特許 7371990 熱成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-23

(45)【発行日】2023-10-31

(54)【発明の名称】熱成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 51/26 20060101AFI20231024BHJP

   B29C 35/02 20060101ALI20231024BHJP

   B29C 51/10 20060101ALI20231024BHJP

   B29C 51/42 20060101ALI20231024BHJP

【ＦＩ】

B29C51/26

B29C35/02

B29C51/10

B29C51/42

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023006339

(22)【出願日】2023-01-19

【審査請求日】2023-01-19

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】304050369

【氏名又は名称】株式会社浅野研究所

(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】高井 章伍

(72)【発明者】

【氏名】河野 紳悟

(72)【発明者】

【氏名】山下 宏文

(72)【発明者】

【氏名】高橋 利征

(72)【発明者】

【氏名】武田 翼

(72)【発明者】

【氏名】寺本 一典

【審査官】小山 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０８４２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８１１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５１７３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２３４０２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ３５／００－３５／１８

Ｂ２９Ｃ ５１／００－５１／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱板によってシートの加熱を行い、金型賦形する熱成形装置において、
前記熱板は、
前記シートの上方から加熱する上部熱板と、
前記シートの下方から加熱する下部熱板よりなり、
前記上部熱板の周囲に配置されて前記シートの外周部を保持するための保持装置を備え、
該保持装置は、
前記シートの端部上面と対向して前記シートの少なくとも周囲の浮き上がりを押さえる上側支持面と、
前記シートの端部下面を前記シートの外周部にて支える枠体構造の下側支持面を有し、
前記シートを挟む位置に配置される前記上側支持面と前記下側支持面との距離は、前記シートが前記上側支持面から離間した際に前記シートの厚みに前記シートを前記上側支持面側に接するように吸着可能な少なくとも前記シートの熱膨張による厚み増加分を加味した距離を加えた設定距離とされること、
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、
前記下側支持面には、位置決めピンが突出するように設けられ、
前記シートの外周部に、外周方向であって前記シートの延伸方向に沿って延びる長穴構造の位置決め孔を備え、前記位置決めピンが貫通してガイドされ前記シートの平面方向への移動を規制すること、
を特徴とした熱成形装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の熱成形装置において、
前記吸着可能な距離が０．１ｍｍであること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載の熱成形装置において、
前記保持装置の上側支持部の上面には、下側に開口するチャンバの開口端が当接し、前記チャンバ内の空気を吸引することで、前記シートを前記上側支持面に吸着すること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項5】

請求項１又は請求項２に記載の熱成形装置において、
前記上部熱板の下面が、前記上側支持面として機能すること、
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、厚板素材の熱成形における技術に関し、具体的には厚板素材を熱板で真空吸着しながら加熱する際に、シワの発生を抑制する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

熱成形機は、熱可塑性樹脂シートを加熱して軟化したシートを成形し、食品容器やブリスターパックを作るのに用いられる。また、自動車部品や家電、工業用トレーなど様々なプラスチック製品を作るのに利用されている。そして近年、熱成形機を用いて模様を転写したり、成形基材に外表面に接着したりといった用途にも、位置精度を求められる成形にも使われている。

【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。表皮シートを成形基材の外表面に接着する熱成形装置が示されており、上下に設けた上熱板と下熱板を用いてシートを加熱する。この際、成形に用いるシートはロール部から巻出して、成形後にカットする連続シート方式を採用しており、上熱板の第１加熱面に対してシートを吸引させて保持している。そして、上熱板で保持したシートを、チャンバ上面に押し付けてチャンバ内に減圧動作をして、成形基材の表面を覆うように密着して押し付けられて成形基材を被覆して接着される構成となっている。

【0004】

特許文献２には、絵付け装置及び絵付け方法に関する技術が開示されている。成形装置に用いるチャンバ部材の開口端の周縁に沿ってフランジが設けられており、上下のフランジでフィルムを挟んで保持し、被転写物に対してフィルムに印刷された絵を転写するために、チャンバ内の圧力を変化させて被転写物の表面にフィルムが密着させ絵付けを行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６６７４２２７号

【文献】特許第６５５０２６７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載される技術では、扱うシートやフィルムは薄く、板厚のあるシート材を加熱して成形するために適用することは困難である。これは、板厚のあるシート材を加熱するにあたって、シートの端部をしっかりと保持した上で、シートの上側と下側から加熱すると、温度差によって変形が起きやすく、また、加熱によって軟化した場合に板厚のあるシートだと、自重によって中央部あたりがドローダウンしやすいためである。

【0007】

加熱時に生じるシート材の変形が影響し、成形する段階で位置ズレが生じやすくなり問題となる。特に、シートに印刷などがなされている場合には、加温によるシートの伸び等が影響して位置ズレによって形状と印刷模様のズレが生じてしまう。一方で、シートを吸着保持する方法を採用すると、加熱時に生じるシート材の変形によって、吸着保持ができなくなるおそれがある。

【0008】

そこで、板厚のあるシートを用いて加熱成形する場合に、位置ズレなどが起きにくい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】

【0009】

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。

【0010】

（１）熱板によってシートの加熱を行い、金型賦形する熱成形装置において、
前記熱板は、
前記シートの上方から加熱する上部熱板と、
前記シートの下方から加熱する下部熱板よりなり、
前記上部熱板の周囲に配置されて前記シートの外周部を挟んで保持するための保持装置を備え、
該保持装置は、
前記シートの端部上面と対向して前記シートの少なくとも周囲の浮き上がりを押さえる上側支持面と、
前記シートの端部下面を前記シートの外周部にて支える枠体構造の下側支持面を有し、
前記上側支持面と、前記下側支持面との距離は、前記シートの厚みに前記シートを前記上側支持面側に接するように吸着可能な距離を加えた設定距離とされること、
を特徴とする。

【0011】

上記（１）に記載の態様により、厚手のシート材を金型賦形するにあたって、位置ズレしにくく皺などの発生を抑えて成形が可能になる。これは、シートを上部熱板と下部熱板を用いて加熱するにあたって、シートを上側支持面側に吸着保持することで上部熱板による加熱を行う。この時にシート材が熱影響による変形をして吸着部分が外れた場合にも、下側支持面によってシートを受け、上側支持面と下側支持面の隙間は、シートの厚みより例えば０．１ｍｍ余裕を持って設計し、シートを吸着可能な距離を加えた設定距離とすることで、シート端部がそれ以上垂れ下がることなく下部支持面に支えられるので、ズレを生じる前に再度吸着して保持し直すことが可能である。

【0012】

（２）（１）に記載の熱成形装置において、
前記下側支持面には、位置決めピンが突出するように設けられ、
前記シートの外周部に、外周方向であって前記シートの延伸方向に沿って延びる長穴構造の位置決め孔を備え、前記位置決めピンが貫通してガイドされ前記シートの平面方向への移動を規制すること、
が好ましい。

【0013】

上記（２）に記載の態様により、シートの延伸方向に沿って伸びる長孔を配置することで、シートの延び方向を規制して、位置ズレを防ぐことに貢献することができる。シート上に印刷部があり、ズレが発生して欲しくない場合など、位置ズレを避けたいケースでは、このような長孔構造の採用によってズレを最小限に抑え、精度の良い成形品の提供に貢献することが可能となる。例えば、シートの延伸方向に沿って伸びる長孔をシートの外周部の短辺に設けることで、長孔によってガイドされて位置ズレを避けることができる。また、第１の長孔に対して直交方向に第２の長孔を配置する（第１の長孔の中心線と第２の長孔の中心線が直交する配置とする）ことで、シートの延び方向を規制してより精度の高い位置ズレ防止効果を得られる。この結果、成形品の精度向上に貢献することができる。

【0014】

（３）（１）または（２）に記載の熱成形装置において、
前記吸着可能な距離が０．１ｍｍであること、
が好ましい。

【0015】

上記（３）に記載の態様により、上側支持面からシートが外れた場合に、シートの下側から下側支持面で支える。この際に、吸着可能な距離を０．１ｍｍに設定してあるため、上側支持部材に備えられた吸気孔によって吸着した際に、確実にシートを吸着することができる。この結果、シートの位置ズレや皺の発生などを防ぐことが可能となる。

【0016】

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の熱成形装置において、
前記保持装置の上側支持部の上面には、下側に開口するチャンバの開口端が当接し、前記チャンバ内の空気を吸引することで、前記シートを前記上側支持面に吸着すること、
が好ましい。

【0017】

（５）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の熱成形装置において、
前記上部熱板の下面が、前記上側支持面として機能すること、
が好ましい。

【0018】

上記（４）又は上記（５）に記載の態様により、（１）に記載の態様と同様に、位置ズレを抑えて成形することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態の、熱成形装置についての説明図である。

【図2】第１実施形態の、保持装置部分の拡大図である。

【図3】第１実施形態の、保持装置を説明するための拡大断面図である。

【図4】第１実施形態の、下側支持部の平面図である。

【図5】（ａ）～（ｄ）第１実施形態の、成形手順を説明する説明図である。

【図6】第２実施形態の、保持装置を説明するための拡大断面図である。

【図7】第３実施形態の、保持装置を説明するための説明図である。

【図8】（ａ）～（ｄ）第３実施形態の、成形手順を説明する説明図である。

【図9】第４実施形態の、下側支持部の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（第１実施形態）
まず、本発明に係る第１の実施形態の熱成形装置１００の構成の概略について説明をする。図１は、第１実施形態の熱成形装置１００について説明する説明図である。熱成形装置１００は、第１チャンバ１０１、第２チャンバ１０２、上部熱板１１０、下部熱板１５０、金型２００、及び保持装置１２０を有している。保持装置１２０に把持したシートＳを、上部熱板１１０と下部熱板１５０によって加熱した後に、金型２００を用いて成形する熱板加熱方法を採用した構成となっている。

【0021】

熱成形装置１００の、第１チャンバ１０１及び第２チャンバ１０２には、それぞれ図示しない真空ポンプが接続され、真空ポンプを作動させて第１チャンバ１０１及び第２チャンバ１０２内の減圧を行うことができる。第１チャンバ１０１は下方に開口し、第２チャンバ１０２は上方に開口し、第１チャンバ１０１は保持装置１２０の上側の面に当接し、第２チャンバ１０２は保持装置１２０の下側の面に当接する構成である。また、図示しない加圧タンクが備えられて、保持装置１２０の上側に当接した状態の第１チャンバ１０１内に圧縮空気が導入され第１チャンバ１０１内の加圧も可能である。第２チャンバ１０２は、必要に応じて昇降可能な構成となっている。

【0022】

シートＳは、熱可塑性樹脂のポリカーボネートで、厚さ５ｍｍの矩形にカットされた板材を採用している。なお、材質や厚みはあくまで一形態の例示である為、シートＳの材質や厚みはこれに限定されるものではない。また、ここで用いる「シート」の用語はＪＩＳでは厚さが２５０μｍ以上の薄い板状のものと定義されているが、ここでいう被加工物となるシートＳは厚さ数ｍ程度の比較的厚さのあるものを想定している。定尺に切り揃えられたシートＳの周囲には、後述する短辺長孔Ｓ１が２箇所と長辺長孔Ｓ２が２箇所の合計４箇所に位置決め孔として設けられている。

【0023】

上部熱板１１０は、シートＳを保持する保持装置１２０の上方に配置されて、シートＳを上面から加熱する目的で用いられる。上部熱板１１０には、その内部に加熱するための図示しないヒーターが設けられており、その下面にはマスキングプレート１１１が設けられており、シートＳの上面と接触した状態で樹脂の軟化点（本実施形態では１６０℃程度）まで加温することが可能である。また、図示しない昇降装置が供えられ、金型２００に対して上部熱板１１０が昇降可能に備えられている。

【0024】

下部熱板１５０は、シートＳを輻射加熱するヒーター群を有し、横行装置を備えて保持装置１２０に保持されたシートＳの下面より加熱を行い、第１チャンバ１０１及び第２チャンバ１０２の外側にある退避位置に移動できる構成となっている。

【0025】

金型２００は、下枠２１０に固定されてシートＳの成形に用いる。金型２００の周囲には４面の側壁２０１が底盤２０２に立設して備えられている。底盤２０２は枠架台２０３の上に配置されている。金型２００は、凹型のものを図示しているが、凸型のものであっても良い。また、図示しない流路が内部に形成されており、シートＳの成形時に吸気することで成形を容易にすることが可能である。枠架台２０３は、図示しない昇降可能な昇降装置を備え、任意のタイミングで昇降させることができる。

【0026】

図２に、保持装置１２０の側面図を示す。図３に、保持装置１２０を説明するための拡大断面図を示す。図４に、下側支持部１２２の平面図を示す。保持装置１２０は、矩形枠状の下側支持部１２２と、下側支持部１２２とシートＳを挟むように配置される上側蓋材１２１（上側支持部に相当）よりなる。下側支持部１２２は、図２に示すように段付き形状断面を有し受板１２４を備えてなる。受板１２４が保持される支持面１２２ａから垂直に立設される壁面１２２ｂと、上側蓋材１２１に当接する当接面１２２ｃを有する。

【0027】

壁面１２２ｂは、図４に示すようにシートＳの外周面との間に隙間ｄが形成される程度に形成されている。支持面１２２ａの上には、矩形枠状の受板１２４が取り外し可能に保持されている。受板１２４の４辺には、それぞれ中心に位置決めピン１２３がシート下側支持面１２４ａ側に突出するように備えられている。位置決めピン１２３の位置は、シートＳの線膨張方向を想定してシートＳの中心を通過する直線上に形成されることが望ましく、図４に示される様に、シートＳに形成される短辺長孔Ｓ１及び長辺長孔Ｓ２はそれぞれ中心線が、シートＳの中心を通過する直線と重なるように配置されている。短辺長孔Ｓ１及び長辺長孔Ｓ２の長さは、シートＳの線膨張率を考慮して長めに設定されることが望ましい。

【0028】

上側蓋材１２１は、ロの字矩状の板体であり、そのシート上側支持面１２１ｂ（上側支持面に相当）には、下側支持部１２２の位置決めピン１２３に対応する部分に凹部１２１ａが４箇所に設けられる。位置決めピン１２３はシートＳが下側支持部１２２の上に配置された時に貫通する長さ、つまり本件ならば５ｍｍ以上となるように設定されるため、上側蓋材１２１と下側支持部１２２が重ねられた時に、位置決めピン１２３が干渉しない様に凹部１２１ａが形成されている。

【0029】

そして、下側支持部１２２の当接面１２２ｃに上側蓋材１２１が当接した状態で固定されて保持装置１２０を成し、下側支持部１２２（シートＳと直接当接するのは受板１２４）と上側蓋材１２１とでシートＳの端部を挟んで支持することができる。この際に、シートＳの厚みｘが５ｍｍだとすると、上側蓋材１２１のシート上側支持面１２１ｂと受板１２４の上面であるシート下側支持面１２４ａまでの隙間ｙは５.１ｍｍに設定されている。なお、図３では、シート上側支持面１２１ｂとシートＳの間に隙間が形成されているように描かれているが、第１チャンバ１０１内より空気を吸気することで、矢印に従って空気が流れ、シートＳがシート上側支持面１２１ｂ側に吸着される。また、隙間ｙに関しては後述する。

【0030】

図５（ａ）～（ｄ）に、成形手順を説明する説明図を示す。図５（ａ）には、シートＳを投入した状態を示す。シートＳは、投入位置にて作業者が下側支持部１２２の上に、位置決めピン１２３がそれぞれ短辺長孔Ｓ１及び長辺長孔Ｓ２に貫通するように置き、上側蓋材１２１をその上から被せて固定することで、シートＳを保持装置１２０に保持させる。

【0031】

図５（ｂ）に、上部熱板１１０をシートＳの上に接触させた状態を示す。第２チャンバ１０２と保持装置１２０を上昇させて、上部熱板１１０をシートＳの上面に接するように降下させる。この時、第１チャンバ１０１の開口部は上側蓋材１２１の上面に当接し、第１チャンバ１０１内の空気を吸気することで、シートＳの上面と上部熱板１１０の下面（マスキングプレート１１１）とを密着させて、上部熱板１１０によってシートＳを加熱する。上部熱板１１０は１６０℃程度に加熱されており、シートＳの昇温を行う。

【0032】

図５（ｃ）に、下部熱板１５０でシートＳを加熱している様子を示す。第２チャンバ１０２及び金型２００を下側に退避させた状態で、下部熱板１５０を横行装置によって保持装置１２０の下側に移動させ、シートＳの下面より加熱を行う。輻射加熱が行われて、シートＳの材質であるポリカーボネートのガラス転移温度以上になるまで加熱する。具体的には２００℃程度になるまで加熱を行う。シートＳは所定の厚みｘを有しているため、上部熱板１１０と下部熱板１５０を用いて効率的に加熱することで、短時間でシートＳの温度を上げることが可能である。

【0033】

図５（ｄ）に、シートＳの成形を行っている様子を示す。金型２００をシートＳの下側まで移動させ、シートＳに対して第１チャンバ１０１に圧縮空気を送ることで圧空をしながら成形を行う。合わせて第２チャンバ１０２側では第２チャンバ１０２内の空気を引くことで、スムーズにシートＳの成形が可能となる。その後、成形された成形品を金型２００より取り出す。このような手順で成形品Ｐの成形が可能となる。

【0034】

第１実施形態の熱成形装置１００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。

【0035】

まず、厚板のシートＳの熱成形をするにあたって、シートＳが加熱で線膨した場合に発生する影響を緩和し、位置ズレしにくい成形方法の提供が可能になる。これは、熱板（上部熱板１１０及び下部熱板１５０）によってシートＳの加熱を行い、金型賦形する熱成形装置１００において、熱板は、シートＳの上方から加熱する上部熱板１１０と、シートＳの下方から加熱する下部熱板１５０よりなり、上部熱板１１０の周囲に配置されてシートＳの外周部を挟んで保持するための保持装置１２０を備えている。そして、保持装置１２０は、シートＳの端部上面と対向してシートＳの少なくとも周囲の浮き上がりを押さえるシート上側支持面１２１ｂと、シートＳの端部下面をシートＳの外周部にて支えるシート下側支持面１２４ａを有し、シート上側支持面１２１ｂと、シート下側支持面１２４ａとの距離は、シートＳの厚みにシートＳをシート上側支持面１２１ｂに接するように吸着可能な距離を加えた設定距離とされること、を特徴とするからである。

【0036】

シートＳは、保持装置１２０（上側蓋材１２１と下側支持部１２２）で端部を挟むように保持されて成形される。保持するための隙間ｙは、図３に示すように、上側蓋材１２１のシート上側支持面１２１ｂから下側支持部１２２に備える受板１２４のシート下側支持面１２４ａまでの距離で、シートＳの厚みに対して０．１ｍｍの余裕をもたせており、第１実施形態では、シートＳの厚みｘが５ｍｍとされているのに対して、隙間ｙが５．１ｍｍと設定されているので、万が一、シートＳの変形の影響によって吸着が外れても再吸着が可能である。

【0037】

シートＳは、上側蓋材１２１と受板１２４で挟まれた状態で、かつ０．１ｍｍの隙間に設定されているため、シートＳの端部の吸着が外れても、０．１ｍｍ程度のギャップであれば再吸着が容易にできる。この結果、保持装置１２０による吸着保持を継続でき、位置ズレを生じないようにシートＳの搬送をすることが可能である。

【0038】

なお、この隙間ｙについて、シートＳの厚みｘに対して＋０．１ｍｍと設定しているが、シートＳの重量や材質などの特性、保持装置１２０側の吸着能力によって隙間ｙの距離を増減することで最適な距離に設定することが望ましい。隙間ｙは、シートＳの厚みが下側熱板１５０の加熱による熱膨張を考慮した上で、シートＳが上側蓋材１２１のシート上側支持面１２１ｂから外れた際にも、第１チャンバ１０１を吸気することによって吸着可能な距離である必要がある。また、例えばシート上側支持面１２１ｂからシート下側支持面１２４ａまでの距離が、例えば、シート上側支持面１２１ｂにＯリングなどのシール材を用いており、シートＳ吸着時に図示しないＯリングに先に当接する構成であった場合には、隙間ｙは更に広くてもシートＳを吸着可能となる。

【0039】

また、シートＳの加熱は上部熱板１１０と下部熱板１５０によって行われるが、常温のシートＳを２００℃まで昇温する為に、外部から熱を伝達させた場合には、どうしても外側から内側に熱が伝達する関係上、熱の伝達にムラができて変形しやすい。この時に課題に示すように保持装置１２０で強くクランプするとシートＳが加熱に応じて線膨張分中央が膨らんで変形してしまうし、クランプを直ぐに開放するとシートＳが歪んでしまう。この結果、成形段階において位置ズレが生じてしまう。こうした問題点を第１実施形態では解消しており、保持装置１２０にシートＳを保持させるにあたって、第１チャンバ１０１を吸気してシートＳの上面を吸着して加熱・搬送する構成を採用することで、シートＳの線膨張の影響を逃がしている。

【0040】

この際に、シートＳに短辺長孔Ｓ１及び長辺長孔Ｓ２が設けられていることで、シートＳの位置ズレを抑えることができる。シートＳの熱膨張によって、シートＳの外周方向に向けて伸びる。この時に位置決めピン１２３に短辺長孔Ｓ１及び長辺長孔Ｓ２がガイドされるので、結果的に位置ズレを抑制することができる。したがって、加熱時においても保持装置１２０に対してシートＳの位置決めがなされる。

【0041】

このようなシートＳの保持装置１２０による搬送を採用することで、シートＳの成形後の位置ズレを防止する他、板厚分布の再現性が良好になる点もメリットとして挙げられる。このため、シートＳの表面に印刷がある場合でも、精度良く成形品Ｐの製造が可能となる。また、成形品Ｐの歩留まり向上も期待出来る。シートＳの加熱時の線膨張の影響を減らすために、時間をかけてシートＳの予備加熱を行い、予備加熱の終わったシートＳを成形装置に投入する方法も考えられるが、この場合には成形品Ｐの製造に必要なタクトタイムの延長が懸念され、結果、成形品Ｐのコストが高くなることが考えられる。したがって、第１実施形態の熱成形装置１００を採用することは成形品Ｐのコスト削減にも貢献することができる。

【0042】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の熱成形装置１００の構成の概略について説明をする。第２実施形態は第１実施形態と類似の構成だが、保持装置１２０の構成が若干異なるので、以下、図を用いて説明する。なお、第１実施形態と同じ機能の構成については同じ符号を用いて説明している。

【0043】

図６に、第２実施形態の、保持装置１２０を説明するための拡大断面を示す。第２実施形態の熱成形装置１００に用いる保持装置１２０は、上側蓋材１２１と下側支持部１２２で構成される点は同じだが、上側蓋材１２１のシート上側支持面１２１ｂに、吸気溝１２１ｃが形成されている点で異なる。この吸気溝１２１ｃは、複数の流路１２１ｄが連通するように接続されて、図示しない吸気装置に接続されている。このため、第１チャンバ１０１の吸気の有無に関わらずに保持装置１２０によってシートＳの吸着が可能な構成となっている。シートＳの成形手順に関しては、第１実施形態と同様である。

【0044】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態の熱成形装置１００の構成の概略について説明をする。第３実施形態は第１実施形態と類似の構成だが、保持装置１２０の構成が若干異なるので、以下、図を用いて説明する。なお、第１実施形態と同じ機能の構成については同じ符号を用いて説明している。

【0045】

図７に、第３実施形態の、保持装置１２０を説明するための説明図を示す。第３実施形態の熱成形装置１００に用いる保持装置１２０は、下側支持部１２２でシートＳの支持を行い、上側支持面に相当する機能は上部熱板３１０の下面が果たす構成になっている。上部熱板３１０には、吸気流路３１１が複数形成されており、シートＳの吸着は上部熱板３１０によって行われる。下側支持部１２２は、第１実施形態同様に段付き形状断面を有し受板１２４を備えてなる。受板１２４には位置決めピン１２３が備えられている。

【0046】

下側支持部１２２の上面と上部熱板３１０の下面との距離は第１実施形態の隙間ｙと同様に設定される。即ち、シートＳの厚み５ｍｍに対して＋０．１ｍｍの余裕を持たせて、５．１ｍｍが隙間ｙの距離となる。なお、シートＳの重量や材質などの特性、保持装置１２０側の吸着能力によって隙間ｙの距離を増減することを妨げない。

【0047】

そして、下側支持部１２２によって支えられているシートＳは、上部熱板３１０によって吸着して搬送される。図８に、成形手順を説明する説明図を示す。図８（ａ）に、シートＳを投入した様子を示す。シートＳは、投入位置に作業者が下部支持部１２２の上に投入される。図８（ｂ）に、シートＳを上部熱板３１０によって吸着し搬送する様子を示す。上部熱板３１０をシートＳに近接させ、上部熱板３１０に備えられた吸気流路３１１から給気することで、シートＳを吸着する。

【0048】

図８（ｃ）に、下部熱板１５０でシートＳを加熱している様子を示す。上部熱板３１０及び下部支持部１２２によってシートＳを下部熱板１５０の上部まで移動し、シートＳの下面より加熱を行う。輻射加熱が行われて、シートＳの材質であるポリカーボネートのガラス転移温度以上になるまで加熱する。図８（ｄ）に、シートＳの成形を行っている様子を示す。上部熱板３１０及び下部支持部１２２によってシートＳを金型２００の上方に移動させ、シートＳに対して上部熱板３１０から空気を送って圧空しながら成形を行う。合わせて第２チャンバ１０２側では、第２チャンバ１０２内の空気を引くことで、スムーズにシートＳの成形が可能となる。その後、成形された成形品を金型２００より取り出す。このような手順で成形品Ｐの成形が可能となる。

【0049】

第２実施形態又は第３実施形態の保持装置１２０によってシートＳを搬送する場合にも、第１実施形態の場合と同様にシートＳが加熱で線膨した場合に発生する影響を緩和し、位置ズレしにくい成形方法の提供が可能になる。これは、上側支持面にあたる上側蓋材１２１又は上部熱板３１０の下面と、下側支持面にあたるシート下側支持面１２４ａまでの距離を、シートＳの厚みに対して余裕を持たせ、この余裕が、吸着可能な距離に設定されていることで、加熱による変形によってシートＳが外れた場合にもシート下側支持面１２４ａによって受けられることで再吸着が容易であり、位置ズレを生じにくくすることが可能である。

【0050】

また、受板１２４に位置決めピン１２３が設けられ、シートＳに設けられた短辺長孔Ｓ１及び長辺長孔Ｓ２に位置決めピン１２３が貫通することで、シートＳは保持装置１２０に対して位置決めされる。したがって、シートＳが熱膨張しても、位置ズレを抑えることが可能となる。

【0051】

（第４実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態の熱成形装置１００の構成の概略について説明をする。第４実施形態は第１実施形態とほぼ同じ構成だが、成形に用いるシートＳの構成が異なるので、以下に、図を用いて説明するなお、第１実施形態と同じ機能の構成については同じ符号を用いて説明している。

【0052】

図９に、第４実施形態の、下側支持部１２２の平面図を示す。第１実施形態との違いは、シートＳに設けられる短辺長孔Ｓ１が１つ設けられ、短辺長孔Ｓ１の中心線の延長線上には位置決めピン１２３が貫通する孔が設けられる構成となっている点である。一方で、長辺長孔Ｓ２は２つ設けられている。即ち、シートＳの膨張を片側基準で吸収する構成となっている。片側基準でシートＳの熱膨張の影響を吸収する場合には、位置決めピン１２３が貫通する孔の近くに位置精度を要求する印刷部分がある場合に有効である。

【0053】

なお、図９には短辺側に位置決めピン１２３が貫通する孔を設け、この孔を基準とする構成としているが、長辺側に位置決めピン１２３が貫通する孔を設ける構成でも良い。この場合は、短辺長孔Ｓ１は２つ設けられる構成となる。また、図示しないが、位置決め機構は位置決めピン１２３が貫通する孔を１つと、短辺長孔Ｓ１を１つ設けて、片側基準でシートＳの熱膨張の影響を吸収する構成でも良い。この場合、必ずしも位置決めピン１２３が貫通する孔の中心と、短辺長孔Ｓ１の中心線が、シートＳの中心に重なる必要はない。

【0054】

以上、本発明に係る熱成形装置１００に関して第1実施形態から第４実施形態に説明をしたが、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、シートＳについて熱可塑性樹脂のポリカーボネートを用いている旨の記載をしているが、これに限定されるものではなく、他の素材を用いた厚手の板材に対して本発明を適用することを妨げない。例えば、厚手の発泡素材の成形などにも適用が可能である。また、上部熱板１１０や下部熱板１５０の温度設定についても、シートＳの素材に合わせて適宜変更されるべきである。

【符号の説明】

【0055】

Ｓ シート
１００ 熱成形装置
１１０ 上部熱板
１２０ 保持装置
１５０ 下部熱板
２００ 金型

【要約】

【課題】板厚のあるシートを用いて加熱成形する場合に、位置ズレなどが起きにくい熱成形装置の提供。
【解決手段】熱板によってシートＳの加熱を行い、金型賦形する熱成形装置１００において、熱板は、シートＳの上方から加熱する上部熱板１１０と、シートＳの下方から加熱する下部熱板１５０よりなり、上部熱板１１０の周囲に配置されてシートＳの外周部を挟んで保持するための保持装置１２０を備えている。そして、保持装置１２０は、シートＳの端部上面と対向してシートＳの少なくとも周囲の浮き上がりを押さえるシート上側支持面１２１ｂと、シートＳの端部下面をシートＳの外周部にて支えるシート下側支持面１２４ａを有し、シート上側支持面１２１ｂと、シート下側支持面１２４ａとの距離は、シートＳの厚みにシートＳをシート上側支持面１２１ｂに接するように吸着可能な距離を加えた設定距離とされる。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】