JP4589708B2 - モールドフォーム成形ラインの成形型冷却装置 - Google Patents

Description

この発明は、発泡樹脂よりなる成形品を成形するためのモールドフォーム成形ラインであって、特に低温条件下でモールドフォームが実行されるようにしたコールドキュアタイプのモールドフォーム成形ラインにおける成形型の冷却装置に関するものである。

この種のコールドキュアタイプのモールドフォーム成形ラインとして、コンベアライン上に、開閉可能な下型と上型とよりなる複数の成形型が、台車等を介して周回走行可能に配列されたものが具体化されている。そして、成形型がコンベアラインに沿って走行されるとき、作業ゾーンにおいて上型が下型に対して開放されて、下型内に発泡材料の注入が行われる。その後に上型が下型に対して閉鎖されて、発泡成形が開始される。そして、成形型は、作業ゾーンでの放熱を補償するために、ある程度の加温機能を有する保温トンネル内に送り込まれ、保温トンネルを抜けると、作業ゾーンに帰ってきて、成形品の取り出し、成形面の清掃、前記の発泡材料の注入が行われる。

ところで、この種のモールドフォーム成形ラインにおいて、高品質の成形品を得るためには、成形型を所定の温度に維持して成形材料の硬化反応速度を一定にコントロールする必要がある。特に、発泡材料が同一条件で反応を開始するように、発泡材料の注入時には、各成形型の温度を所定の値にそろえる必要があり、成形型の温度をそろえた上で、発泡材料を温度域に見合うように配合している。しかしながら、前記成形ラインに各種の成形型が混在することがあり、この場合には、大小の成形型の熱容量が異なる。従って、成形型が発泡材料の反応熱、前記保温トンネルの熱等を受けた場合、大小の成形型の温度が相違してしまい、同一配合の発泡材料では、成形品質にむらを生じることになる。このため、成形型ごとに発泡材料の配合を変更することも考えられるが、この方法はきわめて煩雑である。

これに対し、成形型を所定の温度にするための冷却構成が特許文献１に開示されているが、この特許文献１に開示された構成は、成形型を摂氏１６０度〜２３０度程度の加熱オーブンに通して高温条件下でモールドフォームが実行されるようにしたいわゆるホットキュアタイプの成形ラインに適用されるものである。このホットキュアタイプにおいては、成形型に対する発泡材料の注入時に、成形型が高温状態を維持していると、発泡材料のフォームセルに異常が生じる。これが生じないように、オーブンで加熱された全ての成形型を発泡材料の注入にさきだって常温程度までに急冷するのが不可欠となる。そして、この特許文献１に開示された構成においては、この急冷のために冷水を用いている。これに対し、前述のコールドキュアタイプの保温トンネル内の温度は摂氏６０度〜８０度程度で、作業ゾーンにおいて成形型の温度をそろえる場合の温度調整幅も、せいぜい摂氏３度〜４度程度である。このため、このような冷水による冷却を、コールドキュアタイプに適用すると、成形型の過冷却を招くことになる。特に、熱容量が小さいために昇温度合いが大きくなる小形の成形型に対する冷却は、昇温時とは逆に、著しい温度低下を招いてしまうことになる。従って、特許文献１の冷却構成はコールドキュアタイプの成形ラインには全く適用できない。
特開平６−２３４１２８号公報

このため、コールドキュアタイプの成形ラインにおいて、成形型が小さい場合、従来は、保温トンネルの中で、成形型が過度に昇温されないように、肉厚を必要以上に厚くしたり、成形型の周囲に鉄板等の遮蔽板を設けたりしていた。しかし、これらの方策は、設備コストが高くなる要因になったり、工数増大や型構造の複雑化になったり、等々の問題となっていた。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、前述した従来の問題点を解消することができるコールドキュアタイプのモールドフォーム成形ラインにおける成形型冷却装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、作業ゾーンと保温ゾーンとよりなるコールドキュアタイプのコンベアライン上に複数の成形型を配列し、前記作業ゾーンにおける発泡材料注入位置の上流側には、成形型に対して霧状エアを吹き付けるための冷却手段を設け、成形型は、一側において走行台車上に支持されるとともに、他側部が走行台車の外部において所定の軌道上に走行可能に支持され、前記冷却手段が前記軌道と走行台車の走行領域との間に配置されたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記冷却手段は、成形型の下面に対して霧状エアを吹き付けることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、冷却手段によって冷却される成形型を設定するための制御手段を設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載の発明において、成形型の温度を検出するための検出手段と、その検出手段の検出結果に応じて霧状エアの吹き付け量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

この発明においては、霧状エアにより成形型を冷却するものであるため、気化熱を利用して成形型を適度に冷却できる。このため、成形型の肉厚を必要以上に厚くしたり、遮蔽板を設けたりするような改造が不要になり、コールドキュアタイプのモールドフォーム成形ラインに好適である。

以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、この実施形態のコールドキュアタイプのモールドフォーム成形ラインにおいては、工場等の床面上に閉ループ状で、かつトラック状をなすコンベアライン１１が敷設されている。このコンベアライン１１は、一対のスプロケット１２と、両スプロケット１２間に掛装されたチェーンコンベア１３とから構成されている。コンベアライン１１の外周に沿ってトラック状に延びるように、基台１４上には軌道としての一対のガイドレール１５Ａ及び同じく軌道としての１本の支持レール１５Ｂが敷設されている。ガイドレール１５Ａ上には、複数の台車１６がそれらの下面に設けられた車輪１７を介して移動可能に支持され、連結部材１８を介してチェーンコンベア１３に連結されている。そして、チェーンコンベア１３の回転により、各台車１６がコンベアライン１１に沿って図１の矢印方向に周回走行されるようになっている。

図３及び図４に示すように、各台車１６上には型フレーム１９を介して一対の成形型２０が搭載されている。すなわち、型フレーム１９は、一側において台車１６上に軸１９ａを介して支持された下型フレーム１９Ａと、その下型フレーム１９Ａ上に支軸２１を介して開閉回動可能に支持された一対の上型フレーム１９Ｂとから構成されている。下型フレーム１９Ａは、複数のフレーム部材１９ｂ，１９ｃにより構成されている。下型フレーム１９Ａの外端部（他側）は、車輪２２を介して前記支持レール１５Ｂに走行可能に支持されている。成形型２０は、下型フレーム１９Ａの上面に型締め用のエアバッグ２３を介して配設された一対の下型２０Ａと、それらの下型２０Ａに開閉可能に対応するように、各上型フレーム１９Ｂの下面に取り付けられた一対の上型２０Ｂとから構成されている。各下型２０Ａの上面には凹状の成形面２０ａが形成されるとともに、各上型２０Ｂの下面には凸状の成形面２０ｂが形成され、上型２０Ｂが下型２０Ａに対して閉鎖された状態で、両成形面２０ａ，２０ｂ間に成形品を成形するためのキャビティが形成されるようになっている。

前記下型フレーム１９Ａと各上型フレーム１９Ｂとの外端部間には、一対のクランプ機構２４が配設されている。これらのクランプ機構２４は、下型フレーム１９Ａ側に設けられたクランプピン２５と、そのクランプピン２５に係脱可能に対応するように、上型フレーム１９Ｂ側に設けられたクランプレバー２６とから構成されている。各上型フレーム１９Ｂの外面には、クランプレバー２６を介して上型２０Ｂを上型フレーム１９Ｂとともに開閉させるための開閉用カムフォロワ２７が突設されている。

図１〜図３に示すように、前記コンベアライン１１の作業ゾーンである前方周回部分に対応して、基台１４の上方には一対のロッドよりなる開閉用ガイドカム２８が支柱２９を介して架設支持されている。この開閉用ガイドカム２８には、上型フレーム１９Ｂの開閉用カムフォロワ２７に係合して、上型２０Ｂを開放させるための開放部２８ａと、その上型２０Ｂを閉鎖させるための閉鎖部２８ｂとが形成されている。そして、図３に示すように、各台車１６がコンベアライン１１に沿って周回される途中で、開閉用カムフォロワ２７が開閉用ガイドカム２８の開放部２８ａに係合されることにより、上型フレーム１９Ｂが支軸２１を中心に回動されて、上型２０Ｂが下型２０Ａ上から開放される。この開放状態で、成形型２０の前方側から作業者により、下型２０Ａの成形面２０ａからの成形品の取り出し、両型２０Ａ，２０Ｂの成形面２０ａ，２０ｂの清掃、成形面２０ａ，２０ｂに対する離型剤の塗布等の作業が行われるようになっている。

図１に示すように、前記開閉用ガイドカム２８の開放部２８ａの終端部付近と対応する位置には、一対の作業ロボットよりなる注入装置３０が対向配置されている。そして、上型２０Ｂが下型２０Ａ上から開放された状態で、これらの注入装置３０により、下型２０Ａの成形面２０ａ内に発泡材料の注入が行われる。その後、図３に鎖線で示すように、開閉用カムフォロワ２７が開閉用ガイドカム２８の閉鎖部２８ｂに係合されることにより、上型フレーム１９Ｂが開放方向と逆方向に回動されて、上型２０Ｂが下型２０Ａに対して閉鎖されるようになっている。

図１、図２及び図４に示すように、前記注入装置３０の下流側において、コンベアライン１１の前方周回部分の右端部、後方周回部分及び前方周回部分の左端部と対応する位置には、保温ゾーンを構成するトンネル３１が設置されている。トンネル３１内の左右２箇所には、成形型２０に向けて上方及び下方から温風を噴射するための上下一対の温風噴射ダクト３２が配設されている。そして、発泡材料の注入後に、上型２０Ｂが下型２０Ａに対して閉鎖された状態で、台車１６、型フレーム１９及び成形型２０がトンネル３１内を通って周回移動されるとき、温風噴射ダクト３２からの温風により成形型２０が所定温度に保温される。これにより、成形型２０内の発泡材料の発泡及び硬化が促進されて、その状態で成形品の成形が行われるようになっている。

図１〜図３に示すように、前記作業ゾーンにおける前記注入装置の上流側であって、かつ前記開閉用ガイドカム２８の開放部２８ａの終端部付近に対応する位置において、前記支持レール１５Ｂと台車１６の走行域との間には、成形型２０の走行域の下方に位置するように、冷却手段としての噴霧ノズル３３が配設されている。前記下型フレーム１９Ａは噴霧ノズル３３を跨ぐようになっている。そして、型フレーム１９が噴霧ノズル３３の上方に位置したときに、開閉用ガイドカム２８の開放部２８ａの案内作用により、成形型２０の上型２０Ｂが下型２０Ａに対して開放された状態で、噴霧ノズル３３から成形型２０に対して冷却水を含む気液２相の噴霧エアが吹き付けられる。噴霧ノズル３３からの噴霧エアは、下型フレーム１９Ａ内を通って成形型２０の下型２０Ａに至り、成形型２０が冷却されるようになっている。

図１及び図２に示すように、前記トンネル３１の出口付近において成形型２０の走行域の下方位置には、赤外線センサ等よりなる温度センサ３４が配設されている。そして、成形型２０がトンネル３１の出口付近を通って走行される際に、温度センサ３４により成形型２０の温度が検出されて、その検出温度が制御装置３５に出力される。その結果、制御装置３５の制御により、霧発生装置３６と噴霧ノズル３３との間に設けられたバルブ３７が開閉されて、噴霧ノズル３３からの冷却噴霧の有無と、冷却噴霧の時間とが検出温度に応じて調整されるようになっている。また、この実施形態のコンベアラインにおいては、成形が実行される成形型２０と、成形が休止される成形型２０とがあらかじめ制御装置３５において設定され、この設定に基づいて成形実行予定の成形型２０にのみ発泡材料の供給が行われるように制御装置３５は前記注入装置３０の動作を制御する。そして、制御装置３５は、成型実行予定の成形型２０のみを冷却噴霧による冷却対象とするように設定する。この設定は、手動入力に基づいて制御装置３５の記憶領域に冷却対象となる成形型２０のナンバーが記憶されて有効となる。

次に、前記のように構成されたモールドフォーム成形ラインの動作を説明する。
さて、このモールドフォーム成形ラインの運転時には、コンベアライン１１のチェーンコンベア１３の回転により、複数の台車１６がコンベアライン１１に沿って図１の矢印方向に周回走行される。そして、この周回に伴って台車１６がトンネル３１内から外部に出ると、温度センサ３４により成形型２０の温度が検出されて、その検出温度が制御装置３５に出力される。それとともに、図１〜図３に示すように、開閉用ガイドカム２８の開放部２８ａの案内作用により、開閉用カムフォロワ２７を介して、上型２０Ｂが下型２０Ａ上から開放される。この状態で、図１及び図３に示すように、前記温度センサ３４によって検出された温度に基づいて、冷却対象の成形型２０について、制御装置３５によりバルブ３７の開閉が制御され、噴霧ノズル３３から前記検出温度に応じた時間だけ成形型２０に向かって冷却噴霧エアが吹き付けられて、冷却噴霧エアの量が調整される。つまり、検出温度が高い成形型２０については、冷却噴霧が長時間行われ、検出温度が低い成形型２０については、冷却噴霧の時間が短く、あるいは冷却噴霧が行われない。これにより、噴霧対象の成形型２０については、気化熱が奪われて、摂氏１度〜４度程度の範囲内で温度降下されて、冷却される。このため、成形型２０が発泡材料の注入に先立って、所定温度に維持される。

そして、この状態で成形型２０の前方側から作業者により、下型２０Ａの成形面２０ａからの成形品の取り出し、両型２０Ａ，２０Ｂの成形面２０ａ，２０ｂの清掃、成形面２０ａ，２０ｂに対する離型剤の塗布等の作業が行われる。

その後、台車１６が注入装置３０と対応する位置まで周回走行されると、その成形型２０に対して、注入装置３０から下型２０Ａの成形面２０ａ内に発泡材料が注入される。そして、この状態で台車１６がコンベアライン１１の前方周回部分の右端部まで周回移動されると、図３に鎖線で示すように、開閉用ガイドカム２８の閉鎖部２８ｂの案内作用により、上型２０Ｂが下型２０Ａに対して閉鎖される。この状態で、図４に示すように、台車１６がトンネル３１内を通って周回走行され、上下の温風噴射ダクト３２から成形型２０に対して温風が噴射されて、その成形型２０が所定温度に保温される。これにより、成形型２０内の発泡材料が発泡及び硬化が促進されて、成形品の成形が行われる。この場合、成形型２０は、必要に応じて前記噴霧ノズル３３からの冷却噴霧によりあらかじめ冷却されて一定温度に維持されているため、好条件で成形が行われ、高品質の成形品を得ることができる。

以上のように、このモールドフォーム成形ラインの成形型冷却装置においては、噴霧ノズル３３からの噴霧により成形型２０の冷却を行って、成形型２０を所望の温度まで冷却することができ、成形型２０を常温に近い比較的低い温度で維持するコールドキュアタイプのモールドフォーム成形ラインに好適である。

以上のように、この実施形態では以下の効果を発揮する。
・ 冷水による冷却とは異なり、急速冷却ではなく、せいぜい数度の範囲内で冷却が行われるため、コールドキュアタイプの成形型の冷却に好適であって、成形型を所要の温度に維持できて、高品質の成型品を得ることができる。

・ 成形型２０の冷却のために、１箇所に噴霧ノズル３３を設けただけであるから、小さい成形型のみを厚肉化したり、小さい成形型の周囲に遮蔽板を設けたりする必要がなく、設備コストを低減できるとともに、成形型構造の複雑化や、工数増大等を避けることができる。

・ 成形が実行される成形型２０のみを冷却対象としているため、無駄な冷却噴霧を節約できる。
・ 成形型２０の温度を検出して、それに応じて冷却の有無または冷却時間を調節するようにしているため、無駄な冷却噴霧を節約できるとともに、成形型２０の温度を正確に所要温度にすることができる。

・ 噴霧ノズル３３が支持レール１５Ｂと台車１６の走行領域との間に配置されているため、成形型２０が噴霧ノズル３３を跨ぐことになり、噴霧を成形型２０に対して有効に供給できる。
（変更例）
なお、この実施形態は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化することも可能である。

・温度センサ３４からの検出温度に応じて、制御装置３５によりバルブ３７の開放量を変更し、噴霧ノズル３３からの冷却噴霧量を調整するように構成すること。
・ 小型の成形型２０に対してのみ、冷却噴霧が実行されるように、制御装置３５にその小型の成形型２０のみを噴霧対象として登録すること。

一実施形態のモールドフォーム成形ラインの全体を示す平面図。 図１のモールドフォーム成形ラインの正面図。 成形型が開放された状態を示す拡大側断面図。 成形型が閉鎖された状態を示す拡大側断面図。

符号の説明

１１…コンベアライン、１３…チェーコンベア、１５Ａ…ガイドレール、１６…台車、１９…型フレーム、１９Ａ…下型フレーム、１９Ｂ…上型フレーム、２０…成形型、２０Ａ…下型、２０Ｂ…上型、２０ａ，２０ｂ…成形面、２７…開閉用カムフォロワ、２８…開閉用ガイドカム、３０…注入装置、３１…保温トンネル、３２…温風噴射ダクト、３３…冷却手段としての噴霧ノズル、３４…温度センサ、３５…制御装置、３７…バルブ。

Claims (4)

1. 作業ゾーンと保温ゾーンとよりなるコールドキュアタイプのコンベアライン上に複数の成形型を配列し、前記作業ゾーンにおける発泡材料注入位置の上流側には、成形型に対して霧状エアを吹き付けるための冷却手段を設け、
   成形型は、一側において走行台車上に支持されるとともに、他側部が走行台車の外部において所定の軌道上に走行可能に支持され、前記冷却手段が前記軌道と走行台車の走行領域との間に配置されたことを特徴とするモールドフォーム成形ラインの成形型冷却装置。
2. 前記冷却手段は、成形型の下面に対して霧状エアを吹き付けることを特徴とする請求項１に記載のモールドフォーム成形ラインの成形型冷却装置。
3. 冷却手段によって冷却される成形型を設定するための制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモールドフォーム成形ラインの成形型冷却装置。
4. 成形型の温度を検出するための検出手段と、その検出手段の検出結果に応じて霧状エアの吹き付け量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載のモールドフォーム成形ラインの成形型冷却装置。

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