JP3967727B2 - プレス成形装置 - Google Patents

Description

本発明はプレス成形装置に関する。特に、樹脂製のシート素材を下型に載置し、上型と下型との型締めによって所定の製品をプレス成形するプレス成形装置に関する。

従来より、特許文献１又は２に示されているように、自動車の内装外装材等の製造においては、加熱溶融化した樹脂をシート状に押出し成形し、そのシート素材をプレス成形して所定の製品に加工することが行われている。その際に用いられるプレス成形装置は、上型、及びその下方位置にある下型の二つの金型を有しており、搬送されて下型の上に載置されたシート素材を、通常は、上型を下降させて型締めしてプレス成形する構成となっている。

図５及び図６に基づいて従来のプレス成形装置の動作を説明する。図５はシート素材を搬送途中のベルトコンベア、及び上型と下型が型締めしてシート素材がプレス成形されている状態の従来のプレス成形装置の側面図、図６はシート素材を下型に載置途中のベルトコンベア、及び上型と下型が型開きしている状態の従来のプレス成形装置の側面図である。

先ず、図５に示されているように、シート素材７０はベルトコンベア６０のベルト６１上に載置されたままプレス成形装置１に向かって搬送される。次に、図６に示されているように、ベルトコンベア６０も移動して型開き状態の下型１１及び上型２１の間に入り込み、シート素材７０は下型１１に載置される。さらに、再び図５に示されているように、プレス成形装置１は上型２１を下降させることによってシート素材７０のプレス成形を行い、一方で、ベルトコンベア６０はプレス成形装置１から後退し、そのベルト６１上には新しいシート素材７０が載置される。
特開平６−２６８５０号公報 特開２０００−３２６３２８号公報

しかしながら、上記した技術では、型開きした状態の上型と下型の間にベルトコンベアが入り込む構成であることから、上型と下型の間の距離を十分に取っておく必要がある。このため、プレス成形装置においては上型又は下型のいずれかの金型の昇降ストロークを大きく取る必要があり、プレス成形装置の大型化につながるという問題点がある。
また、プレス成形後の製品及びスクラップを処理する際の効率の点でも問題がある。例えば、特許文献１においては、図５でプレス成形されたシート素材７０が、図６の状態に至るまでに、どのようにして払い出されたのかまでは開示されていない。すなわち、従来の技術では、プレス成形後の製品をプレス成形装置から搬出したり、切り出されたスクラップをリサイクル用に回収することの効率化まではほとんど考慮されていない。

本発明はこのような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、シート素材がベルトコンベアのような搬送手段によって下型に載置される構成であっても金型の昇降ストロークが小さくできて、さらに、プレス成形後の製品及びスクラップを効率的に処理できるようにすることにある。

上記課題を解決するため本発明は次の手段をとる。
第１の発明に係るプレス成形装置は次の手段をとる。すなわち、樹脂製のシート素材が搬送されて載置される下型と、該下型と咬合して型締めを行う上型とを備え、該下型と該上型との型締めによって該シート素材を所定の製品にプレス成形するためのプレス成形装置であって、前記下型はスライダー上に固定されており、該スライダーはスライダーレール上をスライド移動可能に設置されており、該下型と該上型との型開き状態において、該下型は該スライダーが該スライダーレール上をスライド移動し、該シート素材が載置される際の位置と型締めされる際の該上型の下方位置との間を往復可能であることを特徴とする。
この第１の発明によれば、下型の上方が開放されているので、シート素材を下型に載置する搬送手段を下型の上方に設ける場合であっても、上型による位置的制約を受けることがない。また、前記搬送手段を考慮して、型開き時の上型と下型の間の距離を大きく取る必要がない。

第２の発明に係るプレス成形装置は次の手段をとる。すなわち、前述の第１の発明に係るプレス成形装置であって、前記スライダーが前記上型の下方位置まで移動する際、前記下型が該上型の下方位置に達した時点で該下型位置の位置決めを行う位置決め手段が備えられていることを特徴とする。
この第２の発明によれば、下型は上型の下方位置をスライド移動してもプレス成形時には適正な位置に位置決めされる。

第３の発明に係るプレス成形装置は次の手段をとる。すなわち、前述の第１又は第２の発明に係るプレス成形装置であって、前記スライダーには、前記上型から落下する製品又はスクラップを受け止め可能なシューターが連結されており、前記下型のシート素材の載置位置への移動に連動し、該シュータ−は該上型の下方位置に移動して配置される構成であることを特徴とする。
この第３の発明によれば、プレス成形後の製品又はスクラップを上型から落下させて回収し、プレス成形装置外へ払い出すことができる。

第４の発明に係るプレス成形装置は次の手段をとる。すなわち、前述の第３の発明に係るプレス成形装置であって、前記シューターは、複数本のワイヤーを並列に設けた上段シューターと、その下方に設けられたシート状の下段シューターとを備えることを特徴とする。
この第４の発明によれば、プレス成形後の製品はワイヤー間を通り抜けられない大きさのため、ワイヤーに引掛かり上段シューターによって回収される。一方、スクラップはワイヤー間を通り抜け、下段シューターによって回収される。これにより、上型からの一回の落下動作で製品とスクラップを個別に回収できる。

第５の発明に係るプレス成形装置は次の手段をとる。すなわち、前述の第４の発明に係るプレス成形装置であって、前記下段シューターはスクラップ粉砕機のスクラップ投入口に導かれており、前記上型から落下したスクラップが該下段シューターから排出されて粉砕される構成であることを特徴とする。
この第５の発明によれば、選り分けられたスクラップを回収してすぐに、そのままスクラップ粉砕機に投入することができる。

本発明は上述した手段をとることにより、次の効果を得ることができる。
第１の発明によれば、上型による位置的制約を受けることがないことから、シート素材を下型に載置するための、ベルトコンベアのような搬送機器を配置する際の自由度が広がる。また、型開き時の上型と下型の間の距離を大きく取る必要がないことから、プレス成形時の上型又は下型のいずれかの金型の昇降ストロークを小さくできる。その結果、プレス成形装置の小型化を図ることができ、関連機器を配置する際においても自由度が得られるという効果がある。
また、第２の発明によれば、プレス成形時に上型と下型が適正に咬合することが可能となり、プレス成形装置の動作が確実なものとなる。
また、第３の発明によれば、プレス成形のためだけでなく、製品あるいはスクラップの回収のためにもスライダーの動きを利用することができる。すなわち、スライダーの有効活用を図ることができる。
また、第４の発明によれば、別途作業員や機械に頼らずに、製品とスクラップを選り分けることができる。
また、第５の発明によれば、別途作業員や機械に頼らずに、選り分けられたスクラップをスクラップ粉砕機まで搬送して粉砕後加熱溶融し、シート素材の押出成形工程に戻すことができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。

本実施例は図１から図４に示されている。図１は本実施例に係るプレス成形装置の右側面図、図２は正面図、図３は図１におけるIII−III断面図、図４は本実施例に係るプレス成形装置の動作を概念的に示す斜視図である。

先ず、図１〜図３に基づいて本実施例に係るプレス成形装置の構造を説明する。
本実施例に係るプレス成形装置は、シート素材が当該プレス成形工程で通過していく部位を時系列に従って分けると、大きくは４部位に分かれる。すなわち、図１において左方向から右方向に向かって、下型ポジション１０、上型ポジション２０、スクラップ粉砕機４０、及び製品台５０の４部位である。
以下、４部位の構造についてそれぞれ詳述する。なお、前述した図５及び図６に示した部材と同じ部材には同一番号を付してある。

第１に、下型ポジション１０はプレス成形を行う金型のうちの下型１１を中心に構成されている。下型１１の上面は上型２１と咬合する形状に形成されている一方、下型１１の下面は、スライダー１２の上面の略中央部に固定されている。スライダー１２は略矩形平板形状を成し、その下面には、所定の２箇所に短手方向全体に渡り、断面矩形の凸部を成す略直線レール形状のレール係合部１２ａが平行に設けられている。ここで、レール係合部１２ａはスライダーレール１３上をスライド移動可能に設置されている。すなわち、スライダーレール１３の上部には断面略Ｕ字形状の凹部を成す第１スライダー係合溝１３ａが設けられており、2箇所のレール係合部１２ａがそれぞれ第１スライダー係合溝１３ａに係合する構成となっている。なお、スライダーレール１３は、図１に良く示されているように、2本のレール脚部１３ｂによって立設されている。また、スライダー１２の駆動源については説明の便宜のため図示を省略するが、エアーシリンダ等の一般的な駆動源が利用できる。

一方、図１及び図３に良く示されているように、スライダー１２の上面において、上型ポジション２０側の端部には、下型１１の長手方向長さにほぼ一致した長さに渡ってシューター支持枠１５がスライダー１２の上面に対し略垂直に立設されている。シューター支持枠１５は略逆Ｕ字形状の枠形状を成しており、その開端部側がスライダー１２の上面に固定されている。一方、その閉端部、すなわちシューター支持枠１５の上端部からは、図１において仮想線で示されているように、シューター１４が張設されている。すなわち、柔軟性のある樹脂製の1枚のシートより成る下段シューター１４ｂが上型ポジション２０の下段シューターガイド２７を介して、スクラップ粉砕機４０上部の開口部であるスクラップ投入口４１まで張設されている。また、下段シューター１４ｂの上部には、柔軟性のある金属製又は樹脂製の4本のワイヤーが所定の間隔をもって略平行に作業台５０まで張設されており、上段シューター１４ａが構成されている。

第２に、上型ポジション２０は当該金型のうちの上型２１を中心に構成されている。上型２１の外形は下端が開放された略直方体の形状をしている。図２に破線で示されているように、その内部の下面は下型１１と咬合する形状に形成されており、咬合時は下型１１が上型２１内に入り込む構成となっている。なお、上型２１の内部には、下型１１との組み合わせによって、プレス成形後の製品７１とスクラップ７２（図４参照）を切断分離し、かつスクラップ７２を切断分割する周知のカッター機構（図示は省略）が設けられている。また、プレス成形直後に上型２１の内部に係着した製品を落下させる周知の機構（図示は省略）も設けられている。これらの機構により、プレス成形後の製品７１及びスクラップ７２の回収が容易となる。
一方、上型２１の上部は略矩形平板形状の上型固定台２２の下面に固定されている。上型固定台２２は、その矩形形状の四隅に当たる部分に各隅1本ずつ挿通固定されている略円柱状のガイドロッド２３を介して、台座３０に固定されている。なお、図１及び図２において、上型固定台２２の上部に示されている構造物は上型２１及びガイドロッド２３を固定等するためのものであり、周知の一般的な構造物である。

また、図２に良く示されているように、上型ポジション２０において、下型ポジション１０のスライダーレール１３とほぼ同じ高さの位置には昇降台２４が設置されている。昇降台２４の形状は、図３に良く示されているように、略矩形平板形状をしており、その四隅にはガイドロッド２３が挿通されている。ここで、昇降台２４は、図１及び図２に示されているように、台座３０上に設置されたエアシリンダのような昇降台制御部２８を駆動源として、ガイドロッド２３に沿って上下動を行う構成となっている。その上下動の下限はスライダーレール１３とほぼ同じ高さであり、一方上限は下型１１が昇降台２４上に載置された状態で下型１１が上型２１と咬合してプレス成形が行える程度の高さである。また、昇降台２４は、スライダーレール１３から移動してくるスライダー１２を受け入れることができるように、スライダーレール１３とは十分近接した位置となるよう構成されている。

昇降台２４の形状について、さらに詳述する。
図３に良く示されているように、昇降台２４の上面には短手方向全体に渡り２本の第２スライダー係合溝２５が平行に設けられている。第２スライダー係合溝２５は、その両側面が昇降台２４の表面から垂直上向きに立設した断面略Ｕ字形状のレールであり、下型ポジション１０にある第１スライダー係合溝１３ａと連続したレール溝を形成している。すなわち、下型ポジション１０から移動してくるスライダー１２が連続的に上型ポジション２０までスライド移動できる構成となっている。

また、昇降台２４の短手方向の略中央部において、スライダー１２が昇降台２４上に移動した際にスライダー１２の略直下の、所定の間隔をもって略対称となる２箇所の位置には、それぞれ位置決めピン２６が挿通する孔が穿設されている。位置決めピン２６はこの孔を通して昇降台２４の下面から上面に向かって突出し、スライダー１２の下面のそれに対応した位置に穿設されている係合孔と係合し、スライダー１２、ひいては下型１１の位置決めを行うことが可能となる。ここで、位置決めピン２６は、台座３０上に設置されたエアシリンダのようなピン制御部２９を駆動源として上下動を行う。なお、スライダー１２の下面に穿設されている係合孔は、説明の便宜上図示を省略している。

また、昇降台２４の短手方向端部のスクラップ粉砕機４０側には、スクラップ粉砕機４０の長手方向の長さにほぼ一致する長さの下段シューターガイド２７が設置されている。下段シューターガイド２７は、スライダー１２に設置されているシューター支持枠１５からスクラップ投入口４１内に下段シューター１４ｂを導く役割を果たしている。なお、下段シューターガイド２７の形状は、スライダー１２の往復運動や昇降台２４の昇降運動に下段シューターを追従させることができる形状であればよい。そのため、特定の形状に限定されるものではないが、本実施例では便宜上円筒形状として描いている。

第３に、スクラップ粉砕機４０は周知の一般的構造を有する樹脂片粉砕機である。シート状の下段シューター１４ｂを滑り降りてスクラップ投入口４１に落下してくる樹脂製のスクラップ７２（図４参照）を粉砕し、再びシート素材７０の材料としてリサイクルする役割を果たしている。なお、本実施例においては便宜上スクラップ粉砕機４０は直方体形状の箱として描かれているが、特にこの形状に限定されるものではない。また、例えばベルトコンベアのような搬送手段によってスクラップ７２を搬送し、プレス成形装置１から離間した別の位置にスクラップ粉砕機４０を設置することも可能である。

第４に、製品台５０は周知のテーブル形状である。ただし、図１に示されているように、スライダー１２に立設されているシューター支持枠１５から張設されたワイヤー状の上段シューター１４aを係止する手段を有している。したがって、上段シューター１４aによって回収された樹脂製の製品７１が、いわゆる滑り台状態となっている上段シューター１４aを滑り降りてきて、製品台５０の上に載置される構成となっている。なお、製品台５０の上に載置された製品７１はその場で後工程に回されてもよいし、あるいは製品台５０の上に、例えばベルトコンベアのような搬送手段を設けて、プレス成形装置１とは離間した別の位置で後工程に回す構成としてもよい。

以上で本実施例に係るプレス成形装置の構造の説明を終え、次に、図４に基づいて本実施例に係るプレス成形装置の動作を説明する。なお、図４は当該動作を概念的に示すものであり、図１〜図３において示されていた、例えば第１スライダー係合溝１３ａやレール脚部１３ｂのような詳細な部材の記載は、説明の便宜上省略する。

図４には、当該プレス成形工程を時系列に従って分類した５つの状態が示されている。すなわち、シート素材が下型に載置された状態（ａ）、シート素材が載置された下型が上型の下方位置にスライド移動した状態（ｂ）、シート素材が載置された下型が上昇して上型と咬合した状態（ｃ）、プレス成形後のシート素材が上型に保持されたままで下型が下降した状態（ｄ）、及び上型から落下した製品とスクラップがシューターによって受け止められている状態（ｅ）である。
以下、時系列に従って、図４（ａ）〜（ｅ）のそれぞれの状態及びそれに係る動作等について詳述する。

第1に、図４（ａ）の状態について述べる。
下型ポジション１０にて静止・待機状態の下型１１にシート素材７０が載置される。このとき、上型ポジション２０においては、昇降台２４がスライダーレール１３とほぼ同じ高さで待機している。
また、下型１１が固定されているスライダー１２の端部に立設されているシューター支持枠１５からは、スクラップ粉砕機４０及び製品台５０までシューター１４がたるみのない状態で張設されている。なお、図示は省略するが、下型１１へのシート素材７０の載置は、ベルトコンベアのような搬送手段により行われる。

第２に、図４（ｂ）の状態について述べる。
下型ポジション１０にてシート素材７０が載置された下型１１が固定されているスライダー１２は、スライダーレール１３上を上型ポジション２０に向かってスライド移動する。そのスライド移動によって、上型２１と適正に咬合できる所定の位置に達したスライダー１２は、位置決めピン２６が昇降台２４より突出して、スライダー１２の下面に穿設されている係合孔と係合することによって位置決めされる。
このとき、シューター支持枠１５より張設されているシューター１４は、スライド移動によりスクラップ粉砕機４０及び製品台５０に近づく。それに伴い、ワイヤー状の上段シューター１４ａは重力の作用によりたるんだ状態となる一方で、シート状の下段シューター１４ｂは下段シューターガイド２７及びスクラップ投入口４１内の張力調整機構により、たるまないように調整される。もちろん、このような張力調整機構は上段シューター１４ａについても設けることが可能である。なお、張力調整機構を設けている理由は、シューター１４がたるんでスライダー１２と昇降台２４の間の間隙に巻き込まれないようにするためである。

第３に、図４（ｃ）の状態について述べる。
上型ポジション２０において、上型２１と適正に咬合できるよう位置決めされた下型１１は、シート素材７０を載置したまま、昇降台２４の上昇により上型２１の中に入り込みプレス成形が行われる。このとき、上型２１の中ではシート素材７０が所定の形状にプレス成形されて、シート素材７０の周辺部が上型２１の内壁部に張着する。なお、この張着は上型２１と下型１１との圧着により自然に生じるものであるが、真空吸着等の手段を用いて確実に張着させる構成としてもよい。
一方、スライダー１２の端部に立設しているシューター支持枠１５も昇降台２４と共に上昇し、上型２１の外側において上型２１と水平方向に並列する。このとき、シューター支持枠１５はスクラップ粉砕機４０及び製品台５０から遠ざかるため、上段シューター１４はたるみがとれて張設されることになる。

第４に、図４（ｄ）の状態について述べる。
上型ポジション２０において、上型２１の内壁部に張着しているプレス成形後のシート素材７１を残し、下型１１は昇降台２４と共に下降する。昇降台２４はスライドレール１３とほぼ同じ高さの位置まで、すなわち図４（ｂ）に示されている位置まで下降して停止する。一方、上段シューター１４ａも図４（ｂ）と同様のたるんだ状態となる。

第５に、図４（ｅ）の状態について述べる。
スライダー１２は、上型ポジション２０から下型ポジション１０までスライド移動し、所定の位置で静止・待機状態となる。このとき、上段シューター１４ａは図４（ａ）と同様のたるみのない張設状態となる。この状態のシューター１４上に、上型２１のカッター機構によって切断分離された製品７１及び分割切断されたスクラップ７２が、上型２１が有する製品落下機構によって落下される。
製品７１は、上段シューター１４ａのワイヤーに引掛かるには十分な大きさのため、いわゆる滑り台状態となっている上段シューター１４ａの上を製品台５０に向かって滑り落ちていく。一方、スクラップ７２は、上段シューター１４ａのワイヤーの間をすり抜け、下段シューター１４ｂのシート上まで落下し、スクラップ投入口４１に導かれる。なお、下段シューター１４ｂのシート上にスクラップ７２の砕片が引掛かることがあっても、図４（ａ）〜（ｅ）のサイクルを繰り返す中で自動的にシートからふるい落とされることが期待できる。

その後、所定の位置で静止・待機状態となっている下型１１には、再びシート素材７０が載置されて再び図４（ａ）に示されている状態となり、図４（ａ）〜（ｅ）のサイクルを繰り返す。

本発明の実施例に係るプレス成形装置の右側面図である。 本発明の実施例に係るプレス成形装置の正面図である。 図１におけるIII−III断面図である。 本発明の実施例に係るプレス成形装置の動作を概念的に示す斜視図である。 シート素材を搬送途中のベルトコンベア、及び上型と下型が型締めしてシート素材がプレス成形されている状態の従来のプレス成形装置の正面図である。 シート素材を下型に載置途中のベルトコンベア、及び上型と下型が片開きしている状態のプレス成形装置の正面図である。

符号の説明

１ プレス成形装置
１０ 下型ポジション
１１ 下型
１２ スライダー
１２ａ レール係合部
１３ スライダーレール
１３ａ 第１スライダー係合溝
１３ｂ レール脚部
１４ シューター
１４ａ 上段シューター
１４ｂ 下段シューター
１５ シューター支持枠
２０ 上型ポジション
２１ 上型
２２ 上型固定台
２３ ガイドロッド
２４ 昇降台
２５ 第２スライダー係合溝
２６ 位置決めピン
２７ 下段シューターガイド
２８ 昇降台制御部
２９ ピン制御部
３０ 台座
４０ スクラップ粉砕機
４１ スクラップ投入口
５０ 製品台
６０ ベルトコンベア
６１ ベルト
７０ シート素材
７１ 製品
７２ スクラップ

Claims (3)

1. 樹脂製のシート素材が搬送されて載置される下型と、該下型と咬合して型締めを行う上型とを備え、該下型と該上型との型締めによって該シート素材を所定の製品にプレス成形するためのプレス成形装置であって、
   前記下型はスライダー上に固定されており、該スライダーはスライダーレール上をスライド移動可能に設置されており、該下型と該上型との型開き状態において、該下型は該スライダーが該スライダーレール上をスライド移動し、該シート素材が載置される際の位置と型締めされる際の該上型の下方位置との間を往復可能であり、
   前記スライダーが前記上型の下方位置まで移動する際、前記下型が該上型の下方位置に達した時点で該下型位置の位置決めを行う位置決め手段が備えられており、
   前記スライダーには、前記上型から落下する製品又はスクラップを受け止め可能なシューターが連結されており、前記下型のシート素材の載置位置への移動に連動し、該シュータ−は該上型の下方位置に移動して配置される構成であることを特徴とするプレス成形装置。
2. 請求項１に記載のプレス成形装置であって、
   前記シューターは、複数本のワイヤーを並列に設けた上段シューターと、その下方に設けられたシート状の下段シューターとを備えることを特徴とするプレス成形装置。
3. 請求項２に記載のプレス成形装置であって、
   前記下段シューターはスクラップ粉砕機のスクラップ投入口に導かれており、前記上型から落下したスクラップが該下段シューターから排出されて粉砕される構成であることを特徴とするプレス成形装置。

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