JP6446210B2 - 成形材料供給装置 - Google Patents
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例えば、下記特許文献1や下記特許文献2には、加熱シリンダ(加熱筒)内を減圧し、加熱シリンダ(加熱筒)内において発生した水蒸気やガスを吸引して除去すべく吸引ブロア(真空ポンプ)を設けた装置が開示されている。
また、本発明においては、前記任意の圧力の操作入力を可能とする操作部と、この操作部を介して入力された圧力となるように前記圧力調節部を制御する制御部と、を備えたものとしてもよい。
また、本発明においては、前記加熱筒に供給する成形材料の供給量を調節する供給量調節部を備えたものとし、該加熱筒に成形材料を充満させた状態よりも空隙率が大きくなるように供給可能としてもよい。
また、本発明においては、前記気体導入口を、噴出方向が前記加熱筒の材料投入口側に向くように設けてもよい。
図1及び図2は、本実施形態に係る成形材料供給装置の一例を模式的に示す図である。
なお、図1では、気体等が通過する経路となる管路(配管)の一部を、実線にて模式的に示している。
また、図2における概略タイムチャートでは、ON/OFFや出力周波数の増減、回転数の増減等を模式的に示している。また、図2のグラフでは、横軸を時間軸、縦軸を圧力検出部14の検出圧力(加熱筒圧力)とし、その推移を模式的に示している。
ここに、上記成形材料は、合成樹脂成形品の原料となるもので、ナチュラル材(バージン材)や粉砕材、マスターバッチ材、各種添加剤等が挙げられる。また、上記成形材料としては、例えば、粉体・粒体状の樹脂ペレットや、繊維状の樹脂繊維片等でもよく、また、ガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維を含んだ構成としてもよい。
本実施形態では、成形材料供給装置1は、任意の圧力の操作入力を可能とする操作部としての表示操作部34と、この表示操作部34を介して入力された圧力となるように圧力調節部30を制御する制御部32と、を有した制御盤31を備えている。
また、本実施形態では、成形材料供給装置1を、加熱筒6に供給する成形材料の供給量を調節する供給量調節部を構成する供給部20を備えた構成とし、加熱筒6に成形材料を充満させた状態よりも空隙率が大きくなるように供給可能としている。
この供給管11には、供給部20からの成形材料が供給される供給部側管路12と、真空発生源28に連通する吸引側管路13と、が分岐するように設けられている。図例では、上下に延びる供給管11の上端側に吸引側管路13を設け、これよりも下方側部位の側部から分岐させるように供給部側管路12を供給管11に設けた例を示している。また、供給部側管路12を、供給管11側に向かうに従い下るように傾斜する傾斜状に設けた例を示している。
また、図例では、吸引側管路13に、加熱筒6内の圧力を検出する圧力センサーや圧力ゲージ等の圧力検出部14を設けている。この圧力検出部14は、後記する制御部32に信号線等を介して接続されている。なお、圧力検出部14は、図例のような箇所に設けた態様に限られず、加熱筒6に連通する管路に設けるようにすればよく、例えば、供給管11等に設けるようにしてもよく、その他、種々の箇所に設けるようにしてもよい。
なお、真空ポンプ28は、所望する圧力範囲に応じた到達真空度を得られるものを採用するようにしてもよく、また、複数の真空ポンプを多段的に設けた真空発生源としてもよい。
また、真空ポンプ28の吸込側には、適宜、大気開放弁や、フィルター等が設けられている。
本実施形態では、供給管11内において開口するように気体導入口18aを設けた気体導入管路18を、供給管11の下端部に接続するように設けている。図例では、気体導入管路18を、供給部側管路12の分岐部よりも下方側となる供給管11の下端部に接続するように設けている。また、この気体導入管路18を、気体導入口18aから噴出される気体の噴出方向が加熱筒6の材料投入口7側に向くように、供給管11側に向かうに従い下るように傾斜する傾斜状に設けた例を示している。なお、気体導入口18aの噴出方向を加熱筒6の材料投入口7側に向ける態様としては、このような態様に限られない。例えば、気体導入口18aが材料投入口7側となる下向きに開口するように、気体導入管路18を供給管11に接続したような態様としてもよい。また、供給管11を、供給部側管路12及び吸引側管路13に連通する内筒部と、この内筒部を内装するように気体導入管路18に連通する外筒部と、を有した二重筒構造とし、内筒部の下端外周側に環状の気体導入口18aを設けたような態様等としてもよい。
また、気体導入管路18の始端には、気体源4が設けられている。このような気体源4としては、導入する気体を大気とする場合には、気体導入管路18の始端を、フィルター等を介して大気開放させた態様としてもよい。または、例えば、気体源4を、圧縮空気源となるタンクや、さらには、窒素やアルゴンなどの不活性ガス源となるタンク等としてもよい。つまりは、導入する気体を、圧縮空気としたり、窒素やアルゴンなどの不活性ガスとしたりしてもよい。
なお、気体導入管路18、供給部側管路12及び吸引側管路13は、供給管11とは別体とされた管路部材を適宜の継手によって接続した構成とされたものとしてもよく、供給管11に対して一体的に形成されたものとしてもよい。
この供給部20のローター21を収容するハウジングの受入口が、供給部20の上方側に設けられた貯留部23に連通するように接続されている。また、この供給部20のローター21を収容するハウジングの排出口に連通するように供給部側管路12が設けられている。このような構成により、ローター21を所定の回転数で回転させることで、貯留部23に貯留された成形材料が供給部側管路12を介して供給管11に向けて定量的に供給される。また、このローター21の回転数を変更することで、単位時間当たりにおける供給量の変更が可能とされている。
また、図例では、この貯留部23の上端部と上記した吸引側管路13とを連通させるように、上端側吸引管路15を設けている。このような上端側吸引管路15を設けた構成とすることで、後記するように当該貯留部23に成形材料を補給すべく上端部の受入口が開放された際にも貯留部23内における圧力差を抑制することができ、下方側の供給部20に向けて成形材料をスムーズに流下させることができる。
予備減圧貯留部25は、貯留部23と同様なホッパー形状とされており、その下端の排出口が下段側開閉機構24を介して貯留部23の受入口に接続されている。この下段側開閉機構24を、開放させれば、予備減圧貯留部25の排出口と貯留部23の受入口とが連通される一方、閉鎖すれば、予備減圧貯留部25と貯留部23とが気密的に分離される構成とされている。このような下段側開閉機構24としては、エアーシリンダ等の駆動部によってスライドされるスライド弁体を備えたスライドダンパー等を採用するようにしてもよく、その他、種々の開閉機構を採用するようにしてもよい。
また、予備減圧貯留部25の上端部と上記した吸引側管路13とを連通させるように、予備吸引管路16を設けている。また、この予備吸引管路16には、当該予備吸引管路16を開閉する予備減圧弁17が設けられている。
捕集器27は、上記した各貯留部23,25と概ね同様なホッパー形状とされており、その下端の排出口が、上記と同様な上段側開閉機構26を介して予備減圧貯留部25の受入口に接続されている。この捕集器27には、材料元3からの成形材料を空気輸送する材料輸送管路が接続される材料管接続部と、吸引空気源2に接続される吸引管路が接続される吸引管接続部と、が設けられている。
なお、この捕集器27は、成形材料に含まれる粉塵等を除去する機能や、複数種の材料を混合する機能を有したもの等としてもよい。
この貯留部23への予備減圧貯留部25からの成形材料の補給は、本実施形態では、真空発生源28によって減圧される貯留部23の減圧状態が維持されるように実行される。例えば、貯留部23に成形材料を補給する際には、上下の開閉機構24,26を閉鎖させた状態で、予備減圧弁17を開放させる。この予備減圧弁17は、予備減圧貯留部25が下段側の貯留部23と概ね同程度の真空度となるように所定の時間が経過するまで開放させるようにしてもよい。これにより、予備減圧貯留部25が減圧され、この状態で下段側開閉機構24を開放させれば、貯留部23や供給管11、加熱筒6の減圧状態が破壊されることなく、予備減圧貯留部25に貯留された成形材料が貯留部23に投入される。この下段側開閉機構24は、予備減圧貯留部25に貯留された成形材料の全量が下段側の貯留部23に投入されるよう適宜の開放時間が経過するまで開放させるようにしてもよい。なお、この貯留部23への成形材料の補給は、上記した材料検出部からの材料要求信号に基づいてなされるものとしてもよい。
なお、この予備減圧貯留部25への成形材料の供給は、予備減圧貯留部25の成形材料を下段側の貯留部23に供給した後に供給するようにしてもよく、または、下段側の貯留部23の材料検出部からの材料要求信号に基づいてなされるものとしてもよい。つまりは、下段側の貯留部23から材料要求があるまで予備減圧貯留部25に成形材料を待機させておく態様としてもよく、または、下段側の貯留部23からの材料要求に基づいて、予備減圧貯留部25及び貯留部23に順に成形材料を供給するような態様としてもよい。
なお、上記した各貯留部23,25及び捕集器27への成形材料の投入(輸送)タイミングや、予備減圧貯留部25及び捕集器27からの成形材料の排出タイミングは、一例に過ぎず、種々の変形が可能である。例えば、予備減圧貯留部25や捕集器27にも上記同様な材料検出部を設け、これに基づいて成形材料の供給や輸送がなされるものとしてもよい。
制御盤31には、制御部32に信号線等を介してそれぞれに接続された表示操作部34及び記憶部33と、制御部32に信号線等を介して接続され、上記した真空ポンプ28の駆動モーター29の回転数を変更するための圧力調節部を構成するインバーター30と、が設けられている。なお、インバーター30は、制御盤31に内蔵されたものとしてもよく、制御盤31とは別体的に設置されるものとしてもよい。
記憶部33は、各種メモリ等から構成されており、表示操作部34の操作により設定、入力された圧力等の設定条件や入力値、後記するような基本動作等を実行するための制御プログラムなどの各種プログラム、予め設定された各種動作条件や各種データテーブル等が格納される。
インバーター30は、例えば、商用駆動電源から入力される交流をコンバータ回路で直流に変換し、インバーター回路で所定の出力周波数及び所定の出力電圧の交流に変換する、VVVF(可変電圧・可変周波数)型のものとしてもよい。このインバーター30の出力周波数を、以下のように、所定のプログラムに従って、制御部32によって変更制御することで、真空ポンプ28の駆動モーター29の回転数の変更がなされる。
また、本実施形態では、図2に示すように、加熱筒6内の圧力を検出する圧力検出部14の検出値に基づいて、この検出値が表示操作部34を介して入力された任意の圧力(目標圧力)になるように、駆動モーター29の回転数(インバーター30の出力周波数)を、変更制御する構成としている。つまり、圧力検出部14の検出値が目標圧力よりも低ければ(高真空であれば)、インバーター30の出力周波数を下げる一方、圧力検出部14の検出値が目標圧力よりも高ければ(低真空であれば)、インバーター30の出力周波数を上げるような制御がなされる。このようなインバーター30の出力周波数の増減は、予め設定された所定周波数毎(例えば、0.1Hz毎等)に段階的になされるものとしてもよい。このような態様に代えて、または加えて、目標圧力に応じた回転数となるようにインバーター30の出力周波数を変更するようにしてもよい。例えば、加熱筒6内の圧力と駆動モーター29の回転数(またはインバーター30の出力周波数)とを対応させたデータを予め格納させておき、このデータに基づいてインバーター30の出力周波数を変更するようにしてもよい。
または、上記目標圧力は、成形材料に含まれる添加剤等の揮発を抑制可能な圧力となるように、成形材料に含まれる添加剤等の種類や配合割合等に応じて設定されるものとしてもよい。
なお、上記第1の所定値〜第5の所定値は、予め設定されたものとしてもよく、表示操作部34を介して入力や変更が可能とされたものとしてもよい。また、上記した第1の所定値〜第5の所定値は、一例に過ぎず、適宜、変更するようにしてもよい。
また、上記のような真空ポンプ28の駆動モーター29の回転数を変更することによる加熱筒6内の圧力変更制御は、合成樹脂成形機5の成形サイクルに関わらず、実行するようにしてもよいが、成形サイクル毎に応じた好適な圧力となるように圧力変更制御を実行するような態様等としてもよい。例えば、成形サイクルにおける計量工程と他の工程とで目標圧力を異ならせるような制御を実行するようにしてもよい。当該成形材料供給装置1を用いた加熱筒6内の圧力変更制御の態様としては、上記した例に限られず、種々の変形が可能である。
つまり、合成樹脂成形機5の加熱筒6に連通するように加熱筒6を減圧する真空発生源(真空ポンプ)28を設けている。従って、加熱筒6内において発生した水蒸気や添加剤等の揮発ガスを、吸引して除去することができ、成形品に銀条や空洞等の成形不良が発生することを抑制することができる。
また、真空発生源(真空ポンプ)28によって減圧される加熱筒6内の圧力を検出する圧力検出部14と、この圧力検出部14が示す圧力が、真空発生源(真空ポンプ)28によって最も減圧される圧力から大気圧までの任意の圧力となるように調節可能とする圧力調節部30と、を備えた構成としている。従って、成形材料に含まれる添加剤の配合割合が著しく低下しないよう、添加剤の揮発を抑制するように、加熱筒6内の圧力を調節することができる。これにより、成形品の品質を向上させることができる。
なお、このような真空ポンプ28の駆動モーター29の回転数を変更するインバーターを圧力調節部30とした態様に代えて、または加えて、気体導入口18aを介して導入させる気体の導入量を調節する流量調整弁を圧力調節部とした態様としてもよい。また、真空発生源を、回転駆動部(駆動モーター)29を有した真空ポンプ28とした態様に代えて、エジェクタ装置としてもよい。この場合は、エジェクタ装置に供給する流体の圧力を調節することで、加熱筒6内の圧力を調節可能としたような構成としてもよい。
なお、このように操作部(表示操作部)34を介して任意の圧力を入力させる態様に代えて、合成樹脂成形機5の稼働態様(成形品の種別等を含む成形条件)に応じて、稼働態様毎に予め設定された圧力が上記目標圧力として設定されるような態様等としてもよい。
また、このように設定された目標圧力となるように制御部32によって圧力調節部(インバーター)30を制御する態様に代えて、圧力検出部14が示す圧力が任意の圧力となるように手動操作によって圧力調節部(インバーター)30の調節がなされるような態様等としてもよい。つまりは、圧力調節部30を調節する操作部を設けた構成としてもよい。
なお、このような供給量調節部(供給部)20を設けずに、貯留部23に貯留された成形材料が自重によって言わば垂れ流し状に供給管11に向けて供給されるような態様としてもよい。
また、本実施形態のように、成形材料を加熱筒6へ飢餓供給する態様とすれば、材料投入口7付近の加熱筒6内にも効果的に気体を導入させることができ、気体によるすすぎ作用がより効果的となる。
なお、このような態様に代えて、気体導入口18aを、噴出方向が水平方向に向くように設けたり、反材料投入口側(斜め上方側等)に向くように設けるようにしてもよい。さらには、このような気体導入口18aや気体導入管路18を設けないようにしてもよい。
また、上記した成形材料供給装置1は、一例に過ぎず、真空発生源28によって減圧される加熱筒6内の圧力を検出する圧力検出部14と、この圧力検出部14が示す圧力が、真空発生源28によって最も減圧される圧力から大気圧までの任意の圧力となるように調節可能とする圧力調節部30と、を備えたものであればよく、種々の変形が可能である。
11 供給管
14 圧力検出部
18a 気体導入口
20 供給部(供給量調節部)
28 真空ポンプ(真空発生源)
29 駆動モーター(回転駆動部)
30 インバーター(圧力調節部)
32 制御部
34 表示操作部(操作部)
5 合成樹脂成形機
6 加熱筒
7 材料投入口
Claims (5)
- 合成樹脂成形機の加熱筒に連通するように該加熱筒を減圧する真空発生源を設け、該加熱筒に成形材料を供給する成形材料供給装置であって、
前記真空発生源によって減圧される前記加熱筒内の圧力を検出する圧力検出部と、この圧力検出部が示す圧力が、前記真空発生源によって最も減圧される圧力から大気圧までの任意の圧力となるように調節可能とする圧力調節部と、軸方向を上下方向に沿わせて配設され、下端の排出口が前記加熱筒の材料投入口に連通される供給管と、該供給管の上端側に設けられ前記真空発生源に連通される吸引側管路と、該吸引側管路よりも下方側部位の前記供給管の側部から分岐するように設けられ、該供給管に向けて成形材料を供給する供給部側管路と、を備えており、
前記供給部側管路よりも下方側となる前記供給管の下端部において開口するように、該供給管内に向けて気体を導入する気体導入口が設けられていることを特徴とする成形材料供給装置。 - 請求項1において、
前記真空発生源は、回転駆動部を有した真空ポンプとされ、前記圧力調節部は、前記回転駆動部の回転数を変更する構成とされていることを特徴とする成形材料供給装置。 - 請求項1または2において、
前記任意の圧力の操作入力を可能とする操作部と、この操作部を介して入力された圧力となるように前記圧力調節部を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする成形材料供給装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項において、
前記加熱筒に供給する成形材料の供給量を調節する供給量調節部を備え、該加熱筒に成形材料を充満させた状態よりも空隙率が大きくなるように供給可能とされていることを特徴とする成形材料供給装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項において、
前記気体導入口を、噴出方向が前記加熱筒の材料投入口側に向くように設けたことを特徴とする成形材料供給装置。
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