JP2006265795A - シート状部材の端部処理装置および端部処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間でシート状部材の端部処理を行えるシート状部材の端部処理装置および端部処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 端部処理装置２の先端にはカッター部２１が設けられ、その上端部には潰し部２２が連結されている。潰し部２２には、カッター部２１から半径方向外方に突出した顎部２２ａが形成されており、カッター部２１の根元の周囲には、曲面によって形成されたコーナー部２１ａが設けられている。端部処理装置２は、ロボットアーム１に取り付けられ、上下方向に超音波振動しながら、フロアマット３の表面を押圧して相対移動することにより、カッター部２１によってフロアマット３を切断するとともに、顎部２２ａによってパイル３２を潰すことができる。また、コーナー部２１ａによって、潰し部２２が溶融させた樹脂材料が切断面の肩部に流れ込んで固化することにより、端部処理後にパイル３２がほつれることを防止する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、フロアマット等のシート状部材を切断するためのシート状部材の端部処理装置および端部処理方法に関する。

熱可塑性樹脂材料にて形成された内装材の裏面を、超音波ホーンによって加振しながら、表面からトリム刃によって内装材を切断する、内装材のトリミング加工に関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。熱可塑性樹脂材料にて形成されたシート状の材料に、超音波振動を加えながら切断する方法は、これまで広く行われてきたことであるが、切断する素材の種類によっては、この技術を適用した後に、切断面の端部処理を行う必要があった。

例えば、車両の内装材であるフロアマットは、車両の内装に合わせてカッターによってトリミングをした後、他の内装材と連結させるために、切断した端部にあるパイルを、超音波プレスあるいは熱プレス等を使用して潰し、固化させなければならなかった。また、切断後の端部に縫製（オーバーロック）を施さない場合は、パイルのほつれを防止するために、熱コテ等により固め処理を行う必要もあった。

互いに異なったツールを使用するこれらの複数の工程は、今まで、別々に行わざるを得ず、それぞれの工程に要する時間に、工程間の段取り時間が加えられ、内装材の端部処理工程に多大な時間を要していた。また、各工程毎に材料を各作業場に移し変えた後、改めて設置し直しており、各工程における内装材の位置決めに起因して、各処理において位置精度が低下することがあった。
特開平１０−３１０９７３号公報（第１図）

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、短時間でシート状部材の端部処理を行えるシート状部材の端部処理装置および端部処理方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、シート状部材に対して相対移動しながら、前記シート状部材を切断するためのシート状部材の端部処理装置において、前記シート状部材を切断するカッター部と、前記カッター部に一体的に形成され前記シート状部材の表面を潰す潰し部とを有するホーン部材と、前記ホーン部材に超音波振動を付与する加振手段とを備えたことを特徴とするシート状部材の端部処理装置とした。

請求項２の発明は、前記潰し部は前記カッター部の長さ方向端部に連結されるとともに、前記カッター部から半径方向外方へ突出しており、前記カッター部の根元周囲において、前記潰し部によって溶融された前記シート状部材が、その切断面に流れ込むように誘導部が形成されたことを特徴とする請求項１記載のシート状部材の端部処理装置とした。

請求項３の発明は、前記カッター部に対して、その進行方向の前方および後方に、一体となって移動する空気吹出口を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシート状部材の端部処理装置とした。

請求項４の発明は、前記カッター部は、前記潰し部の中心から半径方向にずれた位置に取り付けられたことを特徴とする請求項２記載のシート状部材の端部処理装置とした。

請求項５の発明は、シート状部材を切断するシート状部材の端部処理方法において、前記シート状部材を切断するカッター部と前記カッター部に一体的に形成され前記シート状部材の表面を潰す潰し部とを有するホーン部材に、超音波振動を付与する工程と、前記シート状部材に超音波振動が付与された前記ホーン部材を押圧し、相対移動させる工程とを備えたことを特徴とするシート状部材の端部処理方法とした。

＜請求項１の発明＞
シート状部材を切断するカッター部と、カッター部に一体的に形成されシート状部材の表面を潰す潰し部とを有するホーン部材と、ホーン部材に超音波振動を付与する加振手段とを備えたことにより、シート状部材の切断工程と、その端部の潰し工程とを同時に行うことができ、シート状部材の端部処理に要する時間を短縮することができる。また、両工程を同時に行うため、互いの処理間の位置精度が低下することがない。

＜請求項２の発明＞
潰し部はカッター部の長さ方向端部に連結されるとともに、カッター部から半径方向外方へ突出しており、カッター部の根元周囲において、潰し部によって溶融されたシート状部材が、その切断面に流れ込むように誘導部が形成された構成としたことにより、切断面に流れ込んだシート状部材が固まり、シート状部材の切断工程と端部の潰し工程に加え、端部の固め工程を同時に行うことができ、シート状部材の端部処理に要する時間を、更に短縮することができる。

＜請求項３の発明＞
カッター部に対して、その進行方向の前方および後方に、一体となって移動する空気吹出口を備える構成としたことにより、フロアマット等を処理する場合、進行方向前方の空気吹出口によって、パイルが掻き分けられて、カッター部によるシート状部材の切断が容易となるとともに、双方の空気吹出口によって、溶融されたシート状部材が急速に冷却されることにより、確実にシート状部材の切断、潰しができるとともに、端部の仕上がりが美しくなり、見栄えを向上させることができる。

＜請求項４の発明＞
カッター部は、潰し部の中心から半径方向にずれた位置に取り付けられた構成としたことにより、カッター部の両側から突出した潰し部の幅を互いに異ならせることができ、使用する潰し部の部位を使い分けることにより、異なった２種類の潰し量による潰し工程を行うことができる。

＜請求項５の発明＞
シート状部材を切断するカッター部とカッター部に一体的に形成されシート状部材の表面を潰す潰し部とを有するホーン部材に、超音波振動を付与する工程と、シート状部材に超音波振動が付与されたホーン部材を押圧し、相対移動させる工程とを備えたことにより、シート状部材の切断と、その端部の潰しとを同時に行うことができ、シート状部材の端部処理に要する時間を短縮することができる。また、シート状部材の切断と端部の潰しとを同時に行うため、互いの処理間の位置精度が低下することがない。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１乃至図３によって説明する。ロボットアーム１の先端に連結された本実施形態による端部処理装置２は、図１に示すように、下端に位置するカッター部２１、このカッター部２１の上端部に連結された潰し部２２、および潰し部２２の上端部に連結された超音波ヘッド２３を備えている。カッター部２１および潰し部２２によってホーン部材ＨＮが形成され、これは炭素鋼あるいはチタンから形成され、削り出しによりカッター部２１および潰し部２２が一体に形成されている。カッター部２１は側面が傾斜しているとともに、先端は鋭利な形状を呈している（図２示）。

カッター部２１の長さ方向端部に連結された潰し部２２は、カッター部２１から半径方向外方へ突出した顎部２２ａを有している。図２（ｃ）にあるように、カッター部２１は潰し部２２の下面のほぼ中央部に取り付けられているため、顎部２２ａはカッター部２１の左右において、ほぼ同じ大きさで平坦に拡がっている。潰し部２２と連結されたカッター部２１の根元の周囲には、カッター部２１の側面と顎部２２ａとを繋ぐように、曲面状のコーナー部２１ａ（本発明の誘導部に該当する）が、根元の全周に渡って形成されている。

また、超音波ヘッド２３の下面には、一対のエアノズル２４、２５（本発明の空気吹出口に該当する）が取り付けられており、これらはともに下方へと延びて、その先端にある吐出口２４ａ、２５ａが、カッター部２１の側方に向けられている（図２（ｂ）示）。エアノズル２４、２５は、カッター部２１に対して、それぞれ進行方向の前方および後方に配置され、カッター部２１等とともに、一体となって移動可能である。超音波ヘッド２３は本発明の加振手段に該当し、振動子を内蔵するとともに、図示しない発振器と接続されており、所定の振幅、周波数によって上下方向に振動することにより、カッター部２１および潰し部２２を超音波振動させることができる。

ロボットアーム１は、制御プログラムに従って動作し、端部処理装置２を３次元的に移動させることが可能である。従って、端部処理装置２を下降させて、フロアマット３に対して所定の荷重で押圧することができるとともに、端部処理装置２を上昇させて、フロアマット３から退避させることが可能である。また、ロボットアーム１は、フロアマット３の表面を押圧しながら、プログラムされたあらゆる進行方向に端部処理装置２を移動させることができる。

次に、端部処理装置２による、シート状部材である内装用フロアマット３の端部処理の方法について説明する。内装用フロアマット３は、熱可塑性樹脂材料からなるフェルト地の上にポリエチレンパウダーを接着し、その後、加熱してパウダーを溶融させて基材３１を形成し、その上に、ポリプロピレンあるいはナイロンといった熱可塑性樹脂材料にて形成されたパイル３２を設けたものである。工程の最初において、内装用フロアマット３をトリミング用治具４の上に載置する。トリミング治具４は、フロアマット３を支持するとともに、その表面に治具溝４１が形成されており、トリミング中のカッター部２１の先端を収容可能となっている。

ロボットアーム１は端部処理装置２を下降させ、フロアマット３の表面を押圧しながら、水平方向（図１の矢印方向）に相対移動させる。カッター部２１は、超音波ヘッド２３によって、上下方向に超音波振動しながら、フロアマット３を押圧することにより、フロアマット３を振動させて、パイル３２から基材３１にかけて溶融させて切断し、フロアマット３の余剰部３ａを切り離していく（図１示）。端部処理装置２がフロアマット３に対して移動する時、その進行方向前方に配置されたエアノズル２４が、パイル３２を掻き分けることにより、カッター部２１によるフロアマット３の切断が容易となる。

一方、潰し部２２は、カッター部２１と同様に、上下方向に超音波振動しながらフロアマット３を押圧し、フロアマット３の表面にあるパイル３２を、顎部２２ａによって溶融させて潰していく（図１および図３（ａ）示）。端部処理装置２がフロアマット３に対して移動する時、その側方に配置された一対のエアノズル２４、２５が空気を吹き出すことにより、溶融された樹脂材料を急速に冷却するため、顎部２２ａによって潰されたパイル３２は速やかに固化される（図３（ｂ）においてＡに示す）。この時、カッター部２１の根元に形成されたコーナー部２１ａによって、潰し部２２によって溶融された樹脂材料が切断面の肩部（図３（ｂ）におけるＢ）にも流れ込んで固まるため、処理後にパイル３２がほつれることを防ぐことができる。

本実施形態によれば、超音波振動しながら、フロアマット３を押圧することにより、フロアマット３を溶融させて切断するカッター部２１と、このカッター部２１の上端部に連結され、カッター部２１から半径方向外方へ突出した顎部２２ａを有し、超音波振動しながら、フロアマット３を押圧することにより、フロアマット３のパイル３２を顎部２２ａによって溶融させて潰す潰し部２２を備えたことにより、フロアマット３の切断工程と、その端部の潰し工程とを同時に行うことができ、フロアマット３の端部処理に要する時間を短縮することができる。また、両工程を同時に行うため、互いの処理間の位置精度が低下することがない。

また、カッター部２１の根元周囲において、潰し部２２によって溶融されたフロアマット３の樹脂材料が、その切断面に流れ込んで、その後固化するようにコーナー部２１ａが形成されたことにより、フロアマット３の切断工程と端部の潰し工程に加え、端部の固め工程を同時に行うことができ、フロアマット３の端部処理に要する時間を、更に短縮することができる。

また、カッター部２１に対して、その進行方向の前方および後方に、一体となって移動するエアノズル２４、２５を備えることにより、フロアマット３を処理する場合、進行方向前方のエアノズル２４によって、パイル３２が掻き分けられて、カッター部２１によるフロアマット３の切断が容易となるとともに、双方のエアノズル２４、２５によって、溶融されたフロアマット３が急速に冷却されることにより、確実にフロアマット３の切断、潰しができるとともに、端部の仕上がりが美しくなり、見栄えを向上させることができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図４乃至図６によって説明する。本実施形態においては、カッター部５１が潰し部５２の下面において、その中心から半径方向（進行方向に対する横方向）にずれた位置に連結されている（図４示）。従って、潰し部５２の一側の顎部５２ａは、反対側の顎部５２ｂよりも大きく形成され、それぞれによって潰されるパイル３２の面積も異ならせることができる。尚、本実施形態においても、カッター部５１の根元の周囲には、曲面状のコーナー部５１ａが、その全周に渡って形成されている。他の構成については、実施形態１と同様であるため、説明は省略する。

図５に示すように、超音波振動した潰し部５２は移動しながら、狭小の顎部５２ｂによってフロアマット３のパイル３２を押圧することにより、カッター部５１によって切断された端部に、狭い潰し代ＮＳを形成することができる（図５示）。その後、プログラム制御されたロボットアーム１によって、潰し部５２は潰し代ＮＳを形成した時と反対方向へと進行しながら、広い面積を有する顎部５２ａによってパイル３２を押圧することにより、同一の刃具によって、潰し代ＮＳよりも広い潰し代ＢＳを形成することができる（図６示）。

本実施形態によれば、カッター部５１は、潰し部５２の中心から半径方向にずれた位置に取り付けられた構成としたことにより、カッター部５１の両側から突出した顎部５２ａ、５２ｂの幅を互いに異ならせることができ、使用する顎部５２ａ、５２ｂを使い分けることにより、異なった２種類の潰し量による潰し工程を行うことができる。

＜実施形態３＞
図７および図８は本発明の実施形態３を示す。本実施形態の潰し部６２の下面において、カッター部６１の一側には、半径方向外方に顎部６２ａが突出している。一方、カッター部６１の他側においては、潰し部６２の下面が顎部６２ａよりも上方へ配置されており、フロアマット３のパイル３２を潰す顎部は形成されていない。また、上述した実施形態と同様に、カッター部６１の根元の周囲には、曲面状のコーナー部６１ａが、その全周に渡って形成されている。他の構成については、実施形態１と同様であるため、説明は省略する。

図８（ａ）に示すように、顎部６２ａによってフロアマット３の表面を押圧することにより、カッター部６１による切断面の端部において、パイル３２を潰すことができるが、図８（ｂ）に示すように、顎部が形成されていない側で端部処理した場合、切断された端部にコーナー部６１ａによって固め処理が行われるのみで、パイル３２の潰し処理は行われない。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）ロボットアームによって端部処理装置の高さを調節して、フロアマットのパイルに対して顎部が当接しないようにすれば、フロアマットを切断するのみで、パイルの潰しを行わないようにすることもできる。
（２）カッター部の根元の周囲に形成した誘導部は、曲面でなくとも、斜面等であってもよく、潰し部によって溶融された樹脂材料が切断面の肩部に導かれる形状であればよい。
（３）フロアマットの表面の起伏に拘わらず、押圧力を一定にするために、スプリングやサスペンションを介して、端部処理装置をロボットアームに取り付けてもよい。
（４）端部処理装置がフロアマット上を曲線状に移動する箇所においては、刃具の移動速度が低下するため、直線移動する部位に比べて刃具の振動する振幅を減少させるとともに、フロアマットに対するその高さを調整して、フロアマットの溶融条件を直線移動する部位と均一にすることが望ましい。
（５）本発明による端部処理装置は、フロアマットのみでなく、車両用シートの表皮など、超音波振動を加えることで加工可能なあらゆるシート状部材の端部処理に使用可能である。

本実施形態による端部処理装置をロボットアームに取り付けて、フロアマットの端部処理をしているところを示した斜視図である。 実施形態１による端部処理装置の先端部を、進行方向と反対方向から見た図（ａ）、その側面図（ｂ）、および下面図（ｃ）である。 図２に示した端部処理装置によってフロアマットを切断しているところを示した断面図（ａ）、および切断されたフロアマットの端部を示した断面図（ｂ）である。 実施形態２による端部処理装置の先端部を、進行方向に見た図（ａ）、その側面図（ｂ）、および下面図（ｃ）である。 図４に示した端部処理装置の狭小の顎部によってフロアマットの潰し処理をしているところを示した平面図（ａ）、およびその時の断面図（ｂ）である。 図４に示した端部処理装置の広い面積を有する顎部によってフロアマットの潰し処理をしているところを示した平面図（ａ）、およびその時の断面図（ｂ）である。 実施形態３による端部処理装置の先端部を、進行方向に見た図（ａ）、その側面図（ｂ）、および下面図（ｃ）である。 図７に示した端部処理装置の顎部によってフロアマットの潰し処理をしているところを示した断面図（ａ）、および顎部を有しない側でフロアマットを切断しているところを示した断面図（ｂ）である。

符号の説明

２…端部処理装置
３…フロアマット
２１、５１、６１…カッター部
２１ａ、５１ａ、６１ａ…コーナー部
２２、５２、６２…潰し部
２３…超音波ヘッド
２４、２５…エアノズル
３２…パイル
ＨＮ…ホーン部材

Claims (5)

1. シート状部材に対して相対移動しながら、前記シート状部材を切断するためのシート状部材の端部処理装置において、
   前記シート状部材を切断するカッター部と、前記カッター部に一体的に形成され前記シート状部材の表面を潰す潰し部とを有するホーン部材と、
   前記ホーン部材に超音波振動を付与する加振手段とを備えたことを特徴とするシート状部材の端部処理装置。
2. 前記潰し部は前記カッター部の長さ方向端部に連結されるとともに、前記カッター部から半径方向外方へ突出しており、前記カッター部の根元周囲において、前記潰し部によって溶融された前記シート状部材が、その切断面に流れ込むように誘導部が形成されたことを特徴とする請求項１記載のシート状部材の端部処理装置。
3. 前記カッター部に対して、その進行方向の前方および後方に、一体となって移動する空気吹出口を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシート状部材の端部処理装置。
4. 前記カッター部は、前記潰し部の中心から半径方向にずれた位置に取り付けられたことを特徴とする請求項２記載のシート状部材の端部処理装置。
5. シート状部材を切断するシート状部材の端部処理方法において、
   前記シート状部材を切断するカッター部と前記カッター部に一体的に形成され前記シート状部材の表面を潰す潰し部とを有するホーン部材に、超音波振動を付与する工程と、
   前記シート状部材に超音波振動が付与された前記ホーン部材を押圧し、相対移動させる工程とを備えたことを特徴とするシート状部材の端部処理方法。

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