(57)【要約】【課題】歩留まり良く均一な板厚の製品を成形加工できる熱成形加工装置を提供する。【解決手段】シートＳを真空成形加工する熱成形加工装置１００であって、シートＳの短辺を、それぞれ全長にわたって把持する２つの第一クランプ１０と、シートＳの長辺の複数個所をそれぞれ把持する複数の第二クランプ２０と、シートＳを加熱するヒータ５０と、シートＳを成形加工する成形型４０と、を備え、第二クランプ２０は、上下方向及び水平方向へ変位可能に構成される。【選択図】図１
2015058586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂シートを真空成形加工する熱成形加工装置であって、
前記シートの一の対向する２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、
前記シートの他の対向する２辺の複数個所をそれぞれ把持する複数の第二クランプと、
前記シートを加熱するヒータと、
前記シートを成形加工する成形型と、
を備え、
前記第二クランプは、上下方向及び水平方向へ変位可能に構成される、
熱成形加工装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱成形加工装置であって、
前記第二クランプは、所定長さのワイヤの一端に連結され、
前記ワイヤの他端は、上下方向に立設されたクランプガイドに案内される、
熱成形加工装置。
【請求項３】
請求項２記載の熱成形加工装置であって、
前記成形型には、前記成形型と前記シートとで形成される空間をシールするためのシール部が形成され、
前記ワイヤの所定長さは、前記第二クランプが前記シール部よりも前記成形型の内側へ侵入しない長さに形成される、
熱成形加工装置。
【請求項４】
熱可塑性樹脂シートを真空成形加工する熱成形加工方法であって、
前記シートを成形型の上方に配置する工程と、
前記シートの一の対向する２辺を、それぞれ全長にわたって把持する工程と、
前記シートの他の対向する２辺の複数個所を、それぞれ上下方向及び水平方向へ変位可能に把持する工程と
前記シートを加熱する工程と、
前記シートを前記成形型により真空成形加工する工程と、
を備える、
熱成形加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂シートを真空成形加工する熱成形加工装置及び熱成形加工方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空成形加工とは、加熱して軟化させた熱可塑性樹脂シートを減圧によって引き伸ばし、引き伸ばした熱可塑性樹脂シートを成形型に密着させて成形加工するものである。真空成形加工では、熱可塑性樹脂シートから均一な板厚の製品を加工するために、熱可塑性樹脂シートの不均一な伸びを抑える必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、熱可塑性樹脂シートの不均一な伸びを抑えるために、熱可塑性樹脂シートの一の対向する２辺をクランプで把持し、他の対向する２辺を複数のクランプで把持する熱成形加工装置が開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１に開示される熱成形加工装置では、複数のクランプが同一平面内でのみしか移動できないため、かえって熱可塑性樹脂シートの肉厚が偏って部分的に肉厚が薄くなり、製品形状によっては均一な板厚の製品が成形加工できずに、製品の歩留まりが悪くなるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−１３２５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、歩留まり良く均一な板厚の製品を成形加工できる熱成形加工装置及び熱成形加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、熱可塑性樹脂シートを真空成形加工する熱成形加工装置であって、前記シートの一の対向する２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、前記シートの他の対向する２辺の複数個所をそれぞれ把持する複数の第二クランプと、前記シートを加熱するヒータと、前記シートを成形加工する成形型と、を備え、前記第二クランプは、上下方向及び水平方向へ変位可能に構成されるものである。
【０００９】
請求項２においては、請求項１記載の熱成形加工装置であって、前記第二クランプは、所定長さのワイヤの一端に連結され、前記ワイヤの他端は、上下方向に立設されたクランプガイドに案内されるものである。
【００１０】
請求項３においては、請求項２記載の熱成形加工装置であって、前記成形型には、前記成形型と前記シートとで形成される空間をシールするためのシール部が形成され、前記ワイヤの所定長さは、前記第二クランプが前記シール部よりも前記成形型の内側へ侵入しない長さに形成されるものである。
【００１１】
請求項４においては、熱可塑性樹脂シートを真空成形加工する熱成形加工方法であって、前記シートを成形型の上方に配置する工程と、前記シートの一の対向する２辺を、それぞれ全長にわたって把持する工程と、前記シートの他の対向する２辺の複数個所を、それぞれ上下方向及び水平方向へ変位可能に把持する工程と前記シートを加熱する工程と、前記シートを前記成形型により真空成形加工する工程と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の熱成形加工装置及び熱成形加工方法によれば、歩留まり良く均一な板厚の製品を成形加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】熱成形加工装置の構成を示す模式図。
【図２】第二クランプ支持機構の構成を示す模式図。
【図３】熱成形加工工程の流れを示すフロー図。
【図４】熱成形加工工程の作用を示す（ＡＡ断面視）模式図。
【図５】熱成形加工工程の作用を示す（ＢＢ断面視）模式図。
【図６】熱成形加工工程の作用を示す（平面視）模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を用いて、熱成形加工装置１００の構成について説明する。
なお、図１では、熱成形加工装置１００の構成を斜視にて模式的に表している。なお、以下の説明では、図１又は図２に示される、短辺方向、長辺方向及び上下方向に従うものとする。
【００１５】
熱成形加工装置１００は、本発明の熱成形加工装置に係る実施形態である。熱成形加工装置１００は、熱可塑性樹脂シート（以下、シート）Ｓを真空成形加工する装置である。より詳しくは、熱成形加工装置１００は、ヒータ５０によって加熱して軟化させたシートＳを減圧によって引き伸ばし、引き伸ばしたシートＳを成形型４０に密着させて成形加工を行う装置である。シートＳは矩形状に形成されている。
【００１６】
熱成形加工装置１００は、２つの第一クランプ１０と、複数の第二クランプ２０と、２つの第二クランプ支持機構３０と、成形型４０と、複数のヒータ５０と、を具備している。
【００１７】
第一クランプ１０は、シートＳの対向する短辺を、それぞれ全長にわたって把持するものである。言い換えれば、第一クランプ１０は、シートＳの短辺側端部を、長辺方向への移動を規制しながら把持するものである。
【００１８】
第一クランプ１０は、シートＳの短辺長さより若干長いクリップとして構成されている。ここで、クリップとは、シート状のものを表裏から把持可能な構成のものとする。第一クランプ１０は、第一クランプ支持機構１１に支持されている。なお、第一クランプ１０を成形型４０に直接設置する構成としても良い。
【００１９】
第一クランプ支持機構１１は、成形型４０の短辺側近傍にて、平面視にて成形型４０の短辺に対して平行となるように配置され、上下方向に立設されている。
【００２０】
第二クランプ２０は、シートＳの対向する各長辺の複数個所をそれぞれ把持するものである。第二クランプ２０は、シートＳの長辺側端部の一部分（長辺全長に比較して十分に短い長さ）を把持するクリップとして構成されている。クリップとは、上述したようにシート状のものを表裏から把持可能な構成のものとする。
【００２１】
第二クランプ２０は、シートＳの長辺側において、略等間隔に配置されている。本実施形態の場合、各長辺に対して７個の第二クランプ２０が配置されている。第二クランプ２０は、第二クランプ支持機構３０に支持されている。
【００２２】
第二クランプ支持機構３０は、成形型４０の長辺側近傍にて、平面視にて成形型４０の長辺に対して平行となるように配置され、上下方向に立設されている。第二クランプ支持機構３０について、詳しくは後述する。
【００２３】
成形型４０は、シートＳを製品形状に成形加工するものである。成形型４０について、詳しくは後述する。
【００２４】
ヒータ５０は、シートＳを加熱するものである。ヒータ５０は複数設置され、各ヒータ５０は、互いに所定間隔を設けて成形型４０の上方に配置されている。熱成形加工装置１００においては、各ヒータ５０を、それぞれＯＮ／ＯＦＦ制御することによって、シートＳを領域ごとに加熱できるよう構成されている。
【００２５】
図２を用いて、第二クランプ支持機構３０及び成形型４０の構成について説明する。
なお、図２では、第二クランプ支持機構３０及び成形型４０の構成を図１のＡＡ断面視にて模式的に表している。また、二点破線で表されるシートＳ等は、加熱後の状態を表している。
【００２６】
上述したように、第二クランプ支持機構３０は、第二クランプ２０を支持するものである。第二クランプ支持機構３０は、ワイヤ３１と、リング部材３２と、クランプガイド３３と、ストッパ３４と、を具備している。
【００２７】
クランプガイド３３は、棒形状に構成され、成形型４０の長辺側近傍において略所定間隔で上下方向に立設されている。
【００２８】
リング部材３２は、リング形状に構成され、一端側にはワイヤ３１が接続されている。また、リング部材３２は、クランプガイド３３に挿通され、クランプガイド３３に沿って上下方向を自在に移動可能に構成されている。
【００２９】
ストッパ３４は、クランプガイド３３に沿って上下方向を自在に移動するリング部材３２の下降を所定位置にて規制するものである。ストッパ３４は、それぞれのクランプガイド３３の所定高さ位置に設けられている。
【００３０】
なお、所定高さ位置とは、クランプガイド３３が立設される位置の成形型４０の長辺側の高さと略同等とされている。ここで、上下方向において、クランプガイド３３の上端からストッパ３４で規制される高さまでを第一所定範囲とする。
【００３１】
ワイヤ３１は、第二クランプ２０とリング部材３２とを接続するものである。ワイヤ３１は、それぞれ所定長さに構成されている。つまり、第二クランプ２０は、所定長さのワイヤ３１の一端に連結されており、ワイヤ３１の他端は、リング部材３２を介してクランプガイド３３により上下方向に案内されている。
【００３２】
ワイヤ３１の所定長さは、リング部材３２を前記所定高さ位置に位置させた状態で、ワイヤ３１を成形型４０側へ向けて水平方向に直線状に伸ばした際に、第二クランプ２０が成形型４０に形成されるシール部４２を超えて、成形型４０の内側へ侵入しない長さとされている。ここで、平面視の短辺方向において、クランプガイド３３の立設位置から、成形型４０側へ向けて水平方向に伸びきったワイヤ３１の成形型４０側端部の位置までの範囲を第二所定範囲とする。
【００３３】
このような構成とすることで、それぞれのクランプガイド３３において、第二クランプ２０は、上下方向を第一所定範囲で自在に移動することができる。また、第二クランプ２０は、短辺方向を第二所定範囲で自在に移動することができる。なお、第一所定範囲及び第二所定範囲は、それぞれの第二クランプ２０によって異なるものとする。
【００３４】
上述したように、成形型４０は、シートＳを製品形状に成形加工するものである。成形型４０には、キャビティ４１と、シール部４２と、が形成され、減圧装置（図示略）が設けられている。
【００３５】
キャビティ４１は、成形型４０においてを製品形状となる部分である。減圧装置は、真空成形時にシートＳとキャビティ４１とで形成される空間を減圧する装置である。
【００３６】
シール部４２は、真空成形時にシートＳとキャビティ４１とで形成される空間を外部からシールする部分である。シール部４２は、平面視にて、キャビティ４１の外周輪郭より外側に所定間隔を設けキャビティ４１を囲むように形成されている。また、シール部４２は、側面断面視にて、上方に突起するように形成されている。
【００３７】
図３を用いて、熱成形加工工程Ｓ１００の流れについて説明する。
なお、図３では、熱成形加工工程Ｓ１００の流れをフローチャートによって表している。
【００３８】
熱成形加工工程Ｓ１００は、本発明の熱成形加工方法に係る実施形態である。熱成形加工工程Ｓ１００は、熱成形加工装置１００によりシートＳを真空成形加工する工程である。より詳しくは、熱成形加工工程Ｓ１００は、ヒータ５０によって加熱して軟化させたシートＳを減圧によって引き伸ばし、引き伸ばしたシートＳを成形型４０に密着させて成形加工を行う工程である。
【００３９】
ステップＳ１１０において、作業者は、シートＳを成形型４０の上方に配置させる。
【００４０】
ステップＳ１２０において、作業者は、シートＳの短辺側の対辺（対向する２辺）を第一クランプ１０によってそれぞれ把持させる。このとき、シートＳの各短辺側端部を全長にわたって第一クランプ１０によってそれぞれ把持させる。言い換えれば、第一クランプ１０によって、シートＳの短辺側端部の長辺方向への移動を規制して把持させる。
【００４１】
ステップＳ１３０において、作業者は、シートＳの長辺側の対辺（対向する２辺）を第二クランプ２０によってそれぞれ把持させる。このとき、シートＳの各長辺側端部の複数個所を第二クランプ２０によってそれぞれ把持させる。この場合、シートＳの長辺側端部は、第二クランプ２０によって、上下方向及び水平方向へ変位可能に把持される。
【００４２】
ステップＳ１４０において、作業者は、第一クランプ１０及び第二クランプ２０によって把持され成形型４０の上方に配置されたシートＳをヒータ５０によって上方から加熱させる。
【００４３】
ステップＳ１５０において、加熱によってシートＳを下降させ、シートＳの周縁部をシール部４２に当接させて、成形型４０のキャビティ４１とシートＳで形成される空間をシールする。この場合、加熱されたシートＳはドローダウン（シートＳの加熱によるクリープ現象に伴う下降）している。さらに、キャビティ４１とシートＳで形成される空間を減圧し、シートＳを成形型４０に密着させて真空成形加工させる。
【００４４】
図４乃至図６を用いて、熱成形加工工程Ｓ１００の作用について説明する。
なお、図４では、熱成形加工工程Ｓ１００の作用を図１のＡＡ断面視（シートＳの短辺方向）にて模式的に表している。また、熱成形加工工程Ｓ１００の作用を図１のＢＢ断面視（シートＳの長辺方向）にて模式的に表している。さらに、熱成形加工工程Ｓ１００の作用を平面視にて模式的に表している。
【００４５】
ステップ１１０〜ステップＳ１３０では、上述したように、シートＳは、成形型４０の上方に配置され、各短辺側端部が全長にわたって第一クランプ１０によってそれぞれ把持され、各長辺側端部の複数個所が第二クランプ１０によってそれぞれ把持される。
【００４６】
ステップ１４０では、上述したように、シートＳは、ヒータ５０によって上方から加熱される。シートＳは、成形型４０に向かってドローダウンしながら変形する。このとき、シートＳの短辺側端部は、第一クランプ１０によって全長を把持されているため、長辺方向への移動が規制され、シートＳは平面視において長辺方向に変形することがない。
【００４７】
一方、シートＳの長辺側端部は、ドローダウンに伴う表面張力及び残留歪み等によって、長辺方向における略中央部が内側に向かって引っ張られ、平面視にてくびれ形状となる。
【００４８】
このとき、シートＳの長辺側端部の複数個所を把持する第二クランプ２０は、第一所定範囲内で上下方向に自在に移動することができ、かつ、第二所定範囲内で短辺方向に自在に移動することができるため、シートＳの長辺側端部は、ストレス（把持されることによる抵抗力や反力）なくドローダウンする。
【００４９】
ステップ１５０では、上述したように、減圧装置によってキャビティ４１とシートＳで形成される空間が減圧され、減圧力によってシートＳがキャビティ４１に密着し、シートＳが成形型４０により製品形状に成形加工される。
【００５０】
このとき、ワイヤ３１の所定長さが、ワイヤ３１が成形型４０側へ引っ張られて伸びた状態になったとしても、第二クランプ２０が成形型４０のシール部４２よりも成形型４０の内側へ侵入しない長さに形成されているため、シートＳのドローダウンによる変形によって、第二クランプ２０がシール部４２の内側まで引っ張られることはなく、シートＳのシール部４２でのシールを確実に行うことが可能となっている。
【００５１】
熱成形加工装置１００及び熱成形加工工程Ｓ１００の効果について説明する。
熱成形加工装置１００及び熱成形加工工程Ｓ１００によれば、歩留まり良く均一な板厚の製品を加工できる。すなわち、シートＳの長辺の複数個所を複数の第二クランプ２０で把持させ、第二クランプ２０を上下方向の第一所定範囲で自在に移動させ、かつ、短辺方向を第二所定範囲で自在に移動させることによって、シートＳをストレスなくドローダウンさせ、歩留まり良く均一な板厚の製品を成形加工できる。
【００５２】
また、熱成形加工装置１００及び熱成形加工工程Ｓ１００によれば、ワイヤ３１の所定長さが、第二クランプ２０が成形型４０のシール部４２よりも内側へ侵入しない長さとされているため、シートＳのドローダウンによる変形によって、シートＳの長辺側端がシール部４２を超えて内側に位置することはない。
【００５３】
さらに、熱成形加工装置１００及び熱成形加工工程Ｓ１００によれば、ワイヤ３１、リング部材３２及びクランプガイド３３を用いて、第二クランプ２０を上下方向の第一所定範囲で自在に移動可能に構成し、かつ、短辺方向を第二所定範囲で自在に移動可能に構成させるため、簡易な構成で歩留まり良く均一な板厚の製品を加工できる装置を実現できる。
【００５４】
なお、本実施形態では、第二クランプ２０を、シートＳの長辺側端部において、略等間隔に配置する構成としたが、これに限定されない。製品形状よっては、第二クランプ２０を、シートＳの長辺側端部において、例えば中央部に対して短辺側に偏らせて配置する構成としても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１０    第一クランプ
２０    第二クランプ
３０    第二クランプ支持機構
３１    ワイヤ
３２    リング部材
３３    クランプガイド
４０    成形型
４１    キャビティ
４２    シール部
５０    ヒータ
【図１】
2015058586.tif 000003
【図２】
2015058586.tif 000004
【図３】
2015058586.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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