JP2006001136A - プラスチックダンボールの加工装置およびプラスチックダンボールの加工方法 - Google Patents

プラスチックダンボールの加工装置およびプラスチックダンボールの加工方法 Download PDF

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Abstract

【課題】プラスチックダンボールの切断と、この切断によって生じる端部の封止とを、加工する形状の如何にかかわらず、共通の工程で簡易に行うことができるプラスチックダンボールの加工装置およびプラスチックダンボールの加工方法を提供する。
【解決手段】所定の超音波を発生する超音波発生部と、この発生した超音波をプラスチックダンボールに伝播するホーンと、このホーンによって超音波が伝播されるプラスチックダンボールを載置する受け治具と、前記ホーンおよび前記受け治具の表面のうちのいずれか一方の端面に設けられ、この端面と垂直な方向の縦断面が他方の端面に向かって突出する略正三角形状をなし、前記プラスチックダンボールを前記所定の形状に切断するとともに、この切断によって生じる端部を封止する刃型部と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラスチックダンボールの加工装置およびプラスチックダンボールの加工方法に関する。
二枚のプラスチック製の基板が複数のプラスチック製の中芯部によって平行に連結されて成るプラスチックダンボールは、紙製のダンボールと比較して強度があり、耐久性も優れていることに加え、洗浄によって繰り返し使用することができるという利点を有する。このため、物品の収納および輸送を行う小型のコンテナとして、プラスチックダンボールを用いたプラスチック製コンテナが広く用いられている。
このプラスチックダンボールでは、端部が処理されていない場合、二枚の基板間の中空部分に埃やごみなどの異物が入り込んでしまい、衛生的でない上に美観が損なわれるという問題があった。また、この場合には、洗浄時に基板間の中空部分に水が浸入してしまうため、洗浄してから乾燥するまでに多くの時間を要するという問題もあった。
これらの問題を解決するために、プラスチックダンボールの端部を封止して中空部分に異物が入り込むのを防止する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。この技術においては、プラスチックダンボールの端部で二枚の基板を溶融接合させることにより、その端部をシール成形する。
特開２０００−１５８５３０号公報
しかしながら、上述した端部の封止方法は、プラスチックダンボールを平板状に切断したときに生じる直線状の端部を封止する場合には有効であるが、例えば打ち抜き処理によってプラスチックダンボールに新たに形成される開口部のように直線的でない形状をなす端部を封止することはできなかった。このため、打ち抜き等の処理によって生じる端面に対しては、何らかの方法によってその端面を別途封止せざるを得なかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、プラスチックダンボールの切断と、この切断によって生じる端部の封止とを、加工する形状の如何にかかわらず、共通の工程で簡易に行うことを可能にするプラスチックダンボールの加工装置およびプラスチックダンボールの加工方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の発明は、二枚のプラスチック製の基板が複数のプラスチック製の中芯部によって連結されて成るプラスチックダンボールを所定の形状に加工するプラスチックダンボールの加工装置であって、所定の周波数を有する超音波を発生する超音波発生部と、前記基板のうちの一方と接することによって前記超音波発生部で発生した超音波を前記プラスチックダンボールに伝播するとともに、前記プラスチックダンボールに所定の圧力を加えるホーンと、前記ホーンの端面と平行に対向する端面を有し、前記プラスチックダンボールの基板のうち前記ホーンが接する基板とは異なる基板に接して前記プラスチックダンボールを載置する受け治具と、前記ホーンおよび前記受け治具のいずれか一方の端面に設けられ、この端面と垂直な方向の縦断面が他方の端面に向かって突出する略正三角形状をなし、前記プラスチックダンボールを所定の形状に切断するとともに、この切断によって生じる端部を封止する刃型部と、を備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記刃型部は、当該刃型部の先端と接する基板部分を溶融することによって前記接する基板を二つの領域に分割し、この分割した二つの領域の端部が他方の基板に接近して接合すると同時に、前記他方の基板を溶融することによって当該他方の基板を前記接合箇所を境界とする二つの領域に分割することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記刃型部の縦断面をなす略正三角形の前記一方の端面から突出する高さは、前記プラスチックダンボールの肉厚を超え、この肉厚に近い値であることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、二枚のプラスチック製の基板が複数のプラスチック製の中芯部によって連結されて成るプラスチックダンボールを所定の形状に加工するプラスチックダンボールの加工方法であって、所定の周波数を有する超音波を発生し、この発生した超音波を前記プラスチックダンボールに伝播するとともに、前記プラスチックダンボールに所定の圧力を加え、前記二枚の基板のうちの一方の基板の所定箇所を溶融することによって当該一方の基板を二つの領域に分割し、この分割した二つの領域の端部が他方の基板に接近して接合すると同時に、前記他方の基板を溶融することによって当該他方の基板を前記接合箇所を境界とする二つの領域に分割することを特徴とする。
本発明によれば、所定の超音波を発生する超音波発生部と、この発生した超音波をプラスチックダンボールに伝播するホーンと、このホーンによって超音波が伝播されるプラスチックダンボールを載置する受け治具と、前記ホーンおよび前記受け治具の表面のうちのいずれか一方の端面に設けられ、この端面と垂直な方向の縦断面が他方の端面に向かって突出する略正三角形状をなし、前記プラスチックダンボールを前記所定の形状に切断するとともに、この切断によって生じる端部を封止する刃型部と、を備えることにより、プラスチックダンボールの切断と、この切断によって生じる端部の封止とを、加工する形状の如何にかかわらず、共通の工程で簡易に行うことが可能となる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るプラスチックダンボールの加工装置（以下、単に加工装置と称する）要部の構成を模式的に示す説明図である。同図に示す加工装置１は、超音波を発生する超音波発生部３、この超音波発生部３で発生した超音波を加工対象物であるプラスチックダンボールに伝播するホーン５、プラスチックダンボールを載置する受け治具７、および超音波発生部３とホーン５の動作制御を行う制御部９を有する。
超音波発生部３は、所定の超音波周波数を有する電気信号を発振する超音波発振器と、この超音波発振器によって発生した電気信号を空間的な振動（超音波振動）へと変換するトランジューサとを有し、図１の矢印に示すように上下方向に振動する超音波振動をホーン５に伝播する機能を備える。このため、トランジューサとホーン５とは、超音波が伝播可能な形態で接触している。
ホーン５はアルミニウム等の金属によって実現され、超音波発生部３で発生し、伝播されてくる超音波を、その下側の端面で接するプラスチックダンボールに伝播するとともに、そのプラスチックダンボールに所定の圧力を加える。
受け治具７は、ホーン５と同様にアルミニウム等の金属によって実現され、プラスチックダンボールを所定の形状に加工するための刃型部７１がホーン５と平行に対向する端面上に一体成形される。図２は、この受け治具７の表面の構成を示す斜視図である。また、図３は、図２のＸ−Ｘ線断面図である。これらの図に示す受け治具７には、プラスチックダンボール表面に略正方形状の開口を設けるための刃型部７１が一体成形されている。この刃型部７１は、図３に示すように、受け治具７の表面に垂直な方向の任意の縦断面が正三角形をなし、その一頂点が受け治具７の上端面からホーン５に向かって突出している。
制御部９は、超音波発生部３とホーン５の動作制御を行うものであり、より具体的には、超音波発生部３から発生する超音波の周波数や振幅等の制御、およびホーン５の上下の移動とともにプラスチックダンボールに加える圧力の制御などを行う機能を有する。このような制御部９は、演算および制御機能を備えたＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって実現される。
ここで、この実施の形態における加工対象であるプラスチックダンボールの構成について、図４に示すプラスチックダンボール端部付近の部分斜視図を用いて説明する。同図に示すプラスチックダンボール１１は、二枚の基板１３および１５を所定の微小間隔だけ離間させ、その隙間に一定間隔で平行なリブ状の中芯部１７を複数個設けることによって両基板１３および１５を平行に連結して一体成形したものである。このプラスチックダンボール１１は、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂をＴダイ法と呼ばれる成形法を用いて成形することによって形成される。
次に、この実施の形態に係るプラスチックダンボールの加工方法について説明する。図５は、プラスチックダンボール１１を受け治具７の表面に載置したときの状態を示す斜視図である。同図に示すように、まず刃型部７１を有する受け治具７の上端面にプラスチックダンボール１１の基板１３または１５が接するように載置し、制御部９の制御によってホーン５をプラスチックダンボール１１の上端面に当接するまで降下させる。
図６は、図５に示す状態の後、ホーン５が降下してプラスチックダンボール１１の上端面に当接した状態を示す部分断面図であり、より具体的には図５のＹ−Ｙ線を切断線とする部分断面図である。したがって図６は、中芯部１７の長手方向に垂直な縦断面を示す。これに対して図９は、ホーン５が降下してプラスチックダンボール１１の上端面に当接した状態において図６と直交する方向の縦断面を示す部分断面図であり、より具体的には図５のＺ−Ｚ線を切断線とする部分断面図である。この図９では、中芯部１７の長手方向に平行で、なおかつ中空部分を通過する縦断面を示している。これらの図６および図９においては、各々の切断線（Ｙ−Ｙ線、Ｚ−Ｚ線）を通過する二つの刃型部７１のうちの一方の刃型部７１近傍の局所領域をそれぞれＤ1およびＤ2として、それらの局所領域を拡大した部分断面図を示している。
図６および図９に示す状態に達した後、超音波発生部３が超音波を発生し、この発生した超音波振動をホーン５からプラスチックダンボール１１へ伝播するとともに、ホーン５がプラスチックダンボール１１の表面に、プラスチックダンボール１１を押し潰さない程度の所定の圧力を加える。この超音波振動により、プラスチックダンボール１１の刃型部７１先端に接する基板の部分に大きい摩擦熱が生じてその部分が溶融し始め、刃型部７１に接する基板は、刃型部７１の先端を境界として二つの領域に分割される。このプラスチックダンボール１１には、ホーン５から所定の圧力が加えられているため、ホーン５はさらに下降し、受け治具７との距離が徐々に短くなっていく。
図７は、領域Ｄ1において、ホーン５と受け治具７が接近している途中の状態を模式的に示す部分断面図である。また、図１０は、領域Ｄ2における図７と同一時点での状態を模式的に示す部分断面図である。これらの図７および図１０にも示すように、プラスチックダンボール１１が溶融する過程では、刃型部７１がホーン５に接近するにつれて、刃型部７１の斜面に当接するプラスチックダンボール１１の表面は破れることなく、刃型部７１の斜面に沿って、もう一方の基板に接近する方向（図の上方）に巻き上げられていく。なお、ここでの溶融の際には、図７および図１０の面と垂直な方向の中空部分に、溶融したプラスチックの一部が漏れ出す。
その後、刃型部７１の先端がホーン５の表面に当接したとき、溶融していた基板の端部が他方の基板に接合するとともに、他方の基板も溶融し、接合箇所を境界として二つの領域に分割される。この結果、図２に示す刃型部７１の場合には、プラスチックダンボール１１の基板表面が切断され、略正方形状の開口部が生じる。図８は、このように刃型部７１の先端がホーン５に当接したときの領域Ｄ1の状態を模式的に示す部分断面図であり、図１１は、図８と同一時刻における領域Ｄ2の状態を模式的に示す部分断面図である。これらの図８および図１１からも明らかなように、プラスチックダンボール１１の上下両基板が超音波溶着を用いた切断によって生じる開口部の端部は、この切断が終了すると同時に封止も完了する。
なお、図６にも示すように、刃型部７１の縦断面をなす正三角形の高さｈ（受け治具７の端面から突出する高さ）は、プラスチックダンボール１１の肉厚ｄを超え、この肉厚ｄに近い値、すなわち肉厚ｄよりも若干大きい値をとる。この実施の形態で用いるプラスチックダンボール１１の肉厚ｄは、ｄ＝４〜９（ｍｍ）程度である。したがって、刃型部７１の高さｈは、プラスチックダンボール１１の肉厚ｄよりも若干大きい値として、ｈ＝５〜１５（ｍｍ）程度の値をとる。
ところで、図９〜図１１の部分断面図は、切断線であるＺ−Ｚ線が中芯部１７を通過せずにプラスチックダンボール１１の中空部分を通過する領域Ｄ2の縦断面図であるが、この縦断面に平行で、なおかつ中芯部１７を通過するような縦断面も存在する。このような縦断面も、所定の形状に切断されるのと同時に、その切断によって生じる端部が封止されることはいうまでもない。
図１２は、以上説明した加工方法によって加工が完了したプラスチックダンボール１１の概略構成を示す斜視図である。同図においては、加工時に受け治具７の刃型部７１に載置された側の基板側から見た斜視図を示している。図１３は、加工後に生じた開口部の端部付近の構成を示す図１２のＡ−Ａ線部分断面図である。また図１４は、図１３と同様に開口部の端部付近の構成を示す図１２のＢ−Ｂ線部分断面図である。これらの図１２〜図１４に示すように、加工後に生じる開口部の端部１９は全て刃型部７１に接した基板が超音波溶着によって巻き上げられ、もう一方の基板と溶着することによって封止された状態になっており、異物が混入する恐れはない。したがって、この加工後のプラスチックダンボール１１を洗浄したとしても、その開口部の端部１９から水が浸入することはない。
なお、実用上は、中芯部１７の長手方向に垂直な端部（図４を参照）についても封止処理を施しておく必要がある。この端部については、従来知られている方法を用いて処理を行ってもよいし、その端面を封止可能な刃型部を設けた受け治具を上記同様に形成することによって、上述した加工方法と同様の処理を行ってもよい。特に、上述した受け治具７に、刃型部７１と同様、正三角形の縦断面形状を有する刃型部をプラスチックダンボール１１の外周に合う位置にさらに一体成形しておけば、刃型部７１によって開口部を生成するのと同時に、プラスチックダンボール１１端部を封止することができるので、作業効率を一段と向上させることができる。
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、超音波溶着を行う受け治具のホーンと平行に対向する端面に正三角形状の縦断面を有する刃型部を設けることにより、切断によって生じる端部をその切断とほぼ同時に封止するので、プラスチックダンボールを如何なる形状に加工する場合であっても、その加工における切断と封止とを共通の工程によって簡易に行うことが可能となる。
この結果、本実施の形態によれば、プラスチックダンボールの中空部分に異物が侵入するのを防止することができ、プラスチックダンボールを洗浄する場合にも中空部分に水が浸入することがなくなり、速やかに乾燥させることができる。
以上、本発明の好ましい一実施の形態を詳述してきたが、本発明はその実施の形態によってのみ限定されるものではない。例えば、刃型部を受け治具側に設ける代わりに、ホーン側に設けてもよい。
また、ホーンおよび受け治具のいずれかの端面から突出する刃型部は、縦断面が正三角形状をなしていれば最も好ましいが、突出する頂点の角度が５０〜７０度程度の角度をなす略正三角形状をなしていても構わない。
このように、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的事項を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
本発明の一実施の形態に係るプラスチックダンボールの加工装置要部の構成を示す説明図である。 受け治具の構成を示す斜視図である。 図２のＸ−Ｘ線断面図である。 プラスチックダンボールの端部の概略構成を示す部分斜視図である。 プラスチックダンボールを受け治具の表面に載置したときの状態を示す斜視図である。 ホーンがプラスチックダンボールに当接した状態を模式的に示す部分断面図（図５のＹ−Ｙ線部分断面図）である。 図６の後、プラスチックダンボールが溶融している途中の状態を模式的に示す部分断面図である。 図７の後、刃型部の先端がホーンに当接したときの状態を模式的に示す部分断面図である。 ホーンがプラスチックダンボールに当接した状態を模式的に示す部分断面図（図５のＺ−Ｚ線部分断面図）である。 図９の後、プラスチックダンボールが溶融している途中の状態を模式的に示す部分断面図である。 図１０の後、ホーンがプラスチックダンボールに当接した状態を模式的に示す部分断面図である。 加工完了後のプラスチックダンボールの構成を示す斜視図である。 図１２のＡ−Ａ線部分断面図である。 図１２のＢ−Ｂ線部分断面図である。
符号の説明
１ 加工装置
３ 超音波発生部
５ ホーン
７ 受け治具
９ 制御部
１１ プラスチックダンボール
１３、１５ 基板
１７ 中芯部
１９ 端部
７１ 刃型部
Ｄ1、Ｄ2 領域

Claims (4)

  1. 二枚のプラスチック製の基板が複数のプラスチック製の中芯部によって連結されて成るプラスチックダンボールを所定の形状に加工するプラスチックダンボールの加工装置であって、
    所定の周波数を有する超音波を発生する超音波発生部と、
    前記基板のうちの一方と接することによって前記超音波発生部で発生した超音波を前記プラスチックダンボールに伝播するとともに、前記プラスチックダンボールに所定の圧力を加えるホーンと、
    前記ホーンの端面と平行に対向する端面を有し、前記プラスチックダンボールの基板のうち前記ホーンが接する基板とは異なる基板に接して前記プラスチックダンボールを載置する受け治具と、
    前記ホーンおよび前記受け治具のいずれか一方の端面に設けられ、この端面と垂直な方向の縦断面が他方の端面に向かって突出する略正三角形状をなし、前記プラスチックダンボールを所定の形状に切断するとともに、この切断によって生じる端部を封止する刃型部と、
    を備えたことを特徴とするプラスチックダンボールの加工装置。
  2. 前記刃型部は、
    当該刃型部の先端と接する基板部分を溶融することによって前記接する基板を二つの領域に分割し、この分割した二つの領域の端部が他方の基板に接近して接合すると同時に、前記他方の基板を溶融することによって当該他方の基板を前記接合箇所を境界とする二つの領域に分割することを特徴とする請求項１記載のプラスチックダンボールの加工装置。
  3. 前記刃型部の縦断面をなす略正三角形の前記一方の端面から突出する高さは、前記プラスチックダンボールの肉厚を超え、この肉厚に近い値であることを特徴とする請求項１または２記載のプラスチックダンボールの加工装置。
  4. 二枚のプラスチック製の基板が複数のプラスチック製の中芯部によって連結されて成るプラスチックダンボールを所定の形状に加工するプラスチックダンボールの加工方法であって、
    所定の周波数を有する超音波を発生し、
    この発生した超音波を前記プラスチックダンボールに伝播するとともに、前記プラスチックダンボールに所定の圧力を加え、
    前記二枚の基板のうちの一方の基板の所定箇所を溶融することによって当該一方の基板を二つの領域に分割し、
    この分割した二つの領域の端部が他方の基板に接近して接合すると同時に、前記他方の基板を溶融することによって当該他方の基板を前記接合箇所を境界とする二つの領域に分割することを特徴とするプラスチックダンボールの加工方法。
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