JP2005231960A - プレス成形装置、プレス成形方法及び成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】 金型構造内のプレス材料と接触しない３箇所以上に間隔調整部材を配置し、前記間隔調整部材に温度調節機構を設け、間隔調整部材の温度変化による寸法変化を利用することによって上型と下型の平行度および間隔を制御する機能を有するプレス成形装置および成形方法を提供する。
【解決手段】 １つ以上の上型３が支持された上型ダイプレート２と、前記上型３に対応する１つ以上の下型４が支持された下型ダイプレート１とを備え、加熱軟化させたプレス材料を、前記上型３と下型４とからなる金型を用いて押圧し、成形するプレス成形装置において、金型構造内のプレス材料と接触しない３箇所以上に間隔調整部材８を配置し、間隔調整部材８に温度調節機構を設け、間隔調整部材８の温度変化による寸法変化を利用し、上型３と下型４の平行度および間隔を制御する機能を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、１つ以上の上型が支持された上型ダイプレートと、前記上型に対応する１つ以上の下型が支持された下型ダイプレートとを備え、加熱軟化させた材料を、前記上型と下型とからなる金型を用いて押圧し、成形するプレス成形装置、方法、成形品に関する。

従来から、１つ以上の上型が支持された上型ダイプレートと、前記上型に対応する１つ以上の下型が支持された下型ダイプレートとを備え、加熱軟化させた材料を、前記上型と下型とからなる金型を用いて押圧し、成形する光学素子のプレス成形装置および成形方法は種々提案されている（例えば特許文献１乃至６参照）。
光学素子の成形装置および成形方法において、特許文献２および３では、間隔調整部材を配置し、平行度（間隔）を制御、位置合わせを行う技術が開示されている。
また、特許文献１、４、５および６では、間隔調整部材を配置し、成形品の厚みを制御する技術が開示されている（特許文献５は成形品より線膨張係数の大きい間隔調整部材を配置する）。
プレス成形装置の平行度を制御するための従来技術としては、上下両金型間の周縁部で、加工時にプレス素材と接触しない複数個所に、ディスタンスブロック（間隔調整部材あるいは位置調整ブロックとも言う）をそれぞれ配設している。
従来では、このディスタンスブロックの高さを、必要に応じてシムを挟んで高さ調整することによって、金型の平行度の狂いを矯正した後、当り付けによりプレス成形装置の平行度の微調整を行っていた。
また、成形品の厚みを制御するための従来技術としては、金型構造内に（成形品より線膨張係数の大きい）間隔調整部材を配設し、上金型と下金型の再接近位置を規制する技術も存在する。
特許第２５９３２４３号 特開平６−２２７８２９号公報 特開平９−００２８２５号公報 特開平９−０７７５２１号公報 特開２０００−０７２４５６公報 特開２０００−０９５５３０公報

従来のプレス成形装置では、摺動部の加工精度に起因するガタや、負荷、温度差などに起因する熱歪等によって、上型及び下型の平行度および間隔の精度は必ずしも満足するレベルに達するものではなく、製品の精度に悪影響を及ぼしている。
特にプレス成形装置が大型になると加工誤差も大きいことから摺動部の歪みも大きくなり、これを抑制するためには大掛りな対策を必要として装置が高価となると共に、たとえ対策を施したとしても、長期間使用している間に摺動部の摩耗が進むとガタが増大して、両型間の位置関係精度の再現性は実用許容値を超えてしまい、プレス成形装置の実用寿命が短くなるなど大変不経済である。
ここにおいて、上述のディスタンスブロックにより、上型および下型の平行度及び間隔を規定したものでは、上型および下型の平行度及び間隔の規定を、金型間の間隔を測定して、必要に応じてシムを挟んで金型の平行度を矯正し、その後、当り付けによりプレス成形装置の微調整を行うことが可能である。
しかしながら、当り付け作業時の調整量が大きくなり過ぎて、プレス成形装置の取り付けをし直す必要が生じたり、または製品の品質にバラつきが生じる等の問題点が生じている。また、成形中は間隔を規定することはできても制御することはできない。
また金型構造内に（成形品より線膨張係数の大きい）間隔調整部材を配設し、成形品の厚みを制御していたものも同様に、また、成形中に間隔を規定することはできても制御することはできないため、成形材料、成形条件が変化するたびに新たに間隔調整部材の材質、厚みを変化させて作成する必要があり、非常に煩雑である。
さらに、従来の間隔調整部材を用いた上型と下型の平行度および間隔の調整は金型間の間隔を測定し、必要に応じてシムを挟むという煩雑な作業が必要であり、調整量が大きくなり過ぎて、プレス成形装置を取り付けし直す必要が生じるか、または製品の品質にバラツキが生じる等の問題点があった。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、金型構造内のプレス材料と接触しない３箇所以上に間隔調整部材を配置し、前記間隔調整部材に温度調節機構を設け、間隔調整部材の温度変化による寸法変化を利用することによって上型と下型の平行度および間隔を制御する機能を有するプレス成形装置、成形方法および成形品を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、１つ以上の上型が支持された上型ダイプレートと前記上型に対応する１つ以上の下型が支持された下型ダイプレートとからなる金型構造を備え、前記上型と下型とを用いて加熱軟化させたプレス材料を押圧して成形するプレス成形装置において、前記金型構造内のプレス材料と接触しない３箇所以上の位置にあって上型ダイプレートあるいは上型のいずれかと下型ダイプレートあるいは下型のいずれかとの間に間隔調整部材を配置し、この間隔調整部材の寸法変化を生ずる温度調節機構を前記間隔調整部材に設けた、ことを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記間隔調整部材の温度変化による寸法変化が、温度による膨張収縮を利用した前記間隔調整部材の高さの変化である請求項１記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記間隔調整部材の温度変化による寸法変化が、温度分布による膨張差を利用した前記間隔調整部材の高さの変化である請求項１記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記間隔調整部材の温度変化による寸法変化が、温度による膨張収縮を利用した前記間隔調整部材の高さの変化と、温度分布による膨張差を利用した前記間隔調整部材の高さの変化である請求項１記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記間隔調整部材が複数の部材によって構成され、それぞれの部材が温度調節機構を備えている請求項１乃至４のいずれか一項記載のプレス成形装置を特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、加熱機構を有する前記間隔調整部材近傍に移動可能な冷却部材を設け、前記間隔調整部材に前記冷却部材を接触させることによって前記間隔調整部材の冷却を行う請求項１乃至５のいずれか一項記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、前記冷却部材は、前記間隔調整部材に接触させることによって前記間隔調整部材の冷却を行う機能と、前記上型もしくは前記下型の少なくともどちらか一方に接触させることによって金型および成形品の冷却を行う機能を有する請求項６記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、前記間隔調整部材または前記冷却部材は、流体による冷却を行う請求項１乃至７のいずれか一項に記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、前記間隔調整部材の金型に当接する面とその面に対向する金型の面は、対をなす凸球面と凹球面とからなり、凹球面の曲率が凸球面の曲率と同一かそれ以上である請求項１乃至８のいずれか一項記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明は、前記間隔調整部材と前記金型の間は、断熱機構が設けられている請求項１乃至９のいずれか一項記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、前記上型と前記下型との間には、間隔検出手段が設けられている請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項１２に記載の発明は、前記間隔調整部材には、温度検出手段が設けられている請求項１乃至１１のいずれか一項記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１２記載のプレス成形装置を用いて、間隔調整部材の温度を制御して寸法変化を行い、上型と下型の平行度および間隔を制御して金型の移動を行うプレス成形方法を特徴とする。
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１２記載のプレス成形装置を用いて成形した成形品を特徴とする。

本発明によれば、金型構造内のプレス材料と接触しない３箇所以上に間隔調整部材を配置し、前記間隔調整部材に温度調節機構を設け、間隔調整部材の温度を１つ１つ独立に制御することで、上型と下型の平行度および間隔を所望の値に制御することができる。
また、従来の間隔調整部材は上型と下型の平行度および間隔を一定値に規制するだけであったが、本発明の間隔調整部材は温度調節機構を備えているので、上型と下型の平行度および間隔を所望の値に制御することができる。
さらに、従来の間隔調整部材を配設し、成形品の厚みを制御していたものでは、成形材料、成形条件が変化するたびに新たに間隔調整部材の材質、厚みを変化させ、作成する必要があり、非常に煩雑であったが、本発明の間隔調整部材は温度調節機構を備えているので、上型と下型の平行度及び間隔を所望の値に制御することができる。
本発明の間隔調整部材は温度変化による膨張収縮を利用しているので、上型と下型の平行度および間隔を、間隔調整部材を外し、シムを挟むといった煩雑な作業をすることなく、温度調節のみで所望の値に制御することができ、また、大掛りな装置を設ける必要がない。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明によるプレス成形装置の第１の実施形態の構成を示す概略断面図である。図２は図１のプレス成形装置の圧力機構を除いて金型構造を示す概略図である。
プレス成形装置Ａは、成形装置本体に固定された下型ダイプレート１と、この下型ダイプレート１に対して接離可能に垂直方向に上下する上型ダイプレート２を有している（第１の実施形態では上型３が可動で下型４が固定だが、上型３が固定で下型４が可動でもよく、更には上型３、下型４が両方共可動でも構わない）。
金型は光学レンズアレイ用金型（転写面長さ：例えばＡ３長）であり、上型３と下型４とから成り、対向する凹球面３ａと凸球面４ａを有する上型３および下型４の転写面は研削研磨により鏡面加工されている。
上型３は、この例では上型ダイプレート２の下面に上型断熱板５（断熱機構）を介して取り付けられるとともに、下型４は下型ダイプレート１上面に下型断熱板６（断熱機構）を介して固定されている。そして、これら上型３及び下型４には加熱機構７が備えられ、金型及びプレス材料を加熱することができるようになっている。また、上型ダイプレート２及び下型ダイプレート１間には間隔調整部材（温度センサ）８が備えられる。この図１、図２に示す例では、加熱のために上型３及び下型４に加熱機構７を備えるが、温度制御を行うために上型ダイプレート２、下型ダイプレート１、上型３、下型４、及び間隔調整部材８には、必要に応じて加熱機構７及び冷却機構１０を備えるものである。この点、全図において図示の構成は例示である。

図３は図２の金型構造にあって、図１、図２とは異なる構造（台上に植立部からなる複数の部材を有する構造）の間隔調整部材８とその加熱機構７および冷却機構１０を例示する概略斜視図である。図４は間隔調整部材８の構造変形例を示す概略図である。この間隔調整部材８には加熱機構（電気ヒータ）７及び冷却機構（冷却水（油）管）１０が図３に示すように設けられ、加熱あるいは冷却にて上下方向に伸縮し、あるいは膨張差によって湾曲する構造である（図４参照）。また、間隔調整部材８には、温度センサでもあり、このセンサの検出にては、加熱あるいは冷却の加減にて伸縮や湾曲の程度を制御できるようになっている。
また、上型断熱板５には、図２に示すように成形時にプレス材料と接触しない３個所に、凹球面２ａがそれぞれ形成されている。この各凹球面２ａは、上型３の上下移動方向と同じ下方向を湾曲して向くように形成されている。そして、上型ダイプレート２の３個所に形成された各凹球面２ａの下方には、温度調節機構を設けた間隔調整部材８が下型断熱板６上に固定されて配設されている。
間隔調整部材８の上型断熱板５に形成された凹球面２ａと対向する面は、凸球面８ａとなっており、その曲率は凹球面２ａの曲率以下となっている。この間隔調整部材８はアルミ部材の温度による膨張収縮（具体例は図４にて例示）を利用して上型３と下型４の平行度および間隔を制御する。
以上の説明では、金型構造に間隔調整部材８を設け、この間拡張性部材に温度調節機構を備えて膨張収縮させることにより、図２の例では高さ方向に伸縮させ、図４の例では高さ方向に伸縮と湾曲させて、上型断熱版５及び下型断熱版６間ひいては上型３及び下型４間の間隔を調整制御することを述べた。

次に、図５乃至図９にて、間隔調整部材８とは別体の冷却部材９を間隔調整部材８と上下の金型３、４との間に配置した例を示す。ここでは、冷却部材９にて間隔調整部材８や上下の金型３、４を冷却する構成であるので、間隔調整部材８や上下の金型３、４には、例えば図３に示すような間隔調整部材８のような冷却機構１０は、無くても良い（あっても差し支えは無いが）。
図５は図２の金型においてブランク（プレス材料）をセットする動作を説明する概略断面図である。図６は図２の金型において上型下降の動作を説明する概略断面図である。すなわち、上型３及び下型４を加熱しかつ間隔調整部材８を加熱により膨張させ上型３を下降させた状態を示している。ここでは、間隔調整部材８の膨張によって下型４と上型３との間が離間する。図７は図２の金型において冷却部材９の移動動作と間隔調整部材８の収縮を説明する概略断面図である。この間拡張性部材８の収縮にて下型４と上型３との間のブランクがプレス動作にて成型される。
図５において、加熱機構７を有する間隔調整部材８近傍に移動可能な冷却部材９を設け、図７のように間隔調整部材８に前記冷却部材９を接触させることによって間隔調整部材８の冷却を行う。
冷却部材９は、間隔調整部材８に接触させることによって前記間隔調整部材８の冷却を行う機能と、上型３もしくは下型４の少なくともどちらか一方に接触させることによって金型および成形品の冷却を行う機能を有している。
図８は図２の金型において冷却部材９の金型への移動による金型の冷却を説明する概略断面図である。図９は間隔調整部材８の加熱動作による離型動作を説明する概略断面図である。

図１０は第１の実施の形態における間隔調整部材８の温度と高さの関係を示す図である。各間隔調整部材８は高さ３００ｍｍで、アルミ部材を同時に研削研磨して製作されたもので、各間隔調整部材８の高さのバラツキ幅は極めて小さい。
この間隔調整部材８の温度と高さの関係は、例えば間隔調整部材８の温度を２０℃から１００℃まで変化させたときの間隔制御の幅は０．５５ｍｍでプレス材料近傍位置からのプレス材料にプレスし、十分な圧力をかけることができる。
各間隔調整部材８には、図示しない電気ヒータおよび温度センサを設け、電気ヒータおよび温度センサは図示しない表示装置とコントローラに接続されており、表示装置には各間隔調整部材８の温度の測定値がデジタル表示されるようになっており、コントローラにはテンキー等の入力装置が備えられて各間隔調整部材８の温度を各々独立に制御できるようになっている。
そして、図示しない上型３と下型４の間隔（平行度）を測定する測定センサが上型３及び下型４間のプレス材料と接触しない箇所に配設されている。また、この測定センサは図示しない表示装置に接続されている。
表示装置には、各測定センサにより測定された上型３と下型４の間隔の測定値とそれを元に算出された平行度がそれぞれデジタルで表示されるようになっている。
そして、金型と各間隔調整部材８を結ぶ線上にはそれぞれ冷却部材９が配設され、冷却部材９は例えば冷却水（油）を循環させた冷却機能を備えている。また、この冷却部材９は移動可能であり、各間隔調整部材８および金型に接触できるようになっている。
第１の実施形態では間隔調整部材８にアルミニウムを用いているが、その他の金属、ポリイミドなどの樹脂、セラミックなどを用いても構わないし、油などの流体を封入して用いても構わない。
また、第１の実施形態では上型ダイプレート２及び下型ダイプレート１間に間隔調整部材８を設けたが、金型の構造上上型ダイプレート２及び下型４間、上型１及び下型ダイプレート１間、上型３及び下型４間に備えても構わない。

次に、上記のように構成される本実施の形態のプレス成形装置の成形時の動作をまとめて説明する。先ず、ブランク成形品（ポリカーボネート）を金型内に供給し、金型およびブランク成形品を軟化点近傍の温度まで加熱する。
第１の実施の形態ではブランク成形品としてポリカーボネートをプレス成形対象としているが、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）など他の樹脂だけでなく、ガラスなどの他の材料を用いても構わない。
また、フィルム、シートなどを用いてプレス成形しても構わないし、溶融樹脂、溶融ガラスなどを射出充填してプレス成形しても構わない。また、第１の実施形態では一例として電気ヒータを用いて金型およびブランク成形品を加熱しているが、赤外線ランプなど他の加熱手段を用いても構わない。
次に上型３を配設された間隔調整部材８に接触するように移動させる。続いて、配設された測定センサによってプレス成形装置の上型３と下型４の間隔を測定してプレス成形装置の平行度を測定する。そして各間隔調整部材８の温度を調整し、上型３と下型４の間隔（平行度）が所望の値になるようにする。
平行度の調整後に上型３と下型４の間隔が所定の値になるように各冷却部材９を移動させ、各間隔調整部材８に接触させて各間隔調整部材８を冷却し、収縮させる。これにより、上型３はブランク成形品に接触し、上型３と下型４で挟み込み、ブランク成形品を加圧変形する。
変形後、各冷却部材９を移動させ、金型に接触させることにより、金型およびブランク成形品を軟化点未満の温度まで冷却する。金型およびブランク成形品を軟化点未満の温度になった後に、上型３と下型４の間隔が所定の値になるように各間隔調整部材８を加熱し、膨張させ、上型３を平行に上昇させて離型し、プレス成形品を取り出した。
第１の実施の形態では各間隔調整部材８を加熱し、上型３を平行に上昇させ、離型しているが、各間隔調整部材８の温度を制御し、上型３を傾けた状態で一部分を離型させ、そこにエアなどを吹き込み金型との密着力を弱めながら離型するなど、離型に当たっては平行に離型することに限るものではない。

図１１乃至図１４は、第２の実施の形態を示すものであって、間隔調整部材８として図４に示す台部分のみの構造を示す。すなわち、加熱による膨張差にて生じた湾曲（反り）を利用して、高さ調整を行うものである。そして、ここでは、電気ヒータに例示される加熱機構７と冷却油による冷却機構１０のそれぞれの加減を調節して間隔調整部材８による高さ調整（湾曲調整）を行っている。
図１１は図２の金型においてシートを供給する場合を説明する概略断面図である。図１２は図２の金型において上型下降の動作を説明する概略断面図である。図１３は図２の金型において冷却油の移動と間隔調整部材８のヒータのオフによるプレス動作を説明する概略断面図である。
図１４は金型冷却と間隔調整部材８のヒータのオンおよび離型動作を説明する概略断面図である。図１５は、第２の実施の形態における間隔調整部材８（ここではアルミ材）の加熱温度と高さの関係を示す図である。
まずプレス成形装置の構成を説明する。図１１および図１４において、プレス成形装置は、成形装置本体に固定された下型ダイプレート１と、この下型ダイプレート１に対して接離可能に上下方向に移動する上型ダイプレート２を有している。
金型は、導光路用金型（転写面φ３００ｍｍ）で、上型３と下型４とから成り、上型３は上型ダイプレート２の下面に取り付けられるとともに、下型４は下型ダイプレート１上面に固定されている。
この上型３および下型４はヒータおよび図示しない温度センサが設けられ、金型およびプレス材料を加熱できるようになっている。また、間隔調整部材（温度センサ）８は下型の成形時にプレス材料と接触しない４個所に配設されている。
この間隔調整部材８はアルミニウム部材の温度分布（温度差）による膨張差（反り）を利用して上型３と下型４の平行度および間隔を制御する。この各アルミニウム部材は高さ５０ｍｍ、長さ３００ｍｍで、同時に研削研磨して製作されたもので、各アルミニウム部材の高さ、長さのバラツキ幅は極めて小さい。
そして、各アルミニウム部材には電気ヒータ、冷却油用配管および図示しない温度センサを備え、電気ヒータおよび温度センサは図示しない表示装置とコントローラに接続されている。

表示装置には各間隔調整部材８の温度の測定値がデジタル表示されるようになっており、コントローラにはテンキー等の入力装置が備えられて各間隔調整部材８の温度を独立に制御できるようになっている。
各冷却油用配管は図示しない各金型温度調節機に接続されており、所定の温度の冷却油を循環させ、各間隔調整部材８を冷却できるようになっている。このアルミ部材の上面−下面の温度差と高さの関係を図１５に示している。
例えば、各アルミニウム部材に３０℃の温度差を付けたときの間隔制御の幅は０．９３ｍｍでプレス材料近傍からのプレス材料にプレスし、十分な圧力をかけることができる。
そして、図示しない上型３と下型４の間隔（平行度）を測定する測定センサが上型３下型４のプレス材料と接触しない箇所に配設されている。また、この測定センサは図示しない表示装置に接続されている。
表示装置には、各測定センサにより測定された上型３と下型４の間隔の測定値とそれを元に算出された平行度がそれぞれデジタル表示されるようになっている。

次に、上記のように構成される本実施例のプレス成形装置の成形時の動作を説明する。
先ず、ＰＭＭＡシートを金型内に供給し、金型およびＰＭＭＡシートを軟化点近傍の温度まで加熱する。次に、上型３を配設された間隔調整部材８に接触するように移動させる。
続いて、配設されたセンサによってプレス成形装置の上型３と下型４の間隔を測定してプレス成形装置の平行度を測定する。そして各間隔調整部材８の上面と下面の温度差を電気ヒータと冷却油によって調整し、上型３と下型４の間隔（平行度）が所望の値になるようにする。
平行度の調整後に上型３と下型４の間隔が所定の値になるように各間隔調整部材８の上面と下面の温度差を狭め（電気ヒータと冷却油によって調整）、収縮させ、上型３をＰＭＭＡシートに接触させ、上型３と下型４で挟み込み、ＰＭＭＡシートを加圧変形する。
変形後、金型およびＰＭＭＡシートを軟化点未満の温度まで冷却する。上型３と下型４の間隔が所定の値になるように各間隔調整部材８の上面と下面の温度差を広げて膨張させ、上型３を平行に上昇させて離型し、プレス成形品を取り出した。
比較のため、従来例１として、間隔調整部材および冷却部材を設けない金型で第２の実施の形態と同様の成形実験を行った。
比較のため、従来例２として、温度制御機能を備えない間隔調整部材を設けた金型で第２の実施の形態と同様の成形実験を行った。

第１および第２の実施の形態、従来例１および２では導光路、光学レンズアレイを作成したが、本発明はこれに限るものではなく、他の光学素子やその他一般にプレス成形によって作成されるものに適用することができる。
第１の実施の形態で成形したレンズアレイの各レンズの中心厚バラツキ幅は０．２μｍで、全ての成形品を使用することができた。
また、第２の実施の形態、従来例１および２で成形した導光路の溝深さのバラツキ幅を測定したところ、次の様になった。
従来例１：２０μｍ（一部溝が全く転写されていなかった。）
従来例２：８μｍ（光効率が異なり、使用に耐えなかった。）
第２の実施の形態：０．４μｍ（金型の溝深さのばらつき幅は０．３μｍで金型形状をほぼ転写しており、全ての成形品を使用することができた。）
間隔調整部材８の温度変化による寸法変化が、温度による膨張収縮を利用した間隔調整部材８の高さの変化であることによって、上型３と下型４の平行度および間隔を効率的に所望の値に制御することができる。
上型３と下型４の間隔が狭い場合、温度による膨張収縮を利用した間隔調整部材８の高さの変化では上型３と下型４の間隔の制御の幅が少ないことがある。しかし、間隔調整部材８の温度変化による寸法変化が、温度分布（温度差）による膨張差（反り）を利用した間隔調整部材８の高さの変化であれば、上型３と下型４の間隔が狭い場合でも十分な上型３と下型４の間隔の制御の幅を確保することができる。
間隔調整部材８の温度変化による寸法変化が、温度による膨張収縮を利用した間隔調整部材８の高さの変化と、温度分布（温度差）による膨張差（反り）を利用した間隔調整部材８の高さの変化であることによって、どちらか一方のみを利用した場合と比較して上型３と下型４の平行度および間隔の制御の幅をさらに広げることができる。
前記間隔調整部材８が複数の部材によって構成され、それぞれの部材が温度調節機構を備えていることによって、高さの大きい部材、線膨張係数が大きい部材は粗調整、高さの小さい部材、線膨張係数が小さい部材は微調整といった具合に上型３と下型４の平行度および間隔の制御の精度を向上させることができる。

加熱機構を有する間隔調整部材８近傍に移動可能な冷却部材を設け、間隔調整部材に冷却部材を接触させ、境界条件を変化させることによって間隔調整部材８の冷却を行うことで、間隔調整部材８の冷却を効率的に行うことができ、成形サイクルを短縮させることができる。
冷却部材９は、間隔調整部材８に接触させることによって間隔調整部材８の冷却を行う機能と、可動型もしくは固定側の少なくともどちらか一方に接触させ、境界条件を変化させることによって金型および成形品の冷却を行うことで、間隔調整部材８の冷却を効率的に行うことができ、成形サイクルを短縮させることができる。
間隔調整部材８または冷却部材９の冷却機能が流体によるものであることで大掛りな装置を設けることなく、効率的に間隔調整部材８または冷却部材９の冷却を行うことができる。
間隔調整部材８の金型（上型３もしくは下型４）に当接する面とその面に対向する金型（上型３もしくは下型４）の面が平面同士であった場合、金型の平行度が大きくずれていた場合は点で接触することになる。そのため、多大な負荷がかかり、間隔調整部材８または金型を破損してしまう可能性がある。
間隔調整部材８の金型（上型３もしくは下型４）に当接する面とその面に対向する金型（上型３もしくは下型４）の面が、凸球面３ａと凹球面４ａの対になっていて、凹球面４ａの曲率が凸球面３ａと同一かそれ以上であることによって、金型の平行度が大きくずれていた場合でも面で接触させることができ、間隔調整部材８または金型を破損することを防止できる。

間隔調整部材８と金型（上型３もしくは下型４）の間に断熱機構が設けることで、間隔調整部材８の温度制御の精度を向上させ、上型３と下型４の平行度および間隔の制御をより一層容易に行うことができる。
金型に上型３と下型４の間隔（上型３と下型４の平行度および間隔を調整することができるため、作業性を大幅に向上できる。また、成形中の金型の平行度を測定できるため、不良発生時の原因把握が容易になる。
間隔調整部材８に温度検出手段が設けることで、間隔調整部材８の温度を直接に測定しながら間隔調整部材８の温度を調整することができるため、上型３と下型４の平行度および間隔の制御をより一層容易に行うことができる。
本発明によるプレス成形装置を用いて、間隔調整部材８の温度変化による寸法変化を利用し、上型３と下型４の平行度および間隔を制御して金型の移動（型締め、プレス、離型）を行うことによって、大掛りな装置を設けることなく、上型と下型の平行度および間隔の制御を精密に行うことができるため、形状精度が良好なプレス成形品を得ることができる。
本発明によるプレス成形装置を用いることによって、大掛りな装置を設けることなく、上型３と下型４の平行度および間隔の制御を精密に行うことができるため、形状精度が良好なプレス成形品を得ることができる。

本発明によるプレス成形装置の第１の実施の形態の構成を示す概略断面図。 図１のプレス成形装置の圧力機構を除いて金型構成を示す概略図。 間隔調整部材における加熱機構および冷却機構を説明する概略斜視図。 間隔調整部材の構造例を示す概略図。 図２の金型においてブランクをセットする動作を説明する概略断面図。 図２の金型において上型下降の動作を説明する概略断面図。 図２の金型において冷却部材の移動及び間隔調整部材の冷却動作を説明する概略断面図。 図２の金型において冷却部材の移動、及び金型の冷却を説明する概略断面図。 間隔調整部材の加熱動作および離型動作を説明する概略断面図。 第１の実施の形態における間隔調整部材の温度と高さの関係を示す図。 金型においてシートを供給する動作を説明する概略断面図。 金型において上型下降の動作を説明する概略断面図。 金型において冷却油の移動、間隔調整部材のヒータのオフおよびプレス動作を説明する概略断面図。 金型において金型冷却、間隔調整部材のヒータのオンおよび離型動作を説明する概略断面図。 第２の実施の形態における間隔調整部材の温度と高さの関係を示す図。

符号の説明

Ａ プレス成形装置、１ 下型ダイプレート、２ 上型ダイプレート、２ａ 凹球面、３ 上型、３ａ 凹球面、４ａ 凸球面、５ 断熱機構（上型断熱板）、６ 断熱機構（下型断熱板）、７ 加熱機構（電気ヒータ）、８ 間隔調整部材（温度センサ）、８ａ 凸球面、９ 冷却部材、１０ 冷却機構

Claims (14)

1. １つ以上の上型が支持された上型ダイプレートと、前記上型に対応する１つ以上の下型が支持された下型ダイプレートと、からなる金型構造を備え、前記上型と下型とを用いて加熱軟化させたプレス材料を押圧して成形するプレス成形装置において、前記金型構造内のプレス材料と接触しない３箇所以上の位置であって上型ダイプレートあるいは上型のいずれかと下型ダイプレートあるいは下型のいずれかとの間に間隔調整部材を配置し、この間隔調整部材の寸法変化を生ぜしめる温度調節機構を前記間隔調整部材に設けたことを特徴とするプレス成形装置。
2. 前記間隔調整部材の温度変化による寸法変化が、温度による膨張収縮を利用した前記間隔調整部材の高さの変化であることを特徴とする請求項１記載のプレス成形装置。
3. 前記間隔調整部材の温度変化による寸法変化が、温度分布による膨張差を利用した前記間隔調整部材の高さの変化であることを特徴とする請求項１記載のプレス成形装置。
4. 前記間隔調整部材の温度変化による寸法変化が、温度による膨張収縮を利用した前記間隔調整部材の高さの変化と、温度分布による膨張差を利用した前記間隔調整部材の高さの変化であることを特徴とする請求項１記載のプレス成形装置。
5. 前記間隔調整部材は複数の部材によって構成され、それぞれの部材が温度調節機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプレス成形装置。
6. 加熱機構を有する前記間隔調整部材近傍に移動可能な冷却部材を設け、前記間隔調整部材に前記冷却部材を接触させることによって前記間隔調整部材の冷却を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプレス成形装置。
7. 前記冷却部材は、前記間隔調整部材に接触させることによって前記間隔調整部材の冷却を行う機能と、前記上型もしくは前記下型の少なくとも一方に接触させることによって金型および成形品の冷却を行う機能を有することを特徴とする請求項６記載のプレス成形装置。
8. 前記間隔調整部材または前記冷却部材は、流体による冷却を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のプレス成形装置。
9. 前記間隔調整部材の金型に当接する面とその面に対向する金型の面は、対をなす凸球面と凹球面とからなり、凹球面の曲率が凸球面の曲率と同一かそれ以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載のプレス成形装置。
10. 前記間隔調整部材と前記金型の間には、断熱機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のプレス成形装置。
11. 前記上型と前記下型との間には、間隔検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のプレス成形装置。
12. 前記間隔調整部材には、温度検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項記載のプレス成形装置。
13. 請求項１乃至１２記載のプレス成形装置を用いて、間隔調整部材の温度を制御して寸法変化を行い、上型と下型の平行度および間隔を制御して金型の移動を行うことを特徴とするプレス成形方法。
14. 請求項１乃至１２記載のプレス成形装置を用いて成形したことを特徴とする成形品。
    

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