(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの成形金型における型開き動作において圧空チャンバを移動させて冷却ブロックに当接させて所定温度に冷却すると同時に加熱ブロックをスライドさせて成形型に当接させて当該成形型を所定温度に加熱し、前記型開き動作の後に前記圧空チャンバおよび前記成形型が所定の温度に到達したら、前記加熱ブロックをスライドさせて前記成形型から離脱させると同時に前記圧空チャンバをスライドさせて前記成形型と圧空チャンバの間に供給されたシートを挟持する型締め動作を行い、前記型締め動作において前記成形型におけるシートとの当接面のエアー抜きを行うとともに前記圧空チャンバにエアーを供給して前記シートとの当接面に圧力をかけながら前記シートと成形型との間を真空とし、前記成形型と圧空チャンバとの温度差による熱移動で前記成形型が所定の温度に到達したら型開きの状態とするシート成形方法。
【請求項２】
型締め動作以外は加熱ブロックを動作させて成形型を加熱し、当該成形型を所定温度に設定する請求項１に記載のシート成形方法。
【請求項３】
成形型の下部には、スライド機構を備えた加熱ブロックが具備され、前記加熱ブロックを上方向に移動させると加熱ブロックの先端と前記成形型の下面が当接密着し、同じく前記加熱ブロックを下方向に移動させると前記成形型から加熱ブロックが離脱する位置関係に設定されている加熱機構と、前記成形型との結合面積を最小にし、かつ前記加熱ブロックを内包する数箇所の成形型断熱体を介して成形型を固定した成形部と、その上方向に、圧空チャンバとの結合面積を最小にし、かつ冷却ブロックを内包する数箇所の圧空チャンバ断熱体を介して固定された圧空チャンバと、前記圧空チャンバにスライドを具備し、圧空チャンバを上方向に移動させると冷却ブロックの下先端と圧空チャンバの上面が当接密着し、同じく前記圧空チャンバを下方向に移動させると圧空チャンバが冷却ブロックから離脱する位置関係にある固定された冷却ブロックを具備したシート成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型スピーカの振動板などの電子部品に使用される薄膜のシートを所定の部品形状に成形するシート成形方法およびその成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子部品におけるスピーカの構成部品である振動板を製造するシート成形方法およびその成形装置について図面を用いて説明する。図５は従来におけるシート成形装置の要部構成部分断面図である。
【０００３】
図５において、１は振動板の素材となる厚みが数μｍ（例えば５〜１０μｍ）で、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）・ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）・ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）あるいはポリアミドイミド（ＰＡＩ）などのプラスチックシートである。
【０００４】
２はプラスチックシート１を所定形状の振動板６とするための形状を有する上下に移動自在な成形上型、３は成形上型２に対応した同じく成形下型であり、成形上型２、成形下型３にはそれぞれ加熱機構７，８が埋め込まれており、本体ベース９に取付け組立てられている。
【０００５】
４は温度制御機構、そして５は成形上型２と成形下型３でなる成形金型を冷却するために、成形金型の外部から駆動制御可能な空冷機構である。
【０００６】
以上のように構成されたシート成形装置における成形動作について説明する。まず、成形上型２、成形下型３が開いた状態で加熱機構７，８によりそれぞれを加熱し、成形金型が所定の温度に到達したら、成形上型２、成形下型３が閉じ、挿入され設定されたプラスチックシート１を挟持しながら加圧加熱させて、成形上型２、成形下型３に設けられた所定の部品形状を成形する。
【０００７】
次に、空冷機構５により成形上型２、成形下型３を冷却し、それぞれの成形上型２、成形下型３が所定の温度に到達したら、成形上型２、成形下型３を開いて、部品形状に成形されたプラスチックシート１を取出し、所望する振動板６を形成するのである。
【０００８】
以上のように成形上型２と成形下型３に部品形状を設けた成形金型を用いる熱プレスのシート成形装置により振動板６を成形していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記シート成形装置においては、所望するスピーカの振動板６の形状として、製品特性を満足させるためのタンジェンシャル形状などの複雑な形状を成形上型２、成形下型３に彫り込みなどにより設けなければならず、成形金型のコストが高くなることや、成形金型の調整およびメンテナンスが困難であった。
【００１０】
また、成形上型２、成形下型３の動作における合致精度が要求されるために、成形金型および成形装置の機械的剛性を必要とし、成形装置が大型化する。
【００１１】
さらに、熱プレス方式を採用しているため、成形上型２と成形下型３を同時に加熱あるいは冷却を行わなければならず、成形タクトの短縮化が図れず、生産性が向上しないこと、加えて冷却方式については、空冷機構にエアーを使用するとエアー消費量が多くなるという課題を有していた。
【００１２】
本発明は前記従来の課題を解決しようとするものであり、成形タクトの短縮、成形装置の小型化、成形金型コストの低減、エアー消費量の削減が図れるシート成形方法およびその成形装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、シートの成形金型における型開き動作において圧空チャンバを移動させて冷却ブロックに当接させて所定温度に冷却すると同時に加熱ブロックをスライドさせて成形型に当接させて当該成形型を所定温度に加熱し、前記型開き動作の後に前記圧空チャンバおよび前記成形型が所定の温度に到達したら、前記加熱ブロックをスライドさせて前記成形型から離脱させると同時に前記圧空チャンバをスライドさせて前記成形型と圧空チャンバの間に供給されたシートを挟持する型締め動作を行い、前記型締め動作において前記成形型におけるシートとの当接面のエアー抜きを行うとともに前記圧空チャンバにエアーを供給して前記シートとの当接面に圧力をかけながら前記シートと成形型との間を真空とし、前記成形型と圧空チャンバとの温度差による熱移動で前記成形型が所定の温度に到達したら型開きの状態とするシート成形方法としたものであり、これにより、成形タクトが短縮でき、高精度の成形部品が提供できるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、型締め動作以外は加熱ブロックを動作させて成形型を加熱し、当該成形型を所定温度に設定するシート成形方法であり、これにより、成形装置の運転条件が変化しても、成形サイクルタイムが設備スタート時で連続運転時と同一条件に設定できるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、成形型の下部には、スライド機構を備えた加熱ブロックが具備され、前記加熱ブロックを上方向に移動させると加熱ブロックの先端と前記成形型の下面が当接密着し、同じく前記加熱ブロックを下方向に移動させると前記成形型から加熱ブロックが離脱する位置関係に設定されている加熱機構と、前記成形型との結合面積を最小にし、かつ前記加熱ブロックを内包する数箇所の成形型断熱体を介して成形型を固定した成形部と、その上方向に、圧空チャンバとの結合面積を最小にし、かつ冷却ブロックを内包する数箇所の圧空チャンバ断熱体を介して固定された圧空チャンバと、前記圧空チャンバにスライドを具備し、圧空チャンバを上方向に移動させると冷却ブロックの下先端と圧空チャンバの上面が当接密着し、同じく前記圧空チャンバを下方向に移動させると圧空チャンバが冷却ブロックから離脱する位置関係にある固定された冷却ブロックを具備したシート成形装置であり、これにより、成形に最適な設定温度で開閉動作ができ、各種の成形型に対して簡単な構成で所定温度に設定でき、簡単な構成で圧空チャンバを所定温度に設定でき、エアー消費量の削減が図れ、成形温度を精度良く維持でき、成形タクトを短縮でき、さらに成形装置が小型化できるという作用を有する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態および図面を用いて、本発明の請求項１〜３に記載の発明について説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態におけるシート成形装置の要部構成正面図、図２（ａ）は同シート成形装置における成形金型の要部構成部分断面図、図２（ｂ）は同シート成形装置における成形型側を見た平面図、図３は同成形加工例としての所望するスピーカの振動板の要部斜視図、そして図４は同シート成形加工の概要製造工程図である。
【００２６】
なお、前記従来の技術で説明した構成部材や機構に関しては、同一の記号を付与して詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１において、１はスピーカの構成部品である振動板の素材となるプラスチックシートである。このプラスチックシート１の上方には出力部を温度調節器３２に接続した熱電対３１が組み込まれた成形上型に相当する圧空チャンバ３３が配置され、下方には出力部を温度調節器１１に接続した熱電対１０が組み込まれた成形下型に相当する成形型１２が配置されている。
【００２８】
前記圧空チャンバ３３の構成形状は図１、図２に示すように、下面は平坦な平面形状であり、前記圧空チャンバ３３と成形型１２で構成される成形金型を型締めした（閉じた）時にプラスチックシート１の上面に数気圧の所定エアー圧力をかけるための孔や溝が設けられており、その一端は本成形装置の外部のエアー圧力制御器１３によりエアー圧力制御が可能となるように配管し接続されている。
【００２９】
また、前記成形型１２は図３に示す所望する振動板６の形状が彫り込みなどにより設けてあり、また成形金型を型締めした時にプラスチックシート１と成形型１２の間のエアー抜きを可能とする真空溝および小孔が設けられており、その一端は本成形装置の外部の真空発生機構１４に配管し接続されている。
【００３０】
なお、前記構成により振動板６の形状が直径１５ｍｍ程度以下の小型スピーカを対象とした場合には、前記成形型１２の外径寸法は部品形状に合わせて小型化し、熱容量を押えるような形状にすることができる。
【００３１】
前記圧空チャンバ３３の上部には冷却水配管２８、循環溝（図示せず）と熱電対３０を内蔵した冷却ブロック２９が配設されて本体フレーム１７に固定されており、前記圧空チャンバ３３は冷却ブロック２９を内包するように４本の圧空チャンバ用の断熱体１８と断熱材１５を介して圧空チャンバ用の固定フレーム１６に接続されており、冷却機構を構成している。
【００３２】
その圧空チャンバ用の固定フレーム１６には、保持および移動させるためのスライド機構２６と軸受部２２、スライド機構２６を上下方向に駆動させるための駆動機構２７が配設されており、前記駆動機構２７により前記圧空チャンバ３３を駆動して上方向に移動させると冷却ブロック２９の下先端と圧空チャンバ３３の上面が当接密着し、同じく前記圧空チャンバ３３を下方向に移動させると圧空チャンバ３３が冷却ブロック２９から離脱する位置関係に設定されている。
【００３３】
３４は温度調節器であり、熱電対３０の出力を制御信号として前記冷却水配管２８を制御して前記冷却ブロック２９により前記圧空チャンバ３３を冷却して設定温度に設定するものである。
【００３４】
前記成形型１２の下部には加熱用のヒータ２３と熱電対２４を内蔵した加熱ブロック１９が配設されており、前記成形型１２は結合面積を最小にし、かつ所定温度を保持するために前記加熱ブロック１９を内包する４本の成形型断熱体１８ａと断熱材１５ａを介して成形型用の固定フレーム１６ａに接続され、その成形型用の固定フレーム１６ａは本体フレーム１７に取付けられており、加熱機構を構成している。
【００３５】
２５は温度調節器であり、熱電対２４の出力を制御信号として前記ヒータ２３を制御して前記加熱ブロック１９により前記成形型１２を加熱して設定温度にするものである。
【００３６】
前記加熱ブロック１９を保持するためのスライド機構２０と軸受部２２、スライド機構２０を上下方向に駆動させるための駆動機構２１が本体フレーム１７に配設されており、前記駆動機構２１により前記加熱ブロック１９を駆動して上方向に移動させると加熱ブロック１９の先端と成形型１２の下面が当接密着し、同じく前記加熱ブロック１９を下方向に移動させると成形型１２から加熱ブロック１９が離脱する位置関係に設定されている。
【００３７】
なお、圧空チャンバ３３は前記で説明した構成により上下方向に移動自在であり、下位置で成形型１２との型締めを行い、上位置で成形型１２との型開きを行い冷却ブロック２９の下先端部と圧空チャンバ３３の上面が当接する位置関係に設定されている。
【００３８】
以上のように構成されたシート成形装置における成形動作について、図４を用いて説明する。
【００３９】
まず、例えば定停止状態である図４（ａ）に示すように、圧空チャンバ３３を上方にスライドさせて冷却ブロック２９の下面に当接して圧空チャンバ３３を冷却状態となし、同時に、加熱ブロック１９を上方にスライドさせて成形型１２の下面に加熱ブロック１９の上先端部を当接して成形型１２を加熱状態とする。
【００４０】
すなわち、成形金型を型開き動作における成形型１２を加熱する工程とするのであり、この時、成形型１２は小型構造であり、また成形型１２の保持部分には、断熱材１５ａや成形型断熱体１８ａにより成形型用固定フレーム１６ａに対する断熱がなされているため、外部への熱損失が少なくてすみ、成形型１２に対する加熱スピードが速くて、加熱タクトを短縮することができる。
【００４１】
さらに、加熱ブロック１９の先端部と成形型１２の下面との当接部の熱伝導を良くするためには、アルミニウム、銅あるいはそれらの合金などの熱伝導率が良い材質を用いて構成すればよい。
【００４２】
また、前記状態において、振動板６を形成するプラスチックシート１を搬送（搬送機構は図示せず）し、圧空チャンバ３３と成形型１２の間における所定位置に供給して設定する。
【００４３】
次に、圧空チャンバ３３および成形型１２のそれぞれに内蔵し配設された熱電対３１，１０によりそれぞれの温度を検出し、所定の温度、例えば冷却ブロック２９および圧空チャンバ３３を１０〜３０℃、そして加熱ブロック１９を２４０〜４００℃とし、成形型１２が使用するプラスチックシート１の材質による規定温度、例えば１８０℃に到達したら温度調節器３２，１１からの制御信号により、図４（ｂ）に示すように、加熱ブロック１９を下方にスライドさせて成形型１２から離脱させると同時に、圧空チャンバ３３を下方にスライドさせてプラスチックシート１を挟持する型締め動作を行う。
【００４４】
この際、加熱された成形型１２の小孔から真空機構（図示せず）によりエアー抜きを行うとともに、エアー圧力制御器１３を経由して圧空チャンバ３３からエアーを供給してプラスチックシート１の上面に数気圧の圧力を印加し、プラスチックシート１と成形型１２との間を真空とする圧空成形を行うのである。
【００４５】
また、図４（ｂ）に示す型締めを行うことにより、加熱された成形型１２の上面と冷却された圧空チャンバ３３の下面が当接して、成形型１２から圧空チャンバ３３へ熱移動が行われる成形型冷却工程となるのであり、所定の温度、例えば成形型１２が１５０〜１７０℃で、圧空チャンバ３３が１５＋（当接による温度上昇）℃に到達したら、熱電対３１，１０により検出した所定温度の出力信号で駆動される温度調節器３２，１１からの制御信号により、図４（ｃ）に示すような圧空チャンバ３３および成形型１２に対する型開き動作を行う。
【００４６】
前記型開きの動作時間（工程）を利用して、プラスチックシート１の成形品、すなわち振動板６の取出し動作を行い、その動作が終了した後、図４（ａ）に示すように、新規のプラスチックシート１を搬送供給する動作を行い、以後前記と同じ動作を繰り返して、小型スピーカに使用する振動板６などを生産するのである。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明のシート成形方法およびその成形装置は、冷却ブロックを付随させ、断熱材を介して保持した圧空チャンバと、加熱ブロックを付随させ、断熱材を介して保持され、さらに真空吸引と接続されて部品形状とするための形状を有する成形型と、それらを設定温度および駆動を制御する機構を備えた構成であり、成形タクトの短縮、成形加工コストおよび成形金型コストの削減、複雑で高精度の部品形状に対応することができる。
【００４８】
また、成形型の構造および関連付属構成による熱容量削減と、加熱ブロックと成形型との熱伝導性が良く、そして冷却水を使用するため加熱冷却サイクル時間の短縮とエアー消費量の削減が図れる。
【００４９】
さらに、成形装置自体が小型化できて、成形後の工程と成形装置とをインライン化できる生産システムの実現が可能になるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるシート成形装置の要部構成正面図
【図２】（ａ）同シート成形装置における成形金型の要部構成部分断面図
（ｂ）同シート成形装置における成形型側を見た平面図
【図３】同成形加工例としての所望するスピーカの振動板の要部斜視図
【図４】同シート成形加工の概要製造工程図
【図５】従来におけるシート成形装置の要部構成部分断面図
【符号の説明】
１  プラスチックシート
１０  熱電対
１１  温度調節器
１２  成形型
１３  エアー圧力制御器
１４  真空発生機構
１５  断熱材
１５ａ  断熱材
１６  圧空チャンバ用の固定フレーム
１６ａ  成形型用の固定フレーム
１７  本体フレーム
１８  圧空チャンバ断熱体
１８ａ  成形型断熱体
１９  加熱ブロック
２０  スライド機構
２１  駆動機構
２２  軸受部
２３  ヒータ
２４  熱電対
２５  温度調節器
２６  スライド機構
２７  駆動機構
２８  冷却水配管
２９  冷却ブロック
３０  熱電対
３１  熱電対
３２  温度調節器
３３  圧空チャンバ
３４  温度調節器
【図１】
0003738713.tif 000002
【図２】
0003738713.tif 000003
【図３】
0003738713.tif 000004
【図４】
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【図５】
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