熱成形装置、及び熱成形方法
【課題】ロールシートとカットシートを併用する。
【解決手段】加熱手段によりシートを輻射加熱する加熱部と、前記加熱部から前記シートの移送方向の下流側に配置されて前記輻射加熱されたシートを成形する成形部と、を有する熱成形装置であって、シートを前記加熱部から前記成形部に移送する移送手段と、前記加熱手段と前記シートとの間に設けられた遮蔽板と、前記遮蔽板に取り付けられ、該遮蔽板の下流側において輻射加熱されるシートを把持する第一の把持機構と、前記第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられ、前記輻射加熱されるシートを把持する第二の把持機構と、を有する。
【解決手段】加熱手段によりシートを輻射加熱する加熱部と、前記加熱部から前記シートの移送方向の下流側に配置されて前記輻射加熱されたシートを成形する成形部と、を有する熱成形装置であって、シートを前記加熱部から前記成形部に移送する移送手段と、前記加熱手段と前記シートとの間に設けられた遮蔽板と、前記遮蔽板に取り付けられ、該遮蔽板の下流側において輻射加熱されるシートを把持する第一の把持機構と、前記第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられ、前記輻射加熱されるシートを把持する第二の把持機構と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートを加熱して成形する熱成形装置及び熱成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱により軟化するシートを用いて容器等の製品を熱成形する熱成形装置が知られている。このような熱成形装置では、シートを加熱する加熱部と、加熱されたシートを成形する成形部とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
熱成形装置で用いられるシートは、その用途に合わせて多種多様な形状ものが用いられる。例えば、ロールシートは、ロール状に巻き取られた状態で使用される連続シートであり、ロール状に巻き取られたシートを引き出しつつ、連続的に熱成形装置に投入して使用される。一方、カットシートは、所定長にカットされたシートであり、１つ１つのカットシートを個別に熱成形装置に投入して、使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の熱成形装置では、ロールシートとカットシートを併用して用いることができるものは存在しなかった。熱成形装置に用いられるシートは熱可塑性の性質を備えるため、加熱部により加熱するとシートが収縮等して変形してしまう場合がある。ここで、ロールシートは、ロール状に巻き取られたシートの端を把持して引き出しつつ使用するため、上記のような変形に対応することができる。一方、カットシートは所定長にカットされた形状であるため、加熱による変形を抑制する必要がある。そのため、ロールシートを使用して成形物を製造する場合は、ロールシートに対応した熱成形装置を使用し、カットシートを使用して成形物を製造する場合は、カットシートに対応した熱成形装置を使用する必要があった。
【０００６】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、連続シートとカットシートを併用することができる熱成形装置、及び熱成形方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、加熱手段によりシートを輻射加熱する加熱部と、前記加熱部から前記シートの移送方向の下流側に配置されて前記輻射加熱されたシートを成形する成形部と、を有する熱成形装置であって、シートを前記加熱部から前記成形部に移送する移送手段と、前記加熱手段と前記シートとの間に設けられた遮蔽板と、前記遮蔽板に取り付けられ、該遮蔽板の下流側において輻射加熱されるシートを把持する第一の把持機構と、前記第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられ、前記輻射加熱されるシートを把持する第二の把持機構と、を有する構成としてある。
【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明では、加熱手段により連続シートを輻射加熱する加熱部と、該輻射加熱された連続シートを前記加熱部から成形部に移送する移送手段と、前記輻射加熱された連続シートを成形する前記成形部と、を有する熱成形装置のための熱成形方法であって、前記加熱部に設けられる第一の把持機構と、該第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられた第二の把持機構、とでカットシートを把持して前記第一の把持機構と前記第二の把持機構との間のカットシートを前記加熱手段により輻射加熱し、前記カットシートに対する把持を解除した後、前記輻射加熱されたカットシートを前記移送手段により前記成形部に移送し、前記輻射加熱されたカットシートを前記成形部で成形する。
【０００９】
上記のように構成された発明では、シートを加熱する加熱部の内部に第一の把持機構を有し、この第一の把持機構から下流側であって、且つ成形部から上流側に第二の把持機構を設けている。そのため、カットシートを用いる場合は、第一の把持機構と第二の把持機構とでカットシートを把持することで、加熱部からの輻射熱によるカットシートの変形を抑制することができる。一方、熱成形に連続シートを用いる場合でも、第一の把持機構と第二の把持機構によりロールシートを把持することとなる。そのため、連続シートとカットシートとを併用して用いることができる。
また、第一の把持機構を加熱部の内部に配置された遮蔽板に取り付けることで、第一の把持機構を取り付けるための取り付け部として遮蔽板を流用することができるため、構成をより簡易にすることが可能となる。
【００１０】
ここで、熱成形には、差圧成形やプレス成形が含まれる。前記差圧成形には、真空成形や圧空成形や、真空圧空成形（圧空真空成形）が含まれる。
また、移送路とは、シートが移送手段により移送される経路を意味する。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように請求項１に係る発明によれば、連続シートとカットシートとを簡易な構成により併用して用いることができる。
また、請求項２に係る発明によれば、シートを間欠供給する熱成形装置においてもロールシートとカットシートとを併用することができ、同一の動作及び条件で熱成形を行うことができる。
そして、請求項３及び請求項４に係る発明によれば、上側把持部を固定構造とすることができ、簡易な構成により本発明を実現することができる。
さらに、請求項５に係る発明によれば、大きさの異なるカットシートに対しても本発明を適用することができる。
また、請求項６に係る発明によれば、成形部の成形によりシートに加わる引張り力からもシートを保持することができる。
請求項７に係る発明によれば、連続シートとカットシートとを併用して用いることが可能な熱成形方法を提供することができる。
請求項８に係る発明によれば、連続シートとカットシートとを併用して用いることが可能な熱成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】熱成形装置１００の構成を示す斜視図である。
【図２】熱成形装置１００の構成を説明する内部側面図である。
【図３】熱成形装置１００の構成を説明するブロック構成図である。
【図４】一例としてクランプ機構１４を拡大して示す図である。
【図５】クランプ機構１４にクランプされるシートＳｈを説明する上面図である。
【図６】自動モードを説明するフローチャートである。
【図７】自動モードにおけるクランプ機構１４とシャッター機構２０との動作を説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
１．熱成形装置の構成：
２．熱成形装置の作用・効果：
３．その他の実施形態：
【００１４】
１．熱成形装置の構成：
以下、図を参照して、この発明に係る熱成形装置について説明する。図１は、熱成形装置１００の構成を示す斜視図である。また、図２は、熱成形装置１００の構成を説明する内部側面図である。また、図３は、熱成形装置１００の構成を説明するブロック構成図である。本実施形態では、熱成形装置１００は容器を成形する装置として説明を行うが、熱成形装置１００により成形される製品はこれに限定されない。
【００１５】
図１〜図３に示すように、熱成形装置１００は、移送方向に連続した熱可塑性シート（以下、単にシートとも記載する。）を、熱成形して容器を生成するための装置である。即ち、熱成形装置１００は、投入口ＩＮから投入されたシートを、加熱ゾーン（加熱部）Ｚ１で加熱して軟化させた後、成形ゾーンＺ２（成形部）で成形して容器を生成する。そのため、熱成形装置１００は、加熱ゾーンＺ１にシートＳｈを加熱軟化させる加熱機１０と、成形ゾーンＺ２に軟化したシートＳｈを成形する成形機３０と、を配置している。更に、熱成形装置１００は、シートＳｈを各ゾーンに移送するために移送機（移送手段）４０と、図示しない容器取り出し機とを備えている。上記した各部は、図３に示すようにマイクロコンピューター６０と直接・間接的に接続されており、このマイクロコンピューター６０からの制御を受けて一定の駆動を行う。
【００１６】
熱成形装置１００により成形可能なシートＳｈは、熱可塑性樹脂のような樹脂シート、熱可塑性を示す樹脂以外の熱可塑性シート等を用いることができる。樹脂シートは、熱可塑性樹脂等の樹脂を含むシートであればよく、樹脂のみからなるシートでも、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Ｓｈの材質は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等を用いることができる。また、シートＳｈは、シート状ないしフィルム状になっていればよく、熱成形装置１００では、ロール状に巻かれたロールシート（連続シート）Ｓｈ１と、所定長さでカットされたカットシートの両方をシートＳｈとして用いることができる。シートの厚みは、１〜２ｍｍ程度、０．２５〜１ｍｍ程度等、様々な厚みとすることが可能である。なお、本明細書中で、シートＳｈと記載するときは、ロールシートとカットシートの両者を含む意味で使用し、ロールシートＳｈ１、又はカットシートＳｈ２と記載するときは、記載されたシートのみを意味するものとして使用する。
【００１７】
以下、熱成形装置１００を構成する各部について詳細な説明を行う。図２に示すように、加熱機１０は、加熱ゾーンＺ１に配置され、投入口ＩＮから投入されるシートＳｈを加熱軟化する。加熱機１０は、ヒーター（加熱手段）１１と、遮蔽板１２、１３と、クランプ機構（第一の把持機構）１４と、を備えている。
【００１８】
ヒーター１１は、加熱ゾーンＺ１の上側に配置される上ヒーター部１１ａと、加熱ゾーンＺ１の下側に配置される下ヒーター部１１ｂとを備えている。上ヒーター部１１ａと下ヒーター部１１ｂは輻射ヒーターを同一面上に複数配置して構成され、移送されるシートＳｈの面に対して上方及び下方から輻射熱により加熱を行う。また、上ヒーター部１１ａと下ヒーター部１１ｂはそれぞれマイクロコンピューター６０に接続されており、操作部６２の操作に応じて輻射温度を変更することができる。
【００１９】
また、加熱ゾーンＺ１におけるシートＳｈの移送路上流側（投入口側）には、遮蔽板１２、１３がヒーター１１を隔てるように取り付けられている。遮蔽板１２、１３は、内部に水などの液体が充填されたウォータージャケットにより構成され、上ヒーター部１１ａ及び下ヒーター部１１ｂに比べて小さな形状である。
遮蔽板１２は上ヒーター部１１ａの一部を、移送されるシートＳｈから隔てるよう、上ヒーター部１１ａと比べて下側に取り付けられている。また、遮蔽板１３は下ヒーター部１１ｂの一部を、移送されるシートＳｈから隔てるよう、下ヒーター部１１ｂに比べて上側に取り付けられている。そのため、シートＳｈが遮蔽板１２、１３の間を通過する間は、遮蔽板１２、１３が上ヒーター部１１ａと下ヒーター部１１ｂとシートＳｈとの間を隔て、シートＳｈに輻射する輻射熱を遮る。
なお、移送路とはシートＳｈが移送機４０により移送される経路を意味する。例えば、加熱ゾーンＺ１においては、移送路は移送機４０により移送されるシートＳｈの軌跡により示される。そのため、この移送路に沿った方向を移送方向と記載し、熱成形装置１００の奥行きに平行であって、移送方向と交差する方向を奥行き方向と記載する。
【００２０】
さらに、遮蔽板１２、１３にはシートＳｈの一端をクランプするクランプ機構１４が取り付けられている。図４は、一例としてクランプ機構１４を拡大して示す側面図である。また、図５は、クランプ機構１４を上側から見た上面図である。図に示すように、クランプ機構１４は、上側クランプ（上側把持部）１５と下側クランプ（下側把持部）１６とを備えている。
【００２１】
上側クランプ１５は、遮蔽板１２の下流側端部に取り付けられており、クランプバー１５ａと、誘導部１５ｂとを備えている。クランプバー１５ａは、薄板形状であり、下面１５ａ１の長手側を奥行き方向に配置させるとともに、面１５ａ２を遮蔽板１２から下方向に延設するよう同遮蔽板１２に取り付けられている。また、誘導部１５ｂは、クランプバー１５ａと比べて上流側に配置されており、シートＳｈの端部をクランプバー１５ａの下側端部に誘導するよう作用する。また、誘導部１５ｂは下流に移行するに従い下側クランプ１６に近づくよう所定角度α（０＜α＜９０の角度）で傾斜する傾斜面１５ｂ１と、この傾斜面１５ｂ１から露出するコロ部１５ｂ２とを備えている。コロ部１５ｂ２は傾斜面１５ｂ１から露出する複数のローラー（回転部材）により構成されており、傾斜面１５ｂ１に移送方向のシート端部が当接すると、ローラーの回転によりシートＳｈを傾斜面に沿わせつつクランプバー１５ａの下側端部（即ち、下側クランプ１６）に誘導する。
なお、誘導部１５ｂの形状としては、コロ部１５ｂ２を備えるものに限定されない。例えば、ローラーの代わりに球体を傾斜面１５ｂ１から露出させるものであってもよい。
【００２２】
また、下側クランプ１６は遮蔽板１３の下流側端部で上側クランプ１５と対向するよう遮蔽板１３に取り付けられており、クランプバー１６ａと、シリンダー１６ｂとを備えている。クランプバー１６ａは薄板形状であり、下面１６ａ１の長手側を奥行き方向に配置させるとともに、面１６ａ２を遮蔽板１３から上方向に延設するようシリンダー１６ｂを介して固定されている。また、シリンダー１６ｂはシリンダロットでクランプバー１６ａと固定されており、クランプバー１６ａを上下方向にスライドさせる。例えば、シリンダー１６ｂはエアシリンダーであり、マイクロコンピューター６０の制御に応じたエアーの供給によりシリンダーロッドを上下方向にスライドさせる。
【００２３】
上側クランプ１５及び下側クランプ１６は、遮蔽板１２、１３の被取り付け部に対してそれぞれネジ部材により着脱可能に固定されている。さらに、遮蔽板１２、１３には移送方向に複数の被取り付け部が形成されている。例えば、取り付け部は、上側クランプ１５又は下側クランプ１６をネジ止めするための雌ネジ穴である。そのため、クランプ機構１４の取り付け位置を変化させることで、クランプ機構１４とシャッター機構２０との間を移送方向でピッチＰ１〜Ｐ３の間で可変することができる。このピッチＰ１〜Ｐ３は、それぞれカットシートＳｈ２の寸法に対応した長さに応じて設定されている。即ち、ピッチＰ１は、熱成形装置１００で使用可能な最短のカットシートＳｈ２の長さに応じて設定された長さである。同様に、ピッチＰ３は、熱成形装置１００で使用可能な最長のカットシートＳｈ２の長さに応じて設定された長さである。
【００２４】
図２、４、５に示すように、加熱ゾーンＺ１と成形ゾーンＺ２との間には、開閉式のシャッター機構(第二の把持機構)２０が設置されている。シャッター機構２０は、上シャッター部（第一の下流側把持部）２１と下シャッター部２２（第二の下流側把持部）とで加熱ゾーンＺ１と成形ゾーンＺ２との境界を仕切ることで、加熱ゾーンＺ１の温度を一定に保つとともに、上シャッター部２１と下シャッター部２２とでシートＳｈの面を上下方向でクランプして、シートＳｈが成形機３０側に引っ張られるのを防止するよう作用する。そのため、シャッター機構２０は、本発明の第二の把持機構としても機能する。
【００２５】
上シャッター部２１は、上シャッター板２１ａと、この上シャッター板２１ａを上下方向にスライドさせるシリンダー２１ｂとを備えている。上シャッター板２１ａは薄板形状であり、下面２１ａ１の長手側を奥行き方向に配置するようシリンダー２１ｂを介して固定されている（図４、５）。また、シリンダー２１ｂは、シリンダーロッドで上シャッター板２１ａに固定されており、シリンダーの上下動に応じて上シャッター板２１ａを上下方向にスライドさせる。
【００２６】
下シャッター部２２は、上シャッター部２１と上下方向で対向するよう取り付けられており、下シャッター板２２ａと、この下シャッター板２２ａを上下方向にスライドさせるシリンダー２２ｂとを備えている。下シャッター板２２ａは、薄板形状であり、下面２２ａ１の長手側を奥行き方向に配置するようシリンダー２２ｂに固定されている（図４、５）。また、シリンダー２２ｂは、シリンダーロッドで下シャッター板２２ａに固定されており、シリンダーの上下動に応じて下シャッター板２２ａを上下方向にスライドさせる。そのため、上シャッター板２１ａ及び下シャッター板２２ａがスライドしてシートＳｈの面と当接することで、上下方向からシートＳｈの面をクランプ（把持）する。
【００２７】
成形機３０は、成形ゾーンＺ２に配置され、加熱軟化したシートＳｈを容器の形状に差圧成形する機械である。成形機３０は、フレーム３１と、図示しないアクチュエーターにより所定の離反位置と近接位置との間で互いに近接・離反可能な上テーブル３２と下テーブル３３とを備えている。なお、成形機３０は差圧成形装置に限定されず、これ以外にもプレス成形装置であってもよい。
【００２８】
下テーブル３３には、上テーブル３２の下面に対向する開口部３４ａを有する成形用雌型３４が取り付けられている。開口部３４ａは、成形品の形状に応じた形状である。また、開口部３４ａには吸引孔が形成されており、この吸引孔に接続された図示しない真空ポンプにより開口内部の空気を吸引することができる。
【００２９】
上テーブル３２の下面には、上下方向に進退可能なロケーター３５が取り付けられている。ロケーター３５には空気通路が形成されており、図示しない空気ポンプからこの空気通路を通じて圧空が供給される。さらに、ロケーター３５の下面には、上下方向に進退可能なプラグ３６が取り付けられている。このプラグ３６は差圧成形時にシートＳｈを深絞り加工を施すために用いられる。
【００３０】
移送機４０は、熱成形装置１００の加熱ゾーンＺ１及び成形ゾーンＺ２に配置され、シートＳｈを各ゾーンに間欠的に移送する移送路を形成する。移送機４０は、加熱ゾーンＺ１から成形ゾーンＺ２にかけて延設する１組のベルト機構を、各ゾーンの奥行き方向両端に配置して構成される。ベルト機構は無端状のチェーンベルトと、このチェーンベルトを回転させる回転部とを備え、マイクロコンピューター６０の制御に応じて駆動する。また、チェーンベルトにはシートＳｈの両端を把持するクランプ機構が配置されており、このクランプ機構によりシートＳｈを保持しつつチェーンベルトが回転することで、シートＳｈを移送させることができる。一方、熱成形装置１００がロールシートＳｈ１を使用する場合、ロール状に巻き取られたシートの端を引き出しつつ投入口ＩＮにシートを投入するシート供給機構も移送機４０に含まれる。
【００３１】
図３に示すように、熱成形装置１００は、図示しない基板ボックス内部に、マイクロコンピューター６０と、このマイクロコンピューター６０からの制御信号を各部に伝える制御基板（図示しない）と、を備えている。更に、マイクロコンピューター６０は制御基板を介して、センサー６１、操作部６２、ヒーター１１、クランプ機構１４、シャッター機構２０、成形機３０、移送機４０とそれぞれ接続されている。そのため、マイクロコンピューター６０は、内部メモリに記録されたプログラムを実行することで、熱成形装置１００を、手動モード、自動モード、型替えモードのいずれかの駆動モードで駆動させることができる。
【００３２】
ここで、手動モードとは、作業者が操作部６２を逐次操作することで、操作に応じて熱成形装置１００を駆動させるものである。また、自動モードとは、作業者が操作部６２のヒーターセットボタン及び成形ボタンを操作することで、熱成形装置１００が熱成形に係る動作を自動で行うものである。そして、型替えモードとは、成形機３０の上テーブル３２又は下テーブル３３に取り付けられた物を取り替えるために、上テーブル３２及び下テーブル３３等を駆動させるものである。
【００３３】
２．熱成形装置の作用・効果：
以下、熱成形装置１００の動作説明として、自動モードに従った動作を説明する。図６は、自動モードを説明するフローチャートである。また、図７は、自動モードにおけるクランプ機構１４とシャッター機構２０との動作を説明する側面図である。即ち、図７Ａは、カットシートＳｈ２を用いた場合の動作を示し、図７Ｂは、ロールシートＳｈ１を用いた場合の動作を示す。以下、主に、熱成形装置１００に対してカットシートＳｈ２が投入された場合を例に熱成形装置１００の動作を説明するが、適宜、ロールシートＳｈ１を用いた場合の動作を交える。なお、熱成形装置１００が、図６に示すフローチャートに示す工程を実行することで、本発明の熱成形方法が実現される。
【００３４】
自動モードでは、まず、ステップＳ１において、マイクロコンピューター６０が移送機４０を低速で駆動させる。そのため、作業者がカットシートＳｈ２を熱成形装置１００の投入口ＩＮから投入すると、移送機４０がカットシートＳｈ２を加熱ゾーンＺ１に移送する。
【００３５】
また、ヒーター１１と比べて上流側に配置されたセンサー６１がカットシートＳｈ２の投入を検出すると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３で、マイクロコンピューター６０が移送機４０を低速駆動と比べて速い速度の高速駆動で駆動させる。以下、ステップＳ４〜ステップＳ９では、移送機４０はカットシートＳｈ２の移送と停止とを所定周期で繰返すことで間欠動作を実現する。
【００３６】
ステップＳ４で、カットシートＳｈ２が遮蔽板１２、１３の間を通過し、カットシートＳｈ２の下流側の端部がシャッター機構２０の上シャッター部２１と下シャッター部２２との間を超えるタイミングで、マイクロコンピューター６０は移送機４０の駆動を停止する。このタイミングは事前に設定されており、マイクロコンピューター６０は内部に備えるタイマーをもとにこのタイミングを計時する。なお、カットシートＳｈ２が遮蔽板１２、１３の間を通過する間、遮蔽板１２、１３はヒーター１１とカットシートＳｈ２とを隔て、カットシートＳｈ２への輻射熱を遮る。一方、カットシートＳｈ２が遮蔽板１２、１３の間を通過すると、ヒーター１１から輻射される輻射熱によりカットシートＳｈ２の温度が上昇する。
【００３７】
ステップＳ５において、マイクロコンピューター６０は、クランプ機構１４とシャッター機構２０とを駆動させて、カットシートＳｈ２をクランプさせる。そのため、図７Ａに示すように、カットシートＳｈ２は、２箇所でクランプ機構１４とシャッター機構２０とにクランプされて保持される。
【００３８】
ステップＳ６において、マイクロコンピューター６０は、内部のタイマーを用いて所定時間が経過するまでクランプ機構１４及びシャッター機構２０によるクランプを保持させる。マイクロコンピューター６０がクランプ機構１４とシャッター機構２０とを保持させる時間は、成形機３０による成形時間に応じて設定される。即ち、カットシートＳｈ２がクランプされる間、成形ゾーンＺ２において先に投入されたカットシートＳｈ２に対して成形が行われているため、少なくともカットシートＳｈ２に対するクランプはこの時間と比べて長い時間となる。
【００３９】
カットシートＳｈ２がクランプされている状態では、遮蔽板１２、１３はカットシートＳｈ２とヒーター１１とを隔てず、カットシートＳｈ２にはヒーター１１からの輻射熱が継続的に加えられる。そのため、場合によってはカットシートＳｈ２が軟化し変形が生じる可能性がある。しかしながら、カットシートＳｈ２はクランプ機構１４とシャッター機構２０により両端をクランプされて保持されているため、変形を抑制することができる。
更に、成形ゾーンＺ２に先に投入されたカットシートＳｈ２を成形する間、成形機３０の駆動によりカットシートＳｈ２に対して成形機３０側に向けた引張り力が生じる場合がある。しかし、カットシートＳｈ２の成形ゾーンＺ２側の端部はシャッター機構２０のクランプにより保持されているため、カットシートＳｈ２をこの引張り力から保護することができる。
【００４０】
そして、所定時間が経過すると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７では、マイクロコンピューター６０はクランプ機構１４及びシャッター機構２０によるクランプを解除させる。そして、ステップＳ８では、マイクロコンピューター６０は移送機４０を駆動させて、カットシートＳｈ２を成形ゾーンＺ２に移送させる。
【００４１】
ステップＳ９において、カットシートＳｈ２が成形ゾーンＺ２の成形位置に達するタイミングで、マイクロコンピューター６０は、成形機３０を駆動させてカットシートＳｈ２に対して差圧成形を行う。具体的には、まず、成形機３０は上テーブル３２と下テーブル３３とを近接位置に移動させる。そのため、ロケーター３５の下面に取り付けられたプラグ３６がカットシートＳｈ２を成形用雌型３４の開口部３４ａ内部に押し込む。さらに、ロケーター３５がカットシートＳｈ２の上面と当接することで、カットシートＳｈ２がロケーター３５と成形用雌型３４とに挟まれ保持される。そして、真空ポンプによる吸引により開口部３４ａに形成された真空圧、及び空気ポンプから空気通路を通して供給された圧空により、カットシートＳｈ２に対して真空圧空成形（差圧成形）が行われる。なお、差圧成形後の成形品のバリは、図示しないトムソン刃等によりカットされる。
【００４２】
以下、上記したステップＳ１〜Ｓ９までの処理は、マイクロコンピューター６０に対して動作終了を示す操作入力又は、予め設定された生産数が終了するまで繰返される。
【００４３】
一方、シートＳｈとしてロールシートＳｈ１を用いる場合、図６のステップＳ５において、クランプ機構１４とシャッター機構２０とは、カットシートＳｈ２の場合と同様、ロールシートＳｈ１を２面でクランプする（図７Ｂ）。そして、所定期間が経過した後（ステップＳ６：ＹＥＳ）、マイクロコンピューター６０は、移送機４０にロールシートＳｈ１の引き出しを再開させ、成形ゾーンＺ２にシートを移送する。そのため、成形ゾーンＺ２においてロールシートＳｈ１を用いた差圧成形が行われる。
【００４４】
以上説明したように、熱成形装置１００では、カットシートＳｈ２を用いて熱成形を行う場合も、ロールシートＳｈ２を用いた場合と同様の動作及び条件により熱成形を行うことができる。このことは、特に、カットシートＳｈ２を用いて数点の試作品を製造した後、ロールシートＳｈ１を用いて多数の製品を製造する場合に特に有効である。即ち、製品の試作段階においては、生産される製品の数はわずかであり、カットシートＳｈ２を用いたほうが材料に要する費用を少なくすることができる。その一方で、カットシートＳｈ２を用いる場合とロールシートＳｈ１を用いる場合とでヒーター１１の温度条件を一定にしておくことが望ましいが、輻射熱をカットシートＳｈ２に加え過ぎるとカットシートＳｈ２の変形を生じさせる。そのため、加熱ゾーンＺ１の内部にカットシートＳｈ２を把持する機構を設けていない場合、ヒーター１１の設定温度をロールシートＳｈ１を用いる場合に比べて低くする必要が生じる。そのため、カットシートＳｈ２を用いる場合と、ロールシートＳｈ１を用いる場合とでヒーター１１の温度条件を同じにすることができない場合がある。
【００４５】
一方で、本実施形態での熱成形装置１００では、クランプ機構１４とシャッター機構２０によりカットシートＳｈ２を２面でクランプするため、ロールシートＳｈ１を用いた場合とカットシートＳｈ２を用いた場合とで、ヒーター１１の温度を同じ値とすることができ、同一の温度条件により製品を製造することができる。また、移送機４０においても、カットシートＳｈ２の変形を考慮する必要がないため、ロールシートＳｈ１と同じ間欠動作によりカットシートＳｈ２を移送することができる。
【００４６】
また、クランプ機構１４を遮蔽板１２、１３に取り付けることで、加熱機１０内部にクランプ機構１４を取り付けるための新たな部位を設ける必要がなくなり、簡易な構成によりクランプ機構１４を取り付けることができる。
【００４７】
さらに、加熱ゾーンＺ１と成形ゾーンＺ２との間を仕切るシャッター機構２０によりシートＳの下流側をクランプする構成とすれば、新たなクランプ機構を設ける必要がないため、熱成形装置１００をより簡易な構成とすることが可能となる。
【００４８】
３．その他の実施形態：
クランプ機構１４の上側クランプ１５は上下方向にスライドする構成であってもよい。即ち、上側クランプ１５がシリンダーを備えることで、上下方向にスライド可能な構成としてもよい。
【００４９】
また、シャッター機構２０に第二の把持機構の機能を持たせることは一例であり、熱成形装置１００がシャッター機構２０とは別に第二の把持機構を備えるものであってもよい。
さらに、成形機３０により実施される成形方法として差圧成形を用いることは一例である。これ以外にもプレス成形といった、成形前にシートＳｈに加熱を行う成形方法であれば、成形機３０がどの様な成形方法を用いるものであってもよい。
【００５０】
なお、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、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、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１０…加熱機、１１…ヒーター、１１ａ…上ヒーター部、１１ｂ…下ヒーター部、１２、１３…遮蔽板、１４…クランプ機構（第一の把持機構）、１５…上側クランプ（上側把持部）、１５ａ…クランプバー、１５ｂ…誘導部、１５ｂ１…傾斜面、１５ｂ２…コロ部、１６…下側クランプ（下側把持部）、１６ａ…クランプバー、１６ｂ…シリンダー、２０…シャッター機構（第二の把持機構）、２１…上シャッター部（第一の下流側把持部）、２１ａ…上シャッター板、２１ｂ…シリンダー、２２…下シャッター部（第二の下流側把持部）、２２ａ…下シャッター板、２２ｂ…シリンダー、３０…成形機、３１…フレーム、３２…上テーブル、３３…下テーブル、３４…成形用雌型、３４ａ…開口部、３５…ロケーター、３６…プラグ、４０…移送機、６０…マイクロコンピューター、６１…センサー、６２…操作部、１００…熱成形装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートを加熱して成形する熱成形装置及び熱成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱により軟化するシートを用いて容器等の製品を熱成形する熱成形装置が知られている。このような熱成形装置では、シートを加熱する加熱部と、加熱されたシートを成形する成形部とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
熱成形装置で用いられるシートは、その用途に合わせて多種多様な形状ものが用いられる。例えば、ロールシートは、ロール状に巻き取られた状態で使用される連続シートであり、ロール状に巻き取られたシートを引き出しつつ、連続的に熱成形装置に投入して使用される。一方、カットシートは、所定長にカットされたシートであり、１つ１つのカットシートを個別に熱成形装置に投入して、使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の熱成形装置では、ロールシートとカットシートを併用して用いることができるものは存在しなかった。熱成形装置に用いられるシートは熱可塑性の性質を備えるため、加熱部により加熱するとシートが収縮等して変形してしまう場合がある。ここで、ロールシートは、ロール状に巻き取られたシートの端を把持して引き出しつつ使用するため、上記のような変形に対応することができる。一方、カットシートは所定長にカットされた形状であるため、加熱による変形を抑制する必要がある。そのため、ロールシートを使用して成形物を製造する場合は、ロールシートに対応した熱成形装置を使用し、カットシートを使用して成形物を製造する場合は、カットシートに対応した熱成形装置を使用する必要があった。
【０００６】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、連続シートとカットシートを併用することができる熱成形装置、及び熱成形方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、加熱手段によりシートを輻射加熱する加熱部と、前記加熱部から前記シートの移送方向の下流側に配置されて前記輻射加熱されたシートを成形する成形部と、を有する熱成形装置であって、シートを前記加熱部から前記成形部に移送する移送手段と、前記加熱手段と前記シートとの間に設けられた遮蔽板と、前記遮蔽板に取り付けられ、該遮蔽板の下流側において輻射加熱されるシートを把持する第一の把持機構と、前記第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられ、前記輻射加熱されるシートを把持する第二の把持機構と、を有する構成としてある。
【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明では、加熱手段により連続シートを輻射加熱する加熱部と、該輻射加熱された連続シートを前記加熱部から成形部に移送する移送手段と、前記輻射加熱された連続シートを成形する前記成形部と、を有する熱成形装置のための熱成形方法であって、前記加熱部に設けられる第一の把持機構と、該第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられた第二の把持機構、とでカットシートを把持して前記第一の把持機構と前記第二の把持機構との間のカットシートを前記加熱手段により輻射加熱し、前記カットシートに対する把持を解除した後、前記輻射加熱されたカットシートを前記移送手段により前記成形部に移送し、前記輻射加熱されたカットシートを前記成形部で成形する。
【０００９】
上記のように構成された発明では、シートを加熱する加熱部の内部に第一の把持機構を有し、この第一の把持機構から下流側であって、且つ成形部から上流側に第二の把持機構を設けている。そのため、カットシートを用いる場合は、第一の把持機構と第二の把持機構とでカットシートを把持することで、加熱部からの輻射熱によるカットシートの変形を抑制することができる。一方、熱成形に連続シートを用いる場合でも、第一の把持機構と第二の把持機構によりロールシートを把持することとなる。そのため、連続シートとカットシートとを併用して用いることができる。
また、第一の把持機構を加熱部の内部に配置された遮蔽板に取り付けることで、第一の把持機構を取り付けるための取り付け部として遮蔽板を流用することができるため、構成をより簡易にすることが可能となる。
【００１０】
ここで、熱成形には、差圧成形やプレス成形が含まれる。前記差圧成形には、真空成形や圧空成形や、真空圧空成形（圧空真空成形）が含まれる。
また、移送路とは、シートが移送手段により移送される経路を意味する。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように請求項１に係る発明によれば、連続シートとカットシートとを簡易な構成により併用して用いることができる。
また、請求項２に係る発明によれば、シートを間欠供給する熱成形装置においてもロールシートとカットシートとを併用することができ、同一の動作及び条件で熱成形を行うことができる。
そして、請求項３及び請求項４に係る発明によれば、上側把持部を固定構造とすることができ、簡易な構成により本発明を実現することができる。
さらに、請求項５に係る発明によれば、大きさの異なるカットシートに対しても本発明を適用することができる。
また、請求項６に係る発明によれば、成形部の成形によりシートに加わる引張り力からもシートを保持することができる。
請求項７に係る発明によれば、連続シートとカットシートとを併用して用いることが可能な熱成形方法を提供することができる。
請求項８に係る発明によれば、連続シートとカットシートとを併用して用いることが可能な熱成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】熱成形装置１００の構成を示す斜視図である。
【図２】熱成形装置１００の構成を説明する内部側面図である。
【図３】熱成形装置１００の構成を説明するブロック構成図である。
【図４】一例としてクランプ機構１４を拡大して示す図である。
【図５】クランプ機構１４にクランプされるシートＳｈを説明する上面図である。
【図６】自動モードを説明するフローチャートである。
【図７】自動モードにおけるクランプ機構１４とシャッター機構２０との動作を説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
１．熱成形装置の構成：
２．熱成形装置の作用・効果：
３．その他の実施形態：
【００１４】
１．熱成形装置の構成：
以下、図を参照して、この発明に係る熱成形装置について説明する。図１は、熱成形装置１００の構成を示す斜視図である。また、図２は、熱成形装置１００の構成を説明する内部側面図である。また、図３は、熱成形装置１００の構成を説明するブロック構成図である。本実施形態では、熱成形装置１００は容器を成形する装置として説明を行うが、熱成形装置１００により成形される製品はこれに限定されない。
【００１５】
図１〜図３に示すように、熱成形装置１００は、移送方向に連続した熱可塑性シート（以下、単にシートとも記載する。）を、熱成形して容器を生成するための装置である。即ち、熱成形装置１００は、投入口ＩＮから投入されたシートを、加熱ゾーン（加熱部）Ｚ１で加熱して軟化させた後、成形ゾーンＺ２（成形部）で成形して容器を生成する。そのため、熱成形装置１００は、加熱ゾーンＺ１にシートＳｈを加熱軟化させる加熱機１０と、成形ゾーンＺ２に軟化したシートＳｈを成形する成形機３０と、を配置している。更に、熱成形装置１００は、シートＳｈを各ゾーンに移送するために移送機（移送手段）４０と、図示しない容器取り出し機とを備えている。上記した各部は、図３に示すようにマイクロコンピューター６０と直接・間接的に接続されており、このマイクロコンピューター６０からの制御を受けて一定の駆動を行う。
【００１６】
熱成形装置１００により成形可能なシートＳｈは、熱可塑性樹脂のような樹脂シート、熱可塑性を示す樹脂以外の熱可塑性シート等を用いることができる。樹脂シートは、熱可塑性樹脂等の樹脂を含むシートであればよく、樹脂のみからなるシートでも、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Ｓｈの材質は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等を用いることができる。また、シートＳｈは、シート状ないしフィルム状になっていればよく、熱成形装置１００では、ロール状に巻かれたロールシート（連続シート）Ｓｈ１と、所定長さでカットされたカットシートの両方をシートＳｈとして用いることができる。シートの厚みは、１〜２ｍｍ程度、０．２５〜１ｍｍ程度等、様々な厚みとすることが可能である。なお、本明細書中で、シートＳｈと記載するときは、ロールシートとカットシートの両者を含む意味で使用し、ロールシートＳｈ１、又はカットシートＳｈ２と記載するときは、記載されたシートのみを意味するものとして使用する。
【００１７】
以下、熱成形装置１００を構成する各部について詳細な説明を行う。図２に示すように、加熱機１０は、加熱ゾーンＺ１に配置され、投入口ＩＮから投入されるシートＳｈを加熱軟化する。加熱機１０は、ヒーター（加熱手段）１１と、遮蔽板１２、１３と、クランプ機構（第一の把持機構）１４と、を備えている。
【００１８】
ヒーター１１は、加熱ゾーンＺ１の上側に配置される上ヒーター部１１ａと、加熱ゾーンＺ１の下側に配置される下ヒーター部１１ｂとを備えている。上ヒーター部１１ａと下ヒーター部１１ｂは輻射ヒーターを同一面上に複数配置して構成され、移送されるシートＳｈの面に対して上方及び下方から輻射熱により加熱を行う。また、上ヒーター部１１ａと下ヒーター部１１ｂはそれぞれマイクロコンピューター６０に接続されており、操作部６２の操作に応じて輻射温度を変更することができる。
【００１９】
また、加熱ゾーンＺ１におけるシートＳｈの移送路上流側（投入口側）には、遮蔽板１２、１３がヒーター１１を隔てるように取り付けられている。遮蔽板１２、１３は、内部に水などの液体が充填されたウォータージャケットにより構成され、上ヒーター部１１ａ及び下ヒーター部１１ｂに比べて小さな形状である。
遮蔽板１２は上ヒーター部１１ａの一部を、移送されるシートＳｈから隔てるよう、上ヒーター部１１ａと比べて下側に取り付けられている。また、遮蔽板１３は下ヒーター部１１ｂの一部を、移送されるシートＳｈから隔てるよう、下ヒーター部１１ｂに比べて上側に取り付けられている。そのため、シートＳｈが遮蔽板１２、１３の間を通過する間は、遮蔽板１２、１３が上ヒーター部１１ａと下ヒーター部１１ｂとシートＳｈとの間を隔て、シートＳｈに輻射する輻射熱を遮る。
なお、移送路とはシートＳｈが移送機４０により移送される経路を意味する。例えば、加熱ゾーンＺ１においては、移送路は移送機４０により移送されるシートＳｈの軌跡により示される。そのため、この移送路に沿った方向を移送方向と記載し、熱成形装置１００の奥行きに平行であって、移送方向と交差する方向を奥行き方向と記載する。
【００２０】
さらに、遮蔽板１２、１３にはシートＳｈの一端をクランプするクランプ機構１４が取り付けられている。図４は、一例としてクランプ機構１４を拡大して示す側面図である。また、図５は、クランプ機構１４を上側から見た上面図である。図に示すように、クランプ機構１４は、上側クランプ（上側把持部）１５と下側クランプ（下側把持部）１６とを備えている。
【００２１】
上側クランプ１５は、遮蔽板１２の下流側端部に取り付けられており、クランプバー１５ａと、誘導部１５ｂとを備えている。クランプバー１５ａは、薄板形状であり、下面１５ａ１の長手側を奥行き方向に配置させるとともに、面１５ａ２を遮蔽板１２から下方向に延設するよう同遮蔽板１２に取り付けられている。また、誘導部１５ｂは、クランプバー１５ａと比べて上流側に配置されており、シートＳｈの端部をクランプバー１５ａの下側端部に誘導するよう作用する。また、誘導部１５ｂは下流に移行するに従い下側クランプ１６に近づくよう所定角度α（０＜α＜９０の角度）で傾斜する傾斜面１５ｂ１と、この傾斜面１５ｂ１から露出するコロ部１５ｂ２とを備えている。コロ部１５ｂ２は傾斜面１５ｂ１から露出する複数のローラー（回転部材）により構成されており、傾斜面１５ｂ１に移送方向のシート端部が当接すると、ローラーの回転によりシートＳｈを傾斜面に沿わせつつクランプバー１５ａの下側端部（即ち、下側クランプ１６）に誘導する。
なお、誘導部１５ｂの形状としては、コロ部１５ｂ２を備えるものに限定されない。例えば、ローラーの代わりに球体を傾斜面１５ｂ１から露出させるものであってもよい。
【００２２】
また、下側クランプ１６は遮蔽板１３の下流側端部で上側クランプ１５と対向するよう遮蔽板１３に取り付けられており、クランプバー１６ａと、シリンダー１６ｂとを備えている。クランプバー１６ａは薄板形状であり、下面１６ａ１の長手側を奥行き方向に配置させるとともに、面１６ａ２を遮蔽板１３から上方向に延設するようシリンダー１６ｂを介して固定されている。また、シリンダー１６ｂはシリンダロットでクランプバー１６ａと固定されており、クランプバー１６ａを上下方向にスライドさせる。例えば、シリンダー１６ｂはエアシリンダーであり、マイクロコンピューター６０の制御に応じたエアーの供給によりシリンダーロッドを上下方向にスライドさせる。
【００２３】
上側クランプ１５及び下側クランプ１６は、遮蔽板１２、１３の被取り付け部に対してそれぞれネジ部材により着脱可能に固定されている。さらに、遮蔽板１２、１３には移送方向に複数の被取り付け部が形成されている。例えば、取り付け部は、上側クランプ１５又は下側クランプ１６をネジ止めするための雌ネジ穴である。そのため、クランプ機構１４の取り付け位置を変化させることで、クランプ機構１４とシャッター機構２０との間を移送方向でピッチＰ１〜Ｐ３の間で可変することができる。このピッチＰ１〜Ｐ３は、それぞれカットシートＳｈ２の寸法に対応した長さに応じて設定されている。即ち、ピッチＰ１は、熱成形装置１００で使用可能な最短のカットシートＳｈ２の長さに応じて設定された長さである。同様に、ピッチＰ３は、熱成形装置１００で使用可能な最長のカットシートＳｈ２の長さに応じて設定された長さである。
【００２４】
図２、４、５に示すように、加熱ゾーンＺ１と成形ゾーンＺ２との間には、開閉式のシャッター機構(第二の把持機構)２０が設置されている。シャッター機構２０は、上シャッター部（第一の下流側把持部）２１と下シャッター部２２（第二の下流側把持部）とで加熱ゾーンＺ１と成形ゾーンＺ２との境界を仕切ることで、加熱ゾーンＺ１の温度を一定に保つとともに、上シャッター部２１と下シャッター部２２とでシートＳｈの面を上下方向でクランプして、シートＳｈが成形機３０側に引っ張られるのを防止するよう作用する。そのため、シャッター機構２０は、本発明の第二の把持機構としても機能する。
【００２５】
上シャッター部２１は、上シャッター板２１ａと、この上シャッター板２１ａを上下方向にスライドさせるシリンダー２１ｂとを備えている。上シャッター板２１ａは薄板形状であり、下面２１ａ１の長手側を奥行き方向に配置するようシリンダー２１ｂを介して固定されている（図４、５）。また、シリンダー２１ｂは、シリンダーロッドで上シャッター板２１ａに固定されており、シリンダーの上下動に応じて上シャッター板２１ａを上下方向にスライドさせる。
【００２６】
下シャッター部２２は、上シャッター部２１と上下方向で対向するよう取り付けられており、下シャッター板２２ａと、この下シャッター板２２ａを上下方向にスライドさせるシリンダー２２ｂとを備えている。下シャッター板２２ａは、薄板形状であり、下面２２ａ１の長手側を奥行き方向に配置するようシリンダー２２ｂに固定されている（図４、５）。また、シリンダー２２ｂは、シリンダーロッドで下シャッター板２２ａに固定されており、シリンダーの上下動に応じて下シャッター板２２ａを上下方向にスライドさせる。そのため、上シャッター板２１ａ及び下シャッター板２２ａがスライドしてシートＳｈの面と当接することで、上下方向からシートＳｈの面をクランプ（把持）する。
【００２７】
成形機３０は、成形ゾーンＺ２に配置され、加熱軟化したシートＳｈを容器の形状に差圧成形する機械である。成形機３０は、フレーム３１と、図示しないアクチュエーターにより所定の離反位置と近接位置との間で互いに近接・離反可能な上テーブル３２と下テーブル３３とを備えている。なお、成形機３０は差圧成形装置に限定されず、これ以外にもプレス成形装置であってもよい。
【００２８】
下テーブル３３には、上テーブル３２の下面に対向する開口部３４ａを有する成形用雌型３４が取り付けられている。開口部３４ａは、成形品の形状に応じた形状である。また、開口部３４ａには吸引孔が形成されており、この吸引孔に接続された図示しない真空ポンプにより開口内部の空気を吸引することができる。
【００２９】
上テーブル３２の下面には、上下方向に進退可能なロケーター３５が取り付けられている。ロケーター３５には空気通路が形成されており、図示しない空気ポンプからこの空気通路を通じて圧空が供給される。さらに、ロケーター３５の下面には、上下方向に進退可能なプラグ３６が取り付けられている。このプラグ３６は差圧成形時にシートＳｈを深絞り加工を施すために用いられる。
【００３０】
移送機４０は、熱成形装置１００の加熱ゾーンＺ１及び成形ゾーンＺ２に配置され、シートＳｈを各ゾーンに間欠的に移送する移送路を形成する。移送機４０は、加熱ゾーンＺ１から成形ゾーンＺ２にかけて延設する１組のベルト機構を、各ゾーンの奥行き方向両端に配置して構成される。ベルト機構は無端状のチェーンベルトと、このチェーンベルトを回転させる回転部とを備え、マイクロコンピューター６０の制御に応じて駆動する。また、チェーンベルトにはシートＳｈの両端を把持するクランプ機構が配置されており、このクランプ機構によりシートＳｈを保持しつつチェーンベルトが回転することで、シートＳｈを移送させることができる。一方、熱成形装置１００がロールシートＳｈ１を使用する場合、ロール状に巻き取られたシートの端を引き出しつつ投入口ＩＮにシートを投入するシート供給機構も移送機４０に含まれる。
【００３１】
図３に示すように、熱成形装置１００は、図示しない基板ボックス内部に、マイクロコンピューター６０と、このマイクロコンピューター６０からの制御信号を各部に伝える制御基板（図示しない）と、を備えている。更に、マイクロコンピューター６０は制御基板を介して、センサー６１、操作部６２、ヒーター１１、クランプ機構１４、シャッター機構２０、成形機３０、移送機４０とそれぞれ接続されている。そのため、マイクロコンピューター６０は、内部メモリに記録されたプログラムを実行することで、熱成形装置１００を、手動モード、自動モード、型替えモードのいずれかの駆動モードで駆動させることができる。
【００３２】
ここで、手動モードとは、作業者が操作部６２を逐次操作することで、操作に応じて熱成形装置１００を駆動させるものである。また、自動モードとは、作業者が操作部６２のヒーターセットボタン及び成形ボタンを操作することで、熱成形装置１００が熱成形に係る動作を自動で行うものである。そして、型替えモードとは、成形機３０の上テーブル３２又は下テーブル３３に取り付けられた物を取り替えるために、上テーブル３２及び下テーブル３３等を駆動させるものである。
【００３３】
２．熱成形装置の作用・効果：
以下、熱成形装置１００の動作説明として、自動モードに従った動作を説明する。図６は、自動モードを説明するフローチャートである。また、図７は、自動モードにおけるクランプ機構１４とシャッター機構２０との動作を説明する側面図である。即ち、図７Ａは、カットシートＳｈ２を用いた場合の動作を示し、図７Ｂは、ロールシートＳｈ１を用いた場合の動作を示す。以下、主に、熱成形装置１００に対してカットシートＳｈ２が投入された場合を例に熱成形装置１００の動作を説明するが、適宜、ロールシートＳｈ１を用いた場合の動作を交える。なお、熱成形装置１００が、図６に示すフローチャートに示す工程を実行することで、本発明の熱成形方法が実現される。
【００３４】
自動モードでは、まず、ステップＳ１において、マイクロコンピューター６０が移送機４０を低速で駆動させる。そのため、作業者がカットシートＳｈ２を熱成形装置１００の投入口ＩＮから投入すると、移送機４０がカットシートＳｈ２を加熱ゾーンＺ１に移送する。
【００３５】
また、ヒーター１１と比べて上流側に配置されたセンサー６１がカットシートＳｈ２の投入を検出すると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３で、マイクロコンピューター６０が移送機４０を低速駆動と比べて速い速度の高速駆動で駆動させる。以下、ステップＳ４〜ステップＳ９では、移送機４０はカットシートＳｈ２の移送と停止とを所定周期で繰返すことで間欠動作を実現する。
【００３６】
ステップＳ４で、カットシートＳｈ２が遮蔽板１２、１３の間を通過し、カットシートＳｈ２の下流側の端部がシャッター機構２０の上シャッター部２１と下シャッター部２２との間を超えるタイミングで、マイクロコンピューター６０は移送機４０の駆動を停止する。このタイミングは事前に設定されており、マイクロコンピューター６０は内部に備えるタイマーをもとにこのタイミングを計時する。なお、カットシートＳｈ２が遮蔽板１２、１３の間を通過する間、遮蔽板１２、１３はヒーター１１とカットシートＳｈ２とを隔て、カットシートＳｈ２への輻射熱を遮る。一方、カットシートＳｈ２が遮蔽板１２、１３の間を通過すると、ヒーター１１から輻射される輻射熱によりカットシートＳｈ２の温度が上昇する。
【００３７】
ステップＳ５において、マイクロコンピューター６０は、クランプ機構１４とシャッター機構２０とを駆動させて、カットシートＳｈ２をクランプさせる。そのため、図７Ａに示すように、カットシートＳｈ２は、２箇所でクランプ機構１４とシャッター機構２０とにクランプされて保持される。
【００３８】
ステップＳ６において、マイクロコンピューター６０は、内部のタイマーを用いて所定時間が経過するまでクランプ機構１４及びシャッター機構２０によるクランプを保持させる。マイクロコンピューター６０がクランプ機構１４とシャッター機構２０とを保持させる時間は、成形機３０による成形時間に応じて設定される。即ち、カットシートＳｈ２がクランプされる間、成形ゾーンＺ２において先に投入されたカットシートＳｈ２に対して成形が行われているため、少なくともカットシートＳｈ２に対するクランプはこの時間と比べて長い時間となる。
【００３９】
カットシートＳｈ２がクランプされている状態では、遮蔽板１２、１３はカットシートＳｈ２とヒーター１１とを隔てず、カットシートＳｈ２にはヒーター１１からの輻射熱が継続的に加えられる。そのため、場合によってはカットシートＳｈ２が軟化し変形が生じる可能性がある。しかしながら、カットシートＳｈ２はクランプ機構１４とシャッター機構２０により両端をクランプされて保持されているため、変形を抑制することができる。
更に、成形ゾーンＺ２に先に投入されたカットシートＳｈ２を成形する間、成形機３０の駆動によりカットシートＳｈ２に対して成形機３０側に向けた引張り力が生じる場合がある。しかし、カットシートＳｈ２の成形ゾーンＺ２側の端部はシャッター機構２０のクランプにより保持されているため、カットシートＳｈ２をこの引張り力から保護することができる。
【００４０】
そして、所定時間が経過すると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７では、マイクロコンピューター６０はクランプ機構１４及びシャッター機構２０によるクランプを解除させる。そして、ステップＳ８では、マイクロコンピューター６０は移送機４０を駆動させて、カットシートＳｈ２を成形ゾーンＺ２に移送させる。
【００４１】
ステップＳ９において、カットシートＳｈ２が成形ゾーンＺ２の成形位置に達するタイミングで、マイクロコンピューター６０は、成形機３０を駆動させてカットシートＳｈ２に対して差圧成形を行う。具体的には、まず、成形機３０は上テーブル３２と下テーブル３３とを近接位置に移動させる。そのため、ロケーター３５の下面に取り付けられたプラグ３６がカットシートＳｈ２を成形用雌型３４の開口部３４ａ内部に押し込む。さらに、ロケーター３５がカットシートＳｈ２の上面と当接することで、カットシートＳｈ２がロケーター３５と成形用雌型３４とに挟まれ保持される。そして、真空ポンプによる吸引により開口部３４ａに形成された真空圧、及び空気ポンプから空気通路を通して供給された圧空により、カットシートＳｈ２に対して真空圧空成形（差圧成形）が行われる。なお、差圧成形後の成形品のバリは、図示しないトムソン刃等によりカットされる。
【００４２】
以下、上記したステップＳ１〜Ｓ９までの処理は、マイクロコンピューター６０に対して動作終了を示す操作入力又は、予め設定された生産数が終了するまで繰返される。
【００４３】
一方、シートＳｈとしてロールシートＳｈ１を用いる場合、図６のステップＳ５において、クランプ機構１４とシャッター機構２０とは、カットシートＳｈ２の場合と同様、ロールシートＳｈ１を２面でクランプする（図７Ｂ）。そして、所定期間が経過した後（ステップＳ６：ＹＥＳ）、マイクロコンピューター６０は、移送機４０にロールシートＳｈ１の引き出しを再開させ、成形ゾーンＺ２にシートを移送する。そのため、成形ゾーンＺ２においてロールシートＳｈ１を用いた差圧成形が行われる。
【００４４】
以上説明したように、熱成形装置１００では、カットシートＳｈ２を用いて熱成形を行う場合も、ロールシートＳｈ２を用いた場合と同様の動作及び条件により熱成形を行うことができる。このことは、特に、カットシートＳｈ２を用いて数点の試作品を製造した後、ロールシートＳｈ１を用いて多数の製品を製造する場合に特に有効である。即ち、製品の試作段階においては、生産される製品の数はわずかであり、カットシートＳｈ２を用いたほうが材料に要する費用を少なくすることができる。その一方で、カットシートＳｈ２を用いる場合とロールシートＳｈ１を用いる場合とでヒーター１１の温度条件を一定にしておくことが望ましいが、輻射熱をカットシートＳｈ２に加え過ぎるとカットシートＳｈ２の変形を生じさせる。そのため、加熱ゾーンＺ１の内部にカットシートＳｈ２を把持する機構を設けていない場合、ヒーター１１の設定温度をロールシートＳｈ１を用いる場合に比べて低くする必要が生じる。そのため、カットシートＳｈ２を用いる場合と、ロールシートＳｈ１を用いる場合とでヒーター１１の温度条件を同じにすることができない場合がある。
【００４５】
一方で、本実施形態での熱成形装置１００では、クランプ機構１４とシャッター機構２０によりカットシートＳｈ２を２面でクランプするため、ロールシートＳｈ１を用いた場合とカットシートＳｈ２を用いた場合とで、ヒーター１１の温度を同じ値とすることができ、同一の温度条件により製品を製造することができる。また、移送機４０においても、カットシートＳｈ２の変形を考慮する必要がないため、ロールシートＳｈ１と同じ間欠動作によりカットシートＳｈ２を移送することができる。
【００４６】
また、クランプ機構１４を遮蔽板１２、１３に取り付けることで、加熱機１０内部にクランプ機構１４を取り付けるための新たな部位を設ける必要がなくなり、簡易な構成によりクランプ機構１４を取り付けることができる。
【００４７】
さらに、加熱ゾーンＺ１と成形ゾーンＺ２との間を仕切るシャッター機構２０によりシートＳの下流側をクランプする構成とすれば、新たなクランプ機構を設ける必要がないため、熱成形装置１００をより簡易な構成とすることが可能となる。
【００４８】
３．その他の実施形態：
クランプ機構１４の上側クランプ１５は上下方向にスライドする構成であってもよい。即ち、上側クランプ１５がシリンダーを備えることで、上下方向にスライド可能な構成としてもよい。
【００４９】
また、シャッター機構２０に第二の把持機構の機能を持たせることは一例であり、熱成形装置１００がシャッター機構２０とは別に第二の把持機構を備えるものであってもよい。
さらに、成形機３０により実施される成形方法として差圧成形を用いることは一例である。これ以外にもプレス成形といった、成形前にシートＳｈに加熱を行う成形方法であれば、成形機３０がどの様な成形方法を用いるものであってもよい。
【００５０】
なお、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、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、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１０…加熱機、１１…ヒーター、１１ａ…上ヒーター部、１１ｂ…下ヒーター部、１２、１３…遮蔽板、１４…クランプ機構（第一の把持機構）、１５…上側クランプ（上側把持部）、１５ａ…クランプバー、１５ｂ…誘導部、１５ｂ１…傾斜面、１５ｂ２…コロ部、１６…下側クランプ（下側把持部）、１６ａ…クランプバー、１６ｂ…シリンダー、２０…シャッター機構（第二の把持機構）、２１…上シャッター部（第一の下流側把持部）、２１ａ…上シャッター板、２１ｂ…シリンダー、２２…下シャッター部（第二の下流側把持部）、２２ａ…下シャッター板、２２ｂ…シリンダー、３０…成形機、３１…フレーム、３２…上テーブル、３３…下テーブル、３４…成形用雌型、３４ａ…開口部、３５…ロケーター、３６…プラグ、４０…移送機、６０…マイクロコンピューター、６１…センサー、６２…操作部、１００…熱成形装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段によりシートを輻射加熱する加熱部と、前記加熱部から前記シートの移送方向の下流側に配置されて前記輻射加熱されたシートを成形する成形部と、を有する熱成形装置であって、
シートを前記加熱部から前記成形部に移送する移送手段と、
前記加熱手段と前記シートとの間に設けられた遮蔽板と、
前記遮蔽板に取り付けられ、該遮蔽板の下流側において輻射加熱されるシートを把持する第一の把持機構と、
前記第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられ、前記輻射加熱されるシートを把持する第二の把持機構と、を有することを特徴とする熱成形装置。
【請求項２】
前記移送手段は、前記成形部の動作に合わせて前記シートを間欠的に移送することを特徴とする請求項１に記載の熱成形装置。
【請求項３】
前記第一の把持機構は、前記シートの上側に設けられた上側把持部と、前記シートの下側に設けられた下側把持部とで前記シートを把持し、
前記上側把持部は固定構造であって、前記下側把持部は上下方向にスライドする構造であって、
前記上側把持部には前記シートを前記下側把持部側へ誘導する誘導部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱成形装置。
【請求項４】
前記誘導部は、下流側になるほど前記下側把持部に近づく傾斜面と、この傾斜面に設けられた回転部材とを備えることを特徴とする請求項３に記載の熱成形装置。
【請求項５】
前記遮蔽板は、前記第一の把持機構を取り付ける被取り付け部を前記移送方向における複数の位置に備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱成形装置。
【請求項６】
前記第二の把持機構は、前記シートの一面側に設けられた第一の下流側把持部と、前記シートの他面側の設けられた第二の下流側把持部とで前記輻射加熱されるシートを把持することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱成形装置。
【請求項７】
加熱手段により連続シートを輻射加熱する加熱部と、該輻射加熱された連続シートを前記加熱部から成形部に移送する移送手段と、前記輻射加熱された連続シートを成形する前記成形部と、を有する熱成形装置のための熱成形方法であって、
前記加熱部に設けられる第一の把持機構と、該第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられた第二の把持機構、とでカットシートを把持して前記第一の把持機構と前記第二の把持機構との間のカットシートを前記加熱手段により輻射加熱し、
前記カットシートに対する把持を解除した後、前記輻射加熱されたカットシートを前記移送手段により前記成形部に移送し、
前記輻射加熱されたカットシートを前記成形部で成形することを特徴とする熱成形方法。
【請求項８】
加熱手段により連続シートを輻射加熱する加熱部と、該輻射加熱された連続シートを前記加熱部から成形部に移送する移送手段と、前記輻射加熱された連続シートを成形する成形部と、を有する熱成形装置であって、
前記加熱部に設けられる第一の把持機構であって該第一の把持機構の下流側において輻射加熱されるカットシートを把持するための第一の把持機構と、
前記第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられ、前記輻射加熱されるカットシートを把持するための第二の把持機構と、を有することを特徴とする熱成形装置。
【請求項１】
加熱手段によりシートを輻射加熱する加熱部と、前記加熱部から前記シートの移送方向の下流側に配置されて前記輻射加熱されたシートを成形する成形部と、を有する熱成形装置であって、
シートを前記加熱部から前記成形部に移送する移送手段と、
前記加熱手段と前記シートとの間に設けられた遮蔽板と、
前記遮蔽板に取り付けられ、該遮蔽板の下流側において輻射加熱されるシートを把持する第一の把持機構と、
前記第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられ、前記輻射加熱されるシートを把持する第二の把持機構と、を有することを特徴とする熱成形装置。
【請求項２】
前記移送手段は、前記成形部の動作に合わせて前記シートを間欠的に移送することを特徴とする請求項１に記載の熱成形装置。
【請求項３】
前記第一の把持機構は、前記シートの上側に設けられた上側把持部と、前記シートの下側に設けられた下側把持部とで前記シートを把持し、
前記上側把持部は固定構造であって、前記下側把持部は上下方向にスライドする構造であって、
前記上側把持部には前記シートを前記下側把持部側へ誘導する誘導部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱成形装置。
【請求項４】
前記誘導部は、下流側になるほど前記下側把持部に近づく傾斜面と、この傾斜面に設けられた回転部材とを備えることを特徴とする請求項３に記載の熱成形装置。
【請求項５】
前記遮蔽板は、前記第一の把持機構を取り付ける被取り付け部を前記移送方向における複数の位置に備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱成形装置。
【請求項６】
前記第二の把持機構は、前記シートの一面側に設けられた第一の下流側把持部と、前記シートの他面側の設けられた第二の下流側把持部とで前記輻射加熱されるシートを把持することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱成形装置。
【請求項７】
加熱手段により連続シートを輻射加熱する加熱部と、該輻射加熱された連続シートを前記加熱部から成形部に移送する移送手段と、前記輻射加熱された連続シートを成形する前記成形部と、を有する熱成形装置のための熱成形方法であって、
前記加熱部に設けられる第一の把持機構と、該第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられた第二の把持機構、とでカットシートを把持して前記第一の把持機構と前記第二の把持機構との間のカットシートを前記加熱手段により輻射加熱し、
前記カットシートに対する把持を解除した後、前記輻射加熱されたカットシートを前記移送手段により前記成形部に移送し、
前記輻射加熱されたカットシートを前記成形部で成形することを特徴とする熱成形方法。
【請求項８】
加熱手段により連続シートを輻射加熱する加熱部と、該輻射加熱された連続シートを前記加熱部から成形部に移送する移送手段と、前記輻射加熱された連続シートを成形する成形部と、を有する熱成形装置であって、
前記加熱部に設けられる第一の把持機構であって該第一の把持機構の下流側において輻射加熱されるカットシートを把持するための第一の把持機構と、
前記第一の把持機構から下流側であって前記成形部から上流側に設けられ、前記輻射加熱されるカットシートを把持するための第二の把持機構と、を有することを特徴とする熱成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５６４８６（Ｐ２０１３−５６４８６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６６９３（Ｐ２０１１−１９６６９３）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【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２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（３０４０５０３６９）株式会社浅野研究所 (44)
【Ｆターム（参考）】
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