JP3628678B2 - 合成樹脂製タンクの冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や船舶の燃料タンクとして用いられる熱可塑性合成樹脂材によって中空に形成されたタンクを冷却するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、熱可塑性合成樹脂材のブロー成形などによって中空に形成されたタンクが、自動車や船舶の燃料タンクとして用いられることが一般化してきつつある。このブロー成形法は、押出機から押し出された溶融樹脂材料を、金型並びに型締め機によって挟み込み、圧縮空気を吹き込んで溶融樹脂材料を膨らませて金型内面に転写し、更に冷却するというものである。
【０００３】
従来は、金型から取り出したタンク（成形品）が外力を加えても変形しないように、タンクが十分に硬化するまで金型内で冷却していた。そのため、金型のサイクルタイムが長くなりがちであり、金型の回転率を高めて生産性を上げることは困難であった。
【０００４】
このような不都合を回避し、金型の回転率を高めるための手法として、型開き以前にパリソン内へ冷媒を注入し、成形品の金型内での冷却時間の短縮を企図した技術が知られている（特許文献１を参照されたい）。
【特許文献１】
特開平０６−３２８５５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によると、金型構造の複雑化を招き、設備費用が増大しがちである上、冷媒として液体を用いた場合は、成形品内に付着した冷媒を除去することが厄介である。
【０００６】
金型から取り出した後に二次加工が可能な程度にまでさらにタンクを冷却するための手法として、タンクを水槽に水没させて冷却する手法や、タンク内に冷却水を注入する手法も知られているが、前者は、浮力や水圧でタンクに歪みが生ずることが懸念される上、水流を起こしたり、製品を揺らしたりして常に新鮮な冷却水をタンクに接触させないと思ったほどに冷却効率が高まらないという欠点がある。また後者の手法は、冷却時間の短縮化には優れているものの、排水に長時間を要するという欠点があり、トータル的に見るとさほど生産性を高める上に有利にはならない。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、金型の回転率を高め、かつ成形されたタンクの冷却時間をより一層短縮し得る合成樹脂製タンクの冷却装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明の請求項１においては、熱可塑性合成樹脂材により中空に形成されたタンクを冷却するための装置を、合成樹脂材の融点よりやや低い最低限自己保形可能な温度で成形金型から取り出したタンク（１）に外接する形状保持部材（２４）を備えた治具（３・４）と、治具に装着されたタンクに冷却液を吹き付けるシャワーノズル（１２・１３）と、冷却液が吹き付けられているタンクの内部に冷却気を送給すべく、タンクに設けられた第１の開口（孔３７）の周囲に密接可能な対タンク当接部材（３３）を備える給気通路部材（吸気管３４）と、冷却液が吹き付けられているタンクの内部から冷却気を排出すべくタンクに設けられた第２の開口（孔５２）の周囲に密接可能な対タンク当接部材（４３）を備え且つシャワーノズルから噴出する冷却液が浸入し難い位置に開口した排気通路部材（４４）とを有するものとし、タンクの外側を液冷すると同時にその内側を空冷するようにした。
【０００９】
このようにすれば、従来に比して格段に高い温度で金型内からタンクを取り出すことができるので、金型の回転率が高められる。また冷却液を外面に吹き付けての冷却は、水没などと異なりタンクに浮力や水圧が加わることがないので、歪みの発生が抑制される。しかも新気を導入してタンクの内側からも空冷するので、冷却時間をより一層短縮し得る。これに加えて、タンク内に対する冷却気の供給口はもとより、排気口からも冷却液がタンク内に浸入しないので、タンク内から冷却液を除去する後処理も不用となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に基づく合成樹脂製燃料タンクの冷却装置の概略構成を示している。この冷却装置は、金型（図示せず）から取り出した成形品であるタンク１の投入および取り出し作業を行うロード／アンロードステージ２と、下部治具枠３と上部治具枠４とに対するタンク１の固定作業を行う治具枠開閉ステージ５と、上下両治具枠３・４に固定した状態でタンク１の冷却作業を行う冷却ステージ６とからなっている。そして上下両治具枠３・４に固定されたタンク１は、ロード／アンロードステージ２と冷却ステージ６との間に延設されたレール７上を、例えばリンクチェーン（図示せず）で牽引駆動される１台の台車８によって往復移動される。
【００１２】
治具枠開閉ステージ５には、台車８上に固定された下部治具枠４と協働してタンク１を保持する上部治具枠４を上下移動させるための例えばエアシリンダを用いた昇降装置９と、下部治具枠３に上部治具枠４を結合させるクランプ機構（後に詳述する）を駆動するための例えばエアシリンダを用いたクランプ／アンクランプ装置１０とが設けられている。また昇降装置９の下端には、上部治具枠４を掴み取るための例えばエアシリンダを用いた把持装置１１が設けられている。
【００１３】
冷却ステージ６には、冷却水を上方から下向きに噴射する上部シャワーノズル１２と、レール７の下方から冷却水を上向きに噴射する下部シャワーノズル１３と、上下両シャワーノズル１２・１３から落下した冷却水を受け止めて貯容する冷却水タンク１４と、冷却水タンク１４から汲み出した冷却水を上下両シャワーノズル１２・１３に圧送する循環ポンプ１５とが設けられている。なお、この冷却ステージ６は、防水壁で周囲を囲んだシャワーブースとして構成することが、水の飛散を防止する上に好ましい。また冷却水は、タンク１から吸熱して昇温するので、適宜な熱交換機を経て冷却することが好ましい。
【００１４】
治具枠開閉ステージ５と冷却ステージ６との間には、上下両治具枠３・４に保持された状態のタンク１から水滴を吹き飛ばすための高圧エアを吹き出すエアノズルからなる水切り装置１６が設けられている。
【００１５】
下部治具枠３並びに上部治具枠４は、図２に示すように、軽量型鋼やアルミニウム材などで形成されたフレーム２１・２２と、鋼板やアルミニウム板からなるベース２３と、タンク１の要所に当接する複数の形状保持部材２４とからなっている。ここで各形状保持部材２４は、ベース２３上に、或いはフレーム２１・２２に固定されたブラケット２５に長孔を介してボルト止めしたり、ベース２３と形状保持部材２４との間に挟み込むシムの厚さを変更したり、或いは、ねじジャッキやエアシリンダなどを応用した位置調節装置２６を用いたりしてその位置を適宜に調節可能なようにされている。特に自動車用燃料タンクの場合、車体に対する取付面や、燃料ポンプやベントバルブなどのような補助部品の取付面に比較的高い位置精度が要求されるので、形状保持部材２４は、冷却後の収縮を考慮したこれらの部位に対応する位置に重点的に設けられている。
【００１６】
上部治具枠４の適所には、図２には明示されていないが、タンク内冷却用エアの供給装置並びに排出装置が設けられている。
【００１７】
冷却エア供給装置３１は、図３に示すように、給気ノズル３２と対タンク当接部材３３とが一体的に結合された直線状の給気管３４と、給気管３４を直線摺動自在に保持するスライドベアリング３５とからなり、スライドベアリング３５の部分が適宜なブラケット３６を介して上部治具枠４を構成するフレーム２２の一部に固定されている。これにより、上部治具枠４に対して対タンク当接部材３３が所定範囲を上下移動可能なようになっている。なお給気ノズル３２は、多方向へ冷却気を噴射して乱流を発生する構造とされており、タンク１に形成された燃料ポンプの取付部などになるべき部分の中心部に仮に開けられた孔３７からタンク１内に突入するようにされている。
【００１８】
対タンク当接部材３３の外周側には、Ｏリング等の弾性シール部材３８が装着されており、燃料ポンプの取付部などになるべき部分の概ね水平な座面３９にこのシール部材３８が当接するようにされている。また、給気ノズル３２、対タンク当接部材３３、及び給気管３４を含む直線摺動自在な部分の重量が、タンク１の座面３９を変形させずにシール性を確保し得る程度に設定されている。これにより、給気ノズル３２と一体をなす対タンク当接部材３３が、タンク１の冷却に伴う座面３９の変位に対してその自重で追従するので、対シール部材３８が座面３９に常に密接し、給気ノズル３２からタンク１内に噴出する冷却気が漏出することが防止される。
【００１９】
冷却エア排出装置４１は、図４に示すように、例えばフィラーパイプの接続部となるべくタンクに形成された傾斜面４２に当接する対タンク当接部材４３および排気通路部材４４と、これらをその端末に結合するスライドロッド４５と、スライドロッド４５を直線摺動自在に支持するスライドベアリング４６と、スライドロッド４５を軸線方向に駆動する例えばエアシリンダを用いたアクチュエータ４７とからなり、スライドベアリング４６及びアクチュエータ４７が、適宜なブラケット４８を介して上部治具枠４を構成するフレーム２２の一部に固定されている。これにより、排気通路部材４４と一体をなす対タンク当接部材４３が、上部治具枠４に対して所定範囲を傾斜した軸線上で移動可能なようにされている。
【００２０】
対タンク当接部材４３は、その外周側にＯリング等の弾性シール部材４９が装着されると共に、排気通路部材４４に対して自動調心機構５０を介して結合されており、対タンク当接部材４３をタンク１の傾斜面４２に押しつけると、傾斜面４２に倣ってシール部材４９が密接するようにされている。そして排気通路部材４４の排気通路５１は、傾斜面４２に仮に開けられた排気通路５１の内径と同等の直径の孔５２に連通するようにされている。なお、排気通路５１には、エルボなどを接続し、シャワーで浴びせる冷却水が浸入し難い位置に排気口を開口させると良い。
【００２１】
アクチュエータ４７のピストンロッド５３とスライドロッド４５との連結部には、圧縮コイルばね５４が縮設されている。このコイルばね５４が発生する押圧力は、タンク１の傾斜面４２を変形させずにシール性を確保できる程度に設定されている。これにより、アクチュエータ４７の収縮方向への推力でコイルばね５４を押し縮めつつ対タンク当接部材４３をタンク１の傾斜面４２に当接させた際に、タンク１の冷却に伴う傾斜面４２の変位（主として収縮方向）に追従することができるので、対タンク当接部材４３が傾斜面４２に常に密接し、シャワーで浴びせる冷却水がタンク１内に浸入することが防止される。
【００２２】
下部治具枠３に上部治具枠４を結合させるためのクランプ機構が、上下両治具枠３・４の前後両面に設けられている。このクランプ機構６１は、上部治具枠４のフレーム２２の一部である横方向部材６２の適所に固定されたスライド支持部材６３に左右摺動自在に支持されたスライド板６４と、その下端をスライド板６４に枢着した一対の平行リンク６５をもってスライド板６４の左右両端部に連結された可動クランプ部材６６と、下部治具枠３のフレーム２１の一部である横方向部材６７の左右両端部に可動クランプ部材６６と係合可能なように固定された固定クランプ部材６８とからなっている。
【００２３】
このクランプ機構６１を駆動するためのクランプ／アンクランプ装置１０は、固定ブラケット６９にその一端を枢着されて傾動自在な例えばエアシリンダを用いたスライド板駆動アクチュエータ７０と、スライド板駆動アクチュエータ７０の遊端側を上下にシフトさせるための例えばエアシリンダを用いたシフトアクチュエータ７１とからなっている。スライド板駆動アクチュエータ７０のピストンロッド７２の先端には、スライド板６４の一端に設けられたストライカ７３に係合・離脱可能な把持爪７４が設けられている。なお、２つのクランプ／アンクランプ装置１０は、治具枠開閉ステージ５の４隅に立てられた柱のうちの対角に位置するものに設けられており、上部治具枠４の前後両面に設けられたスライド板６４は、互いに逆方向へ駆動されるようになっている。
【００２４】
次に本発明装置による合成樹脂製タンクの冷却要領について説明する。
【００２５】
金型から取り出した直後の高温のタンク１を、ロード／アンロードステージ２に待機中の台車８に固定された下部治具枠３に載置し、台車８を走行させることによって隣接する治具枠開閉ステージ５へと送る。ここでロード／アンロードステージ２は、治具枠開閉ステージ５の手前側に位置しており、その上方が開放されているので、下部治具枠３上へのタンク１の投入作業および取り出し作業を容易に行うことができる。
【００２６】
ロード／アンロードステージ２から移動してきた台車８が、治具枠開閉ステージ５における所定の位置に停止したならば、先ず、昇降装置９の下端に設けられた把持装置１１に掴まれている上部治具枠４を下部治具枠３上のタンク１の上方へ降ろす。この状態では、上下両治具枠３・４のクランプ機構６１はアンクランプ状態（図５に示す状態）にあり、クランプ／アンクランプ装置１０のスライド板駆動アクチュエータ７０は、クランプ機構６１と干渉しない上向きシフト位置（図５に想像線で示した位置）にある。
【００２７】
次に、スライド板駆動アクチュエータ７０を収縮させた上でシフトアクチュエータ７１を伸長させてスライド板駆動アクチュエータ７０を下向きにシフトし、その先端の把持爪７４を、アンクランプ状態のスライド板端部のストライカ７３に係合させる（図５参照）。この状態でスライド板駆動アクチュエータ７０を伸長させると、スライド板６４が右動し、これに伴い、平行リンク６５が傾倒しているために下方に位置している可動クランプ部材６６下端の側方突起７５が下部治具枠４に固定されている固定クランプ部材６８の下方へ入り込む。そしてスライド板６４のさらなる横移動に連れて可動クランプ部材６６がスライド支持部材６３の左側面８１に当接すると、可動クランプ部材６６はそこで停止するのにスライド板６４はさらに右動するので、スライド板６４にその下端を枢着させた平行リンク６５が垂直に立ち上がり、これに連れて可動クランプ部材６６が持ち上げられてその側方突起７５が固定クランプ部材６８と係合する（図６参照）。
【００２８】
これにより、下部治具枠３と上部治具枠４とが相互に結合される。この状態では、可動クランプ部材６６はスライド支持部材６３の左側面８１とスライド板６４の前面に固着されたストッパ部材８０との間に挟まれるので、そのクランプ状態が安定的に保持される。なお、上記は、ロード／アンロードステージ２側、つまり前面に設けられたクランプ機構６１について説明したが、同様なものが冷却ステージ６側、つまり背面にも設けられている。
【００２９】
次いでスライド板駆動アクチュエータ７０を伸長させたままシフトアクチュエータ７１を収縮させてスライド板駆動アクチュエータ７０を上向きにシフトし、スライド板端部のストライカ７３から把持爪７４を外す。これと同時に昇降装置下端の把持装置１１を上部治具枠４から外し、把持装置１１のみを上部治具枠４と干渉しない位置へと上昇させる。
【００３０】
上記のクランプ工程と並行して上部治具枠４に設置された冷却エア供給装置３１並びに冷却エア排出装置４１をタンク１の対応する部分に当接させる。
【００３１】
この状態でタンク１内に冷却用エアを供給してタンク１内に冷気を流通させると共に、大気圧よりもタンク内圧を高めに維持することにより、タンク１と上下両治具枠３・４の形状保持部材２４との接触を保つと共に、冷却エア供給装置３１並びに冷却エア排出装置４１の当接面のシール性を確保する。そしてこの状態のまま冷却ステージ６へタンク１を移送する。
【００３２】
治具枠開閉ステージ５から台車８と共にタンク１が冷却ステージ６に進入してきたら、上下両シャワーノズル１２・１３から冷却水を所定時間噴射してタンク１の外面を冷却する。ここで冷却水噴射のタイミングは、台車８の移動に同期させても良いし、タンク１や治具枠３・４の形状によって跳ね返った冷却水の飛散が懸念される場合は、冷却ブース内の所定位置に停止して防水扉を閉じた後にシャワーノズル１２・１３からの冷却水噴射を開始するようにしても良い。
【００３３】
このように、タンク１外面に冷却水を吹き付けての冷却とすれば、水没などと異なり、浮力や水圧が加わらないので、タンク１に歪みが生じることが抑制される。しかも吹出口の数量や位置、或いは冷却水の供給量を制御することにより、タンク１の形状や肉厚に対応して各部の冷却状況を均等化することができる。また冷却水によるタンク１外からの冷却と並行してタンク１内に新鮮な冷気を流通させることにより、外部水冷と内部空冷とを並行して行うことができ、冷却所要時間のさらなる短縮が可能となる。
【００３４】
タンク１の冷却が完了したならば、台車８を治具枠開閉ステージ５へ戻す。この移送工程中に冷却ステージ６の出口やレール７の周辺に設置した水切り装置１６から高圧エアを噴射して治具枠３・４やタンク１の外面に付着した水滴の除去を行う。
【００３５】
冷却ステージ６から治具枠開閉ステージ５に戻された台車８が所定位置で停止したならば、水切りエアを停止すると同時に、上下両治具枠３・４同士のクランプ機構６１を、上記のクランプ工程と逆の手順でアンクランプした後、昇降装置９を下ろし、且つ把持装置１１で上部治具枠４を掴み取って上昇させる。なお、アンクランプ動作が確実に行われるように、スライド板６４が左動する際に、スライド支持部材６３に固定されたフック部材７６の先端７６ａが平行リンク６５の可動クランプ部材６６に対する枢着端に引っ掛かるようにされており、これにより、平行リンク６５が確実に傾倒するようにされている。
【００３６】
上下両治具枠３・４の分離後、台車８をロード／アンロードステージ２へ戻し、ロード／アンロードステージ２上でエアガンなどで圧縮空気を吹きかけてさらにタンク１の水切りを行った後、下部治具枠３からタンク１を取り出し、次のタンク１と載せ換え、以上の工程を繰り返す。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、形状保持用治具によって変形を防ぐので、成形金型からのタンクの取り出し温度をこれまで以上に高くすることができるため、早期型開きが可能となり、成形サイクルタイムを短縮する上に多大な効果を奏することができる。しかも冷却液を外面に吹きかけての液冷に併せてタンク内に冷却気を流通させて空冷することにより、浮力や水圧の影響による歪みの発生を解消し得ることはもとより、冷却所要時間のさらなる短縮を実現し得る。これに加えて、タンク内に対する冷却気の供給口はもとより、排気口からも冷却液がタンク内に浸入し難くなるので、タンク内から冷却液を除去する後処理も不要となる。即ち、本発明により、金型の回転率を高め、かつ成形されたタンクの冷却時間をより一層短縮して合成樹脂製タンクの生産性を高める上に多大な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷却装置の概略全体構成図
【図２】治具枠の概略構成図
【図３】冷却エア供給装置の概略立面図
【図４】冷却エア排出装置の概略立面図
【図５】クランプ機構のアンクランプ状態におけるクランプ／アンクランプ装置の作動説明図
【図６】クランプ機構のクランプ状態におけるクランプ／アンクランプ装置の作動説明図
【符号の説明】
１ タンク
３ 下部治具枠
４ 上部治具枠
５ 治具枠開閉ステージ
６ 冷却ステージ
１２ 上部シャワーノズル
１３ 下部シャワーノズル
２４ 形状保持部材
２６ 位置調節手段
３１ 冷却エア供給装置
４１ 冷却エア排出装置
６４ スライド板
６５ 平行リンク
６６ 可動クランプ部材
６８ 固定クランプ部材

Claims (1)

1. 熱可塑性合成樹脂材により中空に形成されたタンクを冷却するための装置であって、
   前記合成樹脂材の融点よりやや低い最低限自己保形可能な温度で成形金型から取り出したタンクに外接する形状保持部材を備えた治具と、
   前記治具に装着されたタンクの外面に冷却液を吹き付けるシャワーノズルと、
   前記冷却液が吹き付けられているタンクの内部に冷却気を送給すべく、当該タンクに設けられた第１の開口の周囲に密接可能な対タンク当接部材を備える給気通路部材と、
   前記冷却液が吹き付けられているタンクの内部から冷却気を排出すべく当該タンクに設けられた第２の開口の周囲に密接可能な対タンク当接部材を備え且つシャワーノズルから噴出する冷却液が浸入し難い位置に開口した排気通路部材と、を有し、
   タンクの外側を液冷すると同時にその内側を空冷するようにしてなることを特徴とする合成樹脂製タンクの冷却装置。

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