JP6769988B2 - マルチ材料コンベヤ部品の製造方法 - Google Patents

Description

［関連出願］
本出願は、２０１５年３月３０日に出願された米国暫定特許出願第６２／１４０，０１３号、「マルチ材料コンベヤ部品の製造方法」の優先権を主張する。この出願の内容は引用により本明細書に組み込まれている。

本発明は、一般的に電動式コンベヤに関するものであり、特に、互いに結合された二またはそれ以上の材料で形成されたコンベヤシステムの部品に関するものである。

互いにリンクしてコンベヤベルトを形成するベルトモジュール、位置制限器、羽根ライナ、及びスプロケットなどの多くのコンベヤ部品は熱プラスチックポリマ材料から射出成型されて、剛性ボディを形成する。

特性の異なる複数材料からコンベヤ部品を形成しようとするときの問題は多い。結束した単一の部品の形成に、互いに結合された異なる材料を有することは難しいであろう。

コンベヤ部品を製造する方法は、射出成型した材料に熱成型材料を結合して複合部品を作るステップを含む。結果物であるコンベヤ部品は、異なる機能を果たすように最適化された異なる材料でできた部分を有している。

一態様によれば、コンベヤ部品を製造する方法は、熱成型材料含むドラフト基板を提供するステップと、熱成型材料に熱を加えて、ドラフト基板の第１表面の反対側の第２表面を結合可能な状態に変化させることなく、ドラフト基板の第１表面を結合可能な状態に変化させるステップと、第１表面が結合可能な状態にある間に第１表面上に溶解した射出成型可能な材料を注入するステップと、を具える。

別の態様によれば、コンベヤ部品を製造する方法は、熱成型基板を金型に挿入するステップと、この熱成型基板に圧力と熱をかけて金型表面上に熱成型基板を成型するステップと、熱成型基板の第１面が結合可能な状態にあり、反対側の熱成型基板の第２面が結合不能な状態にあるときに、この圧力と熱を除去するステップと、金型を閉じて、溶融した射出成型材料を金型内に注入して、溶融した射出成型材料を熱成型基板の第１面に接触させて結合させ、第１面は結合可能な状態のままにするステップと、を具える。

別の態様によれば、コンベヤ部品は、溶融可能な射出成型材料で形成されたベース部分と、この溶融可能な射出成型材料に化学的に結合した熱成型材料を含む第１層を具える。

本明細書に開示したシステム及び方法は、図面を参照して理解することができる。図中の構成要素は、現寸通りである必要はない。
図１は、熱成型材料を射出成型材料に結合させるステップにより形成したコンベヤ部品を示す。 図２は、本発明の実施例によるマルチ材料コンベヤ部品を形成するステップに含まれる製造ステップを示す。 図３は、図２に示すプロセスで使用する成型機の一部を示す図である。 図４は、図２に示す製造プロセスの間の中間状態にある熱成型材料基板を示す図である。 図５Ａ及び５Ｂは、射出成型の間に、結合可能な状態にある熱成型材料を射出成型材料に結合させることによって製造したコンベヤ部品別の実施例を示す。 図６は、射出成型の間に、結合可能な状態にある熱成型材料を射出成型材料に結合させることによって製造したコンベヤ部品のもう一つの実施例を示す。

熱成型材料を射出成型材料に結合させてコンベヤ部品を形成する方法が提示されている。本発明は、図に示す実施例によって以下に説明するが、この図に示した実施例に限定されるものではない。

図１は、互いに化学的に結合したマルチ金属を含むコンベヤ部品１０の実施例を示す。図に示すコンベヤ部品１０は、第１材料で形成したベース部分１２と、この第１材料に結合した第２材料で形成した上側層１４を具える位置リミッタである。図に示す上側層は、コンベヤベルトと接触する限界表面を形成して、コンベヤベルト上の歯と、コンベヤベルトを駆動するスプロケット間で正しい係合がなされるようにしている。図に示すベース部分１２は、射出成型材料で形成されている。上側層１４は、製造工程において、射出成型材料に結合する熱成型材料を含む。

第１材料は、射出成型材料を含む。ここで使用されているように、「射出成型材料」とは、射出成型して選択した形状を形成するのに適した材料あるいは材料の組み合わせを意味する。射出成型材料は、加熱すると溶融フォームへ遷移可能である。例には、限定するものではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、アセタール、又は混合ポリマなどのサーモプラスチックポリマ材料がある。

ベース部分１２は、２０１５年１月２２日に出願された米国特許出願第１４／６０２，４５５号、「コンベヤベルト用スナップオン位置リミッタ」に記載されているように、コンベヤフレームのシャフトにコンベヤ部品を装着するためのスナップクランプ１３を具える。この特許出願の内容は，引用によりここに組み込まれている。

第２材料は、熱成型材料を含む。ここで使用されているように、「熱成型材料」とは、熱成型材料、すなわち、熱及び／又は圧力によって形成するのに適した材料あるいは材料の組み合わせを意味する。熱成型材料は、加熱しても溶融フォームへ遷移せず固相を保つが、展性は可能である。例には、限定するものではないが、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ）、セラミック含侵プラスチック、及びこの分野で知られたその他の材料がある。セラミック含侵熱成型材料の一例は、Ｃｅｒａｍ Ｐ（登録商標）であり、これは、スイス国、レンツブルグのＱｕａｄｒａｎｔ ＥＰＰ ＡＧ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能である。

上側層１４は、コンベヤベルトをスプロケットに対して案内するリミット面を形成する。一実施例では、上側層のリミット面１８は、摩擦係数が低く、リミット機能を容易にしている。

性質の異なる二つの個別材料を使用することによって、コンベヤ部品の異なる部品が、その部品の特定の機能に対して最適な特性を持つことになる。例えば、ベース部分１２は、所定の力に耐えるようにより強い材料でできており、リミット面１８は、リミット機能を容易にするために摩擦係数の低い材料でできている。

図２は、図１に示すコンベヤ部品１０などのコンベヤ部品の製造に関連するステップを示す図である。この部品は、射出成型材料でできたベース部分１２と、射出成型材料に結合した熱成型材料を含む上側層１４とを有する。

図３は、図２に示すプロセスにおいて使用する成型機の一部を示す図である。成型機３００は、第１金型部分を具える射出成型金型を使用しており、金型底３１０として示されている。金型底３１０は、最終コンベア部品１０の上側表面１８を規定する金型表面３２０を形成している型穴３１１を具える。成型機３００は、熱成型材料でできた基板３１４を保持するホルダを具える。ホルダ３４０は、基板３１４の初期シートを形成しており、金型底を貫通しているばね式ピンを具える。ピン３４０は、最初は型穴３１１の上に基板を保持する。成型機はまた、熱成型基板を加熱する加熱機構３６０を具える。

第１ステップ２１０では、「ドラフト」（第１バージョン又はプロトタイプ）インサート、及び／又は、熱成型材料でできた基板３１４が形成される。ドラフト基板は、スタンプを押す、カットする、あるいは、この分野で知られている適切な手段を介して基本外観を形成する。ドラフトインサート／基板は、所望のサイズの単純な平板片であってもよく、あるいは、何らかのサイズ又は形状のより複雑な基板であってもよい。図に示す実施例では、ドラフト基板３１４は、型穴３１１内のほぼ型面３２０のサイズにカットされている。好ましくはドラフト基板は、−０ないし＋１５％の交差を有し、若干膨張して金型表面３２０を覆うことができる。必要があれば、熱を加えてドラフト基板３１４を形成する。ドラフト基板３１４は、仕上げた位置リミッタの制限面１８を形成する第１面３１８と、ベース部分１２に上側層１４を結合する結合面を形成する反対側の第２面３１６とを有する。ドラフト基板３１４は、適宜の厚さを有している。

ステップ２２０では、ドラフト基板をホルダ３４０内に挿入する。図に示すホルダは、金型底３１０に挿入され、その上面から延在するばね式ピンを具える。このピンは、型穴３１１上方にドラフト基板３１４を保持する座を形成している。

ステップ２３０では、加熱機構３６０がドラフト基板３１４を押し下げて、余熱をかけ、基板３１４を形作る。図に示す加熱及び加圧機構３６０は、層１４の最終形に形作られた硬化スチール片を具える。加熱機構は、ドラフト基板３１４を型穴３１１内に押し入れる一方で、熱成型材料に熱をかける。図に示す加熱機構３６０は、約２０００ワットの熱エネルギィを提供するが、本発明はこれに限定されない。この熱と圧力が、基板に十分な展性を与え、型面３２０の形に一致させ、その結果、図４に示すように、コンベヤ部品１０の上側層の最終形状を有する、成型した基板３１４’となる。ドラフト基板３１４がすでに所望の形状である場合、わずかに圧力をかけて、その形状が実質的に変化しないようにする。別の実施例では、赤外線エネルギィをしようして、ドラフト基板を加熱することができる。結合用にドラフト基板を準備するその他の適切な手段を用いることができる。

ステップ３４０では、加熱機構３６０が、成型した基板３１４’がステップ３５０で射出成型部分と結合できるようになるまで、成型した基板３１４’に熱と圧力を加え続ける。好ましくは、この熱と圧力は、基板の結合面に均等にかかるようにする。一実施例では、成型した基板３１４’は、結合面３１６’がべたつくあるいは接着性があり、反対側の面３１８がスムーズかつ変形していないとき、あるいは可能なかぎり表面仕上げに近い場合に、結合可能な状態にある。結合可能な状態では、結合面３１６’上の分子が開き、別の材料と化学的に結合しやすくなる。

例えば、ＵＨＭＷ材料に関しては、加熱機構は、成型した結合面３１６’が約３９２°Ｆ乃至約４００°Ｆの温度に届くまで加熱する。加熱機構は、反対側の面３１８が約３９２°Ｆに届く前に取り外す。図４に示すようにＵＨＭＷ用の「整った」結合面は、結合可能な状態を表している透き通った状態になり、反対側側面は不透明なままである。基板３１４’は、図４に示すように、結合可能材料３１６’と平滑材料３１８’間の遷移３１９が、基板３１４’の中央にあるときに、結合準備が整う。

図に示す実施例では、加熱機構３６０の温度が５００°Ｆに設定されており、約３９２°Ｆと約４００°Ｆ間の加熱機構表面温度を提供する。図に示す加熱機構３６０は、そこに取り付けられているヒータカートリッジと直接接触金属材料の形をとっているが、本発明はこれに限定されるものではない。加熱機構３６０は、代替的に、熱成型材料に向けた間接加熱空気流を介して、あるいはこの分野で知られているその他の手段を介して、熱成型材料を加熱するようにしてもよい。

熱成型材料を結合可能な状態にするのに必要な実際の温度、圧力、及び時間は、熱成型材料によって変わる。

熱と圧力を加えている間に、ドラフト基板３１４は一又はそれ以上の方向に膨張し、型穴３１１内に基板自体がトラップされる。

一実施例では、製造プロセスで、基板３１４と加熱機構３６０の間の熱伝達層３５０を利用している。熱伝達層３５０は、加熱機構からの熱を伝達するが、最終的には基板３１４内のべたつく材料が、加熱機構３６０にくっつかないようにする。適宜の材料を用いて、熱伝達層を形成する。好ましくは、熱伝達層は、ポリテトラフルオロエチレンや、この分野で知られたその他の材料といった、べたつかない表面コーティングを含む。

基板３１４’が結合する準備が整った後、ステップ２６０で加熱機構３６０を整った基板３１４’から取り出す。熱伝導層３５０を用いる場合も、これを取り出す。

上側金型部分（図示せず）は、金型底３１０と直ちに合わさって、ステップ２７０で金型を閉じる。

ステップ２８０では、ベース部分１２の射出成型が開始する。好ましくは、金型は閉じられており、射出成型が始まる一方で基板３１４’は結合可能な状態にある。ステップ２８０は、溶解した射出成型材料を、準備の整った基板３１４’が収納されている閉じた金型に注入するステップを具える。好ましくは、金型の上の溶融した材料用のゲートが、基板３１４’を表面３２０に押し付けるように配置されている。したがって、粘着性表面３１６’に向けて注入圧力がかかり、基板を金型内の適所に保持する。

溶解した射出成型材料は、基板の結合可能な層３１６’と接触して、二つの材料が結合し互いに係合する。

熱成型基板３１４’は、好ましくは十分高温に維持したまま、コンベヤ部品の射出成型部分１２を冷却する間結合工程を続ける。これは、ツールの分散（射出成型部分１２用）及び／又は、ツール中のチャネルを温める（非射出成型基板３１４’を結合可能な温度に保つ）ことで行われる。

一実施例では、音波を金型に伝送させて、基板３１４’と射出成型材料間の結合を強化するようにしてもよい。音波は、モジュールを励起して、結合を促進する。電子ビーム及び／又は放射線を使用することもできる。

上述した製造技術は、伝統的な射出成型でつくるものであれば、どのようなタイプのコンベヤ部品にも使用できる。例には、限定するものではないが、スプロケット、羽根ライナ、コンベヤベルトモジュール、位置リミッタ、及びこの分野で知られたその他の部品、がある。

図５Ａ及び５Ｂは、コンベヤ部品５１０の別の実施例を示す図であり、射出成型材料に結合した熱成型材料を含む。コンベヤ部品５１０は、コンベヤベルトモジュールであり、射出成型ベース５１２と熱成型上側層５１４を具える。熱形成上側層５１４は加熱され、上側層の結合表面が金型内で、準備が整った結合状態になるまで加熱し成型する。次いで、ベース５１２の材料を金型内に注入し、結合表面がベース部分５１２を形成するのに準備が整った結合状態になり、ベース部分５１２が上側層５１４に結合される。

図６は、射出成型ベース６１２と、射出成型ベース６１２に結合されたエクステンション６２５を有する熱成型上側層６１４を具えるコンベヤ部品６１０を示す。コンベヤ部品６１０は、上側層６１４を上側層の結合面が金型内で準備が整った結合状態になるまで、上側層を加熱して成型することによって形成される。次いで、ベース６１２用の材料を金型に注入し、一方、結合面はベース部分６１２を形成する準備が整った結合状態になり、ベース部分６１２が上側層６１４に結合される。熱成型部分は、モジュールの上を、あるいは底を形成する。

別の実施例では、コンベヤベルト用の駆動バーが熱成型、あるいは圧縮成型され、次いで、コンベヤベルトの本体が駆動バー上に射出成型される。代替的に、本体は熟成型又は圧縮成型してから、本体に駆動バー射出成型するようにしてもよい。

別の実施例では、成型中に磁気要素をコンベヤ部品に挿入することができる。例えば、熱成型材料を予熱して形を整え、次いで、熱成型材料上に磁石を装填し、次いで、別の材料を射出成型することにより射出成型材料と熱成型材料の間に磁石を密封する。コンベヤ部品に挟まれた磁気要素は、接点形成用に露出させたワイヤを有する電磁石であってもよい。例えば、電磁石を、熱成型材料とモジュールの端部に電磁石用の接点を有する射出成型材料との間のコンベヤベルトモジュールに埋め込むようにしてもよい。モジュールの端部に沿った羽根ライナは、全長にわたって接触部を形成して、電磁石に電力供給するようにしてもよい。例えば、この接触部は、選択した時間、電磁石に電力を供給し、金属パンなどのアイテムをコンベヤベルトに引き付ける磁力を作るようにしてもよい。

本発明を、いくつかの例示的バージョンを参照して詳細に説明したが、その他のバージョンも可能である。特許請求の範囲は、上記に詳述したバージョンに限定されるものではない。

Claims (12)

1. コンベヤ部品を製造する方法において：
   ＵＨＭＷポリエチレンを含むドラフト基板を提供するステップと；
   成型用加熱機構を用いて前記ドラフト基板に熱及び圧力を加えて前記ドラフト基板の第１表面を、前記ドラフト基板の反対側の第２表面を結合可能な状態に遷移させることなく、透き通った結合可能な状態に遷移させて、前記反対側の第２表面が不透明のままであると同時に、型面に前記ドラフト基板を形成するステップと；
   前記第１表面が結合可能な状態にある間に溶融した射出成型材料を前記第１表面に注入するステップと；
   を具えることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記熱を加えるステップが、前記第１表面を選択した温度範囲に加熱する一方で、前記第２表面を当該選択した温度範囲より低い温度に維持するステップを具えることを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記選択した温度範囲が３９２°Ｆ乃至４００°Ｆであることを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法がさらに、前記射出成型材料とドラフト基板を冷却して最終形とするステップを具えることを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法がさらに、結合状態にあるときに前記ドラフト基板上に磁気要素を挿入するステップを具え、前記溶解した射出成型材料で、前記ドラフト基板と前記射出成型材料の間にある前記磁気要素を密封することを特徴とする方法。
6. コンベヤ部品を製造する方法において：
   成型用加熱機構を用いて、熱成型基板を、型面を有する型穴に押し入れるステップと；
   前記成型用加熱機構を前記熱成型基板に押し付けて、前記熱成型基板に圧力と熱をかけて、前記型面に熱成型基板を形成するステップと；
   前記熱成型基板の第１面が結合可能な状態にあり、前記熱成型基板の反対側の第２表面が結合しない状態にあるときに、前記成型用加熱機構を取り除くステップと；
   前記型穴を閉じるステップと：
   溶融した射出成型材料を前記型穴に注入して、当該溶融した射出成型材料が前記熱成型基板の第１面を結合状態に維持しながら、当該第１面に接触して結合するようにするステップと；
   を具えることを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法において、さらに、前記熱成型基板を前記型穴上方の移動可能なホルダに配置するステップと、前記熱成型基板を前記型穴内に押し入れる前に前記熱成型基板を展性にするステップと、を具えることを特徴とする方法。
8. 請求項６に記載の方法において、前記形成するステップが前記第２面を前記型穴の形状に一致させるステップを具えることを特徴とする方法。
9. 請求項６に記載の方法において、前記熱成型基板がＵＨＭＷを含むことを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法において、前記第１面が選択された温度範囲に届き、前記第２面が前記選択した温度範囲より低い温度を維持しているときに、前記熱と圧力を除去することを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、前記選択した温度範囲が３９２°Ｆ乃至４００°Ｆであることを特徴とする方法。
12. 請求項６に記載の方法がさらに、前記射出成型材料と熱成型基板を冷却して最終形にするステップを具えることを特徴とする方法。

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