JP2007090851A - Press-forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct approximately uniform transfer forming to a workpiece in press-forming even in the case wherein the workpiece has a variation of board thickness and flatness. <P>SOLUTION: An approximately rectangular parallelepiped elastic article 21 is attached to a portion from a central part to a circumferential edge part of an undersurface (bottom surface) of an upper die set 19. The elastic article 21 absorbs a tilt of the workpiece 35 during pressing the workpiece 35 by cooperation of an upper frame body 300 with a lower frame body 100, and thus, the elastic article 21 is composed of an elastic material such as urethane rubber, nitrile rubber, silicone rubber or fluororubber. For example the elastic article 21 has a thickness of 30 mm and shore hardness of 90. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するプレス成形装置に関する。   The present invention relates to a press molding apparatus for transferring a desired pattern onto the surface of a workpiece between an upper mold and a lower mold in cooperation with an upper mold and a lower mold.

従来、略矩形の熱可塑性樹脂板状体に対し、転写板を用いて加圧及び転写を行う導光板のプレス成形に関して、成形サイクルの短縮化を可能にすると共に、熱可塑性樹脂板状体への均一な加圧及び転写を比較的簡単な構成によって行うことを目的とした導光板のプレス成形方法、及び装置が提案されている。   Conventionally, with respect to press molding of a light guide plate that performs pressurization and transfer using a transfer plate to a substantially rectangular thermoplastic resin plate, it is possible to shorten the molding cycle and to a thermoplastic resin plate There has been proposed a light guide plate press molding method and apparatus for the purpose of performing uniform pressurization and transfer with a relatively simple structure.

上記提案に係る装置では、ベッド側の第一の型、及び上可動盤側の第二の型の双方に、平板状の冷却盤と、冷却盤に設けられる、1成形サイクル中に昇温制御される抵抗加熱板と、抵抗加熱板の表面側に設けられるスタンパ、即ち、転写板と、が夫々備えられる。上記各部に加えて、更に、冷却盤から抵抗加熱板を離隔するための油圧シリンダと、スタンパと抵抗加熱板との間、及び抵抗加熱板と冷却盤との間に夫々に介在し、スタンパと抵抗加熱板との間、及び抵抗加熱板と冷却盤との間を夫々電気的に絶縁するための複数の絶縁体も備えられる。スタンパは、抵抗加熱板によって加熱され、前記熱可塑性樹脂板状体に対し直接加圧することで転写成形を行う(例えば特許文献1参照)。   In the apparatus according to the above proposal, the temperature control is performed during one molding cycle in which both the first die on the bed side and the second die on the upper movable platen side are provided with a flat plate cooling plate and the cooling platen. And a stamper provided on the surface side of the resistance heating plate, that is, a transfer plate. In addition to the above parts, a hydraulic cylinder for separating the resistance heating plate from the cooling plate, a stamper and the resistance heating plate, and a resistance heating plate and the cooling plate, respectively, A plurality of insulators are also provided for electrically insulating between the resistance heating plate and between the resistance heating plate and the cooling plate. The stamper is heated by a resistance heating plate and directly pressurizes the thermoplastic resin plate to perform transfer molding (see, for example, Patent Document 1).

特開2004‐074769号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-0774769

上記提案に係る導光板のプレス成形方法、及び装置では、上述した複数の絶縁体の少なくとも一つを、弾性体にすることで良好な転写が可能になるとされている。確かに上記提案によれば、被加工材である熱可塑性樹脂板状体が持つ凹凸を吸収することが可能であるかも知れない。しかし、上記複数の絶縁体は、通電する抵抗加熱板とスタンパとの間、及び該抵抗加熱板と冷却盤との間の電気的な絶縁を主な目的としているもので、それ故に、弾性体、即ち、上記絶縁体を挿入する箇所が、上記抵抗加熱板の上下面(即ち、表面側と裏面側)に限定される。   In the light guide plate press molding method and apparatus according to the above proposal, it is said that good transfer is possible by using at least one of the plurality of insulators as an elastic body. Certainly, according to the above proposal, it may be possible to absorb the unevenness of the thermoplastic resin plate that is the workpiece. However, the plurality of insulators are mainly intended for electrical insulation between the resistance heating plate to be energized and the stamper, and between the resistance heating plate and the cooling plate. That is, the place where the insulator is inserted is limited to the upper and lower surfaces (that is, the front surface side and the back surface side) of the resistance heating plate.

ところで、微細なパターンを有するスタンパを用いて熱可塑性樹脂板状体の表面に該微細なパターンを転写する熱プレス成形においては、転写されるパターンの凹凸の高さは数μmから数10μmである。これに対して、被加工材である熱可塑性樹脂板状体の板厚は±0.1mm程度のバラツキを持っており、更に、スタンパが取付けられる金型の厚みや平面度、及びスタンパ自身の板厚や平面度にも0.01〜0.05mm程度のバラツキがある。   By the way, in the hot press molding in which the fine pattern is transferred onto the surface of the thermoplastic resin plate using a stamper having a fine pattern, the height of the unevenness of the transferred pattern is several μm to several tens of μm. . On the other hand, the plate thickness of the thermoplastic resin plate that is the workpiece has a variation of about ± 0.1 mm, and further, the thickness and flatness of the mold to which the stamper is attached, and the stamper's own plate. There is also a variation of about 0.01 to 0.05 mm in thickness and flatness.

そのため、熱可塑性樹脂板状体の転写成形時に、スタンパと(被加工材である)熱可塑性樹脂板状体との接触面に成形面圧のバラツキが生じて、被加工材(である熱可塑性樹脂板状体の)表面に上記パターンの転写が十分に行われない部分ができるという不具合が生じる。このような事情から、被加工材である熱可塑性樹脂板状体の板厚に傾斜がある場合には、上記提案では、傾斜を吸収するのが難しいと言える。特に、一度に多数個の転写成形を行う所謂多数個取り成形においては、各々の被加工材(熱可塑性樹脂板状体)内での板厚や平面度のバラツキに加えて、各被加工材間での板厚のバラツキが大きいために、被加工材表面に対するスタンパの片当りが生じ、それ故に良好な転写成形が行えないという問題があった。   Therefore, at the time of transfer molding of the thermoplastic resin sheet, the molding surface pressure varies on the contact surface between the stamper and the thermoplastic resin sheet (which is the workpiece), and the workpiece (the thermoplastic material) There arises a problem that a portion where the above pattern is not sufficiently transferred is formed on the surface of the resin plate-like body. Under such circumstances, it can be said that it is difficult to absorb the inclination in the above proposal when the plate thickness of the thermoplastic resin plate-like body that is a workpiece has an inclination. In particular, in so-called multi-cavity molding, in which a large number of transfer moldings are performed at a time, in addition to variations in plate thickness and flatness within each workpiece (thermoplastic resin plate), each workpiece Due to the large variation in the plate thickness between the two, there is a problem in that the stamper is in contact with the surface of the work material, and hence good transfer molding cannot be performed.

従って本発明の目的は、プレス成形において、被加工材の板厚や平面度にバラツキがあった場合でも、該被加工材に対し、略均一に転写成形を施すことができるようにすることにある。   Accordingly, an object of the present invention is to enable transfer molding to be performed substantially uniformly on a workpiece even when the plate thickness and flatness of the workpiece vary in press molding. is there.

また、本発明の別の目的は、複数個の被加工材に対し、同時に転写成形を行うプレス成形において、個々の被加工材内での板厚や平面度のバラツキに加えて、各被加工材間での板厚のバラツキがある場合でも、それらの被加工材に対し、夫々略均一に転写成形を施すことができるようにすることにある。   In addition, another object of the present invention is to provide a plurality of workpieces in press molding in which transfer molding is performed simultaneously, in addition to variations in plate thickness and flatness within each workpiece, each workpiece. Even when there is variation in the plate thickness between the materials, the object is to make it possible to perform transfer molding substantially uniformly on the workpieces.

本発明の第1の観点に従うプレス成形装置は、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するもので、上記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、上記上側金型及び/又は上記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、上記上側金型、及び上記下側金型の少なくとも一方に、上記スタンパの持つ転写用パターンを上記被加工材の表面に加圧転写するに際して、上記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、を備える。   In the press molding apparatus according to the first aspect of the present invention, the upper mold and the lower mold cooperate to form a desired pattern on the surface of the workpiece between the upper mold and the lower mold. A stamper having a desired transfer pattern, which is to be transferred and is attached to the upper mold and / or the lower mold in a state where surface contact is possible with the surface of the workpiece, and the upper mold And an elastic member for absorbing variations in the thickness of the workpiece when the transfer pattern of the stamper is pressure-transferred to the surface of the workpiece on at least one of the lower molds, Is provided.

本発明の第1の観点に係る好適な実施形態では、上記スタンパが、上記上側金型及び/又は上記下側金型に取付けられた温度調整機構に面接触され、上記温度調整機構によって所定温度に加熱された状態で、上記所望の転写用パターンが上記被加工材の表面に加圧転写される。   In a preferred embodiment according to the first aspect of the present invention, the stamper is brought into surface contact with a temperature adjustment mechanism attached to the upper mold and / or the lower mold, and a predetermined temperature is set by the temperature adjustment mechanism. The desired transfer pattern is pressure-transferred onto the surface of the workpiece while being heated.

上記とは別の実施形態では、上記スタンパが、ニッケル、又はSUSによって構成されている。   In an embodiment different from the above, the stamper is made of nickel or SUS.

また、上記とは別の実施形態では、上記上側金型が、互いに独立した複数個の駆動軸、及び互いに独立した複数個の駆動機構によって上下方向に移動自在に支持されている。   In an embodiment different from the above, the upper mold is supported by a plurality of mutually independent drive shafts and a plurality of mutually independent drive mechanisms so as to be movable in the vertical direction.

また、上記とは別の実施形態では、上記上側金型が、上記被加工材への上記スタンパが持つ転写用パターンの加圧転写時に上記各駆動軸に係る荷重が略等しくなるような状態で、上記各駆動機構を通じて下方向への移動が制御される。   In an embodiment different from the above, the upper mold is in a state in which the loads on the drive shafts are substantially equal during the pressure transfer of the transfer pattern of the stamper to the workpiece. The downward movement is controlled through each of the drive mechanisms.

また、上記とは別の実施形態では、上記弾性部材が、ショア硬度が略90の材料により構成されている。   In an embodiment different from the above, the elastic member is made of a material having a Shore hardness of about 90.

また、上記とは別の実施形態では、上記弾性部材が、ウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッソゴムのうちの何れか1つの材料によって構成されている。   In an embodiment different from the above, the elastic member is made of any one material of urethane rubber, nitrile rubber, silicone rubber, and fluorine rubber.

また、上記とは別の実施形態では、上記温度調整機構と上記弾性部材との間には、断熱用部材が少なくとも介在している。   In an embodiment different from the above, at least a heat insulating member is interposed between the temperature adjusting mechanism and the elastic member.

また、上記とは別の実施形態では、上記断熱用部材が、エポキシ樹脂にて構成されている。   Moreover, in embodiment different from the above, the said heat insulation member is comprised with the epoxy resin.

更に、上記とは別の実施形態では、上記スタンパと上記弾性部材とが、一体的に構成されており、上記スタンパと同一の材料から成る、上記一体的に構成された部材を上記温度調整機構に取付固定するための板状部材に接着されている。   Furthermore, in an embodiment different from the above, the stamper and the elastic member are integrally formed, and the integrally formed member made of the same material as the stamper is used as the temperature adjusting mechanism. It is adhered to a plate-like member for mounting and fixing to.

本発明の第2の観点に従うプレス成形装置は、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するもので、上記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、上記上側金型及び/又は上記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、上記上側金型、及び上記下側金型の少なくとも一方に、上記スタンパの持つ転写用パターンを上記被加工材の表面に加圧転写するに際して、上記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、を有する成形ステージを複数個備え、上記各々の成形ステージが、各々が互いに独立した複数個の駆動系によって上下方向に移動自在に支持されている。   In the press molding apparatus according to the second aspect of the present invention, the upper mold and the lower mold cooperate to form a desired pattern on the surface of the workpiece between the upper mold and the lower mold. A stamper having a desired transfer pattern, which is to be transferred and is attached to the upper mold and / or the lower mold in a state where surface contact is possible with the surface of the workpiece, and the upper mold And an elastic member for absorbing variations in the thickness of the workpiece when the transfer pattern of the stamper is pressure-transferred to the surface of the workpiece on at least one of the lower molds, A plurality of molding stages are provided, and each of the molding stages is supported by a plurality of independent drive systems so as to be movable in the vertical direction.

本発明の第2の観点に係る好適な実施形態では、上記複数個の駆動系が、夫々上記上型に直結する駆動軸、及びその駆動軸を駆動するための駆動機構を含む。   In a preferred embodiment according to the second aspect of the present invention, the plurality of drive systems each include a drive shaft directly connected to the upper mold and a drive mechanism for driving the drive shaft.

上記とは別の実施形態では、上記上側金型が、上記各成形ステージにおける上記被加工材への上記スタンパが持つ転写用パターンの加圧転写時に上記各駆動軸に係る荷重が略等しくなるような状態で、上記各駆動機構を通じて下方向への移動が制御される。   In an embodiment different from the above, the upper mold is configured so that the load applied to each of the drive shafts is substantially equal during the pressure transfer of the transfer pattern of the stamper to the workpiece at each molding stage. In this state, the downward movement is controlled through each of the drive mechanisms.

本発明の第3の観点に従うプレス成形装置は、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するもので、上記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、上記上側金型及び/又は上記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、上記上側金型、及び上記下側金型の少なくとも一方に、上記スタンパの持つ転写用パターンを上記被加工材の表面に加圧転写するに際して、上記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、を備え、上記弾性部材の上/下面の大きさ、及び形状が、上記被加工材の上/下面の大きさ、及び形状と略同一である。   In the press molding apparatus according to the third aspect of the present invention, the upper mold and the lower mold cooperate to form a desired pattern on the surface of the workpiece between the upper mold and the lower mold. A stamper having a desired transfer pattern, which is to be transferred and is attached to the upper mold and / or the lower mold in a state where surface contact is possible with the surface of the workpiece, and the upper mold And an elastic member for absorbing variations in the thickness of the workpiece when the transfer pattern of the stamper is pressure-transferred to the surface of the workpiece on at least one of the lower molds, And the size and shape of the upper / lower surface of the elastic member are substantially the same as the size and shape of the upper / lower surface of the workpiece.

本発明によれば、プレス成形において、被加工材の板厚や平面度にバラツキがあった場合でも、該被加工材に対し、略均一に転写成形を施すことができるようにすることができる。   According to the present invention, even when there is variation in the plate thickness or flatness of a workpiece in press molding, it is possible to perform transfer molding on the workpiece substantially uniformly. .

また、本発明によれば、複数個の被加工材に対し、同時に転写成形を行うプレス成形において、個々の被加工材内での板厚や平面度のバラツキに加えて、各被加工材間での板厚のバラツキがある場合でも、それらの被加工材に対し、夫々略均一に転写成形を施すことができるようにすることができる。   Further, according to the present invention, in press molding in which transfer molding is simultaneously performed on a plurality of workpieces, in addition to variations in plate thickness and flatness within each workpiece, Even when there are variations in the plate thickness, it is possible to perform transfer molding on these workpieces substantially uniformly.

以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a press molding apparatus according to an embodiment of the present invention.

このプレス成形装置は、例えば被加工材であるアクリル板に、ニッケル等の金属で構成した、微細なパターンを有するスタンパを用いて熱プレス成形を行うことで、液晶ディスプレイのバックライトの導光板や拡散板、レンズ、光ディスク基板のような微細なパターンを表面に有する光学部品、及び高意匠性のパネル等を作成する。熱プレス成形では、アクリル板に、加熱したスタンパを加圧することによって上記パターンがアクリル板に転写成形されることで、上述した導光板等が作成される。   This press molding apparatus performs hot press molding using a stamper having a fine pattern made of a metal such as nickel on an acrylic plate, which is a workpiece, for example, to provide a light guide plate for a backlight of a liquid crystal display. An optical component having a fine pattern on the surface, such as a diffuser plate, a lens, and an optical disk substrate, and a high-design panel are created. In hot press molding, the above-described light guide plate and the like are created by press-molding a heated stamper on an acrylic plate to transfer and pattern the pattern onto the acrylic plate.

図1に示すプレス成形装置は、例えば地面等に固定される下側枠体100と対向関係にあり、且つ垂直(上/下)方向に移動自在に支持される上側枠体300を駆動するための駆動軸が左右に1個ずつ合計2個(符号37、及び39で示す。)設けられる所謂2軸タイプのものである。下側枠体100、及び上側枠体300は、何れも全体として略直方体形状を呈する。   The press molding apparatus shown in FIG. 1 drives an upper frame 300 that is opposed to a lower frame 100 that is fixed to the ground or the like and that is movably supported in a vertical (up / down) direction. This is a so-called biaxial type in which two drive shafts are provided in total (indicated by reference numerals 37 and 39), one on each side. The lower frame body 100 and the upper frame body 300 both have a substantially rectangular parallelepiped shape as a whole.

下側枠体100は、ボルスタ1、下ダイセット3、プレート5、断熱板7、温度調整プレート(以下、「温調プレート」と表記する。)9、スタンパ11、真空チャンバ13、及び真空パッキン15を含む。一方、上述した上側枠体300は、スライド17、上ダイセット19、弾性体21、スペーサ23、断熱板25、温調プレート27、スタンパ29、真空チャンバ31、及び真空パッキン33を含む。プレート5、断熱板7、温調プレート9、スタンパ11、弾性体21、スペーサ23、断熱板25、温調プレート27、及びスタンパ29により、成形ステージを構成する。   The lower frame 100 includes a bolster 1, a lower die set 3, a plate 5, a heat insulating plate 7, a temperature adjustment plate (hereinafter referred to as “temperature control plate”) 9, a stamper 11, a vacuum chamber 13, and a vacuum packing. 15 is included. On the other hand, the upper frame 300 described above includes the slide 17, the upper die set 19, the elastic body 21, the spacer 23, the heat insulating plate 25, the temperature control plate 27, the stamper 29, the vacuum chamber 31, and the vacuum packing 33. The plate 5, the heat insulating plate 7, the temperature control plate 9, the stamper 11, the elastic body 21, the spacer 23, the heat insulating plate 25, the temperature control plate 27, and the stamper 29 constitute a molding stage.

下側枠体100において、ボルスタ1は、略直方体形状を呈しており、ベッド(図示しない)の上部に取付固定されている。ボルスタ1の上面における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈する下ダイセット3が取付固定されている。下ダイセット3の上面の周縁部には、真空チャンバ13が取付固定されている。真空チャンバ13は、その上方から見た形状がロ字状を呈するように下ダイセット3の上面の周縁部に設けられており、真空チャンバ13の上端部には、垂直方向から加えられる圧力により上下方向に伸縮自在な真空パッキン15が、その上方から見た形状がロ字状を呈するように、設けられている。   In the lower frame 100, the bolster 1 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is attached and fixed to the upper part of a bed (not shown). A lower die set 3 having a substantially rectangular parallelepiped shape is attached and fixed from a central portion to a peripheral portion of the upper surface of the bolster 1. A vacuum chamber 13 is attached and fixed to the peripheral edge of the upper surface of the lower die set 3. The vacuum chamber 13 is provided at the peripheral edge of the upper surface of the lower die set 3 so that the shape seen from above has a square shape, and the upper end of the vacuum chamber 13 is subjected to pressure applied from the vertical direction. A vacuum packing 15 that can be expanded and contracted in the vertical direction is provided so that the shape viewed from above exhibits a square shape.

また、下ダイセット3の上面における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈するプレート5が取付固定されている。そして、プレート5の上面には、略平板形状を呈する矩形状の断熱板7が、断熱板7の上面には、略直方体形状を呈する温調プレート9が、温調プレート9の上面には、略平板形状を呈する矩形状のスタンパ11が、夫々積層状に取付固定されている。   In addition, a plate 5 having a substantially rectangular parallelepiped shape is attached and fixed from the center portion to the peripheral portion of the upper surface of the lower die set 3. A rectangular heat insulating plate 7 having a substantially flat plate shape is formed on the upper surface of the plate 5, a temperature adjusting plate 9 having a substantially rectangular parallelepiped shape is formed on the upper surface of the heat insulating plate 7, and an upper surface of the temperature adjusting plate 9 is A rectangular stamper 11 having a substantially flat plate shape is attached and fixed in a laminated manner.

プレート5は、剛性のある材料によって構成されている。断熱板7は、温調プレート9の熱が、プレート5側に伝導するのを遮断するために設けられる。断熱板7には、例えばエポキシ樹脂から構成されるものが用いられる。温調プレート9は、スタンパ11を加熱/冷却するためのもので、温調プレート9の内部には、温調用の流体(即ち、気体又は液体)を流すための温調流体用孔9aが設けられている。   The plate 5 is made of a rigid material. The heat insulating plate 7 is provided to block the heat of the temperature control plate 9 from being conducted to the plate 5 side. For the heat insulating plate 7, for example, one made of an epoxy resin is used. The temperature control plate 9 is for heating / cooling the stamper 11, and a temperature control fluid hole 9 a for flowing a temperature control fluid (ie, gas or liquid) is provided in the temperature control plate 9. It has been.

既述のように、スタンパ11には、微細なパターンが形成されており、上側枠体300の下動(下降動作)によって、スタンパ11の上面に載置されている被加工材(即ち、アクリル板)35が上側枠体300のスタンパ29と圧接することにより、その上面側から加圧されることで、上記微細なパターンが被加工材35の底面に転写される。これと同時に、スタンパ29が有する微細なパターンも被加工材35の上面(表面)に転写される。なお、上記各パターンの被加工材35への転写は、後に詳述するように、上側枠体300の下動により、真空パッキン15に上側枠体300の真空パッキン33が圧接した状態で密着し、真空チャンバ13、及び上側枠体300の真空チャンバ31によって画定される空間が密閉空間になり、該密閉空間が真空になった状態で行われる。   As described above, a fine pattern is formed on the stamper 11, and the workpiece (that is, acrylic) placed on the upper surface of the stamper 11 by the downward movement (downward movement) of the upper frame body 300. When the plate 35 is pressed against the stamper 29 of the upper frame 300 and is pressed from the upper surface side, the fine pattern is transferred to the bottom surface of the workpiece 35. At the same time, the fine pattern of the stamper 29 is also transferred to the upper surface (surface) of the workpiece 35. As will be described later in detail, the transfer of each pattern to the workpiece 35 is brought into close contact with the vacuum packing 15 in a state where the vacuum packing 33 of the upper frame 300 is in pressure contact with the downward movement of the upper frame 300. The space defined by the vacuum chamber 13 and the vacuum chamber 31 of the upper frame 300 is a sealed space, and the sealed space is evacuated.

被加工材35は、その板厚が不均一である。即ち、被加工材35は、図1に示すように、図1の右端側で板厚が最も厚く、図1の左端側で板厚が最も薄くなっており、図1の右端側から図1の左端側に傾斜している。   The workpiece 35 has a non-uniform thickness. That is, as shown in FIG. 1, the workpiece 35 has the largest thickness on the right end side in FIG. 1, the smallest thickness on the left end side in FIG. 1, and from the right end side in FIG. It is inclined to the left end side.

上側枠体300において、スライド17は、上述した左右2個の駆動軸37、39を介してスライド17の上方に位置するスライド駆動機構(図示しない)により、垂直(上/下)方向に移動自在に支持される。スライド17は、スライド駆動機構(図示しない)により、垂直方向に移動されるに際して、例えば±10μm程度の精度で平行制御される。なお、スライド駆動機構(図示しない)には、例えば2台の三相プレス駆動用ACサーボモータ(以下、単に「プレス用ACサーボモータ」と表記する)(ここでは、図示を省略。以下同じ)が内蔵されている。なお、各プレス用ACサーボモータの回転軸と、上記各駆動軸37、39とは、例えばボールスクリュー機構(図示しない)等を介して夫々直結された構成となっている。   In the upper frame 300, the slide 17 is movable in the vertical (up / down) direction by a slide drive mechanism (not shown) located above the slide 17 via the two left and right drive shafts 37 and 39 described above. Supported by When the slide 17 is moved in the vertical direction by a slide drive mechanism (not shown), the slide 17 is controlled in parallel with an accuracy of, for example, about ± 10 μm. The slide drive mechanism (not shown) includes, for example, two three-phase press drive AC servo motors (hereinafter simply referred to as “press AC servo motors”) (not shown here; the same applies hereinafter). Is built-in. The rotary shaft of each press AC servomotor and the drive shafts 37 and 39 are directly connected to each other via, for example, a ball screw mechanism (not shown).

スライド17の下面(底面)における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈する上ダイセット19が取付固定されている。上ダイセット19の下面(底面)の周縁部には、真空チャンバ31が取付固定されている。真空チャンバ31は、その下方から見た形状がロ字状を呈するように上ダイセット19の下面の周縁部に設けられており、真空チャンバ31の下端部には、垂直方向から加えられる圧力により上下方向に伸縮自在な真空パッキン33が、その下方から見た形状がロ字状を呈するように、設けられている。   An upper die set 19 having a substantially rectangular parallelepiped shape is attached and fixed from the center portion to the peripheral portion of the lower surface (bottom surface) of the slide 17. A vacuum chamber 31 is attached and fixed to the peripheral edge of the lower surface (bottom surface) of the upper die set 19. The vacuum chamber 31 is provided at the peripheral edge of the lower surface of the upper die set 19 so that the shape viewed from below is a square shape, and the lower end of the vacuum chamber 31 is subjected to pressure applied from the vertical direction. A vacuum packing 33 that can be expanded and contracted in the vertical direction is provided so that the shape viewed from below is a square shape.

また、上ダイセット19の下面(底面)における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈する弾性体21が取付固定されている。そして、弾性体21の下面には、略平板形状を呈する矩形状のスペーサ23が、スペーサ23の下面には、略平板形状を呈する矩形状の断熱板25が、断熱板25の下面には、略直方体形状を呈する温調プレート27が、温調プレート27の下面には、略平板形状を呈する矩形状のスタンパ29が、夫々積層状に取付固定されている。   Further, an elastic body 21 having a substantially rectangular parallelepiped shape is attached and fixed from the center portion to the peripheral portion of the lower surface (bottom surface) of the upper die set 19. A rectangular spacer 23 having a substantially flat plate shape is formed on the lower surface of the elastic body 21, and a rectangular heat insulating plate 25 having a substantially flat plate shape is formed on the lower surface of the spacer 23. The temperature control plate 27 having a substantially rectangular parallelepiped shape is attached to the lower surface of the temperature control plate 27 by a rectangular stamper 29 having a substantially flat plate shape.

弾性体21は、上側枠体300と下側枠体100との協働による、被加工材35に対する加圧時に、被加工材35が有する傾斜を吸収するためのもので、弾性体21には、例えば繰り返し荷重に対して弾性回復が可能なウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、又はフッソゴム等の弾性材から成るものが採用される。弾性体21には、厚みが、例えば板厚30mmで、ショア硬度が90のものが用いられる。   The elastic body 21 is for absorbing the inclination of the workpiece 35 when the workpiece 35 is pressurized by the cooperation of the upper frame 300 and the lower frame 100. For example, a material made of an elastic material such as urethane rubber, nitrile rubber, silicone rubber, or fluorine rubber capable of elastic recovery against repeated loads is employed. As the elastic body 21, one having a thickness of, for example, 30 mm and a Shore hardness of 90 is used.

スペーサ23には、被加工材35への加圧時に、断熱板25、及び温調プレート27が歪まないようにする必要から、剛性のある材料によって構成されたものが用いられる。スペーサ23には、冷却用の流体(即ち、気体又は水(冷却水))を流すための冷却用流体流路23aが設けられている。この冷却用流体流路23aに、冷却水等の冷却用の流体を流すことにより、例えば上側枠体300の下動によって上側枠体300と下側枠体100とで被加工材35を加圧している場合などに、弾性体21が過熱状態になるのを防止する。   The spacer 23 is made of a rigid material because it is necessary to prevent the heat insulating plate 25 and the temperature control plate 27 from being distorted when the workpiece 35 is pressurized. The spacer 23 is provided with a cooling fluid flow path 23a for flowing a cooling fluid (that is, gas or water (cooling water)). By flowing a cooling fluid such as cooling water through the cooling fluid flow path 23a, the workpiece 35 is pressurized by the upper frame body 300 and the lower frame body 100 by the downward movement of the upper frame body 300, for example. In such a case, the elastic body 21 is prevented from being overheated.

断熱板25は、温調プレート27の熱が、スペーサ23側に伝導するのを遮断するために設けられる。断熱板25には、例えばエポキシ樹脂から構成されるものが用いられる。温調プレート27は、スタンパ29を加熱/冷却するためのもので、温調プレート27の内部には、温調用の流体(即ち、気体又は液体)を流すための温調流体用孔27aが設けられている。スタンパ29にもスタンパ11におけると同様に、微細なパターンが形成されており、温調プレート27からの加熱と、上側枠体300の下動(下降動作)によって(下側枠体100の)スタンパ11の上面に載置されている被加工材35がその上面側から加圧される。これにより、上記微細なパターンが被加工材35の上面に転写されると共に、これと同時に、スタンパ11が有する微細なパターンも被加工材35の下面(底面)に転写されることになる。   The heat insulating plate 25 is provided to block the heat of the temperature control plate 27 from being conducted to the spacer 23 side. As the heat insulating plate 25, for example, one made of an epoxy resin is used. The temperature control plate 27 is for heating / cooling the stamper 29. Inside the temperature control plate 27, a temperature control fluid hole 27a for supplying a temperature control fluid (ie, gas or liquid) is provided. It has been. Similarly to the stamper 11, a fine pattern is formed on the stamper 29, and the stamper (of the lower frame body 100) is heated by the temperature control plate 27 and the upper frame body 300 is moved downward (downward movement). 11 is pressed from the upper surface side. As a result, the fine pattern is transferred to the upper surface of the workpiece 35, and at the same time, the fine pattern of the stamper 11 is also transferred to the lower surface (bottom surface) of the workpiece 35.

なお、既に説明したように、上記各パターンの被加工材35への転写は、上側枠体300の下動により、真空パッキン33がと下側枠体100の真空パッキン15に圧接した状態で密着し、真空チャンバ31、及び下側枠体100の真空チャンバ13によって画定される空間が密閉空間になり、該密閉空間が真空になった状態で行われる。   As already described, the transfer of each pattern to the workpiece 35 is performed in close contact with the vacuum packing 33 and the vacuum packing 15 of the lower frame 100 by the downward movement of the upper frame 300. The space defined by the vacuum chamber 31 and the vacuum chamber 13 of the lower frame 100 is a sealed space, and the sealed space is in a vacuum state.

図2は、図1に記載のプレス成形装置によって、被加工材35がスタンパ11、29の有する微細なパターンを転写成形されるに際しての状態を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing a state when the work material 35 is transfer-molded with the fine pattern of the stampers 11 and 29 by the press molding apparatus shown in FIG.

図2に示すように、被加工材35の上面側と下面側とを、夫々加熱されたスタンパ29、11によって加圧転写するには、上述したように、真空パッキン15、33同士の密着によって真空パッキン15、33、及び真空チャンバ13、31により形成される密閉空間を、(真空ポンプ等を用いて)真空状態にしておく必要がある。この密閉空間の形成は、コントロール部(図示しない)から、上記2個のプレス用ACサーボモータ(ここでは、図示省略)に対し、スライド17を下動させる制御信号が出力されることにより、各駆動軸37、39を介してスライド17が下動することで行われる。   As shown in FIG. 2, in order to press-transfer the upper surface side and the lower surface side of the workpiece 35 with the heated stampers 29 and 11, respectively, as described above, the vacuum packings 15 and 33 are brought into close contact with each other. The sealed space formed by the vacuum packings 15 and 33 and the vacuum chambers 13 and 31 needs to be kept in a vacuum state (using a vacuum pump or the like). The sealed space is formed by outputting a control signal for lowering the slide 17 from the control unit (not shown) to the two press AC servomotors (not shown here). This is done by the slide 17 moving downward via the drive shafts 37 and 39.

そして、上記密閉空間が真空状態になると、上記コントロール部からの、スライド17を下動させる制御信号の更なる出力により、上記2個のプレス用ACサーボモータが駆動して、各駆動軸37、39を介してスライド17が下動し、真空パッキン15、33が圧接した状態で縮むことになる。これと共に、被加工材35に上下方向からスタンパ29、11を介して圧力が加わるが、このとき、被加工材35の(図2の)左方向への傾斜は、該傾斜に応じて弾性体21が縮むことによって吸収されるため、被加工材35(の上/下面)に対して略均一にスタンパ29、11が圧接(接触)することになる。   When the sealed space is in a vacuum state, the two press AC servo motors are driven by the further output of the control signal for moving the slide 17 downward from the control unit, and the drive shafts 37, The slide 17 moves downward through 39 and contracts while the vacuum packings 15 and 33 are in pressure contact with each other. At the same time, pressure is applied to the workpiece 35 from above and below via the stampers 29 and 11. At this time, the inclination of the workpiece 35 in the left direction (in FIG. 2) is an elastic body according to the inclination. 21 is absorbed by contraction, the stampers 29 and 11 are in pressure contact (contact) with the workpiece 35 (upper / lower surface) substantially uniformly.

よって、被加工材35の上/下面に対し、スタンパ29、11が夫々持っている微細なパターンが略均一に加圧、転写される。   Therefore, the fine patterns held by the stampers 29 and 11 are pressed and transferred substantially uniformly on the upper / lower surface of the workpiece 35.

ところで、上述した構成のプレス成形装置では、コントロール部(図示しない)が、圧力検出用のセンサ(荷重監視装置)(図示しない)等からの出力信号に基づき、常時被加工材35に加わる圧力をチェックしながら、上記各プレス用ACサーボモータを制御して、予め設定された下死点位置に向かってスライド17を下動させる。そして、上記圧力検出用センサからの出力信号により、予め設定された圧力に達したと判断した時点で、コントロール部は、上記各プレス用ACサーボモータを制御して、スライド17の下動を停止させ、その停止させた位置を下死点と見做す。   By the way, in the press molding apparatus having the above-described configuration, a control unit (not shown) constantly applies pressure to the workpiece 35 based on an output signal from a pressure detection sensor (load monitoring device) (not shown) or the like. While checking, each of the press AC servo motors is controlled to move the slide 17 downward toward a preset bottom dead center position. Then, when it is determined by the output signal from the pressure detection sensor that a preset pressure has been reached, the control unit controls each press AC servo motor to stop the downward movement of the slide 17. The position where it was stopped is regarded as the bottom dead center.

このように、荷重監視装置により、被加工材35への加圧力を常時チェックすることが可能であるので、被加工材35への加圧力が設定した圧力に到達したことが検知された時点で、スライド17の下動を停止させる制御が実現できる。しかし、上記加圧力が設定圧力に達したことを検知した時点から、実際にスライド17の下動が停止するまでの間には、タイムラグがある。そのため、スライド17の下動を停止させた位置では、既に設定された圧力値を超える圧力値(荷重)が出ていることになるので、設定値を超えた圧力が被加工材39に加わらないようにするには、スライド17の下動速度を遅くしなければならない。本発明者等が実験を行った結果、スライド17の下動速度をかなり遅く設定しなければならないということが判明しており、よって、スライド17の下動速度を遅くする方法では、作業能率が悪化するという問題がある。   Thus, since it is possible to always check the pressure applied to the workpiece 35 by the load monitoring device, when it is detected that the pressure applied to the workpiece 35 has reached the set pressure. Thus, it is possible to realize control for stopping the downward movement of the slide 17. However, there is a time lag between the time when it is detected that the applied pressure has reached the set pressure and the time when the downward movement of the slide 17 actually stops. For this reason, at the position where the downward movement of the slide 17 is stopped, a pressure value (load) exceeding the preset pressure value is output, so that the pressure exceeding the set value is not applied to the workpiece 39. In order to do so, it is necessary to slow down the slide 17. As a result of experiments conducted by the present inventors, it has been found that the downward movement speed of the slide 17 must be set to be considerably slow. Therefore, in the method of reducing the downward movement speed of the slide 17, the work efficiency is low. There is a problem of getting worse.

また、被加工材35(であるアクリル板)の板厚は、加熱と冷却が施されるために変化する。即ち、加熱されたスタンパ29、11が被加工材35に押し当てられて被加工材35を加圧している過程において、被加工材35が熱膨張により板厚を増してスライド17を押し上げようとする。これに対して、コントロール部は、スライド17の停止位置を位置決めされた位置に保持しようとして、上記各プレス用サーボモータへ供給する電流値を増加させる制御を行うため、スライド17から被加工材35への加圧力は、設定された圧力値を超えてしまう。次に、スタンパ29、11が夫々持つ微細なパターンの、被加工材35の上/下面への転写が完了した後、該転写を固定化するための冷却過程に移行するが、この冷却の過程において、被加工材35が収縮により板厚が減る。   In addition, the thickness of the workpiece 35 (which is an acrylic plate) changes due to heating and cooling. That is, in the process in which the heated stampers 29 and 11 are pressed against the workpiece 35 and pressurize the workpiece 35, the workpiece 35 increases the plate thickness due to thermal expansion and pushes up the slide 17. To do. On the other hand, the control unit performs control to increase the current value supplied to each of the press servomotors in an attempt to hold the stop position of the slide 17 at the positioned position. The pressure applied to exceeds the set pressure value. Next, after the transfer of the fine patterns of the stampers 29 and 11 to the upper / lower surfaces of the workpiece 35 is completed, the process proceeds to a cooling process for fixing the transfer. , The thickness of the workpiece 35 is reduced by contraction.

よって、スライド17の停止位置を位置決めされた位置に保持し続ける制御を行うと、それにより、スライド35からの被加工材35への加圧力が減少することとなる。   Therefore, when the control for continuously holding the stop position of the slide 17 is performed, the pressure applied to the workpiece 35 from the slide 35 is thereby reduced.

このように、被加工材35に対して、スライド17から常時一定の圧力が加えられるようにするためには、一度決定したスライド17の下死点を被加工材35の板厚の変化に追従させる制御動作が必要になるが、スライド17の上/下方向における位置制御の制御動作だけでは、上記追従させる制御動作を実現するのは困難である。   Thus, in order to always apply a constant pressure from the slide 17 to the workpiece 35, the bottom dead center of the slide 17 once determined follows the change in the thickness of the workpiece 35. However, it is difficult to realize the following control operation only by the position control operation in the upward / downward direction of the slide 17.

そこで、本発明者等は、図3に示すような構成の制御系を備えるプレス成形装置を提案するに至った。   Accordingly, the present inventors have proposed a press forming apparatus including a control system having a configuration as shown in FIG.

図3は、本発明の一実施形態に係るプレス成形装置が備える制御系の構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a control system provided in the press molding apparatus according to one embodiment of the present invention.

上記制御系は、NC装置41内に含まれる移動指令部43、指令カウンタ45、比較器47、偏差カウンタ49、加圧力制御部51、及び変位カウンタ53と、電流リミッタ57を内蔵するサーボアンプ55、リニアエンコーダ59、及びプレス用ACサ−ボモータ(図3では、「モータ」と略記する)61と、を備える。   The control system includes a movement command unit 43, a command counter 45, a comparator 47, a deviation counter 49, a pressure control unit 51, a displacement counter 53, and a servo amplifier 55 including a current limiter 57 included in the NC device 41. , A linear encoder 59, and an AC servo motor for press (abbreviated as “motor” in FIG. 3) 61.

NC装置41において、移動指令部43は、オペレータからの例えばNC装置41の操作部(図示しない)を通じた、スライド17の真空チャンバ31、13の(垂直方向における)閉位置データ、下死点の(垂直方向における)位置データ、及び上死点の(垂直方向における)位置データを入力する。そして、入力した上記各位置データに基づいて、スライド17の真空チャンバ31、13の閉位置への移動指令信号、下死点の位置への移動指令信号、及び上死点の位置への移動指令信号を生成し、それら生成した移動指令信号を、指令カウンタ45へ適宜出力する。   In the NC device 41, the movement command unit 43 receives the closed position data (in the vertical direction) of the vacuum chambers 31 and 13 of the slide 17 and the bottom dead center through an operation unit (not shown) of the NC device 41 from the operator. The position data (in the vertical direction) and the position data (in the vertical direction) of the top dead center are input. Based on the input position data, the movement command signal to the closed position of the vacuum chambers 31 and 13 of the slide 17, the movement command signal to the position of the bottom dead center, and the movement command to the position of the top dead center. Signals are generated, and the generated movement command signals are output to the command counter 45 as appropriate.

指令カウンタ45は、移動指令部43から出力される上記各々の移動指令信号を入力する。そして、入力した移動指令信号に応じた個数の矩形波パルス信号を生成し、その生成した複数個の矩形波パルス信号をパルス列として、即ち、スライド目標位置データとして比較器47に出力する。例えば、移動指令部43からスライド17を真空チャンバ31、13の閉位置へ移動すべき旨の指令信号が出力された場合には、スライド17の垂直方向における現在位置(例えば、上死点)から真空チャンバ31、13が閉じる位置までのスライド17の移動距離に見合った個数の矩形波パルス信号が指令カウンタ45において生成される。移動指令部43からスライド17を下死点の位置へ移動すべき旨の指令信号が出力された場合や、スライド17を上死点の位置へ移動すべき旨の指令信号が出力された場合も、指令カウンタ45において上記と同様の処理が行われる。   The command counter 45 inputs each of the movement command signals output from the movement command unit 43. Then, a number of rectangular wave pulse signals corresponding to the input movement command signal are generated, and the generated plurality of rectangular wave pulse signals are output to the comparator 47 as a pulse train, that is, as slide target position data. For example, when a command signal indicating that the slide 17 should be moved to the closed position of the vacuum chambers 31 and 13 is output from the movement command unit 43, the current position (for example, top dead center) of the slide 17 in the vertical direction is output. The command counter 45 generates a number of rectangular wave pulse signals corresponding to the moving distance of the slide 17 to the position where the vacuum chambers 31 and 13 are closed. When a command signal indicating that the slide 17 should be moved to the bottom dead center position is output from the movement command unit 43 or when a command signal indicating that the slide 17 should be moved to the top dead center position is output. In the command counter 45, the same processing as described above is performed.

加圧力制御部51は、圧力/モータ電流テーブル63を内蔵する。圧力/モータ電流テーブル63は、スライド17から被加工材35に加えられる複数の圧力値データ(単位t)と、それらの圧力を生じるのに必要な、それらの圧力値データに対応して設定される複数のモータ電流値データ(電源からプレス用ACサーボモータ61へ供給される電流値を示す)(単位A)とを持つ。加圧力制御部51は、例えばNC装置41の操作部(図示しない)を通じてオペレータから加圧力設定値が入力されると、圧力/モータ電流テーブル63を参照し、該加圧力設定値に対応するモータ電流値データを圧力/モータ電流テーブル63から読み出す。そして、該読み出したモータ電流値データを、電源からモータ61へ供給されるモータ電流の上限値データとして、サーボアンプ55に内蔵される電流リミッタ57へ出力する。例えば、NC装置41の操作部(図示しない)を通じてオペレータから40tの加圧力設定値が入力されると、加圧力制御部51は、圧力/モータ電流テーブル63から圧力値データ40(t)に対応するモータ電流値データとして60(A)を読み出し、該60(A)を、モータ電流の上限値データとして電流リミッタ57に出力する。   The pressure control unit 51 includes a pressure / motor current table 63. The pressure / motor current table 63 is set corresponding to a plurality of pressure value data (unit t) applied to the workpiece 35 from the slide 17 and those pressure value data necessary to generate these pressures. A plurality of motor current value data (indicating a current value supplied from the power source to the press AC servomotor 61) (unit A). For example, when an applied pressure setting value is input from an operator through an operation unit (not shown) of the NC device 41, the applied pressure control unit 51 refers to the pressure / motor current table 63 and a motor corresponding to the applied pressure setting value. Current value data is read from the pressure / motor current table 63. The read motor current value data is output to a current limiter 57 built in the servo amplifier 55 as upper limit value data of the motor current supplied from the power source to the motor 61. For example, when an applied pressure setting value of 40 t is input from the operator through the operation unit (not shown) of the NC device 41, the applied pressure control unit 51 corresponds to the pressure value data 40 (t) from the pressure / motor current table 63. 60 (A) is read out as motor current value data to be output, and the 60 (A) is output to the current limiter 57 as upper limit value data of the motor current.

比較器47は、指令カウンタ45から出力される上述したようなスライド目標位置データと、変位カウンタ53から(複数個の)矩形波パルス信号のパルス列として出力されるスライド現在位置データとを入力し、両者の差分を演算する。そして、その差分を示す矩形波パルス信号のパルス列を、スライド17の位置偏差データとして偏差カウンタ49に出力する。比較器47と共にNC装置41を構成する偏差カウンタ49からサーボアンプ55に出力されるモータ駆動指令信号と、モータ61によって駆動されるスライド17の実際の移動速度との間には、時間的な差(タイムラグ)がある。そこで、スライド17が(垂直方向に)移動しているときには、比較器47において比較され、その結果として比較器47から出力される、指令カウンタ45からのスライド目標位置データと変位カウンタ53からのスライド現在位置データとの間の偏差が、偏差カウンタ49によって常時監視される。   The comparator 47 receives the above-described slide target position data output from the command counter 45 and the slide current position data output from the displacement counter 53 as a pulse train of (a plurality of) rectangular wave pulse signals. The difference between the two is calculated. Then, a pulse train of a rectangular pulse signal indicating the difference is output to the deviation counter 49 as position deviation data of the slide 17. There is a time difference between the motor drive command signal output to the servo amplifier 55 from the deviation counter 49 constituting the NC device 41 together with the comparator 47 and the actual moving speed of the slide 17 driven by the motor 61. (Time lag). Therefore, when the slide 17 is moving (in the vertical direction), the comparison is performed in the comparator 47, and as a result, the slide target position data from the command counter 45 and the slide from the displacement counter 53 output from the comparator 47 are compared. The deviation from the current position data is constantly monitored by the deviation counter 49.

偏差カウンタ49は、スライド17の(垂直方向における)移動を停止したと見做すための位置偏差の上限値データを予め内蔵する。偏差カウンタ49は、比較器47から(矩形波のパルス列として)出力される位置偏差データをカウントして蓄積すると共に、該カウントした位置偏差データに見合った個数の矩形波パルス信号のパルス列を、モータ駆動指令信号として、サーボアンプ55に出力する。偏差カウンタ49は、蓄積している位置偏差データと、予め内蔵している位置偏差の上限値データとを適宜比較し、該比較の結果、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えたときには、モータ駆動指令信号の、サーボアンプ55への出力を停止する。これにより、モータ61の駆動が停止し、スライド17の下動が停止する。   The deviation counter 49 preliminarily stores upper limit value data of a position deviation for assuming that the movement (in the vertical direction) of the slide 17 is stopped. The deviation counter 49 counts and accumulates the position deviation data output (as a rectangular wave pulse train) from the comparator 47, and converts the number of rectangular wave pulse signal pulse trains corresponding to the counted position deviation data to the motor. A drive command signal is output to the servo amplifier 55. The deviation counter 49 appropriately compares the accumulated position deviation data with the built-in position deviation upper limit value data, and when the position deviation data exceeds the position deviation upper limit value data as a result of the comparison. Then, the output of the motor drive command signal to the servo amplifier 55 is stopped. As a result, the driving of the motor 61 is stopped, and the downward movement of the slide 17 is stopped.

上記スライド17の下動を停止させた時点で、偏差カウンタ49に、スライド17の更なる下動を示す位置偏差データが残存している場合には、スライド17の停止位置(であるスタンパ29と被加工材35との圧接位置)からの、スライド17の更なる下動距離を略0にすべく、偏差カウンタ49は、上記位置偏差データをリセットする。これにより、偏差カウンタ49に残存しているスライド17を下動させるべき旨の偏差データが略0になるので、スライド17を上動させるに際して生じる急加速が抑制でき、該急加速による機械ショックの発生が規制できる。   When position deviation data indicating further downward movement of the slide 17 remains in the deviation counter 49 when the downward movement of the slide 17 is stopped, the stop position of the slide 17 (the stamper 29 and The deviation counter 49 resets the position deviation data so that the further downward movement distance of the slide 17 from the pressure contact position with the workpiece 35 is substantially zero. As a result, the deviation data indicating that the slide 17 remaining in the deviation counter 49 should be moved down is substantially zero, so that sudden acceleration that occurs when the slide 17 is moved up can be suppressed, and mechanical shock caused by the sudden acceleration can be suppressed. Occurrence can be regulated.

サーボアンプ55は、電源からサーボアンプ55を通じてモータ61に供給されるモータ61の駆動電流を所定値以下にするための電流リミッタ63が内蔵されている。サーボアンプ55には、例えばACサーボアンプが採用されている。サーボアンプ55は、偏差カウンタ49から出力されるモータ駆動指令信号、及び加圧力制御部51から電流リミッタ57に出力されるモータ駆動電流の上限値データに基づいて、スライド17の(垂直方向への)移動に際して位置偏差が生じないように、モータ61を駆動する。しかし、電源から供給されるモータ駆動電流の値が、電流リミッタ57に設定されている電流リミット値(本実施形態では、60A)を超えようとした場合には、上記モータ駆動電流の値は、上記電流リミット値以下に制限される。   The servo amplifier 55 incorporates a current limiter 63 for making the drive current of the motor 61 supplied from the power source to the motor 61 through the servo amplifier 55 equal to or less than a predetermined value. As the servo amplifier 55, for example, an AC servo amplifier is employed. The servo amplifier 55 is based on the motor drive command signal output from the deviation counter 49 and the upper limit value data of the motor drive current output from the pressure controller 51 to the current limiter 57 (in the vertical direction of the slide 17). ) The motor 61 is driven so that no positional deviation occurs during the movement. However, when the value of the motor drive current supplied from the power supply is about to exceed the current limit value (60A in this embodiment) set in the current limiter 57, the value of the motor drive current is Limited to the current limit value or less.

なお、モータ61については、既に説明したが、正/逆回転自在なACサーボモータが採用されている。   Although the motor 61 has already been described, an AC servo motor that can rotate forward / reversely is used.

本実施形態では、スライド17の(垂直方向の)移動距離を測定するために、リニアエンコーダ59が採用されている。リニアエンコーダ59は、スライド17の予め設定されている単位移動距離当り1個の矩形波パルス信号を生成し、該生成した矩形波パルス信号を、スライド17の(垂直方向における)変位パルスとして、変位カウンタ53に出力する。この変位パルスが、(垂直方向に)移動中のスライド17の現在位置を示している。   In the present embodiment, a linear encoder 59 is used to measure the movement distance (in the vertical direction) of the slide 17. The linear encoder 59 generates one rectangular wave pulse signal per preset unit moving distance of the slide 17, and the generated rectangular wave pulse signal is displaced as a displacement pulse (in the vertical direction) of the slide 17. Output to the counter 53. This displacement pulse indicates the current position of the moving slide 17 (in the vertical direction).

変位カウンタ53は、リニアエンコーダ59から(矩形波のパルス列として)出力される変位パルスをカウントして蓄積すると共に、該カウントした変位パルスに見合った個数の矩形波パルス信号のパルス列を、スライド現在位置データとして、比較器47に出力する。   The displacement counter 53 counts and accumulates the displacement pulses output from the linear encoder 59 (as a rectangular wave pulse train), and stores a pulse train of rectangular wave pulse signals corresponding to the counted displacement pulses into the current slide position. The data is output to the comparator 47.

図4は、図3に記載の制御系によるスライド17の(垂直方向における)目標位置の遷移と、スライド17から被加工材35に加えられる圧力の変化とを示す説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing the transition of the target position (in the vertical direction) of the slide 17 and the change in the pressure applied from the slide 17 to the workpiece 35 by the control system shown in FIG.

図4(a)において、縦軸はスライド17の(垂直方向における)位置を、横軸は時間を、夫々表す。また、曲線65は、スライド17の(垂直方向における)目標位置の遷移を示す。一方、図4(b)において、縦軸はスライド17から被加工材35への加圧力の大きさを、横軸は時間を、夫々示す。   In FIG. 4A, the vertical axis represents the position (in the vertical direction) of the slide 17, and the horizontal axis represents time. A curve 65 shows the transition of the target position (in the vertical direction) of the slide 17. On the other hand, in FIG. 4B, the vertical axis represents the magnitude of the applied pressure from the slide 17 to the workpiece 35, and the horizontal axis represents time.

図4(a)において、スライド17を下動させるためのモータ駆動指令信号がNC装置41よりサーボアンプ55に出力されてから、所定時間経過した後のtで、スライド17は、曲線65で示すように、真空チャンバ31、13が閉じる位置にまで急速に下降動作する。そして、真空チャンバ31、13が閉じる位置にまでスライド17が到達するtで、スライド17の下降動作は一時的に停止し、その後のtで予め設定された下死点の位置に向かって再び急速な下降動作を開始する。 In FIG. 4A, the slide 17 is shown by a curve 65 at t 1 after a predetermined time has elapsed since the motor drive command signal for moving the slide 17 downward is output from the NC device 41 to the servo amplifier 55. As shown, the vacuum chambers 31 and 13 rapidly descend to a position where they are closed. Then, at t 2 when the slide 17 reaches the position where the vacuum chambers 31 and 13 are closed, the lowering operation of the slide 17 is temporarily stopped, and then toward the position of the bottom dead center set in advance at t 3 A rapid descent is started again.

次に、スライド17がこのまま急速な下降動作を継続することにより、スライド17に作用する慣性力によってスライド17が被加工材35に激突して被加工材35等を損傷させる虞のある位置(tで示す)にまで到達すると、上記慣性力を弱めるため、スライド17の下降速度を低下させる制御が行われる。本実施形態では、図3で示した(NC装置41の)加圧力制御部51から、(サーボアンプ55の)電流リミッタ57にモータ電流の上限値データとして60Aが設定されているので、スライド17から被加工材35に加えられる圧力の上限値は40tである。 Next, when the slide 17 continues the rapid lowering operation as it is, a position (t where the slide 17 may collide with the workpiece 35 due to the inertial force acting on the slide 17 and damage the workpiece 35 or the like (t 4 ), control is performed to reduce the lowering speed of the slide 17 in order to weaken the inertial force. In the present embodiment, 60 A is set as upper limit value data of the motor current from the pressure control unit 51 (of the NC device 41) shown in FIG. 3 to the current limiter 57 (of the servo amplifier 55). The upper limit value of the pressure applied to the workpiece 35 is 40t.

よって、電源からサーボアンプ55を通じて60Aの電流がモータ駆動電流として供給されている状態で、スライド17に当接した被加工材35がスライド17から40tの圧力が加えられる位置で、スライド17の下降動作は停止することになる。本実施形態では、図4(a)において、一点鎖線67で示した位置が、スライド17が下降動作を停止する位置、即ち、被加工材35がスライド17によって40tの圧力を加えられているスライド17の停止位置である。被加工材35が、スライド17によって40tの圧力を加えられている時間は、図4(a)、及び図4(b)を参照して明らかなように、時間tから時間tまでの間である。 Therefore, in a state where a current of 60 A is supplied as a motor drive current from the power source through the servo amplifier 55, the slide 17 is lowered at a position where the work material 35 contacting the slide 17 is applied with a pressure of 40 t from the slide 17. The operation will stop. In this embodiment, in FIG. 4A, the position indicated by the alternate long and short dash line 67 is the position where the slide 17 stops the lowering operation, that is, the slide where the work material 35 is applied with a pressure of 40 t by the slide 17. 17 stop positions. As is apparent with reference to FIGS. 4A and 4B, the time during which the workpiece 35 is applied with the pressure of 40 t by the slide 17 is from time t 5 to time t 8 . Between.

なお、スライド17が下降動作を停止すると、NC装置41は、スライド17が下死点(の位置)に到達したものと見做す。   When the slide 17 stops the lowering operation, the NC device 41 assumes that the slide 17 has reached the bottom dead center (position).

ここで、リニアエンコーダ59からNC装置41に出力されるスライド17の現在位置データと、スライド目標位置データとの間の偏差(即ち、位置偏差データ)が、その上限値データを超えたと判断された場合には、図3において説明したように、上記偏差を略0にする処理がNC装置41において実行される。   Here, it is determined that the deviation between the current position data of the slide 17 output from the linear encoder 59 to the NC device 41 and the slide target position data (that is, position deviation data) exceeds the upper limit value data. In this case, as described with reference to FIG. 3, the NC device 41 executes a process for making the deviation substantially zero.

スライド17による被加工材35に対する加圧が終了すると(t)、NC装置41からサーボアンプ55に対するモータ駆動指令信号によってモータ61が、スライド17を下降動作させたときとは逆方向に回転することにより、スライド17は上昇動作を開始し、時間tで上死点(の位置)へ復帰する。 When pressurization of the workpiece 35 by the slide 17 is completed (t 8 ), the motor 61 rotates in the direction opposite to that when the slide 17 is lowered by the motor drive command signal from the NC device 41 to the servo amplifier 55. , the slide 17 starts to rise operation, returns to the top dead center (the position of) at time t 9.

図5は、図3に記載した制御系の制御動作を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing the control operation of the control system shown in FIG.

図5において、まず、NC装置41から(スライド17の)下限位置(下死点の位置)へスライド17を下降させるべき旨の指令が、サーボアンプ55へ出力される(ステップS71)。次に、偏差カウンタ49において、予め内蔵されている位置偏差の上限値データと、比較器47を通じて与えられる位置偏差データとの比較が行われ、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えたかどうかチェックする(ステップS72)。このチェックの結果、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えていれば(ステップS72でYES)、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えたと始めて判断されたときからの、スライド17による被加工材35への加圧継続時間を計時する(ステップS73)。   In FIG. 5, first, a command to lower the slide 17 to the lower limit position (bottom dead center position) (of the slide 17) is output from the NC device 41 to the servo amplifier 55 (step S71). Next, the deviation counter 49 compares the position deviation upper limit value data incorporated in advance with the position deviation data given through the comparator 47, and whether the position deviation data exceeds the position deviation upper limit value data. A check is made (step S72). If the position deviation data exceeds the upper limit value data of the position deviation as a result of this check (YES in step S72), the slide 17 from when it was first determined that the position deviation data exceeded the upper limit value data of the position deviation. The time for pressurizing the workpiece 35 is measured (step S73).

次に、スライド17による被加工材35への加圧継続時間が、予め設定された加圧時間に達したかどうかチェックする(ステップS74)。このチェックの結果、加圧継続時間が、予め設定された加圧時間に達したと判断すると(ステップS74でYES)、偏差カウンタ49をクリアすると共に(ステップS75)、NC装置41は、スライド17を上死点(の位置)へ上昇させるべき旨の指令を、サーボアンプ55へ出力する(ステップS76)。   Next, it is checked whether or not the duration of pressing the workpiece 35 by the slide 17 has reached a preset pressing time (step S74). As a result of this check, if it is determined that the pressurization duration has reached a preset pressurization time (YES in step S74), the deviation counter 49 is cleared (step S75), and the NC device 41 causes the slide 17 to Is output to the servo amplifier 55 (step S76).

以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、被加工材35、スタンパ11、29や(金型)等の厚みのバラツキを吸収して、スタンパ11、29の転写面と被加工材であるアクリル板35の表面/裏面との接触状態を略均一にすることが可能になる。それにより、接触状態を略均一にするために、必要以上にワーク(35)を加圧したり、ワーク(35)の表面温度を上昇させようとして必要以上にスタンパ(11、29)の加熱温度を上昇させたりしなくて済むので、小さな成形面圧、及び低い加熱温度でのスタンパ11、29が持つ微細なパターンの被加工材35への転写が可能になる。   As described above, according to one embodiment of the present invention, variations in thickness of the workpiece 35, stampers 11, 29, (metal mold), etc. are absorbed, and the transfer surfaces of the stampers 11, 29 and the workpiece are processed. It is possible to make the contact state between the front and back surfaces of the acrylic plate 35, which is a material, substantially uniform. Accordingly, in order to make the contact state substantially uniform, the heating temperature of the stamper (11, 29) is increased more than necessary to pressurize the workpiece (35) more than necessary or to increase the surface temperature of the workpiece (35). Since it does not need to be raised, a fine pattern of the stampers 11 and 29 can be transferred to the workpiece 35 with a small molding surface pressure and a low heating temperature.

また、低い加熱温度でのパターンの転写が可能になることによって、スタンパ11、29の加熱時間が短縮され、成形時間が短くなる。また、必要以上に被加工材35を加熱して被加工材35全体を軟化させることがなく、小さな成形面圧での転写成形が可能になるので、転写成形時に被加工材35の側面部における材料の膨らみを小さく抑えることができ、成形品の後加工を短縮、又は省略することが可能になる。   Further, since the pattern can be transferred at a low heating temperature, the heating time of the stampers 11 and 29 is shortened, and the molding time is shortened. Further, since the workpiece 35 is not heated more than necessary and the entire workpiece 35 is not softened, transfer molding with a small molding surface pressure is possible. The swelling of the material can be kept small, and post-processing of the molded product can be shortened or omitted.

また、小さな成形面圧で転写が可能になるので、プレス成形装置の設備能力を小さくすることが可能になり、低い加熱温度でのパターンの転写が可能になるので、スタンパ11、29を加熱するために必要な熱量を小さくすることができ、ランニングコストの低減を図ることも可能になる。   Further, since the transfer can be performed with a small molding surface pressure, the equipment capacity of the press molding apparatus can be reduced, and the pattern can be transferred at a low heating temperature, so that the stampers 11 and 29 are heated. Therefore, it is possible to reduce the amount of heat required for this purpose and to reduce the running cost.

図6は、本発明の一実施形態の変形例に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an overall configuration of a press molding apparatus according to a modification of the embodiment of the present invention.

本変形例では、下側枠体110が、図1で示したプレート5に代えて、肉厚の薄い弾性体81、及び冷却用の流体を流すための冷却用流体流路83aが設けられ、剛性のある材料によって構成されたスペーサ83を有し、スタンパ11と温調プレート9との間に、裏板85、及び弾性体87を介在させた点で、図1で示した下側枠体100と異なる。また、上側枠体310が、温調プレート27とスタンパ29との間に、裏板89、及び弾性体91を介在させた点で、図1で示した上側枠体300と異なる。その他の構成については、図1で示したものと同一であるので、図6において、図1で示した物と同一物には、同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。   In this modification, the lower frame 110 is provided with a thin elastic body 81 and a cooling fluid flow path 83a for flowing a cooling fluid instead of the plate 5 shown in FIG. The lower frame shown in FIG. 1 has a spacer 83 made of a rigid material, and a back plate 85 and an elastic body 87 are interposed between the stamper 11 and the temperature control plate 9. Different from 100. The upper frame 310 is different from the upper frame 300 shown in FIG. 1 in that a back plate 89 and an elastic body 91 are interposed between the temperature control plate 27 and the stamper 29. Since other configurations are the same as those shown in FIG. 1, in FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

下側枠体110において、スペーサ83の冷却用流体流路83aには、常時、冷却用流体として冷却水が流れており、この冷却水によって、弾性体81が過熱状態になるのを防止する断熱板としての機能を果たす。弾性体81は、被加工材36に対するスタンパ29、11が持つ微細パターンの転写成形時に、被加工材36が持つ全体的な平行度のバラツキを吸収するようになっている。一方、弾性体87には、耐熱性、熱伝導性、及び繰返し荷重に対する弾性回復力を有する材料が用いられている。弾性体87は、スタンパ11、及び裏板85と一体化されて、スタンパ11と共に熱プレスのスタンパとして機能する。弾性体87、及びスタンパ11は、被加工材36に対するスタンパ29、11が持つ微細パターンの転写成形時に、スタンパ29、11や、被加工材36が持つ局部的な板厚のバラツキを吸収する。なお、弾性体87には、例えばショア硬度が50〜70のものが用いられる。   In the lower frame 110, cooling water always flows as a cooling fluid in the cooling fluid passage 83 a of the spacer 83, and heat insulation that prevents the elastic body 81 from being overheated by this cooling water. Serves as a board. The elastic body 81 absorbs variations in the overall parallelism of the workpiece 36 when the fine pattern of the stampers 29 and 11 with respect to the workpiece 36 is transferred and molded. On the other hand, the elastic body 87 is made of a material having heat resistance, thermal conductivity, and elastic recovery against repeated loads. The elastic body 87 is integrated with the stamper 11 and the back plate 85 and functions together with the stamper 11 as a hot press stamper. The elastic body 87 and the stamper 11 absorb variations in local thickness of the stampers 29 and 11 and the workpiece 36 when the fine pattern of the stampers 29 and 11 on the workpiece 36 is transferred. As the elastic body 87, for example, one having a Shore hardness of 50 to 70 is used.

上側枠体310において、弾性体21も弾性体81と同様に、被加工材36に対するスタンパ29、11が持つ微細パターンの転写成形時に、被加工材36が持つ全体的な平行度のバラツキを吸収するようになっている。一方、弾性体91も弾性体87と同様に、耐熱性、熱伝導性、及び繰返し荷重に対する弾性回復力を有する材料が用いられている。弾性体91も、スタンパ29、及び裏板89と一体化されて、スタンパ29と共に熱プレスのスタンパとして機能する。弾性体91、及びスタンパ29は、被加工材36に対するスタンパ29、11が持つ微細パターンの転写成形時に、スタンパ29、11や、被加工材36が持つ局部的な板厚のバラツキを吸収する。なお、弾性体91にも、例えばショア硬度が50〜70のものが用いられる。   In the upper frame 310, similarly to the elastic body 81, the elastic body 21 absorbs the variation in the overall parallelism of the work material 36 during the transfer molding of the fine pattern of the stampers 29 and 11 with respect to the work material 36. It is supposed to be. On the other hand, similarly to the elastic body 87, the elastic body 91 is made of a material having heat resistance, thermal conductivity, and an elastic recovery force against repeated loads. The elastic body 91 is also integrated with the stamper 29 and the back plate 89 and functions together with the stamper 29 as a stamper for heat press. The elastic body 91 and the stamper 29 absorb variations in local plate thickness of the stampers 29 and 11 and the workpiece 36 when the fine pattern of the stampers 29 and 11 on the workpiece 36 is transferred. The elastic body 91 having a Shore hardness of 50 to 70, for example, is used.

既述のように、スタンパ11、29には、ニッケルやSUS等の材質から成るものが用いられるが、裏板85、89についても、スタンパ11、29の加熱/冷却時の熱膨張/熱収縮を考慮してスタンパ11、29と同一の材料を選択することが望ましい。また、弾性体87、91については、特に熱伝導性の良い放熱用のシリコーンゴムによって構成されたものを用いるのが望ましい。更に、スタンパ11、29、裏板85、89、弾性体87、91の厚みについては、各々0.2〜0.5mm程度が望ましい。   As described above, the stampers 11 and 29 are made of a material such as nickel or SUS, but the back plates 85 and 89 are also thermally expanded / contracted when the stampers 11 and 29 are heated / cooled. It is desirable to select the same material as the stampers 11 and 29 in consideration of the above. As the elastic bodies 87 and 91, it is desirable to use those made of heat-dissipating silicone rubber having particularly good thermal conductivity. Further, the thicknesses of the stampers 11 and 29, the back plates 85 and 89, and the elastic bodies 87 and 91 are each preferably about 0.2 to 0.5 mm.

図7は、図6に記載の下側枠体110のスタンパ11、弾性体87、及び裏板85の取付構造を示す斜視図である。   FIG. 7 is a perspective view showing a mounting structure of the stamper 11, the elastic body 87, and the back plate 85 of the lower frame 110 shown in FIG.

図7に示すスタンパ11、弾性体87、及び裏板85の積層構造は、例えばスタンパ11と裏板85との間に、特に熱伝導性の良い液相状の接着性のある放熱用のシリコーンゴムを均一な厚みになるよう流し込んで(塗布して)硬化させ、弾性体87を形成することによって実現される。これとは別に、スタンパ11の(裏面となる)一方の面に、シート状の弾性体87を、接着剤や両面テープにより接着してスタンパ11と弾性体87とを一体化してから、裏板85(の上面)に接着することによっても、上記積層構造が実現できる。なお、裏板85は、例えば真空吸着によって、温調プレート9の上面に固定される。真空吸着以外の方法、例えば接着テープ等を用いて裏板85を、温調プレート9の上面に固定することも可能である。   The laminated structure of the stamper 11, the elastic body 87, and the back plate 85 shown in FIG. The elastic body 87 is formed by pouring (coating) the rubber so as to have a uniform thickness and curing. Separately, the stamper 11 and the elastic body 87 are integrated by adhering a sheet-like elastic body 87 to one surface (which becomes the back surface) of the stamper 11 with an adhesive or a double-sided tape, and then the back plate. The above laminated structure can also be realized by bonding to 85 (the upper surface). The back plate 85 is fixed to the upper surface of the temperature control plate 9 by, for example, vacuum suction. It is also possible to fix the back plate 85 to the upper surface of the temperature control plate 9 using a method other than vacuum suction, for example, an adhesive tape or the like.

本変形例によれば、スタンパ11と、弾性体87と、裏板85とが一体化されているので、温調プレート9に対するスタンパ11、及び弾性体87の取付け、取外し、及び取付時の位置決めが容易に行える。   According to this modification, since the stamper 11, the elastic body 87, and the back plate 85 are integrated, the stamper 11 and the elastic body 87 are attached to, removed from the temperature control plate 9, and positioning at the time of attachment. Can be done easily.

図8は、図7に記載の、下側枠体110のスタンパ11、弾性体87、及び裏板85の取付構造の変形例を示す斜視図である。   FIG. 8 is a perspective view showing a modified example of the attachment structure of the stamper 11, the elastic body 87, and the back plate 85 of the lower frame 110 shown in FIG. 7.

図8に示す取付構造では、裏板に、符号86で示すような裏板85よりも一回り大きなものが用いられており、裏板86が、ボルトやビス等の締結具88によって温調プレート9に取付固定される点で、図7に示した取付構造と相違する。その他の構成については、図7で示した取付構造と同様であるので、それらの詳細な説明を省略する。なお、図7、及び図8を、図6に記載の上側枠体310のスタンパ29、弾性体91、及び裏板89の取付構造に適用してもよいことは、言うまでもない。   In the mounting structure shown in FIG. 8, the back plate is slightly larger than the back plate 85 as shown by reference numeral 86, and the back plate 86 is temperature-controlled by a fastener 88 such as a bolt or a screw. 9 is different from the mounting structure shown in FIG. Since other configurations are the same as those of the mounting structure shown in FIG. 7, detailed description thereof will be omitted. 7 and 8 may be applied to the structure for attaching the stamper 29, the elastic body 91, and the back plate 89 of the upper frame 310 shown in FIG.

図9は、本発明の他の実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing an overall configuration of a press molding apparatus according to another embodiment of the present invention.

図9で示すプレス成形装置は、1台のプレス成形装置で、一度に複数個の被加工材に対して転写成形を施すことを可能ならしめるものである。即ち、図1で示した下ダイセット3と同様の構成の下ダイセット121の上面に、図1で示したプレート5、断熱板7、温調プレート9、及びスタンパ11と同様の構成のプレート、断熱板、温調プレート、及びスタンパが、夫々複数個(図9では、図示と説明の都合上、2個)設けられる。一方、図1で示した上ダイセット19と同様の構成の上ダイセット123の下面に、図1で示した弾性体21、スペーサ23、断熱板25、温調プレート27、及びスタンパ29と同様の構成の弾性体、スペーサ、断熱板、温調プレート、及びスタンパが、夫々複数個(図9では、図示と説明の都合上、2個)設けられる。   The press molding apparatus shown in FIG. 9 makes it possible to perform transfer molding on a plurality of workpieces at a time with a single press molding apparatus. That is, on the upper surface of the lower die set 121 having the same configuration as the lower die set 3 shown in FIG. 1, the plate having the same configuration as the plate 5, the heat insulating plate 7, the temperature control plate 9, and the stamper 11 shown in FIG. A plurality of heat insulating plates, temperature control plates, and stampers are provided (in FIG. 9, two for convenience of illustration and explanation). On the other hand, on the lower surface of the upper die set 123 having the same configuration as the upper die set 19 shown in FIG. 1, the same as the elastic body 21, the spacer 23, the heat insulating plate 25, the temperature control plate 27, and the stamper 29 shown in FIG. A plurality of elastic bodies, spacers, heat insulating plates, temperature control plates, and stampers each having the structure (2 in FIG. 9 for convenience of illustration and description) are provided.

プレート125、断熱板127、温調プレート129、スタンパ131、弾性体133、スペーサ135、断熱板137、温調プレート139、及びスタンパ141により成形ステージAを構成する。同様に、プレート143、断熱板145、温調プレート147、スタンパ149、弾性体151、スペーサ153、断熱板155、温調プレート157、及びスタンパ159により成形ステージBを構成する。   The forming stage A is constituted by the plate 125, the heat insulating plate 127, the temperature adjusting plate 129, the stamper 131, the elastic body 133, the spacer 135, the heat insulating plate 137, the temperature adjusting plate 139, and the stamper 141. Similarly, the forming stage B is configured by the plate 143, the heat insulating plate 145, the temperature adjusting plate 147, the stamper 149, the elastic body 151, the spacer 153, the heat insulating plate 155, the temperature adjusting plate 157, and the stamper 159.

上記以外の各部は、図1で示した各部と同一であるので、図9において、図1で示した物と同一物には、同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。   Since other parts are the same as those shown in FIG. 1, in FIG. 9, the same parts as those shown in FIG.

複数個(図9では、図示と説明の都合上、2個)の被加工材161、163のうち、被加工材161は、成形ステージA側のスタンパ131上に、また、被加工材163は、成形ステージB側のスタンパ149上に、夫々載置され、各々の被加工材161、163は、互いに独立して転写成形が施される。   Of the plurality of workpieces 161 and 163 (for convenience of illustration and description in FIG. 9), the workpiece 161 is placed on the stamper 131 on the molding stage A side, and the workpiece 163 is Each of the workpieces 161 and 163 is transferred and molded independently of each other on the stamper 149 on the molding stage B side.

スライド17は、図9のプレス成形装置に設けられる複数個(図9では、2個)の成形ステージ(A、B)毎に各々の成形ステージに対応して設けられる複数個(図9では、2個)のポイントによって支持されている。スライド17の(垂直方向における)移動は、上記各々のポイントに連繋する互いに独立した複数個(本実施形態では、2個)の駆動系(例えば、既述のACサーボアンプと、プレス用ACサーボモータとを含む)により、実行される。そして、各々の被加工材161、163に対するスタンパ131、141、149、159が持つ微細パターンの転写成形時に、各ポイントに掛かる荷重が略同一になるよう、上記各駆動系がコントロール部により制御され、スライド17の(垂直方向における)移動が実行される。   The slide 17 is provided for each of the plurality of molding stages (A, B) provided in the press molding apparatus of FIG. 9 (two in FIG. 9) (in FIG. 9, 2) points. The movement of the slide 17 (in the vertical direction) is performed by a plurality of (in this embodiment, two) independent drive systems (for example, the aforementioned AC servo amplifier and the AC servo for press) linked to each of the above points. Including the motor). Then, when the fine patterns of the stampers 131, 141, 149, 159 with respect to the workpieces 161, 163 are transferred and molded, the above drive systems are controlled by the control unit so that the loads applied to the respective points are substantially the same. The movement of the slide 17 (in the vertical direction) is performed.

図10は、図9に記載のプレス成形装置によって、被加工材がスタンパの有する微細なパターンを転写成形されるに際しての状態を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which a fine pattern of a stamper is transferred and molded on the workpiece by the press molding apparatus illustrated in FIG. 9.

図2で説明したように、被加工材161、163の上面側と下面側とを、夫々加熱されたスタンパ131、141、149、159によって個別に加圧転写するには、真空パッキン15、33同士の密着によって真空パッキン15、33、及び真空チャンバ13、31により形成される密閉空間を真空状態にしておく必要がある。   As described with reference to FIG. 2, the vacuum packings 15, 33 are used to individually press and transfer the upper and lower surfaces of the workpieces 161, 163 by the heated stampers 131, 141, 149, 159, respectively. It is necessary to keep the sealed space formed by the vacuum packings 15 and 33 and the vacuum chambers 13 and 31 in a vacuum state due to the close contact therebetween.

上記密閉空間が真空状態になると、上記各ポイントを通じてスライド17が下動し、真空パッキン15、33が圧接した状態で縮むと共に、被加工材161、163に夫々上下方向からスタンパ131、141、149、159を介して圧力が加わる。このとき、被加工材161の(図10の)右方向への傾斜は、該傾斜に応じて弾性体133が縮むことによって吸収され、一方、被加工材163の(図10の)左方向への傾斜は、該傾斜に応じて弾性体151が縮むことによって吸収される。そのため、被加工材161、163(の上/下面)に対して夫々略均一にスタンパ131、141、149、159が圧接(接触)することになる。   When the sealed space is in a vacuum state, the slide 17 is moved downward through the respective points, and the vacuum packings 15 and 33 are contracted in a pressed state, and the stampers 131, 141, and 149 are respectively applied to the workpieces 161 and 163 from above and below. 159, pressure is applied. At this time, the inclination of the work material 161 in the right direction (in FIG. 10) is absorbed by the elastic body 133 contracting in accordance with the inclination, while the work material 163 is moved in the left direction (in FIG. 10). Is absorbed by the elastic body 151 contracting in accordance with the inclination. Therefore, the stampers 131, 141, 149, and 159 are brought into pressure contact (contact) with the workpieces 161 and 163 (upper / lower surfaces) substantially uniformly.

よって、被加工材161、163の上/下面に対し、スタンパ131、141、149、159が夫々持っている微細なパターンが略均一に加圧、転写される。   Therefore, the fine patterns of the stampers 131, 141, 149, and 159 are pressed and transferred substantially uniformly on the upper and lower surfaces of the workpieces 161 and 163, respectively.

以上説明したように、本発明の他の実施形態に係るプレス成形装置によれば、図9で示した構成のプレス成形装置において、成形ステージA、Bにより夫々板厚のバラツキの異なる被加工材161、163に転写成形を施す場合や、被加工材161、163間に相対的な板厚の違いがある場合に、各成形ステージA、Bに対応したポイントA、Bに掛かる荷重が、互いに独立した駆動系によって略同一になるように、スライド17の(垂直方向における)移動が制御されるため、スライド17が、相対的な板厚が薄い被加工材161が存在する成形ステージA側に傾斜した状態で加圧が行われる。しかし、被加工材161、163が夫々持つ板厚のバラツキ、及びそれに起因するスライド17の傾斜は、成形ステージA側の弾性体133、成形ステージB側の弾性体151によって吸収され、板厚バラツキの異なる被加工材161、163の転写面に対し、略均一な成形面圧を掛けることができるので、良好な転写成形を行うことが可能になる。   As described above, according to the press molding apparatus according to another embodiment of the present invention, in the press molding apparatus having the configuration shown in FIG. 9, the workpieces having different thickness variations depending on the molding stages A and B, respectively. 161 and 163, or when there is a relative difference in thickness between the workpieces 161 and 163, the load applied to the points A and B corresponding to the molding stages A and B is mutually Since the movement of the slide 17 (in the vertical direction) is controlled so as to be substantially the same by an independent drive system, the slide 17 is on the molding stage A side where the workpiece 161 having a relatively small plate thickness exists. Pressurization is performed in an inclined state. However, variations in the thickness of the workpieces 161 and 163 and the inclination of the slide 17 due to the variations are absorbed by the elastic body 133 on the molding stage A side and the elastic body 151 on the molding stage B side, and the thickness variation. Since substantially uniform molding surface pressure can be applied to the transfer surfaces of the workpieces 161 and 163 having different values, good transfer molding can be performed.

また、必要以上に大きな荷重でワーク(161、163)を加圧したり、ワーク(161、163)の表面温度を上昇させようとして必要以上にスタンパ(131、141、149、159)の加熱温度を上昇させたりしなくても良好な転写が行えるので、少ないエネルギ消費で済み、ランニングコストを低下させることができると共に、金型等の寿命も伸ばすことができる。更に、設備コストを下げることもできる。   Further, the heating temperature of the stampers (131, 141, 149, 159) is increased more than necessary in order to pressurize the workpieces (161, 163) with a load larger than necessary or to increase the surface temperature of the workpieces (161, 163). Since good transfer can be performed without raising, the energy consumption can be reduced, the running cost can be reduced, and the life of the mold or the like can be extended. Furthermore, the equipment cost can be reduced.

図11は、図3に記載の制御系によるスライドの(垂直方向における)目標位置の遷移
と、スライドから被加工材に加えられる圧力の変化の変形例を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a modification of the transition of the target position (in the vertical direction) of the slide by the control system shown in FIG. 3 and the change in the pressure applied from the slide to the workpiece.

図11に示す例では、図11(b)で示すように、スライド17を介して被加工材35に加えられる圧力が、例えば20t、30t、及び40tの3段階に設定されている。そのため、図11(a)において、符号171を付したスライド17の(垂直方向における)目標位置を示す曲線についても、真空チャンバ31、13が閉じる位置にまでスライド17が到達してから、一旦急勾配になった後、図4で示したものよりも更に勾配が緩やかになるように設定される。つまり、スライド17がこのまま急速な下降動作を継続することにより、スライド17に作用する慣性力によってスライド17が被加工材35に激突して被加工材35等を損傷させる虞のある位置(t´で示す)にまで到達した後は、上記慣性力を弱めるために、スライド17の下降位置が緩やかに移動するようスライド17の下降速度が制御されると共に、被加工材35に加えられる圧力を徐々に増加させている。その他の内容については、図4で説明した内容と同一であるので、それらについての詳細な説明を省略する。 In the example shown in FIG. 11, as shown in FIG. 11B, the pressure applied to the workpiece 35 via the slide 17 is set in, for example, three stages of 20 t, 30 t, and 40 t. For this reason, in FIG. 11A, the curve indicating the target position (in the vertical direction) of the slide 17 denoted by reference numeral 171 is also abrupt after the slide 17 reaches the position where the vacuum chambers 31 and 13 are closed. After the slope is reached, the slope is set to be gentler than that shown in FIG. That is, when the slide 17 continues the rapid lowering operation as it is, a position (t ′) where the slide 17 may collide with the workpiece 35 due to the inertial force acting on the slide 17 and damage the workpiece 35 or the like. 4 ), the lowering speed of the slide 17 is controlled so that the lowering position of the slide 17 moves gently and the pressure applied to the workpiece 35 is reduced in order to weaken the inertial force. It is gradually increased. The other contents are the same as the contents described with reference to FIG.

なお、図4で示した場合と同様に、スライド17が下降動作を停止すると、NC装置41は、スライド17が下死点(の位置)に到達したものと見做す。   As in the case shown in FIG. 4, when the slide 17 stops the lowering operation, the NC device 41 assumes that the slide 17 has reached the bottom dead center (position).

また、スライド17の現在位置データと、スライド目標位置データ(即ち、設定された下死点の位置)との間の偏差が、その上限値データを超えたと判断された場合には、上記偏差を略0にする処理がNC装置41において実行される。   If it is determined that the deviation between the current position data of the slide 17 and the slide target position data (that is, the set position of the bottom dead center) exceeds the upper limit value data, the deviation is The NC device 41 executes a process for making it substantially zero.

図12は、図3に記載した制御系の制御動作の変形例を示すフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart showing a modification of the control operation of the control system shown in FIG.

図12において、ステップS181乃至ステップS183で示す処理動作は、図5のステップS71乃至ステップS73で示した処理動作と同一であるので、それらの詳細な説明を省略する。   In FIG. 12, the processing operations shown in steps S181 to S183 are the same as the processing operations shown in steps S71 to S73 of FIG. 5, and thus detailed description thereof is omitted.

ステップS73で、スライド17による被加工材35への加圧継続時間の計時を開始してから、加圧値1(本実施形態では、20t)での加圧時間(本実施形態では、T)がタイムアップしたかどうかチェックする(ステップS184)。このチェックの結果、加圧時間Tがタイムアップしたと判断すると(ステップS184でYES)、スライド17による被加工材35に対する加圧値の設定を、加圧値1から加圧値2に変更する(ステップS185)。次に、加圧値2での加圧時間(本実施形態では、T)がタイムアップしたかどうかチェックする(ステップS186)。 In step S73, from the start of counting pressurization duration of the workpiece 35 by the slide 17, (in the present embodiment, 20t) pressurizing value 1 in the pressing time (the embodiment in, T 1 ) Is timed up (step S184). The result of this check, when the pressing time T 1 is is determined that the time is up (YES at step S184), changes the setting of the pressurizing value against the workpiece 35 by the slide 17, from pressurization value 1 to the pressurization value 2 (Step S185). Next, it is checked whether or not the pressurization time at the pressurization value 2 (T 2 in this embodiment) is up (step S186).

このチェックの結果、加圧時間Tがタイムアップしたと判断すると(ステップS186でYES)、スライド17による被加工材35に対する加圧値の設定を、加圧値2から加圧値3に変更する(ステップS187)。次に、加圧値3での加圧時間(本実施形態では、T)がタイムアップしたかどうかチェックする(ステップS188)。このチェックの結果、加圧時間Tがタイムアップしたと判断すると(ステップS188でYES)、偏差カウンタ49をクリアすると共に(ステップS189)、NC装置41は、スライド17を上死点(の位置)へ上昇させるべき旨の指令を、サーボアンプ55へ出力する(ステップS190)。 The result of this check, when the pressing time T 2 is determined that the time is up (YES at step S186), changes the setting of the pressurizing value against the workpiece 35 by the slide 17, the pressurization value 2 to pressurization value 3 (Step S187). Next, it is checked whether or not the pressurization time at the pressurization value 3 (T 3 in this embodiment) is up (step S188). The result of this check, when the pressing time T 3 is determined that the time is up (Step S188 YES), as well as clear the deviation counter 49 (step S189), NC device 41, the position of the top dead center (the slide 17 ) Is output to the servo amplifier 55 (step S190).

なお、加圧時間Tがタイムアップしていないと判断した場合(ステップS184でNO)、加圧時間Tがタイムアップしていないと判断した場合(ステップS186でNO)、及び加圧時間Tがタイムアップしていないと判断した場合(ステップS188でNO)には、何れもステップS181で示した処理動作に移行する。 Incidentally, if the pressing time T 1 is determined not to be time-up (NO at step S184), if the pressing time T 2 is determined to not timed (NO at step S186), and pressing time in the case where T 3 is determined to not timed (nO at step S188), the process proceeds to operation both shown in step S181.

上述した変形例においても、図3乃至図5で示した本発明の一実施形態におけると略同様の効果を奏し得る。   Even in the above-described modification, substantially the same effect as that in the embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 to 5 can be obtained.

ところで、一般に、例えば図1で示した被加工材(アクリル板)35や、図6で示した被加工材(アクリル板)36のような平面材料を、例えば図1、図6で示したような平面金型を用いて加圧すると、平面材料の外縁部に成形面圧の局部的な増加が発生する。既に説明したように、微細なパターンを有するスタンパ(11、29)を所定の温度、及び所定の圧力でアクリル板(35、36)のような熱可塑性樹脂板(平面材料)の表面に押付けて、該熱可塑性樹脂板の表面に微細なパターンを転写する熱プレス成形では、該スタンパ(11、29)を、温度調整プレート(9、27)、即ち、温度調整機能を有する平面金型に取付けて該熱可塑性樹脂板にプレスで押付ける。   By the way, in general, planar materials such as the workpiece (acrylic plate) 35 shown in FIG. 1 and the workpiece (acrylic plate) 36 shown in FIG. 6, for example, as shown in FIG. 1 and FIG. When pressure is applied using a flat metal mold, a local increase in molding surface pressure occurs at the outer edge of the flat material. As already described, the stamper (11, 29) having a fine pattern is pressed against the surface of a thermoplastic resin plate (planar material) such as an acrylic plate (35, 36) at a predetermined temperature and a predetermined pressure. In the hot press molding in which a fine pattern is transferred to the surface of the thermoplastic resin plate, the stamper (11, 29) is attached to a temperature adjustment plate (9, 27), that is, a flat mold having a temperature adjustment function. And press against the thermoplastic resin plate.

このとき、熱可塑性樹脂板である平面材料(アクリル板35、36)の外縁部における成形面圧が、該平面材料の内側の部位よりも強いため、該熱可塑性樹脂板の中央の部位では、成形面圧が相対的に不足して、スタンパ(11、29)の有する微細なパターンの、該熱可塑性樹脂板への転写が不完全になるという不具合が生じる虞がある。一方、該熱可塑性樹脂板の外縁部では、成形面圧が強いため、該熱可塑性樹脂板の側面の膨らみが大きくなる。被加工材が、既述のような導光板の場合、成形品の側面は入光面となるため、該側面がフラットな面でなければならないので、熱プレス成形によって被加工材の側面に膨らみが生じると、該側面をフラットに仕上げる後加工が必要となり、それにより製造工程の増加を招来する。   At this time, since the molding surface pressure at the outer edge portion of the planar material (acrylic plates 35, 36) which is a thermoplastic resin plate is stronger than the inner portion of the planar material, at the central portion of the thermoplastic resin plate, There is a possibility that the molding surface pressure is relatively insufficient, and that a fine pattern of the stamper (11, 29) is not completely transferred onto the thermoplastic resin plate. On the other hand, since the molding surface pressure is strong at the outer edge portion of the thermoplastic resin plate, the side surface of the thermoplastic resin plate swells greatly. If the workpiece is a light guide plate as described above, the side surface of the molded product is a light incident surface, and the side surface must be flat, so that it swells to the side surface of the workpiece by hot press molding. If this occurs, post-processing is required to finish the side surface flat, thereby increasing the number of manufacturing steps.

そのうえ、上述した熱可塑性樹脂板の中央の部位における微細なパターンの不完全転写を無くすには、プレスの加圧力を大きくしなければならないから、加圧能力の大きなプレスが必要になる。   In addition, in order to eliminate the incomplete transfer of the fine pattern at the central portion of the thermoplastic resin plate described above, the pressing force of the press must be increased.

そこで、本発明者等は、被加工材の外縁部に発生する局部的な成形面圧の増加を抑制し、且つ、被加工材及び金型の加工精度のバラツキを吸収して被加工材に加えられる面圧の均一化を図るための手段として、スタンパを取付ける金型内に、被加工材の加圧面と略同形状を呈する弾性体を挿入する構成を想到するに至ったものである。該(被加工材の加圧面と略同形状を呈する)弾性体としては、荷重を繰り返し掛けても弾性回復が可能な、例えばウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、及びフッソゴム等の材料から成るものが採用される。   Therefore, the present inventors suppress increase in local molding surface pressure generated at the outer edge of the workpiece, and absorb variations in the machining accuracy of the workpiece and the mold to the workpiece. As a means for equalizing the applied surface pressure, an arrangement has been conceived in which an elastic body having substantially the same shape as the pressing surface of a workpiece is inserted into a mold for attaching a stamper. The elastic body (substantially the same shape as the pressure surface of the workpiece) can be elastically recovered even when a load is repeatedly applied, for example, composed of materials such as urethane rubber, nitrile rubber, silicone rubber, and fluorine rubber Is adopted.

上記弾性体は、被加工材を加圧する平面金型の直下に配置しても良いし、また、平面金型と弾性体との間に、断熱材やスペーサ等を介在させる構造としても良い。更には、上記弾性体は、上下双方の金型に夫々配置しても良いし、上下一方の金型のみに配置しても差し支えない。   The elastic body may be disposed directly under a planar mold that pressurizes the workpiece, or may have a structure in which a heat insulating material, a spacer, or the like is interposed between the planar mold and the elastic body. Furthermore, the elastic body may be disposed in both the upper and lower molds, or may be disposed in only one of the upper and lower molds.

図13は、本発明の更に他の実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。   FIG. 13 is a diagram showing an overall configuration of a press molding apparatus according to still another embodiment of the present invention.

図13に示す実施形態に係るプレス成形装置は、図1で示した所謂2軸タイプの駆動軸(37、39)に変えて、所謂1軸タイプの駆動軸211を用いている点、図1で示した厚みのあるプレート5に変えて下冷却プレート213を用いている点において、図1で示した本発明の一実施形態に係るプレス成形装置と異なる。また、上記実施形態に係るプレス成形装置は、図1で示した大きさ及び形状の上面、及び下面を持つ弾性体21に変えて、被加工材215の上/下面と略同一大きさ、同一形状の上面、及び下面を持つ上弾性体217を用いている点においても、図1で示した本発明の一実施形態に係るプレス成形装置と異なる。なお、下冷却プレート213には、冷却用の流体(即ち、気体又は水(冷却水))を流すための冷却用流体流路213aが形成されている。   The press molding apparatus according to the embodiment shown in FIG. 13 uses a so-called uniaxial drive shaft 211 instead of the so-called biaxial drive shaft (37, 39) shown in FIG. 1 is different from the press forming apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 in that the lower cooling plate 213 is used instead of the thick plate 5 shown in FIG. Further, the press forming apparatus according to the above embodiment is substantially the same size and the same as the upper / lower surface of the workpiece 215 instead of the elastic body 21 having the upper surface and the lower surface of the size and shape shown in FIG. Also in the point which uses the upper elastic body 217 which has a shape upper surface and a lower surface, it differs from the press molding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention shown in FIG. The lower cooling plate 213 is formed with a cooling fluid channel 213a for flowing a cooling fluid (that is, gas or water (cooling water)).

更に、上記実施形態に係るプレス成形装置は、被加工材215の上/下面と略同一大きさ、同一形状の上面、及び下面を持つ下弾性体219を、下ダイセット3と下冷却プレート213との間に介在させた点においても、図1で示した本発明の一実施形態に係るプレス成形装置と異なる。なお、上記実施形態では、被加工材として、図1で示したような板厚の不均一な被加工材35ではなく、図13で示したような板厚が略均一な被加工材215が用いられる。   Furthermore, the press molding apparatus according to the above embodiment includes a lower elastic body 219 having an upper surface and a lower surface that are substantially the same size and shape as the upper / lower surface of the workpiece 215, the lower die set 3 and the lower cooling plate 213. Is different from the press molding apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. In the above embodiment, the workpiece 215 having a substantially uniform plate thickness as shown in FIG. 13 is used as the workpiece instead of the workpiece 35 having a non-uniform thickness as shown in FIG. Used.

上弾性体217、及び下弾性体219の上/下面の(縦横の)寸法は、被加工材215の上/下面の(縦横の)寸法よりも10mm程度大きいのが望ましい。   It is desirable that the upper / lower surface (vertical / horizontal) dimensions of the upper elastic body 217 and the lower elastic body 219 be approximately 10 mm larger than the upper / lower surface (vertical / horizontal) dimensions of the workpiece 215.

なお、上記以外の構成において、図1で示した物と同一物には、同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。   In the configuration other than the above, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and their detailed description is omitted.

上記実施形態によれば、被加工材215の加工時に、被加工材215の外縁部における局部的な成形面圧の増加を防止することができると共に、被加工材や、スタンパや、金型の厚みの寸法のバラツキを吸収して、スタンパの転写面と被加工材の表面の成形面圧を均一にすることが可能になり、小さな加圧力、低い加熱温度でのパターンの転写を行うことができる。   According to the above-described embodiment, when the workpiece 215 is processed, it is possible to prevent an increase in local molding surface pressure at the outer edge portion of the workpiece 215, and the workpiece, stamper, mold, and the like can be prevented. By absorbing variations in the thickness dimension, it is possible to make the molding surface pressure of the stamper transfer surface and the surface of the workpiece uniform, and it is possible to transfer the pattern with a small pressure and low heating temperature. it can.

また、低い加熱温度でのパターンの転写が可能になることによって、スタンパの加熱時間が短縮され、成形時間が短縮される。また、必要以上に被加工材を加熱して被加工材全体を軟化させないことに加えて、小さな加圧力での転写成形が可能になるため、転写成形時に被加工材の側面部における材料の膨らみを小さく抑えることが可能になり、成形品の後加工を短縮、又は省略することが可能になる。   In addition, since the pattern can be transferred at a low heating temperature, the heating time of the stamper is shortened and the molding time is shortened. In addition to not heating the workpiece more than necessary to soften the entire workpiece, transfer molding with a small pressure is possible, so the material bulges on the side of the workpiece during transfer molding Can be kept small, and post-processing of the molded product can be shortened or omitted.

更には、小さな加圧力での転写が可能になるため、プレスの設備能力を小さくすることが可能になり、低い加熱温度での加熱になるので、スタンパを加熱するのに必要な熱量が小さくなりランニングコストの低減も可能になる。   Furthermore, since it is possible to transfer with a small pressure, it is possible to reduce the equipment capacity of the press and to heat at a low heating temperature, so the amount of heat required to heat the stamper is reduced. Running costs can also be reduced.

上記実施形態では、被加工材として、図13で示したような板厚が略均一な被加工材215を例にとったが、図1で示したような板厚の不均一な被加工材(35)に対しても、上記実施形態の適用が可能であり、板厚が略均一な被加工材215におけると同様の効果を奏し得る。   In the above embodiment, the workpiece 215 having a substantially uniform thickness as shown in FIG. 13 is taken as an example of the workpiece, but the workpiece having a non-uniform thickness as shown in FIG. The above embodiment can be applied to (35), and the same effect as in the workpiece 215 having a substantially uniform plate thickness can be obtained.

図14は、図13で示した実施形態の変形例に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing an overall configuration of a press molding apparatus according to a modification of the embodiment shown in FIG.

図14に示す変形例に係るプレス成形装置は、図13で示した下弾性体219に変えて、下冷却プレート213の上/下面と同一大きさ、同一形状の上/下面を持つ剛体のスペーサ221を用いている点において、図13で示した上記実施形態に係るプレス成形装置と異なる。上記以外の構成において、図13で示した物と同一物には、同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。   The press molding apparatus according to the modification shown in FIG. 14 is a rigid spacer having an upper / lower surface having the same size and shape as the upper / lower surface of the lower cooling plate 213, instead of the lower elastic body 219 shown in FIG. 221 is different from the press molding apparatus according to the embodiment shown in FIG. 13 in that 221 is used. In the configuration other than the above, the same components as those shown in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

上記変形例においても、図13で示した実施形態におけると同様の効果を奏し得る。 上記実施形態では、被加工材として、図13で示したような板厚が略均一な被加工材215を例にとったが、図1で示したような板厚の不均一な被加工材(35)に対しても、上記実施形態の適用が可能であり、板厚が略均一な被加工材215におけると同様の効果を奏し得る。また、上記変形例でも、被加工材として、図14で示したような板厚が略均一な被加工材215を例にとったが、図1で示したような板厚の不均一な被加工材(35)に対しても、上記変形例の適用が可能であり、板厚が略均一な被加工材215におけると同様の効果を奏し得る。   Also in the modified example, the same effect as in the embodiment shown in FIG. 13 can be obtained. In the above embodiment, the workpiece 215 having a substantially uniform thickness as shown in FIG. 13 is taken as an example of the workpiece, but the workpiece having a non-uniform thickness as shown in FIG. The above embodiment can be applied to (35), and the same effect as in the workpiece 215 having a substantially uniform plate thickness can be obtained. In the above modification, the workpiece 215 having a substantially uniform thickness as shown in FIG. 14 is taken as an example of the workpiece, but the workpiece having a non-uniform thickness as shown in FIG. The modified example can be applied to the processed material (35), and the same effect as in the processed material 215 having a substantially uniform plate thickness can be obtained.

図15、及び図16は、被加工材である、350mm×280mm×t8mmのアクリルの平板を、図14に記載の構成の金型を用いて600KNで加圧したときの、感圧紙上に生じる加圧面圧の分布を黒色の濃淡で示した図である。図15は、図14で示した上弾性体(ショア硬さ90のウレタンシート)217の寸法が、被加工材であるアクリル板の加圧面よりも大きい450mm×420mm×厚さ25mmの場合の、感圧紙上における加圧面圧の分布を示している。また、図16は、上弾性体(217)の寸法が、被加工材であるアクリル板(217)と同一の350mm×280mm×厚さ25mmの場合の、感圧紙上における加圧面圧の分布を示している。   FIGS. 15 and 16 are generated on pressure-sensitive paper when an acrylic flat plate of 350 mm × 280 mm × t8 mm, which is a workpiece, is pressed at 600 KN using a mold having the configuration shown in FIG. It is the figure which showed distribution of the pressurization surface pressure by black shading. FIG. 15 shows a case where the upper elastic body (urethane sheet having a Shore hardness of 90) 217 shown in FIG. 14 has a size of 450 mm × 420 mm × thickness 25 mm, which is larger than the pressure surface of the acrylic plate as the workpiece. The pressure surface pressure distribution on the pressure sensitive paper is shown. Further, FIG. 16 shows the distribution of the pressing surface pressure on the pressure sensitive paper when the size of the upper elastic body (217) is 350 mm × 280 mm × thickness 25 mm which is the same as that of the acrylic plate (217) as the workpiece. Show.

図15、及び図16に示す加圧面圧の分布を持つ感圧紙は、何れも被加工材であるアクリル板の上に載せて加圧することによって得られたものである。図15、及び図16において、黒色濃度の濃い部位は、強い加圧面圧が掛けられている部位であり、図15と図16とを比較対照すれば、図16の方は、被加工材の上/下面に略均一に加圧面圧が掛けられているのに対し、図15の方は、被加工材の上/下面に掛けられている加圧面圧に、大きなムラがあることが明らかである。   The pressure-sensitive paper having the pressure surface pressure distribution shown in FIG. 15 and FIG. 16 is obtained by placing and pressing on an acrylic plate as a workpiece. In FIGS. 15 and 16, the dark black portion is a portion to which a strong pressing surface pressure is applied. FIG. 16 is compared with FIG. Whereas the pressing surface pressure is applied to the upper / lower surface substantially uniformly, it is clear that in FIG. 15, the pressing surface pressure applied to the upper / lower surface of the workpiece has large unevenness. is there.

即ち、図15に示すように、被加工材であるアクリル板の上/下面の寸法に対して上弾性体(であるウレタンゴム)(217)の上/下面の寸法の方が大きい場合、アクリル板の外縁部における加圧面圧が局部的に大きくなり、そのため、アクリル板の表面の加圧面圧が不均一になる。一方、図16に示すように、被加工材であるアクリル板の上/下面の寸法と、上/下面の寸法が同一の大きさである上弾性体(であるウレタンゴム)(217)を使用した場合には、アクリル板の表面の加圧面圧の分布は略一様になる。   That is, as shown in FIG. 15, when the upper / lower surface dimension of the upper elastic body (urethane rubber) (217) is larger than the upper / lower surface dimension of the acrylic plate as the workpiece, the acrylic plate The pressing surface pressure at the outer edge portion of the plate is locally increased, so that the pressing surface pressure on the surface of the acrylic plate becomes non-uniform. On the other hand, as shown in FIG. 16, the upper elastic body (that is urethane rubber) (217) having the same size of the upper / lower surface of the acrylic plate as the workpiece and the upper / lower surface is used. In this case, the distribution of the pressing surface pressure on the surface of the acrylic plate becomes substantially uniform.

以上、本発明の好適な実施形態、及びそれらの変形例を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらの実施形態、及びそれらの変形例にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention and modifications thereof have been described above, but these are examples for explaining the present invention, and the scope of the present invention is limited to these embodiments and modifications thereof. It is not meant to be limited only. The present invention can be implemented in various other forms.

本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the press molding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に記載したプレス成形装置によって、被加工材がスタンパの有する微細なパターンを転写成形されるに際しての状態を示す図。The figure which shows the state at the time of carrying out the transfer molding of the fine pattern which a workpiece has which a stamper has with the press molding apparatus described in FIG. 本発明の一実施形態に係るプレス成形装置が備える制御系の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control system with which the press molding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is provided. 図3に記載した制御系によるスライドの(垂直方向における)目標位置の遷移と、スライドから被加工材に加えられる圧力の変化とを示す説明図。Explanatory drawing which shows the transition of the target position (in the vertical direction) of the slide by the control system described in FIG. 3, and the change of the pressure applied to a workpiece from a slide. 図3に記載の制御系の制御動作を示すフローチャート。4 is a flowchart showing a control operation of the control system shown in FIG. 3. 本発明の一実施形態の変形例に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the press molding apparatus which concerns on the modification of one Embodiment of this invention. 図6に記載の下側枠体のスタンパ、弾性体、及び裏板の取付構造を示す斜視図。The perspective view which shows the attachment structure of the stamper of the lower frame body of FIG. 6, an elastic body, and a backplate. 図7に記載した、下側枠体のスタンパ、弾性体、及び裏板の取付構造の変形例を示す斜視図。The perspective view which shows the modification of the attachment structure of the stamper of the lower side frame body described in FIG. 7, an elastic body, and a backplate. 本発明の他の実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the press molding apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 図9に記載したプレス成形装置によって、被加工材がスタンパの有する微細なパターンを転写成形されるに際しての状態を示す図。The figure which shows the state at the time of the transfer material of the fine pattern which a workpiece has a stamper by the press molding apparatus described in FIG. 図3に記載した制御系によるスライドの(垂直方向における)目標位置の遷移と、スライドから被加工材に加えられる圧力の変化の変形例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the modification of the change of the target position (in the vertical direction) of the slide by the control system described in FIG. 3, and the change of the pressure applied to a workpiece from a slide. 図3に記載の制御系の制御動作の変形例を示すフローチャート。6 is a flowchart showing a modification of the control operation of the control system shown in FIG. 3. 本発明の更に他の実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the press molding apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. 図13で示した実施形態の変形例に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the press molding apparatus which concerns on the modification of embodiment shown in FIG. 被加工材であるアクリル板を、図14で示した金型を用いて所定の圧力で加圧したときに、感圧紙上に生じる加圧面圧の分布を示す図。The figure which shows distribution of the pressurization surface pressure which arises on a pressure sensitive paper, when the acrylic board which is a workpiece is pressurized by predetermined pressure using the metal mold | die shown in FIG. 被加工材であるアクリル板を、図14で示した金型を用いて所定の圧力で加圧したときに、感圧紙上に生じる加圧面圧の分布を示す図。The figure which shows distribution of the pressurization surface pressure which arises on a pressure sensitive paper, when the acrylic board which is a workpiece is pressurized by predetermined pressure using the metal mold | die shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ボルスタ
3 下ダイセット
5 プレート
7、25 断熱板
9、27 温度調整プレート(温調プレート)
11、29 スタンパ
13、31 真空チャンバ
15、33 真空パッキン
17 スライド
19 上ダイセット
21 弾性体
23 スペーサ
35 被加工材(アクリル板)
37、39 駆動軸
41 NC装置
43 移動指令部
45 指令カウンタ
47 比較器
49 偏差カウンタ
51 加圧力制御部
53 変位カウンタ
55 サーボアンプ
57 電流リミッタ
59 リニアエンコーダ
61 プレス用ACモータ(モータ)
63 圧力/モータ電流テーブル
100 下側枠体
300 上側枠体
1 Bolster 3 Lower die set 5 Plate 7, 25 Heat insulation plate 9, 27 Temperature adjustment plate (temperature control plate)
11, 29 Stamper 13, 31 Vacuum chamber 15, 33 Vacuum packing 17 Slide 19 Upper die set 21 Elastic body 23 Spacer 35 Work material (acrylic plate)
37, 39 Drive shaft 41 NC device 43 Movement command section 45 Command counter 47 Comparator 49 Deviation counter 51 Pressure control section 53 Displacement counter 55 Servo amplifier 57 Current limiter 59 Linear encoder 61 AC motor (motor) for press
63 Pressure / motor current table 100 Lower frame 300 Upper frame

Claims (14)

上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するプレス成形装置において、
前記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、前記上側金型及び/又は前記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、
前記上側金型、及び前記下側金型の少なくとも一方に、前記スタンパの持つ転写用パターンを前記被加工材の表面に加圧転写するに際して、前記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、
を備えるプレス成形装置。
In a press molding apparatus for transferring a desired pattern on the surface of a workpiece between the upper mold and the lower mold in cooperation with the upper mold and the lower mold,
A stamper having a desired transfer pattern, which is attached to the upper mold and / or the lower mold in a state where surface contact is possible with the surface of the workpiece;
When the transfer pattern of the stamper is pressure-transferred to the surface of the workpiece on at least one of the upper mold and the lower mold, the thickness variation of the workpiece is absorbed. An elastic member;
A press molding apparatus comprising:
請求項1記載のプレス成形装置において、
前記スタンパが、前記上側金型及び/又は前記下側金型に取付けられた温度調整機構に面接触され、前記温度調整機構によって所定温度に加熱された状態で、前記所望の転写用パターンが前記被加工材の表面に加圧転写されるプレス成形装置。
The press molding apparatus according to claim 1, wherein
In a state where the stamper is in surface contact with a temperature adjustment mechanism attached to the upper mold and / or the lower mold and heated to a predetermined temperature by the temperature adjustment mechanism, the desired transfer pattern is Press molding equipment that is pressure-transferred onto the surface of the workpiece.
請求項1記載のプレス成形装置において、
前記スタンパが、ニッケル、又はSUSによって構成されているプレス成形装置。
The press molding apparatus according to claim 1, wherein
A press molding apparatus in which the stamper is made of nickel or SUS.
請求項1記載のプレス成形装置において、
前記上側金型が、互いに独立した複数個の駆動軸、及び互いに独立した複数個の駆動機構によって上下方向に移動自在に支持されているプレス成形装置。
The press molding apparatus according to claim 1, wherein
A press molding apparatus in which the upper die is supported by a plurality of independent drive shafts and a plurality of independent drive mechanisms so as to be movable in the vertical direction.
請求項4記載のプレス成形装置において、
前記上側金型が、前記被加工材への前記スタンパが持つ転写用パターンの加圧転写時に前記各駆動軸に係る荷重が略等しくなるような状態で、前記各駆動機構を通じて下方向への移動が制御されるプレス成形装置。
The press molding apparatus according to claim 4, wherein
The upper mold moves downward through the drive mechanisms in a state where the loads on the drive shafts are substantially equal during the pressure transfer of the transfer pattern of the stamper to the workpiece. Is a press-forming device that is controlled.
請求項1記載のプレス成形装置において、
前記弾性部材が、ショア硬度が略90の材料により構成されているプレス成形装置。
The press molding apparatus according to claim 1, wherein
A press molding apparatus in which the elastic member is made of a material having a Shore hardness of about 90.
請求項6記載のプレス成形装置において、
前記弾性部材が、ウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッソゴムのうちの何れか1つの材料によって構成されているプレス成形装置。
The press molding apparatus according to claim 6, wherein
A press molding apparatus in which the elastic member is made of any one of urethane rubber, nitrile rubber, silicone rubber, and fluorine rubber.
請求項2記載のプレス成形装置において、
前記温度調整機構と前記弾性部材との間には、断熱用部材が少なくとも介在しているプレス成形装置。
In the press molding apparatus of Claim 2,
A press molding apparatus in which at least a heat insulating member is interposed between the temperature adjusting mechanism and the elastic member.
請求項8記載のプレス成形装置において、
前記断熱用部材が、エポキシ樹脂にて構成されているプレス成形装置。
The press molding apparatus according to claim 8, wherein
A press molding apparatus in which the heat insulating member is made of an epoxy resin.
請求項1記載のプレス成形装置において、
前記スタンパと前記弾性部材とが、一体的に構成されており、前記スタンパと同一の材料から成る、前記一体的に構成された部材を前記温度調整機構に取付固定するための板状部材に接着されているプレス成形装置。
The press molding apparatus according to claim 1, wherein
The stamper and the elastic member are integrally formed, and are bonded to a plate-like member made of the same material as the stamper for attaching and fixing the integrally formed member to the temperature adjusting mechanism. Press forming equipment.
上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するプレス成形装置において、
前記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、前記上側金型及び/又は前記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、
前記上側金型、及び前記下側金型の少なくとも一方に、前記スタンパの持つ転写用パターンを前記被加工材の表面に加圧転写するに際して、前記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、
を有する成形ステージを複数個備え、
前記各々の成形ステージが、
各々が互いに独立した複数個の駆動系によって上下方向に移動自在に支持されているプレス成形装置。
In a press molding apparatus for transferring a desired pattern on the surface of a workpiece between the upper mold and the lower mold in cooperation with the upper mold and the lower mold,
A stamper having a desired transfer pattern, which is attached to the upper mold and / or the lower mold in a state where surface contact is possible with the surface of the workpiece;
When the transfer pattern of the stamper is pressure-transferred to the surface of the workpiece on at least one of the upper mold and the lower mold, the thickness variation of the workpiece is absorbed. An elastic member;
A plurality of molding stages having
Each of the molding stages is
A press molding apparatus in which each is supported by a plurality of independent drive systems so as to be movable in the vertical direction.
請求項11記載のプレス成形装置において、
前記複数個の駆動系が、夫々前記上型に直結する駆動軸、及び該駆動軸を駆動するための駆動機構を含むプレス成形装置。
The press molding apparatus according to claim 11, wherein
A press molding apparatus in which the plurality of drive systems each include a drive shaft directly connected to the upper mold and a drive mechanism for driving the drive shaft.
請求項11又は請求項12記載のプレス成形装置において、
前記上側金型が、前記各成形ステージにおける前記被加工材への前記スタンパが持つ転写用パターンの加圧転写時に前記各駆動軸に係る荷重が略等しくなるような状態で、前記各駆動機構を通じて下方向への移動が制御されるプレス成形装置。
In the press molding apparatus according to claim 11 or 12,
The upper mold passes through each drive mechanism in a state in which the load applied to each drive shaft is substantially equal during the pressure transfer of the transfer pattern of the stamper to the workpiece in each molding stage. A press molding device in which the downward movement is controlled.
上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するプレス成形装置において、
前記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、前記上側金型及び/又は前記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、
前記上側金型、及び前記下側金型の少なくとも一方に、前記スタンパの持つ転写用パターンを前記被加工材の表面に加圧転写するに際して、前記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、
を備え、
前記弾性部材の上/下面の大きさ、及び形状が、前記被加工材の上/下面の大きさ、及び形状と略同一であるプレス成形装置。
In a press molding apparatus for transferring a desired pattern on the surface of a workpiece between the upper mold and the lower mold in cooperation with the upper mold and the lower mold,
A stamper having a desired transfer pattern, which is attached to the upper mold and / or the lower mold in a state where surface contact is possible with the surface of the workpiece;
When the transfer pattern of the stamper is pressure-transferred to the surface of the workpiece on at least one of the upper mold and the lower mold, the thickness variation of the workpiece is absorbed. An elastic member;
With
The press molding apparatus in which the size and shape of the upper / lower surface of the elastic member are substantially the same as the size and shape of the upper / lower surface of the workpiece.
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