JP3143195U - 圧力調節機構付の混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、吐出時と循環時の圧力を任意に設定して、未硬化樹脂の配合比を安定させる混合装置を提供する。
【解決手段】混合装置は、主に複数成分のペースト状ないし液状の未硬化樹脂を混合ノズル１に供給し、混合ノズル１で混合して、連続又は断続的に吐出する。混合ノズル１は、供給される未硬化樹脂を吐出状態と循環状態とに切り換える切換弁３を有すると共に、循環状態における循環圧力と、吐出状態における吐出圧力を自動調整するアクチュエータ付きの圧力調節機構４を備える。
【選択図】図１

Description

本考案は、主として複数成分のポリウレタン等の熱硬化性樹脂を混合し、連続又は断続吐出するのに最適な混合装置に関する。

複数成分のポリウレタン等の熱硬化性樹脂を混合して吐出する装置は開発されている。（特許文献１ないし３参照）
特許文献１ないし３の公報に記載される混合装置は、循環圧を設定するためのニードル弁と吐出圧を設定するためのオリフィスを備えている。通常、断続吐出を行う場合には、循環時の圧力と吐出時の圧力を合わせることで、切り替え時の流量変動が少なくなり、配合比振れがなくなる。そのため、特に比較的小吐出量で、主剤と硬化剤の配合比率が、例えば１０：１以下で粘度差が１００倍以上の条件で断続ショットをする場合には、戻り側の圧力を調節するための固定ニードル弁で、吐出時の圧力と循環時の圧力を合わせることが重要となり、人手により微調整が行われている。
この種の混合装置は、主に熱硬化性樹脂の混合に使用され、経時的に混合室の硬化物析出により吐出圧力が徐々に上昇していく。吐出圧力が配合比や製品の品質に影響を及ぼさない範囲を越すと、生産を中断し、洗浄等の作業が必要となる。多くの場合は、吐出圧が許容値より下げられないことにより吐出量が変動し、配合比ずれを起こすためである。
又、密閉金型で大型注型品の注型時には、注入初期と終了時での吐出圧力が異なり、圧力が上昇する注入終了時期には粘度が低く、吐出量の少ない硬化剤等は適切な配合比が得られなくなるため、あらかじめ混合装置の供給側に取り付けた圧力調節用の固定ニードル弁で予想された圧力に吐出圧を設定し、注入中に徐々に緩めて圧力の上昇を抑える方法が採られている。
実用新案登録第３０４２４７０号公報 実用新案登録第３０４０２３４号公報 特開平５−０８４４３５号公報

通常、原料供給に使用するポンプは、圧力変動時に内部漏れの少ないものを使用するが、低粘度で低吐出の場合は、圧力が上昇すると内部漏れが発生しやすく、特に注入初期の圧力変動により配合比がずれた製品が発生しやすい。断続吐出を続けると、徐々に析出する硬化物による吐出圧の上昇に伴い、頻繁に循環圧力を調整する必要があった。
又、低粘度、低流量の流体を一定の圧力で流すためには、非常に狭いクリアランスのノズルが必要となり、ゴミが詰まりやすく、固定のニードルでは頻繁に人手により圧力の調整を必要とした。
高い圧力の場合は、バネや油圧、空気圧等でニードルをバランスさせ、圧力調整する機構も採用できるが、０．５ＭＰａ以下の低い原料圧力では応答が悪く、精度良く使用できなかった。
本考案は、従来の以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。

課題を解決するための手段及び考案の効果

本考案の混合装置は、主に複数成分のペースト状ないし液状の未硬化樹脂を混合ノズル１に供給し、混合ノズル１で混合して、連続又は断続的に吐出する。混合ノズル１は、供給される未硬化樹脂を吐出状態と循環状態とに切り換える切換弁３を有すると共に、循環状態における循環圧力と、吐出状態における吐出圧力を自動調整するアクチュエータ付きの圧力調節機構４を備える。

以上の混合装置は、吐出時や循環時の圧力を、任意に設定でき、かつ維持することができる。さらに、混合装置に接続される原料の圧力センサから信号を得て、設定値に近づけるように制御して吐出時と循環時の圧力を等しくすることで、配合比のずれがなくなり安定した製品が得られる。とくに、低粘度原料を低流量で循環するときの圧力が安定し、調節不要となる。さらに、密閉型への注型等で、吐出圧が変動する場合でも任意に吐出圧が設定でき、配合比が安定する。さらにまた、流量計による流量制御と併用することで、さらに信頼性を高めることができる。

さらに、本考案の混合装置は、ポリウレタン等の注型において、比較的小吐出量で、主剤、硬化剤の粘度及び配合比の差が大きい場合でも１ショット毎の配合比がずれにくいため、安定した品質を保つことができる。

また、設定する圧力を事前の吐出圧を記憶し、設定させることで、吐出圧の経時的上昇に対しても自動的に追従し、人手による調整作業が不要となる。
さらに、低粘度、低流量の原料を一定圧力で循環する場合には、ゴミ詰まり等による圧力の変動を自動的に解除し、人出による微調整が不要となる。
さらにまた、ＲＴＭ等の注型終了近くに圧力が上昇する場合においても、吐出圧を事前に設定することで、注入開始時と終了時の圧力を等しくして、終始安定した配合比を保つことができる。

さらにまた、計量時も１回ロスショットするだけで、圧力が設定されるため、計量時間が短く、正確に行われて、原料ロスが少なくなる。流量計によるフィードバック制御を備えた原料供給装置と組み合わせると、計量作業は流量表示の確認のみとなり、ほとんど計量作業は不要となり、作業時間と原料ロスが減る。

本考案の混合装置は、未硬化樹脂をポリウレタン樹脂として、２液のポリウレタンを混合して吐出できる。ポリウレタンは、粘度が相当に異なる２液を、大きな混合比で混合して吐出するが、本考案の混合装置は、混合ノズル１に供給される未硬化樹脂の圧力を最適値にコントロールして吐出状態と循環状態とに切り換えるので、安定して正確な混合比で混合して吐出できる。

本考案の混合装置は、圧力調節機構４を、切換弁３の原料供給側に連結して、混合ノズル１に供給される未硬化樹脂の圧力を調整することができる。この混合装置は、吐出状態において、混合ノズルに供給される未硬化樹脂の圧力を設定値に制御して安定して吐出できる。

本考案の混合装置は、圧力調節機構４を、切換弁３の原料戻り側に連結して、循環圧力を設定値にコントロールして、循環状態における未硬化樹脂の圧力を最適値にコントロールできる。

本考案の混合装置は、切換弁３に供給される原料の流量を検出する流量計２３を設け、この流量計２３でもって原料供給装置２１をコントロールして、混合ノズル１に設定された流量で未硬化樹脂を供給できる。

本考案の混合装置は、圧力調節機構４を、アクチュエータと、このアクチュエータで軸方向に移動されるニードル４１とで構成し、アクチュエータでニードル４１を軸方向に移動して未硬化樹脂の圧力を調整することができる。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本考案の技術思想を具体化するための混合装置を例示するものであって、本考案は混合装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、実用新案登録請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「実用新案登録請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、実用新案登録請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１に示す混合装置は、ペースト状ないし液状である未硬化樹脂であるポリウレタン樹脂を混合ノズル１から吐出する。この図の装置は、２液を混合して吐出する混合装置を示しているが、本考案の混合装置は、３液以上の未硬化樹脂を混合して吐出する装置とすることもできる。図の混合装置は、２液の未硬化樹脂を混合して吐出する混合ノズル１と、この混合ノズル１に２液の未硬化樹脂を供給する２組の供給機構２を備えている。３液以上の未硬化樹脂を混合して吐出する装置は、３組以上の供給機構を備える。

各々の供給機構２は、ひとつの混合ノズル１に供給する未硬化樹脂を蓄える原料タンク２０と、原料タンク２０に蓄えられる未硬化樹脂を混合ノズル１に供給する原料供給装置２１と、原料供給装置２１から混合ノズル１に供給される未硬化樹脂の圧力を検出する圧力スイッチ２２と、原料供給装置２１から混合ノズル１に供給される未硬化樹脂の流量を検出して原料供給装置２１を制御する流量計２３と、混合ノズル１に供給される未硬化樹脂の圧力を検出する圧力センサ２４とを備える。

混合ノズル１を図２と図３に示す。この混合ノズル１は、先端に吐出口１１を開口して、この吐出口１１から吐出される２液の未硬化樹脂を混合するロータ１５を内蔵するノズル本体１０と、ノズル本体１０の上端に固定されてロータ１５の回転軸１６に連結されてロータ１５を回転させるモータ１７と、ノズル本体１０に内蔵されて、未硬化樹脂を吐出状態と循環状態とに切り換える切換弁３と、未硬化樹脂の圧力を調整する圧力調節機構４とを備える。混合ノズル１は、２液の未硬化樹脂を吐出状態と循環状態とに切り換える２組の切換弁３を備えている。

ロータ１５は、吐出状態にある各々の切換弁３から供給される未硬化樹脂を混合して、吐出口１１から吐出する。

切換弁３は、混合ノズル１に供給される未硬化樹脂を、吐出口１１から吐出する吐出状態と、吐出口１１から吐出しないで原料タンク２０に循環させる循環状態とに切り換える。循環状態で未硬化樹脂は混合されることなく原料タンク２０に循環される。図の切換弁３は、ノズル本体１０に回転できるように内蔵している円柱状の弁体３０と、この弁体３０を回転させて、吐出状態と循環状態に切り換える機構（図示せず）を備える。弁体３０は、中心から半径方向に伸びるＬ字状の切換流路３１を設けている。ノズル本体１０は、吐出口１１に連結される吐出流路１２と、原料タンク２０に連結される循環流路１３と、原料供給装置２１に連結される流入流路１４とを互いに直角となるように、かつ、回転される弁体３０の切換流路３１に連結される位置に設けている。図のノズル本体１０は、下方に伸びるように吐出流路１２を設けて、上方に伸びるように循環流路１３を設けて、水平方向に伸びるように流入流路１４を設けている。弁体３０が図２で示す位置に回転されると、切換流路３１は、流入流路１４を循環流路１３に連結して、供給される未硬化樹脂を循環流路１３に流して循環させる。すなわち、吐出口１１から未硬化樹脂を吐出しない。弁体３０が図３で示す位置に回転されると、切換流路３１は、流入流路１４を吐出流路１２に連結して、供給される未硬化樹脂を吐出口１１から吐出する。

圧力調節機構４は、未硬化樹脂の圧力を設定値に制御する。この圧力調節機構４の拡大図を図４に示す。この図の圧力調節機構４は、アクチュエータのサーボモータ４０と、このサーボモータ４０で軸方向に移動されるニードル４１とを備える。サーボモータ４０は、ニードル４１を軸方向に移動して未硬化樹脂の流路面積を調整して移送される未硬化樹脂の圧力を調整する。図２と図３の圧力調節機構４は、ノズル本体１０の循環流路１３にニードル４１を設けて、ニードル４１で循環流路１３の開度をコントロールできるようにしている。この圧力調節機構４は、サーボモータ４０でニードル４１を軸方向に移動して循環流路１３を絞って、未硬化樹脂の流路を制限し、原料供給装置２１から供給される未硬化樹脂の圧力を上昇させる。サーボモータ４０でニードル４１を反対に開く方向に移動させると、未硬化樹脂は流れやすくなって、供給される未硬化樹脂の圧力は低下する。この圧力調節機構４は、循環流路１３を流れる未硬化樹脂の流路をコントロールして、循環状態における未硬化樹脂の圧力を調整する。

図５と図６の混合ノズル１は、切換弁３の原料供給側に圧力調節機構４を設けている。この混合ノズル１は、ノズル本体１０の流入流路１４に圧力調節機構４のニードル４１を設けて、流入流路１４の開度をアクチュエータのサーボモータ４０でコントロールする。アクチュエータのサーボモータ４０で、ニードル４１を絞る方向に、あるいは開く方向に移動して、未硬化樹脂の圧力を調整する。サーボモータ４０が流入流路１４のニードル４１を開ける方向に移動させると、切換弁３を通過して吐出口１１から多量の未硬化樹脂がスムーズに吐き出されるので、圧力調節機構４の流入側の圧力は低くなる。反対にサーボモータ４０が流入流路１４のニードル４１を絞る方向に移動させると、切換弁３から吐出口１１に供給される未硬化樹脂の流路が狭く制限されて、原料供給装置２１から供給される未硬化樹脂の圧力は高くなる。この圧力調節機構４は、原料供給装置２１から供給される未硬化樹脂の圧力をコントロールする。

圧力調節機構４は、圧力センサ２４に制御されて、循環状態における未硬化樹脂の圧力と、吐出状態における圧力を設定圧力にコントロールする。圧力調節機構４は、圧力センサ２４で検出される圧力が設定圧力よりも低くなると、サーボモータ４０を制御してニードル４１を絞る方向に移動して圧力を高くする。反対に、圧力センサ２４で検出される圧力が設定圧力よりも高くなると、サーボモータ４０を反対に駆動してニードル４１を開ける方向に移動して圧力を低下させる。循環流路１３に設けている圧力調節機構４は、切換弁３を循環状態とする状態で、圧力センサ２４に制御されて循環圧力を設定値にコントロールする。流入流路１４に設けている圧力調節機構４は、吐出口１１から未硬化樹脂を吐き出す状態で、圧力センサ２４に制御されて混合ノズル１に供給される未硬化樹脂の圧力を設定値に制御する。

原料供給装置２１は、モータ２５と、このモータ２５で駆動されるポンプ２６とを備える。各々の原料供給装置２１は、流量計２３に制御されて、所定の流量で各々の未硬化樹脂を混合ノズル１に供給する。混合ノズル１は、所定の特定された割合で未硬化樹脂を混合して吐出口１１から吐出する。混合ノズル１に一定流量の未硬化樹脂を供給するために、各々の原料供給装置２１は、流量計２３に制御されて、一定の流量で未硬化樹脂を混合ノズル１に供給する。

以上の混合装置は、以下の動作をして２液の未硬化樹脂を所定の混合率となるように混合して、混合ノズル１の吐出口１１から吐出する。
［２液の未硬化樹脂を混合して吐出する吐出状態］
この工程で、原料供給装置２１は流量計２３に制御されて、あらかじめ特定されている設定流量で未硬化樹脂を切換弁３に供給する。切換弁３は、図３と図６に示すように、流入流路１４を吐出流路１２に連結する状態に切り換えられて、供給される未硬化樹脂を吐出流路１２から吐出する。各々の吐出流路１２から吐出される未硬化樹脂は、ロータ１５で混合されて吐出口１１から吐出される。このとき、図６に示すように、切換弁３の流入側に連結している圧力調節機構４は、圧力センサ２４に制御されて切換弁３に供給する未硬化樹脂の圧力を設定圧力に制御する。したがって、切換弁３に供給される、設定圧力で設定流量の未硬化樹脂が、吐出流路１２からロータ１５に供給される。すなわち、ロータ１５で混合させる各々の未硬化樹脂は、流量と圧力を設定値に制御しているので、正確な混合比で混合されて吐出口１１から吐き出される。

［未硬化樹脂を吐出しない循環状態］
この工程においても、原料供給装置２１は流量計２３に制御されて、あらかじめ特定されている設定流量で未硬化樹脂を切換弁３に供給する。切換弁３は、図１、図２及び図５に示すように、流入流路１４を循環流路１３に連結する状態に切り換えられて、供給される未硬化樹脂を循環流路１３から原料タンク２０に循環させる。このとき、循環流路１３に連結している圧力調節機構４は、圧力センサ２４に制御されて循環される未硬化樹脂の圧力を設定圧力に制御する。したがって、原料供給装置２１から送り出されて循環される未硬化樹脂は、吐出状態と循環状態において同じ圧力と流量にコントロールされる。

以上のように、吐出状態と循環状態において、未硬化樹脂の流量と圧力を設定流量と設定圧力に設定するので、切換弁３を循環状態から吐出状態に切り換える状態で、つねに正確な混合比で２液を混合ノズル１から吐出できる。

本考案の混合装置は、主として、粘度や混合比が相当に異なる、２液のポリウレタンを正確な混合で混合して吐出して理想的な状態で成形できる。

本考案の一実施例にかかる混合装置の概略構成図である。 図１に示す混合装置の混合ノズルの拡大断面図であって、未硬化樹脂の循環状態を示す図である。 図２に示す混合ノズルの吐出状態を示す図である。 圧力調節機構の拡大断面図である。 混合ノズルの他の一例を示す拡大断面図であって、未硬化樹脂の循環状態を示す図である。 図５に示す混合ノズルの吐出状態を示す図である。

符号の説明

１…混合ノズル
２…供給機構
３…切換弁
４…圧力調節機構
１０…ノズル本体
１１…吐出口
１２…吐出流路
１３…循環流路
１４…流入流路
１５…ロータ
１６…回転軸
１７…モータ
２０…原料タンク
２１…原料供給装置
２２…圧力スイッチ
２３…流量計
２４…圧力センサ
２５…モータ
２６…ポンプ
３０…弁体
３１…切換流路
４０…サーボモータ
４１…ニードル

Claims (6)

1. 主に複数成分のペースト状ないし液状の未硬化樹脂を混合ノズル(1)に供給し、混合ノズル(1)で混合して、連続又は断続的に吐出する混合装置であって、
   前記混合ノズル(1)が、供給される未硬化樹脂を吐出状態と循環状態とに切り換える切換弁(3)を有すると共に、循環状態における循環圧力と、吐出状態における吐出圧力を自動調整するアクチュエータ付きの圧力調節機構(4)を備えることを特徴とする混合装置。
2. 未硬化樹脂にポリウレタン樹脂を使用する請求項１に記載される混合装置。
3. 前記圧力調節機構(4)が、切換弁(3)の原料供給側に連結されて、混合ノズル(1)に供給される未硬化樹脂の圧力を調整する請求項１に記載される混合装置
4. 前記圧力調節機構(4)が、切換弁(3)の原料戻り側に連結されて、循環圧力を調整する請求項１に記載される混合装置
5. 前記切換弁(3)に供給される原料の流量を検出する流量計(23)を備え、未硬化樹脂を混合ノズル(1)に供給する原料供給装置(21)とを備え、流量計(23)で検出される流量で原料供給装置(21)を制御する請求項１に記載される混合装置。
6. 前記圧力調節機構(4)が、アクチュエータと、このアクチュエータで軸方向に移動されるニードル(41)とを備え、アクチュエータがニードル(41)を軸方向に移動して未硬化樹脂の圧力を調整する請求項１に記載される混合装置。

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