(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）上型及び下型を備え、該上型及び下型を型締めすることによって加熱された樹脂シートを成形する熱成形機における樹脂シート入口部分の前記樹脂シートの搬送路上方に上下動可能に配設された上側シャッタと、
（ｂ）前記樹脂シートの搬送路下方の前記上側シャッタと対向する位置に上下動可能に配設され、前記上側シャッタと協動して前記樹脂シートを把持する下側シャッタと、
（ｃ）所定角度範囲内を往復回転するサーボモータと、
（ｄ）該サーボモータの往復回転運動を上下方向の直線往復運動に変換して前記下側シャッタに伝達するリンク機構とを有し、
（ｅ）該リンク機構は、前記サーボモータの回転軸に固定されたクランクアームと、該クランクアームの端部と回転可能に接続されたコネクティングロッドとを備えるとともに、前記サーボモータの角速度が一定の場合の前記下側シャッタの移動速度が、前記下側シャッタが下死点近傍及び上死点近傍にある時は低くなり、前記下側シャッタが下死点と上死点の中間位置にある時は高くなるように構成されていることを特徴とする熱成形機用シャッタ装置。
【請求項２】
前記上側シャッタを往復動させるシリンダ装置を有する請求項１に記載の熱成形機用シャッタ装置。
【請求項３】
前記リンク機構は、前記下側シャッタに直線往復運動を伝達する上下方向に移動可能な下側駆動ロッドを備え、該下側駆動ロッドの下端部に前記コネクティングロッドが回転可能に接続されている請求項１又は２に記載の熱成形機用シャッタ装置。
【請求項４】
前記クランクアームは、前記コネクティングロッドが接続された端部と反対側の端部にカウンタウエイトが固定されている請求項３に記載の熱成形機用シャッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱成形機用シャッタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続した樹脂シートを成形して、食品、飲料、電気部品、日用品、医薬品等を収容する容器、該容器の蓋（ふた）等の樹脂製の成形品を成形するための樹脂シートの熱成形ラインにおいては、上型及び下型を有し、加熱された樹脂シートを型締めして成形する熱成形機が使用されている。
【０００３】
ここで、前記熱成形機は、連続した前記樹脂シート上に熱成形方法によって成形品を成形する装置であり、前記樹脂シートは、搬送装置によって１ショットの成形に要する長さずつ間欠的に搬送され、前記熱成形機に送り込まれる。そして、該熱成形機の樹脂シート搬送方向における下流側にはトリミング装置が配設され、該トリミング装置において、前記成形品は樹脂シートから切断、分離され、集積された後、包装、箱詰め等の後工程に送り出される。
【０００４】
一方、前記熱成形機の樹脂シート搬送方向における上流側には加熱装置が配設され、該加熱装置において、前記樹脂シートは成形に適した温度にまで加熱されて、前記熱成形機に送り込まれる。そして、前記加熱装置は、通常、前記樹脂シートの搬送路の上下に配設された輻（ふく）射ヒータを有し、該輻射ヒータからの輻射熱によって、前記樹脂シートを加熱するようになっている。
【０００５】
ところで、熱成形において、型締めして成形する際の樹脂シートの位置決めは極めて重要な成形ファクターであるから、前記熱成形機に送り込まれた樹脂シートは、型締めして成形する際に把持手段によって把持されて、固定されている必要がある。
【０００６】
また、前記加熱装置の出口部分、すなわち、熱成形機側の部分からは加熱装置内部の熱が逃げやすいので、前記加熱装置の出口部分には、熱を逃がさないための部材を配設する必要がある。
【０００７】
このような問題を解決するために、従来の熱成形機においては、前記加熱装置との間の箇所、すなわち、前記加熱装置の出口に面している箇所である熱成形機の入口に、開閉式のシャッタを配設するようになっている。この場合、該シャッタは、前記樹脂シートが搬送される時に開き、前記樹脂シートが停止している時に閉じて、前記樹脂シートを上下から挟むようにしている。これにより、前記加熱装置から熱が逃げないだけでなく、型締めして成形する際には、前記樹脂シートが上下方向からシャッタに把持されて位置決めされるので、成形品が正確に前記樹脂シート上に成形される。
【０００８】
このように、前記熱成形機の入口に開閉式のシャッタを配設することによって、前記加熱装置から熱が逃げないので熱効率が向上するとともに、前記樹脂シートが上下方向からシャッタに把持されて位置決めされるので、成形品が正確に前記樹脂シート上に成形されるので、前記熱成形機における前記樹脂シートの熱成形が良好に行われ、良質な成形品を成形することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の熱成形機用シャッタ装置においては、上下のシャッタをエアーシリンダによって駆動して上下動させるようになっているので、動作に再現性が乏しく、特に熱成形機が型締めするタイミングと上下のシャッタが閉じるタイミングとがズレてしまうことがあった。
【００１０】
この場合、樹脂シートはシャッタによって上下から把持されない状態、すなわち、位置決めされない状態のまま型締めが開始されるので、型締めに伴って樹脂シートが金型側に引き込まれて位置ズレを起こし、成形品が正確に樹脂シート上に成型されなくなってしまう。
【００１１】
また、エアーシリンダは一般に動作速度が低いので、最近の樹脂シートの熱成形ラインの高速化に対応することが困難である。特に、下側シャッタは移動量が大きく、かつ、シャッタを閉じる際には、下側シャッタ等の重量物を持ち上げることになるので前記下側シャッタを駆動するエアーシリンダに高負荷がかかることになる。そのため下側シャッタを駆動するエアーシリンダの高速化は極めて困難であった。
【００１２】
さらに、エアーシリンダの高速化を達成した場合も、エアーシリンダは動作速度の微妙な制御が困難であるので、シャッタが閉じる寸前、すなわち、停止寸前の移動速度の制御が不安定になってしまう。特に下側シャッタは移動の途中から、下に垂れている樹脂シートを持ち上げるようになっているので、停止寸前のシャッタの移動速度が速すぎると、樹脂シートが慣性によって上方にオーバーシュートしてしまい、位置決めすることができなくなってしまう。
【００１３】
なお、動作の再現性を向上させるために、エアーシリンダに代えて、ボールネジを利用するＡＣサーボ装置を用いることも考えられるが、このようなボールネジを利用するＡＣサーボ装置は動作速度を上げることが困難であり、かつ、寸法が大きくなるので、熱成形機用シャッタ装置に用いることは不適当である。
【００１４】
本発明は、前記従来の熱成形機用シャッタ装置の問題点を解決して、サーボモータによって駆動させられるリンク機構を使用して下側シャッタを上下動させることによって、動作の再現性が良好で、動作速度も速く、かつ、動作速度の制御が容易な熱成形機用シャッタ装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の熱成形機用シャッタ装置においては、上型及び下型を備え、該上型及び下型を型締めすることによって加熱された樹脂シートを成形する熱成形機における樹脂シート入口部分の前記樹脂シートの搬送路上方に上下動可能に配設された上側シャッタと、前記樹脂シートの搬送路下方の前記上側シャッタと対向する位置に上下動可能に配設され、前記上側シャッタと協動して前記樹脂シートを把持する下側シャッタと、所定角度範囲内を往復回転するサーボモータと、該サーボモータの往復回転運動を上下方向の直線往復運動に変換して前記下側シャッタに伝達するリンク機構とを有し、該リンク機構は、前記サーボモータの回転軸に固定されたクランクアームと、該クランクアームの端部と回転可能に接続されたコネクティングロッドとを備えるとともに、前記サーボモータの角速度が一定の場合の前記下側シャッタの移動速度が、前記下側シャッタが下死点近傍及び上死点近傍にある時は低くなり、前記下側シャッタが下死点と上死点の中間位置にある時は高くなるように構成されている。
【００１６】
本発明の他の熱成形機用シャッタ装置においては、さらに、前記上側シャッタを往復動させるシリンダ装置を有する。
【００１８】
本発明の更に他の熱成形機用シャッタ装置においては、さらに、前記リンク機構は、前記下側シャッタに直線往復運動を伝達する上下方向に移動可能な下側駆動ロッドを備え、該下側駆動ロッドの下端部に前記コネクティングロッドが回転可能に接続されている。
【００１９】
本発明の更に他の熱成形機用シャッタ装置においては、さらに、前記クランクアームは、前記コネクティングロッドが接続された端部と反対側の端部にカウンタウエイトが固定されている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は図３のＡ−Ａ矢視図、図２は本発明の第１の実施の形態における熱成形機及び熱成形機用加熱装置の全体側面図、図３は本発明の第１の実施の形態における熱成形機の側面及び熱成形機用加熱装置の側断面を示す要部概念図、図４は図１のＢ−Ｂ矢視拡大断面図、図５は図４のＣ部拡大図、図６は図４のＤ部拡大図である。
【００２３】
図において、１０は熱成形機用加熱装置であり、連続した樹脂シート１４に、カップ麺（めん）、刺身、ゼリー等の食品、果汁、炭酸水等の飲料、電気部品、日用品、医薬品等を収容する容器、該容器の蓋等の樹脂製の成形品を成形する樹脂シート１４の熱成形ラインにおいて、前記樹脂シート１４の搬送方向における熱成形機３０の上流側に配設され、該熱成形機３０に送り込まれる前記樹脂シート１４を成形に適した温度にまで加熱する。
【００２４】
そして、前記熱成形機３０は、例えば、真空成形、圧空成形、絞り成形、プレス成形、マッチドモールド成形等の熱成形方法によって前記樹脂シート１４上に前記成形品を成形する。
【００２５】
なお、前記熱成形機用加熱装置１０は前記熱成形機３０と離して配設してもよいが、その場合、熱成形機用加熱装置１０から送り出された樹脂シート１４の温度が低下してしまうので、熱効率の観点から、前記熱成形機用加熱装置１０と前記熱成形機３０とは、互いに近接して配設することが望ましい。
【００２６】
また、前記樹脂シート１４は、ピンやクランプを備えたチェーン、ベルト等を有する搬送装置１３によって両端を把持され、図示されない駆動装置によって１ショットの成形に要する長さずつ、図３において左方向へ、間欠的に搬送され、原反ロール１５から繰り出されて、前記熱成形機３０に送り込まれる。そして、該熱成形機３０の樹脂シート１４の搬送方向における下流側には図示されないトリミング装置が配設され、該トリミング装置において、前記成形品は樹脂シート１４から切断、分離され、集積された後、包装、箱詰め等の後工程に送り出される。
【００２７】
本実施の形態における前記樹脂シート１４としては、いかなるものであってもよいが、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＳ（ポリスチレン）、発泡ポリスチレン、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、生分解性樹脂等が使用される。また、耐水性、ガスバリヤー性等を考慮して、複数種類の樹脂を積層したシートを使用することもできる。
【００２８】
そして、１１は前記熱成形機用加熱装置１０内において、前記樹脂シート１４の搬送路の上方に配設された上ヒータ装置、１２は前記熱成形機用加熱装置１０内において、前記樹脂シート１４の搬送路の下方に配設された下ヒータ装置であり、前記上ヒータ装置１１及び下ヒータ装置１２は、図示されない昇降駆動装置によって上方向及び下方向にそれぞれ移動させられる。
【００２９】
ここで、前記上ヒータ装置１１は、シーズヒータ、磁器製ヒータ、赤外線電球ヒータ等から成るブロック状輻射ヒータを同一面上に複数配設することによって全体として１枚の面状のヒータとしたものであり、輻射によって前記樹脂シート１４を上方から加熱する。なお、前記ブロック状輻射ヒータの大きさは、必ずしも同一の大きさでなくてもよい。
【００３０】
なお、前記シーズヒータ、磁器製ヒータ、赤外線電球ヒータ等のうちどれが選択されるかは、加熱温度、ヒータの性能、樹脂シート１４の材質等を考慮してなされる事項であるが、一般的には、樹脂シート１４がＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＡＢＳ樹脂の場合はシーズヒータが選択され、発砲ポリスチレンや厚肉シートの場合は磁器製ヒータが選択されるのが望ましい。また、前記上ヒータ装置１１の温度は、前記ブロック状輻射ヒータがシーズヒータから成る場合は５００〜７００〔℃〕程度、磁器製ヒータから成る場合は３００〜５００〔℃〕程度とするのが望ましい。
【００３１】
一方、前記下ヒータ装置１２は、輻射によって前記樹脂シート１４を下方から加熱するためのものであり、前記上ヒータ装置１１と同様の構造を有し、前記樹脂シート１４の搬送路に対して、前記上ヒータ装置１１と対称に配設される。
【００３２】
なお、前記上ヒータ装置１１及び下ヒータ装置１２の搬送方向の寸法は、１ショットの成形に要する前記樹脂シート１４の倍の長さよりもやや長い程度である。したがって、前記樹脂シート１４は、前記熱成形機用加熱装置１０内において、前記熱成形機３０が２ショットの成形を行う時間だけ加熱されることになる。
【００３３】
これをより詳細にみると、前記熱成形機用加熱装置１０内の樹脂シート入口側（図３において右側）の第１ゾーンにおいて、前記熱成形機３０が１ショットの成形を行う間停止していた前記樹脂シート１４の部分は、前記熱成形機３０が１ショットの成形の後、前記搬送装置１３によって間欠送りされて、前記熱成形機用加熱装置１０内の樹脂シート出口側（図１において左側）の第２ゾーンまで移動して停止する。続いて、前記熱成形機３０が１ショットの成形を行う間停止した後、前記搬送装置１３によって間欠送りされて、前記熱成形機３０内に送り込まれるようになっている。
【００３４】
さらに、前記熱成形機用加熱装置１０内の樹脂シート入口近傍には、前記樹脂シート１４の搬送路を挟んで、上遮蔽（へい）板１６及び下遮蔽板１７が配設される。ここで、前記上遮蔽板１６及び下遮蔽板１７は前記上ヒータ装置１１及び下ヒータ装置１２からの輻射熱を遮るためのものであり、搬送方向に移動可能に配設される。
【００３５】
ここで、前記第１ゾーンの樹脂シート入口側の起点よりも図３において右側の前記樹脂シート１４の部分が加熱されると該部分は、その後さらに、前記第１ゾーン及び第２ゾーンにおいて、前記熱成形機３０が２ショットの成形を行う時間加熱されるので、温度が上昇し過ぎてしまう。これを防止するために、前記第１ゾーンの樹脂シート入口側の起点よりも右側の前記ブロック状輻射ヒータは加熱を停止するようになっているが、前記第１ゾーンに対応する前記ブロック状輻射ヒータからの輻射熱が前記第１ゾーンの樹脂シート入口側の起点よりも右側の前記樹脂シート１４の部分にも与えられるため、該部分は加熱されてしまう。
【００３６】
この場合、前記上遮蔽板１６及び下遮蔽板１７を配設することにより、前記第１ゾーンの樹脂シート入口側の起点よりも右側にある前記樹脂シート１４の部分は、前記第１ゾーンに対応する前記ブロック状輻射ヒータの輻射熱から遮蔽されるので、前記第１ゾーンに搬入される前に、前記樹脂シート１４が前記上ヒータ装置１１及び下ヒータ装置１２からの輻射熱によって加熱されて、温度が上昇し過ぎることがない。
【００３７】
また、前記熱成形機３０は、フレーム３１に固定された図示されない上テーブル駆動アクチュエータ及び下テーブル駆動アクチュエータ、該上テーブル駆動アクチュエータ及び下テーブル駆動アクチュエータにそれぞれ取り付けられた上テーブル３２及び下テーブル３４、該上テーブル３２及び下テーブル３４にそれぞれ、着脱自在に取り付けられた上型３３及び下型３５を有する。
【００３８】
ここで、該上型３３及び下型３５は、通常、一方が雌型であり他方が雄型であるが、前記熱成形機３０が真空成形機である場合、例えば、雄型に代えてプラグを使用することもできる。また、成形品が食品、飲料、電気部品、日用品、医薬品等を収容する容器や該容器の蓋のような、小型の容器である場合、通常、前記上型３３及び下型３５はそれぞれ複数の成形型を有し、１回の成形動作、すなわち、１ショットで複数の成形品が樹脂シート１４上に成形される。例えば、成形品が小型の容器である場合、前記上型３３及び下型３５は、前記樹脂シート１４の幅方向（図１における左右方向）に１０個、樹脂シート搬送方向（図３における左右方向）に５列、合計１０×５＝５０個の成形型を有する。
【００３９】
また、樹脂シート成形ラインの生産計画や樹脂シート１４の幅等に応じて、前記上型３３及び下型３５に代えて、より小型の上型及び下型を使用することもできる。
【００４０】
なお、前記熱成形機３０と熱成形機用加熱装置１０との間には、開閉式のシャッタ装置が配設される。この場合、該シャッタ装置は、上側シャッタ装置４０及び下側シャッタ装置５０を有し、前記熱成形機３０における樹脂シート１４の入口部分のフレーム３１に取り付けられる。
【００４１】
ここで、前記上側シャッタ４０は、図１及び４に示されるように、上下に移動可能な上側支持部材４１、該上側支持部材４１の下部に固定された上側シート把持板４２、及び、前記上側支持部材４１の上部に固定された上側熱シール板４３から成る。
【００４２】
そして、前記上側支持部材４１は、上下方向に延在し、その上下端部が前記フレーム３１に固定された左右のガイドロッド４６に摺（しゅう）動可能に嵌（かん）合されている。また、前記上側支持部材４１の中央部分には、上下方向に延在する上側駆動ロッド４４の下端部が固定されている。
【００４３】
さらに、前記上側駆動ロッド４４の上端部は、前記フレーム３１の上部に固定された図５に示されるような駆動シリンダ装置４５のピストンに連結されている。なお、前記駆動シリンダ装置４５は、エアーシリンダから成るが、油圧シリンダであってもよい。
【００４４】
これにより、前記上側支持部材４１、上側シート把持板４２及び上側熱シール板４３は、一体となって、前記駆動シリンダ装置４５が駆動することによって上下動させられる。
【００４５】
一方、前記下側シャッタ５０は、図１及び４に示されるように、上下に移動可能な下側支持部材５１、該下側支持部材５１の上部に固定された下側シート把持板５２、及び、前記下側支持部材５１の下部に固定された下側熱シール板５３から成る。
【００４６】
そして、前記下側支持部材５１は、上下方向に延在し、その上下端部が前記フレーム３１に固定された左右のガイドロッド４６に摺動可能に嵌合されている。また、前記下側支持部材５１の中央部分には、上下方向に延在する下側駆動ロッド５４の上端部が固定されている。
【００４７】
さらに、前記下側駆動ロッド５４の下端部には、図６に示されるように、コネクティングロッド５６の一端部が回転可能に取り付けられており、さらに該コネクティングロッド５６の他端部は、ＡＣサーボモータのようなサーボモータ５５の軸に固定されたクランクアーム５７の端部に回転可能に取り付けられている。なお、前記サーボモータ５５は前記フレーム３１の下部に固定されている。このように、前記下側駆動ロッド５４、コネクティングロッド５６及びクランクアーム５７によってリンク機構が構成される。
【００４８】
これにより、前記下側支持部材５１、下側シート把持板５２及び下側熱シール板５３は、前記サーボモータ５５が回転すると、前記リンク機構によって、一体的に上下動させられる。
【００４９】
なお、前記下側シート把持板５２及び下側熱シール板５３は、軽量化の観点からアルミニウム製であることが望ましい。
【００５０】
前記シャッタ装置は、前記樹脂シート１４が搬送される時に開き、前記樹脂シート１４が停止している時に閉じて、前記上側シート把持板４２及び下側シート把持板５２によって、前記樹脂シート１４を上下から挟むようになっている。すなわち、前記上側シャッタ４０と下側シャッタ５０とは、協動して前記樹脂シート１４を把持する。これにより、前記熱成形機用加熱装置１０から熱が逃げないだけでなく、前記樹脂シート１４が位置決めされるので、成形品が正確に前記樹脂シート１４上に成形される。
【００５１】
また、前記搬送装置１３は、前記樹脂シート１４の搬送路の両側に前記樹脂シート１４の幅方向に移動可能に配設されている。すなわち、左右の前記搬送装置１３は互いに平行部分や傾斜部分を有しており、前記樹脂シート１４の幅寸法に合わせて、互いの間隔を変更できるように、移動することができるようになっている。
【００５２】
なお、前記熱成形機３０は、図示されない制御装置を有する。該制御装置は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶手段、マウス、キーボード、タッチパネル等の入力手段、ＣＲＴ、液晶ディスプレー等の表示手段、Ｉ／Ｏ（入出力インターフェイス）等を有する。そして、前記制御装置は、オペレータの指令やあらかじめ入力されたプログラムに基づいて、前記上テーブル駆動アクチュエータ、下テーブル駆動アクチュエータ、駆動シリンダ装置４５、サーボモータ５５、搬送装置１３等の動作を制御する。
【００５３】
さらに、前記制御装置は、前記熱成形機３０のすべて又は一部の動作を総括的に制御する。なお、前記制御装置としては、独立したものでなく、例えば、樹脂シート成形ラインにおける熱成形機用加熱装置１０、トリミング装置等の装置を制御する制御装置の一部として他の制御装置に統合されたものを使用することもできる。
【００５４】
また、前記熱成形機用加熱装置１０は、断熱のために周囲を覆う図示されない壁部材を有することが望ましい。該壁部材は、断熱材を有し、前記熱成形機用加熱装置１０の上下左右前後の面を覆うように取り付けられる。ただし、樹脂シート１４が通過する部分や、装置の一部が通過したり突出する箇所には開口が形成される。この場合、熱効率を向上させるために、前記開口の面積はできる限り少なくするとともに、開閉式のシャッタが取り付けられることが望ましい。
【００５５】
また、前記熱成形機３０の熱効率を向上させるためには、壁部材を有することが望ましい。この場合、前記熱成形機用加熱装置１０の壁部材と一体の壁部材が取り付けられてもよい。
【００５６】
次に、前記構成の熱成形機用シャッタ装置の動作について説明する。
【００５７】
まず、熱成形機用加熱装置１０において、樹脂シート１４は、原反ロール１５から繰り出され、図３における右方から左方へ１ショットの成形に要する長さずつ間欠的に搬送される。そして、前記樹脂シート１４は、前記熱成形機用加熱装置１０内において所定時間停止し、その間、前記上ヒータ装置１１及び下ヒータ装置１２からの輻射熱によって成形に最適な温度範囲、すなわち、成形温度にまで加熱される。
【００５８】
この時、駆動シリンダ装置４５が駆動して、上側支持部材４１、上側シート把持板４２及び上側熱シール板４３から成る上側シャッタ４０は下方へ移動させられ、また、サーボモータ５５が駆動して、下側支持部材５１、下側シート把持板５２及び下側熱シール板５３から成る下側シャッタ５０は上方へ移動させられる。これにより、前記上側シャッタ４０の上側シート把持板４２及び下側シャッタ５０の下側シート把持板５２は、前記樹脂シート１４を上下から挟んで把持する。
【００５９】
なお、前記成形温度は、成形条件、前記樹脂シート１４の種類、厚さ等によって異なるが、熱成形においては、一般的に、前記樹脂シート１４がＰＶＣの場合は１２０〜１４０〔℃〕、ＰＳの場合は１１０〜１５０〔℃〕、ＰＰの場合は１７０〜２２０〔℃〕、ＰＥの場合は１４０〜１９０〔℃〕、ＡＢＳ樹脂の場合は１３０〜１５０〔℃〕、ＰＥＴの場合は１３５〜１５５〔℃〕程度である。
【００６０】
ここで、前記樹脂シート１４の加熱温度は、前記上ヒータ装置１１及び下ヒータ装置１２の出力を調節して輻射熱の量を制御することによって、また、図示されない昇降駆動装置を作動させ、前記上ヒータ装置１１及び下ヒータ装置１２を上方及び下方に移動させて、前記樹脂シート１４と前記上ヒータ装置１１及び下ヒータ装置１２との距離をそれぞれ調整することによって、所定の成形温度にすることができる。
【００６１】
また、前記第１ゾーンの樹脂シート入口側の起点よりも図３における右側の前記樹脂シート１４の部分が加熱されると、該部分は、その後、さらに、第１ゾーン及び第２ゾーンにおいて、前記熱成形機３０が２ショットの成形を行う時間加熱されるため、温度が上昇し過ぎてしまうので、これを防止するために、前記第１ゾーンの樹脂シート入口側の起点よりも右側の前記ブロック状輻射ヒータは停止させらることが望ましい。
【００６２】
さらに、前記第１ゾーンに対応する前記ブロック状輻射ヒータからの輻射熱が前記第１ゾーンの樹脂シート入口側の起点よりも右側の前記樹脂シート１４の部分にも与えられるため、該部分は加熱されてしまうので、前記上遮蔽板１６及び下遮蔽板１７の位置を調整して、前記第１ゾーンの樹脂シート入口側の起点よりも右側にある前記樹脂シート１４の部分が、前記第１ゾーンに対応する前記ブロック状輻射ヒータの輻射熱から遮蔽されるようにすることが望ましい。
【００６３】
これにより、前記第１ゾーンに搬入される前に、前記樹脂シート１４が前記上ヒータ装置１１及び下ヒータ装置１２からの輻射熱によって加熱されて、温度が上昇し過ぎることがない。
【００６４】
なお、熱成形装置３０の上型３３及び下型３５がサイズの異なるものに変更されたりして、前記樹脂シート１４の１ショットの送り量が変更されると、前記第１ゾーン及び第２ゾーンの長さが変わってしまう。このような場合には、前記第１ゾーンの樹脂シート入口側の起点よりも右側の範囲も変更されるので、停止させられるブロック状輻射ヒータの範囲も変更される。また、前記上遮蔽板１６及び下遮蔽板１７の位置も調整される。
【００６５】
次に、成形温度にまで加熱された前記樹脂シート１４は搬送され、前記熱成形機３０に送り込まれる。
【００６６】
この時、前記駆動シリンダ装置４５が駆動して、前記上側シャッタ４０は上方へ移動させられ、また、前記サーボモータ５５が駆動して、前記下側シャッタ５０は下方へ移動させられる。これにより、前記上側シャッタ４０の上側シート把持板４２及び下側シャッタ５０の下側シート把持板５２は、前記樹脂シート１４を開放する。これにより、前記樹脂シート１４は、スムーズに搬送される。
【００６７】
そして、前記樹脂シート１４が所定位置で停止すると、再び、前記駆動シリンダ装置４５が駆動して、前記上側シャッタ４０は下方へ移動させられ、また、前記サーボモータ５５が駆動して、前記下側シャッタ５０は上方へ移動させられる。これにより、前記上側シャッタ４０の上側シート把持板４２及び下側シャッタ５０の下側シート把持板５２は、前記樹脂シート１４を上下から挟んで把持する。
【００６８】
一方、前記樹脂シート１４が所定位置で停止すると、図示されない上テーブル駆動アクチュエータ及び下テーブル駆動アクチュエータが作動し、上型３３及び下型３５が下方及び上方に移動することによって樹脂シート１４を型締めして成形品を成形する。ここで、成形品が小型の容器である場合、例えば、５０個の成形品が１ショットで成形される。この後、前記上型３３及び下型３５はそれぞれ上方及び下方に、すなわち、互いに離れる方向に移動されて型開きされる。
【００６９】
そして、この間に、前記熱成形機用加熱装置１０においては、次の１ショット分の長さの樹脂シート１４が停止して成形温度にまで加熱される。
【００７０】
次に、再び、前記駆動シリンダ装置４５が駆動して、前記上側シャッタ４０は上方へ移動させられ、また、前記サーボモータ５５が駆動して、前記下側シャッタ５０は下方へ移動させられる。これにより、前記上側シャッタ４０の上側シート把持板４２及び前記下側シャッタ５０の下側シート把持板５２は、前記樹脂シート１４を開放する。そして、前記樹脂シート１４は再び搬送され、成形品は樹脂シート搬送方向における下流に搬送され前記熱成形機３０から送り出されるとともに、次の１ショット分の長さの樹脂シート１４が前記熱成形機３０に送り込まれる。
【００７１】
以上の動作を繰り返すことにより、樹脂シート成形ラインにおいては、多数の成形品が連続的に成形される。
【００７２】
ここで、下側シャッタ５０の動作を詳細に説明する。
【００７３】
図７はサーボモータ５５が回転し、リンク機構によって下側シャッタ５０を上下動させる様子を示す図である。
【００７４】
まず、樹脂シート１４が搬送される時は、下側シャッタ５０の下側支持部材５１は下方へ移動させられて、下側駆動ロッド５４、コネクティングロッド５６及びクランクアーム５７から成るリンク機構は、図７（ａ）に示されるような状態となる。
【００７５】
そして、前記樹脂シート１４が所定位置で停止すると、サーボモータ５５が駆動して、下側シャッタ５０は上方へ移動させられる。この場合、前記サーボモータ５５は、図７（ａ）において時計回りに回転する。すると、リンク機構によって、下側駆動ロッド５４が上方へ移動させられ、下側シャッタ５０を上昇させる。なお、下側駆動ロッド５４が横方向に振れることを防止するために、該下側駆動ロッド５４の側面に沿ってガイド部材を配設することもできる。
【００７６】
そして、前記下側シャッタ５０が上死点に近づくと、前記リンク機構は、図７（ｂ）に示されるような状態となる。
【００７７】
なお、前記下側シャッタ５０を下方へ移動させる時には、前記サーボモータ５５を反時計回りに回転させる。すなわち、前記サーボモータ５５は、一方向に回転するのではなく、揺動する、すなわち、所定角度の範囲内で往復回転する。
【００７８】
ここで、前記リンク機構の構造から、前記サーボモータ５５の角速度が一定である場合、クランクアーム５７が水平に近い状態である時、前記下側駆動ロッド５４及び下側シャッタ５０の移動速度は高く、前記クランクアーム５７が垂直に近づくにつれて、前記下側駆動ロッド５４及び下側シャッタ５０の移動速度は低くなっていくことが分かる。また、前記下側駆動ロッド５４及び下側シャッタ５０を移動させるのに必要な前記サーボモータ５５のトルクは、クランクアーム５７が水平に近い状態である時大きく、前記クランクアーム５７が垂直に近づくにつれて減少することも分かる。
【００７９】
したがって、図７（ａ）に示されるように、前記下側シャッタ５０が下死点にある状態から、前記サーボモータ５５が時計回りに回転を開始すると、前記サーボモータ５５が大きなトルクを発生しなくても、前記下側駆動ロッド５４及び下側シャッタ５０は上方に移動し始める。この時の前記下側駆動ロッド５４及び下側シャッタ５０の移動速度は極めて低い。
【００８０】
そして、前記クランクアーム５７が水平に近づくにつれて、前記下側駆動ロッド５４及び下側シャッタ５０の移動速度は上昇し、前記クランクアーム５７が水平の時に最高となる。なお、前記下側駆動ロッド５４及び下側シャッタ５０は、既に移動しつつある状態なので、前記サーボモータ５５が大きなトルクを発生する必要がない。
【００８１】
次に、前記クランクアーム５７が垂直に近づくにつれて、前記下側駆動ロッド５４及び下側シャッタ５０の移動速度は低下し、図７（ｂ）に示されるように、前記下側シャッタ５０が上死点にある状態に近くなると、極めて低くなる。
【００８２】
一方、サーボモータ５５が大きなトルクを発生しなくても、前記下側駆動ロッド５４及び下側シャッタ５０は上方に移動させる力は大きくなる。
【００８３】
したがって、上側シャッタ４０の上側シート把持板４２と下側シャッタ５０の下側シート把持板５２とが樹脂シート１４を上下から挟んで把持する際に、樹脂シート１４に接触する寸前の下側シート把持板５２の移動速度は極めて低くなるので、上側シート把持板４２と下側シート把持板５２とが衝撃的に当接することがない。また、下に垂れている樹脂シート１４を高い速度で持ち上げることがないので、樹脂シート１４が慣性によって上方にオーバーシュートしてしまうこともない。さらに、樹脂シート１４は、下側シート把持板５２の強い上向きの力によって、上側シート把持板４２との間で把持されるので、位置ズレが発生することもない。
【００８４】
また、前記サーボモータ５５の往復回転する角度の範囲を変更することによって、前記下側シャッタ５０の上死点の位置を変更することができる。
【００８５】
したがって、前記熱成形機３０の上型３３及び下型３５を交換したり、樹脂シート１４を異なる厚みのものに変更した場合のように、前記上死点の位置を変更する必要が生じても、前記サーボモータ５５の回転角を変更するだけで、容易に対応することができる。この場合、前記上死点の位置を０．１〔ｍｍ〕単位で変更することができる。
【００８６】
なお、一般的に、上側シャッタ４０の移動量は下側シャッタ５０の移動量よりも短いので、動作速度を上げる必要がない。したがって、駆動シリンダ装置４５によって駆動されていても格別の問題が生じることがない。
【００８７】
さらに、下側シャッタ５０の移動量が所定の値以上となって、上側シャッタ４０を上方に押し上げてしまっても、駆動シリンダ装置４５がエアーシリンダから成る場合には、前記駆動シリンダ装置４５が上側シート把持板４２の動きを吸収するので、下側シート把持板５２、上側シート把持板４２等の部材に過大な力がかかる恐れがない。
【００８８】
もっとも、必要であれば、駆動シリンダ４５に代えて、下側シャッタ５０と同様に、サーボモータとリンク機構によって上側シャッタ４０を駆動するようにすることもできる。
【００８９】
このように、本実施の形態においては、下側支持部材５１、下側シート把持板５２及び下側熱シール板５３から成る下側シャッタ５０は、前記サーボモータ５５が回転すると、下側駆動ロッド５４、コネクティングロッド５６及びクランクアーム５７から成るリンク機構によって、一体的に上下動させられる。
【００９０】
したがって、上側シャッタ４０の上側シート把持板４２と下側シャッタ５０の下側シート把持板５２とが樹脂シート１４を上下から挟んで把持する際に、下側シャッタ５０の動作の再現性が極めて高く常に所定のタイミングで上方に移動させられるので、熱成形機３０が型締めするタイミングと上側シート把持板４２と下側シート把持板５２とが樹脂シート１４を上下から挟んで把持するタイミングとがズレてしまうことがない。
【００９１】
また、下側シャッタ５０の動作の速度が高いので、樹脂シート１４の熱成形ラインの高速化に対応することができる。
【００９２】
さらに、下側シート把持板５２が樹脂シート１４に接触する寸前の下側シャッタ５０の移動速度は極めて低くなるので、上側シート把持板４２と下側シート把持板５２とが衝撃的に当接することがない。また、下に垂れている樹脂シート１４を高い速度で持ち上げることがないので、樹脂シート１４が慣性によって上方にオーバーシュートしてしまうこともない。
【００９３】
そして、樹脂シート１４は、下側シート把持板５２の強い上向きの力によって、上側シート把持板４２との間で把持されるので、位置ズレが発生することもない。
【００９４】
また、サーボモータ５５の往復回転する角度の範囲を変更することによって、下側シャッタ５０の上死点の位置を変更することができるので、熱成形機３０の上型３３及び下型３５を交換したり、樹脂シート１４を異なる厚みのものに変更した場合のように、前記上死点の位置を変更する必要が生じても、サーボモータ５５の回転角を変更するだけで、容易に対応することができる。この場合、前記上死点の位置を０．１〔ｍｍ〕単位で変更することができる。
【００９５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【００９６】
図８は第２の実施形態におけるリンク機構の要部を示す図である。
【００９７】
図において、５８はサーボモータ５５の軸に固定されたクランクアームである。該クランクアーム５８は、ほぼ中心付近で前記サーボモータ５５の軸に固定され、その一端部にはコネクティングロッド５６の端部が回転可能に接続され、他端部にはカウンタウエイト５９が固定されている。
【００９８】
このように、本実施の形態においては、サーボモータ５５の軸に固定されたクランクアーム５８にカウンタウエイト５９が固定されている。
【００９９】
したがって、下側シャッタ５０が下死点にある状態から、サーボモータ５５が時計回りに回転を開始する時であっても、前記サーボモータ５５が大きなトルクを発生する必要がなく、前記下側シャッタ５０を上方に移動させ始めることができる。
【０１００】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前記第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【０１０１】
図９は第３の実施形態におけるリンク機構の要部を示す図である。
【０１０２】
図において、６０はサーボモータ５５の軸に固定されたカムであり、一面にカム溝６１が形成されている。
【０１０３】
また、６３は図示されない上端部が下側駆動ロッド５４の下端部に接続されているコネクティングロッドである。この場合、該コネクティングロッド６３は、前記下側駆動ロッド５４と一体に形成されていてもよい。そして、該コネクティングロッド６３の下端部には横方向に延在する突起が形成され、該突起は前記カム溝６１内を摺動する。なお、６２は前記コネクティングロッド６３が横方向に位置ズレしないようにするためのガイドである。
【０１０４】
これにより、前記コネクティングロッド６３は前記突起が前記カム６０のカム溝６１の形状に沿って上下方向に移動し、それに供して上下方向に移動する。
【０１０５】
ここで、前記カム溝６１は、サーボモータ５５の角速度が一定である場合、下側シャッタ５０の上下方向の位置、すなわち、コネクティングロッド６３の上下方向の位置が下死点に近い状態である時、前記コネクティングロッド６３の移動速度は低く、次いで、前記コネクティングロッド６３の移動速度が高く、前記コネクティングロッド６３が上死点に近づくと、前記コネクティングロッド６３の移動速度は低くなるように形成されている。
【０１０６】
したがって、サーボモータ５５が大きなトルクを発生しなくても、前記下側駆動ロッド５４及び下側シャッタ５０は上方に移動し始める。また、コネクティングロッド６３の動作の速度が高いので、下側シャッタ５０の動作の速度が高くなる。そして、樹脂シート１４に接触する寸前の下側シート把持板５２の移動速度は極めて低くなる。
【０１０７】
このように、本実施の形態においては、サーボモータ５５の軸に固定されたカム６１のカム溝６１内をコネクティングロッド６３の突起が摺動する。
【０１０８】
したがって、リンク機構の構成が簡単であり、かつ、コンパクトである。さらに、カム溝の形状を変更するだけで、下側シャッタ５０の動作の速度パターンを容易に変更することができる。
【０１０９】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【０１１０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、熱成形機用シャッタ装置においては、上型及び下型を備え、該上型及び下型を型締めすることによって加熱された樹脂シートを成形する熱成形機における樹脂シート入口部分の前記樹脂シートの搬送路上方に上下動可能に配設された上側シャッタと、前記樹脂シートの搬送路下方の前記上側シャッタと対向する位置に上下動可能に配設され、前記上側シャッタと協動して前記樹脂シートを把持する下側シャッタと、所定角度範囲内を往復回転するサーボモータと、該サーボモータの往復回転運動を上下方向の直線往復運動に変換して前記下側シャッタに伝達するリンク機構とを有し、該リンク機構は、前記サーボモータの回転軸に固定されたクランクアームと、該クランクアームの端部と回転可能に接続されたコネクティングロッドとを備えるとともに、前記サーボモータの角速度が一定の場合の前記下側シャッタの移動速度が、前記下側シャッタが下死点近傍及び上死点近傍にある時は低くなり、前記下側シャッタが下死点と上死点の中間位置にある時は高くなるように構成されている。
【０１１１】
この場合、上側シャッタと下側シャッタとが樹脂シート１４を上下から挟んで把持する際に、下側シャッタの動作の再現性が極めて高く、常に所定のタイミングで上方に移動させられるので、熱成形機が型締めするタイミングと上側シャッタと下側シャッタとが樹脂シートを上下から挟んで把持するタイミングとがズレてしまうことがない。
【０１１２】
また、下側シャッタの動作の速度が高いので、樹脂シートの熱成形ラインの高速化に対応することができる。
【０１１３】
さらに、サーボモータの回転角を変更することによって、下側シャッタの上死点の位置を変更することができるので、熱成形機の上型及び下型を交換したり、樹脂シートを異なる厚みのものに変更した場合のように、下側シャッタの上死点の位置を変更する必要が生じても、サーボモータの回転角を変更するだけで、容易に対応することができる。
さらに、下側シャッタが樹脂シートに接触する寸前の下側シャッタの移動速度は極めて低くなるので、上側シャッタと下側シャッタとが衝撃的に当接することがない。また、下側シャッタが下に垂れている樹脂シートを高い速度で持ち上げることがないので、樹脂シートが慣性によって上方にオーバーシュートしてしまうこともない。
さらに、簡単な構成で、サーボモータの往復回転運動を上下方向の直線往復運動に変換することができる。
【０１１４】
他の熱成形機用シャッタ装置においては、さらに、前記上側シャッタを往復動させるシリンダ装置を有する。
【０１１５】
この場合、上側シャッタの動作の再現性が極めて高く、常に所定のタイミングで上方に移動させられるので、熱成形機が型締めするタイミングと上側シャッタと下側シャッタとが樹脂シートを上下から挟んで把持するタイミングとがズレてしまうことがない。
【０１１８】
更に他の熱成形機用シャッタ装置においては、さらに、前記リンク機構は、前記下側シャッタに直線往復運動を伝達する上下方向に移動可能な下側駆動ロッドを備え、該下側駆動ロッドの下端部に前記コネクティングロッドが回転可能に接続されている。
【０１１９】
この場合、簡単な構成で、サーボモータの往復回転運動を上下方向の直線往復運動に変換することができる。
【０１２０】
更に他の熱成形機用シャッタ装置においては、さらに、前記クランクアームは、前記コネクティングロッドが接続された端部と反対側の端部にカウンタウエイトが固定されている。
【０１２１】
この場合、下側シャッタが下死点にある状態から、サーボモータが回転を開始する時であっても、サーボモータが大きなトルクを発生する必要がなく、下側シャッタを上方に移動させ始めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図３のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における熱成形機及び熱成形機用加熱装置の全体側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における熱成形機の側面及び熱成形機用加熱装置の側断面を示す要部概念図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ矢視拡大断面図である。
【図５】図４のＣ部拡大図である。
【図６】図４のＤ部拡大図である。
【図７】サーボモータが回転し、リンク機構によって下側シャッタを上下動させる様子を示す図である。
【図８】第２の実施形態におけるリンク機構の要部を示す図である。
【図９】第３の実施形態におけるリンク機構の要部を示す図である。
【符号の説明】
１４    樹脂シート
３０    熱成形機
５４    下側駆動ロッド
５５    サーボモータ
５６、６３    コネクティングロッド
５７、５８    クランクアーム
５９    カウンタウェイト
６０    カム
【図１】
0003727530.tif 000002
【図２】
0003727530.tif 000003
【図３】
0003727530.tif 000004
【図４】
0003727530.tif 000005
【図５】
0003727530.tif 000006
【図６】
0003727530.tif 000007
【図７】
0003727530.tif 000008
【図８】
0003727530.tif 000009
【図９】
0003727530.tif 000010