JP2006168295A - プレス成形装置 - Google Patents

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宏治 三吉
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Abstract

【課題】 プレス成形装置に取り付けられる上下の型の位置合わせを行い、成型品の精度を向上させる。
【解決手段】
互いに接近及び離反運動をするベースプレート11,31と、ベースプレート11,31に着脱可能に取り付けられた型部材19,39とを備え、型部材19,39で加工対象物2をプレスするプレス成型装置1であって、ベースプレート31に固定され、型部材39と当接して型部材39の位置決めをする位置決めピン51,52を備え、位置決めピン51,52は、ベースプレート11,31が接近したときにベースプレート11の型部材19にも当接し、それにより型部材19をベースプレート31に対して位置決めする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、加工対象物をプレス成形するプレス成型装置に関し、特にプレスする型の位置あわせをして精度を向上させたプレス成形装置に関する。

熱転写プレス成形では、加熱冷却機能をもった温度調節プレート上に微細なパターンを転写するための板厚0.2〜0.5mmのスタンパを取り付け、温度調節プレートによってスタンパの温度を熱可塑性の加工対象物の熱軟化温度以上に加熱した後、スタンパを材料の表面に押付けて加工対象物の表面に微細パターンを転写成形する。

このような熱転写プレス成形において、加工対象物が上下のスタンパに対して同時に接するように加工対象物を保持する装置が知られている(例えば特許文献1)。
特開2003−62845号公報

アクリル板などの上下面に微細な光学パターンを転写成形する導光板の場合、上下面に転写成形される光学パターンの相対的な位置のズレは0.1mm程度以下でなければならない。従って、上下のスタンパがずれないように精度よく取り付けなければならないが、特許文献1には、スタンパ及び加工対象物の位置決めに関しては記載されていない。

また、導光板の場合、側面(入光面)は鏡面でなければならないので、プレス成形後に成形品の側面を機械加工で鏡面に仕上げる2次加工が行われるこの2次加工では、機械的な加工を行うための加工基準面が側面コーナー部に必要になる。

しかしながら、熱転写プレス成形では、所定の寸法に切断されたアクリル板の上下面に加熱されたスタンパをプレスで押付けて光学パターンを転写成形するので、アクリル板の側面は自由に変形し、図8のように成形品の側面の上下部分が張り出した形状となってしまう。基準加工面もこのよう変形した状態では、2次加工の際の精度を確保できない。

そこで、本発明の目的は、プレス成形装置に取り付けられる上下の型の位置合わせを行い、成型品の精度を向上させることである。

本発明の一実施態様に従うプレス成形装置は、互いに接近及び離反運動をする第1及び第2のベースプレートと、前記第1及び第2のベースプレートに着脱可能に取り付けられた第1及び第2の型部材とを備え、前記第1及び第2の型部材で加工対象物をプレスする。そして、前記第1のベースプレートに固定され、前記第1の型部材と当接して前記第1の型部材の位置決めをする位置決めガイド部材を備える。前記位置決めガイド部材は、前記第1及び第2のベースプレートが接近したときに第2のベースプレートの第2の型部材にも当接し、それにより第2の型部材を第1のベースプレートに対して位置決めする。

好適な実施形態では、前記位置決めガイド部材は、基準位置を定める第1の要素と、第2の要素とを備える。そして、前記第1の要素は、前記第1及び第2のベースプレートの接近・離反方向と直行する平面上の第1の位置に固定されていて、これにより前記第1の型部材の所定箇所を前記基準位置に位置決めし、前記第2の要素は、前記平面上の第2の位置に固定されていて、これにより前記第1の型部材の前記平面上での第1の方向に対する位置決めをし、かつ、第1の方向と直行する第2の方向への熱膨張を許容するようになっていてもよい。

好適な実施形態では、前記第1及び第2の型部材は長方形の板材である。そして、前記第1の要素は、前記第1の型部材の第1のコーナー近傍に当接し、前記第2の要素は、前記第1の型部材の第2のコーナー近傍に当接し、前記第2の方向は、前記第1の型部材の長辺または短辺方向であってもよい。

好適な実施形態では、前記位置決めガイド部材は位置決めピンである。そして、前記第1の型部材は、前記位置決めピンが貫通することで位置決めをするための貫通孔を有し、前記第2の型部材は、前記第1及び第2のベースプレートが接近したときに前記位置決めピンが貫通する貫通孔を有するようにしてもよい。

好適な実施形態では、前記加工対象物の位置決め装置をさらに備える。前記位置決め装置は、前記位置決めガイド部材近くの基準となる第1の位置決めユニットと、より遠くの第2の位置決めユニットとを備える。そして、前記第1の位置決めユニットは、前記加工対象物の第1の箇所に当接し、前記第1の箇所を第1のベースプレートの所定位置に位置決めし、前記第2の位置決めユニットは、前記加工対象物の第2の箇所に当接し、押圧により前記加工対象物を第1のユニットへ押しつけるようにしてもよい。

好適な実施形態では前記位置決め装置は、前記第1のベースプレートに取り付けられていてもよい。

好適な実施形態では、前記加工対象物は板材である。そして、前記第1及び第2の位置決めユニットは前記加工対象物の側面に当接し、前記加工対象物が前記第1及び第2の型部材に当接しないように支えるようにしてもよい。

好適な実施形態では、前記加工対象物は長方形の板材である。第1の位置決めユニットは第1のベースプレートに固定されていて、前記加工対象物の第1のコーナーの側面に当接し、第2の位置決めユニットは第1のコーナーと対角位置にある、前記加工対象物の第2のコーナーの側面に当接し、前記第1のコーナーの方向へ前進及び後退可能であってもよい。

好適な実施形態では、前記加工対象物の位置決め装置は、前記第1及び第2のベースプレートの接近・離反方向への可動機構を備えていて、前記第1及び第2のベースプレートが接近したときに、前記加工対象物が前記第1及び第2の型部材にほぼ同時に当接するようにしてもよい。

好適な実施形態では、前記加工対象物の位置決め装置は、プレス成形中も前記加工対象物の前記第1及び第2のコーナーの側面に当接し、この当接箇所に前記加工対象物の2次加工のための加工基準を形成するようにしてもよい。

以下、本発明の一実施形態に係る熱転写プレス成形装置について、図面を参照して説明する。

図1は、本実施形態に係る熱転写プレス成形装置1の側面図である。同図に示すように、熱転写プレス成形装置1は、それぞれ型部材19、39を備えた上盤21と下盤23とを備え、これらが互いに接近及び離反運動をし、板状の加工対象物2をプレス成形する。

上盤21はベースプレート11を備え、このベースプレート11から下盤23に向かってスペーサ12と、断熱板13と、板状の温度調節容器(以下、温度調節プレートという)14と、所定の凹凸パターンを加工対象物に転写するためのスタンパ15とがこの順序で積層されている。下盤23も同様に、ベースプレート31から上盤21へ向かって、スペーサ32と、断熱板33と、温度調節プレート34と、スタンパ15と対になるスタンパ35とがこの順序で積層されている。上盤21と下盤23の間でプレスされる加工対象物2は、位置決め装置40、41によって側面から保持されている。

加工対象物2は、熱可塑性樹脂製の板、例えば、アクリル製またはポリカーボネート製の導光板用の板である。スタンパ15、35は、それぞれ、例えば導光板の表面に形成されるべき凹凸形状を表面に有したニッケル製の、0.2〜0.5mm程度の厚さを有する薄板である。

次に、図2を用いて熱転写プレス成形装置1の詳細な構成を説明する。図2(a)は、上盤21から下盤23方向をみたときの平面図であり、(b)は(a)におけるAA断面図であり、(c)は(a)におけるBB断面図である。

図2(a)を参照すると、ベースプレート31の、上盤21と対向する平面310上には、位置決めピン51、52が設けられている。断熱版34及び温度調節プレート34は、位置決めガイド部材である位置決めピン51、52と当接してベースプレート31に対して位置決めされている。さらに、スタンパ35は、温度調節プレート34に対して位置決めされている。従って、スタンパ35及び温度調節プレート34からなる型部材39が位置決めガイド部材と当接して位置決めされている。

ここで、位置決めピン51、52は、同図(b)に示すように、スペーサ32に固定されている。このスペーサ32は、さらに、ノックピン311によりベースプレート31に固定されているので、この結果、位置決めピン51、52がベースプレート31に対して固定されている。同図(a)を参照すると、平面310上に設けられた位置決めピン51は、位置決めの基準位置を定める。そして、位置決めピン51から図中のY軸方向へ所定距離だけ離れた位置に位置決めピン52が固定されている。

温度調節プレート34には、貫通孔341、342が設けられている。そして、温度調節プレート34は、この貫通孔341、342に位置決めピン51、52が貫通するように取り付けられ、これにより位置決めされている。なお、温度調節プレート34の下層にあるスペーサ32と断熱板33にも、同様に貫通孔が設けられていて、位置決めピン51、52が貫通している。なお、温度調節プレート34は、位置決めガイド部材に当接することで位置決めされていればよく、ここで示したように位置決めピンと貫通孔を用いる場合に限らない。

ここで、貫通孔341は、位置決めピン51と同径で、位置決めピン51がちょうど貫通するサイズである。これに対して貫通孔342は、図中のY軸方向に長い長孔になっている。これにより、図中X軸方向に対しては完全に位置決めがされる一方、Y軸方向に対しては、温度調節プレート34の熱膨張を許容するようになっている。

温度調節プレート34の上には、スタンパ35の位置を決めるための治具36が取り付けられている。治具36も位置決めピン51と同径の貫通孔361を有する。そして、位置決めピン51が、貫通孔361を貫通するように治具36が取り付けられている。さらに治具36は、別の図示しない位置決めピンによって、温度調節プレート34に確実に位置決めされる。治具36は、スタンパ35のコーナーと合致する形状であり、スタンパ35の一つのコーナーと当接している。これにより、治具36はスタンパ35の位置を固定する。ここで、コーナーの位置が決定することにより、スタンパ35の2辺の位置が定まるので、スタンパ35の向きも定まる。なお、上盤21には治具36と対称の形状をした治具16((b)参照)が取り付けられている。

温度調節プレート34は、ボルト38、38でスペーサ32に固定されている。ここで、ボルト38で固定している部分の断面図を図3に示す。ボルト38は、頭部381と雌ねじ部383との間に胴部382が設けられている。胴部382の高さは断熱板33と温度調節プレート34の厚みの和よりもわずかに高い。さらに、温度調節プレート34などのねじ孔343は胴部382よりも一回り太くなっており、温度調節プレート34が熱膨張をしても歪みが出ないような遊びが設けられている。

次に、同図(b)を参照すると、上盤21は、位置決めピン51、52を備えていない点を除き、下盤23と共通の構成となっている。すなわち、ベースプレート11にはノックピン111によりスペーサ12が固定され、スペーサ12の上層には断熱板13及び温度調節プレート14が固定されている。そして、スペーサ12、断熱板13及び温度調節プレート14にはそれぞれ貫通孔が設けられている。そして、温度調節プレート14に取り付けられた治具16によりスタンパ15が位置決めされている。そして、上盤21と下盤23とが接近したときには、位置決めピン51、53が上盤21の温度調節プレート14等に設けられた貫通孔141、142を貫通する。これにより、温度調節プレート14及びこれに取り付けられたスタンパ15がベースプレート31に対して位置決めされる。温度調節プレート14は、ボルト38と同様な構造のボルトでスペーサ12に固定されている。

なお、温度調節プレート14にスタンパ15の位置決めをするための治具16を取り付ける際は、位置決めピン51、52と同径のダミーピンを用いて取り付けを行う。

次に、同図(a)及び(c)を参照すると、加工対象物2の位置決め装置40、41、42がベースプレート31に固定されている。位置決め装置40、41、42は、それぞれ、ベースプレート31に固定された取り付けブロック403、413と、取り付けブロック403、413に固定されたシリンダ401、411、421と、シリンダ401、411、421に取り付けられた位置決めプレート402、412、422とを備える。各位置決めプレート402、412、422が加工対象物2の側面に当接して加工対象物2を保持するとともに位置決めをする。

位置決め装置40は、位置決めの基準となる位置決めピン51の近傍に設けられている。位置決めプレート402の加工対象物2との接触面は、加工対象物2のコーナーに適合するように直角形状になっている。位置決めプレート402は、シリンダ401により加工対象物2の対角線の方向に対して前進及び後退可能となっている。位置決めをする際は、シリンダ401が位置決めプレート402を加工対象物2の対角線方向に当接する。

位置決め装置42は、位置決め装置40からY軸方向へ離れた位置、すなわち位置決めピン52の近傍に設けられている。シリンダ421は、位置決めプレート422をX軸方向へ前進及び後退させ、加工対象物2に当接する。

位置決め装置41は、位置決め装置40の加工対象物2の対角位置に設けられている。そして、位置決め装置41は、位置決め装置40と同様の構成を備え、且つ位置決め装置40と向かい合うように配置されている。つまり、位置決め装置41は、加工対象物2を位置決め装置40へ向けて押圧して位置決めを行う。

上記のような構成を備える位置決め装置40、41、42が加工対象物2の位置決めをする際は、位置決めプレート402と位置決めプレート422をまず固定し、加工対象物2を搬入した後、シリンダ411が位置決めプレート412を前進させて、位置決めプレート402、412、422がそれぞれ加工対象物2を側面から押圧して支え、位置決めをする。これにより、加工対象物2の位置を自在に定めることができる。

ここで、プレス成形された加工対象物(成型品)の位置決めプレート402、412、422に当接している側面の断面形状は、図4に示すようになる。すなわち、位置決めプレート402、412、422が当接している部分210は、プレスによる変形の影響を受けず、位置決めプレート402、412、422の形状の当接面の形状(平面)が保たれている。従って、位置決めプレート402、412が接しているコーナーのいずれかを2次加工の際の加工基準面として用いることができる。特に、次に説明する位置決め装置40が固定式の場合、位置決めプレート402と当接するコーナーを加工基準面とするよい。

これにより、例えば図7に示すように、加工基準面が成形されると同時に、転写されたパターンの加工対象物2に対する傾きも0.1度以内に押さえることができ、0.5〜1.0mm程度の加工代も確保できる。

位置決め装置40及び42については、図5(a)に示すようにシリンダを備えない構成でもよい。つまり、位置決めプレート404の位置はベースプレート31に対して固定されていて、位置決めプレート412のみを可動式としてもよい。

さらに、図5(b)及び(c)に示すように、位置決め装置40、41、42が上下方向に移動する可動機構405、415を備える構成でもよい。これにより、位置決め装置40、41、42が加工対象物2を保持した状態で上下に移動可能となる。この結果、加工対象物2をほぼ同時にスタンパ15、35に接触させることができる。ここで、さらに、図示するように上盤21に押し下げロッド406、416をさらに備えてもよい。

なお、図5(c)の態様のプレス成形装置において、上盤21と下盤23の間に加工対象物2が搬入され、プレス前の状態を示す図と、プレスしているときの状態を示す図とを図6に示す。

上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

例えば、加工対象物の位置決め装置は、必ずしもベースプレートに固定されていなくてもよい。例えば、プレス成形装置の図示しない構成に固定されていてもよいし、他の装置に固定されていてもよい。

本発明の一実施形態に係る熱転写プレス成形装置1の側面図である。 熱転写プレス成形装置1の詳細な構成を示す図である。 ボルト38固定部の断面図である。 成型品の位置決めプレートと当接していた側面の断面形状を示す図である。 熱転写プレス成形装置の他の実施形態を示す図である。 熱転写プレス成形装置の他の実施形態を示す図である。 成型品の2次加工用の基準面を示す図である。 従来技術を示す図である。

符号の説明

1 熱転写プレス成形装置
2 加工対象物
11、31 ベースプレート
12、32 スペーサ
13、33 断熱板
14、34 温度調節プレート
15、35 スタンパ
16、36 治具
19、39 型部材
21 上盤
23 下盤
38 ボルト
40、41 位置決め装置
51、52 位置決めピン

Claims (10)

  1. 互いに接近及び離反運動をする第1及び第2のベースプレートと、前記第1及び第2のベースプレートに着脱可能に取り付けられた第1及び第2の型部材とを備え、前記第1及び第2の型部材で加工対象物をプレスするプレス成型装置であって、
    前記第1のベースプレートに固定され、前記第1の型部材と当接して前記第1の型部材の位置決めをする位置決めガイド部材を備え、
    前記位置決めガイド部材は、前記第1及び第2のベースプレートが接近したときに第2のベースプレートの第2の型部材にも当接し、それにより第2の型部材を第1のベースプレートに対して位置決めするプレス成形装置。
  2. 前記位置決めガイド部材は、
    基準位置を定める第1の要素と、第2の要素とを備え、
    前記第1の要素は、前記第1及び第2のベースプレートの接近・離反方向と直行する平面上の第1の位置に固定されていて、これにより前記第1の型部材の所定箇所を前記基準位置に位置決めし、
    前記第2の要素は、前記平面上の第2の位置に固定されていて、これにより前記第1の型部材の前記平面上での第1の方向に対する位置決めをし、かつ、第1の方向と直行する第2の方向への熱膨張を許容するようになっている請求項1記載のプレス成形装置。
  3. 前記第1及び第2の型部材は長方形の板材であり、
    前記第1の要素は、前記第1の型部材の第1のコーナー近傍に当接し、
    前記第2の要素は、前記第1の型部材の第2のコーナー近傍に当接し、
    前記第2の方向は、前記第1の型部材の長辺または短辺方向である請求項2記載のプレス成形装置。
  4. 前記位置決めガイド部材は位置決めピンであり、
    前記第1の型部材は、前記位置決めピンが貫通することで位置決めをするための貫通孔を有し、
    前記第2の型部材は、前記第1及び第2のベースプレートが接近したときに前記位置決めピンが貫通する貫通孔を有する請求項1記載のプレス成形装置。
  5. 前記加工対象物の位置決め装置をさらに備え、
    前記位置決め装置は、前記位置決めガイド部材近くの基準となる第1の位置決めユニットと、より遠くの第2の位置決めユニットとを備え、
    前記第1の位置決めユニットは、前記加工対象物の第1の箇所に当接し、前記第1の箇所を第1のベースプレートの所定位置に位置決めし、
    前記第2の位置決めユニットは、前記加工対象物の第2の箇所に当接し、押圧により前記加工対象物を第1のユニットへ押しつけるようにする請求項1記載のプレス成形装置。
  6. 前記位置決め装置は、前記第1のベースプレートに取り付けられている請求項5記載のプレス成形装置。
  7. 前記加工対象物は板材であり、
    前記第1及び第2の位置決めユニットは前記加工対象物の側面に当接し、前記加工対象物が前記第1及び第2の型部材に当接しないように支える請求項5記載のプレス成形装置。
  8. 前記加工対象物は長方形の板材であり、
    第1の位置決めユニットは第1のベースプレートに固定されていて、前記加工対象物の第1のコーナーの側面に当接し、
    第2の位置決めユニットは第1のコーナーと対角位置にある、前記加工対象物の第2のコーナーの側面に当接し、前記第1のコーナーの方向へ前進及び後退可能である請求項5記載のプレス成形装置。
  9. 前記加工対象物の位置決め装置は、前記第1及び第2のベースプレートの接近・離反方向への可動機構を備えていて、前記第1及び第2のベースプレートが接近したときに、前記加工対象物が前記第1及び第2の型部材にほぼ同時に当接する請求項5記載のプレス成形装置。
  10. 前記加工対象物の位置決め装置は、プレス成形中も前記加工対象物の前記第1及び第2のコーナーの側面に当接し、この当接箇所に前記加工対象物の2次加工のための加工基準を形成する請求項8記載のプレス成形装置。
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