JP6015247B2

JP6015247B2 - 立体物の成形方法とその装置

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Publication number: JP6015247B2
Application number: JP2012188328A
Authority: JP
Inventors: 三田　幸雄; 幸雄三田
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Filing date: 2012-08-29
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Description

本発明は立体物の成形方法とその装置に関し、より詳しくは、平面状のシートを所要形状の立体型枠に圧接させて、該シートを所要形状の立体物に成形する立体物の成形方法とその装置に関する。

従来の立体物の成形方法として、例えば真空成形を利用して平面状のシートを所要形状の立体型枠（雌型）に圧接させ、それによって該シートを所要形状の立体物に成形するようにしたものが知られている（特許文献１）。
この成形方法は、予め雌型となる所要形状の立体型枠を製造しておき、その雌型の開口側を上記シートで密封する。そしてこの状態でシートを加熱して軟化させたら、上記立体型枠内に負圧を導入して軟化したシートを雌型の内面に密着させる。この後、シートが冷却されて硬化したら該シートを雌型から分離させて、雌型の内面形状に倣った所要形状の立体物を得るようにしている。

特開平５−２９７８０４号公報

上述した従来の成形方法においては、上記雌型は製造しようとする立体物の全体に倣った形状となっており、立体物全体を１度の真空成形で製造するようにしていた。そのため、立体物を製造するためには上記立体物の全体を一度で成形できる大型の雌型が必要となり、コストがかかるという欠点があった。かかる欠点は立体物が大型となるに従って顕著となっていた。
また、例えば立体物として立体地図を製造する場合には、平面状のシートに予め山や道路などの平面地図を印刷しておき、これを雌型の内面に密着させることになるが、その際に平面地図の印刷箇所と雌型の所定位置とを正確に位置合わせをすることが困難となり、特に大型の立体地図ではその位置ずれが顕著になっていた。
本発明はそのような事情に鑑み、大型の立体物を製造する際にも大型の立体型枠を必要としない新規の立体物の成形方法とその装置を提供するものである。

すなわち請求項１に係る立体物の成形方法は、平面状のシートを所要形状の立体型枠に圧接させて、該シートを所要形状の立体物に成形する立体物の成形方法であって、
上記シートを複数の成形区域に区画し、いずれかの成型区域を当該成型区域に求められる立体形状に適合した立体型枠に圧接させて当該成型区域を当該立体型枠に倣った立体形状に形成し、次に、上記立体型枠の形状を次に成形する成型区域に求められる立体形状に適合した形状に変形させるとともに、当該立体型枠を上記次に成形する成型区域に相対的に移動させて、当該次に成形する成型区域を当該立体型枠に圧接させて当該成型区域を当該立体型枠に倣った立体形状に形成し、これを各成型区域毎に繰り返して、隣接する成型区域の立体形状を相互に連続させてシート全体を上記所要形状の立体物に成形することを特徴とするものである。
また請求項２に係る立体物の成形装置は、立体に成形される平面状のシートを保持するシート保持手段と、成形ヘッドにそれぞれ先端部を出没自在に設けた複数の線状体と、各線状体をそれぞれ進退動させて、各線状体の先端部により形成される立体型枠を上記成形ヘッドの先端部に形成させる駆動手段と、上記シート保持手段と成形ヘッドとをシートの表面と平行な方向に相対移動させる相対移動手段と、上記シート保持手段に保持されたシートと上記成形ヘッドの先端部に形成された立体型枠とを相互に圧接させて、該シートを立体型枠に倣った立体形状に成形する圧接手段と、上記シートを区画して形成した複数の成形区域と各成型区域毎に求められるそれぞれの立体形状とを記憶した制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記相対移動手段を制御して成形ヘッドを所定の成形区域に移動させるとともに、上記駆動手段を制御して各線状体の先端部により形成される立体型枠を当該成形区域に適合した立体型枠に形成させ、さらに上記圧接手段を制御して当該立体型枠を上記シートの当該成形区域に圧接させて、該シートの当該成形区域を上記立体型枠に倣った立体形状に成形し、これを各成形区域毎に繰り返して、隣接する成型区域の立体形状を相互に連続させてシート全体を所要形状の立体物に成形することを特徴とするものである。

請求項１および請求項２の発明においては、上記シートの全体を一度に所要形状の立体物に成形するのではなく、該シートを複数の成形区域に区画して、区画した小さな成型区域を立体型枠に圧接させることにより小さな立体形状を成形し、これを各成形区域毎に繰り返して、最終的に隣接する成型区域の立体形状を相互に連続させてシート全体を所要形状の立体物に成形するようにしている。
したがって立体型枠としては、シート全体を一度に所要形状の立体物に成形するような大きな立体型枠が必要とされることはなく、区画した小さな成型区域に適合した小さな立体型枠を準備すればよいので、１つの大きな立体型枠を準備するよりも結果としてコストの低減を図ることが可能となる。
特に請求項２の発明においては、駆動手段によって各線状体をそれぞれ進退動させることにより、各線状体の先端部によって種々の形状の立体型枠を成形ヘッドの先端部に形成させることができる。したがって１つ又は少数の成形ヘッドによってシート全体を所要形状の立体物に成形することが可能となるので、一層のコスト低減を図ることができる。
また、例えば立体物として立体地図を製造する場合のように平面状のシートに予め山や道路などの平面地図を印刷してある場合には、本発明によれば、小さな成型区域を立体型枠に圧接させることにより小さな立体形状を成形するようにしているので、小さな成型区域における山や道路などの平面地図を立体型枠に圧接させる際にその位置合わせが大きな立体型枠を用いる場合に比較して容易となり、より高精度な立体地図を製造することが可能となる。

本発明の実施例を示す斜視図駆動手段２４を示す斜視図シート１の成形状態を示す断面図成形区域Ｓを示す平面図本発明の第２実施例を示す断面図本発明の第３実施例を示す断面図本発明の第４実施例を示す断面図本発明の第５実施例を示す斜視図第５実施例の立体型枠５８によって成形された立体物６０を示す斜視図

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、立体に成形される方形平面状のシート１は、その４辺をシート保持手段２によって保持されて水平に張設されている。上記シート１はポリスチレン樹脂やＰＥＴ樹脂などの熱可塑性樹脂からなり、熱を加えることによって軟化され、冷却されることによって硬化されるようになっている。また該シート１の上面は、予め地図などの印刷が施された印刷面となっている。
上記シート保持手段２はシート１の大きさに合わせた方形の枠体３を備えており、この枠体３の各辺に設けたクランプ手段４によって上記シート１の４辺を保持できるようにしてある。

上記シート保持手段２の枠体３は、相対移動手段７によって水平面内で相互に直交するＸ−Ｙ方向に移動されるようになっており、その枠体３の移動により、後述する成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂに対して、シート１をその表面と平行な方向に相対移動させることができるようにしてある。換言すれば、シート１に対して、成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂをシート１の表面と平行な方向に相対移動させることができるようにしてある。
上記相対移動手段７は従来公知のＸ−Ｙテーブルによって構成されており、図１では簡略化して示してあるが、枠体３をＸ方向に移動させるＸ方向駆動用モータ８と、Ｙ方向に移動させるＹ方向駆動用モータ９とを備えている。各駆動用モータ８、９はそれぞれネジ軸１０を正逆に回転駆動させることができるようになっており、枠体３側に固定して設けた図示しないナット部材を介して、枠体３をＸ−Ｙ方向にそれぞれ移動させることができるようになっている。
上記相対移動手段７は、シート１を移動させる代わりに成形ヘッド１１Ａ、１１ＢをＸ−Ｙ方向に移動させるものであってもよく、或いは枠体３をＸ方向に移動させるとともに、成形ヘッド１１Ａ、１１ＢをＹ方向に移動させるものであってもよい。

上記成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂは、図示実施例ではシート１を挟んでその上下に配設してあり、上方の成形ヘッド１１Ａの先端部に雌型の立体型枠１２Ａを形成するとともに、下方の成形ヘッド１１Ｂの先端部に雄型の立体型枠１２Ｂを形成することができるようにしてある。
そして圧接手段１３によって上記両立体型枠１２Ａ、１２Ｂを相互に圧接させることにより、両立体型枠１２Ａ、１２Ｂの間に挟持したシート１をそれら立体型枠１２Ａ、１２Ｂに倣った立体形状に成形することができるようにしてある。
上記圧接手段１３は、上方の成形ヘッド１１Ａを昇降させる駆動モータ１４Ａと、下方の成形ヘッド１１Ｂを昇降させる駆動モータ１４Ｂとを備えており、各駆動用モータ１４Ａ、１４Ｂはそれぞれネジ軸１５を正逆に回転駆動させることができるようになっている。図１では簡略化して示してあるが、各ネジ軸１５は各成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂに固定して設けた図示しないナット部材を介して、各成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂそれぞれ昇降させることができるようにしてある。

図２に示すように、各成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂは円筒状のハウジング２１を備えており、各ハウジング２１の先端側は円錐状に窄めたテーパ部２１Ａとしてある。各テーパ部２１Ａの先端面はシート１の平面と平行となるように平面に形成してあり、そこに多数のガイド孔２１Ｂを全体として概略円形となるように配置して形成してある。
各ガイド孔２１Ｂには、可撓性を有する線状体２２の先端部をそれぞれ出没自在に係合させてあり、各線状体２２をそれぞれ別個に進退動させることにより各線状体２２のガイド孔２１Ｂからの突出量を別個に調整して、各線状体２２の先端部によって上記立体型枠１２Ａ、１２Ｂ（図１、図３参照）をそれぞれ形成することができるようにしてある。各線状体２２の先端部は、それぞれ滑らかな半球状に形成してある。

上記線状体２２は、一例として１０９本を相互に近接して例えば直径１０ｍｍの円形状となるように配置してあり、また各線状体２２の移動距離は例えば１０ｍｍに設定してある。これにより円錐形の雌型を形成する場合には、周囲となる線状体２２の突出量が最も大きく、中心の線状体２２の突出量が最も小さくなるようにして、それらの間の線状体２２の突出量を徐々に変化させることにより、最大深さが１０ｍｍの滑らかな円錐形の凹部を有する立体型枠１２Ａを形成することができる。
本実施例では上下の成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂは同一構成を備えており、上方の立体型枠１２Ａを円錐形の凹部を有する雌型として形成した場合には、下方の立体型枠１２Ｂはその雌型に適合するように、円錐形の凸部を有する雄型として形成することができるようにしてある。したがって両立体型枠１２Ａ、１２Ｂでシート１を挟持すれば、シート１のその挟持部分を円錐形の立体形状に成形することができる。

上記各線状体２２の末端部は駆動手段２４を構成する駆動モジュール２５にそれぞれ連結してあり、各駆動モジュール２５によって各線状体２２をそれぞれ別個に進退動させることができるようにしてある。この駆動手段２４は、上記円筒状のハウジング２１に連設して設けてある方形のハウジング２６（図１）内にそれぞれ設けてある。
上記各線状体２２は、図示しないがその長手方向の複数箇所に設けたガイド孔によってそれぞれ進退動が案内されるようになっており、かつ各線状体２２の先端部に上記シート１が圧接された際に、その圧力によって各線状体２２の先端部が後退されてしまうことがないように配慮されている。
上記各駆動モジュール２５は、駆動モータ２７とこの駆動モータによって正逆に回転されるネジ軸２８とを備えており、各ネジ軸２８に駆動部材２９に設けた図示しないナット部材を螺合させている。各駆動部材２９はレール３０に沿って進退動されるようになっており、各駆動部材２９に上記線状体２２の末端部をそれぞれ連結している。
したがって、各駆動モータ２７によってそれぞれネジ軸２８を正逆に回転させることにより各駆動部材２９を進退動させることができ、それによってそれぞれの線状体２２を独立して進退動させることができるようにしてある。

さらに図１に示すように、上記シート１の所要位置を加熱する加熱手段３１を設けてある。本実施例では上記加熱手段３１は熱風を給送するブロワ３２と、このブロワ３２からの熱風を案内する可撓性を有する配管などの加熱通路３３とを備えている。
上記加熱通路３３の先端部は上方の成形ヘッド１１Ａに取り付けられて（図３参照）、該成形ヘッド１１Ａの先端部に形成される立体型枠１２Ａの近傍のシート１に向けて熱風を吹き付けることができるようにしてあり、それによって立体型枠１２Ａによって成形される部分のシート１を軟化させることができるようにしてある。

さらに制御装置３５が設けられており、この制御装置３５は上記相対移動手段７の駆動用モータ８、９と、圧接手段の駆動モータ１４Ａ、１４Ｂと、駆動手段２４の各駆動モータ２７と、さらに加熱手段３１のブロワ３２とをそれぞれ制御することができるようになっている。
そして上記制御手段３５には、上記シート１に形成する完成品としての立体物の立体形状が入力されて記憶されており、該制御装置３５は上記成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂの先端部に形成される立体型枠１２Ａ、１２Ｂの大きさに合わせて、図４に示すように、上記シート１を複数の成形区域Ｓに区画形成してそれを記憶している。各成形区域Ｓは、図４に示す実施例では、多数の線状体２２の外郭が形成する円形Ｒに内接するような方形に形成してある。
さらに制御手段３５は、上記完成品としての立体形状から、各成形区域Ｓ毎に求められるそれぞれの立体形状を算出して記憶しており、また完成品としての立体形状から最も高い箇所となる成形区域Ｓを選定するとともに、最も低い位置となる成形区域Ｓを選定し、それらに基づいて各成形区域Ｓの加工順序を記憶している。

以上の構成において、平面状のシート１を所要形状の立体物に成形する際には、先ずシート保持手段２にシート１を張設する。
シート保持手段２にシート１が張設されて制御装置３５に成形加工の開始指令が与えられると、制御装置３５は、先ず最も高い箇所となる成形区域Ｓ１（図４参照）を選定してこれを最初の成形区域Ｓ１とする。最初の成形区域Ｓ１が選定されると、制御装置３５は、上記相対移動手段７の駆動用モータ８、９を制御して枠体３をＸ−Ｙ方向に移動させ、相対的に成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂを上記最初に加工すべき成形区域Ｓ１の位置まで移動させる。
成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂが最初に加工すべき成形区域Ｓ１の位置まで移動されると、加熱手段３１のブロワ３２が起動されて当該成形区域Ｓ１を加熱して軟化させる。

これと同時に制御装置３５は、駆動手段２４の各駆動モータ２７を制御して、上方の成形ヘッド１１Ａの立体型枠１２Ａを、当該成形区域Ｓ１に要求される立体形状に適合した雌型に成形する。このとき、立体型枠１２Ａを形成する線状体２２の一部は、当該成形区域Ｓ１に隣接する成形区域Ｓ２〜Ｓ９まではみ出しているので（図４参照）、その隣接する成形区域Ｓ２〜Ｓ９まではみ出している線状体２２に対しては、当然に各隣接する成形区域Ｓ２〜Ｓ９のそれぞれの立体形状に適合した突出位置に位置制御されるようになる。
また下方の成形ヘッド１１Ｂの立体型枠１２Ｂは、上方の成形ヘッド１１Ａの立体型枠１２Ａと同様にして、当該成形区域Ｓ１に要求される立体形状に適合した雄型に成形されるようになる。

このようにして上下の成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂの立体型枠１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ当該成形区域Ｓ１に要求される立体形状に適合した形状に制御され、かつ当該成形区域Ｓ１のシート１が軟化されたら、上記制御装置３５は圧接手段の駆動モータ１４Ａ、１４Ｂを制御して、両立体型枠１２Ａ、１２Ｂでシート１を挟持する。
これにより当該成形区域Ｓ１は、両立体型枠１２Ａ、１２Ｂの立体形状に倣った立体形状に成形されるようになる。
この状態となったら、上記制御装置３５は圧接手段の駆動モータ１４Ａ、１４Ｂを制御して、両立体型枠１２Ａ、１２Ｂを離隔させる。

次に、制御装置３５は２番目の加工点となる成形区域Ｓ２を選定する。図４に示す例では、２番目の加工点となる成形区域Ｓ２は最初の成形区域Ｓ１に隣接しているが、必ずしもそうである必要はなく、離れた位置となることもありうる。
２番目の成形区域Ｓ２が選定されると、制御装置３５は上述したのと同様にして、上記相対移動手段７の駆動用モータ８、９を制御して枠体３をＸ−Ｙ方向に移動させ、相対的に成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂを上記２番目に加工すべき成形区域Ｓ２の位置まで移動させる。
この間、制御装置３５は、駆動手段２４の各駆動モータ２７を制御して、上下の成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂの立体型枠１２Ａ、１２Ｂを、当該成形区域Ｓ２に要求される立体形状に適合した立体形状に成形する。この場合においても、立体型枠１２Ａ、１２Ｂを形成する線状体２２の一部は、当該成形区域Ｓ２に隣接する成形区域まではみ出しているので、その隣接する成形区域まではみ出している線状体２２に対しては、当然に各隣接する成形区域のそれぞれの立体形状に適合した突出位置に位置制御されるようになる。

そして上下の成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂの立体型枠１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ当該成形区域Ｓ２に要求される立体形状に適合した形状に制御され、かつ当該成形区域Ｓ２のシート１が軟化されたら、上記制御装置３５は圧接手段１３の駆動モータ１４Ａ、１４Ｂを制御して、両立体型枠１２Ａ、１２Ｂでシート１を挟持する。
これにより当該成形区域Ｓ２は、両立体型枠１２Ａ、１２Ｂの立体形状に倣った立体形状に成形されるようになり、引き続き上記制御装置３５は圧接手段の駆動モータ１４Ａ、１４Ｂを制御して、両立体型枠１２Ａ、１２Ｂを離隔させるようになる。
この後、上述した作業が繰り返されて、全ての成形区域Ｓが順次所要の立体形状に成形され、それによって隣接する成型区域の立体形状が相互に連続されて、シート１の全体が完成品である所要形状の立体物に成形されるようになる。

本実施例では、立体型枠１２Ａ、１２Ｂは隣接する成形区域Ｓの境界部分をオーバーラップさせながら、各成形区域Ｓをそれぞれ所要の立体形状に整形するようにしているので、滑らかな立体形状の完成品を得ることができる。しかしながら必ずしも各成形区域Ｓをオーバーラップさせながら成形する必要はなく、例えば多数の線状体２２の配列を方形とすればオーバーラップ部分をなくしてより迅速に完成品を得ることができる。
また本実施例では制御装置３５に完成品としての立体形状を入力して、該制御装置３５により、シート１を複数の成形区域Ｓに区画形成する作業と、各成形区域Ｓ毎に求められるそれぞれの立体形状を算出する作業と、各成形区域Ｓの加工順序の設定作業とを行わせるようにしているが、これに限定されるわけではなく、手動によってそれらを入力するようにしてもよい。

図５は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例では上記第１実施例における上方の雌型の立体成形１２Ａを省略し、その代わりに、上方の成形ヘッド１１Ａの下端部に、耐熱性を有するシリコンゴムなどの弾性部材４１を設けたものである。
その他の構成は第１実施例と同様に構成してあり、同一又は相当部分には第１実施例と同一符号を付して示してある。
本実施例においては、圧接手段１３によって下方の立体型枠１２Ｂと上方の弾性部材４１とでシート１を挟持するようになり、この際、弾性部材４１は弾性変形しながらシート１を立体型枠１２Ｂに押し付けて、該シート１の成形区域Ｓを立体型枠１２Ｂの立体形状に倣った立体形状に成形することになる。
このような構成によれば、線状体２２を駆動する駆動手段２４はシート１の下側だけに設ければよいので、構成を簡略化することができる。また弾性部材４１側のシート表面には擦り傷が付きにくいため、この表面を完成品の表面側とすれば美観を損なう危険性を低減することができる。
なお、立体成形１２Ｂと弾性部材４１との配置は上下逆であってもよいことは勿論である。

図６は本発明の第３実施例を示したもので、上記第２実施例が弾性部材４１でシート１を立体型枠１２Ｂに押し付けるようにしているのに対し、本実施例では大気圧（真空圧）を利用してシート１を立体型枠１２Ｂに押し付けるようにしたものである。
すなわち本実施例では上方の成形ヘッド１１Ａは省略してあり、下方の成形ヘッド１１Ｂに、立体型枠１２Ｂを囲んでその内部に密封空間４３を形成するために弾性を有するリング状の弾性シール部材４４を設けている。この弾性シール部材４４は、圧接手段１３の駆動モータ１４Ｂによって下方の立体型枠１２Ｂがシート１に向けて上昇された際に該シート１の下面に密着して、リング状のシール部材４４の内部に上記密封空間４３を形成することができるようになっている。
そして上記シール部材４４の内部には負圧通路４５の先端部を開口させてあり、この負圧通路４５は負圧源４６に連通させている。
したがって、リング状のシール部材４４の内部に密封空間４３を形成した状態で該密封空間４３内に真空圧を導入すれば、大気圧はシール部材４４を弾性変形させながらシート１の成形区域を立体型枠１２Ｂに圧接させるようになり、それによって該シート１の成形区域Ｓは、立体型枠１２Ｂの立体形状に倣った立体形状に成形されるようになる。
このような構成によれば、上方の成形ヘッド１１Ａを省略することができるので、構成を一層簡略化することができる。

図７は本発明の第４実施例を示したもので、上記第３実施例が大気圧を利用してシート１を立体型枠１２Ｂに押し付けるようにしているのに対し、本実施例では圧縮空気（正圧）を利用して、シート１を立体型枠１２Ｂに押し付けるようにしたものである。
すなわち本実施例では上記第１実施例における上方の雌型の立体成形１２Ａを省略するとともに、該上方の成形ヘッド１１Ａの下端部に平面状の支持プレート４８を上記シート１と平行となるように設けている。また該支持プレート４８の下面に、下方の立体型枠１２Ｂの周囲となる位置に、気密を確保するためにリング状の弾性シール部材４９を設け、さらに下方の成形ヘッド１１Ｂにも、下方の立体型枠１２Ｂの周囲となる位置に、成形区域Ｓの周囲のシート１を支持するために支持プレート５０を設けている。
上記リング状のシール部材４９は、圧接手段１３の駆動モータ１４Ａによって上方の成形ヘッド１１Ａがシート１に向けて下降された際にシート１の上面に密着して、リング状のシール部材４９の内部に密封空間５２を形成することができるようになっており、その際、下方の支持プレート５０は成形区域Ｓの周囲のシート１を下方から支持して、上記密封空間５２を良好に確保することができるようになっている。
すなわち本実施例では、上記シール部材４９の内部に形成される密封空間５２は、上記立体型枠１２Ｂを挟んでシート１の反対側に形成されるようになっている。そして上記シール部材４９の内部に正圧通路５３の先端部を開口させてあり、この正圧通路５３は圧縮空気原５４に連通させている。また加熱手段３１の加熱通路３３も、シール部材４９の内部に開口させてある。

上記第４実施例においては、上下の支持プレート４８、５０によってシート１を挟持することによりシール部材４９の内部に密封空間５２を形成することができる。そしてこの状態で、上記加熱通路３３を介してシート１の成形区域Ｓを加熱しながら密封空間５２内に正圧通路５３から圧縮空気を供給すれば、該成形区域Ｓは下方の立体型枠１２Ｂに押し付けられるようになるので、該シート１の成形区域Ｓを立体型枠１２Ｂの立体形状に倣った立体形状に成形することができる。

図８は本発明の第５実施例を示したもので、上記第１実施例における立体型枠１２Ａ、１２Ｂは先端を半球状とした細い線状体２２を多数束ねて構成しているが、本実施例は少数の太い線状体５８によって立体型枠５９を形成することができるようにしたものである。
本実施例では円柱状部材を放射状に１０等分して１０本の断面扇状の線状体５８を形成してあり、立体型枠５９を形成する線状体５８の先端面は、シート１と平行となるようにそれぞれ平面に形成してある。
上記各線状体５８を進退動させる駆動手段（図示せず）は、各線状体５８をそれぞれ別個に、一定距離Ｌだけ前進した位置と後退した位置とのいずれか一方に進退動させることができるようになっている。
このような構成を有する立体型枠５９は、図９で示す段状の立体物６０を形成するのに適しており、上述した実施例に比較して構成を簡素化できるとともに、立体物６０を迅速に成形することが可能となっている。

なお、本第５実施例においても、上記第２実施例から第４実施例で示した構成を採用することができる。
また上述した実施例では成形ヘッド１１Ａ、１１Ｂ、５９は１組又は１つのみを用いるようにしているが、成形ヘッドを２組又は２つ以上用いることができる。この場合には複数の成形ヘッドが相互に衝突しないように配慮する必要があるが、作業時間の大幅な短縮化を図ることができる。

１シート２シート保持手段
７相対移動手段１１Ａ、１１Ｂ、５９成形ヘッド
１２Ａ、１２Ｂ立体型枠１３圧接手段
２２、５８線状体２４駆動手段
３１加熱手段３３加熱通路
３５制御装置４１弾性部材
４３、５２密封空間４４、４９シール部材
５３正圧通路Ｓ成形区域

Claims

平面状のシートを所要形状の立体型枠に圧接させて、該シートを所要形状の立体物に成形する立体物の成形方法であって、
上記シートを複数の成形区域に区画し、いずれかの成型区域を当該成型区域に求められる立体形状に適合した立体型枠に圧接させて当該成型区域を当該立体型枠に倣った立体形状に形成し、次に、上記立体型枠の形状を次に成形する成型区域に求められる立体形状に適合した形状に変形させるとともに、当該立体型枠を上記次に成形する成型区域に相対的に移動させて、当該次に成形する成型区域を当該立体型枠に圧接させて当該成型区域を当該立体型枠に倣った立体形状に形成し、これを各成型区域毎に繰り返して、隣接する成型区域の立体形状を相互に連続させてシート全体を上記所要形状の立体物に成形することを特徴とする立体物の成形方法。
立体に成形される平面状のシートを保持するシート保持手段と、成形ヘッドにそれぞれ先端部を出没自在に設けた複数の線状体と、各線状体をそれぞれ進退動させて、各線状体の先端部により形成される立体型枠を上記成形ヘッドの先端部に形成させる駆動手段と、上記シート保持手段と成形ヘッドとをシートの表面と平行な方向に相対移動させる相対移動手段と、上記シート保持手段に保持されたシートと上記成形ヘッドの先端部に形成された立体型枠とを相互に圧接させて、該シートを立体型枠に倣った立体形状に成形する圧接手段と、上記シートを区画して形成した複数の成形区域と各成型区域毎に求められるそれぞれの立体形状とを記憶した制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記相対移動手段を制御して成形ヘッドを所定の成形区域に移動させるとともに、上記駆動手段を制御して各線状体の先端部により形成される立体型枠を当該成形区域に適合した立体型枠に形成させ、さらに上記圧接手段を制御して当該立体型枠を上記シートの当該成形区域に圧接させて、該シートの当該成形区域を上記立体型枠に倣った立体形状に成形し、これを各成形区域毎に繰り返して、隣接する成型区域の立体形状を相互に連続させてシート全体を所要形状の立体物に成形することを特徴とする立体物の成形装置。
上記成形ヘッドは、上記シート保持手段に保持されたシートを挟んでその両面に設けられ、一方の成形ヘッドの先端部に形成される立体型枠は雌型に、他方の成形ヘッドの先端部に形成される立体型枠は雄型に形成され、上記圧接手段は上記シートを雌型の立体型枠と雄型の立体型枠との間に挟持させてこれら立体型枠に倣った立体形状に成形させることを特徴とする請求項２に記載の立体物の成形装置。
上記圧接手段は弾性部材を備えており、該弾性部材により上記シート保持手段に保持されたシートを上記成形ヘッドの先端部に形成された立体型枠に圧接させることを特徴とする請求項２に記載の立体物の成形装置。
上記圧接手段は、上記立体型枠の周囲に該立体型枠を囲んでその内部に密封空間を形成する弾性シール部材と、該密封空間内に真空圧を導入する負圧通路とを備えており、上記シール部材をシートに密着させて密封空間を形成した状態で上記負圧通路から密封空間に真空圧を導入することにより、大気圧で上記シートを成形ヘッドの先端部に形成された立体型枠に圧接させることを特徴とする請求項２に記載の立体物の成形装置。
上記圧接手段は、上記立体型枠を挟んでシートの反対側に密封空間を形成するシール部材と、該密封空間内に正圧を導入する正圧通路とを備えており、上記シール部材をシートに密着させて密封空間を形成した状態で上記正圧通路から密封空間に正圧を導入することにより、該正圧で上記シートを成形ヘッドの先端部に形成された立体型枠に圧接させることを特徴とする請求項２に記載の立体物の成形装置。