JP2018187810A - 樹脂製成形品の製造方法及び製造装置、並びに樹脂製成形品 - Google Patents
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Abstract
【課題】高品位な切り取り線を有する樹脂製成形品を容易に製造可能な製造方法及び製造装置、並びに、高品位な切り取り線を有する樹脂製成形品を提供する。【解決手段】本発明のある局面に従う樹脂製成形品の製造方法は、成形工程と、中間加工工程と、カット工程とを含む。成形工程は、樹脂シート1に凹凸形状の成形部10を型成形する。中間加工工程は、成形部10に中間加工を施す。カット工程は、中間加工が施された成形部10の外周をカットする。中間加工は、成形部10の所定の位置にレーザ光を照射することによって、成形部10にミシン目状の切り取り線を形成する加工である。【選択図】図1
Description
本発明は、樹脂製成形品の製造方法及び製造装置、並びに樹脂製成形品に関する。
特開2008−44650号公報(特許文献1)は、食品等を収容可能な樹脂製の成形品(容器)を開示する。
図16は、上記特許文献1に開示される樹脂製の成形品91の斜視図である。図16に示すように、成形品91は、2つのトレイ91Aを連ねた状態で成形されている。2つのトレイ91Aの境界部分には切り取り線95が設けられている。ユーザは、切り取り線95を破断することによって、各トレイ91Aを分離して利用することができる。切り取り線95は、たとえば、樹脂シートが部分的に切断されたカット部と、樹脂シートが切断されていない非カット部とが交互に設けられることによって形成される。
上記特許文献1に開示される成形品91に設けられた切り取り線95は、たとえば、以下の方法によって形成される。
図17は、切り取り線95の形成方法を説明するための図である。図17(1)に示すように、支持部材94上に樹脂シート90が配置され、樹脂シート90に対抗する位置に切断刃93が用意される。切断刃93には、刃先部93Aが一定間隔おきに設けられている。図17(2)に示すように、各刃先部93Aが樹脂シート90に押し当てられ、刃先部93Aが樹脂シート90を切断することによって、各刃先部93Aは支持部材94に到達する。図17(3)に示すように、切断刃93が樹脂シート90から引き離されると、樹脂シート90にはカット部95A及び非カット部95Bが交互に形成される。このような方法によって、樹脂シート90上に切り取り線95が形成される。
しかしながら、このような方法によれば、たとえば、刃先部93Aを樹脂シート90に押し当てる時に刃先部93Aと支持部材94との位置関係がずれると、所望の位置にカット部95Aが形成されず、切り取り線の品位が損なわれる可能性がある。また、たとえば、刃先部93Aを樹脂シート90に押し当てることにより樹脂シート90に加えられる力によって、カット部95Aの切断面の形状が崩れ、切り取り線の品位が損なわれる可能性もある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、高品位な切り取り線を有する樹脂製成形品を容易に製造可能な製造方法及び製造装置、並びに、高品位な切り取り線を有する樹脂製成形品を提供することである。
本発明のある局面に従う樹脂製成形品の製造方法は、成形工程と、中間加工工程と、カット工程とを含む。成形工程は、樹脂シートに凹凸形状の成形部を型成形する。中間加工工程は、成形部に中間加工を施す。カット工程は、中間加工が施された成形部の外周をカットする。中間加工は、成形部の所定の位置にレーザ光を照射することによって、成形部にミシン目状の切り取り線を形成する加工である。
この樹脂製成形品の製造方法によれば、レーザ光の照射によって成形部の所定の位置が溶断されることにより切り取り線が形成されるため、切断面が綺麗な高品位な切り取り線を成形部に形成することができる。
好ましくは、切り取り線は、レーザ光の照射を実行して成形部の一部を溶断することによりカット部を形成するレーザ光照射タイミングと、レーザ光の照射を停止することにより非カット部を形成するレーザ光停止タイミングとを交互に繰り返すことによって形成される。
この樹脂製成形品の製造方法によれば、レーザ光の照射の実行と停止との切り替えというシンプルな制御によって、カット部の切断面が綺麗な高品位な切り取り線を成形部に形成することができる。
さらに好ましくは、カット部の両端縁が中央凸の略円弧状に形成される。
この樹脂製成形品の製造方法においては、カット部とカット部との間に、両端縁の形状が中央凹の略円弧状となる非カット部が形成される。この非カット部を両側から引っ張ると、一方の端縁の最深部から他方の端縁の最深部までが破断される。したがって、この製造方法によれば、非カット部の破断時に破断線が所定箇所に形成され、成形部が破断線に沿って安定して破断されるため、破断線の外観を綺麗にすることができる。
さらに好ましくは、カット工程において、成形部の外周に沿ってレーザ光を照射することにより成形部の外周をカットする。
この樹脂製成形品の製造方法によれば、成形部の外周の切断面も美しく仕上げることができる。
本発明の別の局面に従う樹脂製成形品の製造装置は、成形機と、中間加工機と、切断機とを備える。成形機は、樹脂シートに凹凸形状の成形部を型成形する。中間加工機は、成形部に中間加工を施す。切断機は、中間加工が施された成形部の外周をカットする。中間加工機は、レーザ光照射部と、レーザ制御部とを含む。レーザ光照射部は、樹脂シートにレーザ光を照射する。レーザ制御部は、成形部の所定の位置にレーザ光を照射することによって、成形部にミシン目状の切り取り線を形成するようにレーザ光照射部を制御する。
この樹脂製成形品の製造装置によれば、レーザ光の照射によって成形部の所定の位置が溶断されることにより切り取り線が形成されるため、切断面が綺麗な高品位な切り取り線を成形部に形成することができる。
好ましくは、レーザ制御部は、レーザ光の照射を実行して成形部の一部を溶断することにより形成されるカット部と、レーザ光の照射を停止することにより形成される非カット部とを交互に形成することによって成形部に切り取り線を形成するようにレーザ光照射部を制御する。
この樹脂製成形品の製造装置によれば、レーザ光の照射の実行と停止との切り替えというシンプルな制御によって、カット部の切断面が綺麗な高品位な切り取り線を成形部に形成することができる。
さらに好ましくは、レーザ制御部は、カット部の両端縁が中央凸の略円弧状に形成されるようにレーザ光照射部を制御する。
この樹脂製成形品の製造装置においては、カット部とカット部との間に、両端縁の形状が中央凹の略円弧状となる非カット部が形成される。この非カット部を両側から引っ張ると、一方の端縁の最深部から他方の端縁の最深部までが破断される。したがって、この製造装置によれば、非カット部の破断時に破断線が所定箇所に形成され、成形部が破断線に沿って安定して破断されるため、破断線の外観を綺麗にすることができる。
さらに好ましくは、成形部は、第1面と、第1面とは高低差を有する第2面とを含む。レーザ制御部は、第1面と第2面とに跨って切り取り線が形成されるようにレーザ光照射部を制御する。
この樹脂製成形品の製造装置によれば、カット部がレーザ光により形成されるため、高低差を有する面を跨いだとしても成形部に切り取り線を形成することができる。
さらに好ましくは、切断機は、成形部の外周に沿ってレーザ光を照射することにより成形部の外周をカットするレーザ加工機である。
この樹脂製成形品の製造装置によれば、成形部の外周の切断面も美しく仕上げることができる。
さらに好ましくは、樹脂製成形品は、対象物を収容可能なトレイである。対象物は、食品又は医薬品である。
この樹脂製成形品の製造装置によれば、成形部に切り取り線を形成する時に切断刃が樹脂シートに触れることがないため、食品又は医薬品を収容するための衛生的なトレイを製造することができる。
本発明の別の局面に従う樹脂製成形品は、第1及び第2収容部と、連結面とを備える。第1及び第2収容部の各々は、対象物を収容可能である。連結面は、第1及び第2収容部を連結する。連結面には、ミシン目状の切り取り線が形成されている。切り取り線は、貫通しているカット部と、貫通していない非カット部とが交互に配置されることによって形成されている。カット部の両端縁は、中央凸の略円弧状に形成されている。
この樹脂製成形品においては、カット部とカット部との間に、両端縁の形状が中央凹の略円弧状となる非カット部が形成される。この非カット部を両側から引っ張ると、一方の端縁の最深部から他方の端縁の最深部までが破断される。したがって、この樹脂製成形品によれば、非カット部の破断時に破断線が所定箇所に形成され、成形部が破断線に沿って安定して破断されるため、破断線の外観を綺麗にすることができる。
好ましくは、連結面は、第1面と、第1面とは高低差を有する第2面とを含む。切り取り線は、第1面と第2面とに跨って形成されている。
この樹脂製成形品によれば、連結面に高低差を有する2つの面が含まれていたとしても、切り取り線に沿って分離することができる。
さらに好ましくは、樹脂製成形品は、対象物を収容可能なトレイである。対象物は食品又は医薬品である。
この樹脂製成形品によれば、食品又は医薬品を適切に収容することができる。
本発明によれば、高品位な切り取り線を有する樹脂製成形品を容易に製造可能な製造方法及び製造装置、並びに、高品位な切り取り線を有する樹脂製成形品を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
<1.製造装置の構成>
図1は、本実施の形態に従う製造装置100の概略構成を示す図である。図1に示すように、製造装置100は、供給装置6から連続供給される樹脂シート1に順次加工を施すことによって多数の成形品11をインライン成形する装置である。成形品11は、たとえば、食品、医薬品及び工業品等を収容する容器であり、たとえば、冷凍食品用のトレイである。
図1は、本実施の形態に従う製造装置100の概略構成を示す図である。図1に示すように、製造装置100は、供給装置6から連続供給される樹脂シート1に順次加工を施すことによって多数の成形品11をインライン成形する装置である。成形品11は、たとえば、食品、医薬品及び工業品等を収容する容器であり、たとえば、冷凍食品用のトレイである。
製造装置100は、供給装置6と、巻取装置7と、移送手段4と、成形機2と、中間加工機5と、切断機3と、制御回路8とを含む。製造装置100においては、移送手段4によって樹脂シート1が移送されつつ、成形機2によって樹脂シート1に成形部10が型成形され、中間加工機5によって成形部10に中間加工が施される。その後、切断機3によって成形部10の外周がカットされることにより成形品11が製造される。以下、各構成要素について順に説明する。
<1−1.樹脂シート>
樹脂シート1は、熱成形が可能な樹脂製のシート材であって、たとえば、熱可塑性シートである。樹脂シート1は、たとえば、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、ポリウレタン(PUR)、ABS樹脂、AS樹脂、アクリル樹脂(PMMA)、ナイロン、EVOH樹脂、PLA樹脂、及び、ポリカーボネート(PC)等の樹脂をシート状に成形したものである。なお、樹脂シート1は、たとえば、主原料が無機物であってもよく、たとえば、無機物(タルク等)、澱粉、紙等のフィラーをシート状に成形したものであってもよい。
樹脂シート1は、熱成形が可能な樹脂製のシート材であって、たとえば、熱可塑性シートである。樹脂シート1は、たとえば、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、ポリウレタン(PUR)、ABS樹脂、AS樹脂、アクリル樹脂(PMMA)、ナイロン、EVOH樹脂、PLA樹脂、及び、ポリカーボネート(PC)等の樹脂をシート状に成形したものである。なお、樹脂シート1は、たとえば、主原料が無機物であってもよく、たとえば、無機物(タルク等)、澱粉、紙等のフィラーをシート状に成形したものであってもよい。
樹脂シート1としては、上記の樹脂製のシートが単層で使用されてもよいし、異なる材質のシートを積層した積層シートが使用されてもよい。樹脂シート1においては、樹脂に種々のフィラーが添加されていてもよい。
<1−2.供給装置及び巻取装置>
供給装置6は、成形機2の供給側(上流)に配置されている。供給装置6には、樹脂シート1がロール状に巻かれたシートロール19がセットされている。供給装置6は、シートロール19から樹脂シート1を繰り出して成形機2に供給する。巻取装置7は、切断機3の排出側(下流)に配置されており、成形品11が切り離された樹脂シート1を巻き取る。移送手段4が樹脂シート1を移送することによって、供給装置6から樹脂シート1が繰り出され、巻取装置7により樹脂シート1が巻き取られる。
供給装置6は、成形機2の供給側(上流)に配置されている。供給装置6には、樹脂シート1がロール状に巻かれたシートロール19がセットされている。供給装置6は、シートロール19から樹脂シート1を繰り出して成形機2に供給する。巻取装置7は、切断機3の排出側(下流)に配置されており、成形品11が切り離された樹脂シート1を巻き取る。移送手段4が樹脂シート1を移送することによって、供給装置6から樹脂シート1が繰り出され、巻取装置7により樹脂シート1が巻き取られる。
<1−3.移送手段>
移送手段4は、供給装置6から供給される樹脂シート1を、成形機2、中間加工機5、切断機3の順に移送する。移送手段4は、一対のベルト41と、駆動機構42と、複数のクランプ部材43とを含む。
移送手段4は、供給装置6から供給される樹脂シート1を、成形機2、中間加工機5、切断機3の順に移送する。移送手段4は、一対のベルト41と、駆動機構42と、複数のクランプ部材43とを含む。
一対のベルト41は、樹脂シート1の一方の側縁及び他方の側縁にそれぞれ沿うように設けられている。駆動機構42は、一対のベルト41の各々を同期して駆動する。クランプ部材43は、ベルト41に所定間隔で固定されており、移送される樹脂シート1の側縁を挟んで保持する。ベルト41は、駆動用のスプロケット又はプーリー等の駆動部材44を介して駆動する。
駆動機構42は、駆動部材44の他、モータ45と、伝達機構46とを含む。伝達機構46は、たとえば歯車機構であり、モータ45の回転を駆動部材44に伝達する。
移送手段4は、供給装置6から繰り出される樹脂シート1の両側縁部をクランプ部材43によって挟んで保持するとともに、駆動機構42で駆動されるベルト41によってクランプ部材43を移動させることにより樹脂シート1を所定の方向(供給装置6側から巻取装置7側に向かう方向)に移送する。なお、制御回路8によってモータ45の回転が制御されることにより、移送手段4による樹脂シート1の移送と停止とが制御される。
<1−4.成形機>
成形機2は、加熱部21と、型成形部23とを含む。加熱部21は、供給装置6から供給される樹脂シート1を加熱して軟化させる。型成形部23は、加熱部21で加熱されて軟化した樹脂シート1を型成形して所定の凹凸形状の成形部10を成形する。すなわち、成形機2によって、樹脂シート1に成形部10が形成される。
成形機2は、加熱部21と、型成形部23とを含む。加熱部21は、供給装置6から供給される樹脂シート1を加熱して軟化させる。型成形部23は、加熱部21で加熱されて軟化した樹脂シート1を型成形して所定の凹凸形状の成形部10を成形する。すなわち、成形機2によって、樹脂シート1に成形部10が形成される。
本実施の形態においては、加熱部21と型成形部23とが樹脂シート1の移送方向に並べて配置されている。したがって、加熱部21によって加熱された樹脂シート1が移送手段4により型成形部23まで移送された後、型成形部23によって成形部10が成形される。次に、加熱部21及び型成形部23について順に説明する。
<1−4−1.加熱部>
加熱部21は、ヒータ22を含む。ヒータ22は、移送される樹脂シート1の上方及び下方に配置されている。したがって、加熱部21は、移送される樹脂シート1を上下の両面から効率良く加熱することができる。ヒータ22としては、たとえば、赤外線ヒータを使用することができる。
加熱部21は、ヒータ22を含む。ヒータ22は、移送される樹脂シート1の上方及び下方に配置されている。したがって、加熱部21は、移送される樹脂シート1を上下の両面から効率良く加熱することができる。ヒータ22としては、たとえば、赤外線ヒータを使用することができる。
<1−4−2.型成形部>
型成形部23は、たとえば、真空成形により樹脂シート1に所定形状の成形部10を成形する。型成形部23は、成形型24を含み、軟化した樹脂シート1を成形型24の表面に密着させることによって、樹脂シート1に成形部10を成形する。
型成形部23は、たとえば、真空成形により樹脂シート1に所定形状の成形部10を成形する。型成形部23は、成形型24を含み、軟化した樹脂シート1を成形型24の表面に密着させることによって、樹脂シート1に成形部10を成形する。
具体的には、型成形部23は雌型の成形型24を含み、成形型24の内面に開口された吸引孔25は真空ポンプ26に連結されている。型成形部23においては、真空ポンプ26が吸引することによって、樹脂シート1が成形型24の内面に密着し、所定の凹凸形状の成形部10が樹脂シート1に成形される。
<1−5.中間加工機>
中間加工機5は、製造装置100において、切断機3の上流であり、かつ、成形機2の下流である位置に配置される。中間加工機5は、成形機2によって成形された成形部10の所定の位置に、切り取り線を形成する(中間加工を施す)。中間加工機5は、いわゆるレーザ加工機で構成されている。本実施の形態においては、切り取り線がレーザカットによって形成されるため、切断面が綺麗な高品位な切り取り線を成形部10に形成することができる。
中間加工機5は、製造装置100において、切断機3の上流であり、かつ、成形機2の下流である位置に配置される。中間加工機5は、成形機2によって成形された成形部10の所定の位置に、切り取り線を形成する(中間加工を施す)。中間加工機5は、いわゆるレーザ加工機で構成されている。本実施の形態においては、切り取り線がレーザカットによって形成されるため、切断面が綺麗な高品位な切り取り線を成形部10に形成することができる。
図2は、中間加工機5の概略構成を示す図である。図2に示すように、成形部10は、互いに隣接する3つの凹部10Aを含む。中間加工機5は、隣接する凹部10A間に切り取り線15を形成するように構成されている。中間加工機5は、レーザ光発生部31と、複数のレーザ光照射部32と、レーザ光分岐部33と、レーザ制御部34とを含む。
レーザ光発生部31は、レーザ光を発生させる。レーザ光分岐部33は、レーザ光発生部31が発生させたレーザ光を分岐させて、複数のレーザ光照射部32の各々にレーザ光を供給する。
複数のレーザ光照射部32の各々は、樹脂シート1にレーザ光を照射する。樹脂シート1にレーザ光が照射されることによって、レーザカットが行なわれる。レーザ制御部34は、レーザ光照射部32によって照射されるレーザ光の照射タイミング及び走査パターンを制御する。次に、レーザ光発生部31、レーザ光分岐部33、レーザ光照射部32、及び、レーザ制御部34について順に説明する。
<1−5−1.レーザ光発生部>
レーザ光発生部31は、レーザ光を発振するように構成されており、たとえば、炭酸ガスレーザ(CO2レーザ)である。レーザ光発生部31は、樹脂シート1の材質、厚さ、切断時の加工精度等により出力が調整される。レーザ光発生部31の出力は、レーザ制御部34により制御される。なお、レーザ光発生部31は、複数設けられてもよい。
レーザ光発生部31は、レーザ光を発振するように構成されており、たとえば、炭酸ガスレーザ(CO2レーザ)である。レーザ光発生部31は、樹脂シート1の材質、厚さ、切断時の加工精度等により出力が調整される。レーザ光発生部31の出力は、レーザ制御部34により制御される。なお、レーザ光発生部31は、複数設けられてもよい。
<1−5−2.レーザ光分岐部>
レーザ光分岐部33は、レーザ光発生部31が発生させたレーザ光を各レーザ光照射部32に伝送するように構成されている。すなわち、レーザ光分岐部33は、1つのレーザ光発生部31で発生したレーザ光を複数に分岐して複数のレーザ光照射部32に供給する。レーザ光分岐部33は、分岐された複数の伝送光路35を有し、各伝送光路35は、反射ミラーを介してレーザ光を伝送する。
レーザ光分岐部33は、レーザ光発生部31が発生させたレーザ光を各レーザ光照射部32に伝送するように構成されている。すなわち、レーザ光分岐部33は、1つのレーザ光発生部31で発生したレーザ光を複数に分岐して複数のレーザ光照射部32に供給する。レーザ光分岐部33は、分岐された複数の伝送光路35を有し、各伝送光路35は、反射ミラーを介してレーザ光を伝送する。
<1−5−3.レーザ光照射部>
レーザ光照射部32は、レーザ光発生部31から供給されるレーザ光を集光して樹脂シート1上の所定の位置に照射する。レーザ光照射部32は、たとえば、集光レンズ、スキャナ部及び合焦用レンズ(すべて不図示)を含む。
レーザ光照射部32は、レーザ光発生部31から供給されるレーザ光を集光して樹脂シート1上の所定の位置に照射する。レーザ光照射部32は、たとえば、集光レンズ、スキャナ部及び合焦用レンズ(すべて不図示)を含む。
集光レンズは、レーザ光発生部31から供給されるレーザ光を集光する。スキャナ部は、集光されたレーザ光を樹脂シート1の表面に走査させる。合焦用レンズは、スキャナ部の出力側に配置されており、レーザ光の焦点位置を調節するために用いられる。
レーザ光照射部32は、スキャナ部として、たとえば、2枚のガルバノミラーを含むガルバノスキャナを採用することができる。ガルバノスキャナは、2枚のガルバノミラーを高速で振ることによって、レーザ光をx軸方向及びy軸方向に高速で走査させることができる。この際、レーザ光照射部32自身が動くことによってレーザ光を走査させてもよい。また、レーザ光照射部32は、合焦用レンズとして、たとえば、fθレンズを採用することができる。レーザ光照射部32によるレーザ光の走査速度は、たとえば、移送手段4による樹脂シート1の移送速度よりも速い。
レーザ光照射部32は、樹脂シート1に成形された成形部10の所定の位置にレーザ光を走査させることによって、成形部10に切り取り線15を形成する。具体的には、レーザ光照射部32は、レーザ光によって溶断されたカット部と溶断されていない非カット部とが交互に形成されるようにレーザ光照射部32及びシャッター機構36(後述)を制御することにより、成形部10に切り取り線15を形成する。なお、レーザ光照射部32には、たとえば、樹脂シート1のカット時に生じる溶融物を除去するためのアシストガス噴射部を設けてもよい。また、中間加工機5には、たとえば、レーザ光の走査によって生じる煙を外部に排出するための排煙装置を設けてもよい。
本実施の形態において、中間加工機5は、複数のレーザ光照射部32を含み、複数のレーザ光照射部32から照射される複数のレーザ光を制御することによって、レーザ光照射部32が1つしか設けられない場合と比較して、樹脂シート1の中間加工(切り取り線の加工)に要する時間を短縮している。
<1−5−4.レーザ制御部>
レーザ制御部34は、図示しないCPU(Central Processing Unit)及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報、各センサ(不図示)からの情報、及び、制御回路8(図1)からの制御信号に基づいて中間加工機5の各デバイスを制御するように構成されている。
レーザ制御部34は、図示しないCPU(Central Processing Unit)及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報、各センサ(不図示)からの情報、及び、制御回路8(図1)からの制御信号に基づいて中間加工機5の各デバイスを制御するように構成されている。
レーザ制御部34は、複数のレーザ光照射部32から照射される複数本のレーザ光の出力タイミング及び走査パターンを制御するように構成されている。
中間加工機5においては、レーザ光分岐部33の各伝送光路35にシャッター機構36が設けられている。シャッター機構36は、レーザ光の通過を制御する機構である。レーザ制御部34がシャッター機構36の開閉を制御することによって、各レーザ光照射部32から照射されるレーザ光の出力タイミングが制御される。なお、シャッター機構36の機能をレーザ光照射部32が有することとしてもよい。
具体的には、レーザ制御部34がシャッター機構36を開状態に制御すると、レーザ光照射部32からレーザ光が照射され、レーザ制御部34がシャッター機構36を閉状態に制御すると、レーザ光照射部32からのレーザ光の照射が停止する。レーザ制御部34は、不図示の内部メモリに予め記憶された情報に基づいて、レーザ光照射部32によるレーザ光の出力タイミングを制御する。
また、レーザ制御部34は、各レーザ光照射部32のスキャナ部(不図示)を制御することによって、各レーザ光照射部32から照射されるレーザ光の走査パターンを制御する。レーザ制御部34は、たとえば、不図示の内部メモリに予め記憶された走査パターンに基づいて、レーザ光照射部32から照射されるレーザ光の走査位置や走査速度等を制御する。
中間加工機5は、レーザ光によって溶断されたカット部と、溶断されていない非カット部とが交互に形成されるようにレーザ光照射部32(スキャナ部)及びシャッター機構36(後述)を制御することにより、成形部10に切り取り線15を形成する。本実施の形態に従う中間加工機5におけるレーザ光の出力タイミング及び走査パターンについては、後程詳しく説明する。
<1−6.切断機>
再び図1を参照して、切断機3は、中間加工機5の下流側に配置されている。切断機3は、樹脂シート1に成形された成形部10の外周をカットする。本実施の形態において、切断機3は、中間加工機5と同様のレーザ加工機によって構成されている。以下、中間加工機5と同様の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
再び図1を参照して、切断機3は、中間加工機5の下流側に配置されている。切断機3は、樹脂シート1に成形された成形部10の外周をカットする。本実施の形態において、切断機3は、中間加工機5と同様のレーザ加工機によって構成されている。以下、中間加工機5と同様の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
図3は、切断機3の概略構成を示す図である。図3に示すように、切断機3は、レーザ制御部34Aを含む。レーザ制御部34Aは、レーザ光の出力タイミング及び走査パターンを制御する。レーザ制御部34Aは、レーザ光の出力タイミング及び走査パターンの制御内容が中間加工機5のレーザ制御部34と異なる。
レーザ制御部34Aは、成形部10の外周縁12に沿ってレーザ光を照射するようにレーザ光照射部32及びシャッター機構36を制御する。これにより、成形部10の外周縁12がレーザカットされ、成形品が樹脂シート1から切り離される。本実施の形態に従う切断機3におけるレーザ光の出力タイミング及び走査パターンについては、後程詳しく説明する。
<1−7.制御回路>
再び図1を参照して、制御回路8は、図示しないCPU及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ(不図示)からの情報に基づいて製造装置100の各機器を制御するように構成されている。
再び図1を参照して、制御回路8は、図示しないCPU及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ(不図示)からの情報に基づいて製造装置100の各機器を制御するように構成されている。
制御回路8は、たとえば、成形機2、切断機3、移送手段4、及び、中間加工機5を制御する。具体的な制御内容については、後程詳しく説明する。なお、制御回路8は、必ずしも1つの制御回路から構成される必要はなく、複数の制御回路から構成されてもよい。この場合に、たとえば、成形機2、中間加工機5及び切断機3の各々が、異なる制御回路によって制御されることとしてもよい。そして、たとえば、中間加工機5を制御する制御回路、及び、切断機3を制御する制御回路は、成形機2を制御する制御回路と通信することによって、中間加工機5及び切断機3をそれぞれ制御することとしてもよい。
<2.製造方法>
成形品11の製造方法は、成形機2によって行なわれる成形工程、中間加工機5によって行なわれる中間加工工程、及び、切断機3によって行なわれるカット工程を含む。成形工程、中間加工工程、カット工程の順で各工程が実行されることによって、成形品11が製造される。
成形品11の製造方法は、成形機2によって行なわれる成形工程、中間加工機5によって行なわれる中間加工工程、及び、切断機3によって行なわれるカット工程を含む。成形工程、中間加工工程、カット工程の順で各工程が実行されることによって、成形品11が製造される。
成形工程においては、樹脂シート1に成形部10が型成形される。中間加工工程においては、成形部10に切り取り線が加工される。カット工程においては、成形部10の外周がカットされ、成形品11が樹脂シート1から切り離される。以下、各工程について順に説明する。
<2−1.成形工程>
成形工程は、成形機2によって行なわれ、加熱工程と、型成形工程とを含む。加熱工程は、加熱部21が樹脂シート1を加熱して軟化させる工程である。型成形工程は、軟化した樹脂シート1に型成形部23が成形部10を型成形する工程である。型成形工程において、制御回路8は、樹脂シート1が成形型24に密着するように真空ポンプ26に接続された電磁弁等を制御する。
成形工程は、成形機2によって行なわれ、加熱工程と、型成形工程とを含む。加熱工程は、加熱部21が樹脂シート1を加熱して軟化させる工程である。型成形工程は、軟化した樹脂シート1に型成形部23が成形部10を型成形する工程である。型成形工程において、制御回路8は、樹脂シート1が成形型24に密着するように真空ポンプ26に接続された電磁弁等を制御する。
成形工程において、1又は複数の成形部10が樹脂シート1に型成形される。成形工程において成形部10が型成形された樹脂シート1は、移送手段4により中間加工機5に移送される。なお、成形工程のうち、型成形工程は、移送手段4による樹脂シート1の移送が停止した状態で行なわれる。
<2−2.中間加工工程>
再び図2を参照して、中間加工工程は、中間加工機5によって行なわれる。移送手段4(図1)による樹脂シート1の移送が停止された状態で、中間加工機5は、成形部10の所定の位置に切り取り線15を形成する。樹脂シート1の移送が停止された状態で中間加工工程が行なわれることによって、切り取り線15の加工精度を高く維持することができる。
再び図2を参照して、中間加工工程は、中間加工機5によって行なわれる。移送手段4(図1)による樹脂シート1の移送が停止された状態で、中間加工機5は、成形部10の所定の位置に切り取り線15を形成する。樹脂シート1の移送が停止された状態で中間加工工程が行なわれることによって、切り取り線15の加工精度を高く維持することができる。
<2−2−1.加工手順、及び、切り取り線の形状>
図4は、本実施の形態における、切り取り線15の部分拡大図である。図4に示されるように、切り取り線15は、カット部15Aと非カット部15Bとが交互に設けられることによって形成されている。
図4は、本実施の形態における、切り取り線15の部分拡大図である。図4に示されるように、切り取り線15は、カット部15Aと非カット部15Bとが交互に設けられることによって形成されている。
中間加工機5は、レーザ光の焦点を絞って所定の位置にレーザ光を照射するとともに、レーザ光の照射ポイントを走査することによって、カット部15Aを形成する。たとえば、レーザ光の照射ポイントの始点を点Aとし、終点を点Bとする場合には、線分A−Bに相当する走査ライン15xに沿ってレーザ光が照射される。
この例においては、レーザ光の焦点ポイントにおいて樹脂シート1が溶融される溶融半径がr1であり、かつ、走査されるレーザ光によって溶断される溶断幅hが2×r1である。その結果、切断ライン15Xが形成される。切断ライン15Xの両端の各々には、点A又は点Bを中心とする半円形状(又は半楕円形状)の溶融部15Yが形成される。そして、両端縁15yが略円弧状に溶融されたカット部15Aが形成される。
レーザ光が照射される走査距離k1(線分A−Bの長さに相当)は、溶断によって形成されるカット部15Aの全長dよりも短い。具体的には、走査距離k1は、k1=d−2×r1となる。すなわち、レーザ制御部34(図2)は、k1=d−2×r1となるように、レーザ光照射部32及びシャッター機構36を制御することによって、カット部15Aを形成する。
また、中間加工機5は、レーザ光の照射を停止することによって、非カット部15Bを形成する。たとえば、レーザ光の照射が停止される非照射距離k2(線分B2−A、及び、線分B−A2の長さに相当)は、溶断されていない非カット部15Bの全長tよりも長く、k2=t+2×r1となる。すなわち、レーザ制御部34(図2)は、k2=t+2×r1となるように、レーザ光照射部32及びシャッター機構36を制御することによって、非カット部15Bを形成する。
このように、切り取り線15は、レーザ光照射タイミングにレーザ光の照射を実行して成形部10(図2)の一部を溶断することによって形成されたカット部15Aと、レーザ光停止タイミングにレーザ光の照射を停止することによって形成された非カット部15Bとを交互に設けることによって形成される。
本実施の形態においては、カット部15Aがレーザカットにより形成されるため、たとえば、カット部15Aが切断刃により形成される場合と比較して、カット部15Aの形成時に非カット部15Bが誤って破断する可能性が抑制される。したがって、本実施の形態によれば、非カット部15Bの長さをより短くすることができるため、ユーザが容易に破断可能な切り取り線15を実現することができる。
<2−2−2.破断線の形状>
図5は、本実施の形態において、非カット部15Bを両側から引っ張った場合に生じる破断線の形状を説明するための図である。図5に示すように、切り取り線15においては、カット部15Aの両端に半円形状(又は半楕円形状)の溶融部15Yが形成されることによって、カット部15Aの両端縁15yが略円弧形状となっている。対向する2つのカット部15Aの間には、両端部が半円形状(又は半楕円形状)の中央凹の非カット部15Bが形成される。
図5は、本実施の形態において、非カット部15Bを両側から引っ張った場合に生じる破断線の形状を説明するための図である。図5に示すように、切り取り線15においては、カット部15Aの両端に半円形状(又は半楕円形状)の溶融部15Yが形成されることによって、カット部15Aの両端縁15yが略円弧形状となっている。対向する2つのカット部15Aの間には、両端部が半円形状(又は半楕円形状)の中央凹の非カット部15Bが形成される。
成形品11を切り取り線15に沿って分離する場合には、中央凹の非カット部15Bの端縁15yの最深部(端縁15yの中心部分)から破断線18が形成され、破断線18は反対側の端縁15yの最深部に導かれる。このように、本実施の形態においては、カット部15Aの両端が半円形状(又は半楕円形状)となっているため、破断線18の位置が特定されやすく、破断線18が決まった箇所に形成されやすくなる。本実施の形態においては、破断線18は、非カット部15Bの端縁15yの最深部同士を結ぶ略直線状の形状となるため、外観的にも美しい。また、破断線18は、凹凸の少ない安全な形状となるため、ユーザが直接触れたとしても、違和感を感じにくくなっている。
なお、溶融部15Yにおける曲率半径r2は、レーザ光の出力によって特定される。レーザ光の出力を大きくすると、溶融半径r1が大きくなるため、溶融部15Yの端縁15yの曲率半径r2も大きくなる。
<2−2−3.比較例における破断線>
このように、カット部15Aの両端に半円形状(又は半楕円形状)の溶融部15Yが形成されることによって、非カット部15Bに生じる破断線18の位置が特定されやすくなる。ここでは、カット部の両端の形状によって、非カット部に生じる破断線の形状がどのようになるか、比較例を用いて説明する。
このように、カット部15Aの両端に半円形状(又は半楕円形状)の溶融部15Yが形成されることによって、非カット部15Bに生じる破断線18の位置が特定されやすくなる。ここでは、カット部の両端の形状によって、非カット部に生じる破断線の形状がどのようになるか、比較例を用いて説明する。
図6は、第1の比較例において、刃先が角張った切断刃を用いて形成された切り取り線95を示す部分拡大図である。図6に示すように、切り取り線95は、カット部95Cと、非カット部95Dとを交互に設けることによって形成されている。カット部95Cの両端は、本実施の形態とは異なり角張っている。この場合に、成形品を切り取り線95に沿って分離しようとすると、たとえば、カット部95Cの端縁95cの角から横方向に破断線98が形成されてしまう場合がある。
図7は、第2の比較例において、刃先が鋭利な切断刃を用いて形成された切り取り線95を示す部分拡大図である。図7に示すように、切り取り線95は、カット部95Eと、非カット部95Fとを交互に設けることによって形成されている。カット部95Eの端縁95eは、本実施の形態とは異なり鋭利な形状となっている。この場合には、切り取り線95の加工時に、端縁95eから非カット部95Fの破断が生じることがある。これは、切断刃の刃先部を樹脂シートに侵入させて貫いた後、刃先部を引き抜く時に、切断面と刃先部との摩擦によって切断面が引き上げられることにより非カット部95Fに負荷が掛かり生じ得る。
再び図5を参照して、本実施の形態においては、カット部15Aの両端が半円形状(又は半楕円形状)となっており、破断線18の位置が特定されやすいため、また、非カット部15Bが簡単には破断しないため、上記比較例1,2において生じる問題が生じにくい。
<2−3.カット工程>
再び1を参照して、カット工程は、切断機3によって行なわれる。カット工程においては、成形部10の外周がレーザカットされ、成形品11が樹脂シート1から切り離される。カット工程において、制御回路8は、成形部10の外周が所望の通りにレーザカットされるようにレーザ制御部34Aを制御する。以下、まず、樹脂シート1においてレーザカットが行なわれる位置について説明し、その後、具体的なカット手順について説明する。
再び1を参照して、カット工程は、切断機3によって行なわれる。カット工程においては、成形部10の外周がレーザカットされ、成形品11が樹脂シート1から切り離される。カット工程において、制御回路8は、成形部10の外周が所望の通りにレーザカットされるようにレーザ制御部34Aを制御する。以下、まず、樹脂シート1においてレーザカットが行なわれる位置について説明し、その後、具体的なカット手順について説明する。
<2−3−1.カット位置>
図8は、移送手段4によって移送される樹脂シート1の部分拡大図である。図8を参照して、樹脂シート1には、上方及び下方の各々に成形部10が成形されている。上方の成形部10の外周はレーザカットされておらず、下方の成形部10の外周はレーザカットされている。すなわち、下方においては、成形品11が樹脂シート1から切り離されている。
図8は、移送手段4によって移送される樹脂シート1の部分拡大図である。図8を参照して、樹脂シート1には、上方及び下方の各々に成形部10が成形されている。上方の成形部10の外周はレーザカットされておらず、下方の成形部10の外周はレーザカットされている。すなわち、下方においては、成形品11が樹脂シート1から切り離されている。
上方及び下方の成形部10の各々は、凹部10Aを3つ連ねた形状となっている。カット工程においては、3つの凹部10Aからなる成形部10の外周縁12(第1外周縁12A及び第2外周縁12B)に沿ってレーザ光が走査されることによって、樹脂シート1から成形品11が切り離される。カット工程においては、成形部10の外周縁12がレーザカットされるように、レーザ制御部34A(図2)がレーザ光照射部32及びシャッター機構36を制御する。
<2−3−2.レーザカットの具体的手順>
次に、カット工程における具体的なカット手順を説明する。本実施の形態においては、カット工程において、移送手段4による樹脂シート1の移送方向に沿ったレーザカットを行なう工程(以下、「第1カット工程」とも称する。)、及び、樹脂シート1の移送方向に交差する方向に沿ったレーザカットを行なう工程(以下、「第2カット工程」とも称する。)を繰り返すことによって、樹脂シート1から成形品11が切り離される。
次に、カット工程における具体的なカット手順を説明する。本実施の形態においては、カット工程において、移送手段4による樹脂シート1の移送方向に沿ったレーザカットを行なう工程(以下、「第1カット工程」とも称する。)、及び、樹脂シート1の移送方向に交差する方向に沿ったレーザカットを行なう工程(以下、「第2カット工程」とも称する。)を繰り返すことによって、樹脂シート1から成形品11が切り離される。
図9は、カット工程における具体的なカット手順を示す図である。まず、図9(1)は、第2カット工程の様子を示す。
図9(1)を参照して、樹脂シート1の移送が停止した状態で、レーザ光照射部32A(図3)から照射されるレーザ光が点A1から点A2まで走査され、成形部10の第2外周縁12Bがカットされる。また、樹脂シート1の移送が停止した状態で、レーザ光照射部32Bから照射されるレーザ光が点B1から点B2まで走査され、成形部10の第2外周縁12Bがカットされる。なお、本工程で、レーザ光照射部32A,32Bの各々によるレーザ光の走査距離は、成形品11の幅(W(図8))と略同一である。その後、移送手段4によって樹脂シート1が移送され、図9(2)の状態に遷移する。
図9(2)は、第1カット工程の様子を示す。図9(2)を参照して、樹脂シート1の移送中に、レーザ光照射部32A(図2)から照射されるレーザ光が点B1から点A3まで走査され、成形部10の第1外周縁12Aがカットされる。また、樹脂シート1の移送中に、レーザ光照射部32Bから照射されるレーザ光が点B2から点A4まで走査され、成形部10の第1外周縁12Aがカットされる。本工程で、レーザ光照射部32A,32Bの各々によるレーザ光の走査距離は、成形品11の全長(L(図8))と略同一である。なお、本工程では、隣接する成形品11同士の間隔(D(図8))を確保しながら第1外周縁12Aがカットされる。その後、移送手段4によって樹脂シート1が移送され、図9(3)の状態に遷移する。
図9(3)は、第2カット工程の様子を示す。図9(3)を参照して、樹脂シート1の移送が停止した状態で、レーザ光照射部32A(図3)から照射されるレーザ光が点A3から点A4まで走査され、成形部10の第2外周縁12Bがカットされる。また、樹脂シート1の移送が停止した状態で、レーザ光照射部32Bから照射されるレーザ光が点B3から点B4まで走査され、成形部10の第2外周縁12Bがカットされる。この状態で、B1、B2、A4、A3で略全周を囲まれた成形品11が樹脂シート1から切り離される。なお、本工程で、レーザ光照射部32A,32Bの各々によるレーザ光の走査距離は、成形品11の幅(W(図8))と略同一である。その後、移送手段4によって樹脂シート1が移送され、図9(4)の状態に遷移する。
図9(4)は、第1カット工程の様子を示す。図9(4)を参照して、樹脂シート1の移送中に、レーザ光照射部32A(図3)から照射されるレーザ光が点B3から点A1まで走査され、成形部10の第1外周縁12Aがカットされる。また、樹脂シート1の移送中に、レーザ光照射部32Bから照射されるレーザ光が点B4から点A2まで走査され、成形部10の第1外周縁12Aがカットされる。本工程で、レーザ光照射部32A,32Bの各々によるレーザ光の走査距離は、成形品11の全長(L(図8))と略同一である。なお、本工程では、隣接する成形品11同士の間隔(D(図8))を確保しながら第1外周縁12Aがカットされる。その後、移送手段4によって樹脂シート1が移送され、図9(5)の状態に遷移する。
図9(5)は、第2カット工程の様子を示す。図9(5)を参照して、樹脂シート1の移送が停止した状態で、レーザ光照射部32Aから照射されるレーザ光が点A1から点A2まで走査され、成形部10の第2外周縁12Bがカットされる。また、樹脂シート1の移送が停止した状態で、レーザ光照射部32Bから照射されるレーザ光が点B1から点B2まで走査され、成形部10の第2外周縁12Bがカットされる。この状態で、B4、B3、A1、A2で略全周を囲まれた成形品11が樹脂シート1から切り離される。なお、本工程で、レーザ光照射部32A,32Bの各々によるレーザ光の走査距離は、成形品11の幅(W(図8))と略同一である。その後も、上記のような第1カット工程及び第2カット工程が繰り返されることによって、成形品11が連続的に製造される。
以上のように、本実施の形態に従う製造装置100において、第1カット工程は、移送手段4による樹脂シート1の移送中に実行され、第2カット工程は、移送手段4による樹脂シート1の移送の停止中に実行される。
樹脂シート1の移送方向に沿ってレーザ光を照射する場合(第1カット工程)には、レーザ光の照射軌道と樹脂シート1の移送方向とが一致するため、樹脂シート1が移送中であってもレーザカットの精度が低下しにくい。そして、樹脂シート1の移送中に第1カット工程を行なうことによって、第1カット工程が原因となってタクトタイムが長くなることを抑制することができる。本実施の形態においては、第1カット工程については、移送手段4による樹脂シート1の移送中に行なうことによって、レーザカットの精度維持とタクトタイムの短縮とを両立している。
なお、切断機3により樹脂シート1から切り離された成形品11は、切断機3の排出側に配置された排出機構(不図示)によって製造装置100の外部に排出される。樹脂シート1から切り離された成形品11は、たとえば、複数積層された後に製造装置100の外部に排出される。
また、本実施の形態において、成形品11の平面視における外形は長方形であり、長辺方向が樹脂シート1の移送方向であり、短辺方向が移送方向と交差する方向である。したがって、本実施の形態に従う成形品11の製造方法によれば、第2カット工程におけるレーザ光の走査距離が短いので、第2カット工程にかかる時間を短縮することができる。
<2−4.各工程の実行タイミング>
上記各工程(成形工程、中間加工工程、カット工程)の実行タイミングは、制御回路8(図1)によって制御される。制御回路8は、型成形部23及び中間加工機5を作動させる場合には、樹脂シート1の移送が停止するように移送手段4を制御する。そして、制御回路8は、型成形部23及び中間加工機5を作動させる場合には、カット工程のうち第1カット工程が行なわれないようにレーザ制御部34Aを制御するとともに、必要に応じて第2カット工程が行なわれるようにレーザ制御部34Aを制御する。
上記各工程(成形工程、中間加工工程、カット工程)の実行タイミングは、制御回路8(図1)によって制御される。制御回路8は、型成形部23及び中間加工機5を作動させる場合には、樹脂シート1の移送が停止するように移送手段4を制御する。そして、制御回路8は、型成形部23及び中間加工機5を作動させる場合には、カット工程のうち第1カット工程が行なわれないようにレーザ制御部34Aを制御するとともに、必要に応じて第2カット工程が行なわれるようにレーザ制御部34Aを制御する。
一方、制御回路8は、型成形部23及び中間加工機5を停止させる場合には、必要に応じて、樹脂シート1を移送するように移送手段4を制御するとともに、第1カット工程が行なわれるようにレーザ制御部34Aを制御する。
このように、型成形工程及び中間加工工程のために樹脂シート1の移送を停止する必要があるところ、この製造方法によれば、型成形工程又は中間加工工程における樹脂シート1の移送の停止中に、第2カット工程が併せて行なわれるため、タクトタイムが長くなることを抑制することができる。
<3.特徴>
本実施の形態によれば、次の効果を得ることができる。本実施の形態に従う成形品11の製造方法において、中間加工工程においては、樹脂シート1に成形された成形部10の所定の位置にレーザ光を照射することによって、成形部10にミシン目状の切り取り線15が形成される。この製造方法によれば、レーザ光の照射によって成形部10の所定の位置が溶断されることにより切り取り線15が形成されるため、切断面が綺麗な高品位な切り取り線15を成形部10に形成することができる。
本実施の形態によれば、次の効果を得ることができる。本実施の形態に従う成形品11の製造方法において、中間加工工程においては、樹脂シート1に成形された成形部10の所定の位置にレーザ光を照射することによって、成形部10にミシン目状の切り取り線15が形成される。この製造方法によれば、レーザ光の照射によって成形部10の所定の位置が溶断されることにより切り取り線15が形成されるため、切断面が綺麗な高品位な切り取り線15を成形部10に形成することができる。
また、切り取り線15に含まれるカット部15A(図5)の両端縁が中央凸の略円弧状に形成される。この製造方法によれば、2つのカット部15Aの間に、両端縁の形状が中央凹の略円弧状となる非カット部15Bが形成される。非カット部15Bを両側から引っ張ると、一方の端縁15yから他方の端縁15yまでが破断される。したがって、この製造方法によれば、非カット部15Bの破断時に破断線18が所定箇所に形成され、成形部10が破断線18に沿って安定して破断されるため、破断線18の外観を綺麗にすることができる。
また、本実施の形態に従う成形品11に収容される対象は、たとえば、食品又は医薬品であり、成形品11は、たとえば、トレイである。この製造方法によれば、成形部10の中間加工時に切断刃が樹脂シート1に触れることがないため、食品又は医薬品を収容するための衛生的なトレイを製造することができる。このような観点から、成形品11に収容される対象は、たとえば、電子部品、モータ、レンズ等の工業品であってもよく、成形品11は、これら工業品を収容する容器であってもよい。
<4.変形例>
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。但し、以下の変形例は適宜組合せ可能である。
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。但し、以下の変形例は適宜組合せ可能である。
<4−1>
上記実施の形態においては、切り取り線15の形状の一例が図4を用いて説明された。しかしながら、切り取り線15の形状は、必ずしも図4に示される形状に限定されない。たとえば、切り取り線15は、図10,11に示されるような形状であってもよい。
上記実施の形態においては、切り取り線15の形状の一例が図4を用いて説明された。しかしながら、切り取り線15の形状は、必ずしも図4に示される形状に限定されない。たとえば、切り取り線15は、図10,11に示されるような形状であってもよい。
図10は、変形例における、切り取り線15の部分拡大図である。図10に示すように、切り取り線15の溶断幅hは、図4と比較して広くなっている。たとえば、レーザ制御部34(図2)が、線分A−Bにおけるレーザ光の走査速度が上記実施の形態よりも遅くなるようにレーザ光照射部32を制御することによって、切り取り線15の溶断幅hは、図4に示される場合よりも広くなる。
図11は、別の変形例における、切り取り線15の部分拡大図である。図11
に示すように、切り取り線15の両端における溶融部15Yの曲率半径r2は、図4と比較して大きくなっている。たとえば、レーザ制御部34が、点A及び点Bにおいてレーザ光の走査を一時的に停止するようにレーザ光照射部32を制御することによって、溶融部15Yの曲率半径r2は大きくなる。
に示すように、切り取り線15の両端における溶融部15Yの曲率半径r2は、図4と比較して大きくなっている。たとえば、レーザ制御部34が、点A及び点Bにおいてレーザ光の走査を一時的に停止するようにレーザ光照射部32を制御することによって、溶融部15Yの曲率半径r2は大きくなる。
<4−2>
中間加工機5は、切り取り線15に加えて、薄肉部(ハーフカット)や開口部(たとえば、小穴)等を成形部10に形成可能であるとしてもよい。また、中間加工機5とは別に、薄肉部や開口部等を成形部10に形成可能な第2の中間加工機が設けられてもよい。また、第2の中間加工機は、必ずしもレーザ加工機である必要はなく、たとえば、切断刃を用いて薄肉部や開口部等を形成する構成であってもよい。
中間加工機5は、切り取り線15に加えて、薄肉部(ハーフカット)や開口部(たとえば、小穴)等を成形部10に形成可能であるとしてもよい。また、中間加工機5とは別に、薄肉部や開口部等を成形部10に形成可能な第2の中間加工機が設けられてもよい。また、第2の中間加工機は、必ずしもレーザ加工機である必要はなく、たとえば、切断刃を用いて薄肉部や開口部等を形成する構成であってもよい。
また、上記実施の形態において、切り取り線は、レーザ光照射タイミングにおけるレーザ光の照射と、レーザ光停止タイミングにおけるレーザ光の停止とを交互に行なうことによって形成された。しかしながら、切り取り線の形成方法は、これに限定されない。たとえば、レーザ光の強度を変更して、強いレーザ光を照射するタイミングと、弱いレーザ光を照射するタイミングとを繰り返すことによって、切り取り線を形成することとしてもよい。この場合には、弱いレーザ光の照射タイミングに形成される薄肉部(非カット部)と、強いレーザ光の照射タイミングに形成されるカット部とによって切り取り線が形成されることとなる。
また、上記実施の形態においては、中間加工工程において、移送手段4による樹脂シート1の移送が停止されることとした。しかしながら、たとえば、中間加工工程において、切り取り線を樹脂シート1の移送方向に沿って形成する場合に、この加工は、樹脂シート1の移送中に行なわれてもよい。これにより、中間加工工程が原因となってタクトタイムが長くなることを抑制することができる。
<4−3>
上記実施の形態において、移送手段4に含まれるベルト41は、たとえば、チェーンで構成されてもよい。
上記実施の形態において、移送手段4に含まれるベルト41は、たとえば、チェーンで構成されてもよい。
また、上記実施の形態においては、成形工程、中間加工工程及びカット工程の全ての工程において、樹脂シート1がベルト41によって移送されることとしたが、たとえば、一部(又は全部)の工程においては樹脂シート1が送りローラで移送されることとしてもよい。
また、上記実施の形態において、製造装置100は巻取装置7を含むこととしたが、たとえば、製造装置100は巻取装置7の代わりにインライン粉砕機を含むこととしてもよい。
また、上記実施の形態において、駆動機構42は、伝達機構46を含むが、伝達機構46は必ずしも含まれなくてもよい。この場合には、モータ45が駆動部材44を直接駆動することになる。
<4−4>
上記実施の形態において、成形機2は、加熱部21と型成形部23とを別体として含むが、たとえば、加熱部21と型成形部23とが一体として構成されてもよい。この場合には、加熱部21による加熱と型成形部23による型成形とが樹脂シート1の移送停止中に行なわれる。
上記実施の形態において、成形機2は、加熱部21と型成形部23とを別体として含むが、たとえば、加熱部21と型成形部23とが一体として構成されてもよい。この場合には、加熱部21による加熱と型成形部23による型成形とが樹脂シート1の移送停止中に行なわれる。
また、上記実施の形態において、加熱部21に含まれるヒータ22は、樹脂シート1の上面及び下面に配置されたが、ヒータ22は、たとえば、樹脂シート1の上面のみ又は下面のみに配置されてもよい。
また、上記実施の形態において、型成形部23は、成形部10を真空成形することとしたが、たとえば、圧空成形するような構成でもよい。また、型成形部23は、雌型と雄型とからなる一対の成形型を含み、樹脂シート1を両面から挟んで所定の形状となるようにプレス成形するようにしてもよい。
<4−5>
上記実施の形態において、レーザ光発生部31は、たとえば炭酸ガスレーザとされたが、たとえば、YAGレーザであってもよい。
上記実施の形態において、レーザ光発生部31は、たとえば炭酸ガスレーザとされたが、たとえば、YAGレーザであってもよい。
また、レーザ光照射部32は、レーザ光の焦点距離を調整するビームエキスパンダーを含み、ビーム径の調整及びz軸方向の集光位置の調整が可能であるとしてもよい。
また、上記実施の形態においては、中間加工機5及び切断機3の各々に2つのレーザ光照射部32が含まれたが、たとえば、レーザ光照射部32は1つだけ含まれてもよいし、3つ以上含まれてもよい。
また、上記実施の形態においては、レーザ光が樹脂シート1の上方から照射されたが、たとえば、レーザ光が樹脂シート1の下方から照射されるような構成であってもよいし、レーザ光が樹脂シート1の上下方向から照射されるような構成であってもよい。
<4−6>
上記実施の形態において、切断機3は、中間加工機5と同様の構成としたが、たとえば、切断機3は、切断刃を使用することとしてもよい。
上記実施の形態において、切断機3は、中間加工機5と同様の構成としたが、たとえば、切断機3は、切断刃を使用することとしてもよい。
<4−7>
上記実施の形態においては、樹脂シート1に、1列の成形部10が形成される例が説明されたが、たとえば、樹脂シート1に複数列の成形部10が形成されることとしてもよい。
上記実施の形態においては、樹脂シート1に、1列の成形部10が形成される例が説明されたが、たとえば、樹脂シート1に複数列の成形部10が形成されることとしてもよい。
<4−8>
上記実施の形態においては、カット工程において、成形品11が樹脂シート1から切り離されることとしたが、必ずしも、成形品11が樹脂シート1から完全に切り離される必要はない。たとえば、切断機3は、成形品11の外周縁のほぼ全周がカットされているが、連結された部分がわずかに残存する状態となるように樹脂シート1をカットしてもよい。
上記実施の形態においては、カット工程において、成形品11が樹脂シート1から切り離されることとしたが、必ずしも、成形品11が樹脂シート1から完全に切り離される必要はない。たとえば、切断機3は、成形品11の外周縁のほぼ全周がカットされているが、連結された部分がわずかに残存する状態となるように樹脂シート1をカットしてもよい。
<4−9>
上記実施の形態においては、樹脂シート1の移送方向に成形品11の長辺が形成され、移送方向と交差する方向に成形品11の短辺が形成されたが、これは逆であってもよい。また、成形品11の形状は、長方形に限られず、たとえば、正方形であってもよい。
上記実施の形態においては、樹脂シート1の移送方向に成形品11の長辺が形成され、移送方向と交差する方向に成形品11の短辺が形成されたが、これは逆であってもよい。また、成形品11の形状は、長方形に限られず、たとえば、正方形であってもよい。
<4−10>
上記実施の形態においては、カット工程において、レーザ光を外周縁12に沿って直線状に走査させることとしたが、必ずしもレーザ光は直線状に走査される必要はない。たとえば、カット工程において、レーザ光は、曲線状に走査されてもよい。この場合には、外周縁が曲線状の成形部10がカットされることになる。
上記実施の形態においては、カット工程において、レーザ光を外周縁12に沿って直線状に走査させることとしたが、必ずしもレーザ光は直線状に走査される必要はない。たとえば、カット工程において、レーザ光は、曲線状に走査されてもよい。この場合には、外周縁が曲線状の成形部10がカットされることになる。
図12は、外周縁12の一部が曲線状にカットされた成形品11の一例を示す上面図である。図12に示すように、成形品11においては、第1外周縁12Aと第2外周縁12Bとの境界部分である隅部に湾曲部13を設けてもよい。
たとえば、第2カット工程において、A3からA4(A1からA2)、及び、B1からB2(B3からB4)で示す区間で、第2外周縁12Bの端部が湾曲するようにレーザ光を走査させて、成形品11の隅部に曲率半径をRとする湾曲部13を形成してもよい。
この場合には、レーザ制御部34A(図3)は、第1外周縁12Aをカットする第1カット工程におけるレーザ光の走査距離をL−2Rとし、第2外周縁12Bをカットする第2カット工程における直線部分におけるレーザ光の走査距離がW−2Rとなるように、レーザ光の出力タイミングと走査パターンとを制御する。
また、第1カット工程においても、第1外周縁12Aの中間部に、外周縁から内側方向にカットされた切り欠き(ノッチ部14)が形成されるようにレーザ光を走査してもよい。この場合に、ノッチ部14は、たとえば、切り取り線15の両端に設けられる。ノッチ部14が設けられることによって、ユーザは、ノッチ部14を切断の開始部分として、成形品11をスムーズに分離することができる。
図13は、図12に示される成形品11の製造過程において、移送手段4によって移送される樹脂シート1を示す部分拡大図である。図13に示すように、成形品11の短辺が樹脂シート1の移送方向に沿っており、成形品11の長辺が樹脂シート1の移送方向と交差する方向に沿っている。したがって、この変形例によれば、樹脂シート1の移送が停止している第2カット工程において、湾曲部13を形成することができるとともに、ノッチ部14を形成することができる。
図14は、図12に示される成形品11の斜視図である。図14に示すように、成形品11は、3個の凹部10A(収容部)からなる成形部10を含み、各凹部10Aは、切り取り線15を介して互いに隣接して連なっている。各凹部10Aには、複数の区画壁16が形成されており、内部は複数の収容部17に分割されている。
図15は、図14の一部の拡大斜視図である。図15に示すように、互いに隣接する凹部10Aの間には境界壁27が設けられている。境界壁27の上面27A(連結面)には、切り取り線15が形成されている。なお、互いに隣接する凹部10Aは、上面27Aを介して連結されているといえる。
また、成形部10の上端縁に沿って、外周縁部28が形成されている。外周縁部28は、凸条部28Aと、水平面状の段差面28Bとを含む。境界壁27の上面27Aは、段差面28Bと高低差を有する。切り取り線15は、上面27Aと段差面28Bとに跨って形成されている。中間加工工程において、レーザ加工を採用することによって、高低差を有する2つの面を跨いで切り取り線15を形成することができる。
このような成形品11は、凹部10Aに設けた収容部17に種々の対象物を収容可能なトレイとして使用できる。
1 樹脂シート
2 成形機
3 切断機
4 移送手段
5 中間加工機
31 レーザ光発生部
32 レーザ光照射部
33 レーザ光分岐部
34 レーザ制御部
100 製造装置
2 成形機
3 切断機
4 移送手段
5 中間加工機
31 レーザ光発生部
32 レーザ光照射部
33 レーザ光分岐部
34 レーザ制御部
100 製造装置
Claims (13)
- 樹脂シートに凹凸形状の成形部を型成形する成形工程と、
前記成形部に中間加工を施す中間加工工程と、
前記中間加工が施された前記成形部の外周をカットするカット工程とを含み、
前記中間加工は、前記成形部の所定の位置にレーザ光を照射することによって、前記成形部にミシン目状の切り取り線を形成する加工である、樹脂製成形品の製造方法。 - 前記切り取り線は、レーザ光の照射を実行して前記成形部の一部を溶断することによりカット部を形成するレーザ光照射タイミングと、前記レーザ光の照射を停止することにより非カット部を形成するレーザ光停止タイミングとを交互に繰り返すことによって形成される、請求項1に記載の樹脂製成形品の製造方法。
- 前記カット部の両端縁が中央凸の略円弧状に形成される、請求項2に記載の樹脂製成形品の製造方法。
- 前記カット工程において、前記成形部の外周に沿ってレーザ光を照射することにより前記成形部の外周をカットする、請求項2又は請求項3に記載の樹脂製成形品の製造方法。
- 樹脂シートに凹凸形状の成形部を型成形する成形機と、
前記成形部に中間加工を施す中間加工機と、
前記中間加工が施された前記成形部の外周をカットする切断機とを備え、
前記中間加工機は、
前記樹脂シートにレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
前記成形部の所定の位置にレーザ光を照射することによって、前記成形部にミシン目状の切り取り線を形成するように前記レーザ光照射部を制御するレーザ制御部とを含む、樹脂製成形品の製造装置。 - 前記レーザ制御部は、レーザ光の照射を実行して前記成形部の一部を溶断することにより形成されるカット部と、前記レーザ光の照射を停止することにより形成される非カット部とを交互に形成することによって前記成形部に前記切り取り線を形成するように前記レーザ光照射部を制御する、請求項5に記載の樹脂製成形品の製造装置。
- 前記レーザ制御部は、前記カット部の両端縁が中央凸の略円弧状に形成されるように前記レーザ光照射部を制御する、請求項6に記載の樹脂製成形品の製造装置。
- 前記成形部は、第1面と、前記第1面とは高低差を有する第2面とを含み、
前記レーザ制御部は、前記第1面と前記第2面とに跨って前記切り取り線が形成されるように前記レーザ光照射部を制御する、請求項6又は請求項7に記載の樹脂製成形品の製造装置。 - 前記切断機は、前記成形部の外周に沿ってレーザ光を照射することにより前記成形部の外周をカットするレーザ加工機である、請求項5から請求項8のいずれか1項に記載の樹脂製成形品の製造装置。
- 前記樹脂製成形品は、対象物を収容可能なトレイであり、
前記対象物は、食品又は医薬品である、請求項5から請求項9のいずれか1項に記載の樹脂製成形品の製造装置。 - 対象物を収容可能な第1収容部と、
対象物を収容可能な第2収容部と、
前記第1及び第2収容部を連結する連結面とを備え、
前記連結面には、ミシン目状の切り取り線が形成されており、
前記切り取り線は、貫通しているカット部と、貫通していない非カット部とが交互に配置されることによって形成されており、
前記カット部の両端縁は、中央凸の略円弧状に形成されている、樹脂製成形品。 - 前記連結面は、第1面と、前記第1面とは高低差を有する第2面とを含み、
前記切り取り線は、前記第1面と前記第2面とに跨って形成されている、請求項11に記載の樹脂製成形品。 - 前記樹脂製成形品は、対象物を収容可能なトレイであり、
前記対象物は、食品又は医薬品である、請求項11又は請求項12に記載の樹脂製成形品。
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JP2017090712A JP2018187810A (ja) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 樹脂製成形品の製造方法及び製造装置、並びに樹脂製成形品 |
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