WO2013111865A1 - 放射状羽根及びその製造方法 - Google Patents

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WO2013111865A1
WO2013111865A1 PCT/JP2013/051615 JP2013051615W WO2013111865A1 WO 2013111865 A1 WO2013111865 A1 WO 2013111865A1 JP 2013051615 W JP2013051615 W JP 2013051615W WO 2013111865 A1 WO2013111865 A1 WO 2013111865A1
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annular
radial blade
radial
yarn bundle
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PCT/JP2013/051615
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泉美 樋口
弥志 上羽
秀昭 西村
真樹 樋口
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株式会社Stbヒグチ
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/045Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector for radial flow machines or engines
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A46BRUSHWARE
    • A46BBRUSHES
    • A46B13/00Brushes with driven brush bodies or carriers
    • A46B13/001Cylindrical or annular brush bodies
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A46BRUSHWARE
    • A46BBRUSHES
    • A46B3/00Brushes characterised by the way in which the bristles are fixed or joined in or on the brush body or carrier
    • A46B3/04Brushes characterised by the way in which the bristles are fixed or joined in or on the brush body or carrier by mouldable materials, e.g. metals, cellulose derivatives, plastics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A46BRUSHWARE
    • A46DMANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D3/00Preparing, i.e. Manufacturing brush bodies
    • A46D3/04Machines for inserting or fixing bristles in bodies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49336Blade making

Definitions

  • the present invention relates to a disk-shaped radial blade used for a cylindrical brush used as a brush head of a 360-degree toothbrush, a cleaning brush, an industrial brush, and the like, and a manufacturing method thereof.
  • a 360 degree toothbrush as described in Patent Document 1 As a kind of toothbrush, a 360 degree toothbrush as described in Patent Document 1 is known.
  • This toothbrush has a cylindrical brush head at the tip of the brush handle.
  • the cylindrical brush head is configured by stacking disk-shaped radial blades in the central axis direction.
  • a conventional structure of a disk-type radial blade is shown in FIGS.
  • the disk-shaped radial blade 1 is formed by a disk-shaped annular core portion 2 through which the tip of the brush handle penetrates and a large number of thread materials 21 extending from the entire circumferential direction of the annular core portion 2 to the outer peripheral side.
  • the radial blade portion 3 is formed.
  • the annular core portion 2 is a welded portion for joining a large number of yarn materials 21, and the inside thereof is a through hole 4 for inserting a handle.
  • the annular protrusions 5 are integrally formed on both surfaces of the annular core portion 2 to form a so-called boss portion. .
  • the radial blade manufacturing apparatus manufactures the radial blade 1 from a yarn bundle 20 formed by bundling nylon resin-based yarn materials 21.
  • the manufacturing apparatus includes a horizontal processing bed 30 and a columnar welding head 40 provided on the bed.
  • the processing bed 30 is provided with a vertical through hole 31 through which the yarn bundle 20 passes.
  • the columnar welding head 40 is vertically arranged concentrically on the through hole 31 of the processing bed 30 and is driven up and down in the direction of the central axis by a driving mechanism (not shown).
  • the welding head 40 is a welding horn that performs welding by ultrasonic vibration, and is driven to oscillate by a vibrator (not shown).
  • a circular tip surface of the welding head 40 is a welding surface 41.
  • the yarn bundle 20 protrudes through the through hole 31 of the processing bed 30 by a predetermined amount on the processing bed 30 with the welding head 40 on the processing bed 30 in the upper retracted position. To do.
  • the yarn bundle 20 is pushed up by a push-up chuck (not shown) provided under the processing bed 30.
  • the protruding amount of the yarn bundle 20 is set according to the radius of the radial blade 1 to be manufactured.
  • the welding head 40 descends while vibrating from the upper retracted position, so that the yarn material 21 forming the protruding portion is caused by the tip of the welding head 40. It is spread evenly around. As the welding head 40 continues to descend further, finally, the periphery of the central portion of the yarn material 21 that is radially opened is pressed against the periphery of the through hole 31 on the surface of the processing bed 30 by the welding surface 41 of the welding head 40. .
  • the yarn material 21 at the protruding portion of the yarn bundle 20 bends at right angles to the periphery and opens radially, and the periphery of the central portion of the radially opened yarn material 21 is welded by the welding surface 41 at the tip of the welding head 40.
  • the central portion of the yarn material 21 that is radially opened also progresses welding due to heat transfer from the periphery of the central portion, and finally becomes the weld solidified portion 25.
  • the annular welded portion 22 is separated from the inner yarn bundle portion.
  • the completed radial blade 1 is separated from the yarn bundle 20, and the annular welded portion 22 becomes the disk-shaped annular core portion 2 in the radial blade 1.
  • the welded and solidified portion 25 formed at the tip of the yarn bundle 20 is cut and removed in preparation for the production of the next radial blade 1 after separation of the completed radial blade 1.
  • the inner diameter of the through hole 4 in the radial blade 1 basically matches the outer diameter of the yarn bundle 20. Although it is possible to make the inner diameter of the through-hole 4 larger than this, in that case, it is necessary to remove the annular welded portion 22 (annular core portion 2) more greatly, which is accompanied by separation of the welded portion of the yarn bundle 20. Cut loss further increases.
  • the annular core portion 2 of the manufactured radial blade 1 is thin and hard (because there is no elasticity) because the thread material 21 is formed by ultrasonic welding, the inner diameter of the core portion (inner through-hole diameter) ) Is smaller than the outer diameter of the shaft portion of the handle, not only is the operation difficult when fitting the radial blade 1 to the shaft portion, but the annular core portion 2 is easily broken.
  • the inner diameter of the through-hole 4 (handle insertion hole) formed inside the annular core portion 2 is large, the radial blades 1 are not fixed to the shaft portion, causing idling during use.
  • An object of the present invention is to provide a radial blade excellent in economy that can freely set the inner diameter of the through-hole, and can reduce the cut loss of the yarn bundle as much as possible regardless of the size of the inner diameter, and a manufacturing method thereof. It is to provide.
  • Another object of the present invention is to provide a more economical and highly functional radial blade that eliminates other factors that increase the manufacturing cost, together with the cut loss, and a method for manufacturing the same.
  • the present inventors have devised a structure and manufacturing method of a radial blade based on a completely different idea from the conventional one, and completed the present invention.
  • the amount of protrusion of the yarn bundle is determined for every minimum unit number of double radial blades, and the yarn bundle is radially started from the base end side of the protrusion. Then, the base end portion was welded, and the blades were separated from the yarn bundle at the welded portion. As a result, a cut loss accompanying the separation of the welded portion of the yarn bundle inevitably occurred for each minimum unit number.
  • a double structure (two-layer overlap) is appropriate as the yarn material density of the blade portion in the radial blade, and is the middle portion in the longitudinal direction of the yarn bundle having a length of two sheets.
  • Is a folded portion and the yarn bundles at both ends of the folded portion are opened and overlapped radially leaving a space in the central portion, and the annular folded portion formed around the central space, particularly around the central space.
  • a production method has been devised in which the outside is welded in a ring shape. According to this manufacturing method, a large number of yarn materials folded in two are arranged radially around the central space.
  • a large number of three-dimensionally overlapping yarn materials at the inner peripheral portion are dispersed in the circumferential direction and become planar as they move toward the outer peripheral side. Then, a large number of thread materials that are three-dimensionally overlapped at the inner peripheral portion are integrated by being welded in an annular shape, thereby forming a radial blade having a double structure (two layers).
  • a double-structured (double stack) radial blade having a high yarn material density from one continuous yarn bundle is Manufactured without cutting loss associated with welded part separation. That is, by separating the inner peripheral portion of the yarn bundle having a length corresponding to two sheets in the longitudinal direction as an annular folded portion, it is not necessary to separate the formed radial blade from the yarn bundle. There is no cut loss associated with separation of the welded part of the bundle. Further, the size of the space in the center can be arbitrarily set, and the size thereof does not affect the cut loss.
  • the welded part was initially completely welded to the inner periphery of the folded part, and as a result, the annular welded part was in contact with the central part space.
  • the annular folded portion has an arch-shaped cross-sectional shape that is convex toward the center side. It has been found that the boss portion is thick and elastic, and also serves as a functionally excellent slide portion and grip portion.
  • the annular folded portion left inside the annular welded portion is an unwelded portion or an incompletely welded portion, and is formed by the yarn material forming the yarn bundle being rounded by elasticity.
  • the annular folded portion is thicker than the outer annular welded portion, and more elastic than the annular welded portion.
  • the thread material faces the central axis direction on the inner peripheral surface of the annular folded portion.
  • the yarn material density in the blade portion of the radial blade and the flocking density in the central axis direction in the brush head are optimized and manufactured.
  • the cost increase factor is effectively removed.
  • radial blades of various sizes and shapes can be manufactured by selecting the length of the yarn bundle and the position of the folded portion, and further selecting the inner diameter of the space at the center.
  • the radial blades of the present invention have been made based on such knowledge, and a large number of yarn materials extend from the entire circumferential direction of the disk-shaped annular core portion provided with a through hole in the central portion to the outer peripheral side.
  • An annular fold formed around the space of the center portion characterized in that the core portion is formed by welding around the space of the center portion in a ring shape.
  • a configuration in which the core portion is formed by welding the outer side of the portion in a ring shape is particularly preferable.
  • the central space becomes a through hole, and a radial blade portion is formed around the through hole via an annular core portion.
  • the cross section of the radial blade has an arch shape around the through hole.
  • An annular folded portion is formed, and a radial blade portion is formed on the outer side via an annular core portion.
  • the outer side of the annular folded portion is welded, it is an unwelded portion or an incompletely welded portion. Further, the yarn material forming the yarn bundle is not completely bent, and is curved in an arch shape due to the elasticity of the yarn material. For these reasons, the annular folded portion becomes a thick boss portion. In addition, since it has greater elasticity than the annular core portion that is the welded portion, it also becomes a grip portion that fixes the blade when the radial blade is fitted on the shaft. Furthermore, it becomes an effective slide part due to the direction of the thread material on the inner surface of the annular folded part. Furthermore, it becomes an effective reinforcement part with respect to an inner annular core part. Furthermore, when the annular core portion is welded, welding is performed from both sides, and the pressure is easily concentrated, so that material melting proceeds and the mechanical strength of the annular core portion itself is high.
  • the most important configuration of the radial blade of the present invention is that the blade is folded at the middle portion of the yarn bundle to form the blade on both sides, and accordingly, the annular folded portion around the through hole in the blade center portion.
  • a thick annular folded portion including an unwelded portion or an incompletely welded portion is formed facing the through hole.
  • the thickness and hardness of the annular folded portion can be adjusted by changing the welding position, the thickness and number of yarn materials, and the like.
  • the radial blade manufacturing method of the present invention forms a radial blade portion by extending a large number of yarn materials from the entire circumferential direction of the disk-shaped annular core portion with a through hole in the center portion to the outer peripheral side.
  • the disk-shaped radial blade manufacturing method according to the present invention is a method in which a longitudinal intermediate portion of one continuous yarn bundle is used as a folded portion, and the yarn bundle on one end side of the folded portion is spaced from the folded portion as a starting point and in the center.
  • a second welding step for annular welding around the space of De is, it is possible to produce efficiently radial vane without wings separation at the welded portion.
  • the yarn bundles at both ends radially opened to the periphery are welded in an annular shape outside the annular folded portion formed around the center space.
  • the above-mentioned high-functional radial blades are manufactured without the step of separating the blades at the welded portion of the yarn bundle, leaving a thick and elastic boss portion, a slide portion, and a grip portion around the through hole. It becomes possible.
  • each step is normally performed in the order of the first opening step, the first welding step, the second opening step, and the second welding step, but the first opening step and the second opening step.
  • You may implement a process simultaneously and may implement a 1st welding process and a 2nd welding process simultaneously. That is, one yarn bundle may be processed stepwise on both ends of the folded portion, but may be processed symmetrically at the same time.
  • the rod-shaped object is preferably a separate object independent of the welding horn in order to prevent the rod-shaped object from resonating with the welding horn.
  • the rod-like object resonates with the welding horn, the folded portion is welded from the inside, and it becomes difficult to leave a thick and elastic boss, slide portion, and annular folded portion around the through hole of the radial blade. .
  • the rod-like object is attached to a welding horn used in the second welding process, it is preferable that the rod-like object is a separate object independent of the welding horn.
  • the rod-like object When a rod-like object is protruded from the front end surface of the welding horn used in the first welding process, the rod-like object maintains the space secured in the center in the first opening process in the second opening process and the second welding process. Is available. In that case, since both horns are brought close to each other, it is necessary to form an escape portion into which the rod-like object is inserted on the front end surface of the welding horn used in the second welding step.
  • This relief portion is also effective when the first opening step and the second opening step are performed simultaneously, and the first welding step and the second welding step are performed simultaneously. This is because both horns are brought close to each other in this case.
  • the radial blade of the present invention has a structure in which the yarn material is radially folded and welded around the through hole in the center portion, the yarn material density in the blade portion can be made the same as that of the double radial blade, and the yarn bundle It can be manufactured without causing a cut loss due to blade separation at the welded portion, and the manufacturing cost can be reduced. Further, the size of the through hole can be arbitrarily set, and the setting does not affect the cut loss and consequently the manufacturing cost.
  • the yarn material density in the blade portion can be made the same as that of the two radial blades.
  • a thick boss portion can be easily formed, and a wide range of adjustment of the flock density in the axial direction when superposed in the central axis direction to form a brush head is enabled.
  • the radial blade is firmly fixed to the shaft into which the radial blade is fitted, and the idling can be prevented.
  • the tolerance for the inner diameter accuracy of the through hole is increased, and it contributes to the reinforcement of the inner annular core portion, so that the frequency of occurrence of defective products can be reduced, and also in this respect, the manufacturing cost is reduced. Enable.
  • wing manufacturing method of this invention can manufacture such a radial blade
  • FIG. 1 is a plan view (a), an elevation view (b), and a longitudinal sectional view (c) showing the structure of an example of a radial blade of the present invention.
  • the longitudinal sectional view (c) is a cross-sectional arrow along line AA in FIG. It corresponds to the figure.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the structure of another example of the radial blade of the present invention, and corresponds to a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the structure of still another example of the radial blade of the present invention, and corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the radial blade of the present embodiment is used for a cylindrical brush head mounted on the handle tip of a 360 degree toothbrush. That is, the brush head in the 360-degree toothbrush is configured by overlapping a predetermined number of disk-shaped radial blades formed by processing a nylon resin-based thread material used in the toothbrush in the central axis direction.
  • the radial blade of this embodiment is used for a disk-type radial blade constituting the brush head.
  • a radial blade 10 shown in FIGS. 1A to 1C is a double-structure blade in which two radial blades 10a and 10b are integrated and overlapped at a welding portion, and a bundle of a large number of yarn materials ( Thread bundle).
  • a circular through hole 11 through which the tip shaft portion of the brush handle passes is provided at the center of the radial blade 10.
  • an annular folded portion 12 that protrudes in a dome shape on both sides and projects in an arch shape on the inner surface side is formed in contact with the through hole 11, and on the outer side of the annular folded portion 12,
  • a high-strength annular core portion 13 made of a thin annular plate formed by welding the thread material 21 is provided.
  • a large number of yarn materials 21 extend radially from the annular core portion 13 at a uniform density in the circumferential direction to form an annular blade portion 14.
  • the thread material 21 constituting the blade part 14 includes the same number of the radial blades 10a having one long bristle and the other radial blade 10b having the short bristle.
  • the number of the thread materials 21 in the radial blade 10 is the same in the circumferential direction.
  • the thread material 21 is three-dimensionally dense in the inner peripheral portion, particularly in the annular folded portion 12 inside the annular core portion 13, and becomes flat in the blade portion 14 outside the annular core portion 13. Disperses in the circumferential direction as it goes to.
  • the manufacturing apparatus shown in FIG. 4 manufactures the radial blades 10.
  • the first welding unit 50 and the second welding unit 60 that are provided side by side, the clamper unit 70 that is shared between both, and the horizontal movement thereof.
  • a clamper conveyance unit 71 is provided between the two.
  • the clamper unit 70 has a split open / close type clamper 72, and the yarn bundle 20 which is a manufacturing material of the radial blade is restrained and released by combining and separating the clamper unit.
  • the clamper transport unit 71 transports the material from the first welding unit 50 to the second welding unit 60 by the horizontal movement of the clamper unit 70.
  • the first welding unit 50 forms the first radial blade 10a in the radial blade 10 having a double structure.
  • the first welding unit 50 includes a yarn feeding unit 51, a first processing base 52, and a first welding horn 53 that are concentrically arranged above and below the clamper conveyance unit 71.
  • a yarn feeding unit 51 disposed above the clamper conveyance unit 71 feeds a yarn bundle 20 formed by bundling nylon resin-based yarn materials 21 downward by a predetermined amount.
  • the first processing base 52 disposed between the yarn feeding unit 51 and the clamper conveyance unit 71 has a through hole 52a through which the yarn bundle 20 fed downward by the yarn feeding unit 51 passes from top to bottom. .
  • the first welding horn 53 disposed below the clamper conveyance unit 71 is a cylindrical upward ultrasonic vibrator, and is driven up and down by a drive device (not shown).
  • the circular upper end surface of the first welding horn 53 is a welding surface 53a, and more specifically, the annular portion excluding the central rod-like convex portion 53b and the outer annular concave portion 53c is the welding surface 53a. That is, a thin round bar-like bar-like convex part 53b is provided at the center of the circular upper end surface of the first welding horn 53, and an annular concave part 53c is provided so as to surround the bar-like convex part 53b. An annular upper end surface outside the annular recess 53c is a welding surface 53a.
  • the rod-shaped convex portion 53b is for forming the through-hole 11 of the radial blade 10, and has an outer diameter sufficiently smaller than the thickness of the yarn bundle 20 (the inner diameter of the through-hole 52a in the first processing base 52). A circular space is formed at the center of the radially open yarn bundle 20. And this rod-shaped convex part 53b is comprised by the front-end
  • the annular recess 53c is an escape portion for forming the annular folded portion 12 of the radial blade 10, particularly the annular folded portion 12 on the first radial blade 10 a side.
  • the second welding unit 60 forms the second radial blade 10b in the radial blade 10 having a double structure.
  • the second welding unit 60 includes a second welding horn 61, a second processing base 62, and a vertical guide pin 63 used for releasing the yarn bundle, which are arranged concentrically above and below the clamper transport unit 71.
  • the second welding horn 61 disposed above the clamper conveyance unit 71 is a cylindrical ultrasonic transducer facing downward, and is driven up and down by a driving device (not shown).
  • the circular lower end surface of the second welding horn 61 is a welding surface 61a, and more specifically, the annular lower end surface excluding the elongated circular recess 61b at the center and the shallow annular recess 61c outside thereof is the welding surface 61a.
  • the circular recess 61b is a clearance hole that receives the rising guide pin 63, and is a guide hole.
  • the annular recess 61c is an escape portion for forming the annular turn-up portion 12 of the radial blade 10, particularly the annular turn-up portion 12 on the second radial blade 10b side.
  • the second processing base 62 disposed below the clamper transport unit 71 has a through hole 62a through which the guide pin 63 is inserted.
  • An annular recess 62b is provided on the upper surface, which is the processing surface of the second processing base 62, so as to surround the through hole 62a.
  • the annular recess 62b is an escape portion that accommodates the annular folded portion 12 of the radial blade 10, particularly the annular folded portion 12 formed on the first radial blade 10b side.
  • the guide pin 63 is driven up and down in the vertical direction by the driving device 63a, and is driven upward from the upper surface of the second processing base 62, whereby the yarn bundle 20 is formed in the process of forming the second radial blade 10b.
  • the second welding horn 61 that is inserted into the central part and secures a space in the central part of the blade and descends is guided.
  • the yarn feed unit 51 causes the yarn bundle 20 to pass through the through hole 52 a of the first processing pedestal 52 to the bottom of the first processing pedestal 52. Sent out.
  • the length of the yarn bundle 20 sent out under the first processing base 52 is an amount necessary for manufacturing the first radial blade 10a.
  • the first welding horn 53 starts to rise from the lower retracted position while being ultrasonically oscillated, and is sent below the first processing base 52.
  • the thread material 21 of the thread bundle 20 is opened to the periphery.
  • the thread material 21 further opens to the periphery, and finally, as shown in FIG.
  • the annular welded surface 53a is pressed around the through hole 52a on the lower surface of the first processing base 52.
  • the yarn material 21 in the feeding portion of the yarn bundle 20 is completely opened to the periphery and becomes radial by pressing with the welding surface 53a of the first welding horn 53.
  • the first welding horn 53 is ultrasonically vibrated, the vicinity of the center portion of the radial thread material 21 pressed by the welding surface 53 a of the first welding horn 53, that is, the annular welding of the first welding head 53.
  • An annular portion sandwiched between the surface 53a and the surface of the first processing base 52 around the through hole 52a is welded to form an annular welded portion 22a.
  • the rod-like convex portion 53b provided at the center portion of the upper end surface of the first welding horn 53 is inserted into the center portion of the yarn bundle 20 at the final stage of the opening process of the yarn bundle 20 and before welding starts, Welding is performed with a circular space secured in the center of the yarn bundle 20. Since the rod-shaped convex portion 53b is a separate member independent of the first welding horn 53 and is prevented from resonating with the first welding horn 53, the portion of the thread material 21 that is radially open to the periphery is in contact with the space. Prevent welding.
  • annular recess 53c prevents the inner edge (in the vicinity of the space) of the yarn material 21 that is radially open to the periphery from being welded, and contributes to the formation of the annular folded portion 12.
  • the formation of the first radial blade 10a is completed.
  • the first welding horn 53 is lowered as shown in FIG.
  • the bundle 20 is sent out below the first processing base 52.
  • the length of the yarn bundle 20 sent out under the first processing base 52 is an amount necessary for manufacturing the second radial blade 10b.
  • the clamper unit 70 moves from the first welding unit 50 to the second welding unit 60 while the clamper 72 restrains the yarn bundle 20. Accordingly, the first radial blade 10a is conveyed from the first welding unit 50 to the second welding unit 60 together with the yarn bundle 20 for forming the second radial blade 10b.
  • the first radial blade 10a and the yarn bundle 20 extending upward from the center thereof are connected to the second welding horn 61 and the second processing base 62. Fixed between. Then, as shown in FIG. 6 (b), the guide pin 63 starts to rise, passes through the through hole 62a of the second machining base 62, and is formed at the center of the first radial blade 10a thereon.
  • the clamper 72 opens to both sides to release the yarn bundle 20, and the second welding horn 61 starts to descend from the upper retracted position.
  • the guide pin 63 starts to descend.
  • the first radial blade 10 a comes into contact with the upper surface of the second processing base 62, and in this state, the yarn material 21 existing around the guide pin 63 is adhered to the welding surface 61 a of the second welding horn 61. When pushed down, it opens to the surroundings.
  • the annular recessed portion 61c formed around the circular recessed portion 61b of the second welding horn 61 prevents the inner edge portion (near the space) of the yarn material 21 opened to the periphery from being welded. This contributes to the formation of the annular folded portion 12 on the sheet side.
  • the annular recess 62 b formed around the through hole 62 a of the second processing base 62 prevents deformation of the annular folded portion 12 formed on the first sheet side in the first welding unit 50.
  • the guide pin 63 inserted into the circular recess 61b of the second welding horn 61 is a rod-like member independent of the second welding horn 61, there is no resonance with the second welding horn 61, and the annular folded portion 12 is returned. There is no danger of welding the inner surface.
  • the two-layered radial blade 10 integrated by the annular welded portions 22 a and 22 b is formed on the second processing base 62.
  • the integrated annular welded portions 22 a and 22 b become the annular core portion 13 of the completed radial blade 10.
  • the manufacturing apparatus shown in FIG. 7 is another apparatus for manufacturing the radial blade 10, and has a first welding horn 80 and a second welding horn 90 arranged concentrically above and below the clamper transport unit 71. is doing.
  • the feature of this manufacturing apparatus is that the first radial blade 10a and the second radial blade 10b are formed in the double-structured radial blade 10 at the same position, and the double-structured radial blade 10b is formed.
  • the first welding horn 80 forms the first radial blade 10a
  • the second welding horn 90 forms the second radial blade 10b.
  • the clamper unit 70 has a split-type clamper 73, which separates and unites the clamper unit 70 to restrain and release the yarn bundle 20, which is a radial blade manufacturing material.
  • the clamper 73 also serves as a processing pedestal, and is therefore manufactured with high strength.
  • the clamper transport unit 71 transports the material from the material receiving position on the left side of the drawing to a processing position between the first welding horn 80 and the second welding horn 90.
  • positioned under the clamper conveyance unit 71 is a cylindrical-shaped upward ultrasonic transducer
  • the circular upper end surface of the first welding horn 80 is a welding surface 81, and more specifically, the annular portion excluding the central rod-like convex portion 82 and the outer annular concave portion 83 is the welding surface 81.
  • the rod-shaped convex portion 82 is for forming the through-hole 11 of the radial blade 10, has an outer diameter smaller than the thickness of the yarn bundle 20, and the center of the yarn bundle 20 in the process of forming the second radial blade 10b.
  • the second welding horn 61 that is lowered is inserted while forming a circular space in this portion and descending.
  • the rod-like convex portion 82 is provided at the center of the first welding horn 80 in order to prevent resonance with the first welding horn 80, similarly to the first welding horn 50 of the manufacturing apparatus shown in FIG. It is comprised by the front-end
  • the annular recess 83 is also an escape portion for forming the annular folded portion 12 of the radial blade 10, particularly the annular folded portion 12 on the first sheet side.
  • the second welding horn 90 disposed above the clamper conveyance unit 71 is a cylindrical ultrasonic transducer facing downward, and is driven up and down by a driving device (not shown).
  • the circular lower end surface of the second welding horn 90 is a welding surface 91, and more specifically, the annular portion excluding the elongated circular recess 92 at the center and the shallow annular recess 93 outside thereof is the welding surface 91.
  • the circular recess 61b is a clearance hole that accommodates the rising rod-shaped protrusion 82, and the annular recess 61c is an escape portion for forming the annular folding portion 12 of the radial blade 10, particularly the annular folding portion 12 on the second sheet side. is there.
  • the clamper unit 70 is positioned on the left side portion of the clamper conveyance unit 71, and the yarn bundle 20 fed from a yarn feeding unit (not shown) disposed above the clamper unit 70 is restrained by the clamper 73 in the clamper unit 70. To do. Next, the yarn bundle 20 is cut by a cutter unit (not shown) provided under the yarn feeding unit.
  • the cutting length (feeding length) of the yarn bundle 20 is a length necessary for manufacturing the radial blade 10 having a double structure, and more specifically, from the lower surface (processing surface) of the clamper 73 that also serves as a processing base. Is the amount necessary for the first radial blade 10a, and the yarn bundle length above the lower surface (processed surface) of the clamper 73 is the amount necessary for the second radial blade 10b. .
  • the clamper unit 70 is placed between the first welding horn 80 and the second welding horn 90 while the clamper 73 restrains the yarn bundle 20.
  • the yarn bundle 20 is conveyed during this time.
  • the first welding horn 80 starts to rise from the lower retracted position while being ultrasonically vibrated, and opens the yarn material 21 of the yarn bundle 20 protruding below the clamper 73 to the periphery.
  • the thread material 21 further opens to the surroundings, and finally, the thread material 21 that opens to the surroundings, as shown in FIG.
  • the weld surface 81 is pressed around the chuck hole on the lower surface of the clamper 73.
  • the yarn material 21 in the downward projecting portion of the yarn bundle 20 is completely opened radially and becomes radial.
  • the first welding horn 80 vibrates ultrasonically, the vicinity of the center portion of the radial thread material 21 pressed by the welding surface 81 of the first welding horn 80 is welded in an annular shape, and the annular welded portion 22a. [See FIG. 8 (d)].
  • the rod-shaped convex portion 82 provided at the center portion of the upper end surface of the first welding horn 80 is inserted into the center portion of the yarn bundle 20 at the final stage of the opening process of the yarn bundle 20 and before the welding starts, By passing through the central portion of the yarn bundle 20, welding is performed in a state where a circular space is secured in the central portion. Since the rod-shaped convex portion 82 is also a separate member independent of the first welding horn 80 and is prevented from resonating with the first welding horn 80, the portion of the thread material 21 that is radially open to the periphery is in contact with the space. Prevent welding.
  • annular recess 83 prevents the inner edge portion (near the space) of the thread material 21 that opens to the periphery from being welded, thereby contributing to the formation of the annular folded portion 12.
  • the formation of the first radial blade 10a is completed.
  • the clamper 73 is opened as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 8E, the second welding horn 90 starts to descend from the upper retracted position. As a result, the thread material 21 existing around the rod-shaped convex portion 82 that also serves as the guide pin of the first welding horn 80 opens to the periphery. Further, the rod-like convex portion 82 of the first welding horn 80 is inserted into the circular concave portion 92 that is the escape portion of the second welding horn 90. When the second welding horn 90 continues to descend further, as shown in FIG. 8 (f), the thread material 21 opens radially, and the welding surface of the first welding horn 80 is formed at the welding surface 91 of the second welding horn 90. 81 is pressed.
  • the annular welded portion 22b (see FIG. 8G) is also formed for the second radial blade 10b.
  • the annular welding surface 81 of the first welding horn 80 also serves as a lower processing base.
  • the rod-like convex portion 82 of the first welding horn 80 inserted into the circular concave portion 92 that is the escape portion of the second welding horn 90 is a separate member independent of the second welding horn 90, the rod-like convex portion 82 radiates to the periphery. This prevents the inner surface of the opened thread material 21 from being welded.
  • An annular recess 93 formed around the circular recess 92 of the second welding horn 90 prevents the inner edge (near the space) of the yarn material 21 that is radially open to the periphery from being welded, and two sheets. This contributes to the formation of the annular folded portion 12 on the radial blade 10b side of the eye.
  • An annular recess 93 formed around the rod-like projection 82 of the first welding horn 80 prevents deformation of the annular folded portion 12 formed on the first radial blade 10a side.
  • the two overlapping radial blades 10 integrated by the annular welded portions 22a and 22b are formed at the same position, that is, between the first welded horn 80 and the second welded horn 90.
  • the integrated annular welded portions 22a and 22b become the annular core portion 13 of the completed radial blade 10, and the annular folded portion 12 is formed inside thereof.
  • the clamper 73 and the second welding horn 90 also serve as a processing base, and a dedicated processing base is not required, and the rod-shaped convex portion 82 of the first welding horn 80 also serves as a guide pin.
  • the manufacturing apparatus shown in FIG. 9 is basically the same as the manufacturing apparatus shown in FIG. The main difference is that the clamper 74 in the clamper unit 70 does not serve as a processing base in the same manner as the manufacturing apparatus shown in FIG. 4, and instead, the clamper 74 also serves as a side welding unit.
  • the welding surface 91 of the 2nd welding horn 90 with the welding surface 81 of the horn 80 is three points of the point which serves also as a processing base.
  • the difference in timing is that the first welding horn 80 disposed under the clamper transport unit 71 and the clamper transport unit 71 are disposed as shown in FIGS. 10 (a) to 10 (f).
  • the second welding horn 90 moves up and down at the same time.
  • the clamper unit 70 is positioned on the left side portion of the clamper transport unit 71, and the yarn bundle 20 fed from a yarn feed unit (not shown) disposed above the clamper unit 70 is placed in the clamper unit 70. Restrained by the clamper 72.
  • the yarn bundle 20 is cut by a cutter unit (not shown) provided under the yarn feeding unit.
  • the cutting length (feeding length) of the yarn bundle 20 is a length necessary for manufacturing the radial blade 10 having a double structure. More specifically, the yarn bundle length below the clamp position center by the clamper 74 is 1.
  • the amount necessary for the second radial blade 10a is the amount necessary for the second radial blade 10b.
  • the clamper unit 70 is located between the first welding horn 80 and the second welding horn 90 while the clamper 74 restrains the yarn bundle 20.
  • the yarn bundle 20 is conveyed during this time.
  • the first welding horn 80 starts to rise from the lower retracted position while being ultrasonically vibrated, and at the same time, the second welding horn 90 is moved from the upper retracted position while being ultrasonically vibrated. Start descent.
  • the yarn bundle 20 protruding above and below the clamper 74 is simultaneously opened to the periphery.
  • the restraint portion of the yarn bundle 20 is temporarily welded by the clamper 74 that also serves as a side welding unit. .
  • the clamper 74 is retracted to both sides, and the first welding horn 80 and the second welding horn 90 are further raised and lowered, and finally FIG. 10 (e).
  • the portion below and temporarily above the temporary welding portion 23 of the yarn bundle 20 opens radially to the periphery, and the periphery of the center portion is the welding surface 81 of the first welding horn 80. And the welding surface 91 of the second welding horn 90.
  • a through hole is formed in the center portion of the yarn bundle 20 opened to the periphery by inserting the rod-like convex portion 82 of the first welding horn 80.
  • the radial blade 10 having a double structure is manufactured.
  • the advantage of this manufacturing method is that the manufacturing speed is high because the lower radial blade 10a and the upper radial blade 10b are formed simultaneously. Since the rod-like convex portion 83 of the first welding horn 80 is a separate member independent of the first welding horn 80 and the second welding horn 90, the welding of the inner peripheral surface of the annular folded portion 12 is prevented. It is a manufacturing method by the manufacturing apparatus shown in FIG. 7 that the annular recessed portion 83 of the first welding horn 80 and the annular recessed portion 93 of the second welding horn 90 contribute to the formation of the annular folded portion 12 in forming the annular folded portion 12. Is the same as
  • the outer diameter of the radial blade 10 and the radial blade 10 are configured by changing the cutting amount (feeding amount) of the yarn bundle 20 and the clamp position of the yarn bundle 20 by the clampers 72, 73, 74.
  • the outer diameters of the radial blades 10a and 10b can be adjusted over a wide range.
  • the radial blade shown in FIG. 2 is obtained by inserting a ring-shaped reinforcing material 15 into the annular folded portion 12. Since the annular folded portion 12 is formed by bending the yarn bundle 20 outward with a space formed in the central portion, a ring-shaped reinforcing material 15 may be inserted during the bending. And the mechanical strength of the circumferential direction of a cyclic
  • the first radial blade 10a and the second radial blade 10b in the radial blade 10 of the double structure are the same size, and the respective yarn lengths in the blade portion 14 are the same.
  • the radial blades 10 of various sizes and shapes can be manufactured by selecting the length of the yarn bundle 20 used for manufacturing and selecting the position of the annular folded portion 12.

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Abstract

 糸束の溶着部での羽根分離に伴うカットロスを生じることなく製造が可能な経済性に優れた放射状羽根を提供する。 連続した1本の糸束の長手方向中間部を折り返し部として、その折り返し部両端側の糸束が中心部に空間を残して放射状に開いて重ね合わされると共に、前記中心部の空間周囲に形成される環状の折り返し部12の外側が環状に溶着されて環状コア部13を形成する。折り返し部12の内側に貫通孔11が形成され、コア部13の外側には周方向全域から多数本の糸材21が外周側へ延出した放射状の羽根部14が形成される。環状の折り返し部12は、両面側へドーム状に突出し中心側へアーチ状に突出した未溶着部乃至不完全溶着部であり、複数枚の放射状羽根10を軸に嵌めてブラシヘッドを形成する際に有効な間隔調整用のボス部となり、同時に嵌め込みを容易にするスライド部、嵌め込まれた羽根を固定するグリップ部としても機能する。

Description

放射状羽根及びその製造方法
 本発明は、360度型歯ブラシのブラシヘッドや清掃用ブラシ、工業用ブラシなどとして使用される円筒状ブラシに用いられるディスク型の放射状羽根及びその製造方法に関する。
 歯ブラシの一種として、特許文献1に記載されるような360度型歯ブラシが知られている。この歯ブラシは、ブラシハンドルの先端部に円筒形状のブラシヘッドを有している。円筒形状のブラシヘッドは、ディスク型の放射状羽根を中心軸方向に積層することより構成されている。ディスク型放射状羽根の従来構造を図11(a)(b)に示す。
 ディスク型の放射状羽根1は、内側をブラシハンドルの先端部が貫通するディスク状の環状コア部2と、環状コア部2の周方向全域から多数本の糸材21が外周側へ延出して形成された放射状の羽根部3とからなる。環状コア部2は、多数本の糸材21を結合する溶着部であり、その内側はハンドル挿通用の貫通孔4である。特許文献1に記載された放射状羽根1では、ブラシヘッドにおける中心軸方向の植毛密度を小さくするために、環状コア部2の両面に環状突起5が一体成形されて所謂ボス部を形成している。
 このような放射状羽根を製造する方法としては、これまでは特許文献1~3に記載されているとおり、基本的に同一原理に基づくものが採用されていた。その製造原理を図12により説明する。放射状羽根の製造装置は、ナイロン樹脂系の糸材21を束ねて形成された糸束20から放射状羽根1を製造する。この製造のために、製造装置は水平な加工ベッド30と、そのベッド上に設けられた円柱状の溶着ヘッド40とを備えている。
 加工ベッド30には、糸束20が通過する垂直な貫通孔31が設けられている。円柱状の溶着ヘッド40は、加工ベッド30の貫通孔31上に同心状に垂直配置されており、図示されない駆動機構により中心軸方向に昇降駆動される。この溶着ヘッド40は超音波振動による溶着を行う溶着ホーンであり、図示されない振動子により発振駆動される。溶着ヘッド40の円形の先端面は溶着面41である。
 放射状羽根1の製造では、まず、加工ベッド30上の溶着ヘッド40が上方の退避位置にある状態で、糸束20が加工ベッド30の貫通孔31を通って加工ベッド30の上に所定量突出する。糸束20の押し上げは、加工ベッド30の下に設けられた図示されない押し上げチャックにより行われる。糸束20の突出量は、製造する放射状羽根1の半径に応じて設定される。
 糸束20が加工ベッド30の上に所定量突出すると、溶着ヘッド40が上方の退避位置から、振動しながら下降することにより、突出部を形成する糸材21が、溶着ヘッド40の先端部により周囲へ均等に押し広げられる。溶着ヘッド40が更に下降を続けることにより、最終的には、溶着ヘッド40の溶着面41により、放射状に開いた糸材21の中心部周囲が、加工ベッド30表面の貫通孔31周囲に押し付けられる。これにより、糸束20の突出部における糸材21は、周囲へ直角に折れ曲がり、放射状に開くと共に、放射状に開いた糸材21の中心部周囲が、溶着ヘッド40先端の溶着面41により溶着される。また、放射状に開いた糸材21の中心部も、中心部周囲からの伝熱により溶着が進み、最終的には溶着固化部25となる。
 放射状に開いた糸材21の中心部周囲が溶着されると、その環状溶着部22が内側の糸束部分から分離される。これにより、完成した放射状羽根1が糸束20から分離され、環状溶着部22が放射状羽根1におけるディスク状の環状コア部2となる。また、糸束20の先端部に形成された溶着固化部25は、完成した放射状羽根1の分離後、次の放射状羽根1の製造に備えて切断除去される。
 特許文献1に記載された製法では、放射状に開いた糸材21の中心部周囲の溶着中(環状溶着部22の形成中)に、ブラシヘッドにおける中心軸方向の植毛密度を小さくするためのボス部(環状突起5,5)が、溶融材料の流動により一体的に成形される。また、特許文献3に記載された製法では、放射状に開いた糸材21の中心部周囲の溶着中に、糸束20のガイドを兼ねる円筒状の分離治具により、放射状に開いた糸材21の中心部周囲と中心部が成形分離され、製造工数の削減、製造時間の短縮が図られる。
 一方、特許文献2に記載された製法では、完成した放射状羽根1の羽根部3における糸材の密度を大きくするため、及び環状コア部2の機械的強度を高めるために、完成された放射状羽根1を加工ベッド30上の定位置に固定したまま、環状コア部2の内側に形成された貫通孔4を通して再度糸束20を放射状羽根1の上に突出させ、その糸束20を再度周囲へ開いて中心部周囲を環状に溶着し、その環状溶着部22の内側を分離する。こうすることにより、環状コア部2で一体化した二重構造(2枚重ね)の放射状羽根1が製造される。
 しかしながら、いずれの製法においても、加工ベッド30上で放射状羽根1が製造される毎に、放射状羽根1から分離された糸束20の先端部が溶着固化部25となり、次の放射状羽根1の製造に際しての障害となるために切断除去される。除去部の長さは余裕を見越して3mm前後に達し、これによる糸束20のカットロスが、製造コストを上昇させ、製造コスト引き下げの大きな障害となっている。特許文献3に記載された二重構造の放射状羽根1の場合は、1枚の放射状羽根1を製造するごとに2つの除去部が発生するために、1枚あたりの糸束20のカットロスは数mmにもなる。
 放射状羽根1における貫通孔4の内径は、基本的に糸束20の外径に一致する。貫通孔4の内径をこれより大きくすることも可能であるが、その場合は環状溶着部22(環状コア部2)をより大きく除去することが必要になり、糸束20の溶着部分離に伴うカットロスが更に増加することになる。
 また、製造された放射状羽根1の環状コア部2は、糸材21が超音波溶着により形成されたものであるから薄く、しかも硬いため(弾性がないため)、コア部内径(内側の貫通孔径)がハンドルの軸部の外径に対して小さいと、放射状羽根1を軸部に嵌合させるときに作業が困難となるだけでなく、環状コア部2が容易に破断する。反対に、環状コア部2の内側に形成される貫通孔4(ハンドル挿通孔)の内径が大きい場合は、放射状羽根1が軸部に固定されず、使用時の空転等が問題になる。
 この結果、環状コア部2の内径に厳密な精度が要求され、精度不良品が多くなることにより、放射状羽根1の製造コストが上昇する。
特許第4000355号公報 特許第4673802号公報 特許第4756616号公報
 本発明の目的は、貫通孔の内径を自在に設定でき、しかも、その内径の大きさに関係なく糸束のカットロスを可及的に少なくできる経済性に優れた放射状羽根、及びその製造方法を提供することにある。
 本発明の別の目的は、前記カットロスと共に、それ以外の製造コスト引上げ要因をも取り除いた一層経済的で、しかも高機能な放射状羽根、及びその製造方法を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明者らは従来とは全く異なる発想に基づく放射状羽根の構造及び製法を案出し、本発明を完成させるに至った。
 すなわち、従来の放射状羽根の製造においては、二重構造の放射状羽根は2枚分というように最小単位枚数ごとに糸束の突出量を決め、突出部の基端側を起点として糸束を放射状に開いた後、基端部を溶着し、溶着部において糸束から羽根を分離していた。その結果、最小単位枚数ごとに糸束の溶着部分離に伴うカットロスが不可避的に生じていた。
 そこで本発明者らは、放射状羽根における羽根部の糸材密度としては二重構造(2枚重ね)が適正であることに着目して、2枚分の長さの糸束の長手方向中間部を折り返し部として、その折り返し部両端側の糸束を、中心部に空間を残して放射状に開いて重ね合わせ、中心部の空間周囲、特に中心部の空間周囲に形成される環状の折り返し部より外側を環状に溶着する製法を考え出した。この製法によると、二つ折りにされた多数本の糸材が中心部の空間周囲に放射状に並ぶ。より詳しくは、内周部で立体的に重なり合った多数本の糸材が外周側へ向かうにつれて周方向に分散し平面的になる。そして、内周部で立体的に重なり合った多数本の糸材が環状に溶着されることにより一体化し、二重構造(2枚重ね)の放射状羽根となる。
 この折り返し製法によるならば、糸束溶着部での羽根分離工程が存在しないため、1本の連続した糸束から糸材密度の大きい二重構造(2枚重ね)の放射状羽根が、糸束の溶着部分離に伴うカットロスを生じることなく製造される。すなわち、2枚分に相当する長さの糸束の長手方向中間部を環状の折り返し部として、内周部を溶着することにより、成形され放射状羽根の糸束からの分離作業が不要となり、糸束の溶着部分離に伴うカットロスは全く発生しないのである。また、中心部の空間の大きさは任意に設定可能であり、その大小が前記カットロスに影響を及ぼすこともない。
 中心部の空間周囲における環状溶着部に関しては、当初は折り返し部の内周縁まで完全に溶着し、その結果、環状溶着部が中心部の空間に接していたが、その後の溶着位置を検討する過程で、特に、環状折り返し部より外周側を環状に溶着し、中心部の空間周囲に環状折り返し部を残した場合は、その環状折り返し部は、中心側へ凸のアーチ形の断面形状を有した厚くて弾性を残すボス部となり、機能的に優れたスライド部及びグリップ部を兼ねることになることが判明した。
 すなわち、環状溶着部内側に残された環状折り返し部は、未溶着部乃至は不完全溶着部である上に、糸束を形成する糸材が、弾性により丸く湾曲することにより形成されているため、環状折り返し部は外側の環状溶着部より厚くなり、しかも環状溶着部より大きな弾性を残すことになる。また、環状折り返し部の内周面では、糸材が中心軸方向を向いている。これらのために、環状折り返し部は、有効なボス部となってブラシヘッドにおけるスペーサ機能を果すだけでなく、放射状羽根を破断が生じることなく軸にきつく嵌合させることができる。その結果として、折り返し部内側の貫通孔の内径誤差に対する許容度が増大する。
 かくして、厚くて弾性を残したアーチ形状のボス部により、完成した放射状羽根を軸に押し込んだとき、少々タイトでもスムーズに押し込まれ、その際、環状溶着部が破断する危険性は極めて少なく、しかも一旦押し込まれ嵌合した放射状羽根は軸から抜けにくく、周方向の回転もしにくくなるのである。
 以上のように、本発明者らが創出した折り返し製法によるならば、放射状羽根の羽根部における糸材密度の適正化、及びブラシヘッドにおける中心軸方向の植毛密度の適正化が図られつつ、製造コストの上昇要因が効果的に取り除かれる。また、糸束の長さ及び折り返し部の位置の選択、更には中心部の空間内径の選択により、様々なサイズ及び形状の放射状羽根の製造が可能である。
 本発明の放射状羽根はかかる知見に基づいてなされたものであり、中心部に貫通孔が設けられたディスク状で環状のコア部の周方向全域から多数本の糸材が外周側へ延出して放射状の羽根部を形成したディスク型の放射状羽根であって、連続した1本の糸束の長手方向中間部を折り返し部として、その折り返し部両端側の糸束が中心部に空間を残して放射状に開いて重ね合わされると共に、前記中心部の空間周囲が環状に溶着されて前記コア部を形成していることを構成上の特徴点とし、前記中心部の空間周囲に形成される環状の折り返し部より外側が環状に溶着されて前記コア部を形成する構成が特に好ましい。
 本発明の放射状羽根においては、中心部の空間が貫通孔となり、その貫通孔の周囲に環状コア部を介して放射状の羽根部が形成され、好ましくは、貫通孔の周囲に断面がアーチ状の環状折り返し部が形成され、その更に外側に環状コア部を介して放射状の羽根部が形成される。
 ここで、環状折り返し部は、その外側を溶着されているので未溶着部乃至は不完全溶着部である。また、糸束を形成する糸材が完全に折り曲げられているわけではなく、その糸材の弾性によりアーチ状に湾曲している。これらのため、環状折り返し部は、厚みのあるボス部となる。しかも、溶着部である環状コア部より大きな弾性を残しているため、放射状羽根を軸に嵌め込んだときに羽根を固定するグリップ部にもなる。更に、環状折り返し部内面における糸材の向き起因して、効果的なスライド部にもなる。更に又、内側の環状コア部に対する効果的な補強部にもなる。更に言えば、環状コア部を溶着成形する際に溶着が両面側から行われると共に、加圧力を集中させやすいために、材料溶融が進み、環状コア部自体の機械的強度も大きい。
 これから分かるように、本発明の放射状羽根において最も重要な構成は、糸束の中間部で折り返して両側に羽根が形成されること、これに伴って、羽根中心部の貫通孔周囲に環状折り返し部が形成されることであり、特に当該貫通孔に面して、未溶着部乃至は不完全溶着部からなる厚肉の環状折り返し部が形成されていることである。この環状折り返し部の厚さ硬さは、溶着位置の変更、糸材の太さ及び本数等により調整が可能である。
 また、本発明の放射状羽根製造方法は、中心部に貫通孔が設けられたディスク状で環状のコア部の周方向全域から多数本の糸材が外周側へ延出して放射状の羽根部を形成したディスク型放射状羽根の製造方法であって、連続した1本の糸束の長手方向中間部を折り返し部として、その折り返し部の一端側の糸束を、折り返し部を起点として且つ中心部に空間を確保した状態で周囲へ放射状に開く第1開放工程と、周囲へ放射状に開いた一端側の糸束を、中心部の空間周囲で環状に溶着する第1溶着工程と、前記折り返し部の他端側の糸束を、前記折り返し部を起点として且つ中心部に空間を確保した状態で周囲へ放射状に開く第2開放工程と、周囲へ放射状に開いた他端側の糸束を、中心部の空間周囲で環状に溶着する第2溶着工程とを含んでおり、溶着部での羽根分離を行うことなく効率的に放射状羽根の製造を行うことができる。
 特に、第1溶着工程及び第2溶着工程において、周囲へ放射状に開いた両端側の糸束を、中心部の空間周囲に形成された環状の折り返し部より外側で環状に溶着するするならば、貫通孔周囲に厚くて弾性を残したボス部、スライド部及びグリップ部を兼ねる環状折り返し部が残り、糸束の溶着部で羽根を分離する工程なしで、上述した高機能の放射状羽根を製造することが可能となる。
 本発明の放射状羽根製造方法においては、通常は各工程を第1開放工程、第1溶着工程、第2開放工程、第2溶着工程の順に段階的に行うが、第1開放工程と第2開放工程とを同時に実施し、第1溶着工程と第2溶着工程とを同時に実施してもよい。すなわち、1本の糸束を折り返し部の両端側で段階的に加工してもよいが、同時に対称的に加工してもよいということである。
 第1開放工程において糸束の中心部に空間を確保するために、その中心部に予め棒状物を挿入しておくのがよい。また、糸束の開放には、第1溶着工程に使用する溶着ホーンを使用するのが合理的である。糸束の開放に溶着ホーンを使用する場合、その溶着ホーンの先端面から棒状物を突出させておくのがよい。そうすることにより、第1開放工程と第1溶着工程を連続して行うことができる。棒状物を溶着ホーンに取付ける場合、棒状物が溶着ホーンと共振するのを防止するために、その棒状物は溶着ホーンから独立した別体物とするのがよい。棒状物が溶着ホーンと共振すると、折り返し部が内側から溶着され、放射状羽根の貫通孔周囲に厚くて弾性を残したボス部、スライド部及びグリップ部を兼ねる環状折り返し部を残すのが困難になる。
 第1開放工程、第1溶着工程、第2開放工程、第2溶着工程の順に段階的に行う場合は、第1溶着工程の他、これに続く第2開放工程及び第2溶着工程においても、第1開放工程において中心部に確保された空間を維持することが必要であり、これにも棒状物を使用するのが合理的である。その棒状物が第2溶着工程に使用される溶着ホーンに取付けられる場合は、その溶着ホーンから独立した別体物とするのがよい。
 第1溶着工程に使用する溶着ホーンの先端面から棒状物を突出させた場合、その棒状物は第2開放工程及び第2溶着工程において、第1開放工程において中心部に確保された空間の維持に利用可能である。その場合は両ホーンを接近させることになるため、第2溶着工程に使用される溶着ホーンの先端面に、棒状物が挿入される逃げ部を形成しておく必要がある。
 この逃げ部は、第1開放工程と第2開放工程とを同時に実施し、第1溶着工程と第2溶着工程とを同時に実施する場合にも有効である。なぜなら、この場合も両ホーンを接近させることになるからである。
 放射状羽根の貫通孔周囲に厚くて弾性を残したボス部、スライド部及びグリップ部を兼ねる環状折り返し部を残すためには、第1溶着工程及び第2溶着工程に使用する溶着ホーンの先端面の環状折り返し部に対応する部分(中心部周囲)に逃げ部を形成しておくのが、製法上、装置構成上、簡単で好ましい。
 本発明の放射状羽根は、中心部の貫通孔周囲で糸材を放射状に折り返して溶着した構成のため、羽根部における糸材密度を2枚重ねの放射状羽根と同じにできる上に、糸束の溶着部での羽根分離に伴うカットロスを生じることなく製造でき、製造コストの低減を可能にする。また、貫通孔の大きさを任意に設定でき、その設定がカットロス、ひいては製造コストに影響を及ぼすことがない。
 特に、中心部の貫通孔周囲に、当該貫通孔に面して、未溶着部乃至は不完全溶着部からなる厚肉アーチ状の環状折り返し部を残した構成の場合は、第1に、糸束の溶着部分離に伴うカットロスを生じることなく製造され、製造コストの低減を可能にする。第2に、羽根部における糸材密度を2枚重ねの放射状羽根と同じにできる。第3に、厚みのあるボス部を簡単に形成することができ、中心軸方向に重ね合わせてブラシヘッドとしたときの軸方向における植毛密度の広範囲の調節を可能にする。第4に、当該放射状羽根が嵌め込まれる軸にきつく固定され、その空転を防止できる。第5に、貫通孔の内径精度についての許容度を増大させると共に、内側の環状コア部の補強に寄与するので、不良品の発生頻度を低下させることができ、この点からも製造コストの低減を可能にする。
 そして、本発明の放射状羽根製造方法は、このような放射状羽根を、糸束の溶着部での羽根分離を行うことなく効率的に製造することができる。
本発明の放射状羽根の一例について、その構造を示す平面図(a)、立面図(b)及び縦断図(c)であり、縦断図(c)は図1中のA-A線断面矢示図に相当する。 本発明の放射状羽根の他の例について、その構造を示す縦断図であり、図1中のA-A線断面矢示図に相当する。 本発明の放射状羽根の更に他の例について、その構造を示す縦断図であり、図1中のA-A線断面矢示図に相当する。 本発明の放射状羽根製造方法の一例について、その製造に適した製造装置の構成図である。 同製造装置を用いた製造方法の第1工程説明図である。 同製造方法の第2工程説明図である。 本発明の放射状羽根製造方法の他の例について、その製造に適した製造装置の構成図である。 同製造装置を用いた製造方法の工程説明図である。 本発明の放射状羽根製造方法の他の例について、その製造に適した製造装置の構成図である。 同製造装置を用いた製造方法の工程説明図である。 従来の放射状羽根の構造を示す平面図(a)及びB-B断面図(b)である。 従来の放射状羽根製造方法の説明図である。
 以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
 本実施形態の放射状羽根は、360度型歯ブラシのハンドル先端部に装着される円筒形状のブラシヘッドに使用されるものである。すなわち、360度型歯ブラシにおけるブラシヘッドは、歯ブラシに使用されるナイロン樹脂系の糸材を加工して形成されたディスク型の放射状羽根を、中心軸方向に所定枚数重ね合わせることにより構成されるが、本実施形態の放射状羽根は、このブラシヘッドを構成するディスク型の放射状羽根に使用されるものである。
 図1(a)~(c)に示した放射状羽根10は、2枚の放射状羽根10a,10bを溶着部で一体化して重ね合わせた二重構造羽根であり、多数本の糸材の束(糸束)から形成されている。放射状羽根10の中心部には、ブラシハンドルの先端軸部が貫通する円形の貫通孔11が設けられている。貫通孔11の周囲には、両面側へドーム状に突出し内面側へアーチ状に突出した環状折り返し部12が、貫通孔11に接して形成されており、環状折り返し部12の更に外側には、糸材21の溶着により形成された薄い環状の板体からなる高強度の環状コア部13が設けられている。環状コア部13からは多数本の糸材21が周方向に均一な密度で放射状に延出して環状の羽根部14を形成している。羽根部14を構成する糸材21は、毛足の長い一方の放射状羽根10aのものと、毛足の短い他方の放射状羽根10bのものとが同数混在している。
 放射状羽根10における糸材21の本数は周方向で同じである。このため、糸材21は内周部、特に環状コア部13より内側の環状折り返し部12では立体的に密集しており、環状コア部13より外側の羽根部14では平面的となって外周側へ向かうにつれて周方向に分散する。
 図4に示した製造装置は、この放射状羽根10を製造するものであり、併設された第1溶着ユニット50及び第2溶着ユニット60、並びに両者間で共用されるクランパーユニット70及びその水平移動のために両者間に跨がって架設されたクランパー搬送ユニット71を備えている。クランパーユニット70は、分割開閉式のクランパー72を有しており、これを合体、分離することにより、放射状羽根の製造素材である糸束20の拘束、解放を行う。クランパー搬送ユニット71は、クランパーユニット70の水平移動により、第1溶着ユニット50から第2溶着ユニット60への材料搬送を行う。
 第1溶着ユニット50は、二重構造の放射状羽根10における1枚目の放射状羽根10aの形成を行う。この第1溶着ユニット50は、クランパー搬送ユニット71を挟んでその上下に同心状に配置された糸送りユニット51、第1加工台座52、及び第1溶着ホーン53を有している。クランパー搬送ユニット71の上方に配置された糸送りユニット51は、ナイロン樹脂系の糸材21を束ねて形成された糸束20を下方へ所定量ずつ送り出す。糸送りユニット51とクランパー搬送ユニット71との間に配置された第1加工台座52は、糸送りユニット51により下へ送り出された糸束20を上から下に通す貫通孔52aを有している。クランパー搬送ユニット71の下方に配置された第1溶着ホーン53は、円柱形状をした上向きの超音波振動子であり、図示されない駆動装置により上下に昇降駆動される。
 第1溶着ホーン53の円形の上端面は溶着面53aであり、より詳しくは、中心部の棒状凸部53b及びその外側の環状凹部53cを除く環状部分が溶着面53aである。すなわち、第1溶着ホーン53の円形の上端面には、細い丸棒状の棒状凸部53bが中心部に位置して設けられると共に、その棒状凸部53bを包囲するように環状凹部53cが設けられており、その環状凹部53cの外側の環状上端面が溶着面53aである。
 棒状凸部53bは、放射状羽根10の貫通孔11を形成するためのものであり、糸束20の太さ(第1加工台座52における貫通孔52aの内径)より十分に小さい外径を有し、放射状に開いた糸束20の中心部に円形の空間を形成する。そして、この棒状凸部53bは、第1溶着ホーン53との共振防止のために、第1溶着ホーン53の中心部に設けられた貫通孔を挿通する丸棒状の別部材の先端突出部により構成されている。環状凹部53cは、放射状羽根10の環状折り返し部12、特に1枚目の放射状羽根10aの側に環状折り返し部12を形成するための逃げ部である。
 第2溶着ユニット60は、二重構造の放射状羽根10における2枚目の放射状羽根10bの形成を行う。この第2溶着ユニット60は、クランパー搬送ユニット71を挟んでその上下に同心状に配置された第2溶着ホーン61、第2加工台座62、及び糸束開放に使用される垂直なガイドピン63を有している。クランパー搬送ユニット71の上方に配置された第2溶着ホーン61は、円柱形状をした下向きの超音波振動子であり、図示されない駆動装置により上下に昇降駆動される。
 第2溶着ホーン61の円形の下端面は溶着面61aであり、より詳しくは、中心部の細長い円形凹部61b、及びその外側の浅い環状凹部61cを除く環状下端面が溶着面61aである。円形凹部61bは上昇するガイドピン63を受け入れる逃げ穴であり、ガイド穴である。環状凹部61cは放射状羽根10の環状折り返し部12、特に2枚目の放射状羽根10bの側に環状折り返し部12を形成するための逃げ部である。
 クランパー搬送ユニット71の下方に配置された第2加工台座62は、ガイドピン63が挿通する貫通孔62aを有している。第2加工台座62の加工面である上面には、環状凹部62bが貫通孔62aを包囲するように設けられている。環状凹部62bは放射状羽根10の環状折り返し部12、特に1枚目の放射状羽根10bの側に形成された環状折り返し部12を収容する逃げ部である。ガイドピン63はその駆動装置63aにより上下方向に昇降駆動され、上方へは第2加工台座62の上面より上方まで駆動されることにより、2枚目の放射状羽根10bの形成過程で糸束20の中心部に挿入され、羽根中心部に空間を確保すると共に、下降する第2溶着ホーン61の案内を行う。
 次に、図4に示した製造装置により、図1に示した放射状羽根10を製造する方法について、図5(a)~(g)及び図6(a)~(e)を参照して説明する。
 放射状羽根10の製造では、まず図5(a)(b)に示すように、糸送りユニット51により糸束20が第1加工台座52の貫通孔52aを通って第1加工台座52の下まで送り出される。第1加工台座52の下へ送り出される糸束20の長さは、1枚目の放射状羽根10aの製造に必要な量である。
 糸束20の送り出しが終わると、図5(c)に示すように、第1溶着ホーン53が超音波振動しながら下方の退避位置から上昇を始め、第1加工台座52の下へ送り出された糸束20の糸材21を周囲へ開く。更に第1溶着ホーン53が上昇を続けると、糸材21が更に周囲へ開き、最終的には、図5(d)に示すように、周囲へ開いた糸材21が第1溶着ホーン53の環状の溶着面53aにより第1加工台座52下面の貫通孔52a周囲に押し付けられる。
 第1溶着ホーン53の溶着面53aによる押し付けにより、糸束20の送り出し部における糸材21は、周囲へ完全に開き放射状になる。同時に、第1溶着ホーン53が超音波振動していることから、第1溶着ホーン53の溶着面53aにより押圧された放射状の糸材21の中心部近傍、すなわち第1溶着ヘッド53の環状の溶着面53aと貫通孔52a周囲の第1加工台座52表面との間に挟まれた環状部分が溶着され、環状溶着部22aとなる。
 このとき、第1溶着ホーン53の上端面中心部に設けられた棒状凸部53bは、糸束20の開放過程の最終段階で、且つ溶着が始まる前に糸束20の中心部に挿入され、糸束20の中心部に円形の空間を確保した状態で溶着を行わせる。棒状凸部53bは又、第1溶着ホーン53から独立した別部材とされて第1溶着ホーン53との共振を阻止されているため、周囲へ放射状に開いた糸材21の前記空間と接する部分の溶着を防止する。また、環状凹部53cは、周囲へ放射状に開いた糸材21の内縁部(前記空間の近傍)が溶着されるのを阻止して、環状折り返し部12の形成に寄与する。こうして、1枚目の放射状羽根10aの形成が終わる。
 第1溶着ヘッド53による溶着が終わり、1枚目の放射状羽根10aの形成が終わると、図5(e)に示すように、第1溶着ホーン53が下降すると共に、再度糸送りユニット51により糸束20が第1加工台座52の下へ送り出される。第1加工台座52の下へ送り出される糸束20の長さは、2枚目の放射状羽根10bの製造に必要な量である。
 糸束20の送り出しが終わると、図5(f)に示すように、両側の退避位置にあった分離状態のクランパー72が再度、合体位置へ移動し、第1加工台座52の下へ送り出された糸束20を拘束する。この状態で図5(g)に示すように、カッターユニット100により、糸束20が第1加工台座52の下面に沿って切断される。
 糸束20の切断が終わると、クランパー72が糸束20を拘束したまま、クランパーユニット70が第1溶着ユニット50から第2溶着ユニット60へ移動する。これにより、1枚目の放射状羽根10aが、2枚目の放射状羽根10bを形成するための糸束20と共に、第1溶着ユニット50から第2溶着ユニット60へ搬送される。
 第2溶着ユニット60においては、図6(a)に示すように、1枚目の放射状羽根10a及びその中心部から上に延びる糸束20が、第2溶着ホーン61と第2加工台座62との間に固定される。そうすると、図6(b)に示すように、ガイドピン63が上昇を開始し、第2加工台座62の貫通孔62aを通り、更にその上の1枚目の放射状羽根10aの中心部に形成された円形の空間を通ってその上の糸束20の中心部に差し込まれ、更にこの糸束20の中心部を貫通して、第2溶着ホーン61の下端面中心部に設けられた円形凹部61bに挿入される。
 そうなると、図6(c)に示すように、クランパー72が両側へ開き、糸束20を解放すると共に、第2溶着ホーン61が上方の退避位置から下降を始める。同時にガイドピン63も下降を始める。これにより、1枚目の放射状羽根10aは第2加工台座62の上面に当接し、この状態で、ガイドピン63の周囲に存在する糸材21が、第2溶着ホーン61の溶着面61aにて下方へ押されることにより、周囲へ開く。
 第2溶着ホーン61及びガイドピン63が更に下降を続けると、図6(d)に示すように、糸材21は第2加工台座62の上面上で周囲へ完全に開き放射状になる。同時に、超音波振動する第2溶着ホーン61の環状の溶着面61aにより、放射状の糸材21の中心部近傍が、貫通孔62a周囲の第2加工台座62上面との間に挟まれて溶着され、2枚目の放射状羽根10bについても環状溶着部22b〔図6(d)参照〕が形成される。
 このとき、第2溶着ホーン61の円形凹部61bの周囲に形成された環状凹部61cは、周囲へ開いた糸材21の内縁部(前記空間の近傍)が溶着されるのを阻止して、2枚目の側に環状折り返し部12が形成されるのに寄与する。また、第2加工台座62の貫通孔62aの周囲に形成された環状凹部62bは、第1溶着ユニット50で1枚目の側に形成された環状折り返し部12の変形を阻止する。更に、第2溶着ホーン61の円形凹部61bに挿入されたガイドピン63は、第2溶着ホーン61から独立した棒状部材であるために、第2溶着ホーン61との共振がなく、環状折り返し部12の内面を溶着する危険がない。
 かくして、環状溶着部22a,22bで一体化した2枚重ねの放射状羽根10が第2加工台座62上に形成される。一体化した環状溶着部22a,22bは、完成した放射状羽根10の環状コア部13となる。
 第2加工台座62上に放射状羽根10が形成されると、図6(e)に示すように、第2溶着ホーン61は上方の退避位置に戻り、ガイドピン63は下方の退避位置に戻り、放射状羽根10を拘束状態から解放する。
 図7に示した製造装置は、放射状羽根10を製造する別の装置であり、クランパー搬送ユニット71を挟んでその上下に同心状に配置された第1溶着ホーン80及び第2溶着ホーン90を有している。この製造装置の特徴は、同一位置において二重構造の放射状羽根10における1枚目の放射状羽根10aの形成、及び2枚目の放射状羽根10bの形成を行うことであり、二重構造の放射状羽根10における1枚目の放射状羽根10aの形成を第1溶着ホーン80が行い、2枚目の放射状羽根10bの形成を第2溶着ホーン90が行う。
 クランパーユニット70は、分割式のクランパー73を有しており、これを分離、合体させることにより、放射状羽根の製造素材である糸束20の拘束、解放を行う。このクランパー73は、加工台座を兼ねており、そのために高強度に作製されている。クランパー搬送ユニット71は、図左側の材料受取り位置から、第1溶着ホーン80と第2溶着ホーン90との間の加工位置へ材料搬送を行う。
 クランパー搬送ユニット71の下方に配置された第1溶着ホーン80は、円柱形状をした上向きの超音波振動子であり、図示されない駆動装置により上下に昇降駆動される。第1溶着ホーン80の円形の上端面は溶着面81であり、より詳しくは、中心部の棒状凸部82及びその外側の環状凹部83を除く環状部分が溶着面81である。
 棒状凸部82は放射状羽根10の貫通孔11を形成するためのものであり、糸束20の太さより小さい外径を有し、2枚目の放射状羽根10bの形成過程で糸束20の中心部に挿入されて、ここに円形の空間を形成すると共に、下降する第2溶着ホーン61の案内を行う。また、この棒状凸部82は、図4に示した製造装置の第1溶着ホーン50と同様に、第1溶着ホーン80との共振防止のために、第1溶着ホーン80の中心部に設けられた貫通孔を挿通する丸棒状の別部材の先端突出部により構成されている。環状凹部83も第1溶着ホーン50と同様に、放射状羽根10の環状折り返し部12、特に1枚目の側に環状折り返し部12を形成するための逃げ部である。
 クランパー搬送ユニット71の上方に配置された第2溶着ホーン90は、円柱形状をした下向きの超音波振動子であり、図示されない駆動装置により上下に昇降駆動される。第2溶着ホーン90の円形の下端面は溶着面91であり、より詳しくは、中心部の細長い円形凹部92、及びその外側の浅い環状凹部93を除く環状部分が溶着面91である。円形凹部61bは上昇する棒状凸部82を収容する逃げ穴であり、環状凹部61cは放射状羽根10の環状折り返し部12、特に2枚目の側に環状折り返し部12を形成するための逃げ部である。
 次に、図7に示した製造装置により、図1に示した放射状羽根10を製造する方法について、図78a)~(g)を参照して説明する。
 放射状羽根10の製造では、まずクランパー搬送ユニット71の左側部分にクランパーユニット70を位置させ、その上方に配置された図示されない糸送りユニットから送り出される糸束20をクランパーユニット70内のクランパー73で拘束する。次いで、糸送りユニットの下に設けられた図示されないカッターユニットにより糸束20を切断する。糸束20の切断長(送り出し長)は、二重構造の放射状羽根10を製造するのに必要な長さであり、より具体的には加工台座を兼ねるクランパー73の下面(加工面)から下方に突出する糸束長が1枚目の放射状羽根10aに必要な量であり、クランパー73の下面(加工面)から上方部分の糸束長が2枚目の放射状羽根10bに必要な量である。
 糸束20の拘束、切断が終わると、図8(a)に示すように、クランパー73が糸束20を拘束したまま、クランパーユニット70が第1溶着ホーン80と第2溶着ホーン90との間に移動し、この間に糸束20が搬送される。そうすると、図8(b)に示すように、第1溶着ホーン80が超音波振動しながら下方の退避位置から上昇を始め、クランパー73の下に突出する糸束20の糸材21を周囲へ開く。更に第1溶着ホーン80が上昇を続けると、糸材21が更に周囲へ開き、最終的には、図8(c)に示すように、周囲へ開いた糸材21が第1溶着ホーン80の溶着面81によりクランパー73下面のチャック孔周囲に押し付けられる。
 第1溶着ホーン80の溶着面81による押し付けにより、糸束20の下方突出部における糸材21は周囲へ完全に開き放射状になる。同時に、第1溶着ホーン80が超音波振動していることから、第1溶着ホーン80の溶着面81により押し付けられた放射状の糸材21の中心部近傍が環状に溶着され、環状の溶着部22a〔図8(d)参照〕となる。
 このとき、第1溶着ホーン80の上端面中心部に設けられた棒状凸部82は、糸束20の開放過程の最終段階で、且つ溶着が始まる前に糸束20の中心部に挿入され、糸束20の中心部を貫通することにより、その中心部に円形の空間を確保した状態で溶着を行わせる。棒状凸部82は又、第1溶着ホーン80から独立した別部材とされて第1溶着ホーン80との共振を阻止されているため、周囲へ放射状に開いた糸材21の前記空間と接する部分の溶着を防止する。また、環状凹部83は、周囲へ開いた糸材21の内縁部(前記空間の近傍)が溶着されるのを阻止して環状折り返し部12の形成に寄与する。こうして、1枚目の放射状羽根10aの形成が終わる。
 第1溶着ホーン83による溶着が終わり、1枚目の放射状羽根10aの形成が終わると、図8(d)に示すように、クランパー73が開く。そうすると、図8(e)に示すように、第2溶着ホーン90が上方の退避位置から下降を始める。これにより、第1溶着ホーン80のガイドピンを兼ねる棒状凸部82の周囲に存在する糸材21が周囲に開く。また、第1溶着ホーン80の棒状凸部82が、第2溶着ホーン90の逃げ部である円形凹部92に挿入される。第2溶着ホーン90が更に下降を続けると、図8(f)に示すように、糸材21は放射状に開き、第2溶着ホーン90の溶着面91にて、第1溶着ホーン80の溶着面81に押し付けられる。
 これにより、2枚目の放射状羽根10bについても、環状溶着部22b〔図8(g)参照〕が形成される。第1溶着ホーン80の環状の溶着面81は下側の加工台座を兼ねる。このとき、第2溶着ホーン90の逃げ部である円形凹部92に挿入された第1溶着ホーン80の棒状凸部82は、第2溶着ホーン90から独立した別部材でるために、周囲へ放射状に開いた糸材21の内面が溶着されるのを阻止する。第2溶着ホーン90の円形凹部92の周囲に形成された環状凹部93は、周囲へ放射状に開いた糸材21の内縁部(前記空間の近傍)が溶着されるのを阻止して、2枚目の放射状羽根10bの側に環状折り返し部12が形成されるのに寄与する。また、第1溶着ホーン80の棒状凸部82の周囲に形成された環状凹部93は、1枚目の放射状羽根10aの側に形成された環状折り返し部12の変形を阻止する。
 かくして、環状溶着部22a,22bで一体化した2枚重ねの放射状羽根10が同一位置、すなわち第1溶着ホーン80と第2溶着ホーン90との間で形成される。一体化した環状溶着部22a,22bは、完成した放射状羽根10の環状コア部13となり、その内側に環状折り返し部12が形成される。
 第1溶着ホーン80と第2溶着ホーン90との間で放射状羽根10が形成されると、図8(g)に示すように、第1溶着ホーン80は下方の退避位置に戻り、第2溶着ホーン90は上方の退避位置に戻る。
 この製造方法は、クランパー73及び第2溶着ホーン90が加工台座を兼ね、専用の加工台座を必要とない点、及び第1溶着ホーン80の棒状凸部82がガイドピンを兼ね、専用のガイドピンを必要しない点で、装置コストを安くできる利点がある。
 図9に示した製造装置は、装置構成については、図7に示した製造装置と基本的に同じである。主に相違するのは、クランパーユニット70内のクランパー74が、図4に示した製造装置と同様に加工台座を兼ねない点、代わって、そのクランパー74がサイド溶着ユニットを兼ねる点、第1溶着ホーン80の溶着面81と共に、第2溶着ホーン90の溶着面91が加工台座を兼ねる点の3点である。
 また、タイミング的に相違するのは、図10(a)~(f)に示すように、クランパー搬送ユニット71の下に配置された第1溶着ホーン80と、クランパー搬送ユニット71の上に配置された第2溶着ホーン90とが同時に昇降を行う点である。
 すなわち、図9に示した製造装置では、まずクランパー搬送ユニット71の左側部分にクランパーユニット70を位置させ、その上方に配置された図示されない糸送りユニットから送り出される糸束20をクランパーユニット70内のクランパー72で拘束する。次いで、糸送りユニットの下に設けられた図示されないカッターユニットにより糸束20を切断する。糸束20の切断長(送り出し長)は、二重構造の放射状羽根10を製造するのに必要な長さであり、より具体的にはクランパー74によるクランプ位置中央から下の糸束長が1枚目の放射状羽根10aに必要な量であり、クランパー74によるクランプ位置中央から上の糸束長が2枚目の放射状羽根10bに必要な量である。
 糸束20の拘束、切断が終わると、図10(a)に示すように、クランパー74が糸束20を拘束したまま、クランパーユニット70が第1溶着ホーン80と第2溶着ホーン90との間に移動し、この間に糸束20が搬送される。そうすると、図10(b)に示すように、第1溶着ホーン80が超音波振動しながら下方の退避位置から上昇を始めると同時に、第2溶着ホーン90が超音波振動しながら上方の退避位置から下降を始める。これにより、クランパー74の上下に突出する糸束20が同時に周囲へ開く。
 第1溶着ホーン80及び第2溶着ホーン90が更に下降及び上昇を続けると、図10(c)に示すように、サイド溶着ユニットを兼ねるクランパー74により、糸束20の拘束部分が仮溶着される。その後は、図10(d)に示すように、クランパー74が両側へ退避すると共に、第1溶着ホーン80及び第2溶着ホーン90が更に上昇及び下降を続け、最終的には図10(e)に示すように、糸束20の仮溶着部23〔図10(d)参照〕より下の部分、上の部分が周囲へ放射状に開き、その中心部周囲が第1溶着ホーン80の溶着面81と第2溶着ホーン90の溶着面91との間で溶着される。
 溶着中、周囲へ開いた糸束20の中心部は、第1溶着ホーン80の棒状凸部82が挿通することにより貫通孔を形成される。
 かくして、二重構造(2枚重ね)の放射状羽根10が製造される。この製造方法の利点は、下側の放射状羽根10aと上側の放射状羽根10bが同時に形成されることにより、製造速度が速いことである。第1溶着ホーン80の棒状凸部83が第1溶着ホーン80からも第2溶着ホーン90からも独立した別部材であるために、環状折り返し部12の内周面の溶着が阻止されること、環状折り返し部12の成形に第1溶着ホーン80の環状凹部83及び第2溶着ホーン90の環状凹部93も、その環状折り返し部12の形成に寄与することは、図7に示した製造装置による製法の場合と同じである。
 いずれの製造方法においても、糸束20の切断量(送り出し量)、クランパー72,73,74による糸束20のクランプ位置を変更することにより、放射状羽根10の外径、放射状羽根10を構成する放射状羽根10a,10bの各外径を広範囲に調節することができる。
 図2に示した放射状羽根は、環状折り返し部12の中にリング状の補強材15を挿入したものである。環状折り返し部12は、糸束20を中心部に空間が形成された状態で外側へ湾曲させることにより形成されるので、その湾曲の際にリング状の補強材15を挿入すればよい。そして、環状折り返し部12の中にリング状の補強材15を挿入することにより、環状溶着部の周方向の機械的強度がより向上する。
 図3に示した放射状羽根は、二重構造の放射状羽根10における1枚目の放射状羽根10aと2枚目の放射状羽根10bが同サイズであり、羽根部14におけるそれぞれの糸長は同一である。製造に使用する糸束20の長さ選択、環状折り返し部12の位置選択により、様々なサイズ、形状の放射状羽根10が製造できることは前述したとおりである。
 放射状羽根10の貫通孔11周囲に環状折り返し部12を形成しない場合、すなわち空間周囲の糸材21の折り返し部の内周縁まで溶着を行う場合は、第1溶着ユニット50,80における棒状凸部53b,83を第1溶着ユニット50,80から独立させる必要も、逃げ部としての環状凹部53c,83を設ける必要もないことは言うまでもない。
 10,10a,10b 放射状羽根
 11 貫通孔
 12 環状折り返し部
 13 環状コア部
 14 羽根部
 15 補強材
 20 糸束
 21 糸材
 22 環状溶着部
 23 仮溶着部
 50 第1溶着ユニット
 51 糸送りユニット
 52 第1加工台座
 53 第1溶着ホーン
 53a 溶着面
 53b 棒状凸部(棒状物)
 53c 環状凹部
 60 第2溶着ユニット
 61 第2溶着ホーン
 61a 溶着面
 61b 円形凹部
 61c 環状凹部
 62 第2加工台座
 63 ガイドピン
 70 クランパーユニット
 71 クランパー搬送ユニット
 72,73,74 クランパー
 80 第1溶着ホーン
 81 溶着面
 82 棒状凸部(棒状物)
 83 環状凹部
 90 第2溶着ホーン
 91 溶着面
 92 円形凹部
 93 環状凹部
 100 カッターユニット

Claims (7)

  1.  中心部に貫通孔が設けられたディスク状で環状のコア部の周方向全域から多数本の糸材が外周側へ延出して放射状の羽根部を形成したディスク型の放射状羽根であって、連続した1本の糸束の長手方向中間部を折り返し部として、その折り返し部両端側の糸束が中心部に空間を残して放射状に開いて重ね合わされると共に、前記中心部の空間周囲が環状に溶着されて前記コア部を形成する放射状羽根。
  2.  請求項1に記載の放射状羽根において、前記中心部の空間周囲に形成される環状の折り返し部より外側が環状に溶着されて前記コア部を形成する放射状羽根。
  3.  請求項2に記載の放射状羽根において、環状の折り返し部は、両面側へドーム状に突出し内面側へアーチ状に突出した厚くて弾性を有するボス部である放射状羽根。
  4.  中心部に貫通孔が設けられたディスク状で環状のコア部の周方向全域から多数本の糸材が外周側へ延出して放射状の羽根部を形成したディスク型放射状羽根の製造方法であって、
     連続した1本の糸束の長手方向中間部を折り返し部として、その折り返し部の一端側の糸束を、折り返し部を起点として且つ中心部に空間を確保した状態で周囲へ放射状に開く第1開放工程と、
     周囲へ放射状に開いた一端側の糸束を、中心部の空間周囲で環状に溶着する第1溶着工程と、
     前記折り返し部の他端側の糸束を、前記折り返し部を起点として且つ中心部に空間を確保した状態で周囲へ放射状に開く第2開放工程と、
     周囲へ放射状に開いた他端側の糸束を、中心部の空間周囲で環状に溶着する第2溶着工程とを含む放射状羽根製造方法。
  5.  第1溶着工程及び第2溶着工程において、周囲へ放射状に開いた両端側の糸束を、中心部の空間周囲に形成された環状の折り返し部より外側で環状に溶着する請求項4に記載の放射状羽根製造方法。
  6.  請求項4又は5に記載の放射状羽根製造方法において、第1開放工程、第1溶着工程、第2開放工程、第2溶着工程を段階的に行う放射状羽根製造方法。
  7.  請求項4又は5に記載の放射状羽根製造方法において、第1開放工程と第2開放工程とを同時に実施し、引き続き第1溶着工程と第2溶着工程とを同時に実施する放射状羽根製造方法。
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