(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填用エアーにより金型内に発泡プラスチック原料を充填し、且つ前記金型への接続側とは逆側の端部に凸部材を有する主管部分と、前記凸部材が嵌合される凹部材、前記主管部分と分岐管部内でプランジャを往復運動させるシリンダ部、及び該シリンダ部の前方から分岐し発泡プラスチック原料を受入して主管部分に供給する分岐管部を有する基管部分とを、前記凸部材と前記凹部材の脱着により分割可能に接続してなる分割式充填機において、
前記主管部分の外径にかかわらず前記凸部材の形状を一定とし、且つ、上記主管部分の前端部内周に、金型に近づくに伴って縮径するストッパ部を形成する一方、プランジャが上記ストッパ部に対応する縮径形状を有するとともに、
前記凸部材は係合部を有する一方、前記凹部材は上記係合部に係合して凸部材と凹部材をロックするロック部材と、主管部分と基管部分の分割状態でロック部材のロック方向への移動を禁止する禁止部材とを有し、主管部分と基管部分の接続時に凹部材内への凸部材の挿入に伴って禁止部材によるロック禁止が解除されることを特徴とする分割式充填機。
【請求項２】
上記シリンダ部が多段式に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の分割式充填機。
【請求項３】
上記充填用エアーの受入部を基管部分に設け、該受入部は充填用エアーを主管部分に対して鋭角をなす方向から送り込むことを特徴とする請求項１又は２に記載の分割式充填機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡プラスチック原料を金型内に充填する充填機に係り、特に、この充填機を、金型内に発泡プラスチック原料を送り込む主管部分と、プランジャの駆動用のシリンダ部及び発泡プラスチック原料を主管部分に供給する分岐管部を有する基管部分とに分割可能とした分割式充填機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡プラスチック用充填機は、発泡ポリスチレンを始め、発泡ポリエチレンや発泡ポリプロピレン等の種々な発泡プラスチック原料を金型内に充填し、型内成形を行う際に用いられる。一般的に上記充填機は、発泡プラスチック原料を送り込む主管部分と、プランジャを往復移動させるシリンダ部及び発泡プラスチック原料を主管部分に供給する分岐管部を有する基管部分とで構成されているが、該充填機における金型との接続部分、即ち主管部分の長さ及び外径は、使用原料、金型の形状及び使用条件等に応じて夫々異なるので、それら条件に応じて適切な寸法形状の主管部分を有する充填機を金型に装着する必要がある。通常、成形機に金型を装着する際には、予め金型に充填機を装着した後、該金型を成形機に装着する。一方、成形機から金型を脱着する際は、この逆の手順をとる。
【０００３】
ところが、充填機は、金型１面に対し、平均して１２乃至２０本程度装着されるものでり、さらに、充填機には発泡プラスチック原料の供給用ホース、充填用エアーの供給用ホース、シリンダ部の駆動用エアーの供給用ホース等、平均して４、５本のホースが接続されているから、金型１面に対して４８乃至１００箇所の接続部位があるので、充填機の交換に多大な時間を要するとともに、交換時に作業者が金型と充填機との間等に手を挟まれる等の不具合が生じやすく、安全面でも問題を有していた。
【０００４】
そこで、従来、上記充填機を、充填用エアーにより金型内に発泡プラスチック原料を充填する主管部分と、主管部分の充填口（金型との接続口）の開閉用のプランジャを駆動するシリンダ部等を含む基管部分とに分割可能とし、主管部分を常時金型に固定しておく一方、発泡プラスチック原料を供給する発泡成形機に基管部分を接続しておき、主管部分と基管部分とをワンタッチ式のカプラーにより接続又は分離できるようにした分割式の充填機が知られている（特許第３０３１９１４号公報、特開平７−８８８６０号公報、特許第２０６３４３３号公報、実開平５−６８６３３号公報参照）。これらによれば、金型交換の際には、基管部分に各種ホースを接続したまま主管部分と分離し、主管部分のみが装着された新たな金型を成形機に装着した後に、上記基管部分をカプラーによってワンタッチで主管部分に装着することができるので、成形機の金型を交換する手間が軽減される。
また、上記基管部分の接続及び分離の際の作業性を向上させるために、シリンダ部の長さを短くすることにより基管部分の全長を短くした分割式の充填機も考案されている。
【０００５】
図１４に従来の分割式充填機（特許第３０１９１４号公報、特開平７−８８８６０号公報参照）のカプラー部分の概略断面図を示す。主管部分１の基部にはカプラーの凸部である大径筒状の主管基部２が嵌合・固定され、基管部分３におけるカプラーの凹部である筒状のケース４内に主管基部２が挿入されている。
【０００６】
図１４の状態では、ケース４の球孔４ａにより支持された硬球５が主管基部２の外周の係合溝２ａに嵌合するとともに、ケース４の外周に配置されたスライダ６が硬球５を係合溝２ａ内でロックすることにより、主管部分１と基管部分３とが接続状態でロックされている。なお、スライダ６は、ケース４との間に配置されたコイルばね７により、上記ロック方向に付勢されている。
【０００７】
主管部分１と基管部分３とを分割する場合には、図１５に示すように、スライダ６をコイルばね７の付勢力に抗して基管部分３側に移動させ、硬球５を係合溝２ａから離脱させることによりロックを解除し、基管部分３を主管部分１から引き抜くことができる。一方、接続時には、上記と逆に、スライダ６を基管部分３側に移動させた状態で、基管部分３を主管部分１に挿入した後、硬球５によるロックを施せばよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記分割式充填機では、主管部分１と基管部分３の接続及び分割時にスライダ６を基管部分３側に移動させる必要があるので、操作が十分に単純化されておらず、従って、充填機の接続及び分割に要する時間を十分に短縮できないものであった。
【０００９】
また、金型の形状等に合わせて主管部分１を外径の異なるものに変更すれば、基管部分３の筒状のケース４も、それに応じた内径のものに取り換える必要がある。また、図１４には示していないが、特許第３０３１９１４号公報又は特開平７−８８８６０号公報に記載されているように、主管部分１内を往復移動するプランジャの可動領域（ストローク）は、基管部分３に設けられるシリンダ部に固有のものであり、該シリンダ部の前進限及び後退限で決定される。従って、金型の形状等に合わせて主管部分１を全長の異なるものに変更すれば、プランジャを往復移動させるべき領域が異なるので、特にシリンダ部固有の可動領域を越えるような長さの主管部分１へ変更する場合には、基管部分３も、それに応じたプランジャの可動領域（ストローク）のものに取り換える必要がある。このように、主管部分１の外径又は長さが変われば、結局、それに応じて基管部分３の交換も要することとなる。
【００１０】
その場合、図示していないが、基管部分３には、前述したように発泡プラスチック原料の供給用ホース、充填用エアーの供給用ホース、シリンダ部の駆動用エアーの供給用ホース等、複数本のホースが接続されており、これらのホースを一々着脱する必要があるので、結果的に充填機全体を交換する場合に比べて交換に要する時間や手間はさほど減少しない。
【００１１】
主管部分の長さに応じて基管部分の交換を必要とすることに起因する問題は分割式充填機に限られたものでなく、一体式の充填機においても、金型の形状等に合わせて主管部分の長さの異なる充填機を製造する場合に、主管部分の長さ毎に、それに応じたプランジャの可動領域を有する基管部分を製造する必要があり、基管部分の種類が増加する結果、一体式の充填機の製造コストも高くなるという問題を惹き起こしている。
【００１２】
また、特許第３０３１９１４号公報では、図１４に示したように、充填用エアーの供給用ポート４ｂをケース４に設け、主管部分１の内筒１ａと外筒１ｂ間に設けた送給経路８内に供給用ポート４ｂからの充填用エアーを受入して内筒１ａの先端から矢印Ａのように金型側に噴出させることにより、内筒１ａの内側に位置する不図示の発泡プラスチック原料を金型内に充填するようにしている。
【００１３】
ところが、供給用ポート４ｂと送給経路８とを直交させているので、直交部分での配管抵抗が大きくなって矢印Ａから噴出される充填用エアーの圧力が上がらない結果、主管部分１内における発泡プラスチック原料の流れが悪くなり、金型への発泡プラスチック原料の充填に要する時間が長くなる傾向がある。特に、内筒１ａと外筒１ｂ間の送給経路８が狭い場合は、充填に要する時間が一層長くなるとともに、充填用エアーの使用量も増加するため、成形加工コストが高くなる。また、上記分割式充填機は、分岐管部に原料充填用エアーの供給口が設けられていない等、従来の一体式充填機とは全く異なる構造であるので、従来の一体式充填機を上記のような分割式充填機へ改造することは不可能であった。
また、供給用ポートと送給経路とが直交することにより主管部分内における発泡プラスチック原料の流れが悪くなり、原料の充填時間が長期化する傾向は、従来の一体式の充填機においても同様であり、成形加工コストが増加する要因となっていた。
【００１４】
さらに、特許第３０３１９１４号公報及び特開平７−８８８６０号公報に開示されている充填機において、充填機を小型化して交換作業を容易に行えるようにする場合には、基管部分３におけるシリンダ部を短くすることが主に必要となるが、該シリンダ部を短くした場合には、主管部分１内におけるプランジャの可動領域も短くなる。一方、充填機を装着すべき金型の形状によってはバックプレートから金型の原料充填口までの距離が長くなる場合もあり、充填機を係る金型にも対応可能なものとするには必然的に主管部の全長を長くする必要がある。このような全長の長い主管部分１を短いシリンダ部の基管部分３に接続すれば、プランジャを後退限まで後退させた状態でもプランジャが主管部分１内に位置することとなる。その場合、金型内への発泡プラスチック原料（ビーズ状のもの等）の充填に際して、主管部分１内に位置するプランジャが障害物となって発泡プラスチック原料の流れが妨げられるため、充填不良が生じやすくなり、不良品の発生率が上昇する傾向がある。このような問題が、従来の分割式充填機及び一体式の充填機にあり、係る問題が生じることなくシリンダ部を短くして基管部分を小型化し、充填機の操作性を向上させることが要望されている。
【００１５】
本発明は前記の課題を解決するため、主管部分の寸法形状が変化しても、共通の基管部分を使用できる等の種々の利点を有する分割式充填機及び一体式の充填機を提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、主管部分内でプランジャが原料供給の障害物となることなく、円滑に原料供給を行うことが可能であって、且つ、基管部分が小型化され操作性の良好な分割式充填機及び一体式の充填機を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の更に他の目的は、主管部分内における発泡プラスチック原料の流れが良好となり、原料の充填を短時間化することができる分割式充填機及び一体式の充填機を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分割式充填機は、充填用エアーにより金型内に発泡プラスチック原料を充填し、且つ前記金型への接続側とは逆側の端部に凸部材を有する主管部分と、前記凸部材が嵌合される凹部材、前記主管部分と分岐管部内でプランジャを往復運動させるシリンダ部、及び該シリンダ部の前方から分岐し発泡プラスチック原料を受入して主管部分に供給する分岐管部を有する基管部分とを、前記凸部材と前記凹部材の脱着により分割可能に接続してなる分割式充填機において、前記主管部分の外径にかかわらず前記凸部材の形状を一定とし、且つ、上記主管部分の前端部内周に、金型に近づくに伴って縮径するストッパ部を形成する一方、プランジャが上記ストッパ部に対応する縮径形状を有するとともに、前記凸部材は係合部を有する一方、前記凹部材は上記係合部に係合して凸部材と凹部材をロックするロック部材と、主管部分と基管部分の分割状態でロック部材のロック方向への移動を禁止する禁止部材とを有し、主管部分と基管部分の接続時に凹部材内への凸部材の挿入に伴って禁止部材によるロック禁止が解除されることを特徴とする。
【００１９】
主管部分におけるカプラ−の凸部を同一寸法形状とすることにより、該凸部が挿入される基管部分のカプラーの凹部の形状を一定のものとすることが可能となり、基管部分が共有化される。
なお、本発明において発泡プラスチック原料とは、例えば、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂等の合成樹脂であって、発泡剤を含浸等させて発泡性を付与したものである。
【００２０】
また、本発明に係る分割式充填機は、上記シリンダ部が多段式に構成されたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る分割式充填機は、上記充填用エアーの受入部を基管部分に設け、該受入部は充填用エアーを主管部分に対して鋭角をなす方向から送り込むことを特徴とする。
【００２３】
シリンダ部を多段式に構成することにより、シリンダ部の全長が短くなって基管部分が小型化される。さらに、プランジャの可動領域を長くして、プランジャを発泡プラスチック原料の流れに対して障害とならない位置まで後退させることが可能となる。なお、発泡プラスチック原料の流れを最も円滑なものとするには、プランジャの後退限を発泡原料の供給通路より後方とすることが好適である。また、前記各分割式充填機においてもシリンダ部を多段式に構成することにより、同様の作用を発揮することができるので好ましい。
【００２４】
ここで多段式とは、例えば２段式であれば、ロッドが進退可能に内装された径小のシリンダが径大のシリンダに進退可能に内装されることにより、径大のシリンダから径小のシリンダ及びロッドが進退するような構成をいい、該径大のシリンダが更に径大のシリンダに進退可能に内装され、順次これを繰り返すことにより、３段式、４段式等に構成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、分割式充填機１１は、発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン及び発泡ポリプロピレン等の各種発泡プラスチック原料を金型内に充填するのに用いるものであり、主管部分１２と基管部分１３とをカプラー１４により分割自在に接続してなる。主管部分１２は図示しない金型に接続されている。
【００３１】
分割状態での拡大断面図である図２及び分解斜視図である図３にも示すように、主管部分１２は、各々円筒状の外主管（外筒）１５と内主管（内筒）１６との２重構造をなし、内主管１６の後方には、内主管補助部品１７が嵌合・接続されている。外主管１５と内主管１６及び内主管補助部品１７との間には所定の隙間が形成され、この隙間は充填用エアーを流通させるための環状のエアー通路１８となる。なお、内主管１６を十分長く形成して、内主管補助部品１７を省略することもできる。また、本実施の形態では主管部分１２を二重管構造としたが、勿論、エアー通路１８を別途に設けて単管構造とすることも可能である。
【００３２】
外主管１５の前端部（図２の左端部）内周には、Ｏリング１９を介して主管ノズル２０が嵌合されるとともに、内主管１６の前端部内周には大略円筒状のきり孔付き先端部材２１が嵌合されている。きり孔付き先端部材２１の前端部には大径部２１ａが形成され、大径部２１ａの外周は、主管ノズル２０の第２ストッパ部２０ｃに当接している。
【００３３】
大径部２１ａ内には、きり孔２１ｂが円周方向に所定の間隔を隔てて複数個設けられている。各きり孔２１ｂは、後方から前方へ向けて径方向内向きに傾斜しており、エアー通路１８内の充填用エアーを主管ノズル２０側に噴出するようになっている。
【００３４】
主管ノズル２０の内周には、前方から順に環状溝２０ａと第１及び第２ストッパ部２０ｂ、２０ｃとが設けられており、第１及び第２ストッパ部２０ｂ、２０ｃは共に前方へ向かうに伴って縮径するテーパ状断面を有している。環状溝２０ａ内には、環状のラビリンスパッキン２２とその両側の１対のバックアップリング２３とが挿入されている。また、主管ノズル２０の外周から前面に渡って、複数の蒸気溝２０ｄが形成されている。
【００３５】
外主管１５の後端部内周には、カプラー１４の凸部である大略円筒状の凸部材２４の前端部が嵌合され、この凸部材２４は、更に、内主管補助部品１７の後端部外周に嵌合されている。凸部材２４の内周と内主管補助部品１７の外周間には所定の隙間が形成され、この隙間は充填用エアーの供給用の環状のエアー通路２５とされている。
【００３６】
凸部材２４の中央部付近には大径部２４ａが形成され、この大径部２４ａの後端の垂直面２４ｂ付近には、後述の充填用エアーの受入部４７ａから供給される充填用エアーをエアー通路１８に送り込むための複数の傾斜方向のきり孔２４ｃが凸部材２４を厚み方向に貫通するように形成されている。
【００３７】
大径部２４ａの外周には、後述する硬球５８が嵌合可能な環状の係合溝２４ｄが設けられ、係合溝２４ｄの前後両側面は、係合溝２４ｄへの硬球５８の嵌合及び離脱が容易になるようにテーパ状に形成されている。また、内主管補助部品１７の後端部より後方へ突出した凸部材２４の後端部外周には、環状溝２４ｅが形成され、この環状溝２４ｅにＯリング２６が嵌合されている。
【００３８】
拡大断面図である図４に示すように、基管部分１３は、本体ケース２７と、本体ケース２７の後方に接続され、プランジャ２８を主管部分１２内で往復移動させるためのシリンダ部２９とを備えている。なお、図４では、スペースの制約上、カプラー１４の基管部分１３側の構成要素の図示を省略している。
【００３９】
本体ケース２７には側方へ分岐する分岐管部３０が設けられ、分岐管部３０には大略円筒状の継手部材であるニップル３１が嵌合されている。そして、不図示の発泡成形機に一端を接続された発泡プラスチック原料の供給ホース（図示せず）の他端が、ニップル３１に接続されるようになっている。
【００４０】
シリンダ部２９は２段以上の多段式、ここでは２段式に構成されている。すなわち、段付きの筒状ホルダ３２を介して本体ケース２７の後方に接続された円筒状の第１シリンダ３３内に、それより小径の円筒状の第２シリンダ３４が所定の径方向の隙間を隔てて嵌合されている。更に、この第２シリンダ３４内に円柱状のロッド３５が所定の径方向の隙間を隔てて嵌合され、ロッド３５の前端小径部３５ａには、プランジャ２８がねじ等で結合されている。プランジャ２８の外周には、主管ノズル２０における第１及び第２ストッパ部２０ｂ、２０ｃの縮径形状（テーパ形状）に対応した縮径形状部２８ａ、２８ｂが設けられている。
【００４１】
第２シリンダ３４及びロッド３５の後端部外周には、各々環状の受圧部材３６、３７が嵌合・固定され、各受圧部材３６、３７の外周は各々環状のシール材３８及びＯリング３９を介して第１及び第２シリンダ３３、３４の内周に摺動自在に嵌合されている。
【００４２】
第１シリンダ３３の後端部には蓋体４０が嵌合・固定され、蓋体４０は受圧部材３６、３７の可動範囲の後端位置を規制している。なお、蓋体４０の中央部には、第２シリンダ３４及びロッド３５を前進させるためのエアーを供給する前進用エアー供給ホース（不図示）の接続孔であるエアー受入部４０ａが設けられている。
【００４３】
第２シリンダ３４の前端部には、径方向内向きに延びる環状の支持部材４２が固定され、ホルダ３２の内周は環状のシール材４３を介して第２シリンダ３４の外周を摺動自在に支持する一方、支持部材４２の内周はシール材４４を介してロッド３５の外周を摺動自在に支持している。
【００４４】
ホルダ３２の外周には、Ｏリング４５を介して環状のエアー受入部材４６が嵌合・固定され、このエアー受入部材４６の円周方向の一箇所には、第２シリンダ３４及びロッド３５を後退させるためのエアーを供給する後退用エアー供給ホース（不図示）の接続孔であるエアー受入部４６ａが設けられている。このエアー受入部４６ａの内側における筒状ホルダ３２の内周と第２シリンダ３４の外周間には、後退用エアーを第１及び第２シリンダ３３、３４間の空間に送り込むための僅かな隙間が形成される一方、エアー受入部４６ａに対応する位置の第２シリンダ３４には、後退用エアーを第２シリンダ３４とロッド３５間に送り込むための孔３４ａが形成されている。
【００４５】
本体ケース２７の円周方向の一箇所には膨出部４７が設けられ、膨出部４７内には、発泡プラスチック原料を金型内に充填するための充填用エアーの供給ホース（不図示）が接続される接続孔であるエアー受入部４７ａが設けられている。このエアー受入部４７ａの内側には、後述の円筒部６０の内周における小径孔６０ｂとエアー受入部４７ａとを連通するエアー通路４７ｂがエアー受入部４７ａと同一直線上に設けられている。
【００４６】
エアー受入部４７ａ及びエアー通路４７ｂは主管部分１２、つまり、図４の水平方向に対して所定の鋭角αをなす方向から充填用エアーを供給するように方向付けられている。角度αは、略５乃至６０゜の範囲、より好ましくは１５゜程度に設定される。
【００４７】
なお、図６に示すように、分岐管部３０と膨出部４７とは、実際には、基管部分１３の円周方向に略９０゜の角度を隔てて設けられているが、図４等の各断面図では、便宜上、分岐管部３０と膨出部４７の双方が同一断面内に現れるように表示している。
【００４８】
図５は結合状態の主管部分１２と基管部分１３との接続状態におけるカプラー１４の周辺部を示す拡大断面図、図６はカプラー１４の凹部４８及び本体ケース２７を示す分解斜視図である。両図に示すように、カプラー１４の凹部４８は、略円筒状の凹部材５０を主要構成要素とし、それ以外にストッパ５１、スリーブ５２、スライド部材５３、１対のコイルばね５４、５５、Ｏリング５６、円弧状の止め具５７及び複数の鋼製等の硬球５８を備えている。
【００４９】
以下、図５に示すカプラー１４の結合状態における各構成要素の配置関係を説明すると、凹部材５０の後部は本体ケース２７の前端部に設けた円筒部６０の内周における大径孔６０ａに嵌合され、圧入等の手段で固定されている。凹部材５０の外周には大径部５０ａが形成され、この大径部５０ａの後端垂直面が円筒部６０の前端面に当接している。
【００５０】
また、凹部材５０の前端部付近には、厚み方向に貫通する保持孔５０ｂが円周方向の複数箇所に設けられ、各保持孔５０ｂ内に硬球５８が保持されている。各保持孔５０ｂは、凹部材５０の外周側から内周側に向けて次第に縮径するテーパ状断面を有している。
【００５１】
凹部材５０の内周には、前後方向中央部より若干前方寄りの位置に垂直面からなる段部５０ｃが設けられることにより、前部の内周面が、後部の内周面より小径に形成されている。保持孔５０ｂと段部５０ｃ間の内周面には環状溝５０ｄが形成され、この環状溝５０ｄ内にＯリング５６が挿入されている。また、保持孔５０ｂの若干前方における凹部材５０の外周には、環状溝５０ｅが形成され、この環状溝５０ｅ内に止め具５７が挿入されている。
【００５２】
凹部材５０の外周には略円筒状のスライド部材５３が嵌合されている。このスライド部材５３の内周における前端部近傍には、径方向内向きに膨出する環状の膨出部５３ａが形成され、膨出部５３ａの前面側に傾斜面５３ｂが設けられる一方、膨出部５３ａの後面側に垂直面からなる段部５３ｃが形成されている。
【００５３】
膨出部５３ａの内周面は凹部材５０の前部の外周に対して摺動自在とされるとともに、段部５３ｃより後方側のスライド部材５３の内周面は凹部材５０の大径部５０ａの外周に対して摺動自在とされている。スライド部材５３の段部５３ｃと凹部材５０における大径部５０ａの前端垂直面との間に前記コイルばね５４が縮装され、スライド部材５３がコイルばね５４で前方側に付勢されている。
【００５４】
これにより、スライド部材５３は前記傾斜面５３ｂが止め具５７に当接する前方への移動端に位置し、膨出部５３ａの内周面が硬球５８に当接して硬球５８の径方向外側への移動を阻止している。段部５０ｃより前方側の凹部材５０の内周には、主管部分１２側の凸部材２４が嵌合され、硬球５８の一部が凸部材２４の係合溝２４ｄに係合することにより、凹部材５０と凸部材２４とが結合状態でロックされている。ここで、スライド部材５３及び硬球５８はロック部材を構成する。
【００５５】
略円筒状のストッパ５１は、凹部材５０より径方向内側で、かつ、凸部材２４の後方に配置されている。ストッパ５１の後端部付近には、径方向外側へ張り出す環状突起５１ａが形成され、この環状突起５１ａは円筒部６０内周の小径孔６０ｂに嵌合されるとともに、ストッパ５１の後端部は円筒部６０より径方向内側でケース本体２７に形成された孔２７ａに嵌合されている。また、ストッパ５１の後端面はケース本体２７の環状の垂直面２７ｂに当接し、ストッパ５１の後方への移動が規制されている。
【００５６】
環状突起５１ａより前方側におけるストッパ５１の内周には垂直面からなる段部５１ｂが設けられ、段部５１ｂより前方の内周面が段部５１ｂより後方の内周面より大径に形成されている。凸部材２４の後部外周は、段部５１ｂより後方のストッパ５１の内周面に摺動自在に嵌合されるとともに、凸部材２４の後端面は段部５１ｂに当接し、凸部材２４の後方への移動が規制されている。
【００５７】
ストッパ５１の環状突起５１ａには、円周方向に所定の間隔を隔てて複数の切欠き溝５１ｃが形成され、各切欠き溝５１ｃは環状突起５１ａの前方におけるストッパ５１の外周を含むストッパ５１の長手方向全域に渡って設けられている。図５中の拡大図部分にも示すように、これらの切欠き溝５１ｃは、前記エアー受入部４７ａから供給されるエアーを凸部材２４における前記きり孔２４ｃを介して前記エアー通路２５に送り込むエアー通路を構成する。
【００５８】
環状突起５１ａの前方におけるストッパ５１の外周と凹部材５０の小径内周面５０ｄとの間には、略円筒状の前記スリーブ５２（禁止部材）が配置されている。スリーブ５２の外径は凸部材２４の大径部２４ａの外径と略等しくされている。
【００５９】
スリーブ５２の後端部には大径部５２ａが設けられ、この大径部５２ａの後端の垂直面とストッパ５１の環状突起５１ａの前面との間に前記コイルばね５５が縮装されている。図の結合状態では、スリーブ５２の前端面が凸部材２４の大径部２４ａの後端垂直面に当接して、スリーブ５２の前方への移動が規制されている。
【００６０】
以下、本分割式充填機１１の作動を説明する。金型にビーズ状等の発泡プラスチック原料（不図示）を充填する際には、図１に示したように、第２シリンダ３４及びロッド３５を共に後退させることにより、分岐管部３０から主管部分１２内への発泡プラスチック原料の供給経路より後方側にプランジャ２８を位置させる。
【００６１】
この状態で、図示しない発泡成形機から供給ホース（不図示）を介して分岐管部３０内に発泡プラスチック原料を供給すると、発泡プラスチック原料は本体ケース２７内の空間を介して主管部分１２における内主管補助部品１７、更に内主管１６内へと送り込まれる。この場合、プランジャ２８は供給経路より後方側に位置しているため、分岐管部３０から主管部分１２への発泡プラスチック原料の流通がプランジャ２８によって妨げられることがない。
【００６２】
一方、不図示の供給ホースからエアー受入部４７ａに充填用エアーを供給すると、上述のように、このエアーは、エアー通路４７ｂから円筒部６０内に送り込まれる。そして、図５に示したように、充填用エアーはストッパ５１の切欠き５１ｃ、凸部材２４のきり孔２４ｃ、エアー通路２５、エアー通路１８（図２）の順に流れ、きり孔付き先端部材２１のきり孔２１ｂから主管ノズル２０内に矢印Ｂのように噴出される。これにより、上記内主管１６内の発泡プラスチック原料が充填用エアー圧によって主管ノズル２０内を介して金型内に送り込まれる。
【００６３】
発泡プラスチック原料の充填が完了すると、プランジャ２８を前進させて主管ノズル２０を閉塞させるために、図４のエアー受入部４０ａから前進用エアーを供給する。この前進用エアーの圧力は受圧部材３６、３７の双方に加わるため、第２シリンダ３４とロッド３５が共に前進する。
【００６４】
図７に示すように、受圧部材３７が筒状ホルダ３２に当接すると、第２シリンダ３４はそれ以上の前進が不可能となり、前進端に至るが、受圧部材３６が前進用エアー圧を受け続けることにより、ロッド３５は更に前進する。そして、図８に示すように、プランジャ２８が主管ノズル２０内に嵌合すると、ロッド３５はそれ以上の前進が不可能になって前進端に至り、主管ノズル２０が閉塞される。
【００６５】
本実施の形態では、図８中の分解断面部Ｃにも示したように、プランジャ２８には主管ノズル２０内の第１及び第２ストッパ部２０ｂ、２０ｃのテーパ形状に対応した縮径形状部２８ａ、２８ｂが形成されているので、基管部分１３を共用し、主管部分１２のみを長さの異なるものと交換した場合でも、縮径形状部２８ａ、２８ｂが第１及び第２ストッパ部２０ｂ、２０ｃに当接することでプランジャ２８、つまり、ロッド３５の前進端が確実に規制される。
【００６６】
従って、主管部分１２の長さにかかわらず、主管ノズル２０は共通の基管部分１３のプランジャ２８によって確実に閉塞されることになる。その際、第２シリンダ３４及びロッド３５の長さの和により決定されるシリンダ部２９全体の可動領域を、想定される最大長さの主管部分１２に対応できるように設計しておくことが前提条件となるが、シリンダ部２９が多段式、ここでは２段式に構成されているので、シリンダ部２９の全長は、多段式でない通常のシリンダの全長と比較して短くなり、基管部分１３全体として小型化され、操作性が良い。
【００６７】
プランジャ２８を後退させる場合、図８のエアー受入部４６ａから後退用エアーを供給すると、この後退用エアーが筒状ホルダ３２と第２シリンダ３４間の隙間から受圧部材３７の前面側に送られ、受圧部材３７と共に第２シリンダ３４が後退する。この際、第２シリンダ３４の前端に取り付けられている支持部材４２が受圧部材３６に前方から係合するため、受圧部材３６及びロッド３５も第２シリンダ３４と共に後退する。
【００６８】
図９に示すように、受圧部材３７が蓋体４０に当接すると、第２シリンダ３４は後退端に至るが、その後は、エアー受入部４６ａから後退用エアー圧が第２シリンダ３４の孔３４ａを介して受圧部材３６の前面側に供給されるため、受圧部材３６と共にロッド３５は更に後退し、図１の後退端に至る。
【００６９】
次に、主管部分１２から基管部分１３を分離する手順を説明する。この場合、図１０に示すように、まず、カプラー１４の凹部４８におけるスライド部材５３をコイルばね５４の付勢力に抗して後方へスライドさせる。これにより、スライド部材５３における膨出部５３ａの内周が硬球５８から離脱し、膨出部５３ａ前端の傾斜面５３ｂに沿って硬球５８が径方向外方へ移動することが可能になる。
【００７０】
この状態でスライド部材５３を保持したまま基管部分１３を後方へ移動させることにより、基管部分１３を主管部分１２から分離することができる。この際、基管部分１３側の凹部材５０の前部内周が主管部分１２側の凸部材２４の大径部２４ａの外周に対して摺動しながら、基管部分１３が主管部分１２から離脱するに伴って、スリーブ５２がコイルばね５５の付勢力により凹部材５０と接触しながら前方へ移動し（図１１）、基管部分１３が主管部分１２から離脱した状態では、スリーブ５２が上記保持孔５０ｂを径方向内側から閉塞するため（図１２）、硬球５８は保持孔５０ｂの径方向内側へ脱落することがない。
【００７１】
また、保持孔５０ｂの径方向外側はスライド部材５３の前端部内周で閉塞されるため、主管部分１２と基管部分１３の分離状態で、硬球５８は保持孔５０ｂ内でスリーブ５２とスライド部材５３とにより挟持される。なお、上記分離状態では、スリーブ５２の大径部５２ａが凹部材５０の段部５０ｃに係合することにより、スリーブ５２の前進端位置が規制されるとともに、スライド部材５３の傾斜面５３ｂが硬球５８に係合することにより、スライド部材５３がコイルばね５５の付勢力に抗して図１２の後退位置で保持される。
【００７２】
このように硬球５８は、図５の接続状態では、径方向内方位置にあって凸部材２４と凹部材５０をロックする役割を果たす一方、図１２の分離状態では、径方向内方位置にあってスライド部材５３を後退位置でロックする役割を果たす。
【００７３】
次に、基管部分１３を主管部分１２と接続する際には、上記と逆に、基管部分１３を主管部分１２の外周に挿入してゆくと、スリーブ５２が凸部材２４の外周に沿って摺動し、図１１のように、凹部材５０に押圧されてスライド部材５３がコイルばね５５を圧縮しながらストッパ５１側へ接近する。この間、保持孔５０ｂの径方向内方は凸部材２４の外周によって閉塞されている。
【００７４】
基管部分１３の挿入が完了して、図１１のように保持孔５０ｂと凸部材２４の係合溝２４ｄとが対向すると、傾斜面５３ｂに沿って硬球５８が径方向内方へ移動し、その一部が係合溝２４ｄに嵌合する。
【００７５】
これに伴って、硬球５８によるスライド部材５３の後退位置でのロックが解除されるので、コイルばね５４の付勢力によりスライド部材５３が前進し、図５のように膨出部５３ａの内周が硬球５８を径方向外方を覆うことにより、凸部材２４と凹部材５０、つまり、主管部分１２と基管部分１３とが連結される。
【００７６】
このように、本実施の形態では、主管部分１２と基管部分１３の接続時には、スライド部材５３の手動操作が不要であり、基管部分１３を主管部分１２に挿入するのみでよいので、操作性が向上し、接続に要する時間が一層短くなるとともに、火傷等の損傷を負う危険も少なくなる。
【００７７】
主管部分１２の長さの変更は、外主管１５及び内主管１６（又は内主管補助部品１７）の長さを変更することで行え、主管部分１２の長さが変わっても、図５等に示したカプラー１４の形状及び寸法は変更する必要がない。一方、主管部分１２の外径を変更する場合は、基本的に、内主管１６（又は内主管補助部品１７）の径方向寸法は変更せず、外主管１５の外径（及び内径）のみを変更する。
【００７８】
図５等の各図に示した外主管１５は、外径が想定し得る最小寸法の場合のものであり、外主管１５の外径を大きくした場合は、図１３に示すように、外主管１５と凸部材２４との間に略円筒状の外主管補助部品６１を挿入することにより、対応できる。
【００７９】
この外主管補助部品６１の外径は外主管１５の外径に応じて可変とし、外主管補助部品６１の内径を一定とすることにより、凸部材２４を含むカプラー１４の各構成要素は、主管部分１２の外径にかかわらず共通化することができる。
【００８０】
プランジャ２８及びカプラー１４の形状は、プランジャ２８、カプラー１４、外主管１５、及び内主管１６等の強度や加工性、最低限確保すべきエアー通路幅や供給通路幅等を考慮して設定することが望ましい。例えば、既存の発泡プラスチックの金型に装着する充填機の主管部分の外径寸法は、２８〜４０mm程度が一般的であるので、上記主管部分１２の最小外径寸法を２８mmと設定して、プランジャ２８及びカプラー１４の形状を決定すれば、既存の金型に対して基管部分１３を共通化することが可能となるので好ましい。なお、主管部分１２の最小外径寸法を約２８mmと設定した場合のプランジャ２８の外径寸法は約２０mm程度である。
【００８１】
このように、凸部材２４の形状を一定のものとすることにより、主管部分１２の長さ及び外径にかかわらずプランジャ２８及びカプラー１４を共通化することができる。また、主管部分１２を長さや外径の異なるものと交換した場合でも、基管部分１３は寸法形状の一定のものを共用できるので、全体として部品点数を削減でき、かつ、基管部分１３に対する原料やエアー等の供給用ホース類の付け替えも不要となる。
【００８２】
なお、従来の主管部分と基管部分と一体化した充填機におけるエアー受入部４７ａ等の配置が本実施の形態の充填機１１と共通している場合、上記一体式の充填機を中央部付近で切断して分割し、その間に上記カプラー１４を装着することで、一体式の充填機を比較的容易に分割式の充填機１１に改造することができる。
【００８３】
本発明者は、本実施の形態の充填機１１、本出願人の製造に係る従来の一体式の充填機及びカプラー部の構造を図１４及び図１５に示した従来の分割式の充填機（特許第３０３１９１４号に開示された構造を有する充填機）の各々について、性能試験を実施した。その結果を表１に示すが、同表から明らかなように、本実施の形態の充填機１１は従来の一体式の充填機と同等又はそれ以上の性能を有している。
【００８４】
【表１】
0004341877.tif 000002
【００８５】
また、本実施の形態に係る分割式の充填機１１の基管部分１３においてシリンダ部２９を２段以上の多段式とする構成、及び主管部分１２において主管ノズル２０の内周に第１及び第２ストッパ部２０ｂ、２０ｃを設けるとともに、前記シリンダ部２９のプランジャ２８の外周に、第１及び第２ストッパ部２０ｂ、２０ｃの縮径形状（テーパ形状）に対応した縮径形状部２８ａ、２８ｂを設ける構成は、一体式の充填機において利用することも可能である。
【００８６】
図１６及び図１７は、前記主管部分１２及び基管部分１３とがカプラー１４を介さずに接続された一体式の充填機１１Ａを示すものであり、主管ノズル２０を閉塞するためにプランジャ２８が前進する動作を示している。主管部分１２及び基管部分１３は、図２〜図４で説明した構成と同様であるので図を用いた詳細な説明は省略するが、主管部分１２の外主管１５の後端部にはカプラー１４の凸部材２４が嵌合されることなく、その外周に雄ネジが形成されており、一方、基管部分１３の本体ケース２７の前端部の円筒部６０内周には、前記外主管１５後端部の雄ネジと螺合する雌ネジが形成されている。これにより、主管部分１２と基管部分１３とがネジ構造により固着され一体となっている。
【００８７】
一体式の充填基１１Ａにおいても、金型にビーズ状等の発泡プラスチック原料を充填する際には、図４に示す状態、即ち、第２シリンダ３４及びロッド３５を共に後退させることにより、分岐管部３０から主管部分１２内への発泡プラスチック原料の供給経路より後方側にプランジャ２８を位置させることができる。従って、分岐管部３０から主管部分１２への発泡プラスチック原料の流通がプランジャ２８によって妨げられることがない。
【００８８】
一方、発泡プラスチック原料の充填が完了すると、プランジャ２８を前進させて主管ノズル２０を閉塞させるために、図４のエアー受入部４０ａから前進用エアーを供給する。この前進用エアーの圧力は受圧部材３６、３７の双方に加わるため、第２シリンダ３４とロッド３５が共に前進する。
【００８９】
図１６に示すように、受圧部材３７が筒状ホルダ３２に当接すると、第２シリンダ３４はそれ以上の前進が不可能となり、前進端に至るが、受圧部材３６が前進用エアー圧を受け続けることにより、ロッド３５は更に前進する。そして、図１７に示すように、プランジャ２８が主管ノズル２０内に嵌合すると、ロッド３５はそれ以上の前進が不可能になって前進端に至り、主管ノズル２０が閉塞される。
【００９０】
プランジャ２８には主管ノズル２０内の第１及び第２ストッパ部２０ｂ、２０ｃのテーパ形状に対応した縮径形状部２８ａ、２８ｂが形成されているので、基管部分１３を共用し、所望の長さの主管部分１２を接続した場合でも、縮径形状部２８ａ、２８ｂが第１及び第２ストッパ部２０ｂ、２０ｃに当接することでプランジャ２８、つまり、ロッド３５の前進端が確実に規制される。従って、主管部分１２を長さにかかわらず、主管ノズル２０は共通の基管部分１３のプランジャ２８によって確実に閉塞されることになる。
【００９１】
図には示していないが、プランジャ２８を後退させる場合は、一体式の充填機１１Ａにおいても前記分割式充填機１１（図８及び図９）と同様に、エアー受入部４６ａから後退用エアーを供給すると、この後退用エアーが筒状ホルダ３２と第２シリンダ３４間の隙間から受圧部材３７の前面側に送られ、受圧部材３７と共に第２シリンダ３４が後退する。この際、第２シリンダ３４の前端に取り付けられている支持部材４２が受圧部材３６に前方から係合するため、受圧部材３６及びロッド３５も第２シリンダ３４と共に後退する。受圧部材３７が蓋体４０に当接すると、第２シリンダ３４は後退端に至るが、その後は、エアー受入部４６ａから後退用エアー圧が第２シリンダ３４の孔３４ａを介して受圧部材３６の前面側に供給されるため、受圧部材３６と共にロッド３５は更に後退し、図４の後退端に至る。
【００９２】
このように、種々の長さの充填機１１Ａを製造する場合に、長さの異なる主管部分１２に対して、基管部分１３は寸法形状の一定のものを共用できるので、全体として部品点数を削減でき、充填機１１Ａの製造コストを低減することができる。また、シリンダ部２９が多段式に構成されることにより、シリンダ部２９の全長が短くなって基管部分１３が小型化される。
【００９３】
【発明の効果】
本発明に係る分割式充填機によれば、主管部分の外径にかかわらず前記凸部材の形状を一定とすることにより、同一の基管部分を外径の異なる複数種の主管部分に対して共用できるようにしたので、凸部材が挿入される基管部分の凹部材の形状を一定とすることが可能となり、主管部分は使用原料や金型形状等に応じて外径寸法の異なる複数種のものを準備しておく必要があるが、基管部分の寸法形状は１種類に統一できるので、全体として部品点数を削減できるようになる。
【００９４】
また、主管部分を外径の異なるものと交換する場合でも、共通の基管部分を主管部分に対してカプラー部分で分離又は接続するのみでよく、発泡成型機から発泡プラスチック原料や充填用エアー等を供給する各種ホースを基管部分に対して着脱する手間は不要となるので、主管部分の交換作業が容易になる。
【００９７】
また、本発明に係る分割式充填機又は充填機によれば、シリンダ部が多段式に構成されることにより、シリンダ部の全長が短くなり基管部分の小型化が可能となる。さらに、プランジャの可動領域を長くして、プランジャを発泡プラスチック原料の流れに対して障害とならない位置まで後退させることが可能となる。これにより、分割式充填機又は充填機の操作性を向上させるとともに、発泡プラスチック原料の充填を迅速かつ円滑に行うことができるようになる。
【００９８】
また、本発明によれば、分割式充填機の凸部材は係合部を有する一方、凹部材は上記係合部に係合して凸部材と凹部材をロックするロック部材と、主管部分と基管部分の分割状態でロック部材のロック方向への移動を禁止する禁止部材とを有し、主管部分と基管部分の接続時に凹部材内への凸部材の挿入に伴って禁止部材によるロック禁止が解除されるものとしたので、分割状態では禁止部材によってロック部材のロック方向への移動が禁止されている結果、接続時には、ロック部材による規制を受けることなく、基管部分の凹部材内に凸部材をそのまま挿入することができ、操作性が向上するとともに、接続時に作業者の手が挟まれて火傷等の損傷を被る危険が少なくなる。なお、凹部材内への凸部材の挿入伴って禁止部材によるロック禁止が解除されるので、挿入完了に伴ってロック部材が係合部に係合し、凸部材と凹部材間のロックが施される。
【００９９】
また、本発明によれば、上記充填用エアーの受入部を基管部分に設け、該受入部は充填用エアーを主管部分に対して鋭角をなす方向から送り込むこととしたので、充填用エアーの受入部と主管部分との間の配管抵抗が少なくなり、発泡プラスチック原料の充填に要する時間が短縮されるとともに、充填用エアーの使用量も減少するため、成形加工コストも削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における分割式充填機の概略縦断面図。
【図２】上記充填機の主管部分を示す拡大縦断面図。
【図３】上記主管部分を示す分解斜視図。
【図４】上記充填機の基管部分を示す拡大縦断面図。
【図５】上記主管部分と基管部分を接続するカプラー周辺部を示す縦断面図。
【図６】上記カプラー及び基管部分のケース本体を示す分解斜視図。
【図７】上記基管部分の第２シリンダ及びロッドを前進させた状態を示す概略縦断面図。
【図８】上記ロッドを更に前進させた状態を示す概略縦断面図。
【図９】上記第２シリンダ及びロッドを後退させた状態を示す概略縦断面図。
【図１０】上記カプラーのスライド部材を後退させた状態を示す縦断面図。
【図１１】上記基管部分を主管部分から分離する途中の状態でのカプラー周辺部を示す縦断面図。
【図１２】上記基管部分を主管部分から分離した状態でのカプラー周辺部を示す縦断面図。
【図１３】上記主管部分を外径の大きいものに交換した状態でのカプラー周辺部を示す縦断面図。
【図１４】従来の分割式充填機のカプラー周辺部を示す縦断面図。
【図１５】図１４の分割式充填機において主管部分と基管部分の分離途中の状態でのカプラー周辺部を示す縦断面図。
【図１６】一体式の充填機において基管部分の第２シリンダ及びロッドを前進させた状態を示す概略縦断面図。
【図１７】一体式の充填機において上記ロッドを更に前進させた状態を示す概略縦断面図。
【符号の説明】
１１  分割式充填機
１１Ａ  一体式の充填機
１２  主管部分
１３  基管部分
１４  カプラー
２０ｂ、２０ｃ  第１及び第２ストッパ部
２４  凸部材（凸部）
２４ｄ  係合溝
２８  プランジャ
２８ａ、２８ｂ  縮径形状部
２９  シリンダ部
３０  分岐管部
４８  凹部
５２  スリーブ（禁止部材）
５３  スライド部材（ロック部材）
５８  硬球（ロック部材）
【図１】
0004341877.tif 000003
【図２】
0004341877.tif 000004
【図３】
0004341877.tif 000005
【図４】
0004341877.tif 000006
【図５】
0004341877.tif 000007
【図６】
0004341877.tif 000008
【図７】
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【図８】
0004341877.tif 000010
【図９】
0004341877.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
0004341877.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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