JP5189140B2 - 多孔質パネルの表面加工装置及び多孔質パネルの表面加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、多孔質パネルの表面加工装置及び多孔質パネルの表面加工方法に関する。
従来より、工場において生産及び加工された後で建築物の外壁部分に取り付けられる外壁材が開発されている。その中でも、軽量であるため施工し易い外壁材として、軽量気泡コンクリート（Autoclaved Light-Weight Concrete）パネルが多く用いられている。以下、軽量気泡コンクリートパネルのことをＡＬＣパネルと呼ぶことにする。ＡＬＣパネルは多孔質パネルの一種であり、表面に凹凸、気泡等を有するコンクリート板材である。
ＡＬＣパネルの表面には、建築物の外見を向上させる目的で、様々な意匠面が形成される。近年では、建築物の需要者の趣向に応じて、自然石材のような石割調の凹凸模様を表面に有したＡＬＣパネルが注目されている。
特許文献１には、ウォータージェット加工によりＡＬＣパネルの表面に凹凸模様を形成する方法が開示されている。この方法によると、ＡＬＣパネルは搬送ローラにより搬送されながら、その上方にパネル幅方向に配設されたウォータージェットノズルにより噴射されるウォータージェットにより当該ＡＬＣパネル表面全体に凹凸が形成される。このＡＬＣパネルは局部的な衝撃に弱いため、ウォータージェットの水圧により局部的に浸食され、したがってウォータージェットの水圧の強弱により表面の凹凸の深さの変化をつけることが可能になるとされている。
しかしながら、ウォータージェット加工では凹凸模様の変化に限界があり、自然石材のような石割調の凹凸模様を表面に有したＡＬＣパネルを実現するのは困難であるという問題があった。
本発明は、こうしたウォータージェット加工の問題に鑑みて為されたものであり、ＡＬＣパネルの表面に、より変化に富んだ凹凸模様を形成することができる表面加工装置及び表面加工方法を提供するものである。
本発明は、水平方向に搬送される多孔質パネルの表面加工を行う多孔質パネルの表面加工装置であって、前記多孔質パネルの表面を水洗浄する前洗浄部と、前記前洗浄部により洗浄された前記多孔質パネルの表面を加工する表面加工部と、前記表面加工部により加工された前記多孔質パネルの表面を水洗浄する後洗浄部と、前記後洗浄部により洗浄された前記多孔質パネルの表面をエアブローにより乾燥する乾燥部と、を具備し、
前記表面加工部は、前記多孔質パネルの表面上に配置され、該多孔質パネルの表面に向けてウォータージェットを噴射する複数のウォータージェットノズルと、前記多孔質パネルの表面と前記複数のウォータージェットノズルの噴射口の間の高さに配置され、その回転により前記複数のウォータージェットノズルの噴射口の下方を通過することによりウォータージェットを周期的に散乱させる回転棒と、を具備することを特徴とするものである。
前記表面加工部は、前記多孔質パネルの表面上に配置され、該多孔質パネルの表面に向けてウォータージェットを噴射する複数のウォータージェットノズルと、前記多孔質パネルの表面と前記複数のウォータージェットノズルの噴射口の間の高さに配置され、その回転により前記複数のウォータージェットノズルの噴射口の下方を通過することによりウォータージェットを周期的に散乱させる回転棒と、を具備することを特徴とするものである。
また、本発明は、水平方向に搬送される多孔質パネルの表面加工を行う多孔質パネルの表面加工方法であって、前記多孔質パネルの表面を水洗浄する前洗浄工程と、前記前洗浄工程により洗浄された前記多孔質パネルの表面を加工する表面加工工程と、前記表面加工工程により加工された前記多孔質パネルの表面を水洗浄する後洗浄工程と、前記後洗浄工程により洗浄された前記多孔質パネルの表面をエアブローにより乾燥する乾燥工程と、を具備し、前記表面加工程は、複数のウォータージェットノズルの噴射口から前記多孔質パネルの表面に向けてウォータージェットを噴射し、前記多孔質パネルの表面と前記複数のウォータージェットノズルの噴射口の間の高さに配置した回転棒を回転させ、前記ウォータージェットノズルの噴射口から噴射されたウォータージェットを前記回転棒により周期的に散乱させて前記多孔質パネルの表面に衝突させることにより、前記多孔質パネルの表面に凹凸模様を形成することを特徴とするものである。
本発明によれば、ウォータージェットを回転棒により散乱させてＡＬＣパネルの表面に衝突させるようにしたので、ＡＬＣパネル等の多孔質パネルの表面により変化に富んだ凹凸模様を形成することができる。特に、本発明によれば、近年の需要者の趣向に合致した自然石材のような石割調の凹凸模様を表面に有したＡＬＣパネルを容易に量産化することができる。
図１は、本発明の実施形態におけるＡＬＣパネルの表面加工装置の概略の正面図であり、図２はその概略の平面図である。
ＡＬＣパネル１の表面加工装置は、ＡＬＣパネル１を水平方向に搬送する複数の搬送ローラ２、ＡＬＣパネル１の表面を水洗浄する前洗浄部３、前洗浄部３により洗浄されたＡＬＣパネル１の表面をウォータージェット加工する表面加工部４、表面加工部４により加工されたＡＬＣパネル１の表面を水洗浄する後洗浄部５、後洗浄部５により洗浄されたＡＬＣパネル１の表面をエアブローにより乾燥する乾燥部６、水回収槽７、ＡＬＣ破砕片搬送装置８、ＡＬＣ破砕片回収箱９を含んで構成される。ＡＬＣパネル１は、水平方向に並設された複数の搬送ローラ２により水平方向に搬送されながら、前洗浄部３、表面加工部４、後洗浄部５及び乾燥部６により順に処理される。
前洗浄部３は、ポンプ１０により加圧された水をＡＬＣパネル１の表面に向けて噴射するシャワーノズル１１を備えている。シャワーノズル１１は、図２のように、ＡＬＣパネル１の幅方向（搬送方向に対して直角方向）にその幅に合わせた個数だけ配設されている。
前洗浄部３により、ＡＬＣパネル１の表面のＡＬＣ粉やゴミ等の異物が除去されると同時にその表面の気泡に適度の水分が含有される。このようにＡＬＣパネル１の表面に含水させることにより、その後の表面加工部４のウォータージェット加工の衝撃により、ＡＬＣパネル１の表面に大きな欠けや割れが生じて外観が悪くなるのを防止することができる。ＡＬＣパネル１の表面に噴射された水等は、前洗浄部３の下方に配置された水回収槽７に落下して一定量になるまで貯留される。
表面加工部４は、表面加工装置の主要部を構成しており、ウォータージェットノズル１２、ウォータージェットノズル１２の外壁に取り付けられたラック１３、ラックの歯と噛み合うように配置されたギア１４、ギア１４の回転軸に取り付けられた昇降モータ１５、ウォータージェットノズル１２の昇降をガイドするガイドローラ１６、高圧ポンプ１７、水圧制御装置１８、弁１９、弁開閉制御装置２０を備える。
ウォータージェットノズル１２は、ＡＬＣパネル１の幅に合わせて複数個設けられている。ラック１３、ギア１４、昇降モータ１５及びガイドローラ１６は、ラック・アンド・ピニオン方式の昇降装置を構成し、昇降モータ１５の正回転又は逆回転によりウォータージェットノズル１２を垂直方向に上動又は下動させる。昇降装置は、各
ウォータージェットノズル１２に設けられているので、各ウォータージェットノズル１２を独立に昇降することができる。
ウォータージェットノズル１２に設けられているので、各ウォータージェットノズル１２を独立に昇降することができる。
高圧ポンプ１７は、水を高圧に加圧してウォータージェットノズル１２に供給する。水圧制御装置１８は、ウォータージェットノズル１２のウォータージェット（高圧水）の圧力が目標値（例えば、１０〜１２０パスカル）となるように高圧ポンプ１７を制御する。弁１９は高圧ポンプ１７より下流のウォータージェットノズル１２の途中に設けられる。弁開閉制御装置２０は弁１９の開閉を制御する。ウォータージェットノズル１２はその下端にウォータージェットの噴射口を有している。
そして、弁１９が開いている時はウォータージェットノズル１２の噴射口からウォータージェットが噴射され、弁１９が閉じている時はウォータージェットの噴射は停止される。つまり、弁開閉制御装置２０により弁１９を開閉させることにより、ウォータージェットを間欠的に噴射させることができる。弁１９は開閉動作を高速で行うために電磁弁で形成されることが好ましい。
表面加工部４は、さらに回転棒２１、回転軸２２及び回転モータ２３を備えている。回転棒２１は、ＡＬＣパネル１の表面とウォータージェットノズル１２の噴射口の間の高さで水平に配置され、回転軸２２の下端によってその長手方向の中心を支持されている。回転軸２２の上端には回転モータ２３が取り付けられ、回転軸２２を回転させるように構成されている。これにより、回転棒２１は、回転モータ２３の駆動によりＡＬＣパネル１の表面に平行な水平面内で回転可能に構成されている。回転棒２１は回転すると共にウォータージェットが周期的に衝突するので、それに耐える強度を持たせるために金属やセラミック等で形成されることが好ましい。
そして、図２に示すように、回転棒２１の回転により、その両端が描く円周の内側に５個のウォータージェットノズル１２が配置される。回転棒２１はその回転により、各ウォータージェットノズル１２の噴射口の下方を通過し、ウォータージェットを周期的に散乱させる。
即ち、ウォータージェットノズル１２の噴射口の下方に回転棒２１がない時は、ウォータージェットは、回転棒２１の干渉を受けることなく垂直にＡＬＣパネル１の表面に衝突するが、オータージェットノズル１２の噴射口の下方に回転棒２１が到来した時は、回転棒２１に衝突し、ランダムな方向に散乱されてからＡＬＣパネル１の表面に斜めに衝突することになる。これにより、ＡＬＣパネル１の表面により変化に富んだ凹凸模様を形成することができる。この場合、凹凸模様の深さの変化は０〜３５ｍｍ程度である。
回転棒２１の断面は、ウォータージェットの散乱効果を高めるために円形又は楕円形であることが好ましい。また、ウォータージェットノズル１２の個数はＡＬＣパネル１の幅の大きさに応じて適宜変更することができる。
ウォータージェットノズル１２は、図２の平面図で見ると、前列に３個、後列に２個設けられているが、ＡＬＣパネル１の長さ方向（搬送方向）から見て、５個のウォータージェットノズル１２が互いに重ならないように配置されることがＡＬＣパネル１の表面全体にわたって変化に富んだ凹凸模様を形成する上で好ましい。
後洗浄部５は、ポンプ２４Ａ，２４Ｂにより加圧された水が供給される２つのシャワー部２５Ａ，２５Ｂを備えている。シャワー部２５Ａ，２５Ｂの先端部には、その長手方向に沿ってシャワー水を噴射する多数の噴射口が形成されている。シャワー部２５Ａ，２５Ｂは図２に示すように略直交して連結されている。
これにより、シャワー部２５Ａ，２５ＢからＡＬＣパネル１の幅方向に対して斜め方向にシャワー水が噴射される。上述の表面加工部４のウォータージェットによる衝撃により、ＡＬＣパネル１の表面からは多数のＡＬＣ破砕片が飛び散るが、後洗浄部５は、ＡＬＣパネル１の表面に残ったＡＬＣ破砕片を効率的に洗い落とす。
ＡＬＣ破砕片搬送装置８は、複数の搬送ローラ２６と複数の搬送ローラ２６に掛け渡された搬送ベルト２７を備え、後洗浄部５により洗い落とされたＡＬＣ破砕片を受け取り、ＡＬＣ破砕片回収箱９まで搬送する。
乾燥部６は、前洗浄部３及び後洗浄部５により濡れたＡＬＣパネル１の表面をエアブローにより乾燥させるものであり、ブロアー部２８からエアー分配部２９を介してエアーが供給されるエアーカッタ３０を備えている。エアカッタ３０に供給されたエアーは、エアカッタ３０の先端部に設けられたエアブロー板３１Ａ，３１Ｂを通して、ＡＬＣパネル１の表面に吹き付けられる。エアブロー板３１Ａ，３１Ｂは、図２の平面図で見ると、略直交して連結されており、エアブロー板３１Ａ，３１ＢからＡＬＣパネル１の幅方向に対して斜め方向にエアーが吹き付けられる。また、後洗浄部５と乾燥部６の両処理空間の間には仕切り板３２が設けられており、後洗浄部５と乾燥部６において、エアーとシャワー水が入り混じるのを防止している。
前洗浄部３及び後洗浄部５から水回収槽７に回収され水は、一定量になると、還流ポンプ３３によって還流配管３４に送られ、還流配管３４の下流に設けられた不図示のフィルタによって異物が除去された後に、前洗浄部３のポンプ１０、表面加工部４の高圧ポンプ１７、後洗浄部５のポンプ２４Ａ，２４Ｂまで還流し、再利用されるように構成されている。なお、上述の表面加工装置の下流には、ＡＬＣパネル１の塗装装置が配置され、表面加工がなされたＡＬＣパネル１の塗装処理が行われるように構成されている。
次に、上述の表面加工装置を用いたＡＬＣパネル１の表面加工方法を図１及び図２に基づいて説明する。ＡＬＣパネル１は搬送ローラ２により図１の左から右に向かって水平に搬送される。ＡＬＣパネル１の搬送方向の長さは例えば３ｍであり、表面加工装置の全長より長くなっている。そのため、ＡＬＣパネル１は、搬送ローラ２による搬送により表面加工装置の中を通過することにより、ＡＬＣパネル１の各部が表面加工装置の洗浄部３、表面加工部４、後洗浄部５及び乾燥部６の各処理部により順番に処理されることになる。ＡＬＣパネル１の搬送方向の長さが表面加工装置の全長より短い場合にも前洗浄処理から乾燥処理までの一連の処理が可能である。
まず、ＡＬＣパネル１は前洗浄部３によりその表面が水洗浄される。その後、洗浄されたＡＬＣパネル１は、表面加工部４によりウォータージェット加工がなされ、その表面に凹凸模様が形成される。この時、ＡＬＣパネル１の表面は前洗浄により水分を含んでいるのでウォータージェット加工の衝撃により、ＡＬＣパネル１の表面が大きく欠けて外観が悪くなるのを防止することができる。
この表面加工工程においては、５個のウォータージェットノズル１２の噴射口からＡＬＣパネル１の表面に向けてウォータージェットが噴射されると同時に、回転棒２１を回転することにより、ウォータージェットノズル１２の噴射口から噴射されたウォータージェットは回転棒２１により周期的に散乱されてＡＬＣパネル１の表面に衝突する。これにより、ＡＬＣパネル１の表面が破砕されて変化に富んだ凹凸模様が形成される。
この時、ウォータージェットの噴射、回転棒２１の回転と同時に、５個のウォータージェットノズル１２を垂直方向に昇降動作させることが、ＡＬＣパネル１の表面により変化に富んだ凹凸模様を形成する上で好ましい。ウォータージェットノズル１２の昇降動作により、ウォータージェットがＡＬＣパネル１の表面に衝突する時の水圧が変化するからである。つまり、ウォータージェットノズル１２が上動してＡＬＣパネル１の表面から離れる時はウォータージェットの衝突時の水圧は小さくなり、ウォータージェットノズル１２が下動してＡＬＣパネル１の表面に近づく時はウォータージェットの衝突時の水圧は高くなる。
また、ウォータージェットの噴射、回転棒２１の回転に、ウォータージェットノズル１２の昇降動作に加えて、これらと同時にウォータージェットを間欠的に噴射することがＡＬＣパネル１の表面に更に変化に富んだ凹凸模様を形成する上で好ましい。ウォータージェットを間欠的に噴射することでＡＬＣパネル１の表面に局部的に加わる衝撃が急激に変化するからである。
また、ＡＬＣパネル１の搬送ローラ２による搬送速度、回転棒２１の回転速度、ウォータージェットノズル１２の昇降動作の速度、ウォータージェットの間欠噴射の周期を変化させることにより、これらの協働作用によりＡＬＣパネル１の表面に更に複雑な特有の凹凸模様を形成することができる。
そして、表面加工工程により凹凸模様が形成されたＡＬＣパネル１は、後洗浄部５によりその表面が水洗浄される。その後、ＡＬＣパネル１の表面は乾燥部６によるエアブローにより乾燥される。
１ ＡＬＣパネル ２ 搬送ローラ ３ 前洗浄部
４ 表面加工部 ５ 後洗浄部 ６ 乾燥部
７ 水回収槽 ８ ＡＬＣ破砕片搬送装置 ９ ＡＬＣ破砕片回収箱
１０ ポンプ １１ シャワーノズル １２ ウォータージェットノズル
１３ ラック １４ ギア １５ 昇降モータ
１６ ガイドローラ １７ ポンプ １８ 水圧制御装置
１９ 弁 ２０ 弁開閉制御装置 ２１ 回転棒 ２２ 回転軸
２３ 回転モータ ２４Ａ，２４Ｂ ポンプ
２５Ａ，２５Ｂ シャワー部 ２６ 搬送ローラ ２７ 搬送ベルト
２８ ブロアー部 ２９ エアー分配部 ３０ エアーカッタ
３１Ａ，３１Ｂ エアブロー板 ３２ 仕切り板
３３ 還流ポンプ ３４ 還流配管
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３１Ａ，３１Ｂ エアブロー板 ３２ 仕切り板
３３ 還流ポンプ ３４ 還流配管
Claims (7)
- 水平方向に搬送される多孔質パネルの表面加工を行う多孔質パネルの表面加工装置であって、
前記多孔質パネルの表面を水洗浄する前洗浄部と、
前記前洗浄部により洗浄された前記多孔質パネルの表面を加工する表面加工部と、
前記表面加工部により加工された前記多孔質パネルの表面を水洗浄する後洗浄部と、
前記後洗浄部により洗浄された前記多孔質パネルの表面をエアブローにより乾燥する乾燥部と、を具備し、
前記表面加工部は、前記多孔質パネルの表面上に配置され、該多孔質パネルの表面に向けてウォータージェットを噴射する複数のウォータージェットノズルと、
前記多孔質パネルの表面と前記複数のウォータージェットノズルの噴射口の間の高さに配置され、その回転により前記複数のウォータージェットノズルの噴射口の下方を通過することによりウォータージェットを周期的に散乱させる回転棒と、を具備することを特徴とする多孔質パネルの表面加工装置。 - 前記複数のウォータージェットノズルを垂直方向に昇降させる昇降装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の多孔質パネルの表面加工装置。
- 前記ウォータージェットノズルに設けられた弁と、
前記ウォータージェットノズルからウォータージェットを間欠的に噴射させるように、前記弁を開閉制御する開閉制御装置と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の多孔質パネルの表面加工装置。 - 前記ウォータージェットノズルから噴射されるウォータージェットの水圧を制御する水圧制御装置を具備することを特徴とする請求項１に記載の多孔質パネルの表面加工装置。
- 水平方向に搬送される多孔質パネルの表面加工を行う多孔質パネルの表面加工方法であって、
前記多孔質パネルの表面を水洗浄する前洗浄工程と、
前記前洗浄工程により洗浄された前記多孔質パネルの表面を加工する表面加工工程と、
前記表面加工工程により加工された前記多孔質パネルの表面を水洗浄する後洗浄工程と、
前記後洗浄工程により洗浄された前記多孔質パネルの表面をエアブローにより乾燥する乾燥工程と、を具備し、
前記表面加工工程は、複数のウォータージェットノズルの噴射口から前記多孔質パネルの表面に向けてウォータージェットを噴射し、
前記多孔質パネルの表面と前記複数のウォータージェットノズルの噴射口の間の高さに配置した回転棒を回転させ、
前記ウォータージェットノズルの噴射口から噴射されたウォータージェットを前記回転棒により周期的に散乱させて前記多孔質パネルの表面に衝突させることにより、前記多孔質パネルの表面に凹凸模様を形成することを特徴とする多孔質パネルの表面加工方法。 - 前記複数のウォータージェットノズルを垂直方向に昇降させながら、前記複数のウォータージェットノズルの噴射口から前記多孔質パネルの表面に向けてウォータージェットを噴射することを特徴とする請求項５に記載の多孔質パネルの表面加工方法。
- 前記複数のウォータージェットノズルの噴射口から前記多孔質パネルの表面に向けてウォータージェットを間欠的に噴射することを特徴とする請求項５又は６に記載の多孔質パネルの表面加工方法。
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