(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
６ステーションの回転式熱成形装置であって、
６つのパネルキャリアフレームを有するカルーセル組立体と、
前記６つのパネルキャリアフレームの何れへも入り得る面を有する第１の熱成形可能パネルを搬入するための第１の非加熱搬入ステーションと、
面を有する第２の熱成形可能パネルを搬入するための、前記第１の搬入ステーションに隣接して配置された第２の搬入ステーションと、
前記パネルを加熱するための、前記第２の搬入ステーションに隣接して配置された第１の加熱ステーションと、
前記パネルを加熱するための第２の加熱ステーションと、
前記第１の熱成形可能パネルをモールドするための第１の型部を収容するように適合された第１のプラテン及び前記第２の熱成形可能パネルをモールドするための第２の型部を収容するように適合された第２のプラテンを含む熱成形ステーションと、ここで、前記第１及び２のプラテンは対向し、且つ前記第１の熱成形可能パネル及び前記第２の熱成形可能パネルの前記面と係合するように移動可能なものであり、前記熱成形ステーションは前記熱成形可能パネル間にインサートを位置せしめるように適合された搬入組立体を更に含むものであり、
前記第１の非加熱搬入ステーションに隣接して配置された搬出ステーションと、の組合せを含む、回転式熱成形装置。
【請求項２】
前記カルーセル組立体を間欠的に回転させるように適合された駆動組立体を更に含む請求項１に記載の回転式熱成形装置。
【請求項３】
前記熱成形可能パネルのたれ下がりを検出するために、前記少なくとも１つの加熱ステーションに隣接して配置されたセンサを更に含む請求項１に記載の回転式熱成形装置。
【請求項４】
前記搬入ステーションが、吸引リフト・カップを含む請求項１に記載の回転式熱成形装置。
【請求項５】
前記熱成形ステーションが、前記プラテンを上昇させかつ下降させる駆動手段と、前記プラテンを互いに固定するロック手段とを更に含む請求項１に記載の回転式熱成形装置。
【請求項６】
前記駆動手段が、ブッシング内に収容され、モータ駆動組立体によって駆動される平歯車が係合する複数の固定ギヤ・ラックを含む請求項５に記載の回転式熱成形装置。
【請求項７】
前記ロック手段が、前記プラテンのうちの１つと一緒に動くように配置されバヨネット・ピンを有する複数のバヨネットと、前記プラテンの別のものと一緒に動くように配置された複数のバヨネット・ソケットとを含む請求項５に記載の回転式熱成形装置。
【請求項８】
前記型部のうちの１つと前記プラテンのうちの１つの間に配置された複数の空気袋を更に含む請求項１に記載の回転式熱成形ステーション。
【請求項９】
６ステーションの回転式熱成形装置であって、
パネルを受ける６つのフレームを有するカルーセルと、
第１の熱成形可能パネルを前記フレーム内に搬入する第１の非加熱搬入ステーションと、
第２の熱成形可能パネルを前記フレーム内に搬入する、前記第１の搬入ステーションに隣接して配置された第２の搬入ステーションと、
前記熱成形可能パネルを加熱する、前記第２の搬入ステーションに隣接して配置された第１の加熱ステーションと、
前記熱成形可能パネルを加熱する第２の加熱ステーションと、
前記第１の熱成形可能パネルをモールドする第１の型部及び前記第２の熱成形可能パネルをモールドする第２の型部を有する熱成形ステーションと、ここで、前記第１及び２の型部は前記第１及び２の熱成形可能パネルの対向する面と係合するように垂直方向に移動可能なものであり、前記熱成形ステーションは前記熱成形可能パネル間にインサートを位置せしめるためのインサート搬入組立体を更に含むものであり、
前記第１の非加熱搬入ステーションに隣接する搬出ステーションと、の組合せを含み、
前記カルーセル組立体が、ステーション間で前記熱成形可能パネルを移行させるものである、回転式熱成形装置。
【請求項１０】
前記熱成形ステーションが、前記プラテンを上昇させかつ下降させる駆動手段と、前記プラテンを互いに固定するロック手段とを更に含む請求項９に記載の回転式熱成形装置。
【請求項１１】
前記駆動手段が、ブッシング内に収容され、モータ駆動組立体によって駆動される平歯車が係合する複数の固定ギヤ・ラックを含む請求項１０に記載の回転式熱成形装置。
【請求項１２】
前記ロック手段が、前記プラテンの一方と一緒に垂直方向に並進運動するように配置されたバヨネット・ピンを有する複数のバヨネットと、前記プラテンの別の方と共に垂直方向に並進するように配置された複数のバヨネット・ソケットとを含む請求項１０に記載の回転式熱成形装置。
【請求項１３】
前記カルーセルを間欠的に回転させるように適合された駆動組立体を更に含む請求項９に記載の回転式熱成形装置。
【請求項１４】
前記熱成形可能パネルのたれ下がりを検出するために、前記少なくとも１つの加熱ステーションに隣接して配置されたセンサを更に含む請求項９に記載の回転式熱成形装置。
【請求項１５】
前記カルーセルが有するフレームが、前記熱成形可能パネルと係合するように適合されたクランプ部材と、前記クランプ部材に結合されたアクチュエータとを含む請求項９に記載の回転式熱成形装置。
【請求項１６】
前記第１の熱成形可能パネルが、前記第２の熱成形可能パネルと異なる表面の特徴を有する請求項９に記載の回転式熱成形装置。
【請求項１７】
６ステーションの回転式熱成形装置であって、
パネルを受ける６つのフレームを有するカルーセルと、
前記カルーセルを回転させるように適合された駆動組立体と、
熱成形可能パネルを前記カルーセルが有するフレーム内に搬入する第１の非加熱搬入ステーションと、
第２の熱成形可能パネルを前記カルーセルが有するフレーム内に搬入する、前記第１の搬入ステーションに隣接して配置された第２の搬入ステーションと、
前記熱成形可能パネルを加熱する、前記第２の搬入ステーションに隣接して配置された第１の加熱ステーションと、
前記熱成形可能パネルを加熱する第２の加熱ステーションと、
前記第１の熱成形可能パネルをモールドするための第１の型部及び前記第２の熱成形可能パネルをモールドするための第２の型部を有する熱成形ステーションと、ここで、前記第１及び２の型部は前記第１及び２の熱成形可能パネルの対向する面と係合するように垂直方向に移動可能なものであり、
熱成形の間に、前記熱成形可能パネル間にインサートを位置せしめるための、前記熱成形ステーションにおけるインサート搬入組立体と、
前記第１の非加熱搬入ステーションに隣接して配置された搬出ステーションと、の組合せを含み、
前記カルーセル組立体が、ステーション間で前記熱成形可能パネルを移行させるものである、回転式熱成形装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの加熱ステーションに隣接して配置され、前記熱成形可能パネルのたれ下がりを検出するためのセンサを更に含む請求項１７に記載の回転式熱成形装置。
【請求項１９】
前記型部のうちの１つと前記プラテンのうちの１つの間に配置された複数の空気袋を更に含む請求項１７に記載の回転式熱成形装置。
【請求項２０】
前記熱成形ステーションが、前記プラテンを上昇させかつ下降させる駆動手段と、前記プラテンを互いに固定するロック手段とを更に含む請求項１７に記載の回転式熱成形装置。
【請求項２１】
前記駆動手段が、ブッシング内に収容され、モータ駆動組立体によって駆動される平歯車が係合する複数の固定ギヤ・ラックを含む請求項２０に記載の回転式熱成形装置。
【請求項２２】
前記ロック手段が、前記プラテンの一方と共に垂直方向に並進するように配置されバヨネット・ピンを有する複数のバヨネットと、前記プラテンの別のものと共に垂直方向に並進するように配置された同数の複数のバヨネット・ソケットとを含む請求項２０に記載の回転式熱成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、熱成形可能パネルのための複数ステーション式成形装置に関し、より詳細には、搬入ステーション、加熱ステーション、成形ステーション、搬出ステーション、およびそのようなステーション間で熱成形可能パネルを移送するためのカルーセル（回転式コンベヤ）を備えた６ステーション式熱成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車産業などの様々な産業からの継続的な要求に対応して、熱可塑性シートや熱硬化性シートの比較的大規模な熱成形技術が開発されている。熱成形したパネルは、比較的剛性が高く、耐候性が高く、軽量で、丈夫で、強く、錆びない構成要素が必要とされる、自動車やその他の広範な種類の製品において、トノーカバー、フロアパネル、本体パネル、遮音仕切り板などとして使用される。
【０００３】
そのような製品に対する需要は、プロセスおよび製造装置の研究開発を促進してきた。そのような１つの装置は、米国特許第４，７６９，１０６号に開示されており、この特許は、１対のプラスチックシートの周囲を溶着することによってそれらを一体的に組み立てる装置に関するものである。この装置は、溶着ステーション、切断ステーション、および組立てステーション内でプラスチックシートを移送する搬送装置を含む。搬送装置は、プラスチックシートの周囲と係合する把握装置を備えた可動キャリッジを含む。カム機構が動作し、把握装置を、プラスチックシートと係合する第１の位置からプラスチックシートを解放する第２の位置に移動させる。この装置の直線的な構造と各ステーションにおける単一装置の使用により、装置全体の最高速度は、最も遅いステーションの最高速度によって制限される。この状況は、共通の製造問題であり、生産効率に悪影響を及ぼす。
【０００４】
米国特許第４，５５５，３７７号には、回転式熱成形装置が開示されている。この装置において、回転する実質的に円形のフレームは、プラスチックシートを保持または解放するために係合または解放することができる周辺クランプ部材を有する４つのサブ・フレームを含む。４つのキャリッジを支持するフレームが、回転し、その４つのキャリッジを割り出して、搬入ステーションから２つの加熱ステーションを通り熱成形製品を作成する成形ステーションに送る。
【０００５】
以上の２つの特許文献ならびに他の文献および従来技術の装置を調べると、ある一定の設計上の選択および装置構成が、生産速度を制限し、生産のスループットと製品品質を両方とも低下させていることが分かる。本発明は、従来技術における上記の欠点及びその他の欠点を解決する熱成形装置の改良に関するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
６ステーション回転式熱成形装置は、カルーセルと、第１または上側のパネルのための第１の搬入ステーション、第２または下側のパネルのための第２の搬入ステーション、パネルを加熱する隣り合った２つのステーション、熱成形ステーション、および搬出ステーションとを含む。カルーセルは、中心に配置された駆動組立体によって駆動される回転円形フレームを含む。このフレームは、周辺クランプ部材を備えた６個のキャリアフレーム組立体を載せ、かつ支持している。このキャリアフレーム組立体は、熱成形可能材料のパネルを受け取り、回転して、パネルをひとつのステーションから次のステーションに連続して移動させる。２つの加熱ステーションはそれぞれ、上側および下側放射ヒータを含む。熱成形ステーションは、パネルと係合しそのパネルを成形するそれぞれの型を収容する垂直方向に並進可能な１対の対向するプラテンを含む。熱成形ステーションの隣りには、製品の製造中にプレフォームを型に入れるインサートまたはプレフォーム搬入装置がある。ステーションの数および各ステーションで成形するプラスチックパネルの滞留時間により、一対のシート熱成形製品の生産出力が最適化される。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、６ステーション回転式熱成形装置を提供することである。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、２つの加熱ステーションと１つの成形ステーションを有する６ステーション回転式熱成形装置を提供することである。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、２つの搬入ステーションと１つの熱成形ステーションを有する６ステーション回転式熱成形装置を提供することである。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、６つのパネル係合キャリアフレーム組立体を含むカルーセルと、中心に配置された駆動ユニットとを有する６ステーション回転式熱成形装置を提供することである。
【００１１】
本発明の更に他の目的および利点は、以下の好ましい実施形態の説明および添付図面を参照することによって明らかになろう。なおｒ、同一の参照番号は同じ構成要素、部品または特徴を示す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
装置
次に、図１、図２および図３を参照すると、本発明による回転式熱成形装置が示され、全体が参照番号１０で示されている。回転式熱成形装置１０は、複数の垂直支持部材１４と１対の水平レールまたはビーム１６を備える剛性の上部構造またはフレーム１２を含む。回転式熱成形装置１０は、また、垂直支持部材１４に固定された複数のローラ２２上に周辺が支持された回転する概略円形のフレームまたはカルーセル組立体１８を含む。カルーセル組立体１８は、また、中心支柱２４によって支持されており、この中心支柱２４は、フレーム１２に固定されたクロスメンバ２８に取り付けられた適切な軸受２６に回転可能に収容されかつ支持されている。中心支柱２４は、大きい被駆動チェーン・スプロケット３２を含み、この大きい被駆動チェーン・スプロケット３２は、減速ユニット３８の出力によって駆動される小さいチェーン駆動スプロケット３６とも係合するチェーン３４を受けている。減速ユニット３８は、電動モータ４０によって駆動される。動作時においては、電動モータ４０は、カルーセル組立体１８が、割り出しするように、すなわち６０°の増分または円弧だけ回転し、ある処理段階が行われている間の一定期間回転を止めるかまたは停止し、次に割り出し回転サイクルを繰り返すように間欠的に作動される。或いは、減速ユニット３８と共に動作可能な関係で配置されたクラッチ（図示せず）を係合・非係合の状態にして、カルーセル組立体１８の上記のような間欠的回転を行ってもよい。カルーセル組立体１８は、外側円形箱型ビーム・フレーム４２、内側六角箱型ビーム・フレーム４４、および適切な弦状および放射状ブレース４６を含む。外側円形フレーム４２と内側六角フレーム４４は、６つのキャリアフレーム組立体４８を支持し収容する。
【００１３】
回転式熱成形装置１０は、また、カルーセル組立体１８の中心支柱２４のまわりに概略同心状に配置された複数の動作または処理ステーションを含む。後で説明するように第１または上側のパネルをキャリアフレーム組立体４８内に搬入する第１の搬入ステーション５０と、第２または下側パネルを別のキャリアフレーム組立体４８内に搬入する第２の搬入ステーション５２と、カルーセル組立体１８内の隣接するパネルに放射熱を提供する第１の加熱ステーション５４と、これと同様にカルーセル組立体１８内のパネルに熱を提供する第２の加熱ステーション５６と、回転式熱成形装置１０で製造された製品を組み立てる成形ステーション６０とがある。ロボット式搬入組立体６２は、成形ステーション６０と協力して、製造される製品にプレフォームまたはインサートを供給する。最後に、回転式熱成形装置１０は、熱成形装置１０から、具体的にはカルーセル組立体１８のキャリアフレーム組立体４８から完成品を取り出す搬出ステーション６４を含む。
【００１４】
次に、図２、図３および図４を参照して、第２の搬入ステーション５２について説明する。最初に、第１の搬入ステーション５０が、カルーセル組立体１８内に第１または上側の熱成形可能シートまたはパネル６６Ａだけを搬入し、第２の搬入ステーション５２は、カルーセル組立体１８内に第２または下側の熱成形可能シートまたはパネル６６Ｂだけを搬入することを理解されたい。熱成形可能シートまたはパネル６６Ａおよび６６Ｂは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）であることが好ましいが、類似の丈夫で耐久性のある任意の熱可塑性または熱硬化性材料でよい。第１の搬入ステーション５０と第２の搬入ステーション５２は、回転式熱成形装置１０内に互いに隣り合って配置され、動作および設計が同一である。したがって、図２に示した第２の搬入ステーション５２についてのみ説明するが、第２の搬入ステーション５２に関係する以下の説明は、第１の搬入ステーション５０にも完全かつ正確に当てはまることを理解されたい。
【００１５】
第２の搬入ステーション５２は、複数の第２または下側の熱成形可能パネル６６Ｂの垂直スタック６８を備える。搬入組立体７０は、個々の下側熱成形可能パネル６６Ｂを、スタック６８からキャリアフレーム組立体４８に移送する。搬入組立体７０は、関連する駆動組立体７６によって垂直方向に上昇され下降される垂直方向のジャッキねじまたは親ねじ７４に取り付けられた可動フレーム７２を有する。空気圧シリンダおよびそれと類似の双方向直線並進装置はすべて、適切な代替の駆動装置である。フレーム７２から複数の吸引（真空）リフト・カップ７８がぶら下がっている。吸引リフト・カップ７８は、制御可能な真空源（図示せず）と流体連通している。駆動組立体７６およびジャッキねじまたは親ねじ７４の動作によってフレーム７２が下がると、吸引リフト・カップ７８は、スタック６８の最上の下側熱成形可能パネル６６Ｂと係合し、吸引リフト・カップ７８内が真空になると、下側熱成形可能パネル６６Ｂが係合され、持ち上げられる。下側熱成形可能パネル６６Ｂは、従来から行われているように、中の真空を断つことにより吸引リフト・カップ７８から容易に開放することができる。
【００１６】
次に、図２、図３、図４および図５を参照すると、搬入組立体７０は、下側熱成形可能パネル６６Ｂのうちの１つをキャリアフレーム組立体４８のうちの１つに個々に移送する。フレーム組立体４８はそれぞれ、複数の空気ピストン・シリンダ組立体８４が旋回式に取り付けられた外周方形取付けフレーム８２を含む。組立体８４のピストンは、フレーム８２の内部に延在する内側方形フレーム面８８の方に旋回する細長い旋回クランプ８６を作動させる。一般的には、内側フレーム面８８の構造は、熱成形可能パネル６６Ａおよび６６Ｂの長方形形状よりも少し大きい長方形形状を規定する。搬入組立体７０が、スタック６８から下側熱成形可能パネル６６Ｂのうちの１つを持ち上げると、キャリアフレーム組立体４８のうちの１つが、その上に正確に位置合わせされ、下側熱成形可能パネル６６Ｂが、内側方形フレーム面８８と係合するまで上昇される。このとき、ピストン・シリンダ組立体８４が作動され、図５に示したように、旋回クランプ８６が、面８８の下側熱成形可能パネル６６Ｂと係合しかつ保持する。第１の搬入ステーション５０が、第１または上側の熱成形可能パネル６６Ａを、キャリアフレーム組立体４８のうちの１つに搬入し、第２の搬入ステーション５２が、第２または下側の熱成形可能パネル６６Ｂを、キャリアフレーム組立体４８のうちのその隣りに搬入した後で、電動モータ４０が作動され、カルーセル組立体が６０°回転される。
【００１７】
上側熱成形可能パネル６６Ａと下側熱成形可能パネル６６Ｂに、別々の搬入ステーション５０および５２を利用することによって、製品の外側面に、図柄、木目、ロゴなどの特定の外面処理または特徴を容易に配置することができ、同時に熱成形可能パネル６６Ａ、６６Ｂの両面にそのような表面処理またはロゴを設ける必要性が軽減されることを理解されたい。或いは、製品要素の結合または接着を容易にするため、木目やその他の表面処理を内側面に設けることが望ましい。いずれの場合も、装置１０が、熱成形可能パネル６６Ａと６６Ｂの２つの別々のスタック６８を利用し、キャリアフレーム組立体４８内の熱成形可能パネル６６Ａおよび６６Ｂの位置が有効に追跡されるため、そのような表面処理またはロゴが上向きまたは下向きの状態で第１のステーション５０に搬入された熱成形可能パネル６６Ａは、常に、製品の上部パネルとして利用され、その結果、任意の表面処理またはロゴが、必要に応じて、すなわち製品の露出した上面または上側パネル６６Ａの内側面に配置され、またそのような表面処理またはロゴが下向きまたは上向きの状態で第２のステーション５２に搬入された熱成形可能パネル６６Ｂは、常に、製品の下部パネルとして利用され、その結果、任意のロゴまたは所望の表面処理が、製品の目に見える下側面すなわち露出した下側面か下側パネルの内側面のどちらかに配置される。
【００１８】
次に、図１と図２を参照して、第１の加熱ステーション５４と第２の加熱ステーション５６について説明する。加熱ステーション５４と５６が同一であり、２つの加熱ステーションを組み込むことで、特に、処理サイクル時間が改善されることを理解されたい。２つの加熱ステーション５４および５６は、構造が実質的に同一であるため、第１の加熱ステーション５４についてのみ説明するが、２つのステーション５４と５６では、電気入力または加熱要素と製品の間隔のような動作上およびプロセス上の違いだけはあることを理解されたい。
【００１９】
第１の加熱ステーション５４は、慣用の離間されたアレイで配置された複数の電気抵抗加熱要素９４を有する第１または上側の放射加熱組立体９２を含む。上側加熱組立体９２は、カルーセル組立体１８の数インチ上に配置され、フレーム１２の水平レールまたはビーム１６に比較的しっかりと固定されることが好ましい。「比較的しっかりと固定する」とは、放射加熱組立体９２は、カルーセル組立体１８に対する高さ調整を容易にできるようには取り付けられていないが、必要に応じて上昇または下降させることができ、その取付け構造が、そのような調整を妨げないことを意味する。
【００２０】
上側加熱組立体９２とカルーセル組立体１８の垂直方向の下側に、第２または下側の放射加熱組立体９８が配置されている。また、第２または下側の放射加熱組立体９８は、複数の電気抵抗加熱要素１０２の離間されたアレイを含む。しかしながら、第２または下側の放射加熱組立体９８は、容易に調整可能であり、はさみ式リフト組立体１０４で支持される。このリフト組立体１０４は、慣用のパンタグラフ型構造と、液圧ピストン・シリンダ組立体１０６あるいは電気駆動モータと親ねじなどのアクチュエータとを有する。容易に理解されるように、アクチュエータの作動により、第２または下側の放射加熱組立体９８を上昇または下降させる。したがって、第２または下側の加熱組立体９８から、カルーセル組立体１８のフレーム組立体４８内に保持された熱成形可能パネル６６Ａおよび６６Ｂに、放射と対流両方で提供される熱の量を容易に調整することができ、そのパネル６６Ａおよび６６Ｂを適切に加熱し、パネル６６Ａおよび６６Ｂが熱成形ステーション６０に到達したときに、それらが適切な可撓性と成形性を有するようにできる。
【００２１】
第２の加熱ステーション５６は、第１の加熱ステーション５４と実質的に同一であり、したがって、離間したアレイで配置された複数の電気抵抗加熱要素９４を有する上側放射加熱組立体９２を含む。第２の加熱ステーション５６は、また、上側放射加熱組立体９２と垂直方向に位置合わせされ、かつ離間したアレイの複数の電気抵抗加熱要素１０２を有する第２または下側の放射加熱組立体９８を含む。同様に、第２の放射加熱組立体９８は、液圧ピストン・シリンダ組立体１０６によって駆動されるはさみ式リフト組立体１０４に取り付けられる。
【００２２】
カルーセル組立体１８の平面の下の第１の加熱ステーション５４と第２の加熱ステーション５６の両方の近くに、光源（図示せず）と併せて利用する光電式たれ下がりセンサ１０８を配置して、加熱したときのステーション５４および５６のそれぞれの熱成形可能パネル６６Ａおよび６６Ｂのたれ下がりを検出するようにしてもよい。下側加熱組立体９８上のたれ下がりセンサ１０８の選択した垂直位置によって、パネル６６Ａまたは６６Ｂのうちの１つのパネルのたれ下がりを検出したことを示すたれ下がりセンサ１０８のうちの１つのセンサからの信号を、様々な形で利用することができる。たとえば、たれ下がりセンサ１０８が、カルーセル組立体１８とキャリアフレーム組立体４８の平面に比較的近い場合は、たれ下がり信号を、熱成形可能パネル６６Ａまたは６６Ｂが、十分に加熱され可撓性であること、カルーセル組立体１８を割り出しできること、熱成形を進めることができることを示す操作信号として使用することができる。カルーセル組立体１８を割り出しするためにたれ下がり信号を利用する場合は、当然ながら、たれ下がりを検出したときに直ぐにカルーセル組立体１８を割り出しすることができるように、個々の加熱ステーション５４、５６における加熱サイクルは、一般に、熱成形サイクルのステップの時間よりも長くかかるようにする必要がある。変形例においては、たれ下がりを検出したときに、電気加熱要素９４および１０２への電気エネルギーを制限または減少させて、さらに加熱せずに、熱成形可能パネル６６Ａおよび６６Ｂの温度を維持することができる。更に別の変形例においては、たれ下がりセンサ１０８が、第２または下側の放射加熱組立体９８の比較的近くに配置され、たれ下がり検出を利用して、熱成形可能パネル６６Ａおよび６６Ｂがさらにたれ下がると、パネル６６Ａおよび６６Ｂと電気抵抗加熱要素１０２が接触する可能性があることを警告するアラームを出すかまたはそれをオペレータに知らせる制御信号を提供する。最後の変形例では、複数の垂直位置に複数のたれ下がりセンサ１０８を利用して、必要に応じて、動作信号と、制限または警告信号の両方を提供することができる。
【００２３】
次に、図２、図６、図７および図８を参照して、本発明による回転式熱成形装置１０の熱成形ステーション６０について説明する。熱成形ステーション６０は、垂直支持部材１４、水平支持部材１６、上側フレーム部材１１２および上側水平フレーム部材１１４によって位置決めされた上側型組立体１１０が中に配置されている。上側型組立体１１０は、複数のギヤ・ラック１１８を含む。ギヤ・ラック１１８は、固定式で、垂直方向に配置され、水平フレーム部材１１４に取り付けられた片持ちばり支持プレート１２２から吊るされている。ギヤ・ラック１１８は、上側プラテン１２６に固定されたブッシングまたはジャーナル軸受１２４内に摺動可能に収容されている。図６に示したように、上側プラテン１２６と共に、少なくとも４つのギヤ・ラック１１８およびそれと関連したジャーナル軸受またはブッシング１２４が利用される。
【００２４】
図６、図７および図８に最もよく示したように、ギヤ・ラック１１８はそれぞれ、ジャーナル軸受またはブッシング１２４の適切な開口を貫通するギヤ・ラック１１８と係合する相補的形状の平歯車１２８によって駆動される。平歯車１２８はそれぞれ、ピロー型軸受１３４などの適切な軸受に支持された１対の横断シャフト１３２の一方に固定されている。各シャフト１３２には、被駆動チェーン・スプロケット１３６が固定される。１対のチェーン１３８が、被駆動チェーン・スプロケット１３６のそれぞれと係合し、減速組立体１４６の出力シャフト１４４に配置された１対のチェーン駆動スプロケット１４２の一方と係合する。減速組立体１４６は、上側プラテン１２６に取り付けられた双方向電動モータ１４８によって駆動される。図６と図７に示したように、１対のチェーン駆動スプロケット１４２が、ギヤ減速組立体１４６の出力シャフト１４４上に配置され、駆動チェーン１３８のそれぞれを受け、駆動チェーン１３８は、上側プラテン１２６の前と後ろ両方で、横断シャフト１３２上に配置された駆動チェーン・スプロケット１３６と係合していることを理解されよう。すなわち、駆動チェーン１３８は、プラテン組立体１３６の前と後ろの両方まで延在し、垂直方向に配置されたギヤ・ラック１１８と係合する各端部で横断シャフト１３２および平歯車１２８を駆動する。したがって、出力シャフト１４４とチェーン駆動スプロケット１４２が回転するとき、その動きは、前述の構成要素を介して伝達され、上側プラテン１２６を上昇または下降させ、その水平の姿勢を、図面に示したように維持する。
【００２５】
熱成形ステーション６０は、また、上側型組立体１１０と垂直方向に位置合わせされ、またその下側に配置された下側型組立体１６０を含む。下側型組立体１６０は、多くの点で上側型組立体１１０と類似しており、下側プラテン１６２を上昇および下降させる類似の構造の機械構成要素を含む。したがって、下側型組立体１６０は、複数（好ましくは４つ）のギヤ・ラック１６４を含み、このギア・ラック１６４は、下側プラテン１６２に固定されたブッシングまたはジャーナル軸受１６６内に摺動可能に収容されている。２つの横断シャフト１７２上に配置された同じ複数の平歯車１６８が、ギヤ・ラック１６４と係合し、回転により、下側プラテン１６２を上昇および下降させる。シャフト１７２は、それぞれ、チェーン１７６によって駆動されるチェーン駆動スプロケット１７４を含み、このチェーン１７６は、ギヤ減速組立体１８４の出力シャフト１８２の上に配置された１対のチェーン・スプロケット１７８によって駆動される。ギヤ減速組立体１８４は、双方向電動モータ１８６によって駆動される。電動モータ１８６が第１の方向に回転すると下側プラテン１６２が上昇し、またその逆も成り立つことを理解されたい。また、双方向駆動モータ１４８と１８６の両方ならびにそれと関連する機械式リンク機構が、上側プラテン１２６を、カルーセル組立体１８、具体的にはキャリアフレーム４８の上側面近くまで下方に移動させることができ、下側プラテン１６２を、カルーセル組立体１８、具体的にはキャリアフレーム４８の下側面近くまで上方に移動させることができることを理解されよう。
【００２６】
ここで、図６、図７および図９を参照すると、熱成形ステーション６０、具体的には上側型組立体１１０と下側型組立体１６０は両方とも、熱成形操作中に、上側プラテン１２６と下側プラテン１６２を、規定された近接関係で確実かつ積極的に固定しかつ保持する連動可能な組立体１９０を含む。そのような組立体１９０は、外周に雄ねじ１９４を有する細長いロッドを規定する複数（好ましくは４つ）のバヨネット１９２を含む。バヨネット１９２は、バヨネット１９２の軸方向の位置を調整するために回転させかつ固定することができるねじ式ロック・カラー１９６内に収容される。また、バヨネット１９２はそれぞれ、軸方向のキー溝１９８を有し、このキー溝１９８は、駆動カラー２０２の内壁から延在するキー２００または類似の半径方向内側に突出する構成要素をそれぞれ受ける。また、駆動カラー２０２はそれぞれ、駆動リンク機構２０６に旋回式に固定された半径方向を向いたクランク・アーム２０４を含む。駆動リンク機構２０６は、複動ピストン・シリンダ組立体２１０のピストン・シャフト２０８に旋回式に結合されている。複動ピストン・シリンダ組立体２１０が作動すると、カラー２０２が回転し、それによりバヨネット１９２が、第１の角度位置から第２の角度位置まで鋭角に回転する。バヨネット１９２の下端近傍には、１対の半径方向に延在するバヨネット・ピン２１２がある。
【００２７】
バヨネット１９２および具体的にはバヨネット・ピン２１２は、相補的に配置され位置合わせされた同じ複数のバヨネット・ソケット２１６のそれぞれによって受け入れられ。バヨネット・ソケット２１６はそれぞれ、バヨネット１９２に対してほぼ相補的な垂直方向の軸方向に延在する通路２１８を含む。バヨネット・ソケット２１６の壁には、バヨネット・ロック通路２２２が適切に形成されており、このバヨネット・ロック通路２２２は、この従来のバヨネット動作により、バヨネット・ピン２１２を軸方向に収容し、バヨネット１９２の回転時に、バヨネット・ピン２１２およびしたがってバヨネット１９２を、バヨネット・ソケット２１６に対して固定された軸方向位置にロックする。当然ながら、そのようなバヨネット１９２の回転は、図９に示したピストン・シリンダ組立体２１０によって達成される。
【００２８】
ここで、図１と図１０を参照すると、熱成形ステーション６０に隣接して、機械式またはロボット式搬入組立体６２が配置されている。機械式またはロボット式搬入組立体６２は、垂直トラックまたはフレーム部材２２６と共に長方形フレームを規定する水平横断部材２２８を有する複数の垂直トラックまたはフレーム部材２２６を含む。第１のキャリッジ２３０は、垂直トラックまたはフレーム部材２２６に沿って垂直方向かつ双方向に並進する。この第１のキャリッジ２３０は、ガイドやスライド２３２などの摩擦低減部材と、複数のローラまたはそれと等価な装置とを含み、これらの両方は、キャリッジ２３０をフレーム内に保持し、かつそれらによって規定された経路に沿って垂直方向に案内する。第１のキャリッジ２３０は、空気圧ピストン・シリンダ組立体２３４、あるいは親ねじ機構やボールねじ機構などの他の線形アクチュエータによって垂直方向かつ双方向に並進される。ピストン・シリンダ組立体２３４やその他の装置を複動式にして、第１のキャリッジ２３０を上下に積極的に駆動することが好ましいが、単動式でもよく、その力が、第１のキャリッジ２３０を上昇させるためにのみ使用される、第１のキャリッジ２３０の下降は、重力あるいはピストン・シリンダ組立体２３４の内に配置されるバイアスばねによって達成される。
【００２９】
第１のキャリッジ組立体２３０は、支持スライド２４２あるいは複数のローラなどの類似の摩擦低減手段上に配置された水平方向に延長可能なアームまたは部材２４０と一緒に並進する。水平方向に延長可能な部材２４０は、双方向アクチュエータ２４４によって駆動され、この双方向アクチュエータ２４４は、前述のような複動式空気圧シリンダまたは電動直線アクチュエータ、ボールねじなどでよい。延長可能部材２４０は、複数（好ましくは２つ）の吸引（真空）リフト・カップ２４６を含む。図１０に搬入位置で示された吸引リフト・カップ２４６と延長可能部材２４０は、熱成形ステーション６０の近くに配置された垂直方向に揃えられたインサート・スタック２５２の最も上のインサート２５０と係合する。適時に、吸引リフト・カップ２４６に真空が供給され、最も上のインサート２５０が係合され、アクチュエータ２３４および２４４が作動し、次により詳しく説明するようにインサート２５０が、熱成形ステーション６０内に並進される。
【００３０】
次に、図１と図１１を参照して、搬出ステーション６４について説明する。搬出ステーション６４は、カルーセル組立体１８および、具体的には６つの割り出しされた位置のうちの１つに位置するキャリアフレーム組立体４８のうちの１つとほぼ垂直方向に位置合わせされた傾斜可能なテーブル２５６を含む。テーブル２５６は、ギヤ・ラック２５８などの１つまたは１対の垂直方向に向けられた双方向に並進可能な部材の上に配置される。ギヤ・ラック２５８は、駆動アクチュエータ２６０によって双方向に並進され、これらは両方とも、長方形フレーム組立体２６２によって支持されている。傾斜止め２６４は、ギヤ・ラック２５８のテーブル２５６から製品を排出したい方向と反対側においてにフレーム組立体２６２から上方に延在する。駆動アクチュエータ２６０は、熱成形装置１０の他の動作とタイミングを合わせてテーブル２５６を上昇させ、カルーセル組立体１８のキャリアフレーム組立体４８のうちの１つに含まれる成形した製品２６６と係合するように選択的に作動させることができる。成形した製品２６６がテーブル２５６に解放され、アクチュエータ２６０が反対方向に作動され、テーブル２５６が下降する。テーブル２５６の下面が傾斜止め２６４と係合すると、テーブル２５６が傾斜し、成形した製品２６６が、隣りのコンベヤ組立体２７０の上に放出される。
【００３１】
動作
ここで、図１、図２、図５、図１２および図１３を参照し、次に、熱成形装置１０の動作および熱成形装置１０が実行するプロセスについて説明する。そのような動作はすべて、カルーセル１８およびキャリアフレーム組立体４８の割り出しされた回転すなわち間欠的な回転とタイミングが合わされている。したがって、熱成形装置１０の動作は、これに対応して説明される。最初に、完全に空のカルーセル組立体１８、すなわち６つの空のキャリアフレーム組立体４８が、図１に示したように、熱成形装置１０の６つの動作ステーションに位置合わせて配置され、第１の搬入ステーション５０と関連した搬入組立体７０が、第１または上側の熱成形可能パネル６６Ａをキャリアフレーム４８内に搬入し、ピストン・シリンダ組立体８４が作動され、旋回クランプ８６を熱成形可能パネル６６Ａに係合させて熱成形可能パネル６６Ａをキャリアフレーム４８内に保持する。これと同時に、または割り出しサイクルの同じサイクル中に、第２の搬入ステーション５２と関連した搬入組立体７０が、第２または下側の熱成形可能パネル６６Ｂを、このとき図５に示したように第２の位置に配置されているキャリアフレーム４８内に搬入することによって、類似の機能を開始し達成する。
【００３２】
前に述べたように、第１の搬入ステーション５０および第２の搬入ステーション５２と関連したスタック６８が、別々でありかつ独立しているので、上側と下側の熱成形可能パネル６６Ａと６６Ｂはそれぞれ、完成品２６６の目に見える（露出した）上側面または下側面あるいは隠れた（内側）パネル面のために意図された位置固有の表面処理またはしるし、すなわち木目やロゴなどを含むことができ、熱成形装置１０は、そのようなパネル６６Ａおよび６６Ｂを、成形した製品２６６において表面処理が要求に従って配置されるように取り扱う。次に、電動モータ４０が作動して、カルーセル組立体１８をさらに６０°割り出し、その結果、各キャリアフレーム４８は、あるステーションから次の（隣の）ステーションに時計回りに移動することができる。この時点で、下側熱成形可能パネル６６Ｂは、第１の加熱ステーション５４の中にある。たとえば、熱成形ステーション６０の動作または第１の加熱ステーション５４内のパネル６６Ｂの第１段階の加熱にかかる時間によって決定されるドエル時間の後、電動モータ４０は、再び作動され、カルーセル組立体１８が、再び６０°割り出しする。このとき、下側熱成形可能パネル６６Ｂが、第２の加熱ステーション５６内にあり、上部熱成形パネル６６Ａが、第１の加熱ステーション５４内にあり、第１の搬入ステーション５０と第２の搬入ステーション５２内にある２つのキャリアフレーム４８が空であり、前に説明したように搬入されていてもよい。
【００３３】
所定の時間期間の経過またはたれ下がりセンサ１０８の作動により、下側熱成形可能パネル６６Ｂが十分に加熱されたことが判定されると、、カルーセル組立体１８は、再び割り出しされ、６０°回転され、下側熱成形パネル６６Ｂが、図１２に示したように下側真空型２８０のすぐ上の熱成形ステーション６０に配置されそれと位置合わせされる。この時点で、電動モータ１８６が作動し、そのとき熱成形ステーション６０内に配置されているキャリアフレーム４８内にある熱成形可能パネル６６Ｂの下側面と接触している下側プラテン１６２と下側型２８０を上昇させる。従来の慣例通り、下側型２８０の下側型キャビティ２８２内に真空が導入され、図１３に示したように、熱成形可能パネル６６Ｂは、下側型キャビティ２８２の形になる。この時点で、ピストン・シリンダ組立体８４は、停止され、旋回クランプ８６が、下側熱成形可能パネル６６Ｂを解放する。
【００３４】
次に図１４と図１５を参照して説明する。電動モータ４０を作動させてカルーセル組立体１８をさらに６０°だけ割り出し回転させる前に、電気駆動モータ１８６を作動させて下側プラテン１６２を下降させる。次に、そのようなカルーセル組立体１８の割り出し回転により、上側熱成形可能パネル６６Ａが、上側プラテン１２６によって固定され保持される上側真空型２９０と位置合わせされる。下側型組立体１６０の動作と同じように、電動モータ１４８が作動されて、上側型キャビティ２９２が上側熱成形可能パネル６６Ａと隣接するように上側プラテン１２６と上側型２９０が下降される。上側型キャビティ２９２内に真空が導入され、図１５に示したように、上側熱成形可能パネル６６Ａが、上側型キャビティ２９２の表面と合致する。
【００３５】
次に、図１６に示したように、あるいは前述の動作の間に、および図１０と図１５に示したように、ロボット・搬入組立体６２が作動され、プレフォームまたはインサート２５０が、スタック２５２から下側熱成形可能パネル６６Ｂの内部に搬送される。プレフォームまたはインサートの２５０は、様々な補強材料から選択することができ、たとえば、木材、アルミニウム、ハニカム、プラスチック・フォーム、ならびにファイバまたは樹脂含浸ファイバと、ポリウレタン、ポリエチレン、スチロフォームなどの発泡材料層とから成る多層サンドイッチ体でもよい。
【００３６】
次に、電動モータ１８６が再び作動し、下側プラテン１６２およびそれと関連した下側型２８０を上昇させ、その結果、熱成形可能パネル６６Ａおよび６６Ｂの対向面が互いに係合する。下側プラテン１６２が同じように上昇して、バヨネット１９２および半径方向に延在するバヨネット・ピン２１２が、通路２１８およびバヨネット・ロック通路２２２と係合する。この時点で、ピストン・シリンダ組立体２１０が作動して、バヨネット１９２を回転させ、その結果、バヨネット・ピン２１２が、バヨネット・ロック通路２２２と係合しロックし、それにより上側プラテン１２６と下側プラテン１６２の相対的な垂直方向の動きが防止され、上側熱成型可能パネル６６Ａ、下側熱成形可能パネル６６Ｂ、およびインサートまたはプレフォーム２５０が、下側プラテン１６２と下側型２８０の間に配置された複数の空気袋３００によって生成された圧縮力により、型２８０および２９０の内部において互いに固定される。空気袋３００は、下側プラテン１２６の下側面全体を実質的に占有し、少なくとも約１００ｐ．ｓ．ｉの圧力の圧縮空気が充填される。一般に、空気袋３００の空気圧と下側プラテン１６２の表面積により、約７５〜１００トン以上の大きい圧力が生成され、型２８０および２９０に加えられる。
【００３７】
熱成形可能パネル６６Ａおよび６６Ｂの周囲を互いに固定する成形および封止ステップが完了すると、空気袋３００内の空気圧が解放され、ピストン・シリンダ組立体２１０が反対方向に作動され、その結果、バヨネット・ピン２１２がバヨネット・ロック通路２２２から解放される。次に、電気駆動モータ１４８および１８６が作動し、上側プラテン１２６およびそれに関連した上側型２９０を上昇させ、下側プラテン１６２およびそれと関連した下側型２８０を下降させる。
【００３８】
再び図１と図１１を参照する。電気駆動モータ４０が作動し、カルーセル組立体１８をさらに６０°割り出し、その結果、形成製品２６６が、搬出ステーション６４と位置合わせされる。このとき、ピストン・シリンダ組立体８４を停止し、旋回クランプ８６を解放することによって、製品２６６が、キャリアフレーム４８から解放される。次に、形成した製品２６６が落下し、製品２６６のすぐ下の位置まで上昇したテーブル２５６によって係合され、その結果製品が、大きな距離落下することはない。次に、駆動アクチュエータ２６０が作動して、テーブル２５６と製品２６６を降下させる。傾斜止め２６４が、テーブル２５６の下部と係合してそれを傾斜させ、製品２６６が、コンベヤ２７０上にスライドする。次に、形成した製品２６６は、コンベヤ２７０から取り除かれ、その結果、格納および出荷の前に、最終的なばり取りやその他のポストプロダクション・プロセスを完了することができる。
【００３９】
以上の説明は、２つの隣り合ったキャリアフレーム４８が、上側熱成形可能パネル６６Ａと下側熱成形可能パネル６６Ｂを受け取り、隣り合った加熱ステーション５４および５６内で加熱され、成形ステーション６０において完成品２６６に成形されかつ結合され、最終的に搬出ステーション６４において回転式熱成形装置１０から搬出されるときの、２つの隣り合ったキャリアフレーム４８の動作およびシーケンスに関するものであった。しかし、上側熱成形可能パネル６６Ａと下側熱成形可能パネル６６Ｂが、キャリアフレーム４８内に連続的かつ交互に搬入され、その結果、成形した製品２６６がカルーセル組立体１８の２つ分の割り出しサイクル、すなわち１２０°回転する度、またはその後で生産されるようにしてもよいことを理解されたい。
【００４０】
以上の開示は、本発明を実施するために発明者によって考え出された最良の形態である。しかしながら、回転式熱成形装置の技術分野の技術者にとって、変形および変更を加えた装置および方法は明白である。以上の開示は、本発明を実施するために発明者によって熟考された最良の形態を提示し、当業者がこの発明を実施できるようにすることを意図したものであり、本発明を限定するものではなく、上記のような自明な変形も含むように解釈され、また特許請求の趣旨および範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による６ステーション回転式熱成形装置の概略平面図である。
【図２】加熱ステーションを示す本発明による６ステーション回転式熱成形装置の側面図である。
【図３】本発明による６ステーション回転式熱成形装置における６つのパネル受けキャリアフレームを含むカルーセル組立体の平面図である。
【図４】図３の線４−４に沿って切断された、クランプが開位置または非係合位置にあるカルーセル組立体上のキャリアフレーム組立体のうちの１つの完全な断面図である。
【図５】図３の線４−４に沿って切断された、クランプがロック位置または係合位置にあるカルーセル組立体上のキャリアフレーム組立体のうちの１つの完全な断面図である。
【図６】プラテンが開位置にある本発明による６ステーション回転式熱成形装置の熱成形ステーションの正面図である。
【図７】本発明による６ステーション回転式熱成形装置のプラテンを並進させるための機構を示す熱成形ステーションの側面図である。
【図８】本発明による６ステーション回転式熱成形装置のプラテン並進駆動組立体の一部分の拡大斜視図である。
【図９】図７の線９−９に沿って切断された、本発明による６ステーション回転式熱成形装置の熱成形ステーション上のバヨネット駆動組立体の部分断面図である。
【図１０】本発明による６ステーション回転式熱成形装置のコアまたはインサート・搬入ステーションの側面図である。
【図１１】本発明による６ステーション回転式熱成形装置の搬出ステーションの側面図である。
【図１２】下パネルが下側型部に搬入された状態の本発明による６ステーション回転式熱成形装置の熱成形ステーションの正面図である。
【図１３】下側型部内で下部パネルが成形された状態の本発明による６ステーション回転式熱成形装置の熱成形ステーションの正面図である。
【図１４】上側型部に上部パネルが搬入された状態の本発明による６ステーション回転式熱成形装置の熱成形ステーションの正面図である。
【図１５】上側型部内で上部パネルが成形されかつ下側型部の下部パネル内に補強コアが配置された状態の本発明による６ステーション回転式熱成形装置の熱成形ステーションの正面図である。
【図１６】最終的な熱成形およびシール動作を示す本発明による６ステーション回転式熱成形装置の熱成形ステーションの正面図である。
【符号の説明】
１０    回転式熱成形装置
１８    カルーセル組立体
５０、５２    搬入ステーション
５４、５６    加熱ステーション
６０    熱成形ステーション、
６４    搬出ステーション
【図１】
0004210051.tif 000002
【図２】
0004210051.tif 000003
【図３】
0004210051.tif 000004
【図４】
0004210051.tif 000005
【図５】
0004210051.tif 000006
【図６】
0004210051.tif 000007
【図７】
0004210051.tif 000008
【図８】
0004210051.tif 000009
【図９】
0004210051.tif 000010
【図１０】
0004210051.tif 000011
【図１１】
0004210051.tif 000012
【図１２】
0004210051.tif 000013
【図１３】
0004210051.tif 000014
【図１４】
0004210051.tif 000015
【図１５】
0004210051.tif 000016
【図１６】
0004210051.tif 000017