JP6184814B2 - 真空成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂シートを成形型に転写して樹脂成形品を成形する真空成形装置に関する。

樹脂成形品を一体成形する装置として、真空成形装置が知られている（特許文献１参照）。真空成形装置は、成形型に樹脂シートを吸着して転写することにより樹脂成形品を成形する装置である。

ここで、図５に従来の樹脂成形品１を示す。樹脂成形品１は、上面が開口した箱形の基部１ａと、基部１ａの底面中央部に底面に対して垂直に立設した板状のリブ１ｂとを一体に備えた構成となっている。

この樹脂成形品１を、真空成形装置で一体成形する場合について図６を参照して説明する。図６は真空成形装置２と樹脂成形品１との側面側の断面図である。但し、図６に示す樹脂成形品１は、図５に示した樹脂成形品１のＡ１−Ａ１断面図と同等である。

図６に示す真空成形装置２は、樹脂成形品１の基部１ａの平面状の底面と同形状の上下面を有する直方体状の型本体２ａと、型本体２ａの４側面を上下方向に突き出て四方を隙間なく囲むことにより、型本体２ａの上方及び下方に凹部２ｂ，２ｃを形成する４枚の縦フレーム２ｄと、下方の凹部２ｃを閉塞して閉塞空間２ｈを形成する水平板２ｅと、型本体２ａの上面中央部分に上面に対して垂直に立設した板状の立設部２ｆとを備えている。

また、真空成形装置２においては、上方凹部２ｂの４側内面及び型本体２ａの上面、並びに立設部２ｆにより、成形型２ｇが構成されている。更に、下方の閉塞空間２ｈには、図示せぬ真空ポンプの引込口が挿入されている。真空ポンプで真空吸引することにより、閉塞空間２ｈが負圧となり、型本体２ａに垂直方向に貫通して形成された図示せぬ複数の吸引孔を介してエア吸引が行われる。
つまり、成形型２ｇの開口を被覆する状態に樹脂シートをセットし、この後、真空吸引することによって、型本体２ａの複数の吸引孔を介して吸引を行う。この吸引により、樹脂シートが成形型２ｇに引き寄せられて転写される。この後、転写した樹脂シートを冷却して硬化させ、成形型２ｇから取り外せば、図５に示した樹脂成形品１が完成する。

特開２００９−３９８６２号公報

しかし、上記のように形成された樹脂成形品１は、図７の断面図に示すように、リブ１ｂが成形型２ｇの立設部２ｆにより成形されるため、リブ１ｂに、立設部２ｆを抜いた跡の隙間Ｇが形成される。この隙間Ｇは、例えば樹脂成形品１を車載部品等の外気に晒される環境で使用した際に、例えば水分を含んだゴミや水が隙間Ｇから入った場合、水分が凍結してリブが破損するといった問題がある。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、基部に一体に立設するリブ内への異物混入を防止することができる真空成形装置を提供することを目的とする。

本発明の真空成形装置は、前記課題を解決するため、表面に貫通孔を備え、成形可能な樹脂シートを転写して成形する成形型と、所定形状の挿入部材を両側から挟んで保持する保持手段と、前記保持手段を前記貫通孔を介して前記成形型の表面に対して突出又は退避させる移動手段と、前記成形型にセットされた前記樹脂シートを当該成形型及び前記挿入部材に転写させる転写手段と、を備え、前記転写手段で前記樹脂シートを転写させた後、前記移動手段で前記保持手段を退避させることにより、当該保持手段から前記挿入部材を離脱させ、当該離脱後に、前記樹脂シートを前記転写手段で再度転写することを特徴とする。

かかる構成によれば、挿入部材が成形型の表面に突出して保持手段で保持された状態で、樹脂シートが転写手段で転写される。この転写によって樹脂シートが成形型及び挿入部材に転写し、この後、挿入部材から保持手段が離脱する。このため、転写された樹脂シート内に突出（立設）した挿入部材を残すことができる。その立設部分がリブとなる。従って、基部に立設したリブ内に挿入部材が隙間なく挿入された樹脂成形品を形成することができる。この樹脂成形品には従来のような水やゴミ等の異物が入る隙間が無いので、隙間に異物が入ることによるリブの破損を防止することができる。
また、転写された樹脂シートにより成形されたリブ内に挿入部材を残した際に、保持手段で挿入部材を保持していた部分に隙間が残った場合でも、再度転写するので、その隙間部分が成形型に吸い寄せられて隙間が無くなる。従って、隙間の無い樹脂成形品を成形することができる。

また、前記樹脂シートを前記成形型に転写する前に当該成形型を加熱し、前記樹脂シートが前記成形型に転写された後に当該成形型を冷却する温度調節手段を更に備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、転写前に樹脂シートが加熱されるので、樹脂シートの成形が行い易くなり、樹脂シートを成形型に迅速に吸着させて隙間なく転写することができる。また、転写後に、成形型を冷却すれば、樹脂シートを迅速に冷やして硬化させることができる。

本発明に係る真空成形装置によれば、基部に一体に立設するリブ内に異物が混入しない樹脂成形品を製造することができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係る真空成形装置で成形される樹脂成形品の構成を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す樹脂成形品のＡ２−Ａ２断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る樹脂成形品を成形する真空成形装置の構成を示す正面側の断面図、（ｂ）は真空成形装置の側面側の断面図である。 （ａ）真空成形装置に樹脂シートをセットした状態を示す側面側の断面図、（ｂ）成形型に樹脂シートが転写された状態を示す側面側の断面図、（ｃ）成形型に転写された樹脂シートの立設プレート付根部分に隙間ができた状態を示す側面側の断面図である。 （ａ）樹脂シートの立設プレート付根部分に隙間が無くなった状態を示す側面側の断面図、（ｂ）樹脂シート転写による樹脂成形品を成形型から取り外した状態を示す側面側の断面図である。 従来の樹脂成形品の構成を示す斜視図である。 従来の真空成形装置の構成を示す側面側の断面図である。 従来の樹脂成形品の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜実施形態の構成＞
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１（ａ）及び（ｂ）に示す樹脂成形品１０は、成形可能な樹脂シートを成形型に転写して成形されるものである。この樹脂成形品１０は、上面が開口した箱形の基部１２と、リブ１３と、プレート（挿入部材）１４とを備えて構成されている。基部１２とリブ１３とは一体成形されている。

基部１２は、平面視矩形の底部１２ａと、底部１２ａに対して垂直な４つの側部１２ｂとで構成されている。リブ１３は、底部１２ａの中央において、底部１２ａに立設されている。リブ１３は、側部１２ｂとは離間して形成されている。リブ１１は、本実施形態では正面視矩形となっているが、他の形状であってもよい。プレート１４は、リブ１３の内部に隙間なく挿入される部材であって、板状を呈する。プレート１４は、どのような材料であってもよいが、本実施形態では樹脂製になっている。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、樹脂成形品１０を成形する真空成形装置１５は、型本体２０と、型本体２０の内部に配設される成形装置３０と、真空ポンプ４０とを備えて構成されている。なお、真空ポンプ４０等により本請求項の転写手段が構成されている。

型本体２０は、本体部２１と、本体部２１の周囲に配設された４つの縦フレーム２２と、底フレーム２３とで構成されている。本体部２１は、直方体を呈する。本体部２１の内部には、表面２１ａから裏面２１ｂに連通する複数の吸引孔２１ｃが形成されている。また、本体部２１の内部には、成形装置３０が配設される中空部２１ｄが形成されている。本体部２１の表面２１ａには、中空部２１ｄに連通する貫通孔２１ｅが形成されている。貫通孔２１ｅは、後記する保持手段３４が挿通可能な大きさになっている。

４つの縦フレーム２２は、各々板状を成し、本体部２１の上側及び下側に突出しており、本体部２１の四方を囲むように配設されている。一の縦フレーム２２の下部には、真空ポンプ４０を配設するための引込口２２ａが形成されている。

底フレーム２３は、４つの縦フレーム２２の下端を覆う板状部材である。本体部２１と、４つの縦フレーム２２と、底フレーム２３とで閉塞空間２４が形成されている。

成形装置３０は、エアシリンダ３１と、ピストン３２と、支持部３３と、保持手段３４とで構成されている。特許請求の範囲の「移動手段」は、エアシリンダ３１と、ピストン３２と、支持部３３とで構成される部位である。成形装置３０は、底フレーム２３に配置されるとともに、本体部２１の中空部２１ｄに配設されている。エアシリンダ３１は、ピストン３２を介して支持部３３を昇降させる装置である。支持部３３は、直方体を呈し、中空部２１ｄ内を昇降可能になっている。

保持手段３４は、支持部３３の上部に形成されており、本実施形態では挟持板３４ａ，３４ａで構成されている。挟持板３４ａ，３４ａは、プレート１４を着脱可能な間隔で配設されている。保持手段３４は、表面２１ａに形成された貫通孔２１ｅを介して突出又は退避可能になっている。具体的には、エアシリンダ３１の駆動によって、支持部３３が最も上昇した際に、保持手段３４の先端は、表面２１ａよりも上方に突出する。一方、エアシリンダ３１の駆動によって、支持部３３が最も下降した際に、保持手段３４の先端は表面２１ａよりも下方に退避する。

真空ポンプ４０は、閉塞空間２４を真空吸引することにより、吸引孔２１ｃを介して樹脂シート５０｛図３（ａ）参照｝を吸引する装置である。

真空成形装置１５においては、本体部２１の表面２１ａと、縦フレーム２２の側面２２ｂとで特許請求の範囲の「成形型」を構成している。

なお、エアシリンダ３１によるピストン３２の上下動及び真空ポンプ４０による真空吸引の起動及び停止動作の制御は、図示せぬ制御装置によって行われる。この制御装置は、例えば図示せぬＣＰＵ(Central Processing Unit)や、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及びＨＤＤ(Hard Disk Drive)等の記憶手段を備え、ＣＰＵが記憶手段に書き込まれたプログラムを実行して上記の制御を行うようになっている。

＜実施形態の動作＞
次に、本実施形態の真空成形装置１５で樹脂成形品１０を成形する際の動作を、図３及び図４を参照して説明する。

但し、図３及び図４に示すエアシリンダ３１によるピストン３２の昇降動作の制御、並びに、真空ポンプ４０による真空吸引の起動及び停止動作の制御は、図示せぬ制御装置によって行われるものとする。

まず、図３（ａ）に示すように、エアシリンダ３１のピストン３２を上昇させ、支持部３３を介して挟持板３４ａ，３４ａを、本体部２１の貫通孔２１ｅから表面２１ａ上に所定長さ突き出す。この突き出た挟持板３４ａ，３４ａの平行な隙間部分に、例えば図示せぬロボットアームでプレート１４を供給して挟持させる。これによりプレート１４が垂直に立設して保持される。この後、型本体２０の開口上部に例えば図示せぬロボットアームで樹脂シート５０を載置してセットする。これにより、型本体２０の開口が樹脂シート５０で覆われた状態となる。

次に、真空ポンプ４０で１回目の真空吸引を行うと、閉塞空間２４が負圧となって吸引孔２１ｃを介して、樹脂シート５０で覆われた型本体２０の内部が真空吸引される。この吸引により、図３（ｂ）に示すように、樹脂シート５０が、本体部２１の表面２１ａに引き寄せられて、本体部２１の表面２１ａ及び縦フレーム２２の内側面２２ｂに転写されると共に、プレート１４及び挟持板３４ａ，３４ａにも転写される。この転写後、真空ポンプ４０の真空吸引を停止する。

樹脂シート５０のうち、挟持板３４ａ，３４ａで形成された部位を突出厚部分５０ａという。突出厚部分５０ａは、プレート１４で形成された部位よりも幅広になっている。

次に、図３（ｃ）に示すように、エアシリンダ３１のピストン３２を下降させ、本体部２１の表面２１ａに突き出た挟持板３４ａ，３４ａを、その表面２１ａよりも下方に下降させる（退避させる）。これにより、挟持板３４ａ，３４ａで挟まれたプレート１４が、挟持板３４ａ，３４ａから離れ、プレート１４が立設したままで樹脂シート５０で被覆された状態となる。この際、挟持板３４ａ，３４ａが退避しているので、樹脂シート５０の突出厚部分５０ａとプレート１４との間には隙間ができている。

次に、真空ポンプ４０で２回目の真空吸引を行うと、吸引孔２１ｃを介して吸引が行われ、突出厚部分５０ａにおける樹脂シート５０とプレート１４との間の隙間のエアが吸引される。

これによって、図４（ａ）に矢印Ｙ１で示すように、突出厚部分５０ａが本体部２１の表面２１ａに引き寄せられて吸着し、隙間が無くなる。従って、樹脂シート５０が、プレート１４の表面と、本体部２１の表面２１ａ及び縦フレーム２２の側面２２ｂに隙間なく転写した状態となる。この転写後、真空ポンプ４０の真空吸引を停止する。

次に、樹脂シート５０が硬化した後に、この樹脂シート５０を図４（ｂ）に示すように、型本体２０から取り外すと、上面が開口した箱形の基部１２と、この基部１２の底面中央部に立設したリブ１３とが一体成形され、リブ１３の内部が隙間なくプレート１４で詰まった形状の樹脂成形品１０が得られる。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の真空成形装置１５は、表面２１ｅに貫通孔２１ｅを備え、成形可能な樹脂シート５０を転写して成形する成形型としての型本体２０と、所定形状のプレート１４を着脱可能に保持する保持手段３４と、保持手段３４を貫通孔２１ｅを介して型本体２０の表面２１ａに対して突出又は退避させる移動手段としての支持部３３、ピストン３２及びエアシリンダ３１と、成形型の上方にセットされた樹脂シート５０を成形型及びプレート１４に転写させる真空ポンプ４０とを備える構成とした。

更に、真空ポンプ４０で樹脂シート５０を成形型に転写させた後、エアシリンダ３１で挟持板３４ａ，３４ａを成形型の表面から退避させることによりプレート１４から保持手段３４を離脱させ、この後、樹脂シート５０を真空ポンプ４０で再度吸引して転写するようにした。

この構成によれば、最初（１回目）の真空引きで成形型及びプレート１４に樹脂シート５０が転写する。この後、保持手段３４がプレート１４から離脱すると、転写した樹脂シート５０内において、立設したプレート１４を保持手段３４で保持していた部分の隙間が残る。しかし、再度（２回目）の真空引きでその隙間部分の樹脂シート５０が、成形型の表面に吸い寄せられるので、隙間が無くなる。

従って、基部１２と、当該基部１２に立設したリブ１３とが一体成形され、リブ１３の内部にプレート１４が隙間なく挿入された樹脂成形品１０を形成することができる。これによって、樹脂成形品１０には従来のような水やゴミ等の異物が入る隙間が無くなる。この樹脂成形品１０を例えば車載部品等の外気に晒される環境で使用した場合でも、樹脂成形品１０には異物が入ることが無くなり、従来のような隙間への異物混入が起因するリブ１３の破損を防止することができる。

＜実施形態の変形例＞
上記実施形態の真空成形装置１５で成形される樹脂成形品は、樹脂成形品１０に限定されるものではなく、基部と、基部に立設するリブとを一体に備えたものであれば、他の形状であってもよい。

また、上記実施形態においては、真空ポンプ４０の１回目の真空吸引の後の停止後に、プレート１４を保持した保持手段３４を成形型の表面から降下してプレート１４を離脱し、この後、再度真空吸引を行っていた。

この処理を、真空ポンプ４０が真空吸引を行っている最中に、挟持板３４ａ，３４ａを成形型の表面から降下させてプレート１４を離脱させてもよい。この処理では、その離脱の最中も真空吸引が継続されているので、図３（ｃ）に示す突出厚部分５０ａに形成された隙間は、図４（ａ）に矢印Ｙ１で示すように、突出厚部分５０ａが成形型の表面に引き寄せられて吸着されることにより無くなる。

また、本体部２１の内部、言い換えれば成形型の表面に、図示せぬヒータ及び冷却装置を有する温度調節手段を備えても良い。この温度調節手段は、本体部２１を加熱又は冷却して温度調節することにより、成形型の型面を加熱又は冷却して、成形型にセットされる樹脂シート５０を加熱又は冷却する。この際、樹脂シート５０には、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を用いる。

このような熱可塑性樹脂の樹脂シート５０を用いる場合、樹脂シート５０を予め所定の温度で加熱しておき、成形可能な状態としておく。また、温度調節手段によって成形型の温度を所定の温度に加熱しておくのが好ましい。この処理によって樹脂シート５０の成形が行い易くなる。

この条件で成形型に樹脂シート５０をセットして、真空ポンプ４０で上述したように真空引きを行えば、樹脂シート５０を成形型及びプレート１４に迅速に吸着させて隙間なく転写することができる。この後、温度調節手段により成形型を冷却すれば、樹脂シート５０を迅速に冷やして硬化させることができる。

また、前記した実施形態の保持手段３４では、プレート１４を挟持板３４ａ，３４ａで挟む形態としたが、プレート１４を着脱可能であれば他の形態であってもよい。
以上本発明の実施形態及び変形例について説明したが本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。

１０ 樹脂成形品
１２ 基部
１３ リブ
１４ プレート
１５ 真空成形装置
２０ 型本体
２１ 本体部
２１ｃ 吸引孔
２２ 縦フレーム
２３ 底フレーム
２４ 閉塞空間
３０ 成形装置
３１ エアシリンダ
３２ ピストン
３３ 支持部
３４ 保持手段
３４ａ 挟持板
４０ 真空ポンプ
５０ 樹脂シート

Claims (2)

1. 表面に貫通孔を備え、成形可能な樹脂シートを転写して成形する成形型と、
   所定形状の挿入部材を両側から挟んで保持する保持手段と、
   前記保持手段を前記貫通孔を介して前記成形型の表面に対して突出又は退避させる移動手段と、
   前記成形型にセットされた前記樹脂シートを当該成形型及び前記挿入部材に転写させる転写手段と、
   を備え、
   前記転写手段で前記樹脂シートを転写させた後、前記移動手段で前記保持手段を退避させることにより、当該保持手段から前記挿入部材を離脱させ、当該離脱後に、前記樹脂シートを前記転写手段で再度転写する
   ことを特徴とする真空成形装置。
2. 前記樹脂シートを前記成形型に転写する前に当該成形型を加熱し、前記樹脂シートが前記成形型に転写された後に当該成形型を冷却する温度調節手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の真空成形装置。

Images