(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を供給する空気供給源と、
上記空気供給源から供給される空気に所定の圧力を加える加圧器と、
上記加圧器にて生成された圧空を貯留するレシーバタンクと、
上記レシーバタンクに貯留された圧空の出力を、開閉することにより許容または禁止する制御弁と、
上記制御弁が出力させる上記レシーバタンクに貯留された圧空を加熱して乾燥させるヒータと、
上記空気供給源と上記加圧器とを接続する流路から分岐する分岐流路を介して上記空気供給源から供給される空気に所定の圧力を加えて圧空を生成し、この生成した圧空の上記制御弁への出力を許容または禁止する圧空制御弁と、
内部に型面を備えるとともに、この型面との対向側から加熱軟化された樹脂シートを介して上記乾燥された圧空を吹き込み、同樹脂シートを同型面に押し付けて型成形を行う圧空箱と、
上記圧空箱の内部に配設されて圧力を検出する圧力センサと、
上記圧空制御弁と接続するとともに、上記圧力センサにて検出された圧力に基づき、上記圧空制御弁から上記制御弁へ出力される圧空量を調整して上記制御弁を開閉させることにより、上記圧空箱への圧空供給量をフィードバック制御する制御回路と、を備えることを特徴とする圧空成形装置。
【請求項２】
空気供給源から加圧器および圧空制御弁へ空気を供給し、
上記加圧器にて生成された圧空をレシーバタンクへ貯留し、
上記レシーバタンクに貯留された圧空の出力を、制御弁の開閉にて許容または禁止し、
上記制御弁が出力させる上記レシーバタンクに貯留された圧空を加熱して乾燥させ、
圧空箱の内部に備えられた型面との対向側から加熱軟化された樹脂シートを介して上記乾燥された圧空を吹き込み、同樹脂シートを同型面に押し付けて型成形を行なうにあたり、
上記空気供給源から供給される空気に所定の圧力を加えて圧空を生成し、この生成した圧空の上記制御弁への出力を許容または禁止する上記圧空制御弁が上記制御弁へ出力する圧空量を、上記圧空箱の内部に配設された圧力センサにて検出される圧力に基づき調整して上記制御弁を開閉させることにより、上記圧空箱への圧空供給量をフィードバック制御する、ことを特徴とする圧空成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧空成形装置および圧空成形方法に関し、特に、圧空箱に圧空を吹き込むことにより、樹脂シートを型面に押し付けて成形する圧空成形装置および圧空成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧空成形装置として、特登第２９６１３５３号公報に開示された圧空成形装置が知られている。
この圧空成形装置では、樹脂シートを熱板に密着させて加熱した後、エアコンプレッサにより生成された圧空を同熱板の側から吹き込むとともに、成形型の側から真空吸引し、同樹脂シートを型面に密着させて成形を行う。このとき、上記熱板の側から吹き込む圧空を加熱するため、加熱軟化した樹脂シートの温度低下が低減され、安定した良好な成形が実現される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の圧空成形装置においては、空気をエアコンプレッサにより逐次加圧して圧空を吹き込んでいるため、圧空の吹き出し時における断熱膨張に伴う現象を考慮する必要がなかった。
しかし、圧空の吹き込み速度を高めた場合には、断熱膨張によって圧空が急冷され、結露現象を生じるおそれがあるため、発生した結露による樹脂シートへの影響を考慮する必要がある。
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、圧空を高速で吹き込む場合、結露の発生を防ぐことの可能な圧空成形装置および圧空成形方法の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、圧空源から供給される圧空の出力を許容または禁止する制御弁と、上記制御弁から出力される圧空を加熱して乾燥させるヒータと、内部に型面を備えるとともに、この型面との対向側から加熱軟化された樹脂シートを介して上記乾燥された圧空を吹き込み、同樹脂シートを同型面に押し付けて型成形を行う圧空箱と、上記圧空箱の内部に配設されて圧力を検出する圧力センサと、上記圧力センサにて検出された圧力に基づき、上記制御弁にて上記圧空箱への圧空供給量をフィードバック制御する制御回路とを備える構成としてもよい。
上記構成においては、圧空箱の内部に配設された圧力センサにて検出される圧力に基づき、制御弁にて圧空源から供給される圧空の出力を許容または禁止させて同圧空箱への圧空供給量をフィードバック制御しつつ、同圧空箱の内部に備えられた型面との対向側から加熱軟化された樹脂シートを介して同制御弁から出力される圧空を吹き込み、同樹脂シートを同型面に押し付けて型成形を行うにあたり、同制御弁から出力される圧空をヒータにより加熱して乾燥させる。
このとき、上記圧空源から供給された圧空が上記圧空箱に高速で吹き込まれるため、同圧空箱における断熱膨張によって圧空が急冷される。しかし、この圧空は、上記ヒータによる加熱により、乾燥させられているため、結露を生じるおそれがなくなる。
【０００５】
上記制御弁に圧空を供給するための構成例として、圧空成形装置において、上記圧空源は、空気を供給する空気供給源と、同空気供給源から供給される空気に所定の圧力を加える加圧器と、同加圧器にて生成された圧空を貯留するレシーバタンクとを備え、上記制御弁は、上記レシーバタンクにて貯留される圧空の出力を許容または禁止する構成としてもよい。
上記構成においては、加圧器が空気供給源から供給される空気に所定の圧力を加える。すると、この加圧により生成された圧空は、レシーバタンクに貯留される。従って、上記制御弁には、上記レシーバタンクにて貯留される圧空が供給されるため、同制御弁は、この圧空の出力を許容または禁止する。
【０００６】
また、上記制御弁にて圧空の出力を許容または禁止するための構成例として、圧空成形装置において、上記制御弁は、上記空気供給源から供給される空気に所定の圧力を加えて圧空を生成し、この生成された圧空の出力を許容または禁止する圧空制御弁とを備え、同圧空制御弁から出力される圧空量に応じて弁開閉を行うことにより、上記レシーバタンクにて貯留される圧空の出力を許容または禁止し、上記制御回路は、上記圧力センサにて検出された圧力に基づいて、上記圧空制御弁から出力する圧空量をフィードバック制御する構成としてある。
上記構成においては、圧空制御弁が上記空気供給源から供給される空気に所定の圧力を加えて圧空を生成し、この生成された圧空の出力を許容または禁止する。すると、上記制御弁は、上記圧空制御弁から出力される圧空量に応じて弁開閉を行うことにより、上記レシーバタンクにて貯留される圧空の出力を許容または禁止する。従って、上記制御回路は、上記圧力センサにて検出された圧力に基づいて、上記圧空制御弁から出力する圧空量をフィードバック制御する。
【０００７】
本発明は、空気を供給する空気供給源と、上記空気供給源から供給される空気に所定の圧力を加える加圧器と、上記加圧器にて生成された圧空を貯留するレシーバタンクと、上記レシーバタンクに貯留された圧空の出力を、開閉することにより許容または禁止する制御弁と、上記制御弁が出力させる上記レシーバタンクに貯留された圧空を加熱して乾燥させるヒータと、上記空気供給源と上記加圧器とを接続する流路から分岐する分岐流路を介して上記空気供給源から供給される空気に所定の圧力を加えて圧空を生成し、この生成した圧空の上記制御弁への出力を許容または禁止する圧空制御弁と、内部に型面を備えるとともに、この型面との対向側から加熱軟化された樹脂シートを介して上記乾燥された圧空を吹き込み、同樹脂シートを同型面に押し付けて型成形を行う圧空箱と、上記圧空箱の内部に配設されて圧力を検出する圧力センサと、上記圧空制御弁と接続するとともに、上記圧力センサにて検出された圧力に基づき、上記圧空制御弁から上記制御弁へ出力される圧空量を調整して上記制御弁を開閉させることにより、上記圧空箱への圧空供給量をフィードバック制御する制御回路と、を備える圧空成形装置としてある。
ところで、以上のような圧空成形の手法は、実体のある装置構成としてだけでなく、方法としても実現可能である。その一例として、空気供給源から加圧器および圧空制御弁へ空気を供給し、上記加圧器にて生成された圧空をレシーバタンクへ貯留し、上記レシーバタンクに貯留された圧空の出力を、制御弁の開閉にて許容または禁止し、上記制御弁が出力させる上記レシーバタンクに貯留された圧空を加熱して乾燥させ、圧空箱の内部に備えられた型面との対向側から加熱軟化された樹脂シートを介して上記乾燥された圧空を吹き込み、同樹脂シートを同型面に押し付けて型成形を行なうにあたり、上記空気供給源から供給される空気に所定の圧力を加えて圧空を生成し、この生成した圧空の上記制御弁への出力を許容または禁止する上記圧空制御弁が上記制御弁へ出力する圧空量を、上記圧空箱の内部に配設された圧力センサにて検出される圧力に基づき調整して上記制御弁を開閉させることにより、上記圧空箱への圧空供給量をフィードバック制御する、圧空成形方法を把握することが可能である。
すなわち、上記装置としての構成は、方法としても実現することが可能である。
【０００８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、圧空を高速で吹き込む場合、結露の発生を防ぐことの可能な圧空成形装置を提供することができる。
また、本発明によれば、当該圧空成形装置を具体的な構成で実現させることができる。
さらに、本発明によれば、圧空を高速で吹き込む場合、結露の発生を防ぐことの可能な圧空成形方法を提供することができる。
【０００９】
【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、本発明の一実施形態にかかる熱成形装置の主要構成を概略図により示している。
熱成形装置１０は、加熱装置２０、成形装置３０およびトリミング装置４０を備え、１ショット分にカットされた樹脂シート（カットシート）Ｓを加熱軟化させた後、型成形を行って成形品を形成し、この生成された成形品のトリミングを行う。なお、加熱装置２０からトリミング装置４０までの間には、カットシートＳの周縁部位をクランプして搬送する搬送装置５０が配置される。
【００１０】
加熱装置２０には、一対のヒータ２１，２２が備えられており、各ヒータ２１，２２の間にカットシートＳが搬送されると、各ヒータ２１，２２に配置された発熱体からの輻射熱によりカットシートＳを加熱軟化させる。
また、成形装置３０には、各駆動装置３１，３２により上下動可能な上型３３と下型３４とを備えた圧空箱３５が配置され、上型３３の下面に形成された開口には、雌型３３ａが設けられており、一方、下型３４の上面に形成された開口には、プラグ３４ａが上方へ突設されている。
【００１１】
下型３４には、高速圧空装置６０が接続されており、この高速圧空装置６０は、各駆動装置３１，３２が作動して上型３３の開口と下型３４の開口とが対面し、圧空箱３５がカットシートＳを挟み込みつつ密封された際、圧空を下型３４の側から吹き込んでカットシートＳの下側における圧力を上昇させる。
すると、カットシートＳの上側における圧力が相対的に低くなるため、加熱装置２０にて加熱軟化されたカットシートは、上型３３に設けられた雌型３３ａに押し付けられる。このため、圧空箱３５を冷却させ、各駆動装置３１，３２を作動させて上型３３の開口と下型３４の開口とを互いに離間させると、カットシートＳには、雌型３３ａの形状に対応した成形品が形成される。
さらに、トリミング装置４０には、スチールルールダイ４１と台座４２とが備えられており、成形品が形成されたカットシートＳが搬送されると、スチールルールダイ４１から下方に突設されたトムソン刃４１ａをカットシートＳ越しに台座４２の側へ押し当てられ、カットシートＳから成形品が切除される。
【００１２】
ここで、成形装置３０に備えられた高速圧空装置６０の詳細について、図２を参照しながら説明する。
高速圧空装置６０には、空気供給源６１が設けられており、この空気供給源６１から供給される空気は、図示しないフィルタおよびミストセパレータによって不純物が除去された後、加圧器６２に入力される。
加圧器６２は、空気供給源６１から入力された空気に６〜７（ｋｇ／ｃｍ・ｃｍ）程度の圧力を加え、圧空としてレシーバタンク６３に供給する。このため、レシーバタンク６３には、加圧器６２にて生成された圧空が貯留される。ここで、空気供給源６１、加圧器６２およびレシーバタンク６３は、本発明にいう圧空源を構成する。
【００１３】
レシーバタンク６３の下流には、集積弁６４の入力口６４ａが接続されており、集積弁６４に設けられた弁体６４ｂが出力口６４ｃから離間した際、レシーバタンク６３に貯留される圧空が出力口６４ｃから放出される。ここにいう集積弁６４は、複数の弁体を組み合わせて構成された弁構造を有するものをいうが、本実施形態の説明では、集積弁６４にて開閉される弁構造を単に弁体６４ｂと呼び、図２では、簡略化して模式的に表現する。
また、空気供給源６１の下流には、加圧器６２への流路に設けられた分岐流路を介し、圧空弁６５の入力口６５ａが接続される。圧空弁６５の出力側には、集積弁６４に設けられた弁体６４ｂを出力口６４ｃの側へ押し下げて出力口６４ｃを閉塞させるため、入力口６５ａから供給された空気を利用して生成した圧空を出力する経路Ａと、集積弁６４の内部を減圧させて弁体６４ｂを出力口６４ｃから離間させるため、集積弁６４に供給された圧空を取り込む経路Ｂとが設けられる。
【００１４】
従って、圧空弁６５から集積弁６４に対して供給する圧空量を増大させれば、集積弁６４の出力口６４ｃが閉塞されてレシーバタンク６３から供給された圧空の放出が禁止され、反対に、圧空量を減少させれば、集積弁６４の出力口６４ｃが開放されてレシーバタンク６３から供給された圧空の放出が許容され、ヒータ６６を介して圧空箱３５を構成する下型３４に吹き込まれる。
ヒータ６６は、集積弁６４の出力口６４ｃから圧空箱３５へ向かう経路Ｃの一部を取り囲むように発熱体６６ａを設け、この発熱体６６ａの上流側と下流側とには、ヒータ６６の加熱効率を向上させるために断熱体６６ｂ，６６ｂが装着される。かかる構成により、集積弁６４の出力口６４ｃから放出された圧空は、発熱体６６ａにより加熱されるため、この加熱された圧空が圧空箱３５の下型３４に吹き込まれる。
【００１５】
ここで、圧空を加熱して圧空箱３５に供給するのは、圧空箱３５に対して圧空が高速で流入すると、断熱膨張によって圧空箱３５の内部が急冷されて結露現象を生じるためである。このように、圧空箱３５の内部において結露が生じると、この発生した結露がカットシートＳに付着し、成形時に影響を及ぼすおそれがあるため、本実施形態では、この成形時における影響を回避すべく圧空を加熱して乾燥させることとした。
また、本実施形態にかかる下型３４には、図２に示すように、圧力センサ６７が配設されており、この圧力センサ６７にて検出された圧力値に基づいてフィードバック制御を実行することで、圧空箱３５の内部における圧力が所望の目標値に設定される。すなわち、圧力センサ６７にて検出された圧力値に対応する圧力検出信号が制御回路６８に入力されるため、制御回路６８では、この入力された圧力検出信号に基づいて圧空箱３５の内部における圧力値をフィードバック制御する。なお、ここにいう制御回路６８は、圧力制御のみを行う独立した回路として構成しても良いし、成形装置３０または熱成形装置１０の全体における制御を行う制御回路の一部として構成しても良い。
【００１６】
図３は、制御回路６８にて実行される圧力制御の手順をフローチャートにより示している。
制御回路６８は、圧力センサ６７から圧力検出信号が入力されると、この圧力検出信号に対応する圧力値Ｐを取得し、あらかじめ設定されている目標値Ｐ’と比較する（ステップＳ１００，Ｓ１１０）。
圧空箱３５への圧空供給を開始する時点では、取得した圧力値Ｐが目標値Ｐ’よりも小さいため、圧空弁６５から集積弁６４に供給する圧空量を減少させることにより、集積弁６４の弁体６４ｂを出力口６４ｃから離間させ、出力口６４ｃを開放させる（ステップＳ１２０）。すると、レシーバタンク６３に貯留されている圧空が高速で圧空箱３５に吹き込まれるため、圧空箱３５の内部における圧力が増大する。
【００１７】
この際、制御回路６８は、圧空箱３５における圧力値Ｐを繰り返し取得し、同取得される圧力値Ｐが目標値Ｐ’に近づくにつれ、圧空弁６５から集積弁６４に供給する圧空量を徐々に増大させることで、出力口６４ｃの開放度合いを低減させていく。そして、上記取得される圧力値Ｐが目標値Ｐ’に達したとき、圧空弁６５から集積弁６４に供給する圧空量を所定値以上とし、出力口６４ｃを閉塞させる（ステップＳ１３０）。
本実施形態では、レシーバタンク６３に圧空を貯留しておくことで、出力口６４ｃの開放時、圧空箱３５へ高速で圧空を供給することが可能となる。従来の高速圧空装置では、出力口６４ｃの開放時、圧空を生成しつつ圧空箱３５に供給していたため、圧空箱３５における圧力値をフィードバック制御する際、図４に示すように、従来よりも優れた高速応答が実現される。従って、圧空箱３５に供給する圧空の高速化が図られるにあたり、上述したヒータ６６による圧空の乾燥が効果的となる。
【００１８】
次に、本実施形態にかかる成形装置３０にてカットシートＳを成形する際の動作について図５〜図８を参照しながら説明する。
図５に示すように、搬送装置５０が上型３３と下型３４との間にカットシートＳを搬送すると、駆動装置３１は上型３３を下降させ、駆動装置３２は下型３４を上昇させる。このため、カットシートＳを介在させつつ、上型３３の開口と下型３４の開口とが対面させられ、図６に示すように、圧空箱３５が密封される。
すると、図２に示す圧力センサ６７は、圧空箱３５の内部における圧力を検出し、制御回路６８に対して圧力検出信号を出力する。このとき、制御回路６８は、入力された圧力検出信号に対応する圧力値Ｐを取得し、あらかじめ設定されている目標値Ｐ’と比較する。
【００１９】
ここで、制御回路６８は、取得した圧力値Ｐが目標値Ｐ’よりも小さいものと判断し、圧空弁６５から集積弁６４に供給する圧空量を減少させるため、集積弁６４の出力口６４ｃが開放される。従って、開放された出力口６４ｃからは、レシーバタンク６３に貯留されている圧空が高速で放出される。
この放出された圧空がヒータ６６により加熱されて乾燥された後、図７に示すように、下型３４に吹き込まれるため、圧空箱３５の内部では、カットシートＳの下側における圧力が上昇し、加熱軟化されているカットシートＳは上型３３に設けられた雌型３３ａに押し付けられる。
【００２０】
この際、圧力センサ６７は、所定の時間間隔で圧空箱３５の内部における圧力を検出し、制御回路６８に対して圧力検出信号を出力し続ける。このため、制御回路６８は、入力される圧力検出信号に対応する圧力値Ｐと目標値Ｐ’との差がなくなるまで、圧空弁６５から集積弁６４に供給される圧空量を増大させつつ、集積弁６４の出力口６４ｃを開放させる。
そして、圧力センサ６７にて検出される圧力値Ｐが目標値Ｐ’に達すると、制御回路６８は、圧空弁６５から集積弁６４に供給される圧空量を所定値以上とし、集積弁６４の出力口６４ｃを閉塞させる。従って、レシーバタンク６３に貯留されている圧空の放出が禁止される。
【００２１】
以上のように、圧空箱３５の内部における圧力値Ｐが目標値Ｐ’に達すると、カットシートＳの雌型３３ａへの押し付けが完了するため、圧空箱３５の冷却が開始される。圧空箱３５の冷却を終了した後、駆動装置３１が上型３３を上昇させ、駆動装置３２が下型３４を下降させると、図８に示すように、成形品が形成されたカットシートＳは、搬送装置５０によってトリミング装置４０へ搬送される。
このように、圧空箱３５の内部における圧力に基づいてフィードバック制御しつつ、レシーバタンク６３に貯留されている圧空を圧空箱３５に高速で吹き込む際、制御弁６４の下流に設けられたヒータ６６により、圧空を加熱して乾燥させるため、圧空箱３５にて断熱膨張が生じても、結露の発生を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる熱成形装置の主要構成を示す概略図である。
【図２】高速圧空装置の主要構成を示す概略図である。
【図３】制御装置が実行する圧力制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】圧空箱における内部圧力の時間変化を従来の場合と比較するためのグラフである。
【図５】上型と下型との間にカットシートが搬送された状況を示す断面図である。
【図６】圧空箱が密封された際の状況を示す断面図である。
【図７】圧空箱に圧空が吹き込まれる際の状況を示す断面図である。
【図８】カットシートの成形が完了した際の状況を示す断面図である。
【符号の説明】
３３…上型
３３ａ…雌型
３４…下型
３４ａ…プラグ
３５…圧空箱
６０…高速圧空装置
６１…空気供給源
６２…加圧器
６３…レシーバタンク
６４…集積弁
６４ａ…入力口
６４ｂ…弁体
６４ｃ…出力口
６５…圧空弁
６５ａ…入力口
６６…ヒータ
６６ａ…発熱体
６６ｂ…断熱体
６７…圧力センサ
６８…制御回路
Ｓ…カットシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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