JP5010379B2 - 熱成形装置及び熱成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、エアを流通させる通気孔を有する熱板を用いて被成形材を熱成形する熱成形装置及び熱成形方法に関する。

通気孔を有する熱板と、その通気孔に接続された通気経路と、その通気孔からエアを吸引する負圧をその通気経路に加える負圧供給機構とを有して通気孔にエアを流通させながら熱板を用いて被成形材を熱成形する成形機構を備える熱成形装置がよく知られている。

例えば、特許文献１には、シート搬送機構により被成形材であるシートが搬送されるときには熱板と型とを離間させ、シートが成形位置まで搬送されたときに熱板と型とを近接させてシートを加熱軟化させつつ型の型面形状に合わせてシートを変形させることにより成形品を形成する熱成形装置が記載されている。より具体的には、この熱成形装置においては、シートが成形位置まで搬送されて熱板と型とを所定の近接位置まで近接させるときには熱板の通気孔に真空圧を作用させてシートを熱板に密接させる。そして、熱板と型とが近接位置まで近接したときに熱板の通気孔に作用させた真空圧を解除してシートを型の成形面に密接させることにより差圧成形している。このように、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。
特開２００７−１４４８２８号公報

ところで、成形の際にシートを熱板に密接させるのはシートを可及的速やかに熱成形可能な設定温度まで加熱するためであり、最大限作用可能としても最大の真空度は-0.1MPaしかないので、従来は最大差圧例えば真空ポンプによって得られる最大の真空圧（すなわち真空圧の元圧）を通気経路に作用させていた。しかしながら、加熱時間は可及的に短くなるものの、熱板に設けられた通気孔の孔跡がシートに転写され易くなり孔跡が目立ち易くなるという問題が生じる可能性があった。特に、シートが透明であるほどこの孔跡がより目立ち易くなる。

本発明は上記課題に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、熱板に被成形材を密接させる際に被成形材に転写される熱板の通気孔の孔跡を目立ち難くすることが可能な熱成形装置及び熱成形方法を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、通気孔を有する熱板と、前記通気孔に接続された通気経路と、前記通気孔からエアを吸引する負圧を前記通気経路に加える負圧供給機構とを有し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被成形材を熱成形する成形機構を備える熱成形装置であって、前記負圧供給機構は、負圧を発生する真空ポンプと前記通気経路を開閉可能な切替バルブとを備え、該切替バルブが開かれた状態にあるときに前記真空ポンプによる負圧を前記通気経路に作用させて前記熱板に前記被成形材を密接させるものであり、前記熱板に前記被成形材を密接させる際に前記通気経路に作用させる真空度を、前記真空ポンプによって得られる最大の真空度から下げた所定圧とする真空度低減装置を備える構成としてある。

上記のように構成された本発明の熱成形装置において、真空度低減装置により前記通気孔に作用するエアの真空度が下げられることから、発生可能な最大真空度が通気経路に作用させられることに比較して被成形材を熱板に密接させる為の圧力が抑制される。尚、真空度とは負圧の度合いを示すものであり、真空度を下げることは大気圧以下において圧力を上げることに相当する。

また、前記負圧供給機構は、負圧を発生する真空ポンプと前記通気経路を開閉可能な切替バルブとを備え、該切替バルブが開かれた状態にあるときに前記真空ポンプによる負圧を前記通気経路に作用させて前記熱板に前記被成形材を密接させる。また、前記真空度低減装置は、前記熱板に前記被成形材を密接させる際に前記通気経路に作用させる真空度を、前記真空ポンプによって得られる最大の真空度から下げた所定圧とする。このように構成されることで、通気経路に作用させられる負圧が真空ポンプによって得られる最大の真空度から下げた所定圧とされることから、発生可能な最大真空度が通気経路に作用させられることに比較して被成形材を熱板に密接させる為の真空度が抑制される。

また、好適には、前記真空度低減装置は、前記通気孔と前記切替バルブとの間の通気経路における真空度が前記所定圧以上となったことを検出する圧力センサを備え、該圧力センサにより前記真空度が前記所定圧以上となったことが検出された場合には前記切替バルブを強制的に閉とする構成としても良い。このように構成されることで、通気経路に作用させる真空度を適切に発生可能な最大真空度から下げた所定圧とすることができる。加えて、その所定圧となるまでは発生可能な最大真空度を直接的に通気経路に作用させる場合と同様に真空度が立ち上がる。

また、好適には、前記切替バルブは、常時は閉とされる一方で通電により開とされる電磁弁である構成としても良い。また、前記圧力センサは、前記所定圧以上を検出したときには所定信号を出力する構成としても良い。また、前記真空度低減装置は、前記圧力センサにより前記所定信号が出力された場合には前記電磁弁への通電を禁止する構成としても良い。このように構成されることで、圧力センサにより負圧が所定圧以上となったことが検出された場合には切替バルブが適切に閉とされる。

また、好適には、前記切替バルブは、常時は閉とされる一方で通電により開とされる電磁弁である構成としても良い。また、前記真空度低減装置は、前記圧力センサに電気的に接続されて該圧力センサにより前記負圧が前記所定圧以上となったことが検出されたときに前記電磁弁への通電を遮断するリレーを備えている構成としても良い。このように構成されることで、圧力センサにより負圧が所定圧以上となったことが検出された場合には切替バルブが適切に閉とされる。

また、好適には、前記真空度低減装置は、前記真空ポンプと前記切替バルブとの間の通気経路に介在させられて前記真空ポンプによって得られる最大の真空度を前記所定圧に下げて出力するレギュレータバルブである構成としても良い。このように構成されることで、通気経路に作用させる真空度を適切に発生可能な最大真空度から下げた所定圧とすることができる。

さらに、好適には、上記熱成形装置における処理方法として作用する構成としても良い。すなわち、熱板に設けた通気孔からエアを吸引する負圧を該通気孔に接続された通気経路に加える負圧供給工程を有し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被成形材を熱成形する熱成形方法であって、前記負圧供給工程は、前記通気経路を開閉可能な切替バルブが開かれた状態にあるときに真空ポンプによる負圧を前記通気経路に作用させて前記熱板に前記被成形材を密接させるものであり、前記熱板に前記被成形材を密接させる際に前記通気経路に作用させる真空度を、前記真空ポンプによって得られる最大の真空度から下げた所定圧とする真空度低減工程を備える構成としても良い。このように、請求項１にかかる発明と併記して、かかる熱成形方法としての発明を開示している。すなわち、必ずしも実体のある装置に限らず、その方法としても有効であることに相違はない。

本発明を適用可能な被成形材は、熱成形可能な材質であればよく、樹脂シートや熱可塑性シート等のシート（フィルムを含む）、さらに厚みのある素材、等を用いることができる。上記熱成形には、差圧成形等を用いることができる。
上記通気孔は、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。

以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、熱板に被成形材を密接させる際に被成形材に転写される熱板の通気孔の孔跡を目立ち難くすることが可能な熱成形装置を提供することができる。

さらに、請求項６に記載の発明によれば、上記同様の効果を奏する熱成形方法を提供することができる。

以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。

（１）熱成形装置の説明：
図１は本発明の一実施形態に係る熱成形装置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は型の下から型等を示す底面図、図６は型を組み立てる様子を示す分解斜視図、図７は熱板６０を支持する構造とエア結線を示す斜視図、図８は図７のＡ１の位置を断面視した垂直断面図、図９はクランプ搬送機構１４の右側面図、図１０はコンピュータシステム９５の回路構成の概略を示すブロック図、図１１は熱成形装置１００の動作を示すタイミングチャート、図１２は成形加熱動作時に実行されるコンピュータシステム９５の処理を示すフローチャート、図１３は成形加熱動作時における真空圧力の立ち上がり特性を示す図である。
なお、図２では、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。

本熱成形装置１００は、シート搬送機構１０、成形機構２０を備える。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へ成形可能なシートＳ１を搬送する。成形機構２０は、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の下側（一面側）に配置される熱板６０と、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の上側（他面側）に配置されて熱板６０に対向する型４０とを有し、シートＳ１が成形位置Ｌ１まで搬送されたときに熱板６０でシートＳ１を加熱して型４０により成形する。

成形可能な被成形材としてのシートＳ１は、熱可塑性樹脂シートのような樹脂シート、熱可塑性を示す樹脂以外の熱可塑性シート、等を用いることができる。前記樹脂シートは、熱可塑性樹脂等の樹脂を含むシートであればよく、樹脂のみからなるシートでも、樹脂に充てん材等の添加剤が添加された材質からなるシートでもよく、単層シートでも、異なる材質をラミネートした積層シートでもよい。シートＳ１の素材には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、等を利用可能である。また、シートＳ１は、シート状ないしフィルム状になっていればよく、ロール状に巻かれていても、所定の長さにカットされていてもよい。シートの厚みは、１〜２ｍｍ程度、０．２５〜１ｍｍ程度、等、様々な厚みとすることが可能であり、０．２５ｍｍ程度以下のフィルムでもよい。当該程度の厚みの熱可塑性シートを用いると、差圧成形を良好に行うことができる。

シートＳ１の成形は、熱成形により行われる。該熱成形は、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、といった差圧成形が好適である。
シートの搬送方向Ｄ１は、水平方向としてシートが安定して搬送されるようにしているが、水平方向から上方向や下方向へずれた方向でも、鉛直上方向でも、鉛直下方向でもよい。

シート搬送機構１０は、以下の各部１２，１４，９５等からなる。なお、コンピュータシステム９５は、シート搬送機構１０の一部であるとともに、成形機構２０の一部でもある。
シート供給機構１２は、ロール状に巻かれたシートＳ１を連続した状態で搬送方向Ｄ１へ送り出し可能とされている。クランプ搬送機構１４は、コンピュータシステム９５の制御に従って、連続したシートＳ１を搬送する際、成形位置Ｌ１から搬送方向Ｄ１へ搬送された成形後のシートＳ２における幅方向Ｄ２の縁部Ｓ２ｃをクランプ（把持）して搬送方向Ｄ１へ移動させることにより、成形位置Ｌ１まで搬送されるシートＳ１を搬送方向Ｄ１へ間欠的に搬送する。そのため、図９に示すように、クランプ搬送機構１４は、シートの両側縁部Ｓ２ｃ，Ｓ２ｃをクランプするクランプ機構１４ａを備える。該クランプ機構１４ａは、下側クランプ部１４ａ１と上側クランプ部１４ａ２とを有し、シートの縁部Ｓ２ｃをクランプするときには両クランプ部１４ａ１，１４ａ２を近接させ、シート縁部Ｓ２ｃのクランプを解除するときには両クランプ部１４ａ１，１４ａ２を離反させる。そして、クランプ搬送機構１４は、成形のタイミングに合わせてシートの両側縁部Ｓ２ｃ，Ｓ２ｃをクランプ機構１４ａでクランプして間欠的に連続シートＳ１を引っ張って搬送方向Ｄ１へ搬送する。シート供給機構１２は、引っ張られるシートＳ１を搬送方向Ｄ１へ円滑に送り出す。

なお、本熱成形装置１００に、成形後のシートＳ２を所定の長さでカット（切断）して取り出す成形品取出機構を設けてもよい。該成形品取出機構は、例えば、成形後のシートＳ２を所定の長さでカットする切断機構、カットされたシートを昇降テーブル上に載置して積み重ねる成形品積載機構、積み重ねられた成形品スタックを取出台上に取り出す取出機構、を備える機構としてもよい。

成形機構２０は、以下の各部２１，２５，４０，４５，５０，６０，６５，７０，７５，８０，９５等からなり、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。

差圧供給機構２５は、負圧を発生する負圧（真空）供給源としての真空ポンプ２６ｂと、通気経路８０を開閉可能な切替バルブ２６ａと、真空ポンプ２６ｂと切替バルブ２６ａとを接続する通気経路２６ｃとから構成されて通気孔６１からエアを吸引する負圧を通気経路８０に加える負圧供給機構２６、圧空供給源としての圧空ポンプ２８ｂと、通気経路８０を開閉可能な切替バルブ２８ａと、圧空ポンプ２８ｂと切替バルブ２８ａとを接続する通気経路２８ｃとから構成されて通気孔６１からエアを噴出する圧空を通気経路８０に加える圧空供給機構２８を備え、大気圧とは異なるエアの差圧を通気経路８０に加える。
より具体的には、切替バルブ２６ａ，２８ａは、何れも常時は閉とされる一方で通電により開とされる電磁弁（バルブ）である。そして、差圧供給機構２５は、切替バルブ２６ａが開かれた状態にあるときに真空ポンプ２６ｂによる負圧を通気経路８０に作用させて熱板６０にシートＳ１を密接させることができる一方で、切替バルブ２８ａが開かれた状態にあるときに圧空ポンプ２８ｂによる圧空を通気経路８０に作用させて型４０にシートＳ１を密接させることができる
切替バルブ２６ａ，２８ａは、シートＳ１を成形する際には、コンピュータシステム９５の制御に従って弁状態が切り替えられて負圧や圧空の供給と供給停止とを切り替える。

また、差圧供給機構２５は、通気孔６１と切替バルブ２６ａとの間の通気経路８０における真空度が所定圧以上となったことを検出する圧力センサ３０を更に備えている。この圧力センサ３０は、所定圧以上を検出したときには所定信号Ｓｐをコンピュータシステム９５へ出力する。コンピュータシステム９５は、圧力センサ３０により通気経路８０における真空度が所定圧以上となったことが検出されて所定信号Ｓｐが出力された場合には、切替バルブ２６ａへの通電を禁止してその切替バルブ２６ａの弁状態を強制的に閉とする。
このように構成することで、熱板６０にシートＳ１を密接させる際に通気経路８０に作用させる真空度を、真空ポンプ２６ｂによって得られる最大の真空度から下げた所定圧とすることができる。圧力センサ３０、コンピュータシステム９５、切替バルブ２６ａによって、通気孔６１に作用するエアの真空度を下げる真空度低減装置３２が構成される。
上記所定圧は、例えばシートＳ１に用いられる材質によって異なる熱成形時の設定温度まで加熱する加熱時間を考慮しつつ、熱板６０にシートＳ１を密接させる際にシートＳ１に転写される熱板６０の通気孔６１の孔跡を目立ち難くするための予め実験的に求められた圧力センサ３０に任意に設定可能な通気経路８０に作用させる真空度の設定圧である。例えば、圧力センサ３０は設定圧をデジタル表示するパネルを備えており、ユーザは予め求められた設定圧をデジタル設定することができる。このようにすれば、ユーザの操作性が向上する。

上テーブル（型用テーブル）４５は、例えば金属製とされ、熱板６０に対向する下面４５ａで型４０を保持する。本実施形態の型４０は、図６に示すように、複数の交換用雌型４１と、型ベース部材４２とを有し、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の上側となる型側成形位置Ｌ２に配置されて熱板６０に対向する成形面４１ａが形成されている。各雌型４１は、例えば金属製とされ、それぞれ熱板６０に対向する成形面４１ａが形成されて、該成形面に通気孔４１ｂが形成されている。型ベース部材４２は、例えば、金属製の略板状に形成され、熱板に対向する下面４２ａで複数の雌型４１を着脱可能に保持する型保持部位４２ｅが形成されている。該型保持部位には、雌型の通気孔４１ｂの位置に合わせて通気孔４２ｂが多数形成されている。

床に接触した金属製基台２１には、搬送されるシートＳ１と接触しない位置に複数の円柱状支柱５５ａ〜ｄが上方に向かって立設されている。図５に示すように、上テーブル４５には、支柱５５ａ〜ｄを上下方向へ貫通させる貫通穴４６ａ〜ｄが形成されている。複数の支柱５５は、熱板６０を位置決めしながら固定部材５１を下から支持し、上テーブル４５の近接及び離間の往復動をガイドする。型用テーブル駆動機構５０は、上テーブル４５の上部４５ｂに取り付けられ、型４０を保持した上テーブル４５を成形位置Ｌ１で熱板６０に対して近接及び離間させる。
型用テーブル駆動機構５０は、固定部材５１と上テーブル４５とを近接及び離間させるリンク機構５２を備えている。固定部材５１は、例えば金属製のＨ字形に形成され、該Ｈ字形の４箇所の端部で支柱５５ａ〜ｄの先端部に固定される。各支柱５５ａ〜ｄの先端部にはねじ５５ｅが形成され、ナット５６により固定部材５１が各支柱５５ａ〜ｄの先端部に固定される。リンク機構５２は、リンク部材５２ａ、ボールねじ機構５２ｂ、電動モータ５２ｃ、を備え、固定部材５１の前記Ｈ字形の中央部と上テーブル４５との間に設けられて固定部材５１と上テーブル４５とを近接及び離間させる。

図７と図８に示すように、台座６５の下面（裏面）６５ｂから下方に向けて間座７０が立設されて固定され、下テーブル７５の表面７５ａに間座７０が載置されて固定され、台座の表面６５ａに熱板６０が載置されて固定されている。熱板６０は、型４０に対向する表面６０ａが成形位置Ｌ１のシートの下面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。従って、熱板６０の表面（上面）６０ａの温度は、加熱によりシートＳ１が軟化する温度とすればよい。熱板６０は、例えば金属製の矩形板形状に形成され、上面６０ａに通気孔６１を有し、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の下側となる熱板側成形位置Ｌ３に配置される。熱板の各通気孔６１は、差圧供給機構２５から負圧を作用させられたり（空気を吸引されたり）、負圧の供給（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。台座６５は、例えば金属製の矩形板形状に形成される。台座の表面６５ａには、通気用の溝６６が複数形成されている。溝６６は、通気孔６１に繋がり、台座の裏面６５ｂへ貫通した通気用の貫通穴６７に繋がっている。

間座７０は、樹脂、金属、等、様々な材質とすることができる。間座７０は、表面７０ａ側で台座の貫通穴６７に繋がり裏面７０ｂ側へ貫通した貫通穴７１が形成されている。下テーブル７５には、支柱５５ａ〜ｄを上下方向へ貫通させる貫通穴が形成され、間座の貫通穴７１に繋がり内部を貫通して通気経路８０に接続されたテーブル内部通気経路７７が形成されている。下テーブル７５の下面７５ｂには通気経路８０に接続するためのエア流通口７５ｃが設けられており、テーブル内部通気経路７７は、下テーブルの表面７５ａから搬送方向の縁部のエア流通口７５ｃへ貫通している。ヒータ（加熱機構）７９に通電すると該ヒータから熱が発生し、台座６５が加熱される結果、熱板６０が加熱される。また、台座６５には熱板６０の温度を検出する温度センサも設けられており、図示しない加熱温度フィードバック制御機構により熱板６０を設定温度となるように加熱する。熱板の加熱温度は、シートの材質や厚み等に応じて設定され、例えばシートが軟化する温度以上溶融する温度以下とすることができる。

通気経路８０は、ウレタンチューブ等の樹脂チューブ、樹脂ホース、樹脂管、金属管、等、継手や電磁弁に接続可能な耐圧チューブ等の耐圧管、及び、耐圧管に取り付けられる継手との組み合わせ、等で構成することができる。通気経路８０は、切替バルブ２６ａ，２８ａとテーブル内部通気経路７７に繋げられ、間座の貫通穴７１、台座の貫通穴６７、台座の溝６６を介して、熱板の通気孔６１に接続されている。

本実施形態の成形機構２０は、コンピュータシステム９５の制御に従って、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通気孔６１に負圧を作用させ熱板６０と型４０とを近接させてシートＳ１を接触加熱しながら成形面４１ａの形状に合わせて成形する。

上述した熱成形装置１００全体を制御するコンピュータシステム９５は、図１０に示すように、パーソナルコンピュータ等で構成されるコンピュータ９６と、シーケンサ回路等で構成される制御盤９７と、を備える。
制御盤９７は、シートＳ１の成形加熱動作時に切替バルブ２６ａへの通電を圧力センサ３０の設定に従って禁止する機能を使用するか使用しないかの選択を受け付けるためのセレクトスイッチ９７ａ、成形機構２０に接続された成形機構制御回路２０ａ、各切替バルブ２６ａ，２８ａにそれぞれ接続されてそれら切替バルブ２６ａ，２８ａの動作を制御する切替バルブ制御回路２５ａ、圧力センサ３０から出力される所定信号Ｓｐを受け付ける圧力センサ信号検出回路３０ａ等の回路を備えている。

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が接続され、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）を介して出力デバイス９６ｆ，９６ｇ，９６ｊや入力デバイス９６ｈ，９６ｉが接続されている。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。

Ｉ／Ｏ回路９６ｄには、制御盤９７のセレクトスイッチ９７ａや圧力センサ信号検出回路３０ａや各種制御回路２０ａ，２５ａ等が接続されている。Ｉ／Ｏ回路９６ｄと制御盤９７との接続は、ＵＳＢやＲＳ−２３２Ｃ等のシリアルインターフェイスによる接続、パラレルインターフェイスによる接続、無線による接続、等が考えられる。例えば、成形機構制御回路２０ａは、コンピュータ９６の指示に従ってシーケンサにより成形機構２０の動作を制御する。

（２）熱成形装置の動作：
以上の構成により、図１に示すように、ロール状のシートＳ１は、順次必要量がシート供給機構１２から巻き出され、シート搬送機構１０により搬送方向Ｄ１へ間欠的に搬送されて、成形位置Ｌ１に搬入される。なお、シートＳ１が搬送されるとき、熱板６０と型４０とは離間した状態にされている。ここで、成形位置Ｌ１にあるシートＳ１の下面Ｓ１ｂ側に下面Ｓ１ｂと接触して熱板６０が配置されているので、成形位置Ｌ１のシートＳ１は熱板６０から熱を供給され、加熱されて軟化する。シートＳ１が成形位置Ｌ１まで搬送されたとき、熱板６０と型４０とが近接して成形位置Ｌ１の加熱軟化したシートＳ１を挟み、シートＳ１を差圧成形により成形面４１ａに密接させる。これにより、シートＳ１が成形面４１ａの形状に合わせて成形機構２０で成形される。
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へ搬出されている成形後のシートＳ２の両側縁部がクランプ位置Ｌ１１のクランプ機構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は、例えば図示しない成形品取出機構へ送られ、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。

より具体的には、シート搬送機構１０と成形機構２０とは、図１１に示すタイミングチャートに従った動作をする。図１１に示すように、初期状態では、クランプ搬送機構のクランプ機構１４ａのシートクランプをオフにして成形後のシートＳ２のクランプを解除させた状態にし、クランプ搬送機構１４を上流側の所定のクランプ位置Ｌ１１にさせ、型４０を所定の離間位置Ｌ１３にさせ、切替バルブ２６ａ，２８ａを閉じて差圧供給機構２５から通気孔６１への負圧（真空圧）又は圧空の供給を解除している状態にしている（タイミングｔ１以前）。この状態で、まず、クランプ機構１４ａのシートクランプをオンにしてシートＳ２の両側縁部をクランプ搬送機構１４にクランプさせる（タイミングｔ１）。次に、クランプ搬送機構１４をクランプ位置Ｌ１１から下流側の所定の解放位置Ｌ１２まで移動させる（タイミングｔ２〜ｔ３）。すると、成形後のシートＳ２が所定量搬送方向Ｄ１へ搬送され、成形前のシートＳ１も成形後のシートＳ２に引っ張られて所定量搬送方向Ｄ１へ搬送されて、成形されていないシートＳ１が成形位置Ｌ１に搬入される。さらに、クランプ機構１４ａのシートクランプをオフにしてシートＳ２のクランプを解除させた状態にする（タイミングｔ４）。なお、タイミングｔ２に戻るまでに、所定のタイミングでクランプ搬送機構１４を解放位置Ｌ１２から上流側のクランプ位置Ｌ１１まで移動させるようにしている。

その後、切替バルブ２６ａを開いて差圧供給機構２５から通気孔６１へ負圧を作用させ、成形位置Ｌ１のシートＳ１を熱板の表面６０ａに密接させる（タイミングｔ５）。すると、成形位置のシートＳ１は、熱板６０で加熱され、軟化する。次に、図４に示すように、型用テーブル駆動機構５０で上テーブル４５を下降させ、型４０を所定の第二の近接位置Ｌ１４にさせて、熱板６０と型４０とを近接させる（タイミングｔ６〜ｔ７）。そして、切替バルブ２６ａを閉じると共に切替バルブ２８ａを開いて差圧供給機構２５から通気孔６１へ圧空を供給して、型の通気孔４１ｂからエアを排出させながら加熱軟化状態のシートＳ１を型の成形面４１ａに密接させる（タイミングｔ８）。ここで、雌型４１の温度は熱板６０よりも低いため、成形面４１ａに密接したシートが冷却され、固化する。これにより、シートが圧空成形され、カット前の成形品が形成される。
なお、型の通気孔４１ｂに負圧（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に負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、差圧供給機構２５から通気孔６１へ圧空を供給しないようにすれば、シートに対して真空成形を行うことができる。

タイミングｔ９で切替バルブ２８ａを閉じて差圧供給機構２５から通気孔６１への圧空の供給を解除すると、型用テーブル駆動機構５０で上テーブル４５を上昇させ、型４０を所定の離間位置Ｌ１３にさせて、熱板６０と型４０とを離間させる（タイミングｔ１０〜ｔ１１）。
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、熱板６０を用いたシートＳ１の差圧成形を連続して行うことができる。

特に、本実施例では、図１１のタイミングｔ５〜ｔ８において差圧供給機構２５から通気孔６１へ作用させられる負圧を制御することができる。図１２は、図１１のタイミングｔ５〜ｔ８の成形加熱動作時に実行されるコンピュータシステム９５の処理を示すフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されている。尚、この図１２のフローチャートの起点は、切替バルブ２６ａが開かれた図１１のタイミングｔ５時点に相当する。

図１２において処理が開始されると、切替バルブ２６ａを開いて差圧供給機構２５から通気孔６１へ負圧を作用させる真空圧時間（すなわち図１１のタイミングｔ５〜ｔ８の加熱時間）が経過したか否かが判断される（ステップＳ１０）。上記真空圧時間が経過していないと判断される場合は、セレクトスイッチ９７ａの状態に応じて処理が分岐させられる（ステップＳ２０）。セレクトスイッチ９７ａが「使用」に切り替えられていると判断される場合は、圧力センサ３０により通気経路８０における真空度が所定圧以上となったことが検出されて所定信号Ｓｐが出力されているか否かが判断される（ステップＳ３０）。所定信号Ｓｐが出力されていると判断される場合は、負圧供給用の電磁弁である切替バルブ２６ａへの通電が禁止されて切替バルブ２６ａの弁状態が強制的に閉とされる（ステップＳ４０）。
セレクトスイッチ９７ａが「未使用」に切り替えられていると判断される場合は、或いは所定信号Ｓｐが出力されていないと判断される場合は、上記ステップＳ１０に戻り処理が繰り返される。
また、上記ステップＳ１０にて上記真空圧時間が経過したと判断される場合は、切替バルブ２６ａが閉じられると共に圧空供給用の電磁弁である切替バルブ２８ａが開かれる（ステップＳ５０、図１１のタイミングｔ８時点に相当）。

図１３は、切替バルブ２６ａを開いて差圧供給機構２５から通気孔６１へ負圧を作用させる真空圧時間中の通気経路８０における真空度（真空圧力）の立ち上がり特性を示す図である。図１３に示すように、シートＳ１の成形加熱動作時に切替バルブ２６ａへの通電を圧力センサ３０の設定に従って禁止する機能を使用する場合は、未使用の場合に比較して、通気経路８０における最大の真空度を真空ポンプ２６ｂによって得られる最大の真空度（例えば-0.1MPa）すなわち元圧から下げた所定圧（例えば-0.05MPa）付近に抑制することができると共に、その所定圧となるまでの真空度の立ち上がり特性については同様の傾向とすることができる。

（３）変形例１：
前述の実施例では、圧力センサ３０により通気経路８０における真空度が所定圧以上となったことが検出されて所定信号Ｓｐが出力された場合に、コンピュータシステム９５により切替バルブ２６ａへの通電を禁止してその切替バルブ２６ａの弁状態を強制的に閉とした。つまり、ソフト的に切替バルブ２６ａの弁状態を制御した。本変形例１では、前述の実施例に替えて、ハード的に切替バルブ２６ａの弁状態を制御する。以下、具体的にその構成を説明する。

図１４は、差圧供給機構２５の変形例１を示す図であり、図８における差圧供給機構２５に関する部分に相当する。尚、図中の破線は電気的な接続を示している。図１４において、差圧供給機構２５は、圧力センサ３０に電気的に接続されて圧力センサ３０により真空度が所定圧以上となったことが検出されたときに切替バルブ２６ａへの通電を遮断するリレー３４を備えている。

リレー３４は、例えばａ接点（駆動時に接点が閉じる）を有する半導体リレー（ＳＳＲ）である。また、圧力センサ３０は、常時ＯＮしてリレー３４を駆動可能とし、所定圧以上を検出したときにＯＦＦしてリレー３４を非駆動とするために、内蔵のスイッチをノーマルクローズ（Ｎ.Ｃ.）で使用する。圧力センサ３０により通気経路８０における真空度が所定圧以上となったことが検出されて内蔵のスイッチがＯＦＦされると、リレー３４は非駆動状態とされて切替バルブ２６ａへの通電が遮断され、その切替バルブ２６ａの弁状態が強制的に閉とされる。そして、図１３に示すシートＳ１の成形加熱動作時に切替バルブ２６ａへの通電を圧力センサ３０の設定に従って禁止する機能を使用する場合と同様の真空度の立ち上がり特性が得られる。
このように構成することで、前述の実施例と同様に、熱板６０にシートＳ１を密接させる際に通気経路８０に作用させる真空度を、真空ポンプ２６ｂによって得られる最大の真空度から下げた所定圧とすることができる。本変形例１では、圧力センサ３０、リレー３４、切替バルブ２６ａによって、通気孔６１に作用するエアの真空度を下げる真空度低減装置３２が構成される。

（４）変形例２：
前述の実施例や変形例１では、通気経路８０に真空ポンプ２６ｂが発生する元圧を直接的に作用させつつその元圧まで立ち上がらないように圧力センサ３０の作動に基づいて切替バルブ２６ａの作動を制御して真空度を所定圧に抑制した。本変形例２では、前述の実施例および変形例１に替えて、真空ポンプ２６ｂが発生する元圧ではなくその元圧を予め減圧した負圧を通気経路８０に直接的に作用させる。従って、切替バルブ２６ａの作動は、図１１に示すタイミングチャートに従って単に作動させるのみである。以下、具体的にその構成を説明する。

図１５は、差圧供給機構２５の変形例２を示す図であり、図８における差圧供給機構２５に関する部分に相当する。図１５において、差圧供給機構２５は、真空ポンプ２６ｂと切替バルブ２６ａとの間の通気経路２６ｃに介在させられて真空ポンプ２６ｂによって得られる最大の真空度（すなわち元圧）を所定圧に下げて出力するレギュレータバルブ３６を備えている。このレギュレータバルブ３６が通気孔６１に作用するエアの真空度を下げる真空度低減装置３２として機能する。これにより、図１６に示すように、所定圧に向かって立ち上がる真空度の立ち上がり特性が得られる。
このように構成することで、熱板６０にシートＳ１を密接させる際に通気経路８０に作用させる負圧を、真空ポンプ２６ｂによって得られる最大の真空度から下げた所定圧とすることができる。但し、前述の実施例や変形例１に比較して、熱成形時に設定温度まで加熱する加熱時間が多少長くなる可能性がある。

（５）まとめ：
上述のように、本実施例によれば、発生可能な最大真空度が通気経路８０に作用させられることに比較してシートＳ１を熱板６０に密接させる為の圧力（真空度）が抑制されるので、熱板６０にシートＳ１を密接させる際にシートＳ１に転写される熱板６０の通気孔６１の孔跡を目立ち難くすることが可能な熱成形装置１００を提供することができる。

また、本実施例によれば、通気経路８０に作用させる真空度を適切に発生可能な最大真空度から下げた所定圧とすることができるので、シートＳ１を熱板６０に密接させる為の真空度が適切に抑制される。特に、圧力センサ３０を備える場合には圧力センサ３０により真空度が所定圧以上となったことが検出されたときに切替バルブ２６ａが適切に閉とされるので、通気経路８０に作用させる真空度を適切に発生可能な最大真空度から下げた所定圧とすることができる。加えて、所定圧となるまでは発生可能な最大真空度を直接的に通気経路に作用させる場合と同様に真空度を立ち上げることができるので、熱板６０によるシートＳ１の加熱時間が長くなることが抑制される。

さらに、好適には、熱成形装置１００における処理方法として作用する構成としても良い。すなわち、熱板６０に設けた通気孔６１からエアを吸引する負圧を通気孔６１に接続された通気経路８０に加える負圧供給工程（負圧供給機構２６により実行される）を有して通気孔６１にエアを流通させながら熱板６０を用いてシートＳ１を熱成形する熱成形方法であって、通気孔６１に作用するエアの真空度を下げる真空度低減工程（真空度低減装置３２により実行される）を備える構成としても良い。このように、必ずしも実体のある装置に限らず、その方法としても有効であることに相違はなく、上記同様の効果を奏する熱成形方法を提供することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、熱板６０にシートＳ１を密接させる際に熱板６０の通気孔６１に負圧を作用させることに加えて、型の通気孔４１ｂに圧空を作用させる型用圧空供給機構を通気孔４１ｂに接続してタイミングｔ５〜ｔ８で通気孔４１ｂに圧空を作用させてもよい。この型用圧空供給機構には、通気孔４１ｂに作用させる圧空を減圧する圧空低減装置を設けることが好ましい。この圧空低減装置は、真空度低減装置３２と同様の構成で良く、圧力センサ３０を備える場合にはユーザにより圧空の設定がデジタル設定することができれば一層操作性が向上する。

また、熱板６０と型４０とを近接及び離間させる際には、熱板６０のみ移動させても良いし、熱板６０と型４０の両方を移動させてもよいし、同時にシートＳ１を移動させても良い。
熱板６０に形成される通気孔６１は、熱板６０の表面６０ａから縁部へ貫通した通気孔等でも良い。
型４０は、シートＳ１の上面（他面）Ｓ１ａに接触して配置されても良い。型４０は、雌型４１と型ベース部材４２とから構成する以外にも、型用テーブル４５に直接取り付けられる型のみで構成されても良い。
型用テーブル４５を熱板６０に対して近接および離間させる機構は、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良い。
シートＳ１を加熱する際には、接触加熱する以外にも、接触加熱と輻射加熱の併用によりシートを加熱しても良い。
シートＳ１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良い。
リレー３４は、コイルと可動接点によって作られているリレー等でも良い。

また、本発明は、上述した実施例や変形例に限られず、上述した実施例及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施例及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

熱成形装置の外観を例示する斜視図。 熱成形装置の一例を正面から見て示す正面図。 型が所定の離間位置にあるときの熱成形装置を例示する右側面図。 型が所定の近接位置にあるときの熱成形装置を例示する右側面図。 図２に示す成形機構の型等の底面を型の下から見て示す底面図。 図２に示す成形機構の型を組み立てる様子を底面側から見て示す分解斜視図。 熱板を支持する構造とエア結線を模式的に例示する斜視図。 図７のＡ１の位置を断面視して示す垂直断面図。 クランプ搬送機構を例示する右側面図。 コンピュータシステムの回路構成の概略を例示するブロック図。 熱成形装置の動作を例示するタイミングチャート。 成形加熱動作時に実行されるコンピュータシステムの処理を例示するフローチャート。 成形加熱動作時における真空圧力の立ち上がり特性を例示する図である。 差圧供給機構の変形例を例示する図である。 差圧供給機構の別の変形例を例示する図である。 成形加熱動作時における別の変形例の真空圧力の立ち上がり特性を例示する図である。

符号の説明

２０：成形機構
２６：負圧供給機構
２６ａ：切替バルブ（電磁弁）
２６ｂ：真空ポンプ
２６ｃ：通気経路（真空ポンプと切替バルブとの間の通気経路）
３０：圧力センサ
３２：真空度低減装置
３４：リレー
３６：レギュレータバルブ
６０：熱板
６１：通気孔
８０：通気経路（通気孔に接続された通気経路、通気孔と切替バルブとの間の通気経路）
１００：熱成形装置
Ｓ１：シート（被成形材）

Claims (6)

1. 通気孔を有する熱板と、前記通気孔に接続された通気経路と、前記通気孔からエアを吸引する負圧を前記通気経路に加える負圧供給機構とを有し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被成形材を熱成形する成形機構を備える熱成形装置であって、
   前記負圧供給機構は、負圧を発生する真空ポンプと前記通気経路を開閉可能な切替バルブとを備え、該切替バルブが開かれた状態にあるときに前記真空ポンプによる負圧を前記通気経路に作用させて前記熱板に前記被成形材を密接させるものであり、
   前記熱板に前記被成形材を密接させる際に前記通気経路に作用させる真空度を、前記真空ポンプによって得られる最大の真空度から下げた所定圧とする真空度低減装置を備えることを特徴とする熱成形装置。
2. 前記真空度低減装置は、前記通気孔と前記切替バルブとの間の通気経路における真空度が前記所定圧以上となったことを検出する圧力センサを備え、該圧力センサにより前記真空度が前記所定圧以上となったことが検出された場合には前記切替バルブを強制的に閉とすることを特徴とする請求項１に記載の熱成形装置。
3. 前記切替バルブは、常時は閉とされる一方で通電により開とされる電磁弁であり、
   前記圧力センサは、前記所定圧以上を検出したときには所定信号を出力するものであり、
   前記真空度低減装置は、前記圧力センサにより前記所定信号が出力された場合には前記電磁弁への通電を禁止することを特徴とする請求項２に記載の熱成形装置。
4. 前記切替バルブは、常時は閉とされる一方で通電により開とされる電磁弁であり、
   前記真空度低減装置は、前記圧力センサに電気的に接続されて該圧力センサにより前記負圧が前記所定圧以上となったことが検出されたときに前記電磁弁への通電を遮断するリレーを備えていることを特徴とする請求項２に記載の熱成形装置。
5. 前記真空度低減装置は、前記真空ポンプと前記切替バルブとの間の通気経路に介在させられて前記真空ポンプによって得られる最大の真空度を前記所定圧に下げて出力するレギュレータバルブであることを特徴とする請求項１に記載の熱成形装置。
6. 熱板に設けた通気孔からエアを吸引する負圧を該通気孔に接続された通気経路に加える負圧供給工程を有し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被成形材を熱成形する熱成形方法であって、
   前記負圧供給工程は、前記通気経路を開閉可能な切替バルブが開かれた状態にあるときに真空ポンプによる負圧を前記通気経路に作用させて前記熱板に前記被成形材を密接させるものであり、
   前記熱板に前記被成形材を密接させる際に前記通気経路に作用させる真空度を、前記真空ポンプによって得られる最大の真空度から下げた所定圧とする真空度低減工程を備えることを特徴とする熱成形方法。

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