JP4511709B2 - 熱成形装置および熱成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱成形装置および熱成形方法に関し、特に、接触加熱成形を行う熱成形装置および熱成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接触加熱式の熱成形を行なう熱成形装置においては、シート状に形成された軟化熱可塑性の樹脂シートを加熱テーブルに搬送して、同加熱テーブル上で樹脂シートを接触させて加熱し、加熱後に加熱テーブルと対面する所定の成形型面に樹脂シートを当接させて成形品を形成している。
このとき、加熱テーブルにて加熱した樹脂シートに加熱ムラがあると、成形品に肉厚ムラが発生するなどの原因になることから、均一に熱伝導を行わせるために加熱テーブルと成形型面とに小穴を設けて、同加熱テーブルの小穴を介して樹脂シートを吸引するとともに、成形型面の小穴を介して圧縮空気等で加熱テーブルに押圧しつつ接触加熱を行っていた。
【０００３】
かかる熱成形装置では加熱テーブルでの吸引時に、吸引漏れなどによって、樹脂シートと、加熱テーブルとの当接面にエア溜まりが発生することが有り、このエア溜りにより、成形品にレインドロップと呼ばれる雨滴状の模様が生じてしまうことがある。そこで、従来の熱成形装置においては、加熱テーブルの当接面を所定の粗面に形成することによって、吸引時のエアが抜ける吸引気体流路を確保し、エア溜まりの発生を防いでいた。また、接触加熱式の熱成形を行なう他の熱成形装置としては、所定の材質を利用して加熱テーブルの上面を鏡面に形成するとともに、上述と同様に、この加熱テーブルと成形型面とに小穴を設けて、同加熱テーブルの小穴を介して樹脂シートを吸引し、成形型面の小穴を介して圧縮空気等で押圧しつつ接触加熱を行う方法があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の接触加熱式を採用した熱成形装置において、前者の場合では、加熱テーブルの当接面を吸引気体の流路を確保するために、粗面にすると、エア溜まりの発生を防いでレインドロップが生じないようにすることができるものの、加熱テーブルの当接面が粗面であるために、当該粗面状の細かい凹凸が樹脂シートに転写されてしまい、透明の樹脂シートについて成形を行う場合、成形品の透明性が低下してしまうという課題があった。
また、後者の場合では、小穴周辺にエアが溜りレインドロップが発生してしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、成形品の透明性を確保することができるとともに、レインドロップの発生をも防止し、高品位な樹脂成形品を成形することが可能な熱成形装置および熱成形方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、上面が鏡面に形成され、所定の待機位置と成形位置との間を相互に移動するとともに、同待機位置から成形位置に移動する際に、樹脂シートを上記鏡面上に載置しつつ搬送する加熱テーブルと、上記待機位置にて上記鏡面と所定の押圧により略当接するとともに、上記加熱テーブルの上記成形位置への移動に合せて回転動作し、上記押圧により上記樹脂シートを上記鏡面上に押し当てつつ載置させる回転ロールと、上記成形位置に移動した上記加熱テーブルと相対して配置され、同成形位置に搬送された上記鏡面上に載置された樹脂シートを所定形状の成形型により熱成形する熱成形機構とを具備する構成としてある。
【０００７】
上記のように構成した請求項１にかかる発明においては、加熱テーブルの上面を鏡面に形成し、この加熱テーブルを所定の待機位置と成形位置との間を相互に移動可能とする。そして、当該加熱テーブルは、上記待機位置から成形位置に移動する際に、樹脂シートを上面に形成された鏡面上に載置しつつ成形位置に搬送する。このとき、回転ロールは、待機位置にて上述した加熱テーブルと所定の押圧により略当接しており、当該回転ロールは、加熱テーブルが待機位置から成形位置に移動するのに合せて回転動作する。ここで、回転ロールは、加熱テーブルと所定の押圧により略当接しているので、樹脂シートを鏡面上に載置する場合は、この略当接箇所に樹脂シートを噛み込ませ、当該回転ロールの回転動作、および、加熱テーブルの成形位置への移動によって、樹脂シートを鏡面上に押し当てつつ、当該鏡面上に載置する。このように、加熱テーブルの鏡面上に押し当てられつつ載置された樹脂シートは、成形位置に移動し、この成形位置にて加熱テーブルと相対して配置されている成形機構によって所定形状の成形型によって熱成形される。
【０００８】
このように、本発明では、加熱テーブルの上面を真空で引込むための小穴は設けないで鏡面に形成し、上記回転ロールと加熱テーブルの鏡面とに相互に働く所定の押圧によって、樹脂シートを鏡面上に押し当てつつ略密着させて載置させる。そして、この状態で熱成形を行なう。これにより、樹脂シートを加熱テーブルに略密着させるために、当該加熱テーブルに小穴を設けて、この小穴を介して真空によって樹脂シートを引き込むことにより発生するエア溜りによるレインドロップを防止することができるとともに、空気退避路を設ける為に、加熱テーブルの表面を粗面にする必要もないことから、成形品の透明性を確保できることになる。
【０００９】
回転ロールは鏡面に所定の押圧により略当接し、当該回転ロールの回転動作および加熱テーブルの移動動作によって、樹脂シートを鏡面上に押し当てつつ載置させることができれば良い。従って、鏡面と略当接する回転ロールの外周面を形成する素材は特に限定されるものではない。一方で、鏡面上に樹脂シートを押し当てるにあたり、樹脂シート面に損傷を与えない素材が適していることは言うまでもない。かかる場合、外周面に弾性素材を採用すれば良く、例えば、ゴムであったり、樹脂を採用することができる。また、回転ロールの外周面に適用する弾性素材の他の好適な一例として、請求項２にかかる発明は、上記請求項１に記載の熱成形装置において、上記回転ロールは、上記鏡面上と略当接する外周面がシリコンにて形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項２にかかる発明においては、鏡面上と略当接する回転ロールの外周面をシリコンにて形成する。これにより、回転ロールと加熱テーブルとにより介在する樹脂シートを所定の押圧にて押し付けても当該樹脂シートの表面に損傷を付けることを回避できる。
【００１０】
回転ロールが樹脂シートを鏡面上に所定の押圧で押し当てる場合、この押圧は、回転ロールの外周面と鏡面上との間で発生させるようにすれば良い。この場合、回転ロールの外周面を鏡面に押し付けることによって、当該押圧を発生させても良いし、鏡面を回転ロールに押し付けることによって、当該押圧を発生させても良い。この前者を採用した態様として、請求項３にかかる発明は、上記請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱成形装置において、上記所定の押圧は、上記回転ロールを上記加熱テーブルの鏡面に向かって押し付けることによって形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項３にかかる発明においては、待機位置にて鏡面上と回転ロールとの間に介在する樹脂シートを押し当てる所定の押圧を形成させるために、回転ロールを加熱テーブルの鏡面に向かって押し付ける。
【００１１】
一方、後者を採用した態様として、請求項４にかかる発明は、上記請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱成形装置において、上記所定の押圧は、上記加熱テーブルの鏡面を上記回転ロールに向かって押し付けることによって形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項４にかかる発明においては、待機位置にて鏡面上と回転ロールとの間に介在する樹脂シートを押し当てる所定の押圧を形成させるために、回転ロールを加熱テーブルの鏡面に向かって押し付ける。
【００１２】
このように、所定の押圧は、回転ロールを鏡面に押し付けるようにして形成しても良いし、反対に鏡面側を回転ロールに押し付けるようにして形成しても良い。ここで、この所定の押圧は、樹脂シートの素材あるいは厚さ等を考慮して適宜変更できると好適である。そこで、請求項５にかかる発明は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱成形装置において、上記所定の押圧を調整する押圧調整機構を備える構成としてある。
上記のように構成した請求項５にかかる発明においては、本熱成形装置に押圧の圧力を調整することが可能な押圧調整機構を備えさせる。そして、熱成形される樹脂シートの素材や厚さを考慮して適宜押圧の圧力を調整する。この押圧調整機構は、適宜押圧の圧力を調整可能に圧力を発生させることができればよく、油圧シリンダや空気圧シリンダであっても良いし、サーボモータであっても良く、適宜採用可能である。
【００１３】
本発明においては、樹脂シートを回転ロールを利用して加熱テーブルの鏡面に押し付けて略密着させることによって、樹脂シートと加熱テーブルに空気が入らないようにしている。かかる場合、回転ロールにて樹脂シートを鏡面に押し付ける前に、樹脂シートがある程度加熱軟化していると、より効果的に樹脂シートを鏡面上に略密着させることが可能になる。
【００１４】
そこで、請求項６にかかる発明は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱成形装置において、上記回転ロールが上記樹脂シートを上記加熱テーブルの鏡面上に押し当てつつ載置させる前に、加熱された樹脂シートを同回転ロールに供給する加熱樹脂シート供給機構を備える構成としてある。
上記のように構成した請求項６にかかる発明においては、本熱成形装置に回転ロールが樹脂シートを加熱テーブルの鏡面上に押し当てつつ略密着させて載置させる前に、樹脂シートを加熱し、この加熱された樹脂シートを回転ロールに供給する加熱樹脂シート供給機構を備えさせる。
【００１５】
上記加熱樹脂シート供給機構の一態様として、請求項７にかかる発明は、上記請求項６に記載の熱成形装置において、上記加熱樹脂シート供給機構は、外周面を鏡面に形成された所定の加熱回転ロールを有するとともに、同加熱回転ロールの回転動作によって、樹脂シートを加熱しつつ上記回転ロールに供給する構成としてある。
上記のように構成した請求項７にかかる発明においては、加熱樹脂シート供給機構を外周面を鏡面に形成された所定の加熱回転ロールを有する構成とし、この加熱回転ロールにて樹脂シートを加熱しつつ回転動作させて、樹脂シートを巻き出すことによって回転ロールに供給する。
【００１６】
上述したように、加熱テーブルは待機位置と成形位置との間を移動する。この移動する移動量は、成形機構の成形型に依存することは言うまでもない。そこで、請求項８にかかる発明は、上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の熱成形装置において、上記加熱テーブルの移動動作する移動長さを上記成形機構にて成形を行なうに際して必要となる樹脂シート長に調整可能な移動長調整機構を備える構成としてある。
上記のように構成した請求項８にかかる発明においては、本熱成形装置に加熱テーブルが移動動作する移動長さを成形機構にて成形を行なうに際して必要となる樹脂シート長に調整可能な移動長調整機構を備えさせる。
【００１７】
加熱テーブルにおいては、その上面を鏡面に形成できればよく、その製法や素材等は様々である。その構成の一例として、請求項９にかかる発明は、上記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の熱成形装置において、上記加熱テーブルの鏡面は、硬質クロムメッキにて形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項９にかかる発明において、加熱テーブルと樹脂シートとが当接する面である表面板上の鏡面は、硬質クロムメッキにて形成されている。すなわち、種々の材料を鏡面に形成するためには、ある程度の硬度や耐磨耗性等の性質が要求される。そこで、表面板に対して、簡単に形成することが可能であり、空気中で安定，光沢の変化が少ない，硬い，耐磨耗性が良い等の好適な性質を有する硬質クロムメッキを使用する。
【００１８】
さらに、このように回転ロールと加熱テーブルの鏡面上とにて形成される所定の押圧によって、樹脂シートを同鏡面上に押し当てつつ載置し、この載置された樹脂シートを熱成形する手法は必ずしも実体のある熱成形装置に限られる必要はなく、その方法としても機能することは容易に理解できる。
【００１９】
このため、請求項１０にかかる発明は、加熱テーブルに載置された樹脂シートを成形する熱成形方法であって、上面が鏡面に形成され、所定の待機位置と成形位置とを相互に移動する上記加熱テーブルを樹脂シートを鏡面上に載置しつつ同待機位置から成形位置に移動させることにより、同樹脂シートを同成形位置に搬送する樹脂シート搬送工程と、上記樹脂シート搬送工程にて樹脂シートを搬送するにあたり、上記待機位置にて上記加熱テーブルの鏡面と所定の押圧にて略当接し、上記移動に合せて回転動作する回転ロールによって、上記樹脂シートを同加熱テーブルの鏡面上に押し当てつつ載置する樹脂シート載置工程と、上記成形位置にて上記加熱テーブルと相対して配置され、同成形位置に搬送された加熱テーブルの鏡面上の樹脂シートを所定形状の成形型にて成形する樹脂シート成形工程とを具備する構成としてある。
すなわち、必ずしも実体のある熱成形装置に限られず、熱成形方法としても有効であることに相違はない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、回転ロールと加熱テーブルの鏡面とにて相互に発生させる所定の押圧にて樹脂シートを当該鏡面上に押し付けることによって、回転ロールを回転させると同時に加熱テーブルを待機位置から成形位置に移動させたときに、上記樹脂シートを鏡面上に略密着させることが可能になり、これにより、樹脂シートの加熱ムラを無くすことができるとともに、かかる状態で後工程である成形機構に樹脂シートを搬入するため、成形品の肉厚ムラを無くすことができ、より品質の高い熱成形品を製造することが可能な熱成形装置を提供することができる。
また、請求項２にかかる発明によれば、回転ロールにて樹脂シートを鏡面上に押し当てても当該樹脂シートを損傷することがなくなり、より品質のよい熱成形品を製造することが可能になる。
【００２１】
さらに、請求項３にかかる発明によれば、所定の押圧を発生させる一態様を提示することができる。
さらに、請求項４にかかる発明によれば、所定の押圧を発生させる他の一態様を提示することが可能になる。
さらに、請求項５にかかる発明によれば、所定の押圧を樹脂シートの素材や厚さ等の仕様によって適宜調整することが可能になる。
さらに、請求項６にかかる発明によれば、加熱テーブルに載置する前に予備加熱することによって、樹脂シートの鏡面に対する略密着度をより向上させることが可能になり、より高品位な熱成形品を提供することが可能になる。
さらに、請求項７にかかる発明によれば、加熱樹脂シート供給機構の具体的態様を提示することが可能になる。
【００２２】
さらに、請求項８にかかる発明によれば、成形機構にて成形に必要となる樹脂シート長に適宜調整して加熱テーブルを移動させることが可能になる。
さらに、請求項９にかかる発明によれば、鏡面を形成する素材として硬質クロムメッキを採用することによって、簡単に加熱テーブルの上面を鏡面に形成することが可能になる。
さらに、請求項１０にかかる発明によれば、回転ロールと加熱テーブルの鏡面とに相互に発生させる所定の押圧にて樹脂シートを当該鏡面上に押し付けることによって、回転ロールを回転させると同時に加熱テーブルを待機位置から成形位置に移動させたときに、上記樹脂シートを鏡面上に略密着させることが可能になり、これにより、樹脂シートの加熱ムラを無くすことができるとともに、かかる状態で後工程である成形機構に樹脂シートを搬入するため、成形品の肉厚ムラを無くすことができ、より品質の高い熱成形品を製造することが可能な熱成形方法を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明にかかる熱成形装置の概略構成を示した構成図である。
同図において、本熱成形装置１０は、樹脂シート供給部１１と、樹脂シート予備加熱部１２と、樹脂シート搬送部１３と、樹脂シート熱成形部１４と、樹脂シートトリミング部１５とを備える構成となっている。この樹脂シート供給部１１は、ペイオフリール１１ａと、ピンチロール１１ｂと、樹脂シートガイド１１ｃとを備えている。ペイオフリール１１ａには、樹脂シートＳが巻き回しされた樹脂シートロール１１ａ１が備え付けられている。この樹脂シートＳは、樹脂シートロール１１ａ１からペイオフリール１１ａおよびピンチロール１１ｂの回転駆動により巻き出されて、樹脂シートガイド１１ｃにて搬送経路を形成されることにより後工程に供給される。
【００２４】
樹脂シート予備加熱部１２は、樹脂シートガイドロール１２ａと、プレヒータロール１２ｂとを備えている。上記樹脂シートガイド１１ｃを通過した樹脂シートＳは、樹脂シートガイドロール１２ａにてプレヒータロール１２ｂに巻き回されるように導かれ、このプレヒータロール１２ｂの外周に接触する。プレヒータロール１２ｂは、所定の手法によりその外周が加熱されているため、樹脂シートＳは、プレヒータロール１２ｂの外周に接触することによって、加熱されることになる。本実施形態では、この加熱を予備加熱と言い、当該予備加熱を実施することから、この範囲を樹脂シート予備加熱部１２と言う。そして、この加熱された樹脂シートＳは、樹脂シートガイドロール１２ａおよびプレヒータロール１２ｂの回転動作によって樹脂シート搬送部１３に供給される。
【００２５】
樹脂シート搬送部１３は、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと、加熱テーブル１３ｂと、加熱テーブル駆動部１３ｃとを備えるとともに、加熱テーブル１３ｂの上面は鏡面板１３ｂ１が形成されている。上述したように、樹脂シートＳは樹脂シート予備加熱部１２から樹脂シート搬送部１３に供給される。この樹脂シート搬送部１３は、加熱テーブル１３ｂの上面にある鏡面板１３ｂ１に樹脂シートＳを略密着させて、後工程の樹脂シート熱成形部１４に搬送する。このとき、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａは、鏡面板１３ｂ１と所定の押圧を形成して略当接した位置関係に設置される。
【００２６】
樹脂シート予備加熱部１２から供給された樹脂シートＳは、この樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１との間に供給される。そして、樹脂シートＳを樹脂シート熱成形部１４に搬送するに際して、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを回転動作させるとともに、この回転動作に同期して、加熱テーブル１３ｂを樹脂シート熱成形部１４の方向に対して移動させる。この加熱テーブル１３ｂの移動は、図示しない駆動モータや駆動軸が配設された加熱テーブル駆動部１３ｃにて行なわれる。これにより、樹脂シートＳは、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａにて鏡面板１３ｂ１上に押し付けられつつ、加熱テーブル１３ｂの移動に伴う当該鏡面板１３ｂ１の移動によって、この鏡面板１３ｂ１の上面に載置されることになる。
【００２７】
このとき、上述したように、樹脂シートＳは、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａにて鏡面板１３ｂ１上に押し付けられているため、略密着して鏡面板１３ｂ１上に載置されることになる。ここで、図においては、樹脂シート熱成形部１４に搬送された加熱テーブル１３ｂ、および、鏡面板１３ｂ１を点線枠にて示している。この加熱テーブル１３ｂは、所定の手法によって加熱されており、鏡面板１３ｂ１に載置された樹脂シートＳは、接触加熱されることによって可塑化することになる。本実施形態においては、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａは、その外周がシリコンにて形成され、樹脂シートＳを鏡面板１３ｂ１に対して所定の押圧で押し付けても当該樹脂シートＳの表面が損傷しないようにしてある。また、本実施形態においては、図にて実線で示した加熱テーブル１３ｂの位置を加熱テーブル１３ｂの待機位置とし、図にて点線で示した加熱テーブル１３ｂの位置を加熱テーブル１３ｂの成形位置とする。
【００２８】
樹脂シート熱成形部１４は、上テーブル１４ａと、成形型１４ｂと、上テーブル１４ａにリンク構造を介して接続する上テーブル駆動部１４ｃと、真空発生部１４ｄと、送りロール１４ｅとを備えている。樹脂シート搬送部１３によって鏡面板１３ｂ１上に樹脂シートＳが略密着されて載置された加熱テーブル１３ｂが樹脂シート熱成形部１４に搬送されると、上テーブル１４ａが、上テーブル駆動部１４ｃの動作によって、樹脂シートＳに向かって下降する。この上テーブル１４ａの樹脂シートＳに対面する側には、雌型である成形型１４ｂが型面を樹脂シートＳに向けて配設されており、各雌型の型間は上テーブル１４ａの下降によって樹脂シートＳに略当接する。
【００２９】
これにより、樹脂シートＳと成形型１４ｂの内面とは略密封された状態になる。このとき、真空発生部１４ｄを作動させることにより、この略密封状態の空間から空気を吸引すると、樹脂シートＳは、成形型１４ｂの型内面に吸い付けられる。これによって、樹脂シートＳに対する熱成形が行なわれる。真空発生部１４ｄの作動により熱成形品が樹脂シートＳに形成されると、上テーブル駆動部１４ｃの動作によって、上テーブル１４ａが上昇し、熱成形が終了する。熱成形が終了した樹脂シートＳは、送りロール１４ｅによって、樹脂シートトリミング部１５に搬送される。
【００３０】
樹脂シートトリミング部１５は、成形樹脂シート受け台１５ａと、上テーブル１５ｂと、トリミング刃型１５ｃと、上テーブル１５ｂにリンク構造を介して接続する上テーブル駆動部１５ｄとを備えている。樹脂シートトリミング部１５は樹脂シート熱成形部１４の送りロール１４ｅによって熱成形品が形成されている樹脂シートＳの供給を受ける。この樹脂シートＳは、成形樹脂シート受け台１５ａに搬入され、この搬入を受けて、上テーブル１５ｂが上テーブル駆動部１５ｄの動作によって、樹脂シートＳに向かって下降する。この上テーブル１５ｂの樹脂シートＳに対面する側には、トムソン刃にて構成されるトリミング刃型１５ｃが刃型面を樹脂シートＳに向けて配設されており、各トリミング刃型１５ｃは上テーブル１４ａの下降によって樹脂シートＳに略当接する。これにより、樹脂シートＳに形成されている熱成形品がトリミングされることになる。
【００３１】
以上の一連の動作が本熱成形装置１０にて実施される熱成形品形成サイクルにおける樹脂シート供給部１１，樹脂シート予備加熱部１２，樹脂シート搬送部１３，樹脂シート熱成形部１４，樹脂シートトリミング部１５の動作であり、これらの動作は、樹脂シート熱成形部１４での熱成形インターバルに基づいて、適宜同期して動作することになる。
【００３２】
図２は、樹脂シート搬送部１３の外観を斜視した外観斜視図であるとともに、図３は、当該樹脂シート搬送部１３を側面から見た側面図である。
図において、樹脂シート搬送部１３は、上記した樹脂シート搬送ガイドロール１３ａ，加熱テーブル１３ｂ，鏡面板１３ｂ１，加熱テーブル駆動部１３ｃとともに、この加熱テーブル駆動部１３ｃの構成として、駆動モータ１３ｃ１と、駆動伝達プーリ１３ｃ２と、駆動伝達ベルト１３ｃ３と、駆動伝達プーリ１３ｃ４と、ボールネジ１３ｃ５，１３ｃ６と、ベアリング部１３ｃ７，１３ｃ８，１３ｃ９とを備えている。
【００３３】
かかる構成において、加熱テーブル１３ｂが待機位置から成形位置に搬送されるに際して、駆動モータ１３ｃ１が回転動作する。この駆動モータ１３ｃ１の回転動作は、駆動伝達プーリ１３ｃ２→駆動伝達ベルト１３ｃ３→駆動伝達プーリ１３ｃ４と伝達される。この伝達された回転動作は、ボールネジ１３ｃ５，１３ｃ６の回転動作に変換される。ここで、ボールネジ１３ｃ５，１３ｃ６は、その両端にベアリング部１３ｃ７，１３ｃ８，１３ｃ９が配設されているため、駆動モータ１３ｃ１の回転動作に合せて回転することが可能になっている。
【００３４】
ここで、本熱成形装置１０において、樹脂シートＳを加熱する機構について説明する。図４は、樹脂シート搬送部１３に配置される加熱テーブル１３ｂの断面を示した断面図である。
同図において、加熱テーブル１３ｂの内部には、同加熱テーブル１３ｂの上面に形成された鏡面板１３ｂ１に当接されるようにして加熱板１３ｂ２が配設されている。同加熱板１３ｂ２の下部には樹脂シートＳの搬送方向に対して略直角方向に長い筒状体からなるヒータ１３ｂ３に接続された複数のヒートパイプ１３ｂ４が埋設されており、同ヒートパイプ１３ｂ４は、ヒータ制御部１３ｂ５の制御によって加熱板１３ｂ２を加熱するようになっている。また、鏡面板１３ｂ１の上面は、平面研削後にラッピング処理を行ってから硬質クロムメッキが施されており、さらに同メッキ面を平面研削後にラッピング処理が施され、さらにバフ研磨によって所定の鏡面に仕上げられている。
【００３５】
図５は、プレヒータロール１２ｂの樹脂シート搬送方向に略垂直な平面における断面を示した断面図である。
同図において、プレヒートロール１２ｂは、樹脂シートＳの搬送方向に略直角に向いた軸を有する円筒状のロールであって、中心に鉄心１２ｂ１を備えられており、同鉄心１２ｂ１の周りには複数のコイル１２ｂ２が巻き付けられている。そして、鉄心１２ｂ１およびコイル１２ｂ２の周りには、鉄心１２ｂ１と同軸にしてロール部材１２ｂ３が備えられており、同ロール部材１２ｂ３は、ギヤ１２ｂ４に連結されている。このギヤ１２ｂ４は、プレヒータロール駆動制御部１２ｂ５に接続されており、プレヒータロール駆動制御部１２ｂ５の制御によってギヤ１２ｂ４を介してロール部材１２ｂ３が回転動作する。また、コイル１２ｂ２は、上記ヒータ制御部１３ｂ５に接続されており、同ヒータ制御部１３ｂ５の制御によりコイル１２ｂ２に電力が供給され、電磁誘導によって発熱させることが可能となっている。
【００３６】
また、樹脂シートＳの搬送経路には、上述した同プレヒートロール１２ｂより小さい径を有する樹脂シートガイドロール１２ａが、搬送経路に沿ってプレヒートロール１２ｂと軸平行に配設されている。この樹脂シートガイドロール１２ａの外周面とプレヒートロール１２ｂの外周面とは、搬送される樹脂シートＳのシート厚と略同一距離だけ離間され、この離間部分に樹脂シートＳを挟み込んで送るようになっている。
すなわち、プレヒートロール１２ｂの下側で樹脂シートガイドロール１２ａによってガイドすることによって樹脂シートＳをプレヒートロール１２ｂの外周面に当接させて熱的接触を確保しつつ送るようになっている。
【００３７】
図６は、樹脂シート搬送部１３を、前方、すなわち、樹脂シートＳの搬送経路に対して略垂直に見た場合における要部の断面を示した前方断面図である。同図において、上述したように樹脂シート搬送ガイドロール１３ａは、樹脂シートＳを介在させて鏡面板１３ｂ１に所定の押圧にて押し付けられている。この所定の押圧は、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａの回転軸１３ａ５に作用するように設置された油圧シリンダ１３ａ１〜１３ａ４にて形成される。
すなわち、鏡面板１３ｂ１に対して、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを押し付ける場合は、油圧シリンダ１３ａ１，１３ａ３のシリンダを伸長させる。そして、この伸長に対応して油圧シリンダ１３ａ２，１３ａ４のシリンダを短縮させる。これによって、回転軸１３ａ５は、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａの外周面と鏡面板１３ｂ１の上面にて適切な間隙が設けられるように位置決めされつつ所定の押圧を回転軸１３ａ５に作用させることが可能になる。そして、この回転軸１３ａ５に作用された所定の押圧によって鏡面板１３ｂ１上に樹脂シートＳを押し付ける。
【００３８】
図７は、本熱成形装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
同図において、本熱成形装置１０の制御系は、プログラマブルコントローラ６０に、上述したプレヒータロール駆動制御部１２ｂ５，ヒータ制御部１３ｂ５が接続されるとともに、加熱テーブル１３ｂを待機位置から成形位置に搬送する加熱テーブル駆動部１３ｃを制御する加熱テーブル駆動制御部１３ｃ１０と、樹脂シート熱成形部１４の上テーブル駆動部１４ｃを制御する樹脂シート熱成形部駆動制御部１４ｃ１と、樹脂シートトリミング部１５の上テーブル駆動部１５ｄを制御するトリミング部駆動制御部１５ｄ１と、入出力部２１とが接続されて構成されている。
【００３９】
ここで、入出力部２１は、操作パネル２２を備えるディスプレイが接続されており、この操作パネル２２での所定のキー入力操作によって、樹脂シートＳの素材情報や、熱成形サイクルに必要となる樹脂シートＳの長さや、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａおよび鏡面板１３ｂ１にて樹脂シートＳに作用させる所定の押圧の圧力等の設定を受け付ける入力インターフェースを構成するとともに、熱成形装置１０の稼動中におけるライン速度や、樹脂シート予備加熱部１２、あるいは、加熱テーブル１３ｂの加熱温度等のステータスを表示することが可能になっている。ここで、図８にこの操作パネル２２の一例を示した画面図を示す。このように操作パネル２２では、「素材」１０１にて樹脂シートＳの素材を入力する。
【００４０】
このとき、素材選択ボタン１０１ｂを利用して適宜素材情報を素材設定欄１０１ａに表示させつつ、適宜適切な素材を設定する。また、「厚さ」１０２にて樹脂シートＳの厚さを入力する。このとき、素材選択ボタン１０２ｂを利用して適宜厚さ情報を厚さ設定欄１０２ａに表示させつつ、適宜適切な厚さを設定する。そして、「成形長さ」１０３にて樹脂シートＳの熱成形を行なうにあたり必要となる成形長さを入力する。このとき、成形長さ選択ボタン１０３ｂを利用して適宜成形長さを成形長さ設定欄１０３ａに表示させつつ、適宜適切な成形長さを設定する。このように設定された「素材」１０１，「厚さ」１０２は、所定の押圧の圧力値の算出に利用されるとともに、「成形長さ」１０３は加熱テーブル１３ｂの待機位置から成形位置への移動量の算出に利用される。
【００４１】
次に、ヒータ制御部１３ｂ５は、プレヒータロール１２ｂのコイル１２ｂ２と、加熱板１３ｂ２とに埋設されるヒートパイプ１３ｂ４と、ヒータ１３ｂ３とに接続されており、樹脂シートＳ搬送時のプレヒータロール１２ｂでの予備加熱と、樹脂シートＳ搬送時の加熱テーブル１３ｂでの加熱を所定のタイミングで行うようになっている。また、加熱テーブル駆動制御部１３ｃ１０は、図示しないサーボアンプ、あるいは、インバータに、加熱テーブル１３ｂの成形位置に対する動作を決定する所定の位置決め指令値等を出力する。
そして、上述した駆動モータ１３ｃ１は、この位置決め指令値に基づいて回転駆動し、この位置決め指令値は、ボールネジ１３ｃ５，１３ｃ６の回転動作を介して実現されることになる。
【００４２】
樹脂シート熱成形部駆動制御部１４ｃ１は、樹脂シート搬送部１３にて鏡面板１３ｂ１上に樹脂シートＳの略密着させられた加熱テーブル１３ｂが成形位置に搬送されたタイミングで、上テーブル駆動部１４ｃを制御し、上テーブル１４ａを下降させるとともに、熱成形後に上テーブル１４ａを上昇させる。そして、送りロール１４ｅの回転動作を制御して、成形後の樹脂シートＳを樹脂シートトリミング部１５に搬送する。また、トリミング部駆動制御部１５ｄ１は、熱成形品が形成された樹脂シートＳが搬送されたタイミングで上テーブル駆動部１５ｄを制御し、上テーブル１５ｂを下降させるとともに、トリミング後に上テーブル１５ｂを上昇させる。
【００４３】
ここで、上述してきた、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａによって樹脂シートＳが加熱テーブル１３ｂの鏡面板１３ｂ１に略密着される態様を図９に示す。
同図において、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１とは図矢印に示すように樹脂シートＳに対して相互によって所定の押圧が作用されている。そして、この押圧を作用させながら、樹脂シートＳを鏡面板１３ｂ１の上面に略密着させるために樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを回転軸を固定した状態で矢印方向に回転動作させつつ、加熱テーブル１３ｂを待機位置から成形位置へと矢印方向に移動させる。すると、樹脂シートＳは鏡面板１３ｂ１上に略密着されて載置されることになる。すなわち、本実施形態においては、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１との間での所定の押圧にて樹脂シートＳを「しごく」ことによって、鏡面板１３ｂ１に略密着させる。
【００４４】
このように、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１との間には所定の押圧が発生するようになっている。このとき、成形位置に移動した加熱テーブル１３ｂを再度、待機位置に移動させる場合、鏡面板１３ｂ１が樹脂シートＳに接触してしまうことが発生する。このように接触すると、樹脂シートＳの鏡面板１３ｂ１との接触部位に損傷が発生し熱成形品の透明度が低下し、品質を損なう原因となり得る。そこで、本実施形態においては、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを上述した油圧シリンダ１３ａ１〜１３ａ４の動作によって適宜上昇下降させることにより、成形位置から待機位置への移動において、樹脂シートＳが鏡面板１３ｂ１に接触しないようにする。
【００４５】
図１０〜図１２は、上記樹脂シート搬送ガイドロール１３ａの上昇下降を実施した場合であって、加熱テーブル１３ｂの移動によって樹脂シートＳを成形位置に搬送し、再度、待機位置に移動する際の樹脂シート搬送ガイドロール１３ａおよび加熱テーブル１３ｂの動作を示した動作図である。最初、図１０に示すように加熱テーブル１３ｂは、待機位置に停止している。そして、樹脂シートＳの搬送の開始に伴ない、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを回転動作させつつ、加熱テーブル１３ｂを成形位置に移動させる。このときは、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを下降させる。そして、次の搬送工程の準備のために、加熱テーブル１３ｂを待機位置に移動させる前に、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを上昇させる。樹脂シート搬送ガイドロール１３ａが上昇すると、加熱テーブル１３ｂを待機位置に移動させ、移動完了後に樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを下降させる。
【００４６】
上述してきた各部の動作の内容を考慮し、本熱成形装置１０の動作シーケンスの概略を図１３のフローチャートに示す。
同図において、熱成形装置を稼動させるに際して、最初に樹脂シート予備加熱部１２のプレヒータロール１２ａを加熱する（ステップＳ１００）。次に、樹脂シート搬送部１３の加熱テーブル１３ｂを加熱する（ステップＳ１０５）。このように加熱が必要とされる構成が所定の温度に加熱されると、樹脂シートＳを樹脂シート熱成形部１４に搬送するために加熱テーブル１３ｂを待機位置から成形位置に移動させる（ステップＳ１１０）。樹脂シート熱成形部１４では、樹脂シートＳの搬送完了に対応して、上テーブル１４ａを下降させて成形型１４ｂを樹脂シートＳに略当接させる（ステップＳ１１５）。
【００４７】
そして、真空発生部１４ｄを動作させて熱成形を行なう（ステップＳ１２０）。熱成形が終了すると、上テーブル１４ａを上昇させるとともに（ステップＳ１２５）、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを上昇させる（ステップＳ１３０）。次に、加熱テーブル１３ｂを待機位置に移動させ（ステップＳ１３５）、ステップＳ１３０にて上昇させた樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを下降させ、当該樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１とにて樹脂シートＳに所定の押圧が作用されるようにする（ステップＳ１４０）。ここで、送りロール１４ｅの回転動作による熱成形品が形成された樹脂シートＳの搬送は、ステップＳ１１０の加熱テーブル１３ｂの待機位置から成形位置への移動に対応して行なわれることになる。
【００４８】
上述してきた実施形態においては、加熱テーブル１３ｂを成形位置から待機位置に移動させるに際して、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを上昇させることによって、樹脂シートＳと鏡面板１３ｂ１とが接触しないようにした。このように、樹脂シートＳと鏡面板１３ｂ１とが接触しないようにする手法は、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを動作（上昇）させる手法に限定されるものではなく、加熱テーブル１３ｂを動作させる手法を採用しても良い。
【００４９】
図１４は、このように加熱テーブル１３ｂを動作させることが可能な樹脂シート搬送部１３の態様を示した場合の側面図である。同図においては、加熱テーブル１３ｂ，ボールネジ１３ｃ５，１３ｃ６等の構成を油圧シリンダ３０の上部３１に配置する。このとき、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａは、この油圧シリンダ３０とは個別の筐体部分あるいは地面に固定される。そして、この油圧シリンダ３０を上昇下降させることによって、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１との間が接触しない隙間を形成するようにする。
【００５０】
図１５および図１６は、上述した樹脂シート搬送部１３にて樹脂シートＳを待機位置から成形位置に搬送する際の動作を示した動作図である。
図においては、上述してきた実施形態では、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａの回転軸１３ａ５に油圧シリンダ１３ａ１〜１３ａ４を作用させて所定の押圧が形成されるようにしたが、この実施形態では、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａの回転軸１３ａ５は固定し、油圧シリンダ３０によって、上部３１を上昇させることによって所定の押圧を図矢印方向に発生させる。
【００５１】
そして、この押圧にて樹脂シートＳをしごきながら、成形位置に加熱テーブル１３ｂを搬送する。成形位置に加熱テーブル１３ｂが搬送され、樹脂シート熱成形部１４にて熱成形が行なわれると、油圧シリンダ３０は、上昇させた上部３１を下降させる。そして、待機位置に加熱テーブル１３ｂを移動させる。これにより、加熱テーブル１３ｂを成形位置から待機位置に移動する場合に、樹脂シートＳと鏡面板１３ｂ１との間に隙間Δｌを形成することが可能となり、樹脂シートＳと鏡面板１３ｂ１とを接触しないようにすることが可能となる。
【００５２】
このように、樹脂シート搬送部１３に油圧シリンダ３０を適用した場合に、上述してきた各部の動作の内容を考慮した本熱成形装置１０の動作シーケンスの概略を図１７のフローチャートに示す。
同図において、熱成形装置を稼動させるに際して、最初に樹脂シート予備加熱部１２のプレヒータロール１２ａを加熱する（ステップＳ２００）。次に、樹脂シート搬送部１３の加熱テーブル１３ｂを加熱する（ステップＳ２０５）。このように加熱が必要とされる構成が所定の温度に加熱されると、樹脂シートＳを樹脂シート熱成形部１４に搬送するために加熱テーブル１３ｂを待機位置から成形位置に移動させる（ステップＳ２１０）。樹脂シート熱成形部１４では、樹脂シートＳの搬送完了に対応して、上テーブル１４ａを下降させて成形型１４ｂを樹脂シートＳに略当接させる（ステップＳ２１５）。
【００５３】
そして、真空発生部１４ｄを動作させて熱成形を行なう（ステップＳ２２０）。熱成形が終了すると、上テーブル１４ａを上昇させるとともに（ステップＳ２２５）、上部３１を下降させる（ステップＳ２３０）。次に、加熱テーブル１３ｂを待機位置に移動させ（ステップＳ２３５）、ステップＳ２３０にて下降させた上部３１を上昇させ、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１とにて樹脂シートＳに所定の押圧が作用されるようにする（ステップＳ２４０）。ここで、送りロール１４ｅの回転動作による熱成形品が形成された樹脂シートＳの搬送は、上述と同様にステップＳ２１０の加熱テーブル１３ｂの待機位置から成形位置への移動に対応して行なわれることになる。
【００５４】
このように、樹脂シート搬送部１３を樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと待機位置から成形位置に移動可能な加熱テーブル１３ｂとにより構成するとともに、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１との間に介在する樹脂シートＳに所定の押圧をかけて、樹脂シートＳを鏡面板１３ｂ１上に略密着させることにより、樹脂シートＳを適切に鏡面板１３ｂ１に載置させることが可能になるとともに、上述したように、樹脂シートＳを鏡面板１３ｂ１上に略密着させるために、加熱テーブル１３ｂに吸引機構を設置する必要がなくなり、熱成形装置１０の構成を簡素化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる熱成形装置の概略構成を示した構成図である。
【図２】樹脂シート搬送部１３の外観を斜視した外観斜視図である。
【図３】樹脂シート搬送部１３を側面から見た側面図である。
【図４】樹脂シート搬送部に配置される加熱テーブルの断面を示した断面図である。
【図５】プレヒータロールの樹脂シート搬送方向に略垂直な平面における断面を示した断面図である。
【図６】樹脂シート搬送部を樹脂シートの搬送経路に略垂直に見た場合における要部の断面を示した前方断面図である。
【図７】熱成形装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図８】操作パネルの表示画面の一例を示した画面図である。
【図９】樹脂シート搬送ガイドロールによって樹脂シートが加熱テーブルの鏡面板に略密着される態様を示した図である。
【図１０】樹脂シートを成形位置に搬送し、再度待機位置に移動する際の樹脂シート搬送ガイドロールおよび加熱テーブルの動作を示した動作図である。
【図１１】樹脂シートを成形位置に搬送し、再度待機位置に移動する際の樹脂シート搬送ガイドロールおよび加熱テーブルの動作を示した動作図である。
【図１２】樹脂シートを成形位置に搬送し、再度待機位置に移動する際の樹脂シート搬送ガイドロールおよび加熱テーブルの動作を示した動作図である。
【図１３】熱成形装置の動作シーケンスの概略を示したフローチャートである。
【図１４】加熱テーブルを動作させることが可能な樹脂シート搬送部の態様を示した場合の側面図である。
【図１５】樹脂シート搬送部にて樹脂シートを待機位置から成形位置に搬送する際の動作を示した動作図である。
【図１６】樹脂シート搬送部にて樹脂シートを待機位置から成形位置に搬送する際の動作を示した動作図である。
【図１７】熱成形装置の動作シーケンスの概略を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…熱成形装置
１１…樹脂シート搬入部
１１ａ…ペイオフリール
１１ａ１…樹脂シートロール
１１ｂ…ピンチロール
１１ｃ…樹脂シートガイド
１２…樹脂シート予備加熱部
１２ａ…樹脂シートガイドロール
１２ｂ…プレヒータロール
１２ｂ１…鉄心
１２ｂ２…コイル
１２ｂ３…ロール部材
１２ｂ４…ギア
１２ｂ５…プレヒータロール駆動制御部
１３…樹脂シート搬送部
１３ａ…樹脂シート搬送ガイドロール
１３ａ１…油圧シリンダ
１３ａ２…油圧シリンダ
１３ａ３…油圧シリンダ
１３ａ４…油圧シリンダ
１３ａ５…回転軸
１３ｂ…加熱テーブル
１３ｂ１…鏡面板
１３ｂ２…加熱板
１３ｂ３…ヒータ
１３ｂ４…ヒートパイプ
１３ｂ５…ヒータ制御部
１３ｃ…加熱テーブル駆動部
１３ｃ１…駆動モータ
１３ｃ２…駆動伝達プーリ
１３ｃ３…駆動伝達ベルト
１３ｃ４…駆動伝達プーリ
１３ｃ５…ボールネジ
１３ｃ６…ボールネジ
１３ｃ７…ベアリング部
１３ｃ８…ベアリング部
１３ｃ９…ベアリング部
１３ｃ１０…加熱テーブル駆動制御部
１４…樹脂シート熱成形部
１４ａ…上テーブル
１４ｂ…成形型
１４ｃ…上テーブル駆動部
１４ｃ１…樹脂シート熱成形部駆動制御部
１４ｄ…真空発生部
１４ｅ…送りロール
１５…樹脂シートトリミング部
１５ａ…成形樹脂シート受け台
１５ｂ…上テーブル
１５ｃ…トリミング刃型
１５ｄ…上テーブル駆動部
１５ｄ１…トリミング部駆動制御部
２０…プログラマブルコントローラ
２１…入出力部
２２…操作パネル
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱成形装置および熱成形方法に関し、特に、接触加熱成形を行う熱成形装置および熱成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接触加熱式の熱成形を行なう熱成形装置においては、シート状に形成された軟化熱可塑性の樹脂シートを加熱テーブルに搬送して、同加熱テーブル上で樹脂シートを接触させて加熱し、加熱後に加熱テーブルと対面する所定の成形型面に樹脂シートを当接させて成形品を形成している。
このとき、加熱テーブルにて加熱した樹脂シートに加熱ムラがあると、成形品に肉厚ムラが発生するなどの原因になることから、均一に熱伝導を行わせるために加熱テーブルと成形型面とに小穴を設けて、同加熱テーブルの小穴を介して樹脂シートを吸引するとともに、成形型面の小穴を介して圧縮空気等で加熱テーブルに押圧しつつ接触加熱を行っていた。
【０００３】
かかる熱成形装置では加熱テーブルでの吸引時に、吸引漏れなどによって、樹脂シートと、加熱テーブルとの当接面にエア溜まりが発生することが有り、このエア溜りにより、成形品にレインドロップと呼ばれる雨滴状の模様が生じてしまうことがある。そこで、従来の熱成形装置においては、加熱テーブルの当接面を所定の粗面に形成することによって、吸引時のエアが抜ける吸引気体流路を確保し、エア溜まりの発生を防いでいた。また、接触加熱式の熱成形を行なう他の熱成形装置としては、所定の材質を利用して加熱テーブルの上面を鏡面に形成するとともに、上述と同様に、この加熱テーブルと成形型面とに小穴を設けて、同加熱テーブルの小穴を介して樹脂シートを吸引し、成形型面の小穴を介して圧縮空気等で押圧しつつ接触加熱を行う方法があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の接触加熱式を採用した熱成形装置において、前者の場合では、加熱テーブルの当接面を吸引気体の流路を確保するために、粗面にすると、エア溜まりの発生を防いでレインドロップが生じないようにすることができるものの、加熱テーブルの当接面が粗面であるために、当該粗面状の細かい凹凸が樹脂シートに転写されてしまい、透明の樹脂シートについて成形を行う場合、成形品の透明性が低下してしまうという課題があった。
また、後者の場合では、小穴周辺にエアが溜りレインドロップが発生してしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、成形品の透明性を確保することができるとともに、レインドロップの発生をも防止し、高品位な樹脂成形品を成形することが可能な熱成形装置および熱成形方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、上面が鏡面に形成され、所定の待機位置と成形位置との間を相互に移動するとともに、同待機位置から成形位置に移動する際に、樹脂シートを上記鏡面上に載置しつつ搬送する加熱テーブルと、上記待機位置にて上記鏡面と所定の押圧により略当接するとともに、上記加熱テーブルの上記成形位置への移動に合せて回転動作し、上記押圧により上記樹脂シートを上記鏡面上に押し当てつつ載置させる回転ロールと、上記成形位置に移動した上記加熱テーブルと相対して配置され、同成形位置に搬送された上記鏡面上に載置された樹脂シートを所定形状の成形型により熱成形する熱成形機構とを具備する構成としてある。
【０００７】
上記のように構成した請求項１にかかる発明においては、加熱テーブルの上面を鏡面に形成し、この加熱テーブルを所定の待機位置と成形位置との間を相互に移動可能とする。そして、当該加熱テーブルは、上記待機位置から成形位置に移動する際に、樹脂シートを上面に形成された鏡面上に載置しつつ成形位置に搬送する。このとき、回転ロールは、待機位置にて上述した加熱テーブルと所定の押圧により略当接しており、当該回転ロールは、加熱テーブルが待機位置から成形位置に移動するのに合せて回転動作する。ここで、回転ロールは、加熱テーブルと所定の押圧により略当接しているので、樹脂シートを鏡面上に載置する場合は、この略当接箇所に樹脂シートを噛み込ませ、当該回転ロールの回転動作、および、加熱テーブルの成形位置への移動によって、樹脂シートを鏡面上に押し当てつつ、当該鏡面上に載置する。このように、加熱テーブルの鏡面上に押し当てられつつ載置された樹脂シートは、成形位置に移動し、この成形位置にて加熱テーブルと相対して配置されている成形機構によって所定形状の成形型によって熱成形される。
【０００８】
このように、本発明では、加熱テーブルの上面を真空で引込むための小穴は設けないで鏡面に形成し、上記回転ロールと加熱テーブルの鏡面とに相互に働く所定の押圧によって、樹脂シートを鏡面上に押し当てつつ略密着させて載置させる。そして、この状態で熱成形を行なう。これにより、樹脂シートを加熱テーブルに略密着させるために、当該加熱テーブルに小穴を設けて、この小穴を介して真空によって樹脂シートを引き込むことにより発生するエア溜りによるレインドロップを防止することができるとともに、空気退避路を設ける為に、加熱テーブルの表面を粗面にする必要もないことから、成形品の透明性を確保できることになる。
【０００９】
回転ロールは鏡面に所定の押圧により略当接し、当該回転ロールの回転動作および加熱テーブルの移動動作によって、樹脂シートを鏡面上に押し当てつつ載置させることができれば良い。従って、鏡面と略当接する回転ロールの外周面を形成する素材は特に限定されるものではない。一方で、鏡面上に樹脂シートを押し当てるにあたり、樹脂シート面に損傷を与えない素材が適していることは言うまでもない。かかる場合、外周面に弾性素材を採用すれば良く、例えば、ゴムであったり、樹脂を採用することができる。また、回転ロールの外周面に適用する弾性素材の他の好適な一例として、請求項２にかかる発明は、上記請求項１に記載の熱成形装置において、上記回転ロールは、上記鏡面上と略当接する外周面がシリコンにて形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項２にかかる発明においては、鏡面上と略当接する回転ロールの外周面をシリコンにて形成する。これにより、回転ロールと加熱テーブルとにより介在する樹脂シートを所定の押圧にて押し付けても当該樹脂シートの表面に損傷を付けることを回避できる。
【００１０】
回転ロールが樹脂シートを鏡面上に所定の押圧で押し当てる場合、この押圧は、回転ロールの外周面と鏡面上との間で発生させるようにすれば良い。この場合、回転ロールの外周面を鏡面に押し付けることによって、当該押圧を発生させても良いし、鏡面を回転ロールに押し付けることによって、当該押圧を発生させても良い。この前者を採用した態様として、請求項３にかかる発明は、上記請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱成形装置において、上記所定の押圧は、上記回転ロールを上記加熱テーブルの鏡面に向かって押し付けることによって形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項３にかかる発明においては、待機位置にて鏡面上と回転ロールとの間に介在する樹脂シートを押し当てる所定の押圧を形成させるために、回転ロールを加熱テーブルの鏡面に向かって押し付ける。
【００１１】
一方、後者を採用した態様として、請求項４にかかる発明は、上記請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱成形装置において、上記所定の押圧は、上記加熱テーブルの鏡面を上記回転ロールに向かって押し付けることによって形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項４にかかる発明においては、待機位置にて鏡面上と回転ロールとの間に介在する樹脂シートを押し当てる所定の押圧を形成させるために、回転ロールを加熱テーブルの鏡面に向かって押し付ける。
【００１２】
このように、所定の押圧は、回転ロールを鏡面に押し付けるようにして形成しても良いし、反対に鏡面側を回転ロールに押し付けるようにして形成しても良い。ここで、この所定の押圧は、樹脂シートの素材あるいは厚さ等を考慮して適宜変更できると好適である。そこで、請求項５にかかる発明は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱成形装置において、上記所定の押圧を調整する押圧調整機構を備える構成としてある。
上記のように構成した請求項５にかかる発明においては、本熱成形装置に押圧の圧力を調整することが可能な押圧調整機構を備えさせる。そして、熱成形される樹脂シートの素材や厚さを考慮して適宜押圧の圧力を調整する。この押圧調整機構は、適宜押圧の圧力を調整可能に圧力を発生させることができればよく、油圧シリンダや空気圧シリンダであっても良いし、サーボモータであっても良く、適宜採用可能である。
【００１３】
本発明においては、樹脂シートを回転ロールを利用して加熱テーブルの鏡面に押し付けて略密着させることによって、樹脂シートと加熱テーブルに空気が入らないようにしている。かかる場合、回転ロールにて樹脂シートを鏡面に押し付ける前に、樹脂シートがある程度加熱軟化していると、より効果的に樹脂シートを鏡面上に略密着させることが可能になる。
【００１４】
そこで、請求項６にかかる発明は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱成形装置において、上記回転ロールが上記樹脂シートを上記加熱テーブルの鏡面上に押し当てつつ載置させる前に、加熱された樹脂シートを同回転ロールに供給する加熱樹脂シート供給機構を備える構成としてある。
上記のように構成した請求項６にかかる発明においては、本熱成形装置に回転ロールが樹脂シートを加熱テーブルの鏡面上に押し当てつつ略密着させて載置させる前に、樹脂シートを加熱し、この加熱された樹脂シートを回転ロールに供給する加熱樹脂シート供給機構を備えさせる。
【００１５】
上記加熱樹脂シート供給機構の一態様として、請求項７にかかる発明は、上記請求項６に記載の熱成形装置において、上記加熱樹脂シート供給機構は、外周面を鏡面に形成された所定の加熱回転ロールを有するとともに、同加熱回転ロールの回転動作によって、樹脂シートを加熱しつつ上記回転ロールに供給する構成としてある。
上記のように構成した請求項７にかかる発明においては、加熱樹脂シート供給機構を外周面を鏡面に形成された所定の加熱回転ロールを有する構成とし、この加熱回転ロールにて樹脂シートを加熱しつつ回転動作させて、樹脂シートを巻き出すことによって回転ロールに供給する。
【００１６】
上述したように、加熱テーブルは待機位置と成形位置との間を移動する。この移動する移動量は、成形機構の成形型に依存することは言うまでもない。そこで、請求項８にかかる発明は、上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の熱成形装置において、上記加熱テーブルの移動動作する移動長さを上記成形機構にて成形を行なうに際して必要となる樹脂シート長に調整可能な移動長調整機構を備える構成としてある。
上記のように構成した請求項８にかかる発明においては、本熱成形装置に加熱テーブルが移動動作する移動長さを成形機構にて成形を行なうに際して必要となる樹脂シート長に調整可能な移動長調整機構を備えさせる。
【００１７】
加熱テーブルにおいては、その上面を鏡面に形成できればよく、その製法や素材等は様々である。その構成の一例として、請求項９にかかる発明は、上記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の熱成形装置において、上記加熱テーブルの鏡面は、硬質クロムメッキにて形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項９にかかる発明において、加熱テーブルと樹脂シートとが当接する面である表面板上の鏡面は、硬質クロムメッキにて形成されている。すなわち、種々の材料を鏡面に形成するためには、ある程度の硬度や耐磨耗性等の性質が要求される。そこで、表面板に対して、簡単に形成することが可能であり、空気中で安定，光沢の変化が少ない，硬い，耐磨耗性が良い等の好適な性質を有する硬質クロムメッキを使用する。
【００１８】
さらに、このように回転ロールと加熱テーブルの鏡面上とにて形成される所定の押圧によって、樹脂シートを同鏡面上に押し当てつつ載置し、この載置された樹脂シートを熱成形する手法は必ずしも実体のある熱成形装置に限られる必要はなく、その方法としても機能することは容易に理解できる。
【００１９】
このため、請求項１０にかかる発明は、加熱テーブルに載置された樹脂シートを成形する熱成形方法であって、上面が鏡面に形成され、所定の待機位置と成形位置とを相互に移動する上記加熱テーブルを樹脂シートを鏡面上に載置しつつ同待機位置から成形位置に移動させることにより、同樹脂シートを同成形位置に搬送する樹脂シート搬送工程と、上記樹脂シート搬送工程にて樹脂シートを搬送するにあたり、上記待機位置にて上記加熱テーブルの鏡面と所定の押圧にて略当接し、上記移動に合せて回転動作する回転ロールによって、上記樹脂シートを同加熱テーブルの鏡面上に押し当てつつ載置する樹脂シート載置工程と、上記成形位置にて上記加熱テーブルと相対して配置され、同成形位置に搬送された加熱テーブルの鏡面上の樹脂シートを所定形状の成形型にて成形する樹脂シート成形工程とを具備する構成としてある。
すなわち、必ずしも実体のある熱成形装置に限られず、熱成形方法としても有効であることに相違はない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、回転ロールと加熱テーブルの鏡面とにて相互に発生させる所定の押圧にて樹脂シートを当該鏡面上に押し付けることによって、回転ロールを回転させると同時に加熱テーブルを待機位置から成形位置に移動させたときに、上記樹脂シートを鏡面上に略密着させることが可能になり、これにより、樹脂シートの加熱ムラを無くすことができるとともに、かかる状態で後工程である成形機構に樹脂シートを搬入するため、成形品の肉厚ムラを無くすことができ、より品質の高い熱成形品を製造することが可能な熱成形装置を提供することができる。
また、請求項２にかかる発明によれば、回転ロールにて樹脂シートを鏡面上に押し当てても当該樹脂シートを損傷することがなくなり、より品質のよい熱成形品を製造することが可能になる。
【００２１】
さらに、請求項３にかかる発明によれば、所定の押圧を発生させる一態様を提示することができる。
さらに、請求項４にかかる発明によれば、所定の押圧を発生させる他の一態様を提示することが可能になる。
さらに、請求項５にかかる発明によれば、所定の押圧を樹脂シートの素材や厚さ等の仕様によって適宜調整することが可能になる。
さらに、請求項６にかかる発明によれば、加熱テーブルに載置する前に予備加熱することによって、樹脂シートの鏡面に対する略密着度をより向上させることが可能になり、より高品位な熱成形品を提供することが可能になる。
さらに、請求項７にかかる発明によれば、加熱樹脂シート供給機構の具体的態様を提示することが可能になる。
【００２２】
さらに、請求項８にかかる発明によれば、成形機構にて成形に必要となる樹脂シート長に適宜調整して加熱テーブルを移動させることが可能になる。
さらに、請求項９にかかる発明によれば、鏡面を形成する素材として硬質クロムメッキを採用することによって、簡単に加熱テーブルの上面を鏡面に形成することが可能になる。
さらに、請求項１０にかかる発明によれば、回転ロールと加熱テーブルの鏡面とに相互に発生させる所定の押圧にて樹脂シートを当該鏡面上に押し付けることによって、回転ロールを回転させると同時に加熱テーブルを待機位置から成形位置に移動させたときに、上記樹脂シートを鏡面上に略密着させることが可能になり、これにより、樹脂シートの加熱ムラを無くすことができるとともに、かかる状態で後工程である成形機構に樹脂シートを搬入するため、成形品の肉厚ムラを無くすことができ、より品質の高い熱成形品を製造することが可能な熱成形方法を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明にかかる熱成形装置の概略構成を示した構成図である。
同図において、本熱成形装置１０は、樹脂シート供給部１１と、樹脂シート予備加熱部１２と、樹脂シート搬送部１３と、樹脂シート熱成形部１４と、樹脂シートトリミング部１５とを備える構成となっている。この樹脂シート供給部１１は、ペイオフリール１１ａと、ピンチロール１１ｂと、樹脂シートガイド１１ｃとを備えている。ペイオフリール１１ａには、樹脂シートＳが巻き回しされた樹脂シートロール１１ａ１が備え付けられている。この樹脂シートＳは、樹脂シートロール１１ａ１からペイオフリール１１ａおよびピンチロール１１ｂの回転駆動により巻き出されて、樹脂シートガイド１１ｃにて搬送経路を形成されることにより後工程に供給される。
【００２４】
樹脂シート予備加熱部１２は、樹脂シートガイドロール１２ａと、プレヒータロール１２ｂとを備えている。上記樹脂シートガイド１１ｃを通過した樹脂シートＳは、樹脂シートガイドロール１２ａにてプレヒータロール１２ｂに巻き回されるように導かれ、このプレヒータロール１２ｂの外周に接触する。プレヒータロール１２ｂは、所定の手法によりその外周が加熱されているため、樹脂シートＳは、プレヒータロール１２ｂの外周に接触することによって、加熱されることになる。本実施形態では、この加熱を予備加熱と言い、当該予備加熱を実施することから、この範囲を樹脂シート予備加熱部１２と言う。そして、この加熱された樹脂シートＳは、樹脂シートガイドロール１２ａおよびプレヒータロール１２ｂの回転動作によって樹脂シート搬送部１３に供給される。
【００２５】
樹脂シート搬送部１３は、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと、加熱テーブル１３ｂと、加熱テーブル駆動部１３ｃとを備えるとともに、加熱テーブル１３ｂの上面は鏡面板１３ｂ１が形成されている。上述したように、樹脂シートＳは樹脂シート予備加熱部１２から樹脂シート搬送部１３に供給される。この樹脂シート搬送部１３は、加熱テーブル１３ｂの上面にある鏡面板１３ｂ１に樹脂シートＳを略密着させて、後工程の樹脂シート熱成形部１４に搬送する。このとき、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａは、鏡面板１３ｂ１と所定の押圧を形成して略当接した位置関係に設置される。
【００２６】
樹脂シート予備加熱部１２から供給された樹脂シートＳは、この樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１との間に供給される。そして、樹脂シートＳを樹脂シート熱成形部１４に搬送するに際して、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを回転動作させるとともに、この回転動作に同期して、加熱テーブル１３ｂを樹脂シート熱成形部１４の方向に対して移動させる。この加熱テーブル１３ｂの移動は、図示しない駆動モータや駆動軸が配設された加熱テーブル駆動部１３ｃにて行なわれる。これにより、樹脂シートＳは、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａにて鏡面板１３ｂ１上に押し付けられつつ、加熱テーブル１３ｂの移動に伴う当該鏡面板１３ｂ１の移動によって、この鏡面板１３ｂ１の上面に載置されることになる。
【００２７】
このとき、上述したように、樹脂シートＳは、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａにて鏡面板１３ｂ１上に押し付けられているため、略密着して鏡面板１３ｂ１上に載置されることになる。ここで、図においては、樹脂シート熱成形部１４に搬送された加熱テーブル１３ｂ、および、鏡面板１３ｂ１を点線枠にて示している。この加熱テーブル１３ｂは、所定の手法によって加熱されており、鏡面板１３ｂ１に載置された樹脂シートＳは、接触加熱されることによって可塑化することになる。本実施形態においては、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａは、その外周がシリコンにて形成され、樹脂シートＳを鏡面板１３ｂ１に対して所定の押圧で押し付けても当該樹脂シートＳの表面が損傷しないようにしてある。また、本実施形態においては、図にて実線で示した加熱テーブル１３ｂの位置を加熱テーブル１３ｂの待機位置とし、図にて点線で示した加熱テーブル１３ｂの位置を加熱テーブル１３ｂの成形位置とする。
【００２８】
樹脂シート熱成形部１４は、上テーブル１４ａと、成形型１４ｂと、上テーブル１４ａにリンク構造を介して接続する上テーブル駆動部１４ｃと、真空発生部１４ｄと、送りロール１４ｅとを備えている。樹脂シート搬送部１３によって鏡面板１３ｂ１上に樹脂シートＳが略密着されて載置された加熱テーブル１３ｂが樹脂シート熱成形部１４に搬送されると、上テーブル１４ａが、上テーブル駆動部１４ｃの動作によって、樹脂シートＳに向かって下降する。この上テーブル１４ａの樹脂シートＳに対面する側には、雌型である成形型１４ｂが型面を樹脂シートＳに向けて配設されており、各雌型の型間は上テーブル１４ａの下降によって樹脂シートＳに略当接する。
【００２９】
これにより、樹脂シートＳと成形型１４ｂの内面とは略密封された状態になる。このとき、真空発生部１４ｄを作動させることにより、この略密封状態の空間から空気を吸引すると、樹脂シートＳは、成形型１４ｂの型内面に吸い付けられる。これによって、樹脂シートＳに対する熱成形が行なわれる。真空発生部１４ｄの作動により熱成形品が樹脂シートＳに形成されると、上テーブル駆動部１４ｃの動作によって、上テーブル１４ａが上昇し、熱成形が終了する。熱成形が終了した樹脂シートＳは、送りロール１４ｅによって、樹脂シートトリミング部１５に搬送される。
【００３０】
樹脂シートトリミング部１５は、成形樹脂シート受け台１５ａと、上テーブル１５ｂと、トリミング刃型１５ｃと、上テーブル１５ｂにリンク構造を介して接続する上テーブル駆動部１５ｄとを備えている。樹脂シートトリミング部１５は樹脂シート熱成形部１４の送りロール１４ｅによって熱成形品が形成されている樹脂シートＳの供給を受ける。この樹脂シートＳは、成形樹脂シート受け台１５ａに搬入され、この搬入を受けて、上テーブル１５ｂが上テーブル駆動部１５ｄの動作によって、樹脂シートＳに向かって下降する。この上テーブル１５ｂの樹脂シートＳに対面する側には、トムソン刃にて構成されるトリミング刃型１５ｃが刃型面を樹脂シートＳに向けて配設されており、各トリミング刃型１５ｃは上テーブル１４ａの下降によって樹脂シートＳに略当接する。これにより、樹脂シートＳに形成されている熱成形品がトリミングされることになる。
【００３１】
以上の一連の動作が本熱成形装置１０にて実施される熱成形品形成サイクルにおける樹脂シート供給部１１，樹脂シート予備加熱部１２，樹脂シート搬送部１３，樹脂シート熱成形部１４，樹脂シートトリミング部１５の動作であり、これらの動作は、樹脂シート熱成形部１４での熱成形インターバルに基づいて、適宜同期して動作することになる。
【００３２】
図２は、樹脂シート搬送部１３の外観を斜視した外観斜視図であるとともに、図３は、当該樹脂シート搬送部１３を側面から見た側面図である。
図において、樹脂シート搬送部１３は、上記した樹脂シート搬送ガイドロール１３ａ，加熱テーブル１３ｂ，鏡面板１３ｂ１，加熱テーブル駆動部１３ｃとともに、この加熱テーブル駆動部１３ｃの構成として、駆動モータ１３ｃ１と、駆動伝達プーリ１３ｃ２と、駆動伝達ベルト１３ｃ３と、駆動伝達プーリ１３ｃ４と、ボールネジ１３ｃ５，１３ｃ６と、ベアリング部１３ｃ７，１３ｃ８，１３ｃ９とを備えている。
【００３３】
かかる構成において、加熱テーブル１３ｂが待機位置から成形位置に搬送されるに際して、駆動モータ１３ｃ１が回転動作する。この駆動モータ１３ｃ１の回転動作は、駆動伝達プーリ１３ｃ２→駆動伝達ベルト１３ｃ３→駆動伝達プーリ１３ｃ４と伝達される。この伝達された回転動作は、ボールネジ１３ｃ５，１３ｃ６の回転動作に変換される。ここで、ボールネジ１３ｃ５，１３ｃ６は、その両端にベアリング部１３ｃ７，１３ｃ８，１３ｃ９が配設されているため、駆動モータ１３ｃ１の回転動作に合せて回転することが可能になっている。
【００３４】
ここで、本熱成形装置１０において、樹脂シートＳを加熱する機構について説明する。図４は、樹脂シート搬送部１３に配置される加熱テーブル１３ｂの断面を示した断面図である。
同図において、加熱テーブル１３ｂの内部には、同加熱テーブル１３ｂの上面に形成された鏡面板１３ｂ１に当接されるようにして加熱板１３ｂ２が配設されている。同加熱板１３ｂ２の下部には樹脂シートＳの搬送方向に対して略直角方向に長い筒状体からなるヒータ１３ｂ３に接続された複数のヒートパイプ１３ｂ４が埋設されており、同ヒートパイプ１３ｂ４は、ヒータ制御部１３ｂ５の制御によって加熱板１３ｂ２を加熱するようになっている。また、鏡面板１３ｂ１の上面は、平面研削後にラッピング処理を行ってから硬質クロムメッキが施されており、さらに同メッキ面を平面研削後にラッピング処理が施され、さらにバフ研磨によって所定の鏡面に仕上げられている。
【００３５】
図５は、プレヒータロール１２ｂの樹脂シート搬送方向に略垂直な平面における断面を示した断面図である。
同図において、プレヒートロール１２ｂは、樹脂シートＳの搬送方向に略直角に向いた軸を有する円筒状のロールであって、中心に鉄心１２ｂ１を備えられており、同鉄心１２ｂ１の周りには複数のコイル１２ｂ２が巻き付けられている。そして、鉄心１２ｂ１およびコイル１２ｂ２の周りには、鉄心１２ｂ１と同軸にしてロール部材１２ｂ３が備えられており、同ロール部材１２ｂ３は、ギヤ１２ｂ４に連結されている。このギヤ１２ｂ４は、プレヒータロール駆動制御部１２ｂ５に接続されており、プレヒータロール駆動制御部１２ｂ５の制御によってギヤ１２ｂ４を介してロール部材１２ｂ３が回転動作する。また、コイル１２ｂ２は、上記ヒータ制御部１３ｂ５に接続されており、同ヒータ制御部１３ｂ５の制御によりコイル１２ｂ２に電力が供給され、電磁誘導によって発熱させることが可能となっている。
【００３６】
また、樹脂シートＳの搬送経路には、上述した同プレヒートロール１２ｂより小さい径を有する樹脂シートガイドロール１２ａが、搬送経路に沿ってプレヒートロール１２ｂと軸平行に配設されている。この樹脂シートガイドロール１２ａの外周面とプレヒートロール１２ｂの外周面とは、搬送される樹脂シートＳのシート厚と略同一距離だけ離間され、この離間部分に樹脂シートＳを挟み込んで送るようになっている。
すなわち、プレヒートロール１２ｂの下側で樹脂シートガイドロール１２ａによってガイドすることによって樹脂シートＳをプレヒートロール１２ｂの外周面に当接させて熱的接触を確保しつつ送るようになっている。
【００３７】
図６は、樹脂シート搬送部１３を、前方、すなわち、樹脂シートＳの搬送経路に対して略垂直に見た場合における要部の断面を示した前方断面図である。同図において、上述したように樹脂シート搬送ガイドロール１３ａは、樹脂シートＳを介在させて鏡面板１３ｂ１に所定の押圧にて押し付けられている。この所定の押圧は、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａの回転軸１３ａ５に作用するように設置された油圧シリンダ１３ａ１〜１３ａ４にて形成される。
すなわち、鏡面板１３ｂ１に対して、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを押し付ける場合は、油圧シリンダ１３ａ１，１３ａ３のシリンダを伸長させる。そして、この伸長に対応して油圧シリンダ１３ａ２，１３ａ４のシリンダを短縮させる。これによって、回転軸１３ａ５は、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａの外周面と鏡面板１３ｂ１の上面にて適切な間隙が設けられるように位置決めされつつ所定の押圧を回転軸１３ａ５に作用させることが可能になる。そして、この回転軸１３ａ５に作用された所定の押圧によって鏡面板１３ｂ１上に樹脂シートＳを押し付ける。
【００３８】
図７は、本熱成形装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
同図において、本熱成形装置１０の制御系は、プログラマブルコントローラ６０に、上述したプレヒータロール駆動制御部１２ｂ５，ヒータ制御部１３ｂ５が接続されるとともに、加熱テーブル１３ｂを待機位置から成形位置に搬送する加熱テーブル駆動部１３ｃを制御する加熱テーブル駆動制御部１３ｃ１０と、樹脂シート熱成形部１４の上テーブル駆動部１４ｃを制御する樹脂シート熱成形部駆動制御部１４ｃ１と、樹脂シートトリミング部１５の上テーブル駆動部１５ｄを制御するトリミング部駆動制御部１５ｄ１と、入出力部２１とが接続されて構成されている。
【００３９】
ここで、入出力部２１は、操作パネル２２を備えるディスプレイが接続されており、この操作パネル２２での所定のキー入力操作によって、樹脂シートＳの素材情報や、熱成形サイクルに必要となる樹脂シートＳの長さや、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａおよび鏡面板１３ｂ１にて樹脂シートＳに作用させる所定の押圧の圧力等の設定を受け付ける入力インターフェースを構成するとともに、熱成形装置１０の稼動中におけるライン速度や、樹脂シート予備加熱部１２、あるいは、加熱テーブル１３ｂの加熱温度等のステータスを表示することが可能になっている。ここで、図８にこの操作パネル２２の一例を示した画面図を示す。このように操作パネル２２では、「素材」１０１にて樹脂シートＳの素材を入力する。
【００４０】
このとき、素材選択ボタン１０１ｂを利用して適宜素材情報を素材設定欄１０１ａに表示させつつ、適宜適切な素材を設定する。また、「厚さ」１０２にて樹脂シートＳの厚さを入力する。このとき、素材選択ボタン１０２ｂを利用して適宜厚さ情報を厚さ設定欄１０２ａに表示させつつ、適宜適切な厚さを設定する。そして、「成形長さ」１０３にて樹脂シートＳの熱成形を行なうにあたり必要となる成形長さを入力する。このとき、成形長さ選択ボタン１０３ｂを利用して適宜成形長さを成形長さ設定欄１０３ａに表示させつつ、適宜適切な成形長さを設定する。このように設定された「素材」１０１，「厚さ」１０２は、所定の押圧の圧力値の算出に利用されるとともに、「成形長さ」１０３は加熱テーブル１３ｂの待機位置から成形位置への移動量の算出に利用される。
【００４１】
次に、ヒータ制御部１３ｂ５は、プレヒータロール１２ｂのコイル１２ｂ２と、加熱板１３ｂ２とに埋設されるヒートパイプ１３ｂ４と、ヒータ１３ｂ３とに接続されており、樹脂シートＳ搬送時のプレヒータロール１２ｂでの予備加熱と、樹脂シートＳ搬送時の加熱テーブル１３ｂでの加熱を所定のタイミングで行うようになっている。また、加熱テーブル駆動制御部１３ｃ１０は、図示しないサーボアンプ、あるいは、インバータに、加熱テーブル１３ｂの成形位置に対する動作を決定する所定の位置決め指令値等を出力する。
そして、上述した駆動モータ１３ｃ１は、この位置決め指令値に基づいて回転駆動し、この位置決め指令値は、ボールネジ１３ｃ５，１３ｃ６の回転動作を介して実現されることになる。
【００４２】
樹脂シート熱成形部駆動制御部１４ｃ１は、樹脂シート搬送部１３にて鏡面板１３ｂ１上に樹脂シートＳの略密着させられた加熱テーブル１３ｂが成形位置に搬送されたタイミングで、上テーブル駆動部１４ｃを制御し、上テーブル１４ａを下降させるとともに、熱成形後に上テーブル１４ａを上昇させる。そして、送りロール１４ｅの回転動作を制御して、成形後の樹脂シートＳを樹脂シートトリミング部１５に搬送する。また、トリミング部駆動制御部１５ｄ１は、熱成形品が形成された樹脂シートＳが搬送されたタイミングで上テーブル駆動部１５ｄを制御し、上テーブル１５ｂを下降させるとともに、トリミング後に上テーブル１５ｂを上昇させる。
【００４３】
ここで、上述してきた、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａによって樹脂シートＳが加熱テーブル１３ｂの鏡面板１３ｂ１に略密着される態様を図９に示す。
同図において、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１とは図矢印に示すように樹脂シートＳに対して相互によって所定の押圧が作用されている。そして、この押圧を作用させながら、樹脂シートＳを鏡面板１３ｂ１の上面に略密着させるために樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを回転軸を固定した状態で矢印方向に回転動作させつつ、加熱テーブル１３ｂを待機位置から成形位置へと矢印方向に移動させる。すると、樹脂シートＳは鏡面板１３ｂ１上に略密着されて載置されることになる。すなわち、本実施形態においては、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１との間での所定の押圧にて樹脂シートＳを「しごく」ことによって、鏡面板１３ｂ１に略密着させる。
【００４４】
このように、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１との間には所定の押圧が発生するようになっている。このとき、成形位置に移動した加熱テーブル１３ｂを再度、待機位置に移動させる場合、鏡面板１３ｂ１が樹脂シートＳに接触してしまうことが発生する。このように接触すると、樹脂シートＳの鏡面板１３ｂ１との接触部位に損傷が発生し熱成形品の透明度が低下し、品質を損なう原因となり得る。そこで、本実施形態においては、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを上述した油圧シリンダ１３ａ１〜１３ａ４の動作によって適宜上昇下降させることにより、成形位置から待機位置への移動において、樹脂シートＳが鏡面板１３ｂ１に接触しないようにする。
【００４５】
図１０〜図１２は、上記樹脂シート搬送ガイドロール１３ａの上昇下降を実施した場合であって、加熱テーブル１３ｂの移動によって樹脂シートＳを成形位置に搬送し、再度、待機位置に移動する際の樹脂シート搬送ガイドロール１３ａおよび加熱テーブル１３ｂの動作を示した動作図である。最初、図１０に示すように加熱テーブル１３ｂは、待機位置に停止している。そして、樹脂シートＳの搬送の開始に伴ない、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを回転動作させつつ、加熱テーブル１３ｂを成形位置に移動させる。このときは、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを下降させる。そして、次の搬送工程の準備のために、加熱テーブル１３ｂを待機位置に移動させる前に、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを上昇させる。樹脂シート搬送ガイドロール１３ａが上昇すると、加熱テーブル１３ｂを待機位置に移動させ、移動完了後に樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを下降させる。
【００４６】
上述してきた各部の動作の内容を考慮し、本熱成形装置１０の動作シーケンスの概略を図１３のフローチャートに示す。
同図において、熱成形装置を稼動させるに際して、最初に樹脂シート予備加熱部１２のプレヒータロール１２ａを加熱する（ステップＳ１００）。次に、樹脂シート搬送部１３の加熱テーブル１３ｂを加熱する（ステップＳ１０５）。このように加熱が必要とされる構成が所定の温度に加熱されると、樹脂シートＳを樹脂シート熱成形部１４に搬送するために加熱テーブル１３ｂを待機位置から成形位置に移動させる（ステップＳ１１０）。樹脂シート熱成形部１４では、樹脂シートＳの搬送完了に対応して、上テーブル１４ａを下降させて成形型１４ｂを樹脂シートＳに略当接させる（ステップＳ１１５）。
【００４７】
そして、真空発生部１４ｄを動作させて熱成形を行なう（ステップＳ１２０）。熱成形が終了すると、上テーブル１４ａを上昇させるとともに（ステップＳ１２５）、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを上昇させる（ステップＳ１３０）。次に、加熱テーブル１３ｂを待機位置に移動させ（ステップＳ１３５）、ステップＳ１３０にて上昇させた樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを下降させ、当該樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１とにて樹脂シートＳに所定の押圧が作用されるようにする（ステップＳ１４０）。ここで、送りロール１４ｅの回転動作による熱成形品が形成された樹脂シートＳの搬送は、ステップＳ１１０の加熱テーブル１３ｂの待機位置から成形位置への移動に対応して行なわれることになる。
【００４８】
上述してきた実施形態においては、加熱テーブル１３ｂを成形位置から待機位置に移動させるに際して、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを上昇させることによって、樹脂シートＳと鏡面板１３ｂ１とが接触しないようにした。このように、樹脂シートＳと鏡面板１３ｂ１とが接触しないようにする手法は、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａを動作（上昇）させる手法に限定されるものではなく、加熱テーブル１３ｂを動作させる手法を採用しても良い。
【００４９】
図１４は、このように加熱テーブル１３ｂを動作させることが可能な樹脂シート搬送部１３の態様を示した場合の側面図である。同図においては、加熱テーブル１３ｂ，ボールネジ１３ｃ５，１３ｃ６等の構成を油圧シリンダ３０の上部３１に配置する。このとき、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａは、この油圧シリンダ３０とは個別の筐体部分あるいは地面に固定される。そして、この油圧シリンダ３０を上昇下降させることによって、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１との間が接触しない隙間を形成するようにする。
【００５０】
図１５および図１６は、上述した樹脂シート搬送部１３にて樹脂シートＳを待機位置から成形位置に搬送する際の動作を示した動作図である。
図においては、上述してきた実施形態では、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａの回転軸１３ａ５に油圧シリンダ１３ａ１〜１３ａ４を作用させて所定の押圧が形成されるようにしたが、この実施形態では、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａの回転軸１３ａ５は固定し、油圧シリンダ３０によって、上部３１を上昇させることによって所定の押圧を図矢印方向に発生させる。
【００５１】
そして、この押圧にて樹脂シートＳをしごきながら、成形位置に加熱テーブル１３ｂを搬送する。成形位置に加熱テーブル１３ｂが搬送され、樹脂シート熱成形部１４にて熱成形が行なわれると、油圧シリンダ３０は、上昇させた上部３１を下降させる。そして、待機位置に加熱テーブル１３ｂを移動させる。これにより、加熱テーブル１３ｂを成形位置から待機位置に移動する場合に、樹脂シートＳと鏡面板１３ｂ１との間に隙間Δｌを形成することが可能となり、樹脂シートＳと鏡面板１３ｂ１とを接触しないようにすることが可能となる。
【００５２】
このように、樹脂シート搬送部１３に油圧シリンダ３０を適用した場合に、上述してきた各部の動作の内容を考慮した本熱成形装置１０の動作シーケンスの概略を図１７のフローチャートに示す。
同図において、熱成形装置を稼動させるに際して、最初に樹脂シート予備加熱部１２のプレヒータロール１２ａを加熱する（ステップＳ２００）。次に、樹脂シート搬送部１３の加熱テーブル１３ｂを加熱する（ステップＳ２０５）。このように加熱が必要とされる構成が所定の温度に加熱されると、樹脂シートＳを樹脂シート熱成形部１４に搬送するために加熱テーブル１３ｂを待機位置から成形位置に移動させる（ステップＳ２１０）。樹脂シート熱成形部１４では、樹脂シートＳの搬送完了に対応して、上テーブル１４ａを下降させて成形型１４ｂを樹脂シートＳに略当接させる（ステップＳ２１５）。
【００５３】
そして、真空発生部１４ｄを動作させて熱成形を行なう（ステップＳ２２０）。熱成形が終了すると、上テーブル１４ａを上昇させるとともに（ステップＳ２２５）、上部３１を下降させる（ステップＳ２３０）。次に、加熱テーブル１３ｂを待機位置に移動させ（ステップＳ２３５）、ステップＳ２３０にて下降させた上部３１を上昇させ、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１とにて樹脂シートＳに所定の押圧が作用されるようにする（ステップＳ２４０）。ここで、送りロール１４ｅの回転動作による熱成形品が形成された樹脂シートＳの搬送は、上述と同様にステップＳ２１０の加熱テーブル１３ｂの待機位置から成形位置への移動に対応して行なわれることになる。
【００５４】
このように、樹脂シート搬送部１３を樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと待機位置から成形位置に移動可能な加熱テーブル１３ｂとにより構成するとともに、樹脂シート搬送ガイドロール１３ａと鏡面板１３ｂ１との間に介在する樹脂シートＳに所定の押圧をかけて、樹脂シートＳを鏡面板１３ｂ１上に略密着させることにより、樹脂シートＳを適切に鏡面板１３ｂ１に載置させることが可能になるとともに、上述したように、樹脂シートＳを鏡面板１３ｂ１上に略密着させるために、加熱テーブル１３ｂに吸引機構を設置する必要がなくなり、熱成形装置１０の構成を簡素化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる熱成形装置の概略構成を示した構成図である。
【図２】樹脂シート搬送部１３の外観を斜視した外観斜視図である。
【図３】樹脂シート搬送部１３を側面から見た側面図である。
【図４】樹脂シート搬送部に配置される加熱テーブルの断面を示した断面図である。
【図５】プレヒータロールの樹脂シート搬送方向に略垂直な平面における断面を示した断面図である。
【図６】樹脂シート搬送部を樹脂シートの搬送経路に略垂直に見た場合における要部の断面を示した前方断面図である。
【図７】熱成形装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図８】操作パネルの表示画面の一例を示した画面図である。
【図９】樹脂シート搬送ガイドロールによって樹脂シートが加熱テーブルの鏡面板に略密着される態様を示した図である。
【図１０】樹脂シートを成形位置に搬送し、再度待機位置に移動する際の樹脂シート搬送ガイドロールおよび加熱テーブルの動作を示した動作図である。
【図１１】樹脂シートを成形位置に搬送し、再度待機位置に移動する際の樹脂シート搬送ガイドロールおよび加熱テーブルの動作を示した動作図である。
【図１２】樹脂シートを成形位置に搬送し、再度待機位置に移動する際の樹脂シート搬送ガイドロールおよび加熱テーブルの動作を示した動作図である。
【図１３】熱成形装置の動作シーケンスの概略を示したフローチャートである。
【図１４】加熱テーブルを動作させることが可能な樹脂シート搬送部の態様を示した場合の側面図である。
【図１５】樹脂シート搬送部にて樹脂シートを待機位置から成形位置に搬送する際の動作を示した動作図である。
【図１６】樹脂シート搬送部にて樹脂シートを待機位置から成形位置に搬送する際の動作を示した動作図である。
【図１７】熱成形装置の動作シーケンスの概略を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…熱成形装置
１１…樹脂シート搬入部
１１ａ…ペイオフリール
１１ａ１…樹脂シートロール
１１ｂ…ピンチロール
１１ｃ…樹脂シートガイド
１２…樹脂シート予備加熱部
１２ａ…樹脂シートガイドロール
１２ｂ…プレヒータロール
１２ｂ１…鉄心
１２ｂ２…コイル
１２ｂ３…ロール部材
１２ｂ４…ギア
１２ｂ５…プレヒータロール駆動制御部
１３…樹脂シート搬送部
１３ａ…樹脂シート搬送ガイドロール
１３ａ１…油圧シリンダ
１３ａ２…油圧シリンダ
１３ａ３…油圧シリンダ
１３ａ４…油圧シリンダ
１３ａ５…回転軸
１３ｂ…加熱テーブル
１３ｂ１…鏡面板
１３ｂ２…加熱板
１３ｂ３…ヒータ
１３ｂ４…ヒートパイプ
１３ｂ５…ヒータ制御部
１３ｃ…加熱テーブル駆動部
１３ｃ１…駆動モータ
１３ｃ２…駆動伝達プーリ
１３ｃ３…駆動伝達ベルト
１３ｃ４…駆動伝達プーリ
１３ｃ５…ボールネジ
１３ｃ６…ボールネジ
１３ｃ７…ベアリング部
１３ｃ８…ベアリング部
１３ｃ９…ベアリング部
１３ｃ１０…加熱テーブル駆動制御部
１４…樹脂シート熱成形部
１４ａ…上テーブル
１４ｂ…成形型
１４ｃ…上テーブル駆動部
１４ｃ１…樹脂シート熱成形部駆動制御部
１４ｄ…真空発生部
１４ｅ…送りロール
１５…樹脂シートトリミング部
１５ａ…成形樹脂シート受け台
１５ｂ…上テーブル
１５ｃ…トリミング刃型
１５ｄ…上テーブル駆動部
１５ｄ１…トリミング部駆動制御部
２０…プログラマブルコントローラ
２１…入出力部
２２…操作パネル
Claims (10)
- 上面が鏡面に形成され、所定の待機位置と成形位置との間を相互に移動するとともに、同待機位置から成形位置に移動する際に、樹脂シートを上記鏡面上に載置しつつ成形位置に搬送する加熱テーブルと、
上記待機位置にて上記鏡面上に樹脂シートを所定の押圧にて押し当てるとともに、上記加熱テーブルの上記成形位置への移動に合せて回転動作し上記樹脂シートを上記鏡面上に略密着させて載置させる回転ロールと、
上記成形位置に移動した上記加熱テーブルと相対して配置され、同成形位置に搬送された上記鏡面上に載置された樹脂シートを所定形状の成形型により熱成形する熱成形機構とを具備することを特徴とする熱成形装置。 - 上記請求項１に記載の熱成形装置において、
上記回転ロールは、上記鏡面上と略当接する外周面がシリコンにて形成されることを特徴とする熱成形装置。 - 上記請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記所定の押圧は、上記回転ロールを上記加熱テーブルの鏡面に向かって押し付けることによって形成されることを特徴とする熱成形装置。 - 上記請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記所定の押圧は、上記加熱テーブルの鏡面を上記回転ロールに向かって押し付けることによって形成されることを特徴とする熱成形装置。 - 上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記所定の押圧を調整する押圧調整機構を備えることを特徴とする熱成形装置。 - 上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記回転ロールが上記樹脂シートを上記加熱テーブルの鏡面上に押し当てつつ載置させる前に、加熱された樹脂シートを同回転ロールに供給する加熱樹脂シート供給機構を備えることを特徴とする熱成形装置。 - 上記請求項６に記載の熱成形装置において、
上記加熱樹脂シート供給機構は、外周面を鏡面に形成された所定の加熱回転ロールを有するとともに、同加熱回転ロールの回転動作によって、樹脂シートを加熱しつつ上記回転ロールに供給することを特徴とする熱成形装置。 - 上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記加熱テーブルの移動動作する移動長さを上記成形機構にて成形を行なうに際して必要となる樹脂シート長に調整可能な移動長調整機構を備えることを特徴とする熱成形装置。 - 上記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記加熱テーブルの鏡面は、硬質クロムメッキにて形成されることを特徴とする熱成形装置。 - 加熱テーブルに載置された樹脂シートを成形する熱成形方法であって、
上面が鏡面に形成され、所定の待機位置と成形位置との間を相互に移動する上記加熱テーブルを樹脂シートを鏡面上に載置しつつ同待機位置から成形位置に移動させることにより、同樹脂シートを同成形位置に搬送する樹脂シート搬送工程と、
上記樹脂シート搬送工程にて樹脂シートを搬送するにあたり、上記待機位置にて上記加熱テーブルの鏡面上に樹脂シートを所定の押圧にて押し当てるとともに、上記移動に合せて回転動作する回転ロールによって、上記樹脂シートを同加熱テーブルの鏡面上に載置させる樹脂シート載置工程と、
上記成形位置にて上記加熱テーブルと相対して配置され、同成形位置に搬送された加熱テーブルの鏡面上の樹脂シートを所定形状の成形型にて成形する樹脂シート成形工程とを具備することを特徴とする熱成形方法。
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