(57)【要約】【課題】熱成形品の製造コストを低減可能とする。【解決手段】長手方向に搬送される帯状の樹脂シート５の搬送経路上に、加熱された樹脂シート５に成形品５ａを型成形する成形装置２０と、成形品５ａの周囲を切断する切断装置３０と、成形品５ａを樹脂シート５の搬送経路の外側に排出する排出装置４０とを配置してなる熱成形品の製造設備１において、切断装置３０は、成形品５ａの輪郭線Ａに沿って樹脂シート５切断用のレーザビームＬを照射するレーザビーム照射手段３１と、レーザビームＬの照射軌道を制御するための制御手段３６とを備える。【選択図】図４
2016221903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に搬送される帯状の樹脂シートの搬送経路上に、加熱された前記樹脂シートに成形品を型成形する成形装置と、前記成形品の周囲を切断する切断装置と、前記成形品を前記樹脂シートの搬送経路の外側に排出する排出装置とを配置してなる熱成形品の製造設備において、
前記切断装置は、樹脂シート切断用のレーザビームを前記成形品の輪郭線に沿って照射するレーザビーム照射手段と、前記レーザビームの照射軌道を制御するための制御手段と、を備えることを特徴とする熱成形品の製造設備。
【請求項２】
前記成形品の図面データに基づいて前記レーザビームの照射軌道が制御される請求項１に記載の熱成形品の製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱成形品の製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、食品、電気部品、日用品、化粧品等を収容・包装する樹脂製包装材としては、加熱した樹脂シートに型成形された成形品を樹脂シートから分離することで得られる、いわゆる熱成形品が重用されている。
【０００３】
例えば下記の特許文献１は、帯状の樹脂シートをその長手方向に搬送しながら、樹脂シートの加熱、樹脂シートの加熱部分への成形品の型成形（熱成形）、成形品の周囲の切断、および樹脂シートからの成形品の分離等を、段階的にかつ同時並行的に行う熱成形品の製造設備を開示している。この製造設備では、成形品の輪郭形状に対応した環状の切断刃（トムソン刃）を樹脂シートに押し付けることにより、一部を切り残した状態で成形品の周囲を切断し、その後、ノックアウト具で成形品を下方に加圧することにより、成形品が樹脂シートから分離される（成形品が樹脂シートの搬送経路の外側に排出される）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８８２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の製造設備も含め、既存の熱成形品の製造設備では、成形品の輪郭形状や配置態様に対応させて設けた一又は複数の切断刃を有する切断型を用いることにより、各成形品の周囲が切断される。しかしながら、この場合、成形品の輪郭形状等に応じて切断刃の形状等を異ならせた多数の切断型を準備・保有し、製造する成形品の品種が変更される毎に切断型を交換する必要がある。このため、切断型の作製および管理に多大なコストを要することに加え、設備稼働率を高めることが難しいという問題がある。
【０００６】
また、成形適温にまで加熱された樹脂シート、さらに成形品が型成形された樹脂シートは、下流側に搬送される間に冷却されて収縮する。また、樹脂シートから分離された成形品にも冷却に伴う収縮が生じる場合がある。そのため、切断刃を有する切断型を作製する際には、樹脂シート（成形品）の収縮量を見込んだかたちで切断刃の形状・寸法等を決定するのが通例である。しかしながら、樹脂シートの収縮量は、常に一定であるとは限らず、種々の要因によって変動するため、樹脂シートに型成形された成形品の周囲を常に所定精度で切断できるとは限らない。切断精度に狂いが生じても、従来の製造設備ではこれを迅速に正すことが困難である。
【０００７】
上記の実情に鑑み、本発明の目的は、熱成形品の製造コストを低減することができ、しかも樹脂シートの切断精度（熱成形品の製品品質）を容易に高め得る熱成形品の製造設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために創案された本発明は、長手方向に搬送される帯状の樹脂シートの搬送経路上に、加熱された樹脂シートに成形品を型成形する成形装置と、成形品の輪郭線に沿って樹脂シートを切断する切断装置と、成形品を樹脂シートの搬送経路の外側に排出する排出装置とを配置してなる熱成形品の製造設備において、切断装置が、樹脂シート切断用のレーザビームを成形品の輪郭線に沿って照射するレーザビーム照射手段と、レーザビームの照射軌道を制御するための制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、レーザビーム照射手段が、従来の熱成形品の製造設備で使用されていた切断刃を有する切断型の役割を代替するので、切断刃を有する切断型は不要となる。また、シート切断用レーザビームの照射軌道、すなわち、樹脂シートの切断態様は、制御手段で制御し得る。このため、成形品の輪郭形状等に対応した多数の切断型を保有する必要がなくなることに加え、製造すべき成形品の品種等が変更される毎に切断型を交換する必要がなくなる。また、樹脂シートの切断精度に狂いが生じた場合でも、制御手段の設定（制御プログラム）を変更することにより、樹脂シートの切断精度を正すことができる。従って、熱成形品の製造コストを低減することができ、しかも樹脂シートの切断精度（熱成形品の製品品質）を容易に高めることができる。
【００１０】
上記構成において、レーザビームの照射軌道は、成形品の図面データに基づいて制御することができる。このようにすれば、製造すべき成形品の品種が変更される場合や、樹脂シートの切断精度を調製・矯正する場合等、レーザビームの照射軌道を変更する必要が生じた場合でも、レーザビームの照射軌道を容易かつ迅速に変更することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明に係る熱成形品の製造設備であれば、切断刃を有する切断型を用いて熱成形品を切断する場合の問題を解消することができるので、熱成形品の製造コストを低減することができることに加え、樹脂シートの切断精度（熱成形品の製品品質）を容易に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る熱成形品の製造設備の概略側面図である。
【図２】成形装置の概略正面図である。
【図３】（ａ）図は、成形品の周囲を切断する前段階における樹脂シートの部分概略拡大図、（ｂ）図は、成形品の周囲を切断した後の樹脂シートの部分概略拡大図である。
【図４】切断装置の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に、本発明の実施形態に係る熱成形品の製造設備１の概略側面図を示す。同図に示す製造設備１は、図示しない搬送手段によって上流側（図中左側）から下流側（図中右側）に向けて帯状の樹脂シート５をその長手方向に搬送（間欠送り）しながら、樹脂シート５の加熱、樹脂シート５の加熱部分への成形品５ａの成形（熱成形品の成形）、成形品５ａの周囲の切断、および樹脂シート５の搬送経路の外側への成形品５ａの排出を段階的にかつ同時並行的に行うように構成されたものであり、樹脂シート５の搬送経路上に配置された加熱装置１０、成形装置２０、切断装置３０および排出装置４０を備える。
【００１５】
加熱装置１０は、樹脂シート５（の長手方向の一部）を成形適温まで加熱軟化させる装置であり、樹脂シート５の上方および下方の何れか一方又は双方に配されたヒータ（例えば、赤外線ヒータ）を備える。
【００１６】
成形装置２０は、相対的な接近および離反移動(昇降移動)が可能とされた上型２１および下型２２を備え、両型２１，２２の型締めおよび型開きに伴って、加熱軟化された樹脂シート５（の一部）に一又は複数の成形品５ａを成形する装置である。図２に示すように、本実施形態では、上型２１が成形品５ａの形状に対応した成形凹部２３を有する雌型とされる一方、下型２２が上型２１との衝合時に各成形凹部２３内に樹脂シート５を押し込むための凸部２４を有する雄型とされる。上型２１には、一端が成形凹部２３に開口した無数の通気孔２５が設けられており、この通気孔２５は図示しないエアー回路を介してポンプ（真空ポンプ）と接続されている。そして、上型２１と下型２２とが型締めされると、通気孔２５を介して真空引きが行われる。要するに、本実施形態では、成形装置２０として、いわゆる真空成形装置を採用している。なお、成形品５ａの形状等によっては、図示例とは逆に、下型２２が成形凹部２３を有する雌型、上型２１が凸部２４を有する雄型とされる場合もある。この場合、通気孔２５は下型２２に設けられる。
【００１７】
切断装置３０は、樹脂シート５に型成形された成形品５ａの周囲を切断するものであり、ここでは、図３（ｂ）に示すように、成形品５ａの周囲の一部を切り残した状態で成形品５ａの周囲を切断するように構成されている。この切断装置３０は、図１に示すように、樹脂シート５の上方に配置され、樹脂シート５切断用のレーザビームＬを成形品５ａの輪郭線Ａ［図３（ａ）参照］に沿って照射するレーザビーム照射手段３１と、樹脂シート５を通過したレーザビームＬを樹脂シート５の下方側で吸収するための吸収体３７とを備えたレーザ切断装置とされる。図示は省略しているが、切断装置３０には、樹脂シート５を切断するのに伴って生じる溶融物を除去する（吹き飛ばす）ためのアシストガス噴射装置を設けることもできる。
【００１８】
図４を参照してより詳細に説明すると、レーザビーム照射手段３１は、樹脂シート５切断用のレーザビーム（ここでは炭酸ガスレーザ）Ｌを出射するレーザ発振器３２と、レーザ発振器３２と樹脂シート５の間に配設された光学系３３とを有する。本実施形態では、光学系３３として、レーザ発振器３２から出射されたレーザビームＬの進行方向を変更することにより、レーザビームＬを樹脂シート５の表面内（ＸＹ平面内）で走査させるスキャナ部３４と、スキャナ部３４よりもレーザビームＬの進行方向前方側に配設され、レーザビームＬの焦点位置を調整するレンズ３５とを備えたものを採用している。詳細な図示は省略するが、スキャナ部３４としては、Ｘ軸（樹脂シート５の長手方向）およびＹ軸（樹脂シート５の幅方向）のそれぞれに沿ってレーザビームＬを走査させるための２つのミラーを有するいわゆるガルバノスキャナを採用することができ、またレンズ３５としては、いわゆるｆシータレンズを採用することができる。
【００１９】
切断装置３０は、樹脂シート５に照射すべきレーザビームＬの照射軌道を制御するための制御手段３６をさらに備える。本実施形態において、レーザビームＬの照射軌道は、成形品５ａの図面データ（ＣＡＤデータ）に基づいて制御される。すなわち、レーザ発振器３２から出射されたレーザビームＬは、制御手段３６に入力・記憶された成形品５ａの図面データに基づき、所定の軌跡を描くようにして樹脂シート５に照射される。
【００２０】
ここで、本実施形態の製造設備１では、上記のとおり、樹脂シート５をその長手方向に搬送しながら、樹脂シート５の加熱、樹脂シート５の加熱部分への成形品５ａの成形、および成形品５ａの周囲の切断等が、段階的にかつ同時並行的に行われることから、切断装置３０のサイクルタイムは、成形装置２０のサイクルタイム以下、より好ましくは成形装置２０のサイクルタイム未満に設定する必要がある。仮に、切断装置３０のサイクルタイムが成形装置２０のサイクルタイムよりも長いと、樹脂シート５の搬送経路上（特に成形装置２０と切断装置３０の間）で滞留が生じるため、樹脂シート５の搬送速度を遅くせざるを得ず、結果的に成形品５ａの生産効率が低下するからである。成形装置２０のサイクルタイムは、成形品５ａの大きさ（成形品５ａの輪郭線Ａの全長寸法。以下同じ。）に大きく影響を受けず、常時１０秒程度に収まる。一方、本発明に係る製造設備１では、切断装置３０としてレーザ切断装置を使用することから、切断装置３０のサイクルタイムは、成形品５ａの大きさに影響を受け、成形品５ａが大型化するほど長くなり易い。
【００２１】
上記構成の切断装置３０において、シート切断用のレーザビームＬを成形品５ａの輪郭線Ａに沿って照射する（成形品５ａの輪郭線Ａに沿って樹脂シート５をレーザ切断する）には、（１）レーザ発振器３２を駆動させる手法、（２）光学系３３を駆動させる手法、あるいは（３）レーザ発振器３２および光学系３３の双方を駆動させる手法、の何れかを採用することが考えられる。上記（１）の手法では、成形品５ａの大きさによっては、切断装置３０のサイクルタイムを成形装置２０のサイクルタイム以下に収めるのが難しく、上記（２）の手法では、特に大型の成形品５ａを切断する際に、所定強度のレーザビームＬを成形品５ａの輪郭線Ａ全域に沿って適格に照射するのが難しい。そこで、本実施形態では、上記（３）の手法を採用する。要するに、本実施形態の切断装置３０では、レーザ発振器３２および光学系３３の双方を駆動させることにより、成形品５ａの輪郭線Ａに沿ってレーザビームＬを照射する。これを可能とするために、制御手段３６は、レーザ発振器３２の駆動機構および光学系３３の駆動機構と電気的に接続されている。
【００２２】
排出装置４０は、成形品５ａを樹脂シート５から完全に分離させて成形品５ａを樹脂シート５の搬送経路外に排出するものであり、本実施形態では、図１に示すように、樹脂シート５の上方に配置され、先端が樹脂シート５（成形品５ａ）に対して接近および離反移動する加圧部材４１を主要部とし、加圧部材４１の直下位置には、樹脂シート５から分離された成形品５ａを集積する集積台４２が配置されている。加圧部材４１は、その直下位置に成形品５ａが搬送されてきた時点で下降し、成形品５ａを下方に加圧する。集積台４２は、成形品５ａを受け取る毎に１ピッチずつ下降動作する。
【００２３】
図示は省略しているが、この製造装置１は、樹脂シート５に型成形された成形品５ａが樹脂シート５から分離されることによって生じるスクラップ（穴開きの樹脂シート５）を回収するための回収装置をさらに備える。
【００２４】
以上の構成を有する製造設備１を用いた場合、個々の成形品５ａ（製品）は以下のようにして得られる。まず、原反ロール２（図１参照）から繰り出された帯状の樹脂シート５の長手方向の一部が加熱装置１０で成形適温まで加熱軟化される。その後、樹脂シート５がその長手方向に沿って間欠送りされ、樹脂シート５の加熱部分が成形装置２０に導入されると、上型２１と下型２２とが相対的に接近移動して型締めされる。両型２１，２２の型締め後、上型２１に設けた通気孔２５を介して両型２１，２２間に介在する樹脂シート５の加熱部分に吸引力が付与されると、樹脂シート５の加熱部分が成形凹部２３に沿って変形する。これにより、所定形状の成形品５ａが樹脂シート５に型成形（熱成形）される。
【００２５】
次いで、樹脂シート５に型成形された成形品５ａが切断装置３０に導入されると、レーザビーム照射手段３１によりレーザビームＬが成形品５ａの輪郭線Ａに沿って照射される。これにより、樹脂シート５のうち成形品５ａの周囲が切断される。なお、上述のとおり、樹脂シート５は、成形品５ａの周囲（輪郭線Ａ）の一部を切り残すようにして切断される。そのため、切断装置３０による樹脂シート５の切断処理の完了後にも、成形品５ａは接続部５ｂを介して樹脂シート５と接続されている［図３（ｂ）参照］。
【００２６】
そして、樹脂シート５がその長手方向に沿って下流側に間欠送りされ、成形品５ａが排出装置４０に導入されると、加圧部材４１が下降移動して成形品５ａを下方に加圧する。これにより接続部５ｂが分断され、成形品５ａが樹脂シート５から分離されて落下する。落下した成形品５ａは集積台４２上に順次集積される。一方、樹脂シート５から成形品５ａが分離されることで生じたスクラップは、図示しない回収装置で順次回収される。
【００２７】
製造設備１の運転時には、以上で説明した、樹脂シート５の加熱、樹脂シート５の加熱部分への成形品５ａの成形、成形品５ａの周囲の切断、および樹脂シート５からの成形品５ａの分離が同時並行的に行われる。これにより、成形品５ａを効率良く量産することができる。
【００２８】
以上で説明したように、本発明に係る製造設備１では、レーザビーム照射手段３１が、従来の熱成形品の製造設備で使用されていた切断刃を有する切断型の機能を代替するので、切断刃を有する切断型は不要となる。また、レーザビームＬの照射軌道、すなわち、樹脂シート５の切断態様は、制御手段３６で制御し得る。このため、成形品５ａの輪郭形状等に対応した多数の切断型を保有する必要がなくなることに加え、製造すべき成形品５ａの品種等が変更される毎に切断型を交換する必要がなくなる。また、樹脂シート５の切断精度に狂いが生じた場合でも、制御手段３６の設定（制御プログラム）を変更することにより、樹脂シート５の切断精度を正すことができる。従って、成形品５ａの製造コストを低減することができ、しかも樹脂シート５の切断精度（成形品５ａの製品品質）を容易に高めることができる。
【００２９】
また、樹脂シート５に照射すべきレーザビームＬの照射軌道を、成形品５ａの図面データに基づいて制御するようにすれば、製造すべき成形品５ａの品種が変更される場合や、樹脂シート５の切断精度を調整・矯正する場合等、レーザビームＬの照射軌道を変更する必要が生じた場合でも、レーザビームＬの照射軌道を容易かつ迅速に変更することができる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態に係る熱成形品の製造設備１について説明を行ったが、本発明の実施の形態は上記のものに限定されるわけではなく、製造設備１には本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことが可能である。
【００３１】
例えば、以上では、切断装置３０（レーザビーム照射手段３１）を構成するレーザ発振器３２および光学系３３の双方を駆動させることにより、成形品５ａの輪郭線Ａに沿ってレーザビームＬを照射するようにしたが、レーザビーム照射手段３１が、特に小型の成形品５ａ（輪郭線Ａの全長寸法が比較的短い成形品５ａ）を切断する用途に用いられる場合には、レーザ発振器３２および光学系３３の何れか一方のみを駆動させることで成形品５ａの輪郭線Ａに沿ってレーザビームＬを照射するように構成されたレーザビーム照射手段３１を採用しても良い。
【００３２】
また、以上で説明したレーザビーム照射手段３１の構成はあくまでも一例であり、成形品５ａの輪郭線Ａに沿って樹脂シート５切断用のレーザビームＬを照射可能である限りにおいて、その他の構成のレーザビーム照射手段３１を採用することも可能である。
【００３３】
また、以上では、成形装置２０にいわゆる真空成形装置を採用したが、成形装置２０としては、上型２１および下型２２の何れか一方に設けた通気孔を介して両型２１，２２間に介在する樹脂シート５に圧空を供給することにより、樹脂シート５の加熱部分を成形凹部２３に沿わせて変形させる圧空成形装置や、通気孔を介しての真空引きと圧空の供給を併用することにより、樹脂シート５の加熱部分を成形凹部２３に沿わせて変形させる真空圧空成形装置を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１      熱成形品の製造設備
５      樹脂シート
５ａ    成形品
２０    成形装置
３０    切断装置
３１    レーザビーム照射手段
３２    レーザ発振器
３３    光学系
３４    スキャナ部
３５    レンズ
３６    制御手段
４０    排出装置
Ａ      輪郭線
Ｌ      （樹脂シート切断用の）レーザビーム
【図１】
2016221903.tif 000003
【図２】
2016221903.tif 000004
【図３】
2016221903.tif 000005
【図４】
2016221903.tif 000006