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クッション材の成形装置およびクッション材 - 特開2008−6751 | j-tokkyo
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【発明の名称】 クッション材の成形装置およびクッション材
【発明者】 【氏名】安中 茂

【要約】 【課題】1枚の平板状のラテックス素材から表面に凹凸のある2枚のクッション材を連続的に成形可能なクッション材の成形装置を提供することを課題とする。

【構成】表面に複数の突起2を有する一対の回転ローラ3と、前記回転ローラ3の後部側に配設された無端の帯状カッター4と、前記帯状カッター4を緊張して走行させる一対のプーリ5とを備え、前記回転ローラ3の前部側よりクッション素材6を供給してクッション材7を成形するクッション材の成形装置において、前記帯状カッター4の切刃部4aに切刃ガイド8を設けたことを特徴とするクッション材の成形装置1により、上記の課題を解決する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面に複数の突起を有する一対の回転ローラと、前記回転ローラの後部側に配設された無端の帯状カッターと、前記帯状カッターを緊張して走行させる一対のプーリとを備え、前記回転ローラの前部側よりクッション素材を供給してクッション材を成形するクッション材の成形装置において、前記帯状カッターの切刃部に切刃ガイドを設けたことを特徴とするクッション材の成形装置。
【請求項2】
前記帯状カッターの切刃部に冷却空気を供給するブロア装置を設けたことを特徴とする請求項1記載のクッション材の成形装置。
【請求項3】
前記ブロア装置に空気を冷却する熱交換器を設けたことを特徴とする請求項2記載のクッション材の成形装置。
【請求項4】
前記帯状カッターの切刃部に潤滑剤を塗布する塗布装置を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のクッション材の成形装置。
【請求項5】
前記切刃ガイドに転がり軸受を用いたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のクッション材の成形装置。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載のクッション材の成形装置により成形されることを特徴とするラテックス素材からなるクッション材。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、ベッド等のクッションに好適なクッション材、およびクッション材の成形装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ベッド等のクッションにはウレタンフォーム製のものや、ポリエステル等の繊維製のものが使用されていた。しかし、これらの素材で製作したクッションは、圧縮変位に対する弾性係数が高く、ベッドに使用した場合のフィット感に問題があった。また、これらの素材は圧縮後の歪みが回復するまでの時間が長く、少なからず残留歪みもあった。このような材料特性は長期間にわたって使用するベッドにとって好ましいものではなかった。
【0003】
一方、クッション素材としてラテックスと合成ゴムと発泡材を混合した後、スチーム加熱により発泡させたラテックスが知られている。かかるラテックスは圧縮変位に対する弾性係数が小さく、残留歪みも少ないことから、ベッドやマットレスのクッション材として使用すると、優れたフィット感を得ることができる。
【0004】
このような事情から、ベッドやマットレスのクッション材としてラテックス材を適用することが検討され、ポリウレタンフォームにゴムラテックスを含浸させて硬化処理したクッション材が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、発泡させた板状のラテックス材をそのままクッション材の一部として用いたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開平9−396号公報
【特許文献2】特開2000−342392号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ラテックス材のクッションは、本来的に低い弾性係数を有するものであるが、より一層フィット感に優れたクッションとするには、平板状のラテックス材の表面に凹凸を設けて複数枚を重ねてクッションを構成する必要がある。すなわち、クッションの単位体積当たりの空間率を高くすることにより、圧縮変位に対する弾性係数を低くする必要がある。具体的には、図6に示すように1枚の平板状のラテックス素材6から、表面の一方に凹凸のある2枚のクッション材7を製作する必要がある。
【0006】
このような表面の一方に凹凸のあるクッション材7を製作するための装置として、ポリウレタンフォームを加工する成形装置が知られている。図7はその正面図であり、図8は図7中のC−C矢視図である。表面に複数の突起2を有する一対の回転ローラ3が軸受9により装置本体に支持されている。この一対の回転ローラ3は電動機により互いに逆方向に同期回転される。回転ローラ3の後部側には無端の帯状カッター4が配設されており、装置本体の両側部に設けられた一対のプーリ5により緊張して高速走行(代表的には毎秒20m程度)される。なお、一対の回転ローラ3の表面に設けられた複数の突起2は、互いの位相が逆となるように配置されており、しかも一対の回転ローラ3の突起2の先端間には若干の隙間が存在するように配設されている。
【0007】
このような装置において、1枚のポリウレタンフォーム6を成形装置の前部側より供給して一対の回転ローラ3,3間を通過させると、平板状のポリウレタンフォーム6は各回転ローラ3の複数の突起2により離散的に圧縮変形された状態でカッター4により厚みの中央部で切断分割される。その後、切断されたポリウレタンフォームが回転ローラ3の後部側に押し出されて突起による圧縮力が除かれると、回転ローラ3の突起2により圧縮されていた箇所がクッション材7の凸部となる。このようにして、図6に示すような一方の表面に凹凸のある2枚のクッション材7が成形されることになる。クッション素材がポリウレタンフォームである場合には、この成形装置の運転に特段の支障は生じない。
【0008】
しかし、上記した従来の装置によりラテックス素材を供給して同様の運転を行うと、以下のような問題が生じ、運転を継続することが困難になる。すなわち、帯状カッターの表面にラテックス材が固着して帯状カッターの走行が困難になるという問題がある。また、帯状カッターの表面にラテックス材が固着するのに伴い、無端の帯状カッターが成形装置の前部側に移動してプーリから外れてしまうという問題がある。
【0009】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、1枚の平板状のラテックス素材から表面に凹凸のある2枚のクッション材を連続的に成形可能なクッション材の成形装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
請求項1記載の発明は、表面に複数の突起を有する一対の回転ローラと、前記回転ローラの後部側に配設された無端の帯状カッターと、前記帯状カッターを緊張して走行させる一対のプーリとを備え、前記回転ローラの前部側よりクッション素材を供給してクッション材を成形するクッション材の成形装置において、前記帯状カッターの切刃部に切刃ガイドを設けたことを特徴とするものである。
【0011】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のクッション材の成形装置において、前記帯状カッターの切刃部に冷却空気を供給するブロア装置を設けたことを特徴とするものである。
【0012】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のクッション材の成形装置において、前記ブロア装置に空気を冷却する熱交換器を設けたことを特徴とするものである。
【0013】
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のクッション材の成形装置において、前記帯状カッターの切刃部に潤滑剤を塗布する塗布装置を設けたことを特徴とするものである。
【0014】
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載のクッション材の成形装置において、前記切刃ガイドに転がり軸受を用いたことを特徴とするものである。
【0015】
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載のクッション材の成形装置により成形されることを特徴とするラテックス素材からなるクッション材である。
【発明の効果】
【0016】
請求項1記載のクッション材の成形装置によれば、帯状カッターの切刃部に切刃ガイドを設けたことから、帯状カッターが装置の前部側に移動してプーリから外れるのを防止できる。したがって、装置を連続的に安定して運転することが可能となる。
【0017】
請求項2記載のクッション材の成形装置によれば、帯状カッターの切刃部に冷却空気を供給するブロア装置を設けたことから、帯状カッターを冷却することができる。したがって、帯状カッターの表面にラテックス素材が固着するのを防止できる。
【0018】
請求項3記載のクッション材の成形装置によれば、ブロア装置に空気を冷却する熱交換器を設けたことから、温度コントロールされた冷却空気を帯状カッターに吹き付けて効率的に冷却をすることができる。
【0019】
請求項4記載のクッション材の成形装置によれば、帯状カッターの切刃部に潤滑剤を塗布する塗布装置を設けたことから、帯状カッターがラテックス素材と摺動する際の摩擦抵抗を減少させることができるとともに、帯状カッターへのラテックス素材の固着を防止することができる。
【0020】
請求項5記載のクッション材の成形装置によれば、切刃ガイドに転がり軸受を用いたことから、帯状カッターと切刃ガイドとの接触を転がり接触とすることができる。
【0021】
請求項6記載のクッション材によれば、圧縮弾性係数が小さく、しかも変形後の回復時間が短いクッション材を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係るクッション材の成形装置1の実施例を示す正面図であり、図2は、図1中のA−A矢視図である。
【0023】
この成形装置1は、表面に複数の突起2を有する一対の回転ローラ3と、前記回転ローラ3の後部側(図2において左側)に配設された無端の帯状カッター4と、前記帯状カッター4を緊張して走行させる一対のプーリ5とを備え、前記回転ローラ3の前部側(図2において右側)よりクッション素材6を供給してクッション材7を成形するという点では従来技術と共通する。しかし、前記帯状カッター4の切刃部4aに切刃ガイド8を設けた点において特徴を有するものである。
【0024】
円柱状の一対の回転ローラ3の表面には多数の突起2が設けられている。通常、突起2の配列は千鳥配列となるようにされている。各回転ローラ3は両端部において軸受9により装置本体に回動自在に支持されており、電動機(図示省略)により同期回転される。具体的にはチェーン、ベルト、歯車等の伝動装置により連結された一対の回転ローラ3を1台の電動機により駆動する。
【0025】
一対の回転ローラ3の後部側には、無端の帯状カッター4が配設され、成形装置1の左右両端に設けられた一対のプーリ5により緊張されている。帯状カッター4は一対の回転ローラ3の後部に位置する往路となる部位において被加工物を切断し、復路となる部位では被加工物を切断しない。一対のプーリ5のうち、いずれか一方のプーリ5が電動機により駆動され、他方のプーリ5は無端の帯状カッター4の緊張力によって従動させられる。プーリ5は、カッター4の速度が毎秒10m〜 20m 程度となるような回転数で運転される。そして、一対の回転ローラ3を図2に示す矢印の方向に回転させ、装置本体の前部側から被加工物を供給することにより所望の形状を有する2つのクッション材が成形される。
【0026】
図3は、プーリ5と無端の帯状カッター4の接触状況を示す断面図であり、具体的には図1中のB−B矢視断面図である。プーリ5のボス部5aに設けられた穴5bはプーリ駆動軸11に挿入され、キー等により十分な回転トルクに耐え得るように結合されている。プーリ5の外周部5cは直径が均一な円筒形をしているものではなく、軸方向の中心位置の直径がもっとも大きく、中心位置から離れるに従って直径が小さくなるように形成されている。誇張的表現をすればプーリ5の外周部5cは鼓形をしている。このような形状を付与することによりプーリ5からベルトや帯状体が外れるのを防止するようになっている。このプーリ5の形状は周知の形状でもある。ここで、ベルト等がプーリ5から外れない条件はベルト等の長さが幅方向(軸方向)に沿って変化することなく均一長さを保持することである。仮に、帯状カッター4の長さが幅方向に沿って不均一に変化すると、カッター4の中心位置とプーリ5の中心位置とは一致せず、カッター4はプーリ5の中心位置から偏ってしまい、条件によってはカッター4がプーリ5から外れてしまうことがある。
【0027】
ところで、1枚の平板状のラテックス素材6を厚みの中央部で切断して、表面に凹凸を有する2枚のクッション材7を製作しようとすると、カッター4の切刃部4aとラテックス材との摩擦抵抗が大きいため、ラテックス材と摺動するカッターの切刃部4aの温度上昇は、カッターの反切刃部4bより高くなる。その結果、カッター4は幅方向に沿って不均一に伸張し、切刃部4aの全長は反切刃部4bの全長に較べると熱膨張により伸びて長くなる。そうすると、カッター4の全長が長い切刃部4aのプーリ5に対する緊張力は弱くなり、熱膨張が小さく緊張力の強い反切刃部4bがプーリ5の中心側に移動することになる。結果的に切刃部4aが摩擦熱により温度上昇することでカッター4は、全体としてプーリ5の前部側(図3において右側)に移動することになり、何ら対策を講じなければカッター4はプーリ5から外れてしまうことになる。
【0028】
しかし、上記実施例では、カッター4がプーリ5から外れるのを防止すべく、カッターの切刃部4aに切刃ガイド8を設けている。切刃ガイド8は無端の帯状カッター4の複数個所に設けられている。切刃ガイド8は鋭角部を構成する切刃部4aの上下両側面に当接して、カッター4が装置の前部側に移動してプーリ5から外れるのを防止する。具体的には図4に示すように帯状カッターの切刃部4aとなる尖った両側面に汎用の転がり軸受12の外輪外周面が当接される。また、転がり軸受12の内輪の穴部13は装置本体10に固定された短軸14に挿入されている。なお、転がり軸受12にはグリース封入型のシールド軸受を用いることが望ましい。
【0029】
このような構成により、カッター4にラテックス材が付着してカッター4が装置本体10の前部側に移動しようとすると、切刃ガイド8により切刃部4aが移動制限されることとなる。したがって、カッター4がプーリ5から外れるのを防止することができ、成形装置1を連続的に安定して運転することが可能となる。
【0030】
また、本実施例では帯状カッター4の復路に相当する部位に切刃部4aを冷却するためのブロア装置15を設けている。具体的には電動機で駆動されるブロア装置15と、該ブロア装置15から送り出される空気を冷却する熱交換器16とからなる。熱交換器16の代わりに家庭用エアコンを使用することもできる。また、切刃部4aの冷却を効率的に行うため、帯状カッター4の復路に相当する部位はダクト17で覆われ、該ダクト17に熱交換器16により冷却された空気が配管18によって導入されるようになっている。このようなブロア装置15を設けることにより、冷却空気の温度を任意の温度に制御することができる。ラテックス素材を切断する際には、カッター4の温度が常温(20℃)程度でないとカッター4にラテックス素材が固着してしまってクッション材の切断が困難になる。一方、ブロア装置15により室内の空気を圧縮して送ると、カッター4に供給される冷却空気の温度は30℃程度まで上昇してしまい、冷却効果が損なわれる。そこで、本実施例のようにブロア装置15から供給される空気を熱交換器16により冷却して15℃程度の温度にすると、カッターの切刃部4aにラテックス材が固着するのを防止できる。
【0031】
また、本実施例では図1に示すように、帯状カッター4が一対の回転ローラ3,3間に差し掛かる手前の位置において、潤滑剤としてのシリコン剤19を塗布する塗布装置20を設けている。具体的には圧縮空気を用いて霧状のシリコン剤19をノズル21から吹き付けるようにしている。このことによりカッター4の表面とラテックス素材6との摩擦抵抗を低減することができ、ラテックス材がカッター4の表面に固着するのを防止することができる。
【0032】
図5は無端の帯状カッター4のうち、一対の回転ローラ3,3間の後部側に位置する往路となる部位の断面図であり、かかる部位で平板状のラテックス素材6が表面に凹凸のある2つのクッション材7に切断分割されることになる。カッター4の断面のうち、鋭角で構成された右端が切刃部4aである。カッター4の左端は位置決めのためのストッパー部材22に当接されている。カッター4は毎秒20 m 近い高速で移動していることから、カッター4の左端と摺動するストッパー部材22には摩擦抵抗が少なく、かつ対磨耗性に優れた材料、例えば含油焼結合金等が用いられる。カッター4の上下面は切刃部4aとなる右端部を除いて楔形状をしたガイド板23により覆われている。このようなガイド板23を設けることとしたのは、切刃部4aで切断分割された2つのクッション材7を上下に分流して取り出すためである。なお、帯状カッター4の断面寸法の代表的な値は全幅が60mm、厚さは0.8 mm 程度のものである。
【0033】
上述した実施例によれば、帯状カッター4が成形装置1の前部側に移動してプーリ5から外れるのを防止できる。したがって、成形装置1を連続的に安定して運転することが可能となる。また、カッターの切刃部4aに冷却空気を供給するブロア装置15を設けたことから、帯状カッター4を冷却することができる。したがって、帯状カッター4の表面にラテックス素材が固着するのを防止できる。さらに、カッターの切刃部4aに潤滑剤としてのシリコン剤19を塗布する塗布装置20を設けたことから、帯状カッター4がラテックス素材6と摺動する際の摩擦抵抗を減少させることができるとともに、帯状カッター4へのラテックス素材6の固着を防止することができる。また、切刃ガイド8に転がり軸受12を用いたことから、帯状カッター4と切刃ガイド8との接触を転がり接触とすることができる。したがって、帯状カッター4の駆動動力を低減することができる。さらに、本実施例によるクッション材7によれば、圧縮弾性係数が小さく、しかも変形後の回復時間が短いクッション材を実現することができる。
【0034】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は種々の変形実施をすることができる。たとえば上記実施例においては、切刃ガイド8を帯状カッター4の3箇所に配設しているが、切刃ガイド8の設置箇所は3箇所に限定されるものではなく、少なくとも1箇所配設すればよい。また、ブロア装置15から供給される空気を冷却するための熱交換器16は水冷式であるか空冷式であるかを問わない。さらに、上記実施例においては、切刃ガイド8に転がり軸受12を用いているが、転がり軸受12に代えて潤滑性に優れた含油軸受を用いてもよいことは言うまでもない。また、帯状カッター4に塗布する潤滑剤19はシリコン剤に限られるものではなく、低摩擦抵抗特性を有する他の潤滑剤を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明に係るクッション材の成形装置の実施例を示す正面図である。
【図2】図1中のA−A矢視図である。
【図3】帯状カッターの断面に対する切刃ガイドの取付け状況を示す断面図である。
【図4】プーリに緊張された帯状カッターの断面図である。
【図5】帯状カッターの支持構造を示す断面図である。
【図6】平板状の素材から、表面の一方に凹凸のある2枚のクッション材が成形されることを示す外観図である。
【図7】従来技術による実施例を示す正面図である。
【図8】同上、図7中のC−C矢視図である。
【符号の説明】
【0036】
1 成形装置
2 突起
3 回転ローラ
4 帯状カッター(カッター)
4a 切刃部
5 プーリ
6 ラテックス素材
7 クッション材
8 切刃ガイド
12 転がり軸受
15 ブロア装置
16 熱交換器
19 潤滑剤(シリコン剤)
20 塗布装置
【出願人】 【識別番号】596110006
【氏名又は名称】株式会社安中製作所
【出願日】 平成18年6月30日(2006.6.30)
【代理人】 【識別番号】100080089
【弁理士】
【氏名又は名称】牛木 護


【公開番号】 特開2008−6751(P2008−6751A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2006−181198(P2006−181198)