JP4817937B2 - 熱成形装置 - Google Patents
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Description
加熱板を用いた従来の熱成形装置では、加熱板に複数の通気孔が形成され、これらの通気孔にエアを流通させながら樹脂シートを差圧成形している。
すなわち、セレクトスイッチが被成形材を熱成形する設定に切り替えられると、上記成形機構により、バルブが開かれて熱板の通気孔にエアが流通し、熱板が用いられて被成形材が熱成形される。また、セレクトスイッチが被成形材を熱成形しない設定に切り替えられると、前記成形機構により、バルブが開閉し、該バルブの固着が防止される。従って、熱成形に用いるバルブについて、長期間使用しなかった等による固着が防がれ、確実に該バルブが開いて被成形材が熱成形される。
また、熱板の表面に対応させた画面の中から熱成形に用いる範囲を本装置に入力すると、入力した範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する開閉用バルブのみ開かれて前記範囲中の通気孔にエアが流通することにより、被成形材に対して熱板を用いた熱成形が行われる。これにより、熱成形に使用する通気孔を変更するために各開閉用バルブを一つ一つ徒手で開閉する必要がなく、本装置が自動的に必要な開閉用バルブのみ開いて被成形材を熱成形するので、通気経路を変更する作業が短時間で済む。
上記バルブには、通電されると開となる一方で通電されていないときにはばねの力により閉となる電磁弁、通電されると閉となる一方で通電されていないときにはばねの力により開となる電磁弁、シリンダバルブ、等を用いることができる。上記バルブを開閉させることには、上記バルブを一旦開いて閉じること、上記バルブを一旦閉じて開くこと、等が考えられる。
上記複数の通気孔から区分される各区分に存在する通気孔は、一つでもよいし、二以上でもよい。該通気孔は、エアを噴出するものでもよいし、エアを吸引するものでもよいし、エアの吸引と噴出とを行うものでもよい。
(1)熱成形装置の説明:
(2)熱成形装置の動作および作用:
(3)変形例:
図1は熱成形装置100の外観図、図2は熱成形装置の正面図、図3は成形用の型40が所定の離間位置L13にあるときの熱成形装置の右側面図、図4は型40が所定の近接位置L14にあるときの熱成形装置の右側面図、図5は成形機構20の要部を示す平面図、図6は固定部材51の下から成形機構20の要部を示す平面図、図7は型の下から型等を示す底面図、図8は型を組み立てる様子を示す分解斜視図、図9は型の下から熱成形装置の要部を示す平面図、図10は熱板60を支持する構造とエア結線を示す斜視図、図11は図10のA1の位置を断面視した垂直断面図、図12は熱板の上面図、図13と図14は台座65を示す図、図15は間座70,72,74の上面図、図16は間座とヒータ79を固定した台座の底面図、図17は下テーブル75をエア結線とともに示す上面図、図18は熱成形装置に設けられたコンピュータシステム95のブロック図、図19は熱板の表面に対応させた画面SC1を示す図、図20はコンピュータシステムの処理を示す図、図21は成形機構の動作を示す図、図22は本熱成形装置の動作を示す図である。
なお、図2において、左から右へ向かう方向が所定の搬送方向D1であり、左側がシートS1の上流側、右側がシートS1の下流側である。図7、図9では、搬送されるシートS1の位置を破線で示している。図12では、通気孔61の区分SE1,2と非区分SE3とを二点鎖線で示している。図14では、内部通気経路67,69を破線で示している。図15では、台座65と下テーブル75の位置を二点鎖線で示している。図17では、間座70,72,74の位置を二点鎖線で示すとともに、テーブル内部通気経路77を破線で示している。
加熱板(熱板)60は、通気孔(第一の通気孔)61を有する。本熱板60には複数の通気孔61が形成され、これらの通気孔61は、便宜上、複数の区分SE1,SE2に区分される。本実施形態の各通気孔61は、熱板60の表面60aから裏面60bへ貫通した貫通穴とされ、熱板の表面60a上で互いに異なるx方向とy方向とへそれぞれ配列されている。なお、x方向とy方向とは、互いに直交していると好適である。また、本実施形態ではシートの搬送方向D1をx方向、引出方向D2,D3をy方向としているが、これらの方向D1〜D3とは異なる方向をx方向やy方向としてもよい。
開閉用通気経路66,67,71,77,80は、通気孔61に接続され、エアを流通させる。本実施形態では、前記開閉用通気経路とバルブ85との組み合わせが区分SE1,SE2と同数設けられ、該各開閉用通気経路は各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ接続されている。
電磁弁とされたバルブ85は、各開閉用通気経路66,67,71,77,80を開閉可能とされている。本バルブ85は該各開閉用通気経路と同数設けられ、各バルブ85は該各開閉用通気経路をそれぞれ開閉することが可能とされている。本バルブ85は、通電されると開となる一方で通電されていないときにはばねの力により閉となる非通電時閉のばね付き電磁弁とされている。
成形機構20は、バルブ85を開いて通気孔61にエアを流通させながら熱板60を用いてシート(被成形材)S1を熱成形し、シートS1を熱成形しないときにバルブ85を開閉させてバルブ85の固着を防止する。本成形機構20は、シートを熱成形しないときに開閉用通気経路に真空圧または圧空を供給しないで電磁弁85に通電して電磁弁85を一旦開いた後に通電を停止して電磁弁85を閉じ、シートを熱成形するときに電磁弁85に通電して電磁弁85を開いて開閉用通気経路に真空圧または圧空を適宜供給して通気孔61にエアを流通させながら熱板60を用いてシートを熱成形する。
本発明では、シートS1を熱成形しないときにバルブ85が開閉するので、長期間熱成形に使用しないバルブでも、非熱成形時に開閉され、固着が防止される。特に、バルブ85に非通電時閉の電磁弁を用いる場合、長期間熱成形の使用しない電磁弁が生じると、このような電磁弁では長期間成形に使用しないと閉じた状態で固着することが想定される。このような電磁弁でも、シートを成形しないときに一旦開かれるので、閉じた状態での固着が防止される。従って、熱成形に用いるバルブ85について、長期間使用しなかった等による固着が防がれ、確実にバルブ85が開いてシートS1が熱成形される。
成形機構20は、各バルブ85のうち前記入力された範囲R1の中にある通気孔61に接続された通気経路80を開閉するバルブ85のみ開いて前記範囲R1中の通気孔61にエアを流通させながら熱板60を用いてシートS1を熱成形する。本実施形態の成形機構20は、成形位置L1にあるシートS1の下面(一面)S1b側となる所定の熱板側成形位置L3に配置される熱板60と、成形位置L1にあるシートS1の上面(他面)S1a側となる所定の型側成形位置L2に配置されて熱板60に対向する所定の成形面41aが形成された型40とを用い、熱板60と型40とを近接させて成形位置L1のシートS1を加熱しながら成形面41aの形状に合わせて熱成形する。また、成形機構20は、シートS1を熱成形しないときに、各バルブ85の全てを開閉させて各バルブ85の固着を防止する。
台座65は、表面65aで熱板の裏面60bに接し、各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ繋がった各溝66(開閉用通気経路の一部)が表面65a側に形成され、該各溝66から内部を貫通してそれぞれ各通気経路80に接続された各内部通気経路67(開閉用通気経路の一部)が形成されている。各内部通気経路67は、台座の表面側の各溝66からそれぞれ台座の裏面65bへ貫通した各第二の貫通穴とされ、各通気経路80に接続されている。
下テーブル75は、台座65の裏面65bに対向して配置されている。間座70,72,74は、下テーブル75と台座65との間で互いに間を置きながら下テーブル75と台座65とを架け渡している。ヒータ79は、複数の間部材70,72,74の間で下テーブル75から離れて台座の裏面65bに接して該台座65を介して熱板60を加熱する。
シート搬送機構10は、所定の成形位置L1を通る所定の搬送方向D1へシートS1を搬送する。成形機構20は、シート搬送機構10によりシートS1が搬送されるときには熱板60と型40とを離間させ、シートS1が成形位置L1まで搬送されたときに熱板60と型40とを近接させてシートS1を加熱しながら成形面41aの形状に合わせて成形する。
非開閉用通気経路82は、熱板の表面60a上における所定のx位置Lx1,Lx1からx方向内側の範囲Rx1、かつ、所定のy位置Ly1,Ly1からy方向内側の範囲Ry1に存在する非区分SE3の通気孔61に接続されている。
型引出機構98は、型40を型側成形位置L2からシートS1の搬送方向D1とは異なる所定の引出方向D2へ引き出し可能にさせる。
熱板引出機構99は、熱板60を熱板側成形位置L3からシートS1の搬送方向D1とは異なる所定の熱板引出方向D3へ引き出し可能にさせる。
シートの搬送方向D1は、水平方向としているが、水平方向からずれた方向でも、鉛直方向でもよい。型や熱板の引出方向D2,D3は、搬送方向D1と平行でない水平方向かつ搬送方向D1と直交する方向としているが、直交する方向とは異なる方向とすることも可能である。
成形後、熱板60と型40とが離間すると、既に成形位置L1から搬送方向D1へ搬出された成形後のシートS2の両側縁部がクランプ位置L11のクランプ部材14aでクランプされ、クランプ搬送機構14が前記クランプ位置から所定の解放位置L12まで水平移動してシートS2をさらに搬送方向D1へ所定量搬送する。すると、既にクランプされていた成形後のシートS2が例えば成形品取出機構へ送られる。該成形品取出機構では、例えば、所定の長さでカットされて、必要に応じて順次下がっていく昇降テーブル上で積み重ねられ、成形品あるいは成形品スタックが取出機構により取出台上へ送り出される。
以上により、シートS1から成形品を形成することができる。
図2、図3、等に示すように、熱板60は、型40に対向する上面60aが成形位置L1のシートS1の下面S1bに接触するように配置され、成形位置L1に搬入されたシートS1を加熱して軟化させる。熱板60は、例えば金属製とされ、矩形板形状に形成されている。熱板の各通気孔61は、通気経路80が閉じていないときに、真空圧空供給機構25から真空圧を作用させられたり(空気を吸引されたり)、真空圧の供給(減圧)から解放されたり、圧空を供給されたり、圧空の供給を解除されたりする。
なお、差圧成形を円滑に行うため、雌型41の成形面41aにも複数の通気孔41bが形成されている。
ここで、各溝66aは、熱板の表面60a上における所定のy位置Ly1,Ly1からy方向外側の範囲Ry2,Ry2ではx方向に向けた線Lx2上に存在する通気孔61を各区分SE1としてx方向へ向けて形成されている。また、各溝66bは、熱板の表面60a上における所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1であって所定のx位置Lx1,Lx1からx方向外側の範囲Rx2,Rx2ではy方向に向けた線Ly2上に存在する通気孔61を各区分SE2としてy方向へ向けて形成されている。さらに、各溝68は、所定のx位置からx方向内側の範囲Rx1、かつ、所定のy位置からy方向内側の範囲Ry1にある通気孔61について、x方向に向けた線に存在する全ての通気孔61に繋がるようx方向に向けて形成されている。
第二の間座72は、台座の裏面65bにある凹部用貫通穴69に繋がって表面72aから裏面72bに貫通した第二の凹部用貫通穴73が形成され、下テーブル75と台座65との間で間座70,74と間を置きながら下テーブル75と台座65とを架け渡している。第三の間座74は、熱板60を載置した台座65の支持を補助するため、下テーブル75と台座65との間で間座70,72と間を置きながら下テーブル75と台座65とを架け渡している。
各通気経路80(開閉用通気経路の一部)は、一端がエア流通口75c1,75d1に接続され、他端が共通経路81に接続されている。エア流通口や共通経路に接続する際には、継手を介して接続してもよいし、継手を介さずに接続してもよい。各通気経路80は、下テーブルのx方向の縁部75c,dにある各テーブル内部通気経路77に繋げられて熱板60からx方向外側に向かって設けられ、第一の間座の各第三の貫通穴71、台座の各内部通気経路67、台座の各溝66を介して、熱板の各区分SE1,SE2の全通気孔61に接続されている。すなわち、各開閉用通気経路66,67,71,77,80は、複数の通気孔61から区分される各区分SE1,SE2の通気孔61にそれぞれ接続され、熱板の表面60a上における所定のx位置からx方向外側の範囲Rx2または所定のy位置からy方向外側の範囲Ry2に存在する通気孔61のいずれかに接続されている。
共通経路81は、一端が成形用バルブ26に接続されるとともに、上記通気経路80,82の他端側に接続されている。なお、成形用バルブ26は、ばね付き電磁弁とされ、通気経路25aや真空圧空供給源25bとともに真空圧空供給機構25を構成し、開かれた状態で真空圧空供給源25bから真空圧が作用させられたり圧空を供給されたりし、閉じられると真空圧や圧空の供給が解除される。
コンピュータ96の内部では、バス96zに、CPU96a、半導体メモリ96b,c、I/O回路(入出力回路)96d、タイマ回路96k、等が接続されるとともに、ハードディスクドライブを介してハードディスク(磁気記録媒体)96e、I/F(インターフェイス)を介してディスプレイ96f、I/Fを介して音声出力器96g、I/Fを介してマウス(ポインティングデバイス)96h、I/Fを介してキーボード96i、I/Fを介してプリンタ96j、等も接続されている。CPU96aは、ROM96bやハードディスク96eに記録された制御プログラムに基づいてメモリ96c,eをワークエリアとして利用しながら各部を制御する。
コンピュータシステム95は、図20に示す処理を行い、図19に示すように熱板の表面60aに対応させた画面SC1を表示し、該画面の中から成形に用いるx方向の範囲R1xおよびy方向の範囲R1yの操作入力を受け付ける。ここで、S102〜S106,S112〜S120,S142〜S144の処理を行うコンピュータシステム95が成形機構20の一部を構成し、S108〜S110の処理を行うコンピュータシステム95が成形範囲入力手段を構成する。
なお、型の通気孔41bに真空圧を作用させる(空気を吸引する)減圧機構を該通気孔41bに接続し、タイミングt8〜t9で通気孔41bに真空圧を作用させてもよい。すると、シートに対して真空圧空成形を行うことができる。このとき、真空圧空供給機構25から通気孔61へ圧空を供給しないと、シートに対して真空成形を行うことができる。
以上で1サイクルが終了し、以下、タイミングt1〜t11を繰り返すことにより、シートから熱板を用いた差圧成形を連続して行うことができる。
図20に示す処理を行う前提として、各電磁弁85は、通電されず、閉じた状態にされているものとする。また、真空圧空供給機構25から開閉用通気経路へは真空圧や圧空が供給されていないものとする。
コンピュータシステム95の電源をオンにする等して図20に示す処理を開始すると、まず、セレクトスイッチ97aの状態に応じて処理を分岐させる(ステップS102。以下、「ステップ」の記載を省略)。セレクトスイッチが「型替モード」に切り替えられている場合、全電磁弁85を開閉させる(S104〜S106)。本実施形態では、S104で全電磁弁85に通電して全電磁弁85を一旦開き(図22のタイミングt21)、所定のT秒後、S106で全電磁弁85への通電を停止して全電磁弁85を閉じる(タイミングt22)。図22に示すように、電磁弁85が成形範囲R1内の通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉するバルブであるか否かにかかわらず、開閉する。なお、タイミングt21〜t22の時間Tは、確実に電磁弁の開閉を切り替えることができる時間以上であればよく、例えば、0.2〜10秒、0.5〜5秒程度とすることができる。むろん、成形用バルブ26も同時に開閉させてもよい。
以上により、セレクトスイッチがシートを熱成形しない設定に切り替えられると全電磁弁85が開閉するので、電磁弁85の固着を防ぐことができる。
S104〜S106の処理を、S108の前の代わりにS110の後で行ってもよい。
S120では、全てのバルブ85を設定したか否かを判断し、未設定のバルブが残っていればS112〜S120を繰り返し、全てのバルブを設定した場合にはS102に戻る。
以上により、図22に示すように、成形範囲R1内の通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する電磁弁85が開き、成形範囲R1内の通気孔に接続されていない開閉用通気経路を開閉する電磁弁85が閉じたままとなる(タイミングt23)。
以上により、セレクトスイッチがシートを熱成形する設定に切り替えられると、入力範囲R1の中にある通気孔61に接続された開閉用通気経路を開閉する電磁弁85のみ開いて通気孔61にエアが流通し、熱板60によりシートが連続して熱成形される。
再びセレクトスイッチ97aを「型替えモード」にすると、S104〜S106で全電磁弁85が開閉する(タイミングt25〜t26)。
上記成形機構では、シートの上面側に熱板を配置し、シートの下面側に型を配置してもよい。上記シートの一面側に配置される熱板は、該シートの一面に接触しても、接触せず該シートの一面に対面配置されてもよい。なお、シートを加熱する際には、接触加熱する以外にも、輻射加熱や、接触加熱と輻射加熱の併用によりシートを加熱してもよい。上記シートの他面側に配置される型は、該シートの他面に接触しても、接触せず該シートの他面に対面配置されてもよい。
上記熱板と上記型とを近接および離間させる際には、型のみ移動させる以外にも、熱板のみ移動させても、熱板と型の両方を移動させてもよい。また、熱板と型との近接および離間の際、シートの位置を変えないのみならず、シートを型の方向へ移動させたり、シートを熱板の方向へ移動させたりしてもよい。
型用テーブルを熱板に対して近接および離間させる機構は、上記リンク機構以外にも、各種クランク機構、エアシリンダや油圧シリンダのようなシリンダを用いた機構、等でもよい。
上記被成形材は、極薄の樹脂フィルム、極薄の可塑性フィルム、厚みのある樹脂素材、厚みのある可塑性素材、等でもよい。
熱板に形成される通気孔は、表面から縁部へ貫通した通気孔、等でもよい。
上記台座と上記間座と上記下テーブルとを設けず、熱板の各区分SE1,SE2の通気孔61に直接各通気経路80(開閉用通気経路)を接続してもよい。
上記加熱機構は、ヒータ以外にも、熱風を供給する機構、ガス等の燃料を燃焼させる機構、等としてもよい。
また、S104〜S106の処理をS142の前に行い、熱成形の前にバルブを開閉させてもよい。さらに、全バルブ85のうち一部のバルブのみ被成形材を熱成形しないときに開閉させても、当該一部のバルブについて固着を防ぐ効果が得られる。
20…成形機構、21…基台、
25…真空圧空供給機構、25a…通気経路、26…成形用バルブ、
40…型、
60…加熱板(熱板)、60a…型に対向する表面、60b…裏面、
61…第一の通気孔(貫通穴)、
65…台座(台部材)、65a…表面、65b…裏面、
66,66a,66b…溝(開閉用通気経路の一部)、
67…第二の貫通穴(内部通気経路、開閉用通気経路の一部)、
68…溝(凹部)、
69…凹部用貫通穴(凹部用内部通気経路)、
70…第一の間座(第一の間部材)、71…第三の貫通穴(開閉用通気経路の一部)、
72…第二の間座(第二の間部材)、74…第三の間座(第三の間部材)、
75…下テーブル(熱板用テーブル)、75a…表面、75b…裏面、
77…テーブル内部通気経路(開閉用通気経路の一部)、
79…ヒータ(加熱機構)、
80…通気経路(開閉用通気経路の一部)、81…共通経路、82…非開閉用通気経路、
85…電磁弁(バルブ)、
95…コンピュータシステム(成形範囲入力手段、成形機構の一部)、
96…コンピュータ、97…制御盤、
100…熱成形装置、
S1…シート(被成形材)、S2…成形後のシート、
Claims (4)
- 通気孔を有する熱板と、
前記通気孔に接続された開閉用通気経路と、
該開閉用通気経路を開閉可能なバルブと、
被成形材を熱成形する設定と該被成形材を熱成形しない設定とを有する複数の設定の中でいずれかの設定に切り替え操作可能なセレクトスイッチを有し、該セレクトスイッチが前記被成形材を熱成形する設定に切り替えられると前記バルブを開いて前記通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて前記被成形材を熱成形し、前記セレクトスイッチが前記被成形材を熱成形しない設定に切り替えられると前記バルブを開閉させて該バルブの固着を防止する成形機構とを備えることを特徴とする熱成形装置。 - 前記バルブは、通電されると開となる一方で通電されていないときにはばねの力により閉となる電磁弁とされ、
前記成形機構は、前記セレクトスイッチが前記被成形材を熱成形しない設定に切り替えられると前記バルブに通電して該バルブを一旦開いた後に該通電を停止して前記バルブを閉じることを複数回連続して行い、前記セレクトスイッチが前記被成形材を熱成形する設定に切り替えられると前記バルブに通電して該バルブを開いて前記通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて前記被成形材を熱成形することを特徴とする請求項1に記載の熱成形装置。 - 複数の通気孔を有する熱板と、
前記複数の通気孔から区分される各区分の通気孔にそれぞれ接続された各開閉用通気経路と、
該各開閉用通気経路をそれぞれ開閉可能な各バルブと、
前記熱板の表面に対応させた画面を表示して該画面の中から熱成形に用いる範囲の入力を受け付ける成形範囲入力手段と、
被成形材を熱成形する設定と該被成形材を熱成形しない設定とを有する複数の設定の中でいずれかの設定に切り替え操作可能なセレクトスイッチを有し、該セレクトスイッチが前記被成形材を熱成形する設定に切り替えられると前記各バルブのうち前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉するバルブのみ開いて前記範囲中の通気孔にエアを流通させながら前記熱板を用いて被成形材を熱成形し、前記セレクトスイッチが前記被成形材を熱成形しない設定に切り替えられると前記各バルブの全てを開閉させて該各バルブの固着を防止する成形機構とを備えることを特徴とする熱成形装置。 - 所定の成形位置を通る所定の搬送方向へ成形可能なシートを搬送するシート搬送機構と、
表面から裏面へ貫通した複数の通気孔を有し、前記成形位置にあるシートの一面側に配置される熱板と、
該熱板を加熱するヒータと、
前記複数の通気孔から区分される各区分の通気孔にそれぞれ前記熱板の裏面で接続された各開閉用通気経路と、
該各開閉用通気経路をそれぞれ開閉可能であるとともに通電されると開となる一方で通電されていないときにはばねの力により閉となる各電磁弁と、
前記熱板の表面に対応させた画面を表示して該画面の中から成形に用いる範囲の入力を受け付ける成形範囲入力手段と、
前記成形位置にあるシートの前記一面側とは反対の他面側に配置されて前記熱板に対向する成形面が形成された型と、前記シートを熱成形する設定と該シートを熱成形しない設定とを有する複数の設定の中でいずれかの設定に切り替え操作可能なセレクトスイッチとを有し、該セレクトスイッチが前記シートを熱成形する設定に切り替えられると、前記シート搬送機構により前記シートが搬送されるときには前記熱板と前記型とを所定の離間位置まで離間させ、前記熱板と前記型とを所定の近接位置まで近接させて前記シートを加熱しながら前記成形面の形状に合わせて熱成形する際、前記シートが前記成形位置まで搬送されて前記熱板と前記型とを前記近接位置まで近接させるときには前記各電磁弁のうち前記入力された範囲の中にある通気孔に接続された開閉用通気経路を開閉する電磁弁のみ通電して開いて前記範囲中の通気孔に真空圧を作用させて前記シートを前記熱板の表面に密接させ、前記熱板と前記型とが前記近接位置まで近接したときに前記通気孔に作用させた真空圧を解除して前記シートを前記型の成形面に密接させることにより熱成形し、前記セレクトスイッチが前記シートを熱成形しない設定に切り替えられると前記各電磁弁の全てを通電して一旦開けた後に通電を停止して該各電磁弁の全てを閉じる成形機構とを備えることを特徴とする熱成形装置。
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