JP2024078356A - 紙器打抜ブランカー下型 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は紙器製造の板紙の打抜機に使用されるブランキング型に関する。【解決手段】レーザー光線で切断した下型合板天板４４の裏面に糊代側支持直線鉄枠４２とそれにをレーザー光線で島状カス形状を切断した差込側レーザー切断鉄板４３１を糊代側支持直線鉄枠４２に溶接するブランキング下型の製造方法。【選択図】図１２

Description

本発明は紙器製造の板紙の打抜機に使用されるブランキングの型に関するものである。特に下型の構造に関するものである。

現在、紙器の打抜機は加工が３工程に分かれているものがある。３ステーション機という。第１工程は抜型１０と面板（図示されず）で印刷された板紙を打抜く工程である。第２工程はカスの部分を除去するストリッピング工程である。合板にカス１４の位置にカスの形状より弱大きい形状を合板にレーザーで切削したストリップ・メス型（下型）とそのカス穴に対応して、合板にストリップ・ピンを打ち込んだオス型（上型）でカスを落下させる。第３工程がブランキング工程で、今度は「製品／ブランク１２」をオス（上型）とメス（下型）と組み合わせて製品を落下させ、パレット上に堆積させる。
ブランキング工程・装置のない、第２工程の打抜機（２ステーション機という）は手で製品を周りのカスから除去しなければならない。それでは大変なので最近では３ステーション機が普及しだした。そのブランキング型では通常「２本刃」でレイアウトを設計することを打抜機メーカーが推奨している。。図１の「２本刃」レイアウトは例えば、図３、図３－２、特開２０１６－８７７６９号に例示されている「２本刃」レイアウトのブランキング下型である。図３は、レーザー切断機で合板を製品／ブランク１２の外寸より少し大きく「オフセット処理」したものを数枚接着する。図３－２は図１のブランク製品１２とは異なる製品であるが合板を積層した状態の例示である。特開２０１６－８７７６９号、特開２００２－１０３４７９にはその軽量化したものが紹介されている。

これら「２本刃」「１本刃」という表現は隣接する製品／ブランク１２の「切刃１３」が「一部共有」したものが「１本刃」の図２である。共有しないで、製品／ブランク１２が「独立」したレイアウトが「２本刃」の図１である。打抜・抜型業界では「１本刃」「２本刃」「ドブあり」「ドブなし」と表現されている。
図１の「２本刃」と図２の「１本刃」のレイアウトの場合、節約できる原紙を計算してみる。７４６ｍｍ×５１５ｍｍ＝０．３８４１９ｍ^２。７１６ｍｍ×４８５ｍｍ＝０．３４７２６ｍ^２。
図１の「２本刃」を図２の「１本刃」にすると９％の節約になる。これは紙器業界にとっては生産ロットにもよるが省資源として魅力ある。ブランキング型を使用する場合は大量生産の品目である。ではなぜ世界的にみて、紙器業界で「１本刃ブランキング」が普及しないのか。それは、製作に困難と精度よく製作する抜型メーカーが少ないからである。その結果、高価になる。
本発明は「２本刃」レイアウトのブランキング型を「１本刃」レイアウトのブランキング型にして安価に製作する発明である。また２本刃レイアウトにおいても軽量化、コストダウンが可能な発明である。
図１は４面×４面＝１６面の「２本刃」のレイアウト抜型である。この図面は抜型面でなく印刷面であるが、ブランキング型との関係を理解しやすくするために印刷面で描画している。各面の間には製品・ブランク１２の間に「糊代側ドブ１１」と、「差込側ドブ１１２」という間隙（スペース）がある。打抜機メーカーは通常１０ｍｍの帯状の間隔／ドブを推奨している。この「２本刃レイアウト」のブランキングの下型は図３である。図３－２は実際の下型の写真で合板をレーザーで切削したものを積層したものである。この間隔はブランキング下型に必要な間隔である。２ステーションの場合は手でブランクを分離するのを容易にするため「１本刃」のレイアウトが推奨された。

特許６７６２４４６号 特開２０２０－１５１８０４号 特開２０２０－１２４７６９号 特許６７６７７７７号 特開２０１６－８７７６９号 特開２００２－１０３４７９号

図４は図２の図形の「オール１本刃」の下型のものである。図５の「１本刃レイアウト合板天板４４」に「糊代側直線鉄枠４２」に「差込側曲げ鉄枠４３」を溶接したものである。これは伝統的な製作方法である。その写真が図４－２である。この下型で何が製作を困難にし、高価にするかといえば、「差込側曲げ鉄枠４３」の製作が困難を極めるのである。
３ステーションでも「１本刃」レイアウトは可能であるが、ブランキング型が高額になるため、「２本刃レイアウト」か「糊代平行方向」は「一直線」になるので、糊代方向だけ１本刃になる場合がある。また、矩形など単純な外形が直線の場合などは４辺が「１本刃レイアウト」はある。図５の糊代側は「糊代側補強鉄板４２」ように直線である。しかし、「差込側曲げ鉄枠４３」は４ミリ厚の鉄板を曲げて天板４４（ハッチング部）の下に溶接して補強しない「オール１本刃」のレイアウトは存在しない。強度的に耐久性がないのである。また、隣接の製品・ブランク１２同士を接続しているニックを切断できないし、ブランキングした製品・ブランク１２をパレットの上に堆積されるときに整然と堆積しない。
この下型ではこの補強の「糊代側」は直線なので製作は容易である。天板４４に橋渡しの「糊代側補強鉄枠４２」を構成できる。しかし、「差込側曲げ鉄枠４３」は図５では６ヵ所曲げなければならないので製作に熟練と精度が要求される。図４－２は米国ＢＳＩ社の「オール１本刃」のブランキング下型である。１１面×１２面＝１３２面の自慢のＨＰを飾っているものである。現在でもこの差込側曲げ鉄枠４３」は「職人芸」の手作業曲げ加工がされている。
「差込側曲げ鉄枠４３」が１本刃・ブランキング型の製造価格を上げているのである。また、世界の抜型業者はレーザー光線で糸鋸の代わりに代替させることに成功したが、１本刃レイアウト・ブランキング金属型は「未知の遭遇」であるので、この金属製下型を製作できる抜型業者は世界的にも限られている。現在、日本では精度よく「差込側曲げ鉄枠４３」を製作できる職人がいないので、米国、ドイツ、中国に注文している。急ぐ場合は仕方なく「２本刃レイアウト」にしている。合板を積層する方法なら彼らの使用しているＣＯ２レーザーで簡単に製作できるので、ほとんどのブランキング型は「２本刃」設計の積層型下型である。上記のＢＳＩ社もその「厚刃曲げ技術」の自動化のため４ｍｍ厚の鋼鈑を曲げられる「図４－２・右」にあるような「自動曲機」を世界的打抜機メーカーＢＯＢＳＴ社と共同開発したが、利用されていないようである。それほど厚刃曲げ加工は困難である。自動曲機を開発した私としては２ポイント（０．７２ｍｍ厚）の刃なら簡単であるが、４ｍｍ厚の鋼鈑を曲げる場合、曲げた場所の外側の表面材料は引っ張られ、内側材料は肥満体のおなかの肉のように折り曲げることを邪魔するのである。正確に折り曲げようとすれば曲げる線の部分の内側材料をブローチングなどにより「Ｖ谷状」に除去しておかないと正確に曲げられない。除去せずに曲げると、他の直線部分の寸法精度に影響を与える。従来米国、ドイツ、中国の職人はそれらを考慮した「手作業」で与えられたデータに合うように「職人芸」で「結果として」合致するように曲げているのである。
日本では「２本刃レイアウト」が主流である。要は原紙代の節約かブランク下型の高価格の選択になっている。ロット、納期（外国に発注すると時間が掛かる）により選択がきまる。
本発明は廉価に、精度良い「１本刃」ブランキング下型の製造を提供することにある。

発明を解決するための手段

図２は図１と同じ図形の「オール１本刃」のレイアウトである。このレイアウトにはドブがない。１面の上下・左右が隣の面同士がつながっているレイアウトである。手でブランキングしていた時はドブない「１本刃」のレイアウトが経済的であることは言うまでもない。しかし、自動でのブランキングになるとブランキングの型の設計が高価になるのである。基本的にブランキングとは「押し寿司」を考えれば良い「押し寿司」の型が１６個つながっていると考えれば良い。「１本刃」にすると寿司に相当する製品ブランクが上手に下部から抜けてくれないのである。オス・上型の設計は「１本刃」「２本刃」は価格的、技術的に大差はないが、「１本刃」のメス・下型の製作は困難である。通常、「２本刃」のブランキング型の上型は製品ブランクを押すだけなので、上型の形状は形状はオフセット処理で製品外形より１０ｍｍ程小さくなっている。しかし下型・メス型は、オフセット処理で製品外形より大きくなっている。この２者を製品シートがブランキング部に移送・位置決めされ、オス型が下降してメス型に挿入されれば各ブランクは製品とドブを繋いでいるニックが切断され、パレットの上に落下して堆積する。「２本刃」レイアウトであれば落下しても、もともとドブで間隔があいているので隣の製品ブランクがジャミングすることはない。

１本刃レイアウトで下型でニックでつながっている製品／ブランク１２を分離してパレットに堆積する原理は、２本刃レイアウトのドブ１１、１１２がないので、天板４４の裏面に補強と分離を兼用した「糊代側鉄板補強材４２」と「差込側曲げ鉄枠４３」の頂部が１本刃レイアウト天板４４の厚み分だけ低くなっている。それによりオス・上型（図示せず）により押し下げられた製品／ブランク１２はたわみながら約１０ｍｍ下の約４ｍｍ厚のある「糊代側鉄板補強材４２と「差込側曲げ鉄枠４３」に囲まれた空間に押し込まれ、ブランク同士をつないでいるニックを切断してパレット上に案内・堆積される。

本発明をより詳しく、図面と実施例で説明する。その前に従来の「１本刃レイアウト下型」を説明すると図５は従来の「１本刃レイアウト天板４４」である。糊代側支持鉄板４２と差込側曲げ鉄枠４３は「１本刃レイアウト天板４４」の底部に固定された補強とブランク１２を分離する金属枠である。糊代側支持鉄板４２とその本発明の構成は図８の１０ｍｍ厚の「１本刃レイアウト合板天板４４」とそれを支える「４ｍｍ厚支持鉄板４３２」と図形データ（レーザー切断データ）は１部を除いてほぼ同じデータである。そのデータは１本刃レイアウトの製品ブランク１２を落下可能にする略２ｍｍ幅をオフセット処理で大きくしたレイアウトである図８の合板カットの時はレーザー切断時に内部と「島状カス受け台１４１」は落下しないように１．４ｍｍの「ツナギ」を付けて切断する。図９の「４ｍｍ厚支持鉄板４３２」の内部の製品ブランク１２形状は利用しないので除去する。図形データとして略４ｍｍ幅（１本刃部分は２ｍｍ＋２ｍｍとなる）のオフセット処理したものになる。外形の矩形は図８が機械に装着するために大きくなっている。この「１０ｍｍ厚合板天板４４」と「４ｍｍ厚支持鉄板４３２」に糊代側支持直線鉄枠４２、差込側レーザー切断鉄板４３１を溶接したものが下型の基本構成となる。「１０ｍｍ厚合板天板４４」の「島状カス受け台１４１」は「４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２」と同じ位置に接着する。この「島状カス受け台１４１」は図８の「１０ｍｍ厚合板天板４４」では利用するが、図９の「４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２」では利用しない。また、図９の「４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２」を「４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２」と同じデータで切断し、図８の「１０ｍｍ厚合板天板４４」を接着した後に、「島状カス受け台１４１」に連絡する４ｍｍ幅の細長い矩形部分を鋸で除去しても良い。そうすれば正確な位置に接着可能となる。「島状カス受け台１４１」の形状は「１０ｍｍ厚合板天板４４」の形状と同じくなくても図４の従来の「差込側曲げ鉄枠４３」と同じように４ｍｍ幅の直線状にしても良い。
「差込側レーザー切断鉄板４３１」を「糊代側直線支持鉄枠４２」の側壁に溶接する枚数は１－２枚で十分である。また、４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２の厚みは４ｍｍに限定されない。要はブランキングの強度に耐えるだけの厚みでよい。

「糊代側直線支持鉄枠４２」は図８左の４ｍｍ厚の鉄板の矩形である。それにはセンサーのレーザービームが通過するための「長孔４２１１」が必要。またブランク１２を確実に正確に案内落下させるために７０－８０ｍｍの高さが必要である。その両端には「１０ｍｍ厚合板天板４４」の４ｍｍ矩形位置決め穴４４３に差し込める「位置決め突起４２４」がある。これにより、両者を正確に位置決めでき、強固な構造にできる。「差込側レーザー切断鉄板４３１」は「１本刃レイアウト天板４４」に「糊代側直線支持鉄枠４２」が差し込まれ位置決めした後に「糊代側直線支持鉄板４２」の側壁に差込側レーザー切断鉄板４３１を溶接する。「差込側レーザー切断鉄板４３１」の両端は「糊代側直線支持鉄枠４２」の厚みの半分だけ挿入可能にするため短くなっている。隣接する製品シートには第２工程のストリップ部から第３工程のブランキング工程に移動させる時に製品がバラけないようニックがついている。島状の独立した穴はストリップ工程で除去されている。
図１２から図１６は本発明の実施例を部品の構成要件による組み合わせを側面図で示したものである。本発明で２本刃レイアウト下型合板天板３１または１本刃レイアウト下型合板天板４１は必須部材である。また、糊代側支持直線鉄枠４２または支柱壁４２０も必須部材である。図１４、図１５、図１６ではそれに追加する部材として底部に選択部材を追加している。
図１２は本発明の最小の構成要件である。１本刃レイアウト天板４４とその裏面に固定する糊代側支持直線鉄枠４２とその側面に差込側レーザー切断鉄板４３１を溶接したブランキング・下型である。
図１３は図１２を寄り強固にするため１本刃レイアウト天板４４とその裏面４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２を接合したものである。
図１４では２本刃レイアウト下型合板天板３１（図示されず）または１本刃レイアウト下型合板天板４１を選択している。
図１５では差込側レーザー切断鉄板４３１底部に採用している。
図１６では４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２を底部に採用している。

本発明は「１本刃レイアウト」に限定されることはない。この発明の構成は「２本刃レイアウト」で合板を積層した重たい構成でなく、本発明の構成の「糊代側支持直線鉄枠４２」と「差込側レーザー切断鉄板４３１」は「２本刃レイアウト」にも適用可能であることはいうまでもない。このようなケースは「糊代」「差込」に、１本刃レイアウトでは印刷が移り込むのを防ぐためである。
２本刃レイアウトが１本刃レイアウトよりスピードを落として打ち抜かなければならないのは、シートの進行方向に直角の「差込ドブ１１２」の後部のドブ・カスが前方の差込側ドブに引っ掛かるためである。ジャミングすると機械を停止して、ジャミングのカスをとりのぞかなければならない。

糊代側支持直線鉄枠４２は図１が「直サック箱」なので糊代が「直線」であるが直線に限定されるものではない、デザインによっては直線以外のものも考えられる。例えばマクドナルドのポテトチップスのピローケースのように「扇型」の「オール１本刃レイアウトの場合がある。その場合、４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２を１枚でなく、２枚用意し１枚を図１６のように底に７０－８０ｍｍの間隔で「４ｍｍの角柱または４ｍｍ厚の長方形または丸棒の「支柱壁４２０」を溶接することも可能である。「箱型」にするのである。上下の隙間は商品名「ＧＲＩＤ ＴＡＰＥ」というテープで上下の４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２で「壁」を作れば落下するブランクが隣のブロックに混入してジャミングを起こすことはない。
その他、考えられるデザインは図１７、図１８の「ハネカム構造」などは製品として「六角形紙皿」のブランクなどは直線で１本が通ることなく、ジグザグになる。その場合は２枚の「天板支持鉄板４３２」の直線部を選択して、３ｍｍ厚の支柱壁４２０を３ｍｍ幅の位置決め穴４３２１に差し込み溶接すると強固な箱型の柱として「ＧＲＩＤ ＴＡＰＥ」は不要になる。ここで「ドブ支持部１１２１」の幅は４ｍｍで支柱壁４２０厚みは３ｍｍとしているが４隅の位置決め穴４３２２で２枚の「天板支持鉄板４３２」相互の位置がしっかりしていれば支柱壁４２０は４ｍｍ厚で、３ｍｍ幅の位置決め穴４３２１は不要になる。
本発明は一般のすべてのデザインレイアウトに応用できる。たった「２本刃レイアウト下型合板天板３１」か「１本刃レイアウト下型合板天板４１」と「天板支持鉄板４３２」と「支柱壁４２０」の３種類の部材で簡単で最高の下型を製作できる。「支柱壁４２０」はブランケットがスムースにパレット上に落下を案内すると同時に下型を剛性の強い箱型の製作可能にする。
「１０ｍｍ厚合板天板４４」は１０ｍｍに限定されない。ブランク１２の大きさ、紙厚により決まる。
合板、鉄板を切断するにはＣＯ２レーザーが最適である。最近、金属加工ではファイバーレーザーも出現している。切断はレーザーの種類に限定されない。

発明の効果

本発明は以上の構成をなしているので、
ａ．すべてのブランキング下型を軽量にできる。
ｂ．すべてのブランキング下型を安価にできる。その結果、原紙代を４－９％の節約が可能になった。
ｃ．すべてのブランキング下型は状来、職人芸であった「差込側曲げ鉄枠４３」の代わりにレーザー切断で「差込側レーザー切断鉄板４３１」利用することで安価で、精度よく製作可能になった。
ｄ．「１本刃」により「差込側ドブ１１２」がなくなり打抜きスピードを上げられる。
ｅ．本発明は２本刃のレイアウトにも応用でき合板積層より剛性をもてる。

公知の「２本刃レイアウト抜型１０」の平面図。 公知の「１本刃レイアウト抜型１００」の平面図。 公知の「２本刃レイアウト・ブランキング下型」の天板の平面図。 公知の「２本刃レイアウト・ブランキング下型」の天板積層した写真。 公知の「２本刃レイアウト・ブランキング下型」の天板４４とその底部に「１本刃」鉄枠を接合した平面図。 公知の「１本刃レイアウト・ブランキング下型」の天板４４とその底部に「１本刃」鉄枠を接合した写真。右はその鉄枠を曲げる自動曲機の写真。 公知の図２の「１本刃レイアウト」の下型平面図。 ～ 図２の「１本刃レイアウト」での「島状のカス１４１」の発生する場所とその形状の平面図。 図２の「１本刃レイアウト」の本発明の合板「天板４４」平面図。 図８の「天板４４」を裏打ち補強する本発明の「天板支持鉄板４３２」の平面図。 図９の「天板支持鉄板４３２」を支持し、ブランクを分離する。糊代側支持直線鉄枠４２の本発明の平面図。その側壁に溶接する「差込側レーザー切断鉄板４３１」の平面図。 図８の「天板４４」と図９の「天板支持鉄板４３１」と。糊代側支持直線鉄枠４２「鉄枠４２」を合体した本発明の平面図 ～ 本発明の図１１を含めた実施例を咥側から見た側面断面図。 は「４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２」を２枚使用して箱構造にした側面断面図。 は本発明の六角形のブランキング下型の平面図。 は［図１７］の側面図。

２本刃レイアウト抜型１０
１本刃レイアウト抜型１００
糊代側ドブ１１
糊代側下型ドブ１１１
差込側ドブ１１２
ドブ支持部１１２１
製品／ブランク１２
刃１３
島状カス１４
島状カス受け台１４１
２本刃レイアウト下型合板天板３１
１本刃レイアウト下型合板天板４１
位置決め突起４１４
糊代側支持直線鉄枠４２
支柱壁４２０
センサー窓４２１１
位置決め突起４２４
差込側曲げ鉄枠４３
差込側レーザー切断鉄板４３１
４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２
位置決め穴４３２１
位置決め穴４３２２
１本刃レイアウト天板４４
矩形位置決め穴４４３

Claims (3)

1. 紙器製造打抜機用のブランキング下型において、レーザー光線で切断した下型合板天板４４の裏面に糊代側支持直線鉄枠４２とそれにをレーザー光線で差込側レーザー切断鉄板４３１を切断したものを糊代側支持直線鉄枠４２の側壁上部に溶接した下型。
2. 紙器製造打抜機用のブランキング下型において、レーザー光線で切断した下型合板天板４４の裏面に４ｍｍ厚天板支持鉄板４３２を接合し、糊代側支持直線鉄枠４２とそれにをレーザー光線で差込側レーザー切断鉄板４３１を切断したものを糊代側支持直線鉄枠４２の側壁上部に溶接した下型。
3. 紙器製造打抜機用のブランキング下型において、「２本刃レイアウト下型合板天板３１」か「１本刃レイアウト下型合板天板４１」と２枚の「天板支持鉄板４３２」を「支柱壁４２０」で溶接したもの。