熱成形装置及び熱成形方法
【課題】熱板６０でシートＳ１を加熱して型４０により成形する際にシートＳ１の成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板６０の温度を下げたりすることを可能にさせることを課題とする。
【解決手段】所定の成形位置Ｌ１を通る所定の搬送方向Ｄ１へ成形可能なシートＳ１を搬送する処理を行い、前記成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の一面側に配置される熱板６０と、前記成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の他面側に配置されて前記熱板６０に対向する型４０とを用い、前記シートＳ１が前記成形位置Ｌ１まで搬送されたときに前記熱板６０で前記シートＳ１を加熱して前記型４０により成形する処理を行い、前記成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１の前記他面側を輻射加熱する。
【解決手段】所定の成形位置Ｌ１を通る所定の搬送方向Ｄ１へ成形可能なシートＳ１を搬送する処理を行い、前記成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の一面側に配置される熱板６０と、前記成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の他面側に配置されて前記熱板６０に対向する型４０とを用い、前記シートＳ１が前記成形位置Ｌ１まで搬送されたときに前記熱板６０で前記シートＳ１を加熱して前記型４０により成形する処理を行い、前記成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１の前記他面側を輻射加熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱板でシートを加熱して型により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、この種の熱成形装置は、搬送方向に連続した熱可塑性のシートを互いに近接及び離反可能な熱板と成形型との間へ間欠的に搬送し、熱板でシートを接触加熱して軟化させた後、成形型の成形面に吸着させて成形している。ここで、シートは水平方向へ搬送され、成形位置にあるシートの下側に熱板が配置され、成形位置にあるシートの上側に成形型が配置されている。
【０００３】
また、特開２００２−１０３４３８号公報には、プレヒータロールと、上面に鏡面板を有する加熱テーブルと、樹脂シート搬送ガイドロールと、成形型とを備え、搬送方向に連続した樹脂シートを熱成形する熱成形装置が記載されている。ここで、プレヒータロールは、樹脂シートの下面に接触して樹脂シートを予備加熱する。加熱テーブルは、待機位置と成形位置との間を相互に移動し、待機位置から成形位置に移動する際に樹脂シートを鏡面板上に載置しつつ成形位置に搬送する。樹脂シート搬送ガイドロールは、待機位置で加熱テーブルの鏡面板上に樹脂シートを所定の押圧にて押し当て、加熱テーブルの成形位置への移動に合わせて回転動作し樹脂シートを鏡面板上に密着させるように載置させる。成形型は、成形位置にあるときの加熱テーブルの上方に配置されている。同熱成形装置は、樹脂シートを間欠的に搬送し、加熱テーブルの鏡面板上に載置されて成形位置に搬送された樹脂シートを成形型により熱成形する。
【０００４】
以上説明したように、樹脂シートを接触加熱するプレヒータロールは、加熱テーブルと同じく樹脂シートの下側に配置されている。
【特許文献１】特開２００２−１０３４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鏡面板を用いていない従来の熱成形装置は、シートが熱板に接してから熱成形可能な設定温度に到達するまでに時間がかかる。ここで、設定温度に到達する時間を短くするために熱板の温度を高くすると、透明のシートを熱成形したときに熱板表面の微細な凹凸が転写されてしまい、成形品の透明性が低下してしまう。
特開２００２−１０３４３８号公報記載の熱成形装置は、プレヒータロールやガイドロールで樹脂シートを蛇行させて間欠的に搬送するため、これらのロールにより樹脂シートに力が加わり、成形の精度を維持するための調整が容易ではない。また、同熱成形装置は、樹脂シートが加熱テーブルに載置されてから同樹脂シートの上面が設定温度に到達するまでに時間がかかる。さらに、成形型が交換により大きくなったり小さくなったりしても、プレヒータロールにより接触加熱される樹脂シートの面積が変わらないため、間欠的に搬送される樹脂シートの予備加熱の温度にむらが生じ、樹脂シートの成形の精度を維持するための調整が容易ではない。
【０００６】
本発明は、熱板でシートを加熱して型により成形する際にシートの成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板の温度を下げたりすることを可能にさせることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の熱成形装置は、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、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、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型とを有し、前記シートが前記成形位置まで搬送されたときに前記熱板で前記シートを加熱して前記型により成形する成形機構と、前記成形位置まで搬送されるシートの前記他面側を輻射加熱する輻射加熱機構とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の熱成形方法は、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処理を行うシート搬送工程と、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、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型とを用い、前記シートが前記成形位置まで搬送されたときに前記熱板で前記シートを加熱して前記型により成形する処理を行う成形工程と、前記成形位置まで搬送されるシートの前記他面側を輻射加熱する輻射加熱工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、成形位置まで搬送されるシートの両面のうち熱板が配置された上記一面側とは反対の上記他面側が輻射加熱される。
熱板が配置された一面側のシートを予備加熱しても、シートの他面側まで熱が伝導するのに時間がかかってしまう。本発明ではシートの他面側が輻射加熱されるので、熱板の温度を変えない場合、シートが成形位置まで搬送されてからシートの他面側が設定温度に到達する時間が短くなる。また、シートの他面側が設定温度に到達する時間を短縮する必要が無い場合、熱板の温度を低くすることができる。これにより、透明のシートを成形するときに熱板表面の微細な凹凸の転写を抑止することができ、成形品の透明性を向上させることができる。
さらに、ロールでシートを蛇行させて搬送する必要が無いので、容易にシートの成形の精度を維持することができる。
【００１０】
なお、請求項２〜請求項８に係る熱成形装置を熱成形方法に対応させることも可能である。
【００１１】
本発明を適用可能なシートは、成形可能なシートであればよく、例えば、樹脂シート、可塑性シート、等を用いることができる。
上記所定の搬送方向は、水平方向であるとシートを安定して搬送することができるので好適であるが、水平方向からずれた方向でも、鉛直方向でもよい。
上記熱板は、上記シートの一面に接触して配置されてもよいし、接触せず該シートの一面に対向して配置されてもよい。上記型は、上記シートの他面に接触して配置されてもよいし、接触せず該シートの他面に対向して配置されてもよい。
上記熱板と上記型とを近接及び離間させる際には、片方のみ移動させても、両方を移動させてもよい。また、熱板と型との近接及び離間の際、シートを移動させなくても、シートを移動させてもよい。
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。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、熱板でシートを加熱して型により成形する熱成形装置において、シートの成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板の温度を下げたりすることが可能になる。
請求項２に係る発明では、輻射加熱するシートの範囲を容易に変更することができるので、型のサイズに応じて予備加熱する範囲を調整することができ、容易に成形の精度を向上させることができる。
請求項３に係る発明では、輻射加熱するシートの範囲をさらに容易に変更することができるとともに、冷却された遮蔽板によりシートが確実に輻射加熱範囲のみ輻射加熱されるので成形の精度をさらに向上させることができる。
【００１３】
請求項４に係る発明では、輻射加熱されるシートの温度を調整することができるので、成形の精度をさらに向上させることができる。
請求項５に係る発明では、連続したシートを輻射加熱位置へ配置するのが容易になる。
請求項６に係る発明では、輻射加熱されたシートの垂れ下がりを防止することができるので、成形の精度をさらに向上させることができる。
【００１４】
請求項７に係る発明では、シート搬送機構を構成するクランプ機構の加熱を抑止することができる。
請求項８に係る発明では、熱板でシートを加熱して型により成形する熱成形装置において、シートの成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板の温度を下げたりすることが可能になり、成形の精度を向上させることが可能になる。
請求項９に係る発明では、熱板でシートを加熱して型により成形する熱成形方法において、シートの成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板の温度を下げたり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】
【００１５】
（１）熱成形装置の説明：
図１は本発明の一実施形態に係る熱成形装置１の外観図、図２は熱成形装置の正面図、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の右側面図、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の右側面図、図５は型の下から型等を示す底面図、図６は型を組み立てる様子を示す分解斜視図、図７は熱板６０を支持する構造とエア結線を示す斜視図、図８は図７のＡ１の位置を断面視した垂直断面図、図９は輻射加熱機構１００の外観を示す斜視図、図１０と図１１は輻射加熱機構１００を図９のＡ２方向から見て示す左側面図、図１２は輻射加熱機構１００の正面図、図１３は輻射加熱機構１００のヒータ１１０の高さが変わる様子を示す正面図、図１４は遮蔽板１６２がヒータ１１０の輻射範囲の一部を遮蔽する様子を示す底面図、図１５はヒータ１１０の底面図、図１６はガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の輻射範囲及び遮蔽範囲を上から見て示す平面図、図１７はクランプ搬送機構１４の右側面図、図１８は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はヒータ制御回路１１０ａが行うフィードバック制御処理を示すフローチャート、図２０は熱成形装置１の動作を示すタイミングチャート、である。
なお、図２では、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１６では、ヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲Ｒ１，Ｒ２及び型４０で成形される範囲Ｒ４，Ｒ５をハッチングで示している。
【００１６】
本熱成形装置１は、シート搬送機構１０、成形機構２０、輻射加熱機構１００、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へ成形可能なシートＳ１を搬送する。成形機構２０は、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の下側（一面側）に配置される熱板６０と、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の上側（他面側）に配置されて熱板６０に対向する型４０とを有し、シートＳ１が成形位置Ｌ１まで搬送されたときに熱板６０でシートＳ１を加熱して型４０により成形する。輻射加熱機構１００は、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１の上側（前記他面側）を輻射加熱する。
すなわち、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１の両面Ｓ１ａ，Ｓ１ｂのうち熱板６０が配置された側の下面Ｓ１ｂとは反対側の上面Ｓ１ａが輻射加熱される。これにより、シートＳ１の成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板６０の温度を下げたりすることが可能になる。
【００１７】
成形可能なシートＳ１は、熱可塑性樹脂シート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。前記樹脂シートは、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Ｓ１の素材には、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、等を利用可能である。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。
【００１８】
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。
【００１９】
シート搬送機構１０は、以下の各部１２，１４，９５等からなる。なお、コンピュータシステム９５は、シート搬送機構の一部であるとともに、成形機構や輻射加熱機構の一部でもある。
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、コンピュータシステム９５の制御に従って、連続したシートＳ１を搬送する際、成形位置Ｌ１から搬送方向Ｄ１へ搬送された成形後のシートＳ２における幅方向Ｄ２の縁部Ｓ２ｃをクランプ（把持）して搬送方向Ｄ１へ移動させることにより、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１を搬送方向Ｄ１へ間欠的に搬送する。そのため、図１７に示すように、クランプ搬送機構１４は、シートの両側縁部Ｓ２ｃ，Ｓ２ｃをクランプするクランプ機構１４ａを備える。該クランプ機構１４ａは、下側クランプ部１４ａ１と上側クランプ部１４ａ２とを有し、シートの縁部Ｓ２ｃをクランプするときには両クランプ部１４ａ１，１４ａ２を近接させ、シート縁部Ｓ２ｃのクランプを解除するときには両クランプ部１４ａ１，１４ａ２を離反させる。そして、クランプ搬送機構１４は、成形のタイミングに合わせてシートの両側縁部Ｓ２ｃ，Ｓ２ｃをクランプ機構１４ａでクランプして間欠的に連続シートＳ１を引っ張って搬送方向Ｄ１へ搬送する。シート供給機構１２は、引っ張られるシートＳ１を搬送方向Ｄ１へ円滑に送り出す。
【００２０】
なお、本装置１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。
【００２１】
成形機構２０は、以下の各部２１，２５，４０，４５，５０，６０，６５，７０，７５，８０，９５等からなる。
差圧供給機構２５は、通気経路２５ａ、負圧（真空）供給源や圧空供給源や電磁弁（バルブ）等からなる負圧圧空供給機構２５ｂ、負圧や圧空の供給と供給停止とを切り替えるための電磁弁（バルブ）２６、を備える。上テーブル（型用テーブル）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。本実施形態の型４０は、図６に示すように、複数の交換用雌型４１と、型ベース部材４２とを有し、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の上側となる型側成形位置Ｌ２に配置されて熱板６０に対向する成形面４１ａが形成されている。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４１ｂが形成されている。型ベース部材４２は、例えば、金属製の略板状に形成され、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。
【００２２】
床に接触した金属製基台２１には、搬送されるシートＳ１と接触しない位置に複数の円柱状支柱５５ａ〜ｄが上方に向かって立設されている。図５に示すように、上テーブル４５には、支柱５５ａ〜ｄを上下方向へ貫通させる貫通穴４６ａ〜ｄが形成されている。複数の支柱５５は、熱板６０を位置決めしながら固定部材５１を下から支持し、上テーブル４５の近接及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の上部４５ｂに取り付けられ、型４０を保持した上テーブル４５を成形位置Ｌ１で熱板６０に対して近接及び離間させる。
型用テーブル駆動機構５０は、固定部材５１と上テーブル４５とを近接及び離間させるリンク機構５２を備えている。固定部材５１は、例えば金属製のＨ字形に形成され、該Ｈ字形の４箇所の端部で支柱５５ａ〜ｄの先端部に固定される。各支柱５５ａ〜ｄの先端部にはねじ５５ｅが形成され、ナット５６により固定部材５１が各支柱５５ａ〜ｄの先端部に固定される。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とを近接及び離間させる。
【００２３】
図７と図８に示すように、台座６５の下面６５ｂから下方に向けて間座７０が立設されて固定され、下テーブル７５の表面７５ａに間座７０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。熱板６０は、型４０に対向する表面６０ａが成形位置Ｌ１のシートの下面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。従って、熱板の表面の温度は、加熱によりシートＳ１が軟化する温度とすればよい。熱板６０は、例えば金属製の矩形板形状に形成され、上面６０ａに通気孔６１を有し、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の下側となる熱板側成形位置Ｌ３に配置される。熱板の各通気孔６１は、差圧供給機構２５から負圧を作用させられたり（空気を吸引されたり）、負圧の供給（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。台座６５は、例えば金属製の矩形板形状に形成される。台座の表面６５ａには、通気用の溝６６が複数形成されている。溝６６は、通気孔６１に繋がり、台座の裏面６５ｂへ貫通した通気用の貫通穴６７に繋がっている。
【００２４】
間座７０は、樹脂、金属、等、様々な材質とすることができる。間座７０は、表面７０ａ側で台座の貫通穴６７に繋がり裏面７０ｂ側へ貫通した貫通穴７１が形成されている。下テーブル７５には、支柱５５ａ〜ｄを上下方向へ貫通させる貫通穴が形成され、間座の貫通穴７１に繋がり内部を貫通して通気経路８０に接続されたテーブル内部通気経路７７が形成されている。下テーブルには通気経路８０に接続するためのエア流通口７５ｃが設けられており、テーブル内部通気経路７７は、下テーブルの表面７５ａから搬送方向の縁部のエア流通口７５ｃへ貫通している。第二のヒータ（加熱機構）７９に通電すると該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。
【００２５】
通気経路８０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、及び、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。通気経路８０は、電磁弁２６とテーブル内部通気経路７７に繋げられ、間座の貫通穴７１、台座の内部通気経路６７、台座の溝６６を介して、熱板の通気孔６１に接続されている。通気経路８０の途中には、電磁弁（バルブ）８５が設けられている。
【００２６】
本実施形態の成形機構２０は、コンピュータシステム９５の制御に従って、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通気孔６１に負圧を作用させ熱板６０と型４０とを近接させてシートＳ１を接触加熱しながら成形面４１ａの形状に合わせて成形する。
【００２７】
輻射加熱機構１００は、以下の各部１０１，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，９５等からなる。
ヒータ１１０は、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１の上側（他面側）に配置され、該シートＳ１の上側を輻射加熱する。図１０や図１２等に示すように、ガイド部材１２０の載置面１２２ａ上の輻射加熱位置Ｌ２１を輻射加熱する位置に複数のヒータ１１０が設けられ、これらのヒータ１１０がヒータ取付部材１１１の内側に取り付けられている。このヒータ取付部材１１１は、下部に開口を有し、ヒータ高さ調整機構１４０を介してヒータ駆動機構１３０の可動部材１３１に取り付けられている。ヒータ１１０は、ヒータ取付部材１１１の下部の開口のうち遮蔽板１６２で遮蔽されていない部分から下方に向けてシートの上面Ｓ１ａを輻射加熱する。また、図９〜１２等に示すように、ヒータ取付部材１１１の上部の四隅には、上方に向かってヒータ高さ調整機構のボルト１４１がそれぞれ立設されている。
ヒータ１１０の放熱量は、輻射加熱位置Ｌ２１にあるシートＳ１が軟化する手前まで該シートＳ１を輻射加熱する放熱量であればよく、シートＳ１がほぼ線膨張しない放熱量であればよい。従って、熱板６０により加熱されたときのシートＳ１の温度よりも低い温度となるようにヒータ１１０の放熱量を設定すればよい。
【００２８】
上記ヒータ１１０として図１５に示す高速応答ヒータユニットを用いると、ヒータの発熱に偏りが少なくて温度制御が高精度になるので、好ましい。同図のヒータ１１０は、概略八角形の角盆状のユニット板１１２、このユニット板上に設けられた張架支持部材１１４、この張架支持部材で張架支持される板状ヒータ素材１１５とを備えている。ユニット板１１２上には、断熱性及び絶縁性を有する反射板１１３が載置されている。本ヒータ１１０を縦横に並べると、切り欠いた角部同士が集まって四角形の隙間が生じる。そこで、この隙間からシートの表面温度を計測することにより、シートの表面温度を制御することができる。
板状ヒータ素材１１５は、直線状のリボン状部分１１６と１８０°折り返された折り返し部１１７とが交互に連続している。折り返し部１１７には、板状ヒータ素材１１５よりも低抵抗の導電部材１１８が取り付けられている。これにより、リボン状部分１１６間を流れる電流が折り返し部１１７よりも導電部材１１８の方に多く流れ、折り返し部１１７での不均衡な発熱が抑えられる。
【００２９】
ガイド部材１２０は、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１を載置する。図１０等に示すように、基台１０１には上方に向かってガイド支持部材１２６が複数立設され、これらのガイド支持部材１２６の上端部にガイド部材１２０が固定されている。ガイド部材１２０は、例えば、ステンレス等の金属板の折り曲げ加工により形成され、略水平に配置される基部１２２と該基部における幅方向Ｄ２の両側縁部から上方に延出した一対の側部１２４，１２４とを有する形状とされる。基部１２２の上面は、ヒータ１１０に対向し、シートＳ１を載置する載置面１２２ａとされている。側部１２４，１２４は、基部１２２上を移動するシートＳ１を幅方向Ｄ２外側へ脱落させないように搬送方向Ｄ１へ案内する機能を有する。従って、ガイド部材１２０は、載置面１２２ａで搬送方向Ｄ１へ案内するようにシートＳ１を載置する。
以上より、輻射加熱されたシートＳ１の垂れ下がりをガイド部材１２０により防止することができるので、シートの成形の精度が向上する。
【００３０】
ヒータ駆動機構１３０は、図１０と図１１に示すように、連続したシートＳ１をヒータ１１０で輻射加熱する輻射加熱位置Ｌ２１へ配置可能とする所定の離反位置Ｌ２３と、輻射加熱位置Ｌ２１にある連続したシートＳ１を輻射加熱する近接位置Ｌ２２と、の間でヒータ１１０を近接及び離反させる。ここで、近接位置Ｌ２２はガイド部材１２０に対向する位置であり、離反位置Ｌ２３は連続シートＳ１をガイド部材１２０に載置可能とする位置である。ヒータ駆動機構１３０は、ヒータ高さ調整機構１４０及びヒータ取付部材１１１を介してヒータ１１０を取り付けるための可動部材１３１、搬送方向Ｄ１とは垂直な面内で可動部材１３１を回転動作可能に支持する可動部材支持部材１３２、前記面内の所定の回転範囲内で可動部材１３１を往復両方向に回転駆動するシリンダ（可動部材駆動機構）１３３、前記面内でシリンダ１３３の下端部を回転動作可能に支持するシリンダ支持部材１３４、図１８に示すように制御盤９７に設けられたスイッチ１３９、を備えている。
【００３１】
可動部材支持部材１３２は、基台１０１から上方に向かって立設され、第一の軸部材１３１ａを中心として可動部材１３１を回転動作可能に連結している。可動部材１３１は、軸部材１３１ａよりもガイド部材１２０側にヒータ１１０を配置させ、シリンダ１３３側の端部が第二の軸部材１３１ｂを中心としてピストン１３３ａの先端部に対して回転動作可能に連結されている。可動部材１３１の水平延出部１３１ｃ，１３１ｃは、ヒータ取付部材１１１の上部の四隅から突出したボルト１４１をそれぞれ貫通させる貫通穴が形成され、それぞれナット１４２，１４３で挟まれることによりヒータ高さ調整機構１４０を介してヒータ取付部材１１１を吊り下げるように支持する。
シリンダ支持部材１３４は、基台１０１から上方に向かって立設され、第三の軸部材１３３ｂを中心としてシリンダ１３３の下端部を回転動作可能に連結している。シリンダ１３３は、進退動作可能なピストン１３３ａを有し、ピストン１３３ａを進出させると軸部材１３１ａを中心として可動部材１３１を図１１の右回りに回転させてヒータ１１０を所定の近接位置Ｌ２２まで近接させ、ピストン１３３ａを退避させると軸部材１３１ａを中心として可動部材１３１を図１０の左回りに回転させてヒータ１１０を所定の離反位置Ｌ２３まで離反させる。シリンダ１３３は、油圧シリンダが好適であるものの、エアシリンダ等でもよい。また、シリンダ以外の駆動機構により可動部材１３１を回転駆動してもよい。
【００３２】
本実施形態のヒータ駆動機構１３０は、制御盤のスイッチ１３９からヒータ１１０を近接させる指示の入力を受け付けるとヒータ１１０を近接位置Ｌ２２まで近接させ、スイッチ１３９からヒータ１１０を離反させる指示の入力を受け付けるとヒータ１１０を離反位置Ｌ２３まで離反させる。
ヒータ１１０が近接位置Ｌ２２にあると、連続したシートＳ１を輻射加熱位置Ｌ２１へ配置する作業が容易ではない。本熱成形装置１は、連続シートＳ１をヒータ１１０で輻射加熱する位置Ｌ２１へ配置可能とする離反位置Ｌ２３までヒータ１１０を退避させることができるので、連続シートＳ１を輻射加熱位置Ｌ２１へ配置するのが容易になる。
【００３３】
ヒータ高さ調整機構（ヒータ距離調整機構）１４０は、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１からヒータ１１０までの高さ（距離）ｄを調整する。図１３の上段はヒータを高さｄ１まで上げた状態を示し、同図の下段はヒータを高さｄ２（０＜ｄ２＜ｄ１）まで下げた状態を示している。
ヒータ高さ調整機構１４０は、ヒータ取付部材１１１の上部における四隅の上側にそれぞれ設けられ、それぞれ、ボルト１４１とナット１４２，１４３を有している。図１３の上段に示すようにナット１４２，１４３の位置をボルト１４１の下側にするとヒータ１１０及び輻射範囲変更機構１６０が可動部材１３１に向かって引き上げられ、同図の下段に示すようにナット１４２，１４３の位置をボルト１４１の上側にするとヒータ１１０及び輻射範囲変更機構１６０がガイド部材１２０に載置されたシートＳ１に向かって下ろされる。
以上により、輻射加熱されるシートＳ１の温度を調整することができるので、成形の精度が向上する。
【００３４】
放射温度計１５０は、図１４に示すように放射温度の計測面を下方へ向け、ガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上側の表面温度を測定する。同図では、四つのヒータ１１０で囲まれた部分でヒータ取付部材１１１に放射温度計１５０が取り付けられていることが示されている。このように放射温度計を配置すれば、ヒータ取付部材１１１の外側に放射温度計を配置する場合と比べて計測温度の測定精度が向上する。本実施形態の輻射加熱制御手段は、放射温度計１５０とコンピュータシステム９５とで構成され、放射温度計１５０で測定された表面温度に基づいてガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上側の表面温度を設定温度に近づけるフィードバック制御をヒータ１１０に対して行う。
【００３５】
輻射範囲変更機構１６０は、ヒータ１１０からの輻射を遮蔽する範囲を変更可能である。本実施形態の輻射範囲変更機構１６０は、遮蔽板１６２、遮蔽板位置変更機構１６４、冷却機構１６６、を備える。
遮蔽板１６２は、図１２〜図１４に示すように、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１とヒータ１１０との間で搬送方向Ｄ１におけるヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲を変更するように搬送方向Ｄ１と並行して往復移動可能とされている。なお、図１２は、遮蔽板１６２が最も上流側に存在するときの輻射加熱機構１００を示し、遮蔽板１６２が最も下流側となるときの位置を二点鎖線で示している。図１３は、遮蔽板１６２が移動範囲の略中間に存在するときの輻射加熱機構１００を示し、遮蔽板１６２の移動範囲を二点鎖線で示している。遮蔽板１６２は、ヒータ取付部材１１１の下部開口の一部を覆うようにヒータ取付部材１１１に対して往復移動可能に取り付けられ、ガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上、かつ、ヒータ１１０の下に配置される。遮蔽板１６２は、例えば、ステンレス等の金属板で形成され、内部に冷却水等の冷却液を通すための冷却通路１６７が形成される。
【００３６】
遮蔽板位置変更機構１６４は、遮蔽板１６２を搬送方向Ｄ１と並行して往復移動させる。図９〜図１４に示すように、遮蔽板位置変更機構１６４は、長手方向を搬送方向Ｄ１に向けてヒータ取付部材１１１の正面側に配置された棒状のねじ部材１６４ａ、長手方向を搬送方向Ｄ１に向けてヒータ取付部材１１１の背面側に配置された棒状部材１６４ｂ、ヒータ取付部材１１１の正面側に取り付けられねじ部材１６４ａを貫通させてねじ部材１６４ａの両端部を回転動作可能に保持するねじ部材保持部材１６４ｃ、ヒータ取付部材１１１の背面側に取り付けられ棒状部材１６４ｂを貫通させて棒状部材１６４ｂの両端部を回転動作可能に保持する棒状部材保持部材１６４ｄ、遮蔽板１６２の正面側縁部の上部に取り付けられねじ部材１６４ａと螺合した螺合部材１６４ｅ、遮蔽板１６２の背面側縁部の上部に取り付けられ棒状部材１６４ｂを貫通させた被貫通部材１６４ｆ、ねじ部材１６４ａの上流側端部に取り付けられたハンドル１６４ｇ、を備える。
【００３７】
ハンドル１６４ｇを所定の回転方向（例えば右回り）に回転操作すると、ねじ部材１６４ａがねじ部材保持部材１６４ｃに保持されながら長手方向を回転軸として回転し、該ねじ部材１６４ａと螺合した螺合部材１６４ｅが下流側へ移動する。このとき、被貫通部材１６４ｆが棒状部材１６４ｂに沿って下流側へ移動し、遮蔽板１６２が下流側へスライドする。遮蔽板１６２は、下流側の螺合部材１６４ｅが下流側のねじ部材保持部材１６４ｃに突き当たるまで下流側へ移動可能である。一方、ハンドル１６４ｇを逆の回転方向（例えば左回り）に回転操作すると、ねじ部材１６４ａがねじ部材保持部材１６４ｃに保持されながら長手方向を回転軸として逆方向に回転し、該ねじ部材１６４ａと螺合した螺合部材１６４ｅが上流側へ移動する。このとき、被貫通部材１６４ｆが棒状部材１６４ｂに沿って上流側へ移動し、遮蔽板１６２が上流側へスライドする。遮蔽板１６２は、上流側の螺合部材１６４ｅが上流側のねじ部材保持部材１６４ｃに突き当たるまで上流側へ移動可能である。
【００３８】
図１４の上段に示すように、遮蔽板１６２の位置が最も上流側である場合、ガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上から見上げたときにヒータ１１０の見える面積が最も大きくなる。この場合、図１６の上段に示すように、ヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲Ｒ１は、最も広い。一方、図１４の下段に示すように、遮蔽板１６２の位置が最も下流側である場合、ガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上から見上げたときにヒータ１１０の見える面積が最も小さくなる。この場合、図１６に下段に示すように、ヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲Ｒ２は最も狭く、輻射範囲Ｒ１の一部が遮蔽範囲Ｒ３となっている。従って、図１６の上段に示すように型４０で成形される範囲Ｒ４が広いときには輻射範囲Ｒ１を広くすることができ、同図の下段に示すように型４０で成形される範囲Ｒ５が狭いときには輻射範囲Ｒ２を狭くすることができる。シートＳ１が間欠的に搬送されるので、型４０の大きさに応じて輻射範囲を変えることにより、シートの成形の精度を向上させることができる。
本実施形態の遮蔽板１６２は、シートの搬送方向Ｄ１におけるヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲を変更し、シートの幅方向Ｄ２におけるヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲を変更しない。これは、型４０の搬送方向Ｄ１の長さが型の種類により変わることが多い一方、シートの幅方向Ｄ２ではシートの温度差が生じない方が成形の精度が高くなるためである。また、本遮蔽板１６２は、ヒータ１１０の上流側の輻射を遮蔽し、ヒータ１１０の下流側の輻射を遮蔽しない。これは、ヒータ１１０の輻射範囲と成形位置Ｌ１との間をなるべく狭くした方がシートのスクラップが少なくなり、成形品の歩留まりが向上するためである。
【００３９】
冷却機構１６６は、遮蔽板１６２を冷却する。図１０と図１２に示すように、本実施形態の冷却機構１６６は、冷却通路１６７、冷却水等の冷却液（冷却媒体）を冷却通路１６７に送る送液ポンプ１６８、を備える。遮蔽板１６２はヒータ１１０からの輻射を遮るため輻射熱を生ずるが、冷却された冷却液が該輻射熱を吸収して遮蔽板１６２の温度上昇を抑止する。遮蔽板の温度が上昇すると該遮蔽板がシートを輻射加熱して成形の精度を低下させてしまうことが想定されるが、冷却された遮蔽板によりシートが確実に輻射加熱範囲のみ輻射加熱されるので、シートの成形の精度が向上する。
なお、冷却媒体は、液体と気体とで状態変化する物質でもよい。冷却機構は、遮蔽板を冷却媒体で冷却する以外にも、熱電対等で遮蔽板を冷却してもよい。
【００４０】
上述した熱成形装置１全体を制御するコンピュータシステム９５は、図１８に示すように、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、を備える。制御盤９７は、ガイド部材１２０に対してヒータ１１０を近接させる指示の入力や離反させる指示の入力を受け付けるためのスイッチ１３９、ヒータ駆動機構１３０に接続されたヒータ駆動機構制御回路１３０ａ、シート搬送機構１０に接続されたシート搬送機構制御回路１０ａ、成形機構２０に接続された成形機構制御回路２０ａ、接続した放射温度計１５０の計測温度を読み込む放射温度読込回路１５０ａ、接続したヒータ１１０の放熱量を制御するヒータ制御回路１１０ａ、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、半導体メモリ９６ｂ，ｃ、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が接続され、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）を介して出力デバイス９６ｆ，９６ｇ，９６ｊや入力デバイス９６ｈ，９６ｉが接続されている。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。
【００４１】
Ｉ／Ｏ回路９６ｄには、制御盤９７のスイッチ１３９や放射温度読込回路１５０ａや各種制御回路１３０ａ，１０ａ，２０ａ，１１０ａ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、等が考えられる。ヒータ１１０を近接させる指示の入力はスイッチ１３９を「近接」に切り替えることにより行うことができ、ヒータ１１０を離反させる指示の入力はスイッチ１３９を「離反」に切り替えることにより行うことができる。ヒータ駆動機構制御回路１３０ａは、コンピュータ９６の指示に従ってシーケンサによりヒータ駆動機構１３０の動作を制御する。具体的には、同回路１３０ａは、スイッチ１３９が「近接」に切り替えられるとヒータ１１０を近接位置Ｌ２２まで近接させ、スイッチ１３９が「離反」に切り替えられるとヒータ１１０を離反位置Ｌ２３まで離反させる。シート搬送機構制御回路１０ａは、コンピュータ９６の指示に従ってシーケンサによりシート搬送機構１０の動作を制御する。成形機構制御回路２０ａは、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。放射温度読込回路１５０ａは、放射温度計１５０で測定された表面温度を該放射温度計から読み込む。ヒータ制御回路１１０ａは、放射温度読込回路１５０ａで読み込まれた表面温度に基づいてガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上側の表面温度を設定温度に近づけるフィードバック制御をヒータ１１０に対して行う。
【００４２】
（２）熱成形装置の動作：
ヒータ制御回路１１０ａは、通電される等して図１９に示す処理を開始すると、放射温度読込回路１５０ａで読み込まれたシート上側の表面温度が設定温度よりも大きいか否かを判断し（ステップＳ１０）、大きいと判断するとヒータ１１０自体の温度を所定温度下げる等してヒータ１１０の放熱量を所定量減らす制御をヒータ１１０に対して行う（ステップＳ１２）。また、ヒータ制御回路１１０ａは、読み込まれたシート上側の表面温度が設定温度よりも小さいか否かを判断し（ステップＳ１４）、小さいと判断するとヒータ１１０自体の温度を所定温度上げる等してヒータ１１０の放熱量を所定量増やす制御をヒータ１１０に対して行う（ステップＳ１６）。ヒータ制御回路１１０ａは、ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理を繰り返すことにより、輻射加熱位置Ｌ２１にあるシートの上面Ｓ１ａの表面温度をフィードバック制御する。
【００４３】
シート搬送機構１０と成形機構２０とは、図２０に示すタイミングチャートに従った動作をする。図に示すように、初期状態では、クランプ搬送機構のクランプ機構１４ａのシートクランプをオフにして成形後のシート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を閉じて差圧供給機構２５から通気孔６１への負圧（真空圧）又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、クランプ機構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、輻射加熱機構１００で輻射加熱されたシートＳ１が成形位置Ｌ１に搬入され、輻射加熱前のシートＳ１が輻射加熱位置Ｌ２１に搬入される。さらに、クランプ機構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。
【００４４】
その後、成形用バルブ２６を開いて差圧供給機構２５から通気孔６１へ負圧を作用させ、成形位置Ｌ１のシートＳ１を熱板の表面６０ａ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で加熱され、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で上テーブル４５を下降させ、型４０を所定の第二の近接位置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を開いたまま差圧供給機構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に負圧（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に負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、差圧供給機構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。
【００４５】
タイミングt9で成形用バルブ２６を閉じて差圧供給機構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で上テーブル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。
【００４６】
以上の構成により、図１に示すように、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、シート搬送機構１０により搬送方向Ｄ１へ間欠的に搬送され、輻射加熱機構１００で輻射加熱され、成形機構２０で成形される。成形後のシートＳ２は、例えば図示しない成形品取出機構へ送られ、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。
以上説明したようにして、本熱成形装置１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を搬送する処理を行い、熱板６０と型４０とを用いてシートＳ１が成形位置Ｌ１まで搬送されたときに熱板６０でシートＳ１を加熱して型４０により成形する処理を行い、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１の上面側を輻射加熱する。
【００４７】
（３）熱成形装置の作用及び効果：
シート搬送機構１０で輻射加熱位置Ｌ２１へ搬送されてガイド部材１２０に載置されたシートＳ１は、上面Ｓ１ａがヒータ１１０により輻射加熱される。その後、シートＳ１は、シート搬送機構１０で成形位置Ｌ１へ搬送されて熱板６０に載置され、今度は下面Ｓ１ｂが熱板６０により接触加熱される。
【００４８】
熱板でシートを加熱して型により成形する熱成形装置に輻射加熱機構が無いと、シートが熱板に接してから設定温度に到達するまでに時間がかかる。この設定温度は、シートが加熱により軟化して熱成形可能となる温度である。ここで、設定温度に到達する時間を短くするために熱板の温度を高くすると、熱板に接触したシートの下面が軟化しすぎてしまい、熱板表面の微細な凹凸が転写されてしまう。シートがポリスチレンを二軸延伸したＯＰＳシート等のように透明なシートであると、転写された微細な凹凸により、透明であるべき成形品が濁ったように見えてしまう。
また、成形位置に搬入されるシートの下面をプレヒータロールで接触加熱すると、シートを蛇行させて間欠的に搬送することになるため、プレヒータロールによりシートに力が加わり、成形の精度を維持するための調整が容易ではない。さらに、熱板が配置された下面側のシートを接触加熱しても、シートの上面側まで熱が伝導するのに時間がかかってしまう。加えて、型が交換により大きくなったり小さくなったりしても、プレヒータロールにより接触加熱されるシートの面積が変わらないため、間欠的に搬送されるシートの予備加熱の温度にむらが生じ、シートの成形の精度を維持するための調整が容易ではない。
【００４９】
本実施形態の熱成形装置１は、輻射加熱機構１００を設けたことにより、プレヒータロールでシートＳ１を蛇行させて搬送する必要が無い。従って、容易にシートＳ１の成形の精度を維持することができる。また、本熱成形装置１は、シートＳ１の上面側が輻射加熱されるので、熱板６０の温度を変えない場合、シートＳ１が熱板６０に接触してからシート上面Ｓ１ａが設定温度に到達する時間が短くなる。特に、成形品を連続して生産するとき、僅かな時間短縮でも単位時間当たりの成形品の生産量を増やすことができるので、時間短縮の効果が大きい。一方、シート上面Ｓ１ａが設定温度に到達する時間を短縮する必要が無い場合、熱板６０の温度を低くすることができる。これにより、透明のシートを成形するときに熱板６０表面の微細な凹凸の転写を抑止することができ、成形品の透明性を向上させることができる。
【００５０】
さらに、図１６で示したように、型４０で成形される範囲Ｒ４，Ｒ５に合わせて遮蔽板１６２を移動させるだけで容易に輻射範囲Ｒ１，Ｒ２を変えることができるので、型のサイズに応じて予備加熱する範囲を調整することができる。成形位置Ｌ１のシートＳ１が成形されるときにシートＳ１は移動を停止していることになるが、次に型４０で成形される範囲に輻射範囲を合わせると、シートの成形の精度が向上する。従って、遮蔽板１６２を搬送方向Ｄ１と並行して移動させることにより、シートの成形の精度を容易に向上させることができる。また、遮蔽板１６２が冷却されているので、該遮蔽板によりシートを確実に輻射加熱範囲のみ輻射加熱することができ、シートの成形の精度をさらに向上させることができる。
加えて、シート搬送機構１０が成形位置Ｌ１から搬送方向Ｄ１へ搬送された成形後のシートＳ２における幅方向の縁部Ｓ２ｃをクランプして搬送方向Ｄ１へ移動させることにより輻射加熱位置Ｌ２１のシートＳ１を搬送方向Ｄ１へ搬送するので、シート搬送機構を構成するクランプ機構１４ａの加熱を抑止することができる。
【００５１】
（３）変形例：
上記熱板は、シートに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、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。上記型は、前記シートの他面に接触して配置されてもよい。
上記熱板と上記型とを近接及び離間させる際には、熱板のみ移動させてもよいし、熱板と型の両方を移動させてもよいし、同時にシートを移動させてもよい。
型用テーブルを熱板に対して近接及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。
上記シートは、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。
【００５２】
上記型は、雌型４１と型ベース部材４２とから構成する以外にも、型用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。上記熱板は、台座６５及び間座７０を介して熱板用テーブルに取り付けられる以外にも、熱板用テーブルに直接取り付けられてもよい。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。
【００５３】
なお、熱成形装置の基本部分であるシート搬送機構１０、成形機構２０、輻射加熱機構１００のみでも、シートの成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板の温度を下げたりすることが可能になる効果が得られる。むろん、輻射加熱機構１００にヒータ駆動機構やヒータ高さ調整機構や放射温度計等が無くても、成形位置まで搬送されるシートの上記他面側が輻射加熱されれば、同様の効果が得られる。
また、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例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。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】熱成形装置の外観を例示する斜視図。
【図２】熱成形装置の一例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例示する右側面図。
【図４】型が所定の近接位置にあるときの熱成形装置を例示する右側面図。
【図５】図２に示す成形機構の型等の底面を型の下から見て示す底面図。
【図６】図２に示す成形機構の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７】熱板を支持する構造とエア結線を模式的に例示する斜視図。
【図８】図７のＡ１の位置を断面視して示す垂直断面図。
【図９】輻射加熱機構の外観を例示する斜視図。
【図１０】ヒータが所定の近接位置にあるときの輻射加熱機構を例示する左側面図。
【図１１】ヒータが所定の離反位置にあるときの輻射加熱機構を例示する左側面図。
【図１２】図２に示す輻射加熱機構を正面から見て示す正面図。
【図１３】図２に示す輻射加熱機構のヒータの高さが変わる様子を示す正面図。
【図１４】遮蔽板の下から図２に示す輻射加熱機構の要部を示す底面図。
【図１５】ヒータの一例を示す底面図。
【図１６】ガイド部材に載置されたシートの輻射範囲及び遮蔽範囲を例示する平面図。
【図１７】クランプ搬送機構を例示する右側面図。
【図１８】コンピュータシステムの回路構成の概略を例示するブロック図。
【図１９】ヒータ制御回路が行うフィードバック制御処理を例示するフローチャート。
【図２０】熱成形装置の動作を例示するタイミングチャート。
【符号の説明】
【００５５】
１…熱成形装置、
１０…シート搬送機構、１４…クランプ搬送機構、１４ａ…クランプ機構、
２０…成形機構、２５…差圧供給機構、
４０…型、４１…交換用雌型、４１ａ…成形面、４１ｂ，４２ｂ…通気孔、
４５…上テーブル、５０…型用テーブル駆動機構、
６０…加熱板（熱板）、６０ａ…型に対向する表面、６１…通気孔、
７５…下テーブル、７９…第二のヒータ、８０…通気経路、８５…電磁弁（バルブ）、
９５…コンピュータシステム（シート搬送機構の一部、成形機構の一部、輻射加熱機構の一部）、
９６…コンピュータ、９７…制御盤、
１００…輻射加熱機構、
１１０…ヒータ、１１１…ヒータ取付部材、
１２０…ガイド部材、１２２…基部、１２２ａ…載置面、１２４…側部、
１３０…ヒータ駆動機構、１３９…スイッチ、
１４０…ヒータ高さ調整機構（ヒータ距離調整機構）、
１４１…ボルト、１４２，１４３…ナット、
１５０…放射温度計（輻射加熱制御手段の一部）、
１６０…輻射範囲変更機構、１６２…遮蔽板、１６４…遮蔽板位置変更機構、
１６６…冷却機構、１６７…冷却通路、１６８…送液ポンプ、
Ｄ１…搬送方向、Ｄ２…幅方向、
Ｌ１…成形位置、Ｌ２…型側成形位置、Ｌ３…熱板側成形位置、
Ｌ１１…クランプ位置、Ｌ１２…解放位置、
Ｌ１３…離間位置、Ｌ１４…第二の近接位置、
Ｌ２１…輻射加熱位置、Ｌ２２…近接位置、Ｌ２３…離反位置、
Ｒ１，Ｒ２…輻射範囲、Ｒ３…遮蔽範囲、Ｒ４，Ｒ５…成形範囲、
Ｓ１…シート、Ｓ１ａ…上面（他面）、Ｓ１ｂ…下面（一面）、
Ｓ２…成形後のシート、Ｓ２ｃ…幅方向の縁部、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱板でシートを加熱して型により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、この種の熱成形装置は、搬送方向に連続した熱可塑性のシートを互いに近接及び離反可能な熱板と成形型との間へ間欠的に搬送し、熱板でシートを接触加熱して軟化させた後、成形型の成形面に吸着させて成形している。ここで、シートは水平方向へ搬送され、成形位置にあるシートの下側に熱板が配置され、成形位置にあるシートの上側に成形型が配置されている。
【０００３】
また、特開２００２−１０３４３８号公報には、プレヒータロールと、上面に鏡面板を有する加熱テーブルと、樹脂シート搬送ガイドロールと、成形型とを備え、搬送方向に連続した樹脂シートを熱成形する熱成形装置が記載されている。ここで、プレヒータロールは、樹脂シートの下面に接触して樹脂シートを予備加熱する。加熱テーブルは、待機位置と成形位置との間を相互に移動し、待機位置から成形位置に移動する際に樹脂シートを鏡面板上に載置しつつ成形位置に搬送する。樹脂シート搬送ガイドロールは、待機位置で加熱テーブルの鏡面板上に樹脂シートを所定の押圧にて押し当て、加熱テーブルの成形位置への移動に合わせて回転動作し樹脂シートを鏡面板上に密着させるように載置させる。成形型は、成形位置にあるときの加熱テーブルの上方に配置されている。同熱成形装置は、樹脂シートを間欠的に搬送し、加熱テーブルの鏡面板上に載置されて成形位置に搬送された樹脂シートを成形型により熱成形する。
【０００４】
以上説明したように、樹脂シートを接触加熱するプレヒータロールは、加熱テーブルと同じく樹脂シートの下側に配置されている。
【特許文献１】特開２００２−１０３４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鏡面板を用いていない従来の熱成形装置は、シートが熱板に接してから熱成形可能な設定温度に到達するまでに時間がかかる。ここで、設定温度に到達する時間を短くするために熱板の温度を高くすると、透明のシートを熱成形したときに熱板表面の微細な凹凸が転写されてしまい、成形品の透明性が低下してしまう。
特開２００２−１０３４３８号公報記載の熱成形装置は、プレヒータロールやガイドロールで樹脂シートを蛇行させて間欠的に搬送するため、これらのロールにより樹脂シートに力が加わり、成形の精度を維持するための調整が容易ではない。また、同熱成形装置は、樹脂シートが加熱テーブルに載置されてから同樹脂シートの上面が設定温度に到達するまでに時間がかかる。さらに、成形型が交換により大きくなったり小さくなったりしても、プレヒータロールにより接触加熱される樹脂シートの面積が変わらないため、間欠的に搬送される樹脂シートの予備加熱の温度にむらが生じ、樹脂シートの成形の精度を維持するための調整が容易ではない。
【０００６】
本発明は、熱板でシートを加熱して型により成形する際にシートの成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板の温度を下げたりすることを可能にさせることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の熱成形装置は、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、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、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型とを有し、前記シートが前記成形位置まで搬送されたときに前記熱板で前記シートを加熱して前記型により成形する成形機構と、前記成形位置まで搬送されるシートの前記他面側を輻射加熱する輻射加熱機構とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の熱成形方法は、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処理を行うシート搬送工程と、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、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型とを用い、前記シートが前記成形位置まで搬送されたときに前記熱板で前記シートを加熱して前記型により成形する処理を行う成形工程と、前記成形位置まで搬送されるシートの前記他面側を輻射加熱する輻射加熱工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、成形位置まで搬送されるシートの両面のうち熱板が配置された上記一面側とは反対の上記他面側が輻射加熱される。
熱板が配置された一面側のシートを予備加熱しても、シートの他面側まで熱が伝導するのに時間がかかってしまう。本発明ではシートの他面側が輻射加熱されるので、熱板の温度を変えない場合、シートが成形位置まで搬送されてからシートの他面側が設定温度に到達する時間が短くなる。また、シートの他面側が設定温度に到達する時間を短縮する必要が無い場合、熱板の温度を低くすることができる。これにより、透明のシートを成形するときに熱板表面の微細な凹凸の転写を抑止することができ、成形品の透明性を向上させることができる。
さらに、ロールでシートを蛇行させて搬送する必要が無いので、容易にシートの成形の精度を維持することができる。
【００１０】
なお、請求項２〜請求項８に係る熱成形装置を熱成形方法に対応させることも可能である。
【００１１】
本発明を適用可能なシートは、成形可能なシートであればよく、例えば、樹脂シート、可塑性シート、等を用いることができる。
上記所定の搬送方向は、水平方向であるとシートを安定して搬送することができるので好適であるが、水平方向からずれた方向でも、鉛直方向でもよい。
上記熱板は、上記シートの一面に接触して配置されてもよいし、接触せず該シートの一面に対向して配置されてもよい。上記型は、上記シートの他面に接触して配置されてもよいし、接触せず該シートの他面に対向して配置されてもよい。
上記熱板と上記型とを近接及び離間させる際には、片方のみ移動させても、両方を移動させてもよい。また、熱板と型との近接及び離間の際、シートを移動させなくても、シートを移動させてもよい。
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。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、熱板でシートを加熱して型により成形する熱成形装置において、シートの成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板の温度を下げたりすることが可能になる。
請求項２に係る発明では、輻射加熱するシートの範囲を容易に変更することができるので、型のサイズに応じて予備加熱する範囲を調整することができ、容易に成形の精度を向上させることができる。
請求項３に係る発明では、輻射加熱するシートの範囲をさらに容易に変更することができるとともに、冷却された遮蔽板によりシートが確実に輻射加熱範囲のみ輻射加熱されるので成形の精度をさらに向上させることができる。
【００１３】
請求項４に係る発明では、輻射加熱されるシートの温度を調整することができるので、成形の精度をさらに向上させることができる。
請求項５に係る発明では、連続したシートを輻射加熱位置へ配置するのが容易になる。
請求項６に係る発明では、輻射加熱されたシートの垂れ下がりを防止することができるので、成形の精度をさらに向上させることができる。
【００１４】
請求項７に係る発明では、シート搬送機構を構成するクランプ機構の加熱を抑止することができる。
請求項８に係る発明では、熱板でシートを加熱して型により成形する熱成形装置において、シートの成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板の温度を下げたりすることが可能になり、成形の精度を向上させることが可能になる。
請求項９に係る発明では、熱板でシートを加熱して型により成形する熱成形方法において、シートの成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板の温度を下げたり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】
【００１５】
（１）熱成形装置の説明：
図１は本発明の一実施形態に係る熱成形装置１の外観図、図２は熱成形装置の正面図、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の右側面図、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の右側面図、図５は型の下から型等を示す底面図、図６は型を組み立てる様子を示す分解斜視図、図７は熱板６０を支持する構造とエア結線を示す斜視図、図８は図７のＡ１の位置を断面視した垂直断面図、図９は輻射加熱機構１００の外観を示す斜視図、図１０と図１１は輻射加熱機構１００を図９のＡ２方向から見て示す左側面図、図１２は輻射加熱機構１００の正面図、図１３は輻射加熱機構１００のヒータ１１０の高さが変わる様子を示す正面図、図１４は遮蔽板１６２がヒータ１１０の輻射範囲の一部を遮蔽する様子を示す底面図、図１５はヒータ１１０の底面図、図１６はガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の輻射範囲及び遮蔽範囲を上から見て示す平面図、図１７はクランプ搬送機構１４の右側面図、図１８は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はヒータ制御回路１１０ａが行うフィードバック制御処理を示すフローチャート、図２０は熱成形装置１の動作を示すタイミングチャート、である。
なお、図２では、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１６では、ヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲Ｒ１，Ｒ２及び型４０で成形される範囲Ｒ４，Ｒ５をハッチングで示している。
【００１６】
本熱成形装置１は、シート搬送機構１０、成形機構２０、輻射加熱機構１００、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へ成形可能なシートＳ１を搬送する。成形機構２０は、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の下側（一面側）に配置される熱板６０と、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の上側（他面側）に配置されて熱板６０に対向する型４０とを有し、シートＳ１が成形位置Ｌ１まで搬送されたときに熱板６０でシートＳ１を加熱して型４０により成形する。輻射加熱機構１００は、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１の上側（前記他面側）を輻射加熱する。
すなわち、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１の両面Ｓ１ａ，Ｓ１ｂのうち熱板６０が配置された側の下面Ｓ１ｂとは反対側の上面Ｓ１ａが輻射加熱される。これにより、シートＳ１の成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板６０の温度を下げたりすることが可能になる。
【００１７】
成形可能なシートＳ１は、熱可塑性樹脂シート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。前記樹脂シートは、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Ｓ１の素材には、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、等を利用可能である。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。
【００１８】
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。
【００１９】
シート搬送機構１０は、以下の各部１２，１４，９５等からなる。なお、コンピュータシステム９５は、シート搬送機構の一部であるとともに、成形機構や輻射加熱機構の一部でもある。
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、コンピュータシステム９５の制御に従って、連続したシートＳ１を搬送する際、成形位置Ｌ１から搬送方向Ｄ１へ搬送された成形後のシートＳ２における幅方向Ｄ２の縁部Ｓ２ｃをクランプ（把持）して搬送方向Ｄ１へ移動させることにより、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１を搬送方向Ｄ１へ間欠的に搬送する。そのため、図１７に示すように、クランプ搬送機構１４は、シートの両側縁部Ｓ２ｃ，Ｓ２ｃをクランプするクランプ機構１４ａを備える。該クランプ機構１４ａは、下側クランプ部１４ａ１と上側クランプ部１４ａ２とを有し、シートの縁部Ｓ２ｃをクランプするときには両クランプ部１４ａ１，１４ａ２を近接させ、シート縁部Ｓ２ｃのクランプを解除するときには両クランプ部１４ａ１，１４ａ２を離反させる。そして、クランプ搬送機構１４は、成形のタイミングに合わせてシートの両側縁部Ｓ２ｃ，Ｓ２ｃをクランプ機構１４ａでクランプして間欠的に連続シートＳ１を引っ張って搬送方向Ｄ１へ搬送する。シート供給機構１２は、引っ張られるシートＳ１を搬送方向Ｄ１へ円滑に送り出す。
【００２０】
なお、本装置１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。
【００２１】
成形機構２０は、以下の各部２１，２５，４０，４５，５０，６０，６５，７０，７５，８０，９５等からなる。
差圧供給機構２５は、通気経路２５ａ、負圧（真空）供給源や圧空供給源や電磁弁（バルブ）等からなる負圧圧空供給機構２５ｂ、負圧や圧空の供給と供給停止とを切り替えるための電磁弁（バルブ）２６、を備える。上テーブル（型用テーブル）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。本実施形態の型４０は、図６に示すように、複数の交換用雌型４１と、型ベース部材４２とを有し、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の上側となる型側成形位置Ｌ２に配置されて熱板６０に対向する成形面４１ａが形成されている。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４１ｂが形成されている。型ベース部材４２は、例えば、金属製の略板状に形成され、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。
【００２２】
床に接触した金属製基台２１には、搬送されるシートＳ１と接触しない位置に複数の円柱状支柱５５ａ〜ｄが上方に向かって立設されている。図５に示すように、上テーブル４５には、支柱５５ａ〜ｄを上下方向へ貫通させる貫通穴４６ａ〜ｄが形成されている。複数の支柱５５は、熱板６０を位置決めしながら固定部材５１を下から支持し、上テーブル４５の近接及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の上部４５ｂに取り付けられ、型４０を保持した上テーブル４５を成形位置Ｌ１で熱板６０に対して近接及び離間させる。
型用テーブル駆動機構５０は、固定部材５１と上テーブル４５とを近接及び離間させるリンク機構５２を備えている。固定部材５１は、例えば金属製のＨ字形に形成され、該Ｈ字形の４箇所の端部で支柱５５ａ〜ｄの先端部に固定される。各支柱５５ａ〜ｄの先端部にはねじ５５ｅが形成され、ナット５６により固定部材５１が各支柱５５ａ〜ｄの先端部に固定される。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とを近接及び離間させる。
【００２３】
図７と図８に示すように、台座６５の下面６５ｂから下方に向けて間座７０が立設されて固定され、下テーブル７５の表面７５ａに間座７０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。熱板６０は、型４０に対向する表面６０ａが成形位置Ｌ１のシートの下面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。従って、熱板の表面の温度は、加熱によりシートＳ１が軟化する温度とすればよい。熱板６０は、例えば金属製の矩形板形状に形成され、上面６０ａに通気孔６１を有し、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の下側となる熱板側成形位置Ｌ３に配置される。熱板の各通気孔６１は、差圧供給機構２５から負圧を作用させられたり（空気を吸引されたり）、負圧の供給（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。台座６５は、例えば金属製の矩形板形状に形成される。台座の表面６５ａには、通気用の溝６６が複数形成されている。溝６６は、通気孔６１に繋がり、台座の裏面６５ｂへ貫通した通気用の貫通穴６７に繋がっている。
【００２４】
間座７０は、樹脂、金属、等、様々な材質とすることができる。間座７０は、表面７０ａ側で台座の貫通穴６７に繋がり裏面７０ｂ側へ貫通した貫通穴７１が形成されている。下テーブル７５には、支柱５５ａ〜ｄを上下方向へ貫通させる貫通穴が形成され、間座の貫通穴７１に繋がり内部を貫通して通気経路８０に接続されたテーブル内部通気経路７７が形成されている。下テーブルには通気経路８０に接続するためのエア流通口７５ｃが設けられており、テーブル内部通気経路７７は、下テーブルの表面７５ａから搬送方向の縁部のエア流通口７５ｃへ貫通している。第二のヒータ（加熱機構）７９に通電すると該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。
【００２５】
通気経路８０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、及び、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。通気経路８０は、電磁弁２６とテーブル内部通気経路７７に繋げられ、間座の貫通穴７１、台座の内部通気経路６７、台座の溝６６を介して、熱板の通気孔６１に接続されている。通気経路８０の途中には、電磁弁（バルブ）８５が設けられている。
【００２６】
本実施形態の成形機構２０は、コンピュータシステム９５の制御に従って、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通気孔６１に負圧を作用させ熱板６０と型４０とを近接させてシートＳ１を接触加熱しながら成形面４１ａの形状に合わせて成形する。
【００２７】
輻射加熱機構１００は、以下の各部１０１，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，９５等からなる。
ヒータ１１０は、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１の上側（他面側）に配置され、該シートＳ１の上側を輻射加熱する。図１０や図１２等に示すように、ガイド部材１２０の載置面１２２ａ上の輻射加熱位置Ｌ２１を輻射加熱する位置に複数のヒータ１１０が設けられ、これらのヒータ１１０がヒータ取付部材１１１の内側に取り付けられている。このヒータ取付部材１１１は、下部に開口を有し、ヒータ高さ調整機構１４０を介してヒータ駆動機構１３０の可動部材１３１に取り付けられている。ヒータ１１０は、ヒータ取付部材１１１の下部の開口のうち遮蔽板１６２で遮蔽されていない部分から下方に向けてシートの上面Ｓ１ａを輻射加熱する。また、図９〜１２等に示すように、ヒータ取付部材１１１の上部の四隅には、上方に向かってヒータ高さ調整機構のボルト１４１がそれぞれ立設されている。
ヒータ１１０の放熱量は、輻射加熱位置Ｌ２１にあるシートＳ１が軟化する手前まで該シートＳ１を輻射加熱する放熱量であればよく、シートＳ１がほぼ線膨張しない放熱量であればよい。従って、熱板６０により加熱されたときのシートＳ１の温度よりも低い温度となるようにヒータ１１０の放熱量を設定すればよい。
【００２８】
上記ヒータ１１０として図１５に示す高速応答ヒータユニットを用いると、ヒータの発熱に偏りが少なくて温度制御が高精度になるので、好ましい。同図のヒータ１１０は、概略八角形の角盆状のユニット板１１２、このユニット板上に設けられた張架支持部材１１４、この張架支持部材で張架支持される板状ヒータ素材１１５とを備えている。ユニット板１１２上には、断熱性及び絶縁性を有する反射板１１３が載置されている。本ヒータ１１０を縦横に並べると、切り欠いた角部同士が集まって四角形の隙間が生じる。そこで、この隙間からシートの表面温度を計測することにより、シートの表面温度を制御することができる。
板状ヒータ素材１１５は、直線状のリボン状部分１１６と１８０°折り返された折り返し部１１７とが交互に連続している。折り返し部１１７には、板状ヒータ素材１１５よりも低抵抗の導電部材１１８が取り付けられている。これにより、リボン状部分１１６間を流れる電流が折り返し部１１７よりも導電部材１１８の方に多く流れ、折り返し部１１７での不均衡な発熱が抑えられる。
【００２９】
ガイド部材１２０は、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１を載置する。図１０等に示すように、基台１０１には上方に向かってガイド支持部材１２６が複数立設され、これらのガイド支持部材１２６の上端部にガイド部材１２０が固定されている。ガイド部材１２０は、例えば、ステンレス等の金属板の折り曲げ加工により形成され、略水平に配置される基部１２２と該基部における幅方向Ｄ２の両側縁部から上方に延出した一対の側部１２４，１２４とを有する形状とされる。基部１２２の上面は、ヒータ１１０に対向し、シートＳ１を載置する載置面１２２ａとされている。側部１２４，１２４は、基部１２２上を移動するシートＳ１を幅方向Ｄ２外側へ脱落させないように搬送方向Ｄ１へ案内する機能を有する。従って、ガイド部材１２０は、載置面１２２ａで搬送方向Ｄ１へ案内するようにシートＳ１を載置する。
以上より、輻射加熱されたシートＳ１の垂れ下がりをガイド部材１２０により防止することができるので、シートの成形の精度が向上する。
【００３０】
ヒータ駆動機構１３０は、図１０と図１１に示すように、連続したシートＳ１をヒータ１１０で輻射加熱する輻射加熱位置Ｌ２１へ配置可能とする所定の離反位置Ｌ２３と、輻射加熱位置Ｌ２１にある連続したシートＳ１を輻射加熱する近接位置Ｌ２２と、の間でヒータ１１０を近接及び離反させる。ここで、近接位置Ｌ２２はガイド部材１２０に対向する位置であり、離反位置Ｌ２３は連続シートＳ１をガイド部材１２０に載置可能とする位置である。ヒータ駆動機構１３０は、ヒータ高さ調整機構１４０及びヒータ取付部材１１１を介してヒータ１１０を取り付けるための可動部材１３１、搬送方向Ｄ１とは垂直な面内で可動部材１３１を回転動作可能に支持する可動部材支持部材１３２、前記面内の所定の回転範囲内で可動部材１３１を往復両方向に回転駆動するシリンダ（可動部材駆動機構）１３３、前記面内でシリンダ１３３の下端部を回転動作可能に支持するシリンダ支持部材１３４、図１８に示すように制御盤９７に設けられたスイッチ１３９、を備えている。
【００３１】
可動部材支持部材１３２は、基台１０１から上方に向かって立設され、第一の軸部材１３１ａを中心として可動部材１３１を回転動作可能に連結している。可動部材１３１は、軸部材１３１ａよりもガイド部材１２０側にヒータ１１０を配置させ、シリンダ１３３側の端部が第二の軸部材１３１ｂを中心としてピストン１３３ａの先端部に対して回転動作可能に連結されている。可動部材１３１の水平延出部１３１ｃ，１３１ｃは、ヒータ取付部材１１１の上部の四隅から突出したボルト１４１をそれぞれ貫通させる貫通穴が形成され、それぞれナット１４２，１４３で挟まれることによりヒータ高さ調整機構１４０を介してヒータ取付部材１１１を吊り下げるように支持する。
シリンダ支持部材１３４は、基台１０１から上方に向かって立設され、第三の軸部材１３３ｂを中心としてシリンダ１３３の下端部を回転動作可能に連結している。シリンダ１３３は、進退動作可能なピストン１３３ａを有し、ピストン１３３ａを進出させると軸部材１３１ａを中心として可動部材１３１を図１１の右回りに回転させてヒータ１１０を所定の近接位置Ｌ２２まで近接させ、ピストン１３３ａを退避させると軸部材１３１ａを中心として可動部材１３１を図１０の左回りに回転させてヒータ１１０を所定の離反位置Ｌ２３まで離反させる。シリンダ１３３は、油圧シリンダが好適であるものの、エアシリンダ等でもよい。また、シリンダ以外の駆動機構により可動部材１３１を回転駆動してもよい。
【００３２】
本実施形態のヒータ駆動機構１３０は、制御盤のスイッチ１３９からヒータ１１０を近接させる指示の入力を受け付けるとヒータ１１０を近接位置Ｌ２２まで近接させ、スイッチ１３９からヒータ１１０を離反させる指示の入力を受け付けるとヒータ１１０を離反位置Ｌ２３まで離反させる。
ヒータ１１０が近接位置Ｌ２２にあると、連続したシートＳ１を輻射加熱位置Ｌ２１へ配置する作業が容易ではない。本熱成形装置１は、連続シートＳ１をヒータ１１０で輻射加熱する位置Ｌ２１へ配置可能とする離反位置Ｌ２３までヒータ１１０を退避させることができるので、連続シートＳ１を輻射加熱位置Ｌ２１へ配置するのが容易になる。
【００３３】
ヒータ高さ調整機構（ヒータ距離調整機構）１４０は、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１からヒータ１１０までの高さ（距離）ｄを調整する。図１３の上段はヒータを高さｄ１まで上げた状態を示し、同図の下段はヒータを高さｄ２（０＜ｄ２＜ｄ１）まで下げた状態を示している。
ヒータ高さ調整機構１４０は、ヒータ取付部材１１１の上部における四隅の上側にそれぞれ設けられ、それぞれ、ボルト１４１とナット１４２，１４３を有している。図１３の上段に示すようにナット１４２，１４３の位置をボルト１４１の下側にするとヒータ１１０及び輻射範囲変更機構１６０が可動部材１３１に向かって引き上げられ、同図の下段に示すようにナット１４２，１４３の位置をボルト１４１の上側にするとヒータ１１０及び輻射範囲変更機構１６０がガイド部材１２０に載置されたシートＳ１に向かって下ろされる。
以上により、輻射加熱されるシートＳ１の温度を調整することができるので、成形の精度が向上する。
【００３４】
放射温度計１５０は、図１４に示すように放射温度の計測面を下方へ向け、ガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上側の表面温度を測定する。同図では、四つのヒータ１１０で囲まれた部分でヒータ取付部材１１１に放射温度計１５０が取り付けられていることが示されている。このように放射温度計を配置すれば、ヒータ取付部材１１１の外側に放射温度計を配置する場合と比べて計測温度の測定精度が向上する。本実施形態の輻射加熱制御手段は、放射温度計１５０とコンピュータシステム９５とで構成され、放射温度計１５０で測定された表面温度に基づいてガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上側の表面温度を設定温度に近づけるフィードバック制御をヒータ１１０に対して行う。
【００３５】
輻射範囲変更機構１６０は、ヒータ１１０からの輻射を遮蔽する範囲を変更可能である。本実施形態の輻射範囲変更機構１６０は、遮蔽板１６２、遮蔽板位置変更機構１６４、冷却機構１６６、を備える。
遮蔽板１６２は、図１２〜図１４に示すように、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１とヒータ１１０との間で搬送方向Ｄ１におけるヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲を変更するように搬送方向Ｄ１と並行して往復移動可能とされている。なお、図１２は、遮蔽板１６２が最も上流側に存在するときの輻射加熱機構１００を示し、遮蔽板１６２が最も下流側となるときの位置を二点鎖線で示している。図１３は、遮蔽板１６２が移動範囲の略中間に存在するときの輻射加熱機構１００を示し、遮蔽板１６２の移動範囲を二点鎖線で示している。遮蔽板１６２は、ヒータ取付部材１１１の下部開口の一部を覆うようにヒータ取付部材１１１に対して往復移動可能に取り付けられ、ガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上、かつ、ヒータ１１０の下に配置される。遮蔽板１６２は、例えば、ステンレス等の金属板で形成され、内部に冷却水等の冷却液を通すための冷却通路１６７が形成される。
【００３６】
遮蔽板位置変更機構１６４は、遮蔽板１６２を搬送方向Ｄ１と並行して往復移動させる。図９〜図１４に示すように、遮蔽板位置変更機構１６４は、長手方向を搬送方向Ｄ１に向けてヒータ取付部材１１１の正面側に配置された棒状のねじ部材１６４ａ、長手方向を搬送方向Ｄ１に向けてヒータ取付部材１１１の背面側に配置された棒状部材１６４ｂ、ヒータ取付部材１１１の正面側に取り付けられねじ部材１６４ａを貫通させてねじ部材１６４ａの両端部を回転動作可能に保持するねじ部材保持部材１６４ｃ、ヒータ取付部材１１１の背面側に取り付けられ棒状部材１６４ｂを貫通させて棒状部材１６４ｂの両端部を回転動作可能に保持する棒状部材保持部材１６４ｄ、遮蔽板１６２の正面側縁部の上部に取り付けられねじ部材１６４ａと螺合した螺合部材１６４ｅ、遮蔽板１６２の背面側縁部の上部に取り付けられ棒状部材１６４ｂを貫通させた被貫通部材１６４ｆ、ねじ部材１６４ａの上流側端部に取り付けられたハンドル１６４ｇ、を備える。
【００３７】
ハンドル１６４ｇを所定の回転方向（例えば右回り）に回転操作すると、ねじ部材１６４ａがねじ部材保持部材１６４ｃに保持されながら長手方向を回転軸として回転し、該ねじ部材１６４ａと螺合した螺合部材１６４ｅが下流側へ移動する。このとき、被貫通部材１６４ｆが棒状部材１６４ｂに沿って下流側へ移動し、遮蔽板１６２が下流側へスライドする。遮蔽板１６２は、下流側の螺合部材１６４ｅが下流側のねじ部材保持部材１６４ｃに突き当たるまで下流側へ移動可能である。一方、ハンドル１６４ｇを逆の回転方向（例えば左回り）に回転操作すると、ねじ部材１６４ａがねじ部材保持部材１６４ｃに保持されながら長手方向を回転軸として逆方向に回転し、該ねじ部材１６４ａと螺合した螺合部材１６４ｅが上流側へ移動する。このとき、被貫通部材１６４ｆが棒状部材１６４ｂに沿って上流側へ移動し、遮蔽板１６２が上流側へスライドする。遮蔽板１６２は、上流側の螺合部材１６４ｅが上流側のねじ部材保持部材１６４ｃに突き当たるまで上流側へ移動可能である。
【００３８】
図１４の上段に示すように、遮蔽板１６２の位置が最も上流側である場合、ガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上から見上げたときにヒータ１１０の見える面積が最も大きくなる。この場合、図１６の上段に示すように、ヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲Ｒ１は、最も広い。一方、図１４の下段に示すように、遮蔽板１６２の位置が最も下流側である場合、ガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上から見上げたときにヒータ１１０の見える面積が最も小さくなる。この場合、図１６に下段に示すように、ヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲Ｒ２は最も狭く、輻射範囲Ｒ１の一部が遮蔽範囲Ｒ３となっている。従って、図１６の上段に示すように型４０で成形される範囲Ｒ４が広いときには輻射範囲Ｒ１を広くすることができ、同図の下段に示すように型４０で成形される範囲Ｒ５が狭いときには輻射範囲Ｒ２を狭くすることができる。シートＳ１が間欠的に搬送されるので、型４０の大きさに応じて輻射範囲を変えることにより、シートの成形の精度を向上させることができる。
本実施形態の遮蔽板１６２は、シートの搬送方向Ｄ１におけるヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲を変更し、シートの幅方向Ｄ２におけるヒータ１１０からシートＳ１への輻射の範囲を変更しない。これは、型４０の搬送方向Ｄ１の長さが型の種類により変わることが多い一方、シートの幅方向Ｄ２ではシートの温度差が生じない方が成形の精度が高くなるためである。また、本遮蔽板１６２は、ヒータ１１０の上流側の輻射を遮蔽し、ヒータ１１０の下流側の輻射を遮蔽しない。これは、ヒータ１１０の輻射範囲と成形位置Ｌ１との間をなるべく狭くした方がシートのスクラップが少なくなり、成形品の歩留まりが向上するためである。
【００３９】
冷却機構１６６は、遮蔽板１６２を冷却する。図１０と図１２に示すように、本実施形態の冷却機構１６６は、冷却通路１６７、冷却水等の冷却液（冷却媒体）を冷却通路１６７に送る送液ポンプ１６８、を備える。遮蔽板１６２はヒータ１１０からの輻射を遮るため輻射熱を生ずるが、冷却された冷却液が該輻射熱を吸収して遮蔽板１６２の温度上昇を抑止する。遮蔽板の温度が上昇すると該遮蔽板がシートを輻射加熱して成形の精度を低下させてしまうことが想定されるが、冷却された遮蔽板によりシートが確実に輻射加熱範囲のみ輻射加熱されるので、シートの成形の精度が向上する。
なお、冷却媒体は、液体と気体とで状態変化する物質でもよい。冷却機構は、遮蔽板を冷却媒体で冷却する以外にも、熱電対等で遮蔽板を冷却してもよい。
【００４０】
上述した熱成形装置１全体を制御するコンピュータシステム９５は、図１８に示すように、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、を備える。制御盤９７は、ガイド部材１２０に対してヒータ１１０を近接させる指示の入力や離反させる指示の入力を受け付けるためのスイッチ１３９、ヒータ駆動機構１３０に接続されたヒータ駆動機構制御回路１３０ａ、シート搬送機構１０に接続されたシート搬送機構制御回路１０ａ、成形機構２０に接続された成形機構制御回路２０ａ、接続した放射温度計１５０の計測温度を読み込む放射温度読込回路１５０ａ、接続したヒータ１１０の放熱量を制御するヒータ制御回路１１０ａ、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、半導体メモリ９６ｂ，ｃ、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が接続され、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）を介して出力デバイス９６ｆ，９６ｇ，９６ｊや入力デバイス９６ｈ，９６ｉが接続されている。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。
【００４１】
Ｉ／Ｏ回路９６ｄには、制御盤９７のスイッチ１３９や放射温度読込回路１５０ａや各種制御回路１３０ａ，１０ａ，２０ａ，１１０ａ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、等が考えられる。ヒータ１１０を近接させる指示の入力はスイッチ１３９を「近接」に切り替えることにより行うことができ、ヒータ１１０を離反させる指示の入力はスイッチ１３９を「離反」に切り替えることにより行うことができる。ヒータ駆動機構制御回路１３０ａは、コンピュータ９６の指示に従ってシーケンサによりヒータ駆動機構１３０の動作を制御する。具体的には、同回路１３０ａは、スイッチ１３９が「近接」に切り替えられるとヒータ１１０を近接位置Ｌ２２まで近接させ、スイッチ１３９が「離反」に切り替えられるとヒータ１１０を離反位置Ｌ２３まで離反させる。シート搬送機構制御回路１０ａは、コンピュータ９６の指示に従ってシーケンサによりシート搬送機構１０の動作を制御する。成形機構制御回路２０ａは、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。放射温度読込回路１５０ａは、放射温度計１５０で測定された表面温度を該放射温度計から読み込む。ヒータ制御回路１１０ａは、放射温度読込回路１５０ａで読み込まれた表面温度に基づいてガイド部材１２０に載置されたシートＳ１の上側の表面温度を設定温度に近づけるフィードバック制御をヒータ１１０に対して行う。
【００４２】
（２）熱成形装置の動作：
ヒータ制御回路１１０ａは、通電される等して図１９に示す処理を開始すると、放射温度読込回路１５０ａで読み込まれたシート上側の表面温度が設定温度よりも大きいか否かを判断し（ステップＳ１０）、大きいと判断するとヒータ１１０自体の温度を所定温度下げる等してヒータ１１０の放熱量を所定量減らす制御をヒータ１１０に対して行う（ステップＳ１２）。また、ヒータ制御回路１１０ａは、読み込まれたシート上側の表面温度が設定温度よりも小さいか否かを判断し（ステップＳ１４）、小さいと判断するとヒータ１１０自体の温度を所定温度上げる等してヒータ１１０の放熱量を所定量増やす制御をヒータ１１０に対して行う（ステップＳ１６）。ヒータ制御回路１１０ａは、ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理を繰り返すことにより、輻射加熱位置Ｌ２１にあるシートの上面Ｓ１ａの表面温度をフィードバック制御する。
【００４３】
シート搬送機構１０と成形機構２０とは、図２０に示すタイミングチャートに従った動作をする。図に示すように、初期状態では、クランプ搬送機構のクランプ機構１４ａのシートクランプをオフにして成形後のシート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を閉じて差圧供給機構２５から通気孔６１への負圧（真空圧）又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、クランプ機構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、輻射加熱機構１００で輻射加熱されたシートＳ１が成形位置Ｌ１に搬入され、輻射加熱前のシートＳ１が輻射加熱位置Ｌ２１に搬入される。さらに、クランプ機構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。
【００４４】
その後、成形用バルブ２６を開いて差圧供給機構２５から通気孔６１へ負圧を作用させ、成形位置Ｌ１のシートＳ１を熱板の表面６０ａ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で加熱され、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で上テーブル４５を下降させ、型４０を所定の第二の近接位置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を開いたまま差圧供給機構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に負圧（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に負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、差圧供給機構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。
【００４５】
タイミングt9で成形用バルブ２６を閉じて差圧供給機構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で上テーブル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。
【００４６】
以上の構成により、図１に示すように、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、シート搬送機構１０により搬送方向Ｄ１へ間欠的に搬送され、輻射加熱機構１００で輻射加熱され、成形機構２０で成形される。成形後のシートＳ２は、例えば図示しない成形品取出機構へ送られ、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。
以上説明したようにして、本熱成形装置１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を搬送する処理を行い、熱板６０と型４０とを用いてシートＳ１が成形位置Ｌ１まで搬送されたときに熱板６０でシートＳ１を加熱して型４０により成形する処理を行い、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１の上面側を輻射加熱する。
【００４７】
（３）熱成形装置の作用及び効果：
シート搬送機構１０で輻射加熱位置Ｌ２１へ搬送されてガイド部材１２０に載置されたシートＳ１は、上面Ｓ１ａがヒータ１１０により輻射加熱される。その後、シートＳ１は、シート搬送機構１０で成形位置Ｌ１へ搬送されて熱板６０に載置され、今度は下面Ｓ１ｂが熱板６０により接触加熱される。
【００４８】
熱板でシートを加熱して型により成形する熱成形装置に輻射加熱機構が無いと、シートが熱板に接してから設定温度に到達するまでに時間がかかる。この設定温度は、シートが加熱により軟化して熱成形可能となる温度である。ここで、設定温度に到達する時間を短くするために熱板の温度を高くすると、熱板に接触したシートの下面が軟化しすぎてしまい、熱板表面の微細な凹凸が転写されてしまう。シートがポリスチレンを二軸延伸したＯＰＳシート等のように透明なシートであると、転写された微細な凹凸により、透明であるべき成形品が濁ったように見えてしまう。
また、成形位置に搬入されるシートの下面をプレヒータロールで接触加熱すると、シートを蛇行させて間欠的に搬送することになるため、プレヒータロールによりシートに力が加わり、成形の精度を維持するための調整が容易ではない。さらに、熱板が配置された下面側のシートを接触加熱しても、シートの上面側まで熱が伝導するのに時間がかかってしまう。加えて、型が交換により大きくなったり小さくなったりしても、プレヒータロールにより接触加熱されるシートの面積が変わらないため、間欠的に搬送されるシートの予備加熱の温度にむらが生じ、シートの成形の精度を維持するための調整が容易ではない。
【００４９】
本実施形態の熱成形装置１は、輻射加熱機構１００を設けたことにより、プレヒータロールでシートＳ１を蛇行させて搬送する必要が無い。従って、容易にシートＳ１の成形の精度を維持することができる。また、本熱成形装置１は、シートＳ１の上面側が輻射加熱されるので、熱板６０の温度を変えない場合、シートＳ１が熱板６０に接触してからシート上面Ｓ１ａが設定温度に到達する時間が短くなる。特に、成形品を連続して生産するとき、僅かな時間短縮でも単位時間当たりの成形品の生産量を増やすことができるので、時間短縮の効果が大きい。一方、シート上面Ｓ１ａが設定温度に到達する時間を短縮する必要が無い場合、熱板６０の温度を低くすることができる。これにより、透明のシートを成形するときに熱板６０表面の微細な凹凸の転写を抑止することができ、成形品の透明性を向上させることができる。
【００５０】
さらに、図１６で示したように、型４０で成形される範囲Ｒ４，Ｒ５に合わせて遮蔽板１６２を移動させるだけで容易に輻射範囲Ｒ１，Ｒ２を変えることができるので、型のサイズに応じて予備加熱する範囲を調整することができる。成形位置Ｌ１のシートＳ１が成形されるときにシートＳ１は移動を停止していることになるが、次に型４０で成形される範囲に輻射範囲を合わせると、シートの成形の精度が向上する。従って、遮蔽板１６２を搬送方向Ｄ１と並行して移動させることにより、シートの成形の精度を容易に向上させることができる。また、遮蔽板１６２が冷却されているので、該遮蔽板によりシートを確実に輻射加熱範囲のみ輻射加熱することができ、シートの成形の精度をさらに向上させることができる。
加えて、シート搬送機構１０が成形位置Ｌ１から搬送方向Ｄ１へ搬送された成形後のシートＳ２における幅方向の縁部Ｓ２ｃをクランプして搬送方向Ｄ１へ移動させることにより輻射加熱位置Ｌ２１のシートＳ１を搬送方向Ｄ１へ搬送するので、シート搬送機構を構成するクランプ機構１４ａの加熱を抑止することができる。
【００５１】
（３）変形例：
上記熱板は、シートに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、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。上記型は、前記シートの他面に接触して配置されてもよい。
上記熱板と上記型とを近接及び離間させる際には、熱板のみ移動させてもよいし、熱板と型の両方を移動させてもよいし、同時にシートを移動させてもよい。
型用テーブルを熱板に対して近接及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。
上記シートは、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。
【００５２】
上記型は、雌型４１と型ベース部材４２とから構成する以外にも、型用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。上記熱板は、台座６５及び間座７０を介して熱板用テーブルに取り付けられる以外にも、熱板用テーブルに直接取り付けられてもよい。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。
【００５３】
なお、熱成形装置の基本部分であるシート搬送機構１０、成形機構２０、輻射加熱機構１００のみでも、シートの成形の精度を維持しながら成形のサイクルタイムを短縮させたり熱板の温度を下げたりすることが可能になる効果が得られる。むろん、輻射加熱機構１００にヒータ駆動機構やヒータ高さ調整機構や放射温度計等が無くても、成形位置まで搬送されるシートの上記他面側が輻射加熱されれば、同様の効果が得られる。
また、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例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。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】熱成形装置の外観を例示する斜視図。
【図２】熱成形装置の一例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例示する右側面図。
【図４】型が所定の近接位置にあるときの熱成形装置を例示する右側面図。
【図５】図２に示す成形機構の型等の底面を型の下から見て示す底面図。
【図６】図２に示す成形機構の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７】熱板を支持する構造とエア結線を模式的に例示する斜視図。
【図８】図７のＡ１の位置を断面視して示す垂直断面図。
【図９】輻射加熱機構の外観を例示する斜視図。
【図１０】ヒータが所定の近接位置にあるときの輻射加熱機構を例示する左側面図。
【図１１】ヒータが所定の離反位置にあるときの輻射加熱機構を例示する左側面図。
【図１２】図２に示す輻射加熱機構を正面から見て示す正面図。
【図１３】図２に示す輻射加熱機構のヒータの高さが変わる様子を示す正面図。
【図１４】遮蔽板の下から図２に示す輻射加熱機構の要部を示す底面図。
【図１５】ヒータの一例を示す底面図。
【図１６】ガイド部材に載置されたシートの輻射範囲及び遮蔽範囲を例示する平面図。
【図１７】クランプ搬送機構を例示する右側面図。
【図１８】コンピュータシステムの回路構成の概略を例示するブロック図。
【図１９】ヒータ制御回路が行うフィードバック制御処理を例示するフローチャート。
【図２０】熱成形装置の動作を例示するタイミングチャート。
【符号の説明】
【００５５】
１…熱成形装置、
１０…シート搬送機構、１４…クランプ搬送機構、１４ａ…クランプ機構、
２０…成形機構、２５…差圧供給機構、
４０…型、４１…交換用雌型、４１ａ…成形面、４１ｂ，４２ｂ…通気孔、
４５…上テーブル、５０…型用テーブル駆動機構、
６０…加熱板（熱板）、６０ａ…型に対向する表面、６１…通気孔、
７５…下テーブル、７９…第二のヒータ、８０…通気経路、８５…電磁弁（バルブ）、
９５…コンピュータシステム（シート搬送機構の一部、成形機構の一部、輻射加熱機構の一部）、
９６…コンピュータ、９７…制御盤、
１００…輻射加熱機構、
１１０…ヒータ、１１１…ヒータ取付部材、
１２０…ガイド部材、１２２…基部、１２２ａ…載置面、１２４…側部、
１３０…ヒータ駆動機構、１３９…スイッチ、
１４０…ヒータ高さ調整機構（ヒータ距離調整機構）、
１４１…ボルト、１４２，１４３…ナット、
１５０…放射温度計（輻射加熱制御手段の一部）、
１６０…輻射範囲変更機構、１６２…遮蔽板、１６４…遮蔽板位置変更機構、
１６６…冷却機構、１６７…冷却通路、１６８…送液ポンプ、
Ｄ１…搬送方向、Ｄ２…幅方向、
Ｌ１…成形位置、Ｌ２…型側成形位置、Ｌ３…熱板側成形位置、
Ｌ１１…クランプ位置、Ｌ１２…解放位置、
Ｌ１３…離間位置、Ｌ１４…第二の近接位置、
Ｌ２１…輻射加熱位置、Ｌ２２…近接位置、Ｌ２３…離反位置、
Ｒ１，Ｒ２…輻射範囲、Ｒ３…遮蔽範囲、Ｒ４，Ｒ５…成形範囲、
Ｓ１…シート、Ｓ１ａ…上面（他面）、Ｓ１ｂ…下面（一面）、
Ｓ２…成形後のシート、Ｓ２ｃ…幅方向の縁部、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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、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型とを有し、前記シートが前記成形位置まで搬送されたときに前記熱板で前記シートを加熱して前記型により成形する成形機構と、
前記成形位置まで搬送されるシートの前記他面側を輻射加熱する輻射加熱機構とを備えることを特徴とする熱成形装置。
【請求項２】
前記輻射加熱機構は、前記成形位置まで搬送されるシートの前記他面側に配置されたヒータと、該ヒータからの輻射を遮蔽する範囲を変更可能な輻射範囲変更機構とを有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】
前記輻射範囲変更機構は、前記成形位置まで搬送されるシートと前記ヒータとの間で前記搬送方向における前記ヒータから前記シートへの輻射の範囲を変更するように前記搬送方向と並行して往復移動可能な遮蔽板と、該遮蔽板を冷却する冷却機構とを有す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】
前記輻射加熱機構は、前記成形位置まで搬送されるシートから前記ヒータまでの距離を調整するヒータ距離調整機構を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の熱成形装置。
【請求項５】
前記シートが前記搬送方向に連続したシートであり、
前記輻射加熱機構は、連続した前記シートを前記ヒータで輻射加熱する輻射加熱位置へ配置可能とする離反位置と、前記輻射加熱位置にある連続した前記シートを輻射加熱する近接位置と、の間で前記ヒータを近接及び離反させるヒータ駆動機構を有することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の熱成形装置。
【請求項６】
前記成形位置にあるシートの前記一面側が下側とされ、前記成形位置にあるシートの前記他面側が上側とされ、
前記輻射加熱機構は、前記成形位置まで搬送されるシートを載置するガイド部材を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の熱成形装置。
【請求項７】
前記シートが前記搬送方向に連続したシートであり、
前記シート搬送機構は、前記成形位置から前記搬送方向へ搬送された成形後の前記シートにおける幅方向の縁部をクランプして前記搬送方向へ移動させることにより、前記成形位置まで搬送されるシートを前記搬送方向へ搬送することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項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に連続した成形可能なシートを搬送する際、前記成形位置から前記搬送方向へ搬送された成形後の前記シートにおける幅方向の縁部をクランプして前記搬送方向へ移動させることにより、前記成形位置まで搬送されるシートを前記搬送方向へ間欠的に搬送するシート搬送機構と、
上面に通気孔を有し前記成形位置にあるシートの下側に配置される熱板と、前記成形位置にあるシートの上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とを有し、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離間させ、前記シートが前記成形位置まで搬送されたときに前記通気孔に負圧を作用させ前記熱板と前記型とを近接させて前記シートを接触加熱しながら前記成形面の形状に合わせて成形する成形機構と、
前記成形位置まで搬送されるシートの上側に配置され該シートの上側を輻射加熱するヒータと、
該ヒータに対向する載置面で前記搬送方向へ案内するように前記シートを載置するガイド部材と、
該ガイド部材に対向する近接位置と、連続した前記シートを前記ガイド部材に載置可能とする離反位置と、の間で前記ヒータを近接及び離反させることが可能であり、前記ヒータを近接させる指示の入力を受け付けると該ヒータを前記近接位置まで近接させ、前記ヒータを離反させる指示の入力を受け付けると該ヒータを離反させるヒータ駆動機構と、
前記近接位置にある前記ヒータまでの前記ガイド部材から高さを調整するヒータ高さ調整機構と、
前記ガイド部材に載置されたシートの上側の表面温度を測定する放射温度計を有し、該放射温度計で測定された表面温度に基づいて前記ガイド部材に載置されたシートの上側の表面温度を設定温度に近づけるフィードバック制御を前記ヒータに対して行う輻射加熱制御手段と、
前記ガイド部材に載置されたシートと前記ヒータとの間で前記搬送方向における前記ヒータから前記シートへの輻射の範囲を変更するように前記搬送方向と並行して往復移動可能な遮蔽板と、
該遮蔽板を冷却媒体で冷却する冷却機構とを備えることを特徴とする熱成形装置。
【請求項９】
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処理を行うシート搬送工程と、
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、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型とを用い、前記シートが前記成形位置まで搬送されたときに前記熱板で前記シートを加熱して前記型により成形する処理を行う成形工程と、
前記成形位置まで搬送されるシートの前記他面側を輻射加熱する輻射加熱工程とを備えることを特徴とする熱成形方法。
【請求項１】
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、
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、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型とを有し、前記シートが前記成形位置まで搬送されたときに前記熱板で前記シートを加熱して前記型により成形する成形機構と、
前記成形位置まで搬送されるシートの前記他面側を輻射加熱する輻射加熱機構とを備えることを特徴とする熱成形装置。
【請求項２】
前記輻射加熱機構は、前記成形位置まで搬送されるシートの前記他面側に配置されたヒータと、該ヒータからの輻射を遮蔽する範囲を変更可能な輻射範囲変更機構とを有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】
前記輻射範囲変更機構は、前記成形位置まで搬送されるシートと前記ヒータとの間で前記搬送方向における前記ヒータから前記シートへの輻射の範囲を変更するように前記搬送方向と並行して往復移動可能な遮蔽板と、該遮蔽板を冷却する冷却機構とを有す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】
前記輻射加熱機構は、前記成形位置まで搬送されるシートから前記ヒータまでの距離を調整するヒータ距離調整機構を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の熱成形装置。
【請求項５】
前記シートが前記搬送方向に連続したシートであり、
前記輻射加熱機構は、連続した前記シートを前記ヒータで輻射加熱する輻射加熱位置へ配置可能とする離反位置と、前記輻射加熱位置にある連続した前記シートを輻射加熱する近接位置と、の間で前記ヒータを近接及び離反させるヒータ駆動機構を有することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の熱成形装置。
【請求項６】
前記成形位置にあるシートの前記一面側が下側とされ、前記成形位置にあるシートの前記他面側が上側とされ、
前記輻射加熱機構は、前記成形位置まで搬送されるシートを載置するガイド部材を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の熱成形装置。
【請求項７】
前記シートが前記搬送方向に連続したシートであり、
前記シート搬送機構は、前記成形位置から前記搬送方向へ搬送された成形後の前記シートにおける幅方向の縁部をクランプして前記搬送方向へ移動させることにより、前記成形位置まで搬送されるシートを前記搬送方向へ搬送することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項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に連続した成形可能なシートを搬送する際、前記成形位置から前記搬送方向へ搬送された成形後の前記シートにおける幅方向の縁部をクランプして前記搬送方向へ移動させることにより、前記成形位置まで搬送されるシートを前記搬送方向へ間欠的に搬送するシート搬送機構と、
上面に通気孔を有し前記成形位置にあるシートの下側に配置される熱板と、前記成形位置にあるシートの上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とを有し、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離間させ、前記シートが前記成形位置まで搬送されたときに前記通気孔に負圧を作用させ前記熱板と前記型とを近接させて前記シートを接触加熱しながら前記成形面の形状に合わせて成形する成形機構と、
前記成形位置まで搬送されるシートの上側に配置され該シートの上側を輻射加熱するヒータと、
該ヒータに対向する載置面で前記搬送方向へ案内するように前記シートを載置するガイド部材と、
該ガイド部材に対向する近接位置と、連続した前記シートを前記ガイド部材に載置可能とする離反位置と、の間で前記ヒータを近接及び離反させることが可能であり、前記ヒータを近接させる指示の入力を受け付けると該ヒータを前記近接位置まで近接させ、前記ヒータを離反させる指示の入力を受け付けると該ヒータを離反させるヒータ駆動機構と、
前記近接位置にある前記ヒータまでの前記ガイド部材から高さを調整するヒータ高さ調整機構と、
前記ガイド部材に載置されたシートの上側の表面温度を測定する放射温度計を有し、該放射温度計で測定された表面温度に基づいて前記ガイド部材に載置されたシートの上側の表面温度を設定温度に近づけるフィードバック制御を前記ヒータに対して行う輻射加熱制御手段と、
前記ガイド部材に載置されたシートと前記ヒータとの間で前記搬送方向における前記ヒータから前記シートへの輻射の範囲を変更するように前記搬送方向と並行して往復移動可能な遮蔽板と、
該遮蔽板を冷却媒体で冷却する冷却機構とを備えることを特徴とする熱成形装置。
【請求項９】
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処理を行うシート搬送工程と、
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、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型とを用い、前記シートが前記成形位置まで搬送されたときに前記熱板で前記シートを加熱して前記型により成形する処理を行う成形工程と、
前記成形位置まで搬送されるシートの前記他面側を輻射加熱する輻射加熱工程とを備え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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
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【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−２３２０５（Ｐ２００９−２３２０５Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８８３３６（Ｐ２００７−１８８３３６）
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【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２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（３０４０５０３６９）株式会社浅野研究所 (44)
【Ｆターム（参考）】
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