(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形材料又は準固形材料を融解する接着剤塗布装置において、
ａ）前記材料を収容する内部空間を有するホッパと、前記材料を融解するように機能的に接続された少なくとも１つの加熱要素と、を有する融解炉本体と、
ｂ）前記ホッパを気密閉鎖するように機能的に接続されている蓋体と、
ｃ）第１弁機構を介して内部空間と連通し、かつ真空ポンプ及び真空発生器の少なくとも１つを有し、前記真空ポンプ及び真空発生器の少なくとも１つから、前記内部空間の空気を、ベンチュリ効果によって大気中に放出する、第１ループと、第２弁機構を介して内部空間と連通し、かつ空気供給源から水分を除去するための少なくとも１つのドライヤフィルタを有し、かつ乾燥させた空気を内部空間内へ放出する出口を有する、第２ループと、を有する空調システムと、を備え、
前記融解炉本体に直接取付けたパネルに前記空調システムが直接的に取り付けられ、
ｄ）更に、第１弁機構及び第２弁機構を交互に作動させることにより、内部空間から水分を含んだ空気を排除し、代わりに乾燥した空気を送入するように第１ループ及び第２ループを作用させる、前記空調システムと連動する制御システムと、
ｅ）前記空調システムの前記第１ループと前記第２ループとの上流に配置され、前記空気供給源の空気から油分を除去するミストセパレータと、
ｆ）前記空調システムの前記第１ループと前記第２ループとの上流の、前記ミストセパレータの下流に配置され、前記空気供給源の空気から水分を除去するマイクロミストセパレータと、前記第２ループに配置され、前記空気供給源の空気から水分を除去する膜フィルタと、
ｇ）前記ホッパの温度が所定値以上になることを防止する安全バックアップとして作動する、機械的な温度過昇防止サーモスタットと、
を備えたことを特徴とする固形材料又は準固形材料を融解する接着剤塗布装置。
【請求項２】
前記制御システムが自動的に前記第１ループ及び前記第２ループを複数回にわたって交互に作動させることを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布装置。
【請求項３】
前記制御システムが自動的に前記第１ループ及び前記第２ループを交互に５回作動させることを特徴とする請求項２に記載の接着剤塗布装置。
【請求項４】
前記蓋体と前記融解炉本体との間に介在して、前記蓋体が気密閉鎖されるとこれを感知するセンサを備え、前記制御システムが前記蓋体センサと連動して、自動的に前記第１ループ及び第２ループを交互に始動させることを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布装置。
【請求項５】
前記制御システムが自動的に前記第１及び第２ループを所定の回数にわたって交互に作動させることを特徴とする請求項４に記載の接着剤塗布装置。
【請求項６】
内部空間内の圧力を感知する圧力センサを備え、前記制御システムが前記圧力センサと連動して、前記内部空間が所定の圧力に達するまでの間、前記第１及び第２ループのそれぞれを作動させることを特徴とする請求項５に記載の接着剤塗布装置。
【請求項７】
材料を前記内部空間に充填する際のホッパ口を形成するホッパの上部開口端に取り付けられ、前記蓋体がヒンジ留めされている蓋体ベースと、前記ホッパの両側にクランプ圧を加えるクランプ集合体と、前記クランプ集合体に前記蓋体ベースを留めることによって前記ホッパに前記蓋体をしっかりと取り付けるファスナを有することを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接着剤塗布装置に関し、特に、外気中の水分と反応することによって硬化するポリウレタン（ＰＵＲ）及びその他の接着剤を用いて使用されるように構成された装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つ以上のノズルを使用して被塗布体に反応性ホットメルト接着剤を噴霧するために反応性ホットメルト接着剤塗布機が広く使用されている。反応性ホットメルト接着剤は、反応性ホットメルト接着剤を融解状態で貯蔵する接着剤供給ホッパ又は貯蔵タンクを有する接着剤供給ユニットから供給される。融解状態の材料は適度に圧搾された空気と一緒に、接着剤加熱流路を介して供給される。このような装置の一例が、１９９８年１０月２８日付米国特許出願第０９／１７９９６４号の「反応性ホットメルト接着剤塗布機」に開示されている。この出願は本発明の譲受人でもあるイリノイ州シカゴ市のイリノイ・ツール・ワークス社を譲受人とするものであり、参考のため、その開示内容を本願明細書中に組み込まれる。
【０００３】
上記のような接着剤供給ユニットはポリウレタン（ＰＵＲ）接着剤を用いて使用されるように設計されている。ポリウレタン接着剤は極めて強力な接合効果を有し、構造用、積層用、カーペット接合などに有用である。溶剤を含まないので、環境上有益である。しかし、ＰＵＲ接着剤は水分と反応し、接着剤メーカーによって差はあるが、典型的には１４９℃（３００°Ｆ）以下の温度で融解する。ＰＵＲ接着剤を実用化するには、接着剤供給ユニットの供給ホッパ内の空気から水分を完全に除去しなければならない。水分を除去するため、本発明の譲受人が現在日本で販売している接着剤供給ユニットは、ホッパタンクに接着剤を導入した後、乾燥及び真空パージサイクルを順次行うことで問題を解決している。水分除去は、水分除去用に設計された一連のドライヤ又はフィルタを介して超乾燥空気を供給することによって達成される。
【０００４】
上記市販システムの問題点の１つは、水分除去のための空調システムが、塗布機自体の一部ではない別のカートに取付けられることである。嵩張り、広いスペースを占有するだけでなく、空気圧が連通するように空調システムを塗布機ホッパと接続するのに長大な給気管が必要になる。また、広いスペースを必要とし、塗布機を囲む外部部品数が増えるだけでなく、給気管が長くなれば弁の応答時間も増え、水分除去のプロセス時間も長くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記市販装置には他にも潜在的な欠点がある。例えば、ホッパ内の接着剤を外界から遮断するホッパ蓋体が必ずしも正しく閉鎖せず、ＰＵＲ接着剤が硬化するまでの限られた短い時間内に水分を除去する上で重大な問題となる。上記市販装置のさらに他の欠点として、水分除去サイクルの作動が手動で制御され、このサイクルのタイムシーケンスが手動で入力される。このアプローチの問題点の１つは、ホッパ内の接着剤の量に応じて時間にばらつきが生ずることにある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は空調要素を接着剤供給装置に一体的に取付けることにある。
【０００７】
他の目的は、接着剤供給装置及びこれに付随する空調システムが占有する必要スペースを極力小さくすることにある。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、ホッパに対して積極的にクランプされる強力なホッパ蓋体及び頂部密封機構を組み込むことによって水密閉鎖を確実にすることにある。
【０００９】
さらに他の目的は、蓋体が閉鎖されるとサイクルが自動的に始動してホッパから水分を除去するように、空調システムの電子的サイクリングを自動化することにある。
【００１０】
さらなる目的は、ホッパ内の接着剤量を補償しながらホッパ内の圧力を自動的に制御することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ポリウレタン（ＰＵＲ）及びその他の接着剤を供給する接着剤供給機は、固形のＰＵＲ接着剤を収容するための内部貯蔵域を有するホッパと、接着剤を融解させるためホッパ内に配置した少なくとも１つの加熱要素とを有する融解炉本体で構成されている。ホッパは蓋体で選択的に開閉される開口頂部を有する。接着剤が導入された後、閉鎖されると、供給機に付随した制御システムが自動的に空調システムを作動させ、空調システムはドライヤ／パージサイクルでホッパ内の空気から水分を除去する。パージサイクルを所定回数繰り返すことによって、所定の真空圧でホッパ内を真空状態にしながら、水分を帯びた空気に代えて乾燥した空気を導入する。
【００１２】
本発明に固有の構成要件として、独自のクランプ機構が設けられ、蓋体ベースをホッパに積極的にクランプし、融解状態にあるポリウレタンを尚早に硬化させる原因となるシールの無効化や、ホッパ内への水分を帯びた外気の流入を防止する。確実なクランピングを容易にするため、これも独自のクランプバー機構を採用して、蓋体ベースをホッパ本体に直接固定する。好ましい実施例では、この直接的な固定は、ホッパ口にバーを直接的にクランプし、蓋体ベースをクランプバーにねじで留めることによって実現される。
【００１３】
本発明の他の改良点は、空気乾燥回路中に交互に配置されるドライヤ及びフィルタ群を真空発生器によって行われる真空パージサイクルと交互に行うことにより、所定の真空圧状態を発生ながらホッパ内の空気を妥当な範囲内にまで乾燥させることである。パージサイクルは制御システムによって自動制御され、蓋体が密閉されたことが蓋体位置スイッチによって検知されると、パージサイクルが自動的に始動させられる。軽量化とコスト軽減の点で、センサは機械的センサではなく光学的センサであることが好ましい。
【００１４】
本発明のその他の目的及び利点は、添付図面に沿って以下の詳述する好ましい実施例の説明から当業者ならば容易に理解できるであろう。本発明は下記以外の態様でも実施することができ、本発明の範囲を逸脱することなく、幾つかの細部に変更を加える余地があり、他の観点から考察することも可能である。従って、以下の説明はあくまでも発明の趣旨を明らかにするためのものであって、本発明が下記の実施例に制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１はホッパ蓋体１４で気密閉鎖される材料ホッパ１２を有する接着剤供給ユニット１０を示す。ホッパ１２は融解炉本体１６内に取付けられている。例えばホットメルトポリウレタン接着剤（ＰＵＲ）などの融解すべき固形材料又は準固形材料が、開放された蓋体１４からホッパ１２へ供給される。融解炉本体１６内の（図示しない）加熱要素に公知の態様で熱が供給される。融解した材料は遮断弁及びフィルタ集合体１８を通って引かれ、ポンプ機構によって需要場所へ送られる。温度感知集合体２０及び圧力感知盤２２によるフィードバックに基づいて、エプロムチップ２７に制御パラメータがプログラムされている制御システム２５によって、プロセス制御が維持される。後述する独自の構成では、本発明の接着剤供給ユニット１０は、新規の空調システム３０と、水密閉鎖を確実にする強力なクランピング蓋体ハンドルを有する密閉蓋体とを装備する。蓋体集合体は制御システム２５と互いに接続して、供給ホッパ１２内空気の除湿を自動的に始動させることによって硬化を防止すると同時に、ホッパ内の圧力をプログラム通りのレベルに維持する。
【００１６】
本発明の独自の構成要件として、塗布装置（例えば図２及び３に示す融解炉本体１６）にボルト留めされたパネル３２に空調システム全体３０をボルト３４で取付けることにより、別設のカートに別設の空調システムを取付ける必要がなくなる。詳しくは後述するように、除湿すると共に適当な圧力を維持するためのホッパ１２の空気のサイクリングは、エプロムチップ２７と接続する蓋体センサ３５によって自動的に行われ、蓋体１４が完全に閉鎖されたことをセンサが感知すると、空調システムが作動する。蓋体センサ３５はねじ３６で蓋体センサブラケット３７に取り付けられ、このブラケット３５はブラケットマウント３９及びねじ４１で融解炉本体１６の上部に取付けられている。好ましい実施例では、蓋体センさ３５は、蓋体が閉鎖されると蓋体１４に取り付けられたねじの存在を感知する光学スイッチである。感知センサの構成はこれに限らない。
【００１７】
蓋体１４が閉鎖状態にあることが感知されると、制御システム２５は、ホッパ１２内の空気を乾燥させ、プログラム通りの適切なレベルに維持するプロセスを自動的に始動させる。先ず、図３及び６に示すように、外部プラント空気供給源からの圧搾空気（好ましくは０．４１ＭＰａ（６０ｐｓｉ）〜０．５９ＭＰａ（８５ｐｓｉ）の圧力範囲内）が、典型的には所定圧力０．５５ＭＰａ（８０ｐｓｉ）に設定された入力調整装置１００を介して空調システム３０に供給される。この空気は入力調整装置１００からミストセパレータ１０２を通過しながら空気から油分を除去される。次いで、空気は水分を除去するマイクロミストセパレータ１０４に流入し、さらに、膜フィルタ１０６を通過して、残留する水の分子を除去されてから、空気を所定の露点温度（例えば、−４０℃）まで乾燥させるデシカントフィルタ又はドライヤ１０８に流入する。
【００１８】
空気が膜フィルタに達する前に、真空ソレノイド弁１０９が設置されており、これを開放することによって、空気流の一部を枝管１１０を介して真空発生器１１１へ向けることにより、真空サイクルを始動させることができる。真空発生器１１１を流動する空気はベンチュリ効果を発生させ、このベンチュリ効果は第２真空ソレノイド弁１１４に至る管１１２内に吸引作用を発生させ、第２真空ソレノイド弁１１４も開放され、管１１６を介してホッパ内部と連通し、ホッパ内部から真空度を低下させる。真空度が所定レベル（例えば、−５０ｃｍ（−２０インチ））まで低下すると、第１及び第２弁１０９、１１４が制御システム２５によって閉鎖されて真空サイクルを停止させる。この時点で、デシカントフィルタ１０８よりも下流側に配置された第２低圧微調整装置１１８と連動する他のソレノイド制御弁１１９が開放されて、乾燥した空気を、所定の圧力レベル（例えば、０．０５ＭＰａ（７ｐｓｉ））に達するまでホッパ１２へ送り込む。これと同時に、弁１１９が閉鎖され、前のサイクルが繰り返される。
【００１９】
上述のようにホッパ１２内へ乾燥した空気を送り込むのと交替に、パージサイクルにおいてホッパ内部の空気を除去することによって、総合的な反復効果として、（ホッパ蓋体１４が開放される時に起こる）ホッパ内の水分を帯びた外気が、充分低い湿度の乾燥した空気と入れ替わり、ホッパ内で固形又は融解接着剤の望ましくない効果を防止する。上述したように、パージサイクルは制御システム２５によって自動的に制御され、（タイマーを利用するのではなく）圧力トランスジューサを利用することにより、ホッパ内に実際に存在する接着剤の量に関係なく、充分なパージング及び除湿を達成する。実際の操業から、ホッパ１２内の空気を充分に乾燥させるには、交互に５回の自動制御サイクルで充分であるとの所見が得られた。このように構成すれば、公知技術のように窒素系システムの使用を避けることができる。
【００２０】
ホッパ漏れをオペレータに知らせるために、ホッパ１２内の圧力をモニターする圧力トランスジューサ又はセンサを使用することもできる。
【００２１】
反復サイクルが完了すると、第２低圧微調整装置１１８により、ホッパ１２内の乾燥した空気が、蓋体１４からホッパ内への外気流入防止する圧力をやや上回るほぼ０．０５ＭＰａ（７ｐｓｉ）に維持される。
【００２２】
ホッパ１２は、特に図４から明らかなように、蓋体ベース５０で閉鎖される頂部開口から融解炉本体１６内に配置される。ベース５０の底面とホッパ１２の上縁との間に配置されたＯリング５２がホッパとベースとの間に気密シールを形成する。ヒンジ集合体５４を介して蓋体１４を蓋体ベース５０に取付け、蓋体のヒンジ集合体とは反対側の端部に１つ以上のラッチ集合体５６を設け、図１に示す閉鎖状態において、ラッチ集合体が蓋体ベース５０に固定されたラッチマウントブロック５８と咬合する。蓋体１４は蓋体ブレース６０によって開放状態に維持され、蓋体ブレース６０には細長い溝が形成されていて、蓋体１４が閉鎖位置に向かって回動する際に、蓋体べース５０の側にありかつブレースの運動を制御するガイドねじ６２と前記溝が係合する。
【００２３】
本発明の他の構成要件として、蓋体ベースと蓋体との間のＯリングシール５２を安定させるため、独自のクランプ機構６５を利用して蓋体ベース５０をホッパ１２にクランプする。好ましい実施例では、ホッパ１２の両側縁に沿って１ついの平行なクランプバー６７（図４及び５参照）を配置し、各クランプバーの両端の開口７１を貫通する１対のねじ付きスタッド６９を介して、ホッパ口を形成する上縁付近の外面に前記クランプバーをクランプする。それぞれのクランプバー端を貫通するスタッド６９の端部に螺着された締め付けナット７３を締め付けることによって、ホッパ側面にバーをクランプする。次いで、ねじ７３によって蓋体ベース５０をクランプバー６７に固定することで、ホッパ１２と蓋体ベースとを結合する。
【００２４】
上述のように、本発明の接着剤供給ユニット１０はソフトウェアをベースとする制御システム２５を採用することにより、蓋体１４が開閉されるごとに上記の態様で空気乾燥／パージサイクルを自動的に始動させる。制御システム２５は、ホッパ温度が所定温度（例えば、１４９℃（３００°Ｆ））を超えないようにする安全バックアップとして、機械的な温度過昇防止サーモスタット２０をも有する。所定温度を超えると、温度過昇防止サーモスタット２０が接着剤供給ユニット１０の回路ブレーカを開いて、ホッパ１２及び全てのホースやヘッドへの電力を遮断する。機械的サーモスタットは、ホッパ温度がカットオフ温度から２８℃（５０°Ｆ）分よりも下に降下したら、手動でリセットすることが好ましい。
【００２５】
本発明の接着剤供給ユニット１０の制御システム２５は安全操業を助けるため、オペレータに具体的な督促、警告及びメッセージを与える。例えば、オペレータは、制御システム２５がユーザにホッパ蓋体１４が開いているとの警告を発する時間の長さをプログラムすることができる。オペレータはまた、ホッパ１２内に完全な真空が存在しないとの警告を発する時間の長さもプログラムできる。同様に、オペレータは、ＰＵＲシステムが充分な圧力を発生させていないとの警告を発する時間の長さをもプログラムできる。このようなプログラム選択は工場設定に代わるその他の所定時間パラメータのプログラミングを可能にする。
【００２６】
本発明の接着剤供給システム１０を使用する際には、接着剤の補給に必要な限られた時間以外、ホッパ蓋体１４を閉鎖状態に維持しなければならないということをオペレータは心がけねばならない。水分の存在において、ＰＵＲは迅速且つ強力に硬化するからである。ＰＵＲがホッパ１２内で硬化すると、ホッパを交換しなければならない。蓋体１４を閉鎖すると、本発明の接着剤供給ユニット１０は既に詳しく述べたサイクリングを開始する。ユニット１０は自動的に５回の「エアパージング」サイクルを繰り返してホッパ１２及びホッパ内の接着剤から水分を排除する。制御システム２５は「エアパージングアクティブ１」、「エアパージングアクティブ２」、などを、「エアパージングアクティブ５」が完了するまで表示する。ホッパ１２内の接着剤の量にもよるが、エアパージングプロセスには２０分もの時間を要する（ホッパ内の接着剤量が多ければ、ホッパ内の空気量が少ないから、プロセス時間はその分短くなる）。
【００２７】
オペレータは接着剤が安定温度ゾーンまで融解するように充分な時間（典型的には２０〜３０分間）をかけねばならない。制御システム２５に「Ｈ」（加熱）及び「Ｒ」（使用待機）の表示が現れる。制御システム２５及びその表示を、ＬＥＤが使用待機温度ゾーンに達したことを点滅で示すまで、「温度不足」矢印が点滅するようにプログラムすることもできる。この時点で、（図示しない）モータが公知の態様でポンピングを可能にする。モータが自動プログラムモードなら、生産ラインの動作開始と同時に接着剤の供給が開始される。モータが手動モードなら、オペレータがモータを作動させると同時に接着剤が供給される。
【００２８】
接着剤供給ユニットの動作中、制御システム２５の表示装置はオペレータの対応を要求する次のようなアラームをプログラムされている。
「ホッパ蓋体を閉鎖させよ！セッティングアクティブ」。ホッパ蓋体１４を閉鎖せよ。プログラムされている時間遅延以内にホッパ蓋体１４を閉鎖しないと、次のようなアラームメッセージが表示される。蓋体１４を閉鎖すると、システムはそのエアパージングサイクリングを開始する。
「ホッパ蓋体を閉鎖せよ！圧力エラー！」。このアラームメッセージはオペレータに、ホッパ１２内の圧力が落ちていることを警告する。直ちにホッパ蓋体を閉鎖せよ！蓋体１４を閉鎖すると、システムはそのエアパージングサイクリングを開始する。
「真空エラー、セッティングアクティブ」。真空漏れの原因を調査せよ。問題の考えられる原因は、１）ホッパ蓋体の密封異常、２）空気圧ホース又は取付け具の不具合、３）プログラムされている時間遅延が短すぎる、など。
「真空エラー、（Ｃ）で取り消す」。Ｃを押してエラーをクリアせよ。真空システムに問題がないか調査を続行せよ。パージサイクル再開。
「圧力エラー、セッティングアクティブ」。圧力漏れの原因を調査せよ。問題の考えられる原因は１）ユニットの圧力不足、２）プログラムされている時間遅延が短すぎる、など。
「圧力エラー、（Ｃ）で取り消す」。Ｃを押してエラーをクリアせよ。圧力システムに問題があるかどうか調査を続行せよ。パージサイクル再開。
「タンクレベル低下、Ｃを押してクリアせよ」。Ｃを押してクリアせよ。蓋体を開けてホッパに接着剤を補給せよ。下記の完全な指図書を参照せよ。
【００２９】
要約すれば、本発明の接着剤供給ユニット１０は上述した改良点を含む。即ち、接着剤供給ホッパ１２が確実に水密閉鎖され、ホッパ内部から自動的に且つ迅速に水分を排除することによって、長時間にわたって確実に動作させることができる。空気圧回路ダイヤグラム（図６）及び分解図を参照に上記説明を検討するだけで、当業者なら、請求の範囲によって限定されたように本発明を実施できる。
【００３０】
当業者には明らかなように、本発明は頭記の目的をすべて達成するものである。以上の説明を読めば、当業者なら、本明細書に概説した発明に種々の変更、種々の等価差し替えを行うと共に、異なる観点からの考察を行うこともできるであろう。従って、本発明に与えられる保護は後記する請求の範囲及びこれと等価の思想及び範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の好ましい実施例による接着剤供給ユニットの斜視図である。
【図２】ホッパ内の除湿及び空気圧制御を行う空調システムの斜視図である。
【図３】図２の空調システムの分解斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例による供給ホッパ及びクランピング蓋体の分解斜視図である。
【図５】図４の蓋体ベース及びクランプ機構の分解斜視図である。
【図６】本発明に使用される空調システムの空調サイクルの空気圧回路ダイヤグラムである。
【符号の説明】
【００３２】
１０    接着剤供給ユニット
１２    ホッパ
１４    ホッパ蓋体
１６    融解炉本体
２５    制御システム
３０    空調システム
１０８    デシカントフィルタ
１１１    真空発生器
【図１】
0004971279.tif 000002
【図２】
0004971279.tif 000003
【図３】
0004971279.tif 000004
【図４】
0004971279.tif 000005
【図５】
0004971279.tif 000006
【図６】
0004971279.tif 000007