(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-23
(45)【発行日】2023-07-03
(54)【発明の名称】シート成形装置及びクランプ方法
(51)【国際特許分類】
B29C 51/26 20060101AFI20230626BHJP
B29C 51/14 20060101ALI20230626BHJP
【ＦＩ】
B29C51/26
B29C51/14
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019215335
(22)【出願日】2019-11-28
(65)【公開番号】P2021084345
(43)【公開日】2021-06-03
【審査請求日】2022-04-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000168115
【氏名又は名称】ＫＴＸ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100096116
【弁理士】
【氏名又は名称】松原 等
(72)【発明者】
【氏名】山田 康二
(72)【発明者】
【氏名】清水 伸行
【審査官】▲高▼村 憲司
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－０７７８１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０７１３７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１２１６００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－３１８０２８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ５１／００ － ５１／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
三次元形状の成形面（４，３４）を有する成形型（１，３１）と、熱可塑性樹脂製のシート（５）を加熱して軟化させる加熱装置（６）と、前記シート（５）の周縁部をクランプして該シート（５）を成形型（１，３１）に当接させるクランプ装置（１０，４０）とを備えるシート成形装置において、成形型（１，３１）は、周縁部である見切り面（３，３３）に部位間で高低差があるものであり、
クランプ装置（１０，４０）は、成形型（１，３１）の周囲に分散配置された複数の部分クランプ装置（１１，４１）から構成され、
各部分クランプ装置（１１，４１）は、シート（５）の周縁部の一部分をクランプするクランパー（１２，４２）と、該クランパー（１２，４２）をシート面交差方向に任意量変位させ、かつ、前記見切り面（３，３３）の高低差に応じて各クランパー（１２）の変位量を任意に変え、各クランパー（１２）をその任意変位量の位置で止める交差変位装置（１６，４６）とを備えることを特徴とするシート成形装置。
【請求項2】
各部分クランプ装置（１１）は、クランパー（１２）をシート面平行方向に任意量変位させる平行変位装置（２３）を備える請求項１記載のシート成形装置。
【請求項3】
シート成形装置は、シート（５）をクランプして加熱装置（６）にかけるための、前記クランプ装置（１０）とは別の加熱用クランプ枠（７）と、該加熱用クランプ枠（７）を加熱装置（６）からクランプ装置まで搬送する搬送装置（８）とを備え、シート（５）を加熱用クランプ枠（７）からクランプ装置（１０）のクランパー（１２）に受け渡すようにした請求項１又は２記載のシート成形装置。
【請求項4】
クランパー（１２）は、加熱用クランプ枠（７）から受け渡されるシート（５）を下から突き刺してクランプする針（１３）を含むものである請求項３記載のシート成形装置。【請求項5】
交差変位装置（１６）は、平行クランク機構を複数上下に組み合わせてなるレージートング伸縮機構（１９）を用いたものである請求項１～４のいずれか一項に記載のシート成形装置。【請求項6】
熱可塑性樹脂製のシート（５）の周縁部をクランプして該シート（５）を成形型（１，３１）に当接させるクランプ方法において、成形型（１，３１）は、周縁部である見切り面（３，３３）に部位間で高低差があるものであり、
シート（５）の周縁部の複数の箇所を複数のクランパー（１２，４２）によりクランプし、各クランパー（１２，４２）をシート面交差方向に任意量変位させ、かつ、前記見切り面（３，３３）の高低差に応じて各クランパー（１２，４２）の変位量を任意に変え、各クランパー（１２，４２）をその任意変位量の位置で止めることを特徴とするクランプ方法。
【請求項7】
各クランパー（１２）をシート面平行方向に任意量変位させる請求項６記載のクランプ方法。
【請求項8】
クランプしたシート（５）の一部にスリット（５０）を形成する請求項６又は７記載のクランプ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱可塑性樹脂製のシートを三次元形状に成形するシート成形装置と、該シートの周縁部をクランプして該シートを成形型に当接させるクランプ方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
熱可塑性樹脂製のシートを三次元形状に成形することを含む成形方法として、シートの真空成形、圧空成形又は真空圧空成形や、シートの成形を伴う表皮インサート射出成形等がある。これらの成形に用いるシート成形装置は、三次元形状の成形面を有する成形型と、シートを加熱して軟化させる加熱装置と、前記シートの周縁部をクランプして該シートを成形型に当接させるクランプ装置とを備えている。クランプ装置は、最も単純なものはシートの周縁部を連続周状にクランプする枠状のものであるが、成形面の三次元形状に応じてシートの一部が薄くなりすぎたり、しわになったりしないように、次のようなクランプ装置が考えられている。
【0003】
［１］傾斜するクランプ装置
特許文献１には、フィルムの周縁端部を保持枠で固定し、保持枠を傾斜手段としての油圧シリンダで傾斜させることにより、真空成形型の傾斜されたエアシール面の傾斜方向と略同方向にフィルムを傾斜せしめ、次いで真空成形型又はフィルムを上下方向に移動することによりフィルムの周縁部を真空成形型のエアシール面に密着させてから真空成形すること、そして、これによりフィルムのうち成形後に切り取る不要部が少なくなり、材料歩留まりが向上することが記載されている。
特許文献１には、フィルムの周縁端部を保持枠で固定し、保持枠を傾斜手段としての油圧シリンダで傾斜させることにより、真空成形型の傾斜されたエアシール面の傾斜方向と略同方向にフィルムを傾斜せしめ、次いで真空成形型又はフィルムを上下方向に移動することによりフィルムの周縁部を真空成形型のエアシール面に密着させてから真空成形すること、そして、これによりフィルムのうち成形後に切り取る不要部が少なくなり、材料歩留まりが向上することが記載されている。
【0004】
特許文献２には、周縁部をクランプで固定した表皮を、表皮と一対の真空吸引型との干渉量が少なく、かつ、その干渉量が前後左右方向でバランスする角度に傾斜保持し、次いで基材をセットした真空吸引型を上昇させて基材を表皮に当接させ、表皮側の真空吸引型を下降させて当接させてから真空成形すること、そして、これにより基材の湾曲部に被覆した表皮の厚みのバラツキを抑制することが記載されている。
【0005】
特許文献３には、シートの前後方向両端を保持するチャック装置が傾斜して図示されている。各チャック装置は、複数個のクランプアームを備えるが、各クランプアームは一体として傾斜するように本体アームで連結されている。
【0006】
［２］屈折するクランプ装置
特許文献４には、シートを挟持するクランプ枠を成形型の成形面形状に沿って屈折可能とすること、成形型を上昇させてクランプ枠を屈折させることにより、シートを成形面に沿わせ変形させてから真空成形すること、そして、これにより成形品の厚さを均一化でき、延伸量を少なく留めることが記載されている。
特許文献４には、シートを挟持するクランプ枠を成形型の成形面形状に沿って屈折可能とすること、成形型を上昇させてクランプ枠を屈折させることにより、シートを成形面に沿わせ変形させてから真空成形すること、そして、これにより成形品の厚さを均一化でき、延伸量を少なく留めることが記載されている。
【0007】
［３］シート面平行方向に変位するクランプ装置
特許文献５には、成形型の周縁と平行する方向と直行する方向との２方向に移動可能な分割されたクランパーを移動させ、成形後のシートが厚くなる傾向の部分を引き伸ばし、成形後のシートが薄くなる傾向の部分を引き寄せ、次いで成形型を上昇させるかあるいはクランパー群を降下させることによりシートを成形型に当接させてから真空成形すること、そして、これにより成形品全体に適正なシート厚さを与えることが記載されている。
特許文献５には、成形型の周縁と平行する方向と直行する方向との２方向に移動可能な分割されたクランパーを移動させ、成形後のシートが厚くなる傾向の部分を引き伸ばし、成形後のシートが薄くなる傾向の部分を引き寄せ、次いで成形型を上昇させるかあるいはクランパー群を降下させることによりシートを成形型に当接させてから真空成形すること、そして、これにより成形品全体に適正なシート厚さを与えることが記載されている。
【0008】
特許文献６には、シートの対向する２辺をそれぞれ把持するクランプ材のうち、少なくとも一方のクランプ材を他方のクランプ材に向けて移動させることにより、シートを真空成形型の上部に凹状に撓ませ、次いでクランプ材を下降させてシートを成形型の外縁に当接させてから真空成形すること、そして、これにより成形品の底部分の伸びが抑えられ、所定の肉厚が確保されることが記載されている。
【0009】
特許文献７には、シートの周縁部を把持する複数の把持具が連結機構によって把持具の間隔方向及び前後方向に移動可能な状態に連結されてなる把持機構が複数設けられ、シートを加熱した後、把持具の間隔を広げ後退させてシートを延伸し、さらにシートを加熱するのに併せて、把持具の間隔を狭め前進させてシートを収縮させ、次いで熱成形型を上昇させてその上縁をシートに添着してから真空成形すること、そして、これにより熱処理を精密に制御でき、成形品の特性を改良できることが記載されている。
【0010】
特許文献８には、シートの走行方向の端縁を把持する所定個数のクランプ手段と該手段を昇降する昇降機構と該機構を幅方向に移動させる幅調整機構とを具備する一対の幅クランプ装置と、シートの走行方向に直行する端縁を把持する所定個数のクランプ手段と該手段を昇降する昇降機構と該機構を走行方向に移動させる幅調整機構とを具備する一対の前後クランプ装置を用い、シートを一対の幅クランプ装置と一対の前後クランプで把持して、上成形型の形状にあわせて成形時の上成形型の下降速度に同調することにより、しわが発生せずに材料の歩留まりが向上することが記載されている。
【0011】
特許文献９には、シートの対向する短辺をそれぞれ全長にわたって把持する２つの第一クランプと、シートの対向する長辺の複数個所をそれぞれ把持する上下方向及び水平方向へ変位可能に構成された複数の第二クランプとを用い、第二クランプを上下方向の所定範囲で自在に移動させ、かつ、短辺方向の所定範囲で自在に移動させることによって、シートをストレスなくドローダウンさせ、次いでシートを成形型に密着させて真空成形すること、そして、これにより歩留まり良く均一な板厚の製品を成形加工できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【文献】特開平１０－１６０４４号公報
【文献】特開２００９－７８４１９号公報
【文献】特開２０１４－２２６８８７号公報
【文献】特開昭６１－２５２７号公報
【文献】特開昭６０－４９９２１号公報
【文献】特開平８－１３２５１８号公報
【文献】特開平１０－５８５３６号公報
【文献】特開２００９－１０１５６４号公報
【文献】特開２０１５－５８５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
上記［１］の傾斜するクランプ装置と、［２］の屈折するクランプ装置は、シートの広域をシート面に斜めに交差する方向に変位させるものということができる。これらのクランプ装置によれば、たとえ成形型の周縁部である見切り面に高低差があるものや、三次元形状の成形面の高低差が大きいものであっても、それらの高低差が単純に変化するものである場合には、シートを見切り面と成形面に沿わすことができるため、材料歩留まりの向上や、厚さの均一化等の効果が得られる。しかし、その周縁部の高低差が複雑に変化するものである場合には、シートを成形面の形状に十分に沿わすことができないため、これらの効果が十分に得られず、シートが局部的に過剰に伸ばされて薄くなりすぎたり破れたりすることがあり、そうならないようにシートを余分に厚く設定したりサイズ増加させたりする必要があった。
【0014】
上記［３］の面平行方向に変位するクランプ装置は、シートの周縁部をシート面と平行の方向（面内外方向や面周縁方向）に変位させるものである。これらのクランプ装置は、三次元形状の成形面の高低差の小さいものである場合には、材料歩留まりの向上や、厚さの均一化や、しわの防止等の効果が得られる。しかし、例えば特許文献１～３に記載されたような、成形面の周縁部である見切り面に高低差があるものや、三次元形状の成形面の高低差が大きいものである場合には、これらの効果が十分に得られない。
【0015】
なお、特許文献９のクランプ装置は、第二クランプが、第二クランプに接続したワイヤと、ワイヤに接続したリング部材と、リング部材を挿通する棒状のクランプガイドと、クランプガイドの所定高さに設けられたストッパとで支持されることで、上下方向及び短辺方向の移動が可能となっている。しかし、その第二クランプの上下方向の移動は、シートに引っ張られることによる受動的なものであり、また移動量はストッパで決まるものであって任意量ではない。
【0016】
また、シートを加熱して軟化させる加熱装置は、特許文献１，６，７，８に図示又は説明されているように、成形型から離間した加熱場所に設置されていることが多い。そして、従来のクランプ装置は、シートの周縁部をクランプした状態で加熱装置に入り、次いで成形型に搬送されてシートを成形型に渡すようになっている。よって、従来のクランプ装置は上記の変位のための機構とともに、加熱装置の狭い加熱空間に入るようコンパクトにしなくてはならないため、上記の変位をあまり大きくとることができず、成形面の色々な形状・複雑な形状に対応しにくいという問題もあった。また、従来のクランプ装置は、加熱装置に入ってシートと共に加熱されるため、熱の影響を受けやすかった。
【0017】
そこで、本発明の目的は、成形型の周縁部である見切り面に高低差があるものや、三次元形状の成形面の高低差が大きいものであり、かつ、それらの高低差が複雑に変化するものである場合であっても、シートを見切り面と成形面に沿わすことができるようにして、シートが局部的に過剰に伸ばされて薄くなりすぎたり破れたりする不具合を起こりにくくし、もってシートを余分に厚く設定したりサイズ増加させたりする必要をなくすことにある。
【課題を解決するための手段】
【0018】
［１］シート成形装置
三次元形状の成形面を有する成形型と、熱可塑性樹脂製のシートを加熱して軟化させる加熱装置と、前記シートの周縁部をクランプして該シートを成形型に当接させるクランプ装置とを備えるシート成形装置において、
成形型は、周縁部である見切り面に部位間で高低差があるものであり、
クランプ装置は、成形型の周囲に分散配置された複数の部分クランプ装置から構成され、
各部分クランプ装置は、シートの周縁部の一部分をクランプするクランパーと、該クランパーをシート面交差方向に任意量変位させ、かつ、前記見切り面の高低差に応じて各クランパーの変位量を任意に変え、各クランパーをその任意変位量の位置で止める交差変位装置とを備えることを特徴とする。
三次元形状の成形面を有する成形型と、熱可塑性樹脂製のシートを加熱して軟化させる加熱装置と、前記シートの周縁部をクランプして該シートを成形型に当接させるクランプ装置とを備えるシート成形装置において、
成形型は、周縁部である見切り面に部位間で高低差があるものであり、
クランプ装置は、成形型の周囲に分散配置された複数の部分クランプ装置から構成され、
各部分クランプ装置は、シートの周縁部の一部分をクランプするクランパーと、該クランパーをシート面交差方向に任意量変位させ、かつ、前記見切り面の高低差に応じて各クランパーの変位量を任意に変え、各クランパーをその任意変位量の位置で止める交差変位装置とを備えることを特徴とする。
【0019】
「シート面交差方向」は、シート面に対して、直交して交差する方向、又は直交以外の斜めに交差する方向のいずれでもよい。
【0020】
ここで、各部分クランプ装置は、クランパーをシート面平行方向に任意量変位させる平行変位装置を備えることが好ましい。「シート面平行方向」は、シート面に対して平行の、面内外方向、面周縁方向、又はそれら両方向のいずれでもよい。
【0021】
また、シート成形装置は、シートをクランプして加熱装置にかけるための、前記クランプ装置とは別の加熱用クランプ枠と、該加熱用クランプ枠を加熱装置からクランプ装置まで搬送する搬送装置とを備え、シートを加熱用クランプ枠からクランプ装置のクランパーに受け渡すようにすることが好ましい。
【0022】
［２］クランプ装置
熱可塑性樹脂製のシートを三次元形状に成形するシート成形装置に備えられるクランプ装置において、
クランプ装置は、成形型の周囲に分散配置された複数の部分クランプ装置から構成され、
各部分クランプ装置は、シートの周縁部の一部分をクランプするクランパーと、該クランパーをシート面交差方向に任意量変位させる交差変位装置とを備えることを特徴とする。
熱可塑性樹脂製のシートを三次元形状に成形するシート成形装置に備えられるクランプ装置において、
クランプ装置は、成形型の周囲に分散配置された複数の部分クランプ装置から構成され、
各部分クランプ装置は、シートの周縁部の一部分をクランプするクランパーと、該クランパーをシート面交差方向に任意量変位させる交差変位装置とを備えることを特徴とする。
【0023】
ここで、各部分クランプ装置は、クランパーをシート面平行方向に任意量変位させる平行変位装置を備えることが好ましい。
【0024】
［３］クランプ方法
熱可塑性樹脂製のシートの周縁部をクランプして該シートを成形型に当接させるクランプ方法において、
成形型は、周縁部である見切り面に部位間で高低差があるものであり、
シートの周縁部の複数の箇所を複数のクランパーによりクランプし、各クランパーをシート面交差方向に任意量変位させ、かつ、前記見切り面の高低差に応じて各クランパーの変位量を任意に変え、各クランパーをその任意変位量の位置で止めることを特徴とする。
熱可塑性樹脂製のシートの周縁部をクランプして該シートを成形型に当接させるクランプ方法において、
成形型は、周縁部である見切り面に部位間で高低差があるものであり、
シートの周縁部の複数の箇所を複数のクランパーによりクランプし、各クランパーをシート面交差方向に任意量変位させ、かつ、前記見切り面の高低差に応じて各クランパーの変位量を任意に変え、各クランパーをその任意変位量の位置で止めることを特徴とする。
【0025】
ここで、各クランパーをシート面平行方向に任意量変位させることが好ましい。
【0026】
また、クランプしたシートの一部にスリットを形成して、シートの変形の自由度をより大きくすることが好ましい。
【0027】
＜作用＞
（ア）クランプ装置は、分散配置された複数の部分クランプ装置のクランパーで、シートの周縁部の複数の部分をクランプし、各交差変位装置で各クランパーをシート面交差方向に任意量変位させることにより、シートの周縁部を成形型の高低差のある見切り面に合わせたり、シートのたるみを三次元形状の成形面に合わせて生じさせたりすることができる。これにより、成形型の周縁部である見切り面に高低差があるものや、三次元形状の成形面の高低差が大きいものであり、かつ、それらの高低差が複雑に変化するものである場合であっても、シートを見切り面と成形面に沿わすことができるため、シートが局部的に過剰に伸ばされて薄くなりすぎたり破れたりする不具合が起こりにくくなり、もってシートを余分に厚く設定したりサイズ増加させたりする必要がなくなる。また、成形品の品質向上・歩留まり向上になる。
（ア）クランプ装置は、分散配置された複数の部分クランプ装置のクランパーで、シートの周縁部の複数の部分をクランプし、各交差変位装置で各クランパーをシート面交差方向に任意量変位させることにより、シートの周縁部を成形型の高低差のある見切り面に合わせたり、シートのたるみを三次元形状の成形面に合わせて生じさせたりすることができる。これにより、成形型の周縁部である見切り面に高低差があるものや、三次元形状の成形面の高低差が大きいものであり、かつ、それらの高低差が複雑に変化するものである場合であっても、シートを見切り面と成形面に沿わすことができるため、シートが局部的に過剰に伸ばされて薄くなりすぎたり破れたりする不具合が起こりにくくなり、もってシートを余分に厚く設定したりサイズ増加させたりする必要がなくなる。また、成形品の品質向上・歩留まり向上になる。
【0028】
（イ）さらに、クランプ装置が、各平行変位装置で各クランパーをシート面平行方向に任意量変位させることができるようにした場合には、各平行変位装置で各クランパーをシート面平行方向に任意量変位させることにより、シートの伸ばされやすい部分の伸びを緩和したり、シートのしわになりやすい部分を緊張させたりすることができる。これにより、シートの厚さを均一化でき、また、シートのサイズ低減も可能となる。
【0029】
（ウ）さらに、シート成形装置が、クランプ装置とは別の加熱用クランプ枠と搬送装置とを備え、シートを加熱用クランプ枠からクランプ装置のクランパーに受け渡すようにした場合には、加熱用クランプ枠は加熱装置にかけるためにコンパクトに形成する一方、クランプ装置は加熱装置に拘束されないので交差変位装置と平行変位装置を自由な大きさ・構造で形成でき、交差変位装置と平行変位装置による各変位の最大ストロークを大きくとることができる。このため、見切り面や成形面の高低差がより大きいものやより複雑なものであっても、上記（ア）（イ）で述べた作用を得ることができる。また、クランプ装置は、加熱装置の熱の影響を受けにくくなる。
【発明の効果】
【0030】
本発明によれば、成形型の周縁部である見切り面に高低差があるものや、三次元形状の成形面の高低差が大きいものであり、かつ、それらの高低差が複雑に変化するものである場合であっても、シートを見切り面と成形面に沿わすことができるため、シートが局部的に過剰に伸ばされて薄くなりすぎたり破れたりする不具合が起こりにくくなり、もってシートを余分に厚く設定したりサイズ増加させたりする必要がなくなり、原価を低減できる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【発明を実施するための形態】
【0032】
（１）シート
熱可塑性樹脂製のシートは、特定の熱可塑性樹脂、層構成、厚さ等に限定されず、熱可塑性樹脂については例えばエラストマーも含み、層構成については単層も複数層も含み、厚さについては例えばフィルムと称されるものも含む。
熱可塑性樹脂製のシートは、特定の熱可塑性樹脂、層構成、厚さ等に限定されず、熱可塑性樹脂については例えばエラストマーも含み、層構成については単層も複数層も含み、厚さについては例えばフィルムと称されるものも含む。
【0033】
（２）成形型
成形型は、シートを三次元形状に成形することを含む成形に用いる型であれば特に限定されない。真空成形型、圧空成形型、真空圧空成形型、シートの成形を伴うインサート射出成形型等を例示できる。
成形型の成形面の向きは、特に限定されず、単一の成形型の場合、上向き、下向き、横向きのいずれでもよく、型締めする一対の成形型の場合、上下対向、左右対向のいずれでもよい。
成形型は、シートを三次元形状に成形することを含む成形に用いる型であれば特に限定されない。真空成形型、圧空成形型、真空圧空成形型、シートの成形を伴うインサート射出成形型等を例示できる。
成形型の成形面の向きは、特に限定されず、単一の成形型の場合、上向き、下向き、横向きのいずれでもよく、型締めする一対の成形型の場合、上下対向、左右対向のいずれでもよい。
【0034】
（３）部分クランプ装置
部分クランプ装置が成形型の周囲に分散配置される数は、特に限定されないが、６台以上であることが好ましい。
部分クランプ装置が成形型の周囲に分散配置される数は、特に限定されないが、６台以上であることが好ましい。
【0035】
（３－１）クランパー
前述した従来の連続線状にクランプする枠状のものに対して、分散配置された複数のクランパーによりシートの周縁部の複数の部分をクランプするということは、分割した点状のクランプになることから、各クランプの自由な配置が可能になるととともに、各クランプを個別に変位させることが可能になる。
クランパーの構造としては、特に限定されないが、シートを突き刺してクランプする針によるもの、シートをつかんでクランプするフィンガー、ブロック、プレート等による挟持機構等を例示できる。
前述した従来の連続線状にクランプする枠状のものに対して、分散配置された複数のクランパーによりシートの周縁部の複数の部分をクランプするということは、分割した点状のクランプになることから、各クランプの自由な配置が可能になるととともに、各クランプを個別に変位させることが可能になる。
クランパーの構造としては、特に限定されないが、シートを突き刺してクランプする針によるもの、シートをつかんでクランプするフィンガー、ブロック、プレート等による挟持機構等を例示できる。
【0036】
（３－２）交差変位装置
交差変位装置の構造としては、特に限定されないが、レージートング伸縮機構、ボールネジ、油圧シリンダー、エアシリンダー、電動シリンダー、ジップチェーン、チェーン機構、ベルト機構等による装置を例示できる。
交差変位装置の構造としては、特に限定されないが、レージートング伸縮機構、ボールネジ、油圧シリンダー、エアシリンダー、電動シリンダー、ジップチェーン、チェーン機構、ベルト機構等による装置を例示できる。
【0037】
（３－３）平行変位装置
平行変位装置の構造としては、特に限定されないが、ボールネジ、油圧シリンダー、エアシリンダー、電動シリンダー、スライダ、ラック＆ピニオン機構、ベルト機構等による装置を例示できる。
平行変位装置の構造としては、特に限定されないが、ボールネジ、油圧シリンダー、エアシリンダー、電動シリンダー、スライダ、ラック＆ピニオン機構、ベルト機構等による装置を例示できる。
【0038】
（４）加熱装置等
加熱装置の熱源による種類としては、特に限定されないが、電熱ヒーター、マイクロ波誘電加熱、加熱ガス等による加熱装置を例示できる。
加熱用クランプ枠の構造は、特に限定されないが、加熱装置の加熱空間を過大にしないようコンパクトなものが好ましく、シートの周縁部を連続周状にクランプする枠状のもの等を例示できる。
搬送装置の構造は、特に限定されないが、加熱用クランプ枠を、レール上でスライドさせたり、吊って移動させたりするもの等を例示できる。
加熱装置の熱源による種類としては、特に限定されないが、電熱ヒーター、マイクロ波誘電加熱、加熱ガス等による加熱装置を例示できる。
加熱用クランプ枠の構造は、特に限定されないが、加熱装置の加熱空間を過大にしないようコンパクトなものが好ましく、シートの周縁部を連続周状にクランプする枠状のもの等を例示できる。
搬送装置の構造は、特に限定されないが、加熱用クランプ枠を、レール上でスライドさせたり、吊って移動させたりするもの等を例示できる。
【実施例】
【0039】
以下、本発明を具体化した実施例について図面を参照して説明する。なお、実施例で記す材料、構成、数値は例示であって、適宜変更できる。
【0040】
［実施例１］
図１～図９に示す実施例１のシート成形装置は、三次元形状の成形面を有する成形型１，２と、熱可塑性樹脂製のシート５を加熱して軟化させる加熱装置６と、シート５の周縁部をクランプして該シート５を成形型１に当接させるクランプ装置１０とを備える。シート成形装置は、さらに、シート５をクランプして加熱装置６にかけるための、前記クランプ装置１０とは別の加熱用クランプ枠７と、加熱用クランプ枠７を加熱装置６から前記クランプ装置１０まで搬送する搬送装置８とを備え、シート５を加熱用クランプ枠７からクランプ装置１０のクランパー１２に受け渡すようにしている。
図１～図９に示す実施例１のシート成形装置は、三次元形状の成形面を有する成形型１，２と、熱可塑性樹脂製のシート５を加熱して軟化させる加熱装置６と、シート５の周縁部をクランプして該シート５を成形型１に当接させるクランプ装置１０とを備える。シート成形装置は、さらに、シート５をクランプして加熱装置６にかけるための、前記クランプ装置１０とは別の加熱用クランプ枠７と、加熱用クランプ枠７を加熱装置６から前記クランプ装置１０まで搬送する搬送装置８とを備え、シート５を加熱用クランプ枠７からクランプ装置１０のクランパー１２に受け渡すようにしている。
【0041】
成形型は真空成形型であり、下側の第１型１と、上側の第２型２とからなる。第１型１に対して、第２型２は上下方向に移動して型開き・型締め可能となっている。
【0042】
第１型１は、図１、図５等に示すように、上向きの周縁部の見切り面３に対して中央部の成形面４が突出したコア型（雄型）である。その見切り面３及び成形面４の高さは、図５において、右側で高く、左側で低く２段状をなし、手前側と奥側で徐変している。また、左側の一部に内外方向に折曲した折曲箇所がある。
【0043】
第２型２は、図６に示すように、下向きの周縁部の見切り面に対して中央部の成形面が凹んだキャビティ型（雌型）である。その見切り面及び成形面の高さは、第１型１の見切り面３及び成形面４の高さと対応して変化している。第２型２は、複数の真空吸引孔（図示略）を有し、型外部の真空吸引装置（図示略）が接続されている。
【0044】
クランプ装置１０は、第１型１の周囲（成形面４の向きを中心線にした周囲）に分散配置された複数の部分クランプ装置１１から構成されている。詳しくは、図２に示すように、成形型の左側に４台の部分クランプ装置１１が間隔をおいて配置され、そのうちの１台は第１型１の折曲箇所に正対するように他の３台に対して向きが変えられている。第１型１の右側には４台、手前側には１台、奥側には１台の部分クランプ装置１１が配置されている。
【0045】
各部分クランプ装置１１は、図７～図９に示すように、シート５の周縁部の一部分をクランプするクランパー１２と、該クランパー１２をシート５面交差方向に任意量変位させる交差変位装置１６と、該クランパー１２をシート５面平行方向に任意量変位させる平行変位装置２３とを備える。部分クランプ装置１１間では、互いの交差変位装置１６が相手のクランパー１２を変位させない、また、互いの平行変位装置２３が相手のクランパー１２を変位させない。
【0046】
クランパー１２は、シート５を下から突き刺してクランプする針１３と、針１３を上下させる上下用アクチュエータ１４と、針１３が遊挿する貫通穴を備えた保護板１５とからなる。
【0047】
交差変位装置１６は、下台１７と、上台１８と、下台１７・上台１８間に設けられたレージートング伸縮機構１９と、レージートング伸縮機構１９を伸縮させる交差変位用アクチュエータ２０とからなる。上台１８に前記上下用アクチュエータ１４が取り付けられている。レージートング伸縮機構１９は、平行クランク機構を複数上下に組み合わせてなり、下前端と上前端がそれぞれ下台１７と上台１８に固定されたブラケット２１に軸着され、下後端と上後端がそれぞれ下台１７と上台１８に対して前後スライド可能に設けられたスライダ２２に軸着されている。交差変位用アクチュエータ２０は、下台１７に取り付けられて、スライダ２２を前後方向に駆動するものである。交差変位用アクチュエータ２０によりスライダ２２を任意量前進させると、レージートング伸縮機構１９が伸び、クランパー１２を上昇させてシートの面交差上方向に任意量変位させる。交差変位用アクチュエータ２０によりスライダ２２を任意量後退させると、レージートング伸縮機構１９が縮み、クランパー１２を下降させてシートの面交差下方向に任意量変位させる。
【0048】
平行変位装置２３は、基台２４と、基台２４上に設けられたガイドレール及びスライドブロックからなるリニアガイド２５と、基台２４上にリニアガイド２５と平行に設けられた平行変位用アクチュエータ２６とからなる。交差変位装置１６の下台１７が、リニアガイド２５のスライドブロックに取り付けられるとともに、平行変位用アクチュエータ２６に連結されている。平行変位用アクチュエータ２６により交差変位装置１６を任意量前進させると、クランパー１２を前進させてシートの面内方向に任意量変位させる。平行変位用アクチュエータ２６により交差変位装置１６を任意量後退させると、クランパー１２を後退させてシートの面外方向に任意量変位させる。
【0049】
加熱装置６は、図１に示すように、第１型１の左方に離間して設置されている。加熱装置６は、例えば電熱ヒータによるものであり、加熱用クランプ枠７が通過しうる加熱空間を備えている。
加熱用クランプ枠７は、例えばシート５の周縁部を連続周状にクランプする枠状のものである。
搬送装置８は、例えば加熱用クランプ枠７をレール（図示略）上でスライドさせるものである。
加熱用クランプ枠７は、例えばシート５の周縁部を連続周状にクランプする枠状のものである。
搬送装置８は、例えば加熱用クランプ枠７をレール（図示略）上でスライドさせるものである。
【0050】
以上のように構成された実施例１のシート成形装置を用いて、次の方法でシート５を三次元形状に成形することができる。
（１）図１に示すように、シート５を、加熱用クランプ枠７でクランプし、加熱用クランプ枠７ごと加熱装置６にかけて加熱し、軟化させる。
（１）図１に示すように、シート５を、加熱用クランプ枠７でクランプし、加熱用クランプ枠７ごと加熱装置６にかけて加熱し、軟化させる。
【0051】
（２）図１に２点鎖線で示すように、シート５をクランプした加熱用クランプ枠７を、搬送装置８により加熱装置６からクランプ装置１０のすぐ上方まで搬送する。このとき、全ての部分クランプ装置１１のクランパー１２は交差変位装置１６により第１型１よりも上方に上昇しており、但しクランパー１２の針１３は上下用アクチュエータにより下降している。また、図２に示すように、左側と手前側と奥側の部分クランプ装置１１は平行変位装置２３により後退しているが、右側の部分クランプ装置１１は平行変位装置２３により前進している。
【0052】
（３）次いで、図１の吹き出し円内に示すように、針１３を上下用アクチュエータ１４により上昇させる（さらに必要であればクランパー１２全体を交差変位装置１６により上昇させる）ことにより、シート５の周縁部を針１３で指して、シート５をクランパー１２に受け渡す。
【0053】
（４）次いで、図３及び図４に示すように、全ての部分クランプ装置１１のクランパー１２を交差変位装置１６によりシートの面交差下方向に任意量変位させるとともに、左側と手前側と奥側の部分クランプ装置１１のクランパー１２を平行変位装置２３によりシートの面内方向に任意量変位させることにより、シート５の周縁部を第１型１の周縁部である見切り面３に当接させる。このとき、図５に示すように、見切り面３の高さが異なるのに応じて、各クランパー１２の下降量を任意に変え、各クランパー１２をその任意変位量の位置で止める。
【0054】
（５）次いで、図６に示すように、第１型１に第２型２を型締めしてシート５をプレスするとともに、第２型２の真空吸引孔を型外部の真空吸引装置により減圧してシート５を第２型２の成形面４に真空吸引し密着させる。冷却後、型開きしてシート５を取り出す。以上により、シート５が三次元形状に成形される。
【0055】
本実施例１によれば、次の作用効果が得られる。
（ア）クランプ装置１０は、分散配置された複数の部分クランプ装置１１のクランパー１２で、シート５の周縁部の複数の部分をクランプし、各交差変位装置１６で各クランパー１２をシート５面交差方向に任意量変位させることにより、シート５の周縁部を第１型１の高低差のある見切り面３に合わせたり、シート５のたるみを三次元形状の成形面４に合わせて生じさせたりすることができる。これにより、第１型１の周縁部である見切り面３に高低差があるものや、三次元形状の成形面４の高低差が大きいものであり、かつ、それらの高低差が複雑に変化するものである場合であっても、シート５を見切り面３と成形面４に沿わすことができるため、シート５が局部的に過剰に伸ばされて薄くなりすぎたり破れたりする不具合が起こりにくくなり、もってシート５を余分に厚く設定したりサイズ増加させたりする必要がなくなり、原価を低減できる。また、成形品の品質向上・歩留まり向上になる。
（ア）クランプ装置１０は、分散配置された複数の部分クランプ装置１１のクランパー１２で、シート５の周縁部の複数の部分をクランプし、各交差変位装置１６で各クランパー１２をシート５面交差方向に任意量変位させることにより、シート５の周縁部を第１型１の高低差のある見切り面３に合わせたり、シート５のたるみを三次元形状の成形面４に合わせて生じさせたりすることができる。これにより、第１型１の周縁部である見切り面３に高低差があるものや、三次元形状の成形面４の高低差が大きいものであり、かつ、それらの高低差が複雑に変化するものである場合であっても、シート５を見切り面３と成形面４に沿わすことができるため、シート５が局部的に過剰に伸ばされて薄くなりすぎたり破れたりする不具合が起こりにくくなり、もってシート５を余分に厚く設定したりサイズ増加させたりする必要がなくなり、原価を低減できる。また、成形品の品質向上・歩留まり向上になる。
【0056】
（イ）さらに、クランプ装置１０が、各平行変位装置２３で各クランパー１２をシート５面平行方向に任意量変位させることができるようにしたものである場合には、各平行変位装置２３で各クランパー１２をシート５面平行方向に任意量変位させることにより、シート５の伸ばされやすい部分の伸びを緩和したり、シート５のしわになりやすい部分を緊張させたりすることができる。これにより、シート５の厚さを均一化でき、また、シート５のサイズ低減も可能となる。
【0057】
（ウ）さらに、シート成形装置が、クランプ装置１０とは別の加熱用クランプ枠７と搬送装置８とを備え、シート５を加熱用クランプ枠７からクランプ装置１０のクランパー１２に受け渡すようにした場合には、加熱用クランプ枠７は加熱装置６にかけるためにコンパクトに形成する一方、クランプ装置１０は加熱装置６に拘束されないので交差変位装置１６と平行変位装置２３を自由な大きさ・構造で形成でき、交差変位装置１６と平行変位装置２３による各変位の最大ストロークを大きくとることができる。このため、見切り面３や成形面４の高低差がより大きいものやより複雑なものであっても、上記（ア）（イ）で述べた作用を得ることができる。また、クランプ装置１０は、加熱装置６の熱の影響を受けにくくなる。
【0058】
［実施例２］
次に、図１０に示す実施例２のシート成形装置は、三次元形状の成形面４を有する成形型３１，３２と、熱可塑性樹脂製のシート５を加熱して軟化させる加熱装置６と、シート５の周縁部をクランプして該シート５を成形型に当接させるクランプ装置４０とを備えるものであるが、成形型３１，３２とクランプ装置４０の内容において実施例１と相違し、また、加熱装置６は成形型３１の正面と正面から退避した位置とに移動可能である。
次に、図１０に示す実施例２のシート成形装置は、三次元形状の成形面４を有する成形型３１，３２と、熱可塑性樹脂製のシート５を加熱して軟化させる加熱装置６と、シート５の周縁部をクランプして該シート５を成形型に当接させるクランプ装置４０とを備えるものであるが、成形型３１，３２とクランプ装置４０の内容において実施例１と相違し、また、加熱装置６は成形型３１の正面と正面から退避した位置とに移動可能である。
【0059】
成形型はインサート射出成形型であり、左側の第１型３１と、右側の第２型３２とからなる。第２型３２に対して、第１型３１は左右方向に移動して型開き・型締め可能となっている。
【0060】
第１型３１は、右向きの周縁部の見切り面３３に対して中央部の成形面３４が凹んだキャビティ型（雌型）である。その見切り面３３は上側で凹んでいる。第１型３１は、複数の真空吸引孔（図示略）を有し、型外部の真空吸引装置（図示略）が接続されている。
【0061】
第２型３２は、左向きの周縁部の見切り面に対して中央部の成形面が突出したコア型（雄型）である。その見切り面は、第１型３１の見切り面３と対応して上側で突出している。第２型３２は、樹脂通路３５を有し、樹脂通路の一方に射出口３６を有し、他方に射出ノズルの接続口３７を有している。
【0062】
クランプ装置４０は、第１型３１の周囲に分散配置された複数の部分クランプ装置４１から構成されている。各部分クランプ装置４１は、シート５の周縁部の一部分をクランプするクランパー４２と、該クランパー４２をシートの面交差方向に任意量変位させる交差変位装置４６とを備える。クランパー４２は、シート５をつかんでクランプする挟持機構である。交差変位装置４６は、油圧シリンダーである。
【0063】
以上のように構成された実施例２のシート成形装置を用いて、次の方法でシート５を三次元形状に成形することができる。
（１）図１０（ａ）に示すように、シート５を、全ての部分クランプ装置４１のクランパー４２でクランプし、シート５に接近させた加熱装置６により加熱し、軟化させる。このとき、全ての部分クランプ装置４１のクランパー４２は交差変位装置４６により第１型３１よりも右方に変位している。
また、このクランプしたシート５の一部にスリット５０を形成してもよい（実施例１においても同じ）。
（１）図１０（ａ）に示すように、シート５を、全ての部分クランプ装置４１のクランパー４２でクランプし、シート５に接近させた加熱装置６により加熱し、軟化させる。このとき、全ての部分クランプ装置４１のクランパー４２は交差変位装置４６により第１型３１よりも右方に変位している。
また、このクランプしたシート５の一部にスリット５０を形成してもよい（実施例１においても同じ）。
【0064】
（２）図１０（ｂ）に示すように、全ての部分クランプ装置４１のクランパー４２を交差変位装置４６によりシート５の面交差左方向に任意量変位させることにより、シート５の周縁部を第１型３１の見切り面３３に当接させる。このとき、見切り面３３の位置が異なるのに応じて、各クランパー４２の変位量を任意に変え、各クランパー４２をその任意変位量の位置で止める。
前記のようにシート５の一部にスリット５０を形成した場合には、このときに又は次の真空成形時にスリット５０が広がり、シート５の変形の自由度が大きくなる。
前記のようにシート５の一部にスリット５０を形成した場合には、このときに又は次の真空成形時にスリット５０が広がり、シート５の変形の自由度が大きくなる。
【0065】
（３）次いで、第１型３１を減圧してシート５を第１型３１の成形面３４に真空吸引し密着させる。これによりシート５が三次元形状に成形される。
【0066】
（４）次いで、図１０（ｃ）に示すように、第２型３２に第１型３１を型締めして、シート５と第２型３２の成形面との間に樹脂を射出し樹脂基材９を成形する。冷却後、型開きしてシート５と樹脂基材９とが付着した成形品を取り出す。
【0067】
本実施例２によっても、実施例１による作用効果（ａ）と同様の作用効果が得られる。
【0068】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。
【符号の説明】
【0069】
１ 第１型
２ 第２型
３ 見切り面
４ 成形面
５ シート
６ 加熱装置
７ 加熱用クランプ枠
８ 搬送装置
９ 樹脂基材
１０ クランプ装置
１１ 部分クランプ装置
１２ クランパー
１３ 針
１４ 上下用アクチュエータ
１６ 交差変位装置
１９ レージートング伸縮機構
２０ 交差変位用アクチュエータ
２３ 平行変位装置
２６ 平行変位用アクチュエータ
３１ 第１型
３２ 第２型
３３ 見切り面
３４ 成形面
４０ クランプ装置
４１ 部分クランプ装置
４２ クランパー
４６ 交差変位装置
５０ スリット
２ 第２型
３ 見切り面
４ 成形面
５ シート
６ 加熱装置
７ 加熱用クランプ枠
８ 搬送装置
９ 樹脂基材
１０ クランプ装置
１１ 部分クランプ装置
１２ クランパー
１３ 針
１４ 上下用アクチュエータ
１６ 交差変位装置
１９ レージートング伸縮機構
２０ 交差変位用アクチュエータ
２３ 平行変位装置
２６ 平行変位用アクチュエータ
３１ 第１型
３２ 第２型
３３ 見切り面
３４ 成形面
４０ クランプ装置
４１ 部分クランプ装置
４２ クランパー
４６ 交差変位装置
５０ スリット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】