JP2010125626A - 樹脂シートの熱成形装置における離型機構 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構成でありながら、成形品の離型をスムーズかつ確実に行い得る樹脂シートの熱成形装置における離型機構を提供する。
【解決手段】熱成形装置としての真空圧空成形機１０に設けられた成形型のうち、上型１３は、無数の凹部１５ａを有する雌型１５を複行複列配して構成される。雌型１５の下面、および凹部１５ａの内壁面で成形面１７が構成される。上型１３を構成する雌型１５には、成形面１７に開口した通気孔１５ｂが設けられ、この通気孔１５ｂの他端にはエアー回路２０が接続される。エアー回路２０は、離型エアーを成形面１７に密着した成形品に対して噴射可能に構成され、この間欠的に噴射される離型エアーによって成形品が離型される。
【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂シートの熱成形装置における離型機構に関する。

樹脂シートから、食品、電気部品、日用品、医薬品等を収容する容器や当該容器の蓋材等の製品を製造するラインにおいては、加熱された樹脂シートを成形型の成形面に沿わせて変形させることにより、所定形状の成形品を得る熱成形装置が使用されている。この種の熱成形装置で用いる成形型には、一端が成形面に開口し、他端がエアー回路に接続された通気孔が設けられる。そして、型成形（熱成形）時には、例えば通気孔を介して真空吸引を行うことで、樹脂シートが成形面に沿って変形する。

ところで、樹脂シート（成形品）は、成形面に対して密着するため、型開きしただけでは成形品を確実に離型するのが困難である。そのため、この種の熱成形装置は、成形品の離型を補助するための離型機構を具備する。離型機構としては、例えば特開平６−４７８０４号公報（特許文献１）に記載のようなノックアウトプレートが公知である。ノックアウトプレートは、これを突き出すことによって製品が変形、損傷等するのを防止するため、隣り合う成形面間に配置される。
特開平６−４７８０４号公報

しかしながら、例えば型締め方向に延びる凹凸を多数有する製品（表面積が大きい製品）を成形する場合には、成形面に対する成形品の密着強度が著しく高まるため、ノックアウトプレートでは確実に離型することができないおそれがある。例えば、ノックアウトプレートによる押圧面積を増大させることによって上記の問題を解消することも可能ではあるが、このようにするには、成形面間の離間距離を大きく確保する必要があるため、１ショットでの製品の取り数が減少すると共にスクラップ量が増大し、歩留が低下するという新たな問題が生じる。この他、ノックアウトプレートの突き出し力を増大させることも考えられるが、成形品が変形、損傷等するおそれがある。以上で述べた各種問題は、十分な抜き勾配を確保することができない場合や、いわゆるアンダーカットを有する成形品を離型する場合においても同様に生じる。

またそもそも、ノックアウトプレートを含む別途の突き出し機構を設ける必要があることから、どうしても成形装置が複雑化してしまうという問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、シンプルな構成でありながら、成形品をスムーズかつ確実に離型することができる樹脂シートの熱成形装置における離型機構を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明では、一端が成形面に開口した通気孔を有する成形型と、通気孔の他端に接続されたエアー回路とを備え、加熱された樹脂シートを成形面に沿わせて変形させることで所定形状の成形品を得る樹脂シートの熱成形装置における離型機構であって、成形品に対してエアーを間欠的に噴射可能のエアー回路を構成し、通気孔を介して成形品に間欠エアーを噴射することで成形品の離型を行うことを特徴とする樹脂シートの熱成形装置における離型機構を提供する。

本願発明者は、上記のように通気孔を介して成形品に間欠エアーを噴射するようにすれば、成形品に微小な振動が生じ、この微小振動によって成形品を成形面（キャビティ）からスムーズかつ確実に分離させることができることを見出した。この場合、成形品の離型性は、エアーの噴射力よりもむしろ成形品の振動速度に依存する。そのため、エアーの噴射間隔を短縮すれば成形品の振動速度が速まって離型性を高めることができ、離型に供するエアーの噴射力を高める（ポンプ能力を高める）必要はない。また、この種の熱成形装置に必須の構成要素である通気孔とエアー回路とで離型機構を構成したことから、ノックアウトプレートのような別途の離型機構を設ける必要がない。従い、本発明に係る熱成形装置における離型機構は、シンプルな構成でありながら、成形品をスムーズかつ確実に離型することができるものである。

さらに、ノックアウトプレートを配置する必要がない分、個々の成形面間の離間距離を短縮することも可能である。このようにすれば、１ショットでの成形品の取り数を増大させてスクラップ量を低減することができるので、生産性の向上と歩留の向上とを同時に達成することができる。

離型に供する間欠エアーは、ポンプの作動および停止を切り替えることで発生させることも可能であるが、ポンプに対する負荷が高くなるばかりでなく、エアーの噴射間隔を短縮することが、すなわち成形品を高速で振動させることが困難である。そのため、間欠エアーは、バルブの開閉の切り替えを利用して発生させるのが望ましい。使用可能なバルブに特段の限定はないが、開閉の切り替えを高速（数十ミリ秒〜数百ミリ秒間隔程度）で行い得る電磁弁が好適である。

以上のように、本発明によれば、シンプルな構成でありながら、成形品をスムーズかつ確実に離型することができる樹脂シートの熱成形装置における離型機構を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る熱成形装置を組み込んだ容器製造装置の全体構造の一例を概念的に示す側面図である。同図に示す容器製造装置１は、ポリスチレン（ＰＳ）等、熱成形可能な樹脂シート３を搬送手段６で図中右側から左側へ搬送しながら所定形状の成形品、厳密には複数の容器が連続した連続製品を型成形（熱成形）するものであり、基台２と、基台２に設置され、樹脂シート３を成形適温まで加熱する加熱装置４と、成形適温に加熱された樹脂シート３に連続製品を熱成形する熱成形装置としての真空圧空成形機１０と、当該製造装置１の各部の各種条件設定等を行う操作パネル９とを主要部として構成される。なお、この容器製造装置１には、真空圧空成形機１０で熱成形された成形品を個々の製品に切断する切断装置、切断された製品を集積する集積装置、製品切断後の樹脂シート３（スクラップ）を回収するスクラップワインダー等をさらに設けることも可能である。

図２に示すように、真空圧空成形機１０には、樹脂シート３に所定の製品形状を熱成形する上型１３および下型１４からなる成形型が設けられる。上型１３および下型１４は、図示しない適当な駆動機構に連結されて昇降可能とされた上テーブル１１および下テーブル１２にそれぞれ固定される。これにより、上型１３と下型１４の相対的な接近動作および離反動作が可能となっている。

図３に示すように、本実施形態において、上型１３は、凹部１５ａを有する雌型（キャビティとも称される）１５を複行複列配して構成され、各凹部１５ａの内壁面と雌型１５の下面とで成形面１７が構成される。雌型１５には、一端が成形面１７（図示例では凹部１５ａの内壁面）に開口した微小径（φ０．５ｍｍ程度）の通気孔１５ｂが複数設けられ、この通気孔１５ｂの他端には上テーブル１１に設けた通気路１１ａを介してエアー回路２０が接続される。一方、下型１４は、型締め時に、各凹部１５ａ内に樹脂シート３を押し込むための凸部１６ａを有する雄型（プラグ）１６を複行複列配して構成される。雄型１６には、一端が雄型１６の上面に開口し、他端が下テーブル１２に設けた通気路１２ａを介してエアー回路２１に接続された通気孔１６ｂが複数設けられる。

なお、製品形状等によっては、本実施形態とは逆に、上型１３が雄型（プラグ）、下型１４が雌型（キャビティ）となる場合もある。

エアー回路２０，２１は、図２の上部に模式的に示すように、エアー源２５の下流側に配置された圧空タンク２４と、真空ポンプ２７の下流側に配置された真空タンク２６と、両タンク２４，２６の下流側に設けられたバルブ２２，２３とを主要部として構成され、各部は配管を介して接続される。同図からも明らかなように、エアー回路２０，２１は、両タンク２４，２６を共用しており、これらの下流側で配管を分岐して、個別にバルブ２２，２３をそれぞれ設けて構成される。なお、実際には、エアー源２５と圧空タンク２４の間にエアークリーナー、レギュレータ、各種バルブ等を、また、タンク２４，２６とバルブ２２，２３の間に各種バルブ等を配しているが、ここでは図示を省略している。

エアー回路２０に設けたバルブ２２とエアー回路２１に設けたバルブ２３とは、双方共に、成形型に対する真空吸引と圧空供給とを切り替えるためのものであり、ここでは方向制御弁の一種である電磁弁を用いている。なお、本実施形態において、両バルブ２２，２３は同一部品である。そのため、ここではエアー回路２０に設けたバルブ２２の構成についてのみ詳述し、エアー回路２１に設けたバルブ２３についての詳細な説明は省略する。

バルブ２２は、図４に示すように、第１および第２ソレノイド２２ａ，２２ｂを有するいわゆるダブルソレノイド型の電磁弁である。このバルブ２２は、第２ソレノイド２２ｂに非通電の状態で第１ソレノイド２２ａに通電すると、真空タンク２６と上テーブル１１の通気路１１ａとを繋ぐ流路を連通状態とする一方、第１ソレノイド２２ａに非通電の状態で第２ソレノイド２２ｂに通電すると、圧空タンク２４と上テーブル１１の通気路１１ａとを繋ぐ流路を連通状態とする。従い、前者の場合には真空吸引が行われ、後者の場合には成形型に対してエアーが供給される。

さらに、当該エアー回路２０は、第２ソレノイド２２ｂに対して数十ミリ秒〜数百ミリ秒間隔で通電することができるように構成されている。従い、バルブ２２のうち、エアー供給側の流路上に配された弁体は数十ミリ秒〜数百ミリ秒毎に開閉が切り替えられる。この通電間隔は操作パネル９で任意に変更可能とされ、本実施形態では、通電間隔、換言すると弁体の開閉間隔が５０ミリ秒に設定されている。

以上の構成からなる真空圧空成形機１０において、所定形状の成形品は、例えば以下のようにして樹脂シート３に熱成形される。

まず、加熱装置４で成形適温まで加熱軟化された樹脂シート３が所定量真空圧空成形機１０に送り込まれると、上型１３および下型１４を相互に接近させて型締めを行う。型締め後、上型１３に接続されたエアー回路２０ではバルブ２２の第１ソレノイド２２ａに通電され、その結果、樹脂シート３が真空吸引される（図３中の実線矢印を参照）。これと同時に、下型１４に接続されたエアー回路２１ではバルブ２３の第２ソレノイド２３ｂに通電され、圧空タンク２４から供給されたエアーが樹脂シート３に噴射される（図３中の実線矢印を参照）。このとき、バルブ２３の第２ソレノイド２３ｂには連続的に通電されており、従い、エアーは連続的に噴射される。これにより、両型１３，１４（１５，１６）間に介在する樹脂シート３が成形面１７に沿って変形し、所定形状の成形品が樹脂シート３に複行複列型成形される（真空圧空成形）。

なお、樹脂シート３に成形品を型成形するのに際して、上記のように真空吸引と圧空供給とを必ずしも併用する必要はない。例えば、真空吸引のみでも所定形状の成形品を得ることができるのであればエアーを樹脂シート３に噴射せずとも足りる（真空成形）。なお、真空成形を採用する際には、型締め時に雌型１５と雄型１６の間に形成される隙間の隙間幅が真空圧空成形時よりも大きく設定される（図示省略）。

以上のようにして樹脂シート３に所定形状の成形品を型成形した後、型開きを行い、雌型１５の成形面１７に密着した成形品を離型する。詳細には、まず、バルブ２２の第１ソレノイド２２ａへの通電を停止して真空吸引を停止すると共に、バルブ２３の第２ソレノイド２３ｂへの通電を停止してエアー供給を停止する。次いで、型開きに伴い、エアー回路２０に設けられたバルブ２２の第１ソレノイド２２ａを非通電とした状態で第２ソレノイド２２ｂに対して間欠的に（本実施形態では５０ミリ秒間隔で）通電される。これにより、成形面１７に密着した成形品に対し、エアー（離型エアー）が通気孔１５ｂを介して間欠的に噴射される（図３中の点線矢印を参照）。このように、離型エアーが間欠的に噴射されることで、成形面１７に密着した成形品に微小な振動が生じ、この微小振動によって成形品が成形面１７からスムーズに分離する。このようにして成形品を離型した後、搬送手段６を作動させて成形品を真空圧空成形機１０外に排出する。以後、以上の動作を並行して行い、成形品を自動的に連続成形する。なお、離型エアーは、上記のように型開きと同時に成形品に対して間欠的に噴射する他、型開きに先立って成形品に対して間欠的に噴射するようにしても良い。

以上に示すように、離型時に、成形面１７に密着した成形品に対して離型エアーを間欠的に噴射するようにすれば、成形品に微小な振動が生じ、この微小振動によって成形品を成形面１７からスムーズに分離させることができる。この場合、成形品の離型性は、エアーの噴射力よりもむしろ成形品の振動速度に依存する。そのため、離型エアーの噴射間隔を短縮すれば成形品の離型性を高めることができ、離型に供するエアーの噴射力を高める必要はない。また、この種の真空圧空成形機１０に必須の構成要素である通気孔１５ｂとエアー回路２０とで離型機構を構成したことから、ノックアウトプレート等、別途の突き出し機構（離型機構）を設ける必要がない。以上のことから、本発明に係る熱成形装置としての真空圧空成形機１０における離型機構は、シンプルかつコンパクトな構成でありながら、成形品をスムーズかつ確実に離型することができるものである。

さらに、本発明の構成を採用すれば、ノックアウトプレートを配置する必要がない分、個々の成形面１７（キャビティ）間の離間距離を短縮することができる。そのため、１ショットでの成形品の取り数を増大させてスクラップ量を低減することができ、生産性の向上と歩留の向上とを同時に達成することができる。

離型エアーは、ポンプの作動および停止を切り替えることで間欠的に噴射することも可能であるが、ポンプの負荷が高くなるばかりでなく、エアーの噴射および停止の切り替えを高速で行うことが難しく、離型性を十分に高めることが困難である。この点、本発明では、離型エアーを、バルブ２２の開閉を切り替えることで間欠的に噴射するようにしたので、上記の問題点は考慮せずとも足りる。

以上から、例えば、型締め方向に延びる凹凸を多数有するもの、抜き勾配を十分に確保できないもの、いわゆるアンダーカットを有するもの等、従来のノックアウトピンでは離型させることが困難な成形品を離型する場合であっても、本発明の構成を採用することによって成形品をスムーズかつ確実に離型することができる。

なお、上型１３に接続されるエアー回路２０、および下型１４に接続されるエアー回路２１の何れか一方又は双方は、例えば図５に示すような構成とすることも可能である。図５は、変形例に係るエアー回路２０（２１）の要部を概念的に示すものであり、バルブ２２（２３）の上流側に補助バルブ２８を設けた点において図２に示すものと構成を異にしている。図５に示す補助バルブ２８は、単一のソレノイド２８ａを有するいわゆるシングルソレノイド型の電磁弁であり、ソレノイド２８ａに通電されると、弁体が開放され、当該補助バルブ２８の上流側と下流側とを連通状態とするものである。以下では、上型１３に接続されるエアー回路２０に補助バルブ２８を設けた場合について詳述するが、下型１４に接続されるエアー回路２１に補助バルブ２８を設ける場合についても同様の構成とすることができる。

エアー回路２０をかかる構成とした場合、補助バルブ２８のソレノイド２８ａに対して数十ミリ秒〜数百ミリ秒間隔で通電可能とすれば、バルブ２２の第２ソレノイド２２ｂに対する通電は、上記のように間欠的に行わずとも足りる。すなわちこの場合、バルブ２２の第１ソレノイド２２ａを非通電としつつ第２ソレノイド２２ｂに連続的に通電した状態で、補助バルブ２８のソレノイド２８ａに対して間欠的に通電すれば、成形面１７に密着した成形品に対して離型エアーを間欠的に噴射することができる。これにより、上記同様、成形品をスムーズかつ確実に離型することができる。

容器製造装置の全体構造を概念的に示す側面図である。 熱成形装置の主要部を概念的に示す図である。 図２の部分拡大断面図である。 図２の部分詳細図である。 変形例に係るエアー回路の部分詳細図である。

符号の説明

１ 容器製造装置
３ 樹脂シート
１０ 真空圧空成形機（熱成形装置）
１３ 上型
１４ 下型
１５ 雌型
１６ 雄型
１５ｂ、１６ｂ 通気孔
１７ 成形面
２０，２１ エアー回路
２２，２３ バルブ
２２ａ，２３ａ 第１ソレノイド
２２ｂ，２３ｂ 第２ソレノイド
２４ 圧空タンク
２６ 真空タンク

Claims (2)

1. 一端が成形面に開口した通気孔を有する成形型と、通気孔の他端に接続されたエアー回路とを備え、加熱された樹脂シートを成形面に沿わせて変形させることで所定形状の成形品を得る樹脂シートの熱成形装置における離型機構であって、
   成形品に対してエアーを間欠的に噴射可能のエアー回路を構成し、通気孔を介して成形品に間欠エアーを噴射することで成形品の離型を行うことを特徴とする樹脂シートの熱成形装置における離型機構。
2. バルブの開閉の切り替えで間欠エアーを発生させる請求項１記載の樹脂シートの熱成形装置における離型機構。

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