熱板を用いた熱成形装置及び熱成形方法
【課題】熱板を用いた省エネルギー型の熱成形の技術を提供することを課題とする。
【解決手段】熱成形可能なシートＳ１を熱板６０で接触加熱した後、該シートＳ１を成形手段２０により成形する熱成形装置１において、前記熱板６０の外周６０ｃが断熱材１１０で囲まれている熱成形装置１。また、熱成形可能なシートＳ１を熱板６０で接触加熱した後、該シートＳ１を成形手段２０により成形する熱成形方法において、前記熱板６０の外周６０ｃを断熱材１１０で囲み、該熱板６０で前記シートＳ１を接触加熱した後、該シートＳ１を前記成形手段２０により成形する熱成形方法。
【解決手段】熱成形可能なシートＳ１を熱板６０で接触加熱した後、該シートＳ１を成形手段２０により成形する熱成形装置１において、前記熱板６０の外周６０ｃが断熱材１１０で囲まれている熱成形装置１。また、熱成形可能なシートＳ１を熱板６０で接触加熱した後、該シートＳ１を成形手段２０により成形する熱成形方法において、前記熱板６０の外周６０ｃを断熱材１１０で囲み、該熱板６０で前記シートＳ１を接触加熱した後、該シートＳ１を前記成形手段２０により成形する熱成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱板を用いた熱成形装置及び熱成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の樹脂シート成形機は、ヒーターにより昇温した熱板の上面を走行して間欠的に停止する連続樹脂シートを、上下動する成形型の下降で固定し、真空吸引手段及び圧空手段により熱板に密着させて加熱し、加熱終了後差圧により熱成形する。熱板の外周は、外気に接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−９９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱板を高温にするためには、ヒーターに電力を供給する必要がある。
【０００５】
以上を鑑み、本発明は、熱板を用いた省エネルギー型の熱成形の技術を提供する目的を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、熱成形可能なシートを熱板で接触加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形装置において、前記熱板の外周が断熱材で囲まれている態様を有する。
また、本発明は、熱成形可能なシートを熱板で接触加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形方法において、前記熱板の外周を断熱材で囲み、該熱板で前記シートを接触加熱した後、該シートを前記成形手段により成形する態様を有する。
すなわち、熱板の外周から外気へ放射される熱が少なくなるので、熱板を昇温させるためのエネルギーが削減される。従って、熱板を用いた熱成形装置が省エネルギー型となる。
【０００７】
さらに、本発明は、熱成形可能なシートを熱板で加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形装置において、前記熱板は、複数の第一の通気孔を有する表面板と、該表面板の裏面に接し前記複数の第一の通気孔に繋がる内部通気経路が形成された台部材とを備え、前記成形手段は、第二の通気孔を有し前記表面板に対向した成形型と、前記内部通気経路と前記第二の通気孔の少なくとも一方に繋がる差圧供給用通気経路と、前記熱板に接触した前記シートに対して前記成形型側の圧力が前記熱板側の圧力よりも低くなる差圧を前記差圧供給用通気経路から供給して前記成形型に密接させる差圧供給手段とを備え、前記熱板の外周が断熱材で囲まれ、該断熱材の前記成形型側となる縁部が前記表面板の表面よりも裏面側とされている態様を有する。
すなわち、シートが断熱材に接触しないので、シートが良好に熱成形される。
【０００８】
ここで、上記熱成形には、圧空成形や真空成形や圧空真空成形といった差圧成形等が含まれる。
上記シートには、樹脂シートや可塑性シート等が含まれ、薄いフィルムや厚いシート等が含まれる。
上記熱板は、単一の部材で構成されてもよいし、複数の部材で構成されてもよい。例えば、前記熱板には、前記シートへの接触面とは反対側の面に台部材が設けられてもよい。
上記熱板の外周が断熱材で囲まれるとは、熱板の外周部に長さ比で半分以上断熱材が配置される等、熱板の外周部の大部分に断熱材が配置されることを意味し、熱板の外周部に断熱材が配置されない部分が存在することが含まれる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１、請求項２に係る発明によれば、熱板を用いた省エネルギー型の熱成形装置を提供することができる。
請求項３、請求項４に係る発明では、熱板から外気へ放射される熱がさらに少なくなるので、熱板を昇温させるためのエネルギーをさらに削減することができる。
請求項５に係る発明では、熱成形装置の外観を向上させることができる。
請求項６に係る発明では、熱板を用いた省エネルギー型の熱成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】熱成形装置１の外観を例示する斜視図である。
【図２】熱成形装置１を例示する正面図である。
【図３】成形型４０が所定の離間位置Ｌ１３にあるときの熱成形装置１を例示する右側面図である。
【図４】成形型４０が所定の近接位置Ｌ１４にあるときの熱成形装置１を例示する右側面図である。
【図５】成形型４０の下から成形型４０等の底面の例を示す底面図である。
【図６】成形型４０の下から熱成形装置１の要部の例を示す平面図である。
【図７】熱板６０を支持する構造とエア結線を模式的に例示する斜視図である。
【図８】図７から断熱材１１０を取り外した状態を例示する斜視図である。
【図９】熱板６０を支持する構造とエア結線を模式的に例示する垂直端面図である。
【図１０】第二の断熱材１２０を例示する平面図である。
【図１１】間座（間部材）７０とヒーター７９を固定した台座（台部材）６５を例示する底面図である。
【図１２】コンピューターシステム９５の回路構成の概略を示すブロック図である。
【図１３】成形手段２０の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下に説明する実施形態は、本発明を例示するものに過ぎない。
【００１２】
（１）熱成形装置の説明：
図１〜１２に例示される熱成形装置１は、熱成形可能なシートＳ１を熱板６０で接触加熱した後、該シートＳ１を成形手段２０により成形する。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２〜４，７では、断熱材１１０の外周１１４を囲む板状部材１１９の図示を省略している。図８は、熱板６０の外周６０ｃから断熱材１１０を外した状態を示している。図５，６では、搬送されるシートＳ１の位置を破線で示している。図１０では、下テーブル（ベース）７５の位置を二点鎖線で示している。
【００１３】
図６，７等に例示される熱成形装置１は、熱板の外周６０ｃに断熱材１１０が設けられている。これにより、熱板６０の外周６０ｃから外気へ放射される熱が少なくなるので、熱板６０を昇温させるためのエネルギーが削減される。
【００１４】
本熱成形装置１は、さらに、複数の間座（間部材）７０、複数のヒーター７９、第二の断熱材１２０、板状部材１１９、等を備える。
【００１５】
複数の間座７０は、間隔を空けて上テーブル（ベース）７５上に立設され、シートＳ１への接触面（表面６１ａ）を上にした熱板６０を支持する。複数のヒーター７９は、図９，１１に例示されるように、間座７０の位置を避けて熱板６０の下側に設けられている。複数のヒーター７９の底面７９ｂと下テーブル７５の表面７５ａとの間には、図８〜１０に例示されるように、複数の間座７０のそれぞれに位置を合わせた各貫通穴１２２が形成された第二の断熱材１２０が各貫通穴１２２に複数の間座７０のそれぞれを上下に通した状態で設けられている。これにより、熱板６０から外気へ放射される熱がさらに少なくなるので、熱板６０を昇温させるための電力がさらに削減される。
なお、断熱材１１０及び第二の断熱材１２０には、セラミックス繊維やガラス繊維といった耐熱繊維を集合させたフェルトや断熱塗料等を用いることができる。
【００１６】
また、図９に例示されるように、断熱材１１０の内側面１１３は、第二の断熱材１２０の外縁１２１に繋がっている。これにより、熱板６０から外気へ放射される熱がさらに少なくなるので、熱板６０を昇温させるための電力がさらに削減される。
【００１７】
さらに、図６，９に例示されるように、熱板の外周６０ｃを囲む断熱材１１０の外周１１４を囲む平らな面を有する板状部材１１９が設けられている。これにより、本熱成形装置１は外観が良好である。
【００１８】
図１に例示される熱成形装置１は、シート搬送機構１０、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。成形手段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と成形型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と成形型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。型引出機構９８は、図５に例示されるように、成形型４０を成形位置Ｌ１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、図６に例示されるように、熱板６０を成形位置Ｌ１からシートの搬送方向Ｄ１とは異なる所定の熱板引出方向Ｄ３へ引き出し可能にさせる。
【００１９】
成形対象のシートＳ１は、熱成形可能であればよく、熱可塑性樹脂等の樹脂のみからなる樹脂シートでも、樹脂に充てん材等の添加剤が添加された材質からなるシートでもよく、単層シートでも、異なる材質をラミネートした積層シートでもよい。前記樹脂には、ポリエチレン（Polyethylene）、ポリプロピレン（Polypropylene）、ポリスチレン（Polystyrene）、ポリ塩化ビニル（Poly (vinyl chloride)）、ＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile-butadiene-styrene resin）、ポリエチレンテレフタレート（Poly (ethylene terephthalate)）、ポリカーボネート（Polycarbonate）、ポリアミド（Polyamide）、アクリル樹脂（Acrylic resin）、これらの組み合わせ、等を利用可能である。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し、厚みのあるシートでもよい。
【００２０】
シートＳ１の熱成形は、差圧成形等により行うことができ、圧空成形、真空成形、圧空と真空を併用する圧空真空成形、が好ましい。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。
【００２１】
図１に示すシート搬送機構１０は、シート供給機構１２とクランプ搬送機構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。なお、本熱成形装置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。
【００２２】
以上の構成により、熱板６０と成形型４０とが離間しているとき、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。ここで、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１は、下面Ｓ１ｂが熱板６０の表面６１ａに接触し、熱板６０から熱を供給され、加熱されて軟化する。シートＳ１が成形位置Ｌ１まで搬送されたとき、熱板６０と成形型４０とが近接して成形位置Ｌ１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と成形型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がクランプ位置Ｌ１１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は、例えば、成形品取出機構へ送られ、所定の長さでカットされて、成形品が取り出される。
【００２３】
図６〜９等に示す熱板６０は、複数の第一の通気孔６２を有する表面板６１と、該表面板６１の裏面６１ｂに接し複数の第一の通気孔６２に繋がる内部通気経路６７が形成された台座（台部材）６５とを備えている。
【００２４】
表面板６１の各通気孔６２は、表面板６１の表面６１ａから裏面６１ｂへ貫通した貫通穴とされ、熱板の表面６１ａ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。各通気孔６２は、差圧供給手段２５から負圧（いわゆる真空圧）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。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、シートの搬送方向Ｄ１は、ｘ方向のみならず、ｙ方向やｘ，ｙ両方向からずれた方向とされてもよい。表面板６１は、成形型４０に対向する表面６１ａ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。
【００２５】
台座６５の内部通気経路６７は、表面６５ａの溝６８が複数の第一の通気孔６２に繋がり、裏面６５ｂ側が間座７０の表面７０ａの内部通気経路７１に繋がっている。台座６５の表面６５ａに表面板６１が載置されて固定されている。すなわち、台座６５は、表面６５ａで表面板の裏面６１ｂに接して表面板６１を下から支持する。
なお、表面板６１や台座６５は、例えば金属製とされ、矩形板形状に形成される。
【００２６】
図２〜４、７〜９に示す成形手段２０は、成形型４０、差圧供給用通気経路８０、差圧供給手段２５、等を備える。
【００２７】
成形型４０は、複数の雌型（交換用型）４１と型ベース部材４２を有し、表面板６１に対向している。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）４０ｂ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６０に対向する下面で複数の雌型４１を着脱可能に保持する型保持部位が形成されている。該型保持部位には、雌型の通気孔４０ｂの位置に合わせて通気孔が多数形成されている。型ベース部材４２は、上テーブル４５の下面４５ａに取り付けられて固定されている。すなわち、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で成形型４０を保持する。
【００２８】
床に接触した基台９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。上テーブル４５は、図５に示すように、支柱５５の径よりもそれぞれ極僅かに大きい径とされて該支柱を上下方向へ貫通させる支柱用上貫通穴４６が形成され、支柱５５により位置決めされる。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で成形型４０を保持した上テーブル４５をリンク機構５２により往復動させる。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箇所の端部で前記立設された支柱５５の先端部に固定される。
【００２９】
差圧供給用通気経路８０は、台座６５の内部通気経路６７に繋がる熱板側通気経路８１と、成形型４０の第二の通気孔４０ｂに繋がる型側通気経路８２とを備えている。熱板側通気経路８１は、図７等に示すように、複数の開閉用電磁弁（バルブ）８５を有し、下テーブル７５に設けられたエア流通口７５ｚに接続され、熱板側差圧供給回路２６からのエアの圧力を伝える。型側通気経路８２は、図３等に示すように、上テーブル４５に設けられたエア流通口に接続され、型側差圧供給回路２７からのエアの圧力を伝える。熱板側差圧供給回路２６と型側差圧供給回路２７の一方は省略可能であるため、熱板側通気経路８１と型側通気経路８２の一方は省略可能である。差圧供給用通気経路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、継手やバルブ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バルブの少なくとも一方との組み合わせ、等で構成することができる。
【００３０】
差圧供給手段２５は、熱板６０に接触したシートＳ１に対して成形型４０側の圧力が熱板６０側の圧力よりも低くなる差圧を差圧供給用通気経路８０から供給して成形型４０に密接させる。例えば、表面板６１と成形型４０とを近接させ表面板６１上のシートの上面Ｓ１ａと雌型４１の外周部とを接触させてシート上面Ｓ１ａと上方へ凹んだ成形面４１ａとで閉空間を形成し、熱板側通気経路８１を経由して表面板６１の通気孔６２から圧空を供給するとともに型側通気経路８２を経由して成形型の通気孔４０ｂから負圧を供給すると、シートＳ１が成形面４１ａに密接して圧空真空成形される。
【００３１】
上述した熱板６０に熱を供給するヒーターを設置する空間を設けるため、図８，９等に示すように、台座６５の裏面６５ｂから下方に向けて複数の間座（間部材）７０が立設されて固定され、下テーブル（ベース）７５の表面７５ａに複数の間座７０が載置されて固定されている。すなわち、シートＳ１への接触面（表面６１ａ）を上にした熱板６０を支持する複数の間座７０が間隔を空けて下テーブル７５上に立設されている。本熱成形装置１における下テーブル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方向に向けた細長い外形四角柱状の第一の間座７０Ａ，７０Ａが架け渡され、両間座７０Ａ，７０Ａの間で複数の外形円柱状の第二の間座７０Ｂ及び複数の外形円柱状の第三の間座７０Ｃが架け渡されている。第二の間座７０Ｂには、通気用の内部通気経路７１が形成されている。間座７０は、金属、セラミックス、樹脂、等、様々な材質とすることができ、近くにヒーターが配置されることから耐熱性の材質が好ましい。
【００３２】
下テーブル（ベース）７５は、図６に示すように、支柱５５の径よりもそれぞれ極僅かに大きい径とされて該支柱を上下方向へ貫通させる支柱用下貫通穴７６が形成され、支柱により位置決めされる。下テーブル７５には、間座の裏面７０ｂにある内部通気経路７１に繋がり内部を貫通してｘ方向の縁部７５ｄ等のエア流通口７５ｚから熱板側通気経路８１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。
【００３３】
ヒーター７９は、図９等に示すように、複数の間座７０の間で下テーブル７５の表面７５ａから離間して台座６５の裏面６５ｂに取り付けられて固定されている。すなわち、間座７０の位置を避けて熱板６０の下側に複数のヒーター７９が設けられている。ヒーター７９は、通電されると発熱し、台座６５側から熱板６０を加熱する。台座６５には表面板６１の温度を検出する温度センサーが設けられており、図示しない加熱温度フィードバック制御機構により表面板６１が設定温度となるように加熱される。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未満とすることができる。
【００３４】
ところで、図７，９に示すように、台座６５の外周６０ｃは、板状の断熱材１１０で覆われている。ここで、台座の外周が断熱材で覆われるとは、台座の外周が面積比で半分以上断熱材により隠される等、台座の外周の大部分が隠されることを意味し、台座の外周に隠されない部分が存在することが含まれる。断熱材１１０の内側面１１３は、熱板の外周６０ｃに接触しているのが好ましいものの、熱板の外周６０ｃから離間していてもよい。熱板６０の外周６０ｃを囲む断熱材１１０の成形型４０側となる上縁（縁部）１１１は、表面板６１の表面６１ａよりも裏面６１ｂ側とされている。これにより、シートＳ１が断熱材１１０に接触しないので、シートＳ１が良好に熱成形される。断熱材１１０の下縁１１２は、下テーブル７５の表面７５ａに接触している。従って、台座６５の外周部並びにヒーター７９の側面部及び底面部から熱が外気へ逃げ難く、ヒーター７９からの熱が効率よく表面板６１へ伝わる。
なお、実際に試験を行ったところ、ヒーターの消費電力が１０〜３０％程度削減されることが確認された。
【００３５】
断熱材１１０の内側面１１３は、間座７０の一部及び第二の断熱材１２０の外縁１２１に接触している。この点でも、台座６５の外周部並びにヒーター７９の側面部及び底面部から熱が外気へ逃げ難く、ヒーター７９からの熱が効率よく表面板６１へ伝わる。
【００３６】
図６，９に示すように、熱板６０の外周６０ｃを囲む断熱材１１０の外周１１４を囲む位置には、平らな外面を有する板状部材１１９が設けられている。板状部材１１９の上縁は、断熱材の上縁１１１に合わせられている。これにより、シートＳ１が板状部材１１９に接触しないので、シートＳ１が良好に熱成形される。板状部材１１９の下縁は、断熱材の下縁１１２と同様、下テーブル７５の表面７５ａに接触している。従って、台座６５の外周部並びにヒーター７９の側面部及び底面部から熱が外気へ逃げ難く、ヒーター７９からの熱が効率よく表面板６１へ伝わる。板状部材１１９の内側面は、断熱材１１０の外周面に接触している。
板状部材１１９には、ステンレス板といった金属板、セラミックス板、樹脂板、等を用いることができる。
【００３７】
第二の断熱材１２０は、図１０に示すように、複数の間座７０のそれぞれに位置を合わせた各貫通穴１２２や各切欠１２４が形成された板状に形成されている。図８，９に示すように、第二の断熱材１２０は、各貫通穴１２２に複数の間座７０のそれぞれを上下に通した状態で複数のヒーター７９の底面７９ｂと下テーブル７５の表面７５ａとの間に設けられている。これにより、熱板６０の下面から外気へ放射される熱が少なくなるので、熱板６０を昇温させるためのエネルギーが削減される。第二の断熱材の外縁１２１は、熱板の外周６０ｃを囲む断熱材１１０の内側面１１３に繋がっている。これにより、熱板６０から外気へ放射される熱がさらに少なくなるので、熱板６０を昇温させるためのエネルギーがさらに削減される。
【００３８】
上述した断熱材を備える熱成形装置１の動作は、例えば、図１２に示すコンピューターシステム９５で制御される。コンピューターシステム９５は、パーソナルコンピューター等で構成されるコンピューター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、自動モードと型替モードを少なくとも有する複数のモード（設定）から選ばれるモードに切り替えるためのセレクトスイッチ９７ａ、シート搬送機構１０の動作を制御するシート搬送制御回路９７ｂ、型用テーブル駆動機構５０の動作を制御する型駆動制御回路９７ｃ、熱板側差圧供給回路２６及び型側差圧供給回路２７の動作を制御する差圧供給制御回路９７ｄ、等の回路を備えている。コンピューター９６は、内部のバス９６ｚに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９６ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）９６ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）９６ｃ、Ｉ／Ｏ回路（入出力回路）９６ｄ、タイマ回路９６ｋ、ハードディスクといった記憶装置９６ｅ、ディスプレイ９６ｆ、音声出力装置９６ｇ、ポインティングデバイスやキーボードといった入力装置９６ｈ、印刷装置９６ｉ、等が接続されている。Ｉ／Ｏ回路９６ｄには、制御盤９７のセレクトスイッチ９７ａ及び制御回路（９７ｂ〜９７ｄ）が接続されている。コンピューターシステム９５は、成形手段２０の一部を構成する。
【００３９】
図１３のタイミングチャートに例示されるように、コンピューターシステム９５は、初期状態において、開閉用電磁弁８５を開き、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、成形型４０を所定の離間位置Ｌ１３にさせ、熱板側差圧供給回路２６及び型側差圧供給回路２７からの負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、コンピューターシステム９５は、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）。タイミングt2〜t3では、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。すると、シートＳ１，Ｓ２が所定量搬送方向Ｄ１へ搬送され、成形されていないシートＳ１が成形位置Ｌ１に搬入される。タイミングt4では、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。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。
【００４０】
タイミングt5では、熱板側差圧供給回路２６から熱板の通気孔６２へ負圧を作用させ、成形位置Ｌ１のシートＳ１を表面板６１に密接させて加熱軟化させる。タイミングt6〜t7では、図４に示すように、型用テーブル駆動機構５０により上テーブル４５を下降させ、成形型４０を所定の近接位置Ｌ１４にさせて、熱板６０と成形型４０とを近接させる。タイミングt8〜t9では、熱板側差圧供給回路２６から熱板の通気孔６２へ圧空を供給するとともに型側差圧供給回路２７から成形型の通気孔４０ｂに負圧を作用させ、加熱軟化状態のシートＳ１を凹状の成形面４１ａに密接させる。雌型４１の温度は表面板６１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、シートが圧空真空成形され、カット前の成形品が形成される。
なお、熱板側差圧供給回路２６が無い場合、タイミングt5で型側差圧供給回路２７から成形型の通気孔４０ｂに圧空を供給し、タイミングt8〜t9で型側差圧供給回路２７から成形型の通気孔４０ｂに負圧を作用させると、シートを真空成形することができる。型側差圧供給回路２７が無い場合、タイミングt8〜t9で熱板側差圧供給回路２６から熱板の通気孔６２へ圧空を供給すると、シートを圧空成形することができる。
【００４１】
タイミングt9で熱板の通気孔６２への圧空の供給を解除し成形型の通気孔４０ｂへの負圧の供給を解除すると、タイミングt10〜t11では、型用テーブル駆動機構５０により上テーブル４５を上昇させ、成形型４０を図３に示す所定の離間位置Ｌ１３にさせて、熱板６０と成形型４０とを離間させる。
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。なお、上述した動作の各タイミングの順番は、適宜、変更可能である。
【００４２】
（２）熱成形装置及び熱成形方法の作用及び効果：
上述したように、熱板の外周６０ｃは、断熱材１１０で囲まれている。これにより、熱板の外周６０ｃから外気へ放射される熱が少なくなるので、熱板６０を昇温させるためのエネルギーが削減される。従って、熱板６０を用いた熱成形を省エネルギー型にすることができる。
また、複数の間座７０が存在する複数のヒーターの底面７９ｂと下テーブルの表面７５ａとの間に第二の断熱材１２０が設けられ、熱板の外周６０ｃを囲む断熱材の内側面１１３に第二の断熱材の外縁１２１が繋がっているので、熱板６０から外気へ放射される熱がさらに少なくなり、熱板６０を昇温させるためのエネルギーがさらに削減される。
さらに、熱板の外周６０ｃを囲む断熱材の上縁１１１が表面板の表面６１ａよりも裏面６１ｂ側とされているので、シートＳ１が断熱材１１０に接触せず、シートＳ１が良好に熱成形される。
【００４３】
（３）変形例：
上記成形手段では、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。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及び離間させる際には、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、熱板と型との近接及び離間の際、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及び離間させる機構は、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。
【００４４】
上記熱板や上記成形型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。
上記熱板は、上記表面板と上記台座とが一体化された単一部材でもよい。
上記ヒーターは、熱風を供給する機構、ガス等の燃料を燃焼させる機構、等でもよい。
上記間座が立設されるベースは、熱成形装置の土台となるベッド等でもよい。
上記断熱材１１０は、板状部材を使用するのみならず、熱板の外周に塗布される断熱塗料等でもよい。
上述した第二の断熱材１２０の代わりに、ヒーター７９の底面部及び側面部並びに台座６５の裏面に断熱塗料を塗布してもよい。
【００４５】
なお、熱成形装置の基本部分２０，６０，１１０のみでも、熱板を用いた熱成形を省エネルギー型にする効果が得られる。
すなわち、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
【００４６】
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、熱板を用いた省エネルギー型の熱成形の技術等を提供することができる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能であり、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能である。従って、本発明は、上述した実施形態や変形例に限られず、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成等も含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１…熱成形装置、１０…シート搬送機構、
２０…成形手段、
２５…差圧供給手段、２６…熱板側差圧供給回路、２７…型側差圧供給回路、
４０…成形型、４０ｂ…第二の通気孔、４１…雌型、４１ａ…成形面、
４５…上テーブル、５０…型用テーブル駆動機構、
６０…熱板、６０ｃ…外周、
６１…表面板、６１ａ…型に対向する表面、６１ｂ…裏面、
６２…第一の通気孔、
６５…台座（台部材）、６７…内部通気経路、６８…溝、
７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ…間座（間部材）、７１…内部通気経路、
７５…下テーブル（ベース）、７７…テーブル内部通気経路、
７９…ヒーター、７９ｂ…底面、
８０…差圧供給用通気経路、８１…熱板側通気経路、８２…型側通気経路、
９５…コンピューターシステム（成形手段の一部）、
１１０…断熱材、１１１…上縁、１１２…下縁、１１３…内側面、１１４…外周、
１１９…板状部材、
１２０…第二の断熱材、１２１…外縁、１２２…貫通穴、１２４…切欠、
Ｄ１…搬送方向、Ｌ１…成形位置、
Ｌ１１…クランプ位置、Ｌ１２…解放位置、Ｌ１３…離間位置、Ｌ１４…近接位置、
Ｓ１…シート、Ｓ１ａ…上面（他面）、Ｓ１ｂ…下面（一面）、Ｓ２…成形後のシート。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱板を用いた熱成形装置及び熱成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の樹脂シート成形機は、ヒーターにより昇温した熱板の上面を走行して間欠的に停止する連続樹脂シートを、上下動する成形型の下降で固定し、真空吸引手段及び圧空手段により熱板に密着させて加熱し、加熱終了後差圧により熱成形する。熱板の外周は、外気に接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−９９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱板を高温にするためには、ヒーターに電力を供給する必要がある。
【０００５】
以上を鑑み、本発明は、熱板を用いた省エネルギー型の熱成形の技術を提供する目的を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、熱成形可能なシートを熱板で接触加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形装置において、前記熱板の外周が断熱材で囲まれている態様を有する。
また、本発明は、熱成形可能なシートを熱板で接触加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形方法において、前記熱板の外周を断熱材で囲み、該熱板で前記シートを接触加熱した後、該シートを前記成形手段により成形する態様を有する。
すなわち、熱板の外周から外気へ放射される熱が少なくなるので、熱板を昇温させるためのエネルギーが削減される。従って、熱板を用いた熱成形装置が省エネルギー型となる。
【０００７】
さらに、本発明は、熱成形可能なシートを熱板で加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形装置において、前記熱板は、複数の第一の通気孔を有する表面板と、該表面板の裏面に接し前記複数の第一の通気孔に繋がる内部通気経路が形成された台部材とを備え、前記成形手段は、第二の通気孔を有し前記表面板に対向した成形型と、前記内部通気経路と前記第二の通気孔の少なくとも一方に繋がる差圧供給用通気経路と、前記熱板に接触した前記シートに対して前記成形型側の圧力が前記熱板側の圧力よりも低くなる差圧を前記差圧供給用通気経路から供給して前記成形型に密接させる差圧供給手段とを備え、前記熱板の外周が断熱材で囲まれ、該断熱材の前記成形型側となる縁部が前記表面板の表面よりも裏面側とされている態様を有する。
すなわち、シートが断熱材に接触しないので、シートが良好に熱成形される。
【０００８】
ここで、上記熱成形には、圧空成形や真空成形や圧空真空成形といった差圧成形等が含まれる。
上記シートには、樹脂シートや可塑性シート等が含まれ、薄いフィルムや厚いシート等が含まれる。
上記熱板は、単一の部材で構成されてもよいし、複数の部材で構成されてもよい。例えば、前記熱板には、前記シートへの接触面とは反対側の面に台部材が設けられてもよい。
上記熱板の外周が断熱材で囲まれるとは、熱板の外周部に長さ比で半分以上断熱材が配置される等、熱板の外周部の大部分に断熱材が配置されることを意味し、熱板の外周部に断熱材が配置されない部分が存在することが含まれる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１、請求項２に係る発明によれば、熱板を用いた省エネルギー型の熱成形装置を提供することができる。
請求項３、請求項４に係る発明では、熱板から外気へ放射される熱がさらに少なくなるので、熱板を昇温させるためのエネルギーをさらに削減することができる。
請求項５に係る発明では、熱成形装置の外観を向上させることができる。
請求項６に係る発明では、熱板を用いた省エネルギー型の熱成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】熱成形装置１の外観を例示する斜視図である。
【図２】熱成形装置１を例示する正面図である。
【図３】成形型４０が所定の離間位置Ｌ１３にあるときの熱成形装置１を例示する右側面図である。
【図４】成形型４０が所定の近接位置Ｌ１４にあるときの熱成形装置１を例示する右側面図である。
【図５】成形型４０の下から成形型４０等の底面の例を示す底面図である。
【図６】成形型４０の下から熱成形装置１の要部の例を示す平面図である。
【図７】熱板６０を支持する構造とエア結線を模式的に例示する斜視図である。
【図８】図７から断熱材１１０を取り外した状態を例示する斜視図である。
【図９】熱板６０を支持する構造とエア結線を模式的に例示する垂直端面図である。
【図１０】第二の断熱材１２０を例示する平面図である。
【図１１】間座（間部材）７０とヒーター７９を固定した台座（台部材）６５を例示する底面図である。
【図１２】コンピューターシステム９５の回路構成の概略を示すブロック図である。
【図１３】成形手段２０の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下に説明する実施形態は、本発明を例示するものに過ぎない。
【００１２】
（１）熱成形装置の説明：
図１〜１２に例示される熱成形装置１は、熱成形可能なシートＳ１を熱板６０で接触加熱した後、該シートＳ１を成形手段２０により成形する。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２〜４，７では、断熱材１１０の外周１１４を囲む板状部材１１９の図示を省略している。図８は、熱板６０の外周６０ｃから断熱材１１０を外した状態を示している。図５，６では、搬送されるシートＳ１の位置を破線で示している。図１０では、下テーブル（ベース）７５の位置を二点鎖線で示している。
【００１３】
図６，７等に例示される熱成形装置１は、熱板の外周６０ｃに断熱材１１０が設けられている。これにより、熱板６０の外周６０ｃから外気へ放射される熱が少なくなるので、熱板６０を昇温させるためのエネルギーが削減される。
【００１４】
本熱成形装置１は、さらに、複数の間座（間部材）７０、複数のヒーター７９、第二の断熱材１２０、板状部材１１９、等を備える。
【００１５】
複数の間座７０は、間隔を空けて上テーブル（ベース）７５上に立設され、シートＳ１への接触面（表面６１ａ）を上にした熱板６０を支持する。複数のヒーター７９は、図９，１１に例示されるように、間座７０の位置を避けて熱板６０の下側に設けられている。複数のヒーター７９の底面７９ｂと下テーブル７５の表面７５ａとの間には、図８〜１０に例示されるように、複数の間座７０のそれぞれに位置を合わせた各貫通穴１２２が形成された第二の断熱材１２０が各貫通穴１２２に複数の間座７０のそれぞれを上下に通した状態で設けられている。これにより、熱板６０から外気へ放射される熱がさらに少なくなるので、熱板６０を昇温させるための電力がさらに削減される。
なお、断熱材１１０及び第二の断熱材１２０には、セラミックス繊維やガラス繊維といった耐熱繊維を集合させたフェルトや断熱塗料等を用いることができる。
【００１６】
また、図９に例示されるように、断熱材１１０の内側面１１３は、第二の断熱材１２０の外縁１２１に繋がっている。これにより、熱板６０から外気へ放射される熱がさらに少なくなるので、熱板６０を昇温させるための電力がさらに削減される。
【００１７】
さらに、図６，９に例示されるように、熱板の外周６０ｃを囲む断熱材１１０の外周１１４を囲む平らな面を有する板状部材１１９が設けられている。これにより、本熱成形装置１は外観が良好である。
【００１８】
図１に例示される熱成形装置１は、シート搬送機構１０、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。成形手段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と成形型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と成形型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。型引出機構９８は、図５に例示されるように、成形型４０を成形位置Ｌ１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、図６に例示されるように、熱板６０を成形位置Ｌ１からシートの搬送方向Ｄ１とは異なる所定の熱板引出方向Ｄ３へ引き出し可能にさせる。
【００１９】
成形対象のシートＳ１は、熱成形可能であればよく、熱可塑性樹脂等の樹脂のみからなる樹脂シートでも、樹脂に充てん材等の添加剤が添加された材質からなるシートでもよく、単層シートでも、異なる材質をラミネートした積層シートでもよい。前記樹脂には、ポリエチレン（Polyethylene）、ポリプロピレン（Polypropylene）、ポリスチレン（Polystyrene）、ポリ塩化ビニル（Poly (vinyl chloride)）、ＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile-butadiene-styrene resin）、ポリエチレンテレフタレート（Poly (ethylene terephthalate)）、ポリカーボネート（Polycarbonate）、ポリアミド（Polyamide）、アクリル樹脂（Acrylic resin）、これらの組み合わせ、等を利用可能である。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し、厚みのあるシートでもよい。
【００２０】
シートＳ１の熱成形は、差圧成形等により行うことができ、圧空成形、真空成形、圧空と真空を併用する圧空真空成形、が好ましい。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。
【００２１】
図１に示すシート搬送機構１０は、シート供給機構１２とクランプ搬送機構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。なお、本熱成形装置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。
【００２２】
以上の構成により、熱板６０と成形型４０とが離間しているとき、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。ここで、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１は、下面Ｓ１ｂが熱板６０の表面６１ａに接触し、熱板６０から熱を供給され、加熱されて軟化する。シートＳ１が成形位置Ｌ１まで搬送されたとき、熱板６０と成形型４０とが近接して成形位置Ｌ１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と成形型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がクランプ位置Ｌ１１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は、例えば、成形品取出機構へ送られ、所定の長さでカットされて、成形品が取り出される。
【００２３】
図６〜９等に示す熱板６０は、複数の第一の通気孔６２を有する表面板６１と、該表面板６１の裏面６１ｂに接し複数の第一の通気孔６２に繋がる内部通気経路６７が形成された台座（台部材）６５とを備えている。
【００２４】
表面板６１の各通気孔６２は、表面板６１の表面６１ａから裏面６１ｂへ貫通した貫通穴とされ、熱板の表面６１ａ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。各通気孔６２は、差圧供給手段２５から負圧（いわゆる真空圧）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。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、シートの搬送方向Ｄ１は、ｘ方向のみならず、ｙ方向やｘ，ｙ両方向からずれた方向とされてもよい。表面板６１は、成形型４０に対向する表面６１ａ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。
【００２５】
台座６５の内部通気経路６７は、表面６５ａの溝６８が複数の第一の通気孔６２に繋がり、裏面６５ｂ側が間座７０の表面７０ａの内部通気経路７１に繋がっている。台座６５の表面６５ａに表面板６１が載置されて固定されている。すなわち、台座６５は、表面６５ａで表面板の裏面６１ｂに接して表面板６１を下から支持する。
なお、表面板６１や台座６５は、例えば金属製とされ、矩形板形状に形成される。
【００２６】
図２〜４、７〜９に示す成形手段２０は、成形型４０、差圧供給用通気経路８０、差圧供給手段２５、等を備える。
【００２７】
成形型４０は、複数の雌型（交換用型）４１と型ベース部材４２を有し、表面板６１に対向している。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）４０ｂ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６０に対向する下面で複数の雌型４１を着脱可能に保持する型保持部位が形成されている。該型保持部位には、雌型の通気孔４０ｂの位置に合わせて通気孔が多数形成されている。型ベース部材４２は、上テーブル４５の下面４５ａに取り付けられて固定されている。すなわち、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で成形型４０を保持する。
【００２８】
床に接触した基台９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。上テーブル４５は、図５に示すように、支柱５５の径よりもそれぞれ極僅かに大きい径とされて該支柱を上下方向へ貫通させる支柱用上貫通穴４６が形成され、支柱５５により位置決めされる。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で成形型４０を保持した上テーブル４５をリンク機構５２により往復動させる。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箇所の端部で前記立設された支柱５５の先端部に固定される。
【００２９】
差圧供給用通気経路８０は、台座６５の内部通気経路６７に繋がる熱板側通気経路８１と、成形型４０の第二の通気孔４０ｂに繋がる型側通気経路８２とを備えている。熱板側通気経路８１は、図７等に示すように、複数の開閉用電磁弁（バルブ）８５を有し、下テーブル７５に設けられたエア流通口７５ｚに接続され、熱板側差圧供給回路２６からのエアの圧力を伝える。型側通気経路８２は、図３等に示すように、上テーブル４５に設けられたエア流通口に接続され、型側差圧供給回路２７からのエアの圧力を伝える。熱板側差圧供給回路２６と型側差圧供給回路２７の一方は省略可能であるため、熱板側通気経路８１と型側通気経路８２の一方は省略可能である。差圧供給用通気経路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、継手やバルブ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バルブの少なくとも一方との組み合わせ、等で構成することができる。
【００３０】
差圧供給手段２５は、熱板６０に接触したシートＳ１に対して成形型４０側の圧力が熱板６０側の圧力よりも低くなる差圧を差圧供給用通気経路８０から供給して成形型４０に密接させる。例えば、表面板６１と成形型４０とを近接させ表面板６１上のシートの上面Ｓ１ａと雌型４１の外周部とを接触させてシート上面Ｓ１ａと上方へ凹んだ成形面４１ａとで閉空間を形成し、熱板側通気経路８１を経由して表面板６１の通気孔６２から圧空を供給するとともに型側通気経路８２を経由して成形型の通気孔４０ｂから負圧を供給すると、シートＳ１が成形面４１ａに密接して圧空真空成形される。
【００３１】
上述した熱板６０に熱を供給するヒーターを設置する空間を設けるため、図８，９等に示すように、台座６５の裏面６５ｂから下方に向けて複数の間座（間部材）７０が立設されて固定され、下テーブル（ベース）７５の表面７５ａに複数の間座７０が載置されて固定されている。すなわち、シートＳ１への接触面（表面６１ａ）を上にした熱板６０を支持する複数の間座７０が間隔を空けて下テーブル７５上に立設されている。本熱成形装置１における下テーブル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方向に向けた細長い外形四角柱状の第一の間座７０Ａ，７０Ａが架け渡され、両間座７０Ａ，７０Ａの間で複数の外形円柱状の第二の間座７０Ｂ及び複数の外形円柱状の第三の間座７０Ｃが架け渡されている。第二の間座７０Ｂには、通気用の内部通気経路７１が形成されている。間座７０は、金属、セラミックス、樹脂、等、様々な材質とすることができ、近くにヒーターが配置されることから耐熱性の材質が好ましい。
【００３２】
下テーブル（ベース）７５は、図６に示すように、支柱５５の径よりもそれぞれ極僅かに大きい径とされて該支柱を上下方向へ貫通させる支柱用下貫通穴７６が形成され、支柱により位置決めされる。下テーブル７５には、間座の裏面７０ｂにある内部通気経路７１に繋がり内部を貫通してｘ方向の縁部７５ｄ等のエア流通口７５ｚから熱板側通気経路８１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。
【００３３】
ヒーター７９は、図９等に示すように、複数の間座７０の間で下テーブル７５の表面７５ａから離間して台座６５の裏面６５ｂに取り付けられて固定されている。すなわち、間座７０の位置を避けて熱板６０の下側に複数のヒーター７９が設けられている。ヒーター７９は、通電されると発熱し、台座６５側から熱板６０を加熱する。台座６５には表面板６１の温度を検出する温度センサーが設けられており、図示しない加熱温度フィードバック制御機構により表面板６１が設定温度となるように加熱される。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未満とすることができる。
【００３４】
ところで、図７，９に示すように、台座６５の外周６０ｃは、板状の断熱材１１０で覆われている。ここで、台座の外周が断熱材で覆われるとは、台座の外周が面積比で半分以上断熱材により隠される等、台座の外周の大部分が隠されることを意味し、台座の外周に隠されない部分が存在することが含まれる。断熱材１１０の内側面１１３は、熱板の外周６０ｃに接触しているのが好ましいものの、熱板の外周６０ｃから離間していてもよい。熱板６０の外周６０ｃを囲む断熱材１１０の成形型４０側となる上縁（縁部）１１１は、表面板６１の表面６１ａよりも裏面６１ｂ側とされている。これにより、シートＳ１が断熱材１１０に接触しないので、シートＳ１が良好に熱成形される。断熱材１１０の下縁１１２は、下テーブル７５の表面７５ａに接触している。従って、台座６５の外周部並びにヒーター７９の側面部及び底面部から熱が外気へ逃げ難く、ヒーター７９からの熱が効率よく表面板６１へ伝わる。
なお、実際に試験を行ったところ、ヒーターの消費電力が１０〜３０％程度削減されることが確認された。
【００３５】
断熱材１１０の内側面１１３は、間座７０の一部及び第二の断熱材１２０の外縁１２１に接触している。この点でも、台座６５の外周部並びにヒーター７９の側面部及び底面部から熱が外気へ逃げ難く、ヒーター７９からの熱が効率よく表面板６１へ伝わる。
【００３６】
図６，９に示すように、熱板６０の外周６０ｃを囲む断熱材１１０の外周１１４を囲む位置には、平らな外面を有する板状部材１１９が設けられている。板状部材１１９の上縁は、断熱材の上縁１１１に合わせられている。これにより、シートＳ１が板状部材１１９に接触しないので、シートＳ１が良好に熱成形される。板状部材１１９の下縁は、断熱材の下縁１１２と同様、下テーブル７５の表面７５ａに接触している。従って、台座６５の外周部並びにヒーター７９の側面部及び底面部から熱が外気へ逃げ難く、ヒーター７９からの熱が効率よく表面板６１へ伝わる。板状部材１１９の内側面は、断熱材１１０の外周面に接触している。
板状部材１１９には、ステンレス板といった金属板、セラミックス板、樹脂板、等を用いることができる。
【００３７】
第二の断熱材１２０は、図１０に示すように、複数の間座７０のそれぞれに位置を合わせた各貫通穴１２２や各切欠１２４が形成された板状に形成されている。図８，９に示すように、第二の断熱材１２０は、各貫通穴１２２に複数の間座７０のそれぞれを上下に通した状態で複数のヒーター７９の底面７９ｂと下テーブル７５の表面７５ａとの間に設けられている。これにより、熱板６０の下面から外気へ放射される熱が少なくなるので、熱板６０を昇温させるためのエネルギーが削減される。第二の断熱材の外縁１２１は、熱板の外周６０ｃを囲む断熱材１１０の内側面１１３に繋がっている。これにより、熱板６０から外気へ放射される熱がさらに少なくなるので、熱板６０を昇温させるためのエネルギーがさらに削減される。
【００３８】
上述した断熱材を備える熱成形装置１の動作は、例えば、図１２に示すコンピューターシステム９５で制御される。コンピューターシステム９５は、パーソナルコンピューター等で構成されるコンピューター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、自動モードと型替モードを少なくとも有する複数のモード（設定）から選ばれるモードに切り替えるためのセレクトスイッチ９７ａ、シート搬送機構１０の動作を制御するシート搬送制御回路９７ｂ、型用テーブル駆動機構５０の動作を制御する型駆動制御回路９７ｃ、熱板側差圧供給回路２６及び型側差圧供給回路２７の動作を制御する差圧供給制御回路９７ｄ、等の回路を備えている。コンピューター９６は、内部のバス９６ｚに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９６ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）９６ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）９６ｃ、Ｉ／Ｏ回路（入出力回路）９６ｄ、タイマ回路９６ｋ、ハードディスクといった記憶装置９６ｅ、ディスプレイ９６ｆ、音声出力装置９６ｇ、ポインティングデバイスやキーボードといった入力装置９６ｈ、印刷装置９６ｉ、等が接続されている。Ｉ／Ｏ回路９６ｄには、制御盤９７のセレクトスイッチ９７ａ及び制御回路（９７ｂ〜９７ｄ）が接続されている。コンピューターシステム９５は、成形手段２０の一部を構成する。
【００３９】
図１３のタイミングチャートに例示されるように、コンピューターシステム９５は、初期状態において、開閉用電磁弁８５を開き、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、成形型４０を所定の離間位置Ｌ１３にさせ、熱板側差圧供給回路２６及び型側差圧供給回路２７からの負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、コンピューターシステム９５は、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）。タイミングt2〜t3では、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。すると、シートＳ１，Ｓ２が所定量搬送方向Ｄ１へ搬送され、成形されていないシートＳ１が成形位置Ｌ１に搬入される。タイミングt4では、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。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。
【００４０】
タイミングt5では、熱板側差圧供給回路２６から熱板の通気孔６２へ負圧を作用させ、成形位置Ｌ１のシートＳ１を表面板６１に密接させて加熱軟化させる。タイミングt6〜t7では、図４に示すように、型用テーブル駆動機構５０により上テーブル４５を下降させ、成形型４０を所定の近接位置Ｌ１４にさせて、熱板６０と成形型４０とを近接させる。タイミングt8〜t9では、熱板側差圧供給回路２６から熱板の通気孔６２へ圧空を供給するとともに型側差圧供給回路２７から成形型の通気孔４０ｂに負圧を作用させ、加熱軟化状態のシートＳ１を凹状の成形面４１ａに密接させる。雌型４１の温度は表面板６１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、シートが圧空真空成形され、カット前の成形品が形成される。
なお、熱板側差圧供給回路２６が無い場合、タイミングt5で型側差圧供給回路２７から成形型の通気孔４０ｂに圧空を供給し、タイミングt8〜t9で型側差圧供給回路２７から成形型の通気孔４０ｂに負圧を作用させると、シートを真空成形することができる。型側差圧供給回路２７が無い場合、タイミングt8〜t9で熱板側差圧供給回路２６から熱板の通気孔６２へ圧空を供給すると、シートを圧空成形することができる。
【００４１】
タイミングt9で熱板の通気孔６２への圧空の供給を解除し成形型の通気孔４０ｂへの負圧の供給を解除すると、タイミングt10〜t11では、型用テーブル駆動機構５０により上テーブル４５を上昇させ、成形型４０を図３に示す所定の離間位置Ｌ１３にさせて、熱板６０と成形型４０とを離間させる。
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。なお、上述した動作の各タイミングの順番は、適宜、変更可能である。
【００４２】
（２）熱成形装置及び熱成形方法の作用及び効果：
上述したように、熱板の外周６０ｃは、断熱材１１０で囲まれている。これにより、熱板の外周６０ｃから外気へ放射される熱が少なくなるので、熱板６０を昇温させるためのエネルギーが削減される。従って、熱板６０を用いた熱成形を省エネルギー型にすることができる。
また、複数の間座７０が存在する複数のヒーターの底面７９ｂと下テーブルの表面７５ａとの間に第二の断熱材１２０が設けられ、熱板の外周６０ｃを囲む断熱材の内側面１１３に第二の断熱材の外縁１２１が繋がっているので、熱板６０から外気へ放射される熱がさらに少なくなり、熱板６０を昇温させるためのエネルギーがさらに削減される。
さらに、熱板の外周６０ｃを囲む断熱材の上縁１１１が表面板の表面６１ａよりも裏面６１ｂ側とされているので、シートＳ１が断熱材１１０に接触せず、シートＳ１が良好に熱成形される。
【００４３】
（３）変形例：
上記成形手段では、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。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及び離間させる際には、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、熱板と型との近接及び離間の際、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及び離間させる機構は、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。
【００４４】
上記熱板や上記成形型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。
上記熱板は、上記表面板と上記台座とが一体化された単一部材でもよい。
上記ヒーターは、熱風を供給する機構、ガス等の燃料を燃焼させる機構、等でもよい。
上記間座が立設されるベースは、熱成形装置の土台となるベッド等でもよい。
上記断熱材１１０は、板状部材を使用するのみならず、熱板の外周に塗布される断熱塗料等でもよい。
上述した第二の断熱材１２０の代わりに、ヒーター７９の底面部及び側面部並びに台座６５の裏面に断熱塗料を塗布してもよい。
【００４５】
なお、熱成形装置の基本部分２０，６０，１１０のみでも、熱板を用いた熱成形を省エネルギー型にする効果が得られる。
すなわち、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
【００４６】
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、熱板を用いた省エネルギー型の熱成形の技術等を提供することができる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能であり、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能である。従って、本発明は、上述した実施形態や変形例に限られず、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成等も含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１…熱成形装置、１０…シート搬送機構、
２０…成形手段、
２５…差圧供給手段、２６…熱板側差圧供給回路、２７…型側差圧供給回路、
４０…成形型、４０ｂ…第二の通気孔、４１…雌型、４１ａ…成形面、
４５…上テーブル、５０…型用テーブル駆動機構、
６０…熱板、６０ｃ…外周、
６１…表面板、６１ａ…型に対向する表面、６１ｂ…裏面、
６２…第一の通気孔、
６５…台座（台部材）、６７…内部通気経路、６８…溝、
７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ…間座（間部材）、７１…内部通気経路、
７５…下テーブル（ベース）、７７…テーブル内部通気経路、
７９…ヒーター、７９ｂ…底面、
８０…差圧供給用通気経路、８１…熱板側通気経路、８２…型側通気経路、
９５…コンピューターシステム（成形手段の一部）、
１１０…断熱材、１１１…上縁、１１２…下縁、１１３…内側面、１１４…外周、
１１９…板状部材、
１２０…第二の断熱材、１２１…外縁、１２２…貫通穴、１２４…切欠、
Ｄ１…搬送方向、Ｌ１…成形位置、
Ｌ１１…クランプ位置、Ｌ１２…解放位置、Ｌ１３…離間位置、Ｌ１４…近接位置、
Ｓ１…シート、Ｓ１ａ…上面（他面）、Ｓ１ｂ…下面（一面）、Ｓ２…成形後のシート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱成形可能なシートを熱板で接触加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形装置において、
前記熱板の外周が断熱材で囲まれていることを特徴とする熱成形装置。
【請求項２】
熱成形可能なシートを熱板で加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形装置において、
前記熱板は、複数の第一の通気孔を有する表面板と、該表面板の裏面に接し前記複数の第一の通気孔に繋がる内部通気経路が形成された台部材とを備え、
前記成形手段は、第二の通気孔を有し前記表面板に対向した成形型と、前記内部通気経路と前記第二の通気孔の少なくとも一方に繋がる差圧供給用通気経路と、前記熱板に接触した前記シートに対して前記成形型側の圧力が前記熱板側の圧力よりも低くなる差圧を前記差圧供給用通気経路から供給して前記成形型に密接させる差圧供給手段とを備え、
前記熱板の外周が断熱材で囲まれ、該断熱材の前記成形型側となる縁部が前記表面板の表面よりも裏面側とされていることを特徴とする熱成形装置。
【請求項３】
前記シートへの接触面を上にした前記熱板を支持する複数の間部材が間隔を空けてベース上に立設され、
前記間部材の位置を避けて前記熱板の下側に複数のヒーターが設けられ、
該複数のヒーターの底面と前記ベースの上面との間に、前記複数の間部材のそれぞれに位置を合わせた各貫通穴が形成された第二の断熱材が前記各貫通穴に前記複数の間部材のそれぞれを上下に通した状態で設けられている、請求項１又は請求項２に記載の熱成形装置。
【請求項４】
前記熱板の外周を囲む断熱材の内側面が前記第二の断熱材の外縁に繋がっている、請求項３に記載の熱成形装置。
【請求項５】
前記熱板の外周を囲む断熱材の外周を囲む平らな面を有する部材が設けられている、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の熱成形装置。
【請求項６】
熱成形可能なシートを熱板で接触加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形方法において、
前記熱板の外周を断熱材で囲み、該熱板で前記シートを接触加熱した後、該シートを前記成形手段により成形することを特徴とする熱成形方法。
【請求項１】
熱成形可能なシートを熱板で接触加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形装置において、
前記熱板の外周が断熱材で囲まれていることを特徴とする熱成形装置。
【請求項２】
熱成形可能なシートを熱板で加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形装置において、
前記熱板は、複数の第一の通気孔を有する表面板と、該表面板の裏面に接し前記複数の第一の通気孔に繋がる内部通気経路が形成された台部材とを備え、
前記成形手段は、第二の通気孔を有し前記表面板に対向した成形型と、前記内部通気経路と前記第二の通気孔の少なくとも一方に繋がる差圧供給用通気経路と、前記熱板に接触した前記シートに対して前記成形型側の圧力が前記熱板側の圧力よりも低くなる差圧を前記差圧供給用通気経路から供給して前記成形型に密接させる差圧供給手段とを備え、
前記熱板の外周が断熱材で囲まれ、該断熱材の前記成形型側となる縁部が前記表面板の表面よりも裏面側とされていることを特徴とする熱成形装置。
【請求項３】
前記シートへの接触面を上にした前記熱板を支持する複数の間部材が間隔を空けてベース上に立設され、
前記間部材の位置を避けて前記熱板の下側に複数のヒーターが設けられ、
該複数のヒーターの底面と前記ベースの上面との間に、前記複数の間部材のそれぞれに位置を合わせた各貫通穴が形成された第二の断熱材が前記各貫通穴に前記複数の間部材のそれぞれを上下に通した状態で設けられている、請求項１又は請求項２に記載の熱成形装置。
【請求項４】
前記熱板の外周を囲む断熱材の内側面が前記第二の断熱材の外縁に繋がっている、請求項３に記載の熱成形装置。
【請求項５】
前記熱板の外周を囲む断熱材の外周を囲む平らな面を有する部材が設けられている、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の熱成形装置。
【請求項６】
熱成形可能なシートを熱板で接触加熱した後、該シートを成形手段により成形する熱成形方法において、
前記熱板の外周を断熱材で囲み、該熱板で前記シートを接触加熱した後、該シートを前記成形手段により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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３１９３０（Ｐ２０１３−３１９３０Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７９２４（Ｐ２０１１−１６７９２４）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（３０４０５０３６９）株式会社浅野研究所 (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（３０４０５０３６９）株式会社浅野研究所 (44)
【Ｆターム（参考）】
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