JP4848075B2 - 注型材の攪拌装置及び真空注型装置 - Google Patents

Description

この発明は、注型材の攪拌装置及び真空注型装置に関する。

反応型の液状樹脂を型内に注入し硬化させ成型する所謂注型法においては、注型樹脂原液に含まれる気泡を十分に除去することが製品の良否の重要な要素となる。そのため、注型材段階での脱泡のための攪拌や、注型材に硬化剤を混ぜた後の注型樹脂原液の攪拌の際にも真空中で攪拌を行うことにより脱泡効果を高めている。

特公平２−５５２０９号公報

しかし、近年注型材として樹脂にアルミニウム微粉を充填した高粘度材が使用されるようになってきており、このような高粘度材の場合、従来の装置では攪拌することができず、手作業での攪拌を余儀なくされていた。
本発明は上記従来技術の問題を解決することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の注型材の攪拌装置は、注型材を収納する注型材容器と、該注型材容器の内部に装入され、注型材を攪拌する攪拌プロペラを備えた攪拌装置と、前記攪拌プロペラと注型材容器とを相対的に上下方向に往復運動させる上下運動装置と、を備え、前記上下運動装置が、前記攪拌装置による攪拌中に上下方向往復運動のストロークを変化させる、ことを特徴とする。
上記上下運動装置により、高粘度材と撹拌プロペラ４の粘着が断続的に切り離されるから、撹拌プロペラ４の回転が可能になる。換言すれば、攪拌プロペラ４により高粘度材を切りつつ攪拌するような運動が得られる。この構成により高粘度材の高粘度のために、従来の普通の動作では撹拌プロペラ４による回転が不可能であった問題点を解決し、高粘度材の自動攪拌が可能になり、脱泡及び攪拌動作の自動化が可能になる。
また上下運動装置が、前記攪拌装置による攪拌中に上下方向往復運動のストロークを変化させる、構成により注型容器内の注型材を均等に攪拌でき、特に容器底部の注型材の攪拌も可能になる。
更に前記注型材容器を支持し、前記攪拌装置による攪拌中に注型材容器を振り子運動させることが可能な振り子運動機構を備えることも可能であり、攪拌中に振り子運動をさせることにより、注型材容器中の注型材を流動させ、特に底部に滞留する注型材を流動させることにより効果的な攪拌を行え、攪拌効果が更に高まる。なお、前記注型材容器と攪拌装置と上下運動装置及び振り子運動機構は同一の減圧室に収納するのが望ましい。
更に本発明の真空注型装置は、注型材を注入するための注入口を備えた型を収納可能な減圧室と、前記減圧室内に収納され、該型に注入される注型材を収納する注型材容器と、前記減圧室内に収納され、前記注型材に必要に応じて添加される硬化剤を収納する硬化剤容器と、前記減圧室内に収納され、該注型材容器の内部に装入され、注型材を攪拌する攪拌プロペラを備えた攪拌装置と、前記減圧室内に収納され、前記攪拌プロペラと注型材容器とを相対的に上下方向に往復運動させ、前記攪拌装置による攪拌中に上下方向往復運動のストロークを変化させる上下運動装置と、前記減圧室内に収納され、前記注型材容器を支持し、前記攪拌装置による攪拌中に注型材容器を振り子運動させることが可能な振り子運動機構と、前記減圧室内に収納され、前記硬化剤収納器の硬化剤を必要に応じて前記注型材収納器の注型材に注入する硬化剤注入装置と、前記減圧室内に収納され、前記注型材収納器の注型材を、前記型の異なる注入口位置に対応して、任意位置から型への注入が可能な注型材注入装置と、前記注型材の種類と前記型の注入口位置に応じて、前記硬化剤注入装置と攪拌装置と上下運動装置と振り子運動機構と注型材注入装置とを制御して、注型材の種類に対応した攪拌動作、及び型の注入位置に応じた注入動作とを行わせる制御装置と、を備える。
以上の構成により、種々の注型材や異なる型に対応し、脱泡、攪拌、型への注入を一貫して行うことが可能になり、また良好な攪拌を得ることができる。
なお前記制御装置が、前記注型材の種類に応じた動作プログラムと、前記注型材の種類を設定する設定装置と、を備え、前記設定された注型材に対応した動作プログラムにより制御を実行する、ことが望ましい。また前記攪拌装置が、高粘度注型材の攪拌が可能であり、高粘度注型材の脱泡と攪拌が行える、ことが望ましい。更に、前記減圧室が、圧力調整可能であり、前記制御装置は、所定の圧力サイクルを実行させつつ、前記脱泡動作と型への注入動作の中の少なくも１を実行させる、ことが可能である。

本発明の注型材の攪拌装置によれば、注型材の攪拌を効果的に行え、特に高粘度注型材の攪拌を自動化できる効果がある。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。この実施形態の攪拌装置は、注型材カップ２と上下動装置を有する支持装置３及び撹拌プロペラ４により構成されるが、この攪拌装置を有する真空注型装置全体の構成と共に順に説明する。
図１及び図２において、減圧室１が設けられ、その内部は真空ポンプ１０により所定の圧力まで減圧される。減圧室１内部には、揺振動テーブル７が設置されており、減圧室１の外部に設けられた揺振動装置７０により揺振動するようになっている。
揺振動テーブル７の上には注型用型６が載置可能になっており、この注型用型６に樹脂等を流し込んで硬化、成型するようになっている。

揺振動テーブル７の上方には支持装置３が設置され、該支持装置３に樹脂等の注型材を入れる注型材カップ２が支持されている。
支持装置３は傾斜体３０と昇降部３３とを有する。傾斜体３０は長尺体であり、その下端から４分の１程度の位置で軸支され、傾斜モータ３１により図１において左右方向に傾斜可能になっている。また傾斜モータ３１により連続的に左右方向に傾斜させることにより搖動可能であり、所謂振り子運動をするように構成されている。注型材カップ２は上下運動装置である昇降部３３の下端に装着された容器保持具２０上に載置される。
振り子運動はこの実施形態では振幅を３０゜（±１５゜）と４０゜（±２０゜）を選択できるようになっており、注型材の種類に応じて振幅を変えることができるように構成されている。

昇降部３３は傾斜体３０に移動可能に装着され、昇降モータ３２と注入／昇降モータ２１により傾斜体３０の長手方向に移動して、昇降するようになっている。この昇降を連続的に繰り返すことにより上下運動を行わせるようになっている。また昇降部３３は、上下の往復運動だけではなく、傾斜体３０の下端の上限位置から注型用型６の上方の下限位置まで移動可能であり、また傾斜体３０は左右方向に搖動可能であるから、支持装置３に支持された注型材カップ２は減圧室１の任意の位置に移動可能になっている。

傾斜体３０には、注型材カップ２内の注型材を攪拌するための撹拌プロペラ４が装着されており、図２に示すように、昇降部３３の移動による注型材カップ２の移動により注型材カップ２内に挿入されるようになっている。撹拌プロペラ４は撹拌モータ４０により駆動され、該駆動力はＬ字形状の撹拌伝達機構４１により撹拌プロペラ４に伝えられる。

撹拌プロペラ４の攪拌の際に、前記したように昇降部３３により注型材カップ２を小刻みに連続的に上下動させることができるようになっている。この上下動は昇降モータ３２を正逆駆動することにより行えるようになっている。
この上下動作については、後に詳細に説明する。

昇降部３３は一対のラック３５を備えており、ここに前記昇降モータ３２と注入／昇降モータ２１がギアを介して係合し、昇降部３３の昇降及び小刻みな上下動を行わせるようになっている。また、注入／昇降モータ２１のみを駆動することにより、一方のラック３５のみが移動して、容器保持具２０を傾動させて注型材カップ２を傾けることができるようになっている。
この注型材カップ２の傾動動作により、傾斜体３０の運動に合わせて注型材カップ２を傾動させて、注型材カップ２の姿勢を保つことができ、また注型材カップ２から注型用型６への注入動作等を行わせることが可能になっている。

減圧室１内の適当な位置に、硬化剤カップ５が傾動可能に装着されている。硬化剤カップ５は硬化剤注入モータ５０により傾動し、硬化剤を注型材カップ２内に注入できるように構成されている。

注型用型６を載置する揺振動テーブル７は、揺振動装置７０により振動可能になっている。揺振動装置７０は減圧室１の外部に設けられている。揺振動テーブル７の振動により、載置された注型用型６が振動し、ここに注入される注型材が円滑に注型用型６内部に充填されるように構成されている。
注型用型６の注入口６０の位置はその型により様々である。そのため、該位置を制御装置９に設定することにより、種々の注入口６０の位置に対応可能になっている。前記したように、注型材カップ２は傾斜体３０の傾斜と昇降部３３の昇降により減圧室１の任意の位置に移動可能であり、注入口６０の左右方向位置と高さとを設定しておけば、該位置に自動的に移動させることが可能である。

減圧室１には大リーク弁１１と小リーク弁１２が備えられている。大リーク弁１１は減圧室１の内部を大気圧に開放するためのものである。小リーク弁１２は減圧室１内の圧力調整のために用いられる。後述する注型材の脱泡時や注型用型６への注入の際に、減圧室１内の圧力を上昇下降させて、脱泡作業や注入作業の効率化を図っている。

上記した構成の駆動制御は制御装置９により行っており、操作パネル９０により予め種々の設定を行うことにより、設定にしたがった動作を行うように構成されている。
制御装置９の概略を図３のブロック図に示す。

制御装置９には、注型材設定キー９１から注型材の種類の設定入力がなされるようになっており、注型材の種類に応じた動作を行うようになっている。注型材の種類としては、代表的には、高粘度材、ウレタン材、エポキシ材、その他の材がある。この実施形態では、高粘度材、ウレタン材、エポキシ材については、それぞれ予めプログラムが用意されており、該プログラムに応じて所定の設定を行い、また任意の修正を行うようになっている。また、その他の材の場合には手動操作指定キー９３により手動により動作を指定する。

注入口位置設定キー９２は注型用型６の注入口６０の位置を設定するものであり、この実施形態では高さ方向位置と左右方向位置を設定するようになっている。なお、この実施形態では奥行き方向位置は一定位置としているが、奥行き方向位置を可変とし、奥行き方向の移動機構を加えて、注型用型６を奥行き方向移動可能としても良い。

上記設定がなされると、制御装置９は脱泡動作プログラム記憶装置８０と撹拌動作プログラム記憶装置８１及び注入動作プログラム記憶装置８２からプログラムを読み出し、モータ駆動装置５５、弁駆動装置５６、ポンプ駆動装置５７及び揺振動駆動装置５８を操作して、注型材の種類及び注入口６０の位置に適合した脱泡、攪拌、注入動作を実行する。

次に動作を説明する。
最初に操作者は注型材を注型材カップ２に入れ、また硬化剤を硬化剤カップ５に入れる。また注型用型６を揺振動テーブル７上に載置する。そして、減圧室１を密閉し、注型材設定キー９１により注型材の設定を行う。
注型材の種類に応じて操作パネル９０の画面が変わり、該画面上から該注型材に対応した種々の設定を行う。
次に、注入口位置設定キー９２により使用する注型用型６の注入口６０を設定する。注入口６０の左右位置と高さを設定する。

上記設定が終わったら、制御装置９は減圧室１の減圧を行った上、脱泡、攪拌、注入動作を順次実行する。
この動作をフローチャートに基づいて説明する。
図４において、操作者により設定された注型材が高粘度材の場合（ステップＳ１）、高粘度材用の脱泡動作を実行する（ステップＳ２）。注型材カップ２を移動させ、注型材カップ２の内部に撹拌プロペラ４が装入される脱泡位置に注型材カップ２を設定する。
そして、撹拌プロペラ４を回動させて脱泡を行うが、高粘度材は粘度が非常に高いため、普通の動作では撹拌プロペラ４を回動させるのが困難である。そのため、本発明では、注型材カップ２を上下動させ、高粘度材を撹拌プロペラ４で切りつつ撹拌プロペラ４を正逆に回転させて攪拌し、脱泡を行う。この際、減圧室１は当然に真空に近くまで減圧されているが、高粘度材の膨張が大きくなる場合は、小リーク弁１２を開として圧力を上げることも可能である。
該上下運動のストロークは可変になっており、該ストロークを大きくすることにより注型材カップ２の底部までの攪拌が可能になる。制御装置９には、予め注型材カップ２の深さに応じた限界位置が設定されており、該位置まで攪拌プロペラ４の先端が到達できるようになっている。この構成により、注型材カップ２の底部又は底部近傍まで攪拌を行える。なお、センサ等を設けて底又は底近傍への到達を検出しても良い。

次に注型材カップ２を硬化剤カップ５位置まで移動させる。この移動は、傾斜体３０の傾斜と昇降部３３の下降により行う。硬化剤カップ５を硬化剤注入モータ５０により傾けて硬化剤を注型材カップ２に注入する（ステップＳ３）。そして、注型材カップ２を再び撹拌プロペラ４の位置まで戻し、攪拌動作を実行する（ステップＳ４）。
図７に示すように、攪拌動作においては脱泡と同様に撹拌プロペラ４の回転及び正逆回転と注型材カップ２の上下動を行うが、これらに加えて更に傾斜体３０を左右方向に搖動させて、所謂振り子運動を同時に行わせる。
この振り子運動により、注型材カップ２の底部に付着した注型材が移動し、撹拌プロペラ４による攪拌が効率的に行える。

攪拌が終了したら、注型材カップ２を予め設定した注入口６０の位置まで移動させる。この移動も、傾斜体３０の傾斜と昇降部３３の下降により行う。
そして注入動作を実行し（ステップＳ６）。作業を終了する。この注入動作については後に詳細に説明する。

注型材が高粘度材ではない場合には、粘度がそれほど高くないため、撹拌プロペラ４の攪拌がそのまま可能であり、注型材カップ２の上下動を行わずに攪拌のみを行って脱泡する（ステップＳ７）。そして、同様に硬化剤を注入し（ステップＳ８）、攪拌動作を行う。この際にも注型材カップ２の上下動は行わずに撹拌プロペラ４の回動と、傾斜体３０の搖動による振り子運動を行う（ステップＳ９）。この振り子運動により、同様に注型材カップ２の底部に付着した注型材が移動し、撹拌プロペラ４による攪拌が効率的に行える。攪拌が終了したらステップＳ５へ飛ぶ。

次に図４のステップＳ２の攪拌による脱泡動作の詳細を図５のフローチャートにより説明する。
撹拌プロペラ４を回転させ（ステップＳ２０）、注型材カップ２を所定のストロークＮで上下動させる（ステップＳ２１）。この注型材カップ２の上下動により撹拌プロペラ４は高粘度材の粘着により阻害されることなく回転可能となり、高粘度材を切るような動作を実行し、これにより高粘度材を攪拌して脱泡を行う。所定時間経過したら（ステップＳ２２）、ストロークＮを増加しＮ＋ａのストロークで上下動させる（ステップＳ２３）。これにより、撹拌プロペラ４が注型材カップ２に深く入り、注型材カップ２の底部分の高粘度材の攪拌も行える。制御装置９は、撹拌プロペラ４が注型材カップ２の予め設定した底或いは底の近傍に到達したら（ステップＳ２４）、撹拌プロペラ４の回転を停止し、注型材カップ２の上下動を停止する（ステップＳ２５）。
上記動作終了後、図４の硬化剤注入動作（ステップＳ３）に移動する。
なお、脱泡動作の際にも上記した振り子運動を行っても良い。

次に図４の攪拌動作（ステップＳ４）の詳細を図６のフローチャートにより説明する。
攪拌動作においては、脱泡動作に傾斜体３０による振り子動作が加わる。
この振り子動作は傾斜体３０による傾斜を動作を交互に方向を変えて連続的に行うことにより得られる。
傾斜体３０により振り子運動を開始し（ステップＳ４０）、同時に撹拌プロペラ４を回転させ（ステップＳ４１）、更に注型材カップ２を所定のストロークＮで上下動させる（ステップＳ４２）。この注型材カップ２の上下動により高粘度材を切りつつ攪拌し、更に振り子運動により注型材カップ２の底部の注型材も効果的に攪拌される。所定時間経過したら（ステップＳ４３）、ストロークＮを増加しＮ＋ａのストロークで上下動させる（ステップＳ４４）。これにより、撹拌プロペラ４が注型材カップ２に深く入り、注型材カップ２の底部分の高粘度材の攪拌が更に効果的に行われる。撹拌プロペラ４が注型材カップ２の底に到達或いは底の近傍に到達したら（ステップＳ４５）、撹拌プロペラ４の回転を停止し、注型材カップ２の上下動を停止する（ステップＳ４６）。また傾斜体３０を停止し、振り子運動を停止する（ステップＳ４７）。

次に図８のフローチャートにより注入動作を詳説する。
最初に、制御装置９において、リークの繰り返しカウンタＮを所定数に設定する（ステップＳ８０）。次に注型材カップ２を注入口６０位置に移動させたら、注入／昇降モータ２１により一方のラック３５を移動させて、注型材カップ２を傾けて攪拌した注型材を注入口６０に注入する（ステップＳ８１）。同時に揺振動装置７０を駆動し、揺振動テーブル７を振動させる（ステップＳ８２）。この時、減圧室１内は最も圧力の低い状態になっている。
そして、小リーク弁１２を開とし（ステップＳ８３）、所定の設定圧力まで減圧室１内部の圧力を上昇させる（ステップＳ８４）。この圧力上昇により、注入口６０に注入された注型材は注型用型６内部に効果的に進入する。そして小リーク弁１２を閉じて、減圧室１を減圧し（真空ポンプ１０は継続的に稼働している）（ステップＳ８５）、上記動作をＮ回行う（ステップＳ８６、８７）。Ｎ回終了したら、大リーク弁１１を開として（ステップＳ８８）、動作を停止し（ステップＳ８９）する。
上記した加圧動作の繰り返しと、揺振動テーブル７の搖動により、樹脂は注型用型６に効果的に進入する。特に高粘度材の場合、注入動作が難しかったが、上記構成により効率的な注入が行える。

本発明の一実施形態を示す概略正面図。 本発明の一実施形態を示す概略側面図。 本発明の一実施形態の制御装置の機能ブロック図。 本発明の一実施形態の動作を示すフローチャート図。 本発明の一実施形態の動作を示すフローチャート図。 本発明の一実施形態の動作を示すフローチャート図。 本発明の一実施形態の動作説明図。 本発明の一実施形態の動作を示すフローチャート図。

符号の説明

１：減圧室、２：注型材カップ、３：支持装置、４：撹拌プロペラ、５：硬化剤カップ、６：注型用型、７：揺振動テーブル、９：制御装置、１０：真空ポンプ、１１：大リーク弁、１２：小リーク弁、２０：容器保持具、２１：注入／昇降モータ、３０：傾斜体、３１：傾斜モータ、３２：昇降モータ、３３：昇降部、３５：ラック、４０：撹拌モータ、４１：撹拌伝達機構、５０：硬化剤注入モータ、５５：モータ駆動装置、５６：弁駆動装置、５７：ポンプ駆動装置、５８：揺振動駆動装置、６０：注入口、７０：揺振動装置、８０：脱泡動作プログラム記憶装置、８１：撹拌動作プログラム記憶装置、８２：注入動作プログラム記憶装置、９０：操作パネル、９１：注型材設定キー、９２：注入口位置設定キー、９３：手動操作指定キー。

Claims (4)

1. 注型材を収納する注型材容器と、
   該注型材容器の内部に装入され、注型材を攪拌する攪拌プロペラを備えた攪拌装置と、
   前記攪拌プロペラと注型材容器とを相対的に上下方向に往復運動させる上下運動装置と、を備え、
   前記上下運動装置が、前記攪拌装置による攪拌中に上下方向往復運動のストロークを変化させる、
   注型材の攪拌装置。
2. 前記注型材容器を支持し、前記攪拌装置による攪拌中に注型材容器を振り子運動させることが可能な振り子運動機構、を更に備えた
   請求項１の注型材の攪拌装置。
3. 前記注型材容器と攪拌装置と上下運動装置とが減圧室に収納されている、
   請求項１の注型材の攪拌装置。
4. 注型材を注入するための注入口を備えた型を収納可能な減圧室と、
   前記減圧室内に収納され、該型に注入される注型材を収納する注型材容器と、
   前記減圧室内に収納され、前記注型材に必要に応じて添加される硬化剤を収納する硬化剤容器と、
   前記減圧室内に収納され、該注型材容器の内部に装入され、注型材を攪拌する攪拌プロペラを備えた攪拌装置と、
   前記減圧室内に収納され、前記攪拌プロペラと注型材容器とを相対的に上下方向に往復運動させ、前記攪拌装置による攪拌中に上下方向往復運動のストロークを変化させる上下運動装置と
   前記減圧室内に収納され、前記注型材容器を支持し、前記攪拌装置による攪拌中に注型材容器を振り子運動させることが可能な振り子運動機構と、
   前記減圧室内に収納され、前記硬化剤収納器の硬化剤を必要に応じて前記注型材収納器の注型材に注入する硬化剤注入装置と、
   前記減圧室内に収納され、前記注型材収納器の注型材を、前記型の異なる注入口位置に対応して、任意位置から型への注入が可能な注型材注入装置と、
   前記注型材の種類と前記型の注入口位置に応じて、前記硬化剤注入装置と攪拌装置と上下運動装置と振り子運動機構と注型材注入装置とを制御して、注型材の種類に対応した攪拌動作、及び型の注入位置に応じた注入動作とを行わせる制御装置と、
   を備えたことを特徴とする真空注型装置。

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