JP2000015693A - プラスチックシート成形方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチックシートの成形に際し、成形ゾー
ンにて的確な成形時のシート温度を測定し、この最適シ
ート温度域にて成形可能なプラスチックシート成形方法
及びその装置を提供する。 【解決手段】 プラスチックシートの成形に際し、プラ
スチックシート１の表面温度を成形ゾーン３にて測定
し、その測定温度が予め設定された温度域になるように
プラスチックシート１の加熱条件を制御し、前記加熱条
件で制御されたプラスチックシート１の成形を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックシー
ト成形方法及びその装置に係り、特にプラスチックシー
トの真空、真空圧空又は圧空形成において、成形ゾーン
にて成形時のシート温度を接触式温度計にて測定し、最
適シート温度域にて成形可能なプラスチックシート成形
方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラスチックシート（以下、単に
シートという）成形のシート加熱制御においては、成形
ゾーンの手前のシート加熱部において放射温度計等によ
ってシート表面の温度を非接触にて測定し、その測定結
果を基に、ヒータの出力制御を行っている。また、シー
ト加熱温度制御は、シート加熱用ヒータに印加する電圧
値の制御あるいはヒータに組み込まれた温度センサ又は
ヒータ近傍に設置された温度センサにてヒータ自身の温
度あるいは、ヒータ近傍の雰囲気温度を測温してヒータ
の出力を制御するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のシート成形方法によれば、いずれも成形ゾーンの手前
のシート加熱部にてシートの温度を非接触で測定し、設
定された加熱時間終了後、ないしはシート加熱部でのシ
ート表面温度が予め設定された温度になった後、そのシ
ートを成形ゾーンに移動させ、その移動時間後のシート
温度降下量が、成形時のシート最適温度になるであろう
と予測される設定になっている。

【０００４】したがって、成形時のシート温度にばらつ
きがあっても、フィードバックされずに、成形品のばら
つきまたは不良が発生する原因となっていた。例えば、
特開平８−１７４６５４号公報では、成形ゾーンの直前
の位置に放射温度計を配置して、シート温度を測定する
ようにしている。この場合にも、シートの温度を検出し
た後、そのシートを成形ゾーンに移動させる必要があ
り、シートが放射温度計の設置位置から成形ゾーンに至
るまでにシートの温度の低下は避けられず、シートの成
形のための適切な温度制御には難があった。

【０００５】また、かかる放射温度計の設置位置での温
度測定を行うと、シートは曲がったり、皺が入ったりす
るために、放射温度計がシートの表面に対し、直角に位
置しないので、そのシート表面での放射温度の測定を正
確に行うことは難しく、その放射温度の測定の信頼性に
は難があった。本発明は、上記問題点を除去し、シート
の成形に際し、成形ゾーンにて的確な成形時のシート温
度を測定し、この最適シート温度域にて成形可能なプラ
スチックシート成形方法及びその装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕プラスチックシート成形方法において、（ａ）プ
ラスチックシートの表面温度を成形ゾーンにて測定し、
（ｂ）その測定温度が予め設定された温度域になると、
プラスチックシートの成形を行うようにしたものであ
る。

【０００７】〔２〕上記〔１〕記載のプラスチックシー
ト成形方法において、前記測定温度が予め設定された温
度域になるように、プラスチックシートの加熱条件を制
御するようにしたものである。 〔３〕上記〔１〕記載のプラスチックシート成形方法に
おいて、前記加熱条件は、加熱温度、加熱時間、又は加
熱温度及び加熱時間である。

【０００８】〔４〕上記〔１〕記載のプラスチックシー
ト成形方法において、前記（ｂ）工程におけるプラスチ
ックシートの成形は、型締め、圧空又は真空引きによる
ようにしたものである。 〔５〕上記〔１〕記載のプラスチックシート成形方法に
おいて、プラスチックシートの表面温度を１点あるいは
複数点の接触式温度計で測定するようにしたものであ
る。

【０００９】〔６〕上記〔１〕記載のプラスチックシー
ト成形方法において、プラスチックシートの表面温度を
１点あるいは複数点の接触式温度計で測定し、この測定
温度の検出点の温度が定めた温度域に入らない場合は、
成形を禁止するか、又は、成形をしないがアラームを出
すようにしたものである。 〔７〕上記〔１〕記載のプラスチックシート成形方法に
おいて、プラスチックシートを高めに加熱しておいて、
このプラスチックシートの表面温度を１点あるいは複数
点の接触式温度計で測定し、この測定温度の検出点の温
度が定められた温度域に入らない場合は、この温度域に
入るまで成形を待機し、測定温度の検出点の温度が定め
た温度域に入るのを確認した後、成形を行うようにした
ものである。

【００１０】〔８〕プラスチックシート成形装置におい
て、（ａ）プラスチックシートの表面温度を成形ゾーン
にて測定する測定手段と、（ｂ）前記プラスチックシー
トの加熱を行う加熱手段と、（ｃ）前記加熱されたプラ
スチックシートの成形を行う成形手段とを具備するよう
にしたものである。

〔９〕上記〔８〕記載のプラスチックシート成形装置に
おいて、前記測定温度が予め設定された温度域になるよ
うにプラスチックシートの加熱条件を制御する制御手段
を有するようにしたものである。

【００１１】〔１０〕上記〔８〕記載のプラスチックシ
ート成形装置において、前記測定手段は、接触式温度計
である。 〔１１〕上記〔１０〕記載のプラスチックシート成形装
置において、前記接触式温度計をプラスチックシートの
製品成形領域以外のスクラップになる部分に接触させる
ように配置する。

【００１２】〔１２〕上記〔８〕記載のプラスチックシ
ート成形装置において、前記加熱手段は、前記成形ゾー
ンの手前のプラスチックシート加熱部に配置されるよう
にしたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施
例を示すシート成形装置の全体構成図、図２はそのシー
ト成形装置の要部斜視図である。これらの図において、
１は成形の対象となるプラスチックシート（以下、単に
シートという）、２はシート加熱ゾーン、３はシート成
形ゾーン、４は金型（上下金型）、５は成形テーブル、
６は温度センサ、７はシート供給部、１０はシート加熱
及び成形を行うための電子制御装置である。なお、ここ
で、シート成形ゾーンとは、成形を行う部屋（チャンバ
ー）と定義する。

【００１４】そこで、シート１はシート供給部７からシ
ート加熱ゾーン２に送られ、加熱される。シート１がシ
ート加熱ゾーン２内にて設定温度まで昇温後、シート成
形ゾーン３に送られる。シート成形ゾーン３に送られた
シート１は成形直前ないし成形時に予め金型４あるいは
成形テーブル５にセットされた温度センサ６にてシート
表面温度を１点ないし複数点測定する。測定の結果、シ
ート表面温度が予め設定された最適シート成形温度域、
つまり、最適シート成形温度ないしは所定の温度幅に入
っている場合に成形を実施する。なお、シート表面温度
の測定にあたっては、温度センサ６の数を増す程、シー
ト表面全体の温度を把握することができる。

【００１５】一方、シート表面温度が予め設定された最
適成形温度域に入っていない場合は、成形を行わず、シ
ート１をシート成形ゾーン３から送り出すか、または、
成形を行うが、成形時にアラーム等の警告を出し、後工
程での打ち抜きを禁止すると共に、シート加熱ゾーン２
のヒータの設定温度及び又は加熱時間を自動的に調整
し、シート表面温度が最適域に入るように制御して、シ
ート成形を行う。

【００１６】また、シート加熱ゾーン２にてシート１を
予め最適成形温度より高めに加熱し、シート成形ゾーン
３に送り、シート成形ゾーン３にてシート１の表面温度
を設定し、最適成形温度域に適合する温度まで降下した
時点で成形を行う。このように、この実施例によれば、
最終段階である型締めや真空、圧空制御を最終段階のシ
ート成形ゾーンでのシート温度を検出してシート温度制
御ができるようにしたので、従来のように、シート加熱
ゾーン２から推定で制御することが無くなり、的確な制
御を行うことができる。

【００１７】以下、具体的なシート温度制御例につい
て、説明する。図３は本発明の実施例を示す第１のシー
ト温度制御フローチャートである。 （１）まず、シート成形ゾーンにおける成形時のシート
の温度測定を行う（ステップＳ１）。 （２）次いで、シート成形ゾーンにおけるシート温度は
許容温度域内か否かを判断する（ステップＳ２）。

【００１８】（３）ステップＳ２において、ＹＥＳの場
合には、加熱ゾーンの温度制御を行うことなく、シート
成形を行う（ステップＳ３）。 （４）ステップＳ３において、シート成形が終了する
と、シート送りを行う（ステップＳ４）。 （５）ステップＳ２において、ＮＯの場合には、加熱ゾ
ーンの温度制御を実施し、シート送りを行うことなく、
ステップＳ１に戻る（ステップＳ５）。

【００１９】上記したように、この実施例では１ショッ
ト毎にシートの温度をチェックしているが、複数ショッ
ト毎に、シートの温度をチェックして、温度の制御を行
うようにすることも電子制御装置１０によって実施する
ことができる。図４は本発明の実施例を示すシート温度
制御のための温度センサの配置を示す平面図、図５はそ
のシート成形制御システムの構成図、図６は本発明の実
施例を示す第２のシート温度制御フローチャートであ
る。

【００２０】図５において、８は温度制御盤、９はシー
ト成形用駆動装置であり、電子制御装置１０は、入出力
インタフェース１１、中央処理装置（ＣＰＵ）１２、統
括制御を行うプログラムが記憶される第１のメモリ１
３、シート設定温度や許容値などのデータを記憶する第
２のメモリ１４、出力インタフェース１５等からなる。
この実施例では、図４に示すように、シート１の複数位
置に温度センサ６Ａ〜６Ｉを配置する。その場合、温度
センサ６Ａ〜６Ｉとしては、接触式温度計を用い、しか
も、温度センサ６Ａ〜６Ｉをシートの製品成形領域以外
のスクラップになる部分に直接接触させるように配置す
る。なお、シートの製品成形領域とは上下の金型で挟ま
れる領域のことをいう。また、シート１の縦横に均等に
配置することが望ましい。

【００２１】このように、温度センサ６Ａ〜６Ｉを配置
することにより、シート面内における加熱温度のバラツ
キを容易に検出することができる。以下、本発明の実施
例を示す第２のシート温度制御方法について図６を参照
しながら説明する。 （１）まず、シート成形ゾーン３における成形時のシー
ト１の複数位置におけるシートの温度を測定する（ステ
ップＳ１１）。

【００２２】（２）次に、シート１の複数位置において
測定された温度に異常なバラツキがあるか、つまり、複
数位置における温度のうち許容温度域以外のものがある
か、バラツキの度合いが許容値より大きいか否か判断す
る（ステップＳ１２）。 （３）次に、ステップＳ１２において、ＮＯであれば、
加熱ゾーンの温度制御を行うことなく、シート成形を行
う（ステップＳ１３）。

【００２３】（４）次に、シート送りを行い、ステップ
Ｓ１１に戻る（ステップＳ１４）。 （５）次に、ステップＳ１２において、ＹＥＳの場合に
は、シート１の複数位置において測定された温度のバラ
ツキが大きいか否かを電子制御装置１０でチェックする
（ステップＳ１５）。 （６）次に、ステップＳ１５において、バラツキが大き
くない場合（ＮＯの場合）には、一応シート成形を行う
（ステップＳ１６）が、後工程へのアラームを発し（ス
テップＳ１７）、加熱ゾーンの温度制御を行い（ステッ
プＳ１８）、ステップＳ１４に進む。

【００２４】（７）ステップＳ１５において、バラツキ
が大きい場合（ＹＥＳの場合）には、シート成形を禁止
（ステップＳ１９）して、加熱ゾーンの温度制御を行い
（ステップＳ２０）、ステップＳ１１へ戻る。このよう
に、この実施例によれば、シート加熱温度のシート面内
における異常なバラツキを的確に判断し、シート成形の
可否を容易に判別することができる。

【００２５】また、上記したように、この実施例では１
ショット毎にシートの温度をチェックしているが、複数
ショット毎に、シートの温度をチェックして、温度の制
御を行うようにすることも電子制御装置１０によって実
施することができる。なお、この実施例の制御は、所定
の条件では、シート成形を禁止するようにしており、特
に、薄いシートの成形に好適である。

【００２６】また、肉厚の大きいシート成形の場合に
は、以下のような制御が好ましい。なお、加熱ゾーンに
おけるシート１の温度は、成形ゾーンへの移動により下
がることになるので、当然それを見越して、成形ゾーン
におけるシートの温度よりは、高くなるように、加熱し
ておく。図７は本発明の実施例を示す第３のシート温度
制御フローチャートである。

【００２７】（１）まず、シート成形ゾーンにおける成
形時のシート複数位置におけるシートの温度を測定する
（ステップＳ２１）。 （２）次に、シートの複数位置における測定された温度
が、所定温度域にあるか否かを判断する（ステップＳ２
２）。 （３）ステップＳ２２において、所定温度域である場合
（ＹＥＳ）は、シート成形を行う（ステップＳ２３）。

【００２８】（４）次に、シート送りを行う（ステップ
Ｓ２４）。 （５）ステップＳ２２において、所定温度域でない場合
（ＮＯ）は、シート成形を待機する（ステップＳ２
５）。 （６）再び、シートの複数位置における測定された温度
が、所定温度域にあるか否かを判断する（ステップＳ２
６）。

【００２９】ステップＳ２６において、ＮＯであれば、
引き続き、シート成形を待機（ステップＳ２５）し、ス
テップＳ２６において、ＹＥＳであれば、シート成形
（ステップＳ２３）を実施する。また、本発明によれ
ば、より具体的には、以下のような効果を奏することが
できる。

【００３０】（１）成形（延伸）時のプラスチックシー
トの温度を毎ショット安定させることができる。 （２）成形品の不良（偏肉不良、形状不良等）を大幅に
低減させることができる。 （３）非常に高速に、かつ、大量に成形品が製造される
場合において、検査が十分にできない場合にも、不良品
の発生頻度を低減させることができる。

【００３１】（４）次ショット以降の加熱フィードバッ
ク制御をして、成形を行うことができるので、成形品が
安定し、かつ多数個取りにおける成形むらを低減させる
ことができる。 （５）シート温度を正確に測り、シート加熱制御を実施
するようにしたので、複雑なシート加熱温度設定が不要
になった。

【００３２】なお、上記実施例では、成形加工は、型締
めによる場合を示したが、圧空又は真空引きによる成形
加工にも適用が可能である。また、加熱装置を成形ゾー
ンに移動させて加熱し、成形ゾーンにおける成形時に
は、加熱装置を退避させる方式へも適宜適用することが
できる。更に、上記実施例では、温度測定手段として
は、接触式温度計について述べたが、成形ゾーンにおい
ては、加熱ゾーンにおいて弛んだり、皺が寄ったシート
に張りを持たせるような機構を有するので、加熱ゾーン
においてはシートが張られることになり、そのシートの
表面温度を放射線温度計によって測定する場合にも、そ
のシートの表面温度を的確に測定することができるの
で、成形ゾーンにおいては、放射線温度計を用いること
ができる。つまり、本発明においては、従来技術で述べ
た加熱ゾーンにおける放射線温度計におけるシートの表
面温度の測定の問題点を解決することができる。

【００３３】また、上記実施例では、接触式温度計を成
形テーブルにセットした例を示したが、成形テーブルと
は独立して接触式温度計を配置して、成形テーブルとは
機構（歯車機構等）を介して連動して動作させるように
することができる。すなわち、まず、成形ゾーンにおい
て接触式温度計をシートに接触させて、プラスチックシ
ートの製品成形領域以外のスクラップになる部分に接触
させて、シートの表面温度を測定し、その後、金型を有
する成形テーブルを駆動して、成形を行うように構成す
ることができる。また、その成形時（ショット時）に
は、接触式温度計を機構により下方に退避させておくよ
うにすることもできる。

【００３４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００３５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。 （Ａ）最終段階である型締めや真空、圧空制御を最終段
階の直前のシート成形ゾーンのシート温度を検出してシ
ート温度制御ができるようにしたので、従来のように、
シート加熱ゾーンから推定で制御することが無くなり、
的確な制御を行うことができる。

【００３６】（Ｂ）シート加熱温度のシート面内におけ
る異常なバラツキを的確に判断し、シート成形の可否を
容易に判別することができる。 （Ｃ）成形（延伸）時のプラスチックシートの温度を毎
ショット安定させることができるとともに、成形品の不
良（偏肉不良、形状不良等）を大幅に低減させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すシート成形装置の全体構
成図である。

【図２】本発明の実施例を示すシート成形装置の要部斜
視図である。

【図３】本発明の実施例を示す第１のシート温度制御フ
ローチャートである。

【図４】本発明の実施例を示すシート温度制御のための
温度センサの配置を示す平面図である。

【図５】本発明の実施例を示すシート成形制御システム
の構成図である。

【図６】本発明の実施例を示す第２のシート温度制御フ
ローチャートである。

【図７】本発明の実施例を示す第３のシート温度制御フ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ 成形の対象となるプラスチックシート ２ シート加熱ゾーン ３ シート成形ゾーン ４ 金型（上下金型） ５ 成形テーブル ６，６Ａ〜６Ｉ 温度センサ ７ シート供給部 ８ 温度制御盤 ９ シート成形用駆動装置 １０ 電子制御装置 １１ 入出力インタフェース １２ 中央処理装置（ＣＰＵ） １３ 第１のメモリ １４ 第２のメモリ １５ 出力インタフェース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F208 AC03 AK01 AM09 AP05 AQ03 AR06 AR11 MA01 MA02 MB01 MC01 MC02 MH06 MH10 MK08 MK13 MK20

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）プラスチックシートの表面温度を成
   形ゾーンにて測定し、（ｂ）その測定温度が予め設定さ
   れた温度域になると、プラスチックシートの成形を行う
   ことを特徴とするプラスチックシート成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプラスチックシート成形
   方法において、前記測定温度が予め設定された温度域に
   なるように、プラスチックシートの加熱条件を制御する
   ことを特徴とするプラスチックシート成形方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のプラスチックシート成形
   方法において、前記加熱条件は、加熱温度、加熱時間、
   又は加熱温度及び加熱時間であることを特徴とするプラ
   スチックシート成形方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載のプラスチックシート成形
   方法において、前記（ｂ）工程におけるプラスチックシ
   ートの成形は、型締め、圧空又は真空引きによることを
   特徴とするプラスチックシート成形方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載のプラスチックシート成形
   方法において、プラスチックシートの表面温度を１点あ
   るいは複数点の接触式温度計で測定することを特徴とす
   るプラスチックシート成形方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載のプラスチックシート成形
   方法において、プラスチックシートの表面温度を１点あ
   るいは複数点の接触式温度計で測定し、該測定温度の検
   出点の温度が定めた温度域に入らない場合は、成形を禁
   止するか、又は、成形をしないがアラームを出すことを
   特徴とするプラスチックシート成形方法。
7. 【請求項７】 請求項１記載のプラスチックシート成形
   方法において、プラスチックシートを高めに加熱してお
   いて、該プラスチックシートの表面温度を１点あるいは
   複数点の接触式温度計で測定し、該測定温度の検出点の
   温度が定められた温度域に入らない場合は、該温度域に
   入るまで成形を待機し、測定温度の検出点の温度が定め
   た温度域に入るのを確認した後、成形を行うことを特徴
   とするプラスチックシート成形方法。
8. 【請求項８】（ａ）プラスチックシートの表面温度を成
   形ゾーンにて測定する測定手段と、（ｂ）前記プラスチ
   ックシートの加熱を行う加熱手段と、（ｃ）前記加熱さ
   れたプラスチックシートの成形を行う成形手段とを具備
   することを特徴とするプラスチックシート成形装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載のプラスチックシート成形
   装置において、前記測定温度が予め設定された温度域に
   なるようにプラスチックシートの加熱条件を制御する制
   御手段を有することを特徴とするプラスチックシート成
   形装置。
10. 【請求項１０】 請求項８記載のプラスチックシート成
    形装置において、前記測定手段は、接触式温度計である
    ことを特徴とするプラスチックシート成形装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のプラスチックシート
    成形装置において、前記接触式温度計をプラスチックシ
    ートの製品成形領域以外のスクラップになる部分に接触
    させるように配置することを特徴とするプラスチックシ
    ート成形装置。
12. 【請求項１２】 請求項８記載のプラスチックシート成
    形装置において、前記加熱手段は、前記成形ゾーンの手
    前のプラスチックシート加熱部に配置されることを特徴
    とするプラスチックシート成形装置。