４３に対峙して配置されると共に、前段のカッティング加工部３０から排紙された加工対象物である厚紙１１が載置される筋押し用厚紙支持材４４とを備えてなる。
【００２２】
第１の加工台３１から移送された厚紙１１は、例えば、移送方向の筋押しがスリッタ４２によって行われ、移送方向と直交する方向や斜め方向の筋押しがプレス具４３により行われる。スリッタ４２は、例えば、第２の加工台４１の入口部の上方に配置された棒状の支持具４２ａと、この支持具４２ａの離間する複数の位置に位置調節可能に取り付けられた円盤形状の筋押し具４２ｂとを備えて構成されており、プレス具４３は、例えば、第２の加工台４１の上方に配置された棒状の筋押し具４３ａを備えて構成されている。棒状の筋押し具４３ａは、例えば、その断面下部が鋭角の略逆三角形状に形成されており、該棒状の筋押し具４３ａを厚紙１１に押圧すると、下部の鋭角部分により厚紙１１に筋付けがなされる。
【００２３】
なお、筋押し用加工ヘッドとしてのスリッタ４２又はプレス具４３は、筋押し加工部４０に両者とも具備させ、選択的に使用する構成としてもよいし、いずれか一方のみを具備させた構成としてもよい。もちろん、筋押し用加工ヘッドは、厚紙に筋押しできる機能を有するものであればよく、これらに限定されるものではない。例えば、２次元的に動作するコロ状の筋押しツールなどを用いることができる。
【００２４】
また、図１では、筋押し加工ヘッドとしてのスリッタ４２又はプレス具４３に、それぞれ筋押し具４２ｂ，４３ｂが一体的に設けられたものを示しているが、筋押し加工ヘッドとして、筋押し具の取り付け部（装着軸）を備え、所望の筋押し具を任意に交換可能な構成とすることもできる。この場合、上記したカッティング加工部３０と同様に、第２の加工台４１に治具保持部（図示せず）を付設し、該治具保持部に複数種類の筋押し具を準備しておくことにより、制御用コンピュータ１００からの指令に基づき、例えば、段ボール紙の厚みによって適切な筋押し具を選択して使用できる。なお、筋押し具用の治具保持部と上記したカット刃３５用の治具保持部２００とは、それぞれ別々に設けることができることはもちろんであるが、第１の加工台３１と第２の加工台４１の中間付近等に、後述の第２の実施形態のように、カット刃及び筋押し具のいずれも保持できる兼用の治具保持部を設ける構成とすることもできる。
【００２５】
また、カッティング加工部３０による加工終了後、筋押し加工部４０の筋押し用厚紙支持材４４上に厚紙を移送するに当たっては、人手で作業を行うことも可能であるが、例えば、第１の加工台３１と第２の加工台４１との境界付近に配設される送りローラ（図示せず）と該送りローラを回転駆動させる駆動部（図示せず）とを備えた移送手段を設け、カット加工終了後に該移送手段によって厚紙が自動的に移送される構成とすると、作業性を向上できるため好ましい。
【００２６】
さらに、カット用厚紙支持材３３として、例えば、ゴムや発泡ウレタン等を用い、筋押し用厚紙支持材４４として、例えば、木材や硬質の合成樹脂等を用いるなどして、筋押し用厚紙支持材４４よりも、カット用厚紙支持材３３を相対的に柔らかい素材から構成することが好ましい。これにより、加工処理速度を向上させることができるが、詳細については後述する。
【００２７】
次に、上記厚紙加工装置１を用いて、厚紙１１を加工する手順について説明する。まず、作業計画に基づいて、加工データ（厚紙の種類、厚さ、展開図データ、加工枚数など）を制御用コンピュータ１００の加工データ記憶部１１０に入力する。次に、作業計画に基づいて複数枚の厚紙１１を自動給紙部２０の給紙台２１上面に積層するように載置する。制御用コンピュータ１００の操作盤におけるスタートボタンを押して、自動給紙部２０の自動給紙装置によって、積層された厚紙１１を最下部から１枚づつ次段のカッティング加工部３０へと供給し、その第１の加工台３１のカット用厚紙支持材３３上面の所定位置にセットする。その後は、制御用コンピュータ１００により、ヘッド支持装置３４並びにカット用加工ヘッド３２が移動制御されると共に、カット用加工ヘッド３２のカット刃３５が上下動制御されることによって、厚紙１１が所定の形状に自動的にカットされる。カット完了後の厚紙１１は、次段の筋押し加工部４０の第２の加工台４１の筋押し用厚紙支持材４４の上面に送られると同時に、次に加工する厚紙１１が自動給紙装置によってカッティング加工部３０へと供給される。筋押し用厚紙支持材４４の上面に送られた厚紙１１は排紙側に移動する途中で、スリッタ４２及びプレス具４３により移送方向の筋押しやこの移送方向と直交する方向、斜め方向の筋押しがなされる。プレス具４３によるプレス加工の場合は、図示しないセンサなどにより筋押し位置の間隔が検知されて、加工位置が決定される。このようにして、次から次へと、多数の厚紙１１がそれぞれ所定の形状にカッティングされると共に、折り目用の筋押しが施されて、多数の厚紙１１がそれぞれ加工されるようになっている。
【００２８】
ここで、本実施形態では、上記した加工データ記憶部１１０に記憶させた厚紙特性（厚紙の種類、厚さ等）に基づき、カッティング加工を行う前に、まず、制御用コンピュータ１００が適切なカット刃３５を選択し、カット用加工ヘッド３２を動作させて治具保持部２００から該カット刃３５を自動的にピックアップして装着させ、展開図データ等に沿った所定のカッティングがなされる。また、制御用コンピュータ１００により、ある所定のカット刃３５の使用時間が所定時間に至ったならば、交換のための制御信号が発せられ、カット用加工ヘッド３２が治具保持部２００にアクセスするように駆動装置８０によってヘッド支持装置３４及びカット用加工ヘッド３２を動作させ、装着している旧カット刃３５を取り外して、新たなカット刃３５に交換し、改めてカッティング作業が行われる。所定の使用時間は、カット刃が摩耗して使用に適さなくなる時間であるが、これは、予め制御用コンピュータ１００に各カット刃の耐久時間をカット刃ごとに対応させて設定されている。そして、例えば、カット刃３５ごとに、使用時間に関する対応表を制御用コンピュータ１００に設定し、積算された使用時間を、記憶されている所定の使用時間（耐久時間）と比較し、所定の使用時間に至ったならば、制御用コンピュータ１００から交換のための制御信号をカット用加工ヘッド３２等の駆動装置８０に出力する。
【００２９】
また、異なる特性の厚紙を加工する場合には、加工データ記憶部１１０に入力された当該厚紙の種類、厚さ等を読み出し、改めて適切なカット刃３５を選択する。例えば、最初に段ボール紙の加工を行った後に、板紙の加工を行う場合には、制御用コンピュータ１００は、当該板紙を加工するのに適切なカット刃を選択し、ヘッド支持装置３４並びにカット用加工ヘッド３２の駆動装置８０に制御信号を出力し、カット用加工ヘッド３２を治具保持部２００へアクセスさせ、カット用加工ヘッド３２に装着されている段ボール紙用のカット刃を板紙用のカット刃と交換する。
【００３０】
また、本実施形態では、カッティング加工部３０と筋押し加工部４０とを互いに異なる位置に設けて、カッティング加工と筋押し加工とを、それぞれ、異なる位置に配置したカット用厚紙支持材３３と筋押し用厚紙支持材４４とに厚紙１１をセットして実施している。この結果、カット用厚紙支持材３３と筋押し用厚紙支持材４４とを異なる素材で別々に形成できることになる。
【００３１】
従って、カッティング加工と筋押し加工とを、それぞれ、同じ位置に配置した支持材に厚紙をセットして実施するようにした従来装置（図５参照）のように、筋押し加工に対応して比較的硬い支持材を用いて、カット刃が支持材に深く食い込まないように細かな制御をする必要が全くなく、カット刃の二次元方向への移動距離も短くならずに済む。すなわち、カット刃３５は、刃先３５ａが一方向に傾斜しているため、支持材への食い込み深さが浅いと、厚紙１１の貫通部の長さは、傾斜している刃先３５ａの全長よりも短くなる（図５参照）。これに対し、本実施形態のように、カット用厚紙支持材３３として、相対的に柔らかい素材を用いた場合には、カット刃３５の耐久性を大幅に向上することができるのは勿論のこと、図２に示すように、カット刃３５のカット用厚紙支持材３３への食い込み深さａを深くすることができる。このため、カット刃３５を１回下降させるごとに形成される厚紙１１の貫通部の長さｂを長くすることができ、カット刃３５の二次元方向への移動距離ｃを長くとることが可能となる。この結果、加工速度を大幅に速くすることができる。従って、従来のサンプルカット機と同様のカット刃及び筋押し具を用いるものでありながら、従来のサンプルカット機よりも加工処理能力に優れ、小ロット生産に適し、コスト的に有利である。因みに、例えば、カット刃の上下動数を７０００回／ｍｉｎとした場合、従来ではカットスピードの設定は、２００ｍｍ／ｓｅｃが限度であるが、本実施形態では、５００ｍｍ／ｓｅｃの設定が可能となり、加工速度を大幅に向上することができる。
【００３２】
なお、上記の実施形態では、カッティング加工部３０と筋押し加工部４０とを、隣接して配置された異なる２つの加工台３１、４１に設けているが、カッティング加工部３０と筋押し加工部４０とを異なる加工台に設けずに、一台の加工台に設けても良い。かかる構成とすると、加工ラインの設置スペースのさらなる削減をはかれ、装置コストもより安価となる。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る厚紙加工装置１’を図４に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と同じ部材については同じ符号で示す。本実施形態は、上記第１の実施形態と異なり、加工部３００を１カ所とし、１台の加工台３１０において、カッティング加工、筋押し加工等を行う構成である。すなわち、加工台３１０には、上記第１の実施形態で示したカット用加工ヘッド３２と同様の加工ヘッド３２０がヘッド支持装置３４０に支持されて２次元方向に移動可能に設けられており、加工台３２０の一端には、治具保持部４００が付設されている。治具保持部４００には、例えば、複数種類の加工治具４１０、例えば、ＮＴカット刃、超硬カット刃、段ボール紙の種類に応じてＥ段用、Ａ段用、Ｂ段用などの筋押し具、あるいはペンなどが収容されている。なお、加工ヘッド３２０に設けられる加工治具４１０の取り付け部（装着軸）は、上記第１の実施形態と同様に通電制御により振動する電気振動式となっている。
【００３４】
本実施形態によれば、治具保持部４００にカット刃だけでなく、筋押し具等も含む複数種類の加工治具４１０が収容されている。従って、例えば、Ａ段の段ボール紙を加工する場合、まず、カッティング工程では、制御用コンピュータ１００により超硬カット刃が選択され、ヘッド支持装置３４０及び加工ヘッド３２０の駆動装置８０に制御信号が出力される。これにより、加工ヘッド３２０が治具保持部４００にアクセスし、超硬カット刃がその装着軸に装着される。段ボール紙の場合には、装着軸を振動させる運転モードに制御し、超硬カット刃を振動させながら上下動してカッティングする。カッティング工程の終了後、制御用コンピュータ１００によりＡ段用の筋押し具が選択されて、ヘッド支持装置３４０及び加工ヘッド３２０の駆動装置８０に制御信号が出力され、加工用ヘッド３２０が治具保持部４００にアクセスし、超硬カット刃を取り外し、Ａ段用の筋押し具に交換される。その後、制御用コンピュータ１００からの制御信号に従い、所定の位置に筋押し加工を施していく。
【００３５】
本実施形態では、１台の加工台３１０において、カッティングから筋押しまで行う構成であるため、上記第１の実施形態に示したカッティング加工部３０と筋押し加工部４０とを区分した構成と比較し、生産性は劣る。しかしながら、複数種類の加工治具４１０を保持する治具保持部４００を備え、制御用コンピュータ１００からの制御信号に基づき、加工対象物である厚紙の特性や加工工程に応じて適切な加工治具を自動的に加工ヘッド３２０に装着させることができる。従って、従来のように加工ヘッドに複数種類の加工治具を常時保持させる構造と比較した場合、従来のものは、保持させる加工治具の種類が増加するほど、加工ヘッドの構造が複雑化し、加工ヘッドが大型化することから、保持させる加工治具の種類、数が制限されていたが、本実施形態では、加工台に付設される治具保持部４００に加工治具４１０を保持させるものであるため、より多種類の加工治具４１０を保持させても、加工ヘッド３２０としては１つの装着軸を有するもので済み、構成が簡易である。また、同種類のカット刃を治具保持部４００に予め複数個準備しておくことができるため、使用時間（使用時間）に応じたカット刃の自動交換も可能であり、自動運転に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る厚紙加工装置の概略構造を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る厚紙加工装置の作用効果を説明するための図で、カット刃の刃先と厚紙とカット用厚紙支持材との関係を示す概略正面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態で用いた制御用コンピュータの構成を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る厚紙加工装置の概略構造を示す斜視図である。
【図５】図５は、従来技術の問題点を説明するための図で、カット刃の刃先と厚紙とカット用厚紙支持材との関係を示す概略正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１’ 厚紙加工装置
１１ 厚紙
３０ カッティング加工部
３１ 第１の加工台
３２ カット用加工ヘッド
３３ カット用厚紙支持材
３５ カット刃
４０ 筋押し加工部
４１ 第２の加工台
４２ スリッタ
４３ プレス具
４４ 筋押し用厚紙支持材
８０ 駆動装置
１００ 制御用コンピュータ
１１０ 加工データ記憶部
２００ 治具保持部
３００ 加工部
３１０ 加工台
３２０ 加工ヘッド
４００ 治具保持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段ボール紙、プラスチック製段ボール紙、板紙あるいはアクリルなどのプラスチック製板紙等の厚紙から、外箱、内装箱、化粧箱などの箱体を形成するため、該厚紙を所定の形状に加工する厚紙加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、段ボール箱を組み立てるに当たっては、予め、材料となる段ボール紙を所定の形状、大きさにカッティングし、折り目となる筋押し加工を行う。この際、形状、大きさ、折り目の位置などが同じものを数千枚〜数万枚というように大量に製造する場合には、予め所定の加工用型（トムソン刃）を製作しておき、該加工用型を用いて段ボール紙をプレス加工し、カッティング加工と筋押し加工を同時に行う。しかしながら、近年、梱包対象物の形が多彩になるに従い、多種多様な段ボール箱への需要が高まってきており、１回当たりの段ボール紙加工量は小ロット化（一般には、数十枚単位から数百枚単位で、多くても１千枚程度）する傾向が高まっている。かかる場合に、上記のように専用の加工用型を製作していたのでは、コスト的に見合わない。
【０００３】
そこで、小ロット生産の場合には、本来、加工用型を製作する前の試し加工に用いるサンプルカット機で代用することも行われている。例えば、特許文献１には、加工対象物である段ボール紙を吸引固定するための加工台と、該加工台上で二次元方向に移動可能に設けられる加工用ヘッド部とを備えたサンプルカット機が開示されている。加工用ヘッド部は、曲線用、直線用などの複数のカット刃と、筋押し（罫線付け）用の筋押し具（罫線ブロック）とを具備しており、これらを選択的に上下動させてカッティングし、あるいは筋押しする。
【特許文献１】特開平１０−１７５１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では明示されていないが、この種のサンプルカット機では、図５に示すように、カット刃５０を上下に振動させながら段ボール紙などの厚紙６０をカッティングするため、加工台表面の損傷を防止する必要があり、加工台表面には段ボール紙を支持する板状の支持材７０が敷設される。この支持材７０は、厚紙６０をカッティングすることだけを前提とするならば、カット刃５０が下降して厚紙６０を厚み方向に切断した際に、刃先５０ａに損傷を来さないようなある程度柔らかな素材からなることが望ましい。しかしながら、サンプルカット機は、厚紙６０をカッティングするだけでなく、その後、所定の位置に筋押し具８０で筋押し加工を行う。筋押し加工を行う場合には、支持材７０が柔らかくては厚紙６０に筋がつかないため、比較的硬い素材を用いる必要がある。このため、従来、かかる支持材７０としては、筋押し加工に対応して比較的硬い素材を用い、カッティング加工を行う際には、カット刃５０が、厚紙６０を貫通した後、支持材７０に深く食い込まないように制御している。
【０００５】
カット刃５０は、刃先５０ａが一方向に傾斜しているため、支持材７０への食い込み深さａが浅いと、厚紙６０の貫通部の長さｂは、傾斜している刃先５０ａの全長よりも短くなる。カット刃５０は、二次元方向にずらしながら上下振動させるが、二次元方向への移動距離ｃは、厚紙６０に形成される貫通部が連続する範囲に制限される。すなわち、貫通部が連続しない場合には、ミシン目のようになり、カッティングできないことになる。このため、カット刃５０を１回下降させるごとに形成される厚紙６０の貫通部の長さｂが短いと、二次元方向への移動距離ｃも短くならざるを得ない。
【０００６】
サンプルカット機は、本来、試作品を１枚ないしは数十枚製作することを目的としており、もちろん、この本来の目的で使用する限り、従来の仕様でも問題ない。また、１日フル稼働すれば、数十枚程度なら生産できなくもない。しかしながら、小ロット化しているとはいえ、１ロットが数十枚単位という発注は稀であり、通常の１００〜１０００枚程度のロットの場合には、従来のサンプルカット機をそのまま用いるだけでは、加工時間・日数を相当要し、処理能力の点で課題がある。
【０００７】
上記した点に鑑み、本発明者は、特願２００４−５９８８７として、カッティング加工部と筋押し加工部とを、それぞれ、異なる位置に配置し、固さを異ならせたカット用厚紙支持材と筋押し用厚紙支持材とに厚紙をセットして実施する厚紙加工装置を提案している。カッティング加工部と筋押し加工部とを区分することにより、カッティング加工部において、柔らかい素材のカット用厚紙支持材を用いることができ、それによりカット刃の上下動作時の貫通部の長さを大きくし、加工スピードが増すものである。
【０００８】
しかしながら、従来のサンプル加工用の装置並びに本発明者が提案した特願２００４−５９８８７に開示の装置のいずれも、サンプルカット又は小ロット生産用に用いるものであるため、例えば、段ボール紙のみ、あるいは板紙のみを加工するといった専用機として使用するのではなく、カット刃や筋押し具を複数種類の厚紙に対応できるように、各加工ヘッドに複数の取り付け部（装着軸）を設け、予め複数種類のカット刃や筋押し具を常時装備させている。また、例えば、段ボール紙の場合には中芯が弱いため、カッティングの際には、カット刃を上下に振動させて行う一方、板紙の場合には上下振動させてカッティングを行うとバリが発生することから、振動させずにカッティングする必要がある。このため、従来のサンプルカット機においては、段ボール紙を加工する際には、振動式と無振動式の２台を準備するか、あるいは、振動式の装着軸と無振動式の装着軸とを加工ヘッドに備えさせることが行われている。
また、カット刃等は、使用時間に応じて摩耗するため、所定の耐久時間が到来したならば交換しなければならない。しかしながら、カット刃等の交換は面倒であると共に、人手により交換しなければならないため、無人にて自動運転させようとする場合には、適切な時期に交換できなくなってしまうおそれもある。
【０００９】
本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、カット刃や筋押し具等の加工治具の自動装着、自動交換を可能とし、加工ヘッドに予め複数種類の加工治具を装着させることなく種々の厚紙に対応可能とし、加工ヘッドの構造を簡易化でき、もって自動運転を可能とする厚紙加工装置を提供することを課題とする。また、本発明は、小ロット生産に適すると共に、自動運転を可能とした厚紙加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１記載の本発明では、厚紙に所定の加工を施す加工治具が装着される加工ヘッドを備えた厚紙加工装置であって、
前記加工ヘッドに装着可能な複数種類の加工治具を保持する治具保持部と、
前記治具保持部に保持された加工治具の中から適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに装着させる制御装置と
を具備することを特徴とする厚紙加工装置を提供する。
請求項２記載の本発明では、前記制御装置は、加工対象物である厚紙の特性を含む加工データを記憶する加工データ記憶部を備え、厚紙特性に応じて、適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに、選択された加工治具を装着させる制御を行うことを特徴とする請求項１記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項３記載の本発明では、前記制御装置は、前記加工ヘッドに装着された加工治具の使用時間が所定の使用時間に至ったならば、他の適切な加工治具と交換させる制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項４記載の本発明では、前記制御装置は、加工工程に応じて適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに、選択された加工治具を装着させる制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項５記載の本発明では、前記制御装置は、選択された加工治具の装着時に、前記加工ヘッドを前記治具保持部にアクセスさせる制御信号を加工ヘッドの駆動装置に出力する構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項６記載の本発明では、前記加工ヘッドは、加工治具としてのカット刃が装着された際、該カット刃を上下振動させながらカッティングを行う振動運転モードと、上下振動させないでカッティングを行う無振動運転モードとに切り替え可能に構成されており、
前記制御装置は、加工データ記憶部から読み出した厚紙特性に応じて、前記加工ヘッドの運転モードを切り替える制御信号を出力する構成であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項７記載の本発明では、前記加工ヘッドに装着される加工治具としてのカット刃は、通電制御により振動する電気振動式であることを特徴とする請求項６記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項８記載の本発明では、厚紙の移送方向に沿って複数の加工ヘッドが配置されており、そのうちの少なくとも一つがカット用加工ヘッドであり、他の少なくとも一つが筋押し用加工ヘッドであって、厚紙のカッティング及び折り目用の筋押しを連続的に加工可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項９記載の本発明では、前記カット用加工ヘッド又は筋押し用加工ヘッドが動作可能な範囲に、複数種類のカット刃又は筋押し具を保持する治具保持部が配置されていることを特徴とする請求項８記載の厚紙加工装置を提供する。
請求項１０記載の本発明では、前記カット用加工ヘッドに対峙して設けられるカット用厚紙支持材と、前記筋押し用加工ヘッドに対峙して設けられる筋押し用厚紙支持材とは、カット用厚紙支持材が、筋押し用厚紙支持材よりも相対的に柔らかい素材から構成されていることを特徴とする請求項９記載の厚紙加工装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の厚紙加工装置によれば、複数種類の加工治具を保持する治具保持具を備え、制御装置により、厚紙の種類、使用時間等に応じて適切な加工治具を自動選択し、加工ヘッドに自動的に装着（交換）される構成である。従って、加工ヘッドに設ける加工治具の取り付け部は一つ備えていればよく、加工ヘッドの構成が簡易化される。また、制御装置によって、加工治具の選択、装着（交換）が自動的に行われるため、無人化による自動運転を可能とする。さらに、厚紙の移送方向に沿って複数の加工ヘッドを設け、そのうちの少なくとも一つをカット用加工ヘッドとし、他の少なくとも一つを筋押し用加工ヘッドとすることにより、厚紙のカッティング及び折り目用の筋押しを連続的に加工できると共に、これらを全て自動運転することも可能である。特に、カット用厚紙支持材及び筋押し用厚紙支持材として、前者を後者よりも相対的に柔らかい素材から構成することにより、従来のサンプルカット機と同様のカット刃及び筋押し具を用いるものでありながら、従来のサンプルカット機よりも加工処理能力に優れ、小ロット生産に適し、専用の加工用型を製作する必要がないため、コスト的にも有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を更に詳しく説明する。
先ず、図１に基づき本発明の第１の実施形態に係る厚紙加工装置を説明する。この厚紙加工装置１は、段ボ−ル紙、プラスチック製段ボ−ル紙、板紙あるいはアクリルなどのプラスチック製板紙等の厚紙１１から、外箱、内装箱、化粧箱などの箱体を形成するため、この厚紙１１を所定の形状にカッティングし、折り目用の筋押しを連続的に施す装置であり、図に示すように、自動給紙部２０と、カッティング加工部３０と、筋押し加工部４０とを備えている。
【００１３】
より詳しくは、上記自動給紙部２０は、給紙台２１と、この給紙台２１に設けられた図示しない自動給紙装置とを有して構成されている。給紙台２１上面には、例えば、多数枚の方形状の厚紙１１が積層して載置されており、厚紙１１は、自動給紙装置によって、最下部から１枚づつ次段のカッティング加工部３０へと供給される。
【００１４】
カッティング加工部３０は、Ｘ−Ｙテーブルからなる第１の加工台３１に設けられており、この第１の加工台３１は、給紙台２１に隣接して配置され、その上部に設けられたカット用加工ヘッド３２と、該第１の加工台３１の上面に該カット用加工ヘッド３２に対峙して配置されると共に、前段の自動給紙部２０から供給された加工対象物である厚紙が載置されるカット用厚紙支持材３３とを備えてなる。また、第１の加工台３１の上部には、両端部の支持部３４ａと該支持部３４ａ間を結ぶアーム部３４ｂとからなるヘッド支持装置３４が設けられている。両端の支持部３４ａは第１の加工台３１の相対向する２つの桟部３１ａにスライド自由に支持され、アーム部３４ｂは２つの桟部３１ａ間に橋渡して設けられている。このヘッド支持装置３４のアーム部３４ｂにカット用加工ヘッド３２がスライド自由に取り付けられている。これらヘッド支持装置３４並びにカット用加工ヘッド３２は、それぞれ第１の加工台３１に付設した駆動装置８０により、スライド動作されるようになっている。
【００１５】
カット用加工ヘッド３２には、カット刃３５を取り付けるための図示しない取り付け部（装着軸）が設けられている。カット刃３５は、図２に示すように、例えば、一方向に傾斜した刃先３５ａが下向となるように取り付けられ、上下振動して厚紙１１をカッティングする構造で、上記駆動装置８０により上下振動動作を付与されるようになっており、駆動装置８０による通電制御によって上下振動させたり、上下振動させないようにすることができる電気振動式となっている。
【００１６】
そして、ヘッド支持装置３４の第１の加工台３１におけるスライド方向をＸ方向（図１の矢印方向）とし、カット用加工ヘッド３２のヘッド支持装置３４のアーム部３４ｂに沿ったスライド方向をＹ方向（図１の矢印方向に直交する方向）とすると、ヘッド支持装置３４及びカット用加工ヘッド３２それぞれのＸ−Ｙ方向のスライド動作により、カット刃３５が所定の二次元方向に移動し、該カット刃３５の上下動により第１の加工台３１上の厚紙１１が所定の形状にカットされる。この場合、ヘッド支持装置３４並びにカット用加工ヘッド３２それぞれの駆動装置８０は、予めカットすべき厚紙の形状の情報が入力された制御装置としての制御用コンピュータ１００によって駆動が制御され、カット刃３５の移動位置が制御されることで、厚紙１１は定められた形状に自動的にカットされる。
【００１７】
制御用コンピュータ１００は、具体的には、図３に示したように、その記憶部１０１に、加工対象物である厚紙の特性等を含む加工データを記憶する加工データ記憶部１１０を備えており、この加工データ記憶部１１０に記憶された厚紙の特性、例えば、厚紙の種類（段ボール紙であるか、板紙であるか等）、厚紙の厚さ等を読み出し、厚紙の種類に応じた駆動制御信号を、ヘッド支持装置３４、カット用加工ヘッド３２の駆動装置８０に出力する。例えば、厚紙の種類が段ボール紙の場合には、駆動装置８０に対して、カット刃３５を上下振動させる振動運転モードに切り替える制御信号を出力し、厚紙の種類が板紙の場合には、駆動装置８０に対して、カット刃３５を上下振動させずに二次元方向にカットしていく無振動運転モードに切り替える制御信号を出力する。なお、加工データ記憶部１１０には、厚紙の特性（厚紙の種類、厚さ等）のほか、加工に必要な展開図データ、厚紙使用枚数等も記憶される。
【００１８】
また、第１の加工台３１には、治具保持部２００を備えている。治具保持部２００には、厚紙の種類に応じて、例えば、段ボール紙用、板紙用などのカット刃３５、あるいは、直線用、曲線用などの複数種類のカット刃３５が保持されている。制御用コンピュータ１００は、加工データ記憶部１１０に記憶された情報に基づき、加工対象となっている厚紙に適したカット刃３５を選択する。そして、選択されたカット刃３５がカット用加工ヘッド３２の装着軸に取り付けられるように、ヘッド支持装置３４、カット用加工ヘッド３２の駆動装置８０に制御信号を出力する。この制御信号に基づき、カット用加工ヘッド３２は、第１の加工台３１上をＸ方向又はＹ方向に移動し、治具保持部２００の上方に至るようにアクセスし、装着軸が下降するなどして選択されたカット刃３５を装着する。もちろん、装着軸に既に所定のカット刃３５が装着されている場合には、治具保持部２００の上方に至ったならば、装着軸が下降するなどして、まず、治具保持部２００のうちの空所に既設のカット刃３５を取り外して収容させ、次に、選択された新たなカット刃３５を装填するように動作し、カット刃３５の交換がなされる。
【００１９】
カット用加工ヘッド３２に、選択されたカット刃３５を装着あるいは交換させるに当たって、治具保持部２００には複数種類のカット刃３５が保持されているため、カット用加工ヘッド３２が、選択されたカット刃３５に正確にアクセスするように制御する必要がある。その手段は任意であるが、例えば、治具保持部２００に、複数に区画されたカット刃収容部（図示せず）を設け、各カット刃収容部に収容するカット刃３５の種類を特定しておくことが考えられる。例えば、第１のカット刃収容部には、段ボール紙用でかつ直線用のカット刃を収容し、第２のカット刃収容部には、段ボール紙用でかつ曲線用のカット刃を収容するといったように対応させ、その対応関係を規定したテーブルを制御用コンピュータ１００の記憶部１０１に設定しておく。これにより、カット用加工ヘッド３２が制御用コンピュータ１００からの制御信号に基づき、選択されたカット刃３５が収容されているカット刃収容部に正確にアクセスできる。もちろん、カット用加工ヘッド３２に既にカット刃３５が装着されている場合には、そのカット刃３５は、元々収容されていたカット刃用収容部に収容されるように動作して取り外す。
【００２０】
カット用加工ヘッド３２は、厚紙を加工するために元々Ｘ−Ｙ方向に動作するように構成されているため、本実施形態のように、その動作範囲に治具保持部２００を設ければ、カット刃の自動交換を容易に行うことができる。但し、これはあくまで一例であり、例えば、第１の加工台３１の任意位置に、治具保持部２００とカット用加工ヘッド３２との間を行き来するカット刃交換のための専用の多関節の可動アーム（図示せず）を設け、この可動アームを動作させて、治具保持部２００から、選択されたカット刃３５をピックアップし、カット用加工ヘッド３２に装着する構成とすることもできる。
【００２１】
筋押し加工部４０は、カット加工後の厚紙１１の排紙側であって、上記第１の加工台３１に隣接して配置された第２の加工台４１に設けられている。この第２の加工台４１には、筋押し用加工ヘッドとしてのスリッタ４２及びプレス具４３と、該第２の加工台４１の上面に、スリッタ４２及びプレス具４３に対峙して配置されると共に、前段のカッティング加工部３０から排紙された加工対象物である厚紙１１が載置される筋押し用厚紙支持材４４とを備えてなる。
【００２２】
第１の加工台３１から移送された厚紙１１は、例えば、移送方向の筋押しがスリッタ４２によって行われ、移送方向と直交する方向や斜め方向の筋押しがプレス具４３により行われる。スリッタ４２は、例えば、第２の加工台４１の入口部の上方に配置された棒状の支持具４２ａと、この支持具４２ａの離間する複数の位置に位置調節可能に取り付けられた円盤形状の筋押し具４２ｂとを備えて構成されており、プレス具４３は、例えば、第２の加工台４１の上方に配置された棒状の筋押し具４３ａを備えて構成されている。棒状の筋押し具４３ａは、例えば、その断面下部が鋭角の略逆三角形状に形成されており、該棒状の筋押し具４３ａを厚紙１１に押圧すると、下部の鋭角部分により厚紙１１に筋付けがなされる。
【００２３】
なお、筋押し用加工ヘッドとしてのスリッタ４２又はプレス具４３は、筋押し加工部４０に両者とも具備させ、選択的に使用する構成としてもよいし、いずれか一方のみを具備させた構成としてもよい。もちろん、筋押し用加工ヘッドは、厚紙に筋押しできる機能を有するものであればよく、これらに限定されるものではない。例えば、２次元的に動作するコロ状の筋押しツールなどを用いることができる。
【００２４】
また、図１では、筋押し加工ヘッドとしてのスリッタ４２又はプレス具４３に、それぞれ筋押し具４２ｂ，４３ｂが一体的に設けられたものを示しているが、筋押し加工ヘッドとして、筋押し具の取り付け部（装着軸）を備え、所望の筋押し具を任意に交換可能な構成とすることもできる。この場合、上記したカッティング加工部３０と同様に、第２の加工台４１に治具保持部（図示せず）を付設し、該治具保持部に複数種類の筋押し具を準備しておくことにより、制御用コンピュータ１００からの指令に基づき、例えば、段ボール紙の厚みによって適切な筋押し具を選択して使用できる。なお、筋押し具用の治具保持部と上記したカット刃３５用の治具保持部２００とは、それぞれ別々に設けることができることはもちろんであるが、第１の加工台３１と第２の加工台４１の中間付近等に、後述の第２の実施形態のように、カット刃及び筋押し具のいずれも保持できる兼用の治具保持部を設ける構成とすることもできる。
【００２５】
また、カッティング加工部３０による加工終了後、筋押し加工部４０の筋押し用厚紙支持材４４上に厚紙を移送するに当たっては、人手で作業を行うことも可能であるが、例えば、第１の加工台３１と第２の加工台４１との境界付近に配設される送りローラ（図示せず）と該送りローラを回転駆動させる駆動部（図示せず）とを備えた移送手段を設け、カット加工終了後に該移送手段によって厚紙が自動的に移送される構成とすると、作業性を向上できるため好ましい。
【００２６】
さらに、カット用厚紙支持材３３として、例えば、ゴムや発泡ウレタン等を用い、筋押し用厚紙支持材４４として、例えば、木材や硬質の合成樹脂等を用いるなどして、筋押し用厚紙支持材４４よりも、カット用厚紙支持材３３を相対的に柔らかい素材から構成することが好ましい。これにより、加工処理速度を向上させることができるが、詳細については後述する。
【００２７】
次に、上記厚紙加工装置１を用いて、厚紙１１を加工する手順について説明する。まず、作業計画に基づいて、加工データ（厚紙の種類、厚さ、展開図データ、加工枚数など）を制御用コンピュータ１００の加工データ記憶部１１０に入力する。次に、作業計画に基づいて複数枚の厚紙１１を自動給紙部２０の給紙台２１上面に積層するように載置する。制御用コンピュータ１００の操作盤におけるスタートボタンを押して、自動給紙部２０の自動給紙装置によって、積層された厚紙１１を最下部から１枚づつ次段のカッティング加工部３０へと供給し、その第１の加工台３１のカット用厚紙支持材３３上面の所定位置にセットする。その後は、制御用コンピュータ１００により、ヘッド支持装置３４並びにカット用加工ヘッド３２が移動制御されると共に、カット用加工ヘッド３２のカット刃３５が上下動制御されることによって、厚紙１１が所定の形状に自動的にカットされる。カット完了後の厚紙１１は、次段の筋押し加工部４０の第２の加工台４１の筋押し用厚紙支持材４４の上面に送られると同時に、次に加工する厚紙１１が自動給紙装置によってカッティング加工部３０へと供給される。筋押し用厚紙支持材４４の上面に送られた厚紙１１は排紙側に移動する途中で、スリッタ４２及びプレス具４３により移送方向の筋押しやこの移送方向と直交する方向、斜め方向の筋押しがなされる。プレス具４３によるプレス加工の場合は、図示しないセンサなどにより筋押し位置の間隔が検知されて、加工位置が決定される。このようにして、次から次へと、多数の厚紙１１がそれぞれ所定の形状にカッティングされると共に、折り目用の筋押しが施されて、多数の厚紙１１がそれぞれ加工されるようになっている。
【００２８】
ここで、本実施形態では、上記した加工データ記憶部１１０に記憶させた厚紙特性（厚紙の種類、厚さ等）に基づき、カッティング加工を行う前に、まず、制御用コンピュータ１００が適切なカット刃３５を選択し、カット用加工ヘッド３２を動作させて治具保持部２００から該カット刃３５を自動的にピックアップして装着させ、展開図データ等に沿った所定のカッティングがなされる。また、制御用コンピュータ１００により、ある所定のカット刃３５の使用時間が所定時間に至ったならば、交換のための制御信号が発せられ、カット用加工ヘッド３２が治具保持部２００にアクセスするように駆動装置８０によってヘッド支持装置３４及びカット用加工ヘッド３２を動作させ、装着している旧カット刃３５を取り外して、新たなカット刃３５に交換し、改めてカッティング作業が行われる。所定の使用時間は、カット刃が摩耗して使用に適さなくなる時間であるが、これは、予め制御用コンピュータ１００に各カット刃の耐久時間をカット刃ごとに対応させて設定されている。そして、例えば、カット刃３５ごとに、使用時間に関する対応表を制御用コンピュータ１００に設定し、積算された使用時間を、記憶されている所定の使用時間（耐久時間）と比較し、所定の使用時間に至ったならば、制御用コンピュータ１００から交換のための制御信号をカット用加工ヘッド３２等の駆動装置８０に出力する。
【００２９】
また、異なる特性の厚紙を加工する場合には、加工データ記憶部１１０に入力された当該厚紙の種類、厚さ等を読み出し、改めて適切なカット刃３５を選択する。例えば、最初に段ボール紙の加工を行った後に、板紙の加工を行う場合には、制御用コンピュータ１００は、当該板紙を加工するのに適切なカット刃を選択し、ヘッド支持装置３４並びにカット用加工ヘッド３２の駆動装置８０に制御信号を出力し、カット用加工ヘッド３２を治具保持部２００へアクセスさせ、カット用加工ヘッド３２に装着されている段ボール紙用のカット刃を板紙用のカット刃と交換する。
【００３０】
また、本実施形態では、カッティング加工部３０と筋押し加工部４０とを互いに異なる位置に設けて、カッティング加工と筋押し加工とを、それぞれ、異なる位置に配置したカット用厚紙支持材３３と筋押し用厚紙支持材４４とに厚紙１１をセットして実施している。この結果、カット用厚紙支持材３３と筋押し用厚紙支持材４４とを異なる素材で別々に形成できることになる。
【００３１】
従って、カッティング加工と筋押し加工とを、それぞれ、同じ位置に配置した支持材に厚紙をセットして実施するようにした従来装置（図５参照）のように、筋押し加工に対応して比較的硬い支持材を用いて、カット刃が支持材に深く食い込まないように細かな制御をする必要が全くなく、カット刃の二次元方向への移動距離も短くならずに済む。すなわち、カット刃３５は、刃先３５ａが一方向に傾斜しているため、支持材への食い込み深さが浅いと、厚紙１１の貫通部の長さは、傾斜している刃先３５ａの全長よりも短くなる（図５参照）。これに対し、本実施形態のように、カット用厚紙支持材３３として、相対的に柔らかい素材を用いた場合には、カット刃３５の耐久性を大幅に向上することができるのは勿論のこと、図２に示すように、カット刃３５のカット用厚紙支持材３３への食い込み深さａを深くすることができる。このため、カット刃３５を１回下降させるごとに形成される厚紙１１の貫通部の長さｂを長くすることができ、カット刃３５の二次元方向への移動距離ｃを長くとることが可能となる。この結果、加工速度を大幅に速くすることができる。従って、従来のサンプルカット機と同様のカット刃及び筋押し具を用いるものでありながら、従来のサンプルカット機よりも加工処理能力に優れ、小ロット生産に適し、コスト的に有利である。因みに、例えば、カット刃の上下動数を７０００回／ｍｉｎとした場合、従来ではカットスピードの設定は、２００ｍｍ／ｓｅｃが限度であるが、本実施形態では、５００ｍｍ／ｓｅｃの設定が可能となり、加工速度を大幅に向上することができる。
【００３２】
なお、上記の実施形態では、カッティング加工部３０と筋押し加工部４０とを、隣接して配置された異なる２つの加工台３１、４１に設けているが、カッティング加工部３０と筋押し加工部４０とを異なる加工台に設けずに、一台の加工台に設けても良い。かかる構成とすると、加工ラインの設置スペースのさらなる削減をはかれ、装置コストもより安価となる。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る厚紙加工装置１’を図４に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と同じ部材については同じ符号で示す。本実施形態は、上記第１の実施形態と異なり、加工部３００を１カ所とし、１台の加工台３１０において、カッティング加工、筋押し加工等を行う構成である。すなわち、加工台３１０には、上記第１の実施形態で示したカット用加工ヘッド３２と同様の加工ヘッド３２０がヘッド支持装置３４０に支持されて２次元方向に移動可能に設けられており、加工台３２０の一端には、治具保持部４００が付設されている。治具保持部４００には、例えば、複数種類の加工治具４１０、例えば、ＮＴカット刃、超硬カット刃、段ボール紙の種類に応じてＥ段用、Ａ段用、Ｂ段用などの筋押し具、あるいはペンなどが収容されている。なお、加工ヘッド３２０に設けられる加工治具４１０の取り付け部（装着軸）は、上記第１の実施形態と同様に通電制御により振動する電気振動式となっている。
【００３４】
本実施形態によれば、治具保持部４００にカット刃だけでなく、筋押し具等も含む複数種類の加工治具４１０が収容されている。従って、例えば、Ａ段の段ボール紙を加工する場合、まず、カッティング工程では、制御用コンピュータ１００により超硬カット刃が選択され、ヘッド支持装置３４０及び加工ヘッド３２０の駆動装置８０に制御信号が出力される。これにより、加工ヘッド３２０が治具保持部４００にアクセスし、超硬カット刃がその装着軸に装着される。段ボール紙の場合には、装着軸を振動させる運転モードに制御し、超硬カット刃を振動させながら上下動してカッティングする。カッティング工程の終了後、制御用コンピュータ１００によりＡ段用の筋押し具が選択されて、ヘッド支持装置３４０及び加工ヘッド３２０の駆動装置８０に制御信号が出力され、加工用ヘッド３２０が治具保持部４００にアクセスし、超硬カット刃を取り外し、Ａ段用の筋押し具に交換される。その後、制御用コンピュータ１００からの制御信号に従い、所定の位置に筋押し加工を施していく。
【００３５】
本実施形態では、１台の加工台３１０において、カッティングから筋押しまで行う構成であるため、上記第１の実施形態に示したカッティング加工部３０と筋押し加工部４０とを区分した構成と比較し、生産性は劣る。しかしながら、複数種類の加工治具４１０を保持する治具保持部４００を備え、制御用コンピュータ１００からの制御信号に基づき、加工対象物である厚紙の特性や加工工程に応じて適切な加工治具を自動的に加工ヘッド３２０に装着させることができる。従って、従来のように加工ヘッドに複数種類の加工治具を常時保持させる構造と比較した場合、従来のものは、保持させる加工治具の種類が増加するほど、加工ヘッドの構造が複雑化し、加工ヘッドが大型化することから、保持させる加工治具の種類、数が制限されていたが、本実施形態では、加工台に付設される治具保持部４００に加工治具４１０を保持させるものであるため、より多種類の加工治具４１０を保持させても、加工ヘッド３２０としては１つの装着軸を有するもので済み、構成が簡易である。また、同種類のカット刃を治具保持部４００に予め複数個準備しておくことができるため、使用時間（使用時間）に応じたカット刃の自動交換も可能であり、自動運転に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る厚紙加工装置の概略構造を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る厚紙加工装置の作用効果を説明するための図で、カット刃の刃先と厚紙とカット用厚紙支持材との関係を示す概略正面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態で用いた制御用コンピュータの構成を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る厚紙加工装置の概略構造を示す斜視図である。
【図５】図５は、従来技術の問題点を説明するための図で、カット刃の刃先と厚紙とカット用厚紙支持材との関係を示す概略正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１’ 厚紙加工装置
１１ 厚紙
３０ カッティング加工部
３１ 第１の加工台
３２ カット用加工ヘッド
３３ カット用厚紙支持材
３５ カット刃
４０ 筋押し加工部
４１ 第２の加工台
４２ スリッタ
４３ プレス具
４４ 筋押し用厚紙支持材
８０ 駆動装置
１００ 制御用コンピュータ
１１０ 加工データ記憶部
２００ 治具保持部
３００ 加工部
３１０ 加工台
３２０ 加工ヘッド
４００ 治具保持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚紙に所定の加工を施す加工治具が装着される加工ヘッドを備えた厚紙加工装置であって、
前記加工ヘッドに装着可能な複数種類の加工治具を保持する治具保持部と、
前記治具保持部に保持された加工治具の中から適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに装着させる制御装置と
を具備することを特徴とする厚紙加工装置。
【請求項２】
前記制御装置は、加工対象物である厚紙の特性を含む加工データを記憶する加工データ記憶部を備え、厚紙特性に応じて、適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに、選択された加工治具を装着させる制御を行うことを特徴とする請求項１記載の厚紙加工装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記加工ヘッドに装着された加工治具の使用時間が所定の使用時間に至ったならば、他の適切な加工治具と交換させる制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の厚紙加工装置。
【請求項４】
前記制御装置は、加工工程に応じて適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに、選択された加工治具を装着させる制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の厚紙加工装置。
【請求項５】
前記制御装置は、選択された加工治具の装着時に、前記加工ヘッドを前記治具保持部にアクセスさせる制御信号を加工ヘッドの駆動装置に出力する構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の厚紙加工装置。
【請求項６】
前記加工ヘッドは、加工治具としてのカット刃が装着された際、該カット刃を上下振動させながらカッティングを行う振動運転モードと、上下振動させないでカッティングを行う無振動運転モードとに切り替え可能に構成されており、
前記制御装置は、加工データ記憶部から読み出した厚紙特性に応じて、前記加工ヘッドの運転モードを切り替える制御信号を出力する構成であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の厚紙加工装置。
【請求項７】
前記加工ヘッドに装着される加工治具としてのカット刃は、通電制御により振動する電気振動式であることを特徴とする請求項６記載の厚紙加工装置。
【請求項８】
厚紙の移送方向に沿って複数の加工ヘッドが配置されており、そのうちの少なくとも一つがカット用加工ヘッドであり、他の少なくとも一つが筋押し用加工ヘッドであって、厚紙のカッティング及び折り目用の筋押しを連続的に加工可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の厚紙加工装置。
【請求項９】
前記カット用加工ヘッド又は筋押し用加工ヘッドが動作可能な範囲に、複数種類のカット刃又は筋押し具を保持する治具保持部が配置されていることを特徴とする請求項８記載の厚紙加工装置。
【請求項１０】
前記カット用加工ヘッドに対峙して設けられるカット用厚紙支持材と、前記筋押し用加工ヘッドに対峙して設けられる筋押し用厚紙支持材とは、カット用厚紙支持材が、筋押し用厚紙支持材よりも相対的に柔らかい素材から構成されていることを特徴とする請求項９記載の厚紙加工装置。
【請求項１】
厚紙に所定の加工を施す加工治具が装着される加工ヘッドを備えた厚紙加工装置であって、
前記加工ヘッドに装着可能な複数種類の加工治具を保持する治具保持部と、
前記治具保持部に保持された加工治具の中から適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに装着させる制御装置と
を具備することを特徴とする厚紙加工装置。
【請求項２】
前記制御装置は、加工対象物である厚紙の特性を含む加工データを記憶する加工データ記憶部を備え、厚紙特性に応じて、適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに、選択された加工治具を装着させる制御を行うことを特徴とする請求項１記載の厚紙加工装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記加工ヘッドに装着された加工治具の使用時間が所定の使用時間に至ったならば、他の適切な加工治具と交換させる制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の厚紙加工装置。
【請求項４】
前記制御装置は、加工工程に応じて適切な加工治具を選択し、前記加工ヘッドに、選択された加工治具を装着させる制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の厚紙加工装置。
【請求項５】
前記制御装置は、選択された加工治具の装着時に、前記加工ヘッドを前記治具保持部にアクセスさせる制御信号を加工ヘッドの駆動装置に出力する構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の厚紙加工装置。
【請求項６】
前記加工ヘッドは、加工治具としてのカット刃が装着された際、該カット刃を上下振動させながらカッティングを行う振動運転モードと、上下振動させないでカッティングを行う無振動運転モードとに切り替え可能に構成されており、
前記制御装置は、加工データ記憶部から読み出した厚紙特性に応じて、前記加工ヘッドの運転モードを切り替える制御信号を出力する構成であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の厚紙加工装置。
【請求項７】
前記加工ヘッドに装着される加工治具としてのカット刃は、通電制御により振動する電気振動式であることを特徴とする請求項６記載の厚紙加工装置。
【請求項８】
厚紙の移送方向に沿って複数の加工ヘッドが配置されており、そのうちの少なくとも一つがカット用加工ヘッドであり、他の少なくとも一つが筋押し用加工ヘッドであって、厚紙のカッティング及び折り目用の筋押しを連続的に加工可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の厚紙加工装置。
【請求項９】
前記カット用加工ヘッド又は筋押し用加工ヘッドが動作可能な範囲に、複数種類のカット刃又は筋押し具を保持する治具保持部が配置されていることを特徴とする請求項８記載の厚紙加工装置。
【請求項１０】
前記カット用加工ヘッドに対峙して設けられるカット用厚紙支持材と、前記筋押し用加工ヘッドに対峙して設けられる筋押し用厚紙支持材とは、カット用厚紙支持材が、筋押し用厚紙支持材よりも相対的に柔らかい素材から構成されていることを特徴とする請求項９記載の厚紙加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２３９８１９（Ｐ２００６−２３９８１９Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５９１９２（Ｐ２００５−５９１９２）
【出願日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（５９６０５７６３１）篠田商事株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（５９６０５７６３１）篠田商事株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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