JP2007196321A - 円形ウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウレタンフォームシートから切り抜かれるリング状や円板状の円形ウレタンフォーム製品の寸法精度を飛躍的に向上させた製造方法を提供する。
【解決手段】 所定寸法に裁断されたウレタンフォームシート１Ａを含水させ、上記含水ウレタンフォームシート１Ａを冷凍させ、上記冷凍された含水ウレタンフォームシート１Ａを発泡スチロール５等の軟質板材上に貼付けた状態で円筒型回転カッターＣ１，Ｃ２により切り抜いて所定形状の円形ウレタンフォーム１Ｌ，１Ｓを得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウレタンフォームシートからリング状や円板状の円形ウレタンフォームを製造する方法に係り、特に、その製品寸法の精度を飛躍的に向上させたものに関する。

従来から、ウレタンフォームシート等の気泡質スポンジ材からリング状シールや円板状シールを裁断する製造方法が多く提供されている。その代表的な方式として、トムソン型抜きが知られている。この方法は、製品の輪郭形状に形成した抜型刃（トムソン型抜刃）を予め製作し、これを打ち抜きプレス機械で板材に押圧して製品に打ち抜くものである。しかし、柔らかいゴム板材等は、その打ち抜きの押圧時に押し潰されるから、裁断された断面形状が太鼓状や鼓状、円錐状となる。これにより、その内径や外径の寸法誤差が生じ、要求精度が得られないという問題がある。特に、ウレタンフォーム材の気泡質スポンジ材は、伸縮性が大きいことから高い寸法精度が得られない。

その一方で、ウレタンフォームシートから裁断されたリング状シールや円板状シールは、最近その普及が著しい白黒プリンタやカラープリンタのトナーボックスにおけるローラー軸受等のシール材としてのシール性が高いことからこの需要がある。特に、カラープリンタに使用されるトナーは、その粒子が非常に細かいから、上記従来の製造によるウレタンフォームシールでは、トナー漏れを発生させてしまう。トナー漏れを防止するための必要精度は、φ１ｍｍにおいて、±０．１ｍｍ以内であることが要求される。

そこで、上記要求精度に応えられるべく、公知になっている製造方法を検索する。まず、発泡体切断片を目的寸法に切断すべく、始めに、冷凍室で所定の弾性率に冷却し、この冷却された発泡体切断片を室温にてバンドソー等の切断手段により目的寸法に切断する。その後は、室温に放置する発泡体切断片の製造方法が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、弾性材または軟質材を有する被加工品を保持手段により加工台に固定すると共に、冷凍装置により冷却し内部まで硬化させた状態で除去加工を行う除去加工する方法が提供されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１１−１１４８８４号公報 特開平７−３０８８４８号公報

上記発泡体切断片を冷却して所定の弾性率にした状態にて、発泡体切断片を室温にてバンドソー等の切断手段により目的寸法に切断するものでは、切断面の精度が得られず、トナー漏れを防止するための必要精度は、（φ１ｍｍにおいて、±０．１ｍｍ以内）が得られないという問題がある。また、被加工品全体を冷却・硬化させて除去加工する方法は、ゴム等の弾性材または軟質材をその対象としたものであり、ウレタンフォーム材を裁断する技術ではないから、この被加工品の除去加工方法はウレタンフォームシートの裁断に採用できないという問題がある。更には、ウレタンフォームシートを水圧（ウオータージェット）で切断する方法では、必要精度が得られないし、超音波で切断する方法では、切断装置が高価（一億円前後）であるなど、いずれもの方式も問題があり、採用できないものである。

本発明の円形ウレタンフォームの製造方法は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ウレタンフォームシートから切り抜かれるリング状や円板状の円形ウレタンフォーム製品の寸法精度を飛躍的に向上させたものである。

上記目的を達成するべく本発明の請求項１による円形ウレタンフォームの製造方法は、所定寸法に裁断されたウレタンフォームシートを含水させ、上記含水ウレタンフォームシートを冷凍させ、上記冷凍された含水ウレタンフォームシートを発泡スチロール等の軟質板材上に貼付けた状態で円筒型回転カッターにより切り抜いて所定形状の円形ウレタンフォームを得るようにしたことを特徴とするものである。

また、請求項２による円形ウレタンフォームの製造方法は、請求項１記載の円形ウレタンフォームの製造方法において、上記円筒型回転カッターは二重の円筒であり、製造する円形ウレタンフォームはリング状ウレタンフォームであることを特徴とするものである。

また、請求項３による円形ウレタンフォームの製造方法は、請求項１記載の円形ウレタンフォームの製造方法において、上記円筒型回転カッターは一重の円筒であり、製造する円形ウレタンフォームは円板状ウレタンフォームであることを特徴とするものである。

すなわち、本発明の円形ウレタンフォームの製造方法によれば、まず、所定寸法に裁断されたウレタンフォームシートに水道水等の水を含水させる。続いて、上記含水ウレタンフォームシートを冷凍室で一晩の時間をかけて冷凍される。更に、上記冷凍された含水ウレタンフォームシートを所定寸法のリング又は円板に切り抜くべく、発泡スチロール等の軟質板材の上に貼付けボール盤等に取り付けた一重又は二重の円筒型回転カッターにより切り抜きが実施される。尚、発泡スチロールの表面への含水ウレタンフォームシートの取り付けをより確実にするためには、含水ウレタンフォームシートを冷凍する前に発泡スチロールの表面に載せ、一緒に冷凍室に入れて冷凍させるのが好ましい。そして、上記切抜きされた冷凍リング又は冷凍円板は、恒温室にて解凍・乾燥される。最後に、上記乾燥されたリング状ウレタンフォーム又は円板状ウレタンフォームの製品寸法が検査されて完成品となる。

上記円形ウレタンフォームの製造方法において、上記含水ウレタンフォームシートを冷凍室で一晩の時間をかけて冷凍させることにより、含水ウレタンフォームシートの全体が適度の硬度に維持されるとともに、冷凍に伴う体積膨張も必要以上に膨らまず、解凍後の体積変化を最小限に抑えられる。

続く、切り抜きの裁断工程は発泡スチロール等の軟質板材の上に貼付けボール盤等に取り付けた円筒型回転カッターにより実施するから、従来の抜型刃（トムソン型抜刃）を使用した場合とは異なり、円筒型回転カッターによる冷凍ウレタンフォームシートの切断効率が高くなり、切断面の精度が高くなる。因みに、トナー漏れを防止するための必要精度（φ１ｍｍにおいて、±０．１ｍｍ以内）に納められる。尚、冷凍ウレタンフォームシートは、発泡スチロール等の軟質板材の上に貼付けられているから、円筒型回転カッターによる冷凍ウレタンフォームシートの切断貫通時に円筒型回転カッターの刃先が軟質板材に切り込まれて衝撃が無く、円滑な切断端面が得られる。

本発明の円形ウレタンフォームの製造方法によると、特に、カラープリンタが要求するトナー漏れを防止するための必要精度をクリアーできるから、カラープリンタ用の円形ウレタンフォームとして使用できる。また、本発明は、円筒型回転カッターにより切り抜きするから、特に高い製品精度が要求されるリング状ウレタンフォームや円板状ウレタンフォーム等の円形ウレタンフォームが得られる。

以下、図１乃至図７を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は円形ウレタンフォームの製造工程図、図２は円形切抜きボール盤の正面図と作用断面図、図３は二重円筒型回転カッターの断面図と端面図、図４はリング状ウレタンフォームの断面図と端面図、図７はリング状ウレタンフォームの加工工程を示す図表である。

本発明の円形ウレタンフォームの製造方法について、図１と図７に示す加工工程から概要を説明する。まず、ウレタンフォームシート１の素材を裁断機（図示なし）により所定寸法に裁断したウレタンフォームシート１Ａとする。次に、上記ウレタンフォームシート１Ａに水道水等の水Ｗを含水させる。続いて、上記含水ウレタンフォームシート１Ａは、冷凍室３で一晩の時間をかけて−１０℃以下、好ましくは−２０℃〜−４０℃に冷凍される。更に、上記冷凍された含水ウレタンフォームシート１Ａは、所定寸法のリング又は円板に切り抜くべく、発泡スチロール５等の軟質板材の上に貼付け、専用機のボール盤Ｂ等に取り付けた一重円筒型回転カッターＣ１又は二重円筒型回転カッターＣ２により切り抜きが実施される。尚、含水ウレタンフォームシート１Ａを発泡スチロール５の表面への取り付けをより確実にするためには、含水ウレタンフォームシート１Ａを冷凍する前に発泡スチロール５の表面に載せ、一緒に冷凍室３に入れて冷凍させ、一体化するのが好ましい。そして、上記切り抜きされた冷凍リング１Ｂ又は冷凍円板１Ｃは、恒温室１０にて解凍・乾燥させ、リング状ウレタンフォーム１Ｌ又は円板状ウレタンフォーム１Ｓとなる。最後に、上記リング状ウレタンフォーム１Ｌ又は円板状ウレタンフォーム１Ｓの製品寸法が測定器Ｋにより検査されて完成品となる。

本発明の円形ウレタンフォームの製造方法において、専用機のボール盤Ｂ等に取り付けた二重円筒型回転カッターＣ２による冷凍リング１Ｂの切り抜き手段を説明する。まず、二重円筒型回転カッターＣ２は、図３に示すように、ボール盤ＢのチャックＣに締め付けられる支持部１１と、これに連設した胴部１３と、胴部の軸芯Ｏにおける下端に設けた内円刃１５と、内円刃１５の外周に配置した外円刃１７と、各内円刃１５及び外円刃１７の奥底面に開口する噴出口１５Ａ，１７Ａと、この噴出口１５Ａ，１７Ａに胴部１３の外周面に明けた圧縮空気Ｅの吹込口１３Ａ，１３Ｂが連通している。因みに、上記内円刃１５の外径はφ１０．８ｍｍ±０．０１ｍｍ、内径はφ１０．３ｍｍ±０．０５ｍｍ、内円刃のテーパー角は６０°に設定されている。また、上記外円刃１７の外径は、φ１７ｍｍ±０．０５ｍｍ、内径はφ１６．５ｍｍ±０．０１ｍｍ、外円刃のテーパー角は６０°に設定されている。そして、内円刃１５は外円刃１７よりも僅かに長く突出させ、含水ウレタンフォームシート１Ａへの切り込みが内円刃１５側から安定して始まるようになっている。

上記ボール盤ＢのチャックＣに二重円筒型回転カッターＣ２を取り付けた冷凍リング１Ｂの切り抜き作用は、図２に示すようにして実行される。まず、テーブルＴ上には、発泡スチロール５と、この表面に冷凍された含水ウレタンフォームシート１Ａとが載せられて固定具（図示なし）で固定される。続いて、ボール盤ＢのスピンドルＳを回転しながら、図２（ａ）に示すように、下降させて二重円筒型回転カッターＣ２の内円刃１５から切り込みを始め、外円刃１７でも切り込みを進める。そして、外円刃１７が発泡スチロール５の表面からやや切り込んだ位置で、スピンドルＳを回転しながら、図２（ｂ）に示すように、上昇動に転じるとともに、圧縮空気Ｅを吹込口１３Ａ，１３Ｂから吹き込み、噴出口１５Ａ，１７Ａから切り抜き内円刃１５及び外円刃１７の奥底面に潜り込んでいるリング状ウレタンフォーム１Ｌと中心円板１Ｍとを外部へ噴出してエジェクトする。尚、上記の如く、外部へエジェクトされたリング状ウレタンフォーム１Ｌと中心円板１Ｍとは、発泡スチロール５の表面との接着性がなければ外部へ排出され、接着性が有れば含水ウレタンフォームシート１Ａ内に止まる。続いて、次のリング状ウレタンフォーム１Ｌを切り抜くべく、テーブルＴ又はスピンドルＳを少しずらせて新たな含水ウレタンフォームシート１Ａの表面と対面させ、回転するスピンドルＳの下降・上昇移動と圧縮空気Ｅの吹き付け作用を繰り返して、順次に多数の切抜きが自動運転又はマニュアル操作により行われる。上記二重円筒型回転カッターＣ２の切り抜きにより、図４に示す寸法にリング状ウレタンフォーム１Ｌが造り出される。

また、上記冷凍円板１Ｃの切り抜きは、図５に示すように、ボール盤ＢのチャックＣに一重円筒型回転カッターＣ１を取り付けて上記と同様に実行される。上記一重円筒型回転カッターＣ１は、ボール盤ＢのチャックＣに締め付けられる支持部１１と、これに連設した胴部１３と、胴部の軸芯Ｏにおける下端に設けた内円刃１５と、内円刃１５の奥底面に開口する噴出口１５Ａと、この噴出口１５Ａに胴部１３の外周面に明けた圧縮空気Ｅの吹込口１３Ａが連通している。因みに、上記内円刃１５の外径はφ１０．８ｍｍ±０．０１ｍｍ、内径はφ１０．３ｍｍ±０．０５ｍｍ、内円刃のテーパー角は６０°に設定されている。上記一重円筒型回転カッターＣ１により、図６に示す寸法に円板状ウレタンフォーム１Ｓが造り出される。

本発明の円形ウレタンフォームの製造方法を実施するための構成は、上記の如くである。以下、本発明の円形ウレタンフォームの製造方法を実施する具体的な加工工程と作り込みの管理について、図７により説明する。まず、工程Ｎｏ１において、ウレタンフォームシート（材料ＳＭ５５１／３Ｐ）の受入れをする。この時、寸法１０００ｍｍ×１０００ｍｍ、±１０ｍｍ以内と外観・汚れをチェックする。工程Ｎｏ２において、裁断機による大立ちの加工前裁断が寸法１００ｍｍ±２．０ｍｍ以内、又は２５０ｍｍ±３．０ｍｍ以内に裁断される。工程Ｎｏ３において、含水冷凍が冷凍庫３で含水冷却して行われる。冷凍温度は、−３５℃±１０℃以内に納まるように温度管理する。工程Ｎｏ４において、専用機のボール盤Ｂに円筒型回転カッターを取り付けての部品寸法加工した後、解凍され。切精度の管理は、ちぎれが無いことを目視して検査される。工程Ｎｏ５において、恒温室１０にて完全乾燥が行われる。温度と時間は、１０５℃±１０℃／４５分間±５分間以内に納まるように管理される。工程Ｎｏ６において、部品表面の内外の滓除去が行われる。取り忘れが無いように目視管理される。工程Ｎｏ７において、部品の正常・不正常の選別が外観選別で行われる。選別は作業標準書による。工程Ｎｏ８において、部品の寸法検査が図面寸法に基づき、抜取検査により行われる。工程Ｎｏ９において、注文書に基づき、必要量が梱包されて出荷されるのである。

本発明の円形ウレタンフォームの製造方法における実施の形態によると、下記の効果が奏される。特に、カラープリンタが要求するトナー漏れを防止するための必要精度（φ１ｍｍにおいて、±０．１ｍｍ以内）をクリアーできるから、カラープリンタ用の円形ウレタンフォームとして使用できる。また、本発明は、円筒型回転カッターにより切り抜きするから、特に高い製品精度が要求されるリング状ウレタンフォームや円板状ウレタンフォーム等の円形ウレタンフォームが得られる。

本発明のウレタンフォームの製造方法は、上記実施の形態に限定されず、発明の要旨内での適宜な工程変更や使用機器の変更が行えること勿論である。これらの変更によっても、同様な作用・効果が得られる。

本発明は、その対象物をカラープリンタ用の円形ウレタンフォームのシール材として説明したが、様々な用途のシール材としての適用が可能である。

本発明の第１の実施の形態を示し、円形ウレタンフォームの製造工程図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、円形切抜きボール盤の正面図と作用断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、二重円筒型回転カッター断面図と端面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、リング状ウレタンフォームの断面図と端面図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、一重円筒型回転カッター断面図と端面図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、円板状ウレタンフォームの断面図と端面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、リング状ウレタンフォームの加工工程図である。

符号の説明

１ ウレタンフォームシート
１Ａ 裁断したウレタンフォームシート
１Ｂ 冷凍リング
１Ｃ 冷凍円板
１Ｌ リング状ウレタンフォーム
１Ｓ 円板状ウレタンフォーム
３ 冷凍室
５ 発泡スチロール
１０ 恒温室
１１ 支持部
１３ 胴部
１３Ａ，１３Ｂ 吹込口
１５ 内円刃
１７ 外円刃
１５Ａ，１７Ａ 噴出口
Ｂ ボール盤
Ｃ１ 一重円筒型回転カッター
Ｃ２ 二重円筒型回転カッター
Ｃ チャック
Ｅ 圧縮空気
Ｏ 軸芯
Ｗ 水

Claims (3)

1. 所定寸法に裁断されたウレタンフォームシートを含水させ、上記含水ウレタンフォームシートを冷凍させ、上記冷凍された含水ウレタンフォームシートを発泡スチロール等の軟質板材上に貼付けた状態で円筒型回転カッターにより切り抜いて所定形状の円形ウレタンフォームを得るようにしたことを特徴とする円形ウレタンフォームの製造方法。
2. 上記円筒型回転カッターは二重の円筒であり、製造する円形ウレタンフォームはリング状ウレタンフォームであることを特徴とする請求項１記載の円形ウレタンフォームの製造方法。
3. 上記円筒型回転カッターは一重の円筒であり、製造する円形ウレタンフォームは円板状ウレタンフォームであることを特徴とする請求項１記載の円形ウレタンフォームの製造方法。

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