(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的に反応する２種以上の樹脂成分を対向する各流入口より混合チャンバ内に噴射し衝突させることにより向流混合する装置であって、
前記各流入口との連通部を備えかつそれぞれの樹脂成分タンクと導入部および戻り部を介して循環接続された各樹脂成分のための計量チャンバと、前記混合チャンバと連通して形成された混合成分のための吐出チャンバを有する本体ブロックと、
前記混合チャンバ内を往復動して、後退時には前記各流入口を開放し、前進時には前記各流入口を閉鎖するように構成された注入切替ピストンを有する注入切替シリンダ装置と、
単一の主ピストンに連結部を介して連設されるとともに、前記各計量チャンバ内を同時に往復動して、後退時には当該各チャンバ内に各樹脂成分を蓄積し、前進時には当該各チャンバ内の各樹脂成分を各流入口へ送り出すように構成された各計量ピストンを有する計量シリンダ装置と、
前記各計量チャンバの各戻り部に配置され、該各戻り部を開閉して、各計量チャンバと各樹脂成分タンクとの循環接続を切替制御する循環切替ピストンを有する循環切替シリンダ装置と、
前記吐出チャンバ内を往復動して、後退時には前記混合チャンバと連通して該吐出チャンバ内に混合成分を流入させ、前進時には該吐出チャンバ内の混合成分を吐出口より押し出すように構成された押出ピストンを有する押出シリンダ装置とを有し、
前記注入切替シリンダ装置の注入切替ピストンと、前記計量シリンダ装置の単一の主ピストンと、前記循環切替シリンダ装置の循環切替ピストンと、前記押出シリンダ装置の押出ピストンとが、共通する油圧回路によって作動されるとともに、
前記計量シリンダ装置を作動する第１回路と前記注入切替シリンダ装置を作動する第２回路とが第１及び第２パイロット弁と接続された連動管路で結ばれて、前記計量シリンダ装置の作動と前記注入切替シリンダ装置とが互いに連動するように構成されたことを特徴とする多成分合成樹脂混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、化学的に反応する２種以上の樹脂成分を対向する各流入口より混合チャンバ内に噴射し衝突させることにより向流混合する多成分合成樹脂混合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばポリウレタン樹脂の成形加工に際しては、化学的に反応する複数の樹脂成分の液状原料を対向する流入口より混合チャンバ内に噴射し、各成分を向流混合せしめて吐出口より成形型内へ注入する混合装置が知られている。この種混合装置は、各樹脂成分の流入口並びに流出口及び成形型への共通な１つの吐出口とを有する混合チャンバ内に、各樹脂成分の混合チャンバ内への流出入を制御するとともに混合チャンバ内における混合樹脂を成形型に送入するピストンを嵌挿して、該ピストンの往復動によって混合樹脂成分の成形型への送入を間欠的に行わしめるとともに、混合停止中においては、各樹脂成分をそれらの流出口に導通して各樹脂成分タンクに循環するように構成したものが知られている（例えば特開昭４６−１５３６号公報記載参照）。
【０００３】
この混合装置を用いて成形を行うに際しては、別個独立した高圧計量ポンプ及び高圧配管ならびにホースからなる計量ユニットが配備連設される。そして、混合装置の吐出量すなわち成形量は、各樹脂成分の時間あたりの流量を決定する高圧計量ポンプの流量と、混合装置の流入口の開閉時間によって決定される。
【０００４】
しかるに、従来装置にあっては、上のように、成形に際して別個独立した計量ユニット（高圧計量ポンプ、高圧配管及びホース等）を配設しなければならず、その結果コスト高を招き、この種混合装置の低廉な成形品の成形への利用を妨げる原因となっている。
【０００５】
また、混合装置が計量ポンプからの配管等を介して接続されているために、混合装置の開閉時における種々の過渡現象の安定化に対してある程度の時間と量が必要とされる。一般的には、合成樹脂用の高圧定流量ポンプの性能上、最少吐出量４０〜５０ｃｃ／秒が限度であり、かつ混合装置の開閉時間は精度保証上１秒以上必要とされている。このような状況から、これまでの混合装置は、成形品重量４０〜５０ｇ以下の小吐出量の成形には対応が容易でなく、またその対応にはコスト高になる嫌いがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような点に鑑みなされたもので、別個独立した計量ユニットを配備することなく、混合装置本体に計量機構を組み込んだ装置を提案するもので、その目的とするところは、コンパクトでかつコスト的に有利であるとともに、小吐出量であっても高い精度で計量混合することができる装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、化学的に反応する２種以上の樹脂成分を対向する各流入口より混合チャンバ内に噴射し衝突させることにより向流混合する装置であって、前記各流入口との連通部を備えかつそれぞれの樹脂成分タンクと導入部および戻り部を介して循環接続された各樹脂成分のための計量チャンバと、前記混合チャンバと連通して形成された混合成分のための吐出チャンバを有する本体ブロックと、前記混合チャンバ内を往復動して、後退時には前記各流入口を開放し、前進時には前記各流入口を閉鎖するように構成された注入切替ピストンを有する注入切替シリンダ装置と、単一の主ピストンに連結部を介して連設されるとともに、前記各計量チャンバ内を同時に往復動して、後退時には当該各チャンバ内に各樹脂成分を蓄積し、前進時には当該各チャンバ内の各樹脂成分を各流入口へ送り出すように構成された各計量ピストンを有する計量シリンダ装置と、前記各計量チャンバの各戻り部に配置され、該各戻り部を開閉して、各計量チャンバと各樹脂成分タンクとの循環接続を切替制御する循環切替ピストンを有する循環切替シリンダ装置と、前記吐出チャンバ内を往復動して、後退時には前記混合チャンバと連通して該吐出チャンバ内に混合成分を流入させ、前進時には該吐出チャンバ内の混合成分を吐出口より押し出すように構成された押出ピストンを有する押出シリンダ装置とを有し、前記注入切替シリンダ装置の注入切替ピストンと、前記計量シリンダ装置の単一の主ピストンと、前記循環切替シリンダ装置の循環切替ピストンと、前記押出シリンダ装置の押出ピストンとが、共通する油圧回路によって作動されるとともに、前記計量シリンダ装置を作動する第１回路と前記注入切替シリンダ装置を作動する第２回路とが第１及び第２パイロット弁と接続された連動管路で結ばれて、前記計量シリンダ装置の作動と前記注入切替シリンダ装置とが互いに連動するように構成されたことを特徴とする多成分合成樹脂混合装置に係る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の一実施例に係る多成分合成樹脂混合装置の全体断面図、図２はその第１作動状態を油圧作動回路とともに表した断面図、図３は同じく第２作動状態を表した断面図、図４は同じく第３作動状態を表した断面図、図５は同じく第４作動状態を表した断面図、図６は同じく第５作動状態を表した断面図、図７はこの発明の混合装置の各部材の作動を示す動作チャート図である。
【０００９】
図１の実施例の多成分合成樹脂混合装置１０はポリウレタン樹脂の混合装置であって、混合時には各混合樹脂成分Ａ，Ｂを対向する各流入口１３，１４より混合チャンバ１２内に噴射し向流混合せしめるとともに、混合停止時には各樹脂成分Ａ，Ｂを各樹脂成分タンクＴ１，Ｔ２に循環送入させるものである。この混合装置１０は、本体ブロック１１と、注入切替シリンダ装置３０、計量シリンダ装置４０と、循環切替シリンダ装置５０と、押出シリンダ装置６０とを有する。図１において、符号Ｔ１，Ｔ２は各樹脂成分Ａ，Ｂのタンク、Ｐは循環用ポンプ、Ｋは安全装置としての圧力センサーである。
【００１０】
まず、この発明の混合装置１０における本体ブロック１１は、混合チャンバ１２と、計量チャンバ２１，２２と、吐出チャンバ１５を備える。混合チャンバ１２は、前記したように、各樹脂成分Ａ，Ｂを対向噴射し向流混合するための互いに対向する流入口１３，１４を有している。また、計量チャンバ２１，２２は、混合チャンバ１２内への各樹脂成分Ａ，Ｂの流出およびその量を制御する部分で、前記混合チャンバ１２の各流入口１３，１４との連通部２３，２４を備え、かつそれぞれの樹脂成分タンクＴ１，Ｔ２と導入部２５，２６及び戻り部２７，２８を介して循環接続される。前記導入部２５，２６には公知の逆止弁が設けられている。さらに、吐出チャンバ１５は、前記混合チャンバ１２と連通し該混合チャンバ１２で混合された混合成分を機外に吐出するために形成されている。
【００１１】
次に、前記本体ブロック１１に付設される各装置部分について説明する。注入切替シリンダ装置３０は、油圧シリンダ装置よりなり、前記混合チャンバ１２内を往復動して、後退時には前記混合チャンバ１２の各流入口１３，１４を同時に開放し、前進時には当該各流入口１３，１４を同時に閉鎖するように構成された注入切替ピストン３１を有する。この例では、注入切替ピストン３１の後退時のみ油圧力を使用し、前進はバネ３５の付勢力によって行われるようになっている。図の符号３６は油圧油の流入ポート、３７は流出ポートである。
【００１２】
計量シリンダ装置４０は、油圧シリンダ装置よりなり、各樹脂成分Ａ，Ｂのための各計量チャンバ２１，２２内を同時に往復動して、後退時には当該各チャンバ２１，２２内に各樹脂成分Ａ，Ｂを蓄積し、前進時には当該各チャンバ２１，２２内の各樹脂成分Ａ，Ｂを各流入口１３，１４へ送り出すように構成された各計量ピストン４１，４２を有する。図の実施例では、単一の主ピストン４３に連結部４４を介して２つの計量ピストン４１，４２が連設されている。図の符号４５は主ピストン４３の後部に当接する調節自在なストッパで、これによって設定注入量を調節することができる。図の符号４６，４７は油圧油の流出入ポート、４８は計量ピストン４１，４２の位置感知部、４９ａは計量ピストン（ここでは主ピストン４３）の計量端（後退端）を感知するリミットスイッチ、４９ｂは吐出端（前進端）を感知するリミットスイッチである。
【００１３】
循環切替シリンダ装置５０（５０Ａ，５０Ｂ）は、油圧シリンダ装置よりなり、前記各計量チャンバ２１，２２の各戻り部２７，２８に配置され、該各戻り部２７，２８を開閉して、各計量チャンバ２１，２２と各樹脂成分タンクＴ１，Ｔ２との循環接続を切替制御する循環切替ピストン５１，５２を有する。図の例では、２つのシリンダ装置５０Ａ，５０Ｂを同一油圧回路で同時に作動しているが、上の計量シリンダ装置４０の例にように、単一のシリンダ装置によって作動してもよい。図の符号５６，５７は油圧油の流出入ポートである。
【００１４】
押出シリンダ装置６０は、図では説明の便宜上引き出し線でその横断面を表したが、油圧シリンダ装置よりなり、前記吐出チャンバ１５内を往復動して、後退時には前記混合チャンバ１２と連通して該吐出チャンバ１５内に混合成分を流入させ、前進時には該吐出チャンバ１５内の混合成分を吐出口１７より押し出すように構成された押出ピストン６１を有する。図の符号６６，６７は油圧油の流出入ポート、６９は押出ピストンの後退端を感知するリミットスイッチである。
【００１５】
次に、図２以下の図面に従って、上述した混合装置１０の作動について説明する。実施例では、前記注入切替シリンダ装置３０、計量シリンダ装置４０、循環切替シリンダ装置５０及び押出シリンダ装置６０が共通する油圧回路１００によって作動されるように構成されている。油圧回路１００は、この例では、図示のように、単一の油圧ユニットＵに接続された第１回路１０１、第２回路１０２、第３回路１０３及び第４回路１０４を含む。この油圧回路１００では、また、第１回路１０１及び第２回路１０２と連動されていて、前記計量シリンダ装置４０の作動と前記注入切替シリンダ装置３０とが互いに連動するように構成されている。この例のように共通する油圧回路によってかつ連動して作動する制御システムは、電気等による制御システムに比して、瞬間的反応に優れ、安全で、確実性が高く、作業効率が良い点で極めて好ましい。
【００１６】
まず、油圧回路１００について説明する。第１回路１０１は、前記計量シリンダ装置４０を作動するとともに注入切替シリンダ装置３０を制御する回路で、第１切替弁１１０を含み、該第１切替弁１１０と計量シリンダ装置４０のポート４６を結ぶ管路１１１と同じくポート４７を結ぶ管路１１２を備えている。管路１１２には後述する第２回路１０２の第１パイロット弁１２５とを結ぶ連動管路１１９が設けられている。符号Ｖ１，Ｖ２は流量調節弁である。
【００１７】
第２回路１０２は、注入切替シリンダ装置３０を作動する回路で、第２切替弁１２０を含み、該第２切替弁１２０と注入切替シリンダ装置３０のポート３６を結ぶ管路１１３とポート３７からの戻し管路１１４を備えている。管路１１３には前記第１回路１０１の連動管路１１９と接続された第１パイロット弁１２５が設けられており、また管路１１４には該連動管路１１９と接続された第２パイロット弁１２６が設けられている。従って、第２回路１０２の管路１１３はこれらの２つのパイロット弁１２５及び１２６によって制御される。符号Ｖ５，Ｖ６は流量調節弁である。
【００１８】
第３回路１０３は、循環切替シリンダ装置５０を作動する回路で、前記第２切替弁１２０を含み、該第２切替弁１２０と循環切替シリンダ装置５０のポート５６を結ぶ管路１１５と同じくポート５７を結ぶ管路１１６を備えている。
【００１９】
また、第４回路１０４は、押出シリンダ装置６０を作動する回路で、第３切替弁１３０を含み、該第３切替弁１３０と押出シリンダ装置６０のポート６６を結ぶ管路１１７と同じくポート６７を結ぶ管路１１８を備えている。符号Ｖ３，Ｖ４は流量調節弁である。
【００２０】
以下、実施例の混合装置１０の作動を、図２ないし図６の動作図及び図７の作動チャート図とともに説明する。図２は基本となる第１動作状態で、この装置１０のスタート状態でありかつ終了状態である。以下図３の第２動作、図４の第３動作、図５の第４動作、図６の第５動作となって、再び図２に戻り、繰り返されるのである。
【００２１】
図２の第１動作状態では、計量シリンダ装置４０を制御する第１切替弁１１０は中立位置にあって第１回路１０１は閉鎖されていて、計量ピストン４１，４２は吐出終了位置にある。また、注入切替シリンダ装置３０の注入切替ピストン３１は前進位置にあり、循環切替シリンダ装置５０の各循環切替ピストン５１，５２が後退して各樹脂成分Ａ，Ｂは計量チャンバ２１，２２と樹脂成分タンクＴ１，Ｔ２との間で循環状態にある。押出シリンダ装置６０の押出ピストン６１は前進して吐出チャンバ１５内の混合成分が機外へ送出された状態である。
【００２２】
図３の第２動作状態は、開始動作位置である。図７の動作チャート図において開始信号が出された状態である。開始信号によって、第１切替弁１１０が作動され管路１１１から計量シリンダ装置４０に作動油が送り込まれ主ピストン４３を介して計量ピストン４１，４２が後退して計量チャンバ２１，２２内に各樹脂成分Ａ，Ｂが充填される。また、開始信号によって、第３切替弁１３０が逆転切り替えされ、押出シリンダ装置６０の押出ピストン６１が吐出チャンバ１５から後退する。なお、循環切替シリンダ装置５０の循環切替ピストン５１，５２は後退位置にあって、各樹脂成分Ａ，Ｂは循環しつつ計量チャンバ２１，２２に充満する。
【００２３】
図４の第３動作状態は、計量完了状態である。この例では、図７の動作チャート図に示したように、計量シリンダ装置４０の計量端リミットスイッチ４９ａの作動信号から一定時間（ｔ１）経過後に該計量シリンダ装置４０の計量ピストン４１，４２の後退が停止し（第１切替弁１１０の切替）、同時に循環切替シリンダ装置５０の循環切替ピストン５１，５２が前進するようになっている。
【００２４】
図５の第４動作状態は、混合開始状態である。図７の動作チャートからも理解されるように、計量シリンダ装置４０の計量端リミットスイッチ４９ａの作動信号から一定時間（ｔ１＋ｔ２）経過後、第１切替弁１１０が切り替えられ計量シリンダ装置４０の計量ピストン４１，４２が前進切替されると同時に、連動回路１１９を介して第１パイロット弁１２５が作動して管路１１３が開かれて注入切替シリンダ装置３０の注入切替ピストン３１が後退する。これによって、混合チャンバ１２の流入口１３，１４が開かれ混合が開始される。
【００２５】
図６は混合停止状態である。混合停止は、図７の動作チャート図にも示したように、計量シリンダ装置４０のシリンダピストン（ここでは連結部４４）に設けられた位置感知部４８を検出スイッチ４８Ｓが検知してその信号によって第２パイロット弁１２６が作動して前記第１パイロット弁１２５の作動を停止することによって行われる。図示のように、第２パイロット弁１２６の作動により、管路１１９と管路１１４が接続されて管路１１３が閉じられ、注入切替シリンダ装置３０のバネ３５によって注入切替ピストン３１が前進して混合チャンバ１２の流入口１３，１４を閉鎖する。
【００２６】
一方、図７の動作チャート図のように、計量シリンダ装置４０に設けた吐出端リミットスイッチ４９からの信号によって第２切替弁１２０が切り換えられて循環切替シリンダ装置５０の循環切替ピストン５１，５２が開かれる。とともに、一定時間（ｔ３）経過後に押出シリンダ装置６０を作動する第３切替弁１３０が作動して押出ピストン６１が吐出チャンバ１５を前進して混合成分を機外へ押し出す。そして、図２の第１動作状態となり、 以後、前記工程が順に繰り返される。
【００２７】
上の実施例の混合装置１０においては、計量チャンバ２１，２２は２カ所で、２種の樹脂成分Ａ，Ｂを混合するものとしたが、これに限らず、３以上の計量チャンバを有し、３以上の樹脂成分を混合する装置とすることもできる。なお、各計量ピストンの大きさや直径を変えることにより計量される各樹脂成分の計量比率を変えることができることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、請求項１の発明に係る多成分合成樹脂混合装置によれば、別個独立した計量ユニットを配備することなく、混合装置本体に計量機構を組み込んだものであるから、混合のための機構装置がコンパクトでかつコスト的に有利となった。特に、この発明装置では、計量ユニットを介在させることによって生ずる最小吐出量の問題や混合装置の注入口の最少開閉時間等の問題が解消されるので、小吐出量の成形品、例えば成形品重量４０〜５０ｇ以下の成形にも十分対応することができる。これによって、少量の吐出量で成形品の表面被覆を行ういわゆるインモールドコートにも適用することができる。
【００２９】
また、注入切替シリンダ装置の注入切替ピストンと、計量シリンダ装置の単一の主ピストンと、循環切替シリンダ装置の循環切替ピストンと、押出シリンダ装置の押出ピストンとが、共通する油圧回路によって作動されるように構成されたものであるから、瞬間的反応に優れ、安全で、確実性が高く、作業効率が向上する。
【００３０】
さらに、計量シリンダ装置を作動する第１回路と注入切替シリンダ装置を作動する第２回路とが第１及び第２パイロット弁と接続された連動管路で結ばれて、計量シリンダ装置の作動と注入切替シリンダ装置とが互いに連動するように構成されたものであるため、各樹脂成分の計量と混合とを効率よく確実にかつ高精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施例に係る多成分合成樹脂混合装置の全体断面図である。
【図２】  第１作動状態を油圧作動回路とともに表した断面図である。
【図３】  第２作動状態を表した断面図である。
【図４】  第３作動状態を表した断面図である。
【図５】  第４作動状態を表した断面図である。
【図６】  第５作動状態を表した断面図である。
【図７】  この発明の混合装置の各部材の作動を示す動作チャート図である。
【符号の説明】
１０  多成分合成樹脂混合装置
１１  本体ブロック
１２  混合チャンバ
１３，１４  流入口
１５  吐出チャンバ
１６  連通部
２１，２２  計量チャンバ
２３，２４  連通部
２５，２６  導入部
２７，２８  戻り部
３０  注入切替シリンダ
３１  注入切替ピストン
４０  計量シリンダ装置
４１，４２  計量ピストン
５０  循環切替装置
５１，５２  循環切替ピストン
６０  押出シリンダ装置
６１  押出ピストン
【図１】
0004130267.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004130267.tif 000007
【図７】
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