JP2010162660A - 熱成形品打ち抜き用切断型およびこれを備える切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱成形品の製造ラインの稼働率向上に寄与し得る切断型を提供する。
【解決手段】樹脂シート５に熱成形された成形品５ａを樹脂シート５から打ち抜くための切断型３１である。この切断型３１は、成形品５ａを打ち抜く切断刃３４と、切断刃３４の内周に設けられ、打ち抜いた成形品５ａを保持する保持部３５と、切断刃３４の内周に配置され、成形品５ａを加圧可能のノックアウト具３８と、切断刃３４およびノックアウト具３８を支持する基板３２とを備え、保持部３５で保持した打ち抜き後の成形品５ａをノックアウト具３８で加圧して切断刃３４の内周から排出するように構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は切断型に関し、特に、樹脂シートに熱成形された成形品を樹脂シートから打ち抜くために用いる切断型、およびこれを備える切断装置に関する。

食品、電気部品、日用品等を収容する樹脂製の容器は、加熱された樹脂シートを成形型の成形凹部に沿わせて変形させることで得られる成形品を、切断装置を用いて樹脂シートから打ち抜くことによって得られる。この種の切断装置は、切断刃を有する切断型と、切断刃を受ける切断台と、両者を相対的に接近および離反移動させる駆動機構とを主要な構成として備え、熱成形装置としての真空成形装置内に組み込んで用いられる場合（例えば、特許文献１を参照）と、真空成形装置とは別に設けられる場合とがある。

上記特許文献１に記載の切断型は、駆動機構に固定される基板と、基板に支持された環状の切断刃（トムソン刃）とを主要な構成として備え、切断刃は、成形型に複行複列設けられた成形凹部の配列態様に対応するかたちで基板に固着されている。例えば、４行×４列の成形凹部を有する成形型を用いる場合、切断型には４行×４列切断刃が設けられる。

特開２００１−８８２０８号公報

ところで、上記特許文献１に記載の真空成形装置では、切断工程において一部を切り残した状態で成形品を樹脂シートから切断した後、切断工程の下流側に設けたノックアウト工程で成形品を樹脂シートから完全に分離させることによって個々の成形品が得られる。そのため、ノックアウト工程には、成形品を樹脂シートから完全分離させるべく、成形品を加圧するノックアウト具が、成形品の配列態様やピッチに対応するかたちで配設される。この場合、異なる成形品を成形する際（段替え時）には、成形型や切断型の交換（型替え）を行うだけでなく、ノックアウト具の配列態様等を調整しなければならない。しかしながら、かかる調整作業は多大な手間を要するため、成形装置（製造ライン）の稼働率を低下させる。特に、多品種少量生産対応の製造ラインにおいては、高頻度に段替えが行われる分、上記の調整作業も高頻度に行う必要があるために稼働率の低下が顕著となる。

また、熱成形品の製造ラインにおいて、成形工程で成形品が熱成形された樹脂シートは、切断工程に搬送されるまでの間に冷却され、収縮する。この樹脂シートの収縮、すなわち寸法変化に起因して打ち抜き不良（いわゆる抜きズレ）が生じるのを極力防止すべく、切断刃の径やピッチは樹脂シートの収縮率を考慮して、成形型に設けた成形凹部のそれよりも小さく設定されるのが通例である。しかし、樹脂シートの収縮率は、シート材質、シート厚、周辺温度等、種々の要因によって変動することに加え、駆動機構に対する成形型の取り付け態様（姿勢）も常に一定であるとは限らない。従い、切断刃のピッチ等を調整するだけでは抜きズレ防止対策としては不十分であり、切断型の取り付け態様を都度調整することで抜きズレを防止するようにしているのが実情である。しかしながら、かかる調整作業は手間と経験を要するために、稼働率の低下要因である。

本発明の目的は、熱成形品の製造ライン、特に多品種少量生産対応の製造ラインの稼働率向上に寄与し得る切断型を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、第１の構成として、樹脂シートに熱成形された成形品を打ち抜くための切断型であって、成形品を打ち抜く切断刃と、切断刃の内周に設けられ、打ち抜いた成形品を保持する保持部と、切断刃の内周に配置され、成形品を加圧可能のノックアウト具と、切断刃およびノックアウト具を支持する基板とを備え、保持部で保持した打ち抜き後の成形品をノックアウト具で加圧して切断刃の内周から排出することを特徴とする熱成形品打ち抜き用切断型を提供する。

上記のように、本発明に係る切断型では、切断刃およびノックアウト具を基板で支持しているので、基板、切断刃、保持部、およびノックアウト具を備える切断型を一組のアセンブリとして取り扱うことが可能となる。従って、切断刃、保持部、およびノックアウト具を成形品の形状や数に対応させた切断型を予め複数組準備しておけば、段替え時においては、切断型を対応するものに交換することでノックアウト工程の調整作業が完了する。そのため、段替え時に、ノックアウト工程でノックアウト具の位置や数を調整する作業が不要となり、熱成形品の製造ライン、特に高頻度に段替え（型替え）が行われる多品種少量生産対応の製造ラインの稼働率を高めることができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明では、第２の構成として、樹脂シートに熱成形された成形品を打ち抜くための切断型であって、成形品を打ち抜く切断刃と、切断刃の内周に設けられ、成形品を、切断刃内周に案内してから保持する保持部と、切断刃を支持する基板とを備え、切断刃および保持部を、基板に対して打ち抜き方向と直交する方向に一体移動可能にしたことを特徴とする熱成形品打ち抜き用切断型を提供する。

上記構成を採用すれば、樹脂シートの収縮に伴う寸法変化量や成形型の取り付け態様のばらつきを切断刃の可動範囲内で吸収することができ、さらには、成形品の打ち抜きに際して、成形品の中心を基準として切断刃の位置合わせを行うことが可能となる。そのため、切断刃および保持部の移動可能量を適切に確保しておけば、成形型の取り付け態様等に応じて切断型の取り付け態様を調整することなく抜きズレを防止することができる。従い、駆動機構に対する切断型の取り付け態様を調整する手間を軽減あるいは省略して、熱成形品の製造ラインの稼働率を高めることができる。

上記本発明の第１構成に、上記本発明の第２構成を適用することも可能である。具体的には、保持部を、成形品を切断刃内周に案内してから保持するように構成し、切断刃および保持部を、基板に対して打ち抜き方向と直交する方向に一体移動可能にすれば良い。これにより、熱成形品の製造ラインの稼働率を一層高めることができる。

切断刃は、着脱可能に基板で支持することができる。かかる構成は、切断刃が複数設けられる場合に好適である。このようにすれば、複数設けられた切断刃のうちの一部が欠損等したとしても、この欠損等した切断刃のみを交換すれば足り、切断型全体を交換する必要がなくなるからである。従い、製造ラインの稼働率向上に寄与することができることに加え、切断型のメンテナンスコストを減じることができる。このとき用いる切断刃をトムソン刃とすれば、切断刃、ひいては切断型を安価に製作することができる。

以上に示す本発明に係る切断型と、切断型の切断刃を受ける切断台と、切断型と切断台を相対的に接近および離反移動させる駆動機構とで切断装置を構築することができ、この切断装置は、真空成形装置、真空圧空成形装置等の熱成形装置に好適に組み込むことができる。この切断装置は、熱成形装置とは別に設けることもできる。

以上のように、本発明にかかる切断型を用いれば、従来、段替えに伴って必要とされた各種調整作業を行う手間を軽減あるいは省略することが可能となる。これにより、熱成形品の製造ライン、特に段替えが高頻度に行われる多品種少量生産対応の製造ラインの稼働率を高めることができる。

真空成形装置の全体構造を概念的に示す側面図である。 （ａ）図は、図１に示す真空成形装置における成形工程の概略正面図、（ｂ）図は同切断工程の概略正面図である。 図２（ｂ）に示す切断型の詳細平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）図は切断工程を概念的に示す側面図、（ｂ）図はノックアウト工程を概念的に示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図５を参照して説明する。

図１は、本発明に係る熱成形品打ち抜き用切断型（以下、切断型という）３１を組み込んだ熱成形装置としての真空成形装置１の全体構造を概念的に示す側面図である。同図に示す真空成形装置１には、熱成形品を量産するのに必要な一連の工程（装置）が全て組み込まれている。具体的には、上流側（図中左側）から下流側（図中右側）に向かって加熱工程１０、成形工程２０、切断工程３０、およびノックアウト工程４０が順に設けられ、樹脂シート５を搬送する搬送手段６と、スクラップワインダー５０とをさらに備える。

本実施形態の搬送手段６は、架台３に回転可能に支持された原反ロール２から繰り出された樹脂シート５の幅方向両端部を掴み、樹脂シート５を切断工程３０の下流側まで搬送するものである（図２（ａ）（ｂ）を参照）。

加熱工程１０は、樹脂シート５を成形適温まで加熱軟化させる工程であり、樹脂シート５の上方および下方の何れか一方又は双方に配されたヒータ（例えば、赤外線ラジエーターヒータ）を主要な構成部材として備える。

成形工程２０は、加熱工程１０で成形適温に加熱軟化された樹脂シート５に成形品５ａを熱成形する工程であり、図示しない駆動機構にそれぞれ固定されて、相対的な接近および離反移動が可能とされた上型２１および下型２２を主要部とする。図２（ａ）に示すように、上型２１は、成形凹部２１ａが複行複列設けられた雌型（キャビティ）とされる一方、下型２２は、上型２１との衝合時に各成形凹部２１ａ内に樹脂シート５を押し込むための複数の凸部（プラグ）２２ａを有する雄型とされる。上型２１には下端が成形凹部２１ａに開口した無数の通気孔２１ｂが設けられ、この通気孔２１ｂには図示しないエアー回路が接続される。なお、成形品の形状等によっては、図示例とは逆に、上型２１が雄型、下型２２が雌型となる場合もある。

切断工程３０は、成形工程（装置）２０で樹脂シート５に熱成形された成形品５ａを打ち抜いて、樹脂シート５から成形品５ａを完全に分離させる工程であり、相対的な接近および離反移動が可能とされた切断型３１と切断台３９とを主要部とする。図２（ｂ）に示すように、切断型３１は、板材３２ａを多層に積み重ねてなり、図示しない駆動機構に固定された基板３２と、基板３２の下方に突設された切断刃３４とで主要部が構成される。この切断型３１は、樹脂シート５の搬送方向に沿って切断工程３０とノックアウト工程４０との間を往復移動可能とされ、打ち抜いた成形品５ａを切断刃３４内周に保持した状態でノックアウト工程４０に搬送する。つまり、本実施形態の切断型３１は、成形品５ａの搬送手段としても機能する。切断台３９の上面は、これに切断刃３４が接触したときにその先端部が欠損等するのを防止すべく、ゴム板又は樹脂板等の弾性板３９ａで構成される。

切断刃３４は、図３に示すように、薄い帯状の刃を個々の製品の輪郭形状に対応する形状、ここでは角部を有する環状（矩形状）に形成してなるいわゆるトムソン刃であり、ここでは３行×２列＝計６個設けられる。各切断刃３４は、個々にアタッチメント３３を介して基板３２に取り付けられている。図４を参照して詳述すると、基板３２には、切断刃３４と同数のアタッチメント３３がそれぞれねじ止めされており、各切断刃３４は、その基端部が各アタッチメント３３に支持されている。各アタッチメント３３に設けたねじ挿通孔３３ａは、挿通すべきねじの径よりも大径とされたいわゆるバカ孔であり、かつ、ねじは、その頭部をアタッチメント３３に対して非接触にした状態でその先端部が基板３２に固定されている。以上の構成から、各切断刃３４およびアタッチメント３３は、基板３２に対して打ち抜き方向と直交する方向（樹脂シート５の幅方向および搬送方向）に移動可能で、かつ基板３２に対して着脱可能である。

各切断刃３４の先端部内周には、ウレタンゴム等、柔軟性に富む弾性材料で形成され、打ち抜いた成形品５ａを保持する環状の保持部３５が設けられる。保持部３５の内周には、切断刃３４内周に成形品５ａを案内するテーパ状の案内面３５ａが設けられている。この保持部３５は、その上方に配設されたスペーサ３６を介してアタッチメント３３と一体的に設けられている。これにより、切断刃３４に対する保持部３５の相対的な位置決めがなされると共に、保持部３５が、切断刃３４と一体に基板３２に対して移動可能とされる。なお、上述したように、保持部３５は、打ち抜いた成形品５ａを保持する一方、打ち抜き前の成形品５ａ（樹脂シート５に成形された成形品５ａ）を案内面３５ａに沿って切断刃３４内周に案内する機能を有する。これを満足すべく、保持部３５は、その下端部の内径寸法が成形品５ａの上端部（底部）の外径寸法よりも大きく設定される一方、少なくともその上端部の内径寸法が成形品５ａの外径寸法よりも小さく設定される。

保持部３５およびスペーサ３６の何れか一方又は双方は、接着等の適宜の手段で切断刃３４の内面に直接固定しても良い。保持部３５を直接切断刃３４の内面に固定することにより、切断刃３４と保持部３５の鉛直方向における相対移動を防止できるのであれば、スペーサ３６を必ずしも設ける必要はない。

さらに、切断型３１の内部には、保持部３５で保持した成形品５ａを型外に排出するための排出手段Ｎが設けられる。排出手段Ｎは、各切断刃３４内周に配置され、成形品５ａを加圧可能のノックアウト具３８と、各ノックアウト具３８を基板３２に対して昇降可能に支持する支持部材３７とを主要部として構成される。基板３２と支持部材３７との間には、排出手段Ｎ（支持部材３７）を弾性的に支持するバネ等の弾性部材３９が配設されている。成形品５ａの打ち抜き動作中、排出手段Ｎは弾性部材３９によって常に上方に附勢されている（原点位置にある）。すなわち、この排出手段Ｎは、切断工程３０においては動作せず、ノックアウト工程４０に設けた加圧部材４２の昇降動作に追従して動作するように構成されている。

切断工程３０とノックアウト工程４０との間には型搬送路４１が設けられ、切断型３１はこの型搬送路４１に沿って両工程３０，４０間を往復移動する。

ノックアウト工程４０は、切断型３１の保持部３５に保持された成形品５ａを排出すると共に、排出された成形品５ａを集積する工程であり、図５（ｂ）に示すように、例えばエアーシリンダーのシリンダーロッドに連結されて昇降可能とされた加圧部材４２と、排出された成形品５ａを集積する集積台４３とを主要部とする。加圧部材４２は、型搬送路４１に沿って切断型３１が当該ノックアウト工程４０まで移動した時点で下降し、排出手段Ｎ（支持部材３７）を下方に加圧するように構成される。また、集積台４３は、成形品５ａを受け取る毎に１ピッチずつ下降動作するように構成される。

スクラップワインダー５０は、樹脂シート５に熱成形された成形品５ａが切断工程３０で打ち抜かれることによって生成されるスクラップ５’（穴開きの樹脂シート５）を巻き取るものである。

以上の構成からなる真空成形装置１を用いた場合、成形品５ａ（製品）は以下のようにして得られる。まず、原反ロール２から繰り出され、加熱工程１０で成形適温まで加熱軟化された樹脂シート５が間欠送りされて成形工程２０に到達すると、上型２１と下型２２とが接近移動して衝合する。両型２１，２２の衝合後、上型２１に設けた通気孔２１ｂを介して両型２１，２２間に介在する樹脂シート５に対して吸引力が付与されると、樹脂シート５が成形凹部２１ａに沿って変形し、所定の成形品５ａが樹脂シート５に複行複列熱成形される。

次いで、成形品５ａが熱成形された樹脂シート５が切断工程３０に到達すると、切断型３１と切断台３９とが相対的に接近移動して樹脂シート５に成形された成形品５ａを打ち抜く（図５（ａ）を参照）。打ち抜かれた個々の成形品５ａは、切断型３１の保持部３５に保持された状態でノックアウト工程４０に搬送される。切断型３１が型搬送路４１に沿ってノックアウト工程４０まで移動すると、加圧部材４２が下降して支持部材３７を下方に加圧する。支持部材３７が下方に加圧されると、弾性部材３９が圧縮変形してノックアウト具３８が下降し、下降したノックアウト具３８が成形品５ａを下方に加圧する。これにより、成形品５ａが切断型３１外に排出され、排出された成形品５ａが集積台４３上に順次集積される（以上、図５（ｂ）を参照）。一方、成形品５ａが打ち抜かれることで生成されたスクラップ５’は、順次スクラップワインダー５０で巻き取られる。また、成形品５ａの排出後、加圧部材４２が上昇して支持部材３７に対する下方の加圧力が解除されると、弾性部材３９が伸びて排出手段Ｎが原点復帰する。排出手段Ｎ（加圧部材４２）の原点復帰後、成形型３１は型搬送路４１に沿って切断工程３０に移動する。

以後、以上の動作が並行して行われ、成形品５ａ（製品）が量産される。

以上に示すように、本発明の切断型３１は、切断刃３４およびノックアウト具３８を基板３２で支持しているので、基板３２、切断刃３４、保持部３５、およびノックアウト具３８等を備える切断型３１を一組のアセンブリとして取り扱うことができる。従い、所定形状および所定数量の切断刃３４、保持部３５、およびノックアウト具３８等が設けられた切断型３１を予め複数組準備しておけば、段替え時には、切断型３１を対応するものに交換するだけでノックアウト工程４０の調整作業が完了する。そのため、従来必要とされたノックアウト具の位置や数の調整作業が不要となり、熱成形品の製造ライン、特に高頻度に段替えが行われる多品種少量生産対応の製造ラインの稼働率を高めることができる。

また、保持部３５の内周に案内面３５ａを設け、この案内面３５ａに沿って成形品５ａを切断刃３４内周に案内してから、当該成形品５ａを（案内面３５ａで）保持するように保持部３５を構成すると共に、この保持部３５および切断刃３４を基板３２に対して打ち抜き方向と直交する方向に一体移動可能とした。これにより、樹脂シート５の収縮に伴う寸法変化が生じたり、成形型２１，２２が樹脂シート５の搬送方向に対して傾いた状態で駆動機構に取り付けられたりした場合でも、これらを切断刃３４の可動範囲内で吸収することができ、また、成形品５ａの打ち抜きに際して、成形品５ａの中心を基準として切断刃３４の位置合わせを行うことが可能となる。従い、切断刃３４および保持部３５の基板３２に対する移動可能量を適切に確保しておけば、切断型３１の駆動機構に対する取り付け態様を調整することなく、抜きズレを防止することができる。そのため、切断型３１の取り付け態様を調整する手間を軽減あるいは省略して、成形品の製造ラインの稼働率を一層高めることができる。

また、個々の切断刃３４は、アタッチメント３３を介して、着脱可能に基板３２に取り付けられていることから、図３に示すような複数の切断刃３４が設けられた切断型３１において一部の切断刃３４が欠損等した場合には、この欠損した切断刃３４のみを交換すれば足り、切断型３１自体を交換する必要がなくなる。従い、切断刃３４の欠損時における型交換（切断刃交換）に要する時間を短縮し、成形品製造ラインの稼働率向上に寄与することができる。また、切断型３１のメンテナンスコストを減じることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明を行ったが、本発明は上記の実施形態に限定されない。以上では、切断型３１内に設けた支持部材３７をノックアウト工程４０に設けた加圧部材４２で下方に加圧することにより、各ノックアウト具３８を昇降駆動させるようにしたが、例えば、各切断刃３４の内周にシリンダーを配置すると共に、このシリンダーのシリンダーロッドにノックアウト具３８を連結し、シリンダーロッドの進退動作でノックアウト具３８を昇降駆動させることも可能である（図示省略）。この場合、支持部材３７、およびノックアウト工程４０に設けていた加圧部材４２は不要となる。

また、同様に図示は省略するが、ノックアウト具３８を筒状部材で形成し、その貫通孔を介して成形品５ａに吸引力を付与することも可能である。この場合、ノックアウト具３８に吸着させた状態で成形品５ａをノックアウト工程４０に搬送することができるので、ノックアウト工程４０への搬送時に成形品５ａが脱落するような事態を効果的に防止することができ、装置故障を未然に防止することが可能となる。

また、以上では、切断刃３４の内周にノックアウト具３８を配置した切断型３１について説明を行ったが、ノックアウト具３８を従来同様、ノックアウト工程に設けるようにしても良い。この場合、段替え時におけるノックアウト具の調整作業は必要となるが、成形品５ａの抜きズレは効果的に防止することができる。従い、駆動機構に対する切断型３１の取り付け態様を調整する手間を減じて、従来よりも稼働率を向上することができる。

また、以上では、熱成形装置としての真空成形装置１内に、本発明に係る切断型３１を組み込んで用いる場合について説明を行ったが、本発明に係る切断型３１は、その他の熱成形装置、例えば真空圧空成形装置に組み込んで用いることも可能であり、さらには、真空成形装置１とは別に設けた切断装置に組み込んで用いることも可能である。

１ 真空成形装置（熱成形装置）
５ 樹脂シート
５ａ 成形品
３０ 切断工程（切断装置）
３１ 切断型
３２ 基板
３３ アタッチメント
３４ 切断刃
３５ 保持部
３７ 支持部材
３８ ノックアウト具
３９ 切断台
４０ ノックアウト工程
Ｎ 排出手段

Claims (5)

1. 樹脂シートに熱成形された成形品を打ち抜くための切断型であって、
   成形品を打ち抜く切断刃と、切断刃の内周に設けられ、打ち抜いた成形品を保持する保持部と、切断刃の内周に配置され、成形品を加圧可能のノックアウト具と、切断刃およびノックアウト具を支持する基板とを備え、保持部で保持した打ち抜き後の成形品をノックアウト具で加圧して切断刃の内周から排出することを特徴とする熱成形品打ち抜き用切断型。
2. 樹脂シートに熱成形された成形品を打ち抜くための切断型であって、
   成形品を打ち抜く切断刃と、切断刃の内周に設けられ、成形品を切断刃内周に案内してから保持する保持部と、切断刃を支持する基板とを備え、切断刃および保持部を、基板に対して打ち抜き方向と直交する方向に一体移動可能にしたことを特徴とする熱成形品打ち抜き用切断型。
3. 成形品を切断刃内周に案内してから保持するように保持部を構成すると共に、切断刃および保持部を、基板に対して打ち抜き方向と直交する方向に一体移動可能にした請求項１記載の熱成形品打ち抜き用切断型。
4. 切断刃が、着脱可能に基板に支持されたトムソン刃である請求項１〜３の何れか記載の熱成形品打ち抜き用切断型。
5. 請求項１〜４の何れか記載の切断型と、切断型の切断刃を受ける切断台と、切断型と切断台を相対的に接近および離反移動させる昇降機構とを備える熱成形品打ち抜き用切断装置。

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