(57)【要約】【課題】簡易な制御方法によって、成形型を目標温度まで加熱する時間を効果的に短縮する加熱制御方法を提案することを目的とする。【解決手段】温度制御された熱風を成形型２に供給して、成形型２を目標温度Ｔ１まで加熱するスラッシュ成形における加熱制御方法であって、成形型２を加熱炉２０内に搬入した後に、バーナー２６の加熱出力を最大に切り換えるフル加熱工程Ｐ１と、フル加熱工程Ｐ１に次いで、成形型２に供給された熱風の戻り温度Ｔ３が設定温度Ｔ２となるようにバーナー２６の加熱出力を切り換え制御する通常加熱工程Ｐ２とを有するものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度制御された熱風を成形型に供給して、該成形型を目標温度まで加熱するスラッシュ成形における加熱制御方法であって、
前記成形型を加熱炉内に搬入した後に、熱風の加熱源の加熱出力を最大に切り換える第一加熱工程と、
該第一加熱工程に次いで、前記成形型に供給された熱風の戻り温度が設定温度となるように前記加熱源の加熱出力を切り換え制御する第二加熱工程とを有することを特徴とするスラッシュ成形における加熱制御方法。
【請求項２】
前記第一加熱工程及び／又は第二加熱工程は、成形型の加熱時間がタイマ制御されることを特徴とする請求項１に記載のスラッシュ成形における加熱制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラッシュ成形における加熱制御方法に関し、より詳細には、温度制御された熱風を成形型に供給して、該成形型を目標温度まで加熱する加熱制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のインストルメントパネルや内装体の複雑形状の略シート状成形品を成形するにあたっては、加熱された成形型の表面（成形面）にパウダー（粉末樹脂）を基にした樹脂熱溶融物を形成させた後に、かかる熱溶融物を冷却固化して、成形面と同一若しくは相似形状の樹脂成形物を成形するスラッシュ成形が実施されている。
【０００３】
スラッシュ成形では、通常、成形型を予め加熱しておく工程と、パウダーを成形型に充填するとともに余剰のパウダーを排出する工程と、この成形型を冷却する工程と、成形型より成形品を取り出す脱型工程等があり、成形型が各工程を順次搬送される。
【０００４】
スラッシュ成形の各工程のうち、成形型を予め加熱しておく工程（加熱工程）においては、成形品の品質管理の面から成形型を均一に加熱することが要求されるとともに、成形品のサイクルタイムを短縮するために加熱時間を短縮することが要求される。
【０００５】
加熱工程における成形型の加熱制御方法としては、これまでに温度制御された熱風を成形型に供給して、成形型を目標温度まで加熱する方法が提案されており、例えば、成形型に供給された熱風の戻り温度が設定温度となるように熱風の加熱源としてのバーナーの加熱出力を切り換え制御する方法などが提案されている。
【０００６】
また、特許文献１には、予め設定された成形型の温度Ｔ１及び加熱時間Ｓと、検出された搬入前の成形型の温度Ｔ２及び加熱炉の温度Ｔ３とから成形型を加熱する加熱出力切換時間Ｐ、又は加熱炉の送風量切換時間Ｐ２を演算する方法が開示されている（特許文献１参照）。また、特許文献２には、輻射加熱によって所定許容範囲内で加熱制御を行う方法が開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−３５５１０８号公報
【特許文献２】特開平４−１６４６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の加熱制御方法では、成形型保護及び温度安定化のため（例えば、成形型のフレーム等が変形してしまうのを防止するため）に、熱風の戻り温度の設定温度を高温に設定することができなかった。また、加熱時間を短縮するために高温の熱風を成形型に供給すればよいが、成形型が目標温度にまで到達するまで熱風の戻り温度の設定温度が一定とされていたため、バーナーの加熱出力に余力があっても、成形型を目標温度まで加熱する時間を短縮することが困難であった。
【０００８】
この点、特許文献１及び特許文献２に開示される加熱制御方法によれば、最適な温度制御を演算し若しくは成形型を熱風と輻射熱によって二段加熱することで、上述したような成形型の均一加熱と加熱時間の短縮が期待できるが、複雑な制御方法や装置構成を採用しても、上述したように、バーナーの加熱出力に余力が生じているため、加熱時間の十分な短縮は期待できなかった。
【０００９】
そこで、本発明においては、スラッシュ成形における加熱制御方法に関し、前記従来の課題を解決するもので、簡易な制御方法によって、成形型を目標温度まで加熱する時間を効果的に短縮する加熱制御方法を提案することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
すなわち、請求項１においては、温度制御された熱風を成形型に供給して、該成形型を目標温度まで加熱するスラッシュ成形における加熱制御方法であって、前記成形型を加熱炉内に搬入した後に、熱風の加熱源の加熱出力を最大に切り換える第一加熱工程と、該第一加熱工程に次いで、前記成形型に供給された熱風の戻り温度が設定温度となるように前記加熱源の加熱出力を切り換え制御する第二加熱工程とを有するものである。
【００１２】
請求項２においては、前記第一加熱工程及び／又は第二加熱工程は、成形型の加熱時間がタイマ制御されるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１に示す方法としたので、加熱初期は、加熱源の加熱出力が最大となるように制御するため、熱風の吹き出し温度を上げて成形型を短時間で所定の温度まで加熱することができ、スラッシュ成形の加熱サイクルの短縮に寄与するとともに、その後は、戻り温度から加熱源の加熱出力を切り換え制御することで、成形型の温度上昇を制限してこれを保護することができる。そのため、従来の加熱制御方法と比べて、簡易な制御方法によって、成形型を保護しながら、これを目標温度まで加熱する時間を短縮することができる。
【００１５】
請求項２に示す方法としたので、第一加熱工程から第二加熱工程への移行や加熱の終了のために複雑な制御プログラムが不要であり、簡易な制御方法とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るスラッシュ成形機の全体的な構成を示した概念図、図２は成形型加熱部の断面図、図３は加熱制御装置のスケルトン図、図４は成形型の加熱制御方法を説明するフローチャート、図５は加熱時間に対する成形型の温度、戻り温度、及び吹き出し温度の温度変化を表す関係図である。
【００１７】
まず、本実施例のスラッシュ成形機１の全体構成について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施例のスラッシュ成形機１は、成形型加熱部１０とパウダースラッシュ部１１と成形型冷却部１２とで構成されており、成形型２が図示せぬ移動ロボット及びロボットアームによって順次移動される。
具体的には、スラッシュ成形機１では、成形型加熱部１０にて成形型２が目標温度Ｔ１まで加熱され、その後パウダースラッシュ部１１に搬送されて成形型２の成形面にパウダー（粉末樹脂）からなる樹脂熱溶融物が形成され、次いで成形型冷却部１２に搬送されて熱溶融部が冷却固化されることで、成形型面と同一若しくは相似形の樹脂成形物が成形される。本実施例では、樹脂成形物として、例えば自動車内装用の表皮材が成形される。
【００１８】
成形型２は、樹脂成形物の成形用金型として一側面が開口された略矩形状に形成されており、内壁面に成形面２ａが形成されている（図２参照）。本実施例では、成形型２が移動ロボット及びロボットアームによって把持されて、上述した各部１０・１１・１２間を搬送される。なお、成形型２の目標温度Ｔ１は約２３０℃に設定されており、これは樹脂製のパウダーが溶融するのに十分な加熱温度である。
【００１９】
図２及び図３に示すように、成形型加熱部１０は、搬入された成形型２に対して熱風を供給して、成形型２を目標温度Ｔ１まで加熱するものであって、具体的には、成形型２が搬入される加熱炉２０と、供給エアを加熱する加熱装置２１と、加熱装置２１によって加熱された熱風を成形型２に供給しまた加熱装置２１へと循環させる熱風循環路２２と、加熱装置２１の加熱出力を切り換え制御して熱風を温度制御する加熱制御装置５等とで構成されている。
【００２０】
加熱炉２０では、成形型２が成形面２ａを下向きにした状態で搬入され、底面に、成形型２の成形面２ａに向けて熱風が供給される熱風吹出部２３と、成形型２に供給された熱風が成形面２ａに反射して下向きに吹き戻された熱風が回収される熱風回収部２４とがそれぞれ配設されている。
【００２１】
熱風吹出部２３は、加熱炉２０の底面側であって開口部が成形型２の成形面２ａに対向する位置に設けられており、具体的には、加熱炉２０の底面の中央部であって開口部が成形型２の垂直下方に位置するように設けられている。この熱風吹出部２３は、熱風循環路２２の内、一端が加熱装置２１に接続された送風路２２ａと接続されており、加熱装置２１によって加熱された熱風が、送風路２２ａを介して、開口部より成形型２の成形面２ａに向けて吹き出される（図２における矢印参照）。
【００２２】
熱風吹出部２３の構成は、所定の風速を有する熱風を吹き出す機能を具備しておれば、特に限定されるものではなく、好ましくは、開口部の形状が円形、楕円形、矩形、及び多角形等に成形される。特に、本実施例では開口部に熱風制御板としてのルーバー２５が設けられており、このルーバー２５によって成形型２の成形面２ａに向けて吹き上げられる熱風の方向性や広がり性を容易に制御できるように構成されている。
【００２３】
熱風回収部２４は、加熱炉２０の底面側であって開口部が成形型２の成形面２ａに対向する位置に設けられ、具体的には、熱風吹出部２３の周縁部であって開口部が成形型２の垂直下方に位置するように設けられている。この熱風回収部２４は、熱風循環路２２の内、一端が加熱装置２１に接続された回収路２２ｂと接続されており、熱風吹出部２３から成形型２に供給されて成形面２ａの形状に沿って吹き戻された熱風が、開口部より回収されて、回収路２２ｂを介して加熱装置２１に循環される（図２における矢印参照）。
なお、熱風回収部２４の開口部には、加熱制御装置５を構成する戻り温度センサ５１が設けられている（図３参照）。
【００２４】
熱風回収部２４の構成も、熱風吹出部２３の構成と同様に所定の流量の熱風を回収する機能を具備しておれば、特に限定されるものではない。
【００２５】
加熱装置２１は、加熱炉２０の下方位置に配設され、供給エア（熱風）を加熱する加熱源としてのバーナー２６と、バーナー２６に供給エアを供給して加熱された熱風を加熱炉２０へと供給するブロア２７と、加熱炉２０から吹き戻された熱風を吸引する循環ファン２８等とで構成されている。
【００２６】
バーナー２６には、混合ガスを貯溜した図示せぬタンクが供給管２９を介して接続されており、供給管２９の中途部に設けられたモータバルブ３０（流量調整弁）によって、供給される混合ガスの流量が調整される。モータバルブ３０は、バーナー２６へ供給される混合ガスの流量を無段階に変更することができるように構成されており、すなわち、このモータバルブ３０が制御されることで、バーナー２６における熱風の加熱出力が無段階に切り換え制御される。
なお、モータバルブ３０は、後述するように加熱制御装置５の制御部５０に接続されている（図３参照）。
【００２７】
また、バーナー２６には、上述した熱風循環路２２が接続されており、具体的には、バーナー２６によって加熱された熱風を加熱炉２０（成形型２）へと供給する送風路２２ａと、成形型２に当接して吹き戻された熱風を回収してバーナー２６まで循環させる回収路２２ｂとが設けられている。このように熱風循環路２２を介して、バーナー２６と加熱炉２０との間を熱風が循環される（図２における矢印参照）。送風路２２ａは、一端がバーナー２６に接続され、他端が上述した熱風吹出部２３に接続されている。一方、回収路２２ｂは、一端がバーナー２６に接続され、他端が上述した熱風回収部２４に接続されている。
【００２８】
ブロア２７は、回収路２２ｂの中途部に配置されるとともに、バーナー２６に連設されており、ブロア２７によって、上述した回収路２２ｂ内の熱風が吸引されてバーナー２６方向に送り込まれ、また、バーナー２６によって加熱された熱風が送風路２２ａを介して熱風吹出部２３に送り込まれる。
循環ファン２８は、回収路２２ｂの中途部に配置され、循環ファン２８によって成形型２から吹き戻された熱風が回収路２２ｂ内に吸引される。
【００２９】
図３に示すように、加熱制御装置５は、成形型２に当接して吹き戻された熱風の温度（戻り温度Ｔ３）が設定温度Ｔ２となるようにバーナー２６の加熱出力を切り換え制御する制御部５０と、熱風回収部２４に設けられ、戻り温度Ｔ３を検出する戻り温度センサ５１等とが設けられている。そして、制御部５０には、戻り温度演算部５２と加熱時間演算部５３とが設けられるとともに、上述したモータバルブ３０と戻り温度センサ５１とが接続されている。
【００３０】
戻り温度演算部５２では、戻り温度センサ５１によって検出される戻り温度Ｔ３が予め定められた所定の設定温度Ｔ２となるように、バーナー２６の加熱出力、すなわち、モータバルブ３０の切り換え量が演算される。
ここで、本実施例における設定温度Ｔ２とは、成形型２の種類や加熱時間△ｔ等との関係で適宜設定される温度である。この設定温度Ｔ２は、好ましくは、加熱サイクルの短縮を図るという観点から、成形型２が加熱の際に変形等することのない最高温度となるように設定される。なお、この設定温度Ｔ２は、フル加熱工程Ｐ１と通常加熱工程Ｐ２とで変更されるように制御されてもよい。
【００３１】
また、加熱時間演算部５３では、成形型２の加熱時間△ｔが予め設定されており、成形型２の加熱が開始されると同時に経過時間が積算してカウントされる。
【００３２】
このように、制御部５０では、戻り温度演算部５２の演算結果に基づいてモータバルブ３０が切り換え制御されてバーナー２６の加熱出力が切り換えられ、加熱時間演算部５３において加熱時間△ｔが経過するとモータバルブ３０が切り換え制御されてバーナー２６の加熱状態が切り換えられる（図４参照）。
【００３３】
なお、成形型加熱部１０の構成は、上述した実施例に限定されず、熱風吹出部２３若しくは熱風回収部２４の配置や個数を変更して、例えば、熱風吹出部２３を成形型２の下方位置だけでなく上方位置にも配置して、熱風を成形型２の側方から供給するように構成してもよい。加熱装置２１や熱風循環路２２の配置構成もこれに限定されない。
また、加熱制御装置５として、制御部５０に接続されて熱風吹出部２３から吹き出される熱風の温度（吹き出し温度）を検出するセンサや、成形型２の温度を検出するセンサや、戻り温度Ｔ３の検出値を画像出力する出力装置や、成形型２に応じた設定温度Ｔ２や加熱時間△ｔを入力・変更する入力装置等が別途設けられてもよい。
【００３４】
図１に戻って、パウダースラッシュ部１１では、成形型加熱部１０にて目標温度Ｔ１に加熱された成形型２が搬送されて、この成形型２に対して、パウダーを収納したリザーバタンク（図略）が取り付けられる。具体的には、成形型２が成形面２ａを下向きにした状態で開口部にリザーバタンクが取り付けられ、成形型２とリザーバタンクが組み付けられた状態で、上下方向に反転される。そのため、リザーバタンク内のパウダーが自重によって成形型２の成形面２ａに落下して、成形型２（成形面）近傍のパウダーのみが溶融されて一瞬にして樹脂膜が形成される。
【００３５】
成形型冷却部１２では、パウダースラッシュ部１１にて樹脂膜が形成された成形型２が搬送され、空冷等の冷却手段によって成形型２が冷却されることで樹脂膜が硬化されて樹脂成形物が成形される。そして、この成形型冷却部１２の最終工程では、成形型２から樹脂成形物が剥離、すなわち脱型されて表皮材が取り出される。
【００３６】
次に、成形型加熱部１０における加熱制御方法について、以下に詳述する。
図４及び図５に示すように、成形型加熱部１０では、加熱制御装置５によって、加熱炉２０に搬入された成形型２を目標温度Ｔ１まで加熱するようにバーナー２６の加熱出力が切り換え制御され、本実施例では、バーナー２６の加熱出力を最大にするフル加熱工程Ｐ１と、このフル加熱工程Ｐ１に次いで、熱風の戻り温度Ｔ３が設定温度Ｔ２となるようにバーナー２６の加熱出力を切り換え制御する通常加熱工程Ｐ２とが連続して行われるように制御される。
【００３７】
フル加熱工程Ｐ１では、バーナー２６の加熱出力が最大となるようにモータバルブ３０が切り換え制御される。なお、このバーナー２６の加熱出力（最大出力）は、バーナー２６の出力性能に依拠され、バーナー２６の加熱出力が最大となるように切り換えられた状態では、モータバルブ３０が最大に開放されている。また、フル加熱工程Ｐ１での加熱時間△ｔは、加熱開始時間ｔ１から所定時間（フル加熱時間△ｔａ）で終了されるようにカウント（タイマ）制御される。そして、フル加熱時間△ｔａの経過後に、フル加熱工程Ｐ１から通常加熱工程Ｐ２に連続して切り換えられる。すなわち、フル加熱工程Ｐ１の加熱終了時間ｔ２は、通常加熱工程Ｐ２の加熱開始時間と一致する。
【００３８】
通常加熱工程Ｐ２では、戻り温度Ｔ３が設定温度Ｔ２となるようにバーナー２６の加熱出力が切り換え制御される。すなわち、戻り温度Ｔ３が設定温度Ｔ２より低いとバーナー２６の加熱出力が大きくなるように、また戻り温度Ｔ３が設定温度Ｔ２より高いとバーナー２６の加熱出力が小さくなるように制御される。また、通常加熱工程Ｐ２での加熱時間△ｔは、フル加熱工程Ｐ１の加熱終了時間ｔ２を加熱開始時間として所定時間（通常加熱時間△ｔｂ）で終了されるようにタイマ制御されており、この加熱終了時間ｔ３が経過すると、成形型２が目標温度Ｔ１となるように制御されている。
【００３９】
なお、フル加熱時間△ｔａ及び通常加熱時間△ｔｂは、成形型２及びバーナー２６の種類によって適宜変更される。
【００４０】
図４を参照して、本実施例のスラッシュ成形における加熱制御方法について詳述すると、まず、加熱装置２１に成形型２が搬送されて、加熱炉２０に成形型２が搬入されると（Ｓ１００）、制御部５０によって、通常加熱工程Ｐ２を行う前にフル加熱工程Ｐ１が行われるように設定されているかか否かが判定される（Ｓ１０１）。すなわち、本実施例の制御部５０では、通常は、フル加熱工程Ｐ１と通常加熱工程Ｐ２とが連続して行われるが、ユーザーによりフル加熱工程Ｐ１を行わないで通常加熱工程Ｐ２のみが行われるように設定を変更できるように構成されており、フル加熱工程Ｐ１が設定されていない場合には、加熱炉２０に成形型２が搬入されると直ちに通常加熱工程Ｐ２が開始される（Ｓ１０６）。
【００４１】
フル加熱工程Ｐ１が設定されている場合には、フル加熱工程Ｐ１が開始され（Ｓ１０２）、制御部５０の加熱時間演算部５３にて加熱開始時間ｔ１からフル加熱時間△ｔａがカウント制御されるとともに（Ｓ１０３）、バーナー２６の加熱出力が最大となるようにモータバルブ３０が切り換え制御される（Ｓ１０４）。そして、加熱開始時間ｔ１からフル加熱時間△ｔａが経過後の加熱終了時間ｔ２となるとフル加熱工程Ｐ１が終了する（Ｓ１０５）。
【００４２】
フル加熱工程Ｐ１が終了すると同時に、次いで通常加熱工程Ｐ２が開始され（Ｓ１０６）、戻り温度センサ５１によって戻り温度Ｔ３が検出され（Ｓ１０７）、制御部５０の戻り温度演算部５２にて検出された戻り温度Ｔ３が設定温度Ｔ２となるようにモータバルブ３０の切り換え量が演算される（Ｓ１０８）。この戻り温度にて演算されたモータバルブ３０の切り換え量となるように、制御部５０の加熱時間演算部５３にて加熱開始時間ｔ２から通常加熱時間△ｔｂがカウント制御されて（Ｓ１０９）、モータバルブ３０が切り換え制御される（Ｓ１１０）。
【００４３】
そして、加熱開始時間ｔ２から通常加熱時間△ｔｂが経過した加熱終了時間ｔ３となると通常加熱工程Ｐ２が終了し（Ｓ１１１）、成形型２が成形型加熱部１０から搬出される（Ｓ１１２）。
【００４４】
図５は、上述した加熱制御方法によって加熱される成形型２の加熱時間に対する温度変化を示したものであり、曲線（ａ）は、バーナー２６の加熱出力が制御されたことによる戻り温度Ｔ３の温度変化を示す曲線であって、曲線（ｂ）は、バーナー２６の加熱出力が制御されたことによる成形型２の温度変化を示す曲線である。このように、成形型２は、フル加熱工程Ｐ１及び通常加熱工程Ｐ２の経過後に目標温度Ｔ１となるように加熱制御されている。なお、曲線（ｃ）は、熱風吹出部２３における熱風の温度変化を示す曲線であって、フル加熱工程Ｐ１においてバーナー２６の加熱出力が最大に切り換えられることによって、熱風吹出部２３から高温の熱風が成形型２に向けて吹き出されていることを示している。
【００４５】
以上のように、本実施例の加熱制御方法は、温度制御された熱風を成形型２に供給して、成形型２を目標温度Ｔ１まで加熱するスラッシュ成形における加熱制御方法であって、成形型２を加熱炉２０内に搬入した後に、バーナー２６の加熱出力を最大に切り換えるフル加熱工程Ｐ１と、フル加熱工程Ｐ１に次いで、成形型２に供給された熱風の戻り温度Ｔ３が設定温度Ｔ２となるようにバーナー２６の加熱出力を切り換え制御する通常加熱工程Ｐ２とを有するものである。
【００４６】
このような制御方法とすることで、加熱初期は、バーナー２６の加熱出力が最大となるように制御するため、成形型２への熱風の吹き出し温度を上げて成形型２を短時間で所定の温度まで加熱することができ、成形型２の加熱サイクルを短縮できるとともに、その後は、戻り温度Ｔ３からバーナー２６の加熱出力を切り換え制御することで、成形型２の温度上昇を制限してこれを保護することができる。したがって、従来の加熱制御方法と比べて、簡易な制御方法によって、成形型２を目標温度Ｔ１まで加熱する時間を効果的に短縮することができる。
【００４７】
また、本実施例の加熱制御方法は、さらに上述した各加熱工程Ｐ１・Ｐ２において成形型２の加熱時間△ｔが制御部５０にてタイマ制御されるため、各加熱工程Ｐ１・Ｐ２間の移行に複雑な制御プログラムが不要であって、制御方法が簡易である。
【００４８】
なお、スラッシュ成形における加熱制御方法としては、上述した実施例に示した方法に限定されない。
例えば、本実施例では、フル加熱工程Ｐ１において、バーナー２６の加熱出力を最大とするように制御されるが、その際に、制御部５０において、設定温度Ｔ２を高温側にシフトした設定温度Ｔ５に変更して、戻り温度Ｔ３がかかる設定温度Ｔ５となるようにモータバルブ３０が切り換え制御されるような構成としてもよい（図５参照）。このように、加熱工程によって、設定温度を変更することで、バーナー２６の加熱出力を変更して成形型２を効果的に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例に係るスラッシュ成形機の全体的な構成を示した概念図。
【図２】成形型加熱部の断面図。
【図３】加熱制御装置のスケルトン図。
【図４】成形型の加熱制御方法を説明するフローチャート。
【図５】加熱時間に対する成形型の温度、戻り温度、及び吹き出し温度の温度変化を表す関係図。
【符号の説明】
【００５０】
２    成形型
２０    加熱炉
２６    バーナー（加熱源）
Ｐ１    フル加熱工程（第一加熱工程）
Ｐ２    通常加熱工程（第二加熱工程）
Ｔ１    目標温度
Ｔ２    設定温度
Ｔ３    戻り温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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