発泡樹脂板の穿孔器

【課題】簡単な構造で同じ形状の孔を容易に穿つことができるばかりでなく、穿った孔の内径がその全長に亘って等しい発泡樹脂板の穿孔器を提供する。
【解決手段】発泡樹脂板ｐに孔を穿つための穿孔器１であって、熱刃部２とこの熱刃部２を加熱する加熱手段５からなり、熱刃部２は刃元２ｂから刃先２ａに向かってテーパ状に拡開した形状であり、熱刃部２の刃先２ａは穿たれる孔と略同一形状であることを特徴とする発泡樹脂板の穿孔器１である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡樹脂板に孔を穿つための穿孔器に関し、更に詳しくは、穿孔の際に切り屑等が出ず、切り口が滑らかで、その全長に亘って内径が等しい孔を穿つことができる発泡樹脂板の穿孔器に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡樹脂板は安価で軽く、加工も容易で、断熱性、吸湿性、衝撃吸収性等に優れているため、断熱材、包装材、防音材やショーウインドウの飾り付け等に広く使用されている。近年では建築物の基礎として、コンクリートを打設するための型枠としても使用され、コンクリート硬化後もこの型枠を取り外すことなく、断熱効果の高い建築物が提供されている。
【０００３】
このような発泡樹脂板は、現場で所定の形状に加工して使用される。例えばショーウインドウの飾り付け等では発泡樹脂板から星型や三角形、四角形等の孔を穿ち、後から光などを当てて、見た目に楽しい発光パネルが作成され、またコンクリートを打設する際の型枠として使用される場合は、円形の孔を穿ち、そこにパイプ等を嵌合させて配線用、換気用等の窓が作成される。
このような加工を行う際に、のこぎり等を用いて切り抜くことも可能であるが、切り口が滑らかにならず見栄えが悪いばかりでなく、曲面状に正確に切断するのが困難であり、特に型枠として使用する場合には、発泡樹脂板の厚さの全体に亘って均一の内径の孔を開けることが困難であるため、例えば、パイプを嵌め込んだ際にパイプとの間に隙間ができ、この隙間からコンクリートが漏れてしまう恐れがある。さらに静電気を帯びた切り屑が大量に発生して道具類に付着するため、後片付けが煩雑になる。
【０００４】
このような事態を避けるため、電熱線等を熱刃として用い、発泡樹脂を溶断する方法が採られることが多い。例えば、針孔に電熱線を通した長い針を、弾性発泡体の一方の端面から他方の端面へ軸線方向に挿通することにより、前記電熱線を前記弾性発泡体中に挿通し、前記弾性発泡体の両端面の外方において、前記電熱線に電源を接続し、前記電熱線を緊張状態に保ちながら、前記電熱線及び前記弾性発泡体のいずれか一方を、前記軸線と平行状態を保ったまま、側方向に移動させて、前記弾性発泡体を溶断する方法（特許文献１参照）や、加熱部からの伝熱によって加熱した切断針を発泡成形体へ突き刺し、所望形状輪郭に沿って移動させる発泡成形体の開口方法及び開口装置（特許文献２及び３参照）が提供されている。
【０００５】
しかしながら、熱刃として電熱線や切断針を使用した場合、発泡樹脂を切り進む際に生じる抵抗により該電熱線や切断針が撓むため、切断面が少々歪んでしまう。即ち、電熱線等を用いて発泡樹脂板を円形に穿孔しても、その径は孔の全長に亘って一定とはならず、その孔にパイプ等を嵌入すると、孔の入り口付近では隙間無く嵌合したとしても出口付近では孔とパイプ等の間に隙間が生じてしまう欠点は完全には解消されない。
さらに、電熱線等により所望の形状の孔を開ける場合には、この電熱線等を所定の形状通りに移動させる必要があるが、これを手動で行うと正確に行うことができないため、一定形状の孔を穿つことができず、機械的におこなうと電熱線等を正確に移動させるための移動手段や制御手段が必要となり、機械全体が複雑となり、いきおい高価とならざるを得ない。
【特許文献１】特開２００１−１８２００号公報
【特許文献２】特開平９−１２２８２３号公報
【特許文献３】特開平９−１２２８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、上記のような従来技術の問題を解決するため、容易に撓まない熱刃を用い、単純な動作で同じ形状の孔を何度も穿つことができる穿孔器として、図１１に記載した穿孔器Ａを先に開発した。これは、穿つべき孔の形状と同じ断面形状をもつ筒状、例えば、円形の孔を穿つ場合には、円筒状の金属管Ａ１に加熱手段Ａ２を着設したものであり、この穿孔器Ａを単に直線的に移動させることにより、同一形状に穿孔することができる。
しかしながら、発泡樹脂は熱に極めて弱いため、発泡樹脂の近くに熱源が長時間置かれると、例えそれが発泡樹脂と接触していなくても樹脂が溶融してしまう。このため、発泡樹脂製の板ｐをこの穿孔器Ａで穿孔すると、熱刃としての金属管Ａ１の先端が発泡樹脂板ｐを表面側から貫いてその裏面側に達する頃には、表面側の樹脂が金属管Ａ１の熱気に炙られて溶融し、穿たれる孔９は表面側が大きく裏面側が小さい断面台形状となってしまい、全長に亘って径が等しい孔を穿孔するという目的を達成できなかった。
本発明者は上記従来の欠点を解決するため鋭意研究の結果、熱刃部の形状を刃元から刃先に向かって拡開するテーパ状とすれば、発泡樹脂も必要以上に溶融しないことを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成されたもので、簡単な構造で容易に同じ形状の孔を穿つことができるばかりでなく、全長に亘って内径が等しい孔を穿つことができる発泡樹脂板の穿孔器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、発泡樹脂板に孔を穿つための穿孔器であって、熱刃部とこの熱刃部を加熱する加熱手段からなり、熱刃部は刃元から刃先に向かってテーパ状に拡開した形状であり、熱刃部の刃先は穿たれる孔と略同一形状であることを特徴とする発泡樹脂板の穿孔器を内容とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、熱刃部が中空であり、該熱刃部の後方に熱刃部内の熱気の放散を防ぐ遮風壁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発泡樹脂板の穿孔器を内容とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る発明は、熱刃部の刃元からその後方側に伝熱部が延設され、加熱手段が該伝熱部に着設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発泡樹脂板の穿孔器を内容とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る発明は、さらに、刃先の向きを一定に保ちつつ直線状に移動させるためのガイドレールが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発泡樹脂板の穿孔器を内容とする。
【００１１】
本発明の請求項５に係る発明は、刃先の形状が円形であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発泡樹脂板の穿孔器を内容とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発泡樹脂板の穿孔器は、熱刃部の刃先が穿たれる孔と略同一形状であるから、該穿孔器を直線状に移動させて、刃先を発泡樹脂板内に没入させるだけで、容易に同一形状の孔を穿孔することができる。また、熱刃部が刃元から刃先に向かってテーパ状に拡開した形状であるので、熱刃部の刃先が発泡樹脂板を溶断しながら該発泡樹脂板内に没入される際にも、その溶断面と刃元の間に一定の隙間が生じるため、熱刃部の熱気に炙られることがなくなり、必要以上に発泡樹脂板が溶融しないので、その全長に亘って内径が等しい孔を穿つことができる。
【００１３】
熱刃部を中空とすると、穿孔される部分の発泡樹脂を全て溶融させるのでなく、切断面付近の発泡樹脂のみを溶解させるので、穿孔に必要な熱量が少なくて済む。また、該熱刃部の後方に熱刃部内の熱気の放散を防ぐ遮風壁を設けると、例えば、屋外で使用する場合でも、風により熱気が吹き飛ばされず熱刃部が冷えにくくなるので、スムーズに穿孔することができる。
【００１４】
熱刃部の刃元からその後方側に伝熱部を延設するとともに、この伝熱部に加熱手段を着設すれば、伝熱部と加熱手段の接触面積を増大させることができ、熱刃部を効率的に加熱することができる。また加熱手段から発生する熱が直接発泡樹脂板を溶解させる事が無くなるため、より正確に穿孔することができる。
【００１５】
刃先の向きを一定に保ちつつ直線状に移動させるためのガイドレールを設ければ、穿孔の際に穿孔器がぶれて孔が歪むようなトラブルを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の発泡樹脂板の穿孔器１は、図１及び図２に概略的に示したように、熱刃部２とこの熱刃部２を加熱する加熱手段５からなり、熱刃部２は刃元２ｂから刃先２ａに向かってテーパ状に拡開した形状であり、熱刃部の刃先２ａは穿たれる孔と略同一形状であることを特徴とする。
【００１７】
本発明において、熱刃部２は発泡樹脂板ｐの内部に没入されることにより、その発泡樹脂板ｐを溶断し、所定形状の孔を穿つ部分である。その刃先２ａの形状は特に限定されず、穿ちたい孔の形状により適宜定めればよい。例えば、断面形状が円形の孔を穿ちたい場合には刃先の形状も円形とし、断面形状が矩形の孔を穿ちたい場合には刃先の形状も矩形にすればよい。
【００１８】
この熱刃部２は、刃元２ｂから刃先２ａに向かってテーパ状に拡開した形状とされる。そのため、この熱刃部２を発泡樹脂板ｐに没入させると、刃先２ａの形状を柱状にした形状（刃先２ａの形状が円形の場合は円柱状）の溶断面が形成されるが、この溶断面と刃元２ｂの間には隙間が形成される。従って、溶断面が刃元３ｂ付近に蓄えられた熱に炙られることもなく、刃先２ａの部分以外で発泡樹脂が溶解することもないので、内径が均一な孔を穿孔することが可能となる。熱刃部２は、穿孔する発泡樹脂板の厚みよりも大き目に設計される。
なお、ここでいうテーパ状とは、刃先２ａ付近の全周に亘って、外向きの傾斜が付けられている形状をいい、その傾きが一様である必要はなく、例えば、椀状のように刃先２ａに近づくほど傾斜角が緩くなる形状や、ラッパ状のように刃先２ａに近づくほど傾斜角が急になる形状でもよい。
テーパ状の傾斜角は、穿孔する発泡樹脂板の厚みにもよるが、例えば厚みが５０ｍｍの場合で、約２度以上とするのが好ましい。また、傾斜角の上限は特に制限されないが、傾斜角が大きくなると熱刃部の面積が大きくなるので所定温度に加熱するエネルギー量が大きくなり不経済となる傾向があり、従って、この点も考慮して適宜決定される。
【００１９】
本発明においては、熱刃部２を中実にして穿孔される部分の発泡樹脂を全て溶解させることも可能であるが、図２に示したような中空の熱刃部２を用いて孔の表面部分だけを溶解させるほうが、必要な熱量も少なくて済むため好ましい。なお、この場合、熱刃部２がテーパ状であるため、刃先２ａから刃元２ｂに係る部分の内側でも発泡樹脂の溶解が生じ、その分熱刃部２の熱が奪われて冷えるため、熱刃部２の外側に放出される熱が減少し、溶断面の樹脂をさらに溶解させにくくなるので、穿たれた孔の内径はより均一になる。
【００２０】
熱刃部２を中空にした場合、穿孔器１を、例えば、風のある屋外で使用する場合は、熱刃部２内の熱気が吹き飛ばされて一層冷え易くなるので、溶断の邪魔にならない部分、即ち熱刃部の後方に遮風壁４を設けて熱刃部２内の熱気の放散を防ぐのが好ましい。
遮風壁４の位置は溶断の邪魔にならない限り特に限定されないが、刃元２ｂ付近に設けるのが好ましく、また、後述の伝熱部３を設ける場合はこの伝熱部３の内部に設けてもよい。
【００２１】
本発明において、熱刃部２は加熱手段５により加熱される。加熱手段５としては、熱刃部を適切に加熱できるかぎりその種類は限定されないが、簡単な構造で速やかに昇温できるコイル状、面状等の電熱ヒーターが好ましい。
【００２２】
加熱手段５の設置位置は、溶断の邪魔にならず、且つ加熱手段５から発せられる熱が直接、発泡樹脂を溶解させない限り特に限定されない。例えば、中実の熱刃部２を用いる場合はこの熱刃部２の中に埋め込んでもよいし、中空で且つ刃元２ｂ付近に遮風壁４が設けられた熱刃部２を用いる場合は遮風壁４のすぐ後ろに設けてもよい。
より好ましくは、熱刃部の刃元２ｂからその後方側に伝熱部３を延設するとともに、加熱手段５を該伝熱部３に着設する。なお、図１及び図２に示した例では、刃元２ｂから円筒状に延設された伝熱部３の周りに加熱手段５として電熱線をコイル状に巻き付け、この電熱線に通電することにより熱刃部２を加熱している。
このようにすると、加熱手段５から発せられる熱が効率よく伝熱部３に伝わるとともに、発泡樹脂の穿孔に伴い熱刃部２の温度が下がった際にも、伝熱部３に蓄えられた熱が速やかに熱刃部２に伝わって昇温するため、直ちに次の発泡樹脂板ｐを穿孔できる。
【００２３】
上記したような穿孔器１は発泡樹脂板ｐに向かって真っ直ぐ熱刃部２を移動させることにより、その全長に亘って内径が等しい孔を穿つことができる。そのため、穿孔器１を移動させやすくする手段をさらに設けるほうが好ましい。
最も単純な手段としては、取っ手６を設けて手動で穿孔器１を移動させる方法が考えられるが手ぶれが生じ易いため、好ましくは、ガイドレール７等を設けて確実に直線状に移動できるようにする。ガイドレール７には、上下方向及び／又は水平方向への位置調整機構を設けることができる。
【００２４】
本発明の穿孔器１において、熱刃部２及び伝熱部３の素材は、融点が発泡樹脂よりも高く、伝熱性が高く、強度が強い点で金属が好ましいが、軽量で伝熱性に優れている点でアルミニウムが好ましい。
その成形方法は特に限定されず、例えば、金属管の一端側だけを拡開させ、拡開させた側を熱刃部２とし、反対側を伝熱部３とする方法や、金属板を絞り加工して器型の熱刃部２を作成し、その後ろ側に伝熱部３としての金属管を溶接する方法が挙げられるが、後者の方法が好ましい。
【００２５】
上記の如き穿孔器は、発泡樹脂板の溶断速度に合わせて一定の速度で直線的に移動させることにより、熟練を要することなく、正確且つ容易に孔の厚み方向に均一で綺麗な孔を穿つことができる。
【００２６】
次に、本発明の穿孔器１の他の例について、図３及び図４に基づいて説明する。
この穿孔器１では、熱刃部２として、アルミニウム板を絞り加工して形成した椀状のものが採用されるとともに、伝熱部３としてアルミニウム管が採用されてこれらが溶接され、面状ヒーターからなる加熱手段５が前記伝熱部３に着設され、さらに伝熱部３に取っ手６が２つ設られている。
この例では、熱刃部２を椀に見立てた場合の底の部分が遮風壁４として機能するため、屋外で使用する場合でも、この風が熱刃部２から伝熱部３に吹き抜けることはなく、従って熱刃部２内に滞留する熱気の放散が防がれる。
また、この穿孔器１で発泡樹脂板ｐに穿孔するには、２つの取っ手６を手でもち、直線状に移動させるように且つ発泡樹脂板ｐに対する刃先２ａの角度が変化しないように注意しながら熱刃部２を発泡樹脂板ｐに没入させる。
【００２７】
次に、本発明の穿孔器１の別の例について、図５及び図６に基づいて説明する。
この穿孔器１は、アルミニウム管の一端側が押し広げられてラッパ状の熱刃部２とされ、他端側が伝熱部３とされると共に、他端側に円形の板を溶接して遮風壁４とされており、面状ヒーターからなる加熱手段５が前記伝熱部３に着設され（便宜上、これを溶断ユニットＭと称する）、一端に車輪８ａが設けられた吊下アーム８を介してガイドレール７から前記溶断ユニットＭが吊下された穿孔器１である。
この例でも、風が遮風壁４により妨げられ熱刃部２から伝熱部３に吹き抜けることはなく、従って熱刃部２内に滞留する熱気の放散が防がれる。
また、この穿孔器１で発泡樹脂板ｐに穿孔するには、ガイドレール７の一端側に発泡樹脂板ｐを固定し、そのまま溶断ユニットＭをガイドレール７に沿って移動させて熱刃部２を発泡樹脂板ｐに没入させる。この穿孔器１を用いると、熟練を必要とせずに正確且つ容易に孔の厚み方向に均一で綺麗な孔を穿つことができる。
【００２８】
次に、本発明の穿孔器１のさらに別の例について、図７、図８及び図９に基づいて説明する。
この穿孔器１は、アルミニウム管の一端側が押し広げられて円錐台形状の熱刃部２とされ、他端側が伝熱部３とされると共に、熱刃部２の刃元２ｂ付近に円形の板を溶接して遮風壁４とされており、電熱線をコイル状に巻回してなる加熱手段５が前記伝熱部３に着設された溶断ユニットＭを有し、２本のガイドレール７上に設けられた摺動板７ａから吊下アーム８を介して前記溶断ユニットＭが吊下された穿孔器１である。
この例におけるガイドレール７はそれぞれ３本の支柱７ｂにより支持されており、２本で一組となっている。この２本のガイドレール７の上には摺動板７ａが摺動可能に架設され、さらに、図９（ｂ）、（ｃ）に示されるように、摺動板７ａはガイドレール７内に遊嵌されたロングナット７ｃをその４隅でボルト７ｄにより固着しているが、ロングナット７ｃがガイドレール７内で直線状に動くため、摺動板７ａや溶断ユニットＭも同じく直線状に移動する。
上記した通り、溶断ユニットＭは吊下げアーム８を介して摺動板７ａに吊下されているが、吊下げアーム８は高さ調節機構８ｂにより上下に移動し、これにより溶断ユニットＭの高さが決定される。詳述すれば、高さ調節機構８ｂは吊下げアーム８に螺刻されたねじ山と、このねじ山に螺着する２つのナットからなり、このナットを回転させて吊下げアーム８上で適当な位置まで移動させることにより溶断ユニットＭの高さを決定する。
この例でも、遮風壁４により妨げられるため、風が熱刃部２から伝熱部３に吹き抜けることはなく、従って熱刃部２内に滞留する熱気の放散が防がれる。また、この穿孔器１で発泡樹脂板ｐに穿孔する方法は、図５に示した方法と同様であり、これにより、熟練を必要とせずに正確且つ容易に孔の厚み方向に均一で綺麗な孔を穿つことができる。
【００２９】
実施例
熱刃部２としてアルミニウム板（厚さ２ｍｍ）を絞り加工して形成した円錐台状とし、後ろ側に伝熱部３としてアルミニウム管（厚さ２ｍｍ）を溶接した他は図７〜図９に示したのと同様の穿孔器１を用い、発泡スチレン樹脂板ｐを穿孔した。
即ち、図１０に示すように、熱刃部２の刃先２ａの外径は１６３ｍｍ、刃元２ｂの外径は１４０ｍｍ、熱刃部２の長さは５５ｍｍ、伝熱部３の長さは１４０ｍｍ、加熱手段５の巾は１００ｍｍとし、加熱手段５の温度を４００℃に設定し、発泡倍率は５０倍で厚み５０ｍｍの発泡スチレン樹脂板ｐを穿孔した。穿たれた孔９は直径１６５ｍｍで、孔９の全長に亘って均一な径を有するものであった。また、熱刃部２内の発泡スチレン樹脂板ｐの被穿孔片ｐ１は、少し時間が経つと小さくなり、熱刃部２から簡単に取り出すことができた。
【００３０】
穿孔された発泡スチレン樹脂板２枚を１５０ｍｍの間隔で並べて型枠を構築し、両型枠の孔に外径１６５ｍｍ、長さ１６０ｍｍの塩ビ管を挿通した後コンクリートを流し込んだところ、型枠と塩ビ管との間隔からのコンクリートの洩れは全く認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
叙上のとおり、本発明は発泡樹脂板に孔を穿つための穿孔器であって、熱刃部とこの熱刃部を加熱する加熱手段からなり、熱刃部は刃元から刃先に向かってテーパ状に拡開した形状であり、熱刃部の刃先は穿たれる孔と略同一形状であることにより、簡単な構造で容易に同じ形状の孔を穿つことができるばかりでなく、全長に亘って内径が等しい孔を穿つことができるので、ショーウインドウの飾りつけや建築物の基礎工事における発泡樹脂製の型枠等の穿孔に用いる穿孔器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の発泡樹脂板の穿孔器を示す概略説明図である。
【図２】図１の穿孔器の構造を示す概略断面図である。
【図３】別の穿孔器を示す概略説明図である。
【図４】図３の穿孔器の構造を示す概略断面図である。
【図５】更に別の穿孔器を示す概略説明図である。
【図６】図５の穿孔器の構造を示す概略断面図である。
【図７】更に別の穿孔器を示す概略説明図である。
【図８】図７の穿孔器を溶断ユニットの進行方向正面側からみた図である。
【図９】（Ａ）は図８のＡ−Ａ断面図であり、（Ｂ）は図８のＢ−Ｂ断面拡大図であり、（Ｃ）は図９（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】実施例における、穿孔器を用いて発泡樹脂板を穿孔する状態を説明するための概略図である。
【図１１】従来の発泡樹脂板の穿孔器を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１穿孔器
２熱刃部
２ａ刃先
２ｂ刃元
３伝熱部
４遮風壁
５加熱手段
６取っ手
７ガイドレール
７ａ摺動板
７ｂ支柱
７ｃロングナット
７ｄボルト
８吊下アーム
８ａ車輪
８ｂ高さ調節機構
９孔
Ｍ溶断ユニット
ｐ発泡樹脂板
ｐ１発泡樹脂板の被穿孔片
Ａ従来の穿孔器
Ａ１金属管
Ａ２加熱手段

【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡樹脂板に孔を穿つための穿孔器であって、熱刃部とこの熱刃部を加熱する加熱手段からなり、熱刃部は刃元から刃先に向かってテーパ状に拡開した形状であり、熱刃部の刃先は穿たれる孔と略同一形状であることを特徴とする発泡樹脂板の穿孔器。
【請求項２】
熱刃部が中空であり、該熱刃部の後方に熱刃部内の熱気の放散を防ぐ遮風壁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発泡樹脂板の穿孔器。
【請求項３】
熱刃部の刃元からその後方側に伝熱部が延設され、加熱手段が該伝熱部に着設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発泡樹脂板の穿孔器。
【請求項４】
さらに、刃先の向きを一定に保ちつつ直線状に移動させるためのガイドレールが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発泡樹脂板の穿孔器。
【請求項５】
刃先の形状が円形であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発泡樹脂板の穿孔器。

【図１】