JP2005288515A - プレス装置用プレス定盤及びプレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧力検出機能を兼ね備えた薄型で精密なプレスが可能なプレス装置用プレス定盤を提供する。
【解決手段】 平板状の加圧板と、該加圧板と間隔をおいて平行に対向配置された平板状の取付け板と、２枚の環状金属板の内縁同士を接合して形成された可撓性のシール部材であって、該シール部材における上下外縁のうちの一方の全周が前記加圧板の下面周縁部に、他方の全周が前記取付け板の上面周縁部に各々接合されることで前記加圧板と前記取付け板との間に介装されたシール部材と、前記加圧板と前記取付け板及び前記シール部材とによって形成された密閉室内に充填された圧力伝達媒体と、前記密閉室に連通接続された圧力センサーと、を具備し、プレス時の加圧力が所定値以上に達したときに前記加圧板と前記取付け板が各々前記シール部材の対応する面に密着することで、該圧力伝達媒体から当該シール部材に加わる内圧が小さくなることを特徴とする。
【選択図】 図１。

Description

本発明は、高い平面精度が必要とされる精密プレス装置に用いられるプレス定盤及びそのプレス定盤を備えたプレス装置に関する。

従来、液晶パネルのガラス基板やプリント基板等の薄い被加工物を精密にプレスする場合、プレス定盤は１０μｍ以下の面精度（上下プレス面それぞれの平坦度、上下プレス面間の平行度）が求められる。しかし、加圧荷重の測定にロードセルを用いているプレス装置では、ロードセルと接する受圧側もしくは加圧側プレス定盤の中央部が１点集中荷重を受ける構造となっており、広範囲な荷重を受ける場合には、ロードセルと接する受圧側もしくは加圧側プレス定盤が被加工物側に凸状に変形し、さらに反った定盤によって被加工物にも反りが生じてしまうという問題点があった。このため一点集中荷重を防止するためロードセルを平面上に３個配置した例えば特開平３−１５０５２７号のようなプレス装置が提案されている。

また、ロードセルを用いないプレス装置として例えば金属製の２つのプレートの縁部に弾性的なベローズを環状に取り付け、それらのプレートとベローズとによって形成された室が流動媒体で満たされている形状補償プレート及び該形状補償プレートを備えたダブルベルトプレスが提案されている（特開平５−２００５９１号）。

特開平３−１５０５２７号公報 特開平５−２００５９１号公報

しかし、特開平３−１５０５２７号公報に記載された装置ではロードセルが多く必要であるためプレス装置の外径寸法が大きくなるため高価になることと、加えて偏心荷重時の荷重合成が難しいという問題がある。また、一般に市販されているロードセルは、ロードセル本体の高さが通常１００〜２００ｍｍ程度あり、ロードセル本体の高さ分以上のかなり広域な面間が必要となることからプレス装置全体の剛性を余分に増して対応する必要があるという問題もある。

一方、特開平５−２００５９１号公報に記載されている形状補償プレートを用いたプレス装置においてはロードセルを用いないため特開平３−１５０５２７号公報に記載の装置におけるような問題点は存在しない。しかし、前記形状補償プレートはプレスするための機能を有しているが、直接被加工物に加わる加圧推力又は加圧荷重の測定ができないため加圧力を制御した精密なプレスを行うことができない。また、当該形状補償プレートは金属製の２つのプレートと弾性的なベローズとが溶接して一体化して形成されているが、該ベローズが前記プレートの周縁部より外側に突出させて折り曲げられた構造のため、被加工物の加圧時に内部に満たされた流動媒体からの内圧が溶接部分に集中し破損しやすいという大きな欠点がある。

上記の目的を達成するため、本発明におけるプレス装置用プレス定盤は、上面が所望の平坦度にされた平板状の加圧板と、該加圧板の下面と間隔をおいて平行に対向配置された平板状の取付け板と、波状の縦断面を有する２枚の環状金属板の内縁同士を接合して形成された可撓性のシール部材であって、該シール部材における上下外縁のうちの一方の全周が前記加圧板の下面周縁部に、他方の全周が前記取付け板の上面周縁部に各々接合されることで前記加圧板と前記取付け板との間に介装されたシール部材と、前記加圧板と前記取付け板及び前記シール部材とによって形成された密閉室内に充填された圧力伝達媒体と、前記密閉室に連通接続された圧力センサーと、を具備し、プレス時の加圧力が所定値以上に達したときに前記加圧板の下面及び前記取付け板の上面が各々前記シール部材の対応する面に密着することで、前記圧力伝達媒体と該シール部材との接触面積が減少し該圧力伝達媒体から当該シール部材に加わる内圧が小さくなることを特徴とする。
これにより、優れた平面精度を有しプレス圧力測定機能を兼ね備えると共に高圧でも破損することなく使用可能なプレス装置用プレス定盤を提供することができる。

また、本発明におけるプレス装置用プレス定盤は、前記加圧板が下面の周縁部に段差を設けることにより、全周縁に亘って前記シール部材の内外径の寸法差より大きい幅で板厚が薄くされていることを特徴とする。これによって前記シール部材を前記加圧板と前記取付け板との間に介装し易くなる。

また、本発明におけるプレス装置用プレス定盤は、前記取付け板が上面の周縁部に段差を設けることにより、全周縁に亘って前記シール部材の内外径の寸法差より大きい幅で板厚が薄くされていることを特徴とする。これによって前記シール部材を前記加圧板と前記取付け板との間に介装し易くなる。

また、本発明におけるプレス装置用プレス定盤は、前記シール部材の上下外縁の間隔が３〜６ｍｍであることを特徴とする。これにより、プレス装置用プレス定盤全体の厚さを薄く構成することができ、プレス装置自体をコンパクトなものにすることが可能となる。なお、間隔が３ｍｍに満たないものは可撓性を有するシール部材としての製作が困難であり、また６ｍｍより厚いとシール部材全体の厚さを十分薄くすることが困難である。

また、本発明におけるプレス装置用プレス定盤は、前記シール部材が溶接ベローズであることを特徴とする。

さらに、本発明におけるプレス装置は、可動定盤と固定定盤とを具備し、該可動定盤が該固定定盤に近接する方向に移動することによって前記可動定盤と固定定盤との間の被加工物を圧縮するプレス装置において、前記固定定盤における前記可動定盤と対向する面にはプレス圧力を測定する機能を備えたプレス装置用プレス定盤が装着されていることを特徴とする。

また、本発明におけるプレス装置は、前記プレス装置用プレス定盤が本発明におけるプレス装置用プレス定盤であることを特徴とする。

上記の説明から明らかなように本発明は、平面精度の高い圧力測定機能を兼ねたプレス装置用プレス定盤を提供することが可能となる。また、プレス荷重が広範な等分布荷重となるため定盤の変形を防止することができる。更に、薄型の構造であるためプレス装置自体をコンパクトなものとすることが可能となり、特殊な構造のシール部材を用いているため低圧から高圧までの広範囲なプレス加工に適用が可能である。

以下、本発明のプレス装置用プレス定盤を図面に基づいて説明する。本発明のプレス装置用プレス定盤Ｐは、上面が所望の平坦度にされた円形状の加圧板１と、前記加圧板１の下面と間隔をおいて平行に対向配置された円形状の取付け板２と、前記加圧板１と前記取付け板２との間に介装されたシール部材３としての溶接ベローズとによって構成されている。前記溶接ベローズは、その上下外縁のうちの一方の全周が前記加圧板１の下面周縁部に、他方の全周が前記取付け板２の上面周縁部に各々溶接されることで前記加圧板１と前記取付け板２との間に介装されており、上下外縁同士の間隔Ｔは３〜６ｍｍの範囲にされている（図２）。このため例えば、山間のピッチが大きい成形ベローズを用いる場合に比べ高いプレス圧力下でも座屈変形を起こしにくい。

そして、前記加圧板１と前記取付け板２及び前記溶接ベローズとによって密閉可能な密閉室Ｍが形成されており、該密閉室Ｍ内には圧力伝達媒体４が充填されている。また、前記加圧板１には配管５が、その一端を当該加圧板１を貫通することで前記密閉室Ｍ内と連通して接続されており、該配管５の他端は圧力センサー６と連通接続されているため、プレス時における前記密閉室Ｍ内の前記圧力伝達媒体４の圧力を測定することができる。前記圧力センサー６は、プレスの際に前記圧力伝達媒体４の圧力を測定するのみでなく、その測定値を図示されない動作制御部へ出力する機能をも併せ持っている。また、前記加圧板１には前記密閉室Ｍ内に前記圧力伝達媒体４を充填するために前記密閉室Ｍと連通する連通孔７が穿設されている。

前記密閉室Ｍ内への前記圧力媒体４の充填は、例えば前記連通孔７に図示されない配管を通して接続されることで該密閉室Ｍ内に連通された図示されない真空ポンプと真空ポンプ油を収納した油タンクとを接続して真空置換法により真空ポンプ油を充填する。すなわち、真空ポンプにて前記密閉室Ｍ内をほぼ真空にした後、配管途中の図示されないバルブを切り替え、前記油ポンプ内の真空ポンプ油を該密閉室Ｍ内に吸引充填させるのである。これにより、前記密閉室Ｍ内には残存空気を残さずに該密閉室Ｍ内を前記圧力媒体４としての真空ポンプ油で満たすことができるため前記圧力センサー６による加圧力を精度良く測定することが可能となる。

また、前記加圧板１は、被加工物を載せてプレスする上面が所望の平坦度となるように切削若しくは研磨仕上げが施されている。該加圧板１と前記取付け板２の形状は共に前記溶接ベローズと同様に円形状であることが望ましいが、該取付け板２についてはプレス装置に取り付けるためのスペースが必要なため円形状に限らず例えば四角形状として前記溶接ベローズと干渉しない四隅にプレス装置への取り付け穴を設けた構造とすることもできる。更に、該加圧板１の下面の周縁には段差が設けられることによって全周に亘って板厚が薄くされた周縁部が形成されており、該周縁部の幅は前記溶接ベローズの内外径の寸法差より若干大きくされている。そして、前記周縁部の下面には前記溶接ベローズの対応面の波形状に対応させて相似的に若干大きいか又は小さい波形状部が全周に亘って形成されている。また、前記取付け板２の上面における前記溶接ベローズの対応面の凹形状部に対応する位置には、該凹形状の凹みより相似的に若干小さくされた大きさの凸形状部が全周に亘って形成されている。

なお、前記加圧板１ではなく前記取付け板２の上面の周縁に段差を設けることにより、板厚が薄くされその幅が前記溶接ベローズの内外径の寸法差より若干大きい周縁部を形成する構造とすることも可能である。この場合には、前記溶接ベローズは上下面を逆にして前記加圧板１及び取付け板２に各々溶接されることとなり、前記加圧板１の下面の該溶接ベローズの対応面の凹形状部に対応する位置に、該凹形状の凹みより相似的に若干小さくされた大きさの凸形状部が全周に亘って形成されることとなる。

ここで、本発明における「溶接ベローズ」とは、ステンレス鋼やベリリウム銅等の伸展性のある金属板を波付プレス、すなわち金属板の上下両面を縦断面が波形状を成すようにプレス加工した後にディスク状に打ち抜いて薄肉金属板を形成し、当該薄肉金属板２枚をその内縁同士を溶接して繋ぎ合わせたものを意味する。そして、溶接ベローズの板厚は０．２〜１．０ｍｍの範囲内で外径は１００〜１０００ｍｍ程度までの大きさのものまで利用することができる。板厚はプレス時の加圧力、溶接ベローズの外径、使用頻度等に応じて選定され、溶接ベローズの外径はプレスの際に被加工物が溶接ベローズからはみ出さないように被加工物の外径より大きいことが望ましい。また、本発明における「圧力伝達媒体」とは、プレスによって前記加圧板１が加圧された際に前記密閉室Ｍ内に発生した内圧を伝達可能な粘性を有する液体、例えば水や油圧用の油等を意味する。

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図３は、本発明におけるプレス装置用プレス定盤Ｐを用いたプレス装置を示す図である。
図３においてプレス装置８は、固定定盤９と該固定定盤９と対向して配置された可動定盤１０とを備え、前記固定定盤９の四隅には支柱１１が立設されており該支柱１１は前記可動定盤１０の四隅に嵌設された軸受けを貫通して伸び、その先端は上部フレーム１２の下面に連結されている。前記上部フレーム１２の上面の中央部には昇降シリンダ１３がそのピストンロッド１３ａ側を下方に向けて取り付けられており、該ピストンロッド１３ａの先端は前記可動定盤１０の上面と連結されることによって該可動定盤１０が前記支柱１１に沿って垂直方向上下に摺動移動可能にされている。そして、前記固定定盤９の上面には本願発明のプレス装置用プレス定盤Ｐが前記取付け板２に設けられた取付け穴を介して該固定定盤９に締結されている。

このように構成されたプレス装置において実際に被加工物をプレスする操作について説明する。まず、前記昇降シリンダ１３を駆動させてピストンロッド１３ａを牽引し前記可動定盤１０を上方に摺動移動させて該可動定盤１０と前記固定定盤９との間に被加工物Ｗをセットするために十分な間隔を設ける。続いて前記プレス装置用プレス定盤Ｐの上面に被加工物Ｗを載置し、この状態で前記昇降シリンダ１３を再び駆動して前記ピストンロッド１３ａを徐々に伸長させて前記可動定盤１０を下降させ、該可動定盤１０の下面を前記被加工物Ｗの上面に接触させる。その後、前記プレス装置用プレス定盤Ｐに連通接続された圧力センサー６により加圧力の検出を行いながら所望の加圧力でプレスするために前記昇降シリンダ１３の推力をフィードバック制御しながらプレスを行うことで前記被加工物Ｗに必要なプレス加工が施される。

この際、プレス圧力が増加してある境界値以上に到達すると前記プレス装置用プレス定盤Ｐの圧縮変形が進み、前記加圧板１の周縁部下面の波形状部が前記シール部材３としての溶接ベローズの上面の波形状部に密着すると共に、前記取付け板２の周縁部上面の凸部が前記溶接ベローズの下面の凹み部と密着するため、前記密閉室Ｍ内の前記圧力伝達媒体４と該溶接ベローズとが接触する面積は非常に少なくなり該圧力伝達媒体４の前記溶接ベローズに作用する圧力は非常に小さくなる。従って、該溶接ベローズにおける圧力集中により破損し易い前記加圧板１及び前記取付け板２との溶接部に応力が集中することを防ぐことができるため、従来の平面型ダイヤフラムや成形ベローズ等では使用できないような高圧力でもプレス加工を行うことが可能となる。

また、プレス圧力は前記プレス装置用プレス定盤Ｐにおける前記加圧板１の全面で等分布荷重として受けられるため前記可動定盤１０に反りが発生せず、このため該加圧板１の持つ面精度を維持したままでプレスを行えるため面精度の優れた前記被加工物Ｗを得ることができる。更に、前記プレス装置用プレス定盤Ｐは前記圧力センサー１６を一体的に備えていても薄型であるため、プレス装置本体の高さを従来のものより非常に低く抑えることができる。なお、前記プレス圧力の境界値は、溶接ベローズの材質や厚さ、圧力伝達媒体の種類等によって定められる。

また、前記可動定盤１０の下面及び前記プレス装置用プレス定盤Ｐにおける前記加圧板１の上面にヒータを埋設した加熱板を装着し、該プレス装置用プレス定盤Ｐの前記密閉室Ｍに充填された圧力伝達媒体４を使用温度に対応した耐熱性のものを用いればホットプレス用のプレス装置用プレス定盤としても適用が可能となる。

なお、本実施例においては前記昇降シリンダ１３を前記上部フレーム１２の上面に取り付けて前記可動定盤１０を下降させて前記被加工物Ｗをプレスする構造のプレス装置について説明したが、前記固定定盤９の下面に前記昇降シリンダ１３を取り付け前記上部フレーム１２の下面に前記プレス装置用プレス定盤Ｐを締結し、前記被加工物Ｗを載せた前記可動定盤１０を上昇させて当該被加工物Ｗを該プレス装置用プレス定盤Ｐに押し付けるようにしてプレスする構造のプレス装置とすることも可能である。

本発明は、圧力測定機能を兼ね備え、かつ、平面精度の高い薄型のプレス装置用プレス定盤に関するものであるため産業上の利用可能性は大きい。

本発明のプレス装置用プレス定盤の縦断面図である。 図１におけるＡ部拡大図である。 本発明のプレス装置用プレス定盤を用いたプレス装置の要部縦断面である。

符号の説明

１ 加圧板
２ 取付け板
３ シール部材
４ 圧力伝達媒体
Ｍ 密閉室

Claims (7)

1. 上面が所望の平坦度にされた平板状の加圧板１と、
   該加圧板の下面と間隔をおいて平行に対向配置された平板状の取付け板２と、
   波状の縦断面を有する２枚の環状金属板の内縁同士を接合して形成された可撓性のシール部材３であって、該シール部材３における上下外縁のうちの一方の全周が前記加圧板１の下面周縁部に、他方の全周が前記取付け板２の上面周縁部に各々接合されることで前記加圧板１と前記取付け板２との間に介装されたシール部材３と、
   前記加圧板１と前記取付け板２及び前記シール部材３とによって形成された密閉室Ｍ内に充填された圧力伝達媒体４と、
   前記密閉室Ｍに連通接続された圧力センサー６と、を具備し、
   プレス時の加圧力が所定値以上に達したときに前記加圧板１の下面及び前記取付け板２の上面が各々前記シール部材３の対応する面に密着することで、前記圧力伝達媒体４と該シール部材３との接触面積が減少し該圧力伝達媒体４から当該シール部材３に加わる内圧が小さくなることを特徴とするプレス装置用プレス定盤。
2. 請求項１に記載のプレス装置用プレス定盤であって、
   前記加圧板１が下面の周縁部に段差を設けることにより、全周縁に亘って前記シール部材３の内外径の寸法差より大きい幅で板厚が薄くされていることを特徴とするプレス装置用プレス定盤。
3. 請求項１に記載のプレス装置用プレス定盤であって、
   前記取付け板２が上面の周縁部に段差を設けることにより、全周縁に亘って前記シール部材３の内外径の寸法差より大きい幅で板厚が薄くされていることを特徴とするプレス装置用プレス定盤。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のプレス装置用プレス定盤であって、
   前記シール部材３の上下外縁の間隔が３〜６ｍｍであることを特徴とするプレス装置用プレス定盤。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のプレス装置用プレス定盤であって、
   前記シール部材３が溶接ベローズであることを特徴とするプレス装置用プレス定盤。
6. 可動定盤１０と固定定盤９とを具備し、該可動定盤１０が該固定定盤９に近接する方向に移動することによって前記可動定盤１０と固定定盤９との間の被加工物Ｗを圧縮するプレス装置８において、
   前記固定定盤９における前記可動定盤１０と対向する面にはプレス圧力を測定する機能を備えたプレス装置用プレス定盤が装着されていることを特徴とするプレス装置。
7. 請求項６に記載のプレス装置であって、
   前記プレス装置用プレス定盤は請求項１乃至５のいずれかに記載のプレス装置用プレス定盤であることを特徴とするプレス装置。
   

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