JP4936137B2 - 下型走行式成形設備 - Google Patents

Description

本発明は下型走行式成形設備に関する。さらに詳しくは、加熱装置内で所定温度に加熱し軟化させた長方形板状の熱可塑性シート材料を上下成形型により成形する成形装置において、該上成形型に対して成形ステーション（成形位置）に下成形型を載置した２台の走行台車をそれぞれ独立して往復移動可能に設置する下型走行式成形設備に関する。

従来、熱成形機などの成形装置において、熱可塑性シート材料と繊維質基材などの補助材料を一体プレスし積層成形体を成形する方法は、加熱軟化させた熱可塑性シート材料を上下成形型により成形後、成形型内から成形品を手作業、または取出し装置により取り出したのち、補助材料を下成形型の所定の位置にセットし、つぎの加熱した熱可塑性シート材料を搬送し、つぎの成形を行う。
この方法では補助材料は手作業によりセットされており、成形装置内の成形型周辺で作業を行っている。このため、成形品を取り出し、補助材料をセットしているあいだ、加熱された材料が成形機装置内に搬送できないため、機械のサイクルタイムの短縮ができないという問題がある。
サイクルタイムを早める方法として、成形装置とトリミングプレス装置を並べて、下成形型を共通化してターンテーブルにより２つの下成形型を入れ替えることで、時間のかかる成形中にもう片側でトリミングと補助材料のセットを行い成形する方法がある（特許文献１参照）。
しかし、この方法においてはテーブルが回転するための広い円形のスペースが必要となるといった問題を残している。

これに対して、１つの押圧部材を上下する仮積層プレス機に直行する方向に往復可能にした第１、第２台車を用いる仮積層装置がある（特許文献２参照）。
また、型締め装置を有する成形ステーションの両側に第１、第２の段取りステーションを設け、成形ステーションと第１の段取りステーションとのあいだを移動する第１のシャトル台車と成形ステーションと第２の段取りステーションとのあいだを移動する第２のシャトル台車とを用いる射出成形機がある（特許文献３参照）。
この仮積層装置のように仮積層プレス機に対して直行する方向に往復可能な第１、第２台車を用いたり、射出成形機のように成形ステーションと第１の段取りステーションとのあいだと成形ステーションと第２の段取りステーションとのあいだを移動する第１、第２のシャトル台車を用いることにより、狭いスペース内で機械のサイクルタイムを短縮させることができる。

特開２００５−１２５３７６号公報 特開２００１−１９１３１６号公報 特開２００４−３４５３２８号公報

しかしながら、前記仮積層装置における第１、第２台車は、ボールねじ機構により連動して移動するため、このボールねじ機構を用いると成形装置外での成形品の取り出しと補助材料のセットを同時に行うことができない。
一方、前記射出成形機における第１、第２のシャトル台車は、それぞれシリンダ機構により往復移動するようにされているため、このシリンダ機構を用いると成形装置外での成形品の取り出しと補助材料のセットを同時に行うことができる。

しかし、この射出成形機は仮積層装置と同様に、台車が成形位置に位置決めされていないので、上成形型を載置する台車を下成形型に押し付けたときに下成形型を載置する台車が位置ズレして製品の品質低下を招きかねない。前記仮積層装置におけるボールねじ機構を用いると、位置決め精度が優れているが、下成形型用台車の周方向への位置ズレを受けてねじ部を損傷させるおそれがある。また、前記射出成形機におけるシリンダ機構では、下成形型用台車の位置ズレを受け止める力が不足しているため、無理にこの力を受け止めるとシリンダロッドが変形するおそれがある。

そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、下成形型を載置する走行台車を成形ステーションに位置決めして製品（成形品）の品質向上を図ることができる下型走行式成形設備を提供することを目的とする。

本発明の下型走行式成形設備は、熱可塑性シート材料を上下成形型により成形する成形装置において、該上成形型に対して成形ステーションに下成形型を載置した２台の走行台車を往復移動可能に設置する下型走行式成形設備であって、前記２台の走行台車にそれぞれ取り付けられる駆動モータにより該２台の走行台車を独立して移動させる台車搬送機構と、前記成形装置に対して直行する方向に該２台の走行台車を一対のレールに沿って走行させる走行機構と、該走行台車に係合して前記成形ステーションに該走行台車を位置決めする位置決め手段とを備えてなることを特徴としている。

本発明によれば、下成形型を載置する走行台車を成形ステーションに位置決めすることにより、成形時に下成形型が横方向に位置ズレしなくなるため、製品の品質向上を図ることができる。
また、成形品の取り出しや補助材料のセット作業が成形装置の外でできるため安全に作業できるとともに、もう一つの型により取り出しやセットに要していた時間を省いてつぎの成形を行える。これにより、早いサイクルタイムで製造が行えるため、機械の稼働効率を向上させることもできる。

以下、添付図面に基づいて本発明の下型走行式成形設備を説明する。本発明の一実施の形態は、図１〜３に示されるように、加熱装置（図示せず）内にて加熱軟化された熱可塑性シート材料Ｈを上成形型ＭＵと下成形型ＭＬ、ＭＲにより成形する成形装置Ｍにおいて、該上成形型ＭＵに対して成形ステーションＳに下成形型ＭＬ、ＭＲを載置した２台の走行台車ＴＬ、ＴＲを矢印Ｌの方向に往復移動可能に設置する下型走行式成形設備である。
この下型走行式成形設備には、前記２台の走行台車ＴＬ、ＴＲを独立（単独で）して移動させる台車搬送機構Ａと、該２台の走行台車ＴＬ、ＴＲを走行させる走行機構Ｂと、前記成形ステーションＳに該走行台車ＴＬ、ＴＲを位置決めする位置決め手段Ｃとが備えられている。なお、図１においては、前記下成形型ＭＬと下成形型ＭＲのうち、下成形型ＭＬに補助材料Ｆがセットされている。

前記成形装置Ｍは、門型のフレーム１の上部に昇降用アクチュエータ２が取り付けられており、そのロッドの下方には上成形型ＭＵが上昇降テーブル３に固定され吊り下げられている。この上昇降テーブル３は、アクチュエータ２を伸長作動と収縮作動させることによりガイド４により垂直方向に昇降する。
また、前記門型フレーム１の下面両側から加熱装置内まで一対のフレーム５が固設されている。そして、この一対のフレーム５には、クランプ搬送機構６を介して幅クランプ機構７が連結されている。このため、前記シート材料Ｈは、幅クランプ機構７に把持された状態で加熱装置から成形装置Ｍへ運ぶことができる。そして、前記台車搬送機構Ａ、走行機構Ｂおよび位置決め手段Ｃは、前記フレーム１に直行する方向（左右方向）に伸びて床に形成されたピットＰの中に設置されている。
前記アクチュエータ２として、電動シリンダ、油圧シリンダまたは空圧シリンダを用いることができるが、構造が簡単な電動シリンダを用いるのが好ましい。油圧シリンダやエアシリンダの場合は、配管および油圧ポンプやエアポンプなどを用いる構造が必要になりコスト高になるからである。
また、本実施の形態では、２台の走行台車ＴＬ、ＴＲはピットＰ内を移動できるようにされていることから、上成形型ＭＵを低い位置に配置することができる。このため、中子型（車型（４ＷＤまたはノーマル）により交換される上成形型内にあるブロック状の部品）を交換するとき上昇降テーブル３を下げずに交換が可能である。

前記クランプ搬送機構６は、一対のフレーム５に連結される、走行レールとガイド部とからなる直線ガイド部材８と、搬送フレーム９と、加熱装置側に設置される搬送駆動モータ（図示せず）と、従動部１０と、該搬送駆動モータと従動部１０にかけられたベルト１１と、該搬送フレーム９とベルト１１に固定される固定金具１２からなり、搬送駆動モータによりベルト１１が回転して加熱装置と成形装置Ｍとのあいだを往復可能にされている。
前記搬送フレーム９に連結されている幅クランプ機構７は、前記シート材料Ｈの走行方向の端縁を把持するクランプ手段７ａと、該クランプ手段７ａをそれぞれ昇降するクランプ昇降機構７ｂと、該クランプ昇降機構７ｂを前記材料Ｈの走行方向に直行する幅方向に移動させて幅調整を行う幅調整機構７ｃとから構成されている。本実施の形態では、前記クランプ手段７ａとクランプ昇降機構７ｂが５セット設けられているが、個数は適宜選定することができる。また、クランプ手段７ａとクランプ昇降機構７ｂは、シリンダを用いた構造とすることができるが、これに限定されるものではない。さらに、前記幅調整機構７ｃは、モータ１２と直線ガイド１３を用いた構造とすることができるが、これに限定されるものではない。

なお、樹脂シートＨを把持するクランプ手段７ａは、本実施の形態に示されるように成形装置Ｍ側に設けられ成形中も把持しているが、これに代えて成形装置Ｍに樹脂シートＨを搬送したのち下成形型側に配置したクランプ手段により樹脂シートを把持させて成形させることもできる。型側にクランプ手段を配置する場合は、成形型の形状に合わせて任意に設けることができるが、成形型ごとにクランプ手段を用意しなければならないため成形型のコストが高くなる。これに対して、本実施の形態のように成形装置Ｍ側にクランプ手段７ａを配置した場合は、装置側に一式用意するだけで済むので成形型のコストを下げることができる。

前記台車搬送機構Ａは、駆動モータを用いて前記走行台車ＴＬ、ＴＲをアクチュエータ２により昇降する一つの上成形型ＭＵの移動方向に直行させて単独で走行できる機構であれば、とくに限定されるものではないが、本実施の形態では、ベースフレーム２１から張り出したアーム部２１ａに組み付けられたラック２２に走行台車ＴＬ、ＴＲに組み付けられた駆動モータとしてのサーボモータ２３の先端に固着したピニオン２４がかみ合い走行するようにされている。なお、本実施の形態では、このラック２２は成形ステーションＳの位置で２分割にされているが、分割しなくてもよい。
また、走行台車ＴＬ、ＴＲは、枠組みされたベースフレーム２１上に設けられる一対のレール２５とガイド部２６からなる直線ガイド２７を介して走行可能にされている。なお、本実施の形態では走行台車ＴＬ、ＴＲは、走行機構Ｂとして一対のレール２５とガイド部２６からなる直線ガイド２７を用いて走行可能にされているが、一対のレール２５と車輪を用いて走行可能にすることができる。
また、作業者が、成形装置Ｍの外で作業する時ピットＰに落ちないように、ステップ２８が走行台車ＴＬ、ＴＲの内側にそれぞれ固定されている。

前記位置決め手段Ｃは、前記成形ステーションＳにおいて走行台車ＴＬ、ＴＲの下部に固定される受け部３１に係合できる機構であれば、とくに限定されるものではないが、本実施の形態では、図４に示されるように、一対のレール２５間のベースフレーム２１に掛け渡された補強梁部２１ａに配置される昇降用アクチュエータ機構３２とされている。このアクチュエータ機構３２は、油圧アクチェータ３３の先端に固着したピン３４が上向き昇降可能に取り付けられており、ガイドブロック３５とは摺動可能にされている。この油圧アクチュエータ３３は、伸長作動によりピン３４を成形ステーションＳに移動した走行台車ＴＬ（ＴＲ）の下側に固定された受け部３１に係合して成形時に該走行台車ＴＬ（ＴＲ）を位置決めする。
また、本実施の形態では、走行台車ＴＬ、ＴＲの位置決めの精度を向上させるために前記走行台車ＴＬ、ＴＲが成形ステーションＳに停止すると前記サーボモータ２３の位置決め（指令信号）を解除して、前記位置決め手段Ｃにおける油圧アクチェータ３３を作動させる制御部を備えているのが好ましい。

ここで、本実施の形態にかかわる成形設備と従来の１つの成形設備の作業者の作業領域の違いについて図５〜６に基づいて説明する。なお、図において、斜線部は作業領域を示し、符号５０は加熱装置である。図５に示されるように、本実施の形態では、成形装置Ｍ内に入ることなく、左右の作業領域に移動した走行台車ＴＬ、ＴＲの下成形型ＭＬ、ＭＲで作業できる。これに対して、図６に示されるように、従来の成形設備では、成形装置５１内に置かれた下成形型５２に対して直接作業を行っており、成形装置５１内に入って作業していた。これにより、本実施の形態では、作業者が成形装置内に常時入らないため、設備の高さや巾を小さくできる。そして、走行台車ＴＬ、ＴＲがそれぞれ外に出た位置に、製品取り出し装置とトリム装置を追加すれば、トリム工程まで自動運転ができ、作業者を減らすことが可能である。

以下、本実施の形態にかかわる成形設備の動きについて説明する。下成形型ＭＲを載置する走行台車ＴＲが成形ステーションＳに移動し、シート材料Ｈを成形する状態から説明する。
まず、外側に移動している下成形型ＭＬを載置する走行台車ＴＬに、補助材料Fをセットする。セットし終わったら、作業者は退避して、作業終了のスイッチ（図示せず）を押す。
ついで、成形が終了して昇降用アクチュエータ２を伸縮させて上成形型ＭＵを上昇させるタイミングで、走行台車ＴＬ、ＴＲが成形装置Ｍに出入りする門型フレーム１の箇所に設けられたシャッター（図示せず）を上昇させる。そして、油圧アクチェータ３３を収縮作動してピン３４を受け部３１から開放し、走行台車ＴＲのサーボモータ２３を逆転させて該走行台車ＴＲを目標の退避位置で停止させる。
同時に走行台車ＴＬのサーボモータ２３を正転させて該走行台車ＴＬを目標の成形ステーションＳで停止させる。ついで、サーボモータ３２のサーボ位置決め制御を解除して油圧アクチェータ３３のピン３４を上昇し受け部３１に係合させて成形ステーションＳに走行台車ＴＬを固定する。ついで、シャッターを下降さる。
ついで、加熱装置により加熱されたシート材料Ｈが、加熱装置からクランプ手段７ａに把持されて幅クランプ機構７とともに成形ステーションＳの上方に移動し、上成形型ＭＵと走行台車ＴＬに載置される下成形型ＭＬとのあいだに搬入される。そして、昇降用アクチュエータ２を伸長させて上成形型ＭＵを降下させて成形する。このとき、クランプ昇降機構７ｂによって、上成形型ＭUの降下動作に同調して成形を行う。成形ステーションＳで成形が行われているあいだに、外に移動している走行台車ＴＲ上の下成形型ＭＲに載っている成形品を取り出し、つぎの成形用の補助材料Ｆを下成形型ＭＲにセットする。セットし終わったら、作業者は退避して、作業終了のスイッチを押す。
ついで、成形が終わると幅調整機構７ｃにより上成形型ＭＵと下成形型ＭＲに干渉しない位置までクランプ手段７ａを拡大し、上昇させたのち幅クランプ機構７を加熱装置へ戻す。
これと同時に昇降用アクチュエータ２を伸縮し、上昇端まで上成形型ＭＵを上昇させるとともに、シャッターも上昇させ油圧アクチェータ３３のピン３４を下降し受け部３１から開放する。
ついで、走行台車ＴＬのサーボモータ２３を逆転させて走行台車ＴＬを目標の退避位置で停止する。同時に走行台車ＴＲのサーボモータ２３を正転させて走行台車ＴＲを目標の成形ステーションＳで停止させる。
ついで、サーボモータ２３のサーボ位置決め制御を解除して油圧アクチェータ３３のピン３４を上昇させて走行台車ＴＲを成形ステーションＳに固定する。ついで、シャッターを下降さる。この繰り返しによって成形品を製造する。

以上説明したとおり、本実施の形態では、下成形型を載置する走行台車を成形ステーションに位置決めしてシート材料の位置ズレを防止して成形品の品質向上を図ることができる。
また、本実施の形態では、成形装置の上成形型に対して２つの下成形型を２台の走行台車により交互に単独で往復可能とし、一方の下成形型が成形装置内で成形をしているあいだに、成形装置の外に出ているもう一方の下成形型から成形された成形品の取り出しや、つぎの成形用の補助材料のセットができ、成形後、つぎの準備ができるまで成形装置が待機することがなくなり、サイクルタイムが短縮できる。また、成形装置の外に移動している走行台車に載置される下成形型に対して作業を行うため、安全性が向上するだけでなく、作業性も向上し、さらに成形装置内に人が立ち入ることを考慮しなくてよくなるため、作業者が作業するスペースを削減して成形装置を小型化できるなど多くの利点がある。

本発明の一実施の形態にかかわる下型走行式成形設備を示す概略図である。 図１の左側面図である。 図１のＩ−Ｉ線断面図である。 図１の位置決め手段を説明する要部拡大図である。 本実施の形態にかかわる成形設備における作業者の作業領域を説明する図である。 従来の１つの成形設備における作業者の作業領域を説明する図である。

符号の説明

Ａ 台車搬送機構
Ｂ 走行機構
Ｃ 位置決め手段
Ｈ シート材料
Ｍ 成形装置
ＭＵ 上成形型
ＭＬ、ＭＲ 下成形型
Ｐ ピット
Ｓ 成形ステーション
ＴＬ、ＴＲ 走行台車
１ 門型フレーム
２ 昇降用アクチュエータ
３ 上昇降テーブル
４ ガイド
５ フレーム
６ クランプ搬送機構
７ 幅クランプ機構
７ａ クランプ手段
７ｂ クランプ昇降機構
７ｃ 幅調整機構
２１ ベースフレーム
２１ａ 補強梁部
２２ ラック
２３ サーボモータ
２４ ピニオン
２５ レール
２６ ガイド部
２７ 直線ガイド
３１ 受け部
３２ 昇降用アクチュエータ機構
３３ 油圧アクチェータ
３４ ピン
３５ ガイドブロック

Claims (4)

1. 熱可塑性シート材料を上下成形型により成形する成形装置において、該上成形型に対して成形ステーションに下成形型を載置した２台の走行台車を往復移動可能に設置する下型走行式成形設備であって、
   前記２台の走行台車にそれぞれ取り付けられる駆動モータにより該２台の走行台車を独立して移動させる台車搬送機構と、
   前記成形装置に対して直行する方向に該２台の走行台車を一対のレールに沿って走行させる走行機構と、
   該走行台車に係合して前記成形ステーションに該走行台車を位置決めする位置決め手段
   とを備えてなる下型走行式成形設備。
2. 前記位置決め手段が、走行台車の下部に固定される受け部に係合できるように前記成形ステーションにおける一対のレール間に配置される昇降用アクチュエータ機構である請求項１記載の下型走行式成形設備。
3. 前記台車搬送機構、走行機構および位置決め手段が床に形成されるピット内に設置されている請求項１記載の下型走行式成形設備。
4. 前記走行台車が成形ステーションに停止すると前記駆動モータの位置決めを解除して、前記位置決め手段を作動させる制御部を備えてなる請求項１、２または３記載の下型走行式成形設備。