特開 2023-149750 強化繊維搬送装置、強化繊維供給用スタンド、射出成形装置、強化繊維搬送方法、及び強化繊維供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149750

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】強化繊維搬送装置、強化繊維供給用スタンド、射出成形装置、強化繊維搬送方法、及び強化繊維供給方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/18 20060101AFI20231005BHJP

   B29C 45/62 20060101ALI20231005BHJP

   B29C 70/06 20060101ALI20231005BHJP

   B29C 70/42 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

B29C45/18

B29C45/62

B29C70/06

B29C70/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022058503

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】國弘 大介

(72)【発明者】

【氏名】梅田 光秀

【テーマコード（参考）】

4F205

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F205AB25

4F205AD16

4F205HA12

4F205HA34

4F205HA36

4F205HB01

4F205HF05

4F205HK23

4F205HK29

4F206AB11

4F206AB25

4F206AL16

4F206AR02

4F206JA07

4F206JF02

4F206JF12

4F206JF23

4F206JL02

4F206JN01

(57)【要約】

【課題】連続的に引き出される強化繊維により構成される強化繊維体（例えば、円柱状に巻かれた強化繊維であるロービングにより構成されるロービング体）を複数用いる場合、各々の強化繊維体から引き出される強化繊維（複数）を作業員が搬送することなく、効率よく射出成形装置まで搬送することができる強化繊維搬送装置等を提供する。
【解決手段】強化繊維搬送装置９０であって、連続的に引き出される強化繊維により構成される強化繊維体Ｍ近傍に一方の端部９１ａが配置され、射出成形に用いられる加熱シリンダ１７に形成された強化繊維投入口近傍に他方の端部９１ｂが配置される強化繊維搬送管路９１と、前記強化繊維搬送管路内に前記一方の端部から前記他方の端部に向かう空気流を発生させる空気流発生部９２と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

連続的に引き出される強化繊維により構成される強化繊維体近傍に一方の端部が配置され、射出成形に用いられる加熱シリンダに形成された強化繊維投入口近傍に他方の端部が配置される強化繊維搬送管路と、
前記強化繊維搬送管路内に前記一方の端部から前記他方の端部に向かう空気流を発生させる空気流発生部と、を備える強化繊維搬送装置。

【請求項2】

前記空気流発生部は、前記強化繊維搬送管路に設けられている請求項１に記載の強化繊維搬送装置。

【請求項3】

複数の前記強化繊維体に対応して複数の前記強化繊維搬送管路を備える請求項１に記載の強化繊維搬送装置。

【請求項4】

前記強化繊維投入口の上方に配置され、電気錠付きの扉が設けられた強化繊維供給用ボックスをさらに備え、
前記強化繊維搬送管路の前記他方の端部は、前記強化繊維供給用ボックス内に配置されている請求項１に記載の強化繊維搬送装置。

【請求項5】

前記強化繊維体は、円柱状に巻かれた前記強化繊維であるロービングにより構成されるロービング体である請求項１に記載の強化繊維搬送装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の強化繊維搬送装置と、
前記強化繊維体が載置される載置台と、
前記載置台を支持するスタンド本体と、を備えた強化繊維供給用スタンド。

【請求項7】

前記空気流発生部は前記スタンド本体に取り付けられている請求項６に記載の強化繊維供給用スタンド。

【請求項8】

請求項１から５のいずれか１項に記載の強化繊維搬送装置を備えた射出成形装置。

【請求項9】

請求項６又は７に記載の強化繊維供給用スタンドを備えた射出成形装置。

【請求項10】

連続的に引き出される強化繊維により構成される強化繊維体近傍に一方の端部が配置され、射出成形に用いられる加熱シリンダに形成された強化繊維投入口近傍に他方の端部が配置される強化繊維搬送管路内に前記一方の端部から前記他方の端部に向かう空気流を発生させる工程と、
前記一方の端部に前記強化繊維体から引き出された前記強化繊維を近づけ当該近づけた強化繊維を前記空気流により前記他方の端部まで搬送する工程と、を備える強化繊維搬送方法。

【請求項11】

連続的に引き出される強化繊維により構成される強化繊維体近傍に一方の端部が配置され、射出成形に用いられる加熱シリンダに形成された強化繊維投入口近傍に他方の端部が配置される強化繊維搬送管路内に前記一方の端部から前記他方の端部に向かう空気流を発生させる工程と、
前記一方の端部に前記強化繊維体から引き出された前記強化繊維を近づけ当該近づけた強化繊維を前記空気流により前記他方の端部まで搬送する工程と、
前記他方の端部まで搬送された前記強化繊維を前記強化繊維投入口から投入する工程と、を備える強化繊維供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、強化繊維搬送装置、強化繊維供給用スタンド、射出成形装置、強化繊維搬送方法、及び強化繊維供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

上流側（ホッパ）から供給される熱可塑性樹脂（複数の樹脂ペレット）を加熱シリンダからの伝熱及びスクリュの回転によるせん断発熱により溶融させつつ下流側に移送し、当該移送されてくる溶融樹脂と途中から（加熱シリンダに形成された繊維供給口から）供給される添加材である強化繊維とを混練し、この強化繊維が混練された溶融樹脂を金型内に射出することにより成形品を成形（直接成形）する射出成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１４２３９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１においては、連続的に引き出される強化繊維により構成される強化繊維体（例えば、円柱状に巻かれた強化繊維であるロービングにより構成されるロービング体）を複数用いる場合、各々の強化繊維体から引き出される強化繊維（複数）を作業員が搬送することなく、効率よく射出成形装置まで搬送することについて一切言及されておらず、この点で改善の余地がある。

【0005】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施の形態に係る強化繊維搬送装置は、連続的に引き出される強化繊維により構成される強化繊維体近傍に一方の端部が配置され、射出成形に用いられる加熱シリンダに形成された強化繊維投入口近傍に他方の端部が配置される強化繊維搬送管路と、前記強化繊維搬送管路内に前記一方の端部から前記他方の端部に向かう空気流を発生させる空気流発生部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

前記一実施の形態によれば、連続的に引き出される強化繊維により構成される強化繊維体（例えば、円柱状に巻かれた強化繊維であるロービングにより構成されるロービング体）を複数用いる場合、各々の強化繊維体から引き出される強化繊維（複数）を効率よく射出成形装置まで搬送することができる強化繊維搬送装置、強化繊維供給用スタンド、射出成形装置、強化繊維搬送方法、及び強化繊維供給方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】射出成形装置１、強化繊維供給用スタンド８０、強化繊維搬送装置９０の概略図である。

【図2】実施の形態に係る射出成形装置１の全体構成を示す図である。

【図3】加熱シリンダ１７の斜視図である。

【図4】加熱シリンダ１７に形成された添加材投入口１７ｂ近傍の拡大図（概略図）である。

【図5】強化繊維供給用スタンド８０の上面図（概略図）である。

【図6】空気流発生部９２の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。

【0010】

まず、射出成形装置１、強化繊維供給用スタンド８０、強化繊維搬送装置９０の概略について説明する。

【0011】

図１は、射出成形装置１、強化繊維供給用スタンド８０、強化繊維搬送装置９０の概略図である。

【0012】

図１に示すように、射出成形装置１は、高さＬ１の大型射出成形機であり、ベッド１４に設置されている。Ｌ１は例えば２．７ｍである。

【0013】

射出成形装置１は、上流側（ホッパ２０）から供給される熱可塑性樹脂（複数の樹脂ペレット）を加熱シリンダ１７からの伝熱及び加熱シリンダ１７の内部に設けられた直接成形用スクリュ１８の回転によるせん断発熱により溶融させつつ下流側に移送し、当該移送されてくる溶融樹脂と途中から（加熱シリンダ１７に形成された添加材投入口１７ｂから）投入される添加材とを混練し、この添加材が混練された溶融樹脂を金型（型締めされた固定金型２１及び可動金型２５）内に射出することにより成形品（添加材が均一に分散された状態の成形品）を成形（直接成形）する装置である。なお、図１中、直接成形用スクリュ１８、添加材投入口１７ｂ、固定金型２１及び可動金型２５は省略されている。

【0014】

本実施の形態では、添加材としてロービング体Ｍから連続的に引き出される強化繊維であるロービング（例えば、ガラス繊維、炭素繊維）を用いる。ロービング体Ｍは、円柱状に巻かれた強化繊維であるロービングにより構成される強化繊維体であり、一般的に、ロービングとして流通している。ロービング体Ｍは、強化繊維供給用スタンド８０に載置される。

【0015】

強化繊維供給用スタンド８０は、射出成形装置１から距離Ｌ２離れた側方に配置されている。Ｌ２は例えば３．０ｍである。

【0016】

強化繊維搬送装置９０は、ロービング体Ｍ近傍に一方の端部９１ａが配置され、加熱シリンダ１７に形成された添加材投入口１７ｂ近傍に他方の端部９１ｂが配置された強化繊維搬送管路９１により、一方の端部９１ａから他方の端部９１ｂまでロービング体Ｍから引き出されたロービングｍを搬送する。他方の端部９１ｂまで搬送されたロービングｍは、作業者により把持され添加材投入口１７ｂから投入される。

【0017】

＜射出成形装置の全体構成＞
次に、図２を参照して、実施の形態に係る射出成形装置１（射出成形機）の全体構成について説明する。図２は、実施の形態に係る射出成形装置１の全体構成を示す図である。

【0018】

図２に示すように、射出成形装置１は、可塑化ユニット１２（射出装置）、型締ユニット１３を備えている。

【0019】

＜可塑化ユニットの構成＞
可塑化ユニット１２は、主に、加熱シリンダ１７、加熱シリンダ１７の内部に設けられた直接成形用スクリュ１８（以下、単にスクリュ１８と呼ぶ）、熱可塑性樹脂（複数の樹脂ペレット）を供給するホッパ２０を備えている。

【0020】

図３は、加熱シリンダ１７の斜視図である。

【0021】

図３に示すように、加熱シリンダ１７は、筒型のシリンダである。加熱シリンダ１７の上流側には熱可塑性樹脂（複数の樹脂ペレット）が投入される樹脂投入口１７ａが形成され、加熱シリンダ１７の上流側と下流側との間の中間部には添加材が投入される添加材投入口１７ｂが形成されている。また、加熱シリンダ１７の下流側の端部には、添加材が混練された溶融樹脂が射出される射出ノズル１９が設けられている。

【0022】

図２に示すように、可塑化ユニット１２は、スクリュ１８の回転及び軸方向の進退を制御する射出用サーボモータ等を含む機構部１６、機構部１６を制御（射出工程における射出制御や保圧制御、計量工程における背圧制御等）する制御装置３０を備えている。なお、制御装置３０は、後述する型締シリンダ２３（油圧装置）や型開閉用サーボモータ２８も制御する。なお、図２中、符号１４が示すのは、可塑化ユニット１２及び型締ユニットが設置されたベッドである。符号１５が示すのは、ベッド１４上に設置された基台である。機構部１６は、基台１５上に設置されている。

【0023】

＜型締ユニット１３の構成＞
図２に示すように、型締ユニット１３は、固定金型２１が取付けられた固定盤２２、可動金型２５が取付けられた可動盤２６を備えている。固定盤２２の四隅近傍には型締シリンダ２３が配置されており、型締シリンダ２３のロッドによってタイバ２４が構成されている。タイバ２４の外周の中間部から先端部にかけては溝状のハーフナット係止部２４ａが形成されている。型締シリンダ２３は図示しない油圧装置に接続され、型締シリンダ２３に送られる作動油の油圧は管路に設けられた圧力センサにより検出されて型締力の制御が行われる。

【0024】

可動盤２６の四隅近傍に形成された貫通孔には前記タイバ２４が挿通されている。可動盤２６の背面側のタイバ２４が挿通される貫通孔の周囲にはハーフナット２７がそれぞれ設けられている。またベッド１４上には、型開閉用サーボモータ２８とボールねじ機構を備えた型開閉機構２９が設けられ、前記型開閉機構２９により可動盤２６が前記ベッド１４上を型開閉方向に移動可能となっている。なお、図２中、符号３１が示すのは操作装置、符号３２が示すのは操作装置３１の表示装置、符号４０が示すのは各種操作キー、符号４１が示すのは各種スイッチ、符号４４が示すのは表示装置３２の各画面、符号５３が示すのは操作部である。

【0025】

＜型締ユニットの動作＞
まず、型開閉用サーボモータ２８を制御することにより可動盤２６を移動させて固定金型２１を可動金型２５に当接させる。次に、タイバ２４のハーフナット係止部２４ａとハーフナット２７とを係合させることにより、可動盤２６をタイバ２４に固定する。次に、型締シリンダ２３を制御することにより、固定金型２１と可動金型２５とを締め付ける。このようにして型締めを行った後に、可塑化ユニット１２から金型（型締めされた固定金型２１及び可動金型２５）のキャビティ内に溶融樹脂（添加材が混練された溶融樹脂）を射出して成形品（添加材が均一に分散された状態の成形品）を成形する。

【0026】

＜強化繊維供給用ボックスの構成＞
図４は、加熱シリンダ１７に形成された添加材投入口１７ｂ近傍の拡大図（概略図）である。

【0027】

図１、図４に示すように、加熱シリンダ１７に形成された添加材投入口１７ｂ（本開示の強化繊維投入口の一例）の上方には、電気錠（インターロック）付きの扉５１が設けられた強化繊維供給用ボックス５０が配置されている。扉５１（電気錠）は、例えば、スクリュ１８が駆動されている間は開かないように制御装置３０により制御される。強化繊維供給用ボックス５０内には、強化繊維搬送管路９１の他方の端部９１ｂが配置されている。作業者は、扉５１を開けることにより、後述するように強化繊維搬送管路９１の他方の端部９１ｂまで搬送されたロービングｍにアクセスし、当該ロービングｍを把持し添加材投入口１７ｂから投入する。

【0028】

＜強化繊維供給用スタンド８０の構成＞
図５は、強化繊維供給用スタンド８０の上面図（概略図）である。

【0029】

図１、図５に示すように、強化繊維供給用スタンド８０の各段（ロービング体載置台８４ａ、８４ｂ）には、ロービング体Ｍ（複数）が載置される。

【0030】

図１に示すように、強化繊維供給用スタンド８０は、縦フレーム８１及び横フレーム８２を組み合わせて構成されたスタンド本体８３、スタンド本体８３に支持されたロービング体載置台８４ａ、８４ｂ、スタンド本体８３に設けられロービング体Ｍから引き出されたロービングｍが通されるアイボルト８５を備えている。

【0031】

＜強化繊維搬送装置９０の構成＞
図１、図４に示すように、強化繊維搬送装置９０は、ロービング体Ｍ近傍に一方の端部９１ａが配置され、加熱シリンダ１７に形成された添加材投入口１７ｂ近傍に他方の端部９１ｂが配置される強化繊維搬送管路９１、強化繊維搬送管路９１内に一方の端部９１ａから他方の端部９１ｂに向かう空気流を発生させる空気流発生部９２を備えている。なお、強化繊維搬送管路９１及び空気流発生部９２の組み合わせは、ロービング体Ｍ（複数）に対応して複数組設けられている。各々のロービング体Ｍから引き出されたロービングｍは各々の対応する強化繊維搬送管路９１により搬送される。

【0032】

強化繊維搬送管路９１は、例えば、金属製の管路で、途中３箇所の折れ曲がり部Ｃ１～Ｃ３が形成されている。強化繊維搬送管路９１の一方の端部９１ａには、空気流発生部９２が設けられている。空気流発生部９２は、スタンド本体８３に取り付けられている。

【0033】

図６は、空気流発生部９２の一例である。

【0034】

空気流発生部９２は、プラスチック製又は金属製の円筒形状の部材である。図６に示すように、空気流発生部９２には、一方の端面９２ａと他方の端面９２ｂとを貫通し強化繊維搬送管路９１に連通する第１貫通穴Ｈ１、側面９２ｃと第１貫通穴Ｈ１の内壁とを貫通し第１貫通穴Ｈ１に連通する第２貫通穴Ｈ２が形成されている。第２貫通穴Ｈ２には空気を供給するエア源６０（例えば、エアポンプ）が接続されている。なお、強化繊維供給用スタンド８０等が設置された工場内にエアを供給する配管が設置されている場合、この配管をエア源６０として用いてもよい。図６中、矢印ＡＲ１は、エア源６０から供給される空気を表す。

【0035】

エア源６０からの空気は、第２貫通穴Ｈ２を介して第１貫通穴Ｈ１に供給される。その際、第１貫通穴Ｈ１内におけるエア源６０からの空気の供給方向は、第２貫通穴Ｈ２の内壁に設けられた空気流方向変更部材９２ｄにより強化繊維搬送管路９１の他方の端部９１ｂ側に向かうように方向付けられる。空気流方向変更部材９２ｄは、第２貫通穴Ｈ２の内壁に固定される固定部９２ｄ１、固定部９２ｄ１から強化繊維搬送管路９１側に傾斜した方向に延びる傾斜部９２ｄ２を含む。

【0036】

この空気流方向変更部材９２ｄにより方向付けられた空気流により、第１貫通穴Ｈ１のうち第２貫通穴Ｈ２より上流側の部分（図６中左側部分）が低圧となる。その結果、第１貫通穴Ｈ１の入口側（図６中左側）に吸引力（図６中矢印ＡＲ２参照）が発生する。ロービング体Ｍから引き出されたロービングｍは、この吸引力により第１貫通穴Ｈ１に吸い込まれる。

【0037】

以上のようにして、強化繊維搬送管路９１内に一方の端部９１ａから他方の端部９１ｂに向かう空気流が発生する。第１貫通穴Ｈ１に吸い込まれたロービングｍは、この空気流により、強化繊維搬送管路９１内を一方の端部９１ａから他方の端部９１ｂまで搬送される。

【0038】

次に、ロービング体Ｍから引き出されたロービングｍの搬送方法及び搬送されたロービングｍの供給方法の一例について簡単に説明する。

【0039】

まず、エア源６０を駆動させることにより、強化繊維搬送管路９１内に一方の端部９１ａから他方の端部９１ｂに向かう空気流を発生させる。これにより、第１貫通穴Ｈ１のうち第２貫通穴Ｈ２より上流側の部分（図６中左側部分）が低圧となる結果、第１貫通穴Ｈ１の入口側（図６中左側）に吸引力（図６中矢印ＡＲ２参照）が発生する。

【0040】

次に、作業者が、ロービング体Ｍから引き出されアイボルト８５を通されたロービングｍを当該ロービング体Ｍに対応する強化繊維搬送管路９１の一方の端部９１ａ（空気流発生部９２）に近づける。

【0041】

この近づけたロービングｍは、上記のように第１貫通穴Ｈ１の入口側（図６中左側）に発生した吸引力により第１貫通穴Ｈ１に吸い込まれる。そして、この吸い込まれたロービングｍは、上記のように強化繊維搬送管路９１内に発生する一方の端部９１ａから他方の端部９１ｂに向かう空気流により、強化繊維搬送管路９１内を一方の端部から他方の端部まで搬送される。以上の作業は、ロービング体Ｍごとに実行される。

【0042】

次に、作業者は、強化繊維供給用ボックス５０の扉５１を開き、強化繊維搬送管路９１の他方の端部９１ｂまで搬送されたロービングｍ（複数）を把持し添加材投入口１７ｂから投入する。

【0043】

以上説明したように、実施の形態によれば、円柱状に巻かれた強化繊維であるロービングｍにより構成されるロービング体Ｍを複数用いる場合、各々のロービング体Ｍから引き出されるロービングｍ（複数）を作業員が搬送することなく、効率よく射出成形装置１まで搬送することができる。

【0044】

その際、強化繊維搬送管路９１及び空気流発生部９２の組み合わせは、ロービング体Ｍ（複数）に対応して複数組設けられており、各々のロービング体Ｍから引き出されたロービングｍは各々の対応する強化繊維搬送管路９１により搬送されるため、各々のロービング体Ｍから引き出されたロービングｍが搬送される過程において互いに絡まることが防止される。

【0045】

また、実施の形態によれば、各々の強化繊維搬送管路９１の他方の端部９１ｂが、加熱シリンダ１７に形成された添加材投入口１７ｂ近傍に配置されているため、各々の強化繊維搬送管路９１により搬送されるロービングｍを効率よく把持し添加材投入口１７ｂから投入することができる。

【0046】

また、実施の形態によれば、強化繊維搬送管路９１の他方の端部９１ｂは電気錠（インターロック）付きの扉５１が設けられた強化繊維供給用ボックス５０内に配置されているため、適切なタイミングで扉５１を開け、強化繊維搬送管路９１の他方の端部９１ｂまで搬送されたロービングｍにアクセスし、当該ロービングｍを把持し添加材投入口１７ｂから投入することができる。

【0047】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本開示は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0048】

１…射出成形装置
１２…可塑化ユニット
１３…型締ユニット
１４…ベッド
１５…基台
１６…機構部
１７…加熱シリンダ
１７ａ…樹脂投入口
１７ｂ…添加材投入口
１８…スクリュ（成形用スクリュ）
１９…射出ノズル
２０…ホッパ
２１…固定金型
２２…固定盤
２３…型締シリンダ
２４…タイバ
２４ａ…ハーフナット係止部
２５…可動金型
２６…可動盤
２７…ハーフナット
２８…型開閉用サーボモータ
２９…型開閉機構
３０…制御装置
３１…操作装置
３２…表示装置
５０…強化繊維供給用ボックス
５１…扉
６０…エア源
８０…強化繊維供給用スタンド
８１…縦フレーム
８２…横フレーム
８３…スタンド本体
８４ａ…ロービング体載置台
８４ｂ…ロービング体載置台
８５…アイボルト
９０…強化繊維搬送装置
９１…強化繊維搬送管路
９１ａ…一方の端部
９１ｂ…他方の端部
９２…空気流発生部
９２ａ…一方の端面
９２ｂ…他方の端面
９２ｃ…側面
９２ｄ…空気流方向変更部材
Ｈ１…第１貫通穴
Ｈ２…第２貫通穴
Ｍ…ロービング体（強化繊維体）
ｍ…ロービング（強化繊維）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】