JP5500604B2 - 無線制御による成形品の形成方法 - Google Patents

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Description

本願は、2008年10月23日に出願された米国特許仮出願第61/107,716号の優先権を主張する。
本発明は、成形プラスチック製品を形成する方法及び成形システムに関する。特に、本発明は、無線制御によって成形作業を実施することに関する。
成形プラスチック品の形成は、通常、例えば型内又は型上にプラスチック材料(例えば溶融プラスチック材料)を導入する工程、型内又は型上で成形品を形成する工程(通常は、冷却手順を含む)、型から成形品を取り外す工程などの多くの作業を有する。圧縮成形の場合、例えば下型の半部分内又は半部分上に予め導入されたプラスチック材料に対して上型の半部分が押し付けられる圧縮作業がなされる。
様々な成形作業が同じ場所で実施されてよいものの、このことは製造の非効率性を結果として生じ得る。例えば成形作業、冷却作業及び離型作業の間、型(例えば押出成形機)内にプラスチック材料を導入するために用いられる装置は通常、他の作業が完了して型が清掃されるまで、空運転の状態で休止しなければならない。
製造の非効率性を改善するため、様々な成形作業が、別々の場所すなわちステーションに配置されてよく、1以上(通常は2以上)の型が様々なステーション同士の間で動かされる。このことは、異なる作業の同時実行を可能にする。1つのアプローチでは、2以上の型が、別々の型作業ステーション(例えば、別々のポリマー注入、成形又は圧縮及び離型ステーション)を有する直線ラインに沿って前後に動かされる。しかしながら、直線ラインのアプローチによって、たいていは少なくとも1つの作業が、設備コストを増大させる結果を招き得る直線ラインの通常は末端で又は末端近くで二重化されなければならない。例えば、末端離型ステーションの各々と1つの中心に配置されたポリマー導入ステーションとの間に別々の圧縮成形ステーションが配置されると、直線ラインの両端に離型ステーションが配置されなければならないことがあり得る。
別のアプローチでは、各アームの端部に型を有する回転アームシステムが採用され得る。回転アームシステムの登録された各旋回によって、各型は1つのステーションから次のステーションに動かされる。しかしながら、回転アーム成形システムは、様々な直線速度で1以上の型を動かすことを必要とする成形プロセスでの使用に特に適しているわけではない。通常は剛体の回転アームシステムでは、1つのアームが動くと、すべての他のアームが動く。例えば、圧縮成形プロセスでは、下型は、(例えば、内側型面に対してプラスチック材料のほぼ均一な分布を達成するために)プラスチック材料が下型に導入される間に相互に及び/又は可変の直線速度で動かされなければならない。例えば圧縮成形工程などの他の作業中の型の直線運動は通常は望ましくない。さらに、大きな成形品の形成は、大きくて費用がかかる上にたいてい作業が困難な重い回転アームシステムの構築を必要とする。
そこで、成形プラスチック製品を形成する新しい方法及びシステムを開発する要求がある。特に、そうした新しく開発された方法及びシステムが、最小限の作業及び設備の二重化と、製造の効率性の向上とに関連した別々の好適には様々な成形関連作業の同時実行を可能にすることが望ましい。
この要求は本発明によって満たされ、本発明は、成形品を形成する方法を提供し、当該方法は:成形システムであって、無線通信に従事するように構成される主コントローラと、少なくとも1つのキャリッジであって、各キャリッジが自己推進されて、内側型面を有する型を備える少なくとも1つのキャリッジと、駆動機構に駆動可能に連結される駆動モータを備える推進システムと、推進システムに作動可能に連結されるキャリッジコントローラと、キャリッジコントローラに連結されるキャリッジ位置表示器と、キャリッジコントローラが主コントローラと無線で通信するように構成されており、ポリマー導入装置を備えるポリマー導入ステーションと、ポリマー導入装置に作動可能に連結されるポリマー導入コントローラと、主コントローラがポリマー導入コントローラに制御可能に連結されており、成形品取り外しステーションと、を備えており、主コントローラは、各キャリッジ、ポリマー導入ステーション及び成形品取り外しステーションに対して離れて配置されており、各キャリッジは、ポリマー導入ステーションと成形品取り外しステーションとの間に逆動可能に位置決めされており、主コントローラは、各キャリッジコントローラと無線で制御可能に通信するように構成されており、主コントローラは各キャリッジとの物理的接続を有していない、成形システムを提供する工程と;各キャリッジのキャリッジ位置表示器によって各キャリッジの位置をほぼ連続して特定する工程と;キャリッジ位置表示器から各キャリッジのキャリッジコントローラに各キャリッジの位置をほぼ連続して送信して、各キャリッジのキャリッジコントローラから主コントローラに各キャリッジの位置をほぼ連続して無線で通信する工程と;主コントローラからキャリッジコントローラにポリマー導入ステーション位置指令を無線で通信して、キャリッジコントローラから推進システムに作動ポリマー導入ステーション位置命令を提供し、対応してキャリッジの移動を制御し、それによってポリマー導入ステーションにキャリッジを位置決めする工程と;主コントローラからポリマー導入コントローラにポリマー導入指令を通信して、ポリマー導入コントローラからポリマー導入装置に作動ポリマー導入命令を提供し、それによって、ポリマー導入装置から型の内側型面に接触するようにポリマー合成物を導入し、それによって成形品を形成する工程と;主コントローラからキャリッジコントローラに成形品取り外しステーション位置指令を無線で通信して、キャリッジコントローラから推進システムに作動成形品取り外しステーション位置命令を提供、対応してキャリッジの移動を制御し、それによって成形品取り外しステーションにキャリッジを位置決めする工程と;成形品取り外しステーションでキャリッジの型から成形品を取り外す工程と、を備える。
本発明によれば、上述の成形システムがさらに提供され、主コントローラは、各キャリッジ、ポリマー導入ステーション及び成形品取り外しステーションに対して離れて配置されており、各キャリッジは、ポリマー導入ステーション及び成形品取り外しステーションの間に逆動可能に位置決め可能であり、主コントローラは、各キャリッジコントローラと無線で制御可能に通信するように構成されており、主コントローラは各キャリッジとの物理的接続を有しておらず、さらに、成形システムの作業は、各キャリッジのキャリッジ位置表示器によって各キャリッジの位置をほぼ連続的に特定することと、キャリッジコントローラから各キャリッジの主コントローラに各キャリッジの位置をほぼ連続的に送信することと、各キャリッジのキャリッジコントローラから主コントローラに各キャリッジの位置をほぼ連続的に無線で通信することと、主コントローラからキャリッジコントローラにポリマー導入ステーション位置指令を無線で通信することと、キャリッジコントローラから推進システムに作動ポリマー導入ステーション位置命令が提供されることと、対応してキャリッジの移動が制御されることと、それによってキャリッジがポリマー導入ステーションに位置決めされることと、主コントローラからポリマー導入コントローラにポリマー導入指令を通信することと、ポリマー導入コントローラからポリマー導入装置に作動ポリマー導入命令が提供されることと、ポリマー導入装置から型の内側型面に接触するようにポリマー合成物が結果として導入されることと、それによって成形品が結果として形成されることと、主コントローラからキャリッジコントローラに成形品取り外しステーション位置指令を無線で通信することと、キャリッジコントローラから推進システムに作動成形品取り外しステーション位置命令が提供されることと、対応してキャリッジの移動が制御されることと、それによって成形品が型から取り外される成形品取り外しステーションにキャリッジが位置決めされることと、を備える。
本発明を特色づける特徴は、この開示に添付されてこの開示の一部を形成する特許請求の範囲に特に示される。本発明のこれらの特徴及び他の特徴、その機能的な利点、及び、その使用によって得られる特定の物は、本発明に係る(限定されないものの)好適な実施形態を図示し説明する以下の詳細な説明及び添付の図面に基づきさらに十分に理解されるであろう。
明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、方向及び位置に関する用語、例えば「上」、「下」、「内」、「外」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「頂上」、「底」、及び、同類の用語は、図面で方向付けられて描かれるように本発明を説明するために用いられる。別の方法で示されない限り、これらの用語の使用は本発明の範囲を限定することを意図しておらず、本発明の範囲では本発明は代替の位置及び方向を採用してもよい。
別の方法で示さない限り、例えば構造の寸法、構成要素の数などを表すすべての数又は表現は、明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、すべての例において用語「およそ」で修飾されるものとして理解される。
本発明に係る成形システムを示す上面図である。 複数のキャリッジを有する本発明に係る成形システムの斜視図である。 本発明の成形システムの様々な第2コントローラに連結される主コントローラを示す図である。 本発明に係るキャリッジの推進システムを示す正面図である。 本発明に係る成形システムのキャリッジの様々な要素に連結されるキャリッジコントローラを示す図である。 本発明に係る成形システムのポリマー導入ステーションの様々な要素に連結されるポリマー導入ステーションを示す図である。 本発明に係る成形システムの、キャリッジと持ち上げられた電源コードとの間の可動電力連結を示す正面図である。 本発明に係る成形システムの圧縮成形ステーションを示す正面図である。 細長いスロットから加熱された熱可塑性シートを押し出すシートダイを示す斜視図である。 実際に使用されている細長スロットを示す、図9のシートダイの底面図である。 相互作用手段が物理的に作動されるスイッチ手段を有するキャリッジ位置表示器システムを示す斜視図である。 相互作用手段が光学手段を有するキャリッジ位置表示器システムを示す斜視図である。 シートダイから押し出される加熱された熱可塑性シートとともに本発明に用いられ得るシート成形装置を示す斜視図である。 押出成形機と第1型部用の別々の真空ポンプとをさらに有する図13のシート成形装置を示す斜視図である。 加熱された熱可塑性シートがシート保持器の一部を横切って第1型部の一部にまたがって広がる図13のシート成形装置を示す斜視図である。 加熱された熱可塑性シートがシートダイから切り離されて各シート保持器のクランプ部内に保持される図15のシート成形装置を示す斜視図である。 各シート保持器のクランプ部内に保持される加熱された熱可塑性シートとともにフレームが垂直方向に下側に移動した図16のシート成形装置を示す斜視図である。 シート保持器のクランプ部内に保持されたまま加熱された熱可塑性シートが減圧によって引き寄せられて第1型部の内側面に輪郭を合わせ込まれつつ接触する、図17のシート成形装置を示す斜視図である。 第2ねじアクチュエータアセンブリ(580)の斜視図を提供する、図15のシート成形装置の代替の斜視図である。 垂直落下の底部のほぼ近くに位置決めされるフレームとともに、第1型部、フレーム及びシート保持器のみを示す平面図である。 開き位置及び閉じ位置の間の様々なステージのシート保持器のクランプ部材を示す、図20のものと同様の第1型部、フレーム及びシート保持器の配列を示す部分切断斜視図である。 本発明のシート成形の実施形態に用いられ得るシート保持器の後側部分に面する斜視図である。 図22のシート保持器の前側部分に面する斜視図である。 シート保持器の下側を示す図22のシート保持器の前側部分に面する斜視図である。 本発明のシート成形の実施形態で形成されて用いられる加熱された熱可塑性シートの第2面を示す平面図である。 第2型部をさらに有する図18に示される型装置の一部を示す部分側断面図である。
図1〜図26において、別の方法で示されない限り、同一の構成要素及び同一の構造的特徴には同一の参照符号が付される。
図1を参照すると、本発明の方法は、無線通信に従事するように構成される主コントローラ12を有する成形システム1を提供する工程を包含する。成形システムはまた、少なくとも1つのキャリッジ15と、ポリマー導入ステーション18と、成形品取り外しステーション21と、を有する。主コントローラは、各キャリッジ、及び、成形システムの各ステーション(例えばポリマー導入ステーション、任意選択的な圧縮成形ステーション、及び成形品取り外しステーション)に対して離れて配置される。
成形システムの各キャリッジ(例えばキャリッジ15)は、自己推進され、内側型面27を有する型24を有する。キャリッジによって支持されて運搬される型は、例えば、射出成形型、圧縮型、及び/又は、熱成形型を含む当該技術分野で認識されている型から選択されてよい。射出成形型の場合、キャリッジ上にある射出成形型は通常、熱可塑性又は熱硬化性のプラスチック合成物が注入される実質的に密閉された(2以上の逆進可能に位置決め可能な隣接した型部分によって形成される)内側型空間を有する。圧縮成形では、圧縮型は通常、キャリッジ上にある下型部分を有しており、下型部分上にプラスチック材料が堆積させられ、下型部分はその後、圧縮成形ステーションまでキャリッジ上で運搬され、圧縮成形ステーションでは、上型部分が、予め堆積したプラスチック材料に圧力を受けて接触する。熱成形プロセスでは、熱成形型はキャリッジ上にあり、加熱された熱可塑性樹脂シートがその型面と密接に接触する。
図4を参照すると、各キャリッジは、駆動機構36に駆動可能に連結される駆動モータ33を有する推進システム30をさらに有する。推進システムは、成形システムの様々なステーション(例えば、ポリマー導入ステーション、任意選択的な圧縮成形ステーション、及び成形品取り外しステーション)同士の間で各キャリッジを逆進可能に独立して位置決め可能なものにする。駆動機構は、地面若しくは床又は例えば案内トラックなどの他の要素と駆動可能に直接的に係合する例えばホイール(例えば滑らかに動くホイール及び歯車)及び/又はトラックなどの公知の駆動機構から選択されてよい。参照のため及び図に描かれるように、駆動機構36は、本明細書でさらに詳細に説明されるように、摩擦によって回転可能かつ駆動可能に案内トラック39に係合する実質的に滑らかに動くホイールの形態である。駆動モータは、例えばチェーン、ベルト又は駆動シャフトなどの任意の適切な手段によって駆動機構に駆動可能に連結されてよい。例えば、駆動モータ33は駆動シャフト42によって駆動機構36に駆動可能に連結される。
駆動機構は適切な手段によってキャリッジに接続されてよい。例えば、駆動機構36は、第1上方延在支持体48及び第2上方延在支持体51によってキャリッジ15に連結される。第1及び第2駆動機構支持体(例えば48、51)は、キャリッジの下側に回転可能に係合するプレート(図示せず)に取り付けられてよい。駆動モータ33はまたキャリッジに通常は固定して取り付けられる。例えば、駆動モータ33は、上方延在支持体56によってキャリッジ15の下側53に取り付けられる。図4及び図8を参照されたい。
成形システムの各キャリッジは、当該技術分野で認識されているステアリング機構から選択され得るステアリング機構(図示せず)を任意選択的に独立してさらに有してよい。ステアリング機構は、推進システムの一部であってよく及び/又は推進システムと別々であってよく、特に、キャリッジの駆動機構の特定の一部であってよい。例えば、駆動機構36は、その垂直軸線回りに制御可能に回転可能であってよく、それによってキャリッジを駆動して操縦する。代替として又はそこに追加して、キャリッジは、駆動機構36とは別々の1以上のホイールを有してよく、各々はそれらの垂直軸線回りに制御可能に回転可能である。一実施形態では、キャリッジの駆動機構は、各々が別々に(例えばトランスミッションによって)駆動される2つの別々のほぼ平行なトラックの形態である。キャリッジを操縦するため又は回転させるため、一方のトラックが停止される一方で他方のトラックは駆動され続けてよく、又は、各々のトラックが他方のトラックと反対の方向に駆動されてよい。
キャリッジ15はまた、主コントローラ12と無線で通信するように構成されるキャリッジコントローラ45(図4)を有する。キャリッジコントローラは、キャリッジの推進システムに作動可能に連結される。本明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、用語「作動可能に連結される」及び例えば作動連結などの同様の用語は、装置の作動を制御するように装置(例えばキャリッジ推進システム)に連結される第2コントローラ(例えばキャリッジコントローラ)を意味している。本明細書で用いられるように、用語「第2コントローラ」及び同様の用語は、主コントローラ以外のコントローラ、及び、成形システムの一部(例えばキャリッジ又はステーション)の作動を制御するコントローラを意味している。本発明の成形システムでは、第2コントローラは、限定されないものの、キャリッジコントローラ、ポリマー導入コントローラ、任意選択的な圧縮型コントローラ、及び任意選択的な成形品取り外しステーションコントローラを含む。
第2コントローラ及び装置(その作動が第2コントローラによって制御される)の間の作動連結は、無線による連結(例えば無線通信を包含する)、又は、物理的な(又は直接的な)連結であってよい。本発明の物理的連結は、機械的連結及び/又は電気的連結から選択されてよく、より通常は電気的連結から選択される。本発明の方法及びシステムに用いられ得る物理的連結は、(例えばアルミニウムケーブル及び/又は銅ケーブルを備える)例えば金属ケーブルなどの配線による連結から通常は選択されてよく、より具体的には、イーサネット(登録商標)ケーブル、デバイスネットケーブル及び/又はシリアルケーブルであってよい。通常、本発明では、例えばキャリッジコントローラ又はステーションコントローラなどの第2コントローラと特定の装置との間の作動連結は、物理的連結、及び特に、配線による連結である。アナログ及び/又はデジタルの形態の作動命令及び/又はデータは作動連結を通じて移され又は送信されてよい。より具体的には、デジタル形式及び/又はアナログ形式の複数の信号及び/又はデータは、例えば多重化などの当該技術分野で認識された方法に従って、単一の作動連結(例えば物理的な又は無線による作動連結)を通じて同時に送信されてよい。
図4を参照すると、キャリッジコントローラ45は、物理的連結59によって推進システム30に作動可能に連結される。特に、キャリッジコントローラ45は、物理的連結59によって駆動モータ33に作動可能に連結される。キャリッジコントローラ45は、物理的連結59を通じて送られるアナログ信号及び/又はデジタル信号によって、駆動モータ33の作動及び対応して推進システム30の作動を制御してよい。さらに、キャリッジコントローラ45は、同一の物理的連結59を通じて駆動モータ33からのアナログ信号及び/又はデジタル信号を受信してよい。
キャリッジはまた、キャリッジコントローラに連結されるキャリッジ位置表示器を有する。キャリッジ位置表示器は、本明細書でさらに詳細に説明されるように、単独で、又は、キャリッジとは別々の要素(例えば別々の位置表示器又はステーション位置表示器)との組み合わせで、成形システムの様々なステーションの中の及びステーション同士の間でキャリッジが移動する際にキャリッジの位置を特定する。キャリッジの位置は、キャリッジ位置表示器からキャリッジのコントローラに送信され、その後、キャリッジコントローラから主コントローラに無線で送信される。キャリッジコントローラとキャリッジ位置表示器との間の連結は、無線連結又は物理的連結であってよく、より通常は物理的連結である。図5を参照すると、キャリッジ制御システム3は、物理的連結65によってキャリッジコントローラ45に連結されるキャリッジ位置表示器62を有する。キャリッジコントローラ45とキャリッジ位置表示器62との間の通信の性質は、表示器62からキャリッジコントローラ45に送信されるデータを通常は包含しており、キャリッジコントローラ45からキャリッジ位置表示器62への作動命令の送信を通常は包含していない。こうして、キャリッジコントローラ及びキャリッジ位置表示器の間の連結は作動連結ではなく主としてデータ送信による連結である。
本発明の成形システムはさらにポリマー導入ステーションを有する。図1を参照すると、ポリマー導入ステーション18はポリマー導入装置71に作動可能に連結されるポリマー導入コントローラ68を有する。ポリマー導入コントローラ68とポリマー導入装置71との間の作動連結は、無線による連結又は物理的な連結であってよく、より通常は、例えば物理的連結74などの物理的連結である。ポリマー導入コントローラ68は物理的連結74によってポリマー導入装置71の作動を制御する。主コントローラ12はポリマー導入コントローラ68に制御可能に連結される。主コントローラ12及びポリマー導入コントローラ68の間の制御可能な連結は、無線による連結又は物理的連結であってよく、より通常は、例えば物理的連結77などの物理的連結である。
ポリマー導入装置は、例えばシングルスクリュー押出成形機、協働回転又は逆回転2軸スクリュー押出成形機、例えばバンバリーミキサーなどの内部ミキサー又は合成機、及び、その組み合わせなどの当業者に公知の装置から選択されてよい。通常、ポリマー導入装置は、押出成形機であり、特に、複数の可変構成スクリューの射程及び温度制御ゾーンを有するシングルスクリュー押出成形機である。
本明細書で及び特許請求の範囲で用いられるように、用語「制御可能に連結される」及び例えば「制御連結」などの同様の用語は、主コントローラと成形システムの第2コントローラ(例えばキャリッジコントローラ又はステーションコントローラ)との間の連結を意味している。主コントローラは、制御連結によって様々な第2コントローラへの指令を提供する。本明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、用語「指令」は、主コントローラから第2コントローラに提供される1以上の命令を意味している。本発明の方法及び装置では、主コントローラは、成形システム内でのすべての作動の手順を監視して保持しており、(成形システムの状態に依存した)特定の回数で、第2コントローラに指令を提供し、その後、第2コントローラに、作動可能に連結される様々な装置に作動命令を提供させる。
主コントローラは、複数の制御プログラムを有する少なくとも1つのプロセッサを有するプロセッサベースのコントローラであり、複数の制御プログラムを備えるプログラム可能な主コントローラとして説明されてよい。第2コントローラの各々は独立して、プロセッサベースの又は非プロセッサベースのコントローラであってよい。プロセッサベースの第2コントローラは、1以上の作動コンピュータプログラム(例えば、開ループ及び/又は閉ループのコンピュータプログラム又はソフトウェア)を有する少なくとも1つのプロセッサを有しており、いずれの場合にも、少なくとも1つの作動プログラムを備えるプログラム可能な第2コントローラとして説明されてよい。非プロセッサベースの第2コントローラは、通常はプロセッサユニットを有しておらず、代わりにアナログ及び/又はデジタル回路を有する。より通常は、第2コントローラはプロセッサベースのコントローラである。指令が主コントローラから第2コントローラに通信される場合、第2コントローラの1以上のプログラム(プロセッサベースの第2コントローラの場合)又は回路(非プロセッサベースの第2コントローラの場合)が起動される。第2コントローラの作動プログラム又は回路は、主コントローラからの指令を受信すると、連続的に及び/又は同時に(例えばカスケードによる方法で及び/又は一斉に)作動してよい。主コントローラからの指令は、相対的に単一のフォーマットを有してよく、オンオフ命令又は許可/中止命令として有効に機能してよい。代替として、主コントローラからの指令は、例えば複数の命令を有するさらに複雑なフォーマットを有してよい。
本発明の一実施形態では、主コントローラ及び第2コントローラの各々はプロセッサベースのコントローラである。より具体的には、主コントローラは、複数の制御プログラムを備える主プログラム可能なコントローラであり、第2コントローラの各々は独立して、少なくとも1つの作動プログラムを備える第2プログラム可能コントローラであり、例えば、キャリッジコントローラは、少なくとも1つの作動プログラムを備えるキャリッジプログラム可能コントローラであり、ポリマー導入コントローラは、少なくとも1つの作動プログラムを備えるポリマー導入プログラム可能コントローラである。
例えば主コントローラなどのプロセッサベースの(又はプログラム可能)コントローラの様々な構成要素は、図3を参照してさらに具体的に説明され得る。図3に示されるように、主コントローラ12は、主中央プロセッサユニット156を有しており、主中央プロセッサユニット156は、複数の制御プログラム(成形システムの様々なステーションの作動を指示して制御するように設計されるコンピュータプログラム)を包含するか、又は、コンピュータプログラムに基づいて作動可能である。通常、主コントローラのコンピュータプログラム又は複数のコンピュータプログラムは、例えばRockwell Automation(ロックウェルオートメーション)から入手可能なRSLogix5000などのラダーロジックコンピュータプログラムから選択される。主中央プロセッサユニット156は、主データベース連結162によって主データベースユニット159に通常は連結されている。主データベースユニット159は通常、データベース連結162を介して主中央プロセッサユニット156によって記憶される及び/又は回復される複数のデータベース(例えば、図示されるようにDB〜DB)を有する。主コントローラ12は、主メモリ連結168によって主中央プロセッサユニット156に連結される主メモリユニット165をさらに任意選択的に有してよい。任意選択的な主メモリユニット165は、例えばデータ、データベース及び/又は1以上のコンピュータプログラムなどの追加情報を記憶するために用いられてよい。代替構造では、主データベースユニット159及び主メモリユニット165は結合されて実質的に中央集中データベース/メモリユニットをともに形成する。
主ユーザインターフェースユニット171が、主コントローラ12の一部を通常は形成し、主ユーザインターフェース連結174によって主中央プロセッサユニット156に連結される。主ユーザインターフェースユニット171は通常、キーボードユニット及び映像モニタユニット(図示せず)を有する。主ユーザインターフェースユニット171は、人間のユーザが、主プログラム可能コントローラ12及び特にその主中央プロセッサユニット156と相互作用する(例えばデータを入力する及び/又は回復する、コマンドを入力する、プログラムを入力する、及び/又は、任意のステーションを含む成形システムの状態をモニタする)ことを可能にする。主コントローラ12は、主中央プロセッサユニット156に連結される1以上のデータ送信ポート(図示せず)を任意選択的に有してよく、データ送信ポートは、主中央プロセッサユニット156内への及び/又は外へのデータ及び/又はプログラムの送信を可能にする。一実施形態では、データ送信ポートは、USBケーブルのアダプタ又はフラッシュ(又はスティック)メモリ装置が受け入れられるユニバーサルシリアルバス(すなわちUSB)ポートから選択される。
主コントローラ12はまた、主入出力連結177によって主中央プロセッサユニット156に連結される主入出力ユニット80を通常は有する。主入出力ユニット80は主要ユニットであり、それによって主プロセッサユニット156は、無線による及び/又は物理的な制御連結によって成形システムの様々な第2コントローラに指令を提供し、第2コントローラからデータを任意選択的に受信する。主入出力ユニット80は、物理的な制御連結77によってポリマー導入コントローラ68に、物理的な制御連結183よって任意選択的な圧縮成形コントローラ180に、及び、物理的な制御連結189によって任意選択的な成形品取り外しステーションコントローラ186に、制御可能に連結される。主入出力ユニット80はさらに、矢印89及び92によって表されるように、キャリッジコントローラ45の無線通信ノード86と無線通信(例えば無線制御連結)を提供する無線通信ノード83(例えば無線周波数トランシーバ)を有する。
主コントローラの様々なユニットは単一のハウジングユニット192内に実質的に収容されてよい。通常、主中央プロセッサユニット156、主データベースユニット159及び任意選択的な主補助メモリユニット165がハウジングユニット192内に収容され、主ユーザインターフェースユニット171及び/又は主入出力ユニット80、又はその一部がハウジング192の外側に任意選択的に配置されてよい。
本発明の成形システムの第2プロセッサベース(又はプログラム可能)コントローラは各々独立して、図3の主コントローラ12に従って形成される及び参照して上述される第2中央プロセッサユニット、第2データベースユニット、任意選択的な第2補助メモリユニット、第2ユーザインターフェースユニット、及び、第2入出力ユニットを有する。
各第2プログラム可能コントローラは通常、主コントローラの主入出力ユニットに制御可能に連結される第2入出力ユニットと、第2プログラム可能コントローラとの通信の制御に基づく1以上の装置に作動可能に連結される少なくとも1つのさらなる第2入出力ユニットと、を有する。特定の第2入出力ユニットは、他の第2プログラム可能コントローラの第2入出力ユニットに(例えばデータ送信のために)直接的に連結(すなわち、主コントローラを通じて間接的に連結される以外)されてよい。より通常は、各第2プログラム可能コントローラは、任意の他の第2プログラム可能コントローラに直接的に連結されていない。より通常は、任意の所定の第2プログラム可能コントローラの第2入出力ユニットは、任意の他の第2プログラム可能コントローラの第2入出力ユニットに直接的に連結されていない。
主及び第2プログラム可能コントローラは、例えば図3を参照して説明されるように、同様に形成されてよい一方で、主プログラム可能コントローラは概して、各第2プログラム可能コントローラよりも大きなメモリ容量及びプロセッサ速度を有する。例えば、本発明の成形システム及び方法によれば、主プログラム可能コントローラは通常、3000〜6000(例えば4000)の入力及び出力を処理する一方で、各第2プログラム可能コントローラは通常、100〜400(例えば200)の入力及び出力を処理する。
主コントローラの指令の下に作動することに加えて、1以上の第2コントローラは主コントローラとは別々に部分的に作動してよい。例えば、第2コントローラは、主コントローラからの指令がなくても、(例えば1以上のフィードバックループを介して)制御可能に連結される装置の温度を制御してよい。ポリマー導入コントローラは例えば、ポリマー材料が、型の内側型面に接触するように導入されるべきでない時、基準の閾値(又は保持)温度で作動可能に連結される押出成形機のバレルを維持してよい。
主コントローラはまた、制御連結を通じて第2コントローラからデータを受信してよい。主コントローラは、無線連結又は物理的連結によって第2コントローラに制御可能に連結されてよい。本発明の成形システム及び方法の特定の実施形態では、主コントローラは、無線制御連結によって各キャリッジコントローラに制御可能に連結され、主コントローラは、別々の物理的制御連結によってすべての他の第2コントローラ(例えばポリマー導入コントローラ、任意選択的な圧縮成形コントローラ、及び任意選択的な成形品取り外しステーションコントローラ)に制御可能に連結される。作動連結と同様に、アナログ形式及び/又はデジタル形式の指令及び/又はデータは制御連結を通じて受け渡されてよく又は送信されてよい。より具体的には、デジタル形式及び/又はアナログ形式の複数の指令、信号及び/又はデータは、例えば二重化などの当該技術分野で認識された方法に従って、単一の制御連結(物理的又は無線制御連結)を通じて同時に送信される。
主コントローラは、各キャリッジの物理的接続から離れており、かつ、物理的接続がなく、各キャリッジコントローラに無線で制御可能に通信するように構成される。対応して、各キャリッジコントローラは、主コントローラに無線で通信するように構成される。主コントローラ及び各キャリッジコントローラは、公知の手段によって無線通信に従事するように各々構成される。例えば、主コントローラ及び各キャリッジコントローラは、無線通信ノードをさらに有する入出力ユニットを各々有する。主コントローラと各キャリッジコントローラとの間の無線通信は、例えばマイクロ波手段、赤外線手段、光学手段(例えばレーザ)、及び無線周波数手段などの公知の無線通信手段から選択されてよい。通常、主コントローラと各キャリッジコントローラとの間の無線通信は無線周波数手段によって実現される。無線周波数装置の使用は、見通し線なしで無線通信の実現を可能にする(いわゆる非見通し線通信)。例えば、900MHzの帯域(例えば900〜928MHz)の無線周波数の使用は、相互の見通し線に位置決めされる装置を必要としない無線通信を提供する。
さらに、各キャリッジコントローラの主コントローラの制御(例えばキャリッジコントローラの不注意の起動又は不活性化)との相互干渉を最小限に抑えて、対応して主コントローラの制御の安全性を改善するために、主コントローラからの無線通信は符号化されてよい。例えば、デジタル無線周波数(例えばFM)の符号化アルゴリズムが、当技術分野で認識された方法に従って採用されてよい。
無線周波数無線通信の場合、主コントローラ及び各キャリッジコントローラは、別々の送信機及び別々の受信機、又は単一のトランシーバユニットを各々独立して有してよい。通常は1以上のトランシーバが用いられる。
さらなる説明のため、図3を参照すると、主コントローラ12は、無線通信ノード83(例えば無線周波数トランシーバ)をさらに有する入出力ユニット80を有する。キャリッジコントローラ45はまた、無線通信ノード86(例えば無線通信トランシーバ)を有する。主コントローラ12の入出力ユニット80のノード83とキャリッジコントローラ45のノード86との間の無線通信は矢印89及び92によって示される。無線通信ノード83は、主コントローラ12の入出力ユニット80に直接的に取り付けられてよい。代替として、無線通信ノード83は、入出力ユニット80に(例えば同軸ケーブルによって、図示せず)離れて物理的に取り付けられてよい。同様に、無線通信ノード86は、キャリッジコントローラ45に直接的に取り付けられてよく、又は、そこに(例えば同軸ケーブルによって、図示せず)離れて物理的に取り付けられてよい。例えばノードが取り付けられる(主又は第2)コントローラが有効に保護される場合(例えば無線周波数の放射による透過からの保護)、同軸ケーブルなどの無線通信ノードのための物理的な離れた接続の使用が望ましい。主コントローラ及び/又はキャリッジコントローラの保護は、例えば、その間に配置される構造(例えば構造的な指示ビーム)によって、及び/又は、機器(例えばキャリッジ上の型及び/又は熱交換器)によって生じる。
本発明の方法では、各キャリッジの位置は、各キャリッジのキャリッジ位置表示器によって実質的に連続的に特定される。図5を参照すると、キャリッジ位置表示器62は、単独で、又は、キャリッジとは別々の要素、例えば別々の位置表示器95との組み合わせで(例えば相互作用によって)キャリッジの位置を特定し、位置表示器95は、本明細書でさらに詳細に説明されるように、ステーション位置表示器又はさらなる(非ステーションの)位置表示器であってよい。一実施形態では、三角測量アルゴリズムを有するプロセッサを有するキャリッジ位置表示器が、2以上の別々の固定位置表示器と(例えば反射レーザ光又は反射非光学電磁気放射によって)連続的に又は実質的に同時に相互作用し、それによって、三角測量によってキャリッジの位置を特定する。各キャリッジ(例えば15)では、その位置は、いずれの場合も、キャリッジ位置表示器(例えば62)からキャリッジコントローラ(例えば45)に例えば無線連結又は物理的連結によって実質的に連続して送信される。一実施形態では、キャリッジ(例えば15)の位置は、キャリッジ位置表示器62からキャリッジコントローラ45に物理的連結65によって(例えば通じて)送信される。図1及び図5を参照されたい。
各キャリッジの位置は、その後、各キャリッジコントローラから主コントローラに実質的に連続して無線で通信される。例えば、キャリッジ15の位置は、矢印92(図5)によって示されるように無線で、キャリッジコントローラ45の無線通信ノード86から主コントローラ12の無線通信ノード83に通信されてよい。
こうして主コントローラに無線で各キャリッジの位置が通信されると、本発明の方法では主コントローラはその後、少なくとも1つの、及びより通常は単一のキャリッジコントローラに対してポリマー導入ステーション位置指令を通信する。主コントローラは通常、複数のコンピュータプログラムを有するプロセッサ(例えば主プロセッサ156)を有する。主プロセッサは、キャリッジ位置が取り入れられて(少なくとも一時的に)記憶される主メモリユニット(例えば165)及び/又は主データベースユニット(例えば159)に通常はリンクされる。キャリッジ位置情報は、主プロセッサに送信され又は主プロセッサからアクセスされ、主プロセッサ内で1以上のプログラムによって処理され、及び従って、キャリッジコントローラのためにポリマー導入ステーション位置指令が主コントローラによって無線で通信されることが特定される。
無線で通信されたポリマー導入ステーション位置指令を受信したキャリッジコントローラは、その後、キャリッジの推進システムに作動ポリマー導入ステーション位置命令を提供する。例えば、図4を参照すると、作動ポリマー導入ステーション命令は、キャリッジコントローラ45から物理的連結59を通じて駆動モータ33に送信され、駆動モータ33は、駆動シャフト42によって駆動機構36を駆動可能に回転させる。対応して、キャリッジの移動が制御され、こうしてポリマー導入ステーション(例えば18)にキャリッジを位置決めする。
キャリッジは、本発明の方法における成形システムの様々なステーション同士の間で及び中で移動する時、キャリッジ位置表示器を介して各キャリッジの位置を特定する工程と、キャリッジコントローラにキャリッジ位置を送信する工程と、及び、主コントローラに各キャリッジの位置を無線で通信する工程と、が規則的に(例えば既定の間隔で)、かつ、特に実質的に連続して実行される。そうしてキャリッジがポリマー導入ステーションに位置決めされる時、その位置は、キャリッジ位置表示器によってそれに応じて特定され、キャリッジコントローラに送信され、その後、キャリッジコントローラから主コントローラに無線で通信される。
キャリッジがポリマー導入ステーションに位置決めされると、ポリマー導入指令は、その後、主コントローラからポリマー導入コントローラに通信される。ポリマー導入指令は無線連結又は物理的連結によって通信されてよい。通常、ポリマー導入指令は、主コントローラ(例えば12)からポリマー導入コントローラ(例えば68)に、例えば物理的連結77(図1)などの物理的連結によって通信される。ポリマー導入コントローラ68はその後、無線連結又は物理的連結によって、及びより通常は物理的連結(例えば74、図1)によってポリマー導入装置(例えば71)に作動ポリマー導入命令を提供する。そうして作動ポリマー導入命令がポリマー導入装置に提供されると、ポリマー合成物は、従って、型(例えば24)の内側型面(例えば27)に接触するように導入され、成形品がその結果として形成される。包含される特定の成形作業(例えば圧縮成形又は熱成形)に応じて、例えば圧縮及び/又は真空工程などの追加の成形工程が、本明細書でさらに詳細に説明されるように、成形品を形成するために必要とされてよい。
ポリマー導入コントローラによってポリマー導入装置に提供された作動ポリマー導入命令は、ポリマー導入装置の別々の構成要素に提供される及び/又はポリマー導入装置に関連する複数の別々の作動命令を包含してよい。説明の目的のため、図6を参照すると、ポリマー導入制御システム4は、第1端98、末端(又は押出端)101、第1端98に配置されるモータ104、及び、第1端98及びモータ104から下流にあるものの第1端98の近くに位置決めされる供給端107、を有する押出成形機71を有する。例えば注入ポート(例えば液体及び/又は気体の注入ポート)などの追加の供給ポート(図示せず)が、供給ポート107に対して上流及び/又は下流のバレル110に沿って配置されてよい。モータ104は、回転して、押出成形機71のバレル110内にあるねじ又は複数のねじを任意選択的に長手方向に往復移動させる。押出成形機71の末端101は、その間に配置される管117によってダイ113(例えばシートダイ)と流体連通している。
本発明の方法及び装置に用いられる押出成形機は通常、バレルの長さに沿って1以上の温度制御された(例えば加熱された)領域を有する。押出成形機の領域の温度は、例えば油などの熱交換流体、又はより通常は、1以上の電熱コイルによって制御されてよい。図6に示されるように、押出成形機71は6つの別々の温度制御領域を有しており、その各々は、各々がバレル110周りの別々の電熱コイル(図示せず)に電気的に接触する電気的連結123、126、129、132、135及び138によって温度コントローラ120に電気的に連結される。温度コントローラ120は通常、電気的連結(例えば123)に沿って電熱コイルに電気を伝達する電力ユニットである。電力は、電気的連結(例えば123〜138)によって、又は、別々の電源ケーブル(図示せず)によって、バレルの熱コイルに直接的に提供されてよい。電力が、別々の電源ケーブルによって押出成形機のバレルの熱コイルに提供されれば、電気的連結(例えば123〜138)は、熱コイルを起動し又は不活性化するためにさらに電力を供給することに役立つ。
押出成形機71は、その下端に出口ポート144を有するポリマー供給材料ビン141をそこに連結しており、出口ポート144は、例えば仕切り(スルース)弁又は蝶形弁などのバルブ147によって逆動可能に閉鎖可能である。出口ポート144は、押出成形機71の供給ポート107内にビン141の内容物を運ぶように位置決めされている(例えば供給ポートの垂直方向の上方に配置されている)。代替として、ポリマー供給材料は、出口ポート144から供給ポート107まで、その間を流体連通する管(図示せず)によって(例えばそこを通って通過する空気の高速流によって)運搬されてよい。ビン141内に収容されるプラスチック供給材料は、例えば、粒状又は小球状の形態の熱可塑性供給材料であってよい。追加の供給材料ビン(図示せず)がまた、追加の供給材料(例えばガラス繊維及び/又は他のプラスチック材料)を供給ポート107内に導入するように位置決めされてよい。
ポリマー導入コントローラ68は、作動物理的連結74(a)によって押出成形機のモータ104に作動可能に連結され、作動物理的連結74(b)によって温度コントローラ120に作動可能に連結され、及び、作動物理的連結74(c)によって(シートダイであってよい)ダイ113に作動可能に連結される。さらに、ポリマー導入コントローラ68は、作動物理的連結150によってポリマー供給材料ビン141の弁147に作動可能に連結される。
再び図1を参照すると、ポリマー導入ステーション(例えば18)にキャリッジ(例えば15)が位置決めされると、ポリマー導入指令が、制御連結77によって主コントローラ12からポリマー導入コントローラ68に通信される。ポリマー導入コントローラ68はその後、制御可能に連結されるポリマー導入ステーションの様々な要素又はユニットに、同時に及び/又は連続して作動命令を提供する。例えば、図6では、ポリマー導入コントローラ68は、作動連結150を介してポリマー供給ビン141の弁147に作動命令を提供し、それによって、弁147を開放して、押出成形機71の供給ポート107内に既定の量のポリマー供給材料を運ぶ(そして、連続して弁147を閉鎖するように命令する)。ポリマー導入コントローラ68はまた、作動連結74(a)を介して押出成形機のモータ104に作動駆動命令を提供し、そのことがモータ104に押出成形機71のバレル110内でねじ又は複数のねじを回転させる。モータ104は通常、その間に配置される伝動装置(図示せず)によってねじ又は複数のねじに接続される。作動連結74(b)を介してコントローラ68から温度制御ユニット120に作動温度制御命令が提供され、温度制御ユニット120は対応して別々に、電気的連結123、126、129、132、135及び138によってバレル110の様々な領域の温度を制御する。
さらに図6では、様々なバレル領域からの温度データが、作動物理的連結74(b)によってポリマー導入コントローラ68に戻るように送信されてよく、コントローラ68内の押出成形機温度制御プログラムのフィードバックループに組み入れられる。押出成形機の温度データは、任意選択的に、制御連結77を通じてポリマー導入コントローラ68から主コントローラ12に通信されてよく、主コントローラ12では、主コントローラ12内に包含される押出成形機作動データベース内に格納されてよい。
ポリマー材料及び任意の添加剤が、バレル110を通じて供給ポート107から下流に送られ、バレルでは溶融混合されて末端101に送られ、溶融混合ポリマー材料が末端101からバレルを出て、管117を通過してダイ113に流入する。溶融混合ポリマー材料は、押出物153の形態でダイ113から押し出され、押出物153は、ダイ113のタイプ及び構造に応じてシート、連続物又はチューブの押出物であり得る。ダイ113には、そこを通過する溶融混合ポリマー材料の流れ、そこから押し出される押出物153の対応の形状(幅及び/又は厚さを含む)及び量(例えば流速)を制御するように働く1以上のゲート(図6で図示せず)が取り付けられてよい。ポリマー導入コントローラ68は、ダイ113の1以上のゲート(図示せず)と、対応してそこから押し出される押出物153の形状とを制御するために、作動物理的連結74(c)によってダイ113に作動命令を任意選択的に供給してよい。ダイのゲートの位置は、1以上の直線アクチュエータ(図示せず)によってさらに具体的に制御されてよい。圧縮成形又は熱成形の作業の場合には、キャリッジ15と対応の型部分24とがテンポを合わせて(x軸、y軸及び/又はz軸に沿って)その下の空間に動かされる時に押出物153の形状を変化させることが望ましい。
ポリマー導入コントローラ68は、(主コントローラ12に対して)実質的に自立してダイ113を制御して、ポリマー導入工程中の押出物153の形状を制御してよい。代替として、主コントローラが、ポリマー導入工程(例えばキャリッジ及び/又は型がx軸、y軸及び/又はz軸に沿って再位置決めされる際)にポリマー導入ステーションでキャリッジの位置を追跡して任意選択的に直接的に制御する場合、主コントローラ12は、ポリマー導入コントローラ68に制御連結77を介して1以上のダイゲート指令を提供することによってさらに直接的にダイ113を制御してよく、その後、(例えばダイゲート制御プログラムの)ダイゲート制御指令を処理して、制御連結74(c)を介してダイ113にダイゲート作動命令を送信する。
ポリマー合成物が型の内側型面と接触するように導入されると、そして、成形品が対応して形成されると、成形品取り外しステーション位置指令が主コントローラからキャリッジコントローラに無線で通信される。キャリッジコントローラはその後、キャリッジと、成形品取り外しステーション(例えば図1の21)で成形品を包含する型と、を位置決めするために、キャリッジ推進システムに作動成形品取り外しステーション位置命令を提供する。ポリマー導入ステーション位置指令及び関連する作動ポリマー導入ステーション位置命令と同様に、成形品取り外しステーション位置指令が、主コントローラ12の無線通信ノード83からキャリッジコントローラ45の無線通信ノード86に無線で通信されてよい(例えば図5の矢印89で示される)。キャリッジコントローラ45はその後、物理的連結59を介して駆動モータ33に作動命令を提供し、駆動モータ33は、成形品取り外しステーション21にキャリッジ15を位置決めするために、駆動シャフト42によって駆動機構36を駆動して回転させる。図4及び図5を参照されたい。
ポリマー導入ステーション内で(又はポリマー導入ステーションで)型から成形品を取り外すことは可能であるものの、ポリマー導入ステーションから離れた成形品取り外しステーションにキャリッジを位置決めすることは、例えばプロセスの効率を改善することを含む理由のために本発明の方法の重要な態様である。ポリマー導入ステーションから遠ざかって成形品取り外しステーションまでキャリッジを移動させることは、特に、別々のキャリッジが、ポリマー導入ステーションに進入することを可能にし、別の成形品の形成を同時に実行することを可能にする。さらに、キャリッジがポリマー導入ステーションから成形品取り外しステーションまで移動する間、例えば型の冷却及び対応した成形品の冷却などのさらなる作業が型及び成形品に対して実行されてよい。成形品が熱可塑性ポリマー合成物から形成される場合、融点未満の温度まで、好適には、熱可塑性合成物のガラス転移点未満の温度まで成形品を冷却することは、熱可塑性合成物の固化及び成形品の形成を可能にするので通常望ましい。熱硬化性又は熱可塑性の合成物では、型の冷却は、工場の従業員によってより安全に扱われ得るより低い温度を有する成形品を提供する。
キャリッジが、(例えば型と流体連通する熱交換器によって)型の温度と、キャリッジの前進速度と、を制御することによってポリマー導入ステーションから成形品取り外しステーションまで移動する際に、成形品の温度が低下し得る。一実施形態では、例えば、成形品の取り外し工程に先立った型及び成形品の追加の冷却を可能にするため、キャリッジの前進速度は、ポリマー導入ステーションから成形品取り外しステーションまでキャリッジが移動する際に低下し得る。型の温度及び(ポリマー導入ステーション及び成形品取り外しステーションの間の)キャリッジの前進速度は、特定のプログラムに基づいて、又は、(例えば型温度のフィードバックループから抽出された)型の温度データに応じて、主コントローラによって提供されて主コントローラから受信する追加の指令なしで、作動するサブルーチンに基づいて、キャリッジコントローラによって制御されてよい。
より通常は、キャリッジがポリマー導入ステーションから成形品取り外しステーションまで移動する際、主コントローラは、調整された型温度指令とキャリッジコントローラへのキャリッジの前進速度指令との組み合わせを提供することによって、型温度とキャリッジの前進速度とをより直接的に制御する。キャリッジコントローラはその後、例えば型熱交換器に型温度作動命令を対応して提供し、キャリッジ推進システムにキャリッジの前進速度命令を対応して提供する。ポリマー導入ステーションと成形品取り外しステーションとの間で型温度とキャリッジの前進速度とを主コントローラによってより直接的に制御することは、型温度データに加えて、主コントローラが、成形システム全体の状態(例えば成形システム内で他のキャリッジの位置及び状態)を受信して作動するので、有利である。例えば、キャリッジが成形システム内で故障すれば、主コントローラは、型のより遅い冷却を生じさせる型温度指令と、同時に、キャリッジが成形品取り外しステーションまでよりゆっくりと動く結果を生じさせるキャリッジ前進速度指令と、を提供してよい。
図5を参照すると、キャリッジ制御システム3は、熱交換供給管378及び熱交換復路管381を通じて型24まで及び型24から熱交換流体を提供する熱交換器である型温度制御装置375を有する。管378及び381は、温度制御装置375の型24への連結を提供する。型24は通常、内側型面27の下側(又は背後)にある複数の熱交換管(図示せず)を有しており、熱交換管を通じて、内側型面27及びそれに接触する任意のポリマー供給材料又は成形品の温度を上昇させ及び/又は低下させるために熱交換流体が通過する。型24は少なくとも1つの型温度センサ384を有しており、型温度センサ384は、物理的連結387によってキャリッジコントローラ45に連結され、任意選択的に、物理的連結390によって温度制御装置375にさらに連結される。キャリッジコントローラ45は、物理的連結393によって温度制御装置375に作動可能に連結される。
型及び型温度装置がそのように形成されると、本発明の方法はさらに、各型温度センサ(例えば384)から物理的連結387を通じてキャリッジコントローラ45に(例えば実質的に連続して)型温度値を送信する工程をさらに有する。型温度値は、型温度センサ384から物理的連結390を通じて温度制御装置375に任意選択的にさらに送信されてよい。温度制御装置が自身のプロセッサを有する場合には型温度値が型温度制御装置に送信されることが望ましく、そのことがキャリッジコントローラと別々の型のフィードバックループ制御を可能にする。さらに又は代替として、型温度制御装置に型温度を送信することは、物理的連結393を通じてキャリッジコントローラ45に型温度値を送信することを可能にし、物理的連結387が失敗する場合には有利であり得る。
キャリッジコントローラへの型温度値の送信は、キャリッジコントローラが、温度値を処理して、主コントローラから無線で受信した型温度低下指令に応じて、型温度制御装置に通信される適切な作動型温度低下指令を定式化することを可能にする。キャリッジコントローラは、主コントローラに型温度値を無線で通信してもよく、主コントローラは、データベースに型温度値を記憶して、キャリッジコントローラに無線で通信されるべき適切な型温度低下指令を定式化するために型温度値を処理する。
ポリマー合成物が型24の内側型面27に接触するように導入された後、かつ、(成形品取り外しステーションで)型から成形品を取り外す前に、主コントローラ12は、(例えば、矢印89によって示されるように、キャリッジコントローラ無線通信ノード86に主コントローラ無線通信ノード83を介して)キャリッジコントローラ45に型温度低下指令を無線で通信する。型温度低下指令は、内側型面に接触するようにポリマー材料を導入した後、かつ、より通常は(例えば、射出成形、圧縮成形、熱成形による)成形品の少なくとも部分的な形成後、主コントローラからキャリッジコントローラに無線で通信される。さらに、型温度低下指令は、より通常は、主コントローラからキャリッジコントローラに、成形品取り外しステーションにキャリッジを位置決めする前に(例えば、キャリッジがポリマー導入ステーションから成形品取り外しステーションに移動する際に)、無線で通信される。
型温度低下指令を受信すると、キャリッジコントローラ45はその後、物理的連結393を通じて型温度制御装置375に作動型温度低下命令を供給する。温度制御装置375はその後、熱交換管378及び381を通じて型24内で熱交換流体を循環させて、それによって型24の温度を低下させる。より具体的には、内側型面27の温度は低下し、及び従って、そこに接触するポリマー合成物/成形品の温度は低下する。
成形品取り外しステーション(例えばステーション21)にキャリッジが位置決めされると、成形品は型から取り外され得る。成形品は、手で取り外されるか、又は、機械的手段(本明細書でさらに説明されるように、例えばロボット装置)によって取り外されてよい。成形品は、(例えば離型に先だって、離型中に、又は、離型後に)成形品取り外しステーション内で又は成形品取り外しステーションとは別々の位置で、及び同時に、成形システムから離れた位置又は成型システムの一部から離れた位置で、例えば仕上げ、塗装、及び/又は、(例えばドリル及び/又はパンチによる)開口の形成などの後成形作業を受けてもよい。例えば仕上げなどのいくつかの後成形作業は、成形品取り外しステーション内で少なくとも一部が実行されてよく、又は、(例えば、成形品取り外しステーション及びポリマー導入ステーションの間に配置される)成形システム内の後成形ステーションで実行されてよい。しかしながら、より通常は、後成形工程は、キャリッジが適切に再位置決めされて、特にポリマー導入ステーションに再位置決めされることを可能にするために、もしあれば、成形品取り外しステーション及び成形システムの両方から離れた位置で実行される。
各キャリッジは、案内経路を用いて又は案内経路を欠いて成形システムの様々なステーション同士の間及び中で独立して移動してよい。案内経路を欠く場合には、特定のキャリッジが、成形システムを通じて(又は通過して)前回のサイクルに対して一方のステーションから他方のステーションに(例えば、ポリマー導入ステーションから成形品取り外しステーションに)移動する際に、異なる経路を辿ってよい。例えば、成形システムの状態(例えば、すべてのキャリッジの位置及び作動状態)に応じて、主コントローラは、前回のサイクル又は通過でとった経路よりも、次のステーションまで異なる経路をとるように特定のキャリッジを移動させてよい。さらなる説明の目的のため、例えばキャリッジが(例えば作動していない推進システムに起因して)動かなくなると、そのことは成形システム内に障害物があることを示しており、その場合、主コントローラは、動かなくなったキャリッジを回避するために代替の経路をとるように他のキャリッジを移動させてよい。
本発明の一実施形態では、成形システムはさらに、実質的にループ状(例えば循環の閉ループ又は閉回路)の案内経路の形態である案内経路を有する。例えばポリマー導入ステーション及び成形品取り外しステーションなどの様々なステーションの各々は、ループ状案内経路に沿って別々に位置決めされる。さらに、各キャリッジは、案内経路に沿って別々に独立して移動可能であり、案内経路によって直接的に案内される。ループ状案内経路は、例えば、円形、楕円形、多角形(例えば三角形、長方形、正方形、五角形、六角形、七角形、八角形など、及びその組み合わせ)、不規則な形状、及びその組み合わせから選択される任意の適切な形状を有してよい(又は、平面図に対して描いてよい)。
案内経路及び例えば案内トラックなどの同様の用語に関して本明細書で及び特許請求の範囲で用いられるように、用語「ループ状の」は案内経路を意味しており、その案内経路に沿ってキャリッジが循環して及び反復的な方法で移動し又は通過し、その始点及び終点は、(案内経路上で又は案内経路に沿った)同一の地点又は位置を占有する際に明示される。さらに、ループ状の案内経路(又は案内トラック)は、閉ループの案内経路であるようにさらに説明されてよい。ループ状の案内経路は、1以上のキャリッジがループ状の案内経路上を及び/又は外れて移動することを可能にする、そこに接続される1以上の支柱又は延長部を任意選択的に有してよい。例えば、キャリッジが保守又は修理(例えば型の交換)を必要とする場合、キャリッジは、そうした保守又は修理が実行され得る支柱上でループ状の案内経路から外れて移動してよい。そうした保守及び/又は修理などのオフループの職務が完了した後、キャリッジは、支柱からループ状の案内経路上に戻るように移動させられてよい。
案内経路は各キャリッジの方向を案内してよく、間接的な手段による場合には、案内経路は間接的な案内経路であり、又は、直接的な手段による場合には直接的な案内経路である。間接的な案内経路によれば、キャリッジ及び案内経路はその間に物理的な接触がほぼない。直接的な案内経路によれば、キャリッジと直接的な案内経路との間に(周期的な又はほぼ持続的な)物理的な接触がある。
間接的な案内経路は通常、例えば、磁気的手段、例えば可視光(又は光学)手段(例えばレーザ光)、赤外線手段及び無線周波数手段などの電磁放射手段、及び、その組み合わせから選択される遠隔検出手段によって各キャリッジの方向を案内する。間接的な案内経路の場合、案内経路は、エミッタ(例えば磁界エミッタ、又は、電磁放射エミッタ)として通常は機能し、各キャリッジは、間接的な案内経路によって発信されるものを受信し又は検出し、及び任意選択的に処理する案内経路の受信機又はセンサを有する。案内経路の受信機/センサは、キャリッジコントローラに連結されており(物理的に又は無線で連結されており)、案内経路に対して、キャリッジコントローラにキャリッジの位置を実質的に連続して送信する。キャリッジコントローラ(例えば45)は、キャリッジ案内経路位置情報を受信し、任意選択的に(例えば1以上のコンピュータプログラムを介して)それを処理し又はさらに処理し、間接的な案内経路に沿ったキャリッジの移動を維持するために、キャリッジ推進システムに(例えば物理的連結を介して)作動案内経路位置命令を提供する。間接的な案内経路は、例えばキャリッジの各々の下側、横側又は上側の任意の適切な位置を占有する。間接的な案内経路の場合、キャリッジ位置表示器及び案内経路の受信機/センサは1つで同一のものであってよい。
間接的な案内経路の作動をさらに説明するため、図5を参照すると、キャリッジ位置表示器62は、案内経路の受信機/センサ62を表しており、別々の位置表示器95が、この説明のために各々の場合に、間接的な案内経路95の一部を表している。例えば磁気コード又は一連の配列された永久磁石板であり得る間接案内経路95が、エミッタ(例えば磁界エミッタ)として機能し、案内経路の受信機/センサ62は、間接的な案内経路95によって放射されるものを受信し又は検出し、及び任意選択的に処理する。案内経路の受信機/センサ62は、物理的連結65によってキャリッジコントローラ45に(デジタルフォーマットで又はアナログフォーマットで)キャリッジ−案内経路位置情報を送信する。キャリッジコントローラ45は、キャリッジ−案内経路位置情報を受信し、任意選択的に処理し、さらに処理し、及び、物理的連結59によってキャリッジ推進システム30に作動案内経路位置情報を提供し、それによって、キャリッジをすぐ近くに維持して、間接案内経路に沿って移動させる。キャリッジは、ステアリング機構(図示せず)を有してよく、ステアリング機構は、本明細書で前述したように、キャリッジ推進システムと一体的であってよく又は分離してよい。キャリッジコントローラによって提供される作動案内経路位置命令は、ステアリング機構(もしあれば)に提供される作動命令を通常さらに有する。
直接的な案内経路は通常、各キャリッジとの直接的で物理的な相互作用(又は接触)によって各キャリッジの方向を案内する。例えば、直接的な案内経路は、各キャリッジの駆動機構及び/又はステアリング機構との直接的で物理的な相互作用に従事してよい。本発明の実施形態では、案内経路は、直接的な案内経路、及び特に、さらに特にループ状案内トラックである案内トラックである。各キャリッジの駆動機構は案内トラックと駆動可能に係合する。この特定の実施形態では、各キャリッジはまた、駆動機構と案内トラックとの間の駆動可能な係合によって直接的に案内される。案内トラックは、キャリッジの駆動機構及び/又はステアリング機構を受け入れる細長スロットを有するベースを有するスロット付き案内トラックの形態であってよい。通常、案内トラックは、そのベースから上方に延びる垂直部材を有するレールの形態である。
図1、図2、図4及び図5を参照すると、各キャリッジの下側に位置する案内トラック39は、そこから上方に延びる延長垂直部材198を有するベース195(図4)を有する延長ループ状レールの形態である。案内トラック39は、実質的に連続する一体構造の案内トラックであってよく、又は、より通常は、配列されて端部同士で(例えばクランプ及び/又は溶接によって)結合されてともに案内トラック39を形成する複数のトラックセグメントを有する。駆動機構36の少なくとも一部は、駆動機構36がキャリッジコントローラ45からの作動命令に応答して駆動シャフト42を介して駆動モータ33によって回転させられる際に、案内トラック39の垂直部材198の一部(例えば上側部分201)に駆動可能に(例えば摩擦によって)係合する。
案内トラック39によるキャリッジの案内を補助するため、駆動機構36は、横方向に対向する垂直延在フランジ204及び207を有してよく、垂直延在フランジ204及び207は、例えばキャリッジがループ状案内トラック39のカーブ周りに移動する際に、垂直部材198の側面に当接することによって案内トラック39からの駆動機構の滑り落ちを最小限に抑える又は防止する。横方向に対向する垂直延在フランジの代替として又は加えて、案内トラック内の配列された凹部内に受け入れられる例えば歯又はギアなどの延在部、及び/又は、案内トラックから上方に延びる例えば歯などの延在部が受け入れられる凹部(いずれも図示せず)、を有してよい。成形システムは2以上の実質的に平行な案内トラックを有してよい。特定の実施形態では、成形システムは、図面に示されるように、例えば案内トラック39などの単一の案内トラックを有する。
成形システムの各キャリッジは、例えば推進システム、キャリッジコントローラ及び型熱交換器などのキャリッジの様々な構成要素に動力を供給するための自身の動力源を有してよい。例えば、各キャリッジは、キャリッジのすべての構成要素に作動電力を供給する発電機を有してよい。発電機には、例えば天然ガス、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、エタノール及び/又はガソリンなどから選択される燃料によって動力が供給される内燃動力装置又はエンジンによって電圧が印加されてよい。キャリッジの推進システムの駆動モータは、発電機又は別々の内燃駆動モータによって電圧を印加される電動モータであってよい。
各キャリッジには、より通常は、各キャリッジとは別々の電源によって電気的に動力が供給される。一実施形態では、成形システムはさらに、ループ状電源コードの形態である電源コードを有する。電源コードに関して本明細書中及び特許請求の範囲で用いられる用語「ループ状」は、案内経路及び案内トラックに関して本明細書中で前述された意味と同一の意味を有する。各キャリッジとは別々であることに加えて、電源コードは、成形システムの案内経路及び案内トラックとも別々である。電源コードは、各キャリッジに(例えば1以上の電気ケーブルによって)電気的に連結されており、及び従って、それによって各キャリッジに電力を供給する。各キャリッジは、電源コードに電気的に連結されて電源コードによって動力を供給される電力分配ユニットであって、キャリッジの各構成要素(例えばキャリッジコントローラ、推進システム及び任意選択的な型熱交換器)に電気的に連結されて各構成要素に別々に動力を供給する。
図1及び図2を参照すると、成形システムは、ループ状電源コードの形態である電源コード210を有する。電源コードは、電気的連結が電源コードと各キャリッジとの間に維持されるとき、案内経路又は案内トラックに対して任意の適切な位置を有してよい。例えば、電源コードは、ループ状案内経路又は案内トラックの横方向内側、横方向外側、垂直方向下側及び/又は垂直方向上側に配置されてよい。図面に示されるように、電源コード210は、ループ状案内トラック39の横方向内側に位置決めされる。ループ状案内トラックの横方向内側にループ状電源コードを位置決めすることは、電源コードと成形システムの周りで働いている個人との間の不注意の接触の可能性を最小限に抑えるので、限定されないものの安全性を有する理由で望ましい。例えば、ループ状案内トラック39とその周りを移動するキャリッジ15とは、成形システム周りで働く(例えば様々な要素及びそのステーションを補修する)個人と電力ストリップ210との間の遮蔽物として有効に機能する。案内トラック39の横方向内側に位置決めされることに加えて、電源コード210は、案内トラック39の垂直方向上側又は案内トラック39よりも高い位置に位置決めされてよい(図7)。電源コードは、実質的に一体構造の電源コードであってよく、又はより通常は、端部同士で(物理的かつ電気的に)接続されて実質的に連続した電源コードをともに形成する複数の電源コード部分を備える。
本発明の特定の実施形態では、電源コードは、電源コードに電気的にかつ移動可能に(例えばスライド可能に)接続されて、電源ケーブルを有する、各キャリッジ用の電源ボックスを有する。各キャリッジ及びそこに連結される電源ボックスは、キャリッジ−電源ボックスの対をともに形成する。各キャリッジ−電源ボックスの対は、各々がそのキャリッジに電気的に連結される1以上の電源ボックスを備えてよい。より通常は、各キャリッジ−電源ボックスの対は単一の電源ボックスを備える。
各キャリッジ−電源ボックスの対では、電源ボックスの電源ケーブルがそのキャリッジに電気的に接続されてキャリッジに電力を供給する。電源ケーブル自体は、電源コードに沿って(例えばスライド可能に)電源ボックスを引っ張るように働いて、それによって電源ボックスとキャリッジとの間の電気的接続を維持してよいものの、そうした張力をかけられた配列は、電源ケーブルの品質の低下(例えばその磨損又は破損)とキャリッジ及び電源ボックスの間の電気的接触の喪失とを望ましくなく生じさせる。代替として、キャリッジ−電源ボックスの対は、電源コードに沿って電源ボックスを引っ張るように働く別々の非電気的(又は電気的に絶縁された)連結を有してよく、非電気的連結は、引っ張りに連結される(例えば張力の及び/又はねじり力の)応力に耐え、その結果、電源ケーブルのそうした応力への暴露から実質的に緩和する。
一実施形態では、キャリッジ−電源ボックスの対は、電力の転送のない物理的連結を有しており、物理的連結は、キャリッジから外側に電源ボックスに向かって延びる引っ張りロッドを備える。引っ張りロッドは通常細長く、当該引っ張りロッドに沿ってスライド可能にかつ逆動可能に移動可能なシリンダを有する。引っ張りロッドのシリンダと電源ボックスとは、電力の転送のないシリンダ−電源ボックスの物理的接続によって相互に接続される。キャリッジが案内トラックに沿って移動すると、引っ張りロッド、シリンダ及びシリンダ−電源ボックスの物理的接続の組み合わせは、電源コードに沿って電源ボックスを引っ張るように働く。電源ボックスがそうして引っ張られると、電源ボックスと電源コードとの間の電気的接続が維持されて、及び対応して、電源ケーブルはキャリッジに対して電気的に接続された状態で維持される。
図7を参照すると、さらなる説明の目的のために、電源コード210は、垂直支持体216によって床213及びまた案内トラック39(図7では図示せず)の上方に持ち上げられ、垂直支持体216は、例えばボルト222などの十分な手段によって床213に固定されるベースプレート219から垂直方向に上方に延びる。垂直支持体216は、その下端でベースプレート219に接続され、その上端で電源コード210に接続される。電源コード210、垂直支持体216及びベースプレート219は、(例えば留め具及び/又は溶接によって)相互に接続される別々の構成要素であってよく、又は、ほぼ一体の構造をともに形成してよく、いずれの場合も、電源コードアセンブリとして集約的に言及されてよい。
電源ボックス225は、例えばその上面228、下面231又は前面234などの電源コード210の任意の適切な部分に移動可能に(例えばスライド可能に)及び電気的に接続されてよい。一実施形態では、電源ボックス225は、電源コード210の下面231に移動可能にかつ電気的に接続され、そのことが、もつれるか又は接触の電気的な短絡を生じさせ得る異質の材料又は物体との電源コードの電気的接触を最小限に抑制する。
電気接点は、電源コード内の凹所に配置されてよく、又は、電源コードから外側に延びる。通常、電気接点は、電源コードの1以上の細長い凹部内にある。下面231は、電源コード210の電気接点(見えない)がある細長い凹部237を有する。電源コードの電気接点がある細長い凹部又は複数の凹部は、例えば円形、楕円形、多角形(例えば三角形、正方形、又は長方形)、不規則形、又はその組み合わせなどの任意の適切な形状又は構成(例えば断面形状)を有してよい。一実施形態では、細長い凹部237はT形状を有しており、その小寸法(より狭い)部分又は開口が、下面231上にあるか又は下面231と連通しており、その大寸法(例えば横方向又はT部分)は電源コード210内の凹部に配置される。
電源ボックス225は、電源コード210の凹部237内にスライド可能にかつ保持可能に受け入れられる延在部240を有する。延在部240の少なくとも一部は、電気的に導電性であり、電源コード210の凹部237内の凹部に配置される電気接点と電源ボックス225との間の電気的接続を維持する。延在部240は、凹部237内にスナップ嵌め込みされて(及びスライド可能に)受け入れられる。一実施形態では、延在部240は、T形状の凹部237にほぼ一致して凹部237内に受け入れられるT形状を有する。例えば、延在部240の狭寸法部分は凹部237の狭寸法部分内にあり、延在部240の広寸法部分(すなわち、横部分又はT部分)は凹部237の広寸法部分(すなわち、横部分又はT部分)内にある。このように、T形状の延在部240は、ほぼ一致するT形状の凹部237内にスライド可能に保持され、電源ボックス225及び電源コード210の間の電気接触が維持される。
電源コード210は、凹部(例えば凹部237)を保持する2以上の間隔をあけた平行な電気接点を有しており、凹部内には、電源ボックス225の2以上の電気導電延在部(例えば延在部240)が別々に受け入れられる。明確化の目的のため、単一の凹部237と単一の延在部240とが図に示されている。
キャリッジ15はまた、キャリッジから電源ボックス225(及び電源コード210)に向かって横方向外側に延びる引っ張りロッド243を有する。引っ張りロッド243及び電源ボックス225は相互に当接しない。引っ張りロッド243の第1端255は、キャリッジの下側53から下方に延びる保持器246によってキャリッジ15に接続される。引っ張りロッド243は、引っ張りロッドに沿って(縦方向に)スライド可能にかつ逆動可能に移動可能なシリンダ252を有する。シリンダ252は、そこを通って延びる縦方向開口を有しており、そこに引っ張りロッド243が受け入れられる。引っ張りロッド243は、引っ張りロッドの第2端261に又は近くにフランジ258を有してよい。引っ張りロッド243の第2端261は、その第1端255とは反対側にあり、(第1端255に対して)電源ボックス225に向かって延びて電源ボックス225の近くにある。フランジ258は、シリンダ252が、引っ張りロッド243の第2端261から離脱する(又は落下する)ことを防止する。
電源ボックス225及び引っ張りロッド243の滑りシリンダ252は、シリンダ−電源ボックスの物理的接続262によって相互に接続される。シリンダ−電源ボックスの物理的接続262は電力の転送がなく、すなわち、電源ボックス225から滑りシリンダ252、引っ張りロッド243又はキャリッジ15(又はそれらの構成要素のいずれか同士の間)に電力を転送しない。シリンダ−電源ボックスの物理的接続は、(キャリッジ15が案内トラックに沿って移動する際に)電源ボックス225が破損せずに電源コード210に沿って引っ張られることに十分な強度を有するという条件で、任意の適切な材料から製造されてよい。例えば、シリンダ−電源ボックスの物理的接続は、金属、ポリマー(ナイロンポリマー)、又は非合成材料(例えば麻繊維)から製造されてよく、例えばストラップ、ロープ又は撚り糸、又は鎖などの任意の適切な形態を有してよい。一実施形態では、シリンダ−電源ボックスの物理的接続(例えば262)は、(図7に示されるように)金属から製造される鎖の形態である。シリンダ−電源ボックスの物理的接続262の一端は滑りシリンダ252のブラケット264に取り付けられ、他端は電源ボックス225のブラケット267に取り付けられる。
さらに図7では、電源ボックス225はまた、電源ボックス225からキャリッジ15に電力を提供する電源ケーブル270を有する。電源ケーブルは、キャリッジに直接的に有線で接続され(重ね継ぎされ)てよく、又は、キャリッジの電源ソケット内に逆動可能に受け入れられるプラグを有してよい。通常、電源ケーブルは電源ボックス内に直接的に有線で接続される。一実施形態では、図7に示されるように、電源ケーブル270は、その末端にプラグ273を有してよく、プラグ273は、キャリッジ15の及びキャリッジ15上に配置される電力分配ユニット279の電気ソケット276内に受け入れられる。電力分配ユニット279は、追加の電気的接続(図示せず)によって、キャリッジの各構成要素(例えばキャリッジコントローラ45、推進システム30、及び任意選択的な成形熱交換器375)に別々に電気的に連結されて各構成要素に別々に電気的に電圧を印加する。
図7に示されるように、キャリッジ15はまた、床213に転がるようにかつ支持するように係合する支持ホイール282を有する。キャリッジは通常、キャリッジが成形システムの様々なステーションの間及び同士の間を移動する際にキャリッジに十分な支持と安定性とを提供するように通常は位置決めされる少なくとも3つの(例えば4つの)支持ホイールを有する。支持ホイールは、キャリッジの推進システムとは別々であり、キャリッジを推進又は駆動させない。支持ホイールは、例えば球形状又はディスク形状などの任意の適切な形状を有してよい。例えば、支持ホイール282は、第1上方延在支持体285及び第2上方延在支持体288によってキャリッジ15の下側53に取り付けられる。第1及び第2支持ホイール支持体(例えば285、288)は、キャリッジ15の下側53に回転可能に係合するプレート(図示せず)に取り付けられてよい。
電力ストリップは通常、例えば設備内電源などの別々の電源に電気的に接続されており、設備内電源は、別々の限定的な又は局所的な配電網に電気的に接続される。例えば、電源コード210は、電気的連結294によって設備内電源291に電気的に接続される。設備内電源291は、電気的連結297によって内部配電網(図示せず)に電気的に接続される。
本発明の成形システムは1以上のキャリッジを有してよいものの、成形システムは通常、少なくとも2つのキャリッジを有する。成形システムは、案内経路又は案内トラックと2以上のキャリッジとを有しており、キャリッジは案内経路又は案内トラックに沿って直列に移動する。図2を参照すると、成形システム2は、複数のキャリッジ、特に、案内トラック39に沿って反時計回りに直列に移動する5つの別々のキャリッジ15a、15b、15c、15d及び15eを有する。キャリッジ15a〜15eの各々は、その上に熱成形型として使用され得る型24を有する。成形システム2はまた、キャリッジがその下を通過する垂直方向に持ち上げられたプラットフォーム300を有しており、プラットフォーム300は、ループ状電源コード210内の内側領域315と案内トラック39の外側又は案内トラック39の範囲外の外側領域318との間で個人が移動することを可能にするとともに、移動するキャリッジとの相互作用及び移動するキャリッジと衝突することを回避して、電源コード210との接触を回避する。
図2の成形システム2はまた、ダイ113、例えばシートダイ(部分的に見える)を有しており、ダイ113は、ダイ支持構造303によって案内トラック39上に持ち上げられる。キャリッジ15a〜15eの各々は、ダイ113の下側を通過し、押出物(図示せず)は例えば、加熱された熱可塑性シートの形態でその型面上に重力によって配置される。図2では、押出成形機71の末端とダイ113との間で流体連通を提供する管(例えば図6の管117)が図示されていない。
1以上、特に2以上のキャリッジが成形システムの様々なステーション同士の間を及び様々なステーションの中で移動するので、キャリッジと例えば個人、設備の部品又は他のキャリッジなどの他の物体との衝突がキャリッジ及び/又は他の物体に損傷を与える結果を招き得る。キャリッジが衝突によって作動不能の状態にされると、成形システム全体が、作動不能のキャリッジが修理されるか又は成形システムから取り外されるまで、停止され得る。作動不能のキャリッジから生じるそうした全システムの停止は、キャリッジがループ状案内経路又はトラックに沿って直列に移動する成形システムで発生しそうである。
本発明の一実施形態では、各キャリッジは、キャリッジコントローラに連結される(無線で、又はより通常は物理的に連結される)前方衝突検出器を有する。前方衝突検出器は、キャリッジの前方にある別々の物体とのキャリッジの差し迫った衝突を検出する又は検知する。同等に、前方衝突検出器は、キャリッジとキャリッジの前方にある物体との間の差し迫った衝突を検出又は検知する。前方衝突検出器はその後、無線により又はより通常は物理的連結によって、キャリッジコントローラに差し迫った衝突を(デジタル形式又はアナログ形式で)送信する。差し迫った衝突の信号を受信したキャリッジコントローラは、キャリッジの推進システムに(アナログ形式で又はより通常はデジタル形式で)作動緊急停止命令を提供する。キャリッジの前進運動はそれに従って停止され、(実質的に静止した前方物体の場合)差し迫った衝突がこうして回避され、(別々の物体自体がキャリッジの前面に向かって移動する場合)差し迫った衝突の衝撃及び重大性は低減される。キャリッジコントローラによってキャリッジ推進システムに作動緊急停止命令が供給されることによって、例えば、推進システムのすべての停止、駆動機構との駆動モータの係合の解除(例えばその間に配置されるトランスミッションがはずれることによって)、駆動機構の逆回転、駆動機構に作用するブレーキ作用、又はその組み合わせが生じ得る。
キャリッジコントローラからキャリッジ推進システムへの緊急停止命令は、キャリッジ推進システムが差し迫った衝突からキャリッジを後退させる結果を生じる後退運動命令を有してもよい。緊急停止命令が後退運動命令を有する場合、キャリッジは、相対的に短い距離(例えば1メータ未満)にわたって通常は後退させられ、その後、キャリッジのすべての運動(後退及び前進運動)が停止される。通常、キャリッジコントローラによって提供される緊急停止命令は後退運動命令を有しておらず、キャリッジ推進システムへのそれらの送信が、すべての運動が停止されるキャリッジのすべての運動(前進及び後退)を生じさせる。
図5を参照すると、キャリッジコントローラシステム3は、物理的連結309によってキャリッジコントローラ45に連結される前方衝突検出器306を有する。前方衝突検出器306はまた衝突センサ312を有する。前方衝突検出器306は、衝突検出器がキャリッジの前方の差し迫った衝突を検出することができる場合、キャリッジの任意の適切な部分(例えば上側部分、側面上、又は前面上)に実装されてよい。
衝突センサ312は、物理的接触センサ、光学センサ、赤外線センサ、レーダセンサ、及びその組み合わせから選択されてよい。物理的接触センサは通常、検出器306から外側に延びる例えばロッドなどの延在部を有しており、検出器306の前方の接触部分と、検出器306内のスイッチ(例えばばね荷重スイッチ)に接触する後側部分と、を有する。キャリッジの前方の別々の物体との延在部の前方接触部分の接触時、延在部の後側部分はスイッチに向かって押されて、物理的連結309を通じてキャリッジ45に送信される検出器306内で衝突信号を生成し又は生じさせる。
より通常は、衝突センサは、物理的接触センサではなく遠隔衝突センサである。遠隔衝突センサは通常、当業者に公知であるように、電磁放射を放出するトランシーバを有しており、電磁放射は、キャリッジの前方の別々の物体に反射して戻ってきて、遠隔衝突センサのトランシーバによって検出される。代替として、遠隔衝突センサは別々の送信機及び受信機を備えてよい。遠隔衝突センサ(例えば312)は、受信した/反射した衝突信号、及びより通常は、一連の連続した衝突信号を、衝突検出器(例えば306)内のプロセッサに送信する。衝突検出器は、衝突が差し迫っているかどうかを(例えばアルゴリズム又はプログラムを介して)特定するために、遠隔衝突センサからの信号を処理する。衝突が差し迫っている場合、衝突検出器はその後、物理的連結309を通じてキャリッジコントローラ45に、差し迫った衝突の信号(アナログ形式又はデジタル形式で)を送信する。代替として、信号処理のいくつか又はすべては、キャリッジコントローラのプロセッサによって実行されてよく、この場合、キャリッジコントローラは、衝突検出器から、部分的に処理された又は生の(処理されていない)信号の連続物を受信する。
遠隔衝突センサは通常、光学放射(例えば非干渉性の可視光及び干渉性のレーザ光)、赤外線放射、レーダ/マイクロ波の放射、又はその組み合わせから選択される電磁放射を放出する(及び対応して反射して受信する)。従って、本明細書中及び特許請求の範囲中で用いられるように、衝突センサは、上述したように、光学センサ、赤外線センサ、及び/又はレーダセンサから選択されてよい。キャリッジ及び本発明の方法で用いられる遠隔衝突検出器の例は、オムロンサイエンティフィックテクノロジーズインク(Omron Scientific Technologies,Inc.)から市販されているオプトシールドOS3101レーザ光安全スキャナ(OptoShield OS3101 Laser Light Safety Scanner)である。
2以上のキャリッジがループ状案内経路又はトラック周りに直列で移動する場合、1つのキャリッジの前進運動が、そのキャリッジの前方の別々の物体との差し迫った衝突によって停止されると、すべての他のキャリッジの運動を一時的に停止させることに通常は慎重である。一実施形態では、特定のキャリッジの前進運動が差し迫った前方の衝突によって停止された場合、停止されたキャリッジのキャリッジコントローラは、主コントローラに対して(別々の物体とのキャリッジの)差し迫った衝突を無線で通信する。差し迫った衝突の信号を受信すると、主コントローラはその後、成形システムで作動しているキャリッジの各々(及びすべて)のキャリッジコントローラにキャリッジ緊急停止指令を無線で通信する。各キャリッジのキャリッジコントローラはその後、それぞれのキャリッジ推進システムに作動緊急停止命令を提供する。成形システムで作動しているすべてのキャリッジの前進運動はそれによって停止されて休止される。
(例えば視覚の及び/又は聴覚の)差し迫った衝突システム停止警告が、緊急システムが停止した理由を1人以上の人間のオペレータが調査することができるように、主コントローラによって任意選択的に起動されてよい。人間のオペレータはその後、(例えば差し迫った衝突信号を引き起こした別々の物体を取り除くことによって、かつ、システムを停止させることによって)集約的な動作をとってよく、(例えば主コントローラユーザインターフェース171によって、図3)成形システムを手動でリセットする及び/又は再開させる。
本発明の一実施形態では、成形システムは、圧縮成形工程を実行するように形成されており、圧縮成形ステーションを有する。特定の実施形態では、成形システムはループ状案内経路又はトラック(例えば39)を備えており、圧縮成形ステーションは、ポリマー導入ステーションと成形品取り外しステーションとの間に配置される。圧縮成形の実施形態では、各キャリッジによって運搬される型は第1型部であり、圧縮成形ステーションは、逆動可能に位置決め可能な型内に保持される第2型部を有しており、第2型部は内側型面を有する。圧縮成形ステーションは、プレスに作動可能に連結される(例えば無線で、又は、より通常は物理的に連結される)圧縮型コントローラを有する。主コントローラは、圧縮型コントローラに制御可能に連結される(例えば無線で、又は、より通常は物理的に連結される)。
さらなる説明のため、図面の図1及び図8を参照して本発明の圧縮成形の実施形態を非限定的に説明する。圧縮成形ステーション321は、物理的連結327によって圧縮型コントローラ180に作動可能に連結されるプレス324を有する。プレス324は、内側型面333を有する第2型部330を有する。プレス324は、第1型部24の内側面27に対して下方に第2型部330の内側面333を垂直方向に再位置決めするように位置決めされる。代替として、第1型部24の方向に応じて、プレス324は、任意の適切な軸線(例えば横方向に又は垂直方向に上方)に沿って第2型部330を逆動可能に位置決めするように位置決めされてよい。
ポリマー合成物(例えば熱可塑性ポリマー合成物)が、第1型部の垂直方向上方に末端押出部分が位置決めされる押出成形機であるポリマー導入装置71によって、ポリマー導入ステーション18で第1型部24の内側型面27上に重力によって導入される。ポリマー合成物の重力による導入中、キャリッジ15及び/又は第1型部24は、横方向(x軸及び/又はy軸に沿って)及び/又は垂直方向(z軸に沿って)に動かされ、及び任意選択的に、ポリマー導入装置71から流れ出るポリマー材料の流量は、第1型部24の内側面27の様々な部分に堆積するポリマー材料の量を制御するために修正される(例えば増やされる及び/又は減らされる)。
第1型部の内側面上へのポリマー材料の重力による堆積中、第1型部の空間的な位置決め制御及びポリマー導入装置の出力の容積制御は、最終成形品の形状(例えばニアネットシェイプ前成形品又はポリマー材料のレイダウン(lay-down))とほぼ同一の形状(又は前形状)を有する前成形品の形成を生じる。ニアネットシェイプ前成形品の形成は通常、最終圧縮成形品を圧縮して形成するために必要とされる圧縮力及び圧縮時間の量を低減させる結果を生じる。例えば、ニアネットシェイプ前成形品に連結される本発明の圧縮成形の実施形態によれば、第2型部と第1型部との間の圧縮力は、通常、平方インチあたり80〜150ポンド(5.6〜10.5kg/cm)であり、例えば平方インチあたり100ポンド(7kg/cm)であり、これに対して、ニアネットシェイプ前成形品の形成がない場合には、通常、平方インチあたり800〜1500ポンド(56〜105kg/cm)であり、例えば、平方インチあたり1000ポンド(70kg/cm)である。ニアネットシェイプ前成形品の形成はまた、通常、第1型部上に導入される過度のポリマー材料を生じるポリマー供給材料の無駄の量を最小限に抑制する。
ポリマー導入工程中、(キャリッジ及び/又は型の空間制御を介した)第1型部の空間制御と、ポリマー導入装置の出力の容積制御とは、それぞれ、キャリッジコントローラ(例えば45)及びポリマー導入コントローラ(例えば68)の単独によって、処理され、主コントローラ(例えば12)は、キャリッジコントローラ及びポリマー導入コントローラ、又はその組み合わせを通じて作動する。通常、キャリッジがポリマー導入ステーション18に位置決めされることによって、主コントローラ12は、(物理的連結77を介して)ポリマー導入コントローラ68に1以上のポリマー導入指令を提供し、キャリッジコントローラ45に1以上のキャリッジ及び/又は型空間位置決め指令を無線で提供する。第1型部の空間位置決めは、キャリッジ自体の運動、及び/又は、第1型部があるキャリッジ上の空間位置決め可能プラットフォーム(図示せず)によって実現されてよい。それらのそれぞれの主コントローラ指令の受信によって、キャリッジコントローラ45及びポリマー導入コントローラ68の各々はその後、キャリッジ推進システム30及び/又は空間位置決めプラットフォーム、及びポリマー導入装置にそれぞれ作動命令を提供する。作動命令又は作動命令の連続物がそうして提供されると、第1型部の空間制御と、ポリマー導入工程中のポリマー導入装置の出力の容積制御との調整された組み合わせが実現され、及び対応して、ニアネットシェイプ前成形品の形成も実現され得る。
圧縮成形の実施形態によれば、第1型部24の内側型面27上へのポリマー合成物の導入後、主コントローラ12は、キャリッジコントローラ45に圧縮成形ステーション位置指令を無線で通信する。キャリッジコントローラ45はその後、キャリッジ15の運動を制御してそれによって圧縮成形ステーション321にキャリッジ15を位置決めするために、キャリッジ推進システム30に(例えば物理的連結59を通じて)作動圧縮成形ステーション位置命令を提供する。
キャリッジ15が圧縮成形ステーション321内に/圧縮成形ステーション321に位置決めされると、主コントローラ12はその後、圧縮型コントローラ180に(例えば物理的連結183を通じて)圧縮成形指令を通信する。圧縮型コントローラ180は従って、内側型面27上に予め導入されたポリマー材料に第2型部330の内側面333が圧縮して接触するように、プレス324に(例えば物理的連結327を通じて)作動圧縮成形命令を提供する。圧縮成形工程中に作用する圧縮力は実質的に一定であるか又は可変である(例えば連続的に上昇し及び/又は連続的な安定状態で段階的に漸増する)。第2型部330の内側面333と第1型部24の内側面27上に予め堆積させられるポリマー材料との間の圧縮接触が成形品を形成する。
通常、プレス324は、力伝達プレート345によって第2型部330の上面(又は外面)342に接続される駆動アーム(又は部材)339を逆動可能に駆動又は伸展させるピストン336を有する。力伝達プレート345は、(例えば異なる成形品の形成のために)第2型部の相対的に迅速で容易な交換を可能にするように構成されてよい。プレス324は空圧によって又はより通常は油圧によって駆動されてよい。一実施形態では、プレス324は、第1油圧管351及び第2油圧管354によってピストン336と流体連通して、ピストン336に及びピストン336から油圧油を提供する油圧発生ユニット348を有する。ポリマー導入コントローラ180は、物理的連結327を介して油圧ユニット348に作動制御命令を提供する。油圧ユニット348はその後、上昇した圧力でピストン336内に油圧油を導入し、その結果、駆動アーム339及び第2型部330が、(第1型部24の内側面27上に)予め堆積させられたポリマー材料に対して下方に駆動される。プレスは、当技術分野で認識された代替構造を有してよく、及び、当技術分野で認識された代替方法に従って作動されてよい。
圧縮成形プロセス中にプレス内に作用する圧力を制御するため、プレス、第2型部及び/又は第1型部は、例えば圧力変換器などの1以上の圧力センサを有してよく、圧力センサはフィードバックループを通じて圧縮型コントローラに連結される。一実施形態では、プレス324のピストン336は、物理的連結363を通じて圧縮型コントローラ180に圧力データ/信号を提供する圧力変換器(図示せず)を有する。圧縮型コントローラ180は、(例えば圧力制御プログラム又はアルゴリズムによって)圧力データを処理して、プレス324内に予め堆積されたポリマー材料に作用する圧力を制御するために物理的連結327を通じて油圧ユニット348に適切なように追加の作動圧力制御命令を提供する。
圧縮成形工程中、キャリッジの要素、特に支持ホイール及び/又はその推進システムは、圧縮力が圧縮成形工程中にそこを通じて伝達される場合に損傷を受け得る。従って、キャリッジ及び/又は圧縮成形ステーションは、圧縮成形工程中にキャリッジへの損傷を回避するように通常は構成される。一実施形態では、圧縮成形ステーション321は、床213から上方に延びる横方向に間隔をあけてほぼ平行な長尺支持体366及び369を有しており、及び同時に、案内トラック39が通って延びる長尺溝372を形成する。圧縮成形工程中、長尺支持体366及び369はキャリッジ15の下側53に当接し、プレス324によって発揮される圧縮力が、支持ホイール282及び/又はキャリッジ推進システム30を通じてよりも、支持体366及び369を通じて床213内に伝達される。長尺圧縮成形ステーション支持体366及び369は、圧縮成形工程中にキャリッジ15の下側53に係合するように、(例えば油圧手段、図示せず、によって)床213の外側に逆動可能に伸展可能であってよい。代替として又はそれに加えて、キャリッジ15は、型24を乗せるプラットフォーム(図示せず)を伸展支持体366及び369上に下げる手段を有してよい。例えば、型24は、ピストン(図示せず)によって又は逆動可能に空気注入式の枕(図示せず)によって支持されるプラットフォーム(図示せず)によって支持されてよい。ピストンの引っ込め又は枕の空気抜きによって、型支持プラットフォームの部分がキャリッジ15の底部の開口を通じて垂直方向に落下し、上方に垂直に延びる支持体366及び369に当接する。
第1及び第2型部は、成形品が形成されるほぼ密閉された内側型容積を形成することに役立つ噛み合い部分及び/又は連結部分を有するように通常は形成される。例えば、第1型部24は第2型部330の環状リング360を密閉して受け入れる寸法に設定される環状溝357を有する。任意選択的に、1以上のシール(例えば弾性シール)が、当技術分野で認識された方法に従って、環状溝357内に配置されてよく、及び/又は、環状リング360の表面から外側に延びる。その結果、環状溝357内への環状リング360の密閉した受け入れは、成形品が形成される(型内側面333及び27によって形成される)内側型容積を形成する。第1型部及び/又は第2型部(24、330)には、例えば閉じ込められた空気などの気体が、当業者に公知なように、圧縮成形プロセス中に密閉された型内側から漏れ出ることを可能にする通気口(図示せず)が設けられる。
圧縮シーケンス又は工程が完了すると、圧縮型コントローラ180は、物理的連結327を通じてプレス324にさらなる作動圧縮成形(すなわち、型開放)命令を提供する。さらなる作動圧縮成形命令によって、第1型部(24)及び第2型部(330)の間に圧縮して形成された成形品(図示せず)から第2型部330の内側面333を分離させる。例えば、圧縮型コントローラ180は、ピストン336内に又はピストン336内で駆動アーム339を引っ込めさせて第1型部24から第2型部330を分離させるように、例えば管351及び354を通じて機能する油圧ユニット348に物理的連結327を通じてさらなる作動命令を提供する。第1及び第2型部が分離されると、その第1型部内/第1型部上に成形品を有するキャリッジは、成形品取り外しステーション(例えば21)に再位置決めされてよい。
ポリマー導入工程、成形工程及び任意選択的な圧縮成形工程が完了すると、キャリッジは(主コントローラの指令、及び、結果として生じるキャリッジコントローラの作動命令の下で)成形品取り外しステーションに再位置決めされる。成形品は、型から手動で及び/又は機械的に(例えばロボット制御で)取り外されてよい。一実施形態では、成形品取り外しステーションは、ロボット制御の成形品取り外し装置に(例えば無線で、より具体的には物理的に)作動可能に連結される成形品取り外しステーションコントローラを有する。主コントローラは、成形品取り外しステーションコントローラに(例えば無線で、及びより通常は物理的に)制御可能に連結される。型及び成形品を有するとともにそのように構成される成形品取り外しステーション内に及び成形品取り外しステーションとともに位置決めされるキャリッジによって、本発明の方法は、主コントローラから成形品取り外しステーションコントローラに成形品取り外し指令を通信する工程をさらに有する。成形品取り外し指令を受信すると、成形品取り外しステーションコントローラはその後、ロボット制御の成形品取り外し装置に作動成形品取り外し命令を提供し、その後、成形品取り外し装置は型から成形品を取り外す。成形品が型から取り外されることによって、キャリッジは、(主コントローラの指令、及びその結果生じるキャリッジコントローラの作動命令の下で)ポリマー導入ステーションに位置決めされてよく、及び従って、成形サイクル及び方法が繰り返される。
図1を参照すると、成形品取り外しステーション21は、物理的連結399を通じてロボット制御の成形品取り外し装置396に作動可能に連結される成形品取り外しコントローラ186を有する。主コントローラ12は、物理的接続189を通じて成形品取り外しステーションコントローラ186に制御可能に連結される。ロボット制御の成形品取り外し装置396は、公知のロボット装置から選択されてよく、及び通常、キャリッジ15がその下を通過する際に案内トラック39及び従って型24を越えて突き出る複数の垂直位置決め可能なアーム(例えば402、405及び408)を有する。垂直位置決め可能なアームは通常さらに、成形品を保持する手段(例えば吸着カップ及び/又はクランプ、図示せず)を有する。
キャリッジ15及び型24が成形品取り外しステーション21内であってロボット装置396のアームの下側に位置決めされると、主コントローラ12は、物理的連結189を通じて成形品取り外しステーションコントローラ186に成形品取り外し指令を通信する。成形品取り外しステーションコントローラ186はその後、ロボット制御の成形品取り外し装置396に作動成形品取り外し命令を提供し、ロボット制御の成形品取り外し装置396は、(型24上にある)成形品上に下方にアーム402、405及び408を降下させる。ロボットアームによって成形品が保持されると、ロボット制御の取り外し装置396はその後、ロボットアームを垂直方向に上方に上昇させ、こうして型24から成形品を取り外す。キャリッジはその後、垂直方向に上昇してロボット制御で保持された成形品の下側から外側に移動する。代替として又はそれに追加して、ロボット装置396は、その垂直軸線回りに逆動可能に回転可能であってよく、キャリッジ15及び案内トラック39から離れる方に、上昇してロボット制御で保持される成形品を移動させるように回転する。成形品はその後、ロボット制御の成形品取り外し装置396から(手動で及び/又はさらに機械的に)取り外されてよい。例えば、成形品は、後成形工程のための成形システムから離れる方向に成形品を運ぶベルト(図示せず)上にロボットアームから開放されてよい。
成形システムが例えばループ状案内トラックなどのループ状案内経路を有する場合、各キャリッジの位置をほぼ連続的に特定する工程は、成形システムの各ステーションを提供することによって、及び、別々の位置表示器によってループに沿って少なくとも1つのさらなる非ステーション位置を提供することによって、実現されてよく、別々の位置表示器は各々、キャリッジが通過する際に各キャリッジの位置表示器と相互作用する。各キャリッジ位置表示器が独立してステーションの各々及び非ステーション表示器と相互作用する際、キャリッジの位置が特定されてキャリッジコントローラから主コントローラまで無線で送信される。
本発明の一実施形態では、図1を参照すると、ポリマー導入ステーション18はポリマー導入ステーション位置表示器411をさらに有しており、成形品取り外しステーション21は成形品取り外しステーション位置表示器414をさらに有しており、成形システムは少なくとも1つのさらなる(非ステーション)位置表示器417を有する。図1では、ステーション位置表示器及び非ステーション位置表示器は、内側エリア315内(すなわち、ループ状電源コード210内)にあるように示されている。ステーション位置表示器及び非ステーション位置表示器は、キャリッジ位置表示器が(例えば、それらが妨げられない位置で)それらと相互作用することができる場合に、任意の都合のよい位置に位置決めされてよい。例えば、ステーション位置表示器及び非ステーション位置表示器は、内側エリア315、介在エリア420(ループ状電源コード210及び案内トラック39の間)、及び/又は、(案内トラック39の外側又は越えた)外側エリア318内に各々独立して位置決めされてよい。各々のさらなる(又は非ステーション)位置表示器(例えば417)は、各キャリッジ15、各ステーション(例えばポリマー導入ステーション18及び成型品取り外しステーション21)、及び、もしあれば、各々の他のさらなる/非ステーション位置表示器と別々である。
成形システムは、ループ状案内経路(例えばループ状案内トラック39)周りの又はループ状案内経路に対して様々な位置に複数の(たとえば2以上の)さらなる/非ステーション位置表示器を有してよい。成形システムが、(ポリマー導入ステーション及び成型品取り外しステーションに加えて)追加のステーションを有する場合、各追加のステーションはその自身のステーション位置表示器を有してよい。例えば、図1に図示されるように、圧縮成形ステーション321は圧縮成形ステーション位置表示器423をさらに有する。
各キャリッジがループ状案内経路(例えば案内トラック39)周りに移動する際、各キャリッジ位置表示器(例えば図5のキャリッジ位置表示器62)は、ポリマー導入ステーション位置表示器411、成型品取り外しステーション位置表示器414及び少なくとも1つのさらなる/非ステーション位置表示器(例えば417)と独立して相互作用する。各キャリッジ位置表示器(例えば62)が各ステーション及び非ステーション位置表示器と相互作用する際、各キャリッジの位置が特定されてキャリッジコントローラ45に(例えば物理的連結65を介して)送信され、その後、キャリッジコントローラ45から主コントローラ12に(例えば無線通信ノード86及び83を介して)無線で通信される。
キャリッジ位置表示器は、ポリマー導入ステーション位置表示器、成形品取り外しステーション位置表示器、及び、各さらなる/非ステーション位置表示器の各々と、適切な相互作用手段によって相互作用するように構成されてよい。相互作用手段は、(例えば光の)エミッタ又は物理的接点として機能するキャリッジ位置表示器、並びに、ステーション及び非ステーション位置表示器のいずれか又は両方、及び、放射される又は物理的に接触されたものの受信機又はセンサとして機能するそのいずれか又は両方を通常有してよい。一実施形態では、そうした適切な相互作用手段は、物理的に作動されるスイッチ手段、磁気的手段、例えば可視光(又は光学)手段(例えばレーザ光)、赤外線手段及び無線周波数手段などの電磁放射手段、及びその組み合わせから独立して選択される。
物理的に作動されるスイッチ手段によれば、キャリッジ位置表示器は通常、キャリッジが通過する際にステーション及び非ステーション位置表示器と物理的に接触することによって物理的に作動される(又は電気的に起動される)1以上のスイッチ又は接点を有する。説明の目的のため、図11を参照すると、キャリッジ位置表示器62は、横方向に延びて上から下に垂直方向に配列される3つの電気的スイッチ426、429及び432(上部スイッチ426及び底部スイッチ432の間に垂直方向に配置されるスイッチ429)を有する。ポリマー導入ステーション位置表示器411、成型品取り外しステーション位置表示器414及び、さらなる/非ステーション位置表示器417は各々、そこから外側に延びて、キャリッジ位置表示器62の垂直方向に配列される電気的スイッチに向かって(又は、その方向に)延びる横方向突起(それぞれ444、447及び450)を有する上方延在柱(それぞれ435、438及び441)を有する。横方向突起は、キャリッジ位置表示器62の垂直方向に配列された電気的スイッチに物理的に接触して電気的スイッチを作動させるために垂直方向に配列される。例えば、ポリマー導入ステーション位置表示器411の横方向突起444は、キャリッジ15が通過する際に、キャリッジ位置表示器62の垂直方向に配列された電気的スイッチ426と物理的に接触して作動させるように垂直方向に位置決めされる。スイッチ426がそうして作動されることによって、ポリマー導入ステーション18でのキャリッジ15の位置は、確立/確認されて、キャリッジ位置表示器62からキャリッジコントローラ45に(例えば、物理的連結65を介して)送信され、その後、キャリッジコントローラ45から主コントローラ12に無線で送信される。同様に、成形品取り外しステーション位置表示器414及び非ステーション位置表示器417での/に対するキャリッジ15の位置は、スイッチ429を作動させる横方向突起447、及び、スイッチ432を作動させる横方向突起450のそれぞれによって、確立/確認される。スイッチと突起との間の相対的な位置決めは任意の適切な相対的な方向付けから選択されてよい。例えば、スイッチは、垂直方向に下方に(及び、相互に横方向に)延びてよく、突起は、垂直方向に上方に延びてよい(及び、相互に横方向に位置決めされる)。
磁気的相互作用手段では、キャリッジ位置表示器は通常、例えば磁気探知機などの1以上の磁界検出器を有しており、各ステーション及び非ステーション位置表示器は、例えば永久磁石などの磁界エミッタを有する。ステーション及び非ステーション位置表示器の永久磁石は、キャリッジ位置表示器の磁界検出器によって各々区別して検出可能な異なる強度の磁界を放出するように選択され得る。キャリッジが特定のステーション又は非ステーション位置表示器を通過する際、キャリッジ位置表示器の磁界検出器は、その表示器の永久磁石によって放出される特定の磁界と相互作用して区別可能に検出し、及び従って、特定のステーション/非ステーションでのキャリッジの位置が、確立/確認されて、キャリッジ位置表示器62からキャリッジコントローラ45に(例えば物理的連結65を介して)送信され、その後、キャリッジコントローラ45から主コントローラ12に無線で送信される。
キャリッジ位置表示器とステーション及び非ステーション位置表示器との間の相互作用は電磁放射相互作用手段から選択されてもよい。適切な電磁放射相互作用手段は、限定されないものの、可視光(又は光学)手段(例えばレーザ光)、赤外線手段、及び無線周波数手段を有する。電磁放射相互作用手段の電磁放射は、より通常は、可視光、及び特に、レーザ光、及び/又は赤外光から選択される。電磁放射相互作用手段の場合、キャリッジ位置表示器は、電磁放射のエミッタ及び受信器/検出器の両方として機能し、ステーション又は非ステーション位置表示器は、キャリッジ位置表示器によって放射される電磁放射の反射器として機能する。代替として、各ステーション又は非ステーション位置表示器は、電磁放射エミッタとして機能してよく、キャリッジ位置表示器は、そうして放射された電磁放射の受信機及び特徴的な検出器として機能する。
説明の目的のため、図12を参照すると、キャリッジ位置表示器62は、上から下に向かって別々の垂直方向に配列される複合レーザ光放射器及び検出器453、456及び459を有してよい(エミッタ検出器456は、上部エミッタ検出器453及び底部エミッタ検出器459の間に垂直方向に配置される)。ポリマー導入ステーション位置表示器411、成形品取り外しステーション位置表示器414及び、さらなる/非ステーション位置表示器417のそれぞれの上方延在柱(435、438及び441)は各々、レーザ光反射器(それぞれ462、465及び468)を有する。レーザ光反射器は、特定のエミッタ検出器によって放射されるレーザ光を反射してその特定のエミッタ検出器に戻るように垂直方向に各々位置決めされる。例えば、反射器462は、キャリッジ15が通過する際、エミッタ検出器453によって放射されるレーザ光を反射してエミッタ検出器453に戻るように垂直方向に位置決めされる。反射したレーザ光がエミッタ検出器453によって受信されて検出器されると、ポリマー導入ステーション18でのキャリッジ15の位置は、確立/確認されて、キャリッジ位置表示器62からキャリッジコントローラ45に(例えば物理的連結65を介して)送信され、その後、キャリッジコントローラ45から主コントローラ12に無線で送信される。同様に、成形品取り外しステーション位置表示器414及び非ステーション位置表示器417での/に対するキャリッジ15の位置は、エミッタ検出器456及び反射器465の間、並びに、エミッタ検出器459及び反射器468の間で、レーザ光の放射、反射、受信、及び検出によって各々確立/確認される。
一実施形態では、各キャリッジのキャリッジ位置表示器は単独でキャリッジ位置表示器バーコードリーダであり、各ステーション及び非ステーション位置表示器はステーション/非ステーション位置表示器バーコードである。各キャリッジの位置は、この特定の実施形態では、ステーション/非ステーション位置表示器バーコードの少なくとも1つと相互作用する(例えば読み取る)キャリッジ位置表示器バーコードリーダによって特定される。ステーション又は非ステーション位置表示器バーコードがそうして検出されてキャリッジ位置表示器バーコードリーダによって読み取られると、その特定のステーション/非ステーションでの又はに対するキャリッジの位置が、確立/確認されて、キャリッジ位置表示器バーコードリーダ62からキャリッジコントローラ45に(例えば物理的連結65を介して)送信され、その後、キャリッジコントローラ45から主コントローラ12に無線で送信される。
特定の実施形態では、ポリマー導入ステーション位置表示器はポリマー導入ステーション位置表示器バーコードであり、成形品取り外しステーション位置表示器は成形品取り外しステーション位置表示器バーコードであり、各さらなる/非ステーション位置表示器は単独でさらなる/非ステーション位置表示器バーコードであり、及び、各キャリッジ位置表示器は単独でキャリッジ位置表示器バーコードリーダである。各キャリッジの位置を連続的に特定する工程は、各キャリッジ位置表示器バーコードリーダが、ポリマー導入ステーション位置表示器バーコード、成形品取り外しステーション位置表示器バーコード、及び、少なくとも1つのさらなる/非ステーション位置表示器バーコードの少なくともいずれか1つを読み出す工程を包含する。
キャリッジ位置表示器バーコードリーダのバーコードリーダは、通常、バーコードで反射してバーコードリーダに戻る非干渉性の可視光(例えば発光ダイオード、LEDからの赤色光)又はより通常は干渉性のレーザ光を放射する、当技術分野で認識されたバーコードリーダから選択されてよい。ステーション及び非ステーション位置表示器バーコードのバーコードは、例えば1次元及び/又は2次元のバーコードなどの当技術分野で認識されたバーコードから選択されてよい。ステーション及び非ステーション位置表示器バーコードは通常、少なくとも、成形システム内のその特定のステーション又は非ステーション位置に関連する(例えば、主コントローラのデータベース内に格納され得るような、及び、照合され得るような)英数字の値を提供する。
任意選択的に、ステーション及び非ステーション位置表示器バーコードは、例えばステーション構成要素情報(例えばそのステーションでの機器のタイプ及び構造)などの位置識別子(例えば追加位置情報)に加えて情報を有してよく、提供してよい。例えば、圧縮成形ステーション321の圧縮成形ステーション位置表示器バーコード423は、プレス324(図1及び図8)内に保持される第2型部330のタイプに関する情報を提供してよい。圧縮成形ステーション位置表示器バーコード423がキャリッジ位置表示器バーコードリーダ62によって読み取られると、それによって提供される位置及び追加位置(例えば型330の識別子)情報がキャリッジコントローラ42に送信され、その後、主コントローラ12に無線で通信される。位置及び追加位置情報の両方を受信すると、主コントローラ12はその後、キャリッジ15の第1型部24及び圧縮成形ステーション321の第2型部330が適切に一致しているかどうかを特定する。第1及び第2型部が適切に一致していない場合、主コントローラ12は、他の圧縮成形ステーション(図では示されず)上にキャリッジ15を移動させるか、又は、圧縮成形ステーション321での圧縮成形なしで済ませ、圧縮成形ステーションを検査して検出された型の型ずれに対処するように人間のオペレータに警告を発する。
本発明の方法の実施形態では、キャリッジの位置は、ループ状案内経路上で選択されたゼロ地点又はスタート地点に対してキャリッジがループ状案内経路周りで/に沿って移動した距離をほぼ連続的に計測することによって特定される。より具体的には、キャリッジ位置表示器は、直線距離移動計測装置(又は機器)を有しており、ループ状案内経路は総ループ状案内経路直線距離を有する。ループ状案内経路上でゼロ直線距離のスタート地点が選択される。ゼロ直線距離スタート地点に対してキャリッジが移動した直線距離は直線距離移動計測装置によってほぼ連続的に計測される。そうしてキャリッジが移動した計測された直線距離はその後、総ループ状案内経路距離と(通常はキャリッジコントローラによって)ほぼ連続的に比較され、ループ状案内経路のキャリッジの位置がそれによって特定される。成形システムの各ステーションは、ループ状案内経路に沿って、ゼロスタート地点及び総ループ状案内経路直線距離に対して、特定の直線距離を通常割り当てる。そのようにして、ループ状案内経路に沿ったキャリッジの位置が同一のループ状案内経路上で特定のステーションの位置に調整される。
直線距離移動計測装置/機器は、例えば市販されている接触及び非接触直線エンコーダなどの当技術分野で認識された装置から選択されてよい。非接触直線エンコーダは通常、(例えば床上及び以下のループ状案内経路上に位置決めされる)磁気ストリップに対して移動した直線距離を特定する磁気ヘッドを有する。接触直線エンコーダは通常、ループ状案内経路に直接的に又は間接的に連結されるディスクを有しており、ディスクの各回転は、較正された移動した直線距離と同等である。例えば、図4を参照すると、推進システム30は、シャフト474によって駆動機構36に回転可能に連結される直線距離移動計測装置471(より具体的には接触直線エンコーダ)をさらに有する。駆動機構36が案内経路39に沿って移動する際、その回転は、シャフト474を介して、(ゼロスタート地点に対する)キャリッジ15が移動した直線距離を計測する直線距離移動計測装置471に伝達される。キャリッジ15が移動した直線距離はその後、直線距離移動計測装置471から物理的連結477を通じてキャリッジコントローラ45に送信される。キャリッジコントローラ45は、キャリッジが移動した直線距離と、総ループ状案内経路/トラックの直線距離とを比較し、それによって、ループ状案内経路(例えばループ状案内トラック39)上でのキャリッジ15の位置を特定する。
ゼロ直線距離スタート地点は、ループ状案内経路に沿って任意の地点から選択されてよい。例えば、ゼロ直線距離スタート地点は、ループ状案内経路に沿ってステーション位置又は非ステーション位置に対応してよい。直線距離移動計測装置は、総ループ状案内経路直線距離に等しい移動した直線距離に到達した時にそれをゼロにする(又はゼロにリセットする)ように形成されてよい。しかしながら、直線距離移動計測装置が回転可能に連結される駆動機構(例えば36)が案内経路(例えば案内トラック39)に沿って移動する際にスリップすると、キャリッジが移動した直線距離と対応したリセットゼロスタート地点は不正確になり、ループ状案内経路上のキャリッジの特定された位置はその実際の位置に対応しない。
ゼロスタート地点をより正確に設定するため、成形システムは、各キャリッジとは別々のループ状案内経路に沿って設定地点に配置されるゼロ直線距離スタート地点をさらに有してよい。ゼロ直線距離スタート地点位置表示器は、例えば、物理的に作動されるスイッチ手段、磁気手段、例えば可視光(又は光学)手段(例えばレーザ光)、赤外線手段及び無線周波数手段などの電磁放射手段、及びその組み合わせ(キャリッジ位置表示器に関してここで前になされた説明にほぼ従って)、キャリッジ上のゼロスタート地点検出器(図示せず)と相互作用する。キャリッジはゼロ直線距離スタート地点位置表示器を通過する際、ゼロスタート地点検出器は、起動され又は作動され、直線距離移動計測装置/機器に電気的連結を介してゼロリセット信号を送信し、それによって直線距離移動計測装置(例えば471)をゼロにリセットする。
本発明の一実施形態では、各キャリッジ上で運搬される型はシート型であり、その内側型面は輪郭と複数の貫通孔とを有する。ポリマー導入装置は、シート型の内側型面上に(に接触して)重力によって導入される熱変形温度を有する押出シートを形成するシートダイを有する。各キャリッジは、シート型及び内側型面の複数の貫通孔と流体連通する減圧装置をさらに有する。さらに、キャリッジコントローラが減圧装置に作動可能に連結される。図5を参照すると、キャリッジ制御システム3は、管483によって型24(ここではシート型24)と流体連通する減圧装置480を有する。キャリッジコントローラ45は、物理的/電気的連結486によって減圧装置480に作動可能に連結される。
各キャリッジとポリマー導入装置とがそのように形成され(シート型、減圧装置及びシートダイ)、キャリッジがポリマー導入ステーションに位置決めされ、及び、押し出された熱変形シートがシート型の内側型面の少なくとも一部上に(又は接触して)少なくとも部分的に重力によって導入されると、本発明の方法は、主コントローラからキャリッジコントローラに減圧装置制御指令を無線で通信する工程を有する。減圧装置制御指令を受信すると、キャリッジコントローラはその後、減圧装置(例えば480)に作動減圧装置命令(例えば物理的連結486を介して)を提供する。減圧装置は、そのように作動可能に命令されて、その後、内側型面の複数の貫通孔を通じて減圧を引き、その結果、押し出された熱変形シートが、シート型の内側型面と接触して一致する輪郭内に引き込まれ、それによって、成形品(又はシート成形品)を形成する。
シート成形実施形態では、押し出されたシートがシート型の内側型面上に重力によって導入される間、本発明の方法は、シートコントローラに1以上のキャリッジ前進速度指令を無線で通信する工程をさらに有してよい。前進速度指令を受信すると、キャリッジコントローラは、キャリッジの推進システムに作動キャリッジ前進速度命令を提供する。キャリッジの前進速度は、従って、押し出された熱変形シートがシート型の内側型面上に重力によって導入される間、制御される。キャリッジの前進速度を制御することはまた、シート型の内側型面上に重力によって導入される際に、押し出されたシートの厚さを制御する。例えば、キャリッジがシートダイの下側により大きな速度で移動する場合、押し出されたシートは内側型面に対して実際にはより薄く引き延ばされる。これに対して、キャリッジがシートダイの下側により低い速度で移動する場合、押し出されたシートは、それほど引き延ばされず、内側型面上で実際にはより厚くなる。キャリッジの前進速度は、キャリッジがシートダイの下側に移動する間の工程中、連続的に及び/又は段階的に調整されてよい(例えば、内側型面の異なる部分にわたって押し出されたシートの異なる厚さが好ましい)。
シートダイの下側をシート型が通過する際にキャリッジの前進速度を制御することに代えて又はそれに加えて、シートダイから現れる押し出された熱変形シートの厚さが制御されてもよい。本明細書中で前述されたように、ダイ/シートダイは、そこを通る溶融して混合されたポリマー材料の流れと、及び従って、そこから現れる押し出された熱変形シートの形状(幅及び/又は厚さを含む)と量(例えば流量)とを制御するように働く1以上のゲートが取り付けられてよい。さらなる実施形態では、押し出された熱変形シートの厚さ指令は、主コントローラからポリマー導入コントローラに無線で通信される。ポリマー導入コントローラ(例えば68)はその後、例えば作動物理的連結74(c)(図6)によって、シートダイに作動押出シート厚さ命令を提供する。作動押出シート厚さ命令は、シートダイのシートスロットを横切る1以上のゲートの位置決めを制御する。押し出された熱変形シートの厚さは、従って、押し出されたシートがシート型の内側型面上に重力によって導入される間に制御される。
シートダイは、ほぼ連続したシートスロット、及び/又は、シートスロットをともに有効に形成する複数の横方向に配列されて隣接する開口を有してよい。さらなる説明の目的のため、図9及び図10を参照すると、シートダイ113は、その細長シートスロット489から現れる加熱された熱変形シート153(同様に押し出された熱変形シート153)を有するように示されている。加熱された熱可塑性シート153は第1面513及び第2面516を有する。シートダイ113の上部492は、(例えばポリマー導入装置(射出成形機)71の末端101から図6の管117を介して)加熱された熱可塑性合成物が受け入れられる開口部495を有する。開口部495は、シートダイ113の底部501内で複数の開口部498/細長シートスロット489と流体連通する少なくとも1つの内側溝(図示せず)と流体連通する。細長シートスロット489は、シートダイ113の底部501に配置され、横方向に配列された複数の開口部498によって形成され、開口部498を通って、溶融した熱可塑性材料と熱変形シート153を形成する(溶融した熱可塑性材料は、加熱された熱可塑性シートを形成するために隣接する各開口部498の溶融した熱可塑性材料と連続的に一緒に融合させる各開口部498から現れる)。複数の横方向に配列された開口部498の少なくともいくつかは、各々、それに連結される逆動可能で制御可能に閉鎖可能なゲート504を有する。各ゲート504は、別々のアクチュエータ(図示せず)によって、それに連結される各開口部498を横切って独立して制御可能に逆動可能に移動されてよく、その結果、各開口部498を通る溶融した熱可塑性材料の量を、及び従って、隣接して横方向に配列される開口部498によって形成される有効な細長シートスロットから現れる加熱された熱可塑性シート(例えば153)の厚さ、幅及び形状を制御する。シートダイ113の底部501内に横方向に配列された開口部(例えば507)のいくつかは、そこに連結されるゲート504を有していなくてよく、溶融した熱可塑性合成物はそこを通ってほぼ自由に流れる。さらに、シートダイ113の底部501内の横方向に配列される開口部(例えば510)のいくつかは、密閉されておらず、そこを通って流れるか又はそこから現れる任意の溶融した熱可塑性合成物を有しなくてよい。
図13〜図26までを参照して本発明に係るシート成形の実施形態をさらに特に説明する。特に図13及び図14を参照すると、本発明の方法及び成形システムに有用なシート成形装置519が示されており、内側型面27及び周縁522を有する第1型部24を備える。内側型面27は、所定の輪郭及び複数の貫通孔525を有する。内側型面27の輪郭は例えば膨らみ部528及び/又は窪み部531を備えてよい。内側型面27は実質的に窪んだすなわち雌の内側型面(図示せず)であってよく、この場合、内側型面27は周縁522より実質的に下側に配置される。代替として、内側型面27は、(図示されるように)実質的に膨らんだすなわち雄の内側型面であってよく、この場合、内側型面27の大部分は周縁522より上側に配置される。加えて、内側型面27は、成形品の表面にテクスチャ及び/又は成形のしるしを形成することを目的として、(例えば膨らみ部528及び窪み部531に対して)相対的に浅い例えば溝といった膨らみ模様及び/又は窪み模様(図示せず)を備えてもよい。
周縁522は、通常、第1型部24の境界範囲を規定し、加熱された熱可塑性シート(押し出された熱変形シート)に境界範囲を越えて広がる部分があれば、その越えて広がる部分は最終成形品の一部を形成しない。通常は、熱可塑性シートに周縁522を越えて広がる部分があれば、その部分は最終成形品から除去(例えば切断)される。周縁522は、例えば円形や多角形、不規則形、又はそれらの組み合わせなどの適切な形状を有し得る。図に示されるように、周縁522は、上側面534及び末端縁537を有する実質的に水平棚板の形状を有する。
明確化の目的のために、複数の貫通孔525は、図13及び図14にのみ図示され、かつ、内側型面27の一部にのみ図示される。貫通孔525は、内側型面27のほぼ全体に又は複数の領域内に(すなわち複数群で)配置される。貫通孔525は、内側型面27上にほぼ規則的に又は不規則に(例えば無作為に)配列され得る。例えば貫通孔525が特定の領域内に配置される場合、内側型面27の所定の領域には貫通孔525は形成されなくてよい。通常、複数の貫通孔が内側型面27のほぼ全体に規則的に配列(配置)される。
複数の貫通孔は、少なくとも1つの例えば真空ポンプといった減圧装置に流体連通する。通常、第1型部24は少なくとも1つの内側チャンバ(図示せず)を有しており、図14に示されるように、内側チャンバは、複数の貫通孔525と少なくとも1つの例えば減圧装置480といった減圧装置とに管483によって流体連通する。管483は、剛体の管であってもよいが、さらに通常は、原形復帰自在に螺旋状に巻くことができる可撓性材料から製造されてよい。図に示されるように、管483は支持構造540の一部の下側を通り、支持構造540上に第1型部24が配置されて支持される。支持構造540は、下側にあるキャリッジ15の上側プレート548の上面547から上方に延びる複数のビーム543(例えばIビーム)を有する。キャリッジ15は複数の支持ホイール282(図13)を有する。
第1型部24から離れて図に示されているものの、代替として減圧装置480はキャリッジ15上でそこにさらに近接して位置決め(そのように図示されていないが、例えばキャリッジ15上に配置)されてもよい。減圧装置480は、内側型面27の複数の貫通孔525を通じて制御自在に減圧を引く。例えば、貫通孔525を通じて引かれる減圧は少なくとも1つの圧力安定状態を有しつつ段々に増加してもよく、又は、減圧は減圧装置480の駆動(又は起動)の瞬間から減圧装置480の最大出力で引かれてもよい。
第1型部24からの成形品の取り外しを補助するために、気体(例えば空気)が高圧(例えば周囲の大気圧よりも大きな圧力)で貫通孔525から吹き出す。例えば空気などの気体の高圧での貫通孔525からの吹き出しにあたって、減圧装置480は逆転して駆動されればよく、及び/又は、別々の圧力ポンプ(図示せず)が、内側チャンバ及び第1型部24の対応の貫通孔525に流体連通するように用いられてよい。加えて、貫通孔525から吹き出す気体は、周囲の温度よりも低い温度(例えば5℃〜15℃の範囲といった25℃以下の温度)で冷却されて、加熱された熱可塑性シートの冷却を補助してもよく、その結果、加熱された熱可塑性シートは内側型面27の輪郭形状を保持する。
内側型面27の複数の貫通孔は、(i)成形品が第1型部24から取り外される際に熱可塑性材料で汚れたり塞がれたり詰まらされたりしない条件、及び、(ii)最終成形品に望ましくない表面の特徴や欠陥(例えば最終成形品の表面から突き出るプラスチックの小さな塊)を生じない条件で、適切な形状及び寸法を有してよい。内側型面27の貫通孔は、多角形(例えば三角形や四角形、長方形、正方形、五角形、六角形、七角形など、及び、それらの組み合わせ)、円形、楕円形、不規則形、及び、それらの組み合わせから選択された断面形状を有してよい。通常は、内側型面27の貫通孔は、0.1mm〜7mmの直径、さらに通常は0.5mm〜5mmの直径、さらに通常は1mm〜3mmの直径を有するほぼ円形の断面形状を有し得る。本発明に係る実施形態では、内側型面27の貫通孔は1.6mm(16分の1インチ)の直径を有するほぼ円形の断面形状を有する。
本発明に係るシート成形装置はまた、第1型部24の周縁522の少なくとも一部を囲むフレーム550を有する。フレーム550は、上側面553を有しており、同時に開口部556を有し、開口部556は、開口部556の少なくとも一部を通って第1型部24及び特にその周縁522の通過を可能にする寸法を有する。フレーム550及び第1型部24は、垂直方向(図13のz軸方向)に相互に逆動可能に配置されており、その結果、本明細書中でさらに詳細に後述されるように、加熱された熱可塑性シートが第1型部24の内側型面27に接触することができる。例えば、第1型部24及びフレーム550はそれぞれ独立して、ピストン、シザースジャック、及び/又は、スクリュージャックなどの当技術分野で認識された手段によって垂直方向に逆動可能に位置決め可能である。
フレーム550は単独で用いられてもよい。代替として、フレーム550は、支持フレーム559に連結して用いられてもよく、支持フレーム559は、フレーム550の下側に隣接して配置されてフレーム550を支持する。フレーム550と支持フレーム559とを別々に用いることは、例えば様々なシート保持器を有し、及び/又は、シート保持器を様々に配置するフレーム550を即座に交換(例えば支持フレーム559の着脱)させるので有利である。フレームに連結されたシート保持器を伴ったフレーム550の即座に交換することができることは、シート成形装置に様々な寸法及び/又は様々な形態を有する様々な第1型部が取り付けられる場合に望ましい。フレーム550の上側面553は支持フレーム559の上側面562の上方に配置される。フレーム550は外縁565を有する。フレーム550の寸法は、支持フレーム559の外縁568に対してその外縁565が内側に配置されるように通常は設計される。この設計によれば、各シート保持器571がフレーム550の上側面553の(例えば僅かに)上方を横方向に移動することができると同時に、本明細書中でさらに詳細に後述されるように、各シート保持器の後側部574が支持フレーム559の上側面562から離れて横方向に移動することができる。
本発明に係る一実施形態では、第1型部24は垂直方向の位置決めに対して実質的に不動に配置されており、フレーム550は逆動可能に制御自在に垂直方向に位置決め可能である。特定の実施形態では、フレーム550は、フレームの対向する位置に配置される第1ねじアクチュエータアセンブリ577及び第2ねじアクチュエータアセンブリ580によって逆動可能に垂直方向に位置決め可能である。ねじアクチュエータアセンブリ(例えば577及び580)は通常、本明細書中で詳細に後述されるように、加熱された熱可塑性シートがシート保持器を横切って配置される際に、ねじアクチュエータアセンブリが加熱された熱可塑性シートに直接に接触する可能性を低減するように位置決めされる。
図15を参照すると、ねじアクチュエータアセンブリ577は、キャリッジ15の上側面547に取り付けられて上側面547から上方に延びるボックスフレーム583を有する。第1ねじアクチュエータアセンブリ577は、第1ねじ伝達ギアボックス589から垂直方向に上方に延びる第1ねじ586と、キャリッジ15の上側面547から垂直方向に上方に延びる第1案内ロッド592と、をさらに有する。第1ねじ586は、支持フレーム559から外側に横方向に延びる第1ねじ山アイレット596(図17で視認し得る)とねじで係合する。第1案内ロッド592は、ねじ山が切られず、支持フレーム559から横方向に外側に延びる第1非ねじ山案内アイレット595とスライド可能に係合する。第1アクチュエータアセンブリ577は、第2ねじ伝達ギアボックス601から垂直方向に上方に延びる第2ねじ598(図面では部分的にのみ視認しうる)と、キャリッジ15の上側面547から垂直方向に上方に延びる第2案内ロッド604と、を有する。第2ねじ598は、支持フレーム559から横方向に外側に延びる第2ねじ山アイレット607とねじで係合する。第2案内ロッド604は、ねじ山が切られず、支持フレーム559から横方向に外側に延びる第2非ねじ山案内アイレット610にスライド可能に係合する。
第1ねじアクチュエータアセンブリ577は主伝達ギアボックス613を備える。主伝達ギアボックス613は、第1ねじ伝達ギアボックス589から横方向に外側に延びて第1ねじ伝達ギアボックス589に係合する第1横シャフト617と、第2ねじ伝達ギアボックス601から横方向に外側に延びて第2ねじ伝達ギアボックス601に係合する第2横シャフト620と、を有する。
第2ねじアクチュエータアセンブリ580は第1ねじアクチュエータアセンブリ577と実質的に同一に形成される。図13、図15及び図19を参照すると、第2ねじアクチュエータアセンブリ580は、第1ねじ伝達ギアボックス629及び第2ねじ伝達ギアボックス632からそれぞれ垂直方向に上方に延びて第1ねじ山アイレット635及び第2ねじ山アイレット638にそれぞれねじで係合する第1ねじ623及び第2ねじ626と、キャリッジ15の上側面547から垂直方向に上方にそれぞれ延びて第1非ねじ山アイレット647及び第2非ねじ山アイレット650とそれぞれスライド可能に係合する第1案内ロッド641及び第2案内ロッド644と、第1ねじ伝達ギアボックス629及び第2ねじ伝達ギアボックス632にそれぞれ噛み合う第1横シャフト658及び第2横シャフト661を有する主伝達ギアボックス653と、を有する。第2ねじアクチュエータアセンブリ580は、単一のボックスフレーム(例えば第1ねじアクチュエータアセンブリ577のボックスフレーム583)を有するのではなく、2つの独立したボックスフレーム664、667を有する。ボックスフレーム664は第2ねじアクチュエータアセンブリ580の第1ねじ623及び第1案内ロッド641を収容し、ボックスフレーム667は第2ねじアクチュエータアセンブリ580の第2ねじ626及び第2案内ロッド644を収容する。
第1及び第2ねじアクチュエータアセンブリは、それぞれ独立して又は一斉に駆動されてよく、かつ、手動で又は機械的に駆動されてよい。通常、第1及び第2ねじアクチュエータアセンブリはそれぞれ機械的に駆動され、さらに通常は一斉に機械的に駆動される。各ねじアクチュエータアセンブリのそれぞれの駆動にあたって別々のモータが用いられてよい。一実施形態では、図13及び図19を参照すると、第1ねじアクチュエータアセンブリ577及び第2ねじアクチュエータアセンブリ580は単一の駆動モータ670によって一斉に駆動される。駆動モータ670は、公知のモータから選択されてよく、通常は電動モータである。駆動モータ670は駆動シャフト673(図面では部分的にのみ視認しうる)を有しており、駆動シャフト673は、全体伝達ギアボックス676から外側に延びて全体伝達ギアボックス676に連結されており、第1ねじアクチュエータアセンブリ577の主伝達ギアボックス613から外側に延びて主伝達ギアボックス613に連結される第1全体横シャフト679を有する。全体伝達ギアボックス676は、第2ねじアクチュエータアセンブリ580の主伝達ギアボックス653から外側に延びて支持構造540の中/下側を通って主伝達ギアボックス653に連結される第2全体横シャフト682を有する。
駆動モータ670が起動されて駆動シャフト673に係合すると、駆動モータ670は駆動シャフト673を回転させ、駆動シャフト673を介して全体伝達ギアボックス676は第1全体横シャフト679及び第2全体横シャフト682の回転を引き起こす。第1全体横シャフト679は、主伝達ギアボックス613を介して第1シャフト617及び第2シャフト620を回転させ、それを通じて第1ねじ伝達ギアボックス589及び第2ねじ伝達ギアボックス601は第1ねじアクチュエータアセンブリ577の第1ねじ586及び第2ねじ598を回転させる。同時に、第2全体横シャフト682は、主伝達ギアボックス653を介して第2ねじアクチュエータアセンブリ580の第1全体横シャフト658及び第2全体横シャフト661の回転を引き起こし、それを通じて第1ねじ伝達ボックス629及び第2ねじ伝達ボックス632は第2ねじアクチュエータアセンブリ580の第1ねじ623及び第2ねじ626の回転を引き起こす。ねじ(586及び598;623及び626)がそれぞれ別々にねじ山アイレット(595及び607;635及び638)にねじで係合する結果、例えば、駆動モータ670及び駆動シャフト673の回転方向に応じてフレーム550は垂直方向に上下動する。さらに、対応して、非ねじ山案内ロッド(592及び604;641及び644)がそれぞれ別々に非ねじ山アイレット(595及び610;647及び650)とスライド可能に係合する結果、フレーム550の垂直運動を安定化させる。様々なシャフト及び様々な伝達ギアボックスの配列の結果、第1及び第2アクチュエータアセンブリは一斉に制御可能に駆動される。
本発明に係るシート成形装置はまた、少なくとも1つのシート保持器571を有する。図20〜図24を参照すると、各シート保持器は、第1型部24の周縁522に向かって(又は周縁522の方向に)面するクランプ部685を有する。クランプ部685はクランプ部材688及びクランプ内側691を備える。クランプ部材688は逆動可能に開閉自在に形成される。クランプ内側691はクランプ部材688によって部分的に形成され、特に、クランプ部材688の内側(又は下側)面694によって少なくとも部分的に形成される。クランプ内側691は、クランプ部材688の内側面694及び;その下に配置されるフレーム550の上側面553の一部;又は特に、本明細書で詳細に後述されるように、その下に配置されるシート保持器571のベース板の前側部分の上側面の組み合わせによって形成されてよい。各シート保持器571が独立して逆動可能に横方向にフレーム550の上側面553に取り付けられる結果、クランプ部685は、第1型部24の周縁522に対して逆動可能に横方向に位置決め可能である。
本発明に係る型装置は少なくとも1つのシート保持器を有する一方で、さらに通常、型装置は少なくとも2つの別々の独立したシート保持器(例えば2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つ、10又はそれ以上の別々の独立したシート保持器)を有する。各シート保持器のクランプ部685が第1型部24の周縁522に面するか又は周縁522(の方向)に向けられていることを条件に、シート保持器571は、開口部556周りでフレーム550上にどのように(例えば対称に又は非対称に)位置決めされてよい。一実施形態では、型装置は8つのシート保持器571A、571B、571C、571D、571E、571F、571G及び571Hを有する。例えば図20を参照されたい。第1型部24は平面視でほぼ矩形形状を有し、シート保持器は第1型部の長尺側に沿って位置決めされるとともに第1型部の両端に位置決めされており、シート保持器571A、571B及び571Cは第1型部24の第1長尺側697に位置決めされ。シート保持器571D、571E及び571Fは第1型部24の第2長尺側700に位置決めされ、シート保持器571Gは第1端703に位置決めされ、シート保持器571Hは第2端706に位置決めされる(図20参照)。第1長尺側697に沿って配置されるシート保持器(571A、571B及び571C)は、第2長尺側700に沿って配置されるシート保持器(571D、571E及び571F)に対して実質的に対向しつつ対称関係に配置される。第1端703のシート保持器571Gは、第1端703の反対側の第2端706のシート保持器571Hに対して実質的に対向しつつ対称関係に配置される。
シート保持器571は、上側面712、下側面715及び前側部718を有するベースプレート709をさらに有する。特に図23を参照されたい。クランプ部材688は、ベースプレート709の前側部718の上側面712に蝶番で取り付けられる。特に、クランプ部材688は、ヒンジ部材724によって上側面712に取り付けられ、ヒンジ部材724は、前側部718の上側面721に(相互に)対向して配置されて上側面721から上方に延びるヒンジ保持部727及び730に蝶番で(又は回転自在に)係合する。シート保持器571のクランプ部685はクランプ部材688及びベースプレート709の前側部718によって形成される。ベースプレート709の前側部718の上側面721とクランプ部材688の内側面694とは共にクランプ内側691を形成する。
ベースプレート709の下側面715の少なくとも一部は、フレーム550の上側面553に対してスライドして当接する関係を有する。一実施形態では、シート保持器571は、ベースプレート709の下側面715から延びる少なくとも1つの細長ガイドをさらに備え、細長ガイドは、フレーム550の上側面553内で適切な寸法の溝又は隙間(図示せず)内に受け入れられる。細長ガイドは、第1型部24の周縁522から(例えば周縁522に直交方向に)横方向に外側に向けられ、本発明の装置及び方法におけるシート保持器の逆動可能な横方向の動きの制御(例えば方向)を向上させる。図24を参照すると、シート保持器571は、ベースプレート709の下側面715から外側に(下側に)延びる第1細長ガイド733及び第2細長ガイド736を有する。第1細長ガイド733及び第2伸長ガイド736は、フレーム550の上側面553内のスライド可能に寸法形成された溝又は隙間(図示せず)にスライド可能に受け入れられる。第1及び第2細長ガイド(733、736)がフレーム550の上側面553の溝にスライド可能に受け入れられる結果、本発明に係る方法においてシート保持器が横方向に再位置決めされる際にシート保持器571を所望の方向に維持するように働く(例えばクランプ部685が第1型部24の周縁522に面する)。
各シート保持器の逆動可能な横方向移動は手動で又は通常は機械的に実現される。本実施形態では図22及び図23を参照すると、シート保持器571は、第1端742及び第2端745を有する第1直線アクチュエータ739をさらに有する。本明細書中で用いられるように、用語「直線アクチュエータ」は直線的に逆動可能に伸展可能な装置を意味する。直線アクチュエータは、シート保持器に関して用いられる際、直線ねじアクチュエータ、油圧直線アクチュエータ、空圧直線アクチュエータ及びその組み合わせなどの、当技術分野で認識された装置から選択されればよい。シート保持器571のベースプレート709は、スロット(又は細長孔/開口)748と、上側面751を有する後側部574と、をさらに有する。
第1直線アクチュエータ739の第1端742は、スロット748内に配置されてフレーム550の上側面553に固定して取り付けられる。第1直線アクチュエータ739の第1端742は通常、フレーム550の上側面553に取り付けられるブラケット754に旋回可能に取り付けられる。第1端742とブラケット754との旋回可能の取り付けは、ブラケット754を横方向に貫通するピンと第1端742に形成される孔といった当技術分野で認識された手段で実現されてよい。第1直線アクチュエータ739の第2端745は、ベースプレート709の後側部574の上側面751に固定して取り付けられる。通常、第1直線アクチュエータ739の第2端745は、ベースプレート709の後側部574の上側面751から上方に延びるブラケット757に旋回可能に取り付けられる。第2端745とブラケット757との旋回可能の取り付けは、ブラケット757を横方向に貫通するピン760と第2端745に形成される孔といった当技術分野で認識された手段で実現されてよい。
図に示されるように、第1直線アクチュエータ739は、ピストン(視認できず)を収容するシリンダ763と、第2端745にねじで接続される逆動可能の引込式アーム766と、を有する。第1直線アクチュエータ739が逆動可能に直線的に伸展すると、第1型部24の周縁522に対してシート保持器571は逆動可能に横方向移動する。特に、引込式アーム766が伸展すると、シート保持器571は第1型部24の周縁522から離れる方向に横方向に(例えばシート保持器571Aの場合にはx軸に沿って、又は、シート保持器571Gの場合にはy軸に沿って)移動する。対応して、引込式アーム766がシリンダ763内に引き込まれると、シート保持器571は、第1型部24の周縁522に向かって横方向に(例えばシート保持器571Aの場合にはx軸に沿って、又は、シート保持器571Gの場合にはy軸に沿って)移動する。例えば図20を参照されたい。
シート保持器571のクランプ部材688は手動で、又は通常は機械的に開閉されてよい。一実施形態では図22及び図23を参照すると、シート保持器571は、第1端772及び第2端775を有する第2直線アクチュエータ769をさらに有する。第1直線アクチュエータ739と同様に、第2直線アクチュエータ769は逆動可能に直線的に伸展自在で、例えば直線ねじアクチュエータ、油圧直線アクチュエータ、空圧直線アクチュエータ及びその組み合わせといった公知の直線アクチュエータから選択されてよい。
第2直線アクチュエータ769の第1端772はクランプ部材688の外側面778に旋回可能に取り付けられる。さらに通常は、第2直線アクチュエータ769の第1端772は、クランプ部材688の外側面778から外側に突き出るブラケットすなわち突起781に旋回可能に取り付けられる。図に示されるように、第2直線アクチュエータ769の第1端772はブラケットの形態であり、突起781を受け入れ、第1端772及び突起781の旋回可能の取り付けは、例えば第1端772に取り付けられて、突起781に形成される孔(図では視認できず)を通って延びるピンといった当技術分野で認識された方法で実現されてよい。第2直線アクチュエータ769の第2端775はベースプレート709の後側部574の上側面751に取り付けられる。通常、第2端775は、ベースプレート709の後側部574の上側面751から上方に延びるブラケット(例えばブラケット757)に旋回可能に取り付けられる。第2端775及びブラケット757の旋回可能の取り付けは、ブラケット757及び第2端775を通って延びるピンといった当技術分野で認識された方法で実現されてよい。
一実施形態では、第1直線アクチュエータ739の第2端745と第2直線アクチュエータ769の第2端775とはともに同一のブラケット(例えばブラケット757)に取り付けられる。この特定の実施形態では図に示されるように、第2直線アクチュエータの第2端775はブラケット757の上側部に旋回可能に取り付けられ、第1直線アクチュエータ739の第2端745は第2端775の取り付け点の下側でブラケット757の下側部に取り付けられる。
図に示されるように、第2直線アクチュエータ769は、ピストン(視認できず)を収容するシリンダ784と、第1端772にねじで接続される逆動可能な引込式/伸展可能アーム787と、をさらに有する。第2直線アクチュエータ769が逆動可能に直線的に伸展すると、クランプ部材688は逆動可能に閉じる(及び、対応して開く)。特に、逆動可能な引込式アーム787が伸展すると、クランプ部材688は閉じ位置まで、又は、閉じ位置に向かって移動し、対応して、逆動可能な引込式アーム787が(シリンダ784内に)引き込まれると、クランプ部材688は開き位置まで、又は、開き位置に向かって移動する。
油圧及び/又は空圧で直線アクチュエータが駆動される場合、シート保持器の直線アクチュエータにはポートが形成され、直線アクチュエータの直線的な伸展及び引き込みの実現にあたって、そのポートを通じて流体(例えば空気及び/又は油圧流体/オイルといった液体)が(通常は高圧下で)導入される。図23を参照すると、説明のため、第2直線アクチュエータ769は第1ポート790及び第2ポート793を有しており、アーム787の直線的な伸展及び引き込み、その結果であるクランプ部材688の逆動可能な開閉にあたって、第1ポート790及び第2ポート793を通じて高圧下で流体(例えば空気及び/又はオイルといった液体)が導入される。第1直線アクチュエータ739にはこうしたポート(図示せず)が同様に形成される。
一実施形態では、本明細書で前述されるように、フレーム550は、下側に配置される支持フレーム559上に配置されて支持フレーム559で支持される。フレーム550の外縁565は、所定の寸法に形成されて支持フレーム559の外縁568より内側に配置される。フレーム550の外縁565が支持フレーム559の外縁565より内側に位置決めされる結果、シート保持器の逆動可能な横方向移動の結果として各シート保持器571の後側部574が、支持フレーム559の上側面562を越えて、上側面562上で、及び、上側面562と分離して横方向に移動することができる。例えば図13、図20及び図21を参照されたい。特に、本実施形態では、ベースプレート709の後側部574内(又は下側)にある下側面715の一部が、支持フレーム559の上側面562を越えて、上側面562上で、及び、上側面562と分離して横方向に移動することができる。こうした配列は、シート保持器571が使用される間(例えば本発明に係る方法の間)、限定されるわけではないが、例えば細長ガイド733及び736を有するベースプレート709の下側面715に潤滑材が塗布されてもよいことを含む理由のために望ましい。
本発明に係るシート成形の実施形態の間、加熱された熱可塑性シートの一部が、本明細書で後述されるように、シート保持器571のクランプ部685のクランプ内側691に接触する。通常、加熱された熱可塑性シートの一部は、クランプ部材688でクランプされる加熱されたシートがクランプ内側691内に保持される前及び後に前側部718の上側面721に接触する。シート保持器571のクランプ部685の汚染(例えば溶融状態の又はほぼ溶融状態の熱可塑性材料の残存)を回避又は低減するために、シート保持器571の少なくとも前側部718の温度を制御(例えば冷却)することが望ましい。一実施形態では、シート保持器571のベースプレート709には、ベースプレート709の前側部718内に延びる少なくとも1つの収容通路796が形成される。例えば図21のシート保持器571Bを参照すると、収容通路796の終点はベースプレート709の後側部574内にあるように示される。収容路はベースプレート709を通って延びてよく、又は、収容路は、ベースプレート709の外側面(例えば上側面712)に取り付けられる管(図示せず)の形状を有してよい。
収容通路796は熱交換流体の受け入れ及び通過を許容する寸法に形成される。熱交換流体は、例えば水、グリコール(例えばエチレングリコール、プロピレングリコール及び/又はポリアルキレングリコールなどのアルキレングリコール)、アルコール(例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール及び/又はイソ−プロパノール)、及び、それらの混合物といった当業者に既知のものから選択されてよい。例えば図22を参照すると、熱交換流体は、熱交換器(図示せず)の容器からくみ出されて、ポート799を介して導入され、ポート802から取り出される(そして、熱交換器の容器に戻る)。熱交換流体は、低い温度(例えば20℃、15℃又は10℃の室温といった、加熱された熱可塑性シートの温度よりも低い温度又は同等の温度)で収容通路796に通常は導入される。熱交換流体は収容通路796を通って前側部718(図示せず)に流れ、熱交換流体がポート802から取り出される際に熱エネルギーを取り除くように働く。
シート保持器、並びに、ベースプレート及びクランプ部材といった様々な部品は、適切な剛体の材料から製造されてよい。例えば、各シート保持器は、例えば金属、熱硬化性プラスチック材料、熱可塑性材料、セラミック材料及びそれらの組み合わせなどから製造されてよい。通常、シート保持器は金属(例えば鉄)から製造される。
シート保持器は、加熱された熱可塑性シートの一部をクランプ部内で保持することができるという条件で適切な寸法を有してよい。図22及び図23を参照すると、ベースプレート709は、通常7.62cm〜127cm、さらに通常は15.24cm〜101.6cm、さらに通常は30.48cm〜60.96cmの幅805を有する。実施形態ではベースプレート709は50.75cmの幅805を有する。ベースプレート709は、通常は7.62cm〜127cm、さらに通常は15.24cm〜101.6cm、さらに通常は30.48cm〜60.96cmの長さ808を有することが好ましい。一実施形態ではベースプレート709は45.72cmの長さ808を有する。クランプ部材688は、通常は7.62cm〜127cm、さらに通常は15.24cm〜101.6cm、さらに通常は30.48cm〜60.96cmの幅811を有することが好ましい。一実施形態ではクランプ部材688は50.75cmの幅811を有し、ベースプレート709の幅805と実質的に同一である。代替としては、ベースプレート709の後側部574及び前側部718は相互に異なる幅805を有してもよい。例えば後側部574の幅805は前側部718の幅805より大きく(又は小さく)設定されてもよい。
通常、第1型部24、フレーム550及びシート保持器571は、シートダイ113の下側の平面、例えば図13のx軸及びy軸で規定される平面内に共に位置決めされる。参照の目的のために、周縁522は、図13のx軸及びy軸で規定される平面内に実質的にある。加熱された熱可塑性シート153が形成されてシートダイ113からz軸に沿って垂直方向及び重力方向に落下すると、第1型部24、フレーム550及び各シート保持器571は、図13の2つの矢印814によって示されるように、案内トラック39に沿って逆動可能に位置決め可能であるキャリッジ15によって、シートダイ113の下側の平面に共に位置決め可能である。案内トラック39に沿ったキャリッジ15の移動に加えて、シートダイ113は、任意選択的に、第1型部24、フレーム550及び各シート保持器571がある平面の上方の平面内で往復移動可能であってよい。シートダイ113は、トラック又はレール(図示せず)といった既知の手段で逆動可能に移動することができる。通常、シートダイ113は、キャリッジ15がその下側を移動する際にほぼ静止して保持される。
本発明に係る方法のシート成形の実施形態において、第1型部24及び(シート保持器571を伴って)フレーム550が初期に相互に位置決めされると、フレーム550の上側面553は第1型部の周縁522の上側に配置される。例えば図13及び図14を参照されたい。第1型部が第1雄型部である場合(図示されるように)、フレームの上側面の初期位置は、周縁の上側に配置されることに加えて:(i)第1雄型部の内側型面の上側端の上側に配置され:又は(ii)周縁の上側に配置され、かつ、第1雄型部の内側型面の上側端の下側に配置される。図に示されるように、フレーム550の上側面553は、周縁522の上側に初期に位置決めされ、内側型面27の上側端の上側に位置決めされる。(周縁の下側に実質的に窪む)第1雌型部の場合、フレームが初期位置に配置されると、フレームの上側面が周縁の上側及び第1雌型部の内側型面の上側に配置される。
フレーム550及び第1型部24の相対的な位置決めは、本明細書で前述されるように実現されてよい。例えば第1及び第2ねじアクチュエータアセンブリ(577、580)が(例えばモータ670及び様々なシャフト並びに伝達ギアボックスによって)駆動されると、支持フレーム559及びフレーム550(及び、対応して、シート保持器571)はz軸に沿って垂直方向に上方に移動し、その結果、フレーム550の上側面553は周縁522の上側、及び、図に示されるように、第1型部24の内側型面27の上側に配置される。
図5を参照すると、一実施形態では、キャリッジコントローラ45は、物理的/電気的連結817を通じてモータ670に作動フレーム垂直位置決め命令を提供し、その結果、第1及び第2ねじアクチュエータアセンブリ(577、580)を起動させ、対応して、フレーム支持体559、フレーム550及びそのシート保持器571を起動させる。通常、キャリッジコントローラ45は、主コントローラ12がキャリッジコントローラ45に(例えば、キャリッジ15の前進速度制御、フレーム550の垂直方向の位置決め及び/又はシート保持器571の制御に関する)1以上のポリマー導入関連指令を無線で通信する時に起動されるか又は開始される少なくとも1つのポリマー導入ステーションキャリッジ制御プログラムを有する。主コントローラ12は、キャリッジ15がポリマー導入ステーション18に位置決めされる時、キャリッジコントローラ45に1以上のポリマー導入関連指令を無線で通信する。キャリッジ位置表示器62によって特定されたポリマー導入ステーション18でのキャリッジ15の位置は、物理的連結65を介してキャリッジコントローラ45に送信され、その後、無線通信ノード86及び83(図5)を介して主コントローラ12に無線で通信される。
本発明に係るシート成形の実施形態において、各シート保持器571のクランプ部材688は開き位置に調整される。各クランプ部材688が開き位置に位置決めされると、特にシート保持器571の上側から各クランプ内部691にアクセスすることができる。例えば図21に示されるシート保持器571Cのクランプ部材688を参照されたい。同様に、図15には、すべて開き位置に位置決めされる各シート保持器571A〜571Cのクランプ部材688が図示される。一実施形態では、第2直線アクチュエータ769のアーム787が(シリンダ784内に)引っ込められると、ヒンジ部材724上で後方にクランプ部材688が回転し、クランプ部材688は開き位置に位置決めされる。
一実施形態では、キャリッジコントローラ45は、物理的/電気的連結820(図5)を通じて1以上のシート保持器571に作動シート保持器制御命令を提供する。作動シート保持器制御命令は、(i)作動クランプ部材開/閉命令、及び(ii)作動シート保持器横位置決め命令、にさらに分割されてよく又はとして説明されてよい。作動クランプ部材688開/閉命令は、第2直線アクチュエータ769を対応して作動させ、作動シート保持器571横位置決め命令は第1直線アクチュエータ739を対応して作動させる。第1及び第2直線アクチュエータは通常は油圧で又は空圧で作動されるので(明細書中で説明されたように)、作動シート保持器制御命令は、キャリッジコントローラ45から1以上の油圧/空圧ポンプ(図示せず)により具体的に提供されてよく、ポンプは、第1及び第2直線アクチュエータ(739、769)と流体連通するゲート制御された連結管(図示せず)をさらに有してよい。
本発明に係るシート成形の実施形態において、第1面(例えば513)及び第2面(例えば516)を有する加熱された熱可塑性シート(例えば153)は少なくとも1つの熱可塑性合成物から形成される。加熱された熱可塑性シートは、特に、(i)各シート保持器のクランプ内側に接触してクランプ内側内に保持され、(ii)第1型部の内側型面に引き寄せられて内側型面の輪郭に密接に接触する際に、熱成形を許容する温度(例えば熱成形温度)を有する。加熱された熱可塑性シートの温度は熱可塑性シートの融点と同じか又はそれを上回る温度であればよいが、加熱された熱可塑性シートの温度はさらに通常は熱可塑性シートの軟化点(又はガラス転移温度)と同じか又はそれを上回る温度、かつ、熱可塑性シートの融点より低い温度である。
一実施形態では、加熱された熱可塑性シートは、加熱された熱可塑性シートの第1面及び第2面の間に配置される内側面を有する。本実施形態では、加熱された熱可塑性シートの温度は、第1面、内側面及び第2面を通じて実質的に均一(例えば2℃又は1℃より小さい温度で変化する、又は、2℃又は1℃の同じ温度で変化する)である。特に、(i)加熱された熱可塑性シートの第2面の第1部分が少なくとも1つのシート保持器のクランプ内側に接触する際、及び、(ii)第1型部の内側型面に対して加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分が引き寄せられる際、温度は均一である。
加熱された熱可塑性シートの温度は、例えば加熱された熱可塑性シートの第1面及び第2面に熱電対を接触させ、及び、加熱された熱可塑性シートの内側部に熱電対を差し込むといった当技術分野で認識された方法で特定されてよい。代替として又はそれに加えて、加熱された熱可塑性シートの第1面及び第2面の温度の特定にあたって赤外線センサといった遠隔温度センサが用いられてもよい。
本明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、用語「シート」、並びに、「シートダイ」、「加熱された熱可塑性シート」及び「押し出されたシート」といった同種の用語は、用語「フィルム」、並びに、例えば「フィルムダイ」、「加熱された熱可塑性フィルム」及び「押し出されたフィルム」といった同種の用語を含む。シートダイから、さらに通常は、シートダイのスロットから押し出される際、加熱された熱可塑性シートは通常、0.5mm〜25mm、さらに通常は1.5mm〜15mm、さらに通常は6mm〜12mmの厚さを有する。本発明に係る一実施形態では、シートダイから押し出される際、加熱された熱可塑性シートは9mmの厚さを有する。加熱された熱可塑性シートを第1型部24の内側型面に引き寄せて、内側型面の輪郭に合わせ込んで内側型面の輪郭に接触させるプロセスの間、加熱された熱可塑性シートの厚さは(シートダイのスロットから押し出される際の加熱された熱可塑性シートに比べて)通常は減少する。本発明に係る方法によって形成される成形品である形作られた熱可塑性シートは通常は0.25mm〜12.5mm、さらに通常は0.75mm〜8mm、さらに通常は3mm〜6mmの厚さを有する。本発明に係る実施形態では、本発明に係る方法によって形成される成形品である形作られた熱可塑性シートは平均的に4.5mmの厚さを有する。
本発明に係るシート成形の実施形態の過程で形成される加熱された熱可塑性シートは適切な幅及び長さを有する。加熱された熱可塑性シートは通常はシートダイによって形成されることから、その幅はシートダイの幅、特にシートダイの細長いシートスロットの幅、に依存するとともに限定される。加熱された熱可塑性シートは例えば2.5cm〜5m、又は31cm〜3m、又は61cm〜2mの幅を有してよい。加熱された熱可塑性シートは、通常は本発明に係る方法において連続的に適切な長さに形成されればよい。例えば加熱された熱可塑性シートは31cm〜10m、又は61cm〜2mの長さを有してよい。本発明に係る特定の実施形態では、加熱された熱可塑性シートは3m(およそ10フィート)の幅を有し、5m(およそ16.5フィート)の長さを有する。
加熱された熱可塑性シート153がシートダイ113から押し出されると、加熱された熱可塑性シート153の第2面516は、シート保持器571のクランプ内側691及び第1型部24の内側型面27に面する(例えば対面する)。加熱された熱可塑性シート153の第1面513は、シート保持器571のクランプ内側691及び内側型面27に対して(例えば上側に)表向きにされる。
加熱された熱可塑性シート153の第2面516、及び、加熱された熱可塑性シート153自体は、第1部分、第2部分及び第3部分を有するように本発明に関して説明されてよい。図示にあたって、図25を参照し、加熱された熱可塑性シート153の第2面516の第1部分823は、シート153の末端826に通常近接して又は末端826に向かって配置される。第2面516の第2部分829は加熱された熱可塑性シート153の中央領域に通常配置される。第2面516の第3部分832は、加熱された熱可塑性シート153の第1部分823及び第2部分829の間の領域(間に挟み込まれて)に通常は配置される。第1面513は同様に、加熱された熱可塑性シート153の第2面516の反対側(例えば第1面513)に第1部分823、第2部分829及び第3部分832を有する。加えて、加熱された熱可塑性シート153は通常、図25に示されるそれらの部分に対応する第1部分823、第2部分829及び第3部分832を有するように説明されてよい。
加熱された熱可塑性シートの第2面516の第1部分(例えば823)は、本発明に係る方法において、少なくとも1つのシート保持器571のクランプ部685のクランプ内側691に接触する。通常、加熱された熱可塑性シート153が形成されると、加熱された熱可塑性シート153は、連続的に配列されるシート保持器571のクランプ内側691に連続的に接触する。例えば、加熱された熱可塑性シート153がシートダイ113から押し出されて下方向に広がると、フレーム550、シート保持器571及び第1型部24は、例えば図15の矢印835の方向に、(本明細書で前述されるように)シートダイ113の下側の平面内で(例えば図13のy軸に沿って)横方向に移動する。図13及び図15を参照すると、加熱された熱可塑性シート153が形成されて、フレーム550及び第1型部24が熱可塑性シート153の下で横方向に移動すると、加熱された熱可塑性シート153の第2面516の第1部分823は、次の:シート保持器571G;シート保持器571C及び571F;シート保持器571B及び571E;シート保持器571A及び571D;最後にシート保持器571Hの順番でシート保持器571のクランプ内側691に連続的に接触していく。
本発明に係る方法において、次にクランプ部材688が閉じ位置に移動すると、加熱された熱可塑性シート153の第1部分823がクランプ内側691内でクランプして保持される。特に、クランプ部材688の一部は、加熱された熱可塑性シート153の第1面513の第1部分823に当接しつつクランプ/保持する関係を確立すると同時に、シート153の第2面516の第1部分823が、シート保持器571のベースプレート709の前側部718の上側面721に保持されつつ当接する。通常、加熱された熱可塑性シート153の第1部分823は、クランプ部材688の内側面694とシート保持器のベースプレート709の前側部718の上側面721との間にクランプされ/保持される。
シート保持器のクランプ部材はすべて、加熱された熱可塑性シートがすべてのシート保持器のクランプ内側に接触した後、閉じ位置に一斉に移動する。例えばシート保持器571A〜571Hのクランプ部材688が一斉に閉じ位置に移動する。代替として、加熱された熱可塑性シートの第2面の第1部分がシート保持器のクランプ内側に連続的に接触すると、シート保持器のクランプ部材は連続的に閉じ位置に移動してもよい。例えば各シート保持器571のクランプ部材688は以下の:シート保持器571G;シート保持器571C及び571F;シート保持器571B及び571E;シート保持器571A及び571D;及び最後にシート保持器571Hの順番で閉じ位置に移動する。
一実施形態では、第2直線アクチュエータ769のアーム787が(例えばシリンダ784の外側に)伸展すると、クランプ部材688は、ヒンジ部材724上で前方に回転した後に閉じ位置に位置決めされる。例えば図21を参照すると、シート保持器571Aのクランプ部材688は閉じ位置に位置決めされる。図16を参照すると、8つすべてのシート保持器571A〜571Hのクランプ部材688が閉じ位置に位置決めされ、加熱された熱可塑性シート153の第1部分は各シート保持器のクランプ内側691内にクランプされて保持される。加えて、図16では、フレーム550のシート保持器571内に保持される加熱された熱可塑性シート153がシートダイ113から切り離される。図16に示されていないものの、加熱された熱可塑性シート153の一部は、シートダイ113から依然として押し出されているものの、シート保持器571内に保持される加熱された熱可塑性シート153から切り離される。
加熱された熱可塑性シートの第1部分がシート保持器のクランプ内側内に保持されると、第1型部24及びフレーム550が相互に位置決めされ、第1型部24の内側型面27の少なくとも一部に加熱された熱可塑性シート153の第2面の第2部分(例えば図25の829)が接触する。図16及び図17を参照すると、フレーム550(及び対応してシート保持器571)は、垂直方向に固定された第1型部24に対して(例えばz軸に沿って垂直方向に下向きに)逆動可能に制御可能に垂直方向に位置決めされ、それによって加熱された熱可塑性シート153の第2面(516)の第2部分(例えば829)が第1型部24の内側型面27の少なくとも一部に接触する。フレーム550はシート保持器571とともにz軸に沿って移動し、第1型部24の周縁522の下側に配置される。本明細書で前述されるように、特に、キャリッジコントローラ45が物理的/電気的連結817(図5)を通じてモータ670に作動フレーム垂直位置決め命令を提供すると、フレーム550は第1及び第2ねじアクチュエータアセンブリ(577、580)によって逆動可能に垂直方向に位置決めされてよい。
内側型面27に対するフレーム550の初期位置に応じて、加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分と第1型部の内側型面の少なくとも一部とは、シート保持器571のクランプ部685のクランプ内側691との/クランプ内側691内での加熱された熱可塑性シートの第2面の第1部分の接触に先だって接触(又はクランプ保持)するか、接触と同時に接触するか、又は、接触に連続して接触してよい。例えばフレーム550が初期位置に位置決めされると、その上側面553は、周縁522の上方に配置されると同時に、(第1雄型部の場合に)第1型部24の内側型面27の上側端の下側に配置され、この場合、加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分は、クランプ内側との/クランプ内側内での加熱されたシートの第2面の第2部分の接触及び/又は保持に先立って又は同時に内側型面の一部に接触してよい。本発明に係る実施形態では、加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分と第1型部の内側型面の少なくとも一部とは、シート保持器571のクランプ部685のクランプ内側691との/クランプ内側691内での加熱された熱可塑性シートの第2面の第1部分の接触(又はクランプ保持)の後に接触する。
加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分と第1型部の内側型面の少なくとも一部との接触に先立って、接触と同時に、又は、接触の後に、各シート保持器は(そのクランプ内側に保持される加熱されたシートの第1部分とともに)、第1型部24の周縁522に近づく位置、及び/又は、周縁522から遠ざかる位置、から選択される横位置に独立して横方向に移動する。例えばフレーム550が垂直方向に下側に移動すると(及び、加熱された熱可塑性シートの第2面が第1型部の内側型面の少なくとも一部に接触すると)、各シート保持器571は第1型部24の周縁522に対して連続的に、及び/又は、断続的に横方向に再位置決めされる(すなわち、周縁522に近づく、及び/又は、周縁522から遠ざかる)。代替として、フレーム550が垂直方向に下側に移動し、加熱された熱可塑性シートの第2面が対応して第1型部の内側型面の少なくとも一部に接触することに先だって、各シート保持器571は周縁522に対して独立して横方向に再位置決めされる。さらに、代替として、フレーム550が垂直方向に下側に移動し、加熱された熱可塑性シートの第2面が対応して第1型部の内側型面の少なくとも一部に接触した後、各シート保持器571は周縁522に対して独立して横方向に再位置決めされてよい。
特定の実施形態において、(型の周縁に対して)少なくとも1つのシート保持器を横方向に横位置に移動させる工程は、第1型部及びフレームが相互に位置決めして、加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分と第1型部の内側型面の少なくとも一部とを接触させる工程に先立って、工程とほぼ同時に、又は、工程の後に、の少なくともいずれかで実施される。特に、相対的に横方向に少なくとも1つのシート保持器を横位置に移動させる工程は、第1型部及びフレームを相対的に位置決めする工程とほぼ同時に、及び/又は、工程の後に実施される。さらに特に、相対的に横方向に少なくとも1つのシート保持器を横位置に移動させる工程は、第1型部及びフレームを相対的に位置決めする工程とほぼ同時に実施される。
各シート保持器の独立した横方向の再位置決めは、第1直線アクチュエータ739の伸展する又は引き込まれる逆動可能な引込式アーム766によって実現されてよい。例えばアーム766がシリンダ763の外側に延びると、シート保持器571は第1型部24の周縁522からx軸に沿って離れて横方向に移動する。対応して、アーム766がシリンダ763内に引き込まれると、シート保持器571は第1型部24の周縁522の方向に向かって又は周縁522の方向にx軸に沿って横方向に移動する。キャリッジコントローラ45は、物理的/電気的連結820(図5)によって各シート保持器571(又は、各第1直線アクチュエータ739と流体連通する油圧/空圧装置)に作動シート保持器横方向位置決め命令を提供する。
(クランプ内側内に保持され/クランプされる加熱されたシートの第1部分とともに)シート保持器が横方向に移動すると、第1型部の内側型面に接触する加熱された熱可塑性シートの第2部分の少なくとも一部の厚さを制御するように働く。加えて、(クランプ内側内に保持され/クランプされる加熱されたシートの第1部分とともに)シート保持器が横方向に移動すると、加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分が第1型部の内側型面の輪郭に密接に合わせ込まれて内側型面に接触することが補助されて促進される。
手近な証拠に基づいて、かつ、いかなる理論に拘束される意図はないものの、シート保持器が第1型部の周縁に向かって横方向に移動すると、加熱されたシートが内側型面に接触する際、(型が雄型であるか、又は、雌型であるかに関わらず)大量の加熱された熱可塑性シート材料が利用されると考えられる。大量の加熱された熱可塑性材料が、シート保持器が型に近づいた部分で型に覆い被さると、その領域でシートの厚さが増大する(従って、成形品の厚さはその領域で増大する)。対応して、シート保持器が第1型部の周縁から横方向に遠ざかると、加熱されたシートが内側型面に接触する際、(型が雄型であるか、又は、雌型であるかに関わらず)少量の加熱された熱可塑性シート材料が利用される。少量の加熱された熱可塑性材料が、シート保持器が型から遠ざかった部分で型に覆い被さると、その領域でシートの厚さは減少する(従って、成形品の厚さはその領域で減少する)。
横方向に移動自在の複数のシート保持器(例えば571A〜571H)が型の周縁周りに配置される場合、例えばいくつかのシート保持器が周縁に向かって移動する一方で他のシート保持器が型の周縁から遠ざかって移動する結果、加熱されたシートの厚さは型の様々な領域内/領域にわたって変化してよい。
複合内側型面、例えば雄として特徴づけられる一部、及び、雌として特徴づけられる他の部分を有する第1型部の場合、いくつかのシート保持器は横方向に周縁に向かって移動する一方で、他のシート保持器は横方向に周縁から遠ざかって移動してよい。例えば雄の内側型面の部分に隣接するシート保持器は横方向に周縁から遠ざかって移動してよい一方で;雌の内側型面の部分に隣接するシート保持器は横方向に周縁に向かって移動してよく;逆の場合も同じである。代替として又はそれに加えて、1以上のシート保持器の横方向位置は、加熱された熱可塑性シートの第2面を型の内側型面に接触させるように調整(例えば順次に調整、及び/又は、連続的に調整)されてよく、こうした横方向位置は、型の周縁への接近、型の周縁からの離隔、及び、それらの組み合わせ、他の又は追加の組み合わせ(例えば接近、離隔及び接近、又は、離隔、接近及び離隔)から選択されてよい。
一実施形態では、各シート保持器は横方向位置の横方向距離を通じて(例えば型の周縁に接近する方向に、又は、周縁から離れる方向に)移動することができ、横方向距離は通常2.54cm〜91.44cm、さらに通常は5.08cm〜60.96cm、さらに通常は7.62cm〜30.48cmである。一実施形態では、各シート保持器はおよそ19.05cmの横方向距離の距離(例えば型の周縁に接近する方向に、又は、周縁から離れる方向に)にわたって移動すればよい。
シート成形の実施形態によれば、加熱された熱可塑性シートは、第1型部の周縁から離れる方向にシート保持器の横方向移動によって縦方向に及び/又は横方向に引き延ばされる一方で、加熱された熱可塑性シートは、例えば以下の表現T<T(シート)<Tによって表されるように、そのガラス転移点の間であり、その融点以下である。
(T<T(シート)<Tの状態における)引き延ばし工程中、加熱された熱可塑性シートの固相状態のポリマー分子は引き延ばし方向に方向付けられることになり、それによって、引き延ばし方向に沿って物理的特性(例えば圧縮強度)を改善するか又は増大させる。そのようにして、本発明の方法に従って形成された形作られた熱可塑性シートは、(ポリマー分子に対して)一軸性の又は二軸性の方向を示し得る。さらに、熱可塑性シートが例えばガラス繊維などの繊維を有する場合、型周縁から離れる方向のシート保持器の横移動によって(例えばT<T(シート)<Tの状態における)加熱された熱可塑性シートの引き延ばしは、一軸に又は二軸に繊維を方向付けるように働き、それによって、形作られた熱可塑性シートでは、引き延ばし方向に沿った物理的特性が改善するか又は増大する。従って、本発明の方法に応じて形成された形作られた熱可塑性シートは、代替として又はさらに、一軸又は二軸の方向性を示し得る。
キャリッジ15がシートダイ113の下側に移動すると、加熱された熱可塑性シート153が、第1型部24及びシート保持器571にまたがって効果的に垂らされる。例えば図13〜図16を参照されたい。図15を参照すると、(i)キャリッジ15がシートダイ113の下側を移動する直線速さ又は速度、(ii)加熱された熱可塑性シート153がシートダイ113から製造される速度、及び(iii)シートダイ113から現れる際に(ゲート504を介して)押し出されたシート153の厚さは、型及びシート保持器のクランプ内側にまたがって垂らされる際に加熱された熱可塑性シート153の厚さを制御するために同時に制御されてよい。
図15及び図16では、明確化の目的のため、加熱された熱可塑性シート153は剛体であるように示されている。加熱された熱可塑性シート153は、その軟化点よりも少なくとも高い温度を有するので、実際には、加熱された熱可塑性シート153は、より通常、(その上/その中に及び/又はそこにまたがって剛体のままあるのではなく)シート保持器571のクランプ内側691に、任意選択的に、内側型面27の一部にまたがって垂らされる。
キャリッジコントローラ45は通常、特定の第1型部24に対して、適合したコンピュータプログラムを有しており、その結果、ポリマー導入工程中、案内経路/トラック39に沿ったキャリッジ15の移動(例えば前進速度)、フレーム550(及び従ってシート保持器571)の垂直方向の位置決め、各クランプ部材688の開閉、各シート保持器571の横方向の位置決め、減圧装置480による貫通孔525を通じて引かれる減圧、及び、型温度制御装置375による型24の温度、の作動命令及び制御を提供する。シート成形装置519は、異なる構造を有する交換可能な第1型部24を受け入れてよく、この場合、キャリッジコントローラ45は、各交換可能な型への作動命令(例えば上に要約されるように)を提供するように構成される様々なコンピュータプログラムを有するか、又は、有するようにプログラムされる。
加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分の少なくとも一部が第1型部の内側型面の少なくとも一部に接触すると、内側型面の複数の貫通孔(例えば525)を介して(例えば減圧装置480及び管483によって)減圧が引かれる。加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分は、(減圧の結果として)内側型面に引き寄せられて内側型面に密接に接触し、内側型面の輪郭に合わせ込まれる。例えば図18を参照されたい。
第1型部の内側型面は任意選択的に加熱されてもよく、その結果、内側型面の輪郭に対する加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分の合わせ込みを補助することができる。しかしながら、加熱された熱可塑性シート内に残留した熱(例えばシートダイからの押出といった変形時に消費される熱)が保たれる結果、本発明に係るシート成形の実施形態では第1型部の内側型面を個別に加熱することは通常は必要とされない。加えて、加熱された熱可塑性シート内に保たれる残留した熱を考慮すると、加熱された熱可塑性シートの個別の又は外側からの加熱は通常は本発明に係るシート成形の実施形態において必要とされない。
加熱された熱可塑性シートが内側型面の輪郭に密接に合わせ込まれて内側型面の輪郭に接触し続ける間、加熱された熱可塑性シートは冷却される。熱可塑性シートが冷却されると、第1型部の内側型面の輪郭を保持する形作られた熱可塑性シートが成形される。加熱された熱可塑性シートは通常、熱可塑性シートの軟化点又はガラス転移温度より低い温度まで冷却される。軟化点又はガラス転移温度を下回る温度まで冷却されると、熱可塑性シートは、もはや熱成形性を有しておらず、内側型面の輪郭形状を保持し続ける。
加熱された熱可塑性シートの冷却は既知の手段によって実現されてよい。例えば熱可塑性シートの第1面に冷却気流が流通してもよい。代替として又はそれに加えて、第1型部の内側型面は、第1型部の内側型面の下側に配置される管(図示せず)を流れる冷却流体又は冷媒によって、型温度制御装置375、及び管378及び381(図5)によって、冷却されてもよい。
熱可塑性シートが十分に冷却された後、結果として形作られた熱可塑性シート(又は成形品)は、明細書中で前述された説明に従って、成形品取り外しステーション21で第1型部から取り外される。型(例えばシート型)からの形作られた成形品の取り外しの補助にあたって、例えば、1つ以上のイジェクタコア(図示せず)が内側型面から外側に逆動可能に延びてよく、基本的にはイジェクタコアが第1型部から形作られた熱可塑性シートを押し外して引き離す。代替として又はそれに加えて、気体(例えば空気)が圧力に基づき内側型面の複数の貫通孔(例えば525)を通過すればよく、それによって、形作られた熱可塑性シート/成形品を第1型部から持ち上げて引き離す。
熱可塑性シートのはみ出し部分は、第1型部24の周縁(例えば522)からシート保持器571のクランプ部685のクランプ内側691内に広がる。熱可塑性シートのこのはみ出し部分は、第1型部の内側面からの形作られた熱可塑性シート(又は成形品)の取り外しの補助に用いられてよい。本発明に係る実施形態において、図18を参照すると、熱可塑性シートが、シート保持器571のクランプ部685のクランプ内側691内の(例えば内で保持される)熱可塑性シートのはみ出し部分とともに冷却されて硬化すると、フレーム支持体559及びフレーム550は垂直方向に上方に移動し、その結果、形作られた熱可塑性シート(153)が第1型部24の内側型面27から持ち上げられて取り外される。熱可塑性シートのはみ出し部分をシート保持器のクランプ部内に保持した状態で、フレーム550は所定の適切な距離にわたって垂直方向に上方に移動すればよく、その結果、第1型部から形作られた熱可塑性シートを取り外すことができる。本発明に係る方法において、垂直方向の全距離の5%、10%、25%、50%、75%又は100%でフレーム550は移動する(例えば垂直方向の全距離は図13及び図18の間で規定される)。
第1型部の周縁からシート保持器571のクランプ部685のクランプ内側691内に広がる熱可塑性シートのはみ出し部は、通常、加熱された熱可塑性シートが減圧によって第1型部の内側型面に引き寄せられて内側型面の輪郭に密接に合わせ込まれて接触した後の所定の時点で周縁に沿って切り離される。はみ出した熱可塑性シート材料は、形作られた熱可塑性シートが第1型部から取り外される前に、又は、取り外された後に切り離されてよい。通常、はみ出した熱可塑性シート材料は、形作られた熱可塑性シートを第1型部から取り外した後に切り離される。
はみ出した熱可塑性シート材料は、形作られた熱可塑性シートが第1型部から取り外された後に任意選択的に切り離される。はみ出した熱可塑性シート材料は、例えば、ヤスリがけ、レーベル貼り、孔開け、留め具の挿入、及び/又は、塗装といった後成形工程の間に、形作られた熱可塑性シート(成形品)を安全に保管し輸送するために利用されてよい。後成形工程の完了後、はみ出した熱可塑性シート材料は、その後、形作られた熱可塑性シートから切り離されてよい。
シート成形の実施形態において、加熱された熱可塑性シートは通常は、加熱された熱可塑性シートがシート保持器のクランプ内側に接触した後、及び、形作られた熱可塑性シートが第1型部から取り外される前の所定の時点でシートダイから切り離される。加熱された熱可塑性シートは、第1型部及びフレームを相互に位置決めして、加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分を第1型部の内側型面の少なくとも一部に接触させる工程に先だって、工程と同時に、又は、工程の後に、シートダイから切り離されてよい。図16を参照すると、加熱された熱可塑性シート153は:加熱されたシートの第1部分がシート保持器のクランプ部内に保持された後;及び、第1型部及びフレームを相互に位置決めして、加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分を第1型部の内側型面の少なくとも一部に接触させる前に、シートダイ113から切り離された。
本発明に係る成形システムは、内側型面を有する第2型部を有する圧縮成形ステーション(例えば圧縮成形ステーション321)をさらに有してよく、この場合、シート成形の実施形態は、加熱された熱可塑性シートの第1面に第2型部の内側型面を押し付けつつ接触させる工程をさらに有してよい。加熱された熱可塑性シートの第1面に対する第2型部の内側型面の接触は、:(i)加熱された熱可塑性シートの第2面の第2部分が、(第1型部の内側型面の貫通孔を通じて引かれる減圧によって)第1型部の内側型面の輪郭に密接に合わせ込まれつつ内側型面に接触した後;及び、(ii)加熱された熱可塑性シートの冷却(及び、形作られた熱可塑性シートの対応の形成)の前に、実行される。
図26を参照すると、第2型部838は内側型面841を有する。第1型部24及び第2型部838が(例えば矢印844に沿って)相互に逆動可能に位置決めされると、第1型部24の内側型面27及び第2型部838の内側型部841が相互に対向しつつ逆動可能に位置決めされる。特に、熱可塑性シート153の第1面513及び第2型部838の内側型面841は(図示されるように)相互に対向しつつ逆動可能に位置決めされる。第2型部838が第1型部24に向かって矢印844で示される方向に移動すると、第2型部838の内側型面841は、加熱された熱可塑性シート153の第1面513に押し付けられつつ接触する。第2型部838は、図8に関して明細書中で前述された説明に従って作動され得る圧縮成形ステーション321の第2型部330と交換され得る。
第2型部838の内側型面841は通常、加熱された熱可塑性シート153の第1面513に、1.0kg/cm〜4.0kg/cm(14psi〜57psi)、さらに通常は1.2kg/cm〜2.0kg/cm(17psi〜28psi)、さらに通常は1.3kg/cm〜1.8kg/cm(19psi〜27psi)の押し付け圧で押し付けられつつ接触する。一実施形態では、第2型部838の内側型面841は通常、加熱された熱可塑性シート153の第1面513に1.5kg/cm(21psi)の押し付け圧で押し付けられつつ接触する。
第2型部の内側型面と加熱された熱可塑性シートの第1面との接触は、限定されるわけではないが:加熱された熱可塑性シートの第1面に表面の造作を付与すること;シートの厚さを制御すること;及び/又は、シートの第1面を平滑化することを含む理由のために実施されてよい。第2型部の内側型面は、平滑化された部分、又は、膨らんだ部分、及び/又は、窪んだ部分を含んでもよい。
本発明のシート成形の実施形態では、加熱された熱可塑性シートは、少なくとも2つの熱可塑性層を有する加熱された多層の熱可塑性シートであってよく、及び従って、加熱された熱可塑性シートは、形作られた多層の熱可塑性シートである。各熱可塑性層は、別々の熱可塑性合成物、又は、同一の熱可塑性合成物から形成されてよい。例えば、各熱可塑性合成物は、当技術分野で認識された方法に従って、多層のシートダイ内に各々別々に挿入される別々の溶融した熱可塑性合成物を形成するために、溶融して合成されてよい。多層のシートダイは、そこに供給される溶融した熱可塑性合成物から加熱された多層の熱可塑性シートを形成する。
本発明のシート成形の実施形態によって作成され得る形作られた熱可塑性シート(又は成形品)は、複合した三次元形状、例えばパネル(例えば壁パネル又は壁パネルカバー)などの比較的に単純な形状、を有してよい。本発明のシート成形の実施形態によって作成され得る成形品は、限定されないものの、例えば流体/水処理チャンバ、暴風雨水/汚水チャンバ、雨水管及び排水路などの流体処理構造;支持構造すなわち基台(例えばパレット);及びシェルター(例えば犬や猫などの室内ペット用の住処)を有してよい。
本発明の方法では、型の内側型面と接触するポリマー導入装置から導入されるポリマー合成物は、熱硬化性ポリマー合成物、熱可塑性合成物及びその組み合わせから選択されてよい。より通常は、ポリマー合成物は、少なくとも1つの熱可塑性材料を有する熱可塑性合成物である。本明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、用語「熱可塑性材料」及びこれに同類の用語は、軟化点及び融点を有し、例えば活性水素基といった化学的な反応基とイソシアネート基を含まない基との間の共有結合を招く3次元架橋ネットワークを実質的に含まないプラスチック材料を意味する。熱可塑性合成物に含まれ得る熱可塑性材料の具体例は、以下に限定されるわけでないが、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリウレア、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリアミド、熱可塑性ポリアミドイミド、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性ポリカーボネート、熱可塑性ポリスルホン、熱可塑性ポリケトン、熱可塑性ポリオレフィン、熱可塑性メタクリル酸、熱可塑性アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、熱可塑性スチレン−アクリロニトリル、熱可塑性アクリロニトリル−スチレン−アクリル酸及びこれらの組み合わせ(例えば少なくとも2つのブレンド、及び/又は、アロイ)を含む。
一実施形態において、熱可塑性材料は熱可塑性ポリオレフィンから選択される。本明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、用語「ポリオレフィン」並びに同類の用語「ポリアルキレン」及び「熱可塑性ポリオレフィン」は、ポリオレフィン単独重合体、ポリオレフィン共重合体、均質ポリオレフィン、及び/又は、不均一ポリオレフィンを意味する。図示にあたって、ポリオレフィン共重合体の具体例は、例えば1−ブテン、1−ヘキセン、及び/又は、1−オクテンなどの、エチレン及び少なくとも1以上の炭素数3〜12のアルファ−オレフィンから形成されるものを含む。
熱可塑性合成物の熱可塑性材料、すなわち、ポリオレフィンは、限定されるわけではないが、不均一ポリオレフィン、均質ポリオレフィン及びその組み合わせから選択されてよい。用語「不均一ポリオレフィン」及び同類の用語は:(i)個体の重合体鎖の間の分子量(すなわち、3より大きい、又は、3と同等の多分散性指数)において;及び、(ii)個体の重合体鎖の間の単量体残基分布(共重合体の場合)において、比較的に多様性を有するポリオレフィンを意味する。用語「多分散性指数」(PDI)はM/Mの比率を意味する。Mは重量平均分子量を意味し、Mは数平均分子量を意味し、それぞれ、ポリエチレン標準といった適切な標準を用いるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって決定される。不均一ポリオレフィンは通常、不均一相におけるチーグラーナッタ触媒作用によって形成される。
用語「均質ポリオレフィン」及び同類の用語は:(i)個体の重合体鎖の間の分子量(すなわち、3より小さい多分散性指数)において;及び、(ii)個体の重合体鎖の間の単量体残基分布(共重合体の場合)において、比較的に狭い多様性を有するポリオレフィンを意味する。不均一なポリオレフィンと対比して、均質なポリオレフィンは、個体の重合体鎖の間で似たような鎖長、重合体鎖のバックボーンの間の単量体残基で比較的に同等な分布、及び、重合体鎖のバックボーンの間の単量体残基で比較的に似たような分布を有する。均質なポリオレフィンは通常、単点、メタロセン、又は、拘束幾何触媒作用によって形成される。均質なポリオレフィン共重合体の単量体残基分布は、組成分布幅指数(CDBI)値によって特徴づけられる。組成分布幅指数値は、共重合用単量体メジアン総モル含有量の50%範囲内の共重合用単量体残基を有する重合体分子の重量%として規定される。ポリオレフィン単独重合体は100%のCDBI値を有する。例えば、均質なポリエチレン/アルファオレフィン共重合体は通常60%より大きい、又は、70%より大きいCDBI値を有する。組成分布幅指数値は、当技術分野で認識された技術、例えばワイルド(Wild)他のJournal of Polymer Science,Poly.Phys.Ed.Vol.20,441頁(1982年)や米国特許第4,798,081号明細書、米国特許第5,089,321号明細書で説明されるように、昇温溶離分別法(TREF)によって決定されればよい。均質エチレン/アルファオレフィン共重合体の具体例は、ノバ(NOVA)ケミカルズインコーポレーテッド社から販売されているSURPASS(商標)といったポリエチレンである。
ポリマー合成物(例えば熱可塑性ポリマー合成物)は、例えばガラス繊維、ガラスビード、炭素繊維、金属フレーク、金属繊維、ポリアミド繊維(例えばケブラー(商標)ポリアミド繊維)、セルロース繊維、ナノ粒子クレイ、タルク、及び、それらの混合物から選択される強化材料を任意選択的に含んでもよい。含まれる場合には、強化材料は通常、ポリマー合成物の総重量に対して、例えば5重量%〜60重量%、又は、5重量%〜70重量%の補強量で含まれてよい。強化繊維、及び、特にガラス繊維は、当業者に既知のように、それらが組み込まれるポリマー材料への混和性及び/又は密着性を高めるために、繊維の表面に表面処理材料を有する。
本発明に係る実施形態において、強化材料は繊維(例えばガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、ポリアミド繊維、セルロース繊維、及び、それらの2つ以上の組み合わせ)の形態を有する。繊維は通常、0.5インチ〜4インチ(1.27cm〜10.16cm)の長さ(例えば平均長さ)を有する。ポリマー合成物(例えば熱可塑性ポリマー合成物)は、ポリマー合成物を形成する供給材料内に配置される繊維の長さの少なくとも50%又は85%の長さ、例えば0.25インチ〜2インチ又は4インチ(0.64cm〜5.08cm又は10.16cm)の長さを有する繊維を有してよい。当技術分野で認識された方法に従って、ポリマー合成物内に配置される繊維の平均長さが決定される。例えば、ポリマー合成物(又はそこから作成される成形品)は、当業者に既知のように、ポリマー材料、及び、その平均長さを決定するために顕微鏡観察で分析される残存した又は残余の繊維を取り除くために熱分解されてもよい。
繊維は通常、ポリマー合成物内、及び、したがってその結果として形成される成形品内に、ポリマー合成物の総重量(すなわち、ポリマー材料、繊維及び接着剤の重量)に対して、5重量%〜70重量%、10重量%〜60重量%、又は、30重量%〜50重量%(例えば40重量%)から選択される量で配置される。従って、本発明に係る方法によって形成される形作られた成形品は、成形品の総重量に対して、5重量%〜70重量%、10重量%〜60重量%、又は、30重量%〜50重量%(例えば40重量%)から選択される量で含んでよい。
繊維は広い範囲の直径を有すればよい。通常、繊維は、1μm〜20μmの直径を有し、又は、さらに通常は1μm〜9μmの直径を有する。一般に、各繊維は個々の単繊維(又はモノフィラメント)の束を備える。通常、各繊維は10,000本〜20,000本の単繊維の束から構成される。
通常、繊維はポリマー合成物及びその結果として形成された成形品の至るところに不規則に配置される。繊維とポリマー合成物との混合の間、繊維は通常、少なくとも繊維束ごとに少なくとも5本の繊維、好ましくは繊維束ごとに10本より少ない繊維を備える繊維束を形成する。理論に拘束される意図はないものの、手近な証拠に基づけば、10本以上の繊維を備える繊維束は、望ましくない構造強度の低い成形品(形作られた熱可塑性シート)を形成することが考えられる。束ごとに10本以上の繊維を備える繊維束の標準は、成形品内に存在する組み合わせの差異の特定により計測されてよい。束ごとに10本以上の繊維を備える繊維束の数は通常、顕微鏡観察で観察されうる繊維(通常は少なくとも1000本)の総数に対して、成形品の断面の顕微鏡観察評価によって特定される。組み合わせの差異は、次の方程式:100×((10本以上の繊維を備える束の数)/(観察された繊維の総数))を用いて計算される。通常、加熱された熱可塑性シート及び形作られた熱可塑性シートはそれぞれ60%より低い又は60%と同等の組み合わせの差異を有し、通常は35%より低い又は35%と同等の組み合わせの差異を有する。
強化材料に加えて又は代替として、加熱された熱可塑性シートを形成する熱可塑性合成物は少なくとも1以上の混和剤を任意に含んでもよい。熱可塑性混合部内に配置され得る混和剤は、限定されるわけではないが、酸化防止剤、例えば顔料及び/又は染料といった塗料、離型剤、例えば炭化カルシウムといった充填剤、紫外線吸収剤、難燃剤、及び、それらの混合物を含む。混和剤は、機能的に十分な量、例えば熱可塑性合成物の総重量に対して独立して0.1重量%〜10重量%の量で熱可塑性合成物内に含まれてよい。
本発明は、特定の実施形態の特定の詳細に関して説明された。こうした詳細は、添付の特許請求の範囲に含まれる範囲及び限度において、発明の範囲を限定するものとして考えられることは意図されていない。

Claims (27)

  1. a.成形システムを提供する工程であって、
    i.無線通信に従事するように構成される主コントローラと、
    ii.少なくとも1つのキャリッジであって、各キャリッジが自己推進され、内側型面を有する型と、駆動機構に駆動可能に連結される駆動モータを備える推進システムと、前記推進システムに作動可能に連結されるキャリッジコントローラと、前記キャリッジコントローラに連結されるキャリッジ位置検出器と、を備え、前記キャリッジコントローラが前記主コントローラに無線で通信されるように構成される、少なくとも1つのキャリッジと、
    iii.ポリマー導入装置と、前記ポリマー導入装置に作動可能に連結されるポリマー導入コントローラと、を備えるポリマー導入ステーションであって、前記主コントローラが前記ポリマー導入コントローラに制御可能に連結される、ポリマー導入コントローラと、
    iv.成形品取り外しステーションであって、前記主コントローラが各キャリッジ、前記ポリマー導入ステーション及び前記成形品取り外しステーションに対して離れて配置されており、各キャリッジが、前記ポリマー導入ステーション及び前記成形品取り外しステーションの間で逆動可能に位置決め可能であり、前記主コントローラが各キャリッジコントローラと無線で制御可能に通信するように構成されており、前記主コントローラが各キャリッジに物理的接続を有していない、成形品取り外しステーションと、
    を備える成形システムを提供する工程と、
    b.各キャリッジの前記キャリッジ位置検出器によって各キャリッジの位置を実質的に連続して特定する工程と、
    c.前記キャリッジ位置検出器から各キャリッジの前記キャリッジコントローラに各キャリッジの前記位置を実質的に連続して送信して、各キャリッジの前記キャリッジコントローラから前記主コントローラに各キャリッジの前記位置を実質的に連続して無線で通信する工程と、
    d.前記主コントローラから前記キャリッジコントローラにポリマー導入ステーション位置指令を無線で通信して、前記キャリッジコントローラから前記推進システムに作動ポリマー導入ステーション位置命令を提供し、対応して前記キャリッジの移動を制御し、それによって前記ポリマー導入ステーションに前記キャリッジを位置決めする工程と、
    e.前記主コントローラから前記ポリマー導入ステーションにポリマー導入指令を通信して、前記ポリマー導入コントローラから前記ポリマー導入装置に作動ポリマー導入命令を提供し、それによって、前記ポリマー導入装置から、前記型の前記内側型面に接触するようにポリマー合成物を導入して、それによって成形品または予備成形品を形成する工程と、
    f.前記主コントローラから前記キャリッジコントローラに成形品取り外しステーション位置指令を無線で通信して、前記キャリッジコントローラから前記推進システムに作動成形品取り外しステーション位置命令を提供し、対応して前記キャリッジの移動を制御し、それによって前記成形品取り外しステーションに前記キャリッジを位置決めする工程と、
    g.前記成形品取り外しステーションで前記キャリッジの前記型から成形品を取り外す工程と、
    を備えることを特徴とする成形品を形成する方法。
  2. 請求項1に記載の方法において、
    a.前記主コントローラは、複数の制御プログラムを備える主プログラム可能コントローラであり、
    b.前記キャリッジコントローラは、少なくとも1つの作動プログラムを備えるキャリッジプログラム可能コントローラであり、
    c.前記ポリマー導入コントローラは、少なくとも1つの作動プログラムを備えるポリマー導入プログラム可能コントローラであることを特徴とする方法。
  3. 請求項1に記載の方法において、前記成形システムはさらに案内経路を備えており、
    a.前記案内経路はループ状案内経路であり、
    b.前記ポリマー導入ステーション及び前記成形品取り外しステーションの各々が前記案内経路に沿って別々に位置決めされ、
    c.各キャリッジが、前記案内経路に沿って別々に独立して移動可能であり、前記案内経路によって直接的に案内されることを特徴とする方法。
  4. 請求項3に記載の方法において、前記案内経路は案内トラックであり、前記案内トラックはループ状案内トラックであり、各キャリッジの前記駆動機構は前記案内トラックと駆動可能に係合することを特徴とする方法。
  5. 請求項4に記載の方法において、前記成形システムは、前記案内トラックから分離した電源コードをさらに備えており、前記電源コードは、各キャリッジに電気的に連結されており、各キャリッジに電力を供給し、及び、前記電源コードは、前記案内トラックに沿ってループを形成するループ状電源コードであることを特徴とする方法。
  6. 請求項5に記載の方法において、前記電源コードは、
    a.各キャリッジのための電源ボックスを備えており、各電源ボックスは、前記電源コードに電気的かつ移動可能に接続されており、各電源ボックスは電源ケーブルを備えており、各キャリッジ及び電源ボックスは、キャリッジ−電源ボックスの対を形成しており、各キャリッジ−電源ボックスの対のために、
    i.前記電源ケーブルは、前記キャリッジに電気的に接続されて、前記キャリッジに電力を供給し、
    ii.前記キャリッジは、前記キャリッジから前記電源ボックスに向かって外側に延びる引っ張りロッドを備えており、前記引っ張りロッドは、前記引っ張りロッドに沿ってスライド可能かつ逆動可能に移動可能であるシリンダを備えており、前記シリンダ及び前記電源ボックスは、電力を転送しないシリンダ及び電源ボックスの間のシリンダ−電源ボックス物理的接続を有しており、
    b.さらに、前記キャリッジが前記案内トラックに沿って移動する際、前記引っ張りロッド、前記シリンダ及び前記シリンダ−電源ボックス物理的接続が、前記電源コードに沿って前記電源ボックスを引っ張って前記電源コードと電気的に接続し、それによって前記電源ケーブルの前記キャリッジとの電気的な接続を維持することを特徴とする方法。
  7. 請求項3に記載の方法において、前記成形システムは少なくとも2つのキャリッジを備えており、前記キャリッジは、前記案内経路に沿って直列に移動可能であることを特徴とする方法。
  8. 請求項7に記載の方法において、各キャリッジは前方衝突検出器を備えており、前記前方衝突検出器は前記キャリッジコントローラに連結されており、前記方法はさらに、
    a.前記前方衝突検出器によって、前記キャリッジの前方の別々の物体との前記キャリッジの差し迫った衝突を検出する工程と、
    b.前記前方衝突検出器から前記キャリッジコントローラに、前記別々の物体との前記キャリッジの前記差し迫った衝突を送信する工程と、
    c.前記キャリッジコントローラから前記推進システムに作動緊急停止命令を提供して、それによって前記キャリッジの前進運動を停止させる工程と、を備えることを特徴とする方法。
  9. 請求項8に記載の方法において、
    a.前記キャリッジコントローラから前記主コントローラに、前記別々の物体との前記キャリッジの前記差し迫った衝突を無線で通信する工程と、
    b.前記主コントローラから各キャリッジのキャリッジコントローラに、キャリッジ緊急停止指令を無線で通信する工程と、
    c.前記キャリッジコントローラから各キャリッジの推進システムに作動緊急停止命令を提供し、それによって各キャリッジの前進運動を停止させる工程と、をさらに備えることを特徴とする方法。
  10. 請求項8に記載の方法において、前記前方衝突検出器は、物理的接触センサ、光学センサ、赤外線センサ、レーダセンサ及びその組み合わせから構成される群から選択される衝突センサを備えることを特徴とする方法。
  11. 請求項3に記載の方法において、
    a.前記型は第1型部であり、前記ポリマー導入ステーションは、前記第1型部の前記内側型面上に前記ポリマー合成物を導入することによって予備成形品を形成するものであり、前記成形システムはさらに、前記ポリマー導入ステーション及び前記成形品取り外しステーションの間に配置される圧縮成形ステーションを備えており、
    b.前記圧縮成形ステーションは、プレス内に保持される第2型部と、前記プレスに作動可能に連結される圧縮型コントローラと、を備えており、
    c.前記主コントローラは、前記圧縮型コントローラに制御可能に連結され、前記第2型部は内側型面を有しており、前記ポリマー合成物は、前記ポリマー導入装置から前記第1型部の前記内側型面上に重力によって導入され、
    d.前記方法はさらに、
    i.前記第1型部の前記内側型面上に前記ポリマー合成物を導入した後、前記主コントローラから前記キャリッジコントローラに圧縮成形ステーション位置指令を無線で通信して、前記キャリッジコントローラから前記推進システムに作動圧縮成形ステーション位置命令を提供し、対応して前記キャリッジの移動を制御し、それによって前記圧縮成形ステーションに前記キャリッジを位置決めする工程と、
    ii.前記主コントローラから前記圧縮型コントローラに圧縮成形指令を通信して、前記圧縮型コントローラから前記プレスに作動圧縮成形命令を提供し、それによって前記第2型部の前記内側面を、前記第1型部の前記内側型面上に導入される前記ポリマー合成物に押し付けて接触させ、それによって予備成形品から成形品を形成する工程と、
    iii.前記第1圧縮型コントローラから前記プレスに作動圧縮成形命令をさらに通信して、それによって前記第2型部の前記内側面と前記成形品とを相互に分離して、前記成形品取り外しステーションに対する前記キャリッジの再位置決めを可能にする工程と、を備えることを特徴とする方法。
  12. 請求項3に記載の方法において、
    a.前記型はシート型であり、
    b.前記シート型の前記内側型面は輪郭と複数の貫通孔とを有しており、
    c.前記ポリマー導入装置はシートダイを備えており、
    d.前記ポリマー合成物は、熱成形温度を有する押し出されたシートとして、前記シートダイから前記シート型の前記内側型面上に重力によって導入され、
    e.前記キャリッジはさらに、前記シート型と前記複数の貫通孔とに流体連通する減圧装置を備えており、前記キャリッジコントローラは前記減圧装置に作動可能に連結されており、
    f.前記方法はさらに、
    i.前記主コントローラから前記キャリッジコントローラに減圧装置制御指令を無線で通信する工程と、
    ii.前記キャリッジコントローラから前記減圧装置に作動減圧装置命令を提供し、それによって前記複数の貫通孔を通じて減圧を引き、前記押し出されたシートが、前記シート型の前記内側型面と合わせ込まれて接触するように輪郭内に引き込まれ、それによって前記成形品を形成する工程と、を備えることを特徴とする方法。
  13. 請求項12に記載の方法において、
    a.前記押し出されたシートが前記シート型の前記内側型面上に重力によって導入される間に、前記主コントローラから前記キャリッジコントローラにキャリッジ前進速度指令を無線で通信する工程と、
    b.前記キャリッジコントローラから前記推進システムに作動キャリッジ前進速度命令を提供し、それによって、前記押し出されたシートが前記シート型の前記内側型面上に重力によって導入される間に、前記キャリッジの前進速度を制御して、対応して前記シート型の前記内側型面上に重力によって導入される際に前記押し出されたシートの厚さを制御する工程と、をさらに備えることを特徴とする方法。
  14. 請求項1に記載の方法において、各キャリッジはさらに、
    a.型温度制御装置を備えており、
    b.各型が少なくとも1つの型温度センサを備えており、
    c.各型温度センサが前記キャリッジコントローラに連結されており、
    d.前記型温度制御装置が前記型に連結されており、
    e.前記キャリッジコントローラが前記型温度制御装置に作動可能に連結されており、
    f.前記方法はさらに、
    g.各型温度センサから前記キャリッジコントローラに型温度値を送信する工程と、
    h.前記型の前記内側型面に接触するように前記ポリマー合成物が導入された後で、かつ、前記型から前記成形品を取り外す前に、前記主コントローラから前記キャリッジコントローラに型温度低下指令を無線で通信する工程と、
    i.前記キャリッジコントローラから前記型温度制御装置に作動型温度低下命令を提供し、それによって前記型の温度を低下させる工程と、を備えることを特徴とする方法。
  15. 請求項1に記載の方法において、前記主コントローラと前記キャリッジコントローラとの間の無線通信は、電波を使用する無線通信、光学無線通信及びその組み合わせから構成される群から選択されることを特徴とする方法。
  16. 請求項15に記載の方法において、前記主コントローラと前記キャリッジコントローラとの間の無線通信は、電波を使用する無線通信から選択されることを特徴とする方法。
  17. 請求項1に記載の方法において、前記成形品取り外しステーションは、
    a.ロボット制御の成形品取り外し装置と、
    b.前記ロボット制御の成形品取り外し装置に作動可能に連結される成形品取り外しステーションコントローラと、を備え、前記主コントローラは前記成形品取り外しステーションコントローラに制御可能に連結されており、
    c.前記方法はさらに、
    i.前記成形品取り外しステーションに前記キャリッジを位置決めした後、前記主コントローラから前記成形品取り外しステーションに成形品取り外し指令を通信する工程と、
    ii.前記成形品取り外しステーションコントローラから前記ロボット制御の成形品取り外し装置に作動成形品取り外し命令を提供して、それによって前記ロボット制御の成形品取り外し装置に前記型から前記成形品を取り外させる工程と、を備えることを特徴とする方法。
  18. 請求項3に記載の方法において、前記ポリマー導入ステーションがさらに、
    a.ポリマー導入ステーション位置表示器を備えており、
    b.前記成形品取り外しステーションが、成形品取り外しステーション位置表示器をさらに備えており、
    c.前記成形システムが、少なくとも1つのさらなる位置表示器であって、各さらなる位置表示器が各キャリッジ、前記ポリマー導入ステーション、前記成形品取り外しステーション、及び、各他のさらなる位置表示器、と分離しており、
    d.さらに、各キャリッジの前記位置を連続的に特定する工程が、前記ポリマー導入ステーション位置表示器、前記成形品取り外しステーション位置表示器、及び、少なくとも1つのさらなる位置表示器の少なくとも1つと独立して相互作用する各キャリッジ位置検出器を備えることを特徴とする方法。
  19. 請求項18に記載の方法において、前記キャリッジ位置検出器が、
    a.前記ポリマー導入ステーション位置表示器と、
    b.前記成形品取り外しステーション位置表示器と、
    c.各々のさらなる位置表示器と、の各々と、
    物理的に作動されるスイッチ手段、磁気手段、電磁放射手段及びその組み合わせから構成される群から独立して選択される相互作用手段によって、相互作用するように構成されていることを特徴とする方法。
  20. 請求項18に記載の方法において、
    a.前記ポリマー導入ステーション位置表示器はポリマー導入ステーション位置表示バーコードであり、
    b.前記成形品取り外しステーション位置表示器は成形品取り外しステーション位置表示バーコードであり、
    c.各さらなる位置表示器はさらなる位置表示バーコードであり、
    d.各キャリッジ位置検出器は、バーコードリーダであり、
    e.さらに、各キャリッジの前記位置を連続して特定する工程は、
    i.前記ポリマー導入ステーション位置表示バーコード、前記成形品取り外しステーション位置表示バーコード、及び、少なくとも1つのさらなる位置表示バーコートの少なくともいずれか1つを独立して、各バーコードリーダが読み出す工程を備えることを特徴とする方法。
  21. 請求項3に記載の方法において、
    a.前記キャリッジ位置検出器移動距離計測装置を含み
    .前記キャリッジの前記位置を特定する工程は、
    i.前記ループ状案内経路上のスタート地点を選択する工程と、
    ii.前記スタート地点に対する前記移動距離計測装置によって前記キャリッジが移動する距離を連続して計測する工程と、
    iii.前記ループ状案内経路の一周の長さに対して前記キャリッジの移動距離を連続して比較して、それによって前記ループ状案内経路上で前記キャリッジの前記位置を特定する工程と、を備えることを特徴とする方法。
  22. 成形システムであって、
    a.無線通信に従事するように構成される主コントローラと、
    b.少なくとも1つのキャリッジであって、各キャリッジが、
    i.自己推進され、内側型面を有する型を備えており、
    ii.駆動機構に駆動可能に連結される駆動モータを備える推進システムを有しており、
    iii.前記推進システムに作動可能に連結されるキャリッジコントローラと、前記キャリッジコントローラに連結されるキャリッジ位置検出器と、を有しており、前記キャリッジコントローラは、前記主コントローラに無線で通信されるように構成される、少なくとも1つのキャリッジと、
    c.ポリマー導入ステーションであって、
    i.ポリマー導入装置と、
    ii.前記ポリマー導入装置に作動可能に連結されるポリマー導入コントローラと、を備えており、
    iii.前記主コントローラが前記ポリマー導入コントローラに制御可能に連結される、ポリマー導入ステーションと、
    d.成形品取り外しステーションであって、
    i.前記主コントローラが、各キャリッジ、前記ポリマー導入ステーション及び前記成形品取り外しステーションに対して離れて配置されており、
    ii.各キャリッジが、前記ポリマー導入ステーションと前記成形品取り外しステーションとの間に逆動可能に位置決め可能であり、
    iii.前記主コントローラが、各キャリッジコントローラと無線で制御可能に通信するように構成されており、
    iv.前記主コントローラが各キャリッジに対して物理的接続を有しておらず、
    v.さらに、前記成形システムの工程が、
    1.各キャリッジの前記キャリッジ位置検出器による各キャリッジの位置の実質的な特定と、
    2.前記キャリッジ位置検出器から各キャリッジの前記キャリッジコントローラへの各キャリッジの前記位置の実質的に連続した送信と、各キャリッジの前記キャリッジコントローラから前記主コントローラへの実質的に連続した無線通信と、を備えており、
    vi.前記主コントローラから前記キャリッジコントローラにポリマー導入ステーション位置指令が無線通信され、前記キャリッジコントローラから前記推進システムに作動ポリマー導入ステーション位置命令が提供され、及び対応して前記キャリッジの移動が制御され、それによって前記キャリッジが前記ポリマー導入ステーションに位置決めされ、
    vii.前記主コントローラから前記ポリマー導入コントローラにポリマー導入指令が通信され、前記ポリマー導入コントローラから前記ポリマー導入装置に作動ポリマー導入命令が提供され、ポリマー合成物が結果として、前記ポリマー導入装置から前記型の前記内側型面と接触するように導入されて、それによって成形品が結果として形成され、
    viii.前記主コントローラから前記キャリッジコントローラに成形品取り外しステーション位置指令が無線通信され、前記キャリッジコントローラから前記推進システムに作動成形品取り外しステーション位置命令が提供され、対応して前記キャリッジの移動が制御され、前記キャリッジがそれによって、前記成形品が前記型から取り外される前記成形品取り外しステーションに位置決めされる、成形品取り外しステーションと、を備えることを特徴とする成形システム。
  23. 請求項22に記載の成形システムにおいて、
    a.前記主コントローラが、複数の制御プログラムを備える第1プログラム可能コントローラであり、
    b.前記キャリッジコントローラは、少なくとも1つの作動プログラムを備えるキャリッジプログラム可能コントローラであり、
    c.前記ポリマー導入コントローラは、少なくとも1つの作動プログラムを備えるポリマー導入プログラム可能コントローラであることを特徴とする成形システム。
  24. 請求項22に記載の成形システムにおいて、当該成形システムがさらに、
    a.案内経路を備えており、
    b.前記案内経路がループ状案内経路であり、
    c.前記ポリマー導入ステーションと前記成形品取り外しステーションとの各々が前記案内経路に沿って別々に位置決めされており、
    d.各キャリッジが、前記案内経路に沿って別々に独立して移動可能であり、前記案内経路によって直接的に案内されることを特徴とする成形システム。
  25. 請求項24に記載の成形システムにおいて、
    a.前記案内経路が案内トラックであり、
    b.前記案内トラックがループ状案内経路であり、
    c.各キャリッジの前記駆動機構が前記案内トラックに駆動可能に係合することを特徴とする成形システム。
  26. 請求項25に記載の成形システムにおいて、当該成形システムがさらに、
    a.前記案内トラックから分離した電源コードを備えており、
    b.前記電源コードが、各キャリッジに電気的に連結されて、各キャリッジに電力を供給し、
    c.前記電源コードがループ状電源コードであることを特徴とする成形システム。
  27. 請求項26に記載の成形システムにおいて、前記電源コードが、
    a.各キャリッジのための電源ボックスを備えており、
    b.各電源ボックスが、前記電源コードに電気的にかつ移動可能に接続されており、
    c.各電源ボックスが電源ケーブルを備えており、各キャリッジ及び電源ボックスがキャリッジ−電源ボックスの対を形成しており、
    d.各キャリッジ−電源ボックスの対では、
    i.前記電源ケーブルが、前記キャリッジに電気的に接続されて、前記キャリッジに電力を供給し、
    ii.前記キャリッジが、前記キャリッジから前記電源ボックスに向かって外側に延びる引っ張りロッドを備えており、
    iii.前記引っ張りロッドが、当該引っ張りロッドに沿ってスライド可能かつ逆動可能に移動可能なシリンダを備えており、
    iv.前記シリンダと前記電源ボックスとが、その間に電力が転送されないシリンダ−電源ボックス物理的接続を有しており、
    v.さらに、前記キャリッジが前記案内トラックに沿って移動する際に、前記引っ張りロッド、前記シリンダ及び前記シリンダ−電源ボックス物理的接続が、前記電源コードに沿って前記電源ボックスを引っ張って前記電源コードと電気的に接続させ、それによって、前記キャリッジに対する前記電源ケーブルの電気的な接続を維持することを特徴とする成形システム。
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