ヒール成形機の動作原理

かかと成形機は、靴を長持ちさせる前に、靴のアッパーのかかと着座部分を成形します。平坦または部分的に形成されたかかと部分を、靴型に合わせて立体的な形状に変換します。この機械は、制御された一連の熱、圧力、冷却によってこれを実現します。これら 3 つの要素がどのように連携するかを理解すると、なぜ手動では達成できない一貫した結果が機械によって得られるのかがわかります。

基本原則: 熱で形成し、冷やして固める

ヒール成形機の基本的な動作原理は、成形と固定を 2 つの異なる段階に分離することです。熱によりアッパー素材と熱可塑性カウンターが柔らかくなり、圧力がかかった状態で最後の形状に適合します。素材が圧力下で保持されている間に冷間で形状が固定され、スプリングバックが防止され、アッパーを取り外した後も形状が確実に保持されます。

形成と設定には相反する要件があるため、この分離は重要です。成形には、材料を可鍛性にするために熱が必要です。形状を永続的にするには冷却が必要です。両方の機能を 1 つのステーションで組み合わせた場合、機械は正確な成形には低すぎる温度で成形するか、材料がまだ熱く歪みが生じやすいときに形状を設定しようとする必要があります。

機能を専用のステーションまたはフェーズに分離することで、各ステージを個別に最適化できます。ホットステージは成形に最適な温度で動作します。コールドステージは、正確な設定に必要な圧力と冷却を加えます。

ステージ 1: 熱間成形

このプロセスは、アッパーを靴型の上に配置するか、固定具に固定することから始まります。かかとシート領域は成形ヘッドと位置合わせされます。

熱の応用

熱成形ヘッドはアッパー素材と熱可塑性カウンターの温度を上昇させます。正確な温度は材料の種類と厚さによって異なります。通常、レザーのアッパーには合成素材とは異なる温度が必要であり、厚い素材の場合、その厚さ全体を柔らかくするにはより多くの熱が必要です。

最新の機械では温度を調整できるため、オペレーターは靴の種類ごとに正しい値を設定できます。ホットヘッドは、接触加熱、赤外線加熱、または蒸気補助加熱を使用することができる。蒸気による加熱は、乾式加熱に比べて熱の伝わり方が穏やかで、素材の外観へのダメージが少ないため、特に効果的です。

加圧成形

材料が成形温度に達すると、機械は成形ヘッドを通して圧力を加えます。圧力によって軟化した素材がラストに押し付けられ、ヒールシートの輪郭に合わせて形作られます。

圧力は、材料を潰したり損傷を与えたりすることなく材料を形成するのに十分な圧力でなければなりません。調整可能な圧力制御により、オペレーターはさまざまな材料に対して正しい値を設定できます。厚い革は薄い合成アッパーよりも多くの圧力を必要とします。

エアバッグラッピング

一部の機械では、剛性成形型の代わりにエアバッグラッピング方式を使用します。靴型はエアバッグで包まれているため、靴袋が靴型に対してよりしっかりと均一に密着します。エアバッグはアッパーの形状に適合し、かかとシート領域全体に圧力を均等に分散します。

この方法には 2 つの利点があります。まず、均一な圧力により、シワや変形の原因となる高い箇所が除去されます。第二に、エアバッグは上部のサイズと形状のわずかな変化に対応し、機械が材料のばらつきをより許容できるようになります。

ステージ 2: コールドセッティング

熱間成形後、ヒール シートは高温に保たれている間のみ新しい形状を維持します。屋外で冷却すると、内部応力やスプリングバックにより歪みが生じる可能性があります。低温硬化段階はこれを防ぎます。

熱を伴わない圧力

コールド ステーションは、熱を加えずに、対応する成形ヘッドを通じて圧力を加えます。アッパーは室温まで冷めるまで正しい形状にしっかりと保持されます。圧力はスプリングバックに対抗し、ヒールシートがホットステーションによって与えられた正確な形状を確実に保持します。

冷却方法

マシンが異なれば、形状を設定するために異なる冷却方法が使用されます。

環境に優しい冷凍システム。一部のマシンでは、10 分間の運転で -15 度に達する冷凍システムが使用されています。急速冷却により、形成された形状が迅速に固定され、一貫した結果が得られます。

不凍液循環冷却方式。その他の機械は非凍結液体循環冷却システムを使用しています。これにより、かかとシート部分の成形が素早く均一に整い、見た目も美しくなります。液体循環により、複雑な冷凍システムを使用せずに、安定した制御された冷却が実現します。

対流空冷。一部の機械は対流の原理を採用して空気をリサイクルし、限られた消費量で最適な冷却効果を実現します。空冷冷却システムはシンプルで信頼性が高く、液体ベースのシステムよりもメンテナンスの必要性が低くなります。

コールドセッティングが重要な理由

冷間硬化段階がないと、熱間成形されたヒール シートは不均一に冷却され、部分的に元の形状に戻ります。寸法精度が低下し、ヒールシートが靴型に正しくフィットしない可能性があります。コールドセッティングにより形状が固定され、寸法が安定して長持ちするヒールシートが実現します。

ホットヘッドとコールドヘッドの独立した制御

最新のヒール成形機の多くは、コールドヘッドとホットヘッドを独立して制御する機能を備えています。これは、各ヘッドの温度、圧力、タイミングのパラメーターを個別に設定できることを意味します。

材料が異なれば熱と寒さに対する反応も異なるため、独立した制御は貴重です。厚い革のアッパーには、薄い合成アッパーよりも高い熱間成形温度と長い冷間固定時間が必要な場合があります。独立した制御により、オペレーターは処理される材料の特定の要件に合わせて各段階を調整できます。

また、独立した制御により、機械的な切り替えを行わずに、幅広い種類の靴を加工することができます。オペレーターは、新しい靴のスタイルごとにパラメータを調整するだけです。

デュアルステーションおよびデュアルオペレータ構成

動作原理は異なるマシン構成でも同じですが、ステーションの配置はスループットに影響します。

シングルステーションマシン加熱段階とそれに続く冷却段階を使用して、1 つのステーションで熱間成形と冷間成形を組み合わせます。これらはコンパクトで、小規模から中規模の生産量に適しています。

デュアルステーションマシン別々のホットステーションとコールドステーションがあります。アッパーはホットステーションで形成され、次にコールドステーションに移されて固定されます。この構成は、コールド ステーションが以前のアッパーを設定している間にホット ステーションをロードできるため、高速になります。

デュアルオペレーターマシン2人で同時に作業できるので作業効率が上がります。デュアルステーション設計により、2 人のオペレーターがワークピースのロードとアンロードを並行して行うことができるため、機械の有効出力が大幅に向上します。

デュアルヘッドマシン2 つのホット ヘッドと 2 つのコールド ヘッド (または各タイプの 2 つのフォーミング ヘッド) を備えており、複数のアッパーを並行して加工できます。この構成では、マシンごとに最高のスループットが実現されます。

完全な作業シーケンス

2 段階原理が機能する理由

2 段階の原則は、競合する 2 つの機能を分離するため機能します。成形には、材料を可鍛性にするために熱が必要です。形状を永続的にするには冷却が必要です。両方を 1 つのステーションで組み合わせることは、正確な成形には低すぎる温度で成形するか、材料がまだ熱くて歪みが生じやすい状態で形状を設定しようとすることを意味します。

機能を専用ステーションに分離することにより、マシンは各ステージを個別に最適化できます。ホットステーションは成形に最適な温度で動作します。コールド ステーションは、正確な設定に必要な圧力と冷却を適用できます。その結果、正しい形状で寸法が安定したヒールシートが得られます。

まとめ

ヒール成形機は 2 段階のプロセスを経てヒール シートを成形します。ホットステーションは熱と圧力を加えて、均一な圧力分布を実現するための剛性成形ダイまたはエアバッグラッピング方法を使用して、アッパーと熱可塑性カウンターをラストに対して成形します。次に、コールド ステーションで熱を加えずに圧力を加え、材料が冷える間に形状を固定します。形成機能と設定機能をこのように分離することで、持続期間を通じて形状を維持し、完成した靴に必要なフィット感と構造を提供する、一貫した正確なヒール シートが実現します。