(57)【要約】【課題】加工適用範囲の拡大、加工効率の向上、加工コストの低減等を可能とする。【解決手段】穿孔機１０は、成形体Ｕをセット保持可能な第１支持体１２と、前記成形体Ｕに前記貫通孔または有底孔を穿設する穿孔装置４０を備える第２支持体１４とから構成される。穿孔装置４０は、磁性体を材質とする穿孔部材４４を先端に備える穿孔ロッド４２と、穿孔部材４４を囲繞する位置に設置されて成形体Ｕの通過を許容し、該穿孔部材４４を該成形体４０の軟化温度Ｔ以上に誘導発熱させる誘導コイル５０とからなる。穿孔部材４４を誘導発熱させて軟化温度Ｔ以上の温度に保持したもとで、成形体Ｕをセットした第１支持体１２および第２支持体１４を相互に近接移動させ、該穿孔部材４４を該成形体Ｕに押圧接触させることで貫通孔または有底孔の穿設が可能となる。【選択図】  図１
2004322296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適宜の合成樹脂を材質とする所要形状の成形体（Ｕ）に、貫通孔（Ｓ１）または有底孔（Ｓ２）を穿設する穿孔機であって、
前記成形体（Ｕ）をセット保持可能な第１支持体（１２）と、
前記第１支持体（１２）と相互に近接および離間可能に設置され、前記成形体（Ｕ）に前記貫通孔（Ｓ１）または有底孔（Ｓ２）を穿設する穿孔装置（４０）を備える第２支持体（１４）とからなり、
前記穿孔装置（４０）は、
前記両支持体（１２，１４）の近接・離間方向に整列して該第２支持体（１４）に配設され、磁性体を材質とする穿孔部材（４４）を先端に備える穿孔ロッド（４２）と、
前記穿孔部材（４４）を囲繞する位置に設置されて前記成形体（Ｕ）の通過を許容し、該穿孔部材（４４）を該成形体（Ｕ）の軟化温度（Ｔ）以上に誘導発熱させる誘導コイル（５０）とからなり、
前記穿孔部材（４４）を誘導発熱させて前記軟化温度（Ｔ）以上の温度に保持したもとで、前記成形体（Ｕ）をセットした前記第１支持体（１２）および前記第２支持体（１４）を相互に近接移動させ、該穿孔部材（４４）を該成形体（Ｕ）に押圧接触させることで前記貫通孔（Ｓ１）または有底孔（Ｓ２）を穿設し得るよう構成した
ことを特徴とする穿孔機。
【請求項２】
前記穿孔ロッド（４２）は、非磁性体から形成されたロッド部材（４６）の先端に前記穿孔部材（４４）を取付けて構成され、該ロッド部材（４６）は前記誘導コイル（５０）により誘導発熱されない請求項１記載の穿孔機。
【請求項３】
前記穿孔部材（４４）は、その外表面にコーティング層（４８）を被覆形成してなる請求項１または２記載の穿孔機。
【請求項４】
前記ロッド部材（４６）は、その外表面にコーティング層（５８）を被覆形成してなる請求項２または３記載の穿孔機。
【請求項５】
前記穿孔部材（４４）と前記ロッド部材（４６）との間に適宜の断熱部材（６０）を介在させてある請求項２〜４の何れかに記載の穿孔機。
【請求項６】
前記ロッド部材（４６）は、前記成形体（Ｕ）に前記貫通孔（Ｓ１）を穿設した後に、前記第２支持体（１４）から取外して該成形体（Ｕ）にそのまま貫通装着可能となっている請求項２〜５の何れかに記載の穿孔機。
【請求項７】
前記第１支持体（１２）および第２支持体（１４）の近接移動時におけるストローク量の設定に基づき、前記貫通孔（Ｓ１）または有底孔（Ｓ２）を選択的に穿設可能な請求項１〜６の何れかに記載の穿孔機。
【請求項８】
前記第１支持体（１２）は固定的に配設されると共に前記第２支持体（１４）は移動可能に配設され、該第１支持体（１２）に対して該第２支持体（１４）を往復移動させることで、両支持体（１２，１４）が相互に近接・離間し得るようになっている請求項１〜７の何れかに記載の穿孔機。
【請求項９】
前記第１支持体（１２）は移動可能に配設されると共に前記第２支持体（１４）は固定的に配設され、該第２支持体（１４）に対して該第１支持体（１２）を往復移動させることで、両支持体（１２，１４）が相互に近接・離間し得るようになっている請求項１〜７の何れかに記載の穿孔機。
【請求項１０】
前記第１支持体（１２）は、両支持体（１２，１４）の近接・離間方向に沿った軸線を中心とした回転が可能に配設され、セット保持した前記成形体（Ｕ）を回転させたもとで前記穿孔ロッド（４２）を突入させて、前記貫通孔（Ｓ１）または有底孔（Ｓ２）を穿設するようにした請求項１〜９の何れかに記載の穿孔機。
【請求項１１】
前記穿孔ロッド（４２）は、両支持体（１２，１４）の近接・離間方向に沿った軸線を中心とした回転が可能に配設され、それ自体を回転させながら前記成形体（Ｕ）に突入させて、前記貫通孔（Ｓ１）または有底孔（Ｓ２）を穿設するようにした請求項１〜１０の何れかに記載の穿孔機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、適宜の合成樹脂を材質とする所要形状の成形体に、有底孔または貫通孔を穿設する穿孔機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ファクシミリ機やコピー機等の種々ＯＡ機器では、給紙部から排紙部に至る送紙ラインに、用紙を移送するためのローラが配設されている。このローラは、例えばウレタンフォーム等の適宜弾力性を有する合成樹脂を材質とするローラ本体と、該ローラ本体の長手方向における中心軸線に沿って貫通装着されたシャフト部材とから構成となっており、このシャフト部材の両端部分を所定位置に支持させることで回転自在に配設されるようになっている。
【０００３】
ここで、ローラ本体およびシャフト部材とから構成される前記ローラは、その製造方法別に区分すると次の▲１▼〜▲３▼に大別される。
▲１▼別途予備成形した前記シャフト部材を成形型にセットしたもとで前記ローラ本体を成形することで、該ローラ本体にその中心軸線に沿ってシャフト部材を貫通装着するようにした所謂インサート成形に基づいて製造されるもの。
▲２▼ローラ本体をなす中実円柱状の成形体を成形した後に、該成形体の中心軸線に沿って長手方向へ貫通孔を穿設し、この貫通孔に別途予備成形した前記シャフト部材を貫通装着して製造されるもの。
▲３▼予備成形したシャフト部材を、成形型により貫通孔を同時に成形した中空円筒状の成形体に貫通装着して製造されるもの。
このうち前記▲２▼の製造方法に関しては、中実円柱体状の前記成形体における長手方向の中心軸線に沿って前記貫通孔を穿設する穿孔方法として、（ａ）円筒片刃による突切り加工、（ｂ）スクリュー刃によるドリル加工、等が採用されていた。これに関連する技術は、例えば特許文献１等に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０６−２１８６５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した（ａ）および（ｂ）の各穿孔方法を実施する各々の穿孔機では、何れも次のような課題を内在していた。先ず、（ａ）の穿孔方法を実施する穿孔機では、比較的柔らかい合成樹脂から形成された成形体に対する貫通孔の穿設には適するものの、ある程度硬い合成樹脂から形成された成形体に対する貫通孔の穿設は不可能である。具体的には、アスカーＣスケールで２０度以下の合成樹脂から形成された成形体にしか適用できず、加工適用範囲が柔らかい材質のものに限定されてしまう課題があった。一方、（ｂ）の穿孔方法を実施する穿孔機では、比較的硬い合成樹脂から形成された成形体にも対応し得るものの、高速回転する前記スクリュー刃が穿孔時に合成樹脂と接触するため摩耗するようになり、通常では概ね１００回程度の穿孔加工毎に交換する必要があり、工具交換作業に伴う加工効率の低下および加工コストが嵩む等の課題があった。殊に、前述した（ａ）および（ｂ）の各穿孔方法を実施する穿孔機では、穿孔長＝３００〜４００ｍｍ程度の長い貫通孔を穿孔する作業や、孔径＝５〜７ｍｍ程度の細い貫通孔を穿孔する作業には、穿設された貫通孔や有底孔が湾曲したり孔径が一定とならない等の共通した課題を有していた。
【０００６】
そこで、前述した各穿孔方法に内在した課題を解決するものとして、熱溶融加工方法を採用した穿孔機、すなわち電熱ヒーターまたは熱媒体循環回路等を装備して、これにより穿孔ロッドの先端を合成樹脂の溶融温度以上に加熱したもとで、前記成形体に所要長および所要径の貫通孔または有底孔等を穿設する穿孔機が提案されている。しかしながら、このような構成の穿孔機では、前述した細径の貫通孔等を穿孔するための細長小径の穿孔ロッドの場合に、熱容量が小さいことにより充分な熱の供給が困難であり、該穿孔ロッドの先端を成形体の溶融温度以上に保持することができず、前述した長尺または細径の貫通孔または有底孔の穿孔作業に対応できない課題があった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、前述した課題を好適に解決するべく提案されたもので、誘導発熱原理に基づき、非接触状態にある誘導コイルにより穿孔部材を誘導発熱させ、所定温度に加熱した該穿孔部材を押圧接触させて貫通孔または有底孔を穿設するようにすることで、加工適用範囲の拡大、加工効率の向上、加工コストの低減等を可能とする穿孔機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、所期の目的を達成するため本発明は、適宜の合成樹脂を材質とする所要形状の成形体に、貫通孔または有底孔を穿設する穿孔機であって、
前記成形体をセット保持可能な第１支持体と、
前記第１支持体と相互に近接および離間可能に設置され、前記成形体に前記貫通孔または有底孔を穿設する穿孔装置を備える第２支持体とからなり、
前記穿孔装置は、
前記両支持体の近接・離間方向に整列して該第２支持体に配設され、磁性体を材質とする穿孔部材を先端に備える穿孔ロッドと、
前記穿孔部材を囲繞する位置に設置されて前記成形体の通過を許容し、該穿孔部材を該成形体の軟化温度以上に誘導発熱させる誘導コイルとからなり、
前記穿孔部材を誘導発熱させて前記軟化温度以上の温度に保持したもとで、前記成形体をセットした前記第１支持体および前記第２支持体を相互に近接移動させ、該穿孔部材を該成形体に押圧接触させることで前記貫通孔または有底孔を穿設し得るよう構成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る穿孔機につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。
【００１０】
図１は、本発明の好適実施例に係る穿孔機の全体構成を概略的に示した斜視図である。本実施例の穿孔機１０は、適宜の合成樹脂を材質とする所要形状の成形体に貫通孔または有底孔を穿設する基本構成において、図９（ａ）に例示するような中実円柱体状に発泡成形されたウレタンフォーム製の成形体Ｕに、その長手方向における中心軸線に沿って貫通孔Ｓ１を穿設することで中空円筒体Ｕ１（図９（ｂ））を成形したり、或いは該成形体Ｕの長手方向における中心軸線に沿って所要長の有底孔Ｓ２を穿設することで有底中空円筒体Ｕ２（図９（ｃ））を成形し得る構造としたものである。すなわち、実施例の穿孔機１０により成形される前記中空円筒体Ｕ１や有底中空円筒体Ｕ２は、例えば前述したローラを構成するローラ本体等として実施可能なものである。
【００１１】
具体的に本実施例の穿孔機１０は、中実円柱体状の前記成形体Ｕをセット保持可能な第１支持体１２と、この第１支持体１２と相互に近接および離間可能に設置され、該成形体Ｕに対してその長手方向の中心軸線に沿って前記貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設する穿孔装置４０を備えた第２支持体１４とから構成されている。これら第１支持体１２および第２支持体１４は、図示しない支持フレーム等に対して各々直列に配設され、該第２支持体１４は該フレームに固定される一方、該第１支持体１２は第２支持体１４に対して近接移動および離間移動が可能に配設された構成となっている。
【００１２】
第１支持体１２は、図２および図３に例示するように、長手方向に分離可能で適宜の組付固定手段により相互に組付け可能な第１半体２０Ａおよび第２半体２０Ｂからなり、前記成形体Ｕを収容可能な収容部２２を内部に画成した筒状保持部材２０と、フレーム等に固定された油圧シリンダ等の流体圧アクチュエータ１６におけるロッド１８の先端に連結される支持部材２４とから構成されている。そして筒状保持部材２０は、前記第１半体２０Ａおよび第２半体２０Ｂを端部接合して筒体状に組立てた後、支持部材２４に突設されたボス状の凸部２６を第１端部２０ａの開口部から内部へ嵌入させることで、開口部２１が形成された第２端部２０ｂの側を前記第２支持体１４へ指向させた水平状態に支持されている。これにより第１支持体１２は、前記流体圧アクチュエータ１６を前記ロッド１８が前進するよう作動制御すると、その中心軸線に沿って前記第２支持体１４へ近接移動して、後述すると共に図４（ａ），（ｂ）に例示するように、第２支持体１４に設けた筒状ガイド部材３６内へ摺接的に挿入される。また、前記流体圧アクチュエータ１６を前記ロッド１８が後退するよう作動制御すると、その中心軸線に沿って前記第２支持体１４から離間移動して、前記筒状ガイド部材３６から抜出するようになる。
【００１３】
前記筒状保持部材２０を構成する前記第１半体２０Ａおよび第２半体２０Ｂは、例えばＦＲＰ（ガラス繊維またはカーボン繊維強化エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂）等を材質とした非磁性体から形成されている。そして、組立てられた筒状保持部材２０の内径寸法Ｅ１は、前記成形体Ｕの外径寸法Ｄより０．２ｍｍ程度大きく設定してある（Ｅ１＝Ｄ＋０．２ｍｍ）。これにより、前記収容部２２内へ収容して保持された前記成形体Ｕは、前記第１半体２０Ａおよび第２半体２０Ｂにより上下方向から保持され、部分的な変形や全体的な撓曲変形等が防止された真直状態で適切に保持される。前記支持部材２４の凸部２６には、第１支持体１２が第２支持体１４に向けて最前進した際に（図４，図７）、前記穿孔装置４０における穿孔部材４４（後述）の進入を許容する凹部２８が形成されている。また筒状保持部材２０は、前述したように非磁性体であるため、後述する誘導コイル５０に発生した磁束内を通過するに際して誘導電流が生起されることがなく、従って誘導発熱することがない。
【００１４】
第２支持体１４は、図２および図３に例示したように、図示しないフレーム等に固定される細長板状のベース体３０の長手方向に所要間隔をおいて第１保持部材３２および第２保持部材３４が立設固定されると共に、これら保持部材３２，３４を利用して円筒状の筒状ガイド部材３６が水平に架設支持されている。この筒状ガイド部材３６は、後述するように、穿孔装置４０により前記成形体Ｕに貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を形成するに際し、該成形体Ｕを収容保持した前記筒状保持部材２０を収容保持しつつ案内するためのものである。従って前記筒状ガイド部材３６は、前記第１支持体１２の側に位置する第１保持部材３２に対しては貫通支持されて、後述する誘導コイル５０の内側を貫通するように延在しており、その第１端部３６ａに開設された挿通口３８が該第１支持体１２を指向している一方、第１支持体１２とは反対側に位置する第２保持部材３４に対しては第２端部３６ｂが端部接続されている。そして、両保持部材３２，３４に支持された前記筒状ガイド部材３６における長手方向の中心軸線は、前記筒状保持部材２０における長手方向の中心軸線と一致している。
【００１５】
前記筒状ガイド部材３６は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０３）、アルミニウムまたはガラス等を材質とした非磁性体から形成されており、前記誘導コイル５０の内側に延在するように配設されていても、該誘導コイル５０に発生した磁束により誘導電流が生起されることがなく、従って誘導発熱することがない。そして、その内径寸法Ｅ３は、外径寸法Ｅ２とされた前記筒状保持部材２０が摺接状態で往復スライドし得るように設定してあり、前記流体圧アクチュエータ１６をロッド１８が前進するよう作動制御する際には、図４に例示したように、中心軸線に沿って前進する該筒状保持部材２０が、前記筒状ガイド部材３６内へスムーズに進入するようになる。これにより、筒状ガイド部材３６に徐々に収容される筒状保持部材２０は、自由端となっている第２端部２０ｂの側が半径方向へ変位したり撓むこと等が防止される。
【００１６】
前記第２支持体１４に配設される穿孔装置４０は、前記第１支持体１２および第２支持体１４の近接・離間方向（筒状ガイド部材３６の長手方向の中心軸線に沿った方向）に整列して該第２支持体１４に配設され、磁性体を材質とする穿孔部材４４を先端に備える穿孔ロッド４２と、前記穿孔部材４４を囲繞する位置に設置して前記成形体Ｕおよび該成形体Ｕを保持した筒状保持部材２０の通過を許容し、コイルへの通電時に前記穿孔部材４４を該成形体Ｕの軟化温度Ｔ以上に誘導発熱させる誘導コイル５０とから基本的に構成されている。すなわち穿孔装置４０は、公知の誘導発熱原理を利用したものであって、前記誘導コイル５０に所定周波数（５０Ｈｚ〜４０ＭＨｚ）の交流電流を通電して磁束を発生させることで、該誘導コイル５０に非接触状態に配設されてその磁束中に存在する前記穿孔部材４４に誘導電流を生起させ、これにより該穿孔部材４４を誘導発熱させる構造となっている。ここで、前述した軟化温度Ｔ以上とは、前記成形体Ｕに対して前記穿孔ロッド４２を押圧接触させた際に、該穿孔ロッド４２の突入が許容されて前記貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓの穿孔作業が可能となる温度を意味するもので、前記穿孔部材４２により該成形体Ｕが軟化状態または融解状態となる温度である。例えば、成形体Ｕがウレタンフォーム製である場合には、該成形体Ｕが適度に軟化した状態で前記穿孔ロッド４２の突入が許容されて穿孔作業が可能である。
【００１７】
前記穿孔ロッド４２は、前記筒状ガイド部材３６の長手方向の中心軸線に沿って該筒状ガイド部材３６の内部を貫通するよう配設されるロッド部材４６の先端に、後述の断熱部材６０を取付けると共に、この断熱部材６０に前記穿孔部材４４を取付けて構成されている。従って穿孔ロッド４２は、前記誘導コイル５０に交流電流を通電しながら、前記穿孔部材４４を前記軟化温度Ｔ以上の温度に誘導発熱させたもとで、前記第１支持体１２を第２支持体１４の側へ近接移動させて両支持体１２，１４を相互に近接させることで、該穿孔部材４４に接触した前記成形体Ｕの部位を軟化または融解させつつその内部へ突入するようになる。なお、前記第１支持体１２および第２支持体１４の近接移動時における該第１支持体１２の移動量（ストローク量）の設定に基づき、成形体Ｕに対する穿孔ロッド４２の突入量が決定されるため、このストローク量を大きく設定すれば前記貫通孔Ｓ１の穿設が可能であり、小さく設定すれば前記有底孔Ｓ２の穿設が可能であって、これら貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を選択的に穿設可能である。
【００１８】
前記ロッド部材４６は、前記ベース体３０の端部に立設固定された第３支持部材３５と前記第１保持部材３２との配設間隔よりも長く設定されたパイプ状部材であり、該第３支持部材３５および前記第２保持部材３４に後端側を貫通させることで、前記筒状ガイド部材３６の内部を長手方向軸線に沿って真直に延在するよう支持され、先端に取付けた前記穿孔部材４４を前記誘導コイル５０の略中間位置に臨ませるようになっている。そして、成形体Ｕに形成される前記貫通孔Ｓ１（または有底孔Ｓ２）の内径寸法Ｂに対して０．５〜１．０ｍｍ小さい外径寸法Ｆ１に設定され、例えばアルミニウム、銅、真鍮、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０３）、セラミックス（アルミナ等）等を材質とした非磁性体から形成されており、前記誘導コイル５０に発生した磁束中に存在しても誘導電流が生起されず、従って誘導発熱しないようになっている。またロッド部材４６の外表面には、例えばセラミックス等によるコーティング層４８が被覆形成され、前記穿孔部材４４により軟化状態または融解状態となった成形体Ｕの内壁面が該ロッド部材４６に密着して焼き付くことを防止するようになっている。なおロッド部材４６は、第３支持部材３５に螺合されると共にナット５２により固定されている。
【００１９】
前記穿孔部材４４は、先端側を球面状に成形した円柱体形状に形成され、成形体Ｕに穿設される貫通孔Ｓ１（または有底孔Ｓ２）の内径寸法Ｂと略同一の外径寸法Ｆ２に設定されている。そして図５に例示するように、後側に凹設した雌ねじ５４に後述の断熱部材６０に突設した雄ねじ６２を螺合させることで、該断熱部材６０の前側に取付けられるようになっている。このような穿孔部材４４は、例えば鋼等を材質とした磁性体から形成されており、かつ常には前記誘導コイル５０で発生した磁束中に存在するように配設されているため、この磁束により誘導電流が生起されて誘導発熱するようになっている。また、前記穿孔部材４４の外表面には、例えばセラミックス、フッ素樹脂またはエポキシ樹脂等によるコーティング層５８が被覆形成され、当該穿孔部材４４により軟化状態または融解状態となった成形体Ｕの内壁面が該穿孔部材４４に密着して焼き付くことを防止するようになっている。なお前記コーティング層５８の材質は、穿孔作業時の加熱温度によって選択されるもので、加熱温度が高い場合にはセラミックス等が採用され、また加熱温度が低い場合はフッ素樹脂またはエポキシ樹脂等が採用される。
【００２０】
前記穿孔部材４４と前記ロッド部材４６との間に介在される断熱部材６０は、図５に例示したように、例えばセラミックス、フッ素樹脂、エポキシ樹脂等から形成されたフランジ状部材であって、その前端面には前記穿孔部材４４に凹設した前記雌ねじ５４に螺合する前記雄ねじ６２が突設されると共に、その後端面には前記ロッド部材４６の先端面に凹設された雌ねじ５６に螺合する雄ねじ６４が突設されている。また、前記雄ねじ６４および前記雄ねじ６２の軸線に沿って電線挿通用の貫通孔６６が穿設されている。このような断熱部材６０は、前記穿孔部材４４とロッド部材４６との間に位置することで、誘導発熱して前記軟化温度Ｔ以上に加熱された前記穿孔部材４４の熱がロッド部材４６へ移動するのを阻止して、該穿孔部材４４の温度降下を防止すると同時に、該ロッド部材４６の外表面の温度上昇を防止するべく機能する。従って、前記成形体Ｕに貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設するに際し、前記軟化温度Ｔ以上に誘導発熱された前記穿孔部材４４の温度降下が防止されて該穿孔部材４４による穿孔作業の効率化が図られる一方、前記ロッド部材４６はこの軟化温度Ｔよりかなり低い温度に保持されているため、該穿孔部材４４によって軟化状態または融解状態となった成形体Ｕの内壁面は、該ロッド部材４６の外面に接触することで冷却されて硬化が促進される。
【００２１】
また、前記穿孔部材４４の内部には、必要に応じて温度検知用の温度センサー６８が配設され、前記誘導コイル５０により誘導発熱した該穿孔部材４４の温度を検知し得るようになっている。なお、前記温度センサー６８に接続されている電線７０は、前記断熱部材６０に設けた貫通孔６６および前記ロッド部材４６の内部空間を利用して、該ロッド部材４６の後端側へ配線されている。
【００２２】
前記誘導コイル５０は、例えば直径６ｍｍ程度の銅管を、必要インピーダンスを形成するために所要径・所要ピッチの螺旋状に必要回数だけ巻回成形したもので、前記穿孔ロッド４２の穿孔部材４４がその内側の略中心に位置にするように前記ベース体３０に固定されている。そして、その内径寸法Ｇは、前述したように、前記筒状保持部材２０の外径寸法Ｅ２より適宜大きく設定されており（前記筒状ガイド部材３６の外径寸法より適宜大きく設定されており）、前記第１支持体１２を第２支持体１４に近接移動させるに際し、成形体Ｕを収容保持した該筒状保持部材２０の通過を許容し得ると共に、該筒状保持部材２０と接触しない様になっている。また、誘導コイル５０の両端は、図示しない交流電流供給源と電気的に接続されており、該交流電流供給源から前記穿孔部材４４の大きさに適した所定周波数の交流電流を通電すると磁束が発生し、これにより該磁束中に存在する前記穿孔部材４４を前記軟化温度Ｔ以上に誘導発熱させることが可能となる。なお、前記交流電流供給源による前記誘導コイル５０への印加電流は、例えば待機時は２Ａに、穿孔時は５Ａに自動的または手動的に切替え可能となっており、穿孔部材４４の加熱時間の短縮化およびこれに伴う穿孔作業サイクルの短縮化を図り得る。
【００２３】
このように、実施例の穿孔機１０に搭載した穿孔装置４０は、誘導発熱原理に基づき、誘導コイル５０に交流電流を通電させることで、該誘導コイル５０と非接触状態にある穿孔ロッド４２の穿孔部材４４を誘導発熱させ、軟化温度Ｔ以上の温度に加熱した該穿孔部材４４を成形体Ｕに押圧接触させることで貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設するようになっている。すなわち、交流電流供給源から前記誘導コイル５０に対して所定の交流電流を継続的に通電するようにすれば、前記穿孔部材４４だけが常に軟化温度Ｔ以上に保持されるようになるため、長尺または細径の貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２の穿設を好適に実行し得る。しかも、前記穿孔部材４４に対して前記成形体Ｕを軽く押圧接触させるだけで前記貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２の穿設が可能であるため、穿孔ロッド４２への負荷荷重が小さくなって該ロッド４２の撓み等が防止されると共に、これによって真直な貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２の穿設が可能となっている。
【００２４】
【実施例の作用】
次に、前述のように構成された本実施例の穿孔機１０により、図９（ａ）に例示した成形体Ｕに、その長手方向における中心軸線に沿って貫通孔Ｓ１を穿設して、図９（ｂ）に例示した中空円筒体Ｕ１を成形する場合につき、図６〜図８を引用して説明する。
【００２５】
前記流体圧アクチュエータ１６をロッド１８が後退するよう制御して、前記第１支持体１２を第２支持体１４から離間移動させたもとで、別途予備成形した中実円柱体状の前記成形体Ｕを挟み込むように前記第１半体２０Ａと第２半体２０Ｂとを組付けて、前記筒状保持部材２０の収容部２２へ該成形体Ｕをセット保持させる（図２、図３）。一方、図示しない交流電流供給源から穿孔条件に対応した所定周波数の交流電流を前記誘導コイル５０へ通電して、該誘導コイル５０に磁束を発生させ、この磁束中にある前記穿孔部材４４に誘導電流を生起させて、該穿孔部材４４を前記軟化温度Ｔ以上の所要温度まで誘導発熱させる。
【００２６】
筒状保持部材２０の収容部２２に対する前記成形体Ｕのセット作業が完了すると共に、誘導コイル５０の設定電流を保温条件から穿孔条件へ切替えることで前記穿孔部材４４が軟化温度Ｔ以上の所要温度に到達したら、前記流体圧アクチュエータ１６をロッド１８が一定速度で前進するよう作動制御する。これにより第１支持体１２が、前記第２支持体１４に向けて一定速度で近接移動するようになり、前記成形体Ｕをセット保持した筒状保持部材２０の第２端部２０ｂ（先端）が、筒状ガイド部材３６の挿通口３８から該部材３６の内部へ進入するようになる（図６（ａ））。
【００２７】
そして、前記筒状保持部材２０が筒状ガイド部材３６に案内されて前進し、該筒状保持部材２０の第２端部２０ｂが誘導コイル５０の略中間に到達すると、図６（ｂ）に示すように、前記成形体Ｕの側端面における略中央に、該成形体Ｕの軟化温度Ｔ以上の温度に保持されている前記穿孔部材４４の先端が接触して押付けられるようになり、該成形体Ｕは該穿孔部材４４が接触した部位から軟化または融解するようになる。更に、第１支持体１２を一定速度で第２支持体１４に近接移動すると（穿孔ロッド４２に成形体Ｕを一定圧力で押し当てていくと）、該第２支持体１４に固定されている穿孔ロッド４２は、前記穿孔部材４４が成形体Ｕの内部に押圧接触しながら該成形体Ｕにおける長手方向の中心軸線に沿って徐々に突入するようになる（図６（ｃ））。
【００２８】
そして、前記第１支持体１２が予め設定してあるストローク量だけ移動して停止した時点では、図７に例示するように、前記穿孔部材４４は成形体Ｕの他方の側端面から突き出て前記凹部２８内へ進入するようになり、穿孔ロッド４２は成形体Ｕを完全に貫通するようになる。そして、加熱されている穿孔部材４４が凹部２８内へ突入するので、殆ど加熱されていない前記ロッド部材４６が成形体Ｕの内部に位置するようになり、軟化状態または融解状態となっていた成形体Ｕの内壁面が冷却されて硬化が促進されるようになる。
【００２９】
第１支持体１２が停止したら、直ちに交流電流供給源から保温条件に対応した所定周波数の交流電流を前記誘導コイル５０へ通電して、前記穿孔部材４４を保温状態に切替える。そして適時に、前記流体圧アクチュエータ１６をロッド１８が後退するよう作動制御して、第１支持体１２を第２支持体１４から一定速度で離間移動させ、成形体Ｕを貫通していた穿孔ロッド４２を該成形体Ｕ内から引抜くようにする（図８）。これにより、前記穿孔ロッド４２が存在していた部分に貫通孔Ｓ１が穿設され、図９（ｂ）に例示した前記中空円筒体Ｕ１の成形が完了する。
【００３０】
【穿孔試験例】
本願出願人は、前述した構成の穿孔機１０により、次に例示した条件下で穿孔試験を実施した。
１．成形体Ｕおよび中空円筒体Ｕ１の諸寸法
・全長Ｌ＝４００ｍｍ
・外径Ｄ＝１６ｍｍ
・材質＝ポリウレタン（硬度：アスカーＣスケールで２０度）
・貫通孔Ｓ１の内径Ｂ＝８ｍｍ
２．穿孔機１０の諸元
・誘導コイル５０の内径Ｇ＝３２ｍｍ
・誘導コイル５０に対する印加周波数：２５ＫＨｚ
・誘導コイル５０に対する印加電力：１０ｋＷ
・誘導コイル５０に対する印加電流：保温時  ２Ａ
穿孔時  ５Ａ
・穿孔部材４４の外径Ｆ２＝７．５ｍｍ
・第１支持体１２の移送速度（穿孔速度）：２ｍ／ｍｉｎ
【００３１】
このように、アスカーＣスケールで２０度とされる比較的硬質なポリウレタンを材質とする前記成形体Ｕに対し、該成形体Ｕの長手方向の中央軸線に沿う全長Ｌ＝４００ｍｍ、内径Ｂ＝８ｍｍの貫通孔Ｓ１の穿孔作業を実施したところ、約２０秒間で該貫通孔Ｓ１の穿設を行なうことができた。しかも、比較的長尺でかつ細径の貫通孔Ｓ１を、短時間でかつ曲がり無く穿設することが可能であることが実証された。
【００３２】
このように実施例の穿孔機１０は、誘導発熱原理を利用して穿孔ロッド４２の先端に配設した穿孔部材４４を成形体Ｕの軟化温度Ｔ以上に誘電発熱させ、このもとで該穿孔部材４４を成形体Ｕに押圧接触させることで貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設するようになっているので、当該成形体Ｕが比較的硬質な合成樹脂から形成されていても短時間でかつ曲がり無く穿設作業を完了することができ、従来の穿孔機と比較して加工適用範囲の拡大を図り得る。また、成形体Ｕに対して前記貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿孔するに際して穿孔部材４４の摩耗が殆どないので、該穿孔部材４４の交換やメンテナンス作業を頻繁に行なう必要がなく、加工効率の向上や加工コストの低減をも図り得る。
【００３３】
そして実施例の穿孔機１０は、前述したように、交流電流供給源から前記誘導コイル５０に対して所定の交流電流を継続的に通電することで、前記穿孔部材４４だけを常に軟化温度Ｔ以上に保持することができるため、長尺または細径の貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を好適に穿設し得る。しかも、前記穿孔部材４４に対して前記成形体Ｕを軽く押圧接触させるようにするだけで前記貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設できるため、穿孔ロッド４２に対する負荷荷重が小さくなって該ロッド４２の撓み等が防止でき、これによって真直な貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２の穿設が可能である。
【００３４】
また実施例の穿孔機１０では、前記穿孔ロッド４２におけるロッド部材４６を中空体とすると共に、前記断熱部材６０に貫通孔６６を穿設して、前記穿孔部材４４の内部に温度センサー６８を取付けてあるため、該穿孔部材４４の温度制御および管理を正確に行なうことが可能である。
【００３５】
なお、前記穿孔部材４４の誘導発熱温度は、誘導発熱原理に基づき、▲１▼誘導コイル５０に通電する交流電流の電力や周波数の増減設定、▲２▼誘導コイル５０の巻数や巻径（内径寸法Ｇ）の大小設定等により、適宜に変更調整可能である。
【００３６】
また前記穿孔部材４４は、前記実施例に例示の外形形状・サイズのものに限定されるものではなく、成形体Ｕに押圧接触させた際に該成形体Ｕを効率的に軟化または融解させながら該成形体Ｕ内へスムーズに突入し得る形状となっていればよく、例えば円錐形状や円筒形状等としてもよい。
【００３７】
前記実施例の穿孔機１０では、前記成形体Ｕを保持するための第１支持体１２を、両支持体１２，１４の近接・離間方向に沿った軸線を中心として回転しない構成のものを例示したが、該第１支持体１２を該軸線を中心とした回転が可能に配設するようにしてもよい。すなわち、第１支持体１２を回転可能な構成とした場合には、該第１支持体１２の筒状保持部材２０にセット保持した前記成形体Ｕを所要の回転速度（例えば１００〜１５０ｒｐｍ）で回転させたもとで、前記穿孔ロッド４２の穿孔部材４４を該成形体Ｕに突入させて、前記貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設し得るようになる。このように成形体Ｕを回転させるようにすれば、穿孔ロッド４２の先端に取付けた前記穿孔部材４４の先端が常に該成形体Ｕの回転中心を指向するようになり、長尺または細径の貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設するに際し、曲がりの無い穿孔作業を実施することができる。
【００３８】
更に実施例の穿孔機１０では、前記成形体Ｕに貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設する前記穿孔ロッド４２を、両支持体１２，１４の近接・離間方向に沿った軸線を中心として回転しない構成のものを例示したが、該穿孔ロッド４２を該軸線を中心とした回転が可能に配設するようにしてもよい。すなわち、前記穿孔ロッド４２を回転可能な構成とした場合には、前記第１支持体１２の筒状保持部材２０にセット保持した前記成形体Ｕに対して、所要の回転速度（例えば１００〜１５０ｒｐｍ）で回転させた前記穿孔ロッド４２の穿孔部材４４を突入させながら、前記貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設し得るようになる。このように穿孔ロッド４２を回転させるようにすれば、穿孔ロッド４２の先端に取付けた前記穿孔部材４４が成形体Ｕに突入し易くなり、長尺または細径の貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設するに際して曲がりの無い穿孔作業を実施することができる。
【００３９】
なお、前記第１支持体１２および前記穿孔ロッド４２は、何れか一方のみが回転する構成としてもよいし、また両方が同時に回転する構成としてもよい。更に、前記第１支持体１２および前記穿孔ロッド４２は、両方向への回転が可能となるようにすれば、例えば所要時間毎（所要回転数毎）に正・逆回転させながらの穿孔作業を行なうことが可能となり、前記貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設する際の更なる効率化および高精度化等が期待できる。
【００４０】
更に前記実施例では、前記第１支持体１２および第２支持体１４が、水平状態に配設されて相互に水平方向へ近接・離間移動する水平作動形態の穿孔機１０を例示したが、これら第１支持体１２および第２支持体１４を、垂直状態に配設して相互に垂直方向へ近接・離間移動する垂直作動形態の穿孔機１０としてもよい。このような垂直作動形態の穿孔機の場合は、前記第１支持体１２の筒状保持部材２０内にセット保持した成形体Ｕが、重力により長手方向の中心軸線と直交する方向へ撓むような不都合の発生を適切に回避できる。
【００４１】
更に、前記実施例の穿孔機１０では、前記ロッド部材４６を第２支持体１４に対して着脱可能に装着する形態とすれば、前記穿孔部材４４および前記断熱部材６０を該ロッド部材４６に対して着脱可能となっているので、前記成形体Ｕに前記貫通孔Ｓ１を穿設した当該ロッド部材４６を、該貫通孔Ｓ１から引抜かずに第２支持体１４から取外し、中空円筒体Ｕ１にそのまま貫通装着させることも可能である。このため、前述したローラのように、円筒形状のローラ本体に対してシャフト部材を貫通装着して構成されるものでは、該シャフト部材を前記ロッド部材４６として前記第２支持体１４に組付けると共に、該シャフト部材の先端に前記断熱部材６０および穿孔部材４４を組付けたもとで、前述のような穿孔作業を行なえば、前記成形体Ｕに対する貫通孔Ｓ１の穿設工程と、該貫通孔Ｓ１に対するシャフト部材の装着作業とを同時に行なうことが可能となる。
【００４２】
また前記実施例では、前記穿孔部材４４が成形体Ｕから完全に突出するように第１支持体１２の移動ストロークの設定することで、該成形体Ｕにその長手方向の中心軸線に沿った貫通孔Ｓ１を穿設し、図９（ｂ）の中空円筒体Ｕ１を成形する場合を例示した。しかしながら前述したように、前記流体圧アクチュエータ１６による前記第１支持体１２のストローク量をこれより短く設定し、該第１支持体１２の近接移動完了時に前記穿孔部材４４が該成形体Ｕから突出しないように設定すれば、該成形体Ｕにその長手方向の中心軸線に沿った所要長の有底孔Ｓ２を穿設し、図９（ｃ）に例示した有底中空円筒体Ｕ２を成形することが可能である。すなわち実施例の穿孔機１０では、流体圧アクチュエータ１６による第１支持体１２の設定ストローク量を調整することで、換言すると前記第１支持体１２および第２支持体１４の近接移動時におけるストローク量の設定に基づき、前記成形体Ｕに対して前記貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を選択的に穿設可能である。
【００４３】
更に前記実施例では、前記第２支持体１４を固定的に配設すると共に第１支持体１２を移動可能に配設して、該第２支持体１４に対して該第１支持体１２を往復移動させることで、両支持体１２，１４が相互に近接・離間し得る構成とした穿孔機を例示した。しかしこれとは逆に、前記第２支持体１４を移動可能に配設すると共に前記第１支持体１２を固定的に配設し、該第１支持体１２に対して該第２支持体１４を往復移動させることで、両支持体１２，１４が相互に近接・離間し得る構成としても、該第１支持体１２にセットした成形体Ｕに対して貫通孔または有底孔を好適に穿設し得る。
【００４４】
なお前記実施例では、図９（ａ）に例示した中実円柱体状の成形体Ｕに、その長手方向の中心軸線に沿って貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を成形するのに適した穿孔機１０を例示したが、穿孔対象とされる成形体Ｕの形状はこれに限定されるものではなく、様々な外形形状のものが対象とされる。また、外形形状が異なる成形体Ｕの場合には、当然のことながら、前記第１支持体１２の筒状保持部材２０、第２支持体１４の筒状ガイド部材３６、誘導コイル５０等の形状が変更される。
【００４５】
一方、前記実施例では、ポリウレタンを発泡成形したウレタンフォーム製の成形体Ｕに貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設する場合を例示したが、本実施例の穿孔機１０によれば、例えばインジェクション成形した所謂ソリッドタイプの成形体Ｕに対しても貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２を穿設可能である。但し、ソリッドタイプの成形体Ｕの場合は、前記穿孔部材４４の温度を、前記軟化温度Ｔより高い融解温度以上に設定することが望ましく、また該穿孔部材４４により融解させた溶融樹脂の排出処理を行なうことが必要となる場合がある。このような場合は、例えば▲１▼前記ロッド部材４６の外面に長手方向に沿った溝を延設して、該溝を利用して溶融樹脂を順次流通排出させる方法、▲２▼前記ロッド部材４６が中空体であるから、溶融樹脂を該ロッド部材４６の内部空間へ通入させて順次流通排出させる方法、等が実施可能である。なお成形体Ｕは、熱可塑性の合成樹脂から成形されたもの、および熱硬化性の合成樹脂から成形されたものの何れであっても、前記貫通孔Ｓ１または有底孔Ｓ２の穿設が可能である。
【００４６】
また、成形体Ｕが前述したソリッドタイプの場合には、前記第１支持体１２の構造を変更可能である。すなわち、前記成形体Ｕに撓み変形等が発生し難いので、前記筒状保持部材２０に代替して該成形体Ｕの端部のみを把持するような保持形態とし、かつ該成形体Ｕを前記筒状ガイド部材３６内へ進入させるようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明に係る穿孔機によれば、誘導発熱原理を利用して穿孔ロッドの先端に配設した穿孔部材を成形体の軟化温度以上に誘電発熱させ、このもとで該穿孔部材を成形体に押圧接触させることで貫通孔または有底孔を形成するようになっている。このため、前記成形体が比較的硬質な合成樹脂から形成されていても貫通孔または有底孔を短時間でかつ曲がり無く穿設することができ、従来の穿孔機と比較して加工適用範囲の拡大を図り得る利点がある。また、成形体に対して貫通孔または有底孔を穿孔するに際して穿孔部材の摩耗が殆どないので、該穿孔部材の交換やメンテナンス作業を頻繁に行なう必要がなく、加工効率の向上や加工コストの低減をも図り得る等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施例に係る穿孔機の全体構成を概略的に示した斜視図である。
【図２】図１に例示した実施例の穿孔機を構成する第１支持体および第２支持体と、中実円柱体状に予備成形された成形体とを斜視状態で示した説明図である。
【図３】図１に例示した実施例の穿孔機を構成する第１支持体および第２支持体と、中実円柱体状に予備成形された成形体とを断面状態で示した説明図である。
【図４】（ａ）は、第１支持体を第２支持体に近接移動させ、第２成形体に設けた穿孔装置の穿孔ロッドを、第１支持体に設けた筒状保持部材にセット保持した成形体へ貫通させることで、該成形体に貫通孔を穿設した状態を示した平断面図であり、（ｂ）は、該成形体に貫通孔を穿設した状態を示した側断面図である。
【図５】穿孔装置を構成する穿孔ロッドおよび誘導コイルを断面状態で示した説明図である。
【図６】第１支持体を第２支持体に近接移動させた穿孔作業の初期段階を経時的に示した説明図であって、（ａ）は、穿孔ロッドの穿孔部材が成形体に接触する前の状態を示し、（ｂ）は、穿孔部材が成形体の側端面に接触し始めた状態を示し、（ｃ）は、成形体に押圧接触させた穿孔部材が該成形体に突入し始めた状態を示している。
【図７】第１支持体を所定のストローク量だけ移動させることで、穿孔部材が成形体を貫通した状態を示した説明図である。
【図８】第１支持体を第２支持体から離間移動させることで穿孔ロッドが成形体から引抜かれ、長手方向の中心軸線に沿って貫通孔を有する中空円筒体を成形した状態を示した説明図である。
【図９】（ａ）は、中実円柱体状に予備成形された成形体の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に例示した成形体にその長手方向の中心軸線に沿って貫通孔を穿設することで成形された中空円筒体の斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）に例示した成形体にその長手方向の中心軸線に沿って所要長の有底孔を穿設することで成形された有底中空円筒体の斜視図である。
【符号の説明】
１２  第１支持体
１４  第２支持体
４０  穿孔装置
４２  穿孔ロッド
４４  穿孔部材
４６  ロッド部材
４８  コーティング層
５０  誘導コイル
５８  コーティング層
６０  断熱部材
Ｓ１  貫通孔
Ｓ２  有底孔
Ｔ  軟化温度
Ｕ  成形体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004322296.tif 000008
【図７】
2004322296.tif 000009
【図８】
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【図９】
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