JP2007022009A

JP2007022009A - 三次元構造材の製造方法

Info

Publication number: JP2007022009A
Application number: JP2005210791A
Authority: JP
Inventors: Koji Kataoka; 孝次片岡
Original assignee: TATSUNO CORK KOGYO KK
Current assignee: TATSUNO CORK KOGYO KK
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】ブロックの二次元切断をもって、三次元構造材を形成する方法を提供する。
【解決手段】通電状態のニクロム線(40)を二次元方向へ移動させることによってポリウレタンホームのブロック(70)を所定の断面形状を有する少なくとも長手方向軸にフレキシブルな長尺材(2)を切断し、この長尺材を長手方向軸に対し三次元方向に屈曲または湾曲させて保形し、表面に所定の厚みを有する樹脂層(3)を形成して三次元構造材を製造することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、二次元加工材を用いて、三次元構造材を製造する方法に関するものである。

従来、三次元構造材を製造するにあたっては、量産品の場合は、一定の金型に造形材を注入して成形するが（特許文献１）、天井照明枠や各種コーナ材、建築材のような、一品製造の場合はブロック材を丸彫り（三次元加工）して製造するか、三次元加工の部分材を組み合わせで構成する必要がある。例えば、シルバー社会を迎え、家具および調度品の角部および隅部には追突時のけがを避ける意味でクッション材を貼り付ける必要があるが、収まりのよいものは一品製作とならざるを得ない。

特開２００２−３６９９８６号公報

しかしながら、一品製作の場合は制作費が高価である。そのため、安価なものは量産規格品を使用せざるを得ないが、他の備品との一体感に欠ける問題がある。

そこで、本発明者は鋭意研究の結果、発泡スチロールの切断にあたっては、発泡スチロールのブロックを目的のカット品に応じた寸法に前もって切断するＮＣニクロムカッターを使用しているが、かかるカッターを利用してウレタンホームを所定の等断面の長尺材に切り出すと、長尺材は長手方向軸に対してフレキシブルで、これを屈曲または湾曲させることにより三次元に変化させることができ、この表面にウレタン樹脂をもって表皮を形成して保形しておくと、一品製作の三次元構造材が容易に製造できることに着目してなされたもので、
軟質発泡材ブロックを通電状態の熱線を二次元方向へ移動させることによって所定の断面形状を有する長手方向軸にフレキシブルな長尺材を形成する工程と、上記所定の断面形状を有する長尺物を長手方向軸に沿って屈曲または湾曲させて三次元変形体を形成し、保形する工程と、屈曲又は湾曲状態に保持された発泡材からなる三次元変形体の表面に樹脂層を形成する工程からなることを特徴とする三次元構造材の製造方法にある。

本発明によれば、簡単な二次元加工により形成したフレキシブルな等断面形状を有するウレタンホーム長尺材は三次元変形可能であるので、所定の形状を保形する保形材の上に１側面を貼着して一体化されて三次元変形体となり、該三次元変形体の保形材への取り付け面を除き、全面又は部分的に、所定の膜厚の表皮樹脂層を形成することにより複雑な三次元構造材を丸彫りすることなく、容易に安価に製造することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明の工程は、図２に示すように、（１）軟質発泡材としてウレタンホームからなるブロック材７０を用意し、図１のＮＣニクロムカッター装置のニクロムカッター４０を用いてブロック材７０から三次元変形可能な長尺材２を切断する。

（２）該長尺材２は図３−１のように、その長手方向軸に沿って湾曲させて三次元変形体２Ａを形成する。

（３）予め、設計された三次元構造材を考慮して発泡スチロールのブロック材から上記図１に示すカッター装置を用いて湾曲した保形材１Ａを切断して用意して置き、上記三次元変形体２Ａの一側面と保形材１Ａとを接着剤を介して貼着し、一体化して固定する（図３−１参照）。

（４）ついで、上記工程で一体化された三次元変形体２Ａの表面にウレタン樹脂塗料を噴霧又は刷毛塗りで塗装し、（５）これを乾燥して仕上げると、図３−２に示す断面を有し、保形材１Ａと三次元変形体２Ａと表皮樹脂層３とからなる湾曲した三次元構造材が形成される。上記塗装に先立ち、表面に適宜プリコート層を形成してもよい。また、表面樹脂組成を適宜調整し、また、表面樹脂層の膜厚を調整することにより三次元構造材に柔軟性から剛性まで種々の特性を持たせることができるように調整することができる。

第２の実施形態は次の通りである。
（１）長尺材２は図２に示すものを使用する。
（２）図２に示す長尺材２は図４−１のように、その長手方向軸に沿って屈曲させて三次元変形体２Ｂを形成すると、屈曲材が製造できる。

（３）そこで、予め、設計された三次元構造体を考慮して発泡スチロールのブロック材から上記図１に示すカッター装置を用いて屈曲した保形材１Ｂを切断して用意して置き、上記三次元変形体２Ａの一側面と保形材１とを接着剤を介して貼着し、一体化して固定する（図４−２参照）。

（４）ついで、上記工程で一体化された三次元変形体２Ｂの表面にウレタン樹脂塗料を噴霧又は刷毛塗りで塗装し、（５）これを乾燥して仕上げると、図４−２に示す断面を有し、保形材１Ｂと三次元変形体２Ｂと表皮樹脂層３とからなる湾曲した三次元構造材が形成される。

なお、図１はＮＣニクロムカッター装置の外観斜視図で、本発明の製造方法で使用されるので、以下に詳細に説明する。カッター装置のフレームは上板１０と下板１２とを備えており、この上板１０の一部はテーブル１０ａとなっているとともに下板１２の一部はワーク設置台１２ａとなっている。このテーブル１０ａはウレタンホームから製作しようとする発泡スチロールから製作しようとするカット品に対応する図面や型板（図示外）をセットするためのスペースであり、前記ワーク設置台１２ａは図１で示すように切断しようとする発泡スチロール又はウレタンホームのブロック７０をセットするためのスペースである。

前記上板１０の上面には、前記テーブル１０ａ寄りの位置において読み取り機構１４が設けられている。この読み取り機構１４は、相互の一端部が回動可能に連結された第一アーム１６及び第二アーム２２を備えている。この第一アーム１６の他端部には前記テーブル１０ａの上面側へ突出した倣いピン１８が固定されており、前記第二アーム２２の他端部は前記上板１０に対して回動可能に支持されている。そこでこの読み取り機構１４の詳細な構成をつぎに説明する。

図面からも明らかなように前記第一アーム１６と第二アーム２２との連結部については、第一アーム１６の端部に上向きに固定されている軸２０に対して第二アーム２２の端部がベアリング３０によって回動可能に結合された構造になっている。一方、前記上板１０に対する第二アーム２２の支持部は、上板１０の上面に固定された軸受け部材２４に軸２６が一体的に結合され、この軸２６に第二アーム２２の端部がベアリング２８によって回動可能に支持された構造となっている。

前記第一アーム１６に固定されている軸２０の上端部にはチェーンスプロケット２１がこの軸２０と共に回転するように取り付けられており、かつ前記軸受け部材２４に結合された軸２６の上端部にはチェーンスプロケット２７がこの軸２６に対して回転自在に支持されている。そしてこれらの両チェーンスプロケット２１，２７の間にはチェーン３２が掛けられている。なお前記チェーンスプロケット２７には、その上面側に第一駆動プーリー３４が一体に形成された二段構造となっている。また前記第二アーム２２の上面には、前記軸２６と同軸線上において第二駆動プーリー３６が固定されている。

図１で示すように前記下板１２におけるワーク設置台１２ａの上方位置には左右一対の作動アーム３８が支持機構４４によって支持されている。この支持機構４４は前記上板１０に固定された支持ブラケット４５に対して回動可能に支持された左右一対の支持アーム４９，５０を備え、これらの両支持アーム４９，５０の下端部に前記作動アーム３８の基端部がそれぞれ回動自在に支持されている。なお両作動アーム３８の先端部には、前記発泡スチロールのブロック７０を切断するためのニクロム線４０が張られている。このニクロム線４０は図示外の電源から配線を通じて通電されるようになっている。

前記支持機構４４の詳細な構成を説明すると、まず前記支持ブラケット４５の上面には中空軸４６が一対の軸受け４８によって回動自在に支持されている。この中空軸４６の内部には支持軸５２が相対的に回転できるように挿入されており、この支持軸５２の両端部は前記中空軸４６の外にそれぞれ突出している。これらの両突出部に対して前記支持アーム４９，５０の上端部がそれぞれベアリング５４によって回動自在に支持されているとともに、両支持アーム４９，５０と前記中空軸４６の端部とは一体的に結合されている。つまり両支持アーム４９，５０と中空軸４６とは前記支持軸５２に対して相対的に回転できるようになっている。

前記の両支持アーム４９，５０の下端部には、前記の両作動アーム３８の基端部に固定された軸４２がベアリング５６によってそれぞれ回動自在に支持されている。また図面の左側に位置する支持アーム４９には、前記中空軸４６及び支持軸５２と同軸線上において第一従動プーリー５１が固定されている。しかもこの支持アーム４９の側に突出している前記支持軸５２の端部には第二従動プーリー５８が固定されている。そして前記読み取り機構１４の第一駆動プーリー３４及び第二駆動プーリー３６と、前記第一従動プーリー５１及び第二従動プーリー５８との個々の間には、図１から明らかなように駆動ワイヤー６６，６８がそれぞれ掛けられている。

前記支持軸５２の両端部には駆動側のチェーンスプロケット６０がそれぞれ固定されている。一方、前記の両作動アーム３８に固定されている個々の軸４２には従動側のチェーンスプロケット６２がそれぞれ固定されている。そして駆動側の両チェーンスプロケット６０と従動側の両チェーンスプロケット６２との間にはチェーン６４がそれぞれ掛けられている。

つづいて切断の操作について説明する。まずこの装置における前記テーブル１０ａの上に、製作しようとするカット品の図面や型板（図示外）をセットするとともに、同じくカット品の形状に対応した寸法に前もって切断された発泡スチロールのブロック７０を図１で示すように前記ワーク設置台１２ａの上にセットする。そして前記読み取り機構１４の第一アーム１６を手動操作することにより、前記倣いピン１８をテーブル１０ａ上の図面などに倣って図１，２の矢印Ｘ１，Ｙ１で示す二次元方向へ移動させる。

前記倣いピン１８の矢印Ｘ１方向への動きは、前記第一アーム１６に固定された軸２０を前記チェーンスプロケット２１と共にその軸線回りに回転させることとなる。このチェーンスプロケット２１の回転は、前記チェーン３２を通じて前記軸受け部材２４に結合されている軸２６のチェーンスプロケット２７に伝達され、このチェーンスプロケット２７及びそれと一体の前記第一駆動プーリー３４を回転させる。さらにこの第一駆動プーリー３４の回転は、前記駆動ワイヤー６６を通じて前記支持機構４４の支持アーム４９に固定されている第一従動プーリー５１に伝達される。この結果、前記中空軸４６によって互いに結合されている両支持アーム４９，５０がこの中空軸４６の軸心回りに回動し、それによって前記の両作動アーム３８が共に同期して図１の矢印Ｘ２で示す方向へ往復動作することとなる。

これに対して前記倣いピン１８の矢印Ｙ１方向への動きは、前記読み取り機構１４の第二アーム２２を前記軸受け部材２４に結合されている軸２６の軸線回りに回動させることとなり、結果的に前記第二駆動プーリー３６が軸２６の軸心回りに回動操作される。この第二駆動プーリー３６の回転は、前記駆動ワイヤー６８を通じて前記支持軸５２の一端部に固定されている第二従動プーリー５８に伝達される。したがってこの支持軸５２がその両端部に固定されている前記の両チェーンスプロケット６０と共に回転し、この回転が個々のチェーン６４を通じて前記の両作動アーム３８の軸４２に固定されているチェーンスプロケット６２にそれぞれ伝達される。これにより両作動アーム３８が共に同期してそれぞれの軸４２を回動支点とする図１の矢印Ｙ２の方向へ往復作動する。

このように前記読み取り機構１４の倣いピン１８を前記テーブル１０ａ上の水平面内で二次元方向へ操作することにより、前記の両作動アーム３８に張られているニクロム線４０を前記ワーク設置台１２ａの上面と直角な垂直面内において二次元方向へ作動させることができる。つまり前記倣いピン１８を前記テーブル１０ａの上面にセットされた図面や型板に倣って操作するだけで、その操作通りに前記ニクロム線４０を移動させることができ、通電により加熱状態にあるニクロム線４０によって前記発泡スチロールのブロック７０を所定の形状に切断することができる。したがって作業者は前記読み取り機構１４の操作だけに専念すればよく、文字やマークなどの複雑な形状のカット品でも短時間で、かつ容易に製作することができる。

なお、三次元構造材は上記実施例に限らず、保形材１と三次元変形体２を組み合わせて種々の構造が形成できることはいうまでもない。

本発明方法で使用するＮＣニクロムカッターの概略斜視図、本発明方法の切断工程を示す概要斜視図、本発明方法の湾曲工程を示す概要斜視図（３−１）および本発明方法で製造された第１実施例の断面図（３−２）、本発明方法の屈曲工程を示す概要斜視図（４−１）および本発明方法で製造された第２実施例の断面図（４−２）、

符号の説明

１Ａ保形材２長尺材
２Ａ三次元変形体２Ｂ三次元変形体
３表皮樹脂層４０ニクロムカッター
７０ブロック材

Claims

軟質発泡材ブロックを通電状態の熱線を二次元方向へ移動させることによって所定の断面形状を有する長手方向軸にフレキシブルな長尺材を形成する工程と、
上記所定の断面形状を有する長尺物を長手方向軸に沿って三次元に屈曲または湾曲させて三次元変形体を形成し、保形する工程と、
屈曲又は湾曲状態に保持された発泡材からなる三次元変形体の表面に樹脂層を形成する工程からなることを特徴とする三次元構造材の製造方法。
軟質発泡材がウレタンホームからなる請求項１記載の製造方法。
表面樹脂層がウレタン樹脂からなり、表面樹脂層の膜厚により三次元構造材の柔軟性または剛性を調整する請求項１記載の製造方法。
予め成形した保形材にフレキシブルな長尺材を貼り付けて屈曲または湾曲と同時に保形することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
所定の形状を保形する保形材１と、該保形材の上に１側面を貼着して一体化されたフレキシブルな等断面形状を有するウレタンホーム長尺材からなり、所定の三次元方向に変形させた三次元変形体２と、該三次元変形体の保形材への取り付け面を除き、その全面又は部分的に形成され、所定の膜厚を有する表皮樹脂層３とからなる三次元構造材。