KR20220086647A

KR20220086647A - 열성형 장치

Info

Publication number: KR20220086647A
Application number: KR1020227017070A
Authority: KR
Inventors: 카즈노리 테라모토; 츠바사 니시오
Original assignee: 가부시키가이샤 아사노 겐큐쇼
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2022-06-23
Also published as: TW202132080A; WO2021166319A1; JP2021130277A; TWI750941B; CN113557118A; JP6736117B1; CN113557118B

Abstract

열성형 장치에서는, 히터가 수용 케이스의 외부에 배치되어 있고, 성형형이, 제1 개구부를 통해 수용 케이스 내에 착탈 가능하게 배치되고, 수용 케이스의 외부에서 히터에 의해 가열되도록 구성되어 있다. 열성형 장치는, 피성형부를, 공기압에 의해 제2 방향으로 밀어 눌러 성형형의 성형면에 밀어붙여 열성형할 때, 성형형을, 냉각 플레이트로부터 제1 방향으로 이간한 이간 위치로부터 제2 방향으로 이동시켜, 냉각 플레이트에 접촉하는 접촉 위치에 배치하는 성형형 이동 수단을 구비한다.

Description

열성형 장치

본 발명은 열성형(熱成形) 장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 가열된 금형 내에서 워크피스(workpiece)를 가열하여 프레스한 후, 상기 금형을 냉각함으로써 상기 금형 내에서 상기 워크피스를 냉각하는 순서로 열 프레스 가공을 행하기 위한 열 프레스 장치가 개시되어 있다. 이 열 프레스 장치는, 금형을 각각 구비하는 복수의 다이 세트와, 상기 복수의 다이 세트 내로부터 선택된 적어도 하나의 다이 세트를 장착할 수 있고, 장착된 다이 세트를 프레스하는 프레스기, 프레스기에 장착되는 다이 세트를 복수의 다이 세트 중에서 교환하는 다이 세트 교환 장치, 각 다이 세트에 구비된 금형을 가열 및 냉각하는 온도 조절 장치를 구비한다. 이 열 프레스 장치에서는, 상기 프레스기에 각 다이 세트가 장착되어 있지 않을 때에 각 다이 세트의 금형을 사전에 가열하고, 프레스기에 각 다이 세트가 장착되어 있을 때에 각 다이 세트의 금형을 냉각시키도록, 온도 조절 장치가 동작한다.

특허문헌 1: 특개2006-35430호 공보

그런데, 본원 발명자는 열성형 장치로서 이하와 같은 열성형 장치를 고안하고 있다. 구체적으로는, 열가소성 시트의 피성형부(被成形部)를 가열하는 열판(熱板)과, 상기 시트를 성형하는 성형형(成形型)으로서, 상기 성형형의 상면에 성형면(成形面)을 가지는 성형형, 상기 성형형의 하면에 접촉하는 냉각 플레이트, 상기 냉각 플레이트의 하면에 접촉하는 히터로서, 상기 냉각 플레이트를 통해 상기 성형형을 가열하는 히터, 상방으로 개구하는 제1 개구부를 가지고, 상기 성형형, 상기 냉각 플레이트, 및 상기 히터를 수용하는 수용 케이스를 구비하는 열성형 장치이다.

이 열성형 장치는, 수용 케이스의 상방에 위치하는 열판과 수용 케이스의 사이에 시트를 사이에 두면서, 열판에 의해 수용 케이스의 제1 개구부를 폐색한 상태에서, 열판의 하면에 접촉시켜 가열한 시트의 피성형부(예를 들어, 열판의 가열에 의해, 유리 전이 온도 이상의 온도로까지 상승시켜 연화시킨 피성형부)를, 공기압에 의해 하방으로 밀어 눌러, 히터에 의해 가열된 성형형의 성형면으로 밀어붙여 열성형한다(부형(賦形)한다). 그 후, 성형형의 하면에 접촉하는 냉각 플레이트에 의해, 성형형을 통해 피성형부를 열성형한 시트를 냉각하여, 이 시트(피성형부)를 경화시킨다.

그러나, 이 열성형 장치에서는, 열성형한 시트의 피성형부의 냉각에 장시간을 필요로 한다. 구체적으로는, 이 열성형 장치에서는, 히터가, 냉각 플레이트의 하면과 접촉하는 위치에 고정되어 있다. 이 때문에, 냉각 플레이트에 의해, 성형형을 통해 피성형부를 열성형한 시트를 냉각하는 기간 중, 히터가 냉각 플레이트의 하면에 접촉하고 있기 때문에, 히터의 열이 냉각 플레이트에 직접 전달된다. 환언하면, 냉각 플레이트는, 성형형 및 시트의 열을 흡열할 뿐만 아니라, 고온으로 되어 있는 히터의 열도 흡열하게 된다. 이 때문에, 피성형부를 열성형한 시트의 냉각에 장시간을 필요로 한다.

본 발명은, 이러한 현상을 감안하여 이루어진 것으로, 열성형한 시트의 피성형부의 냉각 시간을 단축할 수 있는 열성형 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태는, 열가소성 시트의 피성형부를 가열하는 열판, 제1 방향으로 개구하는 제1 개구부를 가지는 수용 케이스, 상기 수용 케이스 내에 수용된 냉각 플레이트, 상기 시트의 상기 피성형부를 성형하는 성형형으로서, 당해 성형형의 표면에 성형면을 가지고, 상기 표면을 상기 제1 방향으로 향함과 함께 당해 성형형의 이면(裏面)을 상기 제1 방향과는 반대의 제2 방향으로 향하고, 상기 수용 케이스 내 중 상기 냉각 플레이트보다 상기 제1 개구부 측에 배치되는 성형형, 상기 성형형을 가열하는 히터를 구비하고, 상기 수용 케이스에 대하여 상기 제1 방향에 위치하는 상기 열판과 상기 수용 케이스의 사이에 상기 시트를 사이에 두면서, 상기 열판에 의해 상기 수용 케이스의 상기 제1 개구부를 폐색한 상태에서, 상기 열판 중 상기 제2 방향을 향하는 가열면에 상기 피성형부를 접촉시켜 가열하고, 당해 가열한 상기 피성형부를, 공기압에 의해 상기 제2 방향으로 밀어 눌러, 상기 히터에 의해 가열된 상기 성형형의 상기 성형면으로 밀어붙여 열성형하는 열성형 장치에 있어서, 상기 히터는, 상기 수용 케이스의 외부에 배치되어 있고, 상기 성형형은, 상기 제1 개구부를 통해 상기 수용 케이스 내에 착탈 가능하게 배치되고, 상기 수용 케이스의 외부에서 상기 히터에 의해 가열되도록 구성되어 있고, 상기 열성형 장치는, 상기 히터에 의해 가열된 상기 성형형을, 상기 수용 케이스의 외부로부터 상기 제1 개구부를 통해 상기 수용 케이스 내에 배치할 때에, 상기 수용 케이스 내 중 냉각 플레이트로부터 상기 제1 방향으로 이간(離間)한 이간 위치에 상기 성형형이 배치되도록 하고, 상기 피성형부를, 상기 공기압에 의해 상기 제2 방향으로 밀어 눌러 상기 성형형의 상기 성형면으로 밀어붙여 열성형할 때에, 상기 성형형을, 상기 이간 위치로부터 상기 제2 방향으로 이동시켜 상기 냉각 플레이트에 접촉하는 접촉 위치에 배치하는 성형형 이동 수단을 구비하고, 상기 성형면에 밀어붙여져 열성형된 상기 피성형부가, 상기 접촉 위치에 배치되어 있는 상기 성형형의 상기 성형면으로 밀어붙여져 있는 상태에서, 상기 성형형을 통해 상기 냉각 플레이트에 의해 냉각되는, 열성형 장치이다.

상술한 열성형 장치는, 열가소성 시트의 피성형부를 가열하는 열판, 제1 방향(예를 들어, 상방향)으로 개구하는 제1 개구부를 갖는 수용 케이스, 수용 케이스 내에 수용된 냉각 플레이트를 구비한다. 또한, 상술한 열성형 장치는, 시트의 피성형부를 성형(부형)하는 성형형으로서, 당해 성형형의 표면에 성형면을 가지는 성형형과, 성형형을 가열하는 히터를 구비한다. 이 중, 성형형은, 표면을 제1 방향(예를 들어, 상방향)으로 향함과 함께 당해 성형형의 이면을 제1 방향과 반대의 제2 방향(예를 들어, 하방향)을 향해, 수용 케이스 내 중 냉각 플레이트보다 제1 개구 측(즉, 냉각 플레이트에 대하여 제1 방향의 위치)에 배치된다.

이 열성형 장치는, 수용 케이스에 대하여 제1 방향에 위치하는 열판과 수용 케이스의 사이에 시트를 사이에 두면서, 열판에 의해 수용 케이스의 제1 개구부를 폐색한 상태에서, 열판 중 제2 방향을 향하는 가열면에 시트의 피성형부를 접촉시켜 가열하고(예를 들면, 피성형부를, 유리 전이 온도 이상의 온도까지 승온시켜 연화시키고), 당해 가열한 피성형부를 공기압에 의해 제2 방향으로 밀어 눌러, 히터에 의해 가열된 성형형(수용 케이스 내에 배치되어 있는 성형형)의 성형면으로 밀어붙여 열성형(부형)한다.

또한, 상술한 열성형 장치는, 히터가 수용 케이스의 외부에 배치되어 있다. 또한, 성형형이 제1 개구를 통해 수용 케이스 내에 착탈 가능하게 배치되어 있다. 따라서, 제1 개구부를 통해 수용 케이스의 외부로 성형형을 취출하고, 수용 케이스의 외부에 배치된 히터에 의해 성형형을 가열할 수 있다. 이와 같이, 냉각 플레이트는 수용 케이스 내에 수용된 상태인 채로 하고, 수용 케이스의 외부에 성형형만을 취출하여, 수용 케이스의 외부에 배치된 히터에 의해 성형형만을 가열함으로써, 예를 들어, 수용 케이스의 내부에 배치된 히터에 의해 냉각 플레이트를 통해 성형형을 가열하는 경우에 비해, 효율 좋게 성형형을 가열할 수 있다. 예를 들어, 성형형의 온도를, 미리 설정된 제1 목표 온도까지 신속하게 상승시킬 수 있다.

또한, 상술한 열성형 장치는, 이하와 같은 성형형 이동 수단을 구비한다. 이 성형형 이동 수단은, 히터에 의해 가열된 성형형을, 수용 케이스의 외부로부터 제1 개구부를 통해 수용 케이스 내에 배치할 때, 수용 케이스 내 중 냉각 플레이트로부터 제1 방향으로 이간한 이간 위치에 성형형이 배치되도록 한다. 또한, 이 성형형 이동 수단은, 그 후, 열판의 가열면에 접촉하여 가열된 시트의 피성형부를, 공기압에 의해 제2 방향으로 밀어 눌러 성형형의 성형면으로 밀어붙여 열성형할 때에, 성형형을 상기 이간 위치로부터 제2 방향으로 이동시켜 냉각 플레이트에 접촉하는 접촉 위치에 배치한다. 이에 의해, 성형형의 성형면으로 밀어붙여져 열성형된 피성형부가, 상기 접촉 위치에 배치되어 있는 성형형(즉, 냉각 플레이트와 접촉하고 있는 성형형)의 성형면으로 밀어붙여져 있는 상태에서, 성형형을 통해 냉각 플레이트에 의해 냉각된다.

따라서, 상술한 열성형 장치에서는, 성형면으로 밀어붙여져 열성형된 피성형부가 성형형을 통해 냉각 플레이트에 의해 냉각되는 기간 중, 냉각 플레이트가 히터에 의해 가열되는 일이 없다. 이 때문에, 냉각 플레이트에 의해, 신속하게, 열성형 된 피성형부를, 성형형을 통해 냉각할 수 있다. 예를 들면, 열성형된 피성형부의 온도를, 미리 설정한 제2 목표 온도(예를 들면, 피성형부가 충분히 경화되는 온도)까지 신속하게 저하시킬 수 있다.

따라서, 상술한 열성형 장치에 의하면, 열성형한 시트의 피성형부의 냉각 시간을 단축할 수 있다. 환언하면, 상술한 열성형 장치에 의하면, 열성형된 시트의 피성형부의 냉각 속도를 높일 수 있다.

또한, 상기 열성형 장치에서는, 적어도 피성형부의 열성형을 개시하기 직전까지는, 성형형은, 냉각 플레이트로부터 제1 방향으로 이간된 이간 위치에 배치되어 있기 때문에, 냉각 플레이트에 의해 냉각되기 어렵다. 따라서, 피성형부의 열성형을 개시하기 전에, 히터에 의해 가열해 둔 성형형의 온도가 저하되기 어려워지므로, 열판에 의해 가열한 피성형부를 성형형의 성형면으로 밀어붙였을 때에, 성형형의 성형면의 형상을 모방하여 시트의 피성형부가 부형하기 쉽게 된다(시트의 피성형부를, 성형형의 성형면의 형상을 모방하여 정밀도 좋게 부형할 수 있다).

또한, 성형형 이동 수단으로서는, 예를 들면, 제2 방향으로 탄성적으로 수축하는 탄성 부재(예를 들면, 스프링 부재)나, 제2 방향으로 단축 가능하게 된 실린더(예를 들어, 에어 실린더)를 들 수 있다.

성형형 이동 수단으로서 탄성 부재를 사용한 경우에는, 예를 들어, 공기압에 의해, 피성형부를 제2 방향으로 밀어 눌러 성형형의 성형면으로 밀어붙이는 동시에, 이 공기압에 의해 피성형부와 함께 성형형을 제2 방향으로 밀어 누름으로써, 탄성 부재를 제2 방향으로 탄성적으로 수축시키고, 성형형을 상기 이간 위치로부터 제2 방향으로 이동시켜 상기 접촉 위치에 배치한다.

또한, 성형형 이동 수단으로서 실린더를 사용한 경우는, 예를 들어, 성형형에 의해 시트의 피성형부를 열성형하기 위하여, 공기압에 의해 피성형부를 제2 방향으로 밀어 누르기 직전에, 실린더를 제2 방향으로 단축시킴으로써, 상기 이간 위치에 배치되어 있는 성형형을, 상기 이간 위치로부터 제2 방향으로 이동시켜 냉각 플레이트와 접촉하는 접촉 위치에 배치한다.

따라서, 「피성형부를, 공기압에 의해 제2 방향으로 밀어 눌러 성형형의 성형면으로 밀어붙여 열성형할 때」에는, 「공기압에 의해 피성형부를 제2 방향으로 밀어 눌러 성형형의 성형면으로 밀어붙여, 피성형부의 열성형을 개시함과 동시」나 「성형형에 의해 시트의 피성형부를 열성형하기 위하여, 공기압에 의해 피성형부를 제2 방향으로 밀어 누르기 직전」이 포함된다.

또한, 열성형이란, 시트 중 열판의 가열면에 접촉시켜 가열한(가열에 의해 연화시킨) 피성형부를, 공기압에 의해 제2 방향으로 밀어 눌러, 히터에 의해 가열된 성형형의 성형면으로 밀어붙여 부형하는(성형면을 따라 변형시키는) 것을 말한다.

또, 「열판의 가열면에 접촉시켜 가열한 피성형부를, 공기압에 의해 제2 방향으로 밀어 눌러, 히터에 의해 가열된 성형형의 성형면으로 밀어붙이는」 방법으로서는, 예를 들어, 이하의 세 가지 방법을 들 수 있다. 또한, 성형형, 냉각 플레이트, 수용 케이스 및 열판을 구비하고, 성형형 및 냉각 플레이트를 수용한 수용 케이스와 열판의 사이에 시트를 사이에 두면서, 수용 케이스의 제1 개구부를 열판에 의해서 폐색한 장치를, 성형 유닛으로 한다.

(1) 성형 유닛의 내부 공간 중, 시트보다 제2 방향(예를 들어, 하방)에 위치하는 제2 공간(예를 들어, 하방 공간)을 감압(진공 흡인)함으로써, 시트보다 제1 방향(예를 들어, 상방)에 위치하는 제1 공간(예를 들어, 상방 공간) 내의 기압(공기압)을, 상기 제2 공간 내의 기압(공기압)보다 높게 하고, 시트를 사이에 두고 반대 방향에 위치하는 제1 공간과 제2 공간의 차압(공기압의 차분)에 의해, 시트 중 열판의 가열면에 접촉시켜 가열한 피성형부를 제2 방향으로 밀어 눌러, 피성형부를 히터에 의해 가열된 성형형의 성형면으로 밀어붙이는 방법.

(2) 성형 유닛의 내부 공간 중, 시트보다 제1 방향에 위치하는 제1 공간 내에 압축 공기를 공급함으로써, 상기 제1 공간 내의 기압(공기압)을 상기 제2 공간 내의 기압(공기압)보다 높게 하여, 시트를 사이에 두고 반대 방향에 위치하는 제1 공간과 제2 공간의 차압(공기압의 차분)에 의해, 시트 중 열판의 가열면에 접촉시켜 가열된 피성형부를 제2 방향으로 밀어 눌러, 피성형부를 히터에 의해 가열된 성형형의 성형면으로 밀어붙이는 방법.

(3) 상술한 (1)과 (2)의 방법을 병합한 방법. 즉, 성형 유닛의 내부 공간 중, 상기 제2 공간을 감압(진공 흡인)하고, 또한, 상기 제1 공간 내에 압축 공기를 공급함으로써, 상기 제1 공간 내의 기압(공기압)을 상기 제2공간 내의 기압(공기압)보다 높게 하여, 시트를 사이에 두고 반대 방향에 위치하는 제1공간과 제2공간의 차압(공기압의 차분)에 의해, 시트 중 열판의 가열 면에 접촉시켜 가열한 피성형부를 제2 방향으로 밀어 눌러, 피성형부를 히터에 의해 가열된 성형형의 성형면으로 밀어붙이는 방법.

더욱이, 상기 열성형 장치에 있어서, 상기 성형형을 통해 상기 냉각 플레이트에 의해 냉각된 상기 피성형부를, 상기 수용 케이스의 외부로 이동시킨 후, 상기 성형형을 상기 수용 케이스의 외부에 배치되어 있는 상기 히터에 의해 가열하기 위해, 상기 제1 개구부를 통해 상기 수용 케이스의 외부로 상기 성형형을 취출하고, 그 후, 새로운 상기 피성형부를 열성형하기 위해, 상기 히터에 의해 제1 목표 온도로까지 가열된 상기 성형형을, 제1 개구부를 통해 상기 수용 케이스 내의 상기 이간 위치에 배치하고, 그 후, 상기 수용 케이스에 대하여 상기 제1 방향에 위치하는 상기 열판과 상기 수용 케이스의 사이에 새로운 상기 피성형부를 포함하는 상기 시트를 사이에 두면서, 상기 열판에 의해 상기 수용 케이스의 상기 제1 개구부를 폐색한 상태에서, 상기 열판의 상기 가열면에 상기 피성형부를 접촉시켜 가열하고, 당해 가열한 상기 피성형부를, 상기 공기압에 의해 상기 제2 방향으로 밀어 눌러, 상기 성형형의 상기 성형면으로 밀어붙여 열성형하는 열성형 장치로 하면 좋다.

상술한 열성형 장치에서는, 현재 성형하고 있는 피성형부의 성형을 종료한 후, 수용 케이스의 외부에 배치되어 있는 히터에 의해 성형형을 가열하기 위해, 수용 케이스의 외부로 성형형을 취출한다. 그 후, 새로운 피성형부를 열성형하기 위해, 수용 케이스의 외부의 히터에 의해 제1 목표 온도로 가열된 성형형을, 제1 개구부를 통해 수용 케이스 내의 상기 이간 위치에 배치하여, 새로운 피성형부의 열성형을 행한다. 이러한 일련의 동작을 반복함으로써, 복수의 피성형부를 순차 성형할 수 있다.

또한, 제1 목표 온도 T1은, 시트의 유리 전이 온도 Tg 또는 Tg에 가까운 온도(예를 들면, Tg-20℃≤T1≤Tg+20℃의 범위 내의 온도)로 설정하는 것이 바람직하다. 제1 목표 온도 T1를 이러한 온도로 설정함으로써, 열판에 의해 가열하여 연화시킨 시트의 피성형부를 성형형의 성형면으로 밀어붙였을 때에, 성형형의 성형면의 형상을 모방하여 시트의 피성형부가 부형하기 쉽게 된다(시트의 피성형부를, 성형형의 성형면의 형상을 모방하여 정밀도 좋게 부형할 수 있다).

또, 성형형은, 1개를 돌려 사용해도 좋고, 복수 개를 차례로 돌려 사용해도 좋다. 복수 개의 성형형을 차례로 돌려 사용하는 경우는, 성형형을 가열하는 히터도 복수 개(예를 들면, 성형형과 동수) 준비하고, 복수 개의 성형형으로부터 선택된 제1 성형형을 수용 케이스 내에 배치하여 성형에 사용하고 있는 기간 중, 다른 성형형을, 수용 케이스의 외부에 배치되어 있는 히터에 의해 가열하도록 하면 좋다. 그리고, 제1 성형형을 수용 케이스의 외부로 취출한 후, 히터에 의해 제1 목표 온도까지 가열된 다른 성형형(제2 성형형)을, 수용 케이스 내의 상기 이간 위치에 배치하여, 새로운 피성형부의 성형을 행하면 좋다. 이와 같이 함으로써, 성형의 사이클 시간을 짧게 할 수 있다.

또한, 성형의 사이클 시간(1사이클의 시간)은, 현재 성형하고 있는 피성형부의 성형을 끝내고 당해 피성형부를 성형형의 외부로 이동시키고 나서, 새로운 피성형부의 성형을 끝내고 당해 새로운 피성형부를 성형형의 외부로 이동시키기까지의 시간이다.

더욱이, 상기 어느 하나의 열성형 장치에 있어서, 상기 성형형 이동 수단으로서, 상기 제2 방향으로 탄성적으로 수축하는 탄성 부재가, 상기 냉각 플레이트 중 상기 제1 방향을 향하는 표면 측에 마련되어 있고, 상기 히터에 의해 가열된 상기 성형형을, 상기 제1 개구부를 통해 상기 수용 케이스 내의 상기 이간 위치에 배치한 후, 상기 열판의 상기 가열면에 접촉시켜 가열한 상기 피성형부를, 상기 공기압에 의해 상기 제2 방향으로 밀어 눌러 상기 성형형의 상기 성형면으로 밀어붙여, 상기 피성형부의 열성형을 개시하는 동시에, 상기 공기압에 의해 상기 피성형부와 함께 상기 성형형을 상기 제2 방향으로 밀어 누름으로써, 상기 탄성 부재를 상기 제2 방향으로 탄성적으로 수축시키고, 수축한 상기 탄성 부재의 전체를 상기 냉각 플레이트의 상기 표면에 형성되어 있는 오목부(凹部) 내에 수용함과 함께, 상기 성형형을, 상기 이간 위치로부터 상기 제2 방향으로 이동시켜 상기 접촉 위치에 배치하는 열성형 장치로 하면 좋다.

상술한 열성형 장치에서는, 성형형 이동 수단으로서, 제2 방향으로 탄성적으로 수축하는 탄성 부재가, 냉각 플레이트 중 제1 방향을 향하는 표면 측에 마련되어 있다. 이 열성형 장치에서는, 공기압에 의해, 피성형부를 제2 방향으로 밀어 눌러 성형형의 성형면으로 밀어붙여 피성형부의 열성형을 개시하는 동시에, 이 공기압에 의해 피성형부와 함께 성형형을 제2방향으로 밀어 누름으로써, 탄성 부재를 제2 방향으로 탄성적으로 수축시켜, 성형형을, 상기 이간 위치로부터 제2 방향으로 이동시켜 상기 접촉 위치에 배치할 수 있다. 이에 의해, 성형면으로 밀어붙여져 열성형된 피성형부를, 상기 접촉 위치에 배치되어 있는 성형형(즉, 냉각 플레이트에 접촉하고 있는 성형형)의 성형면으로 밀어붙인 상태에서, 성형형을 통해 냉각 플레이트에 의해 냉각할 수 있다.

더욱이, 상기 어느 하나의 열성형 장치에 있어서, 상기 성형형을 통해 상기 냉각 플레이트에 의해 상기 피성형부를 냉각한 후, 상기 성형형 이동 수단에 의해, 상기 성형형을 상기 접촉 위치로부터 상기 이간 위치로 이동시키는 열성형 장치로 하면 좋다.

상술한 열성형 장치에서는, 성형형을 통해 냉각 플레이트에 의해 피성형부를 냉각한 후, 성형형 이동 수단에 의해, 성형형을 접촉 위치로부터 이간 위치로 이동시킨다. 이것에 의해, 열성형 장치가 성형형 이동 수단에 의해 수용 케이스 내의 상기 이간 위치에 성형형이 배치되는 상태로 되돌아 간다.

따라서, 그 후, 냉각 플레이트에 의해 냉각된 피성형부를 수용 케이스의 외부로 이동시켜, 제1 개구부를 통해 수용 케이스의 외부로 성형형을 취출한 후, 새로운 피성형부를 열성형하기 위하여, 수용 케이스의 외부의 히터에 의해 가열된 성형형을, 수용 케이스의 외부로부터 제1 개구부를 통해 수용 케이스 내에 배치할 때, 수용 케이스 내의 상기 이간 위치에 성형형을 배치할 수 있다.

또한, 성형형 이동 수단으로서 전술한 탄성 부재를 마련하고 있는 경우에는, 성형형을 통해 냉각 플레이트에 의해 피성형부를 냉각한 후, 상기 공기압을 해방(즉, 상기 공기압에 의한 제2 방향으로의 피성형부의 밀어 누름을 해제)함으로써, 탄성 부재를 제1 방향으로 탄성적으로 신장시켜, 성형형을 상기 접촉 위치로부터 상기 이간 위치로 이동시킬 수 있다. 이것에 의해, 열성형 장치가, 탄성 부재에 의해 수용 케이스 내의 이간 위치에 성형형이 배치되는 상태로 되돌아 간다.

[도1] 실시 형태에 관한 열성형 장치의 설명도이다.
[도2] 동 열성형 장치의 다른 설명도이다.
[도3] 동 열성형 장치의 다른 설명도이다.
[도4] 동 열성형 장치의 다른 설명도이다.
[도5] 동 열성형 장치의 다른 설명도이다.
[도6] 동 열성형 장치의 다른 설명도이다.
[도7] 동 열성형 장치의 다른 설명도이다.

<실시 형태>

다음으로, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 도1은, 실시 형태에 관한 열성형 장치(1)의 설명도이며, 열성형 장치(1)의 개략 구성도이다. 도2~도7은 실시 형태에 관한 열성형 장치(1)의 다른 설명도이며, 열성형 장치(1)에 의한 시트(10)의 성형 방법의 흐름을 설명하는 도면이다.

본 실시 형태의 열성형 장치(1)는, 도1에 나타낸 바와 같이, 열판(20), 성형형(30), 냉각 플레이트(40), 히터(50) 및 수용 케이스(60)를 구비한다. 이 중, 열판(20)은, 직사각형 평판 형상의 금속판으로 이루어지고, 열가소성의 시트(10)의 피성형부(11)를 가열한다. 열판(20)의 상면 측에는 열판(20)을 가열하는 도시하지 않은 히터가 마련되어 있다. 이 히터(도시 생략)에 의해, 열판(20)은 소정의 온도(시트(10)의 유리 전이 온도보다도 높은 설정 온도)까지 가열된다. 또, 수용 케이스(60)는, 직사각형 상자 형상을 이루고, 상방(제1 방향(D1))으로 개구하는 제1 개구부(61)를 갖는다.

냉각 플레이트(40)는, 도1에 나타낸 바와 같이, 평판 형상의 금속판으로 이루어지고, 수용 케이스(60) 내에 수용되어 있다. 이 냉각 플레이트(40)는, 냉각 플레이트(40)의 하면(제2 방향(D2)을 향하는 면)과 수용 케이스(60)의 저면의 사이에 위치하는 복수의 지주(45)에 의해 지지되는 양태로 수용 케이스(60) 내에 고정되어 있다. 있다. 냉각 플레이트(40)는 당해 냉각 플레이트(40)의 내부에, 냉각액(CL)이 유통하는 유로(41)를 갖는다. 냉각 플레이트(40) 내의 유로(41)는, 도시하지 않은 냉각액 온조기에 접속하는 액 유통관(80)에 접속되어 있다. 냉각액(CL)은, 액 유통관(80)을 통하여, 냉각액 온조기(도시하지 않음)와 냉각 플레이트(40) 내의 유로(41) 사이를 순환한다.

또한, 도1~도7에는, 액 유통관(80)으로서, 냉각 플레이트(40) 내의 유로(41)에 냉각액(CL)을 공급하는 측(IN 측으로 한다)의 액 유통관만을 나타내고 있고, 냉각 플레이트(40) 내의 유로(41)로부터 냉각액(CL)을 배출하는 측(OUT 측)의 액 유통관의 도시를 생략하고 있다. 또한, IN 측의 액유통관(80)에는 밸브(81)가 마련되어 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 냉각액(CL)으로서 물을 사용하고 있고, 도시하지 않은 냉각액 온조기 내에서, 냉각액(CL)인 물의 온도를 30℃로 조정하고 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 30℃로 온도 조정된 냉각액(CL)(물)이 냉각 플레이트(40) 내의 유로(41)에 공급된다. 또, 본 실시 형태에서는, 통상, 냉각 플레이트(40) 내의 유로(41)에 냉각액(CL)이 유통하고 있다.

히터(50)는, 도1에 나타낸 바와 같이, 평판 형상을 이루고, 수용 케이스(60)의 외부에 마련되어 있다. 히터(50)는, 수용 케이스(60)의 외부에서, 성형형(30)을 가열한다.

성형형(30)은 평면에서 볼 때 직사각 형상을 이루고, 시트(10)의 피성형부(11)를 성형(부형)하는 금형이다. 이 성형형(30)은, 당해 성형형(30)의 표면 (30b)에, 피성형부(11)를 성형하는 성형면(31)을 갖는다. 성형형(30)은, 수용 케이스(60)의 제1 개구부(61)를, 통해 수용 케이스(60) 내에 착탈 가능하게 배치된다. 이 성형형(30)은, 도1에 나타낸 바와 같이, 수용 케이스(60)의 외부에서 히터(50)에 의해 가열된 후, 도2에 나타낸 바와 같이, 표면(30b)을 제1 방향(D1)(상방)으로 향함과 함께, 이면(30c)을 제1 방향(D1)과는 반대의 제2 방향(D2)(하방)으로 향하여, 수용 케이스(60) 내 중 냉각 플레이트(40)보다 제1 개구부(61) 측(즉, 냉각 플레이트(40)에 대하여 제1 방향(D1)의 위치)에 배치된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 방향(D1)을 상방향으로 하고, 제2 방향(D2)을 하방향으로 하고 있다.

더욱이, 본 실시 형태의 열성형 장치(1)는, 공기압 조정 장치(150)를 구비한다. 공기압 조절 장치(150)는 콤프레셔(165), 콤프레셔(165)에 의해 압축 공기를 저장하는 가압 탱크(160), 진공 펌프(175), 및 이 진공 펌프(175)에 연결된(연통하는) 진공 탱크(170)를 구비한다. 가압 탱크(160) 및 진공 탱크(170)는, 각각, 열판(20)을 상하 방향으로 관통하는 통기공(通氣孔)(도시 생략)에 접속 가능하게 되어 있다. 더욱이, 가압 탱크(160) 및 진공 탱크(170)는, 각각, 수용 케이스(60)의 저부를 상하 방향으로 관통하는 통기공(도시 생략)에도 접속 가능하게 되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 열성형 장치(1)는, 공기압 조정 장치(150)를 제어하는 공기압 제어부(130)를 구비한다. 또한, 공기압 제어부(130)는, 마이크로컴퓨터로 이루어지는 제어 장치(100)의 일부를 구성하고 있다. 여기서, 성형형(30), 냉각 플레이트(40), 수용 케이스(60), 및 열판(20)을 구비하고, 성형형(30) 및 냉각 플레이트(40)를 수용한 수용 케이스(60)의 제1 개구부(61)를, 시트(10)를 사이에 두어 열판(20)에 의해 폐색한 장치를, 성형 유닛(2)으로 한다(도4 참조).

공기압 제어부(130)는, 예를 들면, 수용 케이스(60)의 상방(수용 케이스(60)에 대하여 제1 방향(D1))에 위치하는 열판(20)의 하면(가열면(20c)을 포함하는 면)과 수용 케이스(60)의 상단부(62)의 사이에 시트(10)를 사이에 둔 상태에서, 진공 탱크(170)를, 성형 유닛(2)의 열판(20)의 통기공(도시 생략)에 접속하고, 진공 펌프(175)를 구동시키는 제어를 행한다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 열판(20)의 통기공을 통해, 성형 유닛(2)의 내부 공간(열판(20)의 통기공을 포함한다. 이하 동일) 중, 시트(10)보다 상방(제1 방향 D1)에 위치하는 상방 공간(제1 공간) 내를 감압(진공 당김)할 수 있다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 내부 공간 중, 상기 상방 공간 내의 기압(공기압)을, 시트(10)보다 하방(제2 방향(D2))에 위치하는 하방 공간(제2 공간) 내의 기압(공기압) 보다 낮게 하여, 시트(10)를 사이에 두고 상하에 위치하는 상방 공간과 하방 공간의 차압(공기압의 차분)에 의해, 시트(10)(피성형부(11))를, 상방에 위치하는 열판(20)의 가열 표면(20c)에 밀착시킬 수 있다(도4 참조).

또한, 공기압 제어부(130)는, 예를 들어, 수용 케이스(60)의 상방에 위치하는 열판(20)과 수용 케이스(60)의 상단부(62) 사이에 시트(10)를 사이에 둔 상태에서, 가압 탱크(160)를, 성형 유닛(2)의 수용 케이스(60)의 통기공(도시 생략)에 접속하고, 가압 탱크(160)로부터 수용 케이스(60)의 통기공에 압축 공기를 공급하는 제어를 행한다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 내부 공간 중, 시트(10)보다 하방에 위치하는 하방 공간 내에 압축 공기를 공급하여 가압할 수 있다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 내부 공간 중, 상기 하방 공간 내의 기압(공기압)을, 상기 상방 공간 내의 기압(공기압)보다 높게 하고, 시트(10)를 사이에 두고 상하에 위치하는 상방 공간과 하방 공간과의 차압(공기압의 차분)에 의해, 시트(10)(피성형부(11))를, 상방에 위치하는 열판(20)의 가열면(20c)으로 밀어붙여 밀착시킬 수 있다(도4 참조).

또, 공기압 제어부(130)는, 예를 들어, 수용 케이스(60)의 상방에 위치하는 열판(20)과 수용 케이스(60)의 상단부(62)의 사이에 시트(10)를 사이에 두고 가열한 상태에서, 진공 탱크(170)를, 성형 유닛(2)의 수용 케이스(60)의 통기공(도시 생략)에 접속하고, 진공 펌프(175)를 구동시키는 제어를 행한다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 내부 공간 중, 시트(10)보다 하방에 위치하는 하방 공간을 감압(진공 흡인)할 수 있다. 이에 의해, 상기 하방 공간 내의 기압(공기압)을, 상기 상방 공간 내의 기압(공기압)보다 낮게 하고, 시트(10)를 사이에 두고 상하에 위치하는 상기 상방 공간과 상기 하방 공간의 차압(공기압의 차분)에 의해, 시트(10) 중 열판(20)의 가열면(20c)에 접촉시켜 가열한 피성형부(11)를 하방으로 밀어 눌러, 피성형부(11)를, 히터(50)에 의해 가열된 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙여 열성형할 수 있다(도5 참조).

더욱이, 공기압 제어부(130)는, 예를 들어 수용 케이스(60)의 상방에 위치하는 열판(20)과 수용 케이스(60)의 상단부(62)(제1 방향(D1)의 단부)의 사이에 시트(10)를 사이에 두고 가열한 상태에서, 가압 탱크(160)를, 성형 유닛(2)의 열판(20)의 통기공(도시 생략)에 접속하고, 가압 탱크(160)로부터 열판(20)의 통기공에 압축 공기를 공급하는 제어를 행한다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 내부 공간 중, 시트(10)보다 상방에 위치하는 상방 공간에 압축 공기를 공급하여 가압할 수 있다. 이에 의해, 상기 상방 공간 내의 기압(공기압)을, 상기 하방 공간 내의 기압(공기압)보다 높게 하여, 시트(10)를 사이에 두고 상하에(반대 방향으로) 위치하는 상기 상방 공간과 상기 하방 공간의 차압(공기압의 차분)에 의해, 시트(10) 중 열판(20)의 가열면(20c)에 접촉시켜 가열한 피성형부(11)를 하방으로 밀어 눌러, 피성형부(11)를, 히터(50)에 의해 가열된 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙여 열성형할 수 있다(도5 참조).

이러한 열성형 장치(1)는, 수용 케이스(60)의 상방에 위치하는 열판(20)과 수용 케이스(60)의 상단부(62)의 사이에 시트(10)를 사이에 두면서, 시트(10) 및 열판(20)에 의해 수용 케이스(60)의 제1개구부(61)를 폐색한 상태에서, 열판(20)의 가열면(20c)에 피성형부(11)를 접촉시켜 가열하고(예를 들면, 열판(20)의 가열에 의해, 시트(10)의 유리 전이 온도 이상에서 융점보다 낮은 온도로까지 피성형부(11)를 승온시켜 연화시켜), 당해 가열한 피성형부(11)를, 공기압 조정 장치(150)에 의해 조정된 공기압(성형 유닛(2)의 내부 공간의 공기압)에 의해 하방(제2 방향(D2)으로 밀어 눌러, 히터(50)에 의해 가열된 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙여 열성형한다(부형한다).

그런데, 본 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 히터(50)가 수용 케이스(60)의 외부에 배치되어 있다. 더욱이, 성형형(30)이, 제1 개구부(61)를 통해 수용 케이스(60) 내에 착탈 가능하게 배치된다. 따라서, 제1 개구부(61)를 통해 수용 케이스(60)의 외부로 성형형(30)을 취출하고, 수용 케이스(60)의 외부에 배치된 히터(50)에 의해 성형형(30)을 가열할 수 있다(도1 및 도7 참조).

이와 같이, 냉각 플레이트(40)는 수용 케이스(60) 내에 수용된 상태인 채로 하고, 수용 케이스(60)의 외부에 성형형(30)만을 취출하고, 수용 케이스(60)의 외부에 배치된 히터(50)에 의해 성형형(30)만을 가열함으로써, 예를 들면, 수용 케이스(60)의 내부에 배치된 히터(50)에 의해 냉각 플레이트(40)를 통해 성형형(30)을 가열하는 경우에 비해, 효율 좋게 성형형(30)을 가열할 수 있다. 구체적으로는, 성형형(30)의 온도를, 미리 설정한 제1 목표 온도 T1까지 신속하게 상승시킬 수 있다.

더욱이, 본 실시 형태의 열성형 장치(1)는, 성형형 이동 수단으로서의 스프링 부재(70)(탄성 부재)를 구비한다(도1 참조). 스프링 부재(70)는 코일 스프링이며, 냉각 플레이트(40) 중 제1 방향(D1)(상방)을 향하는 표면(40b) 측에 4 개 마련되어 있다. 상세하게는, 냉각 플레이트(40)의 표면(40b)에는, 도시하지 않은 오목부가 4개(스프링 부재(70)와 동수) 형성되어 있고, 무부하 상태(도1에 나타낸 상태)인 스프링 부재(70)의 하단부(제2 방향(D2)의 단부)가 상기 오목부 내에 수용됨과 함께, 무부하 상태인 스프링 부재(70) 중 하단부보다 상방의 부위가 냉각 플레이트(40)의 표면(40b)보다 상방에 위치하는 양태로, 스프링 부재(70)의 하단부가 오목부의 저면에 고정되어 있다. 이 스프링 부재(70)는 제2 방향(D2)으로 탄성적으로 수축하고고, 제1 방향(D1)으로 탄성적으로 신장한다.

이 스프링 부재(70)(성형형 이동 수단)는, 히터(50)에 의해 가열된 성형형(30)을 수용 케이스(60)의 외부로부터 제1 개구부(61)를 통해 수용 케이스(60) 내에 배치할 때, 수용 케이스(60) 내 중 냉각 플레이트(40)로부터 제1 방향(D1)(상방)으로 이간한 이간 위치에 성형형(30)가 배치되도록 한다(도2 참조). 상세하게는, 수용 케이스(60)의 외부로부터 제1 개구부(61)를 통해 수용 케이스(60) 내에 성형형(30)을 배치할 때, 성형형(30)의 이면(30c)이 스프링 부재(70)의 상단부(제1 방향(D1)의 단부) )에 접촉하는 양태로, 성형형(30)이 스프링 부재(70)에 의해 지지됨으로써, 성형형(30)이, 수용 케이스(60) 내의 상기 이간 위치에 배치된다. 또한, 성형형(30)은, 표면(30b)을 제1 방향(D1)(상방)으로 향함과 함께, 이면 (30c)을 제2 방향(D2)(하방)으로 향하여, 냉각 플레이트(40)로부터 제1 방향(D1)(상방)으로 이간한 이간 위치에 배치된다.

더욱이, 이 스프링 부재(70)(성형형 이동 수단)는, 그 후, 열판(20)의 가열면(20c)에 접촉하여 가열된 시트(10)의 피성형부(11)를, 공기압 조정 장치(150)에 의해 조정된 공기압(성형 유닛(2)의 내부 공간의 공기압)에 의해 제2 방향(D2)(하방)으로 밀어 눌러 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙여 열성형할 때에, 성형형(30)을, 상기 이간 위치로부터 제2 방향(D2)(하방)으로 이동시켜, 성형형(30)의 이면(30c)이 냉각 플레이트(40)의 표면(40b)에 접촉하는 접촉 위치에 배치한다(도5 참조).

상세하게는, 공기압 조정 장치(150)에 의해 조정된 공기압에 의해, 피성형부(11)를 제2 방향(D2)으로 밀어 눌러 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙여 피성형부(11)의 열성형을 개시하는 동시에, 이 공기압에 의해 피성형부(11)와 함께 성형형(30)을 제2 방향(D2)으로 밀어 누름으로써, 스프링 부재(70)(탄성 부재)를 제2 방향(D2)으로 탄성적으로 수축시켜, 성형형(30)을, 상기 이간 위치 제2 방향(D2)으로 이동시켜 상기 접촉 위치에 배치한다(도5 참조). 또한, 이 때, 수축된 스프링 부재(70)의 전체가 냉각 플레이트(40)의 표면(40b)에 형성되어 있는 오목부에 수용된다.

이에 의해, 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙여져 열성형된 피성형부(11)를, 상기 접촉 위치에 배치되어 있는 성형형(30)(즉, 냉각 플레이트(40)의 표면(40b)과 접촉하고 있는 성형형(30))의 성형면(31)에 밀어붙인 상태에서, 성형형(30)를 통해 냉각 플레이트(40)(유로(41)에 냉각액(CL)이 유통하고 있는 냉각 플레이트(40))에 의해 냉각할 수 있다.

따라서, 본 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 성형면(31)으로 밀어붙여져 열성형된 피성형부(11)가 성형형(30)을 통해 냉각 플레이트(40)에 의해 냉각되는 기간 중, 냉각 플레이트(40)가 히터(50)에 의해 가열되는 일이 없다. 이 때문에, 냉각 플레이트(40)에 의해, 신속하게, 열성형된 피성형부(11)를, 성형형(30)을 통해 냉각할 수 있다. 구체적으로는, 열성형된 피성형부(11)의 온도를, 미리 설정한 제2 목표 온도 T2(구체적으로는, 피성형부(11)가 충분히 경화되는 온도)까지 신속하게 저하시킬 수 있다.

따라서, 본 실시 형태의 열성형 장치(1)에 의하면, 열성형한 시트(10)의 피성형부(11)의 냉각 시간을 단축할 수 있다. 환언하면, 실시 형태의 열성형 장치(1)에 의하면, 열성형한 시트(10)의 피성형부(11)의 냉각 속도를 높일 수 있다. 또한, 성형면(31)으로 밀어붙여져 열성형된 피성형부(11)를, 성형형(30)을 통해 냉각 플레이트(40)에 의해 냉각하고 있는 기간 중, 냉각 플레이트(40)의 유로(41) 내에는 냉각액(CL)이 유통하고 있다.

또한, 본 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 피성형부(11)의 열성형을 개시할 때까지는, 성형형(30)은, 냉각 플레이트(40)로부터 제1 방향(D1)으로 이간된 이간 위치에 배치되어 있기 때문에, 냉각 플레이트(40)에 의해 냉각되기 어렵다. 따라서, 피성형부(11)의 열성형을 개시하기 까지에, 히터(50)에 의해 가열하여 둔 성형형(30)의 온도가 저하하기 어려워지기 때문에, 열판(20)에 의해 가열된 피성형부(11)를 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙였을 때에, 성형형(30)의 성형면(31)의 형상을 모방하여 피성형부(11)가 부형하기 쉽게 된다(시트(10)의 피성형부(11)를, 성형형(30)의 성형면(31)의 형상을 모방하여 정밀도 좋게 부형할 수 있다).

또, 본 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 성형형(30)을 통해 냉각 플레이트(40)에 의해 피성형부(11)를 냉각한 후, 스프링 부재(70)(성형형 이동 수단)에 의해, 성형형(30)을 상기 접촉 위치로부터 상기 이간 위치로 이동시킨다. 구체적으로는, 성형형(30)을 통해 냉각 플레이트(40)에 의해 피성형부(11)를 냉각한 후, 상기 공기압을 해방하고, 상기 공기압에 의한 제2 방향(D2)으로의 성형면(31)에 대한 피성형부(11)의 밀어 누름을 해제함으로써, 스프링 부재(70)를 제1 방향(D1)(상방)으로 탄성적으로 신장(복원)시켜, 성형형(30)을 상기 접촉 위치로부터 상기 이간 위치로 이동시킨다(도6 참조). 이것에 의해, 열성형 장치(1)가 스프링 부재(70)(성형형 이동 수단)에 의해 수용 케이스(60) 내의 상기 이간 위치에 성형형(30)이 배치되는 상태로 되돌아 간다.

따라서, 그 후, 냉각 플레이트(40)에 의해 냉각된 피성형부(11)를 갖는 시트(10)를, 수용 케이스(60)의 외부로 이동시키고(도6 참조), 그 후, 제1 개구부(61)를 통해 수용 케이스(60)의 외부로 성형형(30)을 취출한 후(도7 참조), 새로운 피성형부(11)를 열성형하기 위해, 수용 케이스(60)의 외부의 히터(50)에 의해 가열한 성형형(30)(도1 참조)을, 수용 케이스(60)의 외부로부터 제1 개구부(61)를 통해 수용 케이스(60) 내에 배치할 때, 수용 케이스(60) 내의 상기 이간 위치에 성형형(30)을 배치할 수 있다(도2 참조).

다음으로, 본 실시 형태의 열성형 장치(1)를 이용한 시트(10)의 성형 방법에 관하여 도1~도7을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 시트(10)로서, 폴리카보네이트(유리 전이 온도 Tg가 150℃융점 Tm이 250℃)로 이루어지는 평면에서 보아 직사각형 형상의 수지 시트를 사용한 예에 대해 설명한다.

우선, 성형형 가열 공정에 있어서, 수용 케이스(60)의 외부에서, 히터(50)에 의해 성형형(30)을 가열한다(도1 참조). 구체적으로는, 히터(50)에 의한 성형형(30)의 가열에 의해, 성형형(30)의 온도를, 제1 목표 온도 T1(본 실시 형태에서는, 140℃까지 상승시킨다.

이어서, 성형형 배치 공정으로 진행하여, 히터(50)에 의한 가열에 의해 제1 목표 온도 T1로 한 성형형(30)을, 수용 케이스(60)의 외부로부터 제1 개구부(61)를 통해 수용 케이스(60) 내에 배치한다(도2 참조). 구체적으로는, 성형형(30)의 이면(30c)이 스프링 부재(70)의 상단부(제1 방향(D1)의 단부)와 접촉하는 양태로, 성형형(30)이 스프링 부재(70)에 의해 지지됨으로써, 성형형(30)이, 수용 케이스(60) 내의 이간 위치(수용 케이스(60) 내 중 냉각 플레이트(40)로부터 제1 방향(D1)으로 이간된 위치)에 배치된다. 또한, 성형형(30)은, 표면(30b)을 제1 방향(D1)(상방)으로 향함과 함께, 이면(30c)을 제2 방향(D2)(하방)으로 향하여, 상기 이간 위치에 배치된다(도2 참조).

다음으로, 시트 세트 공정으로 진행하여, 도3에 나타낸 바와 같이, 수용 케이스(60)의 상단부(62)에 시트(10)의 주연부(피성형부(11)의 주위에 위치하는 부위)가 접촉하고, 시트(10)에 의해 수용 케이스(60)의 제1 개구부(61)가 폐색되는 양태로, 수용 케이스(60)의 상단부(62) 상에 시트(10)를 적재한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 시트(10)로서, 매엽형(枚葉型)의 시트(예를 들면, 띠 형상의 시트를 소정의 길이로 절단하여 복수 매로 분할한 평면시 직사각형 형상의 시트)를 사용하고 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 유리 전이 온도 Tg가 150℃인 시트(10)에 대하여, 제1 목표 온도 T1을 140℃로 설정하고 있다. 이와 같이, 제1 목표 온도 T1을 시트(10)의 유리 전이 온도 Tg에 가까운 온도로 설정(구체적으로는, Tg-20℃≤T1≤Tg+20℃의 범위 내의 온도로 설정)함으로써, 열판(20)에 의해 가열하여 연화시킨 시트(10)의 피성형부(11)를 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙였을 때에, 성형형(30)의 성형면(31)의 형상을 모방하여 시트(10)의 피성형부(11)가 부형하기 쉽게 된다(시트(10)의 피성형부(11)를, 성형형(30)의 성형면(31)의 형상을 모방하여 정밀도 좋게 부형할 수 있다).

다음으로, 시트 가열 공정으로 진행하여, 도4에 나타내는 바와 같이, 수용 케이스(60)의 상방(바로 위)에 위치하는 열판(20)을 하방(제2 방향(D2))으로 이동시켜, 열판(20)의 하면과 수용 케이스(60)의 상단부(62)의 사이에 시트(10)를 사이에 두면서, 시트(10) 및 열판(20)에 의해 수용 케이스(60)의 제1 개구부(61)를 폐색한다. 이에 의해, 전술한 바와 같이, 성형형(30) 및 냉각 플레이트(40)를 수용한 수용 케이스(60)의 제1 개구부(61)가, 시트(10)를 사이에 두어 열판(20)에 의해 폐색된 성형 유닛(2)이 형성된다.

이어서, 이 상태에서, 공기압 제어부(130)의 제어에 의해, 진공 탱크(170)를, 통기관(152)을 통해 성형 유닛(2)의 열판(20)의 통기공(도시 생략)에 접속하여, 진공 펌프(175)를 구동시킨다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 열판(20)의 통기공(도시 생략)을 통하여, 성형 유닛(2)의 내부 공간(열판(20)의 통기공을 포함한다) 중, 시트(10)보다 상방(제1 방향(D1))에 위치하는 상방 공간 내를 감압(진공 당김)할 수 있다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 내부 공간 중, 상기 상방 공간 내의 기압(공기압)을, 시트(10)보다 하방(제2 방향(D2))에 위치하는 하방 공간 내의 기압(공기압)보다 낮게 하여, 시트(10)를 사이에 두고 상하에 위치하는 상방 공간과 하방 공간의 차압(공기압의 차분)에 의해, 시트(10)(피성형부(11))를, 상방(제1 방향(D1))에 위치하는 열판(20)의 가열면(20c)에 밀착시킬 수 있다(도4 참조).

더욱이, 공기압 제어부(130)의 제어에 의해, 가압 탱크(160)를, 통기관(154)을 통해, 성형 유닛(2)의 수용 케이스(60)의 통기공(도시 생략)에 접속하고, 가압 탱크(160)로부터 수용 케이스(60)의 통기공에 압축 공기를 공급한다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 내부 공간 중, 시트(10)보다 하방에 위치하는 하방 공간 내에 압축 공기를 공급하여 가압할 수 있다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 내부 공간 중, 상기 하방 공간 내의 기압(공기압)을, 상기 상방 공간 내의 기압(공기압)보다도 보다 한층 높게 할 수 있다. 이에 의해, 시트(10)를 사이에 두고 상하에 위치하는 상방 공간과 하방 공간의 차압(공기압의 차분)이 보다 한층 커지고, 시트(10)(피성형부(11))를, 상방에 위치하는 열판(20)의 가열면(20c)에 강하게 밀어붙여 밀착시킬 수 있다(도4 참조).

또한, 본 실시 형태에서는, 열판(20)의 온도를 180℃로 조정하고 있다. 또한, 180℃는 시트(10)의 유리 전이 온도 Tg(150℃)보다 높고, 융점 Tm(약 250℃)보다 낮은 온도이다. 따라서, 상술한 바와 같이 하여, 시트(10)의 피성형부(11)를 열판(20)의 가열면(20c)에 밀착시킴으로써, 시트(10)의 피성형부(11)의 온도를 180℃로 할 수 있고, 이것에 의해, 시트(10)의 피성형부(11)를 연화시킬 수 있다. 그 후, 공기압 제어부(130)의 제어에 의해, 가압 탱크(160)로부터 수용 케이스(60)의 통기공으로의 압축 공기의 공급을 정지하고, 더욱이는, 진공 펌프(175)의 구동을 정지시킨다(상방 공간의 감압 상태를 해방한다).

다음으로, 열성형 공정 및 냉각 공정으로 진행하여, 공기압 제어부(130)의 제어에 의해, 진공 탱크(170)를, 통기관(154)을 통해, 성형 유닛(2)의 수용 케이스(60)의 통기공(도시 생략)에 접속하고, 진공 펌프(175)를 구동시킨다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 내부 공간 중, 시트(10)보다 하방에 위치하는 하방 공간을 감압(진공 흡인)할 수 있다. 이에 의해, 상기 하방 공간 내의 기압(공기압)을, 상기 상방 공간 내의 기압(공기압)보다 낮게 하고, 시트(10)를 사이에 두고 상하에 위치하는 상기 상방 공간과 상기 하방 공간의 차압(공기압의 차분)에 의해, 시트(10) 중 열판(20)의 가열면(20c)에 접촉시켜 가열한 피성형부(11)를 하방으로 밀어 눌러, 피성형부(11)를, 히터(50)에 의해 가열된 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙여 열성형하는 것이 가능해진다(도5 참조).

더욱이는, 공기압 제어부(130)의 제어에 의해, 가압 탱크(160)를, 통기관(152)을 통해, 성형 유닛(2)의 열판(20)의 통기공(도시 생략)에 접속하고, 가압 탱크(160)로부터 열판(20)의 통기공에 압축 공기를 공급하는 제어를 행한다. 이에 의해, 성형 유닛(2)의 내부 공간 중, 시트(10)보다 상방에 위치하는 상방 공간에 압축 공기를 공급하여 가압할 수 있다. 이에 의해, 상기 상방 공간 내의 기압(공기압)을, 상기 하방 공간 내의 기압(공기압)보다 보다 한층 높게 할 수 있다. 이에 의해, 시트(10)를 사이에 두고 상하에 위치하는 상기 상방 공간과 상기 하방 공간의 차압(공기압의 차분)이 보다 한층 커지고, 시트(10)의 피성형부(11)를 하방으로 보다 강하게 밀어 눌러, 피성형부(11)를 성형형(30)의 성형면(31)으로 보다 강하게 밀어붙여 열성형할 수 있다(도5 참조).

더욱이는, 이때, 공기압 조정 장치(150)에 의해 조정된 공기압(상방 공간과 하방 공간 사이의 차압)에 의해, 피성형부(11)와 함께 성형형(30)이 제2 방향(D2)으로 밀어 눌려짐으로써, 스프링 부재(70)(탄성 부재)는 제2 방향(D2)으로 탄성적으로 수축한다. 이에 의해, 성형형(30)이, 상기 이간 위치로부터 제2 방향(D2)으로 이동하여 상기 접촉 위치에 배치된다(도5 참조). 또한, 이 때, 수축된 스프링 부재(70)의 전체가, 냉각 플레이트(40)의 표면(40b)에 형성되어 있는 오목부(도시 생략) 내에 수용된다.

즉, 공기압 조정 장치(150)에 의해 조정된 공기압에 의해, 피성형부(11)를 제2 방향(D2)으로 밀어 눌러 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙여 피성형부(11)의 열성형을 개시하는 동시에, 이 공기압에 의해 피형성부(11)와 함께 성형형(30)을 제2 방향(D2)으로 밀어 누름으로써, 스프링 부재(70)(탄성 부재)를 제2 방향(D2)으로 탄성적으로 수축시켜, 성형형(30)을, 상기 이간 위치로부터 제2방향(D2)으로 이동시켜 상기 접촉 위치에 배치한다(도5 참조).

이에 의해, 성형형(30)의 성형면(31)으로 밀어붙여져 열성형된 피성형부(11)를, 상기 접촉 위치에 배치되어 있는 성형형(30)(즉, 냉각 플레이트(40)의 표면(40b)과 접촉하고 있는 성형형(30))의 성형면(31)으로 밀어붙인 상태에서, 성형형(30)를 통해 냉각 플레이트(40)(유로(41)에 냉각액(CL)이 유통하고 있는 냉각 플레이트(40))에 의해 냉각할 수 있다. 이에 의해, 냉각 플레이트(40)에 접촉하고 있는 성형형(30)을 통해, 시트(10)의 피성형부(11)를 냉각하여, 시트(10)의 피성형부(11)를 경화시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 피성형부(11)를 성형면(31)으로 밀어붙여 열성형하는 기간 중에, 성형형(30)을 통한 냉각 플레이트(40)에 의한 냉각에 의해, 피성형부(11)의 온도가 저하하기 시작한다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 성형면(31)으로 밀어붙여져 열성형된 피성형부(11)가 성형형(30)을 통해 냉각 플레이트(40)에 의해 냉각되는 기간 중, 냉각 플레이트(40)가 히터(50)에 의해 가열되는 일이 없다. 이 때문에, 냉각 플레이트(40)에 의해, 신속하게, 열성형된 피성형부(11)를 성형형(30)을 통해 냉각할 수 있다. 따라서, 피성형부(11)를 열성형한 시트(10)의 냉각 시간을 단축할 수 있다. 즉, 열성형한 피성형부(11)를 단시간에 냉각할 수 있다. 구체적으로는, 열성형된 피성형부(11)의 온도를, 미리 설정한 제2 목표 온도 T2(구체적으로는, 피성형부(11)가 충분히 경화되는 온도)까지, 신속하게(단시간에) 저하시킬 수 있다.

다음으로, 성형형 이동 공정으로 진행하여, 우선, 공기압 제어부(130)의 제어에 의해, 가압 탱크(160)로부터 성형 유닛(2)의 열판(20)의 통기공(도시 생략)으로의 압축 공기의 공급을 정지하고, 성형 유닛(2)의 상부 공간의 가압을 정지한 후, 성형 유닛(2)의 상부 공간을 대기압으로 되돌린다. 이어서, 열판(20)을 상방(제1 방향(D1))으로 이동시켜, 열판(20)을 수용 케이스(60)의 상단부(62)로부터 이간시킨다. 이어서, 진공 펌프(175)의 구동을 정지시켜, 성형 유닛(2)의 하방 공간의 감압(진공 흡인)을 정지한 후, 성형 유닛(2)의 하방 공간을 대기압으로 되돌린다. 이에 의해, 상기 공기압이 해방되어, 상기 공기압에 의한 제2 방향(D2)으로의 성형면(31)에 대한 피성형부(11)의 밀어 누름이 해제되기 때문에, 탄성 수축하고 있던 스프링 부재(70)가 제1 방향(D1)(상방)으로 탄성적으로 신장(복원)하여, 성형형(30)가 상기 접촉 위치로부터 상기 이간 위치로 이동한다(도6 참조). 이 때, 스프링 부재(70)(성형형 이동 수단)는, 수용 케이스(60) 내의 상기 이간 위치에 성형형(30)이 배치되는 상태로 되돌아간다.

또한, 본 실시 형태에서는, 열성형 공정(냉각 공정)을 개시(즉, 진공 펌프(175)를 구동시켜 성형 유닛(2)의 하방 공간의 감압을 개시)하고 나서, 성형형 이동 공정을 개시(즉, 가압 탱크(160)로부터의 압축 공기의 공급을 정지하고, 성형 유닛(2)의 상방 공간의 가압을 정지)하기까지의 시간을, 제1 목표 온도 T1(본 실시 형태에서는 140℃로 된 성형형(30)의 온도가, 미리 설정한 제2 목표 온도 T2(본 실시 형태에서는 80℃까지 저하하는데 필요한 시간으로 설정하고 있다. 이에 의해, 냉각 공정에서, 열성형한 피성형부(11)의 온도를, 제2 목표 온도 T2까지, 적절히 저하시킬 수 있다.

제2 목표 온도 T2는, 시트(10)의 피성형부(11)가 충분히 경화되는 온도로 설정하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 유리 전이 온도 Tg가 150℃인 시트(10)에 대하여, 제2 목표 온도 T2를 80℃로 설정하고 있으므로, 냉각 공정에 있어서, 열성형한 피성형부(11)를 충분히 경화시킬 수 있다.

이어서, 취출 공정으로 진행하여, 냉각 플레이트(40)에 의해 냉각된 피성형부(11)를 포함하는 시트(10)를, 수용 케이스(60) 내로부터 취출한다(도6 참조). 이것에 의해, 냉각 플레이트(40)에 의해 냉각된 피성형부(11)를, 수용 케이스(60)의 외부로 이동시킨다. 이어서, 도7에 나타낸 바와 같이, 수용 케이스(60)의 외부에 배치되어 있는 히터(50)에 의해 성형형(30)을 가열하기 위해서, 제1 개구부(61)를 통해 수용 케이스(60)의 외부로 성형형(30)을 취출한다. 취출한 성형형(30)은, 도1에 나타낸 바와 같이, 수용 케이스(60)의 외부에 배치된 히터(50) 상에 적재된다. 이에 의해, 새로이, 상술한 성형형 가열 공정이 개시된다.

구체적으로는, 열성형 장치(1)에 의해 새로운 시트(10)(새로운 피성형부(11))를 성형하기 위해, 성형형 가열 공정에 있어서, 히터(50)에 의한 성형형(30)의 가열에 의해, 성형형(30)의 온도를, 제1 목표 온도 T1(본 실시 형태에서는 140℃까지 상승시킨다(도1 참조). 이어서, 전술한 성형형 배치 공정으로 진행하여, 제1 목표 온도 T1로 한 성형형(30)을, 수용 케이스(60)의 외부로부터 제1 개구부(61)를 통해 수용 케이스(60) 내에 배치한다. 이 때, 성형형(30)의 이면(30c)이 스프링 부재(70)의 상단부(제1 방향(D1)의 단부)에 접촉하는 양태로, 성형형(30)이 스프링 부재(70)에 의해 지지됨으로써, 성형형(30)이, 수용 케이스(60) 내의 상기 이간 위치에 배치된다(도2 참조).

그 후, 상술 한 일련의 공정을 순차적으로 행하여, 열성형 장치(1)에 의해 새로운 시트(10) (새로운 피성형부(11))를 성형한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 성형형 가열 공정, 성형형 배치 공정, 시트 세트 공정, 시트 가열 공정, 열성형 공정, 냉각 공정, 성형형 이동 공정, 및 취출 공정으로 이루어지는, 일련의 시트 성형 사이클을 반복 행함으로써, 열성형 장치(1)에 의해 복수의 시트(10) (복수의 피성형부(11))를 순차 성형할 수 있다.

그런데, 본 실시 형태의 성형형 가열 공정에서는, 냉각 플레이트(40)는 수용 케이스(60) 내에 수용된 상태로 하고, 수용 케이스(60)의 외부에서, 히터(50)에 의해 성형형(30)을 가열하도록 하고 있다. 이 때문에, 수용 케이스(60)의 내부에 있어서 냉각 플레이트(40)의 하면에 접촉하는 양태로 배치된 히터(50)에 의해, 냉각 플레이트(40)를 통해 성형형(30)을 가열하는 경우에 비해, 효율 좋게 성형형(30)을 가열할 수 있다. 구체적으로는, 성형형(30)의 온도를, 미리 설정한 제1 목표 온도 T1까지 신속하게 상승시킬 수 있다.

더욱이, 본 실시 형태의 냉각 공정에서는, 히터(50)를 수용 케이스(60)의 외부에 배치하고 있기 때문에, 수용 케이스(60) 내에서, 성형면(31)으로 밀어붙여져 열성형된 피성형부(11)가 성형형(30)을 통해 냉각 플레이트(40)에 의해 냉각되는 기간 중, 냉각 플레이트(40)가 히터(50)에 의해 가열되는 일이 없다. 이 때문에, 냉각 플레이트(40)에 의해, 신속하게 (단시간에), 열성형된 피성형부(11)를, 성형형(30)을 통해 냉각할 수 있다. 구체적으로는, 열성형된 피성형부(11)의 온도를, 미리 설정한 제2 목표 온도 T2까지, 신속하게(단시간에) 저하시킬 수 있다.

따라서, 본 실시 형태의 열성형 장치(1)에 의하면, 성형의 사이클 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 성형의 사이클 시간(1 사이클의 시간)은, 현재 성형하고 있는 시트(10)(현재 성형하고 있는 피성형부(11))의 성형을 마치고 열성형 장치(1)로부터 당해 시트(10)를 취출했을 때(즉, 취출 공정을 종료했을 때)로부터, 새로운 시트(10)(새로운 피성형부(11))의 성형을 마치고 열성형 장치(1)로부터 새로운 시트(10)를 취출할 때까지(즉, 새로운 시트(10)의 취출 공정을 종료했을 때까지)의 시간이다.

<성형의 사이클 시간의 평가>

다음에, 실시 형태의 열성형 장치(1)에 의한 성형의 사이클 시간과, 비교 형태의 열성형 장치에 의한 성형의 사이클 시간을 비교하여 평가한다. 구체적으로는, 각 열성형 장치에 대하여, 성형의 사이클 시간 및 각 공정에 필요한 시간을 측정했다. 비교 형태의 열성형 장치는 스프링 부재(70)를 갖지 않고, 성형형(30), 냉각 플레이트(40) 및 히터(50)가 모두 수용 케이스(60)에 고정되어 있다. 구체적으로는, 냉각 플레이트(40)의 이면(하면)에 접촉하는 양태로 히터(50)가 배치되고, 냉각 플레이트(40)의 표면(40b)에 접촉하는 양태로 성형형(30)이 배치되어 있다.

실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 비교 형태의 열성형 장치에 비하여, 성형의 사이클 시간을 대폭 단축할 수 있었다. 구체적으로는, 비교 형태의 열성형 장치에서는, 냉각 공정에 있어서, 제1 목표 온도 T1(140℃)로 되어 있던 성형형(30)의 온도를 제2 목표 온도 T2(80℃)로까지 저하시키기 위해, 약 4 분이 필요하였다. 이에 대하여, 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 냉각 공정에 있어서, 약 10초에, 제1 목표 온도 T1(140℃)로 되어 있던 성형형(30)의 온도를 제2 목표 온도 T2(80℃)로까지 저하시킬 수 있었다. 따라서, 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 비교 형태의 열성형 장치에 비해, 피성형부(11)의 냉각시간을 약 3분 50초도 짧게 할 수 있었다. 그 이유는 다음과 같다.

비교 형태의 열성형 장치에서는, 냉각 공정에 있어서, 성형형(30)을 통해 냉각 플레이트(40)에 의해 피성형부(11)를 냉각하는 기간 중, 히터(50)를 냉각 플레이트(40)에 접촉시키고 있기 때문에, 냉각 플레이트(40)가, 성형형(30) 및 시트(10)의 열을 흡열할 뿐만 아니라, 고온으로 되어 있는 히터(50)의 열도 흡열하게 된다. 이 때문에, 비교 형태의 열성형 장치에서는, 냉각 효율이 나쁘고, 시트(10)의 냉각에 장시간을 필요로 하게 된다.

이에 대하여, 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 히터(50)를 수용 케이스(60)의 외부에 배치하고 있기 때문에, 수용 케이스(60) 내에서, 성형형(30)을 통해 냉각 플레이트(40)에 의해 피성형부(11)를 냉각하는 기간 중, 냉각 플레이트(40)는 히터(50)에 의해 가열되는 일이 없다. 이 때문에, 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 단시간에 피성형부(11)를 냉각할 수 있다.

또, 비교 형태의 열성형 장치에서는, 성형형 가열 공정에 있어서, 성형형(30)의 온도를 제1 목표 온도 T1(140℃)까지 상승시키기는 데, 약 10분간을 필요로 했다. 이에 대하여, 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 성형형 가열 공정에 있어서, 약 5분간에, 성형형(30)의 온도를 제1 목표 온도 T1(140℃)로까지 상승시킬 수 있었다. 따라서, 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 비교 형태의 열성형 장치에 비해, 승온 공정 시간을 약 5분이나 짧게 할 수 있었다. 그 이유는 다음과 같다.

비교 형태의 열성형 장치에서는, 냉각 공정에 있어서, 냉각 플레이트(40)에 의해 성형형(30)을 통해 피성형부(11)를 냉각하는 기간 중, 히터(50)를 냉각 플레이트(40)에 접촉시키고 있기 때문에, 히터(50)도 냉각되어 버린다. 이 때문에, 성형형 가열 공정에 있어서, 히터(50)에 의해 성형형(30)의 가열을 개시할 때, 히터(50) 자신의 온도가 저하되어(제1 목표 온도 T1보다 저하되어) 있기 때문에, 성형형(30)의 온도를 제1 목표 온도 T1로까지 상승시키는 데 오랜 시간이 걸려버린다. 또한, 비교 형태의 열성형 장치에서는, 냉각 플레이트(40)를 통해 성형형(30)을 가열하기 때문에, 성형형(30)의 온도를 제1 목표 온도 T1로까지 상승시키는 데 오랜 시간이 걸려버린다.

이에 대하여, 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 성형형 가열 공정에 있어서, 냉각 플레이트(40)는 수용 케이스(60) 내에 수용된 상태로 하고, 수용 케이스(60)의 외부에서 히터(50)에 의해 성형형(30)을 가열하도록 하고 있다. 이 때문에, 냉각 플레이트(40)의 영향을 받지 않고, 히터(50)에 의해 성형형(30)을 가열할 수 있으므로, 성형형(30)을 신속하게 가열할 수 있다(제1 목표 온도 T1에 신속하게 도달시킬 수 있다).

이상에 있어서, 본 발명을 실시 형태에 따라서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절히 변경하여 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면, 실시 형태에서는, 제1 방향(D1)을 상방향으로 하고, 제2 방향(D2)을 하방향으로 한 열성형 장치(1)를 나타내었다. 그러나, 실시 형태와는 반대로, 제1 방향(D1)을 하방으로 하고 제2 방향(D2)을 상방으로 한 열성형 장치로 하여도 좋다.

또, 실시 형태에서는, 시트(10)로서, 매엽형의 시트(예를 들면, 띠 형상의 시트를 소정의 길이로 절단하여 복수 매로 분할한 평면시 직사각형의 시트)를 사용하여, 시트(10)를 1 매씩 성형하는 예를 나타내었다. 그러나, 시트의 길이 방향으로 복수의 피성형부가 나란한 띠 형상의 시트 (롤 시트)를 사용하여, 이 띠 형상의 시트를 길이 방향으로 반송하면서, 열성형 장치(1)(성형형(30))에 대하여, 시트에 포함되는 복수의 피성형부를 순차 공급하도록 하여, 피성형부를 순차 성형하도록 하여도 좋다.

또, 실시 형태의 열성형 장치(1)에서는, 성형형 이동 수단으로서, 스프링 부재(70)를 사용하였다. 그러나, 성형형 이동 수단으로서, 스프링 부재(70)와 다른 탄성 부재(예를 들면, 내열성을 갖는 탄성 고무 부재)를 사용해도 좋다.

또는, 성형형 이동 수단으로서, 에어 실린더 등의 실린더를 사용해도 좋다. 이 경우는, 예를 들면, 성형형(30)에 의해 시트(10)의 피성형부(11)를 열성형하기 위해, 공기압에 의해 피성형부(11)를 제2 방향(D2)으로 밀어 누르기 직전에, 실린더를 제2 방향(D2)으로 단축시킴으로써, 상기 이간 위치에 배치되어 있는 성형형(30)을, 상기 이간 위치로부터 제2 방향(D2)으로 이동시켜 냉각 플레이트(40)에 접촉하는 접촉 위치에 배치하도록 하여도 좋다. 또, 성형형(30)을 통해 냉각 플레이트(40)에 의해 피성형부(11)를 냉각한 후, 실린더를 제1 방향(D1)으로 신장시킴으로써, 성형형(30)을 상기 접촉 위치로부터 상기 이간 위치로 이동시킬 수 있다.

또, 실시 형태에서는, 1개의 성형형(30)을 돌려 사용하도록 했다. 그러나, 복수의 성형형(30)을 순차로 돌려 사용하도록 하여도 좋다. 이 경우, 성형형(30)을 가열하는 히터(50)도 복수 개(예를 들면, 성형형(30)과 동수) 준비하고, 복수 개의 성형형(30)으로부터 선택된 성형형(30)(제1 성형형(30A)으로 한다)을 수용 케이스(60) 내에 배치하여 성형에 사용하고 있는 기간 중, 다른 성형형(30)을 수용 케이스(60)의 외부에 배치되어 있는 히터(50)에 의해 가열하도록 하면 좋다. 그리고, 제1 성형형(30A)을 수용 케이스(60)의 외부로 취출한 후, 히터(50)에 의해 제1 목표 온도 T1까지 가열된 다른 성형형(30)(예를 들어, 제2 성형형(30B))을, 수용 케이스(60) 내의 이간 위치에 배치하고, 새로운 피성형부(11)의 성형을 행하도록 하면 좋다. 이와 같이 함으로써, 성형의 사이클 시간을 보다 한층 짧게 할 수 있다.

또, 실시 형태에서는, 공기압 제어부(130)의 제어에 의해, 진공 펌프(175)를 구동시킴으로써, 성형 유닛(2)의 내부 공간의 감압(진공 당김)을 행하도록 하고, 또, 진공 펌프(175)의 구동을 정지시킴으로써, 성형 유닛(2)의 내부 공간의 감압(진공 당김)을 정지하도록 했다. 그러나, 진공 펌프(175)를 항상 구동시킨 상태로 해 두고, 공기압 제어부(130)의 제어에 의해, 통기관(152, 154)에 접속하는 밸브의 전환을 행함으로써, 성형 유닛(2)의 내부 공간의 감압(진공 당김)를 개시 또는 정지하도록 하여도 좋다. 구체적으로는, 진공 펌프(175)를 항상 구동시킨 상태로 해 두고, 공기압 제어부(130)의 제어에 의해, 상기 밸브의 전환을 행함으로써, 진공 탱크(170)를, 통기관(152)을 통해 성형 유닛(2)의 열판(20)의 통기공, 또는, 통기관(154)을 통해 성형 유닛(2)의 수용 케이스(60)의 통기구에 접속하여, 성형 유닛(2)의 상부 공간 또는 하부 공간의 감압(진공 당김)을 행하도록 하여도 좋다. 더욱이는, 진공 펌프(175)를 구동시킨 채의 상태에서, 공기압 제어부(130)의 제어에 의해, 상기 밸브의 전환을 행함으로써, 진공 탱크(170)를, 성형 유닛(2)의 열판(20)의 통기공 및 수용 케이스(60)의 통기공에 접속시키지 않도록 하여, 성형 유닛(2)의 상방 공간 또는 하방 공간의 감압(진공 당김)을 정지하도록 해도 좋다.

1: 열성형 장치
10: 시트
11: 피성형부
20: 열판
20c: 가열면
30: 성형형
30b: 표면
30c: 이면
31: 성형면
40: 냉각 플레이트
40b: 표면
41: 유로
50: 히터
60: 수용 케이스
61: 제1 개구부
70: 스프링 부재(탄성 부재, 성형형 이동 수단)
100: 제어장치
130: 공기압 제어부
150: 공기압 조정장치
160: 가압 탱크
165: 콤프레셔
170: 진공 탱크
175: 진공 펌프
CL: 냉각액
D1: 제1 방향
D2: 제2 방향

Claims

열가소성 시트의 피성형부를 가열하는 열판,
제1 방향으로 개구하는 제1 개구부를 가지는 수용 케이스;
상기 수용 케이스 내에 수용된 냉각 플레이트,
상기 시트의 상기 피성형부를 성형하는 성형형으로서, 당해 성형형의 표면에 성형면을 가지고, 상기 표면을 상기 제1 방향으로 향함과 함께 당해 성형형의 이면을 상기 제1 방향과는 반대의 제2 방향으로 향하고, 상기 수용 케이스 내 중 상기 냉각 플레이트보다 상기 제1 개구부 측에 배치되는 성형형;
상기 성형형을 가열하는 히터를 구비하고,
상기 수용 케이스에 대하여 상기 제1 방향에 위치하는 상기 열판과 상기 수용 케이스의 사이에 상기 시트를 사이에 두면서, 상기 열판에 의해 상기 수용 케이스의 상기 제1 개구부를 폐색한 상태에서, 상기 열판 중 상기 제2 방향을 향하는 가열면에 상기 피성형부를 접촉시켜 가열하고, 당해 가열한 상기 피성형부를, 공기압에 의해 상기 제2 방향으로 밀어 눌러, 상기 히터에 의해 가열된 상기 성형형의 상기 성형면으로 밀어붙여 열성형하는 열성형 장치에 있어서,
상기 히터는, 상기 수용 케이스의 외부에 배치되어 있고,
상기 성형형은, 상기 제1 개구부를 통해 상기 수용 케이스 내에 착탈 가능하게 배치되고, 상기 수용 케이스의 외부에서 상기 히터에 의해 가열되도록 구성되어 있고,
상기 열성형 장치는,
상기 히터에 의해 가열된 상기 성형형을, 상기 수용 케이스의 외부로부터 상기 제1 개구부를 통해 상기 수용 케이스 내에 배치할 때에, 상기 수용 케이스 내 중 냉각 플레이트로부터 상기 제1 방향으로 이간한 이간 위치에 상기 성형형이 배치되도록 하고,
상기 피성형부를, 상기 공기압에 의해 상기 제2 방향으로 밀어 눌러 상기 성형형의 상기 성형면으로 밀어붙여 열성형할 때에, 상기 성형형을, 상기 이간 위치로부터 상기 제2 방향으로 이동시켜 상기 냉각 플레이트에 접촉하는 접촉 위치에 배치하는 성형형 이동 수단을 구비하고,
상기 성형면에 밀어붙여져 열성형된 상기 피성형부가, 상기 접촉 위치에 배치되어 있는 상기 성형형의 상기 성형면으로 밀어붙여져 있는 상태에서, 상기 성형형을 통해 상기 냉각 플레이트에 의해 냉각되는, 열성형 장치.
제1 항에 있어서,
상기 성형형을 통해 상기 냉각 플레이트에 의해 냉각된 상기 피성형부를, 상기 수용 케이스의 외부로 이동시킨 후, 상기 성형형을 상기 수용 케이스의 외부에 배치되어 있는 상기 히터에 의해 가열하기 위해, 상기 제1 개구부를 통해 상기 수용 케이스의 외부로 상기 성형형을 취출하고,
그 후, 새로운 상기 피성형부를 열성형하기 위해, 상기 히터에 의해 제1 목표 온도로까지 가열된 상기 성형형을, 제1 개구부를 통해 상기 수용 케이스 내의 상기 이간 위치에 배치하고,
그 후, 상기 수용 케이스에 대하여 상기 제1 방향에 위치하는 상기 열판과 상기 수용 케이스의 사이에 새로운 상기 피성형부를 포함하는 상기 시트를 사이에 두면서, 상기 열판에 의해 상기 수용 케이스의 상기 제1 개구부를 폐색한 상태에서, 상기 열판의 상기 가열면에 상기 피성형부를 접촉시켜 가열하고, 당해 가열한 상기 피성형부를, 상기 공기압에 의해 상기 제2 방향으로 밀어 눌러, 상기 성형형의 상기 성형면으로 밀어붙여 열성형하는, 열성형 장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 성형형 이동 수단으로서, 상기 제2 방향으로 탄성적으로 수축하는 탄성 부재가, 상기 냉각 플레이트 중 상기 제1 방향을 향하는 표면 측에 마련되어 있고,
상기 히터에 의해 가열된 상기 성형형을, 상기 제1 개구부를 통해 상기 수용 케이스 내의 상기 이간 위치에 배치한 후, 상기 열판의 상기 가열면에 접촉시켜 가열한 상기 피성형부를, 상기 공기압에 의해 상기 제2 방향으로 밀어 눌러 상기 성형형의 상기 성형면으로 밀어붙여, 상기 피성형부의 열성형을 개시하는 동시에, 상기 공기압에 의해 상기 피성형부와 함께 상기 성형형을 상기 제2 방향으로 밀어 누름으로써, 상기 탄성 부재를 상기 제2 방향으로 탄성적으로 수축시키고, 수축한 상기 탄성 부재의 전체를 상기 냉각 플레이트의 상기 표면에 형성되어 있는 오목부 내에 수용함과 함께, 상기 성형형을, 상기 이간 위치로부터 상기 제2 방향으로 이동시켜 상기 접촉 위치에 배치하는, 열성형 장치.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성형형을 통해 상기 냉각 플레이트에 의해 상기 피성형부를 냉각한 후, 상기 성형형 이동 수단에 의해, 상기 성형형을 상기 접촉 위치로부터 상기 이간 위치로 이동시키는, 열성형 장치.