穿孔装置
【課題】樹脂製フィルムに大きさの整った多数の微細な孔を確実に形成できるようにする。
【解決手段】ロール２を回転可能に支持台４に支持する。ロール２に多数の穿孔針３を放射状に配置して固定する。ロール２の中心部にカートリッジヒータ５を配設する。カートリッジヒータ５にロータリコネクタ７を介して外部から電力を供給し、穿孔針３の先端部をフィルムの軟化点以上に加熱する。ロール２をフィルムに近接させて押し付ける。穿孔針３の熱でフィルムを軟化させて穿孔針３の形状に対応した孔を形成する。
【解決手段】ロール２を回転可能に支持台４に支持する。ロール２に多数の穿孔針３を放射状に配置して固定する。ロール２の中心部にカートリッジヒータ５を配設する。カートリッジヒータ５にロータリコネクタ７を介して外部から電力を供給し、穿孔針３の先端部をフィルムの軟化点以上に加熱する。ロール２をフィルムに近接させて押し付ける。穿孔針３の熱でフィルムを軟化させて穿孔針３の形状に対応した孔を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば樹脂製フィルム等の薄肉なワークに多数の孔を形成する際に用いられる穿孔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば袋等を構成する樹脂製フィルムに、内容物を洩らさずに空気だけを通すことが可能な微細な孔を多数形成することが行われている。この孔を形成する際に用いられる穿孔装置として、ロールに、多数の穿孔針をその先端部がロールの外周部から突出するように放射状に並べて設けたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。この穿孔装置によれば、ロールを長尺状フィルムに近接させて押し付けた状態で該フィルムを長手方向に送ると、ロールがフィルムの送り速度に対応する速さで回転して、並んでいる穿孔針の先端部が順にフィルムを貫通しては抜けていくことが繰り返され、これにより、フィルムに孔が連続的に形成される。
【特許文献１】特表平１１−５０８８３０号公報
【特許文献２】特開平５−４２４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、特許文献１、２のように、フィルムに穿孔針を刺して孔を形成する場合、フィルムが穿孔針により破られて開口し、その開口の周縁部が拡がる方向に変形して孔を形作ることになる。このため、孔を形成したフィルムを巻き取って保管する際のように、孔の周縁部がフィルムの厚み方向に押さえ付けられると、孔の周縁部の形状が孔を閉じる方向に復元して孔が小さくなったり潰れてしまったりする。
【０００４】
また、フィルムの厚みは厳密には均一となっていないため、フィルムに穿孔針を押し付けた際に、フィルムの場所によってはフィルムが穿孔針の先端部の形状に沿うように変形するだけで穿孔針が刺さらないことや、穿孔針の刺さる深さが浅くなることがある。このようにフィルムの場所によって孔が形成されなかったり小さくなると、通気不良を引き起こす虞れがある。
【０００５】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、薄肉なワークに大きさの整った多数の孔を確実に形成できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、穿孔針によりワークを加熱して孔を形成するようにした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、薄肉なワークに近接して配置されるロールと、上記ロールの外周部から突出した状態で該ロールに設けられた穿孔針と、上記ロールに設けられ、上記穿孔針を上記ワークの軟化点以上となるように加熱する加熱手段とを備える構成とする。
【０００８】
この構成によれば、ロールをワークに近接させて、例えばワークを送ると、ロールが回転するとともに、穿孔針がワークに刺さっては抜けることが繰り返される。穿孔針がワークに刺さると、穿孔針によって穿孔針の温度がワークの軟化点以上となっているので、ワークは穿孔針の形状に対応して軟化し、孔が容易に形成される。これにより、ワークの厚みが場所により微妙に異なっている場合においても、ワークに大きさの整った孔が確実に形成され、孔の周縁部の形状が復元しにくくなる。
【０００９】
特に、穿孔針の温度をワークの溶融温度以上にすると、ワークは穿孔針の形状に対応して溶融し、この溶融した跡が孔となる。このようにワークを溶融させて孔を形成することで、ワークが穿孔針によって破られなくなるので、孔の形成後に引張力を受けたワークは裂けにくく、しかも、孔の周縁部は溶融して形作られているので、孔の周縁部の形状が復元してしまうこともなく孔の大きさが整う。さらに、ワークの厚みが場所により微妙に異なっている場合においても、ワークの穿孔針が当たった箇所を溶融させることが可能なので、大きさの整った孔が確実に形成される。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、ロールには、加熱手段の熱が該ロールの外周部からワークに伝達するのを抑制する熱伝達抑制部が設けられている構成とする。
【００１１】
この構成によれば、ワークの孔が形成される部分以外を加熱手段の熱から保護することが可能になる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、複数の穿孔針が、ロールに放射状に配置され、加熱手段は、上記ロールの径方向中心部に配置されている構成とする。
【００１３】
この構成によれば、複数の穿孔針がロールの中心部から加熱されるので、穿孔針の温度を容易に均一化することが可能になる。
【００１４】
請求項４の発明では、請求項１または２の発明において、加熱手段は、電力の供給により発熱する発熱体を有し、上記ロールには、上記発熱体に電力を供給する電線が接続されるコネクタが断熱材を介して取り付けられている構成とする。
【００１５】
この構成によれば、コネクタを介して供給された電力により発熱した発熱体で穿孔針が加熱され、このとき、ロールも加熱されることになる。このロールとコネクタとの間に断熱材が介在しているため、ロールの熱がコネクタに伝わりにくくなる。
【００１６】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、発熱体及びコネクタは、ロールの内部に配置されている構成とする。
【００１７】
この構成によれば、穿孔装置をコンパクトにまとめることが可能になる。
【００１８】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、ロールの内部に冷却風を導入するための冷却風導入部が設けられている構成とする。
【００１９】
この構成によれば、コネクタが冷却風導入部から導入された冷却風により冷却される。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、ロールに設けた穿孔針をワークの軟化点以上に加熱するようにしたので、ワークに大きさの整った孔を確実に形成することができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、加熱手段の熱がロールの外周部からワークに伝達するのを抑制できるので、熱によるワークの損傷を回避できる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、複数の穿孔針を放射状に配置し、加熱手段をロールの中心部に配置したので、複数の穿孔針の温度を容易に均一化することができ、形状及び大きさがより一層整った孔をワークに形成することができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、加熱手段の発熱体に電力を供給する電線が接続されるコネクタとロールとの間に断熱材を介在させたので、熱によるコネクタの損傷を抑制することができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、発熱体及びコネクタをロールの内部に配置したので、穿孔装置をコンパクトにまとめることができ、設置する際の自由度を向上できる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、冷却風導入部から導入した冷却風でコネクタを冷却できるので、熱によるコネクタの損傷を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２７】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る穿孔装置１を示すものである。この穿孔装置１は、ワークとしての樹脂製フィルムＦに多数の孔を形成する際に用いられるものである。この孔は、最大内径が約１ｍｍ以下、好ましくは約１００μｍ以下の微細なものであり、この孔を形成したフィルムＦは、例えば、ダストや、穀粉等を収容する袋の構成材料として用いられるものであり、このようなフィルムＦで袋を構成することにより、ダストや穀粉等を収容した際に一緒に封入される空気のみを孔から袋外に逃がすことが可能になる。また、そのように孔が微細であるため、水の侵入を抑制することが可能である。尚、上記ワークは、熱可塑性樹脂フィルムやシートであればよく、その材質としては、例えば、ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、上記ワークの厚さとしては、上記特に限定されるものではないが、５μｍ〜３００μｍ、好ましくは、１０μｍ〜２００μｍである。さらに、上記ワークは、複数枚のフィルムやシートを積層してなるものであってもよく、この場合、積層するフィルムやシートの材質を異ならせてよい。
【００２８】
上記穿孔装置１は、図２に示すように、フィルム加工装置１００に取り付けられている。この実施形態の説明では、穿孔装置１の構造を説明する前にフィルム加工装置１００の構造について説明する。このフィルム加工装置１００は、長尺状のフィルムＦに連続的に孔を形成するためのものであり、穿孔装置１を支持する基台１０１と、この基台１０１に支持されるゴムロール１０２及びガイドロール１０３とを備えている。ゴムロール１０２は、略水平に延びる回転軸を介して基台１０１の上部に支持されている。ガイドロール１０３は、ゴムロール１０２の下方で該ゴムロール１０２の回転軸と略平行に延びる回転軸を介して基台１０１に支持されている。フィルムＦは、ガイドロール１０３の下側から上側に巻き掛けられた後、ゴムロール１０２の下側から上側に巻き掛けられており、図示しない送り機構により図２に矢印で示すように連続して送られるようになっている。上記ゴムロール１０２は、表面全周がゴムで構成され、弾性変形可能となっている。また、上記ガイドロール１０３はアルミニウム合金製である。
【００２９】
上記基台１０１には、ゴムロール１０２の回転軸と略平行に延びるレール１０４がゴムロール１０２の外周部と対向するように設けられている。このレール１０４には、穿孔装置１をゴムロール１０２に接離する方向に移動させるためのシリンダ装置１０５が設けられている。このシリンダ装置１０５は、レール１０４上を移動可能に構成され、該レール１０４上の任意の位置に固定されるようになっている。シリンダ装置１０５は、ゴムロール１０２へ向けて略水平に進出するロッド１０５ａ（図１に示す）及び棒状のガイド部材１０５ｂを備えており、ロッド１０５ａ及びガイド部材１０５ｂの先端部に上記穿孔装置１が取り付けられている。ロッド１０５ａを進出させると、図２に仮想線で示すように穿孔装置１のロール２がゴムロール１０２に巻き掛けられたフィルムＦに近接して押し付けられ、後退させると、実線で示すようにロール２がゴムロール１０２から離れるようになっている。
【００３０】
次に、上記穿孔装置１の構造について説明する。この穿孔装置１は、図１に示すように、多数の穿孔針３が設けられたロール２と、ロール２を支持する支持台４とを備えている。ロール２には、穿孔針３を加熱するカートリッジヒータ５と、中空に構成された支軸６とが設けられている。支軸６は支持台４に回転可能に支持されている。上記カートリッジヒータ５から延びる電線５ａはロータリコネクタ７に接続されている。
【００３１】
上記ロール２の本体部分は、図３及び図４に示すように、円環形状の多数の針保持プレート１０を厚み方向に重ね合わせた状態で一体化してなるものである。針保持プレート１０は、鋼材等の熱伝達率が良好な材料で構成されている。針保持プレート１０の中心孔１０ａは、重ね合わされた状態でロール２の貫通孔２ａを形成している。図３に示すように、針保持プレート１０の一側面には、径方向に放射状に延びる多数の針保持用溝１０ｂが周方向に等間隔に形成されている。図４に示すように、針保持用溝１０ｂの中心孔１０ａ側は中心孔１０ａに近づくにつれて浅くなるように形成され、反対側は針保持プレート１０の外周面に達するまで延びている。針保持プレート１０の一側面には、針保持用溝１０ｂの延びる方向の中央部同士を繋ぐように環状に延びる環状溝１０ｃが形成されている。この環状溝１０ｃは針保持プレート１０の中心と同心上に位置している。図４に示すように、環状溝１０ｃの深さは、針保持用溝１０ｂの深さよりも若干浅く設定されている。
【００３２】
上記針保持プレート１０の外周部には、断熱リング１２が嵌められている。この断熱リング１２は、耐熱性が高く、かつ、針保持プレート１０を構成する材料よりも熱伝達率の低い材料であるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で構成されている。断熱リング１２の厚さは、針保持プレート１０の厚さよりも薄く設定されている。尚、断熱リング１２の材料は、ＰＥＥＫ以外にも、針保持プレート１０を構成する材料よりも熱伝達率の低い樹脂材であればよく、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のエンジニアリングプラスチックであってもよい。
【００３３】
一方、穿孔針３は、ステンレス鋼等で構成されている。図５に示すように、穿孔針３の基端部には、扁平部３ａが形成され、この扁平部３ａ以外の部分は円形断面を有している。穿孔針３の扁平部３ａと軸方向略中央部との間には、針保持プレート１０に保持される保持部３ｂが設けられている。この保持部３ｂの径は、扁平部３ａの幅よりも短く設定され、針保持用溝１０ｂの深さ寸法と略同じ値に設定されている。また、穿孔針３の先端から基端側へ所定の範囲に設けられた穿孔部３ｃの径は他の部位よりも短く設定されている。
【００３４】
この穿孔針３は、図３に示すように、全ての針保持用溝１０ｂ内に配置されている。尚、図３には、一部の針保持用溝１０ｂにのみ穿孔針３が配置されている状態を示している。針保持用溝１０ｂに穿孔針３を配置した状態で、扁平部３ａが針保持用溝１０ｂから環状溝１０ｃ内に突出して該環状溝１０ｃの内面に係合する。これにより、穿孔針３が軸方向に移動しなくなり、外方に飛び出ることが阻止される。また、保持部３ｂは、環状溝１０ｃよりも外周側の針保持用溝１０ｂ内に位置しており、穿孔針３が針保持用溝１０ｂの内面で保持されて径方向に移動するのが阻止されるようになっている。この実施形態では、上記扁平部３ａを環状溝１０ｃに係合させることで穿孔針３の軸方向の移動を阻止するようにしているので、扁平部３ａの形成位置を変更することにより、穿孔部３ｃが針保持プレート１０から径方向に突出する突出量を調整することが可能となっている。尚、穿孔針３は針保持プレート１０に接着するようにしてもよい。
【００３５】
上記支軸６は、図１に示すように、一側軸部材１４と他側軸部材１５とで構成されている。これら軸部材１４、１５は、熱伝達率が樹脂材よりも高い鋼材等で構成されている。他側軸部材１５は、ロール２の貫通孔２ａよりも長く形成されている。他側軸部材１５には、中心部を通って長手方向に貫通するように形成された中空部１６が設けられている。上記他側軸部材１５の一端部には、他側フランジ１７が形成されている。他側軸部材１５の他端側の外周面には、雄ねじ部１５ａが形成されている。他側軸部材１５の雄ねじ部１５ａよりも他側は小径に形成されている。
【００３６】
上記一側軸部材１４は、他側軸部材１５よりも短く形成され、同様な中空部１８を有している。この一側軸部材１４の他端部には、上記他側フランジ１７に締結固定される一側フランジ１９が形成されている。一側フランジ１９の外周部には、他側フランジ１７へ向けて突出するノックピン２０が周方向に離れて３つ設けられるとともに、周方向に隣り合うノックピン２０の間にボルト挿通孔１９ａが形成されている。一方、他側フランジ１７には、図６に示すように、上記ノックピン２０が嵌入するピン孔１７ａが形成されるとともに、上記ボルト挿通孔１９ａに挿入されたボルト２２が螺合するねじ孔１７ｂが形成されている。図１に示すように、この他側フランジ１７と一側フランジ１９との間には、両者を軸方向に離間させるためのカラー２３が配置され、これらフランジ１７、１９間には、熱電対２４を設けるためのスペースが設けられている。また、他側フランジ１７の一側面における外周縁部近傍には、熱電対２４を固定するための固定ボルト２５が螺合するねじ孔１７ｃが形成されている。
【００３７】
上記一側軸部材１４と他側軸部材１５とは、一側フランジ１９のノックピン２０を他側フランジ１７のピン孔１７ａに嵌入して両者を位置決めした状態で、ボルト２２をボルト挿通孔１９ａに挿入してねじ孔１７ｂに螺合させることで一体化されている。
【００３８】
図６に示すように、上記熱電対２４は、長尺形状のセンサ部２４ａと、該センサ部２４ａの先端部に設けられた環状の固定部２４ｂを有している。この固定部２４ｂが固定ボルト２５により他側フランジ１７に締結固定されている。センサ部２４ａの基端部から延びる信号線２４ｃは、一側軸部材１４の中空部１８を通って該一側軸部材１４の一端部から突出している。
【００３９】
上記各針保持プレート１０は、針保持用溝１０ｂに穿孔用針３が配置され、かつ断熱リング１２が嵌った状態で、中心孔１０ａに他側軸部材１５を挿通させることで該他側軸部材１５に取り付けられている。他側軸部材１５の他端側には、針保持プレート１０を押さえる押さえ板２８が配置され、この押さえ板２８がナット２９で一側へ向けて押し付けられることにより、針保持プレート１０が押さえ板２８と他側フランジ１７とによって厚み方向に強く締め付けられるようになっている。これにより、針保持プレート１０同士が一体化して穿孔針３の位置ずれが防止されるとともに、針保持プレート１０と一側軸部材１４とが一体化して相対回転が防止される。尚、押さえ板２８の外周部にも断熱リング１２が嵌められている。
【００４０】
上記カートリッジヒータ５は、他側軸部材１５の中空部１６に配設されている。カートリッジヒータ５の形状は、中空部１６に嵌る円柱形状とされている。カートリッジヒータ５の中心線方向の寸法は、ロール２の本体部分の中心線方向の寸法と略同じに設定されている。カートリッジヒータ５の中心線方向両端部は、ロール２の本体部分の中心線方向両端部近傍に位置している。このカートリッジヒータ５の内部には、電力の供給により発熱する発熱体としてのニッケル−クロム合金線が設けられている。電線５ａはこの発熱体に接続されており、カートリッジヒータ５の一端部から、他側軸部材１５の中空部１６及び一側軸部材１４の中空部１８へ延び、一側軸部材１４の一端部から突出している。
【００４１】
一側軸部材１４の一端部には、支軸６を構成する材料よりも熱伝達率の低い樹脂材からなる筒状部材３０が取り付けられている。この筒状部材３０を構成する樹脂材としては、例えばＰＥＥＫ等が挙げられる。筒状部材３０は一側軸部材１４よりも大径に形成されている。一側軸部材１４の一端部には、径方向に貫通する貫通孔１４ａが形成され、また、筒状部材３０の他端部には、貫通孔１４ａに対応する貫通孔３０ａが形成されている。これら貫通孔１４ａ、３０ａにはピン３１が嵌入され、回転一体に結合されている。符号３２は、ピンの抜け止め用部材である。
【００４２】
筒状部材３０の長手方向中間部には、開口部３０ｂが形成されている。また、筒状部材３０の一端部には、上記ロータリコネクタ７が固定されている。このロータリコネクタ３３は、回転体へ電力を供給する際や回転体から信号を取り出す際に用いられている一般的なものであり、例えば、メルコタック社製の４極タイプを使用することが可能である。このロータリコネクタ７の回転側が筒状部材３０内に嵌合され、固定側が筒状部材３０から突出している。ロータリコネクタ７の回転側には、上記カートリッジヒータ５の電線５ａ及び熱電対２４の信号線２４ｃが接続され、固定側には、外部の電線１１０及び信号線（図示せず）が接続されている。
【００４３】
上記外部の電線１１０及び信号線は、図示しないが、制御装置に接続されている。この制御装置は、穿孔針３の穿孔部３ｃの温度がフィルムＦの軟化点以上の任意の温度となるように、カートリッジヒータ５に電力を供給するように構成されている。具体的には、熱電対２４によって他側フランジ１７近傍の温度を検出することで、穿孔部３ｃの温度がフィルムＦの軟化点以上となっているか否かを推測し、これに基づいて電力の供給を制御するようになっている。尚、穿孔部３ｃの温度を非接触で計測する温度計測器を用いて電力の供給を制御するようにしてもよいし、回転中の温度を計測することなく、実験値等に基づいてフィルムＦの軟化具合を見ながら電力の供給を作業者が直接制御するようにしてもよい。また、本明細書中におけるフィルムＦの軟化点とは、ＪＩＳ Ｋ ７２０６に準じて測定されるピカット軟化点である。
【００４４】
上記支持台４は、ロール２の中心線方向に延びる固定用板４０と、固定用板４０の一端部及び他端部から立ち上がる一対の側板４１、４２とで構成されており、これら固定用板４０と側板４１、４２とはボルト４３により一体化されている。固定用板４０は、シリンダ装置１０５のロッド１０５ａ及びガイド部材１０５ｂに固定されるようになっている。両側板４１、４２には、耐熱ベアリング４４が設けられ、これらベアリング４４により上記支軸６が回転可能に支持されている。
【００４５】
次に、上記のように構成された穿孔装置１でフィルムＦに孔を形成する場合について説明する。上記フィルムＦはガイドロール１０３及びゴムロール１０２に巻き掛けておく。
【００４６】
まず、穿孔装置１がフィルムＦにおける孔形成部位に対応するように、シリンダ装置１０５をレール１０４上に位置決めする。そして、カートリッジヒーター５に電力を供給し発熱体を発熱させる。この発熱体の熱は他側軸部材１５に伝わり、該他側軸部材１５が加熱される。この他側軸部材１５の熱は、針保持プレート１０に伝わり、該針保持プレート１０が加熱され、この針保持プレート１０の熱が穿孔針３に伝わり、穿孔部３ｃの温度がフィルムＦの軟化点以上となる。
【００４７】
この加熱時には、カートリッジヒーター５がロール２の中心部に位置しているので、放射状に配置された穿孔針３の温度を容易に均一化することが可能になる。また、ロータリコネクタ７が樹脂製の筒状部材３０を介して支軸６から離れた状態で該支軸６に固定されているので、カートリッジヒーター５の熱がロータリコネクタ７に伝わりにくく、ロータリコネクタ７が熱から保護される。
【００４８】
その後、シリンダ装置１０５のロッド１０５ａを前進させて穿孔装置１のロール２をフィルムＦに近接させて押し付けるとともに、フィルムＦの送りを開始する。フィルムＦを送ると、該フィルムＦが巻き掛けられたガイドロール１０３及びゴムロール１０２が回転するとともに、フィルムＦとの摩擦によって穿孔装置１のロール２も回転し始める。ロール２が回転すると、ロール２の周方向に並ぶ穿孔針３が順にフィルムＦに刺さっては抜けることが繰り返される。
【００４９】
上記穿孔針３がフィルムＦに刺さると、穿孔針３の温度がフィルムＦの軟化点以上となっているので、フィルムＦは穿孔針３の形状に対応して軟化し、穿孔針３によって孔が容易に形成される。このようにフィルムＦを軟化させて孔を形成することで、孔の周縁部の形状が復元しにくくなり、孔の大きさが整う。さらに、フィルムＦの厚みが場所により微妙に異なっている場合においても、フィルムＦの穿孔針３が当たった箇所を穿孔針３の形状に対応して軟化させて穿孔針３で穿孔することが可能になり、大きさの整った孔が確実に形成される。
【００５０】
また、穿孔針３の温度は、制御装置によってフィルムＦの溶融温度以上に加熱してもよい。この場合には、穿孔針３がフィルムＦに刺さると、フィルムＦは穿孔針３の形状に対応して溶融し、この溶融した跡が孔となる。このようにフィルムＦを溶融させて孔を形成することで、フィルムＦが穿孔針３によって破られなくなるので、フィルムＦは、孔の形成後に引張力を受けたときに破けにくく、しかも、孔の周縁部が溶けて形作られているので、孔の周縁部の形状が復元してしまうこともなく孔の大きさが整う。さらに、フィルムＦの厚みが場所により微妙に異なっている場合においても、フィルムＦの穿孔針３が当たった箇所を穿孔針３の形状に対応して溶融させることが可能になり、大きさの整った孔が確実に形成される。
【００５１】
また、上記穿孔装置１のローラ２をフィルムＦに押し付けた際には、針保持プレート１０に断熱リング１２が嵌められているため、針保持プレート１０の熱がフィルムＦに伝わるのが抑制され、フィルムＦを熱から保護することが可能になる。
【００５２】
以上説明したように、この実施形態１に係る穿孔装置１によれば、ロール２に設けた穿孔針３をフィルムＦの軟化点以上に加熱するようにしたので、フィルムＦに大きさが整った孔を確実に形成することができる。
【００５３】
また、断熱リング１２を設けたことにより、カートリッジヒータ５の熱がロール２の外周部からフィルムＦに伝達しにくくなり、熱によるフィルムＦの損傷を回避できる。
【００５４】
また、複数の穿孔針３を放射状に配置し、カートリッジヒータ５をロール２の中心部に配置したので、複数の穿孔針３の温度を容易に均一化することができ、形状及び大きさがより一層整った孔をフィルムＦに形成することができる。
【００５５】
また、ロータリコネクタ７とロール２との間に断熱材料からなる筒状部材３０を介在させたので、発熱体で発生した熱によるロータリコネクタ７の損傷を抑制することができる。
【００５６】
尚、穿孔装置１をレール１０４に複数並べて設け、ロール２をフィルムＦに同時に押し付けるようにしてもよい。
【００５７】
《発明の実施形態２》
図７は、本発明の実施形態２に係る穿孔装置１を示すものであり、この実施形態２の穿孔装置１は、カートリッジヒータ５が複数設けられている点と、ロータリコネクタ７が支軸６の内部に配置されている点で実施形態１のものと異なっている。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００５８】
実施形態２では、ロール２の本体部分の中心線方向両側に、円筒部材６０がそれぞれ設けられている。これら円筒部材６０は、ＰＥＥＫ等の樹脂材で構成されている。円筒部材６０及び針保持プレート１０には、キー溝６０ａ、１０ｄが形成されている。
【００５９】
他側軸部材６２の外周面には、上記キー溝６０ａ、１０ｄに対応するキー溝６２ａが形成され、これらキー溝６０ａ、１０ｄ、６２ａに回り止め用のキー６５が挿入されている。他側軸部材６２には、図８に示すように、中心線方向に貫通する複数のヒータ収容孔６２ｂが中空部６４を取り囲むように形成されている。周方向に隣り合うヒータ収容孔６２ｂの間隔は、略等しく設定されている。ヒータ収容孔６２ｂには、円筒状のカートリッジヒータ５がそれぞれ収容されている。カートリッジヒータ５の電線５ａは、ヒータ収容孔６２ｂの他側から突出している。
【００６０】
一側軸部材６１の中空部６３及び他側軸部材６２の中空部６４には、コネクタ保持部材６６が設けられている。このコネクタ保持部材６６は、ＰＥＥＫ等の樹脂材を円筒状に形成してなるものである。コネクタ保持部材６６の他端部には、フランジ６７が設けられている。フランジ６７は、他側軸部材６２にボルト６８により固定されている。フランジ６７には、ベアリング４４の外周部が嵌るように形成された環状部材６９がボルト６８により固定されている。さらに、フランジ６７には、カートリッジヒータ５の電線５ａが通る溝６７ａが形成されており、電線５ａは、溝６７ａ内を通ってコネクタ保持部材６６の内部に延びている。
【００６１】
上記コネクタ保持部材６６の周壁部には、開口部６６ａが形成されている。コネクタ保持部材６６の一端部は、一側軸部材６１の中空部６３まで延びている。このコネクタ保持部材６６の一端部の内側にロータリコネクタ７の回転側が固定されている。ロータリコネクタ７の固定側には、ブーツ７５が取り付けられている。
【００６２】
また、支持台４の側板４２には、図９に示すように、空気導入通路４２ａが形成されている。この空気導入通路４２ａの上流端部には、冷却風としての圧縮エアの供給管７０がＬ字接続管７１を介して接続されている。空気導入通路４２ａの下流端は、側板４２の中心部近傍まで延びている。
【００６３】
上記側板４２の中心部には、ベアリング４４の内周部が嵌るように形成されたベアリング保持部材７２が設けられている。このベアリング保持部材７２は、ボルト７３により側板４２に固定されている。ベアリング保持部材７２の内部には、空気導入通路４２ａの下流端部に連通する通風孔７２ａが形成されている。この通風孔７２ａの下流端部は、コネクタ保持部材６６の他側端部の開口に対向している。従って、空気導入通路４２ａからベアリング保持部材７２の通風孔７２ａに流入した圧縮エアは、コネクタ保持部材６６の内部に向けて吹き出す。これにより、ロータリコネクタ７及びベアリング４４が冷却される。上記空気導入通路４２ａ及び通風孔７２ａにより、本発明の冷却風導入部が構成されている。
【００６４】
この実施形態２の穿孔装置１によれば、円を描くように配置された複数のカートリッジヒータ５で穿孔針３を加熱できる。これにより、実施形態１のものと同様な作用効果を得ることができる。
【００６５】
また、カートリッジヒータ５及びロータリコネクタ７の両方を支軸６の内部に配置したので、穿孔装置１をコンパクトにまとめることが可能になり、設置する際の自由度を向上できる。
【００６６】
また、圧縮エアにより、ロータリコネクタ７を冷却することができ、熱によるコネクタ７の損傷を抑制することができる。
【００６７】
また、上記の如くロータリコネクタ７を支軸６の内部に配置することで、穿孔装置１のロール２中心線方向の寸法を短くすることができる。これにより、穿孔装置１をレール１０４に複数設ける場合に間隔を狭めて配置することができ、孔を、フィルムＦの幅方向の広い範囲に連続して並ぶように形成することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上説明したように、本発明に係る穿孔装置は、例えば、ダストや穀粉等を収容するための袋を構成する樹脂製フィルムに孔を多数形成する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態１に係る穿孔装置を示し、図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】実施形態１の穿孔装置を備えたフィルム加工装置の概略構成図である。
【図３】実施形態１の針保持プレート及び断熱リングの側面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図５】（ａ）は穿孔針の側面図であり、（ｂ）は穿孔針を基端側から見た図である。
【図６】熱電対が組み付けられた状態の他側軸部材をフランジ側から見た図である。
【図７】実施形態２に係る図１相当図である。
【図８】実施形態２の他側軸部材を示し、（ａ）は図８（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図であり、（ｂ）は図８（ａ）のＹ矢視図である。
【図９】実施形態２の穿孔装置を他側から見た図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 穿孔装置
２ ロール
３ 穿孔針
４ 支持台
５ カートリッジヒータ（加熱手段）
５ａ 電線
６ 支軸
７ ロータリコネクタ
１２ 断熱リング（熱伝達抑制部）
３０ 筒状部材（断熱材）
４２ａ 空気導入通路（冷却風導入部）
７２ａ 通風孔（冷却風導入部）
６６ コネクタ保持部材（断熱材）
１１０ 外部電線
Ｆ フィルム（ワーク）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば樹脂製フィルム等の薄肉なワークに多数の孔を形成する際に用いられる穿孔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば袋等を構成する樹脂製フィルムに、内容物を洩らさずに空気だけを通すことが可能な微細な孔を多数形成することが行われている。この孔を形成する際に用いられる穿孔装置として、ロールに、多数の穿孔針をその先端部がロールの外周部から突出するように放射状に並べて設けたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。この穿孔装置によれば、ロールを長尺状フィルムに近接させて押し付けた状態で該フィルムを長手方向に送ると、ロールがフィルムの送り速度に対応する速さで回転して、並んでいる穿孔針の先端部が順にフィルムを貫通しては抜けていくことが繰り返され、これにより、フィルムに孔が連続的に形成される。
【特許文献１】特表平１１−５０８８３０号公報
【特許文献２】特開平５−４２４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、特許文献１、２のように、フィルムに穿孔針を刺して孔を形成する場合、フィルムが穿孔針により破られて開口し、その開口の周縁部が拡がる方向に変形して孔を形作ることになる。このため、孔を形成したフィルムを巻き取って保管する際のように、孔の周縁部がフィルムの厚み方向に押さえ付けられると、孔の周縁部の形状が孔を閉じる方向に復元して孔が小さくなったり潰れてしまったりする。
【０００４】
また、フィルムの厚みは厳密には均一となっていないため、フィルムに穿孔針を押し付けた際に、フィルムの場所によってはフィルムが穿孔針の先端部の形状に沿うように変形するだけで穿孔針が刺さらないことや、穿孔針の刺さる深さが浅くなることがある。このようにフィルムの場所によって孔が形成されなかったり小さくなると、通気不良を引き起こす虞れがある。
【０００５】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、薄肉なワークに大きさの整った多数の孔を確実に形成できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、穿孔針によりワークを加熱して孔を形成するようにした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、薄肉なワークに近接して配置されるロールと、上記ロールの外周部から突出した状態で該ロールに設けられた穿孔針と、上記ロールに設けられ、上記穿孔針を上記ワークの軟化点以上となるように加熱する加熱手段とを備える構成とする。
【０００８】
この構成によれば、ロールをワークに近接させて、例えばワークを送ると、ロールが回転するとともに、穿孔針がワークに刺さっては抜けることが繰り返される。穿孔針がワークに刺さると、穿孔針によって穿孔針の温度がワークの軟化点以上となっているので、ワークは穿孔針の形状に対応して軟化し、孔が容易に形成される。これにより、ワークの厚みが場所により微妙に異なっている場合においても、ワークに大きさの整った孔が確実に形成され、孔の周縁部の形状が復元しにくくなる。
【０００９】
特に、穿孔針の温度をワークの溶融温度以上にすると、ワークは穿孔針の形状に対応して溶融し、この溶融した跡が孔となる。このようにワークを溶融させて孔を形成することで、ワークが穿孔針によって破られなくなるので、孔の形成後に引張力を受けたワークは裂けにくく、しかも、孔の周縁部は溶融して形作られているので、孔の周縁部の形状が復元してしまうこともなく孔の大きさが整う。さらに、ワークの厚みが場所により微妙に異なっている場合においても、ワークの穿孔針が当たった箇所を溶融させることが可能なので、大きさの整った孔が確実に形成される。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、ロールには、加熱手段の熱が該ロールの外周部からワークに伝達するのを抑制する熱伝達抑制部が設けられている構成とする。
【００１１】
この構成によれば、ワークの孔が形成される部分以外を加熱手段の熱から保護することが可能になる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、複数の穿孔針が、ロールに放射状に配置され、加熱手段は、上記ロールの径方向中心部に配置されている構成とする。
【００１３】
この構成によれば、複数の穿孔針がロールの中心部から加熱されるので、穿孔針の温度を容易に均一化することが可能になる。
【００１４】
請求項４の発明では、請求項１または２の発明において、加熱手段は、電力の供給により発熱する発熱体を有し、上記ロールには、上記発熱体に電力を供給する電線が接続されるコネクタが断熱材を介して取り付けられている構成とする。
【００１５】
この構成によれば、コネクタを介して供給された電力により発熱した発熱体で穿孔針が加熱され、このとき、ロールも加熱されることになる。このロールとコネクタとの間に断熱材が介在しているため、ロールの熱がコネクタに伝わりにくくなる。
【００１６】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、発熱体及びコネクタは、ロールの内部に配置されている構成とする。
【００１７】
この構成によれば、穿孔装置をコンパクトにまとめることが可能になる。
【００１８】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、ロールの内部に冷却風を導入するための冷却風導入部が設けられている構成とする。
【００１９】
この構成によれば、コネクタが冷却風導入部から導入された冷却風により冷却される。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、ロールに設けた穿孔針をワークの軟化点以上に加熱するようにしたので、ワークに大きさの整った孔を確実に形成することができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、加熱手段の熱がロールの外周部からワークに伝達するのを抑制できるので、熱によるワークの損傷を回避できる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、複数の穿孔針を放射状に配置し、加熱手段をロールの中心部に配置したので、複数の穿孔針の温度を容易に均一化することができ、形状及び大きさがより一層整った孔をワークに形成することができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、加熱手段の発熱体に電力を供給する電線が接続されるコネクタとロールとの間に断熱材を介在させたので、熱によるコネクタの損傷を抑制することができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、発熱体及びコネクタをロールの内部に配置したので、穿孔装置をコンパクトにまとめることができ、設置する際の自由度を向上できる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、冷却風導入部から導入した冷却風でコネクタを冷却できるので、熱によるコネクタの損傷を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２７】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る穿孔装置１を示すものである。この穿孔装置１は、ワークとしての樹脂製フィルムＦに多数の孔を形成する際に用いられるものである。この孔は、最大内径が約１ｍｍ以下、好ましくは約１００μｍ以下の微細なものであり、この孔を形成したフィルムＦは、例えば、ダストや、穀粉等を収容する袋の構成材料として用いられるものであり、このようなフィルムＦで袋を構成することにより、ダストや穀粉等を収容した際に一緒に封入される空気のみを孔から袋外に逃がすことが可能になる。また、そのように孔が微細であるため、水の侵入を抑制することが可能である。尚、上記ワークは、熱可塑性樹脂フィルムやシートであればよく、その材質としては、例えば、ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、上記ワークの厚さとしては、上記特に限定されるものではないが、５μｍ〜３００μｍ、好ましくは、１０μｍ〜２００μｍである。さらに、上記ワークは、複数枚のフィルムやシートを積層してなるものであってもよく、この場合、積層するフィルムやシートの材質を異ならせてよい。
【００２８】
上記穿孔装置１は、図２に示すように、フィルム加工装置１００に取り付けられている。この実施形態の説明では、穿孔装置１の構造を説明する前にフィルム加工装置１００の構造について説明する。このフィルム加工装置１００は、長尺状のフィルムＦに連続的に孔を形成するためのものであり、穿孔装置１を支持する基台１０１と、この基台１０１に支持されるゴムロール１０２及びガイドロール１０３とを備えている。ゴムロール１０２は、略水平に延びる回転軸を介して基台１０１の上部に支持されている。ガイドロール１０３は、ゴムロール１０２の下方で該ゴムロール１０２の回転軸と略平行に延びる回転軸を介して基台１０１に支持されている。フィルムＦは、ガイドロール１０３の下側から上側に巻き掛けられた後、ゴムロール１０２の下側から上側に巻き掛けられており、図示しない送り機構により図２に矢印で示すように連続して送られるようになっている。上記ゴムロール１０２は、表面全周がゴムで構成され、弾性変形可能となっている。また、上記ガイドロール１０３はアルミニウム合金製である。
【００２９】
上記基台１０１には、ゴムロール１０２の回転軸と略平行に延びるレール１０４がゴムロール１０２の外周部と対向するように設けられている。このレール１０４には、穿孔装置１をゴムロール１０２に接離する方向に移動させるためのシリンダ装置１０５が設けられている。このシリンダ装置１０５は、レール１０４上を移動可能に構成され、該レール１０４上の任意の位置に固定されるようになっている。シリンダ装置１０５は、ゴムロール１０２へ向けて略水平に進出するロッド１０５ａ（図１に示す）及び棒状のガイド部材１０５ｂを備えており、ロッド１０５ａ及びガイド部材１０５ｂの先端部に上記穿孔装置１が取り付けられている。ロッド１０５ａを進出させると、図２に仮想線で示すように穿孔装置１のロール２がゴムロール１０２に巻き掛けられたフィルムＦに近接して押し付けられ、後退させると、実線で示すようにロール２がゴムロール１０２から離れるようになっている。
【００３０】
次に、上記穿孔装置１の構造について説明する。この穿孔装置１は、図１に示すように、多数の穿孔針３が設けられたロール２と、ロール２を支持する支持台４とを備えている。ロール２には、穿孔針３を加熱するカートリッジヒータ５と、中空に構成された支軸６とが設けられている。支軸６は支持台４に回転可能に支持されている。上記カートリッジヒータ５から延びる電線５ａはロータリコネクタ７に接続されている。
【００３１】
上記ロール２の本体部分は、図３及び図４に示すように、円環形状の多数の針保持プレート１０を厚み方向に重ね合わせた状態で一体化してなるものである。針保持プレート１０は、鋼材等の熱伝達率が良好な材料で構成されている。針保持プレート１０の中心孔１０ａは、重ね合わされた状態でロール２の貫通孔２ａを形成している。図３に示すように、針保持プレート１０の一側面には、径方向に放射状に延びる多数の針保持用溝１０ｂが周方向に等間隔に形成されている。図４に示すように、針保持用溝１０ｂの中心孔１０ａ側は中心孔１０ａに近づくにつれて浅くなるように形成され、反対側は針保持プレート１０の外周面に達するまで延びている。針保持プレート１０の一側面には、針保持用溝１０ｂの延びる方向の中央部同士を繋ぐように環状に延びる環状溝１０ｃが形成されている。この環状溝１０ｃは針保持プレート１０の中心と同心上に位置している。図４に示すように、環状溝１０ｃの深さは、針保持用溝１０ｂの深さよりも若干浅く設定されている。
【００３２】
上記針保持プレート１０の外周部には、断熱リング１２が嵌められている。この断熱リング１２は、耐熱性が高く、かつ、針保持プレート１０を構成する材料よりも熱伝達率の低い材料であるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で構成されている。断熱リング１２の厚さは、針保持プレート１０の厚さよりも薄く設定されている。尚、断熱リング１２の材料は、ＰＥＥＫ以外にも、針保持プレート１０を構成する材料よりも熱伝達率の低い樹脂材であればよく、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のエンジニアリングプラスチックであってもよい。
【００３３】
一方、穿孔針３は、ステンレス鋼等で構成されている。図５に示すように、穿孔針３の基端部には、扁平部３ａが形成され、この扁平部３ａ以外の部分は円形断面を有している。穿孔針３の扁平部３ａと軸方向略中央部との間には、針保持プレート１０に保持される保持部３ｂが設けられている。この保持部３ｂの径は、扁平部３ａの幅よりも短く設定され、針保持用溝１０ｂの深さ寸法と略同じ値に設定されている。また、穿孔針３の先端から基端側へ所定の範囲に設けられた穿孔部３ｃの径は他の部位よりも短く設定されている。
【００３４】
この穿孔針３は、図３に示すように、全ての針保持用溝１０ｂ内に配置されている。尚、図３には、一部の針保持用溝１０ｂにのみ穿孔針３が配置されている状態を示している。針保持用溝１０ｂに穿孔針３を配置した状態で、扁平部３ａが針保持用溝１０ｂから環状溝１０ｃ内に突出して該環状溝１０ｃの内面に係合する。これにより、穿孔針３が軸方向に移動しなくなり、外方に飛び出ることが阻止される。また、保持部３ｂは、環状溝１０ｃよりも外周側の針保持用溝１０ｂ内に位置しており、穿孔針３が針保持用溝１０ｂの内面で保持されて径方向に移動するのが阻止されるようになっている。この実施形態では、上記扁平部３ａを環状溝１０ｃに係合させることで穿孔針３の軸方向の移動を阻止するようにしているので、扁平部３ａの形成位置を変更することにより、穿孔部３ｃが針保持プレート１０から径方向に突出する突出量を調整することが可能となっている。尚、穿孔針３は針保持プレート１０に接着するようにしてもよい。
【００３５】
上記支軸６は、図１に示すように、一側軸部材１４と他側軸部材１５とで構成されている。これら軸部材１４、１５は、熱伝達率が樹脂材よりも高い鋼材等で構成されている。他側軸部材１５は、ロール２の貫通孔２ａよりも長く形成されている。他側軸部材１５には、中心部を通って長手方向に貫通するように形成された中空部１６が設けられている。上記他側軸部材１５の一端部には、他側フランジ１７が形成されている。他側軸部材１５の他端側の外周面には、雄ねじ部１５ａが形成されている。他側軸部材１５の雄ねじ部１５ａよりも他側は小径に形成されている。
【００３６】
上記一側軸部材１４は、他側軸部材１５よりも短く形成され、同様な中空部１８を有している。この一側軸部材１４の他端部には、上記他側フランジ１７に締結固定される一側フランジ１９が形成されている。一側フランジ１９の外周部には、他側フランジ１７へ向けて突出するノックピン２０が周方向に離れて３つ設けられるとともに、周方向に隣り合うノックピン２０の間にボルト挿通孔１９ａが形成されている。一方、他側フランジ１７には、図６に示すように、上記ノックピン２０が嵌入するピン孔１７ａが形成されるとともに、上記ボルト挿通孔１９ａに挿入されたボルト２２が螺合するねじ孔１７ｂが形成されている。図１に示すように、この他側フランジ１７と一側フランジ１９との間には、両者を軸方向に離間させるためのカラー２３が配置され、これらフランジ１７、１９間には、熱電対２４を設けるためのスペースが設けられている。また、他側フランジ１７の一側面における外周縁部近傍には、熱電対２４を固定するための固定ボルト２５が螺合するねじ孔１７ｃが形成されている。
【００３７】
上記一側軸部材１４と他側軸部材１５とは、一側フランジ１９のノックピン２０を他側フランジ１７のピン孔１７ａに嵌入して両者を位置決めした状態で、ボルト２２をボルト挿通孔１９ａに挿入してねじ孔１７ｂに螺合させることで一体化されている。
【００３８】
図６に示すように、上記熱電対２４は、長尺形状のセンサ部２４ａと、該センサ部２４ａの先端部に設けられた環状の固定部２４ｂを有している。この固定部２４ｂが固定ボルト２５により他側フランジ１７に締結固定されている。センサ部２４ａの基端部から延びる信号線２４ｃは、一側軸部材１４の中空部１８を通って該一側軸部材１４の一端部から突出している。
【００３９】
上記各針保持プレート１０は、針保持用溝１０ｂに穿孔用針３が配置され、かつ断熱リング１２が嵌った状態で、中心孔１０ａに他側軸部材１５を挿通させることで該他側軸部材１５に取り付けられている。他側軸部材１５の他端側には、針保持プレート１０を押さえる押さえ板２８が配置され、この押さえ板２８がナット２９で一側へ向けて押し付けられることにより、針保持プレート１０が押さえ板２８と他側フランジ１７とによって厚み方向に強く締め付けられるようになっている。これにより、針保持プレート１０同士が一体化して穿孔針３の位置ずれが防止されるとともに、針保持プレート１０と一側軸部材１４とが一体化して相対回転が防止される。尚、押さえ板２８の外周部にも断熱リング１２が嵌められている。
【００４０】
上記カートリッジヒータ５は、他側軸部材１５の中空部１６に配設されている。カートリッジヒータ５の形状は、中空部１６に嵌る円柱形状とされている。カートリッジヒータ５の中心線方向の寸法は、ロール２の本体部分の中心線方向の寸法と略同じに設定されている。カートリッジヒータ５の中心線方向両端部は、ロール２の本体部分の中心線方向両端部近傍に位置している。このカートリッジヒータ５の内部には、電力の供給により発熱する発熱体としてのニッケル−クロム合金線が設けられている。電線５ａはこの発熱体に接続されており、カートリッジヒータ５の一端部から、他側軸部材１５の中空部１６及び一側軸部材１４の中空部１８へ延び、一側軸部材１４の一端部から突出している。
【００４１】
一側軸部材１４の一端部には、支軸６を構成する材料よりも熱伝達率の低い樹脂材からなる筒状部材３０が取り付けられている。この筒状部材３０を構成する樹脂材としては、例えばＰＥＥＫ等が挙げられる。筒状部材３０は一側軸部材１４よりも大径に形成されている。一側軸部材１４の一端部には、径方向に貫通する貫通孔１４ａが形成され、また、筒状部材３０の他端部には、貫通孔１４ａに対応する貫通孔３０ａが形成されている。これら貫通孔１４ａ、３０ａにはピン３１が嵌入され、回転一体に結合されている。符号３２は、ピンの抜け止め用部材である。
【００４２】
筒状部材３０の長手方向中間部には、開口部３０ｂが形成されている。また、筒状部材３０の一端部には、上記ロータリコネクタ７が固定されている。このロータリコネクタ３３は、回転体へ電力を供給する際や回転体から信号を取り出す際に用いられている一般的なものであり、例えば、メルコタック社製の４極タイプを使用することが可能である。このロータリコネクタ７の回転側が筒状部材３０内に嵌合され、固定側が筒状部材３０から突出している。ロータリコネクタ７の回転側には、上記カートリッジヒータ５の電線５ａ及び熱電対２４の信号線２４ｃが接続され、固定側には、外部の電線１１０及び信号線（図示せず）が接続されている。
【００４３】
上記外部の電線１１０及び信号線は、図示しないが、制御装置に接続されている。この制御装置は、穿孔針３の穿孔部３ｃの温度がフィルムＦの軟化点以上の任意の温度となるように、カートリッジヒータ５に電力を供給するように構成されている。具体的には、熱電対２４によって他側フランジ１７近傍の温度を検出することで、穿孔部３ｃの温度がフィルムＦの軟化点以上となっているか否かを推測し、これに基づいて電力の供給を制御するようになっている。尚、穿孔部３ｃの温度を非接触で計測する温度計測器を用いて電力の供給を制御するようにしてもよいし、回転中の温度を計測することなく、実験値等に基づいてフィルムＦの軟化具合を見ながら電力の供給を作業者が直接制御するようにしてもよい。また、本明細書中におけるフィルムＦの軟化点とは、ＪＩＳ Ｋ ７２０６に準じて測定されるピカット軟化点である。
【００４４】
上記支持台４は、ロール２の中心線方向に延びる固定用板４０と、固定用板４０の一端部及び他端部から立ち上がる一対の側板４１、４２とで構成されており、これら固定用板４０と側板４１、４２とはボルト４３により一体化されている。固定用板４０は、シリンダ装置１０５のロッド１０５ａ及びガイド部材１０５ｂに固定されるようになっている。両側板４１、４２には、耐熱ベアリング４４が設けられ、これらベアリング４４により上記支軸６が回転可能に支持されている。
【００４５】
次に、上記のように構成された穿孔装置１でフィルムＦに孔を形成する場合について説明する。上記フィルムＦはガイドロール１０３及びゴムロール１０２に巻き掛けておく。
【００４６】
まず、穿孔装置１がフィルムＦにおける孔形成部位に対応するように、シリンダ装置１０５をレール１０４上に位置決めする。そして、カートリッジヒーター５に電力を供給し発熱体を発熱させる。この発熱体の熱は他側軸部材１５に伝わり、該他側軸部材１５が加熱される。この他側軸部材１５の熱は、針保持プレート１０に伝わり、該針保持プレート１０が加熱され、この針保持プレート１０の熱が穿孔針３に伝わり、穿孔部３ｃの温度がフィルムＦの軟化点以上となる。
【００４７】
この加熱時には、カートリッジヒーター５がロール２の中心部に位置しているので、放射状に配置された穿孔針３の温度を容易に均一化することが可能になる。また、ロータリコネクタ７が樹脂製の筒状部材３０を介して支軸６から離れた状態で該支軸６に固定されているので、カートリッジヒーター５の熱がロータリコネクタ７に伝わりにくく、ロータリコネクタ７が熱から保護される。
【００４８】
その後、シリンダ装置１０５のロッド１０５ａを前進させて穿孔装置１のロール２をフィルムＦに近接させて押し付けるとともに、フィルムＦの送りを開始する。フィルムＦを送ると、該フィルムＦが巻き掛けられたガイドロール１０３及びゴムロール１０２が回転するとともに、フィルムＦとの摩擦によって穿孔装置１のロール２も回転し始める。ロール２が回転すると、ロール２の周方向に並ぶ穿孔針３が順にフィルムＦに刺さっては抜けることが繰り返される。
【００４９】
上記穿孔針３がフィルムＦに刺さると、穿孔針３の温度がフィルムＦの軟化点以上となっているので、フィルムＦは穿孔針３の形状に対応して軟化し、穿孔針３によって孔が容易に形成される。このようにフィルムＦを軟化させて孔を形成することで、孔の周縁部の形状が復元しにくくなり、孔の大きさが整う。さらに、フィルムＦの厚みが場所により微妙に異なっている場合においても、フィルムＦの穿孔針３が当たった箇所を穿孔針３の形状に対応して軟化させて穿孔針３で穿孔することが可能になり、大きさの整った孔が確実に形成される。
【００５０】
また、穿孔針３の温度は、制御装置によってフィルムＦの溶融温度以上に加熱してもよい。この場合には、穿孔針３がフィルムＦに刺さると、フィルムＦは穿孔針３の形状に対応して溶融し、この溶融した跡が孔となる。このようにフィルムＦを溶融させて孔を形成することで、フィルムＦが穿孔針３によって破られなくなるので、フィルムＦは、孔の形成後に引張力を受けたときに破けにくく、しかも、孔の周縁部が溶けて形作られているので、孔の周縁部の形状が復元してしまうこともなく孔の大きさが整う。さらに、フィルムＦの厚みが場所により微妙に異なっている場合においても、フィルムＦの穿孔針３が当たった箇所を穿孔針３の形状に対応して溶融させることが可能になり、大きさの整った孔が確実に形成される。
【００５１】
また、上記穿孔装置１のローラ２をフィルムＦに押し付けた際には、針保持プレート１０に断熱リング１２が嵌められているため、針保持プレート１０の熱がフィルムＦに伝わるのが抑制され、フィルムＦを熱から保護することが可能になる。
【００５２】
以上説明したように、この実施形態１に係る穿孔装置１によれば、ロール２に設けた穿孔針３をフィルムＦの軟化点以上に加熱するようにしたので、フィルムＦに大きさが整った孔を確実に形成することができる。
【００５３】
また、断熱リング１２を設けたことにより、カートリッジヒータ５の熱がロール２の外周部からフィルムＦに伝達しにくくなり、熱によるフィルムＦの損傷を回避できる。
【００５４】
また、複数の穿孔針３を放射状に配置し、カートリッジヒータ５をロール２の中心部に配置したので、複数の穿孔針３の温度を容易に均一化することができ、形状及び大きさがより一層整った孔をフィルムＦに形成することができる。
【００５５】
また、ロータリコネクタ７とロール２との間に断熱材料からなる筒状部材３０を介在させたので、発熱体で発生した熱によるロータリコネクタ７の損傷を抑制することができる。
【００５６】
尚、穿孔装置１をレール１０４に複数並べて設け、ロール２をフィルムＦに同時に押し付けるようにしてもよい。
【００５７】
《発明の実施形態２》
図７は、本発明の実施形態２に係る穿孔装置１を示すものであり、この実施形態２の穿孔装置１は、カートリッジヒータ５が複数設けられている点と、ロータリコネクタ７が支軸６の内部に配置されている点で実施形態１のものと異なっている。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００５８】
実施形態２では、ロール２の本体部分の中心線方向両側に、円筒部材６０がそれぞれ設けられている。これら円筒部材６０は、ＰＥＥＫ等の樹脂材で構成されている。円筒部材６０及び針保持プレート１０には、キー溝６０ａ、１０ｄが形成されている。
【００５９】
他側軸部材６２の外周面には、上記キー溝６０ａ、１０ｄに対応するキー溝６２ａが形成され、これらキー溝６０ａ、１０ｄ、６２ａに回り止め用のキー６５が挿入されている。他側軸部材６２には、図８に示すように、中心線方向に貫通する複数のヒータ収容孔６２ｂが中空部６４を取り囲むように形成されている。周方向に隣り合うヒータ収容孔６２ｂの間隔は、略等しく設定されている。ヒータ収容孔６２ｂには、円筒状のカートリッジヒータ５がそれぞれ収容されている。カートリッジヒータ５の電線５ａは、ヒータ収容孔６２ｂの他側から突出している。
【００６０】
一側軸部材６１の中空部６３及び他側軸部材６２の中空部６４には、コネクタ保持部材６６が設けられている。このコネクタ保持部材６６は、ＰＥＥＫ等の樹脂材を円筒状に形成してなるものである。コネクタ保持部材６６の他端部には、フランジ６７が設けられている。フランジ６７は、他側軸部材６２にボルト６８により固定されている。フランジ６７には、ベアリング４４の外周部が嵌るように形成された環状部材６９がボルト６８により固定されている。さらに、フランジ６７には、カートリッジヒータ５の電線５ａが通る溝６７ａが形成されており、電線５ａは、溝６７ａ内を通ってコネクタ保持部材６６の内部に延びている。
【００６１】
上記コネクタ保持部材６６の周壁部には、開口部６６ａが形成されている。コネクタ保持部材６６の一端部は、一側軸部材６１の中空部６３まで延びている。このコネクタ保持部材６６の一端部の内側にロータリコネクタ７の回転側が固定されている。ロータリコネクタ７の固定側には、ブーツ７５が取り付けられている。
【００６２】
また、支持台４の側板４２には、図９に示すように、空気導入通路４２ａが形成されている。この空気導入通路４２ａの上流端部には、冷却風としての圧縮エアの供給管７０がＬ字接続管７１を介して接続されている。空気導入通路４２ａの下流端は、側板４２の中心部近傍まで延びている。
【００６３】
上記側板４２の中心部には、ベアリング４４の内周部が嵌るように形成されたベアリング保持部材７２が設けられている。このベアリング保持部材７２は、ボルト７３により側板４２に固定されている。ベアリング保持部材７２の内部には、空気導入通路４２ａの下流端部に連通する通風孔７２ａが形成されている。この通風孔７２ａの下流端部は、コネクタ保持部材６６の他側端部の開口に対向している。従って、空気導入通路４２ａからベアリング保持部材７２の通風孔７２ａに流入した圧縮エアは、コネクタ保持部材６６の内部に向けて吹き出す。これにより、ロータリコネクタ７及びベアリング４４が冷却される。上記空気導入通路４２ａ及び通風孔７２ａにより、本発明の冷却風導入部が構成されている。
【００６４】
この実施形態２の穿孔装置１によれば、円を描くように配置された複数のカートリッジヒータ５で穿孔針３を加熱できる。これにより、実施形態１のものと同様な作用効果を得ることができる。
【００６５】
また、カートリッジヒータ５及びロータリコネクタ７の両方を支軸６の内部に配置したので、穿孔装置１をコンパクトにまとめることが可能になり、設置する際の自由度を向上できる。
【００６６】
また、圧縮エアにより、ロータリコネクタ７を冷却することができ、熱によるコネクタ７の損傷を抑制することができる。
【００６７】
また、上記の如くロータリコネクタ７を支軸６の内部に配置することで、穿孔装置１のロール２中心線方向の寸法を短くすることができる。これにより、穿孔装置１をレール１０４に複数設ける場合に間隔を狭めて配置することができ、孔を、フィルムＦの幅方向の広い範囲に連続して並ぶように形成することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上説明したように、本発明に係る穿孔装置は、例えば、ダストや穀粉等を収容するための袋を構成する樹脂製フィルムに孔を多数形成する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態１に係る穿孔装置を示し、図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】実施形態１の穿孔装置を備えたフィルム加工装置の概略構成図である。
【図３】実施形態１の針保持プレート及び断熱リングの側面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図５】（ａ）は穿孔針の側面図であり、（ｂ）は穿孔針を基端側から見た図である。
【図６】熱電対が組み付けられた状態の他側軸部材をフランジ側から見た図である。
【図７】実施形態２に係る図１相当図である。
【図８】実施形態２の他側軸部材を示し、（ａ）は図８（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図であり、（ｂ）は図８（ａ）のＹ矢視図である。
【図９】実施形態２の穿孔装置を他側から見た図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 穿孔装置
２ ロール
３ 穿孔針
４ 支持台
５ カートリッジヒータ（加熱手段）
５ａ 電線
６ 支軸
７ ロータリコネクタ
１２ 断熱リング（熱伝達抑制部）
３０ 筒状部材（断熱材）
４２ａ 空気導入通路（冷却風導入部）
７２ａ 通風孔（冷却風導入部）
６６ コネクタ保持部材（断熱材）
１１０ 外部電線
Ｆ フィルム（ワーク）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉なワークに近接して配置されるロールと、
上記ロールの外周部から突出した状態で該ロールに設けられた穿孔針と、
上記ロールに設けられ、上記穿孔針を上記ワークの軟化点以上となるように加熱する加熱手段とを備えることを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
請求項１に記載の穿孔装置において、
ロールには、加熱手段の熱が該ロールの外周部からワークに伝達するのを抑制する熱伝達抑制部が設けられていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の穿孔装置において、
複数の穿孔針が、ロールに放射状に配置され、
加熱手段は、上記ロールの径方向中心部に配置されていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の穿孔装置において、
加熱手段は、電力の供給により発熱する発熱体を有し、
上記ロールには、上記発熱体に電力を供給する電線が接続されるコネクタが断熱材を介して取り付けられていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項５】
請求項４に記載の穿孔装置において、
発熱体及びコネクタは、ロールの内部に配置されていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項６】
請求項５に記載の穿孔装置において、
ロールの内部に冷却風を導入するための冷却風導入部が設けられていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項１】
薄肉なワークに近接して配置されるロールと、
上記ロールの外周部から突出した状態で該ロールに設けられた穿孔針と、
上記ロールに設けられ、上記穿孔針を上記ワークの軟化点以上となるように加熱する加熱手段とを備えることを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
請求項１に記載の穿孔装置において、
ロールには、加熱手段の熱が該ロールの外周部からワークに伝達するのを抑制する熱伝達抑制部が設けられていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の穿孔装置において、
複数の穿孔針が、ロールに放射状に配置され、
加熱手段は、上記ロールの径方向中心部に配置されていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の穿孔装置において、
加熱手段は、電力の供給により発熱する発熱体を有し、
上記ロールには、上記発熱体に電力を供給する電線が接続されるコネクタが断熱材を介して取り付けられていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項５】
請求項４に記載の穿孔装置において、
発熱体及びコネクタは、ロールの内部に配置されていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項６】
請求項５に記載の穿孔装置において、
ロールの内部に冷却風を導入するための冷却風導入部が設けられていることを特徴とする穿孔装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１１０４２４（Ｐ２００８−１１０４２４Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９４３６３（Ｐ２００６−２９４３６３）
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（０００２５３４３３）萬国製針株式会社 (3)
【出願人】（５０５１３０１１２）株式会社プライムポリマー (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（０００２５３４３３）萬国製針株式会社 (3)
【出願人】（５０５１３０１１２）株式会社プライムポリマー (180)
【Ｆターム（参考）】
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