JP2004042125A - 集合原料の圧縮成形体製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】偏荷重によるプレス機の損傷を防止する。
【解決手段】プレス機20に備えられた各コラム5の所定の位置に歪ゲージ7を取り付ける。そして、ベルトコンベア40で搬送されてきたマット状板17を、プレス機20の上部電極盤1と下部電極盤2とで挟んでプレスする際、各コラム5に発生した歪量を歪ゲージ7によって検出し、この検出情報に基づいてプレス機20に発生した偏荷重の大きさを算出する。そして、この偏荷重の大きさが所定の条件(設定値)よりも大きくなった場合、プレス機20のプレス動作を停止させる。
【選択図】 図1
【解決手段】プレス機20に備えられた各コラム5の所定の位置に歪ゲージ7を取り付ける。そして、ベルトコンベア40で搬送されてきたマット状板17を、プレス機20の上部電極盤1と下部電極盤2とで挟んでプレスする際、各コラム5に発生した歪量を歪ゲージ7によって検出し、この検出情報に基づいてプレス機20に発生した偏荷重の大きさを算出する。そして、この偏荷重の大きさが所定の条件(設定値)よりも大きくなった場合、プレス機20のプレス動作を停止させる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物から製造される圧縮成形体の製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、原料の集合物から圧縮成形体を製造する方法として、例えば、特開平10−166323号公報には、粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物に軟化処理を施し、その後、この原料の集合物を型容器などに入れてマット状(板状)に形を整え、プレス機により、このマット状板を所定の圧縮率で圧縮(プレス)すると共に、高圧水蒸気による圧密化処理を施して、ボード形状の圧縮成形体を製造する方法が開示されている。
【0003】
また、特開平7−47511号公報には、上記原料の集合物を剛性容器に収容した後、剛性容器を密封状態とし、変形を拘束した状態で高周波プレス機によって加圧しながら高周波加熱することによって、原料内部に含有された水分を水蒸気化し、原料の集合物を圧密化してボード形状の圧縮成形体を製造する方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物は、マット状に形を整えたとしても(以降、原料の集合物をマット状に形を整えたものを、マット状板と称す)、均一厚さとすることが困難であり、特に、均一厚さでないマット状板を圧縮する場合、このマット状板各部の板厚の差が顕在化して、プレス機に負担をかけることとなる。
【0005】
特に、高周波プレス機を用いて高周波加熱する場合、高周波プレス機の上盤(上型)は、絶縁体を介して、上下移動する梁(以降、スライドと称す)に設けられている。各部の板厚に差があるマット状板をプレス機でプレスする場合、このマット状板に均等に荷重をかけることができず、絶縁体に片寄った荷重(偏荷重)がかかる。絶縁体は、ケイ素系やフッ素系等の樹脂の積層体などからなるが、これら絶縁材は塑性変形し易い。したがって、プレス機に偏荷重がかかった場合、絶縁体に亀裂が発生したり、絶縁体が折れたり(座屈したり)といったプレス機の損傷が起こるという問題がある。
【0006】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、原料の集合物をプレスするときに生じる偏荷重がプレス機にかかることを未然に防止できる集合原料の圧縮成形体製造装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る集合原料の圧縮成形体製造装置は、粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物を所定のプレス面で圧縮し、成形するプレス手段と、プレス手段によりプレスされた状態の原料を高周波誘電加熱する高周波誘電加熱手段とを有する集合原料の圧縮成形体製造装置において、プレス時に上記プレス手段に生じるプレス面上の位置に対する偏荷重を検出する偏荷重検出手段を備えることを特徴としている。
【0008】
上記の構成によれば、集合原料の圧縮成形体製造装置のプレス手段によって、原料の集合物を所定の形状に圧縮成形するとき、この原料の集合物をプレス前段階で成形したマット状板各部の板厚に差がある場合、このマット状板に均等に荷重をかけることができず、プレス手段に偏荷重が生じる。そこで、偏荷重検出手段により、プレス手段に生じている偏荷重の大きさが検出されるようにしている。このようにすると、プレス手段に生じた偏荷重が大きい場合、偏荷重検出手段からの検出情報に基づいてプレス手段のプレス動作を停止する等の処置が施せるため、偏荷重によるプレス手段の損傷は未然に防止されることになる。
【0009】
また、上記プレス手段は、上盤と、下盤と、上盤を支持する上部梁と下盤を支持する下部梁とを固定支持する複数からなる支柱とを有してなり、上記偏荷重検出手段は、上記偏荷重による支柱の歪を検出するべく各支柱に設けられた歪ゲージであってもよい。さらに、上記歪ゲージにより検出された上記各支柱にかかる荷重の、最大値と最小値との差が所定の値を越える条件で上記プレス動作を停止させるプレス駆動手段を備えてもよい。
【0010】
これによれば、マット状板各部にかかる荷重の差の最大値、つまり、プレス手段にかかる偏荷重の最大値が得られるので、この検知情報(偏荷重の最大値)に基づいて、プレス動作の継続・停止が判定可能となる。すなわち、停止するための所定の条件を設定し、偏荷重の最大値が所定の値以下の場合、プレスの動作を継続し、偏荷重の最大値が所定の値を越えた場合は、プレス動作を停止させるといった制御が可能となる。したがって、偏荷重が生じた全ての場合においてプレス動作を停止させるのではなく、偏荷重の許容範囲ではプレス動作を継続させるため、集合原料の圧縮成形体製造装置の稼動効率が上がり、集合原料の圧縮成形体の生産性が高められるようになる。
【0011】
また、上記粉状、小片状又は繊維状の原料をマット状に形を整えるフォーミング部を備え、このフォーミング部は上記プレス手段により圧縮成形する前段階において、上記偏荷重検出手段からの偏荷重の検出情報に基づいてマットのフォーミングを均一に行うべく調整可能であってもよい。
【0012】
これによれば、集合原料の圧縮成形体製造装置の上流側に設けられたフォーミング部で、原料の集合物をマット状板に形成(フォーミング)する際、偏荷重検出手段からの偏荷重の検出情報に基づいてマット状板各部の板厚を均一化でき、これにより、プレス手段が停止するほど大きな偏荷重を生じさせないようにすることが可能となり、偏荷重によるプレス手段の損傷は未然に防止されることになる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物(集合原料)からボード形状の圧縮成形体を製造する製造装置の一実施形態を示す構成図であり、図1(a)、(b)は、集合原料の圧縮成形体製造装置の正面図、側面図を示している。図2は、上記集合原料の圧縮成形体製造装置の上面図を示している。
【0014】
ここで、上記原料は、木質系原料でもよいし、あるいは、ケフナなどの非木材植物系原料、又はプラスチック系原料であってもよい。また、上記ボード形状の圧縮成形体を、以降、圧縮成形ボードと称す。
【0015】
図1及び図2に示すように、集合原料の圧縮成形体製造装置10は、プレス機20、高周波発振器30及びベルトコンベア40を備えて構成されている。
【0016】
プレス機20は、搬送されてきたマット状板17を、プレス機20に備えられた1対の盤で挟み込んで圧縮成形(プレス)するための装置である。プレス機20は、上部電極盤1(上盤)、下部電極盤2(下盤)、上部梁3、下部梁4、コラム5(支柱)、プレス駆動部6(プレス駆動手段)、歪ゲージ7(偏荷重検出手段)、センサ部8を備えて構成されている。
【0017】
上部電極盤1は、上面視ほぼ長方形をした板であり、この下面にマット状板17を圧縮成形するためのプレス面が形成されたプレス盤である。上部電極盤1は、この下側にマット状板17が搬送されてくると降下し、マット状板17を押圧して所定の形状に圧縮成形する。また、上部電極盤1は、上記プレス盤としての機能の他に電極盤としての機能を有しており、上部電極盤1と電気的に接続された電源からの電圧によって加熱される。
【0018】
下部電極盤2は、上面視ほぼ長方形をした平板であり、この上面に原料の集合物を圧縮成形するためのプレス面が形成されている。下部電極盤2は、この上面に搬送されてきたマット状板17を上部電極盤1とで挟み込んで所定の形状に圧縮成形する。また、下部電極盤2は、上部電極盤1と対向配置されたアース電極盤であり、上部、下部電極盤1、2と電源とが電気的に接続されている。
【0019】
上部梁3は、上面視ほぼ正方形をした箱形の梁である。上部梁3は、上部電極盤1の上方において上部電極盤1と平行に配置されており、上部電極盤1を、後述のプレス駆動部6を介して移動可能に支持している。
【0020】
下部梁4は、上面視ほぼ正方形をした箱形の梁である。下部梁4は、この上面で下部電極盤2を固定支持している。
【0021】
コラム5は、上面視ほぼ長方形の角柱形状をした複数個からなる支柱である。コラム5は、この上部位置で上部梁3を固定支持し、コラム5の下部位置で下部梁4を固定支持している。つまり、上部梁3及び下部梁4は、コラム5に架設されている。ただし、下部梁4は、プレス機10が設置される床面と所定の距離を隔てて固定支持されている。また、上部梁7及び下部梁8は、それぞれの両側面部において、マット状板17の搬送方向に対して左右対称に片側3本づつ合計6本のコラム5で固定支持されている。
【0022】
なお、上部梁3及び下部梁4は、上記6本のコラム5で支持されているが、例えば、4本や8本のコラム5で支持してもよい。つまり、図1及び図2に示すように、コラム5が2本含まれる5aで示す範囲(以下、範囲5aという)を1段とすると、本実施の形態では3段構成となっているが、例えば、2段構成や4段構成であってもよい。
【0023】
プレス駆動部6は、プレス時に、上部電極盤1を支持しつつ、上下方向に移動(昇降)させる、すなわち、上部電極盤1にプレス動作を行わせるものである。プレス駆動部6は、コラムシリンダ11、スライド12及び絶縁部13を備えて構成されている。
【0024】
コラムシリンダ11は、ほぼ円柱形状をしたシリンダである。コラムシリンダ11は上部梁3の内部に収納されている。コラムシリンダ11は、プレス時に、油圧などの力により上部梁3の下方向に突出し、プレスが終了すると、上部梁3に再び収納される。すなわち、コラムシリンダ11は、上部電極盤1及び上部電極盤1を支持している部位を上下移動させるためのアームである。コラムシリンダ11は、範囲5a(1段)に2本含まれ、これが3つ(3段)で合計6本備えている。
【0025】
スライド12は、上面視ほぼ正方形をした箱形の、上下移動可能な梁である。スライド12は、コラム5の内壁面に沿って形成されたガイド溝などに嵌め込まれており、コラムシリンダ11の伸縮に伴い、このガイド溝に沿って上下方向にスライド可能である。
【0026】
絶縁部13は、ほぼ円柱形状をしており、ケイ素系やフッ素系等の樹脂の積層体などからなり、上部電極盤1に印加される電圧によってスライド12、コラムシリンダ11又は上部梁3に電流が流れるのを防止するための絶縁体である。この絶縁部13は、上部電極盤1をスライド12に固定支持している。また、絶縁部13は、範囲5aの1段中に、上記コラムシリンダ11の設置位置に対応して2個備えられており、これが3段で合計6個備えられている。
【0027】
センサ部8は、プレス機20のプレス動作を検知する各種センサからなり、位置センサ14、15及び速度センサ16を備えて構成されている。位置センサ14は、スライド12が上限位置にあることを検知するものである。位置センサ15は、マット状板17に荷重をかけることができるスライド12の上限位置、すなわち、プレス上限位置にあることを検知するものである。速度センサ16は、プレス時に、スライド12を下降させながらマット状板17に徐々に荷重をかけていく場合の、スライド12の移動速度を検出するものである。
【0028】
歪ゲージ7は、各コラム5の側面適所に設けられ、コラム5に生じる引張り応力等によるコラム5の歪を測定する歪検出器であり、例えば、抵抗線歪ゲージである。この抵抗線歪ゲージとは、ペーパ又はベークライトなどから成る基板(ベース)表面に、銅などからなる細い抵抗線材を荷重方向に沿って貼り付けたものであり、この抵抗線材に生じる歪によって抵抗線材の電気抵抗が変化することを利用した歪測定用の素子である。ただし、図2においては、各コラム5に設けた歪ゲージ7を、歪ゲージ7a〜7fとして説明上区別している。
【0029】
高周波発振器30は、上部電極盤1及び下部電極盤2に電気的に接続されており、電極盤1、2間に、高周波電圧を印加することによって原料を高周波誘電加熱する装置である。高周波発振器30は、電極盤1、2間に設定電力、例えば、約60kWの高周波電力を連続的にあるいは間欠的に印加する。
【0030】
高周波誘電加熱は、上部電極盤1及び下部電極盤2に高周波電圧を印加したとき、電極盤1、2間に形成される高周波電磁界中に圧縮状態にある集合原料を配置することで行われる。すなわち、マット状板17は、上部電極盤1及び下部電極盤2によって荷重がかけられるのと同時に高周波加熱される。原料は、内部加熱により原料内部が高温化し、電極盤を高温維持することで、圧密化する(水分、熱などで誘起される圧縮状態からの回復の度合を小さくする)ための所定の温度(例えば約180℃以上の温度)に加熱される。ただし、この所定の温度管理は、図略の温度計により、あるいは、経験的に得た加熱時間により行われるようにしている。
【0031】
ベルトコンベア40は、マット状板17を載置して搬送するための装置である。ベルトコンベア40は、ベルト41及びローラ42を備えて構成されている。ベルト41は、絶縁性、耐磨耗性及び耐熱性などに優れた、例えば、テフロンなどからなる弾性体であり、下部梁4に対し周回配置されている。ただし、ベルト41は、上部電極盤1と下部電極盤2との間を通して周回配置されている。また、ローラ42は、ベルト41を周回配置するべく複数個が配設されてなり、駆動モータ(図示せず)などにより、その内の少なくとも1つが回転駆動するようにしてある。ローラ42が回転駆動されることによってベルト41が輪転する。
【0032】
したがって、ベルトコンベア40は、マット状板17をベルト41上に載置して、図1(b)に示す矢印Sの方向に搬送し、マット状板17がプレス位置に到達したとき、輪転(駆動)を停止する。さらに、ベルトコンベア40は、プレス位置のマット状板17に、プレス及び誘電加熱処理が施されて成形された圧縮成形ボードを、プレス位置から下流側へ搬送する。ただし、ベルトコンベア40のベルト41を輪転させる駆動モータを正逆転可能にし、マット状板17を上記矢印Sの方向と反対方向の上流側に向かって戻り移動させることで、マット状板17の位置を調整することが可能となる。
【0033】
次に、図3を用いて、上記集合原料の圧縮成形体製造装置を含む集合原料の圧縮成形体製造システムについて以下に説明する。図3は、集合原料の圧縮成形体製造システムの構成図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。集合原料の圧縮成形体製造システムは、図3(a)、(b)に示すように、上記プレス機20、上記高周波発信器30、上記ベルトコンベア40、材料投入部50、ドラムドライヤ60、フォーミング部70、裁断部80及び集積部90を備えて構成されている。
【0034】
材料投入部50は、圧縮成形ボードの材料の投入口を有する材料投入架台である。材料投入部50は、粉状、小片状又は繊維状の原料(原料チップ)が搬入される。この原料は、上記投入口から投入され、スクリューコンベア51によってドラムドライヤ60へ移送される。ただし、スクリューコンベア51は、円筒形状のパイプなどの中に、螺旋形状のスクリュー羽根を備えており、このスクリュー羽根を旋回させることにより、鉛直方向にも材料(原料)を搬送可能とするコンベアである。
【0035】
ドラムドライヤ60は、ほぼ円筒形状をしたドラムであり、ドラム内部で原料を間接加熱して乾燥させる、所謂乾燥機である。ドラムドライヤ60は、ドラム内部に上記間接加熱を行うための加熱源(例えば、高温蒸気)を入れてドラムを加熱する。そして、この加熱されたドラムを回転させ、ドラム内表面からの熱によって原料の水分を瞬間蒸発させ、乾燥した原料を得る。乾燥した原料は、スクリューコンベア52によってフォーミング部70に移送される。
【0036】
フォーミング部70は、プレス前段階において、スクリューコンベア52で搬送されてきた原料をベルトコンベア40上に適宜供給し、マット状に整形する装置である。フォーミング部70は筐体からなり、この内部には、上段と下段とに分かれてなる原料の搬送部が備えられている。
【0037】
上段搬送部は、ベルトコンベア71、72及び搬送用ローラ73を備えて構成されている。ベルトコンベア71は筐体の内部空間の上面に設けられ、ベルトコンベア72は、ベルトコンベア71と対向して内部空間の下面(底面)に設けられている。また、搬送ローラ73は、複数個からなり、駆動モータ(図示せず)などによって回転駆動する。搬送ローラ73は、ベルトコンベア72とにおける原料の流路が徐々に狭められていくように、ベルトコンベア71の下流側端部から、ベルトコンベア72の下流側端部に向かって、一列に配置されている。ただし、ベルトコンベア71と搬送ローラ73との下流側端部は、所定の間隔が開けられており、この間隔部から原料が搬出されるようになっている。下段搬送部は、ベルトコンベア74、75を備えて構成されている。ベルトコンベア74は、フォーミング部70下流部の内部空間の下面に設けられており、ベルトコンベア75は、ベルトコンベア74と対向して内部空間の上壁面に設けられている。
【0038】
フォーミング部70は、この上部にスクリューコンベア52によって搬送されてきた原料が搬入される材料搬入口52aを有している。材料搬入口52aから原料を搬入する際、スクリューコンベア52の搬送方向の先端付近に設けられたトラバーサ(図示せず)は、図3に示す矢印Dの方向に揺動し、原料をベルトコンベア72上に振り落として堆積させる。そして、この堆積した原料を、ベルトコンベア71、72及び搬送ローラ73によってベルトコンベア74上に移送し、ベルトコンベア74、75によって搬出部76から搬出する。
【0039】
なお、上記スクリューコンベア51、52は、原料の材料が搬送可能であれば、いずれのコンベアであってもよく、例えばベルトコンベアであってもよい。
【0040】
裁断部80は、圧縮成形ボードを裁断する装置であり、例えば、裁断部80内に設けられた所定の切削工具又は型を押し付けて裁断する、所謂プレス切断を行う装置である。裁断部80は、ベルトコンベア53によって搬送されてきた圧縮成形ボードを所定の製品寸法に裁断する。ただし、圧縮成形ボードを裁断する際、好適に切断できるものであれば、上記プレス切断でなくともよく、例えば、レーザ切断やウォータ切断であってもよい。
【0041】
集積部90は、上記裁断部80で裁断されて搬送されてきた圧縮成形ボードを集積する装置である。集積部90は、この内部に備えられた積み取り装置(図示せず)により、圧縮成形ボードを所定の積載場所、例えば、フォークリフト搬送用のパレット上に積載する。
【0042】
図4は、集合原料の圧縮成形体製造システムのシステム制御を示すブロック図である。主制御部100は、集合原料の圧縮成形体製造システムの各部を制御する、マイクロコンピュータなどからなる制御回路であり、本製造システム内(又は外)に設けられた操作制御盤(図示せず)に備えられている。主制御部100は、信号受信部101、比較回路102、シリンダ駆動制御部103、電源制御部104、駆動モータ制御部105、光源制御部106、音源制御部107及び操作パネル制御部108を備えて構成されている。
【0043】
信号受信部101は、歪ゲージ7(歪ゲージ7a〜7f)からの検出信号を受信する部位である。比較回路102は、受信した各信号の比較演算を行う、所謂コンパレータである。比較回路102は、信号受信部101が受信した歪ゲージ7からの検出信号に基づいて各コラム5にかかる荷重の大小を比較演算する。
【0044】
シリンダ駆動制御部103は、プレス駆動部6(シリンダ11)の駆動を制御する部位である。ここで、シリンダ駆動制御部103は、上記範囲5aを1段とすると、プレス駆動部6を駆動部6a〜6cの3段に分け、それぞれの段を独立に制御している。ただし、プレス駆動部6を3段に分けて制御せずとも、例えば、6段に分けて(6本のシリンダ11それぞれを)独立に制御してもよい。
【0045】
電源制御部104は、集合原料の圧縮成形体製造システム各部の電源を制御する部位であり、プレス機20、高周波発振器30又はドラムドライヤ60などの電源のON/OFFを制御したり、また、高周波発振器30など本製造システム各部の出力を制御したりする(例えば、高周波発振器30では、電源は切らない状態で発振動作を停止させる)。
【0046】
駆動モータ制御部105は、本製造システム各部、例えば、ベルトコンベア40、75などにおける駆動モータの駆動を制御する部位である。
【0047】
光源制御部106は、本製造システムに設けられた、報知ランプ111などの光源を制御する部位である。ただし、報知ランプ111は、プレス機20に偏荷重が生じた場合などに点灯(点滅)して報知するためのランプである。
【0048】
音源制御部107は、本製造システムに設けられた、報知スピーカ112などの音源を制御する部位である。ただし、報知スピーカ112は、プレス機20に偏荷重が生じた場合などに警報音を発生して報知するためのスピーカである。
【0049】
操作パネル制御部108は、上記操作制御盤などに設けられた操作パネル113を制御する部位である。ただし、操作パネル113は、各コラム5にかかっている荷重(偏荷重)を表示するコラム荷重表示部114や、所定の条件を設定する条件設定部115を有している液晶などからなる表示部である。ただし、条件設定部115は、マット状板17、又はこのマット状板17がプレスされてなる圧縮成形ボードなどの板厚の所定の初期値、あるいは、後述のプレス停止条件である偏荷重値などが設定できる。
【0050】
なお、停止スイッチ116は、本製造システム内の所定の位置に設けられた、プレス機20、高周波発振器30及びベルトコンベア40の電源を手動で切るためのスイッチである。
【0051】
ここで、上述の集合原料の圧縮成形体製造装置10に偏荷重がかかる場合について、以下に詳述する。プレス前段階で形成されたマット状板17各部の板厚(密度)にムラがある場合、すなわち、マット状板17の各部の板厚が不均一である場合、プレス時にマット状板17各部の板厚の差が顕在化し、このマット状板17に均等に荷重をかけることができず、プレス機20(上部電極盤1)のプレス面上で片寄った荷重(偏荷重)がかかる。
【0052】
例えば、図1(a)に示すように、マット状板17の片端PAの板厚が、他方端PBの板厚よりも大きい場合、マット状板17の片端PAの方が、他方端PBよりも大きな荷重がかかることになる。したがって、プレス時に、上部電極盤1のプレス面における他方端PBに対向する部位が、上部電極盤1のプレス面における片端PAに対向する部位よりも下がる状態となり、つまり、絶縁部13が矢印Bの方向に捩れる(モーメントがかかる)状態となり、絶縁部13各部の圧縮応力や曲げ応力などの応力に差が生じる。そして、この応力の差によって絶縁部13に亀裂が発生したり、絶縁部13が折れたり(絶縁部13の座屈)といったプレス機20の損傷が生じることがある。
【0053】
プレス機20によってマット状板17をプレスする際、マット状板17には、図1(a)に示す矢印Aの方向に荷重がかかる。上部梁3及び下部梁4はコラム5に固定支持されているため、この矢印Aの方向にかかる荷重によって、作用・反作用の法則によりマット状板17から、同じ大きさの反発力を受け、コラム5には、矢印Cの方向に引張り応力が生じる。各コラム5に生じたこの引張り応力の大きさは、歪ゲージ7の歪の大きさ(歪量)として検出される。この歪の大きさは、各コラム5にかかる荷重の大きさに相当する。
【0054】
ここで、各歪ゲージ7からの検出信号(各コラム5にかかる荷重値)は、信号受信部101で受信され、比較回路102で大小比較される。その結果、コラム5にかかる荷重の最大値と最小値との差、つまり、プレス機20にかかる偏荷重が大きくなり、この偏荷重の大きさが所定の値を越えた時、主制御部100は、プレス機20、ベルトコンベア40及び高周波発振器30の駆動を停止させる。このとき、主制御部100のシリンダ駆動制御部103は、プレス機20のプレス動作を停止させ、また、駆動モータ制御部105は、ベルトコンベア40の(輪転)駆動を停止させ、電源制御部104は、高周波発振器30の出力をゼロにする。例えば、歪ゲージ7aが設けられたコラム5に、各コラム5にかかる荷重の中で最大の荷重、例えば180tの荷重がかかり、一方、歪ゲージ7fが設けられているコラム5に、各コラム5にかかる荷重の中で最小の荷重、例えば100tの荷重がかった場合、停止条件である偏荷重の設定値(しきい値)を、例えば80tとすると、比較回路102によって、上記最大値180tと最小値100tとの差が80tと計算され、プレス動作を停止させるための条件である偏荷重の設定値80tを満たすことになり、主制御部100は、プレス機20のプレス動作を停止させる。ただし、上記停止条件となる偏荷重値(この場合は80t)は、操作パネル113の条件設定部115で設定することができる。
【0055】
なお、プレス機20のプレス動作を停止する際、プレス機20以外の集合原料の圧縮成形体製造システム各部も、駆動を停止したり、電源を切ることが好ましい。
【0056】
このように、コラム5に歪ゲージ7を設けることにより、主制御部100は、マット状板17の各部にかかる荷重の差の最大値、ひいては、プレス機20に生ずる偏荷重の最大値を得ることができ、この偏荷重の検知情報(偏荷重の最大値)に基づいて、プレス動作の継続・停止の判定をすることができる。
【0057】
また、所定の停止条件を設定することで、偏荷重の最大値が所定の値以下(偏荷重の許容範囲)ではプレス動作を継続し、偏荷重の最大値が所定の値を越えた場合、プレス動作を停止させるといった制御をすることができるため、偏荷重によるプレス機20の損傷は未然に防止されることになる。
【0058】
さらに、プレス機20に偏荷重が生じた場合、この偏荷重の大小に関係なく全ての場合でプレス動作を停止させるのではなく、偏荷重の許容範囲ではプレス動作を継続させることにより、集合原料の圧縮成形体製造装置10の稼動効率を上げることが可能となり、圧縮成形ボードの生産性を高めることができる。
【0059】
また、偏荷重によるプレス機20の損傷が未然に防止されることにより、例えば、絶縁部13が破損したとき、プレス機20近傍に居た作業者などに、この絶縁部13の破片が当たって怪我するといったような事故が防止されるようになる。すなわち、集合原料の圧縮成形体製造装置10の安全性を高めることができる。このことからも、プレス機20に設けた歪ゲージ7は、集合原料の圧縮成形体製造装置10の安全装置といえる。
【0060】
ここで、プレス機20に偏荷重が発生し、上記停止条件を満たした場合、これを報知するために、例えば、報知ランプ111を点灯させたり、あるいは、報知スピーカ112によって警報音を鳴らしたりするように光源制御部106及び音源制御部107で制御してもよい。
【0061】
また、偏荷重発生時、プレス機20は、主制御部100による自動制御で停止されてもよいし、上記報知ランプ111の点灯や報知スピーカ112の警報音などを確認した後、停止スイッチ116によって手動で停止されてもよい。さらに、コラム荷重表示部114で表示された、各コラム5にかかっている荷重の大きさを確認してプレス機20を停止すべきか否かを判定し、その結果、プレス機20を停止すべきであると判定した場合、停止スイッチ116を用いて停止させてもよい。ただし、コラム荷重表示部114によるコラム5にかかる荷重の大きさの表示方法は、この荷重の大きさを視認し易いものが好ましく、例えば、デジタル数値やゲージメータによる表示でもよい。
【0062】
ところで、プレス機20に偏荷重が生じた場合、歪ゲージ7からの検出情報を、プレス機20を停止させるためだけに用いるのではなく、プレス機20が停止するほど大きな偏荷重が発生しないようにするために用いてもよい。すなわち、歪ゲージ7からの検出情報を、フォーミング部70にフィードバックさせ、プレス機20に極度な偏荷重が生じないようにするため、マット状板17のプレス前段階で、マット状板17の板厚が均一となるように主制御部100で制御してもよい。
【0063】
ここで、歪ゲージ7からの検出情報に基づいて、プレス機20に偏荷重を生じさせないようにマット状板17の板厚を調整する場合について以下に説明する。
【0064】
マット状板17の板厚が均一でない場合、例えば、歪ゲージ7a、7dの設けられているコラム5の歪量が、歪ゲージ7c、7fの設けられているコラム5の歪量よりも大きい場合、つまり、マット状板17の搬送方向に対する後端部の方が、マット状板17の搬送方向に対する先端部よりも板厚が大きくなる場合、このマット状板17の板厚の不均一を検出した、歪ゲージ7からの検出情報に基づいてマット状板17の板厚が均一になるようにフォーミング部70で調整する。
【0065】
歪ゲージ7からの検出信号を受信した主制御部100は、駆動モータ制御部105により、マット状板17の先端部を形成する際、フォーミング部70の下段搬送部におけるベルトコンベア74、75の駆動モータの回転速度を上げるように制御し、下段搬送部における原料の搬送速度が大きくなるようにする。その結果、単位時間当たりのベルトコンベア40上に堆積する原料の量が多くなり、マット状板17の先端部の板厚が増加する。一方、マット状板17の後端部を形成する際、ベルトコンベア74、75の駆動モータの回転速度を下げるように制御し、原料の搬送速度が小さくなるようにする。その結果、単位時間当たりのベルトコンベア40上に堆積する原料の量が少なくなり、マット状板17の板厚が減少する。ただし、駆動モータ制御部105は、下段搬送部の原料の搬送量(搬送速度)に応じて、フォーミング部70の上段搬送部におけるベルトコンベア71、72及び搬送ローラ73の駆動モータの回転速度を制御し、下段搬送部への原料の供給量を調節する。
【0066】
なお、上記のマット状板17の搬送方向の板厚の均一化は、ベルトコンベア74、75の搬送速度を一定としておいて、ベルトコンベア40の搬送速度を調整することにより行ってもよい。すなわち、ベルトコンベア74、75の搬送速度が一定、つまり、搬出部76からの原料の流量が一定の場合、ベルトコンベア40による原料の搬送速度が大きいときは、単位時間当りにベルトコンベア40上に堆積する原料の量が少なくなってマット状板17の板厚が小さくなり、また、ベルトコンベア40による原料の搬送速度が小さいときは、単位時間当りにベルトコンベア40上に堆積する原料の量が多くなってマット状板17の板厚が大きくなる。
【0067】
このように歪ゲージ7からの検出情報に基づき、フォーミング部70の各搬送部やプレス機20の搬送部(ベルトコンベア40)の搬送速度を調整することにより、マット状板17の搬送方向の板厚が不均一となっている場合はその不均一を修正し、マット状板17の板厚の精度が上がる、あるいは、プレス機20が停止するほど大きな偏荷重の発生が未然に防止されるようになる。
【0068】
ここで、上記一実施形態の変形例について以下に纏める。
【0069】
原料の集合物を加熱して圧密化する際、高周波誘電加熱の代わりに、上記各電極盤に熱源(図示しない)を接続しておいて外部加熱してもよい。また、高周波誘電加熱とこの外部加熱とを併用してもよい。
【0070】
また、上記絶縁部13の形状は、円柱形状でなくともよく、例えば、楕円形状又は角柱形状であってもよい。また、範囲5a(図1及び図2)に含まれる絶縁部13の個数は2個でなくともよく、例えば、1個、あるいは3個でもよい。したがって、範囲5aに含まれる2個の絶縁部13を、例えば、円柱形状や角柱形状に一体に形成し、1個の絶縁部13としてもよい。さらに、絶縁部13と対向する、スライド12の部位12aを絶縁体としてもよい。
【0071】
また、プレス機20における歪ゲージ7の設置位置は、コラム5だけに限らず、偏荷重の検出が好適に行える位置であれば、プレス機20の何れの位置でもよく、例えば、歪ゲージ7を絶縁部13に設けてもよい。また、各コラム5に設ける歪ゲージ7の個数は、それぞれのコラム5に対して1個でなくともよく、複数個設けてもよい。さらに、上記範囲5aにつき、コラムシリンダ11を2本備えているが、2本でなくともよく、例えば、1本、又は3本でもよい。
【0072】
また、上記歪ゲージ7からの検出情報に基づき、フォーミング部70の各搬送部やプレス機20の搬送部の搬送速度を調整してマット状板17の搬送方向の板厚を均一に調整する際、ベルトコンベア74、75を、搬送方向に複数列、例えば2列に分けて、つまり、ベルトコンベア74、75を、搬送方向に対して左右1列づつ合計2列のベルトコンベアを備えた構成にし、主制御部100によってこの2列それぞれの列におけるベルトコンベアの搬送速度(ベルトコンベアの駆動モータの回転速度)を独立に制御し、左右それぞれの列ごとに、原料の単位時間当りの堆積量を調整してもよい。これにより、マット状板17の幅方向(搬送方向と垂直の方向)の板厚の調整が可能となり、マット状板17の幅方向の板厚の均一化を図ることができる。
【0073】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る集合原料の圧縮成形体製造装置は、集合原料の圧縮成形体製造装置に設けられた偏荷重検出手段により、プレス手段に生じている偏荷重の大きさが検出されるようにしている。このようにすると、プレス手段に生じた偏荷重が大きい場合、この検出情報に基づいてプレス手段のプレス動作を停止する等の処置が施せるため、偏荷重によるプレス手段の損傷は未然に防止されることになる。
【0074】
また、上記集合原料の圧縮成形体製造装置の各支柱に設けられた歪ゲージにより、プレス手段にかかる偏荷重の最大値が得られるので、この検知情報に基づいて、プレス動作の継続・停止が判定可能となる。すなわち、停止するための所定の条件を設定し、偏荷重の最大値が所定の値以下ではプレス動作を継続し、偏荷重の最大値が所定の値を越えた場合は、プレス動作を停止させるといった制御が可能となる。したがって、偏荷重が生じた場合は全て停止させるのではなく、偏荷重の許容範囲ではプレス動作が継続されるので、集合原料の圧縮成形体製造装置の稼動効率が上がり、集合原料の圧縮成形体の生産性が高められる。
【0075】
また、集合原料の圧縮成形体製造装置の上流側に設けられたフォーミング部で、原料の集合物をマット状板にフォーミングする際、偏荷重検出手段からの偏荷重の検出情報に基づいてマット状板各部の板厚を均一化でき、これにより、プレス手段が停止するほど大きな偏荷重を生じさせないようにすることが可能となり、偏荷重によるプレス手段の損傷は未然に防止されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物からボード形状の圧縮成形体を製造する製造装置の一実施形態を示す構成図であり、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図2】上記製造装置の上面図である。
【図3】上記製造装置を含む集合原料の圧縮成形体製造システムの構成図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。
【図4】上記製造システムのシステム制御を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 上部電極盤(上盤)
2 下部電極盤(下盤)
3 上部梁
4 下部梁
5 コラム(支柱)
6 プレス駆動部(プレス駆動手段)
7 歪ゲージ(偏荷重検出手段)
10 集合原料の圧縮成形体製造装置
20 プレス機(プレス手段)
30 高周波発信器(高周波誘電加熱手段)
70 フォーミング部
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物から製造される圧縮成形体の製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、原料の集合物から圧縮成形体を製造する方法として、例えば、特開平10−166323号公報には、粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物に軟化処理を施し、その後、この原料の集合物を型容器などに入れてマット状(板状)に形を整え、プレス機により、このマット状板を所定の圧縮率で圧縮(プレス)すると共に、高圧水蒸気による圧密化処理を施して、ボード形状の圧縮成形体を製造する方法が開示されている。
【0003】
また、特開平7−47511号公報には、上記原料の集合物を剛性容器に収容した後、剛性容器を密封状態とし、変形を拘束した状態で高周波プレス機によって加圧しながら高周波加熱することによって、原料内部に含有された水分を水蒸気化し、原料の集合物を圧密化してボード形状の圧縮成形体を製造する方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物は、マット状に形を整えたとしても(以降、原料の集合物をマット状に形を整えたものを、マット状板と称す)、均一厚さとすることが困難であり、特に、均一厚さでないマット状板を圧縮する場合、このマット状板各部の板厚の差が顕在化して、プレス機に負担をかけることとなる。
【0005】
特に、高周波プレス機を用いて高周波加熱する場合、高周波プレス機の上盤(上型)は、絶縁体を介して、上下移動する梁(以降、スライドと称す)に設けられている。各部の板厚に差があるマット状板をプレス機でプレスする場合、このマット状板に均等に荷重をかけることができず、絶縁体に片寄った荷重(偏荷重)がかかる。絶縁体は、ケイ素系やフッ素系等の樹脂の積層体などからなるが、これら絶縁材は塑性変形し易い。したがって、プレス機に偏荷重がかかった場合、絶縁体に亀裂が発生したり、絶縁体が折れたり(座屈したり)といったプレス機の損傷が起こるという問題がある。
【0006】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、原料の集合物をプレスするときに生じる偏荷重がプレス機にかかることを未然に防止できる集合原料の圧縮成形体製造装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る集合原料の圧縮成形体製造装置は、粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物を所定のプレス面で圧縮し、成形するプレス手段と、プレス手段によりプレスされた状態の原料を高周波誘電加熱する高周波誘電加熱手段とを有する集合原料の圧縮成形体製造装置において、プレス時に上記プレス手段に生じるプレス面上の位置に対する偏荷重を検出する偏荷重検出手段を備えることを特徴としている。
【0008】
上記の構成によれば、集合原料の圧縮成形体製造装置のプレス手段によって、原料の集合物を所定の形状に圧縮成形するとき、この原料の集合物をプレス前段階で成形したマット状板各部の板厚に差がある場合、このマット状板に均等に荷重をかけることができず、プレス手段に偏荷重が生じる。そこで、偏荷重検出手段により、プレス手段に生じている偏荷重の大きさが検出されるようにしている。このようにすると、プレス手段に生じた偏荷重が大きい場合、偏荷重検出手段からの検出情報に基づいてプレス手段のプレス動作を停止する等の処置が施せるため、偏荷重によるプレス手段の損傷は未然に防止されることになる。
【0009】
また、上記プレス手段は、上盤と、下盤と、上盤を支持する上部梁と下盤を支持する下部梁とを固定支持する複数からなる支柱とを有してなり、上記偏荷重検出手段は、上記偏荷重による支柱の歪を検出するべく各支柱に設けられた歪ゲージであってもよい。さらに、上記歪ゲージにより検出された上記各支柱にかかる荷重の、最大値と最小値との差が所定の値を越える条件で上記プレス動作を停止させるプレス駆動手段を備えてもよい。
【0010】
これによれば、マット状板各部にかかる荷重の差の最大値、つまり、プレス手段にかかる偏荷重の最大値が得られるので、この検知情報(偏荷重の最大値)に基づいて、プレス動作の継続・停止が判定可能となる。すなわち、停止するための所定の条件を設定し、偏荷重の最大値が所定の値以下の場合、プレスの動作を継続し、偏荷重の最大値が所定の値を越えた場合は、プレス動作を停止させるといった制御が可能となる。したがって、偏荷重が生じた全ての場合においてプレス動作を停止させるのではなく、偏荷重の許容範囲ではプレス動作を継続させるため、集合原料の圧縮成形体製造装置の稼動効率が上がり、集合原料の圧縮成形体の生産性が高められるようになる。
【0011】
また、上記粉状、小片状又は繊維状の原料をマット状に形を整えるフォーミング部を備え、このフォーミング部は上記プレス手段により圧縮成形する前段階において、上記偏荷重検出手段からの偏荷重の検出情報に基づいてマットのフォーミングを均一に行うべく調整可能であってもよい。
【0012】
これによれば、集合原料の圧縮成形体製造装置の上流側に設けられたフォーミング部で、原料の集合物をマット状板に形成(フォーミング)する際、偏荷重検出手段からの偏荷重の検出情報に基づいてマット状板各部の板厚を均一化でき、これにより、プレス手段が停止するほど大きな偏荷重を生じさせないようにすることが可能となり、偏荷重によるプレス手段の損傷は未然に防止されることになる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物(集合原料)からボード形状の圧縮成形体を製造する製造装置の一実施形態を示す構成図であり、図1(a)、(b)は、集合原料の圧縮成形体製造装置の正面図、側面図を示している。図2は、上記集合原料の圧縮成形体製造装置の上面図を示している。
【0014】
ここで、上記原料は、木質系原料でもよいし、あるいは、ケフナなどの非木材植物系原料、又はプラスチック系原料であってもよい。また、上記ボード形状の圧縮成形体を、以降、圧縮成形ボードと称す。
【0015】
図1及び図2に示すように、集合原料の圧縮成形体製造装置10は、プレス機20、高周波発振器30及びベルトコンベア40を備えて構成されている。
【0016】
プレス機20は、搬送されてきたマット状板17を、プレス機20に備えられた1対の盤で挟み込んで圧縮成形(プレス)するための装置である。プレス機20は、上部電極盤1(上盤)、下部電極盤2(下盤)、上部梁3、下部梁4、コラム5(支柱)、プレス駆動部6(プレス駆動手段)、歪ゲージ7(偏荷重検出手段)、センサ部8を備えて構成されている。
【0017】
上部電極盤1は、上面視ほぼ長方形をした板であり、この下面にマット状板17を圧縮成形するためのプレス面が形成されたプレス盤である。上部電極盤1は、この下側にマット状板17が搬送されてくると降下し、マット状板17を押圧して所定の形状に圧縮成形する。また、上部電極盤1は、上記プレス盤としての機能の他に電極盤としての機能を有しており、上部電極盤1と電気的に接続された電源からの電圧によって加熱される。
【0018】
下部電極盤2は、上面視ほぼ長方形をした平板であり、この上面に原料の集合物を圧縮成形するためのプレス面が形成されている。下部電極盤2は、この上面に搬送されてきたマット状板17を上部電極盤1とで挟み込んで所定の形状に圧縮成形する。また、下部電極盤2は、上部電極盤1と対向配置されたアース電極盤であり、上部、下部電極盤1、2と電源とが電気的に接続されている。
【0019】
上部梁3は、上面視ほぼ正方形をした箱形の梁である。上部梁3は、上部電極盤1の上方において上部電極盤1と平行に配置されており、上部電極盤1を、後述のプレス駆動部6を介して移動可能に支持している。
【0020】
下部梁4は、上面視ほぼ正方形をした箱形の梁である。下部梁4は、この上面で下部電極盤2を固定支持している。
【0021】
コラム5は、上面視ほぼ長方形の角柱形状をした複数個からなる支柱である。コラム5は、この上部位置で上部梁3を固定支持し、コラム5の下部位置で下部梁4を固定支持している。つまり、上部梁3及び下部梁4は、コラム5に架設されている。ただし、下部梁4は、プレス機10が設置される床面と所定の距離を隔てて固定支持されている。また、上部梁7及び下部梁8は、それぞれの両側面部において、マット状板17の搬送方向に対して左右対称に片側3本づつ合計6本のコラム5で固定支持されている。
【0022】
なお、上部梁3及び下部梁4は、上記6本のコラム5で支持されているが、例えば、4本や8本のコラム5で支持してもよい。つまり、図1及び図2に示すように、コラム5が2本含まれる5aで示す範囲(以下、範囲5aという)を1段とすると、本実施の形態では3段構成となっているが、例えば、2段構成や4段構成であってもよい。
【0023】
プレス駆動部6は、プレス時に、上部電極盤1を支持しつつ、上下方向に移動(昇降)させる、すなわち、上部電極盤1にプレス動作を行わせるものである。プレス駆動部6は、コラムシリンダ11、スライド12及び絶縁部13を備えて構成されている。
【0024】
コラムシリンダ11は、ほぼ円柱形状をしたシリンダである。コラムシリンダ11は上部梁3の内部に収納されている。コラムシリンダ11は、プレス時に、油圧などの力により上部梁3の下方向に突出し、プレスが終了すると、上部梁3に再び収納される。すなわち、コラムシリンダ11は、上部電極盤1及び上部電極盤1を支持している部位を上下移動させるためのアームである。コラムシリンダ11は、範囲5a(1段)に2本含まれ、これが3つ(3段)で合計6本備えている。
【0025】
スライド12は、上面視ほぼ正方形をした箱形の、上下移動可能な梁である。スライド12は、コラム5の内壁面に沿って形成されたガイド溝などに嵌め込まれており、コラムシリンダ11の伸縮に伴い、このガイド溝に沿って上下方向にスライド可能である。
【0026】
絶縁部13は、ほぼ円柱形状をしており、ケイ素系やフッ素系等の樹脂の積層体などからなり、上部電極盤1に印加される電圧によってスライド12、コラムシリンダ11又は上部梁3に電流が流れるのを防止するための絶縁体である。この絶縁部13は、上部電極盤1をスライド12に固定支持している。また、絶縁部13は、範囲5aの1段中に、上記コラムシリンダ11の設置位置に対応して2個備えられており、これが3段で合計6個備えられている。
【0027】
センサ部8は、プレス機20のプレス動作を検知する各種センサからなり、位置センサ14、15及び速度センサ16を備えて構成されている。位置センサ14は、スライド12が上限位置にあることを検知するものである。位置センサ15は、マット状板17に荷重をかけることができるスライド12の上限位置、すなわち、プレス上限位置にあることを検知するものである。速度センサ16は、プレス時に、スライド12を下降させながらマット状板17に徐々に荷重をかけていく場合の、スライド12の移動速度を検出するものである。
【0028】
歪ゲージ7は、各コラム5の側面適所に設けられ、コラム5に生じる引張り応力等によるコラム5の歪を測定する歪検出器であり、例えば、抵抗線歪ゲージである。この抵抗線歪ゲージとは、ペーパ又はベークライトなどから成る基板(ベース)表面に、銅などからなる細い抵抗線材を荷重方向に沿って貼り付けたものであり、この抵抗線材に生じる歪によって抵抗線材の電気抵抗が変化することを利用した歪測定用の素子である。ただし、図2においては、各コラム5に設けた歪ゲージ7を、歪ゲージ7a〜7fとして説明上区別している。
【0029】
高周波発振器30は、上部電極盤1及び下部電極盤2に電気的に接続されており、電極盤1、2間に、高周波電圧を印加することによって原料を高周波誘電加熱する装置である。高周波発振器30は、電極盤1、2間に設定電力、例えば、約60kWの高周波電力を連続的にあるいは間欠的に印加する。
【0030】
高周波誘電加熱は、上部電極盤1及び下部電極盤2に高周波電圧を印加したとき、電極盤1、2間に形成される高周波電磁界中に圧縮状態にある集合原料を配置することで行われる。すなわち、マット状板17は、上部電極盤1及び下部電極盤2によって荷重がかけられるのと同時に高周波加熱される。原料は、内部加熱により原料内部が高温化し、電極盤を高温維持することで、圧密化する(水分、熱などで誘起される圧縮状態からの回復の度合を小さくする)ための所定の温度(例えば約180℃以上の温度)に加熱される。ただし、この所定の温度管理は、図略の温度計により、あるいは、経験的に得た加熱時間により行われるようにしている。
【0031】
ベルトコンベア40は、マット状板17を載置して搬送するための装置である。ベルトコンベア40は、ベルト41及びローラ42を備えて構成されている。ベルト41は、絶縁性、耐磨耗性及び耐熱性などに優れた、例えば、テフロンなどからなる弾性体であり、下部梁4に対し周回配置されている。ただし、ベルト41は、上部電極盤1と下部電極盤2との間を通して周回配置されている。また、ローラ42は、ベルト41を周回配置するべく複数個が配設されてなり、駆動モータ(図示せず)などにより、その内の少なくとも1つが回転駆動するようにしてある。ローラ42が回転駆動されることによってベルト41が輪転する。
【0032】
したがって、ベルトコンベア40は、マット状板17をベルト41上に載置して、図1(b)に示す矢印Sの方向に搬送し、マット状板17がプレス位置に到達したとき、輪転(駆動)を停止する。さらに、ベルトコンベア40は、プレス位置のマット状板17に、プレス及び誘電加熱処理が施されて成形された圧縮成形ボードを、プレス位置から下流側へ搬送する。ただし、ベルトコンベア40のベルト41を輪転させる駆動モータを正逆転可能にし、マット状板17を上記矢印Sの方向と反対方向の上流側に向かって戻り移動させることで、マット状板17の位置を調整することが可能となる。
【0033】
次に、図3を用いて、上記集合原料の圧縮成形体製造装置を含む集合原料の圧縮成形体製造システムについて以下に説明する。図3は、集合原料の圧縮成形体製造システムの構成図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。集合原料の圧縮成形体製造システムは、図3(a)、(b)に示すように、上記プレス機20、上記高周波発信器30、上記ベルトコンベア40、材料投入部50、ドラムドライヤ60、フォーミング部70、裁断部80及び集積部90を備えて構成されている。
【0034】
材料投入部50は、圧縮成形ボードの材料の投入口を有する材料投入架台である。材料投入部50は、粉状、小片状又は繊維状の原料(原料チップ)が搬入される。この原料は、上記投入口から投入され、スクリューコンベア51によってドラムドライヤ60へ移送される。ただし、スクリューコンベア51は、円筒形状のパイプなどの中に、螺旋形状のスクリュー羽根を備えており、このスクリュー羽根を旋回させることにより、鉛直方向にも材料(原料)を搬送可能とするコンベアである。
【0035】
ドラムドライヤ60は、ほぼ円筒形状をしたドラムであり、ドラム内部で原料を間接加熱して乾燥させる、所謂乾燥機である。ドラムドライヤ60は、ドラム内部に上記間接加熱を行うための加熱源(例えば、高温蒸気)を入れてドラムを加熱する。そして、この加熱されたドラムを回転させ、ドラム内表面からの熱によって原料の水分を瞬間蒸発させ、乾燥した原料を得る。乾燥した原料は、スクリューコンベア52によってフォーミング部70に移送される。
【0036】
フォーミング部70は、プレス前段階において、スクリューコンベア52で搬送されてきた原料をベルトコンベア40上に適宜供給し、マット状に整形する装置である。フォーミング部70は筐体からなり、この内部には、上段と下段とに分かれてなる原料の搬送部が備えられている。
【0037】
上段搬送部は、ベルトコンベア71、72及び搬送用ローラ73を備えて構成されている。ベルトコンベア71は筐体の内部空間の上面に設けられ、ベルトコンベア72は、ベルトコンベア71と対向して内部空間の下面(底面)に設けられている。また、搬送ローラ73は、複数個からなり、駆動モータ(図示せず)などによって回転駆動する。搬送ローラ73は、ベルトコンベア72とにおける原料の流路が徐々に狭められていくように、ベルトコンベア71の下流側端部から、ベルトコンベア72の下流側端部に向かって、一列に配置されている。ただし、ベルトコンベア71と搬送ローラ73との下流側端部は、所定の間隔が開けられており、この間隔部から原料が搬出されるようになっている。下段搬送部は、ベルトコンベア74、75を備えて構成されている。ベルトコンベア74は、フォーミング部70下流部の内部空間の下面に設けられており、ベルトコンベア75は、ベルトコンベア74と対向して内部空間の上壁面に設けられている。
【0038】
フォーミング部70は、この上部にスクリューコンベア52によって搬送されてきた原料が搬入される材料搬入口52aを有している。材料搬入口52aから原料を搬入する際、スクリューコンベア52の搬送方向の先端付近に設けられたトラバーサ(図示せず)は、図3に示す矢印Dの方向に揺動し、原料をベルトコンベア72上に振り落として堆積させる。そして、この堆積した原料を、ベルトコンベア71、72及び搬送ローラ73によってベルトコンベア74上に移送し、ベルトコンベア74、75によって搬出部76から搬出する。
【0039】
なお、上記スクリューコンベア51、52は、原料の材料が搬送可能であれば、いずれのコンベアであってもよく、例えばベルトコンベアであってもよい。
【0040】
裁断部80は、圧縮成形ボードを裁断する装置であり、例えば、裁断部80内に設けられた所定の切削工具又は型を押し付けて裁断する、所謂プレス切断を行う装置である。裁断部80は、ベルトコンベア53によって搬送されてきた圧縮成形ボードを所定の製品寸法に裁断する。ただし、圧縮成形ボードを裁断する際、好適に切断できるものであれば、上記プレス切断でなくともよく、例えば、レーザ切断やウォータ切断であってもよい。
【0041】
集積部90は、上記裁断部80で裁断されて搬送されてきた圧縮成形ボードを集積する装置である。集積部90は、この内部に備えられた積み取り装置(図示せず)により、圧縮成形ボードを所定の積載場所、例えば、フォークリフト搬送用のパレット上に積載する。
【0042】
図4は、集合原料の圧縮成形体製造システムのシステム制御を示すブロック図である。主制御部100は、集合原料の圧縮成形体製造システムの各部を制御する、マイクロコンピュータなどからなる制御回路であり、本製造システム内(又は外)に設けられた操作制御盤(図示せず)に備えられている。主制御部100は、信号受信部101、比較回路102、シリンダ駆動制御部103、電源制御部104、駆動モータ制御部105、光源制御部106、音源制御部107及び操作パネル制御部108を備えて構成されている。
【0043】
信号受信部101は、歪ゲージ7(歪ゲージ7a〜7f)からの検出信号を受信する部位である。比較回路102は、受信した各信号の比較演算を行う、所謂コンパレータである。比較回路102は、信号受信部101が受信した歪ゲージ7からの検出信号に基づいて各コラム5にかかる荷重の大小を比較演算する。
【0044】
シリンダ駆動制御部103は、プレス駆動部6(シリンダ11)の駆動を制御する部位である。ここで、シリンダ駆動制御部103は、上記範囲5aを1段とすると、プレス駆動部6を駆動部6a〜6cの3段に分け、それぞれの段を独立に制御している。ただし、プレス駆動部6を3段に分けて制御せずとも、例えば、6段に分けて(6本のシリンダ11それぞれを)独立に制御してもよい。
【0045】
電源制御部104は、集合原料の圧縮成形体製造システム各部の電源を制御する部位であり、プレス機20、高周波発振器30又はドラムドライヤ60などの電源のON/OFFを制御したり、また、高周波発振器30など本製造システム各部の出力を制御したりする(例えば、高周波発振器30では、電源は切らない状態で発振動作を停止させる)。
【0046】
駆動モータ制御部105は、本製造システム各部、例えば、ベルトコンベア40、75などにおける駆動モータの駆動を制御する部位である。
【0047】
光源制御部106は、本製造システムに設けられた、報知ランプ111などの光源を制御する部位である。ただし、報知ランプ111は、プレス機20に偏荷重が生じた場合などに点灯(点滅)して報知するためのランプである。
【0048】
音源制御部107は、本製造システムに設けられた、報知スピーカ112などの音源を制御する部位である。ただし、報知スピーカ112は、プレス機20に偏荷重が生じた場合などに警報音を発生して報知するためのスピーカである。
【0049】
操作パネル制御部108は、上記操作制御盤などに設けられた操作パネル113を制御する部位である。ただし、操作パネル113は、各コラム5にかかっている荷重(偏荷重)を表示するコラム荷重表示部114や、所定の条件を設定する条件設定部115を有している液晶などからなる表示部である。ただし、条件設定部115は、マット状板17、又はこのマット状板17がプレスされてなる圧縮成形ボードなどの板厚の所定の初期値、あるいは、後述のプレス停止条件である偏荷重値などが設定できる。
【0050】
なお、停止スイッチ116は、本製造システム内の所定の位置に設けられた、プレス機20、高周波発振器30及びベルトコンベア40の電源を手動で切るためのスイッチである。
【0051】
ここで、上述の集合原料の圧縮成形体製造装置10に偏荷重がかかる場合について、以下に詳述する。プレス前段階で形成されたマット状板17各部の板厚(密度)にムラがある場合、すなわち、マット状板17の各部の板厚が不均一である場合、プレス時にマット状板17各部の板厚の差が顕在化し、このマット状板17に均等に荷重をかけることができず、プレス機20(上部電極盤1)のプレス面上で片寄った荷重(偏荷重)がかかる。
【0052】
例えば、図1(a)に示すように、マット状板17の片端PAの板厚が、他方端PBの板厚よりも大きい場合、マット状板17の片端PAの方が、他方端PBよりも大きな荷重がかかることになる。したがって、プレス時に、上部電極盤1のプレス面における他方端PBに対向する部位が、上部電極盤1のプレス面における片端PAに対向する部位よりも下がる状態となり、つまり、絶縁部13が矢印Bの方向に捩れる(モーメントがかかる)状態となり、絶縁部13各部の圧縮応力や曲げ応力などの応力に差が生じる。そして、この応力の差によって絶縁部13に亀裂が発生したり、絶縁部13が折れたり(絶縁部13の座屈)といったプレス機20の損傷が生じることがある。
【0053】
プレス機20によってマット状板17をプレスする際、マット状板17には、図1(a)に示す矢印Aの方向に荷重がかかる。上部梁3及び下部梁4はコラム5に固定支持されているため、この矢印Aの方向にかかる荷重によって、作用・反作用の法則によりマット状板17から、同じ大きさの反発力を受け、コラム5には、矢印Cの方向に引張り応力が生じる。各コラム5に生じたこの引張り応力の大きさは、歪ゲージ7の歪の大きさ(歪量)として検出される。この歪の大きさは、各コラム5にかかる荷重の大きさに相当する。
【0054】
ここで、各歪ゲージ7からの検出信号(各コラム5にかかる荷重値)は、信号受信部101で受信され、比較回路102で大小比較される。その結果、コラム5にかかる荷重の最大値と最小値との差、つまり、プレス機20にかかる偏荷重が大きくなり、この偏荷重の大きさが所定の値を越えた時、主制御部100は、プレス機20、ベルトコンベア40及び高周波発振器30の駆動を停止させる。このとき、主制御部100のシリンダ駆動制御部103は、プレス機20のプレス動作を停止させ、また、駆動モータ制御部105は、ベルトコンベア40の(輪転)駆動を停止させ、電源制御部104は、高周波発振器30の出力をゼロにする。例えば、歪ゲージ7aが設けられたコラム5に、各コラム5にかかる荷重の中で最大の荷重、例えば180tの荷重がかかり、一方、歪ゲージ7fが設けられているコラム5に、各コラム5にかかる荷重の中で最小の荷重、例えば100tの荷重がかった場合、停止条件である偏荷重の設定値(しきい値)を、例えば80tとすると、比較回路102によって、上記最大値180tと最小値100tとの差が80tと計算され、プレス動作を停止させるための条件である偏荷重の設定値80tを満たすことになり、主制御部100は、プレス機20のプレス動作を停止させる。ただし、上記停止条件となる偏荷重値(この場合は80t)は、操作パネル113の条件設定部115で設定することができる。
【0055】
なお、プレス機20のプレス動作を停止する際、プレス機20以外の集合原料の圧縮成形体製造システム各部も、駆動を停止したり、電源を切ることが好ましい。
【0056】
このように、コラム5に歪ゲージ7を設けることにより、主制御部100は、マット状板17の各部にかかる荷重の差の最大値、ひいては、プレス機20に生ずる偏荷重の最大値を得ることができ、この偏荷重の検知情報(偏荷重の最大値)に基づいて、プレス動作の継続・停止の判定をすることができる。
【0057】
また、所定の停止条件を設定することで、偏荷重の最大値が所定の値以下(偏荷重の許容範囲)ではプレス動作を継続し、偏荷重の最大値が所定の値を越えた場合、プレス動作を停止させるといった制御をすることができるため、偏荷重によるプレス機20の損傷は未然に防止されることになる。
【0058】
さらに、プレス機20に偏荷重が生じた場合、この偏荷重の大小に関係なく全ての場合でプレス動作を停止させるのではなく、偏荷重の許容範囲ではプレス動作を継続させることにより、集合原料の圧縮成形体製造装置10の稼動効率を上げることが可能となり、圧縮成形ボードの生産性を高めることができる。
【0059】
また、偏荷重によるプレス機20の損傷が未然に防止されることにより、例えば、絶縁部13が破損したとき、プレス機20近傍に居た作業者などに、この絶縁部13の破片が当たって怪我するといったような事故が防止されるようになる。すなわち、集合原料の圧縮成形体製造装置10の安全性を高めることができる。このことからも、プレス機20に設けた歪ゲージ7は、集合原料の圧縮成形体製造装置10の安全装置といえる。
【0060】
ここで、プレス機20に偏荷重が発生し、上記停止条件を満たした場合、これを報知するために、例えば、報知ランプ111を点灯させたり、あるいは、報知スピーカ112によって警報音を鳴らしたりするように光源制御部106及び音源制御部107で制御してもよい。
【0061】
また、偏荷重発生時、プレス機20は、主制御部100による自動制御で停止されてもよいし、上記報知ランプ111の点灯や報知スピーカ112の警報音などを確認した後、停止スイッチ116によって手動で停止されてもよい。さらに、コラム荷重表示部114で表示された、各コラム5にかかっている荷重の大きさを確認してプレス機20を停止すべきか否かを判定し、その結果、プレス機20を停止すべきであると判定した場合、停止スイッチ116を用いて停止させてもよい。ただし、コラム荷重表示部114によるコラム5にかかる荷重の大きさの表示方法は、この荷重の大きさを視認し易いものが好ましく、例えば、デジタル数値やゲージメータによる表示でもよい。
【0062】
ところで、プレス機20に偏荷重が生じた場合、歪ゲージ7からの検出情報を、プレス機20を停止させるためだけに用いるのではなく、プレス機20が停止するほど大きな偏荷重が発生しないようにするために用いてもよい。すなわち、歪ゲージ7からの検出情報を、フォーミング部70にフィードバックさせ、プレス機20に極度な偏荷重が生じないようにするため、マット状板17のプレス前段階で、マット状板17の板厚が均一となるように主制御部100で制御してもよい。
【0063】
ここで、歪ゲージ7からの検出情報に基づいて、プレス機20に偏荷重を生じさせないようにマット状板17の板厚を調整する場合について以下に説明する。
【0064】
マット状板17の板厚が均一でない場合、例えば、歪ゲージ7a、7dの設けられているコラム5の歪量が、歪ゲージ7c、7fの設けられているコラム5の歪量よりも大きい場合、つまり、マット状板17の搬送方向に対する後端部の方が、マット状板17の搬送方向に対する先端部よりも板厚が大きくなる場合、このマット状板17の板厚の不均一を検出した、歪ゲージ7からの検出情報に基づいてマット状板17の板厚が均一になるようにフォーミング部70で調整する。
【0065】
歪ゲージ7からの検出信号を受信した主制御部100は、駆動モータ制御部105により、マット状板17の先端部を形成する際、フォーミング部70の下段搬送部におけるベルトコンベア74、75の駆動モータの回転速度を上げるように制御し、下段搬送部における原料の搬送速度が大きくなるようにする。その結果、単位時間当たりのベルトコンベア40上に堆積する原料の量が多くなり、マット状板17の先端部の板厚が増加する。一方、マット状板17の後端部を形成する際、ベルトコンベア74、75の駆動モータの回転速度を下げるように制御し、原料の搬送速度が小さくなるようにする。その結果、単位時間当たりのベルトコンベア40上に堆積する原料の量が少なくなり、マット状板17の板厚が減少する。ただし、駆動モータ制御部105は、下段搬送部の原料の搬送量(搬送速度)に応じて、フォーミング部70の上段搬送部におけるベルトコンベア71、72及び搬送ローラ73の駆動モータの回転速度を制御し、下段搬送部への原料の供給量を調節する。
【0066】
なお、上記のマット状板17の搬送方向の板厚の均一化は、ベルトコンベア74、75の搬送速度を一定としておいて、ベルトコンベア40の搬送速度を調整することにより行ってもよい。すなわち、ベルトコンベア74、75の搬送速度が一定、つまり、搬出部76からの原料の流量が一定の場合、ベルトコンベア40による原料の搬送速度が大きいときは、単位時間当りにベルトコンベア40上に堆積する原料の量が少なくなってマット状板17の板厚が小さくなり、また、ベルトコンベア40による原料の搬送速度が小さいときは、単位時間当りにベルトコンベア40上に堆積する原料の量が多くなってマット状板17の板厚が大きくなる。
【0067】
このように歪ゲージ7からの検出情報に基づき、フォーミング部70の各搬送部やプレス機20の搬送部(ベルトコンベア40)の搬送速度を調整することにより、マット状板17の搬送方向の板厚が不均一となっている場合はその不均一を修正し、マット状板17の板厚の精度が上がる、あるいは、プレス機20が停止するほど大きな偏荷重の発生が未然に防止されるようになる。
【0068】
ここで、上記一実施形態の変形例について以下に纏める。
【0069】
原料の集合物を加熱して圧密化する際、高周波誘電加熱の代わりに、上記各電極盤に熱源(図示しない)を接続しておいて外部加熱してもよい。また、高周波誘電加熱とこの外部加熱とを併用してもよい。
【0070】
また、上記絶縁部13の形状は、円柱形状でなくともよく、例えば、楕円形状又は角柱形状であってもよい。また、範囲5a(図1及び図2)に含まれる絶縁部13の個数は2個でなくともよく、例えば、1個、あるいは3個でもよい。したがって、範囲5aに含まれる2個の絶縁部13を、例えば、円柱形状や角柱形状に一体に形成し、1個の絶縁部13としてもよい。さらに、絶縁部13と対向する、スライド12の部位12aを絶縁体としてもよい。
【0071】
また、プレス機20における歪ゲージ7の設置位置は、コラム5だけに限らず、偏荷重の検出が好適に行える位置であれば、プレス機20の何れの位置でもよく、例えば、歪ゲージ7を絶縁部13に設けてもよい。また、各コラム5に設ける歪ゲージ7の個数は、それぞれのコラム5に対して1個でなくともよく、複数個設けてもよい。さらに、上記範囲5aにつき、コラムシリンダ11を2本備えているが、2本でなくともよく、例えば、1本、又は3本でもよい。
【0072】
また、上記歪ゲージ7からの検出情報に基づき、フォーミング部70の各搬送部やプレス機20の搬送部の搬送速度を調整してマット状板17の搬送方向の板厚を均一に調整する際、ベルトコンベア74、75を、搬送方向に複数列、例えば2列に分けて、つまり、ベルトコンベア74、75を、搬送方向に対して左右1列づつ合計2列のベルトコンベアを備えた構成にし、主制御部100によってこの2列それぞれの列におけるベルトコンベアの搬送速度(ベルトコンベアの駆動モータの回転速度)を独立に制御し、左右それぞれの列ごとに、原料の単位時間当りの堆積量を調整してもよい。これにより、マット状板17の幅方向(搬送方向と垂直の方向)の板厚の調整が可能となり、マット状板17の幅方向の板厚の均一化を図ることができる。
【0073】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る集合原料の圧縮成形体製造装置は、集合原料の圧縮成形体製造装置に設けられた偏荷重検出手段により、プレス手段に生じている偏荷重の大きさが検出されるようにしている。このようにすると、プレス手段に生じた偏荷重が大きい場合、この検出情報に基づいてプレス手段のプレス動作を停止する等の処置が施せるため、偏荷重によるプレス手段の損傷は未然に防止されることになる。
【0074】
また、上記集合原料の圧縮成形体製造装置の各支柱に設けられた歪ゲージにより、プレス手段にかかる偏荷重の最大値が得られるので、この検知情報に基づいて、プレス動作の継続・停止が判定可能となる。すなわち、停止するための所定の条件を設定し、偏荷重の最大値が所定の値以下ではプレス動作を継続し、偏荷重の最大値が所定の値を越えた場合は、プレス動作を停止させるといった制御が可能となる。したがって、偏荷重が生じた場合は全て停止させるのではなく、偏荷重の許容範囲ではプレス動作が継続されるので、集合原料の圧縮成形体製造装置の稼動効率が上がり、集合原料の圧縮成形体の生産性が高められる。
【0075】
また、集合原料の圧縮成形体製造装置の上流側に設けられたフォーミング部で、原料の集合物をマット状板にフォーミングする際、偏荷重検出手段からの偏荷重の検出情報に基づいてマット状板各部の板厚を均一化でき、これにより、プレス手段が停止するほど大きな偏荷重を生じさせないようにすることが可能となり、偏荷重によるプレス手段の損傷は未然に防止されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物からボード形状の圧縮成形体を製造する製造装置の一実施形態を示す構成図であり、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図2】上記製造装置の上面図である。
【図3】上記製造装置を含む集合原料の圧縮成形体製造システムの構成図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。
【図4】上記製造システムのシステム制御を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 上部電極盤(上盤)
2 下部電極盤(下盤)
3 上部梁
4 下部梁
5 コラム(支柱)
6 プレス駆動部(プレス駆動手段)
7 歪ゲージ(偏荷重検出手段)
10 集合原料の圧縮成形体製造装置
20 プレス機(プレス手段)
30 高周波発信器(高周波誘電加熱手段)
70 フォーミング部
Claims (4)
- 粉状、小片状又は繊維状の原料の集合物を所定のプレス面で圧縮し、成形するプレス手段と、プレス手段によりプレスされた状態の原料を高周波誘電加熱する高周波誘電加熱手段とを有する集合原料の圧縮成形体製造装置において、プレス時に上記プレス手段に生じるプレス面上の位置に対する偏荷重を検出する偏荷重検出手段を備えることを特徴とする集合原料の圧縮成形体製造装置。
- 上記プレス手段は、上盤と、下盤と、上盤を支持する上部梁と下盤を支持する下部梁とを固定支持する複数からなる支柱とを有してなり、上記偏荷重検出手段は、上記偏荷重による支柱の歪を検出するべく各支柱に設けられた歪ゲージであることを特徴とする請求項1に記載の集合原料の圧縮成形体製造装置。
- 上記歪ゲージにより検出された上記各支柱にかかる荷重の最大値と最小値との差が所定の値を越える条件で上記プレスの動作を停止させるプレス駆動手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の集合原料の圧縮成形体製造装置。
- 上記粉状、小片状又は繊維状の原料をマット状に形を整えるフォーミング部を備え、このフォーミング部は上記プレス手段により圧縮成形する前段階において、上記偏荷重検出手段からの偏荷重の検出情報に基づいてマットのフォーミングを均一に行うべく調整可能であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の集合原料の圧縮成形体製造装置。
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