特開 2023-182354 熱成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023182354

(43)【公開日】2023-12-26

(54)【発明の名称】熱成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 51/42 20060101AFI20231219BHJP

   B29C 51/12 20060101ALI20231219BHJP

   B29C 51/10 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

B29C51/42

B29C51/12

B29C51/10

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022095898

(22)【出願日】2022-06-14

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】304050369

【氏名又は名称】株式会社浅野研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】寺本 一典

(72)【発明者】

【氏名】高井 章伍

(72)【発明者】

【氏名】松谷 章吾

【テーマコード（参考）】

4F208

【Ｆターム（参考）】

4F208AC03

4F208AD16

4F208AG03

4F208AK07

4F208AR02

4F208MA05

4F208MB01

4F208MB11

4F208MC03

4F208MH06

4F208MJ14

4F208MJ15

4F208MJ23

4F208MK08

(57)【要約】

【課題】樹脂シートをクランプせずに搬送することのできる熱成形装置を提供する。
【解決手段】金型１２０（上型１２０ａ、下型１２０ｂ）を用いて樹脂シートＳを成形する熱成形装置１０において、樹脂シートＳに接触して加熱する熱板１００ａと、熱板１００ａを昇降及び横行させる移動機構と、を備え、熱板１００ａには、樹脂シートＳとの当接面１０２に開口する複数設けられた小径の吸気孔１０１を有し、当接面１０２には布部材Ｎ１が貼り付けられ、吸気孔１０１から空気を吸引することで樹脂シートＳを熱板１００ａの当接面１０２に吸着して搬送するからである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金型を用いて樹脂シートを成形する熱成形装置において、
前記樹脂シートに接触して加熱する熱板に、前記樹脂シートとの当接面に開口する複数設けられた小径の吸気孔を有し、前記当接面には布部材が貼り付けられ、
前記吸気孔から空気を吸引するための吸気機構及び前記吸気孔の吸引力を調整するための圧力調整機構と、を備え、
前記吸気孔から空気を吸引することで前記樹脂シートを前記熱板の前記当接面に吸着・保持すること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項2】

請求項１に記載の熱成形装置において、
前記樹脂シートの投入位置に、前記樹脂シートに接触して下面より加熱する熱盤を備え、該熱盤の上面で前記投入位置には前記布部材が貼り付けられていること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の熱成形装置において、
前記熱板にて吸着された樹脂シートを、下面より加熱装置を用いて加熱すること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項4】

請求項１に記載の熱成形装置において、
前記熱板を昇降及び横行させる移動機構を備えること、
を特徴とする熱成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂シートを搬送するにあたって吸着搬送可能な機構を備える熱成形装置の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

熱成形装置を用いた樹脂シートの成形では、従来、シートの一部をクランプして搬送する方法が一般的に用いられてきた。この場合、樹脂シートの一部はクランプをする為の場所として用意され、熱成形された後に成形品をトリミングする必要がある。トリミングされた後、成形品とその残材がスクラップとして回収される。

【0003】

特許文献１には、熱成形装置及び熱成形方法に関する技術が開示されている。特許文献１の熱成形装置は、シート搬送機構、成形機構、輻射加熱機構を備えており、シートの両端をクランプ搬送機構によってクランプして長尺シートを引き出しながら搬送する構成となっている。シートは成形機構によって成形された後に、成形品取出機構にて製品とスクラップに切り分けられる。なお、所定の長さでシートをカットして取り出す方式でも類似の方法で搬送可能であると紹介されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－２３２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示される技術を用いる場合、上述した通りシートを成形した後にトリミングを行うことでスクラップと製品を切り分ける必要がある。こうした手法は、三次元形状に成形された製品に対しては適用が困難である。そのため、シートをクランプせずに搬送するニーズがあり、これに対応する手法が模索されている。

【0006】

そこで、樹脂シートをクランプせずに搬送することのできる熱成形装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するために、本発明の一態様による熱成形装置は、以下のような特徴を有する。

【0008】

（１）金型を用いて樹脂シートを成形する熱成形装置において、
前記樹脂シートに接触して加熱する熱板に、前記樹脂シートとの当接面に開口する複数設けられた小径の吸気孔を有し、前記当接面には布部材が貼り付けられ、
前記吸気孔から空気を吸引するための吸気機構及び前記吸気孔の吸引力を調整するための圧力調整機構と、を備え、
前記吸気孔から空気を吸引することで前記樹脂シートを前記熱板の前記当接面に吸着・保持すること、
を特徴とする。

【0009】

上記（１）に記載の態様により、熱板を用いて樹脂シートの吸着及び保持を行うことが可能となる。熱板と樹脂シートは例えば不織布シートの様な布部材を介して接しており、布部材がない状態で熱板を用いて樹脂シートを必要な温度まで加熱すると、熱板の模様、例えば吸着を行う為の吸気孔の形が樹脂シートの表面に転写されてしまうが、布部材を介して接することで樹脂シートの表面に模様が転写されることを防ぎながら熱板によって樹脂シートを保持することが可能である。

【0010】

そして、カットした樹脂シートをクランプせずに保持して加熱し、金型で成形する手法を採るために、予め定形にカットした樹脂シートを成形に用いることが可能となる。また、吸気口から空気を吸引する吸気機構は圧力調整機構を備えていて、吸気口からの吸気量をコントロールすることが可能である。この圧力調整も樹脂シートの表面に吸気孔の模様が転写してしまうことを防ぐことに貢献している。このため、成形後にトリミングを必要とせず成形品を製造することが可能となる。

【0011】

（２）（１）に記載の熱成形装置において、
前記樹脂シートの投入位置に、前記樹脂シートに接触して下面より加熱する熱盤を備え、該熱盤の上面で前記投入位置には前記布部材が貼り付けられていること、
が好ましい。

【0012】

上記（２）に記載の態様により、下面より加熱する熱盤を備えているために、上面より加熱する熱板と合わせて、熱伝導にて上下から加熱することが可能である。このため、効率的に樹脂シートの昇温をすることが可能となる。

【0013】

（３）（１）又は（２）に記載の熱成形装置において、
前記上側熱板にて吸着された樹脂シートを、下面より加熱装置を用いて加熱すること、
が好ましい。

【0014】

上記（３）に記載の態様により、樹脂シートを効率的に加熱することが可能となる。これは、上側熱板及び下側熱盤だけでは樹脂シートの加熱を十分行うことができないことがあるため、別途、加熱装置を用意して樹脂シートを加熱することで、より効率的に樹脂シートの昇温をすることが可能となる。

【0015】

（４）（１）に記載の熱成形装置において、
前記熱板を昇降及び横行させる移動機構を備えること、
が好ましい。

【0016】

上記（４）に記載の態様により、熱板を用いて樹脂シートの吸着及び搬送を実現することが可能となる。また、クランプせずに樹脂シートの搬送が可能であるため、予め定型にカットした樹脂シートを成形に用いることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態の、成形装置の投入位置にて樹脂シートが投入される様子を示す断面図である。

【図2】本実施形態の、投入位置で熱板が熱板によって吸着される様子を示す断面図である。

【図3】本実施形態の、投入位置で加熱装置を用いて樹脂シートを加熱する様子を示す断面図である。

【図4】本実施形態の、成形位置に樹脂シートを搬送した様子を示す断面図である。

【図5】本実施形態の、成形位置で上型と下型を用いて樹脂シートを成形する様子を示す断面図である。

【図6】本実施形態の、成形位置で上型を上昇させて成形品を脱型する様子を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

まず、本発明に係る本実施形態の熱成形装置１０の概略について説明をする。図１は、本実施形態の熱成形装置１０の投入位置Ｓｔ１にて樹脂シートＳが投入される様子を示す断面図である。図２は、投入位置Ｓｔ１で熱板１００ａが熱板１００ａによって吸着される様子を示す断面図である。図３は、投入位置Ｓｔ１で加熱装置１５０を用いて樹脂シートＳを加熱する様子を示す断面図である。

【0019】

図４は、成形位置Ｓｔ２に樹脂シートＳを搬送した様子を示す断面図である。図５は、成形位置Ｓｔ２で上型１２０ａと下型１２０ｂを用いて樹脂シートＳを成形する様子を示す断面図である。図６は、成形位置Ｓｔ２で上型１２０ａを上昇させて成形品Ｐを脱型する様子を示す断面図である。

【0020】

熱成形装置１０は、図示しない投入位置Ｓｔ１から樹脂シートＳが投入され、成形位置Ｓｔ２にて金型１２０（上型１２０ａ、下型１２０ｂ）を用いて樹脂シートＳを成形して、成形品Ｐを製造する構成となっている。成形に用いる樹脂シートＳは厚み５ｍｍ程度の透明素材（例えば、ポリカーボネート）を用いること想定しているが、これに限定されるものではない。ただし、薄手のシートよりも厚手のシートの方がよりスクラップレス成形の要望が高い傾向にある。

【0021】

投入位置Ｓｔ１には、熱盤１００ｂが配置される。熱盤１００ｂの上面には布部材Ｎ１が貼り付けられ、樹脂シートＳはその上に投入される。熱盤１００ｂは樹脂シートＳを加熱する目的で所定の温度に加熱されており、投入された樹脂シートＳは熱盤１００ｂから布部材Ｎ１を介して熱が伝達される。

【0022】

布部材Ｎ１は、ネルと呼ばれる高密度に織った生地の表面を起毛して毛羽立たせた布で、型当たりを和らげる効果を有する材料である。熱板１００ａは、樹脂シートＳと当接することで樹脂シートＳを接触加熱する機能を備えており、樹脂シートＳと当接する面側に開口する複数の吸気孔１０１を有していて、熱盤１００ｂの上部に配置される。なお、布部材Ｎ１には成形品の傷防止に用いる不織布シートなどを用いることを妨げない。

【0023】

吸気孔１０１は図示しない配管が接続されて真空ポンプやブロアなどの吸気機構に接続されている。開口される吸気孔１０１は、等間隔に配置されても良いが、樹脂シートＳの重量や特性に合わせて変化させることを妨げない。吸気機構には、吸引能力を調整するための制御機能を備え配管に接続されている。この配管に接続される真空用の圧力調整弁を用い、吸気孔１０１から所定の力で吸気ができるように圧力の調整を行っている。必要な吸気量は樹脂シートＳの重量などを勘案して適宜設定される。

【0024】

また、熱板１００ａの樹脂シートＳとの当接面１０２には、布部材Ｎ１が貼り付けられている。したがって、吸気孔１０１は布部材Ｎ１の下に隠れた状態となっている。また、熱板１００ａには昇降及び横行を可能とする図示しない移載機構が設けられている。昇降に関しては空圧シリンダやモータなどを用いた駆動機構、横行に関しては台形ネジなどを用いた駆動機構が考えられるが、必要に応じて適宜選択されるべきである。

【0025】

加熱装置１５０は、赤外線を用いて樹脂シートＳを輻射加熱する機能を備えていて、熱板１００ａに樹脂シートＳが保持された状態で、樹脂シートＳの下面から加熱することで、樹脂シートＳを所定の温度まで昇温させる。加熱装置１５０には図示しない駆動機構が供えられており、熱板１００ａが持ち上げられた状態で熱板１００ａの下部に移動し、加熱後には退避する。

【0026】

金型１２０は上型１２０ａと下型１２０ｂよりなり、上型１２０ａと下型１２０ｂによって樹脂シートＳをプレスし、固化温度まで冷却する。

【0027】

次に、樹脂成型装置の成形手順について、図１乃至図６を用いて説明をする。

【0028】

樹脂シートＳは、図１に示すように投入位置Ｓｔ１に配置された熱盤１００ｂの上に投入される。熱盤１００ｂの上部より熱板１００ａを近接され、図２に示すように熱盤１００ｂと熱板１００ａとで樹脂シートＳを挟んだ状態で、樹脂シートＳの加熱を行う。そして、熱板１００ａの吸気孔１０１より吸気することで、樹脂シートＳを吸着する。

【0029】

次に、図３に示すように樹脂シートＳを熱板１００ａで持ち上げた状態で、加熱装置１５０を用いて樹脂シートＳの温度を所定の温度まで上昇させる。次に、図４に示すように熱板１００ａによって樹脂シートＳを成形位置Ｓｔ２に吸着搬送して、下型１２０ｂの上に移動させる。そして吸気孔１０１からの吸気を止めて樹脂シートＳを下型１２０ｂの上に配置し、図５に示すように上型１２０ａを降下させて型締めする。

【0030】

そして、図６に示すように、樹脂シートＳが成形されて成形品Ｐとなり固化温度まで冷却された状態で、上型１２０ａを上昇させることで型を開いて成形品Ｐの取り出しを行う。

【0031】

本実施形態の熱成形装置１０は上記構成であるため、以下に示すような作用及び効果を奏する。

【0032】

まず、樹脂シートＳのスクラップレス成形をすることが可能になる。これは、金型１２０（上型１２０ａ、下型１２０ｂ）を用いて樹脂シートＳを成形する熱成形装置１０において、樹脂シートＳに接触して加熱する熱板１００ａに、樹脂シートＳとの当接面１０２に開口する複数設けられた小径の吸気孔１０１を有し、当接面１０２には布部材に相当する布部材Ｎ１が貼り付けられ、吸気孔１０１から空気を吸引するための吸気機構及び吸気孔１０１の吸引力を調整するための圧力調整機構と、を備え、吸気孔１０１から空気を吸引することで樹脂シートＳを熱板１００ａの当接面１０２に吸着して保持・搬送するからである。

【0033】

すなわち、当接面１０２に布部材Ｎ１を設けてあることで、吸着搬送している際に樹脂シートＳに吸気孔１０１の跡を付けずに搬送可能である。樹脂シートＳは、熱板１００ａ及び熱盤１００ｂによって直接加熱され、更に加熱装置１５０によって加熱されることで軟化している状態で保持し搬送される。この際に、当接面１０２に樹脂シートＳが直接触れている場合、樹脂シートＳが軟化しているために吸気孔１０１の跡が付いてしまう可能性があるが、布部材Ｎ１を介して吸着していることでそのようなリスクを低減することが可能である。

【0034】

また、樹脂シートＳを熱板１００ａによって吸着搬送できることで、樹脂シートＳを予め所定の大きさにカットし、成形することができるために、成形後の成形品Ｐのトリミングが不要となる。この結果、トリミングレス成形を行うことで、材料のロスを少なくすることが可能となり、環境に配慮した製品作りを実現できる。また、成形後の成形品Ｐが三次元形状に成形されている場合には、トリミングを行うことが困難になることから、トリミングレス成形を実現できることで成形品Ｐの加工精度を向上させかつ低コスト化を図ることが出来る。

【0035】

また、樹脂シートＳの投入位置Ｓｔ１に、樹脂シートＳに接触して下面より加熱する熱盤１００ｂを備え、熱盤１００ｂの上面で投入位置Ｓｔ１には布部材Ｎ１が貼り付けられている構成となっているため、加熱した樹脂シートＳの表面を熱盤１００ｂによって傷つくことを防止することができる。

【0036】

以上、本発明に係る熱成形装置１０に関する説明をしたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、本実施形態では、樹脂シートＳに透明な素材を用いるとしているが、不透明な素材であっても適用が可能である。

【0037】

また、その厚みは５ｍｍとしているが、これに限定されるものではない。ただし、熱板１００ａを用いて吸着搬送する関係で樹脂シートＳの重量が増えると搬送が難しくなる。このため、熱板１００ａに設ける吸気孔１０１の数や孔径を適宜変更することが望ましい。また、本実施形態では加熱装置１５０を用いているが、これを用いずに熱板１００ａと熱盤１００ｂとで樹脂シートＳを挟み込んだ状態（図２の状態）で加熱を完了する構成としても良い。

【0038】

また、本実施形態では、熱成形装置１０における樹脂シートＳの搬送は、熱板１００ａに昇降及び横行を可能とする移載機構が設けられているが、熱板１００ａは固定とし、樹脂シートＳを供給する移載機能を備えた供給搬送機構を設けたり、下型１２０ｂに移載機構を設けたりすることを妨げない。

【0039】

具体的には、樹脂シートＳを供給する供給搬送機構を備えて樹脂シートＳを熱板１００ａに近接させ、駆動機構を備えていない熱板１００ａによって吸着・保持した状態で樹脂シートＳを加熱し、駆動機構を備える下型１２０ｂを熱板１００ａに近接させて樹脂シートＳを受け取り、その後、成形をする方式が考えられる。

【0040】

また、樹脂シートＳの初期投入位置を、昇降及び横行を可能とする移載機構が設けられた下型１２０ｂの上部とし、下型１２０ｂの上にセットされた樹脂シートＳを、定位置にある熱板１００ａに吸着・保持させ、その状態で樹脂シートＳを加熱し、下型１２０ｂを熱板１００ａに近接させて樹脂シートＳを受け取り、その後、成形をする方式が考えられる。何れの場合であっても、熱板１００ａにて樹脂シートＳを吸着・保持して加熱するという点は同じである。このように熱板１１０ａを固定として、昇降や横行をさせる機構を別に備えることで、熱板１１０ａに対して行う配管のレイアウトなどの自由度が上げられるメリットがある。

【符号の説明】

【0041】

Ｓ 樹脂シート
Ｎ１ 布部材
１０ 熱成形装置
１００ａ 熱板
１００ｂ 熱盤
１０１ 吸気孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2022-09-23

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

（１）金型を用いて樹脂シートを成形する熱成形装置において、
前記樹脂シートに間接的に接触して加熱する熱板に、前記樹脂シートとの当接する面側に開口する複数設けられた小径の吸気孔を有し、前記当接する面側には布部材が貼り付けられ、
前記吸気孔から空気を吸引するための吸気機構及び前記吸気孔の吸引力を調整するための圧力調整機構と、を備え、
前記吸気孔から空気を吸引することで前記樹脂シートを前記熱板の前記当接する面側に吸着・保持すること、
を特徴とする。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0011】

（２）（１）に記載の熱成形装置において、
前記樹脂シートの投入位置に、前記樹脂シートに間接的に接触して下面より加熱する熱盤を備え、該熱盤の上面で前記投入位置には前記布部材が貼り付けられていること、
が好ましい。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0022】

布部材Ｎ１は、ネルと呼ばれる高密度に織った生地の表面を起毛して毛羽立たせた布で、型当たりを和らげる効果を有する材料である。熱板１００ａは、樹脂シートＳと間接的に当接することで樹脂シートＳを接触加熱する機能を備えており、樹脂シートＳと当接する面側に開口する複数の吸気孔１０１を有していて、熱盤１００ｂの上部に配置される。なお、布部材Ｎ１には成形品の傷防止に用いる不織布シートなどを用いることを妨げない。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0024】

また、熱板１００ａの樹脂シートＳとの当接する側の下面１０２には、布部材Ｎ１が貼り付けられている。したがって、吸気孔１０１は布部材Ｎ１の下に隠れた状態となっている。また、熱板１００ａには昇降及び横行を可能とする図示しない移載機構が設けられている。昇降に関しては空圧シリンダやモータなどを用いた駆動機構、横行に関しては台形ネジなどを用いた駆動機構が考えられるが、必要に応じて適宜選択されるべきである。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0032】

まず、樹脂シートＳのスクラップレス成形をすることが可能になる。これは、金型１２０（上型１２０ａ、下型１２０ｂ）を用いて樹脂シートＳを成形する熱成形装置１０において、樹脂シートＳに接触して加熱する熱板１００ａに、樹脂シートＳとの当接する側の下面１０２に開口する複数設けられた小径の吸気孔１０１を有し、下面１０２には布部材に相当する布部材Ｎ１が貼り付けられ、吸気孔１０１から空気を吸引するための吸気機構及び吸気孔１０１の吸引力を調整するための圧力調整機構と、を備え、吸気孔１０１から空気を吸引することで樹脂シートＳを熱板１００ａの下面１０２側に吸着して保持・搬送するからである。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0033】

すなわち、下面１０２に布部材Ｎ１を設けてあることで、吸着搬送している際に樹脂シートＳに吸気孔１０１の跡を付けずに搬送可能である。樹脂シートＳは、熱板１００ａ及び熱盤１００ｂによって直接加熱され、更に加熱装置１５０によって加熱されることで軟化している状態で保持し搬送される。この際に、下面１０２に樹脂シートＳが直接触れている場合、樹脂シートＳが軟化しているために吸気孔１０１の跡が付いてしまう可能性があるが、布部材Ｎ１を介して吸着していることでそのようなリスクを低減することが可能である。

【手続補正7】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金型を用いて樹脂シートを成形する熱成形装置において、
前記樹脂シートに間接的に接触して加熱する熱板に、前記樹脂シートとの当接する面側に開口する複数設けられた小径の吸気孔を有し、前記当接する面側には布部材が貼り付けられ、
前記吸気孔から空気を吸引するための吸気機構及び前記吸気孔の吸引力を調整するための圧力調整機構と、を備え、
前記吸気孔から空気を吸引することで前記樹脂シートを前記熱板の前記当接する面側に吸着・保持すること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項2】

請求項１に記載の熱成形装置において、
前記樹脂シートの投入位置に、前記樹脂シートに間接的に接触して下面より加熱する熱盤を備え、該熱盤の上面で前記投入位置には前記布部材が貼り付けられていること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の熱成形装置において、
前記熱板にて吸着された樹脂シートを、下面より加熱装置を用いて加熱すること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項4】

請求項１に記載の熱成形装置において、
前記熱板を昇降及び横行させる移動機構を備えること、
を特徴とする熱成形装置。