JPH10202600A - 樹脂製品の切り込み加工装置及び加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、樹脂製品の切り込み加工を行う刃の
みを短時間に加熱でき、前記刃による樹脂製品の切り込
み加工を素早くなし得るとともに、切り込み加工時に溶
融樹脂による従来の不具合を解消できる樹脂製品の切り
込み加工装置及び加工方法を提供することを課題とす
る。 【解決手段】本発明、樹脂製品の切り込み加工装置は、
型台３に配置された樹脂製品２に加熱された刃４を押圧
して樹脂製品２を溶融することで切り込み２０を入れる
切り込み加工装置１であって、刃４を加熱する加熱手段
５と、刃４及び樹脂製品２の切り込み部２０の少なくと
も一方を冷却する冷却手段６を備えたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂製品の切り込
み加工装置及び加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、型台に配置された樹脂シート材
や、樹脂製品に加熱された刃を押圧して加工することが
知られている。例えば、実開平１ー１４３３９９号公開
公報には、型刃に直接、通電することによりジュール熱
を発生させて加熱する加熱手段を設け、型台に配置され
た熱可塑性樹脂シート材に押し当てることにより所定の
形状に抜き加工したり、すじを形成するためのすじ押し
加工を行うための装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の装置および切断方法は以下に示す不具合を発生させ
る。すなわち、実開平１ー１４３３９９号公開公報に開
示された装置を用い、例えば図５に示されるように、熱
可塑性樹脂シート材１ａに所定の形状に抜き加工を行う
場合では、加熱手段によって加熱された型刃２ａが押つ
けられ、かつ接触した部分がほぼ型刃２ａの形状に沿っ
て溶融した溶融樹脂１０ａを上方に押し退け、切断領域
１１ａ（図６参照）を形成する。

【０００４】その直後に型刃２ａが引き上げらたとき、
前記型刃２ａに押し退けられ切断領域１１ａにある溶融
樹脂１０ａが固化するより前にそのまま自重により下方
向に垂れるため、一旦、形成された切断領域１１ａの一
部を図７に示されるように埋めて溶着部分１２ａを形成
する可能性がある。また、型刃２ａの形状に沿って溶融
した溶融樹脂１０ａは、粘性が高いため、その一部が図
６に示されるように、引き上げらた型刃２ａに付着し、
３００℃以上に加熱されて焼け、煙を発生させる。

【０００５】一方、型刃２ａに直接、通電することによ
りジュール熱を発生させて加熱する従来の加熱手段の場
合には、加熱サイクル（通電開始時から３５０℃以上に
加熱されるまでの間）が約６０秒ほどと長くなり、これ
に伴って抜き加工のサイクルタイムも長くなり製造コス
ト面で不利となる。また、前記方式の型刃２ａは、先端
側より視認した形状が加熱しやすい形状に限定される。
すなわち、加熱しやすい形状とは、例えばＳ字形状のよ
うに１筆書きできるものであり、この逆にＹ字形状のよ
うに１筆書きできないものは、その全領域に均一に通電
することができず刃先端温度が不均一となるため、加工
対象製品をうまく、熱加工することが困難となる。

【０００６】本発明は、前記問題点に鑑みなされたもの
で、前記従来の不具合を解消できる樹脂製品の切り込み
加工装置及び加工方法を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の樹脂製品の切
り込み加工装置は、型台に配置された樹脂製品に加熱さ
れた刃を押圧して該樹脂製品を溶融することで切り込み
を入れる切り込み加工装置であって、該刃を加熱する加
熱手段と、該刃及び該樹脂製品の切り込み部の少なくと
も一方を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする。

【０００８】請求項２の樹脂製品の切り込み加工装置
は、請求項１の樹脂製品の切り込み加工装置において、
加熱手段は、前記型台に設けられた高周波誘導加熱手段
であることを特徴とする。請求項３の樹脂製品の切り込
み加工方法は、樹脂製品に加熱手段により加熱された刃
を押し当て該樹脂製品を溶融させて切り込みを入れる工
程と、該樹脂製品に該刃を押し当てた状態で冷却手段に
より該刃及び該樹脂製品の切り込み部の少なくとも一方
を冷却する工程と、該刃を該樹脂製品から抜き取る工程
と、からなることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明、樹脂製品の切り込み加工
装置により、型台に配置された樹脂製品に加熱された刃
を押圧して樹脂製品を溶融することで切り込みを入れる
場合、刃と型台とは、相対移動できるように構成された
ものであればよく、例えば、いずれか一方を他方に接近
および後退する方向に往復移動可能に構成したもの、両
者を往復移動可能に構成したものなどを用いることがで
きる。

【００１０】刃を加熱する加熱手段としては、刃に、う
ず電流を生成させることによって、刃そのものを発熱
（ジュール熱を発生）させる高周波誘導加熱手段を用い
ることができる。高周波誘導加熱手段は、例えば、誘導
加熱コイルと高周波電源とからなり、誘導加熱コイルか
ら２０ＫＷ〜５０ＫＷの高周波を出力できる性能を備え
たものが用いられる。

【００１１】誘導加熱コイルは、高周波が刃に届き、か
つ刃を目的とする温度に急速に加熱できる位置範囲に設
けられる。前記位置範囲は、高周波を出力できる性能に
対応して最適な位置に設定できる。樹脂製品の切り込み
加工を行う刃としては、高周波誘導加熱によって温度３
５０〜４００℃に急速加熱できるような材質の導体が用
いられる。前記導体としては鉄系、ビスマス系、コバル
ト系、マンガン系などの比抵抗が比較的高いものを用い
ることができる。

【００１２】切り込み加工対象とする樹脂製品と前記樹
脂製品を配置する型台は、前記高周波誘導加熱手段によ
って誘導加熱されない材質のものである。前記高周波誘
導加熱手段によれば、刃の加熱時に、台に配置された樹
脂製品を加熱することなく、刃のみを加熱することがで
きる。この場合、樹脂製品の融点より高い温度に加熱さ
れた刃を押し当てることによって、押し当て部分のみの
狭い領域を瞬時に溶融し、かつ切断するため、切断面が
従来の場合よりも鮮明となり、しかも、刃を押し当てた
領域以外は加熱されにくく、冷却工程で前記溶融した部
分を素早く冷却し、かつ樹脂が垂れたり、刃に付着した
りしない硬さにまで冷却できる。

【００１３】前記刃を冷却する冷却手段としては、水、
エアなどの冷却媒体と、冷却媒体を供給する供給部とか
らなる。エアの場合の噴出圧力は３〜６Ｋｇ／ｃｍ² で
ある。

【００１４】

【実施例】本発明、樹脂製品の切り込み加工装置及び加
工方法の実施例を図１〜図４に基づいて説明する。実施
例では、図１に示す樹脂製品の切り込み加工装置１を用
い、樹脂製品の切り込み加工方法が施される。

【００１５】加工装置１は、加工対象となる樹脂製品２
を配置する型台３と、樹脂製品２に切り込みを入れる刃
４と、刃４を加熱する加熱手段としての高周波誘導加熱
装置５と、樹脂製品２を冷却する冷却手段６（図１〜図
３参照）と、よりなる。樹脂製品２は、非切断対象とし
ての表面層２１および軟質層２２と、切断対象層２３と
の３層からなる。表面層２１の厚さは１ｍｍ、軟質層２
２の厚さは３ｍｍ、切断対象層２３の厚さは３ｍｍであ
る。

【００１６】型台３は、誘導加熱されにくい材質、例え
ばアルミ製のものである。刃４は、図略の保持部材によ
り垂直方向に保持された駆動制御装置４２により往復移
動（矢印Ｓ１、Ｓ２方向参照）可能に制御され、かつそ
の先端部４０を型台３に対して接近および遠ざかる方向
に移動できるようになっている。駆動制御装置４２は、
エアシリンダー４２０と、エアシリンダー４２０に出没
自在に保持されたピストン軸４２１と、ピストン軸４２
１の先端に連結された刃取り付けプレート４２２と、よ
りなる。刃取り付けプレート４２２には、型台３に対向
する側に刃４の後端部４１が取り付けられている。

【００１７】高周波誘導加熱装置５は、前記型台３内に
配設され内部に冷媒流路５０（図２参照）をもつ銅管製
の誘導加熱コイル５１と、誘導加熱コイル５１に電流を
供給する高周波電源５２とよりなる。誘導加熱コイル５
１は、樹脂製品２を配置する型台３の表面３０から深さ
２ｍｍの位置に配設される。誘導加熱コイル５１は、高
周波電源５２から供給される電流によって磁力線を発生
させる。この磁力線の発生領域に、導体である刃４が位
置することにより、刃４にうず電流が流れ、かつ刃４は
ジュール熱により発熱する。高周波電源５２は、３０Ｋ
Ｗの高周波を誘導加熱コイル５１から出力できる性能を
備えたものである。

【００１８】冷却手段６は、冷却媒体６０（図３参照）
と、一端を図略の供給源に接続するとともに他端に冷却
媒体噴出口６１０をもつ冷却媒体通路を形成する冷却媒
体供給管６１とよりなる。冷却媒体６０としては、エア
が用いられる。冷却媒体供給管６１は、図略の駆動制御
装置により往復移動（矢印Ｓ１、Ｓ２方向参照）可能に
制御され、かつ冷却媒体噴出口６１０を樹脂製品２の切
り込み領域２０に接近させた位置（図３参照）に移動さ
せたり、この逆に、遠ざけた位置（図１、図２参照）に
移動させたりできるようになっている。なお、冷却媒体
供給管６１は、刃４の往復移動に連動させるようにして
もよい。

【００１９】前記、冷却媒体供給管６１の冷却媒体噴出
口６１０を樹脂製品２の切り込み領域２０に接近させた
とき、その間隔は約５ｍｍである。前記冷却媒体噴出口
６１０からの冷却媒体６０の噴出圧力は４Ｋｇ／ｃｍ²
である。前記のように構成された加工装置１を用い、樹
脂製品の切り込み加工方法が施される。

【００２０】加工方法は、切り込みを入れる工程、冷却
する工程、抜き取る工程が順に実施される。切り込みを
入れる工程では、高周波電源５２から誘導加熱コイル５
１に電流が供給される。すると、誘導加熱コイル５１
は、磁力線を発生させる。この磁力線の発生領域Ｐ（図
１の破線参照）に、刃４の先端部４０が位置することに
より、先端部４０にうず電流が流れ、かつ先端部４０は
ジュール熱により発熱し、前記誘導加熱コイル５１への
電流供給開始時点より約１０秒後に、約３５０℃にまで
昇温する。

【００２１】この状態の刃４の先端部４０は、駆動制御
装置４２のエアシリンダー４２０を駆動させることによ
ってピストン軸４２１及び刃取り付けプレート４２２の
矢印Ｓ１方向の移動に伴って連動する。すなわち、刃４
の先端部４０は、予め、型台３に配置された樹脂製品２
に対し、接近する方向に往移動し、切断対象層２３の真
上から垂直に押し当てられる。

【００２２】一方、冷却手段６の冷却媒体供給管６１
も、前記刃４の往移動に伴って冷却媒体噴出口６１０を
切断対象層２３に接近する方向に往移動する。そして樹
脂製品２の切断対象層２３は、押し当てられた刃４の先
端部４０から伝達された熱で溶融されながら、切断され
ていく。一方、刃４の先端部４０による切断対象層２３
の切断が完了した時点で、駆動制御装置４２のピストン
軸４２１の移動を停止させるとともに、誘導加熱コイル
５１への供給電流が停止され、先端部４０のジュール熱
による発熱は皆無となる。これと同時に、冷却する工程
に移行する。

【００２３】冷却する工程では、冷却媒体供給源からの
冷却媒体６０が冷却媒体供給管６１に供給され、かつそ
の冷却媒体噴出口６１０を介して前記切断対象層２３の
溶融した樹脂２３０に向かって噴出する（図３参照）。
このため、溶融した樹脂２３０は、刃４とともに一気に
冷却されて固化し、刃４の先端部４０に付着せず、従来
のように高熱の刃に溶融樹脂が付着することによる溶融
樹脂の焼け及び焼けによる発煙を発生させない。

【００２４】抜き取る工程では、駆動制御装置４２のピ
ストン軸４２１を矢印Ｓ２方向に移動することにより、
刃４を複移動させてその先端部４０を切断対象層２３か
ら抜き取る（離脱させる）。この場合、前記切り込みを
入れる工程で溶融した樹脂２３０が冷却する工程で冷却
されて固化しているため自重により垂れることがなく、
かつ垂れることにより前記切断対象層２３の切断領域２
０を埋めて溶着する不具合を発生させない。

【００２５】さらに、本実施例における樹脂製品の切り
込み加工装置及び加工方法によれば、刃４の先端部４０
は、先端側より視認した形状がどのような複雑な形状
（例えば、刃に直接、通電することによりジュール熱を
発生させて加熱する方式の従来の加熱手段では均一な加
熱が困難としていたＹ字形状のように１筆書きできない
形状、その他スリット形状）であっても、誘導加熱コイ
ル５１による磁力線の発生領域Ｐ内に位置させることに
より、目的とする温度に加熱できる。

【００２６】このため、本実施例の場合では、刃４の先
端部４０が前記複雑な形状であっても、高周波誘導加熱
装置５により目的とする温度に均一にかつ急速に加熱で
き、かつ前記先端部４０の形状に沿って樹脂製品２を容
易に短時間で切り込み加工できる。また、樹脂製品２
は、高周波誘導加熱装置５により加熱されずに、切り込
みに必要とする熱を押し当てられた刃４の先端部４０か
らの熱伝達によって必要最小限の熱量を付与されるた
め、切り込み領域以外に高温が付与されず、冷却手段６
による冷却時に、急速に冷却できる。

【００２７】従って、本実施例における樹脂製品の切り
込み加工装置及び加工方法は、樹脂製品の切り込み加工
に伴う溶融樹脂による刃への付着による焼け及び焼けに
伴う発煙、溶融樹脂の自重による垂れによる切り込み領
域の溶着などを解消できるとともに、切り込み加工のサ
イクルタイムを前記従来の場合よりも短縮でき、製造コ
スト面で有利なものとなる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の樹脂製品の切り込み加工装置
によると、刃を目的とする温度に加熱手段により加熱で
きる。そして所定型台に配置された樹脂製品に対し、予
め加熱手段により加熱された刃を用いて樹脂製品を押圧
して溶融することで切り込みを入れた直後に、加熱され
た状態にある刃あるいは溶融状態にある切り込み部分の
樹脂のいずれか一方、あるいは両方を、冷却手段によっ
て急速に冷却できる。

【００２９】このため、請求項１の樹脂製品の切り込み
加工装置を用いた場合には、従来のように、溶融した樹
脂の一部が加熱された状態にある刃に付着し焼け及び焼
けにより発煙したり、一旦、切断された領域の一部が、
溶融した樹脂の自重による垂れ流れによって埋まり、か
つ溶着するなどの不具合を発生させない。請求項１の樹
脂製品の切り込み加工装置によると、加熱手段として用
いた型台に設けられた高周波誘導加熱手段によって、刃
を目的とする温度（例えば、常温から３５０℃にまで昇
温）に加熱するに極めて短時間（例えば、１０秒程度）
ですむ。さらに高周波誘導加熱手段を用いた加熱である
ため、樹脂製品を加熱することがなく、かつ刃のみを目
的とする温度に加熱することができる。

【００３０】請求項３の樹脂製品の切り込み加工方法
は、切り込みを入れる工程、刃を冷却する工程、刃を樹
脂から抜き取る工程が順に実施される。切り込みを入れ
る工程では、樹脂製品に加熱手段により加熱された刃を
押し当て樹脂製品を溶融させて切り込みを入れることが
できる。刃を冷却する工程では、樹脂製品に刃を押し当
てた状態で冷却手段により加熱された状態にある刃ある
いは溶融状態にある切り込み部分の樹脂のいずれか一
方、あるいは両方を、急速に冷却することができる。

【００３１】抜き取る工程では、刃あるいは切り込み部
分の樹脂のいずれか一方、あるいは両方が冷却された状
態で、刃を樹脂から抜き取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の樹脂製品の切り込み加工装置の概略を
斜視して示す斜視図。

【図２】図１の加工装置を用いた加工方法における切り
込みを入れる工程で刃を加熱する状態を示す要部の断面
図。

【図３】図１の加工装置を用いた加工方法における冷却
する工程で刃及び樹脂製品を冷却する状態を示す要部の
断面図。

【図４】図１の加工装置を用いた加工方法における抜き
取る工程で刃を樹脂製品の切り込み部より上方向に復移
動させて抜き取った状態を示す要部の断面図。

【図５】従来の樹脂製品の切断加工状態を示す断面図。

【図６】従来の樹脂製品の切断済領域より型刃を上方向
に復移動させて抜き取った状態を示す断面図。

【図７】従来の樹脂製品の切断済領域より型刃が引き上
げらたとき、型刃に押し退けられていた溶融樹脂が固化
するより前にそのまま自重により下方向に垂れ、一旦、
形成された切断済領域の一部を埋めて溶着した状態を示
す断面図。

【符号の説明】

１…樹脂製品の切り込み加工装置 ２…樹脂製品 ３…型台 ４…刃 ４
０…刃の先端部 ５…加熱手段である高周波誘導加熱装置 ５
１…誘導加熱コイル ５２…高周波電源 ６…冷却手段 ６０…冷媒 ６１…冷却媒体供給管 ６１０…冷却媒体噴出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】型台に配置された樹脂製品に加熱された刃
   を押圧して該樹脂製品を溶融することで切り込みを入れ
   る切り込み加工装置であって、 該刃を加熱する加熱手段と、該刃及び該樹脂製品の切り
   込み部の少なくとも一方を冷却する冷却手段を備えたこ
   とを特徴とする樹脂製品の切り込み加工装置。
2. 【請求項２】加熱手段は、前記型台に設けられた高周波
   誘導加熱手段であることを特徴とする請求項１記載の加
   工装置。
3. 【請求項３】樹脂製品に加熱手段により加熱された刃を
   押し当て該樹脂製品を溶融させて切り込みを入れる工程
   と、該樹脂製品に該刃を押し当てた状態で冷却手段によ
   り該刃及び該樹脂製品の切り込み部の少なくとも一方を
   冷却する工程と、該刃を該樹脂製品から抜き取る工程
   と、からなることを特徴とする樹脂製品の切り込み加工
   方法。