JP2010201660A

JP2010201660A - 成形方法及び成形装置

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Publication number: JP2010201660A
Application number: JP2009047436A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamada; 賢治山田; Naohito Masuda; 尚人増田
Original assignee: Toyota Boshoku Corp; Thermo Electron KK
Current assignee: Toyota Boshoku Corp; Thermo Electron KK
Priority date: 2009-02-28
Filing date: 2009-02-28
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-02-28
Also published as: JP5330029B2

Abstract

【課題】成形体の製造において、成形サイクルを短縮するとともに、設備のコンパクト化，省エネルギー化，環境負荷の低減を図る。
【解決手段】成形体材料１８を加熱圧縮する上型１２及び下型２０には、型面に通じる通気孔１４及び２２が設けられている。上型１２は、上槽１１に接続された昇降装置１６によって昇降可能となっており、その通気孔１４は、隙間１５及びバタフライ弁４２を介してブロア４４に接続される。下型２０の下方には、開閉可能なスライドシャッター３８を介して、蓄熱槽２６が配置される。加熱時はスライドシャッター３８を開き、加熱が終了したらスライドシャッター３８を閉じて、下型２０を上型１２とともに上昇させる。そして、ブロア４４をＯＮにして通気孔２２から外気を取り込み、成形体材料１８を通過させて冷却する。冷却終了後、上型１２と下型２０を分離して成形体を取り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、車両用のサイレンサ（吸音材）などを成形するための成形方法及び装置に関するものである。

車両用のサイレンサ（吸音材）は、フェルト（繊維体）とバインダの混ぜ物などの成形体材料を金型で熱圧縮して成形される。例えば、下記特許文献１には、主として軽量材質のチップ状固形物から原材料と熱可塑性の繊維状バインダとの混合物である処理材を、成形型内へ吹き込み充填し、更に加熱プレスにより防音材形状に成形する防音材の製造方法において、前記加熱プレス工程で処理材及び成形型に対して行われる加熱と、次いで行われる成形品取り出しのための冷却とを、成形型の上下型成形面に開口した通気孔にそれぞれ熱気又は冷気を一方向へ通気させることによって行うことを特徴とする防音材の製造方法が開示されている。

特開２００１−６００９３公報

しかしながら、上述した背景技術では、熱気を利用した加熱後に、そのままの位置で外気を利用した冷却を行って防音材を成形しているため、冷却効率が十分ではなく、成形サイクルの大幅な短縮が困難である。また、加熱に熱風（熱気）を利用しているため、設定温度を高くすることができず、良好なエネルギー効率が得られない。更に、成形体材料がガスに引火するおそれがあるという不都合もある。

本発明は、以上の点に着目したもので、加熱効率及び冷却効率を高めて成形サイクルの短縮を図ることができる成形方法及び成形装置を提供することを、その目的とする。他の目的は、設備のコンパクト化，省エネルギー化，環境負荷の低減を図ることができる成形方法及び装置を提供することである。

本発明の成形方法は、型面に通じる通気孔を有しており上槽との間に隙間を有するように前記上槽に固定される上型と、型面に通じる通気孔を有しており下槽内の蓄熱槽の上方に位置するように前記上型に着脱可能に固定される下型によって、成形体材料を圧縮する成形方法であって、前記下型と蓄熱槽の間に設けられた遮断手段を閉じて断熱し、前記蓄熱槽を蓄熱する工程，前記成形体材料を上型及び下型で圧縮するとともに、前記遮断手段を開いて前記下型を加熱する工程，加熱終了後、前記遮断手段を閉じて前記下型と蓄熱槽の間を遮断する工程，該遮断する工程後、前記上型との間に成形体材料を挟んだまま、前記下型を上型とともに上昇させ、前記下槽から分離する工程，前記上槽側に設けた吸気手段によって、前記下型の通気孔から外気を取り込んで前記成形体材料を通過させ、前記上型の通気孔を介して排気し冷却する工程，冷却終了後、前記上型と下型を分離し、成形体の取り出し又は成形体材料の交換を行う工程，を含むことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記成形体の取り出し又は成形体材料の交換を行う工程において、前記下型ごと成形体を成形領域外へ移動させて、成形体の取り出し又は成形体材料の交換を行うことを特徴とする。他の形態は、前記加熱する工程における成形体材料の加熱を、過熱蒸気によって行うことを特徴とする。

本発明の成形装置は、成形体材料を圧縮するとともに、型面に通じる通気孔をそれぞれ備えた上型及び下型，前記下型を下方から加熱する蓄熱槽と、該蓄熱槽と前記下型の間にスライド可能に配置されており断熱性を有する遮断手段とを含む下槽，前記上型との間に隙間を形成するように該上型が固定されるとともに、前記下型が前記蓄熱槽の上方に位置するように該下型が着脱可能に固定される上槽，前記上槽を昇降させる昇降機構，前記上型を前記上槽に対して固定する上型固定手段，前記下型を前記上槽に対して着脱可能に固定する下型固定手段，前記上型の通気孔に連通するように前記上槽に接続された吸気手段，を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記下型を、成形体とともに成形領域外へ移動させるための搬送手段，を備えた事を特徴とする。他の形態は、前記蓄熱槽内に、蓄熱体を設けたことを特徴とする。更に他の形態は、前記蓄熱槽が、過熱蒸気を利用して前記下型を加熱することを特徴とする。

本発明によれば、下槽を蓄熱しておき、型面に通じる通気孔をそれぞれ備えた上型と下型によって成形体材料を加熱圧縮した後、前記上型との間に成形体材料を挟んだまま、下型を上昇させて下槽から分離する。そして、上槽側に設けた吸気手段によって、下型の通気孔から外気を取り込み、前記成形体材料を通過させて冷却した後に、上型と下型を分離して成形体を取り出すこととした。このため、冷却効率を高めて成形サイクルの短縮を図ることができるという効果がある。また、前記加熱装置に過熱蒸気を利用することにより、加熱効率の向上，設備のコンパクト化，省エネルギー化，環境負荷の低減を図ることができる。

本発明の実施例１の成形装置の全体構成を示す断面図である。前記実施例１の作用を示す断面図である。前記実施例１の作用を示す断面図である。前記実施例１の成形工程を示すフローチャートである。本発明の他の実施例を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１〜図４を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は、本実施例の成形装置の全体構成を示す断面図，図２及び図３は、本実施例の作用を示す断面図，図４は、本実施例の成形工程を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施例の成形装置１０は、車両用のサイレンサ（吸音材）などの成形体を製造するものであって、マット状の成形体材料１８を加熱圧縮するための上型１２及び下型２０を中心に構成されており、上槽（ないし型保持枠体）１１，昇降装置１６，下槽２４，過熱蒸気発生装置２８，スライドシャッター３８及びその駆動装置４０，吸気用のブロア４４などにより構成されている。前記成形体材料１８は、公知のように、例えば、布材などの端材からなるフェルト（繊維体）にバインダとなる熱可塑性樹脂を混合したものなどである。

前記上型１２は、上槽１１との間に空気や蒸気が通過するための隙間１５を形成するように上槽１１に固定されており、下型２０は、下槽２４内の蓄熱槽２６上に位置するように、前記上槽１１に固定されている。該上槽１１の対向する側面には、それぞれ上型固定用シリンダ（上型ロック装置）４６と下型固定用シリンダ（下型ロック装置）４８が設けられている。これらシリンダ４６，４８のロッド４６Ａ，４８Ａが図１に矢印Ｆ２方向に移動し、その先端が上型１２及び下型２０の側面を押え付けることにより、上槽１１に固定されるようになっている。図示の例では、ロッド４６Ａ，４８Ａの先端が、上型１２及び下型２０の側面の凹部に嵌まり込むようになっている。なお、前記上型１２は上型固定用シリンダ４６によって常時固定されており、下型２０は下型固定用シリンダ４８で着脱可能に固定されている。むろん、前記上型１２も、メンテンナンス時には取り外すようにしてもよい。

前記上型１２及び下型２０は、型面１２Ａ及び２０Ａによって成形体材料１８を圧縮して所定形状に成形するものであり、それぞれの型面１２Ａ，２０Ａに通じる複数の通気孔１４，２２を備えている。上型１２の通気孔１４は上方で隙間１５に接続し、上槽１１の側面に設けられた排気口１１Ｂには、バタフライ弁４２を介してブロア４４が接続されている。また、前記上槽１１の他の側面には、成形処理中の過熱蒸気を外部に逃がすための他の排気口１１Ａが設けられている。前記上槽１１の上面にはロッド１７の一端が固定されており、該ロッド１７の他端側には昇降装置１６が設けられている。そして、該昇降装置１６の駆動によって、図１に矢印Ｆ１で示す方向に、上槽１１を介して上型１２が昇降可能になっている。なお、前記上槽１１は、上述した下型固定用シリンダ４８によって前記下型２０が着脱可能となっているため、ロック状態においては、前記下型２０は上型１２とともに昇降する。

一方、前記下型２０の下方には、下槽２４が設けられている。該下槽２４内の蓄熱槽２６には、過熱蒸気発生装置２８で発生した過熱蒸気を送るための供給パイプ３０が配設されており、該供給パイプ３０に設けられた複数の射出口３２から過熱蒸気３４が噴射される。前記過熱蒸気発生装置２８としては、公知の各種の構造のものが利用可能である。また、前記蓄熱槽２６の底面には、液化した過熱蒸気を外部に排出するためのドレン３６が設けられている。このような蓄熱槽２６の上方には、前記下型２０との間を遮断するためのスライドシャッター３８が設けられている。該スライドシャッター３８は、駆動装置４０に接続されており、図１に矢印Ｆ２で示す方向にスライドすることによって、下型２０と蓄熱槽２６間を遮断し、蓄熱槽２６に蓄熱させることが可能となっている。前記スライドシャッター３８としては、例えば、断熱性を有する素材が用いられる。

また、前記下型２０の底面と供給パイプ３０の間に、ハニカム状の蓄熱体３５を配置してもよい。該蓄熱体３５を設けることにより、蓄熱槽２６の蓄熱効率をより向上させることができる。本実施例では、前記スライドシャッター３８が閉じているときは、前記射出口３２から噴射された過熱蒸気３４によって蓄熱槽２６全体が蓄熱される。また、スライドシャッター３８を開いているときは、蓄熱槽２６によって下型２０が加熱されるとともに、一部の過熱蒸気３４が、前記蓄熱体３５のハニカム状の通路と下型２０の通気孔２２を通過して成形体材料１８を直接加熱する。

次に、図２〜図４も参照して、本実施例による成形手順を説明する。まず、スライドシャッター３８を閉じるとともに過熱蒸気発生装置２８からの過熱蒸気の供給を開始し、下槽２４内の蓄熱槽２６を蓄熱する（図４のステップＳ１０，図２(A)）。次に、下型２０に成形体材料１８を載せる（図４のステップＳ１２）。そして、上型固定用シリンダ４６によって上槽１１に固定された上型１２を図２(A)に矢印Ｆ１ａで示す方向に下降させ、下型２０との間に成形体材料１８を挟んで圧縮するとともに、スライドシャッター３８を図２(B)に矢印Ｆ２ａで示す方向に開き、加熱を開始する（図４のステップＳ１４）。このとき、通気孔２２及び成形体材料１８を介して通気孔１４に入り込んだ過熱蒸気は、隙間１５及び排気口１１Ａを介して排気される。また、下型固定用シリンダ４８で下型２０を固定する。本実施例では、加熱に４００℃程度の過熱蒸気を利用しているため、２００℃程度の熱風で加熱を行う従来の手法では１８秒程度の加熱時間を要するのに対し、８秒程度で効率良く短時間で加熱を行うことができる。また、装置全体を小規模化することができる。

加熱が終了したら、図２(C)に矢印Ｆ２ｂで示す方向にスライドシャッター３８をスライドさせて蓄熱槽２６の上方を閉じ（図４のステップＳ１６）、次に、上型１２と下型２０で成形体材料１８を挟んだまま、上型１２及び下型２０を図２(C)に矢印Ｆ１ｂに示すように上昇させ、下槽２４（ないし蓄熱槽２６）から分離する（図４のステップＳ１８）。なお、下型２０は、前記ステップＳ１４のタイミングで、前記下型固定用シリンダ４８によって上槽１１に固定されている。本実施例では、上型１２及び下型２０の上昇後も、過熱蒸気発生装置２８からの過熱蒸気の供給を継続しているため、蓄熱槽２６を蓄熱しておくことができ、次の成形を行う場合に好都合である。

そして、上槽１１に接続したブロア４４をＯＮにするとともにバタフライ弁４２を開き、図３(A)に示すように、下型２０の下方から通気孔２２を介して外気を取り入れ、成形体材料１８を通過させて冷却する（図４のステップＳ２０）。冷却に要する時間は、例えば、８秒程度であり、上述した熱風による従来方法で要する１８秒程度と比べて、大幅に短縮できる。前記成形体材料１８を通過した外気は、上型１２の通気孔１４，隙間１５，排気口１１Ｂを通過し、バタフライ弁４２及びブロア４４を介して外部に排気される。以上のようにして冷却が完了したら、下型固定用シリンダ４８により下型２０の固定を解除して、下型２０を上型１２から分離し、図３(B)に示すように、下型２０ごと成形体５０をロボットアーム５２などで取り出し（図４のステップＳ２２）、下槽２４上から移動させる。いいかえれば、成形領域外へ移動させる。次に、別の下型２０に次の成形のための成形体材料１８をセットし、その下型２０を下槽２４に載せる（図４のステップＳ２４）。そして、前記昇降装置１６によって上槽１１及び上型１２を下降させて、上述した手順と同様に成形を行う（図３(C)及び図４のステップＳ２６）。

あるいは、前記下型固定用シリンダ４８による下型２０の固定を解除したのち、図示しないガイド部材などによって下型２０のみを下槽２４上に戻し、該下槽２４上に載置された下型２０をロボットなどに設定された図示しない下型保持装置により保持し、成形領域外へ移動させてもよい。この場合、前記下型２０上の成形体５０を取り出すとともに、次の成形のための成形体材料１８を投入し、再度、下型２０を下槽２４の成形領域にセットする。上述したいずれの手順においても、下型２０を上型１２から分離するため、昇降装置１６を作動させる必要がなく、成形サイクルを短縮できる。また、成形領域外で成形体材料１８の交換や成形体５０の取り出しが可能となるため、作業安全性の向上を図ることができる。

また、あるいは、冷却終了後、上型１２及び下型２０を昇降装置１６により下降させ、下型２０を下槽２４上においてから、下型固定用シリンダ４８による固定を解除し、上型１２のみを上昇させ、成形体５０を取り出し、次の成形のための成形体材料１８を下型２０上に投入してもよい。

このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)下槽２４の蓄熱槽２６を常時蓄熱しておき、型面１２Ａ，２０Ａに通じる通気孔１４，２２をそれぞれ備えた上型１２と下型２０によって成形体材料１８を加熱圧縮した後、前記上型１２との間に成形体材料１８を挟んだまま、前記下型２０を上昇させて下槽から分離する。そして、上槽１１に接続したブロア４４によって、下型２０の通気孔２２から外気を取り込み、前記成形体材料１８を通過させて冷却した後に、上型１２と下型２０を分離して成形体５０を取り出すため、加熱及び冷却効率を高めて成形サイクルの大幅な短縮を図ることができる。
(2)蓄熱槽２６が過熱蒸気を利用して加熱を行うため、成形サイクルの更なる短縮，省エネルギー化，設備のコンパクト化が可能になるとともに、ＣＯ_２の排出量を削減して環境負荷の低減を図ることができる。

(3)前記蓄熱槽２６に蓄熱体３５を設けることとしたので、蓄熱効果の増大を図ることができる。
(4)冷却終了後、下型２０ごと成形体５０を上槽１１から分離することで、昇降装置１６の作動を低減し成形サイクルの短縮を図ることができる。
(5)成形体５０の取り出しや成形体材料１８の交換を、成形領域外で行うことで、作業安全性の向上が可能である。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した装置構成は一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更してよい。例えば、前記実施例では、蓄熱槽２６で過熱蒸気を利用することとしたが、これも一例であり、他の加熱方法を利用することを妨げるものではない。
(2)前記実施例で示した蓄熱体３５も必要に応じて設けるようにすればよい。また、前記実施例では、ハニカム状の蓄熱体を例にあげたが、他の公知の各種の蓄熱体を利用することを妨げるものではない。
(3)前記スライドシャッター３８のスライド機構や、上槽１１の昇降機構，上型１２及び下型２０の固定機構も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更してよい。
(4)前記実施例で示した作用は一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。例えば、上型１２と下型２０のロック及びその解除のタイミングなども一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。また、前記実施例では、連続成形をする場合について説明したが、一回のみの成形に適用してもよい。

(5)前記実施例では、下槽２４の直上で冷却を行うこととしたが、図示しない搬送手段を利用して、冷却も成形領域外で行うようにしてもよい。例えば、図５に示す例では、加熱ステーション６０において図２(A)及び(B)に示す加熱が行われ、加熱が終了して下槽２４から持ち上げられた上型１２及び下型２０は、図示しない搬送手段（例えば、ロボットアームなど）によって冷却ステーション６２に送られて図３(A)に示す冷却が行われ、冷却の後に、交換ステーション６４に送られて成形体５０が取り出される。その間に、前記加熱ステーション６０には、他の上型１２及び下型２０と成形体材料１８がセットされ、加熱圧縮が行われる。このような移動式の構成とすることで、製造効率の更なる向上を図ることができる。
(6)前記実施例では、車両用のサイレンサ（吸音材）を成形する場合を例に挙げたが、本発明は、上型と下型で成形体材料を加熱圧縮して得られる公知の各種の成形体全般に適用可能である。

本発明によれば、下槽を常時蓄熱しておき、型面に通じる通気孔をそれぞれ備えた上型と下型によって、成形体材料を加熱圧縮した後、前記上型との間に成形体材料を挟んだまま、下型を上昇させて下槽から分離する。そして、上槽に設けた吸気手段によって下型の通気孔から外気を取り込み、前記成形体材料を通過させて冷却したのちに、上型と下型を分離して成形体を取り出す（あるいは次の成形体材料と交換する）こととしたので、各種成形体の製造に適用できる。特に、車両用のサイレンサ（ないし吸音材），ドアトリム，クォータトリム，ピラーガーニッシュ，デッキボード，ルーフライニング，カーペットなどの内装材用の成形体を製造する場合に好適である。

１０：成形装置
１１：上槽（型保持枠体）
１１Ａ，１１Ｂ：排気口
１２：上型
１２Ａ：型面
１４：通気孔
１５：隙間
１６：昇降装置
１７：ロッド
１８：成形体材料
２０：下型
２０Ａ：型面
２２：通気孔
２４：下槽
２６：蓄熱槽
２８：過熱蒸気発生装置
３０：供給パイプ
３２：射出口
３４：過熱蒸気
３５：蓄熱体
３６：ドレン
３８：スライドシャッター
４０：駆動装置
４２：バタフライ弁
４４：ブロア
４６：上型固定用シリンダ（上型ロック装置）
４６Ａ，４８Ａ：ロッド
４８：下型固定用シリンダ（下型ロック装置）
５０：成形体
５２：ロボットアーム
６０：加熱ステーション
６２：冷却ステーション
６４：交換ステーション

Claims

型面に通じる通気孔を有しており上槽との間に隙間を有するように前記上槽に固定される上型と、型面に通じる通気孔を有しており下槽内の蓄熱槽の上方に位置するように前記上型に着脱可能に固定される下型によって、成形体材料を圧縮する成形方法であって、
前記下型と蓄熱槽の間に設けられた遮断手段を閉じて断熱し、前記蓄熱槽を蓄熱する工程，
前記成形体材料を上型及び下型で圧縮するとともに、前記遮断手段を開いて前記下型を加熱する工程，
加熱終了後、前記遮断手段を閉じて前記下型と蓄熱槽の間を遮断する工程，
該遮断する工程後、前記上型との間に成形体材料を挟んだまま、前記下型を上型とともに上昇させ、前記下槽から分離する工程，
前記上槽側に設けた吸気手段によって、前記下型の通気孔から外気を取り込んで前記成形体材料を通過させ、前記上型の通気孔を介して排気し冷却する工程，
冷却終了後、前記上型と下型を分離し、成形体の取り出し又は成形体材料の交換を行う工程，
を含むことを特徴とする成形方法。
前記成形体の取り出し又は成形体材料の交換を行う工程において、前記下型ごと成形体を成形領域外へ移動させて、成形体の取り出し又は成形体材料の交換を行うことを特徴とする請求項１記載の成形方法。
前記加熱する工程における成形体材料の加熱を、過熱蒸気によって行うことを特徴とする請求項１又は２記載の成形方法。
成形体材料を圧縮するとともに、型面に通じる通気孔をそれぞれ備えた上型及び下型，
前記下型を下方から加熱する蓄熱槽と、該蓄熱槽と前記下型の間にスライド可能に配置されており断熱性を有する遮断手段とを含む下槽，
前記上型との間に隙間を形成するように該上型が固定されるとともに、前記下型が前記蓄熱槽の上方に位置するように該下型が着脱可能に固定される上槽，
前記上槽を昇降させる昇降機構，
前記上型を前記上槽に対して固定する上型固定手段，
前記下型を前記上槽に対して着脱可能に固定する下型固定手段，
前記上型の通気孔に連通するように前記上槽に接続された吸気手段，
を備えたことを特徴とする成形装置。
前記下型を、成形体とともに成形領域外へ移動させるための搬送手段，
を備えた事を特徴とする請求項４記載の成形装置。
前記蓄熱槽内に、蓄熱体を設けたことを特徴とする請求項４又は５記載の成形装置。
前記蓄熱槽が、過熱蒸気を利用して前記下型を加熱することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の成形装置。