JP7177996B2

JP7177996B2 - 基材成形システム、搬送装置、保持部材および基材成形方法

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Publication number: JP7177996B2
Application number: JP2018029642A
Authority: JP
Inventors: 康平石塚; 泰亮植松; 隆今野; 浩之阿竹; 義幸名木; 稔有山; 正人井手上
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2038-02-22
Also published as: JP2018176720A

Description

本発明は、基材生成装置により生成された生成基材を成形することにより成形品を作製するための基材成形システム、生成基材および生成基材を成形することにより作製される成形品を搬送するための搬送装置、このような搬送装置に設けられた保持部材およびこのような基材成形システムによる基材成形方法に関する。

従来から、射出成形機等を利用して基材（例えば、フィルム）を成形することにより成形品を作製する際に、以下の工程が１工程ずつ順番に行われている。より詳細には、原反からフィルムを繰り出す工程と、繰り出したフィルムをシート状にカットする工程と、カットしたシート状のフィルムを軟化させるために加熱する工程と、金型を用いて加熱したフィルムの真空成形を行う工程と、樹脂を射出する工程と、成形品を取り出す工程とが１工程ずつ順番に行なわれるようになっている。

また、特許文献１には、射出成形機の内部に多関節ロボットのロボットハンドを設置し、このロボットハンドにより金型から成形品の取り出しを行うようになっている射出成形システムが開示されている。また、特許文献２には、射出成形機の外部に加熱機構を設け、あるフィルムの真空成形を行っている間に他のフィルムを予め加熱しておくことにより、成形品の生産時間を短縮するための構成が開示されている。

特許第５９２６３５２号公報特許第５８６６３９８号公報

しかしながら、従来の射出成形システムにおいては、成形品を作製するための各工程を順番に行うようになっているため、シート状のフィルムの加熱や射出成形等に時間のかかる成形品を作製する場合には、それぞれの工程の遅れが成形品の生産時間の遅れに直接的に影響してしまうという問題があった。

また、特許文献１に開示されている射出成形システムは、射出成形装置の内部にロボットハンドを設置しているため、このロボットハンドの可動範囲が狭くなってしまい、場合によっては射出成形機の各構成部材とロボットハンドとが干渉してしまう可能性があるという問題がある。一方、引用文献２に開示されている射出成形システムにおいては、射出成形機の外部に加熱部を設けているため、フィルムを加熱部により加熱した後に当該加熱部から射出成形機にフィルムを搬送しなければならず、射出成形機にフィルムを供給するためのロボットや、成形品を搬送するためのロボット等の複数のロボットを導入する必要があり、システム全体の構成が複雑なものとなってしまうという問題がある。また、引用文献２に開示されている射出成形システムにおいては、シート状のフィルムの一辺のみが保持された状態で加熱されるため、シート状のフィルムが薄いものである場合には、加熱された際にシワや反り等が発生する可能性があるという問題がある。また、シワや反り等が発生したシート状のフィルムは、真空成形を行う際の金型への吸着が不十分なものとなるためシート状のフィルムを金型に密着させることができず、成形品の意匠性が低下してしまうという問題がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、成形装置によって生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、次に成形されるべき生成基材を成形装置に向かって搬送しながら加熱することができ、よって複数の生成基材を順次成形することにより成形品を作製する際の全体の処理時間を短縮することができる基材成形システム、搬送装置、保持部材および基材成形方法を提供することを目的とする。

本発明の基材成形システムは、基材を成形することにより成形品を作製するための基材成形システムであって、基材を生成する基材生成装置と、前記基材生成装置により生成された生成基材の成形を行う成形装置と、前記基材生成装置により生成された生成基材を前記基材生成装置から前記成形装置に搬送する搬送装置と、を備え、前記搬送装置は、前記基材生成装置により生成された生成基材および前記成形装置により生成基材から成形された成形品を保持するための保持部材と、前記保持部材を移動させるための移動機構とを有しており、前記保持部材は、前記基材生成装置により生成された生成基材を保持するとともに加熱する第１の保持面と、前記成形装置により生成基材から成形された成形品を保持する第２の保持面とを有していることを特徴とする。

このような基材成形システムによれば、成形装置によって生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、次に成形されるべき生成基材を成形装置に向かって搬送しながら加熱することができ、よって複数の生成基材を順次成形することにより成形品を作製する際の全体の処理時間を短縮することができる。

本発明の基材成形システムにおいては、前記成形装置は、前記基材生成装置により生成された生成基材の真空成形および樹脂の射出成形を行うようになっていてもよい。

この場合、前記成形装置は、当該成形装置に送られた生成基材の一方の面に対して真空成形を行うとともに他方の面に対して樹脂の射出成形を行うようになっていてもよい。

本発明の基材成形システムにおいては、前記搬送装置における前記移動機構は多関節ロボットからなっていてもよい。

本発明の基材成形システムにおいては、前記搬送装置における前記保持部材の前記第１の保持面は、生成基材を真空吸着することにより保持するようになっていてもよい。

本発明の基材成形システムにおいては、前記搬送装置における前記保持部材の前記第２の保持面は、成形品を真空吸着することにより保持するようになっていてもよい。

本発明の基材成形システムにおいては、前記搬送装置における前記保持部材は、略長方形形状である本体部分を有しており、前記本体部分の表面には前記第１の保持面が設けられているとともに、前記本体部分の裏面には前記第２の保持面が設けられていてもよい。

本発明の基材成形システムにおいては、前記搬送装置における前記保持部材において、生成基材を前記第１の保持面により保持させるための構成と、成形品を前記第２の保持面により保持させるための構成とが互いに異なるようになっていてもよい。

本発明の搬送装置は、基材生成装置により生成された生成基材および生成基材を成形することにより作製される成形品を搬送するための搬送装置であって、生成基材および成形品を保持するための保持部材と、前記保持部材を移動させるための移動機構と、を備え、前記保持部材は、生成基材を保持するとともに加熱する第１の保持面と、成形品を保持する第２の保持面とを有していることを特徴とする。

このような搬送装置によれば、成形装置によって生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、次に成形されるべき生成基材を成形装置に向かって搬送しながら加熱することができ、よって複数の生成基材を順次成形することにより成形品を作製する際の全体の処理時間を短縮することができる。

本発明の搬送装置においては、前記移動機構は多関節ロボットからなっていてもよい。

本発明の保持部材は、基材生成装置により生成された生成基材および生成基材を成形することにより作製される成形品を保持するための枠部分を有する保持部材であって、生成基材を保持するとともに、前記枠部分が取り付けられた構造材側に設置された加熱部材により生成基材を加熱する第１の保持面と、生成基材を成形することにより作製される成形品を保持する第２の保持面と、を備えたことを特徴とする。

このような保持部材によれば、成形装置によって生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、次に成形されるべき生成基材を成形装置に向かって搬送しながら加熱することができ、よって複数の生成基材を順次成形することにより成形品を作製する際の全体の処理時間を短縮することができる。

本発明の保持部材においては、前記第１の保持面は、生成基材を真空吸着することにより保持するようになっていてもよい。

本発明の保持部材においては、前記第２の保持面は、成形品を真空吸着することにより保持するようになっていてもよい。

本発明の保持部材は、略長方形形状である本体部分を有しており、前記本体部分の表面には前記第１の保持面が設けられているとともに、前記本体部分の裏面には前記第２の保持面が設けられていてもよい。

本発明の保持部材においては、基材生成装置により生成された生成基材を前記第１の保持面により保持させるための構成と、成形品を前記第２の保持面により保持させるための構成とが互いに異なるようになっていてもよい。

本発明の基材成形方法は、基材を生成する工程と、生成された生成基材を搬送装置の保持部材により保持させた後に当該搬送装置により生成基材を成形装置に搬送し、この際に前記保持部材により保持される生成基材を加熱する工程と、前記成形装置により生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する工程と、を備え、前記成形装置により生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、前記成形装置により次に成形されるべき生成基材を前記搬送装置により前記成形装置に向かって搬送しながら加熱するようになっていることを特徴とする。

このような基材成形方法によれば、成形装置によって生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、次に成形されるべき生成基材を成形装置に向かって搬送しながら加熱することができ、よって複数の生成基材を順次成形することにより成形品を作製する際の全体の処理時間を短縮することができる。

本発明の基材成形方法においては、前記成形装置により成形されるべき生成基材を前記搬送装置により前記成形装置に保持させる際に、前記成形装置により作製された成形品を前記搬送装置により当該成形装置から取り出すようになっていてもよい。

この場合、前記成形装置により作製された成形品を前記搬送装置により当該成形装置から取り出す際に、前記保持部材において、前記搬送装置により生成基材が前記成形装置に搬送される際に当該生成基材が保持される箇所とは異なる箇所で成形品が保持されるようになっていてもよい。

本発明の基材成形システム、搬送装置、保持部材および基材成形方法によれば、基材の成形を行うことによって成形品を作製する際の全体の処理時間を短縮することができる。

本発明の実施の形態による基材成形システムの構成を概略的に示す上面図である。図１に示す基材成形システムの斜視図である。図１等に示す基材成形システムの搬送装置における保持部材の構成を示す側面図である。図３に示す保持部材における第１の保持面側の構成の詳細を示す構成図である。図３に示す保持部材における第２の保持面側の構成の詳細を示す構成図である。図１等に示す基材成形システムの搬送装置の制御系の構成を示す機能ブロック図である。図１等に示す基材成形システムにおいて基材の成形を行うことによって成形品を作製する際の途中の状態を示す上面図である。図７に示す状態から引き続く、図１等に示す基材成形システムにおいて基材の成形を行うことによって成形品を作製する際の途中の状態を示す上面図である。図８に示す状態から引き続く、図１等に示す基材成形システムにおいて基材の成形を行うことによって成形品を作製する際の途中の状態を示す上面図である。図９に示す状態から引き続く、図１等に示す基材成形システムにおいて基材の成形を行うことによって成形品を作製する際の途中の状態を示す上面図である。（ａ）は、本発明の実施の形態の基材成形システムによる基材成形方法を示すフローチャートであり、（ｂ）は、従来技術の基材成形システムによる基材成形方法を示すフローチャートである。図１に示す基材成形システムの成形装置の他の構成例を示す構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図１１は、本実施の形態に係る基材成形システムおよびこのような基材成形システムによる基材成形方法を示す図である。このうち、図１は、本実施の形態による基材成形システムの構成を概略的に示す上面図であり、図２は、図１に示す基材成形システムの斜視図である。また、図３乃至図５は、図１等に示す基材成形システムの搬送装置における保持部材の構成を示す側面図や構成図である。また、図６は、図１等に示す基材成形システムの搬送装置の制御系の構成を示す機能ブロック図である。また、図７乃至図１０は、それぞれ、図１等に示す基材成形システムにおいて基材の成形を行うことによって成形品を作製する際の途中の状態を順に示す上面図である。また、図１１（ａ）は、本実施の形態の基材成形システムによる基材成形方法を示すフローチャートであり、図１１（ｂ）は、従来技術の基材成形システムによる基材成形方法を示すフローチャートである。また、図１１は、図１に示す基材成形システムの成形装置の他の構成例を示す構成図である。なお、図１において、本実施の形態に係る基材成形システムで作業を行う作業者を参照符合Ｍで示す。また、図２、図３、図７乃至図１０および図１２において、成形装置により成形される前の生成基材を参照符合Ｗ１で示し、成形装置により生成基材が成形されることによって作製された成形品を参照符合Ｗ２で示す。

まず、本実施の形態に係る基材成形システム１０について図１および図２を用いて説明する。図１および図２に示すように、本実施の形態に係る基材成形システム１０は、シート状のフィルム等の基材を生成する基材生成装置２０と、基材生成装置２０により生成された生成基材の成形を行う成形装置３０と、基材生成装置２０により生成された生成基材を基材生成装置２０から成形装置３０に搬送する搬送装置４０とを備えている。このような基材成形システム１０では、まずシート状のフィルム等の基材を基材生成装置２０により生成し、次に基材生成装置２０により生成された生成基材を搬送装置４０により当該基材生成装置２０から成形装置３０に搬送し、その後に成形装置３０によって生成基材の成形を行うことにより成形品を作製するようになっている。また、本実施の形態の基材成形方法によれば、成形装置３０により生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、成形装置３０により次に成形されるべき生成基材を搬送装置４０により基材生成装置２０から成形装置３０に向かって搬送しながら加熱するようになっている。このような基材成形システム１０の各構成部材の詳細について以下に説明する。

図２に示すように、基材生成装置２０は、原反２２から繰り出された帯状のフィルム等の基材を間欠的に搬送する搬送ローラ等の搬送部２４と、搬送部２４により搬送される帯状の基材の先端部分を切断するカッター等の切断部２６とを有しており、帯状の基材の先端部分が切断部２６によって切断されることによりシート状（言い換えると、枚葉状）の基材が生成されるようになっている。また、図２に示すように、原反２２の幅方向における端部近傍には、原反２２の繰り出し方向に沿った方向において、複数の位置合わせマーク（参照符号Ｍで表示）が所定の間隔をあけて並ぶよう形成されている。また、切断されたシート状の基材における所定の箇所に１つの位置合わせマークが含まれるよう基材生成装置２０の切断部２６により帯状の基材が切断されるようになっている。後述するように、搬送装置４０によって基材生成装置２０からシート状の基材が取り出されるときに、この位置合わせマークによってシート状の基材に対する搬送装置４０の位置決めが行われるようになっている。ここで、基材生成装置２０において原反２２から繰り出される基材として、例えばアクリル、ＰＥＴ、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリカーボネートおよびポリプロピレンのうちいずれかの単層または複層のフィルム等の材料が用いられるようになっている。ここで、基材として複層のフィルム等の材料が用いられる場合には、合計の厚みが５０～１０００μｍの範囲内の大きさであればよい。より詳細には、それぞれの層の厚みの大きさは層の数により決まり、合計の厚みである５０～１０００μｍの範囲内で規定されるようになる。

成形装置３０は、基材生成装置２０により生成された生成基材の真空成形および樹脂の射出成形を行うようになっている。より詳細には、成形装置３０は、当該成形装置３０に送られた生成基材の一方の面に対して真空成形を行うとともに他方の面に対して樹脂の射出成形を行うようになっている。具体的に説明すると、図１および図２等に示すように、成形装置３０は、可動金型３２と、固定金型３４と、可動金型３２を保持する可動金型保持部３６と、固定金型３４を保持する固定金型保持部３８とを有しており、可動金型３２と固定金型３４とが互いに接触しているときにこれらの可動金型３２と固定金型３４との間に凹形状のキャビティ（空洞部分）が形成されるようになっている。より詳細には、可動金型３２には凹部３２ａが形成されるとともに、固定金型３４には凹部３２ａに入る凸部３４ａが設けられており、可動金型３２と固定金型３４とが互いに接触し、凸部３４ａが凹部３２ａに入れられたときに、これらの凸部３４ａと凹部３２ａとの間に凹形状のキャビティが形成されるようになっている。

搬送装置４０により成形装置３０に送られた生成基材は、当該成形装置３０の可動金型３２により真空成形が行われるようになっている。より詳細には、図１に示すように、可動金型３２の凹部３２ａには気体の流路３３が接続されており、当該流路３３には吸引ポンプ３１が接続されている。そして、吸引ポンプ３１により流路３３から気体が引かれることにより、搬送装置４０により成形装置３０に送られた生成基材は可動金型３２に真空吸着される。この際に、生成基材は可動金型３２の凹部３２ａに入るようになり、このことにより生成基材は凹部３２ａの形状に沿うよう真空成形されるようになる。また、図１等に示すように、可動金型３２には位置合わせマーク３２ｂが形成されており、後述するように、搬送装置４０により生成基材が受け渡されるときにこの位置合わせマーク３２ｂによって可動金型３２に対する搬送装置４０（すなわち、生成基材）の位置決めが行われるようになっている。

また、図１に示すように、固定金型保持部３８には、可動金型３２と固定金型３４とが互いに接触しているときにこれらの可動金型３２と固定金型３４との間に形成されるキャビティに熱可塑性樹脂等の樹脂を供給する樹脂供給路３５が設けられており、この樹脂供給路３５には当該樹脂供給路３５に樹脂を供給する樹脂供給部３９が接続されている。可動金型３２と固定金型３４とが互いに接触しているときに、樹脂供給部３９から樹脂供給路３５を介して可動金型３２と固定金型３４との間に形成される凹形状のキャビティに樹脂が供給されることにより、可動金型３２により真空成形された生成基材の表面（具体的には、凹部３２ａに対向する面とは反対側の面）に対して樹脂の射出成形が行われるようになる。ここで、樹脂供給部３９から樹脂供給路３５を介して可動金型３２と固定金型３４との間のキャビティに供給される樹脂として、例えばアクリル、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリカーボネートおよびポリプロピレンのうちいずれか一つまたはこれらを混合した材料が用いられるようになっている。また、キャビティに供給される樹脂に、上述した複数の材料の界面が溶融した傾斜材料が含まれるようになっていてもよい。

また、図１および図２に示すように、成形装置３０は、可動金型保持部３６をガイドするガイド部３７を有しており、可動金型保持部３６はガイド部３７に沿って固定金型保持部３８に向かう方向および固定金型保持部３８から遠ざかる方向にそれぞれ移動するようになっている。なお、図１は、可動金型保持部３６が固定金型保持部３８から離間しているときの状態を示しており、図７は、可動金型保持部３６が固定金型保持部３８に接近することにより可動金型３２と固定金型３４とが互いに接触しているときの状態を示している。

ここで、本実施の形態では、成形装置３０による生成基材の成形温度は８０～１６０℃であることが好ましい。また、成形装置３０により生成基材の真空成形が行われる際に、真空度は最大で大気圧である約１００，０００Ｐａから最小で０．１Ｐａの範囲内の大きさであることが好ましい。また、可動金型３２および固定金型３４による生成基材に対するプレス圧は０ｋＮ～４０，０００ｋＮの範囲内の大きさであることが好ましい。

搬送装置４０は、基材生成装置２０により生成された生成基材を当該基材生成装置２０から成形装置３０に搬送したり、成形装置３０により生成基材から成形された成形品を当該成形装置３０から取り出したりするものである。具体的には、図１および図２に示すように、搬送装置４０は、基材生成装置２０により生成された生成基材および成形装置３０により生成基材から成形された成形品を保持するための保持部材４４と、保持部材４４を移動させるための移動機構４２とを有している。ここで、本実施の形態では、移動機構４２として多関節ロボットが用いられるようになっている。このような多関節ロボットによって、保持部材４４により保持される基板や成形品の向きを変えることができるようになる。なお、移動機構４２は多関節ロボットに限定されることはない。基材生成装置２０により生成された生成基材を当該基材生成装置２０から成形装置３０に搬送したり、成形装置３０により生成基材から成形された成形品を当該成形装置３０から取り出したりすることができるものであれば、移動機構４２として多関節ロボット以外のものが用いられてもよい。

図３に示すように、保持部材４４は略長方形形状である本体部分４４ａを有しており、この本体部分４４ａの一方の面には、基材生成装置２０により生成された生成基材（図３において参照符合Ｗ１で表示）を保持するとともに加熱する第１の保持面４４ｂが形成されている。また、本体部分４４ａの他方の面には、成形装置３０により生成基材から成形された成形品（図３において参照符合Ｗ２で表示）を保持する第２の保持面４４ｃが形成されている。また、本実施の形態においては、本体部分４４ａは成形品を保持するための枠部分としても機能するようになっている。

ここで、図６等に示すように、搬送装置４０は、カメラ等の撮像部４０ａと、撮像部４０ａにより撮像された画像に基づいて移動機構４２を制御する制御部４９とを有している。より詳細には、撮像部４０ａは、基材生成装置２０により生成された生成基材に設けられた位置合わせマーク（図２において参照符号Ｍで表示）や、可動金型３２に設けられた位置合わせマーク３２ｂを撮像するようになっている。また、制御部４９は、撮像部４０ａにより撮像された画像における位置合わせマーク３２ｂ等に基づいて、移動機構４２を制御するようになっている。より具体的には、制御部４９は、基材生成装置２０により生成された生成基材を保持部材４４により保持する前に、撮像部４０ａにより生成基材の撮像を行うよう撮像部４０ａを制御するようになっている。また、制御部４９は、撮像部４０ａにより撮像された生成基材の画像における位置合わせマークの位置に基づいて搬送装置４０の移動機構４２を制御することにより、生成基材に対する移動機構４２（より具体的には、保持部材４４）の位置合わせを行うようになっている。このため、生成基材に対する保持部材４４の位置合わせを行った後に、保持部材４４によって生成基材を保持することができる。

また、制御部４９は、保持部材４４により保持された生成基材を成形装置３０に受け渡す前にも、可動金型３２に形成された位置合わせマーク３２ｂを撮像するよう撮像部４０ａを制御するようになっている。また、制御部４９は、撮像部４０ａにより撮像された可動金型３２の画像における位置合わせマーク３２ｂの位置に基づいて移動機構４２を制御することにより、可動金型３２に対する移動機構４２（より具体的には、保持部材４４に保持された生成基材）の位置合わせを行うようになっている。このため、可動金型３２に対する生成基材の位置合わせを行った後に可動金型３２に生成基材を受け渡すことができる。言い換えると、本実施の形態においては、生成基材に形成された位置合わせマークや可動金型３２に設けられた位置合わせマーク３２ｂに基づいて、搬送装置４０による生成基材のハンドリング位置を補正するようになっている。このように、基材生成装置２０により生成された生成基材を保持部材４４により保持するとき、および可動金型３２に生成基材を受け渡すときの両方において位置合わせを行うようになっているため、成形装置３０によって高品質な成形品を再現性良く生産することができるようになっている。

次に、保持部材４４における第１の保持面４４ｂ側の構成の詳細について図３および図４を用いて説明する。図４は、図３に示す保持部材４４における本体部分４４ａの第１の保持面４４ｂを図３における左側から右に向かって見たときの構成を示す構成図である。図３および図４に示すように、本体部分４４ａの第１の保持面４４ｂ側には略長方形形状の枠体４６が設けられており、この枠体４６には複数（具体的には、４本）の細長いスリット４６ａが設けられており、各スリット４６ａによりシート状の生成基材の四辺近傍の箇所が真空吸着されるようになっている。より詳細には、図３に示すように、各スリット４６ａには気体の流路４６ｂが接続されており、当該流路４６ｂにはロータリーポンプ等の吸引ポンプ４１が接続されている。そして、吸引ポンプ４１により各流路４６ｂから気体が吸引されることにより、シート状の生成基材の四辺近傍の箇所が各スリット４６ａに真空吸着されるようになる。また、第１の保持面４４ｂにはヒータ４７（すなわち、加熱部材）が取り付けられており、枠体４６に設けられた各スリット４６ａに真空吸着されるシート状の生成基材がヒータ４７により例えば５０～２００℃に加熱させられるようになっている。このことにより、成形装置３０により成形されるシート状の生成基材の軟化が行われる。なお、枠体４６に複数のスリット４６ａを設ける代わりに、枠体４６自体をスポンジ等の多孔質のものから形成し、当該枠体４６から気体を吸引することによりシート状の生成基材を枠体４６に直接吸着させるようにしてもよい。なお、本実施の形態においてはヒータ４７は枠状の本体部分４４ａの内側に配置されているが、このような構成に限定されることはない。例えば、本体部分４４ａの内側ではなく外側にヒータ４７を配置するようにしてもよい。あるいは、枠部分が取り付けられた構造材（例えば、搬送装置４０の構成部材）側にヒータ４７を配置するようにしてもよい。

保持部材４４における第２の保持面４４ｃ側の構成の詳細について図３および図５を用いて説明する。図５は、図３に示す保持部材４４における本体部分４４ａの第２の保持面４４ｃを図３における右側から左に向かって見たときの構成を示す構成図である。図３および図５に示すように、本体部分４４ａの第２の保持面４４ｃには複数の吸着パッド４８が設けられており、各吸着パッド４８には吸着穴４８ａが設けられている。これらの複数の吸着パッド４８の各吸着穴４８ａにより成形品の複数の箇所が真空吸着されるようになっている。より詳細には、各吸着パッド４８は例えばゴム等の可撓性を有する材料から構成されており、成形品が各吸着パッド４８に吸着されたときに当該吸着パッド４８によって成形品が傷つかないようになっている。また、図３に示すように、各吸着穴４８ａには気体の流路４８ｂが接続されており、当該流路４８ｂには吸引ポンプ４１が接続されている。そして、吸引ポンプ４１により各流路４８ｂから気体が吸引されることにより、成形品の複数の箇所が各吸着穴４８ａに真空吸着されるようになる。

また、保持部材４４の第２の保持面４４ｃにおいて、各吸着パッド４８が設けられる位置を変更することができるようになっている。また、各吸着パッド４８による成形品の吸着方向も変更することができるようになっている。ここで、吸着方向とは、各吸着パッド４８の吸着穴４８ａにおける空気の吸引方向のことを指しており、例えば図５に示す吸引方向は図３における左方向である。また、各吸着パッド４８における吸着方向を変更することにより、各吸着パッド４８によって例えば成形品を図３における上方向や下方向に吸着することができるようになる。このように、各吸着パッド４８が設けられる位置および吸着方向を変更することができるため、第２の保持面４４ｃは、様々な形状の成形品を安定的に保持することができるようになる。

なお、吸引ポンプ４１は、第１の保持面４４ｂに関連する流路４６ｂ、および第２の保持面４４ｃに関連する流路４８ｂのうちいずれか一方または両方から気体を吸引するようになっている。具体的には、図示しない切替弁によって吸引ポンプ４１の接続先が流路４６ｂおよび流路４８ｂのうちいずれか一方または両方に切り替えられるようになっている。

このように、本実施の形態では、保持部材４４において生成基材を第１の保持面４４ｂにより保持させるための構成と、成形品を第２の保持面４４ｃにより保持させるための構成とが互いに異なるようになっている。

また、図６に示すように、搬送装置４０は、当該搬送装置４０の各構成部材を制御する制御部４９を有している。より詳細には、制御部４９には、撮像部４０ａと、吸引ポンプ４１と、移動機構４２と、ヒータ４７とが接続されている。上述したように、制御部４９は、撮像部４０ａにより撮像された画像における、生成基材に形成されている位置合わせマーク（図２において参照符号Ｍで表示）や成形装置３０の可動金型３２に形成されている位置合わせマーク３２ｂの位置に基づいて移動機構４２を制御するようになっている。

次に、このような構成からなる基材成形システム１０による基材成形方法について図７乃至図１０を用いて説明する。

本実施の形態による基材成形システム１０により基材を成形して成形品を作製するにあたり、作業者が搬送装置４０の電源をオンにすると、当該搬送装置４０におけるヒータ４７の加熱が開始される。そして、ヒータ４７が所定の温度に達したと判断されると、以下に示すような、基材を順次成形することにより成形品を作製するサイクルが開始される。

基材を順次成形することにより成形品を作製するサイクルにおいて、まず基材生成装置２０によりシート状の基材を生成する。具体的には、基材生成装置２０において原反２２から繰り出された帯状の基材をローラ等の搬送部２４により搬送し、この帯状の基材の先端部分が所定の位置に到達するようにする。また、基材生成装置２０における所定の位置に到達した基材の先端部分に搬送装置４０の保持部材４４における第１の保持面４４ｂが対向するよう、移動機構４２により保持部材４４を移動させる。そして、基材生成装置２０における所定の位置に到達した基材の先端部分に搬送装置４０の保持部材４４における第１の保持面４４ｂが対向したと判断されると、搬送装置４０において吸引ポンプ４１により流路４６ｂから気体を吸引させる。このことにより、基材生成装置２０において原反２２から繰り出された帯状の基材の先端部分が保持部材４４の枠体４６に真空吸着される。そして、帯状の基材の先端部分が保持部材４４の枠体４６に真空吸着されたと判断されると、基材生成装置２０において切断部２６により帯状の基材の先端部分が切断され、シート状の基材が生成される。なお、このようにして生成されるシート状の基材は保持部材４４の枠体４６に真空吸着されたものとなる。

基材生成装置２０において切断部２６により帯状の基材の先端部分が切断されてシート状の基材が生成されたと判断されると、当該生成基材は搬送装置４０により基材生成装置２０から成形装置３０に搬送される。この際に、保持部材４４の枠体４６に真空吸着されている生成基材はヒータ４７により加熱され、当該生成基材の軟化が行われるようになる。そして、搬送装置４０により搬送される生成基材が成形装置３０の近傍に到達すると、図７に示すように、生成基材は保持部材４４により保持された状態で成形装置３０の近傍で待機するようになる。なお、後述するように、搬送装置４０により生成基材が基材生成装置２０から成形装置３０に搬送されるとともに加熱される間に、成形装置３０において一つ前の生成基材を成形して成形品を作製する動作が行われている。そして、成形装置３０において成形品が作製されると、図８に示すように可動金型保持部３６が固定金型保持部３８から離間する方向（すなわち、図８における左向き）に移動し、可動金型３２が固定金型３４から離間する（このような、可動金型３２が固定金型３４から離間した状態を「金型が開く」ともいう）。

図８に示すように可動金型３２が固定金型３４から離間したと判断されると、図９に示すように、生成基材を第１の保持面４４ｂにより保持している保持部材４４が可動金型３２に近接するよう保持部材４４が移動機構４２により移動させられる。そして、成形装置３０において吸引ポンプ３１により流路３３から気体が引かれるとともに搬送装置４０における吸引ポンプ４１による流路４６ｂからの気体の吸引が停止される。このことにより、搬送装置４０の保持部材４４から成形装置３０の可動金型３２に生成基材が受け渡され、この受け渡された生成基材は可動金型３２に真空吸着される。生成基材が可動金型３２に真空吸着されたと判断されると、吸引ポンプ３１により流路３３から気体を吸引する力が強くなる。このことにより、生成基材は可動金型３２の凹部３２ａに入るようになり、当該生成基材は凹部３２ａの形状に沿うよう真空成形されるようになる。その後、保持部材４４の第２の保持面４４ｃが固定金型３４に近接するよう保持部材４４が移動機構４２により移動させられる。そして、固定金型３４の凸部３４ａにより保持されている成形品が保持部材４４の第２の保持面４４ｃに近接するようになると、搬送装置４０において吸引ポンプ４１により流路４８ｂから気体が引かれるようになる。このことにより、成形品が保持部材４４の各吸着パッド４８に真空吸着される。その後、図１０に示すように、保持部材４４が固定金型３４から遠ざかるよう保持部材４４が移動機構４２により移動させられ、当該保持部材４４は移動機構４２により図示しない成形品の収容ケース等に移動させられる。そして、成形品の収容ケース等に保持部材４４が移動したと判断されると、搬送装置４０における吸引ポンプ４１による流路４８ｂからの気体の吸引が停止される。このことにより、保持部材４４により保持されていた成形品が収容ケース等に収容されるようになる。なお、このような保持部材４４により保持されていた成形品を収容ケース等に収容させる動作を「成形品の排出」ともいう。

このように、本実施の形態では、成形装置３０により成形されるべき生成基材を搬送装置４０により成形装置３０の可動金型３２に保持させる際に、成形装置３０により作製された成形品を搬送装置４０により当該成形装置３０から取り出すようになっている。また、成形装置３０により作製された成形品を搬送装置４０により当該成形装置３０から取り出す際に、保持部材４４において、搬送装置４０により生成基材が成形装置３０に搬送される際に当該生成基材が保持される箇所（すなわち、第１の保持面４４ｂ）とは異なる箇所（すなわち、第２の保持面４４ｃ）で成形品が保持されるようになる。

なお、上記の説明では、可動金型３２が固定金型３４から離間した後、まず搬送装置４０の保持部材４４により保持されている生成基材を可動金型３２に受け渡し、次に固定金型３４から成形品を保持部材４４により取り出すような動作について説明したが、本実施の形態はこのような態様に限定されることはない。他の態様として、可動金型３２が固定金型３４から離間した後、まず固定金型３４の凸部３４ａにより保持されている成形品を保持部材４４の第２の保持面４４ｃにより保持させ、次に保持部材４４の第１の保持面４４ｂにより保持されている生成基材を可動金型３２に受け渡し、最後に保持部材４４を成形装置３０から離間させることにより当該保持部材４４の第２の保持面４４ｃにより保持されている成形品を収容ケース等に収容させるようにしてもよい。

搬送装置４０の保持部材４４から成形装置３０の可動金型３２に受け渡された生成基材が真空成形されるとともに成形装置３０の固定金型３４から保持部材４４により成形品が取り出され、この保持部材４４が可動金型３２と固定金型３４との間の空間から退避したと判断されると、可動金型保持部３６が固定金型保持部３８に接近する方向（すなわち、図７乃至図１０における右向き）に移動し、図７に示すように可動金型３２と固定金型３４とが互いに接触するようになる。そして、可動金型３２と固定金型３４とが互いに接触していると判断されると、樹脂供給部３９から樹脂供給路３５を介して可動金型３２と固定金型３４との間に形成されるキャビティに樹脂が供給される。このことにより、可動金型３２により真空成形された生成基材の表面（具体的には、凹部３２ａに対向する面とは反対側の面）に対して樹脂の射出成形が行われる。このようにして成形品が作製され、作製された成形品は固定金型３４の凸部３４ａにより保持されるようになる。なお、成形装置３０において生成基材に対して樹脂の射出成形が行われることにより成形品が作製される間に、次の生成基材が搬送装置４０から成形装置３０に向かって搬送され、この際に当該生成基材は搬送装置４０のヒータ４７により加熱されるようになる。

また、本実施の形態の基材成形システム１０による基材成形方法によれば、成形装置３０により生成基材の成形（具体的には、生成基材に対する樹脂の射出成形）を行うことによって成形品を作製する間に、成形装置３０により次に成形されるべき生成基材を搬送装置４０により成形装置３０に向かって搬送しながら加熱するようになっている。このように、成形装置３０によって生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、次に成形されるべき生成基材を成形装置３０に向かって搬送しながら加熱することにより、複数の生成基材を順次成形することにより成形品を作製する際の全体の処理時間を短縮することができる。このような技術的事項について図１１を用いて説明する。なお、図１１（ａ）は、本実施の形態の基材成形システム１０による基材成形方法を示すフローチャートであり、図１１（ｂ）は、従来技術の基材成形システムによる基材成形方法を示すフローチャートである。

本実施の形態の基材成形システム１０における搬送装置４０では、基材生成装置２０により生成された生成基材を保持部材４４の第１の保持面４４ｂにより保持するとともに加熱することができ、また、成形装置３０により生成基材から成形された成形品を保持部材４４の第２の保持面４４ｃにより保持することができるため、成形装置３０において生成基材に樹脂を射出成形する間に、搬送装置４０により次の生成基材の搬送および加熱を行うことができる。具体的には、図１１（ａ）に示すように、成形装置３０において１枚目の生成基材に樹脂を射出成形する間に、搬送装置４０により２枚目の生成基材の搬送および加熱を行うことができる。また、搬送装置４０の移動機構４２として多関節ロボットを用いており、かつ移動機構４２が成形装置３０の外側に設けられているため、可動金型３２と固定金型３４とが離間しているときのスペースが狭い場合にも、移動機構４２と基材成形システム１０の各構成部材とが接触してしまうことを防止することができるようになっている。これに対し、従来技術の基材成形システムでは、基材生成装置により生成された生成基材を成形装置に搬送する搬送装置にヒータが設けられていないため、基材生成装置により生成された生成基材を当該基材生成装置から取り出した後、成形装置とは別に設けられた加熱装置に生成基材を搬送して当該加熱装置により生成基材の加熱を行わなければならない。そして、加熱装置により加熱された生成基材が搬送装置により成形装置に搬送されるようになる。また、従来技術の基材成形システムでは、搬送装置の保持部材は、シート状の生成基材を保持する保持面および成形品を保持する保持面の両方を有していないため、シート状の生成基材を成形装置の可動金型に受け渡した後、固定金型から成形品を受け取って排出するのに時間がかかるという問題がある。

また、従来技術の基材成形システムでは、図１１（ｂ）に示すように、基材生成装置において基材を繰り出す工程と、繰り出した基材を搬送装置により保持させるとともに当該基材を切断する工程と、シート状の生成基材を軟化させるために加熱する工程と、金型を用いて生成基材に樹脂を射出成形する工程と、成形品を排出する工程とが１工程ずつ順番に行なわれるようになっている。このため、複数の生成基材を成形することにより成形品を作製する場合には全体の処理時間が長くなってしまうという問題がある。具体的には、従来技術の基材成形システムによる基材成形方法では、３つの成形品を作製するのに時間ｂだけかかっていた。これに対し、本実施の形態の基材成形システム１０による基材成形方法では、成形装置３０において生成基材に樹脂を射出成形する間に、搬送装置４０により次の生成基材の搬送および加熱を行うことにより、３つの成形品を作製するのに必要な時間はａとなり、時間ｃの分だけ全体の処理時間を短縮することができるようになる。

なお、本実施の形態による基材成形システムや基材成形方法は、上述したような態様に限定されることはなく、様々な変更を加えることができる。

例えば、シート状の生成基材を成形することにより成形品を作製する成形装置として、図１２に示すような可動金型６２および固定金型６４を有するような成形装置６０が用いられてもよい。より詳細には、図１２に示す成形装置６０は、可動金型６２と、固定金型６４と、可動金型６２を保持する可動金型保持部（図示せず）と、固定金型６４を保持する固定金型保持部（図示せず）とを有しており、可動金型６２と固定金型６４とが互いに接触しているときにこれらの可動金型６２と固定金型６４との間に凹形状のキャビティ（空洞部分）が形成されるようになっている。より詳細には、可動金型６２には凹部６２ａが形成されるとともに、固定金型６４には凹部６２ａに入る凸部６４ａが設けられており、可動金型６２と固定金型６４とが互いに接触し、凸部６４ａが凹部６２ａに入れられたときに、これらの凸部６４ａと凹部６２ａとの間に凹形状のキャビティが形成されるようになっている。

また、図１２に示すような成形装置６０では、可動金型６２の表面６２ｂおよび固定金型６４の表面６４ｂはそれぞれ鉛直面（すなわち、図１１において上下方向に沿った面）に対して傾斜している。このような場合でも、本実施の形態の搬送装置４０によれば、保持部材４４を移動させる移動機構４２が多関節ロボットであるため、保持部材４４における第１の保持面４４ｂや第２の保持面４４ｃを鉛直面に対して傾斜させることができる。このことにより、保持部材４４の第１の保持面４４ｂにより保持されているシート状の生成基材を可動金型６２に適切に受け渡したり、固定金型６４の凸部６４ａにより保持されている成形品を保持部材４４の第２の保持面４４ｃにより適切に取り出して排出したりすることができるようになる。

また、上述した基材成形システム１０においては、可動金型３２、６２および固定金型３４、６４（すなわち、金属材料から構成される型）によって生成基材が成形されるようになっているが、このような態様に限定されることはない。例えば、成形装置において成形を行うための型として、金属以外の材料（例えば、セラミック等）から構成されたものが用いられるようになっていてもよい。

また、成形装置３０の固定金型３４に位置合わせマークを設けるようにしてもよい。この場合には、固定金型３４から成形品を取り出すときに、当該固定金型３４から取り出されるべき成形品に対する搬送装置４０の位置合わせを行うことができるようになる。

また、本発明に係る基材成形システムにおける成形装置はシート状の生成基材の真空成形および樹脂の射出成形を行うものに限定されることはない。本発明に係る基材成形システムにおける成形装置として、シート状の生成基材の真空成形のみを行うものや樹脂の射出成形のみを行うもの、または他の種類の成形を行うものが用いられてもよい。

１０基材成形システム
２０基材生成装置
２２原反
２４搬送部
２６切断部
３０成形装置
３１吸引ポンプ
３２可動金型
３２ａ凹部
３２ｂ位置合わせマーク
３３流路
３４固定金型
３４ａ凸部
３５樹脂供給路
３６可動金型保持部
３７ガイド部
３８固定金型保持部
３９樹脂供給部
４０搬送装置
４０ａ撮像部
４１吸引ポンプ
４２移動機構
４４保持部材
４４ａ本体部分
４４ｂ第１の保持面
４４ｃ第２の保持面
４６枠体
４６ａスリット
４６ｂ流路
４７ヒータ
４８吸着パッド
４８ａ吸着穴
４８ｂ流路
４９制御部
６０成形装置
６２可動金型
６２ａ凹部
６２ｂ表面
６４固定金型
６４ａ凸部
６４ｂ表面

Claims

基材を成形することにより成形品を作製するための基材成形システムであって、
基材を生成する基材生成装置と、
前記基材生成装置により生成された生成基材の成形を行う成形装置と、
前記基材生成装置により生成された生成基材を前記基材生成装置から前記成形装置に搬送する搬送装置と、
を備え、
前記搬送装置は、前記基材生成装置により生成された生成基材および前記成形装置により生成基材から成形された成形品を保持するための保持部材と、前記保持部材を移動させるための移動機構とを有しており、
前記保持部材は、前記基材生成装置により生成された生成基材を保持するとともに加熱する第１の保持面と、前記成形装置により生成基材から成形された成形品を保持する第２の保持面とを有しており、
前記搬送装置における前記保持部材は、略長方形形状である本体部分を有しており、
前記本体部分の表面には前記第１の保持面が設けられているとともに、前記本体部分の裏面には前記第２の保持面が設けられており、
前記第１の保持面には、ヒータが取り付けられている、基材成形システム。
基材を成形することにより成形品を作製するための基材成形システムであって、
基材を生成する基材生成装置と、
前記基材生成装置により生成された生成基材の成形を行う成形装置と、
前記基材生成装置により生成された生成基材を前記基材生成装置から前記成形装置に搬送する搬送装置と、
を備え、
前記搬送装置は、前記基材生成装置により生成された生成基材および前記成形装置により生成基材から成形された成形品を保持するための保持部材と、前記保持部材を移動させるための移動機構とを有しており、
前記保持部材は、前記基材生成装置により生成された生成基材を保持するとともに加熱する第１の保持面と、前記成形装置により生成基材から成形された成形品を保持する第２の保持面とを有しており、
前記成形装置により生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、前記成形装置により次に成形されるべき生成基材を前記搬送装置により前記成形装置に向かって搬送しながら加熱する、基材成形システム。
前記搬送装置における前記保持部材は、略長方形形状である本体部分を有しており、
前記本体部分の表面には前記第１の保持面が設けられているとともに、前記本体部分の裏面には前記第２の保持面が設けられている、請求項２に記載の基材成形システム。
前記成形装置は、前記基材生成装置により生成された生成基材の真空成形および樹脂の射出成形を行う、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基材成形システム。
前記成形装置は、当該成形装置に送られた生成基材の一方の面に対して真空成形を行うとともに他方の面に対して樹脂の射出成形を行うようになっている、請求項４記載の基材成形システム。
前記搬送装置における前記移動機構は多関節ロボットからなる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基材成形システム。
前記搬送装置における前記保持部材の前記第１の保持面は、生成基材を真空吸着することにより保持する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基材成形システム。
前記搬送装置における前記保持部材の前記第２の保持面は、成形品を真空吸着することにより保持する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基材成形システム。
前記搬送装置における前記保持部材において、生成基材を前記第１の保持面により保持させるための構成と、成形品を前記第２の保持面により保持させるための構成とが互いに異なる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基材成形システム。
基材生成装置により生成された生成基材および生成基材を成形することにより作製される成形品を搬送するための搬送装置であって、
生成基材および成形品を保持するための保持部材と、
前記保持部材を移動させるための移動機構と、
を備え、
前記保持部材は、生成基材を保持するとともに加熱する第１の保持面と、成形品を保持する第２の保持面とを有しており、
前記保持部材は、略長方形形状である本体部分を有しており、
前記本体部分の表面には前記第１の保持面が設けられているとともに、前記本体部分の裏面には前記第２の保持面が設けられており、
前記第１の保持面には、ヒータが取り付けられている、搬送装置。
基材生成装置により生成された生成基材および生成基材を成形することにより作製される成形品を搬送するための搬送装置であって、
生成基材および成形品を保持するための保持部材と、
前記保持部材を移動させるための移動機構と、
を備え、
前記保持部材は、生成基材を保持するとともに加熱する第１の保持面と、成形品を保持する第２の保持面とを有しており、
前記成形装置により生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、前記成形装置により次に成形されるべき生成基材を前記成形装置に向かって搬送しながら加熱する、搬送装置。
前記移動機構は多関節ロボットからなる、請求項１０または１１記載の搬送装置。
基材生成装置により生成された生成基材および生成基材を成形することにより作製される成形品を保持するための枠部分を有する保持部材であって、
生成基材を保持するとともに、前記枠部分が取り付けられた構造材側に設置された加熱部材により生成基材を加熱する第１の保持面と、
生成基材を成形することにより作製される成形品を保持する第２の保持面と、
略長方形形状である本体部分と、
を備え、
前記本体部分の表面には前記第１の保持面が設けられているとともに、前記本体部分の裏面には前記第２の保持面が設けられており、
前記第１の保持面には、ヒータが取り付けられている、保持部材。
前記第１の保持面は、生成基材を真空吸着することにより保持する、請求項１３記載の保持部材。
前記第２の保持面は、成形品を真空吸着することにより保持する、請求項１３または１４記載の保持部材。
基材生成装置により生成された生成基材を前記第１の保持面により保持させるための構成と、成形品を前記第２の保持面により保持させるための構成とが互いに異なる、請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の保持部材。
基材を生成する工程と、
生成された生成基材を搬送装置の保持部材により保持させた後に当該搬送装置により生成基材を成形装置に搬送し、この際に前記保持部材により保持される生成基材を保持部材に取り付けられたヒータによって加熱する工程と、
前記成形装置により生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する工程と、
を備え、
前記成形装置により生成基材の成形を行うことによって成形品を作製する間に、前記成形装置により次に成形されるべき生成基材を前記搬送装置により前記成形装置に向かって搬送しながら加熱するようになっており、
前記成形装置により成形されるべき生成基材を前記搬送装置により前記成形装置に保持させる際に、前記成形装置により作製された成形品を前記搬送装置により当該成形装置から取り出すようになっており、
前記成形装置により作製された成形品を前記搬送装置により当該成形装置から取り出す際に、前記保持部材において、前記搬送装置により生成基材が前記成形装置に搬送される際に当該生成基材が保持される箇所とは異なる箇所で成形品が保持される、基材成形方法。