本发明涉及幅材加工装置，特别是涉及包括对长条幅材在停止状态下进行加工的加工平台的加工装置。此外，该说明书中，所谓幅材一般是指片材、薄膜等长条状薄构件，不限定其材质。
背景技术：
对在长条状载膜上形成的薄膜状陶瓷生片进行印刷、层叠、冲压等精密加工时，需要暂时使载膜停止。因此，在陶瓷生片的制造过程中，使用了在连续传送平台之间设置有被间歇传送的加工平台的制造装置。
专利文献1中，公开了一种转印高精细图案的装置。该装置中，在将表面上形成有高精细图案的膜状转印基材紧贴在被转印基材上进行临时固定时，该转印基材的张力调整成与形成图案时的转印基材的张力相同或大致相同，之后，通过加热加压，将高精细图案从转印基材上转印到被转印基材上。
专利文献1中，如图9所示，在临时固定转印基材100的加工平台101的两侧，配设与转印基材100的上下接触并固定转印基材100的2组夹辊102的同时，在2组夹辊102之间配设张力检测辊103、张力调节辊104及导向辊105，张力调节辊104与由单轴用精密驱动电动机106驱动的球形螺钉机构107相连接。该构造中，通过以微米为单位向下移动张力调节辊104，从而能够以20g/m为单位对张力进行控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1
日本专利特开2000-246868号公报
然而，由于并未支承加工平台101与张力检测辊103之间的转印基材100，因此由于转印基材100的自身重量会对转印基材施加张力。此外，在使张力调节辊104向下移动时，会由张力调节辊104对转印基材100施加向下方的张力。因此，无法充分消除加工平台101上的转印基材100的张力，存在加工精度中产生偏差的问题。
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种幅材加工装置，该幅材加工装置能够充分消除加工工作台上的幅材的张力。
解决问题所采用的技术方案
为了达到所述目的，本发明的幅材加工装置包括：幅材传送单元，该幅材传送单元将长条幅材经由加工平台进行传送；加工工作台，该加工工作台设置于所述加工平台，具有支承所述幅材下表面的支承面，对停止状态的所述幅材进行规定加工；幅材固定单元，该幅材固定单元配置于所述加工平台的上游侧或下游侧中的至少一侧，对所述幅材进行临时固定；幅材张力控制单元，该幅材张力控制单元在所述加工平台中加工所述幅材之前，在利用所述幅材固定单元临时固定了所述幅材的状态下，使所述幅材传送单元或所述幅材固定单元朝位于所述加工平台上的幅材的张力降低的方向进行动作；以及支承单元，该支承单元配置于所述加工工作台与所述幅材传送单元之间，支承所述幅材的下表面。
本发明，为了尽量降低加工时幅材的张力，在加工平台的上游侧或下游侧中与幅材传送单元相反的一侧，设置有能够暂时固定幅材的幅材固定单元，在加工平台中加工幅材之前，在利用幅材固定单元固定了幅材的状态下，使幅材传送单元或幅材固定单元朝位于幅材传送单元与幅材固定单元之间的幅材的张力降低的方向进行动作。由此，配置于加工平台上的幅材几乎没有张力作用，能够解决对幅材进行加工时由幅材延伸所导致的歪斜问题。另外，由于使幅材传送单元或幅材固定单元朝幅材张力降低的方向动作时的动作量使作用于幅材上的张力释放即可，因此可为微小量。此外，由于本发明在加工工作台与幅材传送单元之间设有支承幅材下表面的支承单元，因此能够充分消除由幅材自身重量所产生的加工工作台上的幅材的张力。
本发明中，幅材传送单元是指将幅材间歇地送出的单元，换言之，是指能够将幅材切换成停止状态与传送状态的机构，该幅材传送单元设置于供给平台与加工平台之间或加工平台与排出平台之间。作为幅材传送单元，例如有吸辊(suctionroll)、夹辊(niproll)、夹取或吸引着幅材朝上游侧与下游侧往复运动的可动工作台、卡住幅材朝上游侧与下游侧往复移动的卡盘机构等。特别地，吸辊由于保持吸引着幅材的背面进行旋转，因此即使在幅材的表面形成有陶瓷生片等的情况下，也能够不损伤该陶瓷生片地进行传送。而且，吸辊相比于可动工作台、卡盘机构，构造简单，停止与启动的控制性能优异。
另一方面，设置于加工平台上游侧的供给平台可以是例如包括放卷辊的连续传送平台；设置于加工平台下游侧的排出平台可以是例如包括收卷辊的连续传送平台。幅材传送单元驱动时的传送速度，相比于设置于该幅材传送单元的上下两侧的供给平台与排出平台的传送速度要快，优选为快10倍以上。为了吸收幅材传送单元的传送速度与供给平台/排出平台的传送速度之差，可设置补偿辊等公知的缓冲机构。此外，为了吸收幅材的张力变动，也可设置张力调节辊。加工平台是指，对停止状态的幅材进行如印刷、层叠、冲压等加工工序、检查工序等的各种各样作业的平台。
支承单元支承面的摩擦系数优选为小于加工工作台支承面的摩擦系数。在该情况下，由于支承构件上幅材容易滑动，因此没有由于幅材在支承构件上挂住等原因而产生的多余张力作用，能够使得张力更接近于0。
支承单元的支承面也可以为与幅材传送方向平行的凸状构造。在该情况下，由于支承单元的支承面与幅材的接触面小，能够使得两者之间的摩擦系数低，幅材容易滑动。
支承单元也可以是平行于幅材传送方向延伸的棒状构件所形成的构造。在该情况下，能够经由棒状构件的间隙进行鼓风。由于鼓风导致的压力影响较小，因此能够利用鼓风构建稳定的低张力状态。
支承单元是支承工作台，也可以为设置有至少在利用幅材张力控制单元减少幅材张力的期间，对支承工作台上的幅材朝幅材与支承工作台之间摩擦阻力降低的方向进行鼓风的鼓风单元的构造。由此，在为了减少摩擦在支承工作台设置有鼓风单元的情况下，若加工工作台不进行鼓风，而支承工作台进行鼓风，则能够可靠地使支承工作台的摩擦系数小于加工工作台的摩擦系数。该构造对于构建刚性极低的幅材、摩擦系数极高的幅材的低张力状态是有效的。
发明效果
如上所述，根据本发明，在加工平台的上游侧或下游侧中与幅材传送单元相反的一侧，配置能够对幅材暂时地进行固定的幅材固定单元，在加工平台中刚要加工幅材之前，在利用幅材固定单元临时固定了幅材的状态下，使幅材传送单元或幅材固定单元进行动作，以使位于幅材传送单元与幅材固定单元之间的幅材的张力降低，因此几乎没有张力作用于加工阶段的幅材上，能够解决由幅材的延伸所导致的加工歪斜问题。并且，由于在加工工作台与幅材传送单元之间设置了支承幅材下表面的支承单元，因此能够充分消除由幅材自身重量所产生的加工工作台上的幅材的张力。其结果是，即使对于由张力导致的延伸的影响较大的幅材，也能够进行高精度的加工。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的加工装置的一个示例的简要结构图。
图2(a)～图2(c)是作为支承单元的一个示例的支承工作台的多个示例的立体图。
图3(a)～图3(e)是说明本发明动作原理的一个示例的工序图。
图4(a)、图4(b)是表示现有的各个工序中张力变化的图，图4(b)是表示本发明的各个工序中张力变化的图。
图5(a)、图5(b)是表示本发明的第2实施例的动作原理的主要部分的工序图。
图6(a)、图6(b)是表示本发明的第3实施例的动作原理的主要部分的工序图。
图7(a)、图7(b)是表示本发明的第4实施例的动作原理的主要部分的工序图。
图8(a)、图8(b)是表示本发明的第5实施例的加工装置的概要图。
图9是表示现有技术所涉及的转印图案的装置的概要图。
具体实施方式
图1表示本发明所涉及的幅材加工装置的一个示例。该实施方式中被使用的幅材u例如为长条形载膜上形成有薄膜状陶瓷生片的幅材。本传送装置包括：位于该传送装置的上游侧的供给平台s1；位于中间部分的加工平台s2，位于下游侧的排出平台s3。供给平台s1中，设置有由电动机以一定的传送速度连续旋转、对加工前的幅材进行供给的放卷辊1。加工平台s2中，设置有在使幅材停止后的状态下进行印刷、层叠、冲压、检查等规定作业的加工机2。排出平台s3中，设置有由电动机以一定的传送速度连续旋转、对加工完的幅材进行卷取的收卷辊3。
加工机2包括可对幅材进行吸引/鼓风的加工工作台20，该加工机上方包括进行规定加工的可升降的加工头21。作为利用加工平台20以及加工头21进行的加工，只要是对停止状态的幅材u进行的加工可以是任意的，包括冲压、印刷、激光打孔等。在加工机2的内部设置有靠近加工工作台20的上游侧、能够暂时地固定幅材u的吸引工作台22。另外，吸引工作台22也可以设置于加工机2的外部，但加工工作台20与吸引工作台22之间不存在其他的辊。吸引工作台22能够保持吸引幅材u的一部分即可，相比于加工工作台20形成得更小型。吸引工作台22除了吸引之外，还包含有抓住幅材进行固定的机构。也可以在幅材的间歇传送过程中、张力控制或是复位过程中进行鼓风。
此外，在加工机2的内部设置有靠近加工工作台20的下游侧、支承幅材u下表面的支承工作台23。另外，支承工作台23也可以设置于加工机2的外部。支承工作台23具有支承以使幅材不下垂的功能，优选设置于加工时张力被控制的幅材所存在的区域的幅材下方(相比于轧制线高度稍稍下方)。支承工作台23多设置于加工工作台20与对幅材进行驱动的辊7之间，该支承工作台23在幅材传送方向上的长度使得幅材不下垂至幅材支承工作台23以下。支承工作台23的宽度也可以小于幅材的宽度。支承工作台23的支承面(上表面)的摩擦系数优选为小于加工工作台20的支承面(上表面)的摩擦系数。
为了减小摩擦，设计成使幅材u与支承工作台23之间不接触或接触面积较小。例如，有图2(a)～图2(c)所示的各类构造。
(1)如图2(a)所示，在支承工作台23上设置有多个鼓风孔23a，至少在返回动作(后述低张力化)时从这些鼓风孔23a进行鼓风。由未图示的鼓风装置向鼓风孔23a供给空气。
(2)如图2(b)所示，使接触幅材侧的支承工作台23的支承面呈与片材传送方向平行的凸形状23b。在该情况下，凸部23b的宽度优选为～10mm左右的线接触的宽度，凸部23b的根数只要在幅材的宽度范围内有2根以上即可。优选为相对于加工工作台每单位长度有0.1～60％的接触面积。此外，也可以从凸部23b间的沟槽23c进行鼓风。
(3)如图2(c)所示，使支承工作台23呈线状或管状、棒状。图2(c)中，将多个断面呈圆形的棒状构件23d与片材传送方向平行地固定在支承板23e上。棒状构件23c的直径优选为例如φ0.1～10mm，棒状构件23d的根数只要在片材宽度范围内有2根以上即可。在棒状构件23d由具有多个鼓风孔的管道所构成时，通过向该管道中送入空气，从而使空气从鼓风孔吹出，可以使与幅材间的摩擦进一步地减小。
由放卷辊1进行供给的幅材u依次经由导向辊4、张力调节辊5、补偿辊6被传送至加工机2。通过了加工机2的幅材u经由吸辊7、补偿辊8、张力调节辊9、导向辊10被收卷辊3卷取。图1中，上游侧的补偿辊6以及张力调节辊5可以在水平方向上移动，下游侧的补偿辊8以及张力调节辊9可以在上下方向上移动。
张力调节辊5、9是为了在幅材发生了张力变动的情况下吸收该张力变动，由气缸5a、9a决定推压，向幅材u施加一定的张力的装置。
吸辊7构成对幅材进行间歇传送的幅材传送单元。吸辊7具有将幅材u保持吸引在该吸辊的外周面上的功能，由伺服电动机间歇地驱动旋转。此实施例中的吸辊7设置于加工平台s2的下游侧、即与吸引工作台22间隔着加工平台s2的相反的一侧。
补偿辊6、8是吸收伴随吸辊7间歇旋转而出现的幅材u松弛、张紧的缓冲装置。由于吸辊7驱动时的传送速度例如为200mm/s～2000mm/s，大大高于供给平台s1与排出平台s3的传送速度(优选为高10倍以上)，因此补偿辊6、8吸收吸辊7的传送速度与供给平台/排出平台的传送速度之差。补偿辊6包括电动机6a和球形螺钉6b，通过驱动电动机6a，能够使补偿辊6在水平方向上移动。另一方面，补偿辊8也包括电动机8a和球形螺钉8b，通过驱动电动机8a，能够使补偿辊8在上下方向上移动。
图1所示的幅材加工装置中，设置有统一地对用于传送幅材的各个驱动装置进行控制的控制电路11。即，该控制电路11分别控制放卷辊1、补偿辊6、吸辊7、补偿辊8、收卷辊3。此外，控制电路11能够分别对加工机2的加工工作台20的吸引/鼓风的切换、加工头21的升降、吸引工作台22的吸引/鼓风的切换等进行控制。该控制电路11构成本发明的幅材张力控制单元。
接着，参照图3(a)～图3(e)对本发明所涉及的传送装置的动作进行说明。图3(a)表示吸辊7急速正向旋转、间歇地传送幅材u(例如在150ms的期间内传送150mm)的状态。该阶段中，加工头21向上方退避，来自加工工作台20、吸引工作台22以及支承工作台23的鼓风被停止，或者进行鼓风且幅材u被从加工工作台20、吸引工作台22、支承工作台23释放。在停止鼓风并进行传送时，优选为各个工作台20、22、23位于轧制线高度下方的位置。因此，即使急速旋转吸辊7，也不会发生由幅材u与加工工作台20、吸引工作台22、支承工作台23之间的摩擦导致的损伤。另外，因为由吸辊7的急速正向旋转导致幅材u被拉伸至右方，因此补偿辊6也随之朝右方高速移动。传送时幅材u的张力优选为5～50n。
图3(b)表示使吸辊7停止后的状态。在该时刻，加工工作台20、吸引工作台22以及支承工作台23的鼓风被停止，幅材u被从加工工作台20以及吸引工作台22释放。幅材u上作用有由张力调节辊5、9产生的张力。
图3(c)表示低张力化的阶段。首先吸引工作台22开始吸引并将幅材固定。接着，吸辊7逆向旋转微小的距离。该动作是为了释放作用于幅材u上的张力，其返回量可为加工工作台20与吸辊7之间距离的2％以下左右的微小长度。幅材的张力优选为0～5n左右。在逆向旋转时，也可以从支承工作台23进行鼓风，从而消除支承工作台23与幅材u之间的摩擦阻力，更有效地降低加工工作台20上的幅材的张力。在逆向旋转时，也可以从加工工作台20进行鼓风，消除加工工作台20与幅材u之间的摩擦阻力。另外，也可以代替从支承工作台23进行鼓风，通过使支承工作台23成为如图2(b)或(c)所示的构造，从而减少支承工作台23与幅材u之间的摩擦阻力，减小加工工作台20上的幅材的张力。将吸辊7逆向旋转微小距离后，开始加工工作台20的吸引，使幅材保持在加工工作台20上。在该阶段中，也可以进行加工工作台20的y方向/θ方向的定位。由此，成为几乎没有张力作用在被加工工作台20吸引的幅材上的状态。
图3(d)为加工阶段，加工工作台20以及吸引工作台22进行吸引的同时，使加工头21下降，对幅材进行所希望的加工。由此，由于对几乎没有张力作用的幅材实施加工，因此能够抑制延伸的发生，使得高精度的加工成为可能。加工中，吸引工作台22要继续进行吸引的理由是，为了防止由于补偿辊6伴随着在供给平台s1中进行的连续传送而朝上游侧低速移动导致的张力变动对加工中的幅材产生作用。
图3(e)为吸引解除阶段，将加工头21上升后，在从加工工作台20以及吸引工作台22进行鼓风的同时，从支承工作台23进行鼓风，释放幅材。在此之后，使吸辊7正向旋转微小的长度(例如0～0.2mm)。该吸辊7的微小程度正向旋转是任意的操作。此操作是为了向加工工作台20上的幅材上预先施加张力，抑制之后由于吸辊7急速正向旋转(参照图3(a))而导致的幅材的振动。在此之后，回到第1道工序(图3(a))，之后重复进行同样的工序。
图4(a)、图4(b)表示现有的传送装置与本发明的传送装置中幅材的张力变化。如图4(a)所示，现有的传送装置中，加工中也有因张力调节辊而产生的张力t1的作用，在时刻t7加工结束，间歇传送开始。间歇传送时，幅材暂时地受到较大的张力t2的作用，该张力在幅材的弹性极限以下。在间歇传送结束后的时刻t8，幅材的张力仅仅是变回为张力t1，无法变为0。幅材在作用了张力t1的状态下被加工。
在本发明中，如图4(b)所示，在时刻t1开始解除吸引，张力t1作用于幅材上。在时刻t2，由于间歇传送开始，张力t2作用于幅材上。在时刻t3，间歇传送结束，张力变回为张力t1。接着，在时刻t4进行低张力化操作后，张力降低为大约0，从时刻t5到时刻t6实施加工。通过进行低张力化，从而加工工作台上的幅材的张力大约为0。通过对该状态的幅材实施加工，使高精度的加工成为可能。在此之后重复进行同样的操作。
另外，图4(b)中为了明确本发明与现有技术的差别，将吸引解除、停止、低张力化的各个期间表示得比较长，实际上吸引解除、停止、低张力化各个期间与加工时间相比极短，因此无须担心由吸引解除、停止、低张力化的各个操作导致加工时间受到影响。
图5(a)、图5(b)表示本发明的第2实施例的传送工序。图5(a)与图5(b)对应于图3(a)与图3(c)。图5(a)、图5(b)中，虽然幅材传送阶段与图3(a)～图3(e)相同，但是在低张力化阶段中吸辊7自身后退(朝上游侧移动)微小距离，这一点有所不同。另外，加工后的吸引解除阶段中，需要使吸辊7自身前进(朝下游侧移动)微小距离，回到原位置。在该情况下，设置有使吸辊7前后移动的机构。在该实施例中，通过不使吸辊7逆向旋转，而保持停止状态使该吸辊7后退微小距离，从而能够释放加工工作台20上的幅材的张力。在此情况下，在低张力化时，也可以通过从支承工作台23进行鼓风，或是使用如图2(b)或(c)所示的构造作为支承工作台23，从而能够减少支承工作台23与幅材u之间的摩擦阻力，减小加工工作台20上的幅材的张力。
图6(a)、图6(b)表示本发明的第3实施例的传送工序。图6(a)与图6(b)对应于图3(a)与图3(c)。该实施例中，设置有使吸引工作台22相对于加工工作台20进行前后移动(朝上游侧与下游侧往复移动)的机构。传送幅材时，将吸引工作台22置于远离加工工作台20的位置。此时，也可以从吸引工作台22进行鼓风。在低张力化阶段中，首先停止吸辊7，利用吸引工作台22吸引幅材的同时使其微小前进。低张力化时，也可以从加工工作台20以及支承工作台23进行鼓风。在此之后，加工工作台20进行吸引。由此，能够释放加工工作台20上的幅材的张力。在该情况下，由于也在吸引工作台22和加工工作台20之间配置有摩擦阻力小的支承工作台23，因此能够使加工工作台20上的幅材的张力大约为0。
图7(a)、图7(b)表示本发明的第4实施例的传送工序。图7(a)与图7(b)对应于图3(a)与图3(c)。该实施例中，特征在于，在加工平台的上游侧与下游侧两侧设置了吸辊7、12，在加工工作台20的下游侧设置了吸引工作台22，在加工工作台20的上游侧设置了支承工作台23。传送幅材时，使两侧的吸辊7、12同步正向旋转，进行间歇传送。当传送幅材时，从加工工作台20、吸引工作台22、支承工作台23进行鼓风。低张力化阶段过程中，使下游侧的吸辊7停止，在吸引工作台22进行吸引的状态下，使上游侧的吸辊12微小正向旋转。由此，能够释放加工工作台20上的幅材的张力。另外，在低张力化的期间，也可以从加工工作台20以及支承工作台23进行鼓风。由于支承工作台23支承着由处于上游侧的吸辊12与加工工作台20之间的幅材的自身重量而产生的张力，能够使加工工作台20上的幅材的张力减小。在此之后，进行加工工作台20的吸引，实施加工即可。另外，此实施例中，由于下游侧的吸辊7可以起到吸引工作台22(幅材固定单元)的作用，因此也可以省略吸引工作台22。
图8(a)、图8(b)表示本发明的第5实施例的加工装置。图8(a)、图8(b)中，在加工工作台20的上下游侧设置张力调节辊30、31，在加工工作台20的下游侧设置夹住并固定幅材的夹持机构32。此外，在加工工作台20的上下游，特别是加工工作台20的正前方与正后方，分别配置有摩擦阻力较小的支承工作台33、34。张力调节辊30、31的前后设置有成对的导向辊35a、35b，36a、36b。在上游侧的张力调节辊30设置有用于夹住幅材的夹辊37。
此传送装置的加工动作如下。即，在间歇传送时夹持机构32被释放，幅材由未图示的传送单元从上游侧朝下游侧高速传送。当传送停止时，夹持机构32夹住幅材，之后由上游侧张力调节辊30与夹辊37夹住幅材，张力调节辊30保持夹住幅材并上升。接着，加工工作台20吸引幅材，加工头21下降并对幅材进行加工。加工后，解除加工工作台20的吸引，张力调节辊30下降，解除利用张力调节辊30与夹辊37进行的固定，夹持机构32也释放幅材，张力恢复。之后，重复进行同样的动作。
上述实施例中，说明了将吸辊作为幅材传送单元使用的例子，但除此之外，可以使用夹送幅材进行驱动的夹辊、在夹持或者吸引幅材的状态下前后往复移动的可动工作台、在卡住幅材的状态下前后往复移动的卡盘装置等。并且，通过将某一实施例的要素适用于其他实施例中，从而也能够构成其他实施例。
本发明不仅限于上述实施例。作为本发明对象的幅材，不仅限于载膜上形成有陶瓷生片的幅材，也可以为作为电子元器件、基板的材料的幅材等，只要是长条片状材料或者薄膜即可以适用。本发明不仅限于如图1所示在放卷辊与收卷辊之间设置加工平台，也可以在多个制造阶段的中途设置加工平台。即，也可以为供给平台以及/或者排出平台不进行幅材连续传送而与加工平台同样地进行间歇传送的平台。
标号说明
u幅材
s1供给平台
s2加工平台
s3排出平台
1放卷辊
2加工机
20加工工作台
21加工头
22吸引工作台(幅材固定单元)
23支承工作台(支承单元)
3收卷辊
5、9张力调节辊
6、8补偿辊
7吸辊(幅材传送单元)
11控制电路(张力控制单元)
12吸辊
13、14夹辊(幅材传送单元)。