(57)【要約】【課題】  二つの型でキャビティを形成する発泡成形型において原料注入用ヘッドを個別に固定する必要のない発泡成形型と、この発泡成形型を用いて効率的に成形できる発泡成形装置とを提供する。【解決手段】  二つの型の何れかは断面コの字型の各ボックス７ａを固着している。各ボックス７ａにコイルスプリング７ｂを介してスライド部材７ｃを挿入する。スライド部材７ｃの上面はテーパー状に形成され、原料注入用ヘッド６のノズル６ａを一対のスライド部材７ｃに押圧すると、スライド部材７ｃが開口してノズル６ａを挿入できる。二つの型で形成したキャビティに原料注入用ヘッド６から原料を注入した後に、ノズル６ａを脱離する。このとき、弾性体７ｂの作用で一対のスライド部材７ｃで構成した挿入口７が閉口する。これで、一対のスライド部材７ｃが原料発泡の際の一種の蓋の役目をする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの型でキャビティを形成する発泡成形型において、
何れか一方の型に、原料注入用ヘッドのノズルの挿入口を構成する一対のスライド部材と、上記挿入口を閉口するように上記一対のスライド部材を付勢する各弾性体と、上記各弾性体を介して上記一対のスライド部材の両側から部分的にスライド部材を収納する各ボックスと、を備えたことを特徴とする発泡成形型。
【請求項２】
前記各ボックスは断面コの字型であり、
前記キャビティ側の前記各ボックスの対向面には鍔を装着したことを特徴とする、請求項１に記載の発泡成形型。
【請求項３】
前記鍔は、４フッ化エチレンをモノマーとする合成樹脂製であることを特徴とする、請求項２に記載の発泡成形型。
【請求項４】
前記スライド部材の前記ノズルを挿入する側の面は、ノズル挿入方向に対して間隔が狭まるようにテーパー状となっていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の発泡成形型。
【請求項５】
前記弾性体は、コイルスプリングであることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の発泡成形型。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の発泡成形型と、この発泡成形型を複数載置する回転テーブルと、前記原料注入用ヘッドを装着した注入ロボットと、前記原料注入用ヘッドに送出される原料を蓄積した原料タンクとを備え、前記原料注入用ヘッドと上記原料タンクとの間が配管接続されたことを特徴とする、発泡成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの型でキャビティを形成する発泡成形型において原料注入用ヘッドを個別に固定する必要のない発泡成形型と、この発泡成形型で形成されるキャビティに原料を容易に注入して効率的に成形できる発泡成形装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの各種部品として、ポリウレタンフォーム等の合成樹脂発泡成形体が用いられている。このような合成樹脂発泡成形体を成形する場合には、例えば、表皮を型に密着させて芯材（コア）をセットした後に、原料を注入後発泡させる。成形方法としては、オープン注入成形法とクローズ注入成形法の２種類がある。前者のオープン注入成形法を適用した装置（例えば特許文献１）、後者のクローズ注入成形法を適用した装置（例えば特許文献２）など各種成形装置が考えられている。また、キャビティ内にゲートを介して樹脂を供給する射出成形金型において、このゲートを開閉する可動ピンを有するバルブゲート装置（例えば、特許文献３〜５）なども関連装置として考えられている。
【０００３】
図４（ａ）はオープン注入成形法を説明するための断面図、図４（ｂ）はクローズ注入成形法を説明するための断面図である。
オープン注入成形法は、発泡成形原料を注入した後に発泡成形型の蓋閉めを行う方法である。例えば、図４（ａ）に示すように、先ず表皮２０を一方の型としての下型２１にセットすると共に、他方の型としての上型２２に芯材２３をセットし、次に発泡成形型を開いた状態で原料を注入ヘッド２４で注入して、その後に上型２２を閉じて成形を行う。
クローズ注入成形法は、発泡成形型の蓋閉めを行って発泡成形原料を注入する方法である。例えば、図４（ｂ）に示すように、先ず表皮２０を一方の型としての下型２１にセットすると共に、他方の型としての上型２５に芯材２３をセットし、次に上型２５を閉じ、その後に上型２５内の注入ヘッド２６から原料を注入して成形を行う方法である。
所謂クローズ注入成形法に用いる上型２５は、図４（ｂ）のように原料を注入するための注入ヘッド２６を組み込んで作製してある。
【０００４】
次に、図４（ｂ）とは別の、クローズ注入成形法に用いる上型２５を説明する。図５はクローズ注入成形法に用いる発泡成形型及び注入ヘッド近辺の部分断面図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、同一部材または実質的に同質の部材には、同一の符号を付してある。
図５、図６に示す上型２５は、上型２５の所定の面２５ａに円筒壁２５ｂが形成されている。円筒壁２５ｂに沿って注入ヘッド２６のノズル２６ａが挿入され、所定の面２５ａに注入ヘッドのフランジ２６ｂがボルト２７で固着される。この構成で、芯材２３と表皮２０との間に注入ヘッド２６のノズル２６ａから原料としてのウレタンが注入され、ウレタン製の発泡成形体２８が成形される。
【０００５】
以上のように、クローズ注入成形法に用いる上型は、注入ヘッドを組み込んで作製してあったり、上型の裏面鉛直上方から注入ヘッドをボルト等で固着可能に作製してある。
【特許文献１】特開平０７年−１１２４４５号公報
【特許文献２】特開２００３−０３９４４７号公報
【特許文献３】特開平１１年−２２７００５号公報
【特許文献４】特開２００３−０１１１７６号公報
【特許文献５】特開２００３−２４５９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、所謂クローズ注入成形法を行う場合には、個々の上型に対して注入ヘッドを設ける必要があるという課題がある。それにより、型を新たに作製すると、逐一注入ヘッドを設けなければならず、作業上の手間がかかり、設備費や人件費などのコストがかかることになる。
【０００７】
そこで、注入ヘッドを型に依存しない形で汎用化し、汎用化した注入ヘッドを使いまわしできるように、上型の裏面から挿入することが考えられるが、以下説明するように、成形品の歩留まりが悪く量産化に向いていない、という課題がある。
【０００８】
図７は注入ヘッドを汎用化して型の裏面から注入ヘッドを挿入しようとした場合の成形各工程の概略部分断面図で、（ａ）はヘッド挿入時、（ｂ）は原料注入時、（ｃ）は注入完了後の注入ヘッド抜き直後、（ｄ）は原料を発泡させた時の各工程断面図である。
注入ヘッドを型に挿入する工程では、図７（ａ）に示すように、注入ヘッド２９を支持して注入ヘッド２９の位置制御を行うロボット（図示せず）を操作して、図の矢印Ｂで示すように、注入ヘッド２９のノズル２９ａを、上型の所定の面２５ａの挿入口３０ａの中心に合わせる。挿入口３０ａは、所定の面２５ａに嵌合した筒３０で形成される。この筒３０の内周面は所定の面２５ａに対して垂直であり、筒３０のフランジ３０ｂで所定の面２５ａに固着している。挿入口３０ａの中心に注入ヘッド２９を合わせると、図の矢印Ｃで示すように、注入ヘッド２９のノズル２９ａを挿入口３０ａに挿入する。
そして、図７（ｂ）に示すように、注入ヘッド２９を介して原料タンク（図示せず）から原料３１を注入し、図７（ｃ）に示すように、注入ヘッド２９を矢印Ｄの方向に移動させて挿入口３０ａから抜き取る。その後、原料を発泡させると、図７（ｄ）に示すように、発泡した一部３１ａが挿入口３０ａから洩れるため、所望の形に成形することができない。
【０００９】
以上のように、第一に、注入ヘッド２９を挿入口３０ａの中心に位置合わせする必要があり、位置調整にバラツキが生じる。第二に、注入ヘッド２９を挿入口３０ａに挿入する際に、位置調整が所定の範囲内にないと、注入ヘッド２９のノズル２９ａを筒３０に押し当てることになり、型に衝撃を与えることになる。第三に、注入ヘッド２９を抜き取った後に発泡させるので、発泡した一部が挿入口３０ａから洩れることになる。これらが主たる要因となり、発泡成形品の歩留まりが悪く発泡成形体の量産性を困難にする。
【００１０】
ところで、作業効率を向上させるために、発泡成形型を複数備えた発泡成形装置が考えられる。図８は、この発泡成形装置を模式的に示した概略図である。発泡成形装置４０において、各発泡成形型は同心円状にターンテーブル４２上に載置される。同図では、オープン注入成形タイプの型４１ａとクローズ注入成形タイプの型４１ｂが一つおきに配置される。ターンテーブル４２の脇には、注入ヘッド４６の位置調整を行うためのロボット４３が配備される。ロボット４３と原料タンク４４との間には、原料供給用の配管４５が接続されており、ロボット４３のアームの先端に装着した注入ヘッド４６に対して原料が送出できるようになっている。他方、クローズ注入成形タイプの型４１ｂには、各々、原料供給用の配管４７で原料タンク４４と接続した注入ヘッド４１ｃが組み込まれている。
【００１１】
かかる構成により、ターンテーブル４２を矢印Ｄの向き回転することで、オープン注入成形タイプの型４１ａを、ロボット４３のアームの先端に装着した注入ヘッド４６の近傍に位置させることができ、ターンテーブル４２上に載置した型４１ａに原料を注入できるようになる。また、同じくターンテーブル４２上に載置した型４１ｂにも各注入ヘッド４１ｃで原料を注入できる。
【００１２】
しかしながら、クローズ注入タイプの型４１ｂの注入ヘッド４１ｃと原料タンク４４との間に接続される配管系統には、ターンテーブル４２が３６０度回転することから、ターンテーブル４２の回転により配管４７が交錯しないように特殊な継ぎ手などの配管設備が必要となる、という課題がある。また、クローズ注入タイプの型４１ｂと注入ヘッド４１ｃとをネジなどで固定する必要があり、煩雑である、という課題もある。
【００１３】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、二つの型でキャビティを形成する発泡成形型において原料注入用ヘッドを個別に固定する必要のない発泡成形型と、この発泡成形型で形成されるキャビティに原料を容易に注入して歩留まりが高く効率的に成形できる発泡成形装置とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の発泡成形型は、二つの型でキャビティを形成する発泡成形型において、何れか一方の型に、原料注入用ヘッドのノズルの挿入口を構成する一対のスライド部材と、上記挿入口を閉口するように上記一対のスライド部材を付勢する各弾性体と、上記各弾性体を介して上記一対のスライド部材の両側から部分的にスライド部材を収納する各ボックスと、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記各ボックスは断面コの字型であり、前記キャビティ側の前記各ボックスの対向面には鍔を装着したことが、好ましい。また、前記鍔は、好ましくは４フッ化エチレンをモノマーとする合成樹脂製である。前記スライド部材の前記ノズルを挿入する側の面は、好ましくは、上記ノズルの挿入方向に対して間隔が狭まるようなテーパー状となっている。また、前記弾性体は、コイルスプリングであることが好ましい。
【００１５】
本発明の発泡成形型は、以上のような構成を有することから、原料注入用ヘッドを発泡成形型に嵌合する際には、原料注入用ヘッドの挿入に伴い、通常は閉じている一対のスライド部材が開口して挿入口を形成し、注入後には、原料注入用ヘッドを脱離するだけで、弾性体により、一対のスライド部材がスライドして閉口するので、キャビティに注入した原料を発泡した時の逆流を阻止することができる。よって、発泡成形型毎に原料注入用ヘッドを固設する必要がない。
また、キャビティ側の各ボックスの対向面には鍔を設けておけば、発泡時にスライド部材に発泡圧で押圧されるので、一対のスライド部材との隙間をシールする役目を果たし、その隙間に入り込まない。特に、４フッ化エチレンをモノマーとする合成樹脂で作製することで、その役目が顕著になる。
また、スライド部材の原料注入用ヘッド側の面をテーパー状にすることで、成形に当たって行われる原料注入ヘッドの位置決めの許容範囲が広くなり、作業効率が上がるばかりか、原料注入用ヘッドを挿入する際に、原料注入用ヘッドの位置調整の不具合により発泡成形型に与える衝撃を可及的になくすことができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の発泡成形装置は、本発明の発泡成形型と、この発泡成形型を複数載置する回転テーブルと、前記原料注入用ヘッドを装着した注入ロボットと、前記原料注入用ヘッドに送出される原料を蓄積した原料タンクとを備え、前記原料注入用ヘッドと上記原料タンクとの間が配管接続されたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の発泡成形装置は、上記のような構成を有することから、クローズ注入成形法を用いて発泡成形体の量産化を実現することができる。また、原料を送出する配管に特殊な継ぎ手を用いることなく、安定して発泡成形体を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の発泡成形型は、原料注入用ヘッドの挿入に伴い通常は閉じている一対のスライド部材が開口し、注入後には原料注入用ヘッドを脱離するだけで弾性体により、一対のスライド部材がスライドして閉口するので、キャビティに注入した原料を発泡した時の逆流を阻止できる。よって、発泡成形体を歩留まりよく成形でき、しかも、発泡成形型毎に原料注入用ヘッドを固設する必要がない。また、キャビティ側の各ボックスの対向面には鍔を設けておくことで、発泡時にスライド部材に発泡圧で押圧されて一対のスライド部材との隙間をシールできる。また、スライド部材の原料注入用ヘッド側の面をテーパー状にすることで、成形時に当たって行われる原料注入ヘッドの位置決めの許容範囲が広くなり、作業効率が上がるばかりか、原料注入用ヘッドを挿入する際に、原料注入用ヘッドの位置調整の不具合により発泡成形型に与える衝撃を可及的に減少できる。このように、本発明の発泡成形型は、原料注入用ヘッドの汎用化を可能にする。
【００１９】
また、本発明の発泡成形装置は、クローズ注入成形法を用いて発泡成形体の量産化を実現することができる。原料を送出する配管に特殊な継ぎ手を用いることなく、安定的に成形を行うことができる。さらに、本発明の発泡成形装置のターンテーブルには、本発明の発泡成形型のみならず、通常のオープン注入成形型を一以上、本発明の発泡成形型と組み合わせて載置することで、多様な成形工程による発泡成形体を成形することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施するための最良の形態である発泡成形型の部分断面図である。図中のＵＰは鉛直上方を意味する。発泡成形型１は、クローズ注入成形タイプの型であって、二つの型を合わせることで所定のキャビティを形成する。以下の説明において、二つの型のうち一方を下型２、他方の型を上型３として説明する。
一方の型である下型２は、成形品の一面に対応して形作られており、例えば表皮４がセットされる。他方の型である上型３は、成形品の他面に対応して形作られており、例えば芯材５がセットされる。上型３の所定の面３ａ及び芯材５には、原料注入用ヘッド６で原料を注入できるよう所定の形状の穴が開設されている。ここで、表皮４とは、発泡成形体の表面の相対的に目の詰んだ層となる部材である。芯材５とは、例えば肉厚で冷却の遅い部分の不良を防止するためにキャビティ内に挿入されて、発泡成形体の一部となるものである。
上型３の所定の面３ａには、断面コの字型のボックス７ａが一対、所定の間隔を開けて固設されている。各ボックス７ａは、コイルスプリング等の各種のスプリングその他の弾性体７ｂを介在させて、スライド部材７ｃを部分的に収納する。一対のスライド部材７ｃがスライドして原料注入用ヘッド６の挿入口７となる。一対のスライド部材７ｃの下型２と反対側の面、すなわち、原料注入用ヘッド６の挿脱側の面７ｄは、テーパー状となっている。このテーパー面は、原料注入用ヘッド６のノズル６ａの挿入方向に対して間隔が狭まる形状となっている。これにより、この面７ｄは、原料注入用ヘッド６が図の矢印Ｅの方向に移動するのに伴い、原料注入用ヘッド６のノズル６ａで各スライド部材７ｃがそれぞれ矢印Ｆの方向に移動しスライド部材７ｃが開放し易くなる。同様に、図１に示すように、原料注入用ヘッド６のノズル６ａの外周にも、スライド部材７ｃのテーパーに対応するようにテーパー面が形成してあることが、好ましい。
また、各ボックス７ａの下端の対向面７ｅには、カラーである鍔８を装着する。この鍔８は、４フッ化エチレンをモノマーとする合成樹脂製などの耐熱性であることが、好ましい。
なお、図１に示す発泡成形型１は、後述するように、クローズ注入成形を行う際に用いる型である。
【００２１】
図２は、発明を実施するための最良の形態である発泡成形装置の概略図である。同図の発泡成形装置１０は、図１の発泡成形型１を一以上ターンテーブル１１に載置した装置である。
発泡成形装置１０は、ターンテーブル１１に所定の種類及び数の型を搭載している。同図では、ターンテーブル１１は、図１のクローズ注入成形タイプの発泡成形型１と、オープン注入成形タイプの型１２とを互い違いに搭載する。ターンテーブル１１の脇などには、例えば多関節のロボット１３を配置する。ロボット１３のアーム１３ａには、原料注入用ヘッド６を装着する。原料注入用ヘッド６のみに、原料タンク１４からの原料供給用の配管１５が接続されている。ここで、ロボット１３は、ターンテーブル１１が載置する発泡成形型１などの型の大きさや作業効率を考慮して、複数ロボット１３を配置しても構わない。
なお、ターンテーブル１１に搭載される態様は、図２に示したものに限定されることなく、全て図１のクローズ注入成形タイプの発泡成形型１でもよし、また、クローズ注入成形タイプの発泡成形型１とオープン注入成形タイプの型１２とを、別々の数ずつ搭載していてもよい。更には、図２では同一の円周上に、図１のクローズ注入成形タイプの発泡成形型１と、オープン注入成形タイプの型１２を搭載しているが、同心円状の別々の円周上に載置しても構わない。
【００２２】
以上の構成を有する発泡成形型１を搭載した発泡成形装置１０による発泡成形工程を説明する。
図３は、発泡成形型１での発泡成形の各工程の概略部分断面図である。図２の発泡成形装置１０において、ターンテーブル１１を回転させて、ロボット１３のアーム１３ａの先端近傍などの所定の位置に、次に原料を注入する対象となる発泡成形型１が配置されるようにする。このときの位置決めは、例えば従来±１．０ｍｍ程度の許容範囲をその５倍の±５．０ｍｍまで拡大できるので、作業効率性が上がる。
その状態で、図３（ａ）に示すように、原料注入用ヘッド６を一対のスライド部材７ｃの上方に配置する。これは、ロボット１３を操作して行う。
次に、図３（ｂ）に示すように、ロボット１３を操作して、原料注入用ヘッド６のノズル６ａを一対のスライド部材７ｃに当接して押圧し、その後、図の矢印Ｅで示すように発泡成形型１側に、所定の距離だけ移動させる。すると、一対のスライド部材７ｃは、その原料注入用ヘッド側の面がテーパー状となっており、しかもノズル６ａの外周もテーパーとなっていることと相まって、原料注入用ヘッド６のノズル６ａの移動に伴い矢印Ｆで示す方向にスライドして一対のスライド部材７ｃが開口して挿入口７を構成する。
そして、原料タンク１４から必要となる原料が、配管１５を経由して原料注入用ヘッド６に送出される。このとき、原料が複数ある場合、例えば、ポリオール成分とイソシアネート成分の二種類ある場合には、それぞれの各配管を経由して、原料注入用ヘッド６に送出されて、原料注入用ヘッド６内のミキサーまたは原料注入用ヘッド６に取り付けられたミキサーで混合して、原液１６をノズル６ａからキャビティ内に注入する。この状態を示したのが、図３（ｃ）である。
その後、図３（ｄ）に示すように、一対のスライド部材７ｃの挿入口７に嵌めた原料注入用ヘッド６のノズル６ａを、矢印Ｈの方向に移動させて、脱離させる。すると、一対のスライド部材７ｃは、弾性体７ｂとしてのコイルスプリングで、矢印Ｉで示す対称面側にスライドして、互いに接触する。つまり、原料注入用ヘッド６のノズル６ａを一対のスライド部材７ｃの間に隙間を開けて挿入する前の状態となる。
その後、原液１６を発泡させる。この状態を示したのが図３（ｅ）である。発泡の際には、一対のスライド部材７ｃは接触状態であるので、一対のスライド部材７ｃが一種の蓋の役目を果たす。つまり、発泡体の逆流を阻止する。また、発泡の際の矢印Ｊの方向への圧力で、可及的に鍔８と各スライド部材７ｃとの隙間をシールする。これにより、発泡成形体１７の一部がこの隙間に入り込まないようになる。
その後、図３（ｆ）に示すように、上型及び下型から発泡体を脱型させる。
以上の一連の工程により発泡成形型１で一つの発泡成形体１７を得た後、ターンテーブル１１を回転させて所定の位置に、オープン注入成形タイプの型１２を移動させて、例えば次に説明する工程を経て型１２で一つの発泡成形体を得る。以下、これらの工程を繰り返す。
なお、オープン注入成形タイプの型１２の場合には、下型の所定の空間に原料を注入してその後型１２の蓋となる上型で蓋閉めを行い、その後、発泡させる。
【００２３】
以上説明した発明を実施するための最良の形態は、本発明の一例に過ぎず、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】発明を実施するための最良の形態である発泡成形型の部分断面図である。
【図２】発明を実施するための最良の形態である発泡成形装置の概略図である。
【図３】図１の発泡成形型での発泡成形の各工程の概略部分断面図である。
【図４】（ａ）はオープン注入成形を説明するための概略断面図、（ｂ）はクローズ注入成形を説明するための断面図である。
【図５】クローズ注入成形法に用いる従来の発泡成形型及び注入ヘッド近辺を示す部分断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】注入ヘッドを汎用化して型の裏面から注入ヘッドを挿入しようとした場合の成形各工程の概略部分断面図である。
【図８】作業効率を向上させるために考えられる、発泡成形型を複数備えた発泡成形装置の概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
１      発泡成形型
２      下型
３      上型
４      表皮
５      芯材
６      原料注入用ヘッド
６ａ    ノズル
７      挿入口
７ａ    ボックス
７ｂ    弾性体
７ｃ    スライド部材
７ｅ    対向面
８      鍔
１０    発泡成形装置
１１    ターンテーブル
１２    型
１３    ロボット
１３ａ  アーム
１４    原料タンク
１５    配管
【図１】
2005138380.tif 000003
【図２】
2005138380.tif 000004
【図３】
2005138380.tif 000005
【図４】
2005138380.tif 000006
【図５】
2005138380.tif 000007
【図６】
2005138380.tif 000008
【図７】
2005138380.tif 000009
【図８】
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