JP2006035430A

JP2006035430A - 熱プレス装置及び方法

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Publication number: JP2006035430A
Application number: JP2004213877A
Authority: JP
Inventors: Koji Mitsuyoshi; 宏治三吉; Masahide Sunada; 正英砂田; Hideo Suzuki; 英生鈴木
Original assignee: Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Industries Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09
Also published as: CN1724238A; TW200618985A; KR20060046594A

Abstract

【課題】熱プレス装置の実効的な加工時間を短縮しスループットを向上させる。
【解決手段】熱プレス装置１０は，加熱された金型２８内でワークピース３０を加熱してプレスした後，金型２８を冷却することで金型２８内のワークピース３０を冷却するという手順で熱プレス加工を行なう。金型２０をそれぞれ具備する複数のダイセット１２Ａ，１２Ｂと，複数のダイセット１２Ａ，１２Ｂを交互に1台のプレス機６０に装着するダイセット交換装置５０とが設けられる。プレス機６０外では，ダイセット１２Ａ内の金型２８の事前加熱が行われ，同時に，プレス機６０内では，事前加熱が終わったダイセット１２Ｂでワークピース３０の熱プレス加工と引き続く冷却とが行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は，加熱された金型内でワークピースを加熱してプレスした後，金型を冷却することでその金型内でワークピースを冷却するという手順で熱プレス加工を行なう熱プレス装置及びその方法に関する。

この種の熱プレス装置は様々な製品の加工に使用される。特許文献１には，液晶ディスプレイ用の熱可塑性樹脂製の導光板の表面に所定パターンを熱転写するための熱プレス装置が開示されている。

特開２００４−７４７６９号公報

特許文献１に開示されたような従来の熱プレス装置では，ワークピースごとに，ワークピースを金型内に搬入して金型を閉じ，その金型を加熱することにより金型内でワークピースを加熱してプレスし，その後，金型を冷却することにより金型内でワークピースを冷却し，その後に金型を開いてワークピースを搬出する，という工程が逐次に繰り返される。これらの工程の内，特に金型の加熱と金型の冷却にそれぞれかなり長い時間がかかり，これがスループット（一定時間内に加工できる製品数量）向上の障害となる。

従って，本発明の目的は，熱プレス装置において，実効的な加工時間を短縮し，スループットを向上させることにある。

本発明に従う，加熱された金型内でワークピースを加熱してプレスした後，前記金型を冷却することにより前記金型内で前記ワークピースを冷却するという手順で熱プレス加工を行なうための熱プレス装置は，金型をそれぞれ具備する複数のダイセットと，前記複数のダイセット内から選ばれた少なくとも１つのダイセットが装着でき，装着されたダイセットをプレスするプレス機と，前記プレス機に装着されるダイセットを前記複数のダイセットのなかで交換するダイセット交換装置と，各ダイセットに具備された金型を加熱及び冷却する温度調節装置とを備える。そして，前記プレス機に各ダイセットが装着されていないときに各ダイセットの金型を事前に加熱し，前記プレス機に各ダイセットが装着されているときに各ダイセットの金型を冷却するように，前記温度調節装置が動作する。

この熱プレス装置によれば，複数のダイセットが用意されており，これらの中から一部のダイセットが選ばれてプレス機に装着される。プレス機に装着されたダイセットでは金型による熱プレスと引き続く冷却とが行なわれ，これと並行して，プレス機に装着されていないダイセットでは金型の事前加熱が行なわれる。プレス機上のダイセットの冷却が終わると，それらのダイセットはプレス機から外され，代わって，事前加熱の終わったダイセットがプレス機に装着される。そして再び，プレス機に装着されたダイセットでは熱プレスと引き続く冷却とが行なわれ，これと並行して，プレス機から外されたダイセットでは金型の事前加熱が行なわれる。このような動作が繰り返されていく。その結果，実質的に金型の加熱時間と冷却時間がオーバラップすることになり，実効的な加工時間が短くなり，スループットが向上する。

一つの実施形態では，前記ダイセット交換装置が，前記複数のダイセットを列に配列し，前記複数のダイセットの列を前記プレス機に対して往復移動させるようになっている。別の実施形態では，ダイセット交換装置が，前記複数のダイセットを環に配列し，前記複数のダイセットの環を前記プレス機に対して回転移動（例えば，一回転方向へ回転移動，又は両回転方向へ往復回転移動させる）ようになっている。

また，一つの実施形態では，各ワークピースの各ダイセットへの自動的な搬入と搬出を行う搬入・搬出装置が更に設けられ，この搬入・搬出装置は前記プレス機内の位置にてワークピースの搬入出を行なう。別の実施形態では，搬入・搬出装置は前記プレス機の外の位置にてワークピースの搬入出を行なう。

本発明の別の観点に従う，加熱された金型内でワークピースを加熱してプレスした後，前記金型を冷却することにより前記金型内で前記ワークピースを冷却するという手順で熱プレス加工を行なう熱プレス方法は，第１の金型を事前に加熱する第１事前加熱ステップと，加熱された前記第１の金型に第１のワークピースを搬入する第１搬入ステップと，
加熱された前記第１の金型内で前記第１のワークピースを加熱してプレスし，その後に前記第１の金型を冷却することにより前記第１の金型内で前記第１のワークピースを冷却する第１熱プレスステップと，冷却された前記第１の金型から前記第１のワークピースを搬出する第１搬出ステップと，第２の金型を事前に加熱する第２事前加熱ステップと，加熱された前記第２の金型に第２のワークピースを搬入する第２搬入ステップと，加熱された前記第２の金型内で前記第２のワークピースを加熱してプレスし，その後に前記第２の金型を冷却することにより前記第２の金型内で前記第２のワークピースを冷却する第２熱プレスステップと，冷却された前記第２の金型から前記第２のワークピースを搬出する第２搬出ステップとを有する。そして，前記第１事前加熱ステップが前記第２熱プレスステップと並行して行われ，前記第２事前加熱ステップが前記第１熱プレスステップと並行して行われる。

本発明によれば，熱プレス加工の実効的な加工時間が短縮し，スループットを向上させることができる。

図１は，本発明に従う熱プレス装置の一実施形態の全体的な概略構成を示す。

この実施形態にかかる熱プレス装置１０は，液晶ディスプレイ用の導光板として用いられる熱可塑性の樹脂板３０の表面に所定パターンを熱転写するために用いられるものである。ただし，この用途は単なる例示に過ぎず，本発明が他の様々な用途のための熱プレス装置に適用できることはいうまでもない。

図１に示すように，この実施形態にかかる熱プレス装置１０は，複数，例えば２つ，のダイセット１２Ａ，１２Ｂを備える。これら２つのダイセット１２Ａ，１２Ｂは同じ構造を有する。各ダイセット１２Ａ，１２Ｂは，（その具体的な構成については後に説明するが，）金型とその金型を開閉可能に保持する周辺機構（この実施形態では，例えば真空チャンバ１６など）との組立体であって，プレス機６０に着脱自在に装着可能になっている。これら２つのダイセット１２Ａ，１２Ｂには，各ダイセット１２Ａ，１２Ｂの真空チャンバ１６を真空にするための真空ポンプ３２と，各ダイセット１２Ａ，１２Ｂの金型を加熱及び冷却するための温度調節装置３４が接続されている。

熱プレス装置１０は，１台のプレス機６０を備え，このプレス機６０には，ダイセット交換装置５０が結合されている。このダイセット交換装置５０上に，上述した２つのダイセット１２Ａ，１２Ｂが図中左右（水平）方向へ移動可能に取り付けられている。ダイセット交換装置５０は，これら２つのダイセット１２Ａ，１２Ｂうちの一方を自動的に選んでこれをプレス機６０に装着し，そして，プレス機６０に装着された一方のダイセットを他方のダイセットに自動的に交換する。例えば，図１では，左側のダイセット１２Ｂがプレス機６０に装着されているが，ダイセット交換装置５０が２つのダイセット１２Ｂ，１２Ａを図中左方向へ移動させると，右側のダイセット１２Ａがプレス機６０に装着され，左側のダイセット１２Ｂはプレス機６０の外へ位置する。また，図示しない１台又は複数台の搬入・搬出装置によって，ダイセット１２Ａ，１２Ｂの金型内に，ワープピースである樹脂板３０が自動的に搬入及び搬出される。

各ダイセット１２Ａ，１２Ｂの具体的な構造は以下のとおりである。

各ダイセット１２Ａ，１２Ｂは左右対称の構造をもち，図１では，その右側半分の部分が断面図で示されている。

図１に示すように，各ダイセット１２Ａ，１２Ｂは，上下２つの部分に分かれた真空チャンバ１６を有し，その２つの部分がガイドポスト２０に沿って上下に移動することで真空チャンバ１６が開閉する。真空チャンバ１６の上下２つの部分の合わさり面の周縁には真空パッキ１８が設けられている。ガススプリング２２が常に真空チャンバ１６を開く方向に付勢しており，真空チャンバ１６は外側から加圧されない状態では自動的に開くようになっている。真空チャンバ１６は前述した真空ポンプ３２に接続されている。２つのダイセット１２Ａ，１２Ｂの真空チャンバ１６，１６は，それらと真空ポンプ３２を接続する配管に設けられた図示しない弁の制御により，個別に真空状態にされ得るようになっている。

真空チャンバ１６の内側には，上下２つの部分に分かれた金型が取り付けられており，真空チャンバ１６の開閉に伴って金型も開閉するようになっている。金型の上下２つの部分の各々は，真空チャンバ１６の上下２つの部分の各々の内面に断熱材２４を介して固定された温度調節プレート２６と，その温度調節プレート２６上に固定されたスタンパ２８から構成される。スタンパ２８は，金属製（例えばニッケル製）の板であり，その表面には樹脂板３０に転写されるべき所定の凹凸パターンが形成されている。

温度調節プレート２６は，内部に液体が流れる流路を有し，加熱液入り配管４０，加熱液戻り配管４２，冷却液入り配管４４及び冷却液戻り配管４６を通じて，温度調節装置３４に接続されている。温度調節装置３４は，温度調節プレート２６に加熱液と冷却液を交互に循環させることにより，温度調節プレート２６の加熱と冷却を交互に行なう。２つのダイセット１２Ａ，１２Ｂの温度調節プレート２６，２６，２６，２６は，それらと温度調節装置３４を接続する配管４０，４２，４４，４６に設けられた図示しない弁の制御により，個別に温度調節にされ得るようになっている。

以上のような構成をもつ熱プレス装置１０の動作の概要は次のとおりである。

図１に示すように，プレス機６０に装着されていない方のダイセット１２Ａでは，ガススプリング２２の付勢力によって金型が上限位置にまで開き，そして，温度調節プレート２６に加熱液が循環されて，金型の事前の加熱が行なわれる。金型の事前加熱により，スタンパ２８の温度が，樹脂板３０の材料により決まる所定の転写温度にされる。一方，プレス機６０に装着されている方のダイセット１２Ｂでは，プレス機６０からプレス圧が加えられて真空チャンバ１６が閉じ，真空チャンバ１６内が真空にされ，さらに，真空チャンバ１６が閉まって金型（上記事前加熱により，既に転写温度になっている）が下限位置にまで閉じ，この状態で，まず樹脂板３０へのスタンパ２０のパターンの熱プレス転写が行なわれ，その後，温度調節プレート２６に冷却液が循環されて，金型と樹脂板３０の冷却が行なわれ，十分冷却がされた後に，プレス機６０が抜圧して真空チャンバ１６が開く。このように，プレス機６０の外にあるダイセット１２Ａでは金型の事前加熱の工程が行なわれ，これと並行して，プレス機６０内のダイセット１２Ｂでは，樹脂板３０の熱プレス転写の工程とが実行される。

その後，ダイセット交換装置５０によりダイセット１２Ａ，１２Ｂの移動交換が行なわれる。これにより，熱プレス転写工程の終わったダイセット１２Ｂがプレス機６０の外へ取り出され，代わりに，事前加熱工程の終わったダイセット１２Ａがプレス機６０に装着される。その後，上記と同様にして，ダイセット１２Ａでの樹脂板３０の熱プレス転写工程と，ダイセット１２Ｂでの金型の事前加熱工程とが，同時並行的に行なわれる。

このような動作の結果として，実効的な加工時間が短縮する。

以上の動作からなる加工サイクルが繰り返して実行される。それにより，多数の樹脂板３０の熱プレス加工が連続的に行なわれる。なお，各加工サイクルの中で，ダイセット１２Ａ，１２Ｂへの加工前の樹脂板３０（以下，「材料」という）の搬入と加工の終わった樹脂板３０（以下，「製品」という）の搬出の操作は，プレス機６０の内側の位置と外側の位置のいずれでも行なうようにすることもできるが，いずれにしても，図１には示されない搬入・搬出装置により自動的に行われる。

図２及び図３は，熱プレス装置１０の加工サイクルを段階的に示している。

図示のように，ダイセット交換装置５０は，その上に２つのダイセット１２Ａ，１２Ｂを一列に配列して，そのダイセット１２Ａ，１２Ｂの列を図中左右（水平）方向へ移動させることができるようになっている。ダイセット交換装置５０は，ステージＡ，Ｂ，Ｃという一列に並ぶ３つの異なる場所を有する。ダイセット１２Ａ，１２Ｂの列が水平方向へ移動することにより，それらのダイセット１２Ａ，１２ＢがステージＡ，Ｂ又はＢ，Ｃに配置されることになる。

中央のステージＢはプレス装置６０内に位置し，両端の２つのステージＡとＣはプレス装置６０の外側に位置する。ダイセット１２Ａ，１２Ｂは，ステージＢに配置されることによりプレス装置６０に装着され，そこからステージＡ又はＣへ移動することでプレス装置６０から外される。ステージＢでは，前述したように真空化，加熱プレス及び冷却の一連のステップからなる熱プレス加工の工程が行なわれる。ステージＡ，Ｃではそれぞれ事前加熱の工程が行なわれる。

１つの加工サイクルでは，図示のステップ１からステップ６が順次に行なわれる。材料の搬入と製品の搬出をプレス機６０内で行うかプレス機６０外で行なうかにより，一部のステップの動作が若干異なる。まず，材料の搬入と製品の搬出をプレス機６０内で行う場合について，図２及び図３に示すステップ１からステップ６の動作を，ダイセット１２Ａ，１２Ｂごとに説明する。

１．ステップ１
ダイセット１２ＡがステージＡに位置し（プレス機６０から外されている），ダイセット１２ＢがステージＢに位置する（プレス機６０に装着されている）。
（1）ステージＡのダイセット１２Ａ
ダイセット１２ＡがステージＡ上に正しく位置していることが確認され，ダイセット１２Ａが固定（クランプ）される。そして，金型の事前加熱が開始される。

（2）ステージＢのダイセット１２Ｂ
ダイセット１２Ｂがプレス機６０のボルスタ６４上（ステージＢ上）に正しく装着されたか確認され，その真空チャンバ１６が上限位置まで開いているか確認される。そして，材料が真空チャンバ１６内に搬入され，材料の搬入完了が確認される。前のステップから継続して，金型の加熱が行なわれている。

２．ステップ２
（1）ステージＡのダイセット１２Ａ
金型の事前加熱が継続される。

（2）ステージＢのダイセット１２Ｂ
プレス機６０のスライド６２が下降して，真空チャンバ１６を閉じる方向へ押す。真空チャンバ１６が閉じると，真空チャンバ１６内の真空引きが開始される。金型の温度が所定の転写温度に達していること，及び真空チャンバ１６内の真空度が規定値であることが確認されると，スライド６２は更に下降して，スタンパ２８を所定の圧力で材料に押し付け，それにより，材料の熱プレス転写加工が行なわれる。熱プレス転写加工後，スタンパ２８が所定の圧力で材料に押し付けられた状態となるようにスライド６２を保持しながら，真空チャンバ１６内の真空が開放され，金型の加熱が停止され，金型の冷却が開始される。その後，金型の温度が所定の冷却温度まで下がったこと，及び真空チャンバ１６内の真空度が所定の値まで下がったことが確認される。

３．ステップ３
（1）ステージＡのダイセット１２Ａ
金型の事前加熱が継続される。

（2）ステージＢのダイセット１２Ｂ
プレス機６０のスライド６２が上昇し，ダイセット１２Ｂがガススプリング２２の力で開く。スライド６２が所定位置まで上昇したことが確認される。真空チャンバ１６から製品の搬出が行われ，製品の搬出が完了したことが確認される。

４．ダイセット移動
ダイセット交換装置５０が，ダイセット１２ＡをステージＡからＢへ移動させ（プレス機６０に装着し），ダイセット１２ＢをステージＢからＣへ移動させる（プレス機６０から外す）。ダイセット１２Ａの金型の事前加熱は継続される。

５．ステップ４
（1）ステージＢのダイセットＡ
ダイセット１２Ａがプレス機６０のボルスタ６４上（ステージＢ上）に正しく装着されたか確認され，その真空チャンバ１６が上限位置まで開いているか確認される。そして，材料が真空チャンバ１６内に搬入され，材料の搬入完了が確認される。

（2）ステージＣのダイセットＢ
ダイセット１２ＢがステージＣ上に正しく位置していることが確認され，ダイセット１２Ｂが固定（クランプ）される。そして，金型の事前加熱が開始される。

６．ステップ５
（1）ステージＢのダイセットＡ
プレス機６０のスライド６２が下降して，真空チャンバ１６を閉じる方向へ押す。真空チャンバ１６が閉じると，真空チャンバ１６内の真空引きが開始される。金型の温度が所定の転写温度に達していること，及び真空チャンバ１６内の真空度が規定値であることが確認されると，スライド６２は更に下降して，スタンパ２８を所定の圧力で材料に押し付け，それにより，材料の熱プレス転写加工が行なわれる。熱プレス転写加工後，スタンパ２８が所定の圧力で材料に押し付けられた状態となるようにスライド６２を保持しながら，真空チャンバ１６内の真空が開放され，金型の加熱が停止され，金型の冷却が開始される。その後，金型の温度が所定の冷却温度まで下がったこと，及び真空チャンバ１６内の真空度が所定の値まで下がったことが確認される。

（2）ステージＣのダイセットＢ
金型の事前加熱が継続される。

７．ステップ６
（1）ステージＢのダイセットＡ
プレス機６０のスライド６２が上昇し，真空チャンバ１６がガススプリング２２の力で開く。スライド６２が所定位置まで上昇したことが確認される。真空チャンバ１６から製品の搬出が行われ，製品の搬出が完了したことが確認される。

８．ダイセット移動
ダイセット交換装置５０が，ダイセット１２ＢをステージＣからＢへ移動させ（プレス機６０に装着し），ダイセット１２ＡをステージＢからＡへ移動させる（プレス機６０から外す）。ダイセット１２Ｂの金型の事前加熱は継続される。

以上が，材料の搬入と製品の搬出をプレス機６０の内側で行う場合の動作である。次に，材料の搬入と製品の搬出をプレス機６０の外で行う場合について，図２及び図３に示すステップ１からステップ６の動作を，ダイセット１２Ａ，１２Ｂごとに説明する。

１．ステップ１
ダイセット１２ＡがステージＡに位置し（プレス機６０から外されている），ダイセット１２ＢがステージＢに位置する（プレス機６０に装着されている）。
（1）ステージＡのダイセット１２Ａ
ダイセット１２ＡがステージＡに正しく位置していることが確認され，ダイセット１２Ａが固定（クランプ）される。ダイセット１２Ａの真空チャンバ１６が上限位置まで開いていることが確認され，真空チャンバ１６から製品が搬出され，そして，製品の搬出完了が確認される。

（2）ステージＢのダイセット１２Ｂ
ダイセット１２Ｂがプレス機６０のボルスタ６４上（ステージＢ上）に正しく装着されていることが確認される。前のステップから継続して，金型の加熱が行われている。

２．ステップ２
（1）ステージＡのダイセット１２Ａ
金型の事前加熱が開始される。

（2）ステージＢのダイセット１２Ｂ
プレス機６０のスライド６２が下降して，真空チャンバ１６を閉じる方向へ押す。真空チャンバ１６が閉じると，真空チャンバ１６内の真空引きが開始される。金型の温度が所定の転写温度に達していること，及び真空チャンバ１６内の真空度が規定値であることが確認されると，スライド６２は更に加工して，スタンパ２８を所定の圧力で材料に押し付け，それにより，材料の熱プレス転写加工が行なわれる。熱プレス転写加工後，スタンパ２８が所定の圧力で材料に押し付けられた状態となるようにスライド６２を保持しながら，真空チャンバ１６内の真空が開放され，金型の加熱が停止され，金型の冷却が開始される。その後，金型の温度が所定の冷却温度まで下がったこと，及び真空チャンバ１６内の真空度が所定の値まで下がったことが確認される。
３．ステップ３
（1）ステージＡのダイセット１２Ａ
材料が真空チャンバ１６内に搬入され，材料の搬入完了が確認される。金型の事前加熱は継続される。

（2）ステージＢのダイセット１２Ｂ
プレス機６０のスライド６２が上昇し，ダイセット１２Ｂがガススプリング２２の力で開く。スライド６２が所定位置まで上昇したことが確認される。

５．ステップ４
（1）ステージＢのダイセットＡ
ダイセット１２Ａがプレス機６０のボルスタ６４上（ステージＢ上）に正しく装着されていることが確認される。金型の加熱は継続される。

（2）ステージＣのダイセットＢ
ダイセット１２ＢがステージＣに正しく位置していることが確認され，ダイセット１２Ｂが固定（クランプ）される。ダイセット１２Ｂの真空チャンバ１６が上限位置まで開いていることが確認され，真空チャンバ１６から製品が搬出され，そして，製品の搬出完了が確認される。

６．ステップ５
（1）ステージＢのダイセットＡ
プレス機６０のスライド６２が下降して，真空チャンバ１６を閉じる方向へ押す。真空チャンバ１６が閉じると，真空チャンバ１６内の真空引きが開始される。金型の温度が所定の転写温度に達していること，及び真空チャンバ１６内の真空度が規定値であることが確認されると，スライド６２は更に加工して，スタンパ２８を所定の圧力で材料に押し付け，それにより，材料の熱プレス転写加工が行なわれる。熱プレス転写加工後，スタンパ２８が所定の圧力で材料に押し付けられた状態となるようにスライド６２を保持しながら，真空チャンバ１６内の真空が開放され，金型の加熱が停止され，金型の冷却が開始される。その後，金型の温度が所定の冷却温度まで下がったこと，及び真空チャンバ１６内の真空度が所定の値まで下がったことが確認される。

（2）ステージＣのダイセットＢ
金型の事前加熱が開始される。

７．ステップ６
（1）ステージＢのダイセットＡ
プレス機６０のスライド６２が上昇し（スライド６２の下降は位置制御の方法で制御される），真空チャンバ１６がガススプリング２２の力で開く。スライド６２が所定位置まで上昇したことが確認される。

（2）ステージＣのダイセットＢ
材料が真空チャンバ１６内に搬入され，材料の搬入完了が確認される。金型の事前加熱は継続される。

図４は，材料搬入と製品搬出をプレス機６０内で行う場合におけるダイセット交換装置５０，プレス機６０及び搬入・搬出装置７０の一配置例を示す平面図である。図５は，同場合における別の配置例を示す平面図である。

図４及び図５中，下方が，プレス機６０の正面が向いている方向である。図４の配置例では，プレス機６０の前後方向にダイセット１２Ａ，１２Ｂを移動させるように，ダイセット交換装置５０がプレス機６０に対して配置される。一方，プレス機６０の左右方向で材料搬入と製品搬出を行うように，搬入・搬出装置７０がプレス機６０に対して配置される。図５の配置例では，プレス機６０の左右方向にダイセット１２Ａ，１２Ｂを移動させるように，ダイセット交換装置５０がプレス機６０に対して配置される。一方，プレス機６０の前後方向で材料搬入と製品搬出を行うように，搬入・搬出装置７０がプレス機６０に対して配置される
図６は，材料搬入と製品搬出をプレス機６０外で行う場合におけるダイセット交換装置５０，プレス機６０及び搬入・搬出装置７０の一配置例を示す平面図である。図７は，同場合における別の配置例を示す平面図である。

図６及び図７中，下方が，プレス機６０の正面が向いている方向である。図６の配置例では，プレス機６０の前後方向にダイセット１２Ａ，１２Ｂを移動させるように，ダイセット交換装置５０がプレス機６０に対して配置される。そして，プレス機６０の前方と後方の２箇所（ステージＡとＣ）でそれぞれ材料搬入と製品搬出を行うように，２台の搬入・搬出装置７０Ａ，７０Ｂがダイセット交換装置５０に対して直交するように配置される。図７の配置例では，プレス機６０の左右方向にダイセット１２Ａ，１２Ｂを移動させるように，ダイセット交換装置５０がプレス機６０に対して配置される。そして，プレス機６０の左方と右方の２箇所（ステージＡとＣ）でそれぞれ材料搬入と製品搬出を行うように，２台の搬入・搬出装置７０Ａ，７０Ｂがダイセット交換装置５０に対して直交するように配置される。

図８は，従来の熱プレス装置と上述した本発明の実施形態に従う熱プレス装置の動作を対比して示すタイムチャートである。図８Ａは従来の熱プレス装置の動作を，図８Ｂはプレス機内で材料搬入と製品搬出を行う場合の上記実施形態の動作を，図８Ｃはプレス機外で材料搬入と製品搬出を行う場合の上記実施形態の動作を，それぞれ示す。図８Ａ〜図８Ｃにおいて，両向き矢印が各工程の行われている時間区間（区間により時間長は異なる）である。また，図８の右端には，図８Ａ，Ｂ，Ｃの動作における各工程に必要な時間（単位：秒）を例示している。

図８Ａに示す従来装置の動作では，金型の加熱（材料の搬入開始から材料温度が転写温度になるまで：図８Ａの区間１〜４）に要する時間が例えば約３０秒，加熱した状態（熱間）でのプレス成形（同区間５）に要する時間は例えば約０．５秒，金型の冷却（冷却開始から製品が搬出可能になるまで：同区間６〜９）に要する時間が例えば約３０秒，そして，製品の搬出（同区間１０）に要する時間が例えば約３秒である。なお，材料搬入（同区間１）に要する時間は例えば約３秒，真空引き（同区間４）に要する時間は例えば約１秒であるが，これらは上記加熱工程に含まれている。従って，１つの製品あたりのトータルの加工時間は，金型加熱の時間（約３０秒）と熱間プレス成形の時間（約０．５秒）と金型冷却の時間（約３０秒）と製品搬出の時間（約３秒）を合わせた約６３．５秒である。

図８Ｂに示すプレス機内で材料搬入と製品搬出を行う場合の本発明の実施形態の動作では，金型の加熱はステージＡ，Ｃの間中行えるため，上述した約３０秒の所要時間は十分に確保することができる。そのため，１製品あたりのトータルの実効的な加工時間は，金型加熱を除いた他の工程の所要時間で決まる。すなわち，１製品あたりのトータルの実効的な加工時間は，これは，ステージＢにおける，材料搬入（図８Ｂの区間１）の所要時間（約３秒）と，真空引き（同区間２）の所要時間（約１秒）と，熱間成形（同区間３）の所要時間（約０．５）秒と，金型冷却（同区間４〜７）の所用時間（約３０秒）と，製品搬出（同区間８）の所要時間（約３秒）と，さらに，ダイセット交換の所要時間（約５秒）とを合わせた時間，すなわち，約４２．５秒である。従って，実効的な加工時間は図８Ａに示した従来装置よりも短縮し，スループットが向上する。

図８Ｃに示すプレス機外で材料搬入と製品搬出を行う場合の本発明の実施形態の動作では，材料搬入と製品搬出がステージＢでは行われないため，その分，実効的な加工時間が一層短縮される。すなわち，ステージＢに要する時間は，真空引き（図８Ｃの区間１）の所要時間（約１秒）と，熱間成形（同区間２）の所要時間（約０．５）秒と，金型冷却（同区間３〜６）の所用時間（約３０秒）とを合わせた時間，すなわち，約３１．５秒となる。なお，ステージＡ，Ｃの所要時間は，材料搬出（同区間１）の所要時間（約３秒）と金型加熱（同区間２〜６）の時間とを合わせた時間となる。このうち，金型加熱（同区間２〜６）の時間は，ステージＢで確保できる加熱時間（同区間１，約１秒）とダイセット交換の所要時間（約５秒）の分だけ，上述した所要時間約３０秒より短くて済むから，ステージＡ，Ｃの所要時間は約２４．５秒である。これは，ステージＢの所要時間である約３１．５秒内に十分収まる。よって，１製品あたりのトータルの実効的な加工時間は，上記ステージＢの所要時間（約３１．５秒）に，さらに，ダイセット交換の所要時間（約５秒）を合わせた時間，すなわち，約３６．５秒である。従って，図８Ｂに示した場合よりも実効的な加工時間が一層短縮し，スループットが一層向上する。

図９は，本発明の別の実施形態にかかる熱プレス装置８０の平面図である。

図９に示すように，熱プレス装置８０装置では，２台のプレス機６０Ａ，６０Ｂが向かい合うように配置される。この２台のプレス機６０Ａ，６０Ｂを繋ぐように，円環形のダイセット交換装置５０が設けられる。複数，例えば４つ，のダイセット１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Dが，環状のダイセット交換装置５０上に配列される。４つのダイセット１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Dのうちの２つ，例えばダイセット１２Ｂと１２Dは，２台のプレス機６０Ａ，６０Ｂ内にあり，他の２つ，例えばダイセット１２Ａと１２Ｃは，２台のプレス機６０Ａ，６０Ｂの外にある。ダイセット交換装置５０は，４つのダイセット１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Dを一つの回転方向（例えば右回りに）に回転移動させるか，又は，両回転方向へ往復回転移動させる。プレス機６０Ａ，６０Ｂ内では，それぞれ，図２，３に示したステージＢと同様に，熱プレス加工工程が行われる。プレス機６０Ａ，６０Ｂ外では，それぞれ，図２，３に示したステージＡ，Ｃと同様に，金型の事前加熱工程が行われる。

２台のプレス機６０Ａ，６０Ｂには，それぞれ，搬入・搬出装置７０Ａ，７０Ｂが取り付けられており，これらの搬入・搬出装置７０Ａ，７０Ｂは，プレス機６０Ａ，６０Ｂ内で材料搬入及び製品搬出を行う。なお，変形例として，搬入・搬出装置７０Ａ，７０Ｂをプレス機６０Ａ，６０Ｂの外（ダイセット１２Ａ，１２Ｂの位置）に設けてもよい。

このように複数台のプレス機を環状のダイセット交換装置で繋いだ構成によれば，一層高いスループットが得られる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。

本発明に従う熱プレス装置の一実施形態の全体的な概略構成図。熱プレス装置１０の具体的な動作を段階的に示した工程図。熱プレス装置１０の具体的な動作を段階的に示した工程図。材料搬入と製品搬出をプレス機６０内で行う場合におけるダイセット交換装置５０，プレス機６０及び搬入・搬出装置７０の一配置例を示す平面図。同場合における別の配置例を示す平面図。材料搬入と製品搬出をプレス機６０外で行う場合における一配置例を示す平面図。別の配置例を示す平面図。同場合における別の配置例を示す平面図。従来の熱プレス装置と本発明の実施形態に従う熱プレス装置の動作を対比して示すタイムチャート。本発明の別の実施形態に係る熱プレス装置の平面図。

符号の説明

１０，８０熱プレス装置
１２ダイセット
３０樹脂版（ワークピース）
３２真空ポンプ
３４温度調節装置
５０ダイセット交換装置
６０プレス機
７０搬入・搬出装置

Claims

加熱された金型内でワークピースを加熱してプレスした後，前記金型を冷却することにより前記金型内で前記ワークピースを冷却するという手順で熱プレス加工を行なうための熱プレス装置（１０）において，
金型をそれぞれ具備する複数のダイセット（１２Ａ，１２Ｂ）と，
前記複数のダイセット内から選ばれた少なくとも１つのダイセットが装着でき，装着されたダイセットをプレスするプレス機（６０）と，
前記プレス機に装着されるダイセットを前記複数のダイセットのなかで交換するダイセット交換装置（５０）と，
各ダイセットに具備された金型を加熱及び冷却する温度調節装置（３４）と
を備え，
前記プレス機に各ダイセットが装着されていないときに各ダイセットの金型を事前に加熱し，前記プレス機に各ダイセットが装着されているときに各ダイセットの金型を冷却するように，前記温度調節装置が動作する熱プレス装置。
前記ダイセット交換装置（５０）が，前記複数のダイセットを列に配列し，前記複数のダイセットの列を前記プレス機に対して往復移動させるようになっている請求項１記載の熱プレス装置。
前記ダイセット交換装置（５０）が，前記複数のダイセットを環に配列し，前記複数のダイセットの環を前記プレス機に対して一回転方向へ回転移動又は両回転方向へ往復回転移動させるようになっている請求項１記載の熱プレス装置。
各ワークピースの各ダイセットへの自動的な搬入と搬出を，前記プレス機の内又は外の位置にて行う搬入・搬出装置（７０）を更に備える請求項１記載の熱プレス装置。
加熱された金型内でワークピースを加熱してプレスした後，前記金型を冷却することにより前記金型内で前記ワークピースを冷却するという手順で熱プレス加工を行なう熱プレス方法において，
第１の金型を事前に加熱する第１事前加熱ステップと，
加熱された前記第１の金型に第１のワークピースを搬入する第１搬入ステップと，
加熱された前記第１の金型内で前記第１のワークピースを加熱してプレスし，その後に前記第１の金型を冷却することにより前記第１の金型内で前記第１のワークピースを冷却する第１熱プレスステップと，
冷却された前記第１の金型から前記第１のワークピースを搬出する第１搬出ステップと，
第２の金型を事前に加熱する第２事前加熱ステップと，
加熱された前記第２の金型に第２のワークピースを搬入する第２搬入ステップと，
加熱された前記第２の金型内で前記第２のワークピースを加熱してプレスし，その後に前記第２の金型を冷却することにより前記第２の金型内で前記第２のワークピースを冷却する第２熱プレスステップと，
冷却された前記第２の金型から前記第２のワークピースを搬出する第２搬出ステップと
を有し，
前記第１事前加熱ステップを前記第２熱プレスステップと並行して行い，前記第２事前加熱ステップを前記第１熱プレスステップと並行して行う熱プレス方法。