JP7030737B2 - Kneaded material transfer device - Google Patents
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Description
本発明は、繊維強化樹脂成形体の製造装置において、繊維と熱可塑性樹脂との混練物を把持して移送する混練物移送装置に関する。 The present invention relates to a kneaded material transfer device for gripping and transferring a kneaded material of a fiber and a thermoplastic resin in a device for producing a fiber-reinforced resin molded product.
特開2018-144287号公報(特許文献1)には、繊維と熱可塑性樹脂との混練物を製造する混練装置と、混練物を裁断して裁断混練物を生成する裁断装置と、裁断装置の下流側に配置され、裁断混練物を所定の取出し位置まで搬送するコンベア(搬送装置)と、コンベアにより取出し位置まで搬送された裁断混練物を拾い上げて成形型に移送する移送装置と、移送装置により移送された裁断混練物を成形型で加圧成形して繊維強化樹脂成形体を製造する成形装置とを備えた繊維強化樹脂成形体の製造装置が開示されている。この製造装置は、コンベアおよび移送装置のそれぞれに、裁断混練物の温度低下を防止するための保温手段が設けられていることを特徴としている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-144287 (Patent Document 1) describes a kneading device for producing a kneaded product of a fiber and a thermoplastic resin, a cutting device for cutting the kneaded product to produce a cut kneaded product, and a cutting device. A conveyor (conveyor) that is located on the downstream side and transports the cut and kneaded material to a predetermined take-out position, a transfer device that picks up the cut and kneaded material that has been conveyed to the take-out position by the conveyor and transfers it to a molding die, and a transfer device. A device for manufacturing a fiber-reinforced resin molded body including a molding device for manufacturing a fiber-reinforced resin molded body by pressure-molding the transferred cut and kneaded product with a molding die is disclosed. The manufacturing apparatus is characterized in that each of the conveyor and the transfer apparatus is provided with a heat insulating means for preventing the temperature of the cut and kneaded material from dropping.
可塑状態の混練物を把持して成形型に移送する方法としては、特許文献1の移送装置のように混練物を掬い上げる方法や、混練物に針状の物(ニードル)で突き刺して保持する方法などが知られている(国際公開第2017/104857号公報(特許文献2)参照)。
As a method of grasping the kneaded material in a plastic state and transferring it to a molding die, a method of scooping up the kneaded material as in the transfer device of
繊維強化樹脂成形体の製造装置においては、成形装置で適切に混練物を成形可能とするためには、混練装置から成形装置に至るまでの間、混練物は可塑状態でなければならない。つまり、混練物を最終製品に加工していく工程において樹脂が硬化しないように、混練物(中間製品)を高温のまま成形装置まで搬送することが重要である。 In the apparatus for producing a fiber-reinforced resin molded product, the kneaded product must be in a plastic state from the kneading apparatus to the molding apparatus in order to be able to appropriately form the kneaded product by the molding apparatus. That is, it is important to transport the kneaded product (intermediate product) to the molding apparatus at a high temperature so that the resin does not harden in the process of processing the kneaded product into a final product.
そのため、特許文献1のように、混練装置から成形装置に至るまでの区間に、混練物の温度低下を防止するための保温手段を設けることが望ましいとともに、混練物の温度管理を行うことも必要とされる。特に、混練物を成形型に挿入する直前の混練物の温度は、最終製品の良否に影響するため、混練物を把持して成形型に移送する移送装置において、混練物の温度管理を適切に行うことが重要である。そのため、混練物移送装置において、簡易な構成で混練物の温度を測定できる技術が望まれていた。
Therefore, as in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構成で混練物の温度を測定することのできる混練物移送装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a kneaded material transfer device capable of measuring the temperature of a kneaded material with a simple structure.
この発明のある局面に従う混練物移送装置は、繊維と熱可塑性樹脂との混練物を把持して移送する混練物移送装置であって、複数本の針状部材を有し、針状部材を混練物に突き刺すことによって混練物を把持する把持部材と、把持部材に把持された混練物の温度を検知するための温度センサとを備える。複数本の針状部材のうちの少なくとも1本は、温度センサが内蔵されたセンサ付き針状部材として構成されている。 The kneaded material transfer device according to a certain aspect of the present invention is a kneaded material transfer device that grips and transfers a kneaded material of fibers and a thermoplastic resin, has a plurality of needle-shaped members, and kneads the needle-shaped members. It includes a gripping member that grips the kneaded material by piercing an object, and a temperature sensor for detecting the temperature of the kneaded material gripped by the gripping member. At least one of the plurality of needle-shaped members is configured as a needle-shaped member with a sensor having a built-in temperature sensor.
好ましくは、センサ付き針状部材は、温度センサの検知エレメントおよび導線が挿通された長尺の管部と、管部の先端に接続された先鋭部とを有している。 Preferably, the needle-shaped member with a sensor has a long tube portion through which a detection element of a temperature sensor and a conducting wire are inserted, and a sharpened portion connected to the tip of the tube portion.
好ましくは、センサ付き針状部材は、複数本設けられている。この場合、複数本のセンサ付き針状部材は、管部の長手方向における検知エレメントの位置が互いに異なる針状部材を含んでいてもよい。 Preferably, a plurality of needle-shaped members with sensors are provided. In this case, the plurality of needle-shaped members with sensors may include needle-shaped members in which the positions of the detection elements in the longitudinal direction of the tube portion are different from each other.
混練物移送装置は、管部の長手方向における検知エレメントの位置を調整するための調整手段をさらに備えていてもよい。 The kneaded material transfer device may further include adjusting means for adjusting the position of the detection element in the longitudinal direction of the pipe portion.
好ましくは、温度センサは、熱電対によって構成されている。 Preferably, the temperature sensor is composed of a thermocouple.
本発明によれば、簡易な構成で混練物の温度を測定することができる。 According to the present invention, the temperature of the kneaded product can be measured with a simple structure.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.
<繊維強化樹脂成形体の製造装置の概略構成>
図1を参照して、はじめに、本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂成形体の製造装置1の概略構成について説明する。図1に示すように、繊維強化樹脂成形体の製造装置1は、混練装置2と、中間製品製造装置3と、移送装置4と、成形装置5とを備えている。
<Outlined configuration of manufacturing equipment for fiber reinforced resin molded product>
With reference to FIG. 1, first, a schematic configuration of a fiber-reinforced resin molded
混練装置2は、繊維と熱可塑性樹脂との混練物を製造し、混練物を吐出する。中間製品製造装置3は、混練装置2から吐出された混練物を裁断して、中間製品としての裁断混練物を生成(製造)する。中間製品製造装置3は、裁断前後の混練物を搬送するコンベア140を有している。移送装置4は、中間製品製造装置3において生成された裁断混練物を把持して、成形装置5に移送する。成形装置5は、移送装置4によって移送された裁断混練物を成形して、繊維強化樹脂成形体を製造する。コンベア140および移送装置4は、混練装置2から成形装置5へと混練物を搬送する搬送手段を構成する。
The kneading device 2 manufactures a kneaded product of fibers and a thermoplastic resin, and discharges the kneaded product. The intermediate product manufacturing apparatus 3 cuts the kneaded product discharged from the kneading apparatus 2 to produce (manufacture) the cut kneaded product as an intermediate product. The intermediate product manufacturing apparatus 3 has a
(混練装置)
混練装置2は、LFT-D法により、熱可塑性樹脂に繊維が混入されてなる成形体材料としての混練物を製造する装置である。つまり、熱可塑性樹脂と複数本の連続した繊維の束とを導入し、繊維を裁断しながら開繊させ、樹脂と繊維とを混練して混練物を生成する。熱可塑性樹脂は特に限定されないが、ポリアミド樹脂であることが好ましい。繊維は、炭素繊維、ガラス繊維などであることが好ましい。炭素繊維を用いた場合には、製造装置1において熱可塑性CFRP(炭素繊維強化プラスチック:Carbon Fiber Reinforced Plastics)成形体が製造される。
(Kneading device)
The kneading device 2 is a device for producing a kneaded product as a molded body material in which fibers are mixed with a thermoplastic resin by the LFT-D method. That is, a thermoplastic resin and a bundle of a plurality of continuous fibers are introduced, the fibers are opened while being cut, and the resin and the fibers are kneaded to produce a kneaded product. The thermoplastic resin is not particularly limited, but is preferably a polyamide resin. The fiber is preferably carbon fiber, glass fiber or the like. When carbon fiber is used, a thermoplastic CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) molded body is manufactured in the
混練装置2は、たとえば、第1混練機10と、第2混練機20と、繊維供給部30とを含んでいる。第1混練機10は、熱可塑性樹脂と繊維とを混練する。第2混練機20は、第1混練機10に導入される熱可塑性樹脂を、第1混練機10内での繊維との混練に先立って、混練・溶融する。繊維供給部30は、第1混練機10に繊維を供給する。
The kneading device 2 includes, for example, a
第1混練機10は、混練軸11と、シリンダー12と、駆動部13aと、減速機13bと、堰体14と、ダイ15とを含んでいる。
The
混練軸11は、スクリュー11aと、回転軸11bとを有している。第1混練機10は、1本の混練軸11を有する単軸混練機であってもよく、複数本(たとえば2本)の混練軸11を含む多軸混練機であってもよい。スクリュー11aは、回転することによって熱可塑性樹脂と繊維とを混練する。このスクリュー11aは、回転軸11bに組み込まれている。スクリュー11aは、混練軸11において上流側の端部と下流側の端部に配置されていれば特に限定されず、それらの間にはパドルが組み込まれていてもよく、スクリュー11aのみが回転軸11bの全長に亘って組み込まれていてもよい。
The
混練軸11を内部に収容するようにシリンダー12が設けられている。シリンダー12と混練軸11との隙間は、熱可塑性樹脂及び/または繊維が通過する流路となる。シリンダー12は、第2混練機20から供給される熱可塑性樹脂を第1混練機10内に導入するための樹脂供給口12aと、繊維供給部30から供給される複数本の連続した繊維を第1混練機10内に導入するための繊維供給口12bとを有している。本実施の形態では、繊維供給部30から導入される連続した繊維がそのまま第1混練機10内へ送られる。
A
混練軸11の一方(上流側)の軸端には、減速機13bを経由して駆動部13aが接続されている。減速機13bは、電動機の回転速度を減速させるとともに、電動機発生トルク以上の高トルクを混練軸11にかける。第1混練機10が多軸混練機である場合、減速機13bは、複数本の混練軸11を所定の回転速度で同期させて回転させる。混練軸11の他方(下流側)の軸端側には、堰体14が接続されている。堰体14は、ブレーカープレートと中間軸受とを兼用でき、流路と交差する方向に延びるように配置されているので、熱可塑性樹脂と繊維との混練物に背圧を与える。
A
堰体14は、混練物の流路となる開口部を有している。本実施の形態の堰体14は、複数の混練軸11のスクリュー11aのそれぞれの回転方向に沿う円弧状の開口部を複数有している。開口部は、混練軸11ごとに対応して設けられている。この堰体14においてスクリュー11aと反対側には、ダイ15が設けられている。ダイ15は、混練物を排出する吐出口15aを有している。この吐出口15aから、混練物K1が中間製品製造装置3に押し出される。
The
第2混練機20は、上述した第1混練機10のシリンダー12の樹脂供給口12aに導入される熱可塑性樹脂を予め溶融し、スクリュー21aを有する混練軸21と、シリンダー22と、駆動部23aと、減速機23bと、ホッパー24とを含んでいる。第2混練機20は、1本の混練軸21を有する単軸混練機であってもよく、複数本の混練軸21を含む多軸混練機であってもよい。混練軸21は、スクリュー21aのみが回転軸21bに組み込まれていてもよく、中間部にはスクリューに代えてパドルが組み込まれていてもよい。シリンダー22は、溶融された熱可塑性樹脂を第1混練機10に供給する吐出口22aを有している。駆動部23a及び減速機23bは、混練軸21を所定の回転速度で回転させる。ホッパー24は、混練軸21とシリンダー22との間で混練される熱可塑性樹脂の原料25を受ける。
The
繊維供給部30は、上述した第1混練機10のシリンダー12の繊維供給口12bに導入される繊維原料32を供給する。繊維供給部30は、複数本の連続する繊維の束が巻回された繊維原料32を載置する載置部31を含んでいる。載置部31は、繊維原料32から繊維の束の先端を取り出し、第1混練機10のシリンダー12の繊維供給口12bに導入するための第1及び第2案内部31a、31bを有している。
The
(中間製品製造装置)
中間製品製造装置3は、混練物を前方に向けて押し出す混練装置2の吐出口15aに隣接して配置されている。中間製品製造装置3は、混練装置2の吐出口15aから押し出された連続する混練物K1を裁断することによって、成形装置5の成形型50に投入するための非連続的な裁断混練物K2、すなわち中間製品を製造する。
(Intermediate product manufacturing equipment)
The intermediate product manufacturing apparatus 3 is arranged adjacent to the
中間製品製造装置3は、裁断装置110と、複数のコンベア140とを備えている。各コンベア140は、輪状にしたベルト部材(回転部材)を台車(非回転部材)の上で回転させ、その上に混練物を載置して移動させるベルトコンベアにより構成されている。
The intermediate product manufacturing apparatus 3 includes a
裁断装置110は、混練物K1を裁断して、裁断混練物K2を生成する。裁断装置110は、混練物K1を裁断する裁断刃111と、裁断刃111を下方で支持するための受け台(図示せず)とを有している。
The
複数のコンベア140は、裁断装置110の上流側に位置する第1コンベアと、裁断装置110の下流側に位置する第2コンベアとを含む。第1コンベアは、混練装置2の吐出口15aから吐出される混練物を下方から受けて、裁断装置110へと送る。第2コンベアは、裁断装置110で裁断された裁断混練物K2を、次工程の移送装置4へと送る。
The plurality of
図1に模式的に示されるように、中間製品製造装置3は、成形前材料である混練物K1および裁断混練物K2を可塑状態に維持するために、加熱機構9を備えていることが望ましい。加熱機構9は、裁断混練物K2を非接触状態で加温する加温手段(たとえば中赤外線ヒータなど)を含んでもよいし、裁断混練物K2に接触した状態で加温する加温手段を含んでもよい。 As schematically shown in FIG. 1, it is desirable that the intermediate product manufacturing apparatus 3 is provided with a heating mechanism 9 in order to keep the kneaded product K1 and the cut kneaded product K2, which are premolding materials, in a plastic state. .. The heating mechanism 9 may include a heating means (for example, a mid-infrared heater) for heating the cut kneaded product K2 in a non-contact state, or may include a heating means for heating the cut kneaded product K2 in a non-contact state. But it may be.
(移送装置)
移送装置4は、中間製品製造装置3の下流側に位置し、中間製品製造装置3で製造された中間製品としての裁断混練物K2を把持して、成形装置5の成形型50に移送する。具体的には、移送装置4は、中間製品製造装置3のコンベア140によって載置台150に送られた裁断混練物K2を把持して、成形型50に挿入する混練物移送装置である。
(Transfer device)
The
移送装置4は、いわゆるロボットハンドであり、ハンド部としての把持部材41と、把持部材41を移動させるアーム部としての移動部材42とを含む。把持部材41は、複数本の針状部材を有するニードルグリッパにより構成される。
The
移動部材42は、たとえば図2に示すように、平面視において(上方から見て)、支点46を中心として把持部材41を円弧状に移動させる。この円弧上に、コンベア140の下流側に配置された載置台150、および、成形型50が位置している。すなわち、把持部材41の移動経路上に、載置台150および成形型50が位置している。
As shown in FIG. 2, for example, the moving
移動部材42は、平面視において、把持部材41を、待機位置P1から、載置台150に重なる受け取り位置(取り出し位置)P2、成形型50に重なる受け渡し位置P3へと順に移動させ、その後、待機位置P1に戻す。この場合、把持部材41は、たとえば、支点46を中心として円を描くように移動する。なお、把持部材41が描く軌跡は円弧や円に限定されない。また、受け取り位置P2は、コンベア140の下流側に配置された載置台150上の位置に限定されず、コンベア140自体の下流側端部上の位置であってもよい。
In a plan view, the moving
(成形装置)
成形装置5は、移送装置4の下流側に位置し、裁断混練物K2を加圧成形して、最終製品としての繊維強化樹脂成形体を製造する。成形装置5は、裁断混練物K2が載置される下型52と、下型52に対面して配置される上型51とを有する成形型50を含む。上型51は、プレート53により支持され、下型52は、ホルダ54により支持される。
(Molding equipment)
The molding apparatus 5 is located on the downstream side of the
成形装置5は、上型51と下型52との空洞部分であるキャビティに裁断混練物K2が配置され、上型51と下型52とが閉じられることにより、裁断混練物K2を加圧成形する。これにより、最終製品が製造される。
In the molding apparatus 5, the cut kneaded product K2 is arranged in the cavity which is the cavity portion of the
この成形装置5において最終製品を良好に製造するためには、移送装置4から移送される裁断混練物K2が適温(200度~300度程度の高温)でなければならない。そこで、本実施の形態に係る繊維強化樹脂成形体の製造装置は、移送装置4が、適温の裁断混練物K2を成形装置5に移送できるように構成されている。以下に、移送装置4の具体的な構成および動作について詳述する。
In order to satisfactorily manufacture the final product in this molding apparatus 5, the cut and kneaded product K2 transferred from the
<移送装置の構成>
本実施の形態に係る移送装置4の構成について具体的に説明する。なお、ここでは、移送装置4により移送される裁断混練物K2を単に「混練物K」という。
<Structure of transfer device>
The configuration of the
図2を参照して、移送装置4は、把持部材41および移動部材42に加え、移送装置4全体を制御する制御部81をさらに備えている。制御部81は、移動部材42を駆動制御して、把持部材41を(図2に示したようにたとえば円弧状に)移動させるとともに、把持部材41を駆動制御して、把持部材41に混練物Kを把持させたり放出させたりする。
With reference to FIG. 2, the
(把持部材の構成例)
図3は、移送装置4の把持部材41の構成例を模式的に示す斜視図である。図3を参照して、把持部材41は、上述のようにニードルグリッパとして機能し、複数本(多数)の針状部材43を有している。複数本の針状部材43は、第一群の針状部材43aと第二群の針状部材43bとに分けられ、第一群の針状部材43aと第二群の針状部材43bとで混練物Kを挟み込む構成である。
(Structure example of grip member)
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a configuration example of the
図4(A),(B)はそれぞれ、針状部材43が混練物Kに突き刺されることによって把持部材41により混練物Kが把持された状態を模式的に示す側面図および平面図である。なお、図4(A),(B)では、理解を容易にする観点から、各群における針状部材43の本数を3本にするとともに、混練物Kにハッチングを付している。図4(A),(B)に示されるように、本実施の形態では、把持部材41は、第一群の針状部材43aと第二群の針状部材43bとを混練物Kの上面Ksに、斜め上方から突き刺すことによって、混練物Kを把持する。この場合、第一群の針状部材43aおよび第二群の針状部材43bは、上下方向に延び、かつ、下端へいくほど互いに近付くように傾斜して配置される。
4 (A) and 4 (B) are side views and plan views schematically showing a state in which the kneaded material K is gripped by the gripping
各群において針状部材43は、図3に示したように行列状(面状)に配置されることが望ましいが、図4(B)に示されるように直線状に配置されていてもよい。各群における針状部材43の本数は、たとえば10本以上など、把持対象の混練物Kの大きさ(表面積、厚み)や重さなどに応じて、可能な限り多数であることが望ましい。
In each group, the needle-shaped
把持部材41はさらに、第一群の針状部材43aの全てを保持する保持部材45aと、当該保持部材45aを進退させることで第一群の針状部材43aを同時に上下移動させる進退部材44aと、第二群の針状部材43bの全てを保持する保持部材45bと、当該保持部材45bを進退させることで第二群の針状部材43bを同時に上下移動させる進退部材44bとを含む。進退部材44a,44bは、たとえばシリンダにより構成される。
The gripping
一対の進退部材44a,44bは、側面視において、上端部よりも下端部の方が互いに近づくように斜めに配置されている。これにより、針状部材43a,43bはそれぞれ、進退部材44a,44bの長手方向に沿って、最も退避した退避位置と最も引き出された作業位置(混練物Kを突き刺す位置)との間を斜め方向に移動(進退)する。針状部材43a,43bが作業位置に位置するとき、針状部材43a,43bは、互いに干渉することなく、側面視において交差する。
The pair of advancing / retreating
一対の進退部材44a,44bは、制御部81によって同時に駆動制御される。これにより、一対の保持部材45a,45bが連動するため、第1群および第2群の針状部材43a,43bは同時に(連動して)上下移動する。なお、以下に説明において、特に区別する必要がない場合には、進退部材44a,44bを単に進退部材44と称し、保持部材45a,45bを単に保持部材45という。
The pair of advancing / retreating
制御部81は、進退部材44の駆動を制御することによって、針状部材43を混練物Kに突き刺して把持部材41に混練物Kを把持させたり、針状部材43を混練物Kから引き抜いて把持部材41に混練物Kを放出させたりする。
By controlling the drive of the advancing / retreating member 44, the
ここで、上述のように、把持部材41で把持される混練物Kの温度は、最終製品の良否に影響するため、本実施の形態に係る移送装置4は、把持部材41に把持された混練物Kの温度を検知するための温度センサをさらに備えている。
Here, as described above, since the temperature of the kneaded product K gripped by the gripping
把持部材41で把持される混練物Kは、粘度が大きい流体と固体との中間である熱可塑性樹脂に繊維が練り込まれた成形前材料である。このような可塑状態の混練物Kの温度を検知するための温度センサとして、たとえば塔槽類に使用されるような汎用の挿入型温度計を用いることは難しい。挿入型温度計は、比較的太く、また、一時的な測定に向かないからである(挿入型温度計は本来常時測定用である)。
The kneaded product K gripped by the gripping
また、挿入型温度計の代案として、放射温度計やサーモグラフィーなど、非接触で混練物Kの温度を検知する温度センサを用いることも考えられる。しかしながら、このような非接触での温度測定方法は、対象物(混練物)の表面の色、反射率、性状等により誤差が大きい。また、計測器の調整や制御機の設定等、温度測定装置全体の立ち上げに手間がかかる。さらに、サーモグラフィーでは、その計測器そのものが比較的高価である。そのため、非接触の温度センサを用いた場合、簡易かつ精度良く混練物Kの温度を測定することは困難である。 Further, as an alternative to the insertion type thermometer, it is conceivable to use a temperature sensor such as a radiation thermometer or a thermography that detects the temperature of the kneaded material K in a non-contact manner. However, such a non-contact temperature measuring method has a large error depending on the color, reflectance, properties, etc. of the surface of the object (kneaded product). In addition, it takes time and effort to start up the entire temperature measuring device, such as adjusting the measuring instrument and setting the controller. Moreover, in thermography, the instrument itself is relatively expensive. Therefore, when a non-contact temperature sensor is used, it is difficult to measure the temperature of the kneaded product K easily and accurately.
そこで、本実施の形態では、把持部材41を構成する複数の針状部材43のうちの少なくとも1本に、温度センサを内蔵することとしている。具体的には図4(B)を参照して、複数の針状部材43のうちの少なくとも1本が、温度センサが内蔵されたセンサ付き針状部材43sである。
Therefore, in the present embodiment, the temperature sensor is built in at least one of the plurality of needle-shaped
センサ付き針状部材43sは、第一群および第2群のそれぞれに少なくとも1本ずつ設けられることが望ましく、各群に複数本ずつ設けられることがより望ましい。図4(B)では、一例として、各群に1本ずつセンサ付き針状部材43sが設けられている。他の針状部材43は、公知のニードルグリッパに採用されている一般的な針状部材(ニードル)43nであってよい。
It is desirable that at least one needle-shaped
なお、センサ付き針状部材43sを複数本設ける場合の配列は、特に限定されない。たとえば、一般的な針状部材43nとセンサ付き針状部材43sとを交互に配置してもよいし、センサ付き針状部材43sをたとえば中央部など特定箇所に集中させてもよい。
The arrangement when a plurality of needle-shaped
(センサ付き針状部材の構造例について)
図5(A),(B)はそれぞれ、センサ付き針状部材43sの構造例を模式的に示す外観図および断面図である。なお、図5においては、理解を容易にするために、センサ付き針状部材43sの径を大きく示している。
(Structural example of needle-shaped member with sensor)
5 (A) and 5 (B) are an external view and a cross-sectional view schematically showing a structural example of the needle-shaped
センサ付き針状部材43sは、長尺の管部71と、管部71の先端に溶接等によって接続された先鋭部72とを含む。管部71の内部に温度センサ73が設けられている。センサ付き針状部材43sの形状および長さは、一般的な針状部材43nの形状および長さと同様であることが望ましい。なお、センサ付き針状部材43sの説明において、先鋭部72側(矢印Aで示す方向)を先端側、先鋭部72とは反対側(矢印Aの反対方向)を後方という。
The needle-shaped
管部71は、ステンレスにより形成されていることが望ましい。管部71の形状は、典型的には円筒形状である。また、管部71の表面(外周面)は、混練物Kへの抜き差しに伴って混練物Kが付着しないように、滑らかであることが望ましい。管部71の外周面は、一般的な針状部材43nの表面の滑らかさと同等かそれ以上となるように表面処理が施されていてもよい。なお、管部71の材料は、耐熱性を有するとともに熱伝導率が高い材料であれば、ステンレスに限定されず、たとえば他種の金属であってもよい。
It is desirable that the
先鋭部72の形状は、典型的には円錐形状である。先鋭部72は、中実であることが望ましいものの、中空であってもよい。先鋭部72は、たとえば管部71と同じ材料、すなわちステンレスによって形成されている。なお、先鋭部72の形状は、先端が尖った形状であれば、円錐形状に限定されず、たとえば図5(C)に示す先鋭部72Aのような、槍の刃形状であってもよい。
The shape of the sharpened
管部71の直径(外径寸法)L1は、3φ(3mm)以下であることが望ましく、たとえば2φ(2mm)である。管部71と先鋭部72とを合わせた長さL2はたとえば100mm程度である。先鋭部72の長さ寸法L3はたとえば2mm以上20mm以下である。管部71の長さ寸法L4はたとえば80mm以上である。なお、これらの寸法は一例であり、把持対象の混練物Kの大きさ(厚み)に応じて定められてよい。
The diameter (outer diameter dimension) L1 of the
温度センサ73は、最も先端側に位置する検知エレメント73aと、検知エレメント73aに一端が接続され、後方に引き出される導線73bとを含む。このように、検知エレメント73aおよび導線73bが、管部71に挿通されている。管部71は、温度センサ73のシース管として機能する。
The
温度センサ73は、たとえば熱電対によって構成される。この場合、導線73bは、材料の異なる2本の金属線を含み、2本の金属線の一方の接点(測温接点)が検知エレメント73aを構成する。2本の金属線の他方の接点は、図示しない計測器内に位置し、計測器において両接点の電位差が計測される。制御部81は、計測器が計測した電位差に基づいて、検知エレメント73a側の温度を測定(演算)する。なお、計測器は制御部81と一体的に設けられていてもよい。
The
検知エレメント73aは、混練物Kの把持状態において、図4(A)に示す混練物Kの厚み範囲(高さ範囲)T内に位置していればよい。つまり、センサ付き針状部材43sのうち混練物Kに挿入される部分に設けられていればよい。より具体的には、検知エレメント73aは、把持状態において、混練物Kの上面Ksよりも下方に位置していればよい。
The
本実施の形態では、検知エレメント73aが管部71に設けられているため、検知エレメント73aは、センサ付き針状部材43sの先端位置よりも少なくとも先鋭部72の長さ(L3)分だけ後退した位置に配置されている。管部71の先端位置LAと検知エレメント73aの位置との間隔(距離)L10は、特に限定されないが、たとえば0mm~20mmの範囲で定められる。
In the present embodiment, since the
管部71の後端は、円筒状のスリーブ74に通されており、(2本の)導線73bを被覆したケーブル75が、スリーブ74から後方に引き出されている。スリーブ74とケーブル75との隙間は、充填材76によって埋められている。充填材76は、セメント等の無機絶縁物である。図5(B)に示されるように、充填材76は、管部71内にも注入されている。これにより、管部71内における検知エレメント73aの位置ずれを防止できる。
The rear end of the
ケーブル75は、図4(B)に示すように、制御部81に接続されている。制御部81は、温度センサ73から得られる検知信号(電位差情報)に基づいて、検知エレメント73aの位置付近の温度を計測する。検知エレメント73aは熱伝導率が高い極細の管部71内に配置されているため、混練物Kの把持状態において制御部81によって計測される温度は、検知エレメント73aの位置付近の混練物Kの温度と同等とみなせる。そのため、制御部81は、温度センサ73から得られる検知信号に基づいて、移送対象の混練物Kの内部の温度を精度良く計測することができる。
As shown in FIG. 4B, the
したがって、制御部81は、温度センサ73により検知された温度に基づいて、把持部材41によって把持された混練物Kの温度が許容範囲か否かを判定することができる。また、その結果、把持部材41が把持している混練物Kを成形装置5へと移送するか否か(廃棄するか)を判定することができる。このように、制御部81は、受け取り位置P2において混練物Kを把持した把持部材41を、受け渡し位置P3に移動させるか否かを判定する判定手段としての機能を有している。なお、温度センサ73は、熱電対以外のセンサ機器によって構成されてもよい。
Therefore, the
上記のように、本実施の形態では、温度センサ73により検知された温度に基づいて、把持部材41が把持している混練物Kを成形装置5へと移送するか否かを判定することとして説明するが、移送装置4の把持部材41にも混練物Kを加温する加温手段(図示せず)が設けられる場合には、温度センサ73により検知された温度に基づいて加温手段の制御(フィードバック制御、ON/OFF制御など)を行うことも可能である。この加温手段は、非接触状態で混練物Kを加温する装置(ヒータなど)であってもよいし、接触状態で混練物Kを加温する装置であってもよい。
As described above, in the present embodiment, it is determined whether or not to transfer the kneaded material K gripped by the gripping
センサ付き針状部材43sが複数本設けられる場合、検知エレメント73aの位置、すなわち、管部71の先端位置LAと検知エレメント73aとの間隔L10は、一致させてもよいし、わざと異ならせてもよい。
When a plurality of needle-shaped
前者の場合、把持状態において、複数の検知エレメント73aによって混練物Kの上面Ksから一定の深さの温度を検知できる。後者の場合、すなわち、複数本のセンサ付き針状部材43sにおける検知エレメント73aの位置(長手方向の位置)が互いに異なる場合、図4(C)に示すように、複数の検知エレメント73aによって混練物Kの上面Ksから異なる深さ(D1,D2)の温度を検知できる。複数の検知エレメント73aが異なる深さに配置される場合(つまり、混練物Kの上面Ksからの距離が異なる場合)、混練物K内部の温度分布を把握することも可能となる。
In the former case, the temperature at a certain depth can be detected from the upper surface Ks of the kneaded product K by the plurality of
移送装置4は、検知エレメント73aの位置を調整するための調整手段をさらに備えていてもよい。この場合、調整手段は、たとえば、針状部材43を保持する保持部材45により構成される。
The
図4(C)を参照して、保持部材45には、センサ付き針状部材43sの管部71が挿通される貫通孔45hと、貫通孔45hに挿通された管部71を個別に固定するための固定具(図示せず)とが設けられる。これにより、保持部材45からのセンサ付き針状部材43sの突出長さを調整することができる。したがって、製作上、管部71の先端位置LAと検知エレメント73aの位置との間隔L10に誤差が生じた場合であっても、センサ付き針状部材43sごとに保持部材45からの突出長さを調整することで、間隔L10の誤差を吸収することができる。
With reference to FIG. 4C, the holding
また、反対に、間隔L10が図4(C)のように異なっている場合であっても、センサ付き針状部材43sごとに保持部材45からの突出長さを調整することで、混練物Kの上面Ksからの挿入深さ(D1,D2)を一致させることもできる。
On the contrary, even when the spacing L10 is different as shown in FIG. 4C, the kneaded product K is formed by adjusting the protrusion length from the holding
(予熱手段について)
図2を参照して、把持部材41の移動可能範囲に、予熱手段としての加熱装置83が設けられている。本実施の形態においては、加熱装置83は待機位置P1に設けられている。加熱装置83は、たとえば公知の赤外線ヒータにより構成される。
(About preheating means)
With reference to FIG. 2, a
加熱装置83は、把持部材41が待機位置P1に位置する場合に、複数の針状部材43を加熱する。加熱装置83は、把持部材41に含まれる針状部材43を万遍なく加熱するように、たとえば下方から針状部材43を加熱する。あるいは、第一群の針状部材43aを加熱する加熱装置と第二群の針状部材43bを加熱する加熱装置とを別個に設けてもよい。
The
このように、待機位置P1に加熱装置83を設けることにより、把持部材41が混練物Kを把持していない状態において、針状部材43を加熱することができる。つまり、針状部材43を予熱することができる。これにより、受け取り位置P2において針状部材43を混練物Kに突き刺すことに起因して、混練物Kの温度が低下することを抑制または防止することができる。
By providing the
なお、加熱装置83によって針状部材43のうち混練物Kへの挿入部分の全体を加熱できるようにするために、制御部81は、待機位置P1に位置する場合にも、進退部材44を作業位置に引き出してもよい。
In order to enable the
一方で、待機位置P1において針状部材43を加熱し続けると、針状部材43が高温になり過ぎる可能性がある。そのため、針状部材43の温度を検知して、針状部材43の過加熱を防止することが望ましい。本実施の形態では、センサ付き針状部材43sに内蔵された温度センサ73を利用して、加熱装置83のON/OFFを制御できる。
On the other hand, if the needle-shaped
具体的には、制御部81は、待機状態においても、温度センサ73からの検知信号を入力し、針状部材43を設定温度まで加熱するように、加熱装置83を制御する。このように、制御部81は、加熱装置83を加熱制御する加熱制御手段としての機能を有している。なお、予熱の上限温度としての設定温度は、混練物Kの硬化を防止または抑制できる温度であればよいため、混練物Kの温度(許容される下限温度)よりも低くてよい。
Specifically, the
このように、本実施の形態においては、把持部材41が少なくとも1本のセンサ付き針状部材43sを有しているため、センサ付き針状部材43sに内蔵された共通の温度センサ73からの検知信号に基づいて、待機時には針状部材43(センサ付き針状部材43s)自体の予熱温度を測定し、作業時には把持している混練物Kの温度を測定することができる。
As described above, in the present embodiment, since the gripping
<移送装置の動作>
本実施の形態に係る移送装置4の動作について具体的に説明する。図6は、移送装置4の動作を示すフローチャートである。図6に示す各ステップは、制御部81によって実行される。
<Operation of transfer device>
The operation of the
図6を参照して、移送装置4は、はじめに、待機位置P1で、ニードルとしての針状部材43を予熱する(ステップS1)。つまり、制御部81は、把持部材41が待機位置P1に位置する場合に、加熱装置83をONにする。
With reference to FIG. 6, the
移送装置4は、針状部材43の温度が設定温度に達するまで、針状部材43を加熱する。つまり、制御部81は、温度センサ73からの検知信号に基づいて計測した温度が設定温度に達したか否かを判定し(ステップS2)、計測した温度が設定温度に達するまでの間、加熱装置83をON状態に維持する(ステップS2にてNO)。制御部81は、計測した温度が設定温度に達したと判定した場合(ステップS2にてYES)、加熱装置83をOFFにし、針状部材43の予熱を停止する(ステップS3)。
The
次に、移送装置4は、把持部材41を受け取り位置P2に移動させる(ステップS4)。つまり、制御部81は、移動部材42を駆動制御して、把持部材41を待機位置P1から受け取り位置P2へと移動させる。
Next, the
移送装置4は、受け取り位置P2に搬送されてきた混練物Kをピックアップする(ステップS5)。具体的には、制御部81は、進退部材44を退避位置から作業位置に引き出す制御を行う。本実施の形態では、予熱された複数の針状部材43に混練物Kが突き刺されるため、混練物Kの硬化を防止できる。
The
把持部材41によって混練物Kが把持されると、移送装置4は、把持した混練物Kの温度が許容範囲内か否かを判定する(ステップS6)。つまり、制御部81は、温度センサ73からの検知信号に基づいて計測した混練物Kの温度が、許容範囲か否かを判定する。
When the kneaded material K is gripped by the gripping
混練物Kの温度が許容範囲内であれば(ステップS6にてYES)、移送装置4は、混練物Kを成形装置5に移送する(ステップS7)。つまり、制御部81は、移動部材42を駆動制御して、把持部材41を受け取り位置P2から受け渡し位置P3に移動させ、把持部材41が受け渡し位置P3に到達したタイミングで、進退部材44を退避位置に戻す。これにより、複数の針状部材43が混練物Kから引き抜かれ、混練物Kが成形型50に挿入(放出)される。
If the temperature of the kneaded product K is within the permissible range (YES in step S6), the
一方、混練物Kの温度が許容範囲外であれば(ステップS6にてNO)、移送装置4は、混練物Kを成形装置5へ移送することなく廃棄する(ステップS8)。具体的には、制御部81は、受け取り位置P2から図示しない廃棄位置へと把持部材41を移動させ、把持部材41が把持していた混練物Kをダストボックスへと投入(放出)する。
On the other hand, if the temperature of the kneaded product K is out of the allowable range (NO in step S6), the
混練物Kを成形装置5に移送した後、または、混練物Kを廃棄した後、制御部81は、把持部材41を再び待機位置P1へと戻し(ステップS9)、上記処理を繰り返す。
After transferring the kneaded material K to the molding apparatus 5 or discarding the kneaded material K, the
以上説明したように、本実施の形態によれば、温度センサ73が、把持部材41を構成する複数の針状部材43のうちの少なくも1本に組み込まれているため、簡易な構成で、成形装置5に移送する混練物Kの温度を測定することができる。また、非接触の温度測定方法に比べて、精度良く混練物Kの温度を測定することができるため、混練物Kの温度管理を適切に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the
さらに、針状部材43に組み込まれた温度センサ73を利用して、加熱装置83による針状部材43の過加熱を防止することもできるため、効率的に、針状部材43を予熱することができる。また、これにより、簡易な構成で、成形装置5に移送する混練物Kを適温に保つことができる。
Further, since the
なお、本実施の形態では、把持部材41が、第一群の針状部材43aおよび二群の針状部材43bを混練物Kの上面に突き刺して混練物Kを把持する(持ち上げる)構成としたが、第一群の針状部材43aおよび二群の針状部材43bによって混練物Kを(たとえば上下方向または左右方向に)挟み込んで把持する構成であってもよい。
In the present embodiment, the gripping
また、本実施の形態では、移送装置4が混練物Kを成形装置5に移送することとして説明したが、限定的ではない。つまり、上述の受け渡し位置P3は、移送装置4の後工程の装置上の位置であればよく、成形装置5の成形型50に重なる位置に限定されない。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、待機位置P1において針状部材43を加熱する加熱装置83を備えることとしたが、加熱装置83は必須の構成ではない。つまり、センサ付き針状部材43sに設けられた温度センサ73は、(把持された混練物Kを移送するか否かの判定や、把持部材41に設けられた加温手段(図示せず)の制御等を行うことを目的として)把持状態における混練物Kの温度の測定にのみ利用されてもよい。
Further, in the present embodiment, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 繊維強化樹脂成形体の製造装置、2 混練装置、3 中間製品製造装置、4 移送装置、5 成形装置、41 把持部材、42 移動部材、43a,43b,43n 針状部材、43s センサ付き針状部材、44a,44b 進退部材、45a,45b 保持部材、50 成形型、71 管部、72,72A 先鋭部、73 温度センサ、73a 検知エレメント、73b 導線、74 スリーブ、75 ケーブル、76 充填材、81 制御部、83 加熱装置、140 コンベア、K,K1,K2 混練物、P1 待機位置、P2 受け取り位置、P3 受け渡し位置。 1 Fiber reinforced resin molded body manufacturing equipment, 2 Kneading equipment, 3 Intermediate product manufacturing equipment, 4 Transfer equipment, 5 Molding equipment, 41 Gripping member, 42 Moving member, 43a, 43b, 43n Needle-shaped member, 43s Needle-shaped with sensor Member, 44a, 44b advancing / retreating member, 45a, 45b holding member, 50 molding die, 71 tube part, 72, 72A sharpened part, 73 temperature sensor, 73a detection element, 73b lead wire, 74 sleeve, 75 cable, 76 filler, 81 Control unit, 83 heating device, 140 conveyor, K, K1, K2 kneaded material, P1 standby position, P2 receiving position, P3 delivery position.
Claims (5)
温度センサが内蔵されたセンサ付き針状部材を含む複数本の針状部材を有し、受け取り位置で前記複数本の針状部材を混練物に突き刺すことによって混練物を把持する把持部材と、
前記受け取り位置で前記把持部材が混練物を把持したことに応じて、混練物に突き刺された前記センサ付き針状部材の前記温度センサからの検知信号に基づいて、当該混練物の温度が許容範囲か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記許容範囲内であると判定された場合に、当該混練物を把持した前記把持部材を前記受け取り位置から受け渡し位置に移動させ、前記許容範囲外であると判定された場合には、当該混練物を把持した前記把持部材を前記受け取り位置から廃棄位置へと移動させる移動制御手段とを備える、混練物移送装置。 A kneaded material transfer device that grips and transfers a kneaded product of fibers and a thermoplastic resin.
A gripping member having a plurality of needle-shaped members including a needle-shaped member with a sensor having a built-in temperature sensor , and gripping the kneaded material by piercing the plurality of needle-shaped members into the kneaded material at a receiving position .
The temperature of the kneaded material is within the permissible range based on the detection signal from the temperature sensor of the needle-shaped member with the sensor pierced by the kneaded material in response to the gripping member gripping the kneaded material at the receiving position. Judgment means for determining whether or not
When it is determined by the determination means that the kneaded material is within the allowable range, the gripping member that grips the kneaded material is moved from the receiving position to the delivery position, and when it is determined that the kneaded material is out of the allowable range. A kneaded material transfer device comprising a movement control means for moving the gripping member that grips the kneaded material from the receiving position to the disposal position .
前記複数本のセンサ付き針状部材は、前記管部の長手方向における前記検知エレメントの位置が互いに異なる針状部材を含む、請求項2に記載の混練物移送装置。 A plurality of needle-shaped members with sensors are provided, and the needle-shaped member is provided.
The kneaded material transfer device according to claim 2, wherein the plurality of needle-shaped members with sensors include needle-shaped members in which the positions of the detection elements are different from each other in the longitudinal direction of the tube portion.
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