JP2011189569A - フィルム一体化成形品製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムがカールしていても、埋め込み体が所望の位置／姿勢でフィルムに埋め込まれたフィルム一体化成形品を製造する。
【解決手段】埋め込み体が埋め込まれたフィルムを備える成形品の製造システムであって、成形品を射出成形する金型３０を備える射出成形装置５８と、フィルムの第１表面を吸着する平坦な吸着面を備えた吸着テーブル７０と、フィルムを吸引して吸着保持する平坦な吸着保持面を備え、吸着テーブル７０に吸着されたフィルムの第２表面に吸着保持面を押し当てて吸引することによってフィルムを保持し、保持したフィルムを金型３０に位置合わせするロボット９６と、金型３０に搬送される前に、ロボット９６に保持されたフィルムの第１表面に埋め込み体を貼り付ける貼り付け装置５６と、ロボット９６によって平坦状態で金型３０に位置合わせされた、且つ第１表面に埋め込み体が貼り付けられたフィルムを金型３０に固定する固定装置とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、フィルム表面に埋め込み体が埋め込まれ、樹脂成形品と一体化された埋め込み体を有するフィルム一体化成形品の製造システムに関する。

従来より、図柄を有する樹脂フィルム、例えば図柄を印刷したアクリルフィルムを樹脂成形品の表面に一体的に貼り付け、樹脂成形品のデザイン性を高めることが行われている。このような樹脂成形品（フィルム一体化成形品）は、例えば、自動車のコンソールやドアトリム、スイッチベース等の内装部品、の携帯電話、ノート型コンピュータに使用されている。

また、特許文献１に記載するように、埋め込み体を埋め込んだフィルムが表面に一体的に貼り付けられたフィルム一体化成形品が知られている。このようなフィルム一体化成形品は、あたかも象嵌品のように見える。埋め込み体は、例えば金属、紙、布、ガラス、突き板、皮革などの材料で作製され、例えば、メーカーのロゴやワンポイント意匠形状などの種々の形状にデザインされている。

このような特許文献１に記載された、埋め込み体を埋め込んだフィルムを表面に備えるフィルム一体化成形品は、以下の順序にしたがって製造される。

まず、フィルムの一方の表面に埋め込み体を貼り付ける。なお、このとき、埋め込み体はフィルムの表面上にあって、フィルムに埋まり込んでいない。

次に、埋め込み体が貼り付けられたフィルムの周縁部を、埋め込み体を射出成形金型の可動型の成形面に向けた状態で、クランプ装置によって可動型のパーティング面（合わせ面）に固定する。

続いて、ヒータの加熱によってフィルムを軟化させるとともに、可動型の成形面を囲むように合わせ面に形成された吸引溝や成形面内に形成された吸引孔を介して軟化したフィルムを吸引する。それにより、フィルムが可動型の成形面に密着する。また、このときに、埋め込み体はフィルムでその周囲を押さえ込まれる。

さらに続いて、可動型を固定型に移動させて金型を閉じ、成形機のノズルから溶融樹脂を金型内に射出する。

そして、射出樹脂の冷却後、金型を開け、成形品を取り出し、成形品周縁部の余白フィルムをトリミングすることにより、埋め込み体が埋め込まれたフィルム（象嵌フィルム）を表面に備えるフィルム一体化成形品が得られる。なお、埋め込み体がフィルムを越えて射出樹脂まで埋め込まれた、または少なくとも一部分がフィルムから突出したフィルム一体化成形品が作製される場合もある。

特許第４１２８９３０号公報

しかしながら、埋め込み体を埋め込んだフィルムを表面に備えるフィルム一体化成形品を作製する場合、以下の問題がある。

具体的に説明すると、フィルム一体化成形品に使用するフィルムは、製造上且つ搬送上の理由から、芯に巻かれてロール状にされている。ロール状のフィルムを用いてフィルム一体化成形品を作製する場合、ロール状フィルムの先端部がロール状フィルム本体から引き出され、射出成形装置の金型の可動型と固定型との間に送られる。そして、クランプ装置がロール状フィルムの引き出された部分を可動型に固定し、その部分をヒートカッタがロール状フィルム本体から切り離す。そのために、射出成形装置の金型近傍に、ロール状フィルムを支持して該ロール状フィルムを可動型と固定型との間に向かって間欠的に送るフィルム送り装置と、ヒートカッタとが設置される。なお、埋め込み体は、可動型と固定型との間に搬送される前に、ロール状フィルムの所定の位置に貼り付けられる。

しかし、フィルム送り装置が射出成形装置に設置されているため、埋め込み体をロール状フィルムの任意の所定の位置（所望の位置）に位置合わせして貼り付けることが可能な装置を配置するスペースが十分でなく、仮に設置するとしても複雑なものになり、実用化が困難である。

また、埋め込み体が貼り付けられたロール状フィルムの引き出された部分がカールした状態でクランプ装置によって可動型に固定され、埋め込み体およびフィルムが、本来あるべき位置から可動型の成形面に接近または離れ、可動型に対する規定の位置および姿勢と異なる位置および姿勢になることがある。そして、射出成形後の完成品において、埋め込み体やフィルムの位置および／または姿勢が所望のものと異なることがある。

そこで、本発明は、シンプルな構成により、所望の位置および姿勢で埋め込み体がフィルムに貼り付けられ、且つフィルムが所望の位置および姿勢で樹脂成形品の表面に一体的に埋め込まれたフィルム一体化成形品を製造することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本願の請求項１に係る発明によれば、
埋め込み体が少なくとも部分的に埋め込まれたフィルムを表面に備えるフィルム一体化成形品を製造するフィルム一体化成形品製造システムであって、
フィルム一体化成形品を射出成形する金型を備える射出成形装置と、
フィルムシートの第１の表面を吸着する平坦な吸着面を備えたシート吸着テーブルと、
シート吸着テーブルに吸着されている平坦状態のフィルムシートの第２の表面を吸引して吸着保持する平坦な吸着保持面を介して該平坦状態を維持しつつフィルムシートを保持し、保持したフィルムシートを射出成形装置の金型に位置合わせするロボットと、
金型に搬送される前に、ロボットに保持されている平坦状態のフィルムシートの第１の表面に埋め込み体を貼り付ける埋め込み体貼り付け装置と、
ロボットによって平坦状態を維持されつつ金型に位置合わせされている、且つ第１の表面に埋め込み体が貼り付けられたフィルムシートを金型に固定するシート固定装置とを有するフィルム一体化成形品製造システムが提供される。

また、請求項２に係る発明によれば、
埋め込み体が少なくとも部分的に埋め込まれたフィルムを表面に備えるフィルム一体化成形品を製造するフィルム一体化成形品製造システムであって、
フィルム一体化成形品を射出成形する金型を備える射出成形装置と、
フィルムシートの第１の表面を吸着する平坦な吸着面を備えたシート吸着テーブルと、
シート吸着テーブルに吸着されている平坦状態のフィルムシートの第２の表面を吸引して吸着保持する平坦な吸着保持面を介して該平坦状態を維持しつつフィルムシートを保持し、保持したフィルムシートを射出成形装置の金型に位置合わせするロボットと、
ロボットによって平坦状態を維持されつつ金型に位置合わせされている、且つ第１の表面に埋め込み体が貼り付けられたフィルムシートを金型に固定するシート固定装置とを有し、
シート吸着テーブルの吸着面が、第１の吸着面と第２の吸着面とから構成され、
第２の吸着面が埋め込み体を吸着し、
第１の吸着面が、第２の吸着面とフィルムシートとの間に埋め込み体が存在する状態で該フィルムシートの吸着を開始するフィルム一体化成形品製造システムが提供される。

さらに、請求項３に係る発明によれば、
シート吸着テーブルが、固定吸着テーブルと、固定吸着テーブル内に退避可能な可動吸着テーブルとから構成され、
固定吸着テーブルが第１の吸着面を備え、
可動吸着テーブルが第２の吸着面を備えるフィルム一体化成形品製造システムが提供される。

さらにまた、請求項４に係る発明によれば、
シート固定装置が、フィルムシートの周縁部を金型の合わせ面に押し付けて該フィルムシートを金型に固定し、
ロボットの吸着保持面がフィルムシートの周縁部以外の第２の表面の部分を吸着保持するように構成されているフィルム一体化成形品製造システムが提供される。

加えて、請求項５に係る発明によれば、
シート吸着テーブルに吸着されているフィルムシートの第２の表面を転動するローラを有するフィルム一体化成形品製造システムが提供される。

加えてまた、請求項６に係る発明によれば、
ロール状フィルムを回転可能に且つ交換可能に支持するロール支持機構と、
ロール支持機構に支持されているロール状フィルムの先端部を保持して移動することにより該先端部を引き出すフィルムチャック装置と、
フィルムチャック装置が引き出したロール状フィルムの部分をフィルム幅方向に切断してフィルムシートを作製するフィルムカット装置とを有し、
フィルムチャック装置がシート吸着テーブルの上にフィルムシートを搬送した後に、シート吸着テーブルがフィルムシートを吸着するフィルム一体化成形品製造システムが提供される。

本発明によれば、フィルムシートが、シート吸着テーブルによって平坦状態にされた後、その平坦状態を維持したまま、埋め込み体が貼り付けられ、ロボットによって金型に向かって搬送される。また、ロボットによって平坦状態に保持された状態で、埋め込み体が貼り付けられたフィルムシートが、金型にシート固定装置によって固定される。これにより、シート固定装置による固定後、フィルムと埋め込み体との金型に対する位置および姿勢は、規定の位置および姿勢にされる。そして、所望の位置および姿勢で埋め込み体がフィルムに埋め込まれ、且つフィルムが所望の位置および姿勢で樹脂成形品の表面に一体的に貼り付いたフィルム一体化成形品を製造することができる。

また、フィルムシートをロボットが搬送するので、ロボットの動作範囲であれば、どの位置でもフィルムシートの所望の位置に埋め込み体をシンプルな構成によって貼り付けることができる。

本発明に係る一例のフィルム一体化成形品の断面図である。 図１に示すフィルム一体化成形品の製造の流れを示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るフィルム一体化成形品製造システムの上面図である。 フィルムカット装置の上面図である。 フィルムカット装置の側面図である。 シート搬送装置の側面図である。 シート搬送装置のハンドツールの断面図である。 埋め込み体貼り付け装置の側面図である。 射出成形装置の金型の断面図である。 フィルムカット装置によるフィルムシートの作製方法を示す図である。 図１０に続く、フィルムカット装置によるフィルムシートの作製方法を示す図である。 フィルムカット装置からシート搬送装置にフィルムシートを受け渡す方法を説明するための図である。 埋め込み体貼り付け装置によるフィルムシートへの埋め込み体の貼り付け方法を説明するための図である。 シート搬送装置によるフィルムシートの金型への位置合わせを説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るフィルムカット装置の上面図である。 本発明の第２の実施形態に係るフィルムカット装置の側面図である。 本発明の第３の実施形態に係るフィルムカット装置の上面図である。 本発明の第３の実施形態に係るフィルムカット装置の側面図である。

まず、本発明に係る、埋め込み体が少なくとも部分的に埋め込まれたフィルムを表面に一体的に備えるフィルム一体化成形品を説明する。その後に、フィルム一体化成形品の製造システムを説明する。

図１は、本発明に係るフィルム一体化成形品の断面を示している。また、図２は、そのフィルム一体化成形品の製造手順を簡略的に示している。

図１に示すように、本発明に係るフィルム一体化成形品１０は、樹脂成形品（例えば、形帯電話の筐体）１２と、その表面に一体的に貼り付けられたフィルムシート１４とから構成される。そのフィルムシート１４には、埋め込み体１６が埋め込まれている。また、このフィルム一体化成形品１０は、射出成形装置によって作製される。

フィルムシート１４は、透明、半透明、または部分的に透明なベースフィルム１４ａ（例えばアクリルフィルムシート）の一方の表面に印刷層１４ｂ（図柄パターンの層）を形成し、さらに印刷層１４ｂの表面に接着層１４ｃ（接着剤の層）を形成して構成されたものである。接着層１４ｃにより、フィルムシート１４と樹脂成形品１２とが接着する。この接着層１４ｃを形成する接着剤は、射出樹脂の熱によって溶融し、常温では固化する接着剤である。なお、フィルムシート１４は、印刷層がない、絵柄を有するベースフィルムの表面に接着層のみを形成したものであってもよい。

埋め込み体１６は、例えば文字やキャラクターなどの図柄やパターン形状の薄体であって、例えば、金属、紙、皮革、ゴム、布、突き板、ガラスなど、天然或いは人口素材による意匠性、触感として特徴のある材料で製作されている。

次に、このようなフィルム一体化成形品１０の製造の流れについて説明する。なお、ここでは、埋め込み体１６の製造の流れについても説明する。

まず、図２（Ａ）に示すように、離型シート２０上に感圧接着剤（ＰＳＡ：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ）やホットメルト接着剤の層２２を形成する。次に、埋め込み体１６の材料（例えば金属）の層２４を形成する。

続いて、図２（Ｂ）に示すように、トムソン型やピナクル型により、ＰＳＡ層２２と材料層２４とを、所望する埋め込み体１６の形状に型抜きする。そして、図２（Ｃ）に示すように、材料層２４（すなわち埋め込み体１６）を保護する保護シート２６を貼り付ける。これにより、埋め込み体シール２８が完成する。

次に、図２（Ｄ）に示すように、埋め込み体シール２８の埋め込み体１６を、ＰＳＡ層２２を介してフィルムシート１４に貼り付ける。埋め込み体１６は、印刷層１４ｂおよび接着層１４ｃが形成されていない側のベースフィルム１４ａの表面Ｓ１（特許請求の範囲に記載の「第１の表面」に対応）に貼り付けされる。

そして、図２（Ｅ）に示すように、埋め込み体１６が貼り付けられたフィルムシート１４の周縁部を、射出成形装置の金型３０の一方の型（可動型）３０ａの合わせ面３０ｃに固定する。ヒータ（図示せず）によってフィルムシート１４を軟化するとともに、可動型３０ａの吸引孔３０ａ１によって軟化したフィルムシート１４を成形面３０ａ２に向かって吸引する。そして、フィルムシート１４を成形面３０ａに密着させる。このとき、埋め込み体１６がフィルムシート１４に埋まり込む。

次に、金型３０を閉じ、樹脂１２が固定型３０ｂのスプル３０ｂ１の経路を通って金型３０内に射出される。金型３０内の樹脂が冷却した後、金型３０を開け、フィルムシート１４が表面に密着一体化した成形品を取り出し、その成形品周縁部の余白フィルムをトリミングすると、完成品として図１に示すフィルム一体化成形品１０が得られる。

ここからは、上述のフィルム一体化成形品１０の製造方法に基づく製造システムについて説明する。製造装置について、３つの実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図３の上面図（レイアウト図）に示す、本発明の第１の実施形態に係る、フィルム一体化成形品１０を製造するシステムは、概略４つの装置から構成される。

フィルム一体化成形品１０の製造システム５０は、ロール状のフィルム（ロールフィルム）を切断してシート状のフィルム（フィルムシート１４）を作製するフィルムカット装置５２と、フィルムシート１４を搬送するシート搬送装置５４と、フィルムシート１４に埋め込み体１６を貼り付ける埋め込み体貼り付け装置５６と、フィルム一体化成形品１０を成形する射出成形装置５８とを有する。

フィルムカット装置５２は、図３の部分拡大図である図４および側面図である図５に示すように、ロールフィルム６０から、フィルム一体化成形品１０に使用するフィルムシート１４を作製する装置である。フィルムカット装置５２は、ロールフィルム６０を支持するロール支持台６２と、ロールフィルム６０の先端部を引き出すフィルムチャックユニット６４と、引き出されたロールフィルム６０の部分６０ａをその幅方向に切断してフィルムシート１４を作製するカッタユニット６６と、フィルムシート１４を吸着する吸着テーブル７０とから構成されている。

フィルムカット装置５２のロール支持台６２は、ロールフィルム６０を回転可能に且つ交換可能に、さらに所定のテンションで引き出し可能に支持するように構成されている。また、ロール支持台６２は、ロールフィルム６０から引き出した部分６０ａの接着層（フィルムシート１４の接着層１４ｃに対応）が形成されている表面Ｓ２（特許請求の範囲に記載の「第２の表面」に対応）が上側（反吸着テーブル７０側）に向くように、ロールフィルム６０を支持している。なお、このロールフィルム６０は、接着層を外側に向けて芯７２に巻かれている。

フィルムチャックユニット６４は、ロールフィルム６０の先端部を保持して引き出し方向（Ｘ軸方向）に移動可能に構成されており、ボールねじ７４とサーボモータ７６とからなる駆動装置によって駆動され、ロールフィルム６０本体からその先端部を任意の設定量引き出す。

そのために、フィルムチャックユニット６４は、ロールフィルム６０の先端部を引き出すときに該先端部の接着層側の表面Ｓ２を吸引して吸着保持する複数の吸着パッド７８を有する。これらの吸着パッド７８は、ロールフィルム６０の幅方向（Ｙ軸方向）に並んでフィルムチャックユニット６４に設けられている。複数の吸着パッド７８は、真空ポンプ（図示せず）またはコンプレッサに接続された真空エジェクタ（図示せず）に接続されており、エアーバルブによってフィルムの着脱を制御できるようにしている。

複数の吸着パッド７８はまた、エアシリンダ７９によって支持されており、このエアシリンダ７９によってＺ軸方向に移動する。このエアシリンダ７９による吸着パッド７８のＺ軸方向の移動についての詳細は後述する。

さらに、フィルムチャックユニット６４は、Ｙ軸方向に延びる回転中心線を中心として自由回転するローラ８０を有する。このローラ８０は、詳細は後述するが、吸着テーブル７０がフィルムシート１４を吸着しているとき、フィルムシート１４の接着層側の表面Ｓ２上を転がり、フィルムシート１４を吸着テーブル７０に密着させる役割をする。また、ローラ８０は、その両端それぞれが、チャックユニット６４に設けられた２つのエアシリンダ８２それぞれのＺ軸方向に進退するピストンロッドの先端に支持されている。これらのエアシリンダ８２により、ローラ８０は、吸着パッド７８の吸着保持中、後退した位置（フィルムシート１４から離れた位置）で待機する。

カッタユニット６６は、フィルムチャックユニット６４によって引き出されたロールフィルム６０の部分６０ａを幅方向（Ｙ軸方向）に、フィルムチャックユニット６４の吸着パッド７８が吸着保持する部分と支持台６２との間で切断する刃を備えるヒートカッタ８４と、ヒートカッタ８４をＺ軸方向に進退させる直動機構８６とを有する。直動機構８６により、ヒートカッタ８４は、Ｘ軸方向に移動するチャックユニット６４と干渉しない位置まで後退（上昇）して待機し、切断時に降下してチャックユニット６４によって引き出されたロールフィルム６０の部分６０ａをその刃によって溶融切断する。チャックユニット６４がカッタユニット６６の切断位置ＣｐからＸ軸方向に所定の長さだけロールフィルム６０の先端を引き出し、その後カッタユニット６６が引き出されたロールフィルム６０の部分６０ａを切断することにより、所定の長さのフィルムシート１４が得られる。

吸着テーブル７０は、フィルムシート１４を吸引して吸着することにより平坦状態にするテーブルであって、フィルムシート１４全体を吸着できる大きさの平坦な吸着面７０ａを備えている。吸着面７０ａには複数の吸引孔７０ｂが形成され、フィルムシート１４は、この吸引孔７０ｂを介して、真空ポンプ（図示せず）またはコンプレッサに接続された真空エジェクタ（図示せず）によって吸引される。その結果、フィルムシート１４は、その全体が吸着テーブル７０に平坦状態で密着する。なお、フィルムチャックユニット６４の吸着パッド７８による吸着と、吸着テーブル７０による吸着は、例えば電磁弁によって別々に制御される。

また、図４および図５に示すように、吸着テーブル７０の吸着面７０ａには、部分的に吸着面７０ａを覆う吸引孔シールテープ９２が貼り付けられている。これは、フィルムシート１４の大きさに対応した大きさのテープであって、フィルムシート１４の大きさが吸着テーブル７０に比べて小さい場合に、フィルムシート１４に対向しない吸引孔７０ｂを塞ぐために使用される。これは、吸引孔シールテープ９２がない状態で真空ポンプまたは真空エジェクタに接続されたコンプレッサを作動させると、フィルムシート１４に対向しない吸引孔７０ｂが外気を吸引し、吸着テーブル７０が所定の吸着力でフィルムシート１４を吸着できなくなるからである。

なお、フィルムカット装置５２によるフィルムシート１４の作製の詳細については後述する。

図３に戻り、シート搬送装置５４は、フィルムカット装置５２が作製したフィルムシート１４を、フィルムカット装置５２から埋め込み体貼り付け装置５６に、また埋め込み体貼り付け装置５６から射出成形装置５８に搬送するように構成されている。

シート搬送装置５４は、図６に示すように、フィルムシート１４を平坦状態で保持するハンドツール９４と、ハンドツール９４を先端に備えて該ツール９４の位置や姿勢を変更するロボット９６と、ロボット９６をＸ軸方向に移動させる直動機構９８とを有する。

ハンドツール９４は、図７に示すように、フィルムシート１４を吸引して吸着保持する吸着プレート１００と、吸着プレート１００を保持するプレートベース１０２と、プレートベースを保持してロボット９６の先端に固定されたメインベース１０４とを有する。

吸着プレート１００は、平坦な吸着面１００ａを備え、その吸着面１００ａには複数の吸引孔１００ｂが形成されている。複数の吸引孔１００ｂは、真空ポンプ（図示せず）またはコンプレッサに接続された真空エジェクタ（図示せず）に接続されている。なお、フィルムカット装置５２の吸着テーブル７０による吸着と、シート搬送装置５４の吸着プレート１００による吸着は、例えば電磁弁（図示せず）によって別々に制御される。

プレートベース１０２は、吸着プレート１００の吸着面１００ａと直交する方向に移動可能にメインベース１０４に支持されている。具体的には、メインベース１０４には、プレートベース１０２に取付けられた吸着面１００ａの直交方向に延びる複数のガイドロッド１０６それぞれを該直交方向に摺動可能に支持する複数のガイドブシュ１０８が設けられている。また、メインベース１０４とプレートベース１０２との間には、両者を離間するように付勢するスプリング１１０が配置されている。

図６に戻り、ロボット９６は、例えば、６軸のロボットであって、ロボット９６をＸ軸方向に移動させる直動機構９８と協働し、フィルムカット装置５２の吸着テーブル７０から埋め込み体貼り付け装置５６に、また埋め込み体貼り付け装置５６から射出成形装置５８の金型３０にフィルムシート１４を搬送する（ハンドツール９４を移動させる）。

図３に戻り、埋め込み体貼り付け装置５６は、シート搬送装置５４のハンドツール９４が保持するフィルムシート１４に埋め込み体１６を貼り付けするように構成されている。

具体的には、埋め込み体貼り付け装置５６は、図８に示すように、シート搬送装置５４のハンドツール９４に保持された状態のフィルムシート１４が載置される載置面１１２ａを備えるステージ１１２と、ステージ１１２に形成された貫通孔１１２ｂを介して埋め込み体１６をフィルムシート１４に押し付けるエアシリンダ１１４と、ロール状の埋め込み体シール２８（ロールシール１１６）を支持する支持軸１１８と、保護シート２６を回収する保護シート回収リール１２０と、埋め込み体シール２８の離型シート２０を回収する離型シート回収リール１２２とを有する。なお、埋め込み体シール２８は、離型シート２０を外側に向けて芯１２４に巻かれている。

また、埋め込み体貼り付け装置５６は、埋め込み体シール２８を支持軸１１８から、ステージ１１２の貫通孔１１２ｂとエアシリンダ１１４との間を介して、保護シート回収リール１２２に案内するガイドローラ１２６，１２８と離型シート２０を離型シート回収リール１２０に案内するガイドローラ１３０とを有する。

ステージ１１２は、板形状であって、フィルムシート１４がシート搬送装置５４によって載置される平坦な載置面１１２ａを備えるとともに、貫通孔１１２ｂが形成されている。この貫通孔１１２ｂは、載置面１１２ａ上のフィルムシート１４に、載置面１１２ａの反対側から埋め込み体１６を貼り付けるために形成されている。なお、載置面１１２ａの反対側の表面は、理由は後述するが、埋め込み体シール２８のＰＳＡ層２２が付着しないように不粘着処理されている。

エアシリンダ１１４は、ステージ１１２の貫通孔１１２ｂに進退する押圧部材１１４ａを、そのピストンロッドの先端に備える。エアシリンダ１１４は、二点鎖線に示すように押圧部材１１４が後退しているときにステージ１１２の貫通孔１１２ｂと押圧部材１１４ａとの間に配置された、離型シート２０が離型シート回収リール１２０によって剥がされた埋め込み体シール２８の埋め込み体１６を、押圧部材１１４ａによって保護シート２６を介して貫通孔１１２ｂ内に向かって押し進める。これにより、埋め込み体１６をフィルムシート１４に貼り付ける。なお、このとき、押圧部材１１４ａによって貫通孔１１２ｂに向かって押し進められていない他の埋め込み体１６がステージ１１２に接触するが、不粘着処理によって埋め込み体１６のＰＳＡ層２２がステージ１１２に付着することはない。

保護シート回収リール１２０は、埋め込み体シール２８の保護シート２６を巻き取って回収するリールであって、サーボモータ（図示せず）によって断続的に回転駆動される。この保護シート回収リール１２０が断続的に回転することにより、支持軸１１８から、ステージ１１２の貫通孔１１２ｂとエアシリンダ１１４との間に埋め込み体シール２８の埋め込み体１６が断続的に配置される。

離型シート回収リール１２２は、埋め込み体シール２８の離型シート２０を巻き取って回収するリールであって、サーボモータ（図示せず）によって断続的に回転駆動される。離型シート回収リール１２２は、断続的に回転し、ステージ１１２の貫通孔１１２ｂとエアシリンダ１１４との間より上流側（埋め込み体シール２８の移動方向に関して）で、埋め込み体シール２８から離型シート２０を剥がして回収する。

図３に戻り、射出成形装置５８は、ホッパ１３２に収容されている固形の樹脂材料を溶融し、溶融した樹脂を所定の射出圧力で金型３０内に射出する。金型３０は、Ｘ軸方向に移動する可動型３０ａと、溶融した樹脂の経路になるランナーとスプルが形成された固定型３０ｂから構成されている。また、金型３０は、フィルムシート１４が固定される平坦な合わせ面３０ｃを備えている。この合わせ面３０ｃに、シート搬送装置５４の吸着プレート１００に吸着保持された状態のフィルムシート１４を固定できるように、射出成形装置５８は構成されている。

具体的には、射出成形装置５８の金型３０の可動型３０ａは、図９に示すように、フィルムシート１４の周縁部を可動型３０ａの平坦な合わせ面３０ｃに固定するクランプ機構（特許請求の範囲に記載の「シート固定装置」に対応）１３４を有する。クランプ機構１３４がフィルムシート１４の周縁部を合わせ面３０ｃにおいてキャビティの全周囲に固定できるように、シート搬送装置５４のハンドツール９４の吸着プレート１００は、周縁部を残してフィルムシート１４を吸着保持する大きさに設計されている。なお、図では２つのクランプ機構１３４のみ示されているが、クランプ機構１３４は、フィルムシート１４の周縁部を可動型３０ａの合わせ面３０ｃ全体に固定できるように複数基該可動型３０ａに設けられている。

クランプ機構１３４は、フィルムシート１４の周縁部と一端が接触するクランププレート１３６と、クランププレート１３６の他端を支持するロッド１３８を回転させるロータリアクチュエータ（図示せず）とを有する。ロータリアクチュエータがロッド１３８を回転させることにより、クランププレート１３６がフィルムシート１４の周縁部を可動型３０ａの合わせ面３０ｃに固定する（クランプする）、またはリリースする（アンクランプする）。また、クランプ機構１３４、アンクランプ状態のときに、クランププレート１３６が合わせ面３０ｃより可動型３０ａ側に完全に退避するように構成されている（クランププレート１３６が完全に退避できるスペース１４０が可動型３０ａに形成されている）。これにより、クランプ機構１３４のクランクプレート１３６と接触することなく、シート搬送装置５４のロボット９６は、フィルムシート１４を可動型３０ａの合わせ面３０ｃに位置合わせすることができる。

ここからは、フィルム一体化成形品１０の製造の流れ、特に、ロールフィルム６０からフィルムシート１４が作製され、射出成形装置５８の金型３０の可動型３０ａに、埋め込み体１６が貼り付けられたフィルムシート１４が固定されるまでの流れについて説明する。

まず、ロールフィルム６０からフィルムシート１４が作製される流れについて、図１０〜１２を参照しながら説明する。

図１０（Ａ）に示すように、フィルムチャックユニット６４が、先端がカッタユニット６６の切断位置Ｃｐに位置するロールフィルム６０の先端部の上方に位置し、そのエアシリンダ７９が、吸着パッド７８をＺ軸方向に移動させ、吸着パッド７８をロールフィルム６０の先端部に接触させる。吸着パッド７８は、ロールフィルム６０の先端部に接触した状態で吸引を開始し、ロールフィルム６０の先端部を吸着保持する。これにより、吸着パッド７８は、ロールフィルム６０の先端部を容易に且つ確実に吸着保持することができる。

次に、フィルムチャックユニット６４が、吸着テーブル７０に向かって移動し、図１０（Ｂ）に示すように、引き出したロールフィルム６０の部分６０ａの先端がカッタユニット６６の切断位置Ｃｐから所定の距離Ｌ離れた位置に到達したときに停止する。そして、カッタユニット６６のヒートカッタ８４が降下し、ロールフィルム６０の部分６０ａを切断する。これにより、長さＬのフィルムシート１４が作製される。

ヒートカッタ８４による切断の完了後、フィルムチャックユニット６４が、その吸着パッド７８がフィルムシート１４を吸着保持した状態で、吸着テーブル７０の上方に向かって移動する。図１１（Ａ）に示すように、フィルムシート１４が吸着テーブル１４上の所定の位置（吸引孔シールテープ９２が貼り付けされていない部分上の位置）に到達すると、フィルムチャックユニット６４は停止する。

フィルムチャックユニット６４が停止すると、そのエアシリンダ７９が、フィルムシート１４を吸着保持した状態の吸着パッド７８を吸着テーブル７０に向かって移動させる。これにより、フィルムシート１４が吸着テーブル７０に押し付けられて固定される。なお、フィルムチャックユニット６４の停止位置を調整すれば、フィルムシート１４を吸着テーブル７０の任意の位置に押し付けて固定することができる。

フィルムシート１４が吸着テーブル７０に押し付け固定されると、吸着テーブル７０がフィルムシート１４を吸引し始める。それと同時に、フィルムチャックユニット６４の吸着パッド７８が吸引を停止し、エアシリンダ７９によってフィルムシート１４から離れる。さらに同時にまたはその後に、図１１（Ｂ）に示すように、エアシリンダ８２によってローラ８０が降下し、フィルムシート１４に接触する。そして、フィルムチャックユニット６４が、カッタユニット６６に向かって移動し、ローラ８０がフィルムシート１４の表面上を転動する。これらにより、フィルムシート１４が吸着テーブル７０に密着する。

なお、フィルムチャックユニット６４がフィルムシート１４の上方を往復動することにより、ローラ８０がフィルムシート１４の表面上を複数回転動するようにしてもよい。これにより、フィルムシート１４が吸着テーブル７０により密着する。

フィルムチャックユニット６４が移動してカッタユニット６６の近傍位置に到達すると、シート搬送装置５４のハンドツール９４が移動し、吸着テーブル７０に吸着されているフィルムシート１４の上方に、吸着プレート１００の吸着面１００ａとフィルムシート１とが平行になる姿勢で停止する。続いて、ハンドツール９４は降下し、図１２（Ａ）に示すように、フィルムシート１４の表面にハンドツール９４の吸着プレート１００を押し当てる。これにより、フィルムシート１４は、吸着テーブル７０と吸着プレート１００との間に平坦状態で挟持される。

フィルムシート１４が吸着テーブル７０と吸着プレート１００との間に挟持されると、吸着テーブル７０がフィルムシート１４の吸引を停止する。その直後に、吸着プレート１００がフィルムシート１４を吸引し始める。これにより、フィルムシート１４が、吸着テーブル７０から吸着プレート１００に平坦状態で受け渡される。そして、図１２（Ｂ）に示すように、シート搬送装置５４は、ハンドツール９４を上昇させ、フィルムシート１４を埋め込み体貼り付け装置５６に向かって搬送する。

フィルムカット装置５２からフィルムシート１４を受け取ると、シート搬送装置５４は、ハンドツール９４が保持するフィルムシート１４を、図１３（Ａ）に示すように、埋め込み体貼り付け装置５６のステージ１１２上に配置する。具体的には、シート搬送装置５４は、吸着プレート１００によるフィルムシート１４の吸着保持を継続しつつ、埋め込み体１６が貼り付けられるフィルムシート１４の部分をステージ１１２の貫通孔１１２ｂに位置合わせした状態で、フィルムシート１４をステージ１１２に押し当てる。これにより、フィルムシート１４は、吸着プレート１００とステージ１１２との間に平坦状態で挟持される。

フィルムシート１４がステージ１１２上に載置されると、図１３（Ｂ）に示すように、埋め込み体貼り付け装置５６のエアシリンダ１１４の押し子１１４ａが上昇し、保護シート２６を介して埋め込み体１６をフィルムシート１４に貼り付ける。このとき、シート搬送装置５４のハンドツール９４の吸着プレート１００がフィルムシート１４を支持する役割をする。これにより、埋め込み体１６が平坦状態のフィルムシート１４に強く密着することができる。

フィルムシート１４への埋め込み体１６の貼り付けが完了すると、シート搬送装置５４は、埋め込み体貼り付け装置５６から射出成形装置５８の金型３０に向かって、埋め込み体１６が貼り付けられたフィルムシート１４を搬送する。

図１４（Ａ）に示すように、シート搬送装置５４は、フィルムシート１４が可動型３０ａの合わせ面３０ｃと平行する状態で、ハンドツール９４を可動型３０ａと固定型３０ｂとの間に移動させる。そして、ハンドツール９４を可動型３０ａに向かって移動させることにより、図１４（Ｂ）に示すように、フィルムシート１４を可動型３０ａの合わせ面３０ｃに位置合わせする。この位置合わせの完了後、図９に示すように、クランプ機構１３４によってフィルムシート１４の周縁部を可動型３０ａの合わせ面３０ｃに固定する。これにより、埋め込み体１６が貼り付けられたフィルムシート１４は、平坦状態で可動型３０ａの合わせ面３０ｃに固定される。

本実施形態によれば、フィルムシート１４が、吸着テーブル７０によって平坦状態にされた後、シート搬送装置５４は平坦状態のフィルムシート１４をフィルムカット装置５２から受け取り、平坦状態で保持する。そして、フィルムシート１４は、シート搬送装置５４によって平坦状態が維持されたまま、埋め込み体１６が貼り付けられ、射出成形装置５８の金型３０にクランプ機構１３４によって固定される。これにより、クランプ機構１３４による固定後、フィルムシート１４と埋め込み体１６との金型３０の可動型３０ａに対する位置および姿勢は、規定の位置および姿勢にされる。そして、所望の位置および姿勢で埋め込み体１６がフィルムシート１４に埋め込まれ、且つフィルムシート１４が所望の位置および姿勢で樹脂成形品の表面に一体的に貼り付いたフィルム一体化成形品を製造することができる。

また、フィルムシート１４をロボット９６が実質的に搬送するので、ロボット９６の動作範囲であれば、どの位置でもフィルムシート１４の所望の位置に埋め込み体１６をシンプルな構成の埋め込み体装置５６によって貼り付けることができる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態と略同一であるが、埋め込み体のフィルムシートへの貼り付け方法が異なる。具体的には、図３および図８に示すような埋め込み体装置５６がなく、フィルムカット装置において埋め込み体をフィルムシートに貼り付ける。したがって、埋め込み体をフィルムシートに貼り付けることができるフィルムカット装置について説明する。なお、シート搬送装置および射出成形装置は、第１の実施形態と同一であるため、説明は省略する。

図１５は本実施形態に係るフィルムカット装置の上面図であり、図１６はその側面図である。

図１５および図１６に示すように、本実施形態に係るフィルムカット装置３５２は、吸着テーブル以外の構成要素は、第１の実施形態のフィルムカット装置５２の構成要素と同一である。したがって、吸着テーブル３７０について説明する。

吸着テーブル３７０の吸着面は、吸着面３７０ａ（特許請求の範囲に記載の「第１の吸着面」に対応）と吸着面３７０ｂ（特許請求の範囲に記載の「第２の吸着面」に対応）とに区分されている。

吸着面３７０ａは、第１の実施形態の吸着面７０ａと同様に、フィルムシートを吸着して平坦状態にする役割をする。

吸着面３７０ｂは、埋め込み体１６が載置される吸着面であって、フィルム一体化成形品１０における埋め込み体１６の位置に対応する吸着テーブル３７０の位置に設けられている。この吸着面３７０ｂは、ＰＳＡ層が上方に向いた状態で載置された埋め込み体１６を吸着する。この場合、吸着面３７０ｂは、埋め込み体１６を固定するために吸着する。吸着面３７０ａによる吸着と、吸着面３７０ｂによる吸着は、例えば電磁弁によって別々に制御される。

次に、本実施形態のフィルムカット装置による埋め込み体貼り付け方法について説明する。

まず、吸着テーブル３７０の吸着面３７０ｂに、ＰＳＡ層が上方に向いた状態で埋め込み体１６を載置する。例えば、載置は手作業またはロボットによって行われる。

ロボットによって行われる場合、例えば、ロボットが、その先端が埋め込み体１６のＰＳＡ層に貼り付くことにより該埋め込み体１６を保持し、吸着面３７０ｂ上に配置する。その後、吸着面３７０ｂが吸引を開始して埋め込み体１６をロボットの先端から引き離す。これにより、埋め込み体１６が、ＰＳＡ層が上方に向いた状態で吸着面３７０ｂに固定される。

次に、第１の実施形態と同様に、フィルムチャックユニット６４とカッタユニット６６とによって、フィルムシートを作製する。そして、第１の実施形態と同様に、フィルムチャックユニット６４がフィルムシートを吸着テーブル３７０の所定の位置（埋め込み体１６の上方に、該埋め込み体１６が貼り付けされるフィルムシートの部分が存在するような位置）に配置する。

フィルムシートが吸着テーブル３７０の所定の位置に配置されると、このフィルムシートと吸着面３７０ｂとの間に埋め込み体が存在する状態になる。この状態で吸着面３７０ａが吸引を開始する。これにより、フィルムシートが吸着面３７０ａに吸着するとともに、埋め込み体１６がフィルムシートに貼り付く。

吸着面３７０ａにフィルムシートが吸着すると、フィルムチャックユニット６４のローラ８０が、フィルムシート上を転動する。これにより、埋め込み体１６は、フィルムシートに強く貼り付けられる。

本実施形態は、埋め込み体１６（埋め込み体シール２８）が、図８に示すように、ロール状態で提供されない場合、または様々な種類の埋め込み体１６を使用する場合に有効である。

（第３の実施形態）
本実施形態は、上述の第２の実施形態の改良形態である。上述の第２の実施形態の場合、埋め込み体１６が肉厚であると、フィルムチャックユニット６４がフィルムシートを搬送している途中に、フィルムシートが埋め込み体１６に強く当たり、フィルムシートが吸着パッド７８から離れるおよび／または吸着面に固定（吸着）されている埋め込み体１６の位置または姿勢が変わることがある。本実施形態は、これに対処するものである。

本実施形態に係るフィルムカット装置を図１７および図１８に示す。図に示すように、フィルムカット装置５５２において、第２の実施形態のフィルムカット装置３５２と異なる点は、吸着テーブルだけである。したがって、吸着テーブルについて説明する。

フィルムカット装置５５２の吸着テーブルは、固定吸着テーブル５７０と、可動吸着テーブル５７１とから構成されている。

固定吸着テーブル５７０は、不動の吸着テーブルある。その吸着面５７０ａは、第２の実施形態の吸着面３７０ａと同様に、フィルムシートを平坦状態にする役割をする。また、固定吸着テーブル５７０は、可動吸着テーブル５７１を収容するスペース５７０ｂを備える。

可動吸着テーブル５７１は、固定吸着テーブル５７０の吸着面５７０ａと直交する方向（Ｚ軸方向）に移動可能なテーブルであって、固定吸着テーブル５７０の吸着面５７０ａと平行な吸着面５７１ａを備える。この可動吸着テーブル５７１は、埋め込み体１６が載置されるテーブルであって、フィルム一体化成形品１０における埋め込み体１６の位置に対応する固定吸着テーブル５７０の位置に設けられている。可動吸着テーブル５７１の吸着面５７１ａは、ＰＳＡ層が上方に向いた状態で載置された埋め込み体１６を吸着して固定する役割をする。

また、可動吸着テーブル５７１は、フィルムチャックユニット６４がフィルムシートを固定吸着テーブル５７０の所定の位置（埋め込み体１６の上方に、該埋め込み体１６が貼り付けされるフィルムシートの部分が存在するような位置）に向かって搬送するときに、固定吸着テーブル５７０内に退避するように構成されている。これにより、可動吸着テーブル５７１の吸着面５７１ａ上の埋め込み体１６と、フィルムチャックユニット６４が搬送するフィルムシートとの接触を回避することができる。

フィルムシートが固定吸着テーブル５７０の所定の位置に配置されると、可動吸着テーブル５７１は元の位置（吸着面５７０ａ，５７１ａが同一平面上に配置される位置）に戻る。次に、固定吸着テーブル５７０がフィルムシートの吸引を開始する。そして、第２の実施形態と同様に、フィルムチャックユニット６４のローラ８０が、フィルムシート上を転動し、埋め込み体１６がフィルムシートに強く貼り付けられる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。

例えば、上述の３つの実施形態では、埋め込み体１６が貼り付けられるフィルムシートは、ロール状のフィルムの引き出した部分をカットして作製されたものであるが、これに限らない。予め、所定の大きさにカットされたフィルムシートを吸着テーブルの上に載置するようにしてもよい。

また、本発明は、埋め込み体が少なくとも部分的に埋め込まれたフィルムが表面に一体的に貼り付けられたフィルム一体化成形品を製造するシステムであって、特にそのフィルムがカールしている場合に対処するものであるが、当然ながら、カールしていないフィルムにも適用可能なことは明らかである。

３０ 金型
５６ 埋め込み体貼り付け装置
５８ 射出成形装置
７０ 吸着テーブル
９６ ロボット

Claims (6)

1. 埋め込み体が少なくとも部分的に埋め込まれたフィルムを表面に備えるフィルム一体化成形品を製造するフィルム一体化成形品製造システムであって、
   フィルム一体化成形品を射出成形する金型を備える射出成形装置と、
   フィルムシートの第１の表面を吸着する平坦な吸着面を備えたシート吸着テーブルと、
   シート吸着テーブルに吸着されている平坦状態のフィルムシートの第２の表面を吸引して吸着保持する平坦な吸着保持面を介して該平坦状態を維持しつつフィルムシートを保持し、保持したフィルムシートを射出成形装置の金型に位置合わせするロボットと、
   金型に搬送される前に、ロボットに保持されている平坦状態のフィルムシートの第１の表面に埋め込み体を貼り付ける埋め込み体貼り付け装置と、
   ロボットによって平坦状態を維持されつつ金型に位置合わせされている、且つ第１の表面に埋め込み体が貼り付けられたフィルムシートを金型に固定するシート固定装置とを有するフィルム一体化成形品製造システム。
2. 埋め込み体が少なくとも部分的に埋め込まれたフィルムを表面に備えるフィルム一体化成形品を製造するフィルム一体化成形品製造システムであって、
   フィルム一体化成形品を射出成形する金型を備える射出成形装置と、
   フィルムシートの第１の表面を吸着する平坦な吸着面を備えたシート吸着テーブルと、
   シート吸着テーブルに吸着されている平坦状態のフィルムシートの第２の表面を吸引して吸着保持する平坦な吸着保持面を介して該平坦状態を維持しつつフィルムシートを保持し、保持したフィルムシートを射出成形装置の金型に位置合わせするロボットと、
   ロボットによって平坦状態を維持されつつ金型に位置合わせされている、且つ第１の表面に埋め込み体が貼り付けられたフィルムシートを金型に固定するシート固定装置とを有し、
   シート吸着テーブルの吸着面が、第１の吸着面と第２の吸着面とから構成され、
   第２の吸着面が埋め込み体を吸着し、
   第１の吸着面が、第２の吸着面とフィルムシートとの間に埋め込み体が存在する状態で該フィルムシートの吸着を開始するフィルム一体化成形品製造システム。
3. シート吸着テーブルが、固定吸着テーブルと、固定吸着テーブル内に退避可能な可動吸着テーブルとから構成され、
   固定吸着テーブルが第１の吸着面を備え、
   可動吸着テーブルが第２の吸着面を備える請求項２に記載のフィルム一体化成形品製造システム。
4. シート固定装置が、フィルムシートの周縁部を金型の合わせ面に押し付けて該フィルムシートを金型に固定し、
   ロボットの吸着保持面がフィルムシートの周縁部以外の第２の表面の部分を吸着保持するように構成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルム一体化成形品製造システム。
5. シート吸着テーブルに吸着されているフィルムシートの第２の表面を転動するローラを有する請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルム一体化成形品製造システム。
6. ロール状フィルムを回転可能に且つ交換可能に支持するロール支持機構と、
   ロール支持機構に支持されているロール状フィルムの先端部を保持して移動することにより該先端部を引き出すフィルムチャック装置と、
   フィルムチャック装置が引き出したロール状フィルムの部分をフィルム幅方向に切断してフィルムシートを作製するフィルムカット装置とを有し、
   フィルムチャック装置がシート吸着テーブルの上にフィルムシートを搬送した後に、シート吸着テーブルがフィルムシートを吸着する請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルム一体化成形品製造システム。

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