JP2019147228A - 打ち抜き刃加熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】加熱抜型盤は、蓄熱金属板を備えるとともに当該蓄熱金属板に温度センサを設けることで、蓄熱金属板に取り付けた打ち抜き刃全体を所定温度に均等加熱する。【解決手段】打ち抜き刃加熱システム１Ａでは、加熱抜型盤２は電力駆動の発熱源２１２が、絶縁製容器２１１に内蔵されてなる発熱源内蔵断熱盤２１と、発熱源が発生するエネルギーにより加熱され、当該加熱にかかる熱を蓄積する蓄熱金属板２２と、蓄熱金属板の発熱源内蔵断熱盤側とは反対側に取り付けられ、蓄熱金属板に蓄積された熱により熱伝導加熱される金属製の抜き刃型２３とを備え、電源装置３は、発熱源内蔵断熱盤に電力を供給する電源３２と、蓄熱金属板の抜き刃型が取り付けられていない部分に設けた蓄熱金属板温度センサ３３１と、蓄熱金属板温度センサからの温度情報を取得して電源が前記発熱源に供給する電力を制御し、蓄熱金属板温度を設定温度に保持するコントローラ３１とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、打ち抜きに際する打ち抜き刃の温度変化を小さくできる打ち抜き刃加熱システムに関し、具体的には蓄熱金属板を備えるとともに当該蓄熱金属板に温度センサを設けることで、前記蓄熱金属板に取り付けた打ち抜き刃全体を所定温度に均等加熱できる打ち抜き刃加熱システムに関する。

従来、抜き刃型に形成された打ち抜き刃を加熱する技術が知られている。
この種の加熱技術では、抜き刃型が取り付けられる定盤を加熱するものや、抜き刃型自体を加熱するシステムが知られている。

図８は、定盤を加熱するシステムの説明図である。図８のプレス機８の下定盤８２にはヒータ８３および温度センサ８７１が内蔵されている。温度センサ８７１からの温度検出信号は電源装置８９に入力され、電源装置８９内のコントローラがヒータ８３に所望の電力を送出する。また下定盤８２には上面にエッジ８４１が形成された抜き刃型８４が取り付けられている。上定盤８１には、エッジ８４１を保護するための保護シート８５が取り付けられている。上定盤８１が下降し、ヒータ８３により下定盤８２を介して間接加熱された抜き刃型８４のエッジ８４１により、抜き刃型８４と保護シート８５との間にセットされた打ち抜き対象Ｆ（フィルム）は切断される。

図９は、抜き刃型自体を加熱するシステムの説明図である。図９のプレス機８の下定盤８２には、上面にエッジ８８１が形成された加熱抜き刃型８８が取り付けられている。加熱抜き刃型８８には、図１０にも示すように、ヒータ８６が内蔵され、加熱抜き刃型８８の上面には温度センサ８７２が設けられている。温度センサ８７２からの温度検出信号は電源装置８９に入力され、電源装置８９内のコントローラがヒータ８６に所望の電力を送出する。上定盤８１には、エッジ８８１を保護するための保護シート８５が取り付けられている。上定盤８１が下降し、ヒータ８６により直接加熱された抜き刃型８８のエッジ８８１により、抜き刃型８８と保護シート８５との間にセットされた打ち抜き対象Ｆ（フィルム）は切断される。

ところで、図８のシステムでは、下定盤８２をヒータ８３により加熱している。下定盤８２は、通常、板厚が大きいステンレス板から構成されている。このため、抜き刃型８４の温度が打ち抜きに際して低下しても、下定盤８２のステンレス板の熱容量が大きいため当該温度は直ちに所望温度に復帰するという利点を有する。しかし、図８のシステムでは、下定盤８２を加熱するので、装置自体に熱膨張による機械的な精度誤差が新たに生じるという問題がある。

一方、図９のシステムでは、抜き刃型８８は加熱されるが、定盤体は加熱されないので、装置自体に熱膨張による機械的な精度誤差が生じることとない。しかし、抜き刃型８８の熱容量は相当小さいため、抜き刃型８８の温度が打ち抜きに際して低下した場合に、当該温度が直ちに所望温度に復帰することができないし、また抜き刃型８８のうちヒータ８６が設けられている部分と設けられていない部分とに大きな温度差が生じるという問題がある。

本発明の目的は、打ち抜きに際しての打ち抜き刃の温度変化を小さくできる打ち抜き刃加熱システムを提供することである。

本発明者は、高熱容量の蓄熱金属板を採用するとともに、当該蓄熱金属板に温度センサを設けることで、蓄熱金属板に取り付けた打ち抜き刃全体を所定温度に均等加熱できるとの確信のもと、本発明をなすに至ったもので、以下を要旨とする。
（１）
シートまたはフィルムの打ち抜き用のプレス機の上定盤または下定盤に取り付けられる加熱抜型盤と、
前記加熱抜型盤に電力を供給する電源装置と、
から構成される打ち抜き刃加熱システムであって、
前記加熱抜型盤は、
電力駆動の発熱源が、絶縁製容器に内蔵されてなる発熱源内蔵断熱盤と、
前記発熱源内蔵断熱盤の前記定盤側とは反対側の面に、前記発熱源内蔵断熱盤を覆って取り付けられ、前記発熱源が発生するエネルギー（熱エネルギーまたは電気エネルギー）により加熱され、当該加熱にかかる熱を蓄積する蓄熱金属板と、
前記蓄熱金属板の前記発熱源内蔵断熱盤側とは反対側に取り付けられ、前記蓄熱金属板に蓄積された熱により熱伝導加熱される金属板材または金属ブロックを切削加工して形成した抜き刃型と、
を備え、
前記電源装置は、
前記発熱源内蔵断熱盤に電力を供給する電源と、
前記蓄熱金属板の前記抜き刃型が取り付けられていない部分に設けた蓄熱金属板温度センサと、
前記蓄熱金属板温度センサからの温度情報を取得して前記電源が前記発熱源に供給する電力を制御し、前記蓄熱金属板温度を設定温度に保持するコントローラと、
を備え、
ることを特徴とする打ち抜き刃加熱システム。

（２）
前記電源装置は、前記抜き刃型に設けた抜き刃型温度センサをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の打ち抜き刃加熱システム。

（３）
前記蓄熱金属板の表面の前記抜き刃型が取り付けられていない部分の一部または全部に、断熱材または熱輻射防止材が設けられている請求項１に記載の打ち抜き刃加熱システム。

本発明によれば、蓄熱金属板に取り付けた打ち抜き刃全体を所定温度に均等加熱できる。

図１は本発明の打ち抜き刃加熱システムの第１実施形態（温度センサにより蓄熱金属板温度を検出する実施形態）を示す説明図である。 図２は打ち抜き刃加熱システム１Ａにおける加熱抜型盤（抜き刃型２３を除く発熱源内蔵断熱盤２１と蓄熱金属板２２）および電源装置３を示す図であり、図２（Ａ）は一部切り欠き平面図、図２（Ｂ）は側面図である。 図３は打ち抜き刃加熱システム１Ａにおける加熱抜型盤（発熱源内蔵断熱盤２１と蓄熱金属板２２と抜き刃型２３）および電源装置３を示す図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は側面図である。 図４は、本発明の第２実施形態（温度センサにより抜き刃型温度を検出する実施形態）の打ち抜き刃加熱システム１Ｂにおける加熱抜型盤２と電源装置３を示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は側面図である。 図５は、本発明の第３実施形態（温度センサにより蓄熱金属板温度および抜き刃型温度を検出する実施形態）の打ち抜き刃加熱システム１Ｃにおける加熱抜型盤２と電源装置３を示す図であり、図５（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）は側面図である。 図６は、本発明の第４実施形態（蓄熱金属板２２の表面に断熱材Ｑが設けられる実施形態）の打ち抜き刃加熱システム１Ｄにおける加熱抜型盤２と電源装置３を示す図であり、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は側面図である。 図７（Ａ）は、第１、第２、第４実施形態における打ち抜き刃加熱システム１Ａ，１Ｂおよび１Ｄに適用されるコントローラ３１，電源３２からなる制御装置３０Ａを示す図である。 図７（Ｂ）は、第３実施形態における打ち抜き刃加熱システム１Ｃに適用されるコントローラ３１，電源３２からなる制御装置３０Ｂを示す図である。 図８は、下定盤を加熱することで抜き刃型を加熱（打ち抜き刃を加熱）する従来の加熱システムの説明図である。 図９は、抜き刃型にヒータを内蔵して打ち抜き刃を加熱する加熱する他の従来の加熱システムの説明図である。 図９の従来の加熱システムにおいて使用されるヒータ内蔵の抜き刃型の説明図である。

図１は本発明の打ち抜き刃加熱システムの第１実施形態を示す説明図である。
図１において、プレス機５の下定盤５２に加熱抜型盤２が設けられ、上定盤５１には加熱抜型盤２の打ち抜き刃２３１を保護するための保護シート６が設けられている。
打ち抜き刃加熱システム１Ａは、上記した加熱抜型盤２と電源装置３から構成される。
加熱抜型盤２は、本実施形態では上定盤５１に取り付けられている。
加熱抜型盤２は、発熱源内蔵断熱盤２１と、蓄熱金属板２２と、抜き刃型２３とからなる。

発熱源内蔵断熱盤２１は、平面視長方形の上部が開口したトレイ状の絶縁製容器２１１に、電力駆動の発熱源２１２が内蔵されて構成されている。
図２（Ａ），（Ｂ）は打ち抜き刃加熱システム１Ａの詳細説明図であり、（Ａ）は一部切り欠き平面図、（Ｂ）は側面図である。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、本実施形態では発熱源２１２は４つのコイル２１２１，２１２２，２１２３，２１２４からなり、各コイルから交流磁界が発生する。

蓄熱金属板２２は、発熱源内蔵断熱盤２１の上定盤２１側とは反対側の面に、発熱源内蔵断熱盤２１を覆って取り付けられる。そして、蓄熱金属板２２は、発熱源２１２が発生するエネルギー（本実施形態では電気エネルギーとしての交流磁界）により加熱され、加熱にかかる熱を蓄積する。
本実施形態では、蓄熱金属板２２は、磁性体ステンレスからなり、コイル２１２１，２１２２，２１２３，２１２４からの交流磁界が照射されることで発熱する。なお、蓄熱金属板２２として、発熱が保証される構成であれば、磁性体ステンレス以外の少なくとも１枚（１種）の金属板の積層から構成することができる。また、蓄熱金属板２２は、発熱源内蔵断熱盤２１により加熱されて蓄熱できるものであれば、平面視サイズは発熱源内蔵断熱盤２１よりも小さくてもよい。

抜き刃型２３は、典型的には金属ブロック（または金属板）を切削することにより（いわゆる削り出しにより）製造される。
図３にも示すように、抜き刃型２３は、蓄熱金属板２２の上面側（発熱源内蔵断熱盤２１側とは反対側）に取り付けられ、蓄熱金属板２２に蓄積された熱により熱伝導加熱される。

電源装置３は、加熱抜型盤２に電力を供給するもので、コントローラ３１と電源３２と蓄熱金属板温度センサ３３１とから構成される。第１実施形態および以下の第２実施形態，第３実施形態，第４実施形態ではコントローラ３１と電源３２とを制御装置３０として示す。具体的には、コントローラ３１が電源３２に電圧振幅および周波数を指示し、電源３２は当該指示に応じて発熱源内蔵断熱盤２１のコイル２１２１，２１２２，２１２３，２１２４に電力を供給する。

蓄熱金属板温度センサ３３１は、蓄熱金属板２２の抜き刃型２３が取り付けられていない部分に設けられている。
コントローラ３１は、蓄熱金属板温度センサ３３１からの温度情報を取得して電源３２がコイル２１２１，２１２２，２１２３，２１２４に供給する電力を制御し、蓄熱金属板温度を設定温度に保持する。

図４は、本発明の打ち抜き刃加熱システムの第２実施形態を示す説明図である。
図４の打ち抜き刃加熱システム１Ｂにおいて、電源装置３は、蓄熱金属板温度センサ３３１に代えて、抜き刃型温度センサ３３２を備えている。抜き刃型温度センサ３３２は、本実施形態では抜き刃型２３の打ち抜き刃の近傍温度を検出している。

図５は、本発明の打ち抜き刃加熱システムの第３実施形態を示す説明図である。
図５の打ち抜き刃加熱システム１Ｃにおいて、電源装置３は、蓄熱金属板温度センサ３３１および抜き刃型温度センサ３３２をさらに備えている。抜き刃型温度センサ３３２は、本実施形態では抜き刃型２３の打ち抜き刃の近傍温度を検出している。

図６は、本発明の打ち抜き刃加熱システムの第４実施形態を示す説明図である。
図１〜図３に示した打ち抜き刃加熱システム１Ａ、図４示した打ち抜き刃加熱システム１Ｂ、図５に示した打ち抜き刃加熱システム１Ｃでは蓄熱金属板２２の表面が露出していたが、図６の打ち抜き刃加熱システム１Ｄでは蓄熱金属板２２の表面の抜き刃型２３が取り付けられていない領域の一部に、断熱材Ｑが設けられている。なお断熱材Ｑに代えて熱輻射防止材を設けることもできる。

図７（Ａ）は、上述した打ち抜き刃加熱システム１Ａ，１Ｂおよび１Ｄに適用されるコントローラ３１，電源３２からなる制御装置３０Ａを示している。
打ち抜き刃加熱システム１Ａおよび１Ｄでは、制御装置３０Ａのコントローラ３１は、蓄熱金属板温度センサ３３１からの温度情報（検出信号Ｔｓｅｎｓ１）を入力しＰＩＤ制御信号（電圧振幅目標値Ａ＊および周波数目標値ｆ＊）を生成する。このＰＩＤ制御信号は装置３２に渡される。電源３２はインバータ電源であり、電圧振幅目標値Ａ＊および周波数目標値ｆ＊に対応する、高周波電圧信号Ｖｏｕｔ（Ａ，ｆ）を出力する。
打ち抜き刃加熱システム１Ｃでは、制御装置３０Ａのコントローラ３１は、抜き刃型温度センサ３３２からの温度情報（検出信号Ｔｓｅｎｓ２）を入力しＰＩＤ制御信号（電圧振幅目標値Ａ＊および周波数目標値ｆ＊）を生成し、電源３２は、打ち抜き刃加熱システム１Ａおよび１Ｄにおけると同様、電圧振幅目標値Ａ＊および周波数目標値ｆ＊に対応する、高周波電圧信号Ｖｏｕｔ（Ａ，ｆ）を出力する。
図７（Ｂ）は、上述した打ち抜き刃加熱システム１Ｃに適用されるコントローラ３１，電源３２からなる制御装置３０Ｂを示している。
打ち抜き刃加熱システム１Ｃでは、制御装置３０Ａのコントローラ３１は、蓄熱金属板温度センサ３３１からの温度情報（検出信号Ｔｓｅｎｓ１）および抜き刃型温度センサ３３２からの温度情報（検出信号Ｔｓｅｎｓ２）を入力しＰＩＤ制御信号（電圧振幅目標値Ａ＊および周波数目標値ｆ＊）を生成する。このＰＩＤ制御信号は電源３２に渡される。電源３２はインバータ電源であり、電圧振幅目標値Ａ＊および周波数目標値ｆ＊に対応する、高周波電圧信号Ｖｏｕｔ（Ａ，ｆ）を出力する。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 打ち抜き刃加熱システム
２ 加熱抜型盤
２１ 発熱源内蔵断熱盤
２２ 蓄熱金属板
２３ 抜き刃型
２１１ 絶縁製容器
２１２ 発熱源
２１２１，２１２２，２１２３，２１２４ コイル
２３１ 打ち抜き刃
３ 電源装置
３１ コントローラ
３２ 電源
３３１ 蓄熱金属板温度センサ
３３２ 抜き刃型温度センサ
３０ 制御装置
５ プレス機
５１ 上定盤
５２ 下定盤
６ 保護シート
Ｑ 断熱材

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Claims (3)

1. シートまたはフィルムの打ち抜き用のプレス機の上定盤または下定盤に取り付けられる加熱抜型盤と、
   前記加熱抜型盤に電力を供給する電源装置と、
   から構成される打ち抜き刃加熱システムであって、
   前記加熱抜型盤は、
   電力駆動の発熱源が、絶縁製容器に内蔵されてなる発熱源内蔵断熱盤と、
   前記発熱源内蔵断熱盤の前記定盤側とは反対側の面に、前記発熱源内蔵断熱盤を覆って取り付けられ、前記発熱源が発生するエネルギー（熱エネルギーまたは電気エネルギー）により加熱され、当該加熱にかかる熱を蓄積する蓄熱金属板と、
   前記蓄熱金属板の前記発熱源内蔵断熱盤側とは反対側に取り付けられ、前記蓄熱金属板に蓄積された熱により熱伝導加熱される金属板材または金属ブロックを切削加工して形成した抜き刃型と、
   を備え、
   前記電源装置は、
   前記発熱源内蔵断熱盤に電力を供給する電源と、
   前記蓄熱金属板の前記抜き刃型が取り付けられていない部分に設けた蓄熱金属板温度センサと、
   前記蓄熱金属板温度センサからの温度情報を取得して前記電源が前記発熱源に供給する電力を制御し、前記蓄熱金属板温度を設定温度に保持するコントローラと、
   を備え、
   ることを特徴とする打ち抜き刃加熱システム。
2. 前記電源装置は、前記抜き刃型に設けた抜き刃型温度センサをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の打ち抜き刃加熱システム。
3. 前記蓄熱金属板の表面の前記抜き刃型が取り付けられていない部分の一部または全部に、断熱材または熱輻射防止材が設けられている請求項１に記載の打ち抜き刃加熱システム。