差圧成形装置、及び、差圧成形シート製造方法
【課題】離型時の差圧成形シートの変形を抑止しながら差圧成形のサイクルタイムを短縮することを課題とする。
【解決手段】シート保持部21を有するシート保持手段20と、シート保持部21で保持されたシートS1の一面S1aに対向した凹部32を有する閉空間形成体30と、凹部32に対向した成形型40と、を用い、シート保持部21と閉空間形成体30とを近接させてシートS1の一面S1aと凹部32とで囲まれた成形前空間SP1を形成し、閉空間形成体30と成形型40とを近接させ、成形前空間SP1の圧力よりもシートS1の他面S1b側の圧力が低くなる差圧を設けてシートS1を成形型40に密接させ、成形シートS2の他面S2b側を大気圧以上にするとともに成形シートS2の一面S2aと凹部32とで囲まれる成形後空間SP2を減圧して大気圧未満とし、閉空間形成体30と成形型40とを離間させて成形シートS2を離型する。
【解決手段】シート保持部21を有するシート保持手段20と、シート保持部21で保持されたシートS1の一面S1aに対向した凹部32を有する閉空間形成体30と、凹部32に対向した成形型40と、を用い、シート保持部21と閉空間形成体30とを近接させてシートS1の一面S1aと凹部32とで囲まれた成形前空間SP1を形成し、閉空間形成体30と成形型40とを近接させ、成形前空間SP1の圧力よりもシートS1の他面S1b側の圧力が低くなる差圧を設けてシートS1を成形型40に密接させ、成形シートS2の他面S2b側を大気圧以上にするとともに成形シートS2の一面S2aと凹部32とで囲まれる成形後空間SP2を減圧して大気圧未満とし、閉空間形成体30と成形型40とを離間させて成形シートS2を離型する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、成形可能なシートを差圧成形して離型する差圧成形装置、及び、差圧成形シート製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
真空成形や圧空成形等の差圧成形は、加熱された被成形シートの一面側と他面側の圧力に差を設ける熱成形として知られている。
被成形シートの差圧成形法として、特開昭48−10165号公報に冷蔵庫扉の内板の真空成形法が開示されている。この真空成形法では、加熱されたプラスチックシートを上部型と下部型との間に置き、上部型でプラスチックシートの上面を密閉的に覆い、上部型内の空気を排除することによりプラスチックシートを上部型側に吸引し、その後、上部型と下部型とを近付けて型締めし、次いで下部型の孔から空気を排除して下部型にプラスチックシートを吸引している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開昭48−10165号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
下部型から成形シートを離型するために下部型の孔から離型エアを吹き出すと、成形シートが下部型から一部のみしか離れず、縁部が挟持された成形シートから下部型を離間させる時に成形シートが変形することがある。成形シートの変形を防ぐために下部型の離間速度を下げると、成形のサイクルタイム(cycle time)が増えてしまう。
【0005】
以上を鑑み、本発明は、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明は、成形可能なシートを差圧成形して離型する差圧成形装置であって、
前記シートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
該シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、
前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させる差圧成形手段と、
前記成形型に密接した成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに該成形シートの一面と前記凹部とで囲まれる成形後空間を減圧して大気圧未満とし、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型する離型手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
また、本発明は、成形可能なシートを差圧成形して成形シートを製造する差圧成形シート製造方法であって、
前記シートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
該シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、を用い、
前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させ、
前記成形型に密接した成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに該成形シートの一面と前記凹部とで囲まれる成形後空間を減圧して大気圧未満とし、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型することを特徴とする。
【0008】
シートの一面と閉空間形成体の凹部とで囲まれた成形前空間の圧力よりもシートの他面側の圧力が低くなる差圧によりシートが成形型に密接すると、成形シートの他面側が大気圧以上にされるとともに成形シートの一面と凹部とで囲まれる成形後空間が減圧されて大気圧未満とされ、閉空間形成体と成形型とが離間する。成形シートの他面側が大気圧以上で成形後空間が大気圧未満とされるので、成形シートの一面の広い範囲が閉空間形成体側に吸引される。この状態で閉空間形成体と成形型とが離間し、成形型から成形シートが離型される。
【0009】
成形シートの一面の広い範囲が成形型とは反対側に吸引されるので、成形型から離れる力が成形シートの広い範囲に加わる。従って、離型時の成形シートの変形が抑止される。また、成形シートの変形を抑止するために成形型の離間速度を下げなくてもよい。
従って、本発明の差圧成形装置及び差圧成形シート製造方法は、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することができる。
【0010】
ここで、上記差圧成形には、真空成形、圧空成形、真空と圧空を併用する圧空真空成形、が含まれる。
上記シート保持手段には、シートの縁部を突き刺して保持する突き刺し手段、シートの縁部を把持して保持するクランプ手段、等が含まれる。
上記閉空間形成体で形成される成形前空間及び成形後空間は、常時密閉された空間ではなく、圧力を変えるためのエア経路が接続された空間を意味する。従って、上記閉空間形成体で形成される成形前空間及び成形後空間は、減圧経路、圧空経路、大気への開放と大気からの遮断とを切り替える経路、等が接続されてもよい。
上記圧力は、絶対圧とする。
上述した、成形前空間の圧力よりもシートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けることには、シートの他面側を減圧すること、成形前空間に圧空を供給すること、シートの他面側を減圧しながら成形前空間に圧空を供給すること、のいずれも含まれる。
上述した、成形シートの一面と凹部とで形成される成形後空間には、差圧成形後にシート保持部と閉空間形成体とが離間した後に近接して再び形成される空間が含まれる。
上述した、成形シートの他面側を大気圧以上にすることには、成形シートの他面側を大気に開放すること、成形シートの他面側に圧空を供給すること、のいずれも含まれる。
上述した、成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに成形後空間を減圧して大気圧未満にすることには、成形シートの他面側を大気圧以上にするのと成形後空間を減圧するのを同時に行うこと、成形シートの他面側を大気圧以上にした後に成形後空間を減圧すること、成形後空間を減圧した後に成形シートの他面側を大気圧以上にすること、のいずれも含まれる。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に係る発明によれば、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することが可能な差圧成形装置を提供することができる。
請求項2に係る発明では、凸部を有する成形型を用いた差圧成形シートの品質を向上させることができる。
請求項3、請求項4、請求項6に係る発明では、差圧成形シートの品質を向上させることができる。
請求項5に係る発明では、連続成形に好適な差圧成形装置を提供することができる。
請求項7に係る発明では、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮するのに好適な差圧成形装置を提供することができる。
請求項8に係る発明では、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することが可能な差圧成形シート製造方法を提供することができる。
請求項9に係る発明では、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮するのに好適な差圧成形シート製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態に係る差圧成形装置2を有する差圧成形品製造システム1を例示する正面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る差圧成形装置2を例示する正面図である。
【図3】(a)はシートS1を保持したシート保持手段20の要部を例示する平面図、(b)はシートS1を保持したシート保持手段20をA1−A1の位置で切断したときの垂直端面を例示する図、である。
【図4】成形部3を例示する垂直断面図である。
【図5】上テーブル38とともに閉空間形成体30を例示する底面図である。
【図6】下テーブル48とともに成形型40を例示する平面図である。
【図7】クランプ部材50を例示する平面図である。
【図8】差圧成形装置2の電気回路構成の概略を例示するブロック図である。
【図9】差圧成形装置2の動作を例示するタイミングチャートである。
【図10】クランプ部材50と閉空間形成体30とでシートS1を挟んだ状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図11】成形前空間SP1を減圧した状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図12】閉空間形成体30と成形型40とを近接させてシートS1を差圧成形した状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図13】成形シートS2に向かって冷却用エアCA1を吹き付けながらシート保持部21と閉空間形成体30とを離間させた状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図14】冷却用エアCA1の吹き付けを停止してシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させた状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図15】成形後空間SP2を減圧してシート保持部21と成形型40とを離間させた状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図16】クランプ部材50と閉空間形成体30とを離間させた状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図17】離型された成形シートS2の外観を例示する斜視図である。
【図18】変形例において成形前空間SP1を減圧した状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図19】変形例に係る成形部3を例示する垂直断面図である。
【図20】変形例に係る差圧成形装置の電気回路構成の概略を例示するブロック図である。
【図21】変形例に係る差圧成形装置の動作を例示するタイミングチャートである。
【図22】変形例に係る差圧成形装置の動作を例示するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
(1)差圧成形品製造システムの説明:
図1は、本発明の一実施形態に係る差圧成形装置2を有する差圧成形品製造システム1を例示する正面図である。図2は、差圧成形品製造システム1に含まれる差圧成形装置2を例示する正面図である。ここで、図1,2の左から右へ向かう方向がシートS1,S2の搬送方向D1であり、左側がシートS1,S2の上流側、右側がシートS1,S2の下流側である。
差圧成形品製造システム1は、シート供給装置4、シート保持手段20、シート加熱装置10、成形部3、トリミング装置5、製品搬送装置6、を備え、制御盤80の制御に従って動作する。
【0014】
シート供給装置4は、所定のシートストック位置LS1に積み重ねられた被成形シートS1を一枚ずつ所定のシート供給位置L1へ搬送する。シート保持手段20は、シート供給装置4で搬送されたシートS1をシート供給位置L1で保持し、所定の差圧成形位置L2まで所定の搬送方向D1へ搬送する。シート加熱装置10は、シート供給位置L1と差圧成形位置L2との間に設置され、搬送中のシートS1を加熱する。成形部3は、加熱されたシートS1を差圧成形し、図17に示すような差圧成形シートS2を離型してトリミング装置5へ送り出す。トリミング装置5は、差圧成形シートS2の縁部を所定の大きさに切断するトリミングを行い、得られる差圧成形品(製品S3)を製品搬送装置6の方へ送り出す。製品搬送装置6は、製品S3を所定の取出位置へ搬送する。シート供給装置4のシート供給動作、シート保持手段20のシートを保持して搬送する動作、成形部3の成形動作、トリミング装置5のトリミング動作、及び、製品搬送装置6の製品搬送動作は、同期して間欠的に行われる。
【0015】
(2)差圧成形装置の説明:
差圧成形装置2は、成形可能なシートS1を差圧成形して離型する。図2〜16に示す差圧成形装置2は、シートS1に対していわゆる圧空真空成形、すなわち、真空と圧空を併用する差圧成形を行う。むろん、差圧成形装置2は、シートS1に対して真空成形のみ行ってもよいし、シートS1に対して圧空成形のみを行ってもよい。
差圧成形装置2の基本部分は、シート保持手段20、閉空間形成体30、成形型40、差圧成形手段60、離型手段70、からなる。図1,2に例示した差圧成形装置2は、閉空間形成体30及び成形型40が成形部3に含まれるとともに、差圧成形手段60及び離型手段70が成形部3と制御盤80とで構成されている。
【0016】
シート保持手段20は、シートS1をシート保持部21で保持する。閉空間形成体30は、シート保持部21で保持されたシートS1の一面S1aに対向した凹部32を有する。成形型40は、シート保持部21で保持されたシートS1の他面S1b側に配置され、凹部32に対向している。差圧成形手段60は、シート保持部21と閉空間形成体30とを近接させてシートS1の一面S1aと凹部32とで囲まれた成形前空間SP1を形成し、閉空間形成体30と成形型40とを近接させ、成形前空間SP1の圧力よりもシートS1の他面S1b側の圧力が低くなる差圧を設けてシートS1を成形型40に密接させる。ここでいう圧力は、絶対圧である。離型手段70は、成形型40に密接した成形シートS2の他面S2b側を大気圧以上にするとともに該成形シートS2の一面S2aと凹部32とで囲まれる成形後空間SP2を減圧して大気圧未満とし、閉空間形成体30と成形型40とを離間させて成形シートS2を離型する。これにより、離型時の差圧成形シートS2の変形が抑止され、差圧成形のサイクルタイムが短くて済む。
【0017】
成形可能なシートS1は、熱可塑性シートなど差圧成形可能な種々の被成形シートを用いることができ、熱可塑性樹脂等の樹脂のみからなる樹脂シートでも、樹脂に充てん材等の添加剤が添加された材質からなるシートでもよく、単層シートでも、異なる材質をラミネートした積層シートでもよい。シートS1の素材には、ポリエチレン(Polyethylene)、ポリプロピレン(Polypropylene)、ポリスチレン(Polystyrene)、ポリ塩化ビニル(Poly (vinyl chloride))、ABS樹脂(Acrylonitrile-butadiene-styrene resin)、ポリエチレンテレフタレート(Poly (ethylene terephthalate))、ポリカーボネート(Polycarbonate)、等を利用可能である。
以下、シートS1に熱可塑性シートを用いるものとして説明する。
【0018】
本実施形態の差圧成形品製造システム1は、製品S3として冷蔵庫の樹脂製内箱等の厚物を製造するのに好適な構成を有している。本実施形態の差圧成形装置2は、厚み1mm以上の厚物シートを差圧成形するのに好適な構成を有している。厚物シートの厚みは、1〜5mm程度など様々な厚みとすることが可能である。むろん、厚み1mm未満の薄物シートの差圧成形にも、本発明を適用可能である。
また、厚物シートに好適な本実施形態の差圧成形装置2は、1回の差圧成形に必要な長さに切断されたカットシートを差圧成形するのに好適な構成を有している。むろん、ロール状シートなど連続シートの差圧成形にも、本発明を適用可能である。
【0019】
本実施形態の差圧成形装置2は、さらに、シート加熱装置10及びクランプ部材50を備える。シート加熱装置10は、シート供給位置L1から差圧成形位置L2へ搬送される途中のシートS1を加熱して軟化させる。クランプ部材50は、シート保持部21で保持されたシートS1の他面S1bと成形型40との間で閉空間形成体30における凹部32の周囲33に対向し、シートS1を閉空間形成体30とで挟持することが可能である。
【0020】
次に、本実施形態の差圧成形装置2をより具体的に説明する。
シート加熱装置10は、ヒーター11を有し、搬送中の熱可塑性のシートS1を溶融しない範囲で軟化する温度以上に輻射加熱する。ヒーター11は、シートS1を加熱軟化させることができる加熱能力があればよく、シートS1の性質に応じて加熱能力を設定すればよい。
【0021】
シート保持手段20は、シート供給位置L1でシート保持部21によりシートS1を保持してシート加熱装置10へ搬送し、加熱されたシートS1をさらに閉空間形成体30と成形型40との間の差圧成形位置L2へ搬送する。
【0022】
図3(a)はシートS1を保持したシート保持手段20の要部を上から見て示し、図3(b)はシートS1を保持したシート保持手段20をA1−A1の位置で切断したときの垂直端面を例示している。ここで、シートの搬送方向D1と直交する図3(a)の上下方向をシートS1,S2の幅方向D2とする。
本実施形態のシート保持手段20は、図8に示す保持部駆動装置25でシート保持部21をレール22に沿って駆動する。シート保持部21は、上方へ突出した突き刺し部を有する下保持部材21a,21aと、該突き刺し部の受け入れ部を有する上保持部材21b,21bとを備え、下保持部材21a,21aと上保持部材21b,21bとでシートS1の幅方向D2の両縁部S1c,S1cを突き刺して保持する。シート保持部21は、一対のレール22,22に沿ってシート供給位置L1と差圧成形位置L2との間を水平に移動する。レール22,22は、長手方向を搬送方向D1に向けて設置され、シート加熱装置10を通り、下保持部材21a,21aを移動可能に支持している。
【0023】
すなわち、シート保持手段20は、シート供給位置L1で下保持部材21a,21aと上保持部材21b,21bとを近接させてシートの両縁部S1c,S1cを突き刺して保持し、この状態のシート保持部21をシート加熱装置10に通して差圧成形位置L2へ水平移動させる。シート保持部21に保持されたシートS1は、搬送中にシート加熱装置10で加熱されて軟化する。また、シート保持手段20は、差圧成形シートS2の離型後に下保持部材21a,21aと上保持部材21b,21bとを離間させ、この状態のシート保持部21をシート供給位置L1に戻す。従って、本差圧成形装置2は、連続成形に好適である。
むろん、シート保持手段20は、上述した突き刺し手段の他、シートの縁部を把持して保持するクランプ手段等でもよい。
【0024】
シートの搬送方向D1は、水平方向としてシートが安定して搬送されるようにしているが、水平方向から上方向や下方向へずれた方向でも、鉛直上方向でも、鉛直下方向でもよい。
【0025】
閉空間形成体30は、図2,4,5に示すように、差圧成形位置L2にあるときのシートS1の一面S1aに対向する凹部32を有し、該シートの一面S1a側に配置されている。閉空間形成体30は、下面に凹部32の開口32aを有する箱状に形成され、凹部32の周囲33となる下面がクランプ部材50とでシートS1を挟む挟持面33aとされている。差圧成形前にシートS1を凹部32内で予備膨張させるため、閉空間形成体30と成形型40とが近接したときに凹部32の内面と成形型40の成形面42aとの間に空間が生じるようにされている。すなわち、凹部32の内面形状は成形面42aの形状とは異なっており、凹部32の内面が間隔を空けて成形面42aを覆うようにされている。このような内面形状の凹部32が閉空間形成体30に設けられていることにより、凹部32内に膨出するシートS1が凹部32の内面に接触せず、良好な差圧成形が行われる。
閉空間形成体30の上部には、凹部32から上負圧供給エア回路61及び上圧空供給エア回路62に繋がる差圧供給エア経路34と、凹部32から上開放エア回路63に繋がる開放エア経路35とが形成されている。
【0026】
閉空間形成体30は、閉空間形成体側テーブルとなる上テーブル38の下面に取り付けられて固定されている。上テーブル38は、上下双方向へ移動可能に設けられ、閉空間形成体駆動装置39に駆動される。閉空間形成体駆動装置39は、差圧成形位置L2にあるシート保持部21に対して上テーブル38を近接及び離間させる。
【0027】
成形型40は、図2,4,6に示すように、凹部32に対向した凸部42を有する雄型とされ、差圧成形位置L2にあるときのシートS1の他面S1b側に配置されている。成形型の凸部42の表面は、シートS1を密接させる成形面42aとされている。成形面42aには、下負圧供給エア回路64、下開放エア回路65、及び、離型エア供給回路71に繋がるエア経路44の孔44aが形成されている。本実施形態の成形型40は、凸部42を有する型本体41が基部材43に取り付けられて固定されている。
【0028】
成形型40は、型側テーブルとなる下テーブル48の上面に取り付けられて固定されている。下テーブル48は、上下双方向へ移動可能に設けられ、成形型駆動装置49に駆動される。成形型駆動装置49は、閉空間形成体30に対して下テーブル48を近接及び離間させる。
【0029】
クランプ部材50は、図2,4,7に示すように、シート保持部21で保持されて差圧成形位置L2にあるときのシートS1の他面S1bと成形型40との間に設置され、閉空間形成体30における凹部32の周囲33に対向している。クランプ部材50は、成形型の凸部42を通すための開口51を有する枠状に形成され、開口51の周囲となる上面が閉空間形成体30とでシートS1を挟む挟持面52とされている。
【0030】
クランプ部材50は、上下双方向へ移動可能に設けられ、クランプ部材駆動装置59に駆動される。クランプ部材駆動装置59は、閉空間形成体30に対してクランプ部材50を近接及び離間させる。シートS1が閉空間形成体30とクランプ部材50とで挟まれて差圧成形されるので、高品質の差圧成形シートS2が得られる。
【0031】
なお、テーブル38,48及びクランプ部材50を上下方向へ移動させる機構は、ボールねじ機構としているものの、ラックとピニオンを組み合わせた機構、リンク機構、クランク機構、油圧シリンダのようなシリンダを用いた機構、等でもよい。
また、シート保持部21、閉空間形成体30、成形型40、及び、クランプ部材50の主要部分は、金属等で形成することができる。
【0032】
差圧成形手段60は、各種駆動装置39,49,59、各種エア回路61〜65、制御盤80、等で構成される。上負圧供給エア回路61は、閉空間形成体の凹部32に繋がるエア経路34に接続され、成形前空間SP1や成形後空間SP2を減圧することが可能である。上負圧供給エア回路61は、単に真空圧を供給するのみならず、インバータ制御により成形前空間SP1や成形後空間SP2に供給する負圧(真空圧を含む)を調整可能である。上圧空供給エア回路62は、エア経路34に接続され、成形前空間SP1や成形後空間SP2に圧空を供給することが可能である。上開放エア回路63は、閉空間形成体の凹部32に繋がるエア経路35に接続され、大気への開放と大気からの遮断とを切り替えることが可能である。下負圧供給エア回路64は、成形面42aに繋がるエア経路44に接続され、シートS1の他面S1b側を減圧することが可能である。下負圧供給エア回路64は、単に真空圧を供給するのみならず、インバータ制御によりシートの他面S1b側に供給する負圧を調整可能である。下開放エア回路65は、エア経路44に接続され、大気への開放と大気からの遮断とを切り替えることが可能である。
【0033】
差圧成形手段60は、まず、図10に示すように、差圧成形位置L2に加熱されたシートS1が搬送されたときにシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させるとともに凹部32の周囲33となる部分のシートS1をクランプ部材50と閉空間形成体30とで挟んでシートS1の一面S1aと凹部32とで囲まれた成形前空間SP1を形成する。成形前空間SP1は、常時密閉された空間ではなく、エア経路34,35が接続された空間を意味する。
【0034】
次に、図11に示すように、差圧成形手段60は、成形前空間SP1を減圧してシートS1の他面S1bを凹ませる。成形前空間SP1に供給する負圧は、大気圧(約0.1MPa)よりも低くされ、絶対圧で、例えば、0.05MPa以下、0.04MPa以下、0.03MPa以下、0.02MPa以下、0.01MPa以下、とされる。
【0035】
さらに、差圧成形手段60は、閉空間形成体30と成形型40とを近接させてシートS1の凹んだ他面S1bに凸部42を挿入させる。さらに、図12に示すように、差圧成形手段60は、シートS1の他面S1b側を減圧するとともに成形前空間SP1に圧空PA1を供給し、成形前空間SP1の圧力よりもシートS1の他面S1b側の圧力が低くなる差圧を設ける。シートの他面S1b側に供給する負圧は、大気圧よりも低くされ、絶対圧で、例えば、0.05MPa以下、0.04MPa以下、0.03MPa以下、0.02MPa以下、0.01MPa以下、とされる。成形前空間SP1に供給する圧空PA1の圧力は、大気圧よりも高くされ、絶対圧で、例えば、0.2〜2MPa程度とされる。
以上により、シートS1は、成形型の成形面42aに密接し、差圧成形される。シートの他面S1bを凹ませて成形型の凸部42を挿入させる差圧成形が行われるので、凸部を有する成形型を用いた高品質の差圧成形シートが得られる。シートS1の差圧成形は、圧空真空成形のみならず、シートの他面S1b側を減圧する真空成形のみでもよいし、成形前空間SP1に圧空PA1を供給する圧空成形のみでもよい。成形前空間SP1に圧空PA1が供給されることにより、高品質の差圧成形シートS2が得られる。
【0036】
離型手段70は、各種駆動装置39,49,59、上負圧供給エア回路61、上開放エア回路63、下開放エア回路65、離型エア供給回路71、冷却エア供給手段75、制御盤80、等で構成される。離型エア供給回路71は、成形面42aに繋がるエア経路44に接続され、成形シートS2の他面S2b側に圧空を供給することが可能である。
冷却エア供給手段75は、閉空間形成体30の凹部32から成形型40に向かって冷却用エアCA1を吹き付けるための冷却エア供給回路76を有し、制御盤80の制御に従って動作する。冷却エア供給回路76は、閉空間形成体30の側面に取り付けられ、成形面42aに密着した成形シートS2に向かって凹部32内から斜め下方へ冷却用エアCA1を吹き付ける。冷却用エアCA1は、成形シートS2が固化する温度のエアであればよく、外気を用いているが、冷却装置で冷却したエアを用いてもよい。
【0037】
離型手段70は、まず、図13に示すように、成形型40に密接した成形シートS2に向かって冷却エア供給手段75から冷却用エアCA1の吹き付けを開始するとともにシート保持部21と閉空間形成体30とを離間させる。冷却用エアCA1の吹き付けを開始するとともにシート保持部21と閉空間形成体30とを離間させることには、冷却用エアCA1の吹き付けを開始するのとシート保持部21と閉空間形成体30とを離間させるのを同時に行うこと、冷却用エアCA1の吹き付けを開始した後にシート保持部21と閉空間形成体30とを離間させること、シート保持部21と閉空間形成体30とを離間させた後に冷却用エアCA1の吹き付けを開始すること、のいずれも含まれる。
差圧成形後の成形シートS2が冷却されるので、離型時の成形シートS2の変形が抑制され、高品質の成形シートS2が得られる。
【0038】
次に、図14に示すように、離型手段70は、冷却エア供給手段75からの冷却用エアCA1の吹き付けを停止するとともにシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させて成形シートS2の一面S2aと凹部32とで囲まれた成形後空間SP2を形成する。冷却用エアCA1の吹き付けを停止するとともにシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させることには、冷却用エアCA1の吹き付けを停止するのとシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させるのを同時に行うこと、冷却用エアCA1の吹き付けを停止した後にシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させること、シート保持部21と閉空間形成体30とを近接させた後に冷却用エアCA1の吹き付けを停止すること、のいずれも含まれる。
【0039】
さらに、離型手段70は、成形型40から圧空(離型エアRA1)を供給するとともに成形後空間SP2を減圧し、図15に示すように閉空間形成体30と成形型40とを離間させて成形シートS2を離型する。離型エアRA1を供給するとともに成形後空間SP2を減圧することには、離型エアRA1の供給と成形後空間SP2の減圧を同時に行うこと、離型エアRA1を供給した後に成形後空間SP2を減圧すること、成形後空間SP2を減圧した後に離型エアRA1を供給すること、のいずれも含まれる。離型エアRA1の圧力は、大気圧よりも高くされ、絶対圧で、例えば、0.2〜2MPa程度とされる。成形後空間SP2に供給する負圧は、大気圧よりも低くされ、絶対圧で、例えば、0.05MPa以下、0.04MPa以下、0.03MPa以下、0.02MPa以下、0.01MPa以下、とされる。下開放エア回路65を大気に開放していれば、離型エアRA1の供給を省略してもよい。
【0040】
差圧成形シートS2は、離型後、下保持部材21a,21aと上保持部材21b,21bとの離間によりシート保持部21の保持から解放され、差圧成形位置L2からトリミング装置5へ搬送されて、縁部が所定の大きさに切断される。得られる製品S3は、製品搬送装置6へ搬送され、さらに所定の取出位置へ搬送される。成形シートS2を解放したシート保持部21は、差圧成形位置L2からシート供給位置L1に戻される。
【0041】
なお、シート保持部21と閉空間形成体30とを近接及び離間させる際には、閉空間形成体30のみを移動させているが、シート保持部21と閉空間形成体30の両方を移動させてもよいし、シート保持部21のみを移動させてもよい。
クランプ部材50と閉空間形成体30とを近接及び離間させる際には、クランプ部材50と閉空間形成体30の両方を移動させているが、クランプ部材50のみを移動させてもよいし、閉空間形成体30のみを移動させてもよい。
成形型40と閉空間形成体30とを近接及び離間させる際には、成形型40と閉空間形成体30の両方を移動させているが、成形型40のみを移動させてもよいし、閉空間形成体30のみを移動させてもよい。
【0042】
図8は、制御盤80を中心とした差圧成形装置2の電気回路構成を示している。制御盤80には、シート加熱装置10、シート保持部21、各種駆動装置25,39,49,59、各種エア回路61,62,63,64,65,71,76、等が電気的に接続されている。制御盤80は、該制御盤全体の動作を制御する中央制御回路81、シート加熱装置10の温度を制御するシート加熱制御部82a、シート保持部21の保持動作を制御するシート保持制御部82b、保持部駆動装置25の動作を制御する保持部駆動制御部82c、閉空間形成体駆動装置39の動作を制御する閉空間形成体駆動制御部82d、成形型駆動装置49の動作を制御する成形型駆動制御部82e、クランプ部材駆動装置59の動作を制御するクランプ部材駆動制御部82f、上負圧供給エア回路61の動作を制御する上負圧供給制御部82g、上圧空供給エア回路62の動作を制御する上圧空供給制御部82h、上開放エア回路63の動作を制御する上開放制御部82i、下負圧供給エア回路64の動作を制御する下負圧供給制御部82j、下開放エア回路65の動作を制御する下開放制御部82k、離型エア供給回路71の動作を制御する離型エア供給制御部82l、冷却エア供給回路76の動作を制御する冷却エア供給制御部82m、情報出力部84、操作部85、等を備えている。
【0043】
中央制御回路81は、内部のバスに、CPU(Central Processing Unit)81a、半導体メモリ81b,81c、タイマ回路81d、不揮発性メモリ81e、等が接続された回路とされている。CPU81aは、ROM(Read Only Memory)81bや不揮発性メモリ81eに記録された制御プログラムに基づいてRAM(Random Access Memory)81cをワークエリアとして利用しながら差圧成形装置2の各部を制御する。
情報出力部84は、例えばディスプレイや音声出力器やプリンタで構成され、利用者から操作入力を受け付けた各種設定の内容や差圧成形装置2の運転状況を表す各種情報を表示等により出力する。操作部85は、例えば複数のボタンで構成され、利用者から操作入力を受け付ける。
【0044】
(3)差圧成形装置の動作、並びに、作用及び効果:
本実施形態の制御盤80は、図9に示すタイミングチャートに従って製品S3を製造する処理を行う。ここで、タイミングt1〜t14が差圧成形手段60に対応し、タイミングt15〜t25が離型手段70に対応している。以下、差圧成形装置2の動作、並びに、作用及び効果を説明する。
なお、図4に示すように、閉空間形成体30は所定の離間位置L11にあり、クランプ部材50は所定の離間位置L12にあり、成形型40は所定の離間位置L13にあり、エア回路61,62,64,71,76は動作しておらず、開放エア回路63,65は遮断状態であるものとする。
【0045】
まず、制御盤80は、保持部駆動装置25でシート保持部21をシート供給位置L1に移動させ、シート保持部21にシートS1を保持させる。次に、制御盤80は、シート保持部21をシート加熱装置10へ移動させる。シート保持部21に保持されたシートS1がシート加熱装置10で加熱されて軟化すると(タイミングt1)、制御盤80は、保持部駆動装置25でシート保持部21を差圧成形装置2へ移動させる(タイミングt2〜t4)。これにより、加熱軟化したシートS1が差圧成形位置L2へ搬送される。図4には、シートS1を搬送している途中のタイミングt3における成形部3の様子が示されている。
【0046】
シートS1を搬送している途中から、制御盤80は、閉空間形成体駆動装置39で上テーブル38を所定の近接位置L14まで下降させるとともにクランプ部材駆動装置59でクランプ部材50を所定の近接位置L15まで上昇させる(タイミングt3〜t5)。これにより、図10に示すように、差圧成形位置L2に加熱されたシートS1が搬送されたときにシート保持部21と閉空間形成体30とが近接して凹部32の周囲33となる部分のシートS1が近接位置L15のクランプ部材50と近接位置L14の閉空間形成体30とで挟まれ、シートの一面S1aと凹部32とで囲まれた成形前空間SP1が形成される。
むろん、上テーブル38の下降タイミングとクランプ部材50の上昇タイミングは、ずれていてもよい。
【0047】
その後、制御盤80は、上負圧供給エア回路61で成形前空間SP1に負圧を供給して成形前空間SP1を減圧させる(タイミングt6〜t7)。すると、図11に示すように、シートの他面S1bが上方へ凹む。成形前空間SP1を減圧した後、制御盤80は、上開放エア回路63を開放状態に切り替えて成形前空間SP1を大気に開放させ(タイミングt8〜t10)、成形前空間SP1を大気に開放している最中に成形型駆動装置49で下テーブル48を所定の近接位置L16まで上昇させる(タイミングt9〜t12)。成形前空間SP1を大気に開放しても即座にはシートS1が下がってこないので、図11に示すように、下テーブル48が上昇を開始する時点でシートの他面S1bは凹んでいる。下テーブル48に固定された成形型40が上昇すると、閉空間形成体30と成形型40とが近接し、シートS1の凹んだ他面S1bに凸部42が挿入する。図12は、成形型40が近接位置L16まで上昇していることを示している。
【0048】
制御盤80は、上開放エア回路63を遮断状態に切り替えて成形前空間SP1を大気から遮断したタイミングt10の後、下テーブル48が上昇している最中に、下負圧供給エア回路64で成形面42aに負圧を供給させ、シートの他面S1b側の減圧を開始させる(タイミングt11)。このとき、成形面42aに比較的弱い負圧を作用させる副真空引きを行った後、成形面42aに強い負圧を作用させる本真空引きを行ってもよい。
以上によりシートS1が成形型40の成形面42aに密接することになるが、成形型40の上昇が完了したタイミングt12の後、制御盤80は、図12に示すように、上圧空供給エア回路62で成形前空間SP1に圧空PA1を供給してさらにシートS1を成形面42aに密接させる(タイミングt13〜t14)。圧空PA1の供給時には閉空間形成体30と成形型40とを離間させる向きの強い力が生じるため、タイミングt13の前に閉空間形成体30と成形型40とを型締めし、タイミングt14の後に閉空間形成体30と成形型40とを型締めから解放してもよい。このようにして、シートS1が差圧成形され、成形型40上に成形シートS2が形成される。
【0049】
制御盤80は、圧空PA1の供給を停止するタイミングt14において下開放エア回路65を開放状態に切り替えてシートの他面S1b側を大気に開放させる。むろん、圧空PA1の供給の停止タイミングと他面S1b側の大気への開放タイミングは、ずれていてもよい。その後、制御盤80は、成形型40に密接した成形シートS2に向かって冷却エア供給回路76から冷却用エアCA1の吹き付けを開始させる(タイミングt15)。また、制御盤80は、閉空間形成体駆動装置39で上テーブル38を所定の中間位置L17まで上昇させ(タイミングt16〜t17)、成形シートS2の一面S2aと凹部32とで囲まれた成形後空間SP2を大気に開放する。図13は、閉空間形成体30が中間位置L17まで上昇していることが示されている。これにより、閉空間形成体の凹部32から冷却用エアCA1の吹き付けが開始した状態でシート保持部21と閉空間形成体30とが離間する。
【0050】
その後、制御盤80は、冷却エア供給回路76からの冷却用エアCA1の吹き付けを停止するとともに閉空間形成体駆動装置39で上テーブル38を近接位置L14まで下降させる(タイミングt18〜t19)。すると、図14に示すように、シート保持部21と閉空間形成体30とが近接し、成形シートの一面S2aと凹部32とで囲まれた成形後空間SP2が再び形成される。制御盤80は、閉空間形成体30を近接位置L14とするタイミングt19において下開放エア回路65を遮断状態に切り替える。むろん、閉空間形成体30の近接タイミングと下開放エア回路65の遮断状態への切り替えタイミングは、ずれていてもよい。また、制御盤80は、下負圧供給エア回路64からの負圧の供給を停止させる(タイミングt20)。
【0051】
その後、制御盤80は、図14に示すように、離型エア供給回路71で成形型40から離型エアRA1を供給させるとともに、上負圧供給エア回路61で成形後空間SP2に負圧を供給させて成形後空間SP2を減圧させる(タイミングt21〜t23)。このとき、比較的弱い離型エアを供給した後、比較的強い離型エアを供給してもよい。また、制御盤80は、タイミングt21〜t23の途中において成形型駆動装置49で下テーブル48の下降を開始させる(タイミングt22)。すると、図15に示すように、閉空間形成体30と成形型40とが離間し、図17に示すような成形シートS2が離型する。このとき、成形シートの他面S2b側が大気圧以上で成形後空間SP2が大気圧未満とされるので、成形シートの一面S2aの広い範囲が閉空間形成体30側に吸引され、成形型40から離れる力が成形シートS2の広い範囲に加わる。従って、離型時の成形シートS2の変形が抑止される。また、成形シートS2の変形を抑止するために成形型40の離間速度を下げなくてもよい。
【0052】
制御盤80は、下テーブル48を離間位置L13まで下降させるタイミングt22〜t24の間に、閉空間形成体駆動装置39で上テーブル38の上昇を開始させるとともにクランプ部材駆動装置59でクランプ部材50の下降を開始させる(タイミングt23)。むろん、上テーブル38の上昇開始タイミング、クランプ部材50の下降開始タイミング、離型エアRA1の供給停止タイミング、及び、成形後空間SP2の減圧終了タイミングは、ずれていてもよい。そして、制御盤80は、図16に示すように、上テーブル38を離間位置L11まで上昇させるとともにクランプ部材50を離間位置L12まで下降させる(タイミングt25)。むろん、上テーブル38の上昇タイミングとクランプ部材50の下降タイミングは、ずれていてもよい。
【0053】
その後、制御盤80は、シート保持部21に成形シートS2の保持を解放させ、図示しない搬送装置で該成形シートS2をトリミング装置5へ送り出す。また、制御盤80は、保持部駆動装置25でシート保持部21を差圧成形位置L2からシート供給位置L1に戻す。一方、トリミング装置5は、搬入された成形シートS2の縁部を所定の大きさに切断し、形成される製品S3を製品搬送装置6へ送り出す。製品搬送装置6は、搬入された製品S3を所定の取出位置へ搬送する。
以上で製造の1サイクルが終了し、以下、タイミングt1〜t25が繰り返されることにより、連続してシートS1から差圧成形シートS2が形成され、連続して製品S3が製造される。
【0054】
以上説明したように、本実施形態の差圧成形装置2及び差圧成形シート製造方法は、離型時、成形シートの一面S2aの広い範囲が成形型40とは反対側に吸引されるので、成形型40から離れる力が成形シートS2の広い範囲に加わる。従って、本実施形態の技術によると、離型時の成形シートS2の変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することが可能となる。
【0055】
(4)変形例:
本発明は、種々の変形例が考えられる。
上述した動作の各タイミングの順番は、適宜、変更可能である。例えば、シート搬送終了のタイミングt4以降にタイミングt3の上テーブル38の下降やクランプ部材50の上昇を開始してもよい。上テーブル38の下降終了やクランプ部材50の上昇終了のタイミングt5以前にタイミングt6の成形前空間SP1の減圧を開始してもよい。成形前空間SP1の減圧終了のタイミングt7以前にタイミングt8の成形前空間SP1の大気開放を行ってもよい。成形前空間SP1の大気開放終了のタイミングt10以降にタイミングt9の下テーブル48の上昇を開始してもよい。下テーブル48の上昇終了のタイミングt12以降にタイミングt11の成形面42aの負圧供給を開始してもよい。成形面42aの負圧供給開始のタイミングt11以前にタイミングt13の成形前空間SP1の圧空供給を開始してもよい。成形前空間SP1の圧空供給終了やシートの他面S1b側の大気開放のタイミングt14以前にタイミングt15の冷却用エアCA1の吹き付けを開始してもよい。冷却用エアCA1の吹き付け終了のタイミングt18以前に、タイミングt19の下開放エア回路65の遮断状態への切り替えを行ったり、タイミングt20の成形面42aの負圧供給停止を行ったりしてもよい。
【0056】
上述した各部材は、複数の部材が組み合わされて構成されてもよい。
成形型は、基部材43と型本体41とから構成する以外にも、型側テーブルに直接取り付けられる型のみで構成されてもよい。
成形型に、アンダーカット(Under Cut)部を有する差圧成形シートを離型するため可動型の駆動回路を設けてもよい。この場合、成形型に成形シートが密接しているときに駆動回路で可動型を退避させると、成形シートを離型することができる。
閉空間形成体30は、成形前空間を減圧してシートの他面を凹ませるものに限定されず、成形前空間を減圧しないものであってもよい。例えば、成形型に雌型を用いる場合、成形前空間を増圧してシートの他面を膨らませてもよい。この場合でも、離型時に成形後空間を減圧することにより、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮する効果が得られる。
被成形シートは、カットシート以外にも、連続シートとされてもよい。
【0057】
1枚のカットシートから形成する製品は、一つのみならず、複数でもよい。
図18は、1枚のシートS1から複数の製品を形成する変形例の差圧成形装置において成形前空間SP1を減圧した状態の成形部3を例示する垂直断面図である。本変形例の閉空間形成体30は、シートS1の他面S1bを凹ませる箇所を複数とするための分割部材37を備えている。本変形例の成形型40の凸部42は、シートの他面S1bにおいて凹んだ箇所のそれぞれに挿入するように分割されている。本差圧成形装置でシートS1を差圧成形し、得られる差圧成形シートS2をトリミング装置で分割すると、複数の製品が得られる。
【0058】
また、閉空間形成体30と成形型40の位置関係を逆にすることも可能である。
図19は、閉空間形成体30をシートS1の下側に配置し成形型40をシートS1の上側に配置した変形例の差圧成形装置において成形部3を例示する垂直断面図である。本変形例では、閉空間形成体30を固定したテーブル38が下テーブルとされ、成形型40を固定したテーブル48が上テーブルとされている。また、本変形例では、クランプ部材が設けられていない。クランプ部材が無くても、近接した閉空間形成体30の凹部32とシートS1の一面S1aとで囲まれる成形前空間を減圧することができれば、本発明を適用可能である。例えば、閉空間形成体30において凹部32の周囲となる面33aに粘着性の材料を設けたり、シートの一面S1aに粘着性の材料層を設けたりすることにより、容易に成形前空間を減圧することができる。
【0059】
図20は、図19に示す成形部3を有する差圧成形装置の電気回路構成の一例を示している。本変形例では、上負圧供給エア回路61の代わりに下負圧供給エア回路161が設けられ、上負圧供給制御部82gの代わりに下負圧供給制御部182gが設けられ、上開放エア回路63の代わりに下開放エア回路163が設けられ、上開放制御部82iの代わりに下開放制御部182iが設けられ、下負圧供給エア回路64の代わりに上負圧供給エア回路164が設けられ、下負圧供給制御部82jの代わりに上負圧供給制御部182jが設けられ、下開放エア回路65の代わりに上開放エア回路165が設けられ、下開放制御部82kの代わりに上開放制御部182kが設けられている。
【0060】
また、本変形例では、クランプ部材駆動装置や下圧空供給エア回路や離型エア供給回路や冷却エア供給回路が設けられていない。上圧空供給エア回路62に相当する下圧空供給エア回路が無くても、上負圧供給エア回路164によりシートS1を差圧成形することが可能である。離型エア供給回路が無くても、下負圧供給エア回路161により成形シートを離型することが可能である。冷却エア供給回路が無くても、成形シートが固化等により変形し難くなっていれば、成形シートを離型することが可能である。
【0061】
さらに、本変形例では、シート加熱装置や保持部駆動装置が設けられていない。シート加熱装置が無くても、例えば、外部の加熱装置でシートS1を軟化させると、シートS1を差圧成形することができる。保持部駆動装置が無くても、軟化したシートS1を差圧成形位置でシート保持部に保持させると、差圧成形位置でシートS1を差圧成形することができる。
さらに、本変形例では、制御盤80にシート保持部21が接続されていない。シート保持部21の保持動作が制御されなくても、作業者がシートS1をシート保持部に保持させることにより、シートS1を差圧成形することができる。
【0062】
図21は、図20に示す差圧成形装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。本変形例の制御盤80は、まず、閉空間形成体30を固定した下側のテーブル38を所定の近接位置まで上昇させてシートS1の一面S1aと凹部32とで囲まれた成形前空間を形成させる(タイミングt3〜t5)。次に、制御盤80は、成形前空間SP1を減圧してシートS1の他面S1bを下方へ凹ませる(タイミングt6〜t7)。さらに、制御盤80は、成形前空間SP1を大気に開放させ(タイミングt8)、成形型40を固定した上側のテーブル48を所定の近接位置まで下降させてシートS1の凹んだ他面S1bに凸部42を挿入させる(タイミングt9〜t12)。さらに、制御盤80は、上側のテーブル48が下降している最中にシートの他面S1b側の減圧を開始させ(タイミングt11)、シートS1を成形型40に密接させる。
【0063】
さらに、制御盤80は、成形後空間SP2を大気から遮断し(タイミングt14)、成形面42aへの負圧の供給を停止させ(タイミングt20)、成形シートS2の他面S2b側を大気に開放させるとともに成形後空間を減圧させる(タイミングt21〜t23)。また、制御盤80は、成形型40を固定した上側のテーブル48を所定の離間位置まで上昇させて成形シートS2を離型させる(タイミングt22〜t24)。さらに、制御盤80は、閉空間形成体30を固定した下側のテーブル38を所定の離間位置まで下降させる(タイミングt23〜t25)。
本変形例でも、離型時、成形シートS2の他面側が大気圧で成形後空間が大気圧未満とされるので、成形シートS2の一面の広い範囲が閉空間形成体30側に吸引され、成形型40から離れる力が成形シートS2の広い範囲に加わる。従って、本変形例によっても、離型時の成形シートS2の変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することが可能となる。
【0064】
むろん、図22に示す変形例のタイミングチャートのように、閉空間形成体30をシートS1の上側に配置し成形型40をシートS1の下側に配置しても同様にしてシートS1を差圧成形して離型することができる。図22の例では、下テーブル48の上昇開始タイミングt9の後に成形前空間SP1が大気に開放され(タイミングt8)、成形面42aへの負圧供給の停止タイミングt20の後に成形後空間SP2が大気から遮断されている(タイミングt14)。むろん、本変形例でも、動作の各タイミングの順番は、適宜、変更可能である。
【0065】
また、成形可能なシートをシート保持部で保持するシート保持手段と、該シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置されて前記凹部に対向した成形型と、を用い、前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させ、前記成形型に密接した成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに該成形シートの一面と前記凹部とで囲まれる成形後空間を減圧して大気圧未満とし、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型する基本構成のみでも、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮する効果が得られる。
すなわち、独立請求項に係る構成要件のみからなる差圧成形装置及び差圧成形シート製造方法でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
【0066】
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、離型時の差圧成形シートの変形を抑止しながら差圧成形のサイクルタイムを短縮することが可能な技術を提供することができる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能であり、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能である。従って、本発明は、上述した実施形態や変形例に限られず、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成等も含まれる。
【符号の説明】
【0067】
1…差圧成形品製造システム、2…差圧成形装置、
3…成形部、4…シート供給装置、5…トリミング装置、6…製品搬送装置、
10…シート加熱装置、11…ヒーター、
20…シート保持手段、21…シート保持部、
25…保持部駆動装置、
30…閉空間形成体、32…凹部、32a…開口、33…凹部の周囲、33a…挟持面、
34,35…エア経路、
37…分割部材、
38,48…テーブル、
39…閉空間形成体駆動装置、
40…成形型、41…型本体、42…凸部、42a…成形面、43…基部材、
44…エア経路、44a…孔、
49…成形型駆動装置、
50…クランプ部材、51…開口、52…挟持面、
59…クランプ部材駆動装置、
60…差圧成形手段、
61…上負圧供給エア回路、62…上圧空供給エア回路、63…上開放エア回路、
64…下負圧供給エア回路、65…下開放エア回路、
70…離型手段、71…離型エア供給回路、
75…冷却エア供給手段、76…冷却エア供給回路、
80…制御盤、
CA1…冷却用エア、
D1…シートの搬送方向、D2…シートの幅方向、
L1…シート供給位置、L2…差圧成形位置、
L11,L12,L13…離間位置、L14,L15,L16…近接位置、
L17…中間位置、
PA1…圧空、RA1…離型エア、
S1…シート、S1a…シートの一面、S1b…シートの他面、S1c…縁部、
S2…成形シート、S2a…成形シートの一面、S2b…成形シートの他面、
SP1…成形前空間、SP2…成形後空間。
【技術分野】
【0001】
本発明は、成形可能なシートを差圧成形して離型する差圧成形装置、及び、差圧成形シート製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
真空成形や圧空成形等の差圧成形は、加熱された被成形シートの一面側と他面側の圧力に差を設ける熱成形として知られている。
被成形シートの差圧成形法として、特開昭48−10165号公報に冷蔵庫扉の内板の真空成形法が開示されている。この真空成形法では、加熱されたプラスチックシートを上部型と下部型との間に置き、上部型でプラスチックシートの上面を密閉的に覆い、上部型内の空気を排除することによりプラスチックシートを上部型側に吸引し、その後、上部型と下部型とを近付けて型締めし、次いで下部型の孔から空気を排除して下部型にプラスチックシートを吸引している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開昭48−10165号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
下部型から成形シートを離型するために下部型の孔から離型エアを吹き出すと、成形シートが下部型から一部のみしか離れず、縁部が挟持された成形シートから下部型を離間させる時に成形シートが変形することがある。成形シートの変形を防ぐために下部型の離間速度を下げると、成形のサイクルタイム(cycle time)が増えてしまう。
【0005】
以上を鑑み、本発明は、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明は、成形可能なシートを差圧成形して離型する差圧成形装置であって、
前記シートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
該シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、
前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させる差圧成形手段と、
前記成形型に密接した成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに該成形シートの一面と前記凹部とで囲まれる成形後空間を減圧して大気圧未満とし、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型する離型手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
また、本発明は、成形可能なシートを差圧成形して成形シートを製造する差圧成形シート製造方法であって、
前記シートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
該シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、を用い、
前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させ、
前記成形型に密接した成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに該成形シートの一面と前記凹部とで囲まれる成形後空間を減圧して大気圧未満とし、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型することを特徴とする。
【0008】
シートの一面と閉空間形成体の凹部とで囲まれた成形前空間の圧力よりもシートの他面側の圧力が低くなる差圧によりシートが成形型に密接すると、成形シートの他面側が大気圧以上にされるとともに成形シートの一面と凹部とで囲まれる成形後空間が減圧されて大気圧未満とされ、閉空間形成体と成形型とが離間する。成形シートの他面側が大気圧以上で成形後空間が大気圧未満とされるので、成形シートの一面の広い範囲が閉空間形成体側に吸引される。この状態で閉空間形成体と成形型とが離間し、成形型から成形シートが離型される。
【0009】
成形シートの一面の広い範囲が成形型とは反対側に吸引されるので、成形型から離れる力が成形シートの広い範囲に加わる。従って、離型時の成形シートの変形が抑止される。また、成形シートの変形を抑止するために成形型の離間速度を下げなくてもよい。
従って、本発明の差圧成形装置及び差圧成形シート製造方法は、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することができる。
【0010】
ここで、上記差圧成形には、真空成形、圧空成形、真空と圧空を併用する圧空真空成形、が含まれる。
上記シート保持手段には、シートの縁部を突き刺して保持する突き刺し手段、シートの縁部を把持して保持するクランプ手段、等が含まれる。
上記閉空間形成体で形成される成形前空間及び成形後空間は、常時密閉された空間ではなく、圧力を変えるためのエア経路が接続された空間を意味する。従って、上記閉空間形成体で形成される成形前空間及び成形後空間は、減圧経路、圧空経路、大気への開放と大気からの遮断とを切り替える経路、等が接続されてもよい。
上記圧力は、絶対圧とする。
上述した、成形前空間の圧力よりもシートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けることには、シートの他面側を減圧すること、成形前空間に圧空を供給すること、シートの他面側を減圧しながら成形前空間に圧空を供給すること、のいずれも含まれる。
上述した、成形シートの一面と凹部とで形成される成形後空間には、差圧成形後にシート保持部と閉空間形成体とが離間した後に近接して再び形成される空間が含まれる。
上述した、成形シートの他面側を大気圧以上にすることには、成形シートの他面側を大気に開放すること、成形シートの他面側に圧空を供給すること、のいずれも含まれる。
上述した、成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに成形後空間を減圧して大気圧未満にすることには、成形シートの他面側を大気圧以上にするのと成形後空間を減圧するのを同時に行うこと、成形シートの他面側を大気圧以上にした後に成形後空間を減圧すること、成形後空間を減圧した後に成形シートの他面側を大気圧以上にすること、のいずれも含まれる。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に係る発明によれば、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することが可能な差圧成形装置を提供することができる。
請求項2に係る発明では、凸部を有する成形型を用いた差圧成形シートの品質を向上させることができる。
請求項3、請求項4、請求項6に係る発明では、差圧成形シートの品質を向上させることができる。
請求項5に係る発明では、連続成形に好適な差圧成形装置を提供することができる。
請求項7に係る発明では、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮するのに好適な差圧成形装置を提供することができる。
請求項8に係る発明では、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することが可能な差圧成形シート製造方法を提供することができる。
請求項9に係る発明では、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮するのに好適な差圧成形シート製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態に係る差圧成形装置2を有する差圧成形品製造システム1を例示する正面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る差圧成形装置2を例示する正面図である。
【図3】(a)はシートS1を保持したシート保持手段20の要部を例示する平面図、(b)はシートS1を保持したシート保持手段20をA1−A1の位置で切断したときの垂直端面を例示する図、である。
【図4】成形部3を例示する垂直断面図である。
【図5】上テーブル38とともに閉空間形成体30を例示する底面図である。
【図6】下テーブル48とともに成形型40を例示する平面図である。
【図7】クランプ部材50を例示する平面図である。
【図8】差圧成形装置2の電気回路構成の概略を例示するブロック図である。
【図9】差圧成形装置2の動作を例示するタイミングチャートである。
【図10】クランプ部材50と閉空間形成体30とでシートS1を挟んだ状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図11】成形前空間SP1を減圧した状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図12】閉空間形成体30と成形型40とを近接させてシートS1を差圧成形した状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図13】成形シートS2に向かって冷却用エアCA1を吹き付けながらシート保持部21と閉空間形成体30とを離間させた状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図14】冷却用エアCA1の吹き付けを停止してシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させた状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図15】成形後空間SP2を減圧してシート保持部21と成形型40とを離間させた状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図16】クランプ部材50と閉空間形成体30とを離間させた状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図17】離型された成形シートS2の外観を例示する斜視図である。
【図18】変形例において成形前空間SP1を減圧した状態の成形部3を例示する垂直断面図である。
【図19】変形例に係る成形部3を例示する垂直断面図である。
【図20】変形例に係る差圧成形装置の電気回路構成の概略を例示するブロック図である。
【図21】変形例に係る差圧成形装置の動作を例示するタイミングチャートである。
【図22】変形例に係る差圧成形装置の動作を例示するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
(1)差圧成形品製造システムの説明:
図1は、本発明の一実施形態に係る差圧成形装置2を有する差圧成形品製造システム1を例示する正面図である。図2は、差圧成形品製造システム1に含まれる差圧成形装置2を例示する正面図である。ここで、図1,2の左から右へ向かう方向がシートS1,S2の搬送方向D1であり、左側がシートS1,S2の上流側、右側がシートS1,S2の下流側である。
差圧成形品製造システム1は、シート供給装置4、シート保持手段20、シート加熱装置10、成形部3、トリミング装置5、製品搬送装置6、を備え、制御盤80の制御に従って動作する。
【0014】
シート供給装置4は、所定のシートストック位置LS1に積み重ねられた被成形シートS1を一枚ずつ所定のシート供給位置L1へ搬送する。シート保持手段20は、シート供給装置4で搬送されたシートS1をシート供給位置L1で保持し、所定の差圧成形位置L2まで所定の搬送方向D1へ搬送する。シート加熱装置10は、シート供給位置L1と差圧成形位置L2との間に設置され、搬送中のシートS1を加熱する。成形部3は、加熱されたシートS1を差圧成形し、図17に示すような差圧成形シートS2を離型してトリミング装置5へ送り出す。トリミング装置5は、差圧成形シートS2の縁部を所定の大きさに切断するトリミングを行い、得られる差圧成形品(製品S3)を製品搬送装置6の方へ送り出す。製品搬送装置6は、製品S3を所定の取出位置へ搬送する。シート供給装置4のシート供給動作、シート保持手段20のシートを保持して搬送する動作、成形部3の成形動作、トリミング装置5のトリミング動作、及び、製品搬送装置6の製品搬送動作は、同期して間欠的に行われる。
【0015】
(2)差圧成形装置の説明:
差圧成形装置2は、成形可能なシートS1を差圧成形して離型する。図2〜16に示す差圧成形装置2は、シートS1に対していわゆる圧空真空成形、すなわち、真空と圧空を併用する差圧成形を行う。むろん、差圧成形装置2は、シートS1に対して真空成形のみ行ってもよいし、シートS1に対して圧空成形のみを行ってもよい。
差圧成形装置2の基本部分は、シート保持手段20、閉空間形成体30、成形型40、差圧成形手段60、離型手段70、からなる。図1,2に例示した差圧成形装置2は、閉空間形成体30及び成形型40が成形部3に含まれるとともに、差圧成形手段60及び離型手段70が成形部3と制御盤80とで構成されている。
【0016】
シート保持手段20は、シートS1をシート保持部21で保持する。閉空間形成体30は、シート保持部21で保持されたシートS1の一面S1aに対向した凹部32を有する。成形型40は、シート保持部21で保持されたシートS1の他面S1b側に配置され、凹部32に対向している。差圧成形手段60は、シート保持部21と閉空間形成体30とを近接させてシートS1の一面S1aと凹部32とで囲まれた成形前空間SP1を形成し、閉空間形成体30と成形型40とを近接させ、成形前空間SP1の圧力よりもシートS1の他面S1b側の圧力が低くなる差圧を設けてシートS1を成形型40に密接させる。ここでいう圧力は、絶対圧である。離型手段70は、成形型40に密接した成形シートS2の他面S2b側を大気圧以上にするとともに該成形シートS2の一面S2aと凹部32とで囲まれる成形後空間SP2を減圧して大気圧未満とし、閉空間形成体30と成形型40とを離間させて成形シートS2を離型する。これにより、離型時の差圧成形シートS2の変形が抑止され、差圧成形のサイクルタイムが短くて済む。
【0017】
成形可能なシートS1は、熱可塑性シートなど差圧成形可能な種々の被成形シートを用いることができ、熱可塑性樹脂等の樹脂のみからなる樹脂シートでも、樹脂に充てん材等の添加剤が添加された材質からなるシートでもよく、単層シートでも、異なる材質をラミネートした積層シートでもよい。シートS1の素材には、ポリエチレン(Polyethylene)、ポリプロピレン(Polypropylene)、ポリスチレン(Polystyrene)、ポリ塩化ビニル(Poly (vinyl chloride))、ABS樹脂(Acrylonitrile-butadiene-styrene resin)、ポリエチレンテレフタレート(Poly (ethylene terephthalate))、ポリカーボネート(Polycarbonate)、等を利用可能である。
以下、シートS1に熱可塑性シートを用いるものとして説明する。
【0018】
本実施形態の差圧成形品製造システム1は、製品S3として冷蔵庫の樹脂製内箱等の厚物を製造するのに好適な構成を有している。本実施形態の差圧成形装置2は、厚み1mm以上の厚物シートを差圧成形するのに好適な構成を有している。厚物シートの厚みは、1〜5mm程度など様々な厚みとすることが可能である。むろん、厚み1mm未満の薄物シートの差圧成形にも、本発明を適用可能である。
また、厚物シートに好適な本実施形態の差圧成形装置2は、1回の差圧成形に必要な長さに切断されたカットシートを差圧成形するのに好適な構成を有している。むろん、ロール状シートなど連続シートの差圧成形にも、本発明を適用可能である。
【0019】
本実施形態の差圧成形装置2は、さらに、シート加熱装置10及びクランプ部材50を備える。シート加熱装置10は、シート供給位置L1から差圧成形位置L2へ搬送される途中のシートS1を加熱して軟化させる。クランプ部材50は、シート保持部21で保持されたシートS1の他面S1bと成形型40との間で閉空間形成体30における凹部32の周囲33に対向し、シートS1を閉空間形成体30とで挟持することが可能である。
【0020】
次に、本実施形態の差圧成形装置2をより具体的に説明する。
シート加熱装置10は、ヒーター11を有し、搬送中の熱可塑性のシートS1を溶融しない範囲で軟化する温度以上に輻射加熱する。ヒーター11は、シートS1を加熱軟化させることができる加熱能力があればよく、シートS1の性質に応じて加熱能力を設定すればよい。
【0021】
シート保持手段20は、シート供給位置L1でシート保持部21によりシートS1を保持してシート加熱装置10へ搬送し、加熱されたシートS1をさらに閉空間形成体30と成形型40との間の差圧成形位置L2へ搬送する。
【0022】
図3(a)はシートS1を保持したシート保持手段20の要部を上から見て示し、図3(b)はシートS1を保持したシート保持手段20をA1−A1の位置で切断したときの垂直端面を例示している。ここで、シートの搬送方向D1と直交する図3(a)の上下方向をシートS1,S2の幅方向D2とする。
本実施形態のシート保持手段20は、図8に示す保持部駆動装置25でシート保持部21をレール22に沿って駆動する。シート保持部21は、上方へ突出した突き刺し部を有する下保持部材21a,21aと、該突き刺し部の受け入れ部を有する上保持部材21b,21bとを備え、下保持部材21a,21aと上保持部材21b,21bとでシートS1の幅方向D2の両縁部S1c,S1cを突き刺して保持する。シート保持部21は、一対のレール22,22に沿ってシート供給位置L1と差圧成形位置L2との間を水平に移動する。レール22,22は、長手方向を搬送方向D1に向けて設置され、シート加熱装置10を通り、下保持部材21a,21aを移動可能に支持している。
【0023】
すなわち、シート保持手段20は、シート供給位置L1で下保持部材21a,21aと上保持部材21b,21bとを近接させてシートの両縁部S1c,S1cを突き刺して保持し、この状態のシート保持部21をシート加熱装置10に通して差圧成形位置L2へ水平移動させる。シート保持部21に保持されたシートS1は、搬送中にシート加熱装置10で加熱されて軟化する。また、シート保持手段20は、差圧成形シートS2の離型後に下保持部材21a,21aと上保持部材21b,21bとを離間させ、この状態のシート保持部21をシート供給位置L1に戻す。従って、本差圧成形装置2は、連続成形に好適である。
むろん、シート保持手段20は、上述した突き刺し手段の他、シートの縁部を把持して保持するクランプ手段等でもよい。
【0024】
シートの搬送方向D1は、水平方向としてシートが安定して搬送されるようにしているが、水平方向から上方向や下方向へずれた方向でも、鉛直上方向でも、鉛直下方向でもよい。
【0025】
閉空間形成体30は、図2,4,5に示すように、差圧成形位置L2にあるときのシートS1の一面S1aに対向する凹部32を有し、該シートの一面S1a側に配置されている。閉空間形成体30は、下面に凹部32の開口32aを有する箱状に形成され、凹部32の周囲33となる下面がクランプ部材50とでシートS1を挟む挟持面33aとされている。差圧成形前にシートS1を凹部32内で予備膨張させるため、閉空間形成体30と成形型40とが近接したときに凹部32の内面と成形型40の成形面42aとの間に空間が生じるようにされている。すなわち、凹部32の内面形状は成形面42aの形状とは異なっており、凹部32の内面が間隔を空けて成形面42aを覆うようにされている。このような内面形状の凹部32が閉空間形成体30に設けられていることにより、凹部32内に膨出するシートS1が凹部32の内面に接触せず、良好な差圧成形が行われる。
閉空間形成体30の上部には、凹部32から上負圧供給エア回路61及び上圧空供給エア回路62に繋がる差圧供給エア経路34と、凹部32から上開放エア回路63に繋がる開放エア経路35とが形成されている。
【0026】
閉空間形成体30は、閉空間形成体側テーブルとなる上テーブル38の下面に取り付けられて固定されている。上テーブル38は、上下双方向へ移動可能に設けられ、閉空間形成体駆動装置39に駆動される。閉空間形成体駆動装置39は、差圧成形位置L2にあるシート保持部21に対して上テーブル38を近接及び離間させる。
【0027】
成形型40は、図2,4,6に示すように、凹部32に対向した凸部42を有する雄型とされ、差圧成形位置L2にあるときのシートS1の他面S1b側に配置されている。成形型の凸部42の表面は、シートS1を密接させる成形面42aとされている。成形面42aには、下負圧供給エア回路64、下開放エア回路65、及び、離型エア供給回路71に繋がるエア経路44の孔44aが形成されている。本実施形態の成形型40は、凸部42を有する型本体41が基部材43に取り付けられて固定されている。
【0028】
成形型40は、型側テーブルとなる下テーブル48の上面に取り付けられて固定されている。下テーブル48は、上下双方向へ移動可能に設けられ、成形型駆動装置49に駆動される。成形型駆動装置49は、閉空間形成体30に対して下テーブル48を近接及び離間させる。
【0029】
クランプ部材50は、図2,4,7に示すように、シート保持部21で保持されて差圧成形位置L2にあるときのシートS1の他面S1bと成形型40との間に設置され、閉空間形成体30における凹部32の周囲33に対向している。クランプ部材50は、成形型の凸部42を通すための開口51を有する枠状に形成され、開口51の周囲となる上面が閉空間形成体30とでシートS1を挟む挟持面52とされている。
【0030】
クランプ部材50は、上下双方向へ移動可能に設けられ、クランプ部材駆動装置59に駆動される。クランプ部材駆動装置59は、閉空間形成体30に対してクランプ部材50を近接及び離間させる。シートS1が閉空間形成体30とクランプ部材50とで挟まれて差圧成形されるので、高品質の差圧成形シートS2が得られる。
【0031】
なお、テーブル38,48及びクランプ部材50を上下方向へ移動させる機構は、ボールねじ機構としているものの、ラックとピニオンを組み合わせた機構、リンク機構、クランク機構、油圧シリンダのようなシリンダを用いた機構、等でもよい。
また、シート保持部21、閉空間形成体30、成形型40、及び、クランプ部材50の主要部分は、金属等で形成することができる。
【0032】
差圧成形手段60は、各種駆動装置39,49,59、各種エア回路61〜65、制御盤80、等で構成される。上負圧供給エア回路61は、閉空間形成体の凹部32に繋がるエア経路34に接続され、成形前空間SP1や成形後空間SP2を減圧することが可能である。上負圧供給エア回路61は、単に真空圧を供給するのみならず、インバータ制御により成形前空間SP1や成形後空間SP2に供給する負圧(真空圧を含む)を調整可能である。上圧空供給エア回路62は、エア経路34に接続され、成形前空間SP1や成形後空間SP2に圧空を供給することが可能である。上開放エア回路63は、閉空間形成体の凹部32に繋がるエア経路35に接続され、大気への開放と大気からの遮断とを切り替えることが可能である。下負圧供給エア回路64は、成形面42aに繋がるエア経路44に接続され、シートS1の他面S1b側を減圧することが可能である。下負圧供給エア回路64は、単に真空圧を供給するのみならず、インバータ制御によりシートの他面S1b側に供給する負圧を調整可能である。下開放エア回路65は、エア経路44に接続され、大気への開放と大気からの遮断とを切り替えることが可能である。
【0033】
差圧成形手段60は、まず、図10に示すように、差圧成形位置L2に加熱されたシートS1が搬送されたときにシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させるとともに凹部32の周囲33となる部分のシートS1をクランプ部材50と閉空間形成体30とで挟んでシートS1の一面S1aと凹部32とで囲まれた成形前空間SP1を形成する。成形前空間SP1は、常時密閉された空間ではなく、エア経路34,35が接続された空間を意味する。
【0034】
次に、図11に示すように、差圧成形手段60は、成形前空間SP1を減圧してシートS1の他面S1bを凹ませる。成形前空間SP1に供給する負圧は、大気圧(約0.1MPa)よりも低くされ、絶対圧で、例えば、0.05MPa以下、0.04MPa以下、0.03MPa以下、0.02MPa以下、0.01MPa以下、とされる。
【0035】
さらに、差圧成形手段60は、閉空間形成体30と成形型40とを近接させてシートS1の凹んだ他面S1bに凸部42を挿入させる。さらに、図12に示すように、差圧成形手段60は、シートS1の他面S1b側を減圧するとともに成形前空間SP1に圧空PA1を供給し、成形前空間SP1の圧力よりもシートS1の他面S1b側の圧力が低くなる差圧を設ける。シートの他面S1b側に供給する負圧は、大気圧よりも低くされ、絶対圧で、例えば、0.05MPa以下、0.04MPa以下、0.03MPa以下、0.02MPa以下、0.01MPa以下、とされる。成形前空間SP1に供給する圧空PA1の圧力は、大気圧よりも高くされ、絶対圧で、例えば、0.2〜2MPa程度とされる。
以上により、シートS1は、成形型の成形面42aに密接し、差圧成形される。シートの他面S1bを凹ませて成形型の凸部42を挿入させる差圧成形が行われるので、凸部を有する成形型を用いた高品質の差圧成形シートが得られる。シートS1の差圧成形は、圧空真空成形のみならず、シートの他面S1b側を減圧する真空成形のみでもよいし、成形前空間SP1に圧空PA1を供給する圧空成形のみでもよい。成形前空間SP1に圧空PA1が供給されることにより、高品質の差圧成形シートS2が得られる。
【0036】
離型手段70は、各種駆動装置39,49,59、上負圧供給エア回路61、上開放エア回路63、下開放エア回路65、離型エア供給回路71、冷却エア供給手段75、制御盤80、等で構成される。離型エア供給回路71は、成形面42aに繋がるエア経路44に接続され、成形シートS2の他面S2b側に圧空を供給することが可能である。
冷却エア供給手段75は、閉空間形成体30の凹部32から成形型40に向かって冷却用エアCA1を吹き付けるための冷却エア供給回路76を有し、制御盤80の制御に従って動作する。冷却エア供給回路76は、閉空間形成体30の側面に取り付けられ、成形面42aに密着した成形シートS2に向かって凹部32内から斜め下方へ冷却用エアCA1を吹き付ける。冷却用エアCA1は、成形シートS2が固化する温度のエアであればよく、外気を用いているが、冷却装置で冷却したエアを用いてもよい。
【0037】
離型手段70は、まず、図13に示すように、成形型40に密接した成形シートS2に向かって冷却エア供給手段75から冷却用エアCA1の吹き付けを開始するとともにシート保持部21と閉空間形成体30とを離間させる。冷却用エアCA1の吹き付けを開始するとともにシート保持部21と閉空間形成体30とを離間させることには、冷却用エアCA1の吹き付けを開始するのとシート保持部21と閉空間形成体30とを離間させるのを同時に行うこと、冷却用エアCA1の吹き付けを開始した後にシート保持部21と閉空間形成体30とを離間させること、シート保持部21と閉空間形成体30とを離間させた後に冷却用エアCA1の吹き付けを開始すること、のいずれも含まれる。
差圧成形後の成形シートS2が冷却されるので、離型時の成形シートS2の変形が抑制され、高品質の成形シートS2が得られる。
【0038】
次に、図14に示すように、離型手段70は、冷却エア供給手段75からの冷却用エアCA1の吹き付けを停止するとともにシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させて成形シートS2の一面S2aと凹部32とで囲まれた成形後空間SP2を形成する。冷却用エアCA1の吹き付けを停止するとともにシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させることには、冷却用エアCA1の吹き付けを停止するのとシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させるのを同時に行うこと、冷却用エアCA1の吹き付けを停止した後にシート保持部21と閉空間形成体30とを近接させること、シート保持部21と閉空間形成体30とを近接させた後に冷却用エアCA1の吹き付けを停止すること、のいずれも含まれる。
【0039】
さらに、離型手段70は、成形型40から圧空(離型エアRA1)を供給するとともに成形後空間SP2を減圧し、図15に示すように閉空間形成体30と成形型40とを離間させて成形シートS2を離型する。離型エアRA1を供給するとともに成形後空間SP2を減圧することには、離型エアRA1の供給と成形後空間SP2の減圧を同時に行うこと、離型エアRA1を供給した後に成形後空間SP2を減圧すること、成形後空間SP2を減圧した後に離型エアRA1を供給すること、のいずれも含まれる。離型エアRA1の圧力は、大気圧よりも高くされ、絶対圧で、例えば、0.2〜2MPa程度とされる。成形後空間SP2に供給する負圧は、大気圧よりも低くされ、絶対圧で、例えば、0.05MPa以下、0.04MPa以下、0.03MPa以下、0.02MPa以下、0.01MPa以下、とされる。下開放エア回路65を大気に開放していれば、離型エアRA1の供給を省略してもよい。
【0040】
差圧成形シートS2は、離型後、下保持部材21a,21aと上保持部材21b,21bとの離間によりシート保持部21の保持から解放され、差圧成形位置L2からトリミング装置5へ搬送されて、縁部が所定の大きさに切断される。得られる製品S3は、製品搬送装置6へ搬送され、さらに所定の取出位置へ搬送される。成形シートS2を解放したシート保持部21は、差圧成形位置L2からシート供給位置L1に戻される。
【0041】
なお、シート保持部21と閉空間形成体30とを近接及び離間させる際には、閉空間形成体30のみを移動させているが、シート保持部21と閉空間形成体30の両方を移動させてもよいし、シート保持部21のみを移動させてもよい。
クランプ部材50と閉空間形成体30とを近接及び離間させる際には、クランプ部材50と閉空間形成体30の両方を移動させているが、クランプ部材50のみを移動させてもよいし、閉空間形成体30のみを移動させてもよい。
成形型40と閉空間形成体30とを近接及び離間させる際には、成形型40と閉空間形成体30の両方を移動させているが、成形型40のみを移動させてもよいし、閉空間形成体30のみを移動させてもよい。
【0042】
図8は、制御盤80を中心とした差圧成形装置2の電気回路構成を示している。制御盤80には、シート加熱装置10、シート保持部21、各種駆動装置25,39,49,59、各種エア回路61,62,63,64,65,71,76、等が電気的に接続されている。制御盤80は、該制御盤全体の動作を制御する中央制御回路81、シート加熱装置10の温度を制御するシート加熱制御部82a、シート保持部21の保持動作を制御するシート保持制御部82b、保持部駆動装置25の動作を制御する保持部駆動制御部82c、閉空間形成体駆動装置39の動作を制御する閉空間形成体駆動制御部82d、成形型駆動装置49の動作を制御する成形型駆動制御部82e、クランプ部材駆動装置59の動作を制御するクランプ部材駆動制御部82f、上負圧供給エア回路61の動作を制御する上負圧供給制御部82g、上圧空供給エア回路62の動作を制御する上圧空供給制御部82h、上開放エア回路63の動作を制御する上開放制御部82i、下負圧供給エア回路64の動作を制御する下負圧供給制御部82j、下開放エア回路65の動作を制御する下開放制御部82k、離型エア供給回路71の動作を制御する離型エア供給制御部82l、冷却エア供給回路76の動作を制御する冷却エア供給制御部82m、情報出力部84、操作部85、等を備えている。
【0043】
中央制御回路81は、内部のバスに、CPU(Central Processing Unit)81a、半導体メモリ81b,81c、タイマ回路81d、不揮発性メモリ81e、等が接続された回路とされている。CPU81aは、ROM(Read Only Memory)81bや不揮発性メモリ81eに記録された制御プログラムに基づいてRAM(Random Access Memory)81cをワークエリアとして利用しながら差圧成形装置2の各部を制御する。
情報出力部84は、例えばディスプレイや音声出力器やプリンタで構成され、利用者から操作入力を受け付けた各種設定の内容や差圧成形装置2の運転状況を表す各種情報を表示等により出力する。操作部85は、例えば複数のボタンで構成され、利用者から操作入力を受け付ける。
【0044】
(3)差圧成形装置の動作、並びに、作用及び効果:
本実施形態の制御盤80は、図9に示すタイミングチャートに従って製品S3を製造する処理を行う。ここで、タイミングt1〜t14が差圧成形手段60に対応し、タイミングt15〜t25が離型手段70に対応している。以下、差圧成形装置2の動作、並びに、作用及び効果を説明する。
なお、図4に示すように、閉空間形成体30は所定の離間位置L11にあり、クランプ部材50は所定の離間位置L12にあり、成形型40は所定の離間位置L13にあり、エア回路61,62,64,71,76は動作しておらず、開放エア回路63,65は遮断状態であるものとする。
【0045】
まず、制御盤80は、保持部駆動装置25でシート保持部21をシート供給位置L1に移動させ、シート保持部21にシートS1を保持させる。次に、制御盤80は、シート保持部21をシート加熱装置10へ移動させる。シート保持部21に保持されたシートS1がシート加熱装置10で加熱されて軟化すると(タイミングt1)、制御盤80は、保持部駆動装置25でシート保持部21を差圧成形装置2へ移動させる(タイミングt2〜t4)。これにより、加熱軟化したシートS1が差圧成形位置L2へ搬送される。図4には、シートS1を搬送している途中のタイミングt3における成形部3の様子が示されている。
【0046】
シートS1を搬送している途中から、制御盤80は、閉空間形成体駆動装置39で上テーブル38を所定の近接位置L14まで下降させるとともにクランプ部材駆動装置59でクランプ部材50を所定の近接位置L15まで上昇させる(タイミングt3〜t5)。これにより、図10に示すように、差圧成形位置L2に加熱されたシートS1が搬送されたときにシート保持部21と閉空間形成体30とが近接して凹部32の周囲33となる部分のシートS1が近接位置L15のクランプ部材50と近接位置L14の閉空間形成体30とで挟まれ、シートの一面S1aと凹部32とで囲まれた成形前空間SP1が形成される。
むろん、上テーブル38の下降タイミングとクランプ部材50の上昇タイミングは、ずれていてもよい。
【0047】
その後、制御盤80は、上負圧供給エア回路61で成形前空間SP1に負圧を供給して成形前空間SP1を減圧させる(タイミングt6〜t7)。すると、図11に示すように、シートの他面S1bが上方へ凹む。成形前空間SP1を減圧した後、制御盤80は、上開放エア回路63を開放状態に切り替えて成形前空間SP1を大気に開放させ(タイミングt8〜t10)、成形前空間SP1を大気に開放している最中に成形型駆動装置49で下テーブル48を所定の近接位置L16まで上昇させる(タイミングt9〜t12)。成形前空間SP1を大気に開放しても即座にはシートS1が下がってこないので、図11に示すように、下テーブル48が上昇を開始する時点でシートの他面S1bは凹んでいる。下テーブル48に固定された成形型40が上昇すると、閉空間形成体30と成形型40とが近接し、シートS1の凹んだ他面S1bに凸部42が挿入する。図12は、成形型40が近接位置L16まで上昇していることを示している。
【0048】
制御盤80は、上開放エア回路63を遮断状態に切り替えて成形前空間SP1を大気から遮断したタイミングt10の後、下テーブル48が上昇している最中に、下負圧供給エア回路64で成形面42aに負圧を供給させ、シートの他面S1b側の減圧を開始させる(タイミングt11)。このとき、成形面42aに比較的弱い負圧を作用させる副真空引きを行った後、成形面42aに強い負圧を作用させる本真空引きを行ってもよい。
以上によりシートS1が成形型40の成形面42aに密接することになるが、成形型40の上昇が完了したタイミングt12の後、制御盤80は、図12に示すように、上圧空供給エア回路62で成形前空間SP1に圧空PA1を供給してさらにシートS1を成形面42aに密接させる(タイミングt13〜t14)。圧空PA1の供給時には閉空間形成体30と成形型40とを離間させる向きの強い力が生じるため、タイミングt13の前に閉空間形成体30と成形型40とを型締めし、タイミングt14の後に閉空間形成体30と成形型40とを型締めから解放してもよい。このようにして、シートS1が差圧成形され、成形型40上に成形シートS2が形成される。
【0049】
制御盤80は、圧空PA1の供給を停止するタイミングt14において下開放エア回路65を開放状態に切り替えてシートの他面S1b側を大気に開放させる。むろん、圧空PA1の供給の停止タイミングと他面S1b側の大気への開放タイミングは、ずれていてもよい。その後、制御盤80は、成形型40に密接した成形シートS2に向かって冷却エア供給回路76から冷却用エアCA1の吹き付けを開始させる(タイミングt15)。また、制御盤80は、閉空間形成体駆動装置39で上テーブル38を所定の中間位置L17まで上昇させ(タイミングt16〜t17)、成形シートS2の一面S2aと凹部32とで囲まれた成形後空間SP2を大気に開放する。図13は、閉空間形成体30が中間位置L17まで上昇していることが示されている。これにより、閉空間形成体の凹部32から冷却用エアCA1の吹き付けが開始した状態でシート保持部21と閉空間形成体30とが離間する。
【0050】
その後、制御盤80は、冷却エア供給回路76からの冷却用エアCA1の吹き付けを停止するとともに閉空間形成体駆動装置39で上テーブル38を近接位置L14まで下降させる(タイミングt18〜t19)。すると、図14に示すように、シート保持部21と閉空間形成体30とが近接し、成形シートの一面S2aと凹部32とで囲まれた成形後空間SP2が再び形成される。制御盤80は、閉空間形成体30を近接位置L14とするタイミングt19において下開放エア回路65を遮断状態に切り替える。むろん、閉空間形成体30の近接タイミングと下開放エア回路65の遮断状態への切り替えタイミングは、ずれていてもよい。また、制御盤80は、下負圧供給エア回路64からの負圧の供給を停止させる(タイミングt20)。
【0051】
その後、制御盤80は、図14に示すように、離型エア供給回路71で成形型40から離型エアRA1を供給させるとともに、上負圧供給エア回路61で成形後空間SP2に負圧を供給させて成形後空間SP2を減圧させる(タイミングt21〜t23)。このとき、比較的弱い離型エアを供給した後、比較的強い離型エアを供給してもよい。また、制御盤80は、タイミングt21〜t23の途中において成形型駆動装置49で下テーブル48の下降を開始させる(タイミングt22)。すると、図15に示すように、閉空間形成体30と成形型40とが離間し、図17に示すような成形シートS2が離型する。このとき、成形シートの他面S2b側が大気圧以上で成形後空間SP2が大気圧未満とされるので、成形シートの一面S2aの広い範囲が閉空間形成体30側に吸引され、成形型40から離れる力が成形シートS2の広い範囲に加わる。従って、離型時の成形シートS2の変形が抑止される。また、成形シートS2の変形を抑止するために成形型40の離間速度を下げなくてもよい。
【0052】
制御盤80は、下テーブル48を離間位置L13まで下降させるタイミングt22〜t24の間に、閉空間形成体駆動装置39で上テーブル38の上昇を開始させるとともにクランプ部材駆動装置59でクランプ部材50の下降を開始させる(タイミングt23)。むろん、上テーブル38の上昇開始タイミング、クランプ部材50の下降開始タイミング、離型エアRA1の供給停止タイミング、及び、成形後空間SP2の減圧終了タイミングは、ずれていてもよい。そして、制御盤80は、図16に示すように、上テーブル38を離間位置L11まで上昇させるとともにクランプ部材50を離間位置L12まで下降させる(タイミングt25)。むろん、上テーブル38の上昇タイミングとクランプ部材50の下降タイミングは、ずれていてもよい。
【0053】
その後、制御盤80は、シート保持部21に成形シートS2の保持を解放させ、図示しない搬送装置で該成形シートS2をトリミング装置5へ送り出す。また、制御盤80は、保持部駆動装置25でシート保持部21を差圧成形位置L2からシート供給位置L1に戻す。一方、トリミング装置5は、搬入された成形シートS2の縁部を所定の大きさに切断し、形成される製品S3を製品搬送装置6へ送り出す。製品搬送装置6は、搬入された製品S3を所定の取出位置へ搬送する。
以上で製造の1サイクルが終了し、以下、タイミングt1〜t25が繰り返されることにより、連続してシートS1から差圧成形シートS2が形成され、連続して製品S3が製造される。
【0054】
以上説明したように、本実施形態の差圧成形装置2及び差圧成形シート製造方法は、離型時、成形シートの一面S2aの広い範囲が成形型40とは反対側に吸引されるので、成形型40から離れる力が成形シートS2の広い範囲に加わる。従って、本実施形態の技術によると、離型時の成形シートS2の変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することが可能となる。
【0055】
(4)変形例:
本発明は、種々の変形例が考えられる。
上述した動作の各タイミングの順番は、適宜、変更可能である。例えば、シート搬送終了のタイミングt4以降にタイミングt3の上テーブル38の下降やクランプ部材50の上昇を開始してもよい。上テーブル38の下降終了やクランプ部材50の上昇終了のタイミングt5以前にタイミングt6の成形前空間SP1の減圧を開始してもよい。成形前空間SP1の減圧終了のタイミングt7以前にタイミングt8の成形前空間SP1の大気開放を行ってもよい。成形前空間SP1の大気開放終了のタイミングt10以降にタイミングt9の下テーブル48の上昇を開始してもよい。下テーブル48の上昇終了のタイミングt12以降にタイミングt11の成形面42aの負圧供給を開始してもよい。成形面42aの負圧供給開始のタイミングt11以前にタイミングt13の成形前空間SP1の圧空供給を開始してもよい。成形前空間SP1の圧空供給終了やシートの他面S1b側の大気開放のタイミングt14以前にタイミングt15の冷却用エアCA1の吹き付けを開始してもよい。冷却用エアCA1の吹き付け終了のタイミングt18以前に、タイミングt19の下開放エア回路65の遮断状態への切り替えを行ったり、タイミングt20の成形面42aの負圧供給停止を行ったりしてもよい。
【0056】
上述した各部材は、複数の部材が組み合わされて構成されてもよい。
成形型は、基部材43と型本体41とから構成する以外にも、型側テーブルに直接取り付けられる型のみで構成されてもよい。
成形型に、アンダーカット(Under Cut)部を有する差圧成形シートを離型するため可動型の駆動回路を設けてもよい。この場合、成形型に成形シートが密接しているときに駆動回路で可動型を退避させると、成形シートを離型することができる。
閉空間形成体30は、成形前空間を減圧してシートの他面を凹ませるものに限定されず、成形前空間を減圧しないものであってもよい。例えば、成形型に雌型を用いる場合、成形前空間を増圧してシートの他面を膨らませてもよい。この場合でも、離型時に成形後空間を減圧することにより、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮する効果が得られる。
被成形シートは、カットシート以外にも、連続シートとされてもよい。
【0057】
1枚のカットシートから形成する製品は、一つのみならず、複数でもよい。
図18は、1枚のシートS1から複数の製品を形成する変形例の差圧成形装置において成形前空間SP1を減圧した状態の成形部3を例示する垂直断面図である。本変形例の閉空間形成体30は、シートS1の他面S1bを凹ませる箇所を複数とするための分割部材37を備えている。本変形例の成形型40の凸部42は、シートの他面S1bにおいて凹んだ箇所のそれぞれに挿入するように分割されている。本差圧成形装置でシートS1を差圧成形し、得られる差圧成形シートS2をトリミング装置で分割すると、複数の製品が得られる。
【0058】
また、閉空間形成体30と成形型40の位置関係を逆にすることも可能である。
図19は、閉空間形成体30をシートS1の下側に配置し成形型40をシートS1の上側に配置した変形例の差圧成形装置において成形部3を例示する垂直断面図である。本変形例では、閉空間形成体30を固定したテーブル38が下テーブルとされ、成形型40を固定したテーブル48が上テーブルとされている。また、本変形例では、クランプ部材が設けられていない。クランプ部材が無くても、近接した閉空間形成体30の凹部32とシートS1の一面S1aとで囲まれる成形前空間を減圧することができれば、本発明を適用可能である。例えば、閉空間形成体30において凹部32の周囲となる面33aに粘着性の材料を設けたり、シートの一面S1aに粘着性の材料層を設けたりすることにより、容易に成形前空間を減圧することができる。
【0059】
図20は、図19に示す成形部3を有する差圧成形装置の電気回路構成の一例を示している。本変形例では、上負圧供給エア回路61の代わりに下負圧供給エア回路161が設けられ、上負圧供給制御部82gの代わりに下負圧供給制御部182gが設けられ、上開放エア回路63の代わりに下開放エア回路163が設けられ、上開放制御部82iの代わりに下開放制御部182iが設けられ、下負圧供給エア回路64の代わりに上負圧供給エア回路164が設けられ、下負圧供給制御部82jの代わりに上負圧供給制御部182jが設けられ、下開放エア回路65の代わりに上開放エア回路165が設けられ、下開放制御部82kの代わりに上開放制御部182kが設けられている。
【0060】
また、本変形例では、クランプ部材駆動装置や下圧空供給エア回路や離型エア供給回路や冷却エア供給回路が設けられていない。上圧空供給エア回路62に相当する下圧空供給エア回路が無くても、上負圧供給エア回路164によりシートS1を差圧成形することが可能である。離型エア供給回路が無くても、下負圧供給エア回路161により成形シートを離型することが可能である。冷却エア供給回路が無くても、成形シートが固化等により変形し難くなっていれば、成形シートを離型することが可能である。
【0061】
さらに、本変形例では、シート加熱装置や保持部駆動装置が設けられていない。シート加熱装置が無くても、例えば、外部の加熱装置でシートS1を軟化させると、シートS1を差圧成形することができる。保持部駆動装置が無くても、軟化したシートS1を差圧成形位置でシート保持部に保持させると、差圧成形位置でシートS1を差圧成形することができる。
さらに、本変形例では、制御盤80にシート保持部21が接続されていない。シート保持部21の保持動作が制御されなくても、作業者がシートS1をシート保持部に保持させることにより、シートS1を差圧成形することができる。
【0062】
図21は、図20に示す差圧成形装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。本変形例の制御盤80は、まず、閉空間形成体30を固定した下側のテーブル38を所定の近接位置まで上昇させてシートS1の一面S1aと凹部32とで囲まれた成形前空間を形成させる(タイミングt3〜t5)。次に、制御盤80は、成形前空間SP1を減圧してシートS1の他面S1bを下方へ凹ませる(タイミングt6〜t7)。さらに、制御盤80は、成形前空間SP1を大気に開放させ(タイミングt8)、成形型40を固定した上側のテーブル48を所定の近接位置まで下降させてシートS1の凹んだ他面S1bに凸部42を挿入させる(タイミングt9〜t12)。さらに、制御盤80は、上側のテーブル48が下降している最中にシートの他面S1b側の減圧を開始させ(タイミングt11)、シートS1を成形型40に密接させる。
【0063】
さらに、制御盤80は、成形後空間SP2を大気から遮断し(タイミングt14)、成形面42aへの負圧の供給を停止させ(タイミングt20)、成形シートS2の他面S2b側を大気に開放させるとともに成形後空間を減圧させる(タイミングt21〜t23)。また、制御盤80は、成形型40を固定した上側のテーブル48を所定の離間位置まで上昇させて成形シートS2を離型させる(タイミングt22〜t24)。さらに、制御盤80は、閉空間形成体30を固定した下側のテーブル38を所定の離間位置まで下降させる(タイミングt23〜t25)。
本変形例でも、離型時、成形シートS2の他面側が大気圧で成形後空間が大気圧未満とされるので、成形シートS2の一面の広い範囲が閉空間形成体30側に吸引され、成形型40から離れる力が成形シートS2の広い範囲に加わる。従って、本変形例によっても、離型時の成形シートS2の変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮することが可能となる。
【0064】
むろん、図22に示す変形例のタイミングチャートのように、閉空間形成体30をシートS1の上側に配置し成形型40をシートS1の下側に配置しても同様にしてシートS1を差圧成形して離型することができる。図22の例では、下テーブル48の上昇開始タイミングt9の後に成形前空間SP1が大気に開放され(タイミングt8)、成形面42aへの負圧供給の停止タイミングt20の後に成形後空間SP2が大気から遮断されている(タイミングt14)。むろん、本変形例でも、動作の各タイミングの順番は、適宜、変更可能である。
【0065】
また、成形可能なシートをシート保持部で保持するシート保持手段と、該シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置されて前記凹部に対向した成形型と、を用い、前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させ、前記成形型に密接した成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに該成形シートの一面と前記凹部とで囲まれる成形後空間を減圧して大気圧未満とし、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型する基本構成のみでも、離型時の成形シートの変形を抑止しながら成形のサイクルタイムを短縮する効果が得られる。
すなわち、独立請求項に係る構成要件のみからなる差圧成形装置及び差圧成形シート製造方法でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
【0066】
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、離型時の差圧成形シートの変形を抑止しながら差圧成形のサイクルタイムを短縮することが可能な技術を提供することができる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能であり、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能である。従って、本発明は、上述した実施形態や変形例に限られず、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成等も含まれる。
【符号の説明】
【0067】
1…差圧成形品製造システム、2…差圧成形装置、
3…成形部、4…シート供給装置、5…トリミング装置、6…製品搬送装置、
10…シート加熱装置、11…ヒーター、
20…シート保持手段、21…シート保持部、
25…保持部駆動装置、
30…閉空間形成体、32…凹部、32a…開口、33…凹部の周囲、33a…挟持面、
34,35…エア経路、
37…分割部材、
38,48…テーブル、
39…閉空間形成体駆動装置、
40…成形型、41…型本体、42…凸部、42a…成形面、43…基部材、
44…エア経路、44a…孔、
49…成形型駆動装置、
50…クランプ部材、51…開口、52…挟持面、
59…クランプ部材駆動装置、
60…差圧成形手段、
61…上負圧供給エア回路、62…上圧空供給エア回路、63…上開放エア回路、
64…下負圧供給エア回路、65…下開放エア回路、
70…離型手段、71…離型エア供給回路、
75…冷却エア供給手段、76…冷却エア供給回路、
80…制御盤、
CA1…冷却用エア、
D1…シートの搬送方向、D2…シートの幅方向、
L1…シート供給位置、L2…差圧成形位置、
L11,L12,L13…離間位置、L14,L15,L16…近接位置、
L17…中間位置、
PA1…圧空、RA1…離型エア、
S1…シート、S1a…シートの一面、S1b…シートの他面、S1c…縁部、
S2…成形シート、S2a…成形シートの一面、S2b…成形シートの他面、
SP1…成形前空間、SP2…成形後空間。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
成形可能なシートを差圧成形して離型する差圧成形装置であって、
前記シートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
前記シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、
前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させる差圧成形手段と、
前記成形型に密接した成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに該成形シートの一面と前記凹部とで囲まれる成形後空間を減圧して大気圧未満とし、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型する離型手段とを備えることを特徴とする差圧成形装置。
【請求項2】
前記成形型は、前記閉空間形成体の凹部に対向した凸部を有し、
前記差圧成形手段は、前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記成形前空間を形成し、該成形前空間を減圧して前記シートの他面を凹ませ、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させて前記シートの凹んだ他面に前記凸部を挿入させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させることを特徴とする請求項1に記載の差圧成形装置。
【請求項3】
前記離型手段は、前記閉空間形成体の凹部から前記成形型に向かって冷却用エアを吹き付けるための冷却エア供給手段を有し、前記成形型に密接した前記成形シートに向かって前記冷却エア供給手段から前記冷却用エアの吹き付けを開始するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを離間させ、前記冷却エア供給手段からの前記冷却用エアの吹き付けを停止するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記成形シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形後空間を形成し、該成形後空間を減圧し、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の差圧成形装置。
【請求項4】
前記差圧成形手段は、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間に圧空を供給して前記シートを前記成形型に密接させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の差圧成形装置。
【請求項5】
前記シートを加熱するためのシート加熱装置が設けられ、
前記シート保持手段は、所定のシート供給位置で前記シート保持部により前記シートを保持して前記シート加熱装置へ搬送し、加熱された前記シートをさらに前記閉空間形成体と前記成形型との間の差圧成形位置へ搬送し、
前記差圧成形手段は、前記差圧成形位置に前記加熱されたシートが搬送されたときに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記成形前空間を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の差圧成形装置。
【請求項6】
前記シート保持部で保持されたシートの他面と前記成形型との間で前記閉空間形成体における前記凹部の周囲に対向したクランプ部材が設けられ、
前記差圧成形手段は、前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させるとともに前記凹部の周囲となる部分の前記シートを前記クランプ部材と前記閉空間形成体とで挟んで前記成形前空間を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の差圧成形装置。
【請求項7】
成形可能なシートを差圧成形して離型する差圧成形装置であって、
前記シートを加熱するためのシート加熱装置と、
所定のシート供給位置でシート保持部により前記シートを保持して前記シート加熱装置へ搬送し、加熱された前記シートをさらに所定の差圧成形位置へ搬送するシート保持手段と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの一面に対向する凹部を有し、該シートの一面側に配置された閉空間形成体と、
前記凹部に対向した凸部を有し、前記差圧成形位置にあるときの前記シートの他面側に配置された成形型と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの他面と前記成形型との間で前記閉空間形成体における前記凹部の周囲に対向したクランプ部材と、
前記差圧成形位置に前記加熱されたシートが搬送されたときに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させるとともに前記凹部の周囲となる部分の前記シートを前記クランプ部材と前記閉空間形成体とで挟んで前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間を減圧して前記シートの他面を凹ませ、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させて前記シートの凹んだ他面に前記凸部を挿入させ、前記シートの他面側を減圧するとともに前記成形前空間に圧空を供給して前記シートを前記成形型に密接させる差圧成形手段と、
前記閉空間形成体の凹部から前記成形型に向かって冷却用エアを吹き付けるための冷却エア供給手段を有し、前記成形型に密接した成形シートに向かって前記冷却エア供給手段から前記冷却用エアの吹き付けを開始するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを離間させ、前記冷却エア供給手段からの前記冷却用エアの吹き付けを停止するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記成形シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形後空間を形成し、前記成形型から圧空を供給するとともに前記成形後空間を減圧し、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型する離型手段とを備えることを特徴とする差圧成形装置。
【請求項8】
成形可能なシートを差圧成形して成形シートを製造する差圧成形シート製造方法であって、
前記シートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
該シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、を用い、
前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させ、
前記成形型に密接した成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに該成形シートの一面と前記凹部とで囲まれる成形後空間を減圧して大気圧未満とし、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型することを特徴とする差圧成形シート製造方法。
【請求項9】
成形可能なシートを差圧成形して成形シートを製造する差圧成形シート製造方法であって、
前記シートを加熱するためのシート加熱装置と、
所定のシート供給位置でシート保持部により前記シートを保持して前記シート加熱装置へ搬送し、加熱された前記シートをさらに所定の差圧成形位置へ搬送するシート保持手段と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの一面に対向する凹部を有し、該シートの一面側に配置された閉空間形成体と、
前記凹部に対向した凸部を有し、前記差圧成形位置にあるときの前記シートの他面側に配置された成形型と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの他面と前記成形型との間で前記閉空間形成体における前記凹部の周囲に対向したクランプ部材と、を用い、
前記差圧成形位置に前記加熱されたシートが搬送されたときに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記凹部の周囲となる部分の前記シートを前記クランプ部材と前記閉空間形成体とで挟んで前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間を減圧して前記シートの他面を凹ませ、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させて前記シートの凹んだ他面に前記凸部を挿入させ、前記シートの他面側を減圧するとともに前記成形前空間に圧空を供給して前記シートを前記成形型に密接させ、
前記閉空間形成体の凹部から前記成形型に向かって冷却用エアを吹き付けるための冷却エア供給手段から前記成形型に密接した成形シートに向かって前記冷却用エアの吹き付けを開始するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを離間させ、前記冷却エア供給手段からの前記冷却用エアの吹き付けを停止するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記成形シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形後空間を形成し、前記成形型から圧空を供給するとともに前記成形後空間を減圧し、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型することを特徴とする差圧成形シート製造方法。
【請求項1】
成形可能なシートを差圧成形して離型する差圧成形装置であって、
前記シートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
前記シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、
前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させる差圧成形手段と、
前記成形型に密接した成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに該成形シートの一面と前記凹部とで囲まれる成形後空間を減圧して大気圧未満とし、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型する離型手段とを備えることを特徴とする差圧成形装置。
【請求項2】
前記成形型は、前記閉空間形成体の凹部に対向した凸部を有し、
前記差圧成形手段は、前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記成形前空間を形成し、該成形前空間を減圧して前記シートの他面を凹ませ、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させて前記シートの凹んだ他面に前記凸部を挿入させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させることを特徴とする請求項1に記載の差圧成形装置。
【請求項3】
前記離型手段は、前記閉空間形成体の凹部から前記成形型に向かって冷却用エアを吹き付けるための冷却エア供給手段を有し、前記成形型に密接した前記成形シートに向かって前記冷却エア供給手段から前記冷却用エアの吹き付けを開始するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを離間させ、前記冷却エア供給手段からの前記冷却用エアの吹き付けを停止するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記成形シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形後空間を形成し、該成形後空間を減圧し、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の差圧成形装置。
【請求項4】
前記差圧成形手段は、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間に圧空を供給して前記シートを前記成形型に密接させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の差圧成形装置。
【請求項5】
前記シートを加熱するためのシート加熱装置が設けられ、
前記シート保持手段は、所定のシート供給位置で前記シート保持部により前記シートを保持して前記シート加熱装置へ搬送し、加熱された前記シートをさらに前記閉空間形成体と前記成形型との間の差圧成形位置へ搬送し、
前記差圧成形手段は、前記差圧成形位置に前記加熱されたシートが搬送されたときに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記成形前空間を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の差圧成形装置。
【請求項6】
前記シート保持部で保持されたシートの他面と前記成形型との間で前記閉空間形成体における前記凹部の周囲に対向したクランプ部材が設けられ、
前記差圧成形手段は、前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させるとともに前記凹部の周囲となる部分の前記シートを前記クランプ部材と前記閉空間形成体とで挟んで前記成形前空間を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の差圧成形装置。
【請求項7】
成形可能なシートを差圧成形して離型する差圧成形装置であって、
前記シートを加熱するためのシート加熱装置と、
所定のシート供給位置でシート保持部により前記シートを保持して前記シート加熱装置へ搬送し、加熱された前記シートをさらに所定の差圧成形位置へ搬送するシート保持手段と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの一面に対向する凹部を有し、該シートの一面側に配置された閉空間形成体と、
前記凹部に対向した凸部を有し、前記差圧成形位置にあるときの前記シートの他面側に配置された成形型と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの他面と前記成形型との間で前記閉空間形成体における前記凹部の周囲に対向したクランプ部材と、
前記差圧成形位置に前記加熱されたシートが搬送されたときに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させるとともに前記凹部の周囲となる部分の前記シートを前記クランプ部材と前記閉空間形成体とで挟んで前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間を減圧して前記シートの他面を凹ませ、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させて前記シートの凹んだ他面に前記凸部を挿入させ、前記シートの他面側を減圧するとともに前記成形前空間に圧空を供給して前記シートを前記成形型に密接させる差圧成形手段と、
前記閉空間形成体の凹部から前記成形型に向かって冷却用エアを吹き付けるための冷却エア供給手段を有し、前記成形型に密接した成形シートに向かって前記冷却エア供給手段から前記冷却用エアの吹き付けを開始するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを離間させ、前記冷却エア供給手段からの前記冷却用エアの吹き付けを停止するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記成形シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形後空間を形成し、前記成形型から圧空を供給するとともに前記成形後空間を減圧し、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型する離型手段とを備えることを特徴とする差圧成形装置。
【請求項8】
成形可能なシートを差圧成形して成形シートを製造する差圧成形シート製造方法であって、
前記シートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
該シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、を用い、
前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させ、前記成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させ、
前記成形型に密接した成形シートの他面側を大気圧以上にするとともに該成形シートの一面と前記凹部とで囲まれる成形後空間を減圧して大気圧未満とし、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型することを特徴とする差圧成形シート製造方法。
【請求項9】
成形可能なシートを差圧成形して成形シートを製造する差圧成形シート製造方法であって、
前記シートを加熱するためのシート加熱装置と、
所定のシート供給位置でシート保持部により前記シートを保持して前記シート加熱装置へ搬送し、加熱された前記シートをさらに所定の差圧成形位置へ搬送するシート保持手段と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの一面に対向する凹部を有し、該シートの一面側に配置された閉空間形成体と、
前記凹部に対向した凸部を有し、前記差圧成形位置にあるときの前記シートの他面側に配置された成形型と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの他面と前記成形型との間で前記閉空間形成体における前記凹部の周囲に対向したクランプ部材と、を用い、
前記差圧成形位置に前記加熱されたシートが搬送されたときに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記凹部の周囲となる部分の前記シートを前記クランプ部材と前記閉空間形成体とで挟んで前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間を減圧して前記シートの他面を凹ませ、前記閉空間形成体と前記成形型とを近接させて前記シートの凹んだ他面に前記凸部を挿入させ、前記シートの他面側を減圧するとともに前記成形前空間に圧空を供給して前記シートを前記成形型に密接させ、
前記閉空間形成体の凹部から前記成形型に向かって冷却用エアを吹き付けるための冷却エア供給手段から前記成形型に密接した成形シートに向かって前記冷却用エアの吹き付けを開始するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを離間させ、前記冷却エア供給手段からの前記冷却用エアの吹き付けを停止するとともに前記シート保持部と前記閉空間形成体とを近接させて前記成形シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形後空間を形成し、前記成形型から圧空を供給するとともに前記成形後空間を減圧し、前記閉空間形成体と前記成形型とを離間させて前記成形シートを離型することを特徴とする差圧成形シート製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【公開番号】特開2011−173296(P2011−173296A)
【公開日】平成23年9月8日(2011.9.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−38143(P2010−38143)
【出願日】平成22年2月24日(2010.2.24)
【出願人】(304050369)株式会社浅野研究所 (44)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年9月8日(2011.9.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年2月24日(2010.2.24)
【出願人】(304050369)株式会社浅野研究所 (44)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]