JP3225212B2

JP3225212B2 - シート成形機におけるシートクランプ装置

Info

Publication number: JP3225212B2
Application number: JP18756497A
Authority: JP
Inventors: 範男豊嶋
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2001-11-05
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JPH1120015A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート成形機にお
けるシートクランプ装置に関する。さらに詳しくは、熱
可塑性樹脂シートあるいは熱可塑性樹脂を主材料とする
繊維強化複合シートから、立体成形品を成形するシート
成形装置におけるシートクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シートクランプ装置に関する従来の技術
としてつぎがある。実公平３−５１１０４号公報記載の
クランプ装置は、前後・左右の四辺のクランプ板を移動
させる方式で、前後の開閉爪は調整の必要はないが、左
右の調整爪は前後の爪間の幅を替えるときに取り付けた
り取り外したりする必要がある。また、構造上サイズの
小さいシートまでの対応が容易にできないという問題が
ある。実開平７−２７８２８号公報記載のクランプ装置
は、前後のクランプ梁の幅は容易に替えれるが、左右の
クランプ梁は、前後のクランプ梁の間に取り付けるた
め、前後幅が変われば左右のクランプ梁を交換する必要
があった。また、クランプ枠が上下部別々に必要になる
という問題がある。特開昭６３−２３３８１９号公報記
載のクランプ装置は、四辺クランパを使用してシート周
辺部を内側へ移動できる構造により、シートを型内にす
べり込ませて、成形品の肉厚を改善する方法であり、本
発明とは使用目的が違う。そして、クランプ枠が上下部
別々に必要であり、クランプ爪の数により最小シートの
大きさが決まり、成形できるシートの大きさが制限され
るという欠点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】要するに、従来のシー
トの四辺クランプ装置は、シートサイズ替え時に対向す
る二辺の幅の調整はねじ軸を回すことにより容易に調整
できても、他の二辺の調整はその幅に合ったクランプ爪
を追加・取り外しをしており、調整に時間がかかってい
た。また四辺共ねじ軸の回転またはモータによる駆動等
により容易に調整でできたとしても、その構造上調整範
囲が狭く、特に最大シートのサイズに対し縦横サイズが
１／２程度以下の小さいサイズの場合には大幅に部品を
交換する必要があった。このように、シートサイズが変
わるたびに、部分的にクランプ部品を取り付け取り外し
をしており、調整に時間がかかるという点に基本的な欠
点があった。

【０００４】そして、小物から大物までの多品種少量生
産をする場合には、１日に何回ものシートサイズを替
え、段取り替えをするため、段取り替え時間の浪費は生
産性を大きく阻害するものであった。換言すれば、シー
ト成形機における生産性向上はシートサイズ替えに伴う
調整時間短縮と容易化が大きな課題となっているのであ
る。

【０００５】本発明は上記事情に鑑み、シートの最小サ
イズから最大サイズまでの調整幅が広くてしかもその調
整幅の全ストロークに渡って自動調整でき、調整時間と
手間を大きく短縮したシートクランプ装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１のシートクラン
プ装置は、Ｘ方向において互いに接近離間するように移
動する一対のＸ方向スライダと、Ｙ方向において互いに
接近離間するように移動する一対のＹ方向スライダと、
前記一対のＸ方向スライダのそれぞれに、Ｙ方向にスラ
イド自在に、その基端側を取り付けたＹ方向クランプ梁
と、前記一対のＹ方向スライダのそれぞれに、Ｘ方向に
スライド自在に、その基端側を取り付けたＸ方向クラン
プ梁とからなり、前記Ｙ方向クランプ梁の先端は前記Ｘ
方向クランプ梁に対しＸ方向移動自在に係止され、前記
Ｘ方向クランプ梁の先端は前記Ｙ方向クランプ梁に対し
Ｙ方向移動自在に係止されており、前記各クランプ梁に
は最大シートサイズに対応する長さにわたって、クラン
プ爪が取り付けられていることを特徴とする。請求項２
のシートクランプ装置は、前記一対のＸ方向スライダ
は、Ｘ方向駆動部と同調動力伝達機構により、シート中
心を境にして同調して互いに接近離間するよう駆動さ
れ、前記一対のＹ方向スライダは、Ｙ方向駆動部と同調
動力伝達機構により、シート中心を境にして同調して互
いに接近離間するように駆動されることを特徴とする。
請求項３のシートクランプ装置は、加熱中のシートの垂
れ下がり下限を検知する下限光電センサと垂れ下がり上
限を検知する上限光電センサとを設け、前記各光電セン
サの検出信号に基づき、前記Ｘ方向駆動部及びまたはＹ
方向駆動部を駆動して、加熱中のシートの垂れ下がり量
を許容範囲に収めるようにしたことを特徴とする。請求
項４のシートクランプ装置は、前記一対のＹ方向クラン
プ梁が、前記一対のＸ方向スライダからフレーム中心に
向け延出した支持フレームによってスライド自在に支持
され、前記一対のＸ方向クランプ梁が、前記一対のＹ方
向スライダからフレーム中心に向け延出した支持フレー
ムによってスライド自在に支持されていることを特徴と
する。

【０００７】請求項１の発明によれば、一対のＸ方向ス
ライダのＸ方向の接近離間によって、Ｙ方向クランプ梁
を介してＸ方向クランプ梁をＸ方向に押し引きし、一対
のＹ方向スライダのＹ方向の接近離間によって、Ｘ方向
クランプ梁を介してＹ方向クランプ梁をＹ方向に押し引
きして、シートサイズに合わせた４辺寸法を調整でき、
各クランプ梁に取り付けているクランプ爪によって、各
種サイズのシートをクランプすることができる。よっ
て、種々の調整が不要で人手のいらない自動調整が可能
となる。請求項２の発明によれば、一対のＸ方向スライ
ダも、一対のＹ方向スライダも同調動力伝達機構によ
り、必ず同調して動くので、どのシートサイズに対して
も同心状態で寸法替えでき、調整動作が簡単となる。請
求項３の発明によれば、下限光電センサの信号により対
向するクランプ梁を離間するように駆動し、上限光電セ
ンサの信号で離間動作を停止すれば、シートの中央部の
加熱による垂れ下がり過ぎを防止し、シートの部分的加
熱を防止することができる。請求項４の発明によれば、
各クランプ梁が支持フレームによってフレーム中心方向
に寄った位置で支持されるので、各クランプの基端側の
突出量を大きくしなくても中心方向へのスライド量を大
きくとれ、このため外側方向へスライドしたときのクラ
ンプフレームからの各クランプ梁の突出量が小さくな
り、クランプ装置全体をコンパクトにすることができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面
に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態を示すシ
ートクランプ装置であって、最小サイズのシートＳ１に
合うように幅調整された状態を示す平面図、図２は図１
のII線断面図、図３は図１の III線断面図、図４は図１
のIV部を拡大したクランプ梁の連結構造の拡大図、図５
は図４のＶ線断面図、図６は図５のVI線断面図、図７は
最大サイズのシートＳ２に合うように幅調整されたクラ
ンプ装置の平面図、図８はシートの垂れ検出部の説明
図、図９は成形金型とクランプ装置を示す側面図であ
る。

【０００９】図１〜３において、１は四角形のクランプ
フレームであり、中央部に最大シートサイズより大きい
寸法の開口２を形成している。このクランプフレーム１
は図示しない走行装置によってシート成形機の加熱ゾー
ンと成形ゾーンを行き来し、加熱ゾーンに位置したとき
は開口２の上下方に位置するヒーターによってシートＳ
が加熱され、成形ゾーンに来たときは図９に示すよう
に、シートＳの上下に上金型５１と下金型５２が位置
し、上金型５１が降下してシートを下金型５２上に加圧
することによりシートＳを立体成形できるようになって
いる。また、クランプフレーム１は、シート成形機の成
形ゾーンに固設されてもよい。

【００１０】前記クランプフレーム１の四辺上には２条
のレール３が各辺に平行に敷設され、４個のスライダ４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがスライド自在に設置されてい
る。図中左右一対のスライダ４ｃ、４ｄがＸ方向スライ
ダであり、Ｘ方向において互いに接近離間するように移
動する。図中上下一対のスライダ４ａ、４ｂがＹ方向ス
ライダであり、Ｙ方向において互いに接近離間するよう
に移動する。

【００１１】Ｙ方向スライダ４ａ、４ｂのＹ方向駆動部
であるモータ１０がクランプフレーム１に取り付けられ
ており、同調動力伝達機構として、ネジ軸１１、伝達軸
１２、ネジ軸１３が設けられている。ネジ軸１１は減速
機を介してモータ１０に直結され、ネジ軸１１と伝達軸
１２は傘歯車１４、１５により連結され、伝達軸１２と
ネジ軸１３は傘歯車１６、１７により連結されている。
ネジ軸１１は右ネジであって、スライダ４ａの下面に取
り付けたナット１８（図２参照）に螺合し、ネジ軸１３
も右ネジであって、スライダ４ｄの下面に取り付けたナ
ット（図示省略）に螺合している。このため、モータ１
０によってネジ軸１１、１３が同期して回転すると、Ｙ
方向スライダ４ａ、４ｂはシート中心Ｏを境にして、同
期して、互いにＹ方向において接近し、離間するように
移動する。

【００１２】また、Ｘ方向スライダ４ｃ、４ｄのＸ方向
駆動部であるモータ２０と、同調動力伝達機構として、
ネジ軸２１、伝達軸２２、ネジ軸２３が設けられてい
る。伝達軸２２は減速機を介してモータ２０に直結さ
れ、ネジ軸２１と伝達軸２２は傘歯車２４、２５で連結
され、ネジ軸２３と伝達軸２２は傘歯車２６、２７で連
結されている。ネジ軸２１は右ネジであって、スライダ
４ｄの下面に取り付けられたナット（図示省略）に螺合
し、ネジ軸２３も右ネジであって、スライダ４ｃの下面
に取り付けられたナット（図示省略）に螺合しており、
モータ２０によって、ネジ軸２１、２３が同期して回転
すると、Ｘ方向スライダ４ｃ、４ｄはシート中心Ｏを境
にして、同期して互いにＸ方向において接近離間するよ
うに移動する。なお、前記ネジ軸１１、１３及びネジ軸
２１、２３は右ネジであったが左ネジでもよい。要する
に、対向するスライダ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがシート
中心０を境にして、同期して、互いに接近離間するよう
に移動できればよい。

【００１３】前記各スライダ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに
は、それぞれ、クランプ梁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄがス
ライド自在に取り付けられている。すなわち、クランプ
梁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの基端側の下面に取り付けた
レール３１が、各スライダ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに取
り付けたスライドガイド３２に嵌合し、スライド自在に
案内されている。そして、Ｘ方向スライダ４ｃ、４ｄに
載せたクランプ梁５ｃ、５ｄはＹ方向にスライドし、以
下これらをＹ方向クランプ梁という。また、Ｙ方向スラ
イダ４ａ、４ｂに載せたクランプ梁５ａ、５ｂはＸ方向
にスライドし、これらをＸ方向クランプ梁という。これ
らのクランプ梁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのスライド動作
は、直交する向きのクランプ梁の押し引き動作によって
行われる。つぎに、そのための連結構造を説明する。

【００１４】すなわち、クランプ梁５ａの先端はクラン
プ梁５ｄに連結され、クランプ梁５ｄの先端はクランプ
梁５ｂに連結され、クランプ梁５ｂの先端はクランプ梁
５ｃに連結され、クランプ梁５ｃの先端はクランプ梁５
ａに連結されている。この４カ所の連結構造は全て同一
であるため、１カ所の連結構造を拡大した図４〜６に基
づき説明する。

【００１５】クランプ梁５ｄの先端にはローラ６が軸着
され、クランプ梁５ｂの一側にはその長手方向に沿って
ガイド溝７が取り付けられている。前記ローラ６はこの
ガイド溝７に沿って転動するが、転動方向と直交する方
向は拘束されている。したがって、クランプ梁５ｄはＸ
方向には自由に動くが、Ｙ方向にはクランプ梁５ｂのＹ
方向の押し引き移動に追随して移動することになる。前
述のごとく、この移動追随関係は４カ所の連結構造の全
てに当てはまる。よって、クランプ梁５ａ、５ｂのＸ方
向移動はＸ方向スライダ４ｃ、４ｄの移動によって生
じ、クランプ梁５ｃ、５ｄのＹ方向移動はＹ方向スライ
ダ４ａ、４ｂの移動によって生じさせられる。

【００１６】前記各クランプ梁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ
には、シートＳをクランプするための多数のクランプ爪
８が取り付けられている。図２および図４〜５に示すよ
うに、各クランプ梁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ上には支軸
３５が軸受３６で回転自在に支持され、支軸３５の一端
にはモータ３７が連結されている。そして、支軸３５に
は適当な間隔を置いて多数のクランプ爪８が取り付けら
れている。したがって、モータ３７を駆動し、クランプ
爪８を開いたり（図５の想像線参照）、閉じたり（図５
の実線参照）すると、シートＳの周辺をクランプ・アン
クランプすることができる。

【００１７】なお、クランプ爪８の開閉手段は任意であ
り、前記モータ３７の代わりに、支軸３５の一端にピニ
オンを取り付け、このピニオンにラックを噛み合わせ
て、ラックをエアーシリンダ等で往復動させるようにし
てもよい。また、クランプ爪８を複数設けたが、一枚物
のプレート状であってもよい。図１は上記の構成のクラ
ンプ装置において、最小寸法のシートＳ１をクランプし
ている状態であるが、最大寸法のシートＳ２をクランプ
するには、つぎのようにすればよい。

【００１８】モータ１０を駆動して、Ｙ方向スライダ４
ａ、４ｂをＹ方向において互いに離間させる。この動き
がクランプ梁５ａ、５ｂを介してＹ方向クランプ梁５
ｃ、５ｄに伝えられ、Ｙ方向クランプ梁５ｃ、５ｄの先
端が最大寸法シートＳ２の縁辺に向かってスライドす
る。同時にモータ２０を駆動してＸ方向スライダ４ｃ、
４ｄをＸ方向において互いに離間させる。この動きがク
ランプ梁５ｃ、５ｄを介してＸ方向クランプ梁５ａ、５
ｂに伝えられ、Ｘ方向クランプ梁５ａ、５ｂの先端は、
最大寸法シートＳ２の縁辺に向かって前進するようスラ
イドする。そのようにして、各クランプ梁５ａ、５ｂ、
５ｃ、５ｄが移動した結果が、図７であって、各クラン
プ梁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの有効長にわたって取り付
けられた多数のクランプ爪８によって、最大寸法のシー
トＳ２をクランプすることができる。

【００１９】そして、シート寸法が最大と最小の中間で
ある場合は、各スライダ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのスラ
イドを途中で止めればよいのである。また、モータ１
０、２０に回転位置検出センサを取り付けておけば、シ
ート寸法に合わせた位置で自動停止させることが可能と
なる。以上のごとく、本実施形態のシートクランプ装置
によれば、人手をわずらわすことなく、四辺のクランプ
梁を自動調整し、きわめて短時間で容易にシート幅変更
に対応しうるのである。

【００２０】なお、上記実施形態におけるシートのクラ
ンプ手順はつぎのとおりである。シートクランプ爪８を
開の状態にしておき（図５参照）、シートＳの周辺をク
ランプ装置の中央部のクランプ梁５ａ、５ｂ、５ｃ、５
ｄの前端縁上に重なるように置き、クランプ爪８を閉じ
てシートＳを固定する（図９参照）。クランプするシー
トＳの辺は、４辺同時あるいは、対向する２辺のみのい
ずれも可能である。後者の場合、クランプ梁をシート端
面より外側に寄せた状態で他の２辺のみをクランプすれ
ばよい。

【００２１】つぎに、本発明の他の実施形態を説明す
る。図１０は本発明の他の実施形態に係るシートクラン
プ装置の一部側面図である。図１０に示すように、本実
施形態では、スライダ４ａ上に中心方向に延出したフレ
ーム４０が取り付けられ、このフレーム４１上に取り付
けられたスライドガイド３２にクランプ梁５ａの下面の
レール３１が摺動自在に嵌合している。このようにスラ
イドガイド３２をクランプフレーム１の中央寄りに設け
ることで、クランプ梁５ａの後端部長さ（とくにモータ
３７の取付位置から外側の部分）を無くするか、あるい
は短くしても最大寸法幅のシートＳ２に対応させたＸ方
向スライド量Ｚを確保することができ、その結果、図１
の実施形態においてクランプ梁５ａの張出量が大きなｅ
寸法（図２参照）であったのを、図１０に示す小さなｆ
寸法に縮小することができた。なお、上記の構造は他の
３本のクランプ梁５ｂ、５ｃ、５ｄにおいても同じであ
る。

【００２２】さらに、上記二実施形態における加熱時の
シートの垂れ下がり防止手段を説明する。通常の真空成
形または圧空真空成形時には、シートの四辺を固定した
まま加熱・成形することが多いが、加熱時に軟化したシ
ートのドローダウン（中央部の垂れ下がり）量が大きく
なるとシートが部分的にヒータに接近してその接近した
部分の温度が上りすぎるという問題がある。この対策と
して、本発明のクランプ装置ではシートＳの２辺のみを
クランプして、加熱したシートＳの垂れ量が大きくなる
とクランプした２辺を外側に移動して垂れを戻すことが
できるようにした。たとえば、加熱時にモータ１０のみ
を駆動してクランプ梁５ａとクランプ梁５ｂのみをＹ軸
方向で外側に移動させることにより可能である。

【００２３】そのため、図１に示すように、フレーム１
にはシート中心０を光が通るようにして、光電センサ４
１、４２の組と光電センサ４３、４４の組を取り付けて
いる。そして、図８に示すように、光電センサ４１、４
２は垂れ下がり量の上限を検知する位置に、光電センサ
４３、４４はシート垂れ下がり量の下限を検知する位置
に取り付けられている。

【００２４】図８の（ａ）図に示すように、シートＳが
加熱によって大きく垂れ下がり光電センサ４３、４４の
光を遮断すると、２辺のクランプ梁を外側に移動させ、
同図（ｂ）に示すように垂れ量が光電センサ４１、４２
の位置まで戻ると、クランプ梁の移動を位停止すればよ
い。これにより、加熱によりシートＳの垂れ下がり量が
大きくなってシートＳの中央部がヒータに接近しすぎ、
シートの温度が部分的に上昇しすぎるといった不都合を
解消できる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、一対のＸ方向
スライダのＸ方向の接近離間によって、Ｙ方向クランプ
梁を介してＸ方向クランプ梁をＸ方向に押し引きし、一
対のＹ方向スライダのＹ方向の接近離間によって、Ｘ方
向クランプ梁を介してＹ方向クランプ梁をＹ方向に押し
引きして、シートサイズに合わせた４辺寸法を調整で
き、各クランプ梁に取り付けているクランプ爪によっ
て、各種サイズのシートをクランプすることができる。
よって、種々の調整が不要で人手のいらない自動調整が
可能となる。請求項２の発明によれば、一対のＸ方向ス
ライダも、一対のＹ方向スライダも同調動力伝達機構に
より、必ず同調して動くので、どのシートサイズに対し
ても同心状態で寸法替えでき、調整動作が簡単となる。
請求項３の発明によれば、下限光電センサの信号により
対向するクランプ梁を離間するように駆動し、上限光電
センサの信号で離間動作を停止すれば、シートの中央部
の加熱による垂れ下がり過ぎを防止し、シートの部分的
加熱を防止することができる。請求項４の発明によれ
ば、各クランプ梁が支持フレームによってフレーム中心
方向に寄った位置で支持されるので、各クランプの基端
側の突出量を大きくしなくても中心方向へのスライド量
を大きくとれ、このため外側方向へスライドしたときの
クランプフレームからの各クランプ梁の突出量が小さく
なり、クランプ装置全体をコンパクトにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すシートクランプ装置
であって、最小サイズのシートＳ１に合うように幅調整
された状態を示す平面図である。

【図２】図１のII線断面図である。

【図３】図１の III線断面図である。

【図４】図１のIV部を拡大したクランプ梁の連結構造の
拡大図である。

【図５】図４のＶ線断面図である。

【図６】図５のVI線断面図である。

【図７】最大サイズのシートＳ２に合うように幅調整さ
れたクランプ装置の平面図である。

【図８】シートの垂れ検出部の説明図である。

【図９】成形金型とクランプ装置を示す側面図である。

【図１０】本発明の他の実施形態に係るシートクランプ
装置の一部側面図である。

【符号の説明】

１クランプフレーム４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄスライダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄクランプ梁８クランプ爪４１、４２、４３、４４光電センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 51/06 B29C 51/10 B29C 51/26 B29C 51/38 B29C 51/42 B29C 71/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ方向において互いに接近離間するように
移動する一対のＸ方向スライダと、Ｙ方向において互い
に接近離間するように移動する一対のＹ方向スライダ
と、前記一対のＸ方向スライダのそれぞれに、Ｙ方向に
スライド自在に、その基端側を取り付けたＹ方向クラン
プ梁と、前記一対のＹ方向スライダのそれぞれに、Ｘ方
向にスライド自在に、その基端側を取り付けたＸ方向ク
ランプ梁とからなり、前記Ｙ方向クランプ梁の先端は前
記Ｘ方向クランプ梁に対しＸ方向移動自在に係止され、
前記Ｘ方向クランプ梁の先端は前記Ｙ方向クランプ梁に
対しＹ方向移動自在に係止されており、前記各クランプ
梁には最大シートサイズに対応する長さにわたって、ク
ランプ爪が取り付けられていることを特徴とするシート
成形機におけるシートクランプ装置。
【請求項２】前記一対のＸ方向スライダは、Ｘ方向駆動
部と同調動力伝達機構により、シート中心を境にして同
調して互いに接近離間するよう駆動され、前記一対のＹ
方向スライダは、Ｙ方向駆動部と同調動力伝達機構によ
り、シート中心を境にして同調して互いに接近離間する
ように駆動されることを特徴とする請求項１記載のシー
ト成形機におけるシートクランプ装置。
【請求項３】加熱中のシートの垂れ下がり下限を検知す
る下限光電センサと垂れ下がり上限を検知する上限光電
センサとを設け、前記各光電センサの検出信号に基づ
き、前記Ｘ方向駆動部及びまたはＹ方向駆動部を駆動し
て、加熱中のシートの垂れ下がり量を許容範囲に収める
ようにしたことを特徴とする請求項２記載のシート成形
機におけるシートクランプ装置。
【請求項４】前記一対のＹ方向クランプ梁が、前記一対
のＸ方向スライダからフレーム中心に向け延出した支持
フレームによってスライド自在に支持され、前記一対の
Ｘ方向クランプ梁が、前記一対のＹ方向スライダからフ
レーム中心に向け延出した支持フレームによってスライ
ド自在に支持されていることを特徴とする請求項１また
は２記載のシート成形機におけるシートクランプ装置。