(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型を所定の型温度に制御しつつ密封された成形型内に気体を供給して樹脂シートの熱成形を行う熱成形装置であって、
上記成形型に対して気体を供給する気体供給手段と、
上記気体供給手段にて上記気体を上記成形型に供給するに際して、当該気体の気体温度を調節することにより上記成形型を上記所定の型温度に制御する供給気体温度調節手段とを具備し、
上記供給気体温度調節手段は、上記成形型の実温度を計測する実温度計測手段と、当該実温度計測手段にて計測された成形型の実温度と上記所定の型温度とに基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行する気体温度調節制御手段とを有することを特徴とする熱成形装置。
【請求項２】
上記請求項１に記載の熱成形装置において、
上記供給気体温度調節手段は、上記成形型の実温度が上記所定の型温度と同等である場合に、上記成形型に供給する気体を上記所定の型温度に調節することを特徴とする熱成形装置。
【請求項３】
上記請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記気体供給手段は、上記熱成形時に成形型に対して気体を供給することを特徴とする熱成形装置。
【請求項４】
上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記気体温度調節制御手段は、上記実温度計測手段が測定した実温度が上記所定の型温度よりも低い場合は、上記所定の型温度よりも高い温度に基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行することを特徴とする熱成形装置。
【請求項５】
上記請求項４に記載の熱成形装置において、
上記気体温度調節制御手段は、上記所定の型温度より１０°Ｃ高い温度に基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行することを特徴とする熱成形装置。
【請求項６】
上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記気体温度調節制御手段は、上記実温度計測手段が測定した実温度が上記所定の型温度よりも高い場合は、上記所定の型温度よりも低い温度に基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行することを特徴とする熱成形装置。
【請求項７】
上記請求項６に記載の熱成形装置において、
上記気体温度調節制御手段は、上記所定の型温度より１０°Ｃ低い温度に基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行することを特徴とする熱成形装置。
【請求項８】
上記請求項１〜請求項７のいずかに記載の熱成形装置において、
上記実温度計測手段は、接触形式の測定機器にて形成されることを特徴とする熱成形装置。
【請求項９】
上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記実温度計測手段は、非接触形式の測定機器にて形成されることを特徴とする熱成形装置。
【請求項１０】
上記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の熱成形装置において、
上記成形型は、一方に非金属製のプラグ型が配置される上下型にて形成されるとともに、上記気体供給手段は、当該プラグ型に対して上記気体を供給することを特徴とする熱成形装置。
【請求項１１】
成形型を所定の型温度に制御しつつ密封された成形型内に気体を供給して熱成形を行う熱成形方法であって、
上記成形型に対して気体を供給する気体供給工程と、
上記気体供給工程にて上記気体を上記成形型に供給するに際して、当該気体の気体温度を調節することにより上記成形型を上記所定の型温度に制御する気体調節工程とを具備し、
上記気体調節工程は、上記成形型の実温度を計測する実温度計測工程と、当該実温度計測工程にて計測された成形型の実温度と上記所定の型温度とに基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行する気体温度調節制御工程とを有することを特徴とする熱成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱成形装置および熱成形方法に関し、特に、熱成形時に成形型を成形適正温度に制御する熱成形装置および熱成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱成形の圧力差による成形を行なう熱成形装置に熱風供給手段を組み合わせた技術は周知技術として知られており、この熱風供給手段による加熱を利用して樹脂シートのシート温度を制御するシート温度制御が行なわれている。このとき、このシート温度制御は、樹脂シートの厚みに依存する加熱分布を解消するために、この樹脂シートの加熱分布を温度検出センサーにて検出し、この検出した加熱分布に基づいて行なわれる。
【０００３】
一方、シート温度制御の他の手法として、別回路から冷却用空気を導入して制御する試みがなされている。また、熱成形において加熱した樹脂シートを成形金型で成形するときは、成形金型の温度が低いため、樹脂シートが成形金型に接触すると、樹脂シートのシート温度は急激に低下する。このため、熱成形装置に金型温度調節装置を付属装置として併設させて金型が一定温度になるように制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の熱成形装置においては、樹脂シートの熱伝播が非線形であるため温度検出センサーにて検出されるシート温度が不確実なものとなり、このシート温度に基づいて実行されるシート温度制御に対応させて、樹脂シートのシート温度を上昇下降させることは困難である。従って、熱風供給手段を利用してシート温度制御を行なったとしてもシート温度が不安定になるという課題があった。また、別回路で冷却用空気を導入してもシート温度が上下にハンチングする課題があった。さらに、金型温度調節装置を利用したとしても、離型エアーの温度差によって金型温度が上下にハンチングしてしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、熱成形時に成形型を成形適正温度に制御することが可能な熱成形装置および熱成形方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、成形型を所定の型温度に制御しつつ密封された成形型内に差圧気体を供給して樹脂シートの熱成形を行う熱成形装置であって、上記成形型に対して気体を供給する気体供給手段と、上記気体供給手段にて上記気体を上記成形型に供給するに際して、当該気体を所定の気体温度に調節する供給気体温度調節手段とを具備する構成としてもよい。本発明は、成形型を所定の型温度に制御しつつ密封された成形型内に気体を供給して樹脂シートの熱成形を行う熱成形装置であって、上記成形型に対して気体を供給する気体供給手段と、上記気体供給手段にて上記気体を上記成形型に供給するに際して、当該気体の気体温度を調節することにより上記成形型を上記所定の型温度に制御する供給気体温度調節手段とを具備し、上記供給気体温度調節手段は、上記成形型の実温度を計測する実温度計測手段と、当該実温度計測手段にて計測された成形型の実温度と上記所定の型温度とに基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行する気体温度調節制御手段とを有する構成としてある。
【０００７】
上記構成においては、成形型を所定の型温度に制御しつつ密封された成形型内に差圧気体を供給して樹脂シートの熱成形を行うに際して、この成形型に所定の気体温度に調節された気体を供給して温度調節を行なうことが可能な熱成形装置を提供する。
このとき、気体供給手段は、成形型に対して気体を供給することが可能に構成されており、この気体供給手段にて成形型に供給される気体は、供給気体温度調節手段によって所定の気体温度に調節される。すなわち、本発明は成形型の型温度を気体供給手段にて供給する気体の気体温度にて調節するものであり、成形型を所定の型温度に制御する他の手法と、この気体温度による調節を併用することによって、成形型の型温度の変動を微小なものとすることを可能にする。このように、成形型の型温度を略一定に保持することにより間接的に樹脂シートのシート温度を略一定にすることが可能になる。
【０００８】
ここで、上記気体供給手段は、上記成形型に気体を供給することができれば良く、その構成は多種選択可能である。従って、この気体供給手段をエアーコンプレッサーで構成しても良いし、所定の風圧にて気体を吹き付けるファンで構成しても良く、適宜選択可能である。また、上記供給気体温度調節手段は、気体を所定の気体温度に調節することができれば良く、その構成は多種選択可能である。従って、加熱温度を調節可能な電熱線ヒータで構成しても良いし、ガスヒータで構成しても良く、適宜選択可能である。
【０００９】
供給気体温度調節手段にて調節する気体温度の一例として、熱成形装置において、上記供給気体温度調節手段は、上記成形型に供給する気体を上記所定の型温度に調節する構成としてもよい。本発明は、上記供給気体温度調節手段は、上記成形型の実温度が上記所定の型温度と同等である場合に、上記成形型に供給する気体を上記所定の型温度に調節する構成としてある。
上記構成においては、供給気体温度調節手段にて成形型に供給する気体を成形型に対して別に制御される所定の型温度に調節する。このように、所定の型温度に基づいて気体温度を調節すればよいため、簡易な手法で供給気体調節手段を構成にすることが可能になる。
【００１０】
気体供給手段が気体を供給するタイミングの一例として、本発明は、熱成形装置において、上記気体供給手段は、上記熱成形時に成形型に対して気体を供給する構成としてある。
上記構成においては、熱成形が行なわれるタイミングで気体供給手段にて成形型に気体を供給する。熱成形時は、成形型に対して圧空エアーや離型エアー等の気体が成形型内に吹き付けられる。これらが外乱となって所定の型温度に制御されている成形型の実際の型温度にハンチングが発生し得る。このタイミングで気体を供給することによって、外乱による成形型の型温度のハンチングを防止することが可能になる。
【００１１】
上述した手法によって成形型を所望の所定の型温度に略近接させることができる。一方で、成形型の実環境を鑑みて気体温度を調節すれば、成形型をより適切な型温度に調節することができる。
そこで、本発明は、熱成形装置において、上記供給気体温度調節手段は、上記成形型の実温度を計測する実温度計測手段と、当該実温度計測手段にて計測された成形型の実温度に基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行する気体温度調節制御手段とを有する構成としてある。
上記構成においては、供給気体温度調節手段に実温度計測手段と、気体温度調節制御手段とを備えさせる。かかる場合、実温度計測手段にて成形型の実温度を計測し、気体温度調節制御手段によって当該実温度計測手段にて計測された成形型の実温度に基づき上記気体に対する気体温度調節制御を実行する。
【００１２】
上記気体温度調節制御手段にて実行される気体温度調節制御の一例として、本発明は、熱成形装置において、上記気体温度調節制御手段は、上記実温度計測手段が測定した実温度が上記所定の型温度よりも低い場合は、上記所定の型温度よりも高い温度に基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行する構成としてある。
【００１３】
本発明は、熱成形装置において、上記気体温度調節制御手段は、上記所定の型温度より１０°Ｃ高い温度に基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行する構成としてある。
【００１４】
上記気体温度調節制御手段にて実行される気体温度調節制御の他の一例として、本発明は、熱成形装置において、上記気体温度調節制御手段は、上記実温度計測手段が測定した実温度が上記所定の型温度よりも高い場合は、上記所定の型温度よりも低い温度に基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行する構成としてある。
【００１５】
本発明は、熱成形装置において、上記気体温度調節制御手段は、上記所定の型温度より１０°Ｃ低い温度に基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行する構成としてある。
【００１６】
上述した実温度計測手段の具体的な構成の一例として、本発明は、熱成形装置において、上記実温度計測手段は、接触形式の測定機器にて形成される構成としてある。
上記構成においては、実温度計測手段を接触形式の測定機器にて形成する。
【００１７】
また、実温度計測手段の具体的な構成の他の一例として、本発明は、熱成形装置において、上記実温度計測手段は、非接触形式の測定機器にて形成される構成としてある。
上記構成においては、実温度計測手段を非接触形式の測定機器にて形成する。
【００１８】
気体供給手段は成形型に気体を供給することができれば良く、その態様は適宜変更可能である。一方で、本熱成形装置は差圧気体にて熱成形を行なうものであることから、この差圧気体を利用できれば好適である。そこで、熱成形装置において、上記気体供給手段は、上記成形型内への差圧気体の供給を行なうとともに、この差圧気体の供給によって上記成形型に対する気体の供給を行なう構成としてもよい。
上記構成においては、気体供給手段にて成形型内への差圧気体の供給を行い、この差圧気体の供給を利用して成形型に対する気体の供給を行なう。
【００１９】
気体供給手段にて差圧気体を供給する場合に、成形型に気体を供給する一態様として、熱成形装置において、上記気体供給手段は、上記差圧気体を供給するにあたり正差圧を発生させるとともに、当該正差圧にて発生した差圧気体によって上記成形型に対する気体の供給を行なう構成としてもよい。
上記構成においては、気体供給手段にて差圧気体を供給するにあたり正差圧を発生させる。このとき、気体供給手段は当該正差圧にて発生した差圧気体によって成形型に対する気体の供給を行なう。
【００２０】
成形型の具体的構成およびこの具体的構成において成形型に気体を供給する際に好適な手法の一例として、本発明は、熱成形装置において、上記成形型は、一方に非金属製のプラグ型が配置される上下型にて形成されるとともに、上記気体供給手段は、当該プラグ型に対して上記気体を供給する構成としてある。
上記構成においては、成形型を一方に非金属製のプラグ型が配置された上下型にて形成する。このとき、気体供給手段は、このプラグ型に対して気体を供給する。非金属製の成形型は成形型の型温度の制御になじまないため、気体を供給することによって温度制御を可能としている。
【００２１】
ここで、上述してきた成形型を所定の型温度に制御しつつ略密封された成形型内に差圧気体を供給して熱成形を行うに際して成形型に所定の気体温度に調節された気体を供給して当該成形型の型温度調整を行なう手法は必ずしも実体のある装置に限られる必要はなく、その方法としても機能することは容易に理解できる。
このため、本発明は、成形型を所定の型温度に制御しつつ密封された成形型内に気体を供給して熱成形を行う熱成形方法であって、上記成形型に対して気体を供給する気体供給工程と、上記気体供給工程にて上記気体を上記成形型に供給するに際して、当該気体の気体温度を調節することにより上記成形型を上記所定の型温度に制御する気体調節工程とを具備し、上記気体調節工程は、上記成形型の実温度を計測する実温度計測工程と、当該実温度計測工程にて計測された成形型の実温度と上記所定の型温度とに基づいて上記気体に対する気体温度調節制御を実行する気体温度調節制御工程とを有する構成としてある。
すなわち、必ずしも実体のある装置に限らず、その方法としても有効であることに相違はない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、成形型の型温度を気体供給手段にて供給する気体の気体温度にて調節するに際して、成形型を所定の型温度に制御する他の手法と、この気体温度による調節を併用することによって、成形型の型温度の変動を微小なものとすることが可能な熱成形装置を提供することができる。
また、本発明によれば、簡易な手法によって成形型に所定の気体温度の気体を供給することが可能になる。
さらに、本発明によれば、気体供給手段にて気体を供給する好適なタイミングを提示することが可能になる。
さらに、本発明によれば、熱成形時における成形型の型温度の変動に従って当該成形型に供給する気体温度を制御するため、成形型の型温度の変動をより微少なものにすることが可能になる。
【００２３】
さらに、本発明によれば、実施して効果のある気体温度調節制御の一態様を示すことができる。
さらに、本発明によれば、効果的な気体温度調節制御の具体的な温度を提示することができる。
さらに、本発明によれば、実施して効果のある気体温度調節制御の他の一態様を示すことができる。
さらに、本発明によれば、効果的な気体温度調節制御の具体的な他の温度を提示することができる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、実温度計測手段の具体的な形成手法を提示することができる。
さらに、本発明によれば、実温度計測手段の他の具体的な形成手法を提示することができる。
さらに、成形型への気体の供給と、差圧気体を供給する構成を同一とするため、装置構成を簡素化することが可能になる。
さらに、差圧気体として正差圧を発生させる場合の気体の供給方法を提示することができる。
さらに、本発明によれば、非金属製のプラグ型を所定の温度に制御することが可能になる。
さらに、本発明によれば、成形型の型温度を気体供給手段にて供給する気体の気体温度にて調節するに際して、成形型を所定の型温度に制御する他の手法と、この気体温度による調節を併用することによって、成形型の型温度の変動を微小なものとすることが可能な熱成形方法を提供することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明にかかる熱成形装置の技術概念を表現した技術概念構成図と、この技術を適用した場合の効果を示したタイミングチャート図である。
同図において、熱成形装置Ａは、概略、熱成形を行なうための成形型Ａ１と、この成形型Ａ１に気体を供給する気体供給部Ａ２と、気体供給部Ａ２から成形型Ａ１に気体を供給するに際して、この気体の気体温度を調節する供給気体温度調節部Ａ３とを有している。かかる熱成形装置Ａにおいては、成形型Ａ１にて熱成形を行なう場合、熱成形の所定の工程において、当該成形型Ａ１に圧空エアーＡ４や離型エアーＡ５が供給される。圧空エアーＡ４は、成形型Ａ１に樹脂シートを圧着させて樹脂シートに成形品を形成するために供給され、離型エアーＡ５はこの圧着されて形成された成形品を成形型Ａ１から離脱させるために供給される。
【００２６】
ここで、成形型Ａ１は、図示しない温水等を利用した温度調節装置によってその型温度を温度制御することにより所定の制御温度に制御されている。しかし、上述したように、例えば、時刻ｔａ〜ｔｂにおいて圧空エアーＡ４が成形型Ａ１に供給されたり、時刻ｔｃ〜ｔｄにおいて離型エアーＡ５が成形型Ａ１に供給されると、これが外乱となって型温度が制御温度から低下してしまう。これは、温水等を利用した温度調節装置ではこの外乱に対して制御温度をリアルタイムに実現することが難しいからである。そこで、熱成形時に供給気体温度調節部Ａ３にて気体供給部Ａ２から成形型Ａ１に供給される気体温度を所定の気体温度に調節した熱風を成形型Ａ１に供給することにより、時刻ｔａ〜ｔｂあるいは時刻ｔｃ〜ｔｄに圧空エアーＡ４や離型エアーＡ５の外乱によって変動してしまう成形型Ａ１を所定の制御温度に保持可能にすることにより、制御温度が低下してしまうことを防止する。
【００２７】
図２は、本発明にかかる熱成形装置の熱成形部の概要構成を示した構成図である。同図において、熱成形部１は、当該熱成形部１の前工程である図示しない加熱部にて加熱軟化された樹脂シートＳの搬入を受け入れて、熱成形時に当該受け入れた樹脂シートＳに対して所定の成形型を作用させるために下降する上テーブル２１と、この下降を受ける下テーブル１１とを有している。そして、下テーブル１１は、上記樹脂シートＳを上方に押し込み可能な複数の略円筒の突起形状に形成された成形型としての下モールド１０を備えるとともに、上テーブル２１、上記下モールド１０の上方に配置され、熱成形時に下降して上記下モールド１０の各略円筒の突起形状の押し込みを受けて成形品を形成する略円筒の穴形状に形成された成形型としての上モールド２０を備えている。
【００２８】
また、下テーブル１１には各下モールド１０の間に、上記樹脂シートＳを真空吸引により密着させ、もしくは、圧縮空気を吹き出すための、複数個の下モールド小孔１３が配設されている。ここで、上モールド２０は、上述したように略円筒の突起部形状であるメス型であって、成形品の形状に合わせたキャビティー２０ａが凹設され、このキャビティー２０ａ内に圧縮空気を吹き出し、もしくは、樹脂シートＳを吸引成形するための複数個の上モールド小孔２３が配設されている。かかる構成において、下モールド小孔１３に連通する下モールド１０と下テーブル１１とにより形成される中継室１４に供給管１５が接続され、この供給管１５にこの供給管１５を通過する気体を加熱するための加熱ヒーター１６を介して圧空バルブ１７を連結し、この圧空バルブ１７にエアータンク３０、エアーコンプレッサー３１を順に連結する。
【００２９】
一方、上モールド２０と上テーブル２１とにより形成される中継室２４には、供給管２５が接続され、この供給管２５にこの供給管２５を通過する気体を加熱するための加熱ヒーター２６を介して離型バルブ２７を連結し、この離型バルブ２７に上述したエアータンク３０、エアーコンプレッサー３１を順に連結する。
また、中継室２４には、真空バルブ２８を配設した吸込管２９を接続し、この真空バルブ２８に真空タンク４０、真空ポンプ４１を順に連結する。そして、下モールド１０の中継室１４には、真空バルブ１８を配設した吸込管１９を接続し、この吸込管１９を真空バルブ１８を介して真空タンク４０の吸込側に連結する。
【００３０】
次に、上述した構成を備える熱成形部１にて当該熱成形部１の動作の一例について説明する。
最初に、熱成形を行う樹脂シートＳの材質、厚さ、加熱サイクルや外気温度等の固有データに基づき、所定の成形型温度調節装置によって下モールド１０と上モールド２０を加熱して成形可能温度に制御する。かかる状態で、圧空バルブ１７および真空バルブ２８が閉塞状態のまま、離型バルブ２７および真空バルブ１８を開放する。これにより樹脂シートＳは、下モールド小孔１３を通じて真空吸引されると同時に、上モールド２０のキャビティー２０ａ内に圧縮空気が吹き出されることによって、下モールド１０に密着する。このとき、加熱ヒーター２６で上記成形可能温度に調節して加熱された圧縮空気が熱風として供給管２５を通って中継室２４に送られ、上モールド２０の上モールド小孔２３から吹き出される。ついで、上テーブル２１が下降すると、上モールド２０が樹脂シートＳの上モールド１０の略周縁を押し下げる。
【００３１】
そこで、熱成形開始指令が発せられると、離型バルブ３６および真空バルブ１８を閉塞し、次いで、圧空バルブ１７および真空バルブ２８を開放する。これにより、加熱ヒーター１６で上記成形可能温度に調節して加熱された圧縮空気が熱風として供給管１５を通って中継室１４に送られ、下モールド１０の下モールド小孔１３から吹き出される。同時に、キャビティー２０ａ内の空気が上モールド小孔２３および吸込管２９を通じて真空ポンプ４１により真空吸引されるため、加熱軟化した樹脂シートＳは伸長されつつ上モールド２０のキャビティー２０ａ面に密着することによって、成形品が形成される。そして、下モールド１０の下モールド小孔１３から吹き出されていた圧縮空気が止められ、上モールド２０からの真空吸引が停止された後、離型バルブ２７が開放される。このとき、圧縮空気である離型エアーが吹き出されることによって、成形品が形成された樹脂シートＳがキャビティー２０ａから離脱し、トリミング等の後工程に搬送される。
【００３２】
図３は、熱成形装置の制御系システムの構成を示した構成図である。
同図において、本熱成形装置ではシーケンサシステムが採用されており、ベースユニット１００に電源ユニット１０１，ＣＰＵユニット１０２，出力ユニット１０３，デジタル／アナログ変換ユニット１０４等の制御ユニットが配設されている。そして、ＣＰＵユニット１０２の制御に基づいて制御プログラムが実行されて、全体として熱成形装置における各種制御動作を実現可能になっている。ここで、上述した構成においては、圧空バルブ１７，真空バルブ１８，離型バルブ２７，真空バルブ２８が出力ユニット１０３に接続されており、ＣＰＵユニット１０２の制御によってその開閉が実行される。また、デジタル／アナログ変換ユニット１０４には、加熱ヒーター１６，２６が接続されており、ＣＰＵユニット１０２の制御によってヒータ温度が上記した成形可能温度に調節される。
【００３３】
図４は、ＣＰＵユニット１０２にて本熱成形装置における熱成形の制御時であって、圧空成形時に実行される圧空時熱風制御処理の処理内容を示したフローチャート図である。
同図において、本熱成形装置では運転が開始される前に上記制御系システムに接続された表示ユニットから樹脂シートＳの厚みや成形インターバル、あるいは、上記成形可能温度等の設定が行なわれる。ここで、この表示ユニットにて作業者が運転開始を指示すると（ステップＳ１００）、ＣＰＵユニット１０２は成形可能温度として設定された設定温度を取得する（ステップＳ１０５）。そして、この設定温度に基づいてデジタル／アナログ変換ユニット１０４を介して加熱ヒーター１６，２６を加熱する（ステップＳ１１０）。
【００３４】
ここで、上テーブル２１を下降させる。すると、樹脂シートＳは下モールド１０によって上モールド２０のキャビティー２０ａ内に押し込まれる。かかる状況において、離型バルブ２７と真空バルブ１８とを閉塞するとともに、圧空バルブ１７と真空バルブ２８とを開放する（ステップＳ１１５）。すると、加熱ヒーター１６によって設定温度に加熱された熱風の圧縮空気が供給路１５を介して中継室１４内に供給される。このとき、この供給された熱風である圧縮空気は下モールド１０に吹き付けられる（ステップＳ１２０）。
【００３５】
これによって、通常は常温である圧縮空気の供給によって、下モールド１０の型温度が低下してしまうことを防止するとともに、圧縮空気を成形可能温度に加熱することによって、下モールド１０を成形可能温度に保持することが可能になる。下モールド１０を樹脂シートＳに作用させて圧縮空気を供給する工程が終了すると（ステップＳ１２５）、ステップＳ１１５にて開放した圧空バルブ１７と真空バルブ２８とを閉塞する（ステップＳ１３０）。次に、上モールド２０のキャビティー２０ａに押し込まれて略当接した樹脂シートＳを上モールド２０から離脱させるために、離型バルブ２７と真空バルブ１８とを開放する（ステップＳ１３５）。すると、加熱ヒーター２６によって設定温度に加熱された熱風の圧縮空気が供給路２５を介して中継室２４内に供給される。
【００３６】
このとき、この供給された熱風である圧縮空気は上モールド２０に吹き付けられる（ステップＳ１４０）。これによって、通常は常温である圧縮空気の供給によって、上モールド２０の型温度が低下してしまうことを防止するとともに、圧縮空気を成形可能温度に加熱することによって、上モールド２０を成形可能温度に保持することが可能になる。樹脂シートＳを上モールド２０から離型するための圧縮空気を供給する工程が終了すると（ステップＳ１４５）、ステップＳ１３５にて開放した離型バルブ２７と真空バルブ１８とを閉塞する（ステップＳ１５０）。そして、上述してきたステップＳ１１０〜Ｓ１５０の処理を運転終了まで成形サイクルに基づいて実行する（ステップＳ１５５）。
【００３７】
図５は、ＣＰＵユニット１０２にて本熱成形装置における熱成形の制御時であって、真空成形時に実行される真空時熱風制御処理の処理内容を示したフローチャート図である。
同図において、上述と同様に本熱成形装置では運転が開始される前に上記制御系システムに接続された表示ユニットから樹脂シートＳの厚みや成形インターバル、あるいは、上記成形可能温度等の設定が行なわれる。ここで、この表示ユニットにて作業者が運転開始を指示すると（ステップＳ２００）、ＣＰＵユニット１０２は成形可能温度として設定された設定温度を取得する（ステップＳ２０５）。そして、この設定温度に基づいてデジタル／アナログ変換ユニット１０４を介して加熱ヒーター１６，２６を加熱する（ステップＳ２１０）。
【００３８】
真空成形時は、下モールド１０で樹脂シートＳをアシストしつつ、上モールド小孔２３から真空吸引して樹脂シートＳをキャビティー２０ａの型面に略当接させることによって熱成形を行なう。このとき、上モールド２０は加熱軟化された樹脂シートＳから熱を吸収するため、成形可能温度より型温度が低下することはない。一方、下モールド１０はアシストする際に、低圧の圧縮空気をキャビティー２０ａに供給する。従って、この低圧の圧縮空気によって下モールド１０の型温度が低下してしまうことになる。そこで、かかる場合は、この低圧の圧縮空気を加熱して下モールド１０に対して供給する。
【００３９】
ステップＳ２１０にて加熱ヒーター１６，２６を加熱すると、上テーブル２１を下降させる。すると、樹脂シートＳは下モールド１０によって上モールド２０のキャビティー２０ａ内に押し込まれる。かかる状況において、離型バルブ２７と真空バルブ１８とを閉塞するとともに、圧空バルブ１７と真空バルブ２８とを開放する（ステップＳ２２０）。すると、加熱ヒーター１６によって設定温度に加熱された熱風の圧縮空気が供給路１５を介して所定の低圧で中継室１４内に供給される。このとき、この供給された熱風である圧縮空気は下モールド１０に吹き付けられる（ステップＳ２２５）。
【００４０】
これによって、通常は、常温である圧縮空気の供給によって、下モールド１０の型温度が低下してしまうことを防止するとともに、圧縮空気を成形可能温度に加熱することによって、下モールド１０を成形可能温度に保持することが可能になる。そして、樹脂シートＳは真空バルブ２８を開放することによってキャビティー２０ａ内に真空吸引され成形される。この真空吸引による工程が終了すると（ステップＳ２３５）、ステップＳ２２０，Ｓ２３０にて開放した圧空バルブ１７と真空バルブ２８とを閉塞する（ステップＳ２４０，Ｓ２４５）。次に、上モールド２０のキャビティー２０ａに押し込まれて略当接した樹脂シートＳを上モールド２０から離脱させるために、離型バルブ２７と真空バルブ１８とを開放する（ステップＳ２５０）。すると、加熱ヒーター２６によって設定温度に加熱された熱風の圧縮空気が供給路２５を介して中継室２４内に供給される。
【００４１】
このとき、この供給された熱風である圧縮空気は上モールド２０に吹き付けられる（ステップＳ２５５）。これによって、通常は常温である圧縮空気の供給によって、上モールド２０の型温度が低下してしまうことを防止するとともに、圧縮空気を成形可能温度に加熱することによって、上モールド２０を成形可能温度に保持することが可能になる。樹脂シートＳを上モールド２０から離型するための圧縮空気を供給する工程が終了すると（ステップＳ２６０）、ステップＳ２５０にて開放した離型バルブ２７と真空バルブ１８とを閉塞する（ステップＳ２６５）。そして、上述してきたステップＳ２１０〜Ｓ２６５の処理を運転終了まで成形サイクルに基づいて実行する（ステップＳ２７０）。
【００４２】
図６は、上述した所定の成形型温度調節装置によって下モールド１０と上モールド２０を加熱して成形可能温度に制御した場合における型温度の変化を示した温度変化図である。
同図においては、縦軸に型温度を設定し、横軸に時間を設定する。そして、成形可能温度をＴとし、最初の成形サイクルにおいて、時刻ｔ１〜ｔ２の間に圧空エアーが供給され、時刻ｔ３〜ｔ４の間に離型エアーが供給される。同様に、次の成形サイクルにおいて、時刻ｔ５〜ｔ６の間に圧空エアーが供給され、時刻ｔ７〜ｔ８の間に離型エアーが供給される。このとき、圧空エアーや離型エアーが原因となって、型温度が成形可能温度より一時的に低下することが分かる。一方、時刻ｔ２〜ｔ３および時刻ｔ６〜ｔ７は、加熱軟化された樹脂シートＳが上モールド２０および下モールド１０に略密着することによって型温度が上昇している。このように、型温度が上下に変動すると、一定品質の成形品を形成することが困難となる。
【００４３】
一方、図７は、この成形型温度調節装置によって下モールド１０と上モールド２０を加熱して成形可能温度に制御するのに合せて、ＣＰＵユニット１０２によって、熱風制御処理が実行された場合における型温度の変化を示した温度変化図である。
同図において、上記と同様に縦軸に型温度を設定し、横軸に時間を設定する。そして、成形可能温度をＴとし、最初の成形サイクルにおいて、時刻ｔ１〜ｔ２の間に圧空エアーが供給され、時刻ｔ３〜ｔ４の間に離型エアーが供給される。同様に、次の成形サイクルにおいて、時刻ｔ５〜ｔ６の間に圧空エアーが供給され、時刻ｔ７〜ｔ８の間に離型エアーが供給される。このとき、圧空エアーや離型エアーを加熱ヒーター１６，２６によって、成形可能温度Ｔに加熱して上モールド２０や下モールド１０に供給するため、型温度を成形可能温度Ｔに略一定させることが可能になることが分かる。このように、型温度の変動を抑制することによって、一定品質の成形品を形成することが可能になる。
【００４４】
上述した実施形態においては、上モールド２０および下モールド１０に気体を供給する手段として、エアータンク３０とエアーコンプレッサー３１とを共用する構成を採用した。このようにエアータンク３０とエアーコンプレッサー３１を利用すれば、圧空エアーや離型エアーを供給するのに合せて、加熱した気体を供給することができ、装置の簡素化という観点では好適である。しかし、上モールド２０や下モールド１０に気体を供給することが可能な構成としては、上記のように共用する構成に限定されるものではなく、独立した装置を配設する構成を採用しても良いことは言うまでもない。
【００４５】
図８は、上モールド２０や下モールド１０に気体を供給することが可能な構成として、独立した装置を配設する構成を採用した場合の熱成形部１の概要構成を示した概要構成図である。
同図においては、図２に示した構成から加熱ヒーター１６，２６を取り外すとともに、新たに、エアータンク６０と、エアーコンプレッサー６１と、加熱ヒーター６２と、供給路６３と、下モールド供給バルブ６４と、供給路６５と、供給路６６と、上モールド供給バルブ６７と、供給路６８とを設置する構成とする。かかる構成において、エアーコンプレッサー６１に発生させた圧縮空気を加熱ヒーター６２に加熱し、下モールド１０に加熱した気体を供給する場合には、上モールド供給バルブ６７を閉塞するとともに、下モールド供給バルブ６４を開放する。
【００４６】
一方で、上モールド２０に加熱した気体を供給する場合には、下モールド供給バルブ６４を閉塞するとともに、上モールド供給バルブ６７を開放する。本実施形態においては、この上モールド供給バルブ６７および下モールド供給バルブ６４の閉塞，開放を制御することによって、適宜加熱された気体を上モールド２０あるいは下モールド１０に供給し、圧空エアーや離型エアーによって型温度が低下してしまうことを防止する。
【００４７】
図９は、図８に示した構成においてＣＰＵユニット１０２が実行する気体供給に関する圧空時真空時制御処理の処理内容を示したフローチャート図である。
同図において、上述と同様に本熱成形装置では運転が開始される前に上記制御系システムに接続された表示ユニットから樹脂シートＳの厚みや成形インターバル、あるいは、上記成形可能温度等の設定が行なわれる。ここで、この表示ユニットにて作業者が運転開始を指示すると（ステップＳ３００）、ＣＰＵユニット１０２は成形可能温度として設定された設定温度を取得する（ステップＳ３０５）。そして、この設定温度に基づいてデジタル／アナログ変換ユニット１０４を介して加熱ヒーター６２を加熱する（ステップＳ３１０）。次に、熱成形が圧空成形であるか、真空成形であるかを判別する（ステップＳ３１５）。
【００４８】
圧空成形であれば、上モールド供給バルブ６７を閉塞するとともに、下モールド供給バルブ６４を開放する（ステップＳ３２０）。すると、加熱ヒーター６２によって設定温度に加熱された熱風の圧縮空気が供給路６３〜６５を介して中継室１４内に供給される。このとき、この供給された熱風である圧縮空気は下モールド１０に吹き付けられる（ステップＳ３２５）。そして、圧空成形のために、上テーブル２１を下降させると、樹脂シートＳは下モールド１０によって上モールド２０のキャビティー２０ａ内に押し込まれる。次に、離型バルブ２７と真空バルブ１８とを閉塞するとともに、圧空バルブ１７と真空バルブ２８とを開放する（ステップＳ３３０）。
【００４９】
このように加熱ヒーター６２にて加熱した気体を供給することによって、常温である圧縮空気の供給により、下モールド１０の型温度が低下してしまうことを防止するとともに、圧縮空気を成形可能温度に加熱することによって、下モールド１０を成形可能温度に保持することが可能になる。下モールド１０を樹脂シートＳに作用させて圧縮空気を供給する工程が終了すると（ステップＳ３３５）、ステップＳ３２０およびＳ３３０にて開放した下モールド供給バルブ６４および圧空バルブ１７，真空バルブ２８を閉塞する（ステップＳ３４０，３４５）。次に、上モールド２０のキャビティー２０ａに押し込まれて略当接した樹脂シートＳを上モールド２０から離脱させるに際して、上モールド２０に加熱した気体を供給するため、上モールド供給バルブ６７を開放する（ステップＳ３５０）。
【００５０】
これにより、加熱ヒーター６２によって設定温度に加熱された熱風の圧縮空気が供給路６６〜６８を介して中継室２４内に供給される（ステップＳ３５５）。次に、離型バルブ２７と真空バルブ１８とを開放する（ステップＳ３６０）。そして、樹脂シートＳを上モールド２０から離型するための圧縮空気を供給する工程が終了すると（ステップＳ３６５）、ステップＳ３５０およびＳ３６０にて開放した上モールド供給バルブ６７および離型バルブ２７，真空バルブ１８を閉塞する（ステップＳ３７０，Ｓ３７５）。そして、上述してきたステップＳ３１０〜Ｓ３７５の処理を運転終了まで成形サイクルに基づいて実行する（ステップＳ３８０）。
【００５１】
上述してきた実施形態においては、加熱ヒーター１６，２６，６２を加熱する温度は所定の成形可能温度に基づいて一定温度にしている。このように、表示ユニットで設定された成形可能温度の設定値に基づいて加熱ヒーター１６，２６，６２を加熱すれば、簡易な構成で型温度の制御を実現できることは明らかである。一方で、詳細な型温度を実現可能とすれば、より型温度の上下変動を抑制することが可能となり、これによって、より品質の高い成形品を形成することが可能になることは言うまでもない。かかる場合には、上モールド２０や下モールド１０に温度センサーを配設して、この温度センサーのセンサー値をフィードバックして加熱ヒーター１６，２６，６２の加熱を制御する。
【００５２】
図１０は、温度センサーを配設した場合の熱成形装置の制御系システムの構成を示した構成図である。
同図において、制御系システムは、上述と同様にベースユニット２００に電源ユニット２０１，ＣＰＵユニット２０２，出力ユニット２０３，アナログ／デジタル変換ユニット２０４，デジタル／アナログ変換ユニット２０５等の制御ユニットが配設されている。そして、ＣＰＵユニット２０２の制御に基づいて制御プログラムが実行されて、全体として熱成形装置における各種制御動作を実現可能になっている。ここで、上述した構成においては、圧空バルブ１７，真空バルブ１８，離型バルブ２７，真空バルブ２８，上モールド供給バルブ６７，下モールド供給バルブ６４が出力ユニット２０３に接続されており、ＣＰＵユニット２０２の制御によってその開閉が実行される。
【００５３】
また、アナログ／デジタル変換ユニット２０４には、上モールド２０に配設される温度センサー７０と下モールド１０に配設される温度センサー７１とが接続される。この温度センサーは接触式温度センサーであっても良いし、非接触式温度センサーであっても良い。そして、デジタル／アナログ変換ユニット２０５には、加熱ヒーター１６，２６，６２が接続されている。この実施形態においては、ＣＰＵユニット２０２の制御によって温度センサー７０，７１が検出した型温度に応じて、加熱ヒーター１６，２６，６２のヒータ温度が適宜所定の温度に調節される。
【００５４】
図１１は、ＣＰＵユニット２０２が温度センサー７０，７１にて検出された型温度に応じて加熱ヒーター１６，２６，６２のヒータ温度を制御する加熱ヒーター制御処理の処理内容を示したフローチャート図である。同図において、かかる加熱ヒーター制御処理は図４のステップＳ１１０，図５のステップＳ２１０，図９のステップＳ３１０にて実行されることになる。上述した各ステップＳ１１０，２１０，３１０に移行すると、温度センサー７０，７１が検出している型温度のセンサ値をアナログ／デジタル変換ユニット２０４を介して取得する（ステップＳ４００）。そして、設定された成形可能温度である設定温度とこのセンサ値とが同等であるか否かを判別する（ステップＳ４０５）。
【００５５】
同等でなければ、設定温度がセンサ値より大きいかを判別し（ステップＳ４１０）、大きければ、設定温度に１０℃を加算したものをヒータ温度とする（ステップＳ４１５）。そして、かかるヒータ温度に基づいてデジタル／アナログ変換ユニット２０５を介して加熱ヒーター１６，２６，６２を加熱する（ステップＳ４２０）。一方、ステップＳ４１０にて設定温度がセンサ値より小さいと判別された場合は（ステップＳ４２５）、設定温度から１０℃を減算したものをヒータ温度とし（ステップＳ４３０）、ステップＳ４２０にて加熱ヒーター１６，２６，６２を加熱する。また、ステップＳ４０５にて同等と判別されれば、設定温度によって（ステップＳ４３５）、ステップＳ４２０で加熱ヒーター１６，２６，６２を加熱する。
【００５６】
上述したように成形型、すなわち、上モールド２０および下モールド１０は温水等を利用した所定の成形型温度調節装置にて加熱気体の供給とは別に所定の成形可能温度に制御されている。この成形型温度調節装置は、図１２に示すように、水道水３００から水道水を温度調節機３０１に引込んで、この温度調節機３０１に設定された設定温度によって加熱され、この温水は供給路３０１ａを介して成形型（上モールド２０あるいは下モールド１０）に供給される。そして、成形型を加熱して温度が低下した水道水は帰還路３０１ｂを介して温度調節機３０１に戻り、再度、加熱されて成形型に供給される。図１３は、上述した温水の供給を受ける成形型の断面を示した断面図である。
【００５７】
同図においては、上モールド２０あるいは下モールド１０には、その内部に温水を通過させる流路３０３が形成されており、この流路３０３から温水によって加熱される構成となっている。一方、成形型に樹脂，木型，木型＋布フェルト等で形成されたプラグ型が利用されると、かかる成形型温度調節装置を適用することができない。従って、熱成形時に行なう熱風による補助的な成形型の加熱では、このプラグ型を成形可能温度に保持することは困難である。そこで、本実施形態においては、成形型に上述した非金属にて形成されたプラグ型を利用した場合に、このプラグ型を成形可能温度近辺に保持することが可能な手法として、熱成形時のみ熱風をプラグ型に供給するのではなく、熱風を運転開始と同時に継続してプラグ型に供給する。これによって、非金属製のプラグ型であっても、所定の成形可能温度に調節することが可能になる。
【００５８】
図１４は、非金属製のプラグ型に対する熱風制御処理の処理内容を示したフローチャート図である。
同図において、所定の操作盤等から作業者によって運転開始の指示が為されたか否かを判別し（ステップＳ５００）、運転開始が指示されると、温度センサー７０，７１が検出した成形型の実温度を取得する（ステップＳ５０５）。そして、この型温度が７０℃より小さい場合は（ステップＳ５１０）、圧空バルブ１７，真空バルブ２８，下モールド供給バルブ６４の開放および閉塞を適宜制御して（ステップＳ５１５）、非金属製のプラグ型にて形成された下モールド１０に熱風の供給を開始する（ステップＳ５２０）。この制御を運転が終了するまで継続して行ない（ステップＳ５２５）、運転が終了した段階で開放したバルブを閉塞する（ステップＳ５３０）。
【００５９】
このように、上モールド２０あるいは下モールド１０に加熱ヒーター１６，２６，６２にて加熱した気体を供給することによって、圧空エアーや離型エアーの外乱によって上モールド２０あるいは下モールド１０の型温度の上下変動を抑制することが可能になる。そして、型温度の上下変動を抑制することにより間接的に熱成形時における樹脂シートＳのシート温度のばらつきを低減させることが可能になる。また、このとき、圧空エアーおよび離型エアーを加熱して供給することによって、気体を供給するための装置を新たに設ける必要がないため、熱成形装置を簡素化することが可能になる。さらに、非金属製のプラグ型においては、熱成形のタイミングではなく、運転開始と同時に継続して熱風を供給することによって、当該プラグ型を成形可能温度に保持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる熱成形装置の技術概念を表現した技術概念構成図と、この技術を適用した場合の効果を示したタイミングチャート図である。
【図２】熱成形装置の熱成形部の概要構成を示した構成図である。
【図３】熱成形装置の制御系システムの構成を示した構成図である。
【図４】圧空成形時に実行される圧空時熱風制御処理の処理内容を示したフローチャート図である。
【図５】真空成形時に実行される真空時熱風制御処理の処理内容を示したフローチャート図である。
【図６】成形可能温度に制御した場合における型温度の変化を示した温度変化図である。
【図７】熱風制御処理が実行された場合における型温度の変化を示した温度変化図である。
【図８】熱成形装置の熱成形部の他の概要構成を示した構成図である。
【図９】圧空時真空時制御処理の処理内容を示したフローチャート図である。
【図１０】温度センサーを配設した場合の熱成形装置の制御系システムの構成を示した構成図である。
【図１１】加熱ヒーター制御処理の処理内容を示したフローチャートである。
【図１２】成形型温度調節装置の概略構成を示した構成図である。
【図１３】温水の供給を受ける成形型の断面を示した断面図である。
【図１４】非金属製のプラグ型に対する熱風制御処理の処理内容を示したフローチャート図である。
【符号の説明】
Ａ…熱成形部
Ａ１…成形型
Ａ２…気体供給部
Ａ３…供給気体温度調節部
Ａ４…圧空エアー
Ａ５…離型エアー
１…熱成形部
１０…下モールド
１１…下テーブル
１３…下モールド小孔
１４…中継室
１５…供給管
１６…加熱ヒーター
１７…圧空バルブ
１８…真空バルブ
１９…吸込管
２０…上モールド
２０ａ…キャビティー
２１…上テーブル
２３…上モールド小孔
２４…中継室
２５…供給管
２６…加熱ヒーター
２７…離型バルブ
２８…真空バルブ
２９…吸込管
３０…エアータンク
３１…エアーコンプレッサー
４０…真空タンク
４１…真空ポンプ
６０…エアータンク
６１…エアーコンプレッサー
６２…加熱ヒーター
６３…供給路
６４…下モールド供給バルブ
６５…供給路
６６…供給路
６７…上モールド供給バルブ
６８…供給路
７０…上モールド温度センサー
７１…下モールド温度センサー
１００…ベースユニット
１０１…電源ユニット
１０２…ＣＰＵユニット
１０３…出力ユニット
１０４…デジタル／アナログ変換ユニット
２００…ベースユニット
２０１…電源ユニット
２０２…ＣＰＵユニット
２０３…出力ユニット
２０４…アナログ／デジタル変換ユニット
２０５…デジタル／アナログ変換ユニット
３００…水道水
３０１…温度調節機
３０１ａ…供給路
３０１ｂ…帰還路
３０２…成形型
３０３…流路
【図１】
0004618870.tif 000002
【図２】
0004618870.tif 000003
【図３】
0004618870.tif 000004
【図４】
0004618870.tif 000005
【図５】
0004618870.tif 000006
【図６】
0004618870.tif 000007
【図７】
0004618870.tif 000008
【図８】
0004618870.tif 000009
【図９】
0004618870.tif 000010
【図１０】
0004618870.tif 000011
【図１１】
0004618870.tif 000012
【図１２】
0004618870.tif 000013
【図１３】
0004618870.tif 000014
【図１４】
0004618870.tif 000015