JP2002224899A - プレス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プリント基板等を加熱・加圧する際、熱板から
の熱の影響によるプレス装置各部の熱歪みを抑え、加工
精度を向上させるようにしたプレス装置を提供する。 【構成】プレスフレーム１、チャンバ前部１０、チャン
バ後部１３、固定定盤３、可動定盤４のそれぞれに、冷
却媒体通路１７〜２７を形成し、冷却装置１６に接続す
る。固定定盤３には、この定盤の温度を検出する温度セ
ンサ１４を取付け、コントローラ１５が冷却装置１６を
制御して各冷却媒体通路１７〜２７毎に流量を設定した
冷却媒体を流し、プレス装置の各部を冷却するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばプリント基板
（PWB）などの被加工物を加熱・加圧して成形するプレ
ス装置に関する。

【０００２】

【従来技術】上記のプレス装置としては、それぞれ断熱
材を介して熱板が取付けられた上下一対の定盤を備え、
これらの熱板の内部に形成した孔にヒーターを内蔵させ
て、孔の内壁とヒーターの外周との間の隙間にて形成し
た加熱流路内に油などの加熱媒体を流すようにしたもの
がある。このような装置の場合、長時間稼働すると、断
熱材を介在させていても熱板から定盤への熱伝導は避け
られず、次第に定盤が加熱されて反りや歪みが生じてし
まい、結果的に成形不良が発生する可能性がある。そこ
で、定盤の反りや歪みを防止するため、特許第２５４９
９４６号に記載のプレス装置では、定盤内部の熱板装着
面近傍位置に冷却媒体通路を形成し、冷却媒体を流して
定盤の加熱を抑えるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近のプリント基板な
どは、高密度化される傾向にあり、加工精度の向上が強
く要望されるようになってきた。加工精度を上げる場
合、上記のように熱板から熱伝導で直接過熱される上方
定盤、下方定盤のみを冷却してこれらの反りや熱歪みを
除去しても、熱板周辺の各部（プレスフレーム等）も熱
板から熱を受けて加熱され熱膨張する。この結果、熱板
が傾いたり熱板に歪みが生じたりして、たとえば成形し
たプリント基板に厚みむらが生じるなど、成形不良品が
発生してしまうことがある。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、熱板の熱によりこの周
辺の各部が加熱されても、周辺各部が過大に熱膨張して
熱板を傾けたり、あるいは熱板を歪ませたりすることが
ないようにして、成形不良品の発生を防止できるように
したプレス装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のプレス装置は、
それぞれ熱板を有し冷却可能な上下一対の定盤を相対接
近・離間可能に支持するプレスフレームをチャンバ内に
収容して構成されており、各定盤は、定盤内に形成した
冷却媒体通路に冷却媒体を流すようにするなどして、熱
板から定盤へ伝わってくる熱を奪うようにされていると
共に、プレスフレーム及びチャンバの各部にも、これら
を冷却する冷却手段が設けられている。

【０００６】上記プレス装置にあっては、上下定盤を離
間させ、両熱板間に被加工物を搬入・載置した後、油圧
シリンダ等により両定盤を近接させ、熱板で被加工物を
上下から加熱・加圧する。成形が終了したら、上記両定
盤を離間させ、被加工物をプレス装置から搬出する。上
記作業中、上下各定盤を冷却することで、熱板からの熱
により両定盤が過熱するのを抑え、定盤に反りや歪みが
生じないようにしている。一方、熱板からの熱によって
熱板の周辺各部も加熱されるが、これらの周辺各部のう
ち成形精度に影響を与えるプレスフレーム及びチャンバ
の各部も、冷却手段により冷却し、各部が過度に熱膨張
して、その影響により熱板が傾いたり歪んだりするのを
防ぎ、高精度での被加工物の成形を可能とする。

【０００７】上記冷却手段は、好ましくは、前記各部の
壁内に形成した冷却媒体通路に冷却媒体を流すように構
成する。冷却媒体としては、たとえば冷却水や冷却油を
用いる。

【０００８】上記各部の冷却は、好ましくは、各々独立
して制御するように構成する。たとえば、各部の温度を
温度センサにて個別に検出して、各部ごとにその冷却量
を制御するようにする。これにより、各部ごとの加熱状
況に合わせてより精密に冷却制御を実行することが可能
となり、より高精度での成形が可能となる。

【０００９】上記各部の冷却量の制御は、上記冷却媒体
の単位時間当たりの流量を制御するようにするのが好ま
しい。冷却媒体の温度を制御する方式に比べて、冷却量
をより迅速に変えることができるためである。尚、各部
へ供給する冷却媒体の温度をほぼ同じに設定すれば、冷
却媒体を冷却する装置を共通化することが可能になる。

【００１０】上記各部の冷却は、上記熱板の温度あるい
は上記熱板に供給される加熱媒体の温度を検出し、この
検出温度に応じて冷却制御するようにしてもよい。各部
は、熱板から受ける熱により加熱されることから、各部
の温度は、熱板の温度あるいは熱板に供給される加熱媒
体の温度に影響される。したがって、熱板の温度あるい
は上記熱板に供給される加熱媒体の温度が各部の温度に
与える影響の関係を予め実験等で求めておけば、各部の
温度を個別に検出しなくとも、熱板の温度あるいは上記
熱板に供給される加熱媒体の温度を検出することで、各
部の温度を推定して必要な冷却量を制御することが可能
となる。

【００１１】上記冷却手段は、熱交換器を含み冷却媒体
が循環する閉回路を有する構成としてもよい。このよう
に冷却媒体が閉回路内を循環するようにすると、この閉
回路中に設けた温度センサにて検出した冷却媒体の温度
に基づき熱交換器からの出力を制御することが可能とな
り、回路を開放系とした場合よりもより正確な冷却媒体
の温度制御が可能となる。また、冷却媒体に防錆剤を入
れることで定盤等の冷却媒体通路の腐食を防止できるよ
うにすることも可能となる。

【００１２】

【実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１に基づき
説明する。図１は、プレス装置の分解斜視図である。ま
た、図２は、プレス装置のチャンバ前部及びチャンバ後
部の右側面を切り取り、かつプレスフレーム１の右側面
フレームを外してみた側面図である。尚、図１では配管
の途中を、また図２ではコントローラ、配管、冷却装置
をそれぞれ省略してある。

【００１３】両図において、プレスフレーム１は、一対
の側面フレーム１ａ、１ｂと、その下方部分が固定され
るベース２とからなる。側面フレーム１ａ、１ｂの上方
部分は、固定定盤３に固定され、ベース２の中央部には
シリンダ孔２ａが形成されて、このシリンダ孔２ａに可
動定盤４と昇降可能に支持する油圧シリンダ９が挿入さ
れる。シリンダ９内には可動定盤４の下面に設けたピス
トンが挿入されて、シリンダ９への油圧の供給・排出に
よりピストンと一体の可動定盤４が固定定盤３に対し近
接・離間可能となっている。又、固定定盤３の下面及び
可動定盤４の上面には、断熱材５，６を介して熱板７、
８がそれぞれ取り付けられている。

【００１４】上下の各熱板７、８の内部には、加熱油等
の加熱媒体を流す加熱媒体通路（図示しない）がそれぞ
れ設られている。この加熱媒体通路内には、電気ヒータ
ー（図示しない）を配置して加熱媒体を加熱し、この熱
を熱板７、８に伝えるようにしてある。これらの加熱媒
体通路は、加熱媒体供給配管２９ａ、３０ａ、加熱媒体
排出配管２９ｂ、３０ｂにより図示しないオイルクーラ
ーに接続され、熱板や加熱媒体が過熱したときに加熱媒
体を冷却できるように構成してある。この具体的な構造
としては、たとえば特願平２０００―３４９２５８号に
記載の如き構造を用いる。また、上方熱板７には温度セ
ンサ１４が設けられて、熱板の温度信号をコントローラ
１５へ送るようにしてある。コントローラ１５は、上記
電気ヒーターの発熱量を制御することで、熱板７、８の
温度を制御可能である。

【００１５】チャンバ前部１０は、フレーム部１０Ａと
扉部１０Ｂとで構成される。フレーム部１０Ａは、被加
工物を出し入れ可能にする搬入口１０２を中央部分に形
成したプレートの周囲にフランジ部１０１を設けて構成
される。フレーム部１０Ａは、このフランジ部１０１が
チャンバ後部１３Ｂのフランジ部１３１と合わされて固
定可能とされている。また、チャンバ前部１０Ａには扉
部１０Ｂの下端部がヒンジ等にて固定され、この下端部
を回動中心として扉部１０Ｂが手前側へ回動可能として
ある。扉部１０Ａを回動させるべく、下端部を揺動可能
に固定した開閉シリンダ１１に挿入されたロッド１２の
上端が扉部１０Ｂに結合されている。ロッド１２が開閉
シリンダ１１に引き込まれると扉部１０Ａが手前側に回
動して搬入口１０２を開口し、ロッド１２が開閉シリン
ダ１１にて押し上げられると扉部１０Ａがフレーム部１
０A側に回動して搬入口１０２を閉口する。尚、この扉
部１０Ｂは、特公平５−７２８４５号に開示の如き上下
スライド構造としてもよい。

【００１６】一方、チャンバ後部１３は、本体部１３Ａ
と蓋部１３Ｂとで構成される。本体部１３Ａは、前後面
が開口され、プレスフレーム１を収容可能な方形状枠体
となっている。この本体部１３Ａの前面外周にはフラン
ジ部１３１が形成されており、フレーム部１０Ａのフラ
ンジ部１０１を固定可能としている。また、本体部１３
Ａは、その後面に蓋部１３Ｂが固定されて塞がれてい
る。

【００１７】上記構成のプレス装置にあっては、プレス
フレーム１、チャンバ前部１０、チャンバ後部１３、固
定定盤３、可動定盤４の各部に、それぞれ冷却媒体を導
入可能な冷却手段が設けられる。すなわち、プレスフレ
ーム１にあっては、各側面１ａ、１ｂ及びベース２の各
壁内に、冷却媒体通路（冷却手段）１７、１８、２７が
それぞれ形成されている。冷却媒体通路１７、１８、２
７は、これらの入口が供給配管１７ａ、１８ａ、２７ａ
を介して冷却装置１６の供給口に接続されるとともに、
出口が排出配管１７ｂ、１８ｂ、２７ｂを介して冷却装
置１６の戻り口に接続される。これにより、冷却装置１
６で冷却された冷却媒体が、供給配管１７ａ、１８ａ、
２７ａから冷却媒体通路１７、１８、２７に導入され、
プレスフレーム１（側面１ａ、１ｂ及びベース２）から
熱を奪って冷却した後、排出配管１７ｂ、１８ｂ、２７
ｂを介して冷却装置１６へ戻され、以後同様に循環され
るようにしてある。

【００１８】一方、固定定盤３及び可動定盤４は、その
内部に冷却媒体通路（冷却手段）１９、２０が設けられ
ている。これらの冷却媒体通路１９、２０は、それぞれ
供給配管１９ａ、２０ａ及び排出配管１９ｂ、２０ｂを
介して冷却装置１６に接続される。同様に、チャンバ前
部１０についても、フレーム部１０Ａの搬入口１０２の
周囲に沿って冷却媒体通路（冷却手段）２１が、また扉
部１０Ｂの内部に冷却媒体通路（冷却手段）２２がそれ
ぞれ形成されている。これらの冷却媒体通路２１、２２
は、供給配管２１ａ、２２ａ及び排出配管２１ｂ、２２
ｂを介してそれぞれ冷却装置１６に接続される。また、
チャンバ後部１３の本体部１３Aについても、各側面部
の壁内に冷却媒体通路（冷却手段）２３、２４が、また
上面部及び下面部の各壁内に冷却媒体通路（冷却手段）
２５、２８が、更に蓋部１３Bの壁内にも冷却媒体通路
２６がそれぞれ設けられている。これらの冷却媒体通路
２３、２４、２５、２６、２８は、供給配管２３ａ、２
４ａ、２５ａ、２６ａ、２８ａ及び排出配管２３ｂ、２
４ｂ、２５ｂ、２６ｂ、２８ｂを介して冷却装置１６に
それぞれ接続される。

【００１９】上記各冷却媒体通路１７〜２８へは、熱板
７に設けた温度センサ１４で検出した熱板の温度に基づ
き、コントローラ１５が各部への冷却媒体供給量を決定
して、冷却装置１６から冷却媒体を供給するようにして
ある。冷却媒体供給量の決定は、熱板の周辺各部（プレ
スフレーム１や前後チャンバ１０、１３など）の温度が
熱板から受ける熱に影響されて変わることから、熱板と
各部の温度の関係を予め実験等で求めて各部に必要な冷
却量を把握しておき、これに基づいて行なう。また、上
下の熱板７、８の加熱温度はほぼ等しい為、一方の熱板
の温度を検出すればよい。本実施形態では、上方熱板７
が固定されており下方熱板８のように上下動しないこと
から、温度センサ１４への配線上及び配線の耐久性上、
有利となる上方熱板７に温度センサ１４を設けている。
もちろん、下方熱板８側に設けても良いことは言うまで
もない。

【００２０】次に、上記プレス装置の作用について説明
する。被加工物の搬入時には、可動定盤４を下降させ、
扉部１０Ｂを回動して、チャンバ前部１０Ａの搬入口１
０２を開口状態に保っている。この状態で搬入口１０２
からプリント基板等の被加工物が搬入され、上記両熱板
７、８間に載置される。尚、熱板７、８の加熱媒体通路
には加熱媒体が供給循環されるとともに、この加熱媒体
が加熱媒体通路内の電気ヒーターで加熱されるようにな
っている。この結果、加熱媒体による加熱で熱板７、８
の温度が上昇する。この熱板７、８の温度は、温度セン
サ１４で検出された上方熱板７の温度に基づいて電気ヒ
ーターへの供給電力がコントローラ１５により制御され
ることで調整される。

【００２１】被加工物の載置後、開閉シリンダ１１から
ロッド１２を押し出すことで、扉部１０Ｂを回動させて
搬入口１０２を塞ぐ。次いで、シリンダ９へ油圧を供給
し、可動定盤４を固定定盤３に向けて上昇させる。これ
により、上下両熱板７、８間で被加工物を加熱、加圧し
て成形する。成形が終了したら、可動定盤４を元の待機
位置まで下降させ、開閉シリンダ１１にロッド１２を引
き込んで扉部１０Ｂを回動させて搬入口１０２を開け、
成形した被加工物を取り出す。

【００２２】上記のような加熱・加工作業が続くと、断
熱部材５、６を介していても熱板７、８から定盤３、４
へ次第に熱が伝わり、また熱板周辺の各部も加熱されて
いく。しかしながら、上記加熱により成形精度へ大きく
影響するプレスフレーム１、チャンバ前部１０、チャン
バ後部１３、固定定盤３、可動定盤４といった各部に
は、これらに各々設けた冷却媒体通路１７〜２８に冷却
媒体を供給することで、過度の温度上昇が抑えられる。
すなわち、冷却媒体は、冷却装置１６にて冷却された
後、熱板の温度と各部の温度との関係に応じてその供給
流量が各部ごとに制御され、供給配管１７ａ、１８ａ、
１９ａ、…、２８ａを介して上記各部の冷却媒体通路１
７〜２８へ供給され、各部の熱を奪って冷却した後、排
出配管１７ｂ、１８ｂ、１９ｂ、…、２８ｂを介して冷
却装置１６へ戻され、ここで冷却された後、再び供給配
管１７ａ、１８ａ、１９ａ、…、２８ａを介して各部へ
と循環供給される。したがって、上方定盤３、下方定盤
４の冷却に加え、熱板７、８の支持に影響を与えるプレ
スフレーム１、チャンバ前部１０、チャンバ後部１３も
冷却されてそれらの熱膨張量が小さく抑えられる結果、
上下熱板７、８が反ったり歪んだりするのを防止でき
る。この結果、高精度を要する成形品の成形も可能にな
る。

【００２３】尚、上記図１、図２の実施態様にあって
は、上方定盤を固定定盤、下方定盤をシリンダで駆動さ
れる可動定盤としたが、この逆でもよく、また両方の定
盤を可動としてもよい。また、上記プレス装置は、多段
プレス装置としてもよい。さらに、温度センサは、熱板
そのものの温度を検出する代わりに、熱板を加熱する加
熱媒体の温度を検出するようにしてもよく、あるいは温
度センサを各部ごとに設け、これらの検出温度に応じて
各部ごとに冷却制御するようにしても良い。

【００２４】第３図は冷却手段の別の実施態様を示すも
のである。尚、プレス装置等は図１、図２のものと同一
なので、ここではその説明等を省略する。 図３におい
て、熱交換器３１の内部には冷却媒体を流す冷却管３２
が配置され、この冷却管３２の一端側に供給側パイプ３
３、他端側に戻りパイプ３４がそれぞれ接続される。ま
た、熱交換器３１の内部には、装置外部から図示しない
ポンプにより汲み上げられた冷却水Ｗが導入側パイプ３
８ａを介して供給され、冷却管３２の周囲から冷却媒体
の熱を奪った後、排出側パイプ３８ｂから排出されるよ
うに構成されている。熱交換器３１の冷却能力は、単位
時間当たりの冷却水Ｗの入れ替え量によって決まるの
で、挿入側パイプ３８ａに流量制御バルブ３９を設け、
コントローラ３７で制御することにより調整可能となっ
ている。

【００２５】熱交換器３１の供給側パイプ３３上流側に
は、電気モータ駆動のポンプ３５が設けられ、コントロ
ーラ３７で回転制御可能である。供給側パイプ３３の下
流側には、プレスフレーム１の各側面１ａ、１ｂ及びベ
ース２、固定定盤３、可動定盤４、チャンバ前部１０、
チャンバ後部１３に設けた各冷却媒体通路１７〜２８
（これらは図１と同一なのでこれらの一部を図３では省
略してある）の供給配管１７ａ、１８ａ、…、２７ａ、
２８ａが接続される。また、供給パイプ３３の途中に
は、冷却媒体の温度を検出する温度センサ３６が設けら
れ、検出温度信号がコントローラ３７へ送られるように
してある。一方、排出側パイプ３４の上流側には、プレ
スフレーム１の各側面１ａ、１ｂ及びベース２、固定定
盤３、可動定盤４、チャンバ前部１０、チャンバ後部１
３に設けた各冷却媒体通路１７〜２８の排出側配管１７
ｂ、１８ｂ、…、２７ｂ、２８ｂがそれぞれ接続され
る。

【００２６】ここで、熱交換器３１の冷却管３２、供給
側パイプ３３、供給配管１７ａ、１８ａ、…、２７ａ、
２８ａ、冷却媒体通路１７〜２８、排出配管１７ｂ、１
８ｂ、…、２７ｂ、２８ｂ、及び排出側パイプ３４は、
「閉回路」とされ、この閉回路内を冷却媒体が循環する
ように構成されている。また、供給配管１７ａ、１８
ａ、…、２７ａ、２８ａ、冷却媒体通路１７〜２８、及
び排出配管１７ｂ、１８ｂ、…、２７ｂ、２８ｂの各流
路断面積は、各部でそれぞれ必要な冷却量が得られる冷
却媒体流量に合わせて大きさが設定されている。冷却媒
体には防錆剤が入れられ、定盤等の腐食を防止するよう
にしてある。

【００２７】上記の如き冷却手段では、電気モータ駆動
のポンプ３５の運転により、冷却媒体が熱交換器３１の
冷却管３２から吸い上げられ、供給側パイプ３３を通っ
て供給側配管１７ａ〜２８ａへそれぞれ分流・供給され
る。冷却媒体は、プレスフレーム１の各側面１ａ、１ｂ
及びベース２、固定定盤３、可動定盤４、チャンバ前部
１０、チャンバ後部１３に設けた各冷却媒体通路１７〜
２８を通過する際、これら各部を冷却し、排出配管１７
ｂ〜２８ｂへ排出され、排出側パイプ３４を通って熱交
換器３１の冷却管３２へ戻ってくる。熱交換器３１内に
は冷却水Ｗが導入側配管３８ａから供給され、冷却管３
１を介して冷却媒体から熱を奪った後、排出側配管３８
ｂから排出される。この場合、コントローラ３７が流量
制御バルブ３９の開度（あるいは開閉）を制御して熱交
換器３１内への冷却水Ｗの入れ替え量を調節する。この
調節は、温度センサ３６により検出した冷却媒体の温度
に基づき、コントローラ３７がフィードバック制御する
ことで実行される。尚、この制御にあっては、熱板７
（あるいは８）の温度あるいは熱板７、８への加熱媒体
の温度を検出して冷却媒体の目標設定温度を決めるよう
にするとよい。これにより、上方定盤３、下方定盤４の
冷却に加え、熱板７、８の支持に影響を与えるプレスフ
レーム１、チャンバ前部１０、チャンバ後部１３も冷却
されてそれらの熱膨張量が小さく抑えられる結果、上下
熱板７、８が反ったり歪んだりするのを防止できる。こ
の結果、高精度を要する成形品の成形も可能になる。

【００２８】尚、上記図３の冷却手段にあっては、熱交
換器を１個だけとし、これに接続した供給側パイプと戻
り側パイプとが、各定盤、プレスフレーム、チャンバ各
部ごとに分岐され、冷却媒体が循環するように構成され
ているが、各定盤、プレスフレーム、チャンバ各部ご
と、あるいはこれらを２グループ以上に分けて、夫々が
熱交換器と温度センサを備えた複数の閉回路を形成し
て、個別に温度制御するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプレス装置を主要な各部ごとに分け、
その冷却媒体の流通経路とともに示した分解斜視図であ
る。

【図２】プレス装置を側方からみた断面図である。

【図３】本発明の別の実施態様による冷却手段を表した
図である。

【符号の説明】

１ プレスフレーム ３ 固定定盤（上方定盤） ４ 可動定盤（下方定盤） ７ 上方熱板 ８ 下方熱板 ９ シリンダ １０ チャンバ前部 １０Ａ フレーム部 １０Ｂ 扉部 １３ チャンバ後部 １３Ａ 本体部 １３Ｂ 蓋部 １４ 温度センサ １５、３７ コントローラ １６ 冷却装置（冷却手段） １７〜２８ 冷却媒体通路（冷却手段）３１ 熱交換器（冷却手段） ３６ 冷却水温度センサ ３９ 流量制御バルブ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ熱板を有し冷却可能な上下一対の
   定盤を相対接近・離間可能に支持するプレスフレームを
   チャンバ内に収容したプレス装置において、 前記プレスフレームと前記チャンバの各部に、これらを
   冷却する冷却手段を設けたこと、を特徴とするプレス装
   置。
2. 【請求項２】前記冷却手段は、前記各部の壁内に形成し
   た冷却媒体通路に冷却媒体を流すようにしたこと、を特
   徴とする請求項１に記載のプレス装置。
3. 【請求項３】前記各部の冷却は、各々独立して制御する
   ようにしたこと、を特徴とする請求項１又は２のいずれ
   かに記載のプレス装置。
4. 【請求項４】前記各部の冷却は、前記冷却媒体の流量を
   制御することで行うようにしたこと、を特徴とする請求
   項３に記載のプレス装置。
5. 【請求項５】前記各部へ供給する冷却媒体は、ほぼ同じ
   温度とすること、を特徴とする請求項２から４のいずれ
   かに記載のプレス装置。
6. 【請求項６】前記各部の冷却は、前記熱板の温度あるい
   は前記熱板に供給する加熱媒体の温度に応じて制御する
   ようにしたこと、を特徴とする請求項１から５のいずれ
   かに記載のプレス装置。
7. 【請求項７】前記冷却手段は、熱交換器を含み冷却媒体
   が循環する閉回路を有 すること、を特徴とする請求項１
   又は２に記載のプレス装置。
8. 【請求項８】前記各部へ供給される冷却媒体が、共通の
   熱交換器を含む単一の 閉回路を流れること、を特徴とす
   る請求項７に記載のプレス装置。