JPWO2004056552A1 - 予備成形装置並びにこれを用いた予備成形方法及び主成形方法並びに絵付フィルム - Google Patents

Abstract

フィルムの絵柄と成形されたフィルムの立体形状との寸法精度が高い予備成形が可能な予備成形装置、予備成形方法、これらに使用する絵付フィルムを提供する。
フィルム供給装置により供給された絵付フィルムを挟持し且つ貫通孔６８ａを有する上下クランプ部材６８ｊと、予備成形部Ｆに近接・隔離移動自在な絵付フィルム加熱用の加熱装置７０とを有する。貫通孔６８ａを介して予備成形するための予備成形型８０、及び、予備成形後に型抜きするためのフィルム型抜装置は、予備成形部Ｆに近接・隔離移動自在である。予備成形型８０は可塑化された絵付フィルムに接当する凸型と、この凸型を受け入れ真空成形を行うための凹型とを備える。予備成形部Ｆに対向する絵付フィルム４のフィルム流れ方向Ｘに対する１ピッチ幅内にフィルムマークＭ１を検出するピッチ検出部６８ｎ’を配置する。

Description

本発明は、インサート成形やインモールド成形等に用いられる絵付フィルムを予備成形する予備成形装置に関する。さらに詳しくは、予備成形を行う予備成形部に絵付フィルムを供給するフィルム供給装置と、前記予備成形部で前記絵付フィルムを挟持し且つ貫通孔を有する上下クランプ部材と、前記予備成形部に近接・離隔移動自在であると共に予備成形前に上下クランプ部材で挟持された前記絵付フィルムを前記予備成形部で可塑化させるように加熱するための加熱装置と、前記予備成形部に近接・離隔移動自在であると共に前記貫通孔を介して前記絵付フィルムを予備成形するための予備成形型と、前記絵付フィルムの予備成形後に型抜きするためのフィルム型抜装置とを備えた予備成形装置並びにこれを用いた予備成形方法及び主成形方法並びに絵付フィルムに関する。

従来のインサート成形用フィルムの成形方法として、例えば特開２０００−５２４１６号公報に記載の方法が知られている。同公報記載の技術では、予備成形用型とクランプとの間に逐次インサートフィルムを挟み込み、ヒーターでフィルムを加熱して真空成形を行い、型内に仕込んだ電機発熱体を発熱させることでフィルムの型抜きを行っている。しかし、凹型に対して真空引きを行うのみではフィルムの変形に偏りが生じて、成形品の寸法精度を維持することが困難であった。
そこで、発明者は、国際公開番号ＷＯ０２／０７８９７３の国際特許出願に記載の如く、あらかじめクランプ部材でフィルムを挟み込んで予熱を行い、凸型を上昇させて加熱軟化されたフィルムを凹型に向かって突き上げることで、突き上げ部分における変形の偏りを低減させることに成功した。しかし、フィルムの流れピッチ検出装置が予備成形部よりもフィルム供給側に隔たっていたため、成形品とフィルム絵柄との寸法精度を向上させることに限界があった。
参考までに言及すると、特開平１−２３７１１０号公報の図２によれば、長手方向センサー９２を可動型に設ける旨が開示されている。しかし、同公報の第三ページによれば、長手方向センサー９２’を可動型外に設けてもよい旨が記載され、可動型との位置関係による誤差については言及されていない。そもそも同技術はフィルムの予熱を行わないインモールド成形であり、同公報の図１に示すようにフィルムがクランプ等により固定されない状態でフィルムに凸型１５がいきなり接触する。したがって、同先行技術では、本願発明が意図する寸法精度以前の問題が生じており、本願発明の目的・構成共に開示するものではない。
かかる従来の実状に鑑みて、本発明の目的は、フィルムの絵柄と成形されたフィルムの立体形状との寸法精度が高い予備成形を可能な予備成形装置並びにこれを用いた予備成形方法及び主成形方法並びにこれらに使用する絵付フィルムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る予備成形装置の特徴は、予備成形を行う予備成形部に絵付フィルムを供給するフィルム供給装置と、前記予備成形部で前記絵付フィルムを挟持し且つ貫通孔を有する上下クランプ部材と、前記予備成形部に近接・離隔移動自在であると共に予備成形前に上下クランプ部材で挟持された前記絵付フィルムを前記予備成形部で可塑化させるように加熱するための加熱装置と、前記予備成形部に近接・離隔移動自在であると共に前記貫通孔を介して前記絵付フィルムを予備成形するための予備成形型と、前記絵付フィルムの予備成形後に型抜きするためのフィルム型抜装置とを備えた構成において、前記予備成形型は可塑化された前記絵付フィルムに接当する凸型と、この凸型を受け入れ真空成形を行うための凹型とを備え、前記予備成形部に対向する前記絵付フィルムのフィルム流れ方向に対する１ピッチ幅内にフィルムマークを検出するピッチ検出部を配置したことにある。
同特徴によれば、予備成形部に対向する絵付フィルムのフィルム流れ方向に対する１ピッチ幅内にフィルムマークを検出するピッチ検出部を配置したので、フィルムの伸び等が多少生じても、成形型に対する絵柄の位置ずれが低減される。かかる状態で絵付フィルムが上下クランプ部材により挟持されると、成形型との水平方向に対する相対位置が固定される。そして、可塑化された絵付フィルムに凸型を接当させると、最も適切な絵柄位置に凸型を接触させ、そこから絵付フィルムの成形を行うことになるので、凸型の接当による絵柄の変形偏りは従来よりも格段に解消されることとなる。かかる状態で凹型はこの凸型を受け入れ真空成形を行うので、絵柄と成形型との寸法精度は極めて良好となる。
特に、前記ピッチ検出部を前記１ピッチ幅内のほぼ中央に配置するとよい。同構成によれば、絵付フィルムの伸び等による位置誤差を最小限に抑制することが可能となる。
また、前記予備成形部に前記絵付フィルムを支持する一対のローラーに対し、前記ピッチ検出部は少なくともその上下方向位置が固定されていることが望ましい。フィルムは一対のローラーに支持されているので、このローラーとの相対位置を固定しておけば、誤差が低減されるからである。
さらに、前記予備成形部に前記絵付フィルムを支持する一対のローラーに対し、前記下側クランプ部材は少なくともその上下方向位置が固定されており、この下側クランプ部材に対して前記ピッチ検出部が実質的に固定されていることよい。フィルムは自重で下方に垂れ下がるので、可動部分を減らすことを考慮すれば下側を固定すれば誤差が低減するからである。この場合、前記上側クランプ部材に前記ピッチ検出部を受け入れるスリットが形成されていることが望ましい。
前記予備成形部に前記絵付フィルムを支持する一対のローラーと前記予備成形部との間に、前記絵付フィルムに印された蛇行防止線を検出する蛇行検出部を設け、前記フィルム供給装置の一部にこの第二検出部により制御される蛇行防止装置を設けることが望ましい。絵付フィルムの幅方向に対する位置ずれをさらに、低減させることができるからである。特に本発明では成形部分が型抜きされた残余のフィルムには突出部が殆ど残らないので、蛇行防止装置が有効に機能しやすく、幅方向の寸法精度が従来のインモールド成形等よりも格段に向上する。
前記絵付フィルムのうちフィルム流れ方向に対する前記蛇行検出部の延長部分が前記上下クランプ部材によりほぼ覆われることが望ましい。また、前記絵付フィルムのうちフィルム流れ方向に対する前記蛇行検出部の延長部分を加熱装置の対向部分外に位置させるとよい。これらにより、蛇行防止線部分の加熱変形が抑制され、フィルムピッチが短い割に正確な幅方向制御が可能となる。前記絵付フィルムのフィルム幅方向に対する両側に前記蛇行検出部を設けることが望ましい。
一方、本発明に係る上記予備成形装置を使用する予備成形方法の特徴は、予備成形を行う予備成形部に前記フィルム供給装置により前記絵付フィルムを供給すると共に、前記予備成形部に対向する前記絵付フィルムのフィルム流れ方向に対する１ピッチ幅内でピッチ検出部によりフィルムマークを検出してフィルム供給を停止させ、前記絵付フィルムのうち成形される部分の周囲を前記クランプ部材で挟み込み、前記予備成形部に加熱装置を近接させて前記絵付フィルムを可塑化させた後、前記予備成形型で予備成形し、さらに成形されたフィルムを型抜きして前記主成形型に挿入するための成形フィルムを作成することにある。
また、本発明に係る上記予備成形装置を使用する主成形方法の特徴は、予備成形を行う予備成形部に前記フィルム供給装置により前記絵付フィルムを供給すると共に、前記予備成形部に対向する前記絵付フィルムのフィルム流れ方向に対する１ピッチ幅内でピッチ検出部によりフィルムマークを検出してフィルム供給を停止させ、前記絵付フィルムのうち成形される部分の周囲を前記クランプ部材で挟み込み、前記予備成形部に加熱装置を近接させて前記絵付フィルムを可塑化させた後、前記予備成形型で予備成形し、さらに成形されたフィルムを型抜きして前記主成形型に挿入するための成形フィルムを作成し、この成形フィルムを主成形型に挿入した後に樹脂を供給することにある。
また、本発明に係る予備成形装置に使用する絵付フィルムの特徴は、フィルム流れ方向に対する１ピッチ幅の中央にフィルムマークを設け、さらに、蛇行防止ラインを設けたことにある。
このように、本発明に係る上記予備成形装置並びにこれを用いた予備成形方法及び主成形方法の上記各特徴によれば、フィルムの絵柄と成形されたフィルムの立体形状との寸法精度を格段に向上させることが可能となった。しかも、流れ方向や幅方向の位置調整後に上下クランプ部材で挟持するだけであるので、装置の耐久性が高くメンテナンスも容易で、絵付フィルムの無駄が少ない優れた予備成形を行えるようになった。
本発明の他の目的、構成、効果については以下に示す「発明の実施の形態」の項で明らかになるであろう。

図１は、予備成形装置の概略図である。
図２は、予備成形装置、成形フィルム搬送装置及び主成形装置の関係を示す平面図である。
図３は、（ａ）は絵柄を内側に附した成形品の斜視図、（ｂ）は絵柄を外側に附した成形品の斜視図である。
図４は、絵付きフィルムを用いて成形した成形品の拡大断面図である。
図５は、本発明に係る予備成形部近傍の要部平面図である。
図６は、図５の要部正面図である。
図７は、流れピッチ検出装置近傍の拡大図である。
図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。
図９は、フィルム送りの斜視図である。
図１０は、（ａ）（ｃ）はフィルムのアイマークと流れピッチ検出装置との関係、（ｂ）（ｄ）（ｅ）はフィルムの平面図をそれぞれ示し、（ａ）（ｂ）（ｅ）は本発明、（ｃ）（ｄ）は比較例である。
図１１は、本発明に係る予備成形装置の正面図である。
図１２は、図１１の状態から上下のアクチュエーターを伸長させた状態を示す予備成形装置の正面図である。
図１３は、図１２の状態から下のアクチュエーターにおける第二ロッドを伸長させた状態を示す予備成形装置の正面図である。
図１４は、（ａ）は図１１の上部側面視図、（ｂ）は図１２の上部側面視図である。
図１５は、本発明に係る予備成形手順を示す要部正面図である。
図１６は、図１５の状態からヒーターを上成形型に入れ替えた状態を示す他の要部正面図である。
図１７は、図１６の状態から上成形型を下降させた状態を示す他の要部正面図である。
図１８は、図１７の状態から上成形型を上昇させた状態を示す他の要部正面図である。
図１９は、図１８の状態から型抜きを行った後の状態を示す他の要部正面図である。
図２０は、本発明の第二実施形態を示す図１５相当図である。

次に、添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図１、２に示すように、本発明に係る成形システム１は、主成形装置２及び予備成形装置３を備えている。予備成形装置３はロール状の絵付フィルム４を成形及び抜き加工することにより、主成形装置２に挿入使用する成形フィルム５を作成する。
図２に示す主成形装置２は、型締装置１１と図示しない射出装置とを備えている。また、型締装置１１は４本のロッド１１ｃを介してスライド可能な可動盤１１ａとこれに対向する固定盤１１ｂとを備えている。これら可動盤１１ａ，固定盤１１ｂには、それぞれ主成形型である可動型１２及び固定型１３が取り付けられて、これら可動型１２，固定型１３の間で射出成形として主成形が行われる。アクチュエーター及び可動盤１１ａを介して開閉される可動型１２，固定型１３間にはアクチュエーターに形成された孔より射出装置から熱可塑化された樹脂が供給される。
本実施形態では、図３（ａ）に示すように樹脂２０５の湾曲内側に絵付フィルム２０１を有する深皿や椀等の成形品２００を成形する。但し、本発明は図３（ｂ）のように樹脂２０５の湾曲外側に絵付フィルム２０１を有する成形品２００を成形してもよい。これらに限られず、さらに複雑な形状や平面的な形状にシートを成形しても構わない。本実施形態では、予備成形型及び本成形型に４つの椀が割り付けられ、４個の同時成形が可能である。
絵付フィルム４は、各種樹脂フィルム等よりなる基材に印刷で絵柄を施したものを用いる。絵柄とは、絵、図形、文字、記号等のいずれか又はこれらの結合である。また、絵柄が成形時に注入される樹脂により損なわれる場合には、図４に示すように、基材２０２の絵柄２０３側にこの絵柄２０３のための保護層２０４を設けた絵付フィルム２０１を用いても良い。この場合、樹脂２０５は保護層２０４側に注入されて基材２０２側が表面となっているが、保護層２０４側を表面としてもよい。後者の場合、保護層２０４としてウレタン系等の熱硬化性樹脂によるハードコート加工層を用いてもよい。
主成形装置２において射出装置から供給される樹脂２０５としては、ＡＢＳ，ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＥＴ、ＰＣ、アクリル又はＰＶＣ等の熱可塑性樹脂を用いることができる。一方、基材２０２としてもこれらの材料を用いることができる。そして、樹脂２０５と基材２０２，絵柄２０３及び保護層２０４とを同一又は同系統の樹脂とすることで、プラスチック製品のリサイクルをより容易に促進することが可能となる。同一の場合とは、例えばＡＢＳの基材２０２、絵柄２０３及び保護層２０４に対してＡＢＳの樹脂２０５を用いる場合をいう。また、同系統の場合とは、例えばアクリル又はスチレンの基材２０２，絵柄２０３及び保護層２０４に対してＡＢＳの樹脂２０５を用いる場合等をいう。
図１に示すように、予備成形装置３は、大略、絵付フィルム４を供給し巻き取るフィルム供給装置６２と、絵付フィルム４を予備成形部Ｆにおいてクランプするクランプ部材６８と、絵付フィルム４の加熱を行う加熱装置７０と、互いに予備成形を行う下予備成形型ユニット７６及び上予備成形型ユニット８２と、抜き加工を行う型抜ユニット９１とを備えている。
フィルム供給装置６２において、絵付フィルム４はフレーム６１の下部における左右に配置されたエアークランプ軸６２ａ，６２ｂに供給側フィルムロール４ａ，巻取側フィルムロール４ｂとしてそれぞれ取付配置される。また、エアークランプ軸６２ａに対しては駆動機構６３により巻き戻しテンションとバックテンションが付与され、エアークランプ軸６２ｂに対しては駆動機構６３により巻き取りテンションが付与される。供給側フィルムロール４ａから供給される絵付フィルム４は、揺動ローラー６６ａ及び複数のローラーを経て供給ローラー６４に到達し、予備成形部Ｆを水平に横切って後ローラー６５ａ、ニップローラー６５ｂ間を通過し、揺動ローラー６７ａ及び複数のローラーを経て巻取側フィルムロール４ｂに巻き取られる。揺動ローラー６６ａは揺動軸６６ｂを中心に揺動するアームの先端に、揺動ローラー６７ａは揺動軸６７ｂを中心に揺動するアームの先端に、それぞれ配置されている。また、絵付フィルム４は予備成形部Ｆにおいてほぼ水平に配向されている。後ローラー６５ａ及び／又はニップローラー６５ｂにはワンウエイクラッチ７２が設けられ、絵付フィルム４の逆戻りを防止する。
図５〜８に示すように、クランプ部材６８のうち上クランプ部材６８ｊは、前後一対の支持部材６９ａ，６９ａを介して一対のアクチュエーター６９，６９により上下方向に移動させられる。一方、下クランプ部材６８ｉは４本の支持棒６８ｋによりフレームに支持されている。下クランプ部材６８ｉ，上クランプ部材６８ｊの前方側における左右両幅の中央にはそれぞれスリット６８ｐ，６８ｐを形成してあり、それらの中に発光ヘッド１２１及び受光ヘッド１２２を有する流れピッチ検出装置６８ｎを設けてある。
本実施形態では、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、絵柄４ｘを含む絵柄において、フィルム送り方向の１ピッチＷ幅分の丁度中央位置にアイマークＭ１を伏してある。一方、通常の場合は図１０（ｄ）に示すように、１ピッチ幅Ｗの境界部分にアイマークＭ２を附するのが通常である。
後者の場合、仮に図１０（ｃ）の位置に流れピッチ検出装置６８ｎを配置したとすれば、フィルム１ピッチ当たりのフィルムの伸び率がＤであるなら、１ピッチＷにおけるフィルム右端の伸び率はＤＷとなる。一方、本実施形態の場合は、１ピッチＷの中央にアイマークＭ１が存在するから、最大でもＤ×Ｗ／２＝ＤＷ／２となる。通常、流れピッチ検出装置は予備成形部Ｆから数ピッチ離れているので、さらにフィルムの伸びによる誤差は拡大する。なお、アイマークＭ１を検出する替わりに、図１０（ｅ）に示すように、図柄４ｙの一部４ｚをアイマークの代わりとしてピッチ検出部６８ｎ’で捕らえても良い。
したがって、本実施形態はフィルムの伸びによる絵柄４ｘの位置誤差を最小限に抑制することが可能となる。すなわち、フィルム１ピッチＷ内にアイマークＭ１と流れピッチ検出装置６８ｎのピッチ検出部６８ｎ’があれば変形誤差は減少し、これらアイマークＭ１，流れピッチ検出装置６８ｎのピッチ検出部６８ｎ’が１ピッチＷの中央近傍又は中央に位置することが誤差の低減上最も望ましいことが理解される。
ここで、流れピッチ検出装置６８ｎ及びその近傍の構造についてさらに詳述する。先のスリット６８ｐは下クランプ部材６８ｉ，上クランプ部材６８ｊの前方中央部に形成されており、スリット６８ｐに流れピッチ検出装置６８ｎが挿入されている。流れピッチ検出装置６８ｎは絵柄４ｘ毎に設けたアイマークＭ１が通過する部位に配置され、ピッチ検出部６８ｎ’でアイマークＭ１を検出することで絵柄４ｘをクランプ部材６８の中央、すなわち成形型の中央部に位置させることができる。流れピッチ検出装置６８ｎは、下クランプ部材６８ｉに装着される検出支持部１２０と、この検出支持部１２０に支持される発光ヘッド１２１，受光ヘッド１２２とよりなる。
検出支持部１２０では、下クランプ部材６８ｉのスリット６８ｐに跨る下ブロック１２０ａ上に検出支持部１２０を取付け、縦ブロック１２０ｂへ移動自在に貫通軸１２０ｃを貫通させると共にその先端に分岐ブロック１２０ｄを固着し、さらに上下平行に一対の張出部１２０ｅ，１２０ｅを分岐させて設けてある。上下の張出部１２０ｅ先端には、それぞれ発光ヘッド１２１，受光ヘッド１２２を取り付けてあり、発光口１２１ａ及び受光口１２２ａがわずかなクリアランスを隔てて互いに対向しており、これらの間にピッチ検出部６８ｎ’が位置する。そして、発光ダイオード等の発光部から光ファイバー１２１ｂを介して導かれた検出光は、絵付フィルム４を透過し、受光口１２２ａから光ファイバー１２２ｂを介して光センサに導かれる。なお、発光ヘッド１２１，受光ヘッド１２２には光ファイバー１２１ｂ，１２２ｂを介さない発光部と受光部とを直接設けてもよい。
本実施形態では、下クランプ部材６８ｉは供給ローラー６４及び後ローラー６５ａと共にフレームに対し上下方向に相対移動不能であり、流れピッチ検出装置６８ｎは下クランプ部材６８ｉに固定されている。これに対し、上クランプ部材６８ｊは上下に移動し、絵付フィルム４を下方に押し下げる。したがって、上クランプ部材６８ｊの移動に伴う絵付フィルム４と流れピッチ検出装置６８ｎとの干渉を避けるために、クランプ部材６８の対向面のうちの固定側である下クランプ部材６８ｉ上面に流れピッチ検出装置６８ｎのピッチ検出部６８ｎ’のレベルを近接させてある。したがって、通常の絵付フィルム４の位置は上クランプ部材６８ｊの下面よりも下クランプ部材６８ｉの上面により近く位置するように設定されている。このような絵付フィルム４，クランプ部材６８，流れピッチ検出装置６８ｎの相対関係で、絵付フィルム４の位置合わせはクランプ部材６８による絵付フィルム４の挟持動作により阻害されることは殆どない。
ここで、図５〜９を参照しながら、絵付フィルム４の蛇行防止について説明する。本発明における絵付フィルム４の幅方向両端部には、それぞれ蛇行防止線Ｍ３，Ｍ３が印刷されている。そして、これら一対の蛇行防止線Ｍ３，Ｍ３を検出するために、供給ローラー６４及び後ローラー６５ａのそれぞれと予備成形部Ｆと間に４個の蛇行検出装置６８ｍ（６８ｍ１〜４）が、設けられている。各蛇行検出装置６８ｍは、大略、上述の検出支持部１２０と発光ヘッド１２１及び受光ヘッド１２２とを有し、これらヘッドの間が蛇行検出部６８ｍ’に相当する。なお、蛇行防止線Ｍ３，Ｍ３は絵付フィルム４のいずれか一方の側でもよいが、幅方向の双方に蛇行検出装置６８ｍと共に設けることで、蛇行補正精度が向上する。
供給ローラー６４は図示省略するが同ローラーの軸方向であるＹ方向に移動自在であり、蛇行検出装置６８ｍを介した蛇行防止線Ｍ３，Ｍ３の検出に従って蛇行防止装置７３により同ローラーをＹ方向に移動させる。なお、供給ローラー６４のみならず、後ローラー６５ａ、ニップローラー６５ｂをもＹ方向へ共に移動させ、蛇行防止装置７３により制御を行うようにしてもよい。また、供給側フィルムロール４ａから供給ローラー６４に到るまでのフィルム供給装置６２全体をＹ方向へ移動可能とし、蛇行防止装置７３で制御してもよい。
絵付フィルム４のうちフィルム流れ方向Ｘに対する蛇行検出部６８ｍ’の延長部分が前記上下クランプ部材６８ｉ，６８ｊによりほぼ覆われる関係となっており、蛇行防止線Ｍ３は同クランプ部材６８ｉ，６８ｊによりほぼ覆われる。また、絵付フィルム４のうちフィルム流れ方向Ｘに対する前記蛇行検出部６８ｍ’の延長部分を加熱装置７０の対向部分外に位置させてあり、これによって蛇行防止線Ｍ３は加熱装置７０の対向部分外に位置する。これらの位置関係により、蛇行防止線Ｍ３部分の加熱変形が防止され、型抜き後のフィルム送りによる蛇行が防止されるので、流れ方向Ｘに対する絵付フィルム４の無駄がない。
加工に際しては、まず、絵付フィルム４の蛇行防止線Ｍ３を蛇行検出装置６８ｍにより検出しつつ、供給ローラー６４がＹ軸方向に蛇行防止装置７３を介して微調整されることで、蛇行防止がなされながら絵付フィルム４が供給される。アイマークＭ１が流れピッチ検出装置６８ｎで検出されることにより、絵付フィルム４が適正位置で停止する。そして、クランプ部材６８，６８に絵付フィルム４が挟まれた状態で、加熱装置７０が図５，６の左方からＸ方向にスライドし、上クランプ部材６８ｊ上面の中央に位置する。供給ローラー６４側の絵付フィルム４の上部にはローラーガード６４ｂが位置しており、これによりクランプ部材６８に供給される手前の時点での絵付フィルム４の加熱軟化による寸法誤差発生が防止される。そして、下クランプ部材６８ｉ，上クランプ部材６８ｊで支持された状態で加熱軟化される絵付フィルム４は寸法誤差を生じにくく、下凸型８１ｃによる下方の突き上げと相まって、高精度の成形が行われる。
次に、図１１〜１９を参照しながら、アクチュエーター３０、下予備成形型８０の形状並びにアクチュエーター１００について説明する。
図１１〜１４に示すように、被圧板２６の近傍には一対のアクチュエーター３０，３０が配置されている。各アクチュエーター３０は先端下側に滑らかな曲面３２を有する伸縮自在なロッド３１を有している。このロッド３１はアクチュエーター９７の伸長時に下降した被圧板２６上に乗り上がり、被圧板２６及び型抜ユニット９１をバックアップする。
図１１，１４に示すように、下予備成形型８０は、下から順次積層される第一〜第三下可動板８１ａ１、８１ａ２、８１ａ３、一対のスペーサー８１ｂ及び半球状の下凸型８１ｃを備えている。各可動板８１ａ１〜８１ａ３の間には、それぞれスライド機構８１ａ４が配置され、第一下可動板８１ａ１に対して下凸型８１ｃをＸＹ軸方向に相対移動させて抜き型の取付位置の微調整を行えるように構成してある。
型抜ユニット９１においても、下予備成形型８０と同様に、上から下に向かって第一上可動板９８ａ１、第二上可動板９８ａ２，第三上可動板９８ａ３並びに一対の円筒部９８ｃが積層され、抜刃９９が円筒部９８ｃに取り付けられている。そして、各層に設けられるスライド機構９８ａ４によりスライド機構８１ａ４同様にＸＹ方向の調整を行えるように構成してある。クランプ部材６８の各貫通孔６８ａを円盤状の円筒部９８ｃに支持された抜刃９９がそれぞれ貫通することで型抜きが行われる。
図１６に示す上予備成形型８９も下予備成形型８０，型抜ユニット９１と同様に、第一下可動板８８ａ１，第二下可動板８８ａ２，上予備成形型８９がスライド機構８８ａ３によりＸＹ方向の相対位置を調整変更可能である。また、４個の下凸型８１ｃと嵌合する４個の凹部８９ａは上予備成形型８９の下面に突出する４個の円盤状部８９ｂに形成されており、各円盤状部８９ｂは各貫通孔６８ａを貫通する。
アクチュエーター１００は、第一シリンダー１０１、第二シリンダー１０２を有している。第一シリンダー１０１は第一ロッド１０３，第一ピストン１０４を有し、第二シリンダー１０２は第二ロッド１０５及び第二ピストン１０６を有している。また、第一シリンダー１０１，第二シリンダー１０２は第二ロッド１０５が伸長するための連通流路１０７で連通している。第一シリンダー１０１のうち第一ピストン１０４の下側、第二ロッド１０５の上側及び連通流路１０７で構成される油圧領域ＬＳには媒体である油が充填されている。
第三給排気ポートＰ３から空気が供給された場合は、空油圧変換装置１０９で空気圧が油圧となってストップバルブ１０８、連通流路１０７を介して油圧領域ＬＳに供給され、図１２のように第一ピストン１０４、第一ロッド１０３を押し上げる。さらに、第一給排気ポートＰ１から空気が供給された場合は第二給排気ポートＰ２から空気が排気され、図１３のように第二ピストン１０６及び第二ロッド１０５の突き上げで第二シリンダー１０２が第一シリンダー１０１に対する倍力装置として作用する。ストップバルブ１０８は第三給排気ポートＰ３からの空気供給後に閉じ状態となる。
ここで、図２を参照しつつ、主成形装置２と予備成形装置３の成形フィルム搬送装置５０との関係を説明する。この成形フィルム搬送装置５０は、成形フィルム５を受け入れ９０度方向を転換させる転換機５１と、成形フィルム５を転換機５１から受け取り可動型１２まで搬送するためにレール５２上を走行するスライダー５３とよりなる。支持板５１ａは２本の支持腕５１ｂにより支持され、モーター５１ｃにより向きを転換される。支持板５１ａ上には成形フィルム５を吸着させるための４つの吸盤５１ｄが設けられている。スライダー５３上には横向配置された横棒５４ａの両端に縦向配置された２本の縦棒５４ｂ，５４ｂを取り付け、その先端に成形フィルム５吸着用の吸盤５４ｃを各々取り付けてある。スライダー５３に取り付けられたアクチュエーター５４ｄの可動ロッド先端には先の横棒５４ａを取り付けてあり、吸盤５４ｃを水平方向に移動させる。
次に、本実施形態に係る予備成形装置の動作について説明する。まず、図１５に示すように、クランプ部材６８，６８に挟まれた絵付フィルム４の上に加熱装置７０がＸ方向から予備成形部Ｆに移動し、絵付フィルム４を軟化させる。絵付フィルム４は一点鎖線のように軟化して垂下する。次に、加熱装置７０を左手側に移動させ、Ｘ方向右側から図１６の状態のように上予備成形型８９を予備成形部Ｆに移動させると共に、下予備成形型８０を上昇させて下凸型８１ｃにより絵付フィルム４を突き上げる。その後、図１７のように上予備成形型８９を下降させ、下凸型８１ｃと凹部８９ａとの間で軟化した絵付フィルム４を挟み、成形を行う。これらの工程において、下予備成形型８０は第一シリンダー１０１のみの駆動で上昇する。
次いで、図１２の型抜ユニット９１が左側から予備成形部Ｆに移動し、抜刃９９を下降させる。さらに、図１２，１４（ｂ）に示すようにロッド３１を伸長させて被圧板２６をバックアップする。この状態から図１３に示すように第一給排気ポートＰ１から圧縮空気を送り込んで抜刃９９とスペーサー８１ｂの上面とで成形された絵付フィルム４を押し切る。その後、図１８の如く上予備成形型８９により型抜きされた成形フィルム５を上予備成形型８９により移動させ、図１９の如く下予備成形型８０を下降させると共にクランプ部材６８，６８を絵付フィルム４から解放し、型抜きのされた絵付フィルム４を上述のフィルム送り装置６２で巻き取る。従来、予備成形において型抜きはされないため、予備成形により不要となる部分の凹凸により、予備成形後の巻き取りは困難であった。しかし、本発明は、型抜きユニット９１により型抜きを行うことで予備成形後の円滑な巻き取りが可能となった。その後、型抜きされた成形フィルム５は、成形フィルム搬送装置５により搬送され主成形が行われる。よって、主成形装置２と予備成形装置３は工程が互いに干渉せず、通常の成形とほぼ同様のスピードによるインモールド又はインサート成形が可能となった。
次に、図２０に示す本発明の第二実施形態では、予備成形部Ｆにおける絵付フィルム４の下側にも加熱装置７０と同様の絵付フィルム４を下側から加温する加熱装置７０’が設けられている。加熱装置７０は上述の如くＸ方向に移動し、加熱装置７０’は装置の後ろ側から前方側に向かうようにＹ方向に移動する。絵付フィルム４がラミネートフィルムで上下両面の素材が異なる場合等には、上下面をそれぞれ加熱する必要を生じるときがある。したがって、加熱装置７０と加熱装置７０’とはそれぞれ独立制御可能に構成してある。
最後に、本発明のさらに他の実施形態について説明する。
上記実施形態では、主成形装置２により射出成形を行った。しかし、本発明の予備成形装置３を用いる対象となる主成形装置２としては、熱可塑性樹脂の成形機を用いた成形方法であればよく、例えばブロー成形方法であってもよい。成形品はあらゆる分野にわたり、平面的な形状のものの他、深絞り部を有する成形品の内外面双方に絵柄を付与することができる。
上記実施形態では、絵付フィルム４としてロール状のフィルムを用いた。しかし、絵付フィルム４としては、所望の形状にカットされたシート状のフィルムを用いてもよい。この場合、フィルム供給装置６２は、成形フィルム搬送装置５０又はこれに類似する装置により代用することが可能である。
上記実施形態では、アクチュエーター３０を上予備成形型ユニット８２側に設け、下側である下予備成形型８０に二段加圧のアクチュエーター１００を設けた。理論上では、アクチュエーター３０を下予備成形型８０側に設け、アクチュエーター１００を上予備成形型ユニット８２側に設けてもよい。但し、アクチュエーター１００が大型化することから、アクチュエーター１００を下予備成形型８０側に設けることが望ましい。
上記実施形態では、下型を凸型とし、上型を凹型とした。しかし、上型を凸型とし、これを下側に向かって加工させて絵付フィルムに当接させ、その後に凹型である下型を近接させて真空成形を行ってもよい。但し、後者の場合より前者の場合の方がフィルムへの接当による変形はよりスムースに行われることとなる。
なお、特許請求の範囲の項に記入した符号は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものにすぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明における温度その他の数値条件は本発明の実施例の値に限定されるものではない。

本発明は、製品の表面に絵付シート自体を密着させるいわゆるインサート成形、または、製品の表面に絵付シートの絵柄を転写させるいわゆるインモールド成形等の成形方法に用いる予備成形装置並びに予備成形方法及び主成形方法並びに絵付フィルムとして利用できる。

【０００３】
備成形型は可塑化された前記絵付フィルムに接当する凸型と、この凸型を受け入れ真空成形を行うための凹型とを備え、前記予備成形部に対向する前記絵付フィルムのフィルム流れ方向に対する成型時における１ピッチ幅内にフィルムマークを検出するピッチ検出部を配置し、前記予備成形部に前記絵付フィルムを支持する一対のローラーと前記予備成形部との間に、前記絵付フィルムに印された蛇行防止線を検出する蛇行検出部を設け、前記フィルム供給装置の一部にこの第二検出部により制御される蛇行防止装置を設け、前記絵付フィルムのうちフィルム流れ方向に対する前記蛇行検出部の延長部分が前記上下クランプ部材によりほぼ覆われることとしたことにある。
同特徴によれば、予備成形部に対向する絵付フィルムのフィルム流れ方向に対する１ピンチ幅内にフィルムマークを検出するピッチ検出部を配置したので、フィルムの伸び等が多少生じても、成形型に対する絵柄の位置ずれが低減される。かかる状態で絵付フィルムが上下クランプ部材により挟持されると、成形型との水平方向に対する相対位置が固定される。そして、可塑化された絵付フィルムに凸型を接当させると、最も適切な絵柄位置に凸型を接触させ、そこから絵付フィルムの成形を行うことになるので、凸型の接当による絵柄の変形偏りは従来よりも格段に解消されることとなる。かかる状態で凹型はこの凸型を受け入れ真空成形を行うので、絵柄と成形型との寸法精度は極めて良好となる。
また、前記予備成形部に前記絵付フィルムを支持する一対のローラーと前記予備成形部との間に、前記絵付フィルムに印された蛇行防止線を検出する蛇行検出部を設け、前記フィルム供給装置の一部にこの第二検出部により制御される蛇行防止装置を設けたので、絵付フィルムの幅方向に対する位置ずれをさらに、低減させることができる。特に本発明では成形部分が型抜きされた残余のフィルムには突出部が殆ど残らないので、蛇行防止装置が有効に機能しやすく、幅方向の寸法精度が従来のインモールド成形等よりも格段に向上する。
さらに、前記絵付フィルムのうちフィルム流れ方向に対する前記蛇行検出部の

【０００４】
延長部分が前記上下クランプ部材によりほぼ覆われる。
前記予備成形型の前記フィルム流れ方向に直交する側に変位させて予備成形型とは独立にフィルムマークを検出するピッチ検出部を配置することが望ましい。
特に、前記ピッチ検出部を前記１ピッチ幅内のほぼ中央に配置するとよい。同構成によれば、絵付フィルムの伸び等による位置誤差を最小限に抑制することが可能となる。
また、前記予備成形部に前記絵付フィルムを支持する一対のローラーに対し、前記ピッチ検出部は少なくともその上下方向位置が固定されていることが望ましい。フィルムは一対のローラーに支持されているので、このローラーとの相対位置を固定しておけば、誤差が低減されるからである。
さらに、前記予備成形部に前記絵付フィルムを支持する一対のローラーに対し、前記下側クランプ部材は少なくともその上下方向位置が固定されており、この下側クランプ部材に対して前記ピッチ検出部が実質的に固定されていることよい。フィルムは自重で下方に垂れ下がるので、可動部分を減らすことを考慮すれば下側を固定すれば誤差が低減するからである。この場合、前記上側クランプ部材に前記ピッチ検出部を受け入れるスリットが形成されていることが望ましい。
また、前記絵付フィルムのうちフィルム流れ方向に対する前記蛇行検出部の延長部分を加熱装置の対向部分外に位置させるとよい。これらにより、蛇行防止線部分の加熱変形が抑制され、フィルムピッチが短い割に正確な幅方向制御が可能となる。前記絵付フィルムのフィルム幅方向に対する両側に前記蛇行検出部を設けることが望ましい。
一方、本発明に係る上記予備成形装置を使用する予備成形方法の特徴は、予備成形を行う予備成形部に前記フィルム供給装置により前記絵付フィルムを供給すると共に、前記予備成形部に対向する前記絵付フィルムのフィルム流れ方向に対する１ピッチ幅内でピッチ検出部によりフィルムマークを検出してフィルム供給を停止させ、前記絵付フィルムのうち成形される部分の周囲を前記クランプ部材で挟み込み、前記予備成形部に加熱装置を近接させて前記絵付フィルムを可塑化させた後、前記予備成形型で予備成形し、さらに成形されたフィルムを型抜きして前記主成形型に挿入するための成形フィルムを作成することにある。
また、本発明に係る上記予備成形装置を使用する主成形方法の特徴は、予備成形を行う予備成形部に前記フィルム供給装置により前記絵付フィルムを供給すると共に、前記予備成形部に対向する前記絵付フィルムのフィルム流れ方向に対する１ピッチ幅内でピッチ検出部によりフィルムマークを検出してフィルム供給を停止させ、前記絵付フィルムのうち成形される部分の周囲を前記クランプ部材で

Claims (12)

1. 予備成形を行う予備成形部（Ｆ）に絵付フィルム（４）を供給するフィルム供給装置（６２）と、前記予備成形部（Ｆ）で前記絵付フィルムを挟持し且つ貫通孔（６８ａ）を有する上下クランプ部材（６８ｉ，６８ｊ）と、前記予備成形部（Ｆ）に近接・離隔移動自在であると共に予備成形前に上下クランプ部材（６８ｉ，６８ｊ）で挟持された前記絵付フィルムを前記予備成形部で可塑化させるように加熱するための加熱装置（７０）と、前記予備成形部に近接・離隔移動自在であると共に前記貫通孔（６８ａ）を介して前記絵付フィルム（４）を予備成形するための予備成形型（８０，８９）と、前記絵付フィルム（４）の予備成形後に型抜きするためのフィルム型抜装置（９１）とを備えた予備成形装置であって、前記予備成形型（８０，８９）は可塑化された前記絵付フィルムに接当する凸型（８１ｃ）と、この凸型を受け入れ真空成形を行うための凹型（８９ａ）とを備え、前記予備成形部（Ｆ）に対向する前記絵付フィルム（４）のフィルム流れ方向（Ｘ）に対する１ピッチ（Ｗ）幅内にフィルムマーク（Ｍ１）を検出するピッチ検出部（６８ｎ’）を配置したことを特徴とする予備成形装置。
2. 前記ピッチ検出部（６８ｎ’）を前記１ピッチ（Ｗ）幅内の中央に配置したことを特徴とする請求の範囲１に記載の予備成形装置。
3. 前記予備成形部（Ｆ）に前記絵付フィルム（４）を支持する一対のローラー（６４，６５ａ）に対し、前記ピッチ検出部（６８ｎ’）は少なくともその上下方向位置が固定されていることを特徴とする請求の範囲１又は２に記載の予備成形装置。
4. 前記予備成形部（Ｆ）に前記絵付フィルム（４）を支持する一対のローラー（６４，６５ａ）に対し、前記下側クランプ部材（６８ｉ）は少なくともその上下方向位置が固定されており、この下側クランプ部材（６８ｉ）に対して前記ピッチ検出部（６８ｎ’）が実質的に固定されていることを特徴とする請求の範囲１又は２に記載の予備成形装置。
5. 前記上側クランプ部材（６８ｊ）に前記ピッチ検出部（６８ｎ’）を受け入れるスリット（６８ｐ）が形成されていることを特徴とする請求の範囲４に記載の予備成形装置。
6. 前記予備成形部（Ｆ）に前記絵付フィルム（４）を支持する一対のローラー（６４，６５ａ）と前記予備成形部（Ｆ）との間に、前記絵付フィルムに印された蛇行防止線を検出する蛇行検出部（６８ｍ’）を設け、前記フィルム供給装置の一部にこの第二検出部により制御される蛇行防止装置を設けたことを特徴とする請求の範囲１〜５のいずれかに記載の予備成形装置。
7. 前記絵付フィルム（４）のうちフィルム流れ方向（Ｘ）に対する前記蛇行検出部（６８ｍ’）の延長部分が前記上下クランプ部材（６８ｉ，６８ｊ）によりほぼ覆われることを特徴とする請求の範囲６に記載の予備成形装置。
8. 前記絵付フィルム（４）のうちフィルム流れ方向（Ｘ）に対する前記蛇行検出部（６８ｍ’）の延長部分が加熱装置（７０）の対向部分外に位置することを特徴とする請求の範囲６又は７に記載の予備成形装置。
9. 前記絵付フィルム（４）のフィルム幅方向（Ｙ）に対する両側に前記蛇行検出部（６８ｍ’）を設けたことを特徴とする請求の範囲６〜８のいずれかに記載の予備成形装置。
10. 請求の範囲１〜９のいずれかに記載の予備成形装置を使用する予備成形方法であって、予備成形を行う予備成形部（Ｆ）に前記フィルム供給装置（６２）により前記絵付フィルム（４）を供給すると共に、前記予備成形部（Ｆ）に対向する前記絵付フィルム（４）のフィルム流れ方向（Ｘ）に対する１ピッチ（Ｗ）幅内でピッチ検出部（６８ｎ’）によりフィルムマーク（Ｍ１）を検出してフィルム供給を停止させ、前記絵付フィルム（４）のうち成形される部分の周囲を前記クランプ部材（６８ｉ，６８ｊ）で挟み込み、前記予備成形部（Ｆ）に加熱装置（７０）を近接させて前記絵付フィルムを可塑化させた後、前記予備成形型（８０，８９）で予備成形し、さらに成形されたフィルムを型抜きして前記主成形型に挿入するための成形フィルム（５）を作成することを特徴とする予備成形方法。
11. 請求の範囲１〜９のいずれかに記載の予備成形装置を使用する主成形方法であって、予備成形を行う予備成形部（Ｆ）に前記フィルム供給装置（６２）により前記絵付フィルム（４）を供給すると共に、前記予備成形部（Ｆ）に対向する前記絵付フィルム（４）のフィルム流れ方向（Ｘ）に対する１ピッチ（Ｗ）幅内でピッチ検出部（６８ｎ’）によりフィルムマーク（Ｍ１）を検出してフィルム供給を停止させ、前記絵付フィルム（４）のうち成形される部分の周囲を前記クランプ部材（６８ｉ，６８ｊ）で挟み込み、前記予備成形部（Ｆ）に加熱装置（７０）を近接させて前記絵付フィルムを可塑化させた後、前記予備成形型（８０，８９）で予備成形し、さらに成形されたフィルムを型抜きして前記主成形型に挿入するための成形フィルム（５）を作成し、この成形フィルム（５）を主成形型に挿入した後に樹脂を供給することを特徴とする主成形方法。
12. 請求の範囲１〜９のいずれかに記載の予備成形装置に使用する絵付フィルムであって、フィルム流れ方向（Ｘ）に対する１ピッチ（Ｗ）幅の中央にフィルムマーク（Ｍ１）を設け、さらに、蛇行防止線（Ｍ３）を設けたことを特徴とする絵付フィルム。

Images