(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細粒または細片からなる充填材を，少なくとも一部に通気性を有し，かつ前記充填材を取り入れる開口部を有する袋状の表皮材内に充填する装置であって，
排気源と，
前記表皮材が配置される内部空洞を有し，さらに該空洞と前記排気源とを連通するための排気口と，前記開口部と整合し前記充填材を投入するための投入口と，を有する排気充填容器と，
蓋部，周囲部および該周囲部内で昇降可能に配置された可動な底部からなる，前記充填材を供給するための供給容器であって，当該供給容器の上部に，空気取り入れ孔および連通手段により前記排気充填容器の前記投入口と連通する放出口を有する，ところの供給容器と，を含む充填装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充填装置であって，
前記排気充填容器は，互いに枢着された，上部と下部とから構成され，
前記表皮材を収納することができるキャビティーを内部に形成する，蓋部分と本体部分とから構成される充填型が前記排気充填容器内に配置され，
前記蓋部分および本体部分は，前記キャビティーの内と外を連通する吸引孔を有し，
前記充填型は，前記排気充填容器の投入口と整合する口部を有し，
前記蓋部分は，前記排気充填容器の前記上部に固定され，前記本体部分は前記排気充填容器の前記下部に固定され，前記排気充填容器の前記上部が前記下部に対して開閉すると，前記充填型の前記蓋部分も前記本体部分に対して開閉する，ところの充填装置。
【請求項３】
請求項１に記載の充填装置であって，
ファンネルにより前記開口部と前記投入口とが連通する，ところの充填装置。
【請求項４】
請求項３に記載の充填装置であって，
前記投入口は円形であり，
前記ファンネルは，前記投入口と整合する円筒部分と，該円筒部分から４５°以上に扇
状に広がる放出部分とから構成され，
前記放出部分は楕円形の断面をもつ，ところの充填装置。
【請求項５】
請求項４に記載の充填装置であって，
前記ファンネルは，前記投入口と整合する円筒部分と，該円筒部分から４５°で扇状に
広がる放出部分とから構成される，ところの充填装置。
【請求項６】
請求項１に記載の充填装置であって，
前記供給容器の前記底部の昇降のために，空気シリンダーが前記底部に取り付けられる，ところの充填装置。
【請求項７】
請求項１または２に記載の充填装置を使用して，前記袋状の表皮材内に前記充填材を充填する方法であって，
前記供給容器内に必要な量の前記充填材を投入し，前記供給容器の前記蓋部と，投入された前記充填材の上面との間に所定の空間が形成されるように，前記供給容器の前記底部を位置付ける工程と，
前記供給容器の前記放出口と前記排気充填容器の前記投入口とが，前記連通手段により，連通した状態で，前記排気源を駆動し，前記供給容器の前記空気取り入れ孔から，前記空間を介して，前記放出口に，そして，前記連通手段を介して，前記投入口に，さらに前記投入口と整合した前記表皮材の前記開口部から前記表皮材の内部を通り，前記排気口へと流れる空気流を発生させる工程と，
前記空気流を発生させたとき，前記空間において，空気と充填材との必要な混合を形成するために，前記供給容器の前記底部を上昇させる工程と，
を含む方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって，
前記充填材として，ウレタンフォーム，布材，もしくはプラスチック材の粉砕片または粉砕粒，またはこれらの混合物が使用される，ところの方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって，
前記充填材に予め水反応性バインダーが混合され，
前記バインダーとして，ウレタン系バインダーが使用され，
表皮材内に充填材が充填されて形成された充填体内に，水蒸気を通し，通った水蒸気により反応した前記バインダーにより，充填材同士，充填材と表皮材の裏面とが接着する，ところの方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，袋状の表皮材に，細粒または細片からなる充填材を充填する装置および方法に関し，とくに，充填材の円滑な充填を行える装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水に反応するウレタン系バインダーを混合したウレタンチップ材にスチームを通し，所望の形状に成形し，それを袋状の表皮材で被覆したクッション体が自動車用ヘッドレスト等に利用されている。しかし，袋状表皮材での被覆作業は簡単ではなく，多大な時間がかかり，また表皮材に皺が発生し，縫製ラインが蛇行するという品質上の問題があった。
【０００３】
本出願人は，かかる問題を解決する，表皮材の裁断屑，ウレタンフォームのパン屑の細粒や細片を充填材として，袋状の表皮材に充填する充填方法および充填装置について出願した（特願平11-289480号）。すなわち，図１(a)に示されているように，通気性のある表皮材1a内に，上記充填材に予めスチームに反応するバインダーを混合した充填した充填体1を形成し，所定のキャビティーを有する成形型2（上型2a，下型2b）内に配置し，上型を閉じて形状を整え，そして内部にスチームを通す（図１(b)）。バインダーは水蒸気と反応し，充填材同士，充填材と表皮材の裏面とを接着する。かくして，所望の形状をもち，表皮材と一体となり，表皮材に皺が発生せず，また縫製ラインに蛇行のない，安定した品質をもった充填成形体３を製造することができるようになった。
【０００４】
このような充填体1を形成するには，図２に示されているように，本体部3bと，内部を気密に密封できる蓋部3aとからなる排気充填容器３内に，開口部1bを有する袋状の表皮材1aを配置する。容器3の本体部3bには，排気装置と連通する排気口4を，充填材Tを投入する投入口5を有する。充填材Tの容易な投入のためにファンネル6を，開口部１bと投入口5を貫通するように容器3に挿入しておく。この状態で，排気装置を駆動すると，容器内の空気が排気され，負圧になり，そのためファンネル6を介して，投入口5，開口部1bを通って外部から内部へと空気が入り込む。ファンネル6に充填材Tを近づけると，充填材Tはこの空気流に乗って表皮材1aの内部へと投入され，充填される。
【０００５】
このように，袋状の表皮材の中に所定量の充填材を容易に充填することが可能になった。
【０００６】
この充填方法において，自動車用座席や内装品の製造過程において，表面にスキンが付いたウレタンフォームの細粒，細片（いわゆるパン屑）や，表皮材の裁断屑も充填材としての再利用することができるようになった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように，空気流を利用して，充填材を袋状の表皮材に充填するときに，充填材が安定して投入口に供給されることが望ましいが，そのためには充填材が均一に空気流に混合されていることが必要である。もし，空気流中で充填材が極端に集中すると，あるいは空気流に充填材の塊があると，投入口で目詰まりを起こし，充填動作が不能になりかねない。
【０００８】
また，空気流中の充填材の密度が変化すると，均一な密度をもつ充填体が形成できなくなる。このような充填体では，バインダーを予め混合していても接着不良をおこす。
【０００９】
そこで，本発明は，上記問題を解決するためになされたもので，充填材を，塊の状態にならず，ほぐれた状態にして，投入口へ供給できる充填装置および方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また，本発明の目的は，袋状の表皮材内に均一な密度で充填材を供給する，前記充填装置および方法を提供することである。
【００１１】
さらに，本発明の目的は，袋状の表皮材内に安定して充填材を供給する，前記充填装置および方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
細粒または細片からなる充填材を袋状の表皮材内に充填する本発明の充填装置は，排気
源と，表皮材が配置される内部空洞を有し，さらに該空洞と排気源とを連通するための排
気口と，開口部と整合し充填材を投入するための投入口と，を有する排気充填容器と，蓋
部，周囲部および該周囲部内で昇降可能に配置された可動な底部からなる，充填材を供給
するための供給容器であって，当該供給容器の上部に，空気取り入れ孔および連通手段に
より排気充填容器の投入口と連通する放出口を有する，ところの供給容器と，を含んでな
る。ここで表皮材は少なくとも一部に通気性を有すればよい。
【００１３】
排気充填容器は，好適には互いに枢着された，上部と下部とから構成され，その充填容器内に表皮材を収納することができるキャビティーを内部に形成する，蓋部分と本体部分とから構成される充填型が配置される。この蓋部分および本体部分は，キャビティーの内と外を連通する吸引孔を有する。さらに充填型は，排気充填容器の投入口と整合する口部を有する。
【００１４】
蓋部分は，排気充填容器の上部に固定され，本体部分は排気充填容器の下部に固定されていることが望ましい。このことにより，排気充填容器の上部が下部に対して開閉すると，充填型の蓋部分も本体部分に対して開閉する。さらに，ファーナルを用いて，開口部と投入口とが連通することが望ましい。
【００１５】
供給容器の底部は，好適には空気シリンダーにより昇降される。
【００１６】
この充填装置を使用して，袋状の表皮材内に充填材を充填する本発明の充填方法は，供給容器に必要な量の充填材とを収納し，供給容器の蓋部と，収納された充填材の上面との間に所定の空間が形成されるように，供給容器の底部を位置付ける工程と，供給容器の放出口と排気口充填容器の投入口とが，連通手段により，連通した状態で，排気源を駆動し，供給容器の空気取り入れ孔から，空間を介して，放出口に，そして，連通手段を介して，投入口に，さらに投入口と整合した表皮材の開口部から表皮材の内部を通り，排気口へと流れる空気流を発生させる工程と，空気流を発生させたとき，空間において，空気と充填材との必要な混合を形成するために，供給容器の底部を上昇させる工程とを含む。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の充填装置10の全体が図３に示されている。充填装置10は供給容器11と，排気充填容器30と，供給容器11と排気充填容器30とを連結するための連結装置50とから構成される。
【００１８】
供給容器11は，細粒や細片からなる充填材を投入し，必要に応じて充填材を供給するためのもので，とくに図４によく示されているように，円筒形の周囲壁12の頂部に蝶着された蓋13を有する。その頂部付近の周囲壁12にその周囲にそって複数の空気取り入れ孔14が設けられている。この空気取り入れ孔14は，以下で説明するように，そこを通って内部へと空気を引き込むことができるようにするためのもので，したがって，周囲壁にかぎらず，蓋13に設けられてもよい。さらに容器内の充填材を外に放出して，排気充填容器へ供給するための供給口15が設けられている。さらに，周囲壁12内に，昇降可能に可動底16が配置されている。
【００１９】
周囲壁12の下部には，可動底16を昇降させるための昇降装置20が設けられている。その昇降装置20には空気シリンダー21が備えられ，空気シリンダー21の昇降ロッド22が可動底16の下面に固定されている。可動底16にはさらに二本のロッド23，24が下方に伸長するように取り付けられている。それらロッドを摺動自在に収納し，可動底16が水平に維持したまま円滑な昇降ができるように，軸受け台25，26が昇降装置内に取り付けられている。
【００２０】
空気シリンダー21が作動してロッド22が昇降すると，可動底16は，ロッド23，24に案内されて，水平に維持されたまま昇降する。
【００２１】
排気充填容器30は，図５および６によく示されている。排気充填容器30は，中に空洞を形成する上部31および下部32からなる。上部31および下部32は，枢着部32により開閉自在に枢着されている。上部31と下部32とが接合するところにパッキン材31’（図６）が設けられ内部の密閉性を高めている。さらにその接合部に，充填材を中に投入するための投入口34が形成されている。下部32の，投入口34とは反対側に，排気装置からなる排気源と連通する排気口35が設けられている。
【００２２】
排気充填容器30の投入口34と，上記した供給容器10の供給口15とは，連結装置50により接続して連通できるようになっている。連結手段50は柔軟なパイプ51を有し，案内取り付け装置52により，パイプ51の先端を，投入口34に適宜取り付けることができる。
【００２３】
したがって，上部31と下部32とが閉じた状態で，排気源が稼働すると，排気充填容器内の空洞内部の空気が排気されるが，投入口34と供給容器11の供給口15とが連結装置50により連通していることから，供給容器11内（蓋13と可動底16との間の空間内）も排気される。このとき，外部の空気が空気取り入れ孔14から供給容器11内に流れ込む。かくして，排気源の稼働により，空気取り入れ孔14から供給容器11内へ，さらに，連結装置50を介して，投入口34から排気充填容器へ，さらに，排気口35を通って流れ出る空気流を形成することができる。
【００２４】
排気充填容器30に，以下で例示するが，通気性のある袋状の表皮材を，表皮材の開口部を投入口34と整合させて配置するとともに，供給容器内に必要な充填材を収納し，排気源を稼働させると，上記した空気流にしたがって，充填材を表皮材内へ供給して充填体を形成することができる。充填体の成形がより重要な場合は，内部に充填型40を配置することができる。
【００２５】
図５によりよく示されているように，充填材が充填されて形成される充填体の形状とほぼ同じキャビティーが形成される充填型40は，本体部分41と蓋部分42とから構成され，本体部分41と蓋部分42とが接合するところで，かつ投入口34と共通軸線をもつ位置に，口部43が形成される。本体部分41および蓋部分42には，内外の間で連通するように，吸引孔44が設けられている。
【００２６】
さらに，本体部分41は排気充填容器の下部32に，蓋部分42は排気充填容器の上部31に固定され，したがって，図６に示されているように，上部31が枢着部33を中心に，下部32に対して開閉すると，蓋部分42も本体部分41に対して開閉する。
【００２７】
この充填装置10を用いて，表皮材に充填材する充填する工程を以下で説明する。ここで使用できる充填材は，以下で説明するような，自動車用座席のヘッドレストを製造するため使用するモールドウレタンフォームのパン屑，裁断された布といったチップ材，軟質スラブウレタンや使用済みのモールドウレタンフォームをチップ状にしたもの，あるいは使用済みの自動車のシュレッダーダスト等だけでなく，たとえば，羽毛枕，羽毛蒲団の羽毛ように，表皮材に非常に軽く，扱いにくい材料も含む。また，粉体，とくに微粉末のような，袋体に投入しようとすると，舞い上がって取り扱いにくいものも含まれる。
【００２８】
【実施例】
本充填装置10を使用した充填体の製造を，具体的な自動車用座席のヘッドレストの製造を通して説明する。
【００２９】
図７aは，自動車用座席のヘッドレストの表皮材Hの正面図，図７bはその底面図である。ここで利用するヘッドレストHの表皮材70は，通気性のある繊維材で，その裏面は軟質のスラブウレタンフォーム71がラミネート加工されている。表皮材70の底部には，ステーの通し孔72，72が設けられ，さらに，充填材を投入する開口部となるスリット73が設けられている。このスリット73は，図７cに表皮材の底部の部分断面が示されているように，通常は閉じた状態にある。
【００３０】
この表皮材70にまず，ステー74を挿入して，図６に示すように，蓋部分42が開いた充填型40内に収納する。さらに，投入口34と充填型の口部43とを連結し，充填材の投入をよりスムーズに行うためのファンネル75を配置する。
【００３１】
ファンネル75の詳細は図８に示されている。ファンネル75は，ホース51の先端が嵌る円筒部分76と，投入口34および表皮材70のスリット（開口部）73内に挿入される，断面が楕円をもつ放出部分77とからなる。放出部分77は，円筒部分76から45°以上扇状に広がる放出口78を有する。かかる形状により，連結手段50を通して供給されてきた充填材が，表皮材70内に均等に投入することができる。
【００３２】
そして，図９に示されているように，排気充填容器30の上部31を閉じて，充填型40の蓋部分42を閉じる。さらに，図１に示されているように，ファンネル75の円筒部分76と供給容器11の供給口15とを連結装置50により連結する。ここで，供給容器11内には所定の量の充填材Tを投入しておく。
【００３３】
通常，充填材として，表皮材の裁断屑をチップ化したものと，モールドウレタンフォームの製造工程で発生するパン屑をチップ化したものとを，重量比で1：1で混合したものを使用し，予めこの混合物に，重量比で1：0.2の割合で水反応性のウレタン系バインダーを混合し，ヘッドレスト1個当たり270ｇ程度，供給容器11内に投入する。
【００３４】
排気源が稼働すると，前述したように，空気は供給容器の空気取り入れ孔14から内部に入る。この実施例では，空気取り入れ孔の大きさをφ4とし，12個設けられた供給容器11が用いられた。
【００３５】
内部に入った空気は，供給口15から連結手段50を通り，ファンネル75を介して表皮材70内に入り，そして，表皮材70を通して，充填型40の吸引孔44を通って，排気口35への流れとなる。
【００３６】
このような空気流が形成される際に，空気が空気取り入れ孔14から供給容器11内に流れ込むと，その勢いで可動底16上にある充填材Tの上部は，かき乱され飛散し，空気と充填材とが混合した状態が形成される。この混合状態で，連結手段50内へ供給されるのであれば，充填材が塊の状態で，連結手段50へと供給されることがなく，極めた安定して充填材の表皮材への供給を行うことができる。
【００３７】
この空気の乱流の状態は，主に空気取り入れ孔14からの空気の流れと，可動底16上の充填材Tの上面と容器11の蓋13との間の空間との依存する。所定の大きさの空気取り入れ孔14を有する供給装置において，当該空間は，可動底16を昇降することにより，調節できる。そこで，充填装置において，供給装置11の底16を昇降可能に可動とし，空気取り入れ孔14から流入した空気に充填材が所望に混合されるようにしている。
【００３８】
通常は，必要な量の充填材を供給容器11に投入し，必要な空間が充填材の上方に形成されるように，可動底16を，空気シリンダー21を起動して昇降させる。そして，排気源を稼働させると，図３に示されているように，前述の空気取り入れ孔から排気口へと空気流が形成されるとともに，充填材材と空気の混合状態が形成され，その充填材が混合した空気流が供給口15から，連通手段50を通り，ファンネル75介して投入口34に入る。さらに混合空気は表皮材70の内側から，充填材を中に残して吸引孔44を通り，排気口35へと流れる。
【００３９】
供給容器11内において，充填材の供給とともに，充填材上の空間が変化することから，この空間が一定となるように，空気シリンダーを駆動させて，可動底16を上昇させる。そして，可動底16上の充填材が空気流とともに表皮材へと供給されたときに，可動底16の上昇も，真空源の動作も終了する。かくして，所定の量の充填材が，袋状の表皮材内に充填されて充填体が完成する。
【００４０】
この例では，ひとつの表皮材内に充填するのに必要な充填材を供給容器に投入したが,もっと多くの量を供給容器に収納しておくことで，所定量の充填材が供給口を通って表皮材に充填されたとき，排気源，空気シリンダーを停止して，排気充填容器内の表皮材を交換することで，つぎつぎに充填体を形成することもできる。
【００４１】
完成した充填体79は，表皮材70が所定の形状に形成していても，充填材が投入されることで，所定の形状以上に膨らんだ形をとるのが一般的である。この充填体79を，図１０に示されているように，所定のキャビティーをもつ成形型80（上型81，下型82）内に，配置する。この成形型80には，水蒸気を通すための通気孔83が設けられ，さらに，下型82の下部には水蒸気を導入するための水蒸気室84が設けられ，水蒸気はまず，水蒸気室84に導入され，導入された水蒸気は，通気孔83を通過することで，充填体79内を通過することができる（図１０（a））。
【００４２】
この水蒸気により，バインダーは反応硬化し，充填材同士を接着させて全体に固める同時に，表皮材に裏面に接着させる。
【００４３】
成形型から充填体を取り出し，たとえば120℃の乾燥炉に1時間投入し，残留する水分を除去して，完成した充填成形品85となる（図１０（b））。
【００４４】
【効果】
本発明にしたがうことにより，細粒，細片といった充填材を，塊の状態にならず，ほぐれた状態にして，均一に，そして安定して袋状の表皮材に充填することができる。したがって，袋状表皮材内の充填材の密度は均一になり，所望の形状をもった充填体を形成することができ，充填材に接着剤を含めておくと，むらなく充填材同士，充填材と表皮材とを接着するこができる。
【００４５】
また，充填材の表皮材への投入が安定するため，充填作業が効率的となり，また一様な品質とすることができる。
【００４６】
さらに，自動車用座席の製造過程で生じたウレタンフォームのパン屑，表皮材の裁断屑などのチップ材，さらに微粉末，羽毛などさまざまな形態の細粒や細片の充填材を容易に，袋上の表皮材の中に，充填することができ，とくに，従来，廃棄されていたパン屑，裁断屑をリサイクル材として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（a）は，充填体を成形型に配置した状態を示し，図１（b）は充填体を成形型に配
置して，形を整えて，スチームを通過させた状態を示す。
【図２】  図２は，表皮材を排気充填容器内に配置し，空気流により充填材を表皮材内へ充填する
状態を示す。
【図３】  図３は，本発明の充填装置の全体図を示す。
【図４】  図４は，本発明の充填装置の供給容器の一部断面図を示す。
【図５】  図５は，本発明の充填装置の排気充填容器の一部断面図を示す。
【図６】  図６は，図５の排気充填装置において，上部が開いた状態を示す。
【図７】  図７aは自動車用座席のヘッドレスト用の表皮材の正面図を，図７bは表皮材の底面図を，図７cは充填材を投入するスリットを示すための，表皮材の部分縦断面図を示す。
【図８】  図８は，本発明の排気充填容器の投入口，充填型の口部と表皮材の開口部を連通するためのファンネルの平面図，正面図および側面図を示す。
【図９】  図９は，本発明の排気充填容器内に，ステーが取り付けられた表皮材を配置して，上部を閉じた状態を示す。
【図１０】  図１（a）は充填体を成形型内に配置して状態を示し，図１０（b）は，本発明にしたがって製造されて充填体成形品の断面図を示す。
【符号の説明】
10    充填装置
11    供給装置
12    周囲壁
13    蓋
14    空気取り入れ孔
15    供給口
16    可動底
20    昇降装置
21    空気シリンダー
22    ロッド
23    ロッド
24    ロッド
25    軸受け台
26    軸受け台
30    排気充填容器
31    上部
32    下部
33    枢着部
34    投入口
35    排気口
40    充填型
41    本体部分
42    蓋部分
43    口部
44    吸引孔
50    連結装置
【図１】
0003649654.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003649654.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003649654.tif 000006
【図６】
0003649654.tif 000007
【図７】
0003649654.tif 000008
【図８】
0003649654.tif 000009
【図９】
0003649654.tif 000010
【図１０】
0003649654.tif 000011