熱成形装置および熱成形方法
【課題】複数の通気孔を有する熱板を用いて被成形材を熱成形する熱成形装置において、使用する通気孔を選択する作業を軽減させ、該作業にかかる時間を短縮させることを課題とする。
【解決手段】複数の通気孔61を有する熱板60と、前記複数の通気孔61から区分される各区分SE1,SE2の通気孔にそれぞれ接続された各開閉用通気経路80と、該各開閉用通気経路80をそれぞれ開閉可能な各開閉用バルブ85と、前記熱板の表面60aに対応させた画面SC1を表示し、該画面SC1の中から成形に用いる範囲R1の入力を受け付ける成形範囲入力手段と、前記各開閉用バルブ85のうち前記入力された範囲R1の中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉する開閉用バルブ85のみ開いて前記範囲R1中の通気孔61にエアを流通させながら熱板60を用いてシート(被成形材)S1を熱成形する成形機構20とを設けた。
【解決手段】複数の通気孔61を有する熱板60と、前記複数の通気孔61から区分される各区分SE1,SE2の通気孔にそれぞれ接続された各開閉用通気経路80と、該各開閉用通気経路80をそれぞれ開閉可能な各開閉用バルブ85と、前記熱板の表面60aに対応させた画面SC1を表示し、該画面SC1の中から成形に用いる範囲R1の入力を受け付ける成形範囲入力手段と、前記各開閉用バルブ85のうち前記入力された範囲R1の中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉する開閉用バルブ85のみ開いて前記範囲R1中の通気孔61にエアを流通させながら熱板60を用いてシート(被成形材)S1を熱成形する成形機構20とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の通気孔を有する熱板を用いて被成形材を熱成形する熱成形装置および熱成形方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、樹脂シート搬入機構により樹脂シートを搬入するときには加熱板と型とを離間させるとともに、搬入された樹脂シートに向けて加熱板と型とを近接させ、同樹脂シートを加熱軟化させつつ、この加熱軟化した樹脂シートを型の型面形状に合わせて変形させることにより成形品を形成する熱成形装置が記載されている。
加熱板を用いた従来の熱成形装置では、加熱板に複数の通気孔が形成され、これらの通気孔にエアを流通させながら樹脂シートを差圧成形している。
【特許文献1】特開2005−297399号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
加熱板上で熱成形に必要な面積は製品に応じて異なるが、成形に使用する通気孔を選択するためには通気経路を変更する作業が必要であり、該作業に時間がかかるという問題がある。
【0004】
本発明は、複数の通気孔を有する熱板を用いて被成形材を熱成形する熱成形装置において、使用する通気孔を選択する作業を軽減させ、該作業にかかる時間を短縮させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するため、本発明の熱成形装置は、複数の通気孔を有する熱板と、前記複数の通気孔から区分される各区分の通気孔にそれぞれ接続された各開閉用通気経路と、該各開閉用通気経路をそれぞれ開閉可能な各開閉用バルブと、前記熱板の表面に対応させた画面を表示し、該画面の中から成形に用いる範囲の入力を受け付ける成形範囲入力手段と、前記各開閉用バルブのうち前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開いて前記範囲中の通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて被成形材を熱成形する成形機構とを備えることを特徴とする。
【0006】
すなわち、熱板に設けられた複数の通気孔は区分されており、各区分にそれぞれ各開閉用通気経路が接続され、開閉用バルブが開かれると対応する区分の通気孔にエアが流通し、開閉用バルブが閉じられると対応する区分の通気孔にエアは流通しない。ここで、熱板の表面に対応させた画面の中から成形に用いる範囲を本装置に入力すると、入力した範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開かれて前記範囲中の通気孔にエアが流通することにより、被成形材に対して熱板を用いた熱成形が行われる。これにより、熱成形に使用する通気孔を変更するために各開閉用バルブを一つ一つ徒手で開閉する必要がなく、本装置が自動的に必要な開閉用バルブのみ開いて被成形材を熱成形するので、通気経路を変更する作業が短時間で済む。
【0007】
また、本発明の熱成形方法は、前記熱板の表面に対応させた画面を表示して該画面の中から成形に用いる範囲の入力を受け付けるとともに前記各開閉用バルブのうち前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開く制御をコンピュータにて行い、前記範囲中の通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて被成形材を熱成形することを特徴とする。すなわち、画面の中から成形に用いる範囲を前記コンピュータに入力すると、入力した範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開かれて前記範囲中の通気孔にエアが流通することにより、被成形材に対して熱板を用いた熱成形が行われる。これにより、熱成形に使用する通気孔を変更するために各開閉用バルブを一つ一つ徒手で開閉する必要がなく、前記コンピュータが自動的に必要な開閉用バルブのみ開いて被成形材を熱成形するので、通気経路を変更する作業が短時間で済む。むろん、請求項2〜請求項8に記載された構成を熱成形方法に対応させることも可能である。
【0008】
本発明を適用可能な被成形材は、成形可能な材質であればよく、樹脂シートや可塑性シート等のシート(フィルムを含む)、さらに厚みのある素材、等を用いることができる。上記成形には、差圧成形のような熱成形等を用いることができる。
上記複数の通気孔から区分される各区分に存在する通気孔は、一つでもよいし、二以上でもよい。該通気孔は、エアを噴出するものでもよいし、エアを吸引するものでもよいし、エアの吸引と噴出とを行うものでもよい。
【発明の効果】
【0009】
請求項1、請求項9に係る発明によれば、熱成形に使用する通気孔を変更するために各通気経路を変更する作業が少なくて済み、通気経路を変更する作業を短時間で行うことが可能になる。
請求項2に係る発明では、熱板や台部材にエアを流通させる複雑な構造が不要であるので、入力された範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造を容易に形成することが可能になる。
【0010】
請求項3に係る発明では、加熱機構からの熱が熱板用テーブルには伝わりにくく台部材を介して熱板に伝わりやすいので、熱板と台部材の構造を複雑にさせずに熱板を効率よく加熱することが可能になる。
請求項4に係る発明では、入力された範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造をさらに容易に形成することが可能になる。
【0011】
請求項5に係る発明では、通気孔の各区分と各開閉用通気経路とが効率よく配置され、少ない数の開閉用バルブで熱成形を行う範囲を変更することが可能になり、効率よく熱成形を行うことが可能になる。
請求項6に係る発明では、常時熱成形に用いる範囲の通気孔には常時通気されて熱成形が行われるので、さらに少ない数の開閉用バルブで成形を行う範囲を変更することが可能になる。
【0012】
請求項7に係る発明では、自動的にシートが供給されて差圧成形されるので、利便性を向上させることができる。
請求項8に係る発明では、熱成形に使用する通気孔を変更するために各通気経路を変更する作業が少なくて済み、通気経路を変更する作業を短時間で行うことが可能になり、入力された範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造を容易に形成することが可能になり、構造を複雑にさせずに熱板を効率よく加熱することが可能になるとともに、少ない数の開閉用バルブで熱成形を行う範囲を変更することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)熱成形装置の説明:
(2)熱成形装置の動作および作用:
(3)変形例:
【0014】
(1)熱成形装置の説明:
図1は熱成形装置100の外観を示す斜視図、図2は熱成形装置100を正面から見て示す正面図、図3は成形用の型40が所定の離間位置L13にあるときの熱成形装置100を右側面から見て示す右側面図、図4は型40が所定の近接位置L14にあるときの熱成形装置100を右側面から見て示す右側面図、図5は成形機構20の要部を上面から見て示す平面図、図6は固定部材51の下から成形機構20の要部を上面から見て示す平面図、図7は型40の下から型40等の底面を見て示す底面図、図8は型40を組み立てる様子を底面側から見て示す分解斜視図、図9は型40の下から熱成形装置100の要部を上面から見て示す平面図、図10は熱板60を支持する構造とエア結線を模式的に示す斜視図、図11は図10のA1の位置を断面視して示す垂直断面図、図12は熱板60を上面から見て示す上面図、図13は台座65を上面から見て示す上面図、図14は台座65を底面から見て示す底面図、図15は間座70,72,74を上面から見て示す上面図、図16は間座70,72,74とヒータ79を固定した台座65を底面から見て示す底面図、図17は下テーブル75の上面をエア結線とともに示す上面図、図18は熱成形装置100に設けられたコンピュータシステム95の回路構成の概略を示すブロック図、図19は熱板の表面に対応させた画面SC1の表示例を示す図、図20はコンピュータシステム95が実行する処理を示すフローチャート、図21は成形機構20の動作を示すタイミングチャート、図22は本成形装置の作用を模式的に説明する図である。
なお、図2において、左から右へ向かう方向が所定の搬送方向D1であり、左側がシートS1の上流側、右側がシートS1の下流側である。図7、図9では、搬送されるシートS1の位置を破線で示している。図12では、通気孔61の区分SE1,2と非区分SE3とを二点鎖線で示している。図14では、内部通気経路67,69を破線で示している。図15では、台座65と下テーブル75の位置を二点鎖線で示している。図17では、間座70,72,74の位置を二点鎖線で示すとともに、テーブル内部通気経路77を破線で示している。
【0015】
本発明の熱成形装置100の基本部分は、成形機構20、加熱板(熱板)60、開閉用通気経路80、開閉用電磁弁(開閉用バルブ)85、コンピュータシステム95(成形範囲入力手段の一部、成形機構20の一部)、からなる。
加熱板(熱板)60は、複数の通気孔(第一の通気孔)61を有する。これらの通気孔61は、便宜上、複数の区分SE1,SE2に区分される。本実施形態の各通気孔61は、熱板60の表面60aから裏面60bへ貫通した貫通穴とされ、熱板の表面60a上で互いに異なるx方向とy方向とへそれぞれ配列されている。なお、x方向とy方向とは、互いに直交していると好適であるが、60°以上90°未満、30°以上60°未満、等、90°とは違う角度で互いに交わってもよい。また、本実施形態ではシートの搬送方向D1をx方向、引出方向D2,D3をy方向としているが、引出方向D2,D3をx方向としてもよいし、搬送方向D1や引出方向D2,D3とは異なる方向をx方向やy方向としてもよい。
開閉用通気経路80は区分SE1,SE2と同数設けられ、各開閉用通気経路80は各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ接続されている。
電磁弁とされた開閉用バルブ85は開閉用通気経路80と同数設けられ、各開閉用バルブ85は各通気経路80をそれぞれ開閉することが可能とされている。
成形範囲入力手段を構成するコンピュータシステム95は、図19に示すように、熱板の表面60aに対応させた画面SC1を表示し、該画面SC1の中から成形に用いる範囲R1の入力を受け付ける。
成形機構20は、各開閉用バルブ85のうち前記入力された範囲R1の中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉する開閉用バルブ85のみ開いて前記範囲R1中の通気孔61にエアを流通させながら熱板60を用いてシート(被成形材)S1を熱成形する。本実施形態の成形機構20は、成形位置L1にあるシートS1の下面(一面)S1b側となる所定の熱板側成形位置L3に配置される熱板60と、成形位置L1にあるシートS1の上面(他面)S1a側となる所定の型側成形位置L2に配置されて熱板60に対向する所定の成形面41aが形成された型40とを用い、熱板60と型40とを近接させて成形位置L1のシートS1を加熱しながら成形面41aの形状に合わせて熱成形する。
【0016】
熱板の表面に対応させた画面SC1の中から成形に用いる範囲R1を本装置100に入力すると、入力した範囲R1の中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉する開閉用バルブ85のみ開かれて前記範囲R1中の通気孔61にエアが流通することにより、シートS1に対して熱板60を用いた熱成形が行われる。これにより、熱成形に使用する通気孔61を変更するために各開閉用バルブ85を一つ一つ徒手で開閉する必要がなく、本装置100が自動的に必要な開閉用バルブ85のみ開いてシートS1を熱成形するので、通気経路を変更する作業が短時間で済む。
【0017】
本装置100は、さらに、表面65aで熱板の裏面60bに接する台座(台部材)65を備える。台座65は、各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ繋がった各溝66が表面65a側に形成され、該各溝66から内部を貫通してそれぞれ各開閉用通気経路80に接続された各内部通気経路67が形成されている。これにより、熱板や台座にエアを流通させる複雑な構造が不要となるので、入力された範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造が容易に形成される。
本実施形態の各内部通気経路67は、台座の表面側の各溝66からそれぞれ台座の裏面65bへ貫通した各第二の貫通穴とされ、各開閉用通気経路80に接続されている。
【0018】
本装置100は、さらに、下テーブル(熱板用テーブル)75、間座(間部材)70,72,74、ヒータ(加熱機構)79、を備える。
下テーブル75は、台座65の裏面65bに対向して配置されている。間座70,72,74は、下テーブル75と台座65との間で互いに間を置きながら下テーブル75と台座65とを架け渡している。ヒータ79は、複数の間部材70,72,74の間で下テーブル75から離れて台座の裏面65bに接して該台座65を介して熱板60を加熱する。これにより、ヒータからの熱が下テーブルには伝わりにくく台座を介して熱板に伝わりやすくなるので、熱板と台座の構造を複雑にさせることなく熱板が効率よく加熱される。
【0019】
本装置100は、さらに、シート搬送機構10、非開閉用通気経路82、型引出機構98、熱板引出機構99、を備える。
シート搬送機構10は、所定の成形位置L1を通る所定の搬送方向D1へシートS1を搬送する。成形機構20は、シート搬送機構10によりシートS1が搬送されるときには熱板60と型40とを離間させ、シートS1が成形位置L1まで搬送されたときに熱板60と型40とを近接させてシートS1を加熱しながら成形面41aの形状に合わせて成形する。
非開閉用通気経路82は、熱板の表面60a上における所定のx位置Lx1,Lx1からx方向内側の範囲Rx1、かつ、所定のy位置Ly1,Ly1からy方向内側の範囲Ry1に存在する非区分SE3の通気孔61に接続されている。
型引出機構98は、型40を型側成形位置L2からシートS1の搬送方向D1とは異なる所定の引出方向D2へ引き出し可能にさせる。
熱板引出機構99は、熱板60を熱板側成形位置L3からシートS1の搬送方向D1とは異なる所定の熱板引出方向D3へ引き出し可能にさせる。
【0020】
成形対象のシートS1は、成形可能なシートであればよく、例えば、熱可塑性樹脂シートのような樹脂シート、熱可塑性シートのように可塑性を示す可塑性シート、等を用いることができる。前記樹脂シートは、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材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。前記樹脂は、熱可塑性樹脂のような合成樹脂等とすることができる。シートの素材としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ABS樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、等を利用可能である。特に、ポリプロピレン樹脂は、比較的低価格でありながら、使用時における耐熱性があり、差圧成形の適性が良く、好適な合成樹脂である。また、シートS1は、シート状ないしフィルム状になっていればよく、ロール状に巻かれていても、所定の長さにカットされていてもよい。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り、0.25mm程度以下のフィルムでもよい。当該程度の厚みの熱可塑性シートを用いると、差圧成形を良好に行うことができる。
【0021】
シートS1の成形は、熱成形により行われる。該熱成形は、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、といった差圧成形が好適である。
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へずれた方向でも、水平方向から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。
型や熱板の引出方向D2,D3は、搬送方向D1と平行でない水平方向かつ上記搬送方向D1と直交する方向として型や熱板の引出量を最小限にして熱成形装置の設置に必要な面積を少なくさせるようにしているが、直交する方向とは異なる方向とすることも可能である。
【0022】
本実施形態のシート搬送機構10は、シート供給機構12、クランプ搬送機構14を備えている。シート供給機構12は、ロール状に巻かれたシートS1を連続した状態で搬送方向D1へ送り出し可能とされている。クランプ搬送機構14は、成形後のシートS2の両側縁部をクランプ(把持)するクランプ部材14aを有し、成形のタイミングに合わせて成形位置L1にて成形されたシートS2の両側縁部をクランプ部材14aでクランプして間欠的に連続した状態のシートS1を引っ張って搬送方向D1へ搬送する。
【0023】
なお、本成形装置100に、成形後のシートS2を所定の長さでカット(切断)して取り出す成形品取出機構を設けてもよい。該成形品取出機構は、例えば、成形後のシートS2を所定の長さでカットする切断機構、カットされたシートを昇降テーブル上に載置して積み重ねる成形品積載機構、積み重ねられた成形品スタックを取出台上に取り出す取出機構、を備える機構としてもよい。
【0024】
以上の構成により、ロール状のシートS1は、順次必要量がシート供給機構12から巻き出され、所定の搬送方向D1へ搬送されて、成形位置L1に搬入される。なお、シートが搬送されるとき、熱板60と型40とは離間した状態にされている。ここで、成形位置にあるシートの下面S1b側に該下面と接触して熱板60が配置されているので、成形位置のシートS1は熱板60から熱を供給され、加熱されて軟化する。シートが成形位置まで搬送されたとき、熱板60と型40とが近接して成形位置の加熱軟化したシートS1を挟み、該シートS1を差圧成形により成形面41aに密接させる。これにより、シートS1が成形面41aの形状に合わせて成形される。
成形後、熱板60と型40とが離間すると、既に成形位置L1から搬送方向D1へ搬出された成形後のシートS2の両側縁部がクランプ位置L11のクランプ部材14aでクランプされ、クランプ搬送機構14が前記クランプ位置から所定の解放位置L12まで水平移動してシートS2をさらに搬送方向D1へ所定量搬送する。すると、既にクランプされていた成形後のシートS2が例えば成形品取出機構へ送られる。該成形品取出機構では、例えば、所定の長さでカットされて、必要に応じて順次下がっていく昇降テーブル上で積み重ねられ、成形品あるいは成形品スタックが取出機構により取出台上へ送り出される。
以上により、シートS1から成形品を形成することができる。
【0025】
本実施形態の成形機構20は、金属製基台21、真空圧空供給機構25、成形用の型40、上テーブル(型用テーブル)45、型用テーブル駆動機構50、等から構成されている。また、本実施形態の型引出機構98は、型引出レール部材98a、レール部材退避機構98b、キャスター付支持部材98c、を備えている。
上テーブル45は、例えば金属製とされ、熱板60に対向する下面45aで型40を保持する。レール部材98a,98aは、上テーブルの縁部45c,dから型40における熱板に対向する下面42aに回り込んで接触することにより型40を引出方向D2へ移動可能にさせる。
【0026】
本実施形態の型は、図8に示すように、複数の交換用雌型(交換用型)41と、型ベース部材42とを有している。各雌型41は、例えば金属製とされ、それぞれ熱板60に対向する成形面41aが形成されて、該成形面に通気孔(第二の通気孔)41bが形成されている。型ベース部材42は、例えば、金属製とされ、略板状に形成されて、熱板に対向する下面42aで複数の雌型41を着脱可能に保持する型保持部位42eが形成されている。該型保持部位には、雌型の通気孔41bの位置に合わせて通気孔42bが多数形成されている。ここで、該型保持部位に雌型を着脱可能に取り付けて固定するためには、例えば、前記型保持部位と前記雌型とにねじ孔を形成しておき、該ねじ孔にねじを螺合させて前記型保持部位に対して前記雌型を固定し、ねじを外して前記型保持部位から前記雌型を取り外す構成とすることができる。
上テーブル45は、レール部材98aに接触した型ベース部材42の両側縁部42c,dをクランプ部材47a,47aでクランプして引き寄せる型ベース部材クランプ機構47,47を有し、該機構により熱板に対向する下面42aで型ベース部材42を保持する。型ベース部材クランプ機構47,47には、図示しないクランプ部材昇降切替スイッチが接続されており、このスイッチを下降側に切り替えられるとクランプ部材47a,47aを下降させて型ベース部材42をレール部材98a上に載置させて型ベース部材の両側縁部42c,dのクランプを解除し、前記スイッチを上昇側に切り替えられるとレール部材98a上に載置された型ベース部材の両側縁部42c,dをクランプして型ベース部材42を上昇させて上テーブルの下面45aに接触させて保持する。
【0027】
以上の構成により、型ベース部材42の下面に複数の雌型41を取り付け、型40を引出位置L4から型側成形位置L2まで水平移動させると、クランプ機構47,47で型ベース部材42の両側縁部42c,dをクランプして引き上げることにより型40を上テーブル45の下面に保持させることができる。
【0028】
また、床に接触した基台21には、搬送されるシートS1および引き出される型40と接触しない位置に複数の支柱55が上方に向かって立設されている。複数の支柱55は、熱板60を位置決めしながら固定部材51に向けて立設されて固定部材51を下から支持する。同複数の支柱55は、上テーブル45の近接および離間の往復動をガイドする。型用テーブル駆動機構50は、上テーブル45における熱板に対向する下面45aとは反対側の上部45bに取り付けられ、成形位置L1で型40を保持した上テーブル45を熱板60に対して近接および離間させる。
【0029】
図5〜図7に示すように、複数の支柱55は、引き出される型40よりも前記搬送されるシートS1の上流側において該搬送されるシートS1を挟む位置に配置された第一の円柱状支柱55aおよび第二の円柱状支柱55bと、引き出される型40よりも前記搬送されるシートS1の下流側において該搬送されるシートS1を挟む位置に配置された第三の円柱状支柱55cおよび第四の円柱状支柱55dとから構成されている。ここで、第一の支柱55aと第四の支柱55dとは対角の位置に配置され、第二の支柱55bと第三の支柱55cとは対角の位置に配置されている。なお、複数の支柱55は、円柱状支柱55a〜dから少なくとも構成されればよい。
【0030】
型用テーブル駆動機構50は、固定部材51と上テーブル45とを近接および離間させるリンク機構52を備えている。固定部材51は、例えば金属製とされ、H字形に形成されて、該H字形の4箇所の端部51a〜dで前記立設された円柱状支柱55a〜dの先端部に固定される。ここで、各円柱状支柱55a〜dの先端部にはねじ55eが形成されており、ナット56を用いて各円柱状支柱55a〜dの先端部に固定部材51を固定することができる。リンク機構52は、リンク部材52a、ボールねじ機構52b、電動モータ52c、を備え、固定部材51の前記H字形の中央部51eと上テーブル45との間に設けられて固定部材51と上テーブル45とを近接および離間させる。モータ52cは、固定部材51の前記H字形の中央部51eに取り付けられ、ボールねじ機構52bに接続されて該ボールねじ機構を駆動する。ボールねじ機構52bは、リンク部材52aに接続されて該リンク部材を連動させる。リンク部材52aは、上テーブルの上部45bに取り付けられて、ボールねじ機構52bの移動に応じて上テーブルを上下方向へ往復動させる。
【0031】
図6に示すように、上テーブル45は、支柱55a、55b、55c、55dの径よりもそれぞれ大きい径とされて該支柱を上下方向へ貫通させる第一の支柱用上貫通穴46a、第二の支柱用上貫通穴46b、第三の支柱用上貫通穴46c、第四の支柱用上貫通穴46d、が形成されている。ここで、対角の位置にある貫通穴46a,dの径は、対角の位置にある貫通穴46b,cの径よりも大きくされている。これにより、遊びの少ない貫通穴46b,cで上テーブルが位置決めされる。熱板を用いて成形を行う場合、生じる熱により装置の部材が膨張する等して寸法のずれが生じることがあるが、以上の構成により支柱や上テーブルに過大な力が加わることが無いので、より円滑にシートを成形することが可能になる。
なお、貫通穴46b,cの径を貫通穴46a,dの径よりも大きくしてもよい。
【0032】
図10、図11、等に示すように、台座65の下面65bから下方に向けて間座70,72,74が立設されて固定され、下テーブル75の表面75aに間座70,72,74が載置されて固定され、台座の表面65aに熱板60が載置されて固定されている。
図2、図3、等に示すように、熱板60は、型40に対向する上面60aが成形位置L1のシートS1の下面S1bに接触するように配置され、成形位置L1に搬入されたシートS1を加熱して軟化させる。熱板60は、例えば金属製とされ、矩形板形状に形成されている。熱板の各通気孔61は、開閉用通気経路80が閉じていないときに、真空圧空供給機構25から真空圧を作用させられたり(空気を吸引されたり)、真空圧の供給(減圧)から解放されたり、圧空を供給されたり、圧空の供給を解除されたりする。
なお、差圧成形を円滑に行うため、雌型41の成形面41aにも複数の通気孔41bが形成されている。
【0033】
ここで、熱板60の表面60a上における所定のy位置Ly1,Ly1からy方向外側の位置(範囲Ry2)では、便宜上、x方向に向けた線Lx2上に存在する通気孔61を各区分SE1としている。また、熱板の表面60a上における所定のy位置Ly1,Ly1からy方向内側の位置(範囲Ry1)であって所定のx位置Lx1,Lx1からx方向外側の位置(範囲Rx2)では、便宜上、y方向に向けた線Ly2上に存在する通気孔61を各区分SE2としている。さらに、所定のx位置Lx1,Lx1からx方向内側の位置(範囲Rx1)、かつ、所定のy位置Ly1,Ly1からy方向内側の位置(範囲Ry1)では、便宜上、通気孔61の全てを非区分SE3としている。
なお、所定の位置Lx1,Ly1は、熱板の大きさ、通気孔の配置、型の形状、等に応じて設定すればよく、熱板表面のx,y方向の長さをそれぞれLX,LYとするとき、所定位置Lx1,Lx1を熱板表面のx方向外側の両端部からそれぞれ0.1×LX〜0.4×LXの位置、所定位置Ly1,Ly1を熱板表面のy方向外側の両端部からそれぞれ0.1×LY〜0.4×LYの位置、等とすることができる。
【0034】
図13、図14、等に示す台座65は、例えば金属製とされ、矩形板形状に形成されている。台座の表面65aには、上記区分SE1,SE2に対応した通気用の溝66a,bが形成され、上記非区分SE3に対応した通気用の複数の溝(凹部)68が形成されている。台座65は、この表面65aで熱板の裏面60bに接して該熱板60を下から支持する。各溝66は、複数の通気孔から区分される各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ繋がり、それぞれ台座の裏面65bへ貫通した通気用の各第二の貫通穴(内部通気経路)67に繋がっている。また、溝68は、非区分SE3の通気孔61に繋がり、台座の裏面65bへ貫通した通気用の凹部用貫通穴(凹部用内部通気経路)69に繋がっている。
ここで、各溝66aは、熱板の表面60a上における所定のy位置Ly1,Ly1からy方向外側の範囲Ry2,Ry2ではx方向に向けた線Lx2上に存在する通気孔61を各区分SE1としてx方向へ向けて形成されている。また、各溝66bは、熱板の表面60a上における所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1であって所定のx位置Lx1,Lx1からx方向外側の範囲Rx2,Rx2ではy方向に向けた線Ly2上に存在する通気孔61を各区分SE2としてy方向へ向けて形成されている。さらに、各溝68は、所定のx位置からx方向内側の範囲Rx1、かつ、所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1にある通気孔61について、x方向に向けた線に存在する全ての通気孔61に繋がるようx方向に向けて形成されている。
【0035】
図15、図16、等に示すように、下テーブル75と台座65との間には、x方向外側の縁部で長手方向をy方向に向けた一対の第一の間座(第一の間部材)70,70が架け渡され、両間座70,70の間でそれぞれ通気用の第二の凹部用貫通穴73が形成された第二の間座(第二の間部材)72,72,…が4つ架け渡され、両第一の間座70,70の間で4つの第二の間座72,72,…を取り巻くように配置された第三の間座(第三の間部材)74,74,…が多数架け渡されている。これらの間座70,72,74は、台座の裏面65bにボルトで取り付けられて固定され、下面(裏面70b,72b,74b)が下テーブルの表面75a上に載置されて固定される。間座70,72,74は、樹脂、金属、等、様々な材質とすることができ、近くにヒータが配置されることから耐熱性の材質が好ましい。
【0036】
第一の間座70,70は、細長い略四角柱状に形成され、台座の裏面65bにある各第二の貫通穴67に表面70a側でそれぞれ繋がり裏面70b側へ貫通した各第三の貫通穴71が形成されている。ここで、下テーブル75上には長手方向をy方向に向けて一対のガイド部材99a,99aが立設され、両ガイド部材のx方向内側の垂直面に間座70,70のx方向外側の垂直面がスライド可能に接して配置されている。そして、間座70,70は、下テーブル75に対してシートの搬送方向D1とは異なる所定の熱板引出方向D3へ引出可能に設けられており、台座65を介して熱板60を載置して図9に示す所定の熱板側成形位置L3と所定の熱板引出位置との間で熱板引出方向D3の往復双方向へスライド可能とされている。このように、通気経路を有する棒状の間座の長手方向を熱板引出方向D3へ向けることにより、熱板引出機構を容易に構成することができる。なお、間座の裏面70b,70bには、熱板側成形位置L3で下テーブル75と係止する係止構造70c,70cが形成されており、台座65を介して載置された熱板60が熱板側成形位置L3で固定されるようになっている。
第二の間座72,72,…は、台座の裏面65bにある凹部用貫通穴69に繋がって表面72aから裏面72bに貫通した第二の凹部用貫通穴73が形成され、下テーブル75と台座65との間で間座70,74と間を置きながら下テーブル75と台座65とを架け渡している。第三の間座74,74,…は、熱板60を載置した台座65の支持を補助するため、下テーブル75と台座65との間で間座70,72と間を置きながら下テーブル75と台座65とを架け渡している。
【0037】
下テーブル75は、支柱55a、支柱55b、支柱55c、支柱55dの径よりもそれぞれ大きい径とされて該支柱を上下方向へ貫通させる第一の支柱用下貫通穴76a、第二の支柱用下貫通穴76b、第三の支柱用下貫通穴76c、第四の支柱用下貫通穴76d、が形成されている。ここで、対角の位置にある貫通穴76a,dの径は、対角の位置にある貫通穴76b,cの径よりも大きくされている。これにより、遊びの少ない貫通穴76b,cで下テーブルが位置決めされる。熱板を用いて成形を行う場合、生じる熱により装置の部材が膨張する等して寸法のずれが生じることがあるが、以上の構成により支柱や下テーブルに過大な力が加わることが無いので、より円滑にシートを成形することが可能になる。
なお、貫通穴76b,cの径を貫通穴76a,dの径よりも大きくしてもよい。
【0038】
下テーブル75は、熱板側成形位置L3で複数の間座70,72,74の裏面70b,72b,74bを表面75aに固定して、該複数の間座を介して台座の裏面65bを支持する。下テーブル75には、第一の間座の裏面70bにある各第三の貫通穴71にそれぞれ繋がり内部を貫通して各開閉用通気経路80に接続された各テーブル内部通気経路77が形成され、第二の間座の裏面72bにある第二の凹部用貫通穴73に繋がって内部を貫通して非開閉用通気経路82に接続された第三の凹部用貫通穴(凹部用テーブル内部通気経路)78が形成されている。下テーブルのx方向の縁部75c,dには開閉用通気経路80に接続するためのエア流通口75c1,75d1が設けられており、各テーブル内部通気経路77は、下テーブルの表面75aからx方向の縁部のエア流通口75c1,75d1へ貫通している。下テーブルの裏面75bには非開閉用通気経路82に接続するためのエア流通口75b1が設けられており、凹部用テーブル内部通気経路78は、下テーブルの表面75aから裏面75bのエア流通口75b1へ貫通している。
下テーブルの表面75aには、上方に向かって矩形板状のガイド部材99a,99aが固定されて熱板引出機構99が構成され、第一の間座70,70が熱板引出方向D3へ引出可能とされている。また、下テーブルの表面75aには、第一の間座の係止構造70c,70c,…と係止する係止構造75e,75e,…が形成され、第一の間座70,70が熱板側成形位置L3で解放可能に固定されるようになっている。
【0039】
ヒータ(加熱機構)79は、複数の間座70,72,74の間で下テーブルの表面75aから離間して台座の裏面65bに取り付けられて固定されている。ヒータ79に通電するとヒータから熱が発生し、台座65が加熱される結果、熱板60が加熱される。また、台座65には熱板60の温度を検出する温度センサも設けられており、図示しない加熱温度フィードバック制御機構により熱板60を設定温度となるように加熱する。熱板の加熱温度は、シートの材質や厚み等に応じて設定され、例えばシートが軟化する温度以上溶融する温度以下とすることができる。
【0040】
通気経路80,81,82は、ウレタンチューブ等の樹脂チューブ、樹脂ホース、樹脂管、金属管、等、継手や電磁弁に接続可能な耐圧チューブ等の耐圧管、および、耐圧管に取り付けられる継手との組み合わせ、等で構成することができる。
各開閉用通気経路80は、一端がエア流通口75c1,75d1に接続され、他端が共通経路81に接続されている。エア流通口や共通経路に接続する際には、継手を介して接続してもよいし、継手を介さずに接続してもよい。各開閉用通気経路80は、下テーブルのx方向の縁部75c,dにある各テーブル内部通気経路77に繋げられて熱板60からx方向外側に向かって設けられ、第一の間座の各第三の貫通穴71、台座の各内部通気経路67、台座の各溝66を介して、熱板の各区分SE1,SE2の全通気孔61に接続されている。すなわち、各開閉用通気経路80は、複数の通気孔61から区分される各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ接続され、熱板の表面60a上における所定のx位置からx方向外側の範囲Rx2または所定のy位置からy方向外側の範囲Ry2に存在する通気孔61のいずれかに接続されている。具体的には、各開閉用通気経路80は、熱板の表面60a上における所定のy位置からy方向外側の範囲Ry2,Ry2ではx方向に向けた線Lx2上に存在する通気孔61を各区分SE1とし、熱板の表面60a上における所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1であって少なくとも熱板のx方向側の両側縁部60c,dを含む所定のx位置からx方向外側の範囲Rx2,Rx2ではy方向に向けた線Ly2上に存在する通気孔61を各区分SE2として、該各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ接続されている。
【0041】
非開閉用通気経路82は、一端がエア流通口75b1に接続され、他端が共通経路81に接続されている。エア流通口や共通経路に接続する際には、継手を介して接続してもよいし、継手を介さずに接続してもよい。非開閉用通気経路82は、下テーブルの裏面75bにある第三の凹部用貫通穴78に繋げられて熱板60から下方に向かって設けられ、第二の間座の各第二の凹部用貫通穴73、台座の各凹部用内部通気経路69、台座の溝68を介して、熱板の非区分SE3の全通気孔61に接続されている。すなわち、熱板の表面60a上における所定のx位置からx方向内側の範囲Rx1かつ所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1に存在する通気孔61に同じ通気経路が接続されている。
共通経路81は、一端が上記通気経路80,82の他端側に接続され、他端が成形用バルブ26に接続されている。なお、成形用バルブ26は、通気経路25aや真空圧空供給源25bとともに真空圧空供給機構25を構成し、開かれた状態で真空圧空供給源25bから真空圧が作用させられたり圧空を供給されたりし、閉じられると真空圧や圧空の供給が解除される。
【0042】
各開閉用バルブ85は、内蔵するばねの付勢力により常時は閉となり、通電されると内蔵するばねの付勢力に逆らって開となるソレノイドバルブとされている。各バルブ85は、各開閉用通気経路80の途中に挿入されて、各開閉用通気経路80をそれぞれ開閉可能とされている。すなわち、各開閉用バルブ85は、熱板の表面60a上における所定のx位置からx方向外側の範囲Rx2または所定のy位置からy方向外側の範囲Ry2に存在する通気孔61のエアの流通を許可するか禁止するかを切り替えるバルブとされ、複数の通気孔61から区分される各区分SE1,SE2の通気孔61にエアを流通させるかエアの流通を遮断するかを切り替え可能とされている。
【0043】
各開閉用バルブ85の切り替えは、例えば図18に示すコンピュータシステム95で行うことができる。本システム95は、パーソナルコンピュータ等で構成されるコンピュータ96と、シーケンサ回路等で構成される制御盤97とを備えている。制御盤97は、成形を行う自動モードと型を交換する型替モードを少なくとも有する複数のモード(設定)の中からいずれかのモードに切り替えるためのセレクトスイッチ97a、成形機構20に接続されて該成形機構の動作を制御する成形機構制御回路20a、各電磁弁85にそれぞれ接続されて該電磁弁の動作を制御する各電磁弁制御回路85a、等の回路を備えている。
コンピュータ96の内部では、バス96zに、CPU96a、ROM(不揮発性半導体メモリ)96b、RAM(揮発性の半導体メモリ)96c、I/O回路(入出力回路)96d、タイマ回路96k、等が接続されるとともに、ハードディスクドライブを介してハードディスク(磁気記録媒体)96e、I/F(インターフェイス)を介してディスプレイ96f、I/Fを介して音声出力器96g、I/Fを介してマウス(ポインティングデバイス)96h、I/Fを介してキーボード96i、I/Fを介してプリンタ96j、等も接続されている。CPU96aは、ROM96bやハードディスク96eに記録された制御プログラムに基づいてメモリ96c,eをワークエリアとして利用しながら各部を制御する。
【0044】
I/O回路96dには、制御盤97のセレクトスイッチ97aや成形機構制御回路20aや各電磁弁制御回路85a等が接続されている。I/O回路と制御盤との接続は、USBやRS−232C等のシリアルインターフェイスによる接続、パラレルインターフェイスによる接続、無線による接続、等、様々な接続が考えられる。成形機構制御回路20aは、成形機構20に接続され、コンピュータ96の指示に従ってシーケンサにより成形機構20の動作を制御する。各電磁弁制御回路85aは、それぞれコンピュータ96の指示に従って電磁弁85に通電したり該電磁弁への通電を停止したりする。
コンピュータシステム95は、図20に示す処理を行い、図19に示すように熱板の表面60aに対応させた画面SC1を表示し、該画面の中から成形に用いるx方向の範囲R1xおよびy方向の範囲R1yの操作入力を受け付ける。ここで、S104〜S106の処理を行うコンピュータシステム95が成形範囲入力手段を構成し、S108〜S116,S142〜S144の処理を行うコンピュータシステム95が成形機構20の一部を構成する。
【0045】
成形機構20は、シートS1が成形位置L1まで搬送されて熱板60と型40とを所定の近接位置(L14)まで近接させるときには、各開閉用電磁弁85のうちコンピュータシステム95に入力されたx方向の範囲R1xおよびy方向の範囲R1yの中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉する開閉用電磁弁85のみ開いて熱板の通気孔61に真空圧を作用させてシートS1を熱板60に密接させる。そして、熱板60と型40とが近接位置(L14)まで近接したときに熱板の通気孔61に作用させた真空圧を解除してシートS1を型の成形面41aに密接させることにより差圧成形する。本成形機構は、熱板と型との近接時に真空圧空供給機構25から通気孔61に圧空を供給して真空圧を解除し、型の通気孔41bからシートS1の上側の空気を抜けさせて該シートを成形面41aに密接させる圧空成形を行う。
【0046】
図21のタイミングチャートに示すように、初期状態では、クランプ搬送機構のクランプ部材14aのシートクランプをオフにしてシートS2のクランプを解除させた状態にし、クランプ搬送機構14を上流側の所定のクランプ位置L11にさせ、型40を所定の離間位置L13にさせ、成形用バルブ26を閉じて真空圧空供給機構25から通気孔61への真空圧または圧空の供給を解除している状態にしている。この状態で、まず、クランプ部材14aのシートクランプをオンにしてシートS2の両側縁部をクランプ搬送機構14にクランプさせる(タイミングt1)。次に、クランプ搬送機構14をクランプ位置L11から下流側の所定の解放位置L12まで移動させる(タイミングt2〜t3)。すると、成形後のシートS2が所定量搬送方向D1へ搬送され、成形前のシートS1も成形後のシートS2に引っ張られて所定量搬送方向D1へ搬送されて、成形されていないシートS1が成形位置L1に搬入される。さらに、クランプ部材14aのシートクランプをオフにしてシートS2のクランプを解除させた状態にする(タイミングt4)。なお、タイミングt2に戻るまでに、所定のタイミングでクランプ搬送機構14を解放位置L12から上流側のクランプ位置L11まで移動させるようにしている。
【0047】
その後、成形用バルブ26を開いて真空圧空供給機構25から通気孔61へ真空圧を作用させ、成形位置L1のシートS1を熱板60に密接させる(タイミングt5)。すると、成形位置のシートS1は、熱板60にて加熱され、軟化する。次に、図4に示すように、型用テーブル駆動機構50にて上テーブル45を下降させ、型40を所定の近接位置L14にさせて、熱板60と型40とを近接させる(タイミングt6〜t7)。そして、成形用バルブ26を開いたまま真空圧空供給機構25から通気孔61へ圧空を供給して、型の通気孔41bからエアを排出させながら加熱軟化状態のシートS1を型の成形面41aに密接させる(タイミングt8)。ここで、雌型41の温度は熱板60よりも低いため、成形面41aに密接したシートが冷却され、固化する。これにより、シートが圧空成形され、カット前の成形品が形成される。
なお、型の通気孔41bに真空圧を作用させる(空気を吸引する)減圧機構を該通気孔41bに接続し、タイミングt8〜t9で通気孔41bに真空圧を作用させてもよい。すると、シートに対して真空圧空成形を行うことができる。このとき、真空圧空供給機構25から通気孔61へ圧空を供給しないと、シートに対して真空成形を行うことができる。
【0048】
タイミングt9で成形用バルブ26を閉じて真空圧空供給機構25から通気孔61への圧空の供給を解除すると、型用テーブル駆動機構50にて上テーブル45を上昇させ、型40を所定の離間位置L13にさせて、熱板60と型40とを離間させる(タイミングt10〜t11)。
以上で1サイクルが終了し、以下、タイミングt1〜t11を繰り返すことにより、シートから熱板を用いた差圧成形を連続して行うことができる。
【0049】
(2)熱成形装置の動作および作用:
図20に示す処理を行う前提として、各電磁弁85は、通電されず、閉じた状態にされているものとする。
コンピュータシステム95の電源をオンにする等して図20に示す処理を開始すると、まず、セレクトスイッチ97aの状態に応じて処理を分岐させる(ステップS102。以下、「ステップ」の記載を省略)。セレクトスイッチが「型替モード」に切り替えられている場合、図19に示すように、熱板の表面に対応させた画面をディスプレイ96fに表示する(S104)。同画面SC1では、熱板の表面60aに対応する四角形SC2を表示するとともに、該四角形の中で、各区分SE1,SE2に対応する細長い各四角形SC3,SC4、非区分SE3に対応する四角形SC5、x方向の成形範囲R1xを選択操作するための複数のボタンSC6、y方向の成形範囲R1yを選択操作するための複数のボタンSC7、を表示している。
次に、画面SC1上で、成形に用いる範囲であって所定のx位置Lx1,Lx1および所定のy位置Ly1,Ly1に対応させた四角形SC5を含む範囲R1の操作入力を操作入力デバイス96h,iから受け付け、x方向の範囲R1xとy方向の範囲R1yとを表す情報をRAMに記憶する(S106)。これにより、画面SC1の中から成形に用いる範囲R1x,R1yの操作入力が受け付けられる。成形に用いる範囲R1は、成形に用いる型40の大きさに応じて入力すればよい。
なお、S104〜S106の処理を行っている段階で、型40を引き出して交換用型41を交換すると、好適である。むろん、型40全体を交換してもよいし、熱板60を引き出して清掃してもよい。型替えにより熱板の上面と型の下面との間隔が狭まり固定部材51を上げる必要がある場合には、交換前の型を取り付けた状態で交換後の型に応じた高さまで固定部材51を上げ、型を交換すればよい。型替えにより熱板の上面と型の下面との間隔が拡がり固定部材51を下げる必要がある場合には、先に型を交換し、交換後の型を取り付けた状態で交換後の型に応じた高さまで固定部材51を下げればよい。
【0050】
その後、複数の開閉用バルブ85の中から切り替え対象のバルブを順次設定する(S108)。例えば、N個(Nは2以上の整数)の開閉用バルブがあるとき、各バルブを1〜Nの整数に対応させるとともに、1〜Nの整数を表す変数をRAMに用意して、この変数を1からNまで順番に1つずつ変更する処理により、対象バルブを設定する。
次に、切り替え対象の開閉用バルブ85が成形に用いる範囲R1の中の通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉するバルブであるか否かを判断する(S110)。この判断処理は、細長い各四角形SC3,SC4のうち少なくとも一部が範囲R1内に入っている場合に成形範囲R1の中の通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉するバルブであると判断し、細長い各四角形SC3,SC4のうち全く範囲R1内に入っていない場合に成形範囲R1の中の通気孔に接続されていない開閉用通気経路を開閉するバルブであると判断することにより、行うことができる。例えば、図19のボタンSC6a,SC7aが操作入力デバイス96h,iで選択操作されると、細長い各四角形SC3,SC4のうちボタンSC6a,SC7aの中心を通る四角形の範囲R1には、y方向を向いた左右各4つの四角形SC4のうちx方向内側の左右各3つの四角形と、x方向を向いた上下各4つの四角形SC3のうちy方向内側の上下各2つの四角形とが含まれる。従って、対象バルブがこれらの四角形に対応するバルブであれば条件成立となる。
【0051】
S110で条件成立時、切り替え対象のバルブ85に通電することにより、バルブ85を開いて(S112)、S116に進む。一方、S110で条件不成立時、切り替え対象のバルブ85には通電せず、バルブ85を閉じた状態にして(S114)、S116に進む。なお、バルブ85は常時は閉とされているため、S114の処理を行わずにS116に進んでもよい。
S116では、全ての開閉用バルブ85を設定したか否かを判断し、未設定のバルブが残っていればS108〜S116を繰り返し、全てのバルブを設定した場合にはS102に戻る。
【0052】
S102でセレクトスイッチが「自動モード」に切り替えられていると判断した場合、図21のタイミングチャートで示される動作を行う制御を行う成形処理を行い(S142)、区分SE1,SE2にある全通気孔61のうち開かれたバルブ85に接続された通気孔と、非区分SE3にある全通気孔61とにエアを流通させながら、シートS1に対して上述した差圧成形を行う。ここで、シートS1が成形位置L1まで搬送されて熱板60と型40とを近接位置L14まで近接させるときには、各開閉用電磁弁85のうち入力された範囲R1の中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉する電磁弁85のみ開いて前記範囲R1中の通気孔に真空圧を作用させてシートS1を熱板60に密接させる。熱板60と型40とが近接位置L14まで近接したとき、前記範囲R1中の通気孔61に作用させた真空圧を解除してシートS1を型の成形面40aに密接させることにより差圧成形する。
例えば、図19に示すように成形範囲R1が入力されると、図22に示すように、各区分SE1,SE2のうちボタンSC6a,SC7aの中心を通る四角形の範囲R1に対応した範囲R2には、y方向を向いた左右各4つの区分SE2のうちx方向内側の範囲R2xの中にある左右各3つの区分SE2と、x方向を向いた上下各4つの区分SE1のうちy方向内側の範囲R2yの中にある上下各2つの区分SE1と、非区分SE3とが含まれる。従って、これら範囲R2に含まれる区分SE1,SE2および非区分SE3の通気孔61にエアが流通して、差圧成形が行われる。なお、図22では、エアが流通する通気孔61を白丸「○」で示すとともに、エアが流通しない通気孔61を黒丸「●」で示している。なお、エアを流通させる通気孔には、成形範囲R2の外側となるものもあるが、成形範囲R2外のごく一部の通気孔が開かれるだけであるので、熱成形に支障は生じない。
【0053】
その後、操作入力デバイス96h,iにて成形終了を意味する所定の操作が行われたか否かを判断する等により、成形を終了するか否かを判断する(S144)。操作入力デバイスにて成形終了の所定の操作が行われていない場合、S142〜S144の処理を繰り返すことにより、上述した差圧成形を連続して行う。操作入力デバイスにて成形終了の所定の操作が行われた場合、上述した差圧成形を終了して、S102に戻る。
【0054】
以上説明したように、本発明によると、熱成形に使用する通気孔を変更するために各開閉用バルブを一つ一つ徒手で開閉する等の各通気経路を変更する作業が少なくて済むので、通気経路を変更する作業を短時間で行うことが可能になる。また、台座に上記溝が形成されているので、成形範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造が容易に形成される。さらに、加熱機構からの熱が下テーブルに伝わりにくいので、熱板と台部材の構造を複雑にさせずに熱板を効率よく加熱することが可能になる。
また、通気経路80,82を下テーブルに繋げばよいので、成形範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造が容易に形成される。さらに、通気孔の各区分と各開閉用通気経路とが効率よく配置され、また、常時熱成形に用いる範囲の通気孔には常時通気されるので、熱成形を行う範囲を変更する開閉用バルブが少なくて済み、効率よく熱成形を行うことが可能になる。
【0055】
(3)変形例:
上記成形機構では、シートの上面側に熱板を配置し、シートの下面側に型を配置してもよい。また、シートを鉛直方向に搬送する場合には、熱板と型とを同じ高さに配置してもよい。
上記シートの一面側に配置される熱板は、該シートの一面に接触しても、接触せず該シートの一面に対面配置されてもよい。なお、シートを加熱する際には、接触加熱する以外にも、輻射加熱や、接触加熱と輻射加熱の併用によりシートを加熱してもよい。上記シートの他面側に配置される型は、該シートの他面に接触しても、接触せず該シートの他面に対面配置されてもよい。
上記熱板と上記型とを近接および離間させる際には、型のみ移動させる以外にも、熱板のみ移動させても、熱板と型の両方を移動させてもよい。また、熱板と型との近接および離間の際、シートの位置を変えないのみならず、シートを型の方向へ移動させたり、シートを熱板の方向へ移動させたりしてもよい。
型用テーブルを熱板に対して近接および離間させる機構は、上記リンク機構以外にも、各種クランク機構、エアシリンダや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。なお、型用テーブルを駆動する方向は、型用テーブルと熱板との位置関係に応じて決定すればよく、上下動以外にも、水平方向等とすることもできる。
上記被成形材は、極薄の樹脂フィルム、極薄の可塑性フィルム、厚みのある樹脂素材、厚みのある可塑性素材、等でもよい。
【0056】
上記通気孔の区分の数は、熱板に形成された通気孔の数や配置や型の形状等に応じて決定すればよく、様々な数にすることができる。
各区分の通気孔は、複数でなく、単数でもよい。また、各区分は、直線状に配置された通気孔以外にも、L字状、コ字状、ロ字状に配置された通気孔で区分された区分、Nx×Ny個(Nx,Nyはともに2以上の整数)の通気孔で区分された区分、等でもよい。例えば、四角形の非区分を順番に囲む複数のロ字状の区分を設けると、成形範囲を四角形の非区分を中心とした四角形の範囲で成形する範囲の入力を受け付けたときに、成形範囲外でエアが流通する通気孔が生じないので好適である。
また、図23に示すように、通気孔61を各区分SE11〜SE18に区分し、成形する範囲の入力を受け付ける際に、非区分SE3のみが含まれる四角形の範囲、非区分SE3と区分SE11のみが含まれる四角形の範囲、非区分SE3と区分SE11,SE12のみが含まれる四角形の範囲、…、非区分SE3と区分SE11〜SE18が含まれる四角形の範囲、で入力を受け付けても、成形範囲外でエアが流通する通気孔が生じないので好適である。
【0057】
熱板に形成される通気孔は、表面から縁部へ貫通した通気孔、等でもよい。
熱板の表面上における所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1の全てに、y方向に向けた線Ly2上に存在する通気孔61を各区分として当該各区分の通気孔にそれぞれ開閉用通気経路を接続してもよい。この場合、上記非区分が設けらず、台座に凹部と凹部用内部通気経路とが形成されず、間座に第二の凹部用貫通穴が形成されず、下テーブルに凹部用テーブル内部通気経路が形成されず、非開閉用通気経路が設けられないことになるが、この場合でも、熱成形に使用する通気孔を変更する作業を軽減させる効果が得られる。
上記開閉用通気経路は、各テーブル内部通気経路の全てに接続される以外にも、各テーブル内部通気経路の一部にのみ接続されてもよい。
上記開閉用バルブは、電磁弁であると電気信号により開閉用通気経路を開閉できるため好適であるものの、シリンダバルブ等としてもよい。上記成形用バルブについても、同様である。
【0058】
成形範囲の入力を受け付けるときには、四角形の範囲で入力を受け付けると熱成形装置のユーザが入力しやすいので好適であるものの、四角形を表示させずにx方向の範囲とy方向の範囲との入力を受け付けるようにしてもよいし、円形等の範囲で入力を受け付けてもよい。
上記台座の凹部は、複数の溝68とする以外にも、単一の凹部としてもよい。上記台座の表面には、上記溝を形成すると熱板や台座の寸法誤差が十分に吸収されて熱板や台座が容易に形成される点で好適であるものの、熱板の通気孔の位置に合わせた通気孔を形成してもよい。
上記加熱機構は、ヒータを用いると下テーブルへの熱の伝導を少なくして効率よく台座に熱を伝導させることができる点で好適であるものの、熱風を供給する機構、ガス等の燃料を燃焼させる機構、等としてもよい。
下テーブル中でx方向の端部に導かれるテーブル内部通気経路は、x方向の両端の片方にのみ導かれてもよい。
上記台座を支持する間座は、上記第三の間座が無くても、通気経路を有する上記間座70,72のみから構成することも可能である。むろん、上記非区分を設けない場合には、上記第二の間座も省略可能である。
上記台座と上記間座と上記下テーブルとを設けず、熱板60の各区分SE1,SE2の通気孔61に直接各開閉用通気経路80を接続しても、熱成形に使用する通気孔を変更する作業を軽減させる効果が得られる。例えば、ある区分について、該区分に含まれる各通気孔にそれぞれサブ通気経路の一端を接続し、これらのサブ通気経路の他端を共通開閉用通気経路に接続して、前記サブ通気経路と前記共通開閉用通気経路とから開閉用通気経路を構成することができる。熱板60の非区分SE3の通気孔61に非開閉用通気経路82を接続しても、熱成形に使用する通気孔を変更する作業を軽減させる効果が得られる。
むろん、熱成形装置の基本部分60,80,85,95のみでも、熱成形に使用する通気孔を変更する作業を軽減させる効果が得られる。
【0059】
なお、本発明は、上述した実施例や変形例に限られず、上述した実施例およ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例およ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。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、有用な熱成形装置および熱成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】熱成形装置の外観を示す斜視図。
【図2】熱成形装置を正面から見て示す正面図。
【図3】型が所定の離間位置にあるときの熱成形装置を示す右側面図。
【図4】型が所定の近接位置にあるときの熱成形装置を示す右側面図。
【図5】成形機構の要部を上面から見て示す平面図。
【図6】固定部材の下から成形機構の要部を上面から見て示す平面図。
【図7】型の下から型等の底面を見て示す底面図。
【図8】型を組み立てる様子を底面側から見て示す分解斜視図。
【図9】型の下から熱成形装置の要部を上面から見て示す平面図。
【図10】熱板を支持する構造とエア結線を模式的に示す斜視図。
【図11】図10のA1の位置を断面視して示す垂直断面図。
【図12】熱板を上面から見て示す上面図。
【図13】台座を上面から見て示す上面図。
【図14】台座を底面から見て示す底面図。
【図15】間部材を上面から見て示す上面図。
【図16】間部材とヒータを固定した台座を底面から見て示す底面図。
【図17】下テーブルの上面をエア結線とともに示す上面図。
【図18】コンピュータシステムの回路構成の概略を示すブロック図。
【図19】熱板の表面に対応させた画面の表示例を示す図。
【図20】コンピュータシステムが実行する処理を示すフローチャート。
【図21】成形機構の動作を示すタイミングチャート。
【図22】本成形装置の作用を模式的に説明する図。
【図23】変形例において、熱板を上面から見て示す上面図。
【符号の説明】
【0061】
10…シート搬送機構、
20…成形機構、21…基台、
25…真空圧空供給機構、25a…通気経路、26…成形用バルブ、
40…型、
60…加熱板(熱板)、60a…型に対向する表面、60b…裏面、
61…第一の通気孔(貫通穴)、
65…台座(台部材)、65a…表面、65b…裏面、
66,66a,66b…溝、
67…第二の貫通穴(内部通気経路)、
68…溝(凹部)、
69…凹部用貫通穴(凹部用内部通気経路)、
70…第一の間座(第一の間部材)、70a…表面、70b…裏面、
71…第三の貫通穴、
72…第二の間座(第二の間部材)、72a…表面、72b…裏面、
73…第二の凹部用貫通穴、
74…第三の間座(第三の間部材)、74a…表面、74b…裏面、
75…下テーブル(熱板用テーブル)、75a…表面、75b…裏面、
75c,d…x方向の縁部、
77…テーブル内部通気経路、
78…凹部用テーブル内部通気経路、
79…ヒータ(加熱機構)、
80…開閉用通気経路、81…共通経路、82…非開閉用通気経路、
85…開閉用電磁弁(開閉用バルブ)、
95…コンピュータシステム(成形範囲入力手段の一部、成形機構の一部)、
96…コンピュータ、97…制御盤、
100…熱成形装置、
D1…搬送方向、D2…引出方向、D3…熱板引出方向、
Lx1…所定のx位置、Lx2…x方向に向けた線、
Ly1…所定のy位置、Ly2…y方向に向けた線、
R1,R1x,R1y,R2,R2x,R2y…成形に用いる範囲、
Rx1…x方向内側の範囲、Rx2…x方向外側の範囲、
Ry1…y方向内側の範囲、Ry2…y方向外側の範囲、
S1…シート(被成形材)、S1a…上面(他面)、S1b…下面(一面)、
S2…成形後のシート、
SC1…画面、
SE1,SE2…区分、SE3…非区分、
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の通気孔を有する熱板を用いて被成形材を熱成形する熱成形装置および熱成形方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、樹脂シート搬入機構により樹脂シートを搬入するときには加熱板と型とを離間させるとともに、搬入された樹脂シートに向けて加熱板と型とを近接させ、同樹脂シートを加熱軟化させつつ、この加熱軟化した樹脂シートを型の型面形状に合わせて変形させることにより成形品を形成する熱成形装置が記載されている。
加熱板を用いた従来の熱成形装置では、加熱板に複数の通気孔が形成され、これらの通気孔にエアを流通させながら樹脂シートを差圧成形している。
【特許文献1】特開2005−297399号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
加熱板上で熱成形に必要な面積は製品に応じて異なるが、成形に使用する通気孔を選択するためには通気経路を変更する作業が必要であり、該作業に時間がかかるという問題がある。
【0004】
本発明は、複数の通気孔を有する熱板を用いて被成形材を熱成形する熱成形装置において、使用する通気孔を選択する作業を軽減させ、該作業にかかる時間を短縮させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するため、本発明の熱成形装置は、複数の通気孔を有する熱板と、前記複数の通気孔から区分される各区分の通気孔にそれぞれ接続された各開閉用通気経路と、該各開閉用通気経路をそれぞれ開閉可能な各開閉用バルブと、前記熱板の表面に対応させた画面を表示し、該画面の中から成形に用いる範囲の入力を受け付ける成形範囲入力手段と、前記各開閉用バルブのうち前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開いて前記範囲中の通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて被成形材を熱成形する成形機構とを備えることを特徴とする。
【0006】
すなわち、熱板に設けられた複数の通気孔は区分されており、各区分にそれぞれ各開閉用通気経路が接続され、開閉用バルブが開かれると対応する区分の通気孔にエアが流通し、開閉用バルブが閉じられると対応する区分の通気孔にエアは流通しない。ここで、熱板の表面に対応させた画面の中から成形に用いる範囲を本装置に入力すると、入力した範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開かれて前記範囲中の通気孔にエアが流通することにより、被成形材に対して熱板を用いた熱成形が行われる。これにより、熱成形に使用する通気孔を変更するために各開閉用バルブを一つ一つ徒手で開閉する必要がなく、本装置が自動的に必要な開閉用バルブのみ開いて被成形材を熱成形するので、通気経路を変更する作業が短時間で済む。
【0007】
また、本発明の熱成形方法は、前記熱板の表面に対応させた画面を表示して該画面の中から成形に用いる範囲の入力を受け付けるとともに前記各開閉用バルブのうち前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開く制御をコンピュータにて行い、前記範囲中の通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて被成形材を熱成形することを特徴とする。すなわち、画面の中から成形に用いる範囲を前記コンピュータに入力すると、入力した範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開かれて前記範囲中の通気孔にエアが流通することにより、被成形材に対して熱板を用いた熱成形が行われる。これにより、熱成形に使用する通気孔を変更するために各開閉用バルブを一つ一つ徒手で開閉する必要がなく、前記コンピュータが自動的に必要な開閉用バルブのみ開いて被成形材を熱成形するので、通気経路を変更する作業が短時間で済む。むろん、請求項2〜請求項8に記載された構成を熱成形方法に対応させることも可能である。
【0008】
本発明を適用可能な被成形材は、成形可能な材質であればよく、樹脂シートや可塑性シート等のシート(フィルムを含む)、さらに厚みのある素材、等を用いることができる。上記成形には、差圧成形のような熱成形等を用いることができる。
上記複数の通気孔から区分される各区分に存在する通気孔は、一つでもよいし、二以上でもよい。該通気孔は、エアを噴出するものでもよいし、エアを吸引するものでもよいし、エアの吸引と噴出とを行うものでもよい。
【発明の効果】
【0009】
請求項1、請求項9に係る発明によれば、熱成形に使用する通気孔を変更するために各通気経路を変更する作業が少なくて済み、通気経路を変更する作業を短時間で行うことが可能になる。
請求項2に係る発明では、熱板や台部材にエアを流通させる複雑な構造が不要であるので、入力された範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造を容易に形成することが可能になる。
【0010】
請求項3に係る発明では、加熱機構からの熱が熱板用テーブルには伝わりにくく台部材を介して熱板に伝わりやすいので、熱板と台部材の構造を複雑にさせずに熱板を効率よく加熱することが可能になる。
請求項4に係る発明では、入力された範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造をさらに容易に形成することが可能になる。
【0011】
請求項5に係る発明では、通気孔の各区分と各開閉用通気経路とが効率よく配置され、少ない数の開閉用バルブで熱成形を行う範囲を変更することが可能になり、効率よく熱成形を行うことが可能になる。
請求項6に係る発明では、常時熱成形に用いる範囲の通気孔には常時通気されて熱成形が行われるので、さらに少ない数の開閉用バルブで成形を行う範囲を変更することが可能になる。
【0012】
請求項7に係る発明では、自動的にシートが供給されて差圧成形されるので、利便性を向上させることができる。
請求項8に係る発明では、熱成形に使用する通気孔を変更するために各通気経路を変更する作業が少なくて済み、通気経路を変更する作業を短時間で行うことが可能になり、入力された範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造を容易に形成することが可能になり、構造を複雑にさせずに熱板を効率よく加熱することが可能になるとともに、少ない数の開閉用バルブで熱成形を行う範囲を変更することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)熱成形装置の説明:
(2)熱成形装置の動作および作用:
(3)変形例:
【0014】
(1)熱成形装置の説明:
図1は熱成形装置100の外観を示す斜視図、図2は熱成形装置100を正面から見て示す正面図、図3は成形用の型40が所定の離間位置L13にあるときの熱成形装置100を右側面から見て示す右側面図、図4は型40が所定の近接位置L14にあるときの熱成形装置100を右側面から見て示す右側面図、図5は成形機構20の要部を上面から見て示す平面図、図6は固定部材51の下から成形機構20の要部を上面から見て示す平面図、図7は型40の下から型40等の底面を見て示す底面図、図8は型40を組み立てる様子を底面側から見て示す分解斜視図、図9は型40の下から熱成形装置100の要部を上面から見て示す平面図、図10は熱板60を支持する構造とエア結線を模式的に示す斜視図、図11は図10のA1の位置を断面視して示す垂直断面図、図12は熱板60を上面から見て示す上面図、図13は台座65を上面から見て示す上面図、図14は台座65を底面から見て示す底面図、図15は間座70,72,74を上面から見て示す上面図、図16は間座70,72,74とヒータ79を固定した台座65を底面から見て示す底面図、図17は下テーブル75の上面をエア結線とともに示す上面図、図18は熱成形装置100に設けられたコンピュータシステム95の回路構成の概略を示すブロック図、図19は熱板の表面に対応させた画面SC1の表示例を示す図、図20はコンピュータシステム95が実行する処理を示すフローチャート、図21は成形機構20の動作を示すタイミングチャート、図22は本成形装置の作用を模式的に説明する図である。
なお、図2において、左から右へ向かう方向が所定の搬送方向D1であり、左側がシートS1の上流側、右側がシートS1の下流側である。図7、図9では、搬送されるシートS1の位置を破線で示している。図12では、通気孔61の区分SE1,2と非区分SE3とを二点鎖線で示している。図14では、内部通気経路67,69を破線で示している。図15では、台座65と下テーブル75の位置を二点鎖線で示している。図17では、間座70,72,74の位置を二点鎖線で示すとともに、テーブル内部通気経路77を破線で示している。
【0015】
本発明の熱成形装置100の基本部分は、成形機構20、加熱板(熱板)60、開閉用通気経路80、開閉用電磁弁(開閉用バルブ)85、コンピュータシステム95(成形範囲入力手段の一部、成形機構20の一部)、からなる。
加熱板(熱板)60は、複数の通気孔(第一の通気孔)61を有する。これらの通気孔61は、便宜上、複数の区分SE1,SE2に区分される。本実施形態の各通気孔61は、熱板60の表面60aから裏面60bへ貫通した貫通穴とされ、熱板の表面60a上で互いに異なるx方向とy方向とへそれぞれ配列されている。なお、x方向とy方向とは、互いに直交していると好適であるが、60°以上90°未満、30°以上60°未満、等、90°とは違う角度で互いに交わってもよい。また、本実施形態ではシートの搬送方向D1をx方向、引出方向D2,D3をy方向としているが、引出方向D2,D3をx方向としてもよいし、搬送方向D1や引出方向D2,D3とは異なる方向をx方向やy方向としてもよい。
開閉用通気経路80は区分SE1,SE2と同数設けられ、各開閉用通気経路80は各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ接続されている。
電磁弁とされた開閉用バルブ85は開閉用通気経路80と同数設けられ、各開閉用バルブ85は各通気経路80をそれぞれ開閉することが可能とされている。
成形範囲入力手段を構成するコンピュータシステム95は、図19に示すように、熱板の表面60aに対応させた画面SC1を表示し、該画面SC1の中から成形に用いる範囲R1の入力を受け付ける。
成形機構20は、各開閉用バルブ85のうち前記入力された範囲R1の中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉する開閉用バルブ85のみ開いて前記範囲R1中の通気孔61にエアを流通させながら熱板60を用いてシート(被成形材)S1を熱成形する。本実施形態の成形機構20は、成形位置L1にあるシートS1の下面(一面)S1b側となる所定の熱板側成形位置L3に配置される熱板60と、成形位置L1にあるシートS1の上面(他面)S1a側となる所定の型側成形位置L2に配置されて熱板60に対向する所定の成形面41aが形成された型40とを用い、熱板60と型40とを近接させて成形位置L1のシートS1を加熱しながら成形面41aの形状に合わせて熱成形する。
【0016】
熱板の表面に対応させた画面SC1の中から成形に用いる範囲R1を本装置100に入力すると、入力した範囲R1の中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉する開閉用バルブ85のみ開かれて前記範囲R1中の通気孔61にエアが流通することにより、シートS1に対して熱板60を用いた熱成形が行われる。これにより、熱成形に使用する通気孔61を変更するために各開閉用バルブ85を一つ一つ徒手で開閉する必要がなく、本装置100が自動的に必要な開閉用バルブ85のみ開いてシートS1を熱成形するので、通気経路を変更する作業が短時間で済む。
【0017】
本装置100は、さらに、表面65aで熱板の裏面60bに接する台座(台部材)65を備える。台座65は、各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ繋がった各溝66が表面65a側に形成され、該各溝66から内部を貫通してそれぞれ各開閉用通気経路80に接続された各内部通気経路67が形成されている。これにより、熱板や台座にエアを流通させる複雑な構造が不要となるので、入力された範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造が容易に形成される。
本実施形態の各内部通気経路67は、台座の表面側の各溝66からそれぞれ台座の裏面65bへ貫通した各第二の貫通穴とされ、各開閉用通気経路80に接続されている。
【0018】
本装置100は、さらに、下テーブル(熱板用テーブル)75、間座(間部材)70,72,74、ヒータ(加熱機構)79、を備える。
下テーブル75は、台座65の裏面65bに対向して配置されている。間座70,72,74は、下テーブル75と台座65との間で互いに間を置きながら下テーブル75と台座65とを架け渡している。ヒータ79は、複数の間部材70,72,74の間で下テーブル75から離れて台座の裏面65bに接して該台座65を介して熱板60を加熱する。これにより、ヒータからの熱が下テーブルには伝わりにくく台座を介して熱板に伝わりやすくなるので、熱板と台座の構造を複雑にさせることなく熱板が効率よく加熱される。
【0019】
本装置100は、さらに、シート搬送機構10、非開閉用通気経路82、型引出機構98、熱板引出機構99、を備える。
シート搬送機構10は、所定の成形位置L1を通る所定の搬送方向D1へシートS1を搬送する。成形機構20は、シート搬送機構10によりシートS1が搬送されるときには熱板60と型40とを離間させ、シートS1が成形位置L1まで搬送されたときに熱板60と型40とを近接させてシートS1を加熱しながら成形面41aの形状に合わせて成形する。
非開閉用通気経路82は、熱板の表面60a上における所定のx位置Lx1,Lx1からx方向内側の範囲Rx1、かつ、所定のy位置Ly1,Ly1からy方向内側の範囲Ry1に存在する非区分SE3の通気孔61に接続されている。
型引出機構98は、型40を型側成形位置L2からシートS1の搬送方向D1とは異なる所定の引出方向D2へ引き出し可能にさせる。
熱板引出機構99は、熱板60を熱板側成形位置L3からシートS1の搬送方向D1とは異なる所定の熱板引出方向D3へ引き出し可能にさせる。
【0020】
成形対象のシートS1は、成形可能なシートであればよく、例えば、熱可塑性樹脂シートのような樹脂シート、熱可塑性シートのように可塑性を示す可塑性シート、等を用いることができる。前記樹脂シートは、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材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。前記樹脂は、熱可塑性樹脂のような合成樹脂等とすることができる。シートの素材としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ABS樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、等を利用可能である。特に、ポリプロピレン樹脂は、比較的低価格でありながら、使用時における耐熱性があり、差圧成形の適性が良く、好適な合成樹脂である。また、シートS1は、シート状ないしフィルム状になっていればよく、ロール状に巻かれていても、所定の長さにカットされていてもよい。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り、0.25mm程度以下のフィルムでもよい。当該程度の厚みの熱可塑性シートを用いると、差圧成形を良好に行うことができる。
【0021】
シートS1の成形は、熱成形により行われる。該熱成形は、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、といった差圧成形が好適である。
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へずれた方向でも、水平方向から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。
型や熱板の引出方向D2,D3は、搬送方向D1と平行でない水平方向かつ上記搬送方向D1と直交する方向として型や熱板の引出量を最小限にして熱成形装置の設置に必要な面積を少なくさせるようにしているが、直交する方向とは異なる方向とすることも可能である。
【0022】
本実施形態のシート搬送機構10は、シート供給機構12、クランプ搬送機構14を備えている。シート供給機構12は、ロール状に巻かれたシートS1を連続した状態で搬送方向D1へ送り出し可能とされている。クランプ搬送機構14は、成形後のシートS2の両側縁部をクランプ(把持)するクランプ部材14aを有し、成形のタイミングに合わせて成形位置L1にて成形されたシートS2の両側縁部をクランプ部材14aでクランプして間欠的に連続した状態のシートS1を引っ張って搬送方向D1へ搬送する。
【0023】
なお、本成形装置100に、成形後のシートS2を所定の長さでカット(切断)して取り出す成形品取出機構を設けてもよい。該成形品取出機構は、例えば、成形後のシートS2を所定の長さでカットする切断機構、カットされたシートを昇降テーブル上に載置して積み重ねる成形品積載機構、積み重ねられた成形品スタックを取出台上に取り出す取出機構、を備える機構としてもよい。
【0024】
以上の構成により、ロール状のシートS1は、順次必要量がシート供給機構12から巻き出され、所定の搬送方向D1へ搬送されて、成形位置L1に搬入される。なお、シートが搬送されるとき、熱板60と型40とは離間した状態にされている。ここで、成形位置にあるシートの下面S1b側に該下面と接触して熱板60が配置されているので、成形位置のシートS1は熱板60から熱を供給され、加熱されて軟化する。シートが成形位置まで搬送されたとき、熱板60と型40とが近接して成形位置の加熱軟化したシートS1を挟み、該シートS1を差圧成形により成形面41aに密接させる。これにより、シートS1が成形面41aの形状に合わせて成形される。
成形後、熱板60と型40とが離間すると、既に成形位置L1から搬送方向D1へ搬出された成形後のシートS2の両側縁部がクランプ位置L11のクランプ部材14aでクランプされ、クランプ搬送機構14が前記クランプ位置から所定の解放位置L12まで水平移動してシートS2をさらに搬送方向D1へ所定量搬送する。すると、既にクランプされていた成形後のシートS2が例えば成形品取出機構へ送られる。該成形品取出機構では、例えば、所定の長さでカットされて、必要に応じて順次下がっていく昇降テーブル上で積み重ねられ、成形品あるいは成形品スタックが取出機構により取出台上へ送り出される。
以上により、シートS1から成形品を形成することができる。
【0025】
本実施形態の成形機構20は、金属製基台21、真空圧空供給機構25、成形用の型40、上テーブル(型用テーブル)45、型用テーブル駆動機構50、等から構成されている。また、本実施形態の型引出機構98は、型引出レール部材98a、レール部材退避機構98b、キャスター付支持部材98c、を備えている。
上テーブル45は、例えば金属製とされ、熱板60に対向する下面45aで型40を保持する。レール部材98a,98aは、上テーブルの縁部45c,dから型40における熱板に対向する下面42aに回り込んで接触することにより型40を引出方向D2へ移動可能にさせる。
【0026】
本実施形態の型は、図8に示すように、複数の交換用雌型(交換用型)41と、型ベース部材42とを有している。各雌型41は、例えば金属製とされ、それぞれ熱板60に対向する成形面41aが形成されて、該成形面に通気孔(第二の通気孔)41bが形成されている。型ベース部材42は、例えば、金属製とされ、略板状に形成されて、熱板に対向する下面42aで複数の雌型41を着脱可能に保持する型保持部位42eが形成されている。該型保持部位には、雌型の通気孔41bの位置に合わせて通気孔42bが多数形成されている。ここで、該型保持部位に雌型を着脱可能に取り付けて固定するためには、例えば、前記型保持部位と前記雌型とにねじ孔を形成しておき、該ねじ孔にねじを螺合させて前記型保持部位に対して前記雌型を固定し、ねじを外して前記型保持部位から前記雌型を取り外す構成とすることができる。
上テーブル45は、レール部材98aに接触した型ベース部材42の両側縁部42c,dをクランプ部材47a,47aでクランプして引き寄せる型ベース部材クランプ機構47,47を有し、該機構により熱板に対向する下面42aで型ベース部材42を保持する。型ベース部材クランプ機構47,47には、図示しないクランプ部材昇降切替スイッチが接続されており、このスイッチを下降側に切り替えられるとクランプ部材47a,47aを下降させて型ベース部材42をレール部材98a上に載置させて型ベース部材の両側縁部42c,dのクランプを解除し、前記スイッチを上昇側に切り替えられるとレール部材98a上に載置された型ベース部材の両側縁部42c,dをクランプして型ベース部材42を上昇させて上テーブルの下面45aに接触させて保持する。
【0027】
以上の構成により、型ベース部材42の下面に複数の雌型41を取り付け、型40を引出位置L4から型側成形位置L2まで水平移動させると、クランプ機構47,47で型ベース部材42の両側縁部42c,dをクランプして引き上げることにより型40を上テーブル45の下面に保持させることができる。
【0028】
また、床に接触した基台21には、搬送されるシートS1および引き出される型40と接触しない位置に複数の支柱55が上方に向かって立設されている。複数の支柱55は、熱板60を位置決めしながら固定部材51に向けて立設されて固定部材51を下から支持する。同複数の支柱55は、上テーブル45の近接および離間の往復動をガイドする。型用テーブル駆動機構50は、上テーブル45における熱板に対向する下面45aとは反対側の上部45bに取り付けられ、成形位置L1で型40を保持した上テーブル45を熱板60に対して近接および離間させる。
【0029】
図5〜図7に示すように、複数の支柱55は、引き出される型40よりも前記搬送されるシートS1の上流側において該搬送されるシートS1を挟む位置に配置された第一の円柱状支柱55aおよび第二の円柱状支柱55bと、引き出される型40よりも前記搬送されるシートS1の下流側において該搬送されるシートS1を挟む位置に配置された第三の円柱状支柱55cおよび第四の円柱状支柱55dとから構成されている。ここで、第一の支柱55aと第四の支柱55dとは対角の位置に配置され、第二の支柱55bと第三の支柱55cとは対角の位置に配置されている。なお、複数の支柱55は、円柱状支柱55a〜dから少なくとも構成されればよい。
【0030】
型用テーブル駆動機構50は、固定部材51と上テーブル45とを近接および離間させるリンク機構52を備えている。固定部材51は、例えば金属製とされ、H字形に形成されて、該H字形の4箇所の端部51a〜dで前記立設された円柱状支柱55a〜dの先端部に固定される。ここで、各円柱状支柱55a〜dの先端部にはねじ55eが形成されており、ナット56を用いて各円柱状支柱55a〜dの先端部に固定部材51を固定することができる。リンク機構52は、リンク部材52a、ボールねじ機構52b、電動モータ52c、を備え、固定部材51の前記H字形の中央部51eと上テーブル45との間に設けられて固定部材51と上テーブル45とを近接および離間させる。モータ52cは、固定部材51の前記H字形の中央部51eに取り付けられ、ボールねじ機構52bに接続されて該ボールねじ機構を駆動する。ボールねじ機構52bは、リンク部材52aに接続されて該リンク部材を連動させる。リンク部材52aは、上テーブルの上部45bに取り付けられて、ボールねじ機構52bの移動に応じて上テーブルを上下方向へ往復動させる。
【0031】
図6に示すように、上テーブル45は、支柱55a、55b、55c、55dの径よりもそれぞれ大きい径とされて該支柱を上下方向へ貫通させる第一の支柱用上貫通穴46a、第二の支柱用上貫通穴46b、第三の支柱用上貫通穴46c、第四の支柱用上貫通穴46d、が形成されている。ここで、対角の位置にある貫通穴46a,dの径は、対角の位置にある貫通穴46b,cの径よりも大きくされている。これにより、遊びの少ない貫通穴46b,cで上テーブルが位置決めされる。熱板を用いて成形を行う場合、生じる熱により装置の部材が膨張する等して寸法のずれが生じることがあるが、以上の構成により支柱や上テーブルに過大な力が加わることが無いので、より円滑にシートを成形することが可能になる。
なお、貫通穴46b,cの径を貫通穴46a,dの径よりも大きくしてもよい。
【0032】
図10、図11、等に示すように、台座65の下面65bから下方に向けて間座70,72,74が立設されて固定され、下テーブル75の表面75aに間座70,72,74が載置されて固定され、台座の表面65aに熱板60が載置されて固定されている。
図2、図3、等に示すように、熱板60は、型40に対向する上面60aが成形位置L1のシートS1の下面S1bに接触するように配置され、成形位置L1に搬入されたシートS1を加熱して軟化させる。熱板60は、例えば金属製とされ、矩形板形状に形成されている。熱板の各通気孔61は、開閉用通気経路80が閉じていないときに、真空圧空供給機構25から真空圧を作用させられたり(空気を吸引されたり)、真空圧の供給(減圧)から解放されたり、圧空を供給されたり、圧空の供給を解除されたりする。
なお、差圧成形を円滑に行うため、雌型41の成形面41aにも複数の通気孔41bが形成されている。
【0033】
ここで、熱板60の表面60a上における所定のy位置Ly1,Ly1からy方向外側の位置(範囲Ry2)では、便宜上、x方向に向けた線Lx2上に存在する通気孔61を各区分SE1としている。また、熱板の表面60a上における所定のy位置Ly1,Ly1からy方向内側の位置(範囲Ry1)であって所定のx位置Lx1,Lx1からx方向外側の位置(範囲Rx2)では、便宜上、y方向に向けた線Ly2上に存在する通気孔61を各区分SE2としている。さらに、所定のx位置Lx1,Lx1からx方向内側の位置(範囲Rx1)、かつ、所定のy位置Ly1,Ly1からy方向内側の位置(範囲Ry1)では、便宜上、通気孔61の全てを非区分SE3としている。
なお、所定の位置Lx1,Ly1は、熱板の大きさ、通気孔の配置、型の形状、等に応じて設定すればよく、熱板表面のx,y方向の長さをそれぞれLX,LYとするとき、所定位置Lx1,Lx1を熱板表面のx方向外側の両端部からそれぞれ0.1×LX〜0.4×LXの位置、所定位置Ly1,Ly1を熱板表面のy方向外側の両端部からそれぞれ0.1×LY〜0.4×LYの位置、等とすることができる。
【0034】
図13、図14、等に示す台座65は、例えば金属製とされ、矩形板形状に形成されている。台座の表面65aには、上記区分SE1,SE2に対応した通気用の溝66a,bが形成され、上記非区分SE3に対応した通気用の複数の溝(凹部)68が形成されている。台座65は、この表面65aで熱板の裏面60bに接して該熱板60を下から支持する。各溝66は、複数の通気孔から区分される各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ繋がり、それぞれ台座の裏面65bへ貫通した通気用の各第二の貫通穴(内部通気経路)67に繋がっている。また、溝68は、非区分SE3の通気孔61に繋がり、台座の裏面65bへ貫通した通気用の凹部用貫通穴(凹部用内部通気経路)69に繋がっている。
ここで、各溝66aは、熱板の表面60a上における所定のy位置Ly1,Ly1からy方向外側の範囲Ry2,Ry2ではx方向に向けた線Lx2上に存在する通気孔61を各区分SE1としてx方向へ向けて形成されている。また、各溝66bは、熱板の表面60a上における所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1であって所定のx位置Lx1,Lx1からx方向外側の範囲Rx2,Rx2ではy方向に向けた線Ly2上に存在する通気孔61を各区分SE2としてy方向へ向けて形成されている。さらに、各溝68は、所定のx位置からx方向内側の範囲Rx1、かつ、所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1にある通気孔61について、x方向に向けた線に存在する全ての通気孔61に繋がるようx方向に向けて形成されている。
【0035】
図15、図16、等に示すように、下テーブル75と台座65との間には、x方向外側の縁部で長手方向をy方向に向けた一対の第一の間座(第一の間部材)70,70が架け渡され、両間座70,70の間でそれぞれ通気用の第二の凹部用貫通穴73が形成された第二の間座(第二の間部材)72,72,…が4つ架け渡され、両第一の間座70,70の間で4つの第二の間座72,72,…を取り巻くように配置された第三の間座(第三の間部材)74,74,…が多数架け渡されている。これらの間座70,72,74は、台座の裏面65bにボルトで取り付けられて固定され、下面(裏面70b,72b,74b)が下テーブルの表面75a上に載置されて固定される。間座70,72,74は、樹脂、金属、等、様々な材質とすることができ、近くにヒータが配置されることから耐熱性の材質が好ましい。
【0036】
第一の間座70,70は、細長い略四角柱状に形成され、台座の裏面65bにある各第二の貫通穴67に表面70a側でそれぞれ繋がり裏面70b側へ貫通した各第三の貫通穴71が形成されている。ここで、下テーブル75上には長手方向をy方向に向けて一対のガイド部材99a,99aが立設され、両ガイド部材のx方向内側の垂直面に間座70,70のx方向外側の垂直面がスライド可能に接して配置されている。そして、間座70,70は、下テーブル75に対してシートの搬送方向D1とは異なる所定の熱板引出方向D3へ引出可能に設けられており、台座65を介して熱板60を載置して図9に示す所定の熱板側成形位置L3と所定の熱板引出位置との間で熱板引出方向D3の往復双方向へスライド可能とされている。このように、通気経路を有する棒状の間座の長手方向を熱板引出方向D3へ向けることにより、熱板引出機構を容易に構成することができる。なお、間座の裏面70b,70bには、熱板側成形位置L3で下テーブル75と係止する係止構造70c,70cが形成されており、台座65を介して載置された熱板60が熱板側成形位置L3で固定されるようになっている。
第二の間座72,72,…は、台座の裏面65bにある凹部用貫通穴69に繋がって表面72aから裏面72bに貫通した第二の凹部用貫通穴73が形成され、下テーブル75と台座65との間で間座70,74と間を置きながら下テーブル75と台座65とを架け渡している。第三の間座74,74,…は、熱板60を載置した台座65の支持を補助するため、下テーブル75と台座65との間で間座70,72と間を置きながら下テーブル75と台座65とを架け渡している。
【0037】
下テーブル75は、支柱55a、支柱55b、支柱55c、支柱55dの径よりもそれぞれ大きい径とされて該支柱を上下方向へ貫通させる第一の支柱用下貫通穴76a、第二の支柱用下貫通穴76b、第三の支柱用下貫通穴76c、第四の支柱用下貫通穴76d、が形成されている。ここで、対角の位置にある貫通穴76a,dの径は、対角の位置にある貫通穴76b,cの径よりも大きくされている。これにより、遊びの少ない貫通穴76b,cで下テーブルが位置決めされる。熱板を用いて成形を行う場合、生じる熱により装置の部材が膨張する等して寸法のずれが生じることがあるが、以上の構成により支柱や下テーブルに過大な力が加わることが無いので、より円滑にシートを成形することが可能になる。
なお、貫通穴76b,cの径を貫通穴76a,dの径よりも大きくしてもよい。
【0038】
下テーブル75は、熱板側成形位置L3で複数の間座70,72,74の裏面70b,72b,74bを表面75aに固定して、該複数の間座を介して台座の裏面65bを支持する。下テーブル75には、第一の間座の裏面70bにある各第三の貫通穴71にそれぞれ繋がり内部を貫通して各開閉用通気経路80に接続された各テーブル内部通気経路77が形成され、第二の間座の裏面72bにある第二の凹部用貫通穴73に繋がって内部を貫通して非開閉用通気経路82に接続された第三の凹部用貫通穴(凹部用テーブル内部通気経路)78が形成されている。下テーブルのx方向の縁部75c,dには開閉用通気経路80に接続するためのエア流通口75c1,75d1が設けられており、各テーブル内部通気経路77は、下テーブルの表面75aからx方向の縁部のエア流通口75c1,75d1へ貫通している。下テーブルの裏面75bには非開閉用通気経路82に接続するためのエア流通口75b1が設けられており、凹部用テーブル内部通気経路78は、下テーブルの表面75aから裏面75bのエア流通口75b1へ貫通している。
下テーブルの表面75aには、上方に向かって矩形板状のガイド部材99a,99aが固定されて熱板引出機構99が構成され、第一の間座70,70が熱板引出方向D3へ引出可能とされている。また、下テーブルの表面75aには、第一の間座の係止構造70c,70c,…と係止する係止構造75e,75e,…が形成され、第一の間座70,70が熱板側成形位置L3で解放可能に固定されるようになっている。
【0039】
ヒータ(加熱機構)79は、複数の間座70,72,74の間で下テーブルの表面75aから離間して台座の裏面65bに取り付けられて固定されている。ヒータ79に通電するとヒータから熱が発生し、台座65が加熱される結果、熱板60が加熱される。また、台座65には熱板60の温度を検出する温度センサも設けられており、図示しない加熱温度フィードバック制御機構により熱板60を設定温度となるように加熱する。熱板の加熱温度は、シートの材質や厚み等に応じて設定され、例えばシートが軟化する温度以上溶融する温度以下とすることができる。
【0040】
通気経路80,81,82は、ウレタンチューブ等の樹脂チューブ、樹脂ホース、樹脂管、金属管、等、継手や電磁弁に接続可能な耐圧チューブ等の耐圧管、および、耐圧管に取り付けられる継手との組み合わせ、等で構成することができる。
各開閉用通気経路80は、一端がエア流通口75c1,75d1に接続され、他端が共通経路81に接続されている。エア流通口や共通経路に接続する際には、継手を介して接続してもよいし、継手を介さずに接続してもよい。各開閉用通気経路80は、下テーブルのx方向の縁部75c,dにある各テーブル内部通気経路77に繋げられて熱板60からx方向外側に向かって設けられ、第一の間座の各第三の貫通穴71、台座の各内部通気経路67、台座の各溝66を介して、熱板の各区分SE1,SE2の全通気孔61に接続されている。すなわち、各開閉用通気経路80は、複数の通気孔61から区分される各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ接続され、熱板の表面60a上における所定のx位置からx方向外側の範囲Rx2または所定のy位置からy方向外側の範囲Ry2に存在する通気孔61のいずれかに接続されている。具体的には、各開閉用通気経路80は、熱板の表面60a上における所定のy位置からy方向外側の範囲Ry2,Ry2ではx方向に向けた線Lx2上に存在する通気孔61を各区分SE1とし、熱板の表面60a上における所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1であって少なくとも熱板のx方向側の両側縁部60c,dを含む所定のx位置からx方向外側の範囲Rx2,Rx2ではy方向に向けた線Ly2上に存在する通気孔61を各区分SE2として、該各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ接続されている。
【0041】
非開閉用通気経路82は、一端がエア流通口75b1に接続され、他端が共通経路81に接続されている。エア流通口や共通経路に接続する際には、継手を介して接続してもよいし、継手を介さずに接続してもよい。非開閉用通気経路82は、下テーブルの裏面75bにある第三の凹部用貫通穴78に繋げられて熱板60から下方に向かって設けられ、第二の間座の各第二の凹部用貫通穴73、台座の各凹部用内部通気経路69、台座の溝68を介して、熱板の非区分SE3の全通気孔61に接続されている。すなわち、熱板の表面60a上における所定のx位置からx方向内側の範囲Rx1かつ所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1に存在する通気孔61に同じ通気経路が接続されている。
共通経路81は、一端が上記通気経路80,82の他端側に接続され、他端が成形用バルブ26に接続されている。なお、成形用バルブ26は、通気経路25aや真空圧空供給源25bとともに真空圧空供給機構25を構成し、開かれた状態で真空圧空供給源25bから真空圧が作用させられたり圧空を供給されたりし、閉じられると真空圧や圧空の供給が解除される。
【0042】
各開閉用バルブ85は、内蔵するばねの付勢力により常時は閉となり、通電されると内蔵するばねの付勢力に逆らって開となるソレノイドバルブとされている。各バルブ85は、各開閉用通気経路80の途中に挿入されて、各開閉用通気経路80をそれぞれ開閉可能とされている。すなわち、各開閉用バルブ85は、熱板の表面60a上における所定のx位置からx方向外側の範囲Rx2または所定のy位置からy方向外側の範囲Ry2に存在する通気孔61のエアの流通を許可するか禁止するかを切り替えるバルブとされ、複数の通気孔61から区分される各区分SE1,SE2の通気孔61にエアを流通させるかエアの流通を遮断するかを切り替え可能とされている。
【0043】
各開閉用バルブ85の切り替えは、例えば図18に示すコンピュータシステム95で行うことができる。本システム95は、パーソナルコンピュータ等で構成されるコンピュータ96と、シーケンサ回路等で構成される制御盤97とを備えている。制御盤97は、成形を行う自動モードと型を交換する型替モードを少なくとも有する複数のモード(設定)の中からいずれかのモードに切り替えるためのセレクトスイッチ97a、成形機構20に接続されて該成形機構の動作を制御する成形機構制御回路20a、各電磁弁85にそれぞれ接続されて該電磁弁の動作を制御する各電磁弁制御回路85a、等の回路を備えている。
コンピュータ96の内部では、バス96zに、CPU96a、ROM(不揮発性半導体メモリ)96b、RAM(揮発性の半導体メモリ)96c、I/O回路(入出力回路)96d、タイマ回路96k、等が接続されるとともに、ハードディスクドライブを介してハードディスク(磁気記録媒体)96e、I/F(インターフェイス)を介してディスプレイ96f、I/Fを介して音声出力器96g、I/Fを介してマウス(ポインティングデバイス)96h、I/Fを介してキーボード96i、I/Fを介してプリンタ96j、等も接続されている。CPU96aは、ROM96bやハードディスク96eに記録された制御プログラムに基づいてメモリ96c,eをワークエリアとして利用しながら各部を制御する。
【0044】
I/O回路96dには、制御盤97のセレクトスイッチ97aや成形機構制御回路20aや各電磁弁制御回路85a等が接続されている。I/O回路と制御盤との接続は、USBやRS−232C等のシリアルインターフェイスによる接続、パラレルインターフェイスによる接続、無線による接続、等、様々な接続が考えられる。成形機構制御回路20aは、成形機構20に接続され、コンピュータ96の指示に従ってシーケンサにより成形機構20の動作を制御する。各電磁弁制御回路85aは、それぞれコンピュータ96の指示に従って電磁弁85に通電したり該電磁弁への通電を停止したりする。
コンピュータシステム95は、図20に示す処理を行い、図19に示すように熱板の表面60aに対応させた画面SC1を表示し、該画面の中から成形に用いるx方向の範囲R1xおよびy方向の範囲R1yの操作入力を受け付ける。ここで、S104〜S106の処理を行うコンピュータシステム95が成形範囲入力手段を構成し、S108〜S116,S142〜S144の処理を行うコンピュータシステム95が成形機構20の一部を構成する。
【0045】
成形機構20は、シートS1が成形位置L1まで搬送されて熱板60と型40とを所定の近接位置(L14)まで近接させるときには、各開閉用電磁弁85のうちコンピュータシステム95に入力されたx方向の範囲R1xおよびy方向の範囲R1yの中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉する開閉用電磁弁85のみ開いて熱板の通気孔61に真空圧を作用させてシートS1を熱板60に密接させる。そして、熱板60と型40とが近接位置(L14)まで近接したときに熱板の通気孔61に作用させた真空圧を解除してシートS1を型の成形面41aに密接させることにより差圧成形する。本成形機構は、熱板と型との近接時に真空圧空供給機構25から通気孔61に圧空を供給して真空圧を解除し、型の通気孔41bからシートS1の上側の空気を抜けさせて該シートを成形面41aに密接させる圧空成形を行う。
【0046】
図21のタイミングチャートに示すように、初期状態では、クランプ搬送機構のクランプ部材14aのシートクランプをオフにしてシートS2のクランプを解除させた状態にし、クランプ搬送機構14を上流側の所定のクランプ位置L11にさせ、型40を所定の離間位置L13にさせ、成形用バルブ26を閉じて真空圧空供給機構25から通気孔61への真空圧または圧空の供給を解除している状態にしている。この状態で、まず、クランプ部材14aのシートクランプをオンにしてシートS2の両側縁部をクランプ搬送機構14にクランプさせる(タイミングt1)。次に、クランプ搬送機構14をクランプ位置L11から下流側の所定の解放位置L12まで移動させる(タイミングt2〜t3)。すると、成形後のシートS2が所定量搬送方向D1へ搬送され、成形前のシートS1も成形後のシートS2に引っ張られて所定量搬送方向D1へ搬送されて、成形されていないシートS1が成形位置L1に搬入される。さらに、クランプ部材14aのシートクランプをオフにしてシートS2のクランプを解除させた状態にする(タイミングt4)。なお、タイミングt2に戻るまでに、所定のタイミングでクランプ搬送機構14を解放位置L12から上流側のクランプ位置L11まで移動させるようにしている。
【0047】
その後、成形用バルブ26を開いて真空圧空供給機構25から通気孔61へ真空圧を作用させ、成形位置L1のシートS1を熱板60に密接させる(タイミングt5)。すると、成形位置のシートS1は、熱板60にて加熱され、軟化する。次に、図4に示すように、型用テーブル駆動機構50にて上テーブル45を下降させ、型40を所定の近接位置L14にさせて、熱板60と型40とを近接させる(タイミングt6〜t7)。そして、成形用バルブ26を開いたまま真空圧空供給機構25から通気孔61へ圧空を供給して、型の通気孔41bからエアを排出させながら加熱軟化状態のシートS1を型の成形面41aに密接させる(タイミングt8)。ここで、雌型41の温度は熱板60よりも低いため、成形面41aに密接したシートが冷却され、固化する。これにより、シートが圧空成形され、カット前の成形品が形成される。
なお、型の通気孔41bに真空圧を作用させる(空気を吸引する)減圧機構を該通気孔41bに接続し、タイミングt8〜t9で通気孔41bに真空圧を作用させてもよい。すると、シートに対して真空圧空成形を行うことができる。このとき、真空圧空供給機構25から通気孔61へ圧空を供給しないと、シートに対して真空成形を行うことができる。
【0048】
タイミングt9で成形用バルブ26を閉じて真空圧空供給機構25から通気孔61への圧空の供給を解除すると、型用テーブル駆動機構50にて上テーブル45を上昇させ、型40を所定の離間位置L13にさせて、熱板60と型40とを離間させる(タイミングt10〜t11)。
以上で1サイクルが終了し、以下、タイミングt1〜t11を繰り返すことにより、シートから熱板を用いた差圧成形を連続して行うことができる。
【0049】
(2)熱成形装置の動作および作用:
図20に示す処理を行う前提として、各電磁弁85は、通電されず、閉じた状態にされているものとする。
コンピュータシステム95の電源をオンにする等して図20に示す処理を開始すると、まず、セレクトスイッチ97aの状態に応じて処理を分岐させる(ステップS102。以下、「ステップ」の記載を省略)。セレクトスイッチが「型替モード」に切り替えられている場合、図19に示すように、熱板の表面に対応させた画面をディスプレイ96fに表示する(S104)。同画面SC1では、熱板の表面60aに対応する四角形SC2を表示するとともに、該四角形の中で、各区分SE1,SE2に対応する細長い各四角形SC3,SC4、非区分SE3に対応する四角形SC5、x方向の成形範囲R1xを選択操作するための複数のボタンSC6、y方向の成形範囲R1yを選択操作するための複数のボタンSC7、を表示している。
次に、画面SC1上で、成形に用いる範囲であって所定のx位置Lx1,Lx1および所定のy位置Ly1,Ly1に対応させた四角形SC5を含む範囲R1の操作入力を操作入力デバイス96h,iから受け付け、x方向の範囲R1xとy方向の範囲R1yとを表す情報をRAMに記憶する(S106)。これにより、画面SC1の中から成形に用いる範囲R1x,R1yの操作入力が受け付けられる。成形に用いる範囲R1は、成形に用いる型40の大きさに応じて入力すればよい。
なお、S104〜S106の処理を行っている段階で、型40を引き出して交換用型41を交換すると、好適である。むろん、型40全体を交換してもよいし、熱板60を引き出して清掃してもよい。型替えにより熱板の上面と型の下面との間隔が狭まり固定部材51を上げる必要がある場合には、交換前の型を取り付けた状態で交換後の型に応じた高さまで固定部材51を上げ、型を交換すればよい。型替えにより熱板の上面と型の下面との間隔が拡がり固定部材51を下げる必要がある場合には、先に型を交換し、交換後の型を取り付けた状態で交換後の型に応じた高さまで固定部材51を下げればよい。
【0050】
その後、複数の開閉用バルブ85の中から切り替え対象のバルブを順次設定する(S108)。例えば、N個(Nは2以上の整数)の開閉用バルブがあるとき、各バルブを1〜Nの整数に対応させるとともに、1〜Nの整数を表す変数をRAMに用意して、この変数を1からNまで順番に1つずつ変更する処理により、対象バルブを設定する。
次に、切り替え対象の開閉用バルブ85が成形に用いる範囲R1の中の通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉するバルブであるか否かを判断する(S110)。この判断処理は、細長い各四角形SC3,SC4のうち少なくとも一部が範囲R1内に入っている場合に成形範囲R1の中の通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉するバルブであると判断し、細長い各四角形SC3,SC4のうち全く範囲R1内に入っていない場合に成形範囲R1の中の通気孔に接続されていない開閉用通気経路を開閉するバルブであると判断することにより、行うことができる。例えば、図19のボタンSC6a,SC7aが操作入力デバイス96h,iで選択操作されると、細長い各四角形SC3,SC4のうちボタンSC6a,SC7aの中心を通る四角形の範囲R1には、y方向を向いた左右各4つの四角形SC4のうちx方向内側の左右各3つの四角形と、x方向を向いた上下各4つの四角形SC3のうちy方向内側の上下各2つの四角形とが含まれる。従って、対象バルブがこれらの四角形に対応するバルブであれば条件成立となる。
【0051】
S110で条件成立時、切り替え対象のバルブ85に通電することにより、バルブ85を開いて(S112)、S116に進む。一方、S110で条件不成立時、切り替え対象のバルブ85には通電せず、バルブ85を閉じた状態にして(S114)、S116に進む。なお、バルブ85は常時は閉とされているため、S114の処理を行わずにS116に進んでもよい。
S116では、全ての開閉用バルブ85を設定したか否かを判断し、未設定のバルブが残っていればS108〜S116を繰り返し、全てのバルブを設定した場合にはS102に戻る。
【0052】
S102でセレクトスイッチが「自動モード」に切り替えられていると判断した場合、図21のタイミングチャートで示される動作を行う制御を行う成形処理を行い(S142)、区分SE1,SE2にある全通気孔61のうち開かれたバルブ85に接続された通気孔と、非区分SE3にある全通気孔61とにエアを流通させながら、シートS1に対して上述した差圧成形を行う。ここで、シートS1が成形位置L1まで搬送されて熱板60と型40とを近接位置L14まで近接させるときには、各開閉用電磁弁85のうち入力された範囲R1の中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路80を開閉する電磁弁85のみ開いて前記範囲R1中の通気孔に真空圧を作用させてシートS1を熱板60に密接させる。熱板60と型40とが近接位置L14まで近接したとき、前記範囲R1中の通気孔61に作用させた真空圧を解除してシートS1を型の成形面40aに密接させることにより差圧成形する。
例えば、図19に示すように成形範囲R1が入力されると、図22に示すように、各区分SE1,SE2のうちボタンSC6a,SC7aの中心を通る四角形の範囲R1に対応した範囲R2には、y方向を向いた左右各4つの区分SE2のうちx方向内側の範囲R2xの中にある左右各3つの区分SE2と、x方向を向いた上下各4つの区分SE1のうちy方向内側の範囲R2yの中にある上下各2つの区分SE1と、非区分SE3とが含まれる。従って、これら範囲R2に含まれる区分SE1,SE2および非区分SE3の通気孔61にエアが流通して、差圧成形が行われる。なお、図22では、エアが流通する通気孔61を白丸「○」で示すとともに、エアが流通しない通気孔61を黒丸「●」で示している。なお、エアを流通させる通気孔には、成形範囲R2の外側となるものもあるが、成形範囲R2外のごく一部の通気孔が開かれるだけであるので、熱成形に支障は生じない。
【0053】
その後、操作入力デバイス96h,iにて成形終了を意味する所定の操作が行われたか否かを判断する等により、成形を終了するか否かを判断する(S144)。操作入力デバイスにて成形終了の所定の操作が行われていない場合、S142〜S144の処理を繰り返すことにより、上述した差圧成形を連続して行う。操作入力デバイスにて成形終了の所定の操作が行われた場合、上述した差圧成形を終了して、S102に戻る。
【0054】
以上説明したように、本発明によると、熱成形に使用する通気孔を変更するために各開閉用バルブを一つ一つ徒手で開閉する等の各通気経路を変更する作業が少なくて済むので、通気経路を変更する作業を短時間で行うことが可能になる。また、台座に上記溝が形成されているので、成形範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造が容易に形成される。さらに、加熱機構からの熱が下テーブルに伝わりにくいので、熱板と台部材の構造を複雑にさせずに熱板を効率よく加熱することが可能になる。
また、通気経路80,82を下テーブルに繋げばよいので、成形範囲の中にある通気孔にエアを流通させる構造が容易に形成される。さらに、通気孔の各区分と各開閉用通気経路とが効率よく配置され、また、常時熱成形に用いる範囲の通気孔には常時通気されるので、熱成形を行う範囲を変更する開閉用バルブが少なくて済み、効率よく熱成形を行うことが可能になる。
【0055】
(3)変形例:
上記成形機構では、シートの上面側に熱板を配置し、シートの下面側に型を配置してもよい。また、シートを鉛直方向に搬送する場合には、熱板と型とを同じ高さに配置してもよい。
上記シートの一面側に配置される熱板は、該シートの一面に接触しても、接触せず該シートの一面に対面配置されてもよい。なお、シートを加熱する際には、接触加熱する以外にも、輻射加熱や、接触加熱と輻射加熱の併用によりシートを加熱してもよい。上記シートの他面側に配置される型は、該シートの他面に接触しても、接触せず該シートの他面に対面配置されてもよい。
上記熱板と上記型とを近接および離間させる際には、型のみ移動させる以外にも、熱板のみ移動させても、熱板と型の両方を移動させてもよい。また、熱板と型との近接および離間の際、シートの位置を変えないのみならず、シートを型の方向へ移動させたり、シートを熱板の方向へ移動させたりしてもよい。
型用テーブルを熱板に対して近接および離間させる機構は、上記リンク機構以外にも、各種クランク機構、エアシリンダや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。なお、型用テーブルを駆動する方向は、型用テーブルと熱板との位置関係に応じて決定すればよく、上下動以外にも、水平方向等とすることもできる。
上記被成形材は、極薄の樹脂フィルム、極薄の可塑性フィルム、厚みのある樹脂素材、厚みのある可塑性素材、等でもよい。
【0056】
上記通気孔の区分の数は、熱板に形成された通気孔の数や配置や型の形状等に応じて決定すればよく、様々な数にすることができる。
各区分の通気孔は、複数でなく、単数でもよい。また、各区分は、直線状に配置された通気孔以外にも、L字状、コ字状、ロ字状に配置された通気孔で区分された区分、Nx×Ny個(Nx,Nyはともに2以上の整数)の通気孔で区分された区分、等でもよい。例えば、四角形の非区分を順番に囲む複数のロ字状の区分を設けると、成形範囲を四角形の非区分を中心とした四角形の範囲で成形する範囲の入力を受け付けたときに、成形範囲外でエアが流通する通気孔が生じないので好適である。
また、図23に示すように、通気孔61を各区分SE11〜SE18に区分し、成形する範囲の入力を受け付ける際に、非区分SE3のみが含まれる四角形の範囲、非区分SE3と区分SE11のみが含まれる四角形の範囲、非区分SE3と区分SE11,SE12のみが含まれる四角形の範囲、…、非区分SE3と区分SE11〜SE18が含まれる四角形の範囲、で入力を受け付けても、成形範囲外でエアが流通する通気孔が生じないので好適である。
【0057】
熱板に形成される通気孔は、表面から縁部へ貫通した通気孔、等でもよい。
熱板の表面上における所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1の全てに、y方向に向けた線Ly2上に存在する通気孔61を各区分として当該各区分の通気孔にそれぞれ開閉用通気経路を接続してもよい。この場合、上記非区分が設けらず、台座に凹部と凹部用内部通気経路とが形成されず、間座に第二の凹部用貫通穴が形成されず、下テーブルに凹部用テーブル内部通気経路が形成されず、非開閉用通気経路が設けられないことになるが、この場合でも、熱成形に使用する通気孔を変更する作業を軽減させる効果が得られる。
上記開閉用通気経路は、各テーブル内部通気経路の全てに接続される以外にも、各テーブル内部通気経路の一部にのみ接続されてもよい。
上記開閉用バルブは、電磁弁であると電気信号により開閉用通気経路を開閉できるため好適であるものの、シリンダバルブ等としてもよい。上記成形用バルブについても、同様である。
【0058】
成形範囲の入力を受け付けるときには、四角形の範囲で入力を受け付けると熱成形装置のユーザが入力しやすいので好適であるものの、四角形を表示させずにx方向の範囲とy方向の範囲との入力を受け付けるようにしてもよいし、円形等の範囲で入力を受け付けてもよい。
上記台座の凹部は、複数の溝68とする以外にも、単一の凹部としてもよい。上記台座の表面には、上記溝を形成すると熱板や台座の寸法誤差が十分に吸収されて熱板や台座が容易に形成される点で好適であるものの、熱板の通気孔の位置に合わせた通気孔を形成してもよい。
上記加熱機構は、ヒータを用いると下テーブルへの熱の伝導を少なくして効率よく台座に熱を伝導させることができる点で好適であるものの、熱風を供給する機構、ガス等の燃料を燃焼させる機構、等としてもよい。
下テーブル中でx方向の端部に導かれるテーブル内部通気経路は、x方向の両端の片方にのみ導かれてもよい。
上記台座を支持する間座は、上記第三の間座が無くても、通気経路を有する上記間座70,72のみから構成することも可能である。むろん、上記非区分を設けない場合には、上記第二の間座も省略可能である。
上記台座と上記間座と上記下テーブルとを設けず、熱板60の各区分SE1,SE2の通気孔61に直接各開閉用通気経路80を接続しても、熱成形に使用する通気孔を変更する作業を軽減させる効果が得られる。例えば、ある区分について、該区分に含まれる各通気孔にそれぞれサブ通気経路の一端を接続し、これらのサブ通気経路の他端を共通開閉用通気経路に接続して、前記サブ通気経路と前記共通開閉用通気経路とから開閉用通気経路を構成することができる。熱板60の非区分SE3の通気孔61に非開閉用通気経路82を接続しても、熱成形に使用する通気孔を変更する作業を軽減させる効果が得られる。
むろん、熱成形装置の基本部分60,80,85,95のみでも、熱成形に使用する通気孔を変更する作業を軽減させる効果が得られる。
【0059】
なお、本発明は、上述した実施例や変形例に限られず、上述した実施例およ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例およ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。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、有用な熱成形装置および熱成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】熱成形装置の外観を示す斜視図。
【図2】熱成形装置を正面から見て示す正面図。
【図3】型が所定の離間位置にあるときの熱成形装置を示す右側面図。
【図4】型が所定の近接位置にあるときの熱成形装置を示す右側面図。
【図5】成形機構の要部を上面から見て示す平面図。
【図6】固定部材の下から成形機構の要部を上面から見て示す平面図。
【図7】型の下から型等の底面を見て示す底面図。
【図8】型を組み立てる様子を底面側から見て示す分解斜視図。
【図9】型の下から熱成形装置の要部を上面から見て示す平面図。
【図10】熱板を支持する構造とエア結線を模式的に示す斜視図。
【図11】図10のA1の位置を断面視して示す垂直断面図。
【図12】熱板を上面から見て示す上面図。
【図13】台座を上面から見て示す上面図。
【図14】台座を底面から見て示す底面図。
【図15】間部材を上面から見て示す上面図。
【図16】間部材とヒータを固定した台座を底面から見て示す底面図。
【図17】下テーブルの上面をエア結線とともに示す上面図。
【図18】コンピュータシステムの回路構成の概略を示すブロック図。
【図19】熱板の表面に対応させた画面の表示例を示す図。
【図20】コンピュータシステムが実行する処理を示すフローチャート。
【図21】成形機構の動作を示すタイミングチャート。
【図22】本成形装置の作用を模式的に説明する図。
【図23】変形例において、熱板を上面から見て示す上面図。
【符号の説明】
【0061】
10…シート搬送機構、
20…成形機構、21…基台、
25…真空圧空供給機構、25a…通気経路、26…成形用バルブ、
40…型、
60…加熱板(熱板)、60a…型に対向する表面、60b…裏面、
61…第一の通気孔(貫通穴)、
65…台座(台部材)、65a…表面、65b…裏面、
66,66a,66b…溝、
67…第二の貫通穴(内部通気経路)、
68…溝(凹部)、
69…凹部用貫通穴(凹部用内部通気経路)、
70…第一の間座(第一の間部材)、70a…表面、70b…裏面、
71…第三の貫通穴、
72…第二の間座(第二の間部材)、72a…表面、72b…裏面、
73…第二の凹部用貫通穴、
74…第三の間座(第三の間部材)、74a…表面、74b…裏面、
75…下テーブル(熱板用テーブル)、75a…表面、75b…裏面、
75c,d…x方向の縁部、
77…テーブル内部通気経路、
78…凹部用テーブル内部通気経路、
79…ヒータ(加熱機構)、
80…開閉用通気経路、81…共通経路、82…非開閉用通気経路、
85…開閉用電磁弁(開閉用バルブ)、
95…コンピュータシステム(成形範囲入力手段の一部、成形機構の一部)、
96…コンピュータ、97…制御盤、
100…熱成形装置、
D1…搬送方向、D2…引出方向、D3…熱板引出方向、
Lx1…所定のx位置、Lx2…x方向に向けた線、
Ly1…所定のy位置、Ly2…y方向に向けた線、
R1,R1x,R1y,R2,R2x,R2y…成形に用いる範囲、
Rx1…x方向内側の範囲、Rx2…x方向外側の範囲、
Ry1…y方向内側の範囲、Ry2…y方向外側の範囲、
S1…シート(被成形材)、S1a…上面(他面)、S1b…下面(一面)、
S2…成形後のシート、
SC1…画面、
SE1,SE2…区分、SE3…非区分、
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の通気孔を有する熱板と、
前記複数の通気孔から区分される各区分の通気孔にそれぞれ接続された各開閉用通気経路と、
該各開閉用通気経路をそれぞれ開閉可能な各開閉用バルブと、
前記熱板の表面に対応させた画面を表示し、該画面の中から成形に用いる範囲の入力を受け付ける成形範囲入力手段と、
前記各開閉用バルブのうち前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開いて前記範囲中の通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて被成形材を熱成形する成形機構とを備えることを特徴とする熱成形装置。
【請求項2】
前記各通気孔は、前記熱板の表面から裏面へ貫通した貫通穴とされ、
表面で前記熱板の裏面に接するとともに前記各区分の通気孔にそれぞれ繋がった各溝が表面側に形成され該各溝から内部を貫通してそれぞれ前記各開閉用通気経路に接続された各内部通気経路が形成された台部材が設けられてい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】
前記台部材の裏面に対向して配置された熱板用テーブルと、
該熱板用テーブルと前記台部材との間で互いに間を置きながら該熱板用テーブルと該台部材とを架け渡した複数の間部材と、
該複数の間部材の間で前記熱板用テーブルから離れて前記台部材の裏面に接して該台部材を介して前記熱板を加熱する加熱機構とが設けられていることを特徴とする請求項2に記載の熱成形装置。
【請求項4】
前記台部材の各内部通気経路は、前記表面側の各溝からそれぞれ前記台部材の裏面へ貫通した各第二の貫通穴とされ、
前記間部材には、表面側で前記各第二の貫通穴にそれぞれ繋がり裏面側へ貫通した各第三の貫通穴が形成され、
前記熱板用テーブルには、表面側で前記各第三の貫通穴にそれぞれ繋がり内部を貫通して前記各開閉用通気経路に接続された各テーブル内部通気経路が形成されてい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】
前記各通気孔は、前記熱板の表面上で互いに異なるx方向とy方向とへそれぞれ配列され、
前記各開閉用通気経路は、それぞれ前記熱板からx方向外側に向かって設けられるとともに、前記熱板の表面上における所定のy位置からy方向外側の位置ではx方向に向けた線上に存在する通気孔を各区分とし、前記熱板の表面上における前記所定のy位置からy方向内側であって少なくとも前記熱板のx方向側の両側縁部を含む位置ではy方向に向けた線上に存在する通気孔を各区分として、該各区分の通気孔にそれぞれ接続され、
前記成形範囲入力手段は、前記画面上で成形に用いるx方向の範囲およびy方向の範囲の入力を受け付け、
前記成形機構は、前記各開閉用バルブのうち前記入力されたx方向の範囲およびy方向の範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開いて前記被成形材を熱成形することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の熱成形装置。
【請求項6】
前記各通気孔は、前記熱板の表面上で互いに異なるx方向とy方向とへそれぞれ配列され、
前記各開閉用通気経路は、前記熱板の表面上における所定のx位置からx方向外側または所定のy位置からy方向外側の位置に存在する通気孔のいずれかに接続され、
前記熱板の表面上における前記所定のx位置からx方向内側かつ前記所定のy位置からy方向内側に存在する通気孔に同じ通気経路が接続され、
前記成形範囲入力手段は、前記画面上で成形に用いる範囲であって前記所定のx位置および前記所定のy位置に対応させた四角形を含む範囲の入力を受け付け、
前記成形機構は、前記各開閉用バルブのうち前記入力された四角形の範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開き、前記通気経路と前記開かれた開閉用通気経路とを通気させて前記被成形材を熱成形することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の熱成形装置。
【請求項7】
前記被成形材は、成形可能なシートとされており、
所定の成形位置を通る所定の搬送方向へ前記シートを搬送するシート搬送機構をさらに備え、
前記熱板は、前記成形位置にあるシートの一面側に配置され、
前記成形機構は、前記成形位置にあるシートの他面側に配置されて前記熱板に対向する成形面が形成された型を有し、前記シート搬送機構により前記シートが搬送されるときには前記熱板と前記型とを所定の離間位置まで離間させ、前記熱板と前記型とを所定の近接位置まで近接させて前記シートを加熱しながら前記成形面の形状に合わせて成形するとともに、前記シートが前記成形位置まで搬送されて前記熱板と前記型とを前記近接位置まで近接させるときには前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開いて前記範囲中の通気孔に真空圧を作用させて前記シートを前記熱板に密接させ、前記熱板と前記型とが前記近接位置まで近接したときに前記通気孔に作用させた真空圧を解除して前記シートを前記型の成形面に密接させることにより差圧成形することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の熱成形装置。
【請求項8】
所定の成形位置を通る所定の搬送方向へ成形可能なシートを搬送するシート搬送機構と、
表面から裏面へ貫通するとともに表面上で互いに異なるx方向とy方向とへそれぞれ配列された複数の通気孔を有し、前記成形位置にあるシートの一面側に配置される熱板と、
表面で前記熱板の裏面に接して該熱板を支持するとともに前記複数の通気孔から区分される各区分の通気孔にそれぞれ繋がった各溝が表面側に形成され該各溝からそれぞれ裏面へ貫通した各第二の貫通穴が形成された台部材と、
互いに間を置きながら前記台部材の裏面に立設されるとともに、前記台部材の裏面にある各第二の貫通穴にそれぞれ繋がって表面から裏面へ貫通した各第三の貫通穴が形成された複数の間部材と、
該複数の間部材の裏面を表面に固定して該複数の間部材を介して前記台部材の裏面を支持するとともに、前記複数の間部材の裏面にある各第三の貫通穴にそれぞれ繋がって表面から内部を貫通した各テーブル内部通気経路が形成された熱板用テーブルと、
前記複数の間部材の間で前記熱板用テーブルから離れて前記台部材の裏面に接して該台部材を介して前記熱板を加熱するヒータと、
前記熱板用テーブルの内部を貫通した各テーブル内部通気経路の少なくとも一部にそれぞれ接続された各開閉用通気経路と、
該各開閉用通気経路をそれぞれ開閉可能な各開閉用電磁弁と、
前記熱板の表面に対応させた画面を表示し、該画面の中から成形に用いるx方向の範囲およびy方向の範囲の操作入力を受け付ける成形範囲入力手段と、
前記成形位置にあるシートの他面側に配置されて前記熱板に対向する成形面が形成された型を有し、前記シート搬送機構により前記シートが搬送されるときには前記熱板と前記型とを所定の離間位置まで離間させ、前記熱板と前記型とを所定の近接位置まで近接させて前記シートを加熱しながら前記成形面の形状に合わせて成形するとともに、前記シートが前記成形位置まで搬送されて前記熱板と前記型とを前記近接位置まで近接させるときには前記各開閉用電磁弁のうち前記入力されたx方向の範囲およびy方向の範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用電磁弁のみ開いて前記範囲中の通気孔に真空圧を作用させて前記シートを前記熱板に密接させ、前記熱板と前記型とが前記近接位置まで近接したときに前記通気孔に作用させた真空圧を解除して前記シートを前記型の成形面に密接させることにより差圧成形する成形機構とを備え、
前記台部材は、前記熱板の表面上における所定のy位置からy方向外側の位置ではx方向に向けた線上に存在する通気孔を各区分として前記溝が表面側にx方向へ向けて形成され、前記熱板の表面上における前記所定のy位置からy方向内側であって所定のx位置からx方向外側の位置ではy方向に向けた線上に存在する通気孔を各区分として前記溝が表面側にy方向へ向けて形成され、かつ、前記所定のx位置からx方向内側かつ前記所定のy位置からy方向内側の位置にある通気孔に繋がった凹部が表面側に形成され該凹部から裏面へ貫通した凹部用貫通穴が形成され、
前記熱板用テーブルと前記台部材との間で前記間部材と間を置きながら該熱板用テーブルと該台部材とを架け渡すとともに前記台部材の裏面にある凹部用貫通穴に繋がって表面から裏面に貫通した第二の凹部用貫通穴が形成された第二の間部材が設けられ、
前記熱板用テーブルは、前記第二の間部材の裏面にある第二の凹部用貫通穴に繋がって内部を貫通した凹部用テーブル内部通気経路が形成されるとともに、前記各テーブル内部通気経路が表面からx方向の縁部へ貫通し、
前記各開閉用通気経路は、前記熱板用テーブルのx方向の縁部にある各テーブル内部通気経路に繋げられ、
前記熱板用テーブルの内部を貫通した凹部用テーブル内部通気経路に非開閉用通気経路が接続され、
前記成形範囲入力手段は、前記画面上で前記所定のx位置および前記所定のy位置に対応させた四角形を含む四角形の範囲の中から成形に用いる範囲の入力を受け付け、
前記成形機構は、前記各開閉用電磁弁のうち前記入力された四角形の範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用電磁弁のみ開き、前記非開閉用通気経路と前記開かれた開閉用通気経路とを通気させて前記シートを差圧成形することを特徴とする熱成形装置。
【請求項9】
複数の通気孔を有する熱板を用いて被成形材を熱成形する熱成形方法であって、
前記複数の通気孔から区分される各区分の通気孔にそれぞれ接続された各開閉用通気経路をそれぞれ開閉可能な各開閉用バルブを用い、前記熱板の表面に対応させた画面を表示して該画面の中から成形に用いる範囲の入力を受け付けるとともに前記各開閉用バルブのうち前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開く制御をコンピュータにて行い、前記範囲中の通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて前記被成形材を熱成形することを特徴とする熱成形方法。
【請求項1】
複数の通気孔を有する熱板と、
前記複数の通気孔から区分される各区分の通気孔にそれぞれ接続された各開閉用通気経路と、
該各開閉用通気経路をそれぞれ開閉可能な各開閉用バルブと、
前記熱板の表面に対応させた画面を表示し、該画面の中から成形に用いる範囲の入力を受け付ける成形範囲入力手段と、
前記各開閉用バルブのうち前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開いて前記範囲中の通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて被成形材を熱成形する成形機構とを備えることを特徴とする熱成形装置。
【請求項2】
前記各通気孔は、前記熱板の表面から裏面へ貫通した貫通穴とされ、
表面で前記熱板の裏面に接するとともに前記各区分の通気孔にそれぞれ繋がった各溝が表面側に形成され該各溝から内部を貫通してそれぞれ前記各開閉用通気経路に接続された各内部通気経路が形成された台部材が設けられてい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】
前記台部材の裏面に対向して配置された熱板用テーブルと、
該熱板用テーブルと前記台部材との間で互いに間を置きながら該熱板用テーブルと該台部材とを架け渡した複数の間部材と、
該複数の間部材の間で前記熱板用テーブルから離れて前記台部材の裏面に接して該台部材を介して前記熱板を加熱する加熱機構とが設けられていることを特徴とする請求項2に記載の熱成形装置。
【請求項4】
前記台部材の各内部通気経路は、前記表面側の各溝からそれぞれ前記台部材の裏面へ貫通した各第二の貫通穴とされ、
前記間部材には、表面側で前記各第二の貫通穴にそれぞれ繋がり裏面側へ貫通した各第三の貫通穴が形成され、
前記熱板用テーブルには、表面側で前記各第三の貫通穴にそれぞれ繋がり内部を貫通して前記各開閉用通気経路に接続された各テーブル内部通気経路が形成されてい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】
前記各通気孔は、前記熱板の表面上で互いに異なるx方向とy方向とへそれぞれ配列され、
前記各開閉用通気経路は、それぞれ前記熱板からx方向外側に向かって設けられるとともに、前記熱板の表面上における所定のy位置からy方向外側の位置ではx方向に向けた線上に存在する通気孔を各区分とし、前記熱板の表面上における前記所定のy位置からy方向内側であって少なくとも前記熱板のx方向側の両側縁部を含む位置ではy方向に向けた線上に存在する通気孔を各区分として、該各区分の通気孔にそれぞれ接続され、
前記成形範囲入力手段は、前記画面上で成形に用いるx方向の範囲およびy方向の範囲の入力を受け付け、
前記成形機構は、前記各開閉用バルブのうち前記入力されたx方向の範囲およびy方向の範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開いて前記被成形材を熱成形することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の熱成形装置。
【請求項6】
前記各通気孔は、前記熱板の表面上で互いに異なるx方向とy方向とへそれぞれ配列され、
前記各開閉用通気経路は、前記熱板の表面上における所定のx位置からx方向外側または所定のy位置からy方向外側の位置に存在する通気孔のいずれかに接続され、
前記熱板の表面上における前記所定のx位置からx方向内側かつ前記所定のy位置からy方向内側に存在する通気孔に同じ通気経路が接続され、
前記成形範囲入力手段は、前記画面上で成形に用いる範囲であって前記所定のx位置および前記所定のy位置に対応させた四角形を含む範囲の入力を受け付け、
前記成形機構は、前記各開閉用バルブのうち前記入力された四角形の範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開き、前記通気経路と前記開かれた開閉用通気経路とを通気させて前記被成形材を熱成形することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の熱成形装置。
【請求項7】
前記被成形材は、成形可能なシートとされており、
所定の成形位置を通る所定の搬送方向へ前記シートを搬送するシート搬送機構をさらに備え、
前記熱板は、前記成形位置にあるシートの一面側に配置され、
前記成形機構は、前記成形位置にあるシートの他面側に配置されて前記熱板に対向する成形面が形成された型を有し、前記シート搬送機構により前記シートが搬送されるときには前記熱板と前記型とを所定の離間位置まで離間させ、前記熱板と前記型とを所定の近接位置まで近接させて前記シートを加熱しながら前記成形面の形状に合わせて成形するとともに、前記シートが前記成形位置まで搬送されて前記熱板と前記型とを前記近接位置まで近接させるときには前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開いて前記範囲中の通気孔に真空圧を作用させて前記シートを前記熱板に密接させ、前記熱板と前記型とが前記近接位置まで近接したときに前記通気孔に作用させた真空圧を解除して前記シートを前記型の成形面に密接させることにより差圧成形することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の熱成形装置。
【請求項8】
所定の成形位置を通る所定の搬送方向へ成形可能なシートを搬送するシート搬送機構と、
表面から裏面へ貫通するとともに表面上で互いに異なるx方向とy方向とへそれぞれ配列された複数の通気孔を有し、前記成形位置にあるシートの一面側に配置される熱板と、
表面で前記熱板の裏面に接して該熱板を支持するとともに前記複数の通気孔から区分される各区分の通気孔にそれぞれ繋がった各溝が表面側に形成され該各溝からそれぞれ裏面へ貫通した各第二の貫通穴が形成された台部材と、
互いに間を置きながら前記台部材の裏面に立設されるとともに、前記台部材の裏面にある各第二の貫通穴にそれぞれ繋がって表面から裏面へ貫通した各第三の貫通穴が形成された複数の間部材と、
該複数の間部材の裏面を表面に固定して該複数の間部材を介して前記台部材の裏面を支持するとともに、前記複数の間部材の裏面にある各第三の貫通穴にそれぞれ繋がって表面から内部を貫通した各テーブル内部通気経路が形成された熱板用テーブルと、
前記複数の間部材の間で前記熱板用テーブルから離れて前記台部材の裏面に接して該台部材を介して前記熱板を加熱するヒータと、
前記熱板用テーブルの内部を貫通した各テーブル内部通気経路の少なくとも一部にそれぞれ接続された各開閉用通気経路と、
該各開閉用通気経路をそれぞれ開閉可能な各開閉用電磁弁と、
前記熱板の表面に対応させた画面を表示し、該画面の中から成形に用いるx方向の範囲およびy方向の範囲の操作入力を受け付ける成形範囲入力手段と、
前記成形位置にあるシートの他面側に配置されて前記熱板に対向する成形面が形成された型を有し、前記シート搬送機構により前記シートが搬送されるときには前記熱板と前記型とを所定の離間位置まで離間させ、前記熱板と前記型とを所定の近接位置まで近接させて前記シートを加熱しながら前記成形面の形状に合わせて成形するとともに、前記シートが前記成形位置まで搬送されて前記熱板と前記型とを前記近接位置まで近接させるときには前記各開閉用電磁弁のうち前記入力されたx方向の範囲およびy方向の範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用電磁弁のみ開いて前記範囲中の通気孔に真空圧を作用させて前記シートを前記熱板に密接させ、前記熱板と前記型とが前記近接位置まで近接したときに前記通気孔に作用させた真空圧を解除して前記シートを前記型の成形面に密接させることにより差圧成形する成形機構とを備え、
前記台部材は、前記熱板の表面上における所定のy位置からy方向外側の位置ではx方向に向けた線上に存在する通気孔を各区分として前記溝が表面側にx方向へ向けて形成され、前記熱板の表面上における前記所定のy位置からy方向内側であって所定のx位置からx方向外側の位置ではy方向に向けた線上に存在する通気孔を各区分として前記溝が表面側にy方向へ向けて形成され、かつ、前記所定のx位置からx方向内側かつ前記所定のy位置からy方向内側の位置にある通気孔に繋がった凹部が表面側に形成され該凹部から裏面へ貫通した凹部用貫通穴が形成され、
前記熱板用テーブルと前記台部材との間で前記間部材と間を置きながら該熱板用テーブルと該台部材とを架け渡すとともに前記台部材の裏面にある凹部用貫通穴に繋がって表面から裏面に貫通した第二の凹部用貫通穴が形成された第二の間部材が設けられ、
前記熱板用テーブルは、前記第二の間部材の裏面にある第二の凹部用貫通穴に繋がって内部を貫通した凹部用テーブル内部通気経路が形成されるとともに、前記各テーブル内部通気経路が表面からx方向の縁部へ貫通し、
前記各開閉用通気経路は、前記熱板用テーブルのx方向の縁部にある各テーブル内部通気経路に繋げられ、
前記熱板用テーブルの内部を貫通した凹部用テーブル内部通気経路に非開閉用通気経路が接続され、
前記成形範囲入力手段は、前記画面上で前記所定のx位置および前記所定のy位置に対応させた四角形を含む四角形の範囲の中から成形に用いる範囲の入力を受け付け、
前記成形機構は、前記各開閉用電磁弁のうち前記入力された四角形の範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用電磁弁のみ開き、前記非開閉用通気経路と前記開かれた開閉用通気経路とを通気させて前記シートを差圧成形することを特徴とする熱成形装置。
【請求項9】
複数の通気孔を有する熱板を用いて被成形材を熱成形する熱成形方法であって、
前記複数の通気孔から区分される各区分の通気孔にそれぞれ接続された各開閉用通気経路をそれぞれ開閉可能な各開閉用バルブを用い、前記熱板の表面に対応させた画面を表示して該画面の中から成形に用いる範囲の入力を受け付けるとともに前記各開閉用バルブのうち前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開く制御をコンピュータにて行い、前記範囲中の通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて前記被成形材を熱成形することを特徴とする熱成形方法。
【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23】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
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【図8】
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【図10】
【図11】
【図12】
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【図14】
【図15】
【図16】
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【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【公開番号】特開2007−230010(P2007−230010A)
【公開日】平成19年9月13日(2007.9.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−52305(P2006−52305)
【出願日】平成18年2月28日(2006.2.28)
【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19年9月13日(2007.9.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年2月28日(2006.2.28)
【出願人】(304050369)株式会社浅野研究所 (44)
【Fターム(参考)】
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