JP2020196204A - Thermoforming apparatus and thermoforming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上型と下型とにより、加熱されたシートの賦形を行う熱成形装置であって、シートを保持するためのシート冶具と、シート冶具がシートを保持した状態で、熱成形装置内に搬入し、搬出する搬送装置と、を有する熱成形装置に関するもの、および上型と下型とを備える熱成形装置により、加熱されたシートの賦形を行う熱成形方法であって、シート冶具がシートを保持した状態で、熱成形装置内に搬入し、シートを熱成形した後、熱成形装置外へ搬出する熱成形方法に関するものである。 The present invention is a thermoforming apparatus that shapes a heated sheet by means of an upper die and a lower die, and is a thermoforming device for holding a sheet and a state in which the sheet jig holds the sheet. A thermoforming method for shaping a heated sheet by a thermoforming device having a transfer device to be carried in and out of the device, and a thermoforming device including an upper die and a lower die. The present invention relates to a thermoforming method in which a sheet jig is carried into a thermoforming apparatus while holding a sheet, the sheet is thermoformed, and then the sheet is carried out of the thermoforming apparatus.
従来から、スマートフォンのケースの表面のコーティングを行う場合、加熱されたシート状のコーティング部材を熱成形することで、スマートフォンのケースの表面にコーティング部材を被覆することが行われている。例えば、特許文献1に開示されるような、成形基材(例えばスマートフォンのケース)を保持する基材冶具と、シート(例えばシート状のコーティング部材)を加熱する熱板と、を有し、加熱されたシートを成形基材の表面に被覆することが可能な熱成形装置が用いられる。
Conventionally, when coating the surface of a smartphone case, the surface of the smartphone case is coated with the coating member by thermoforming a heated sheet-shaped coating member. For example, it has a base jig for holding a molded base material (for example, a case of a smartphone) and a hot plate for heating a sheet (for example, a sheet-shaped coating member) as disclosed in
特許文献1に開示される熱成形装置100は、図8、図9、図10に示すように、昇降手段(図示せず)によって図中の上下に移動可能な上型110と、固定側である下型120とからなっている。
そして、上型110と、下型120とが、図9に示すように、シートS2を介して当接することで、上枠111と下枠121とにより成形室101が形成され、成形室101内において、下基材122に保持された成形基材U2に対してシートS2の被覆が行われる。
As shown in FIGS. 8, 9, and 10, the
Then, as shown in FIG. 9, the
成形基材U2に対してシートS2の被覆を行う工程を説明すると、まず、図8に示すように、シート冶具130等により外周を挟持されたシートS2が、下型120内に成形基材U2(例えばスマートフォンのケース)が保持されている熱成形装置100に搬送され、下枠121の上端面121aに接するようにして配置される。
Explaining the process of coating the sheet S2 on the molded base material U2, first, as shown in FIG. 8, the sheet S2 whose outer circumference is sandwiched by the
次に、図9に示すように、上枠111の下端面111aが、シートS2を介して、下枠121の上端面121aに当接するように上型110全体を下降させる。これにより、シートS2は、外周部が、上枠111の下端面111aと下枠121の上端面121aとによって挟持された状態で固定される。このとき、成形室101は、シートS2によって上下に区画され、シートS2の上側が加圧室101A、シートS2の下型が減圧室101Bとなる。
Next, as shown in FIG. 9, the entire
そして、減圧室101Bは真空ポンプ(図示せず)と接続されており、真空ポンプを開放することにより減圧室101Bを真空吸引して減圧する。一方で、加圧室101Aはコンプレッサ(図示せず)に接続されており、コンプレッサにより加圧室101Aに圧縮空気を供給し、加圧した状態にする。
Then, the
減圧室101Bを減圧し、加圧室101Aを加圧した状態の中、下基材122を上昇させることで成形基材U2を上昇させる。すると、図10に示すように、軟化したシートS2が成形基材U2の外表面に引き付けられ、シートS2が成形基材U2の表面全体にわたって隙間なく被覆される。
The molding base material U2 is raised by raising the
しかしながら、上記従来技術には次のような問題があった。
従来の熱成形装置100において、シートS2は、その外周部が上枠111の下端面111aと下枠121の上端面121aとによって挟持され、固定された状態で熱成形が行われる。シートS2の外周部が固定された状態で、平面状のシートS2が、成形基材U2の形状に倣って凸状に成形されるため、挟持されている箇所と成形基材U2とによってシートS2が引っ張られ、伸びが生じる。シートS2に伸びが生じると、例えば、シートS2がハードコートされたものである場合、当該シートS2は伸びにくいため割れが生じるおそれがある。
However, the above-mentioned prior art has the following problems.
In the conventional
また、シートS2が挟持された状態で熱成形が行われると、シートS2に生じる伸びが不均一となるおそれがある。シートS2がポリカーボネートを材料とする場合、シートS2の伸びが不均一となることで位相差が生じ、干渉色(いわゆる虹ムラ)が生じる。干渉色が生じると、製品外観の不良に繋がるおそれがある。 Further, if thermoforming is performed while the sheet S2 is sandwiched, there is a possibility that the elongation generated in the sheet S2 becomes non-uniform. When the sheet S2 is made of polycarbonate, the elongation of the sheet S2 becomes non-uniform, which causes a phase difference and causes an interference color (so-called rainbow unevenness). If interference color occurs, it may lead to poor appearance of the product.
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートの伸びを抑制することが可能な、熱成形装置および熱成形方法を提供することを目的とする。 The present invention is for solving the above-mentioned problems, and is a thermoforming apparatus and a thermoforming apparatus capable of suppressing elongation of a sheet during thermoforming, which causes a manufacturing defect or an appearance defect of a thermoformed product. The purpose is to provide a method.
上記課題を解決するために、本発明の熱成形装置および熱成形方法は、次のような構成を有している。
(1)上型と下型とにより、加熱されたシートの賦形を行う熱成形装置であって、シートを保持するためのシート冶具と、シート冶具がシートを保持した状態で、熱成形装置内に搬入し、搬出する搬送装置と、を有する熱成形装置において、シート冶具は、シートの外周を挟持する挟持部材を備えること、シートが、熱成形装置内に搬入されたとき、挟持部材は下型内に配置されること、挟持部材が下型内に配置された状態において、上型と下型とが当接されると、シートの挟持を解除する解除機構を備えること、を特徴とする。
In order to solve the above problems, the thermoforming apparatus and the thermoforming method of the present invention have the following configurations.
(1) A thermoforming apparatus that shapes a heated sheet by means of an upper die and a lower die, and is a thermoforming apparatus for holding a sheet and a thermoforming apparatus in a state where the sheet jig holds a sheet. In a thermoforming apparatus having a transfer device for carrying in and out, the sheet jig is provided with a holding member for sandwiching the outer periphery of the sheet, and when the sheet is carried into the thermoforming device, the sandwiching member is provided. It is characterized by being arranged in the lower mold and having a release mechanism for releasing the sandwiching of the sheet when the upper mold and the lower mold come into contact with each other in a state where the holding member is arranged in the lower mold. To do.
(2)(1)に記載する熱成形装置において、下型は、シートを賦形する賦形型を備えること、賦形は、シートを上型側から圧縮空気によって加圧した状態で行われること、上型は、挟持部材の内周全周に、シートの加圧される側の面と微少な隙間をもって対向するガイド部を有すること、を特徴とする。 (2) In the thermoforming apparatus according to (1), the lower mold is provided with a shaping mold for shaping the sheet, and the shaping is performed in a state where the sheet is pressurized by compressed air from the upper mold side. That is, the upper mold is characterized by having a guide portion on the entire inner circumference of the holding member, which faces the surface of the sheet to be pressed with a slight gap.
(3)上型と下型とを備える熱成形装置により、加熱されたシートの賦形を行う熱成形方法であって、シート冶具がシートを保持した状態で、熱成形装置内に搬入し、シートを熱成形した後、熱成形装置外へ搬出する熱成形方法において、シートは、熱成形装置内に搬入されるとき、外周を挟持部材により挟持されていること、上型と下型とが当接したときに、シートの挟持が解除された状態で賦形が行われること、を特徴とする。 (3) A thermoforming method in which a heated sheet is shaped by a thermoforming apparatus provided with an upper mold and a lower mold, and the sheet jig is carried into the thermoforming apparatus while holding the sheet. In the thermoforming method in which the sheet is thermoformed and then carried out of the thermoforming apparatus, when the sheet is carried into the thermoforming apparatus, the outer periphery is sandwiched by the sandwiching member, and the upper die and the lower die are held together. It is characterized in that the shaping is performed in a state where the sandwiching of the sheet is released at the time of contact.
本発明の熱成形装置および熱成形方法は、上記構成を有することにより次のような作用・効果を有する。
(1)に記載の熱成形装置によれば、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートの伸びを抑制することが可能である。
シート冶具は、シートの外周を挟持する挟持部材を備えており、搬送装置によって、シートは挟持された状態で、熱成形装置内に搬入される。しかし、挟持部材は下型内に配置されるため、従来の熱成形装置のようにシートの外周部が下枠や上枠により固定されることがない。さらに熱成形装置は、上型と下型とが当接したときに、シートの挟持を解除する解除機構を備えており、熱成形による賦形は、上型と下型とが当接した状態で行われるため、シートの熱成形は、外周部の挟持が解除された状態で行われることとなる。シートの熱成形が、外周部の挟持が解除された状態で行われることで、熱成形時にシートが引っ張られることがなく、伸びが生じるおそれが軽減される。伸びが生じるおそれが軽減されれば、シートがハードコートされたものである場合であっても、伸びに起因した割れが生じるおそれが軽減される。また、シートが、ポリカーボネートを材料とする場合でも、熱成形により伸びが生じた部分で干渉色(いわゆる虹ムラ)が生じ、製品外観の不良に繋がるおそれが軽減される。
The thermoforming apparatus and thermoforming method of the present invention have the following actions and effects by having the above configuration.
According to the thermoforming apparatus according to (1), it is possible to suppress the elongation of the sheet during thermoforming, which causes a manufacturing defect or an appearance defect of the thermoformed product.
The sheet jig includes a sandwiching member that sandwiches the outer periphery of the sheet, and the sheet is carried into the thermoforming apparatus in a sandwiched state by the conveying device. However, since the holding member is arranged in the lower mold, the outer peripheral portion of the sheet is not fixed by the lower frame or the upper frame as in the conventional thermoforming apparatus. Further, the thermoforming apparatus is provided with a release mechanism for releasing the sandwiching of the sheet when the upper mold and the lower mold are in contact with each other, and the shaping by thermoforming is a state in which the upper mold and the lower mold are in contact with each other. Therefore, the thermoforming of the sheet is performed in a state where the sandwiching of the outer peripheral portion is released. By performing the thermoforming of the sheet in a state where the outer peripheral portion is released from being sandwiched, the sheet is not pulled during the thermoforming, and the possibility of stretching is reduced. If the risk of stretching is reduced, the risk of cracking due to stretching is reduced even if the sheet is hard-coated. Further, even when the sheet is made of polycarbonate, an interference color (so-called rainbow unevenness) is generated at a portion where the sheet is stretched by thermoforming, and the possibility of leading to a defective product appearance is reduced.
(2)に記載の熱成形装置によれば、精度良く熱成形を行うことができる。
熱成形を行う際、シートを賦形型(例えばスマートフォンのケース等の成形基材や、金型など)に確実に密着させるために、シートは、賦形型の側とは反対の方向から圧縮空気によって加圧される。しかし、本発明においては、挟持部材によるシートの挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、シートが圧縮空気による加圧を受けると、圧縮空気がシートと賦形型の間に入り込むなどして、シートがめくれ上がってしまい、賦形型に密着しないおそれがある。シートが賦形型に密着しないと、熱成形品の成形不良につながるなど、精度良く熱成形を行うことができない。
According to the thermoforming apparatus according to (2), thermoforming can be performed with high accuracy.
When performing thermoforming, the sheet is compressed from the direction opposite to the shaping mold side in order to ensure that the sheet adheres to the shaping mold (for example, a molding base material such as a smartphone case, a mold, etc.). Pressurized by air. However, in the present invention, since thermoforming is performed in a state where the sheet is released from being sandwiched by the sandwiching member, when the sheet is pressurized by compressed air, the compressed air enters between the sheet and the shaping mold. Then, the sheet may be turned up and may not adhere to the shaping mold. If the sheet does not adhere to the shaping mold, thermoforming cannot be performed with high accuracy, which may lead to molding defects of the thermoformed product.
そこで、本発明のように、上型がガイド部を有し、当該ガイド部がシートの加圧される側の面と微少な隙間を持って対向する構成をとることで、圧縮空気により加圧される際に、シートがめくれ上がろうとしても、めくれ上がろうとするシートの動きをガイド部が規制し、シートがめくれ上がるおそれが軽減される。シートがめくれ上がるおそれが軽減されれば、賦形型にシートが確実に密着し、精度良く熱成形を行うことができる。 Therefore, as in the present invention, the upper mold has a guide portion, and the guide portion faces the surface of the sheet to be pressurized with a small gap, so that the guide portion is pressurized by compressed air. Even if the seat is to be turned up, the guide portion regulates the movement of the seat to be turned up, and the risk of the seat being turned up is reduced. If the risk of the sheet turning up is reduced, the sheet will surely adhere to the shaping mold, and thermoforming can be performed with high accuracy.
(3)に記載の熱成形方法によれば、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートの伸びを抑制することが可能である。
シートは、熱成形装置内に搬入されるとき、外周を挟持部材により挟持されている。しかし、上型と下型とが当接したときに、シートの挟持が解除され、シートの挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、熱成形時にシートが引っ張られることがなく、伸びが生じるおそれが軽減される。伸びが生じるおそれが軽減されれば、シートがハードコートされたものである場合であっても、伸びに起因した割れが生じるおそれが軽減される。また、シートが、ポリカーボネートを材料とする場合でも、熱成形により伸びが生じた部分で干渉色(いわゆる虹ムラ)が生じ、製品外観の不良に繋がるおそれが軽減される。
According to the thermoforming method described in (3), it is possible to suppress the elongation of the sheet during thermoforming, which causes a manufacturing defect or an appearance defect of the thermoformed product.
When the sheet is carried into the thermoforming apparatus, the outer circumference is sandwiched by the sandwiching member. However, when the upper mold and the lower mold come into contact with each other, the sheet is released from being sandwiched, and thermoforming is performed in a state where the sheet is released from being sandwiched. Therefore, the sheet is not pulled during thermoforming and stretches. Is reduced. If the risk of stretching is reduced, the risk of cracking due to stretching is reduced even if the sheet is hard-coated. Further, even when the sheet is made of polycarbonate, an interference color (so-called rainbow unevenness) is generated at a portion where the sheet is stretched by thermoforming, and the possibility of leading to a defective product appearance is reduced.
本発明の熱成形装置1の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態の熱成形装置1は、ヒータ50(図5参照)によりガラス転移点まで加熱されて軟化したシートS1を、搬送装置51により熱成形装置1内に搬入し、熱成形装置1内に配置された成形基材U1の表面に被覆するための装置である。
熱成形装置1は、昇降手段(図示せず)によって図1中の上下に移動可能な上型2と、固定側である下型3とからなっている。上型2と、下型3とが、後述するシート冶具4を介して当接することで、成形室11が形成され(図2参照)、成形室11内において、下基材33に保持された成形基材U1に対してシートS1の被覆が行われる。
An embodiment of the
In the
The
なお、図1は、上型2と下型3とが開いた状態の熱成形装置1に、シート冶具4により保持されたシートS1を配置した状態を示し、成形基材U1にシートS1を被覆する前の状態の図を示している。図2は、熱成形装置1に軟化したシートS1を配置した後、上型2と下型3とがシート冶具4を介して当接し、型閉じされた状態の図を示している。図3は、上型2と下型3とが型閉じされた後、下基材33が上方向に移動し、成形基材U1に対するシートS1の被覆が開始された状態の図を示している。図4は、下基材33が上限位置に達し、成形基材U1に対するシートS1の被覆がなされた状態の図を示している。
Note that FIG. 1 shows a state in which the sheet S1 held by the sheet jig 4 is arranged in the
樹脂製の成形基材U1の表面にシートS1を被覆することにより形成されたものが熱成形品であり、熱成形品としては、例えばスマートフォンのケース等が一例として挙げられる。 A thermoformed product is formed by coating the surface of a resin-made molding base material U1 with a sheet S1, and examples of the thermoformed product include a smartphone case and the like.
成形基材U1は、有頂筒状の形状を有する。しかし、形状はこれに限定されるものでなく、図1に示すように、シートS1が熱成形装置1に設置されたときに、成形基材U1がシートS1に接触しないような高さ寸法の設定が必要な他には、特に制限はない。また、成形基材U1の材料には、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂が適用される。ただし、これらに限定されるものでなく、熱硬化樹脂、鉄、石など接着層が適応可能な素材を採用することも可能である。
The molded base material U1 has a topped tubular shape. However, the shape is not limited to this, and as shown in FIG. 1, the height dimension is such that the molding base material U1 does not come into contact with the sheet S1 when the sheet S1 is installed in the
シートS1は、加熱されることで可撓性及び粘着性を発現し、且つ冷却された際に成形基材U1の表面に被覆され得るものであれば、特に制限されない。なお、JIS(日本工業規格)における包装用語では、厚さ250μm以上の薄板状のプラスチック材をシートとし、厚さ250μm未満の膜状のプラスチック材をフィルムとして規定されている。しかし、本実施形態において、シートS1は特に厚みが規定されるものではなく、JISにおいてはフィルムと規定されるものであっても良い。 The sheet S1 is not particularly limited as long as it exhibits flexibility and adhesiveness when heated and can be coated on the surface of the molded base material U1 when cooled. In the packaging terminology of JIS (Japanese Industrial Standards), a thin plate-shaped plastic material having a thickness of 250 μm or more is defined as a sheet, and a film-shaped plastic material having a thickness of less than 250 μm is defined as a film. However, in the present embodiment, the thickness of the sheet S1 is not particularly specified, and it may be specified as a film in JIS.
次に上型2について説明する。
上型2は、上部ベース21と、上枠22と、調温部23とからなる。上部ベース21は矩形平板状であり、上部ベース21の図1中の下面に、上枠22が立設されている。
Next, the
The
上枠22は、上部ベース21に対してボルトにより固定されている。上枠22の図1中の下端面22aには、上型2と下型3とが型閉じされたときに成形室11を気密に保つためのOリング24が取り付けられている。
The
上枠22に囲まれるようにして、連結ロッド25により上部ベース21に固定される調温部23が配置されている。調温部23は、調温用ヒータ26を内蔵しており、熱成形装置1の温度を調整する。
また、調温部23の下面には、ガイド部27が配置されており、ガイド部27は、上型2と下型3とが型閉じされたときに、シートS1の図中上側の面と微少な隙間37(図7(b)参照)を持って対向するようになっている(詳細は後述)。
A
Further, a
調温部23の下面には、複数の通気孔(不図示)が所定の間隔をあけて形成されている。これらの通気孔は、コンプレッサ(不図示)が接続されている。コンプレッサは、通気孔を介して、後述する加圧室11Aに圧縮空気を供給することができ、加圧室11Aを加圧した状態にすることができる。
A plurality of ventilation holes (not shown) are formed on the lower surface of the
次に下型3について説明する。
下型3は、下部ベース31と、成形基材U1を収容可能な凹部32bを有する下枠32と、成形基材U1を図1中の下方向から保持する下基材33とからなる。
Next, the
The
下部ベース31の上面には下枠32が固定されている。また、下枠32の図1中の上端面32aには、上型2と下型3とが型閉じされたときに成形室11を気密に保つためのOリング34が取り付けられている。下枠32の凹部32bには、昇降装置35により上下動する下基材33が配設されている。下基材33の上下動は、図1に示す下限位置と、図4に示す上限位置との間で行われる。
A
下枠32の凹部32bの底面には、下枠32を貫通する真空通気孔(不図示)が形成されている。この真空通気孔には、真空ポンプ(不図示)が接続されている。真空通気孔の数量に制限はなく、少なくとも1つ形成されていればよい。真空ポンプは、真空通気孔を介して、後述する減圧室11Bを真空吸引し、減圧することができる。また、下枠32の凹部32bの底面には、シート冶具4を構成するボルト43を設置するための設置部36が配置されている。
A vacuum vent (not shown) penetrating the
次に、シート冶具4について説明する。
シート冶具4は、ヒータ50による加熱時、熱成形装置1への搬入時、熱成形装置1からの搬出時にシートS1を保持するための冶具である。
Next, the sheet jig 4 will be described.
The sheet jig 4 is a jig for holding the sheet S1 when it is heated by the
シート冶具4は搬送装置51に接続されており、搬送装置51が、シート冶具4の移動を行う。搬送装置51がシート冶具4の移動を行うことで、ヒータ50により加熱されて軟化したシートS1の熱成形装置1への搬入が行われ、熱成形が完了したシートS1の熱成形装置1からの搬出が行われる。
The sheet jig 4 is connected to the
シート冶具4は、図5に示すように、保持パネル41と、挟持部材42A,42Bとからなる。
保持パネル41は平板状で、中央部には貫通孔41aを有しており、熱成形時には、昇降装置35により下基材33が上昇したときに、下基材33に保持された成形基材U1が貫通孔41aを通過して、シートS1を成形する。
As shown in FIG. 5, the sheet jig 4 includes a holding
The holding
挟持部材42A,42Bは、保持パネル41の上面側に対向するように配置され、ボルト43と結合されている。図6に示すように、一対の挟持部材42Aと、一対の挟持部材42Bとが、シートS1の外周を四方から挟持できるように配置されており、挟持部材42AがシートS1の短手方向を挟持し、挟持部材42BがシートS1の長手方向を挟持するようになっている。なお、挟持部材42Aと、挟持部材42Bとは、断面形状は同一である。以下、挟持部材42Aと、挟持部材42Bとを総称して挟持部材42とする。
The sandwiching
ボルト43は、上下方向に摺動可能に保持パネル41を貫通しており、保持パネル41の下面側においてスプリング44に挿通されている。
スプリング44は、ボルト43と結合するばね受け部45と、保持パネル41の下面とにより圧縮されているため、ボルト43は常時図中下方向に付勢されている。ボルト43が下方向に付勢されているため、ボルト43と結合されている挟持部材42と、保持パネル41の上面側との間で、シートS1を挟持することが可能となる。
The
Since the
シートS1は、挟持部材42と、保持パネル41の上面側との間に挟持された状態で、ヒータ50による加熱が行われ、その後、搬送装置51により、熱成形装置1に搬入される。図1に示すように、熱成形装置1にシートS1を設置した段階では、シートS1は、保持パネル41と挟持部材42とに挟持されたままの状態である。しかし、上型2と下型3がシート冶具4を介して当接したとき、詳しくは、上枠22の下端面22aと、下枠32の上端面32aとが、シート冶具4(保持パネル41)を介して当接したとき、シートS1の挟持が解除されるようになっている。
The sheet S1 is heated by the
ここで、シートS1の挟持の解除は以下のようにして行われる。
軟化したシートS1が熱成形装置1に配置されるとき、図7(a)に示すように、設置部36の上面に、ボルト43の下端部が接するように配置される。このとき、保持パネル41の下面と、下枠32の上端面32aとの間には所定の隙間がある。
Here, the sandwiching of the sheet S1 is released as follows.
When the softened sheet S1 is arranged in the
この状態で、上型2が下方向に稼働されると、上枠22の下端面22aが保持パネル41の上面を押圧し、押し下げる。ボルト43は、設置部36に接しており、下方向への移動が規制されているため、スプリング44も、ボルト43に結合しているばね受け部45により、下方向への規制されている。よって、上枠22の下端面22aに押し下げられる保持パネル41は、スプリング44を圧縮しながら下降する。
In this state, when the
ボルト43の下方向への移動が規制されていることで、ボルト43に結合されている挟持部材42の位置も変動することがないため、保持パネル41が下降すると、保持パネル41の上面と、挟持部材42とが離間し、図7(b)に示すように、シートS1の挟持が解除される。
以上のように、上枠22の下端面22aと、下枠32に設けられた設置部36と、シート冶具4の保持パネル41とにより、シートS1の挟持を解除する解除機構が構成されており、上型2と下型3とが型閉じされることでシートS1の挟持が解除されるため、シートS1の挟持が解除された状態で熱成形を行うことが可能となる。
Since the downward movement of the
As described above, the
ここで、上型2と下型3とが型閉じされることで形成された成形室11は、シート冶具4とシートS1とによって上下に区画され、シート冶具4およびシートS1の上側が加圧室11A、シート冶具4およびシートS1の下型が減圧室11Bとなる。
Here, the
前述の通り、調温部23の下面に設けられた通気孔によって、コンプレッサから圧縮空気を加圧室11Aに供給することができ、下枠32の凹部32bの底面に設けられた真空通気孔によって、真空ポンプで減圧室11Bを真空吸引し、減圧することができる。よって、シートS1の成形基材U1とは反対側が加圧され、シートS1の成形基材U1側が減圧されるため、熱成形時にシートS1を成形基材U1に密着させることができる。
As described above, the compressed air can be supplied from the compressor to the pressurizing
また、上型2と下型3とが型閉じされると、図7(b)に示すように、挟持部材42の内周近傍において、ガイド部27がシートS1の図中上側の面(すなわち、圧縮空気により加圧される側の面)と微少な隙間37を持って対向する。ここでいう微少な隙間37とは、シートS1が図中上下方向に動こうとしたときに、ガイド部がシートS1に干渉することで、その動きを規制できる程度の隙間である。
Further, when the
詳しく説明すると、シートS1は、成形基材U1の側とは反対の方向から圧縮空気によって加圧される。しかし、本実施形態に係る熱成形装置1は、挟持部材42によるシートS1の挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、シートS1が圧縮空気による加圧を受けると、圧縮空気がシートS1と成形基材U1の間に入り込むなどして、シートS1がめくれ上がってしまい、成形基材U1に密着しないおそれがある。シートS1が成形基材U1に密着しないと、熱成形品の成形不良につながるなど、精度良く熱成形を行うことができない。
More specifically, the sheet S1 is pressurized by compressed air from the direction opposite to the side of the molding base material U1. However, in the
しかし、本実施形態に係る熱成形装置1は、上型2がガイド部27を有し、当該ガイド部27がシートS1の加圧される側の面と微少な隙間37を持って対向する構成をとっているため、圧縮空気により加圧される際に、シートS1がめくれ上がろうとしても、めくれ上がろうとするシートS1とガイド部27が干渉する。めくれ上がろうとするシートS1とガイド部27が干渉することで、めくれ上がろうとするシートS1の動きが規制されるため、シートS1がめくれ上がるおそれが軽減される。シートS1がめくれ上がるおそれが軽減されれば、成形基材U1にシートS1が確実に密着し、精度良く熱成形を行うことができる。
However, in the
なお、ガイド部27は、シートS1が図中上下方向に動こうとしたときに、シートS1の動きを規制することができれば良いため、シートS1が、図中の左右方向に自由に移動可能なよう軽く触れている程度のものであっても良い。シートS1が左右方向に自由に移動可能なようにしておく理由は、シートS1の左右方向の移動を規制してしまうと、従来の熱成形装置100と同様に、シートS1の外周を挟持固定することにつながり、熱成形品の製造不良や外観不良を引き起こすおそれがあるためである。
The
熱成形が完了し、上型2と下型3とが離型すると、上枠22の下端面22aが保持パネル41の上面を押えていた力がなくなり、圧縮されていたスプリング44の弾性力により、保持パネル41が元の位置に戻る。すると、再びシートS1が挟持部材42と保持パネル41とにより挟持される。シートS1が再び挟持されるため、搬送装置51がシート冶具4を移動させれば、シートS1を熱成形装置1から搬出することができる。
When the thermoforming is completed and the
なお、シートS1が再び挟持される位置は、熱成形前に挟持されていた箇所よりもシートS1の外周側に変動する。これは、シートS1が挟持されることなく熱成形されることで、熱成形によってシートS1に伸びが生じにくく、成形基材U1によって、S1が上側に凸状に押し出された分、図1のシートS1の端部S1aが、シートS1の中央よりに移動するためである。 The position where the sheet S1 is sandwiched again varies from the position where the sheet S1 was sandwiched before thermoforming to the outer peripheral side of the sheet S1. This is because the sheet S1 is thermoformed without being sandwiched, so that the sheet S1 is less likely to be stretched by the thermoforming, and the S1 is extruded upward by the molding base material U1. This is because the end portion S1a of the sheet S1 moves from the center of the sheet S1.
次に、熱成形装置1を用いた熱成形方法について説明する。本実施形態の熱成形方法は、加熱することにより軟化したシートS1を賦形し、成形基材U1に対して被覆するための方法である。詳しくは、以下のような工程により熱成形が行われる。
Next, a thermoforming method using the
まず、図5に示すように、ヒータ50によりシートS1をガラス転移点に達するまで加熱し、軟化させる。なお、本実施形態においては、一対のヒータ50によって、シートS1を上下方向から加熱することとしているが、シートS1の上方向または下方向のどちらか一方から加熱することとしても良い。
First, as shown in FIG. 5, the sheet S1 is heated by the
次に、軟化したシートS1を、シート冶具4に挟持された状態で、搬送装置51によって熱成形装置1に搬入し、図1に示すように、熱成形装置1に配置する。このとき、シート冶具4のボルト43の下端部が、設置部36に接触するように配置される。シートS1が熱成形装置1に搬入される際、熱成形装置1は、上型2と下型3とが離型した状態であり、成形基材U1は下基材33に保持された状態にある。また、下基材33は下限位置にあり、成形基材U1は、熱成形装置1に設置されたシートS1に接触しない状態にある。
Next, the softened sheet S1 is carried into the
次に、上型2を下方向に稼働し、図2に示すように、上枠22と下枠32とをシート冶具4を介して当接させ、上型2と下型3とを型閉じする。型閉じされると、シート冶具4におけるシートS1の挟持が解除されるとともに、ガイド部27が、シートS1の図中上面と微少な隙間37をもって対向する。
さらに、型閉じされると、保持パネル41の上面と、上枠22の下端面22aとによりOリング24が圧縮され、成形室11のうちの加圧室11Aが気密に保たれる。また、保持パネル41の下面と、下枠32の上端面32aとによりOリング34が圧縮され、成形室11のうちの減圧室11Bが気密に保たれる。
Next, the
Further, when the mold is closed, the upper surface of the holding
次に、コンプレッサによる加圧室11Aの加圧および真空ポンプによる減圧室11Bの減圧を開始するとともに、下基材33を昇降装置35により上昇させ、成形基材U1をシートS1に接触させていく。シートS1は、軟化することで可撓性を発現しているため、図3に示すように、成形基材U1の表面形状に沿って賦形されていく。このとき、加圧室11Aにおける加圧および減圧室11Bにおける減圧がされているため、成形基材U1の表面と、シートS1とが隙間なく密着されていく。
Next, the pressurization of the pressurizing
そして、図4に示すように、上昇する下基材33が上限位置に達することで、成形基材U1の表面全体に、シートS1が被覆される。シートS1は軟化することで粘着性を発現しているため、成形基材U1の表面に接着される。
以上の工程により、成形基材U1とシートS1とによる熱成形品が完成し、一連の熱成形動作が完了する。
Then, as shown in FIG. 4, when the rising
Through the above steps, a thermoformed product made of the molding base material U1 and the sheet S1 is completed, and a series of thermoforming operations is completed.
以上説明したように、本実施形態の熱成形装置1によれば、
(1)上型2と下型3とにより、加熱されたシートS1の賦形を行う熱成形装置1であって、シートS1を保持するためのシート冶具4と、シート冶具4がシートS1を保持した状態で、熱成形装置1内に搬入し、搬出する搬送装置51と、を有する熱成形装置1において、シート冶具4は、シートS1の外周を挟持する挟持部材42を備えること、シートS1が、熱成形装置1内に搬入されたとき、挟持部材42は下型3内に配置されること、挟持部材42が下型3内に配置された状態において、上型2と下型3とが当接されると、シートS1の挟持を解除する解除機構(下端面22a,保持パネル41,設置部36)を備えること、を特徴とするので、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートS1の伸びを抑制することが可能である。
As described above, according to the
(1) A
シート冶具4は、シートS1の外周を挟持する挟持部材42を備えており、搬送装置51によって、シートS1は挟持された状態で、熱成形装置1内に搬入される。しかし、挟持部材42は下型3内に配置されるため、従来の熱成形装置100のようにシートS1の外周部が下枠32や上枠22により固定されることがない。さらに熱成形装置1は、上型2と下型3とが当接したときに、シートS1の挟持を解除する解除機構(下端面22a,保持パネル41,設置部36)を備えており、熱成形による賦形は、上型2と下型3とが当接した状態で行われるため、シートS1の熱成形は、外周部の挟持が解除された状態で行われることとなる。シートS1の熱成形が、外周部の挟持が解除された状態で行われることで、熱成形時にシートS1が引っ張られることがなく、伸びが生じるおそれが軽減される。伸びが生じるおそれが軽減されれば、シートS1がハードコートされたものである場合であっても、伸びに起因した割れが生じるおそれが軽減される。また、シートが、ポリカーボネートを材料とする場合でも、熱成形により伸びが生じた部分で干渉色(いわゆる虹ムラ)が生じ、製品外観の不良に繋がるおそれが軽減される。
The sheet jig 4 includes a sandwiching member 42 that sandwiches the outer periphery of the sheet S1, and the sheet S1 is carried into the
(2)(1)に記載する熱成形装置1において、下型3は、シートS1を賦形する賦形型(成形基材U1)を備えること、賦形は、シートS1を上型2側から圧縮空気によって加圧した状態で行われること、上型2は、挟持部材42の内周全周に、シートS1の加圧される側の面と微少な隙間37をもって対向するガイド部27を有すること、を特徴とするので、精度良く熱成形を行うことができる。
(2) In the
熱成形を行う際、シートS1を賦形型(成形基材U1)に確実に密着させるために、シートS1は、賦形型(成形基材U1)の側とは反対の方向から圧縮空気によって加圧される。しかし、本発明においては、挟持部材42によるシートS1の挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、シートS1が圧縮空気による加圧を受けると、圧縮空気がシートS1と賦形型(成形基材U1)の間に入り込むなどして、シートS1がめくれ上がってしまい、賦形型(成形基材U1)に密着しないおそれがある。シートS1が賦形型(成形基材U1)に密着しないと、熱成形品の成形不良につながるなど、精度良く熱成形を行うことができない。 In order to ensure that the sheet S1 is in close contact with the shaping mold (molding base material U1) during thermoforming, the sheet S1 is subjected to compressed air from the direction opposite to the side of the shaping mold (molding base material U1). It is pressurized. However, in the present invention, since thermoforming is performed in a state where the sandwiching member 42 is released from sandwiching the sheet S1, when the sheet S1 is pressurized by the compressed air, the compressed air is shaped with the sheet S1. The sheet S1 may be turned up due to being inserted between the molding base materials U1) and may not adhere to the shaping mold (molding base material U1). If the sheet S1 does not adhere to the shaping mold (molding base material U1), thermoforming cannot be performed with high accuracy, which may lead to molding defects of the thermoformed product.
そこで、本発明のように、上型2がガイド部27を有し、当該ガイド部27がシートS1の加圧される側の面と微少な隙間37を持って対向する構成をとることで、圧縮空気により加圧される際に、シートS1がめくれ上がろうとしても、めくれ上がろうとするシートS1の動きをガイド部27が規制し、シートS1がめくれ上がるおそれが軽減される。シートS1がめくれ上がるおそれが軽減されれば、賦形型(成形基材U1)にシートS1が確実に密着し、精度良く熱成形を行うことができる。
Therefore, as in the present invention, the
(3)上型2と下型3とを備える熱成形装置1により、加熱されたシートS1の賦形を行う熱成形方法であって、シート冶具4がシートS1を保持した状態で、熱成形装置1内に搬入し、シートS1を熱成形した後、熱成形装置1外へ搬出する熱成形方法において、シートS1は、熱成形装置1内に搬入されるとき、外周を挟持部材42により挟持されていること、上型2と下型3とが当接したときに、シートS1の挟持が解除された状態で賦形(熱成形)が行われること、を特徴とするので、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートS1の伸びを抑制すること可能である。
(3) A thermoforming method for shaping a heated sheet S1 by a
シートS1は、熱成形装置1内に搬入されるとき、外周を挟持部材42により挟持されている。しかし、上型2と下型3とが当接したときに、シートS1の挟持が解除され、シートS1の挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、熱成形時にシートS1が引っ張られることがなく、伸びが生じるおそれが軽減される。伸びが生じるおそれが軽減されれば、シートS1がハードコートされたものである場合であっても、伸びに起因した割れが生じるおそれが軽減される。また、シートS1が、ポリカーボネートを材料とする場合でも、熱成形により伸びが生じた部分で干渉色(いわゆる虹ムラ)が生じ、製品外観の不良に繋がるおそれが軽減される。
When the sheet S1 is carried into the
なお、本実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。
例えば、本実施の形態では、ヒータ50によって軟化させたシートS1を成形基材U1に被覆することとしているが、下基材33を金型として、ヒータ50の加熱によって軟化したシートS1を金型賦形することも可能である。
It should be noted that the present embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way. Therefore, as a matter of course, the present invention can be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof.
For example, in the present embodiment, the sheet S1 softened by the
1 熱成形装置
2 上型
3 下型
4 シート冶具
22a 下端面(解除機構の一例)
41 保持パネル(解除機構の一例)
36 設置部(解除機構の一例)
42 挟持部材
51 搬送装置
S1 シート
1
41 Holding panel (example of release mechanism)
36 Installation part (example of release mechanism)
42 Holding
Claims (3)
前記シート冶具は、前記シートの外周を挟持する挟持部材を備えること、
前記シートが、前記熱成形装置内に搬入されたとき、前記挟持部材は前記下型内に配置されること、
前記挟持部材が前記下型内に配置された状態において、前記上型と前記下型とが当接されると、前記シートの挟持を解除する解除機構を備えること、
を特徴とする熱成形装置。 A thermoforming apparatus that shapes a heated sheet by means of an upper mold and a lower mold, the sheet jig for holding the sheet, and the thermoforming in a state where the sheet jig holds the sheet. In a thermoforming apparatus having a transport device that carries in and out of the device.
The sheet jig includes a holding member that holds the outer circumference of the sheet.
When the sheet is carried into the thermoforming apparatus, the holding member is arranged in the lower mold.
When the upper mold and the lower mold come into contact with each other in a state where the holding member is arranged in the lower mold, a release mechanism for releasing the holding of the sheet is provided.
A thermoforming apparatus characterized by.
前記下型は、前記シートを賦形する賦形型を備えること、
前記賦形は、前記シートを前記上型側から圧縮空気によって加圧した状態で行われること、
前記上型は、前記挟持部材の内周全周に、前記シートの加圧される側の面と微少な隙間をもって対向するガイド部を有すること、
を特徴とする熱成形装置。 In the thermoforming apparatus according to claim 1,
The lower mold includes a shaping mold that shapes the sheet.
The shaping is performed in a state where the sheet is pressurized by compressed air from the upper mold side.
The upper mold has a guide portion that faces the surface of the sheet to be pressed with a slight gap on the entire inner circumference of the sandwiching member.
A thermoforming apparatus characterized by.
前記シートは、前記熱成形装置内に搬入されるとき、外周を挟持部材により挟持されていること、
前記上型と前記下型とが当接したときに、前記シートの挟持が解除された状態で賦形が行われること、
を特徴とする熱成形方法。
It is a thermoforming method in which a heated sheet is shaped by a thermoforming apparatus including an upper mold and a lower mold. The sheet is carried into the thermoforming apparatus while the sheet jig holds the sheet, and the sheet is carried into the thermoforming apparatus. In the thermoforming method of carrying out the thermoforming device to the outside of the thermoforming apparatus after thermoforming.
When the sheet is carried into the thermoforming apparatus, the outer circumference is sandwiched by the sandwiching member.
When the upper mold and the lower mold come into contact with each other, the shaping is performed in a state where the sheet is released from being sandwiched.
A thermoforming method characterized by.
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